JP5894394B2 - 二次電池制御システム - Google Patents
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Description
(1)リチウムの補充(もしくは除去)後に、再び各電極の開回路電位(OCP:Open Circuit Potential)を計測して充電状態(SOC)を計算することで、補充(または除去)量の妥当性を検証する動作が必要となる。
(2)大電流でリチウムを補充(または除去)した場合には、開回路電位を計測する際には電池内部の状態が化学的に平衡状態になるまで待機する必要がある。また待機時間を少なくするためには、小電流で補充(または除去)しなければならず、何れにせよ短時間で補充(または除去)することができない。
本願発明によれば、特に、劣化診断回路と、充放電・補充・除去実行回路と、容量調整回路とを備えることにより、簡便にリチウム二次電池等二次電池の長寿命化を図ることのできる二次電池制御システムを提供することができる。
まず、本願発明の二次電池制御システムで用いるロッキングチェア型のリチウムイオン二次電池の構成について記載する。図1では捲回型電池を例として、片側断面図を示している。この二次電池は、正極、負極以外に、電池缶の側面を第3極とする電池であり、第3極として例えば金属リチウム箔を接続している。この第3極を通して正極および負極の電位をモニタリングできる他、それぞれの電極で電池反応以外に消費されたリチウムイオンを補充、除去することが可能となる。
ALixC6 + BLi^+ + Be^− → ALix’C6
の電極反応式から、A=B/(x’−x)として求めることができる。
(正極の開回路電位)=A+B・(1−x)+C・(1−x)^2+D・(1−x)^3+E・(1−x)^4+F・(1−x)^5+G・exp(H・x^I)
(負極の開回路電位)=J+K・exp(−L・x)+M・exp(−N・x^2)+O・exp(−P・x^3)
ここで、各パラメータの一例を示せば、
A=3.333、B=0.3719、C=2.781、D=−16.68、E=35.94、F=−22.97、G=0.3012、
H=−1.814、I=160.7、J=0.04173、K=0.4572、L=14.61、M=0.8244、N=7.493、
O=0.02349、P=1.216
などである。
(負極へのリチウムイオン補償量)=(負極の劣化前後の化学量論係数の差分)×(劣化後の電池反応に寄与する負極の活物質モル量)
(正極へのリチウムイオン補償量)=(正極の劣化前後の化学量論係数の差分)×(劣化後の電池反応に寄与する正極の活物質モル量)
の計算式により算出する。これにより、容量低下の原因である(i)電池反応に寄与する活物質量の減少と、(ii)電池の充放電反応以外の副反応によってリチウムの消費とを分離することができ、(ii)起因の正味のリチウムの補償が可能となる。なお、劣化電池を充電(または放電)する所定電圧は、第3電極からのリチウムの補償の際に、第3電極へのリチウムのデンドライト析出を抑制するためにフル充電状態が望ましい。
Claims (13)
- 正極、負極および正極と負極に電気伝導を担うイオンを補償する第3電極を有する二次電池と、
前記二次電池の前記正極、前記負極および前記第3電極に接続されたセル選択回路と、
前記二次電池の劣化前と劣化後の活物質モル量と電気伝導を担うイオンとなる元素の化学量論係数とを求めるための充放電・補充・除去実行回路と、
前記二次電池の開回路電位を検出する電圧検出回路と、
前記二次電池の活物質モル量および、開回路電位と電気伝導を担うイオンとなる元素の化学量論係数との関係を記録するメモリ領域と、
前記二次電池の劣化前と劣化後での前記二次電池の活物質モル量および、開回路電位と電気伝導を担うイオンとなる元素の化学量論係数との関係を用いて前記二次電池の前記正極と前記負極への前記イオンの補償量を算出する劣化診断回路と、
前記充放電・補充・除去実行回路と共に、前記劣化診断回路により算出された前記イオンの補償量を前記第3電極から前記正極及び/又は前記負極に補償する容量調整回路とを
有することを特徴とする二次電池制御システム。 - 前記セル選択回路と、前記充放電・補充・除去実行回路と、前記電圧検出回路とがセルコントローラー内に纏めて搭載され、
前記メモリ領域と、前記劣化診断回路と、前記容量調整回路とがバッテリーコントローラー内に纏めて搭載され、
前記セルコントローラーと前記バッテリーコントローラーはそれぞれに通信回路を備え、前記通信回路を介して互いに情報をやり取りするものであることを特徴とする請求項1記載の二次電池制御システム。 - 前記セルコントローラーは更に温度検出回路を備え、前記温度検出回路により求められた温度は、前記メモリ領域に記録されると共に前記劣化診断回路が前記二次電池の前記正極と前記負極への前記イオンの補償量を算出する際に用いられることを特徴とする請求項2記載の二次電池制御システム。
- 前記セルコントローラーは、前記二次電池に前記イオンを補償するための電源を更に有することを特徴とする請求項2記載の二次電池制御システム。
- 前記二次電池はロッキングチェア型の二次電池であることを特徴とする請求項1記載の二次電池制御システム。
- 前記劣化診断回路は、前記二次電池に前記イオンが補償されたあとの前記二次電池の寿命を診断する機能を有することを特徴とする請求項1記載の二次電池制御システム。
- 前記充放電・補充・除去実行回路と前記容量調整回路とを用いて前記二次電池に前記イオンを補償する際、前記二次電池はフル充電の状態であることを特徴とする請求項1記載の二次電池制御システム。
- 前記二次電池は複数備えられており、前記セル選択回路は複数の前記二次電池を個別に選択する機能を有することを特徴とする請求項1記載の二次電池制御システム。
- 正極および負極、電気伝導を担うイオンを補償できる第3電極を有する二次電池を複数個直並列に接続して構成される電池モジュールと、
セルコントローラーと、バッテリーコントローラーとを具備し、
前記セルコントローラーは、
前記イオンを補償する二次電池を前記電池モジュールの中から選択するセル選択回路と、前記イオンを補償するための電源および充放電・補充・除去実行回路と、前記二次電池の劣化状態を検出するための電圧検出回路および温度検出回路と、前記バッテリーコントローラーとの間で情報をやり取りする通信回路とを有し、
前記バッテリーコントローラーは、
前記二次電池の劣化を診断する劣化診断回路と、前記充放電・補充・除去実行回路と共に、前記劣化診断回路により算出された前記イオンの補償量を前記第3電極から前記正極および/又は前記負極に補償する容量調整回路と、前記劣化診断回路により診断した前記二次電池の状態を記録するメモリ領域と、前記セルコントローラーとの間で情報をやり取りする通信回路とを有し、
前記劣化診断回路は、
劣化前の前記二次電池に対して、前記温度検出回路と前記電圧検出回路により検出した温度、電圧により、前記二次電池の前記正極と前記負極の活物質モル数と電気伝導を担うイオンとなる元素の化学量論係数を算出し、算出した前記活物質モル数と電気伝導を担うイオンとなる元素の化学量論係数を前記メモリ領域に記録する機能と、
かつ劣化後の前記二次電池に対して、前記温度検出回路と前記電圧検出回路により検出した温度、電圧により、前記二次電池の前記正極と前記負極の活物質モル数と電気伝導を担うイオンとなる元素の化学量論係数を算出し、前記メモリ領域に記録されているデータと比較して前記イオン補償量を算出し、補償後の電池寿命を診断する機能と、
前記電池寿命であると診断された前記二次電池に対しては、前記メモリ領域に電池が寿命であることを記録する機能とを備え、
前記容量調整回路および前記充放電・補充・除去実行回路は、電池寿命ではないと診断された前記二次電池に対しては、前記イオンの補償動作を行う機能を備える
ことを特徴とする二次電池制御システム。 - 前記電池モジュールの直列接続された二次電池もしくは複数本の組電池は、容量回復後に夫々の充電状態が揃うように制御されることを特徴とする請求項9に記載の二次電池制御システム。
- 揃えられる前記充電状態は、40%から60%の間の何れかの値であることを特徴とする請求項10に記載の二次電池制御システム。
- 前記電池モジュールの並列接続された二次電池もしくは複数本の組電池は、容量回復後に夫々の容量が揃うように制御されることを特徴とする請求項9に記載の二次電池制御システム。
- 前記電池モジュールの並列接続された二次電池もしくは複数本の組電池は、容量回復後に夫々の電圧が揃うように制御されることを特徴とする請求項9に記載の二次電池制御システム。
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Families Citing this family (12)
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---|---|---|---|---|
WO2015037068A1 (ja) * | 2013-09-11 | 2015-03-19 | 株式会社日立製作所 | 蓄電システム |
JP2016051570A (ja) * | 2014-08-29 | 2016-04-11 | 株式会社日立製作所 | リチウムイオン電池システム |
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KR102270870B1 (ko) | 2017-07-10 | 2021-07-01 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 리튬 이차전지의 회생 방법 |
CN107482267A (zh) * | 2017-09-18 | 2017-12-15 | 北京卫蓝新能源科技有限公司 | 一种电池充放电装置、电源管理***及方法 |
US20190089015A1 (en) * | 2017-09-18 | 2019-03-21 | StoreDot Ltd. | In-operation lithiation according to soh monitoring |
KR102279000B1 (ko) * | 2018-02-23 | 2021-07-20 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 이차전지 용량 회복 방법 및 이차전지 용량 회복 장치 |
CN110112479B (zh) * | 2019-04-25 | 2021-11-19 | 浙江锋锂新能源科技有限公司 | 一种高容量保持率锂离子电池的充放电方式 |
JP2021150028A (ja) * | 2020-03-16 | 2021-09-27 | 株式会社日立ハイテク | 容量回復装置、容量回復方法および二次電池システム |
JP2021150008A (ja) * | 2020-03-16 | 2021-09-27 | 株式会社日立ハイテク | 電池容量の回復量診断方法 |
CN113823850A (zh) * | 2020-06-19 | 2021-12-21 | 比亚迪股份有限公司 | 锂离子电池 |
WO2022034717A1 (ja) * | 2020-08-12 | 2022-02-17 | 株式会社日立ハイテク | 容量回復装置およびプログラム |
Family Cites Families (6)
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JP3807206B2 (ja) * | 2000-08-22 | 2006-08-09 | 新神戸電機株式会社 | 密閉型鉛蓄電池 |
JP2002324585A (ja) * | 2001-04-24 | 2002-11-08 | Japan Storage Battery Co Ltd | 非水電解質二次電池およびその容量回復方法 |
EP2206190A4 (en) * | 2007-09-14 | 2012-07-11 | A123 Systems Inc | RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY WITH REFERENCE ELECTRODE FOR MONITORING THE STATE OF HEALTH |
JP2009199936A (ja) * | 2008-02-22 | 2009-09-03 | Nissan Motor Co Ltd | 電源システムおよびこれを搭載した車両ならびに電源システムの制御方法 |
JP2010175496A (ja) * | 2009-02-02 | 2010-08-12 | Furukawa Battery Co Ltd:The | 組電池の劣化判定装置を備えた電源装置 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2813605C1 (ru) * | 2023-07-26 | 2024-02-13 | Акционерное общество "Энергия" (АО "Энергия") | Электрохимическая ячейка для определения удельной емкости электродного материала |
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