CN109962302B - 电池系统及锂离子二次电池的容量恢复方法 - Google Patents

电池系统及锂离子二次电池的容量恢复方法 Download PDF

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Abstract

提供一种电池系统及锂离子二次电池的容量恢复方法。ECU(960)通过控制PCU(920)来执行使电池组(10)的容量恢复的容量恢复控制。容量恢复控制包括放电模式和容量恢复模式。在放电模式下，ECU(960)使电池组(10)进行放电至预定的过放电区域。在容量恢复模式下，ECU(960)在过放电区域中反复执行由放电停止引起的锂离子二次电池的电压上升和一边使放电电流振动一边使锂离子二次电池进行放电的脉冲放电。

Description

电池系统及锂离子二次电池的容量恢复方法
技术领域
本公开涉及电池系统及锂离子二次电池的容量恢复方法，尤其涉及使降低了的锂离子二次电池的容量恢复的技术。
背景技术
作为搭载于电动汽车、混合动力车辆等电动车辆的二次电池，单位重量的能量密度高的锂离子二次电池受到关注。锂离子二次电池构成为包括彼此相对地配置的正极电极及负极电极和配置于正极电极与负极电极间的分隔件(separator)。在正极电极及负极电极分别形成有正极活性物质层及负极活性物质层。通常，负极活性物质层与正极活性物质层相比宽度大，在负极活性物质层的端部存在不与正极活性物质层相对的非相对部。
积聚于负极活性物质层的上述非相对部的锂离子在锂离子从负极活性物质层向正极活性物质层移动的放电反应中难以从负极活性物质层释放。因而，若锂离子积聚于负极活性物质层的非相对部，则锂离子二次电池的容量会降低。
日本特开2015-187938号公报公开了使这样的容量降低了的锂离子二次电池的容量恢复的方法。该容量恢复方法中，使锂离子二次电池放电至SOC(State Of Charge)10％以下的基准SOC，之后，通过恒压放电使放电继续进行。由此，能够使积聚于负极活性物质层的非相对部的锂离子返回正极活性物质层，其结果是，能够使锂离子二次电池的容量恢复。
日本特开2015-187938号公报所记载的锂离子二次电池的容量恢复方法，在能够使积聚于负极活性物质层的非相对部的锂离子返回正极活性物质层这一点上是有用的，但是，积聚于非相对部的锂离子从负极活性物质层释放有可能要花费时间，从缩短使容量恢复的控制的执行时间的观点来看，存在改进的余地。
发明内容
本公开是为了解决该课题而完成的，其目的在于提供一种能够在短时间内有效地使锂离子二次电池的容量恢复的电池系统及容量恢复方法。
本公开的电池系统具备：正极活性物质层与负极活性物质层隔着分隔件配置的锂离子二次电池；充放电装置，构成为执行锂离子二次电池的充放电；以及控制装置。控制装置构成为通过控制充放电装置来执行使锂离子二次电池的容量恢复的容量恢复控制。负极活性物质层包括与正极活性物质层相对的相对部和不与正极活性物质层相对的非相对部。容量恢复控制包括第一控制和第二控制。第一控制是使锂离子二次电池进行放电至预定的过放电区域的控制。第二控制是在过放电区域中反复执行由放电停止引起的锂离子二次电池的电压上升和一边使放电电流振动一边使锂离子二次电池进行放电的脉冲放电的控制。
另外，本公开的容量恢复方法是锂离子二次电池的容量恢复方法。锂离子二次电池包括隔着分隔件配置的正极活性物质层和负极活性物质层。负极活性物质层包括与正极活性物质层相对的相对部和不与正极活性物质层相对的非相对部。并且，容量恢复方法包括：使锂离子二次电池进行放电至预定的过放电区域的步骤；和在过放电区域中反复执行由放电停止引起的锂离子二次电池的电压上升和一边使放电电流振动一边使锂离子二次电池进行放电的脉冲放电的步骤。
此外，过放电区域是指锂离子二次电池进行了过度放电的状态的区域。例如，关于锂离子二次电池的SOC，将锂离子二次电池的通常使用范围的最高电压及最低电压下的容量分别设为SOC 100％及SOC 0％，预定的过放电区域是指SOC成为表示锂离子二次电池处于进行了过度放电的状态的预定值以下的区域。
通过上述那样的构成，在过放电区域中，能够有效地使积聚于负极活性物质层的不与正极活性物质层相对的非相对部的锂离子振动。由此，在过放电区域中，能够有效地使积聚于非相对部的锂离子从负极活性物质层脱离，能够促进存在于非相对部的锂离子向正极活性物质层的移动。因此，根据该电池系统及容量恢复方法，能够在短时间内有效地使锂离子二次电池的容量恢复。
优选第二控制在锂离子二次电池的电压不低于预先设定的下限电压的范围内执行。
由此，能够减少在使锂离子二次电池的电压降低了的情况下集电体溶出的风险。
优选脉冲放电的放电电流的振动频率为3kHz～20kHz。
通过使脉冲放电的放电电流的振动频率为3kHz以上，能够促进存在于负极活性物质层的不与正极活性物质层相对的非相对部的锂离子向正极活性物质层移动。另一方面，若使振动频率过高，则担心因介电损耗引起的发热变大等对电池的损害，通过将振动频率抑制为20kHz以下，能够抑制对电池的损害。
优选容量恢复控制在锂离子二次电池的温度为40℃～80℃的条件下执行。
通过使锂离子二次电池的温度为40℃以上，能够促进存在于负极活性物质层的不与正极活性物质层相对的非相对部的锂离子向正极活性物质层移动。另一方面，若温度过高，则担心由电池内部产生气体等引起的内压增加，通过将温度抑制为80℃以下能够抑制电池的内压增加。
优选过放电区域是锂离子二次电池的SOC为0％以下的区域。
通过在SOC成为0％以下的过放电区域中执行容量恢复控制，能够在短时间内有效地使锂离子二次电池的容量恢复。
本公开的上述以及其他目的、特征、方面及优点，能够从与附图相关联地理解的以下的详细说明中明确。
附图说明
图1是概略地示出根据本公开的实施方式的电池系统所搭载的电动车辆的结构的图。
图2是示意地示出构成电池组的锂离子二次电池的构造的剖视图。
图3是概念性地示出在正极电极与负极电极之间伴随于充放电而锂离子移动的样态的图。
图4是概念性地示出由于锂离子二次电池的充电而锂离子积聚于负极电极的样态的图。
图5是概念性地示出在锂离子二次电池放电时锂离子从负极电极向正极电极移动的样态的图。
图6是用于对根据本实施方式的电池系统中的容量恢复方法进行说明的图。
图7是示出在容量恢复模式下执行的脉冲放电的电流波形的一例的图。
图8是对由ECU执行的容量恢复控制的处理的流程进行说明的流程图。
图9是示出容量恢复控制的试验条件的一例的图。
图10是示出在图9所示的条件下执行了容量恢复控制的情况下的容量恢复效果的图。
图11是示出负极电极的端部与中央部的电位差的图。
图12是示出容量恢复控制的试验条件的一例的图。
图13是示出在图12所示的条件下执行了容量恢复控制的情况下的容量恢复效果的图。
图14是示出容量恢复控制的试验条件的一例的图。
图15是示出在图14所示的条件下执行了容量恢复控制的情况下的容量恢复效果的图。
图16是示出容量恢复控制的试验条件的一例的图。
图17是示出在图16所示的条件下执行了容量恢复控制的情况下的容量恢复效果的图。
图18是对变形例中的容量恢复控制的处理的流程进行说明的流程图。
具体实施方式
以下，一边参照附图一边对本公开的实施方式进行详细说明。此外，对图中同一或相当部分标注同一标号，不重复进行对其的说明。
图1是概略地示出搭载有根据本公开的实施方式的电池系统的电动车辆1的构成的图。此外，以下，将代表性地说明电动车辆1是电动汽车(EV(Electric Vehicle))的情况，但是，根据本公开的电池系统不限定于搭载于EV的电池系统，也可以搭载于混合动力车辆(HV(Hybrid Vehicle))、插电式HV等，还可以应用于车辆以外的用途。
参照图1，电动车辆1具备电池组10、监视单元910、功率控制单元(以下称作“PCU(Power Control Unit)”)920、电动发电机(以下称作“MG(Motor Generator)”)930、驱动轴940、驱动轮950、以及电子控制装置(以下称作“ECU(Electronic Control Unit)”)960。
电池组10构成为包括许多锂离子二次单电池(以下，也仅称作“单体(cell)”)。详细地说，将多个单体汇总而构成模块，将多个模块电连接而构成电池组10。电池组10储蓄用于驱动MG930的电力，能够通过PCU920向MG930供给电力。另外，电池组10在MG930发电时通过PCU920接受发电电力而被充电。
监视单元910构成为包括电压传感器911、电流传感器912及温度传感器913。电压传感器911检测每个单体(也可以包括并联连接的多个单体)的电压VBi。电流传感器912检测电池组10的充放电电流IB，温度传感器913检测电池组10的温度TB。此外，在本实施方式中，设为电流传感器912将充电电流检测为正值，将放电电流检测为负值。
PCU920按照来自ECU960的控制信号，在电池组10与MG930之间执行双向的电力变换。PCU920例如构成为包括驱动MG930的变换器和将向变换器供给的直流电压升压到电池组10的输出电压以上的转换器。
另外，PCU920在执行使降低了的电池组10的容量恢复的容量恢复控制(后述)时，不根据来自ECU960的控制信号对MG930进行驱动而作为执行电池组10的充放电的充放电装置工作。
例如，在容量恢复控制中使电池组10放电的情况下，PCU920以使电流从电池组10向连接于PCU920的未图示的电力缓冲装置(power buffer device)流动的方式进行工作。另外，在容量恢复控制中对电池组10进行充电的情况下，PCU920以使电流从上述的电力缓冲装置向电池组10流动的方式进行工作。
或者，在电动车辆1为搭载有发动机的HV的情况下，在容量恢复控制中对电池组10进行充电时，也可以以向电池组10供给使发动机工作而发电所得到的电力的方式使PCU920工作。另外，在容量恢复控制中使电池组10放电时，也可以以仅使不产生旋转转矩的d轴电流向MG930流动的方式使PCU920工作。
MG930代表性地是交流旋转电机，例如是在转子埋设有永久磁体的三相交流同步电动机。MG930由PCU920驱动而产生旋转驱动力，MG930所产生的驱动力通过驱动轴940而向驱动轮950传递。另一方面，在电动车辆1的制动时和/或下坡斜面的加速度减少时，MG930作为发电机工作，进行再生发电。MG930发电所得到的电力通过PCU920而向电池组10供给。
ECU960构成为包括CPU(Central Processing Unit)、存储器(ROM(Read OnlyMemory)及RAM(Random Access Memory))、用于输入输出各种信号的输入输出端口(均未图示)。ECU960基于从各传感器接受的信号以及存储于存储器的程序及映射来控制PCU920，据此控制MG930的驱动、电池组10的充放电。另外，ECU960基于电池组10的充放电电流和/或电压的检测值来算出电池组10的SOC。例如，SOC以电池组10的通常使用范围内的最高电压及最低电压下的容量分别成为SOC100％及SOC 0％的方式被算出。
<锂离子二次电池的构成>
图2是示意地示出构成电池组10的锂离子二次电池的构造的剖视图。参照图2，锂离子二次电池由正极电极20及负极电极30隔着分隔件40交替地层叠而构成，该层叠体由未图示的电解质覆盖。
正极电极20包括矩形的集电体21和在集电体21的两面形成的正极活性物质层22。集电体21例如由铝箔构成。正极活性物质层22例如由钴酸锂等锂金属氧化物构成。负极电极30包括矩形的集电体31和在集电体31的两面形成的负极活性物质层32。集电体31例如由铜箔构成。负极活性物质层32例如由石墨等碳材料构成。
分隔件40例如由聚烯烃等微多孔膜构成。未图示的电解质例如由使锂盐溶解于碳酸酯系的有机溶剂所得到的液体电解质构成。
正极活性物质层22与负极活性物质层32隔着分隔件40配置。并且，如图所示，负极电极30比正极电极20大。具体地说，负极活性物质层32与正极活性物质层22相比宽度大。因而，在负极活性物质层32存在与正极活性物质层22相对的部分和不与正极活性物质层22相对的部分(负极活性物质层32的端部)。此外，负极活性物质层32形成为宽度比正极活性物质层22大的理由在于，抑制锂在负极电极30的侧面析出等。
<电池再生的机制的说明>
图3是概念性地示出在正极电极20与负极电极30之间伴随于充放电而锂离子移动的样态的图。参照图3，在锂离子二次电池充电时，向负极电极30供给电子，锂离子从正极电极20(正极活性物质层22)向负极电极30(负极活性物质层32)移动。相反，在锂离子二次电池放电时，向正极电极20供给电子，锂离子从负极电极30(负极活性物质层32)向正极电极20(正极活性物质层22)移动。
图4是概念性地示出由于锂离子二次电池的充电而锂离子积聚于负极电极30的样态的图。该图4及后述的图5是将图3的上侧半部分扩大了的图，在图4及图5中，单点划线C表示图3所示的正极电极20及负极电极30的上下中心。此外，在图3的下侧半部分中，也与图3的上侧半部分对称地发生了同样的现象。
参照图4，锂离子二次电池充电时，锂离子与向负极电极30供给的电子结合而积聚于负极电极30(负极活性物质层32)。区域A是负极电极30中的负极电极30(负极活性物质层32)不与正极电极20(正极活性物质层22)相对的部分。以下，该区域A有时被称作负极电极30的与正极电极20的“非相对部”、负极电极30的“端部”等。此外，相对于此，负极电极30与正极电极20相对的部分有时被称作负极电极30的与正极电极20的“相对部”、负极电极30的“中央部”等。
并且，锂离子二次电池充电时，锂离子积聚于负极电极30，而锂离子不仅积聚于负极电极30的与正极电极20的相对部，也积聚于负极电极30的与正极电极20的非相对部。
图5是概念性地示出在锂离子二次电池放电时锂离子从负极电极30向正极电极20移动的样态的图。参照图5，锂离子二次电池放电时，积聚于负极电极30的锂离子从负极电极30脱离而向正极电极20移动。
在该情况下，在负极电极30的相对部和非相对部，积聚于相对部的锂离子先开始向正极电极20移动，积聚于非相对部的锂离子与积聚于相对部的锂离子相比，难以移动。即便进行放电操作也残留于非相对部的锂离子对于锂离子二次电池的充放电没有帮助，所以会使锂离子二次电池的容量降低。
于是，如上述的日本特开2015-187938号公报所记载的方法那样，通过使锂离子二次电池放电至成为过放电状态，能够使积聚于负极电极30的非相对部的锂离子也向正极电极20移动。
然而，在日本特开2015-187938号公报所记载的方法中，积聚于负极电极30的非相对部的锂离子从负极电极30的释放有可能花费时间，从缩短使锂离子二次电池的容量恢复的控制的执行时间的观点来看，存在改进的余地。在该情况下，也可以考虑使电池的过放电状态进一步进展(进一步的低电压化)而使非相对部的锂离子释放，但是，若过放电状态(低电压化)进展过度，则会产生集电体溶出的风险变高等问题。
于是，在根据本实施方式的电池系统中，在使锂离子二次电池放电至预定的过放电区域之后，在过放电区域中，执行用于使积聚于负极电极30的非相对部的锂离子有效地振动的控制。具体地说，在过放电区域中，反复执行由放电停止引起的锂离子二次电池的电压上升和一边使放电电流振动一边使锂离子二次电池进行放电的脉冲放电。
由此，在过放电区域中，能够使积聚于负极电极30的非相对部的锂离子有效地从负极活性物质层32脱离，能够促进存在于非相对部的锂离子向正极电极20的移动。因此，根据该电池系统，能够在短时间内有效地使电池组10的容量恢复。以下，对在本电池系统中执行的容量恢复控制进行详细说明。
<容量恢复控制的说明>
图6是用于对根据本实施方式的电池系统中的容量恢复方法进行说明的图。在该图6中，示出了本容量恢复方法执行期间的单体的电压VBi的时间的推移。
参照图6，本容量恢复方法包括“放电模式”和“容量恢复模式”的控制模式。在放电模式下，通过PCU920(图1)，使电池组10放电至过放电区域。过放电区域例如是SOC成为0％以下的区域，在过放电区域中，单体的电压VBi成为预定的电压Vth以下。
并且，在时刻t1，当电压VBi达到作为电压VBi可取的下限而能够容许的下限电压VL时，控制模式从放电模式转变为容量恢复模式。在容量恢复模式下，反复执行(i)由放电停止引起的电压上升和(ii)通过PCU920(图1)一边使电流振动一边执行放电的脉冲放电。
此外，当使电压VBi过度降低时，集电体溶出的风险变高，所以，下限电压VL被设定为不会产生集电体的溶出的电压水平。另外，关于由放电停止引起的电压上升，在过放电区域中，当放电停止时电压会恢复(上升)，使电压VBi恢复(上升)至电压VBi达到被设定为电压Vth以下的预定电压Vr。
图7是示出在容量恢复模式下执行的脉冲放电的电流波形的一例的图。参照图7，在本例中，脉冲放电电流由峰值为-40A(放电)、具有预定频率(例如3kHz～20kHz)且占空比50％的脉冲电流构成。由于占空比为50％，所以平均电流为-20A。由ECU960控制PCU920，以使得这样的脉冲放电电流在电池组10中流动。
此外，在脉冲放电中流动的放电电流不限于这样的电流波形的电流。例如，虽然没有特别图示，但脉冲放电电流也可以是以预定的频率振动的正弦波状的放电电流，而不将电流方向反转为充电方向。
再次参照图6，在容量恢复模式下，由放电停止引起的电压上升和图7所示的脉冲放电(在图6中，没有示出由脉冲放电导致的轻微的电压振动)在下限电压VL与被设定为电压Vth以下的电压Vr之间反复执行。由此，能够有效地使积聚于负极电极30的非相对部的锂离子振动而使其从负极电极30脱离，能够促进存在于非相对部的锂离子向正极电极20的移动。
此外，使积聚于负极电极30的非相对部的锂离子释放而使容量恢复的效果虽然不显著，但是，在放电模式下的放电中，也可以进行与容量恢复模式下的放电同样的脉冲放电。
图8是对由ECU960执行的容量恢复控制的处理的流程进行说明的流程图。参照图8，当指示容量恢复控制开始后，ECU960使控制模式为放电模式，控制PCU920而开始电池组10的放电(步骤S10)。
当放电开始后，ECU960判定电池组10是否进入过放电区域(步骤S20)。具体地说，ECU960算出SOC，判定SOC是否成为0％以下。此外，电池组10是否进入了过放电区域，也可以根据电压VBi是否为电压Vth(图6)以下来判定。
并且，在电池组10进入过放电区域(在步骤S20中为是)，且判定为电压VBi达到了下限电压VL时(在步骤S30中为是)，ECU960使控制模式成为容量恢复模式，对计数N设定“1”(步骤S40)。该计数N在容量恢复模式下用于计数由放电停止引起的电压上升及脉冲放电的执行次数。
接着，ECU960使PCU920停止而使电池组10的放电停止(步骤S50)。由此，电压VBi上升。然后，当判定为电压VBi达到了被设定为电压Vth以下的电压Vr时(在步骤S60中为是)，ECU960控制PCU920，执行一边使电流振动一边使电池组10进行放电的脉冲放电(图7)(步骤S70)。
当执行脉冲放电后，电压VBi再次降低。并且，当判定为电压VBi再次达到了下限电压VL时(在步骤S80中为是)，ECU960使PCU920停止而使电池组10的放电停止(步骤S90)。此外，当放电停止后，电压VBi上升。
并且，ECU960使计数N增加1(步骤S100)，判定计数N是否超过了阈值(步骤S110)。该阈值是规定在容量恢复模式下反复执行由放电停止引起的电压上升及脉冲放电的次数的值。
当判定为计数N为阈值以下时(在步骤S110中为否)，处理返回步骤S60，再次执行步骤S60以后的处理。这样，步骤S60～步骤S90的处理(由放电停止引起的电压上升及脉冲放电)以阈值的次数反复执行，当判定为计数N超过了阈值时(在步骤S110中判定为是)，ECU960使处理转移至结束。
图9～图11是用于对本实施方式的容量恢复方法的效果进行说明的图。图9示出容量恢复控制的试验条件的一例，图10是示出在图9所示的条件下执行了容量恢复控制的情况下的容量恢复效果的图。
参照图9，在本例中，脉冲放电的频率设为4kHz，关于脉冲电流，大小(平均电流)设为-20A，占空比设为50％。关于过放电区域中的电压VBi的最低电压，针对下限电压VL和比下限电压VL高的电压V1(VL<V1<Vth)这2个情形进行试验，过放电区域的保持时间设为4分钟。
参照图10，横轴表示过放电区域中的电压VBi的最低电压，纵轴表示电池组10(或单体)的恢复容量(％)。“△”表示本实施方式的容量恢复方法(本方法)的试验结果。此外，在本例中，示出了在放电模式下的放电中也进行了脉冲放电的结果。
“○”及“□”表示比较例的试验结果。具体地说，“○”表示进行脉冲放电至过放电区域的最低电压，在过放电区域中，在最低电压进行了恒压放电(CV放电)的情况下的试验结果。即，“○”所示的试验结果是不执行本方法的容量恢复模式下的由放电停止引起的电压上升和脉冲放电的反复的情况下的结果。“□”表示进一步进行恒流放电(CC放电)至过放电区域的最低电压的情况下的试验结果。
如图所示，基于本方法的容量恢复效果比比较例的容量恢复效果好。另外，还应理解，电压VBi的最低电压越低，则基于本方法的容量恢复效果越好。于是，在基于本实施方式的容量恢复方法中，在放电模式下进行放电直至电压VBi达到下限电压VL，之后，在容量恢复模式下反复执行由放电停止引起的电压上升和脉冲放电，据此能够得到显著的容量恢复效果。
图11是示出负极电极的端部与中央部的电位差的图。负极电极的电位能够针对电极的每个部分(中央部、端部等)进行测定，所以能够测定负极电极的端部与中央部的电位差。并且，在负极电极中，锂离子的积聚量越多的部位则电位越高，所以根据容量恢复控制执行后的负极电极的端部与中央部的电位差，能够推定负极电极的端部处的锂离子的积聚量(残留量)。即，可知，放电后的负极电极的端部与中央部的电位差越小，则负极电极的端部处的锂离子的积聚量(残留量)越少，容量恢复效果越好。
参照图11，“本方法”表示执行了基于本实施方式的容量恢复控制之后的负极内电位差(负极电极30的端部与中央部的电位差)。“不使其过放电”及“仅过放电”表示比较例中的负极内电位差。具体地说，“不使其过放电”表示不使其放电至过放电区域的情况下的放电后的负极内电位差。“仅过放电”表示在放电至过放电区域之后进行了恒压放电的情况下的负极内电位差。
如图所示，执行了本方法的容量恢复控制之后的负极内电位差与比较例的放电执行后的负极内电位差相比极小。由此，应理解，根据基于本实施方式的容量恢复控制，能够使负极电极30的端部处的锂离子的积聚量(残留量)极少，因此容量恢复效果好。
图12及图13是示出在基于本实施方式的容量恢复控制中脉冲放电的频率与恢复容量的关系的图。图12示出容量恢复控制的试验条件的一例，图13是示出在图12所示的条件下执行了容量恢复控制的情况下的容量恢复效果的图。
参照图12，在本例中，关于脉冲放电的频率为50Hz、4kHz、20kHz这3个情形进行了试验。关于脉冲电流，大小(平均电流)设为-20A，占空比设为50％。过放电区域中的电压VBi的最低电压设为下限电压VL，过放电区域的保持时间设为10分钟。
参照图13，横轴表示脉冲放电的频率，纵轴表示电池组10(或单体)的恢复容量(％)。如图所示，脉冲放电的频率越高则容量恢复效果越好。由于在4kHz的频率下得到了足够好的容量恢复效果，因此认为脉冲放电的频率在3kHz左右也能够得到足够的容量恢复效果，优选脉冲放电的频率设为3kHz以上。
此外，若脉冲放电的频率过高，则由介电损耗引起的发热变大等电池的损害变大。另外，即使使脉冲放电的频率比20kHz高，也没怎么发现容量恢复效果的增加。因而，脉冲放电的频率优选设为20kHz以下。
图14及图15是示出在基于本实施方式的容量恢复控制中脉冲放电中的电流的大小与恢复容量的关系的图。图14示出容量恢复控制的试验条件的一例，图15是示出在图14所示的条件下执行了容量恢复控制的情况下的容量恢复效果的图。
参照图14，在本例中，脉冲放电的频率设为4kHz。关于脉冲电流的大小(平均电流)为-20A、-100A、-150A这3个情形进行了试验，占空比设为50％。过放电区域中的电压VBi的最低电压设为下限电压VL，过放电区域的保持时间设为10分钟。
参照图15，横轴表示脉冲电流的大小(平均电流)，纵轴表示电池组10(或单体)的恢复容量(％)。如图所示，即使使脉冲电流变大，也没有发现容量恢复效果的增加，在脉冲电流的大小与恢复容量之间没有发现相关关系。
图16及图17是示出在基于本实施方式的容量恢复控制中电池组10的温度与恢复容量的关系的图。图16示出容量恢复控制的试验条件的一例，图17是示出在图16所示的条件下执行了容量恢复控制的情况下的容量恢复效果的图。
参照图16，脉冲放电的频率设为20kHz，关于脉冲电流，大小(平均电流)设为-20A，占空比设为50％。过放电区域中的电压VBi的最低电压设为下限电压VL，过放电区域的保持时间设为10分钟。并且，关于电池组10的温度为20℃、60℃、65℃这3个情形进行了试验。
参照图17，横轴表示电池组10的温度，纵轴表示电池组10(或单体)的恢复容量(％)。如图所示，温度越高则容量恢复效果越好。根据该结果，可以认为若电池组10的温度为40℃左右，则能够得到足够的容量恢复效果，容量恢复控制优选在电池组10的温度为40℃以上的条件下执行。
此外，若电池组10的温度高，则温度会由于容量恢复控制而进一步上升，担心由于在电池内部产生气体等引起的内压增加。可以认为若电池组10的温度为80℃以下，则能够抑制电池的内压增加，容量恢复控制优选在电池组10的温度为80℃以下的条件下执行。
如以上那样，在本实施方式中，在过放电区域中，能够有效地使积聚于负极电极30(负极活性物质层32)的与正极电极20(正极活性物质层22)的非相对部的锂离子振动。由此，在过放电区域中，能够有效地使积聚于非相对部的锂离子从负极活性物质层32脱离，能够促进存在于非相对部的锂离子向正极活性物质层22的移动。因此，根据本实施方式，能够在短时间内有效地使电池组10的容量恢复。
另外，在本实施方式中，容量恢复控制在单体的电压VBi不低于下限电压VL的范围内执行，所以能够减少在使电压VBi降低了的情况下集电体溶出的风险。
另外，通过使脉冲放电中的放电电流的振动频率为3kHz以上，能够促进存在于负极电极30的非相对部的锂离子向正极电极20的移动。另一方面，通过将振动频率抑制为20kHz以下，能够抑制对电池的损害。
另外，通过在电池组10的温度为40℃以上的条件下执行容量恢复控制，能够促进存在于负极电极30的非相对部的锂离子向正极电极20的移动。另一方面，通过在温度为80℃以下的条件下执行容量恢复控制，能够抑制电池的内压增加。
另外，根据本实施方式，通过在SOC成为0％以下的过放电区域中执行容量恢复控制，能够在短时间内有效地使电池组10的容量恢复。
[变形例]
如上所述，优选在电池组10的温度为40℃～80℃的条件下执行。于是，也可以是，在电池组10的温度比40℃低的情况下，在执行使电池组10的温度升温的升温控制之后，再执行在上述的实施方式中说明了的容量恢复控制。
图18是对本变形例中的容量恢复控制的处理的流程进行说明的流程图。参照图18，当指示容量恢复控制的开始后，ECU960从温度传感器913取得电池组10的温度TB，判定温度TB是否比TU高(步骤S2)。TU表示执行容量恢复控制的温度上限值，被设定为80℃。
在温度TB比TU高的情况下(在步骤S2中为是)，需要等待温度TB降低到TU以下，不执行以后的一系列的处理，使处理移向结束。
当在步骤S2中判定为温度TB为TU以下时(在步骤S2中为否)，ECU960判定温度TB是否比TL低(步骤S4)。TL表示执行容量恢复控制的温度下限值，被设定为40℃。
当判定为温度TB比TL低时(在步骤S4中为是)，ECU960执行使电池组10的温度升温的升温控制(步骤S6)。例如，通过使PCU920工作以使得在电池组10与连接于PCU920的未图示的电力缓冲装置之间授受电力，由此能够使电池组10升温。当执行升温控制后，使处理返回步骤S4。
然后，当在步骤S4中判定为温度TB为TL以上时(在步骤S4中为否)，ECU960使处理移向步骤S10，使控制模式成为放电模式，控制PCU920而开始电池组10的放电。步骤S10以后的处理在图8中进行了说明，所以不重复进行说明。
根据本变形例，在电池组10的温度低的情况下，在执行升温控制之后再执行容量恢复控制，所以能够可靠地得到基于容量恢复控制的容量恢复效果。因此，能够在短时间内有效地使电池组10的容量恢复。
以上，对本公开的实施方式进行了说明，但应该认为，本次公开的实施方式在所有方面都是例示，而不是限制性的。本发明的范围由权利要求书表示，旨在包括与权利要求书均等的意义及范围内的所有变更。

Claims (8)

1.一种电池系统，具备：
正极活性物质层与负极活性物质层隔着分隔件配置的锂离子二次电池；
充放电装置，构成为执行所述锂离子二次电池的充放电；以及
控制装置，构成为通过控制所述充放电装置来执行使所述锂离子二次电池的容量恢复的容量恢复控制，
所述负极活性物质层包括：
与所述正极活性物质层相对的相对部；和
不与所述正极活性物质层相对的非相对部，
所述容量恢复控制包括：
第一控制，使所述锂离子二次电池进行放电至预定的过放电区域；和
第二控制，在所述过放电区域中反复执行由放电停止引起的所述锂离子二次电池的电压上升和一边使放电电流振动一边使所述锂离子二次电池进行放电的脉冲放电，
在所述第二控制中，使所述锂离子二次电池的电压上升至被设定为表示所述过放电区域的电压以下的预定电压。
2.根据权利要求1所述的电池系统，
所述锂离子二次电池包括集电体，
所述第二控制在所述锂离子二次电池的电压不低于预先设定的下限电压的范围内执行，
将所述下限电压设定为不会产生所述集电体的溶出的电压水平。
3.根据权利要求1所述的电池系统，
所述脉冲放电的放电电流的振动频率为3kHz～20kHz。
4.根据权利要求2所述的电池系统，
所述脉冲放电的放电电流的振动频率为3kHz～20kHz。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的电池系统，
所述容量恢复控制在所述锂离子二次电池的温度为40℃～80℃的条件下执行。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的电池系统，
所述过放电区域是所述锂离子二次电池的SOC为0％以下的区域。
7.根据权利要求5所述的电池系统，
所述过放电区域是所述锂离子二次电池的SOC为0％以下的区域。
8.一种锂离子二次电池的容量恢复方法，
所述锂离子二次电池包括隔着分隔件配置的正极活性物质层和负极活性物质层，
所述负极活性物质层包括：
与所述正极活性物质层相对的相对部；和
不与所述正极活性物质层相对的非相对部，
所述容量恢复方法包括：
使所述锂离子二次电池进行放电至预定的过放电区域的步骤；和
在所述过放电区域中将由放电停止引起的所述锂离子二次电池的电压上升和一边使放电电流振动一边使所述锂离子二次电池进行放电的脉冲放电反复执行的步骤，
所述反复执行的步骤中包括使所述锂离子二次电池的电压上升至被设定为表示所述过放电区域的电压以下的预定电压的步骤。
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