DE102016110718A1

DE102016110718A1 - Steuer- und Regeleinrichtung für Lithiumionen-Sekundärbatterie, und Fahrzeug

Info

Publication number: DE102016110718A1
Application number: DE102016110718.2A
Authority: DE
Inventors: Ryo Kanada
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-06-19
Filing date: 2016-06-10
Publication date: 2016-12-22
Also published as: US10170803B2; KR101850602B1; US20160372800A1; CN106257738B; CN106257738A; JP2017010727A; KR20160150022A; JP6245480B2

Abstract

Eine Steuer- bzw. Regeleinrichtung (1000; 1000A, 1000B) für eine Lithiumionen-Sekundärbatterie beinhaltet: eine SOC-Erfassungseinheit (130), die dafür ausgelegt ist, einen SOC einer Lithiumionen-Sekundärbatterie, die ein gesteuertes Objekt ist, zu erfassen; eine Nutzungsbereichseinstelleinheit (131), die dafür ausgelegt ist, einen oberen SOC-Grenzwert und einen unteren SOC-Grenzwert eines Nutzungsbereichs der Lithiumionen-Sekundärbatterie auf Basis des SOC der Lithiumionen-Sekundärbatterie einzustellen; eine erste Aufzeichnungseinheit (111), die dafür ausgelegt ist, einen Ladungsverlauf und einen Entladungsverlauf der Lithiumionen-Sekundärbatterie aufzuzeichnen; und eine erste Verarbeitungseinheit (121), die für folgendes ausgelegt ist: Feststellen, ob die Lithiumionen-Sekundärbatterie in einem Zustand einer übermäßigen Ladung oder in einem Zustand einer übermäßigen Entladung ist, auf Basis des Ladungsverlaufs und des Entladungsverlaufs; und Anheben des unteren SOC-Grenzwerts, wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie in einem Zustand einer übermäßigen Ladung ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Steuer- bzw. Regeleinrichtung für eine Lithiumionen-Sekundärbatterie und ein Fahrzeug, das die Steuer- bzw. Regeleinrichtung für die Lithiumionen-Sekundärbatterie aufweist.
2. Beschreibung der verwandten Technik
In der Beschreibung bedeutet das Wort „Sekundärbatterie” ganz allgemein eine wiederaufladbare Batterie. Lithiumionen-Sekundärbatterie als Objekt, das von einer Steuer- bzw. Regeleinrichtung zu steuern ist, beinhaltet nicht nur eine einzige Zelle, sondern auch einen Batteriepack, in dem eine Mehrzahl von Batteriekomponenten verbunden sind. Lithiumionen-Sekundärbatterien, die zu einem Batteriepack zusammengesetzt sind, werden gegebenenfalls als Batteriekomponenten bezeichnet.
Zum Beispiel beschreibt die veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. 2011-189768 ( JP 2011-189768 A ) ein Verfahren zur Verhinderung oder Reduzierung der Verschlechterung einer Batterie. In diesem Verfahren wird ein Ladestrom verringert, wenn der Ladezustand hoch ist, und ein Entladestrom wird verringert, wenn der Ladezustand niedrig ist. Zum Beispiel wird auch vorgeschlagen, dass der Ladezustand und der Verschlechterungszustand der Batterie auf Basis von Informationen über Spannung, Strom und Temperatur berechnet werden und dann ein Grenzwert für den Ladestrom oder ein Grenzwert für den Entladestrom als Reaktion auf einen Vergleich zwischen einer erwarteten Verschlechterung, die vorab durch einen Zyklustest oder dergleichen bestimmt wird, und einer tatsächlichen Verschlechterung geändert wird.
Die veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. 2013-106481 ( JP 2013-106481 A ) beschreibt, dass ein Ziel-SOC als Reaktion auf den auf Basis einer Zunahme oder Abnahme eines Widerstandswerts berechneten Verschlechterungszustand eingestellt wird und dann eine Lade- und Entladeregelung ausgeführt wird.
Die veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. 2009-123435 ( JP 2009-123435 A ) beschreibt, dass der Grad einer Verschlechterung auf Basis einer Ungleichmäßigkeit der Ionenkonzentration aufgrund einer Entladung berechnet wird und dann eine Entladeleistung beschränkt wird.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Wenn nun beispielsweise ein Ladestromwert einer Lithiumionen-Sekundärbatterie bei einem niedrigen SOC beschränkt wird und eine Ausgabe der Lithiumionen-Sekundärbatterie ebenfalls beschränkt wird, wird die Lithiumionen-Sekundärbatterie über einen längeren Zeitraum in einem niedrigen SOC-Zustand gehalten, und die Ausgabe der Lithiumionen-Sekundärbatterie wird für einen längeren Zeitraum beschränkt. Wenn ein Entladestromwert der Lithiumionen-Sekundärbatterie bei einem hohen SOC beschränkt wird, wird die Lithiumionen-Sekundärbatterie über einen längeren Zeitraum in einem hohen SOC-Zustand gehalten, und die Ausgabe der Lithiumionen-Sekundärbatterie wird für einen längeren Zeitraum beschränkt.
Ein erster Aspekt der Erfindung ist eine Steuer- bzw. Regeleinrichtung für eine Lithiumionen-Sekundärbatterie, die folgendes aufweist: eine SOC-Erfassungseinheit, die dafür ausgelegt ist, einen SOC einer Lithiumionen-Sekundärbatterie zu erfassen, die ein gesteuertes Objekt ist; eine Nutzungsbereicheinstelleinheit, die dafür ausgelegt ist, einen oberen SOC-Grenzwert und einen unteren SOC-Grenzwert eines Nutzungsbereichs der Lithiumionen-Sekundärbatterie auf Basis des SOC der Lithiumionen-Sekundärbatterie einzustellen; eine erste Aufzeichnungseinheit, die dafür ausgelegt ist, einen Ladungsverlauf und einen Entladungsverlauf der Lithiumionen-Sekundärbatterie aufzuzeichnen; und eine erste Verarbeitungseinheit, die für folgendes ausgelegt ist: Feststellen, ob die Lithiumionen-Sekundärbatterie in einem Zustand einer übermäßigen Ladung oder in einem Zustand einer übermäßigen Entladung ist, auf Basis des Ladungsverlaufs und des Entladungsverlaufs; und Anheben des unteren SOC-Grenzwerts, wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie in einem Zustand einer übermäßigen Ladung ist. SOC ist eine Abkürzung für Ladezustand. Der SOC ist ein Wert, der einen Ladezustand in Bezug auf eine Batteriekapazität angibt, und ist das Verhältnis der Menge der geladenen Elektrizität zur Batteriekapazität. Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird der untere SOC-Grenzwert des Nutzungsbereichs der Lithiumionen-Sekundärbatterie angehoben, wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie im Zustand einer übermäßigen Ladung ist, so dass verhindert werden kann, dass die Lithiumionen-Sekundärbatterie bei einem niedrigen SOC für einen längeren Zeitraum im Zustand einer übermäßigen Ladung bleibt.
Im ersten Aspekt der Erfindung kann die Steuer- bzw. Regeleinrichtung ferner eine Entladungsbeschränkungseinheit beinhalten, die dafür ausgelegt ist, einen Entladestrom so zu beschränken, dass der Entladestrom kleiner ist als ein vorgegebener Stromwert, wenn die erste Verarbeitungseinheit auf Basis des Ladungsverlaufs und des Entladungsverlaufs feststellt, dass die Lithiumionen-Sekundärbatterie im Zustand einer übermäßigen Entladung ist. Außerdem ist die Entladungsbeschränkungseinheit dafür ausgelegt, die Beschränkung des Entladestroms zu beenden oder zu locker, wenn der SOC der Lithiumionen-Sekundärbatterie höher wird als ein vorgegebener SOC.
Im ersten Aspekt der Erfindung kann die Steuer- bzw. Regeleinrichtung ferner eine SOC-Erhöhungseinheit beinhalten, die dafür ausgelegt ist, die Lithiumionen-Sekundärbatterie bei einem Stromwert zu laden, der kleiner ist als ein vorgegebener Stromwert, wenn die erste Verarbeitungseinheit auf Basis des Ladungsverlaufs und des Entladungsverlaufs feststellt, dass die Lithiumionen-Sekundärbatterie im Zustand einer übermäßigen Ladung ist, und wenn der SOC der Lithiumionen-Sekundärbatterie niedriger ist als ein vorgegebener SOC.
Im ersten Aspekt der Erfindung kann die erste Verarbeitungseinheit dafür ausgelegt sein, den oberen SOC-Grenzwert so zu senken, dass der obere SOC-Grenzwert höher ist als der untere SOC-Grenzwert, der von der ersten Verarbeitungseinheit angehoben worden ist.
Im ersten Aspekt der Erfindung kann die Nutzungsbereich-Einstelleinheit dafür ausgelegt sein, einen mittleren Bereich des Nutzungsbereichs der Lithiumionen-Sekundärbatterie auf Basis des von der SOC-Erfassungseinheit erfassten SOC einzustellen, und die erste Verarbeitungseinheit kann dafür ausgelegt sein, den mittleren Bereich anzuheben.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung ist eine Steuer- bzw. Regeleinrichtung für eine Lithiumionen-Sekundärbatterie, die aufweist: eine SOC-Erfassungseinheit, die dafür ausgelegt ist, einen SOC einer Lithiumionen-Sekundärbatterie zu erfassen, die ein gesteuertes Objekt ist; eine Nutzungsbereicheinstelleinheit, die dafür ausgelegt ist, einen oberen SOC-Grenzwert und einen unteren SOC-Grenzwert eines Nutzungsbereichs der Lithiumionen-Sekundärbatterie auf Basis des SOC der Lithiumionen-Sekundärbatterie einzustellen; eine erste Aufzeichnungseinheit, die dafür ausgelegt ist, einen Ladungsverlauf und einen Entladungsverlauf der Lithiumionen-Sekundärbatterie aufzuzeichnen; und eine zweite Verarbeitungseinheit, die für folgendes ausgelegt ist: Feststellen, ob die Lithiumionen-Sekundärbatterie in einem Zustand einer übermäßigen Ladung oder in einem Zustand einer übermäßigen Entladung ist, auf Basis des Ladungsverlaufs und des Entladungsverlaufs; und Senken des oberen SOC-Grenzwerts, wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie im Zustand einer übermäßigen Entladung ist. Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung wird der obere SOC-Grenzwert des Nutzungsbereichs der Lithiumionen-Sekundärbatterie gesenkt, wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie im Zustand einer übermäßigen Entladung ist, so dass verhindert werden kann, dass die Lithiumionen-Sekundärbatterie bei einem hohen SOC für einen längeren Zeitraum im Zustand einer übermäßigen Entladung bleibt.
Im zweiten Aspekt der Erfindung kann die Steuer- bzw. Regeleinrichtung ferner eine Ladungsbeschränkungseinheit beinhalten, die dafür ausgelegt ist, einen Ladestrom so zu beschränken, dass der Ladestrom kleiner ist als ein vorgegebener Stromwert, wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie auf Basis des Ladungsverlaufs und des Entladungsverlaufs im Zustand einer übermäßigen Entladung ist. Außerdem kann die Ladungsbeschränkungseinheit dafür ausgelegt sein, die Beschränkung des Ladestroms zu beenden oder zu locker, wenn der SOC der Lithiumionen-Sekundärbatterie niedriger wird als ein vorgegebener SOC.
Im zweiten Aspekt der Erfindung kann die Steuer- bzw. Regeleinrichtung ferner eine SOC-Senkungseinheit beinhalten, die dafür ausgelegt ist, die Lithiumionen-Sekundärbatterie bei einem Stromwert zu entladen, der kleiner ist als ein vorgegebener Stromwert, wenn die zweite Verarbeitungseinheit auf Basis des Ladungsverlaufs und des Entladungsverlaufs feststellt, dass die Lithiumionen-Sekundärbatterie im Zustand einer übermäßigen Entladung ist, und wenn der Entladungsverlauf des SOC der Lithiumionen-Sekundärbatterie höher ist als ein vorgegebener SOC.
Im zweiten Aspekt der Erfindung kann die zweite Verarbeitungseinheit dafür ausgelegt sein, den unteren SOC-Grenzwert so anzuheben, dass der untere SOC-Grenzwert niedriger ist als der obere SOC-Grenzwert, der von der zweiten Verarbeitungseinheit gesenkt worden ist.
Im zweiten Aspekt der Erfindung kann die Nutzungsbereich-Einstelleinheit dafür ausgelegt sein, einen mittleren Bereich des Nutzungsbereichs der Lithiumionen-Sekundärbatterie auf Basis des von der SOC-Erfassungseinheit erfassten SOC einzustellen, und die zweite Verarbeitungseinheit kann dafür ausgelegt sein, den mittleren Bereich senken.
Im ersten Aspekt oder im zweiten Aspekt der Erfindung kann die Steuer- bzw. Regeleinrichtung ferner eine Verschlechterungsgraderfassungseinheit beinhalten, um einen Grad einer schnellen Verschlechterung der Lithiumionen-Sekundärbatterie zu erfassen, wobei die erste Verarbeitungseinheit dafür ausgelegt sein kann, den unteren SOC-Grenzwert anzuheben, oder die zweite Verarbeitungseinheit dafür ausgelegt ist, den unteren SOC-Grenzwert zu senken, wenn der Grad der schnellen Verschlechterung, der von der Verschlechterungsgraderfassungseinheit erfasst wird, höher ist als ein vorgegebener erster Bezugswert. Außerdem kann die erste Verarbeitungseinheit dafür ausgelegt sein, die Anhebung des unteren SOC-Grenzwerts zu beenden, oder die zweite Verarbeitungseinheit kann dafür ausgelegt sein, die Senkung des oberen SOC-Grenzwerts zu beenden, wenn der Grad der schnellen Verschlechterung geringer ist als ein vorgegebener zweiter Bezugswert.
Ein dritter Aspekt der Erfindung ist ein Fahrzeug, das aufweist: eine Lithiumionen-Sekundärbatterie, die ein gesteuertes Objekt ist; und die Steuer- bzw. Regeleinrichtung des ersten Aspekts oder des zweiten Aspekts der Erfindung.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Merkmale und Vorteile sowie die technische und wirtschaftliche Bedeutung beispielhafter Ausführungsformen werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in der gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen; hierbei zeigt
1 eine Querschnittsansicht, die ein typisches Beispiel für eine Lithiumionen-Sekundärbatterie als gesteuertes Objekt zeigt;
2 eine schematische Ansicht, die den Querschnitt einer Schicht aus einem Material mit positiver Elektrodenaktivität und einer Schicht aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität zeigt, die einander mit einem Separator dazwischen gegenüberliegen.
3 einen Graph, der eine typische Beziehung zwischen einer Ladekapazität der Lithiumionen-Sekundärbatterie und einer Zunahme der Dicke der Schicht aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität zeigt;
4 einen Graph, der ein typisches Strommuster in dem Fall zeigt, dass eine Schnellaufladung im Übermaß durchgeführt wird;
5 einen Graph, der ein typisches Strommuster in dem Fall zeigt, dass eine Schnellentladung im Übermaß durchgeführt wird;
6 eine schematische Ansicht, die eine Verteilung der Konzentration von Lithiumionen zeigt, die in einen gewickelten Elektrodenkörper der Lithiumionen-Sekundärbatterie eingedrungen sind;
7 ein Blockdiagramm, das schematisch ein Steuer- bzw. Regelsystem zeigt;
8 ein Ablaufdiagramm, das den Steuer- bzw. Regelprozess einer Steuer- bzw. Regeleinrichtung zeigt;
9 ein Blockdiagramm eines Steuer- bzw. Regelsystems;
10 ein Ablaufdiagramm einer Steuer- bzw. Regeleinrichtung;
11 ein Blockdiagramm eines Steuer- bzw. Regelsystems;
12 ein Ablaufdiagramm einer Steuer- bzw. Regeleinrichtung; und
13 eine Seitenansicht, die ein Beispiel für die Gestaltung eines Fahrzeugs zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden wird eine Ausführungsform einer Steuer- bzw. Regeleinrichtung beschrieben, die in dieser Patentschrift vorgeschlagen wird. Selbstverständlich ist die in dieser Beschreibung beschriebene Ausführungsform aber nicht dazu gedacht, die Erfindung zu beschränken. Jede der Zeichnungen ist eine schematische Zeichnung und beispielsweise spiegelt die Größenrelation (Länge, Breite, Dicke und dergleichen) in den einzelnen Zeichnungen keine tatsächliche Größenrelation wider. Gleiche Bezugszahlen bezeichnen Bauteile und Abschnitte, die gleiche Funktionen bereitstellen, und eine redundante Beschreibung wird gegebenenfalls weggelassen oder vereinfacht.
In einer Lithiumionen-Sekundärbatterie steigt der Batteriewiderstand, wenn eine Schnellaufladung oder eine Schnellentladung im Übermaß durchgeführt wird, was zur Folge hat, dass der Fall eintritt, dass sich eine Ausgangsleistung verschlechtert. Die Strommenge steigt beim Schnellaufladen oder Schnellentladen, und die Erfinder haben nachgewiesen, dass, wenn ein Schnellaufladen oder ein Schnellentladen im Übermaß durchgeführt wird, eine Konzentration von Lithiumionen, die zu einer Batteriereaktion beitragen, innerhalb der Batterie im Vergleich zu einem Gleichgewichtszustand deutlich ungleich verteilt ist. Die Erfinder nehmen an, dass eine solche ungleiche Verteilung der Konzentration von Lithiumionen eine Zunahme des Batteriewiderstands und der Verschlechterung der Ausgangsleistung wesentlich beeinflusst. Im Folgenden wird ein solcher Fall anhand einer Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 als Beispiel beschrieben, und danach wird eine Steuer- bzw. Regeleinrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
1 zeigt ein typisches Beispiel für eine Lithiumionen-Sekundärbatterie, die ein gesteuertes Objekt ist. 1 ist eine Querschnittsansicht der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10, die eine sogenannte Blockbatterie ist; Die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 beinhaltet beispielsweise einen gewickelten Elektrodenkörper 40, in dem eine flächige positive Elektrode 50 und eine flächige negative Elektrode 60 gestapelt und mit einem Separator 72 oder einem Separator 74 dazwischen aufgewickelt sind. In dieser Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 sind der gewickelte Elektrodenkörper 40 und eine elektrolytische Lösung 80 in einem Batteriegehäuse 20 untergebracht. Im Folgenden werden in der Beschreibung der Steuer- bzw. Regeleinrichtung die in 1 verwendeten Bezugszahlen gegebenenfalls auch Komponenten der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 zugewiesen.
Die flächige positive Elektrode 50 beinhaltet eine Stromkollektorfolie 51 der positiven Elektrode und eine Schicht 53 aus einem Material mit positiver Elektrodenaktivität. Die Schicht 53 aus einem Material mit positiver Elektrodenaktivität liegt auf jeder Fläche der Stromkollektorfolie 51 der positiven Elektrode auf. Die Schicht 53 aus einem Material mit positiver Elektrodenaktivität beinhaltet beispielsweise Teilchen aus einem Material mit positiver Elektrodenaktivität, ein leitendes Material und ein Bindemittel. Die Schicht 53 aus einem Material mit positiver Elektrodenaktivität ist eine Schicht, in der die Teilchen aus einem Material mit positiver Elektrodenaktivität und das leitende Material durch das Bindemittel gebunden sind. Die Schicht 53 aus einem Material mit positiver Elektrodenaktivität weist nötige Luftspalte auf, so dass die elektrolytische Lösung einigermaßen zwischen die Teilchen dringen kann.
Die flächige negative Elektrode 60 beinhaltet eine Stromkollektorfolie 61 der negativen Elektrode und eine Schicht 63 aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität. Die Schicht 63 aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität liegt auf jeder Fläche der Stromkollektorfolie 61 der negativen Elektrode auf. Die Schicht 63 aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität beinhaltet beispielsweise Teilchen aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität, ein leitendes Material und ein Bindemittel. Die Schicht 63 aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität ist eine Schicht, in der die Teilchen aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität und das leitende Material durch das Bindemittel gebunden sind. Die Schicht 63 aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität weist nötige Luftspalte auf, so dass die elektrolytische Lösung einigermaßen zwischen die Teilchen dringen kann.
Das Material mit positiver Elektrodenaktivität enthält Lithium und ist ein Material, das Lithiumionen freisetzt oder festhält, wie dies einer Batteriereaktion entspricht. Ein Beispiel für das Material mit positiver Elektrodenaktivität beinhaltet Teilchen aus einem Lithiumverbundoxid. Das Material mit negativer Elektrodenaktivität ist ein Material, das Lithiumionen festhalten und festgehaltene Lithiumionen freisetzen kann, wie dies für die Batteriereaktion angemessen ist. Ein Beispiel für das Material mit negativer Elektrodenaktivität beinhaltet Teilchen mit einer Graphitstruktur, beispielsweise natürlicher Graphit.
In dieser Ausführungsform ist die Stromkollektorfolie 51 der positiven Elektrode ein bandförmiges Flächengebilde (zum Beispiel eine Aluminiumfolie). Die Schicht 53 aus einem Material mit positiver Elektrodenaktivität ist auf jeder Fläche der Stromkollektorfolie 51 der positiven Elektrode vorgesehen, außer in einem exponierten Abschnitt 52, der in der Breitenrichtung gesehen auf einer Seite der Stromkollektorfolie 51 der positiven Elektrode vorgesehen ist. Die Stromkollektorfolie 61 der negativen Elektrode ist ein bandförmiges Flächengebilde (zum Beispiel eine Kupferfolie). Die Schicht 63 aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität ist auf jeder Fläche der Stromkollektorfolie 61 der negativen Elektrode vorgesehen, außer in einem exponierten Abschnitt 62, der in der Breitenrichtung gesehen auf einer Seite der Stromkollektorfolie 61 der negativen Elektrode vorgesehen ist.
Die flächige positive Elektrode 50 und die flächige negativen Elektrode 60 sind so gestapelt, dass die Ausrichtungen ihrer Längsrichtungen einander gleich sind und die Schicht 53 aus einem Material mit positiver Elektrodenaktivität und die Schicht 63 aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität einander mit dem Separator 72 oder dem Separator 74 dazwischen gegenüberliegen. Die flächige positive Elektrode 50 und die flächige negative Elektrode 60 sind so gestapelt, dass der exponierte Abschnitt 52 der Stromkollektorfolie 51 der positiven Elektrode in der Breitenrichtung betrachtet von den Separatoren 72, 74 zu einer Seite versetzt ist und der exponierte Abschnitt 62 der Stromkollektorfolie 61 der negativen Elektrode in der Breitenrichtung betrachtet von den Separatoren 72, 74 zur anderen Seite versetzt ist.
Ferner wird der gewickelte Elektrodenkörper 40 in einem Zustand gewickelt, wo die flächige positive Elektrode 50, die flächige negativen Elektrode 60 und die Separatoren 72, 74 gestapelt sind wie oben beschrieben. Der gewickelte Elektrodenkörper 40 weist entlang einer Ebene, die eine Wickelachse WL beinhaltet, eine flache Form auf und ist im Blockbatteriegehäuse 20 untergebracht, das einen flachen, rechteckigen Aufnahmeraum aufweist. Der exponierte Abschnitt 52 der Stromkollektorfolie 51 der positiven Elektrode ist entlang der Wickelachse WL von den Separatoren 72, 74 zu einer Seite versetzt. Der exponierte Abschnitt 62 der Stromkollektorfolie 61 der negativen Elektrode ist entlang der Wickelachse WL von den Separatoren 72, 74 zur anderen Seite versetzt. Der exponierte Abschnitt 52 der Stromkollektorfolie 51 der positiven Elektrode und der exponierte Abschnitt 62 der Stromkollektorfolie 61 der negativen Elektrode 62 sind jeweils in einer Spiralform versetzt. Wie in 1 gezeigt ist, ist der exponierte Abschnitt 52 der Stromkollektorfolie 51 der negativen Elektrode, der von den Separatoren 72, 74 versetzt ist, an ein distales Ende 23a eines internen Anschlusses 23 einer negativen Elektrode geschweißt. Der exponierte Abschnitt 62 der Stromkollektorfolie 61 der negativen Elektrode, der von den Separatoren 72, 74 versetzt ist, ist an ein distales Ende 24a eines internen Anschlusses 24 einer negativen Elektrode geschweißt.
In dem in 1 dargestellten Beispiel beinhaltet das Batteriegehäuse 20 einen Gehäusekörper 21 und eine Deckelplatte 22. Der Gehäusekörper 21 weist eine rechteckige Parallelflachform mit einem geschlossenen Ende auf und ist an einer Fläche offen. Die Deckelplatte 22 ist ein Bauteil, das die Öffnung des Gehäusekörpers 21 verschließt. Die Deckelplatte 22 ist an den Rand der Öffnung des Gehäusekörpers 21 geschweißt. Somit wird ein im Wesentlichen hexaedrisch geformtes Batteriegehäuse 20 gebildet. Zum Beispiel kann das Batteriegehäuse 20 ein zylindrisches Gehäuse sein. Das Batteriegehäuse 20 kann ein beutelförmiges Gehäuse sein und es kann auch ein sogenannter externer Laminat-Packkörper sein. Eine elektrisch isolierende Schicht (nicht dargestellt) sollte zwischen dem Batteriegehäuse 20 und dem im Batteriegehäuse 20 untergebrachten gewickelten Elektrodenkörper 40 angeordnet werden, mit dem Ergebnis, dass das Batteriegehäuse 20 und der gewickelte Elektrodenkörper 40 elektrisch voneinander isoliert sind.
In dem in 1 dargestellten Beispiel sind ein externer Anschluss 25 der positiven Elektrode und ein externer Anschluss 26 der negativen Elektrode auf der Deckelplatte 22 vorgesehen. Der externe Anschluss 25 der positiven Elektrode ist elektrisch mit dem internen Anschluss 23 verbunden. Die Stromkollektorfolie 51 der positiven Elektrode wird über den internen Anschluss 23 und den externen Anschluss 25 elektrisch mit einer externen Vorrichtung verbunden. Der externe Anschluss 26 der negativen Elektrode ist elektrisch mit dem internen Anschluss 24 verbunden. Die Stromkollektorfolie 61 der negativen Elektrode wird über den internen Anschluss 24 und den externen Anschluss 26 elektrisch mit einer externen Vorrichtung verbunden. Die Deckelplatte 22 beinhaltet ein Sicherheitsventil 30 und ein Flüssigkeitszufuhrloch 32. Ein Kappenmaterial 33 ist am Flüssigkeitszufuhrloch 32 angebracht.
Die elektrolytische Lösung 80, die im Batteriegehäuse 20 untergebracht ist, tritt in der axialen Richtung der Wickelachse WL gesehen von beiden Seiten her in den Elektrodenkörper 40 ein. In 1 ist die Menge der elektrolytischen Lösung 80 nicht genau. Die elektrolytische Lösung 80 dringt von sowohl der Schicht 53 aus einem Material mit positiver Elektrodenaktivität als auch der Schicht 63 aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität in ausreichendem Maße in die Luftspalte und dergleichen innerhalb des gewickelten Elektrodenkörpers 40 ein. Die elektrolytische Lösung 80 enthält Lithiumionen, die als elektrolytische Ionen dienen, die zur Batteriereaktion in der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 beitragen. Ein Beispiel für die Gestaltung der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 ist oben dargestellt. Die ausführliche Beschreibung verschiedener Materialien wie der aktiven Materialien, der leitenden Materialien und der elektrolytischen Lösung 80, welche die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 bilden, wird weggelassen, da sie in der Literatur bereits an verschiedenen Stellen beschrieben sind.
Die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 kann allein als einzelne Zelle verwendet werden oder kann jeweils als Batteriekomponente eines Batteriepacks verwendet werden. Das heißt, es kann eine Mehrzahl an Lithiumionen-Sekundärbatterien 10 zusammengesetzt werden, um einen Batteriepack zu bilden. Zum Beispiel kann die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 in einem Zustand installiert werden, wo die Außenfläche des Batteriegehäuses 20 durch Anlegen eines begrenzenden Drucks von der Außenseite mit einer notwendigen Kraft beaufschlagt wird, um eine Ausweitung des Batteriegehäuses 20 zu verhindern oder zu reduzieren. Das heißt, ein Begrenzungselement, das während der Installation einen Druck auf die Außenfläche des Batteriegehäuses 20 anlegt, kann an der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 befestigt werden.
Während des Ladens wird in der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10, die in dieser Beschreibung dargestellt ist, Spannung zwischen der flächigen positiven Elektrode 50 und der flächigen negativen Elektrode 60 angelegt. Wenn Spannung angelegt wird, werden Lithiumionen (Li) aus den Teilchen aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität in der Schicht 53 aus einem Material mit positiver Elektrodenaktivität freigesetzt, und Elektronen werden aus der Schicht 53 aus einem Material mit positiver Elektrodenaktivität in der flächigen positiven Elektrode 50 freigesetzt. In der flächigen negativen Elektrode 60 werden Elektronen gespeichert bzw. festgehalten. Außerdem werden Lithiumionen (Li) aus der elektrolytischen Lösung in den Teilchen aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität in der Schicht 63 aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität absorbiert und festgehalten.
Während der Entladung werden in der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 wegen eines Potentialunterschieds zwischen der flächigen negativen Elektrode 60 und der flächigen positiven Elektrode 50 Elektronen von der flächigen negativen Elektrode 60 auf die flächige positive Elektrode 50 übertragen. In der negativen Elektrode werden Lithiumionen, die in den Teilchen aus Material mit negativer Elektrodenaktivität in der Schicht 63 aus Material mit negativer Elektrodenaktivität gespeichert sind, in die elektrolytische Lösung freigesetzt. In der positiven Elektrode werden Lithiumionen (Li) aus der elektrolytischen Lösung in den Teilchen aus einem Material mit positiver Elektrodenaktivität in die Schicht 53 aus einem Material mit positiver Elektrodenaktivität gefangen.
Schnellaufladung bedeutet das Laden bei einem Stromwert, der etwas größer ist als die Nennkapazität einer Batterie. Schnellentladung bedeutet das Entladen bei einem Stromwert, der etwas größer ist als die Nennkapazität einer Batterie. Ein Bezugsstromwert zur Bestimmung einer Schnellaufladung und ein Bezugswert zur Bestimmung einer Schnellentladung können der gleiche Stromwert sein oder sie müssen nicht unbedingt der gleiche Stromwert sein. Der Bezugsstromwert für die Schnellaufladung oder die Schnellentladung kann vorab eingestellt werden, beispielsweise unter Berücksichtigung eines tatsächlichen Verhaltens einer Sekundärbatterie oder eines Widerstands gegen das schnelle Aufladen oder Entladen. Das heißt, der Bezugsstromwert für die Schnellaufladung oder die Schnellentladung wird für eine Sekundärbatterie jeweils frei festgelegt. Der Bezugsstromwert für die Schnellaufladung oder die Schnellentladung kann so eingestellt werden, dass er als Reaktion auf eine Nutzungsumgebung, beispielsweise die Temperatur, variiert. Zum Beispiel kann der Bezugsstromwert jederzeit als Reaktion auf eine Nutzungsumgebung, beispielsweise eine Temperatur, durch Multiplizieren des Bezugsstromwerts mit einem vorab bestimmten Koeffizienten korrigiert werden.
Als typisches Beispiel wird die in 1 gezeigte Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 beschrieben. Es wird ein Fall beschrieben, wo eine Verschlechterung beim Schnellaufladen oder Schnellentladen eintritt, wobei die Bezugszahlen der Elemente der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 zugewiesen werden. Jedoch ist eine Lithiumionen-Sekundärbatterie, in der ein solcher Fall eintritt, nicht auf die eine beschränkt, die ähnlich aufgebaut ist wie die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10, die in 1 dargestellt ist. Zum Beispiel weist die in 1 gezeigte Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 den gewickelten Elektrodenkörper 40 auf. Stattdessen kann eine Lithiumionen-Sekundärbatterie einen gestapelten Elektrodenkörper aufweisen, in dem eine flächige positive Elektrode und eine flächige negative Elektrode abwechselnd mit einem Separator dazwischen gestapelt sind.
In der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 kann die Batterieleistung schlechter werden, wenn eine Schnellaufladung oder eine Schnellentladung im Übermaß durchgeführt wird, beispielsweise kann der Batteriewiderstand zunehmen. Gemäß den Erkenntnissen der Erfinder sind eine Ungleichheit der Salzkonzentration zwischen der Schicht 53 aus einem Material mit positiver Elektrodenaktivität und der Schicht 63 aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität und einem Abströmen der elektrolytischen Lösung 80 aus dem Elektrodenkörper 40 (insbesondere aus der Schicht 63 aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität) mit einer solchen Verschlechterung der Batterieleistung verknüpft. Eine Ausbreitung der Teilchen aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität in die Schicht 63 aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität und eine Wärmeausdehnung der elektrolytischen Lösung 80 in den Elektrodenkörper 40 sind mit einem Abströmen der elektrolytischen Lösung 80 verknüpft. Im Folgenden werden diese Fälle nacheinander beschrieben.
2 ist eine schematische Ansicht, die den Querschnitt der Schicht 53 aus einem Material mit positiver Elektrodenaktivität und der Schicht 63 aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität zeigt, die einander mit dem Separator 72 oder dem Separator 74 dazwischen gegenüberliegen. Die durchgezogene Linie A1 gibt eine Verteilung der Konzentration von Lithiumionen während der Aufladung im Querschnitt an. Die gestrichelte Linie B1 gibt eine Verteilung der Konzentration von Lithiumionen während der Entladung im Querschnitt an. In 2 geben die kontinuierliche Linie A1 und die gestrichelte Linie B1 jeweils an, dass die Konzentration von Lithiumionen zur Oberseite hin dichter wird und die Konzentration der Lithiumionen zur unteren Seite hin dünner wird.
Eine Ungleichmäßigkeit der Salzkonzentration zwischen der Schicht 53 aus einem Material mit positiver Elektrodenaktivität und der Schicht 63 aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität bedeutet einen Unterschied in der Konzentration der Lithiumionen zwischen der elektrolytischen Lösung 80, die in die Schicht 53 aus einem Material mit positiver Elektrodenaktivität eingedrungen ist, und der elektrolytischen Lösung 80, die in die Schicht 63 aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität eingedrungen ist. Zum Beispiel werden während des Ladens, wie von der durchgezogenen Linie A1 in 2 angegeben ist, Lithiumionen in die elektrolytische Lösung 80 freigesetzt, die in die Schicht 53 aus einem Material mit positiver Elektrodenaktivität eingedrungen ist, und Lithiumionen werden in die elektrolytische Lösung 80 absorbiert, die in die Schicht 63 aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität eingedrungen ist. Gleichzeitig wird die Konzentration der Lithiumionen in der elektrolytischen Lösung 80, die in die Schicht 53 aus einem Material mit positiver Elektrodenaktivität eingedrungen ist, dichter. Die Konzentration der Lithiumionen in der elektrolytischen Lösung 80, die in die Schicht 63 aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität eingedrungen ist, wird dünner. Im Gegensatz dazu absorbiert während des Entladens, wie von der gestrichelten Linie B1 in 2 angegeben ist, die Schicht 53 aus einem Material mit positiver Elektrodenaktivität Lithiumionen aus der elektrolytischen Lösung 80, und die Schicht 63 aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität setzt Lithiumionen in die elektrolytische Lösung 80 frei. Aus diesen Grund wird die Konzentration der Lithiumionen in der elektrolytischen Lösung 80, die in die Schicht 53 aus einem Material mit positiver Elektrodenaktivität eingedrungen ist, dünner. Die Konzentration der Lithiumionen in der elektrolytischen Lösung 80, die in die Schicht 63 aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität eingedrungen ist, wird dichter.
Eine solche Ungleichmäßigkeit der Salzkonzentration ist beispielsweise beim Laden oder Entladen mit einer Stromrate, die höher ist als die Diffusionsrate der Lithiumionen in die elektrolytische Lösung 80, bemerkenswert. Bei der Verwendung zum Laden oder Entladen mit einer niedrigen Stromrate ist der Grad der Ungleichmäßigkeit der Salzkonzentration gering. Wenn die Batterie stehen gelassen wird, ohne sie zu laden oder zu entladen, wird die Ungleichmäßigkeit der Salzkonzentration als Folge der Diffusion von Lithiumionen in die elektrolytische Lösung allmählich eliminiert.
Die Teilchen der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10, die aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität bestehen, neigen dazu, sich auszudehnen, wenn das Laden der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 fortschreitet, und zu schrumpfen, wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie entladen wird. Eine solche Neigung ist zum Beispiel bemerkenswert, wenn ein Material mit einer Graphitstruktur (aus einem auf Graphit basierenden Material), beispielsweise natürlicher Graphit, Graphit und weicher Kohlenstoff, für die Teilchen der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10, die aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität bestehen, verwendet wird. In den Teilchen aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität, das eine Graphitstruktur aufweist, werden Lithiumionen zwischen den Schichten der Graphitstruktur der Teilchen aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität festgehalten, wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 geladen wird. 3 ist ein Graph, der eine typische Beziehung zwischen einer Ladekapazität der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 und einer Zunahme der Dicke der Schicht 63 aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität zeigt.
Wenn die Aufladung der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 fortschreitet, nimmt die Menge der Lithiumionen, die zwischen den Schichten der Graphitstruktur in den Teilchen aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität gespeichert sind, zu. Der Abstand einer Endfläche der Graphitstruktur (in der C-Achsenrichtung) (der Zwischenschichtabstand der Graphitstruktur) nimmt allmählich zu, und die Teilchen aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität dehnen sich aus. Eine Zunahme der Dicke der Schicht 63 aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität, die in 3 gezeigt ist, geht auf eine allmähliche Ausdehnung der Teilchen aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität zurück, die eine Folge einer allmählichen Änderung des Abstands der Stirnfläche der Graphitstruktur (in der C-Achsenrichtung) ist. Während die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 entladen wird, schrumpfen die Teilchen aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität allmählich.
Genauer wird in einem niedrigen SOC-Bereich C1 und einem hohen SOC-Bereich C3 die Schicht 63 aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität dicker, während die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 geladen wird, wie in 3 dargestellt ist. In der Beschreibung wird der niedrige SOC-Bereich C1 gegebenenfalls einfach als Bereich C1 bezeichnet. Der hohe SOC-Bereich C3 wird gegebenenfalls einfach als Bereich C3 bezeichnet. Zwischen dem Bereich C1 und dem Bereich C3 gibt es einen Zwischenbereich C2, in dem die Dicke der Schicht 63 aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität fast unverändert bleibt, wenn die Ladekapazität steigt. Der Zwischenbereich C2 wird gegebenenfalls einfach als Bereich C2 bezeichnet. Der Bereich C2 ist ein Bereich, in dem ein Ladungswiderstand stark ist und die Teilchen aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität sich fast nicht ausdehnen oder schrumpfen. Ein SOC, bei dem ein solcher Bereich entsteht, hängt von der physikalischen Eigenschaft der Teilchen aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität für die Ladekapazität der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 ab.
Die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 erzeugt als Reaktion auf eine Batteriereaktion Wärme, wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 geladen oder entladen wird. Die elektrolytische Lösung 80 dehnt sich als Reaktion auf die Temperatur aus. Während der Grad der Wärmeerzeugung der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 zunimmt, steigt der Grad der Ausdehnung der elektrolytischen Lösung 80. Beim Schnellaufladen oder beim Schnellentladen wird eine Tendenz, die aus einer Ausdehnung der elektrolytischen Lösung 80 resultiert, stark. Gemäß den Erkenntnissen der Erfinder, steigt der Grad der Wärmeerzeugung Q einer Lithiumionen-Sekundärbatterie ungefähr proportional zu einem Wert I²*R, der aus einem Stromwert I und einem Batteriewiderstand R berechnet wird. Das heißt, wenn der Stromwert I steigt oder der Batteriewiderstand R steigt, erzeugt die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 während des Aufladens oder des Entladens bereitwilliger Wärme, und zwar proportional zum Quadrat des Stromwerts I, und die elektrolytische Lösung 80 dehnt sich bereitwilliger aus.
Gemäß den Erkenntnissen der Erfinder kommt es während einer Schnellaufladung zu einer Ungleichmäßigkeit der Salzkonzentration, wie oben beschrieben, und die Konzentration der Lithiumionen in der elektrolytischen Lösung ist auf der Seite der Schicht 63 aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität dünn. Außerdem dehnt sich die elektrolytische Lösung 80 als Folge einer Wärmeerzeugung der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 thermisch aus, und die elektrolytische Lösung 80 strömt aus dem Elektrodenkörper 40 aus. Im niedrigen SOC-Bereich C1 und im hohen SOC-Bereich C3 dehnen sich die Teilchen aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität in einem größeren Maß aus als im Zwischenbereich C2, und die elektrolytische Lösung 80 strömt bereitwilliger aus dem Elektrodenkörper 40 aus. Im Zwischenbereich C2 dehnen sich die Teilchen aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität fast nicht aus, und ein Ausströmen der elektrolytischen Lösung 80 ist vermindert. Aus diesem Grund kommt es im Zwischenbereich C2 weniger leicht zu einer Verschlechterung der Leistung der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 als im Bereich C1 und im Bereich C3.
Gemäß den Erkenntnissen der Erfinder kommt es während einer Schnellentladung zu einer Ungleichmäßigkeit der Salzkonzentration, wie oben beschrieben, und die Konzentration der Lithiumionen in der elektrolytischen Lösung ist auf der Seite der Schicht 63 aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität dicht. Die elektrolytische Lösung 80 dehnt sich als Folge einer Wärmeerzeugung der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 thermisch aus, und die elektrolytische Lösung 80 strömt aus dem Elektrodenkörper 40 aus. Im niedrigen SOC-Bereich C1 und im hohen SOC-Bereich C3 schrumpfen die Teilchen aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität in einem größeren Maß als im Zwischenbereich C2, und ein Ausströmen der elektrolytischen Lösung 80 aus dem Elektrodenkörper 40 ist verringert. Im Zwischenbereich C2 schrumpfen die Teilchen aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität fast nicht, und ein Ausströmen der elektrolytischen Lösung 80 ist nicht vermindert. Aus diesem Grund kommt es im Bereich C1 und im Bereich C3 während einer Schnellentladung weniger leicht zu einer Verschlechterung der Leistung der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 als im Zwischenbereich C2.
4 ist ein Graph, der ein typisches Strommuster zeigt, das in dem Fall, dass eine Schnellaufladung im Übermaß durchgeführt wird, an die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 angelegt wird. Die Ordinatenachse stellt den Stromwert dar, und die Abszissenachse stellt die Zeit dar. Wenn in einem vorgegebenen festen Zeitraum eine Entladekapazität, die bei einem Stromwert entladen wird, der höher ist als ein vorgegebener Entladestromwert I_B, kleiner ist als eine Ladekapazität, die bei einem Stromwert geladen wird, der höher ist als ein vorgegebener Ladestromwert I_A wird in dieser Beschreibung dieser Zustand als Zustand einer übermäßigen Ladung oder als Zustand einer übermäßigen Schnellaufladung bezeichnet. Das heißt, der Zustand, der als Zustand einer übermäßigen Ladung bezeichnet wird, bedeutet einen Zustand, wo in einem bestimmten festen Zeitraum eine Schnellaufladung im Übermaß durchgeführt wird. Zum Beispiel wird in dem in 4 beschriebenen Beispiel, wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 geladen wird, die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 in einem bestimmten festen Zeitraum bei einem Stromwert geladen, der größer ist als der vorgegebene Ladestromwert I_A. Wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 entladen wird, wird die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 bei einem konstanten Stromwert entladen, der kleiner ist als der vorgegebene Entladestromwert I_B. Ein solches Beispiel wird als typisches Beispiel für den Zustand betrachtet, der als Zustand einer übermäßigen Ladung bezeichnet wird und in dem eine Schnellaufladung durchgeführt wird, die das Maß einer Schnellentladung übertrifft.
5 ist ein Graph, der ein typisches Strommuster zeigt, das in dem Fall, dass eine Schnellentladung im Übermaß durchgeführt wird, an die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 angelegt wird. Die Ordinatenachse stellt den Stromwert dar, und die Abszissenachse stellt die Zeit dar. Wenn in einem vorgegebenen festen Zeitraum eine Ladekapazität, die bei einem Stromwert geladen wird, der höher ist als der vorgegebene Ladestromwert I_A, kleiner ist als eine Entladekapazität, die bei einem Stromwert entladen wird, der höher ist als der vorgegebene Entladestromwert I_B, wird dieser Zustand in dieser Beschreibung als Zustand einer übermäßigen Entladung oder als Zustand einer übermäßigen Schnellentladung bezeichnet. Das heißt, der Zustand, der als Zustand einer übermäßigen Entladung bezeichnet wird, bedeutet einen Zustand, wo in einem bestimmten festen Zeitraum eine Schnellentladung im Übermaß durchgeführt wird. Zum Beispiel wird in dem in 5 beschriebenen Beispiel, wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 geladen wird, die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 in einem bestimmten festen Zeitraum bei einem Stromwert geladen, der größer ist als der vorgegebene Entladestromwert I_B. Wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 geladen wird, wird die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 bei einem konstanten Stromwert geladen, der kleiner ist als der vorgegebene Ladestromwert I_A. Ein solches Beispiel wird als typisches Beispiel für den Zustand betrachtet, der als Zustand einer übermäßigen Entladung bezeichnet wird, in dem eine Schnellentladung durchgeführt wird, die das Maß einer Schnellaufladung übersteigt.
Eine integrierte Ladekapazität ΣI_A, die bei einem Stromwert geladen wird, der größer ist als der vorgegebene Ladestromwert I_A, ist ein integrierter Wert des Ladestroms während einer Zeit, zu der die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 bei einem Stromwert geladen wird, der größer ist als der vorgegebene Ladestromwert I_A. Eine integrierte Entladekapazität ΣI_B, die bei einem Stromwert entladen wird, der größer ist als der vorgegebene Entladestromwert I_B, ist ein integrierter Wert des Entladestroms während einer Zeit, zu der die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 bei einem Stromwert entladen wird, der größer ist als der vorgegebene Entladestromwert I_B. Im Zustand der Verwendung der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 sollten Daten, wie eine Temperatur, ein Stromwert während des Ladens, ein Stromwert während des Entladens und eine Spannung, in einem Speicher oder dergleichen aufgezeichnet werden, und die oben beschriebenen Werte sollten auf der Basis des Verlaufs der einzelnen Daten aus den Daten berechnet werden.
Wenn in einem vorgegebenen festen Zeitraum die integrierte Ladekapazität ΣI_A bei der Schnellaufladung größer ist als die integrierte Entladekapazität ΣI_B bei der Schnellentladung, wird dieser Zustand als Zustand einer übermäßigen Ladung bezeichnet. Wenn in einem vorgegebenen festen Zeitraum die integrierte Entladekapazität ΣI_B bei der Schnellentladung größer ist als die integrierte Ladekapazität ΣI_A bei der Schnellaufladung, wird dieser Zustand als Zustand einer übermäßigen Entladung bezeichnet. Wenn in einem vorgegebenen festen Zeitraum der Unterschied zwischen der integrierten geladenen Kapazität ΣI_A bei der Schnellaufladung und der integrierten entladenen Kapazität ΣI_B bei der Schnellentladung kleiner ist als eine vorgegebene Kapazität, kann dieser Zustand als ein sozusagen neutraler Zustand bezeichnet werden, der nicht Teil des Zustands der übermäßigen Ladung oder des Zustands der übermäßigen Entladung ist.
6 ist eine schematische Ansicht, die eine Verteilung der Konzentration von Lithiumionen in der elektrolytischen Lösung 80 zeigt, die in den gewickelten Elektrodenkörper 40 der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 eingedrungen ist. Die durchgezogene Linie A2 in 6 zeigt eine Verteilung der Konzentration von Lithiumionen im Falle eines Zustands einer übermäßigen Ladung. Die gestrichelte Linie B2 zeigt eine Verteilung der Konzentration von Lithiumionen im Falle eines Zustands einer übermäßigen Entladung. Sowohl die durchgezogene Linie A2 als auch die gestrichelte Linie B2 zeigen die Tendenz einer Verteilung der Konzentration von Lithiumionen entlang der Wickelachse WL. In 6 geben die kontinuierliche Linie A2 und die gestrichelte Linie B2 jeweils an, dass die Konzentration von Lithiumionen zur oberen Seite hin dichter wird und die Konzentration der Lithiumionen zur unteren Seite hin dünner wird. Sowohl in der durchgezogenen Linie A2 als auch in der gestrichelten Linie B2 wird die Konzentration von Lithiumionen entlang der Wickelachse WL relativ evaluiert.
In einem Zustand einer übermäßigen Ladung, wo eine Schnellaufladung im Übermaß durchgeführt worden ist, ist die Konzentration von Lithiumionen in der elektrolytischen Lösung 80, die in die Schicht 63 aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität eingedrungen sind, dünn, wie von der durchgezogenen Linie A1 in 2 angegeben wird. Dann strömt die elektrolytische Lösung 80, in der die Konzentration von Lithiumionen dünn ist, aus dem gewickelten Elektrodenkörper 40 aus. Aus diesen Grund ist die Konzentration der Lithiumionen in der elektrolytischen Lösung 80, die in den gewickelten Elektrodenkörper 40 eingedrungen ist, im Durchschnitt eher dicht. Außerdem strömt die elektrolytische Lösung unter dem Einfluss einer Ausdehnung der Teilchen aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität bereitwillig aus beiden Enden des gewickelten Elektrodenkörpers 40 entlang der Wickelachse WL aus. Aus diesem Grund ist in einem Zustand einer übermäßigen Ladung, wie von der durchgezogenen Linie A2 in 6 angegeben, die Konzentration von Lithiumionen in der Mitte des gewickelten Elektrodenkörpers 40 eher dicht und ist an beiden Enden des gewickelten Elektrodenkörpers 40 entlang der Wickelachse WL eher dünn.
In einem Zustand einer übermäßigen Entladung, wo eine Schnellentladung im Übermaß durchgeführt worden ist, ist die Konzentration von Lithiumionen in der elektrolytischen Lösung 80, die in die Schicht 63 aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität eingedrungen sind, dicht, wie von der gestrichelten Linie B1 in 2 angegeben wird. Dann strömt die elektrolytische Lösung 80, in der die Konzentration von Lithiumionen dicht ist, aus dem gewickelten Elektrodenkörper 40 aus. Aus diesen Grund ist die Konzentration der Lithiumionen in der elektrolytischen Lösung 80, die in den gewickelten Elektrodenkörper 40 eingedrungen ist, im Durchschnitt eher dünn. Außerdem ist unter dem Einfluss einer Schrumpfung der Teilchen aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität ein Abstrom der elektrolytischen Lösung an beiden Enden des gewickelten Elektrodenkörpers 40 entlang der Wickelachse WL verringert. Aus diesem Grund ist in einem Zustand einer übermäßigen Entladung, wie von der gestrichelten Linie B2 in 6 angegeben, die Konzentration von Lithiumionen in der Mitte des gewickelten Elektrodenkörpers 40 eher dünn und ist an beiden Enden des gewickelten Elektrodenkörpers 40 entlang der Wickelachse WL eher dicht.
In einem Zustand einer übermäßigen Ladung ist, wie von der durchgezogenen Linie A1 in 2 angegeben ist, die Konzentration von Lithiumionen in der elektrolytischen Lösung 80 auf der Seite der Schicht 53 aus einem Material mit positiver Elektrodenaktivität dicht, und die Konzentration von Lithiumionen in der elektrolytischen Lösung 80 ist auf der Seite der Schicht 63 aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität dünn. Die elektrolytische Lösung 80 dehnt sich als Folge einer Wärmeerzeugung der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 thermisch aus, und die elektrolytische Lösung 80 strömt aus dem Elektrodenkörper 40 aus. Außerdem ist, wie von der durchgezogenen Linie A2 in 6 angegeben ist, die Konzentration von Lithiumionen an beiden Enden des gewickelten Elektrodenkörpers 40 entlang der Wickelachse WL eher dünner als die Konzentration von Lithiumionen in der Mitte des gewickelten Elektrodenkörpers 40 entlang der Wickelachse WL. In einem Zustand einer übermäßigen Ladung wird ein Unterschied in der Konzentration von Lithiumionen in der elektrolytischen Lösung 80, die in den Elektrodenkörper 40 eingedrungen ist, größer. Wenn der Unterschied in der Konzentration von Lithiumionen größer wird, wird der Unterschied einer von mehreren Faktoren, die für eine Zunahme des Batteriewiderstands der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 verantwortlich sind.
Um den Unterschied in der Konzentration von Lithiumionen im Zustand einer übermäßigen Ladung frühzeitig zu eliminieren, sollte eine Aufladung der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 beschränkt werden, und die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 sollte bei einem einigermaßen großen Stromwert entladen werden. Jedoch kann die Stromrate während der Entladung abhängig von einer Anwendung beschränkt sein. Zum Beispiel wird in einer Fahrzeuganwendung, beispielsweise in einem Hybridfahrzeug, die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 als Leistungsquelle zum Betreiben eines Motors verwendet, der Leistung auf ein Antriebsrad überträgt. In einer Fahrzeuganwendung ist eine Stromrate, die während einer Entladung im Falle eines plötzlichen Starts oder dergleichen notwendig ist, größer als in einer anderen Anwendung. In einer solchen Anwendung kann die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 so gesteuert werden, dass ein Entladestrom bei einem niedrigen SOC in der Nähe der Untergrenze des Nutzungsbereichs auf einem kleinen Wert gehalten wird.
Wenn bei einer solchen Anwendung die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 in einem Zustand einer übermäßigen Ladung auf einen niedrigen SOC sinkt und dann der Ladestromwert beschränkt wird, um den Zustand einer übermäßigen Ladung zu eliminieren, kann die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 für einen längeren Zeitraum in einem Zustand eines niedrigen SOC bleiben. Wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 für einen längeren Zeitraum in einem Zustand eines niedrigen SOC bleibt und der Entladestrom auf einem kleinen Wert gehalten wird, kommt die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 nicht dazu, ausreichend zu arbeiten. Wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 in einen solchen Zustand sinkt, wird die Ausgabe der Batterie in dem Hybridfahrzeug für einen längeren Zeitraum beschränkt, und das Hybridfahrzeug wird häufig durch einen Verbrennungsmotor angetrieben. Infolgedessen werden die Kraftstoffverbrauchswerte schlechter.
In einem Zustand einer übermäßigen Entladung ist, wie von der gestrichelten Linie B1 in 2 angegeben ist, die Konzentration von Lithiumionen in der elektrolytischen Lösung 80 auf der Seite der Schicht 53 aus einem Material mit positiver Elektrodenaktivität dünn, und die Konzentration von Lithiumionen in der elektrolytischen Lösung 80 ist auf der Seite der Schicht 63 aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität dicht. Die elektrolytische Lösung 80 dehnt sich als Folge einer Wärmeerzeugung der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 thermisch aus, und die elektrolytische Lösung 80 strömt aus dem Elektrodenkörper 40 aus. Außerdem ist, wie von der gestrichelten Linie B2 in 6 angegeben ist, die Konzentration von Lithiumionen an beiden Enden des gewickelten Elektrodenkörpers 40 entlang der Wickelachse WL eher dichter als die Konzentration von Lithiumionen in der Mitte des gewickelten Elektrodenkörpers In einem Zustand einer übermäßigen Entladung wird ein Unterschied in der Konzentration von Lithiumionen in der elektrolytischen Lösung 80, die in den Elektrodenkörper 40 eingedrungen ist, größer. Wenn der Unterschied in der Konzentration von Lithiumionen größer wird, wird der Unterschied einer von mehreren Faktoren, die für eine Zunahme des Batteriewiderstands der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 verantwortlich sind.
Um den Unterschied in der Konzentration von Lithiumionen im Zustand einer übermäßigen Entladung frühzeitig zu eliminieren, sollte eine Entladung der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 beschränkt werden, und die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 sollte bei einem einigermaßen großen Stromwert geladen werden. Jedoch kann die Stromrate während der Aufladung abhängig von einer Anwendung beschränkt sein. Zum Beispiel kann die oben beschriebene Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 in einer Fahrzeuganwendung, beispielsweise in einem Elektrofahrzeug und einem Hybridfahrzeug, so gesteuert werden, dass der Ladestromwert bei einem hohen SOC in der Nähe der Obergrenze des Nutzungsbereichs auf einem kleinen Wert gehalten wird.
In dem Fall, wo die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 bei einem hohen SOC so gesteuert wird, dass der Ladestromwert auf einem niedrigen Wert gehalten wird, wird eine Steuerung bzw. Regelung zur Beschränkung des Entladestromwerts hinzugefügt, um den Zustand einer übermäßigen Entladung zu eliminieren, wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 bei einem hohen SOC in einen Zustand einer übermäßigen Entladung sinkt. In einer solchen Situation ist die Entladung der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 bei einem hohen SOC beschränkt, so dass die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 für einen längeren Zeitraum in einem Zustand eines hohen SOC bleiben kann. Wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 bei einem hohen SOC für einen längeren Zeitraum in einem Zustand einer übermäßigen Entladung bleibt und der Entladestrom auf einem kleinen Wert gehalten wird, kommt die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 nicht dazu, ausreichend zu arbeiten. Wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 in einen solchen Zustand sinkt, wird die Ausgabe der Batterie in dem Hybridfahrzeug für einen längeren Zeitraum beschränkt, und das Hybridfahrzeug wird häufig durch einen Verbrennungsmotor angetrieben. Infolgedessen werden die Kraftstoffverbrauchswerte schlechter.
Nun wird die Steuer- bzw. Regeleinrichtung beschrieben, die in dieser Beschreibung vorgeschlagen wird. 7 ist ein Blockdiagramm, das schematisch ein Steuer- bzw. Regelsystem 1000 zeigt, das die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10, das heißt ein gesteuertes Objekt, und die Steuer- bzw. Regeleinrichtung 100 beinhaltet. Die Steuer- bzw. Regeleinrichtung 100 beinhaltet eine Verarbeitungsvorrichtung und eine Aufzeichnungsvorrichtung. Die Steuer- bzw. Regeleinrichtung 100 führt eine vorgegebene arithmetische Verarbeitung gemäß voreingestellten Programmen durch und steuert die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10, das heißt das gesteuerte Objekt. Die Steuer- bzw. Regeleinrichtung 100 implementiert Prozesse durch Ausführen der voreingestellten Programme.
In dieser Ausführungsform beinhaltet die Steuer- bzw. Regeleinrichtung 100 eine erste Aufzeichnungseinheit 111, eine erste Verarbeitungseinheit 121, eine zweite Verarbeitungseinheit 122, eine SOC-Erfassungseinheit 130, eine Nutzungsbereichseinstelleinheit 131 und eine Verschlechterungsgraderfassungseinheit 132. Die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10, das heißt das gesteuerte Objekt, ist über einen Schaltkreis mit einer eingabeseitigen Vorrichtung 210 und einer ausgabeseitigen Vorrichtung 220 verbunden. Der Schaltkreis beinhaltet einen Schalter 212 und einen Schalter 222. Der Schalter 212 schaltet die Verbindung mit der eingabeseitigen Vorrichtung 210. Der Schalter 222 schaltet die Verbindung mit der ausgabeseitigen Vorrichtung 220. Jeder der Schalter 212, 222 wird unter der Steuerung der Steuer- bzw. Regeleinrichtung 100 betätigt. Das Steuer- bzw. Regelsystem 1000 beinhaltet ein Amperemeter 240, ein Voltmeter 242 und ein Thermometer 244. Das Amperemeter 240 misst die Stromwerte der Eingabe in die und der Ausgabe aus der (die Lade- und Entladestromwerte der) Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 im oben beschriebenen Schaltkreis. Das Voltmeter 242 misst die Spannung zwischen der positiven und der negativen Elektrode der Sekundärbatterie im oben beschriebenen Schaltkreis. Das Thermometer 244 misst die Temperatur einer Umgebung, in der die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 installiert ist.
Die SOC-Erfassungseinheit 130 ist eine Verarbeitungseinheit, die den SOC erfasst. Es sind verschiedene Techniken als Technik zur Erfassung des SOC bekannt, und es kann jede beliebige Technik, je nach Bedarf, verwendet werden. Zum Beispiel gibt es ein Verfahren, bei dem eine vorgegebene Batteriekapazität aufgezeichnet wird und der SOC durch Ermitteln einer integrierten geladenen Kapazität und einer integrierten entladenen Kapazität auf der Basis eines Ladungsverlaufs und eines Entladungsverlaufs ausgehend von einem Anfangszustand bestimmt wird. Es gibt auch ein Verfahren, bei dem der SOC auf Basis einer Leerlaufspannung (open circuit voltage, OCV) der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 bestimmt wird. Im Prozess der Erfassung des SOC können manchmal Fehler passieren oder die Kapazität der Lithiumionen-Sekundärbatterie kann sich ändern, so dass der erfasste SOC in einem vorgegebenen, festen Nutzungszeitraum neu eingestellt wird.
Die Nutzungsbereichseinstelleinheit 131 ist eine Verarbeitungseinheit, die den Nutzungsbereich der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 einstellt. Es gibt einige Verfahren als Verfahren für die Einstellung des Nutzungsbereichs unter Verwendung der Nutzungsbereichseinstelleinheit 131.
Zum Beispiel kann die Nutzungsbereichseinstelleinheit 131 den Nutzungsbereich der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 auf Basis des von der SOC-Erfassungseinheit 130 erfassten SOC einstellen. Die Obergrenze für den Nutzungsbereich der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 wird als SOC-Obergrenze bezeichnet und die Untergrenze für den Nutzungsbereich wird als SOC-Untergrenze bezeichnet. Als weiteres Verfahren kann die Nutzungsbereichseinstelleinheit 131 den mittleren Bereich des Nutzungsbereichs der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 auf Basis des von der SOC-Erfassungseinheit 130 erfassten SOC einstellen. In diesem Fall kann der mittlere Bereich mit einer bestimmten Breite eingestellt werden. Zum Beispiel kann die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 gesteuert werden, während der mittlere Bereich auf einen Bereich von SOC 35% bis SOC 65% eingestellt wird. Der mittlere Bereich kann beispielsweise als Mittelwert eingestellt werden. Als Mittelwert sollte irgendein geeigneter Wert eingestellt werden. Als ein vorgegebener fester Bereich ab dem Mittelwert sollte irgendein geeigneter Bereich eingestellt werden.
Die Steuer- bzw. Regeleinrichtung 100 sollte das Laden und Entladen der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 so regeln, dass die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 innerhalb des von der Nutzungsbereichseinstelleinheit 131 eingestellten Nutzungsbereichs verwendet wird. Zum Beispiel sollte die Steuer- bzw. Regeleinrichtung 100 nach Bedarf einen Ladestrom bis zur Obergrenze des Nutzungsbereichs beschränken, so dass der SOC den oberen SOC-Grenzwert nicht überschreitet. Die Steuer- bzw. Regeleinrichtung 100 sollte nach Bedarf einen Entladestrom bis zur Untergrenze des Nutzungsbereichs beschränken, so dass der SOC den unteren SOC-Grenzwert nicht überschreitet.
Der Ladungsverlauf und der Entladungsverlauf der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10, das heißt des gesteuerten Objekts, werden in der ersten Aufzeichnungseinheit 111 aufgezeichnet. In dieser Ausführungsform werden Stromwerte, die vom Amperemeter 240 erhalten werden, als Ladungsverlauf und als Entladungsverlauf der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 aufgezeichnet. In dieser Ausführungsform werden, während die Stromwerte, die vom Amperemeter 240 erhalten werden, aufgezeichnet werden, Messwerte, die vom Voltmeter 242 und vom Thermometer 244 gemessen werden, zu der Zeit aufgezeichnet, zu der die Stromwerte aufgezeichnet werden.
Ob die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 im Zustand einer übermäßigen Ladung oder im Zustand einer übermäßigen Entladung ist, wird auf Basis des Unterschieds zwischen der integrierten geladenen Kapazität ΣI_A bei der Schnellaufladung und der integrierten entladenen Kapazität ΣI_B bei der Schnellentladung in einem vorgegebenen Zeitraum evaluiert, wie oben beschrieben. Die Steuer- bzw. Regeleinrichtung 100 sollte beispielsweise den Zustand der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 auf der Basis des Ladungsverlaufs und des Entladungsverlaufs der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10, das heißt des gesteuerten Objekts, als Zustand einer übermäßigen Ladung evaluieren, wenn (ΣI_A – ΣI_B) positiv ist, oder aber als Zustand einer übermäßigen Entladung, wenn (ΣI_A – ΣI_B) negativ ist. Der Ladungsverlauf und der Entladungsverlauf der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 werden in der ersten Aufzeichnungseinheit 111 aufgezeichnet. Wenn der Unterschied innerhalb einer festen elektrischen Kapazität liegt, kann festgestellt werden, dass der Zustand der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 der neutrale Zustand ist, der weder der Zustand einer übermäßigen Ladung noch der Zustand einer übermäßigen Entladung ist. In diesem Fall kann beispielsweise festgestellt werden, dass der Zustand der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 der neutrale Zustand ist, der weder der Zustand einer übermäßigen Ladung noch der Zustand einer übermäßigen Entladung ist, wenn der Unterschied innerhalb von etwa 20% einer Batteriekapazität C0 liegt.
Wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 auf Basis des Ladungsverlaufs und des Entladungsverlaufs, die in der ersten Aufzeichnungseinheit 111 aufgezeichnet sind, im Zustand einer übermäßigen Ladung ist, hebt die erste Verarbeitungseinheit 121 den unteren SOC-Grenzwert des Nutzungsbereichs der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10, der von der Nutzungsbereichseinstelleinheit 131 eingestellt worden ist, an. Wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 im Zustand einer übermäßigen Ladung ist, ist es daher möglich zu verhindern, dass die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 über einen längeren Zeitraum im Zustand eines niedrigen SOC bleibt. Es gibt einige andere Verfahren für einen solchen Prozess. Die folgenden Verfahren, die nur einige sind, können miteinander kombiniert werden, solange sie einander nicht entgegenstehen.
Zum Beispiel wird angenommen, dass die Nutzungsbereichseinstelleinheit 131 einen Bereich von SOC 30% bis SOC 70% als den Nutzungsbereich der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 auf Basis des von der SOC-Erfassungseinheit 130 erfassten SOC einstellt. Wenn in diesem Fall die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 auf Basis des Ladungsverlaufs und des Entladungsverlaufs, die in der ersten Aufzeichnungseinheit 111 aufgezeichnet sind, im Zustand einer übermäßigen Ladung ist, sollte die erste Verarbeitungseinheit 121 den unteren SOC-Grenzwert des Nutzungsbereichs der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10, der von der Nutzungsbereichseinstelleinheit 131 eingestellt worden ist, auf 40% anheben. Auch wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 bei etwa SOC 30% bleibt, steigt somit infolge einer Beschränkung des Entladestroms und einer Aufladung der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 der SOC der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 auf etwa SOC 40%. Wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 im Zustand einer übermäßigen Ladung ist, wird der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 somit gestattet, den Zustand eines niedrigen SOC zu verlassen.
Der untere SOC-Grenzwert des Nutzungsbereichs der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 hängt beispielsweise von der physikalischen Eigenschaft der Teilchen aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität ab und sollte auf der Basis des unteren Grenzwerts des oben beschriebenen Zwischenbereichs C2 (siehe 3) eingestellt werden. Der untere SOC-Grenzwert des Nutzungsbereichs der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 kann beispielsweise auf einen Wert eingestellt werden, der nur wenig höher ist als der untere Grenzwert des oben beschriebenen Zwischenbereichs C2. Somit wird der Nutzungsbereich der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 auf der Basis der physikalischen Eigenschaft der Teilchen aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität auf einen Bereich eingestellt, in dem die Teilchen aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität sich weder ausdehnen noch schrumpfen.
Die Steuer- bzw. Regeleinrichtung 100 kann eine Entladungsbeschränkungseinheit 141 beinhalten. Wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 auf der Basis des Ladungsverlaufs und des Entladungsverlaufs, die in der ersten Aufzeichnungseinheit 111 aufgezeichnet sind, im Zustand einer übermäßigen Ladung ist, beschränkt die Entladungsbeschränkungseinheit 141 einen Entladestrom so, dass der Entladestrom kleiner ist als ein vorgegebener Stromwert. Das heißt, mit der Entladungsbeschränkungseinheit 141 wird der Entladestrom auf einem kleinen Wert gehalten. Aus diesem Grund kann der SOC der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 nur schwer sinken und steigt jedes Mal an, wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 geladen wird. Die Entladungsbeschränkungseinheit 141 kann das Entladen der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 vollständig beschränken. Das heißt, die Entladungsbeschränkungseinheit 141 kann das Entladen so beschränken, dass die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 gar nicht entladen wird. In diesem Fall wird das Entladen der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 vollständig beschränkt, wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 im Zustand einer übermäßigen Ladung ist, und die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 wird nur aufgeladen, so dass der SOC früher steigt.
Als weiteres Verfahren kann die erste Verarbeitungseinheit 121 einen SOC-Erhöhungsprozess beinhalten, um die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 bei einem Stromwert zu laden, der kleiner ist als ein vorgegebener Stromwert, wenn der SOC der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 niedriger ist als ein vorgegebener SOC. Durch diesen Prozess kann der SOC der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 erhöht werden und gleichzeitig, durch Laden der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 mit einer niedrigen Aufladungsrate, ein Fortschreiten des Zustands einer übermäßigen Ladung verhindert oder verringert werden. Somit wird eine Steigerung des SOC der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 erzwungen, so dass bewirkt werden kann, dass die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 frühzeitig den Zustand eines niedrigen SOC verlässt. Der Stromwert, der hier eingestellt wird, sollte beispielsweise kleiner oder gleich 1 C, stärker bevorzugt kleiner oder gleich 0,5 C und noch stärker bevorzugt kleiner oder gleich 0,3 C sein.
Die erste Verarbeitungseinheit 121 kann ferner den oberen SOC-Grenzwert des Nutzungsbereichs der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10, der von der Nutzungsbereichseinstelleinheit 131 eingestellt worden ist, senken. Der obere SOC-Grenzwert sollte kleiner oder gleich einem vorgegebenen Wert sein. Der obere SOC-Grenzwert wird so eingestellt, dass er höher ist als der untere SOC-Grenzwert, der angehoben wurde.
Zum Beispiel stellt die Nutzungsbereichseinstelleinheit 131 auf Basis des von der SOC-Erfassungseinheit 130 erfassten SOC einen Bereich von SOC 30% bis SOC 70% als den Nutzungsbereich der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 ein. In diesem Fall kann die erste Verarbeitungseinheit 121 den oberen SOC-Grenzwert des Nutzungsbereichs der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10, der von der Nutzungsbereichseinstelleinheit 131 eingestellt worden ist, beispielsweise auf 60% senken. Der obere SOC-Grenzwert sollte beispielsweise auf Basis des oberen Grenzwerts des oben beschriebenen Zwischenbereichs C2 einstellen. In diesem Fall sollte der obere SOC-Grenzwert des Nutzungsbereichs der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 auf einen Wert eingestellt werden, der nur wenig höher ist als der obere Grenzwert des oben beschriebenen Zwischenbereichs C2. Somit wird der Nutzungsbereich der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 auf der Basis der physikalischen Eigenschaft der Teilchen aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität auf einen Bereich eingestellt, in dem die Teilchen aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität sich weder ausdehnen noch schrumpfen. Ein Problem derart, dass ein Unterschied in der Konzentration von Lithiumionen größer wird, wird frühzeitig eliminiert.
Als weiteren Modus kann die Nutzungsbereichseinstelleinheit 131 den Prozess des Einstellens des mittleren Bereichs des Nutzungsbereichs der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 auf Basis des von der SOC-Erfassungseinheit 130 erfassten SOC beinhalten. In diesem Fall sollte die erste Verarbeitungseinheit 121, die den unteren SOC-Grenzwert des Nutzungsbereichs der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 erhöht, beispielsweise den mittleren Bereich des Nutzungsbereichs der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10, der von der Nutzungsbereichseinstelleinheit 131 eingestellt worden ist, erhöhen. Unter der Steuerung der Steuereinheit 100 steigt somit ein Sollwert des SOC, und die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 wird so gesteuert, dass der SOC der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 steigt.
Beispielsweise wird angenommen, dass die Nutzungsbereichseinstelleinheit 131 den Mittelwert auf SOC 50% einstellt und einen Bereich von –20% bis +20% um den Mittelwert als Nutzungsbereich einstellt. In diesem Fall sollte die erste Verarbeitungseinheit 121 den Mittelwert des Nutzungsbereichs auf SOC 60% einstellen. Somit wird ein Bereich von SOC 40% bis SOC 80% als Nutzungsbereich eingestellt, und ein Entladestrom wird in dem Fall beschränkt, dass die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 bei etwa SOC 30% bleibt. Da der Entladestrom beschränkt ist, wird der SOC der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 infolge des Ladens der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 frühzeitig auf etwa SOC 40% erhöht. Wenn die Nutzungsbereichseinstelleinheit 131 den Mittelwert auf SOC 50% einstellt und einen Bereich von –20% bis +20% um den Mittelwert als Nutzungsbereich einstellt, kann die erste Verarbeitungseinheit 121 einen Bereich von –10% bis +10% um den Mittelwert als Nutzungsbereich einstellen. Auch in diesem Fall kann die Steuer- bzw. Regeleinrichtung 100 den unteren SOC-Grenzwert der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 anheben und den oberen SOC-Grenzwert senken, so dass die Steuer- bzw. Regeleinrichtung 100 in der Lage ist zu bewirken, dass die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 den Zustand eines niedrigen SOC verlässt.
Wie oben beschrieben, kann mit dem Prozess, der von der ersten Verarbeitungseinheit 121 ausgeführt wird, verhindert werden, dass die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 im Zustand eines niedrigen SOC bleibt. In diesem Fall kann das Entladen der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 beschränkt werden, um den SOC der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10, der in einem niedrigen Zustand bleibt, frühzeitig zu erhöhen. Wenn der SOC der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 höher wird als ein vorgegebener SOC, kann eine Beschränkung der Entladung beendet oder gelockert werden. Dies liegt daran, dass es nicht mehr nötig ist, die Entladung in einem hohen Maße zu beschränken, wenn der SOC der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 über den vorgegebenen SOC steigt. Der vorgegebene SOC sollte als erster Bezugswert S1 vorgegeben werden, um eine Beschränkung der Entladung neu zu beurteilen.
Wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 dann im Zustand einer übermäßigen Entladung ist, senkt die zweite Verarbeitungseinheit 122 den unteren SOC-Grenzwert des Nutzungsbereichs der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10, der von der Nutzungsbereichseinstelleinheit 131 eingestellt wird, auf der Basis des Ladungsverlaufs und des Entladungsverlaufs, die in der ersten Aufzeichnungseinheit 111 aufgezeichnet sind. Wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 im Zustand einer übermäßigen Entladung ist, kann daher verhindert werden, dass die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 über einen längeren Zeitraum im Zustand eines hohen SOC bleibt. Es gibt einige andere Verfahren für einen solchen Prozess. Die folgenden Verfahren, die nur einige sind, können miteinander kombiniert werden, solange sie einander nicht entgegenstehen.
Zum Beispiel wird angenommen, dass die Nutzungsbereichseinstelleinheit 131 einen Bereich von SOC 30% bis SOC 70% als den Nutzungsbereich der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 einstellt. In diesem Fall sollte die zweite Verarbeitungseinheit 122 den oberen SOC-Grenzwert des Nutzungsbereichs senken und sollte beispielsweise den oberen SOC-Grenzwert auf 60% einstellen. Auch wenn der SOC der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 bei etwa SOC 70% bleibt, wird somit ein Ladestrom beschränkt, und die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 wird entladen, so dass der SOC der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 auf etwa SOC 60% sinkt.
Zum Beispiel kann die Steuer- bzw. Regeleinrichtung 100 eine Ladungsbeschränkungseinheit 142 beinhalten. Wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 auf der Basis des Ladungsverlaufs und des Entladungsverlaufs, die in der ersten Aufzeichnungseinheit 111 aufgezeichnet sind, im Zustand einer übermäßigen Entladung ist, beschränkt die Ladungsbeschränkungseinheit 142 einen Ladestrom so, dass der Ladestrom kleiner ist als ein vorgegebener Stromwert. Das heißt, mit der Ladungsbeschränkungseinheit 142 wird der Ladestrom auf einem kleinen Wert gehalten. Aus diesem Grund kann der SOC der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 nur schwer steigen und sinkt jedes Mal, wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 entladen wird. Die Ladungsbeschränkungseinheit 142 kann das Laden der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 vollständig beschränken. Das heißt, die Ladungsbeschränkungseinheit 142 kann das Laden so beschränken, dass die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 gar nicht aufgeladen wird. In diesem Fall wird das Laden der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 vollständig beschränkt, wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 im Zustand einer übermäßigen Entladung ist, und die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 wird nur entladen, so dass der SOC früher sinkt.
Als weiteres Verfahren kann die zweite Verarbeitungseinheit 122 einen SOC-Senkungsprozess beinhalten, um die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 bei einem Stromwert zu entladen, der kleiner ist als ein vorgegebener Stromwert, wenn der SOC der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 höher ist als ein vorgegebener SOC. Durch diesen Prozess kann der SOC der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 gesenkt werden und gleichzeitig, durch Entladen der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 mit einer niedrigen Entladungsrate, ein Fortschreiten des Zustands einer übermäßigen Entladung verhindert oder verringert werden. Somit wird eine Senkung des SOC der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 erzwungen, so dass bewirkt werden kann, dass die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 frühzeitig den Zustand eines hohen SOC verlässt. Der Stromwert, der hier eingestellt wird, sollte beispielsweise kleiner oder gleich 1 C, stärker bevorzugt kleiner oder gleich 0,5 C und noch stärker bevorzugt kleiner oder gleich 0,3 C sein.
Die zweite Verarbeitungseinheit 122 kann den unteren SOC-Grenzwert des Nutzungsbereichs der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10, der von der Nutzungsbereichseinstelleinheit 131 eingestellt worden ist, erhöhen. Der untere SOC-Grenzwert wird so eingestellt, dass er niedriger ist als der obere SOC-Grenzwert, der gesenkt wurde. Durch Bestimmen des oberen SOC-Grenzwerts und des unteren SOC-Grenzwerts als Reaktion auf die Obergrenze und die Untergrenze des Zwischenbereichs C2 der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10, das heißt des gesteuerten Objekts, ist es möglich, die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 auf den Zwischenbereich C2 zu steuern. Durch Steuern der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 auf den Zwischenbereich C2 findet während des Ladens keine Ausdehnung der Teilchen aus einem Material mit negativer Elektrodenaktivität statt, so dass die Verschlechterung der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 frühzeitig wettgemacht wird.
Als weiteren Modus kann die Nutzungsbereichseinstelleinheit 131 den Prozess des Einstellens des mittleren Bereichs des Nutzungsbereichs der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 auf Basis des von der SOC-Erfassungseinheit 130 erfassten SOC beinhalten. In diesem Fall sollte die zweite Verarbeitungseinheit 122, die den oberen SOC-Grenzwert des Nutzungsbereichs der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 senkt, den mittleren Bereich des Nutzungsbereichs der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10, der von der Nutzungsbereichseinstelleinheit 131 eingestellt worden ist, senken. Unter der Steuerung der Steuer- bzw. Regeleinrichtung 100 steigt somit ein Sollwert des SOC, und die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 wird so gesteuert, dass der SOC der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 sinkt.
Beispielsweise wird angenommen, dass die Nutzungsbereichseinstelleinheit 131 den Mittelwert des Nutzungsbereichs auf SOC 50% einstellt und einen Bereich von –20% bis +20% um den Mittelwert als Nutzungsbereich einstellt. In diesem Fall sollte die zweite Verarbeitungseinheit 122 den Mittelwert des Nutzungsbereichs auf SOC 40% einstellen. Auch wenn ein Bereich von SOC 20% bis SOC 60% als Nutzungsbereich eingestellt wird und der SOC der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 bei etwa SOC 70% bleibt, wird ein Ladestrom beschränkt, und der SOC der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 sinkt auf etwa SOC 60%. Wenn die Nutzungsbereichseinstelleinheit 131 den Mittelwert auf SOC 50% einstellt und einen Bereich von –20% bis +20% um den Mittelwert als Nutzungsbereich einstellt, kann die zweite Verarbeitungseinheit 122 einen Bereich von –10% bis +10% um den Mittelwert als Nutzungsbereich einstellen. In diesem Fall ist die Steuer- bzw. Regeleinrichtung 100 in der Lage, den oberen SOC-Grenzwert der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 zu begrenzen und den unteren SOC-Grenzwert anzuheben.
Wie oben beschrieben, kann mit dem Prozess, der von der zweiten Verarbeitungseinheit 122 ausgeführt wird, verhindert werden, dass die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 im Zustand eines hohen SOC bleibt. In diesem Fall kann das Laden der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 beschränkt werden, um den SOC der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10, der in einem hohen Zustand bleibt, frühzeitig zu senken. Wenn der SOC der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 niedriger wird als ein vorgegebener SOC, kann eine Beschränkung der Aufladung beendet oder gelockert werden. Dies liegt daran, dass es nicht mehr nötig ist, die Aufladung in einem hohen Maße zu beschränken, wenn der SOC der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 unter den vorgegebenen SOC sinkt. Der vorgegebene SOC sollte als zweiter Bezugswert S2 vorgegeben werden, um eine Beschränkung der Aufladung neu zu beurteilen.
Wie oben beschrieben, hebt die erste Verarbeitungseinheit 121 den unteren SOC-Grenzwert des Nutzungsbereichs der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 an, wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 in einem Zustand einer übermäßigen Ladung ist. Wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 im Zustand einer übermäßigen Ladung ist, kann daher verhindert werden, dass die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 über einen längeren Zeitraum im Zustand eines niedrigen SOC bleibt. Wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 in einem Zustand einer übermäßigen Entladung ist, senkt die zweite Verarbeitungseinheit 122 den oberen SOC-Grenzwert des Nutzungsbereichs der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10. Wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 im Zustand einer übermäßigen Entladung ist, kann daher verhindert werden, dass die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 über einen längeren Zeitraum im Zustand eines hohen SOC bleibt. Eine solche Steuerung bzw. Regelung ist besonders wirksam, um die Verschlechterung der Leistung der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 wegen einer deutlich ungleichmäßigen Verteilung der Konzentration von Lithiumionen in der elektrolytischen Lösung 80, die in den Elektrodenkörper 40 eingedrungen ist, frühzeitig zu eliminieren. Auch bei einer Anwendung, in der eine Schnellaufladung und eine Schnellentladung wiederholt werden, insbesondere wenn keine Leistungsverschlechterung, beispielsweise keine Steigerung des Batteriewiderstands aufgrund der Anwendung gegeben ist, kann ein Fall eintreten, wo es nicht notwendig ist zu bewirken, dass die erste Verarbeitungseinheit 121 oder die zweite Verarbeitungseinheit 122 den Prozess durchführt. Daher kann als Vorbedingung für eine Bestimmung, ob die erste Verarbeitungseinheit 121 veranlasst werden soll, den Prozess auszuführen, oder ob die zweite Verarbeitungseinheit 122 veranlasst werden soll, den Prozess auszuführen (in dieser Ausführungsform als Vorbedingung für einen Bestimmungsprozess zur Bestimmung, ob die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 im oben beschriebenen Zustand einer übermäßigen Ladung ist oder ob die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 im Zustand einer übermäßigen Entladung ist), ein Bestimmungsprozess ausgeführt werden, um bestimmen, ob eine Leistungsverschlechterung vorliegt.
In dieser Ausführungsform beinhaltet die Steuer- bzw. Regeleinrichtung 100 die Verschlechterungsgraderfassungseinheit 132. Die Verschlechterungsgraderfassungseinheit 132 erfasst einen Grad dHR der schnellen Verschlechterung der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10. Die Steuer- bzw. Regeleinrichtung 100 kann dafür ausgelegt sein zu bewirken, dass die erste Verarbeitungseinheit 121 oder die zweite Verarbeitungseinheit 122 den Prozess ausführt, wenn der Grad dHR der schnellen Verschlechterung, der von der Verschlechterungsgraderfassungseinheit 132 erfasst wird, höher ist als ein vorgegebener erster Bezugswert R1.
Die Steuer- bzw. Regeleinrichtung 100 kann auch dafür ausgelegt sein, in dem Fall, wo die erste Verarbeitungseinheit 121 oder die zweite Verarbeitungseinheit 122 den Prozess ausführt, zu bewirken, dass die erste Verarbeitungseinheit 121 oder die zweite Verarbeitungseinheit 122 den Prozess beendet, wenn der Grad dHR der schnellen Verschlechterung, der von der Verschlechterungsgraderfassungseinheit 132 erfasst wird, niedriger ist als ein vorgegebener zweiter Bezugswert R2.
Der Grad dHR der schnellen Verschlechterung, der von der Verschlechterungsgraderfassungseinheit 132 erfasst wird, kann auf Basis einer Widerstandssteigerungsrate dR der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 berechnet werden. Die Widerstandssteigerungsrate dR wird als Verhältnis (Rc/Rini) eines aktuellen Widerstandswerts Rc der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 zu einem Anfangswiderstandswert Rini der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 berechnet. Der Anfangszustand sollte beispielsweise ein Zustand sein, wo ein vorgegebener Konditionierungsprozess nach der Herstellung der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 durchlaufen wurde. In diesem Fall kann eine berechnete Widerstandssteigerungsrate dR als der Grad dHR der schnellen Verschlechterung eingestellt werden (das heißt, dHR = dR). Wenn die Widerstandssteigerungsrate dR gestiegen ist, ist es in diesem Fall zulässig zu verfahren, als wäre der Grad dHR der schnellen Verschlechterung gestiegen.
In diesem Fall ist der erste Bezugswert R1 ein Schwellenwert für die Bestimmung, ob die erste Verarbeitungseinheit 121 oder die zweite Verarbeitungseinheit 122 veranlasst wird, den Prozess auszuführen. Wenn eine berechnete Widerstandssteigerungsrate dR als Grad dHR der schnellen Verschlechterung eingestellt wird, sollte ein Schwellenwert für die Widerstandssteigerungsrate dR eingestellt werden. Wenn beispielsweise der erste Bezugswert R1 auf 115% eingestellt wird, wird die erste Verarbeitungseinheit 121 oder die zweite Verarbeitungseinheit 122 veranlasst, den Prozess auszuführen, wenn der Widerstand um 15% oder mehr gestiegen ist. Der erste Bezugswert R1 wird auch als Aktivierungsverschlechterungsbetrag als Schwellenwert dafür, ob die erste Verarbeitungseinheit 121 oder die zweite Verarbeitungseinheit 122 den Prozess ausführt, bezeichnet.
Der zweite Bezugswert R2 ist ein Schwellenwert für die Bestimmung, ob die erste Verarbeitungseinheit 121 oder die zweite Verarbeitungseinheit 122 veranlasst wird, den Prozess zu beenden. Wenn eine berechnete Widerstandssteigerungsrate dR als Grad dHR der schnellen Verschlechterung eingestellt wird, sollte ein Schwellenwert für die Widerstandssteigerungsrate dR eingestellt werden. Wenn beispielsweise der zweite Bezugswert R2 auf 105% eingestellt wird, wird die erste Verarbeitungseinheit 121 oder die zweite Verarbeitungseinheit 122 veranlasst, den Prozess zu beenden, wenn die Widerstandssteigerungsrate unter 5% sinkt. Somit ist es möglich zu verhindern, dass die erste Verarbeitungseinheit 121 oder die zweite Verarbeitungseinheit 122 den Prozess mehr als notwendig ausführt. Der zweite Bezugswert R2 wird auch als Ende-Verschlechterungsbetrag als Schwellenwert dafür, ob die erste Verarbeitungseinheit 121 oder die zweite Verarbeitungseinheit 122 den Prozess beendet, bezeichnet. Der zweite Bezugswert R2 als Ende-Verschlechterungsbetrag kann einen zweiten Bezugswert R2A für dann, wenn bewirkt wird, dass die erste Verarbeitungseinheit 121 den Prozess beendet, und einen zweiten Bezugswert R2B für dann, wenn bewirkt wird, dass die zweite Verarbeitungseinheit 122 den Prozess beendet, beinhalten, und der zweite Bezugswert R2A und der zweite Bezugswert R2B können voneinander verschieden sein. Das heißt, durch Variieren des zweiten Bezugswerts R2A für dann, wenn bewirkt wird, dass die erste Verarbeitungseinheit 121 den Prozess beendet, und des zweiten Bezugswerts R2B für dann, wenn bewirkt wird, dass die zweite Verarbeitungseinheit 122 den Prozess beendet, in Bezug aufeinander, ist es möglich, die erste Verarbeitungseinheit 121 oder die zweite Verarbeitungseinheit 122 individuell zu veranlassen, den Prozess zu einem geeigneten Zeitpunkt zu beenden.
Da einer der Faktoren, die verantwortlich sind für die oben beschriebene Verschlechterung (die Erhöhung des Widerstands) aufgrund einer Schnellaufladung und Schnellentladung, ein ausgeprägtes Ungleichgewicht der Konzentration von Lithiumionen ist, wird die Verschlechterung verringert, wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 für längere Zeit stehen gelassen wird. Faktoren, die verantwortlich sind für eine Steigerung des Widerstands der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10, sind nicht auf ein ausgeprägtes Ungleichgewicht der Konzentration von Lithiumionen beschränkt. Zum Beispiel beinhalten die Faktoren auch die Temperatur, eine alterungsbedingte Verschlechterung, die aus Spezifikationen resultiert, und dergleichen. Aus diesem Grund kann der Grad dHR der schnellen Verschlechterung eine berechnete Widerstandssteigerungsrate dR auf Basis einer Temperatur und eines Nutzungsverlaufs, beispielsweise eines Ladungsverlaufs und eines Entladungsverlaufs korrigieren, falls nötig. Wenn ein Korrekturkoeffizient Kc ist, wird in diesem Fall der Grad dHR der schnellen Verschlechterung ausgedrückt durch dHR = dR*Kc. Hierbei steht * für eine Multiplikation. Kc ist ein Koeffizient, der auf der Basis einer Temperatur und eines Nutzungsverlaufs, beispielsweise eines Ladungsverlaufs und eines Entladungsverlaufs, angepasst wird. Auf diese Weise kann der Grad dHR der schnellen Verschlechterung auf Basis einer Temperatur und eines Nutzungsverlaufs, beispielsweise eines Ladungsverlaufs und eines Entladungsverlaufs, vorausgesagt werden.
8 ist ein Ablaufdiagramm, das den Steuerprozess der Steuer- bzw. Regeleinrichtung zeigt. Wie in 8 gezeigt ist, bestimmt die Steuer- bzw. Regeleinrichtung 100 zu Anfang, ob der Grad dHR der schnellen Verschlechterung größer ist als der vorgegebene erste Bezugswert R1 (der Aktivierungsverschlechterungsbetrag) (S11). Wenn der Grad dHR der schnellen Verschlechterung größer ist als der vorgegebene erste Bezugswert R1 (der Aktivierungsverschlechterungsbetrag) (Y), wird bestimmt, ob die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 im Zustand einer übermäßigen Ladung ist (S12). Wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 im Zustand einer übermäßigen Ladung (Y) ist, wird bewirkt, dass die erste Verarbeitungseinheit 121 den Prozess ausführt (S13). Durch den Prozess, der von der ersten Verarbeitungseinheit 121 ausgeführt wird, wird ein Ladestrom beschränkt (eine Ladungsbeschränkung auferlegt), und ein Modus, in dem der untere SOC-Grenzwert angehoben wird (ein Verschlechterungsunterdrückungsmodus) wird ausgeführt. Anschließend wird bestimmt, ob der SOC der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 höher oder gleich dem vorgegebenen ersten Bezugswert S1 ist (SOC ≥ S1) (S14). Wenn der SOC der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 höher oder gleich dem vorgegebenen ersten Bezugswert S1 ist (Y), wird der Prozess des Beschränkens des Ladestroms in dem Prozess, der von der ersten Verarbeitungseinheit 121 ausgeführt wird (S13), neu beurteilt und beendet oder gelockert (S15). Der Verschlechterungsunterdrückungsmodus in dem Prozess, der von der ersten Verarbeitungseinheit 121 ausgeführt wird (S13), wird fortgesetzt.
Die Steuer- bzw. Regeleinrichtung 100 bestimmt, ob der Grad dHR der schnellen Verschlechterung der Lithiumionen-Sekundärbatterie kleiner ist als der vorgegebene zweite Bezugswert R2A (der Ende-Verschlechterungsbetrag für die erste Verarbeitungseinheit 121) (S16). Wenn der Grad dHR der schnellen Verschlechterung kleiner ist als der vorgegebene zweite Bezugswert R2A (Y), wird der Verschlechterungsunterdrückungsmodus beendet, und die erste Verarbeitungseinheit 121 wird veranlasst, den Prozess zu beenden (S17).
Wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 bei der Bestimmung, ob die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 im Zustand einer übermäßigen Ladung (N) ist (S12) nicht im Zustand einer übermäßigen Ladung ist, wird bestimmt, ob die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 im Zustand einer übermäßigen Entladung ist (S21). Wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 im Zustand einer übermäßigen Entladung (Y) ist, wird bewirkt, dass die zweite Verarbeitungseinheit 122 den Prozess ausführt (S22). Durch den Prozess, der von der zweiten Verarbeitungseinheit 122 ausgeführt wird, wird ein Entladestrom beschränkt, und ein Modus, in dem der obere SOC-Grenzwert gesenkt wird (ein Verschlechterungsunterdrückungsmodus) wird ausgeführt. Anschließend wird bestimmt, ob der SOC der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 niedriger oder gleich dem vorgegebenen zweiten Bezugswert S2 ist (SOC ≤ S2) (S23). Wenn der SOC der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 niedriger oder gleich dem vorgegebenen zweiten Bezugswert S2 ist (Y), wird der Prozess des Beschränkens des Entladestroms in dem Prozess, der von der zweiten Verarbeitungseinheit 122 ausgeführt wird (S22), neu beurteilt und beendet oder gelockert (S24). Der Verschlechterungsunterdrückungsmodus in dem Prozess, der von der zweiten Verarbeitungseinheit 122 ausgeführt wird (S22), wird fortgesetzt.
Die Steuer- bzw. Regeleinrichtung 100 bestimmt, ob der Grad dHR der schnellen Verschlechterung der Lithiumionen-Sekundärbatterie kleiner ist als der vorgegebene zweite Bezugswert R2B (der Ende-Verschlechterungsbetrag für die zweite Verarbeitungseinheit 122) (S25). Wenn der Grad dHR der schnellen Verschlechterung kleiner ist als der vorgegebene zweite Bezugswert R2B (Y), wird der Verschlechterungsunterdrückungsmodus beendet, und die zweite Verarbeitungseinheit 122 wird veranlasst, den Prozess zu beenden (S26).
Somit wird eine Abfolge von Steuerungen für die Reduzierung des Grads dHR der schnellen Verschlechterung abgeschlossen. Danach wird der Nutzungsbereich der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10, der von der Nutzungsbereichseinstelleinheit 131 eingestellt wird, initialisiert (S30). Wiederum wird wiederholt bestimmt, ob der Grad dHR der schnellen Verschlechterung größer ist als der vorgegebene erste Bezugswert R1 (der Aktivierungsverschlechterungsbetrag) (S11), bis der Grad dHR der schnellen Verschlechterung größer wird als der vorgegebene erste Bezugswert R1 (der Aktivierungsverschlechterungsbetrag). Eine Steuerung der Steuer- bzw. Regeleinrichtung 100, die in dieser Beschreibung vorgeschlagen wird, sollte so eingestellt werden, dass sie immer arbeitet, wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10, das heißt das gesteuerte Objekt, auf- oder entladen wird. Zum Beispiel sollte in einer Fahrzeuganwendung, beispielsweise in einem Elektrofahrzeug und einem Hybridfahrzeug, die Steuerung der Steuer- bzw. Regeleinrichtung 100, die in dieser Beschreibung vorgeschlagen wird, als Reaktion auf den Beginn der Steuerung eines Antriebssystems, das eine an dem Fahrzeug installierte Lithiumionen-Sekundärbatterie beinhaltet, gestartet werden. Solch eine Endbedingung, dass die Steuerung bzw. Regelung durch die Steuer- bzw. Regeleinrichtung 100 beendet wird, sollte eingestellt werden (S31), und wenn die Endbedingung erfüllt ist, sollte die Steuerung bzw. Regelung durch die Steuer- bzw. Regeleinrichtung 100, die in dieser Beschreibung vorgeschlagen wird, beendet werden. Zum Beispiel sollte der Fall, wo die Steuerung des Antriebssystems, das die Lithiumionen-Sekundärbatterie beinhaltet, beendet wird, für die Endbedingung eingestellt werden.
Der Steuer- bzw. Regelprozess der Steuer- bzw. Regeleinrichtung 100, der in dieser Beschreibung vorgeschlagen wird, wird oben beschrieben. Der Steuer- bzw. Regelprozess ist nur ein Beispiel, und die Steuer- bzw. Regeleinrichtung, die in dieser Beschreibung vorgeschlagen wird, ist nicht beschränkt, solange nichts anderes angegeben ist.
Zum Beispiel ist 9 ein Blockschema eines Steuer- bzw. Regelsystems 1000A gemäß einer anderen Ausführungsform. In dem in 9 dargestellten Modus beinhaltet eine Steuer- bzw. Regeleinrichtung 100A verglichen mit dem in 6 dargestellten Modus keine zweite Verarbeitungseinheit 122 oder keine Ladungsbeschränkungseinheit 142. Die Steuer- bzw. Regeleinrichtung 100A ist als Vorrichtung ausgelegt, welche die Verschlechterung der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 verhindert oder reduziert, wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 im Zustand einer übermäßigen Ladung ist. 10 ist ein Ablaufdiagramm der Steuer- bzw. Regeleinrichtung 100A. Der Steuer- bzw. Regelprozess der Steuer- bzw. Regeleinrichtung 100A beinhaltet die oben beschriebenen Steuer- bzw. Regelschritte S11 bis S17, die in 10 dargestellt sind. 10. Wenn die Steuer- bzw. Regelschritte S11 bis S17 ausgeführt werden, ist es mit der Steuer- bzw. Regeleinrichtung 100A möglich, die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 ausgehend von dem Zustand einer übermäßigen Ladung frühzeitig wiederherzustellen.
11 ist ein Blockschema eines Steuer- bzw. Regelsystems 1000B gemäß einer noch anderen Ausführungsform. In dem in 11 dargestellten Modus beinhaltet eine Steuer- bzw. Regeleinrichtung 100B verglichen mit dem in 6 dargestellten Modus keine erste Verarbeitungseinheit 121 oder keine Ladungsbeschränkungseinheit 141. Die Steuer- bzw. Regeleinrichtung 100B ist als Vorrichtung ausgelegt, welche die Verschlechterung der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 verhindert oder reduziert, wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 im Zustand einer übermäßigen Entladung ist. 12 ist ein Ablaufdiagramm der Steuer- bzw. Regeleinrichtung 100B. Der Steuer- bzw. Regelprozess der Steuerung 100B beinhaltet die oben beschriebenen Steuer- bzw. Regelschritte S21 bis S26. Wenn die Steuer- bzw. Regelschritte S21 bis S26 ausgeführt werden, ist es mit der Steuer- bzw. Regeleinrichtung 100B möglich, die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 ausgehend von dem Zustand einer übermäßigen Entladung frühzeitig wiederherzustellen.
Die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10, die das gesteuerte Objekt ist, ist eine einzelne Zelle. Stattdessen kann die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10, die das gesteuerte Objekt ist, ein Batteriepack sein, in dem die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 eine Batteriekomponente ist und eine Mehrzahl der Batteriekomponenten verbunden sind. In diesem Fall kann die Steuer- bzw. Regeleinrichtung den Batteriepack als Ganzes steuern oder kann die einzelnen Lithiumionen-Sekundärbatterien 10 steuern, die als die einzelnen Batteriekomponenten des Batteriepacks dienen.
13 ist eine Seitenansicht, die ein Beispiel für die Gestaltung des Fahrzeugs 1 zeigt, das die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10, die das gesteuerte Objekt ist, und die Steuer- bzw. Regeleinrichtung 100, die in dieser Beschreibung vorgeschlagen wird, beinhaltet. Die Steuer- bzw. Regeleinrichtung 100 und das Steuerverfahren, die in dieser Beschreibung vorgeschlagen werden, dürfen einen Batteriepack verwenden, in dem eine Mehrzahl von Batteriekomponenten verbunden sind, wie die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10, die das Objekt ist, das von der Steuer- bzw. Regeleinrichtung 100 und von dem Steuerverfahren gesteuert wird, wie in 13 gezeigt ist. Beispiele für ein Fahrzeug, das den Batteriepack beinhaltet, können verschiedene Transportvorrichtungen beinhalten, welche die Lithiumionen-Sekundärbatterie beinhalten, die das gesteuerte Objekt ist, beispielsweise ein Hybridfahrzeug, ein Plug-in-Hybridfahrzeug und ein hybrides Schienenfahrzeug. Die Steuer- bzw. Regeleinrichtung 100 beinhaltet eine Verarbeitungsvorrichtung und eine Speichervorrichtung. Die Verarbeitungsvorrichtung führt eine arithmetische Verarbeitung gemäß vorgegebenen Programmen aus. Die Speichervorrichtung speichert elektronische Informationen. Die Verarbeitungsvorrichtung kann als zentrale Verarbeitungsvorrichtung (CPU) oder dergleichen bezeichnet werden. Die Speichervorrichtung kann als Speicher, Festplatte oder dergleichen bezeichnet werden. Die Steuer- bzw. Regeleinrichtung 100 führt eine vorgegebene arithmetische Verarbeitung gemäß vorgegebenen Programmen durch und steuert die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 auf Basis der Rechenergebnisse auf elektronischem Wege. In einer Fahrzeuganwendung kann die Steuer- bzw. Regeleinrichtung 100 in eine elektronische Steuer- bzw. Regeleinrichtung (ECU) integriert sein, die an einem Fahrzeug angebaut ist, um einen Verbrennungsmotor, eine Lenkung, eine Bremse, eine Sekundärbatterie und dergleichen zu steuern.
Bei der Steuerung der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10, die tatsächlich an einem Hybridfahrzeug angebaut ist, wurde die Steuerung integriert. Ein Antriebsmuster mit Ladung oder Entladung bei einer vorgegebenen hohen Rate wurde simuliert. Wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 auf solche Weise gesteuert wird, dass der normale Nutzungsbereich von SOC 40% bis SOC 70% reicht, neigt in diesem Fall, wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 in den Zustand einer übermäßigen Ladung sinkt, der SOC der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 dazu, in einem niedrigen SOC-Bereich zu bleiben, daher findet eine Beschränkung der Eingabe statt oder die Ausgabe sinkt. Wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 in den Zustand einer übermäßigen Entladung sinkt, neigt der SOC der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 dazu, in einem hohen SOC-Bereich zu bleiben, so dass eine Beschränkung der Ausgabe stattfindet oder die Ausgabe sinkt. Aus diesem Grund ist die Nutzung des Verbrennungsmotors gestiegen, mit dem Ergebnis, dass die Kraftstoffeffizienz um die Hälfte gesunken ist. Im Gegensatz dazu wurde mit der Steuerung, die in dieser Beschreibung vorgeschlagen wird, der Nutzungsbereich zur Seite eines hohen SOC hin verschoben, das heißt auf einen SOC von 55% bis 70%, wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 im Zustand einer übermäßigen Ladung ist. Wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 im Zustand einer übermäßigen Entladung ist, wurde außerdem der Nutzungsbereich zur Seite eines niedrigen SOC verschoben, das heißt auf einen SOC von 30% bis 60%. Somit war es möglich, eine hohe Leistungskraft und eine gute Kraftstoffverbrauchsleistung beizubehalten, und es war auch möglich, die Verschlechterung der Leistung der Lithiumionen-Sekundärbatterie zu verringern.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2011-189768 A [0003]
JP 2013-106481 A [0004]
JP 2009-123435 A [0005]

Claims

Steuer- bzw. Regeleinrichtung (1000; 1000A; 1000B) für eine Lithiumionen-Sekundärbatterie, aufweisend: eine SOC-Erfassungseinheit (130), die dafür ausgelegt ist, einen SOC einer Lithiumionen-Sekundärbatterie zu erfassen, die ein gesteuertes Objekt ist; eine Nutzungsbereichseinstelleinheit (131), die dafür ausgelegt ist, einen oberen SOC-Grenzwert und einen unteren SOC-Grenzwert eines Nutzungsbereichs der Lithiumionen-Sekundärbatterie auf der Basis des SOC der Lithiumionen-Sekundärbatterie einzustellen; eine erste Aufzeichnungseinheit (111), die dafür ausgelegt ist, einen Ladungsverlauf und einen Entladungsverlauf der Lithiumionen-Sekundärbatterie aufzuzeichnen; und eine erste Verarbeitungseinheit (121), die für folgendes ausgelegt ist: Bestimmen, ob die Lithiumionen-Sekundärbatterie in einem Zustand einer übermäßigen Ladung oder in einem Zustand einer übermäßigen Entladung ist, auf der Basis des Ladungsverlaufs und des Entladungsverlaufs, und Anheben des unteren SOC-Grenzwerts, wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie im Zustand einer übermäßigen Ladung ist.
Steuer- bzw. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, ferner aufweisend: eine Entladungsbeschränkungseinheit (141), die dafür ausgelegt ist, einen Entladestrom so zu beschränken, dass der Entladestrom kleiner ist als ein vorgegebener Stromwert, wenn die erste Verarbeitungseinheit auf Basis des Ladungsverlaufs und des Entladungsverlaufs feststellt, dass die Lithiumionen-Sekundärbatterie im Zustand einer übermäßigen Ladung ist.
Steuer- bzw. Regeleinrichtung nach Anspruch 2, wobei die Entladungsbeschränkungseinheit dafür ausgelegt ist, die Beschränkung des Entladestroms zu beenden oder zu locker, wenn der SOC der Lithiumionen-Sekundärbatterie höher wird als ein vorgegebener SOC.
Steuer- bzw. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner aufweisend: eine SOC-Erhöhungseinheit, die dafür ausgelegt ist, die Lithiumionen-Sekundärbatterie bei einem Stromwert zu laden, der kleiner ist als ein vorgegebener Stromwert, wenn die erste Verarbeitungseinheit auf Basis des Ladungsverlaufs und des Entladungsverlaufs feststellt, dass die Lithiumionen-Sekundärbatterie im Zustand einer übermäßigen Ladung ist, und wenn der SOC der Lithiumionen-Sekundärbatterie niedriger ist als ein vorgegebener SOC.
Steuer- bzw. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Verarbeitungseinheit dafür ausgelegt ist, den oberen SOC-Grenzwert so zu senken, dass der obere SOC-Grenzwert höher ist als der untere SOC-Grenzwert, der von der ersten Verarbeitungseinheit angehoben worden ist.
Steuer- bzw. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Nutzungsbereichseinstelleinheit 131 dafür ausgelegt ist, einen mittleren Bereich des Nutzungsbereichs der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 auf Basis des von der SOC-Erfassungseinheit 130 erfassten SOC einzustellen, und die erste Verarbeitungseinheit dafür ausgelegt ist, den mittleren Bereich anzuheben.
Steuer- bzw. Regeleinrichtung für eine Lithiumionen-Sekundärbatterie, aufweisend: eine SOC-Erfassungseinheit (130), die dafür ausgelegt ist, einen SOC einer Lithiumionen-Sekundärbatterie zu erfassen, die ein gesteuertes Objekt ist; eine Nutzungsbereichseinstelleinheit (131), die dafür ausgelegt ist, einen oberen SOC-Grenzwert und einen unteren SOC-Grenzwert eines Nutzungsbereichs der Lithiumionen-Sekundärbatterie auf der Basis des SOC der Lithiumionen-Sekundärbatterie einzustellen; eine erste Aufzeichnungseinheit (111), die dafür ausgelegt ist, einen Ladungsverlauf und einen Entladungsverlauf der Lithiumionen-Sekundärbatterie aufzuzeichnen; und eine zweite Verarbeitungseinheit (122), die für folgendes ausgelegt ist: Bestimmen, ob die Lithiumionen-Sekundärbatterie in einem Zustand einer übermäßigen Ladung oder in einem Zustand einer übermäßigen Entladung ist, auf der Basis des Ladungsverlaufs und des Entladungsverlaufs, und Senken des oberen SOC-Grenzwerts, wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie im Zustand einer übermäßigen Entladung ist.
Steuer- bzw. Regeleinrichtung nach Anspruch 7, ferner aufweisend: eine Ladungsbeschränkungseinheit (142), die dafür ausgelegt ist, einen Ladestrom so zu beschränken, dass der Ladestrom kleiner ist als ein vorgegebener Stromwert, wenn die Lithiumionen-Sekundärbatterie auf Basis des Ladungsverlaufs und des Entladungsverlaufs im Zustand einer übermäßigen Entladung ist.
Steuer- bzw. Regeleinrichtung nach Anspruch 8, wobei die Ladungsbeschränkungseinheit dafür ausgelegt ist, die Beschränkung des Ladestroms zu beenden oder zu locker, wenn der SOC der Lithiumionen-Sekundärbatterie niedriger wird als ein vorgegebener SOC.
Steuer- bzw. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, ferner aufweisend: eine SOC-Senkungseinheit, die dafür ausgelegt ist, die Lithiumionen-Sekundärbatterie bei einem Stromwert zu entladen, der kleiner ist als ein vorgegebener Stromwert, wenn die zweite Verarbeitungseinheit auf Basis des Ladungsverlaufs feststellt, dass die Lithiumionen-Sekundärbatterie im Zustand einer übermäßigen Entladung ist und wenn der SOC der Lithiumionen-Sekundärbatterie höher ist als ein vorgegebener SOC.
Steuer- bzw. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die zweite Verarbeitungseinheit dafür ausgelegt ist, den unteren SOC-Grenzwert so zu senken, dass der untere SOC-Grenzwert niedriger ist als der obere SOC-Grenzwert, der von der zweiten Verarbeitungseinheit gesenkt worden ist.
Steuer- bzw. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die Nutzungsbereichseinstelleinheit 131 dafür ausgelegt ist, einen mittleren Bereich des Nutzungsbereichs der Lithiumionen-Sekundärbatterie 10 auf Basis des von der SOC-Erfassungseinheit 130 erfassten SOC einzustellen, und die zweite Verarbeitungseinheit dafür ausgelegt ist, den mittleren Bereich zu senken.
Steuer- bzw. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, ferner aufweisend: eine Verschlechterungsgraderfassungseinheit, die dafür ausgelegt ist, einen Grad der schnellen Verschlechterung der Lithiumionen-Sekundärbatterie zu erfassen, wobei die erste Verarbeitungseinheit dafür ausgelegt ist, den unteren SOC-Grenzwert anzuheben oder die zweite Verarbeitungseinheit dafür ausgelegt ist, den oberen SOC-Grenzwert zu senken, wenn der Grad der schnellen Verschlechterung, der von der Verschlechterungsgraderfassungseinheit erfasst wird, höher ist als ein vorgegebener erster Bezugswert.
Steuer- bzw. Regeleinrichtung nach Anspruch 13, wobei die erste Verarbeitungseinheit dafür ausgelegt ist, den unteren SOC-Grenzwert anzuheben, oder die zweite Verarbeitungseinheit dafür ausgelegt ist, die Senkung des oberen SOC-Grenzwerts zu beenden, wenn der Grad der schnellen Verschlechterung geringer ist als ein vorgegebener zweiter Bezugswert.
Fahrzeug (1), aufweisend: eine Lithiumionen-Sekundärbatterie (10), die ein gesteuertes Objekt ist; und die Steuer- bzw. Regeleinrichtung (1000; 1000A; 1000B) nach einem der Ansprüche 1 bis 14.