JP2018038133A - Charging system - Google Patents
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Abstract
【課題】二次電池の充電時間を短縮することが可能な充電システムを提供する。【解決手段】受電コイル及び二次電池を備える受電装置と、給電コイルを備える給電装置と、受電装置と通信することにより二次電池内の磁性体の有無を判断する判断部と、を備え、受電装置及び給電装置は非接触であり、判断部によって二次電池内に磁性体が存在すると判断された場合には、判断部によって二次電池内に磁性体が存在しないと判断された場合に給電コイルへと流す電流値よりも大きい電流を給電コイルへと流すことにより、二次電池を充電する、充電システムとする。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a charging system capable of shortening the charging time of a secondary battery. A power receiving device including a power receiving coil and a secondary battery, a power feeding device including a power feeding coil, and a determination unit configured to determine the presence or absence of a magnetic body in the secondary battery by communicating with the power receiving device, The power receiving device and the power feeding device are non-contact, and when the determining unit determines that the magnetic body exists in the secondary battery, the determining unit determines that the magnetic body does not exist in the secondary battery. A charging system in which a secondary battery is charged by flowing a current larger than a current value supplied to a power feeding coil to the power feeding coil. [Selection diagram] Figure 1
Description
本発明は、二次電池を充電する充電システムに関する。 The present invention relates to a charging system for charging a secondary battery.
非接触の状態で、送電側(給電側)から受電側へと電力を伝送する非接触給電技術は、高い利便性が期待できる。そのため、携帯電話や電気自動車等を始めとする様々な製品分野への応用が進められている。 The non-contact power feeding technology that transmits power from the power transmission side (power feeding side) to the power receiving side in a non-contact state can be expected to be highly convenient. Therefore, application to various product fields such as mobile phones and electric vehicles is being promoted.
二次電池の充放電に関する技術として、例えば特許文献1には、二次電池と、二次電池を充放電するための手段と、二次電池の充放電を制御する手段と、二次電池の温度を検出する手段とを含む充放電システムであって、二次電池の温度が充放電適正温度T0未満である場合、二次電池の温度がT0に達するまでパルス充放電条件を行った後に、充放電を開始する充放電システムが開示されている。
また、特許文献2には、全固体電池を構成する少なくとも一つの層の未焼成体に、鉄、ニッケル、銅、及び、銀からなる群より選ばれた少なくとも一種の金属を金属状態で含ませ、この金属が金属状態を維持するように未焼成体を焼成することによって、樹脂の除去を促進させる、全固体電池の製造方法が開示されている。
また、特許文献3には、硫化物固体電池の負極集電体が、Cu及び/又はFeを含有する集電体であることが開示されている。
As a technique related to charging / discharging of a secondary battery, for example, Patent Document 1 discloses a secondary battery, means for charging / discharging the secondary battery, means for controlling charging / discharging of the secondary battery, A charge / discharge system including means for detecting temperature, and when the temperature of the secondary battery is less than the appropriate charge / discharge temperature T 0 , pulse charge / discharge conditions were performed until the temperature of the secondary battery reached T 0 . Later, a charge / discharge system for starting charge / discharge is disclosed.
Further, in Patent Document 2, at least one metal selected from the group consisting of iron, nickel, copper, and silver is included in a metal state in at least one unfired body constituting the all solid state battery. A method for producing an all-solid battery is disclosed in which the unfired body is fired so that the metal maintains a metallic state, thereby promoting resin removal.
Patent Document 3 discloses that the negative electrode current collector of a sulfide solid state battery is a current collector containing Cu and / or Fe.
特許文献1に開示されている充放電システムは、温度がT0未満の場合には、最初にパルス充放電を行うことにより二次電池を昇温して温度をT0以上にした後に、回路を切り替えて通常充電を行うので、充電が完了するまでの時間(充電時間)が長くなりやすいという問題があった。この問題は、特許文献1〜3に開示されている技術を単に組み合わせても、解決することが困難であった。 In the charge / discharge system disclosed in Patent Document 1, when the temperature is lower than T 0 , the temperature of the secondary battery is raised by first performing pulse charge / discharge to raise the temperature to T 0 or more, and then the circuit Since normal charging is performed by switching between the two, there is a problem that the time until charging is completed (charging time) tends to be long. This problem has been difficult to solve by simply combining the techniques disclosed in Patent Documents 1 to 3.
そこで本発明は、二次電池の充電時間を短縮することが可能な充電システムを提供することを課題とする。 Then, this invention makes it a subject to provide the charging system which can shorten the charging time of a secondary battery.
高温時の電池は、低温時よりも大電流を受け入れることが可能なので、急速充電を行いやすい。それゆえ、充電時間を短縮するためには、電池の温度を高めることが有効である。ここで、電池を加熱するための専用の装置を別に準備すると、システムが大きくなるため、このような専用の装置を用いることなく、電池を加熱することが好ましい。本発明者らは、二次電池の充電時間を短縮するために、二次電池を加熱しながら急速充電するシステムについて検討した。その結果、磁性材料を用いた二次電池を、電磁誘導方式の非接触給電技術を用いて充電することにより、誘導加熱により同時に二次電池を温めながら急速充電することが可能になることを知見した。本発明は、当該知見に基づいて完成させた。 A battery at a high temperature can accept a larger current than at a low temperature, and thus is easily charged quickly. Therefore, it is effective to increase the temperature of the battery in order to shorten the charging time. Here, if a dedicated device for heating the battery is separately prepared, the system becomes large. Therefore, it is preferable to heat the battery without using such a dedicated device. In order to shorten the charging time of the secondary battery, the present inventors have studied a system that rapidly charges the secondary battery while heating it. As a result, we found that it is possible to quickly charge a secondary battery using a magnetic material while simultaneously heating the secondary battery by induction heating by charging using an electromagnetic induction type non-contact power feeding technology. did. The present invention has been completed based on this finding.
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段をとる。すなわち、
本発明は、受電コイル及び二次電池を備える受電装置と、給電コイルを備える給電装置と、二次電池内の磁性体の有無を判断する判断部と、を備え、受電装置及び給電装置は非接触であり、判断部によって二次電池内に磁性体が存在すると判断された場合には、判断部によって二次電池内に磁性体が存在しないと判断された場合に給電コイルへと流す電流値よりも大きい電流を給電コイルへと流すことにより、二次電池を充電する、充電システムである。
In order to solve the above problems, the present invention takes the following means. That is,
The present invention includes a power receiving device including a power receiving coil and a secondary battery, a power feeding device including a power feeding coil, and a determination unit that determines the presence or absence of a magnetic substance in the secondary battery. If the judgment unit determines that there is a magnetic substance in the secondary battery, and the judgment unit determines that there is no magnetic substance in the secondary battery, the current value that flows to the power supply coil It is a charging system that charges a secondary battery by flowing a larger current to the feeding coil.
本発明によれば、二次電池の充電時間を短縮することが可能な充電システムを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the charging system which can shorten the charging time of a secondary battery can be provided.
以下、図面を参照しつつ、本発明について説明する。なお、以下に示す形態は本発明の例示であり、本発明は以下に示す形態に限定されない。 The present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the form shown below is an illustration of this invention and this invention is not limited to the form shown below.
図1は、本発明の充電システムの形態例を説明する図である。図1に示した充電システム100は、受電コイル11及び二次電池12を有する受電装置10と、給電コイル21を有する給電装置20と、判断部30と、を備えている。判断部30は、二次電池12内に磁性体が存在するか否かを判断する。ここで、判断部30によって、二次電池12内に磁性体が存在すると判断された場合に電源(不図示。以下において同じ。)から給電コイル21へと流す電流値(交流電流の実効値。以下において同じ。)をI1[A]、判断部30によって、二次電池12内に磁性体が存在しないと判断された場合に電源から給電コイル21へと流す電流値をI2[A]とするとき、充電システム100では、0<I2<I1となるように、電源から給電コイル21へと電流を流す。このようにして、給電コイル21へ電流を流すことにより、交流磁界が発生し、これを媒体として、受電コイル11に誘導電流を発生させることができる。受電装置10に備えられている受電コイル11及び二次電池12は接続されているので、給電コイル21へ電流を流すことにより、二次電池12を充電することができる。
FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of the charging system of the present invention. The
さらに、二次電池12は、給電コイル21へ電流を流すことにより発生した交流磁界が及ぶ範囲に配置されている。そのため、発生した交流磁界は、二次電池12にも作用する。二次電池12内に磁性体が存在する場合、この磁性体にうず電流が流れ、磁性体が誘導加熱されるので、二次電池12を加熱することができる。上述のように、二次電池12に磁性体が存在する場合には、二次電池12に磁性体が存在しない場合よりも、給電コイル21へ大電流を流す。そのため、充電システム100によれば、磁性体が存在する二次電池12を加熱しながら充電することができる。加熱して二次電池12の温度を高めることにより、低温時よりも大電流を受け入れることが可能なので、本発明によれば、二次電池12を急速充電することができる。さらに、加熱と急速充電とを同時に行うことにより、加熱後に充電していた従来技術よりも、充電時間を短縮することができる。したがって、本発明によれば、充電時間を短縮することが可能な、充電システム100を提供することができる。
Further, the
本発明において、受電コイル11及び給電コイル21は、電磁誘導方式の非接触給電技術を用いて電池を充電する際に使用可能なコイルであれば、その形態は特に限定されない。例えば、受電コイル11としては、銅線や磁性メッキ線を使用することができ、給電コイル21としては、銅線や磁性メッキ線を使用することができる。
In the present invention, the form of the power receiving coil 11 and the
上述のように、判断部30は、二次電池12内に磁性体が存在するか否かを判断する。本発明において、判断部30による判断の形態は、二次電池12内に磁性体が存在するか否かを判断できれば、特に限定されない。具体的には、例えば、磁気インピーダンスセンサーから発信された信号に基づいて、判断部30が、二次電池12内に磁性体が存在するか否かを判断する形態のほか、受電装置10側から発信された磁性体情報を判断部30が受信することで、二次電池12内に磁性体が存在するか否かを判断する形態などが挙げられる。
As described above, the
本発明において、二次電池12内に磁性体が存在する場合、その磁性体は、特に限定されない。二次電池12内に存在させることが可能な磁性体としては、Fe、Co、Ni等を例示することができる。
In the present invention, when a magnetic material is present in the
また、二次電池12内に磁性体が存在する場合、その磁性体の位置も、特に限定されない。磁性体は、例えば、正極層、負極層、及び、集電体からなる群より選択された、少なくとも一以上の箇所に、存在させることができる。正極層や負極層に磁性体を存在させる場合には、例えば、これらの層に含有させる導電助剤として、磁性体を用いることができる。導電助剤や集電体として磁性体を用いることで、二次電池12内の電子の移動経路と誘導加熱時の発熱部としての二つの機能を、磁性体に持たせることも可能になる。
Moreover, when a magnetic body exists in the
本発明において、二次電池12は、液体状の電解質を用いた二次電池であっても良く、固体状の電解質を用いた二次電池(全固体電池)であっても良い。液体状の電解質を用いる場合には、二次電池に使用可能な電解液を適宜用いることができる。ここで、全固体電池は、電解液を用いた電池に比べ熱耐性に優れる。充電システム100は、二次電池12を加熱しながら急速充電を行うシステムであるため、二次電池12としては、全固体電池を用いることが好ましい。
In the present invention, the
二次電池12が全固体電池である場合、二次電池12の正極層に含有させる正極活物質としては、固体電池で使用可能な正極活物質を適宜用いることができる。そのような正極活物質としては、コバルト酸リチウム(LiCoO2)、オリビン型リン酸鉄リチウム(LiFePO4)、スピネル型マンガン酸リチウム(LiMn2O4)等を例示することができる。
When the
また、二次電池12では、正極層や負極層にも、必要に応じて、全固体電池に使用可能な固体電解質を含有させることができる。そのような固体電解質としては、酸化物系非晶質固体電解質や硫化物系非晶質固体電解質のほか、結晶質酸化物・酸窒化物等を例示することができる。ただし、全固体電池の性能を高めやすい形態にする等の観点から、固体電解質は硫化物固体電解質を用いることが好ましい。
In the
また、正極層には、バインダーを含有させることができる。そのようなバインダーとしては、アクリロニトリルブタジエンゴム(ABR)、ブタジエンゴム(BR)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、スチレンブタジエンゴム(SBR)等を例示することができる。 Further, the positive electrode layer can contain a binder. Examples of such a binder include acrylonitrile butadiene rubber (ABR), butadiene rubber (BR), polyvinylidene fluoride (PVdF), styrene butadiene rubber (SBR), and the like.
さらに、正極層には、導電性を向上させる導電助剤を含有させることができる。正極層に含有させることが可能な導電助剤としては、ケッチェンブラック等の炭素材料のほか、Fe、Co、Ni等に代表される強磁性体を例示することができる。 Furthermore, the positive electrode layer can contain a conductive additive that improves conductivity. Examples of the conductive additive that can be contained in the positive electrode layer include ferromagnetic materials typified by Fe, Co, Ni, etc., in addition to carbon materials such as ketjen black.
また、二次電池12の負極層に含有させる負極活物質としては、例えば、カーボン活物質、酸化物活物質、及び、金属活物質等を挙げることができる。
Moreover, as a negative electrode active material contained in the negative electrode layer of the
さらに、負極層には、負極活物質や固体電解質を結着させるバインダーや導電性を向上させる導電助剤が含有されていても良い。負極層に含有させることが可能なバインダーや導電助剤としては、正極層に含有させることが可能な上記バインダーや導電助剤等を例示することができる。 Furthermore, the negative electrode layer may contain a binder that binds the negative electrode active material and the solid electrolyte, and a conductive additive that improves conductivity. Examples of the binder and conductive additive that can be contained in the negative electrode layer include the binder and conductive aid that can be contained in the positive electrode layer.
また、二次電池12の固体電解質層に含有させる固体電解質としては、全固体電池に使用可能な固体電解質を適宜用いることができる。そのような固体電解質としては、正極層や負極層に含有させることが可能な上記固体電解質等を例示することができる。このほか、固体電解質層には、可塑性を発現させる等の観点から、固体電解質同士を結着させるバインダーを含有させることができる。そのようなバインダーとしては、正極層に含有させることが可能な上記バインダー等を例示することができる。
Moreover, as a solid electrolyte contained in the solid electrolyte layer of the
また、正極層や負極層に接続される集電体は、全固体電池の集電体として使用可能な公知の金属を用いることができる。そのような金属としては、Cu、Ni、Al、V、Au、Pt、Mg、Fe、Ti、Co、Cr、Zn、Ge、Inからなる群から選択される一又は二以上の元素を含む金属材料を例示することができる。充電システム100によって急速充電しやすい形態の二次電池12にする観点からは、これらの中でも、強磁性を示す元素(Fe、Co、Ni)を集電体に用いることが好ましい。
Moreover, the well-known metal which can be used as a collector of an all-solid-state battery can be used for the collector connected to a positive electrode layer or a negative electrode layer. As such a metal, a metal containing one or more elements selected from the group consisting of Cu, Ni, Al, V, Au, Pt, Mg, Fe, Ti, Co, Cr, Zn, Ge, and In. Materials can be exemplified. Among these, it is preferable to use an element (Fe, Co, Ni) exhibiting ferromagnetism as a current collector from the viewpoint of making the
また、本発明において、受電コイル11及び二次電池12は、通電可能な形態で接続されていれば良い。受電コイル11と二次電池12との間には、整流回路や充電回路を設けても良い。
Moreover, in this invention, the receiving coil 11 and the
なお、本発明において、判断部で二次電池内に磁性体がないと判断された場合には、誘導加熱により電池を加熱することができないので、上述のように、加熱可能時よりも充電時の電流値を制限して充電を行う。 In the present invention, when the determination unit determines that there is no magnetic material in the secondary battery, the battery cannot be heated by induction heating. Charging is performed by limiting the current value.
10…受電装置
11…受電コイル
12…二次電池
20…給電装置
21…給電コイル
30…判断部
100…充電システム
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記受電装置及び前記給電装置は、非接触であり、
前記判断部によって前記二次電池内に磁性体が存在すると判断された場合には、前記判断部によって前記二次電池内に磁性体が存在しないと判断された場合に前記給電コイルへと流す電流値よりも大きい電流を前記給電コイルへと流すことにより、前記二次電池を充電する、充電システム。 A power reception device including a power reception coil and a secondary battery, a power supply device including a power supply coil, and a determination unit that determines the presence or absence of a magnetic body in the secondary battery by communicating with the power reception device,
The power receiving device and the power feeding device are contactless,
When the determination unit determines that there is a magnetic substance in the secondary battery, the current that flows to the power supply coil when the determination unit determines that there is no magnetic substance in the secondary battery. A charging system for charging the secondary battery by flowing a current larger than the value to the feeding coil.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2023530355A (en) * | 2020-06-19 | 2023-07-14 | スタンダード エナジー カンパニー リミテッド | Battery temperature controllable electric vehicle charging system |
-
2016
- 2016-08-30 JP JP2016167814A patent/JP2018038133A/en active Pending
Cited By (3)
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| JP2023530355A (en) * | 2020-06-19 | 2023-07-14 | スタンダード エナジー カンパニー リミテッド | Battery temperature controllable electric vehicle charging system |
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