JP6416168B2 - リチウムイオン電池の管理方法及び車両の充電制御方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第1実施形態に係る車両の充電制御方法が実施される車両を示す概略ブロック図である。図2は、本発明の第1実施形態に係る車両の充電制御方法が実施される車両のリチウムイオン電池に析出したデンドライトの接触によるミクロショートにより発生した低SOC領域404を示す拡大図である。図3は、本発明の第1実施形態に係る車両の充電制御方法が実施される車両のリチウムイオン電池に析出したデンドライトの接触によるミクロショートにより発生した低SOC領域404が縮小し始めて小さな低SOC領域405となった様子を示す拡大図である。図4は、本発明の第1実施形態に係る車両の充電制御方法が実施される車両のリチウムイオン電池に析出したデンドライトが溶融し、ミクロショートが解消する直前の様子を示す拡大図である。
図5は、本発明の第1実施形態に係る車両の充電制御方法を示すフローチャートである。図6は、本発明の第1実施形態に係る車両の充電制御方法において用いられる、リチウムイオン電池の低温時のミクロショート量判定マップの例を示すグラフである。図7は、本発明の第1実施形態に係る車両の充電制御方法において用いられる、リチウムイオン電池の高温時のミクロショート量判定マップの例を示すグラフである。
コンタミの大小(コンタミがそれほど大きくないものと、コンタミが大きいもの)と、CV充電における電圧の値の大小との関係を調べる実験では、CV充電における電圧の値を異なる値に複数設定し、24時間(約90,000秒間)CV充電を行い、コンタミがそれほど大きくないものと、コンタミが大きいものとについて、どのように電流値が変化するかについて観察した。実験結果は、図13〜図18に示すとおりである。
温度の高低によるCV充電における電圧の値の変化を調べる実験では、CV充電における電圧の値3.6Vに設定し、充電を開始してから約1、000秒間CC充電を行い、その後、約60,000秒間CV充電を行い、電圧値の変化と、CV充電に必要な充電電流の変化を観察した。実験結果は、図19〜図21に示すとおりである。
温度の高低による休止中の電圧の推移の実験では、休止中、即ち、充電後にリチウムイオン電池が放置された状態における、温度の異なる条件でセルの電圧の変化を観察した。実験結果は、図22に示すとおりである。
図22は、異なる温度のリチウムイオン電池において、ミクロショートを解消するためのCC充電、CV充電後の、時間の経過に伴うリチウムイオン電池のセルの電圧値の変化を示すグラフである。
図23は、異なる電圧でCV充電を行なう場合の、ミクロショートが解消されるまでの時間と、セルに析出しているデンドライトの原因となったコンタミの体積との関係を示すグラフである。
本実施形態における、ミクロショートを解消する方法は、正極と負極との間に、セパレータが介在し電解液が充填された構造を有するリチウムイオン電池の、正極と負極との間に、正極活物質合剤および負極活物質合剤以外の異物金属が溶解・析出して生成されたデンドライトDにより生じたミクロショートを解消する方法であって、リチウムイオン電池のSOCを所定時間以上所定値に継続して維持するように、リチウムイオン電池を継続して充電するSOC維持工程を有する。
本発明の第2実施形態に係る車両1は、第1実施形態に係る車両1と比べて、図示しない太陽電池を備えている点、ミクロショート解消充電モードは、車両1に搭載された図示しない太陽電池で充電するモードである点が異なる。これら以外の構成は、第1実施形態に係る車両1と同一である。
このような構成により、ミクロショートを解消するための電力はごく僅かであるため、太陽電池を用いて、容易にミクロショートを解消することが可能である。
本発明の第3実施形態に係る車両1は、第1実施形態に係る車両1と比べて、ミクロショート解消充電モードは、車両1の走行中の充電電圧を、高電圧に高めるモードである点が異なる。これら以外の構成は、第1実施形態に係る車両1と同一である。
このような構成により、車両1の走行中にミクロショートの発生を検出した場合であっても、車両1の走行中に、容易にミクロショートを解消することが可能である。
40 バッテリ
D デンドライト
Claims (5)
- 正極と負極との間にセパレータが介在し電解液が充填された構造を有するセルが多数積層された構造を有するリチウムイオン電池の管理方法であって、
高充電状態時における各前記セルの電圧を測定して、各前記セルの電圧のバラツキを算出する高充電状態時算出測定ステップと、
高充電状態時算出測定ステップの所定時間経過後の低充電状態時における各前記セルの電圧を測定して、各前記セルの電圧のバラツキを算出する低充電状態時算出測定ステップと、
前記高充電状態時と前記低充電状態時における前記セルの電圧のバラツキを比較することによりミクロショートの発生を判断するミクロショート発生判断ステップと、
ミクロショートの発生に応じてミクロショート解消操作を実行するステップと、を有し、
前記ミクロショート解消操作は、前記リチウムイオン電池のSOCを所定時間以上所定値に継続して維持するように、前記リチウムイオン電池を継続して充電する操作を含む、リチウムイオン電池の管理方法。 - 正極と負極との間にセパレータが介在し電解液が充填された構造を有するセルが多数積層された構造を有するリチウムイオン電池を搭載した車両の充電制御方法であって、
車両走行後の停止時における各前記セルの電圧を測定して各前記セルの電圧のバラツキを算出するステップと、
車両走行開始時における各前記セルの電圧を測定して各前記セルの電圧のバラツキを算出するステップと、
前記車両走行開始時と前記停止時における前記セルの電圧のバラツキを比較することによりミクロショートの発生を判断するステップと、
ミクロショートの発生に応じてミクロショート解消充電モードに移行するステップと、を有し、
前記ミクロショート解消充電モードは、前記リチウムイオン電池のSOCを所定時間以上所定値に継続して維持するように、前記リチウムイオン電池を継続して充電するモードである、車両の充電制御方法。 - 前記ミクロショート解消充電モードは、プラグイン充電時に前記リチウムイオン電池が満充電となった後に、引き続き所定時間に達するまで充電を維持するモードである、請求項2に記載の車両の充電制御方法。
- 前記ミクロショート解消充電モードは、車両に搭載した太陽電池で充電するモードであって、前記リチウムイオン電池が満充電となった後に、引き続き所定時間に達するまで充電を維持するモードである、請求項2に記載の車両の充電制御方法。
- 前記ミクロショート解消充電モードは、車両の走行中の充電電圧を所定の高電圧に高めるモードである、請求項2に記載の車両の充電制御方法。
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