二次电池的更换方法技术

提供了能以低成本进行电池更换且在电池更换后可以最大限度地发挥电池组总体性能的二次电池更换方法。在把多个二次电池导电地串联或并联构成的组电池中检测出性能不良的一部分二次电池与一个以上的更换用电池进行更换的更换方法中，对于构成组电池的二次电池，通过按预定的电压检测块检测电压Ｖｉ（ｎ），以电压检测块为单位判断二次电池的性能不良（Ｓ２１），以电压检测块为单位把判断为性能不良的更换对象电池与更换用电池进行更换。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，在所述二次电池导电地串联或者并联而构成的组电池中，一部分二次电池性能恶化、达到寿命或发生了故障；本专利技术特别涉及搭载在电动汽车(PEV)或者混合型车辆(HEV)中的。在二次电池中，有铅-酸电池，镍-镉(Ni-Cd)电池，镍-氢(Ni-MH)电池，锂离子电池等。这些电池具有在电力消耗后能够通过与外部电源相连接以便流过预定的电流来进行充电这样的性质。利用这样的性质，这些电池一直在各种装置中使用。例如，为了向发动机的火花塞进行供电，电池通常被安装在车辆中。最近，在电动汽车(PEV)或者具备发动机和电动机的所谓混合型车辆(HEV)中，作为驱动电动机时的主电源，从其高能量密度(即能够紧密地存储能量)和高输出密度的观点出发，主要使用Ni-MH电池。在这样的PEV或者PEV中，把多个单独的电池串联或者并联组合起来构成一个组电池，用作为电池组，使得能够向电动机输出充分的电力。这样结合多个组电池并搭载在PEV或者HEV中的Ni-MH电池如果其使用环境适宜则能够使用很长时间，然而由于二次电池中的单个电池性能较差或者构成二次电池的部件的不理想，一般组电池中的某一个将会发生异常或者达到寿命。组电池中的一个二次电池异常或者达到寿命时，就不能够发挥组电池原来的性能，并且极有可能引起系统的不正常，因此以往提出了很多对于二次电池的异常、故障或者恶化的检测方法。例如，根据电池输出电压的降低进行恶化判断，可在铅-酸电池的情况下根据电解液的比重进行恶化判断，可根据电池内阻的上升引起的电压-电流特性的变化进行判断(特开平4-341769号公报)，可在预先存储电池的使用时间在达到了预定时间时进行恶化判断(特开平11-89101号公报)，另外可使用电池的温升进行恶化判断(特开平9-827495号公报)等等，这些方法已为人们所知。另一方面，作为更换组电池整体的以往方式，有便携电话机、笔记本电脑、摄像机的电池，作为更换组电池一部分的以往方式，如特开平8-203567号公报中所记载的那样，监视构成组电池的各个铅二次电池中的各个端子电压，在成为预先设定的电压设定值以下时判断为恶化，此时将点亮电压降低显示LED。另外，在特开平2-101937号公报中，记载了作为二次电池使用Ni-Cd二次电池时的例子，这是使用电压检测装置，顺序地检测多个电池单元的各个输出电压，使用显示装置，识别并且显示检测出的输出电压成为基准值以下的电池单元，并且催促人们对其进行更换。然而，在更换组电池的一部分的上述以往方式中，并没有提到进行更换后新装入到组电池中的二次电池与原来正在使用的组电池中的电池的特性差异。在铅-酸电池的情况下，在更换后如果进行恒压充电，则能够消除更换后的各电池中的剩余容量(SOC)的分散性，使组电池总体成为满充电状态，然而在Ni-MH电池或者Ni-Cd电池的情况下，由于在恒压充电中有可能成为过充电，因此不能够消除新更换的电池与原来的组电池中的SOC分散性，存在着不能够最大限度地发挥电池效率的问题。另外，在更换电池的容量小于组电池的平均容量的情况下，在重视组电池容量的用途中，不能够维持更换前的组电池的性能。特别是，像HEV那样，在不把二次电池进行满充电，剩余容量处于中间区域而长时使用的用途中，(1)由于电池剩余容量的分散性，在放电一侧因剩余容量小的电池受到限制，在充电一侧因剩余容量大的电池受到限制，因而不能够充分使用电池的容量，(2)由于电池自放电特性的分散性，放电一侧因自放电大的电池受到限制，充电一侧因自放电小的电池受到限制，因此导致剩余容量的分散性，(3)由于电池内阻的分散性，例如如果把内阻大的更换用电池组装到组电池中，则根据容量判断的方式对于实际的容量将产生误差，将会有不能够充分地发挥电池性能的可能性。本专利技术是鉴于这样的问题而产生的，其目的在于提供能够以低成本进行电池更换的同时，在电池更换后能够最大限度地发挥作为组电池总体的性能的。本专利技术的另一个目的在于提供把电池特性作为性能不良判断的进一步判断基准，通过再次使用可恢复的二次电池，能够降低更换用电池的价格的同时，大幅度地降低废弃物的。为了达到上述目的，本专利技术提出了一种，该方法用于把多个二次电池导电地串联或者并联构成组电池中检测出性能不良的一部分二次电池与一个以上的更换用电池进行更换，其特征在于，对于构成组电池的二次电池，通过在每个预定的电压检测块检测电压，以上述电压检测块为单位判断二次电池的性能不良，以上述电压检测块为单位把判断为性能不良的更换对象电池与更换用电池进行更换。如果依据该方法，则不需要把组电池总体进行更换，另外，不需要确定构成组电池的所有的二次电池中哪个是性能不良电池，通过以已有的结构按照检测控制电池电压的电压检测块单位进行更换，不添加用于检测性能不良电池的硬件而仅变更软件就可以进行处理，从而能够降低更换用电池自身的成本以及伴随检测性能不良电池而产生的成本。在上述更换方法中，作为上述更换用电池，最好使用构成上述组电池的电池群中最大容量等级的二次电池。如果这样做，则组电池的容量不会受到更换用电池的限制，能够维持更换前的组电池的性能。另外，配置在上述更换对象电池附近的构成组电池的二次电池最好与检测出了性能不良的更换对象电池一起与更换用电池进行更换。这里，最好通过检测上述更换对象电池的周围温度，判断配置在上述更换对象电池附近的构成组电池的二次电池是否也要进行更换。如果这样做，则在性能不良电池附近局部温度上升的情况下或者由于性能不良电池自身的放热其周围的电池温度升高的情况下，在组电池中显著出现故障之前，通过更换配置在性能不良电池附近的电池，能够预先防止预测将来可能发生的故障。另外，作为更换用电池，最好使用激活的二次电池。作为激活二次电池的方法，最好通过进行周期充放电，特别是，使充放电周期中的充放电电量的总和成为电池容量的450％以上那样进行周期充放电。图5示出了车辆的行走距离与搭载在车辆中的组电池的内阻之间的关系。如从图5所示，在行走的初始阶段组电池的内阻下降，然后几乎维持一定水平。而且，示出在组电池的寿命末期内阻增大这样的变化。图6示出对于更换用电池把初始值取为1时进行了周期充放电时的电池内阻的变化。由图6可知，在初始状态下电池内阻的变化大，而如果实施了大约电池容量450％以上的充放电，则能够达到相对于初始状态的内阻大约为70％的内阻。从而，对于更换用电池，如果实施充放电周期中的充放电电量总和成为电池容量的450％以上的周期充放电，则在组装到组电池中的情况下，能够根据已经使用的历史，修正与内阻变化的其它电池的分散性，能够充分地发挥组电池的性能。进而，作为使更换用二次电池激活的其它方法，最好把电池温度维持在50℃以上并且放置5天以上。通过至少在50℃以上放置5天以上，能够有效地去除电池内部活性物质表面的氧化物皮膜。由此，能够不进行周期性充放电，以比较廉价的设备使内阻降低。如果把由上述激活方法激活的电池组装到组电池中，则能够修正与其它电池的分散性，能够充分地发挥组电池的性能。另外，为了达到上述目的，最好把更换用电池冷藏保管。图7对于更换用电池示出了以温度为参数相对于保管日数的剩余容量。如从图7所知，如果在高温状态保管，则由于自放电因此剩余容量减少，作为更换用二次电池不能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二次电池的更换方法，该方法用于把多个二次电池导电地串联或者并联构成的组电池中检测出性能不良的一部分二次电池与一个以上的更换用电池进行更换，其特征在于： 对于构成组电池的二次电池，通过在每个预定的电压检测块检测电压，以上述电压检测块为单位判断二次电池的性能不良，以上述电压检测块为单位把判断为性能不良的更换对象电池与更换用电池进行更换。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：中西利明，久野裕道，木村忠雄，荻野洋三，水野定雄，大坪幸治，岩濑正宜，中山佳行，关森俊幸，户岛和夫，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]