[發(fā)明專利]電源系統(tǒng)及組電池的充電方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200780052449.0
• 申請日: 2007-10-01
• 公開（公告）號: CN101663791A
• 公開（公告）日: 2010-03-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 青木護(hù);杉山茂行;鈴木剛平
• 申請（專利權(quán)）人: 松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社
• 主分類號: H01M10/44
• 分類號: H01M10/44;H02J7/02;H02J7/10
• 代理公司: 上海市華誠律師事務(wù)所
• 代理人: 楊 暄;呂靜姝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及包括二次電池的電源系統(tǒng)及組電池的充電方法，更詳細(xì)而言，涉及一種即使使用簡易的恒壓充電器也不會使作為電源的組電池劣化的技術(shù)。?

背景技術(shù)

鎳氫蓄電池或鎳鎘蓄電池等堿性蓄電池、以及鋰離子二次電池或鋰聚合物二次電池等非水電解質(zhì)二次電池，由于其每單位重量的能量密度比鉛蓄電池高，因此作為車輛或便攜式設(shè)備等移動體所具備的電源而受到矚目。尤其是近年來，正努力將上述的二次電池串聯(lián)連接而構(gòu)成組電池，將其作為競賽用車輛等的電源加以運用。?

車用電源在啟動時作為電池啟動器(cell?starter)以大電流放電，而在車輛運轉(zhuǎn)時接收從發(fā)電機(jī)(恒壓充電器)送來的電流而被充電。鉛蓄電池具有適應(yīng)以比較大的電流進(jìn)行充放電的反應(yīng)機(jī)構(gòu)，然而上述的二次電池由于反應(yīng)機(jī)構(gòu)的原因，難以適應(yīng)大電流的充放電。具體而言，這些二次電池在充電末期存在如下的弱點。?

首先，在鎳氫蓄電池或鎳鎘蓄電池等堿性蓄電池的情況下，在充電末期會從正極產(chǎn)生氧氣。另外，若環(huán)境溫度升高，則會使氧氣從正極產(chǎn)生的電壓(氧過電壓(oxygenovervoltage))會下降。假設(shè)在恒壓充電器(額定充電電壓V2)對氧過電壓下降至V1的n個堿性蓄電池充電時，若滿足V₂＞nV₁的關(guān)系，則充電不會結(jié)束而繼續(xù)產(chǎn)生氧氣，存在構(gòu)成組電池的各個二次電池(單元電池(cell))因電池內(nèi)壓上升而變形的危險。?

其次，在鋰離子二次電池或鋰聚合物二次電池等非水電解質(zhì)二次電池的情況下，在充電末期包含非水電解質(zhì)的電解液容易分解。并且，隨著環(huán)境溫度升高該傾向變得更顯著，從而存在構(gòu)成組電池的單元電池因電池內(nèi)壓上升而變形的危險。?

為了保護(hù)這樣的二次電池使其不會因過充電而變形，有一種安全電路已為公知，該安全電路監(jiān)視二次電池的端子電壓或溫度，當(dāng)端子電壓或溫度超過指定的判定值時，通過切斷二次電池的充放電路徑來保護(hù)二次電池。然而，在作為車用電源而加以使用的二次電池的情況下，由于下述原因，不允許切斷充放電路徑。?

即，作為車用電源使用的二次電池由搭載于車輛的發(fā)電機(jī)充電。搭載于車輛的發(fā)電機(jī)的發(fā)電量根據(jù)車輛的行駛狀態(tài)而變動。因此，車用二次電池所起的作用是，在發(fā)電機(jī)的發(fā)?電量過剩時，通過將過剩的電力用于充電來吸收過剩的電力，使提供至車輛內(nèi)的負(fù)載電路的電壓穩(wěn)定。另外，在發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)時，火花塞(spark?plug)點火用的電力也由二次電池提供。?

因此，若為了防止二次電池的過充電而切斷二次電池的充放電路徑，則在發(fā)電機(jī)的發(fā)電量過剩時，無法吸收過剩的電力，電壓會上升并提供至車輛內(nèi)的負(fù)載電路，存在損傷負(fù)載電路，或?qū)е掳l(fā)動機(jī)停止的危險。由于這樣的原因，在作為車用電源使用的二次電池的情況下，不允許切斷充放電路徑。?

為解決這樣的問題，如日本專利申請公開公報特開平07-059266號(以下稱作“專利文獻(xiàn)1”)所示，考慮在作為電源而使用的組電池完成充電的時刻，讓多余的電流從其他的電路(旁流電路(side-path?circuit))通過較為有效。?

在將專利文獻(xiàn)1的技術(shù)用作車載技術(shù)時，旁流電路可以作為以下兩種形態(tài)而具體化。第一形態(tài)是以向車載的其他電動設(shè)備(燈、車載收音機(jī)、車載空調(diào)等)提供電流的形式形成旁流電路。第二形態(tài)是以向單純消耗電流的電阻器提供電流的形式形成旁流電路。?

但是，在專利文獻(xiàn)1所記載的技術(shù)中，若采用第一形態(tài)，則存在恒壓充電器向上述的電動設(shè)備提供過度的電流而使這些電動設(shè)備發(fā)生故障的危險。另外，若采用第二形態(tài)，則由于電阻器消耗電流時產(chǎn)生的熱會使上述的二次電池的環(huán)境溫度升高，因此單元電池變形的危險增大。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種電源系統(tǒng)以及充電方法，能夠在以恒壓對每單位重量的能量密度比鉛蓄電池高的二次電池充電時，降低二次電池因過充電而產(chǎn)生變形的危險，提高安全性。?

本發(fā)明所涉及的一種電源系統(tǒng)包括：串聯(lián)連接有多個單元電池的組電池、和對所述組電池施加規(guī)定的額定充電電壓V_C來進(jìn)行充電的恒壓充電器，作為所述多個單元電池的各自的平均放電電壓的合計的合計電壓Vx以及所述額定充電電壓V_C被設(shè)定為滿足0.98Vx≤V_C≤1.15Vx的關(guān)系。?