JP2018085789A - 二次電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】リチウムイオン二次電池を備えた二次電池システムにおいて、正極電位を高精度に推定することによって、リチウムイオン二次電池の劣化を防止する。
【解決手段】二次電池システム２は、リチウムイオンを含む電解液に含浸された電極体１５０を含むセル１１０を備える。電極体１５０は、負極１７０が正極１６０と対向する領域である対向部Ａと、負極１７０が正極１６０と対向していない領域である非対向部Ｂとを含む。ＥＣＵ３００は、電圧センサ１０１による検出値を用いて対向部ＡのＳＯＣを算出し、対向部Ａと非対向部Ｂとの間でのリチウムの移動量を示すマップＭＰと、対向部ＡのＳＯＣとから、非対向部ＢのＳＯＣを算出し、非対向部ＢのＳＯＣから非対向部Ｂにリチウムが含まれることによる正極電位Ｖ１の変化量ΔＶ１を算出し、変化量ΔＶ１から算出される正極電位Ｖ１がしきい値電位Ｖｔｈ以上である場合にはセル１１０を放電させる。
【選択図】図７

Description

本開示は二次電池システムに関し、より特定的には、リチウムイオン二次電池を備えた二次電池システムに関する。

リチウム二次電池を備えた二次電池システムにおいて、電圧センサにより検出された電圧に基づく様々な充放電制御が提案されている。たとえば特開２０１５−１９２５６１号公報（特許文献１）に開示された電池制御システムによれば、電圧センサによって検出された電圧が所定の上限電圧を超えたときに二次電池の充電が停止され、速やかに放電が開始される。これにより、負極で析出し始めた金属リチウムを再溶解させ、金属リチウムの固定化を防止することができる。

特開２０１５−１９２５６１号公報 特開２０１６−１３８８３３号公報 特開２０１０−２６８６４２号公報

リチウムイオン二次電池では、正極単体の電位（正極電位）が過度に上昇した場合に、正極から金属リチウムが電解液中に溶出し得る。電解液中に溶出したリチウムイオンは、負極へと移動し、負極にて金属リチウムとして析出することで、リチウムイオン二次電池の劣化が進行する可能性がある。

しかしながら、たとえば特許文献１においては、電圧センサにより検出可能である、二次電池の電圧（正極と負極との間の電位差）しか考慮されておらず、正極電位の変化については何ら考慮されていない。

特に、本発明者は、リチウムイオン二次電池の捲回あるいは積層された電極体が、負極が正極と対向する領域である「対向部」と、負極が正極と対向していない領域である「非対向部」とを含む場合に、非対向部にリチウムが含まれることによる正極の電位変化量を考慮することが望ましい点に着目した。一方、特許文献１には、対向部および非対向部についても特に考慮されていない。これらの点において、特許文献１に開示の電池制御システムには改善の余地が存在する。

本開示は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、リチウムイオン二次電池を備えた二次電池システムにおいて、正極電位を高精度に推定することによって、リチウムイオン二次電池の劣化を防止する技術を提供することである。

本開示のある局面に従う二次電池システムは、リチウムイオンを含む電解液に含浸された電極体を含む二次電池と、二次電池の電圧を検出する電圧センサと、電圧センサによる検出値を用いて二次電池の充放電を制御する制御装置とを備える。電極体は、負極が正極と対向する領域である対向部と、負極が正極と対向していない領域である非対向部とを含む。制御装置は、（１）電圧センサによる検出値を用いて対向部のＳＯＣ（State Of Charge）を算出し、（２）対向部と非対向部との間でのリチウムの移動量を示すデータと、対向部のＳＯＣとから、非対向部のＳＯＣを算出し、（３）非対向部のＳＯＣから、非対向部にリチウムが含まれることによる正極の電位変化量を算出し、（４）電位変化量から算出される正極の電位がしきい値以上である場合には、二次電池を放電させる。

上記構成によれば、非対向部のＳＯＣから、非対向部にリチウムが含まれることによる正極の電位変化量が算出される。このように、非対向部にリチウムが含まれることによる正極の電位変化量を考慮することによって、正極電位を高精度に推定することが可能になる。さらに、正極の電位変化量から算出される正極電位がしきい値以上である場合には、二次電池が放電される。これにより、正極電位をしきい値未満に維持し、正極からの金属リチウムの溶出を抑制することができるので、二次電池の劣化を防止することができる。

本開示によれば、リチウムイオン二次電池を備えた二次電池システムにおいて、正極電位を高精度に推定することによって、リチウムイオン二次電池の劣化を防止することができる。

本実施の形態に係る二次電池システムが搭載されたハイブリッド車両の全体構成を概略的に示すブロック図である。 蓄電装置の構成をより詳細に示す図である。 電極体の展開図である。 電極体の外観図である。 電極体の端部の構成をより詳細に説明するための図である。 正極における金属リチウムの溶出メカニズムを模式的に説明するための図である。 本実施の形態における蓄電装置の放電制御を説明するためのフローチャートである。 非対向部ＢのＳＯＣを推定するためのマップの一例を説明するための図である。 正極電位の算出手法の一例を説明するための図である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

以下に説明する実施の形態では、本開示に係る二次電池システムがハイブリッド車両に搭載される構成を例に説明する。しかし、本開示に係る二次電池システムが搭載可能な車両はハイブリッド車両に限定されず、電気自動車または燃料自動車であってもよい。また、本開示に係る二次電池システムの用途は車両用に限定されるものではなく、定置用であってもよい。

［実施の形態］
＜車両構成＞
図１は、本実施の形態に係る二次電池システムが搭載されたハイブリッド車両の全体構成を概略的に示すブロック図である。車両１は、二次電池システム２と、モータジェネレータ（ＭＧ：Motor Generator）１０，２０と、動力分割機構３０と、エンジン４０と、駆動輪５０とを備える。二次電池システム２は、蓄電装置１００と、システムメインリレー（ＳＭＲ：System Main Relay）１５０と、電力制御ユニット（ＰＣＵ：Power Control Unit）２００と、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）３００とを備える。

モータジェネレータ１０，２０の各々は三相交流回転電機である。モータジェネレータ１０は、動力分割機構３０を介してエンジン４０のクランク軸に連結される。モータジェネレータ１０は、エンジン４０を始動させる際には蓄電装置１００の電力を用いてエンジン４０のクランク軸を回転させる。また、モータジェネレータ１０はエンジン４０の動力を用いて発電することも可能である。モータジェネレータ１０によって発電された交流電力は、ＰＣＵ２００により直流電力に変換されて蓄電装置１００に充電される。また、モータジェネレータ１０によって発電された交流電力は、モータジェネレータ２０に供給される場合もある。

モータジェネレータ２０は、蓄電装置１００からの電力およびモータジェネレータ１０により発電された電力のうちの少なくとも一方を用いて駆動軸を回転させる。また、モータジェネレータ２０は回生制動によって発電することも可能である。モータジェネレータ２０によって発電された交流電力は、ＰＣＵ２００により直流電力に変換されて蓄電装置１００に充電される。

動力分割機構３０は、たとえば遊星歯車機構であり、エンジン４０のクランク軸、モータジェネレータ１０の回転軸、および駆動軸の三要素を機械的に連結する。エンジン４０は、ガソリンエンジン等の内燃機関であり、ＥＣＵ３００からの制御信号に応じて車両１が走行するための駆動力を発生する。

ＰＣＵ２００は、いずれも図示しないが、インバータと、コンバータとを含む。インバータは、一般的な三相インバータである。コンバータは、昇圧動作時には蓄電装置１００から供給された電圧を昇圧してインバータに供給する。コンバータは、降圧動作時にはインバータから供給された電圧を降圧して蓄電装置１００を充電する。ＳＭＲ１５０は、蓄電装置１００とＰＣＵ２００とを結ぶ電流経路に電気的に接続される。ＳＭＲ１５０がＥＣＵ３００からの制御信号に応じて閉成されている場合、蓄電装置１００とＰＣＵ２００との間で電力の授受が行なわれ得る。

蓄電装置１００は、リチウムイオン二次電池を含み、再充電が可能に構成された直流電源である。蓄電装置１００の構成については図２〜図５にて詳細に説明する。蓄電装置１００には、電圧センサ１０１と、電流センサ１０２と、温度センサ１０３とが設けられる。電圧センサ１０１は、蓄電装置１００（より具体的には各セル１１０）の電圧Ｖｂを検出する。電流センサ１０２は、蓄電装置１００に入出力される電流Ｉｂを検出する。温度センサ１０３は、蓄電装置１００（より具体的には、複数のセル１１０を含む電池ブロック）の温度Ｔｂを検出する。各センサは、その検出結果をＥＣＵ３００に出力する。ＥＣＵ３００は、各センサによる検出結果に基づいて蓄電装置１００のＳＯＣ（State Of Charge）を算出する。

ＥＣＵ３００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０１と、メモリ３０２と、入出力バッファ（図示せず）とを含んで構成される。ＥＣＵ３００は、各センサから受ける信号、ならびにメモリ３０２に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、車両１が所望の状態となるように各機器を制御する。ＥＣＵ３００により実行される主要な制御として蓄電装置１００の充放電制御が挙げられるが、この充放電制御については後に詳細に説明する。

＜蓄電装置の構成＞
図２は、蓄電装置１００の構成をより詳細に示す図である。蓄電装置１００は、複数のセル１１０と、一対のエンドプレート１２０と、拘束バンド１３０と、複数のバスバー１４０とを含む。

複数のセル１１０の各々は、たとえば扁平角型の形状を有する。複数のセル１１０は、最も面積が大きい側面（図中ｚｘ平面に平行な面）が互いに距離を隔てて対向するように積層される。図２では、複数のセル１１０を積層して構成される積層体のうち、積層方向（ｙ方向）の一方端が部分的に示されている。この積層方向における一方端および他方端にそれぞれ対向するように、一対のエンドプレート１２０（図２では一方のみを示す）が配置される。拘束バンド１３０は、すべてのセル１１０を挟み込んだ状態である一対のエンドプレート１２０を拘束する。

各セル１１０は正極端子および負極端子を有し、その正極端子が隣接するセルの負極端子と対向するように配置されている。あるセルの正極端子と隣接するセルの負極端子とは、ボルトおよびナット（いずれも図示せず）を用いてバスバー１４０によって締結されることにより電気的に接続されている。これにより、バッテリ１００内において複数のセル１１０は互いに直列に接続されている。各セル１１０の内部には電極体１５０（図３参照）が収容されている。

図３は、電極体１５０の展開図である。図４は、電極体１５０の外観図である。図３および図４を参照して、電極体１５０は、正極１６０と、負極１７０と、セパレータ１８０とを含む。

図３に示すように、正極１６０と負極１７０とセパレータ１８０とが積層されて積層体が形成されている。さらに、図４の矢印ＡＲに示すように、積層体をｘ軸周りに巻くことによって捲回体が形成されている。ｘ方向は各層の面内方向であり、ｙ方向は各層の積層方向である。なお、電極体１５０を捲回体として形成することは必須ではなく、電極体１５０は積層体であってもよい。

正極１６０は、正極集電箔１６２と、正極集電箔１６２の表面に形成された正極活物質層（正極合材）１６４とを含む。正極活物質層１６４は、正極活物質と、導電材と、バインダ（いずれも図示せず）とを含む。

正極活物質は、好ましくは非水電解液二次電池の正極活物質として従来公知の材料からなる。正極活物質としては、たとえば一般式ＬｉＮｉ_ａＣｏ_ｂＭｎ_ｃＯ_２（０＜ａ＜１、０＜ｂ＜１、０＜ｃ＜１、ａ＋ｂ＋ｃ＝１）で表される化合物、一般式ＬｉＮｉ_ａＣｏ_ｂＭｎ_ｃＯ_２で表される化合物においてＮｉ組成ａが大きな化合物、一般式Ｌｉ（Ｎｉ_ｄＣｏ_ｅＡｌ_ｆ）Ｏ_２（０＜ｄ＜１、０＜ｅ＜１、０＜ｆ＜１、ｄ＋ｅ＋ｆ＝１）で表される化合物、オリビン型結晶構造を有するリチウム複合酸化物（たとえば一般式Ｌｉ_ｘＦｅＰＯ_４（０≦ｘ＜１）で表される化合物）、または、スピネル型結晶構造を有するリチウム複合酸化物（たとえば一般式Ｌｉ_ｙＭｎ_２Ｏ_４（０≦ｙ＜１）で表される化合物）等を用いることができる。導電剤は、非水電解液二次電池の正極活物質層に含まれる導電剤として従来公知の材料からなり、たとえばアセチレンブラック等の炭素材料である。バインダは、非水電解液二次電池の正極活物質層に含まれる結着剤として従来公知の材料からなり、たとえばＰＶｄＦ（polyvinylidene difluoride）である。

同様に、負極１７０は、負極集電箔１７２と、負極集電箔１７２の表面に形成された負極活物質層（負極合材）１７４とを含む。負極活物質層１７４は、負極活物質と、導電材と、バインダ（いずれも図示せず）とを含む。

負極活物質は、非水電解液二次電池の負極活物質として従来公知の材料からなる。負極活物質としては、たとえば天然黒鉛を核材とする材料、ソフトカーボン、ハードカーボン、またはチタン酸リチウム等を用いることができる。バインダは、非水電解液二次電池の負極活物質層に含まれる結着剤として従来公知の材料からなり、たとえばＳＢＲ（styrene-butadiene rubber）である。

セパレータ１８０は、正極１６０と負極１７０との間に設けられる。セパレータ１８０は、多孔質ポリオレフィン系樹脂（たとえばポリプロピレン）からなる樹脂層である。

電解液は、有機溶媒と、リチウム塩と、添加剤とを含む。有機溶媒としては、たとえばＤＭＣ（dimethyl carbonate)と、ＥＭＣ（ethyl methyl carbonate)と、ＥＣ（ethylene carbonate)との混合溶媒が用いられる。リチウム塩としては、たとえばＬｉＰＦ_６が用いられる。添加剤としては、たとえばＬｉＢＯＢ（lithium bis(oxalate)borate）またはＬｉ［ＰＦ_２（Ｃ_２Ｏ_４）_２］が用いられる。

図５は、電極体１５０の端部の構成をより詳細に説明するための図である。以下では、負極１７０（負極集電箔１７２および負極活物質層１７４）が、セパレータ１８０を介して正極１６０（正極集電箔１６２および正極活物質層１６４）と対向するように設けられた領域を「対向部」Ａとも称する。一方、負極１７０は設けられているものの、それに対向するように正極１６０が設けられていない領域を「非対向部」Ｂとも称する。

図６は、正極１６０における金属リチウムの溶出メカニズムを模式的に説明するための図である。図６（Ａ）〜図６（Ｄ）において、横軸は、負極１７０の位置ｘを示す。図中左側が対向部Ａであり、図中右側が非対向部Ｂである。縦軸は、上から順に、各位置ｘでの負極活物質内のリチウムイオン量および正極電位Ｖ１を示す。なお、以下では理解を容易にするために、特定のセル１１０の充放電制御について代表的に説明するが、充放電の制御単位は複数のセル１１０を含む電池スタックであってもよいし、蓄電装置１００全体であってもよい。

図６（Ａ）は、セル１１０の初期状態（たとえば製造直後の状態）を表す。初期状態では、対向部Ａと非対向部Ｂとの間でのリチウム（リチウムイオン）の濃度差が大きい。そのため、図６（Ｂ）に示すように、対向部Ａに含まれるリチウムの一部が非対向部Ｂに移動（拡散）する。

セル１１０の放電が行なわれると、非対向部Ｂへ移行したリチウムは残ったままである一方で、対向部Ａに存在するリチウムは、正極１６０へと戻る。リチウムが正極１６０へと戻ることで、図６（Ｃ）に示すように、図６（Ｂ）に示した状態と比べて、正極電位Ｖ１が低下する。これに対し、非対向部Ｂ寄りの対向部Ａの正極電位Ｖ１は、リチウムが戻ってこない分、対向部Ａ内部の正極電位Ｖ１よりも高くなる。

その後、セル１１０の充電が再度行なわれた場合、対向部Ａは、図６（Ａ）に示した状態と同等のリチウムイオン量を有する。非対向部Ｂ寄りの対向部Ａの正極１６０は、図６（Ａ）と同等のリチウムイオンを放出しなければならないため、対向部Ａ内部と比べて、正極電位Ｖ１が高くなる。

負極１７０側へと移動したリチウムイオンの一部は、負極１７０において析出する。より詳細には、たとえば、リチウムイオンの一部が黒鉛の層間において金属リチウムになる。あるいは、金属リチウムにより酸化された電解液の分解物により負極１７０の抵抗が増大し、負極１７０のうちの抵抗が増大していない部分（抵抗増大量が相対的に小さい部分）に電流が集中する。その結果、負極１７０において金属リチウムの析出が進み、セル１１０が劣化する。

上述のメカニズムに従って正極１６０から金属リチウムが溶出することで、図６（Ｃ）および図６（Ｄ）に示すように、非対向部Ｂの正極電位Ｖ１が、対向部Ａの正極電位Ｖ１とは異なる局所的な変化を起こし得る。しかし、たとえば特許文献１のように電圧センサによる検出値を用いる構成では、このような局所的な電位変化を検出することはできない。

そこで、本実施の形態においては、電圧センサ１０１によるセル１１０の電圧検出値（電圧Ｖｂ）を用いて対向部ＡのＳＯＣを算出し、対向部ＡのＳＯＣから非対向部ＢのＳＯＣを算出し、非対向部ＢのＳＯＣから正極電位Ｖ１の変化量ΔＶ１（非対向部にリチウムが存在することによる電位変化量）を算出する。そして、正極電位Ｖ１を算出し、正極電位Ｖ１がしきい値電位Ｖｔｈ以上である場合には、蓄電装置１００を放電させることにより正極電位Ｖ１を低下させる。これにより、正極１６０からの金属リチウムの溶出を抑制し、それにより負極１７０への金属リチウムの析出を抑制することで、セル１１０の劣化を防止する。以下、この放電制御について詳細に説明する。

＜放電制御フロー＞
図７は、本実施の形態における蓄電装置１００の放電制御を説明するためのフローチャートである。このフローチャートは、たとえば所定の演算周期毎にメインルーチンから呼び出されて実行される。これらのフローチャートに含まれる各ステップ（「Ｓ」と略す）は、基本的にはＥＣＵ３００によるソフトウェア処理によって実現されるが、その一部または全部がＥＣＵ３００内に作製されたハードウェア（電気回路）によって実現されてもよい。

Ｓ１０において、ＥＣＵ３００は、電圧センサ１０１からセル１１０の電圧Ｖｂを取得する。

Ｓ２０において、ＥＣＵ３００は、Ｓ１０にて取得された電圧Ｖｂからセル１１０における対向部ＡのＳＯＣ（実質的にはセル１１０全体のＳＯＣとほぼ等しい）を算出する。より具体的には、ＥＣＵ３００のメモリ３０２には、セル１１０の電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）とＳＯＣとの関係を示すマップが記憶されている。ＥＣＵ３００は、たとえば蓄電装置１００の充放電が行なわれていないときにセル１１０の電圧Ｖｂを取得し、上記マップを参照することによって、電圧Ｖｂから対向部ＡのＳＯＣを算出する。

Ｓ３０において、ＥＣＵ３００は、Ｓ２０にて算出した対向部ＡのＳＯＣから非対向部ＢのＳＯＣを算出する。非対向部ＢのＳＯＣの算出には、たとえば下記式（１）が用いられる。式（１）では、図７に示す一連の処理が繰り返し実行される場合に、ｎ（ｎは自然数）回目の処理にて算出される非対向部ＢのＳＯＣを「ＳＯＣ＿Ｂ（ｎ）」と表す。

ＳＯＣ＿Ｂ（ｎ＋１）＝ＳＯＣ＿Ｂ（ｎ）＋ｆ（ＳＯＣ＿Ｂ（ｎ）） ・・・（１）
式（１）には、ＳＯＣ＿Ｂ（ｎ）を引数とする関数ｆが含まれる。関数ｆは、各演算周期において対向部Ａと非対向部Ｂとの間での単位時間当たりのリチウムの移動量（リチウムの緩和速度）を表すものである。リチウム量とＳＯＣとの間には対応関係が存在するため、関数ｆは、各演算周期でのＳＯＣの変化量ΔＳＯＣと言うこともできる。たとえば以下で説明するマップＭＰを実験またはシミュレーションにより準備することにより、関数ｆの項（右辺第２項）を算出することができる。

図８は、非対向部ＢのＳＯＣ（ＳＯＣ＿Ｂ）を算出するためのマップＭＰの一例を説明するための図である。図８に示すマップＭＰでは、ｎ回目の処理にて算出される対向部ＡのＳＯＣを「ＳＯＣ＿Ａ（ｎ）」と表している。

図８に示すように、（ｎ＋１）回目の処理にて非対向部ＢのＳＯＣ（ＳＯＣ＿Ｂ（ｎ＋１））を算出する際には、ｎ回目（前回）の処理にて算出された対向部ＡのＳＯＣ（ＳＯＣ＿Ａ（ｎ））および非対向部ＢのＳＯＣ（ＳＯＣ＿Ｂ（ｎ））が用いられる。なお、ＳＯＣ＿Ｂの初期値ＳＯＣ＿Ｂ（０）は、たとえば０％と設定することができる。

ＳＯＣ＿Ａ（ｎ）とＳＯＣ＿Ｂ（ｎ）とが等しい場合には、リチウムの緩和速度（あるいはリチウムの移動量）は０である。ＳＯＣ＿Ａ（ｎ）がＳＯＣ＿Ｂ（ｎ）よりも高い場合には、緩和速度は正になる。つまり、ＳＯＣ＿Ｂ（ｎ＋１）は、ＳＯＣ＿Ｂ（ｎ）よりも増加する。ＳＯＣ＿Ａ（ｎ）とＳＯＣ＿Ｂ（ｎ）との差（絶対値）が大きいほど、ＳＯＣ＿Ｂ（ｎ＋１）の増加量は大きくなる。

一方、ＳＯＣ＿Ａ（ｎ）がＳＯＣ＿Ｂ（ｎ）よりも低い場合には、緩和速度は負になる。つまり、ＳＯＣ＿Ｂ（ｎ＋１）は、ＳＯＣ＿Ｂ（ｎ）よりも減少する。ＳＯＣ＿Ａ（ｎ）とＳＯＣ＿Ｂ（ｎ）との差（絶対値）が大きいほど、ＳＯＣ＿Ｂ（ｎ＋１）の減少量は大きくなる。

緩和速度とＳＯＣの変化量ΔＣとの対応関係を求めておくことにより、マップＭＰと、対向部ＡのＳＯＣ＿Ａ（ｎ）と、非対向部ＢのＳＯＣ＿Ｂ（ｎ）とから、非対向部ＢのＳＯＣ＿Ｂ（ｎ＋１）を算出することができる。なお、リチウムの緩和速度はセル１１０の温度Ｔｂに応じて変化するため、図８に示すような関係を温度Ｔｂの所定範囲毎（たとえば数℃毎）に定めることが望ましい。

図７に戻り、Ｓ４０において、ＥＣＵ３００は、Ｓ３０にて算出した非対向部ＢのＳＯＣから、正極電位Ｖ１（の変化量ΔＶ１）を算出する。より詳細には、非対向部Ｂよりの対向部Ａの正極電位Ｖ１が算出される（図６（Ｃ）および図６（Ｄ）参照）。

図９は、正極電位Ｖ１の算出手法の一例を説明するための図である。図９において、横軸は、非対向部ＢのＳＯＣを示す。縦軸は、ＳＯＣが１００％の場合の正極電位Ｖ１を基準とした正極電位Ｖ１の変化量ΔＶ１を示す。

図９に示すように、非対向部ＢのＳＯＣと、正極電位Ｖ１の変化量ΔＶ１との間には相関関係が存在する。この相関関係は、材料系に応じて異なる（材料の組成および構造に応じて異なる）ので、セル１１０に用いた材料に応じて適切な相関関係を実験により予め求めておくことができる。この相関関係を参照することで、ＳＯＣ＿Ｂ（ｎ＋１）から正極電位Ｖ１の変化量ΔＶ１を算出し、それにより正極電位Ｖ１を算出することができる。

図７に戻り、Ｓ５０において、ＥＣＵ３００は、Ｓ４０にて算出した正極電位Ｖ１が所定のしきい値電位Ｖｔｈ以上であるか否かを判定する。しきい値電位Ｖｔｈは、正極１６０からの金属リチウムの溶出量をどの程度に抑えたいかに応じて適宜定められる電位である。

正極電位Ｖ１がしきい値電位Ｖｔｈ以上である場合（Ｓ５０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ３００は、セル１１０の放電制御を実行する（Ｓ６０）。これにより、正極電位Ｖ１がしきい値電位Ｖｔｈ未満となるため、正極１６０からの金属リチウムの過度の溶出を抑制することができる。

一方、正極電位Ｖ１がしきい値電位Ｖｔｈ未満である場合（Ｓ５０においてＮＯ）には、金属リチウムの溶出を特に考慮しなくてよいとして、ＥＣＵ３００は、Ｓ６０の処理をスキップして処理をメインルーチンへと戻す。

以上のように、本実施の形態によれば、図８に示したマップＭＰを参照することによって非対向部ＢのＳＯＣが算出され、さらに、図９に示した関係より、非対向部ＢのＳＯＣから非対向部Ｂにリチウムが含まれることによる正極電位Ｖ１の変化量ΔＶ１が算出される。このように、非対向部Ｂにリチウムが含まれることによる変化量ΔＶ１を考慮することによって、正極電位Ｖ１を高精度に推定することが可能になる。さらに、そのように高精度に推定された正極電位Ｖ１がしきい値電位Ｖｔｈ以上である場合（図７のＳ５０においてＹＥＳ）には、蓄電装置１００が放電される。これにより、正極電位Ｖ１をしきい値電位Ｖｔｈ未満に維持することができるので、正極１６０からの金属リチウムの溶出、および、それによるセル１１０の劣化を防止することができる。

＜実証実験＞
本実施の形態における放電制御（図７参照）の効果を確認するため、６台の車両を準備し、走行試験を実施した。３台の車両は、本実施の形態における放電制御が実行される車両であり、残り３台の車両は、放電制御が実行されない対照実験のための車両である。走行試験後に蓄電装置を取り出し、セルを解体して解析した。その結果、対照実験のための３台の車両に搭載されたセルでは、いずれも金属リチウムの析出が確認された。これに対し、本実施の形態における放電制御が実行された車両に搭載されたセル１１０においては、金属リチウムは析出しなかった。これにより、本実施の形態における放電制御の有効性が確認されたと言える。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 車両、２ 二次電池システム、１０，２０ モータジェネレータ、３０ 動力分割機構、４０ エンジン、５０ 駆動輪、１００ 蓄電装置、１０１ 電圧センサ、１０２ 電流センサ、１０３ 温度センサ、１１０ セル、１２０ エンドプレート、１３０ 拘束バンド、１４０ バスバー、１５０ 電極体、１６０ 正極、１６２ 正極集電箔、１６４ 正極活物質層、１７０ 負極、１７２ 負極集電箔、１７４ 負極活物質層、１８０ セパレータ、３００ ＥＣＵ、３０１ ＣＰＵ、３０２ メモリ。

Claims (1)

1. リチウムイオンを含む電解液に含浸された電極体を含む二次電池と、
   前記二次電池の電圧を検出する電圧センサと、
   前記電圧センサによる検出値を用いて前記二次電池の充放電を制御する制御装置とを備え、
   前記電極体は、
   負極が正極と対向する領域である対向部と、
   前記負極が前記正極と対向していない領域である非対向部とを含み、
   前記制御装置は、
   前記電圧センサによる検出値を用いて前記対向部のＳＯＣ（State Of Charge）を算出し、
   前記対向部と前記非対向部との間でのリチウムの移動量を示すデータと、前記対向部のＳＯＣとから、前記非対向部のＳＯＣを算出し、
   前記非対向部のＳＯＣから、前記非対向部にリチウムが含まれることによる前記正極の電位変化量を算出し、
   前記電位変化量から算出される前記正極の電位がしきい値以上である場合には、前記二次電池を放電させる、二次電池システム。

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