二次电池系统，充电方法，以及车辆技术方案

本发明专利技术涉及二次电池系统，充电方法，以及车辆。根据一个实施例，二次电池系统包括二次电池、第一测量部分、指定部分和控制器。第一测量部分测量二次电池的体积变化。指定部分指定阈值。控制器基于由第一测量部分测得的二次电池的体积变化和阈值来控制流过二次电池的电流。

Two battery system, charging method, and vehicle

The invention relates to a two battery system, a charging method and a vehicle. According to an embodiment, a secondary battery system includes a secondary battery, a first measurement portion, a designated portion and a controller. The first part measures the volume change of the two battery. The specified part specifies the threshold. The controller controls the current flowing through the secondary battery based on the volume change and threshold value of the secondary battery measured by the first measurement part.

【技术实现步骤摘要】
二次电池系统，充电方法，以及车辆相关申请的交叉引用本申请基于并要求于2017年4月25日提交的日本专利申请No.2017-086462的优先权；其全部内容通过引用并入本文。
本文描述的实施例总体上涉及二次电池系统、充电方法以及车辆。
技术介绍
随着信息相关的设备和通信设备的普及，二次电池已经作为设备的电源广泛普及。二次电池也用在电动车辆(EV)和自然能源领域中。特别地，锂离子二次电池具有高能量密度并且可以小型化，因此被广泛使用。在锂离子二次电池中，用于正极和负极的活性材料吸留和释放锂离子，以存储和释放电能。在充电期间，从正极释放的锂离子被负极吸留。在放电期间，从负极释放的锂离子被正极吸留。在对二次电池进行充电的方法中，在电池以高于设定电压的电压充电的情况下，电池显著恶化。因此，通过恒定电流执行用于控制电流以便在执行充电之后将设定电压保持到预定电压的恒定电流-恒定电压(CC-CV)充电。为了缩短充电时间，可以想到在以恒定电流(恒定电力)执行充电的同时将恒定电流(恒定电力)的电流值设置为高值。但是，高电流值恶化二次电池的蓄电池(storagebattery)性能，诸如电池容量或内部电阻。此外，由于蓄电池性能的恶化，二次电池的寿命不利地缩短。
技术实现思路
实施例提供了能够通过缩短蓄电池的充电时间来减少蓄电池的恶化的二次电池系统、充电方法以及车辆。根据一个实施例，二次电池系统包括二次电池、第一测量部分、指定部分和控制器。第一测量部分测量二次电池的体积变化。指定部分指定阈值。控制器基于由第一测量部分测得的二次电池的体积变化和阈值来控制流过二次电池的电流。附图说明图1是示出根据第一实施例的二次电池系统的示例的框图。图2A和2B是示出安装在蓄电池2上的单位电池(unitbattery)的示例的横截面图及其放大图。图3是示出根据第一实施例的二次电池系统的操作的示例的流程图。图4是示出根据第二实施例的二次电池系统的示例的框图。图5是示出活性材料的电动势(electromotiveforce)彼此不同的情况下的特性的曲线图。图6是通过导出复合正极相对于电荷量的电动电压(electromotivevoltage)的特点而获得的曲线图，其中复合正极是通过混合活性材料A和活性材料B而获得的。图7是示出根据第二实施例的二次电池系统的操作的示例的流程图。图8是示出根据第三实施例的二次电池系统的示例的框图。图9是示出在将石墨用于单位电池的负极的情况下的电荷量与单位电池的厚度之间的关系的曲线图。图10是示出根据第三实施例的二次电池系统的操作的示例的流程图。图11是示出在将石墨用于蓄电池的负极的情况下通过改变I1/I3之比而执行的循环测试的结果的曲线图。图12是示出在0.7C-CCCV充电和0.8C-0.9C-0.6CCV充电的情况下循环次数与容量保持率之间的关系的曲线图。图13是示出根据第四实施例的车辆的示例的图。具体实施方式在下文中，将参考附图描述根据实施例的二次电池系统、充电方法以及车辆。具有相同标号的那些表示相似的项。要注意的是，附图是示意性的或概念性的，并且每个部分的厚度与宽度之间的关系、部分之间的尺寸的比率系数等不一定与实际的相同。即使在指示相同部分的情况下，取决于附图，该部分的维度和比率系数也可以彼此不同。(第一实施例)将参考图1描述第一实施例。图1是示出根据第一实施例的二次电池系统的示例的框图。如图1中所示，二次电池系统1包括蓄电池2、体积测量部分3(也称为第一测量部分)、充电控制器4以及指定部分5。在二次电池系统1中，体积测量部分3测量蓄电池2的体积变化，并且充电控制器4基于蓄电池2的体积变化和由指定部分5指定的阈值来控制流过蓄电池2的电流量。首先，将描述蓄电池2。蓄电池2是由充电控制器4充电的电池。蓄电池2包括一个或多个电池组。每个电池组包括一个或多个电池模块(也称为组装电池)，并且每个电池模块包括一个或多个单位电池(也称为单电池(cell))。包括在每个电池组中的电池模块的数量在电池组之间可以是不同的。此外，每个电池模块中包括的单位电池的数量可以在电池模块之间是不同的。作为单位电池，使用可充电/可放电的二次电池。例如，单位电池优选地是锂离子二次电池。图2A和2B是示出安装在蓄电池2上的单位电池的示例的横截面图及其放大图。如图2A和2B中所示，单位电池包括外部构件20和容纳在外部构件20中的扁平卷绕电极组21。卷绕电极组21具有这样的结构：其中正极22和负极23螺旋卷绕，分离器24插入其间。由卷绕电极组21保持非水电解质(未示出)。如图2A和2B中所示，负极23位于卷绕电极组21的最外周。正极22和负极23以这样一种方式经由分离器24交替层叠，即，分离器24、正极22、分离器24、负极23、分离器24、正极22、分离器24位于负极23的内周侧上。负极23包括负极集电体(currentcollector)23a和由负极集电体23a支撑的负极活性材料含有层23b。在位于负极23的最外周的部分中，负极活性材料含有层23b仅在负极集电体23a的一侧上形成。正极22包括正极集电体22a和由正极集电体22a支撑的正极活性材料含有层22b。如图2A和2B中所示，带状正极端子25在卷绕电极组21的外周端附近电连接到正极集电器22a。同时，带状负极端子26在卷绕电极组21的外周端附近电连接到负极集电体23a。正极端子25和负极端子26的尖端从外部构件20的同一侧向外部引出。对于用于单位电池的外部构件20，使用由金属容器或层压膜制成的容器。作为金属容器，使用由铝、铝合金、铁、不锈钢等制成的方形或圆柱形金属罐。用于单位电池的正极22包括正极集电体22a和正极活性材料含有层22b。正极活性材料含有层22b在正极集电体22a的一侧或两侧上形成，并且包括活性材料、导电剂和键合剂。作为正极活性材料，例如使用氧化物和复合氧化物。氧化物包括由以下分子式(i)和(ii)中的任一个表示的氧化物。LiNixM1yO2(i)LiMnuM2vO4(ii)M1是选自包括Mn、Co、Al、Ti、Zr、Cr、V和Nb的组中的至少一种元素。在x+y＝1中，满足0<x≤1.0且0≤y≤1.0。M2是选自包括Al、Mg、Ti、Zr、Cr、V和Nb的组中的至少一种元素。在u+v＝2中，满足0<u≤2.0且0≤v<2.0。导电剂增强集电性能并抑制活性材料与集电器之间的接触电阻。导电剂的优选示例包括乙炔黑、炭黑、石墨和碳纤维。键合剂键合活性材料、导电剂和集电体。键合剂的优选示例包括聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVdF)和氟基橡胶。正极集电体22a优选地是含有选自包括Mg、Ti、Zn、Mn、Fe、Cu和Si的组中的一种或多种元素的铝箔或铝合金箔。用于单位电池的负极23包括负极集电体23a和在负极集电体23a的一侧或两侧上形成的负极活性材料含有层23b，负极活性材料含有层23b包含活性材料、导电剂和键合剂。负极活性材料的示例包括由通式Li4/3+xTi5/3O4(0≤x)表示的锂钛氧化物、由通式LixTiO2(0≤x)(青铜结构B)表示的单斜晶材料、具有锐钛矿结构的钛氧化物(作为充电前的结构的TiO2)以及由通式Lix本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二次电池系统，包括：二次电池；第一测量部分，测量二次电池的体积变化；指定部分，指定阈值；以及控制器，基于由第一测量部分测得的二次电池的体积变化和阈值来控制流过二次电池的电流。

【技术特征摘要】
2017.04.25 JP 2017-0864621.一种二次电池系统，包括：二次电池；第一测量部分，测量二次电池的体积变化；指定部分，指定阈值；以及控制器，基于由第一测量部分测得的二次电池的体积变化和阈值来控制流过二次电池的电流。2.如权利要求1所述的二次电池系统，其中如果二次电池的体积变化大于阈值，那么控制器将流过二次电池的电流控制为小于预定电流，并且，如果二次电池的体积变化小于阈值，那么控制器将流过二次电池(2)的电流控制为大于预定电流。3.如权利要求1所述的二次电池系统，其中体积变化指示每单位时间二次电池的体积变化率。4.一种二次电池系统，包括：二次电池；第二测量部分，测量二次电池的电流、电压和温度中的至少一个；估计部分，基于由第二测量部分测得的电流、电压和温度中的至少一个来估计二次电池的体积变化率；以及控制器，基于由估计部分估计的体积变化率来控制流过二次电池的电流。5.如权利要求4所述的二次电池系统，其中估计部分还包括存储装置，该存储装置存储二次电池的电荷量与体积变化率之间的关系。6.一种二次电池系统，包括：二次电池，在预定电流流过二次电池的情况下具有包括至少第一区段至第三区段的充电状态；以及控制器，将流过二次电池的电流控制为小于第一区段和第三区段中的预定电流，并且将流过二次电池的电流控制为大于第二区段中的预定电流。7.如权利要求6所述的二次电池系统，其中控制器将第一区段中流过二次电池的平均电流控制为大于第三区段中流过二次电池的平均电流。8.如权利要求7所述的二次电池系统，其中，如果第一区段中的平均电流由I1表示并且第三区段中的平均电流由I3表示，那么控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：杉山畅克，石井惠奈，森田朋和，藤田有美，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本,JP