電源系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】在將二次電池并聯(lián)連接的系統(tǒng)中，對一方的二次電池的放電倍率變得高于既定的放電倍率的情況進(jìn)行抑制。第一蓄電部(10)與第二蓄電部(20)并聯(lián)連接。第一蓄電部(10)包括第一非水電解質(zhì)二次電池。第二蓄電部(20)包括進(jìn)行并聯(lián)連接的第二非水電解質(zhì)二次電池。第二非水電解質(zhì)二次電池的能量密度比第一非水電解質(zhì)二次電池的能量密度高。以如下方式設(shè)定第二非水電解質(zhì)二次電池的并聯(lián)數(shù)量：即使在以與第一非水電解質(zhì)二次電池的設(shè)想最大放電電流值相當(dāng)?shù)碾娏髦祻牡诙铍姴?20)進(jìn)行放電的情況下，第二非水電解質(zhì)二次電池的放電倍率也為基準(zhǔn)放電倍率以下。
【專利說明】
電源系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種搭載于車輛的電源系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，混合動力汽車、電動汽車正在逐漸普及。這些車輛上搭載有行駛用電動機(jī)，并且搭載有二次電池，該二次電池向行駛用電動機(jī)供給電力，蓄積從行駛用電動機(jī)再生的電力。作為車載用二次電池，一般使用鋰離子電池、鎳氫電池。作為車載用電源系統(tǒng)，提出了將不同形狀的電池并聯(lián)連接的電源系統(tǒng)。例如，提出了將方形電池與圓筒形電池并聯(lián)連接的電源系統(tǒng)(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。若將方形電池與圓筒形電池進(jìn)行比較，則前者為高輸出，后者的能量密度高。因而，通過將兩者并聯(lián)連接，能夠構(gòu)成高輸出且高容量的電池組。
[0003]另外，二次電池具有當(dāng)以高倍率放電時會使劣化加速的性質(zhì)。另外，當(dāng)以高倍率放電時，電壓變化的行為容易變得不規(guī)則。能夠通過調(diào)整電池的組成等來提高對高倍率放電的耐受性，但是會招致成本上升、電池特性的降低等。
[0004]在設(shè)計將形狀不同的二次電池并聯(lián)連接而成的并聯(lián)系統(tǒng)的情況下，一般來說，基于形狀不同的二次電池之間的內(nèi)部電阻比，以使各二次電池的放電倍率為4C?8C以下的方式，設(shè)定各個形狀的二次電池的容量、并聯(lián)數(shù)量。此外，放電倍率的實際的極限值根據(jù)電池的組成而不同，但是在消費(fèi)者用電池中一般為4C以下。
[0005]專利文獻(xiàn)1:國際公開第2013/157049號

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明要解決的問題
[0007]然而，進(jìn)行并聯(lián)連接的形狀不同的兩個二次電池并不是同時以相同方式進(jìn)行放電的。即，電流未必會基于在同一條件下進(jìn)行比較時的內(nèi)部電阻比進(jìn)行流動。通過本發(fā)明的發(fā)明人們進(jìn)行的實驗，確認(rèn)了以下情況:即使在基于內(nèi)部電阻比而設(shè)計成不超過既定的放電倍率的情況下，由于長時間的連續(xù)放電，而一方的二次電池的放電倍率有時也會超過既定的放電倍率。
[0008]本發(fā)明是鑒于這種狀況而完成的，其目的在于提供如下一種技術(shù):在將二次電池并聯(lián)連接而成的系統(tǒng)中，對一方的二次電池的放電倍率變得高于既定的放電倍率的情況進(jìn)行抑制。
[0009]用于解決問題的方案
[0010]為了解決上述問題，本發(fā)明的某個方式的電源系統(tǒng)具備:第一蓄電部，其包括第一非水電解質(zhì)二次電池；以及第二蓄電部，其與所述第一蓄電部并聯(lián)連接，包括進(jìn)行并聯(lián)連接的多個第二非水電解質(zhì)二次電池。所述第二非水電解質(zhì)二次電池是能量密度比所述第一非水電解質(zhì)二次電池的能量密度高的二次電池，所述第二非水電解質(zhì)二次電池相對于所述第一非水電解質(zhì)二次電池的內(nèi)部電阻比被設(shè)定為10?35的范圍，基于根據(jù)并聯(lián)連接的所述第一蓄電部和所述第二蓄電部的系統(tǒng)設(shè)想最大放電電流值以及所述內(nèi)部電阻比而計算出的所述第一非水電解質(zhì)二次電池的第一設(shè)想最大放電電流值，以使所述第一非水電解質(zhì)二次電池的放電倍率為規(guī)定的基準(zhǔn)放電倍率以下的方式，設(shè)定所述第一蓄電部的容量值，基于根據(jù)所述系統(tǒng)設(shè)想最大放電電流值、所述內(nèi)部電阻比以及所述第二非水電解質(zhì)二次電池的并聯(lián)數(shù)量而計算出的所述第二非水電解質(zhì)二次電池的第二設(shè)想最大放電電流值，以使所述第二非水電解質(zhì)二次電池的放電倍率為所述基準(zhǔn)放電倍率以下的方式，設(shè)定所述第二蓄電部的容量值，以如下方式設(shè)定所述第二非水電解質(zhì)二次電池的并聯(lián)數(shù)量:即使在以與所述第一設(shè)想最大放電電流值相當(dāng)?shù)碾娏髦祻乃龅诙铍姴窟M(jìn)行放電的情況下，所述第二非水電解質(zhì)二次電池的放電倍率也為所述基準(zhǔn)放電倍率以下。
[0011]發(fā)明的效果
[0012]根據(jù)本發(fā)明，能夠在將二次電池并聯(lián)連接而成的系統(tǒng)中對一方的二次電池的放電倍率變得高于既定的放電倍率的情況進(jìn)行抑制。
【附圖說明】
[0013]圖1是表示本發(fā)明的實施方式所涉及的電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
[0014]圖2是表示方形鋰離子電池A與圓筒形鋰離子電池B或圓筒形鋰離子電池BB的內(nèi)部電阻比的測定結(jié)果的圖。
[0015]圖3是表示從由方形鋰離子電池A和圓筒形鋰離子電池B構(gòu)成的并聯(lián)系統(tǒng)以50A的電流連續(xù)放電的情況下的系統(tǒng)電壓、方形鋰離子電池A的放電電流以及圓筒形鋰離子電池B的放電電流的變化的圖。
[0016]圖4是對圓筒形鋰離子電池B的并聯(lián)數(shù)量、每組并聯(lián)的分擔(dān)電流、放電倍率的關(guān)系進(jìn)行總結(jié)的圖。
【具體實施方式】
[0017]圖1是表示本發(fā)明的實施方式所涉及的電源系統(tǒng)100的結(jié)構(gòu)的圖。電源系統(tǒng)100搭載于混合動力汽車或電動汽車，向車輛內(nèi)的負(fù)載200供給電力。在本實施方式中，作為車輛內(nèi)的負(fù)載200，設(shè)想行駛用電動機(jī)。電源系統(tǒng)100和行駛用電動機(jī)經(jīng)由未圖示的逆變器進(jìn)行連接。逆變器將從電源系統(tǒng)100供給的直流電壓變換為交流電壓后供給到行駛用電動機(jī)，將從行駛用電動機(jī)供給的交流電壓變換為直流電壓后供給到電源系統(tǒng)100。
[0018]行駛用電動機(jī)由三相交流同步電動機(jī)構(gòu)成。在本實施方式中，設(shè)想能夠僅利用行駛用電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩來行駛的大型電動機(jī)。行駛用電動機(jī)在動力運(yùn)行時基于從電源系統(tǒng)100供給的電力進(jìn)行旋轉(zhuǎn)來使車輛行駛，在再生時通過基于車輛的減速能量的旋轉(zhuǎn)來發(fā)電，將發(fā)出的電力供給到電源系統(tǒng)100。
[0019]電源系統(tǒng)100具備第一蓄電部10、第二蓄電部20、第一開關(guān)SWl、第二開關(guān)SW2、第一電流檢測元件Rl、第二電流檢測元件R2以及控制裝置40。第一蓄電部10與第二蓄電部20并聯(lián)連接，成為一體地向負(fù)載200供給電力。下面，在本實施方式中，設(shè)想200V的電源系統(tǒng)100。
[0020]第一蓄電部10包括串聯(lián)連接的多個鋰離子電池單元Sll?S156。鋰離子電池的代表電壓是3.6?3.7V，在本實施方式中，設(shè)想了 200V系統(tǒng)，因此將56個鋰離子電池單元SI I?SI 56串聯(lián)連接。
[0021]第二蓄電部20包括多個串聯(lián)電池單元電路，各串聯(lián)電池單元電路是將多個鋰離子電池單元串聯(lián)連接而成的。多個串聯(lián)電池單元電路進(jìn)行并聯(lián)連接。在圖1中，將56個鋰離子電池單元S21?256串聯(lián)連接而成的第一串聯(lián)電池單元電路、將56個鋰離子電池單元S31?S356串聯(lián)連接而成的第二串聯(lián)電池單元電路、…、將56個鋰離子電池單元Snl?Sn56串聯(lián)連接而成的第η串聯(lián)電池單元電路進(jìn)行并聯(lián)連接。
[0022]此外，在第一蓄電部10和第二蓄電部20中，使用了鋰離子電池，但是只要是非水電解質(zhì)二次電池即可，也可以使用鋰離子電池以外的電池。
[0023]第一蓄電部10中使用的鋰離子電池與第二蓄電部20中使用的鋰離子電池使用電池結(jié)構(gòu)不同的鋰離子電池。使用低阻抗的集電構(gòu)件(例如，金屬板)的電池能夠提高輸出特性，但是與使用高阻抗的集電構(gòu)件(例如，箔材)的電池相比體積容易變大。即，與使用高阻抗的集電構(gòu)件的電池相比，使用低阻抗的集電構(gòu)件的電池示出能量密度相對變小的趨勢。關(guān)于這一點，即使是相同組成的電池，也示出相同的趨勢。隨著電池的發(fā)電要素以外的部件變大，每單位體積的容量降低，能量密度變小。
[0024]在將使用低阻抗的集電構(gòu)件的電池與使用高阻抗的集電構(gòu)件的電池并聯(lián)連接而成的系統(tǒng)中，能夠從前者供給高輸出的電力，并能夠通過后者來增大系統(tǒng)整體的容量、每單位體積的容量。另一方面，高阻抗的集電構(gòu)件當(dāng)流通大電流時發(fā)熱，會使電池的劣化加速。
[0025]在本實施方式中，在第一蓄電部10中使用方形的鋰離子電池，在第二蓄電部20中使用圓筒形的鋰離子電池。圓筒形的鋰離子電池作為消費(fèi)者用的鋰離子電池而廣泛普及。方形的鋰離子電池主要作為車載用鋰離子電池而普及。
[0026]方形的鋰離子電池使用低阻抗的集電構(gòu)件，為高輸出的電池。另一方面，圓筒形的鋰離子電池使用高阻抗的集電構(gòu)件，能夠構(gòu)成能量密度高且高容量的電池。方形電池和圓筒形電池的基本發(fā)電要素(電極體、電解液)均相同，因此電池特性也大致相同。但是，在將外裝罐等機(jī)構(gòu)構(gòu)件、電極體的極板面積等納入考慮的情況下，輸出、循環(huán)特性會產(chǎn)生差異。如上所述，集電構(gòu)件由箔材等構(gòu)成的圓筒形電池的能量密度高，生產(chǎn)率也高。但是，集電構(gòu)件的阻抗變高，因此當(dāng)取出高輸出的電流時劣化加速。另一方面，在能量密度的觀點上來看，集電構(gòu)件由金屬板等構(gòu)成的方形電池的能量密度不及圓筒形電池的能量密度，但是即使取出高輸出的電流也能夠?qū)⒘踊种频眯　?br>[0027]因而，在構(gòu)成將方形的鋰離子電池與圓筒形的鋰離子電池并聯(lián)連接而成的系統(tǒng)的情況下，需要設(shè)計成避免大電流流過圓筒形的鋰離子電池。設(shè)計方法的詳情在后面敘述。
[0028]第一開關(guān)SWl被插入到第一蓄電部10的正極端子與高壓側(cè)電流總線之間。第二開關(guān)SW2被插入到第二蓄電部20的正極端子與高壓側(cè)電流總線之間。作為第一開關(guān)SWl和第二開關(guān)SW2，能夠使用繼電器、IGBT、M0SFET等。
[0029]第一電流檢測元件Rl連接于第一蓄電部10的負(fù)極端子與低壓側(cè)電流總線之間。第二電流檢測元件R2連接于第二蓄電部20的負(fù)極端子與低壓側(cè)電流總線之間。作為第一電流檢測元件Rl和第二電流檢測元件R2，使用分流電阻或霍爾元件。
[0030]控制裝置40是用于對第一蓄電部10和第二蓄電部20進(jìn)行管理控制的裝置，具備第一電壓電流檢測電路41、第二電壓電流檢測電路42、處理部43、驅(qū)動電路44。
[0031]第一電壓電流檢測電路41檢測第一蓄電部10所包括的多個鋰離子電池單元Sll?S156中的各單元的電壓。第一電壓電流檢測電路41將檢測出的各單元的電壓值輸出到處理部43。另外，第一電壓電流檢測電路41檢測第一電流檢測元件Rl的兩端電壓，將與檢測出的兩端電壓對應(yīng)的電流值輸出到處理部43。
[0032]第二電壓電流檢測電路42檢測第二蓄電部20所包括的多個鋰離子電池單元S21?Sn56中的各單元的電壓。第二電壓電流檢測電路42將檢測出的各單元的電壓值輸出到處理部43。另外，第一電壓電流檢測電路41檢測第二電流檢測元件R2的兩端電壓，將與檢測出的兩端電壓對應(yīng)的電流值輸出到處理部43。第一電壓電流檢測電路41和第二電壓電流檢測電路42能夠由作為專用的定制IC的ASIC(Applicat1n Specific Integrated Circuit:專用集成電路)構(gòu)成。既可以由一個芯片構(gòu)成，也可以由兩個芯片構(gòu)成。
[0033]處理部43能夠由CPU、R0M、RAM構(gòu)成，能夠經(jīng)由未圖示的CAN(Controller AreaNetwork:控制器局域網(wǎng))而與未圖示的車輛側(cè)的ECU(Electronic Control Unit:電子控制單元)通信。處理部43基于由第一電壓電流檢測電路41檢測出的電壓值和/或電流值來估計第一蓄電部10的S0C(State Of Charge:荷電狀態(tài))JOC例如能夠通過0CV(0pen CircuitVoltage:開路電壓)法或電流累計法估計出來。這些估計方法是一般的技術(shù)，因此省略其詳細(xì)說明。同樣地，處理部43基于由第二電壓電流檢測電路42檢測出的電壓值和/或電流值來估計第二蓄電部20的SOC。
[0034]處理部43基于估計出的第一蓄電部10的SOC和/或來自ECU的指示信號，生成用于控制第一開關(guān)SWl的接通/斷開的控制信號。例如，在第一蓄電部10過放電的情況下、或者過電流流過第一蓄電部10的情況下，生成用于將第一開關(guān)SWl控制為斷開的控制信號。同樣地，處理部43基于估計出的第二蓄電部20的SOC和/或來自E⑶的指示信號，生成用于控制第二開關(guān)SW2的接通/斷開的控制信號。這些控制信號被輸出到驅(qū)動電路44。驅(qū)動電路44基于來自處理部43的控制信號，生成用于接通/斷開第一開關(guān)SWl的驅(qū)動信號以及用于接通/斷開第二開關(guān)SW2的驅(qū)動信號。
[0035]下面，說明分別在第一蓄電部10和第二蓄電部20中使用的鋰離子電池的容量、并聯(lián)數(shù)量的設(shè)定方法。此外，在本實施方式中，設(shè)想將第一蓄電部10的并聯(lián)數(shù)量固定為I的例子。即，不使方形鋰離子電池并聯(lián)，而僅使圓筒形鋰離子電池并聯(lián)。通過調(diào)整圓筒形鋰離子電池的并聯(lián)數(shù)量來調(diào)整第二蓄電部20的容量，進(jìn)而調(diào)整由第一蓄電部10和第二蓄電部20構(gòu)成的并聯(lián)系統(tǒng)整體的容量。
[0036]作為第一蓄電部10中使用的方形鋰離子電池，使用標(biāo)稱電壓為3.6V、容量為25.0Ah的鋰離子電池A。作為第二蓄電部20中使用的圓筒形鋰離子電池，使用標(biāo)稱電壓為
3.6V、容量為3.0Ah的鋰離子電池B或者標(biāo)稱電壓為3.6V、容量為2.0Ah的鋰離子電池BB。鋰離子電池B和鋰離子電池BB均屬于18650型鋰離子電池。
[0037]圖2是表示方形鋰離子電池A與圓筒形鋰離子電池B或圓筒形鋰離子電池BB的內(nèi)部電阻比的測定結(jié)果的圖。圖2的(a)表示方形鋰離子電池A與圓筒形鋰離子電池B的內(nèi)部電阻比的測定結(jié)果，圖2的(b)表示方形鋰離子電池A與圓筒形鋰離子電池BB的內(nèi)部電阻比的測定結(jié)果。
[0038]對從方形鋰離子電池A、圓筒形鋰離子電池B以及圓筒形鋰離子電池BB以相同電流值進(jìn)行放電的情況下的各個電阻值進(jìn)行測定。另外，各內(nèi)部電阻比是對在同一條件的環(huán)境下測定出的各個電阻值之比進(jìn)行計算而得到的。例如，在25°C的環(huán)境下方形鋰離子電池A和圓筒形鋰離子電池B的SOC均為20%時，兩者的內(nèi)部電阻比為29.2。另外，在-10°C的環(huán)境下方形鋰離子電池A和圓筒形鋰離子電池B的SOC均為20 %時，兩者的內(nèi)部電阻比為21.4。
[0039]在下面的說明中，設(shè)想將方形鋰離子電池A用作第一蓄電部10所包括的鋰離子電池單元、將圓筒形鋰離子電池B用作第二蓄電部20所包括的鋰離子電池單元的例子。在該情況下，如圖2的(a)所示，第一蓄電部10所包括的鋰離子電池單元與第二蓄電部20所包括的鋰離子電池單元的內(nèi)部電阻比收斂于10?35的范圍。更嚴(yán)密地說，收斂于20?30的范圍。
[0040]第一蓄電部10所包括的方形鋰離子電池A的設(shè)想最大放電電流值是根據(jù)并聯(lián)系統(tǒng)的設(shè)想最大放電電流值以及上述的內(nèi)部電阻比而計算出的。第二蓄電部20所包括的圓筒形鋰離子電池B的設(shè)想最大放電電流值是根據(jù)并聯(lián)系統(tǒng)的設(shè)想最大放電電流值、上述的內(nèi)部電阻比以及圓筒形鋰離子電池B的并聯(lián)數(shù)量而計算出的。并聯(lián)系統(tǒng)的設(shè)想最大放電電流值是從并聯(lián)系統(tǒng)流向負(fù)載200的放電電流的設(shè)想最大值。在下面的例子中，設(shè)想是50A。
[0041 ]基于方形鋰離子電池A的設(shè)想最大放電電流值，以使方形鋰離子電池A的放電倍率為規(guī)定的基準(zhǔn)放電倍率以下的方式，設(shè)定第一蓄電部10的容量值。基于圓筒形鋰離子電池B的設(shè)想最大放電電流值，以使圓筒形鋰離子電池B的放電倍率為該基準(zhǔn)放電倍率以下的方式，設(shè)定第二蓄電部20的容量值。在下面的例子中，將基準(zhǔn)放電倍率設(shè)定為5.0C。該基準(zhǔn)放電倍率是電池設(shè)計者從保護(hù)電池的觀點出發(fā)而既定的值，是根據(jù)實驗、模擬、經(jīng)驗法則等推導(dǎo)出的值。
[0042]假設(shè)在將圓筒形鋰離子電池B的并聯(lián)數(shù)量設(shè)為1、將上述的內(nèi)部電阻比設(shè)為24的情況下，圓筒形鋰離子電池B的設(shè)想最大放電電流值為2.4A。圓筒形鋰離子電池B的容量值為
3.0Ah，因此其放電倍率為0.8C，滿足了基準(zhǔn)放電倍率以下這一條件。
[0043]然而，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明人們的實驗，已知即使在按照上述的方法來設(shè)定圓筒形鋰離子電池B的容量值和并聯(lián)數(shù)量的情況下，也存在圓筒形鋰離子電池B的放電倍率超過基準(zhǔn)放電倍率的情況。
[0044]圖3是表示從由方形鋰離子電池A和圓筒形鋰離子電池B構(gòu)成的并聯(lián)系統(tǒng)以50A的電流連續(xù)放電的情況下的系統(tǒng)電壓、方形鋰離子電池A的放電電流以及圓筒形鋰離子電池B的放電電流的變化的圖。關(guān)于圓筒形鋰離子電池B，以使方形鋰離子電池A與圓筒形鋰離子電池B的電阻比為1:4的方式并聯(lián)連接有規(guī)定數(shù)的圓筒形鋰離子電池B。作為并聯(lián)系統(tǒng)的整體的容量為40Ah，從并聯(lián)系統(tǒng)的SOC為50%的狀態(tài)起開始放電。并聯(lián)系統(tǒng)的放電開始時的電壓為3.7V，放電終止電壓為2.5V。
[0045 ]在放電初始，按照在同一條件下測定出的內(nèi)部電阻的比率來決定方形鋰離子電池A和圓筒形鋰離子電池B的電流分擔(dān)。然而，隨著時間經(jīng)過，圓筒形鋰離子電池B的電流分擔(dān)急劇增加。推測這是由于:隨著放電的進(jìn)行，方形鋰離子電池A與圓筒形鋰離子電池B的SOC發(fā)生偏離，而內(nèi)部電阻比不像所設(shè)想的那樣發(fā)生變化。方形鋰離子電池A的SOC以更快的速度逐漸降低，因此方形鋰離子電池A的內(nèi)部電阻以更快的速度逐漸上升(參照圖2)，內(nèi)部電阻比逐漸變小。
[0046]如圖3所示，隨著放電的進(jìn)行，圓筒形鋰離子電池B與方形鋰離子電池A這兩者的內(nèi)部電阻反轉(zhuǎn)，圓筒形鋰離子電池B的放電電流與方形鋰離子電池A的放電電流反轉(zhuǎn)。在系統(tǒng)電壓達(dá)到放電終止電壓的2.5V時，圓筒形鋰離子電池B的放電電流為40.0A，方形鋰離子電池A的放電電流為10.0A。這與放電初始的兩者的關(guān)系相反。
[0047]基于以上認(rèn)識，將第二蓄電部20所包括的圓筒形鋰離子電池B的并聯(lián)數(shù)量設(shè)定成:即使在以與方形鋰離子電池A的設(shè)想最大放電電流值相當(dāng)?shù)碾娏髦祻牡诙铍姴?0放電的情況下，圓筒形鋰離子電池B的放電倍率也為基準(zhǔn)放電倍率以下。在圖3的例子中，方形鋰離子電池A的設(shè)想最大放電電流值為40A。不以10.0A為基準(zhǔn)而以40.0A為基準(zhǔn)來設(shè)定圓筒形鋰離子電池B的并聯(lián)數(shù)量。
[0048]并聯(lián)系統(tǒng)的放電終止電壓時的圓筒形鋰離子電池B的放電電流值通常不會超過方形鋰離子電池A的設(shè)想最大放電電流值，如果以方形鋰離子電池A的設(shè)想最大電流值為基準(zhǔn)來設(shè)定并聯(lián)數(shù)量，則圓筒形鋰離子電池B的放電倍率不會超過基準(zhǔn)放電倍率。
[0049]圖4是對圓筒形鋰離子電池B的并聯(lián)數(shù)量、平均每組并聯(lián)的分擔(dān)電流、放電倍率的關(guān)系進(jìn)行總結(jié)的圖。設(shè)想最大放電電流為40.0A，因此并聯(lián)數(shù)量為I的情況下的平均每組并聯(lián)的分擔(dān)電流為40.0A。圓筒形鋰離子電池B的容量為3.0Ah，因此該情況下的放電倍率為
13.3C。基準(zhǔn)放電倍率被設(shè)定為5.0C，因此并聯(lián)數(shù)量為I的結(jié)構(gòu)不滿足放電倍率的條件。并聯(lián)數(shù)量為2的情況下的平均每組并聯(lián)的分擔(dān)電流為20.0A。該情況下的放電倍率為6.7C，并聯(lián)數(shù)量為2的結(jié)構(gòu)也不滿足放電倍率的條件。并聯(lián)數(shù)量為3的情況下的平均每組并聯(lián)的分擔(dān)電流為13.3A。該情況下的放電倍率為4.4C，并聯(lián)數(shù)量為3的結(jié)構(gòu)滿足放電倍率的條件。當(dāng)然并聯(lián)數(shù)量超過3的結(jié)構(gòu)也滿足放電倍率的條件。
[0050]因而，第二蓄電部20所包括的圓筒形鋰離子電池B的并聯(lián)數(shù)量被設(shè)定為3以上。此外，當(dāng)超過9組并聯(lián)時，第二蓄電部20的容量變?yōu)?7.0Ah以上，因此超過第一蓄電部10的容量。在該情況下，當(dāng)考慮將形狀不同的電池并聯(lián)連接的各種成本時，能夠判斷為將兩個25.0Ah的方形鋰離子電池A并聯(lián)時的總成本更低。因而，第二蓄電部20所包括的圓筒形鋰離子電池B的并聯(lián)數(shù)量被設(shè)定為3?8的范圍是最合適的。
[0051]如以上所說明的那樣，根據(jù)本實施方式，在將方形鋰離子電池與圓筒形鋰離子電池并聯(lián)連接而成的系統(tǒng)中，能夠?qū)A筒形鋰離子電池的放電倍率變得高于既定的放電倍率的情況進(jìn)行抑制。因而，在享有能夠構(gòu)成高輸出且高容量的電池組這樣的并聯(lián)系統(tǒng)的優(yōu)點的同時，能夠萬全地保護(hù)圓筒形鋰離子電池。
[0052]圓筒形鋰離子電池的耐久性比方形鋰離子電池的耐久性低，但是通過抑制圓筒形鋰離子電池的劣化，能夠抑制兩者的壽命產(chǎn)生偏差的情況。另外，如果能夠抑制圓筒形鋰離子電池的放電倍率，則無需對圓筒形鋰離子電池追加保護(hù)用的特殊結(jié)構(gòu)。因而，設(shè)計成將圓筒形鋰離子電池的放電倍率抑制為既定的放電倍率以下在技術(shù)上有很大意義。
[0053]以往，在由方形鋰離子電池和圓筒形鋰離子電池構(gòu)成的并聯(lián)系統(tǒng)中，根據(jù)在同一條件下測定出的內(nèi)部電阻的比率來決定各個容量值和并聯(lián)數(shù)量。原本，當(dāng)從兩者的內(nèi)部電阻比出發(fā)來進(jìn)行考慮時，應(yīng)該幾乎沒有電流流過圓筒形鋰離子電池。然而，通過實驗明確了實際上存在從圓筒形鋰離子電池流出大電流的可能性。即，已知兩者的電流分擔(dān)并不是僅根據(jù)在同一條件下測定出的內(nèi)部電阻的比率而決定的。根據(jù)本實施方式，即使成為從第二蓄電部20放出大電流的狀態(tài)，也能夠避免第二蓄電部20所包括的圓筒形鋰離子電池的放電倍率超過5.0C，從而能夠保護(hù)圓筒形鋰離子電池。
[0054]在電動汽車中，方形鋰離子電池被使用到SOC為10%左右為止，放電電壓有時會降低到2.5V附近。因而，從圓筒形鋰離子電池放出大電流的可能性并不低，無法忽視。
[0055]以上，基于實施方式說明了本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，這些實施方式是例示，這些各結(jié)構(gòu)要素、各處理過程的組合能夠存在各種變形例，而這種變形例也包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0056]例如，在將標(biāo)稱電壓為3.6V、容量為2.0Ah的鋰離子電池BB用作第二蓄電部20所包括的鋰離子電池單元的情況下，也能夠應(yīng)用上述的設(shè)計方法。另外，在具有上述以外的容量值的由方形鋰離子電池和圓筒形鋰離子構(gòu)成的并聯(lián)系統(tǒng)中也能夠應(yīng)用上述的設(shè)計方法。
[0057]附圖標(biāo)記說明
[0058]100:電源系統(tǒng)；10:第一蓄電部；311、312、313、3156:方形電池單元;1?1:第一電流檢測元件；3町:第一開關(guān)；20:第二蓄電部；521、522、523、5256、531、532、533、5356、531、S32、S33、S356、Snl、Sn2、Sn3、Sn56:圓筒形電池單元；R2:第二電流檢測元件；SW2:第二開關(guān);40:控制裝置;41:第一電壓電流檢測電路;42:第二電壓電流檢測電路;43:處理部;44:驅(qū)動電路;200:負(fù)載。
【主權(quán)項】
1.一種電源系統(tǒng)，其特征在于，具備: 第一蓄電部，其包括第一非水電解質(zhì)二次電池；以及 第二蓄電部，其與所述第一蓄電部并聯(lián)連接，包括進(jìn)行并聯(lián)連接的多個第二非水電解質(zhì)二次電池， 其中，所述第二非水電解質(zhì)二次電池是能量密度比所述第一非水電解質(zhì)二次電池的能量密度高的二次電池， 所述第二非水電解質(zhì)二次電池相對于所述第一非水電解質(zhì)二次電池的內(nèi)部電阻比被設(shè)定為10?35的范圍， 基于根據(jù)并聯(lián)連接的所述第一蓄電部和所述第二蓄電部的系統(tǒng)設(shè)想最大放電電流值以及所述內(nèi)部電阻比而計算出的所述第一非水電解質(zhì)二次電池的第一設(shè)想最大放電電流值，以使所述第一非水電解質(zhì)二次電池的放電倍率為規(guī)定的基準(zhǔn)放電倍率以下的方式，設(shè)定所述第一蓄電部的容量值， 基于根據(jù)所述系統(tǒng)設(shè)想最大放電電流值、所述內(nèi)部電阻比以及所述第二非水電解質(zhì)二次電池的并聯(lián)數(shù)量而計算出的所述第二非水電解質(zhì)二次電池的第二設(shè)想最大放電電流值，以使所述第二非水電解質(zhì)二次電池的放電倍率為所述基準(zhǔn)放電倍率以下的方式，設(shè)定所述第二蓄電部的容量值， 以如下方式設(shè)定所述第二非水電解質(zhì)二次電池的并聯(lián)數(shù)量:即使在以與所述第一設(shè)想最大放電電流值相當(dāng)?shù)碾娏髦祻乃龅诙铍姴窟M(jìn)行放電的情況下，所述第二非水電解質(zhì)二次電池的放電倍率也為所述基準(zhǔn)放電倍率以下。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng)，其特征在于， 以如下方式設(shè)定所述第二非水電解質(zhì)二次電池的并聯(lián)數(shù)量:所述第二蓄電部的容量值小于所述第一蓄電部的容量值。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電源系統(tǒng)，其特征在于， 所述基準(zhǔn)放電倍率被設(shè)定為5.0C。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源系統(tǒng)，其特征在于， 所述第一非水電解質(zhì)二次電池是容量值為25.0Ah的方形電池， 所述第二非水電解質(zhì)二次電池是容量值為3.0Ah的圓筒形電池， 所述第二非水電解質(zhì)二次電池的并聯(lián)數(shù)量被設(shè)定為3?8的范圍。
【文檔編號】H01M10/44GK105874681SQ201580003499
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2015年1月27日
【發(fā)明人】越智誠, 杉井裕政, 橫谷和展, 安富文夫, 岡田憲武
【申請人】三洋電機(jī)株式會社