JP2022020404A - リチウムイオン二次電池の劣化判定方法及びリチウムイオン二次電池の劣化判定装置 - Google Patents
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Abstract
Description
上記課題を解決するリチウムイオン二次電池の劣化判定方法において、前記走行期間後の前記リチウムイオン二次電池について前記特定充電前のSOCを取得する工程と、今回の前記特定充電に要した充電量を取得する工程と、を備え、前記残存容量を測定する工程は、前記特定充電前のSOC及び前記充電量に基づく推定により行われることが好ましい。
上記課題を解決するリチウムイオン二次電池の劣化判定方法は、前記前回の特定充電容量及び前記走行期間が前記車両に保持されることが好ましい。
図1に示すように、リチウムイオン二次電池1は、図示しない電解質とともに、その正極3、負極4、及びセパレータ5が内側に封入されたセル10を構成要素とする。そして、例えば、車載電源等、その用途に応じて、このようなセル10を複数組み合わせてパッケージ化する構成が一般的となっている。
次に、上記のように車両20に搭載されたリチウムイオン二次電池1の劣化判定方法について説明する。
図2に示すように、本実施形態においては、充電器60の制御装置70が、その走行期間取得部70a、前回特定充電容量取得部70b、使用電気量取得部70c、残存容量測定部70d、自己放電容量演算部70e、負極副反応電流演算部70f、負極被膜量推定部70g、リチウム析出耐性演算部70h、及び劣化状態判定部70iとして機能する。
(1)上記構成によれば、リチウムイオン二次電池1の正極3及び負極4に生ずる劣化現象を切り分けて、その負極4に形成される被膜量X_neの推定により、劣化状態の指標となるリチウム析出耐性Zが演算される。更に、例えば、判定対象となるリチウムイオン二次電池1の型式に合わせて、その被膜量X_neに応じたリチウム析出耐性Zを演算することができる。そして、これにより、精度よく、そのリチウムイオン二次電池1の劣化状態を判定することができる。また、充電器60を用いて車両20のリチウムイオン二次電池1を満充電する際、容易に取得又は測定することのできる走行期間t_run、前回の満充電容量Qrun_b、使用電気量Quse、及び残存容量Qrcを用いて、その自己放電容量Qsd及び負極副反応電流I_neを演算し、負極4の被膜量X_neを推定することができる。そして、これにより、簡素な構成にて、容易に、そのリチウムイオン二次電池1の劣化判定を行うことができる。
上記構成によれば、走行期間t_runの前後で、車両20に接続された充電器60が異なっている場合でも、そのリチウムイオン二次電池1の劣化判定を行うことができる。そして、これにより、充電箇所を自在に選択することが可能になることで、その利便性の向上を図ることができる。
・上記実施形態では、車両20は、所謂プラグインハイブリッド車両としての構成を有することとしたが、エンジンを有しない電気自動車に搭載されたリチウムイオン二次電池1の劣化判定に適用してもよい。
4…負極
20…車両
60…充電器
80…劣化判定装置
Qrun_b…前回の満充電容量(前回の特定充電容量)
Quse…使用電気量
Qrc…残存容量
Qsd…自己放電容量
t_run…走行期間
I_ne…負極副反応電流
X_ne…被膜量
Z…リチウム析出耐性
Claims (9)
- 充電器を用いて車両のリチウムイオン二次電池を予め定められた特定の電圧に対応する特定充電容量まで充電する特定充電を行った前回の特定充電時から次に前記充電器を用いて前記特定充電を行う今回の特定充電時までの経過時間を前記車両の走行期間として、
前記走行期間を取得する工程と、
前記走行期間前の前記リチウムイオン二次電池について測定された前回の特定充電容量を取得する工程と、
前記走行期間中に使用された前記リチウムイオン二次電池の使用電気量を取得する工程と、
前記走行期間後の前記リチウムイオン二次電池について前記特定充電前の残存容量を測定する工程と、
前記前回の特定充電容量から前記残存容量及び前記使用電気量を減ずることにより前記走行期間における前記リチウムイオン二次電池の自己放電容量を測定する工程と、
前記自己放電容量を前記走行期間で除することにより、前記走行期間中に前記リチウムイオン二次電池の負極側で消費された負極副反応電流を演算する工程と、
前記負極副反応電流に基づいて、前記負極に形成された被膜量を推定する工程と、
前記被膜量に基づいて、被膜の形成により前記負極に生じたリチウムの析出に対する劣化耐性の大きさを前記リチウムイオン二次電池のリチウム析出耐性として演算する工程と、
前記リチウム析出耐性に基づいて前記リチウムイオン二次電池の劣化状態を判定する工程と、を備えるリチウムイオン二次電池の劣化判定方法。 - 前記被膜量が多いほど、より小さな値を有した前記リチウム析出耐性を演算するとともに、
前記リチウム析出耐性が所定の劣化判定閾値以上である場合に、前記リチウムイオン二次電池の継続利用が可能であると判定する
請求項1に記載のリチウムイオン二次電池の劣化判定方法。 - 前記被膜量と前記リチウム析出耐性との関係を示すリチウム析出情報を予め記憶装置に登録する工程を備え、
前記被膜量を前記リチウム析出情報に参照することにより前記リチウム析出耐性を演算する請求項1又は請求項2に記載のリチウムイオン二次電池の劣化判定方法。 - 前記残存容量を測定する工程は、前記走行期間後の前記リチウムイオン二次電池を完全放電することにより行われる
請求項1~請求項3の何れか一項に記載のリチウムイオン二次電池の劣化判定方法。 - 前記走行期間後の前記リチウムイオン二次電池について前記特定充電前のSOCを取得する工程と、
今回の前記特定充電に要した充電量を取得する工程と、を備え、
前記残存容量を測定する工程は、前記特定充電前のSOC及び前記充電量に基づく推定により行われる
請求項1~請求項3の何れか一項に記載のリチウムイオン二次電池の劣化判定方法。 - 前記前回の特定充電容量及び前記走行期間が前記車両に保持される
請求項1~請求項5の何れか一項に記載のリチウムイオン二次電池の劣化判定方法。 - 前記リチウムイオン二次電池について、前記走行期間中の温度及びSOCを取得する工程と、
前記走行期間中の温度及びSOCに基づいて、前記負極副反応電流の値を補正する工程と、を備える
請求項1~請求項6の何れか一項に記載のリチウムイオン二次電池の劣化判定方法。 - 前記リチウムイオン二次電池の抵抗を測定することにより該抵抗に基づいて前記リチウムイオン二次電池の劣化状態を判定する工程、及び前記リチウムイオン二次電池の満充電容量を測定することにより該満充電容量に基づいて前記リチウムイオン二次電池の劣化状態を判定する工程の少なくとも何れかを備える
請求項1~請求項7の何れか一項に記載のリチウムイオン二次電池の劣化判定方法。 - 充電器を用いて車両のリチウムイオン二次電池を予め定められた特定の電圧に対応する特定充電容量まで充電する特定充電を行った前回の特定充電時から次に前記充電器を用いて前記特定充電を行う今回の特定充電時までの経過時間を前記車両の走行期間として、
前記走行期間を取得する走行期間取得部と、
前記走行期間前の前記リチウムイオン二次電池について測定された前回の特定充電容量を取得する前回特定充電容量取得部と、
前記走行期間中に使用された前記リチウムイオン二次電池の使用電気量を取得する使用電気量取得部と、
前記走行期間後の前記リチウムイオン二次電池について前記特定充電前の残存容量を測定する残存容量測定部と、
前記前回の特定充電容量から前記残存容量及び前記使用電気量を減ずることにより前記走行期間における前記リチウムイオン二次電池の自己放電容量を演算する自己放電容量演算部と、
前記自己放電容量を前記走行期間で除することにより、前記走行期間中に前記リチウムイオン二次電池の負極側で消費された負極副反応電流を演算する負極副反応電流演算部と、
前記負極副反応電流に基づいて、前記負極に形成された被膜量を推定する被膜量推定部と、
前記被膜量に基づいて、被膜の形成により前記負極に生じたリチウムの析出に対する劣化耐性の大きさを前記リチウムイオン二次電池のリチウム析出耐性として演算するリチウム析出耐性演算部と、
前記リチウム析出耐性に基づいて前記リチウムイオン二次電池の劣化状態を判定する劣化状態判定部と、を備えるリチウムイオン二次電池の劣化判定装置。
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