JPH07211356A - 電動車輌用電源装置 - Google Patents

電動車輌用電源装置

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JPH07211356A
JPH07211356A JP6007180A JP718094A JPH07211356A JP H07211356 A JPH07211356 A JP H07211356A JP 6007180 A JP6007180 A JP 6007180A JP 718094 A JP718094 A JP 718094A JP H07211356 A JPH07211356 A JP H07211356A
Authority
JP
Japan
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negative electrode
battery
secondary battery
voltage
ion secondary
Prior art date
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Pending
Application number
JP6007180A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazunori Ozawa
和典 小沢
Nobuhiro Fujiwara
信浩 藤原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Publication of JPH07211356A publication Critical patent/JPH07211356A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Abstract

(57)【要約】 【目的】 非常時には脱出することができるようにした
電動車輌用電源装置を提案せんとするものである。 【構成】 リチウムをドープ、脱ドープ可能な炭素材料
を含む負極活物質6を負極集電体7上に積層してなる負
極3と、リチウムと遷移金属の複合酸化物を正極活物質
4として用いるリチウムイオン2次電池1を用いる電動
車輌用電源装置において、解除手段13a,13bを有
する過放電保護回路10a,10b,14を備えたもの
である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はリチウムイオン2次電池
を使用した電動車輌用電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般にリチウムイオン2次電池は高容量
かつ安全性に優れるという特徴を有し、電動車輌用電源
装置に使用して好適である。
【0003】このリチウムイオン2次電池の電池構成例
を図4に示す。このリチウムイオン2次電池1では正極
2の正極活物質4としてリチウムLiと遷移金属の複合
酸化物LiCoO2 を用い、リチウムLiをドープ、脱
ドープ可能な炭素材料を含む負極3の負極活物質6とし
てグラファイト構造を有するカーボンCを用い、この正
極活物質4がアルミAlの集電体5に保持され、この負
極活物質6が銅Cuの集電体7に保持される。
【0004】この正極活物質4及び負極活物質6はセパ
レータ8を介して対向し、この正極活物質4及び負極活
物質6間には有機電解液9が充填される。このリチウム
イオン2次電池1の化学反応は化1に示す如くである。
【0005】
【化1】
【0006】斯るリチウムイオン2次電池1において
は、過放電したときには、負極集電体(Cu)7がイオ
ン化し、電解液9に溶出する。この集電体(Cu)7の
金属が溶出したときには、集電機能の劣化、負極活物質
6の脱落が生じ、このリチウムイオン2次電池1の容量
を低下させる。
【0007】例えば図3に示す如く、このリチウムイオ
ン電池1の正極2及び負極3間の電圧が例えば4.2V
〜2.5V間の充放電を繰り返す如くしたときには、曲
線aに示す如く、この充放電回数が例えば800回以上
であっても、このリチウムイオン2次電池1の容量は初
めの容量の60%程度以上であり、またこの正極2及び
負極3間の電圧が例えば4.2V〜0.2V間の充放電
を繰り返す如くしたときには、曲線bに示す如く、この
充放電回数が500回程度でこの電池1の容量が初めの
容量の60%程度となったが、この正極2及び負極3間
の電圧が例えば4.2V〜0V間の充放電を繰り返すよ
うにしたときには曲線cに示す如く、この充放電回数が
10回程度で、この電池1は使用不可となる。
【0008】この為、このリチウムイオン2次電池1を
電動車輌用電源装置として使用するときには図5に示す
如き過放電保護回路が設けられていた(特開平4−33
1425号公報を参照。)。即ちリチウムイオン2次電
池1の正極2を常時はオン状態の接続スイッチ10aを
介して電動車輌の車輪を駆動するモータ等よりなる負荷
11の一端に接続すると共にこのリチウムイオン2次電
池1の負極3を常時はオン状態の接続スイッチ10bを
介して負荷11の他端に接続する。
【0009】また図5においては、このリチウムイオン
2次電池1の正極2及び負極3間の電圧を電圧検出回路
12に供給する。この電圧検出回路12にはこのリチウ
ムイオン2次電池1の正極2及び負極3間の電圧が例え
ば2.5V以下となったときに、制御信号を発生する如
くし、この電圧検出回路12よりの制御信号により接続
スイッチ10a及び10bをオフする如くする。
【0010】斯る図5例においてはリチウムイオン2次
電池1の正極2及び負極3間の電圧が2.5V以下とな
ったときに接続スイッチ10a及び10bがオフとなる
ので、過放電が防止されその後充電することにより例え
ばこのリチウムイオン電池1の正極2及び負極3の電圧
が4.2V〜2.5V間の充放電を、繰り返すことがで
き、この電池1の寿命を長くすることができる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】然しながら図5に示す
如き電動車輌用電源装置を電動車輌に使用したときに
は、例えば道路走行中に、このリチウムイオン2次電池
1の正極2及び負極3間の電圧が例えば2.5V以下と
なったときに、この保護回路が働き接続スイッチ10a
及び10bがオフとなり、この電動車輌が停止し、その
後、動かなくなってしまう。
【0012】この為、踏切、道路中央等で、上述の如く
停止したときには、脱出することが困難となる不都合が
ある。本発明は斯る点に鑑み、非常時には脱出すること
ができるようにした電動車輌用電源装置を提案せんとす
るものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明電動車輌用電源装
置は例えば図1に示す如く、リチウムをドープ、脱ドー
プ可能な炭素材料を含む負極活物質6を負極集電体7上
に積層してなる負極3と、リチウムと遷移金属の複合酸
化物を正極活物質4として用いるリチウムイオン2次電
池1を用いる電動車輌用電源装置において、解除手段1
3a,13bを有する過放電保護回路10a,10b,
14を備えたものである。
【0014】本発明電動車輌用電源装置は、例えば図2
に示す如く、上述において、負極集電体7をニッケルで
構成したものである。
【0015】また本発明電動車輌用電源装置は例えば図
1に示す如く、上述において、この2次電池1の電池電
圧が0.2V以下で切断する電流遮断手段15a,15
bを設けたものである。
【0016】
【作用】本発明によれば解除手段13a,13bを有す
る過放電保護回路10a,10b,14を設けたので、
リチウムイオン2次電池1の正極2及び負極3間の電圧
が例えば2.5V以下となり、この過放電保護回路10
a,10b,14が働いて電動車輌が停止したときであ
っても、踏切、道路中央等で停止した非常時において
は、この解除手段13a,13bを働かせることによ
り、この電動車輌を安全な場所に移動することができ
る。
【0017】また本発明によれば負極集電体7をニッケ
ルで構成したので過放電に耐えることができる負極集電
体7の溶出を防止できる。
【0018】また本発明によれば、リチウムイオン2次
電池1の電池電圧が0.2V以下で切断する電流遮断手
段15a,15bを設けたので、非常時等で、過放電さ
せたときにも使用不可となることがない。
【0019】
【実施例】以下図面を参照して本発明電動車輌用電源装
置の実施例につき説明しよう。図1、図2において、図
4、図5に対応する部分には同一符号を付し、その詳細
な説明は省略する。図1において、1はリチウムイオン
2次電池を示し、本例においては、このリチウムイオン
2次電池1を図2に示す如く構成する。
【0020】即ち、このリチウムイオン2次電池1は正
極2としてアルミAlより成る集電体5上にリチウムL
iと遷移金属の複合酸化物LiCoO2 より成る正極活
物質4を積層すると共に負極3として、ニッケルNiよ
り成る集電体7上にリチウムLiをドープ、脱ドープ可
能なグラファイト構造を有するカーボンCを負極活物質
6として積層する。
【0021】またこのリチウムイオン2次電池1はこの
正極活物質4及び負極活物質6をセパレータ8を介して
対向し、この正極活物質4及び負極活物質6間には有機
電解液9を充電したものである。この図2に示すリチウ
ムイオン2次電池1の化学反応は前述した化1に示す如
くである。
【0022】本例においては、図1に示す如く、このリ
チウムイオン2次電池1の正極2を常時はオン状態の接
続スイッチ15a及び10aの直列回路を介して電動車
輌の車輪を駆動するモータ等より成る負荷11の一端に
接続すると共にこのリチウムイオン2次電池1の負極3
を常時はオン状態の接続スイッチ15b及び10bの直
列回路を介して負荷11の他端に接続する。
【0023】本例においては、このリチウムイオン2次
電池1の正極2及び負極3間の電圧を電圧検出回路14
に供給する。この電圧検出回路14はこのリチウムイオ
ン2次電池1の正極2及び負極3間の電圧が例えば2.
5V以下となったときに、第1の制御信号を発生する如
くし、この電圧検出回路14よりの第1の制御信号によ
り接続スイッチ10a及び10bをオフ状態とする如く
する。
【0024】また本例においては、この電圧検出回路1
4はこのリチウムイオン2次電池1の正極2及び負極3
間の電圧が例えば0.2V以下となったときに、第2の
制御信号を発生する如くし、この電圧検出回路14より
の第2の制御信号により接続スイッチ15a及び15b
をオフ状態とする如くする。
【0025】本例においては接続スイッチ10a及び1
0bに夫々並列に手動にてオンオフを制御する如くなさ
れた接続スイッチ13a及び13bを接続する如くす
る。この接続スイッチ13a及び13bは常時はオフ状
態となされており、非常時にのみオン状態とする如くす
る。
【0026】本例は上述の如く構成されているので、こ
のリチウムイオン2次電池1の正極2及び負極3間の電
圧が2.5V以下となったときは電圧検出回路14が第
1の制御信号を発生し、接続スイッチ10a及び10b
をオフ状態とするので、このリチウムイオン2次電池1
の過放電が防止され、その後充電することにより、この
リチウムイオン2次電池1の正極2及び負極3の電圧が
例えば4.2V〜2.5V間の充放電を繰り返すことが
でき、このリチウムイオン2次電池1の寿命を長とする
ことができる。
【0027】また本例によれば電動車輌の走行中に、こ
のリチウムイオン2次電池1の正極2及び負極3間の電
圧が例えば2.5V以下となったときには、上述の如く
電圧検出回路14が、第1の制御信号を発生し、制御ス
イッチ10a及び10bをオフ状態とし、この電動車輌
が停止する。この場合においてこの電動車輌が例えば踏
切、道路中央等で停止した非常時において、本例におい
ては接続スイッチ13a,13bを手動でオン状態とす
る。
【0028】このときには、この接続スイッチ13a,
13bを通じて、リチウムイオン2次電池1より負荷1
1に電流が供給されるので、この電動車輌を安全な場所
に移動することができる。この場合、このリチウムイオ
ン2次電池1は2.5V〜0Vに到る電池容量は全電池
容量の5%程度であり、この電動車輌用電源装置をこの
電動車輌の走行可能距離が100kmと設計したときに
は、このリチウムイオン2次電池1の正極2及び負極3
間の電圧が2.5V以下でも5km程度走行することが
でき、この電動車輌を十分に安全な場所に移動すること
ができる。
【0029】また本例においては、上述の如く接続スイ
ッチ13a,13bをオンした状態において、このリチ
ウムイオン2次電池1の正極2及び負極3間の電圧が
0.2V以下となったときは、電圧検出回路14が第2
の制御信号を発生し、接続スイッチ15a,15bをオ
フ状態とし、このリチウムイオン2次電池1が使用不可
となるのを防止する。
【0030】また本例によれば、このリチウムイオン2
次電池1の負極集電体7としてニッケルNiを使用した
ので、過放電に耐えることができ、負極集電体7の溶出
を防止できる。
【0031】尚、本発明は上述実施例に限らず、本発明
の要旨を逸脱することなく、その他種々の構成が採り得
ることは勿論である。
【0032】
【発明の効果】本発明によれば、解除手段を有する過放
電保護回路を設けたので、リチウムイオン2次電池1の
正極2及び負極3間の電圧が例えば2.5V以下とな
り、この過放電保護回路が働いて、電動車輌が停止した
ときであっても、踏切、道路中央等で停止した非常時に
おいては、この解除手段を働かせることにより、この電
動車輌を安全な場所に移動することができる利益があ
る。
【0033】また本発明によれば、負極集電体をニッケ
ルNiを使用したので、過放電に耐えることができ、負
極集電体の溶出を防止でき、このリチウムイオン2次電
池が使用不可となるのを防止できる利益がある。
【0034】また本発明によれば、リチウムイオン2次
電池の電池電圧が0.2V以下で切断する電流遮断手段
を設けたので、非常時等で、過放電させたときにも、こ
のリチウムイオン2次電池を使用不可とすることがない
利益がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明電動車輌用電源装置の実施例を示す構成
図である。
【図2】図1に使用したリチウムイオン2次電池の例を
示す構成図である。
【図3】本発明の説明に供する線図である。
【図4】従来のリチウムイオン2次電池の例を示す構成
図である。
【図5】従来の電動車輌用電源装置の例を示す構成図で
ある。
【符号の説明】
1 リチウムイオン電池 2 正極 3 負極 4 正極活物質 5 正極集電体 6 負極活物質 7 負極集電体 10a,10b,13a,13b,15a,15b 接
続スイッチ 11 負荷 14 電圧検出回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 リチウムをドープ、脱ドープ可能な炭素
    材料を含む負極活物質を負極集電体上に積層してなる負
    極と、リチウムと遷移金属の複合酸化物を正極活物質と
    して用いるリチウムイオン2次電池を用いる電動車輌用
    電源装置において、解除手段を有する過放電保護回路を
    備えることを特徴とする電動車輌用電源装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の電動車輌用電源装置にお
    いて、上記負極集電体をニッケルで構成したことを特徴
    とする電動車輌用電源装置。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の電動車輌用電源装置にお
    いて、上記2次電池の電池電圧が0.2V以下で切断す
    る電流遮断手段を設けたことを特徴とする電動車輌用電
    源装置。
JP6007180A 1994-01-26 1994-01-26 電動車輌用電源装置 Pending JPH07211356A (ja)

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Cited By (5)

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