JP6717308B2 - 二次電池の充放電装置、二次電池を用いた蓄電システム、二次電池の充放電方法、および二次電池の充放電プログラム - Google Patents
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Description
所定のパルス周波数でオン/オフしながら、パルス充電またはパルス放電を行うスイッチ手段と、
スイッチ手段のオン/オフを制御する制御手段と、を備え、
二次電池の充放電サイクル数に応じたパルス周波数でパルス充電又はパルス放電を行う。
二次電池と、
所定のパルス周波数でオン/オフしながら、充電と充電の休止とを交互に繰り返すパルス充電または放電と放電の休止とを交互に繰り返すパルス放電を行うスイッチ手段と、
スイッチ手段のオン/オフを制御する制御手段と、を備え、
二次電池の充放電サイクル数に応じたパルス周波数でパルス充電又はパルス放電を行う。
所定のパルス周波数でオン/オフしながら二次電池を充電又は放電し、
二次電池の充放電サイクル数に応じたパルス周波数でパルス充電又はパルス放電を行う。
コンピュータに、
所定のパルス周波数でオン/オフしながら二次電池を充電又は放電する処理を実行させ、
二次電池の充放電サイクル数に応じたパルス周波数でパルス充電又はパルス放電を行う。
本明細書で「充放電サイクル」とは、充電と前記充電に連続する放電とを含む。充電と放電、または放電と充電を1サイクルとする。充電と放電との間に待機(充電も放電もしない状態)を含んでもよい。充電、充電、放電や、放電、放電、充電など同じ動作が複数回連続する場合には、連続する動作を1回の充電(または放電)とし1サイクルとする。放電期間や充電期間が設定されている場合には、充電期間と充電期間とからサイクルを判断してもよい。
本発明の第1実施形態による二次電池の充放電装置、二次電池を用いた蓄電システム、および二次電池の充放電方法を説明する。本実施形態を、上述した二次電池の充放電装置を適用した蓄電システムについて説明する。本実施形態は、二次電池の充放電サイクルに応じて充電または放電のパルス周波数を設定するものである。テーブルを読み出すことにより、パルス充電または放電の周波数を決定する。テーブルは、後述する方法で作成する。テーブルには、充放電のサイクル数と充放電のパルス周波数とが紐付けられている。
P=A×log(1/T3)+B (1)
ここでAは係数、T3は1パルスの動作時間(オン時間T1とオフ時間T2の和)であり、Bは定数である。AとBは充放電に用いる電流レートと環境温度に依存する。
次に、本発明の第2実施形態による二次電池の充放電装置、二次電池を用いた蓄電システム、および二次電池の充放電方法について説明する。第2実施形態による、二次電池の充放電装置や蓄電システムの構成は、第1実施形態とほぼ同様なため詳細な説明を省略する。
次に、本発明の第3実施形態による二次電池の充放電装置、二次電池を用いた蓄電システム、および二次電池の充放電方法について、説明する。第3実施形態による、二次電池の充放電装置や蓄電システムの構成は、第1実施形態や第2実施形態とほぼ同様なため詳細な説明を省略する。
次に、本発明の第4実施形態による二次電池の充放電装置、二次電池を用いた蓄電システム、および二次電池の充放電方法について、説明する。第4実施形態による、二次電池の充放電装置や蓄電システムの構成は、第1実施形態乃至第3実施形態とほぼ同様なため詳細な説明を省略する。
(1) 充放電開始前に、図6の手順に基づいて本サイクルでの初期パルス周期設定を完了
(2) 充放電開始
(3) 電流値を常時監視し、その電流値が設定閾値をまたいだ場合、その設定閾値に応じて再度テーブルを参照
(4) 上記テーブルから容量維持に必要な回復量を満たすパルス周期を設定
(5) パルス充放電を再開し、電流値の監視を継続
再度、電流値が次の設定閾値をまたいだ場合には、上記(3)以降の手順を繰り返す。
リチウムイオン二次電池として正極活物質にマンガン酸リチウムとニッケル酸リチウムとの混合物、負極活物質に非晶質炭素を用いた5Ahの積層型ラミネート型セルを用いた。図2のシステム構成と図5〜6の制御手順に従い、定電流でのパルス放電によるサイクル試験において、本発明の実施例を適用してその効果を調べた。
比較例として初期のパルス周期を0.2秒とした以外、同じ充放電条件で500サイクルまで通常動作を行った。
[表1]
本発明の実施例1と同様にパルス放電で、本発明の実施形態の効果を検証した。ここではパルス周期を段階的に再設定する方法で行った。環境温度を0℃とした。
(付記1)充電と充電の休止とを交互に繰り返すパルス充電、又は放電と放電の休止とを交互に繰り返すパルス放電を行う二次電池の充放電装置であって、
上記パルス充電においては所定のパルス周波数でオン/オフしながら上記二次電池を充電し、上記パルス放電においては所定のパルス周波数でオン/オフしながら上記二次電池を放電するスイッチ手段と、上記スイッチ手段の上記オン/オフを制御する制御手段と、を備え、
上記二次電池の充放電サイクル数に応じたパルス周波数で上記パルス充電又は上記パルス放電を行う、二次電池の充放電装置。
(付記2)充放電サイクル数が所定の回数以上の場合に、充電又は放電の上記パルス周波数を変更する、付記1に記載の二次電池の充放電装置。
(付記3)上記二次電池の劣化度合いに応じて上記パルス周波数を変更する、付記1に記載の二次電池の充放電装置。
(付記4)上記二次電池の放電レート又は充電レートによってテーブルを判断する、付記1乃至付記3のいずれか一つに記載の二次電池の充放電装置。
(付記5)上記二次電池の1回の充電中又は放電中に上記パルス周波数を変更する、付記1乃至付記4のいずれか一つに記載の二次電池の充放電装置。
(付記6)二次電池と、充電と充電の休止とを交互に繰り返すパルス充電においては所定のパルス周波数でオン/オフしながら二次電池を充電し、放電と放電の休止とを交互に繰り返すパルス放電においては所定のパルス周波数でオン/オフしながら二次電池を放電するスイッチ手段と、上記スイッチ手段の上記オン/オフを制御する制御手段と、を備え、
上記二次電池の充放電サイクル数に応じたパルス周波数でパルス充電又はパルス放電を行う、蓄電システム。
(付記7)充放電サイクル数が所定の回数以上の場合に、充電又は放電の上記パルス周波数を変更する、付記6に記載の蓄電システム。
(付記8)上記二次電池の劣化度合いに応じて上記パルス周波数を変更する、付記6に記載の蓄電システム。
(付記9)上記二次電池の放電レート又は充電レートによってテーブルを判断する、付記6乃至付記8のいずれか一つに記載の蓄電システム。
(付記10)上記二次電池の1回の充電中又は放電中に上記パルス周波数を変更する、付記6乃至付記9のいずれか一つに記載の蓄電システム。
(付記11)充電と充電の休止とを交互に繰り返すパルス充電、又は放電と放電の休止とを交互に繰り返すパルス放電を行う二次電池の充放電方法であって、
所定のパルス周波数でオン/オフしながら二次電池を充電又は放電し、
上記二次電池の充放電サイクル数に応じたパルス周波数で上記パルス充電又は上記パルス放電を行う、二次電池の充放電方法。
(付記12)上記充放電サイクル数が所定の回数以上の場合に、充電又は放電の上記パルス周波数を変更する、付記11に記載の二次電池の充放電方法。
(付記13)上記二次電池の劣化度合いに応じて上記パルス周波数を変更する、付記11に記載の二次電池の充放電方法。
(付記14)上記二次電池の放電レート又は充電レートによってテーブルを判断する、付記11乃至付記13のいずれか一つに記載の二次電池の充放電方法。
(付記15)上記二次電池の1回の充電中又は放電中に上記パルス周波数を変更する、付記11乃至付記14のいずれか一つに記載の二次電池の充放電方法。
(付記16)充電と充電の休止とを交互に繰り返すパルス充電、又は放電と放電の休止とを交互に繰り返すパルス放電を行う二次電池の充放電プログラムであって、
コンピュータに、
所定のパルス周波数でオン/オフしながら上記二次電池を充電又は放電する処理を実行させ、
上記二次電池の充放電サイクル数に応じたパルス周波数で上記パルス充電又は上記パルス放電を行う、二次電池の充放電プログラム。
(付記17)上記充放電サイクル数が所定の回数以上の場合に、充電或いは放電の上記パルス周波数を変更する、付記16に記載の二次電池の充放電プログラム。
(付記18)上記二次電池の劣化度合いに応じて上記パルス周波数を変更する、付記16に記載の二次電池の充放電プログラム。
(付記19)上記二次電池の放電レート又は充電レートによってテーブルを判断する、付記16乃至付記18のいずれか一つに記載の二次電池の充放電プログラム。
(付記20)上記二次電池の1回の充電中又は放電中に上記パルス周波数を変更する、付記16乃至付記19のいずれか一つに記載の二次電池の充放電プログラム。
(付記21)リチウムイオン二次電池に接続された負荷に電力を供給し、外部電源から電力の供給を受けるリチウムイオン二次電池システムであって、前記リチウムイオン二次電池との電力受給をパルス動作と連続動作の両方を行うための切替え制御部を備え、電池容量が基準値よりも下回った場合にパルス周期を現在値よりも短周期側に再設定することを特徴とするリチウムイオン二次電池システム。
(付記22)付記21に記載のリチウムイオン二次電池システムであって、パルス周期と電池容量との線形、あるいは非線形の関係式を内部データ、もしくは外部データから参照して、パルス周期の再設定値を決定することを特徴とするリチウムイオン二次電池システム。
(付記23)付記21に記載のリチウムイオン二次電池システムであって、電池容量が基準値よりも下回った場合にパルス周期を段階的に変化させて電池容量を計測して、電池容量が目標値に達した時のパルス周期に再設定することを特徴とするリチウムイオン二次電池システム
(付記24)付記21又は付記23に記載のリチウムイオン二次電池システムであって、
再設定したパルス周期での電池容量が目標値を満たす場合には運転を継続することを特徴とするリチウムイオン二次電池システム。
(付記25)付記21又は付記23に記載のリチウムイオン二次電池システムであって、
目標とする電池容量を満たすパルス周期がみつからない場合には、停止もしくはアラーム信号を出すことを特徴とするリチウムイオン二次電池システム。
2 スイッチ手段
3 制御手段
4 二次電池
5、20 外部電源
6、30 負荷
7 CPU
8 メモリ
10 蓄電システム
11 放電スイッチ
12 充電スイッチ
13 電池充電回路
14 電池制御回路
15 高圧遮断器
16 バイパス
17 電池監視回路
18 電池モジュール
Claims (10)
- 充電と前記充電の休止とを交互に繰り返すパルス充電、又は放電と前記放電の休止とを交互に繰り返すパルス放電を行う二次電池の充放電装置であって、
所定のパルス周波数でオン/オフしながら、前記パルス充電または前記パルス放電を行うスイッチ手段と、
前記スイッチ手段のオン/オフを制御する制御手段と、を備え、
前記二次電池の充放電サイクル数に応じたパルス周波数で前記パルス充電又は前記パルス放電を行う、二次電池の充放電装置。 - 前記充放電サイクル数が所定の回数以上の場合に、前記パルス周波数を変更する、請求項1に記載の二次電池の充放電装置。
- 前記二次電池の劣化度合いに応じて前記パルス周波数を変更する、請求項1に記載の二次電池の充放電装置。
- 前記パルス周期と前記二次電池の充放電容量との対応を示すテーブルを保持し、充電レートまたは放電レートに対応する前記テーブルを読み出す、請求項1乃至3いずれか1項に記載の二次電池の充放電装置。
- 前記二次電池の1回の充電中又は放電中に前記パルス周波数を変更する、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の二次電池の充放電装置。
- 二次電池と、
所定のパルス周波数でオン/オフしながら、充電と前記充電の休止とを交互に繰り返すパルス充電または放電と前記放電の休止とを交互に繰り返すパルス放電を行うスイッチ手段と、
前記スイッチ手段のオン/オフを制御する制御手段と、を備え、
前記二次電池の充放電サイクル数に応じたパルス周波数でパルス充電又はパルス放電を行う、蓄電システム。 - 充電と前記充電の休止とを交互に繰り返すパルス充電、又は放電と前記放電の休止とを交互に繰り返すパルス放電を行う二次電池の充放電方法であって、
所定のパルス周波数でオン/オフしながら前記二次電池を充電又は放電し、
前記二次電池の充放電サイクル数に応じたパルス周波数で前記パルス充電又は前記パルス放電を行う、二次電池の充放電方法。 - 充電と前記充電の休止とを交互に繰り返すパルス充電、又は放電と前記放電の休止とを交互に繰り返すパルス放電を行う二次電池の充放電プログラムであって、
コンピュータに、
所定のパルス周波数でオン/オフしながら、前記パルス充電または前記パルス放電を行う処理を実行させ、
前記二次電池の充放電サイクル数に応じたパルス周波数で前記パルス充電又は前記パルス放電を行う、二次電池の充放電プログラム。 - リチウムイオン二次電池に接続された負荷に電力を供給し、外部電源から電力の供給を受けるリチウムイオン二次電池システムであって、
前記リチウムイオン二次電池との電力受給をパルス動作と連続動作の両方を行うための切替え制御部を備え、電池容量が基準値よりも下回った場合にパルス周期を現在値よりも短周期側に再設定することを特徴とするリチウムイオン二次電池システム。 - 請求項9に記載のリチウムイオン二次電池システムであって、
パルス周期と電池容量との線形、あるいは非線形の関係式を内部データ、もしくは外部データから参照して、パルス周期の再設定値を決定することを特徴とするリチウムイオン二次電池システム。
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