特許 7597090 リチウムイオン電池の分極抑制装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-02

(45)【発行日】2024-12-10

(54)【発明の名称】リチウムイオン電池の分極抑制装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/44 20060101AFI20241203BHJP

   H02J 7/04 20060101ALI20241203BHJP

【ＦＩ】

H01M10/44 P

H02J7/04 F

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2022141991

(22)【出願日】2022-09-07

(65)【公開番号】P2024037269

(43)【公開日】2024-03-19

【審査請求日】2023-12-18

(73)【特許権者】

【識別番号】000003609

【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】石川 敬祐

(72)【発明者】

【氏名】石垣 将紀

(72)【発明者】

【氏名】臼杵 司

(72)【発明者】

【氏名】駒形 将吾

【審査官】佐藤 匡

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０２１６０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－００６７５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０４０２３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０９６５９６３７（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１１１６２３３２（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１４５６７０４１（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１４６４８１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ １０／４４

Ｈ０２Ｊ ７／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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。

【請求項2】

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。

【請求項3】

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。

【請求項4】

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。

【請求項5】

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。

【請求項6】

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。

【請求項7】

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。

【請求項8】

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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、リチウムイオン電池の分極抑制装置に関する。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０２０－１９１３００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

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。

【0006】

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。

【課題を解決するための手段】

【0007】

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。

【0008】

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。

【0009】

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。

【0010】

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。

【0011】

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。

【0012】

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。

【0013】

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。

【0014】

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。

【発明の効果】

【0015】

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。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】第１実施形態の高周波発生装置の構成を示す図である。

【図2】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。

【図3】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。

【図4】第２実施形態の高周波発生装置の構成を示す図である。

【図5】第３実施形態の高周波発生装置の構成を示す図である。

【図6】第４実施形態の高周波発生装置の構成を示す図である。

【図7】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。

【図8】電池電流の一例を示す図である。

【図9】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。

【発明を実施するための形態】

【0017】

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。

【0018】

＜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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

【数1】

【0026】

（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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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

【0032】

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。

【0033】

＜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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

＜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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

＜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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

＜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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

＜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。

【0058】

［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。

【符号の説明】

【0059】

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。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】