JP2000023388A - 二次電池システム - Google Patents
二次電池システムInfo
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- JP2000023388A JP2000023388A JP10188577A JP18857798A JP2000023388A JP 2000023388 A JP2000023388 A JP 2000023388A JP 10188577 A JP10188577 A JP 10188577A JP 18857798 A JP18857798 A JP 18857798A JP 2000023388 A JP2000023388 A JP 2000023388A
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- JP
- Japan
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- charging
- voltage
- constant
- secondary battery
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
(57)【要約】
【課題】一定の充電定電圧の元では過充電を抑えても、
過充電を抑える電圧範囲での充放電のサイクル寿命の回
数以上はサイクル数を伸ばすことはできないという問題
があった。 【解決手段】充放電の回数あるいはシステム据え付け後
の経過時間及び電圧値を計測し、予め設定した比較値と
比較判定し、判定結果により、充電回数あるいはシステ
ム据え付け後の経過時間または設定された充電電圧まで
電圧値が上昇するまでの時間の逆数が設定値を超えた場
合、充電回路の充電終止電圧（定電圧値）を段階的に予
め設定された電圧値まで上昇させる。
過充電を抑える電圧範囲での充放電のサイクル寿命の回
数以上はサイクル数を伸ばすことはできないという問題
があった。 【解決手段】充放電の回数あるいはシステム据え付け後
の経過時間及び電圧値を計測し、予め設定した比較値と
比較判定し、判定結果により、充電回数あるいはシステ
ム据え付け後の経過時間または設定された充電電圧まで
電圧値が上昇するまでの時間の逆数が設定値を超えた場
合、充電回路の充電終止電圧（定電圧値）を段階的に予
め設定された電圧値まで上昇させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、二次電池システム
及び充電方法に係り、特に、複数個の電池を接続し、充
電回路を備えた二次電池システム及び充電方法に関す
る。
及び充電方法に係り、特に、複数個の電池を接続し、充
電回路を備えた二次電池システム及び充電方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】中・大型の二次電池の用途としては、電
気自動車等の運輸関連の電源，無停電電源（略称ＵＰ
Ｓ）等の非常用電源及び電力負荷平準化のための電力貯
蔵用電池等がある。このうち電力貯蔵用は、深夜の余剰
電力を二次電池に蓄え（充電）、昼間の電力需要のピー
ク時にこれを放出（放電）する。また、電気自動車にお
いても同様に深夜の電力を利用して電池に充電する。
気自動車等の運輸関連の電源，無停電電源（略称ＵＰ
Ｓ）等の非常用電源及び電力負荷平準化のための電力貯
蔵用電池等がある。このうち電力貯蔵用は、深夜の余剰
電力を二次電池に蓄え（充電）、昼間の電力需要のピー
ク時にこれを放出（放電）する。また、電気自動車にお
いても同様に深夜の電力を利用して電池に充電する。
【０００３】これらの電池の運転においては多くの場
合、使用頻度が高く、長い充放電サイクル寿命が求めら
れる。充放電サイクル寿命を伸ばす方法としては、例え
ば、特開平6−189466 号公報に記載されているように、
充電回路の電流値から算出する時間微分値と予め設定さ
れた比較値とを比較判定し、判定結果により充電を制御
することにより、過充電状態の発生を防ぎ、電解液の分
解を抑制して、充放電サイクル寿命を伸ばす方法があ
る。
合、使用頻度が高く、長い充放電サイクル寿命が求めら
れる。充放電サイクル寿命を伸ばす方法としては、例え
ば、特開平6−189466 号公報に記載されているように、
充電回路の電流値から算出する時間微分値と予め設定さ
れた比較値とを比較判定し、判定結果により充電を制御
することにより、過充電状態の発生を防ぎ、電解液の分
解を抑制して、充放電サイクル寿命を伸ばす方法があ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平6−189466 号公報の例の場合、電解液が分解する上
限電圧を超えないよう制御するのみであり、充放電のサ
イクルを繰り返す場合、初期の状態で設定した充電終止
電圧まで常に電圧が上昇し、その設定電圧は一定であ
る。従って、上記の方法では、ある充電終止電圧に対
し、過充電を抑える電圧範囲での充放電のサイクル寿命
の回数以上はサイクル数を伸ばすことはできないという
問題があった。さらに、温度条件により、特に高温の場
合、劣化による容量の低下のために容量が落ちるという
問題がある。
開平6−189466 号公報の例の場合、電解液が分解する上
限電圧を超えないよう制御するのみであり、充放電のサ
イクルを繰り返す場合、初期の状態で設定した充電終止
電圧まで常に電圧が上昇し、その設定電圧は一定であ
る。従って、上記の方法では、ある充電終止電圧に対
し、過充電を抑える電圧範囲での充放電のサイクル寿命
の回数以上はサイクル数を伸ばすことはできないという
問題があった。さらに、温度条件により、特に高温の場
合、劣化による容量の低下のために容量が落ちるという
問題がある。
【０００５】本発明の目的は、一個または複数個の電池
を接続し、充電回路を備えた二次電池システム及び充電
方法において、電池の運転状態または特性の変化の状態
を検知し、容量を確保し、充放電サイクル寿命を長くし
た二次電池システム及び充電方法を提供することにあ
る。
を接続し、充電回路を備えた二次電池システム及び充電
方法において、電池の運転状態または特性の変化の状態
を検知し、容量を確保し、充放電サイクル寿命を長くし
た二次電池システム及び充電方法を提供することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、充放電の回数
あるいはシステム据え付け後の経過時間及び電圧値を計
測し、予め設定した比較値と比較判定し、判定結果によ
り、充電回数あるいはシステム据え付け後の経過時間ま
たは設定された充電電圧まで電圧値が上昇するまでの時
間の逆数が設定値を超えた場合、充電回路の充電終止電
圧（定電圧値）を段階的に予め設定された電圧値まで上
昇させる手段を備えたことを特徴とする。また、計測さ
れた時間，充電回数を周囲温度ないしは電池表面温度で
補正することを特徴とする。
あるいはシステム据え付け後の経過時間及び電圧値を計
測し、予め設定した比較値と比較判定し、判定結果によ
り、充電回数あるいはシステム据え付け後の経過時間ま
たは設定された充電電圧まで電圧値が上昇するまでの時
間の逆数が設定値を超えた場合、充電回路の充電終止電
圧（定電圧値）を段階的に予め設定された電圧値まで上
昇させる手段を備えたことを特徴とする。また、計測さ
れた時間，充電回数を周囲温度ないしは電池表面温度で
補正することを特徴とする。
【０００７】一般的に、充電終止電圧を３.９〜４.３Ｖ
に設定する場合、図４に示すようにできるだけ低い電圧
値に設定する方が、電極構造の劣化が少なく、サイクル
寿命を長いという性質がある。
に設定する場合、図４に示すようにできるだけ低い電圧
値に設定する方が、電極構造の劣化が少なく、サイクル
寿命を長いという性質がある。
【０００８】また、図５に示すように一定電圧で定電圧
充電を行い容量が低下した後でも定電圧値を上昇させる
ことにより、再び規定の容量を得ることが可能である。
また、同じ電池を用いて一定の容量を得ようとした場
合、充電終止電圧を変えずに満充電の状態から放電終止
電圧を高い電圧値に設定し、必要な容量まで放電するよ
りも、放電終止電圧を変更せず、充電終止電圧をできる
だけ低い値に設定して充放電を行う方が、特に正極にマ
ンガン酸リチウムを用いた場合等、寿命を長くすること
ができるという性質がある。
充電を行い容量が低下した後でも定電圧値を上昇させる
ことにより、再び規定の容量を得ることが可能である。
また、同じ電池を用いて一定の容量を得ようとした場
合、充電終止電圧を変えずに満充電の状態から放電終止
電圧を高い電圧値に設定し、必要な容量まで放電するよ
りも、放電終止電圧を変更せず、充電終止電圧をできる
だけ低い値に設定して充放電を行う方が、特に正極にマ
ンガン酸リチウムを用いた場合等、寿命を長くすること
ができるという性質がある。
【０００９】本発明は、これらの性質を利用した充電方
法である。また、温度の影響、特に、高温の状態にさら
されることにより引き起こされる劣化を、時間，サイク
ル回数の温度補正により補正し、容量を維持する充電方
法である。
法である。また、温度の影響、特に、高温の状態にさら
されることにより引き起こされる劣化を、時間，サイク
ル回数の温度補正により補正し、容量を維持する充電方
法である。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明を実施例により更に具体的
に説明する。本発明になる充電回路の例を図１に示す。
交流電源１から整流回路２を経て、充電回路３により、
有機電解液を使用するリチウム電池によって構成される
電池群４に定電流・定電圧方式で所定の充電時間，電力
を供給して充電する。この時、電圧計測回路５により充
電電圧を計測する。同様に、充電時間計測回路６により
充電時間を、据え付け時間計測回路７により蓄電システ
ムを据え付けてからの時間を、温度計測回路８により温
度を計測する。
に説明する。本発明になる充電回路の例を図１に示す。
交流電源１から整流回路２を経て、充電回路３により、
有機電解液を使用するリチウム電池によって構成される
電池群４に定電流・定電圧方式で所定の充電時間，電力
を供給して充電する。この時、電圧計測回路５により充
電電圧を計測する。同様に、充電時間計測回路６により
充電時間を、据え付け時間計測回路７により蓄電システ
ムを据え付けてからの時間を、温度計測回路８により温
度を計測する。
【００１１】温度の計測は周囲温度あるいは電池システ
ムの数カ所の測定値の平均等を計測する。充電時間の計
測は充電開始より電圧計測回路５により計測された充電
電圧と充電定電圧設定回路１２により充電定電圧として
設定された電圧値を充電電圧比較回路９により比較し、
計測された充電電圧が設定された電圧値以上になる時点
までの時間を計測する。
ムの数カ所の測定値の平均等を計測する。充電時間の計
測は充電開始より電圧計測回路５により計測された充電
電圧と充電定電圧設定回路１２により充電定電圧として
設定された電圧値を充電電圧比較回路９により比較し、
計測された充電電圧が設定された電圧値以上になる時点
までの時間を計測する。
【００１２】このようにして計測された温度及び各時間
を温度補正回路１０に取り込み、計測された温度と時間
の関係から各時間の補正を行う。補正を行った充電時間
及び据え付け時間は比較判定回路１１にて予め設定され
ている比較値と比較し、比較値以上となった場合、充電
定電圧設定回路１２にて予め設定された電圧値まで充電
定電圧を上昇させると同時に、充電定電圧比較回路９の
比較定電圧を上昇後の設定値に変更する。また、本シス
テムにおいては充電電圧計測の代わりに、充電電流の計
測により電流値が減少した時点をトリガーとすることも
一つの方法である。
を温度補正回路１０に取り込み、計測された温度と時間
の関係から各時間の補正を行う。補正を行った充電時間
及び据え付け時間は比較判定回路１１にて予め設定され
ている比較値と比較し、比較値以上となった場合、充電
定電圧設定回路１２にて予め設定された電圧値まで充電
定電圧を上昇させると同時に、充電定電圧比較回路９の
比較定電圧を上昇後の設定値に変更する。また、本シス
テムにおいては充電電圧計測の代わりに、充電電流の計
測により電流値が減少した時点をトリガーとすることも
一つの方法である。
【００１３】次に、充電回数と充電定電圧の設定に関す
る実施例について説明する。定電流・定電圧充電方式に
おける充電定電圧と充電回数の設定の例を図２に示す。
図２に示すように予め同じ定電圧で充電を行う回数を設
定しておき、その回数が終了した場合、次のステージに
移行し、そのステージで予め設定されていた充電回数だ
け前のステージより高い予め設定された定電圧で充電す
る。
る実施例について説明する。定電流・定電圧充電方式に
おける充電定電圧と充電回数の設定の例を図２に示す。
図２に示すように予め同じ定電圧で充電を行う回数を設
定しておき、その回数が終了した場合、次のステージに
移行し、そのステージで予め設定されていた充電回数だ
け前のステージより高い予め設定された定電圧で充電す
る。
【００１４】即ち、図２の場合、まず、据え付けられた
後の第１ステージにおいて、ａ１回，定電圧ｂ１（Ｖ）
で充電を行った後、第２ステージに移行し、ａ２回，ｂ
１よりも高い定電圧ｂ２（Ｖ）で充電を行う。同様にし
てｎステージまで動作を行い、最終のｎステージが終了
した時点で、システムの寿命と判断する。図２の充電回
数の代わりに据え付けてからの時間により充電定電圧を
設定する方法もある。
後の第１ステージにおいて、ａ１回，定電圧ｂ１（Ｖ）
で充電を行った後、第２ステージに移行し、ａ２回，ｂ
１よりも高い定電圧ｂ２（Ｖ）で充電を行う。同様にし
てｎステージまで動作を行い、最終のｎステージが終了
した時点で、システムの寿命と判断する。図２の充電回
数の代わりに据え付けてからの時間により充電定電圧を
設定する方法もある。
【００１５】次に、温度補正に関する実施例について説
明する。温度補正の例を図３に示す。図２に示す各ステ
ージにおいて−７０℃〜４０℃の温度をｎ個の区分に分
け、各区分毎に補正係数を設定する。即ち、図２におい
ては区分ｎにおいて温度範囲はＴｎ〜Ｔｎ＋１とし、そ
の補正係数をＣｎと設定する。例えば、区分１において
ｔ１回，区分２においてｔ２回，区分ｉにおいてはｔｉ
回，区分ｎにおいてはｔｎ回充電を行った場合、下記の
式（数１）で補正を行う。
明する。温度補正の例を図３に示す。図２に示す各ステ
ージにおいて−７０℃〜４０℃の温度をｎ個の区分に分
け、各区分毎に補正係数を設定する。即ち、図２におい
ては区分ｎにおいて温度範囲はＴｎ〜Ｔｎ＋１とし、そ
の補正係数をＣｎと設定する。例えば、区分１において
ｔ１回，区分２においてｔ２回，区分ｉにおいてはｔｉ
回，区分ｎにおいてはｔｎ回充電を行った場合、下記の
式（数１）で補正を行う。
【００１６】
【数１】 ｚｉ＝Ｃｉ・ｔｉ、ｚｉ：区分Ｉにおける補正された充電回数 …（数１） 従って、区分１〜区分ｎまでの補正された充電回数の総
和Ｚtotalは下記（数２）式で表される。
和Ｚtotalは下記（数２）式で表される。
【００１７】
【数２】
【００１８】即ち、図１のあるステージにおいて、（数
２）式のＺtotal の値が予め設定された値まで達した場
合、次のステージに移行するものである。
２）式のＺtotal の値が予め設定された値まで達した場
合、次のステージに移行するものである。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、充電定電圧を低い電圧
に設定し、充電の回数が進むにつれて徐々に電圧値を上
げていくため、電極の劣化を抑えることができ、また、
温度による劣化の影響を補正することができ、電池の充
放電サイクル寿命を伸ばすことが可能となる。
に設定し、充電の回数が進むにつれて徐々に電圧値を上
げていくため、電極の劣化を抑えることができ、また、
温度による劣化の影響を補正することができ、電池の充
放電サイクル寿命を伸ばすことが可能となる。
【図１】本発明の二次電池システムにおける充電制御回
路の構成の概略図である。
路の構成の概略図である。
【図２】本発明の経時的に電圧を上昇させる条件の概要
図である。
図である。
【図３】各ステージにおける充電回数の温度補正係数の
概要図である。
概要図である。
【図４】充電定電圧の設定による放電容量変化を示す特
性図である。
性図である。
【図５】充電定電圧値上昇前後の放電容量変化を示す特
性図である。
性図である。
１…交流電源、２…整流回路、３…充電回路、４…電池
群、５…電圧計測回路、６…充電時間計測回路、７…据
え付け時間計測回路、８…温度計測回路、９…充電電圧
比較回路、１０…温度補正回路、１１…比較判定回路、
１２…充電電圧設定回路、１３…充電定電圧を高く設定
した場合の放電容量、１４…充電定電圧を１３より低く
設定した場合の放電容量、１５…当初設定した充電定電
圧で充放電を行った場合の放電容量、１６…充電定電圧
を当初より高く設定した場合の放電容量。
群、５…電圧計測回路、６…充電時間計測回路、７…据
え付け時間計測回路、８…温度計測回路、９…充電電圧
比較回路、１０…温度補正回路、１１…比較判定回路、
１２…充電電圧設定回路、１３…充電定電圧を高く設定
した場合の放電容量、１４…充電定電圧を１３より低く
設定した場合の放電容量、１５…当初設定した充電定電
圧で充放電を行った場合の放電容量、１６…充電定電圧
を当初より高く設定した場合の放電容量。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂入 美千子 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部内 (72)発明者 宮本 好美 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部内 (72)発明者 小林 守夫 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部内 Ｆターム(参考） 5G003 AA01 BA01 CA17 CB01 DA07 EA08 5H030 AA03 AA10 AS08 BB02 BB03 BB04 DD08 FF27 FF43 FF51 FF52
Claims (7)
- 【請求項１】有機電解液を使用するリチウム二次電池を
一個または複数個接続した電池群と、該電池群を定電流
定電圧方式にて充電する充電回路を備えた二次電池シス
テムにおいて、システム据え付け後の経過時間または
（及び）充放電回数と、予め設定された比較値との比較
判定結果により、充電電圧（定電圧）を予め設定された
電圧に上昇させる手段を備えたことを特徴とする二次電
池システム。 - 【請求項２】有機電解液を使用するリチウム二次電池を
一個または複数個接続した電池群と、該電池群を定電流
定電圧方式にて充電する充電回路を備えた二次電池シス
テムにおいて、定電圧に達するまでの時間を監視・計測
し、予め設定された比較値との比較判定結果により、充
電電圧（定電圧）を予め設定された電圧に上昇させる手
段を備えたことを特徴とする二次電池システム。 - 【請求項３】有機電解液を使用するリチウム二次電池を
一個または複数個接続した電池群と、該電池群を定電流
定電圧方式にて充電する充電回路を備えた二次電池シス
テムにおいて、該充電回路の充電電圧を計測し、及び充
電定電圧に達するまでの充電時間を計測し、及び経過時
間を計測し、及び充放電回数を計測する手段と、予め設
定された比較値とを比較判定する比較判定手段との判定
結果により、充電電圧を予め設定された電圧に上昇させ
る手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の
二次電池システム。 - 【請求項４】上記請求項１から３のいずれか１項に記載
の二次電池システムにおいて、予め設定する電圧値を
３.９Ｖ〜４.３Ｖの範囲とすることを特徴とする二次電
池システム。 - 【請求項５】請求項４に記載の二次電池システムにおい
て、予め設定する電圧値を１種類以上有し、経時的に、
また、段階的に充電電圧値を上昇させていくことを特徴
とする二次電池システム。 - 【請求項６】請求項１から５のいずれか１項記載の二次
電池システムで、かつ、比較判定結果により充電定電圧
を予め設定した電圧に上昇させる手段を備えたことを特
徴とする二次電池システムにおいて、比較判定に温度補
正を用いることを特徴とする二次電池システム。 - 【請求項７】請求項６記載のシステムにおいて、−４０
℃〜７０℃の温度領域について、温度範囲を２以上の範
囲に区切り、基準となる温度範囲を設定し、その温度に
対し、各温度範囲毎に補正係数を定め、温度補正を行う
ことを特徴とする二次電池システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10188577A JP2000023388A (ja) | 1998-07-03 | 1998-07-03 | 二次電池システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10188577A JP2000023388A (ja) | 1998-07-03 | 1998-07-03 | 二次電池システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000023388A true JP2000023388A (ja) | 2000-01-21 |
Family
ID=16226124
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10188577A Pending JP2000023388A (ja) | 1998-07-03 | 1998-07-03 | 二次電池システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000023388A (ja) |
Cited By (9)
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| US6674265B2 (en) | 2001-03-28 | 2004-01-06 | Japan Storage Battery Co., Ltd. | Operation method for secondary battery and secondary battery device |
| US6756767B2 (en) | 2001-10-23 | 2004-06-29 | Nec Corporation | Method for charging and discharging battery based on charging capacity |
| JP2007263952A (ja) * | 2006-02-28 | 2007-10-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電池寿命判定装置及び電池寿命判定方法 |
| JP2009254053A (ja) * | 2008-04-02 | 2009-10-29 | Ntt Facilities Inc | リチウムイオン二次電池の充電システム、及びリチウムイオン二次電池の充電方法 |
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-
1998
- 1998-07-03 JP JP10188577A patent/JP2000023388A/ja active Pending
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