[go: up one dir, main page]

JP7597090B2 - Polarization suppression device for lithium-ion batteries - Google Patents

Polarization suppression device for lithium-ion batteries Download PDF

Info

Publication number
JP7597090B2
JP7597090B2 JP2022141991A JP2022141991A JP7597090B2 JP 7597090 B2 JP7597090 B2 JP 7597090B2 JP 2022141991 A JP2022141991 A JP 2022141991A JP 2022141991 A JP2022141991 A JP 2022141991A JP 7597090 B2 JP7597090 B2 JP 7597090B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
ion battery
lithium ion
suppression device
generating circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2022141991A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2024037269A (en
Inventor
敬祐 石川
将紀 石垣
司 臼杵
将吾 駒形
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Central R&D Labs Inc
Priority to JP2022141991A priority Critical patent/JP7597090B2/en
Publication of JP2024037269A publication Critical patent/JP2024037269A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7597090B2 publication Critical patent/JP7597090B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Description

本発明は、リチウムイオン電池の分極抑制装置に関する。 The present invention relates to a polarization suppression device for lithium-ion batteries.

従来から、電気自動車やハイブリッド車等の電動車両のモータに電力を供給する電池として、リチウムイオン二次電池(以下、リチウムイオン電池と言う)が用いられている。また、携帯電話等の通信機器、パソコン等の情報機器等においても、リチウムイオン電池が用いられている。リチウムイオン電池は、使用に応じて分極やリチウムの析出を生じ得ることが知られている。 Lithium ion secondary batteries (hereinafter referred to as lithium ion batteries) have traditionally been used as batteries to supply power to the motors of electric vehicles, such as electric cars and hybrid cars. Lithium ion batteries are also used in communication devices such as mobile phones and information devices such as personal computers. It is known that lithium ion batteries can become polarized or have lithium precipitated depending on their use.

特許文献1には、リチウムイオン二次電池の充電時において、負極から正極への向きに流れる充電電流と、充電電流が流れる方向とは逆方向に流れる逆パルス電流とを、交互に繰り返して与える構成が開示されている。この構成によれば、リチウムの析出を抑制すること、及び負極表面に析出したリチウムを定期的に溶解させることができるとしている。 Patent Document 1 discloses a configuration in which, when charging a lithium-ion secondary battery, a charging current flowing from the negative electrode to the positive electrode and a reverse pulse current flowing in the opposite direction to the charging current are alternately and repeatedly applied. This configuration is said to be able to suppress lithium deposition and periodically dissolve lithium deposited on the negative electrode surface.

特開2020-191300号公報JP 2020-191300 A

リチウムイオン電池の分極を、簡素な構成で抑制できる装置が望まれている。 There is a demand for a device that can suppress polarization in lithium-ion batteries with a simple configuration.

本発明の目的は、リチウムイオン電池の分極を抑制できる装置を提供することにある。 The object of the present invention is to provide a device that can suppress polarization of lithium-ion batteries.

本発明に係るリチウムイオン電池の分極抑制装置は、リチウムイオン電池の正極と負極に接続された交流発生回路と、前記リチウムイオン電池に100kHz以上の交流電流が印加されるように、前記交流発生回路を制御する制御装置と、を備える、ことを特徴とする。 The polarization suppression device for a lithium ion battery according to the present invention is characterized by comprising an AC generating circuit connected to the positive and negative electrodes of a lithium ion battery, and a control device that controls the AC generating circuit so that an AC current of 100 kHz or more is applied to the lithium ion battery.

本発明に係るリチウムイオン電池の分極抑制装置において、前記交流発生回路は、前記リチウムイオン電池の充電時又は放電時の直流電流に前記交流電流を重畳させる、としてもよい。 In the polarization suppression device for a lithium ion battery according to the present invention, the AC generating circuit may superimpose the AC current on the DC current when the lithium ion battery is being charged or discharged.

本発明に係るリチウムイオン電池の分極抑制装置において、前記制御装置は、前記リチウムイオン電池の充電電流又は放電電流が大きい場合には、それが小さい場合に比べて、前記交流電流の振幅が大きくなるように、前記交流発生回路を制御する、としてもよい。 In the polarization suppression device for a lithium ion battery according to the present invention, the control device may control the AC generating circuit so that the amplitude of the AC current is larger when the charging current or discharging current of the lithium ion battery is large, compared to when the charging current or discharging current is small.

本発明に係るリチウムイオン電池の分極抑制装置において、前記制御装置は、前記リチウムイオン電池の充電電流又は放電電流が大きい場合には、それが小さい場合に比べて、前記交流電流の周波数が増加するように、前記交流発生回路を制御する、としてもよい。 In the polarization suppression device for a lithium ion battery according to the present invention, the control device may control the AC generating circuit so that the frequency of the AC current is increased when the charging current or discharging current of the lithium ion battery is large compared to when the charging current or discharging current is small.

本発明に係るリチウムイオン電池の分極抑制装置において、前記制御装置は、前記リチウムイオン電池の充電電流又は放電電流が大きい場合には、それが小さい場合に比べて、前記交流電流を印加する時間が増加するように、前記交流発生回路を制御する、としてもよい。 In the polarization suppression device for a lithium ion battery according to the present invention, the control device may control the AC generating circuit so that the time for which the AC current is applied is increased when the charging current or discharging current of the lithium ion battery is large, compared to when the current is small.

本発明に係るリチウムイオン電池の分極抑制装置において、前記制御装置は、前記リチウムイオン電池の充電電流又は放電電流が大きい場合には、それが小さい場合に比べて、前記交流電流を印加する頻度が増加するように、前記交流発生回路を制御する、としてもよい。 In the polarization suppression device for a lithium ion battery according to the present invention, the control device may control the AC generating circuit so that the frequency of application of the AC current increases when the charging current or discharging current of the lithium ion battery is large compared to when the charging current or discharging current is small.

本発明に係るリチウムイオン電池の分極抑制装置において、前記交流発生回路は、コイル、キャパシタ、及びスイッチング素子の直列回路を含み、前記直列回路により規定される共振周波数の電流を前記リチウムイオン電池に印加するように構成され、前記制御装置は、前記スイッチング素子のオン/オフを制御する、としてもよい。 In the polarization suppression device for a lithium ion battery according to the present invention, the AC generating circuit may include a series circuit of a coil, a capacitor, and a switching element, and may be configured to apply a current of a resonant frequency defined by the series circuit to the lithium ion battery, and the control device may control the on/off of the switching element.

本発明に係るリチウムイオン電池の分極抑制装置において、前記交流発生回路は、前記リチウムイオン電池に、正弦波、矩形波、または三角波のいずれかの電流を印加する回路である、としてもよい。 In the polarization suppression device for a lithium ion battery according to the present invention, the AC generating circuit may be a circuit that applies a current of either a sine wave, a square wave, or a triangular wave to the lithium ion battery.

本発明によれば、リチウムイオン電池の内部に100kHz以上の高周波電流を発生させることができる。リチウムイオン電池の内部において、高周波電流は、正極と負極の活物質では表皮効果により端のみに流れるが、活物質よりも導電率が低い電界液では表皮効果が緩和されて均一(またはそれに近い状態)で流れることになる。活物質と電界液の界面では、活物質の端を流れていた電流が面方向に拡散して均一に流れることになる。つまり、活物質と電界液の界面では面方向に電流を流すことができる。分極は電流密度の集中により発生するため、面方向に電流を流すことで、分極を抑制することができる。 According to the present invention, a high-frequency current of 100 kHz or more can be generated inside a lithium-ion battery. Inside a lithium-ion battery, high-frequency current flows only to the ends of the positive and negative active materials due to the skin effect, but in an electrolyte solution that has a lower conductivity than the active materials, the skin effect is mitigated and the current flows uniformly (or nearly so). At the interface between the active material and the electrolyte solution, the current that flowed at the ends of the active material is diffused in the surface direction and flows uniformly. In other words, a current can be passed in the surface direction at the interface between the active material and the electrolyte solution. Polarization occurs due to the concentration of current density, so by passing a current in the surface direction, polarization can be suppressed.

第1実施形態の高周波発生装置の構成を示す図である。1 is a diagram showing a configuration of a high frequency generating device according to a first embodiment; 第1実施形態の高周波発生装置における減衰振動電流の例を示す図である。5A to 5C are diagrams illustrating an example of a damped oscillatory current in the high-frequency generating device of the first embodiment. 低周波電流と高周波電流が流れた時の電池内部の電流密度を模式的に示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a schematic diagram of the current density inside the battery when a low-frequency current and a high-frequency current flow. 第2実施形態の高周波発生装置の構成を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a high frequency generating device according to a second embodiment. 第3実施形態の高周波発生装置の構成を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a high frequency generating device according to a third embodiment. 第4実施形態の高周波発生装置の構成を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a high frequency generating device according to a fourth embodiment. 高周波発生装置と充放電装置の組み合わせの例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of a combination of a high-frequency generating device and a charging/discharging device. 電池電流の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a battery current. 高周波発生装置と充放電装置の組み合わせの別例を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing another example of a combination of a high-frequency generating device and a charging/discharging device.

各図を参照して本発明の各実施形態について説明する。なお、本発明は、ここに記載される実施形態に限定されるものではない。複数の図面に示されている同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を簡略化する。 Each embodiment of the present invention will be described with reference to each figure. Note that the present invention is not limited to the embodiments described here. Identical components shown in multiple drawings will be given the same reference numerals to simplify the description.

<第1実施形態>
図1は、第1実施形態の高周波発生装置10Aの構成を示す図である。第1実施形態および他の実施形態の高周波発生装置は、リチウムイオン電池12に高周波電流を印加する装置であり、リチウムイオン電池12の分極抑制装置として機能する。
First Embodiment
1 is a diagram showing the configuration of a high frequency generator 10A according to a first embodiment. The high frequency generators according to the first embodiment and other embodiments are devices that apply high frequency current to a lithium ion battery 12 and function as a polarization suppression device for the lithium ion battery 12.

高周波発生装置10Aは、充放電装置(電源又は負荷)が接続されていないリチウムイオン電池12に適用されてもよいし、図7に示すように、充放電装置70が接続されたリチウムイオン電池12に適用されてもよい。これは、他の実施形態の高周波発生装置10B~10D(図4~6)も同じである。 The high frequency generator 10A may be applied to a lithium ion battery 12 that is not connected to a charging/discharging device (power source or load), or, as shown in FIG. 7, may be applied to a lithium ion battery 12 that is connected to a charging/discharging device 70. This is also true for the other embodiments of the high frequency generators 10B to 10D (FIGS. 4 to 6).

高周波発生装置10Aは、交流発生回路14Aと制御装置15Aを備える。交流発生回路14Aは、インダクタ(コイルとも言う)20、キャパシタ24、抵抗素子22、およびスイッチング素子26を備える。スイッチング素子26は、例えばMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)やIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等である。なお、他の実施形態のスイッチング素子も、第1実施形態のスイッチング素子26と同様のものであってよい。 The high frequency generator 10A includes an AC generating circuit 14A and a control device 15A. The AC generating circuit 14A includes an inductor (also called a coil) 20, a capacitor 24, a resistive element 22, and a switching element 26. The switching element 26 is, for example, a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) or an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). Note that the switching elements of other embodiments may be similar to the switching element 26 of the first embodiment.

インダクタ20の一端はリチウムイオン電池12の正極に接続され、他端はキャパシタ24の一端に接続されている。キャパシタ24の他端は、スイッチング素子26の一端に接続され、スイッチング素子26の他端は、リチウムイオン電池12の負極に接続されている。キャパシタ24には抵抗素子22が並列接続されている。なお、キャパシタ24に並列接続された抵抗素子22は、キャパシタ24に充電された電荷を放電するためのものである。 One end of the inductor 20 is connected to the positive electrode of the lithium ion battery 12, and the other end is connected to one end of the capacitor 24. The other end of the capacitor 24 is connected to one end of a switching element 26, and the other end of the switching element 26 is connected to the negative electrode of the lithium ion battery 12. A resistive element 22 is connected in parallel to the capacitor 24. The resistive element 22 connected in parallel to the capacitor 24 is intended to discharge the charge stored in the capacitor 24.

リチウムイオン電池12の正極と負極との間の経路には、インダクタ20、キャパシタ24、抵抗素子22およびスイッチング素子26によって減衰振動回路が構成されている。インダクタ20、キャパシタ24、およびスイッチング素子26は、直列に接続されて直列回路を構成し、その直列回路の両端が、リチウムイオン電池12の正極と負極に接続されている。 A damped oscillation circuit is formed in the path between the positive and negative electrodes of the lithium ion battery 12 by an inductor 20, a capacitor 24, a resistive element 22, and a switching element 26. The inductor 20, the capacitor 24, and the switching element 26 are connected in series to form a series circuit, and both ends of the series circuit are connected to the positive and negative electrodes of the lithium ion battery 12.

制御装置15Aは、マイクロコンピュータを備える。マイクロコンピュータは、演算処理や制御処理を行うCPU(中央演算装置)、ROMやRAMなどのメモリ、およびI/Oポート(入力/出力回路)などを含んで構成される。制御装置15Aは、メモリに記憶された制御データ及びプログラムに従って動作し、交流発生回路14Aを制御する。具体的には、制御装置15Aは、交流発生回路14Aのスイッチング素子26のオン/オフを制御する。なお、他の実施形態の制御装置15B~15D(図4~6)も、同様のマイクロコンピュータを備えることができる。 The control device 15A includes a microcomputer. The microcomputer includes a CPU (Central Processing Unit) that performs arithmetic and control processing, memories such as ROM and RAM, and I/O ports (input/output circuits). The control device 15A operates according to control data and programs stored in the memory, and controls the AC generating circuit 14A. Specifically, the control device 15A controls the on/off of the switching element 26 of the AC generating circuit 14A. Note that the control devices 15B to 15D (FIGS. 4 to 6) of other embodiments can also include a similar microcomputer.

図2は、交流発生回路14Aにおける減衰振動電流Iresの例を示す図であり、(a)は、スイッチング素子26をオンにした際の電流Iresの変化を示し、(b)は、(a)に比べて長い時間におけるスイッチング素子26のオン/オフの変化と、電流Iresの変化を示す。スイッチング素子26をオンにすると、図2(a)に示すように、リチウムイオン電池12から減衰振動電流Iresが流れる。具体的には、以下の(数1)に従った共振周波数f(Hz)で振動しながら減衰する減衰振動電流Iresが流れる。 Figure 2 shows an example of the damped oscillatory current Ires in the AC generating circuit 14A, where (a) shows the change in current Ires when the switching element 26 is turned on, and (b) shows the on/off change of the switching element 26 and the change in current Ires over a longer period of time than (a). When the switching element 26 is turned on, as shown in Figure 2(a), a damped oscillatory current Ires flows from the lithium ion battery 12. Specifically, a damped oscillatory current Ires flows that damps while oscillating at a resonant frequency f (Hz) according to the following (Equation 1).

(数1)において、Lは、インダクタ20のインダクタンス(H)であり、Cは、キャパシタ24の静電容量(F)である。インダクタ20とキャパシタ24は、共振周波数f(Hz)が100kHz以上となるように選定される。減衰振動電流Iresの減衰率は、インダクタ20のLと、リチウムイオン電池12の内部抵抗で決定される。 In (Equation 1), L is the inductance (H) of the inductor 20, and C is the capacitance (F) of the capacitor 24. The inductor 20 and the capacitor 24 are selected so that the resonant frequency f (Hz) is 100 kHz or higher. The damping rate of the damped oscillatory current Ires is determined by L of the inductor 20 and the internal resistance of the lithium ion battery 12.

制御装置15Aは、図2(b)に示すように、スイッチング素子26を繰り返しパルス的に導通させる制御を行う。ここで、パルス的に導通させる制御とは、スイッチング素子26をオフからオンにし、予め定められた時間だけオンの状態を維持した後に、オンからオフにする制御である。 As shown in FIG. 2(b), the control device 15A controls the switching element 26 to conduct in a repeated pulsed manner. Here, the control to conduct in a pulsed manner refers to control to change the switching element 26 from off to on, maintain the on state for a predetermined time, and then change it from on to off.

次に、以上説明した高周波発生装置10Aの作用効果について説明する。 Next, we will explain the effects of the high frequency generator 10A described above.

以上説明した高周波発生装置10Aによれば、リチウムイオン電池12の内部に100kHz以上の高周波電流が発生することになる。図3(a)は、低周波電流が流れた時の電池内部の電流密度を模式的に示す図であり、図3(b)は、高周波電流が流れた時の電池内部の電流密度を模式的に示す図である。図3(a)に示すように、直流電流または低周波電流が電池内部を流れる際には、電流は正極、負極、および電界液で、一様またはそれに近い状態で流れることになる。 According to the high frequency generator 10A described above, a high frequency current of 100 kHz or more is generated inside the lithium ion battery 12. Figure 3(a) is a diagram that shows a schematic diagram of the current density inside the battery when a low frequency current flows, and Figure 3(b) is a diagram that shows a schematic diagram of the current density inside the battery when a high frequency current flows. As shown in Figure 3(a), when a direct current or a low frequency current flows inside the battery, the current flows uniformly or nearly uniformly in the positive electrode, negative electrode, and electrolyte.

一方、図3(b)に示すように、本実施形態の高周波発生装置10Aにより、リチウムイオン電池12の内部に高周波電流が流れた時の電流密度は、直流電流または低周波電流が流れた時の電流密度とは状態が異なっている。図3(b)に示すように、高周波電流が電池内部を流れる際には、導電率σの高い正極、負極の活物質層では表皮効果により、電流が活物質層の端に集中することになる。一方、電解液(セパレータ)部では導電率σが低いため、表皮効果がほとんど現れず(または表皮効果が緩和されて)、電流が電解液部を均一またはそれに近い状態で流れることになる。このような導電率σの差により、活物質層と電界液の界面では、活物質層の端を流れていた電流が面方向に拡散して均一に流れることになる。つまり、活物質層と電界液の界面で面方向に電流を流すことができる。 On the other hand, as shown in FIG. 3(b), when a high-frequency current flows inside the lithium-ion battery 12 by the high-frequency generator 10A of this embodiment, the current density is different from the current density when a direct current or low-frequency current flows. As shown in FIG. 3(b), when a high-frequency current flows inside the battery, the current is concentrated at the edge of the active material layer due to the skin effect in the active material layers of the positive and negative electrodes, which have a high conductivity σ. On the other hand, since the conductivity σ is low in the electrolyte (separator) part, the skin effect is hardly observed (or the skin effect is alleviated), and the current flows uniformly or nearly so in the electrolyte part. Due to such a difference in conductivity σ, the current that flowed at the edge of the active material layer at the interface between the active material layer and the electrolyte is diffused in the surface direction and flows uniformly. In other words, a current can be passed in the surface direction at the interface between the active material layer and the electrolyte.

電池分極は、面方向での電流密度分布を偏在化させ、これによりポテンシャルが場所によって異なり、リチウム析出などを発生させる。本実施形態の高周波発生装置10Aによれば、高周波電流により面方向に電流を流すことができるため、分極を緩和、抑制することができる。分極の抑制により、電池の出力向上、リチウム析出の抑制を期待することができる Battery polarization causes the current density distribution in the surface direction to become uneven, which causes the potential to vary depending on the location, resulting in lithium precipitation. With the high-frequency generator 10A of this embodiment, a high-frequency current can be used to flow in the surface direction, which can alleviate and suppress polarization. By suppressing polarization, it is expected that the battery output will be improved and lithium precipitation will be suppressed.

なお、上記の作用効果は、以降説明する他の実施形態の高周波発生装置10B~10D(図4~6)でも得られるものである。また、図7、8を用いて説明する、充電電流または放電電流に高周波電流を重畳させる形態においても得られるものである。 The above-mentioned effects can also be obtained with the other embodiments of the high-frequency generators 10B to 10D (Figs. 4 to 6) described below. They can also be obtained with the configuration in which a high-frequency current is superimposed on a charging current or a discharging current, as described with reference to Figs. 7 and 8.

<第2実施形態>
次に、第2実施形態の高周波発生装置10Bについて説明する。図4は、第2実施形態の高周波発生装置10Bの構成を示す図である。第2実施形態は、第1実施形態とは異なり、外部から高周波信号を挿入するものである。第2実施形態の電流Iresは、第1実施形態とは異なり、高周波電流の振幅が維持されるもの(減衰しないもの)である。
Second Embodiment
Next, a radio frequency generator 10B according to a second embodiment will be described. Fig. 4 is a diagram showing the configuration of a radio frequency generator 10B according to the second embodiment. The second embodiment differs from the first embodiment in that a radio frequency signal is inserted from the outside. The current Ires in the second embodiment differs from the first embodiment in that the amplitude of the radio frequency current is maintained (is not attenuated).

図4に示すように、高周波発生装置10Bは、交流発生回路14Bと制御装置15Bを備える。交流発生回路14Bは、2つのキャパシタ27、29と交流発生装置28を備える。交流発生装置28は、正弦波、矩形波(方形波)、または三角波のいずれかの電流をリチウムイオン電池12に印加する信号発生器である。 As shown in FIG. 4, the high frequency generator 10B includes an AC generating circuit 14B and a control device 15B. The AC generating circuit 14B includes two capacitors 27 and 29 and an AC generating device 28. The AC generating device 28 is a signal generator that applies a current of either a sine wave, a rectangular wave (square wave), or a triangular wave to the lithium ion battery 12.

キャパシタ27の一端はリチウムイオン電池12の正極に接続され、他端は交流発生装置28の一端に接続されている。交流発生装置28の他端は、キャパシタ29の一端に接続され、キャパシタ29の他端は、リチウムイオン電池12の負極に接続されている。 One end of the capacitor 27 is connected to the positive electrode of the lithium ion battery 12, and the other end is connected to one end of the AC generator 28. The other end of the AC generator 28 is connected to one end of the capacitor 29, and the other end of the capacitor 29 is connected to the negative electrode of the lithium ion battery 12.

制御装置15Bは、交流発生装置28を制御する。具体的には、制御装置15Bは、交流発生装置28から発生させる信号の態様(正弦波、矩形波、三角波等)、振幅、周波数、信号を印加する時間の長さ、信号を印加する頻度等を制御する。制御装置15Bは、100kHz以上の高周波電流がリチウムイオン電池12に印加されるように、交流発生装置28を制御するとよい。以上説明した第2実施形態においても、第1実施形態と同様の作用効果を得ることができる。 The control device 15B controls the AC generator 28. Specifically, the control device 15B controls the form (sine wave, rectangular wave, triangular wave, etc.) of the signal generated by the AC generator 28, the amplitude, the frequency, the length of time the signal is applied, the frequency with which the signal is applied, etc. The control device 15B preferably controls the AC generator 28 so that a high-frequency current of 100 kHz or more is applied to the lithium-ion battery 12. In the second embodiment described above, the same effects as in the first embodiment can be obtained.

<第3実施形態>
次に、第3実施形態の高周波発生装置10Cについて説明する。図5は、第3実施形態の高周波発生装置10Cの構成を示す図である。高周波発生装置10Cは、交流発生回路14Cと制御装置15Cを備える。交流発生回路14Cは、4つのインダクタ30と、4つのスイッチング素子31と、4つのキャパシタ34と、4つのスイッチング素子35と、1つの抵抗素子32と、1つのスイッチング素子36を備える。
Third Embodiment
Next, a high frequency generator 10C according to a third embodiment will be described. Fig. 5 is a diagram showing the configuration of the high frequency generator 10C according to the third embodiment. The high frequency generator 10C includes an AC generating circuit 14C and a control device 15C. The AC generating circuit 14C includes four inductors 30, four switching elements 31, four capacitors 34, four switching elements 35, one resistor element 32, and one switching element 36.

4つのインダクタ30は、L(インダクタンス)が2の累乗倍で異なっており、各インダクタ30に直列に接続されたスイッチング素子31をともなって、並列に接続されている。4つのキャパシタ34は、C(静電容量)が2の累乗倍で異なっており、各キャパシタ34に直列に接続されたスイッチング素子35をともなって、並列に接続されている。 The four inductors 30 have L (inductance) different by a power of 2 and are connected in parallel with a switching element 31 connected in series to each inductor 30. The four capacitors 34 have C (capacitance) different by a power of 2 and are connected in parallel with a switching element 35 connected in series to each capacitor 34.

各インダクタ30の一端はリチウムイオン電池12の正極に接続され、他端はスイッチング素子31を介して各キャパシタ34の一端に接続されている。各キャパシタ34の他端は、スイッチング素子35を介してスイッチング素子36の一端に接続されている。スイッチング素子36の他端は、リチウムイオン電池12の負極に接続されている。抵抗素子32は、キャパシタ34とスイッチング素子35からなる直列回路に、並列接続されている。 One end of each inductor 30 is connected to the positive electrode of the lithium ion battery 12, and the other end is connected to one end of each capacitor 34 via a switching element 31. The other end of each capacitor 34 is connected to one end of a switching element 36 via a switching element 35. The other end of the switching element 36 is connected to the negative electrode of the lithium ion battery 12. The resistive element 32 is connected in parallel to the series circuit consisting of the capacitor 34 and the switching element 35.

制御装置15Cは、4つのスイッチング素子31と、4つのスイッチング素子35と、1つのスイッチング素子36を制御する。具体的には、制御装置15Cは、4つのスイッチング素子31の1つ以上を選択的にオンにして、かつ、4つのスイッチング素子35の1つ以上を選択的にオンにする。その後、制御装置15Cは、第1実施形態のスイッチング素子26の制御(図2参照)と同様に、スイッチング素子36(図5)を繰り返しパルス的に導通させる制御を行う。 The control device 15C controls the four switching elements 31, the four switching elements 35, and one switching element 36. Specifically, the control device 15C selectively turns on one or more of the four switching elements 31, and selectively turns on one or more of the four switching elements 35. Thereafter, the control device 15C controls the switching element 36 (FIG. 5) to conduct in a repeated pulsed manner, similar to the control of the switching element 26 in the first embodiment (see FIG. 2).

この実施形態によれば、各スイッチング素子31、35のオン/オフのパターンにより、インダクタ30とキャパシタ34それぞれの合成インピーダンスを変化させることができる。様々な共振周波数の減衰振動電流Iresを、リチウムイオン電池12に印加することができる。共振周波数は、インダクタ30とキャパシタ34のそれぞれの合成インピーダンスから決定され、電流振幅はインダクタ30の合成インピーダンスによって決定される。なお、制御装置15Cは、100kHz以上の高周波電流がリチウムイオン電池12に印加されるように、スイッチング素子31、35を制御するとよい。制御装置15Cは、スイッチング素子36(共振用スイッチ)のオン/オフの周期を変えることで、トータルで流す電流量を調整することができる。 According to this embodiment, the composite impedance of the inductor 30 and the capacitor 34 can be changed by the on/off pattern of each switching element 31, 35. A damped oscillatory current Ires of various resonance frequencies can be applied to the lithium ion battery 12. The resonance frequency is determined from the composite impedance of the inductor 30 and the capacitor 34, and the current amplitude is determined by the composite impedance of the inductor 30. The control device 15C may control the switching elements 31, 35 so that a high-frequency current of 100 kHz or more is applied to the lithium ion battery 12. The control device 15C can adjust the total amount of current flow by changing the on/off cycle of the switching element 36 (resonance switch).

以上説明した第3実施形態においても、第1実施形態と同様の作用効果を得ることができる。なお、以上説明した実施形態では、インダクタ30とキャパシタ34はそれぞれ、4つ並列接続されていたが、並列接続する数は4つ以外であってもよい。 The third embodiment described above can also achieve the same effects as the first embodiment. Note that in the above-described embodiment, four inductors 30 and four capacitors 34 are connected in parallel, but the number of inductors 30 and capacitors 34 connected in parallel may be other than four.

<第4実施形態>
次に、第4実施形態の高周波発生装置10Dについて説明する。図6は、第4実施形態の高周波発生装置10Dの構成を示す図である。以上で説明した第3実施形態では、スイッチング素子31,35を用いて交流発生回路14Cのインダクタンスと静電容量を変化させていたが、第4実施形態では、端子間電圧で容量が変化する可変容量キャパシタ(バリキャップ)50、52を用いて、交流発生回路14Dのインダクタンスと静電容量を変化させる。
Fourth Embodiment
Next, a high frequency generator 10D according to a fourth embodiment will be described. Fig. 6 is a diagram showing the configuration of the high frequency generator 10D according to the fourth embodiment. In the third embodiment described above, the inductance and capacitance of the AC generating circuit 14C are changed using the switching elements 31 and 35, but in the fourth embodiment, the inductance and capacitance of the AC generating circuit 14D are changed using variable capacitance capacitors (varicaps) 50 and 52 whose capacitance changes with the voltage between their terminals.

図6に示すように、高周波発生装置10Dは、交流発生回路14Dと制御装置15Dを備える。交流発生回路14Dは、インダクタ40と、抵抗素子42と、スイッチング素子46と、2つの可変容量キャパシタ50、52と、2つの電源60、62を備える。 As shown in FIG. 6, the high frequency generator 10D includes an AC generating circuit 14D and a control device 15D. The AC generating circuit 14D includes an inductor 40, a resistive element 42, a switching element 46, two variable capacitors 50 and 52, and two power sources 60 and 62.

インダクタ40の一端はリチウムイオン電池12の正極に接続され、他端は抵抗素子42の一端に接続されている。抵抗素子42の他端は、スイッチング素子46の一端に接続され、スイッチング素子46の他端は、リチウムイオン電池12の負極に接続されている。インダクタ40には可変容量キャパシタ50が並列接続されている。抵抗素子42には可変容量キャパシタ52が並列接続されている。可変容量キャパシタ50には、その端子間に電圧を印加する電源60が接続されている。可変容量キャパシタ52には、その端子間に電圧を印加する電源62が接続されている。 One end of the inductor 40 is connected to the positive electrode of the lithium ion battery 12, and the other end is connected to one end of a resistive element 42. The other end of the resistive element 42 is connected to one end of a switching element 46, and the other end of the switching element 46 is connected to the negative electrode of the lithium ion battery 12. A variable capacitor 50 is connected in parallel to the inductor 40. A variable capacitor 52 is connected in parallel to the resistive element 42. A power supply 60 is connected to the variable capacitor 50, which applies a voltage between its terminals. A power supply 62 is connected to the variable capacitor 52, which applies a voltage between its terminals.

制御装置15Dは、2つの電源60、62と、スイッチング素子46を制御する。具体的には、制御装置15Dは、電源60により可変容量キャパシタ50の端子間電圧を変化させて可変容量キャパシタ50の静電容量を調整し、電源62により可変容量キャパシタ52の端子間電圧を変化させて可変容量キャパシタ52の静電容量を調整する。その後、制御装置15Dは、第1実施形態のスイッチング素子26の制御(図2参照)と同様に、スイッチング素子46(図6)を繰り返しパルス的に導通させる制御を行う。 The control device 15D controls the two power sources 60, 62 and the switching element 46. Specifically, the control device 15D adjusts the capacitance of the variable capacitor 50 by changing the terminal voltage of the variable capacitor 50 using the power source 60, and adjusts the capacitance of the variable capacitor 52 by changing the terminal voltage of the variable capacitor 52 using the power source 62. Thereafter, the control device 15D controls the switching element 46 (FIG. 6) to conduct in a repeated pulsed manner, similar to the control of the switching element 26 in the first embodiment (see FIG. 2).

この実施形態によれば、インダクタ40と並列に接続された可変容量キャパシタ50の静電容量の値によって、LC並列回路の合成インピーダンスが変化するため、交流発生回路14Dのインダクタンスの値を変化させることができる。なお、制御装置15Dは、100kHz以上の高周波電流(減衰振動電流Ires)がリチウムイオン電池12に印加されるように、2つの可変容量キャパシタ50、52の静電容量を制御するとよい。交流発生回路14Dは、L(インダクタ40のインダクタンス)、C1(可変容量キャパシタ50の静電容量)の共振周波数が、L、C2(可変容量キャパシタ52の静電容量)の共振周波数よりも高い値となるC1の範囲で使用するとよい。以上説明した第4実施形態においても、第1実施形態と同様の作用効果を得ることができる。 According to this embodiment, the combined impedance of the LC parallel circuit changes depending on the capacitance of the variable capacitor 50 connected in parallel with the inductor 40, so that the inductance of the AC generating circuit 14D can be changed. The control device 15D may control the capacitance of the two variable capacitors 50 and 52 so that a high-frequency current (damped oscillatory current Ires) of 100 kHz or more is applied to the lithium-ion battery 12. The AC generating circuit 14D may be used in the range of C1 where the resonant frequency of L (inductance of the inductor 40) and C1 (capacitance of the variable capacitor 50) is higher than the resonant frequency of L and C2 (capacitance of the variable capacitor 52). The fourth embodiment described above can also achieve the same effects as the first embodiment.

<充放電装置と高周波発生装置の組み合わせ>
次に、充放電装置(電源又は負荷)が接続されたリチウムイオン電池12に、高周波発生装置10を適用した構成について説明する。図7は、充放電装置70と高周波発生装置10の組み合わせの例を示す図である。充放電装置70は、リチウムイオン電池12を使用する各種製品(電動車両、通信機器、情報機器等)の電源と負荷の部分を一体化して表したものである。充放電装置70は、リチウムイオン電池12の充電時は電源として機能し、リチウムイオン電池12の放電時は負荷として機能する。
<Combination of charge/discharge device and high frequency generator>
Next, a configuration in which the high frequency generator 10 is applied to the lithium ion battery 12 connected to a charge/discharge device (power source or load) will be described. Fig. 7 is a diagram showing an example of a combination of a charge/discharge device 70 and the high frequency generator 10. The charge/discharge device 70 is an integrated representation of the power source and load of various products (electric vehicles, communication devices, information devices, etc.) that use the lithium ion battery 12. The charge/discharge device 70 functions as a power source when charging the lithium ion battery 12, and functions as a load when discharging the lithium ion battery 12.

高周波発生装置10は、以上で説明した第1~4実施形態の高周波発生装置10A~10D(図1、4~6)のいずれか1つである。なお、図7では、充放電装置70と高周波発生装置10が分離されている。これは、既存の充放電装置70に新たな機能として、高周波発生装置10を追加した形態を表している。充放電装置70は、リチウムイオン電池12に並列接続され、高周波発生装置10も、リチウムイオン電池12に並列接続されている。なお、図9に示すように、充放電装置80の中に高周波発生装置10を組み込んで、それらを一体化した構成としてもよい。 The high frequency generator 10 is any one of the high frequency generators 10A to 10D (FIGS. 1, 4 to 6) of the first to fourth embodiments described above. In FIG. 7, the charge/discharge device 70 and the high frequency generator 10 are separated. This shows a configuration in which the high frequency generator 10 is added as a new function to the existing charge/discharge device 70. The charge/discharge device 70 is connected in parallel to the lithium ion battery 12, and the high frequency generator 10 is also connected in parallel to the lithium ion battery 12. As shown in FIG. 9, the high frequency generator 10 may be incorporated into the charge/discharge device 80 to form an integrated configuration.

ここで、リチウムイオン電池12の正極、負極を流れる電池電流Ib(図7)について説明する。図8には、リチウムイオン電池12の充電時の電池電流Ibの一例が示されている。図8に示すように、リチウムイオン電池12の充電時において、電池電流Ibは、直流の充電電流に、高周波発生装置10による高周波電流(交流電流)が重畳した状態となる。また、図示されていないが、リチウムイオン電池12の放電時において、電池電流Ibは、直流の放電電流に、高周波発生装置10による高周波電流(交流電流)が重畳した状態となる。このような直流電流でオフセットされた高周波電流を用いても、リチウムイオン電池12の分極を抑制することができる。 Here, the battery current Ib (FIG. 7) flowing through the positive and negative electrodes of the lithium ion battery 12 will be described. FIG. 8 shows an example of the battery current Ib when the lithium ion battery 12 is being charged. As shown in FIG. 8, when the lithium ion battery 12 is being charged, the battery current Ib is in a state in which a high-frequency current (AC current) generated by the high-frequency generator 10 is superimposed on a DC charging current. Although not shown, when the lithium ion battery 12 is being discharged, the battery current Ib is in a state in which a high-frequency current (AC current) generated by the high-frequency generator 10 is superimposed on a DC discharging current. Even when such a high-frequency current offset by a DC current is used, the polarization of the lithium ion battery 12 can be suppressed.

なお、高周波発生装置10は、充電電流または放電電流の大きさに応じて、高周波電流の各種パラメータ(振幅、周波数、高周波電流を印加する時間、高周波電流を印加する頻度等)を変化させてもよい。この場合、高周波発生装置10の制御装置15A~15D(図1、4~6、以下、制御装置15と記す)は、充放電装置70から充電電流Ibcおよび放電電流Ibd(いずれも直流)の値を受け取り、以下のように交流発生回路14A~14D(図1、4~6、以下、交流発生回路14と記す)を制御するとよい。 The high frequency generator 10 may change various parameters of the high frequency current (amplitude, frequency, time for applying the high frequency current, frequency of applying the high frequency current, etc.) according to the magnitude of the charging current or discharging current. In this case, the control devices 15A-15D (Figs. 1, 4-6, hereafter referred to as control device 15) of the high frequency generator 10 receive the values of the charging current Ibc and the discharging current Ibd (both DC) from the charging/discharging device 70, and control the AC generating circuits 14A-14D (Figs. 1, 4-6, hereafter referred to as AC generating circuits 14) as follows.

制御装置15は、リチウムイオン電池12の充電電流Ibcが大きい場合(Ibc=Ibc_1)には、それが小さい場合(Ibc=Ibc_2、Ibc_2<Ibc_1)に比べて、高周波電流の振幅が大きくなるように、交流発生回路14を制御する。また、制御装置15は、リチウムイオン電池12の放電電流Ibdが大きい場合(Ibd=Ibd_1)には、それが小さい場合(Ibd=Ibd_2、Ibd_2<Ibd_1)に比べて、高周波電流の振幅が大きくなるように、交流発生回路14を制御する。 When the charging current Ibc of the lithium ion battery 12 is large (Ibc = Ibc_1), the control device 15 controls the AC generating circuit 14 so that the amplitude of the high frequency current is larger than when the charging current Ibc is small (Ibc = Ibc_2, Ibc_2 < Ibc_1). Also, when the discharging current Ibd of the lithium ion battery 12 is large (Ibd = Ibd_1), the control device 15 controls the AC generating circuit 14 so that the amplitude of the high frequency current is larger than when the discharging current Ibd is small (Ibd = Ibd_2, Ibd_2 < Ibd_1).

制御装置15は、リチウムイオン電池12の充電電流Ibcが大きい場合には、それが小さい場合に比べて、高周波電流の周波数が増加するように、交流発生回路14を制御する。また、制御装置15は、リチウムイオン電池12の放電電流Ibdが大きい場合には、それが小さい場合に比べて、高周波電流の周波数が増加するように、交流発生回路14を制御する。 The control device 15 controls the AC generating circuit 14 so that when the charging current Ibc of the lithium ion battery 12 is large, the frequency of the high frequency current is increased compared to when the charging current Ibc is small. The control device 15 also controls the AC generating circuit 14 so that when the discharging current Ibd of the lithium ion battery 12 is large, the frequency of the high frequency current is increased compared to when the discharging current Ibd is small.

制御装置15は、リチウムイオン電池12の充電電流Ibcが大きい場合には、それが小さい場合に比べて、高周波電流を印加する時間が増加するように、交流発生回路14を制御する。また、制御装置15は、リチウムイオン電池12の放電電流Ibdが大きい場合には、それが小さい場合に比べて、高周波電流を印加する時間が増加するように、交流発生回路14を制御する。 When the charging current Ibc of the lithium ion battery 12 is large, the control device 15 controls the AC generating circuit 14 so that the time for which the high frequency current is applied is increased compared to when the charging current Ibc is small. In addition, when the discharging current Ibd of the lithium ion battery 12 is large, the control device 15 controls the AC generating circuit 14 so that the time for which the high frequency current is applied is increased compared to when the discharging current Ibd is small.

制御装置15は、リチウムイオン電池12の充電電流Ibcが大きい場合には、それが小さい場合に比べて、高周波電流を印加する頻度が増加するように、交流発生回路14を制御する。また、制御装置15は、リチウムイオン電池12の放電電流Ibdが大きい場合には、それが小さい場合に比べて、高周波電流を印加する頻度が増加するように、交流発生回路14を制御する。 The control device 15 controls the AC generating circuit 14 so that when the charging current Ibc of the lithium ion battery 12 is large, the frequency of applying high-frequency current increases compared to when the charging current Ibc is small. The control device 15 also controls the AC generating circuit 14 so that when the discharging current Ibd of the lithium ion battery 12 is large, the frequency of applying high-frequency current increases compared to when the discharging current Ibd is small.

なお、以上説明した充電電流または放電電流の大きさに応じた高周波電流の制御は、全て実行されなくてもよく、選択的に1つ以上実行されてよい。上記した充電電流または放電電流の大きさに応じた高周波電流の制御によれば、リチウムイオン電池12の分極を効果的に抑制することができる。 Note that the above-described high-frequency current control according to the magnitude of the charging current or discharging current does not have to be performed in its entirety, and one or more of them may be selectively performed. By controlling the high-frequency current according to the magnitude of the charging current or discharging current as described above, polarization of the lithium-ion battery 12 can be effectively suppressed.

<付記>
以上説明した各実施形態では、リチウムイオン電池12に100kHz以上の高周波電流(交流電流)が印加されるようにした。リチウムイオン電池12に印加する高周波電流としては、一例として100kHz~30MHzであってよい。しかし、高周波電流の周波数の上限は、30MHzに限られず、それよりも低い又は高い周波数であってもよい。
<Additional Notes>
In each of the embodiments described above, a high-frequency current (AC current) of 100 kHz or more is applied to the lithium-ion battery 12. As an example, the high-frequency current applied to the lithium-ion battery 12 may be 100 kHz to 30 MHz. However, the upper limit of the frequency of the high-frequency current is not limited to 30 MHz, and may be a frequency lower or higher than that.

[本願発明の構成]
構成1:
リチウムイオン電池の正極と負極に接続された交流発生回路と、
前記リチウムイオン電池に100kHz以上の交流電流が印加されるように、前記交流発生回路を制御する制御装置と、を備える、
ことを特徴とするリチウムイオン電池の分極抑制装置。
構成2:
構成1に記載の分極抑制装置であって、
前記交流発生回路は、
前記リチウムイオン電池の充電時又は放電時の直流電流に前記交流電流を重畳させる、
ことを特徴とするリチウムイオン電池の分極抑制装置。
構成3:
構成2に記載の分極抑制装置であって、
前記制御装置は、
前記リチウムイオン電池の充電電流又は放電電流が大きい場合には、それが小さい場合に比べて、前記交流電流の振幅が大きくなるように、前記交流発生回路を制御する、
ことを特徴とするリチウムイオン電池の分極抑制装置。
構成4:
構成2に記載の分極抑制装置であって、
前記制御装置は、
前記リチウムイオン電池の充電電流又は放電電流が大きい場合には、それが小さい場合に比べて、前記交流電流の周波数が増加するように、前記交流発生回路を制御する、
ことを特徴とするリチウムイオン電池の分極抑制装置。
構成5:
構成2に記載の分極抑制装置であって、
前記制御装置は、
前記リチウムイオン電池の充電電流又は放電電流が大きい場合には、それが小さい場合に比べて、前記交流電流を印加する時間が増加するように、前記交流発生回路を制御する、
ことを特徴とするリチウムイオン電池の分極抑制装置。
構成6:
構成2に記載の分極抑制装置であって、
前記制御装置は、
前記リチウムイオン電池の充電電流又は放電電流が大きい場合には、それが小さい場合に比べて、前記交流電流を印加する頻度が増加するように、前記交流発生回路を制御する、
ことを特徴とするリチウムイオン電池の分極抑制装置。
構成7:
構成1、2または6に記載の分極抑制装置であって、
前記交流発生回路は、
コイル、キャパシタ、及びスイッチング素子の直列回路を含み、前記直列回路により規定される共振周波数の電流を前記リチウムイオン電池に印加するように構成され、
前記制御装置は、前記スイッチング素子のオン/オフを制御する、
ことを特徴とするリチウムイオン電池の分極抑制装置。
構成8:
構成1~6のいずれか1つに記載の分極抑制装置であって、
前記交流発生回路は、
前記リチウムイオン電池に、正弦波、矩形波、または三角波のいずれかの電流を印加する回路である、
ことを特徴とするリチウムイオン電池の分極抑制装置。
[Configuration of the present invention]
Configuration 1:
An AC generating circuit connected to the positive and negative electrodes of the lithium ion battery;
A control device that controls the AC generating circuit so that an AC current of 100 kHz or more is applied to the lithium ion battery.
A polarization suppression device for a lithium ion battery.
Configuration 2:
2. The polarization suppression device according to claim 1,
The AC generating circuit includes:
The AC current is superimposed on a DC current during charging or discharging of the lithium ion battery.
A polarization suppression device for a lithium ion battery.
Configuration 3:
The polarization suppression device according to configuration 2,
The control device includes:
When the charging current or discharging current of the lithium ion battery is large, the AC generating circuit is controlled so that the amplitude of the AC current is larger than when the charging current or discharging current of the lithium ion battery is small.
A polarization suppression device for a lithium ion battery.
Configuration 4:
The polarization suppression device according to configuration 2,
The control device includes:
When the charging current or discharging current of the lithium ion battery is large, the AC generating circuit is controlled so that the frequency of the AC current is increased compared to when the charging current or discharging current of the lithium ion battery is small.
A polarization suppression device for a lithium ion battery.
Configuration 5:
The polarization suppression device according to configuration 2,
The control device includes:
When the charging current or discharging current of the lithium ion battery is large, the AC generating circuit is controlled so that the time for applying the AC current is increased compared to when the charging current or discharging current of the lithium ion battery is small.
A polarization suppression device for a lithium ion battery.
Configuration 6:
The polarization suppression device according to configuration 2,
The control device includes:
When the charging current or discharging current of the lithium ion battery is large, the AC generating circuit is controlled so as to apply the AC current more frequently than when the charging current or discharging current of the lithium ion battery is small.
A polarization suppression device for a lithium ion battery.
Configuration 7:
A polarization suppression device according to any one of claims 1 to 6,
The AC generating circuit includes:
The resonant frequency of the series circuit is determined by the series circuit, and the resonant frequency of the series circuit is determined by the series circuit.
The control device controls the on/off of the switching element.
A polarization suppression device for a lithium ion battery.
Configuration 8:
A polarization suppression device according to any one of configurations 1 to 6,
The AC generating circuit includes:
A circuit that applies a sine wave, a square wave, or a triangular wave current to the lithium ion battery.
A polarization suppression device for a lithium ion battery.

10,10A,10B,10C,10D 分極抑制装置(高周波発生装置,高周波電流発生装置)、12 リチウムイオン電池、14,14A,14B,14C,14D 交流発生回路、15,15A,15B,15C,15D 制御装置、20 インダクタ(コイル)、22 抵抗素子、24 キャパシタ、26 スイッチング素子、27 キャパシタ、28 交流発生装置、29 キャパシタ、30 インダクタ(コイル)、31 スイッチング素子、32 抵抗素子、34 キャパシタ、35,36 スイッチング素子、40 インダクタ(コイル)、42 抵抗素子、46 スイッチング素子、50,52 可変容量キャパシタ、60,62 電源、70,80 充放電装置。
10, 10A, 10B, 10C, 10D polarization suppression device (high frequency generator, high frequency current generator), 12 lithium ion battery, 14, 14A, 14B, 14C, 14D AC generating circuit, 15, 15A, 15B, 15C, 15D control device, 20 inductor (coil), 22 resistance element, 24 capacitor, 26 switching element, 27 capacitor, 28 AC generating device, 29 capacitor, 30 inductor (coil), 31 switching element, 32 resistance element, 34 capacitor, 35, 36 switching element, 40 inductor (coil), 42 resistance element, 46 switching element, 50, 52 variable capacitance capacitor, 60, 62 power source, 70, 80 charging/discharging device.

Claims (8)

リチウムイオン電池の正極と負極に接続された交流発生回路と、
前記リチウムイオン電池に100kHz以上の交流電流が印加されるように、前記交流発生回路を制御する制御装置と、を備える、
ことを特徴とするリチウムイオン電池の分極抑制装置。
An AC generating circuit connected to the positive and negative electrodes of the lithium ion battery;
A control device that controls the AC generating circuit so that an AC current of 100 kHz or more is applied to the lithium ion battery.
A polarization suppression device for a lithium ion battery.
請求項1に記載の分極抑制装置であって、
前記交流発生回路は、
前記リチウムイオン電池の充電時又は放電時の直流電流に前記交流電流を重畳させる、
ことを特徴とするリチウムイオン電池の分極抑制装置。
2. The polarization suppression device according to claim 1,
The AC generating circuit includes:
The AC current is superimposed on a DC current during charging or discharging of the lithium ion battery.
A polarization suppression device for a lithium ion battery.
請求項2に記載の分極抑制装置であって、
前記制御装置は、
前記リチウムイオン電池の充電電流又は放電電流が大きい場合には、それが小さい場合に比べて、前記交流電流の振幅が大きくなるように、前記交流発生回路を制御する、
ことを特徴とするリチウムイオン電池の分極抑制装置。
The polarization suppression device according to claim 2,
The control device includes:
When the charging current or discharging current of the lithium ion battery is large, the AC generating circuit is controlled so that the amplitude of the AC current is larger than when the charging current or discharging current of the lithium ion battery is small.
A polarization suppression device for a lithium ion battery.
請求項2に記載の分極抑制装置であって、
前記制御装置は、
前記リチウムイオン電池の充電電流又は放電電流が大きい場合には、それが小さい場合に比べて、前記交流電流の周波数が増加するように、前記交流発生回路を制御する、
ことを特徴とするリチウムイオン電池の分極抑制装置。
The polarization suppression device according to claim 2,
The control device includes:
When the charging current or discharging current of the lithium ion battery is large, the AC generating circuit is controlled so that the frequency of the AC current is increased compared to when the charging current or discharging current of the lithium ion battery is small.
A polarization suppression device for a lithium ion battery.
請求項2に記載の分極抑制装置であって、
前記制御装置は、
前記リチウムイオン電池の充電電流又は放電電流が大きい場合には、それが小さい場合に比べて、前記交流電流を印加する時間が増加するように、前記交流発生回路を制御する、
ことを特徴とするリチウムイオン電池の分極抑制装置。
The polarization suppression device according to claim 2,
The control device includes:
When the charging current or discharging current of the lithium ion battery is large, the AC generating circuit is controlled so that the time for applying the AC current is increased compared to when the charging current or discharging current of the lithium ion battery is small.
A polarization suppression device for a lithium ion battery.
請求項2に記載の分極抑制装置であって、
前記制御装置は、
前記リチウムイオン電池の充電電流又は放電電流が大きい場合には、それが小さい場合に比べて、前記交流電流を印加する頻度が増加するように、前記交流発生回路を制御する、
ことを特徴とするリチウムイオン電池の分極抑制装置。
The polarization suppression device according to claim 2,
The control device includes:
When the charging current or discharging current of the lithium ion battery is large, the AC generating circuit is controlled so as to apply the AC current more frequently than when the charging current or discharging current of the lithium ion battery is small.
A polarization suppression device for a lithium ion battery.
請求項1、2または6に記載の分極抑制装置であって、
前記交流発生回路は、
コイル、キャパシタ、及びスイッチング素子の直列回路を含み、前記直列回路により規定される共振周波数の電流を前記リチウムイオン電池に印加するように構成され、
前記制御装置は、前記スイッチング素子のオン/オフを制御する、
ことを特徴とするリチウムイオン電池の分極抑制装置。
A polarization suppression device according to claim 1, 2 or 6,
The AC generating circuit includes:
The resonant frequency of the series circuit is determined by the series circuit, and the resonant frequency of the series circuit is determined by the series circuit.
The control device controls the on/off of the switching element.
A polarization suppression device for a lithium ion battery.
請求項1~6のいずれか1つに記載の分極抑制装置であって、
前記交流発生回路は、
前記リチウムイオン電池に、正弦波、矩形波、または三角波のいずれかの電流を印加する回路である、
ことを特徴とするリチウムイオン電池の分極抑制装置。
The polarization suppression device according to any one of claims 1 to 6,
The AC generating circuit includes:
A circuit that applies a sine wave, a square wave, or a triangular wave current to the lithium ion battery.
A polarization suppression device for a lithium ion battery.
JP2022141991A 2022-09-07 2022-09-07 Polarization suppression device for lithium-ion batteries Active JP7597090B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022141991A JP7597090B2 (en) 2022-09-07 2022-09-07 Polarization suppression device for lithium-ion batteries

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022141991A JP7597090B2 (en) 2022-09-07 2022-09-07 Polarization suppression device for lithium-ion batteries

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2024037269A JP2024037269A (en) 2024-03-19
JP7597090B2 true JP7597090B2 (en) 2024-12-10

Family

ID=90300545

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022141991A Active JP7597090B2 (en) 2022-09-07 2022-09-07 Polarization suppression device for lithium-ion batteries

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7597090B2 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001006756A (en) 1999-06-18 2001-01-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd Method for detecting deterioration of electrochemical element, method for detecting remaining capacity, and charger and discharge control device using the same
JP2011040237A (en) 2009-08-08 2011-02-24 Gs Yuasa Corp Charging apparatus for lead-storage battery
JP2019021608A (en) 2017-07-20 2019-02-07 ゼジャン・ゴッドセンド・パワー・テクノロジー・カンパニー・リミテッド System and control device for charging and discharging lithium ion battery, and relevant method
CN109659637A (en) 2018-11-08 2019-04-19 北京交通大学 The lithium ion battery low-temperature charging method of alternating current-direct current superposition
JP2019146481A (en) 2016-02-05 2019-08-29 グァンドン オッポ モバイル テレコミュニケーションズ コーポレーション リミテッドGuangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp., Ltd. Terminal charging system, charging method, and power supply adapter
CN111162332A (en) 2019-12-20 2020-05-15 浙江大学 Pulse charging method based on characteristic frequency of power lithium ion battery
CN114567041A (en) 2022-03-09 2022-05-31 东风汽车集团股份有限公司 Charging method, device, equipment and storage medium

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001006756A (en) 1999-06-18 2001-01-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd Method for detecting deterioration of electrochemical element, method for detecting remaining capacity, and charger and discharge control device using the same
JP2011040237A (en) 2009-08-08 2011-02-24 Gs Yuasa Corp Charging apparatus for lead-storage battery
JP2019146481A (en) 2016-02-05 2019-08-29 グァンドン オッポ モバイル テレコミュニケーションズ コーポレーション リミテッドGuangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp., Ltd. Terminal charging system, charging method, and power supply adapter
JP2019021608A (en) 2017-07-20 2019-02-07 ゼジャン・ゴッドセンド・パワー・テクノロジー・カンパニー・リミテッド System and control device for charging and discharging lithium ion battery, and relevant method
CN109659637A (en) 2018-11-08 2019-04-19 北京交通大学 The lithium ion battery low-temperature charging method of alternating current-direct current superposition
CN111162332A (en) 2019-12-20 2020-05-15 浙江大学 Pulse charging method based on characteristic frequency of power lithium ion battery
CN114567041A (en) 2022-03-09 2022-05-31 东风汽车集团股份有限公司 Charging method, device, equipment and storage medium

Also Published As

Publication number Publication date
JP2024037269A (en) 2024-03-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6293090B2 (en) Power transfer method and apparatus using capacitive coupling
RU2538762C1 (en) Device of non-contact power supply
WO2014193254A1 (en) Modular generator for bipolar or unipolar pulses with correction of voltage decay integrated in power semiconductor modules
US20110292686A1 (en) Capacitor circuit and power conversion circuit
JP7218468B1 (en) Alternating current supply circuit for batteries
JP7597090B2 (en) Polarization suppression device for lithium-ion batteries
CN104407185B (en) Electric power alternating wave generator
RU93031929A (en) DEVICE FOR ELECTROIMPULSE TREATMENT AND DISINTEGRATION OF MATERIALS
CN207504783U (en) A kind of pulse voltage generating means
CN212628465U (en) System and apparatus for battery powered induction heating
JP2004533708A (en) Piezoelectric transformer and operation method
JP3728575B2 (en) Switching power supply with low loss snubber circuit
CN212063961U (en) Negative high-voltage pulse generator
JP3700288B2 (en) Method of using secondary battery and device using the method
Badescu Best operation strategies for piezoelectric vibration energy harvesters. III. Application to controllable inductance and capacitive loads
CN114414956B (en) Gas spark switch discharge experiment circuit and device
Saboor et al. Control Strategy for a Merged Switched-Capacitor Piezoelectric Resonator-Based DC-DC Converter Enabling Output Regulation at Fixed Frequency
JP6756285B2 (en) Resonant inverter
JP7241489B2 (en) Piezoelectric drive
RU2461120C1 (en) Current pulse series generator
US20170084441A1 (en) High-frequency voltage generator
US20230093902A1 (en) Method and device for increasing energy density
CN103123809B (en) For the device of storing frequencies and for storing the method with reading frequency
JPH06310775A (en) Piezoelectric transformer
RU2661344C2 (en) Radio transmitter high voltage power supply device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20231218

TRDD Decision of grant or rejection written
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20241023

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20241029

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20241111

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7597090

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150