JP5510553B2 - 電池制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、双極型電池の電池制御装置に関するものである。

集電体の一方の面に正極活物質層が形成され他方の面に負極活物質層が形成された双極型電極を、電解質層を介在させて複数直列に接続してなり、隣り合う一対の集電体間に形成される単電池を複数備える双極型電池が知られている。このような双極型電池において、たとえば、特許文献１では、双極型電極に電圧検出線を設け、該電圧検出線を用いることにより、双極型電池を構成する単電池の容量調整放電を行なう技術が開示されている。

特開２００６−１２７８５７号公報

しかしながら、上記従来技術では、双極型電池を構成する単電池の容量調整放電を行う際に、容量調整放電時における、双極型電池内部の電圧勾配を考慮したものではないため、双極型電池内部において、局所的な電圧上昇が起こり、これにより、双極型電池内部において、上限電圧を超える部分が発生し、双極型電池の劣化が促進してしまうことがあった。

本発明が解決しようとする課題は、双極型電池を構成する単電池の容量調整放電を行なう際に、双極型電池内部における局所的な電圧上昇による、双極型電池の劣化を適切に防止することである。

本発明は、双極型電池を構成する単電池の容量調整放電を行なうことで、双極型電池を構成する単電池間の電圧バラツキまたは容量バラツキを調整する電池制御装置において、双極型電池を構成する全ての単電池のうち、１または２以上の単電池について容量調整放電を行なった場合に、容量調整放電を行なわない残りの単電池の電圧上昇値を演算し、該電圧上昇値の演算結果に基づいて、容量調整放電を行う際における総放電電流値を設定することにより、上記課題を解決する。

本発明によれば、双極型電池を構成する単電池の容量調整放電を行なう際に、容量調整放電を行なわない残りの単電池の電圧上昇値を演算し、該電圧上昇値の演算結果に基づいて、容量調整放電を行う際における総放電電流値を設定するため、容量調整放電を行なわない残りの単電池の電圧が、所定の上限電圧以上となることを防止することができ、これにより、双極型電池の劣化を防止することができる。

図１は、本実施形態に係る双極型電池を示す主要断面図である。 図２は、本実施形態に係る双極型電池１の制御システムの概略構成を示す図である。 図３は、本実施形態に係る双極型電池の一例を示す主要断面図である。 図４は、放電を行なった単電池の、放電開始前、および放電開始後所定時間ごとの電圧の分布を示すグラフである。 図５は、放電を行なった単電池、および放電を行なわない単電池の端子電圧の変化を示すグラフである。 図６は、放電を行なった単電池、および放電を行なわない単電池の放電端子側の電圧の変化を示すグラフである。 図７は、放電を行なった単電池、および放電を行なわない単電池の放電端子と反対側の電圧の変化を示すグラフである。 図８は、本実施形態の電池制御装置１００による、双極型電池１の容量調整放電実行処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

まず、本実施形態に係る双極型電池について、説明する。図１は、本実施形態に係る双極型電池を示す主要断面図である。なお、以下においては、本実施形態に係る双極型電池が、リチウムイオン二次電池である場合を例示して説明するが、二次電池の種類には特に限定されず他の二次電池にも適用することができる。

図１に示すように、本実施形態に係る双極型電池１は、正極活物質層１３２、負極活物質層１３３および集電体１３１を有する双極型電極１３と、セパレータ１４と、第１シール部１５１および第２シール部１５２を含むシール部１５と、これらを外包する上部外装部材１６１および下部外装部材１６２を含む外装部材１６と、を備える。

双極型電極１３は、集電体１３１の一方の主面に正極活物質層１３２が形成され、他方の主面に負極活物質層１３３が形成されてなる。

集電体１３１は、絶縁性高分子に電子伝導性フィラーを充填させた薄膜からなる電子伝導性の層である。本実施形態では、集電体１３１を、絶縁性高分子に電子伝導性フィラーを充填させた薄膜とすることにより、集電体１３１を、集電体１３１の厚み方向における電子伝導性を確保しながら、集電体１３１の面内方向における電子伝導性を低いものとすることができる。これにより、双極型電池１において、積層方向に短絡が発生した場合でも、短絡発生箇所への電流集中を有効に防止することができ、二次電池１の安全性を向上させることができる。

集電体１３１を形成するための電子伝導性フィラーとしては、特に限定されず、適宜選択すればよいが、たとえば、カーボンブラック、金属微粒子、導電性セラミックス等を用いることができる。また、集電体１３１を形成するための絶縁性高分子としては、特に限定されず、適宜選択すればよいが、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンなどの熱可塑性の絶縁性高分子などが挙げられる。

正極活物質層１３２は、正極活物質を含有する。また、正極活物質層１３２は、正極活物質の他、導電助剤やバインダ、電解質を含有していてもよい。正極活物質としては、マンガン酸リチウムＬｉＭｎ_２Ｏ_４、コバルト酸リチウムその他のリチウム−遷移金属複合酸化物などが用いられる。また、導電助剤としては、たとえば、アセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト等が用いられる。さらに、バインダとしては、ポリフッ化ビニリデン、スチレンブタジエンゴム等が用いられる。

電解質としては、電解液の他、ポリマー骨格中に、電解液を保持させたゲル電解質や、可塑剤を含まない全固体高分子電解質などを使用することができる。

電解液は、電解質塩を可塑剤に溶解させたものである。電解質塩としては、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＴａＦ_６、ＬｉＡｌＣｌ_４、Ｌｉ_２Ｂ_１０Ｃｌ_１０等の無機酸陰イオン塩；ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、Ｌｉ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２Ｎ、Ｌｉ（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）_２Ｎ等の有機酸陰イオン塩；などが挙げられる。また、可塑剤としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート等の環状カーボネート類；ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート等の鎖状カーボネート類；テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジブトキシエタン等のエーテル類；γ−ブチロラクトン等のラクトン類；アセトニトリル等のニトリル類；プロピオン酸メチル等のエステル類；ジメチルホルムアミド等のアミド類；酢酸メチル、蟻酸メチル；等が挙げられる。

ゲル電解質を構成するポリマーとしては、たとえば、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン（ＰＶｄＦ−ＨＦＰ）、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）およびそれらの共重合体などが使用できる。

全固体高分子電解質は、上記電解質塩と、イオン伝導性を有する高分子とから構成される。イオン伝導性を有する高分子としては、特に限定されず、従来公知のものを用いることができるが、たとえば、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）や、これらの共重合体などが挙げられる。また、イオン伝導性を有する高分子は、優れた機械的強度を有するものとするために、架橋構造を形成したものであってもよい。

負極活物質層１３３は、負極活物質を含有する。また、負極活物質層１３３は、負極活物質の他、導電助剤やバインダ、電解質を含有していてもよい。負極活物質としては、たとえば、ハードカーボン（難黒鉛化炭素材料）、黒鉛系炭素材料、リチウム−遷移金属複合酸化物などが用いられる。また、導電助剤、バインダおよび電解質としては上述したものを用いることができる。

第１シール部１５１は、集電体１３１の一方の主面に、正極活物質層１３２を取り囲むように配置されている。また第２シール部１５２は、集電体１３１の他方の面であって第１シール部１５１の位置と同じ背面位置に、負極活物質層１３３を取り囲むように配置されている。

これら第１シール部１５１および第２シール部１５２を構成するシール材は、一液硬化性エポキシ樹脂その他の熱硬化型樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレンその他の熱可塑型樹脂などの絶縁性材料から構成されている。第１シール部１５１および第２シール部１５２を構成する材料は、使用環境下において良好なシール効果を発揮するものを電池の用途に応じて適宜選択することが好ましい。

セパレータ１４は、隣接する２つの集電体１３１，１３１の間であって、一方の主面が正極活物質層１３２および第１シール部１５１を覆い、他方の主面が負極活物質層１３３および第２シール部１５２を覆うように配置されている。

セパレータ１４は、正極活物質層１３２と負極活物質層１３３とを区分けする微多孔性膜であり、当該セパレータ１４内には、電解質を含浸させる。このセパレータ１４は、正極活物質層１３２と負極活物質層１３３との直接的な接触を阻止する絶縁体であるが、セパレータ１４に形成された多数の孔の内部に電解質が浸透することで、イオン導電性を発現することとなる。セパレータ１４としては、たとえば、ポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）などのポリオレフィン、セルロース等から構成される微多孔性膜が用いられる。また、セパレータ１４に含浸させる電解質としては、上述したものを用いることができる。なお、電解質として全固体高分子電解質を用いる場合には、全固体高分子電解質をセパレータ１４を構成する微多孔性膜に含浸させた構成の他、微多孔性膜を用いず、全固体高分子電解質からなる膜を用い、これをセパレータ１４として用いたような構成であってもよい。

そして、図１に示すように、複数の双極型電極１３と、セパレータ１４とは交互に積層されて、電極積層体１０を形成している。電極積層体１０においては、複数の双極型電極１３と、セパレータ１４とが交互に積層されることにより、正極活物質層１３２、セパレータ１４および負極活物質層１３３からなる単電池２０（発電要素）を複数直列接続したような構成となっている。なお、図１においては、４枚の双極型電極１３と、３枚のセパレータ１４とを交互に積層してなり、３個の単電池２０が直列接続されたような構成を例示して示しているが、双極型電極１３およびセパレータ１４の積層数およびこれにより形成される単電池２０の数は、図１に示す数に特に限定されず、適宜設定することができる。

また、電極積層体１０は、外部からの衝撃や環境劣化を防止するために、上部外装部材１６１および下部外装部材１６２を含む外装部材１６に収容されている。外装部材１６は、軽量化および熱伝導性の観点から、アルミニウム、ステンレス、ニッケル、銅などの金属（合金を含む）をポリプロピレンフィルム等の絶縁体で被覆した高分子−金属複合ラミネートフィルムなどのシート材からなり、その外周部の一部または全部を熱融着することで形成される。

さらに、電極積層体１０の最外層（最上位および最下位）には、正極端子プレート１１および負極端子プレート１２がそれぞれ配置されている。そして、これら正極端子プレート１１および負極端子プレート１２は、それぞれ外装部材１６の外部に引き出され、電極積層体１０から電流を引き出すための電極タブとして機能する。

また、本実施形態の双極型電池１は、図１に示すように、各双極型電極１３の集電体１３１には、それぞれ、集電体１３１と電気的に接続された放電端子３０が形成されている。放電端子３０は、それぞれ外装部材１６の外部に引き出され、電極積層体１０を構成する各単電池２０の電圧の検出や、各単電池２０の容量調整放電を行なうために用いられる。

図２に、本実施形態に係る双極型電池１の制御システムの概略構成を示す。図２に示すように、双極型電池１の制御システムは、双極型電池１と、電池制御装置１００とから構成される。

電池制御装置１００は、統合コントローラ１１０と、双極型電池１を構成する複数の単電池２０に対応して設けられた複数のセルコントローラ１２０と、を備えている。

各セルコントローラ１２０は、電圧検出センサと、容量調整抵抗とスイッチ素子とからなる容量調整回路とを備えている。そして、各セルコントローラ１２０は、双極型電池１外部に引き出されている放電端子３０と接続されており、これにより、放電端子３０を介して、双極型電池１を構成する各単電池２０の電圧の検出、および容量調整放電を行なうことができるようになっている。なお、双極型電池１は、通常、各種負荷（不図示）や、発電装置（不図示）などに接続されている。

統合コントローラ１１０は、セルコントローラ１２０により検出される各単電池２０の電圧、双極型電池１の充放電電流、双極型電池１の温度などの各種情報を取得する。なお、双極型電池１の充放電電流は、たとえば、双極型電池１の充放電電流を測定するための電流センサ（不図示）により測定することができ、また、双極型電池１の温度は、双極型電池１の温度を測定するための温度センサ（不図示）により測定することができる。そして、統合コントローラ１１０は、これらの情報に基づき、双極型電池１を構成する各単電池２０の電圧バラツキを調整するための容量調整放電の条件を決定し、セルコントローラ１２０を制御することにより、双極型電池１を構成する各単電池２０について、容量調整放電を実行させる。

次に、双極型電池１を構成する各単電池２０について、容量調整放電を行なった際における、電池特性について説明する。

まず、図３に示す３個の単電池２０ａ，２０ｂ，２０ｃを有する双極型電池１について、放電端子３０ｂ，３０ｃ間に放電抵抗を設けることで、３個の単電池２０ａ，２０ｂ，２０ｃのうち、上から２番目（ｚ方向２番目）の単電池２０ｂのみについて、放電を行なった場面について、説明する。なお、図３に示す双極型電池１は、図１と同様の構成を有するものであり、図３中においては、各単電池２０を、それぞれ、単電池２０ａ，２０ｂ，２０ｃとし、各放電端子３０を、放電端子３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄとした。図４に、３個の単電池２０ａ，２０ｂ，２０ｃのうち、単電池２０ｂのみについて、放電を行なった場合における、結果を示す。図４は、放電開始前、および放電開始後所定時間ごとの、放電を行なった単電池（単電池２０ｂ）の電圧の分布を示す図である。なお、図４においては、容量調整放電用の端子である放電端子３０ｂ，３０ｃからの距離ごとの、単電池２０ｂの電圧の分布を示している。

図４に示すように、放電開始前においては、容量調整放電用の端子である放電端子３０ｂ，３０ｃからの距離に関係なく、単電池２０ｂの電圧は一定であるのに対し、放電を開始すると、放電電流を流している放電端子３０ｂ，３０ｃの近傍においては、電圧が低下する一方で、放電端子３０ｂ，３０ｃから遠い部分（たとえば、図３中において、放電端子３０ｂ，３０ｃの突出方向と反対方向に位置する部分）では、電圧の低下はほとんど起こらない結果となる。すなわち、単電池２０ｂ内において、電圧勾配が発生する結果となる。なお、本実施形態において、このような電圧勾配が発生するのは、集電体１３１を構成する材料として、積層方向に短絡が発生した場合における、短絡発生箇所への電流集中を防止するために、面内方向（ｘｙ面内方向）における電子伝導性の低い材料を用いていることによる。このように、放電を行なう単電池２０ｂにおいては、単電池２０ｂ内において、電圧勾配が発生する結果となる。

一方、図５に、放電開始前後における、放電を行なう単電池である単電池２０ｂ、および放電を行なわない単電池である単電池２０ａ，２０ｃの端子電圧（各放電端子３０ａ〜３０ｄを用いて検出される、単電池２０ｂ，２０ａ，２０ｃの端子電圧）の変化を示す。図５に示すように、単電池２０ｂのみについて放電を行なうと、放電を行なった単電池である単電池２０ｂにおいては、放電端子３０ｂ，３０ｃ付近では電圧が低下する一方で、放電を行なっていない単電池２０ａ，２０ｃについては、それぞれ、放電端子３０ａ，３０ｂ付近、放電端子３０ｃ，３０ｄ付近において、電圧が上昇する挙動を示すこととなる。すなわち、放電を行なっていない単電池２０ａ，２０ｃについては、単電池２０ｂが放電することによる、単電池２０ｂの電圧の低下を補うような挙動を示すこととなる。

また、図６、図７に、上記とは異なり、８個の単電池２０を備える双極型電池１について、８個の単電池２０のうち、７個の単電池２０（積層方向４層目に位置する単電池以外の単電池）について、放電端子３０を介して、放電を行なった場合におけるシミュレーション結果を示す。なお、図６は、放電端子３０側における、各単電池２０の電圧の変化を示すグラフであり、図７は、放電端子３０と反対側における、各単電池２０の電圧の変化を示すグラフである。また、図６、図７においては、放電を行なっていない単電池２０の初期電圧（放電前の電圧）をＶａとした。

図６に示すように、放電端子３０側においては、放電を行なった単電池は、時間の経過とともに、電圧が低くなっていく一方で、放電を行なわない単電池は、放電を行なった単電池の電圧低下を補うように、電圧が上昇する結果となった。なお、図６に示す例においては、７個の単電池２０について放電を行なっており、この場合における、放電を行なわない単電池の電圧上昇は約１００ｍＶであり、上述した３個の単電池を有する双極型電池において、１個の単電池について放電を行なった場合と比較して、放電を行なわない単電池の電圧上昇の値が大きくなる結果となった。すなわち、放電を行なわない単電池の電圧上昇は、総放電電流値や放電する単電池の数が大きくなると、大きくなる傾向にある。一方、図７に示すように、放電端子３０と反対側においては、放電を行なっていない単電池の電圧上昇は認められない結果となった。

このように、双極型電池１において、放電端子３０を介して、双極型電池１を構成する各単電池２０のうち、一部の単電池について、容量調整放電を行なうと、容量調整放電を行なった単電池については、単電池内部において、電圧バラツキが発生することとなり、これに伴って、容量調整放電を行なっていない単電池は、電圧バラツキを補うために、電圧上昇が発生してしまうこととなり、結果として、双極型電池内部において、所定の上限電圧を超えてしまう部分が発生してしまう場合がある。

これに対し、図２に示す本実施形態の電池制御装置１００は、容量調整放電時における、このような容量調整放電を行なっていない単電池の電圧上昇を考慮して、双極型電池１の容量調整放電を行なうものである。以下、本実施形態の電池制御装置１００による、双極型電池１の容量調整放電について、図８に示すフローチャートに基づいて、説明する。図８は、本実施形態の電池制御装置１００による、双極型電池１の容量調整放電実行処理を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１では、図２に示す電池制御装置１００の統合コントローラ１１０により、双極型電池１を構成する各単電池２０の電圧の検出が行なわれる。なお、各単電池２０の電圧の検出は、統合コントローラ１１０が、セルコントローラ１２０によって放電端子３０を介して測定された電圧を、セルコントローラ１２０から取得することにより行なわれる。

次いで、ステップＳ２では、統合コントローラ１１０により、ステップＳ１で検出した各単電池２０の電圧に基づき、双極型電池１を構成する各単電池２０の電圧分布の算出が行なわれ、算出した各単電池２０の電圧分布から、各単電池２０の電圧バラツキの算出が行なわれる。そして、統合コントローラ１１０により、算出された電圧バラツキが所定値α_１以上であるか否かの判断が行なわれ、電圧バラツキが所定値α_１以上である場合には、ステップＳ３に進む。一方、電圧バラツキが所定値α_１未満である場合には、ステップＳ１に戻り、各単電池２０の電圧の検出、および電圧バラツキが所定値α_１以上であるか否かの判断が繰り返し行なわれる。

ステップＳ２において、電圧バラツキが所定値α_１以上であると判断された場合には、ステップＳ３に進み、統合コントローラ１１０により、双極型電池１を構成する各単電池２０について、容量調整放電を行なうための条件の設定が行なわれる。すなわち、統合コントローラ１１０は、双極型電池１を構成する各単電池２０のうち、最も電圧の低い単電池（以下、「最低電圧単電池」とする。）の電圧、および各単電池２０の電圧分布に基づいて、容量調整放電を行なう際の総放電電流値Ｉ_ａｌｌを求め、これに基づき、容量調整放電を行なう単電池数（以下、「放電対象単電池数」とする。）、および、容量調整放電を行なう際における単電池ごとの容量調整放電電流値Ｉ_ｃｅｌｌを算出する。

上述したように、双極型電池１を構成する各単電池２０について容量調整放電を行なうと、容量調整放電を行なわない単電池の電圧が上昇してしまうこととなるため、本実施形態では、このような容量調整放電を行なわない単電池の電圧の電圧上昇値を算出し、算出した電圧上昇値に基づいて、総放電電流値Ｉ_ａｌｌ、放電対象単電池数、および、容量調整放電電流値Ｉ_ｃｅｌｌを算出する。具体的には、本実施形態においては、電圧の電圧上昇値を算出する対象として、最低電圧単電池を用い、双極型電池１を構成する各単電池２０について容量調整放電を行なった際における、最低電圧単電池の電圧上昇値を算出し、算出した最低電圧単電池の電圧上昇値が、所定の上限電圧に到達しないような値となるような総放電電流値Ｉ_ａｌｌを求め、これに基づいて、放電対象単電池数、および容量調整放電電流値Ｉ_ｃｅｌｌを設定する。すなわち、容量調整放電を行なわない単電池としての最低電圧単電池の電圧上昇値が、所定の上限電圧に到達しないような値となるように、容量調整放電の条件を設定する。なお、このような電圧上昇値は、たとえば、総放電電流値Ｉ_ａｌｌと、容量調整放電を行なわない単電池の電圧上昇値との関係を示すテーブルを予め記憶しておき、これを用いて算出するような方法を採用することができる。

なお、放電対象単電池数、および容量調整放電電流値Ｉ_ｃｅｌｌを設定する際には、各単電池２０の電圧分布に基づいて、設定してもよい。たとえば、電圧が高い単電池の数が比較的少ない場合には、放電対象単電池数を比較的小さく設定するとともに、容量調整放電電流値Ｉ_ｃｅｌｌを比較的高く設定するような構成としてもよいし、あるいは、電圧が高い単電池の数が比較的多い場合には、放電対象単電池数を比較的大きく設定するとともに、容量調整放電電流値Ｉ_ｃｅｌｌを比較的低く設定するような構成としてもよい。

ステップＳ４では、統合コントローラ１１０により、ステップＳ３で算出した放電対象単電池数、および容量調整放電電流値Ｉ_ｃｅｌｌに基づいて、容量調整放電を開始する処理が行なわれる。具体的には、統合コントローラ１１０は、ステップＳ３で算出した放電対象単電池数、およびステップＳ２で算出した各単電池２０の電圧バラツキに基づいて、双極型電池１を構成する各単電池２０のうち、容量調整放電を行なう単電池を決定する。なお、容量調整放電を行なう単電池を決定する方法としては、たとえば、電圧の高い単電池から順に設定する方法が挙げられる。そして、統合コントローラ１１０により、容量調整放電を行なう単電池に対応するセルコントローラ１２０に、容量調整放電指令とともに、容量調整放電電流値Ｉ_ｃｅｌｌの情報の送信が行なわれることで、容量調整放電が開始される。

次いで、ステップＳ５では、上述したステップＳ１と同様にして、統合コントローラ１１０により、双極型電池１を構成する各単電池２０の電圧の検出が行なわれる。

次いで、ステップＳ６では、統合コントローラ１１０により、ステップＳ５で検出した各単電池２０の電圧に基づき、双極型電池１を構成する各単電池２０の電圧分布の算出が行なわれ、算出した各単電池２０の電圧分布から、各単電池２０の電圧バラツキの算出が行なわれる。そして、統合コントローラ１１０により、算出された電圧バラツキが所定値α_２未満であるか否かの判断が行なわれ、電圧バラツキが所定値α_２未満である場合には、ステップＳ７に進む。一方、電圧バラツキが所定値α_２以上である場合には、ステップＳ５に戻り、電圧バラツキが所定値α_２未満となるまで、容量調整放電を継続する。なお、所定値α_２としては、特に限定されないが、たとえば、各単電池２０の電圧バラツキが充分小さいと判断できるような値に設定すればよく、通常、上述した所定値α_１よりも、小さな値に設定される。

ステップＳ６において、電圧バラツキが所定値α_２未満であると判断された場合には、ステップＳ７に進み、ステップＳ７では、電圧バラツキが所定値α_２未満であり、そのため、各単電池２０の電圧バラツキが充分に小さくなったと判断することができるため、統合コントローラ１１０により、容量調整放電を停止する処理が行なわれる。具体的には、統合コントローラ１１０により、セルコントローラ１２０に、容量調整放電終了指令が送出され、これにより、容量調整放電を停止する処理が行なわれる。

本実施形態においては、双極型電池１を構成する単電池２０について、容量調整放電を行なう際に、集電体１３１の面内方向の電子伝送性に起因する、容量調整放電を行う単電池の電圧勾配の発生、および、容量調整放電を行なわない単電池における電圧上昇を考慮して、双極型電池１を構成する単電池２０の容量調整放電条件を設定するものである。具体的には、本実施形態においては、双極型電池１を構成する単電池２０について、容量調整放電を行なう際に、容量調整放電を行なわない単電池の電圧上昇値を算出し、該電圧上昇値が所定の上限電圧を超えないように、容量調整放電を行なう際の総放電電流値Ｉ_ａｌｌを求め、これに基づき、放電対象単電池数および容量調整放電電流値Ｉ_ｃｅｌｌを設定する。そのため、本実施形態によれば、双極型電池１を構成する単電池２０の全てについて、所定の上限電圧を超えてしまうことを防止し、これにより、双極型電池１の劣化を防止することができる。特に、本実施形態によれば、容量調整放電を行なわない単電池の電圧上昇値を算出することで、容量調整放電を行なわない単電池が所定の上限電圧を超えてしまう可能性が低い場合には、容量調整放電による電圧バラツキの調整速度を上げることができるため、双極型電池１の劣化を防止しながら、双極型電池１の電圧バラツキを早期に解消することができる。

加えて、本実施形態によれば、容量調整放電を行なう際には、容量調整放電を行なわない単電池の電圧上昇値が所定の上限電圧を超えないような、放電対象単電池数を設定することにより、電圧が高い単電池の数が比較的少ない場合において、該電圧が高い単電池の数に併せて、容量調整放電を実行することができるため、双極型電池１の電圧バラツキを早期に解消することができる。また、容量調整放電を行なう際には、容量調整放電を行なわない単電池の電圧上昇値が所定の上限電圧を超えないような、容量調整放電電流値Ｉ_ｃｅｌｌを設定することにより、双極型電池１の劣化を防止しながら、比較的多くの単電池について、容量調整放電を行うことができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

なお、上述した実施形態においては、双極型電池１を構成する各単電池２０の電圧バラツキに基づいて、容量調整放電を行なうか否かの判断、容量調整放電の条件の設定、および、容量調整放電を停止するか否かの判断を行なうような構成を例示したが、各単電池２０の容量バラツキやＳＯＣバラツキを求めて、これら容量バラツキやＳＯＣバラツキに基づいて、容量調整放電を行なうか否かの判断、容量調整放電の条件の設定、および、容量調整放電を停止するか否かの判断を行なうような構成としてもよい。

１…双極型電池
１０…電極積層体
１３…双極型電極
１３１…集電体
１３２…正極活物質層
１３３…負極活物質層
１４…セパレータ
２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ…単電池
３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ…放電端子
１００…電池制御装置
１１０…コントローラ
１２０…セルコントローラ

Claims (3)

1. 集電体の一方の面に正極活物質層が形成され他方の面に負極活物質層が形成された双極型電極を、電解質層を介在させて複数直列に接続してなり、隣り合う一対の前記集電体間に形成される単電池を複数備える双極型電池に対し、前記双極型電池を構成する単電池の容量調整放電を行なうことで、前記双極型電池を構成する単電池間の電圧バラツキまたは容量バラツキを調整する電池制御装置であって、
   前記双極型電池を構成する全ての単電池のうち、１または２以上の単電池について容量調整放電を行なった場合における、容量調整放電を行なわない残りの単電池の電圧上昇値を演算し、該電圧上昇値の演算結果に基づいて、容量調整放電を行う際における総放電電流値を設定することを特徴とする電池制御装置。
2. 請求項１に記載の電池制御装置において、
   前記電圧上昇値の演算結果に基づいて、前記双極型電池を構成する全ての単電池のうち、容量調整放電を行なう単電池の数を設定することを特徴とする電池制御装置。
3. 請求項１または２に記載の電池制御装置において、
   前記電圧上昇値の演算結果に基づいて、容量調整放電を行なう各単電池の放電電流値を設定することを特徴とする電池制御装置。

Images