本发明涉及一种充电控制装置,其控制二次电池的充电。
背景技术:
1、近年来,从减少二氧化碳的排放,降低对地球环境方面的不良影响等的观点出发,正在普及纯电汽车(electric vehicle,ev)和混合动力汽车(hybrid electric vehicle,hev)等的电动车辆。在电动车辆上,在大多情况下搭载锂离子电池。锂离子电池在正极与负极之间具有含有锂离子的电解液,并且具有将电解液分隔为正极侧与负极侧的隔膜。
2、目前,锂离子电池大多在负极上使用碳。另一方面,以能量密度的改善等为目的,正在研究对负极使用锂金属。
3、[先前技术文献]
4、(专利文献)
5、专利文献1:美国专利第10727545号
技术实现思路
1、[发明所要解决的问题]
2、与对负极使用碳的现有的一般性锂离子电池相比,对负极使用锂金属的锂金属电池存在以下问题。
3、即,关于现有的一般性锂离子电池,在充电时,电解液中的锂离子会蓄积于石墨层之间,在放电时,所述蓄积的锂离子会释放在电解液中。另一方面,关于锂金属电池,在充电时,电解液中的锂离子会作为锂金属而析出于负极,在放电时,所述负极的锂金属会作为锂离子溶出在电解液中。因此,由于反复进行充电及放电,而反复进行锂金属的析出及溶出。
4、如果由于所述析出及溶出的反复进行,在新品时整齐干净地结晶化的负极的锂金属被多孔化,并引发树状的成长,则会在负极与正极之间形成微短路,而锂金属电池的自放电速度会变大。
5、如果放之不管,则短路的形成会进一步加剧,自放电速度会进一步加速。其结果是,例如在运用电动车辆时,锂金属电池的电压立刻下降,电动车辆的可续航距离下降。
6、对于此问题,可以考虑借由恢复充放电模式进行充电的对策,所述恢复充放电模式是使锂金属电池暂且充分放电后,也就是使负极的锂金属充分溶出后,缓慢地花费时间进行充电,由此使锂金属在负极结晶化为更大的尺寸的模式。
7、然而,微短路的形成速度因锂金属电池的负极、正极、电解液、隔膜、充放电条件等的各种条件而不同。因此,难以判断应在哪一时刻执行基于恢复充放电模式的充电,也就是难以随时判断是否需要基于恢复充放电模式进行充电。
8、具体而言,例如考虑以作为锂金属电池的开路电压等的电池电压低于阈值为条件,判定为存在微短路并判定为需要基于恢复充放电模式进行充电。然而,包括锂金属电池在内的各种电池一般而言,如果蓄电容量变大,则即使出现微短路路径,开路电压的下降也变小。因而,与锂金属电池彼此之间的电池电压的不均相比,由微短路引起的电压下降的大小不够大,因而难以进行微短路的判定,难以判断是否需要基于恢复充放电模式进行充电。
9、本发明是鉴于上述情况而成,目的在于精度良好地判定是否需要基于恢复充放电模式进行充电。
10、[解决问题的技术手段]
11、本发明人发现只要基于自放电速度的时间序列下的变化来判定是否需要基于恢复充放电模式进行充电,而非基于电池电压的大小本身或自放电速度的大小本身来进行判定,便可以精度良好地判定是否需要,从而完成了本发明。本发明是以下(1)~(9)的充电控制装置。
12、(1)一种充电控制装置,使作为将锂金属用于负极的二次电池的锂金属电池借由规定的常规充电模式与恢复充放电模式进行充电,所述恢复充放电模式是使前述锂金属电池暂且放电后,比前述常规充电模式的情况下更花费时间进行充电的模式,并且,所述充电控制装置具备:
13、侦测部,对作为前述锂金属电池的电压的电池电压进行侦测;
14、运算部,基于前述电池电压的变化,对前述锂金属电池的自放电速度进行运算;
15、记录部,记录前述自放电速度的历史;及,
16、判定部,基于前述历史中时间序列下的前述自放电速度的变化,判定是否需要基于前述恢复充放电模式进行充电。
17、根据本构造,基于自放电速度的时间序列下的变化来判定是否需要基于恢复充放电模式进行充电,而非基于电池电压的大小本身或自放电速度的大小本身来进行判定。因此,由于对比的对象是过去的自放电速度,因而即使在锂金属电池彼此之间存在电池电压的不均的情况下等,也可以精度良好地进行该判定。以上,根据本构造,可以精度良好地判定是否需要基于恢复充放电模式进行充电。
18、(2)根据前述(1)所述的充电控制装置,其中,前述判定部以前述自放电速度增加为条件,判定为需要基于前述恢复充放电模式进行充电。
19、锂金属电池在新品时的状态下,自放电速度相对较高,但当开始使用后,电极等会逐渐适应,因而自放电速度大多会逐渐减少。然而,当发生微短路时,自放电速度会转为增加。根据本构造,可以捕捉所述时刻,判定为需要基于恢复充放电模式进行充电。
20、(3)根据前述(1)或(2)所述的充电控制装置,其具有:切换部,在由前述判定部判定为需要基于前述恢复充放电模式进行充电时,允许从前述常规充电模式切换为前述恢复充放电模式。
21、根据本构造,可以仅在需要基于恢复充放电模式进行充电时,允许从常规充电模式切换为恢复充放电模式。
22、(4)根据前述(1)至(3)中任一项所述的充电控制装置,其具有:维护提醒部,在由前述判定部判定为需要基于前述恢复充放电模式进行充电时,发出维护提醒。
23、根据本构造,可以在需要基于恢复充放电模式进行充电时,将该意旨通知给用户等。
24、(5)根据前述(1)至(4)中任一项所述的充电控制装置,其具有:温度侦测部,对作为前述锂金属电池的温度的电池温度进行侦测;
25、前述运算部基于侦测到的前述电池电压与侦测到的前述电池温度,对在规定温度且规定充电状态下的前述自放电速度进行运算。
26、根据本构造,可以校正因温度差产生的自放电速度的误差。因此,可以更精度良好地判定是否需要基于恢复充放电模式进行充电。
27、(6)根据前述(1)至(5)中任一项所述的充电控制装置,其中,前述锂金属电池搭载于电动车辆,
28、前述判定部基于相对于前述电动车辆的行驶距离及运用时间之中的一者的增加而言的前述自放电速度的变化,来判定是否需要基于前述恢复充放电模式进行充电。
29、自放电速度容易因行驶距离或运用时间增加而增加。在这一方面,判定部可以基于相对于行驶距离及运用时间之中的一者的增加而言的自放电速度的变化,来判定是否需要基于恢复充放电模式进行充电,并转移至恢复充放电模式。因此,相较于以下情况,即,基于相对于自新品时起的单纯的经过时间的增加而言的自放电速度的变化,来判定是否需要基于恢复充放电模式进行充电的情况,可以更精度良好地判定是否需要,并转移至恢复充放电模式。
30、(7)根据前述(1)至(6)中任一项所述的充电控制装置,其具有:
31、温度侦测部,对作为前述锂金属电池的温度的电池温度进行侦测;
32、表格,按照多个前述自放电速度的每个区段且按照多个前述电池温度的每个区段,对作为在前述恢复充放电模式下放电时的电流值的放电电流值、与作为前述放电需要的时间的放电时间进行了保存;及,
33、设定部,根据由前述运算部运算出的前述自放电速度、由前述温度侦测部侦测到的前述电池温度、及前述表格,来设定前述恢复充放电模式下的前述放电电流值与前述放电时间。
34、最佳的放电电流值及放电时间因自放电速度及电池温度而不同。在这一方面,设定部根据自放电速度及电池温度,来设定基于表格的放电电流值及放电时间,因此容易设定最佳的放电电流值及放电时间。
35、(8)根据前述(1)至(7)中任一项所述的充电控制装置,其具有:温度控制部,以前述锂金属电池的温度为规定温度以上为条件,允许基于前述恢复充放电模式进行充电。
36、从保护锂金属电池的观点出发,恢复充放电模式下的放电优选在规定温度以上进行。在这一方面,温度控制部以锂金属电池的温度为规定温度以上为条件,允许基于恢复充放电模式进行充电,所以可以有效率地保护锂金属电池。
37、(9)根据前述(1)至(8)中任一项所述的充电控制装置,其具有:维护提醒部,在由前述判定部判定为需要基于前述恢复充放电模式进行充电时,发出维护提醒,在前述恢复充放电模式下的放电完成时,将前述维护提醒解除。
38、根据本构造,可以借由维护提醒部,自动进行维护提醒的发出及解除。
39、(发明的效果)
40、如上所述,根据前述(1)的构造,可以精度良好地判定是否需要基于恢复充放电模式进行充电。进而,根据引用前述(1)的前述(2)~(9)的构造,可以获得各自的追加效果。
1.一种充电控制装置,使作为将锂金属用于负极的二次电池的锂金属电池借由规定的常规充电模式与恢复充放电模式进行充电,所述恢复充放电模式是使前述锂金属电池暂且放电后,比在前述常规充电模式的情况下更花费时间进行充电的模式,并且,所述充电控制装置具备:
2.根据权利要求1所述的充电控制装置,其中,前述判定部以前述自放电速度增加为条件,判定为需要基于前述恢复充放电模式进行充电。
3.根据权利要求1或2所述的充电控制装置,其具有:切换部,在由前述判定部判定为需要基于前述恢复充放电模式进行充电时,允许从前述常规充电模式切换为前述恢复充放电模式。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的充电控制装置,其具有:维护提醒部,在由前述判定部判定为需要基于前述恢复充放电模式进行充电时,发出维护提醒。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的充电控制装置,其具有:温度侦测部,对作为前述锂金属电池的温度的电池温度进行侦测;
6.根据权利要求1至5中任一项所述的充电控制装置,其中,前述锂金属电池搭载于电动车辆,
7.根据权利要求1至6中任一项所述的充电控制装置,其具有:温度侦测部,对作为前述锂金属电池的温度的电池温度进行侦测;
8.根据权利要求1至7中任一项所述的充电控制装置,其具有:温度控制部,以前述锂金属电池的温度在规定温度以上为条件,允许基于前述恢复充放电模式进行充电。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的充电控制装置,其具有:维护提醒部,在由前述判定部判定为需要基于前述恢复充放电模式进行充电时,发出维护提醒,在前述恢复充放电模式下的放电完成时,将前述维护提醒解除。