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JP7217538B2 - METHOD AND SYSTEM FOR MEASURING CHARACTERISTICS OF LITHIUM-ION BATTERY - Google Patents
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METHOD AND SYSTEM FOR MEASURING CHARACTERISTICS OF LITHIUM-ION BATTERY Download PDF

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Description

本発明はリチウムイオン電池の特性計測方法及びシステムに関し、特に複数のリチウムイオン電池を直列に接続し、同時に複数のリチウムイオン電池の特性計測を行い得る方法及びシステムに関する。 The present invention relates to a method and system for measuring the characteristics of lithium ion batteries, and more particularly to a method and system for connecting a plurality of lithium ion batteries in series and simultaneously measuring the characteristics of the plurality of lithium ion batteries.

正極と負極とで挟持されたセパレータで成るリチウムイオン電池(リチウムセル)は、高容量、高安全、長寿命といった特長を有しているため、薄型・軽量化されてスマートフォンやタブレット、ノートパソコンなどの電子機器に広く利用されている。図1は、リチウムイオン電池の外観の一例を示しており、平板状の電池本体10の上面に、正極端子11及び負極端子12が設けられた外観構成となっている。 Lithium-ion batteries (lithium cells), which consist of a separator sandwiched between a positive electrode and a negative electrode, have features such as high capacity, high safety, and long life. widely used in electronic devices. FIG. 1 shows an example of the external appearance of a lithium ion battery, which has an external configuration in which a positive electrode terminal 11 and a negative electrode terminal 12 are provided on the upper surface of a flat battery body 10 .

このようなリチウムイオン電池の特性向上のために、近年、電池構成部材の開発が盛んに行われている。そこで欠かせないのが、リチウムイオン電池の特性計測である。リチウムイオン電池の特性計測には、充放電レート特性、充放電容量、充放電サイクル劣化などがあり、いずれの計測もリチウムイオン電池に対して充電及び放電を伴っている。 In recent years, in order to improve the characteristics of such lithium ion batteries, development of battery constituent members has been actively carried out. Therefore, it is essential to measure the characteristics of lithium-ion batteries. Lithium ion battery characteristic measurements include charge/discharge rate characteristics, charge/discharge capacity, charge/discharge cycle deterioration, and the like, and all measurements involve charging and discharging of the lithium ion battery.

図2は充放電レート計測の特性例を示しており、リチウムイオン電池を満充電した後に定電流で放電させ、時間と共にリチウムイオン電池電圧がどのように低下するかの計測例を示している。定電流の大きさとして、この例では1C(電池の公称容量を1時間で完全放電させる電流値)及び0.2C(電池の公称容量を5時間で完全放電させる電流値)を示しているが、これを更に0.5C、2C、3Cのように電流値を変化させて電圧の計測を繰り返し、総合特性を評価する。 FIG. 2 shows an example of characteristics of charge/discharge rate measurement, and shows an example of measurement of how the lithium ion battery voltage drops over time when the lithium ion battery is fully charged and then discharged at a constant current. As the magnitude of the constant current, in this example, 1C (current value that completely discharges the nominal capacity of the battery in 1 hour) and 0.2C (current value that completely discharges the nominal capacity of the battery in 5 hours) are shown. , and the current value is further changed to 0.5C, 2C, and 3C, and the voltage measurement is repeated to evaluate the overall characteristics.

このような特性計測システムは図3の構成であり、全体を制御するコントローラ(例えばパソコンやCPU(Central Processing Unit),MPU(Micro Processor Unit),MCU(Micro Controller Unit)などで構成)1Aに、充放電と共に電流検出機能を有する充放電電源2と、端子間電圧を計測する電圧計測器4とが接続されており、充放電電源2及び電圧計測器4の間に1個のリチウムイオン電池(正極及び負極)3が接続されている。 Such a characteristic measurement system has the configuration shown in FIG. A charging/discharging power supply 2 having a current detection function as well as charging/discharging and a voltage measuring instrument 4 for measuring the voltage between terminals are connected, and one lithium ion battery ( positive electrode and negative electrode) 3 are connected.

このような構成において、CC(定電流)充電/CC(定電流)放電を例として、図4のフローチャートを参照して基本動作を説明する。 In such a configuration, the basic operation will be described with reference to the flow chart of FIG. 4, taking CC (constant current) charging/CC (constant current) discharging as an example.

先ず、コントローラ1Aは充放電電源2に対して正方向の定電流出力を指示し、これにより充放電電源2はリチウムイオン電池3を充電する(ステップS1)。充電期間中、コントローラ1Aは電圧計測器4によりリチウムイオン電池3の端子間電圧を計測し、充放電電源2により充電電流値を計測する(ステップS2)。コントローラ1Aは、電圧計測器4により定格電圧が計測されるまで上記充電を継続し(ステップS3)、計測電圧が定格電圧に達した時点で充電を停止する(ステップS4)。 First, the controller 1A instructs the charging/discharging power supply 2 to output a constant current in the forward direction, whereby the charging/discharging power supply 2 charges the lithium ion battery 3 (step S1). During the charging period, the controller 1A measures the terminal voltage of the lithium ion battery 3 with the voltage meter 4, and measures the charging current value with the charging/discharging power supply 2 (step S2). The controller 1A continues the charging until the rated voltage is measured by the voltage meter 4 (step S3), and stops charging when the measured voltage reaches the rated voltage (step S4).

次いで、コントローラ1Aは充放電電源2に対して負方向の定電流出力を指示し、リチウムイオン電池3を放電する(ステップS5)。放電期間中、コントローラ1Aは電圧計測器4によりリチウムイオン電池3の端子間電圧を計測し、充放電電源2により放電電流値を計測する(ステップS6)。コントローラ1Aは、電圧計測器4により終止電圧が計測されるまで上記放電を継続し(ステップS7)、端子間電圧の計測電圧が終止電圧に達した時点で放電を停止する(ステップS8)。 Next, the controller 1A instructs the charging/discharging power source 2 to output a constant current in the negative direction to discharge the lithium ion battery 3 (step S5). During the discharge period, the controller 1A measures the voltage across the terminals of the lithium ion battery 3 with the voltage measuring instrument 4, and measures the discharge current value with the charge/discharge power source 2 (step S6). The controller 1A continues the discharge until the end voltage is measured by the voltage measuring device 4 (step S7), and stops the discharge when the measured terminal voltage reaches the end voltage (step S8).

上記充放電を複数の定電流について実施し、リチウムイオン電池3の特性を計測する。 The charging and discharging are performed for a plurality of constant currents, and the characteristics of the lithium ion battery 3 are measured.

WO2017/187637WO2017/187637 WO2018/187888WO2018/187888 特開2011-29139号公報JP 2011-29139 A

上述した従来の特性計測方式の最大の課題は、コストが嵩むことである。即ち、リチウムイオン電池工場では、例えば1000個以上のセルを同時に計測するニーズがあるが、従来の計測方式では、多数のリチウムイオン電池を同時に特性計測する場合には、充放電電源の対象となるリチウムイオン電池の個数と同数だけ用意する必要がある。しかしながら、充放電電源は高価であるため、複数個を用意するとなると、設備費用が膨大になってしまうのが大きな問題である。また、リチウムイオン電池を1個ずつ特性計測すれば、多数のリチウムイオン電池を特性計測する場合には、時間と労力がかかり極めて不経済である。 The biggest problem with the conventional characteristic measurement method described above is that the cost increases. In other words, in a lithium-ion battery factory, for example, there is a need to measure more than 1000 cells at the same time. It is necessary to prepare the same number as the number of lithium-ion batteries. However, since charging/discharging power sources are expensive, if a plurality of power sources are to be prepared, the equipment cost will become enormous, which is a serious problem. Further, if the characteristics of each lithium ion battery are measured one by one, it takes time and labor to measure the characteristics of a large number of lithium ion batteries, which is extremely uneconomical.

2つ目の課題は、放電時におけるリチウムイオン電池の最小電圧が低いことである。充放電電源で放電すると、リチウムイオン電池の端子間電圧は時間と共に徐々に低下し、遂には終止電圧に至る。しかしながら、終止電圧は非常に低いため、電源によっては放電可能な最小電圧を下回る場合がある。その場合、完全な放電の手前までしか正確な計測を行うことはできず、特性計測の信頼性が損なわれる。一方、放電可能な最小電圧が低い電源もあるが、それらは一般に高価であり、低電圧放電時の電流精度や回生効率など、性能面で不安が残る。 The second problem is the low minimum voltage of lithium-ion batteries during discharge. When discharged with a charge/discharge power supply, the terminal voltage of the lithium ion battery gradually decreases with time, and finally reaches the terminal voltage. However, the final voltage is so low that it may fall below the minimum voltage that can be discharged depending on the power supply. In that case, accurate measurement can be performed only before complete discharge, and the reliability of characteristic measurement is impaired. On the other hand, there are power supplies with a low minimum voltage that can be discharged, but they are generally expensive, and concerns remain in terms of performance, such as current accuracy during low-voltage discharge and regenerative efficiency.

本発明は上述のような事情に基づいてなされたものであり、本発明の目的は、コストが嵩むことなく、多数のリチウムイオン電池の特性計測を同時に行い得ると共に、低電圧側の精度向上及び回生効率向上を実現するリチウムイオン電池の特性計測方法及びシステムを提供することにある。 The present invention has been made based on the above circumstances, and an object of the present invention is to simultaneously measure the characteristics of a large number of lithium ion batteries without increasing the cost, improve accuracy on the low voltage side and An object of the present invention is to provide a method and system for measuring the characteristics of a lithium-ion battery that achieves improved regeneration efficiency.

本発明はリチウムイオン電池の特性計測方法に関し、本発明の上記目的は、N(≧2)個のリチウムイオン電池を直列に接続し、前記N個のリチウムイオン電池を定電流充電し、前記N個のリチウムイオン電池の総電圧を監視し、前記総電圧が定格電圧以上となったときに、前記定電流充電を定電圧充電に切り替え、前記N個のリチウムイオン電池の各端子間電圧が所定の上限電圧を維持する制御であるバランス制御を実施し、前記定電圧充電の充電電流が定格電流以下となったときに、前記定電圧充電を停止し、前記N個のリチウムイオン電池を定電流放電し、前記N個のリチウムイオン電池の各端子間電圧及び直列接続の電流を計測し、前記端子間電圧が終止電圧となったときに、前記定電流放電を停止することを、種々の定電流及び種々の定電圧に対して実施し、前記N個のリチウムイオン電池の特性を計測することにより達成される。 The present invention relates to a method for measuring characteristics of lithium ion batteries, and the above object of the present invention is to connect N (≧2) lithium ion batteries in series, charge the N lithium ion batteries with a constant current, and perform constant current charging of the N lithium ion batteries. monitoring the total voltage of the N lithium ion batteries, switching the constant current charging to constant voltage charging when the total voltage reaches the rated voltage or more, and the voltage between each terminal of the N lithium ion batteries is a predetermined voltage balance control is performed to maintain the upper limit voltage of the constant voltage charge, and when the charging current of the constant voltage charge becomes equal to or less than the rated current, the constant voltage charge is stopped, and the N lithium ion batteries are charged at a constant current. Various constant current discharges are performed by discharging, measuring the voltage between the terminals of the N lithium ion batteries and the current of the series connection, and stopping the constant current discharge when the voltage between the terminals reaches the terminal voltage. This is accomplished by measuring the characteristics of the N lithium-ion batteries, run for current and various constant voltages.

また、本発明はリチウムイオン電池の特性計測システムに関し、本発明の上記目的は、全体を制御するコントローラと、N(≧2)個のリチウムイオン電池を直列に接続するセル接続手段と、前記コントローラに接続され、直列接続された前記N個のリチウムイオン電池を定電流充電、定電圧充電及び定電流放電する充放電電源と、前記コントローラに接続され、前記N個のリチウムイオン電池の各端子間電圧を計測する電圧計測器と、前記コントローラからのバランス指令に基づき、前記N個のリチウムイオン電池の各端子間電圧が所定の上限電圧を維持するバランス制御を行うバランス回路と、を具備し、前記N個のリチウムイオン電池に対して前記充放電電源により定電流充電を行うと共に、第1の所定条件により定電圧充電に切り替え、前記バランス回路によるバランス制御が第2の所定条件となったときに、前記充放電電源は定電流放電を行い、前記N個のリチウムイオン電池の端子間電圧が第3の所定条件となったときに放電を停止し、前記N個のリチウムイオン電池の特性を計測することにより達成される。


Further, the present invention relates to a system for measuring characteristics of lithium ion batteries, and the above object of the present invention includes a controller for controlling the entire system, cell connection means for connecting N (≧2) lithium ion batteries in series, and the controller. a charging/discharging power supply for constant-current charging, constant-voltage charging, and constant-current discharging of the N lithium-ion batteries connected in series; a voltage measuring instrument that measures voltage ; and a balance circuit that performs balance control to maintain the voltage between terminals of the N lithium ion batteries at a predetermined upper limit voltage based on the balance command from the controller, When constant current charging is performed on the N lithium ion batteries by the charging/discharging power source, switching to constant voltage charging according to a first predetermined condition, and balance control by the balancing circuit satisfies a second predetermined condition. and the charging/discharging power supply performs constant current discharging, stops discharging when the voltage across the terminals of the N lithium ion batteries reaches a third predetermined condition, and determines the characteristics of the N lithium ion batteries. This is achieved by measuring


本発明によれば、多数のリチウムイオン電池(セル)を同時に特性計測でき、非常に効率的かつ経済的である。従来と比較してバランス回路が付加され、充放電容量計測の場合には更に電流センサが付加されるが、これらは充放電電源より遥かに安価であるため、トータルコストが嵩むことはない。 According to the present invention, characteristics of a large number of lithium ion batteries (cells) can be measured simultaneously, which is very efficient and economical. A balance circuit is added compared to the conventional one, and a current sensor is added in the case of charging/discharging capacity measurement.

また、N個のリチウムイオン電池を直列接続することにより、リチウムイオン電池の総電圧は1セルのN倍となる。これにより、放電時におけるリチウムイオン電池の最小電圧が低いことに起因する充放電電源の課題を解決することができる。即ち、放電可能な最小電圧が低い高価な電源を必要とせず、低電圧放電時の電流精度や回生効率などを心配する必要がなくなる。 Also, by connecting N lithium-ion batteries in series, the total voltage of the lithium-ion batteries is N times that of one cell. This makes it possible to solve the problem of the charge/discharge power supply caused by the low minimum voltage of the lithium ion battery during discharge. In other words, there is no need for an expensive power supply with a low dischargeable minimum voltage, and there is no need to worry about current accuracy, regeneration efficiency, etc. during low-voltage discharge.

リチウムイオン電池の一例を示す外観図である。1 is an external view showing an example of a lithium ion battery; FIG. リチウムイオン電池の充放電レートの計測例を示す特性図である。FIG. 3 is a characteristic diagram showing an example of measurement of charge/discharge rate of a lithium ion battery; リチウムイオン電池の従来の特性計測システムの構成例を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration example of a conventional characteristic measurement system for a lithium ion battery; FIG. 従来の特性計測システムの動作例を示すフローチャートである。10 is a flow chart showing an operation example of a conventional characteristic measurement system; 本発明の構成例(第1実施形態)を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example (1st Embodiment) of this invention. 複数のリチウムイオン電池を直列に接続するセル接続手段の一例を示す外観展開図である。1 is an external development view showing an example of cell connecting means for connecting a plurality of lithium ion batteries in series; FIG. 本発明で使用するダミーセルの一例を示す外観図である。FIG. 4 is an external view showing an example of dummy cells used in the present invention; コントローラの構成例を示すブロック図である。3 is a block diagram showing a configuration example of a controller; FIG. バランス回路の構成例を示すブロック図である。3 is a block diagram showing a configuration example of a balance circuit; FIG. バランス回路要素の負荷回路の構成例を示すブロック図である。3 is a block diagram showing a configuration example of a load circuit of balance circuit elements; FIG. 本発明の動作例(第1実施形態)を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation example (1st Embodiment) of this invention. 本発明の構成例(第2実施形態)を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example (2nd Embodiment) of this invention. 本発明の動作例(第2実施形態)を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation example (2nd Embodiment) of this invention.

本発明では、CPU等で成るコントローラを介して、直列接続された多数個N(≧2)のリチウムイオン電池(以下、「セル」と称する場合もある)の特性計測を1個の充放電電源により同時に行い得ると共に、N個のリチウムイオン電池のそれぞれについてバランス制御を行うバランス回路を設けることにより、低電圧側の精度向上と回生効率の向上とを図り、効率的かつ経済的な特性計測を実現している。 In the present invention, a large number of N (≧2) lithium ion batteries (hereinafter sometimes referred to as “cells”) connected in series are measured through a controller consisting of a CPU or the like, and the characteristics are measured using one charge/discharge power supply. At the same time, by providing a balance circuit that performs balance control for each of the N lithium-ion batteries, it is possible to improve the accuracy of the low voltage side and the efficiency of regeneration, enabling efficient and economical characteristic measurement. Realized.

以下に、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図5は、本発明の第1実施形態を図3に対応させて示しており、本発明では全体の制御や判定、管理等をコントローラ1が行い、N個(≧2)のリチウムイオン電池3-1~3-Nをセル接続手段に収容して電気的に直列に接続し、充放電電源2は、直列接続のリチウムイオン電池3-1~3-Nを定電流若しくは定電圧で充放電すると共に、充放電電流を計測し、更に両端部(リチウムイオン電池3-1の正極及びリチウムイオン電池3-Nの負極)の総電圧を計測するようになっている。 FIG. 5 shows the first embodiment of the present invention corresponding to FIG. -1 to 3-N are accommodated in the cell connection means and electrically connected in series, and the charge/discharge power supply 2 charges and discharges the series-connected lithium ion batteries 3-1 to 3-N at a constant current or constant voltage. At the same time, the charge/discharge current is measured, and the total voltage at both ends (the positive electrode of the lithium ion battery 3-1 and the negative electrode of the lithium ion battery 3-N) is measured.

図6に、N個のリチウムイオン電池3-1~3-Nを直列接続するセル接続手段の構成例を、リチウムイオン電池3-1~3-4の4個とした場合について示し説明する。リチウムイオン電池3-1~3-4にはそれぞれ正極端子3-1P~3-4P及び負極端子3-1N~3-4Nが設けられており、その配置関係は図6に示すように左右方向に正負交互の関係になっている。セル接続手段は、検査のためのリチウムイオン電池を収容する収容体30と、収納したリチウムイオン電池を保持して固定すると共に、電気的な接続を行うための固定部材20とで構成されている。収容体30には、リチウムイオン電池3-1~3-4を入れて収納するための断面矩形状の収納孔31~34が穿設されており、収納孔31~34の上方からリチウムイオン電池3-1~3-4をそれぞれ収納した後、上方より固定部材20を収容体30に装着して固定する構成となっている。 FIG. 6 shows an example of the configuration of the cell connecting means for connecting N lithium ion batteries 3-1 to 3-N in series, with four lithium ion batteries 3-1 to 3-4. The lithium ion batteries 3-1 to 3-4 are provided with positive terminals 3-1P to 3-4P and negative terminals 3-1N to 3-4N, respectively. has an alternating positive and negative relationship. The cell connecting means comprises a container 30 for containing a lithium ion battery for inspection, and a fixing member 20 for holding and fixing the contained lithium ion battery and for making electrical connection. . The storage body 30 is provided with storage holes 31 to 34 having a rectangular cross section for storing the lithium ion batteries 3-1 to 3-4. After each of 3-1 to 3-4 is accommodated, the fixing member 20 is attached to the container 30 from above and fixed.

固定部材20は、収容体30の上面を覆う平板状の蓋板21を備え、蓋板21の左右側面に、収容体30の側面を摺動して装着を円滑にするための長形状のガイド板22及び23が配設されていると共に、蓋板21の中央部に側板24が延接されている。側板24にはボールねじ25が螺合されており、ボールねじ25を回動することにより、側板24を介して蓋板21が昇降するようになっている。また、蓋板21の下面には電導材で成るプローブPR1~PR8が設けられており、プローブPR1~PR8は電気的に電圧計測器4及びバランス回路5に接続されると共に、プローブPR1は充放電電源2の正端子(+)に、プローブPR7は充放電電源2の負端子(-)にそれぞれ接続されている。プローブPR2及びPR4は導体片26-1により、プローブPR3及びPR5は導体片26-2により、プローブPR6及びPR8は導体片26-3によりそれぞれ接続されている。 The fixing member 20 has a flat cover plate 21 covering the upper surface of the container 30, and elongated guides are provided on the left and right sides of the cover plate 21 for sliding on the side surfaces of the container 30 for smooth mounting. Plates 22 and 23 are arranged, and a side plate 24 extends from the central portion of the cover plate 21 . A ball screw 25 is screwed into the side plate 24 , and by rotating the ball screw 25 , the cover plate 21 moves up and down via the side plate 24 . In addition, probes PR1 to PR8 made of a conductive material are provided on the lower surface of the lid plate 21, and the probes PR1 to PR8 are electrically connected to the voltage measuring instrument 4 and the balance circuit 5, and the probe PR1 charges and discharges. The positive terminal (+) of the power supply 2 and the probe PR7 are connected to the negative terminal (-) of the charging/discharging power supply 2, respectively. The probes PR2 and PR4 are connected by a conductor piece 26-1, the probes PR3 and PR5 by a conductor piece 26-2, and the probes PR6 and PR8 by a conductor piece 26-3.

なお、プローブPR1~PR8の配設位置は、上下方向の関係において、リチウムイオン電池3-1~3-4の正極端子3-1P~3-4P及び負極端子3-1N~3-4Nに対向するようになっており、プローブPR1~PR8は同一の高さに形成されている。プローブPR1~PR8の形状は図示に限定されるものではなく、正極端子及び負極端子に接触若しくは押圧された状態で、電気的に導通できるものであれば良い。 The arrangement positions of the probes PR1 to PR8 are opposed to the positive terminals 3-1P to 3-4P and the negative terminals 3-1N to 3-4N of the lithium ion batteries 3-1 to 3-4 in the vertical direction. The probes PR1 to PR8 are formed at the same height. The shape of the probes PR1 to PR8 is not limited to the one shown in the drawing, and any shape can be used as long as it can be electrically connected while being in contact with or pressed against the positive terminal and the negative terminal.

このような構成において、リチウムイオン電池3-1~3-4をそれぞれ収容体30の収納孔31~34に収納した後、上方よりガイド板22及び23に沿って固定部材20を収容体30に被せて装着して固定する。その後、ボールねじ25をモータ等により回動することにより、側板24を経て蓋板21が徐々に下降し、遂にはプローブPR1、PR2,PR3,PR4、PR5、PR6、PR7、PR8の各先端がそれぞれ正極端子3-1P、負極端子3-1N、負極端子3-2N、正極端子3-2P、正極端子3-3P、負極端子3-3N、負極端子3-4N、正極端子3-4Pに接触若しくは押圧するので、その状態で停止する。この状態を保持することにより、図5に示すようなリチウムイオン電池3-1~3-4の直列接続を形成することができる。即ち、充放電電源2(+)→プローブPR1→正極端子3-1P→リチウムイオン電池3-1→負極端子3-1N→プローブPR2→導体片26-1→プローブPR4→正極端子3-2P→リチウムイオン電池3-2→負極端子3-2N→プローブPR3→導体片26-2→プローブPR5→正極端子3-3P→リチウムイオン電池3-3→負極端子3-3N→プローブPR6→導体片26-3→プローブPR8→正極端子3-4P→リチウムイオン電池3-4→負極端子3-4N→プローブPR7→充放電電源2(-+)の直列接続の経路を形成できる。 In such a configuration, after the lithium ion batteries 3-1 to 3-4 are respectively accommodated in the accommodation holes 31 to 34 of the container 30, the fixing member 20 is attached to the container 30 along the guide plates 22 and 23 from above. Put it on and fix it. After that, by rotating the ball screw 25 by a motor or the like, the lid plate 21 is gradually lowered via the side plate 24, and finally the tips of the probes PR1, PR2, PR3, PR4, PR5, PR6, PR7 and PR8 are Contact the positive terminal 3-1P, negative terminal 3-1N, negative terminal 3-2N, positive terminal 3-2P, positive terminal 3-3P, negative terminal 3-3N, negative terminal 3-4N, positive terminal 3-4P, respectively. Or it is pressed, so it stops in that state. By maintaining this state, a series connection of lithium ion batteries 3-1 to 3-4 as shown in FIG. 5 can be formed. That is, charge/discharge power supply 2 (+) → probe PR1 → positive terminal 3-1P → lithium ion battery 3-1 → negative terminal 3-1N → probe PR2 → conductor piece 26-1 → probe PR4 → positive terminal 3-2P → Lithium ion battery 3-2→negative terminal 3-2N→probe PR3→conductor piece 26-2→probe PR5→positive terminal 3-3P→lithium ion battery 3-3→negative terminal 3-3N→probe PR6→conductor piece 26 -3→probe PR8→positive terminal 3-4P→lithium ion battery 3-4→negative terminal 3-4N→probe PR7→charging/discharging power source 2 (−+) can form a series connection path.

また、後述する特性計測に基づいて不良品をセル接続手段から排除した場合には、図7に示すように正負端子を導体片41で短絡したダミーセル40を、排除した不良品の代わりに収納部に収納する。ダミーセル40は正負端子を導体片41で短絡しただけの模擬品なので、コントローラ1はダミーセル40に対するバランス制御や電圧計測を無効化する。 Further, when defective products are excluded from the cell connection means based on characteristic measurement to be described later, a dummy cell 40 whose positive and negative terminals are short-circuited by a conductor piece 41 as shown in FIG. Store in Since the dummy cell 40 is a simulated product in which the positive and negative terminals are simply short-circuited by the conductor piece 41 , the controller 1 disables balance control and voltage measurement for the dummy cell 40 .

なお、上述のセル接続手段では、4個のリチウムイオン電池3-1~3-4について説明しているが、4個に限定されるものではなく、任意の複数の直列接続の構成が可能である。つまり、N個(≧2)のリチウムイオン電池3-1~3-Nを収納孔に入れて収納したときに、プローブや導体片を介して電気的に直列に接続されると共に、リチウムイオン電池3-1~3-Nのそれぞれの正極及び負極を電気的に充放電電源2、電圧計測器4及びバランス回路5に接続可能な構造であれば良い。 In the cell connection means described above, four lithium ion batteries 3-1 to 3-4 are described, but the number is not limited to four, and any number of series connection configurations are possible. be. That is, when N (≧2) lithium ion batteries 3-1 to 3-N are accommodated in the accommodation holes, they are electrically connected in series via probes and conductor pieces, and the lithium ion batteries Any structure can be used as long as the positive and negative electrodes of 3-1 to 3-N can be electrically connected to the charging/discharging power source 2, the voltage measuring device 4 and the balance circuit 5.

図8はコントローラ1の機能的な構成例を示しており、CPU1-1が全体の制御等を行い、CPU1-1には充放電電源2、電圧計測器4及びバランス回路5が接続されると共に、充電指令部1-2、放電指令部1-3、電圧判定部1-4、電流判定部1-5、総電圧監視部1-6、切り替え部1-7、バランス指令部1-8が相互に接続されている。 FIG. 8 shows an example of the functional configuration of the controller 1. A CPU 1-1 performs overall control, etc., and a charging/discharging power supply 2, a voltage measuring instrument 4, and a balance circuit 5 are connected to the CPU 1-1. , a charge command unit 1-2, a discharge command unit 1-3, a voltage determination unit 1-4, a current determination unit 1-5, a total voltage monitoring unit 1-6, a switching unit 1-7, and a balance command unit 1-8. interconnected.

また、リチウムイオン電池3-1~3-Nのそれぞれの正極及び負極は、バランス回路5を構成するバランス回路要素5-1~5-Nに接続されると共に、電圧計測器4に接続されている。 Further, the positive and negative electrodes of the lithium ion batteries 3-1 to 3-N are connected to the balance circuit elements 5-1 to 5-N constituting the balance circuit 5 and to the voltage measuring device 4. there is

バランス回路要素5-1~5-Nはいずれも同一の構成であり、例えばリチウムイオン電池3-1に接続されているバランス回路要素5-1の構成は図9に示すようになっている。即ち、リチウムイオン電池3-1の端子間電圧Vtを検出し、端子間電圧Vtに応じた電流指令CMを出力する電圧検出部5-11と、電流指令CMに従って“A→B”又は“B→A”いずれの方向にも指定値の電流を流すことが可能で、それにより端子間電圧Vtを調整する負荷回路5-12とで構成されている。リチウムイオン電池3-1の端子間電圧Vtは電圧検出部5-11で検出され、検出結果として電流指令CMが出力されて負荷回路5-12に入力される。電圧検出部5-11は、端子間電圧Vtが上限電圧V以上の場合に、電流指令CMを出力して“A→B”の方向に電流を流し、端子間電圧Vtの上昇を抑制する。また、端子間電圧Vtが下限電圧V以下の場合に、電流指令CMを出力して“B→A”の方向に電流を流し、端子間電圧Vtの下降を抑制する。 All of the balance circuit elements 5-1 to 5-N have the same configuration. For example, the configuration of the balance circuit element 5-1 connected to the lithium ion battery 3-1 is as shown in FIG. That is, a voltage detection unit 5-11 that detects the terminal voltage Vt of the lithium ion battery 3-1 and outputs a current command CM corresponding to the terminal voltage Vt, and a voltage detection unit 5-11 that outputs a current command CM corresponding to the voltage Vt between the terminals, and "A→B" or "B" according to the current command CM. →A″ It is composed of a load circuit 5-12 capable of flowing a specified value of current in either direction, thereby adjusting the inter-terminal voltage Vt. A terminal voltage Vt of the lithium ion battery 3-1 is detected by a voltage detector 5-11, and a current command CM is output as a detection result and input to a load circuit 5-12. When the terminal voltage Vt is equal to or higher than the upper limit voltage VH , the voltage detection unit 5-11 outputs a current command CM to flow a current in the direction of "A→B" to suppress the rise of the terminal voltage Vt. . Further, when the terminal voltage Vt is lower than the lower limit voltage VL , the current command CM is output to flow the current in the direction of "B→A" to suppress the drop of the terminal voltage Vt.

負荷回路5-12の構成は、例えば図10(A)に示す抵抗スイッチング方式、又は図10(B)に示す定電流制御方式である。図10(A)に示す抵抗スイッチング方式は、抵抗Rに直列接続されたスイッチ5-122を、電流指令CMに基づく駆動回路5-121によってON/OFF(開閉)するものであり、安価な回路であり、スイッチ5-122のON/OFF頻度を制御することにより所望の平均電流を得る方式である。また、図10(B)に示す定電流制御方式は、電流センサ5-124に直列接続されたFET(Field-Effect Transistor)を、電流指令CMに基づいて、電流センサ5-124の検出電流に従って定電流制御するものであり、高性能で所望の電流を滑らかに精度良く得る方式である。 The configuration of the load circuit 5-12 is, for example, a resistance switching system shown in FIG. 10(A) or a constant current control system shown in FIG. 10(B). The resistance switching method shown in FIG. 10(A) turns ON/OFF (opens and closes) a switch 5-122 connected in series with a resistor R by a drive circuit 5-121 based on a current command CM. is a method of obtaining a desired average current by controlling the ON/OFF frequency of the switch 5-122. Further, in the constant current control method shown in FIG. 10B, an FET (Field-Effect Transistor) connected in series with the current sensor 5-124 is controlled according to the current detected by the current sensor 5-124 based on the current command CM. It is a constant current control system, and is a high-performance system that obtains a desired current smoothly and accurately.

このような構成において、CC(定電流)-CV(定電圧)充電/CC(定電流)放電を例として、図11のフローチャートを参照して基本動作を説明する。下記特性計測を種々の定電流及び定電圧で行い、一定時間が経過しても、端子間電圧Vtが定格電圧に達しないセルがあれば、当該セルを不良品と判定して排除し、代わりに上述したダミーセル40を収納してから、残りのセルで特性計測の判定を継続する。 In such a configuration, the basic operation will be described with reference to the flow chart of FIG. 11, taking CC (constant current)-CV (constant voltage) charging/CC (constant current) discharging as an example. Perform the following characteristic measurements at various constant currents and constant voltages, and if there is a cell whose terminal voltage Vt does not reach the rated voltage even after a certain period of time has passed, the cell is judged to be defective and eliminated. , the dummy cells 40 described above are accommodated, and then the determination of characteristic measurement is continued with the remaining cells.

先ず、N個のリチウムイオン電池を図6で説明したようなセル接続手段に収容して、リチウムイオン電池の直列接続を形成する。コントローラ1は、充電指令部1-2から充放電電源2に対して正の定電流出力を指示し、充放電電源2は直列接続された全てのリチウムイオン電池3-1~3-Nを同時に充電する(ステップS10)。充電期間中、コントローラ1は、電圧計測器4によりリチウムイオン電池3-1~3-Nの各端子間電圧Vtを計測すると共に、充放電電源2により直列接続を流れる充電電流を計測する(ステップS11)。また、充放電電源2は、直列接続されたリチウムイオン電池3-1~3-Nの総電圧を検出し(ステップS12)、総電圧監視部1-6により上記総電圧が定格電圧以上であるか否かを判定する(ステップS13)。なお、総電圧は、電圧計測器4で計測される各セルの端子間電圧を加算することによっても得られる。 First, N lithium ion batteries are accommodated in the cell connection means as described in FIG. 6 to form a series connection of the lithium ion batteries. The controller 1 instructs the charge command unit 1-2 to output a positive constant current to the charge/discharge power source 2, and the charge/discharge power source 2 simultaneously controls all the series-connected lithium ion batteries 3-1 to 3-N. Charge (step S10). During the charging period, the controller 1 measures the voltage Vt between the terminals of the lithium ion batteries 3-1 to 3-N with the voltage measuring device 4, and measures the charging current flowing through the series connection with the charging/discharging power supply 2 (step S11). In addition, the charging/discharging power supply 2 detects the total voltage of the lithium ion batteries 3-1 to 3-N connected in series (step S12), and the total voltage is equal to or higher than the rated voltage by the total voltage monitoring unit 1-6. It is determined whether or not (step S13). The total voltage can also be obtained by adding the terminal-to-terminal voltages of the cells measured by the voltage meter 4 .

上記ステップS13において総電圧が定格電圧よりも小さいと判定された場合には、上記定電流充電を継続し、総電圧が定格電圧以上になった場合には、切り替え部1-7により定電流充電を定電圧充電に切り替える(ステップS14)。同時に、コントローラ1はバランス指令部1-8からバランス指令BCを出力し、バランス回路5(バランス回路要素5-1~5-N)にリチウムイオン電池3-1~3-Nをそれぞれバランス制御するように指示する(ステップS20)。 If it is determined in step S13 that the total voltage is lower than the rated voltage, the constant current charging is continued, and if the total voltage is equal to or higher than the rated voltage, the constant current charging is performed by the switching unit 1-7. is switched to constant voltage charging (step S14). At the same time, the controller 1 outputs a balance command BC from the balance command unit 1-8, and controls the balance circuit 5 (balance circuit elements 5-1 to 5-N) to balance the lithium ion batteries 3-1 to 3-N, respectively. (step S20).

バランス回路5は、バランス回路要素5-1~5-Nにより各セルの端子間電圧Vtが、それぞれ指定された上限電圧Vを維持するように正側(A→Bの方向)に電流を流す。正側への充電の進行に伴い充電電流は徐々に小さくなるが、コントローラ1の電流判定部1-5は、充電電流が定格電流以下になったか否かを判定する(ステップS30)。上記ステップS30において充電電流が定格電流より大きいと判定された場合には、上記バランス制御を継続し、充電電流が定格電流以下になった場合には、充電指令部1-2により充放電電源2は充電を停止する(ステップS31)。 The balance circuit 5 supplies current to the positive side (in the direction of A→B) so that the voltage Vt across the terminals of each cell maintains the specified upper limit voltage VH by the balance circuit elements 5-1 to 5-N. flush. As charging progresses to the positive side, the charging current gradually decreases, but the current determination unit 1-5 of the controller 1 determines whether or not the charging current has become equal to or less than the rated current (step S30). If it is determined in step S30 that the charging current is greater than the rated current, the balance control is continued. stops charging (step S31).

次いで、コントローラ1は、放電指令部1-3により充放電電源2に対して負(B→Aの方向)の定電流出力を指示し、直列接続されたリチウムイオン電池3-1~3-Nを放電する(ステップS40)。放電期間中、コントローラ1は、電圧計測器4によりリチウムイオン電池3-1~3-Nの各端子間電圧Vtを計測し、充放電電源2により直列接続の放電電流を計測する(ステップS41)。コントローラ1は、電圧判定部1-4により電圧計測器4で計測された端子間電圧Vtが終止電圧となるまで上記放電を継続し(ステップS42)、計測された端子間電圧Vtが終止電圧に達した時点で、放電指令部1-3により放電を停止する(ステップS43)。コントローラ1は、N個のセルのうち、1つでも端子間電圧Vtが終止電圧に達したら放電を停止する。 Next, the controller 1 instructs the charge/discharge power source 2 to output a negative (B→A direction) constant current through the discharge command unit 1-3, and the series-connected lithium ion batteries 3-1 to 3-N is discharged (step S40). During the discharge period, the controller 1 measures the voltage Vt between the terminals of the lithium ion batteries 3-1 to 3-N with the voltage measuring device 4, and measures the discharge current of the series connection with the charge/discharge power supply 2 (step S41). . The controller 1 continues the discharge until the terminal voltage Vt measured by the voltage measuring device 4 by the voltage determination unit 1-4 reaches the final voltage (step S42), and the measured terminal voltage Vt reaches the final voltage. When it reaches the discharge command section 1-3, the discharge is stopped (step S43). The controller 1 stops discharging when the terminal voltage Vt of even one of the N cells reaches the terminal voltage.

上記充放電を複数の定電流、定電圧について実施し、リチウムイオン電池3-1~3-Nの特性を同時に計測する。 The charging and discharging are performed at a plurality of constant currents and constant voltages, and the characteristics of the lithium ion batteries 3-1 to 3-N are simultaneously measured.

次に、リチウムイオン電池の充放電容量計測を行う場合の本発明の実施形態(第2実施形態)を、図5に対応させた図12に示して説明する。 Next, an embodiment (second embodiment) of the present invention for measuring the charge/discharge capacity of a lithium ion battery will be described with reference to FIG. 12 corresponding to FIG.

本第2実施形態では、バランス回路5によるバランス制御時の、リチウムイオン電池3-1~3-Nの各バランス電流を計測するための電流センサ6-1~6-Nが、各セルの負極に接続されている。なお、電流センサ6-1~6-Nは、各セルの正極に接続されていても良い
このような構成において、CC(定電流)-CV(定電圧)充電/CC-CV
放電を例として、基本動作を図13のフローチャートを参照して説明する。下記の特性計測を行い、計測電流値と時間からセル容量を計算し、規定容量に満たないセルがあれば、当該セルを不良品と判定して排除し、代わりに上述したダミーセル40を収納してから、残りのセルで特性計測の判定を継続する。
In the second embodiment, current sensors 6-1 to 6-N for measuring the respective balance currents of the lithium ion batteries 3-1 to 3-N during balance control by the balance circuit 5 are connected to the negative electrode of each cell. It is connected to the. Note that the current sensors 6-1 to 6-N may be connected to the positive electrode of each cell.
Taking discharge as an example, the basic operation will be described with reference to the flow chart of FIG. The following characteristics are measured, the cell capacity is calculated from the measured current value and time, and if there is a cell that does not meet the specified capacity, the cell is determined to be defective and excluded, and the dummy cell 40 described above is housed instead. After that, the characterization determination continues with the remaining cells.

先ず、N個のリチウムイオン電池を図6で説明したようなセル接続手段に収容して、リチウムイオン電池の直列接続を形成する。コントローラ1は、充電指令部1-2から充放電電源2に対して正の定電流出力を指示し、充放電電源2は直列接続された全てのリチウムイオン電池3-1~3-Nを同時に充電する(ステップS10)。充電期間中、コントローラ1は、電圧計測器4によりリチウムイオン電池3-1~3-Nの各端子間電圧Vtを計測すると共に、充放電電源2により直列接続を流れる充電電流を計測する(ステップS11)。また、充放電電源2は直列接続されたリチウムイオン電池3-1~3-Nの総電圧を検出し(ステップS12)、総電圧監視部1-6により総電圧が定格電圧以上であるか否かを判定する(ステップS13)。 First, N lithium ion batteries are accommodated in the cell connection means as described in FIG. 6 to form a series connection of the lithium ion batteries. The controller 1 instructs the charge command unit 1-2 to output a positive constant current to the charge/discharge power source 2, and the charge/discharge power source 2 simultaneously controls all the series-connected lithium ion batteries 3-1 to 3-N. Charge (step S10). During the charging period, the controller 1 measures the voltage Vt between the terminals of the lithium ion batteries 3-1 to 3-N with the voltage measuring device 4, and measures the charging current flowing through the series connection with the charging/discharging power supply 2 (step S11). In addition, the charging/discharging power supply 2 detects the total voltage of the lithium ion batteries 3-1 to 3-N connected in series (step S12), and the total voltage monitoring unit 1-6 determines whether the total voltage is equal to or higher than the rated voltage. (step S13).

上記ステップS13において総電圧が定格電圧よりも小さいと判定された場合には、上記定電流充電を継続し、総電圧が定格電圧以上になった場合には、切り替え部1-7により定電流充電を定電圧充電に切り替える(ステップS14)。同時に、コントローラ1はバランス指令部1-8からバランス指令BCを出力し、バランス回路5(バランス回路要素5-1~5-N)にリチウムイオン電池3-1~3-Nをバランス制御するように指示する(ステップS20)。 If it is determined in step S13 that the total voltage is lower than the rated voltage, the constant current charging is continued, and if the total voltage is equal to or higher than the rated voltage, the constant current charging is performed by the switching unit 1-7. is switched to constant voltage charging (step S14). At the same time, the controller 1 outputs a balance command BC from the balance command unit 1-8 to cause the balance circuit 5 (balance circuit elements 5-1 to 5-N) to control the balance of the lithium ion batteries 3-1 to 3-N. (step S20).

バランス回路5は、バランス回路要素5-1~5-Nにより各セルの端子間電圧Vtが、それぞれ指定された上限電圧Vを維持するように正側(A→Bの方向)に電流を流す。この時、後の容量計算のために、電流センサ6-1~6-Nにより各セルのバランス電流を計測する(ステップS20A)。正側への充電の進行に伴い充電電流は徐々に小さくなるが、コントローラ1の充電判定部1-5は、充電電流が定格電流以下になったか否かを判定する(ステップS30)。上記ステップS30において充電電流が定格電流より大きいと判定された場合には、上記バランス制御を継続し、充電電流が定格電流以下になった場合には、充電指令部1-2により充放電電源2は充電を停止すると共に(ステップS31)、放電時間の計測を開始する(ステップS32)。 The balance circuit 5 supplies current to the positive side (in the direction of A→B) so that the voltage Vt across the terminals of each cell maintains the specified upper limit voltage VH by the balance circuit elements 5-1 to 5-N. flush. At this time, the balance current of each cell is measured by the current sensors 6-1 to 6-N for capacity calculation later (step S20A). As charging progresses to the positive side, the charging current gradually decreases, but the charging determination section 1-5 of the controller 1 determines whether or not the charging current has become equal to or less than the rated current (step S30). If it is determined in step S30 that the charging current is greater than the rated current, the balance control is continued. stops charging (step S31) and starts measuring the discharge time (step S32).

次いで、コントローラ1は、放電指令部1-3により充放電電源2に対して負(B→Aの方向)の定電流出力を指示し、直列接続されたリチウムイオン電池3-1~3-Nを放電する(ステップS40)。放電期間中、コントローラ1は、電圧計測器4によりリチウムイオン電池3-1~3-Nの各端子間電圧Vtを計測し、充放電電源2により直列接続の放電電流を計測する(ステップS41)。コントローラ1は、電圧判定部1-4により電圧計測器4で計測された端子間電圧Vtが終止電圧となるまで上記放電を継続し(ステップS42)、計測された端部電圧Vtが終止電圧に達した時点で、放電指令部1-3により放電を停止する(ステップS43)。コントローラ1は、N個のセルのうち、1つでも端子間電圧Vtが終止電圧に達したら放電を停止する。 Next, the controller 1 instructs the charge/discharge power source 2 to output a negative (B→A direction) constant current through the discharge command unit 1-3, and the series-connected lithium ion batteries 3-1 to 3-N is discharged (step S40). During the discharge period, the controller 1 measures the voltage Vt between the terminals of the lithium ion batteries 3-1 to 3-N with the voltage measuring device 4, and measures the discharge current of the series connection with the charge/discharge power supply 2 (step S41). . The controller 1 continues the discharge until the terminal voltage Vt measured by the voltage measuring device 4 by the voltage determination unit 1-4 reaches the final voltage (step S42), and the measured end voltage Vt reaches the final voltage. When it reaches the discharge command section 1-3, the discharge is stopped (step S43). The controller 1 stops discharging when the terminal voltage Vt of even one of the N cells reaches the terminal voltage.

そして、計測している放電時間が規定時間以上となったときに終了となるが(ステップS43)、規定時間より前に終止電圧になるセルは放電容量不足なので、不良セルとして排除し、ダミーセル40と交換する(ステップS44)。 Then, when the measured discharge time reaches the specified time or more, the discharge is terminated (step S43). However, since the cells that reach the final voltage before the specified time have insufficient discharge capacity, they are excluded as defective cells, and dummy cells 40 are excluded. (step S44).

上記充放電を複数の定電流、定電圧について実施し、リチウムイオン電池3-1~3-Nの特性を計測する。 The charging and discharging are performed at a plurality of constant currents and constant voltages, and the characteristics of the lithium ion batteries 3-1 to 3-N are measured.

本発明では、N個(複数)のリチウムイオン電池に対して、1個の充放電電源があれば良いので、大幅なコストダウンが可能となる。本発明は従来方式より、バランス回路や電流センサ(充放電容量計測のみに必要)が増えるが、これらは充放電電源より遥かに安価であるため、トータルコストの低さは変わらない。また、N個のリチウムイオン電池を直列接続することにより、セルの総電圧は1セルのN倍となる。これにより、放電時におけるセルの最小電圧が低いことに起因する充放電電源の課題を解決できる。つまり、放電可能な最小電圧が低い高価な電源を必要とせず、低電圧放電時の電流精度や回生効率などを心配する必要がなくなる。 In the present invention, one charging/discharging power source is sufficient for N (plural) lithium ion batteries, so a significant cost reduction is possible. Although the present invention requires more balance circuits and current sensors (required only for charging/discharging capacity measurement) than the conventional method, these are much cheaper than the charging/discharging power supply, so the total cost remains low. Also, by connecting N lithium-ion batteries in series, the total cell voltage is N times that of one cell. This solves the problem of the charging/discharging power supply due to the low minimum voltage of the cell during discharging. In other words, there is no need for an expensive power supply with a low minimum voltage that can be discharged, and there is no need to worry about current accuracy, regeneration efficiency, etc. during low-voltage discharge.

1、1A コントローラ
1-1 CPU
1-2 充電指令部
1-3 放電指令部
1-4 電圧判定部
1-5 電流判定部
1-6 総電圧監視部
1-7 切り替え部
1-8 バランス指令部
2 充放電電源
3、3-1~3-N リチウムイオン電池(セル)
4 電圧計測器
5 バランス回路
5-1~5-N バランス回路要素
6-1~6-N 電流センサ
10 電池本体
11 正極端子
12 負極端子
20 固定部材
21 蓋部
22,23 ガイド
30 収容体
31~34 収納孔
40 ダミーセル
1, 1A Controller 1-1 CPU
1-2 Charge command unit 1-3 Discharge command unit 1-4 Voltage determination unit 1-5 Current determination unit 1-6 Total voltage monitoring unit 1-7 Switching unit 1-8 Balance command unit 2 Charge/discharge power supply 3, 3- 1 to 3-N Lithium ion battery (cell)
4 Voltage measuring instrument 5 Balance circuits 5-1 to 5-N Balance circuit elements 6-1 to 6-N Current sensor 10 Battery body 11 Positive terminal 12 Negative terminal 20 Fixing member 21 Lid 22, 23 Guide 30 Container 31 ~ 34 storage hole 40 dummy cell

Claims (7)

N(≧2)個のリチウムイオン電池を直列に接続し、
前記N個のリチウムイオン電池を定電流充電し、
前記N個のリチウムイオン電池の総電圧を監視し、
前記総電圧が定格電圧以上となったときに、前記定電流充電を定電圧充電に切り替え、
前記N個のリチウムイオン電池の各端子間電圧が所定の上限電圧を維持する制御であるバランス制御を実施し、
前記定電圧充電の充電電流が定格電流以下となったときに、前記定電圧充電を停止し、
前記N個のリチウムイオン電池を定電流放電し、
前記N個のリチウムイオン電池の各端子間電圧及び直列接続の電流を計測し、
前記端子間電圧が終止電圧となったときに、前記定電流放電を停止することを、
種々の定電流及び種々の定電圧に対して実施し、前記N個のリチウムイオン電池の特性を計測することを特徴とするリチウムイオン電池の特性計測方法。
connecting N (≧2) lithium-ion batteries in series,
constant-current charging the N lithium-ion batteries;
monitoring the total voltage of the N lithium ion batteries;
when the total voltage becomes equal to or higher than the rated voltage, switching the constant current charging to constant voltage charging;
Performing balance control, which is control for maintaining the voltage between terminals of the N lithium ion batteries at a predetermined upper limit voltage ,
stopping the constant voltage charging when the charging current of the constant voltage charging becomes equal to or less than the rated current;
Constant current discharge of the N lithium ion batteries,
Measuring the voltage between each terminal of the N lithium ion batteries and the current of the series connection,
Stopping the constant current discharge when the voltage between the terminals reaches the final voltage,
A method for measuring characteristics of a lithium ion battery, characterized in that the characteristics of the N lithium ion batteries are measured by applying various constant currents and various constant voltages.
前記定電流充電、前記定電圧充電及び前記定電流放電を各種電流、各種電圧について実施するようになっている請求項1に記載のリチウムイオン電池の特性計測方法。 2. The method for measuring characteristics of a lithium ion battery according to claim 1 , wherein said constant current charge , said constant voltage charge and said constant current discharge are performed for various currents and various voltages. 前記バランス制御時に、前記N個のリチウムイオン電池の各バランス電流を計測し、前記各バランス電流に基づく容量によって特性計測を実施する請求項1又は2に記載のリチウムイオン電池の特性計測方法。 3. The method of measuring characteristics of a lithium ion battery according to claim 1 , wherein each balance current of the N lithium ion batteries is measured during the balance control, and the characteristics are measured based on the capacity based on each of the balance currents. 全体を制御するコントローラと、
N(≧2)個のリチウムイオン電池を直列に接続するセル接続手段と、
前記コントローラに接続され、直列接続された前記N個のリチウムイオン電池を定電流充電、定電圧充電及び定電流放電する充放電電源と、
前記コントローラに接続され、前記N個のリチウムイオン電池の各端子間電圧を計測する電圧計測器と、
前記コントローラからのバランス指令に基づき、前記N個のリチウムイオン電池の各端子間電圧が所定の上限電圧を維持するバランス制御を行うバランス回路と、
を具備し、前記N個のリチウムイオン電池に対して前記充放電電源により定電流充電を行うと共に、第1の所定条件により定電圧充電に切り替え、前記バランス回路によるバランス制御が第2の所定条件となったときに、前記充放電電源は定電流放電を行い、前記N個のリチウムイオン電池の端子間電圧が第3の所定条件となったときに放電を停止し、前記N個のリチウムイオン電池の特性を計測することを特徴とするリチウムイオン電池の特性計測システム。
a controller that controls the whole
cell connecting means for connecting N (≧2) lithium ion batteries in series;
a charging/discharging power supply connected to the controller for constant-current charging, constant-voltage charging, and constant-current discharging of the N lithium-ion batteries connected in series;
a voltage measuring instrument connected to the controller and measuring a voltage across each terminal of the N lithium ion batteries;
a balance circuit that performs balance control such that the voltage across each terminal of the N lithium ion batteries maintains a predetermined upper limit voltage based on the balance command from the controller;
wherein constant current charging is performed on the N lithium ion batteries by the charge/discharge power supply, switching to constant voltage charging under a first predetermined condition, and balance control by the balance circuit is performed under a second predetermined condition , the charging/discharging power supply performs constant current discharging, stops discharging when the voltage between the terminals of the N lithium ion batteries reaches a third predetermined condition, and discharges the N lithium ion batteries A characteristic measurement system for a lithium ion battery characterized by measuring the characteristics of the battery.
前記バランス回路が、前記N個のリチウムイオン電池のそれぞれに対応するバランス回路要素で構成されており、
前記バランス回路要素が、
前記リチウムイオン電池の端子間電圧を検出し、電流指令を出力する電圧検出部と、
前記電流指令に従って正方向に電流を流すことが可能で、前記端子間電圧を調整する負荷回路と、
で構成されている請求項4に記載のリチウムイオン電池の特性計測システム。
the balance circuit is composed of balance circuit elements corresponding to each of the N lithium ion batteries;
the balance circuit element comprising:
a voltage detection unit that detects a voltage between terminals of the lithium ion battery and outputs a current command;
a load circuit capable of passing current in the positive direction according to the current command and adjusting the voltage between the terminals;
5. The system for measuring characteristics of a lithium ion battery according to claim 4 , comprising:
前記負荷回路が抵抗スイッチング方式若しくは定電流制御方式である請求項5に記載のリチウムイオン電池の特性計測システム。 6. The system for measuring characteristics of a lithium ion battery according to claim 5 , wherein said load circuit is of a resistance switching type or a constant current control type. 前記第1の所定条件が、前記N個のリチウムイオン電池の総電圧が定格電圧以上であるか否かであり、
前記第2の所定条件が、充電電流が定格電流以下であるか否かであり、
前記第3の所定条件が、前記各端子間電圧が終止電圧あるか否かである請求項4乃至6のいずれかに記載のリチウムイオン電池の特性計測システム。
The first predetermined condition is whether or not the total voltage of the N lithium ion batteries is equal to or higher than the rated voltage,
The second predetermined condition is whether or not the charging current is equal to or less than the rated current,
7. The system for measuring characteristics of a lithium ion battery according to claim 4 , wherein the third predetermined condition is whether or not the voltage between the terminals is the final voltage.
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