JP2002199601A - Power supply system - Google Patents

Power supply system

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JP2002199601A
JP2002199601A JP2000400268A JP2000400268A JP2002199601A JP 2002199601 A JP2002199601 A JP 2002199601A JP 2000400268 A JP2000400268 A JP 2000400268A JP 2000400268 A JP2000400268 A JP 2000400268A JP 2002199601 A JP2002199601 A JP 2002199601A
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晃二 東本
Tomohiro Iguchi
智博 井口
Kensuke Hironaka
健介 弘中
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power supply system which has a shelf life and improves the yield of the secondary battery. SOLUTION: A cell control circuit, which controls the secondary battery by each cell, is connected to each lithium ion secondary battery. The secondary battery whose voltage drop rate is large is connected to the cell control circuit whose dark current is small, and the secondary battery whose voltage drop rate is small is connected to the cell control circuit whose dark current is large. Dispersion can be made small by absorbing the voltage drop rate of each secondary battery using the voltage drop rate of the dark current of the control circuit.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は電源システムに係
り、特に、複数の二次電池と、該二次電池を1セルずつ
制御するセルコントロール回路と、を備えた電源システ
ムに関する。
The present invention relates to a power supply system, and more particularly, to a power supply system including a plurality of secondary batteries and a cell control circuit for controlling the secondary batteries one by one.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、二次電池のみを動力源とする電気
自動車、二次電池と内燃機関とを組み合わせたハイブリ
ット自動車、ロードレベリングシステム等の研究、開発
が盛んに行われている。このような自動車やシステムに
は、例えば、マンガン酸リチウム等のリチウムと、豊富
で安価なマンガンとを含む複酸化物を正極活物質とする
二次電池を多数個接続した電源システムが用いられてい
る。
2. Description of the Related Art In recent years, research and development of an electric vehicle using only a secondary battery as a power source, a hybrid vehicle combining a secondary battery and an internal combustion engine, a load leveling system, and the like have been actively conducted. For such automobiles and systems, for example, a power supply system is used in which a number of secondary batteries having a double oxide containing lithium such as lithium manganate and abundant and inexpensive manganese as a positive electrode active material are connected. I have.

【0003】自動車等を駆動させるには、電源システム
として通常高電圧が必要なため、二次電池を数十個から
数百個直列に接続して1モジュールとしている。しか
し、電源システム中の二次電池が他の二次電池の電池特
性と異なると、その電池特性の異なった二次電池が律速
になり、電源システムの特性が低下する。このため、電
源システムでは、電池特性の良く似た二次電池を選別し
て使用したり、電池電圧の監視及び/又は容量を調整す
るセルコントロールを各二次電池毎に取り付けて制御、
保護している。特に、リチウム二次電池では、電圧低下
速度が放置等の寿命に影響するので、同じ電圧低下速度
の電池を選別し、かつ、セルコントロール等で各二次電
池の電池電圧を監視し、各二次電池の容量調整を行って
電池電圧が同電圧となるように補正している。
[0003] In order to drive an automobile or the like, a high voltage is usually required as a power supply system. Therefore, tens to hundreds of secondary batteries are connected in series to form one module. However, if the secondary battery in the power supply system differs from the battery characteristics of other secondary batteries, the rate of the secondary battery having a different battery characteristic becomes rate-determining, and the characteristics of the power supply system deteriorate. For this reason, in the power supply system, secondary batteries with similar battery characteristics are selected and used, and a battery control for monitoring battery voltage and / or adjusting the capacity is attached to each secondary battery to control the battery.
Protecting. In particular, in the case of lithium secondary batteries, since the rate of voltage drop affects the life of the battery when left unattended, etc., batteries with the same voltage drop rate are selected, and the battery voltage of each secondary battery is monitored by cell control or the like. The capacity of the next battery is adjusted so that the battery voltage becomes the same voltage.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、二次電
池を複数以上直列に接続する場合に、各二次電池の電圧
低下速度が大きく異なるときは、電圧バラツキが大きく
なり長期放置すると電源システムとして効率よく作動せ
ず、場合によっては特定の二次電池のみが過酷に使用さ
れて発熱したり、当該二次電池の電池寿命ひいては電源
システム全体の寿命を短縮させてしまう、という問題が
ある。この問題を解消するために、一般に電源システム
では電圧低下率、すなわち、内部抵抗のバラツキよって
生じる電圧低下速度がほぼ同じ二次電池を選別して使用
している。しかし、単に二次電池を選別して使用するの
みでは、二次電池の生産上での歩留まりが低下する、と
いう問題を生じる。
However, when a plurality of rechargeable batteries are connected in series and the voltage drop rates of the rechargeable batteries are greatly different, the voltage variation becomes large and the power supply system becomes inefficient when left for a long time. It does not work well, and in some cases, there is a problem that only a specific secondary battery is severely used and generates heat, or the battery life of the secondary battery and the life of the entire power supply system are shortened. In order to solve this problem, the power supply system generally selects and uses secondary batteries having substantially the same voltage drop rate, that is, a voltage drop rate caused by a variation in internal resistance. However, simply selecting and using the secondary batteries causes a problem that the yield in the production of the secondary batteries is reduced.

【0005】本発明は上記事案に鑑みてなされたもので
あり、放置寿命が長く、かつ、構成する二次電池の歩留
まりを向上させることができる電源システムを提供する
ことを課題とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a power supply system having a long standing life and capable of improving the yield of constituent secondary batteries.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、電源システムが、複数の二次電池と、
該二次電池を1セルずつ制御するセルコントロール回路
と、とを備えており、電圧低下率が大きい二次電池は、
暗電流が小さいセルコントロール回路に接続されてお
り、電圧低下率が小さい二次電池は暗電流が大きいセル
コントロール回路に接続されている。
According to the present invention, there is provided a power supply system comprising: a plurality of secondary batteries;
A cell control circuit for controlling the secondary battery one cell at a time, the secondary battery having a large voltage drop rate,
The secondary battery with a small voltage drop rate is connected to a cell control circuit with a large dark current.

【0007】本発明によれば、電圧低下率が大きい二次
電池は暗電流が小さいセルコントロール回路に接続し、
電圧低下率が小さい二次電池は暗電流が大きいセルコン
トロール回路に接続することにより、二次電池の電圧低
下率とセルコントローラ回路の暗電流による二次電池の
電圧低下率とを加算した総電圧低下率のバラツキを各二
次電池間で小さくすることができるので、すなわち、電
圧低下率をセルコントローラ回路の暗電流による電圧低
下率で吸収して各二次電池間の電圧低下率のバラツキを
小さくすることができるので、電源システムの放置寿命
を長く維持することができると共に、二次電池の歩留ま
りを向上させることができる。このような電源システム
は、二次電池毎に保護制御が必要なリチウム二次電池に
好適である。
According to the present invention, a secondary battery having a large voltage drop rate is connected to a cell control circuit having a small dark current,
By connecting the secondary battery with a small voltage drop to the cell control circuit with a large dark current, the total voltage obtained by adding the voltage drop of the secondary battery and the voltage drop of the secondary battery due to the dark current of the cell controller circuit Since the variation in the drop rate can be reduced between the secondary batteries, that is, the voltage drop rate is absorbed by the voltage drop rate due to the dark current of the cell controller circuit, and the variation in the voltage drop rate between the secondary batteries is reduced. Since the size of the power supply system can be reduced, the life of the power supply system can be maintained for a long time, and the yield of the secondary battery can be improved. Such a power supply system is suitable for a lithium secondary battery that requires protection control for each secondary battery.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明が
適用される電池モジュールの実施の形態について説明す
る。なお、本実施形態では、二次電池としての密閉円筒
形リチウムイオン二次電池を48個(本)直列に接続し
た電池モジュールについて例示する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a battery module to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a battery module in which 48 sealed cylindrical lithium ion secondary batteries as secondary batteries are connected in series will be described.

【0009】(リチウムイオン二次電池の作製)正極活
物質としてマンガン酸リチウム(LiMn)粉末
80重量%(以下、wt%と表記する。)と、導電剤と
して炭素粉末15wt%と、結着剤(バインダ)として
ポリフッ化ビニリデン(以下、PVDFと表記する。)
5wt%と、をN−メチル−2−ピロリドン(以下、N
MPと表記する。)で溶解し、混練して、スラリ(合剤
溶液)を作製した。
(Production of lithium ion secondary battery) Lithium manganate (LiMn 2 O 4 ) powder 80% by weight (hereinafter referred to as wt%) as a positive electrode active material, carbon powder 15% by weight as a conductive agent, Polyvinylidene fluoride (hereinafter referred to as PVDF) as a binder (binder)
5 wt% and N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter referred to as N
Notated as MP. ) And kneaded to prepare a slurry (mixture solution).

【0010】図1(A)及び図2に示すように、得られ
た合剤溶液を、コンマロールを用いてアルミニウム箔3
(正極集電体)に塗布し、乾燥させて、正極活物質層と
した。電極として必要な長さを連続的に塗工し、アルミ
ニウム箔3に塗布しない未塗工部を表裏一致するように
30mm残した。次に、この反対側の正極活物質層をカ
ットして正極活物質層1の必要幅を確保した。そして、
30mm残したアルミニウム箔3側を打ち抜きで切り取
り、正極タブ端子8を形成した。この極板を80°C〜
120°Cに加熱したロールを有するロールプレス機に
て、プレス圧(線圧)0.2〜0.5kg/cmで2.
7g/cmとなるまで圧縮して帯状の正極フープを作
製した。
[0010] As shown in FIGS. 1A and 2, the obtained mixture solution was applied to an aluminum foil 3 using a comma roll.
(Positive electrode current collector) and dried to form a positive electrode active material layer. The required length of the electrode was continuously applied, and 30 mm of the uncoated portion not applied to the aluminum foil 3 was left so as to be in front and back. Next, the required width of the positive electrode active material layer 1 was secured by cutting the opposite side positive electrode active material layer. And
The aluminum foil 3 side remaining 30 mm was cut out by punching to form a positive electrode tab terminal 8. 80 ° C ~
1. Using a roll press having a roll heated to 120 ° C. at a press pressure (linear pressure) of 0.2 to 0.5 kg / cm.
It was compressed to 7 g / cm 3 to produce a belt-shaped positive electrode hoop.

【0011】次に、負極活物質にリチウムイオンを挿
入、脱挿入可能な非晶質炭素粉末を用い、炭素粉末90
wt%とPVDF10wt%との混合物にNMPを加
え、混練してスラリを得た。このスラリを負極集電体と
なる銅箔4に塗布し、乾燥させて、負極活物質層とし
た。図1(B)及び図2に示すように、正極と同様に、
電池電極として必要な長さを連続に塗工し、カットして
負極活物質層2の必要幅を確保し、打ち抜きにより負極
タブ端子9を形成した。この極板を80°C〜120°
Cに加熱したロールを有するロールプレス機にて、プレ
ス圧(線圧)0.2〜0.5kg/cmで1.0g/c
となるまで圧縮して帯状の負極フープを作製した。
Next, an amorphous carbon powder capable of inserting and removing lithium ions into and from the negative electrode active material is used.
NMP was added to a mixture of wt% and PVDF 10 wt% and kneaded to obtain a slurry. This slurry was applied to a copper foil 4 serving as a negative electrode current collector and dried to form a negative electrode active material layer. As shown in FIG. 1B and FIG. 2, similar to the positive electrode,
The required length for the battery electrode was continuously applied and cut to secure the required width of the negative electrode active material layer 2, and the negative electrode tab terminal 9 was formed by punching. 80 ° C ~ 120 °
1.0 g / c at a press pressure (linear pressure) of 0.2 to 0.5 kg / cm by a roll press having a roll heated to C
to produce a negative electrode hoop strip is compressed until m 3.

【0012】図2に示すように、作製した帯状の正極フ
ープと負極フープとを、正極タブ端子8及び負極タブ端
子9が上下方向反対側となるように配置して、帯状のセ
パレータ5を介して重ねて捲回し、必要な極板長さで
正、負極フープを切断した。セパレータ5には、ポリエ
チレンの微孔多孔性シートを用いた。
As shown in FIG. 2, the prepared band-shaped positive electrode hoop and negative electrode hoop are arranged such that the positive electrode tab terminal 8 and the negative electrode tab terminal 9 are on opposite sides in the vertical direction. The positive and negative electrode hoops were cut to the required electrode plate length. As the separator 5, a microporous polyethylene sheet was used.

【0013】また、捲回電極体の正極タブ端子8を正極
集電リング11の周縁に、負極タブ端子9を負極集電リ
ング12の周縁にそれぞれ抵抗溶接した。正極リード板
をそれぞれ正極集電リング11、電池蓋7に溶接して接
続し、負極集電リング12を支持する断面逆ハット状の
導体リングのハット先端部を電池缶6の底面に接合し
た。エチレンカーボネート(EC)とジメチルカーボネ
ート(DMC)とを体積比で1:2に混合した溶液に6
フッ化リン酸リチウム(LiPF)を1モル/リット
ル溶解した電解液を注入後、ガスケット10を介して電
池缶6の開口部を電池蓋7で封口して密閉円筒形リチウ
ムイオン二次電池20を組み立てた。そして、所定電圧
及び電流で初充電を行うことにより、リチウムイオン二
次電池20に電池としての機能を付与した。
The positive electrode tab terminal 8 of the wound electrode body was resistance-welded to the periphery of the positive electrode current collecting ring 11 and the negative electrode tab terminal 9 was resistance-welded to the periphery of the negative electrode current collecting ring 12. The positive electrode lead plate was welded and connected to the positive electrode current collecting ring 11 and the battery cover 7, respectively, and the tip of the hat of a conductor ring having an inverted hat shape in cross section supporting the negative electrode current collecting ring 12 was joined to the bottom surface of the battery can 6. A solution obtained by mixing ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC) at a volume ratio of 1: 2 is added to a solution.
After injecting an electrolytic solution in which lithium fluorophosphate (LiPF 6 ) is dissolved at 1 mol / liter, the opening of the battery can 6 is closed with a battery lid 7 via a gasket 10 to close the sealed cylindrical lithium ion secondary battery 20. Was assembled. Then, by performing initial charging at a predetermined voltage and current, the lithium ion secondary battery 20 was given a function as a battery.

【0014】(セルコントロールの作製)図3に示すよ
うに、本実施形態のセルコントロールは、8直列のリチ
ウムイオン二次電池20が各々分圧され(分圧1〜分圧
8)、各電圧が差動増幅(差動増幅1〜差動増幅8)に
より分圧比分を増幅して、各電池の検出電圧を得てい
る。このように分圧を行うのは、8直列ともなるとリチ
ウムイオン二次電池では、電圧が最大35V程度まで昇
圧されるので、一般に使用される廉価な差動増幅器の耐
電圧を越えてしまうため、耐電圧の範囲で差動増幅器を
使用するためである。
(Preparation of Cell Control) As shown in FIG. 3, in the cell control of this embodiment, the voltage of each of the eight series lithium ion secondary batteries 20 is divided (partial voltage 1 to partial voltage 8) and each voltage is controlled. Amplifies the voltage division ratio by differential amplification (differential amplification 1 to differential amplification 8) to obtain a detection voltage of each battery. The voltage division is performed in such a manner that the voltage of the lithium ion secondary battery is increased up to about 35 V in the case of eight series connections, which exceeds the withstand voltage of a generally used inexpensive differential amplifier. This is because the differential amplifier is used within the withstand voltage range.

【0015】図4に示すように、各リチウムイオン二次
電池20に対する分圧及び差動増幅の具体的なセルコン
トロール回路は、4本の分圧抵抗R1〜R4、2個の差
動増幅器IC1、IC2及び差動増幅器IC1、IC2
に分圧比分を増幅させる4本の抵抗R5〜R8で構成さ
れている。この回路で各抵抗の抵抗値の関係は、R1=
R3、R2=R4、R6=R7、R5=R8である。こ
こで、グランド(GND)に対する電圧検出対象電池の
プラス端子電圧をVp、マイナス端子電圧をVm、検出
電圧(各電池の電圧出力)をVout、演算増幅器のオ
フセット電圧をVoffとすると、検出電圧Voutは
次式(1)で表すことができる。なお、使用した演算増
幅器IC1、IC2のオフセット電圧は±1.8Vであ
る。
As shown in FIG. 4, a specific cell control circuit for voltage division and differential amplification for each lithium ion secondary battery 20 includes four voltage dividing resistors R1 to R4 and two differential amplifiers IC1. , IC2 and differential amplifiers IC1, IC2
And four resistors R5 to R8 for amplifying the voltage division ratio. In this circuit, the relationship between the resistance values of the respective resistors is R1 =
R3, R2 = R4, R6 = R7, R5 = R8. Here, assuming that the plus terminal voltage of the battery to be detected with respect to ground (GND) is Vp, the minus terminal voltage is Vm, the detection voltage (voltage output of each battery) is Vout, and the offset voltage of the operational amplifier is Voff, the detection voltage Vout Can be expressed by the following equation (1). The offset voltage of the used operational amplifiers IC1 and IC2 is ± 1.8V.

【0016】[0016]

【数1】 (Equation 1)

【0017】図5に示すように、図4に示した抵抗R1
〜R8及び差動増幅器IC1、IC2で構成されるセル
コントロール回路の直流抵抗をRt、直流抵抗Rtに流
れる暗電流をiとすると、電池1に流れる暗電流ib1
はi1、電池2に流れる暗電流ib2は(i1+i
2)、同様に、電池7に流れる暗電流ib7は(i1+
i2+・・・+i7)、電池8に流れる暗電流ib8は
(i1+i2+・・・+i8)となる。従って、各電池
に流れる暗電流の大きさは異なっており、電池1は暗電
流の回路が一つのため電流値が最も小さく、電池の番号
が大きくなるにつれて暗電流の流れる回路が増えていく
ために、電池8では暗電流が最も大きくなる。本例のセ
ルコントロールでは、電池1には60μAの暗電流が流
れ、電池の番号が大きくなるにつれて暗電流が比例的に
増加し、電池8には270μAの暗電流が流れる。
As shown in FIG. 5, the resistor R1 shown in FIG.
R8 and the dark current flowing through the DC resistor Rt is i, the dark current ib1 flowing through the battery 1 is represented by Rt and the DC resistance of the cell control circuit including the differential amplifiers IC1 and IC2.
Is i1, and the dark current ib2 flowing through the battery 2 is (i1 + i
2) Similarly, the dark current ib7 flowing through the battery 7 is (i1 +
+ i7) and the dark current ib8 flowing through the battery 8 is (i1 + i2 +... + i8). Therefore, the magnitude of the dark current flowing in each battery is different, and since the battery 1 has one dark current circuit, the current value is the smallest, and the number of circuits through which the dark current flows increases as the battery number increases. In addition, the dark current of the battery 8 is the largest. In the cell control of this example, a dark current of 60 μA flows through the battery 1, the dark current increases proportionately as the battery number increases, and a dark current of 270 μA flows through the battery 8.

【0018】(電池モジュールの組立)上述したリチウ
ムイオン二次電池20(以下、セルと略称する。)を4
8セル直列に接続し、8セル毎に上記セルコントロール
回路31〜38(以下、これらセルコントロール回路3
1〜38を総称してセルコントロールという。)を取り
付けた。このとき、各8セルにおいて電圧低下率の大き
い順に並び換え、セルコントロールに電圧低下率の大き
い順に取り付けた。すなわち、8セルのうち最も電圧低
下率が大きいセルをセルコントロール回路31に、次に
電圧低下率の大きいセルをセルコントロール回路32
に、という順で、最も電圧低下率の小さいセルをセルコ
ントロール回路38に接続した。
(Assembly of Battery Module) The above-described lithium ion secondary battery 20 (hereinafter abbreviated as a cell) has four
Eight cells are connected in series, and the cell control circuits 31 to 38 (hereinafter, these cell control circuits 3
1 to 38 are collectively called cell control. ) Was attached. At this time, the cells were rearranged in descending order of the voltage drop rate in each of the eight cells, and attached to the cell control in the descending order of the voltage drop rate. That is, of the eight cells, the cell with the largest voltage drop rate is assigned to the cell control circuit 31, and the cell with the next largest voltage drop rate is assigned to the cell control circuit 32.
The cell with the smallest voltage drop rate was connected to the cell control circuit 38 in this order.

【0019】図6に示すように、電池モジュール100
は、各セルのプラス側にスイッチSWの一端が接続され
ており、スイッチSWの他端には各セルの容量を調整す
るための容量調整用抵抗Rの一端が接続されている。容
量調整用抵抗Rの他端は各セルのマイナス側に接続され
ている。従って、容量調整用抵抗RはスイッチSWを介
して各セルに並列に接続されている。なお、各セルに並
列接続されたスイッチSW、セルコントロール回路31
・・・38はそれぞれ同一回路構成であり、電池モジュ
ール100は、図3及び図5に示したセルコントロール
を全部で6セット有している。
As shown in FIG. 6, the battery module 100
Has one end of a switch SW connected to the plus side of each cell, and one end of a capacitance adjusting resistor R for adjusting the capacitance of each cell is connected to the other end of the switch SW. The other end of the capacitance adjusting resistor R is connected to the minus side of each cell. Therefore, the capacitance adjusting resistor R is connected in parallel to each cell via the switch SW. The switch SW connected in parallel to each cell and the cell control circuit 31
38 have the same circuit configuration, and the battery module 100 has a total of six sets of cell controls shown in FIGS.

【0020】また、電池モジュール100は、電池モジ
ュール100全体を制御するマイクロコンピュータ(以
下、マイコンという。)40を備えている。マイコン4
0は、演算処理を行うCPU、CPUが実行するプログ
ラム及び種々の設定値等を格納したROM、CPUのワ
ークエリアとして働くRAM、6セットのセルコントロ
ール回路31〜38からの検出電圧をA/D変換するA
D変換器及び外部との入出力信号のポートとなる入出力
インターフェース等を含んで構成されている。
The battery module 100 includes a microcomputer (hereinafter referred to as a microcomputer) 40 for controlling the entire battery module 100. Microcomputer 4
0 denotes a CPU for performing arithmetic processing, a ROM in which programs executed by the CPU and various setting values are stored, a RAM serving as a work area of the CPU, and A / D values detected from six sets of cell control circuits 31 to 38. A to convert
It is configured to include a D converter and an input / output interface serving as a port for input / output signals with the outside.

【0021】上述したセルコントロール回路31〜38
はマイコン40のAD変換入力ポートに接続されてい
る。従って、セルコントロール回路31〜38は並列に
接続された各セルの両端電圧をマイコン40に出力し、
マイコン40は入力された各セルの両端電圧をAD変換
して各セルの電圧を取り込むことが可能である。また、
各スイッチSWはマイコン40の出力ポートに接続され
ている。マイコン40から微弱電流の2値ハイレベル信
号が出力されたスイッチSWはオン状態となり、2値ロ
ーレベル信号が出力されたスイッチSWはオフ状態とな
る。従って、各セル間に一定以上の電圧差が生じたとき
に、各セルの電圧差を小さくするようにスイッチSWを
オン状態として各セルの電圧のバラツキを小さくするこ
とができる。このような容量調整は、充放電中や充放電
休止中に行うことができる。
The above-described cell control circuits 31 to 38
Is connected to the AD conversion input port of the microcomputer 40. Therefore, the cell control circuits 31 to 38 output the voltage between both ends of each cell connected in parallel to the microcomputer 40,
The microcomputer 40 can carry out AD conversion of the input voltage between both ends of each cell and take in the voltage of each cell. Also,
Each switch SW is connected to an output port of the microcomputer 40. The switch SW to which the binary high level signal of the weak current is output from the microcomputer 40 is turned on, and the switch SW to which the binary low level signal is output is turned off. Therefore, when a voltage difference of a certain level or more occurs between the cells, the switch SW is turned on so as to reduce the voltage difference between the cells, thereby reducing the variation in the voltage between the cells. Such capacity adjustment can be performed during charging / discharging or during charging / discharging suspension.

【0022】更に、電池モジュール100は、48直列
された組電池の充電、放電及び休止状態を検出してマイ
コン40に出力する充放電判別部50を備えている。充
放電判別部50はマイコン40に接続されており、例え
ば、シャント(分路)抵抗により組電池を流れる電流方
向を検出して、組電池が充電、放電、休止のいずれの状
態にあるかをマイコン40へ出力する。組電池の最上位
セル側は充放電判別部50を介して電池モジュール10
0のプラス端子に接続されており、組電池の最下位セル
側は電池モジュール100のマイナス端子に接続されて
いる。これらの端子は充電器又は負荷に接続される。
The battery module 100 further includes a charge / discharge determining unit 50 that detects the charge, discharge, and rest states of the 48 series assembled batteries and outputs the detected state to the microcomputer 40. The charge / discharge determination unit 50 is connected to the microcomputer 40 and detects the direction of current flowing through the battery pack by, for example, a shunt (shunt) resistor to determine whether the battery pack is in a charge, discharge, or rest state. Output to the microcomputer 40. The uppermost cell side of the assembled battery is connected to the battery module 10 via the charge / discharge determination unit 50.
0, and the lowest cell side of the battery pack is connected to the minus terminal of the battery module 100. These terminals are connected to a charger or load.

【0023】次に、本実施形態の電池モジュール100
の作用について説明する。本実施形態のリチウムイオン
二次電池20は初充電後20日程度開放状態で放置する
と、電圧低下率が主に2〜5mV/dayの範囲のバラ
ツキが生じる。また、電池からセルコントロール回路に
暗電流が流れると、電池1の回路では暗電流60μAで
0.5mV/dayの電圧低下を、また電池の番号が大
きくなるにつれて暗電流も大きくなり電池8の回路では
暗電流270μAで2.5mV/dayの電圧低下を起
こす。このため、電池1の回路には電圧低下率が4mV
/day付近の電池を接続し、電池8の回路では2mV
/day付近の電池を接続する。これにより、電池自体
の内部抵抗による電圧低下とセルコントロールの暗電流
による電圧低下とをあわせた電圧低下率が4〜5mV/
dayとなるので、各リチウムイオン二次電池の電池電
圧のバラツキ幅を2mV/day以下にすることができ
る。
Next, the battery module 100 of the present embodiment
The operation of will be described. If the lithium ion secondary battery 20 of the present embodiment is left open for about 20 days after the initial charge, the voltage drop rate varies mainly in the range of 2 to 5 mV / day. When a dark current flows from the battery to the cell control circuit, the circuit of the battery 1 causes a voltage drop of 0.5 mV / day at a dark current of 60 μA, and the dark current increases as the battery number increases, and the circuit of the battery 8 also increases. In this case, a voltage drop of 2.5 mV / day occurs at a dark current of 270 μA. Therefore, the voltage drop rate of the circuit of the battery 1 is 4 mV
/ Day is connected, and the circuit of the battery 8 is 2 mV
Connect the battery near / day. As a result, the voltage drop rate of the voltage drop due to the internal resistance of the battery itself and the voltage drop due to the dark current of the cell control is 4 to 5 mV /
In this case, the variation width of the battery voltage of each lithium ion secondary battery can be set to 2 mV / day or less.

【0024】一方、本実施形態の電池モジュールのよう
に各リチウムイオン二次電池の電圧低下率とセルコント
ロールの暗電流の組み合わせをせずに、従来のように、
単にセルコントロールに電池を取り付けた場合には、電
池モジュール中の電圧低下のバラツキが最大で4mV/
dayとなる。
On the other hand, instead of the combination of the voltage drop rate of each lithium ion secondary battery and the dark current for cell control as in the battery module of the present embodiment,
When a battery is simply attached to the cell control, the variation in the voltage drop in the battery module is 4 mV / max.
day.

【0025】モジュール中の電圧バラツキ幅が200m
V以上となったときに、電池モジュールとして放置寿命
であるとの基準を設け、放置寿命として100日を基準
にすると、従来のように、セルコントローラと二次電池
との組み合わせを考慮しない場合には、電圧低下率のバ
ラツキが極めて小さい電池を選別する必要がある。この
ような選別を行うと、二次電池の歩留まりは30%にな
ってしまう。
The voltage variation width in the module is 200 m
When the battery module has a battery life of not less than V, a reference is provided that the battery module has a non-lifetime, and a non-lifetime of 100 days is used as a conventional battery module. It is necessary to select a battery having a very small variation in the voltage drop rate. When such a selection is performed, the yield of the secondary battery becomes 30%.

【0026】これに対して、本実施形態の電池モジュー
ルのように二次電池の電圧低下率とセルコントローラの
暗電流とを組み合わせると、電圧低下率のバラツキを吸
収することができるので、選別による電池の歩留まりが
98%となる。従って、本実施形態の電池モジュールで
は、放置寿命を確保することができ、かつ、二次電池の
歩留まりを向上させることができる。特に、本実施形態
のように、使用される二次電池がリチウム二次電池の場
合には、各二次電池間に電圧のバラツキが生じると、特
定の律速となった二次電池が高温となり、安全性の面で
も考慮するべき事態となるので、各二次電池間のバラツ
キを吸収可能な電池モジュールは、寿命、歩留まりのみ
ならず、安全面でも信頼性を高めることが可能となる。
On the other hand, when the voltage drop rate of the secondary battery and the dark current of the cell controller are combined as in the battery module of the present embodiment, variations in the voltage drop rate can be absorbed. The battery yield is 98%. Therefore, in the battery module according to the present embodiment, it is possible to secure the standing life and improve the yield of the secondary battery. In particular, when the secondary battery used is a lithium secondary battery as in the present embodiment, if a voltage variation occurs between the secondary batteries, the secondary battery having a specific rate-determining temperature becomes high. Therefore, a situation that should be considered in terms of safety can be considered. Therefore, a battery module that can absorb variations between the secondary batteries can improve reliability not only in terms of life and yield but also in terms of safety.

【0027】なお、本実施形態では1個のマイコン40
のみを使用した例を示したが、例えば、8個のセルコン
トロール毎にマイコンで制御し、各マイコンを上位マイ
コンで全体制御するようにしてもよい。この場合に、マ
イコン及び上位マイコン間を通信(対話)により情報を
やりとりするようにすれば、全体の配線の長さを短くす
ることができ、ノイズを拾うことも少なくなると共に、
配線数も少なくすることができる。また、本実施形態で
は、セルコントロール回路を48個のセルすべてに接続
する例を示したが、スイッチ等により切り換えて、例え
ば、セル8個単位に順次電圧を検出(監視)するように
してもよい。更に、本実施形態ではセルコントロールを
セル8個単位とした例を示したが、本発明はこれに限ら
れるものではない。
In this embodiment, one microcomputer 40
Although an example in which only the microcontroller is used has been described, for example, a microcomputer may control every eight cell controls, and each microcomputer may be entirely controlled by an upper microcomputer. In this case, if information is exchanged between the microcomputer and the higher-level microcomputer by communication (dialogue), the length of the entire wiring can be shortened, and noise is less likely to be picked up.
The number of wirings can be reduced. Further, in this embodiment, an example in which the cell control circuit is connected to all 48 cells has been described. However, the voltage may be sequentially detected (monitored) in units of 8 cells by switching with a switch or the like. Good. Further, in the present embodiment, an example is shown in which the cell control is performed in units of eight cells, but the present invention is not limited to this.

【0028】また、本実施形態では、各リチウムイオン
二次電池の電圧を検出して、電池間に所定以上の電圧差
が生じたときに容量調整を行う監視及び容量調整を例示
したが、本発明はこれに限らず、各二次電池を個別に制
御し、暗電流が流れる制御回路一般に適用することが可
能である。
Further, in the present embodiment, the monitoring and the capacity adjustment in which the voltage of each lithium ion secondary battery is detected and the capacity is adjusted when a voltage difference between the batteries exceeds a predetermined value are exemplified. The present invention is not limited to this, and can be applied to a general control circuit in which each secondary battery is individually controlled and a dark current flows.

【0029】更に、本実施形態では、マンガン酸リチウ
ムをリチウムマンガン複酸化物として使用した例を示し
たが、マンガン酸リチウムのほかにLi、V、Cr、F
e、Co、Ni、Mo、W、Zn、B、Mgから選ばれ
る少なくとも一種類以上の金属でマンガンサイト又はリ
チウムサイトを置換したリチウムマンガン複合酸化物を
用いるようにしてもよい。また、本実施形態では、プレ
ス工程で加熱処理を行う処理方法についてロールを用い
て加熱する例を示したが、活物質のバインダを溶融固化
することができれば他の方法により加熱するようにして
もよい。
Further, in this embodiment, an example was shown in which lithium manganate was used as the lithium manganese double oxide, but in addition to lithium manganate, Li, V, Cr, F
A manganese site or a lithium manganese composite oxide in which a manganese site or a lithium site is substituted by at least one metal selected from e, Co, Ni, Mo, W, Zn, B, and Mg may be used. Further, in the present embodiment, an example in which heating is performed using a roll for the processing method of performing the heat treatment in the pressing step has been described. However, if the binder of the active material can be melted and solidified, heating may be performed by another method. Good.

【0030】また、本実施形態では、電解液にECとD
MCとを混合した溶液にLiPFで溶解したものを例
示したが、他に、電解液の有機溶媒としては、プロピレ
ンカーボネート、1,2−ジメトキシエタン、1,2−
ジエトキシエタン、ジエタルカーボネート、γ−ブチル
ラクトン、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ス
ルホラン、アセトニトリル等の単独もしくはこれらのう
ち二種類以上の混合溶媒を使用することができ、電解質
も、LiClO、LiBF、LiCl、LiBr、
CHSOLi、LiAsF等を使用することがで
きる。
In this embodiment, EC and D are used in the electrolyte.
An example of a solution obtained by dissolving LiPF 6 in a solution in which MC and MC are mixed has been exemplified. Other organic solvents for the electrolytic solution include propylene carbonate, 1,2-dimethoxyethane, and 1,2-dimethoxyethane.
Diethoxyethane, dietal carbonate, γ-butyl lactone, tetrahydrofuran, diethyl ether, sulfolane, acetonitrile, or the like alone or a mixed solvent of two or more thereof can be used, and the electrolyte is also LiClO 4 , LiBF 4 , LiCl, LiBr,
CH 3 SO 3 Li, LiAsF 6 or the like can be used.

【0031】更に、炭素材料としては、ピッチコーク
ス、石油コークス、黒鉛、炭素繊維、活性炭等や又はこ
れらの混合物を使用してもよい。更に、バインダとして
は、他にイソブチルアクリルレート、オクチルアクリレ
ート、ノニルアクリレート、ブチルメタクリレート及び
2−エチルヘキシルメタクリレート等のアクリル酸及び
/又はメタクリル酸のC4〜C12アルキルエステルと
メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸やア
クリルアミド及びメタクリルアミド等のポリアクリル酸
等のカルホギシル基又はアミド基の官能基を有する不飽
和単量体との共重合体やホリアミドやポリアミドイミド
やポリアミドビスマレイミドやポリブチレンテレフタレ
ート、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステルな
どを挙げることができ、これら単独のほか併用して使用
することができる。
Further, as the carbon material, pitch coke, petroleum coke, graphite, carbon fiber, activated carbon and the like, or a mixture thereof may be used. Further, as a binder, other C4-C12 alkyl esters of acrylic acid and / or methacrylic acid such as isobutyl acrylate, octyl acrylate, nonyl acrylate, butyl methacrylate and 2-ethylhexyl methacrylate, and methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid, Copolymers with unsaturated monomers having a functional group such as fumaric acid, polyacrylic acid such as acrylamide and methacrylamide or a functional group of carboxysilyl group or amide group, polyamide, polyamideimide, polyamidebismaleimide, polybutylene terephthalate, and polyethylene terephthalate And the like, and these can be used alone or in combination.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電圧低下率が大きい二次電池は暗電流が小さいセルコン
トロール回路に接続し、電圧低下率が小さい二次電池は
暗電流が大きいセルコントロール回路に接続することに
より、電圧低下率をセルコントローラ回路の暗電流によ
る電圧低下率で吸収して各二次電池間の電圧低下率のバ
ラツキを小さくすることができるので、電源システムの
放置寿命を長く維持することができると共に、二次電池
の歩留まりを向上させることができる、という効果を得
ることができる。
As described above, according to the present invention,
A secondary battery with a large voltage drop rate is connected to a cell control circuit with a small dark current, and a secondary battery with a small voltage drop rate is connected to a cell control circuit with a large dark current, so that the voltage drop rate of the cell controller circuit is reduced. The variation in the voltage drop rate between the secondary batteries can be reduced by absorbing the voltage drop rate due to the dark current, so that the power supply system can be maintained for a long time and the secondary battery yield can be improved. Can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明が適用可能な実施形態の電池モジュール
に使用される密閉円筒形リチウムイオン二次電池の極板
フープの平面図であり、(A)は正極フープ、(B)は
負極フープを示す。
FIG. 1 is a plan view of an electrode plate hoop of a sealed cylindrical lithium ion secondary battery used in a battery module according to an embodiment to which the present invention can be applied, (A) is a positive electrode hoop, and (B) is a negative electrode hoop. Is shown.

【図2】実施形態の電池モジュールに使用される密閉円
筒形リチウムイオン二次電池の断面図である。
FIG. 2 is a sectional view of a sealed cylindrical lithium ion secondary battery used in the battery module of the embodiment.

【図3】実施形態の電池モジュールのセルコントロール
のブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram of cell control of the battery module of the embodiment.

【図4】実施形態の電池モジュールのセルコントロール
回路の回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram of a cell control circuit of the battery module according to the embodiment.

【図5】実施形態の電池モジュールのセルコントロール
の等価直流抵抗、及び、該等価直流抵抗、各二次電池を
流れる暗電流を示す等価回路図である。
FIG. 5 is an equivalent circuit diagram showing equivalent DC resistance of cell control of the battery module of the embodiment, the equivalent DC resistance, and dark current flowing through each secondary battery.

【図6】実施形態の電池モジュールのブロック図であ
る。
FIG. 6 is a block diagram of the battery module of the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

31、32、・・・、38 セルコントロール 40 マイコン 100 電池モジュール(電源システム) 31, 32,..., 38 Cell control 40 Microcomputer 100 Battery module (power supply system)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 弘中 健介 東京都中央区日本橋本町二丁目8番7号 新神戸電機株式会社内 Fターム(参考) 5G003 BA03 CA14 CC04 5H030 AA01 AS08 BB21 BB23  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kensuke Hironaka 2-7-7 Nihonbashi Honcho, Chuo-ku, Tokyo F-term in Shin-Kobe Electric Co., Ltd. 5G003 BA03 CA14 CC04 5H030 AA01 AS08 BB21 BB23

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の二次電池と、該二次電池を1セル
ずつ制御するセルコントロール回路と、を備えた電源シ
ステムにおいて、電圧低下率が大きい二次電池は暗電流
が小さいセルコントロール回路に接続され、前記電圧低
下率が小さい二次電池は暗電流が大きいセルコントロー
ル回路に接続されていることを特徴とする電源システ
ム。
In a power supply system including a plurality of secondary batteries and a cell control circuit for controlling each of the secondary batteries one by one, a secondary battery having a large voltage drop rate has a small dark current. And the secondary battery having a small voltage drop rate is connected to a cell control circuit having a large dark current.
【請求項2】 前記二次電池がリチウム二次電池である
ことを特徴とする請求項1に記載の電源システム。
2. The power supply system according to claim 1, wherein said secondary battery is a lithium secondary battery.
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