JP6896783B2 - 二次電池システム、二次電池、および組電池システム - Google Patents
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Description
図1に例示されるように、第1の実施形態に係る二次電池システムは、電池制御装置100と、二次電池110と、負荷/電源120と、電流測定部130と、電圧測定部140とを含む。
前述の第1の実施形態に係る二次電池システムは、対象の電極に含まれる複数の活物質に流れる電流比を算出し、これに基づいて二次電池を流れる電流を制御することで、当該電極を有する二次電池の劣化を抑制する。他方、第2の実施形態に係る二次電池システムは、対象の電極に含まれる活物質のいずれかに大きな負荷がかかるような当該電極の充電量(またはSOC)領域、例えば図7における概ね0[mAh/g]から40[mAh/g]までの領域、を電流比に基づいて特定し、かかる領域を二次電池の運用範囲から除外することで、当該電極を有する二次電池の劣化を抑制する。
前述の第2の実施形態に係る二次電池システムでは、対象の電極に含まれる活物質に大きな負荷がかかるような当該電極の充電量の範囲を二次電池の運用範囲から除外することで、当該二次電池の劣化を抑制する。他方、第3の実施形態に係る二次電池は、その充放電可能な範囲がかかる充電量の範囲外となるように、正極および負極の電位特性が設計される。具体的には、この二次電池において、対象の電極と対となる電極、例えば正極が混合電極である場合には負極、の初期充電量が、かかる充電量の範囲よりも大きな値となるように設計され得る。
前述の第1の実施形態では、電流比の算出において対象の活物質の抵抗を考慮していない。第4の実施形態に係る二次電池システムにおいて、充放電制御部102は、さらに対象の活物質の抵抗を考慮して、当該活物質間の電流比をより正確に算出する。
第5の実施形態に係る二次電池システムは、前述の第1の実施形態および第4の実施形態において説明した電流比の算出法に用いられるパラメータの一部を回帰計算により推定することで、電流比の誤差の低減を可能とする。
第5の実施形態は、並列または直列に接続された複数の二次電池を含む組電池を具備する組電池システムにも応用可能である。
101,401・・・電流比算出部
102・・・充放電制御部
110・・・二次電池
120・・・負荷/電源
130・・・電流測定部
140・・・電圧測定部
302・・・運用範囲設定部
403・・・内部状態算出部
Claims (12)
- 第1の活物質および第2の活物質を含む第1の電極と、少なくとも第3の活物質を含む第2の電極とを有する二次電池と、
前記第1の活物質の容量および容量対電位特性と前記第2の活物質の容量および容量対電位特性とに基づいて、前記第1の電極の充電量を複数の異なる値に変化させたときの前記第1の活物質に流れる電流および前記第2の活物質に流れる電流の電流比をそれぞれ算出する電流比算出部と、
前記第1の活物質の容量と前記第2の活物質の容量と前記第1の電極の充電量が第1の値であるときの電流比とに基づいて、前記第1の電極の充電量が第1の値であるときに前記二次電池を流れる電流を制御する制御部と
を具備する、二次電池システム。 - 前記制御部は、前記第1の活物質の容量と前記第2の活物質の容量と前記第1の電極の充電量が前記第1の値であるときの電流比とに基づいて、前記第1の電極の充電量が前記第1の値であるときの当該二次電池の充電および放電の少なくとも一方の電流レートを制限する、請求項1に記載の二次電池システム。
- 前記制御部は、前記第1の電極の充電量が前記第1の値であるときに前記第1の活物質に流れる電流の前記第1の電極に流れる電流に占める第1の割合を前記第1の電極の充電量が前記第1の値であるときの電流比に基づいて算出し、前記第1の割合と前記第1の活物質の容量が前記第1の電極の容量に占める第2の割合の逆数と定数との積が閾値を超える場合に、前記第1の電極の充電量が前記第1の値であるときの前記二次電池の充電および放電の少なくとも一方の電流レートを低下させる、請求項1に記載の二次電池システム。
- 前記電流比算出部は、前記第1の活物質の単位質量あたりの充電量を引数として前記第1の活物質の電位を返す第1の関数と、前記第2の活物質の単位質量あたりの充電量を引数として前記第2の活物質の電位を返す第2の関数とにさらに基づいて前記電流比を算出する、請求項1に記載の二次電池システム。
- 前記電流比算出部は、前記第1の活物質の抵抗と、前記第2の活物質の抵抗とにさらに基づいて前記電流比を算出する、請求項1に記載の二次電池システム。
- (a)前記二次電池の充電時および放電時の少なくとも一方における複数の時点に亘って測定された電流および電力の少なくとも一方の測定値と、(b)前記二次電池の充電時および放電時の少なくとも一方における複数の時点に亘る電流および電力の少なくとも一方の予測値と、のうちの一方または両方を含む入力データに基づいて回帰計算を行い、前記第1の活物質の容量および前記第2の活物質の容量を更新する内部状態算出部をさらに具備する、請求項1に記載の二次電池システム。
- 第1の活物質および第2の活物質を含む第1の電極と、少なくとも第3の活物質を含む第2の電極とを有する二次電池と、
前記第1の活物質の容量および容量対電位特性と前記第2の活物質の容量および容量対電位特性とに基づいて、前記第1の電極の充電量を複数の異なる値に変化させたときの前記第1の活物質に流れる電流および前記第2の活物質に流れる電流の電流比をそれぞれ算出する電流比算出部と、
前記第1の活物質の容量と前記第2の活物質の容量と前記電流比とに基づいて、前記二次電池の運用範囲を設定する設定部と
を具備する、二次電池システム。 - 前記設定部は、前記第1の電極の充電量が前記複数の異なる値のいずれかであるときに前記第1の活物質に流れる電流の前記第1の電極に流れる電流に占める第1の割合を前記電流比に基づいて算出し、前記第1の割合と前記第1の活物質の容量が前記第1の電極の容量に占める第2の割合の逆数と定数との積が閾値を超えるような前記第1の電極の充電量の範囲を前記二次電池の運用範囲から除外する、請求項7に記載の二次電池システム。
- 第1の活物質および第2の活物質を含む第1の電極と、
少なくとも第3の活物質を含む第2の電極と
を具備する二次電池であって、
前記第2の電極の初期充電量は、前記第1の電極の初期充電量よりも大きく、
前記第1の電極の充電量が前記第2の電極の初期充電量よりも小さい範囲の少なくとも一部において、前記第1の活物質に流れる電流の前記第1の電極に流れる電流に占める第1の割合と前記第1の活物質の容量が前記第1の電極の容量に占める第2の割合の逆数と定数との積が閾値を超える、
二次電池。 - 並列または直列に接続された複数の二次電池を含む組電池を具備する組電池システムであって、
前記複数の二次電池の各々は、第1の電極と第2の電極の少なくとも一つが第1の活物質および第2の活物質を含む並列電極である第1の電極と、少なくとも第3の活物質を含む第2の電極とを有し、
前記組電池システムは、
前記複数の二次電池を分割した複数の電池モジュールの各々について、(a)当該電池モジュールの充電時および放電時の少なくとも一方における複数の時点に亘って測定された電流および電力の少なくとも一方の測定値と、(b)当該電池モジュールの充電時および放電時の少なくとも一方における複数の時点に亘る電流および電力の少なくとも一方の予測値と、のうちの一方または両方を含む入力データに基づいて回帰計算を行い、当該電池モジュールに含まれる二次電池の第1の活物質の容量および当該二次電池の第2の活物質の容量を更新する内部状態算出部と、
前記電池モジュール毎に、当該電池モジュールに含まれる二次電池の前記第1の活物質の容量および容量対電位特性と当該二次電池の前記第2の活物質の容量および容量対電位特性とに基づいて、当該二次電池の前記第1の電極の充電量を複数の異なる値に変化させたときの当該二次電池の前記第1の活物質に流れる電流および当該二次電池の前記第2の活物質に流れる電流の電流比をそれぞれ算出する電流比算出部と、
前記電池モジュール毎に、当該電池モジュールに含まれる二次電池の前記第1の活物質の容量と当該二次電池の前記第2の活物質の容量と当該二次電池の前記第1の電極の充電量が第1の値であるときの電流比とに基づいて、当該二次電池の前記第1の電極の充電量が第1の値であるときの当該電池モジュールの充電および放電の少なくとも一方における推奨電流レートを決定し、前記複数の電池モジュールに亘って決定した推奨電流レートに基づいて前記組電池を流れる電流を制御する制御部と
を具備する、組電池システム。 - 前記制御部は、前記複数の電池モジュールに亘って決定した推奨電流レートの統計値を用いて前記組電池の充電および放電の少なくとも一方の電流レートを制御する、請求項10に記載の組電池システム。
- 前記制御部は、前記複数の電池モジュールに亘って更新された前記第1の活物質の容量および前記第2の活物質の容量の少なくとも一方の初期値からの乖離の大きさに基づいていずれかの電池モジュールを選択し、選択した電池モジュールについて決定した推奨電流レートを用いて前記組電池の充電および放電の少なくとも一方の電流レートを制御する、請求項10に記載の組電池システム。
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