CN110024212B - 复合电池、具备其的机动车及铁道再生电力储存装置 - Google Patents

Abstract

提供即便高效率地反复进行充放电、也能够尽力不对锂离子二次电池施加过大的输入输出负载，且能够简单地控制各二次电池的输入输出的复合电池。复合电池(10)是将铅蓄电池(12)与锂离子二次电池(14)并联连接而构成的。铅蓄电池(12)具有将伴随着温度变化而变化的内部电阻值除以在0～40℃的温度范围内任意设定的基准温度时的内部电阻值所得的第一内部电阻率，锂离子二次电池(14)具有将伴随着温度变化而变化的内部电阻值除以基准温度时的内部电阻值所得的第二内部电阻率，在比基准温度高的温度范围内第二内部电阻率被设定为大于第一内部电阻率。

Description

复合电池、具备其的机动车及铁道再生电力储存装置

技术领域

本发明涉及异种电池被并联连接而成的复合电池、具备其的机动车及铁道再生电力储存装置。

背景技术

在谋求比较大的电流的输入输出的情况下，以往所使用的铅蓄电池存在因频繁地被放电而提早恶化的悬念。另一方面，锂离子二次电池是长寿命，通过适当地进行材料选定、电极设计等而能够与大电流的输入输出对应，但为高成本，并且安全性方面存在悬念。

为了消除这些悬念，公开了将性质不同的两种二次电池组合而得的复合电池。例如，专利文献1公开了一种适当地选择两种二次电池的电压范围并将其相互并联连接，从而能作为单个的电池工作的复合电池的技术。再有，专利文献2公开了将针对频繁的充放电的耐老化性高的锂离子二次电池等二次电池和低价的铅蓄电池并联连接来搭载的技术。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：专利第5373999号

专利文献2：专利第5471083号

发明内容

-发明所要解决的技术问题-

专利文献1的复合电池中，特别是若以高效率反复进行充放电，则存在铅蓄电池与锂离子二次电池的电流平衡崩塌，会向任一方的二次电池、特别是锂离子二次电池施加过大的输入输出负载的问题。对该问题产生的机理进行说明。

首先，若向铅蓄电池与锂离子二次电池所构成的复合电池，反复施加例如1C以上的比较高效率的输入输出负载，则因各二次电池的反应热及焦耳热而使各二次电池的温度上升。此时，锂离子二次电池的能量密度高于铅蓄电池，再有，锂离子二次电池的金属材料的比例也高于铅蓄电池，比热小，因此电池温度要比铅蓄电池提前上升。另一方面，一般而言若电池温度上升，则电池的反应速度也会上升，因此内部电阻降低，所以锂离子二次电池的内部电阻要比铅蓄电池降低得更早。其结果是，复合电池内的电流平衡变化，由于比热小、故温度上升容易的锂离子二次电池的输入输出电流的增加，导致锂离子二次电池的发热量增加，相对于此，由于比热大、故温度难以上升的铅蓄电池的输入输出电流的减少，导致铅蓄电池的发热量减少，两者的温度差进一步增大。若重复以上的动作，则会对锂离子二次电池施加过大的输入输出负载，促进锂离子二次电池的恶化，最差的情况有可能会引起热失控。需要说明的是，该问题在针对电流负载的发热量增大的高效率下的充放电时特异地产生。

再者，在专利文献2的结构中，在铅蓄电池与锂离子二次电池之间设置开关，各二次电池被独立地控制，因此存在控制变得复杂这样的问题。

本发明是鉴于以往的上述那样的问题点而进行的，本发明的目的在于提供一种即便高效率地反复进行充放电、也能够尽力不对锂离子二次电池施加过大的输入输出负载，且能够简单地控制各二次电池的输入输出的复合电池。

另外，本发明的其他目的在于：在上述目的的基础之上，提供一种能够简便并且高精度地计算复合电池整体的放电特性，能够实现与以往同等以上的大容量化、提高安全性、及分散故障时的风险的复合电池。

-用于解决技术问题的手段-

本发明人为了达成上述目的，重复致力于研究，结果首先发现了：在对将伴随着温度变化而变化的铅蓄电池的内部电阻值除以在0～40℃的温度范围内任意设定的基准温度时的内部电阻值而计算出的铅蓄电池的内部电阻率和将伴随着温度变化而变化的锂离子二次电池的内部电阻值除以相同的基准温度时的内部电阻值而计算出的锂离子二次电池的内部电阻率进行了比较时，通过在比该基准温度高的温度范围内将锂离子二次电池的内部电阻率设定为大于铅蓄电池的内部电阻率，从而即便高效率地反复进行充放电、也能够尽力不对锂离子二次电池施加过大的输入输出负载，且能够简单地控制各二次电池的输入输出。

再有，本发明人发现：通过设置隔热材料，以使得覆盖铅蓄电池的至少一部分、但不覆盖锂离子二次电池而保持其温度，使铅蓄电池的温度上升，在不使锂离子二次电池的内部电阻变化的情况下使铅蓄电池的内部电阻降低，从而输入输出负载能够更容易施加给铅蓄电池，即难以施加给锂离子二次电池，得出了本发明。

即，本发明的第一实施方式提供一种复合电池，其特征在于，将铅蓄电池与锂离子二次电池并联连接来构成该复合电池，铅蓄电池具有第一内部电阻率，所述第一内部电阻率是将伴随着温度变化而变化的内部电阻值除以0～40℃的温度范围内任意设定的基准温度时的内部电阻值所得的值，锂离子二次电池具有第二内部电阻率，所述第二内部电阻率是将伴随着温度变化而变化的内部电阻值除以基准温度时的内部电阻值所得的值，在比基准温度高的温度范围内，第二内部电阻率被设定为比第一内部电阻率大。

在此，上述第一实施方式中，锂离子二次电池优选具有使用了低结晶性碳的负极活性物质。

进一步，优选具有对复合电池的状态进行监视的电池状态监视装置，电态监视装置具有：电压检测部，检测复合电池的电压值；电流检测部，检测复合电池中流动的电流值；充电率检测部，对出入锂离子二次电池的电量、及锂离子二次电池的电压值的至少一方进行检测，以计算锂离子二次电池的充电率；以及特性计算部，使用电压检测部、电流检测部及充电率检测部检测出的值或者计算出的值，来计算复合电池的放电特性。

优选锂离子二次电池具有比铅蓄电池的工作电压范围大的工作电压范围。

进一步，优选具有覆盖铅蓄电池的至少一部分但不覆盖锂离子二次电池的隔热材料。

再者，本发明的第二实施方式提供一种机动车，具备：在制动时使再生电力产生的发电机；在通过再生电力而被充电后进行放电的本发明的第一实施方式的复合电池；以及被供给从复合电池放电的电力及再生电力的负载。

还有，本发明的第三实施方式提供一种铁道再生电力储存装置，具备：

电气式铁道车辆，利用从变电站传输来的电力运行电机并行驶，并且在制动时使用电机使再生电力产生；

本发明的第一实施方式的复合电池，在通过再生电力而被充电后进行放电；

电力传输部，将来自变电站的电力传输至电气式铁道车辆，并且将再生电力传输至复合电池；以及

双向变换器部，被连接于电力传输部与复合电池之间，对再生电力进行电力变换并向复合电池输出，并且对从复合电池放电的电力进行电力变换并向电力传输部输出。

-发明效果-

根据本发明，即便高效率地反复进行充放电、也能够尽力不对锂离子二次电池施加过大的输入输出负载，且能够简单地控制各二次电池的输入输出。

再者，根据本发明，除了上述效果，能够简便并且高精度地计算复合电池整体的放电特性，能够实现与以往同等以上的大容量化、提高安全性、及分散故障时的风险。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式的复合电池的框图。

图2是示意性地表示构成图1的复合电池的铅蓄电池与锂离子二次电池的温度和内部电阻的关系的图表。

图3是图1的复合电池的一实施例的立体图。

图4是表示将构成图1的复合电池的锂离子二次电池的变形例的散热板的一部分断裂并将该断裂部的单电池要素取下后的状态的立体图。

图5是示意性地表示图4的锂离子二次电池的单电池要素的层叠状态的侧视图。

图6是表示从图4的锂离子二次电池将散热板取下后的状态的俯视图。

图7是表示构成图1的复合电池的铅蓄电池与锂离子二次电池的充电率和电池电压的关系的图表。

图8是表示图1的复合电池所具备的电池状态监视装置的框图。

图9是表示图8的电池状态监视装置的计算方法的框图。

图10是示意性地表示图8的复合电池的放电容量一电压特性的图表。

图11是表示图8的电池状态监视装置的第一变形例的框图。

图12是表示图8的电池状态监视装置的第二变形例的框图。

图13是表示图8的电池状态监视装置的第三变形例的框图。

图14是图1的复合电池的第一变形例的立体图。

图15是图1的复合电池的第二变形例的侧视图。

图16是表示由图1的复合电池构成的复合电池组的框图。

图17是表示本发明的第二实施方式的机动车的框图。

图18是表示本发明的第三实施方式的铁道再生电力储存装置的框图。

具体实施方式

以下，基于示于附图的优选实施方式来详细地说明本发明的复合电池。

首先，对本发明的第一实施方式的复合电池进行说明。图1是表示本发明的第一实施方式的复合电池的框图，图2是示意性地表示构成图1的复合电池的铅蓄电池与锂离子二次电池的温度和内部电阻的关系的图表，图3是图1的复合电池的一实施例的立体图。

复合电池10是将铅蓄电池12与锂离子二次电池14并联连接而构成的。即，复合电池10是12V系的复合电池，将锂离子二次电池14并联连接于车载蓄电池等所使用的12V铅蓄电池12。在铅蓄电池12的输出端子面12a设置的输出端子12t、及在锂离子二次电池14的输出端子面14a设置的输出端子14t通过线缆状的连接构件16而被电连接。锂离子二次电池14与铅蓄电池12分离，且以输出端子面12a呈水平、输出端子面14a呈垂直的设置姿态设置于相互分离的部位。连接构件16也可以是汇流条或者使用了其他具有导电性的材料的板状的连接构件。

通过采取上述那样的结构，从而能够分开地将本发明的复合电池内的、例如铅蓄电池12设置于发动机室内，将锂离子二次电池14设置于乘客室内的坐席下部。

铅蓄电池12具有伴随着温度变化而变化的内部电阻值除以在0～40℃的温度范围内被任意地设定的基准温度时的内部电阻值而得的第一内部电阻率，锂离子二次电池14具有伴随着温度变化而变化的内部电阻值除以基准温度时的内部电阻值而得的第二内部电阻率，第二内部电阻率在比基准温度高的温度范围内被设定为大于第一内部电阻率。即，在0～40℃的温度范围内任意地设定基准温度，在比该温度高的情况下，由于铅蓄电池12的内部电阻的降低比例大于锂离子二次电池14的内部电阻的降低比例，故输入输出负载容易施加给铅蓄电池12，并且难以施加给锂离子二次电池14。在此，基准温度是复合电池10高效率地进行充放电动作前的温度，优选在0～40℃的温度范围内，更优选将内部电阻急剧升高的0～10℃除去的10～40℃，进一步优选为20～30℃的温度范围内。

再有，能够如下这样复述上述结构。即，上述第一内部电阻率伴随着温度上升而以第一角度曲线性地单调降低，上述第二内部电阻率伴随着温度上升而以第二角度曲线性地单调降低，第二角度在各温度中，与第一角度相比，绝对值小。

若例示对锂离子二次电池的内部电阻的设定有影响的主要的参数，则第一参数是活性物质的材料成分及颗粒直径，导电性根据材料成分而各不相同，但一般来说颗粒直径越小，则内部电阻越减小，颗粒直径越大，则内部电阻越增大。第二参数是活性物质、导电助剂与粘合剂的混合材料即电极合剂的组成，一般来说导电助剂比率越高、则内部电阻越减小，粘合剂比率越高、则内部电阻越增大。第三参数是接头面积相对于电极面积的比率，一般来说接头面积比率越大、则内部电阻越减小，接头面积比率越小、则内部电阻越增大。第四参数是电解液的离子传导率，一般来说离子传导率越低、则内部电阻越减小，离子传导率越高、则内部电阻越增大。

铅蓄电池12及锂离子二次电池14的内部电阻的测定方法有测定甲流阻抗的方法、根据充放电开始前后的电压变化来测定直流电阻的方法等。后者具体地说，是将复合电池10的充放电开始前的各二次电池的电压与自充放电开始经过恒定时间后、例如5秒后的各二次电池的电压之差除以各二次电池的充放电电流来进行计算的方法。

铅蓄电池12可以构成为将多个电池单体串并联连接，再者，例如机动车用12V蓄电池那样，可以是将被串联连接的多个电池单体储存在一个壳体的单元，进一步，也可以将多个单元串并联连接来构成。锂离子二次电池14可以将多个电池单体串并联连接并储存于一个壳体，另外，也可以将各自由多个电池单体与一个壳体构成的多个子模块串并联连接来构成。锂离子二次电池14或者锂离子二次电池14的各子模块，为了确保安全性，也可以具备保护电路。再者，也可以在壳体的内部具有进行锂离子二次电池14的状态监视及保护的保护电路基板。

在铅蓄电池12为12V的铅蓄电池的情况下，优选锂离子二次电池14是将4～5个锂离子二次电池的电池单体串联连接而成的结构。例如，在为负极使用石墨或者硬质炭黑或者软质炭黑、正极使用磷酸铁系锂氧化物(LFP)的平均电压3.2V程度的电池单体的情况下，亦或在为负极使用石墨或者硬质炭黑或者软质炭黑、正极使用LCO、NMC、NCA等的锂氧化物的平均电压3.6V程度的电池单体的情况下，优选将4个电池单体串联连接。另外，在为负极使用了钛系锂氧化物(LTO)的平均电压2.4V程度的电池单体的情况下，优选将5个电池单体串联连接。

另外，在铅蓄电池12为24V的铅蓄电池或者将两个12V的铅蓄电池串联连接而成的情况下，锂离子二次电池14优选将7个上述平均电压3.6V程度的电池单体串联连接来构成。进一步，在铅蓄电池12为36V的铅蓄电池或者将三个12V的铅蓄电池串联连接而成的情况下，锂离子二次电池14优选将11个上述平均电压3.6V程度的电池单体串联连接来构成。并不局限于这些，只要是铅蓄电池12与锂离子二次电池14的工作电压范围几乎相等的结构，就能够起到本发明的效果。

锂离子二次电池的电池单体也可以是圆筒型形状。作为圆筒型形状的例子，有直径18mm、长度65mm的18650型，直径21mm、长度70mm的21700型，直径26mm、长度65mm的26650型等。此外，锂离子二次电池的电池单体也可以是外装材料的至少一部分使用了层压膜的层压型形状，该层压膜是将树脂制的表基材、铝或者不锈钢等的金属制的中间基材和树脂制的密封剂材料重叠而成。进一步，锂离子二次电池的电池单体也可以是外装材料的至少一部分使用了通过深拉深加工等对铝或者不锈钢等进行了加工的板材的角型形状。

这些圆筒型、层压型、角型的锂离子二次电池的电池单体所使用的正极活性物质，并未特别地加以限定，但可列举例如三元系材料、NCA系材料、磷酸铁锂、锂钴氧化物、锂锰氧化物等。再有，圆筒型、层压型、角型的锂离子二次电池的电池单体所使用的负极活性物质，并未特别地加以限定，但可列举例如软质炭黑或者硬质炭黑等的低结晶性碳、石墨、钛酸锂等。

通过采取上述那样的结构，从而本发明的复合电池即便高效率地反复进行充放电、也能够尽力不对锂离子二次电池施加过大的输入输出负载，且能够简单地控制各二次电池的输入输出。

接下来，对构成本发明的复合电池的锂离子二次电池的内部结构进行说明。图4是表示将构成图1的复合电池的锂离子二次电池的变形例的散热板的一部分断裂并将该断裂部的单电池要素取下后的状态的立体图，图5是示意性地表示图4的锂离子二次电池的单电池要素的层叠状态的侧视图，图6是表示从图4的锂离子二次电池将散热板取下后的状态的俯视图，图7是表示构成图1的复合电池的铅蓄电池与锂离子二次电池的充电率和电池电压的关系的图表。

锂离子二次电池30是构成本发明的复合电池的锂离子二次电池的变形例，具备单电池要素20、外壳32和散热板34。单电池要素20具备负极要素22、正极要素24和将负极要素22及正极要素24电绝缘的隔离件26。外壳32具有用于容纳单电池要素20的容纳部。容纳部与在外壳32的安装面32a形成的凹部32b对应。散热板34气密地密封被注入了电解液的外壳32的容纳部。

即，在外壳32的安装面32a，形成四边形状的四个凹部32b，在各个凹部32b配置四个单电池要素20的各个。被配置在四个凹部32b的各个的各个单电池要素20，通过负极汇流条36及正极汇流条38而被串联连接，因此锂离子二次电池30的平均放电电压变成锂离子二次电池的平均放电电压3.0～3.6V的4倍的12.0～14.4V，和铅蓄电池的平均放电电压几乎相同。也可以取代负极汇流条36及正极汇流条38，而使用与负极要素22及正极要素24的各个连接的布线进行串联连接。外壳32与散热板34通过螺钉、螺栓、粘接剂、超声波焊接等而被固定。为了防止电解液自凹部32b的流出及水分自电池外部的流入，也可以在四个凹部32b的各个周围配置O环、密封垫。

需要说明的是，本优选实施方式中，将外壳32的容纳部及单电池要素20的个数设为四个进行说明，但本发明并不局限于此，只要为至少一个即可。外壳32的容纳部未被限定于凹部32b，也可以是贯通的容纳部、即将凹部32b的底面除去后的容纳部。该情况下，锂离子二次电池在外壳的上下具备两个散热板。

外壳32的材料优选药品耐性与机械强度高的铝、PPS(聚对苯二甲酸乙二醇酯)树脂等。PPS树脂由于能将汇流条与外壳32一体成型，故更优选。散热板34的材料优选铝、不锈钢、铜、塑料等。负极汇流条36及正极汇流条38的材料优选电阻率小并且在锂离子二次电池的工作范围中电化学性稳定的金属例如镍、不锈钢、铜、铝等。特别是，与正极连接的部分为铝、与负极连接的部分为铜的包覆层构造，在低电阻率与电化学上稳定性的观点来看是优选的。

接下来，参照图5对单电池要素的结构进行说明。

负极要素22具有负极活性物质22b和负极集电部22t，正极要素24具有正极活性物质24b和正极集电部24t。即，负极要素22具有负极箔22a的一部分即负极集电部22t、和在负极箔22a的负极集电部22t以外的部分的两侧形成的负极活性物质22b，正极要素24具有正极箔24a的一部分即正极集电部24t、和在正极箔24a的正极集电部24t以外的部分的两侧形成的正极活性物质24b。

负极要素22及正极要素24隔着隔离件26而交替地层叠，在层叠方向的两端，配置在负极箔22a的单侧或者两侧形成了负极活性物质22b的负极要素22。也可以在层叠方向的一端配置在正极箔24a的单侧或者两侧形成了正极活性物质24b的正极要素24。单电池要素20也可以是将纵横比大的负极要素22、隔离件26、正极要素24按照该顺序进行重叠，并卷绕成辊状的构造。再者，隔离件26根据材料的不同，例如通过涂敷于负极活性物质22b或者正极活性物质24b内的一方，从而能够与负极要素22或者正极要素24内的一方成为一体。

单电池要素20的至少一部分呈在容纳部之中露出的状态。即，四个单电池要素20的各个未被容纳于单个的容器，因此负极箔22a、负极活性物质22b、负极集电部22t、正极箔24a、正极活性物质24b、正极集电部24t、隔离件26的例如侧面均呈在各个凹部32b之中露出的状态。

接下来，参照图6，对单电池要素与负极汇流条的电连接方法及单电池要素与正极汇流条的电连接方法进行说明。

单电池要素20由四个单电池要素构成，负极汇流条36由三个负极汇流条构成，正极汇流条38由三个正极汇流条构成，各负极汇流条的一端部与各正极汇流条的一端部分别相互电连接。外壳32进一步具备用于从锂离子二次电池30取出电力的负极端子板36t及正极端子板38t。

接下来，参照图7，对构成本发明的复合电池的锂离子二次电池的负极活性物质进行说明。

锂离子二次电池30优选具有使用了低结晶性碳的负极活性物质22b。即，如图7所示那样，在负极活性物质22b使用了石墨的情况下，锂离子二次电池30的充电率的范围只能是弱到等于铅蓄电池12的充电率为100％时的电压14.4V(满充电电压)的10％为止的范围C1，相对于此，在负极活性物质22b使用了低结晶性碳的情况下，锂离子二次电池30的充电率的范围成为强到等于铅蓄电池12的充电率为100％的时的电压14.4V(满充电电压)的50％为止的范围C2。

再有，在铅蓄电池之中，存在满充电电压不是14.4V而是15V或者16V的电池，该情况下，负极活性物质22b使用低结晶性碳相比于使用石墨的情况，锂离子二次电池30的充电率的范围一定进一步增大，因此是更优选的。需要说明的是，如上述，锂离子二次电池由多个圆筒型、层压型、角型的锂离子二次电池的电池单体构成的情况也同样，优选各电池单体具有使用了低结晶性碳的负极活性物质。

在此，复合电池10的满充电电压是系统设计者为了停止复合电池10的充电而在安全上的上限电压与下限电压之间预先设定的电压，是长时间内进行放电的期间内逐渐降低的复合电池10的正负极端子间的放电开始时的电压。复合电池10的放电终止电压是系统设计者为了停止复合电池10的放电而在安全上的上限电压与下限电压之间预先设定的电压，是复合电池10达到被放电的情况的正负极端子间的最小的电压。

通过采取上述那样的结构，从而电池电压的梯度相对于10％以上的范围的充电率增大，结果适合于铅蓄电池的电池电压范围的锂离子二次电池的充电率范围增大，因此本发明的复合电池能够大容量化。

接下来，对构成本发明的复合电池的锂离子二次电池的工作电压范围进行说明。

锂离子二次电池30优选具有比铅蓄电池12的工作电压范围大的工作电压范围。即，一般铅蓄电池12的满充电电压为约14.0～16.4V，放电终止电压为约10.5～12.0V，相对于此，在负极活性物质22b使用了低结晶性碳的情况下，锂离子二次电池30的满充电电压为约16.8V，放电终止电压为约10.0V。

因此，如上述，在铅蓄电池的满充电电压为15V或者16V的情况下，锂离子二次电池30的满充电电压约16.8V的话也一定会升高。需要说明的是，如上述，在锂离子二次电池由多个圆筒型、层压型、角型的锂离子二次电池的电池单体构成的情况也同样，锂离子二次电池优选具有比铅蓄电池12的工作电压范围大的工作电压范围。

在对将铅蓄电池12与该锂离子二次电池30并联连接而构成的复合电池10持续进行充电的情况下，铅蓄电池12的水溶液的电分解成为主要的，产生气体，充电能量被消耗，复合电池10的充电电压的上升得以抑制。再有，在对复合电池10持续进行放电的情况下，铅蓄电池12要比锂离子二次电池30先变成过放电。需要说明的是，对锂离子二次电池的工作电压范围的设定有影响的参数是正极活性物质与负极活性物质的组合。

通过采取上述那样的结构，从而在使用了复合电池的情况下，能减少锂离子二次电池变成过充电或者过放电的风险，因此本发明的复合电池能够提高安全性。

接下来，对本发明的复合电池所具备的电池状态监视装置进行说明。图8是表示图1的复合电池所具备的电池状态监视装置的框图。

复合电池10进一步优选具有对复合电池10的状态进行监视的电池状态监视装置40，该情况下，电池状态监视装置40具有电压检测部42、电流检测部44、充电率检测部46和特性计算部48。电压检测部42检测复合电池10的电压值，电流检测部44检测复合电池10中流动的电流值。充电率检测部46检测出入锂离子二次电池14的电量、及锂离子二次电池14的电压值的至少一方，来计算锂离子二次电池14的充电率。特性计算部48使用电压检测部42、电流检测部44及充电率检测部46检测或者计算出的值，来计算复合电池的放电特性。

即，电压检测部42例如由电压传感器与A/D变换器构成，将对通过电压传感器检测到的复合电池10的电压值进行A/D变换而得到的数字值的电压输出至特性计算部48。电流检测部44例如由电流传感器与A/D变换器构成，将对通过电流传感器检测到的复合电池10的电流值进行A/D变换而得到的数字值的电流输出至特性计算部48。电流传感器例如是变流器(CT)、霍尔效应型电流传感器所代表的夹钳式电流表，电可以由旁路电阻器与电压计构成。

充电率检测部46例如由库伦计数器46a、充电率计算部与A/D变换器构成，根据通过库伦计数器46a检测出的出入锂离子二次电池14的电量来计算锂离子二次电池14的充电率，并将对其值进行A/D变换而得到的数字值的充电率输出至特性计算部48。充电率计算部由处理器及用于使处理器执行各种处理的动作程序、或者电路构成。需要说明的是，充电率检测部46也可以取代库伦计数器46a，而如箭头46b那样根据从电压检测部42输出的复合电池10的电压值来计算锂离子二次电池14的充电率，并将该值输出至特性计算部48。该情况下，预先测定并决定复合电池10的电压与锂离子二次电池14的充电率的关系式，基于该关系式来计算锂离子二次电池14的充电率。还有，在本发明中，由于无需计算铅蓄电池12的充电率，故充电率检测部46不计算铅蓄电池12的充电率。

特性计算部48由处理器及用于使处理器执行各种处理的动作程序、或者电路来构成，使用由电压检测部42检测出的复合电池10的电压值、由电流检测部44检测出的复合电池10中流动的电流值和由充电率检测部46计算出的锂离子二次电池14的充电率，来计算复合电池的放电特性。由特性计算部48计算出的复合电池的放电特性被输出至为了达成规定的目的而运转的外部设别52。

锂离子二次电池14的充电率也可以根据基于由充电率检测部46检测出的出入锂离子二次电池14的电量的电流积分方式、及基于由充电率检测部46检测出的锂离子二次电池14的电压值的电压参照方式的至少一方来进行计算。进一步，锂离子二次电池14的充电率可以预先测定并存储锂离子二次电池14的放电特性或温度特性，使用这些来进行计算，还有，也可以使用通过监控运转中的电压、电流、温度而得到的锂离子二次电池14的阻抗的值来进行计算。

特性计算部48也可以具备通信部48a。通信部48a对外部设备52发送特性计算部48计算出的放电特性。即，通信部48a只要通过有线或者无线来发送数字信息，就无需特别地加以限定。再有，特性计算部48也可以具备存储部48b。存储部48b以时序存储特性计算部48计算出的放电特性。即，存储部48b只要以恒定期间、恒定容量保持数字信息，就无需特别地加以限定。通信部48a也可以对外部设备52发送存储部48b所存储的过去的放电特性。外部设备52通过有线或者无线而与负载50连接，并且基于通信部48a发送来的放电特性对负载50的动作进行控制。

接下来，参照计算例对电池状态监视装置的计算方法进行说明。图9是表示图8的电池状态监视装置的计算方法的框图，图10是示意性地表示图8的复合电池的放电容量-电压特性的图表。

复合电池10是将锂离子二次电池14与铅蓄电池12并联连接而成的，铅蓄电池12的充电率的测定精度相比于锂离子二次电池14，较低。这是因为：在铅蓄电池12的充放电中始终会引起作为副反应的水分解反应，由此对铅蓄电池12中流动的电流值进行积分来计算充电率较为困难的缘故；以及由于铅蓄电池12的充放电反应是非均衡反应，故在本质上来说充放电电压平坦，根据铅蓄电池12的电压来计算其充电率较为困难的缘故。因此，复合电池的放电容量Q1仅通过检测复合电池10的电压值或复合电池10中流动的电流值，是无法高精度地进行计算的。

本发明的复合电池10在步骤S10中预先测定表示构成复合电池10的锂离子二次电池14的充电率和复合电池的放电容量的关系的第一函数，并存储于特性计算部48。再有，在该步骤之前或者之后，在步骤S12中，预先测定表示复合电池10的从零到最大放电容量Q0为止的放电容量和从满充电电压Vmax到放电终止电压Vmin为止的开路电压的关系的第二函数(曲线A)，并存储于特性计算部48。需要说明的是，步骤S10与步骤S12的顺序也可以是相反的。

接下来，在步骤S20中，充电率检测部46计算锂离子二次电池14的充电率。接下来，在步骤S22中，特性计算部48将锂离子二次电池14的充电率适用于第一函数，来计算复合电池的放电容量Q1。接下来，在步骤S24中，特性计算部48将复合电池的放电容量Q1适用于第二函数，来求取复合电池的放电容量Q1中的复合电池的开路电压V1A的值。

接下来，在步骤S26中，电压检测部42检测复合电池10的电压值V0，电流检测部44检测复合电池10中流动的电流值I0，特性计算部48根据复合电池的开路电压V1A的值使内部电阻引起的电压下降量的值、即I1·V0/I0的值为负，来求取将复合电池10从放电容量Q1的状态起以电流值I1进行了放电的情况下的复合电池10的电压V1B的值。接下来，在步骤S28中，特性计算部48根据第二函数使I1·V0/I0的值为负，来计算将复合电池10从放电容量Q1的状态起以电流值I1进行了放电的情况下的放电容量-电压特性的函数(曲线B)。

接下来，在步骤S30中，在以电流值I1持续地进行了放电的情况下，计算复合电池10的电压达到放电终止电压Vmin的放电容量Q2。接下来，在步骤S32中，计算以电流值11持续地进行了放电的情况下的复合电池10的放电剩余容量Q2-Q1。特性计算部48也可以进一步基于该放电剩余容量Q2-Q1、及刚刚以电流值11开始了放电之后的复合电池10的电压V1B，来判断复合电池10的恶化。

通过采取上述那样的结构，从而本发明的复合电池能够简便并且高精度地计算复合电池整体的放电特性。

本发明的第一实施方式的复合电池基本上如上述地被构成。通过采取上述那样的结构，本发明的复合电池即便以高效率反复进行充放电，也能够尽力不向锂离子二次电池施加过大的输入输出负载，能够简单地控制各二次电池的输入输出，还有，能够简便并且高精度地计算复合电池整体的放电特性，能够实现与以往同等以上的大容量化、提高安全性、及分散故障时的风险。

接下来，对构成本发明的复合电池的电池状态监视装置的第一变形例进行说明。图11是表示图8的电池状态监视装置的第一变形例的框图。

电池状态监视装置60具有电压检测部42、电流检测部44、充电率检测部46和特性计算部62，进一步，也可以具备检测判断部64。充电率检测部46根据由库伦计数器46a检测出的出入锂离子二次电池14的电量、或者根据如箭头46b那样从电压检测部42输出的复合电池10的电压值，来计算锂离子二次电池14的充电率。特性计算部62也可以具备通信部48a及存储部48b。

电池状态监视装置60相对于电池状态监视装置40而言，除了在具有检测判断部64的方面、具有将检测判断部64的判断结果包含在内进行计算的特性计算部62的方面以外，具有相同的结构，因此省略相同的结构要素的说明。再有，特性计算部62所具备的通信部及存储部和特性计算部48的通信部48a及存储部48b相同，因此省略说明。

检测判断部64检测锂离子二次电池14或者铅蓄电池12中流动的电流值，判断其检测值与由电流检测部44检测出的复合电池10中流动的电流值的两方是否为预先决定过的各阈值以下。在为阈值以下的情况下，特性计算部62在被判断为阈值以下之后使用电压检测部42、电流检测部44及充电率检测部46检测到的值，来计算复合电池的放电特性。

检测判断部64检测锂离子二次电池14或者铅蓄电池12中流动的电流值，来判断其检测值与由电流检测部44检测出的复合电池10中流动的电流值的两方是否为预先决定过的各阈值以下。在为阈值以下的情况下，特性计算部62在被判断为阈值以下之后使用电压检测部42、电流检测部44及充电率检测部46检测出的值，来计算复合电池的放电特性。

接下来，对电池状态监视装置的第一变形例的计算方法进行说明。

在复合电池10中，即便未进行针对负载50的充放电的情况下，在构成复合电池10的锂离子二次电池14与铅蓄电池12之间也会产生电流的交换，电池状态稍微变化。因此，即便在电池状态发生变化的期间内进行上述步骤S20的计算，锂离子二次电池14的充电率的计算精度也会变差。相对于此，如果在被交换的电流小、电池状态绝大多数未变化时能进行上述步骤S20的计算，那么能够更高精度地计算锂离子二次电池14的充电率。

检测判断部64例如由电流传感器64a与判断计算部构成，紧接着步骤S12，将对由电流传感器64a检测出的锂离子二次电池14中流动的电流值进行A/D变换而得到的数字值的电流及由电流检测部44检测出的复合电池10中流动的数字值的电流、和预先决定过的各阈值进行比较，在两方均为各阈值以下的情况下，判断为电池状态绝大多数未变化。接下来，在步骤S20～S32中，在该状态下使用电压检测部42、电流检测部44及充电率检测部46检测到的值，特性计算部62计算复合电池的放电特性。电流传感器64a例如是变流器(CT)、霍尔效应型电流传感器所代表的夹钳式电流表，也可以由旁路电阻器与电压计来构成。

电池状态监视装置的第一变形例及其计算方法基本上如上述地被构成。通过采取上述那样的结构，从而本发明的复合电池的电池状态监视装置能够更高精度并且可靠地计算复合电池整体的放电特性。

接下来，对构成本发明的复合电池的电池状态监视装置的第二变形例进行说明。图12是表示图8的电池状态监视装置的第二变形例的框图。

电池状态监视装置70具有电压检测部42、电流检测部44、充电率检测部46和特性计算部72，进一步，也可以具备检测判断部74。充电率检测部46根据由库伦计数器46a检测出的出入锂离子二次电池14的电量，或者根据如箭头46b那样从电压检测部42输出的复合电池10的电压值，来计算锂离子二次电池14的充电率。特性计算部72也可以具备通信部48a及存储部48b。

电池状态监视装置70相对于电池状态监视装置40而言，除了具有检测判断部74的方面、具有将检测判断部74的判断结果包含在内进行计算的特性计算部72的方面以外，具有相同的结构，因此省略相同的结构要素的说明。再者，特性计算部72所具备的通信部及存储部和特性计算部48的通信部48a及存储部48b相同，因此省略说明。

检测判断部74检测自复合电池10最后进行充放电起的经过时间，判断其检测值是否为预先决定过的阈值以上。在为阈值以上的情况下，特性计算部72在被判断为阈值以上之后使用电压检测部42、电流检测部44及充电率检测部46检测到的值，来计算复合电池的放电特性。

接下来，对电池状态监视装置的第二变形例的计算方法进行说明。

复合电池10中，如上述，即便不进行针对负载50的充放电的情况下，电池状态也会稍微变化，因此即便在电池状态发生变化的期间内进行上述步骤S20的计算，锂离子二次电池14的充电率的计算精度也会变差。相对于此，由于如果复合电池10的休止时间较长、那么电池状态绝大多数并不变化，故此时若能进行上述步骤S20的计算，则能够更高精度地计算锂离子二次电池14的充电率。

检测判断部74例如由用于检测自复合电池10最后进行充放电起的经过时间的运转率计74a和判断计算部构成，紧接着步骤S12，将对由运转率计74a检测出的经过时间进行A/D变换而得到的数字值的经过时间和预先决定过的阈值加以比较，在为阈值以上的情况下，判断为电池状态绝大多数未变化。接下来，在步骤S20～S32中，在该状态下使用电压检测部42、电流检测部44及充电率检测部46检测出的值，特性计算部72计算复合电池的放电特性。需要说明的是，电池状态监视装置的第二变形例作为第一变形例的代替手段，是有效的。

电池状态监视装置的第二变形例及其计算方法基本上如上述地被构成。通过采取上述那样的结构，从而本发明的复合电池的电池状态监视装置能够高精度并且在不受噪声的影响的情况下简单地计算复合电池整体的放电特性。

接下来，对构成本发明的复合电池的电池状态监视装置的第三变形例进行说明。图13是表示图8的电池状态监视装置的第三变形例的框图。

电池状态监视装置80具有电压检测部42、电流检测部44、充电率检测部46和特性计算部82，进一步，也可以具备检测判断部84。充电率检测部46根据由库伦计数器46a检测出的出入锂离子二次电池14的电量，或者根据如箭头46b那样从电压检测部42输出的复合电池10的电压值，来计算锂离子二次电池14的充电率。特性计算部82也可以具备通信部48a及存储部48b。

电池状态监视装置80相对于电池状态监视装置40而言，除了具有检测判断部84的方面、具有将检测判断部84的判断结果包含在内进行计算的特性计算部82的方面以外，具有相同的结构，因此省略相同的结构要素的说明。再有，特性计算部82所具备的通信部及存储部和特性计算部48的通信部48a及存储部48b相同，因此省略说明。

检测判断部84检测锂离子二次电池14所具备的保护开关的接通/断开状态。特性计算部82基于保护开关的接通/断开状态来计算复合电池的放电特性。锂离子二次电池14所具备的保护开关例如除了FET、IGBT、GTO等的半导体开关切换元件之外，可以是继电器、电磁开关、断路器等，还有，也可以是例如电流保险丝、温度保险丝、热敏电阻、自控制保护器(SCP)这样的、只要不更换为暂时工作、电连接就不会自动地恢复。

接下来，对电池状态监视装置的第三变形例的计算方法进行说明。

在复合电池10中，若锂离子二次电池14的保护功能工作，由此成为锂离子二次电池14被电气地从铅蓄电池12及负载50切离的状态，则电池状态大幅地变化。因此，如果考虑到锂离子二次电池14的保护功能的工作状态，那么能够更高精度地计算复合电池整体的放电特性。

检测判断部84例如由用于检测锂离子二次电池14的FET开关的接通/断开状态的导通传感器84a和判断计算部来构成，紧接着步骤S12，例如FET开关如果为接通，那么将由导通传感器84a检测出的接通/断开状态二值化为1，如果为断开，那么将接通/断开状态二值化为0。接下来，检测判断部84在检测值为1、即FET开关接通、且锂离子二次电池14被电连接于铅蓄电池12及负载50的情况下，向特性计算部82指示：基于该状态来计算复合电池整体的放电特性。或者，检测判断部84在检测值为0、即FET开关断开且锂离子二次电池14被电气地从铅蓄电池12及负载50切离的情况下，也可以向特性计算部82指示：基于该状态来计算复合电池整体的放电特性。需要说明的是，电池状态监视装置的第三变形例若作为第一变形例的代替手段而与第二变形例同时采用，则更为有效。

电池状态监视装置的第三变形例及其计算方法基本上如上述地被构成。通过采取上述那样的结构，从而本发明的复合电池的电池状态监视装置能够更高精度并且在不受噪声的影响的情况下简单地计算复合电池整体的放电特性。

接下来，对本发明的复合电池的第一变形例进行说明。图14是图1的复合电池的第一变形例的立体图。

复合电池90是将铅蓄电池92与锂离子二次电池94并联连接来构成。即，复合电池90是12V系的复合电池，是将锂离子二次电池94并联连接于车载蓄电池等所使用的12V铅蓄电池92的结构。在铅蓄电池92的输出端子面92a设置的输出端子92t及在锂离子二次电池94的输出端子面94a设置的输出端子94t通过板状的连接构件96而被电连接。

复合电池90相对于复合电池10而言，除了具有设置姿态与锂离子二次电池14不同的锂离子二次电池94的方面、具有形状与连接构件16不同的连接构件96的方面以外，具有相同的结构，铅蓄电池92具有与铅蓄电池12相同的基本功能，锂离子二次电池94具有与锂离子二次电池14相同的基本功能，因此省略说明。

锂离子二次电池94通过使与输出端子面92a邻接的面及与输出端子面94a邻接的面重叠，从而与铅蓄电池92一体化，在输出端子面92a及输出端子面94a均呈水平的设置姿态下被设置于一个部位。再有，复合电池90也可以具备电池状态监视装置40、60、70、80。

本发明的复合电池的第一变形例基本上如上述地被构成。通过采取上述那样的结构，从而本发明的复合电池能够减少布线电阻、缩小复合电池的体积。另外，在作为机动车的怠速停止用二次电池来使用的情况下，例如通过使薄型的锂离子二次电池邻接于N55规格的铅蓄电池，从而能够将复合电池90构成为与Q85规格的铅蓄电池相同的尺寸，因此能够将本发明的被一体化的复合电池90设置于发动机室内的现有的空间。

接下来，对本发明的复合电池的第二变形例进行说明。图15是图1的复合电池的第二变形例的侧视图。

复合电池100是将铅蓄电池102与锂离子二次电池104并联连接而构成的。即，在铅蓄电池102的输出端子面102a设置的输出端子102t及在锂离子二次电池104的输出端子面104a设置的输出端子104t通过连接构件106而被电连接。

复合电池100相对于复合电池10而言，除了具有设置姿态与锂离子二次电池14不同的锂离子二次电池104的方面、具有形状与连接构件16不同的连接构件106的方面、具有隔热材料108的方面以外，具有相同的结构，铅蓄电池102具有与铅蓄电池12相同的基本功能，锂离子二次电池104具有与锂离子二次电池14相同的基本功能，因此省略说明。

复合电池100进一步，优选具有覆盖铅蓄电池102的至少一部分而不覆盖锂离子二次电池104的隔热材料108。即，锂离子二次电池104由于未被隔热材料108覆盖，故容易将充放电时的发热散热，为此处于容易保持温度的倾向，相对于此，铅蓄电池102设置隔热材料108，以使得覆盖至少一部分，因此难以将充放电时的发热散热，为此变成温度容易上升的倾向。其结果是，铅蓄电池102的内部电阻降低而锂离子二次电池104的内部电阻未变化，因此变得容易向铅蓄电池102施加输入输出负载，并且难以向锂离子二次电池104施加输入输出负载。

锂离子二次电池104也可以与铅蓄电池102分离，在输出端子面102a呈水平、输出端子面104a呈垂直的设置姿态下设置于相互分离的部位，且通过线缆状的连接构件16而相互电连接。再者，锂离子二次电池104也可以与铅蓄电池102一体化，在输出端子面102a及输出端子面104a均呈水平的设置姿态下设置于一个部位，通过板状的连接构件96而相互电连接，但在该情况下，优选在使与输出端子面102a邻接的面及与输出端子面104a邻接的面重叠时在两者之间具备隔热材料108。进一步，复合电池100也可以具备电池状态监视装置40、60、70、80。

本发明的复合电池的第二变形例基本上如上述地被构成。通过采取上述那样的结构，从而本发明的复合电池即便以高效率反复进行充放电，也能够尽力不向锂离子二次电池施加过大的输入输出负载，能够简单地控制各二次电池的输入输出。

接下来，对由本发明的复合电池构成的复合电池组进行说明。图16是表示由图1的复合电池构成的复合电池组的框图。

复合电池组110由相互串并联连接的多个复合电池10构成，各复合电池10是将铅蓄电池12与锂离子二次电池14并联连接而构成的。再有，复合电池组110也可以取代复合电池10，而由复合电池90或100来构成。

由本发明的复合电池来构成的复合电池组，基本上如上述地被构成。通过采取上述那样的结构，从而复合电池组能够分散故障时的风险。

接下来，对本发明的第二实施方式的机动车进行说明。图17是表示本发明的第二实施方式的机动车的框图。

机动车120具备发电机122、复合电池10和负载。发电机122在制动时使再生电力产生。复合电池10在通过再生电力而被充电后进行放电。负载由普通负载124、行驶所需负载及被保护负载126来构成，供给从复合电池10被放电的电力及再生电力。普通负载124包括头灯、雾灯、方向指示灯、刮水器、散热器风扇、起动电机、空调器等，行驶所需负载及被保护负载126包括导航/音频、仪表、制动灯、控制器类、点火线圈、喷射器、燃料泵、CVT电动泵等。此外，机动车120也可以取代复合电池10，而由复合电池90、100或者复合电池组110来构成。

复合电池10始终连接于普通负载124、行驶所需负载及被保护负载126的两方的负载，始终将复合电池10的电力供给至两方的负载。发电机122在加速时及等速行驶时停止，但在减速(制动)时工作，通过发电机122发出的电力将复合电池10充电。发电机122可以是ISG(Integrated Starter Generator)等的带电机功能的发电机，该情况下，为了在再起动后的加速时将发电机122作为发动机的辅助用电机来使用，复合电池10的电力被供给至发电机122。

本发明的第二实施方式的机动车基本上如上述地被构成。通过采取上述那样的结构，从而本发明的机动车即便以高效率反复进行充放电，也能够尽力不向锂离子二次电池施加过大的输入输出负载，能够简单地控制各二次电池的输入输出，还有，能够简便并且高精度地计算复合电池整体的放电特性，能够实现与以往同等以上的大容量化、提高安全性、及分散故障时的风险。

接下来，对本发明的第三实施方式的铁道再生电力储存装置进行说明。图18是表示本发明的第三实施方式的铁道再生电力储存装置的框图。

铁道再生电力储存装置130具备电气式铁道车辆132、复合电池10、电力传输部134和双向变换器部136。电气式铁道车辆132以从变电站传输来的电力运行电机并进行行驶，并且在制动时使用电机而使再生电力产生。复合电池10在通过再生电力被充电后进行放电。电力传输部134向电气式铁道车辆132传输来自变电站的电力，并且向复合电池10传输再生电力。双向变换器部136被连接于电力传输部134与复合电池10之间，对再生电力进行电力变换并向复合电池10输出，并且对从复合电池10被放电的电力进行电力变换并向电力传输部134输出。电力传输部134由正极的架线及负极的导轨构成，双向变换器部136由升降压斩波器、除燥用的过滤器及断路器等构成。升降压斩波器是通过反复进行电流的接通断开，从而将任意的电压或电流作为有效值虚拟地生成的装置。再者，铁道再生电力储存装置130也可以取代复合电池10，而由复合电池90、100、或者复合电池组110来构成。

在电气式铁道车辆132减速(制动)时使用电机而产生的再生电力，通过电力传输部134后被传输至双向变换器部136，利用由双向变换器部136进行了电力变换的电力对复合电池10进行充电。由此，能够抑制架线电压的上升。再有，被充电到复合电池10的电力，例如在相同的电气式铁道车辆132接下来加速或者等速行驶时、或者在远处行驶中的别的电气式铁道车辆132加速或者等速行驶时被放电，由双向变换器部136进行了电力变换后，通过电力传输部134后被传输至加速中的电气式铁道车辆132而加以使用。由此，能够抑制架线电压的降低。特别是，该车辆在从变电站分离的场所行驶的情况下、及早晚高峰时多辆车辆行驶的情况下是有效。

本发明的第三实施方式的铁道再生电力储存装置基本上如上述地被构成。通过采取上述那样的结构，从而本发明的铁道再生电力储存装置即便以高效率反复进行充放电，也能够尽力不向锂离子二次电池施加过大的输入输出负载，能够简单地控制各二次电池的输入输出，还有，能够简便并且高精度地计算复合电池整体的放电特性，能够实现与以往同等以上的大容量化、提高安全性、及分散故障时的风险。

[实施例]

接下来，列举本发明的具体的实施例，更详细地说明本发明。

首先，作为实施例，将容量7Ah、额定电压3.6V的圆筒型锂离子二次电池的电池单体4串联1并联地进行连接而成的锂离子二次电池、以及容量36Ah、额定电压12V的铅蓄电池并联连接，由此构成了复合电池。在锂离子二次电池及铅蓄电池分别设置旁路电阻，测定了各二次电池中流动的电流。需要说明的是，旁路电阻的电阻值对于各二次电池的电阻来说非常小，因此对充放电举动没有影响。

接下来，将该复合电池设置在被温度设定成25℃的恒温槽内，放置24小时，使得复合电池温度为25℃。然后，将复合电池电压调整为12.7V(＝Vorg)，对复合电池施加160A的放电负载，测定自放电开始起5秒后的复合电池电压Vset、自放电开始起5秒后的来自锂离子二次电池的放电电流Ilib及自放电开始起5秒后的来自铅蓄电池的放电电流Ipbb，基于以下的公式，计算出25℃下的锂离子二次电池的内部电阻(直流电阻)Rlib、及铅蓄电池的内部电阻(直流电阻)Rpbb。

Rlib＝(Vorg-Vset)/Ilib

Rpbb＝(Vorg-Vset)/Ipbb

接下来，将恒温槽的温度设定为48℃，放置24小时，使得复合电池温度为48℃。然后，以相同的方法计算出48℃下的各二次电池的内部电阻Rlib、Rpbb。

接下来，作为比较例，将与实施例不同的容量2Ah、额定电压3.6V的圆筒型锂离子二次电池的电池单体4串联4并联地连接而成的锂离子二次电池、及与实施例相同的容量36Ah、额定电压12V的铅蓄电池并联连接，由此构成了复合电池。以与实施例的复合电池相同的方法，计算出25℃及48℃下的各二次电池的内部电阻Rlib、Rpbb。分别将实施例的计算结果示于表1的实施例一栏、将比较例的计算结果示于表1的比较例一栏。另外，表1的内部电阻率是将各温度下的内部电阻值除以基准温度25℃时的内部电阻值而得的值。

[表1]

实施例的复合电池中，48℃下的锂离子二次电池的内部电阻率0.84大于48℃下的铅蓄电池的内部电阻率0.48，因此实施例的复合电池满足本发明的条件。相对于此，比较例的复合电池中，48℃下的锂离子二次电池的内部电阻率0.76小于48℃下的铅蓄电池的内部电阻率0.82，比较例的复合电池未满足本发明的条件。

<充放电循环试验>

接下来，为了确认本发明的效果，将实施例的复合电池及比较例的复合电池设置在被温度设定成25℃的恒温槽内，放置24小时后使复合电池温度为25℃。然后，再次将复合电池电压调整为12.7V(＝Vorg)，进行了以下条件的充放电循环试验。

1)充电1：电流320A，时间5秒

2)充电2：电压160A，时间10秒

3)休止：30秒

4)放电：电流160A，时间20秒

5)休止：30秒

6)将1～5反复合计100次。

测定了第100次的自放电开始起5秒后的来自锂离子二次电池的放电电流Ilib、及自放电开始起5秒后的来自铅蓄电池的放电电流Ipbb。分别将实施例的测定结果示于表2的实施例一栏，将比较例的测定结果示于表2的比较例一栏。再者，表2的合计是将放电电流Ilib与放电电流Ipbb合计所得的值。

[表2]

实施例的复合电池中，锂离子二次电池的放电电流为240A，铅蓄电池的放电电流为80A，相对于此，在比较例的复合电池中，锂离子二次电池的放电电流为310A，铅蓄电池的放电电流为10A。若以相对于放电电流的合计的比率来看这一结果，则在实施例的复合电池中，锂离子二次电池的放电电流为75％，铅蓄电池的放电电流为25％，相对于此，在比较例的复合电池中，锂离子二次电池的放电电流是比实施例高的97％，铅蓄电池的放电电流是比实施例低的3％。根据该结果可知，根据实施例的复合电池的结构，即便以高效率反复进行充放电，也能够尽力不向锂离子二次电池施加过大的输入输出负载。

以上，列举实施方式及实施例并详细地说明了本发明的复合电池、具备其的机动车及铁道再生电力储存装置，但本发明未被限定于上述实施方式及实施例，在未脱离本发明的主旨的范围内，当然也可以实施各种改善或变更。

产业上的可利用性

本发明的复合电池、具备其的机动车及铁道再生电力储存装置，除了即便以高效率反复进行充放电，也能够尽力不向锂离子二次电池施加过大的输入输出负载，能够简单地控制各二次电池的输入输出的效果之外，还有能够简便并且高精度地计算复合电池整体的放电特性、能够实现与以往同等以上的大容量化、提高安全性、及分散故障时的风险的效果，因此在工业上是有用的。

-符号说明-

10、90、100 复合电池

12、92、102 铅蓄电池

12a、14a、92a、94a、102a、104a 输出端子面

12t、14t、92t、94t、102t、104t 输出端子

14、30、94、104 锂离子二次电池

16、96、106 连接构件

20 单电池要素

22 负极要素

22a 负极箔

22b 负极活性物质

22t 负极集电部

24 正极要素

24a 正极箔

24b 正极活性物质

24t 正极集电部

26 隔离件

32 外壳

32a 安装面

32b 凹部

34 散热板

36 负极汇流条

36t 负极端子板

38 正极汇流条

38t 正极端子板

40、60、70、80 电池状态监视装置

42 电压检测部

44 电流检测部

46 充电率检测部

46a 库伦计数器

46b 箭头

48、62、72、82 特性计算部

48a 通信部

48b 存储部

50 负载

52 外部设备

64、74、84 检测判断部

64a 电流传感器

74a 运转率计

84a 导通传感器

108 隔热材料

110 复合电池组

120 机动车

122 发电机

124 普通负载

126 行驶所需负载及被保护负载

130 铁道再生电力储存装置

132 电气式铁道车辆

134 电力传输部

136 双向变换器部。

Claims (10)

1.一种复合电池，其特征在于，

将铅蓄电池与锂离子二次电池并联连接来构成该复合电池，

所述铅蓄电池具有第一内部电阻率，所述第一内部电阻率是将伴随着温度变化而变化的内部电阻值除以0～40℃的温度范围内被任意设定的基准温度时的内部电阻值所得的值，

所述锂离子二次电池具有第二内部电阻率，所述第二内部电阻率是将伴随着温度变化而变化的内部电阻值除以所述基准温度时的内部电阻值所得的值，

在比所述基准温度高的温度范围内，所述第二内部电阻率被设定为比所述第一内部电阻率大。

2.根据权利要求1所述的复合电池，其特征在于，

所述复合电池进一步具有对所述复合电池的状态进行监视的电池状态监视装置，

所述电池状态监视装置具有：

电压检测部，检测所述复合电池的电压值；

电流检测部，检测所述复合电池中流动的电流值；

充电率检测部，对出入所述锂离子二次电池的电量、及所述锂离子二次电池的电压值的至少一方进行检测，计算所述锂离子二次电池的充电率；以及

特性计算部，使用所述电压检测部、所述电流检测部及所述充电率检测部检测出的值或者计算出的值，来计算所述复合电池的放电特性。

3.根据权利要求1或2所述的复合电池，其特征在于，

所述锂离子二次电池具有比所述铅蓄电池的工作电压范围大的工作电压范围。

4.根据权利要求1或2所述的复合电池，其特征在于，

所述锂离子二次电池具有使用了低结晶性碳的负极活性物质。

5.根据权利要求1或2所述的复合电池，其特征在于，

所述复合电池进一步具有覆盖所述铅蓄电池的至少一部分、但不覆盖所述锂离子二次电池的隔热材料。

6.根据权利要求3所述的复合电池，其特征在于，

所述锂离子二次电池具有使用了低结晶性碳的负极活性物质。

7.根据权利要求3所述的复合电池，其特征在于，

所述复合电池进一步具有覆盖所述铅蓄电池的至少一部分、但不覆盖所述锂离子二次电池的隔热材料。

8.根据权利要求4所述的复合电池，其特征在于，

所述复合电池进一步具有覆盖所述铅蓄电池的至少一部分、但不覆盖所述锂离子二次电池的隔热材料。

9.一种机动车，其特征在于，具备：

发电机，在制动时使再生电力产生；

权利要求1或2所述的复合电池，在通过所述再生电力而被充电后进行放电；以及

负载，被供给从所述复合电池放电的电力及所述再生电力。

10.一种铁道再生电力储存装置，其特征在于，具备：

电气式铁道车辆，利用从变电站传输来的电力运行电机并行驶，并且在制动时使用所述电机来使再生电力产生；

权利要求1或2所述的复合电池，在通过所述再生电力而被充电后进行放电；

电力传输部，将来自所述变电站的电力传输至所述电气式铁道车辆，并且将所述再生电力传输至所述复合电池；以及

双向变换器部，被连接于所述电力传输部与所述复合电池之间，对所述再生电力进行电力变换并向所述复合电池输出，并且对从所述复合电池放电的电力进行电力变换并向所述电力传输部输出。

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