JP2011159545A - Charge/discharge control device of lithium ion secondary battery - Google Patents

Charge/discharge control device of lithium ion secondary battery Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology for controlling charge and discharge of a lithium ion secondary battery while considering a deteriorating component to be recovered. <P>SOLUTION: A controller (40) for controlling charge and discharge of the lithium ion secondary battery is included. The controller carries out recovery processing for recovering a capacity of the lithium ion secondary battery by overdischarge of the lithium ion secondary battery (10), and controls charge and discharge of the lithium ion secondary battery depending on a deterioration state specified by the capacity of the lithium ion secondary battery after the recovery processing. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池の容量を回復させる技術に関するものである。   The present invention relates to a technique for recovering the capacity of a lithium ion secondary battery.

リチウムイオン二次電池は、保存や通電等によって、容量が低下してしまう。そこで、リチウムイオン二次電池の使用を開始する前の容量（初期容量）と、リチウムイオン二次電池の使用を開始した後の現在の容量とを比較することにより、リチウムイオン二次電池の劣化状態を判定している。そして、リチウムイオン二次電池の劣化状態に応じて、リチウムイオン二次電池の入出力（充放電）を制御している。   The capacity of the lithium ion secondary battery is reduced due to storage, energization, or the like. Therefore, by comparing the capacity before starting to use the lithium ion secondary battery (initial capacity) with the current capacity after starting to use the lithium ion secondary battery, the deterioration of the lithium ion secondary battery The state is being judged. And the input / output (charge / discharge) of the lithium ion secondary battery is controlled according to the deterioration state of the lithium ion secondary battery.

特開２０００−２７７１６４号公報JP 2000-277164 A 特開２００７−１６６７８９号公報JP 2007-166789 A 特開２００８−０９７９３９号公報JP 2008-097939 A

リチウムイオン二次電池の劣化状態には、回復できる劣化成分と、回復できない劣化成分が含まれていることがある。従来では、リチウムイオン二次電池における現在の容量を単に監視するだけであり、回復できる劣化成分については、何ら考慮されていない。すなわち、リチウムイオン二次電池の劣化状態に、回復できる劣化成分が含まれていると、この劣化成分もリチウムイオン二次電池の劣化として判断されてしまう。   The deterioration state of the lithium ion secondary battery may include a deterioration component that can be recovered and a deterioration component that cannot be recovered. Conventionally, the current capacity of the lithium ion secondary battery is merely monitored, and no consideration is given to a degradable component that can be recovered. That is, if a deteriorated component that can be recovered is included in the deterioration state of the lithium ion secondary battery, this deteriorated component is also determined as the deterioration of the lithium ion secondary battery.

リチウムイオン二次電池の劣化が進行したときには、リチウムイオン二次電池の入出力を制限する制御を行うことがあるが、この場合には、リチウムイオン二次電池の入出力を不必要に制限してしまうことがある。言い換えれば、リチウムイオン二次電池の入出力を制限する必要がないのにもかかわらず、入出力を制限してしまい、リチウムイオン二次電池を効率良く使用することができなくなってしまう。   When the deterioration of the lithium ion secondary battery progresses, control may be performed to limit the input / output of the lithium ion secondary battery. In this case, the input / output of the lithium ion secondary battery is unnecessarily limited. May end up. In other words, although it is not necessary to limit the input / output of the lithium ion secondary battery, the input / output is limited and the lithium ion secondary battery cannot be used efficiently.

そこで、本発明の目的は、回復できる劣化成分を考慮した上で、リチウムイオン二次電池の充放電を制御する技術を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide a technique for controlling charge / discharge of a lithium ion secondary battery in consideration of a degradable component that can be recovered.

本願第１の発明である制御装置は、リチウムイオン二次電池の充放電を制御するコントローラを有する。コントローラは、リチウムイオン二次電池の過放電によってリチウムイオン二次電池の容量を回復させる回復処理を行い、回復処理を行った後におけるリチウムイオン二次電池の容量から特定される劣化状態に応じて、リチウムイオン二次電池の充放電を制御することを特徴とする。   The control device according to the first invention of the present application includes a controller that controls charging / discharging of the lithium ion secondary battery. The controller performs a recovery process for recovering the capacity of the lithium ion secondary battery by overdischarge of the lithium ion secondary battery, and according to the deterioration state specified from the capacity of the lithium ion secondary battery after performing the recovery process. The charging / discharging of the lithium ion secondary battery is controlled.

ここで、回復処理を行った後の容量が基準容量に対してどれだけ低下しているかを示す値（低下率）が、リチウムイオン二次電池の使用可否を判断するための閾値よりも高いときには、リチウムイオン二次電池の充放電を禁止することができる。   Here, when the value (decrease rate) indicating how much the capacity after the recovery process is reduced with respect to the reference capacity is higher than a threshold value for determining whether or not the lithium ion secondary battery can be used The charging / discharging of the lithium ion secondary battery can be prohibited.

また、容量の低下率が、リチウムイオン二次電池の充放電を制限するための閾値よりも高いときには、リチウムイオン二次電池の充放電を制限することができる。具体的には、充放電制御に用いられる制御パラメータを、充放電を制限する方向に変化させることができる。例えば、リチウムイオン二次電池の出力電力（又は入力電力）の閾値を下げたり、リチウムイオン二次電池の出力電圧（又は入力電圧）の閾値を下げたりすることができる。   Moreover, when the rate of capacity reduction is higher than a threshold value for limiting charging / discharging of the lithium ion secondary battery, charging / discharging of the lithium ion secondary battery can be limited. Specifically, control parameters used for charge / discharge control can be changed in a direction to limit charge / discharge. For example, the threshold value of the output power (or input power) of the lithium ion secondary battery can be lowered, or the threshold value of the output voltage (or input voltage) of the lithium ion secondary battery can be lowered.

さらに、容量の低下率の変化が許容範囲内に収まるまで、回復処理を繰り返して行うことができる。これにより、リチウムイオン二次電池の容量を安定させることができ、容量を安定させた状態において、リチウムイオン二次電池の充放電を制御することができる。   Furthermore, the recovery process can be repeated until the change in the capacity reduction rate falls within the allowable range. Thereby, the capacity | capacitance of a lithium ion secondary battery can be stabilized, and charging / discharging of a lithium ion secondary battery can be controlled in the state which stabilized the capacity | capacitance.

本願第２の発明は、リチウムイオン二次電池の充放電を制御する制御方法であって、リチウムイオン二次電池の過放電によってリチウムイオン二次電池の容量を回復させる回復処理を行い、回復処理を行った後におけるリチウムイオン二次電池の容量から特定される劣化状態に応じて、リチウムイオン二次電池の充放電を制御することを特徴とする。   The second invention of the present application is a control method for controlling charging / discharging of a lithium ion secondary battery, and performs a recovery process for recovering the capacity of the lithium ion secondary battery by overdischarge of the lithium ion secondary battery. The charging / discharging of the lithium ion secondary battery is controlled according to the deterioration state specified from the capacity of the lithium ion secondary battery after performing the above.

本発明によれば、リチウムイオン二次電池の劣化成分のうち、容量を回復することができる劣化成分を考慮して、リチウムイオン二次電池の充放電を制御することができる。すなわち、容量を回復することができる劣化状態によって、例えば、リチウムイオン二次電池の充放電が制限されてしまうのを防止でき、リチウムイオン二次電池を効率良く使用することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, charging / discharging of a lithium ion secondary battery can be controlled in consideration of the degradation component which can recover capacity | capacitance among the degradation components of a lithium ion secondary battery. That is, it is possible to prevent, for example, charging / discharging of the lithium ion secondary battery from being limited by the deterioration state capable of recovering the capacity, and the lithium ion secondary battery can be used efficiently.

リチウムイオン二次電池の充放電を行うシステムの構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the system which charges / discharges a lithium ion secondary battery. リチウムイオン二次電池における真の容量を特定するための処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process for specifying the true capacity | capacitance in a lithium ion secondary battery. リチウムイオン二次電池の容量低下率と、容量回復処理の回数との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the capacity | capacitance fall rate of a lithium ion secondary battery, and the frequency | count of a capacity | capacitance recovery process. リチウムイオン二次電池における容量回復率および保存時間の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the capacity | capacitance recovery rate and storage time in a lithium ion secondary battery. 保存時間と、保存時間当たりの容量回復率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between storage time and the capacity | capacitance recovery rate per storage time. リチウムイオン二次電池を保存するときの電圧と、容量回復率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the voltage when preserve | saving a lithium ion secondary battery, and a capacity | capacitance recovery rate. リチウムイオン二次電池を保存するときの温度と、容量回復率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the temperature when a lithium ion secondary battery is preserve | saved, and a capacity | capacitance recovery rate.

以下、本発明の実施例について説明する。   Examples of the present invention will be described below.

リチウムイオン二次電池の放電および充電を行うシステムについて、図１を用いて説明する。図１は、リチウムイオン二次電池の充放電を行うシステムの構成を示す概略図である。   A system for discharging and charging a lithium ion secondary battery will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a system for charging and discharging a lithium ion secondary battery.

リチウムイオン二次電池１０は、スイッチ３１，３２を介して外部電源２１に接続されるようになっており、外部電源２１からの電力によってリチウムイオン二次電池１０を充電することができる。また、リチウムイオン二次電池１０は、スイッチ３１，３２を介して負荷２２に接続されており、負荷２２に対して電力を供給（放電）することができる。   The lithium ion secondary battery 10 is connected to the external power source 21 via the switches 31 and 32, and can be charged with the power from the external power source 21. The lithium ion secondary battery 10 is connected to the load 22 via the switches 31 and 32 and can supply (discharge) power to the load 22.

コントローラ４０は、スイッチ３１，３２の動作を制御する。言い換えれば、コントローラ４０は、スイッチ３１，３２を切り替えることにより、リチウムイオン二次電池１０の充電および放電を切り替えることができる。また、コントローラ４０は、リチウムイオン二次電池１０の充放電を制御することができる。   The controller 40 controls the operation of the switches 31 and 32. In other words, the controller 40 can switch charging and discharging of the lithium ion secondary battery 10 by switching the switches 31 and 32. Further, the controller 40 can control charging / discharging of the lithium ion secondary battery 10.

なお、図１に示す構成では、１つのリチウムイオン二次電池１０を用いた場合について説明しているが、これに限るものではない。すなわち、複数のリチウムイオン二次電池１０が電気的に接続された組電池を充放電させる場合であっても、図１に示すシステムを用いることができる。ここで、組電池を構成する複数のリチウムイオン二次電池１０は、電気的に直列に接続することができる。また、組電池には、電気的に並列に接続された複数のリチウムイオン二次電池１０が含まれていてもよい。   In addition, although the case where the one lithium ion secondary battery 10 is used is demonstrated in the structure shown in FIG. 1, it is not restricted to this. That is, even when charging / discharging an assembled battery in which a plurality of lithium ion secondary batteries 10 are electrically connected, the system shown in FIG. 1 can be used. Here, the some lithium ion secondary battery 10 which comprises an assembled battery can be electrically connected in series. The assembled battery may include a plurality of lithium ion secondary batteries 10 electrically connected in parallel.

組電池は、車両に搭載することができ、組電池の出力を用いて車両を走行させたり、車両の制動時に発生する運動エネルギを回生電力として組電池に蓄えたりすることができる。本実施例では、外部電源２１からの電力を組電池に供給するための充電器を、車両に設けることができる。また、組電池を車両に搭載した場合には、負荷２２として、モータを用いることができる。このモータは、組電池からの電力を受けて、車両を走行させるための運動エネルギを発生させる。   The assembled battery can be mounted on the vehicle, and the vehicle can be driven using the output of the assembled battery, or kinetic energy generated during braking of the vehicle can be stored in the assembled battery as regenerative power. In the present embodiment, a charger for supplying power from the external power source 21 to the assembled battery can be provided in the vehicle. Further, when the assembled battery is mounted on a vehicle, a motor can be used as the load 22. This motor receives power from the assembled battery and generates kinetic energy for running the vehicle.

次に、本実施例におけるリチウムイオン二次電池１０の制御について、図２を用いて説明する。図２に示す処理は、コントローラ４０によって行うことができる。また、図２に示す処理は、リチウムイオン二次電池１０の使用を開始した後の任意のタイミングで行うことができる。   Next, control of the lithium ion secondary battery 10 in the present embodiment will be described with reference to FIG. The process shown in FIG. 2 can be performed by the controller 40. Moreover, the process shown in FIG. 2 can be performed at an arbitrary timing after the use of the lithium ion secondary battery 10 is started.

ステップＳ１０１において、コントローラ４０は、リチウムイオン二次電池１０の容量を測定する。リチウムイオン二次電池１０の容量を測定する方法は、公知の方法を適宜用いることができる。   In step S <b> 101, the controller 40 measures the capacity of the lithium ion secondary battery 10. As a method for measuring the capacity of the lithium ion secondary battery 10, a known method can be used as appropriate.

例えば、外部電源２１を用いた充電によってリチウムイオン二次電池１０を満充電の状態（ＳＯＣ(State Of Charge)＝１００％）にした後に、リチウムイオン二次電池１０に負荷２２を接続して連続放電を行わせる。そして、リチウムイオン二次電池１０の電圧が終止電圧に到達するまでの時間を計測することにより、リチウムイオン二次電池１０の容量を測定することができる。ここで、リチウムイオン二次電池１０の正極端子および負極端子に電圧センサを接続しておけば、コントローラ４０は、電圧センサの出力に基づいて、リチウムイオン二次電池１０の電圧を監視することができる。   For example, after the lithium ion secondary battery 10 is fully charged by charging using the external power source 21 (SOC (State Of Charge) = 100%), the load 22 is connected to the lithium ion secondary battery 10 continuously. Let the discharge occur. And the capacity | capacitance of the lithium ion secondary battery 10 can be measured by measuring time until the voltage of the lithium ion secondary battery 10 reaches | attains a final voltage. Here, if a voltage sensor is connected to the positive terminal and the negative terminal of the lithium ion secondary battery 10, the controller 40 can monitor the voltage of the lithium ion secondary battery 10 based on the output of the voltage sensor. it can.

ステップＳ１０２において、コントローラ４０は、リチウムイオン二次電池１０の容量低下率を算出する。容量低下率とは、リチウムイオン二次電池１０の初期容量（基準容量又は定格容量）に対して、現在の容量がどれだけ低下しているかを示す値であり、リチウムイオン二次電池１０の劣化状態を特定するためのパラメータである。リチウムイオン二次電池１０の容量低下率は、例えば、以下の式（１）によって算出することができる。   In step S <b> 102, the controller 40 calculates the capacity reduction rate of the lithium ion secondary battery 10. The capacity reduction rate is a value indicating how much the current capacity has decreased with respect to the initial capacity (reference capacity or rated capacity) of the lithium ion secondary battery 10, and the deterioration of the lithium ion secondary battery 10. It is a parameter for specifying the state. The capacity reduction rate of the lithium ion secondary battery 10 can be calculated by, for example, the following formula (1).

容量低下率[％]＝（Ｃｒｅｆ−Ｃｃｕｒ）／Ｃｒｅｆ×１００ ・・・（１）
ここで、Ｃｒｅｆは、リチウムイオン二次電池１０の初期容量（基準容量又は定格容量）を示している。Ｃｃｕｒは、ステップＳ１０１で測定されたリチウムイオン二次電池１０の容量、言い換えれば、現在におけるリチウムイオン二次電池１０の容量を示している。リチウムイオン二次電池１０の劣化が進行するほど、リチウムイオン二次電池１０の現在の容量は低下する。 Capacity reduction rate [%] = (Cref−Ccur) / Cref × 100 (1)
Here, Cref indicates the initial capacity (reference capacity or rated capacity) of the lithium ion secondary battery 10. Ccur indicates the capacity of the lithium ion secondary battery 10 measured in step S101, in other words, the current capacity of the lithium ion secondary battery 10. As the deterioration of the lithium ion secondary battery 10 progresses, the current capacity of the lithium ion secondary battery 10 decreases.

また、ステップＳ１０２において、コントローラ４０は、算出した容量低下率が第１基準値Ｒａよりも高いか否かを判別する。第１基準値Ｒａの具体的な数値は、リチウムイオン二次電池１０の容量が低下し始めているか否かを判断する観点から、適宜設定することができる。例えば、第１基準値Ｒａとして、１％に設定することができる。   In step S102, the controller 40 determines whether the calculated capacity reduction rate is higher than the first reference value Ra. The specific numerical value of the first reference value Ra can be appropriately set from the viewpoint of determining whether or not the capacity of the lithium ion secondary battery 10 is starting to decrease. For example, the first reference value Ra can be set to 1%.

ステップＳ１０２において、容量低下率が第１基準値Ｒａよりも高いときには、ステップＳ１０３に進む。一方、容量低下率が第１基準値Ｒａよりも低いときには、リチウムイオン二次電池１０が劣化していないと判断して、本処理を終了する。   In step S102, when the capacity reduction rate is higher than the first reference value Ra, the process proceeds to step S103. On the other hand, when the capacity reduction rate is lower than the first reference value Ra, it is determined that the lithium ion secondary battery 10 has not deteriorated, and this process is terminated.

ステップＳ１０３において、コントローラ４０は、リチウムイオン二次電池１０の容量を回復させる処理を行う。具体的には、定電圧又は定電流の条件において、リチウムイオン二次電池１０を放電させる。リチウムイオン二次電池１０の容量を回復させる処理の詳細については、後述する。後述する容量の回復処理によれば、リチウムイオン二次電池１０の容量を初期容量に近づく方向に変化させることができる。   In step S <b> 103, the controller 40 performs a process for recovering the capacity of the lithium ion secondary battery 10. Specifically, the lithium ion secondary battery 10 is discharged under a constant voltage or constant current condition. Details of the process for recovering the capacity of the lithium ion secondary battery 10 will be described later. According to the capacity recovery process described later, the capacity of the lithium ion secondary battery 10 can be changed in a direction approaching the initial capacity.

図３には、容量回復処理の回数とリチウムイオン二次電池１０の容量低下率との関係（一例）を示している。図３に示すように、容量回復処理の回数が増えるほど、容量低下率は下がっていく。ただし、容量回復処理を行う回数が所定回数を超えると、容量低下率はほとんど変化しなくなり、容量回復処理の効果は現れにくくなる。   FIG. 3 shows a relationship (an example) between the number of capacity recovery processes and the capacity reduction rate of the lithium ion secondary battery 10. As shown in FIG. 3, the capacity reduction rate decreases as the number of capacity recovery processes increases. However, if the number of times the capacity recovery process is performed exceeds a predetermined number, the capacity reduction rate hardly changes, and the effect of the capacity recovery process becomes difficult to appear.

ステップＳ１０４において、コントローラ４０は、容量回復処理（ステップＳ１０３の処理）を行った後に、リチウムイオン二次電池１０の容量を測定し直し、リチウムイオン二次電池１０の容量回復率を算出する。容量回復率とは、容量回復処理によって、リチウムイオン二次電池１０の容量がどの程度回復したかを示す値である。容量回復率は、容量回復処理を行った後のリチウムイオン二次電池１０の容量と、容量回復処理を行う前のリチウムイオン二次電池１０の容量とに基づいて、算出される。容量回復率は、例えば、以下の式（２）によって算出することができる。   In step S104, the controller 40 performs the capacity recovery process (the process of step S103), then measures the capacity of the lithium ion secondary battery 10 again, and calculates the capacity recovery rate of the lithium ion secondary battery 10. The capacity recovery rate is a value indicating how much the capacity of the lithium ion secondary battery 10 has been recovered by the capacity recovery process. The capacity recovery rate is calculated based on the capacity of the lithium ion secondary battery 10 after performing the capacity recovery process and the capacity of the lithium ion secondary battery 10 before performing the capacity recovery process. The capacity recovery rate can be calculated by the following equation (2), for example.

容量回復率＝今回の容量低下率−前回の容量低下率 ・・・（２）
ここで、前回の容量低下率とは、初期容量と、容量回復処理を行う前のリチウムイオン二次電池１０の容量とに基づいて算出される値であり、ステップＳ１０２の処理で算出された値である。今回の容量低下率とは、初期容量と、容量回復処理を行った後のリチウムイオン二次電池１０の容量とに基づいて算出される値であり、ステップＳ１０２で説明した算出方法と同様の算出方法によって得ることができる。 Capacity recovery rate = Current capacity decrease rate-Previous capacity decrease rate (2)
Here, the previous capacity reduction rate is a value calculated based on the initial capacity and the capacity of the lithium ion secondary battery 10 before performing the capacity recovery process, and the value calculated in the process of step S102. It is. The current capacity reduction rate is a value calculated based on the initial capacity and the capacity of the lithium ion secondary battery 10 after performing the capacity recovery process, and is calculated in the same manner as the calculation method described in step S102. It can be obtained by the method.

ステップＳ１０４において、コントローラ４０は、容量回復率が、許容値よりも低いか否かを判別し、容量回復率が許容値よりも低ければ、ステップＳ１０５に進む。また、容量回復率が許容値よりも高ければ、ステップＳ１０３に戻り、容量回復処理を行う。本実施例では、容量回復率が許容値よりも低くなるまでは、容量回復処理が繰り返して行われる。ステップＳ１０４の処理では、容量低下率がほとんど変化しなくなったか否かを判断するようにしており、この観点に基づいて、ステップＳ１０４の処理で用いられる許容値を設定することができる。   In step S104, the controller 40 determines whether or not the capacity recovery rate is lower than the allowable value. If the capacity recovery rate is lower than the allowable value, the process proceeds to step S105. If the capacity recovery rate is higher than the allowable value, the process returns to step S103 to perform capacity recovery processing. In this embodiment, the capacity recovery process is repeated until the capacity recovery rate becomes lower than the allowable value. In the process of step S104, it is determined whether or not the capacity decrease rate has almost changed. Based on this viewpoint, an allowable value used in the process of step S104 can be set.

ステップＳ１０５において、コントローラ４０は、容量回復処理を行った後におけるリチウムイオン二次電池１０の容量低下率が、第２基準値Ｒｂよりも低いか否かを判別する。ここでの容量低下率は、初期容量と、ステップＳ１０４からステップＳ１０５に進んだときのリチウムイオン二次電池１０の容量とに基づいて算出された値である。また、第２基準値Ｒｂは、第１基準値Ｒａよりも高い値であって、リチウムイオン二次電池１０の充放電を制限する観点から適宜設定された値（閾値）である。第２基準値Ｒｂとして、例えば、５％に設定することができる。   In step S105, the controller 40 determines whether or not the capacity reduction rate of the lithium ion secondary battery 10 after the capacity recovery process is lower than the second reference value Rb. Here, the capacity reduction rate is a value calculated based on the initial capacity and the capacity of the lithium ion secondary battery 10 when the process proceeds from step S104 to step S105. The second reference value Rb is higher than the first reference value Ra, and is a value (threshold value) appropriately set from the viewpoint of restricting charging / discharging of the lithium ion secondary battery 10. The second reference value Rb can be set to 5%, for example.

ステップＳ１０５において、リチウムイオン二次電池１０の容量低下率が第２基準値Ｒｂよりも低いと判別されれば、本処理を終了する。また、リチウムイオン二次電池１０の容量低下率が第２基準値Ｒｂよりも高いと判別されれば、ステップＳ１０６に進む。   If it is determined in step S105 that the capacity reduction rate of the lithium ion secondary battery 10 is lower than the second reference value Rb, the present process is terminated. If it is determined that the capacity reduction rate of the lithium ion secondary battery 10 is higher than the second reference value Rb, the process proceeds to step S106.

ステップＳ１０６において、コントローラ４０は、リチウムイオン二次電池１０の容量低下率が第３基準値Ｒｃよりも低いか否かを判別する。第３基準値Ｒｃは、第２基準値Ｒｂよりも高い値であって、リチウムイオン二次電池１０の充放電を禁止すべきか否かを判断する観点から適宜設定された値（閾値）である。第３基準値Ｒｃとして、例えば、１０％に設定することができる。   In step S106, the controller 40 determines whether or not the capacity reduction rate of the lithium ion secondary battery 10 is lower than the third reference value Rc. The third reference value Rc is higher than the second reference value Rb, and is a value (threshold value) appropriately set from the viewpoint of determining whether charging / discharging of the lithium ion secondary battery 10 should be prohibited. . The third reference value Rc can be set to 10%, for example.

ステップＳ１０６において、容量低下率が第３基準値Ｒｃよりも低いと判別されれば、ステップＳ１０７に進み、容量低下率が第３基準値Ｒｃよりも高いと判別されれば、ステップＳ１０８に進む。   In step S106, if it is determined that the capacity decrease rate is lower than the third reference value Rc, the process proceeds to step S107, and if it is determined that the capacity decrease rate is higher than the third reference value Rc, the process proceeds to step S108.

ステップＳ１０６の処理では、リチウムイオン二次電池１０の充放電を禁止するか否かの判断を行っている。ここで、容量低下率が第２基準値Ｒｂおよび第３基準値Ｒｃの間の範囲内に含まれていれば、リチウムイオン二次電池１０の充放電を制限する必要があると判断して、ステップＳ１０７の処理を行う。一方、容量低下率が第３基準値Ｒｃよりも高ければ、リチウムイオン二次電池１０の充放電を禁止する必要があると判断して、ステップＳ１０８の処理を行う。   In the process of step S106, it is determined whether charging / discharging of the lithium ion secondary battery 10 is prohibited. Here, if the capacity decrease rate is included in the range between the second reference value Rb and the third reference value Rc, it is determined that the charge / discharge of the lithium ion secondary battery 10 needs to be limited, The process of step S107 is performed. On the other hand, if the capacity reduction rate is higher than the third reference value Rc, it is determined that charging / discharging of the lithium ion secondary battery 10 needs to be prohibited, and the process of step S108 is performed.

ステップＳ１０７において、コントローラ４０は、リチウムイオン二次電池１０の充放電に用いられる制御パラメータを変更する。すなわち、リチウムイオン二次電池１０の入出力が制限されるように、制御パラメータを変更する。制御パラメータとしては、例えば、リチウムイオン二次電池１０の電圧の上限値および下限値や、リチウムイオン二次電池１０の入出力時における電力の上限値といったものが挙げられる。   In step S <b> 107, the controller 40 changes control parameters used for charging / discharging the lithium ion secondary battery 10. That is, the control parameter is changed so that the input / output of the lithium ion secondary battery 10 is limited. Examples of the control parameter include an upper limit value and a lower limit value of the voltage of the lithium ion secondary battery 10 and an upper limit value of electric power when the lithium ion secondary battery 10 is input and output.

本実施例では、ステップＳ１０７の処理で制御パラメータを変更することにより、容量低下率が第２基準値Ｒｂであるときのリチウムイオン二次電池１０の劣化状態に応じた充放電制御を行うようにしている。ステップＳ１０６からステップＳ１０７に進む場合には、容量回復処理を行っても容量を回復することができない劣化状態として、容量低下率が、少なくとも第２基準値Ｒｂよりも高い状態となっている。そこで、本実施例では、リチウムイオン二次電池１０は、容量低下率が第２基準値Ｒｂであるときの劣化状態にあると特定し、この劣化状態に応じた制御パラメータを用いるようにしている。   In the present embodiment, by changing the control parameter in the process of step S107, the charge / discharge control according to the deterioration state of the lithium ion secondary battery 10 when the capacity reduction rate is the second reference value Rb is performed. ing. When the process proceeds from step S106 to step S107, the capacity reduction rate is at least higher than the second reference value Rb as a deteriorated state in which the capacity cannot be recovered even if the capacity recovery process is performed. Therefore, in this embodiment, the lithium ion secondary battery 10 is specified to be in a deteriorated state when the capacity reduction rate is the second reference value Rb, and a control parameter corresponding to the deteriorated state is used. .

なお、ステップＳ１０７の処理では、容量低下率が第２基準値Ｒｂであるときのリチウムイオン二次電池１０の劣化状態に対応した制御パラメータを設定するようにしているが、これに限るものではない。例えば、制御パラメータとして、実際の容量低下率から特定されるリチウムイオン二次電池１０の劣化状態に対応したパラメータを用いることができる。ここで、容量低下率および制御パラメータの対応関係を示すマップを予め用意しておけば、このマップを用いることにより、実際の容量低下率に応じた制御パラメータを選択することができる。   In the process of step S107, control parameters corresponding to the deterioration state of the lithium ion secondary battery 10 when the capacity reduction rate is the second reference value Rb are set, but the present invention is not limited to this. . For example, a parameter corresponding to the deterioration state of the lithium ion secondary battery 10 specified from the actual capacity reduction rate can be used as the control parameter. Here, if a map showing the correspondence between the capacity reduction rate and the control parameter is prepared in advance, the control parameter according to the actual capacity reduction rate can be selected by using this map.

ステップＳ１０８において、コントローラ４０は、リチウムイオン二次電池１０の使用を禁止することを示すフラグをたてる。使用禁止のフラグが設定されたときには、リチウムイオン二次電池１０の充放電を禁止することを示す情報を、ユーザに提供することができる。例えば、音声や表示を用いて、リチウムイオン二次電池１０の充放電を禁止することをユーザに知らせることができる。これにより、ユーザは、劣化状態のリチウムイオン二次電池１０を新しいリチウムイオン二次電池１０と交換することができる。   In step S108, the controller 40 sets a flag indicating that the use of the lithium ion secondary battery 10 is prohibited. When the use prohibition flag is set, information indicating that charging / discharging of the lithium ion secondary battery 10 is prohibited can be provided to the user. For example, the user can be informed that charging / discharging of the lithium ion secondary battery 10 is prohibited by using voice or display. Thus, the user can replace the deteriorated lithium ion secondary battery 10 with a new lithium ion secondary battery 10.

次に、図２におけるステップＳ１０３の処理（容量回復処理）について、具体的に説明する。   Next, the process (capacity recovery process) of step S103 in FIG. 2 will be specifically described.

リチウムイオン二次電池１０の容量を回復させる処理を行う場合には、所定の放電レートで放電を行う。例えば、０．１Ｃの放電レートで過放電を行い、リチウムイオン二次電池１０の電圧が１．５[Ｖ]に到達したときに、リチウムイオン二次電池１０の過放電を停止させることができる。容量回復処理において、放電レートや、放電を停止させる電圧値は、上述した値に限るものではなく、適宜設定することができる。   When performing the process which recovers the capacity | capacitance of the lithium ion secondary battery 10, it discharges with a predetermined discharge rate. For example, overdischarge is performed at a discharge rate of 0.1 C, and overdischarge of the lithium ion secondary battery 10 can be stopped when the voltage of the lithium ion secondary battery 10 reaches 1.5 [V]. . In the capacity recovery process, the discharge rate and the voltage value for stopping the discharge are not limited to the values described above, and can be set as appropriate.

リチウムイオン二次電池１０では、正極および負極の間で移動するリチウムイオンの量が減少すれば、リチウムイオン二次電池１０の容量が低下してしまう。言い換えれば、リチウムイオン二次電池１０の正極および負極における化学反応に寄与しなくなったリチウムイオンの量が増加すると、リチウムイオン二次電池１０の容量が低下してしまう。   In the lithium ion secondary battery 10, if the amount of lithium ions moving between the positive electrode and the negative electrode decreases, the capacity of the lithium ion secondary battery 10 decreases. In other words, when the amount of lithium ions that no longer contribute to the chemical reaction at the positive electrode and the negative electrode of the lithium ion secondary battery 10 increases, the capacity of the lithium ion secondary battery 10 decreases.

化学反応に寄与しなくなったリチウムイオンは、過放電を行うことにより、再び化学反応に寄与させることができることがある。すなわち、リチウムイオン二次電池１０には、一次的に劣化している成分が含まれており、過放電による容量回復処理を行うことにより、劣化成分を正常な状態に戻すことができる。   Lithium ions that no longer contribute to the chemical reaction may be able to contribute to the chemical reaction again by overdischarge. That is, the lithium ion secondary battery 10 includes a component that is primarily deteriorated, and the deteriorated component can be returned to a normal state by performing a capacity recovery process by overdischarge.

ここで、容量回復処理を行ったリチウムイオン二次電池１０については、１２時間程度、保存（放置）しておくことが好ましい。これにより、リチウムイオン二次電池１０の容量回復率を向上させることができる。   Here, it is preferable to store (leave) the lithium ion secondary battery 10 subjected to the capacity recovery process for about 12 hours. Thereby, the capacity | capacitance recovery rate of the lithium ion secondary battery 10 can be improved.

図４には、リチウムイオン二次電池１０の容量回復率と、リチウムイオン二次電池１０の保存時間との関係（実験結果）を示している。また、図５には、保存時間当たりの容量回復率（容量回復率を保存時間で除算した値）と、保存時間との関係（実験結果）を示している。図４および図５に示す結果は、以下に説明する実験によって得られた。   FIG. 4 shows a relationship (experimental result) between the capacity recovery rate of the lithium ion secondary battery 10 and the storage time of the lithium ion secondary battery 10. FIG. 5 shows a relationship (experimental result) between the storage time and the capacity recovery rate per storage time (a value obtained by dividing the capacity recovery rate by the storage time) and the storage time. The results shown in FIGS. 4 and 5 were obtained by the experiment described below.

０．１Ｃの放電レートで過放電を行い、リチウムイオン二次電池１０の電圧が１．５[Ｖ]に到達したときに、リチウムイオン二次電池１０の放電を停止させた。そして、放電を停止させてからの時間（保存時間）を変更しながら、リチウムイオン二次電池１０の容量回復率を測定した。   Overdischarge was performed at a discharge rate of 0.1 C, and when the voltage of the lithium ion secondary battery 10 reached 1.5 [V], the discharge of the lithium ion secondary battery 10 was stopped. And the capacity | capacitance recovery rate of the lithium ion secondary battery 10 was measured changing the time (storage time) after stopping discharge.

図４に示すように、保存時間が１２時間に到達するまでは、容量回復率が上昇しており、保存時間が１２時間を超えると、容量回復率がほとんど変化しなくなる。このため、容量回復処理を行った後におけるリチウムイオン二次電池１０の保存時間を、１２時間程度に設定すれば、容量回復率を最も高めることができる。   As shown in FIG. 4, the capacity recovery rate increases until the storage time reaches 12 hours. When the storage time exceeds 12 hours, the capacity recovery rate hardly changes. For this reason, if the storage time of the lithium ion secondary battery 10 after performing the capacity recovery process is set to about 12 hours, the capacity recovery rate can be maximized.

また、図５に示すように、保存時間が１２時間であるときに、保存時間当たりの容量回復率が最も高くなっている。このため、保存時間を１２時間程度に設定することにより、効率良く容量を回復させることができる。リチウムイオン二次電池１０の保存時間を設定する場合には、図２に示すフローチャートにおいて、保存時間が設定時間に到達しているか否かの判断を行う処理を加えることができる。この処理は、具体的には、ステップＳ１０５の処理を行う前に行うことができる。   Further, as shown in FIG. 5, when the storage time is 12 hours, the capacity recovery rate per storage time is the highest. For this reason, the capacity can be efficiently recovered by setting the storage time to about 12 hours. When the storage time of the lithium ion secondary battery 10 is set, a process for determining whether or not the storage time has reached the set time can be added in the flowchart shown in FIG. Specifically, this process can be performed before performing the process of step S105.

一方、リチウムイオン二次電池１０を保存させるときの電圧は、２．８[Ｖ]以下であることが好ましい。これにより、リチウムイオン二次電池１０の容量回復率を向上させることができる。   On the other hand, the voltage when the lithium ion secondary battery 10 is stored is preferably 2.8 [V] or less. Thereby, the capacity | capacitance recovery rate of the lithium ion secondary battery 10 can be improved.

図６には、リチウムイオン二次電池１０を保存したときの電圧値と、リチウムイオン二次電池１０の容量回復率との関係（実験結果）を示している。図６に示す結果は、０．１Ｃの放電レートで過放電を行い、放電を停止させるときのリチウムイオン二次電池１０の電圧を変化させた。また、放電を停止させた後の保存時間は、１２時間とし、容量回復処理の回数は、１回とした。   FIG. 6 shows a relationship (experimental result) between the voltage value when the lithium ion secondary battery 10 is stored and the capacity recovery rate of the lithium ion secondary battery 10. The result shown in FIG. 6 is that overdischarge was performed at a discharge rate of 0.1 C, and the voltage of the lithium ion secondary battery 10 when stopping the discharge was changed. Further, the storage time after stopping the discharge was 12 hours, and the number of times of capacity recovery processing was one.

図６に示すように、リチウムイオン二次電池１０の電圧が２．８[Ｖ]を超えると、リチウムイオン二次電池１０の容量回復率が大幅に低下してしまう。また、リチウムイオン二次電池１０の電圧が２．８[Ｖ]よりも低ければ、容量回復率を高い状態に維持することができる。ここで、リチウムイオン二次電池１０の電圧が低すぎると、電圧低下に伴う劣化が発生してしまい、好ましくない。そこで、リチウムイオン二次電池１０の電圧は、１．５[Ｖ]以上とすることが好ましい。   As shown in FIG. 6, when the voltage of the lithium ion secondary battery 10 exceeds 2.8 [V], the capacity recovery rate of the lithium ion secondary battery 10 is significantly reduced. Moreover, if the voltage of the lithium ion secondary battery 10 is lower than 2.8 [V], the capacity recovery rate can be maintained in a high state. Here, when the voltage of the lithium ion secondary battery 10 is too low, deterioration due to the voltage drop occurs, which is not preferable. Therefore, the voltage of the lithium ion secondary battery 10 is preferably 1.5 [V] or more.

一方、リチウムイオン二次電池１０を保存するときの温度は、２５℃から４５℃の範囲内に設定することが好ましい。これにより、リチウムイオン二次電池１０の容量回復率を向上させることができる。   On the other hand, the temperature at which the lithium ion secondary battery 10 is stored is preferably set within a range of 25 ° C to 45 ° C. Thereby, the capacity | capacitance recovery rate of the lithium ion secondary battery 10 can be improved.

図７には、リチウムイオン二次電池１０を保存したときの温度と、リチウムイオン二次電池１０の容量回復率との関係（実験結果）を示している。図７に示す結果は、以下に説明する実験から得られた。   FIG. 7 shows a relationship (experimental result) between the temperature when the lithium ion secondary battery 10 is stored and the capacity recovery rate of the lithium ion secondary battery 10. The result shown in FIG. 7 was obtained from the experiment described below.

０．１Ｃの放電レートで過放電を行い、リチウムイオン二次電池１０の電圧が２．８[Ｖ]に到達したときに、リチウムイオン二次電池１０の放電を停止させた。ここで、放電を停止させた後の保存時間を１２時間とし、容量回復処理の回数は、１回とした。そして、リチウムイオン二次電池１０の保存時間を変化させながら、容量回復率を求めた。   Overdischarge was performed at a discharge rate of 0.1 C, and when the voltage of the lithium ion secondary battery 10 reached 2.8 [V], the discharge of the lithium ion secondary battery 10 was stopped. Here, the storage time after stopping the discharge was 12 hours, and the number of times of capacity recovery processing was one. And the capacity | capacitance recovery rate was calculated | required, changing the storage time of the lithium ion secondary battery 10. FIG.

図７に示すように、リチウムイオン二次電池１０の保存温度が、２５〜４５℃の範囲では、他の温度領域よりも容量回復率が高くなっている。ここで、２５℃よりも低い温度範囲や、４５℃よりも高い温度範囲であっても、容量回復の効果は得られるが、容量を回復させる効率を考慮すると、リチウムイオン二次電池１０の保存温度を、２５〜４５℃の範囲内の値に設定することが好ましい。   As shown in FIG. 7, when the storage temperature of the lithium ion secondary battery 10 is in the range of 25 to 45 ° C., the capacity recovery rate is higher than in other temperature ranges. Here, even if the temperature range is lower than 25 ° C. or higher than 45 ° C., the capacity recovery effect can be obtained. However, considering the efficiency of capacity recovery, the lithium ion secondary battery 10 can be stored. It is preferable to set the temperature to a value within the range of 25 to 45 ° C.

リチウムイオン二次電池１０を保存するときに、リチウムイオン二次電池１０の温度が設定温度よりも低ければ、ヒータを用いてリチウムイオン二次電池１０の温度を設定温度まで上昇させることができる。一方、リチウムイオン二次電池１０の温度が設定温度よりも高ければ、冷却用の気体や液体を用いて、リチウムイオン二次電池１０の温度を設定温度まで低下させることができる。   When storing the lithium ion secondary battery 10, if the temperature of the lithium ion secondary battery 10 is lower than the set temperature, the temperature of the lithium ion secondary battery 10 can be raised to the set temperature using a heater. On the other hand, if the temperature of the lithium ion secondary battery 10 is higher than the set temperature, the temperature of the lithium ion secondary battery 10 can be lowered to the set temperature using a cooling gas or liquid.

本実施例によれば、単なる容量の低下による劣化状態ではなく、容量を回復させることができない劣化状態に基づいて、リチウムイオン二次電池１０の充放電を行うことができる。すなわち、リチウムイオン二次電池１０の容量を回復させることができる範囲によって、リチウムイオン二次電池１０の充放電が制限されてしまうのを抑制することができる。これにより、リチウムイオン二次電池１０を効率良く使用することができ、リチウムイオン二次電池１０の寿命を向上させることができる。   According to the present embodiment, charging / discharging of the lithium ion secondary battery 10 can be performed based on a deterioration state in which the capacity cannot be recovered, not a deterioration state due to a mere decrease in capacity. That is, it is possible to suppress the charging / discharging of the lithium ion secondary battery 10 from being limited by the range in which the capacity of the lithium ion secondary battery 10 can be recovered. Thereby, the lithium ion secondary battery 10 can be used efficiently, and the lifetime of the lithium ion secondary battery 10 can be improved.

また、リチウムイオン二次電池１０の容量を回復させることにより、容量が回復しなかった範囲をリチウムイオン二次電池１０の真の劣化状態として把握することができる。このようにリチウムイオン二次電池１０の真の劣化状態を特定すれば、充放電等によってリチウムイオン二次電池１０の容量が低下したとしても、見かけの容量ではなく、真の容量に基づいて、リチウムイオン二次電池１０の充放電を制御することができる。   Further, by recovering the capacity of the lithium ion secondary battery 10, it is possible to grasp the range where the capacity has not been recovered as the true deterioration state of the lithium ion secondary battery 10. Thus, if the true deterioration state of the lithium ion secondary battery 10 is specified, even if the capacity of the lithium ion secondary battery 10 is reduced due to charge / discharge or the like, based on the true capacity, not the apparent capacity, Charge / discharge of the lithium ion secondary battery 10 can be controlled.

１０：リチウムイオン二次電池 ２１：外部電源
２２：負荷 ３１，３２：スイッチ
４０：コントローラ 10: Lithium ion secondary battery 21: External power supply 22: Load 31, 32: Switch 40: Controller

Claims (8)

リチウムイオン二次電池の充放電を制御するコントローラを有し、
前記コントローラは、前記リチウムイオン二次電池の過放電によって前記リチウムイオン二次電池の容量を回復させる回復処理を行い、前記回復処理を行った後における前記リチウムイオン二次電池の容量から特定される劣化状態に応じて、前記リチウムイオン二次電池の充放電を制御することを特徴とする制御装置。 A controller that controls charging and discharging of the lithium ion secondary battery;
The controller performs a recovery process for recovering the capacity of the lithium ion secondary battery by overdischarge of the lithium ion secondary battery, and is specified from the capacity of the lithium ion secondary battery after the recovery process is performed. A control apparatus that controls charging and discharging of the lithium ion secondary battery according to a deterioration state. 前記コントローラは、基準容量に対する、前記回復処理を行った後の容量の低下率が、前記リチウムイオン二次電池の使用可否を判断するための閾値よりも高いときには、前記リチウムイオン二次電池の充放電を禁止することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。   When the rate of decrease in capacity after performing the recovery process with respect to a reference capacity is higher than a threshold value for determining whether or not the lithium ion secondary battery can be used, the controller recharges the lithium ion secondary battery. The control device according to claim 1, wherein discharging is prohibited. 前記コントローラは、基準容量に対する、前記回復処理を行った後の容量の低下率が、前記リチウムイオン二次電池の充放電を制限するための閾値よりも高いときには、前記リチウムイオン二次電池の充放電を制限することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。   When the rate of decrease in capacity after performing the recovery process with respect to a reference capacity is higher than a threshold value for limiting charging / discharging of the lithium ion secondary battery, the controller charges the lithium ion secondary battery. The control device according to claim 1, wherein discharge is limited. 前記コントローラは、前記低下率の変化が許容範囲内に収まるまで、前記回復処理を繰り返して行うことを特徴とする請求項２又は３に記載の制御装置。   The control device according to claim 2, wherein the controller repeatedly performs the recovery process until the change in the decrease rate falls within an allowable range. リチウムイオン二次電池の充放電を制御する制御方法であって、
前記リチウムイオン二次電池の過放電によって前記リチウムイオン二次電池の容量を回復させる回復処理を行い、前記回復処理を行った後における前記リチウムイオン二次電池の容量から特定される劣化状態に応じて、前記リチウムイオン二次電池の充放電を制御することを特徴とする制御方法。 A control method for controlling charge and discharge of a lithium ion secondary battery,
A recovery process for recovering the capacity of the lithium ion secondary battery by overdischarge of the lithium ion secondary battery is performed, and according to a deterioration state specified from the capacity of the lithium ion secondary battery after the recovery process is performed. And controlling the charge / discharge of the lithium ion secondary battery. 基準容量に対する、前記回復処理を行った後の容量の低下率が、前記リチウムイオン二次電池の使用可否を判断するための閾値よりも高いときには、前記リチウムイオン二次電池の充放電を禁止することを特徴とする請求項５に記載の制御方法。   When the reduction rate of the capacity after performing the recovery process with respect to a reference capacity is higher than a threshold value for determining whether or not the lithium ion secondary battery can be used, charging and discharging of the lithium ion secondary battery is prohibited. The control method according to claim 5. 基準容量に対する、前記回復処理を行った後の容量の低下率が、前記リチウムイオン二次電池の充放電を制限するための閾値よりも高いときには、前記リチウムイオン二次電池の充放電を制限することを特徴とする請求項５に記載の制御方法。   When the rate of decrease in capacity after performing the recovery process with respect to a reference capacity is higher than a threshold value for limiting charge / discharge of the lithium ion secondary battery, the charge / discharge of the lithium ion secondary battery is limited. The control method according to claim 5. 前記低下率の変化が許容範囲内に収まるまで、前記回復処理を繰り返して行うことを特徴とする請求項６又は７に記載の制御方法。
The control method according to claim 6 or 7, wherein the recovery process is repeatedly performed until the change in the decrease rate falls within an allowable range.
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