(57)【要約】【課題】電池１０の本来の性能を発揮できる、サイクル寿命の長い電池システム１を提供する。【解決手段】電池システム１は、二次電池１０と、二次電池１０の充放電を制御する制御部２１と、を具備し、制御部２１による制御が、通常モードと、回復モードと、を含み、回復モードの放電レートが、通常モードの放電レートの、１％以上３０％以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池と、
前記二次電池の充放電を制御する制御部と、を具備する電池システムであって、
前記制御部による制御が、通常モードと、回復モードと、を含み、
前記回復モードの放電レートが、前記通常モードの放電レートの、１％以上３０％以下であることを特徴とする電池システム。
【請求項２】
前記回復モードの放電の前の充電の充電レートが、前記通常モードの充電の充電レートの、１％以上３０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の電池システム。
【請求項３】
前記通常モードによる充放電回数を記憶する記憶部を具備し、
前記制御部が、前記充放電回数が所定回数毎に前記回復モード制御を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電池システム。
【請求項４】
前記二次電池が、リチウムイオン二次電池であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、充放電を繰り返して使用される二次電池を有する電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
低炭素社会の実現に向けて、太陽光発電または風力発電といった再生可能エネルギーの導入が進められている。再生可能エネルギーを用いて安定した電力供給を行うためには、大規模蓄電システムが不可欠である。
【０００３】
大規模蓄電システムは二次電池（以下、「電池」ということがある）を必須構成要素としている。しかし、二次電池は、充放電サイクルを繰り返すごとに満充電時の電池容量が低下するサイクル寿命という問題がある。
【０００４】
特開平１１−４５４９号公報には、充放電深度を浅くすることで、リチウムイオン二次電池のサイクル寿命を延ばすことが開示されている。すなわち、電池が満充電される前に充電を停止することによって充電電気量を抑制し、これにて電池の長寿命化を図ることとしている。
【０００５】
しかし、充放電深度を浅くすると、その電池の本来の性能を発揮できない。
【０００６】
なお、特開平１１−３１３４４７号公報には、電池のリフレッシュ処理をおこなうときに、充電前電圧に応じた放電レートを設定する充電方法が開示されている。すなわち、充電前電圧が高いときには放電レートを低く設定し、充電前電圧が放電レートを高く設定する。この充電方法では、リフレッシュ放電のときの、発熱を抑制するために放電レートが調整されている。
【０００７】
しかし、リフレッシュ放電は、アルカリ水溶液系の電解液を含む、例えば、ニッケル水素二次電池に特有のメモリ効果を解消するための処理である。すなわち、ニッケル水素二次電池では、残量を使い切らない放電深度が浅い状態で充放電を繰り返すと容量が減少する。メモリ効果はいったん、完全放電近くの深度まで放電させると解消する。
【０００８】
これに対して、非水系電解液を含む、例えばリチウムイオン電池では、メモリ効果は顕著ではないため、このようなリフレッシュ放電は不要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−４５４９号公報
【特許文献２】特開平１１−３１３４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の実施形態は、電池の本来の性能を発揮できる、サイクル寿命の長い電池システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の実施形態の電池システムは、二次電池と、前記二次電池の充放電を制御する制御部と、を具備する電池システムであって、前記制御部による制御が、通常モードと、回復モードと、を含み、前記回復モードの充電レートが、前記通常モードの充電レートの、１％以上３０％以下である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の実施形態によれば、電池の本来の性能を発揮できる、サイクル寿命の長い電池システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態の電池システムの構成図である。
【図２】電池システムの充放電を示す図である。
【図３】実施形態の電池システムの回復放電を示す図である。
【図４】実施形態の電池システムのサイクル特性を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１に示すように本実施形態の電池システム１は、二次電池１０と、二次電池１０の充放電を制御する充放電部２０と、を具備する。電池システム１は、放電時には電池１０から負荷部３０
に電力を供給し、充電時には発電部３０からの電力を電池１０に供給する。
【００１５】
例えば、大規模蓄電システムでは、風力発電部、太陽光発電部等の発電部３０からの発電電力量が、工場、家庭等の負荷部３０の電力消費量では不足したときに、電池システム１の電池１０から負荷部３０に電力が供給される。これに対して、発電電力量が電力消費量を上回ったときには、電池１０が充電される。
【００１６】
なお、電気自動車の電池システム１の場合には、モーターが発電部／負荷部３０となる。すなわち、電力が供給されるとモーターは駆動され、モーターの回転を利用して発電も行われる。
【００１７】
電池１０は、例えば、リチウムコバルト酸化物等を含有する正極と、炭素材料等を含有する負極と、ＬｉＰＦ６を非水溶媒（環状及び鎖状カーボネート等）に溶解した電解質と、を含む容量３２００ｍＡｈのリチウムイオン二次電池である。
【００１８】
充放電部２０は、制御部２１と、放電回路２２と、充電回路２３と、記憶部２４、を含む。制御部２１は充放電部２０の制御、すなわち充放電を制御する、例えば、ＣＰＵからなる。放電回路２２は、電池１０を強制放電するために、放電負荷部（不図示）を含む。記憶部２４は、充放電の履歴、例えば、充放電回数を記憶する半導体メモリである。なお、記憶部２４は制御部２１と同じＣＰＵにより構成されていてもよい。
【００１９】
図２に示すように、電池１０は電圧が２．５Ｖまで低下すると所定の仕様の充電レートで４．２Ｖになるまで充電する。例えば、実施形態の電池１０の充電レートは、２Ｃである。なお、本明細書等において充電レートＣは、１Ａｈの電池を１Ａで充電する場合の充電レートは１Ｃである。また、同様に、放電レートＣは、放電する際の速さを表す。例えば、容量１Ａｈの電池を１Ａで放電する場合の放電レートは１Ｃである。
【００２０】
そして、電池システム１では、制御部２１による制御が、通常モードと、回復（Recovery）モードと、を含む。回復モードの放電により、充放電回数の増加により徐々に減少していた電池１０の容量が回復する。
【００２１】
図３に示すように、回復モードでは、放電時間を通常モードよりも十分に長くすることが特徴である。
【００２２】
図４に実施形態の電池システム１のサイクル試験（２５℃）の例を示す。このサイクル試験では、通常モードの充放電１００サイクル毎に、回復モードの放電を行った。
【００２３】
通常モードの放電レートは２Ｃであるが、回復モードの放電レートは０．３３Ｃである。すなわち、回復モードの放電レートが、通常モードの放電レートの１６．５％である。
【００２４】
図４に示すように、通常モードの充放電サイクルにより電池１０の容量は、徐々に低下する。例えば、通常モードだけのサイクル試験では電池１０の容量は、約５００サイクルで、初期容量の５０％になる。
【００２５】
これに対して、回復モードでの放電を行うと、容量の回復が起こる。そして、この回復した容量は、さらなる通常モードの充放電サイクルにおいても維持される。このため、電池システム１では、図示しないが、容量が初期容量の５０％になるサイクル寿命は約１０００サイクルになった。
【００２６】
そして、回復モードの放電は、回復モードの充電と組み合わせて行うことで、より効果的であることが判明した。例えば、通常モードでは短時間で充電を完了するために、充電レートは例えば２Ｃで行われる。これに対して回復モードの放電の前に行う回復処理の充電レートは０．５Ｃで行った。言い替えれば、回復処理充電の充電時間は、通常モードの充電時間の４倍とした。
【００２７】
さらに種々の条件でサイクル試験を行った結果、回復モードの充電時間が、通常モードの充電時間の、３倍以上１００倍以下であり、かつ、回復モードの放電時間が、通常モードの放電時間の３倍以上１００倍以下の場合に、電池１０の容量の回復が確認された。言い替えれば、回復モードの充電レート、放電レートは、それぞれ通常モードの充電レート、放電レートの、１％以上３０％以下である。
【００２８】
そして、回復モードの充電レートおよび放電レートが、通常モードの充電レートおよび放電レートの２５％以下であれば、より確実に容量が回復した。
【００２９】
さらに、回復モードの放電レートは、回復モードの充電レートの５０％以上２００％以下であることがより好ましい。
【００３０】
また、回復処理における容量の回復は、直前の回復処理後からの容量減少を完全に回復することはできず、例えば、最大でも５％〜１０％に留まる。このため、例えば、直前の回復処理後からの容量減少が１０％になったら回復処理を行うことが好ましい。
【００３１】
しかし、充放電サイクル中の容量測定は容易ではない。このため、予めサイクル回数と容量減少との関係を求めておいて、所定のサイクル回数になったら、回復モードで放電処理を行うことが特に好ましい。
【００３２】
電池システム１では、記憶部２４が記憶している充放電回数が所定回数毎に制御部２１は回復モード制御を行う。
【００３３】
もちろん、使用者の指示（操作）により、回復モード制御を行うことも可能である。
【００３４】
なお、電池システム１は、通常モードではサイクル毎の放電レートがほぼ一定であった。これに対して、通常モードの放電レートが変動する電池システムの場合には、回復モードの放電レートは、通常モードの放電レートの平均値を基準に設定される。
【００３５】
本発明は、上述した実施形態等に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変、例えば、実施形態の構成要素の組み合わせ等が可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１・・・電池システム
１０・・・二次電池
２０・・・充放電部
２１・・・制御部
２２・・・放電回路
２３・・・充電回路
２４・・・記憶部
３０・・・負荷部／発電部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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