CN101953015A - 组电池的充电方法及电池充电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种组电池的充电方法以及电池充电系统。所述电池充电系统包括:组电池,将采用阀控式铅蓄电池的二次电池并联连接多个,其中所述阀控式铅蓄电池是在彼此相对配置的板状的正极与负极之间配设有浸渍电解液的隔膜的电池;以及多个充电部,对应于所述各二次电池而被设置,且分别对与其相对应的二次电池进行充电,其中,所述各充电部执行多段恒流充电,即,重复预先设定的多次的恒流充电,并且,每当重复该恒流充电时减少所述设定电流值,其中,所述恒流充电,对各自对应的二次电池供给指定的设定电流值的电流,直至该各对应的二次电池的端子电压达到指定的充电终止电压为止。
Description
技术领域
本发明涉及一种由阀控式铅蓄电池构成的组电池的充电方法及对此种组电池进行充电的电池充电系统。
背景技术
在抑制二氧化碳排放及石油资源的枯竭的呼声日益高涨的时代,人们期待着仅以铅蓄电池等二次电池为动力的小型车辆的开发。其中,铅蓄电池由于耐用性强且重量适宜,而被认为可用作例如运输车辆的动力源。
铅蓄电池在过充电时,电解液(硫酸)中的水分会发生电分解。基于此现象,例如有允许补充因水的电分解而损失的水的液式铅蓄电池和使电分解的氧气再次作为水还原而不需要补充水的阀控式铅蓄电池。迄今为止,作为叉车等运输车辆的动力源,一般使用虽需要补充水但耐用性强的液式铅蓄电池。
作为由多个液式铅蓄电池构成的组电池的结构,采用将多个液式铅蓄电池串联连接(例如将60个电池串联连接),或者将串联连接有多个液式铅蓄电池的串联电路并联连接(例如将串联连接有6个电池的10个串联电路并联连接)的结构。
当考虑以上述结构进行充电时,则在前者的结构下,必须以高电压规格的充电装置进行充电,因而须费时费力将商用电源电压高压化。另一方面,在后者的结构下,能够以低电压规格的充电装置进行充电,因此能够直接使用商用电流。液式铅蓄电池如果以超过2时间率的高时间率进行充电,则效率便会下降,因此使用相对较小的充电电流。因此,在如同后者的结构那样,将多个液式铅蓄电池的串联电路并联连接的结构中,向各串联电路并联地供给充电电流相对较容易。
而且,液式铅蓄电池受零件电阻的影响较小,因而,即使在像后者的结构那样将多个液式铅蓄电池的串联电路并联连接的情况下,各串联电路相互间的电阻值的差异也较小,因此可以使向各电路分流的充电电流值的差异减小到可以忽略的程度。因此,在液式铅蓄电池的情况下,采用后者的结构时的缺点较少,比前者的结构更为有利。
另一方面,影响比零件电阻大的反应电阻与电解液量成反比,因此电解液量少于液式铅蓄电池的阀控式铅蓄电池中,反应电阻更容易变大。因此,在阀控式的情况下,内阻(零件电阻+反应电阻)更容易产生偏差。因此,阀控式铅蓄电池与液式铅蓄电池相比,并不适合并联充电。
因此,在液式铅蓄电池中,通过将多个液式铅蓄电池的串联电路并联连接,并联地对各液式铅蓄电池进行充电,从而可实现良好的充电。因此,作为将由液式铅蓄电池构成的串联电路并联连接的组电池的充电方法,在将各个串联电路并联的状态下分别连接充电装置,并分别控制各串联电路而充电的方法(例如日本专利公开公报特开昭55-053140号)不仅繁杂,而且存在因各个充电装置的额定电流范围内的误差导致每个串联电路的充电容量产生偏差的可能性,因此对此方法有所避讳。
发明内容
然而,近年来,随着在24小时运转的工厂中连续使用叉车等运输车辆的机会增加,人们期望一种不需要补充水的阀控式铅蓄电池来作为动力源。为了响应此要求,构成了将串联连接有多个阀控式铅蓄电池的串联电路并联连接而成的组电池,观察到了因重复进行充电,容量显著下降的问题。
本发明的目的在于提供一种能够降低对采用阀控式铅蓄电池的组电池反复充电时的容量下降的组电池的充电方法及电池充电系统。
本发明所涉及的电池充电系统包括:组电池,将采用阀控式铅蓄电池的二次电池并联连接多个,所述阀控式铅蓄电池是在彼此相对配置的板状的正极与负极之间配设有浸渍电解液的隔膜的电池;以及多个充电部,对应于所述各二次电池而被设置,且分别对与其相对应的二次电池进行充电,其中,所述各充电部执行多段恒流充电,即,重复预先设定的多次的恒流充电,并且,每当重复该恒流充电时减少所述设定电流值,其中,所述恒流充电,对各自对应的二次电池供给指定的设定电流值的电流,直至该各对应的二次电池的端子电压达到指定的充电终止电压为止。
而且,本发明提供组电池的充电方法,其中,所述组电池将采用阀控式铅蓄电池的二次电池并联连接多个,所述阀控式铅蓄电池是在彼此相对配置的板状的正极与负极之间配设有浸渍电解液的隔膜的电池,其特征在于包括以下工序:充电工序,通过对应于所述各二次电池而设置的多个充电部,重复进行预先设定的多次恒流充电,并且,每当重复该恒流充电时让所述设定电流值减少,从而执行多段恒电流充电,其中,所述恒流充电是指向各自对应的二次电池供给指定的设定电流值的电流直至该各对应的二次电池的端子电压达到指定的充电终止电压为止的充电。
根据该结构,在对将采用阀控式铅蓄电池的二次电池并联连接多个而构成的组电池进行多段恒流充电时,各二次电池在每次减少充电电流值的情况下被重复多次恒流充电,所述恒流充电,直到端子电压达到指定的充电终止电压为止,供给指定的设定电流值的电流。于是,在充电电流值较大的初期的恒流充电中,层化(stratification)程度较深(层化程度较重)的二次电池的端子电压的上升要快于层化程度较浅(层化程度较轻)的二次电池,因此能够以短时间结束恒流充电。
并且,当以大电流值进行充电的初期的恒流充电在短时间结束时,层化程度较重的二次电池通过多段恒流充电初期的恒流充电所充电的电量要少于层化程度较轻的二次电池,因此在层化程度较重的二次电池中,其不足部分将通过多段恒流充电末期的充电电流值较小的恒流充电而得到充电。于是,层化程度较重的二次电池以少于层化程度较轻的二次电池的电流值进行充电的期间变长,因此多段恒流充电的充电时间整体长于层化程度较轻的二次电池。因而,层化程度较重的二次电池的充电时间变长,层化程度较轻的二次电池的充电时间变短。
此处,层化随着充电时间越长而被消除得越多,因此在并联连接的多个二次电池相互间,即使层化的程度存在偏差,层化程度较重的二次电池的充电时间长于层化程度较轻的二次电池而使层化消除得更多,其结果,层化程度的偏差得到降低。并且,通过各二次电池间的层化偏差的降低,层化程度最重的阀控式铅蓄电池的层化程度得到减轻,其结果,因层化导致电池容量减少的可能性降低。于是,组电池整体的电池容量减少的可能性也降低。
附图说明
图1是表示适用了本发明所涉及的组电池的充电方法的电池充电系统的第1实施方式的方框图。
图2是表示图1所示的充电装置的结构的一例的方框图。
图3是表示图1所示的阀控式铅蓄电池的一例的结构图。
图4是表示图3所示的正极板及负极板的一例的结构图。
图5是表示图1所示的充电装置的动作的一例的流程图。
图6是表示n段恒流充电中的每个二次电池的充电动作(charging behavior)的模式图,其中,(A)表示层化程度较轻的二次电池的动作,(B)表示层化程度较重的二次电池的动作。
图7是表示阀控式铅蓄电池的正极及负极的高度与可充性的关系的图。
图8是表示本发明的第3实施方式所涉及的电池充电系统的一例的方框图。
图9是表示图8所示的充电装置的结构的一例的方框图。
图10是表示图8所示的处理部的热历程值的算出动作的一例的流程图。
图11是表示图8所示的处理部的热历程值的算出动作的一例的流程图。
图12是表示图9所示的充电装置的动作的一例的流程图。
图13是表示图9所示的充电装置的动作的一例的流程图。
图14是表示伴随图8所示的充电装置的充电的二次电池的端子电压V与充电电流I的变化的一例的说明图。
图15是表示伴随图8所示的充电装置的充电的二次电池的端子电压V与充电电流I的变化的一例的说明图。
图16是表示n段恒流充电中的每个二次电池的充电动作的模式图,其中,(a)表示层化程度较重的二次电池的动作,(b)表示层化程度较轻的二次电池的动作。
图17是表示本发明的第4实施方式所涉及的电池充电系统的一例的方框图。
图18是表示图17所示的充电装置的结构的一例的方框图。
图19是表示各二次电池的配设状态的一例的说明图。
图20是用于对存储部中存储的温度信息的一例进行说明的说明图。
图21是表示由处理部对应于各二次电池所设定的充电终止电压的一例的说明图。
图22是表示各二次电池的配设状态的另一例的说明图。
图23是用于对存储部中存储的温度信息的一例进行说明的说明图。
图24是表示由处理部对应于各二次电池所设定的充电终止电压的一例的说明图。
图25是表示图17所示的处理部的动作的一例的流程图。
图26是表示图18所示的充电装置的动作的一例的流程图。
图27是表示图18所示的充电装置的动作的一例的流程图。
图28是表示伴随图18所示的充电装置的充电的二次电池的端子电压V与充电电流I的变化的一例的说明图。
图29是表示伴随图18所示的充电装置的充电的二次电池的端子电压V与充电电流I的变化的一例的说明图。
具体实施方式
以下,使用附图说明用于实施本发明的具体实施方式。另外,在各附图中标注相同符号的结构表示相同结构,并省略其说明。
另外,铅蓄电池的充电反应是使正极及负极的放电生成物即硫酸铅还原成二氧化铅或海绵状铅(sponge lead)的反应,此时生成硫酸。所生成的硫酸会暂时使活性物质周边的电解液的浓度上升。浓度较高的电解液由于比重大于周围的电解液,因此会在重力的作用下沉淀到电池的下部。
其结果,引起在电池的下部电解液的浓度变高,而在上部电解液的浓度变低的现象(以下,称作层化)。因层化而硫酸的浓度变高的电解液中,一般会引起被称作硫酸盐化作用(sulfation)的硫酸铅结晶的粗大化和硫酸铅结晶的蓄积,从而造成活性物质的可充性下降。如果未掌握此现象而重复进行无谓的充电,则会导致电池容量急剧下降而寿命缩短。
发明者们进行了专心研究,结果发现上述层化的程度会根据阀控式铅蓄电池所暴露的环境温度而发生变化。具体而言,如果环境温度较低,则层化因以下所述般推测的理由而容易显著化。
亦即,在充电末期从正极产生的氧气会与正极活性物质的孔中所含的电解液发生置换,由此将该电解液挤出到外侧(隔膜侧),并且,从正极的表面脱离的氧气气泡的一部分在浸渍电解液的隔膜内上升而搅拌电解液,从而消除电解液的层化。与液式铅蓄电池相比,阀控式铅蓄电池虽然层化的产生量较少,但被氧气搅拌的电解液的量也较少,因此也难以获得上述的层化消除效果。
加上如果环境温度较低(例如不足10℃),则与环境温度较高(例如超过40℃)的情况相比,充电末期在正极的氧气产生量更少,从而无法充分获得所述层化的消除作用。在组电池中所用的数量较多且要求短时间充电的阀控式铅蓄电池中,虽然层化少于液式铅蓄电池,但对组电池整体造成的影响较大。
而且,已知阀控式铅蓄电池与液式铅蓄电池相比,环境温度对电池的劣化造成的影响更大。1个原因在于,如果不管温度如何均在相同的充电终止电压条件下进行充电,则温度越高,达到充电终止电压为止的时间则越长,亦即充电电量越多,因过充电程度加深引起大量的水的电分解,从而电解液的浓度变高。当电解液的浓度变高时,则促进正极格子(positive electrode grid)的腐蚀,从而导致寿命变短。在阀控式铅蓄电池中,无法像液式铅蓄电池一样,通过补充水和充电来使电解液浓度均等。
因此,在采用多个阀控式铅蓄电池的组电池中,一旦各阀控式铅蓄电池的温度产生偏差,各阀控式铅蓄电池中的层化程度也会产生偏差。并且,如果在层化程度有偏差的状态下使各阀控式铅蓄电池同样地充放电,则在层化程度较深的阀控式铅蓄电池中会引起硫酸盐化作用,从而导致活性物质的可充性下降,该阀控式铅蓄电池的电池容量减少。于是,组电池整体的电池容量也减少。
尤其当阀控式铅蓄电池被串联连接多个时,会因该串联电路中所含的阀控式铅蓄电池中电池容量最少的阀控式铅蓄电池,导致串联电路整体的可充放电电量受到限制,因此,因层化偏差而产生的电池容量的减少会更加显著。
本发明是基于这些见解而完成的,在将多个阀控式铅蓄电池(二次电池)并联连接后连接于负载的组电池中,尤其在将串联连接有多个阀控式铅蓄电池的串联电路(二次电池)并联连接后连接于负载的组电池中,通过采用下述结构,获得以下所示的效果。
第一,通过在各个二次电池(二次电池)上分别连接充电装置,能够配合环境温度不同的各个二次电池而进行充电。如上所述,如果在各个二次电池上分别连接充电装置,则存在因各个充电装置的额定电流范围内的误差而导致每个二次电池的充电电量产生偏差的可能性。然而,与液式铅蓄电池的情况不同,在由阀控式铅蓄电池构成的二次电池中,如果在环境温度不同(亦即层化的程度不同)的状况下并联连接而利用1个充电装置来进行充电,则充电电量的偏差大于充电装置的精度偏差。
第二,通过各个充电装置检测各个二次电池的充电电压来进行n段(多段)恒流充电,从而获得以下列举的效果。
首先,虽然因为层化,作为电解液的硫酸的浓度越往电池下部而越高,但由于正极及负极的凸片(tab)(集流部)被设在电池的上部,因此充电反应(硫酸成分从作为放电生成物的硫酸铅还原到电解液的反应)越往电池上部越容易进行(越往电池上部,硫酸越容易还原到电解液)。为了确实地消除层化,较为理想的是花时间逐渐从电池上部开始使硫酸还原到电解液,但为了缩短充电时间,适用公知的n段恒流充电(在二次电池的充电电压上升并达到指定的控制电压的时刻,阶段性地减少电流值的充电方式)较为理想。
然而,通过各个充电装置检测各个二次电池的充电电压来进行n段恒流充电,则层化越显著的二次电池,其充电所需的时间越长。亦即,层化显著的二次电池与其他二次电池相比,内阻较高,因此在充电刚开始后的第1段充电(电流值最大)中,充电电压将快速到达控制值,而充电电流逐渐变小的第2段以后的充电电量变多,其结果,与其他二次电池相比,充电所需时间延长。
这样,在容易引起层化的二次电池中,与充电所需时间成正比地确实地消除层化,但在难以引起层化的二次电池中,由于充电所需时间较短,因此无法充分消除层化。该差异最终使得各二次电池相互间的层化程度变得一致,从而每个二次电池的充电电量之差引起的问题(过放电及接下来的充电中的充电容量偏差)得到减轻。该第二效果可认为是对于层化显著的阀控式铅蓄电池,适用本发明所涉及的充电方法时所特有的效果。
以下,对本发明所涉及的具体实施方式进行说明。
(第1实施方式)
本发明的第1实施方式所涉及的组电池的充电方法及电池充电系统,例如采用将串联连接有多个阀控式铅蓄电池的串联电路(二次电池)并联连接而连接于负载的组电池的充电方法。该充电方法,在各个串联电路分别连接充电装置,各个充电装置检测各个串联电路的充电电压,并使电流值变化n-1(其中n为2以上的整数)次从而重复多次恒流充电的多段恒流充电。
图1是表示适用了本发明所涉及的组电池的充电方法的电池充电系统的第1实施方式的方框图。图1所示的电池充电系统100包括二次电池1a、1b、充电装置(充电部)2a、2b以及二极管3a、3b、4a、4b。二次电池1a、1b分别由多个阀控式铅蓄电池B串联连接而构成。并且,在电池充电系统100的外部连接负载5。
由多个阀控式铅蓄电池构成的二次电池1a与由同样的结构构成的二次电池1b并联连接,来构成组电池。在二次电池1a与1b上,分别各自连接有充电装置2a与2b。在放电时,电流从二次电池1a及1b经由二极管3a及3b被供给至负载5。在充电时,二极管3a及3b断开(close),电流从充电装置2a及2b经由二极管4a及4b被供给至二次电池1a及1b。
图2是表示图1所示的充电装置2a、2b的结构的一例的方框图。图2所示的充电装置2a、2b例如采用模拟数字转换器等构成,具备检测二次电池1a、1b的端子电压的电压检测部22、输出用于对二次电池1a、1b进行充电的充电电流的恒流电路23以及控制部21。恒流电路23例如由开关电源电路(switching power supply circuit)等构成。
控制部21例如具备执行指定的运算处理的CPU(Central Processing Unit)、存储指定的控制程序的ROM(Read Only Memory)、暂时存储数据的RAM(Random Access Memory)以及其周边电路等构成。并且,控制部21通过执行例如存储在ROM中的控制程序,来作为充电控制部211而发挥功能。
充电控制部211根据由电压检测部22检测出的二次电池1a、1b的端子电压V,控制恒流电路23的输出电流值。
另外,并联连接的二次电池的数量以及与其对应的充电装置的数量并不限于2个,只要是多个即可。而且,二次电池1a、1b并不限于由多个阀控式铅蓄电池B串联连接而构成的结构,也可以分别由1个阀控式铅蓄电池B构成。以下,以二次电池的数量及充电装置的数量是2个的情况为例进行说明。
图3是表示图1所示的阀控式铅蓄电池B的一例的结构图,所述阀控式铅蓄电池B是在由聚丙烯树脂构成的电池槽(battery case)B1内沿同一方向连接多个单位电池B2而构成。在各单位电池B2中,正极板B3、负极板B4经由以玻璃纤维为主体的隔膜B5而层叠。并且,由同极性的极板彼此通过连接条B6而一体化的极板群B7被收纳在电池槽B1内。
该极板群B7经分隔壁B8并通过连接体B9而与邻接的单位电池的极板群相连接。并且,在电池槽B1的上部,具有从各单位电池排气的排气结构B10的盖B11通过焊接而与电池槽B1一体化,从而构成阀控式铅蓄电池B。而且,在隔膜B5中,浸渍有电解液。
图4是表示图3所示的正极板B3及负极板B4的一例的结构图。正极板B3及负极板B4在格子状的中架(inner frame)B31的上侧的一端设有上框架(upper frame)B32,在中架B31的下侧的一端设有下框架(lower frame)B33,在上框架B32上连接有集流凸片(power collector tab)B34,而且,在中架B31(及上框架B32、下框架B33的一部分)填充(涂覆)有活性物质B35,正极板B3及负极板B4的一部分(大部分)被活性物质B35所覆盖。
此时,如果以上框架B32及下框架B33为上下方向配置正极板B3及负极板B4,则图4所示的长度L为被活性物质B35所覆盖的部分的重力方向的长度。正极板B3及负极板B4的长度L例如被设为100mm以上且200mm以下。
图5是表示图1所示的充电装置2a的动作的一例,亦即组电池的充电方法所涉及的多段(n段)恒流充电的一例的流程图。另外,充电装置2b与充电装置2a并行且同样地进行动作,因此省略其说明。充电装置2a、2b通过各自具备的充电控制部211的控制动作,执行以下的多段恒流充电。
首先,在多次(n次)恒流充电中所用的充电电流值Ic1至Icn例如被预先存储在充电装置2a、2b中的控制部21的ROM。关于充电电流I,在第1段恒流充电中电流值(Ic1)最大,在第2段恒流充电中电流值(Ic2)小于电流值(Ic1),在最后的第n段恒流充电中电流值(Icn)最小。
首先,在步骤S01,通过充电装置2a将充电电流I设定为充电电流值Ic1,开始第1段恒流充电C1,二次电池1a被进行充电。在步骤S02,判断连接于充电装置2a的二次电池1a的电压V是否达到第1段充电终止电压Ve1以上,如果V不足Ve1(在步骤S02为“否”),则继续进行第1段恒流充电C1,如果为Ve1以上(在步骤S02为“是”),则终止第1段恒流充电C1。
接下来,在步骤S03,通过充电装置2a将充电电流I设定为充电电流值Ic2,开始第2段恒流充电C2。在步骤S04,判断被连接的二次电池1a的电压V是否为第2段充电终止电压Ve2以上,如果电压V不足Ve2(在步骤S04为“否”),则继续进行第2段恒流充电C2,如果为Ve2以上(在步骤S04为“是”),则终止第2段恒流充电C2。
在重复进行这样的步骤之后,在步骤S05,开始第n段恒流充电Cn。在步骤S06,判断被连接的二次电池1a的电压V是否为第n段充电终止电压Ven以上,如果电压V不足Ven(在步骤S06为“否”),则继续进行第n段恒流充电Cn,如果为Ven以上(在步骤S06为“是”),则转移至步骤S07终止充电。
在本发明中,连接于各个串联电路的充电装置分别进行上述n段恒流充电。例如,充电装置2b对二次电池1b执行与上述步骤S01至S07同样的多段恒流充电。由此带来的效果将在后面进行详述。另外,虽然每个串联电路的同段的充电终止电压相同较为理想,但是各段的充电终止电压Ve1、Ve2及Ven既可以是相同的值也可以是不同的值。
例如,如果将各段的充电终止电压Ve1、Ve2及Ven设定为二次电池1a、1b的满充电电压,便能够使二次电池1a、1b满充电。以下,将充电终止电压Ve1至Ven总称为充电终止电压Ve。
此处,铅蓄电池具有如下性质,亦即SOC(State Of Charge)越大,则越容易发生因充电电流流动造成的劣化。因此,如果想要从SOC接近0%的状态开始起至接近满充电的状态为止,以相同的电流值进行恒流充电,则在接近满充电的充电末期,也必须以不会使铅蓄电池劣化的小电流值来进行恒流充电。
然而,如图1所示的充电装置2a、2b,通过阶段性地减少充电电流值而进行多段恒流充电,可以使充电初期的SOC较小时的充电电流值大于充电末期的SOC较大时的充电电流值,其结果能够缩短充电时间。
图6是表示n段恒流充电中的每个二次电池的充电动作的模式图,其中,(A)表示层化程度较轻的二次电池的动作,(B)表示层化程度较重的二次电池的动作。另外,图6(A)、(B)中的纵轴表示充电电流(I),横轴表示充电所需时间(t)。
层化程度较轻的二次电池由于内阻相对较小,因此,因充电电流流经内阻而产生的电压较小。其结果,如图6(A)所示,在以较大的充电电流进行充电的第1段恒流充电C1,达到控制值(图5的步骤S02的Ve1)为止的所需时间(C1)相对较长。这样,在充电电流值被设定为较大值的第1段恒流充电C1中得到充分(长时间)充电的二次电池中,随后的第2段至第n段的恒流充电C2至Cn中达到控制值(图5的步骤S04的Ve2、……及步骤S06的Ven)为止的所需时间(恒流充电C2至Cn的期间)相对较短,其结果,就充电所需时间(C1+C2+……+Cn-1+Cn)而言,层化程度较轻的二次电池要短于层化程度较重的二次电池。
层化程度较重的二次电池由于内阻相对较大,因此,因充电电流流经内阻而产生的电压较大。其结果,如图6(B)所示,在以较大的充电电流进行充电的第1段恒流充电C1中,二次电池的端子电压V达到控制值为止的所需时间(C1)相对较短。这样,在第1段中未得到充分充电的二次电池中,随着电流值变小,内阻的影响下降,因此第2段至第n段的恒流充电C2至Cn中达到控制值为止的所需时间(恒流充电C2至Cn的期间)相对较长,其结果,就充电所需时间(C1+C2+……+Cn-1+Cn)而言,层化程度较重的二次电池要长于层化程度较轻的二次电池。
例如,设想在与由阀控式铅蓄电池构成的二次电池1a相比,二次电池1b被配置在更容易处于外界空气的部位的情况下,图1所示的电池充电系统100在严寒地带被用作运输车辆的动力源时,二次电池1b的温度较低,因而层化程度较重。亦即,针对二次电池1a的多段恒流充电的执行经过相当于图6(A),针对二次电池1b的多段恒流充电的执行经过相当于图6(B),层化程度较轻的二次电池1a与层化程度较重的二次电池1b相比,充电所需时间较短。
为了确实地消除层化,较为理想的是花时间逐渐从电池上部开始使硫酸还原到电解液。亦即,层化的消除程度与充电所需时间成正比,但如上所述,根据电池充电系统100,层化程度较轻的二次电池1a的充电时间短于层化程度较重的二次电池1b,因此,层化程度较轻的二次电池1a的层化消除作用小于层化程度较重的二次电池1b,因而,层化的消除不够充分,与此相对,层化程度较重的二次电池1b的层化消除作用较大。
但是,此现象使得产生偏差的各二次电池间的层化程度变得一致,其结果,因每个二次电池的充电电量之差引起的问题,例如层化程度较重而充电不够充分的二次电池的过放电、或充放电循环次数越多则会变得越大的各二次电池的充电电量偏差(与特定的二次电池的过度使用相关)等得到减轻。该第二效果可认为是层化显著的阀控式铅蓄电池特有的效果。
并且,由于各二次电池间的层化的偏差如上所述地得到降低,因此即使是层化程度最深的阀控式铅蓄电池,其层化程度也能得到减轻,其结果,因硫酸盐化作用导致电池容量减少的可能性降低。于是,组电池整体的电池容量减少的可能性也降低。
另外,在多段恒流充电中,使充电电流减少的段数越增加,则越能够根据SOC而在各段的恒流充电中设定接近不会使铅蓄电池劣化的最大限度的充电电流,因而,段数越增加,充电时间就越短。然而,如果充电时间变短,则阀控式铅蓄电池中的层化消除效果会有所减少。因而,较为理想的是,根据层化消除效果与充电时间缩短效果的平衡,来适当设定使充电电流减少的段数(多次)。
(第2实施方式)
本发明的第2实施方式所涉及的组电池的充电方法及电池充电系统无论二次电池的端子电压V如何,均使最后执行的恒流充电Cn的结束条件持续指定的补充电时间tn的期间。
在使电流值改变n次的n段恒流充电中,多数情况下将最后的第n段充电中的第n恒流设定为非常小的值,因此二次电池的电压V相对于时间的变化微小。因此,在充电终止电压Ven附近容易受到噪声(noise)的影响,在根据电压来进行的充电终止条件的判定(通过比较图5的步骤S06的充电终止电压Ven与电压V之间来进行的充电结束条件的判定)中,容易产生误判定。因此,通过无论二次电池的端子电压V如何,均使最后执行的恒流充电Cn持续指定的补充电时间tn的期间后再结束,从而不再需要执行要求微妙判定的充电终止电压Ven与电压V之间的比较,不会受到微弱的电压变化影响,而能够以相对较好的精度判定充电结束条件,其结果,误判定充电结束条件的可能性降低。
另外,可考虑根据在恒流充电C1中所需的充电时间及二次电池1a、1b的温度来设定补充电时间tn的变形例,对于此类变形例,将在后述的其他实施方式中加以说明。
接下来,对将阀控式铅蓄电池中的正极及负极的高度设为100mm以上的效果进行说明。另外,在本说明书中,正极及负极的高度在作为极板之一要素的集流体中,是指填充了活性物质的部分的高度,亦即极板被活性物质覆盖的部分的重力方向的长度,不包括集流凸片及连接设置于该集流凸片的上框架、以及下框架等未填充活性物质的部分的高度尺寸。但是,使活性物质的填充厚度大于集流体厚度,在上框架或下框架的一部分或全部填充活性物质的情况不受此限制。
图7是表示阀控式铅蓄电池中的正极及负极的高度与可充性之间的相关性的图,纵轴表示可充性指标(%),横轴表示阀控式铅蓄电池的正极及负极的极板高度,亦即,在本说明书中,横轴表示活性物质填充部的高度(mm)。
另外,在本说明书中,作为可充性,用可充性指标来表示,各自的定义如下。
首先,将由具有各种极板高度的阀控式铅蓄电池构成的二次电池,在各电池温度下,以3时间率电流连续进行恒流放电直至1.75V/单位电池为止,并测量二次电池的放电容量Qd。
随后,将各二次电池在放电时的温度下进行5段充电,即,设第1段充电电流为0.8CA,并在单位电池电压达到2.4V/单位电池的时刻,使充电电流由0.8CA依次切换为0.6CA、0.4CA、0.2CA及0.1CA,并测量在该5段充电的第1段中所充的充电电量Qc1。此处,1CA=1It。而且,1It(电池容量(Ah)/1(h))是在以1It的电流值对二次电池的标称容量值进行放电时,在1小时内二次电池的残存容量达到零的电流值。
并且,将充电电量Qc1相对于所述放电容量Qd的比率(Qc1/Qd)设为可充性η。并且,将电池温度25℃且由极板高度100mm的阀控式铅蓄电池构成的二次电池的可充性η设为标准的可充性ηr,将各温度、各极板高度的二次电池的可充性η表示为相对于ηr的百分率,将其设为可充性指标(%)而作为图7的纵轴。
如上所述,由于阀控式铅蓄电池与液式铅蓄电池相比电解液的量较少,因此电池的下部与上部的硫酸浓度之差难以缓解(SO4 2-的扩散困难)。尤其如图7所示,在正极及负极的高度为100mm以上的阀控式铅蓄电池的情况下,电池的下部与上部的硫酸浓度之差尤其难以缓解,层化变得显著,尤其在低温环境下的可充性下降。而且,电流值大的高率充电变得困难。
但是,根据电池充电系统100,在设想将此种高率充电作为第1段的n段恒流充电时,如反复所述,被置于低温环境下的阀控式铅蓄电池(二次电池)的充电所需时间要长于被置于高温环境下的阀控式铅蓄电池(二次电池)的充电所需时间,各二次电池的层化的程度变一致。图7的结果表示,在正极及负极的高度为100mm以上的阀控式铅蓄电池中,层化更加显著,另一方面,在极板高度不足100mm的阀控式铅蓄电池中,层化只发生一点。
于是,在将多个极板高度不足100mm的阀控式铅蓄电池组合而成的组电池中,层化只发生一点,与此相对,在将多个极板高度为100mm以上的阀控式铅蓄电池组合而成的组电池中,各阀控式铅蓄电池中的层化显著,其结果,各阀控式铅蓄电池间的层化的偏差也增大。因而,作为电池充电系统100中的阀控式铅蓄电池B,未必需要使用极板高度为100mm以上的阀控式铅蓄电池,但与使用极板高度不足100mm的阀控式铅蓄电池的情况相比,在使用层化程度的偏差较大的极板高度为100mm以上的阀控式铅蓄电池的情况下,电池充电系统100中降低层化偏差的效果(层化程度的平均化)的优点更大。
(第3实施方式)
本发明的第3实施方式所涉及的组电池的充电方法及电池充电系统,例如是对于将串联连接有多个阀控式铅蓄电池的串联电路(二次电池)并联连接后连接于负载的组电池进行充电的充电方法,在各个串联电路上分别连接充电装置,各个充电装置检测各个串联电路的充电电压,并且当进行使电流值改变n-1(其中n为2以上的整数)次而重复进行多次恒流充电的n段恒流充电时,基于各个串联电路的热历程,改变各个串联电路中的通电电量。
根据该结构,考虑到各个串联电路所经历的热历程(例如组电池在怎样的地域中被如何使用,其结果会在各个串联电路间产生何种程度的环境温度差)的预测较为困难的因素,不只依赖于最近的环境温度来改变各个串联电路中的通电电量。据此,能够准确地判定层化程度更重(低温环境下的历程较长)的串联电路,增大该通电串联电路的通电电量而更活跃地促进层化消除反应(氧气产生反应),从而可使串联电路间的层化的消除程度更加一致。
另外,所谓充电电量,是指在二次电池(阀控式铅蓄电池)中实际蓄积的电量,所谓通电电量,是指从充电装置供给到二次电池的电量。
以下,对第3实施方式所涉及的具体实施方式进行说明。图8是表示第3实施方式所涉及的电池充电系统的一例的方框图。
图8所示的电池充电系统100′与图1所示的电池充电系统100的不同之处在于,还包括处理部6(通电电量设定部)、温度测量部7a、7b及后述的电流检测部的这一点和充电装置2a′、2b′的结构。其他结构与图1所示的电池充电系统100相同,因此省略其说明,以下,对本实施方式的特征点进行说明。
温度测量部7a、7b是例如采用热敏电阻或热电偶等构成的温度传感器。温度测量部7a、7b例如被配设在例如二次电池1a、1b的附近,分别检测二次电池1a、1b的温度。另外,温度测量部7a、7b既可以被配设在例如阀控式铅蓄电池B的电池槽B1内或外壁面上而直接检测二次电池1a、1b的温度,也可以通过检测二次电池1a、1b附近的温度来间接地检测二次电池1a、1b的温度。
处理部6是例如采用微电脑构成的控制电路。处理部6相当于通电电量设定部的一例。处理部6分别计算出由温度测量部7a、7b测量出的二次电池1a、1b的温度在预先设定的设定期间内的累计值,来作为表示热历程的热历程值Hr,并设定充电装置2a′、2b′中的充电终止电压Ve1至Ven,使得热历程值Hr越大的二次电池,在多段恒流充电中的总通电电量越少。
具体而言,处理部6例如设有由ROM构成的存储部61(第1存储部),在存储部61中,预先存储有热历程值表,该热历程值表是以热历程值Hr(累计值、最大值)越大,则充电终止电压Ve1至Ven越低的方式,将热历程值Hr与充电终止电压Ve1至Ven对应起来的查阅表(look-up table,LUT)。
此处,充电终止电压Ve1至Ven越高,则在由充电装置2a′、2b′所执行的多段恒流充电中向二次电池1a、1b供给的总通电电量越增大,因此,充电终止电压Ve1至Ven成为表示总通电电量的信息。而且,热历程值Hr是根据由温度测量部7a、7b检测出的温度而计算出,相当于关于各温度的信息。
处理部6参照热历程值表,通过将充电装置2a′、2b′中的充电终止电压Ve1至Ven设定成随着热历程值Hr越大而越小的值,来控制其通电电量,使得热历程值Hr越大的二次电池,在多段恒流充电中的总通电电量越少。
而且,作为上述设定期间,例如将由充电装置2a、2b(应为2a′、2b′)执行前一次的多段恒流充电之后起到重新开始多段恒流充电为止的期间设定为上述设定期间。
图9是表示图8所示的充电装置2a′、2b′的结构的一例的方框图。图9所示的充电装置2a′、2b′与图2所示的充电装置2a、2b的不同之处在于控制部21′的结构。控制部21′与图2所示的控制部21的不同之处在于,还包括计时部212、目标通电电量取得部213、通电电量检测部214、补充电时间计算部215、补充电时间修正部216及存储部217(第2存储部)。
另外,示出了计时部212、目标通电电量取得部213、通电电量检测部214、补充电时间计算部215、补充电时间修正部216及存储部217被分别设置于充电装置2a′、2b′中的例子,但也可以将这些部分设置于例如处理部6中,并将由补充电时间计算部215或补充电时间修正部216所获得的与各二次电池相对应的补充电时间tn,从处理部6发送至充电装置2a′、2b′中的控制部21′。
而且,充电控制部211′(应为211)与图2所示的充电控制部211的不同之处在于,基于由处理部6所设定的充电终止电压Ve1至Ven执行多段恒流充电以及无论二次电池的端子电压V如何,均使最后的恒流充电Cn持续由补充电时间计算部215所计算出或者进一步由补充电时间修正部216进行了修正的补充电时间的期间。
计时部212例如采用计时电路构成,对在多段恒流充电中重复进行的恒流充电中的最初执行的恒流充电C1的持续时间tc1进行计时。
存储部217例如采用ROM构成,且预先存储有通电电量表,该通电电量表是将持续时间tc1与作为使二次电池1a、1b满充电所需的通电电量的通电电量Qf对应起来的查阅表(LUT)。亦即,由于开始执行最初的恒流充电C1时的二次电池1a、1b的SOC越小,则恒流充电C1的持续时间tc1越长,因此在二次电池1a、1b的SOC与持续时间tc1之间存在相关关系。而且,由于二次电池1a、1b的SOC越小,则通电电量Qf越大,因此在持续时间tc1与通电电量Qf之间也存在相关关系。因此,例如通过实验测量持续时间tc1与通电电量Qf之间的对应关系,并预先作为通电电量表而存储在存储部217中。
而且,在存储部217中,预先存储有作为将热历程值Hr与充电效率系数Kc对应起来的对照表(LUT)的充电效率系数表。充电效率系数Kc是实际被充电到二次电池1a、1b中的充电电量Qr相对于从充电装置2a′、2b′向二次电池1a、1b供给的通电电量Qc之比(Qr/Qc)即充电效率的倒数(Qc/Qr)。
阀控式铅蓄电池B具有温度越高则越难发生层化,且充电效率越高的性质。因而,热历程值Hr越大则充电效率越高,充电效率系数Kc越小。此种热历程值Hr与充电效率系数Kc的对应关系例如预先通过实验求出,并作为充电效率系数表而存储在存储部217中。
并且,控制部21′通过执行例如存储在ROM中的控制程序,而作为目标通电电量取得部213、通电电量检测部214、补充电时间计算部215及补充电时间修正部216而发挥功能。
另外,在图8中虽省略了图示,但在二次电池1a与二极管3a之间连接有电流检测部8a,且在二次电池1b与二极管3b之间连接有电流检测部8b。
电流检测部8a、8b例如使用电流检测用的分流阻抗或霍尔元件等电流检测元件及模拟数字转换器等构成。并且,电流检测部8a、8b检测流经二次电池1a、1b的电流,并将表示该电流值的信号输出至控制部21′。
目标通电电量取得部213参照存储部217,取得与由计时部212所计时的持续时间tc1对应地存储的通电电量,来作为在多段恒流充电中应向二次电池1a、1b供给的通电电量的目标值即目标通电电量Qt。
通电电量检测部214在从多段恒流充电开始起,直至开始最后执行的恒流充电Cn之前的期间内,按每单位时间累计例如由电流检测部8a、8b检测出的电流值,以此来检测从恒流电路23向二次电池1a、1b供给的通电电量Qc。
补充电时间修正部216参照存储部217所存储的充电效率系数表,将与由处理部6计算出的热历程值Hr对应的充电效率系数Kc乘以由目标通电电量取得部213所取得的目标通电电量Qt,从而修正目标通电电量Qt。
此处,在充电效率系数表中,由于热历程值Hr与充电效率系数Kc之间存在热历程值Hr越大则充电效率系数Kc越小的对应关系,因此当热历程值Hr越大则目标通电电量Qt被修正为越小。并且,如果目标通电电量Qt较小,则如后所述,由补充电时间计算部215计算出的补充电时间tn较短,因此补充电时间修正部216通过对目标通电电量Qt进行修正,最终当热历程值Hr越大则补充电时间tn被修正为越短。另外,补充电时间修正部216并不限于修正目标通电电量Qt,也可以对由补充电时间计算部215计算出的补充电时间tn直接进行修正。
补充电时间计算部215基于由目标通电电量取得部213所取得或者由补充电时间修正部216进行了修正的目标通电电量Qt、由通电电量检测部214检测出的通电电量Qc、及最后执行的恒流充电Cn中的充电电流值(设定电流值)Icn,并使用下述公式(1)计算出补充电时间tn。
补充电时间tn=(Qt-Qc)/Icn ……(1)
接下来,对以上述方式构成的电池充电系统100′的动作进行说明。图10是表示图8所示的处理部6进行的、对二次电池1a的热历程值Hr的计算动作的一例的流程图。首先,处理部6待机至从充电装置2a′发出多段恒流充电的结束通知为止(在步骤S11为“否”),当收到结束通知时(在步骤S11为“是”),转移到步骤S12,开始累计值Xa的计算。
在步骤S12,处理部6按每单位时间分别累计由温度测量部7a测量出的温度ta,计算出累计值Xa(步骤S12)。处理部6继续累计值Xa的累计,直至由充电装置2a′开始新的充电为止(在步骤S13为“否”)。并且,当开始充电时(在步骤S13为“是”),将至此为止所累计的累计值Xa作为热历程值Hr发送至充电装置2a′(步骤S14)。
此处,考虑到阀控式铅蓄电池B温度越低,则越容易产生层化,因此热历程值Hr可用作表示二次电池1a的层化程度的指标。亦即,可认为热历程值Hr越小,则层化程度越深。
进一步,处理部6参照热历程值表,取得与热历程值Hr对应地存储的充电终止电压Ve1至Ven,并发送至充电装置2a′(步骤S15)。
另一方面,处理部6与步骤S11至S15并行地执行图11所示的步骤S21至S25,由此对二次电池1b及充电装置2b′执行与步骤S11至S15同样的处理,并将与二次电池1b的温度相对应的热历程值Hr和充电终止电压Ve1至Ven发送至充电装置2b′。
另外,处理部6在充电开始时(在步骤S13、S23为“是”),例如当1次也没执行过多段恒流充电而未计算出热历程值Hr的情况下,也可以将预先设定的标准的热历程值Hr和充电终止电压Ve1至Ven发送至充电装置2a′、2b′。
以上,通过步骤S11至S15、S21至S25的处理,处理部6能够控制充电装置2a′、2b′的通电电量,使得热历程值Hr越大的二次电池,在多段恒流充电中的总通电电量越少。
而且,根据电池充电系统100′,与电池充电系统100同样地,在执行多段恒流充电之后,各二次电池相互间的层化程度的偏差降低。因此,如果假设与多段恒流充电的执行状况无关地累积性地累计温度而计算出了热历程值Hr,但计算出的热历程值Hr还会包含通过执行多段恒流充电已消除了层化偏差的期间的温度状况,因而存在热历程值Hr无法正确反映层化程度的可能性。
然而,处理部6在步骤S11至S14、S21至S24,在前一次的多段恒流充电结束后直至下次多段恒流充电开始为止的设定期间内计算出热历程值Hr,因此通过从热历程值Hr排除了被认为已通过前一次多段恒流充电而消除的层化的影响,能够提高使热历程值Hr反映层化程度的精度。
另外,设定期间并不限于从前一次多段恒流充电结束直至下次多段恒流充电开始为止的期间,例如也可以是预先固定设定的期间。
图12、图13是表示图9所示的充电装置2a′、2b′的动作的一例的流程图。充电装置2a′、2b′并行地分别执行图12、图13所示的处理。以下,对充电装置2a′、2b′的动作一并进行说明。
另外,图14是表示伴随图9所示的充电装置2a′的充电的二次电池1a的端子电压V与充电电流I的变化的一例的说明图。图15是表示伴随充电装置2b′的充电的二次电池1b的端子电压V与充电电流I的变化的一例的说明图。在图14、图15中,示出了二次电池1b(图15)的层化程度比二次电池1a(图14)更深的例子。
首先,控制部21′在二次电池1a、1b的充电开始前,从处理部6接收热历程值Hr和充电终止电压Ve1至Ven(步骤S31)。
接着,由通电电量检测部214例如按每单位时间对由电流检测部8a、8b检测出的电流值进行累计,开始通电电量Qc的累计(步骤S32),然后,由计时部212开始恒流充电C1的持续时间tc1的计时(步骤S33)。
接着,在步骤S34,由充电控制部211将从恒流电路23输出的充电电流I设定为充电电流值Ic1,开始第1段恒流充电C1(时刻T1),对二次电池1a、1b进行充电(步骤S34)。接下来,由充电控制部211判断二次电池1a、1b的电压V是否为第1段充电终止电压Ve1以上,如果端子电压V不足Ve1,则继续进行第1段恒流充电C1(在步骤S35为“否”),如果为Ve1以上,则终止第1段恒流充电C1(在步骤S35为“是”,时刻T2)。
此处,例如当二次电池1a被置于温度高于二次电池1b的温度环境下时,处理部6所计算出的热历程值Hr,二次电池1a的值要大于二次电池1b的值,结果,由处理部6向充电装置2a′发送(设定)的充电终止电压Ve1至Ven低于向充电装置2b′发送(设定)的充电终止电压Ve1至Ven。
在图14中,示出了向充电装置2a′发送(设定)的充电终止电压Ve1至Ven是电压Va的例子,在图15中,示出了向充电装置2b′发送(设定)的充电终止电压Ve1至Ven是电压Vb的例子,此时,Va<Vb。据此,向被置于高温的温度环境而层化的影响较少、充电效率较高的二次电池1a供给的通电电量,要少于向被置于低温的温度环境而层化程度较深、充电效率较低的二次电池1b供给的通电电量,结果使得实际充电到二次电池1a、1b中的充电电量之差(偏差)变小。
接着,当恒流充电C1结束时(在步骤S35为“是”,时刻T2),目标通电电量取得部213取得由计时部212所计时的持续时间tc1(步骤S36),并且,目标通电电量取得部213参照存储部217的通电电量表,取得与持续时间tc1对应地存储的通电电量,来作为目标通电电量Qt(步骤S37)。
接下来,由补充电时间修正部216参照存储部217中存储的充电效率系数表,取得与从处理部6接收的热历程值Hr对应的充电效率系数Kc(步骤S38)。然后,由补充电时间修正部216将充电效率系数Kc乘以由目标通电电量取得部213所取得的目标通电电量Qt,来对目标通电电量Qt进行修正(步骤S39)。
据此,由于热历程值Hr越大则充电效率系数Kc越小,因而热历程值Hr越大则目标通电电量Qt越小,补充电时间tn被修正为越短。此处,如果假设补充电时间修正部216未执行对目标通电电量Qt(补充电时间tn)的修正,则尽管试图通过处理部6所进行的步骤S11至S15、S21至S25的处理,将充电终止电压Ve1至Ven设定为较小的值,使得热历程值Hr越大的二次电池,在多段恒流充电中的通电电量越少,从而如上所述地降低实际充电到二次电池1a、1b中的充电电量之差(偏差),但是热历程值Hr较大的二次电池,其通电电量Qc减少,从而在步骤S45,补充电时间tn将被设定为较长的时间,而最后的恒流充电Cn的充电时间会延长而通电电量增大,从而存在处理部6的充电电量的偏差降低效果会被抵消的可能性。
然而,根据电池充电系统100′,通过补充电时间修正部216,当热历程值Hr越大,则目标通电电量Qt越小,补充电时间tn被修正为越短,因此处理部6的充电电量的偏差降低效果被抵消的可能性降低。
接下来,在步骤S41,由充电控制部211将从恒流电路23输出的充电电流I设定为充电电流值Ic2,开始第2段恒流充电C2(时刻T2),对二次电池1a、1b进行充电(步骤S41)。然后,由充电控制部211判断二次电池1a、1b的端子电压V是否为第2段充电终止电压Ve2以上,如果端子电压V不足充电终止电压Ve2,则继续进行第2段恒流充电C2(在步骤S42为“否”),如果为充电终止电压Ve2以上,则终止第2段恒流充电C2(在步骤S42为“是”)。
之后,在使充电电流值依次减少的情况下重复进行恒流充电,当第n-1次(倒数第二次)恒流充电(n-1)(应为C(n-1))结束时(在步骤S44为“是”),由补充电时间计算部215基于通电电量检测部214所累计的通电电量Qc、目标通电电量Qt及充电电流值(设定电流值)Icn,并使用上述公式(1)计算出补充电时间tn(步骤S45)。
接着,由充电控制部211将从恒流电路23输出的充电电流I设定为充电电流值Icn,开始第n段(最后)恒流充电Cn(时刻T3),对二次电池1a、1b进行充电(步骤S46)。
然后,由计时部212对恒流充电Cn的开始后的经过时间t进行计时,并由充电控制部211对经过时间t与补充电时间tn进行比较(步骤S47)。接着,当经过时间t达到补充电时间tn以上时(在步骤S47为“是”),充电控制部211使恒流电路23的电流输出为零,结束多段恒流充电(步骤S48)。
进一步,由充电控制部211通知处理部6多段恒流充电已结束(步骤S49),并结束处理。
以上,通过步骤S46至S48的处理,补充电时间计算部215通过目标通电电量取得部213取得在整个多段恒流充电期间向二次电池1a、1b供给的通电电量,并且通过最后的恒流充电Cn进行充电,以达到由补充电时间修正部216修正了温度影响(层化影响)的目标通电电量Qt,因而提高使二次电池1a、1b满充电的精度。
另外,处理部6在步骤S12至14、S22至S24,也可以取得上述设定期间内的温度ta、tb的最大值来作为热历程值Hr。据此,可以简化热历程值Hr的取得处理。
另外,处理部6也可以基于来自靠近二次电池1a及1b的温度测量部7a及7b的温度信息,求出二次电池1a及1b所经历的热历程,且发出指令,以改变来自与这些串联电路连接的充电装置2a及2b的通电电量。另外,“基于串联电路所经历的热历程,改变各个串联电路中的通电电量”至少可以从以下两种方法中选择。
第1方法是,处理部6使二次电池1a及1b中温度高的时间越长的二次电池的通电电量越小。具体而言,处理部6将温度测量部7a及7b所测量出的温度与计时器(未图示)所测量出的时间一同进行处理。此处所述的处理,例如是指如下过程:计算出温度(Ta……Tz)与被置于该温度下的时间(ta……tz)之积(Tata……Tztz)的总和(T=Tata+……+Tztz),根据该总和,导出充电装置2a及2b应输出的通电电量。并且,如果二次电池1b的温度高的时间长于二次电池1a(根据本例,如果二次电池1b的T大于二次电池1a的T),则处理部6也可以向充电装置2a发出指令,与两者的总和T之差相应地使通电电量小于充电装置2b。
第2方法是,处理部6使二次电池1a及1b中温度更高的二次电池的通电电量越小。具体而言,处理部6存储温度测量部7a及7b所测量出的温度中各自的最高温度(Tmax)。并且,如果二次电池1b的最高温度Tmax大于二次电池1a的最高温度Tmax,则处理部6向充电装置2a发出指令,与两者的Tmax之差相应地使通电电量小于充电装置2b。
在上述第1、第2方法的任一种方法的情况下,例如只要二次电池1a在低温环境下的历程长于二次电池1b(或者只要二次电池1a的温度低于二次电池1b),则充电装置2a发出比充电装置2b更大的通电电量。通过采用这样的结构,能够准确导出由于低温下的历程较长因而层化程度更重的是二次电池1a,且随后通过以比二次电池1b更多的电量来对二次电池1a进行充电而更多地产生氧气,从而可促进层化的消除。另一方面,层化程度较轻的二次电池1b以比二次电池1b(应为“1a”)更少的电量进行充电,因此氧气产生量较少,其结果,难以促进层化的消除。伴随这两种结果,串联电路间的层化的消除程度容易变一致,从而容易消除“串联电路间的劣化程度偏差”这一导致组电池劣化的最大原因。另外,通电电量可通过在充电装置2a及2b中改变充电电流或充电终止电压而改变。
图16是表示n段恒流充电中的每个串联电路的充电动作的模式图,其中,(a)表示层化程度较重的串联电路的动作,(b)表示层化程度较轻的串联电路的动作。另外,图3(应为图16)中的纵轴表示充电电流(I),横轴表示充电所需时间(t)。
如图16所示,与图6(A)、(B)同样地,层化程度较重的二次电池(a)的充电所需时间长于层化程度较轻的二次电池(b),其结果,每个产生了偏差的二次电池的层化程度变得一致。并且,通过各二次电池间的层化的偏差如上所述地得到降低,从而组电池整体的电池容量减少的可能性也降低。
另外,如图16所示,基于各个串联电路所经历的热历程,改变各个串联电路中的通电电量(充电电流值),由此,层化程度越重(低温环境下的历程越长)的串联电路,能够更活跃地促进层化消除反应(氧气产生反应)。亦即,能够使串联电路间的层化的消除程度进一步一致。
而且,也可以基于与阀控式铅蓄电池的热历程相应地决定通电电量的表,来改变每个串联电路的通电电量。与处理部6每次基于数值化的热历程来细微地向充电装置2a及2b指示应输出的通电电量的方法相比,处理部6具有与热历程相应地决定通电电量的表,且在对照数值化的热历程与表的情况下改变每个串联电路的通电电量的方法,可摆脱因细微地指示通电电量(亦即细微地改变充电装置2a及2b的输出条件)带来的繁杂性(伴随复杂的微调),因而较为理想。另外,“基于与阀控式铅蓄电池的热历程相应地决定通电电量的表,来改变每个串联电路的通电电量”至少可以从以下两种方法中选择。
第1方法是,将表设定成,阀控式铅蓄电池的温度高的时间越长的二次电池,其通电电量越小。具体而言,处理部6将温度测量部7a及7b所测量出的温度与计时器(未图示)所测量出的时间一同进行处理。此处所述的处理,例如是指计算出关于温度的因素(Ta……Tz)与被置于该温度下的时间(ta……tz)的积(Tata……Tztz)的总和(T=Tata+……+Tztz)的过程。并且,处理部6将两者的总和T之差与处理部6所存储的表进行对照。表被设定成,如果总和T之差处于一定范围,则统一为一定的充电电流。并且,处理部6基于与该表的对照结果,如果二次电池1b的温度高的时间长于二次电池1a(根据本例,如果二次电池1b的T大于二次电池1a的T),则向充电装置2a发出指令,以使通电电量小于充电装置2b。
第2方法是,将表设定成,阀控式铅蓄电池的温度越高的二次电池,其通电电量越小。具体而言,处理部6存储温度测量部7a及7b所测量出的温度中各自的最高温度(Tmax)。并且,处理部6将两者的Tmax之差与处理部6所存储的表进行对照。表被设定成,如果Tmax之差处于一范围,则统一为一定的充电电流。并且,处理部6基于与该表的对照结果,如果二次电池1b的最高温度Tmax大于二次电池1a的最高温度Tmax,则向充电装置2a发出指令,以使通电电量小于充电装置2b。
(第4实施方式)
以往,为了根据电池温度来进行适当的充电控制,也研究了测量各电池的表面温度,根据该温度来变更充电控制的方案。然而,如果充电器的发热部位于组电池附近,则存在电池表面温度会受到发热体的影响,无法准确地测量电池内部的温度,从而无法进行适当的温度控制的问题。其影响根据发热体与电池的位置关系而不同。
因此,本发明的第4实施方式所涉及的组电池的充电方法及电池充电系统,例如采用将串联连接有多个阀控式铅蓄电池的串联电路(二次电池)并联连接后连接于负载的组电池的充电方法。该充电方法进行n段恒流充电,即:在各个串联电路上分别连接充电装置,各个充电装置检测各个串联电路的充电电压,并使电流值改变n-1(其中n为2以上的整数)次。并且,参考各个串联电路所暴露的环境温度,来改变各个串联电路中的充电电量。
如上所述,基于各个串联电路所暴露的环境温度的影响(例如因串联电路之间的排列关系、或来自车载的其他设备的发热及该设备的配置而产生的辐射热),改变各个串联电路中的充电电量,从而使层化程度越重(由于不受环境温度的影响而易处于低温)的串联电路其充电电量越大,能够更活跃地促进层化消除反应(氧气产生反应)。亦即,能够使串联电路间的层化的消除程度变得更一致。
以下,对第4实施方式所涉及的具体实施方式进行说明。图17是表示第4实施方式所涉及的电池充电系统100″的一例的方框图。而且,图18是表示图17所示的充电装置2a″、2b″的结构的一例的方框图。
电池充电系统100″参考二次电池1a及1b所暴露的环境温度,根据处理部6(应为9)的指令改变来自与这些串联电路连接的充电装置2a(2a″)及2b(应为2b″)的充电电流。另外,“参考串联电路所暴露的环境温度,来改变各个串联电路中的充电电流”是指,处理部9存储预先通过实验结果及模拟已明确的环境温度的影响(例如,受到因串联电路之间的排列关系、或来自车载的其他设备的发热及该设备的配置而产生的辐射热的影响的电池表面的温度与电池内部的温度之间的温度差Td),并基于该存储而在二次电池1a及1b中改变充电电流或充电终止电压。例如,如果与二次电池1b相比,二次电池1a由于不受环境温度的影响而更易处于低温,则基于来自处理部9的指令,对连接于二次电池1a的充电装置2a(2a″)设定比连接于二次电池1b的充电装置2b(应为2b″)更高的充电终止电压,从而对二次电池1a赋予更大的充电电量。
根据该方法,由于不受环境温度的影响而易处于低温,层化程度变得更深的二次电池1a的氧气产生量多于二次电池1b,其结果,容易促进层化的消除。另一方面,层化程度较轻的二次电池1b的氧气产生量少于二次电池1a,其结果,难以促进层化的消除。伴随这两种结果,串联电路间的层化的消除程度易变得一致,从而容易消除“串联电路间的劣化程度不均”这一组电池劣化的最大原因。
具体而言,图17所示的电池充电系统100″与图8所示的电池充电系统100′的不同之处在于:处理部9(通电电量设定部)的动作与处理部6不同;不具备温度测量部7b;以及充电装置2a″、2b″取代充电控制部211而具备充电控制部211′,并取代补充电时间修正部216而具备补充电时间修正部216′。
图18所示的充电装置2a″、2b″中的控制部21″所具备的充电控制部211′与图9所示的充电控制部211的不同之处在于,其基于由处理部9所设定的充电终止电压Ve1至Ven,执行多段恒流充电。
而且,补充电时间修正部216′与图9所示的补充电时间修正部216的不同之处在于,其基于由处理部9推定出的二次电池1a、1b的内部温度来取得充电效率系数Kc。而且,与存储部217的不同之处在于,存储部217′中预先存储的充电效率系数表是将内部温度Ti与充电效率系数Kc对应起来的查阅表(LUT)。
其他结构与图8所示的电池充电系统100′相同,因此省略其说明,以下,对本实施方式的特征点进行说明。
另外,示出了分别在充电装置2a″、2b″中设置计时部212、目标通电电量取得部213、通电电量检测部214、补充电时间计算部215、补充电时间修正部216′及存储部217′的例子,但也可以将这些部分设于例如处理部9中,并将由补充电时间计算部215或补充电时间修正部216′所获得的与各二次电池对应的补充电时间tn,从处理部9发送至充电装置2a″、2b″中的控制部21″。
处理部9例如是采用微电脑构成的控制电路。在处理部9中,设有例如由ROM构成的存储部91(温度信息存储部)。在存储部91中,针对二次电池1a、1b,预先例如通过实验求出并存储有表示二次电池1a、1b的内部温度与由温度测量部7a测量出的温度之差(关系)、即温度差Td的温度信息。
温度差Td例如是从二次电池1a、1b的内部温度减去由温度测量部7a测量出的实测温度而计算出,当内部温度高于实测温度时,温度差Td为正值,当内部温度低于实测温度时,温度差Td为负值。
处理部9基于二次电池1a、1b在预先设定的基准温度T0下的满充电电压Vf、表示温度与满充电电压之间的关系的温度系数k、由温度测量部7a所测量出的实测温度Tr、存储部91中存储的温度差Td,并使用下述公式(A),计算并设定充电终止电压Ve。
Ve=Vf-k×(Tr+Td-T0) ……(A)
温度系数k是表示温度每变化1℃时的充电终止电压Ve1至Ven的变化量的系数,当二次电池1a、1b为铅蓄电池时,例如k=0.03。另外,公式(A)中的(Tr+Td)为内部温度Ti。
而且,处理部9通过将实测温度Tr与温度差Td相加,而推定出二次电池1a、1b的内部温度Ti,并将该推定值分别发送至充电装置2a″、2b″。
图19是表示二次电池1a、1b加上二次电池1c的这三个二次电池大致紧贴地配设的状态的说明图。图20是用于对存储部91中存储的温度信息的一例进行说明的说明图。图20所示的温度信息是表示在如图19所示配置有二次电池1a、1b、1c的状态下,测量二次电池1a、1b、1c附近的外界空气温度Ta、二次电池1a、1b、1c的表面温度Ts及内部温度Ti的测量结果的一例的说明图。各温度是在让二次电池1a、1b、1c的实际使用状态下所预料的标准的充放电电流流过的状态下进行测量的。
如图20所示,当外界空气温度Ta为25.6℃时,由于伴随二次电池1a、1b、1c的充放电的自身发热,二次电池1a、1b、1c的表面温度Ts达到30.6℃、35.8℃、31.2℃,被其他二次电池夹住两侧的二次电池1b的表面温度最高。
此时,如果对二次电池1a、1b、1c开孔测量内部温度Ti,则其内部温度Ti为31.6℃、33.9℃、32.3℃。于是,二次电池1a、1b、1c中的、内部温度Ti与表面温度Ts的温度差Tis(=内部温度Ti-表面温度Ts)为1.0℃、-1.9℃、1.1℃,表面温度Ts与外界空气温度Ta的温度差Tsa(=表面温度Ts-外界空气温度Ta)为5.0℃、10.2℃、5.6℃,二次电池1a的表面温度与各二次电池的表面温度的温度差Tss(=表面温度Ts-二次电池1a的表面温度Ts)为0.0℃、5.2℃、0.6℃。
此处,当温度测量部7a被配设成测量二次电池1a、1b、1c附近的外界空气温度Ta时,图20所示的温度信息中的温度差Tsa+温度差Tis+温度差Tss表示温度差Td。而且,当温度测量部7a被配设成测量二次电池1a的表面温度Ts时,图20所示的温度信息中的温度差Tis+温度差Tss表示温度差Td。
图21表示当温度测量部7a被配设成测量二次电池1a的表面温度Ts,而由温度测量部7a测量出的实测温度Tr为30.6℃,基准温度T0为25℃,满充电电压Vf为14.4V时,由处理部9对应于二次电池1a、1b、1c所设定的充电终止电压Ve。
图22是表示二次电池1a、1b、1c大致紧贴地配设,且在二次电池1c侧配设有作为发热体的电源的状态的说明图。图23是用于对存储部91中存储的温度信息的一例进行说明的说明图。图23所示的温度信息是表示在如图22所示配置有二次电池1a、1b、1c及电源、且二次电池1c最容易受到来自电源的辐射热影响的状态下,测量二次电池1a、1b、1c附近的外界空气温度Ta、电源的表面温度Tp、二次电池1a、1b、1c的表面温度Ts及内部温度Ti的测量结果的一例的说明图。各温度是在使二次电池1a、1b、1c的实际使用状态下所使用的标准的充放电电流流过的状态下被测量的。
如图23所示,当外界空气温度Ta为26.3℃,电源表面温度Tp为49.2℃时,二次电池1a、1b、1c的表面温度Ts为30.6℃、31.3℃、34.0℃,最容易受到来自电源的辐射热影响的二次电池1c的表面温度最高。
此时,如果对二次电池1a、1b、1c开孔测量内部温度Ti,则其内部温度Ti为31.6℃、32.3℃、31.5℃。于是,二次电池1a、1b、1c的内部温度Ti与表面温度Ts的温度差Tis(=内部温度Ti-表面温度Ts)为1.0℃、1.0℃、-2.5℃,表面温度Ts与外界空气温度Ta的温度差Tsa(=表面温度Ts-外界空气温度Ta)为3.1℃、4.2℃、5.8℃,二次电池1a的表面温度与各二次电池的表面温度的温度差Tss(=表面温度Ts-二次电池1a的表面温度Ts)为0.0℃、1.5℃、4.0℃。
此处,当温度测量部7a被配设成测量二次电池1a、1b、1c附近的外界空气温度Ta时,图23所示的温度信息中的温度差Tsa+温度差Tis+温度差Tss表示温度差Td。而且,当温度测量部7a被配设成测量二次电池1a的表面温度Ts时,图23所示的温度信息中的温度差Tis+温度差Tss表示温度差Td。
图24表示当温度测量部7a被配设成测量二次电池1a的表面温度Ts,而由温度测量部7a测量出的实测温度Tr为30.6℃,基准温度T0为25℃,满充电电压Vf为14.4V时,由处理部9对应于二次电池1a、1b、1c所设定的充电终止电压Ve。
接下来,对以上述方式构成的电池充电系统100″的动作进行说明。图25是表示图17所示的处理部9的动作的一例的流程图。首先,处理部9参照存储部91,从存储部91中存储的温度信息中取得与二次电池1a对应的温度差Td(步骤S51)。
接着,处理部9将由温度测量部7a测量出的实测温度Tr与温度差Td相加,推定出二次电池1a的内部温度Ti(步骤S52)。然后,处理部9使用与二次电池1a对应的温度差Td和公式(A),计算出充电终止电压Ve(步骤S53),并将推定出的二次电池1a的内部温度Ti和充电终止电压Ve发送至充电装置2a″(步骤S54)。
以下,在步骤S55至S58,处理部9对二次电池1b执行与步骤51至S54同样的处理,由此将对二次电池1b推定出的内部温度Ti和充电终止电压Ve发送至充电装置2b″。
以上,通过步骤S51至S58的处理,针对例如被其他二次电池夹住而配设,或者最容易受到来自电源等发热源的热辐射影响等、所暴露的温度条件不同的二次电池1a、1b,推定出实际的内部温度Ti,并根据该内部温度Ti设定充电终止电压Ve。
并且,根据步骤S51至S58的处理,根据所暴露的温度条件,温度差Td越大,亦即内部温度Ti高而难以产生层化(层化程度较轻)的二次电池,其充电终止电压Ve被设定得越低,而总通电电量减少,其结果,后述的多段恒流充电中的充电所需时间缩短而层化的消除效果减少。
另一方面,根据所暴露的温度条件,温度差Td越小,亦即内部温度Ti低而容易产生层化(层化程度较重)的二次电池,其充电终止电压Ve被设定得越高,而总通电电量增大,其结果,多段恒流充电中的充电所需时间延长而层化的消除效果增大。
于是,越难产生层化(层化程度较轻)的二次电池,其层化的消除效果越少,越容易产生层化(层化程度较重)的二次电池,其层化的消除效果越大,因此各二次电池间的层化的偏差降低。
并且,由于各二次电池间的层化的偏差如上所述得到降低,因此即使是层化程度最深的阀控式铅蓄电池,其层化程度也能得到减轻,其结果,因硫酸盐化作用导致电池容量减少的可能性降低。于是,组电池整体的电池容量减少的可能性也降低。
图26、图27是表示图18所示的充电装置2a″、2b″的动作的一例的流程图。充电装置2a″、2b″并行地分别执行图26、图27所示的处理。以下,对充电装置2a″、2b″的动作一并进行说明。
另外,图28是表示伴随图18所示的充电装置2a″的充电的二次电池1a的端子电压V与充电电流I的变化的一例的说明图。图29是表示伴随充电装置2b″的充电的二次电池1b的端子电压V与充电电流I的变化的一例的说明图。在图28、图29中,示出了二次电池1b(图29)与二次电池1a(图28)相比,被置于更容易处于低温的温度条件,温度差Td较小,层化程度较深的例子。
首先,控制部21″从处理部9接收充电终止电压Ve1至Ven和内部温度Ti(步骤S61)。
接着,由通电电量检测部214例如按每单位时间对由电流检测部8a、8b检测出的电流值进行累计,开始通电电量Qc的累计(步骤S62),进一步,由计时部212开始恒流充电C1的持续时间tc1的计时(步骤S63)。
接着,在步骤S64,由充电控制部211′将从恒流电路23输出的充电电流I设定为充电电流值Ic1,开始第1段恒流充电C1(时刻T11),对二次电池1a、1b进行充电(步骤S64)。接下来,由充电控制部211′判断二次电池1a、1b的电压V是否为第1段充电终止电压Ve1以上,如果端子电压V不足Ve1,则继续进行第1段恒流充电C1(在步骤S65为“否”),如果为Ve1以上,则终止第1段恒流充电C1(在步骤S65为“是”,时刻T12)。
此处,例如当二次电池1a被置于比二次电池1b更容易处于高温下(内部更容易成为高温)的温度条件的环境中时,以存储部91中存储的温度信息所表示的温度差Td,二次电池1a的值要大于二次电池1b的值,其结果,由处理部9向充电装置2a″发送(设定)的充电终止电压Ve1至Ven低于向充电装置2b″发送(设定)的充电终止电压Ve1至Ven。
在图28中,示出了向充电装置2a″发送(设定)的充电终止电压Ve1至Ven是电压Va的例子,在图29中,示出了向充电装置2b″发送(设定)的充电终止电压Ve1至Ven是电压Vb的例子,此时,Va<Vb。据此,向被置于易处于高温的温度条件的环境中而层化的影响较少、充电效率较高的二次电池1a供给的通电电量,要少于向被置于易处于低温的温度条件的环境中而层化程度较深、充电效率较低的二次电池1b供给的通电电量,结果使得实际充电到二次电池1a、1b中的充电电量之差(偏差)变小。
接着,当恒流充电C1结束时(在步骤S65为“是”,时刻T12),目标通电电量取得部213取得由计时部212所计时的持续时间tc1(步骤S66),并且,由目标通电电量取得部213参照存储部217的通电电量表,取得与持续时间tc1对应地存储的通电电量,来作为目标通电电量Qt(步骤S67)。
接下来,由补充电时间修正部216′参照存储部217中存储的充电效率系数表,取得与从处理部9接收的内部温度Ti对应的充电效率系数Kc(步骤S68)。然后,由补充电时间修正部216′将充电效率系数Kc乘以由目标通电电量取得部213所取得的目标通电电量Qt,对目标通电电量Qt进行修正(步骤S69)。
由此,内部温度Ti越高,目标通电电量Qt被修正为越小,补充电时间tn被修正为越短。此处,如果假设未执行由补充电时间修正部216′进行的对目标通电电量Qt(补充电时间tn)的修正,则尽管试图通过处理部9所进行的步骤S51至S58的处理,将充电终止电压Ve1至Ven设定为越小的值,使得内部温度Ti越高的二次电池,在多段恒流充电中的通电电量越少,从而如上所述地降低实际充电到二次电池1a、1b中的充电电量之差(偏差),但是由于内部温度Ti较高的二次电池,其通电电量Qc减少,从而在步骤S75,补充电时间tn被设定为较长的时间,因此,最后的恒流充电Cn的充电时间会延长而通电电量增大,存在处理部9的充电电量的偏差降低效果会被抵消的可能性。
然而,根据电池充电系统100″,通过补充电时间修正部216′,内部温度Ti越高,目标通电电量Qt被修正为越小,补充电时间tn被修正为越短,因此处理部9的充电电量的偏差降低效果被抵消的可能性降低。
接下来,在步骤S71,由充电控制部211′将从恒流电路23输出的充电电流I设定为充电电流值Ic2,开始第2段恒流充电C2(时刻T12),对二次电池1a、1b进行充电(步骤S71)。然后,由充电控制部211′判断二次电池1a、1b的端子电压V是否为第2段充电终止电压Ve2以上,如果端子电压V不足充电终止电压Ve2,则继续进行第2段恒流充电C2(在步骤S72为“否”),如果为充电终止电压Ve2以上,则终止第2段恒流充电C2(在步骤S72为“是”)。
以后,使充电电流值依次减少的同时重复进行恒流充电,当第n-1次(倒数第二次)恒流充电(n-1)结束时(在步骤S74为“是”),由补充电时间计算部215基于通电电量检测部214所累计的通电电量Qc、目标通电电量Qt及充电电流值(设定电流值)Icn,并使用上述公式(1)计算出补充电时间tn(步骤S75)。
接着,由充电控制部211′将从恒流电路23输出的充电电流I设定为充电电流值Icn,开始第n段(最终的)恒流充电Cn(时刻T13),对二次电池1a、1b进行充电(步骤S76)。
然后,由计时部212对恒流充电Cn开始后的经过时间t进行计时,并由充电控制部211′对经过时间t与补充电时间tn进行比较(步骤S77)。接着,当经过时间t达到补充电时间tn以上时(在步骤S77为“是”),充电控制部211′使恒流电路23的电流输出为零,结束多段恒流充电(步骤S78)。
如上所述,通过步骤S76至S78的处理,因为是用最后的恒流充电Cn进行充电,使在整个多段恒流充电中向二次电池1a、1b供给的通电电量变成通过目标通电电量取得部213取得并且其温度的影响(层化影响)已由补充电时间修正部216′修正后的目标通电电量Qt,因此二次电池1a、1b满充电的精度得到了提高。
另外,如图16所示,参考各个串联电路所暴露的环境温度,来改变各个串联电路中的通电电量(充电电流值)。即使假设充电所需时间相同,但只要将通电电量适当增大,便容易促进基于氧气的产生的层化消除,因此被配置于环境温度越低而层化程度越重处的串联电路,越能促进层化的消除,因此能够使串联电路间的层化的消除程度变得一致。
至此为止示出了仅使用n段恒流充电的组电池的充电方法,但是以n段恒流充电为主结构而组合其他充电方法(例如脉冲充电或连续补充充电),当然也能获得本发明的效果。
另外,电池充电系统100′、100″也可以采用如下结构,即、在控制部21′、21″中,不具备计时部212、目标通电电量取得部213、通电电量检测部214、补充电时间计算部215、补充电时间修正部216、216′及存储部217、217′,不执行步骤S32、S33、S36至S39、S45、S49、S62、S63、S66至S69、S75,并取代步骤S47、S77而进行与步骤S06同样的处理。
而且,控制部21′、21″也可以采用不具备补充电时间修正部216、216′且不执行步骤S38、S39、S68、S69的结构。
亦即,本发明所涉及的电池充电系统包括:组电池,将采用阀控式铅蓄电池的二次电池并联连接多个,其中,所述阀控式铅蓄电池是在彼此相对配置的板状的正极与负极之间配设有浸渍电解液的隔膜的电池;以及多个充电部,对应于所述各二次电池而被设置,且分别对与其相对应的二次电池进行充电,其中,所述各充电部执行多段恒流充电,即,重复预先设定的多次的恒流充电,并且,每当重复该恒流充电时减少所述设定电流值,其中,所述恒流充电,对各自对应的二次电池供给指定的设定电流值的电流,直至该各对应的二次电池的端子电压达到指定的充电终止电压为止。
而且,本发明所涉及的组电池的充电方法中,所述组电池将采用阀控式铅蓄电池的二次电池并联连接多个,所述阀控式铅蓄电池是在彼此相对配置的板状的正极与负极之间配设有浸渍电解液的隔膜的电池,所述组电池的充电方法包括以下工序:充电工序,通过对应于所述各二次电池而设置的多个充电部,重复进行预先设定的多次恒流充电,并且,每当重复该恒流充电时让所述设定电流值减少,从而执行多段恒电流充电,其中,所述恒流充电是指向各自对应的二次电池供给指定的设定电流值的电流直至该各对应的二次电池的端子电压达到指定的充电终止电压为止的充电。
根据该结构,在对并联连接多个采用阀控式铅蓄电池的二次电池的组电池进行多段恒流充电时,各二次电池在每次减少充电电流值的同时被重复进行多次恒流充电,该恒流充电是供给指定的设定电流值的电流直至端子电压达到指定的充电终止电压为止的充电。于是,在充电电流值较大的初期的恒流充电中,层化程度较深(层化程度较重)的二次电池的端子电压的上升要快于层化程度较浅(层化程度较轻)的二次电池,因此能够以短时间结束恒流充电。
并且,当以大电流值进行充电的初期的恒流充电在短时间内结束时,层化程度较重的二次电池通过多段恒流充电初期的恒流充电所充的电量要少于层化程度较轻的二次电池,因此在层化程度较重的二次电池中,其不足部分将通过多段恒流充电末期的充电电流值较小的恒流充电得到充电。于是,层化程度较重的二次电池以少于层化程度较轻的二次电池的电流值进行充电的期间变长,因此多段恒流充电的充电时间整体长于层化程度较轻的二次电池。因而,层化程度较重的二次电池的充电时间变长,层化程度较轻的二次电池的充电时间变短。
此处,由于充电时间越长,层化被消除得越多,因此在并联连接的多个二次电池相互间,即使层化的程度存在偏差,层化程度较重的二次电池的充电时间会长于层化程度较轻的二次电池而使层化消除得更多,其结果,层化程度的偏差得到降低。并且,通过各二次电池间的层化的偏差得到降低,层化程度最重的阀控式铅蓄电池中的层化程度得到减轻,其结果,因层化导致电池容量减少的可能性降低。于是,组电池整体的电池容量减少的可能性也降低。
而且,较为理想的是,所述二次电池由多个阀控式铅蓄电池串联连接而构成。
在将多个阀控式铅蓄电池串联连接的情况下,会因该串联电路中所含的阀控式铅蓄电池中电池容量最少的阀控式铅蓄电池,导致串联电路整体的可充放电电量受到限制,因此,因层化的偏差产生的电池容量的减少会变得更加显著。因此,如上所述,层化的偏差降低带来的效果,亦即电池容量的减少得到降低的效果,比由一个阀控式铅蓄电池构成二次电池的情况更大。
而且,较为理想的是,所述正极及负极中被活性物质所覆盖的部分的重力方向的长度为100mm以上。
当正极及负极中被活性物质所覆盖的部分的重力方向的长度为100mm以上时,与该长度不足100mm的情况相比,更容易产生层化,因而各二次电池间的层化的偏差也更容易产生。因此,如上所述,就层化的偏差降低带来的效果,亦即电池容量的减少得到降低的效果而言,使用所述长度为100mm以上的阀控式铅蓄电池的情况与使用该长度不足100mm的阀控式铅蓄电池的情况相比,能够期待更多。
而且,较为理想的是,所述电池充电系统还包括:多个温度测量部,分别测量所述各二次电池的温度;以及通电电量设定部,基于由所述各温度测量部在开始执行所述多段恒流充电前的预先设定的设定期间内所测量的各温度,分别设定所述各充电部通过执行所述多次恒流充电向所对应的二次电池供给的电量、即总通电电量。
而且,所述组电池的充电方法也可以还包括:温度测量工序,在开始执行所述多段恒流充电前的预先设定的设定期间内,分别测量所述各二次电池的温度;以及通电电量设定工序,基于通过所述温度测量工序测量出的各温度,分别设定所述各充电部通过所述多次恒流充电向所对应的二次电池供给的电量、即总通电电量。
温度越低,则阀控式铅蓄电池的层化越容易产生。因而,在开始多段恒流充电之前处于低温的二次电池的层化程度重,而处于高温的二次电池的层化程度轻。并且,层化程度越重,则充电效率越下降,因此如果对充电开始前处于低温的二次电池与处于高温的二次电池供给相同的通电电量来进行充电,则在充电开始前处于低温的二次电池的实际充电的充电电量较少。
因此,基于开始执行多段恒流充电前的设定期间内的各二次电池的温度,分别设定在多次恒流充电,亦即在多段恒流充电中向所对应的二次电池供给的电量即总通电电量,由此能够降低实际充电到各二次电池中的充电电量的偏差。
而且,较为理想的是,所述通电电量设定部,分别对应于所述各二次电池计算出由所述各温度测量部测量出的各温度在所述设定期间内的累计值,并设定各二次电池的总通电电量使得累计值越大的二次电池其总通电电量越少。
处于低温的时间越长,则阀控式铅蓄电池的层化越容易产生。因此,分别对应于各二次电池计算出由各温度测量部测量出的各二次电池的温度在设定期间内的累计值,并设定各总通电电量,使得该累计值越大的二次电池,其总通电电量越少,亦即该累计值越小的二次电池,其总通电电量越大。据此,处于低温的时间越长、层化程度越深、而充电效率越下降的二次电池,其总通电电量越大,因此能够降低实际充电到各二次电池中的充电电量的偏差。
而且,所述通电电量设定部也可以分别对应于所述各二次电池取得由所述各温度测量部测量出的各温度在所述设定期间内的最大值,并设定各二次电池的总通电电量使得最大值越大的二次电池其总通电电量越少。
根据该结构,与在设定期间中累计各二次电池的温度的情况相比,能够简化处理。
而且,较为理想的是,所述电池充电系统还包括:第1存储部,将表示所述二次电池的各温度的信息与关于所述总通电电量的信息相对应地进行存储,其中,所述通电电量设定部,根据与所述各温度测量部测量出的各温度相对应地存储在所述第1存储部的关于总通电电量的信息,来设定所述各总通电电量。
而且,所述电池充电系统也可以还包括:第1存储部,将所述累计值与关于所述总通电电量的信息相对应地进行存储,其中,所述通电电量设定部,根据与所述累计值相对应地存储在所述第1存储部的关于总通电电量的信息,设定所述各二次电池的总通电电量使得累计值越大的二次电池其总通电电量越少。
而且,所述电池充电系统也可以还包括:第1存储部,将所述累计值(应为“最大值”)与关于所述总通电电量的信息相对应地进行存储,其中,所述通电电量设定部,根据与所述最大值相对应地存储在所述第1存储部的关于总通电电量的信息,设定各二次电池的总通电电量使得最大值越大的二次电池其总通电电量越少。
根据这些结构,通过参照第1存储部,能够基于各温度设定各总通电电量,因此能够简化处理。
而且,较为理想的是,所述电池充电系统还包括:温度测量部,测量所述多个二次电池的温度;温度信息存储部,预先存储表示所述各二次电池所暴露的温度与由所述温度测量部测量出的温度之间的关系的温度信息;以及通电电量设定部,基于所述温度信息存储部所存储的温度信息与由所述温度测量部测量出的温度,分别设定所述各充电部通过所述多次的恒流充电而向所对应的二次电池供给的电量、即总通电电量。
而且,所述组电池的充电方法也可以还包括:温度测量工序,测量所述多个二次电池的温度;温度信息存储工序,预先存储表示所述各二次电池所暴露的温度与通过所述温度测量工序测量出的温度之间的关系的温度信息;以及通电电量设定工序,基于在所述温度信息存储工序存储的温度信息与在所述温度测量工序测量出的温度,分别设定所述各充电部通过所述多次的恒流充电而向所对应的二次电池供给的电量、即总通电电量。
二次电池的层化的程度根据温度条件而不同。并且,在各二次电池所暴露的温度条件会因发热体与二次电池的位置关系等的影响而产生差异。因此,根据这些结构,各二次电池的温度条件作为表示各二次电池实际所暴露的温度与通过温度测量部的温度测量工序测量出的温度之间的关系的温度信息而被预先存储,并基于该温度信息与实际测量出的温度,来分别设定各充电部通过所述多次恒流充电向所对应的二次电池供给的电量即总通电电量。此处,由于总通电电量越多,则充电所需时间越长,从而层化的消除效果越大,因此,容易降低因各二次电池所暴露的温度条件的差异而产生的层化。
而且,较为理想的是,所述温度信息是针对所述各二次电池所表示的、由所述温度测量部测量出的实测温度与所述各二次电池的内部温度之间的温度差的信息,所述通电电量设定部,对于在所述温度信息存储部所存储的温度信息中所述内部温度比所述实测温度高的二次电池,通过将所述温度信息所表示的温度差加到所述温度测量部测量出的实测温度上,来推定该二次电池的内部温度;而对于在所述温度信息存储部所存储的温度信息中所述内部温度比所述实测温度低的二次电池,通过从所述温度测量部测量出的实测温度减去所述温度信息所表示的温度差,来推定该二次电池的内部温度;而且,设定各二次电池的总通电电量使得推定的内部温度越高的二次电池其总通电电量越少。
根据该结构,对于内部温度示出比实测温度高的值的二次电池,在由温度测量部测量出的实测温度上加上温度信息所表示的温度差,来推定出该二次电池的内部温度。而且,对于内部温度示出比实测温度低的值的二次电池,从由温度测量部测量出的实测温度减去温度信息中所示的温度差,来推定出该二次电池的内部温度。并且,设定二次电池的总通电电量使得推定的内部温度越高的二次电池,亦即被认为层化的程度越轻的二次电池,其总通电电量越少而充电所需时间越短,层化的降低效果越少,另一方面,推定的内部温度越低的二次电池,亦即被认为层化程度越深的二次电池,其总通电电量越大而充电所需时间越长,层化的降低效果越大。其结果,各二次电池间的层化程度的偏差得到降低。
而且,较为理想的是,所述通电电量设定部,在由所述各充电部所执行的多段恒流充电中的所述多次的恒流充电中,通过使所述充电终止电压下降以减少所述总通电电量,通过使所述充电终止电压上升以增大所述总通电电量,以此设定所述总通电电量。
根据该结构,通电电量设定部通过使由各充电部所执行的各恒流充电中所用的充电终止电压下降以减少总通电电量,通过使充电终止电压上升以增大总通电电量,从而能够设定总通电电量。
而且,较为理想的是,所述通电电量设定部,当设所述各二次电池在预先设定的基准温度T0下的满充电电压为Vf,表示温度与满充电电压之间的关系的温度系数为k,由所述温度测量部测量出的实测温度为Tr,由所述温度信息所表示的温度差为Td时,通过下述公式来计算并设定所述充电终止电压Ve:
Ve=Vf-k×(Tr+Td-T0)。
根据该结构,通电电量设定部通过使用上述公式计算并设定充电终止电压Ve,由此,反映各二次电池所暴露的温度条件的温度差Td越大,其总通电电量越少,从而可缩短充电所需时间,因此能够降低各二次电池间的层化程度的偏差。
而且,较为理想的是,所述通电电量设定部,在由所述各充电部所执行的多段恒流充电中的所述多次的恒流充电中,通过使所述充电终止电压下降以减少所述总通电电量,通过使所述充电终止电压上升以增大所述总通电电量,以此设定所述总通电电量。
根据该结构,只要变更充电终止电压的设定便可改变总通电电量,因此能够用简单的处理来改变总通电电量。
而且,较为理想的是,所述设定期间是由所述各充电部执行前一次的所述多段恒流充电之后起到重新开始所述多段恒流充电为止的期间。
当执行上述多段恒流充电时,如上所述,各二次电池相互间的层化程度的偏差得到降低。因而,如果假设基于前一次多段恒流充电执行前的温度来设定总通电电量,则会将已消除的层化的影响考虑在内来设定总通电电量,从而实际的各二次电池的层化状态不能正确地反映于总通电电量。然而,如果将前一次执行所述多段恒流充电之后起直至重新开始所述多段恒流充电为止的期间用作设定期间,则已通过前一次多段恒流充电而消除的层化的影响被从总通电电量中排除,因此能够提高使总通电电量反映层化程度的精度。
而且,较为理想的是,所述各充电部无论所述二次电池的端子电压如何,均使在所述多段恒流充电中重复进行的恒流充电中最后执行的恒流充电持续指定的补充电时间。
而且,所述组电池的充电方法也可以还包括:补充电工序,无论所述二次电池的端子电压如何,均使在所述充电工序的多段恒流充电中重复进行的恒流充电中最后执行的恒流充电持续指定的补充电时间。
设定电流值,亦即充电电流值在多段恒流充电中每当重复恒流充电时被减少,因此最后的恒流充电中的充电电流成为微小的值,伴随充电的端子电压的变化变得微小。因此,在充电终止电压附近容易受到噪声的影响,在充电结束条件的判断中,容易产生误判断。因此,通过无论二次电池的端子电压如何,均使最后执行的恒流充电持续指定的补充电时间的期间后再结束,从而不再需要执行要求微妙判断的充电终止电压与端子电压之间的比较,导致误判断充电结束条件的可能性降低。
而且,较为理想的是,所述各充电部无论所述二次电池的端子电压如何,均使在所述多段恒流充电中重复进行的恒流充电中最后执行的恒流充电持续指定的补充电时间,且所述电池充电系统还包括补充电时间修正部,用于修正所述各充电部中所采用的所述各补充电时间,使得所述各补充电时间随着由所述通电电量设定部对应于与该各充电部相对应的二次电池而计算出的积分值(应为累计值)越大而越短。
根据该结构,积分值(应为“累计值”)越大,各补充电时间被修正为越短,亦即,积分值(应为“累计值”)越少,则各补充电时间被修正为越长。据此,积分值(应为“累计值”)越小,亦即层化程度越深,而充电效率越是下降时,最后的恒流充电的充电时间越长,被充电到二次电池中的电量越大,因此,各二次电池间的实际充电的充电电量的偏差降低。
而且,所述各充电部也可以无论所述二次电池的端子电压如何,均使在所述多段恒流充电中重复进行的恒流充电中最后执行的恒流充电持续指定的补充电时间,所述电池充电系统还包括补充电时间修正部,用于修正所述各充电部中所采用的所述各补充电时间,使得所述各补充电时间随着由所述通电电量设定部对应于与该各充电部相对应的二次电池而取得的最大值越大而越短。
根据该结构,所述最大值越大,各补充电时间被修正为越短,亦即所述最大值越小,各补充电时间被修正为越长。由此,所述最大值越小,亦即层化程度越深,而充电效率越是下降时,最后的恒流充电的充电时间越长,被充电到二次电池中的电量越大,因此,各二次电池间的实际充电的充电电量的偏差降低。
而且,较为理想的是,所述各充电部,无论所述二次电池的端子电压如何,均使在所述多段恒流充电中重复进行的恒流充电中最后执行的恒流充电持续指定的补充电时间,所述电池充电系统还包括补充电时间修正部,用于修正所述各充电部中所采用的所述各补充电时间,使得所述各补充电时间随着由所述通电电量设定部推定出的内部温度的上升而缩短。
根据该结构,各二次电池的内部温度的推定值越高,各补充电时间被修正为越短,该内部温度的推定值越低,各补充电时间被修正为越长。据此,内部温度越低,亦即层化程度越深,充电效率越是下降时,最后的恒流充电的充电时间越长,被充电到二次电池中的电量越大,因此,各二次电池间的实际充电的充电电量的偏差降低。
而且,较为理想的是,所述电池充电系统还包括:计时部,针对所述各二次电池,分别对在所述多段恒流充电中重复进行的恒流充电中最初执行的恒流充电的持续时间进行计时;第2存储部,将对所述各二次电池进行的所述最初执行的恒流充电的持续时间与使该充电对象的二次电池满充电所需的通电电量相对应地进行存储;目标通电电量取得部,取得与由所述计时部所计时的针对各二次电池进行的所述最初执行的恒流充电的持续时间相对应地存储在所述第2存储部的通电电量,作为在所述多段恒流充电中应向所述各二次电池供给的通电电量的目标值、即目标通电电量;通电电量检测部,分别检测从所述多段恒流充电开始直至所述最后执行的恒流充电开始之前为止,由所述各充电部向各二次电池供给的通电电量;以及补充电时间计算部,将由所述目标通电电量取得部所取得的目标通电电量与由所述通电电量检测部检测出的通电电量之差,除以所述最后执行的恒流充电中的设定电流值,来计算出所述补充电时间。
充电到二次电池中的充电电量与最初执行的恒流充电的持续时间之间存在相关关系。因此,使最初执行的恒流充电的持续时间与将二次电池满充电所需的通电电量相对应地存储到第2存储部中。并且,由目标通电电量取得部取得由第2存储部与针对各二次电池最初执行的恒流充电的持续时间相对应地存储的通电电量,并作为在多段恒流充电中应向各二次电池供给的通电电量的目标值即目标通电电量。另外,由补充电时间计算部将由目标通电电量取得部所取得的目标通电电量与由通电电量检测部检测出的通电电量之差除以最后执行的恒流充电中的设定电流值,来计算出补充电时间。
于是,设定最后执行的恒流充电的充电时间,使得在整个多段恒流充电中供给至二次电池的通电电量达到目标通电电量。并且,目标通电电量是作为使二次电池满充电所需的通电电量而获得的,因此能够精度良好地使二次电池满充电。
产业上的可利用性
本发明所涉及的铅蓄电池的控制方法及电源系统,适合于以运输车辆的动力源等为目的,构成由阀控式铅蓄电池所成的组电池,并在严寒地带使用的情况,其对产业的发展的影响较大。
Claims (24)
1.一种电池充电系统,其特征在于包括:
组电池,将采用阀控式铅蓄电池的二次电池并联连接多个,其中,所述阀控式铅蓄电池是在彼此相对配置的板状的正极与负极之间配设有浸渍电解液的隔膜的电池;以及
多个充电部,对应于所述各二次电池而被设置,且分别对与其相对应的二次电池进行充电,其中,
所述各充电部执行多段恒流充电,其中,所述恒流充电对各自对应的二次电池供给指定的设定电流值的电流直至该各对应的二次电池的端子电压达到指定的充电终止电压为止,所述多段恒流充电重复预先设定的多次的恒流充电,并且,每当重复该恒流充电时减少所述设定电流值。
2.根据权利要求1所述的电池充电系统,其特征在于:
所述二次电池,由多个阀控式铅蓄电池串联连接而构成。
3.根据权利要求1或2所述的电池充电系统,其特征在于:
所述正极及负极中被活性物质所覆盖的部分的重力方向的长度为100mm以上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电池充电系统,其特征在于还包括:
多个温度测量部,分别测量所述各二次电池的温度;以及
通电电量设定部,基于由所述各温度测量部在开始执行所述多段恒流充电前的预先设定的设定期间内所测量的各温度,分别设定所述各充电部通过执行所述多次的恒流充电而向所对应的二次电池供给的电量、即总通电电量。
5.根据权利要求4所述的电池充电系统,其特征在于:
所述通电电量设定部,分别对应于所述各二次电池计算出由所述各温度测量部测量出的各温度在所述设定期间内的累计值,并设定各二次电池的总通电电量使得累计值越大的二次电池其总通电电量越少。
6.根据权利要求4所述的电池充电系统,其特征在于:
所述通电电量设定部,分别对应于所述各二次电池取得由所述各温度测量部测量出的各温度在所述设定期间内的最大值,并设定各二次电池的总通电电量使得最大值越大的二次电池其总通电电量越少。
7.根据权利要求4所述的电池充电系统,其特征在于还包括:
第1存储部,将表示所述二次电池的各温度的信息与关于所述总通电电量的信息相对应地进行存储,其中,
所述通电电量设定部,根据与由所述各温度测量部测量出的各温度相对应地存储在所述第1存储部的关于总通电电量的信息,来设定所述各总通电电量。
8.根据权利要求5所述的电池充电系统,其特征在于还包括:
第1存储部,将所述累计值与关于所述总通电电量的信息相对应地进行存储,其中,
所述通电电量设定部,根据与所述累计值相对应地存储在所述第1存储部的关于总通电电量的信息,设定各二次电池的总通电电量使得累计值越大的二次电池其总通电电量越少。
9.根据权利要求6所述的电池充电系统,其特征在于还包括:
第1存储部,将所述累计值与关于所述总通电电量的信息相对应地进行存储,其中,
所述通电电量设定部,根据与所述最大值相对应地存储在所述第1存储部的关于总通电电量的信息,设定所述各二次电池的总通电电量使得最大值越大的二次电池其总通电电量越少。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的电池充电系统,其特征在于还包括:
温度测量部,测量所述多个二次电池的温度;
温度信息存储部,预先存储表示所述各二次电池所暴露的温度与由所述温度测量部测量出的温度之间的关系的温度信息;以及
通电电量设定部,基于所述温度信息存储部所存储的温度信息与由所述温度测量部测量出的温度,分别设定所述各充电部通过所述多次的恒流充电而向所对应的二次电池供给的电量、即总通电电量。
11.根据权利要求10所述的电池充电系统,其特征在于:
所述温度信息是针对所述各二次电池所表示的、由所述温度测量部测量出的实测温度与所述各二次电池的内部温度之间的温度差的信息,
所述通电电量设定部,
对于在所述温度信息存储部所存储的温度信息中所述内部温度比所述实测温度高的二次电池,通过将所述温度信息所表示的温度差加到所述温度测量部测量出的实测温度上,来推定该二次电池的内部温度;
而对于在所述温度信息存储部所存储的温度信息中所述内部温度比所述实测温度低的二次电池,通过从所述温度测量部测量出的实测温度减去所述温度信息所表示的温度差,来推定该二次电池的内部温度;并且,
设定所述各二次电池的总通电电量使得推定的内部温度越高的二次电池其总通电电量越少。
12.根据权利要求11所述的电池充电系统,其特征在于:
所述通电电量设定部,在由所述各充电部所执行的多段恒流充电中的所述多次的恒流充电中,通过使所述充电终止电压下降以减少所述总通电电量,通过使所述充电终止电压上升以增大所述总通电电量,以此设定所述总通电电量。
13.根据权利要求12所述的电池充电系统,其特征在于:
所述通电电量设定部,当设所述各二次电池在预先设定的基准温度T0下的满充电电压为Vf,表示温度与满充电电压之间的关系的温度系数为k,由所述温度测量部测量出的实测温度为Tr,由所述温度信息所表示的温度差为Td时,通过下述公式来计算并设定所述充电终止电压Ve:
Ve=Vf-k×(Tr+Td-T0)。
14.根据权利要求5至10中任一项所述的电池充电系统,其特征在于:
所述通电电量设定部,在由所述各充电部所执行的多段恒流充电中的所述多次的恒流充电中,通过使所述充电终止电压下降以减少所述总通电电量,通过使所述充电终止电压上升以增大所述总通电电量,以此设定所述总通电电量。
15.根据权利要求4至9中任一项所述的电池充电系统,其特征在于:
所述设定期间,是由所述各充电部执行前一次的所述多段恒流充电之后起到重新开始所述多段恒流充电为止的期间。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的电池充电系统,其特征在于:
所述各充电部,无论所述二次电池的端子电压如何,均使在所述多段恒流充电中重复进行的恒流充电中最后执行的恒流充电持续指定的补充电时间。
17.根据权利要求5或8所述的电池充电系统,其特征在于:
所述各充电部,无论所述二次电池的端子电压如何,均使在所述多段恒流充电中重复进行的恒流充电中最后执行的恒流充电持续指定的补充电时间,
所述电池充电系统还包括补充电时间修正部,用于修正所述各充电部中所采用的所述各补充电时间,使得所述各补充电时间随着由所述通电电量设定部对应于与该各充电部相对应的二次电池而计算出的积分值越大而越短。
18.根据权利要求6或9所述的电池充电系统,其特征在于:
所述各充电部,无论所述二次电池的端子电压如何,均使在所述多段恒流充电中重复进行的恒流充电中最后执行的恒流充电持续指定的补充电时间,
所述电池充电系统还包括补充电时间修正部,用于修正所述各充电部中所采用的所述各补充电时间,使得所述各补充电时间随着由所述通电电量设定部对应于与该各充电部相对应的二次电池而取得的最大值越大而越短。
19.根据权利要求11至13中任一项所述的电池充电系统,其特征在于:
所述各充电部,无论所述二次电池的端子电压如何,均使在所述多段恒流充电中重复进行的恒流充电中最后执行的恒流充电持续指定的补充电时间,
所述电池充电系统还包括补充电时间修正部,用于修正所述各充电部中所采用的所述各补充电时间,使得所述各补充电时间随着由所述通电电量设定部推定出的内部温度的上升而缩短。
20.根据权利要求16至19中任一项所述的电池充电系统,其特征在于还包括:
计时部,针对所述各二次电池,分别对在所述多段恒流充电中重复进行的恒流充电中最初执行的恒流充电的持续时间进行计时;
第2存储部,将对所述各二次电池进行的所述最初执行的恒流充电的持续时间与使该充电对象的二次电池满充电所需的通电电量相对应地进行存储;
目标通电电量取得部,取得与由所述计时部所计时的针对各二次电池进行的所述最初执行的恒流充电的持续时间相对应地存储在所述第2存储部的通电电量,作为在所述多段恒流充电中应向所述各二次电池供给的通电电量的目标值、即目标通电电量;
通电电量检测部,分别检测从所述多段恒流充电开始直至所述最后执行的恒流充电开始之前为止,由所述各充电部向各二次电池供给的通电电量;以及
补充电时间计算部,将由所述目标通电电量取得部所取得的目标通电电量与由所述通电电量检测部检测出的通电电量之差,除以所述最后执行的恒流充电中的设定电流值,来计算出所述补充电时间。
21.一种组电池的充电方法,其中,所述组电池将采用阀控式铅蓄电池的二次电池并联连接多个,所述阀控式铅蓄电池是在彼此相对配置的板状的正极与负极之间配设有浸渍电解液的隔膜的电池,其特征在于包括以下工序:
充电工序,通过对应于所述各二次电池而设置的多个充电部执行多段恒电流充电,其中,所述恒流充电是指向各自对应的二次电池供给指定的设定电流值的电流直至该各对应的二次电池的端子电压达到指定的充电终止电压为止的充电,所述多段恒电流充电是指重复进行预先设定的多次恒流充电,并且,每当重复该恒流充电时让所述设定电流值减少。
22.根据权利要求21所述的组电池的充电方法,其特征在于还包括以下工序:
温度测量工序,在开始执行所述多段恒流充电前的预先设定的设定期间内,分别测量所述各二次电池的温度;以及
通电电量设定工序,基于通过所述温度测量工序测量出的各温度,分别设定所述各充电部通过所述多次恒流充电而向所对应的二次电池供给的电量、即总通电电量。
23.根据权利要求21所述的组电池的充电方法,其特征在于还包括以下工序:
温度测量工序,测量所述多个二次电池的温度;
温度信息存储工序,预先存储表示所述各二次电池所暴露的温度与通过所述温度测量工序测量出的温度之间的关系的温度信息;以及
通电电量设定工序,基于在所述温度信息存储工序存储的温度信息与在所述温度测量工序测量出的温度,分别设定所述各充电部通过所述多次的恒流充电而向所对应的二次电池供给的电量、即总通电电量。
24.根据权利要求21至23中任一项所述的组电池的充电方法,其特征在于还包括以下工序:
补充电工序,无论所述二次电池的端子电压如何,均使所述充电工序的多段恒流充电中重复进行的恒流充电中最后执行的恒流充电持续指定的补充电时间。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20110119 |