蓄电元件的充电电压控制器、蓄电装置、蓄电元件的充电装置及蓄电元件的充电方法与流程

文档序号:13081109阅读:164来源:国知局
蓄电元件的充电电压控制器、蓄电装置、蓄电元件的充电装置及蓄电元件的充电方法与流程

相关申请的相互参照

本申请主张日本特愿2015-73742号的优先权,该申请通过引用而编入。

本发明涉及可充放电的蓄电元件的充放电控制器、蓄电装置、对蓄电元件充电的充电装置及充电方法。



背景技术:

一直以来,控制对锂离子电池进行充电时的充电电压的上限(上限电压)的控制装置是公知的(参照专利文献1)。该控制装置依据作为充电对象的锂离子电池的容量劣化,提高上限电压。由此,即使在锂离子电池中产生容量劣化,也能够将在该锂离子电池中可使用的电池容量保持在大体一定。

但是,在锂离子电池充电时,如果上限电压提高,有时该锂离子电池的输出及电池容量就会大幅度恶化。因此,若像上述控制装置那样使充电时的上限电压随着锂离子电池的劣化而上升,则有时锂离子电池的劣化会迅速推进。

专利文献1:日本特开2012-85452号公报



技术实现要素:

发明要解决的课题

本发明的发明人等对锂离子电池被搭载于混合动力车辆上时的接受再生充电的性能的提高进行了研究。发明人等注意到,若为了避免上述的锂离子电池的劣化,充电时的上限电压被设定得较低,则锂离子电池不能充分接受再生电力。关于这一点,发明人等发现,目前未进行充分的研究,存在改进的余地。

本实施方式的目的在于,通过控制充电时的上限电压,抑制蓄电元件的劣化,且确保该蓄电元件的再生电力接受性能。

用于解决课题的技术方案

本实施方式的蓄电元件的充电电压控制器,

基于具有包含正极和负极的电极体的可充放电的蓄电元件的充电时间、输入所述蓄电元件的电流、所述蓄电元件的温度、所述蓄电元件的充电状态中的至少一种,控制对蓄电元件充电的上限电压,使在所述蓄电元件中,该负极的电位不低于在所述正极和所述负极之间进行电荷的转移的金属离子在所述负极析出的析出电位。

附图说明

图1是本实施方式的充电装置的充电对象即蓄电元件的立体图。

图2是上述蓄电元件的分解立体图。

图3是用于说明上述蓄电元件的电极体的图。

图4是上述充电装置的概略构成图。

图5是表示储存于存储部的表的一例的图。

图6是表示储存于存储部的表的一例的图。

图7是表示上述充电装置进行的蓄电元件的充电流程的流程图。

图8是说明暂时的输出降低的图。

图9是表示上述充电装置进行的使用了暂时的输出降低率的蓄电元件的充电流程的流程图。

图10是表示另一实施方式的充电装置的蓄电元件的充电流程的流程图。

图11是表示另一实施方式的充电装置进行的使用了暂时的输出降低率的蓄电元件的充电流程的流程图。

图12是另一实施方式的电池模块(蓄电装置)的框图。

图13是说明另一实施方式的蓄电元件的输出输入控制方法的图。

具体实施方式

本实施方式的蓄电元件的充电电压控制器基于具有包含正极和负极的电极体的可充放电的蓄电元件的充电时间、输入上述蓄电元件的电流、上述蓄电元件的温度、上述蓄电元件的充电状态中的至少一个,控制对蓄电元件充电的上限电压,使在上述蓄电元件中,该负极的电位不低于在上述正极和上述负极之间进行电荷的转移的金属离子在上述负极析出的析出电位。

在蓄电元件充电时,如果电极体的负极的电位比析出电位低,则在负极产生金属析出,蓄电元件的劣化迅速推进。电极体的负极的电位和析出电位根据蓄电元件的充电状态、蓄电元件的充电时间、输入蓄电元件的电流、蓄电元件的温度等而变化。在大电流流入蓄电元件的使用环境下,在负极容易产生金属析出。低温环境下(25℃以下。特别是0℃以下),在负极容易产生金属析出。蓄电元件的充电状态高时(soc50%以上时),在负极容易产生金属析出。

根据上述构成的充电电压控制器,能够抑制蓄电元件的劣化并且提高该蓄电元件的再生电力接受性能。

本实施方式的蓄电装置具备上述充电电压控制器和上述蓄电元件。

本实施方式的蓄电元件的充电装置,

具备对具有包含正极和负极的电极体的可充放电的蓄电元件进行充电的充电部,

上述充电部以使该负极的电位不低于在上述正极和上述负极之间进行电荷的转移的金属离子在上述负极析出的析出电位的方式,控制对上述蓄电元件充电时的上限电压。

根据该构成,以使负极的电位不低于析出电位的方式控制上限电压。因此,能够抑制负极的金属离子的析出并且提高上限电压(提高至不产生上述析出的充电电压的范围的上限值附近)。由此,能够抑制蓄电元件的劣化并且确保蓄电元件的再生电力接受性能。

上述蓄电元件的充电装置也可以

具备测定上述蓄电元件的充电时间的第一测定部、测定上述蓄电元件的温度的第二测定部、测定输入上述蓄电元件的电流的第三测定部及测定上述蓄电元件的电压的第四测定部中的至少一个测定部,

上述充电部根据上述充电时间、上述温度及基于上述电流或上述电压的上述蓄电元件的充电状态中的至少一个,控制上述上限电压。

根据该构成,通过测定容易进行测定的充电时间、蓄电元件的温度、充放电时的电流及蓄电元件的电压中的至少一个,能够控制上限电压。由此,能够容易地抑制蓄电元件的劣化并且确保蓄电元件的再生电力接受性能。

上述蓄电元件的充电装置中,也可以

具备储存使上述充电时间、上述温度及上述充电状态的至少一个和与其对应且基于上述析出电位的上限电压的值相关联后的数据的存储部,

上述充电部调整上述上限电压,使其成为在上述存储部的上述数据中与由上述第一~第四测定部中的至少一个测定部测定的值对应的上限电压的值。

根据该构成,事先在存储部储存有将充电时间、蓄电元件的温度及充电状态(soc)中的至少一个、与其对应且基于上述析出电位的上限电压的值相关联的数据。因此,只要获得充电时间、蓄电元件的温度、充放电电流及充电状态中的至少一个,仅参照上述数据即可容易地获得负极的电位不低于上述析出电位的上限电压的值。由此,能够更容易地抑制蓄电元件的劣化并且确保蓄电元件的再生电力接受性能。

上述数据中,也可以是:若上述充电时间延长,则上述上限电压的值下降,若上述温度提升时,则上述上限电压的值提高,若上述充电状态变高,则上述上限电压的值下降。

另外,本实施方式的蓄电元件的充电方法具备以下步骤:对具有包含正极和负极的电极体且可进行充放电的蓄电元件控制上限电压并进行充电,使该负极的电位不低于在上述正极和上述负极之间进行电荷的转移的金属离子在上述负极析出的析出电位。

根据该构成,能够抑制负极中的金属离子的析出且提高上限电压(提升至不产生上述析出的充电电压的范围的上限值附近)。由此,能够抑制蓄电元件的劣化并且确保蓄电元件的再生电力接受性能。

从以上可知,根据本实施方式,通过控制充电时的上限电压,能够抑制蓄电元件的劣化并且确保蓄电元件的再生电力接受性能。

以下,对本发明的一实施方式,参照图1~图6进行说明。本实施方式的各构成部件(各构成要素)的名称是本实施方式中的名称,有时与背景技术的各构成部件(各构成要素)的名称不同。

本实施方式的蓄电元件的充电装置(以下,简称为“充电装置”),例如搭载于通过发动机和电动机来驱动的混合动力车辆上。以下,首先,对充电装置的充电对象即蓄电元件进行说明。

本实施方式的蓄电元件为非水电解质二次电池,具体而言为锂离子电池。蓄电元件不限定于锂离子电池。蓄电元件也可以是产生与锂离子电池同样的暂时的输出降低的锂离子电池以外的电池或者电容器。如图1~图3所示,蓄电元件100具备包含正极123及负极124的电极体102、收容电极体102的外壳103、配置于外壳103的外侧的外部端子104。另外,蓄电元件100还具有使电极体102和外部端子104导通的集电体105等。

电极体102具备卷芯121、和以相互绝缘的状态卷绕在卷芯121的周围的正极123和负极124。在电极体102中,通过锂离子在正极123和负极124之间进行移动,蓄电元件100进行充放电。

正极123具有金属箔和形成于金属箔之上的正极活性物质层。金属箔为带状。本实施方式的金属箔例如为铝箔。

本实施方式的正极活性物质为锂金属氧化物。正极活性物质也可以是二相共存反应型的活性物质。具体而言,正极活性物质是用通式limpo4表示的物质,m也可以是fe、mn、cr、co、ni、v、mo、mg中的任何一种。

正极活性物质也可以是由包含上述的二层共存反应型的liameb(xoc)d(me表示1或2以上的过渡金属,x例如表示p、si、b、v)表示的聚阴离子化合物(liafebpo4、liamnbpo4、liamnbsio4、liacobpo4f等)。正极活性物质也可以是由lixmeop(me表示1或2以上的过渡金属)表示的复合氧化物(lixcoo2、lixnio2、lixmno4、lixniymnzco(1-y-z)o2等)。

负极124具有金属箔和形成于金属箔之上的负极活性物质层。金属箔为带状。本实施方式的金属箔例如为铜箔。

本实施方式的负极活性物质为碳材料。具体而言,负极活性物质也可以是石墨、易石墨化碳、难石墨化碳等的任一种。

在本实施方式的电极体102中,如以上构成的正极123和负极124在通过分隔件125被绝缘的状态下卷绕在一起。即,本实施方式的电极体102以正极123、负极124及分隔件125被层叠在一起的状态卷绕而成。分隔件125是具有绝缘性的部件。分隔件125配置于正极123和负极124之间。由此,在电极体102中,正极123和负极124相互绝缘。另外,分隔件125在外壳103内保持电解液。由此,在蓄电元件100充放电时,锂离子在隔着分隔件125交替层叠的正极123和负极124之间进行移动。

本实施方式中,适合大电流流通的蓄电元件的高输出型的分隔件125所使用的分隔件125的透气性为50~600秒/cc。在混合动力车辆所搭载的蓄电元件中,使用透气性为100~300秒/100cc的分隔件125。

蓄电元件的劣化(输出降低)包含暂时的输出降低和永久的输出降低。暂时的输出降低(暂时的输出降低率)增大时,该暂时的输出降低影响到即使蓄电元件变为无负载状态也无法恢复的永久的输出降低。所谓暂时的输出降低率,是指可恢复的输出降低,例如,如图8所示,相当于通过在蓄电元件施加负载而增大的输出降低率(图8的a点)和从该状态经过规定时间使蓄电元件成为无负载状态而恢复的输出降低率(图8的b点)之差(图8的箭头的长度)。即,暂时的输出降低率是在伴随充放电使用蓄电元件时,该蓄电元件的无负载状态持续规定时间时恢复的该蓄电元件的输出降低率。在图8中,b点的位置的永久的输出降低率相当于箭头ψ的长度。

分隔件具有透气性越小的一方越可获得高输出,且越不易产生暂时的输出降低的趋势。

电极体102不限于卷绕型的电极体。电极体也可以是板状的正极、分隔件、板状的负极层叠而成的堆栈型的电极体。

外壳103具有含有开口的外壳本体131、封闭(关闭)外壳本体131的开口盖板132。该外壳103通过将外壳本体131的开口周缘部136和盖板132的周缘部在使其叠合的状态下进行接合而形成。该外壳103具有通过外壳本体131和盖板132划定的内部空间。而且,外壳103将电解液与电极体102及集电体105等一起收容在内部空间。

外壳本体131具备矩形板状的闭塞部134、与闭塞部134的周缘连接的方筒形状的主干部135。即,外壳本体131具有开口方向(z轴方向)的一端部被封闭的方筒形状(即,有底方筒形状)。

盖板132是封闭外壳本体131的开口的板状的部件。具体而言,盖板132的轮廓与外壳本体131的开口周缘部136相对应。即,盖板132是矩形状的板材。该盖板132为了将外壳本体131的开口封闭,盖板132的周缘部与外壳本体131的开口周缘部136重叠。以下,如图1所示,将盖板132的长边方向设为正交坐标的x轴方向,将盖板132的短边方向设为正交坐标的y轴方向,将盖板132的法线方向设为正交坐标的z轴方向。

外部端子104是与其它蓄电元件的外部端子或外部设备等电连接的部位。外部端子104由具有导电性的部件形成。例如,外部端子104由铝或铝合金等铝类金属材料、铜或铜合金等铜类金属材料等焊接性好的金属材料形成。

集电体105配置于外壳103内,与电极体102直接或间接连接且可通电。该集电体105由具有导电性的部件形成,沿着外壳103的内表面配置。

蓄电元件100具备使电极体102和外壳103绝缘的绝缘部件106等。本实施方式的绝缘部件106为袋状。该绝缘部件106配置于外壳103(详细地说,外壳本体131)和电极体102之间。本实施方式的绝缘部件106例如由聚丙烯、聚苯硫醚等树脂形成。在本实施方式的蓄电元件100中,在外壳103内收容有被收容于袋状的绝缘部件106的状态的电极体102(电极体102及集电体105)。

接着,关于对蓄电元件100进行充电的充电装置,也参照图4~图7进行说明。

充电装置如图4所示,具备调节对蓄电元件100进行充电的电流的充电调节部(充电部)5。该充电调节部5控制对蓄电元件100进行充电时的上限电压(充电电压的上限),使该负极124的电位不低于在正极123和负极124之间进行电荷的转移的金属离子(本实施方式中为锂离子)在负极124析出的析出电位。

具体而言,充电装置1具备测定部2、基于测定部2的测定结果运算蓄电元件100的上限电压的运算部(充电电压控制器)4、和基于运算部4的运算结果调节对蓄电元件100进行充电的电流的充电调节部5。另外,充电装置1还具备储存关于充电时的上限电压的表等数据(信息)的存储部3等。本实施方式的充电装置1对多个蓄电元件100进行充电。即,充电装置1能够分别对构成电池模块等蓄电装置的(蓄电装置具备的)多个蓄电元件100进行充电。

测定部2具有测定蓄电元件100的充电时间的第一测定部21、测定蓄电元件100的温度的第二测定部22、测定输入蓄电元件100的电流(电流值)的第三测定部23、测定蓄电元件100的电压(电压值)的第四测定部24中的至少一个。本实施方式的测定部2具备四个测定部(第一~第四测定部)21、22、23、24。

具体而言,第一测定部21在蓄电元件100充电时测定自充电开始时的经过时间(充电中的经过时间)。另外,第二测定部22测定多个蓄电元件100各自的外壳103的一部分(例如,盖板132、闭塞部134、主干部135的长侧面或短侧面等)的温度。另外,第三测定部23分别测定输入多个蓄电元件100的电流。第四测定部24分别测定多个蓄电元件100的电压。而且,第一测定部21将测定的充电时间作为时间信号发送给存储部3。第二测定部22将测定的温度作为温度信号发送给存储部3。第三测定部23将测定的电流(电流值)作为电流信号发送给存储部3。第四测定部24将测定的电压(电压值)作为电压信号发送给存储部3。第二测定部22也可以是测定多个蓄电元件100中的一部分蓄电元件100的温度的构成。

第四测定部24将测定的各蓄电元件100的电压(电压值)作为电压值信号发送给充电调节部5。第四测定部24也可以是测定多个蓄电元件100整体的电压的构成,也可以是将测定多个蓄电元件100各自的电压的部分和测定多个蓄电元件100整体的电压的部分设为分体的构成。

存储部3具有提取自由地储存有表等的数据(信息)的第一区域31、和存取自由地储存(即,可暂时储存所接收的数据)有各种数据(信息)的第二区域32。本实施方式的存储部3为硬盘、存储器等。

在第一区域31储存有一个表311。表311例如是蓄电元件100的充电时间、蓄电元件100的温度、蓄电元件100的充电状态(soc)、与这些各值相对应且基于上述析出电位的上限电压的值相关联的数据。在此,上限电压的值如上所述是能够以该负极124的电位不低于金属离子(本实施方式中为锂离子)在负极124析出的析出电位的方式对蓄电元件100进行充电的电压(充电电压)的上限值。

存储部3也可以配置于与运算部4分开的位置。该情况下,存储部3和运算部4也可以通过有线或无线进行通信。

运算部4也可以具备中央处理装置(cpu)、和存储所要求的动作程序的存储器。

表311例如是图5或图6所示的数据。该图5中的v0、图6中的v0是规定的上限电压的值。在图5中,标记为“v0”的值意味着上限电压的值为1.00×v0,其单位是伏特(v)。另外,在图5中,表记为“0.98v0”的值意味着上限电压的值为0.98×v0,其单位是伏特(v)。从图5及图6还可知,上限电压的值(负极124的电位不低于析出电位的充电电压的上限值)与充电时间、蓄电元件的温度、soc具有依存性。具体而言,上限电压的值在充电时间延长时下降、在蓄电元件100的温度提高时上升、在soc增高时下降。这样的表(数据)311是利用通过使用了充电装置1的充电对象即蓄电元件100的实验或模拟等而获得的值(数据)等创建的表,事先被储存于充电装置1的存储部3(详细地说,第一区域31)。

在第二区域32,储存有从测定部2发送来的充电时间、温度、电流及电压(详细地说,自充电开始时的经过时间的经过时间数据、从蓄电元件100测定的温度的温度数据、被输入蓄电元件100的电流的电流值数据、及蓄电元件100的电压的电压值数据等)。即,第二区域32将从第二测定部22、第三测定部23及第四测定部24随着时间的经过依次发送来的温度、电流(电流值等)及电压(电压值等)信息以与从第一测定部21发送来的时间(自充电开始时的经过时间)相关联的状态进行储存。由此,在第二区域32中,构成蓄电元件100的温度履历(温度随着时间的推移的变化等)、电流履历(电流值随着时间的推移的变化等)及电压履历(电压值随着时间的推移的变化等)。从该第二区域32能够提取所储存的电流履历及温度履历中的任意的时间位置的温度、电流值及电压值(详细地说,关于温度的数据、关于电流值的数据及关于电压值的数据)。

运算部(充电电压控制器)4根据基于从第一测定部21获得的充电时间、从第二测定部22获得的温度、从第三测定部23获得的电流(电流值)、从第四测定部24获得的电压(电压值)的蓄电元件100的soc,求(运算)上限电压。充电调节部5基于运算部4中的运算结果,控制对蓄电元件100的充电电压(即,调节充电电压的上限值)并且对蓄电元件100进行充电。

运算部4基于储存于存储部3的电流信号(来自第三测定部23的电流信号)或储存于存储部3的电压信号(来自第四测定部24的电压信号),求检测了电流或电压的蓄电元件100的soc。具体而言,通过从充电开始时积累由测定部2(详细地说,第三测定部23)取得的电流值的方法、或使用了充电装置1的充电对象即蓄电元件100的实验或模拟等,事前掌握soc和电压的对应关系,通过基于由测定部2(详细地说,第四测定部24)取得的蓄电元件100的电压的方法,能够求蓄电元件100的soc。而且,运算部4根据所求出的soc和储存于存储部3(第二区域32)的充电时间及温度,基于储存于存储部3(第一区域31)的表311,求对蓄电元件100的充电电压的上限值(上限电压的值)。即,运算部4参照储存于存储部3的表311,求与充电时间、温度及soc对应的上限电压的值。

充电调节部5调节向蓄电元件100的充电电压(蓄电元件100充电时被施加的电压),使其不超过由运算部4求出的上限电压(上限电压的值)。另外,充电调节部5在调节了上限电压后,对调节后的上限电压的值和根据来自第四测定部24的电压值信号而取得的蓄电元件100的电压值进行比较,判断是否持续进行向蓄电元件100的充电。

接着,对于充电装置1进行的向蓄电元件100充电时的上限电压的控制,也参照图7进行说明。

通过点火开关打开而使混合动力车辆起动时,该混合动力车辆搭载的充电装置1也开始工作。在该车辆中,在减速等时,开始进行对蓄电元件100的充电。

当开始充电时,通过测定部2开始进行充电时间、温度、电流及电压的测定(步骤s1)。运算部4根据所测定的电流或电压求蓄电元件100的soc(步骤s2),根据所求出的soc和储存于存储部3的第二区域32的充电时间及温度,通过参照储存于存储部3的第一区域31的表311,求出上限电压的值(步骤s3)。而且,如果测定的电流大于0(步骤s4为“否”),即,如果是充电状态,则充电调节部5调节向蓄电元件100的充电电压的上限值,使其不超过由运算部4求出的上限电压(上限电压的值)(步骤s5)。

另一方面,如果所测定的电流为0以下(步骤s4为“是”),即,如果是放电状态,则充电调节部5结束该流程。

接着,充电调节部5通过测定部2(详细地说是第四测定部24)取得蓄电元件100的电压值vreal(步骤s6),对该取得的电压值vreal和上述调节后的上限电压的值v0进行比较。如果所取得的电压值vreal为调节后的上限电压的值v0以下(步骤s7为“是”),则充电调节部5允许向蓄电元件100的充电(步骤s8)。由此,持续充电装置1对蓄电元件100的充电(即,返回步骤s1)。这时,如果后述的不可充电标志确立(步骤s9),则充电调节部5撤下不可充电标志。

另外,本实施方式的充电调节部5在取得的电压值vreal为调节后的上限电压的值v0以下,且调节后的上限电压的值v0和取得的电压值vreal的差为规定值以内的情况下,进一步通过控制电流值等而使所取得的电压值vreal难以接近调节后的上限电压的值v0。

另一方面,在所取得的电压值vreal比调节后的上限电压的值v0大时(步骤s7为“否”),充电调节部5设为不可对蓄电元件100进行充电,确立不可充电标志(步骤s9)。该不可充电标志确立时,则停止充电装置1向蓄电元件100的充电。而且,充电标志确立期间禁止充电装置1向蓄电元件100的充电。

另外,也可以通过反馈控制而进行以上的流程,优选通过反馈控制而控制充电电压。

根据以上的充电装置1及充电方法,以负极124的电位不低于析出电位的方式对蓄电元件100进行充电,因此,能够抑制负极124的金属离子(本实施方式中为锂离子)的析出并提高上限电压(提升至不产生上述析出的充电电压的范围的上限值附近)。由此,能够抑制蓄电元件100的劣化并确保蓄电元件100的再生电力接受性能。

本实施方式的充电装置1及充电方法中,能够通过测定容易测定的充电时间、蓄电元件100的温度、充放电时的电流及蓄电元件100的电压而控制上限电压。由此,能够容易地抑制蓄电元件100的劣化并确保蓄电元件100的再生电力接受性能。

本实施方式的充电装置1及充电方法中,事先在存储部3储存有使充电时间、蓄电元件100的温度及soc、和与它们对应且基于析出电位的上限电压的值相关联的数据311。因此,如果得到充电时间、蓄电元件100的温度及soc,则只要参照数据311,就容易得到像负极124的电位不低于析出电位那样的上限电压。其结果是,能够更容易地抑制蓄电元件100的劣化并确保蓄电元件100的再生电力接受性能。

另外,不言而喻,本发明的蓄电元件的充电装置及充电方法不限定于上述实施方式,在不脱离本发明的宗旨的范围内可加以各种变更。例如,能够在某实施方式的构成中追加其它实施方式的构成,另外,可以将某实施方式的构成的一部分置换为其它的实施方式的构成。另外,可以削减某实施方式的构成的一部分。

上述实施方式的充电装置1及充电方法用于混合动力车辆,但不限定于该构成。也可以用于其它机械、装置等。另外,也可以以充电装置单体来使用。

上述实施方式的充电装置1及充电方法中,在求上限电压的值时,使用充电时间、蓄电元件100的温度及soc的全部,但不限定于该构成。上限电压的值因与充电时间、蓄电元件100的温度及soc各自具有依存性,所以基于这些充电时间、蓄电元件100的温度及soc中的至少一个来求即可。也可以还考虑蓄电元件的暂时的输出降低率(参照图8)来求上限电压的值。优选在暂时的输出降低率大时进行降低充电上限电压的控制。使用该暂时的输出降低率时,例如,也可以按照图9所示的流程,进行充电装置1向蓄电元件100充电时的上限电压的控制。在该图9所示的控制中,通过运算部4计算soc时(步骤s2),该运算部4则根据所测定的电流或电压进一步计算出蓄电元件100的暂时的输出降低率(步骤s10),在所算出的暂时的输出降低率为5%以下的情况下(步骤s11为“是”),通过参照储存于存储部3的通常的表311,求上限电压的值(步骤s12)。另一方面,通过运算部4算出的暂时的输出降低率比5%大的情况下(步骤s11为“否”),运算部4通过参照考虑了储存于存储部3的暂时的输出降低率的表(即,和通常的表311不同的表),求上限电压的值(步骤s13)。以下的步骤与图7所示的控制相同。

另外,在蓄电元件100的充电装置及充电方法中,也可以进行图10及图11所示的控制。在这些控制中,如果所取得的电压值接近上限电压v0,则允许充电,但限制充电电流。具体而言,如以下所述。

首先,对不使用暂时的输出降低率的情况(参照图10)进行说明。

直至步骤s6为止,与图7所示的控制相同。接着,充电调节部5通过测定部2取得蓄电元件100的电压值vreal时(步骤s6),对该取得的电压值vreal和调节后的上限电压的值v0乘以增加规定的系数α(低于1的系数:在图10所示的例子中,α=0.95)所得的阈值αv0进行比较。如果所取得的电压值vreal为阈值αv0以下(步骤s15为“是”),则充电调节部5允许向蓄电元件100的充电(步骤s8)。由此,持续充电装置1向蓄电元件100的充电(即,返回步骤s1)。这时,若后述的不可充电标志确立(步骤s9),则充电调节部5撤下不可充电标志。

所取得的电压值vreal比阈值αv0大时(步骤s15为“否”),充电调节部5持续比较所取得的电压值vreal和调节后的上限电压的值v0。如果所取得的电压值vreal为调节后的上限电压的值v0以下(步骤s7为“是”),则充电调节部5允许向蓄电元件100的充电,但限制对蓄电元件100供给的电流(充电电流)的值(步骤s16)。另一方面,若所取得的电压值vreal比调节后的上限电压的值v0大(步骤s7为“否”),则充电调节部5设为不可向蓄电元件100充电,确立不可充电标志(步骤s9)。

接着,对使用了暂时的输出降低率的情况(参照图11)进行说明。

直至步骤s6为止,与图9所示的控制相同。若测定部2取得蓄电元件100的电压值vreal(步骤s6),则充电调节部5对该取得的电压值vreal和调节后的上限电压的值v0乘以规定的系数α(低于1的系数:在图11所示的例子中,α=0.95)所得的阈值αv0进行比较。若取得的电压值vreal为阈值αv0以下(步骤s15为“是”),则充电调节部5允许对蓄电元件100的充电(步骤s8)。由此,持续充电装置1向蓄电元件100的充电(即,返回步骤s1)。这时,若后述的不可充电标志确立(步骤s9),则充电调节部5撤下不可充电标志。

所取得的电压值vreal比阈值αv0大时(步骤s15为“否”),充电调节部5接着对取得的电压值vreal和调节后的上限电压的值v0进行比较。若所取得的电压值vreal为调节后的上限电压的值v0以下(步骤s7为“是”),则充电调节部5允许向蓄电元件100的充电,但限制对蓄电元件100供给的电流(充电电流)的值(步骤s16)。另一方面,在所取得的电压值vreal比调节后的上限电压的值v0大时(步骤s7为“否”),充电调节部5设定为不可向蓄电元件100充电,并确立不可充电标志(步骤s9)。

图12是另一实施方式的电池模块(蓄电装置)的框图。电池模块20也可以具有串联连接的多个非水电解质蓄电元件30、管理这些蓄电元件30的蓄电池管理器50及检测流经蓄电元件30的电流的电流传感器40。该电池模块被充电器10充电,对驱动车辆驱动用的电动机等的逆变器(负载10)供给直流电力。蓄电元件30例如也可以是使用了石墨系材料的负极活性物质和limepo4等磷酸铁类的正极活性物质的锂离子电池。

蓄电池管理器50具备控制部60、电压测量部70、和电流测量部80。控制部60包括中央处理装置(cpu)61和存储器63。在存储器63中存储有用于控制蓄电池管理器50的动作(图7、图9所示的动作)的各种程序。蓄电池管理器50也可以通过在一个或多个基板上安装各种器件而构成。

电压测量部70经由电压探测线与蓄电元件30的两端分别连接,每隔规定期间测量各蓄电元件30的电压v[v]。电流测量部80经由电流传感器40测量流经蓄电元件30的电流。

电池模块20也可以是电动车(ev)、混合动力电动车(hev)、插入式混合动力电动车(phev)等电动车辆驱动用的电池模块。也可以通过交流发电机,以短时间且大电流进行充电(例如,5ca~10ca、10~30秒)。

电池模块20也可以构成为在单一的容器之中收纳蓄电元件30、电流传感器40、蓄电池管理器50的电池组。电池组也可以是搭载于车辆、电动车、船舶、飞机等移动体上的用于发动机起动的12v电源。电池组搭载于车辆的情况下,优选进行向车辆驱动辅助装置或辅机的电源供给。

电池模块20或电池组也可以是进行向车辆驱动辅助装置或辅机的电源供给的48v电源。

电池模块20或电池组进行对车辆驱动辅助装置和辅机的电源供给的情况下,具体的使用方式的例子如下。

关于车辆驱动辅助装置的电池模块20或电池组使用方式的例子包括ev行驶、低速ev行驶(驻车时、拥堵时)、发动机起动、从怠速停止起的发动机重启、减速时再生、电动提升(电动机辅助)、电动涡轮增压。

有关向辅机的电源供给的电池模块20或电池组使用方式的例子,包括向空调的电源供给、向电动稳定器(stabilizer)的电源供给、向除雾器的电源供给、用于运转支援系统或者自动运转的电源供给。

图12的例子中,在收纳蓄电元件30的容器之中配置有控制部60,但本发明不限定于该例。控制部也可以配置在与蓄电元件分开的部位。例如,车辆所具备的控制部也可以承担作为充电电压控制器的功能。

图13表示在车辆上搭载有交流发电机alt、启动发电机st、作为12v电源的铅蓄电池(辅助蓄电元件或辅助蓄电装置)、作为12v电源或48v电源的锂离子电池lib(蓄电元件或蓄电装置)的例子。铅蓄电池的充电状态低时,相比锂离子电池lib,也可以优先对铅蓄电池进行充电。辅助蓄电元件(或辅助蓄电装置)不限定于铅蓄电池,也可以是其它的电池,也可以是电容器。出于冗余化的目的,优选辅助蓄电元件是锂离子电池以外的蓄电元件。

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