JP6627675B2 - 満充電容量回復処理方法 - Google Patents

Description

本開示は、満充電容量回復処理方法に係り、特に、リチウムイオン二次電池の満充電容量回復処理方法に関する。

電気自動車やハイブリッド車両の動力源としてリチウムイオン二次電池が知られている。リチウムイオン二次電池は、セパレータを介して配置される正極活物質層と負極活物質層とを有する。ここで、負極活物質層がこれに対向する正極活物質層よりも幅広の構成を取ることがある。この構成の場合、負極活物質層は正極活物質層に対向する対向部と、対向しない非対向部を有する。このようなリチウムイオン二次電池において、充放電を繰り返えし、リチウムイオンを正極活物質層と負極活物質層の間で往復させると、リチウムイオンの一部が負極活物質層の非対向部に拡散し蓄積する。負極活物質層の非対向部に蓄積されたリチウムイオンは、充放電に寄与せず、その分だけ満充電容量が低下する。満充電容量が低下すると、電気自動車やハイブリッド車両の走行可能距離が低下する。

特許文献１では、満充電容量が低下したリチウムイオン二次電池について、電池の充電率であるＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を例えば１０％〜０％の範囲となるまで放電させて満充電容量を回復させることが開示されている。ここでは、放電によりＳＯＣを低くし、負極活物質層の非対向部のリチウムイオン濃度を他の部分よりも高濃度として移動しやすくしている。さらに、回復処理後の満充電容量を測定し、回復が不足している場合は回復処理を再度実施している。

特開２０１５−１８７９３８号公報

二次電池の満充電容量を測定するには、ＳＯＣ＝１００％までの充電と、ＳＯＣ＝０％までの放電が必要で、長い測定時間を要する。そこで、回復処理の効果確認のための満充電容量の測定を省略でき、再回復処理も行わなくて済むリチウムイオン二次電池の満充電容量回復処理方法が要望される。

本開示に係る満充電容量回復処理方法は、セパレータを介して配置される正極活物質層と負極活物質層とを有し、負極活物質層がこれに対向する正極活物質層よりも幅広で、負極活物質層は正極活物質層に対向する対向部と、対向しない非対向部とを有する構成のリチウムイオン二次電池が充放電によって満充電容量が低下したときに実施されるリチウムイオン二次電池の満充電容量回復処理方法であって、回復処理対象のリチウムイオン二次電池について学習によって更新されている満充電容量の値を取得し、所定の低電池電圧の下での回復処理時間を満充電容量の値に関連付けて記憶するメモリについて、取得した満充電容量の値を検索キーとして回復処理時間を読出し、リチウムイオン二次電池を所定の低電池電圧の下で、回復処理時間の間保持する。

本開示に係る満充電容量回復処理方法によれば、リチウムイオン二次電池の満充電容量回復処理の効果確認のための満充電容量の測定を省略でき、再回復処理も行わなくて済む。

実施の形態に係る満充電容量回復処理方法が適用されるプラグインハイブリッド車両の構成図である。 実施の形態に係る満充電容量回復処理方法において用いられる回復処理時間関係ファイルの例である。 実施の形態に係る満充電容量回復処理方法の容量回復処理の全体手順を示すフローチャートである。 図３における低電圧保持処理の詳細な手順を示すフローチャートである。 図４における電池電圧低下処理の詳細な手順を示すフローチャートである。

以下に図面を用いて実施の形態のリチウムイオン二次電池の満充電容量回復処理方法につき、詳細に説明する。以下では、満充電容量回復処理の対象であるリチウムイオン二次電池は、プラグインハイブリッド車両に搭載されるものとして述べるが、これは説明のための例示であって、外部電源によって充電されるリチウムイオン二次電池であればよい。例えば、据置型のリチウムイオン二次電池であってもよい。以下では、プラグイン充電の方法として、ユーザの自宅の電源コンセントから充電電力の供給を受けるものとして述べるが、これは説明のための例示であって、他の充電電源から充電電力の供給を受けるものでもよい。例えば、外部の充電ステーションから充電電力の供給を受けるものでもよい。

以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本実施の形態におけるリチウムイオン二次電池の満充電容量回復処理方法が適用されるプラグインハイブリッド車両１０の構成図である。以下では、特に断らない限り、プラグインハイブリッド車両１０を、車両１０と呼ぶ。車両１０は、エンジン１２、回転電機ブロック１４、ＰＣＵと示される電力コントロールユニット１６、システムメインリレー１８、充電器ブロック２０、及び容量回復処理システム３０を含む。容量回復処理システム３０には、これらの要素を全体として制御する制御装置５０を含む。図１には、車両１０の構成要素ではないが、車両１０を保有するユーザの自宅の車庫等に設けられる外部電源側コンセント６、及び、外部電源側コンセント６とＡＣ１００ＶまたはＡＣ２００Ｖ用の電力ケーブルで接続される外部商用電源８が示される。

エンジン１２は、車両１０に搭載される内燃機関である。回転電機ブロック１４は、ＭＧ１，ＭＧ２と示される２つの回転電機を含む。ＭＧ１，ＭＧ２は、共に車両に搭載されるモータ・ジェネレータ（ＭＧ）であって、車両走行中は電動機として作用し、車両が制動中は発電機として作用する三相同期型回転電機である。ＭＧ１はエンジン１２によって駆動され、主として発電機として働き、ＭＧ２は主として車両１０の駆動用モータとして働く。電力コントロールユニット１６は、回転電機ブロック１４に接続されるインバータ回路、及び、容量回復処理システム３０に含まれるリチウムイオン二次電池３２とインバータ回路との間に設けられる昇降圧コンバータを含む。システムメインリレー１８は、リチウムイオン二次電池３２の正極側母線３４及び負極側母線３６のそれぞれと電力コントロールユニット１６との間に設けられ、高電圧電力の遮断・接続を行う電力用リレーである。

充電器ブロック２０は、充電リレー２２、充電器２４、充電器側コンセント２６、及び、充電タイマー２８を含む。

充電リレー２２は、リチウムイオン二次電池３２の正極側母線３４及び負極側母線３６のそれぞれと、充電器２４との間に接続されたリレーである。充電リレー２２の遮断・接続は制御装置５０によって制御され、システムメインリレー１８が遮断状態のときに充電リレー２２を接続できる。充電器２４は、外部交流電力を二次電池３２の充電に適合した直流電力に変換する電力変換器を内蔵するプラグイン充電器である。充電器側コンセント２６は、充電器２４から引き出され、外部電源側コンセント６に嵌め込まれることで、外部商用電源８に接続されて交流電力を受け取る端子である。

充電タイマー２８は、充電器２４と接続され、充電器２４が充電動作を開始または終了する時間を規定するタイマーである。一例を挙げると、ユーザが、電力会社の電気料金体系の中で、所定時間について割安となるプランの契約を行っているときは、その契約の内容を予め制御装置５０のメモリに記憶させ、割安となる時間帯にプラグイン充電が開始または完了するように充電タイマー２８を設定する。例えば、ユーザが、２３時から翌朝の７時までの深夜時間帯において電気料金が割安となるプランを契約している場合で、充電タイマー２８が充電の開始時間を規定するタイマーのときは、充電タイマー２８の開始時間を割安プランが始まる２３時に設定する。この例では、充電器２４の充電器側コンセント２６を外部電源側コンセント６に嵌め込んでも、時間が深夜の２３時になるまでは充電が開始しない。同じ割安プランを契約している場合で、充電タイマー２８が充電の終了時間を規定するタイマーであるときは、充電タイマー２８の終了時間を割安プランが終わる翌朝の７時に設定する。制御装置５０は、プラグイン充電によって二次電池３２を満充電にするのに要する時間を計算し、例えば、３時間を要するとすると、翌朝の７時から３時間前の翌朝の４時にプラグイン充電を開始させる。上記の時間等は説明のための例示であって、充電タイマー２８は、充電の開始時間または終了時間を設定できるタイマーであればよい。充電タイマー２８において、制御装置５０側から予め充電の開始時間または終了時間が設定されないときは、充電器２４の充電器側コンセント２６を外部電源側コンセント６に嵌め込むことで充電が開始する。以下では、充電タイマー２８は、充電の開始時間を規定するタイマーとする。

容量回復処理システム３０は、リチウムイオン二次電池３２が充放電を繰り返すことで低下した満充電容量を回復させるシステムである。

リチウムイオン二次電池３２は、複数のリチウムイオン電池セル３３を組み合わせた組電池である。以下では、特に断らない限り、リチウムイオン二次電池３２を、二次電池３２と呼び、リチウムイオン電池セル３３を電池セル３３と呼ぶ。１つの電池セル３３の端子間電圧であるセル電圧は、約３〜４Ｖ程度で、二次電池３２は、これを複数個組み合わせて、所定の高電圧、大電流を出力可能にした高電圧電池である。二次電池３２の端子間電圧の一例は、約２００〜３００Ｖである。図１では、複数の電池セル３３を直列接続した二次電池３２を示したが、出力される高電圧、大電流の仕様に応じ、直列接続と並列接続とを適宜組み合わせた二次電池３２であってよい。

電池セル３３は、セパレータを介して配置される正極活物質層と負極活物質層とを有する。ここで、負極活物質層がこれに対向する正極活物質層よりも幅広であり、負極活物質層は正極活物質層に対向する対向部と、対向しない非対向部を有する。セパレータは、電解質を吸収保持ないし担持するポリマーからなる多孔性シートである。多孔性シートに代えて不織布シートを用いてもよい。電解質としては、有機溶媒にリチウム塩が溶解された液状の電解液が用いられる。有機溶媒としては、カーボネート類、リチウム塩としては、無機酸陰イオン塩や有機酸陰イオン塩が用いられる。これらの材料については公知であるので、さらなる説明を省略する。

正極活物質層は、リチウムイオンの吸蔵・放出が可能な正極活物質を含む。かかる正極活物質としては、リチウム・遷移金属複合酸化物が用いられる。負極活物質層は、リチウムイオンの吸蔵・放出が可能な負極活物質を含む。かかる負極活物質としては、グラファイト等の炭素材料が用いられる。これらを含み、正極活物質、負極活物質については公知であるので、さらなる説明を省略する。

電池セル３３の充放電において、電解液を介してリチウムイオンが負極活物質層と正極活物質層の間を移動する。すなわち、リチウムイオンは、充電時に負極活物質層側に移動し、放電時に正極活物質層側に移動する。充放電を繰り返すと、その都度、リチウムイオンが負極活物質層と正極活物質層の間を往復する。負極活物質層の幅がこれに対向する正極活物質層の幅と同じであれば、充放電を繰り返しても、充放電に寄与するリチウムイオンの全部が負極活物質層と正極活物質層の間を往復する。電池セル３３は、負極活物質層がこれに対向する正極活物質層よりも幅広であり、負極活物質層は正極活物質層に対向する対向部と、対向しない非対向部を有する。この構成のために、充放電を繰り返すと、リチウムイオンの一部が負極活物質層の非対向部に拡散し蓄積し、その分だけ満充電容量が低下する。

容量回復処理システム３０は、二次電池３２の低下した満充電容量を回復させるシステムである。そのために、二次電池３２の正極側母線３４と負極側母線３６との間に設けられるＤＣ／ＤＣコンバータ３８、二次電池３２の電池温度θを検出する電池温度計３９、及び、二次電池３２の温度を調整する冷却器４０とヒータ４２を含む。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３８は、二次電池３２の端子間電圧を降圧して、容量回復処理システム３０の各電気回路、電気機器に供給する。降圧後の電圧は、例えば、約５Ｖである。

電池温度計３９は、二次電池３２の温度である電池温度θを検出する電池温度検出手段である。検出された電池温度θのデータは、適当な信号線によって制御装置５０に伝送される。

冷却器４０とヒータ４２は、二次電池３２の電池温度θを調整する温度調整機器である。冷却器４０の例は、冷媒循環ポンプを含む冷却装置、冷凍機、冷却ファン等である。ヒータ４２の例は、電熱ヒータや、ヒートパイプ等である。冷却器４０もヒータ４２も、ＤＣ／ＤＣコンバータ３８を介した二次電池３２の電力で、制御装置５０の制御の下で動作する。冷却器４０とヒータ４２の少なくとも１つを駆動すると、二次電池３２が放電して二次電池３２の電池電圧が低下する。このように、冷却器４０とヒータ４２は、二次電池３２について、所定の低電池電圧にする手段でもある。

二次電池３２を所定の低電池電圧にするための冷却器４０とヒータ４２の動作の制御は、電池温度θと予め定めた所定温度とを比較して行われる。電池温度θが所定温度よりも高いときは冷却器４０を動作させ、電池温度θが所定温度よりも低いときはヒータ４２を動作させる。そのときに、二次電池３２を構成する電池セル３３のセル電圧を監視し、セル電圧が目標の低電池電圧Ｖｔａｒｇｅｔに達したら、冷却器４０、ヒータ４２の動作を停止する。電池温度θについての所定温度は、二次電池３２の動作条件の範囲で、極端な低温や極端な高温でない適当な温度に定めてよい。一例を挙げると、約１０℃としてよい。これは例示であって、これ以外の温度を電池温度θについての所定温度としてもよい。

容量回復処理システム３０は、さらに、ＶＡＶＥ算出部４４、満充電容量学習部４６、学習によって更新された満充電容量の値等を記憶するメモリ４８、及び、制御装置５０を含む。

ＶＡＶＥ算出部４４は、二次電池３２を構成する複数の電池セル３３のセル数をＮ個として、Ｎ個の電池セル３３のセル電圧をそれぞれ検出して取得し、取得したＮ個のセル電圧を平均し、これをＶＡＶＥとして算出する。算出されたＶＡＶＥは、適当な信号線で、制御装置５０に伝送される。

満充電容量学習部４６は、車両１０のプラグイン充電が完了したときに、二次電池３２の満充電容量を算出し、前回の満充電容量算出値を更新する逐次学習を行う。学習は、車両１０の走行過程で実行してもよい。二次電池３２の満充電容量の算出方法としては、二次電池３２について予め開放端電圧（Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ：ＯＣＶ）とＳＯＣの関係を求めておく。そして、ＯＣＶをみながらプラグイン充電によって満充電まで充電し、その際の累積充電電流を求めて、プラグイン充電前後におけるＳＯＣの増加分と累積充電電流とに基づいて行う。これは一例であって、これ以外の満充電容量算出方法を用いてもよい。

メモリ４８は、制御装置５０と接続され、制御装置５０で用いられるプログラムや、演算処理のデータ等を記憶するメモリである。特に、逐次学習によって更新された満充電容量の値を記憶する。また、満充電容量の値と所定の回復処理時間Δｔｉｍｅとを関係づける回復処理時間関係ファイル４９を記憶する。

所定の回復処理時間Δｔｉｍｅは、満充電容量を回復させるために、二次電池３２を所定の低電池電圧であるＶｔａｒｇｅｔの状態で保持する保持処理時間である。

二次電池３２をＶｔａｒｇｅｔの状態で保持することで満充電容量が回復する理由は、以下の通りである。二次電池３２が放電すると、二次電池３２を構成する各電池セル３３において、負極活物質層の対向部におけるリチウムイオンが正極活物質側に移動する。放電を続けてＳＯＣが低下しセル電圧が低下するに従い、負極活物質層において、非対向部のリチウムイオン濃度が対向部のイオン濃度よりも高くなってくる。非対向部のリチウムイオン濃度が高くなると、非対向部に蓄積されていたリチウムイオンが、対向部や電解液側に拡散しやすくなり、非対向部から他へ拡散したリチウムイオンは、充放電に寄与するようになる。したがって、二次電池３２の電池電圧が高い場合には、冷却器４０やヒータ４２を動作させる電池電圧低下処理を行って所定の低電池電圧のＶｔａｒｇｅｔとして、所定の回復処理時間Δｔｉｍｅの間保持すれば、二次電池３２の満充電容量が回復する。二次電池３２が既にＶｔａｒｇｅｔの状態のときは、冷却器４０もヒータ４２も動作させずに、そのまま所定の回復処理時間Δｔｉｍｅの間保持すれば、二次電池３２の満充電容量が回復する。

回復処理時間Δｔｉｍｅは、所定の低電池電圧Ｖｔａｒｇｅｔと、現在の満充電容量の値とで定まり、Ｖｔａｒｇｅｔが低いほど、回復処理時間Δｔｉｍｅは短時間で済み、現在の満充電容量の値が高いほど短時間で済む。これらの関係は、予めシミュレーションや実験で求めておくことができ、メモリ４８に回復処理時間関係ファイル４９として記憶される。

図２は、メモリ４８に記憶される回復処理時間関係ファイル４９の例を示す図である。回復処理時間関係ファイル４９は、上段に、二次電池３２の満充電容量の値をとり、下段に、回復処理時間Δｔｉｍｅを取った関係マップである。図２に示すように、二次電池３２の満充電容量の値に応じて、二次電池３２を所定の低電池電圧Ｖｔａｒｇｅｔに保持する時間である回復処理時間Δｔｉｍｅを変更する。

図２は、Ｖｔａｒｇｅｔをセル電圧で約３．２Ｖ（ＳＯＣ換算で１０％に相当）とした条件の下で、満充電容量と回復処理時間Δｔｉｍｅとを対応付けた例である。図２の例では、満充電容量＝２２Ａｈのときは回復処理時間Δｔｉｍｅ＝０ｈであるので、満充電容量の低下がまだ生じていない。満充電容量が２０Ａｈ以下では回復処理時間Δｔｉｍｅが記載されているので、これらには、満充電容量の低下が生じている。図２は説明のための例示であって、Ｖｔａｒｇｅｔが異なれば、関係マップの値も異なる。以下の説明では、図２の関係マップを用いる。なお、回復処理時間関係ファイル４９として、Ｖｔａｒｇｅｔ毎に、複数の関係マップを有するものとしてよい。その場合には、制御装置５０において、予め、Ｖｔａｒｇｅｔを選択し、それに対応する関係マップを用いる。このようにすることで、回復処理時間の選択の自由度が拡大する。

図２では、回復処理時間関係ファイル４９として、ルックアップテーブル形式の関係マップを示したが、これ以外に、数式関係や、満充電容量を入力して回復処理時間Δｔｉｍｅが出力されるＲＯＭ形式を用いてもよい。複数のＶｔａｒｇｅｔを利用する場合には、ルックアップテーブルを横軸に満充電容量を取り、縦軸にＶｔａｒｇｅｔを取って、該当する組合せの箇所に回復処理時間Δｔｉｍｅを記載する２次元マップとする。数式関係やＲＯＭ形式においても、Ｖｔａｒｇｅｔ及び満充電容量を入力パラメータとしてよい。

制御装置５０は、満充電容量回復処理のために、二次電池３２について予め学習によって更新されている満充電容量の値を取得する満充電容量データ取得部５２を有する。また、メモリ４８の回復処理時間関係ファイル４９について満充電容量の値を検索キーとして回復処理時間Δｔｉｍｅを読出す回復処理時間読出部５４を有する。また、二次電池３２の電池電圧を所定の低電池電圧Ｖｔａｒｇｅｔにする電池電圧低下処理部５６と、二次電池をＶｔａｒｇｅｔの状態で回復処理時間Δｔｉｍｅの間保持する低電圧保持処理部５８を有する。

制御装置５０のこれらの機能は、制御装置５０がソフトウェアを実行することで実現でき、具体的には、制御装置５０が満充電容量回復処理プログラムの各処理手順を実行することで実現される。上記機能の一部をハードウェアで実現してもよい。なお、図１では、満充電容量学習部４６、ＶＡＶＥ算出部４４を制御装置５０とは別としたが、これらを制御装置５０の機能に含めてもよい。

上記構成の作用、特に、制御装置５０の各機能について、図３〜図５を用いてさらに詳細に説明する。

図３〜図５は、二次電池３２の満充電容量回復処理方法の手順を示すフローチャートである。図３は、容量回復処理の全体手順を示す図で、図４は、図３における低電圧保持処理（Ｓ２０）の詳細な手順を示す図で、図５は、図４における電池電圧低下処理（Ｓ３０）の詳細な手順を示す図である。各手順は、制御装置５０において実行される満充電容量回復処理プログラムの各処理手順に対応する。車両においてイグニッションスイッチ等によって車両の制御システムが立ち上がると、システム初期化処理を経て、満充電容量回復処理プログラムが立ち上がる。

容量回復処理は、回復処理時間Δｔｉｍｅを要するので、車両が走行中には行わず、走行を止めて、プラグイン充電を開始する前に実行される。

ここでは、一例として、ユーザが１９時に自宅に戻り、車庫に車両を入れ、プラグイン充電を行うために充電器側コンセント２６を引き出して、車庫の外部電源側コンセント６に嵌め込む場合について述べる。充電タイマー２８については、予めユーザが車両１０の制御装置５０に対し、外部商用電源８の電力会社と契約した契約によって定めた充電開始時間＝２３時が設定されている。この時間等を含め、以下で述べる時間、満充電容量、電圧、温度等は、説明のための単なる例示であって、これと異なる数値であってよい。車両１０の充電器側コンセント２６が車庫の外部電源側コンセント６に嵌め込まれると、これを制御装置５０が検出して、以下の手順が開始する。

最初に、二次電池３２について予め学習によって更新されている満充電容量の値を取得する。そして、取得された満充電容量が予め定めた所定値未満か否かが判定される（Ｓ１０）。この処理手順は、制御装置５０の満充電容量データ取得部５２の機能によって実行される。メモリ４８には、二次電池３２について予め学習によって更新されている満充電容量の値が記憶されているので、最新の満充電容量の値を取得し、これを予め定めた所定値と比較する。予め定めた所定値は、容量回復処理が必要とされる満充電容量の値で、二次電池３２について予めシミュレーション等で求めておく。Ｓ１０の判定が否定されると、容量回復処理の必要がないので、全ての処理を終了し、以下の手順に進まない。判定が肯定されると、Ｓ１２以下の手順に進む。

ここでは、二次電池３２について、容量回復処理が必要とされる所定値を２２Ａｈとし、取得された満充電容量の値を１８Ａｈとする。この例では、取得された満充電容量１８Ａｈは所定値の２２Ａｈ未満であるので、Ｓ１０の判定が肯定される。

Ｓ１０の判定が肯定されると、取得された満充電容量の値に応じた回復処理時間Δｔｉｍｅを読み出す（Ｓ１２）。この処理手順は、制御装置５０の回復処理時間読出部５４の機能によって実行される。ここでは、図２の関係マップを用いて、満充電容量＝１８Ａｈに対応する回復処理時間Δｔｉｍｅ＝２．５時間と読み出される。

次に、タイマー設定があるか否かが判定される（Ｓ１４）。判定が否定されるときは、直ちに充電が開始される場合であるので、容量回復処理が実行されることがなく、全ての処理を終了し、以下の手順に進まない。判定が肯定されると、Ｓ１６以下の手順に進む。今の場合、充電タイマー２８に対し充電開始時間＝２３時と設定されているので、判定が肯定される。

Ｓ１４の判定が肯定されると、充電開始までの時間ｔが算出される（Ｓ１６）。充電開始までの時間ｔは、ｔ＝｛（充電開始時間）−（現在時間）｝として、制御装置５０によって実行される。今の場合、（充電開始時間＝２３時）、（現在時間＝１９時）であるので、ｔ＝（２３−１９）時＝４時間である。

充電開始までの時間ｔが算出されると、これをＳ１２で算出された回復処理時間Δｔｉｍｅ以上か否かが判定される（Ｓ１８）。判定が否定されるときは、充電開始までに回復処理時間Δｔｉｍｅが満了せず、容量回復処理が不完全なものとなるため、以下の手順には進ます、全ての処理を終了する。判定が肯定されると、低電圧保持処理（Ｓ２０）の実行に進む。

図４は、Ｓ２０の低電圧保持処理の詳細な手順を示すフローチャートである。最初に、二次電池３２の現在のＶＡＶＥが、容量回復処理のための低電池電圧であるＶｔａｒｇｅｔ以下であるか否かが判定される（Ｓ２２）。判定が肯定されるときは、二次電池３２のＶＡＶＥが既にＶｔａｒｇｅｔ以下であるので、その状態のままＳ２４以下に進む。判定が否定されるときは、ＶＡＶＥがＶｔａｒｇｅｔを超えているので、Ｓ３０の電池電圧低下処理に進む。Ｓ３０の電池電圧低下処理は、ＶＡＶＥをＶｔａｒｇｅｔ以下にする処理であるので、その処理が終わると、Ｓ２２が肯定されてＳ２４に進む。

図５は、Ｓ２２の判定が否定されたときのＳ３０の電池電圧低下処理の詳細な手順のフローチャートである。図５の処理手順は、制御装置５０の電池電圧低下処理部５６の機能によって実行される。ここでは、まず、電池温度θが所定温度以上であるか否かが判定される（Ｓ３２）。所定温度は、今の場合、１０℃である。電池温度θが１０℃以上のときは、Ｓ３０の判定が肯定され、冷却器４０に制御装置５０から駆動指令が伝送され、充電前冷却が実行される（Ｓ３４）。電池温度θが１０℃未満のときは、Ｓ３０の判定が否定され、ヒータ４２に制御装置５０から駆動指令が伝送され、電池昇温が実行される（Ｓ３６）。これにより、冷却器４０またはヒータ４２が駆動され、ＤＣ／ＤＣコンバータ３８を介して、二次電池３２が放電され、電池電圧が低下する。Ｓ３２，Ｓ３４が実行された後は、図４のＳ２２に戻る（ＲＥＴＵＲＮでこのことを示す）。

図４のＳ２２は、ＶＡＶＥとＶｔａｒｇｅｔの比較であるので、ＶＡＶＥがＶｔａｒｇｅｔ以下に低下するまでは、判定が否定され、再びＳ３０の処理手順に戻る。ＶＡＶＥがＶｔａｒｇｅｔ以下に低下するまでは、冷却器４０またはヒータ４２の駆動が継続し、二次電池３２の放電が継続する。このように、ＶＡＶＥとＶｔａｒｇｅｔとの電圧差に応じて、冷却器４０及びヒータ４２の動作時間が変わる。冷却器４０及びヒータ４２の消費電力は、車両に搭載された他の電子機器等に比べ、比較的大きい方であるので、冷却器４０及びヒータ４２が駆動されると、ＶＡＶＥは比較的短い時間でＶｔａｒｇｅｔに達する。場合によってはＳ２２の判定が肯定されるまでに、長い時間を要する場合がある。ＶＡＶＥがＶｔａｒｇｅｔに達するとＳ２２が肯定され、Ｓ３０の電池電圧低下処理は目的を果たして終了する。

再び図４に戻り、冷却器４０とヒータ４２の駆動によってＶＡＶＥが低下し、Ｖｔａｒｇｅｔ以下となると、Ｓ２２が肯定され、容量回復処理としての実施時間Ｔのカウントが開始する（Ｓ２４）。実施時間Ｔのカウント手段としては、適当な計時カウント回路を用いることができる。

次に、充電開始時間に到達したときに、実施時間ＴのカウントがΔｔｉｍｅ以下であるか否かの判定が行われる（Ｓ２６）。Ｓ２６の判定が肯定されるときは、ＶＡＶＥがＶｔａｒｇｅｔになってからその状態に保持されている時間である実施時間ＴがΔｔｉｍｅ以下であるので、回復処理時間Δｔｉｍｅが満了する前に、充電開始時間が到達した場合である。このときは、容量回復処理よりも充電処理を優先し、Δｔｉｍｅの満了を待たずに充電開始とする（Ｓ２８）。Ｓ２８の処理が行われると、低電圧保持処理は終了し、容量回復処理も終了し、次のプラグイン充電処理に移行する。

Ｓ２６の判定が否定されるときは、充電開始時間に到達する前に、ＶＡＶＥがＶｔａｒｇｅｔの状態に保持されている時間である実施時間ＴがΔｔｉｍｅとなる。これによって、Ｓ２０の低電圧保持処理が所定通り完了し、容量回復処理も目的を果たして終了し、次のプラグイン充電に移行する。

今の場合、（回復処理手順が開始した時間）＝１９時、充電開始時間＝２３時、Δｔｉｍｅ＝２．５時間である。図３の各処理手順に要する時間はｍｓ程度であるので、Ｓ２４の実施時間Ｔのカウント開始時間は、（ＶＡＶＥをＶｔａｒｇｅｔに低下させるに要した時間）でほぼ決まる。

（ＶＡＶＥをＶｔａｒｇｅｔに低下させるに要した時間）が１．５時間よりも長いと、Ｓ２４の実施時間Ｔのカウント開始時間は、（１９時＋１．５時間）よりも遅い時間となり、充電開始時間＝２３時までに２．５時間が確保できない。このときは、充電開始時間に到達したときに、（実施時間Ｔ＜Δｔｉｍｅ＝２．５時間）となり、Ｓ２６の判定が肯定される。このように、Ｓ２６の判定が肯定されて、容量回復処理が満了せずに充電開始となる例の１つは、（ＶＡＶＥをＶｔａｒｇｅｔに低下させるに要した時間）が長い場合である。

上記では、（回復処理手順が開始した時間＝１９時）から（充電開始時間＝２３時）まで４時間あって、Δｔｉｍｅよりも十分長いが、（回復処理手順が開始した時間）から（充電開始時間＝２３時）までが短いと、同様のことが生じる。例えば、車両１０が車庫に戻ってくる時間が遅く、（回復処理手順が開始した時間＝２１時）となると、（充電開始時間＝２３時）に到達するまでに、容量回復のために取れる時間が（２３時−２１時＝２時間）しかなく、回復処理時間Δｔｉｍｅを確保できない。このように、Ｓ２６の判定が肯定されて、容量回復処理が満了せずに充電開始となる例のもう１つは、（回復処理手順が開始した時間）から（充電開始時間＝２３時）までが短い場合である。

これらの場合を除いて、低電圧保持処理においては、二次電池３２は、ＶＡＶＥがＶｔａｒｇｅｔの状態に回復処理時間Δｔｉｍｅの間保持され、容量回復処理が行われる。

本実施の形態に係る満充電容量回復処理方法は、充放電によって満充電容量が低下したリチウムイオン二次電池３２の満充電容量回復処理方法である。この方法は、回復処理対象のリチウムイオン二次電池３２について学習によって更新されている満充電容量の値を取得し、所定値と比較する（Ｓ１０）。取得した満充電容量の値が所定値より低いときは満充電容量が低下しているときである。次に、所定の低電池電圧Ｖｔａｒｇｅｔの下での回復処理時間Δｔｉｍｅを満充電容量の値に関連付けて記憶するメモリ４８について、取得した満充電容量の値を検索キーとして回復処理時間Δｔｉｍｅを読出す（Ｓ１２）。そして、必要に応じて冷却器４０とヒータ４２を動作させて、二次電池３２の平均セル電圧ＶＡＶＥを所定の低電池電圧Ｖｔａｒｇｅｔまで低下させる（Ｓ２２）。そして、リチウムイオン二次電池３２を所定の低電池電圧Ｖｔａｒｇｅｔの下で、回復処理時間Δｔｉｍｅの間保持する（Ｓ２６）。この方法によれば、リチウムイオン二次電池３２の満充電容量回復処理の効果確認のための満充電容量の測定を省略でき、再回復処理も行わなくて済むので、満充電容量の回復に要する時間を短くできる。

６ 外部電源側コンセント、８ 外部商用電源、１０ （プラグインハイブリッド）車両、１２ エンジン、１４ 回転電機ブロック、１６ 電力コントロールユニット（ＰＣＵ）、１８ システムメインリレー、２０ 充電器ブロック、２２ 充電リレー、２４ 充電器、２６ 充電器側コンセント、２８ 充電タイマー、３０ 容量回復処理システム、３２ （リチウムイオン）二次電池、３３ （リチウムイオン）電池セル、３４ 正極側母線、３６ 負極側母線、３８ ＤＣ／ＤＣコンバータ、３９ 電池温度計、４０ 冷却器、４２ ヒータ、４４ ＶＡＶＥ算出部、４６ 満充電容量学習部、４８ メモリ、４９ 回復処理時間関係ファイル、５０ 制御装置、５２ 満充電容量データ取得部、５４ 回復処理時間読出部、５６ 電池電圧低下処理部、５８ 低電圧保持処理部。

Claims (1)

1. セパレータを介して配置される正極活物質層と負極活物質層とを有し、負極活物質層がこれに対向する正極活物質層よりも幅広で、負極活物質層は正極活物質層に対向する対向部と、対向しない非対向部とを有する構成のリチウムイオン二次電池が充放電によって満充電容量が低下したときに実施されるリチウムイオン二次電池の満充電容量回復処理方法であって、
   回復処理対象のリチウムイオン二次電池について学習によって更新されている前記満充電容量の値を取得し、
   所定の低電池電圧の下での回復処理時間を前記満充電容量の値に関連付けて記憶するメモリについて、前記取得した満充電容量の値を検索キーとして前記回復処理時間を読出し、
   前記リチウムイオン二次電池を所定の低電池電圧の下で、前記回復処理時間の間保持する、満充電容量回復処理方法。

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