组电池系统、组电池的充电方法及充电式扫除机技术方案

提供一种能够提高组电池的循环特性的组电池系统、组电池的充电方法及充电式扫除机。本发明专利技术是一种组电池系统，其特征在于，具备：组电池（３），串联连接有多个电池单元，所述电池单元具备至少１个在２５℃环境下以１Ｃ进行定电流充电时的相对于ＳＯＣ的电压变化率Ａ（ｍＶ／％ＳＯＣ）在达到满充电电压Ｖ↓［Ｈ１］时比２０（ｍＶ／％ＳＯＣ）大的单电池；电流供给机构，用来对组电池（３）供给充电电流；电压检测机构（４），能够检测单电池的电压；电流电压控制机构，在将充电电流控制为电流值Ｉ↓［１］直到由电压检测机构（４）检测到的单电池的电压中的最大值Ｖ↓［ｍａｘ］达到满充电电压Ｖ↓［Ｈ１］后，将组电池（３）的电压控制为（１）式（Ｖ２＝Ｖ↓［Ｈ２］×ｎ）表示的电压值Ｖ２。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具备至少串联连接有多个二次电池的组电池的组电池系统、使用该组电池系统的充电式扫除机、和组电池的充电方法。
技术介绍
作为便携电话及笔记本电脑(PC)等小型信息设备用的电源，开发并利用高能量密度的二次电池。根据各个设备所需的电压及电流，来变更构成组电池的二次电池(单电池)的个数、或改变串联连接或并联连接的方式。由于上述那样的小型信息设备的电源电压从几V到10V的程度，所以单独使用二次电池，即使使用串联连接了多个二次电池的组电池，也几乎都是2～3个串联左右。但是，近年来，二次电池的用途并不限于信息设备，还呈现出急速扩展到家电、电动工具、助力自行车、混合动力汽车等高输出化、高电压化的方向迅速地扩展。随之，组电池的串联数也增加，将大于等于10个的二次电池串联连接来使用的情况也不少见。在将电池串联连接的情况下，成为问题的是单电池间的偏移。在偏移中有容量偏移、阻抗偏移、SOC(充电状态)偏移等各种的观点，特别是作为容易带来不良状况的问题，有充电状态中的电压偏移。如果将容量不同的电池串联连接、或在SOC错移的状态下连接，则在组电池的满充电状态下，会产生电压比平均高的单电池和电压比平均低的单电池，电压较高的单电池成为过充电状态，劣化增大。如果反复进行这样的充电，则由于因过充电而劣化增大的单电池容量降低，并且被进一步过充电，从而加速度地进行劣化。结果是，存在组电池的循环使用寿命比单电池的寿命显著变短的问题。对于这样的问题，在镍氢电池的组电池中，一般采用通过适当进行称作均等化充电的充电来消除充电状态下的电压偏移的方法。镍氢电池具有下述特征如果在接近于满充电的状态下进一步继续充电、则电极材料的充电反应和电解液中的水的分解、再结合反应成为竞争反应、不能再进行充电反应。因此，如果不会发生电池劣化地在适当的充电条件下进行超过满充电的区域中的充电，则能够利用电池内部中的电化学的电流旁通功能，使串联连接的组电池的充电电压统一。对于这样的均等化充电的方法有多个公知例，例如可以举出专利文献1等。另一方面，在使用非水电解质的二次电池或电容器中，一般充放电的库仑效率大致为100％，不能期待镍氢电池那样的电池内部中的电流旁通功能。对于这种情况，提出了设置将各电池旁通(bypass)的平均化电路作为电池的外部电路、通过对超过一定电压的单电池将充电电流旁通来抑制充电电压的偏移的方法。例如，在专利文献2中，公开了在串联连接了多个单电池的组电池中、在各单电池上并联地连接齐纳二极管、将超过其齐纳电压的单电池的充电电流旁通的技术。但是，即使采用这样的方法，由于下述问题，也难以有效地消除单电池的充电电压偏移。首先，在如齐纳二极管那样想要通过单一的元件实现功能的情况下，电池的充电电压受齐纳电压的偏移支配。抑制齐纳电压的偏移与制造偏移较小的电池同样是很困难的。此外，达到齐纳电压时的齐纳电流的上升决不是急剧的，而是比所需的充电电压低的电压，所以会有旁通电流流过，所以难以适用于需要以几十mV的量级进行电压控制的二次电池。作为其他问题，在组电池的容量较大、或者进行急速充电的情况等充电电流较大的情况下，齐纳二极管中的电力消耗变大，因发热等的问题而难以实现。为了避免以上那样的问题，如果将旁通电路做成不是齐纳二极管那样的单一元件、而是具备基准电压及反馈控制等、适用于大电流转换元件的旁通电路，则在原理上能够实现。但是，实际上如果电池的串联数较多，则电路变得非常烦杂，并且从尺寸及成本方面来说对于电池也变得过大，难以实现。在将上述那样的旁通控制电路IC芯片化而紧凑地集成的情况下，对于串联数较多的组电池也能够适用。而另一方面，由于不能将旁通电流取得较大，所以只能进行很平缓的平均化控制。特别是，在使用相对于满充电电压附近的电池容量的电压变化率较大的单电池的情况下，随着充电的进行，则电压偏移急剧地扩大，所以为了期待旁通对电压偏移的抑制而所需的旁通电流过大。因此，仅通过旁通电路抑制单电池充电电压的偏移是很困难的。专利文献1日本特开2001-314046号公报专利文献2日本特开2002-238179号公报
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种提高组电池的循环特性的组电池系统、组电池的充电方法及充电式扫除机。有关本专利技术的组电池系统的特征在于，具备组电池，串联连接有多个电池单元，所述电池单元具备至少一个在25℃环境下以1C进行定电流充电时的相对于SOC的电压变化率A(mV/％SOC)在达到满充电电压VH1时比20(mV/％SOC)大的单电池；电流供给机构，用来对上述组电池供给充电电流；电压检测机构，能够检测上述单电池的电压；电流电压控制机构，在将上述充电电流控制为电流值I1直到由上述电压检测机构检测到的上述单电池的电压中的最大值Vmax达到上述满充电电压VH1后，将上述组电池的电压控制为下述(1)式表示的电压值V2。V2＝VH2×n (1)其中，VH2是比上述电压变化率A(mV/％SOC)从A＜20(mV/％SOC)达到A＝20(mV/％SOC)时的上述单电池的电压VM1低的电压值，n是串联连接的上述电池单元的数量。有关本专利技术的充电式扫除机的特征在于，具备上述组电池系统。有关本专利技术的组电池的充电方法，是串联连接有多个电池单元的的组电池的充电方法，所述电池单元具备至少一个在25℃环境下以1C进行定电流充电时的相对于SOC的电压变化率A(mV/％SOC)在达到满充电电压VH1时比20(mV/％SOC)大的单电池，其特征在于，具备第1充电工序，以电流值I1实施定电流充电，直到上述各单电池的电压中的最大值Vmax达到上述满充电电压VH1；第2充电工序，实施将上述组电池的电压控制为下述(1)式表示的电压值V2的定电压充电。V2＝VH2×n (1)其中，VH2是比上述电压变化率A(mV/％SOC)从A＜20(mV/％SOC)达到A＝20(mV/％SOC)时的上述单电池的电压VM1低的电压值，n是串联连接的上述电池单元的数量。根据本专利技术，能够提供能够提高组电池的循环特性的组电池系统、组电池的充电方法及充电式扫除机。附图说明图1是表示通过有关第1实施方式的组电池的充电方法将作为单电池使用的非水电解质二次电池在25℃环境下进行1C充电时的充电曲线的一例的特性图。图2是表示有关本专利技术的第2实施方式的组电池系统的一例的框图。图3是表示有关本专利技术的第2实施方式的组电池系统的另一例的框图。图4是表示用来通过有关第1实施方式的充电方法及有关第2实施方式的组电池系统进行充电的控制流程的一例的流程图。图5是示意地表示扁平型非水电解质二次电池的一例的剖视图。图6是表示图5的A部的放大剖视图。图7是示意地表示扁平型非水电解质二次电池的另一例的部分切除立体图。图8是表示图7的B部的放大剖视图。图9是表示在非水电解质二次电池中使用的层叠结构的电极组的立体图。图10是表示有关本专利技术的第3实施方式的串联混合动力汽车的示意图。图11是表示有关本专利技术的第3实施方式的并联混合动力汽车的示意图。图12是表示有关本专利技术的第3实施方式的串并联混合动力汽车的示意图。图13是表示有关本专利技术的第3实施方式的汽车的示意图。图14是表示有关本专利技术的第3实施方式的混合动力自行车的示意图。图15是表示有关本专利技术的第3实施方式的电动自本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组电池系统，其特征在于，具备：组电池，串联连接有多个电池单元，所述电池单元具备在２５℃环境下以１Ｃ进行定电流充电时的相对于ＳＯＣ的电压变化率ＡｍＶ／％ＳＯＣ在达到满充电电压Ｖ↓［Ｈ１］时比２０ｍＶ／％ＳＯＣ大的单电池；电 流供给机构，用来对上述组电池供给充电电流；电压检测机构，能够检测上述单电池的电压；电流电压控制机构，在将上述充电电流控制为电流值Ｉ↓［１］直到由上述电压检测机构检测到的上述单电池的电压中的最大值Ｖ↓［ｍａｘ］达到上述满充电电 压Ｖ↓［Ｈ１］后，将上述组电池的电压控制为下述（１）式表示的电压值Ｖ２，Ｖ２＝Ｖ↓［Ｈ２］×ｎ（１），其中，Ｖ↓［Ｈ２］是比上述电压变化率ＡｍＶ／％ＳＯＣ从Ａ＜２０ｍＶ／％ＳＯＣ达到Ａ＝２０ｍＶ／％ＳＯＣ时的上述单电 池的电压Ｖ↓［Ｍ１］低的电压值，ｎ是串联连接的上述电池单元的数量。

【技术特征摘要】
JP 2006-3-30 096001/20061.一种组电池系统，其特征在于，具备组电池，串联连接有多个电池单元，所述电池单元具备在25℃环境下以1C进行定电流充电时的相对于SOC的电压变化率AmV/％SOC在达到满充电电压VH1时比20mV/％SOC大的单电池；电流供给机构，用来对上述组电池供给充电电流；电压检测机构，能够检测上述单电池的电压；电流电压控制机构，在将上述充电电流控制为电流值I1直到由上述电压检测机构检测到的上述单电池的电压中的最大值Vmax达到上述满充电电压VH1后，将上述组电池的电压控制为下述(1)式表示的电压值V2，V2＝VH2×n(1)，其中，VH2是比上述电压变化率A mV/％SOC从A＜20mV/％SOC达到A＝20mV/％SOC时的上述单电池的电压VM1低的电压值，n是串联连接的上述电池单元的数量。2.如权利要求1所述的组电池系统，其特征在于，上述电流电压控制机构在上述电流值I1下的控制之后、且在上述电压值V2下的控制之前，将上述充电电流控制为电流值I2，其中I2＜I1。3.如权利要求1所述的组电池系统，其特征在于，上述电流电压控制机构在上述电压值V2下的控制之后，进行将上述充电电流设定为小于等于3C的定电流控制、和将上述组电池的电压设定为小于等于下述(2)式所示的电压值VH3的定电压控制，VH3＝VH1×n (2)，其中，VH1是上述满充电电压，n是串联连接的上述电池单元的数量。4.如权利要求1所述的组电池系统，其特征在于，上述电流电压控制机构控制上述电流值I1，以使上述组电池的SOC从0％达到80％时的充电时间为20分钟以内。5.如权利要求4所述的组电池系统，其特征在于，上述电流值I1大于等于5C。6.如权利要求1所述的组电池系统，其特征在于，上述电流电压控制机构控制上述电压值V2，以使上述电压值V2下的控制之后的上述组电池的SOC达到70～98％。7.如权利要求1所述的组电池系统，其特征在于，上述多个电池单元分别具备多个上述单电池。8.如权利要求1所述的组电池系统，其特征在于，上述单电池是具备含有锂钛氧化物的负极、正极、以及隔离件的非水电解质二次电池。9.如权利要求7所述的组电池系统，其特征在于，上述锂钛氧化物具有尖晶石构造。10.如权利要求7所述的组电池系统，其特征在于，上述负极具备由具有小于等于50μm的平均结晶粒径的铝...

【专利技术属性】
技术研发人员：馆林义直，稻垣浩贵，原田康宏，高见则雄，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]