电池设备和电动车辆的制作方法
【专利说明】电池设备和电动车辆
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2013年9月2日提交的日本优先权专利申请JP2013-181197的权益，该申请的全部内容通过弓I证结合于此。
技术领域
[0003]本公开涉及一种电池设备以及一种电动车辆。
【背景技术】
[0004]近年来，使用多个单电池的电池设备被用作电子装置的电源，每个单电池是轻型、高容量的二次电池。电池不仅在电子装置内，而且在电驱动自行车、电动摩托车以及工业设备(例如，叉车)内用作驱动动力，用于使用除了石油以外的物质代替燃料并且减少二氧化碳的目的。
[0005]进一步，使用多个单电池的电池设备也用作EV(电动车辆)、HEV(混合动力车辆)、PHEV (插电式混合动力车辆)等的车辆驱动电源，每个单电池是轻型、高容量的二次电池。PHEV是通过家用电给混合动力车辆的二次电池充电的车辆，并且能够在作为电动车辆时行驶一定距离。尤其地，紧凑型、轻型以及具有高能量密度的锂离子二次电池适用于车载电池。
[0006]例如，下面的专利文献I描述了电池设备，其用于电动车辆内或者用于混合动力车辆内，并且并联连接高输出密度型二次电池以及高能量密度型二次电池。
[0007]引用列表
[0008]专利文献
[0009]PTL I:JP 2004-111242 A
【发明内容】
[0010]技术问题
[0011]在专利文献I中描述的技术中，通常将电力从高输出密度型二次电池中供应给负载。由于这个原因，具有高输出密度型二次电池劣化的问题。相应地，期望提供一种可以解决以上问题的电池设备以及电动车辆。
[0012]问题的解决方案
[0013]为了解决上述问题，例如，在本公开中提供了一种电池设备，包括:第一电池模块和第二电池模块，并联连接并且具有不同的特性，其中，所述第一电池模块的最大输出电压被设置为大于所述第二电池模块的最大输出电压，并且所述第一电池模块的使用范围被设置为与所述第二电池模块的使用范围不同。
[0014]例如，本公开包括一种电动车辆，包括:电池设备，包括:第一电池模块和第二电池模块，并联连接并且具有不同的特性，其中，所述第一电池模块的最大输出电压被设置为大于所述第二电池模块的最大输出电压，并且所述第一电池模块的使用范围被设置为与所述第二电池模块的使用范围不同；以及驱动部，电力至少从所述第一电池模块和所述第二电池模块中的一个供应给所述驱动部。
[0015]例如，本公开包括一种电池设备和一种包括电池设备的电动车辆。电池设备包括:第一电池模块和第二电池模块，并联连接并且具有不同的特性，其中，所述第一电池模块的第一最大输出电压被设置为大于所述第二电池模块的第二最大输出电压，并且所述第一电池模块的第一使用范围被设置为与所述第二电池模块的第二使用范围不同。
[0016]发明的有利效果
[0017]根据至少一个实施方式，可以防止用在电池设备内的电池模块劣化。显然，在本文中描述的有利效果不必受到限制，并且可以是在本公开中描述的任何有利效果。进一步，本公开的内容不由下面示例的有利效果限制性地解释。
【附图说明】
[0018]图1是用于说明在一个实施方式中的第一电池单元的放电特性的实例的示图。
[0019]图2是用于说明在一个实施方式中的第二电池单元的充电特性的实例的示图。
[0020]图3是用于说明在一个实施方式中的第二电池单元的放电特性的实例的示图。
[0021]图4是用于说明在一个实施方式中应用电池设备的电动车辆的配置的实例的方框图。
[0022]图5是用于说明在一个实施方式中的电力I/F的配置的实例的示图。
[0023]图6是用于说明在一个实施方式中的第一电池模块的配置的实例的示图。
[0024]图7是用于说明在一个实施方式中的第二电池模块的配置的实例的示图。
[0025]图8是用于说明在一个实施方式中的电池设备的操作的实例的示图。
[0026]图9是用于说明在一个实施方式的电池设备中的充电控制的实例的流程图。
[0027]图10是用于说明变形例的示图。
[0028]图11是用于说明变形例的示图。
【具体实施方式】
[0029]在下文中，将参照附图，描述本公开的一个实施方式。按照以下顺序，进行说明。
[0030]〈1、一个实施方式〉
[0031 ] 〈2、变形例〉
[0032]在下文中说明的实施方式是本公开的适当的具体实例，并且本公开的内容不限于这些实施方式。
[0033]〈1、一个实施方式〉
[0034]用于电池设备内的电池模块的一个实例
[0035]首先，将说明本公开的一个实施方式中的用于电池设备中的电池模块的实例。稍后将描述细节，并且在一个实施方式中，电池设备包括第一电池模块和第二电池模块。第一电池模块包括由一个或多个第一二次电池单元构成的第一电池单元部，并且第二电池模块包括由一个或多个第二二次电池单元构成的第二电池单元部。例如，第一电池模块和第二电池模块并联连接。
[0036]第一电池模块和第二电池模块分别具有不同的特性。作为这种特性，例如可以是重复充/放电的次数、电池模块本身的尺寸和重量、以及每个电池模块具有的二次电池单元的满充电压。
[0037]尤其，重复充/放电的次数由当在(例如)标称容量的O到100%的范围(这可以是另一个范围，例如，1 %到90 % )中重复充电和放电时，可保留的电容量达到等于或小于标称容量的预定值(例如，80%)的值时，重复充电/放电的次数来定义。在某些情况下，重复充电/放电的次数称为循环时间(循环数量)。
[0038]显然，重复充电/放电的次数根据电池的类型、用于充电和放电的装置、各制造商的规定、以及充电/放电测试的条件等，由基于各情况的不同内容来定义。在一个实施方式中，第一电池模块的重复充电/放电的次数和第二电池模块的重复充电/放电的次数仅仅需要由相同的内容定义，并且重复充电/放电的次数不限于特定内容。
[0039]在一个实施方式中，第一电池模块具有重复充电/放电的次数比第二电池模块大的特性。另一方面，第一电池模块具有以下特性:其尺寸相比第二电池模块更大、其重量相比第二电池模块更大、以及第一二次电池单元的满充电压比第二二次电池单元的满充电压更小。
[0040]在一个实施方式中，第二电池模块具有重复充电/放电的次数比第一电池模块小的特性。另一方面，具有以下特性:第二电池模块的尺寸比第一电池模块更小、第二电池模块的重量比第一电池模块更小、以及第二二次电池单元的满充电压比第一二次电池单元的满充电压更大。
[0041]在示出的一个实例中，第一电池模块的重复充电/放电的次数是几千次到数十千次左右，而第二电池模块的重复充电/放电的次数是几百次到上千次左右。第一电池模块的第一二次电池单元的满充电压是3.6V(伏特)，而第二电池模块的第二二次电池单元的满充电压是4.2V。
[0042]作为具有上述特性的第一二次电池单元，例如可以是包含作为正电极材料的具有橄榄石结构的正电极活性材料的锂离子二次电池。具有橄榄石结构的正电极活性材料具体包括磷酸锂铁化合物(LiFePO4)或包含杂原子的锂铁复合磷酸盐化合物(LiFexM114:其中，M是一种或多种金属，并且X满足0<χ<1)。在M是两种以上类型的情况下，进行选择使得各个下标数字的总和变成1-x。
[0043]作为M，例如可以是过渡元素、IIA族元素、11IA族元素、IIIB族元素、IVB族元素。尤其地，优选地包括至少一种元素选自于钴(Co)、镍、锰(Mn)、铁、铝、钒(V)以及钛(Ti)的组。
[0044]正电极活性材料可以在磷酸锂铁化合物或锂铁复合磷酸盐化合物的表面上具有涂层，涂层包含具有与上述氧化物不同的成分的金属氧化物(例如，选自N1、Mn、Li等的金属氧化物)或磷酸盐化合物(例如，磷酸锂)等。
[0045]作为负电极活性材料，不进行任何特定的限制，然而，可以举例出碳材料，例如，石墨、钛酸锂、含硅(S i)材料、含锡(Sn)材料等。
[0046]显然，在以下说明中，将在磷酸锂铁化合物(LiFePO4)用作第一二次电池单元的正电极材料的前提下给出说明。第一二次电池单元将被适当地称为电池单元LFP，并且包括一个或多个电池单元LFP的第一电池模块将被适当地称为电池模块LFPM。
[0047]作为具有上述特性的第二二次电池单元，可以举例出以下这种锂离子二次电池，其包含锂复合氧化物，例如，三元体系的活性材料(LiNixMnyCoz02(x+y+z = I))、具有层流蒸发结构(laminar evaporitic sturcture)的锂钴氧化物(LiCo02)、锂镍氧化物(LiNi02)、锂猛氧化物(LiMnC>2)、具有尖晶石型结构的(LiMmCU)等，作为正电极材料。
[0048]作为负电极活性材料，不进行任何特定的限制，然而，可以举例出碳材料，例如，石墨、钛酸锂、含硅(S i)材料、含锡(Sn)材料等。
[0049]显然，在以下说明中，在三元体系的活性材料用作第二二次电池单元的正电极材料的前提下进行说明。第二二次电池单元适当地称为电池单元LIB，并且包括一个或多个电池单元LIB的第二电池模块适当地称为电池模块LIBM。
[0050]显然，不对第一二次电池单元和第二二次电池单元的电极的制造方法进行特别限制，并且可以广泛地使用用于该领域中的方法。不对用于各个二次电池单元中的电解质进行特别限制，并且可以广泛地使用工业领域中使用的液体或凝胶的电解质。各个二次电池单元的形状可以是方形、圆柱形或平板中的任一个，并且不对其进行特别限制。
[0051]图1示出了电池单元LFP的放电特性的实例。显然，设置放电条件，使得温度是25°C，恒流模式(CC模式)，放电电流是1C(2.89A(安培))，并且放电终止电压(下限电压)是2.5V。在图1中，纵轴表示电池单元的电压(V)，并且横轴表示放电时间(分钟)。根据图1，电池单元的电压经大约60分钟达到放电终止电压。
[0052]图2示出了电池单元LIB的充电特性的实例。显然，设置充电条件，使得温度是25°C，充电电流是2A，并且终止电压是4.2V。在图2中，纵轴表示电池单元的电压(V)，并且横轴表示根据SOC(荷电状态)(％ )表示的容量。显然，在满充状态，SOC是100%。
[0053]图3示出了电池单元LIB的放电特性的实例。放电条件设置在温度是25°C并且放电电流是3A。显然，在图3中所示的实例中，放电进行到大约1.5V，然而，实际上，在大约预定值(例如，2.7V)时，进行防止过度放电的控制。在图3中，纵轴表