JP6363529B2 - Battery control device - Google Patents
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Description
リチウムイオン二次電池を制御する電池制御装置であって、充放電に伴い発生する熱流束に基づいてリチウムイオン二次電池の状態を推定する。 A battery control device that controls a lithium ion secondary battery, and estimates a state of the lithium ion secondary battery based on a heat flux generated by charging and discharging.
例えば、特許文献1に記載されている構成のように、電池表面の熱流を検出し、その熱流の検出値に基づいて、電池の状態を検出するものが知られている。この装置は、電池の劣化に起因する熱流束の変化を測定し、電池寿命を予測するものである。 For example, as in the configuration described in Patent Document 1, there is known a device that detects the heat flow on the surface of the battery and detects the state of the battery based on the detected value of the heat flow. This device measures changes in heat flux due to battery deterioration and predicts battery life.
リチウムイオン二次電池において、ハイレート放電又はハイレート充電の一方を繰り返し実施し、放電過多状態又は充電過多状態となると、電極におけるリチウムイオン濃度に偏りが生じることを発明者らは発見した。ここで、ハイレート放電とは、通常放電と比較して、リチウムイオン二次電池に流れる電流を増加させて放電を実施することであり、ハイレート充電とは、通常充電と比較して、リチウムイオン二次電池に流れる電流を増加させて充電を実施することである。 The inventors have discovered that in a lithium ion secondary battery, when one of high rate discharge or high rate charge is repeatedly performed and an excessive discharge state or an excessive charge state occurs, the lithium ion concentration in the electrode is biased. Here, the high rate discharge is to perform discharge by increasing the current flowing in the lithium ion secondary battery compared to the normal discharge, and the high rate charge is lithium ion secondary compared to the normal charge. Charging is performed by increasing the current flowing through the secondary battery.
リチウムイオン濃度に偏りが生じることで、正極から負極に達するリチウムイオンが減少し、リチウムイオン二次電池の出力電圧が低下することが懸念される。このリチウムイオン濃度の偏りは、一時的なものであり、上記特許文献の電池劣化とは異なるものである。 There is a concern that when the concentration of lithium ions is biased, lithium ions reaching the negative electrode from the positive electrode decrease, and the output voltage of the lithium ion secondary battery decreases. This bias of the lithium ion concentration is temporary and is different from the battery deterioration of the above-mentioned patent document.
本発明は、リチウムイオン二次電池において放電過多状態又は充電過多状態に伴い生じるリチウムイオン濃度分布を推定することを主たる目的とする。 The main object of the present invention is to estimate a lithium ion concentration distribution generated in an excessive discharge state or an excessive charge state in a lithium ion secondary battery.
本発明は、積層された電極(16,17)を含むリチウムイオン二次電池(10,C1〜C8)の電池制御装置(41)であって、前記リチウムイオン二次電池には、前記リチウムイオン二次電池から前記リチウムイオン二次電池の外部に向かう熱流束を検出する複数の熱流束センサ(S1〜S3,SA〜SD)が、前記電極の積層方向に平行な前記リチウムイオン二次電池の2面のうち少なくとも1面を覆うように設けられ、前記複数の熱流束センサの検出値に基づいて、前記リチウムイオン二次電池の発熱分布を算出し、その算出結果に基づいて、前記電極におけるリチウムイオン濃度分布を推定する推定手段(40)を備えることを特徴とする。 The present invention provides a battery control device (41) for a lithium ion secondary battery (10, C1 to C8) including stacked electrodes (16, 17), wherein the lithium ion secondary battery includes the lithium ion secondary battery. A plurality of heat flux sensors (S1 to S3, SA to SD) for detecting a heat flux from the secondary battery to the outside of the lithium ion secondary battery are provided in the lithium ion secondary battery parallel to the stacking direction of the electrodes. The heat generation distribution of the lithium ion secondary battery is calculated based on detection values of the plurality of heat flux sensors, and is provided so as to cover at least one of the two surfaces. An estimation means (40) for estimating the lithium ion concentration distribution is provided.
リチウムイオン二次電池の電極において、リチウムイオン濃度が低い箇所では、リチウムイオン濃度が高い箇所に比べて、抵抗値が大きくなる。正極と負極との間には電圧が一様に印加されるため、抵抗値が小さい箇所は、抵抗値が大きい箇所に比べて、大きな電流が流れる。このため、リチウムイオン濃度が高い箇所は、リチウムイオン濃度が低い箇所に比べて、発熱量が大きくなる。発熱量が大きい箇所ほど、リチウムイオン電池からリチウムイオン電池の外部に向かう熱流束は大きくなる。そこで、熱流束センサの検出値に基づいて、リチウムイオン二次電池における発熱分布を算出し、その算出結果に基づいて、リチウムイオン濃度分布を推定することが可能になる。 In the electrode of the lithium ion secondary battery, the resistance value is higher at a location where the lithium ion concentration is low than at a location where the lithium ion concentration is high. Since a voltage is uniformly applied between the positive electrode and the negative electrode, a large current flows in a portion having a small resistance value compared to a portion having a large resistance value. For this reason, the calorific value becomes large in the location where the lithium ion concentration is high compared to the location where the lithium ion concentration is low. The heat flux from the lithium ion battery toward the outside of the lithium ion battery increases as the heat generation amount increases. Therefore, it is possible to calculate the heat generation distribution in the lithium ion secondary battery based on the detection value of the heat flux sensor, and to estimate the lithium ion concentration distribution based on the calculation result.
(第1実施形態)
図1にラミネート型リチウムイオン二次電池としての二次電池10の構造を示す。電極体11及び電解液12がラミネートフィルム13に封止され、電極体11に接続されている正極端子14及び負極端子15がラミネートフィルム13から突出する構造となっている。正極端子14は矩形板状の二次電池10の所定辺に設けられており、その所定辺に対向する一辺に負極端子15は設けられている。ラミネートフィルム13は、例えば、アルミニウムを芯材とし、ポリプロピレンなどの樹脂が積層されて構成されている。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a structure of a
図2に電極体11の構造を示す。電極体11は、正極集電箔16、セパレータ18、負極集電箔17の順に繰り返し積層されて構成されている。正極集電箔16は、集電箔(例えば、アルミニウム箔)の表面に正極活性物質であるリチウムイオン化合物が保持されることで構成されている。負極集電箔17は、集電箔の表面に負極活性物質であるカーボンが保持されることで構成されている。正極集電箔16及び正極活物質と、負極集電箔17及び負極活物質とは「電極」の具体例である。正極端子14は、全ての正極集電箔16と電気的に接続されており、負極端子15は、全ての負極集電箔17と電気的に接続されている。
FIG. 2 shows the structure of the
充電時には、正極集電箔16の正極活性物質からリチウムイオンが放出され、電解液12を介して、負極集電箔17の負極活性物質にそのリチウムイオンが取り込まれる。放電時には、負極集電箔17の負極活性物質からリチウムイオンが放出され、電解液12を介して、正極集電箔16の正極活性物質にそのリチウムイオンが取り込まれる。セパレータ18は、正極集電箔16と負極集電箔17との接触による短絡を防止するとともに、リチウムイオンを透過させる。
At the time of charging, lithium ions are released from the positive electrode active material of the positive electrode
ここで、充放電を実施すると、電極(正極活物質及び負極活物質)の一方から他方へリチウムイオンが移動する。リチウムイオンを放出することで、電極は収縮し、リチウムイオンを吸蔵することで、電極は膨脹する。充放電が繰り返し実施されることで、電極内において、電極の中心を中心としたリチウムイオン濃度の偏りが生じる。リチウムイオン濃度に偏りが生じることで、放電時において、負極(負極活物質)から正極(正極活物質)に達するリチウムイオンが減少し、二次電池の出力電圧が低下することが懸念される。 Here, when charge and discharge are performed, lithium ions move from one of the electrodes (positive electrode active material and negative electrode active material) to the other. By releasing lithium ions, the electrode contracts, and by absorbing lithium ions, the electrode expands. By repeatedly performing charging and discharging, a deviation in lithium ion concentration around the center of the electrode occurs in the electrode. Due to the bias in the lithium ion concentration, there is a concern that during discharge, lithium ions reaching the positive electrode (positive electrode active material) from the negative electrode (negative electrode active material) will decrease, and the output voltage of the secondary battery will decrease.
リチウムイオン濃度の偏りは、主として、ハイレート放電又はハイレート充電の一方を繰り返し実施することで生じることを、本願の発明者らは発見した。ここで、ハイレート放電とは、通常放電と比較して、二次電池10に流れる電流を所定値まで増加させて(例えば10倍の電流値で)放電を実施することであり、ハイレート充電とは、通常充電と比較して、二次電池10に流れる電流を所定値まで増加させて(例えば10倍の電流値で)充電を実施することである。ハイレート放電と通常充電とを繰り返し実施することでリチウムイオン濃度に偏りが生じた状態を放電過多状態と呼び、ハイレート充電と通常放電とを繰り返し実施することでリチウムイオン濃度に偏りが生じた状態を充電過多状態と呼ぶ。
The inventors of the present application have found that the deviation of the lithium ion concentration is mainly caused by repeatedly performing either high rate discharge or high rate charge. Here, the high-rate discharge is to increase the current flowing through the
充電過多状態におけるリチウムイオン濃度の偏りは、ハイレート放電を実施することで解消され、放電過多状態におけるリチウムイオン濃度の偏りは、ハイレート充電を実施することで解消される。 The bias of the lithium ion concentration in the overcharged state is eliminated by performing high-rate discharge, and the bias of the lithium ion concentration in the overcharged state is eliminated by performing high-rate charging.
本願の発明者らは、リチウムイオン濃度と、二次電池の出力電圧との関係性を検証するために、二次電池内のリチウムイオン濃度を高くしたものと、低くしたものとを製作した。そして、リチウムイオン濃度が高い二次電池と、リチウムイオン濃度が低い二次電池とにおいて、放電を実施した。 In order to verify the relationship between the lithium ion concentration and the output voltage of the secondary battery, the inventors of the present application manufactured a lithium ion concentration in the secondary battery that was increased and a lithium ion concentration that was decreased. And discharge was implemented in the secondary battery with a high lithium ion density | concentration, and the secondary battery with a low lithium ion density | concentration.
図3に、リチウムイオン濃度が高い二次電池における放電時の電圧変化(実線)、及び、リチウムイオン濃度が低い二次電池における放電時の電圧変化(破線)を示す。放電時には、ハイレート放電を実施している。 FIG. 3 shows a voltage change during discharge (solid line) in a secondary battery having a high lithium ion concentration and a voltage change (broken line) during discharge in a secondary battery having a low lithium ion concentration. At the time of discharge, high rate discharge is performed.
リチウムイオン濃度が高い二次電池において放電を実施した場合、負極(負極集電箔17)から正極(正極集電箔16)に到達するリチウムイオンは尽きることがなく、二次電池の出力電圧の低下量は小さい。一方、リチウムイオン濃度が低い二次電池において放電を実施した場合、負極から正極に到達するリチウムイオンが徐々に減少する。このため、長時間放電を実施すると、二次電池の出力電圧が急激に低下する。二次電池の出力電圧の低下は、ハイレート放電時に顕著となる。 When discharging is performed in a secondary battery having a high lithium ion concentration, lithium ions that reach the positive electrode (positive electrode current collector foil 16) from the negative electrode (negative electrode current collector foil 16) do not run out, and the output voltage of the secondary battery The amount of decline is small. On the other hand, when discharging is performed in a secondary battery having a low lithium ion concentration, lithium ions reaching the positive electrode from the negative electrode gradually decrease. For this reason, when discharging is performed for a long time, the output voltage of the secondary battery rapidly decreases. The decrease in the output voltage of the secondary battery becomes significant during high rate discharge.
二次電池10の実使用環境において、電極内の全域においてリチウムイオン濃度の低下は生じないため、図3に示すほどの大きな出力電圧の低下は生じないと考えられる。しかしながら、電極におけるリチウムイオン濃度の偏りが大きくなることで、二次電池の出力電圧が低下することが懸念される。
In the actual usage environment of the
ここで、電極において、リチウムイオン濃度が低い部分では、リチウムイオンが供給されにくいため、その部分での内部抵抗が大きくなる。正極と負極との間には全ての部分でほぼ等しい電圧が印加されているため、内部抵抗が小さい部分では大きな電流が流れ、内部抵抗が大きい部分では小さい電流が流れることになる。大きな電流が流れた部分での発熱量は大きくなり、小さな電流が流れた部分での発熱量は小さくなる。このため、二次電池における発熱分布を検出することで、リチウムイオン濃度分布を取得することが可能になる。 Here, in the part where the lithium ion concentration is low in the electrode, lithium ions are difficult to be supplied, so that the internal resistance at that part becomes large. Since almost the same voltage is applied between the positive electrode and the negative electrode in all portions, a large current flows in a portion where the internal resistance is small, and a small current flows in a portion where the internal resistance is large. The amount of heat generated at a portion where a large current flows increases, and the amount of heat generated at a portion where a small current flows decreases. For this reason, it is possible to acquire the lithium ion concentration distribution by detecting the heat generation distribution in the secondary battery.
本願の発明者らは、図4に示す構成を用いて、上述した発熱分布の検出に基づく、リチウムイオン濃度分布の取得の有効性を検証した。 The inventors of the present application have verified the effectiveness of acquiring the lithium ion concentration distribution based on the above-described detection of the heat generation distribution using the configuration shown in FIG.
図4に示す構成では、二次電池10の両面にそれぞれ面圧調整用のゴム板32が設けられている。そして、二次電池10において生じ、外部に向かう熱流束を検出可能なように熱流束検出手段としての熱流束センサS1,S2,S3が、二次電池10とゴム板32とに挟み込まれるように設けられている。さらに、両ゴム板32を挟み込むように拘束部材31がそれぞれ設けられている。その拘束部材31は、両ゴム板32、二次電池10及び熱流束センサSに圧力が加えられるように、ボルト33によって締め付けられている。
In the configuration shown in FIG. 4,
ここで、板状の二次電池10の両面(電極の積層方向に垂直な面)の一方を、長手方向(正極端子14に対する負極端子15の方向)に三等分し、その三等分された領域A1,A2,A3のそれぞれに熱流束センサS1,S2,S3を設ける構成とした。
Here, one of both surfaces (surface perpendicular to the electrode stacking direction) of the plate-like
熱流束センサS1,S2,S3は、それぞれが重ならないように、かつ、3つの熱流束センサS1,S2,S3によって、二次電池10の一面を覆うように設けられている。熱流束センサS1,S2,S3は互いに同一の面積を有する。熱流束センサS1は、二次電池10の正極端子14の周囲の領域A1に設けられ、熱流束センサS2は、二次電池10の中央の領域A2に設けられ、熱流束センサS3は、二次電池10の負極端子15の周囲の領域A3に設けられている。つまり、熱流束センサS1,S3は、二次電池10の端部の熱流束を検出し、熱流束センサS2は、二次電池10の中央部の熱流束を検出する。
The heat flux sensors S1, S2, and S3 are provided so as not to overlap each other and cover one surface of the
さらに、熱流束センサS1,S2,S3が出力する電圧値をそれぞれ検出する電圧センサ37,38,39が設けられている。熱流束センサS1,S2,S3が出力する電圧値は、熱流束センサS1,S2,S3の両面の温度差に基づく値である。電池制御部40は、電圧センサ37,38,39から取得される電圧値に基づいて、熱流束センサS1,S2,S3の検出値を取得する。そして、その検出値に基づいて、二次電池10の発熱分布を算出する。ここで、電池制御部40、及び、熱流束センサS1〜S3によって電池制御装置41を構成する。
Furthermore,
また、二次電池10の両端子14,15に負荷34が接続されており、二次電池10から負荷34に対して電流が流れるようになっている。その電流が流れる経路上に電流検出手段としての電流センサ35が設けられている。また、両端子14,15の間の電圧(二次電池10の端子間電圧)が検出可能なように電圧検出手段としての電圧センサ36が設けられている。これら、電流センサ35及び電圧センサ36の検出値は電池制御部40によって取得される。電池制御部40は、電流センサ35及び電圧センサ36の検出値に基づいて、二次電池10の充放電制御を実施する。さらに、電池制御部40は、充電過多状態において、ハイレート放電を実施することでリチウムイオン濃度の偏りを解消し、放電過多状態において、ハイレート充電を実施することでリチウムイオン濃度の偏りをする。
In addition, a
図5に充電過多状態におけるリチウムイオン濃度分布、内部抵抗分布、及び、電流分布を示す。ここで、横軸は、二次電池10の長手方向(正極端子14に対する負極端子15の方向)における位置を表す。
FIG. 5 shows the lithium ion concentration distribution, internal resistance distribution, and current distribution in the overcharged state. Here, the horizontal axis represents the position in the longitudinal direction of the secondary battery 10 (the direction of the
図5(a)に示すように、二次電池10の端部(領域A1,A3)において、リチウムイオン濃度が低くなり、二次電池10の中央部(領域A2)において、リチウムイオン濃度が高くなっている。これにより、図5(b)に示すように、二次電池10の端部において、内部抵抗が大きくなり、二次電池10の中央部において、内部抵抗が小さくなっている。その結果、図5(c)に示すように、二次電池10の端部において、電流が小さくなり、二次電池10の中央部において、電流が大きくなっている。
As shown in FIG. 5 (a), the lithium ion concentration is low at the ends (regions A1, A3) of the
図6に通常状態及び充電過多状態において、充電を実施した場合の各領域A1,A2,A3における発熱量の変化と、領域A1及び領域A2における発熱量の偏差|ΔQ|の変化とを示す。 FIG. 6 shows a change in the amount of heat generated in each of the regions A1, A2, and A3 and a change in the amount of deviation | ΔQ | in the regions A1 and A2 when charging is performed in the normal state and the overcharged state.
図6(a),(c)に示すように、領域A1,A3では、ハイレート充電を継続した場合、充電過多状態(実線)において、通常状態(破線)に比べて、発熱量が小さくなる。一方、図6(b)に示すように、領域A2では、ハイレート充電を継続した場合、充電過多状態(実線)において、通常状態(破線)に比べて、発熱量が大きくなる。 As shown in FIGS. 6A and 6C, in regions A1 and A3, when high-rate charging is continued, the amount of heat generated is smaller in the overcharged state (solid line) than in the normal state (broken line). On the other hand, as shown in FIG. 6B, in the region A2, when high rate charging is continued, the amount of heat generation is larger in the overcharged state (solid line) than in the normal state (broken line).
このため、図6(d)に示すように、ハイレート充電を継続すると、領域A1における発熱量と領域A2における発熱量との偏差|ΔQ|が大きくなり、閾値Thを超える。そして、発熱量偏差|ΔQ|が閾値Thを超えたことに基づいて、リチウムイオンの濃度の偏りが生じていることを判定できる。 For this reason, as shown in FIG. 6D, when the high rate charging is continued, the deviation | ΔQ | between the heat generation amount in the region A1 and the heat generation amount in the region A2 increases and exceeds the threshold Th. Based on the fact that the calorific value deviation | ΔQ | exceeds the threshold Th, it can be determined that the concentration of lithium ions is uneven.
図7に放電過多状態におけるリチウムイオン濃度分布、内部抵抗分布、及び、電流分布を示す。ここで、横軸は、二次電池10の長手方向(正極端子14に対する負極端子15の方向)における位置を表す。
FIG. 7 shows a lithium ion concentration distribution, an internal resistance distribution, and a current distribution in an excessive discharge state. Here, the horizontal axis represents the position in the longitudinal direction of the secondary battery 10 (the direction of the
図7(a)に示すように、二次電池10の端部(領域A1,A3)において、リチウムイオン濃度が高くなり、二次電池10の中央部(領域A2)において、リチウムイオン濃度が低くなっている。これにより、図5(b)に示すように、二次電池10の端部において、内部抵抗が小さくなり、二次電池10の中央部において、内部抵抗が大きくなっている。その結果、図5(c)に示すように、二次電池10の端部において、電流が大きくなり、二次電池10の中央部において、電流が小さくなっている。
As shown in FIG. 7A, the lithium ion concentration is high at the end portions (regions A1 and A3) of the
図8に通常状態及び放電過多状態において、放電を実施した場合の各領域A1,A2,A3における発熱量の変化と、領域A1及び領域A2における発熱量の偏差|ΔQ|の変化とを示す。 FIG. 8 shows a change in the amount of heat generated in each of the regions A1, A2, and A3 and a change in the deviation | ΔQ | in the amount of generated heat in the regions A1 and A2 when discharging is performed in the normal state and the excessive discharge state.
図8(a),(c)に示すように、領域A1,A3では、ハイレート放電を継続した場合、放電過多状態(実線)において、通常状態(破線)に比べて、発熱量が大きくなる。一方、図8(b)に示すように、領域A2では、ハイレート放電を継続した場合、放電過多状態(実線)において、通常状態(破線)に比べて、発熱量が小さくなる。 As shown in FIGS. 8A and 8C, in the regions A1 and A3, when the high rate discharge is continued, the amount of heat generation is larger in the excessive discharge state (solid line) than in the normal state (broken line). On the other hand, as shown in FIG. 8B, in the region A2, when the high rate discharge is continued, the amount of heat generation is smaller in the excessive discharge state (solid line) than in the normal state (broken line).
このため、図8(d)に示すように、ハイレート放電を継続すると、領域A1における発熱量と領域A2における発熱量との偏差|ΔQ|が大きくなり、閾値Thを超える。そして、発熱量の偏差|ΔQ|が閾値Thを超えたことに基づいて、リチウムイオンの濃度の偏りが生じていることを判定できる。 For this reason, as shown in FIG. 8D, when the high rate discharge is continued, the deviation | ΔQ | between the heat generation amount in the region A1 and the heat generation amount in the region A2 increases and exceeds the threshold Th. Then, based on the fact that the deviation | ΔQ | of the calorific value exceeds the threshold Th, it can be determined that the concentration of lithium ions is uneven.
図9に複数の二次電池10(電池セルC1〜C8)を備える組電池20の構成に対し、本実施形態のリチウムイオン濃度分布の推定法を用いた場合の具体例を示す。組電池20は、8個の電池セルC1〜C8を備えており、各電池セルC1〜C8は、各電池セルC1〜C8が備えている電極の積層方向と同じ方向に積層されている。また、電極の積層方向において、組電池20の両端面が拘束部材21によって挟み込まれることで、組電池20は拘束されている。なお、各電池セルC1〜C8は直列接続されている。
FIG. 9 shows a specific example in the case of using the method for estimating the lithium ion concentration distribution of the present embodiment for the configuration of the assembled
さらに、2つの電池セルごとに、電池セルにおいて発生した熱が伝導される1枚の熱伝導板が設けられている。具体的には、電池セルC1,C2の間に熱伝導板BA、電池セルC3,C4の間に熱伝導板BB、電池セルC5,C6の間に熱伝導板BC、電池セルC7,C8の間に熱伝導板BDがそれぞれ設けられている。 In addition, for each of the two battery cells, a single heat conduction plate through which heat generated in the battery cells is conducted is provided. Specifically, the heat conduction plate BA between the battery cells C1 and C2, the heat conduction plate BB between the battery cells C3 and C4, the heat conduction plate BC and the battery cells C7 and C8 between the battery cells C5 and C6. A heat conduction plate BD is provided between each of them.
熱伝導板BA〜BDは、隣接する電池セルC1〜C8の一面を覆うように設けられている。また、熱伝導板BA〜BDは、冷却器22と接続されている。熱伝導板BA〜BDは、隣接する2つの電池セルから吸熱を行い、冷却器22にその熱を放熱することで、その2つの電池セルを冷却する。例えば、熱伝導板BAは、隣接する電池セルC1,C2から吸熱を行う。つまり、電池セルC1〜C8において充放電が行われることで電池セルC1〜C8に生じる熱は、電池セルC1〜C8から熱伝導板BA〜BDを介して冷却器22に流れることになる。冷却器22は、組電池20のケースに設けられている冷却フィンである。なお、熱交換装置としての冷却器22は、水冷ジャケットなどでもよい。
The heat conductive plates BA to BD are provided so as to cover one surface of the adjacent battery cells C1 to C8. Further, the heat conductive plates BA to BD are connected to the cooler 22. The heat conductive plates BA to BD absorb heat from the two adjacent battery cells and dissipate the heat to the cooler 22 to cool the two battery cells. For example, the heat conducting plate BA absorbs heat from the adjacent battery cells C1 and C2. That is, heat generated in the battery cells C1 to C8 by charging and discharging in the battery cells C1 to C8 flows from the battery cells C1 to C8 to the cooler 22 via the heat conduction plates BA to BD. The cooler 22 is a cooling fin provided in the case of the assembled
上述したとおり、電池セルC1〜C8において発生した熱は、熱伝導板BA〜BDを介して冷却器22に伝達される。そこで、電池セルC1,C3,C6,C8と、熱伝導板BA〜BDとの間で挟み込まれるように熱流束センサSA1〜SA3,SB1〜SB3,SC1〜SC3,SD1〜SD3を設けている。熱流束センサSA1〜SA3,SB1〜SB3,SC1〜SC3,SD1〜SD3は、電池セルC1,C3,C6,C8と接するとともに、電池セルC1,C3,C6,C8の電極と対向するように設けられている。熱流束センサSA1〜SA3,SB1〜SB3,SC1〜SC3,SD1〜SD3は、それぞれ図4の熱流束センサS1〜S3と同様に配置されている。以下、説明の簡略化のために、熱流束センサSA1〜SA3をまとめて、熱流束センサ群SAと呼び、熱流束センサSB1〜SB3,SC1〜SC3,SD1〜SD3も同様に、それぞれ熱流束センサ群SB,SC,SDと呼ぶ。 As described above, the heat generated in the battery cells C1 to C8 is transmitted to the cooler 22 via the heat conductive plates BA to BD. Therefore, heat flux sensors SA1 to SA3, SB1 to SB3, SC1 to SC3, SD1 to SD3 are provided so as to be sandwiched between the battery cells C1, C3, C6 and C8 and the heat conducting plates BA to BD. The heat flux sensors SA1 to SA3, SB1 to SB3, SC1 to SC3, SD1 to SD3 are provided so as to be in contact with the battery cells C1, C3, C6, and C8 and to face the electrodes of the battery cells C1, C3, C6, and C8. It has been. The heat flux sensors SA1 to SA3, SB1 to SB3, SC1 to SC3, SD1 to SD3 are arranged in the same manner as the heat flux sensors S1 to S3 of FIG. Hereinafter, for simplification of description, the heat flux sensors SA1 to SA3 are collectively referred to as a heat flux sensor group SA, and the heat flux sensors SB1 to SB3, SC1 to SC3, and SD1 to SD3 are similarly respectively heat flux sensors. Called groups SB, SC, SD.
熱流束センサ群SA〜SDの検出値を取得することで、電池セルC1,C3,C6,C8のリチウムイオン濃度分布をそれぞれ算出することが可能になる。また、熱流束センサ群SA〜SDは、それぞれ電池セルC1,C3,C6,C8の一面を覆うように設けられている。具体的には、熱流束センサSA1〜SA3は、電池セルC1と熱伝導板BAとの間に挟み込まれている。拘束部材21に比べて、熱流束センサSA1〜SA3及び熱伝導板BAの熱伝導率は十分に大きいため、電池セルC1で生じた熱の殆どが、熱流束センサSA1〜SA3及び熱伝導板BAに流れる。このため、熱流束センサSA1〜SA3の検出値から電池セルC1の発熱分布を算出することができる。
By acquiring the detection values of the heat flux sensor groups SA to SD, it is possible to calculate the lithium ion concentration distribution of each of the battery cells C1, C3, C6, and C8. The heat flux sensor groups SA to SD are provided so as to cover one surface of each of the battery cells C1, C3, C6, and C8. Specifically, the heat flux sensors SA1 to SA3 are sandwiched between the battery cell C1 and the heat conductive plate BA. Compared to the restraining
また、熱流束センサSB1〜SB3は、電池セルC3と熱伝導板BBとの間に挟み込まれている。ここで、電池セルC3は、電池セルC2と接しているが、電池セルC3と電池セルC2との境界における温度差が、電池セルC2と熱伝導板BAとの温度差に比べて十分に小さいため電池セルC2において生じた熱は、熱伝導板BAに流れることになる。つまり、電池セルC2と電池セルC3とが接する面において、断熱境界が生じている。これにより、電池セルC3において発生した熱のみが、熱流束センサSB1〜SB3に伝導されることになる。このため、熱流束センサSB1〜SB3の検出値を用いて、電池セルC3の発熱分布を正確に推定することができる。 Further, the heat flux sensors SB1 to SB3 are sandwiched between the battery cell C3 and the heat conductive plate BB. Here, the battery cell C3 is in contact with the battery cell C2, but the temperature difference at the boundary between the battery cell C3 and the battery cell C2 is sufficiently smaller than the temperature difference between the battery cell C2 and the heat conduction plate BA. Therefore, the heat generated in the battery cell C2 flows to the heat conduction plate BA. That is, a heat insulation boundary is generated on the surface where the battery cell C2 and the battery cell C3 are in contact with each other. Thereby, only the heat generated in the battery cell C3 is conducted to the heat flux sensors SB1 to SB3. For this reason, the heat generation distribution of the battery cell C3 can be accurately estimated using the detection values of the heat flux sensors SB1 to SB3.
同様に、熱流束センサSC1〜SC3は、電池セルC6と熱伝導板BCとの間に挟み込まれており、電池セルC6から熱伝導板BCに向かう熱流束を検出する。また、熱流束センサSD1〜SD3は、電池セルC8と熱伝導板BDとの間に挟み込まれており、電池セルC8から熱伝導板BDに向かう熱流束を検出する。熱流束センサSC1〜SC3の検出値を用いて、電池セルC6の発熱分布を推定し、熱流束センサSD1〜SD4の検出値を用いて、電池セルC8の発熱分布を推定することができる。 Similarly, the heat flux sensors SC1 to SC3 are sandwiched between the battery cell C6 and the heat conduction plate BC, and detect the heat flux from the battery cell C6 toward the heat conduction plate BC. Further, the heat flux sensors SD1 to SD3 are sandwiched between the battery cell C8 and the heat conduction plate BD, and detect the heat flux from the battery cell C8 toward the heat conduction plate BD. The heat generation distribution of the battery cell C6 can be estimated using the detection values of the heat flux sensors SC1 to SC3, and the heat generation distribution of the battery cell C8 can be estimated using the detection values of the heat flux sensors SD1 to SD4.
ここで、図4に示す構成と同様に、組電池20に設けられた推定手段としての電池制御部40は、熱流束センサ群SA〜SDの検出値を取得する。この検出値に基づいて、電池制御部40は、電池セルC1,C3,C6,C8の発熱量分を算出し、その算出結果に基づいて、リチウムイオン濃度分布を推定する。また、図4に示す構成と同様に、各電池セルC1,C3,C6,C8のそれぞれに対して、端子間電圧Vを検出する電圧センサ36を設け、組電池20に流れる充放電電流Iを検出する電流センサ35を設け、充放電制御手段としての電池制御部40が組電池20の充放電制御を実施する構成とする。熱流束センサ群SA〜SD、及び、電池制御部40は、電池制御装置41を構成する。
Here, similarly to the configuration shown in FIG. 4, the
図10に電池制御部40が実施するリチウムイオン濃度分布算出制御を表すフロー図を示す。
FIG. 10 is a flowchart showing lithium ion concentration distribution calculation control performed by the
ステップS1において、ハイレート放電を実施中か否かを判定する。ハイレート放電を実施中であると判定すると(S1:YES)、ステップS2において、各電池セルC1,C3,C6,C8の発熱量偏差|ΔQ|をそれぞれ取得する。ステップS3において、各電池セルC1,C3,C6,C8の発熱量偏差|ΔQ|のいずれかが、閾値Thを上回っているか否かを判定する。 In step S1, it is determined whether high-rate discharge is being performed. If it is determined that high-rate discharge is being performed (S1: YES), the calorific value deviation | ΔQ | of each of the battery cells C1, C3, C6, and C8 is acquired in step S2. In step S3, it is determined whether any one of the calorific value deviations | ΔQ | of the battery cells C1, C3, C6, and C8 exceeds the threshold Th.
各電池セルC1,C3,C6,C8の発熱量偏差|ΔQ|のいずれかが、閾値Thを上回っている場合(S3:YES)、ステップS4において、リチウムイオン濃度に偏りが生じていると判定する。そして、ステップS5において、リチウムイオン濃度の偏りを解消するために、ハイレート充電を指令し、その後、処理を終了する。また、全ての電池セルC1,C3,C6,C8の発熱量偏差|ΔQ|が閾値Th以下である場合(S3:NO)、そのまま処理を終了する。 If any one of the calorific value deviations | ΔQ | of the battery cells C1, C3, C6, and C8 exceeds the threshold value Th (S3: YES), it is determined in step S4 that the lithium ion concentration is biased. To do. In step S5, in order to eliminate the unevenness of the lithium ion concentration, a high rate charge is instructed, and then the process ends. Further, when the calorific value deviation | ΔQ | of all the battery cells C1, C3, C6, and C8 is equal to or less than the threshold value Th (S3: NO), the processing is ended as it is.
ハイレート放電を実施中でないと判定された場合(S1:NO)、ステップS6において、ハイレート充電を実施中であるか否かを判定する。ハイレート放電及びハイレート充電のいずれも実施していないと判定されると(S6:NO)、そのまま処理を終了する。 If it is determined that high-rate discharge is not being performed (S1: NO), it is determined in step S6 whether high-rate charging is being performed. If it is determined that neither high-rate discharge nor high-rate charge is performed (S6: NO), the process is terminated as it is.
ハイレート放電を実施中であると判定された場合(S6:YES)、ステップS7において、各電池セルC1,C3,C6,C8の発熱量偏差|ΔQ|をそれぞれ取得する。ステップS8において、各電池セルC1,C3,C6,C8の発熱量偏差|ΔQ|のいずれかが、閾値Thを上回っているか否かを判定する。また、全ての電池セルC1,C3,C6,C8の発熱量偏差|ΔQ|が閾値Th以下である場合(S3:NO)、そのまま処理を終了する。 When it is determined that high-rate discharge is being performed (S6: YES), in step S7, the calorific value deviation | ΔQ | of each of the battery cells C1, C3, C6, and C8 is acquired. In step S8, it is determined whether any one of the calorific value deviations | ΔQ | of the battery cells C1, C3, C6, and C8 exceeds the threshold Th. Further, when the calorific value deviation | ΔQ | of all the battery cells C1, C3, C6, and C8 is equal to or less than the threshold value Th (S3: NO), the processing is ended as it is.
各電池セルC1,C3,C6,C8の発熱量偏差|ΔQ|のいずれかが、閾値Thを上回っている場合(S8:YES)、ステップS9において、リチウムイオン濃度に偏りが生じていると判定する。そして、ステップS10において、リチウムイオン濃度の偏りを解消するために、ハイレート放電を指令し、その後、処理を終了する。 If any one of the calorific value deviations | ΔQ | of the battery cells C1, C3, C6, and C8 exceeds the threshold value Th (S8: YES), it is determined in step S9 that the lithium ion concentration is biased. To do. In step S10, in order to eliminate the unevenness of the lithium ion concentration, a high-rate discharge is instructed, and then the process ends.
以下、本実施形態の効果を述べる。 The effects of this embodiment will be described below.
二次電池10の電極において、リチウムイオン濃度が低い箇所では、リチウムイオン濃度が高い箇所に比べて、抵抗値が大きくなる。正極と負極との間には同一の電圧が印加されるため、抵抗値が小さい箇所は、抵抗値が大きい箇所に比べて、大きな電流が流れる。このため、リチウムイオン濃度が高い箇所は、リチウムイオン濃度が低い箇所に比べて、発熱量が大きくなる。発熱量が大きい箇所ほど、二次電池10から二次電池10の外部に向かう熱流束は大きくなる。そこで、電極の積層方向に平行なリチウムイオン二次電池の2面のうち少なくとも1面に熱流束センサS1,S2,S3を設ける構成とした。そして、その熱流束センサS1,S2,S3の検出値に基づいて、二次電池10における発熱分布を算出し、その算出結果に基づいて、リチウムイオン濃度分布を推定することが可能になる。
In the electrode of the
本実施形態では、図9に示すように、リチウムイオン濃度分布の推定対象となる電池セルC1,C3,C6,C8のそれぞれに対し、熱伝導板BA〜BDを設ける構成とした。このような構成にすることで、電池セルC1,C3,C6,C8において生じた熱のほとんどが、熱伝導板BA〜BDに伝導されることになり、効率的に冷却を実施することができる。さらに、電池セルC1,C3,C6,C8と熱伝導板BA〜BDとの間に挟み込まれるように熱流束センサ群SA〜SDを設ける構成とした。これにより、電池セルC1,C3,C6,C8において生じた熱のほとんどが、熱流束センサ群SA〜SDにそれぞれ伝導されることになり、電池セルC1,C3,C6,C8の発熱分布を精度よく検出することが可能になる。 In the present embodiment, as shown in FIG. 9, heat conductive plates BA to BD are provided for each of the battery cells C1, C3, C6, and C8 that are targets for estimation of the lithium ion concentration distribution. By adopting such a configuration, most of the heat generated in the battery cells C1, C3, C6, and C8 is conducted to the heat conductive plates BA to BD, and cooling can be performed efficiently. . Further, the heat flux sensor groups SA to SD are provided so as to be sandwiched between the battery cells C1, C3, C6 and C8 and the heat conducting plates BA to BD. As a result, most of the heat generated in the battery cells C1, C3, C6, and C8 is conducted to the heat flux sensor groups SA to SD, respectively, and the heat generation distribution of the battery cells C1, C3, C6, and C8 is accurately determined. It becomes possible to detect well.
充電過多状態により生じたリチウムイオン濃度の偏りは、ハイレート放電を実施することで解消され、放電過多状態により生じたリチウムイオン濃度の偏りは、ハイレート充電を実施することで解消される。そこで、熱流束センサ群SA〜SDの検出値を用いたリチウムイオン濃度分布の推定結果に基づいて、組電池20におけるハイレート放電又はハイレート充電を実施することで、リチウムイオン濃度の偏りを解消することができる。
The bias of the lithium ion concentration caused by the excessive charge state is eliminated by performing the high rate discharge, and the bias of the lithium ion concentration caused by the excessive discharge state is eliminated by performing the high rate charge. Then, based on the estimation result of the lithium ion concentration distribution using the detection values of the heat flux sensor groups SA to SD, the bias of the lithium ion concentration is eliminated by performing high rate discharge or high rate charge in the assembled
具体的には、充電過多状態では、電極中央部のリチウムイオン濃度分布が高くなり、その結果、充電を実施すると電極中央部における発熱量が大きくなる。特に、充電過多状態においてハイレート充電を実施すると、電極端部における発熱量と電極中央部における発熱量との偏差|ΔQ|が顕著となる。そこで、ハイレート充電中において、電極中央部における発熱量と電極端部における発熱量との偏差|ΔQ|が、所定の閾値Thより大きい場合に、充電過多状態を解消するためにハイレート放電を実施する構成とした。 Specifically, in an overcharged state, the lithium ion concentration distribution at the center of the electrode is high, and as a result, when charging is performed, the amount of heat generated at the center of the electrode increases. In particular, when high-rate charging is performed in an overcharged state, the deviation | ΔQ | between the heat generation amount at the electrode end and the heat generation amount at the center of the electrode becomes significant. Therefore, during high-rate charging, when the deviation | ΔQ | between the amount of heat generated at the center of the electrode and the amount of heat generated at the electrode end is greater than a predetermined threshold Th, high-rate discharging is performed to eliminate the overcharged state. The configuration.
また、放電過多状態では、電極端部のリチウムイオン濃度分布が高くなり、その結果、放電を実施すると電極端部における発熱量が大きくなる。特に、放電過多状態においてハイレート放電を実施すると、電極端部における発熱量と電極中央部における発熱量との偏差が顕著となる。そこで、ハイレート放電中において、電極端部における発熱量と電極中央部における発熱量との偏差|ΔQ|が、所定の閾値Thより大きい場合に、放電過多状態を解消するためにハイレート充電を実施する構成とした。 Further, in the excessive discharge state, the lithium ion concentration distribution at the electrode end becomes high, and as a result, when the discharge is performed, the amount of heat generated at the electrode end becomes large. In particular, when high-rate discharge is performed in an excessive discharge state, the deviation between the amount of heat generated at the electrode end and the amount of heat generated at the center of the electrode becomes significant. Therefore, during the high-rate discharge, when the deviation | ΔQ | between the calorific value at the electrode end and the calorific value at the center of the electrode is larger than a predetermined threshold Th, high-rate charging is performed to eliminate the excessive discharge state. The configuration.
複数の電池セルC1〜C8が積層されて組電池20を構成する場合、各電池セルC1〜C8の冷却性が課題となる。本実施形態の構成では、各電池セルC1〜C8に対して熱伝導板BA〜BDが設けられているため、効率的に冷却される。さらに、電池セルC1〜C8毎に精度よく熱流束を検出することが可能になる。これにより、一部の電池セルにおいて充電過多又は放電過多が生じていた場合に、その充電過多又は放電過多によるリチウムイオン濃度の偏りを推定することが可能となる。
When the assembled
電池セルC1〜C8は、ラミネート型リチウムイオン二次電池である。ラミネート型リチウムイオン二次電池は、角型缶タイプのリチウムイオン二次電池などと比較し、変形しやすい。そのため、熱流束センサ群SA〜SDと密着しやすい。このため、電池セルC1,C3,C6,C8から熱流束センサ群SA〜SDを介して熱伝導板BA〜BDに効率よく熱が伝導され、精度よく熱流束を検出するとともに、電池セルC1〜C8に対する冷却を効率よく行うことができる。 Battery cells C1 to C8 are laminated lithium ion secondary batteries. Laminate type lithium ion secondary batteries are more easily deformed than square can type lithium ion secondary batteries. Therefore, it is easy to be in close contact with the heat flux sensor groups SA to SD. For this reason, heat is efficiently conducted from the battery cells C1, C3, C6, and C8 to the heat conduction plates BA to BD via the heat flux sensor groups SA to SD, and the heat flux is accurately detected. Cooling to C8 can be performed efficiently.
(他の実施形態)
・上記実施形態では、矩形板状の二次電池10の一面を図4に示すように3つの領域A1,A2,A3に分割し、各領域A1,A2,A3に熱流束センサS1,S2,S3を設ける構成とした。これを変更し、図11に示すように矩形板状の二次電池10の一面を6つの領域に分割し、それぞれの領域に熱流束センサS11〜S16を設ける構成にしてもよい。ここで、二次電池10の1面を長手方向に3等分、短手方向に2等分することで、6つの領域に分割している。
(Other embodiments)
In the above embodiment, one surface of the rectangular plate-shaped
また、図12に示すように矩形板状の二次電池10の一面を9つの領域に分割し、それぞれの領域に熱流束センサS21〜S29を設ける構成にしてもよい。ここで、二次電池10の1面を長手方向に3等分、短手方向に3等分することで、9つの領域に分割している。
Further, as shown in FIG. 12, one surface of the rectangular plate-shaped
リチウムイオン濃度の偏りは、電極の中心を中心として放射状に生じるため、長手方向の発熱分布に加えて、短手方向の発熱分布を算出して用いることで、より正確にリチウムイオン濃度の偏りを推定することが可能になる。 Since the deviation of the lithium ion concentration occurs radially around the center of the electrode, in addition to the heat generation distribution in the longitudinal direction, the calculation of the heat generation distribution in the short direction can be used to calculate the lithium ion concentration bias more accurately. It becomes possible to estimate.
また、矩形板の中央を含む所定領域である領域A2に熱流束センサを設けるとともに、領域A1,A3のいずれか一方の領域に熱流束センサを設ける構成としてもよい。 Moreover, it is good also as a structure which provides a heat flux sensor in any one area | region of area | region A1, A3 while providing a heat flux sensor in area | region A2 which is a predetermined area | region including the center of a rectangular plate.
・上記実施形態の二次電池10では、矩形板状の二次電池10の所定辺に正極端子14が設けられ、その所定辺に対向する一辺に負極端子15が設けられている構成とした。これを変更し、例えば、矩形板状の二次電池の同一の辺において、隣り合うように正極端子及び負極端子が設けられている構成としてもよい。
In the
・上記実施形態では、ハイレート放電又はハイレート充電が実施されている場合に、リチウムイオン濃度分布を推定する構成としたが、これを変更してもよい。例えば、通常放電時又は通常充電時にリチウムイオン濃度分布を推定する構成としてもよい。また、リチウムイオン濃度分布を推定するために、所定間隔でハイレート放電及びハイレート充電の一方を実施し、その実施中にリチウムイオン濃度分布を推定する構成としてもよい。 In the above embodiment, the lithium ion concentration distribution is estimated when high rate discharge or high rate charge is performed. However, this may be changed. For example, the lithium ion concentration distribution may be estimated during normal discharge or normal charge. Further, in order to estimate the lithium ion concentration distribution, one of high rate discharge and high rate charge may be performed at a predetermined interval, and the lithium ion concentration distribution may be estimated during the execution.
・上記実施形態において、8つの電池セルC1〜C8のうち、4つの電池セルC1,C3,C6,C8に熱流束センサ群SA〜SDを設ける構成としたが、これを変更し、電池セルC1,C3,C6,C8の積層方向に垂直な2面の両面に熱流束センサ群をそれぞれ設ける構成としてもよい。また、組電池20の有する電池セルC1〜C8のうち、C1,C3,C6,C8のみをリチウム濃度分布の推定対象としたが、これを変更し、全ての電池セルC1〜C8をリチウム濃度分布の推定対象としてもよい。
In the above-described embodiment, the heat flux sensor groups SA to SD are provided in the four battery cells C1, C3, C6, and C8 among the eight battery cells C1 to C8. , C3, C6, and C8, the heat flux sensor group may be provided on each of two surfaces perpendicular to the stacking direction. In addition, among the battery cells C1 to C8 included in the assembled
また、電池セルC1〜C8のうち1つの電池セルをリチウム濃度分布の推定対象としてもよい。この場合、電池セルC1〜C8の積層方向中央の電池セルC3〜C6のいずれかをリチウムイオン濃度分布の推定対象とするとよい。積層方向中央の電池セルC3〜C6では、拘束部材21によって生じる圧力が電池セルC1〜C8の積層方向に垂直な面で均等化される。このため、熱流束センサと電池セルとの密着性がよく、熱流束を精度よく検出することができ、その結果リチウムイオン濃度分布を精度よく推定することが可能になる。
Further, one of the battery cells C1 to C8 may be an estimation target of the lithium concentration distribution. In this case, any one of the battery cells C3 to C6 at the center in the stacking direction of the battery cells C1 to C8 may be an estimation target of the lithium ion concentration distribution. In the battery cells C3 to C6 in the center in the stacking direction, the pressure generated by the restraining
・上記実施形態において、組電池20の備える電池セルC1〜C8をリチウムイオン濃度分布推定の対象としたが、これを変更し、1の電池セルから構成されている単電池をリチウムイオン濃度分布の推定対象としてもよい。
-In the said embodiment, although the battery cells C1-C8 with which the assembled
・第1、第2実施形態において、2つの隣接する電池セルに挟まれるように熱伝導板を1枚設ける構成としたが、これを変更し、電池セルC1〜C8の積層方向に垂直な2面の両面に熱伝導板をそれぞれ設ける構成としてもよい。この場合、1つの電池セルにおいて、2枚の熱伝導板のそれぞれに熱流束センサ群を設ける構成とするとよい。 -In 1st, 2nd embodiment, although it was set as the structure which provides one sheet of heat conductive plates so that it may be pinched | interposed into two adjacent battery cells, this is changed and 2 perpendicular | vertical to the lamination direction of battery cell C1-C8. It is good also as a structure which each provides a heat conductive board in both surfaces of a surface. In this case, it is preferable that a heat flux sensor group be provided on each of the two heat conductive plates in one battery cell.
・充電過多状態の判定に用いる閾値Thと、放電過多状態の判定に用いる閾値Thとは異なる値であってもよい。 The threshold value Th used for the determination of the excessive charge state and the threshold value Th used for the determination of the excessive discharge state may be different values.
・充電過多状態と判定された後のハイレート放電、及び、放電過多状態と判定された後のハイレート充電を省略する構成としてもよい。 -It is good also as a structure which abbreviate | omits the high-rate discharge after determining with an overcharge state, and the high-rate charge after determining with an excessive discharge state.
・上記実施形態では、電池セルC1,C3,C6,C8の一面を覆うように熱流束センサをそれぞれ設ける構成としたがこれを変更してもよい。例えば、電池セルC1,C3,C6,C8の一面を3領域に分割し、各領域の一部に熱流束センサをそれぞれ設ける構成としてもよい。この場合、熱流束センサを設けた電池セルC1,C3,C6,C8の一面において、熱流束センサが設けられていない領域に熱流束センサと同じ厚み、かつ、同じ熱伝導率の補助板を設ける構成とするとよい。この補助板を介して、熱伝導板BA〜BDによる電池セルC1,C3,C6,C8の冷却を実施することが可能となる。この構成では、熱流束センサと補助板との面積に応じて、熱流束センサの出力値を補正することで、各領域において生じた発熱量を算出することができる。 In the above embodiment, the heat flux sensor is provided so as to cover one surface of the battery cells C1, C3, C6, and C8, but this may be changed. For example, one surface of the battery cells C1, C3, C6, and C8 may be divided into three regions, and a heat flux sensor may be provided in a part of each region. In this case, on one surface of the battery cells C1, C3, C6, and C8 provided with the heat flux sensor, an auxiliary plate having the same thickness and the same thermal conductivity as the heat flux sensor is provided in a region where the heat flux sensor is not provided. It may be configured. The battery cells C1, C3, C6, and C8 can be cooled by the heat conductive plates BA to BD through the auxiliary plate. In this configuration, the amount of heat generated in each region can be calculated by correcting the output value of the heat flux sensor according to the areas of the heat flux sensor and the auxiliary plate.
10…二次電池(リチウムイオン二次電池)、16…正極集電箔、17…負極集電箔、40…電池制御部(推定手段)、41…電池制御装置、C1〜C8…電池セル(リチウムイオン二次電池)、S1〜S3…熱流束センサ、SA〜SD…熱流束センサ群。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記リチウムイオン二次電池には、前記リチウムイオン二次電池から前記リチウムイオン二次電池の外部に向かう熱流束を検出する複数の熱流束センサ(S1〜S3,SA〜SD)が、前記電極の積層方向に平行な前記リチウムイオン二次電池の2面のうち少なくとも1面に設けられ、
前記複数の熱流束センサの検出値に基づいて、前記リチウムイオン二次電池の発熱分布を算出し、その算出結果に基づいて、前記電極におけるリチウムイオン濃度分布を推定する推定手段(40)を備えることを特徴とする電池制御装置。 A battery control device (41) for a lithium ion secondary battery (10, C1-C8) including stacked electrodes (16, 17),
The lithium ion secondary battery includes a plurality of heat flux sensors (S1 to S3, SA to SD) for detecting a heat flux from the lithium ion secondary battery to the outside of the lithium ion secondary battery. Provided on at least one of the two surfaces of the lithium ion secondary battery parallel to the stacking direction;
An estimation means (40) for calculating a heat generation distribution of the lithium ion secondary battery based on detection values of the plurality of heat flux sensors and estimating a lithium ion concentration distribution in the electrode based on the calculation result. A battery control device.
前記電極の積層方向に平行な前記リチウムイオン二次電池の2面のうち少なくとも1面に設けられ、前記リチウムイオン二次電池において発生した熱が伝導される熱伝導板(BA〜BD)が設けられ、
前記複数の熱流束センサ(SA〜SD)は、前記リチウムイオン二次電池と前記熱伝導板との間にそれぞれ挟み込まれており、前記リチウムイオン二次電池から前記熱伝導板に向かう熱流束をそれぞれ検出することを特徴とする請求項1に記載の電池制御装置。 The lithium ion secondary battery includes
A heat conduction plate (BA to BD) provided on at least one of the two surfaces of the lithium ion secondary battery parallel to the stacking direction of the electrodes to conduct heat generated in the lithium ion secondary battery is provided. And
The plurality of heat flux sensors (SA to SD) are sandwiched between the lithium ion secondary battery and the heat conduction plate, respectively, and measure the heat flux from the lithium ion secondary battery toward the heat conduction plate. The battery control device according to claim 1, wherein each of the battery control devices is detected.
前記電極の積層方向に平行な前記リチウムイオン二次電池の2面のうち少なくとも1面において、前記矩形板の中央を含む所定領域(A2)、及び、他の領域(A1.A3)のそれぞれに対し、前記熱流束センサが設けられていることを特徴とする請求項7に記載の電池制御装置。 The lithium ion secondary battery has a rectangular plate shape, a positive electrode terminal (14) is provided on a predetermined side of the rectangular plate, and a negative electrode terminal (15) is provided on a side opposite to the predetermined side,
In at least one of the two surfaces of the lithium ion secondary battery parallel to the electrode stacking direction, each of a predetermined region (A2) including the center of the rectangular plate and another region (A1.A3) On the other hand, the battery control device according to claim 7, wherein the heat flux sensor is provided.
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