2022-167411 リチウムイオンバッテリまたはリチウムイオンキャパシタの製造工程における充放電方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022167411

(43)【公開日】2022-11-04

(54)【発明の名称】リチウムイオンバッテリまたはリチウムイオンキャパシタの製造工程における充放電方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/44 20060101AFI20221027BHJP

   H01G 11/84 20130101ALI20221027BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20221027BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20221027BHJP

【ＦＩ】

H01M10/44 P

H01G11/84

H01M10/48 P

H02J7/00 Q

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021073184

(22)【出願日】2021-04-23

(71)【出願人】

【識別番号】598103705

【氏名又は名称】林田工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000394

【氏名又は名称】弁理士法人岡田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】林田 知也

【テーマコード（参考）】

5E078

5G503

5H030

【Ｆターム（参考）】

5E078LA01

5E078LA03

5G503AA01

5G503BA01

5G503BB02

5G503CA01

5G503CA11

5G503CB11

5G503EA05

5G503EA09

5H030AA10

5H030AS08

5H030BB01

5H030BB21

5H030FF22

5H030FF41

5H030FF42

5H030FF43

5H030FF44

5H030FF52

(57)【要約】

【課題】リチウムイオンバッテリまたはリチウムイオンキャパシタの製造工程における充放電を効率よく実施する方法を提供すること。
【解決手段】リチウムイオンバッテリ２に接続可能な商用電源６１と、リチウムイオンバッテリ２に接続可能となっており、かつ商用電源６１に電気的に並列に接続された充放電用リチウムイオンキャパシタ６２と、商用電源６１と充放電用リチウムイオンキャパシタ６２の並列の接続をいずれか一方に切り替え可能な切替部６３を有する充放電電源装置６０の切替部６３を商用電源６１側に切り替える。切り替えの後に、商用電源６１からリチウムイオンバッテリ２を充電する。充電の後に、充放電電源装置６０の切替部６３を充放電用リチウムイオンキャパシタ６２側に切り替える。切り替えの後に、充電されたリチウムイオンバッテリ２から充放電用リチウムイオンキャパシタ６２に放電する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

リチウムイオンバッテリまたはリチウムイオンキャパシタの製造工程における充放電方法であって、
前記リチウムイオンバッテリまたは前記リチウムイオンキャパシタに接続可能な商用電源と、前記リチウムイオンバッテリまたは前記リチウムイオンキャパシタに接続可能となっており、かつ前記商用電源に電気的に並列に接続された充放電用リチウムイオンキャパシタと、前記商用電源と前記充放電用リチウムイオンキャパシタの前記並列の前記接続をいずれか一方に切り替え可能な切替部と、を有する充放電電源装置の前記切替部を前記商用電源側に切り替え、
前記切り替えの後に、前記商用電源から前記リチウムイオンバッテリまたは前記リチウムイオンキャパシタを充電し、
前記充電の後に、前記充放電電源装置の前記切替部を前記充放電用リチウムイオンキャパシタ側に切り替え、
前記切り替えの後に、前記充電された前記リチウムイオンバッテリまたは前記リチウムイオンキャパシタから前記充放電用リチウムイオンキャパシタに放電するリチウムイオンバッテリまたはリチウムイオンキャパシタの製造工程における充放電方法。

【請求項2】

請求項１に記載のリチウムイオンバッテリまたはリチウムイオンキャパシタの製造工程における充放電方法であって、
前記リチウムイオンバッテリまたは前記リチウムイオンキャパシタの前記充電および前記放電を繰り返して行う場合、
前記放電の後に、蓄電された前記充放電用リチウムイオンキャパシタから前記リチウムイオンバッテリまたはリチウムイオンキャパシタを充電し、
前記充電の後に、前記充電された前記リチウムイオンバッテリまたは前記リチウムイオンキャパシタから前記充放電用リチウムイオンキャパシタに放電するリチウムイオンバッテリまたはリチウムイオンキャパシタの製造工程における充放電方法。

【請求項3】

請求項２に記載のリチウムイオンバッテリまたはリチウムイオンキャパシタの製造工程における充放電方法であって、
前記リチウムイオンバッテリまたは前記リチウムイオンキャパシタの充電可能容量と、前記充放電用リチウムイオンキャパシタの蓄電容量と、を計測可能な制御装置は、前記繰り返しの前記充電の途中において、前記リチウムイオンバッテリまたは前記リチウムイオンキャパシタの前記充電可能容量がゼロでなく、かつ前記充放電用リチウムイオンキャパシタの前記蓄電容量が適正電池残量になったことを判断すると、前記充放電電源装置の前記切替部を前記商用電源側に切り替え、
前記切り替えの後に、前記商用電源から前記リチウムイオンバッテリまたは前記リチウムイオンキャパシタを充電するリチウムイオンバッテリまたはリチウムイオンキャパシタの製造工程における充放電方法。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項に記載のリチウムイオンバッテリまたはリチウムイオンキャパシタの製造工程における充放電方法を備えたリチウムイオンバッテリまたはリチウムイオンキャパシタの充放電システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、リチウムイオンバッテリまたはリチウムイオンキャパシタの製造工程における充放電方法に関する。

【背景技術】

【0002】

車載用のリチウムイオンバッテリは、その製造工程において、活性化のために検査充放電（少なくとも１回の充電と放電）を必要とする（特許文献１参照）。この検査充放電は、リチウムイオンバッテリを商用電源に接続した状態で行われる。そのため、検査充放電の充電において、商用電源から電力を必要としている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０－２０９２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、上述した特許文献１の技術では、検査充放電の放電によって放出された電力は商用電源に戻され一部が回生されている。そのため、リチウムイオンバッテリの検査充放電を繰り返し行う場合（同一のリチウムイオンバッテリに対して検査充放電を繰り返し行う場合、または１回の検査充放電を異なるリチウムイオンバッテリに対して繰り返し行う場合）、その都度、商用電源から新たな電力を必要としていた。そこで、リチウムイオンバッテリまたはリチウムイオンキャパシタの製造工程における充放電を効率よく実施する方法が従来求められていた。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の１つの特徴であるリチウムイオンバッテリまたはリチウムイオンキャパシタの製造工程における充放電方法は、まず、リチウムイオンバッテリまたはリチウムイオンキャパシタに接続可能な商用電源と、リチウムイオンバッテリまたはリチウムイオンキャパシタに接続可能となっており、かつ商用電源に電気的に並列に接続された充放電用リチウムイオンキャパシタと、商用電源と充放電用リチウムイオンキャパシタの並列の接続をいずれか一方に切り替え可能な切替部を有する充放電電源装置の切替部を商用電源側に切り替える。切り替えの後に、商用電源からリチウムイオンバッテリまたはリチウムイオンキャパシタを充電する。充電の後に、充放電電源装置の切替部を充放電用リチウムイオンキャパシタ側に切り替える。切り替えの後に、充電されたリチウムイオンバッテリまたはリチウムイオンキャパシタから充放電用リチウムイオンキャパシタに放電する。

【0006】

そのため、充電されたリチウムイオンバッテリまたはリチウムイオンキャパシタからの電力を充放電用リチウムイオンキャパシタに蓄電できる。したがって、繰り返して、リチウムイオンバッテリまたはリチウムイオンキャパシタの充電および放電を行う場合、商用電源からでなく、蓄電された充放電用リチウムイオンキャパシタからリチウムイオンバッテリまたはリチウムイオンキャパシタを充電できる。結果として、２回目以降の検査充放電において、商用電源からの電力を必要としない。かくして、リチウムイオンバッテリまたはリチウムイオンキャパシタの製造工程における充放電を効率よく実施できる。

【0007】

本開示の他の特徴において、リチウムイオンバッテリまたはリチウムイオンキャパシタの充電および放電を繰り返して行う場合、まず、放電の後に、蓄電された充放電用リチウムイオンキャパシタからリチウムイオンバッテリまたはリチウムイオンキャパシタを充電する。充電の後に、充電されたリチウムイオンバッテリまたはリチウムイオンキャパシタから充放電用リチウムイオンキャパシタに放電する。

【0008】

そのため、同一のリチウムイオンバッテリまたはリチウムイオンキャパシタに対して充電および放電を繰り返して行う場合、商用電源からでなく、蓄電された充放電用リチウムイオンキャパシタからリチウムイオンバッテリまたはリチウムイオンキャパシタを充電できる。したがって、繰り返しの充電および放電において、商用電源からの電力を必要としない。かくして、同一のリチウムイオンバッテリまたはリチウムイオンキャパシタにおいて検査充放電を繰り返して行う場合でも、リチウムイオンバッテリまたはリチウムイオンキャパシタの製造工程における充放電を効率よく実施できる。

【0009】

本開示の他の特徴において、リチウムイオンバッテリまたはリチウムイオンキャパシタの充電可能容量と、充放電用リチウムイオンキャパシタの蓄電容量を計測可能な制御装置は、繰り返しの充電の途中において、リチウムイオンバッテリまたはリチウムイオンキャパシタの充電可能容量がゼロでなく、かつ充放電用リチウムイオンキャパシタの蓄電容量が適正電池残量になったことを判断すると、充放電電源装置の切替部を商用電源側に切り替える。切り替えの後に、商用電源からリチウムイオンバッテリまたはリチウムイオンキャパシタを充電する。

【0010】

そのため、充放電用リチウムイオンキャパシタに蓄電されている電力が不足している場合でも、商用電源からリチウムイオンバッテリまたはリチウムイオンキャパシタを充電できる。

【0011】

本開示の他の特徴は、リチウムイオンバッテリまたはリチウムイオンキャパシタの製造工程における充放電方法を備えたリチウムイオンバッテリまたはリチウムイオンキャパシタの充放電システムである。そのため、この充放電方法をシステムとして構築できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施形態に係る充放電システムの全体構成図である。

【図2】図１の充放電システムのブロック図である。

【図3】実施形態に係る充放電システムのフロー図であり、検査充放電を１回行う場合のフロー図である。

【図4】図３において、検査充放電を繰り返して行う場合のフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

実施形態を、図１～４を参照して説明する。はじめに、図１を参照して、実施形態に係るリチウムイオンバッテリの充放電システム１の全体構成を説明する。充放電システム１は、棚１０と、搬入ライン２０と、搬出ライン３０と、搬送装置４０と、計測装置５０と、充放電電源装置６０とを制御装置７０を備えている。これらの電気的な構成として、図２に示すように、リチウムイオンバッテリ２と計測装置５０は、電気的に接続可能となっている。また、計測装置５０と充放電電源装置６０と制御装置７０は、互いが電気的に接続可能となっている。

【0014】

棚１０は、複数個（この例では、横１５×縦３＝４５個）の載置個所１１を備えている。複数個の載置個所１１には、リチウムイオンバッテリ２を載置可能となっている。載置されたリチウムイオンバッテリ２は、後述する計測装置５０に電気的に接続される。搬入ライン２０は、図示しない外部下流工程（リチウムイオンバッテリ２の一連の製造工程における下流工程）で製造されたリチウムイオンバッテリ２を搬入する装置である。

【0015】

外部下流工程から搬入ライン２０にリチウムイオンバッテリ２が載せられると、載せられたリチウムイオンバッテリ２を後述する搬送装置４０の搬送装置本体４２に載せて搬入できる。搬出ライン３０は、リチウムイオンバッテリ２を図示しない外部上流工程（リチウムイオンバッテリ２の一連の製造工程における上流工程）に搬出する装置である。後述する棚１０から搬送装置４０の搬送装置本体４２にリチウムイオンバッテリ２が載せられると、載せられたリチウムイオンバッテリ２を搬出ライン３０に載せて搬出できる。

【0016】

搬送装置４０は、棚１０と、搬入ライン２０と、搬出ライン３０とが繋がるようにリング状に配置されたレール４１と、リチウムイオンバッテリ２を載せてレール４１を移動する搬送装置本体４２とを備えている。計測装置５０は、棚１０の載置個所１１に載置されたリチウムイオンバッテリ２の電圧、電流、温度、充電可能容量等をリアルタイムに計測できる。

【0017】

充放電電源装置６０は、計測装置５０を介してリチウムイオンバッテリ２に接続可能な商用電源６１と、計測装置５０を介してリチウムイオンバッテリ２に接続可能となっており、かつ商用電源６１に電気的に並列に接続された充放電用リチウムイオンキャパシタ６２と、商用電源６１と充放電用リチウムイオンキャパシタ６２の並列の接続をいずれか一方に切り替え可能な切替部６３を備えている。この切り替えは、後述する制御装置７０からの処理に基づいて行われる。充放電電源装置６０は、充放電用リチウムイオンキャパシタ６２の蓄電容量を計測できる。また、商用電源６１と充放電用リチウムイオンキャパシタ６２は、電気的に直に接続されている。

【0018】

制御装置７０は、例えば、バッテリマネージメントユニットであって、プログラム等を記憶するメモリと、プログラムに基づいて各種機器を制御する演算処理装置を備えている。また、制御装置７０は、計測装置５０で計測されたリチウムイオンバッテリ２の電圧、電流、温度、充電可能容量等をリアルタイムに認識できる。また、制御装置７０は、充放電電源装置６０で計測された充放電用リチウムイオンキャパシタ６２の蓄電容量をリアルタイムに認識できる。充放電システム１は、このように構成されている。

【0019】

次に、図３を参照して、充放電システム１におけるリチウムイオンバッテリ２の検査充放電の方法を説明する。この説明にあたって、リチウムイオンバッテリ２の検査充放電を１回行う場合を説明する。まず、作業者（図示しない）は、外部下流工程で製造されたリチウムイオンバッテリ２を搬入ライン２０を介して搬送装置４０の搬送装置本体４２に載せる第１処理を実行する。次に、作業者は、載せたリチウムイオンバッテリ２を搬送装置４０の搬送装置本体４２を移動させて棚１０の所定の載置個所１１にリチウムイオンバッテリ２を載置させる第２処理を実行する。

【0020】

次に、制御装置７０は、載置されたリチウムイオンバッテリ２の電圧、電流、温度、充電可能容量等を計測する第３処理を実行する。次に、制御装置７０は、充放電電源装置６０の切替部６３を商用電源６１側に切り替える第４処理を実行する。次に、制御装置７０は、商用電源６１からリチウムイオンバッテリ２を充電する第５処理を実行する。

【0021】

次に、制御装置７０は、充放電電源装置６０の切替部６３を充放電用リチウムイオンキャパシタ６２側に切り替える第６処理を実行する。次に、制御装置７０は、充電されたリチウムイオンバッテリ２から充放電用リチウムイオンキャパシタ６２に放電する第７処理を実行する。次に、作業者は、放電されたリチウムイオンバッテリ２を搬送装置４０の搬送装置本体４２に載せる第８処理を実行する。

【0022】

次に、作業者は、載せたリチウムイオンバッテリ２を搬送装置４０の搬送装置本体４２を移動させて搬出ライン３０に載せる第９処理を実行する。このようにして、外部下流工程で製造されたリチウムイオンバッテリ２に対して活性化のために検査充放電を実施できる。また、検査充放電されたリチウムイオンバッテリ２を外部上流工程に搬出できる。

【0023】

なお、上述した検査充放電の説明において、同一のリチウムイオンバッテリ２に対して検査充放電を繰り返して行う場合がある。この場合、上述した第７処理と第８処理との間に下記の処理を入れ込んで実行する（図４参照）。制御装置７０は、第７処理の後に、蓄電された充放電用リチウムイオンキャパシタ６２からリチウムイオンバッテリ２を充電（再充電）する第７Ａ処理を実行する。次に、制御装置７０は、充電されたリチウムイオンバッテリ２から充放電用リチウムイオンキャパシタ６２に放電（再放電）する第７Ｂ処理を実行する。この再充電および再放電を予め決められた所定数だけ繰り返す。やがて、この繰り返しの再充電および再放電が完了すると、上述した第８処理を実行する。

【0024】

また、上述した第７Ａ処理の途中において、充放電用リチウムイオンキャパシタ６２に蓄電されている電力が不足する場合がある。その場合、制御装置７０は、リチウムイオンバッテリ２の充電可能容量がゼロでなく、かつ充放電用リチウムイオンキャパシタ６２の蓄電容量が適正電池残量（例えば、最大蓄電容量の３０％）になったことを判断すると、充放電電源装置６０の切替部６３を商用電源６１側に切り替える第７Ｃ処理を実行する。その後、制御装置７０は、第５処理を実行する。

【0025】

実施形態に係るリチウムイオンバッテリ２の製造工程における充放電方法は、上述した処理によって行われる。この充放電方法によれば、制御装置７０は、充放電電源装置６０の切替部６３を商用電源６１側に切り替える第４処理を実行する。次に、制御装置７０は、商用電源６１からリチウムイオンバッテリ２を充電する第５処理を実行する。次に、制御装置７０は、充放電電源装置６０の切替部６３を充放電用リチウムイオンキャパシタ６２側に切り替える第６処理を実行する。次に、制御装置７０は、充電されたリチウムイオンバッテリ２から充放電用リチウムイオンキャパシタ６２に放電する第７処理を実行する。そのため、充電されたリチウムイオンバッテリ２からの電力を充放電用リチウムイオンキャパシタ６２に蓄電できる。したがって、繰り返して、リチウムイオンバッテリ２の検査充放電を行う場合、商用電源６１からでなく、蓄電された充放電用リチウムイオンキャパシタ６２からリチウムイオンバッテリ２を充電できる。結果として、２回目以降の検査充放電において、商用電源６１からの電力を必要としない。かくして、リチウムイオンバッテリ２の製造工程における充放電を効率よく実施できる。

【0026】

また、この充放電方法によれば、同一のリチウムイオンバッテリ２に対して検査充放電を繰り返して行う場合、上述した第７処理と第８処理との間に下記の処理を入れ込んで実行する。制御装置７０は、第７処理の後に、蓄電された充放電用リチウムイオンキャパシタ６２からリチウムイオンバッテリ２を充電（再充電）する第７Ａ処理を実行する。次に、制御装置７０は、充電されたリチウムイオンバッテリ２から充放電用リチウムイオンキャパシタ６２に放電（再放電）する第７Ｂ処理を実行する。この再充電および再放電を予め決められた所定数だけ繰り返す。やがて、この繰り返しの再充電および再放電が完了すると、上述した第８処理を実行する。そのため、同一のリチウムイオンバッテリ２に対して検査充放電を繰り返して行う場合、商用電源６１からでなく、蓄電された充放電用リチウムイオンキャパシタ６２からリチウムイオンバッテリ２を充電できる。したがって、繰り返しの検査充放電において、商用電源６１からの電力を必要としない。かくして、同一のリチウムイオンバッテリ２において検査充放電を繰り返して行う場合でも、リチウムイオンバッテリ２の製造工程における充放電を効率よく実施できる。

【0027】

また、この充放電方法によれば、第７Ａ処理の途中において、充放電用リチウムイオンキャパシタ６２に蓄電されている電力が不足する場合がある。その場合、制御装置７０は、リチウムイオンバッテリ２の充電可能容量がゼロでなく、かつ充放電用リチウムイオンキャパシタ６２の蓄電容量が適正電池残量（例えば、最大蓄電容量の３０％）になったことを判断すると、充放電電源装置６０の切替部６３を商用電源６１側に切り替える第７Ｃ処理を実行する。その後、制御装置７０は、第５処理を実行する。そのため、充放電用リチウムイオンキャパシタ６２に蓄電されている電力が不足している場合でも、商用電源６１からリチウムイオンバッテリ２を充電できる。

【0028】

また、この充放電方法を備えたリチウムイオンバッテリ２の充放電システムを提供できる。そのため、この充放電方法をシステムとして構築できる。

【0029】

実施形態を上記構造を参照して説明したが、本発明の目的を逸脱せずに多くの交代、改良、変更が可能であることは当業者であれば明らかである。したがって実施形態は、添付された請求項の精神と目的を逸脱しない全ての交代、改良、変更を含み得る。例えば実施形態は、特別な構造に限定されず、下記のように変更が可能である。

【0030】

上記構成によると、リチウムイオンバッテリ２の製造工程における充放電方法を説明した。しかし、これに限定されるものでなく、リチウムイオンキャパシタの製造工程における充放電方法であっても構わない。また、充放電が可能であれば、ニッケル電池、全個体電池等であっても構わない。

【0031】

また、上記構成によると、同一のリチウムイオンバッテリ２に対して検査充放電を繰り返し行う場合を説明した。しかし、これに限定されるものでなく、１回の検査充放電を異なるリチウムイオンバッテリ２に対して繰り返し行う場合に適用しても構わない。

【0032】

また、上記構成によると、商用電源６１と充放電用リチウムイオンキャパシタ６２は、電気的に直に接続されている。そのため、商用電源６１から直に充放電用リチウムイオンキャパシタ６２を充電して、この充電により蓄電された充放電用リチウムイオンキャパシタ６２からリチウムイオンバッテリ２を充電しても構わない。

【符号の説明】

【0033】

１ 充放電システム
２ リチウムイオンバッテリ
６０ 充放電電源装置
６１ 商用電源
６２ 充放電用リチウムイオンキャパシタ
６３ 切替部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】