JP2001258167A - 組電池の制御装置 - Google Patents
組電池の制御装置Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 複数の二次電池11を直列に接続して構成され
る組電池１の制御装置において、組電池１の容量劣化率
を低く抑えることが出来る制御装置を提供する。 【解決手段】 本発明に係る制御装置は、複数の二次電
池11の放電深度を調整する放電深度調整回路２と、放電
深度調整回路２の動作を制御する制御回路３とを具え、
放電深度調整回路２は、各二次電池11の出力電圧を検出
する電圧検出器５と、各二次電池11に開閉スイッチ６を
介して抵抗器７を接続してなるバイパス回路とを具え、
容量劣化率を目標関数として抵抗器７の抵抗値Ｒが最適
化されている。制御回路３は、組電池１の充電、充電休
止、放電、及び放電休止のサイクルを繰り返す過程で、
放電休止期間内に、各電圧検出器５からの検出信号に基
づいて開閉スイッチ６を開閉制御し、各二次電池11の放
電深度を揃える。
る組電池１の制御装置において、組電池１の容量劣化率
を低く抑えることが出来る制御装置を提供する。 【解決手段】 本発明に係る制御装置は、複数の二次電
池11の放電深度を調整する放電深度調整回路２と、放電
深度調整回路２の動作を制御する制御回路３とを具え、
放電深度調整回路２は、各二次電池11の出力電圧を検出
する電圧検出器５と、各二次電池11に開閉スイッチ６を
介して抵抗器７を接続してなるバイパス回路とを具え、
容量劣化率を目標関数として抵抗器７の抵抗値Ｒが最適
化されている。制御回路３は、組電池１の充電、充電休
止、放電、及び放電休止のサイクルを繰り返す過程で、
放電休止期間内に、各電圧検出器５からの検出信号に基
づいて開閉スイッチ６を開閉制御し、各二次電池11の放
電深度を揃える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の二次電池を
直列に接続して構成される組電池において、各二次電池
の放電深度を揃えるための制御装置に関するものであ
る。
直列に接続して構成される組電池において、各二次電池
の放電深度を揃えるための制御装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、電力負荷平滑化用の電源等とし
て、図３に示す如き組電池(１)が用いられている。組電
池(１)は、リチウムイオン電池などからなる二次電池(1
1)を直列に接続して構成されており、これらの二次電池
(11)に対して、充電、充電休止、放電、及び放電休止の
サイクルが繰り返される。これによって、各二次電池(1
1)においては、図４に示す如く充放電深度が０％〜１０
０％のフルスケールＷで、出力電圧が変動することにな
る。
て、図３に示す如き組電池(１)が用いられている。組電
池(１)は、リチウムイオン電池などからなる二次電池(1
1)を直列に接続して構成されており、これらの二次電池
(11)に対して、充電、充電休止、放電、及び放電休止の
サイクルが繰り返される。これによって、各二次電池(1
1)においては、図４に示す如く充放電深度が０％〜１０
０％のフルスケールＷで、出力電圧が変動することにな
る。
【０００３】ところが、組電池(１)を構成する各二次電
池(11)には、その特性に微少な個体差があるため、図５
に示す如く、充放電サイクルの繰り返しに伴って各二次
電池(11)の放電深度(ＤＯＤ)が徐々にずれていく。ここ
で、各二次電池(11)の電圧に基づいて組電池(１)の充放
電を制御している場合、充電時には、最もＤＯＤの小さ
い、即ち最も電圧の高い二次電池によって充電終了時点
が規制され、放電時には、最もＤＯＤの大きい、即ち最
も電圧の低い二次電池によって放電終了時点が規制され
るので、図５に示す如く、組電池(１)全体としての充放
電深度の範囲Ｗ′は、各二次電池(11)についてのフルス
ケールＷよりも狭くなって、組電池(１)としての容量が
大幅に低下することになる。
池(11)には、その特性に微少な個体差があるため、図５
に示す如く、充放電サイクルの繰り返しに伴って各二次
電池(11)の放電深度(ＤＯＤ)が徐々にずれていく。ここ
で、各二次電池(11)の電圧に基づいて組電池(１)の充放
電を制御している場合、充電時には、最もＤＯＤの小さ
い、即ち最も電圧の高い二次電池によって充電終了時点
が規制され、放電時には、最もＤＯＤの大きい、即ち最
も電圧の低い二次電池によって放電終了時点が規制され
るので、図５に示す如く、組電池(１)全体としての充放
電深度の範囲Ｗ′は、各二次電池(11)についてのフルス
ケールＷよりも狭くなって、組電池(１)としての容量が
大幅に低下することになる。
【０００４】そこで、各二次電池(11)に電圧検出器を接
続すると共に、抵抗器及び開閉スイッチを具えたバイパ
ス回路を接続して、充電開始前に各電池の電圧を検出
し、これによってＤＯＤのバラツキを検知した後、バイ
パス回路を閉じて各電池から抵抗器に通電することによ
って、各電池のＤＯＤを揃えるようにした制御装置が提
案されている(特開平7-255134号)。しかしながら、該制
御装置を用いた充放電制御によっても、組電池(１)の容
量劣化率が依然として大きい問題があった。そこで本発
明の目的は、組電池の容量劣化率を低く抑えることが出
来る組電池の制御装置を提供することである。
続すると共に、抵抗器及び開閉スイッチを具えたバイパ
ス回路を接続して、充電開始前に各電池の電圧を検出
し、これによってＤＯＤのバラツキを検知した後、バイ
パス回路を閉じて各電池から抵抗器に通電することによ
って、各電池のＤＯＤを揃えるようにした制御装置が提
案されている(特開平7-255134号)。しかしながら、該制
御装置を用いた充放電制御によっても、組電池(１)の容
量劣化率が依然として大きい問題があった。そこで本発
明の目的は、組電池の容量劣化率を低く抑えることが出
来る組電池の制御装置を提供することである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記目
的を達成するべく鋭意研究を重ねた結果、従来の制御装
置では、各二次電池に接続する抵抗器の抵抗値が不適切
であったために、容量劣化率の増大を招いていたことを
究明し、本発明の完成に至った。
的を達成するべく鋭意研究を重ねた結果、従来の制御装
置では、各二次電池に接続する抵抗器の抵抗値が不適切
であったために、容量劣化率の増大を招いていたことを
究明し、本発明の完成に至った。
【０００６】
【課題を解決する為の手段】本発明に係る組電池の制御
装置は、組電池(１)を構成する複数の二次電池(11)のＤ
ＯＤを調整する放電深度調整回路(２)と、該放電深度調
整回路(２)の動作を制御する制御回路(３)とを具え、放
電深度調整回路(２)は、各二次電池(11)の出力電圧を検
出する電圧検出器(５)と、各二次電池(11)に開閉スイッ
チ(６)を介して抵抗器(７)を接続してなるバイパス回路
とを具えている。制御回路(３)は、組電池(１)の充電、
充電休止、放電、及び放電休止のサイクルを繰り返す過
程で、放電休止期間内に、各電圧検出器(５)からの検出
信号に基づいて開閉スイッチ(６)を開閉制御し、各二次
電池(11)のＤＯＤを揃える。ここで、放電休止期間をＨ
(ｈｒ)、各二次電池(11)の定格容量をＱ(Ａ・Ｈｒ)、放
電終止電圧をＶｄ(Ｖ)としたとき、抵抗器(７)の抵抗値
Ｒ(Ω)は、下記数２で表わされる範囲に設定されてい
る。
装置は、組電池(１)を構成する複数の二次電池(11)のＤ
ＯＤを調整する放電深度調整回路(２)と、該放電深度調
整回路(２)の動作を制御する制御回路(３)とを具え、放
電深度調整回路(２)は、各二次電池(11)の出力電圧を検
出する電圧検出器(５)と、各二次電池(11)に開閉スイッ
チ(６)を介して抵抗器(７)を接続してなるバイパス回路
とを具えている。制御回路(３)は、組電池(１)の充電、
充電休止、放電、及び放電休止のサイクルを繰り返す過
程で、放電休止期間内に、各電圧検出器(５)からの検出
信号に基づいて開閉スイッチ(６)を開閉制御し、各二次
電池(11)のＤＯＤを揃える。ここで、放電休止期間をＨ
(ｈｒ)、各二次電池(11)の定格容量をＱ(Ａ・Ｈｒ)、放
電終止電圧をＶｄ(Ｖ)としたとき、抵抗器(７)の抵抗値
Ｒ(Ω)は、下記数２で表わされる範囲に設定されてい
る。
【０００７】
【数２】 ＲＬ＜Ｒ＜ＲＨ ＲＬ＝(Ｖｄ・Ｈ／０.０２・Ｑ) ＲＨ＝(Ｖｄ・Ｈ／０.００５・Ｑ)
【０００８】上記本発明の組電池の制御装置において
は、抵抗器(７)の抵抗値Ｒが、数２に表わされる範囲に
設定されることにより、容量劣化率を目標関数として最
適化される。即ち、抵抗器(７)の抵抗値Ｒが下限値ＲＬ
よりも小さくなると、過大な放電電流が発生して、ＤＯ
Ｄが浅くなる。一方、抵抗器(７)の抵抗値Ｒが上限値Ｒ
Ｈよりも大きくなると、放電電流が過小となって、所定
の休止期間内にＤＯＤの調整が完了しない。従って、何
れの場合もＤＯＤのバラツキが発生することとなり、組
電池(１)の容量劣化率が増大する。これに対し、抵抗器
(７)の抵抗値Ｒを数２で表わされる範囲内に設定すれ
ば、容量劣化率を小さく抑えることが出来る。
は、抵抗器(７)の抵抗値Ｒが、数２に表わされる範囲に
設定されることにより、容量劣化率を目標関数として最
適化される。即ち、抵抗器(７)の抵抗値Ｒが下限値ＲＬ
よりも小さくなると、過大な放電電流が発生して、ＤＯ
Ｄが浅くなる。一方、抵抗器(７)の抵抗値Ｒが上限値Ｒ
Ｈよりも大きくなると、放電電流が過小となって、所定
の休止期間内にＤＯＤの調整が完了しない。従って、何
れの場合もＤＯＤのバラツキが発生することとなり、組
電池(１)の容量劣化率が増大する。これに対し、抵抗器
(７)の抵抗値Ｒを数２で表わされる範囲内に設定すれ
ば、容量劣化率を小さく抑えることが出来る。
【０００９】
【発明の効果】本発明に係る組電池の制御装置によれ
ば、抵抗器(７)の抵抗値Ｒが最適化されて、組電池の容
量劣化率を低く抑えることが出来る。
ば、抵抗器(７)の抵抗値Ｒが最適化されて、組電池の容
量劣化率を低く抑えることが出来る。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明をリチウムイオン二
次電池からなる組電池の制御装置に実施した形態につ
き、図面に沿って具体的に説明する。本発明に係る組電
池の制御装置は、図１に示す如く、８個のリチウムイオ
ン二次電池(11)を直列に接続して構成される組電池(１)
に、充電器(４)と負荷(図示省略)を接続して、充電器
(４)によって組電池(１)を充電し、組電池(１)から負荷
に電力を供給することによって放電するものである。
次電池からなる組電池の制御装置に実施した形態につ
き、図面に沿って具体的に説明する。本発明に係る組電
池の制御装置は、図１に示す如く、８個のリチウムイオ
ン二次電池(11)を直列に接続して構成される組電池(１)
に、充電器(４)と負荷(図示省略)を接続して、充電器
(４)によって組電池(１)を充電し、組電池(１)から負荷
に電力を供給することによって放電するものである。
【００１１】又、組電池(１)には放電深度調整回路(２)
が接続され、該放電深度調整回路(２)は制御回路(３)に
よって動作が制御されている。放電深度調整回路(２)
は、組電池(１)を構成する各二次電池(11)の出力電圧を
検出する電圧検出器(５)と、各二次電池(11)に開閉スイ
ッチ(６)を介して抵抗器(７)を接続してなるバイパス回
路とを具えている。各電圧検出器(５)からの電圧検出信
号は制御回路(３)へ供給される。又、各開閉スイッチ
(６)は制御回路(３)からの制御信号によって開閉制御さ
れる。
が接続され、該放電深度調整回路(２)は制御回路(３)に
よって動作が制御されている。放電深度調整回路(２)
は、組電池(１)を構成する各二次電池(11)の出力電圧を
検出する電圧検出器(５)と、各二次電池(11)に開閉スイ
ッチ(６)を介して抵抗器(７)を接続してなるバイパス回
路とを具えている。各電圧検出器(５)からの電圧検出信
号は制御回路(３)へ供給される。又、各開閉スイッチ
(６)は制御回路(３)からの制御信号によって開閉制御さ
れる。
【００１２】ここで、各抵抗器(７)の抵抗値Ｒは、放電
休止期間をＨ、各二次電池(11)の定格容量をＱ、放電終
止電圧をＶｄとしたとき、下記数３で表わされる範囲内
に設定される。
休止期間をＨ、各二次電池(11)の定格容量をＱ、放電終
止電圧をＶｄとしたとき、下記数３で表わされる範囲内
に設定される。
【数３】 ＲＬ＜Ｒ＜ＲＨ ＲＬ＝(Ｖｄ・Ｈ／０.０２・Ｑ) ＲＨ＝(Ｖｄ・Ｈ／０.００５・Ｑ) 尚、この式の根拠については後述する。
【００１３】上記組電池(１)の制御装置においては、組
電池(１)の充電、充電休止、放電、及び放電休止のサイ
クルを繰り返す過程で、制御回路(３)は、放電休止期間
内に、各電圧検出器(５)からの検出信号に基づいて開閉
スイッチ(６)を開閉制御し、各二次電池(11)のＤＯＤを
揃える。
電池(１)の充電、充電休止、放電、及び放電休止のサイ
クルを繰り返す過程で、制御回路(３)は、放電休止期間
内に、各電圧検出器(５)からの検出信号に基づいて開閉
スイッチ(６)を開閉制御し、各二次電池(11)のＤＯＤを
揃える。
【００１４】図２は、制御回路(３)による各開閉スイッ
チ(６)の制御手続きを表わしている。即ち、充電、充電
休止、放電、放電休止の充放電サイクルの過程で、放電
休止において、先ずステップＳ１では、全ての開閉スイ
ッチ(６)を閉じて、二次電池(11)のバイパス回路をオン
とすると共に、タイマーをオンとする。次に、ステップ
Ｓ２では、電池１の電圧が、深度調整値となる所定の電
圧Ｖ１(例えば２.７８Ｖ)以下であるか否かを判断し、
イエスと判断されたときはステップＳ３に移行して、電
池１に接続された開閉スイッチ(６)を開いて、電池１の
バイパス処理を終了する。続いて、順番に電池１から電
池８まで同様のバイパス処理を繰り返し、電池８につい
てのバイパス処理(ステップＳ４、Ｓ５)の後、ステップ
Ｓ６に移行する。
チ(６)の制御手続きを表わしている。即ち、充電、充電
休止、放電、放電休止の充放電サイクルの過程で、放電
休止において、先ずステップＳ１では、全ての開閉スイ
ッチ(６)を閉じて、二次電池(11)のバイパス回路をオン
とすると共に、タイマーをオンとする。次に、ステップ
Ｓ２では、電池１の電圧が、深度調整値となる所定の電
圧Ｖ１(例えば２.７８Ｖ)以下であるか否かを判断し、
イエスと判断されたときはステップＳ３に移行して、電
池１に接続された開閉スイッチ(６)を開いて、電池１の
バイパス処理を終了する。続いて、順番に電池１から電
池８まで同様のバイパス処理を繰り返し、電池８につい
てのバイパス処理(ステップＳ４、Ｓ５)の後、ステップ
Ｓ６に移行する。
【００１５】ステップＳ６では、全ての二次電池につい
てのバイパス処理が終了したか否かを判断し、ノーと判
断されたときはステップＳ７へ移行して、タイマー時間
が所定の放電休止期間Ｈ以下であるか否かを判断する。
ここで、イエスと判断されたときはステップＳ２に戻っ
て、各電池にバイパス処理を繰り返す。ステップＳ６で
イエスと判断されたとき、及びステップＳ７でノーと判
断されたときは、手続きを終了する。
てのバイパス処理が終了したか否かを判断し、ノーと判
断されたときはステップＳ７へ移行して、タイマー時間
が所定の放電休止期間Ｈ以下であるか否かを判断する。
ここで、イエスと判断されたときはステップＳ２に戻っ
て、各電池にバイパス処理を繰り返す。ステップＳ６で
イエスと判断されたとき、及びステップＳ７でノーと判
断されたときは、手続きを終了する。
【００１６】上記深度調整手続きにおいては、各抵抗器
(７)の抵抗値Ｒが上記数３によって最適化されているの
で、各充放電サイクルで全ての二次電池(11)のＤＯＤが
揃い、この結果、組電池(１)の容量劣化率が小さく抑え
られる。
(７)の抵抗値Ｒが上記数３によって最適化されているの
で、各充放電サイクルで全ての二次電池(11)のＤＯＤが
揃い、この結果、組電池(１)の容量劣化率が小さく抑え
られる。
【００１７】ここで、抵抗器(７)の抵抗値Ｒが上記数３
の範囲に設定されているのは次の理由による。即ち、後
述する実験によって、抵抗値Ｒがある値(上限値ＲＨ)よ
りも大きくなると、電池の容量劣化率が急激に低下する
ことが実験的に確認された。これは、抵抗器(７)の抵抗
値Ｒが過大となることによって、放電電流が過小となっ
て、全ての二次電池について放電が完了しないためであ
ると考えられる。又、抵抗値Ｒがある値(上限値ＲＬ)よ
りも小さくなると、電池の容量劣化率が急激に低下する
ことが実験的に確認された。これは、抵抗器(７)の抵抗
値Ｒが過小となることによって、放電電流が過大とな
り、各電池のＤＯＤにバラツキが発生するためであると
考えられる。この様に、抵抗器(７)の抵抗値Ｒには、最
適範囲が存在することとが実験的に確認された。
の範囲に設定されているのは次の理由による。即ち、後
述する実験によって、抵抗値Ｒがある値(上限値ＲＨ)よ
りも大きくなると、電池の容量劣化率が急激に低下する
ことが実験的に確認された。これは、抵抗器(７)の抵抗
値Ｒが過大となることによって、放電電流が過小となっ
て、全ての二次電池について放電が完了しないためであ
ると考えられる。又、抵抗値Ｒがある値(上限値ＲＬ)よ
りも小さくなると、電池の容量劣化率が急激に低下する
ことが実験的に確認された。これは、抵抗器(７)の抵抗
値Ｒが過小となることによって、放電電流が過大とな
り、各電池のＤＯＤにバラツキが発生するためであると
考えられる。この様に、抵抗器(７)の抵抗値Ｒには、最
適範囲が存在することとが実験的に確認された。
【００１８】ところで、電池容量のずれが定格容量Ｑに
対してＸ(％)であるとした場合、所定の休止期間Ｈに、
抵抗Ｒに電流Ｉを流して、この電池容量のずれを放電す
るには、下記数４が成立する必要がある。
対してＸ(％)であるとした場合、所定の休止期間Ｈに、
抵抗Ｒに電流Ｉを流して、この電池容量のずれを放電す
るには、下記数４が成立する必要がある。
【００１９】
【数４】 I・Ｈ＝(Ｘ／１００)・Ｑ Ｉ＝Ｖｄ／Ｒ よって、上記数４から下記数５が得られる。
【数５】Ｒ＝Ｖｄ・Ｈ／((Ｘ／１００)・Ｑ)
【００２０】ここで、上述の如く抵抗Ｒに最適範囲があ
り、この最適範囲を逸脱することとなる限界値、即ち下
限値ＲＬ及び上限値ＲＨが、各電池の充放電に伴う電池
容量のずれの最小値ＸＬ及び最大値ＸＨに対応している
との前提に立つと、上記数５から下記数６が導かれる。
り、この最適範囲を逸脱することとなる限界値、即ち下
限値ＲＬ及び上限値ＲＨが、各電池の充放電に伴う電池
容量のずれの最小値ＸＬ及び最大値ＸＨに対応している
との前提に立つと、上記数５から下記数６が導かれる。
【数６】 ＲＬ＝Ｖｄ・Ｈ／((ＸＨ／１００)・Ｑ) ＲＨ＝Ｖｄ・Ｈ／((ＸＬ／１００)・Ｑ)
【００２１】従って、実験で採用されている充放電条
件、即ち、休止時間Ｈ＝２８／６０(Ｈｒ)、定格容量Ｑ
＝７５.６(ＡＨｒ)、及び放電終止電圧Ｖｄ＝２.７０
(Ｖ)と、実験によって得られた抵抗値Ｒの最適範囲の下
限値ＲＬ＝０.８３(Ω)、及び上限値ＲＨ＝３.３３(Ω)
とを、数６に代入すると、下記数７が得られる。
件、即ち、休止時間Ｈ＝２８／６０(Ｈｒ)、定格容量Ｑ
＝７５.６(ＡＨｒ)、及び放電終止電圧Ｖｄ＝２.７０
(Ｖ)と、実験によって得られた抵抗値Ｒの最適範囲の下
限値ＲＬ＝０.８３(Ω)、及び上限値ＲＨ＝３.３３(Ω)
とを、数６に代入すると、下記数７が得られる。
【数７】 ＸＬ＝０.５ ＸＨ＝２.０ 従って、これらの値を上記の数６に代入することによっ
て、上記の数３が得られるのである。
て、上記の数３が得られるのである。
【００２２】次に、抵抗値Ｒの最適範囲(上限値ＲＨ及
び下限値ＲＬ)の根拠となった実験について述べる。実
験に用いた二次電池(11)は次のようにして作製した。
び下限値ＲＬ)の根拠となった実験について述べる。実
験に用いた二次電池(11)は次のようにして作製した。
【００２３】(正極の作製)正極活物質としてのＬｉＮｉ
０．７Ｃｏ０．３Ｏ２は、リチウムの水酸化物とニッケ
ルの水酸化物とコバルトの水酸化物とを混合し、８００
℃の空気中で２４時間の焼成を施すことにより得た。こ
の正極活物質と導電剤としての炭素とを重量比９０：５
で混合し、正極合剤を得た。次に、結着剤であるポリフ
ッ化ビニリデンをＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭ
Ｐ）に溶解させてＮＭＰ溶液を調製した。そして、正極
合剤とポリフッ化ビニリデンの重量比が９５：５になる
ように正極合剤とＮＭＰ溶液とを混練して、スラリーを
調製した。このスラリーを正極集電体としてのアルミニ
ウム箔の両面にドクターブレード法により塗布し、１５
０℃で２時間の真空乾燥を施して、正極を作製した。
０．７Ｃｏ０．３Ｏ２は、リチウムの水酸化物とニッケ
ルの水酸化物とコバルトの水酸化物とを混合し、８００
℃の空気中で２４時間の焼成を施すことにより得た。こ
の正極活物質と導電剤としての炭素とを重量比９０：５
で混合し、正極合剤を得た。次に、結着剤であるポリフ
ッ化ビニリデンをＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭ
Ｐ）に溶解させてＮＭＰ溶液を調製した。そして、正極
合剤とポリフッ化ビニリデンの重量比が９５：５になる
ように正極合剤とＮＭＰ溶液とを混練して、スラリーを
調製した。このスラリーを正極集電体としてのアルミニ
ウム箔の両面にドクターブレード法により塗布し、１５
０℃で２時間の真空乾燥を施して、正極を作製した。
【００２４】（負極の作製）炭素塊（ｄ００２＝３.３
５６Å；Ｌｃ＞１０００Å）に空気流を噴射して粉砕
し、これをふるいにかけて、平均粒子径１８μｍの黒鉛
粉末を得た。次に、コークス隗に空気流を噴射して粉砕
し、これをふるいにかけて、平均粒子径１８μｍのコー
クス粉末を得た。又、結着剤であるポリフッ化ビニリデ
ンをＮＭＰに溶解させて、ＮＭＰ溶液を調製した。そし
て、黒鉛粉末とコークス粉末とポリフッ化ビニリデンの
重量比が７２：１８：１０になるように黒鉛粉末とコー
クス粉末とＮＭＰ溶液とを混練して、スラリーを調製し
た。このスラリーを負極集電体としての銅箔の両面にド
クターブレード法により塗布し、１５０℃で２時間の真
空乾燥を施して、負極を作製した。
５６Å；Ｌｃ＞１０００Å）に空気流を噴射して粉砕
し、これをふるいにかけて、平均粒子径１８μｍの黒鉛
粉末を得た。次に、コークス隗に空気流を噴射して粉砕
し、これをふるいにかけて、平均粒子径１８μｍのコー
クス粉末を得た。又、結着剤であるポリフッ化ビニリデ
ンをＮＭＰに溶解させて、ＮＭＰ溶液を調製した。そし
て、黒鉛粉末とコークス粉末とポリフッ化ビニリデンの
重量比が７２：１８：１０になるように黒鉛粉末とコー
クス粉末とＮＭＰ溶液とを混練して、スラリーを調製し
た。このスラリーを負極集電体としての銅箔の両面にド
クターブレード法により塗布し、１５０℃で２時間の真
空乾燥を施して、負極を作製した。
【００２５】（電解液の調製）エチレンカーボネートと
ジエチルカーボネートを体積比１：１で混合した溶媒
に、ＬｉＰＦ６を１ｍｏｌ／Ｌの割合で溶解させて、電
解液を調製した。 （電池の組立）上記の如く作製した正極及び負極の間に
イオン透過性のポリエチレン製微多孔膜からなるセパレ
ータを介在させ、これらを渦巻き状に巻き取って、巻き
取り電極体を作製し、この巻き取り電極体を円筒状の電
池缶の内部に収容して、直径６４ｍｍ、長さ２９４ｍｍ
の円筒型リチウムイオン二次電池を組み立てた。尚、電
池の定格容量Ｑは７５.６(ＡＨｒ)である。
ジエチルカーボネートを体積比１：１で混合した溶媒
に、ＬｉＰＦ６を１ｍｏｌ／Ｌの割合で溶解させて、電
解液を調製した。 （電池の組立）上記の如く作製した正極及び負極の間に
イオン透過性のポリエチレン製微多孔膜からなるセパレ
ータを介在させ、これらを渦巻き状に巻き取って、巻き
取り電極体を作製し、この巻き取り電極体を円筒状の電
池缶の内部に収容して、直径６４ｍｍ、長さ２９４ｍｍ
の円筒型リチウムイオン二次電池を組み立てた。尚、電
池の定格容量Ｑは７５.６(ＡＨｒ)である。
【００２６】（組電池の組立及び制御装置の接続）上記
の如く組み立てた二次電池を８本、直列に接続して組電
池を組み立てた後、図１の如く、該組電池(１)に充電器
(４)及び負荷(図示省略)を接続すると共に、放電深度調
整回路(２)及び制御回路(３)からなる本発明の制御装置
を接続した。
の如く組み立てた二次電池を８本、直列に接続して組電
池を組み立てた後、図１の如く、該組電池(１)に充電器
(４)及び負荷(図示省略)を接続すると共に、放電深度調
整回路(２)及び制御回路(３)からなる本発明の制御装置
を接続した。
【００２７】(充放電実験)「充電→充電休止→放電→放
電休止」を１サイクルとし、充電及び放電は９.５Ａの
定電流で行なった。又、充電は８時間以内或いは、何れ
かの二次電池の電圧が充電終止電圧Ｖｃに達するまで行
ない、充電休止期間は２８分に設定し、放電は何れかの
二次電池の電圧が放電終止電圧Ｖｄ(２.７０Ｖ)に達す
るまで行ない、放電休止期間Ｈは２８分に設定した。
電休止」を１サイクルとし、充電及び放電は９.５Ａの
定電流で行なった。又、充電は８時間以内或いは、何れ
かの二次電池の電圧が充電終止電圧Ｖｃに達するまで行
ない、充電休止期間は２８分に設定し、放電は何れかの
二次電池の電圧が放電終止電圧Ｖｄ(２.７０Ｖ)に達す
るまで行ない、放電休止期間Ｈは２８分に設定した。
【００２８】図１に示す放電深度調整回路(２)の抵抗器
(７)の抵抗値Ｒを種々の変更し、それぞれについて上記
の充放電実験を行ない、初期容量と８サイクル後の容量
とを測定し、容量劣化率を算出した。そして、抵抗値Ｒ
と容量劣化率の関係をグラフ化して、容量劣化率が特に
低くなる抵抗値Ｒの最適範囲を求めたところ、下記数８
の結果が得られた。
(７)の抵抗値Ｒを種々の変更し、それぞれについて上記
の充放電実験を行ない、初期容量と８サイクル後の容量
とを測定し、容量劣化率を算出した。そして、抵抗値Ｒ
と容量劣化率の関係をグラフ化して、容量劣化率が特に
低くなる抵抗値Ｒの最適範囲を求めたところ、下記数８
の結果が得られた。
【００２９】
【数８】 ＲＬ＜Ｒ＜ＲＨ ＲＬ＝０.８３(Ω) ＲＨ＝３.３３(Ω)
【００３０】これらの実験結果の内、特徴的な値を示し
た本発明例ａ１(抵抗Ｒ＝３Ω)、本発明例ａ２(抵抗Ｒ
＝０.９Ω)、比較例ｃ１(抵抗Ｒ＝３.４Ω)、及び比較
例ｃ２(Ｒ＝０.８Ω)と、抵抗Ｒによる深度調整を省略
した比較例ｃ３とについての実験結果を表１に示す。
た本発明例ａ１(抵抗Ｒ＝３Ω)、本発明例ａ２(抵抗Ｒ
＝０.９Ω)、比較例ｃ１(抵抗Ｒ＝３.４Ω)、及び比較
例ｃ２(Ｒ＝０.８Ω)と、抵抗Ｒによる深度調整を省略
した比較例ｃ３とについての実験結果を表１に示す。
【００３１】
【表１】
【００３２】表１の結果から明らかな様に、抵抗Ｒによ
る深度調整を省略した比較例ｃ３では、劣化率が非常に
大きな値となっている。これに対し、本発明例ａ１及び
ａ２や、比較例ｃ１及びｃ２では、劣化率が大きく低下
している。更に、本発明例ａ１と比較例ｃ１を比べた場
合、抵抗値Ｒが上限値ＲＨ(３.３３Ω)を下回ることに
よって、劣化率は急激に低下している。又、本発明例ａ
２と比較例ｃ２を比べた場合、抵抗値Ｒが下限値Ｒ
Ｌ(０.８３Ω)を上回ることによって、劣化率は急激に
低下している。
る深度調整を省略した比較例ｃ３では、劣化率が非常に
大きな値となっている。これに対し、本発明例ａ１及び
ａ２や、比較例ｃ１及びｃ２では、劣化率が大きく低下
している。更に、本発明例ａ１と比較例ｃ１を比べた場
合、抵抗値Ｒが上限値ＲＨ(３.３３Ω)を下回ることに
よって、劣化率は急激に低下している。又、本発明例ａ
２と比較例ｃ２を比べた場合、抵抗値Ｒが下限値Ｒ
Ｌ(０.８３Ω)を上回ることによって、劣化率は急激に
低下している。
【００３３】この様に、抵抗値Ｒが下限値ＲＬ(０.８３
Ω)を上回ることによって、劣化率が急激に低下するの
は、これによって放電電流が充分に小さくなり、全ての
二次電池のＤＯＤが揃うためであると考えられる。一
方、抵抗値Ｒが上限値ＲＨ(３.３３Ω)を下回ることに
よって、劣化率が急激に低下するのは、これによって放
電電流が充分に大きくなり、電池容量のずれが小さい場
合には、全ての二次電池について所定の休止期間内にＤ
ＯＤの調整が完了するからである。
Ω)を上回ることによって、劣化率が急激に低下するの
は、これによって放電電流が充分に小さくなり、全ての
二次電池のＤＯＤが揃うためであると考えられる。一
方、抵抗値Ｒが上限値ＲＨ(３.３３Ω)を下回ることに
よって、劣化率が急激に低下するのは、これによって放
電電流が充分に大きくなり、電池容量のずれが小さい場
合には、全ての二次電池について所定の休止期間内にＤ
ＯＤの調整が完了するからである。
【００３４】更に、二次電池(11)のＤＯＤの調整値であ
る電圧Ｖ１を放電終止電圧Ｖｄ(＝２.７Ｖ)とした本発
明例ａ３について、同様の充放電実験を行なったとこ
ろ、表２に示す結果が得られた。
る電圧Ｖ１を放電終止電圧Ｖｄ(＝２.７Ｖ)とした本発
明例ａ３について、同様の充放電実験を行なったとこ
ろ、表２に示す結果が得られた。
【００３５】
【表２】
【００３６】表２にから明らかな様に、二次電池(11)の
放電深度調整電圧Ｖ１を放電終止電圧Ｖｄよりも大きな
値に設定した本発明例ａ１の方が、本発明例ａ３よりも
劣化率が低くなっており、サイクル特性に優れている。
これは放電深度調整時の電流が通常の充放電電流より小
さいため、Ｖ１＝Ｖｄまで放電すると、通常の充放電よ
りも深い深度まで放電し、サイクル特性に悪影響を及ぼ
すためであると考えられる。
放電深度調整電圧Ｖ１を放電終止電圧Ｖｄよりも大きな
値に設定した本発明例ａ１の方が、本発明例ａ３よりも
劣化率が低くなっており、サイクル特性に優れている。
これは放電深度調整時の電流が通常の充放電電流より小
さいため、Ｖ１＝Ｖｄまで放電すると、通常の充放電よ
りも深い深度まで放電し、サイクル特性に悪影響を及ぼ
すためであると考えられる。
【図１】本発明に係る組電池の制御装置の構成を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図２】放電深度調整手続きを表わすフローチャートで
ある。
ある。
【図３】組電池の外観を示す斜視図である。
【図４】二次電池の充放電深度と電池電圧の関係を示す
グラフである。
グラフである。
【図５】組電池における充放電深度と電池電圧の関係の
ずれを表わすグラフである。
ずれを表わすグラフである。
(１) 組電池 (11) 二次電池 (２) 放電深度調整回路 (３) 制御回路 (４) 充電器 (５) 電圧検出器 (６) 開閉スイッチ (７) 抵抗器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大北 一成 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 能間 俊之 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 米津 育郎 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5G003 AA01 BA03 CA11 CB08 CC01 CC04 DA04 EA06 5H030 AA01 AS20 BB21 BB26 DD25 FF41
Claims (3)
- 【請求項１】 複数の二次電池(11)を直列に接続して構
成される組電池(１)の制御装置であって、前記複数の二
次電池(11)の放電深度を調整する放電深度調整回路(２)
と、該放電深度調整回路(２)の動作を制御する制御回路
(３)とを具え、放電深度調整回路(２)は、各二次電池(1
1)の出力電圧を検出する電圧検出器(５)と、各二次電池
(11)に開閉スイッチ(６)を介して抵抗器(７)を接続して
なるバイパス回路とを具え、制御回路(３)は、組電池
(１)の充電、充電休止、放電、及び放電休止のサイクル
を繰り返す過程で、放電休止期間内に、各電圧検出器
(５)からの検出信号に基づいて開閉スイッチ(６)を開閉
制御し、各二次電池(11)の放電深度を揃える制御装置に
おいて、放電休止期間をＨ、各二次電池(11)の定格容量
をＱ、放電終止電圧をＶｄとしたとき、抵抗器(７)の抵
抗値Ｒは、下記数１で表わされる範囲に設定されている
ことを特徴とする組電池の制御装置。 【数１】(Ｖｄ・Ｈ／０.０２・Ｑ)＜Ｒ＜(Ｖｄ・Ｈ／
０.００５・Ｑ) - 【請求項２】 各二次電池(11)の放電深度の調整値とな
る電圧Ｖ１は放電終止電圧Ｖｄよりも大きな値に設定さ
れる請求項１の記載の制御装置。 - 【請求項３】 二次電池(11)はリチウムイオン電池であ
る請求項１又は請求項２に記載の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000067774A JP2001258167A (ja) | 2000-03-10 | 2000-03-10 | 組電池の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000067774A JP2001258167A (ja) | 2000-03-10 | 2000-03-10 | 組電池の制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001258167A true JP2001258167A (ja) | 2001-09-21 |
Family
ID=18586919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000067774A Pending JP2001258167A (ja) | 2000-03-10 | 2000-03-10 | 組電池の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001258167A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011033781A1 (ja) * | 2009-09-18 | 2011-03-24 | パナソニック株式会社 | リチウム二次電池における正極活物質の充放電方法、ならびに、リチウム二次電池を備えた充放電システム、電池パック、電池モジュール、電子機器および車両 |
| WO2014046805A3 (en) * | 2012-09-18 | 2014-07-10 | Motorola Mobility Llc | Method and apparatus for improving cycle life capacity of a battery pack |
| CN110797598A (zh) * | 2019-09-26 | 2020-02-14 | 双登集团股份有限公司 | 功率调频用铅碳贮能电池充放电控制策略与方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07255134A (ja) * | 1994-03-11 | 1995-10-03 | Nissan Motor Co Ltd | ２次電池の直列接続回路 |
| JPH10271699A (ja) * | 1997-03-28 | 1998-10-09 | Mitsubishi Motors Corp | 組電池の充電装置 |
| JPH11299122A (ja) * | 1998-02-10 | 1999-10-29 | Denso Corp | 充電状態制御方法及び装置 |
-
2000
- 2000-03-10 JP JP2000067774A patent/JP2001258167A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07255134A (ja) * | 1994-03-11 | 1995-10-03 | Nissan Motor Co Ltd | ２次電池の直列接続回路 |
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| JPH11299122A (ja) * | 1998-02-10 | 1999-10-29 | Denso Corp | 充電状態制御方法及び装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2011033781A1 (ja) * | 2009-09-18 | 2011-03-24 | パナソニック株式会社 | リチウム二次電池における正極活物質の充放電方法、ならびに、リチウム二次電池を備えた充放電システム、電池パック、電池モジュール、電子機器および車両 |
| JP5010051B2 (ja) * | 2009-09-18 | 2012-08-29 | パナソニック株式会社 | リチウム二次電池における正極活物質の充放電方法、ならびに、リチウム二次電池を備えた充放電システム、電池パック、電池モジュール、電子機器および車両 |
| JPWO2011033781A1 (ja) * | 2009-09-18 | 2013-02-07 | パナソニック株式会社 | リチウム二次電池における正極活物質の充放電方法、ならびに、リチウム二次電池を備えた充放電システム、電池パック、電池モジュール、電子機器および車両 |
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| KR20150072409A (ko) * | 2012-09-18 | 2015-06-29 | 구글 테크놀로지 홀딩스 엘엘씨 | 배터리 팩의 사이클 수명 용량을 개선하기 위한 방법 및 장치 |
| CN105052001A (zh) * | 2012-09-18 | 2015-11-11 | 谷歌技术控股有限责任公司 | 用于改善电池组的循环寿命容量的方法和装置 |
| KR101668971B1 (ko) * | 2012-09-18 | 2016-10-24 | 구글 테크놀로지 홀딩스 엘엘씨 | 배터리 팩의 사이클 수명 용량을 개선하기 위한 방법 및 장치 |
| US9787106B2 (en) | 2012-09-18 | 2017-10-10 | Google Technology Holdings LLC | Method and apparatus for improving cycle life capacity of a battery pack |
| CN105052001B (zh) * | 2012-09-18 | 2019-06-11 | 谷歌技术控股有限责任公司 | 用于改善电池组的循环寿命容量的方法和装置 |
| CN110797598A (zh) * | 2019-09-26 | 2020-02-14 | 双登集团股份有限公司 | 功率调频用铅碳贮能电池充放电控制策略与方法 |
| CN110797598B (zh) * | 2019-09-26 | 2022-07-26 | 双登集团股份有限公司 | 功率调频用铅碳贮能电池充放电控制方法 |
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