JP2011054542A - Charging system of lithium secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はリチウム二次電池の充電システムに関する。 The present invention relates to a charging system for a lithium secondary battery.
近年、大気汚染や地球温暖化に対処するため、二酸化炭素量の低減が切に望まれている。自動車業界では、電気自動車(EV)やハイブリッド電気自動車(HEV)の導入による二酸化炭素排出量の低減に期待が集まっており、これらの実用化の鍵を握るモータ駆動用二次電池の開発が盛んに行われている。 In recent years, in order to cope with air pollution and global warming, reduction of the amount of carbon dioxide has been strongly desired. In the automobile industry, there is a great expectation for reducing carbon dioxide emissions by introducing electric vehicles (EV) and hybrid electric vehicles (HEV), and the development of secondary batteries for motor drive that holds the key to commercialization of these is thriving. Has been done.
モータ駆動用二次電池としては、携帯電話やノートパソコン等に使用される民生用リチウムイオン二次電池と比較して極めて高い出力特性、および高いエネルギを有することが求められている。このため、全ての電池の中で最も高い理論エネルギを有するリチウムイオン二次電池が注目を集めており、現在開発が進められている。 As a secondary battery for driving a motor, it is required to have extremely high output characteristics and high energy as compared with a consumer lithium ion secondary battery used for a mobile phone, a notebook personal computer or the like. For this reason, lithium ion secondary batteries having the highest theoretical energy among all the batteries are attracting attention and are currently being developed.
一般的に、パルス充電法を用いてリチウムイオン二次電池を充電すると、短時間で満充電とすることができる。しかし、パルス充電の際に電池の電圧が規定電圧を超えて高くなるため電池が劣化するという問題がある。 Generally, when a lithium ion secondary battery is charged using a pulse charging method, it can be fully charged in a short time. However, there is a problem that the battery deteriorates because the voltage of the battery exceeds the specified voltage during pulse charging.
従来技術としては、パルス充電法による電池の劣化を回避するために、周囲温度を検出して周囲温度に応じてパルス充電する際の設定電圧を変えるというものがある(引用文献1)。 As a prior art, in order to avoid the deterioration of the battery due to the pulse charging method, there is a technique of detecting the ambient temperature and changing the set voltage when performing pulse charging according to the ambient temperature (Cited document 1).
しかし、従来技術は、電池の充電状態によって電池抵抗が異なるため、充電状態によっては電池の劣化が加速するという問題がある。 However, since the battery resistance varies depending on the state of charge of the battery, the conventional technology has a problem that the deterioration of the battery is accelerated depending on the state of charge.
上記課題を解決するために、本発明は、少なくとも1つのパルス電流を印加してリチウム二次電池を充電した後のリチウム二次電池の出力電圧変化に基づいてリチウム二次電池を充電する充電パルス電流を設定するようにした。 In order to solve the above problems, the present invention provides a charging pulse for charging a lithium secondary battery based on a change in output voltage of the lithium secondary battery after charging the lithium secondary battery by applying at least one pulse current. The current was set.
本発明によれば、1以上のパルス電流でリチウム二次電池を充電した後の該二次電池の出力電圧変化に基づいて該二次電池の劣化程度を判断する。そして、該二次電池の劣化程度を考慮して最適化した充電パルス電流によりリチウム二次電池を充電する。これにより電池の劣化を抑制したリチウム二次電池の充電を可能とする。 According to the present invention, the degree of deterioration of the secondary battery is determined based on the change in the output voltage of the secondary battery after charging the lithium secondary battery with one or more pulse currents. Then, the lithium secondary battery is charged with a charge pulse current optimized in consideration of the degree of deterioration of the secondary battery. This makes it possible to charge a lithium secondary battery in which the deterioration of the battery is suppressed.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態に係るリチウム二次電池の充電システムについて詳細に説明する。以下、リチウム二次電池として、複数の単電池セルユニット(ラミネート実装された積層型二次電池または双曲型二次電池)が直列に接続された組電池を例に説明するが、本実施形態はこれに限定されるものではない。なお、以下参照する図面では、積層型電池の構成要素の形状、厚さ等を誇張しているが、これは発明の理解を容易にするためである。
(First embodiment)
The lithium secondary battery charging system according to the first embodiment of the present invention will be described in detail. Hereinafter, as an example of a lithium secondary battery, an assembled battery in which a plurality of single battery cell units (laminated secondary battery or hyperbolic secondary battery) are connected in series will be described. Is not limited to this. In the drawings to be referred to below, the shape, thickness and the like of the components of the stacked battery are exaggerated for the purpose of facilitating understanding of the invention.
図1は、本実施形態に係るリチウム二次電池の充電システムの構成を示す図である。 FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a charging system for a lithium secondary battery according to the present embodiment.
本実施形態に係るリチウム二次電池の充電システム10は、組電池(リチウム二次電池)100、電圧センサ(電圧変化検知手段)110、定電流電源(充電パルス電流設定手段)120、スイッチ(充電パルス電流設定手段)130、電流センサ140、温度センサ(温度検出手段)160、強電リレー180a、180b、電池制御装置(電圧変化検知手段、充電パルス電流設定手段、電池抵抗算出手段、充電パルス電流決定手段、充電パルス電流補正手段)150、制御回路(充電パルス電流設定手段)160、を有する。また、本実施形態に係るリチウム二次電池の充電システム10は、さらに、車両制御装置170、インバータ190、モータ200を有している。
A
電圧センサ110は、組電池100の正負の出力端子間に接続する。これにより、電圧センサ110は、組電池100の出力電圧(総電圧)を検出する。
The
定電流電源120は、スイッチ130を介して組電池100の正の出力端子に接続する。これにより、定電流電源120は、組電池100に充電電流を印加する。ここで、スイッチ130を制御回路165からの制御信号で切り替えることで、定電流電源120から供給される直流電流を交流の充電パルス電流(以下、「充電パルス電流」と称する)に変換する。すなわち、定電流電源120は、スイッチ130とともに組電池100に充電パルス電流を印加し、充電パルス電流で組み電池100を充電する。パルス充電法を用いることで、組電池100を短時間で充電することができる。
The constant
電流センサ140は、組電池100の正の出力端子に接続する。これにより、電流センサ140は、組電池100の放電電流と充電電流を測定する。
The
温度センサ160は、組電池100に実装する。これにより、温度センサ140は、組電池100の温度を測定する。組電池100の温度を測定するのは、組電池100の温度により電池抵抗Rが変化するため、電池抵抗Rを組電池100の温度で補正することで、電池抵抗Rを高精度に測定することができるからである。温度センサ160は、電池温度センサか、環境温度センサであることが望ましい。
The
強電リレー180a、180bは、組電池100の正負の出力端子と組電池100の負荷であるインバータ190とを接続する各配線(例えば、強電ハーネス)にそれぞれ設ける。強電リレー180a、180bは、電池制御装置150からの制御信号に基づいてそれぞれ導通または非導通状態となる。これにより、強電リレー180a、180bは、導通時は組電池100の電力をインバータ190に供給し、非導通時は組電池100の電力をインバータ190に供給しない。
The high-
電池制御装置150は、CPU(Central Processing Unit)151とメモリ152とを有する。CPU151は、制御装置および演算装置としての機能を有する。メモリ152は、記憶装置としての機能を有する。メモリ152は、例えば、各種RAM(Random Access Memory)、各種ROM(Read Only Memory)、ハードディスク、で構成してもよい。
The
電池制御装置150は、強電リレー180a、180bを制御する。また、電池制御装置150は、制御回路165を通じてスイッチ130を制御する。ただし、電池制御装置150は、直接スイッチ130を制御してもよい。
The
また、電池制御装置150は、定電流電源120を制御する。
In addition, the
電池制御装置150は、電圧センサ110から組電池100の出力電圧の信号を、電流センサ140から組電池100の放電電流と充電電流の信号を受信し、これらの信号を所定のサンプリング周波数で記憶する。
The
電池制御装置150のメモリ152には、組電池100の開回路電圧(以下、「OCV(Open Circuit Voltage)」と称する)と充電状態(以下、「SOC(State of Charge)」と称する)との関係のデータと、組電池100の温度と温度補正係数との関係のデータと、を記憶させておく。
In the
制御回路165は、電池制御装置150の制御信号に基づいて、所定の大きさおよび周波数の電圧パルスを出力し、スイッチ130をON/OFFさせる。制御回路165は、例えば、発振器を用いて構成してもよい。
The
車両制御装置170は、モータ200を駆動源とする車両を制御する。したがって、車両制御装置170は、電池制御装置150を制御する。例えば、車両制御装置170は、電池制御装置150に対し、組電池100を充電させるタイミングを制御することができる。
The
インバータ190は、組電池100が出力する直流電圧を3相交流電圧に変換する。
The
モータ200は、インバータ190から3相交流電圧を受け、車両を駆動するためのトルクを発生させる。
なお、組電池100の充放電は、組電池100の負荷であるインバータ190を接続したままで行なうことが望ましい。すなわち、車両の始動時や加速時においては組電池100からの電力を、インバータ190を介してモータ200に供給する。一方、車両の減速時においてはモータ200を発電機として機能させ、モータ200から得られた電力を組電池100に回生(すなわち、充電)する。これにより、省電力化を実現することができる。
It is desirable to charge and discharge the assembled
図2は、本実施形態に係るリチウム二次電池の充電システムを用いたリチウム二次電池の充電方法のフローチャートを示す図である。以下、ステップ番号を明示して、本実施形態に係るリチウム二次電池の充電システムについて説明する。 FIG. 2 is a diagram illustrating a flowchart of a method for charging a lithium secondary battery using the lithium secondary battery charging system according to the present embodiment. The lithium secondary battery charging system according to this embodiment will be described below with the step numbers clearly specified.
組電池100のOCVを測定する(S500)。組電池100のOCVを測定するために、電池制御装置150は、組電池100の強電リレー180a、180b、を非導通状態にして、組電池100の出力端子を開放にする。この状態で、電圧センサ110で組電池100の出力端子間電圧(出力電圧)を測定することで組電池100のOCVを測定することができる。
The OCV of the assembled
1パルス充電をする(S501)。すなわち、制御回路165にスイッチ130を制御させることで、定電流電源120が発生する直流定電流から1つのパルス電流を発生させ、該パルス電流で組電池100を充電(以下、「1パルス充電」と称する)する。このとき、充電パルス電流を組電池100に印加するために、強電リレー180a、180bを導通状態にしておく。充電パルス電流の大きさは、該充電パルス電流を組電池100に印加したときの組電池100の端子電圧Eが、組電池100が保証する仕様範囲の最大値となるように設定することが望ましい。以下、このように設定した組電池100の端子電圧Eを設定電圧と称する。
One pulse charge is performed (S501). That is, by causing the
組電池100の端子電圧Eを測定する(S502)。組電池100の端子電圧Eは、組電池100の端子間に接続した電圧センサ100により、ステップS501で1パルス充電した直後から経時的に測定する。電池制御装置150は、測定した組電池100の端子電圧Eを、適切なサンプリング周波数でディジタル化し、記憶する。
The terminal voltage E of the assembled
図3は、組電池100を電流パルス充電したときの端子電圧Eの時間推移を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a time transition of the terminal voltage E when the assembled
図3のAは、1パルス充電を複数回行なったときの組電池100の端子電圧Eの時間推移を示す図である。組電池100の端子電圧Eが設定電圧を超えないように電流パルスの大きさを調整する。図3のAに示すように、電流OFF(すなわち、充電電流が0)の状態から1パルス充電をすることで、組電池100の端子電圧Eは、設定電圧に近づく。
FIG. 3A is a diagram showing a time transition of the terminal voltage E of the assembled
図3のBは、図3のAにおける1パルス充電前後の部分の拡大図である。図3のBのaの部分は、ステップS500に対応し、組電池100への充電電流が0のときの組電池100の端子電圧Eを示す。bの部分は、ステップS501に対応し、1パルス充電をしているときの組電池100の端子電圧Eの時間推移を示す。cの部分は、ステップS502に対応し、1パルス充電した直後からの組電池100の端子電圧Eの時間推移を示す。
FIG. 3B is an enlarged view of a portion before and after one-pulse charging in A of FIG. Part a of FIG. 3B corresponds to step S500, and shows the terminal voltage E of the assembled
組電池100の劣化が進行すると、1パルス充電した後の組電池100の端子電圧Eの変化ΔV(以下、「充電後出力電圧変化ΔV」と称する)が正常値より大きくなる。すなわち、充電後出力電圧変化ΔVは、組電池100の劣化度合と密接に関連する。したがって、組電池100の劣化度合を示す充電後出力電圧変化ΔVに基づいて、充電パルスの大きさを調整することで電池の劣化を抑制することができる。
As the deterioration of the assembled
充電後出力電圧変化ΔVを算出する(S503)。電池制御装置150は、記憶した組電池100の端子電圧Eから充電後出力電圧変化ΔVを算出する。充電後出力電圧変化ΔVは、1パルス充電の充電電流を0に切り替えた瞬間(すなわち、スイッチ130をONからOFFに切り替えた瞬間)から所定時間経過するまでの組電池100の端子電圧Eの変化として算出することができる。ここで、前記所定時間は経験的に設定してよい。例えば、前記所定時間は、組電池100の端子電圧Eの1秒あたりの変化が一定の範囲内となったときとすることができる。
A post-charge output voltage change ΔV is calculated (S503). The
充電後出力電圧変化ΔVを閾値電圧と比較する(S504)。すなわち、ステップS503で算出した充電後出力電圧変化ΔVと、あらかじめ電池制御装置150に記憶させておいた閾値電圧とを比較する。閾値電圧は、例えば、組電池100の充電後出力電圧変化ΔVの仕様範囲のうち最も大きい充電後出力電圧変化ΔVの値とすることができる。
The post-charge output voltage change ΔV is compared with a threshold voltage (S504). That is, the post-charging output voltage change ΔV calculated in step S503 is compared with the threshold voltage stored in advance in the
充電後出力電圧変化ΔVが閾値電圧以下である場合(S505、Yes)は、ステップS501と同じ充電電流で1パルス充電をする(S507)。この場合は、組電池100の劣化が進行していないと考えられるからである。
When the post-charge output voltage change ΔV is equal to or lower than the threshold voltage (S505, Yes), one-pulse charging is performed with the same charging current as that in step S501 (S507). In this case, it is considered that the deterioration of the assembled
充電後出力電圧変化ΔVが閾値電圧以下でない場合(S505、No)、すなわち、充電後出力電圧変化ΔVが閾値電圧を超えている場合は、充電パルス電流を補正する(S506)。充電後出力電圧変化ΔVが閾値電圧を超えている場合は、組電池100の劣化が進行していると考えられる。そのため、以後、充電パルス電流の大きさを小さく補正し、補正した充電パルス電流で1パルス充電をする(S507)。これにより、短時間かつ電池の劣化を抑制した組電池100の充電を実現することができる。
If the post-charging output voltage change ΔV is not less than or equal to the threshold voltage (S505, No), that is, if the post-charging output voltage change ΔV exceeds the threshold voltage, the charging pulse current is corrected (S506). When the post-charge output voltage change ΔV exceeds the threshold voltage, it is considered that the
なお、ステップS507では、1パルス充電を行なうが、複数の充電パルス電流で組電池100を充電してもよい。
In step S507, one-pulse charging is performed, but the assembled
充電パルス電流の補正は、例えば、次のように行うことができる。あらかじめ、充電後出力電圧変化ΔVと、組電池100の劣化を進行させないパルス電流値との関係を求めて電池制御装置150に記憶させておく。そして、前記関係と測定した充電後出力電圧変化ΔVとを比較することで組電池100の劣化を進行させない充電パルス電流を求め、これを補正後の充電パルス電流とすることができる。充電後出力電圧変化ΔVと、組電池100の劣化を進行させない充電パルス電流値との関係は、例えば、複数の組電池100について試験を行うことで取得してもよい。
The charge pulse current can be corrected as follows, for example. The relationship between the output voltage change ΔV after charging and the pulse current value that does not cause deterioration of the assembled
組電池100が所定の充電量となったかどうか判断する(S508)。組電池100が所定の充電量となっている場合は(S508、Yes)、本フローチャートは終了する。組電池100が所定の充電量となっていない場合は(S508、No)、再度、ステップS502に戻り、以後のフローを行なう。
It is determined whether or not the assembled
なお、本実施形態では、組電池100全体の出力電圧を検出するが、組電池100を構成する各単電池セルユニット101の出力電圧を検出してもよい。図4は各単電池セルユニット101に対する充電システムの構成を示す図である。
In addition, in this embodiment, although the output voltage of the assembled
図4の充電システムの構成は、図1の構成と異なり、組電池100を構成する単電池セルユニット101ごとに電圧センサ110A、110B、110C、110Dを設ける。また、各単電池セルユニット101の正極端子と電流センサ140との間に、それぞれ、個別スイッチ210A、210B、210C、210Dを設ける。図4に示す充電システムの構成によれば、(a)各単電池セルユニットの出力電圧の測定、(b)各単電池セルユニットへの独立した充電パルス電流の印加、(c)各単電池セルユニットの充放電電流の測定、が可能となる。すなわち、いずれか一つの個別スイッチ210A、210B、210C、210DをONにすることで、組電池100に対する充電システムを、選択した一の単電池セルユニット101に対する充電システムとして機能させることができる。
The configuration of the charging system in FIG. 4 differs from the configuration in FIG. 1 in that
図4に示す各単電池セルユニットに対する充電システムのその他の構成要素は、図1と共通するためこれらの構成要素についての説明は省略する。 Since the other components of the charging system for each single battery cell unit shown in FIG. 4 are the same as those in FIG. 1, description of these components is omitted.
以下に、本実施形態に係るリチウム二次電池の充電システムの効果を示す。
・1以上のパルス電流でリチウム二次電池を充電した後の電池の出力電圧変化に基づいてリチウム二次電池の劣化程度を判断し、該劣化程度を考慮して最適化した充電パルス電流によりリチウム二次電池を充電する。これにより、電池の劣化を抑制したリチウム二次電池の充電を実現できる。
(第2実施形態)
次に、本発明に係るリチウム二次電池の充電システムの第2実施形態について詳細に説明する。
Below, the effect of the charging system of the lithium secondary battery which concerns on this embodiment is shown.
・ Determining the degree of deterioration of the lithium secondary battery based on the change in the output voltage of the battery after charging the lithium secondary battery with one or more pulse currents, and using the charge pulse current optimized in consideration of the degree of deterioration Charge the secondary battery. Thereby, charge of the lithium secondary battery which suppressed degradation of a battery is realizable.
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the lithium secondary battery charging system according to the present invention will be described in detail.
本実施形態と第1実施形態とは、共に、1以上の充電パルス電流でリチウム二次電池を充電した後の電池の出力電圧変化(充電後出力電圧変化ΔV)に基づいてリチウム二次電池の劣化程度を判断し、該劣化程度に基づいて充電パルス電流を補正する点で同様である。しかし、本実施形態は、充電後出力電圧変化ΔVと、リチウム二次電池への充電電流とから電池抵抗値Rを算出し、電池抵抗値Rによりリチウム二次電池の劣化程度を判断し、該劣化程度に基づいて充電電流を補正する点で第1実施形態と異なる。 Both the present embodiment and the first embodiment are based on the change in the output voltage of the battery after charging the lithium secondary battery with one or more charging pulse currents (the change in output voltage after charging ΔV). The same is true in that the degree of deterioration is determined and the charging pulse current is corrected based on the degree of deterioration. However, in the present embodiment, the battery resistance value R is calculated from the output voltage change ΔV after charging and the charging current to the lithium secondary battery, the degree of deterioration of the lithium secondary battery is determined based on the battery resistance value R, and This is different from the first embodiment in that the charging current is corrected based on the degree of deterioration.
以下、本実施形態に係るリチウム二次電池の充電システムについて説明するが、第1実施形態と重複する説明は省略する。 Hereinafter, although the charging system of the lithium secondary battery according to the present embodiment will be described, the description overlapping the first embodiment will be omitted.
図5は、本実施形態に係るリチウム二次電池の充電方法のフローチャートを示す図である。本実施形態に係るリチウム二次電池の充電方法も第1実施形態と同様に図1に示すリチウム二次電池の充電システムを用いることができる。 FIG. 5 is a diagram showing a flowchart of a method for charging a lithium secondary battery according to the present embodiment. The lithium secondary battery charging method according to the present embodiment can use the lithium secondary battery charging system shown in FIG. 1 as in the first embodiment.
以下、ステップ番号を明示して、本実施形態に係るリチウム二次電池の充電システムについて説明する。 The lithium secondary battery charging system according to this embodiment will be described below with the step numbers clearly specified.
第1実施形態と同様に、組電池100のOCVを測定し(S700)、1パルス充電をする(S701)。1パルス充電後、組電池100の端子電圧Eを測定し(S702)、経時的に電池制御装置150に記憶させる。電池制御装置150に記憶させた組電池100の端子電圧Eから充電後出力電圧変化ΔVを算出する(S703)。
As in the first embodiment, the OCV of the
組電池100の電池抵抗Rを算出する(S704)。電池抵抗Rは、下記式(1)のように、充電後出力電圧変化ΔVを充電パルス電流値Iで除することで算出する。ここで、充電パルス電流値Iとは、充電パルス電流の振幅を意味する。
The battery resistance R of the assembled
充電パルス電流値Iは、定電流電源120に設定した電流値を用いることができる。しかし、電流センサ140で測定した電流値を用いてもよい。電流センサ140で測定した電流値を用いる場合は、ステップS702で組電池100の端子電圧Eを測定するときに、併せて、組電池100を充電するパルス電流を測定し、適切なサンプリング周波数でディジタル化し、経時的に電池制御装置150に記憶させる。そして、電池制御装置150に記憶させた充電パルス電流からパルス電流値Iを算出することができる。
As the charging pulse current value I, a current value set in the constant
組電池100の劣化が進行した場合、電池抵抗Rが大きくなる。すなわち、電池抵抗Rは、組電池100の劣化度合と密接に関連する。したがって、組電池100の劣化度合を示す電池抵抗Rに基づいて、充電パルス電流の大きさを調整することで電池の劣化を抑制することができる。
When the deterioration of the assembled
組電池100の電池抵抗Rを閾値と比較する(S705)。すなわち、ステップS704で算出した電池抵抗Rと、あらかじめ電池制御装置150に記憶させておいた閾値とを比較する。閾値は、例えば、組電池100の電池抵抗Rの仕様範囲のうち最も大きい電池抵抗Rの値とすることができる。
The battery resistance R of the assembled
電池抵抗Rが閾値以下である場合(S706、Yes)は、ステップS701と同じ充電パルス電流で1パルス充電をする(S708)。この場合は、組電池100の劣化が進行していないと考えられるからである。
When the battery resistance R is equal to or less than the threshold value (S706, Yes), one pulse charging is performed with the same charging pulse current as that in step S701 (S708). In this case, it is considered that the deterioration of the assembled
電池抵抗Rが閾値以下でない場合(S706、No)、すなわち、電池抵抗Rが閾値を超えている場合は、充電パルス電流を補正する(S707)。電池抵抗Rが閾値を超えている場合は、組電池100の劣化が進行していると考えられる。そのため、充電パルス電流の大きさを小さく補正し、補正した充電パルス電流で1パルス充電をする(S708)。これにより、短時間かつ電池の劣化を抑制した組電池100の充電を実現することができる。
When the battery resistance R is not less than or equal to the threshold value (S706, No), that is, when the battery resistance R exceeds the threshold value, the charging pulse current is corrected (S707). When the battery resistance R exceeds the threshold value, it is considered that the
充電パルス電流の補正は、例えば、次のように行うことができる。あらかじめ、電池抵抗Rと、組電池100の劣化を進行させない充電パルス電流値との関係のデータを取得して電池制御装置150に記憶させておく。そして、前記データと測定した電池抵抗Rとを比較することで組電池100の劣化を進行させない充電パルス電流を求め、これを補正後の充電パルス電流とすることができる。電池抵抗Rと、組電池100の劣化を進行させない充電パルス電流値との関係は、例えば、複数の組電池100について試験を行うことで取得してもよい。
The charge pulse current can be corrected as follows, for example. Data on the relationship between the battery resistance R and the charge pulse current value that does not cause deterioration of the assembled
組電池100が所定の充電量となっている場合は(S709、Yes)、本フローチャートは終了する。組電池100が所定の充電量となっていない場合は(S709、No)、再度、ステップS702に戻り、以後のフローを行なう。
When the assembled
以下に、本実施形態に係るリチウム二次電池の充電システムの効果を示す。
・1以上の充電パルス電流でリチウム二次電池を充電した後の電池の出力電圧変化と該充電パルス電流値とから求めた電池抵抗に基づいてリチウム二次電池の劣化程度を判断し、該劣化程度を考慮して最適化した充電パルス電流によりリチウム二次電池を充電する。これにより、電池の劣化を抑制したリチウム二次電池の充電を実現できる。
(第3実施形態)
次に、本発明に係るリチウム二次電池の充電システムの第3実施形態について詳細に説明する。
Below, the effect of the charging system of the lithium secondary battery which concerns on this embodiment is shown.
-Determining the degree of deterioration of the lithium secondary battery based on the battery resistance obtained from the change in the output voltage of the battery after charging the lithium secondary battery with one or more charging pulse currents and the charging pulse current value, and the deterioration The lithium secondary battery is charged with a charge pulse current optimized in consideration of the degree. Thereby, charge of the lithium secondary battery which suppressed degradation of a battery is realizable.
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the lithium secondary battery charging system according to the present invention will be described in detail.
本実施形態と第1実施形態とは、共に、充電後出力電圧変化ΔVに基づいてリチウム二次電池の劣化を判断し、充電後出力電圧変化ΔVに基づいて充電パルス電流を設定する点で同様である。しかし、本実施形態は、充電後出力電圧変化ΔVを複数の異なる時間帯に分割して測定し、各時間帯における電圧変化に基づいて、充電パルス電流と充電時間とを設定する点で異なる。 Both the present embodiment and the first embodiment are similar in that the deterioration of the lithium secondary battery is determined based on the post-charge output voltage change ΔV, and the charge pulse current is set based on the post-charge output voltage change ΔV. It is. However, this embodiment is different in that the output voltage change ΔV after charging is measured by dividing it into a plurality of different time zones, and the charging pulse current and the charging time are set based on the voltage change in each time zone.
以下、本実施形態に係るリチウム二次電池の充電システムについて説明するが、第1実施形態と重複する説明は省略する。 Hereinafter, although the charging system of the lithium secondary battery according to the present embodiment will be described, the description overlapping the first embodiment will be omitted.
図6は、本実施形態に係るリチウム二次電池の充電方法のフローチャートを示す図である。本実施形態に係るリチウム二次電池の充電方法も第1実施形態と同様に図1に示すリチウム二次電池の充電システムを用いることができる。 FIG. 6 is a diagram showing a flowchart of a method for charging a lithium secondary battery according to the present embodiment. The lithium secondary battery charging method according to the present embodiment can use the lithium secondary battery charging system shown in FIG. 1 as in the first embodiment.
以下、ステップ番号を明示して、本実施形態に係るリチウム二次電池の充電システムについて説明する。 The lithium secondary battery charging system according to this embodiment will be described below with the step numbers clearly specified.
第1実施形態と同様に、組電池100のOCVを測定し(S800)、1パルス充電をする(S801)。1パルス充電後、組電池100の端子電圧Eを測定し(S802)、経時的に電池制御装置150に記憶させる。
As in the first embodiment, the OCV of the assembled
1パルス充電後所定時間ごとの組電池100の端子電圧Eの変化、すなわち、第1電圧変化ΔV1、第2電圧変化ΔV2、第3電圧変化VΔ3を算出する(S803)。
A change in the terminal voltage E of the assembled
第1電圧変化ΔV1、第2電圧変化ΔV2、第3電圧変化VΔ3について説明する。 The first voltage change ΔV1, the second voltage change ΔV2, and the third voltage change VΔ3 will be described.
第2実施形態で求めた組電池100の電池抵抗Rの成分は、次の3つの成分に分類できる。
1.集電体、電解液、電極面積に起因するオーム損抵抗R1
2.電池反応の起こりにくさに起因する反応抵抗R2
3.電池内のリチウムイオンの動きにくさに起因する物質移動抵抗R3
上記3つの抵抗成分はそれぞれ異なる理由で生じる抵抗であり、時定数の異なる現象に起因する。そのため、充電後出力電圧変化ΔVを適切な時間帯に分割して測定することで、電池抵抗Rを上記3つの成分でそれぞれ測定することができる。第1電圧変化ΔV1、第2電圧変化ΔV2、第3電圧変化ΔV3は、それぞれ、オーム損抵抗R1、反応抵抗R2、物質移動抵抗R3、に起因する電圧降下であり、下記式(2)で示す対応関係がある。
The component of the battery resistance R of the assembled
1. Ohm loss resistance R1 due to current collector, electrolyte, and electrode area
2. Reaction resistance R2 caused by difficulty in battery reaction
3. Mass transfer resistance R3 caused by difficulty in movement of lithium ions in battery
The above three resistance components are resistances generated for different reasons, and are caused by phenomena having different time constants. Therefore, the battery resistance R can be measured with the above three components by dividing and measuring the output voltage change ΔV after charging into appropriate time zones. The first voltage change ΔV1, the second voltage change ΔV2, and the third voltage change ΔV3 are voltage drops caused by the ohmic loss resistance R1, the reaction resistance R2, and the mass transfer resistance R3, respectively, and are expressed by the following equation (2). There is a correspondence.
ここで、Iは充電パルス電流値を示す。 Here, I indicates a charge pulse current value.
組電池100の劣化が進行すると、正常値と比べて、オーム損抵抗R1、反応抵抗R2、物質移動抵抗R3、のいずれかが大きくなるため、これらの抵抗値に基づいて充電パルス電流または充電時間を最適化することで、短時間かつ電池の劣化を抑制したリチウム二次電池の充電を実現できる。
When the deterioration of the assembled
図7は、オーム損抵抗R1、反応抵抗R2、物質移動抵抗R3、に対応する第1電圧変化ΔV1、第2電圧変化ΔV2、第3電圧変化ΔV3、を示す図である。 FIG. 7 is a diagram illustrating a first voltage change ΔV1, a second voltage change ΔV2, and a third voltage change ΔV3 corresponding to the ohmic loss resistance R1, the reaction resistance R2, and the mass transfer resistance R3.
図7のAは、1パルス充電前後の組電池100の端子電圧Eの時間推移を示す図である。図7のBは、1パルス充電後の組電池100の端子電圧Eの時間推移を示す図であって、図7のAのcの領域を拡大した図である。図7のBに示すように、グラフの変曲点に着目すると3つの電圧降下領域を認識することができ、これらの3つの電圧降下領域は、第1電圧変化ΔV1、第2電圧変化ΔV2、第3電圧変化ΔV3を与える領域に相当する。オーム損抵抗R1、反応抵抗R2、物質移動抵抗R3は、それぞれ、時定数の異なる現象に起因して生じる抵抗である。したがって、第1電圧変化ΔV1、第2電圧変化ΔV2、第3電圧変化ΔV3は、特定の遅延時間をもって組電池100の端子電圧Eとして現れる。そうすると、1パルス充電後の時間を、適切な時間を選択して3つの時間帯に分割し、該時間帯における組電池100の端子電圧Eの電圧変化を測定することで、第1電圧変化ΔV1、第2電圧変化ΔV2、第3電圧変化ΔV3を測定することができる。
FIG. 7A is a diagram illustrating a time transition of the terminal voltage E of the assembled
図8は、1パルス充電後の組電池100の端子電圧Eの時間推移を示した図である。
FIG. 8 is a diagram showing a time transition of the terminal voltage E of the assembled
図8に示すように、1パルス充電後の時間を、充電パルス電流の印加後から0.01秒(第1時間)まで、0.01秒(第1時間)から1秒(第2時間)まで、1秒(第2時間)以降、の3つの時間帯に分割する。これにより、前記3つの時間帯における組電池100の端子電圧Eの変化を、それぞれ、第1電圧変化、第2電圧変化、第3電圧変化、として算出することができる。
As shown in FIG. 8, the time after one pulse charge is 0.01 second (first time) after the application of the charge pulse current, and 0.01 second (first time) to 1 second (second time). Until then, it is divided into three time zones of 1 second (second time) and thereafter. Thereby, the change of the terminal voltage E of the assembled
組電池100のオーム損抵抗R1、反応抵抗R2、物質移動抵抗R3、を算出する(S804)。これらの抵抗の値は、ステップS803で算出した第1電圧変化、第2電圧変化、第3電圧変化、に上述した式(2)を適用することで算出することができる。式(2)において、充電パルス電流値Iとしては、定電流電源120に設定した電流値を用いることができる。しかし、電流センサ140で測定した電流値を用いてもよい。
The ohmic loss resistance R1, reaction resistance R2, and mass transfer resistance R3 of the assembled
組電池100のオーム損抵抗R1、反応抵抗R2、物質移動抵抗R3、をそれぞれの閾値と比較する(S805)。すなわち、ステップS804で算出した各抵抗R1〜R3と、あらかじめ電池制御装置150に記憶させておいた各閾値とを比較する。各閾値は、例えば、組電池100の各抵抗R1〜R3の仕様範囲のうち最も大きい抵抗R1〜R3の値とすることができる。
The ohmic loss resistance R1, the reaction resistance R2, and the mass transfer resistance R3 of the assembled
各抵抗R1〜R3のすべてが閾値以下である場合(S806、Yes)は、ステップS801と同じ充電電流で1パルス充電をする(S808)。この場合は、組電池100の劣化が進行していないと考えられるからである。
When all of the resistors R1 to R3 are equal to or less than the threshold value (S806, Yes), one-pulse charging is performed with the same charging current as that in step S801 (S808). In this case, it is considered that the deterioration of the assembled
各抵抗R1〜R3のいずれか1つ以上が閾値以下でない場合(S806、No)、すなわち、各抵抗R1〜R3のいずれか1つ以上が閾値を超えている場合は、充電パルス電流を補正する(S807)。例えば、組電池100のオーム損抵抗R1が閾値を超えて大きい場合は、充電パルス電流を印加した時から急激に組電池100の端子電圧Eが上昇し設定電圧を超える可能性があるため、充電パルス電流値を小さくする補正をすることが考えられる。また、組電池100の物質移動抵抗R3が閾値を超えて大きい場合は、充電パルス電流による充電時の途中から急激に組電池100の端子電圧Eが上昇し設定電圧を超える可能性があるため、充電時間を短くする補正をすることが考えられる。このように、各抵抗R1〜R3の抵抗値に基づいて充電パルス電流または充電時間を最適化することで、短時間かつ電池の劣化を抑制したリチウム二次電池の充電を実現できる。
If any one or more of the resistors R1 to R3 is not less than the threshold (No in S806), that is, if any one or more of the resistors R1 to R3 exceeds the threshold, the charging pulse current is corrected. (S807). For example, when the ohmic loss resistance R1 of the assembled
充電パルス電流の補正は、例えば、次のように行うことができる。すなわち、あらかじめ、各抵抗R1〜R3と、組電池100の劣化を進行させない充電パルス電流値との関係のデータを取得して電池制御装置150に記憶させておく。そして、前記データと測定した電池抵抗Rとを比較することで組電池100の劣化を進行させない充電パルス電流を求め、これを補正後のパルス電流とすることができる。電池抵抗Rと、組電池100の劣化を進行させない充電パルス電流値との関係は、例えば、複数の組電池100について試験を行うことで取得してもよい。充電時間についても同様である。
The charge pulse current can be corrected as follows, for example. That is, data on the relationship between the resistors R1 to R3 and the charge pulse current value that does not cause deterioration of the assembled
組電池100が所定の充電量となっている場合は(S809、Yes)、本フローチャートは終了する。組電池100が所定の充電量となっていない場合は(S809、No)、再度、ステップS802に戻り、以後のフローを行なう。
When the assembled
以下に、本実施形態に係るリチウム二次電池の充電システムの効果を示す。
・1以上の充電パルス電流でリチウム二次電池を充電した後の3つの時間帯における電池の出力電圧変化と該充電パルス電流値とから求めた電池抵抗に基づいてリチウム二次電池の劣化程度および劣化要因を判断する。そして、該劣化程度および劣化要因を考慮して最適化した充電パルス電流および充電時間でチウム二次電池を充電する。これにより、電池の劣化をより抑制したリチウム二次電池の充電を実現できる。
(第4実施形態)
次に、本発明に係るリチウム二次電池の充電システムの第4実施形態について詳細に説明する。
Below, the effect of the charging system of the lithium secondary battery which concerns on this embodiment is shown.
・ Deterioration degree of the lithium secondary battery based on the battery resistance obtained from the change in the output voltage of the battery and the charge pulse current value in the three time zones after charging the lithium secondary battery with one or more charging pulse currents, and Determine deterioration factors. Then, the lithium secondary battery is charged with the charge pulse current and the charge time optimized in consideration of the degree of deterioration and the deterioration factor. Thereby, the charge of the lithium secondary battery which suppressed the deterioration of the battery more is realizable.
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the lithium secondary battery charging system according to the present invention will be described in detail.
本実施形態と第2実施形態とは、共に、充電後出力電圧変化ΔVと、リチウム二次電池への充電パルス電流値とから電池抵抗値Rを算出し、電池抵抗値Rによりリチウム二次電池の劣化程度を判断し、該劣化程度に基づいて充電電流を補正する点で同様である。しかし、本実施形態は、測定したSOCが30%より小さいか、90%より大きい場合にのみ前記判断および前記補正をする点で第2実施形態と異なる。 In both of the present embodiment and the second embodiment, the battery resistance value R is calculated from the output voltage change ΔV after charging and the charging pulse current value to the lithium secondary battery, and the lithium secondary battery is calculated from the battery resistance value R. This is the same in that the degree of deterioration of the battery is determined and the charging current is corrected based on the degree of deterioration. However, this embodiment is different from the second embodiment in that the determination and the correction are performed only when the measured SOC is smaller than 30% or larger than 90%.
以下、本実施形態に係るリチウム二次電池の充電システムについて説明するが、第2実施形態と重複する説明は省略する。 Hereinafter, although the charging system of the lithium secondary battery according to the present embodiment will be described, description overlapping with the second embodiment will be omitted.
図9は、本実施形態に係るリチウム二次電池の充電方法のフローチャートを示す図である。本実施形態に係るリチウム二次電池の充電方法も第2実施形態と同様に図1に示すリチウム二次電池の充電システムを用いることができる。 FIG. 9 is a diagram showing a flowchart of a method for charging a lithium secondary battery according to the present embodiment. The lithium secondary battery charging method according to the present embodiment can use the lithium secondary battery charging system shown in FIG. 1 as in the second embodiment.
以下、ステップ番号を明示して、本実施形態に係るリチウム二次電池の充電システムについて説明する。 The lithium secondary battery charging system according to this embodiment will be described below with the step numbers clearly specified.
SOCを測定する(S1100)。SOCの測定は、例えば、第2実施形態と同様にOCVを測定し(図5のS700)、あらかじめ電池制御装置150に記憶させたOCVとSOCの相関関係のデータと比較することで行なうことができる。
The SOC is measured (S1100). The measurement of the SOC can be performed, for example, by measuring the OCV as in the second embodiment (S700 in FIG. 5) and comparing the data with the correlation between the OCV and the SOC stored in the
測定したSOCが30%より小さいか、90%より大きい場合は(S1101、Yes)、後続するステップS1102〜S1108により組電池100を充電する充電パルス電流を補正する。それ以外の場合は(S1101、No)、充電パルス電流を補正せずに1パルス充電を行う(S1109)。
When the measured SOC is smaller than 30% or larger than 90% (S1101, Yes), the charging pulse current for charging the assembled
SOCが30%より小さいか、90%より大きい場合にのみ充電電流を補正するのは、このような場合は、組電池100の電池抵抗Rが高い傾向を示すからである。
The reason why the charging current is corrected only when the SOC is smaller than 30% or larger than 90% is that the battery resistance R of the assembled
図10は、リチウム二次電池のSOCと電池抵抗Rとの関係を示す図である。図10に示すように、SOCが30%より小さいか、90%より大きい場合に電池抵抗Rが増大する。この理由は、次のように考えることができる。すなわち、SOCが低いほど正極活物質内のリチウムサイトが埋まっているため、充電反応を進行させる際のリチウム挿入のエネルギ障壁が高くなり、電池抵抗Rが大きくなる。特に、反応抵抗R2と物質移動抵抗R3とが増加する。一方、SOCが90%より大きくなると、リチウムイオンの負極活物質内への受け入れがしにくくなるため反応抵抗R2が大きくなる。 FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the SOC of the lithium secondary battery and the battery resistance R. As shown in FIG. 10, when the SOC is smaller than 30% or larger than 90%, the battery resistance R increases. The reason for this can be considered as follows. That is, as the SOC is lower, the lithium site in the positive electrode active material is buried, so that the energy barrier for lithium insertion when the charge reaction proceeds is increased, and the battery resistance R is increased. In particular, the reaction resistance R2 and the mass transfer resistance R3 increase. On the other hand, when the SOC exceeds 90%, it becomes difficult to receive lithium ions into the negative electrode active material, and thus the reaction resistance R2 increases.
このように、組電池100の電池抵抗Rは、組電池の劣化が進行した場合の他、SOCによっても増大する。したがって、SOCが30%より小さいか、90%より大きい場合は、電池抵抗Rを測定し、充電パルス電流の大きさを調整することで電池の劣化を抑制する必要があると考えることができる。
Thus, the battery resistance R of the assembled
ステップS1102〜S1108による充電パルス電流の補正は、第2実施形態と同様であるため(図5のS702〜S707)、説明は省略する。 Since the correction of the charging pulse current in steps S1102 to S1108 is the same as that in the second embodiment (S702 to S707 in FIG. 5), description thereof is omitted.
SOCが30%より小さく、かつ、90%より大きい場合は、補正した充電電流で、所定の充電量となるまで(S1110)、1パルス充電(S1109)を行なう。それ以外の場合は、充電パルス電流を印加したときの組電池100の端子電圧Eが、組電池100が保証する仕様範囲内の最大値となるように設定した充電パルス電流で、所定の充電量となるまで(S1110)、1パルス充電(S1109)を行なう。
When the SOC is smaller than 30% and larger than 90%, one pulse charging (S1109) is performed with the corrected charging current until a predetermined charging amount is reached (S1110). In other cases, the charging voltage is set so that the terminal voltage E of the assembled
以下に、本実施形態に係るリチウム二次電池の充電システムの効果を示す。
・SOCが30%より小さいか、90%より大きい場合に、1以上のパルス電流でリチウム二次電池を充電した後の電池の出力電圧変化と該パルス電流値とから求めた電池抵抗に基づいて最適化した充電パルス電流によりリチウム二次電池を充電する。これにより、電池の劣化をより抑制したリチウム二次電池の充電を実現できる。
(第5実施形態)
次に、本発明に係るリチウム二次電池の充電システムの第5実施形態について詳細に説明する。
Below, the effect of the charging system of the lithium secondary battery which concerns on this embodiment is shown.
When the SOC is smaller than 30% or larger than 90%, based on the battery resistance obtained from the change in the output voltage of the battery after charging the lithium secondary battery with one or more pulse currents and the pulse current value The lithium secondary battery is charged with the optimized charge pulse current. Thereby, the charge of the lithium secondary battery which suppressed the deterioration of the battery more is realizable.
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the lithium secondary battery charging system according to the present invention will be described in detail.
本実施形態と第2実施形態とは、共に、充電後出力電圧変化ΔVと、リチウム二次電池への充電パルス電流とから電池抵抗値Rを算出し、電池抵抗値Rによりリチウム二次電池の劣化程度を判断し、該劣化程度に基づいて充電電流を補正する点で同様である。しかし、本実施形態は、二次電池の温度で電池抵抗Rを補正する点で第2実施形態と異なる。 In both of the present embodiment and the second embodiment, the battery resistance value R is calculated from the output voltage change ΔV after charging and the charging pulse current to the lithium secondary battery. The same is true in that the degree of deterioration is determined and the charging current is corrected based on the degree of deterioration. However, this embodiment is different from the second embodiment in that the battery resistance R is corrected by the temperature of the secondary battery.
以下、本実施形態に係るリチウム二次電池の充電システムについて説明するが、第2実施形態と重複する説明は省略する。 Hereinafter, although the charging system of the lithium secondary battery according to the present embodiment will be described, description overlapping with the second embodiment will be omitted.
図11は、本実施形態に係るリチウム二次電池の充電方法のフローチャートを示す図である。本実施形態に係るリチウム二次電池の充電方法も第2実施形態と同様に図1に示すリチウム二次電池の充電システムを用いることができる。 FIG. 11 is a diagram illustrating a flowchart of a method for charging a lithium secondary battery according to the present embodiment. The lithium secondary battery charging method according to the present embodiment can use the lithium secondary battery charging system shown in FIG. 1 as in the second embodiment.
以下、ステップ番号を明示して、本実施形態に係るリチウム二次電池の充電システムについて説明する。 The lithium secondary battery charging system according to this embodiment will be described below with the step numbers clearly specified.
温度センサ160で組電池100の温度を測定する(S1300)。組電池100の温度は、例えば、組電池周辺の環境温度であってもよい。また、組電池100の温度は組電池100を使用する地の気候データから推定してもよく、該気候データで補正してもよい。
The temperature of the
組電池100の温度の補正が必要かどうか判断する(S1301)。リチウム二次電池の電池温度の増減によっては電池抵抗Rが増減する可能性がある。そのため、例えば、あらかじめ組電池100の温度に閾値を設け、測定した組電池100の温度が該閾値を超えた場合は組電池100の温度の補正が必要と判断してもよい。
It is determined whether the temperature of the assembled
組電池100の温度の補正が必要と判断した場合は(S1301、Yes)、ステップS1302〜S1311を行なう。組電池100の温度の補正が必要ないと判断した場合は(S1301、No)、ステップS1312〜ステップS1320を行なう。なお、ステップS1312〜ステップS1320は、電池抵抗Rを組電池100の温度で補正しない場合のフローであり、第2実施形態に係るリチウム二次電池の充電方法のフローチャートと同様であるので説明は省略する。
If it is determined that the temperature of the assembled
組電池100の温度の補正が必要と判断した場合は(S1301、Yes)、1パルス充電をし(S1302)、組電池100の端子電圧Eを測定し(S1303)、端子電圧Eを経時的に電池制御装置150に記憶させる。電池制御装置150に記憶させた組電池100の端子電圧Eから充電後出力電圧変化ΔVを算出する(S1304)。
When it is determined that the temperature of the assembled
充電後出力電圧変化ΔVを充電パルス電流値Iで除することで組電池100の電池抵抗Rを算出し(S1305)、算出した電池抵抗Rを補正する(S1306)。電池抵抗Rの補正は、ステップS1300で測定した組電池100の温度に基づいて行なう。すなわち、例えば、あらかじめ電池制御装置150に記憶させた組電池100の温度と電池抵抗Rの温度補正係数の相関関係のデータと比較することで、該温度における温度補正係数を求める。そして、求めた電池抵抗Rの温度補正係数をステップS1305で算出した電池抵抗Rに乗じることで電池抵抗Rを補正することができる。ここで、温度補正係数とは、例えば、温度変化率であってもよい。
The battery resistance R of the
組電池100の電池抵抗Rを閾値と比較する。すなわち、ステップS1306で補正した電池抵抗Rと、あらかじめ電池制御装置150に記憶させておいた閾値とを比較する。閾値は、例えば、組電池100の電池抵抗Rの仕様範囲のうち最も大きい電池抵抗Rの値とすることができる。
The battery resistance R of the assembled
電池抵抗Rが閾値以下である場合(S1308、Yes)は、ステップS1302と同じ充電電流で1パルス充電をする(S1210)。この場合は、組電池100の劣化が進行していないと考えられるからである。
When the battery resistance R is equal to or less than the threshold value (S1308, Yes), one-pulse charging is performed with the same charging current as that in step S1302 (S1210). In this case, it is considered that the deterioration of the assembled
電池抵抗Rが閾値以下でない場合(S1308、No)、すなわち、電池抵抗Rが閾値を超えている場合は、充電パルス電流を補正する(S1309)。電池抵抗Rが閾値を超えている場合は、組電池100の劣化が進行していると考えられる。そのため、充電パルス電流の大きさを小さく補正し、補正した充電パルス電流で1パルス充電をする(S1310)。これにより、短時間かつ電池の劣化を抑制した組電池100の充電をより高精度に実現することができる。
When the battery resistance R is not less than or equal to the threshold (S1308, No), that is, when the battery resistance R exceeds the threshold, the charging pulse current is corrected (S1309). When the battery resistance R exceeds the threshold value, it is considered that the
組電池100が所定の充電量となっている場合は(S1311、Yes)、本フローチャートは終了する。組電池100が所定の充電量となっていない場合は(S1311、No)、再度、ステップS1303に戻り、以後のフローを行なう。
When the assembled
以下に、本実施形態に係るリチウム二次電池の充電システムの効果を示す。
・1以上のパルス電流でリチウム二次電池を充電した後の電池の出力電圧変化と該パルス電流値とから求めた電池抵抗をリチウム二次電池で補正し、補正後の電池抵抗に基づいてリチウム二次電池の劣化程度を判断する。そして、リチウム二次電池の劣化程度を考慮して最適化した充電パルス電流によりリチウム二次電池を充電する。これにより、高精度に、電池の劣化を抑制したリチウム二次電池の充電を実現できる。
Below, the effect of the charging system of the lithium secondary battery which concerns on this embodiment is shown.
-The battery resistance obtained from the change in the output voltage of the battery after charging the lithium secondary battery with one or more pulse currents and the pulse current value is corrected with the lithium secondary battery, and the lithium is recalculated based on the corrected battery resistance. Determine the degree of deterioration of the secondary battery. Then, the lithium secondary battery is charged with a charge pulse current optimized in consideration of the degree of deterioration of the lithium secondary battery. Thereby, the charging of the lithium secondary battery in which the deterioration of the battery is suppressed can be realized with high accuracy.
以上、本発明に係るリチウム二次電池の充電システムの複数の実施形態について説明したが、各実施形態に係るリチウム二次電池は組電池に限定されない。すなわち、各実施形態に係るリチウム二次電池は、例えば、電池要素(双極型二次電池において直列接続された電池の最小単位)、単電池セルユニット(ラミネート実装された積層型二次電池または双極型二次電池)、電池モジュール(単電池セルユニットが複数配列、接続されたもの)のいずれかであってもよい。 As mentioned above, although several embodiment of the charging system of the lithium secondary battery which concerns on this invention was described, the lithium secondary battery which concerns on each embodiment is not limited to an assembled battery. That is, the lithium secondary battery according to each embodiment includes, for example, a battery element (minimum unit of batteries connected in series in a bipolar secondary battery), a single battery cell unit (a laminated secondary battery or a bipolar battery laminated). Type secondary battery) or battery module (a plurality of single battery cell units arranged and connected).
実施形態における組電池100、単電池セルユニット101は、本発明のリチウム二次電池に相当する。電圧センサ110、電池制御装置150は、電圧変化検知手段に相当する。定電流電源120、スイッチ130、電池制御装置150、制御回路165は、充電パルス電流設定手段に相当する。温度センサ160は温度検出手段に相当する。また、電池制御装置150は、さらに、電池抵抗算出手段、充電パルス電流決定手段、充電パルス電流補正手段に相当する。
The assembled
10 リチウム二次電池の充電システム、
100 組電池(リチウム二次電池)、
101 単電池セルユニット(リチウム二次電池)
110、110A、110B、110C、110D 電圧センサ(電圧変化検知手段)、
120 定電流電源(充電パルス電流設定手段)、
130 スイッチ(充電パルス電流設定手段)、
140 電流センサ、
150 電池制御装置(電圧変化検知手段、充電パルス電流設定手段、電池抵抗算出手段、充電パルス電流決定手段、充電パルス電流補正手段)、
160 温度センサ(温度検出手段)、
165 制御回路(充電パルス電流設定手段)、
170 車両制御装置、
180a、180b 強電リレー、
190 インバータ、
200 モータ、
210A、210B、210C、210D 個別スイッチ。
10 Lithium secondary battery charging system,
100 battery pack (lithium secondary battery),
101 Single cell unit (lithium secondary battery)
110, 110A, 110B, 110C, 110D Voltage sensor (voltage change detection means),
120 constant current power supply (charging pulse current setting means),
130 switch (charging pulse current setting means),
140 current sensor,
150 battery control device (voltage change detection means, charge pulse current setting means, battery resistance calculation means, charge pulse current determination means, charge pulse current correction means),
160 temperature sensor (temperature detection means),
165 control circuit (charging pulse current setting means),
170 vehicle control device,
180a, 180b High-power relay,
190 inverter,
200 motor,
210A, 210B, 210C, 210D Individual switches.
Claims (6)
前記出力電圧変化に基づいて前記リチウム二次電池を充電する充電パルス電流を設定する充電パルス電流設定手段と、
を有することを特徴とするリチウム二次電池の充電システム。 Voltage change detection means for detecting a change in output voltage of the lithium secondary battery after charging the lithium secondary battery by applying at least one pulse current;
Charging pulse current setting means for setting a charging pulse current for charging the lithium secondary battery based on the output voltage change;
A charging system for a lithium secondary battery, comprising:
前記出力電圧変化を前記1つのパルス電流の値で除して電池抵抗を算出する電池抵抗算出手段と、
前記電池抵抗に基づいて前記充電パルス電流を決定する充電パルス電流決定手段と、
を有することを特徴とする請求項1に記載のリチウム二次電池の充電システム。 The charging pulse current setting means includes
Battery resistance calculating means for calculating battery resistance by dividing the output voltage change by the value of the one pulse current;
Charging pulse current determining means for determining the charging pulse current based on the battery resistance;
The lithium secondary battery charging system according to claim 1, comprising:
前記充電パルス電流設定手段は、前記第1電圧変化と、前記第2電圧変化と、前記第3電圧変化と、に基づいて前記充電パルス電流と、前記充電パルス電流による前記リチウム二次電池への充電時間と、を設定することを特徴とする請求項1に記載のリチウム二次電池の充電システム。 The voltage change detecting unit is configured to detect the lithium after the lithium secondary battery is charged with the one pulse current based on the first time, the second time, and the third time after the application of the pulse current. The change in the output voltage of the secondary battery includes a first voltage change from the application of the pulse current to a first time, a second voltage change from the first time to the second time, and a second voltage to the third time. Detect as the third voltage change until time,
The charging pulse current setting means is configured to apply the charging pulse current to the lithium secondary battery by the charging pulse current based on the first voltage change, the second voltage change, and the third voltage change. The charging system for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the charging time is set.
前記温度検出手段で検出した前記温度に基づいて前記充電パルス電流を補正する充電パルス電流補正手段と、
をさらに有することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のリチウム二次電池の充電システム。 Temperature detecting means for detecting the temperature of the lithium secondary battery;
Charging pulse current correcting means for correcting the charging pulse current based on the temperature detected by the temperature detecting means;
The lithium secondary battery charging system according to claim 1, further comprising:
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