JP2019021515A - 電池システム及び電池システムを搭載した車両 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電池システム5は、全固体電池10と、全固体電池の電圧を検出する電圧検出装置65と、全固体電池から流れた電流を検出する電流検出装置66と、全固体電池を制御する制御装置50と、を備える。負極活物質層はリチウム金属から成る。制御装置は、検出された電流を所定の算出期間に亘って積算した積算値に基づいて充電率の変化量を第1推定値として算出し、算出期間において検出された電圧に基づいて、充電率の変化量を第2推定値として算出し、第1推定値と第2推定値との差が予め定められた基準値以上であるときには全固体電池に異常が生じていると判定する。
【選択図】図8
Description
図1は、第一実施形態に係る車両のパワートレーン構成を概略的に示すブロック図である。図1に示したように、車両1は、全固体電池10を有する電池システム5と、インバータ20と、モータジェネレータ30と、車輪40と、電子制御ユニット(ECU)50とを備える。
図2は、全固体電池10を制御する制御装置として機能する電池制御用ECU51の機能ブロック図である。図2に示したように、電池制御用ECU51は、充電率算出部55と、電圧算出部56と、異常診断部57とを備える。
OCV=CCV+ΔV …(1)
ΔV=Ib・Rs+ΔV1+ΔV2+ΔV3 …(2)
1/C(I−V/R)=dV/dt …(3)
次に、図4を参照して、全固体電池10の構成について説明する。図4は、全固体電池10を構成する各電池素子の概略的な断面図である。全固体電池10は、図4に示したように形成された電池素子を少なくとも一つ有する。
図5は、全固体電池10から放電を行う前後における各セルの概略的な断面図である。図5の(a)は放電が行われる前のセルの状態を示しており、図5の(b)及び(c)は放電が行われた後のセルの状態を示している。図5(a)に示した状態では、負極活物質層14の厚みはD1となっている。
図6は、全固体電池10におけるSOCとOCVとの相関関係を示す図である。全固体電池10では、SOCとOCVとは一定の相関関係を有することが知られている。具体的には、図6に示したように、SOCが大きくなると、これに伴ってOCVも大きくなる。このようなSOCとOCVとの相関関係は、全固体電池10の温度の関わらずにほぼ一定である。以下では、図6に示したようなSOCとOCVとの関係を基準相関関係と称する。
このように、全固体電池10にイオンパス切れが発生した場合には、SOCとOCV推定値との相関関係が、全固体電池10にイオンパス切れが発生していないときの基準相関関係から大きくずれることになる。したがって、このような場合には、実際のSOCの変化量と、OCV推定値に基づいて基準相関関係を用いて算出されたSOCの変化量とは互いから大きくずれることになる。そこで、本実施形態では、実際のSOCの変化量と、OCV推定値に基づいて基準相関関係を用いて算出されたSOCの変化量との差が予め定められた基準値以上であるときには、全固体電池10にはイオンパス切れの異常が生じていると判定することにしている。以下では、斯かる異常診断手法について説明する。
一つ目の手法では、充電率算出部55によってSOCの変化量が算出される(以下、このように算出されたSOCの変化量を「第1変化量推定値ΔSOC1」ともいう)。すなわち、一つ目の手法では、電流センサ66によって検出された電流Ibが上記所定期間に亘って積算され、この積算値に基づいてSOCの変化量が算出される。電流Ibの積算値は全固体電池10から流れた電荷量に等しく、またこの電荷量はSOCの変化量に比例することから、一つ目の手法によれば、実際のSOCの変化量を比較的正確に算出することができる。
図10及び図11を参照して、本実施形態に係る全固体電池10の異常診断における具体的な制御について説明する。図10は、SOCの初期値SOCinを算出する初期値算出制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。図示した制御ルーチンは電池制御用ECU51により一定の時間間隔で実行される。
次に、図12〜図14を参照して、第二実施形態に係る車両について説明する。第二実施形態に係る車両の構成及び制御は基本的に第一実施形態に係る車両の構成及び制御と同様である。以下では、第一実施形態とは異なる部分を中心に説明する。
図13及び図14を参照して、第二実施形態に係る全固体電池10の異常診断における具体的な制御について説明する。
次に、図15及び図16を参照して、第三実施形態に係る車両について説明する。第三実施形態に係る車両の構成及び制御は基本的に第一実施形態及び第二実施形態に係る車両の構成及び制御と同様である。以下では、第一実施形態及び第二実施形態とは異なる部分を中心に説明する。
Qfull=ΣI/ΔSOC×100 …(4)
次に、図17を参照して、第四実施形態に係る車両について説明する。第四実施形態に係る車両の構成及び制御は基本的に第一実施形態から第三実施形態に係る車両の構成及び制御と同様である。以下では、第一実施形態から第三実施形態とは異なる部分を中心に説明する。
20 インバータ
30 モータジェネレータ
40 車輪
50 ECU
51 電池制御用ECU
55 充電率算出部
56 電圧算出部
57 異常診断部
Claims (9)
- 正極集電体層、正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層、及び負極集電体層がこの順に積層された電池素子を少なくとも一つ有する全固体電池と、
前記全固体電池の電圧を検出する電圧検出装置と、
前記全固体電池から流れた電流を検出する電流検出装置と、
前記全固体電池を制御する制御装置と、を備え、
前記負極活物質層はリチウム金属から成り、
前記制御装置は、前記全固体電池の充電容量に応じて変化する充電パラメータの所定の算出期間における変化量をパラメータ変化量とすると、前記電流検出装置によって検出された電流を前記算出期間に亘って積算した積算値に基づいて前記パラメータ変化量を第1推定値として算出し、前記算出期間において前記電圧検出装置によって検出された電圧に基づいて前記パラメータ変化量を第2推定値として算出し、前記第1推定値と前記第2推定値との差が予め定められた基準値以上であるときには前記全固体電池に異常が生じていると判定する、電池システム。 - 正極集電体層、正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層、及び負極集電体層がこの順に積層された電池素子を少なくとも一つ有する全固体電池と、
前記全固体電池の電圧を検出する電圧検出装置と、
前記全固体電池から流れた電流を検出する電流検出装置と、
前記全固体電池を制御する制御装置と、を備え、
前記負極活物質層はリチウム金属から成り、
前記制御装置は、前記電流検出装置によって検出された電流を所定の算出期間に亘って積算した積算値に基づいて、前記全固体電池の充電容量に応じて変化する充電パラメータの前記算出期間経過時の値を第1推定値として算出し、前記算出期間において前記電圧検出装置によって検出された電圧に基づいて、前記充電パラメータの前記算出期間経過時の値を第2推定値として算出し、前記第1推定値と前記第2推定値との差が予め定められた基準値以上であるときには前記全固体電池に異常が生じていると判定する、電池システム。 - 前記制御装置は、前記全固体電池にイオンパス切れが生じていないときの前記全固体電池の充電率と該全固体電池の開回路電圧との関係である基準相関関係を用いて、前記第1推定値及び前記第2推定値のいずれか一方を算出し、前記基準相関関係を用いずに前記第1推定値及び前記第2推定値のうちの他方を算出する、請求項1又は2に記載の電池システム。
- 前記制御装置は、前記全固体電池の劣化度合いに合わせて前記基準相関関係を更新する、請求項3に記載の電池システム。
- 前記充電パラメータは前記全固体電池の充電率である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の電池システム。
- 前記充電パラメータは前記全固体電池の開回路電圧である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の電池システム。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の電池システムを搭載した車両であって、
車両を駆動するためのモータを備え、
前記全固体電池は前記モータに接続されており、
前記算出期間の始期は、当該車両のイグニッションスイッチがオンにされており且つ前記モータによって当該車両が駆動されていない時期である、車両。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の電池システムを搭載した車両であって、
当該車両の各構成要素を制御する車両制御装置を備え、
前記車両制御装置は、前記全固体電池に異常が生じていると判定されたときには、異常が生じていないと判定されたときに比べて、前記全固体電池の出力が制限されるように前記構成要素を制御する、車両。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の電池システムを搭載した車両であって、
当該車両の各構成要素を制御する車両制御装置を備え、
前記車両制御装置は、前記全固体電池に異常が生じていると判定されたときには、該全固体電池に充電を行うように前記構成要素を制御する、車両。
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