JP6883852B2 - Power supply unit equipped with lithium ion secondary battery and its control method - Google Patents

Power supply unit equipped with lithium ion secondary battery and its control method Download PDF

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Description

本発明は、リチウムイオン2次電池を備えた電源装置およびその制御技術に関し、特に、リチウムイオン2次電池備えた低温で使用可能な電源装置およびその制御技術に関する。 The present invention relates to a power supply device including a lithium ion secondary battery and a control technique thereof, and more particularly to a power supply device provided with a lithium ion secondary battery and which can be used at a low temperature and a control technique thereof.

リチウムイオン2次電池は小型軽量でしかも単位体積当たりのエネルギー密度が大きい特徴を有している。このため広く利用されつつあり、今後その需要が更に増大すると考えられる。リチウムイオン2次電池は充放電動作において、電解質内をリチウムイオンが移動するのみで、他の多くの2次電池のように化学変化を利用して電力を蓄える方式ではないため、使用温度範囲が比較的広い利点を有している。 Lithium-ion secondary batteries are small and lightweight, and have a large energy density per unit volume. For this reason, it is being widely used, and its demand is expected to increase further in the future. Lithium-ion secondary batteries have a range of operating temperature because they only move lithium ions in the electrolyte during charge / discharge operation and do not store power by using chemical changes like many other secondary batteries. It has a relatively wide range of advantages.

しかし、充放電状態においてリチウムイオンが移動電解質が温度によりその特性が変化する。リチウムイオン2次電池では、電解質内を移動するリチウムイオンの移動特性に依存してリチウムイオン2次電池の性能が変化する。温度が低下すると上記電解質の状態が変化し、電解質内のリチウムイオン移動特性が悪化する。その結果、リチウムイオン2次電池が置かれている環境における温度の低下に伴ってリチウムイオン2次電池の性能が低下する。 However, in the charged / discharged state, the characteristics of the lithium ion move electrolyte change depending on the temperature. In a lithium ion secondary battery, the performance of the lithium ion secondary battery changes depending on the movement characteristics of the lithium ions moving in the electrolyte. When the temperature decreases, the state of the electrolyte changes, and the lithium ion transfer characteristics in the electrolyte deteriorate. As a result, the performance of the lithium ion secondary battery deteriorates as the temperature decreases in the environment in which the lithium ion secondary battery is placed.

リチウムイオン2次電池は他の2次電池よりも性能的に優れており、低温状態でもリチウムイオン2次電池を使用したいとの要望がある。しかしマイナス20℃あるいはマイナス30℃の低温状態では、例えばリチウムイオン2次電池の電解質の粘度が上昇し、リチウムイオンの移動度が低下し、2次電池としての性能が低下する。このため上記電解質の改良し、低温状態でのリチウムイオン2次電池の電解質の粘度の増大を抑制しようとする技術が提案されている。 Lithium-ion secondary batteries are superior in performance to other secondary batteries, and there is a demand for using lithium-ion secondary batteries even at low temperatures. However, in a low temperature state of −20 ° C. or −30 ° C., for example, the viscosity of the electrolyte of the lithium ion secondary battery increases, the mobility of lithium ions decreases, and the performance as a secondary battery deteriorates. Therefore, a technique has been proposed for improving the above-mentioned electrolyte and suppressing an increase in the viscosity of the electrolyte of the lithium ion secondary battery in a low temperature state.

特開2016−134261号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-134261 特開2015−5426号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-5426

特許文献1や特許文献2では、低温状態においてもリチウムイオンの移動度の低下が少ないリチウムイオン2次電池用の電解質が提案されている。しかし十分な性能が得られているとは言えない。 Patent Document 1 and Patent Document 2 propose an electrolyte for a lithium ion secondary battery in which the decrease in the mobility of lithium ions is small even in a low temperature state. However, it cannot be said that sufficient performance has been obtained.

本発明の目的は、低温状態において、リチウムイオン2次電池の性能を向上させることができるリチウムイオン2次電池を備えた電源装置、あるいはその制御方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a power supply device including a lithium ion secondary battery capable of improving the performance of the lithium ion secondary battery in a low temperature state, or a control method thereof.

第1の発明は、リチウムイオン2次電池と、制御回路と、放電回路と、前記リチウムイオン2次電池の状態を計測する計測回路と、を備え、前記制御回路は前記リチウムイオン2次電池の温度を上昇させるために前記リチウムイオン2次電池から前記放電回路に放電電流を流すようにした、ことを特徴とする電源装置である。 The first invention includes a lithium ion secondary battery, a control circuit, a discharge circuit, and a measurement circuit for measuring the state of the lithium ion secondary battery, and the control circuit is the lithium ion secondary battery. The power supply device is characterized in that a discharge current is passed from the lithium ion secondary battery to the discharge circuit in order to raise the temperature.

第2の発明は、第1の発明において、前記リチウムイオン2次電池の温度を上昇させるために前記リチウムイオン2次電池から前記放電回路に流す放電電流の最大値が、リチウムイオン2次電池の正常な動作におけるリチウムイオン2次電池の最大電流値より大きな電流値である、ことを特徴とする電源装置である。 In the second invention, in the first invention, the maximum value of the discharge current flowing from the lithium ion secondary battery to the discharge circuit in order to raise the temperature of the lithium ion secondary battery is the maximum value of the lithium ion secondary battery. It is a power supply device characterized in that the current value is larger than the maximum current value of the lithium ion secondary battery in normal operation.

第3の発明は、第1の発明において、表示装置がさらに設けられ、前記制御回路は前記リチウムイオン2次電池の温度を上昇させるために前記リチウムイオン2次電池から前記放電回路に放電電流を流すときに、前記表示装置に前記リチウムイオン2次電池の温度を上昇させるための運転モードであることを表示する、ことを特徴とする電源装置である。 In the third invention, in the first invention, a display device is further provided, and the control circuit transmits a discharge current from the lithium ion secondary battery to the discharge circuit in order to raise the temperature of the lithium ion secondary battery. The power supply device is characterized in that, when flowing, the display device indicates that the operation mode is for raising the temperature of the lithium ion secondary battery.

第4の発明は、第3の発明において、前記表示装置にさらに、前記リチウムイオン2次電池の温度を上昇させるための運転モードの終了までの予定時間に係る情報を表示する、ことを特徴とする電源装置である。 A fourth aspect of the present invention is characterized in that, in the third invention, the display device further displays information relating to the scheduled time until the end of the operation mode for raising the temperature of the lithium ion secondary battery. It is a power supply device.

第5の発明は、第1の発明の電源装置の制御方法であって、前記制御回路は前記計測回路の計測結果に基づいて、前記リチウムイオン2次電池の温度を上昇させるため温度上昇運転モードの運転が必要かどうかを判断し、前記温度上昇運転モードの運転が必要と判断した場合に前記リチウムイオン2次電池から前記放電回路に電流を流す制御を行う、ことを特徴とする電源装置の制御方法である。 The fifth invention is the control method of the power supply device of the first invention, in which the control circuit raises the temperature of the lithium ion secondary battery based on the measurement result of the measurement circuit, so that the temperature rise operation mode The power supply device is characterized in that it determines whether or not the operation is necessary, and controls the flow of current from the lithium ion secondary battery to the discharge circuit when it is determined that the operation in the temperature rise operation mode is necessary. It is a control method.

第6の発明は、第5の発明の電源装置の制御方法において、前記制御回路は前記計測回路の前記計測結果から前記放電回路に流す電流値あるいは通電時間を求め、前記制御回路は前記放電回路に流す電流を制御する、ことを特徴とする電源装置の制御方法である。 A sixth aspect of the present invention is the control method of the power supply device of the fifth aspect, wherein the control circuit obtains the current value or energization time to be passed through the discharge circuit from the measurement result of the measurement circuit, and the control circuit is the discharge circuit. It is a control method of a power supply device characterized by controlling the current flowing through the power supply.

本発明によれば、低温状態において、リチウムイオン2次電池の性能を改善することができる電源装置、あるいはその制御方法を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a power supply device capable of improving the performance of a lithium ion secondary battery in a low temperature state, or a control method thereof.

本発明を適用した、リチウムイオン2次電池を備えた電源装置の概念を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the concept of the power supply device provided with the lithium ion secondary battery to which this invention is applied. リチウムイオン2次電池の温度と運転モードとの関係を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the relationship between the temperature of a lithium ion secondary battery and an operation mode. リチウムイオン2次電池を備えた電源装置の制御を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the control of the power supply device provided with the lithium ion secondary battery. 温度上昇運転モード20における表示装置160の表示内容を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the display content of the display device 160 in a temperature rise operation mode 20. リチウムイオン2次電池110の温度と温度上昇用電流A1の大きさとの関係、あるいはパルス幅、あるいはパルス回数、との関係を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the relationship between the temperature of a lithium ion secondary battery 110 and the magnitude of a temperature rise current A1, the pulse width, or the number of pulses.

1.電源装置100の構成および電源装置100の基本動作の説明
図1に本発明の一実施形態である電源装置100の構成を示す。電源装置100はリチウムイオン2次電池110を備えている。リチウムイオン2次電池110に電力を蓄えるためには、充電用電源190から電力が外部接続回路180および内部接続回路140を介してリチウムイオン2次電池110に電力が供給され、リチウムイオン2次電池110において電力が蓄えられる。リチウムイオン2次電池110は直流電力を蓄えるので、充電用電源190が交流電力を供給する場合には、充電用電源190とリチウムイオン2次電池110との間に交流を直流に変換するAC/DC変換回路が設けられる。
1. 1. Configuration of Power Supply Device 100 and Description of Basic Operation of Power Supply Device 100 FIG. 1 shows a configuration of a power supply device 100 according to an embodiment of the present invention. The power supply device 100 includes a lithium ion secondary battery 110. In order to store electric power in the lithium ion secondary battery 110, electric power is supplied from the charging power supply 190 to the lithium ion secondary battery 110 via the external connection circuit 180 and the internal connection circuit 140, and the lithium ion secondary battery 110 is supplied with electric power. Electric power is stored at 110. Since the lithium ion secondary battery 110 stores direct current power, when the charging power supply 190 supplies alternating current power, AC / which converts alternating current between the charging power supply 190 and the lithium ion secondary battery 110 to direct current. A DC conversion circuit is provided.

リチウムイオン2次電池110に蓄えられた電力を電気負荷182に供給する場合には、リチウムイオン2次電池110に蓄えられた電力が内部接続回路140および外部接続回路180を介して電気負荷182へ供給される。電気負荷182が交流電力を必要とする場合には、リチウムイオン2次電池110と電気負荷182との間に直流を交流に変換するDC/AC変換回路が設けられる。 When the electric power stored in the lithium ion secondary battery 110 is supplied to the electric load 182, the electric power stored in the lithium ion secondary battery 110 is transferred to the electric load 182 via the internal connection circuit 140 and the external connection circuit 180. Be supplied. When the electric load 182 requires AC power, a DC / AC conversion circuit for converting DC to AC is provided between the lithium ion secondary battery 110 and the electric load 182.

リチウムイオン2次電池110に電力を蓄える充電制御や電気負荷182へ電力を供給する電力供給制御は、コンピュータを備えた制御回路150によって行われる。リチウムイオン2次電池110を操作者が直接操作する場合には、操作部142から操作することができ、リチウムイオン2次電池110への充電や電気負荷182への電力供給を、操作部142から行うことができる。また外部機器からの情報に基づいて上述したリチウムイオン2次電池110への電力の充電や電気負荷182への電力の供給を行うことができる。このような指令を外部の機器から行うことができ、情報端子144を介して外部機器から制御回路150に指令が送られてくる。 Charging control for storing electric power in the lithium ion secondary battery 110 and electric power supply control for supplying electric power to the electric load 182 are performed by a control circuit 150 provided with a computer. When the operator directly operates the lithium ion secondary battery 110, it can be operated from the operation unit 142, and the lithium ion secondary battery 110 can be charged and the electric load 182 can be supplied with electric power from the operation unit 142. It can be carried out. Further, it is possible to charge the above-mentioned lithium ion secondary battery 110 with electric power and supply electric power to the electric load 182 based on the information from the external device. Such a command can be issued from an external device, and the command is sent from the external device to the control circuit 150 via the information terminal 144.

電源装置100はリチウムイオン2次電池110の全体の入力あるいは出力電流を計測する電流計測回路152や、リチウムイオン2次電池110の全体の端子電圧やリチウムイオン2次電池110を構成する各セルの端子電圧を計測する電圧計測回路154や、リチウムイオン2次電池110の表面や内部の温度を計測する温度計測装置156を備えていて、電源装置100の状態を常時検知すると共に、異常状態に関する診断を常時行っている。診断履歴や計測データは記憶装置158に蓄えられ、例えば保守点検時に読み出して確認することができる。表示装置160が設けられ、情報の入出力に使用されるだけではなく、電源装置100の動作モードや状態を表示することが可能となる。 The power supply device 100 includes a current measuring circuit 152 that measures the entire input or output current of the lithium ion secondary battery 110, the entire terminal voltage of the lithium ion secondary battery 110, and each cell constituting the lithium ion secondary battery 110. It is equipped with a voltage measuring circuit 154 that measures the terminal voltage and a temperature measuring device 156 that measures the surface and internal temperature of the lithium ion secondary battery 110, and constantly detects the state of the power supply device 100 and diagnoses the abnormal state. Is always done. The diagnosis history and measurement data are stored in the storage device 158, and can be read and confirmed at the time of maintenance and inspection, for example. The display device 160 is provided and can be used not only for input / output of information but also for displaying the operation mode and status of the power supply device 100.

2.温度上昇運転モード
電源装置100が低温環境に置かれているとリチウムイオン2次電池110の内部温度も低下し、上述したようにリチウムイオン2次電池110の各セル内の電解質の状態か変化し、電解質内のリチウムイオンの移動度が低下する。この結果リチウムイオン2次電池110の性能が低下する。制御回路150はリチウムイオン2次電池110の温度を温度計測装置156により検出することができ、温度低下によるリチウムイオン2次電池110の性能低下を検知することができる。あるいは温度低下によるリチウムイオン2次電池110の性能低下は電流計測回路152や電圧計測回路154の検出値からも検知することができる。
2. Temperature rise operation mode When the power supply device 100 is placed in a low temperature environment, the internal temperature of the lithium ion secondary battery 110 also decreases, and as described above, the state of the electrolyte in each cell of the lithium ion secondary battery 110 changes. , The mobility of lithium ions in the electrolyte is reduced. As a result, the performance of the lithium ion secondary battery 110 deteriorates. The control circuit 150 can detect the temperature of the lithium ion secondary battery 110 by the temperature measuring device 156, and can detect the deterioration of the performance of the lithium ion secondary battery 110 due to the temperature decrease. Alternatively, the deterioration in the performance of the lithium ion secondary battery 110 due to the temperature decrease can also be detected from the detection values of the current measurement circuit 152 and the voltage measurement circuit 154.

温度低下によるリチウムイオン2次電池110の性能低下は、リチウムイオン2次電池110の内部温度を上昇させることにより改善することができる。電源装置100はリチウムイオン2次電池110の放電電流を流す放電回路146を備えている。リチウムイオン2次電池110からの電流を放電回路146に流すことにより、リチウムイオン2次電池110の内部温度を上昇させることができる。図2を用いてリチウムイオン2次電池110の内部温度を上昇させる温度上昇運転モードを説明する。 The deterioration in the performance of the lithium ion secondary battery 110 due to the temperature decrease can be improved by raising the internal temperature of the lithium ion secondary battery 110. The power supply device 100 includes a discharge circuit 146 that allows the discharge current of the lithium ion secondary battery 110 to flow. By passing the current from the lithium ion secondary battery 110 through the discharge circuit 146, the internal temperature of the lithium ion secondary battery 110 can be raised. A temperature rise operation mode for raising the internal temperature of the lithium ion secondary battery 110 will be described with reference to FIG.

リチウムイオン2次電池110はその内部温度が低下するとそれに応じて性能が低下するが、一例として−t1℃以上で動作させたいとした場合に、制御回路150は温度計測装置156により先ずリチウムイオン2次電池110が−t1℃以下の状態であることを検知する。この検知に基づき制御回路150は温度上昇運転モードに入り、リチウムイオン2次電池110から内部接続回路140を介して放電回路146に電流を供給する。放電回路146はリチウムイオン2次電池110の温度上昇のための電流を流す回路であり、一時的にリチウムイオン2次電池110の最大放電電流を超える電流、あるいはリチウムイオン2次電池110の最大放電電流の数倍、さらには数十倍の電流を流すことができる。このような大きな電流を長時間流す場合は大きな危険を伴うが、極めて短い期間に限って大きな電流を流す場合には、もともとリチウムイオン2次電池110の内部温度が低温状態であるために、危険性が伴わない。 When the internal temperature of the lithium ion secondary battery 110 decreases, the performance of the lithium ion secondary battery 110 decreases accordingly. However, as an example, when it is desired to operate the lithium ion secondary battery 110 at −t1 ° C. or higher, the control circuit 150 first uses the temperature measuring device 156 to reduce the lithium ion 2 It is detected that the next battery 110 is in a state of −t1 ° C. or lower. Based on this detection, the control circuit 150 enters the temperature rise operation mode, and supplies a current from the lithium ion secondary battery 110 to the discharge circuit 146 via the internal connection circuit 140. The discharge circuit 146 is a circuit for passing a current for raising the temperature of the lithium ion secondary battery 110, and temporarily exceeds the maximum discharge current of the lithium ion secondary battery 110, or the maximum discharge of the lithium ion secondary battery 110. It is possible to pass a current several times, or even tens of times, the current. When such a large current is passed for a long time, there is a great danger, but when a large current is passed only for an extremely short period of time, it is dangerous because the internal temperature of the lithium ion secondary battery 110 is originally low. There is no sex.

図2においてリチウムイオン2次電池110の温度が−t1℃を下回っているので、温度上昇運転モード20の制御が行われ、リチウムイオン2次電池110の最大放電電流A0を超える温度上昇用電流A1がリチウムイオン2次電池110から放電回路146に供給される。図2のグラフ1に示す如く、温度上昇用電流A1が流れることにより、リチウムイオン2次電池110の温度が上昇する。その結果リチウムイオン2次電池110の温度が−t1℃より高くなり、温度上昇運転モード20に代わって通常運転モード30の制御が行われる。放電回路146は内部接続回路140によってリチウムイオン2次電池110から切り離され、リチウムイオン2次電池110から電気負荷182へ、内部接続回路140や外部接続回路180を介して動作電流A2が供給される。電気負荷182からの要求により、動作電流A2は変化するが、最大放電電流A0を超えることは無い。 Since the temperature of the lithium ion secondary battery 110 is lower than −t1 ° C. in FIG. 2, the temperature rise operation mode 20 is controlled, and the temperature rise current A1 that exceeds the maximum discharge current A0 of the lithium ion secondary battery 110. Is supplied from the lithium ion secondary battery 110 to the discharge circuit 146. As shown in Graph 1 of FIG. 2, the temperature of the lithium ion secondary battery 110 rises due to the flow of the temperature rise current A1. As a result, the temperature of the lithium ion secondary battery 110 becomes higher than −t1 ° C., and the normal operation mode 30 is controlled instead of the temperature rise operation mode 20. The discharge circuit 146 is separated from the lithium ion secondary battery 110 by the internal connection circuit 140, and the operating current A2 is supplied from the lithium ion secondary battery 110 to the electric load 182 via the internal connection circuit 140 and the external connection circuit 180. .. The operating current A2 changes according to the request from the electric load 182, but does not exceed the maximum discharge current A0.

上述したように温度上昇用電流A1は、リチウムイオン2次電池110の内部温度を積極的に短時間に上昇させることが目的であり、この実施形態ではリチウムイオン2次電池110の最大放電電流A0を超える電流を流している。このような大きな電流を流すためには抵抗値の小さい電気負荷が必要であり、放電回路146を設けている。 As described above, the purpose of the temperature rise current A1 is to positively raise the internal temperature of the lithium ion secondary battery 110 in a short time, and in this embodiment, the maximum discharge current A0 of the lithium ion secondary battery 110 is used. The current exceeds. In order to pass such a large current, an electric load having a small resistance value is required, and a discharge circuit 146 is provided.

図2では通常運転モード30として電気負荷182への電流の供給モードを例示したが、リチウムイオン2次電池110への充電用電源190からの電力供給モードであっても良い。その場合には動作電流A2は図2に記載の電流とは逆方向の電流となる。
3.制御回路150の動作説明
電源装置100における温度上昇運転モード20にかかる制御回路150の動作を、図3に記載の制御フローチャートS500を用いて説明する。電源装置100自身が使用されていない状態では、リチウムイオン2次電池110の温度が例えばマイナス30℃などの低温状態であっても、温度を上昇させる必要がない。従ってリチウムイオン2次電池110の温度を上昇させるための温度上昇運転モード20に基づくリチウムイオン2次電池110の運転は不要である。情報端子144からの指令がなく、また操作部142からの操作に係る入力がない場合には、指令待ちの状態である。この状態は、制御回路150は一定時間毎に制御回路150に対する動作指令の有無を確認する。もし特別な動作指令が無いならば、この実施形態では、温度上昇運転モード20は行わない。
In FIG. 2, the current supply mode to the electric load 182 is illustrated as the normal operation mode 30, but the power supply mode from the charging power source 190 to the lithium ion secondary battery 110 may be used. In that case, the operating current A2 is a current in the direction opposite to the current shown in FIG.
3. 3. Explanation of Operation of Control Circuit 150 The operation of the control circuit 150 in the temperature rise operation mode 20 in the power supply device 100 will be described with reference to the control flowchart S500 shown in FIG. When the power supply device 100 itself is not used, it is not necessary to raise the temperature even if the temperature of the lithium ion secondary battery 110 is as low as -30 ° C, for example. Therefore, it is not necessary to operate the lithium ion secondary battery 110 based on the temperature rise operation mode 20 for raising the temperature of the lithium ion secondary battery 110. If there is no command from the information terminal 144 and there is no input related to the operation from the operation unit 142, the state is waiting for a command. In this state, the control circuit 150 confirms the presence or absence of an operation command to the control circuit 150 at regular intervals. If there is no special operation command, the temperature rise operation mode 20 is not performed in this embodiment.

操作部142からの操作者による動作指令の入力や、あるいは情報端子144を介しての他の機器からの動作指令が受信されると、制御回路150はリチウムイオン2次電池110を使用した動作が必要と判断する。制御回路150は、ステップS510で運転指令ありの状態と判断して、ステップS512へ、制御回路150の実行が移る。リチウムイオン2次電池110を用いた動作を開始するためには、リチウムイオン2次電池110の状態を検知することが必要であり、ステップS512では、リチウムイオン2次電池110の状態の検知を行う。具体的には一例として、電流計測回路152や電圧計測回路154、温度計測装置156によるリチウムイオン2次電池110の状態に関する計測を行う。 When an operation command is input by the operator from the operation unit 142 or an operation command is received from another device via the information terminal 144, the control circuit 150 operates using the lithium ion secondary battery 110. Judge as necessary. The control circuit 150 determines in step S510 that there is an operation command, and the execution of the control circuit 150 shifts to step S512. In order to start the operation using the lithium ion secondary battery 110, it is necessary to detect the state of the lithium ion secondary battery 110, and in step S512, the state of the lithium ion secondary battery 110 is detected. .. Specifically, as an example, the current measurement circuit 152, the voltage measurement circuit 154, and the temperature measurement device 156 measure the state of the lithium ion secondary battery 110.

ステップS512での計測結果は記憶装置158に記録される。上述したように記憶装置158には、計測データだけでなく過去の診断結果も記憶されており、リチウムイオン2次電池110の状態の履歴や計測結果の履歴が記憶されている。従ってリチウムイオン2次電池110の状態変化を確認することができる。ステップS512での計測結果やそれ以前の計測結果および状態の変化等に基づき、リチウムイオン2次電池110の安全性に関する判断をステップS514で行う。もし異常が検知されれば、ステップS515が実行され、異常状態の内容が表示装置160に表示されると共に、さらに危険を回避する制御を制御回路150が行う。必要に応じて警報を発する。危険を回避する制御として例えば、内部接続回路140を動作させて、リチウムイオン2次電池110を他の機器や回路から切り離す動作を行う。このことにより、リチウムイオン2次電池110の以上状態を回避できる可能性がある。 The measurement result in step S512 is recorded in the storage device 158. As described above, the storage device 158 stores not only the measurement data but also the past diagnosis results, and stores the history of the state of the lithium ion secondary battery 110 and the history of the measurement results. Therefore, it is possible to confirm the state change of the lithium ion secondary battery 110. Based on the measurement result in step S512, the measurement result before that, the change in the state, and the like, the safety determination of the lithium ion secondary battery 110 is made in step S514. If an abnormality is detected, step S515 is executed, the content of the abnormal state is displayed on the display device 160, and the control circuit 150 further controls to avoid the danger. Issue an alarm if necessary. As a control for avoiding danger, for example, the internal connection circuit 140 is operated to disconnect the lithium ion secondary battery 110 from other devices and circuits. As a result, there is a possibility that the above state of the lithium ion secondary battery 110 can be avoided.

ステップS512におけるリチウムイオン2次電池110に関する計測結果や先に計測したデータから、リチウムイオン2次電池110が安全な状態にあると制御回路150が判断すると、制御回路150の実行がステップS516に移る。ステップS516において、リチウムイオン2次電池110の状態が低温状態になっていないかが判断される。リチウムイオン2次電池110の低温状態の判断は、例えば図2で説明した、リチウムイオン2次電池110の温度が−t1℃以下であるかを判断し、−t1℃以下の状態で、リチウムイオン2次電池110の状態が低温状態であると判断してもよい。あるいは他の方法で判断してもよい。 When the control circuit 150 determines that the lithium ion secondary battery 110 is in a safe state from the measurement results and the previously measured data regarding the lithium ion secondary battery 110 in step S512, the execution of the control circuit 150 shifts to step S516. .. In step S516, it is determined whether or not the state of the lithium ion secondary battery 110 is in a low temperature state. To determine the low temperature state of the lithium ion secondary battery 110, for example, it is determined whether the temperature of the lithium ion secondary battery 110 is −t1 ° C. or lower as described in FIG. 2, and the lithium ion is determined in the state of −t1 ° C. or lower. It may be determined that the state of the secondary battery 110 is a low temperature state. Alternatively, it may be determined by another method.

リチウムイオン2次電池110の状態が低温状態であると判断されると、リチウムイオン2次電池110の性能が低下している状態であり、操作部142や情報端子144を介して制御回路150に支持された動作を行うことができないと制御回路150が判断し、リチウムイオン2次電池110の温度を上昇するための温度上昇運転モード20の制御を実行する。 When it is determined that the state of the lithium ion secondary battery 110 is a low temperature state, the performance of the lithium ion secondary battery 110 is deteriorated, and the control circuit 150 is connected to the control circuit 150 via the operation unit 142 and the information terminal 144. The control circuit 150 determines that the supported operation cannot be performed, and controls the temperature rise operation mode 20 for raising the temperature of the lithium ion secondary battery 110.

一方リチウムイオン2次電池110の状態が低温状態ではないと制御回路150が判断すると、制御回路150の実行動作がステップS516からステップS517に移り、操作部142や情報端子144を介して支持された、リチウムイオン2次電池110を使用した動作を実行する。この動作としては、例えばリチウムイオン2次電池110から電気負荷182への電力の供給や、充電用電源190からの電力をリチウムイオン2次電池110に供給するリチウムイオン2次電池110の充電動作がある。 On the other hand, when the control circuit 150 determines that the state of the lithium ion secondary battery 110 is not a low temperature state, the execution operation of the control circuit 150 shifts from step S516 to step S517 and is supported via the operation unit 142 and the information terminal 144. , The operation using the lithium ion secondary battery 110 is performed. As this operation, for example, power is supplied from the lithium ion secondary battery 110 to the electric load 182, and the charging operation of the lithium ion secondary battery 110 that supplies the power from the charging power source 190 to the lithium ion secondary battery 110 is performed. is there.

ステップS516でリチウムイオン2次電池110の状態が低温状態であると判断されると、制御回路150の動作がステップS520に移る。ステップS520では温度上昇運転モード20を実行することを表示装置160に表示する。これにより、操作者は通常運転モード30を実行する前に温度上昇運転モード20が実行されることを知ることができ、更に温度上昇運転モード20が終了すると通常運転モード30が実行されることを知ることができる。さらに表示装置160には温度上昇運転モード20の実行予定時間も表示される。 When it is determined in step S516 that the state of the lithium ion secondary battery 110 is a low temperature state, the operation of the control circuit 150 shifts to step S520. In step S520, the display device 160 indicates that the temperature rise operation mode 20 is to be executed. As a result, the operator can know that the temperature rise operation mode 20 is executed before executing the normal operation mode 30, and further, when the temperature rise operation mode 20 ends, the normal operation mode 30 is executed. You can know. Further, the display device 160 also displays the scheduled execution time of the temperature rise operation mode 20.

図4は表示装置160の表示画面であり、表示欄162に実行モードとして「リチウムイオン2次電池110の温度上昇運転モード20実行中」が表示され、さらに実行予定時間が表示欄164に表示される。次にステップS520で、温度上昇用電流A1の大きさを決定する。リチウムイオン2次電池110の温度が低い場合には、温度上昇用電流A1の値を大きくすることにより、短時間でリチウムイオン2次電池110の温度を上昇させることができる。ステップS522では計測結果に基づいて温度上昇用電流A1の大きさを決定する。なお、表示欄164における温度上昇運転モード20の終了予定時間を文字で表示しても良いが、グラフで表示しても良い。この場合は予定時間に対する実行済時間と残りの時間との関係がグラフの状態で表示される。 FIG. 4 is a display screen of the display device 160, in which "the temperature rise operation mode 20 of the lithium ion secondary battery 110 is being executed" is displayed in the display column 162 as the execution mode, and the scheduled execution time is further displayed in the display column 164. To. Next, in step S520, the magnitude of the temperature rise current A1 is determined. When the temperature of the lithium ion secondary battery 110 is low, the temperature of the lithium ion secondary battery 110 can be raised in a short time by increasing the value of the temperature raising current A1. In step S522, the magnitude of the temperature rise current A1 is determined based on the measurement result. The scheduled end time of the temperature rise operation mode 20 in the display field 164 may be displayed in characters, but may also be displayed in a graph. In this case, the relationship between the executed time and the remaining time with respect to the scheduled time is displayed in a graph state.

リチウムイオン2次電池110の温度と温度上昇用電流A1との関係を図5のグラフ30に示す。リチウムイオン2次電池110の温度が低いほど温度上昇用電流A1の値が大きくなる。グラフ20は一回の温度上昇用電流A1の通電時間を示す。リチウムイオン2次電池110の温度が低いほど一回の温度上昇用電流A1の通電時間が長くなる。グラフ10は供給するパルス数を示す。グラフ20で示される温度上昇用電流A1の通電時間の間連続して電流を流してもよいが、単位時間の電流パルスを発生させそのパルス数で温度上昇用電流A1の通電時間に対応してもよい。 The relationship between the temperature of the lithium ion secondary battery 110 and the temperature rise current A1 is shown in Graph 30 of FIG. The lower the temperature of the lithium ion secondary battery 110, the larger the value of the temperature rise current A1. Graph 20 shows the energization time of the temperature rise current A1 once. The lower the temperature of the lithium ion secondary battery 110, the longer the energization time of the temperature rise current A1. Graph 10 shows the number of pulses to be supplied. A current may be continuously passed during the energization time of the temperature rise current A1 shown in the graph 20, but a current pulse for a unit time is generated and the number of pulses corresponds to the energization time of the temperature rise current A1. May be good.

図5に記載のデータである、グラフ30やグラフ20、グラフ10の関係が予め記憶装置158に記憶されている。ステップS522で予め記憶装置158に記憶されているデータに基づいて、温度上昇用電流A1の電流値、あるいは通電時間、あるいはパルスの発生回数が決定され、ステップS524で実行される。例えば放電回路146が抵抗と半導体スイッチング素子、電流制御回路を有しており、制御回路150からの指令に基づき放電回路146の半導体スイッチング素子や電流制御回路が動作して、ステップS522で決定された制御が実行される。 The relationship between the graph 30, the graph 20, and the graph 10, which are the data shown in FIG. 5, is stored in the storage device 158 in advance. Based on the data stored in the storage device 158 in advance in step S522, the current value of the temperature rising current A1, the energization time, or the number of pulse generations is determined, and the process is executed in step S524. For example, the discharge circuit 146 has a resistor, a semiconductor switching element, and a current control circuit, and the semiconductor switching element and the current control circuit of the discharge circuit 146 operate based on a command from the control circuit 150, and the determination is made in step S522. Control is executed.

制御回路150の実行が再びステップS512に戻り、温度上昇運転モード20実行中における110の状態がステップS512で計測され、ステップS514で安全性の確認が行われ、ステップS516で温度上昇運転モード20を終了すべきかどうかが判断される。さらにリチウムイオン2次電池110に関する新たな計測結果を反映した状態でステップS522で、上記温度上昇運転モード20での制御内容が決定され、ステップS524で実行される。 The execution of the control circuit 150 returns to step S512 again, the state of 110 during the execution of the temperature rise operation mode 20 is measured in step S512, the safety is confirmed in step S514, and the temperature rise operation mode 20 is set in step S516. It is determined whether it should be terminated. Further, in step S522, the control content in the temperature rise operation mode 20 is determined in a state of reflecting the new measurement result regarding the lithium ion secondary battery 110, and is executed in step S524.

4.実施例の効果
本実施例によれば短時間でリチウムイオン2次電池110の温度を上昇させることができる効果がある。さらに合わせて安全性を確保することができる効果がある。図5のグラフ30や温度上昇運転モード20、グラフ10の制御内容を選択的に実行してもよいし、組み合わせた形で実行してもよい。電源装置100を寒冷地で使用する場合に、本実施例ではリチウムイオン2次電池110が正常に動作する温度に短時間にリチウムイオン2次電池110を上昇させることができる。従って寒冷地においてもリチウムイオン2次電池電源として使用することができる効果がある。
4. Effect of Example According to this embodiment, there is an effect that the temperature of the lithium ion secondary battery 110 can be raised in a short time. In addition, it has the effect of ensuring safety. The control contents of the graph 30, the temperature rise operation mode 20, and the graph 10 of FIG. 5 may be selectively executed or may be executed in combination. When the power supply device 100 is used in a cold region, in this embodiment, the lithium ion secondary battery 110 can be raised to a temperature at which the lithium ion secondary battery 110 normally operates in a short time. Therefore, there is an effect that it can be used as a power source for a lithium ion secondary battery even in a cold region.

10・・・グラフ、20・・・グラフ、30・・・グラフ、100・・・電源装置、110・・・リチウムイオン2次電池、140・・・内部接続回路、142・・・操作部、144・・・情報端子、146・・・放電回路、150・・・制御回路、152・・・電流計測回路、154・・・電圧計測回路、156・・・温度計測装置、158・・・記憶装置、160・・・表示装置、162・・・表示欄、164・・・表示欄、180・・・外部接続回路、182・・・電気負荷、190・・・充電用電源。 10 ... Graph, 20 ... Graph, 30 ... Graph, 100 ... Power supply, 110 ... Lithium ion secondary battery, 140 ... Internal connection circuit, 142 ... Operation unit, 144 ... Information terminal, 146 ... Discharge circuit, 150 ... Control circuit, 152 ... Current measurement circuit, 154 ... Voltage measurement circuit, 156 ... Temperature measurement device, 158 ... Memory Device, 160 ... Display device, 162 ... Display column, 164 ... Display column, 180 ... External connection circuit, 182 ... Electric load, 190 ... Power supply for charging.

Claims (6)

外部から供給された電力を蓄電し、蓄電した前記電力に基づいて放電電流を供給することにより電力を供給するリチウムイオン2次電池と、制御回路と、前記リチウムイオン2次電池の状態を計測する計測回路と、を備え、通常運転モードにおいては、前記リチウムイオン2次電池の放電電流が安全上の観点から予め定められている最大放電電流値A0を超えないように動作する電源装置であって、
前記制御回路は、前記計測回路の計測結果に基づいて、前記リチウムイオン2次電池の状態が所定の温度t1より低い状態かどうかを判断し、
前記リチウムイオン2次電池の状態が前記所定の温度t1より高い状態であれば、前記制御回路は前記通常運転モードを選択し、前記リチウムイオン2次電池から、前記通常運転モードに基づく前記最大放電電流値A0を超えない放電電流が供給され、
前記制御回路が、前記リチウムイオン2次電池の状態が前記所定の温度t1より低い状態であると判断すると、前記制御回路は、温度上昇運転モードを選択し、前記通常運転モードでは流すことがない前記最大放電電流値A0を超える値の放電電流が前記リチウムイオン2次電池から供給される、ことを特徴とする電源装置。
The state of a lithium ion secondary battery that stores power supplied from the outside and supplies power by supplying a discharge current based on the stored power, a control circuit, and the lithium ion secondary battery is measured. It is a power supply device that includes a measurement circuit and operates so that the discharge current of the lithium ion secondary battery does not exceed a predetermined maximum discharge current value A0 from the viewpoint of safety in the normal operation mode. ,
The control circuit determines whether or not the state of the lithium ion secondary battery is lower than a predetermined temperature t1 based on the measurement result of the measurement circuit.
When the state of the lithium ion secondary battery is higher than the predetermined temperature t1, the control circuit selects the normal operation mode, and the maximum discharge from the lithium ion secondary battery based on the normal operation mode. A discharge current that does not exceed the current value A0 is supplied,
When the control circuit determines that the state of the lithium ion secondary battery is lower than the predetermined temperature t1, the control circuit selects the temperature rise operation mode and does not flow in the normal operation mode. A power supply device characterized in that a discharge current having a value exceeding the maximum discharge current value A0 is supplied from the lithium ion secondary battery.
請求項1に記載の電源装置において、前記リチウムイオン2次電池の温度と前記温度上昇運転モードにおける前記リチウムイオン2次電池の放電電流との関係を記憶する記憶装置が設けられ、
前記制御回路によって前記温度上昇運転モードが選択されると、前記記憶装置に記憶された前記リチウムイオン2次電池の温度と前記リチウムイオン2次電池の放電電流との前記関係に基づいて前記温度上昇運転モードにおける前記リチウムイオン2次電池の放電電流の値が決定される、ことを特徴とする電源装置。
The power supply device according to claim 1 is provided with a storage device that stores the relationship between the temperature of the lithium ion secondary battery and the discharge current of the lithium ion secondary battery in the temperature rise operation mode.
When the temperature rise operation mode is selected by the control circuit, the temperature rise is based on the relationship between the temperature of the lithium ion secondary battery stored in the storage device and the discharge current of the lithium ion secondary battery. the value of the discharge current of the lithium ion secondary battery definitive the operation mode is determined, the power supply apparatus characterized by.
請求項1あるいは請求項2の内の一に記載の電源装置において、前記電源装置の内部に前記温度上昇運転モードにおける放電電流を流すための電流制御回路を備えた放電回路が設けられている、ことを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 1 or 2, wherein a discharge circuit including a current control circuit for passing a discharge current in the temperature rise operation mode is provided inside the power supply device. A power supply that is characterized by that. 請求項1に記載の電源装置において、前記リチウムイオン2次電池の温度と前記温度上昇運転モードにおける前記リチウムイオン2次電池の放電電流を流す放電時間との関係を記憶する記憶装置が設けられ、
前記制御回路によって前記温度上昇運転モードが選択されると、前記記憶装置に記憶された前記リチウムイオン2次電池の温度と前記リチウムイオン2次電池の放電電流を流す放電時間との前記関係に基づいて前記温度上昇運転モードにおける前記リチウムイオン2次電池の放電電流を流す放電時間が決定される、ことを特徴とする電源装置。
The power supply device according to claim 1 is provided with a storage device that stores the relationship between the temperature of the lithium ion secondary battery and the discharge time for flowing the discharge current of the lithium ion secondary battery in the temperature rise operation mode.
When the temperature rise operation mode is selected by the control circuit, it is based on the relationship between the temperature of the lithium ion secondary battery stored in the storage device and the discharge time for flowing the discharge current of the lithium ion secondary battery. The power supply device is characterized in that the discharge time for passing the discharge current of the lithium ion secondary battery in the temperature rise operation mode is determined.
請求項1あるいは請求項4に記載の電源装置において、前記電源装置の内部に前記温度上昇運転モードにおける放電電流を流すための半導体スイッチング素子を備えた放電回路が設けられている、ことを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 1 or 4, characterized in that a discharge circuit including a semiconductor switching element for passing a discharge current in the temperature rise operation mode is provided inside the power supply device. Power supply. 請求項1乃至請求項5の内の一に記載の電源装置において、表示装置が設けられ、前記制御回路により前記温度上昇運転モードが選択されると、前記表示装置に、温度上昇運転モードの実行であることが表示される、ことを特徴とする電源装置。 In the power supply device according to any one of claims 1 to 5, when a display device is provided and the temperature rise operation mode is selected by the control circuit, the display device executes the temperature rise operation mode. A power supply that is characterized by being displayed as.
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