JP2021044098A - 充電制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】固体電解質を含むリチウムイオン電池を効率良く充電する。【解決手段】ＥＣＵは、限界電流の超過を検出したと判定される場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、前回の計算時点からの金属リチウムの析出量ΔＱｎｅｗを算出するステップ（Ｓ１０２）と、不活性量Ｑａを除いた析出量の総量Ｑｎｅｗを算出するステップ（Ｓ１０４）と、総量Ｑｎｅｗが性能限界を示すしきい値Ｑ（０）を超えると抑制制御を実行するステップ（Ｓ１１０）と、ＩＧオフされると（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、放置時間の計測を開始するステップ（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、ＩＧオンされると（Ｓ１１４にてＹＥＳ）、放置時間を算出するステップ（Ｓ１１６）と、最低気温情報を取得するステップ（Ｓ１１８）と、不活性量Ｑａを算出するステップ（Ｓ１２０）と、不活性量Ｑａを所定の記憶領域に記憶するステップ（Ｓ１２２）とを含む、処理を実行する。【選択図】図２

Description

本開示は、リチウムイオン電池の充電制御に関する。

電気自動車やハイブリッド自動車などの電動車両の電源としてリチウムイオン電池が用いられる場合がある。このリチウムオン電池においては、たとえば、所定の充電電流の大きさを超えたハイレート充電が行なわれる場合に、リチウムイオン電池の負極表面に金属リチウムが析出し、結果として性能低下を引き起こす可能性がある。そのため、負極表面に金属リチウムが析出しないように充電量を制限する技術が公知である。

たとえば、特開２０１２−２４４８８８号公報（特許文献１）には、外部充電時には、走行時に比べ充電電流についての上限電流値を大きくすることにより、走行時において充電量を制限して金属リチウムの析出を抑制しつつ、外部充電時において短時間で充電を完了させる技術が開示されております。

特開２０１２−２４４８８８号公報

ところで、固体電解質を含むリチウムイオン電池においては、金属リチウムが析出しても一定時間放置されることにより一部が不活性化し、充電量の許容量が増加する場合がある。そのため、不活性化した量を考慮して適切な充電量が設定されないと、充電量が不必要に制限されることになる。その結果、リチウムイオン電池を効率良く充電することができず、たとえば、回生時等に生じるエネルギーを効率良く回収できない場合がある。特許文献１には、このような問題について考慮されておらず解決することができない。

本開示は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、固体電解質を含むリチウムイオン電池を効率良く充電する充電制御システムを提供することである。

本開示のある局面に係る充電制御システムは、硫化物を含む固体電解質を用いたリチウムイオン電池を充電可能とする充電装置と、充電装置を制御する制御装置とを備える。制御装置は、リチウムイオン電池が充電される充電期間における、リチウムイオン電池に流れる充電電流の大きさが限界電流を超えることにより生成される金属リチウムの析出量を算出する。制御装置は、リチウムイオン電池の温度と、析出量のうちのリチウムイオン電池の放置によって不活性となる不活性量の所定時間当たりの増加量との予め定められた関係を示す情報を用いてリチウムイオン電池の放置期間における不活性量を算出する。制御装置は、析出量から不活性量を除いた値がしきい値を超える場合、金属リチウムの析出が抑制されるように充電電流を制御する。

このようにすると、金属リチウムの析出量からリチウムイオン電池の放置によって不活性となる不活性量を除いた値がしきい値を超える場合に金属リチウムの析出が抑制されるように充電電流が制御されるので、不活性量を考慮した適切な充電量を設定することができる。そのため、硫化物を含む固体電解質を用いたリチウムイオン電池を効率良く充電することができる。

本開示によると、固体電解質を含むリチウムイオン電池を効率良く充電する充電制御システムを提供することができる。

本実施の形態に係る充電制御システムを搭載した車両の構成の一例を示す図である。 ＥＣＵで実行される制御処理の一例を示すフローチャートである。 組電池の充電時の電流の変化と限界電流の変化との一例を示す図である。 温度と不活性化速度との関係を示す予め定められたマップの一例を示す。 予め定められたマップの設定方法の一例を示すフローチャートである。 金属リチウムの量とＥＳＲ強度との関係を示す検量線の一例を示す図である。

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。

以下では、本開示の実施の形態に係る充電制御システムが車両に搭載される場合を一例として説明する。図１は、本実施の形態に係る充電制御システムを搭載した車両１の構成の一例を示す図である。

本実施の形態において、車両１は、たとえば、電気自動車である。車両１は、モータジェネレータ（ＭＧ：Motor Generator）１０と、動力伝達ギア２０と、駆動輪３０と、電力制御ユニット（ＰＣＵ：Power Control Unit）４０と、システムメインリレー（ＳＭＲ：System Main Relay）５０と、組電池１００と、監視ユニット２００と、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）３００とを備える。

ＭＧ１０は、たとえば三相交流回転電機であって、電動機（モータ）としての機能と発電機（ジェネレータ）としての機能を有する。ＭＧ１０の出力トルクは、減速機および差動装置等を含んで構成された動力伝達ギア２０を介して駆動輪３０に伝達される。

車両１の制動時には、駆動輪３０によりＭＧ１０が駆動され、ＭＧ１０が発電機として動作する。これにより、ＭＧ１０は、車両１の運動エネルギーを電力に変換する回生制動を行なう制動装置としても機能する。ＭＧ１０における回生制動力により生じた回生電力は、組電池１００に蓄えられる。なお、図１ではＭＧが１つだけ設けられる構成が示されるが、ＭＧの数はこれに限定されず、ＭＧを複数（たとえば２つ）設ける構成としてもよい。

ＰＣＵ４０は、ＭＧ１０と組電池１００との間で双方向に電力を変換する電力変換装置である。すなわち、組電池１００を充電可能とする充電装置は、ＰＣＵ４０によって実現される。ＰＣＵ４０は、たとえば、ＥＣＵ３００からの制御信号に基づいて動作するインバータとコンバータ（いずれも図示せず）とを含む。

コンバータは、組電池１００の放電時に、組電池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。インバータは、コンバータから供給された直流電力を交流電力に変換してＭＧ１０を駆動する。

一方、インバータは、組電池１００の充電時に、ＭＧ１０によって発電された交流電力を直流電力に変換してコンバータに供給する。コンバータは、インバータから供給された電圧を組電池１００の充電に適した電圧に降圧して組電池１００に供給する。

また、ＰＣＵ４０は、ＥＣＵ３００からの制御信号に基づいてインバータおよびコンバータの動作を停止することによって充放電を休止する。なお、ＰＣＵ４０は、コンバータを省略した構成であってもよい。

ＳＭＲ５０は、組電池１００とＰＣＵ４０とを結ぶ電力線に電気的に接続されている。ＳＭＲ５０がＥＣＵ３００からの制御信号に応じて閉成されている（すなわち、導通状態である）場合、組電池１００とＰＣＵ４０との間で電力の授受が行なわれ得る。一方、ＳＭＲ５０がＥＣＵ３００からの制御信号に応じて開放されている（すなわち、遮断状態である）場合、組電池１００とＰＣＵ４０との間の電気的な接続が遮断される。

組電池１００は、再充電が可能に構成された直流電源であって、硫化物系固体電解質を用いたリチウムイオン電池である。組電池１００は、たとえば、リチウムイオン電池のセルを蓄電要素として複数個含んで構成される。

監視ユニット２００は、電圧検出部２１０と、電流検出部２２０と、温度検出部２３０とを含む。電圧検出部２１０は、組電池１００の端子間の電圧ＶＢを検出する。電流検出部２２０は、組電池１００に入出力される電流ＩＢを検出する。温度検出部２３０は、組電池１００の温度ＴＢを検出する。各検出部は、その検出結果をＥＣＵ３００に出力する。

ＥＣＵ３００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０１と、メモリ（たとえば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を含む）３０２とを含む。ＥＣＵ３００は、監視ユニット２００から受ける信号、メモリ３０２に記憶されたマップおよびプログラム等の情報に基づいて、車両１が所望の状態となるように各機器を制御する。ＥＣＵ３００が行なう各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。すなわち、充電装置を制御する制御装置は、ＥＣＵ３００によって実現される。

組電池１００の蓄電量は、一般的に、満充電容量に対する、現在の蓄電量を百分率で示した、ＳＯＣ（State Of Charge）によって管理される。ＥＣＵ３００は、電圧検出部２１０、電流検出部２２０、および、温度検出部２３０による検出値に基づいて、組電池１００のＳＯＣを逐次算出する機能を有する。ＳＯＣの算出方法としては、たとえば、電流値積算（クーロンカウント）による手法、または、開回路電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）の推定による手法など、種々の公知の手法を採用できる。

ＥＣＵ３００は、組電池１００の充電電力の上限値を示す充電電力制限値Ｗｉｎと、組電池１００の放電電力の上限値を示す放電電力制限値Ｗｏｕｔとに基づいて、組電池１００の充放電電力を制御するように構成される。ＥＣＵ３００は、組電池１００への充電電力が充電電力の制限値Ｗｉｎを超えないように、組電池１００への充電電力を調整する。また、ＥＣＵ３００は、組電池１００からの放電電力が放電電力の制限値Ｗｏｕｔを超えないように、組電池１００からの放電電力を調整する。これらの調整は、たとえば、ＰＣＵ４０が制御されることにより行なわれる。ＥＣＵ３００は、組電池１００の状態に基づいて充電電力の制限値Ｗｉｎおよび放電電力の制限値Ｗｏｕｔを設定する。

以上のように構成される車両１に搭載されるリチウムイオン電池においては、所定の充電電流の大きさを超えたハイレート充電が行なわれる場合に、リチウムイオン電池の負極表面に金属リチウムが析出し、結果として性能低下を引き起こす可能性がある。そのため、負極表面に金属リチウムが析出しないように充電量を制限することが求められる。

ところで、固体電解質を含むリチウムイオン電池においては、金属リチウムが析出しても一定時間放置されることにより一部が不活性化し、充電量の許容量が増加する場合がある。そのため、不活性化した量を考慮して適切な充電量が設定されないと、充電量が不必要に制限されることになる。その結果、リチウムイオン電池を効率良く充電することができず、たとえば、回生時等に生じるエネルギーを効率良く回収できない場合がある。

そこで、本実施の形態においては、組電池１００が硫化物を含む固体電荷地質を用いたリチウムイオン電池に対してＥＣＵ３００が以下のように動作するものとする。すなわち、ＥＣＵ３００は、組電池１００が充電される充電期間における、組電池１００に流れる充電電流の大きさが限界電流を超えることにより生成される金属リチウムの析出量を算出する。ＥＣＵ３００は、組電池１００の温度と、金属リチウムの析出量のうちのリチウムイオン電池の放置によって不活性となる不活性量の所定時間当たりの増加量との予め定められた関係を示す情報を用いて組電池１００の放置期間における不活性量を算出する。ＥＣＵ３００は、析出量から不活性量を除いた値がしきい値を超える場合、金属リチウムの析出が抑制されるように充電電流を制御する。本実施の形態に係る充電制御システムは、ＰＣＵ４０とＥＣＵ３００とによって実現される。

このようにすると、金属リチウムの析出量から組電池１００の放置によって不活性となる不活性量を除いた値がしきい値を超える場合に金属リチウムの析出が抑制されるように充電電流が制御されるので、不活性量を考慮した適切な充電量を設定することができる。そのため、硫化物を含む固体電解質を用いた組電池１００を効率良く充電することができる。

以下、図２を参照して、ＥＣＵ３００で実行される制御処理の一例について説明する。図２は、ＥＣＵ３００で実行される制御処理の一例を示すフローチャートである。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、ＥＣＵ３００は、限界電流Ｉｌｉｍの超過を検出したか否かを判定する。限界電流Ｉｌｉｍは、金属リチウムが析出する充電電流のしきい値を示す。ＥＣＵ３００は、たとえば、組電池１００の充電中に（電流ＩＢが充電側の符号であって）、電流ＩＢの大きさが限界電流Ｉｌｉｍよりも大きくなる場合に限界電流Ｉｌｉｍの超過を検出したと判定する。ＥＣＵ３００は、たとえば、組電池１００の電流履歴と、温度履歴と、ＳＯＣの変化履歴とを用いて限界電流を設定する。限界電流の設定方法については公知の技術を用いればよくその詳細な説明は行なわない。

図３は、組電池１００の充電時の電流ＩＢの変化と限界電流Ｉｌｉｍの変化との一例を示す図である。図３の縦軸は、電流を示す。図３の横軸は、時間を示す。図３のＬＮ１は、電流ＩＢの変化を示す。図３のＬＮ２は、限界電流Ｉｌｉｍの変化を示す。

図３のＬＮ１に示すように、たとえば、時間ａの時点に組電池１００の電流が充電側の値に変化し、時間が経過するともに増減変動しつつその大きさが徐々に増加していくように変化する場合を想定する。

限界電流Ｉｌｉｍは、電流がゼロである場合には、初期値Ｉｌｉｍ（０）が維持されるが時間ａの時点に組電池１００の電流が充電側の値に変化すると、限界電流の大きさは減少する。そして、組電池１００の充電が継続する時間が長くなるほど、限界電流の大きさは、減少していく。

時間ｂから時間ｃまでの期間において、電流ＩＢが限界電流Ｉｌｉｍ（ｂ）よりも下回り、電流ＩＢの大きさが限界電流Ｉｌｉｍ（ｂ）の大きさを超過する場合に、ＥＣＵ３００において、限界電流Ｉｌｉｍの超過を検出したと判定される。

そして、時間ｃにおいて、電流ＩＢが限界電流Ｉｌｉｍ（ｃ）よりも上回り、電流ＩＢの大きさが限界電流Ｉｌｉｍ（ｃ）の大きさ以下になる場合に、ＥＣＵ３００において、限界電流Ｉｌｉｍの超過が検出されないと判定される。

限界電流の超過を検出したと判定される場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。

Ｓ１０２にて、ＥＣＵ３００は、金属リチウムの析出量ΔＱｎｅｗを算出する。ＥＣＵ３００は、たとえば、電流ＩＢと限界電流Ｉｌｉｍとの差分の大きさとサンプル時間Δｔとを乗算することによってサンプル時間Δｔが経過するまでの間（すなわち、前回の計算時点から今回の計算時点までの間）の金属リチウムの析出量ΔＱｎｅｗを算出する。

Ｓ１０４にて、ＥＣＵ３００は、前回の計算における析出量の総量ＱｏｌｄにΔＱｎｅｗを加算するとともに不活性量Ｑａを減算して今回の計算における析出量の総量Ｑｎｅｗを算出する。ＥＣＵ３００は、たとえば、メモリ３０２の所定の領域に記憶される前回の計算における析出量の総量Ｑｏｌｄを示す値を読み出して総量Ｑｏｌｄを取得する。さらに、ＥＣＵ３００は、たとえば、メモリ３０２の所定の領域に記憶される不活性量Ｑａを示す値を読出して不活性量Ｑａを取得する。ＥＣＵ３００は、総量Ｑｎｅｗを算出した後に、総量Ｑｏｌｄの値に代えて総量Ｑｎｅｗの値をメモリ３０２の所定の領域に記憶させる。

Ｓ１０６にて、ＥＣＵ３００は、総量Ｑｎｅｗが性能限界を示すしきい値Ｑ（０）よりも小さいか否かを判定する。しきい値Ｑ（０）は、たとえば、実験等によって適合される予め定められた値であってもよい。総量Ｑｎｅｗがしきい値Ｑ（０）よりも小さいと判定される場合（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、処理はＳ１０８に移される。

Ｓ１０８にて、ＥＣＵ３００は、ＩＧオフされたか否かを判定する。ＥＣＵ３００は、たとえば、車両１のシステムの起動中に、起動ボタン（図示せず）等の車両１のシステムの起動状態を操作するための操作部材が操作された場合に、ＩＧオフされたと判定してもよいし、あるいは、ＳＭＲ５０がオフ状態になるときにＩＧオフされたと判定してもよい。ＩＧオフされたと判定される場合（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、処理はＳ１１２に移される。一方、総量Ｑｎｅｗがしきい値Ｑ（０）以上であると判定される場合（Ｓ１０６にてＮＯ）、処理はＳ１１０に移される。

Ｓ１１０にて、ＥＣＵ３００は、金属リチウムの析出を抑制する制御（以下、抑制制御と記載する）を実行する。

具体的には、ＥＣＵ３００は、たとえば、上述の充電電力制限値Ｗｉｎの大きさを金属リチウムの析出が抑制される値になるまで低下させる。ＥＣＵ３００は、たとえば、電流ＩＢの大きさが限界電流Ｉｌｉｍ以下となるまで上述の充電電力制限値Ｗｉｎの大きさを低下させるようにしてもよい。その後処理はＳ１０８に移される。

Ｓ１１２にて、ＥＣＵ３００は、ＩＧオフされたと判定された時点からの放置時間の計測を開始する。ＥＣＵ３００は、たとえば、内蔵された図示しないタイマーによってＩＧオフされたと判定された時点からの放置時間を測定する。

Ｓ１１４にて、ＥＣＵ３００は、ＩＧオンされたか否かを判定する。ＥＣＵ３００は、たとえば、車両１のシステムの停止中に、上述の操作部材が操作された場合にＩＧオンされたと判定してもよいし、あるいは、ＳＭＲ５０がオン状態になるときにＩＧオンされたと判定してもよい。ＩＧオンされたと判定される場合（Ｓ１１４にてＹＥＳ）、処理はＳ１１６に移される。

Ｓ１１６にて、ＥＣＵ３００は、放置時間を算出する。ＥＣＵ３００は、たとえば、タイマーによって測定された時間を放置時間として算出してもよいし、あるいは、ＥＣＵ３００は、ＩＧオフの時点における時刻と、その後のＩＧオンの時点における時刻とから放置時間を算出してもよい。

Ｓ１１８にて、ＥＣＵ３００は、最低気温情報を取得する。最低気温情報は、放置期間において変化する組電池１００の温度のうちの最小の温度についての情報を含む。ＥＣＵ３００は、たとえば、放置期間において変化する気温のうちの最小の温度を最低気温情報として取得してもよい。そのため、ＥＣＵ３００は、たとえば、車両１の外部のサーバから最低気温情報を取得してもよいし、放置期間中において図示しない気温センサによって取得された温度履歴のうちの最小の温度を最低気温情報として取得してもよいし、放置期間中において温度検出部２３０によって取得された温度履歴のうちの最小の温度を最低気温情報として取得してもよい。

Ｓ１２０にて、ＥＣＵ３００は、放置期間における金属リチウムの析出量の不活性量Ｑａを算出する。ＥＣＵ３００は、たとえば、放置時間と最低気温情報と予め定められたマップとを用いて不活性量Ｑａを算出する。

予め定められたマップは、たとえば、温度と析出した金属リチウムの不活性化速度との関係を示すマップを含む。不活性化速度とは、不活性量の所定時間当たり（たとえば、単位時間当たり）の増加量を示す。図４は、温度と不活性化速度との関係を示す予め定められたマップの一例を示す。図４の縦軸は、不活性化速度を示す。図４の横軸は、温度を示す。

図４に示すように、温度と不活性化速度との関係は、温度が高くなるほど不活性化速度が増加し、温度が低くなるほど不活性化速度が減少する傾向を示し、２次曲線の単調増加部分に近似した傾向を示している。このような関係は、たとえば、実験等に適合して設定される。予め定められたマップの設定方法については、後述する。

ＥＣＵ３００は、たとえば、予め定められたマップと最低気温情報とを用いて不活性化速度を算出する。ＥＣＵ３００は、算出された不活性化速度と放置時間とを用いて不活性量Ｑａを算出する。ＥＣＵ３００は、たとえば、最低気温情報から温度Ｔ（０）を取得した場合には、図４の予め定められたマップから取得した温度Ｔ（０）に対応する不活性化速度Ｖ（０）を特定する。ＥＣＵ３００は、たとえば、取得した不活性化速度Ｖ（０）と放置時間とを乗算することによって不活性量Ｑａを算出する。なお、不活性量Ｑａの初期値はゼロである。また、放置期間が複数回ある場合には、積算値が不活性量Ｑａとして算出される。

Ｓ１２２にて、ＥＣＵ３００は、算出された不活性量をメモリ３０２の所定の領域に記憶させる。なお、限界電流の超過が検出されないと判定される場合（Ｓ１００にてＮＯ）、処理はＳ１０８に移される。さらに、ＩＧオフされないと判定される場合（Ｓ１０８にてＮＯ）、処理はＳ１００に戻される。さらに、ＩＧオンされないと判定される場合（Ｓ１１４にてＮＯ）、処理はＳ１１４に戻される。

次に、図５を用いて不活性化速度を算出するための予め定められたマップの設定方法について説明する。図５は、予め定められたマップの設定方法の一例を示すフローチャートである。

Ｓ２００にて、金属リチウムの量とＥＳＲ（Electron Spin Resonance）強度（吸収強度）との関係を示す検量線が取得される。ＥＳＲ強度とは、ある磁場を作用させたときのリチウム金属由来のピークの強度幅を示す。

図６は、金属リチウムの量とＥＳＲ強度との関係を示す検量線の一例を示す図である。図６の縦軸は、ＥＳＲ強度を示す。図６の横軸は、金属リチウムの量を示す。図６に示すように金属リチウムの量とＥＳＲ強度との関係は、金属リチウムの量が多くなるほどＥＳＲ強度が増加し、金属リチウムの量が少なくなるほどＥＳＲ強度が減少する傾向を示し、金属リチウムの量の増加に対してＥＳＲ強度が指数関数的に増加する傾向を示している。これらの検量線は、たとえば、実験等によって適合され予め作成される。

Ｓ２０２にて、硫化物を含む固体電解質を用いたリチウムイオン電池のセルにリチウムを析出させる。たとえば、セルの性能限界に相当する析出量の金属リチウムが析出される。

Ｓ２０４にて、析出した金属リチウムのＥＳＲ強度（第１ＥＳＲ強度）が測定される。ＥＳＲ強度は、たとえば、ＥＳＲ測定装置を用いて測定される。測定方法としては公知の技術が用いられればよくその詳細な説明は行なわない。

Ｓ２０６にて、セルが予め定められた温度で保存される。たとえば、セルは予め定められた放置時間が経過するまで保存される。

Ｓ２０８にて、放置時間が経過した後のセルに析出した金属リチウムのＥＳＲ強度（第２ＥＳＲ強度）が測定される。

Ｓ２１０にて、第１ＥＳＲ強度に対応する金属リチウムの量と第２ＥＳＲ強度に対応する金属リチウムの量とが検量線から特定される。そして、その差分から予め定められた放置時間における不活性量が算出される。予め定められた放置時間における不活性量から単位時間当たりの不活性量が算出され、予め定められた温度における不活性化速度として設定される。

たとえば、１０℃毎に温度を変化させつつ、Ｓ２００からＳ２１０の処理を繰り返すことによって各温度に対応した不活性化速度を算出することによって、図４に示されるような予め定められたマップが設定される。

以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る充電制御システムの制御装置であるＥＣＵ３００の動作について説明する。

たとえば、組電池１００の充電中において、充電電流の大きさが限界電流Ｉｌｉｍを超える場合には、限界電流Ｉｌｉｍの超過を検出したと判定され（Ｓ１００にてＹＥＳ）、前回の計算時点からの金属リチウムの析出量ΔＱｎｅｗが算出される（Ｓ１０２）。そして、前回の計算における析出量の総量ＱｏｌｄにΔＱｎｅｗが加算されるとともに、不活性量Ｑａが減算されることによって今回の析出量の総量Ｑｎｅｗが算出される（Ｓ１０４）。

算出された総量Ｑｎｅｗが性能限界を示すしきい値Ｑ（０）以上である場合には（Ｓ１０６にてＮＯ）、抑制制御が実行される（Ｓ１１０）。この場合、充電電力制限値Ｗｉｎの大きさが金属リチウムの析出が抑制される値になるまで低下させられる。その結果、金属リチウムの析出が抑制されるように充電電流が制御される。一方、算出された総量Ｑｎｅｗが性能限界を示すしきい値Ｑ（０）よりも小さい場合には（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、ＩＧオフされたか否かが判定される（Ｓ１０８）。

ＩＧオフされていないと判定される場合には（Ｓ１０８にてＮＯ）、再度、限界電流の超過を検出したか否かが判定される（Ｓ１００）。一方、ＩＧオフされたと判定される場合には（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、放置時間の計測が開始される（Ｓ１１２）。

放置時間中において、組電池１００の各セルの負極においては析出した金属リチウムは、硫黄と反応するなどしてその一部が不活性化することとなる。そして、ＩＧオンされたと判定された場合に（Ｓ１１４にてＹＥＳ）、放置時間が算出されるとともに（Ｓ１１６）、最低気温情報が取得される（Ｓ１１８）。そして、取得された最低気温情報と予め定められたマップとから不活性化速度が算出され、算出された不活性化速度と放置時間とを用いて放置時間における不活性量Ｑａが算出される（Ｓ１２０）。算出された不活性量Ｑａは、所定の記憶領域に記憶される（Ｓ１２２）。

以上のようにして、本実施の形態に係る充電制御システムによると、金属リチウムの析出量から組電池１００の放置によって不活性となる不活性量を除いた値がしきい値を超える場合に金属リチウムの析出が抑制されるように充電電流が制御されるので、不活性量を考慮した適切な充電量を設定することができる。そのため、硫化物を含む固体電解質を用いた組電池１００を効率良く充電することができる。したがって、固体電解質を含むリチウムイオン電池を効率良く充電する充電制御システムを提供することができる。

以下、変形例について記載する。

上述の実施の形態では、車両１として電気自動車を一例の構成として説明したが、特に電気自動車に限定されるものではなく、たとえば、ＭＧ１０に加えてエンジンを駆動源あるいは発電源として搭載されるハイブリッド車両であってもよい。

さらに上述の実施の形態では、車両１は、組電池１００とＭＧ１０との間で電力の授受が可能な構成を有するものとして説明したが、たとえば、車両１は、上述の構成に加えて、車両１の外部の充電スタンドから供給される電力を用いて組電池１００の充電が可能な構成を有していてもよい。

さらに上述の実施の形態では、放置時間の間に最低温度が一定（すなわち、不活性化速度が一定）である場合を想定して不活性量を算出する場合を一例として説明したが、たとえば、所定時間（たとえば、サンプル時間）毎に温度と予め定められたマップとから不活性化速度を算出し、所定時間における不活性量を算出し、積算することによって温度変化に応じた不活性量を算出してもよい。このようにすると、放置期間における不活性量を精度高く算出することができるため、総量に応じた充電電流の制御を精度高く実施することができる。

さらに上述の実施の形態では、ＩＧオフからＩＧオンまでの時間を放置時間とするものとして説明したが、組電池１００の充電が停止される期間であればよく、特にＩＧオフからＩＧオンまでの時間に限定されるものではない。たとえば、ＩＧオフからＩＧオンまでの時間に加えて、ＩＧオン中に電流ＩＢがゼロとなる期間を放置時間としてもよいし、あるいは、車両１がハイブリッド車両であって、エンジンが発電源として搭載される場合には、ＩＧオン中にエンジンがオフされてからオンされるまでの期間を放置時間としてもよい。

なお、上記した変形例は、その全部または一部を適宜組み合わせて実施してもよい。

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、２０ 動力伝達ギア、３０ 駆動輪、４０ ＰＣＵ、５０ ＳＭＲ、１００ 組電池、２００ 監視ユニット、２１０ 電圧検出部、２２０ 電流検出部、２３０ 温度検出部、３００ ＥＣＵ、３０１ ＣＰＵ、３０２ メモリ。

Claims (1)

1. 硫化物を含む固体電解質を用いたリチウムイオン電池を充電可能とする充電装置と、
   前記充電装置を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記リチウムイオン電池が充電される充電期間における、前記リチウムイオン電池に流れる充電電流の大きさが限界電流を超えることにより生成される金属リチウムの析出量を算出し、
   前記リチウムイオン電池の温度と、前記析出量のうちの前記リチウムイオン電池の放置によって不活性となる不活性量の所定時間当たりの増加量との予め定められた関係を示す情報を用いて前記リチウムイオン電池の放置期間における前記不活性量を算出し、
   前記析出量から前記不活性量を除いた値がしきい値を超える場合、前記金属リチウムの析出が抑制されるように前記充電電流を制御する、充電制御システム。

Images