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公開番号2024081078
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-17
出願番号2022194536
出願日2022-12-05
発明の名称バッテリ用交流電流供給回路
出願人個人
代理人
主分類H02J 7/00 20060101AFI20240610BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】バッテリの容量変化を抑止しつつ、バッテリの内部状態を改善するバッテリ用交流電流供給回路を提供する。
【解決手段】バッテリ1としての2つのサブバッテリ11、12は、降圧トランス3の二次コイル32を通じて接続される。他例において、バッテリは、降圧トランスの二次コイルを通じてキャパシタに接続される。キャパシタは、パワースイッチング回路の一対の直流入力端に接続される平滑キャパシタ5からなる。これにより、バッテリに交流電流を供給することにより、複雑な回路無しにバッテリを充放電することができる。二次コイルに誘導された二次交流電圧は、バッテリを充放電する。これにより、バッテリの容量変化を抑止しつつ、バッテリの内部状態を改善することができる。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項1】
電気負荷に直流電力を供給するためのバッテリに接続される二次コイルを有する降圧トランスと、
一次交流電圧を前記降圧トランスの一次コイルに印加することにより前記一次コイルに一次交流電流を供給するオシレータと、
前記オシレータを制御するコントローラと、
前記二次コイルを通じて前記バッテリと接続される蓄電素子と、
を備えるバッテリ用交流電流供給回路において、
前記バッテリは、前記蓄電素子として働くための少なくとも2つのバッテリユニットを含み、
前記2つのバッテリユニットは、前記二次コイルを通じて互いに接続されることを特徴とするバッテリ用交流電流供給回路。
続きを表示(約 1,100 文字)【請求項2】
前記電気負荷は、前記二次コイルの中間端子に接続される請求項1記載のバッテリ用交流電流供給回路。
【請求項3】
前記2つのバッテリユニットはそれぞれ、前記二次コイルを通じて互いに接続される中間端子をもつ請求項1記載のバッテリ用交流電流供給回路。
【請求項4】
前記コントローラは、前記バッテリの温度が所定値未満である場合に、前記一次交流電圧を前記一次コイルに印加することにより、前記バッテリを加温するバッテリ加温モードをもつ請求項1記載のバッテリ用交流電流供給回路。
【請求項5】
前記コントローラは、前記バッテリを放電する正パルス電圧と前記バッテリを充電する負パルス電圧とを交互に繰り返す前記一次交流電圧を前記一次コイルに印加することにより、前記バッテリ内のデンドライトの成長を抑制するデンドライト抑制モードをもつ請求項1記載のバッテリ用交流電流供給回路。
【請求項6】
前記正パルス電圧は、前記負パルス電圧よりも高い振幅値と、より短い持続時間とをもつ請求項5記載のバッテリ用交流電流供給回路。
【請求項7】
前記降圧トランスは、直列接続された複数の一次コイルをもち、
前記オシレータは、前記各一次コイルの端部に別々に接続される3個以上のハーフブリッジをもち、
前記コントローラは、前記ハーフブリッジの選択により前記降圧トランスの降圧比を変更する請求項1記載のバッテリ用交流電流供給回路。
【請求項8】
電気負荷に直流電力を供給するためのバッテリに接続される二次コイルを有する降圧トランスと、
一次交流電圧を前記降圧トランスの一次コイルに印加することにより前記一次コイルに一次交流電流を供給するオシレータと、
前記オシレータを制御するコントローラと、
前記二次コイルを通じて前記バッテリと交流電力を授受する蓄電素子と、
を備えるバッテリ用交流電流供給回路において、
前記蓄電素子は、前記電気負荷としてのパワースイッチング回路の一対の直流入力端を接続する平滑キャパシタからなることを特徴とするバッテリ用交流電流供給回路。
【請求項9】
前記バッテリ及び前記平滑キャパシタはそれぞれ、前記二次コイルを通じて互いに接続される中間端子をもつ請求項8記載のバッテリ用交流電流供給回路。
【請求項10】
前記コントローラは、前記バッテリの温度が所定値未満である場合に、前記一次交流電圧を前記一次コイルに印加することにより、前記バッテリを加温するバッテリ加温モードをもつ請求項8記載のバッテリ用交流電流供給回路。
(【請求項11】以降は省略されています)

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、バッテリの内部状態改善のために交流電流をバッテリに供給するバッテリ用交流電流供給回路に関する。
続きを表示(約 1,100 文字)【背景技術】
【0002】
交流電流をバッテリに供給することにより、バッテリの内部状態を改善する技術が提案されている。
【0003】
特許文献1は、充電動作と放電動作とを交互に繰り返すことにより、バッテリのデンドライトを抑制することを提案する。
【0004】
特許文献2は、キャパシタを介してバッテリに交流電流を供給することにより、バッテリを加熱する交流加熱法を提案する。この交流加熱法が図1を参照して説明される。オシレータ201が発生する交流電圧はキャパシタ202-203を通じてバッテリ100に印加される。これにより、バッテリ100の内部抵抗101が加熱される。
【0005】
特許文献3は、バッテリに交流電流を供給することにより、バッテリ電極の固相状態を改善することを提案している。
【0006】
温度状態、デンドライト析出状態、及び電極の固相状態のようなバッテリ内部状態を改善するためにバッテリに交流電流を供給する上記提案技術はバッテリ用交流電流供給技術と呼ばれる。
【0007】
リチウムのようなアルカリ金属イオンをキャリヤとする二次電池において、デンドライトは、バッテリの充電期間に負極から正極に向けて成長する。正極及び負極は、デンドライトの先端部が正極に達した瞬間に短絡され、大きな短絡電流が流れる。一般に、デンドライトの細い先端部は抵抗熱により溶けて消えるため、バッテリの内部抵抗はこの短絡直後に回復する。リークタッチ現象と呼ばれるこの現象は、固体電解質をもつ固体二次電池においても発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
特開2011-216428
特開2013-37859
U.S.P.Application No.11,145,861
【0009】
次に、従来のバッテリ用交流電流供給技術の課題が説明される。交流電流がバッテリに供給される時、バッテリは充電及び放電を繰り返す。その結果、バッテリに交流電流を供給するために、バッテリはキャパシタと充放電電力を交換する必要がある。しかし、大きな交流電流を高電圧バッテリに供給する時、このキャパシタは高価となってしまう。
【0010】
冬期において交流電流によりEV用バッテリを急速に加温するケースが説明される。冷たいバッテリの加温を短時間で完了するために、大きな交流電流がバッテリに供給されねばならない。たとえば、0.1オームの内部抵抗値をもつバッテリに100Aの交流電流が供給される時、バッテリは1kWの抵抗損失を発生することができる。
(【0011】以降は省略されています)

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