充電控制設(shè)備、電池、電子裝置、車輛、充電控制方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請要求于2014年2月14日提交的日本在先專利申請JP2014-026307的權(quán)益， 通過引用將其全部內(nèi)容結(jié)合于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本公開涉及充電控制設(shè)備、電池、電子裝置、車輛、以及充電控制方法、電力存儲系 統(tǒng)和充電控制單元。更詳細地，本公開涉及用于控制二次電池的充電與放電的充電和放電 控制設(shè)備、電池組、電子裝置、電動車輛、以及充電和放電控制方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 在過去，已通過控制二次電池的充電與放電進行了試驗以改善二次電池的循環(huán)特 性。例如，在JP2013-105701A中，提出將充電的量設(shè)置在硅的理論容量的50%以下或者設(shè) 置在可充電容量（capacity)的60%以下的方法作為配備有包括硅的負極的鋰離子二次電 池的充電方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 希望改善二次電池的循環(huán)特性，同時確保二次電池的體積能量密度（volume energydensity)〇
[0006] 本公開提供了改善循環(huán)特性同時確保體積能量密度的充電和放電控制設(shè)備、電池 組、電子裝置、電動車輛、以及充電和放電控制方法。
[0007] 根據(jù)本公開的充電和放電控制設(shè)備包括：電路，被配置為執(zhí)行第二充電與放電控 制以控制在第一充電與放電控制下充電和放電的二次電池的充電與放電。在執(zhí)行第二充電 與放電控制時的二次電池的充電率（chargingrate)的時間變化小于在執(zhí)行第一充電與放 電控制時的時間變化。
[0008] 電路可被配置為將二次電池的充電率的時間變化控制在1% /h以下，作為第二充 電與放電控制。
[0009] 在這種情況下，電路可被配置為當(dāng)二次電池的負極電位至少在0.1 V(對Li/Li+) 以上和0. 8V(對Li/Li+)以下的范圍內(nèi)時將二次電池的充電率的時間變化控制在1%/h以 下，作為第二充電與放電控制。
[0010] 可替換地，電路可被配置為基于二次電池的狀態(tài)的檢測結(jié)果執(zhí)行第二充電與放電 控制。
[0011] 在這種情況下，二次電池的狀態(tài)可包括二次電池的電壓值、溫度、充電累積容量、 和放電累積容量中的至少一個，并且電路可被配置為當(dāng)二次電池的狀態(tài)的檢測結(jié)果滿足特 定條件時執(zhí)行第二充電與放電控制。
[0012] 可替換地，電路可以是可被配置為進行二次電池的OCV(開路電壓）測量，作為第 二充電與放電控制。
[0013] 應(yīng)注意，本公開中的OCV測量是指充電與放電控制和開路電壓測量控制交替地重 復(fù)的間歇充電與放電控制。
[0014] 根據(jù)本公開的電池組包括二次電池，并且充電與放電控制設(shè)備包括：電路，被配置 為執(zhí)行第二充電與放電控制以控制在第一充電與放電控制下充電和放電的二次電池的充 電與放電。在執(zhí)行第二充電與放電控制時的二次電池的充電率的時間變化小于在執(zhí)行第一 充電與放電控制時的時間變化。
[0015] 二次電池可以是在負極中包括至少一種含硅化合物的鋰離子二次電池。
[0016] 根據(jù)本公開的電子裝置包括二次電池，并且充電與放電控制設(shè)備包括：電路，被配 置為執(zhí)行第二充電與放電控制以控制在第一充電與放電控制下充電和放電的二次電池的 充電與放電。在執(zhí)行第二充電與放電控制時二次電池的充電率的時間變化小于在執(zhí)行第一 充電與放電控制時的時間變化，并且電子裝置被配置為從二次電池接收電力供應(yīng)。
[0017] 根據(jù)本公開的電動車輛包括：二次電池；充電與放電控制設(shè)備，包括被配置為執(zhí) 行第二充電與放電控制以控制在第一充電與放電控制下充電和放電的二次電池的充電與 放電的電路；以及轉(zhuǎn)換器，被配置為將從二次電池接受的電力轉(zhuǎn)換成車輛驅(qū)動力。在執(zhí)行第 二充電與放電控制時的二次電池的充電率的時間變化小于在執(zhí)行第一充電與放電控制時 的時間變化。
[0018] 根據(jù)本公開的充電與放電控制方法包括根據(jù)第二充電與放電控制來控制在第一 充電與放電控制下充電和放電的二次電池的充電與放電。在執(zhí)行第二充電與放電控制時的 二次電池的充電率的時間變化小于在執(zhí)行第一充電與放電控制時的時間變化。
[0019] 在一個實施方式中，提供充電控制設(shè)備并且充電控制設(shè)備包括控制單元，該控制 單元被配置為將指令發(fā)送到充電單元以執(zhí)行電池的充電?？刂茊卧慌渲脼榛谟煽刂茊?元接收的充電方案信息使方案從第一充電方案改變?yōu)榈诙潆姺桨浮?br>[0020] 在另一個實施方式中，充電控制設(shè)備包括控制單元?？刂茊卧ǎ旱谝豢刂茊?元，被配置為將指令發(fā)送到充電單元以執(zhí)行電池的充電；以及第二控制單元，被配置為將指 令發(fā)送到充電單元以執(zhí)行電池的充電，其中，充電率的時間變化小于第一控制單元的充電 率的時間變化。
[0021] 在另一個實施方式中，電池包括：電池單元；以及控制單元，被配置為將指令發(fā)送 到充電單元以執(zhí)行電池單元的充電?？刂茊卧慌渲脼榛谟煽刂茊卧邮盏某潆姺桨感?息使方案從第一充電方案改變?yōu)榈诙潆姺桨浮?br>[0022] 在另一個實施方式中，電子裝置包括：電池單元；以及控制單元，被配置為將指令 發(fā)送到充電單元以執(zhí)行電池單元的充電?？刂茊卧慌渲脼榛谟煽刂茊卧邮盏某潆姺?案信息使方案從第一充電方案改變?yōu)榈诙潆姺桨浮?br>[0023] 在另一個實施方式中，車輛包括：電池單元；控制單元，被配置為將指令發(fā)送到充 電單元以執(zhí)行電池單元的充電；以及轉(zhuǎn)換器，被配置為將從電池單元供應(yīng)的電力轉(zhuǎn)換為車 輛驅(qū)動力?？刂茊卧慌渲脼榛谟煽刂茊卧邮盏某潆姺桨感畔⑹狗桨笍牡谝怀潆姺桨?改變?yōu)榈诙潆姺桨浮?br>[0024] 在另一個實施方式中，充電控制方法包括：將指令發(fā)送到充電單元以執(zhí)行電池的 充電，以及基于由控制單元接收的充電方案信息從第一充電方案改變?yōu)榈诙潆姺桨浮Ｔ?另一個實施方式中，電力存儲系統(tǒng)包括充電控制設(shè)備。充電控制設(shè)備包括：控制單元，被配 置為將指令發(fā)送到充電單元以執(zhí)行電池的充電；服務(wù)器，連接至充電控制設(shè)備。控制單元被 配置為基于由控制單元接收的充電方案信息使方案從第一充電方案改變?yōu)榈诙潆姺桨浮?br>[0025] 在另一個實施方式中，充電控制單元被配置為將指令發(fā)送到充電單元以執(zhí)行電池 的充電。充電控制單元被配置為基于充電方案信息使方案從第一充電方案改變?yōu)榈诙潆?方案。
[0026] 根據(jù)本公開，改善了循環(huán)特性，同時確保了體積能量密度。
【附圖說明】
[0027] 圖1是示出本公開的第一實施方式的充電與放電控制設(shè)備的示例性結(jié)構(gòu)的示意 圖；
[0028] 圖2是示出本公開的第一實施方式的充電與放電控制設(shè)備的示例性操作的流程 圖；
[0029] 圖3是示意性示出本公開的第一實施方式的充電與放電控制設(shè)備的示例性操作 的曲線圖；
[0030] 圖4是示出本公開的第一實施方式的第一變形例的充電與放電控制設(shè)備的示例 性結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0031] 圖5是示出本公開的第二實施方式的充電與放電控制設(shè)備的示例性操作的流程 圖；
[0032] 圖6是示出本公開的第二實施方式的第一變形例的充電與放電控制設(shè)備的示例 性操作的流程圖；
[0033] 圖7是示出本公開的第三實施方式的充電與放電控制設(shè)備的示例性結(jié)構(gòu)的示意 圖；
[0034] 圖8是示出本公開的第三實施方式的充電與放電控制設(shè)備的示例性操作的流程 圖；
[0035] 圖9是示出本公開的第三實施方式的第一變形例的充電與放電控制設(shè)備的示例 性結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0036] 圖10是示出本公開的第四實施方式的充電與放電控制設(shè)備的示例性操作的流程 圖；
[0037] 圖11是用于描述本公開的第四實施方式的充電與放電控制設(shè)備的工作實例的曲 線圖；
[0038] 圖12是示出本公開的實施方式的電池組的示例性結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0039] 圖13是示出本公開的實施方式的電子裝置的示例性結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0040] 圖14是示出本公開的實施方式的電動車輛的示例性結(jié)構(gòu)的示意圖；并且
[0041] 圖15是示出應(yīng)用到電力存儲系統(tǒng)的本公開的實施方式的充電與放電控制設(shè)備的 示例性結(jié)構(gòu)的示意圖。
【具體實施方式】
[0042] 在下文中，將參照附圖對本公開的優(yōu)選實施方式進行詳細說明。應(yīng)注意，在本說明 書和附圖中，具有基本相同功能和結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)元件采用相同的附圖標號來標記，并不再對 這些結(jié)構(gòu)元件進行重復(fù)說明。將按以下順序進行描述。
[0043] 1.第一實施方式（被配置為通過第二充電與放電控制控制已經(jīng)在第一充電與放 電控制下充電和放電的二次電池的充電與放電的充電與放電控制設(shè)備的實例）
[0044] 2.第一實施方式的第一變形實例（還執(zhí)行第一充電與放電控制的充電與放電控 制設(shè)備的實例）
[0045] 3.第二實施方式（被配置為將充電率的時間變化控制在1% /h以下作為第二充 電與放電控制的充電與放電控制設(shè)備的實例）
[0046] 4.第二實施方式的第一變形例（被配置為將充電率的時間變化控制在1% /h以 下同時二次電池的負極電位在〇.IV(對Li/Li+)以上和0. 8V(對Li/Li+)以下的范圍中的 充電與放電控制設(shè)備的實例）
[0047] 5.第三實施方式（被配置為基于二次電池的狀態(tài)的檢測結(jié)果執(zhí)行第二充電與放 電控制的充電與放電控制設(shè)備的實例）
[0048] 6.第三實施方式的第一變形例（被配置為通過通信獲得二次電池的狀態(tài)的充電 與放電控制設(shè)備的實例）
[0049] 7.第四實施方式（被配置為進行二次電池的OCV測量作為第二充電與放電控制的 充電與放電控制設(shè)備的實例）
[0050] 8.第五實施方式（配備有充電與放電控制設(shè)備的電池組的實例）
[0051] 9.第六實施方式（配備有充電與放電控制設(shè)備的電子裝置的實例）
[0052] 10.第七實施方式（配備有充電與放電控制設(shè)備的電動車輛的實例）
[0053] 11.第八實施方式（配備有充電與放電控制設(shè)備的電力存儲系統(tǒng)的實例）
[0054] 〈1?第一實施方式〉
[0055] [設(shè)備的示例性結(jié)構(gòu)]
[0056] 圖1是示出本實施方式的充電與放電控制設(shè)備100的示例性結(jié)構(gòu)的示意圖。充 電與放電控制設(shè)備100具有電路110,如在圖1中示出的。電路110連接至用于二次電池 2(S卩，電池）的充電與放電的充電與放電電路3。二次電池2的數(shù)量是任意的。
[0057][電路 110]
[0058] 電路110是用于控制二次電池2的充電與放電的組件。電路110通過充電與放電 電路3控制二次電池2的充電與放電操作來控制二次電池2的充電與放電。例如，電路110 可通過電氣地控制位于充電與放電電路3的電路元件來控制在二次電池2的充電與放電時 施加在二次電池2上的電壓和電流的狀態(tài)。充電與放電電路3的電路元件的形式并不特別 限制。例如，電路元件可包括：打開和關(guān)閉充電與放電電路3的電力供應(yīng)線的開關(guān)；用于調(diào) 節(jié)充電和放電電流的元件，如在電力供應(yīng)線上的可變電阻器和功率晶體管；用于設(shè)置充電 電壓的元件，如連接至電力供應(yīng)線的可變電阻器；以及其他。電路110可安裝在與充電與放 電電路3相同的基板上，但并不限于此。
[0059] 電路110可以是集成電路（1C)。電路110可設(shè)置有諸如CPU(中央處理器）和 MPU(微處理單元）的操作處理器以及諸如RAM(隨機存取存儲器）和ROM(只讀存儲器）的 存儲器件等。在該情況下，用于實施電路110的功能的充電與放電控制程序和數(shù)據(jù)可存儲 在ROM中。操作處理器可通過執(zhí)行ROM中存儲的程序來實施電路110的功能。RAM可用作 操作處理器的工作區(qū)域。
[0060] 電路110通過第二充電與