JP2017103896A - Method for controlling secondary battery - Google Patents

Method for controlling secondary battery Download PDF

Info

Publication number
JP2017103896A
JP2017103896A JP2015234845A JP2015234845A JP2017103896A JP 2017103896 A JP2017103896 A JP 2017103896A JP 2015234845 A JP2015234845 A JP 2015234845A JP 2015234845 A JP2015234845 A JP 2015234845A JP 2017103896 A JP2017103896 A JP 2017103896A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lithium
height
amount
secondary battery
battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2015234845A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
博貴 瀬戸
Hirotaka Seto
博貴 瀬戸
裕之 海谷
Hiroyuki Kaiya
裕之 海谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2015234845A priority Critical patent/JP2017103896A/en
Publication of JP2017103896A publication Critical patent/JP2017103896A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Protection Of Static Devices (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for controlling a secondary battery capable of preventing a short circuit caused by a precipitate.SOLUTION: The control method of a secondary battery, which can be charged and discharged, includes; identifying the amount of precipitate ΔM and a shape at a negative electrode of the secondary battery; calculating the height of the precipitate based on the identified amount of precipitate ΔM and shape; and making an allowable input power to the secondary battery smaller than when the height of the precipitate is less than a reference height when the height of the deposited precipitate is equal to or higher than the predefined reference height.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、充放電可能な二次電池の制御方法に関する。   The present invention relates to a method for controlling a chargeable / dischargeable secondary battery.

従来から、電解液中に、負極表面に析出し得る反応関与物質を含んだ二次電池が知られている。例えば、リチウムイオン二次電池の電解液中には、リチウムイオンが含まれており、充電時には、入力電力によっては、電解液中に溶解していたリチウムイオンが負極表面に金属リチウムとなって析出する。   2. Description of the Related Art Conventionally, secondary batteries containing a reaction-participating substance that can be deposited on the surface of a negative electrode in an electrolytic solution are known. For example, the lithium ion secondary battery electrolyte contains lithium ions. During charging, depending on the input power, the lithium ions dissolved in the electrolyte are deposited as metallic lithium on the negative electrode surface. To do.

特許文献1には、かかるリチウムイオンの析出量を算出し、算出された析出量に基づいて二次電池のSOCを算出する技術が開示されている。特許文献1では、さらに、二次電池のSOCに応じて、二次電池への入出力電力の制限値を変更することも開示されている。   Patent Document 1 discloses a technique for calculating the deposition amount of lithium ions and calculating the SOC of the secondary battery based on the calculated deposition amount. Patent Document 1 further discloses that the limit value of the input / output power to the secondary battery is changed in accordance with the SOC of the secondary battery.

特開2014−126411号公報JP 2014-126411 A

ところで、負極と正極との間には、通常、両者を絶縁するセパレータが介在している。負極表面に析出する析出物は、析出が進むにつれて、正極側に向かって徐々に成長していき、セパレータ内を進む。かかる析出が進行し続けると、析出物がセパレータを完全に貫通し、正極に接触し、短絡が生じるおそれがある。   By the way, a separator that insulates the two is usually interposed between the negative electrode and the positive electrode. The precipitate deposited on the negative electrode surface gradually grows toward the positive electrode side as the deposition proceeds and proceeds in the separator. If such deposition continues to proceed, the deposit may completely penetrate the separator, contact the positive electrode, and a short circuit may occur.

特許文献1等の従来技術では、析出物の量には注目するものの、析出物の高さについては、何ら考慮されていない。そのため、従来技術では、上述したような析出物に起因する短絡を防止することができなかった。   In the prior art such as Patent Document 1, attention is paid to the amount of precipitates, but no consideration is given to the height of the precipitates. Therefore, in the prior art, a short circuit due to the precipitate as described above could not be prevented.

そこで、本実施形態では、析出物に起因する短絡を防止できる二次電池の制御方法を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present embodiment is to provide a secondary battery control method that can prevent a short circuit due to precipitates.

本発明の二次電池の制御方法は、充放電可能な二次電池の制御方法であって、前記二次電池の負極における析出物の析出量および形状を特定し、前記特定された析出量および形状から、前記析出物の高さを算出し、前記算出された析出物の高さが、予め規定された基準高さ以上の場合には、前記二次電池への入力電力許容値を、析出物の高さが基準高さ未満の場合よりも小さくする、ことを特徴とする。   The secondary battery control method of the present invention is a chargeable / dischargeable secondary battery control method, wherein the amount and shape of precipitates in the negative electrode of the secondary battery are specified, and the specified precipitation amount and From the shape, the height of the precipitate is calculated, and when the calculated height of the precipitate is equal to or higher than a predetermined reference height, the allowable input power value to the secondary battery is determined. It is characterized in that the height of the object is smaller than the case where the height is less than the reference height.

本発明によれば、析出物の高さに応じて入力電力許容値を決定している。その結果、短絡のおそれがある場合には、入力電力許容値を小さくしているため、析出物に起因する短絡を防止できる。また、本発明では、析出物の析出量だけでなく、形状も考慮するため、析出物の高さをより正確に算出でき、ひいては、短絡をより確実に防止できる。   According to the present invention, the allowable input power value is determined according to the height of the precipitate. As a result, when there is a possibility of a short circuit, the allowable input power value is reduced, so that a short circuit due to precipitates can be prevented. Further, in the present invention, not only the amount of precipitates but also the shape is taken into account, so that the height of the precipitates can be calculated more accurately, and as a result, a short circuit can be prevented more reliably.

本発明の実施形態である二次電池の制御装置が搭載される車両の全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a vehicle on which a secondary battery control device according to an embodiment of the present invention is mounted. リチウムイオン二次電池の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of a lithium ion secondary battery. 金属リチウムの成長の様子を示す模式図であるIt is a schematic diagram which shows the mode of the growth of metallic lithium 換算マップの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a conversion map. 充電時における入力電力許容値Winの決定の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of determination of the input power allowable value Win at the time of charge. 充電時における入力電力許容値Winの決定の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of determination of the input power allowable value Win at the time of charge. 放電時における入力電力許容値Winの決定の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of determination of the input power allowable value Win at the time of discharge.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明の実施形態である二次電池の制御装置10が搭載される車両の全体構成図である。車両は、エンジン106と、二つの回転電機108,109と、動力分割装置110と、PCU(Power Control Unit)104と、バッテリ100と、制御装置10と、を備える。車両は、エンジン106および第二回転電機109の少なくとも一方から出力される動力によって走行するハイブリッド車両である。ただし、車両は、バッテリ100から供給されるエネルギを利用して走行する電動車両であれば、他の構成でもよい。例えば、車両は、図1とは別の構成を有するハイブリッド車両や、エンジン106を備えず、回転電機108,109からの動力のみで駆動する電気自動車でもよい。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a vehicle on which a secondary battery control device 10 according to an embodiment of the present invention is mounted. The vehicle includes an engine 106, two rotating electric machines 108 and 109, a power split device 110, a PCU (Power Control Unit) 104, a battery 100, and a control device 10. The vehicle is a hybrid vehicle that travels by power output from at least one of the engine 106 and the second rotating electrical machine 109. However, the vehicle may have another configuration as long as it is an electric vehicle that travels using energy supplied from battery 100. For example, the vehicle may be a hybrid vehicle having a configuration different from that in FIG. 1 or an electric vehicle that does not include the engine 106 and is driven only by power from the rotating electrical machines 108 and 109.

エンジン106の動力は、動力分割装置110によって駆動輪112へ伝達される経路と第一回転電機108へ伝達される経路とに分割される。第一回転電機108は、動力分割装置110によって分割されたエンジン106の動力を用いて発電する。第二回転電機109は、バッテリ100に蓄えられた電力および第一回転電機108により発電された電力の少なくとも一方を用いて動力を発生する。第二回転電機109の動力は、駆動輪112に伝達される。なお、車両の制動時には、駆動輪112により第二回転電機109が駆動され、第二回転電機109が発電機として動作する。このとき、第二回転電機109は、車両の運動エネルギを電力に変換する回生ブレーキとして機能する。第二回転電機109により発電された回生電力は、バッテリ100に蓄えられる。   The power of the engine 106 is divided into a path transmitted to the drive wheels 112 and a path transmitted to the first rotating electrical machine 108 by the power split device 110. First rotating electrical machine 108 generates power using the power of engine 106 divided by power split device 110. Second rotating electrical machine 109 generates power using at least one of the electric power stored in battery 100 and the electric power generated by first rotating electric machine 108. The power of the second rotating electrical machine 109 is transmitted to the drive wheels 112. During braking of the vehicle, the second rotating electrical machine 109 is driven by the drive wheels 112, and the second rotating electrical machine 109 operates as a generator. At this time, the second rotating electrical machine 109 functions as a regenerative brake that converts the kinetic energy of the vehicle into electric power. The regenerative power generated by the second rotating electrical machine 109 is stored in the battery 100.

PCU104は、バッテリ100と第一、第二回転電機108,109との間で電力変換を行う。PCU104を作動させることによって、バッテリ100に蓄えられた電力で、第一、第二回転電機108,109が駆動されたり、第一、第二回転電機108,109が発電した電力で、バッテリ100が充電されたりする。   The PCU 104 performs power conversion between the battery 100 and the first and second rotating electrical machines 108 and 109. By operating the PCU 104, the first and second rotating electric machines 108 and 109 are driven by the electric power stored in the battery 100, or the battery 100 is generated by the electric power generated by the first and second rotating electric machines 108 and 109. It is charged.

バッテリ100は、直列に接続された複数の単電池102を有する。単電池102は、リチウムイオン二次電池である。バッテリ100を構成する単電池102の数は、バッテリ100の要求出力などを考慮して、適宜設定することができる。なお、複数の単電池102を、直列接続または並列接続して一つの電池ブロックを構成し、この電池ブロックを複数、直列に接続して一つのバッテリ100を構成してもよい。   The battery 100 includes a plurality of single cells 102 connected in series. The unit cell 102 is a lithium ion secondary battery. The number of single cells 102 constituting the battery 100 can be appropriately set in consideration of the required output of the battery 100 and the like. A plurality of single cells 102 may be connected in series or in parallel to constitute one battery block, and a plurality of battery blocks may be connected in series to constitute one battery 100.

単電池102(リチウムイオン二次電池)の正極の活物質としては、コバルト酸リチウム等のリチウム金属酸化物が用いられ、負極の活物質としてグラファイト等の炭素材が用いられる。また、イオン化されたリチウム(反応関与物質)を正極と負極との間で伝導するイオン電導体は、例えば、電解液を浸透させた樹脂によって構成することができる。また、例えば、いわゆる非水電解液を電解液として使用してもよい。   A lithium metal oxide such as lithium cobaltate is used as the positive electrode active material of the unit cell 102 (lithium ion secondary battery), and a carbon material such as graphite is used as the negative electrode active material. Moreover, the ion conductor which conducts ionized lithium (reaction participating substance) between a positive electrode and a negative electrode can be comprised with resin which osmose | permeated electrolyte solution, for example. Further, for example, a so-called nonaqueous electrolytic solution may be used as the electrolytic solution.

リチウムイオン二次電池では、放電時には、負極の活物質の界面上でリチウムイオン及び電子を放出する化学反応が起こり、正極の活物質の界面上でリチウムイオン及び電子を吸収する化学反応が起こる。逆に、充電時には、負極の活物質の界面上でリチウムイオンおよび電子を吸収する化学反応が起こり、正極の活物質の界面上でリチウムイオン及び電子を放出する化学反応が起こる。   In a lithium ion secondary battery, during discharge, a chemical reaction that releases lithium ions and electrons occurs on the interface of the active material of the negative electrode, and a chemical reaction that absorbs lithium ions and electrons occurs on the interface of the active material of the positive electrode. Conversely, during charging, a chemical reaction that absorbs lithium ions and electrons occurs on the negative electrode active material interface, and a chemical reaction that releases lithium ions and electrons occurs on the positive electrode active material interface.

なお、本実施形態では、バッテリ100をリチウムイオン二次電池とする場合について説明するが、バッテリ100は、リチウムイオン電池に限定されるものではなく、電解液中に、負極表面に析出する反応関与物質が含まれている二次電池であれば、他の二次電池でもよい。   In addition, although this embodiment demonstrates the case where the battery 100 is used as a lithium ion secondary battery, the battery 100 is not limited to a lithium ion battery, The reaction participation which deposits on the negative electrode surface in electrolyte solution is demonstrated. Other secondary batteries may be used as long as the secondary battery contains a substance.

バッテリ100の充放電を制御する制御装置10は、バッテリ100の状態を検出するための複数のセンサ12,14,16と、コントローラ20と、を備えている。センサとしては、バッテリ100の電圧値を検出する電圧センサ12、バッテリ100の電流値を検出する電流センサ14、バッテリ100の温度を検出する温度センサ16が設けられている。電圧センサ12は、バッテリ100の端子間電圧(以下「電池電圧VB」という)を検出し、検出結果をコントローラ20に出力する。電流センサ14は、バッテリ100に流れる電流を電池電流IBとして検出し、検出結果をコントローラ20に出力する。   The control device 10 that controls charging / discharging of the battery 100 includes a plurality of sensors 12, 14, and 16 for detecting the state of the battery 100, and a controller 20. As the sensors, a voltage sensor 12 that detects a voltage value of the battery 100, a current sensor 14 that detects a current value of the battery 100, and a temperature sensor 16 that detects the temperature of the battery 100 are provided. The voltage sensor 12 detects a voltage between terminals of the battery 100 (hereinafter referred to as “battery voltage VB”) and outputs a detection result to the controller 20. The current sensor 14 detects the current flowing through the battery 100 as the battery current IB and outputs the detection result to the controller 20.

温度センサ16は、バッテリ100の温度(以下「電池温度TB」という)を検出する。温度センサ16は、検出結果をコントローラ20に出力する。温度センサ16は、バッテリ100の一箇所に設けることもできるし、複数の箇所に設けることもできる。温度センサ16を複数、設けた場合、電池温度TBとしては、複数の温度検出値の統計値、例えば、最小値や最大値、平均値等を用いることができる。   The temperature sensor 16 detects the temperature of the battery 100 (hereinafter referred to as “battery temperature TB”). The temperature sensor 16 outputs the detection result to the controller 20. The temperature sensor 16 can be provided at one place of the battery 100 or can be provided at a plurality of places. When a plurality of temperature sensors 16 are provided, a statistical value of a plurality of temperature detection values, for example, a minimum value, a maximum value, an average value, or the like can be used as the battery temperature TB.

コントローラ20は、各種演算を行うCPU22や、メモリ24等を有している。メモリ24には、各種プログラムや、制御に用いる制御パラメータの値等が記憶されている。また、メモリ24には、各種センサでの検出値や、CPU22での演算結果等が一時記憶される。CPU22は、メモリ24に記憶された各種パラメータや、検出値、演算結果に基づいて、必要な演算を行い、演算結果に応じて、バッテリ100の駆動を制御する。例えば、コントローラ20は、各種パラメータに基づいて、バッテリ100への入出力電力の許容値、すなわち、入力電力許容値Win、出力電力許容値Woutを算出する。そして、コントローラ20は、実際のバッテリ100への入力・出力電力が、算出された入力・出力電力許容値Win,Woutを超えないように、バッテリ100の充放電を制御する。   The controller 20 includes a CPU 22 that performs various calculations, a memory 24, and the like. The memory 24 stores various programs, control parameter values used for control, and the like. The memory 24 temporarily stores detection values from various sensors, calculation results from the CPU 22, and the like. The CPU 22 performs necessary calculations based on various parameters, detection values, and calculation results stored in the memory 24, and controls the driving of the battery 100 according to the calculation results. For example, the controller 20 calculates an allowable value of input / output power to the battery 100, that is, an allowable input power value Win and an allowable output power value Wout based on various parameters. Then, the controller 20 controls charging / discharging of the battery 100 such that the actual input / output power to the battery 100 does not exceed the calculated input / output power allowable values Win, Wout.

次に、こうした制御装置10による入力電力許容値Winの設定について説明する。はじめに、リチウムイオン二次電池50の特性について簡単に説明する。図2は、リチウムイオン二次電池50の構成を示す模式図である。また、図3は、金属リチウム58の成長の様子を示す模式図である。   Next, the setting of the input power allowable value Win by the control device 10 will be described. First, the characteristics of the lithium ion secondary battery 50 will be briefly described. FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the lithium ion secondary battery 50. FIG. 3 is a schematic diagram showing how the metallic lithium 58 grows.

リチウムイオン二次電池50は、周知の通り、正極52と負極54とがセパレータ56を挟んで対向配置されている。正極52は、基材52aと当該基材52aに積層された正極活物質52bと、を有する。また、負極54は、基材54aと当該基材54aに積層された負極活物質54bと、を有する。   As is well known, in the lithium ion secondary battery 50, a positive electrode 52 and a negative electrode 54 are disposed to face each other with a separator 56 interposed therebetween. The positive electrode 52 includes a base material 52a and a positive electrode active material 52b laminated on the base material 52a. The negative electrode 54 includes a base material 54a and a negative electrode active material 54b stacked on the base material 54a.

リチウムイオン二次電池50では、充電を行うと、その電力(入力電力)の大きさによっては、電解液中のリチウムイオンが金属リチウム58として析出する。なお、以下で、固体として析出したリチウムは、「金属リチウム58」と呼び、電解液中に溶解しているリチウムとは区別する。金属リチウム58は、図2に示すように、負極54表面に析出していく。また、図3に示すように、金属リチウム58は、常に、負極54表面に析出し、過去に析出した金属リチウム58は、正極52側へと押しやられる。換言すれば、リチウムイオン二次電池50において、金属リチウム58は、正極52側に向かって徐々に成長する。ここで、析出した金属リチウム58には、活性リチウムと、不活性リチウムと、が含まれている。活性リチウムは、負極54電位に応じて電解液への溶解が可能であり、溶解することで、再び、電気化学反応に寄与することができる。この活性リチウムは、図3に示す通り、電池の放電を行うことで、溶解していく。この溶解は、直近に析出した活性リチウム、すなわち、負極54表面に近い活性リチウムから順に進む。また、活性リチウムは、周辺の電解液と反応して徐々に不活性化し、不活性リチウムに変質する。不活性リチウムは、電解液に溶解できず、電気化学反応に寄与しない。   When the lithium ion secondary battery 50 is charged, lithium ions in the electrolytic solution are deposited as metallic lithium 58 depending on the magnitude of the power (input power). In the following, lithium deposited as a solid is referred to as “metallic lithium 58” and is distinguished from lithium dissolved in the electrolytic solution. The metal lithium 58 is deposited on the surface of the negative electrode 54 as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 3, the metal lithium 58 is always deposited on the surface of the negative electrode 54, and the metal lithium 58 deposited in the past is pushed toward the positive electrode 52 side. In other words, in the lithium ion secondary battery 50, the metal lithium 58 gradually grows toward the positive electrode 52 side. Here, the deposited metal lithium 58 contains active lithium and inactive lithium. The active lithium can be dissolved in the electrolytic solution in accordance with the potential of the negative electrode 54, and can contribute to the electrochemical reaction again by being dissolved. As shown in FIG. 3, the active lithium is dissolved by discharging the battery. This dissolution proceeds in order from the most recently deposited active lithium, that is, active lithium close to the negative electrode 54 surface. In addition, active lithium reacts with the surrounding electrolyte and gradually inactivates to be transformed into inactive lithium. Inactive lithium cannot be dissolved in the electrolyte and does not contribute to the electrochemical reaction.

ところで、金属リチウム58が析出すると、二次電池の容量の低下等を招く。そこで、従来は、金属リチウム58の析出を防止するために、入力電力許容値Winを比較的小さな値に設定し、バッテリ100への入力電力が小さくなるようにしていた。しかし、入力電力許容値Winが過度に小さいと、燃費の悪化という別の問題を招く。   By the way, when the metallic lithium 58 is deposited, the capacity of the secondary battery is reduced. Therefore, conventionally, in order to prevent the deposition of the metallic lithium 58, the allowable input power value Win is set to a relatively small value so that the input power to the battery 100 is reduced. However, if the input power allowable value Win is excessively small, another problem of deterioration of fuel consumption is caused.

そこで、本実施形態では、リチウムイオン二次電池50(単電池102)の短絡を防止できる状態では、金属リチウム58の析出を許容するべく、入力電力許容値Winを大きくしている。ここで、リチウムイオン二次電池50の短絡を防止できる状態とは、負極54表面に析出した金属リチウム58の高さが、セパレータ56の厚み未満である状態を意味する。すなわち、負極54表面に析出する金属リチウム58は、セパレータ56内において、正極52側に徐々に成長していく。金属リチウム58の高さが、セパレータ56の厚み以上となり、金属リチウム58がセパレータ56を貫通すると、正極52および負極54が導通された短絡状態となる。そこで、本実施形態では、充放電時に、析出または溶解される金属リチウム58の量Mおよび形状を推定し、推定された量および形状から負極54表面に析出している金属リチウム58の高さ(以下「残存高さHc」という)を算出する。そして、得られた残存高さHcと基準高さHdefとを比較して、残存高さHcが基準高さHdef以上の場合には、入力電力許容値Winとして、金属リチウム58の析出を防止でき得る初期値Win_iを設定する。一方、残存高さHcが基準高さHdef未満の場合には、入力電力許容値Winとして、初期値Win_iよりも大きい緩和値Win_wを設定する。なお、基準高さHdefは、セパレータ56の厚みを基準に決定される値で、セパレータ56の厚みから、ある程度の余裕量を減算した値である。以下、各処理について詳説していく。   Therefore, in the present embodiment, the allowable input power value Win is increased in order to allow the deposition of the metallic lithium 58 in a state where the short circuit of the lithium ion secondary battery 50 (unit cell 102) can be prevented. Here, the state where the short circuit of the lithium ion secondary battery 50 can be prevented means a state where the height of the metal lithium 58 deposited on the surface of the negative electrode 54 is less than the thickness of the separator 56. That is, the metallic lithium 58 deposited on the surface of the negative electrode 54 gradually grows toward the positive electrode 52 in the separator 56. When the height of the metal lithium 58 is equal to or greater than the thickness of the separator 56 and the metal lithium 58 penetrates the separator 56, a short circuit is established in which the positive electrode 52 and the negative electrode 54 are conducted. Therefore, in the present embodiment, the amount M and the shape of the metal lithium 58 deposited or dissolved during charge / discharge are estimated, and the height of the metal lithium 58 deposited on the surface of the negative electrode 54 from the estimated amount and shape ( (Hereinafter referred to as “residual height Hc”). Then, the obtained remaining height Hc is compared with the reference height Hdef, and when the remaining height Hc is equal to or higher than the reference height Hdef, it is possible to prevent the deposition of the metal lithium 58 as the input power allowable value Win. The initial value Win_i to be obtained is set. On the other hand, when the remaining height Hc is less than the reference height Hdef, a relaxation value Win_w larger than the initial value Win_i is set as the input power allowable value Win. The reference height Hdef is a value determined based on the thickness of the separator 56, and is a value obtained by subtracting a certain amount of margin from the thickness of the separator 56. Hereinafter, each process will be described in detail.

[金属リチウムの析出・溶解量ΔMの算出]
はじめに、充放電に伴う金属リチウム58の析出溶解量ΔMの算出について説明する。負極54表面に析出された金属リチウム58は、活性リチウムと、不活性リチウムと、に分けることができる。活性リチウムは、負極電位に応じて電解液への溶解が可能であり、溶解することで、再び、電気化学反応に寄与することができる。不活性リチウムは、電解液に溶解できず、電気化学反応に寄与しない。この不活性リチウムは、活性リチウムが、周辺の電解液と反応することで生成される。
[Calculation of metal lithium precipitation / dissolution amount ΔM]
First, calculation of the precipitation dissolution amount ΔM of the metallic lithium 58 accompanying charge / discharge will be described. The metal lithium 58 deposited on the surface of the negative electrode 54 can be divided into active lithium and inactive lithium. Active lithium can be dissolved in an electrolytic solution in accordance with the negative electrode potential. By dissolving, active lithium can contribute to the electrochemical reaction again. Inactive lithium cannot be dissolved in the electrolyte and does not contribute to the electrochemical reaction. This inactive lithium is generated when active lithium reacts with the surrounding electrolyte.

負極54に析出している金属リチウム58の量Mは、活性リチウム量mと不活性リチウム量mとの合算値となる。ここで、既述した通り、不活性リチウムは、活性リチウムが周辺の電解液と反応することで生成される。したがって、金属リチウム58の量Mが変化しなくても、活性リチウム量mが減少したり、不活性リチウム量mが増加したりする。充放電に伴い析出または溶解した金属リチウム58の量(以下「析出溶解量ΔM」という)は、充電または放電を開始してからの金属リチウム58の量Mの増減量となる。すなわち、充電または放電を開始した時点での金属リチウム58の量を開始時リチウム量Msとし、その後の、単位時間ごとに算出される金属リチウム58の量をMとした場合、析出溶解量ΔMは、ΔM=M−Msとなる。この析出溶解量ΔMは、金属リチウム58が析出されるときには、正となり、金属リチウム58が溶解したときには、負となる。 The amount M of metallic lithium 58 deposited on the negative electrode 54 is the sum of the amount of active lithium m 3 and the amount of inert lithium m 4 . Here, as described above, the inactive lithium is generated when the active lithium reacts with the surrounding electrolyte. Therefore, even if the amount M of the metallic lithium 58 does not change, the active lithium amount m 3 decreases or the inactive lithium amount m 4 increases. The amount of metal lithium 58 deposited or dissolved with charging / discharging (hereinafter referred to as “precipitation dissolution amount ΔM”) is an increase / decrease amount of the amount M of metal lithium 58 after the start of charging or discharging. That is, when the amount of metallic lithium 58 at the start of charging or discharging is the initial lithium amount Ms, and the amount of metallic lithium 58 calculated per unit time thereafter is M, the precipitation dissolution amount ΔM is , ΔM = M−Ms. The precipitation dissolution amount ΔM is positive when the metal lithium 58 is deposited, and is negative when the metal lithium 58 is dissolved.

金属リチウム58の量Mは、常時、算出され続ける。金属リチウム58の量Mは、活性リチウム量mと不活性リチウム量mとの合算値となる。活性リチウム量mおよび不活性リチウム量mは、電池温度TBや、電池電流IB、電池電圧VB等から算出される。より具体的に説明すると、活性リチウム量mは、次の式1により求められる。
=k×∫(V)dt 式1
=i×s 式2
The amount M of metallic lithium 58 is constantly calculated. The amount M of the metallic lithium 58 is a total value of the active lithium amount m 3 and the inactive lithium amount m 4 . The active lithium amount m 3 and the inactive lithium amount m 4 are calculated from the battery temperature TB, the battery current IB, the battery voltage VB, and the like. More specifically, the amount of active lithium m 3 is determined by the following formula 1.
m 3 = k 3 × ∫ (V 3 ) dt Equation 1
V 3 = i 3 × s 3 Formula 2

式1において、Vは、活性リチウムの析出溶解速度であり、∫(V)dtは、活性リチウム量に対応する電荷量を示している。また、係数kは、実験結果等に基づいて予め決められた固定値で、∫(V)dtを活性リチウム量mに換算するための係数である。活性リチウム析出速度Vは、式2に示す式で算出される。式2において、sは、活性リチウムと負極54との接触面積である。この接触面積sは、実験結果等によって予め決められた固定値である。iは、負極54における活性リチウムの析出溶解反応の電流密度である。この電流密度iは、例えば、負極54における過電圧と電流値との関係を示すバトラー・ボルマーの関係式に基づき、下記の式3を用いて算出できる。
In Equation 1, V 3 is the precipitation dissolution rate of active lithium, and ∫ (V 3 ) dt indicates the amount of charge corresponding to the amount of active lithium. The coefficient k 3 is a coefficient for converting 予 め (V 3 ) dt into the amount of active lithium m 3 with a fixed value determined in advance based on experimental results and the like. The active lithium deposition rate V 3 is calculated by the equation shown in Equation 2. In Equation 2, s 3 is a contact area between active lithium and the negative electrode 54. This contact area s 3 is a fixed value determined in advance by an experimental result or the like. i 3 is the current density of the active lithium precipitation dissolution reaction in the negative electrode 54. The current density i 3, for example, based on the relational expression Butler Volmer showing the relationship between overvoltage and the current value in the anode 54 can be calculated using Equation 3 below.

式3において、i03は、リチウムの析出溶解反応の交換電流密度であり、αは、酸化反応(添え字a)及び還元反応(添え字c)の移動係数であり、Fは、ファラデー定数であり、Rは、気体定数であり、Tは、活性リチウムの温度であり、ηは、活性リチウムの析出溶解反応の過電圧である。交換電流密度i03は、反応速度係数に対応し、実験結果等によって予め決めておくことができる。移動係数α,α、ファラデー定数F、気体定数Rは、いずれも、固定値である。活性リチウムの温度Tおよび析出溶解反応の過電圧ηは、電池電圧VB、電池電流IBおよび電池温度TBをパラメータとして算出することができる。 In Equation 3, i 03 is the exchange current density of the lithium precipitation dissolution reaction, α is the transfer coefficient of the oxidation reaction (subscript a) and the reduction reaction (subscript c), and F is the Faraday constant. Yes, R is the gas constant, T is the temperature of the active lithium, and η 3 is the overvoltage of the active lithium precipitation dissolution reaction. The exchange current density i 03 corresponds to the reaction rate coefficient and can be determined in advance based on experimental results and the like. The movement coefficients α a , α c , Faraday constant F, and gas constant R are all fixed values. The temperature T of active lithium and the overvoltage η 3 of the precipitation dissolution reaction can be calculated using the battery voltage VB, the battery current IB, and the battery temperature TB as parameters.

一方、不活性リチウム量mは、次の式4により求められる。
=k×∫(V)dt 式4
=i×s 式5
On the other hand, the inactive lithium amount m 4 is obtained by the following formula 4.
m 4 = k 4 × ∫ (V 4 ) dt Equation 4
V 4 = i 4 × s 4 Formula 5

式4において、Vは、リチウムの不活性化速度であり、∫(V)dtは、不活性リチウム量に対応する電荷量を示している。また、係数kは、実験結果等に基づいて予め決められた固定値で、∫(V)dtを不活性リチウム量mに換算するための係数である。リチウムの不活性化速度Vは、式5に示す式で算出される。式5において、sは、活性リチウムと電解液との接触面積である。この接触面積sは、実験結果等によって予め決められた固定値である。iは、負極54における活性リチウムの不活性化反応の電流密度である。この電流密度iは、例えば、負極54における過電圧と電流値との関係を示すバトラー・ボルマーの関係式に基づき、下記の式6を用いて算出できる。
In Equation 4, V 4 is the inactivation rate of lithium, and ∫ (V 4 ) dt indicates the amount of charge corresponding to the amount of inactive lithium. The coefficient k 4 is a coefficient for converting 実 験 (V 4 ) dt into the inactive lithium amount m 4 , which is a fixed value determined in advance based on experimental results and the like. The lithium deactivation rate V 4 is calculated by the equation shown in Equation 5. In Equation 5, s 4 is a contact area between the active lithium and the electrolytic solution. This contact area s 4 is a fixed value determined in advance by an experimental result or the like. i 4 is the current density of the deactivation reaction of active lithium in the negative electrode 54. The current density i 4 can be calculated using the following equation 6 based on the Butler-Volmer relational expression indicating the relation between the overvoltage and the current value in the negative electrode 54, for example.

式6において、i04は、リチウムの不活性化反応の交換電流密度であり、ηは、リチウムの不活性化反応の過電圧である。その他は、上述の式3で用いたものと同じである。交換電流密度i04は、反応速度係数に対応し、実験結果等によって予め決めておくことができる。不活性化反応の過電圧ηは、電池電圧VB、電池電流IBおよび電池温度TBをパラメータとして算出することができる。 In Equation 6, i 04 is the exchange current density of the lithium deactivation reaction, and η 4 is the overvoltage of the lithium deactivation reaction. Others are the same as those used in Equation 3 above. The exchange current density i 04 corresponds to the reaction rate coefficient, and can be determined in advance based on experimental results and the like. The overvoltage η 4 of the inactivation reaction can be calculated using the battery voltage VB, the battery current IB, and the battery temperature TB as parameters.

なお、ここで説明した算出方法は、一例であり、活性・不活性リチウム量m,mは、他の方法で求められてもよい。例えば、電池電圧VB、電池電流IB、電池温度TBに対応する活性・不活性リチウム量m,mを予めマップとして記憶しておき、測定された電池電圧VB、電池電流IB、電池温度TBを当該マップに照らし合わせて、活性・不活性リチウム量m,mを求めるようにしてもよい。 The calculation method described here is an example, and the active / inactive lithium amounts m 3 and m 4 may be obtained by other methods. For example, the battery voltage VB, battery current IB, and active / inactive lithium amounts m 3 and m 4 corresponding to the battery temperature TB are stored in advance as a map, and the measured battery voltage VB, battery current IB, and battery temperature TB are stored. The amount of active / inactive lithium m 3 and m 4 may be obtained by comparing with the map.

算出された活性・不活性リチウム量m,mを合算することで、その時点での金属リチウム58の量Mが求まる。この量Mと、充電または放電開始時の量(開始時リチウム量Ms)との差分値が、析出溶解量ΔMとなる。この析出溶解量ΔMが、正であれば、残存高さHcは、増加し、負であれば残存高さHcは、減少すると考えられる。 By adding the calculated active / inactive lithium amounts m 3 and m 4 , the amount M of the metallic lithium 58 at that time is obtained. The difference value between this amount M and the amount at the start of charging or discharging (starting lithium amount Ms) is the precipitation dissolution amount ΔM. If the precipitation dissolution amount ΔM is positive, the remaining height Hc increases. If it is negative, the remaining height Hc decreases.

[リチウムの形状の特定]
次に、新たに析出される金属リチウム58の形状の特定について説明する。負極54表面に析出される金属リチウム58の形状は、一様ではなく、径(または幅)に対する高さの比が比較的小さい塊状と、径(または幅)に対する高さの比が比較的大きい針状とがあることが知られている。一般に、一回の充電継続時間tcが長い場合には、針状の金属リチウム58が、充電時間が短い場合には塊状の金属リチウム58が析出しやすくなる。析出量ΔMが同じであっても、金属リチウム58の高さは、塊状リチウムよりも、針状リチウムのほうが高くなる。そのため、金属リチウム58の高さを正確に推定するために、析出された金属リチウム58が、針状か塊状かを特定することが必要となる。
[Identification of lithium shape]
Next, specification of the shape of the newly deposited metallic lithium 58 will be described. The shape of the metallic lithium 58 deposited on the surface of the negative electrode 54 is not uniform, and the ratio of the height to the diameter (or width) is relatively small, and the ratio of the height to the diameter (or width) is relatively large. It is known that there are needles. In general, acicular metal lithium 58 is likely to be deposited when one charge duration tc is long, and bulk metal lithium 58 is likely to be deposited when the charge time is short. Even if the precipitation amount ΔM is the same, the height of the metallic lithium 58 is higher in acicular lithium than in bulk lithium. Therefore, in order to accurately estimate the height of the metallic lithium 58, it is necessary to specify whether the deposited metallic lithium 58 is needle-like or massive.

そこで、本実施形態では、充電開始してからの経過時間、すなわち、充電継続時間tcをカウントし、充電継続時間tcが、予め規定された基準時間tdef以上となれば、当該充電中に新たに析出される金属リチウム58は、全て針状であると判断する。一方、充電継続時間tcが基準時間tdefに達する前に充電が終了した場合には、当該充電で新たに析出された金属リチウム58は、全て塊状であると判断する。   Therefore, in the present embodiment, the elapsed time from the start of charging, that is, the charging duration time tc is counted, and if the charging duration time tc is equal to or greater than a predetermined reference time tdef, a new one is generated during the charging. It is determined that all the deposited metal lithium 58 has a needle shape. On the other hand, when the charging is completed before the charging duration tc reaches the reference time tdef, it is determined that all the metal lithium 58 newly deposited by the charging is in a lump shape.

放電時には、負極54表面に近い活性リチウムから順に溶解していく。この溶解していく活性リチウムが、塊状か、針状かを区別することは非常に難しい。そこで、本実施形態では、放電時には、溶解される活性リチウムは、全て塊状であるとみなしている。塊状とみなすことで、放電に伴う高さ減少量ΔHを、現実の減少量よりも少なく見積もることができる。結果として、残存高さHcが、現実の高さよりも低く推定されることが防止される。そして、これにより、金属リチウム58がセパレータ56を貫通すること、ひいては、電池が短絡することをより確実に防止できる。   At the time of discharging, the active lithium close to the surface of the negative electrode 54 is dissolved in order. It is very difficult to distinguish whether the active lithium that is dissolved is in the form of lumps or needles. Therefore, in the present embodiment, at the time of discharging, it is considered that all the active lithium dissolved is in a lump shape. By considering it as a lump, the height reduction amount ΔH accompanying the discharge can be estimated smaller than the actual reduction amount. As a result, the remaining height Hc is prevented from being estimated lower than the actual height. And it can prevent more reliably that the metallic lithium 58 penetrates the separator 56, and by extension, a battery short circuit by this.

[残存高さHcの算出方法]
金属リチウム58の析出溶解量ΔMおよび形状が特定できれば、コントローラ20は、残存している金属リチウム58の高さ(残存高さHc)を算出する。残存高さHcは、充放電開始時の金属リチウム58の高さ(以下「開始時高さHs」という)に、充放電により生じた高さ増減量ΔHを加算することで求まる。すなわち、Hc=Hs+ΔHとなる。なお、高さ増減量ΔHは、析出時(充電時)には、正であり、溶解時(放電時)には、負となる。
[Calculation method of remaining height Hc]
If the precipitation dissolution amount ΔM and the shape of the metal lithium 58 can be specified, the controller 20 calculates the height of the remaining metal lithium 58 (residual height Hc). The remaining height Hc is obtained by adding the height increase / decrease amount ΔH generated by charging / discharging to the height of the metal lithium 58 at the start of charging / discharging (hereinafter referred to as “starting height Hs”). That is, Hc = Hs + ΔH. The height increase / decrease amount ΔH is positive at the time of deposition (charge) and negative at the time of dissolution (discharge).

高さ増減量ΔHを算出するために、コントローラ20のメモリ24には、予め、金属リチウム58の析出溶解量ΔMと高さ増減量ΔHとの相関を示す換算マップ60が記憶されている。図4は、換算マップ60の一例を示す図である。換算マップ60には、塊状リチウムの析出溶解量ΔMと高さ増減量ΔHとの相関を示す塊状用ライン62と、針状リチウムの析出溶解量ΔMと高さ増減量ΔHとの相関を示す針状用ライン64と、が含まれている。塊状用ライン62、針状用ライン64は、いずれも、析出溶解量ΔMが増えるほど、高さ増減量ΔHが増えるが、その傾きは、針状用ライン64のほうが大きい。また、析出溶解量ΔMが正(析出時)の場合、高さ増減量ΔHも正となり、析出溶解量ΔMが負(溶解時)の場合、高さ増減量ΔHも負となる。   In order to calculate the height increase / decrease amount ΔH, the memory 24 of the controller 20 stores in advance a conversion map 60 indicating the correlation between the precipitation dissolution amount ΔM of the metallic lithium 58 and the height increase / decrease amount ΔH. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the conversion map 60. The conversion map 60 includes a lump line 62 indicating a correlation between the precipitation dissolution amount ΔM of the bulk lithium and the height increase / decrease amount ΔH, and a needle indicating a correlation between the precipitation dissolution amount ΔM of the needle lithium and the height increase / decrease amount ΔH. A line 64 for the shape. In both the lump line 62 and the needle line 64, the height increase / decrease amount ΔH increases as the precipitation dissolution amount ΔM increases, but the inclination of the needle line 64 is larger. Further, when the precipitation dissolution amount ΔM is positive (at the time of precipitation), the height increase / decrease amount ΔH is also positive, and when the precipitation dissolution amount ΔM is negative (at the time of dissolution), the height increase / decrease amount ΔH is also negative.

充放電の際、コントローラ20は、析出溶解された金属リチウム58の形状に応じて、参照するラインを選択し、算出された析出溶解量ΔMを、選択したラインに照らし合わせて、高さ増減量ΔHを算出する。例えば、充電に伴い針状リチウムがΔM=m_a析出されたと判断した場合、コントローラ20は、針状用ライン64に照らし合わせて、m_aに対応する高さh_aだけ、金属リチウム58の高さが増加したと判断する。そして、開始時高さHsに増減量ΔH=h_aを加算した値を、残存高さHc(Hc=Hs+h_a)として算出する。また、放電に伴い塊状リチウムが、m_b溶解した(すなわちΔM=−m_b)と判断した場合、コントローラ20は、塊状用ライン62に照らし合わせて、−m_bに対応する高さ−h_b分、金属リチウム58の高さが減少したと判断する。そして、開始時高さHsに、この増減量ΔH=−h_bを加算した値を、残存高さHc(Hc=Hs−h_b)として算出する。   At the time of charging / discharging, the controller 20 selects a reference line according to the shape of the deposited lithium metal 58, and compares the calculated precipitation dissolution amount ΔM with the selected line to increase or decrease the height. ΔH is calculated. For example, when it is determined that ΔM = m_a is deposited as a result of charging, the controller 20 increases the height of the metallic lithium 58 by a height h_a corresponding to m_a in light of the needle line 64. Judge that Then, a value obtained by adding the increase / decrease amount ΔH = h_a to the starting height Hs is calculated as the remaining height Hc (Hc = Hs + h_a). In addition, when it is determined that the massive lithium has dissolved m_b due to the discharge (that is, ΔM = −m_b), the controller 20 compares the metallic lithium with the height −h_b corresponding to −m_b in light of the massive line 62. It is determined that the height of 58 has decreased. Then, a value obtained by adding the increase / decrease amount ΔH = −h_b to the starting height Hs is calculated as the remaining height Hc (Hc = Hs−h_b).

[入力電力許容値Winの決定の流れ]
次に、入力電力許容値Winの決定の流れについて図5〜図7を参照して説明する。図5、図6は、充電時における入力電力許容値Winの決定の流れを示すフローチャートである。なお、図5〜図7には図示しないが、コントローラ20は、充放電の有無に関わらず、常時、単位時間毎に、金属リチウム58の量M=m+mを算出し続けている。この算出は、上述した式1〜式6に基づいて行われる。
[Flow of determination of allowable input power value Win]
Next, the flow of determining the allowable input power value Win will be described with reference to FIGS. 5 and 6 are flowcharts showing the flow of determining the allowable input power value Win during charging. Although not shown in FIGS. 5 to 7, the controller 20 always calculates the amount M = m 3 + m 4 of the metallic lithium 58 for each unit time regardless of whether or not charging / discharging is performed. This calculation is performed based on the above-described equations 1 to 6.

図5に示す通り、充電が開始されれば(S10でYes)、コントローラ20は、メモリ24に記憶されている残存高さHcを、開始時高さHsとして設定する(S12)。また、充電開始時点における金属リチウム58の量Mを、開始時リチウム量Msとして設定する(S12)。さらに、タイマーを開始し、充電継続時間tcの計測を開始する(S14)。   As shown in FIG. 5, when charging is started (Yes in S10), the controller 20 sets the remaining height Hc stored in the memory 24 as the starting height Hs (S12). Further, the amount M of the metallic lithium 58 at the start of charging is set as the starting lithium amount Ms (S12). Furthermore, a timer is started and measurement of the charge duration time tc is started (S14).

次に、コントローラ20は、単位時間毎に算出される量Mと、開始時リチウム量Msとの差分を、析出溶解量ΔMとして算出する(S16)。次に、コントローラ20は、充電継続時間tcと基準時間tdefとを比較する(S18)。比較の結果、充電継続時間tcが、基準時間tdef未満の場合は、この充電中に析出した金属リチウム58は、全て塊状であると推定する(S24)。そして、これまで析出された金属リチウム58の析出量ΔMを、塊状用ライン62に照らし合わせて、金属リチウム58の高さ増減量ΔHを算出する(S26)。一方、充電継続時間tcが、基準時間tdef以上の場合は、この充電中に析出した金属リチウム58は、全て針状であると推定する(S20)。そして、これまで析出された金属リチウム58の析出量ΔMを、針状用ライン64に照らし合わせて、金属リチウム58の高さ増減量ΔHを算出する(S22)。   Next, the controller 20 calculates the difference between the amount M calculated per unit time and the starting lithium amount Ms as the precipitation dissolution amount ΔM (S16). Next, the controller 20 compares the charging duration tc with the reference time tdef (S18). As a result of the comparison, if the charge duration time tc is less than the reference time tdef, it is estimated that the metal lithium 58 deposited during the charge is all in a lump shape (S24). Then, the amount of metal lithium 58 deposited so far ΔM is compared with the lump line 62 to calculate the height increase / decrease amount ΔH of the metal lithium 58 (S26). On the other hand, when the charging duration tc is equal to or longer than the reference time tdef, it is estimated that the metal lithium 58 deposited during the charging is all needle-shaped (S20). Then, the amount of metal lithium 58 deposited so far ΔM is compared with the needle-like line 64 to calculate the height increase / decrease amount ΔH of the metal lithium 58 (S22).

高さ増減量ΔHが算出できれば、コントローラ20は、充電開始時に設定した開始時高さHsに、増減量ΔHを加算し、残存高さHcを算出する(S28、図6参照)。続いて、コントローラ20は、残存高さHcと、基準高さHdefとを比較する(S30)。比較の結果、残存高さHcが、基準高さHdef未満であれば、金属リチウム58の更なる析出が可能であると判断し、入力電力許容値Winとして、金属リチウム58が析出し得る緩和値Win_wを設定する(S34)。一方、残存高さHcが、基準高さHdef以上であれば、金属リチウム58の析出の停止が必要と判断し、入力電力許容値Winとして、金属リチウム58が析出しない低い値、すなわち、初期値Win_iを設定する(S32)。   If the height increase / decrease amount ΔH can be calculated, the controller 20 adds the increase / decrease amount ΔH to the start height Hs set at the start of charging to calculate the remaining height Hc (S28, see FIG. 6). Subsequently, the controller 20 compares the remaining height Hc with the reference height Hdef (S30). As a result of the comparison, if the remaining height Hc is less than the reference height Hdef, it is determined that further deposition of the metal lithium 58 is possible, and the relaxation value at which the metal lithium 58 can be deposited as the input power allowable value Win. Win_w is set (S34). On the other hand, if the remaining height Hc is equal to or higher than the reference height Hdef, it is determined that the deposition of the metallic lithium 58 needs to be stopped, and the input power allowable value Win is a low value that does not deposit the metallic lithium 58, that is, the initial value. Win_i is set (S32).

その後、コントローラ20は、充電が終了したか否かを確認する(S36)。充電が終了した場合は、最後に算出された残存高さHcをメモリ24に記憶する(S38)。この残存高さHcの値は、以後、充電または放電が実行されるまで、変化しない。一方、充電が終了せず、継続する場合、コントローラ20は、ステップS16(図5参照)に戻る。以降、充電が終了するまで、ステップS16〜S36を繰り返す。   Thereafter, the controller 20 checks whether or not the charging is finished (S36). When the charging is finished, the last calculated residual height Hc is stored in the memory 24 (S38). The value of the remaining height Hc does not change thereafter until charging or discharging is performed. On the other hand, when charging does not end and continues, the controller 20 returns to step S16 (see FIG. 5). Thereafter, steps S16 to S36 are repeated until the charging is completed.

次に、図7を参照して、放電時における入力電力許容値Winの決定の流れを説明する。放電が開始されれば(S40でYes)、コントローラ20は、メモリ24に記憶されている残存高さHcを、開始時高さHsとして設定する(S42)。また、放電開始時点での金属リチウム58の量Mを、開始時リチウム量Msとして設定する(S42)。   Next, with reference to FIG. 7, the flow of determination of the allowable input power value Win during discharging will be described. If the discharge is started (Yes in S40), the controller 20 sets the remaining height Hc stored in the memory 24 as the starting height Hs (S42). Further, the amount M of metallic lithium 58 at the start of discharge is set as the starting lithium amount Ms (S42).

続いて、コントローラ20は、単位時間ごとに算出される金属リチウム58の量Mと開始時リチウム量Msとの差分を、析出溶解量ΔMとして算出する(S44)。次に、この析出溶解量ΔMに基づいて、金属リチウム58の高さ増減量ΔHを算出する(S46)。ここで、既述した通り、本実施形態では、溶解される金属リチウム58は、全て、塊状リチウムであるとみなす。これは、溶解する活性リチウムの形状を特定するのが困難であるためである。溶解する活性リチウムを、全て比較的高さの低い塊状とみなすことで、残存高さHcを、現実の高さよりも低く見積もることがない。結果として、短絡をより確実に防止できる。コントローラ20は、析出溶解量ΔMが算出できれば、塊状用ライン62を参照して、金属リチウム58の高さ増減量ΔHを算出する。   Subsequently, the controller 20 calculates a difference between the amount M of the metallic lithium 58 calculated per unit time and the starting lithium amount Ms as the precipitation dissolution amount ΔM (S44). Next, the height increase / decrease amount ΔH of the metallic lithium 58 is calculated based on the precipitation dissolution amount ΔM (S46). Here, as described above, in the present embodiment, all of the dissolved metal lithium 58 is regarded as bulk lithium. This is because it is difficult to specify the shape of active lithium to be dissolved. The remaining height Hc is not estimated to be lower than the actual height by regarding all the active lithium to be dissolved as a lump having a relatively low height. As a result, a short circuit can be prevented more reliably. If the precipitation dissolution amount ΔM can be calculated, the controller 20 refers to the block line 62 and calculates the height increase / decrease amount ΔH of the metallic lithium 58.

高さ増減量ΔHが算出できれば、コントローラ20は、放電開始時に設定した開始時高さHsに増減量ΔHを加算し、残存高さHcを算出する(S48)。続いて、コントローラ20は、残存高さHcと、基準高さHdefとを比較する(S50)。比較の結果、残存高さHcが、基準高さHdef未満であれば、金属リチウム58の更なる析出が可能であると判断し、入力電力許容値Winとして、金属リチウム58が析出し得る緩和値Win_wを設定する(S54)。一方、残存高さHcが、基準高さ以上であれば、金属リチウム58の析出の停止が必要と判断し、入力電力許容値Winとして、金属リチウム58が析出しない低い値、すなわち、初期値Win_iを設定する(S52)。   If the height increase / decrease amount ΔH can be calculated, the controller 20 calculates the remaining height Hc by adding the increase / decrease amount ΔH to the start height Hs set at the start of discharge (S48). Subsequently, the controller 20 compares the remaining height Hc with the reference height Hdef (S50). As a result of the comparison, if the remaining height Hc is less than the reference height Hdef, it is determined that further deposition of the metal lithium 58 is possible, and the relaxation value at which the metal lithium 58 can be deposited as the input power allowable value Win. Win_w is set (S54). On the other hand, if the remaining height Hc is equal to or higher than the reference height, it is determined that the deposition of the metal lithium 58 needs to be stopped, and the input power allowable value Win is a low value at which the metal lithium 58 does not deposit, that is, the initial value Win_i. Is set (S52).

その後、コントローラ20は、放電が終了したか否かを確認する(S56)。放電が終了した場合は、最後に算出された残存高さHcをメモリ24に記憶する(S58)。この残存高さHcの値は、以後、充電または放電が実行されるまで、変化しない。一方、放電が終了せず、継続する場合、コントローラ20は、ステップS44に戻る。以降、放電が終了するまで、ステップS44〜S56を繰り返す。   Thereafter, the controller 20 confirms whether or not the discharge has ended (S56). When the discharge is completed, the last calculated remaining height Hc is stored in the memory 24 (S58). The value of the remaining height Hc does not change thereafter until charging or discharging is performed. On the other hand, when the discharge does not end and continues, the controller 20 returns to step S44. Thereafter, steps S44 to S56 are repeated until the discharge is completed.

以上の説明から明らかな通り、本実施形態では、残存高さHcが、基準高さHdefに達するまでは、入力電力許容値Winを、比較的大きな緩和値Win_wに設定している。そして、入力電力許容値Winを緩和することにより、燃費の更なる向上を図ることができる。   As is clear from the above description, in the present embodiment, the allowable input power value Win is set to a relatively large relaxation value Win_w until the remaining height Hc reaches the reference height Hdef. Further, the fuel consumption can be further improved by relaxing the input power allowable value Win.

また、本実施形態では、析出された金属リチウム58の形状を特定し、形状に応じて析出溶解量ΔMから高さ増減量ΔHへの換算比率を変化させている。かかる構成とすることで、析出された金属リチウム58の高さをより正確に推測することができる。結果として、二次電池の短絡を防止しつつ、入力電力許容値Winをより緩和でき、ひいては、燃費をより向上できる。   In the present embodiment, the shape of the deposited metal lithium 58 is specified, and the conversion ratio from the precipitation dissolution amount ΔM to the height increase / decrease amount ΔH is changed according to the shape. With this configuration, the height of the deposited metal lithium 58 can be estimated more accurately. As a result, the input power allowable value Win can be more relaxed while preventing the secondary battery from being short-circuited, and the fuel consumption can be further improved.

なお、これまで説明した構成は一例であり、二次電池の析出物の析出量および析出形態を特定し、特定された析出量および析出形態から、析出物の高さを算出し、算出された析出物の高さに応じて、入力電力許容値を決定するのであれば、その他の構成は、適宜変更されてよい。例えば、本実施形態では、金属リチウム58の形状としては、針状および塊状の二種類のみを挙げているが、より多数の種類に分類してもよい。また、本実施形態では、充電継続時間tcに応じて、金属リチウム58の形状を判別しているが、他の条件、例えば、温度や電流値等も考慮して形状を判別するようにしてもよい。また、上述した金属リチウム58の析出溶解量ΔMの算出方法は、一例であり、適宜変更されてもよい。   In addition, the structure demonstrated so far is an example, the deposit amount and the deposit form of the deposit of the secondary battery are identified, and the height of the deposit is calculated from the identified deposit amount and the deposit form. If the allowable input power value is determined according to the height of the precipitate, other configurations may be changed as appropriate. For example, in the present embodiment, as the shape of the metal lithium 58, only two types of needle shape and lump shape are listed, but the shape may be classified into a larger number of types. In this embodiment, the shape of the metallic lithium 58 is determined according to the charging duration tc. However, the shape may be determined in consideration of other conditions such as temperature and current value. Good. Moreover, the calculation method of the precipitation dissolution amount ΔM of the metal lithium 58 described above is an example, and may be changed as appropriate.

10 制御装置、12 電圧センサ、14 電流センサ、16 温度センサ、20 コントローラ、22 CPU、24 メモリ、50 リチウムイオン二次電池、52 正極、52a 基材、52b 正極活物質、54 負極、54a 基材、54b 負極活物質、56 セパレータ、58 金属リチウム、60 換算マップ、62 塊状用ライン、64 針状用ライン、100 バッテリ、102 単電池、106 エンジン、108 第一回転電機、109 第二回転電機、110 動力分割装置、112 駆動輪。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Control apparatus, 12 Voltage sensor, 14 Current sensor, 16 Temperature sensor, 20 Controller, 22 CPU, 24 Memory, 50 Lithium ion secondary battery, 52 Positive electrode, 52a base material, 52b Positive electrode active material, 54 Negative electrode, 54a base material , 54b Negative electrode active material, 56 Separator, 58 Metal lithium, 60 conversion map, 62 lump line, 64 needle line, 100 battery, 102 cell, 106 engine, 108 first rotating electric machine, 109 second rotating electric machine, 110 Power split device, 112 Drive wheels.

Claims (1)

充放電可能な二次電池の制御方法であって、
前記二次電池の負極における析出物の析出量および形状を特定し、前記特定された析出量および形状から、前記析出物の高さを算出し、前記算出された析出物の高さが、予め規定された基準高さ以上の場合には、前記二次電池への入力電力許容値を、析出物の高さが基準高さ未満の場合よりも小さくする、
ことを特徴とする二次電池の制御方法。
A control method of a chargeable / dischargeable secondary battery,
The precipitation amount and shape of the precipitate in the negative electrode of the secondary battery are specified, the height of the precipitate is calculated from the specified precipitation amount and shape, and the calculated height of the precipitate is In the case of a specified reference height or more, the input power allowable value to the secondary battery is made smaller than the case where the height of the deposit is less than the reference height.
A control method for a secondary battery.
JP2015234845A 2015-12-01 2015-12-01 Method for controlling secondary battery Pending JP2017103896A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015234845A JP2017103896A (en) 2015-12-01 2015-12-01 Method for controlling secondary battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015234845A JP2017103896A (en) 2015-12-01 2015-12-01 Method for controlling secondary battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2017103896A true JP2017103896A (en) 2017-06-08

Family

ID=59017241

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015234845A Pending JP2017103896A (en) 2015-12-01 2015-12-01 Method for controlling secondary battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2017103896A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019102356A (en) * 2017-12-06 2019-06-24 トヨタ自動車株式会社 Lithium ion secondary battery control device
WO2022210325A1 (en) * 2021-03-31 2022-10-06 株式会社Gsユアサ Estimation device, estimation method, and computer program
JP7486463B2 (en) 2021-08-31 2024-05-17 プライムアースEvエナジー株式会社 Secondary battery control method, control device, and control program

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019102356A (en) * 2017-12-06 2019-06-24 トヨタ自動車株式会社 Lithium ion secondary battery control device
WO2022210325A1 (en) * 2021-03-31 2022-10-06 株式会社Gsユアサ Estimation device, estimation method, and computer program
JP7486463B2 (en) 2021-08-31 2024-05-17 プライムアースEvエナジー株式会社 Secondary battery control method, control device, and control program

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101897859B1 (en) Detection method of Li plating, method and apparatus for charging secondary battery and secondary battery system using the same
JP5761378B2 (en) Secondary battery control device and control method
JP5504126B2 (en) Control device for lithium-ion battery
CN108819731B (en) Charge rate estimation method and vehicle-mounted battery system
JP5407893B2 (en) Secondary battery system and hybrid vehicle
US9475480B2 (en) Battery charge/discharge control device and hybrid vehicle using the same
EP2989675B1 (en) Method and system for estimating a capacity of individual electrodes and the total capacity of a lithium-ion battery system
KR101619634B1 (en) System for estimating state of health using battery moedel parameter and method thereof
JPWO2013046263A1 (en) Non-aqueous secondary battery control device and control method
JP2009199934A (en) Power supply system, vehicle mounted with the same, and control method for power supply system
JPWO2015059746A1 (en) Battery system
JP6485708B2 (en) Battery system
US10892630B2 (en) Charge control device for in-vehicle battery
JP2017103896A (en) Method for controlling secondary battery
JP3304835B2 (en) Nickel battery charging method and device
JP2008022596A (en) Control method of accumulator and control device
JP6409272B2 (en) Charge state estimation device
JP2018085278A (en) Control system
JP5655744B2 (en) Secondary battery degradation estimation apparatus and degradation estimation method
JP3935087B2 (en) Battery charging apparatus and method
JP7410598B2 (en) Battery control device, battery recovery processing method
JP2017091659A (en) Control device for secondary battery
JP2020113512A (en) Temperature-increase control device for secondary battery
JP6627669B2 (en) Battery system
JP2022081897A (en) Charge control device