[发明专利]电源系统及组电池的充电方法

说明书

技术领域

本发明涉及包括二次电池的电源系统及组电池的充电方法，更详细而言，涉及一种即使使用简易的恒压充电器也不会使作为电源的组电池劣化的技术。 

背景技术

镍氢蓄电池或镍镉蓄电池等碱性蓄电池、以及锂离子二次电池或锂聚合物二次电池等非水电解质二次电池，由于其每单位重量的能量密度比铅蓄电池高，因此作为车辆或便携式设备等移动体所具备的电源而受到瞩目。尤其是近年来，正努力将上述的二次电池串联连接而构成组电池，将其作为竞赛用车辆等的电源加以运用。 

车用电源在启动时作为电池启动器(cell starter)以大电流放电，而在车辆运转时接收从发电机(恒压充电器)送来的电流而被充电。铅蓄电池具有适应以比较大的电流进行充放电的反应机构，然而上述的二次电池由于反应机构的原因，难以适应大电流的充放电。具体而言，这些二次电池在充电末期存在如下的弱点。 

首先，在镍氢蓄电池或镍镉蓄电池等碱性蓄电池的情况下，在充电末期会从正极产生氧气。另外，若环境温度升高，则会使氧气从正极产生的电压(氧过电压(oxygenovervoltage))会下降。假设在恒压充电器(额定充电电压V2)对氧过电压下降至V1的n个碱性蓄电池充电时，若满足V₂＞nV₁的关系，则充电不会结束而继续产生氧气，存在构成组电池的各个二次电池(单元电池(cell))因电池内压上升而变形的危险。 

其次，在锂离子二次电池或锂聚合物二次电池等非水电解质二次电池的情况下，在充电末期包含非水电解质的电解液容易分解。并且，随着环境温度升高该倾向变得更显著，从而存在构成组电池的单元电池因电池内压上升而变形的危险。 

为了保护这样的二次电池使其不会因过充电而变形，有一种安全电路已为公知，该安全电路监视二次电池的端子电压或温度，当端子电压或温度超过指定的判定值时，通过切断二次电池的充放电路径来保护二次电池。然而，在作为车用电源而加以使用的二次电池的情况下，由于下述原因，不允许切断充放电路径。 

即，作为车用电源使用的二次电池由搭载于车辆的发电机充电。搭载于车辆的发电机的发电量根据车辆的行驶状态而变动。因此，车用二次电池所起的作用是，在发电机的发 电量过剩时，通过将过剩的电力用于充电来吸收过剩的电力，使提供至车辆内的负载电路的电压稳定。另外，在发动机运转时，火花塞(spark plug)点火用的电力也由二次电池提供。 

因此，若为了防止二次电池的过充电而切断二次电池的充放电路径，则在发电机的发电量过剩时，无法吸收过剩的电力，电压会上升并提供至车辆内的负载电路，存在损伤负载电路，或导致发动机停止的危险。由于这样的原因，在作为车用电源使用的二次电池的情况下，不允许切断充放电路径。 

为解决这样的问题，如日本专利申请公开公报特开平07-059266号(以下称作“专利文献1”)所示，考虑在作为电源而使用的组电池完成充电的时刻，让多余的电流从其他的电路(旁流电路(side-path circuit))通过较为有效。 

在将专利文献1的技术用作车载技术时，旁流电路可以作为以下两种形态而具体化。第一形态是以向车载的其他电动设备(灯、车载收音机、车载空调等)提供电流的形式形成旁流电路。第二形态是以向单纯消耗电流的电阻器提供电流的形式形成旁流电路。 

但是，在专利文献1所记载的技术中，若采用第一形态，则存在恒压充电器向上述的电动设备提供过度的电流而使这些电动设备发生故障的危险。另外，若采用第二形态，则由于电阻器消耗电流时产生的热会使上述的二次电池的环境温度升高，因此单元电池变形的危险增大。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种电源系统以及充电方法，能够在以恒压对每单位重量的能量密度比铅蓄电池高的二次电池充电时，降低二次电池因过充电而产生变形的危险，提高安全性。 

本发明所涉及的一种电源系统包括：串联连接有多个单元电池的组电池、和对所述组电池施加规定的额定充电电压V_C来进行充电的恒压充电器，作为所述多个单元电池的各自的平均放电电压的合计的合计电压Vx以及所述额定充电电压V_C被设定为满足0.98Vx≤V_C≤1.15Vx的关系。