JP2009199936A - Power supply system, vehicle mounted with the same, and control method for power supply system - Google Patents

Power supply system, vehicle mounted with the same, and control method for power supply system Download PDF

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学 加世田
Yasukazu Iwasaki
靖和 岩崎
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power supply system capable of preventing performance degradation of a lithium secondary battery caused by dendrite. <P>SOLUTION: A power supply system 100 comprises a precipitation amount calculating means 51 and dissolving/removing means 20 and 70. The precipitation amount calculating means 52 calculates a precipitation amount of dendrite of the lithium that is precipitated on the negative electrodes of lithium secondary batteries 10 and 11 when the lithium secondary batteries 10 and 11 are charged/discharged. The dissolving/removing means 20 and 70 dissolve/remove the dendrite according to the amount of precipitation dendrite, which is calculated by the precipitation amount calculating means 51. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、リチウム二次電池を電源として用いた電源システムおよびこれを搭載した車両ならびに電源システムの制御方法に関する。   The present invention relates to a power supply system using a lithium secondary battery as a power supply, a vehicle equipped with the same, and a control method for the power supply system.

近年、電気自動車(EV)およびハイブリッド電気自動車(HEV)のモータ駆動用電源として、リチウム二次電池の開発が盛んである。   In recent years, lithium secondary batteries have been actively developed as power sources for driving motors of electric vehicles (EV) and hybrid electric vehicles (HEV).

リチウム二次電池に関する技術としては、二次電池の耐久性向上の要求から、下記の特許文献1に示すようなリチウム二次電池の充電方法が提案されている。特許文献1に開示されている充電方法は、オンとオフとを交互に繰り返すパルス電流を供給することによりリチウム二次電池を充電するものである。このような構成の充電方法によれば、リチウム二次電池の性能低下を引き起こすリチウムのデンドライが、充電時にリチウム二次電池の負極に析出することを抑制することができる。
特開平7−263031号公報
As a technique related to a lithium secondary battery, a charging method for a lithium secondary battery as shown in Patent Document 1 described below has been proposed because of a demand for improving the durability of the secondary battery. The charging method disclosed in Patent Document 1 charges a lithium secondary battery by supplying a pulse current that alternately turns on and off. According to the charging method of such a structure, it can suppress that the dendritic of lithium which causes the performance fall of a lithium secondary battery to precipitate on the negative electrode of a lithium secondary battery at the time of charge.
Japanese Patent Laid-Open No. 7-263031

しかしながら、上記充電方法では、デンドライトの析出を抑制することができるものの、デンドライトは経時的に析出し、いずれはリチウム二次電池の性能低下を引き起こすという問題がある。   However, although the above charging method can suppress the precipitation of dendrite, the dendrite precipitates with time, and there is a problem that any of them causes a decrease in performance of the lithium secondary battery.

本発明は、上述した問題を解決するためになされたものである。したがって、本発明の目的は、デンドライトによるリチウム二次電池の性能低下を防止することができる電源システムおよび電源システムの制御方法を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems. Accordingly, an object of the present invention is to provide a power supply system and a control method for the power supply system that can prevent the performance degradation of the lithium secondary battery due to dendrites.

また、本発明の他の目的は、上記電源システムを搭載した車両を提供することである。   Another object of the present invention is to provide a vehicle equipped with the power supply system.

本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。   The above object of the present invention is achieved by the following means.

本発明の電源システムは、析出量算出手段および溶解除去手段を有する。前記析出量算出手段は、リチウム二次電池の充放電にともなって当該リチウム二次電池の負極に析出するリチウムのデンドライトの析出量を算出する。前記溶解除去手段は、前記析出量算出手段で算出されるデンドラントの析出量に応じて、前記デンドライトを溶解除去する。   The power supply system of the present invention has a precipitation amount calculating means and a dissolution removing means. The said precipitation amount calculation means calculates the precipitation amount of the lithium dendrite which deposits on the negative electrode of the said lithium secondary battery with charging / discharging of a lithium secondary battery. The dissolution removing means dissolves and removes the dendrite according to the amount of dendrant precipitated calculated by the precipitation amount calculating means.

本発明の電源システムの制御方法は、算出段階および溶解除去段階を有する。前記算出段階は、リチウム二次電池の充放電にともなって当該リチウム二次電池の負極に析出するリチウムのデンドライトの析出量を算出する。前記溶解除去段階は、前記算出段階で算出されるデンドラントの析出量に応じて、前記デンドライトを溶解除去する。   The power supply system control method of the present invention includes a calculation step and a dissolution removal step. The calculation step calculates the amount of lithium dendrite deposited on the negative electrode of the lithium secondary battery as the lithium secondary battery is charged and discharged. In the dissolution and removal step, the dendrite is dissolved and removed according to the amount of the dendrant deposited in the calculation step.

本発明の車両は、上記電源システムを駆動用電源として搭載している。   The vehicle of the present invention is equipped with the power supply system as a drive power supply.

本発明の電源システムおよび電源システムの制御方法によれば、リチウム二次電池の負極に析出するリチウムのデンドライトの析出量を予測しつつ、デンドライトが溶解除去されるため、デンドライトの析出によるリチウム二次電池の性能低下が効率よく防止される。したがって、リチウム二次電池の耐久性を向上することができる。   According to the power supply system and the control method of the power supply system of the present invention, the dendrite is dissolved and removed while predicting the amount of lithium dendrite deposited on the negative electrode of the lithium secondary battery. Battery performance is effectively prevented from being degraded. Therefore, the durability of the lithium secondary battery can be improved.

本発明の車両によれば、リチウム二次電池の性能が長期間維持されるため、車両の信頼性が向上する。   According to the vehicle of the present invention, the performance of the lithium secondary battery is maintained for a long time, so that the reliability of the vehicle is improved.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の実施の形態では、本発明を電気自動車のモータ駆動用の電源システムに適用した場合を例にとって説明する。図中、同様の部材には、同一の符号を用いた。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following embodiments, a case where the present invention is applied to a power supply system for driving a motor of an electric vehicle will be described as an example. In the figure, the same symbols are used for the same members.

(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態における電源システムの概略構成を示すブロック図である。本実施の形態の電源システムは、リチウム二次電池の負極に析出するデンドライトの析出量が許容量を超えた場合に、リチウム二次電池の負極の電位を上昇させることによって、析出したデンドライトを溶解除去するものである。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a power supply system according to the first embodiment of the present invention. The power supply system of the present embodiment dissolves the deposited dendrite by increasing the potential of the negative electrode of the lithium secondary battery when the amount of the dendrite deposited on the negative electrode of the lithium secondary battery exceeds an allowable amount. To be removed.

図1に示すとおり、本実施の形態の電源システム100は、組電池10、外部電源20、電圧センサ30、温度センサ40、および電源制御装置50を備える。組電池10は、インバータ60を介してモータ70に接続されており、電源制御装置50は、車内ネットワークを通じて車両制御装置80に接続されている。   As shown in FIG. 1, the power supply system 100 of the present embodiment includes an assembled battery 10, an external power supply 20, a voltage sensor 30, a temperature sensor 40, and a power supply control device 50. The assembled battery 10 is connected to the motor 70 via the inverter 60, and the power supply control device 50 is connected to the vehicle control device 80 through the in-vehicle network.

組電池10は、モータ70に電力を供給するものである。組電池10は、繰り返し充放電可能なリチウム二次電池であって、リチウムを含む正極を備えたリチウム単電池(以下、電池セルと称する)11が複数直列に接続されて構成される。組電池10を構成する電池セル11についての詳細な説明については後述する。   The assembled battery 10 supplies power to the motor 70. The assembled battery 10 is a lithium secondary battery that can be repeatedly charged and discharged, and is configured by connecting a plurality of lithium single batteries (hereinafter referred to as battery cells) 11 having a positive electrode containing lithium in series. Detailed description of the battery cells 11 constituting the assembled battery 10 will be described later.

外部電源20は、溶解除去手段として、リチウムのデンドライトを溶解除去するものである。外部電源20は、組電池10に逆電圧を印加して組電池10の負極の電位を上昇させることによって、デンドライトを溶解除去する。外部電源20は、その負極端子が組電池10の正極端子に接続され、その正極端子が組電池10の負極端子に接続される。本実施の形態の外部電源20は、直流電源および可変抵抗器を含む可変電源であって、電源制御装置50により制御される。あるいは、本実施の形態と異なり、外部電源20は、組電池10にパルス電圧(パルス電流)を印加するパルス電源を有してもよい。   The external power source 20 dissolves and removes lithium dendrite as a dissolution and removal means. The external power supply 20 dissolves and removes dendrite by applying a reverse voltage to the assembled battery 10 to raise the potential of the negative electrode of the assembled battery 10. The external power supply 20 has a negative terminal connected to the positive terminal of the battery pack 10 and a positive terminal connected to the negative terminal of the battery pack 10. The external power supply 20 of the present embodiment is a variable power supply including a DC power supply and a variable resistor, and is controlled by the power supply control device 50. Alternatively, unlike the present embodiment, the external power source 20 may include a pulse power source that applies a pulse voltage (pulse current) to the assembled battery 10.

電圧センサ30は、充電量検出手段として、組電池10の電圧を検出するものである。電圧センサ30は、組電池10と並列に接続されており、組電池10の充電量(SOC)として組電池10の開放電圧を検出する。電圧センサ30は、電源制御装置50と電気的に接続されており、検出された電圧信号は電源制御装置50に送信される。   The voltage sensor 30 detects the voltage of the assembled battery 10 as charge amount detection means. The voltage sensor 30 is connected in parallel with the assembled battery 10 and detects the open voltage of the assembled battery 10 as the amount of charge (SOC) of the assembled battery 10. The voltage sensor 30 is electrically connected to the power supply control device 50, and the detected voltage signal is transmitted to the power supply control device 50.

温度センサ40は、組電池10の温度を検出するものである。温度センサ40は、組電池10内部に設けられ、組電池10が使用される環境の温度として組電池10内部の温度を検出する。温度センサ40は、電源制御装置50と電気的に接続されており、検出された温度信号は電源制御装置50に送信される。   The temperature sensor 40 detects the temperature of the assembled battery 10. The temperature sensor 40 is provided inside the assembled battery 10 and detects the temperature inside the assembled battery 10 as the temperature of the environment where the assembled battery 10 is used. The temperature sensor 40 is electrically connected to the power supply control device 50, and the detected temperature signal is transmitted to the power supply control device 50.

電源制御装置50は、電圧センサ30および温度センサ40によって検出される信号を処理し、外部電源20およびモータ70を制御するものである。電源制御装置50は、インバータ60と組電池10とを接続する強電ハーネスに設けられた強電スイッチを制御するとともに、車両制御装置80を介して、モータ70に接続されるインバータ60に制御信号を出力することができる。   The power supply control device 50 processes signals detected by the voltage sensor 30 and the temperature sensor 40 and controls the external power supply 20 and the motor 70. The power supply control device 50 controls a high power switch provided in a high power harness that connects the inverter 60 and the assembled battery 10 and outputs a control signal to the inverter 60 connected to the motor 70 via the vehicle control device 80. can do.

電源制御装置50は、たとえば、一般的なコンピュータであって、CPU51およびメモリ52を有する。CPU51は、外部電源20およびモータ70の動作を制御する制御部、および、リチウムのデンドライトの析出量を算出する析出量算出部(析出量算出手段)として機能する。メモリ52は、格納手段として、組電池10の充放電履歴情報、および、組電池10の開放電圧と充電量との関係を示す開放電圧−充電量データを格納している。   The power supply control device 50 is a general computer, for example, and includes a CPU 51 and a memory 52. The CPU 51 functions as a control unit that controls the operations of the external power source 20 and the motor 70 and a precipitation amount calculation unit (precipitation amount calculation means) that calculates the precipitation amount of lithium dendrite. The memory 52 stores charge / discharge history information of the assembled battery 10 and open-circuit voltage-charge amount data indicating a relationship between the open-circuit voltage and the charge amount of the assembled battery 10 as storage means.

次に、図2を参照しつつ、本実施の形態の組電池10を構成している電池セル11について詳細に説明する。   Next, the battery cell 11 which comprises the assembled battery 10 of this Embodiment is demonstrated in detail, referring FIG.

図2は、図1に示す電源システムにおける組電池を構成する電池セルの構造を説明するための断面図である。   FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining the structure of the battery cell constituting the assembled battery in the power supply system shown in FIG.

図2に示すとおり、本実施の形態の電池セル11は、ラミネートフィルムよりなる外装材12に、電池要素(発電要素)および参照極13が収納された構成を有している。また、本実施の形態の電池セル11には、電池セル11の負極の電位を検出するセル電圧センサ31が接続されている。   As shown in FIG. 2, the battery cell 11 of the present embodiment has a configuration in which a battery element (power generation element) and a reference electrode 13 are housed in an exterior material 12 made of a laminate film. In addition, a cell voltage sensor 31 that detects the potential of the negative electrode of the battery cell 11 is connected to the battery cell 11 of the present embodiment.

電池要素は、リチウムイオンを吸蔵および放出する正極活物質および負極活物質を含み、正極と負極の間の電解質(非水電解液)をリチウムイオンが移動することによって充放電するものである。電池要素は、正極集電体14aの両面(電池要素の最下層および最上層用は片面)に正極活物質層14bが形成された正極14と、電解質層15と、負極集電体16aの両面に負極活物質層16bが形成された負極16とが複数積層されて構成される。正極集電体14aおよび負極集電体16aは延長されて、外装材12から導出される正極タブ17および負極タブ18にそれぞれ取り付けられている。なお、正極集電体14a、正極活物質層14b、電解質層15、負極集電体16a、および負極活物質層16b自体は、リチウム二次電池に用いられる一般的な物質から構成されるものであるため、詳細な説明は省略する。   The battery element includes a positive electrode active material and a negative electrode active material that occlude and release lithium ions, and is charged / discharged as lithium ions move through an electrolyte (nonaqueous electrolyte) between the positive electrode and the negative electrode. The battery element includes a positive electrode 14 having a positive electrode active material layer 14b formed on both surfaces of the positive electrode current collector 14a (one surface for the lowermost layer and the uppermost layer of the battery element), an electrolyte layer 15, and both surfaces of the negative electrode current collector 16a. And a plurality of negative electrodes 16 each having a negative electrode active material layer 16b formed thereon. The positive electrode current collector 14 a and the negative electrode current collector 16 a are extended and attached to the positive electrode tab 17 and the negative electrode tab 18 that are led out from the exterior material 12, respectively. Note that the positive electrode current collector 14a, the positive electrode active material layer 14b, the electrolyte layer 15, the negative electrode current collector 16a, and the negative electrode active material layer 16b themselves are composed of general materials used in lithium secondary batteries. Therefore, detailed description is omitted.

参照極13は、電池セル11の負極の電位を測定するためのものである。参照極13は、たとえば、金属リチウムから形成され、電解質層15をなすセパレータの端部に設けられている。参照極13には、外装材12の外部まで導出されるリード線(不図示)が取り付けられており、リード線は、セル電圧センサ31に接続されている。なお、本実施の形態とは異なり、参照極13は、電池セル11内部に1個だけ設けられてもよく、この場合、参照極13は、負極近傍に設けられることが好ましい。   The reference electrode 13 is for measuring the potential of the negative electrode of the battery cell 11. The reference electrode 13 is made of, for example, metallic lithium and is provided at the end of the separator that forms the electrolyte layer 15. A lead wire (not shown) led to the outside of the exterior material 12 is attached to the reference electrode 13, and the lead wire is connected to the cell voltage sensor 31. Note that unlike the present embodiment, only one reference electrode 13 may be provided inside the battery cell 11, and in this case, the reference electrode 13 is preferably provided in the vicinity of the negative electrode.

以上のとおり構成される本実施の形態の電源システム100では、電池セル11の負極に析出するリチウムのデンドライトの析出量が許容量を超えた場合、電池セル11の負極16の電位を上昇させることによって、析出したデンドライトが溶解除去される。以下、図3〜図6を参照しつつ、本実施の形態の電源システムの制御方法について詳細に説明する。   In power supply system 100 of the present embodiment configured as described above, when the amount of lithium dendrite deposited on the negative electrode of battery cell 11 exceeds an allowable amount, the potential of negative electrode 16 of battery cell 11 is increased. The dissolved dendrite is dissolved and removed. Hereinafter, the control method of the power supply system of the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS.

図3は、図1に示す電源システムの制御方法を説明するためのフローチャートである。なお、以下のフローチャートでは、組電池10を充電する前に、電池セル11の負極に析出しているリチウムのデンドライトを溶解除去する場合を例にとって説明する。   FIG. 3 is a flowchart for explaining a control method of the power supply system shown in FIG. In the following flowchart, a case will be described as an example in which the lithium dendrite deposited on the negative electrode of the battery cell 11 is dissolved and removed before the battery pack 10 is charged.

図3に示すとおり、本実施の形態における電源システムの制御方法では、まず、デンドライトの析出量が算出される(ステップS101)。本実施の形態では、組電池10が充放電された履歴を示す充放電履歴情報に基づいて、CPU51が組電池10の内部に析出されるデンドライトの析出量の推定値を算出する。ステップS101に示すデンドライト析出量算出処理の詳細は後述する。   As shown in FIG. 3, in the control method of the power supply system in the present embodiment, first, the amount of dendrite deposited is calculated (step S101). In the present embodiment, based on charge / discharge history information indicating a history of charging / discharging of the assembled battery 10, the CPU 51 calculates an estimated value of the amount of dendrite deposited inside the assembled battery 10. Details of the dendrite precipitation amount calculation processing shown in step S101 will be described later.

次に、デンドライトの析出量が許容値以上か否かが判断される(ステップS102)。本実施の形態では、CPU51が、ステップS101に示す処理で算出されたデンドライトの析出量と予め設定される許容値とを比較して、析出量が許容値以上か否かを判断する。ここで、許容値は、たとえば、0.3(mg)であり、デンドライトが電池セル11の性能低下を引き起こさないように、電池セル11に用いられている物質および電池セル11の寸法などに応じて設定される。   Next, it is determined whether or not the amount of dendrite deposited is greater than or equal to an allowable value (step S102). In the present embodiment, the CPU 51 compares the dendrite precipitation amount calculated in the process shown in step S101 with a preset allowable value, and determines whether or not the precipitation amount is greater than or equal to the allowable value. Here, the allowable value is, for example, 0.3 (mg), and it depends on the material used for the battery cell 11 and the dimensions of the battery cell 11 so that dendrites do not cause the performance of the battery cell 11 to deteriorate. Is set.

デンドライトの析出量が許容値未満の場合(ステップS102:NO)、デンドライトが電池セル11の性能低下を引き起こす可能性は低いとして、デンドライトを溶解除去することなく、ステップS111以下に示す充電処理に移行する。   If the amount of deposited dendrites is less than the allowable value (step S102: NO), the dendrite is unlikely to cause a decrease in the performance of the battery cell 11, and the process proceeds to the charging process shown in step S111 and below without dissolving the dendrite. To do.

一方、デンドライトの析出量が許容値以上の場合(ステップS102:YES)、組電池10の充電量が検出される(ステップS103)。本実施の形態では、電圧センサ30によって検出される組電池10の開放電圧から、CPU51が組電池10の充電量を算出する。より具体的には、メモリ52に格納されている開放電圧−充電量データに基づいて、CPU51が組電池10の充電量を算出する。   On the other hand, when the amount of dendrite deposited is greater than or equal to the allowable value (step S102: YES), the charge amount of the assembled battery 10 is detected (step S103). In the present embodiment, the CPU 51 calculates the charge amount of the assembled battery 10 from the open voltage of the assembled battery 10 detected by the voltage sensor 30. More specifically, the CPU 51 calculates the charge amount of the assembled battery 10 based on the open circuit voltage-charge amount data stored in the memory 52.

次に、検出された組電池10の充電量が設定値以上か否かが判断される(ステップS104)。本実施の形態では、CPU51が、ステップS103に示す処理で算出された充電量と設定値とを比較して、充電量が設定値以上か否かを判断する。ここで、設定値は、たとえば、60%であり、後続するデンドライト溶解処理で消費される電力が大きくなり過ぎないように、電池セル11に用いられている物質などに応じて設定される。   Next, it is determined whether or not the detected charge amount of the assembled battery 10 is equal to or greater than a set value (step S104). In the present embodiment, the CPU 51 compares the charge amount calculated in the process shown in step S103 with the set value, and determines whether or not the charge amount is equal to or greater than the set value. Here, the set value is 60%, for example, and is set according to the substance used for the battery cell 11 so that the power consumed in the subsequent dendrite melting process does not become too large.

組電池10の充電量が設定値以上の場合(ステップS104:YES)、後続するデンドライト溶解処理で消費される電力が大き過ぎて効率的ではないとして、デンドライトを溶解除去することなく、ステップS111以下に示す充電処理に移行する。一方、組電池10の充電量が設定値未満の場合(ステップS104:NO)、デンドライトを溶解除去するために、外部電源20から組電池10に逆電圧が印加される(ステップS105)。本実施の形態では、電源制御装置50が外部電源20に指令信号を出力して、外部電源20から組電池10に逆電圧を印加する。電位調整手段としての外部電源20から逆電圧が印加されることにより、電池セル11の負極16の電位は強制的に上昇される。電池セル11の負極の電位が上昇されることにより、負極に析出しているデンドライトが溶解される。   When the charge amount of the assembled battery 10 is equal to or greater than the set value (step S104: YES), it is determined that the power consumed in the subsequent dendrite melting process is too large and not efficient, so that the dendrite is not dissolved and removed. The charging process shown in FIG. On the other hand, when the charge amount of the assembled battery 10 is less than the set value (step S104: NO), a reverse voltage is applied from the external power source 20 to the assembled battery 10 in order to dissolve and remove the dendrite (step S105). In the present embodiment, the power supply control device 50 outputs a command signal to the external power supply 20 and applies a reverse voltage from the external power supply 20 to the assembled battery 10. By applying a reverse voltage from the external power supply 20 as the potential adjusting means, the potential of the negative electrode 16 of the battery cell 11 is forcibly increased. When the potential of the negative electrode of the battery cell 11 is increased, the dendrite deposited on the negative electrode is dissolved.

次に、電池セル11の負極の電位が検出される(ステップS106)。本実施の形態では、セル電圧センサ31によって、一の電池セル11の内部に設けられた参照極13と負極16との電位差が負極の電位として検出される。   Next, the potential of the negative electrode of the battery cell 11 is detected (step S106). In the present embodiment, the cell voltage sensor 31 detects the potential difference between the reference electrode 13 and the negative electrode 16 provided inside one battery cell 11 as the negative electrode potential.

そして、検出された負極の電位が予め設定されるデンドライト溶解電位以上か否かが判断される(ステップS107)。本実施の形態では、CPU51が、ステップS106に示す処理で検出された負極の電位とデンドライト溶解電位とを比較して、負極の電位がデンドライト溶解電位以上か否かを判断する。ここで、デンドライト溶解電位は、たとえば、2Vであって、デンドライトを効果的に溶解除去することができる電位である。デンドライト溶解電位は、電池セル11に用いられている物質に応じて設定される。   Then, it is determined whether or not the detected potential of the negative electrode is equal to or higher than a preset dendrite dissolution potential (step S107). In the present embodiment, the CPU 51 compares the negative electrode potential detected in the process shown in step S106 with the dendrite dissolution potential to determine whether the negative electrode potential is equal to or higher than the dendrite dissolution potential. Here, the dendrite dissolution potential is, for example, 2 V, and is a potential that can effectively dissolve and remove the dendrite. The dendrite dissolution potential is set according to the substance used for the battery cell 11.

負極の電位がデンドライト溶解電位未満の場合(ステップS107:NO)、負極の電位がデンドライト溶解電位に到達するまで、外部電源20から印加される逆電圧の大きさが増加される。一方、負極の電位がデンドライト溶解電位以上の場合(ステップS107:YES)、外部電源20から印加される逆電圧の大きさが維持される(ステップS108)。   When the negative electrode potential is lower than the dendrite dissolution potential (step S107: NO), the magnitude of the reverse voltage applied from the external power source 20 is increased until the negative electrode potential reaches the dendrite dissolution potential. On the other hand, when the potential of the negative electrode is equal to or higher than the dendrite dissolution potential (step S107: YES), the magnitude of the reverse voltage applied from the external power supply 20 is maintained (step S108).

次に、所定時間が経過したか否かが判断される(ステップS109)。所定時間が経過していない場合(ステップS109:NO)、所定時間が経過するまで、外部電源20から印加される逆電圧の大きさが維持される。一方、所定時間が経過した場合(ステップS109:YES)、外部電源20からの逆電圧の印加が停止され(ステップS110)、処理が終了される。   Next, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed (step S109). When the predetermined time has not elapsed (step S109: NO), the magnitude of the reverse voltage applied from the external power supply 20 is maintained until the predetermined time has elapsed. On the other hand, when the predetermined time has elapsed (step S109: YES), the application of the reverse voltage from the external power source 20 is stopped (step S110), and the process is terminated.

以上のとおり、ステップS105〜S110に示す処理によれば、外部電源20から組電池10に逆電圧が印加されることによって、電池セル11の負極の電位が強制的に上昇される。電池セル11の負極16の電位が上昇されることにより、電池セル11の負極16に析出しているデンドライトが溶解除去される。なお、本実施の形態と異なり、たとえば、モータ70の回転数を上昇させて組電池10を放電させることにより、電池セル11の負極の電位を上昇させて、デンドライトを溶解除去してもよい。   As described above, according to the processing shown in steps S <b> 105 to S <b> 110, the negative voltage of the battery cell 11 is forcibly increased by applying a reverse voltage from the external power supply 20 to the assembled battery 10. When the potential of the negative electrode 16 of the battery cell 11 is increased, the dendrite deposited on the negative electrode 16 of the battery cell 11 is dissolved and removed. Unlike the present embodiment, for example, the dendrite may be dissolved and removed by increasing the number of revolutions of the motor 70 and discharging the assembled battery 10 to increase the potential of the negative electrode of the battery cell 11.

次に、組電池10の充電が開始される(ステップS111)。そして、組電池10の充電が完了するまで充電が継続され(ステップS112,S113)、処理が終了される。なお、ステップS111〜S113に示す処理は、一般的なリチウム二次電池の充電処理であるため、詳細な説明は省略する。   Next, charging of the assembled battery 10 is started (step S111). Then, the charging is continued until the charging of the assembled battery 10 is completed (steps S112 and S113), and the process ends. In addition, since the process shown to step S111-S113 is a charge process of a general lithium secondary battery, detailed description is abbreviate | omitted.

以上のとおり、図3のフローチャートに示す処理によれば、まず、組電池10の充放電履歴情報に基づいて、組電池10を構成する電池セル11の負極に析出しているデンドライトの析出量が算出される。そして、算出されたデンドライトの析出量が許容量を超える場合、負極に析出しているデンドライトが溶解除去される。その結果、電池セル11の負極に析出したリチウムのデンドライトに起因する電池セル11の性能低下が防止される。以下、図4および図5を参照しつつ、デンドライトの析出量を算出するデンドライト析出量算出処理について詳細に説明する。   As described above, according to the process shown in the flowchart of FIG. 3, first, based on the charge / discharge history information of the assembled battery 10, the amount of dendrite deposited on the negative electrode of the battery cell 11 constituting the assembled battery 10 is determined. Calculated. When the calculated amount of dendrites exceeds the allowable amount, the dendrites deposited on the negative electrode are dissolved and removed. As a result, the performance deterioration of the battery cell 11 due to the lithium dendrite deposited on the negative electrode of the battery cell 11 is prevented. Hereinafter, the dendrite precipitation amount calculation process for calculating the dendrite precipitation amount will be described in detail with reference to FIGS. 4 and 5.

図4は、図3のステップS101に示すデンドライト析出量算出処理を説明するためのフローチャートである。本実施の形態のデンドライト析出量算出処理では、組電池10の充放電履歴情報である組電池10の充電回数情報、高速充電回数情報、および満充電回数情報に基づいて、デンドライトの析出量が算出される。   FIG. 4 is a flowchart for explaining the dendrite precipitation amount calculation processing shown in step S101 of FIG. In the dendrite deposition amount calculation process of the present embodiment, the dendrite deposition amount is calculated based on the charge count information, the fast charge count information, and the full charge count information of the assembled battery 10 which is the charge / discharge history information of the assembled battery 10. Is done.

図4に示すとおり、本実施の形態のデンドライト析出量算出処理では、まず、組電池10が充電された回数を示す充電回数情報が読み出される(ステップS201)。本実施の形態では、CPU51が、メモリ52に予め格納されている組電池10の充電回数情報を読み出す。   As shown in FIG. 4, in the dendrite deposition amount calculation process of the present embodiment, first, charging number information indicating the number of times the assembled battery 10 has been charged is read (step S201). In the present embodiment, the CPU 51 reads information on the number of times of charging the assembled battery 10 stored in advance in the memory 52.

次に、組電池10の充電回数情報に基づいたデンドライトの析出量(以下、第1析出量と称する)が算出される(ステップS202)。本実施の形態では、CPU51が、予め設定される第1係数k(たとえば、2×10−4mg/回)と充電回数aとの積により、デンドライトの第1析出量(k・a)を算出する。算出されたデンドライトの第1析出量は、メモリ52に一時的に格納される。 Next, a dendrite deposition amount (hereinafter referred to as a first deposition amount) based on information on the number of times of charging the assembled battery 10 is calculated (step S202). In the present embodiment, the CPU 51 determines the first precipitation amount (k 1 · a) of dendrites by the product of a preset first coefficient k 1 (for example, 2 × 10 −4 mg / time) and the number of times of charging a. ) Is calculated. The calculated first precipitation amount of dendrite is temporarily stored in the memory 52.

次に、組電池10の温度が検出される(ステップS203)。本実施の形態では、組電池10が使用される環境の温度に基づいてデンドライトの析出量が補正されるように、温度センサ40によって組電池10内部の温度が検出される。   Next, the temperature of the assembled battery 10 is detected (step S203). In the present embodiment, the temperature inside the assembled battery 10 is detected by the temperature sensor 40 so that the deposition amount of dendrite is corrected based on the temperature of the environment where the assembled battery 10 is used.

そして、検出された温度に基づいて、デンドライトの析出量の第1および第2温度補正値α,βが算出される(ステップS204)。本実施の形態では、組電池10が使用される環境の温度が高いほどデンドライトの析出量が多くなるように、CPU51が、第1温度補正値α(たとえば、7mg)および第2温度補正値β(たとえば、5mg)を算出する。算出された第1および第2温度補正値α,βは、メモリ52に一時的に格納される。   Then, based on the detected temperature, first and second temperature correction values α and β of the dendrite precipitation amount are calculated (step S204). In the present embodiment, the CPU 51 uses the first temperature correction value α (for example, 7 mg) and the second temperature correction value β so that the amount of dendrite deposited increases as the temperature of the environment in which the assembled battery 10 is used increases. (For example, 5 mg) is calculated. The calculated first and second temperature correction values α and β are temporarily stored in the memory 52.

次に、組電池10が高速充電された回数を示す高速充電回数情報が読み出される(ステップS205)。本実施の形態では、CPU51が、メモリ52に予め格納されている組電池10の高速充電回数情報を読み出す。   Next, fast charge number information indicating the number of times the assembled battery 10 has been charged at high speed is read (step S205). In the present embodiment, the CPU 51 reads information on the number of times of fast charging of the assembled battery 10 stored in advance in the memory 52.

次に、組電池10の高速充電回数情報に基づいたデンドライトの析出量(以下、第2析出量と称する)が算出される(ステップS206)。本実施の形態では、CPU51が、予め設定される第2係数k(たとえば、6×10−2mg/回)と高速充電回数bとの積に、第1温度補正値αを加えた値を、デンドライトの第2析出量(k・b+α)として算出する。算出されたデンドライトの第2析出量は、メモリ52に一時的に格納される。 Next, a dendrite deposition amount (hereinafter referred to as a second deposition amount) based on the information on the number of times of fast charging of the battery pack 10 is calculated (step S206). In the present embodiment, the CPU 51 adds the first temperature correction value α to the product of a preset second coefficient k 2 (for example, 6 × 10 −2 mg / time) and the fast charge count b. Is calculated as the second precipitation amount of dendrite (k 2 · b + α). The calculated second precipitation amount of dendrite is temporarily stored in the memory 52.

次に、組電池10が満充電された回数を示す満充電回数情報が読み出される(ステップS207)。本実施の形態では、CPU51が、メモリ52に予め格納されている組電池10の満充電回数情報を読み出す。   Next, full charge number information indicating the number of times the assembled battery 10 is fully charged is read (step S207). In the present embodiment, the CPU 51 reads information on the number of full charges of the assembled battery 10 stored in advance in the memory 52.

次に、組電池10の満充電回数情報に基づいたデンドライトの析出量(以下、第3析出量と称する)が算出される(ステップS208)。本実施の形態では、CPU51が、予め設定される第3係数k(たとえば、7.5×10−3mg/回)と満充電回数cとの積に、第2温度補正値βを加えた値を、デンドライトの第3析出量(k・c+β)として算出する。算出されたデンドライトの第3析出量は、メモリ52に一時的に格納される。 Next, a dendrite deposition amount (hereinafter referred to as a third deposition amount) based on the full charge count information of the battery pack 10 is calculated (step S208). In the present embodiment, the CPU 51 adds the second temperature correction value β to the product of a preset third coefficient k 3 (for example, 7.5 × 10 −3 mg / time) and the full charge count c. This value is calculated as the third precipitation amount of dendrite (k 3 · c + β). The calculated third precipitation amount of dendrite is temporarily stored in the memory 52.

そして、デンドライトの総析出量が算出される(ステップS209)。本実施の形態では、CPU51が、ステップS202,S206,S208で算出された第1〜第3析出量の和をデンドライトの総析出量として算出する。   Then, the total amount of dendrite deposited is calculated (step S209). In the present embodiment, the CPU 51 calculates the sum of the first to third precipitation amounts calculated in steps S202, S206, and S208 as the total precipitation amount of dendrites.

以上のとおり、図4のフローチャートに示す処理によれば、組電池10の充電回数情報、高速充電回数情報、および満充電回数情報に基づいて、電池セル11の負極に析出するデンドライトの析出量の予測値が算出される。   As described above, according to the process shown in the flowchart of FIG. 4, the amount of the dendrite deposited on the negative electrode of the battery cell 11 is determined based on the charging number information, the fast charging number information, and the full charging number information of the assembled battery 10. A predicted value is calculated.

なお、上述したデンドライト析出量算出処理では、温度センサ40によって検出された組電池10内部の温度に基づいて、デンドライトの析出量が補正された。しかしながら、デンドライトの析出量は、電気自動車に設けられた温度センサによって検出される電気自動車の外気温度に基づいて補正されてもよい。あるいは、図5のステップS203’に示すとおり、デンドライトの析出量は、電気自動車が走行する地域の気候データなどに基づいて補正されてもよい。   In the dendrite deposition amount calculation process described above, the dendrite deposition amount was corrected based on the temperature inside the assembled battery 10 detected by the temperature sensor 40. However, the amount of dendrite deposited may be corrected based on the outside air temperature of the electric vehicle detected by a temperature sensor provided in the electric vehicle. Alternatively, as shown in step S <b> 203 ′ in FIG. 5, the amount of dendrite deposition may be corrected based on the climate data of the region where the electric vehicle is traveling.

また、組電池10の充放電履歴情報のうち、組電池10の高速充電回数情報および満充電回数情報は省略されてもよく、デンドライトの析出量は、組電池10の充電回数情報のみに基づいて算出されてもよい。   In addition, among the charging / discharging history information of the assembled battery 10, the fast charge count information and the full charge count information of the assembled battery 10 may be omitted, and the deposition amount of dendrites is based only on the charge count information of the assembled battery 10. It may be calculated.

次に、本実施の形態の電源システム100における作用効果を説明する。   Next, the effect in the power supply system 100 of this Embodiment is demonstrated.

図6は、本実施の形態の電源システムによるリチウム二次電池の耐久性向上効果を説明するための図である。具体的には、図6は、リチウム二次電池の負極に析出するデンドライトの経時的な析出量を模式的に示したものである。なお、図6では、一般的な電源システムを用いた場合を比較例として示している。図6中の破線は、比較例におけるデンドライトの析出量の経時的な変化を表しており、実線は、本実施の形態におけるデンドライトの析出量の経時的な変化を表している。   FIG. 6 is a diagram for explaining the effect of improving the durability of the lithium secondary battery by the power supply system of the present embodiment. Specifically, FIG. 6 schematically shows the amount of dendrite deposited over time on the negative electrode of a lithium secondary battery. In FIG. 6, a case where a general power supply system is used is shown as a comparative example. The broken line in FIG. 6 represents the change with time of the dendrite precipitation amount in the comparative example, and the solid line represents the change with time of the dendrite precipitation amount in the present embodiment.

比較例では、リチウムのデンドライトが溶解除去されることなく、リチウム二次電池の充放電が繰り返される。リチウム二次電池の充放電にともなって、樹枝状の析出物であるデンドライトは、リチウム二次電池の負極表面の凹凸部または負極の端部に析出・成長する。このようなデンドライトは、電解質層をなすセパレータを貫通して、リチウム二次電池の正極および負極間に内部短絡を引き起こす可能性がある。したがって、一般的な電源システムでは、リチウム二次電池の充放電が繰り返されることにより負極にデンドライトが析出し、リチウム二次電池の性能低下が引き起こされる可能性がある。   In the comparative example, charging and discharging of the lithium secondary battery are repeated without dissolving and removing the lithium dendrite. With the charging / discharging of the lithium secondary battery, dendrites, which are dendritic precipitates, are deposited and grown on the concavo-convex portion of the negative electrode surface or the end portion of the negative electrode of the lithium secondary battery. Such a dendrite may cause an internal short circuit between the positive electrode and the negative electrode of the lithium secondary battery by penetrating the separator forming the electrolyte layer. Therefore, in a general power supply system, dendrites are deposited on the negative electrode due to repeated charging and discharging of the lithium secondary battery, which may cause a decrease in performance of the lithium secondary battery.

一方、本実施の形態では、許容量以上のデンドライトが析出した場合、析出したデンドライトが溶解除去される。したがって、充放電が繰り返されても、デンドライトの析出量は許容量未満に維持され、リチウム二次電池の性能低下が防止される。その結果、リチウム二次電池の耐久性が向上する。   On the other hand, in the present embodiment, when more than an allowable amount of dendrite is deposited, the deposited dendrite is dissolved and removed. Therefore, even if charging / discharging is repeated, the amount of dendrite deposited is maintained below an allowable amount, and performance deterioration of the lithium secondary battery is prevented. As a result, the durability of the lithium secondary battery is improved.

次に、図7を参照しつつ、本実施の形態の電源システムが搭載された車両を説明する。   Next, a vehicle equipped with the power supply system of the present embodiment will be described with reference to FIG.

図7は、本実施の形態の電源システムを駆動用電源として搭載した電気自動車を示す図である。本実施の形態の電源システム100は、自動車および電車などの車両に搭載され、モータなどの電気機器の駆動用電源として使用されることができる。   FIG. 7 is a diagram showing an electric vehicle on which the power supply system of the present embodiment is mounted as a driving power supply. Power supply system 100 of the present embodiment is mounted on vehicles such as automobiles and trains, and can be used as a power source for driving electric devices such as motors.

図7に示すとおり、本実施の形態の電源システム100を搭載した電気自動車200では、組電池10から電力を供給されるモータ70によって駆動輪が回転し、電気自動車200が走行する。本実施の形態の電気自動車200は、組電池10の性能が長期間維持されるため、電気自動車200の信頼性が向上する。   As shown in FIG. 7, in the electric vehicle 200 equipped with the power supply system 100 of the present embodiment, the driving wheels are rotated by the motor 70 supplied with power from the assembled battery 10, and the electric vehicle 200 travels. In the electric vehicle 200 of the present embodiment, the performance of the assembled battery 10 is maintained for a long period of time, so the reliability of the electric vehicle 200 is improved.

以上のとおり、説明した本実施の形態は、以下の効果を奏する。   As described above, the described embodiment has the following effects.

(a)本実施の形態の電源システムは、析出量算出部、外部電源、およびモータを有する。析出量算出部は、電池セルの充放電にともなって電池セルの負極に析出するリチウムのデンドライトの析出量を算出する。外部電源およびモータは、析出量算出部で算出されるデンドラントの析出量に応じて、デンドライトを溶解除去する。したがって、電池セルの負極に析出するリチウムのデンドライトの析出量が予測されつつ、デンドライトが溶解除去されるため、デンドライトの析出による電池セルの性能低下が効率よく防止される。その結果、電池セルの耐久性を向上することができる。   (A) The power supply system of the present embodiment includes a deposition amount calculation unit, an external power supply, and a motor. The precipitation amount calculation unit calculates the amount of lithium dendrite deposited on the negative electrode of the battery cell as the battery cell is charged and discharged. The external power source and the motor dissolve and remove the dendrite in accordance with the amount of the dendrant deposited calculated by the deposition amount calculating unit. Therefore, since the dendrite is dissolved and removed while the amount of lithium dendrite deposited on the negative electrode of the battery cell is predicted, the performance degradation of the battery cell due to the deposition of dendrite is efficiently prevented. As a result, the durability of the battery cell can be improved.

(b)本実施の形態の電源システムは、電池セルが充放電された履歴を示す充放電履歴情報を格納するメモリをさらに有し、析出量算出部は、組電池の充放電履歴情報に基づいて、デンドランドの析出量を算出する。したがって、デンドライトの析出量を算出することができる。   (B) The power supply system of the present embodiment further includes a memory that stores charge / discharge history information indicating a history of charging / discharging of the battery cell, and the deposition amount calculation unit is based on the charge / discharge history information of the assembled battery. Thus, the amount of Dendland deposited is calculated. Therefore, the amount of dendrite deposited can be calculated.

(c)充放電履歴情報は、組電池が充電された回数を示す充電回数情報を含む。したがって、組電池の充電回数に基づいて、デンドライトの析出量を算出することができる。   (C) The charge / discharge history information includes charge count information indicating the number of times the assembled battery has been charged. Accordingly, the amount of dendrite deposited can be calculated based on the number of times the assembled battery is charged.

(d)析出量算出部は、電池セルが高速充電された回数および電池セルが満充電された回数が多いほどデンドライトの析出量が多くなるように、組電池の充電回数情報、高速充電回数情報、および満充電回数情報に基づいて、デンドランドの析出量を算出する。したがって、デンドライトの析出を加速する高速充電および満充電の影響が加速度係数的にデンドライトの析出量の計算に加えられるため、デンドライトの析出量を正確に算出することができる。   (D) The deposition amount calculation unit includes the number of times of charging the battery pack and the number of times of fast charging so that the deposition amount of dendrite increases as the number of times that the battery cell is charged at high speed and the number of times that the battery cell is fully charged increases. Based on the information on the number of full charges, the amount of dendland deposition is calculated. Therefore, the effects of high-speed charging and full charging that accelerate the precipitation of dendrite are added to the calculation of the amount of dendrite deposited in terms of acceleration coefficient, so that the amount of dendrite deposited can be accurately calculated.

(e)外部電源およびモータは、電池セルの負極の電位を上昇させることによって、デンドライトを溶解除去する。したがって、電池セルの負極に析出したデンドライトを電気的に溶解除去することができる。   (E) The external power supply and the motor dissolve and remove the dendrite by increasing the potential of the negative electrode of the battery cell. Therefore, the dendrite deposited on the negative electrode of the battery cell can be electrically dissolved and removed.

(f)電池セルが使用される環境の温度が高いほどデンドライトの析出量が多くなるように、電池セルが使用される環境の温度情報に基づいて、デンドライトの析出量が補正される。したがって、デンドライトの析出量をより正確に算出することができる。   (F) The amount of dendrite deposited is corrected based on temperature information of the environment in which the battery cell is used so that the amount of dendrite deposited increases as the temperature of the environment in which the battery cell is used increases. Therefore, the amount of dendrite deposited can be calculated more accurately.

(g)温度情報は、電池セルの温度情報、電池セルを駆動用電源として搭載した電気自動車の外気温度情報、または電気自動車が使用される地域の気候情報を含む。したがって、電池セルが使用される環境の温度情報に基づいて、デンドライトの析出量を補正することができる。   (G) The temperature information includes temperature information of the battery cell, outside air temperature information of an electric vehicle equipped with the battery cell as a driving power source, or climate information of a region where the electric vehicle is used. Therefore, the amount of dendrite deposited can be corrected based on the temperature information of the environment in which the battery cell is used.

(h)本実施の形態の電源システムは、電池セルの充電量を検出する電圧センサをさらに有し、外部電源およびモータは、電池セルの充電量が設定値未満の場合、デンドライトを溶解除去する。したがって、たとえば、低レート放電後などで組電池の充電量がある程度高い場合、組電池に蓄積されている電力が電池外部に非効率的に廃棄されることを防止することができる。その結果、効率的な制御が実現される。   (H) The power supply system of the present embodiment further includes a voltage sensor that detects the charge amount of the battery cell, and the external power supply and the motor dissolve and remove the dendrite when the charge amount of the battery cell is less than the set value. . Therefore, for example, when the charge amount of the assembled battery is high to some extent after low-rate discharge or the like, it is possible to prevent the power stored in the assembled battery from being discarded inefficiently outside the battery. As a result, efficient control is realized.

(i)電圧センサは、組電池の開放電圧を検出する。したがって、組電池の充電量を検出することができる。   (I) The voltage sensor detects the open voltage of the assembled battery. Therefore, the charge amount of the assembled battery can be detected.

(j)本実施の形態の車両は、上記電源システムを駆動用電源として搭載している。したがって、複数の電池セルから構成される組電池の性能が長期間維持されるため、車両の信頼性が向上する。   (J) The vehicle according to the present embodiment is equipped with the power supply system as a drive power supply. Therefore, since the performance of the assembled battery comprised of a plurality of battery cells is maintained for a long time, the reliability of the vehicle is improved.

(k)本実施の形態における電源システムの制御方法は、算出段階および溶解除去段階を有する。算出段階は、電池セルの充放電にともなって電池セルの負極に析出するリチウムのデンドライトの析出量を算出する。溶解除去段階は、算出段階で算出されるデンドラントの析出量に応じて、デンドライトを溶解除去する。したがって、電池セルの負極に析出するリチウムのデンドライトの析出量が予測されつつ、デンドライトが溶解除去されるため、デンドライトの析出による電池セルの性能低下が効率よく防止される。その結果、電池セルの耐久性を向上することができる。   (K) The control method of the power supply system in the present embodiment includes a calculation stage and a dissolution removal stage. In the calculation step, the amount of lithium dendrite deposited on the negative electrode of the battery cell as the battery cell is charged and discharged is calculated. In the dissolution and removal step, the dendrite is dissolved and removed according to the amount of the dendrant deposited in the calculation step. Therefore, since the dendrite is dissolved and removed while the amount of lithium dendrite deposited on the negative electrode of the battery cell is predicted, the performance degradation of the battery cell due to the deposition of dendrite is efficiently prevented. As a result, the durability of the battery cell can be improved.

(第2の実施の形態)
第1の実施の形態では、組電池の充電回数情報、高速充電回数情報、および満充電回数情報に基づいて、デンドライトの析出量を算出した。本実施の形態では、組電池の稼動時間に基づいて、デンドライトの析出量を算出する。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the amount of dendrite deposited is calculated based on the charging number information, the fast charging number information, and the full charging number information of the assembled battery. In the present embodiment, the amount of dendrite deposited is calculated based on the operating time of the assembled battery.

図8は、本発明の第2の実施の形態における電源システムの制御方法を説明するためのフローチャートである。なお、以下のフローチャートでは、組電池10を充電する前に、電池セル11の負極に析出しているリチウムのデンドライトを溶解除去する場合を例にとって説明する。   FIG. 8 is a flowchart for explaining a control method of the power supply system according to the second embodiment of the present invention. In the following flowchart, a case will be described as an example in which the lithium dendrite deposited on the negative electrode of the battery cell 11 is dissolved and removed before the battery pack 10 is charged.

図8に示すとおり、本実施の形態における電源システムの制御方法では、まず、組電池10の稼動時間が読み出される(ステップS301)。本実施の形態では、CPU51が、メモリ52に予め格納されている組電池10の稼動時間を読み出す。   As shown in FIG. 8, in the method of controlling the power supply system in the present embodiment, first, the operating time of the assembled battery 10 is read (step S301). In the present embodiment, the CPU 51 reads the operating time of the assembled battery 10 stored in advance in the memory 52.

次に、組電池10の稼動時間に基づいたデンドライトの析出量が算出される(ステップS302)。本実施の形態では、CPU51が、予め設定される係数と稼動時間との積により、デンドライトの析出量を算出する。   Next, the amount of dendrite deposited based on the operating time of the battery pack 10 is calculated (step S302). In the present embodiment, the CPU 51 calculates the precipitation amount of dendrite by the product of a preset coefficient and the operating time.

次に、デンドライトの析出量が許容値以上か否かが判断される(ステップS303)。デンドライトの析出量が許容値未満の場合(ステップS303:NO)、デンドライトが電池セル11の性能低下を引き起こす可能性は低いとして、デンドライトを溶解除去することなく、ステップS312以下に示す充電処理に移行する。一方、デンドライトの析出量が許容値以上の場合(ステップS303:YES)、組電池10の充電量が検出され、検出された組電池10の充電量が設定値以上か否かが判断される(ステップS304,S305)。   Next, it is determined whether or not the amount of dendrite deposited is greater than or equal to an allowable value (step S303). If the amount of deposited dendrites is less than the allowable value (step S303: NO), the dendrite is unlikely to cause a decrease in the performance of the battery cell 11, and the process proceeds to the charging process shown in step S312 and subsequent steps without dissolving and removing the dendrite. To do. On the other hand, if the dendrite deposition amount is greater than or equal to the allowable value (step S303: YES), the charge amount of the assembled battery 10 is detected, and it is determined whether or not the detected charge amount of the assembled battery 10 is greater than or equal to the set value ( Steps S304 and S305).

組電池10の充電量が設定値以上の場合(ステップS305:YES)、デンドライトを溶解除去することなく、ステップS312以下に示す充電処理に移行する。一方、組電池10の充電量が設定値未満の場合(ステップS305:NO)、デンドライトを溶解除去するために、外部電源20から組電池10に逆電圧が印加される(ステップS306)。   When the charge amount of the assembled battery 10 is equal to or greater than the set value (step S305: YES), the process proceeds to the charging process shown in step S312 and subsequent steps without dissolving and removing the dendrite. On the other hand, when the charge amount of the assembled battery 10 is less than the set value (step S305: NO), a reverse voltage is applied from the external power source 20 to the assembled battery 10 in order to dissolve and remove the dendrite (step S306).

次に、電池セル11の負極の電位が検出され、検出された負極の電位が予め設定されるデンドライト溶解電位以上か否かが判断される(ステップS307,S308)。負極の電位がデンドライト溶解電位未満の場合(ステップS308:NO)、負極の電位がデンドライト溶解電位に到達するまで、外部電源20から印加される逆電圧の大きさが増加される。一方、負極の電位がデンドライト溶解電位以上の場合(ステップS308:YES)、外部電源20から印加される逆電圧の大きさが維持される(ステップS309)。   Next, the potential of the negative electrode of the battery cell 11 is detected, and it is determined whether or not the detected potential of the negative electrode is equal to or higher than a preset dendrite dissolution potential (steps S307 and S308). When the negative electrode potential is less than the dendrite dissolution potential (step S308: NO), the magnitude of the reverse voltage applied from the external power source 20 is increased until the negative electrode potential reaches the dendrite dissolution potential. On the other hand, when the potential of the negative electrode is equal to or higher than the dendrite dissolution potential (step S308: YES), the magnitude of the reverse voltage applied from the external power supply 20 is maintained (step S309).

次に、所定時間が経過したか否かが判断される(ステップS310)。所定時間が経過していない場合(ステップS310:NO)、所定時間が経過するまで、外部電源20から印加される逆電圧の大きさが維持される。一方、所定時間が経過した場合(ステップS310:YES)、外部電源20からの逆電圧の印加が停止され(ステップS311)、処理が終了される。   Next, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed (step S310). When the predetermined time has not elapsed (step S310: NO), the magnitude of the reverse voltage applied from the external power supply 20 is maintained until the predetermined time has elapsed. On the other hand, when the predetermined time has elapsed (step S310: YES), the application of the reverse voltage from the external power source 20 is stopped (step S311), and the process ends.

次に、組電池10の充電が開始される(ステップS312)。そして、組電池10の充電が完了するまで充電が継続され(ステップS313,S314)、処理が終了される。   Next, charging of the assembled battery 10 is started (step S312). Then, the charging is continued until the charging of the assembled battery 10 is completed (steps S313 and S314), and the process is ended.

以上のとおり、図8のフローチャートに示す処理によれば、まず、組電池10の稼動時間情報に基づいて、組電池10を構成する電池セル11の負極に析出しているデンドライトの析出量が算出される。そして、算出されたデンドライトの析出量が許容量を超える場合、負極に析出しているデンドライトが溶解除去される。その結果、電池セル11の負極に析出したリチウムのデンドライトに起因する電池セル11の性能低下が防止される。   As described above, according to the process shown in the flowchart of FIG. 8, first, the amount of dendrite deposited on the negative electrode of the battery cell 11 constituting the assembled battery 10 is calculated based on the operating time information of the assembled battery 10. Is done. When the calculated amount of dendrites exceeds the allowable amount, the dendrites deposited on the negative electrode are dissolved and removed. As a result, the performance deterioration of the battery cell 11 due to the lithium dendrite deposited on the negative electrode of the battery cell 11 is prevented.

以上のとおり、説明した本実施の形態は、第1の実施の形態における効果に加えて、以下の効果を奏する。   As described above, the described embodiment has the following effects in addition to the effects of the first embodiment.

(l)充放電履歴情報は、組電池の稼動時間を示す稼動間情報を含む。したがって、組電池の稼働時間に基づいて、デンドライトの析出量を算出することができる。   (L) The charge / discharge history information includes inter-operation information indicating the operation time of the assembled battery. Accordingly, the amount of dendrite deposited can be calculated based on the operating time of the assembled battery.

(第3の実施の形態)
本実施の形態は、電池セルに超音波振動を付与することによって、リチウムのデンドライトを溶解除去する実施の形態である。
(Third embodiment)
In the present embodiment, lithium dendrite is dissolved and removed by applying ultrasonic vibration to the battery cell.

図9は、本発明の第3の実施の形態における電源システムの概略構成を示すブロック図である。   FIG. 9 is a block diagram showing a schematic configuration of the power supply system according to the third embodiment of the present invention.

図9に示すとおり、本実施の形態の電源システム100は、組電池10、電圧センサ30、温度センサ40、電源制御装置50、および超音波発振器25を備える。組電池10は、インバータ60を介してモータ70に接続されており、電源制御装置50は、車内ネットワークを通じて車両制御装置80に接続されている。なお、外部電源に代わって、超音波発振器がデンドライトを溶解除去する点を除いては、本実施の形態における電源システムの構成は第1の実施の形態の場合と同様であるため、詳細な説明は省略する。   As shown in FIG. 9, the power supply system 100 of the present embodiment includes an assembled battery 10, a voltage sensor 30, a temperature sensor 40, a power supply control device 50, and an ultrasonic oscillator 25. The assembled battery 10 is connected to the motor 70 via the inverter 60, and the power supply control device 50 is connected to the vehicle control device 80 through the in-vehicle network. Since the configuration of the power supply system in the present embodiment is the same as that in the first embodiment except that the ultrasonic oscillator dissolves and removes the dendrites instead of the external power supply, a detailed description will be given. Is omitted.

超音波発振器25は、溶解除去手段として、リチウムのデンドライトを溶解除去するものである。超音波発振器25は、組電池10に超音波振動を付与することによって、デンドライトを溶解除去する。超音波発振器25は、組電池10に連結されており、電源制御装置50によって制御される。   The ultrasonic oscillator 25 dissolves and removes lithium dendrite as a dissolution and removal means. The ultrasonic oscillator 25 dissolves and removes dendrite by applying ultrasonic vibration to the assembled battery 10. The ultrasonic oscillator 25 is connected to the assembled battery 10 and is controlled by the power supply control device 50.

図10は、図9に示す電源システムの制御方法を説明するためのフローチャートである。なお、以下のフローチャートでは、組電池10を充電する前に、電池セル11の負極に析出しているリチウムのデンドライトを溶解除去する場合を例にとって説明する。   FIG. 10 is a flowchart for explaining a control method of the power supply system shown in FIG. In the following flowchart, a case will be described as an example in which the lithium dendrite deposited on the negative electrode of the battery cell 11 is dissolved and removed before the battery pack 10 is charged.

図10に示すとおり、本実施の形態における電源システムの制御方法では、まず、デンドライトの析出量が算出される(ステップS401)。なお、ステップS401に示すデンドライト析出量算出処理は、第1の実施の形態の場合と同様であるため、詳細な説明は省略する。   As shown in FIG. 10, in the control method of the power supply system in the present embodiment, first, the amount of dendrite deposited is calculated (step S401). The dendrite precipitation amount calculation process shown in step S401 is the same as that in the first embodiment, and a detailed description thereof will be omitted.

次に、デンドライトの析出量が許容値以上か否かが判断される(ステップS402)。デンドライトの析出量が許容値未満の場合(ステップS402:NO)、デンドライトが電池セル11の性能低下を引き起こす可能性は低いとして、デンドライトを溶解除去することなく、ステップS408以下に示す充電処理に移行する。一方、デンドライトの析出量が許容値以上の場合(ステップS402:YES)、組電池10の充電量が検出され、検出された組電池10の充電量が設定値以上か否かが判断される(ステップS403,S404)。   Next, it is determined whether or not the amount of dendrite deposited is greater than or equal to an allowable value (step S402). If the amount of deposited dendrites is less than the allowable value (step S402: NO), the dendrite is unlikely to cause a decrease in the performance of the battery cell 11, and the process proceeds to the charging process shown in step S408 and below without dissolving the dendrite. To do. On the other hand, if the dendrite deposition amount is greater than or equal to the allowable value (step S402: YES), the charge amount of the assembled battery 10 is detected, and it is determined whether or not the detected charge amount of the assembled battery 10 is greater than or equal to the set value ( Steps S403 and S404).

組電池10の充電量が設定値以上の場合(ステップS404:YES)、デンドライトを溶解除去することなく、ステップS408以下に示す充電処理に移行する。一方、組電池10の充電量が設定値未満の場合(ステップS404:NO)、デンドライトを溶解除去するために、組電池10に超音波振動が付与される(ステップS405)。本実施の形態では、電源制御装置50が超音波発振器25に指令信号を出力して、超音波発振器25から組電池10に超音波振動を付与する。超音波発振器25から超音波振動が付与されることにより、電池セル11の負極に析出しているデンドライトが溶解される。   When the charge amount of the assembled battery 10 is equal to or greater than the set value (step S404: YES), the process proceeds to the charging process shown in step S408 and subsequent steps without dissolving and removing the dendrite. On the other hand, when the charge amount of the assembled battery 10 is less than the set value (step S404: NO), ultrasonic vibration is applied to the assembled battery 10 in order to dissolve and remove the dendrite (step S405). In the present embodiment, the power supply control device 50 outputs a command signal to the ultrasonic oscillator 25 and applies ultrasonic vibrations from the ultrasonic oscillator 25 to the assembled battery 10. By applying ultrasonic vibration from the ultrasonic oscillator 25, the dendrites deposited on the negative electrode of the battery cell 11 are dissolved.

次に、所定時間が経過したか否かが判断される(ステップS406)。所定時間が経過していない場合(ステップS406:NO)、所定時間が経過するまで、超音波発振器25から付与される超音波振動が維持される。一方、所定時間が経過した場合(ステップS406:YES)、超音波発振器25からの超音波振動の付与が停止される(ステップS407)。   Next, it is determined whether or not a predetermined time has passed (step S406). If the predetermined time has not elapsed (step S406: NO), the ultrasonic vibration applied from the ultrasonic oscillator 25 is maintained until the predetermined time has elapsed. On the other hand, when the predetermined time has elapsed (step S406: YES), application of ultrasonic vibration from the ultrasonic oscillator 25 is stopped (step S407).

次に、組電池10の充電が開始される(ステップS408)。そして、組電池10の充電が完了するまで充電が継続され(ステップS409,S410)、処理が終了される。   Next, charging of the assembled battery 10 is started (step S408). Then, the charging is continued until the charging of the assembled battery 10 is completed (steps S409 and S410), and the process is ended.

以上のとおり、図10のフローチャートに示す処理によれば、まず、組電池10の充放電履歴情報に基づいて、組電池10を構成する電池セル11の負極に析出しているデンドライトの析出量が算出される。そして、算出されたデンドライトの析出量が許容量を超える場合、組電池10に超音波振動が付与されることにより、電池セルの負極に析出しているデンドライトが溶解除去される。その結果、電池セル11の負極に析出したリチウムのデンドライトに起因する電池セル11の性能低下が防止される。   As described above, according to the process shown in the flowchart of FIG. 10, first, based on the charge / discharge history information of the assembled battery 10, the amount of dendrite deposited on the negative electrode of the battery cell 11 constituting the assembled battery 10 is determined. Calculated. When the calculated amount of dendrite deposited exceeds the allowable amount, ultrasonic vibration is applied to the assembled battery 10 to dissolve and remove the dendrite deposited on the negative electrode of the battery cell. As a result, the performance deterioration of the battery cell 11 due to the lithium dendrite deposited on the negative electrode of the battery cell 11 is prevented.

以上のとおり、説明した本実施の形態は、第1および第2の実施の形態における効果に加えて、以下の効果を奏する。   As described above, the described embodiment has the following effects in addition to the effects of the first and second embodiments.

(m)本実施の形態の電源システムは、析出量算出部で算出されるデンドラントの析出量に応じて、デンドライトを溶解除去する超音波発振器を有する。したがって、電池セルの負極に析出するデンドライトによる電池セルの性能低下が防止される。その結果、電池セルの耐久性を向上することができる。   (M) The power supply system according to the present embodiment includes an ultrasonic oscillator that dissolves and removes dendrites according to the amount of dendrant deposited calculated by the amount-of-deposition calculating unit. Therefore, the performance degradation of the battery cell due to dendrite deposited on the negative electrode of the battery cell is prevented. As a result, the durability of the battery cell can be improved.

以上のとおり、第1〜第3の実施の形態において、本発明の電源システム、電源システムの制御方法、および車両を説明した。しかしながら、本発明は、その技術思想の範囲内において当業者が適宜に追加、変形、および省略することができることはいうまでもない。   As described above, in the first to third embodiments, the power supply system, the control method for the power supply system, and the vehicle of the present invention have been described. However, it goes without saying that the present invention can be appropriately added, modified, and omitted by those skilled in the art within the scope of the technical idea.

たとえば、上述した実施の形態では、デンドライトの析出量が許容量を超える場合、デンドライトを溶解除去した。しかしながら、許容量とは無関係に、デンドライトの析出量に応じて、外部電源からの逆電圧の印加時間などの条件を変更しつつ、デンドライトを溶解除去してもよい。   For example, in the above-described embodiment, when the amount of deposited dendrites exceeds the allowable amount, the dendrites are dissolved and removed. However, regardless of the allowable amount, the dendrite may be dissolved and removed while changing conditions such as the application time of the reverse voltage from the external power source according to the amount of deposited dendrites.

また、上述した実施の形態では、電池セルの負極の電位を上昇させることにより、あるいは、電池セルに超音波振動を付与することにより、リチウムのデンドライトを溶解除去した。しかしながら、電池セルに、パルス状のレーザ光を照射することによって、リチウムのデンドライトを溶解除去してもよい。   In the above-described embodiment, the lithium dendrite is dissolved and removed by raising the potential of the negative electrode of the battery cell or by applying ultrasonic vibration to the battery cell. However, the lithium dendrite may be dissolved and removed by irradiating the battery cell with pulsed laser light.

また、上述した実施の形態では、充放電履歴情報に基づいて算出されるデンドライトの析出量が許容値と比較された。しかしながら、充放電履歴情報自体が所定の閾値と直接的に比較されてもよい。   In the above-described embodiment, the amount of dendrite deposited calculated based on the charge / discharge history information is compared with an allowable value. However, the charge / discharge history information itself may be directly compared with a predetermined threshold value.

また、上述した実施の形態では、電圧センサによって検出される組電池の開放電圧から組電池の充電量が算出された。しかしながら、組電池の充電量は、電流センサによって検出される電流値などから求められる組電池の充放電履歴に基づいて算出されてもよい。   In the above-described embodiment, the charge amount of the assembled battery is calculated from the open voltage of the assembled battery detected by the voltage sensor. However, the charge amount of the battery pack may be calculated based on the charge / discharge history of the battery pack obtained from the current value detected by the current sensor.

本発明の第1の実施の形態における電源システムの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the power supply system in the 1st Embodiment of this invention. 図1に示す電源システムにおける組電池を構成する電池セルの構造を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the structure of the battery cell which comprises the assembled battery in the power supply system shown in FIG. 図1に示す電源システムの制御方法を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the control method of the power supply system shown in FIG. 図3のステップS101に示すデンドライト析出量算出処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the dendrite precipitation amount calculation process shown to step S101 of FIG. 図4に示すデンドライト析出量算出処理の変形例を説明するためのフローチャートである。6 is a flowchart for explaining a modification of the dendrite precipitation amount calculation process shown in FIG. 4. 図1に示す電源システムによる作用効果を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect by the power supply system shown in FIG. 図1に示す電源システムが搭載された電気自動車を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the electric vehicle carrying the power supply system shown in FIG. 本発明の第2の実施の形態における電源システムの制御方法を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the control method of the power supply system in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態における電源システムの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the power supply system in the 3rd Embodiment of this invention. 図9に示す電源システムの制御方法を説明するためのフローチャートである。10 is a flowchart for explaining a control method of the power supply system shown in FIG. 9.

符号の説明Explanation of symbols

10 組電池(リチウム二次電池)、
11 電池セル(リチウム二次電池)、
14 正極、
16 負極、
20 外部電源(溶解除去手段、電位調整手段)、
25 超音波発振器(溶解除去手段)、
30 電圧センサ(充電量検出手段)、
31 セル電圧センサ、
40 温度センサ、
50 電源制御装置、
51 CPU(析出量算出手段)、
52 メモリ(格納手段)、
70 モータ(溶解除去手段、電位調整手段)、
100 電源システム、
200 電気自動車(車両)。
10 battery pack (lithium secondary battery),
11 battery cell (lithium secondary battery),
14 positive electrode,
16 negative electrode,
20 External power supply (dissolution removal means, potential adjustment means),
25 Ultrasonic oscillator (dissolution removal means),
30 voltage sensor (charge amount detection means),
31 cell voltage sensor,
40 temperature sensor,
50 power supply control device,
51 CPU (precipitation amount calculation means),
52 memory (storage means),
70 motor (dissolution removal means, potential adjustment means),
100 power supply system,
200 Electric car (vehicle).

Claims (12)

リチウム二次電池の充放電にともなって当該リチウム二次電池の負極に析出するリチウムのデンドライトの析出量を算出する析出量算出手段と、
前記析出量算出手段で算出されるデンドラントの析出量に応じて、前記デンドライトを溶解除去する溶解除去手段と、を有することを特徴とする電源システム。
A deposition amount calculating means for calculating a deposition amount of lithium dendrite deposited on the negative electrode of the lithium secondary battery in accordance with charge and discharge of the lithium secondary battery;
A power supply system comprising: a dissolution removal unit that dissolves and removes the dendrite in accordance with a precipitation amount of the dendrant calculated by the precipitation amount calculation unit.
前記リチウム二次電池が充放電された履歴を示す充放電履歴情報を格納する格納手段をさらに有し、
前記析出量算出手段は、前記リチウム二次電池の充放電履歴情報に基づいて、前記デンドランドの析出量を算出することを特徴とする請求項1に記載の電源システム。
A storage means for storing charge / discharge history information indicating a history of charging and discharging of the lithium secondary battery;
2. The power supply system according to claim 1, wherein the deposition amount calculation unit calculates the deposition amount of the dendland based on charge / discharge history information of the lithium secondary battery.
前記充放電履歴情報は、前記リチウム二次電池が充電された回数を示す充電回数情報を含むことを特徴とする請求項2に記載の電源システム。   The power supply system according to claim 2, wherein the charge / discharge history information includes charge count information indicating the number of times the lithium secondary battery has been charged. 前記充放電履歴情報は、前記リチウム二次電池の稼動時間を示す稼動時間情報を含むことを特徴とする請求項2に記載の電源システム。   The power supply system according to claim 2, wherein the charge / discharge history information includes operating time information indicating an operating time of the lithium secondary battery. 前記充放電履歴情報は、前記リチウム二次電池が高速充電された回数を示す高速充電回数情報と、前記リチウム二次電池が満充電された回数を示す満充電回数情報と、をさらに含み、
前記析出量算出手段は、前記リチウム二次電池が高速充電された回数および前記リチウム二次電池が満充電された回数が多いほど前記デンドライトの析出量が多くなるように、前記リチウム二次電池の充電回数情報、高速充電回数情報、および満充電回数情報に基づいて、前記デンドランドの析出量を算出することを特徴とする請求項3に記載の電源システム。
The charge / discharge history information further includes fast charge number information indicating the number of times the lithium secondary battery is fast charged, and full charge number information indicating the number of times the lithium secondary battery is fully charged,
The precipitation amount calculating means is configured to reduce the dendrite precipitation amount as the number of times the lithium secondary battery is charged at high speed and the number of times the lithium secondary battery is fully charged increases. 4. The power supply system according to claim 3, wherein the deposition amount of the dendland is calculated based on the charge count information, the fast charge count information, and the full charge count information.
前記溶解除去手段は、前記リチウム二次電池の負極の電位を上昇させることによって、前記デンドライトを溶解除去する電位調整手段を含むことを特徴とする請求項1に記載の電源システム。   2. The power supply system according to claim 1, wherein the dissolution removing unit includes a potential adjusting unit configured to dissolve and remove the dendrite by increasing a potential of a negative electrode of the lithium secondary battery. 前記リチウム二次電池が使用される環境の温度が高いほど前記デンドライトの析出量が多くなるように、前記リチウム二次電池が使用される環境の温度情報に基づいて、前記デンドライトの析出量が補正されることを特徴とする請求項1に記載の電源システム。   The dendrite deposition amount is corrected based on temperature information of the environment in which the lithium secondary battery is used so that the dendrite deposition amount increases as the temperature of the environment in which the lithium secondary battery is used increases. The power supply system according to claim 1, wherein: 前記温度情報は、前記リチウム二次電池の温度情報、前記リチウム二次電池を駆動用電源として搭載した装置の外気温度情報、または前記装置が使用される地域の気候情報を含むことを特徴とする請求項7に記載の電源システム。   The temperature information includes temperature information of the lithium secondary battery, outside air temperature information of a device equipped with the lithium secondary battery as a driving power source, or climate information of a region where the device is used. The power supply system according to claim 7. 前記リチウム二次電池の充電量を検出する充電量検出手段をさらに有し、
前記溶解除去手段は、前記リチウム二次電池の充電量が設定値未満の場合、前記デンドライトを溶解除去することを特徴とする請求項1に記載の電源システム。
A charge amount detecting means for detecting a charge amount of the lithium secondary battery;
2. The power supply system according to claim 1, wherein the dissolution removal unit dissolves and removes the dendrite when the charge amount of the lithium secondary battery is less than a set value.
前記充電量検出手段は、前記リチウム二次電池の開放電圧を検出する電圧センサを含むことを特徴とする請求項9に記載の電源システム。   The power supply system according to claim 9, wherein the charge amount detection unit includes a voltage sensor that detects an open voltage of the lithium secondary battery. 請求項1〜10のいずれか1項に記載の電源システムを駆動用電源として搭載したことを特徴とする車両。   A vehicle comprising the power supply system according to claim 1 as a drive power supply. リチウム二次電池の充放電にともなって当該リチウム二次電池の負極に析出するリチウムのデンドライトの析出量を算出する算出段階と、
前記算出段階で算出されるデンドラントの析出量に応じて、前記デンドライトを溶解除去する溶解除去段階と、を有することを特徴とする電源システムの制御方法。
A calculation step of calculating the amount of lithium dendrite deposited on the negative electrode of the lithium secondary battery in accordance with the charge and discharge of the lithium secondary battery;
A power supply system control method comprising: a dissolution removal step of dissolving and removing the dendrite in accordance with the amount of dendrant deposited calculated in the calculation step.
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