JP6642242B2

JP6642242B2 - Battery system

Info

Publication number: JP6642242B2
Application number: JP2016088418A
Authority: JP
Inventors: 高橋　賢司; 賢司高橋
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-04-26
Filing date: 2016-04-26
Publication date: 2020-02-05
Anticipated expiration: 2036-04-26
Also published as: JP2017199513A

Description

本発明は、非水電解液型の二次電池を含む電池システムに関する。 The present invention relates to a battery system including a non-aqueous electrolyte type secondary battery.

従来よりリチウムイオン二次電池等の非水電解液二次電池が使用されている。このような二次電池は、通常、正極を構成する正極活物質、および、負極を構成する負極活物質を有している。正極活物質および負極活物質は、いずれも、微小な粒子状である。そして、粒子状の活物質同士あるいは、活物質と集電体が、バインダにより互いに結着され、導電ネットワークが形成される。また、正極と負極の中には、より導電性を高めるため、導電助材が含まれていてもよい。 Conventionally, nonaqueous electrolyte secondary batteries such as lithium ion secondary batteries have been used. Such a secondary battery usually has a positive electrode active material forming a positive electrode and a negative electrode active material forming a negative electrode. Both the positive electrode active material and the negative electrode active material are in the form of fine particles. Then, the particulate active materials or the active material and the current collector are bound to each other by the binder, and a conductive network is formed. Further, the positive electrode and the negative electrode may contain a conductive additive to further increase the conductivity.

ここで、粒子状の活物質や、当該活物質の周囲を覆うバインダは、活物質の体積変化や、リチウム濃度差等に起因して、その内部や表面に応力が発生し、割れ（クラック）が生じることが知られている。かかる割れが生じると、正極や負極、単極の容量減少や、正・負極組成対応ずれ等の電池容量劣化が加速する。 Here, the particulate active material and the binder covering the periphery of the active material generate stress inside and on the surface thereof due to a change in volume of the active material, a difference in lithium concentration, and the like, thereby causing a crack. Is known to occur. When such cracks occur, battery capacity deterioration such as a decrease in capacity of the positive electrode, the negative electrode, and the single electrode, and a shift in correspondence between positive and negative electrode compositions is accelerated.

特許文献１には、二次電池の放電量の積算値の平方根と、電池容量と、の組である組データを複数回に渡り取得し、取得された複数の組データを二次関数で近似したときの二次決定係数に基づいて、二次電池の正極活物質の割れの有無を判定する技術が開示されている。特許文献１では、正極活物質の割れが生じていると判定した場合には、充放電時において許容される上限のＳＯＣを下げる。かかる特許文献１の技術によれば、正極活物質の割れの発生を初期段階において検知することができ、その劣化の進行を抑制することができる。 Patent Literature 1 discloses that a set of data, which is a set of a square root of an integrated value of a discharge amount of a secondary battery and a battery capacity, is obtained a plurality of times, and the obtained plurality of sets of data is approximated by a quadratic function. A technique for determining whether or not the positive electrode active material of the secondary battery has cracked based on the secondary determination coefficient obtained when the above is performed is disclosed. In Patent Literature 1, when it is determined that the positive electrode active material has cracked, the upper limit SOC allowed during charging and discharging is reduced. According to the technique of Patent Document 1, occurrence of cracks in the positive electrode active material can be detected at an initial stage, and the progress of the deterioration can be suppressed.

特開２０１１−２２８２１３号公報JP 2011-228213 A

しかしながら、特許文献１の技術では、電池容量と放電積算量から活物質の割れの有無を判定しており、活物質層の内部状態を考慮していない。そのため、推定精度が悪く、上限ＳＯＣを必要以上に制限する恐れがあった。また、特許文献１では、活物質の割れが発生すると、それが、電池容量等に反映されることを利用して活物質の割れの有無を判定している。換言すれば、特許文献１では、活物質が実際に割れて電池容量等に影響が出た後でなければ、充放電を制限できない。その結果、特許文献１の技術では、活物質の割れ、ひいては、二次電池の機械的劣化を事前に防止することはできない。 However, in the technique of Patent Literature 1, the presence or absence of cracks in the active material is determined from the battery capacity and the integrated discharge amount, and the internal state of the active material layer is not considered. For this reason, the estimation accuracy is poor, and the upper limit SOC may be unnecessarily limited. Further, in Patent Document 1, when a crack in the active material occurs, the presence or absence of the crack in the active material is determined by utilizing the fact that the crack is reflected on the battery capacity and the like. In other words, according to Patent Literature 1, charge / discharge cannot be limited until the active material is actually cracked to affect the battery capacity and the like. As a result, the technique of Patent Literature 1 cannot prevent the active material from cracking, and thus mechanical deterioration of the secondary battery in advance.

そこで、本発明では、二次電池の機械的劣化をより確実に防止できる電池システムを提供することを目的とする。 Thus, an object of the present invention is to provide a battery system that can more reliably prevent mechanical deterioration of a secondary battery.

本発明の電池システムは、正極および負極を構成する活物質層を含む非水電解液型の二次電池と、前記二次電池の温度を電池温度として取得する温度センサと、前記二次電池に流れる電流を電池電流として取得する電流センサと、前記活物質層内の活物質の内部状態と、前記活物質に作用する応力と、の関係を示すモデル式を記憶する記憶部と、前記電池温度および前記電池電流を前記モデル式に当てはめて、前記二次電池の活物質に生じる応力を推定し、前記推定された応力が、予め規定の基準応力以上である場合には、基準応力未満の場合よりも、前記二次電池の充放電電流を制限する、制御部と、を備えることを特徴とする。 The battery system of the present invention is a non-aqueous electrolyte type secondary battery including an active material layer constituting a positive electrode and a negative electrode, a temperature sensor for obtaining the temperature of the secondary battery as a battery temperature, and the secondary battery A current sensor that acquires a flowing current as a battery current; a storage unit that stores a model formula indicating a relationship between an internal state of the active material in the active material layer and a stress acting on the active material; And applying the battery current to the model formula to estimate the stress generated in the active material of the secondary battery, and when the estimated stress is equal to or greater than a predetermined reference stress, is less than the reference stress. And a controller for limiting the charge / discharge current of the secondary battery.

他の本発明である電池システムは、正極および負極を構成する活物質層を含む非水電解液型の二次電池と、前記二次電池の温度を電池温度として取得する温度センサと、前記二次電池に流れる電流を電池電流として取得する電流センサと、前記活物質層内の活物質同士を結着させるバインダの内部状態と、前記バインダに作用する応力と、の関係を示すモデル式を記憶する記憶部と、前記電池温度および前記電池電流を前記モデル式に当てはめて、前記二次電池のバインダに生じる応力を推定し、前記推定された応力が、予め規定の基準応力以上である場合には、基準応力未満の場合よりも、前記二次電池の充放電電流を制限する、制御部と、を備えることを特徴とする。 A battery system according to another aspect of the present invention includes a non-aqueous electrolyte secondary battery including an active material layer forming a positive electrode and a negative electrode, a temperature sensor for obtaining a temperature of the secondary battery as a battery temperature, A current sensor that obtains a current flowing in the next battery as a battery current, a model formula indicating a relationship between an internal state of a binder that binds the active materials in the active material layer and a stress acting on the binder are stored. The storage unit to perform, by applying the battery temperature and the battery current to the model formula, to estimate the stress generated in the binder of the secondary battery, when the estimated stress is equal to or greater than a predetermined reference stress Is characterized by including a control unit that limits the charge / discharge current of the secondary battery more than the case where the stress is less than the reference stress.

本発明によれば、モデル式に基づいて活物質層内の活物質またはバインダに生じる応力を推定し、推定された応力に応じて二次電池の充放電電流を制限する。そのため、実際に活物質やバインダの割れが発生する前に、充放電電力を制限することができ、二次電池の機械的劣化を効果的に防止できる。 According to the present invention, the stress generated in the active material or the binder in the active material layer is estimated based on the model formula, and the charge / discharge current of the secondary battery is limited according to the estimated stress. Therefore, before the active material or the binder actually cracks, the charge / discharge power can be limited, and the mechanical deterioration of the secondary battery can be effectively prevented.

本発明の実施形態である電池システムの構成を示す図である。It is a figure showing composition of a battery system which is an embodiment of the present invention. 二次電池の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a secondary battery. 負極活物質およびバインダのモデルを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the model of a negative electrode active material and a binder. 拡散係数のマップの一例を示す図である。It is a figure showing an example of a map of a diffusion coefficient. 第一実施形態における電流許容値の決定処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the determination process of the allowable current value in the first embodiment. 負極活物質に作用する応力と電流許容値の変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the stress which acts on a negative electrode active material, and the change of an allowable current value. 第二実施形態における電流許容値の決定処理の流れを示すフローチャートである。It is a flow chart which shows a flow of processing of deciding an allowable current value in a second embodiment. 電流許容値の決定処理の他の一例の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of another example of the process of determining the allowable current value. 電流許容値の決定処理の他の一例の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of another example of the process of determining the allowable current value.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態である電池システム１０の構成を示す図である。この電池システム１０は、動力源の一つとして回転電機１００を搭載した電動車両（例えば電気自動車やハイブリッド自動車等）に搭載される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a battery system 10 according to an embodiment of the present invention. The battery system 10 is mounted on an electric vehicle (for example, an electric vehicle or a hybrid vehicle) on which the rotating electric machine 100 is mounted as one of the power sources.

電池システム１０は、走行用の回転電機１００に電力を供給する車載バッテリ１２を備えている。車載バッテリ１２は、複数の電池セル１４を直列または並列に接続して構成されている。電池セル１４は、充放電可能な非水電解質二次電池で、具体的には、リチウムイオン二次電池である。 The battery system 10 includes a vehicle-mounted battery 12 that supplies power to the rotating electric machine 100 for traveling. The in-vehicle battery 12 is configured by connecting a plurality of battery cells 14 in series or in parallel. The battery cell 14 is a chargeable / dischargeable nonaqueous electrolyte secondary battery, specifically, a lithium ion secondary battery.

車載バッテリ１２は、システムメインリレー（以下「ＳＭＲ」と呼ぶ）１０６および変圧器１０４を介してインバータ１０２に接続されている。変圧器１０４は、車載バッテリ１２からの電力を昇圧するとともに、回転電機１００で発電された電力を降圧する。ＳＭＲ１０６は、車載バッテリ１２と変圧器とを電気的に接続または接続解除する。ＳＭＲ１０６がオンされると、車載バッテリ１２の充放電が許容される。このＳＭＲ１０６は、原則として、イグニッションスイッチに連動してオン／オフが切り替わる。 The vehicle-mounted battery 12 is connected to the inverter 102 via a system main relay (hereinafter, referred to as “SMR”) 106 and a transformer 104. Transformer 104 boosts the power from onboard battery 12 and drops the power generated by rotating electrical machine 100. The SMR 106 electrically connects or disconnects the vehicle-mounted battery 12 and the transformer. When the SMR 106 is turned on, charging and discharging of the vehicle-mounted battery 12 is allowed. The SMR 106 is switched on / off in principle in conjunction with an ignition switch.

インバータ１０２は、車載バッテリ１２と回転電機１００との間で、電力を直流から交流に、または、交流から直流に変換しながら、電流制御を行なう。回転電機１００は、車両の走行用動力を出力するモータとして機能するとともに、動力を電力に変換するジェネレータとしても機能する。回転電機１００で発電された電力は、インバータ１０２、変圧器１０４を介して、車載バッテリ１２に送られ、これにより、車載バッテリ１２が充電される。また、回転電機１００は、モータとして機能する場合には、車載バッテリ１２から送られた電力で駆動する。なお、図１では、回転電機１００の個数を一つとしているが、回転電機１００は、複数設けてもよい。例えば、主にモータとして機能する第一回転電機と、主にジェネレータとして機能する第二回転電機、を設けてもよい。 Inverter 102 performs current control between vehicle-mounted battery 12 and rotating electric machine 100 while converting power from DC to AC or from AC to DC. The rotating electric machine 100 functions as a motor that outputs driving power for the vehicle and also functions as a generator that converts the power into electric power. The electric power generated by the rotating electric machine 100 is sent to the vehicle-mounted battery 12 via the inverter 102 and the transformer 104, and thereby the vehicle-mounted battery 12 is charged. When functioning as a motor, rotating electric machine 100 is driven by electric power transmitted from vehicle-mounted battery 12. In FIG. 1, the number of the rotating electric machines 100 is one, but a plurality of the rotating electric machines 100 may be provided. For example, a first rotating electric machine that mainly functions as a motor and a second rotating electric machine that mainly functions as a generator may be provided.

車載バッテリ１２の充放電は、制御部１６により管理制御される。制御部１６は、各種演算を行うＣＰＵ２２と、各種プログラムやパラメータを記憶するメモリ２４と、を備えている。なお、図１では、制御部１６を、単一のユニットとしているが、制御部１６は、それぞれがＣＰＵ２２およびメモリ２４を有する制御ユニットを複数、組み合わせて構成されてもよい。したがって、制御部１６は、ＣＰＵ２２およびメモリ２４を複数有する構成としてもよい。 The charging and discharging of the vehicle-mounted battery 12 is managed and controlled by the control unit 16. The control unit 16 includes a CPU 22 that performs various calculations, and a memory 24 that stores various programs and parameters. Although the control unit 16 is a single unit in FIG. 1, the control unit 16 may be configured by combining a plurality of control units each having the CPU 22 and the memory 24. Therefore, the control unit 16 may have a configuration having a plurality of CPUs 22 and memories 24.

制御部１６には、車載バッテリ１２に設けられた電圧センサ１８、電流センサ２０、温度センサ２１から、端子間電圧（電池電圧Ｖｂ）、充放電電流（電池電流Ｉｂ）、電池温度Ｔｂなどの情報が入力される。車載バッテリ１２は、複数の電池セル１４を接続して構成されるが、電圧値および電流値は、各電池セル１４ごとに検出される。制御部１６は、これらセンサで取得された情報に基づいて車載バッテリ１２のＳＯＣを算出する。また、後に詳説するように、制御部１６は、電池セル１４（二次電池）の活物質層の内部状態と、この活物質層に作用する応力と、の関係を示すモデル式に基づいて、活物質層に生じる応力を数値解析する。そして、制御部１６は、数値解析の結果、得られた応力に基づいて、車載バッテリ１２の充放電電力の許容値（以下「電力許容値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ」と呼ぶ）を制御する。 The control unit 16 receives information such as a voltage between terminals (battery voltage Vb), a charge / discharge current (battery current Ib), and a battery temperature Tb from a voltage sensor 18, a current sensor 20, and a temperature sensor 21 provided in the vehicle-mounted battery 12. Is entered. The in-vehicle battery 12 is configured by connecting a plurality of battery cells 14, and a voltage value and a current value are detected for each battery cell 14. The control unit 16 calculates the SOC of the vehicle battery 12 based on the information obtained by these sensors. Further, as will be described in detail later, the control unit 16 calculates the relationship between the internal state of the active material layer of the battery cell 14 (secondary battery) and the stress acting on the active material layer based on a model formula. Numerical analysis of the stress generated in the active material layer. Then, the control unit 16 controls the allowable value of the charge / discharge power of the vehicle-mounted battery 12 (hereinafter, referred to as “power allowable value Win, Wout”) based on the stress obtained as a result of the numerical analysis.

次に、リチウムイオン二次電池について図２を参照して説明する。図２は、リチウムイオン二次電池の構成を示す図である。既述した通り、本実施形態においては、車載バッテリ１２を構成する電池セル１４は、リチウムイオン二次電池（以下、「二次電池」と呼ぶ）である。二次電池は、正極３２と、セパレータ３６と、負極３４とを含む。セパレータ３６は、負極３４および正極３２の間に設けられ、樹脂に電解液を浸透させることで構成される。セパレータ３６は、正極活物質層４０と負極活物質層５２を絶縁するとともに非水電解液の保持機能やシャットダウン機能を有するものであれば、特に限定されない。したがって、セパレータ３６は、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエステル、セルロース、ポリアミド等の樹脂から成る多孔質樹脂シート（フィルム）等から構成される。なお、セパレータ３６は、単層構造であってもよく、材質や性状の異なる２種以上の多孔質樹脂シートが積層された構造であってもよい。電解液としては、極性が大きく溶解力の高いカーボネート系有機溶剤等を用いることができる。 Next, a lithium ion secondary battery will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a lithium ion secondary battery. As described above, in the present embodiment, the battery cells 14 constituting the vehicle-mounted battery 12 are lithium-ion secondary batteries (hereinafter, referred to as “secondary batteries”). The secondary battery includes a positive electrode 32, a separator 36, and a negative electrode 34. The separator 36 is provided between the negative electrode 34 and the positive electrode 32, and is configured by impregnating the resin with an electrolytic solution. The separator 36 is not particularly limited as long as the separator 36 insulates the positive electrode active material layer 40 and the negative electrode active material layer 52 and has a non-aqueous electrolyte retention function and a shutdown function. Therefore, the separator 36 is made of, for example, a porous resin sheet (film) made of a resin such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyester, cellulose, or polyamide. Note that the separator 36 may have a single-layer structure, or may have a structure in which two or more types of porous resin sheets having different materials and properties are stacked. As the electrolytic solution, a carbonate-based organic solvent having a large polarity and a high dissolving power can be used.

正極３２は、正極集電体３８と正極集電体３８上に固着された正極活物質層４０とを備える。正極集電体３８は、導電性の良好な金属（例えばアルミニウム、ニッケル等）からなる。正極活物質層４０は、微小な粒子状の正極活物質４２を含み、この正極活物質４２同士あるいは正極活物質４２と正極集電体３８が、バインダ４４により結着されている。正極活物質４２としては、リチウム複合金属酸化物（例えば、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４等）を用いることができる。バインダ４４としては、有機溶剤系のポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）や水分散系のスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等を用いることができる。また、正極活物質層４０には、さらに、電子伝導性を付与するための導電助材が含まれてもよい。導電助材としては、例えば、炭素材料、導電性高分子材料などを用いることができる。 The positive electrode 32 includes a positive electrode current collector 38 and a positive electrode active material layer 40 fixed on the positive electrode current collector 38. The positive electrode current collector 38 is made of a metal having good conductivity (for example, aluminum, nickel, or the like). The positive electrode active material layer 40 includes a fine particle-shaped positive electrode active material 42, and the positive electrode active materials 42 or the positive electrode active material 42 and the positive electrode current collector 38 are bound by a binder 44. As the positive electrode active material 42, a lithium composite metal oxide (for example, LiCoO ₂ , LiMn ₂ O _4, or the like) can be used. As the binder 44, organic solvent-based polyvinylidene fluoride (PVDF), water-dispersed styrene-butadiene rubber (SBR), or the like can be used. Further, the positive electrode active material layer 40 may further include a conductive auxiliary material for imparting electron conductivity. As the conductive additive, for example, a carbon material, a conductive polymer material, or the like can be used.

負極３４は、負極集電体４６と負極集電体４６上に固着された負極活物質層５２とを備える。負極集電体４６は、導電性の良好な金属（例えば銅、ニッケル等）からなる。負極活物質層５２は、微小な粒子状の負極活物質４８を含み、この負極活物質４８同士あるいは負極活物質４８と負極集電体４６が、バインダ５０により結着されている。負極活物質４８としては、黒鉛（グラファイト）や、難黒鉛化炭素（ハードカーボン）、易黒鉛化炭素（ソフトカーボン）、カーボンナノチューブ、これらの組み合わせからなる炭素材料を用いることができる。バインダ５０としては、有機溶剤系のポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）や水分散系のスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等を用いることができる。また、負極活物質層５２には、さらに、電子伝導性を付与するための導電助材が含まれてもよい。導電助材としては、例えば、炭素材料、導電性高分子材料などを用いることができる。 The negative electrode 34 includes a negative electrode current collector 46 and a negative electrode active material layer 52 fixed on the negative electrode current collector 46. The negative electrode current collector 46 is made of a metal having good conductivity (for example, copper, nickel, or the like). The negative electrode active material layer 52 includes a minute particle-shaped negative electrode active material 48, and the negative electrode active materials 48 or the negative electrode active material 48 and the negative electrode current collector 46 are bound by a binder 50. As the negative electrode active material 48, a carbon material composed of graphite (graphite), non-graphitizable carbon (hard carbon), easily graphitizable carbon (soft carbon), carbon nanotube, or a combination thereof can be used. As the binder 50, organic solvent-based polyvinylidene fluoride (PVDF), water-dispersed styrene-butadiene rubber (SBR), or the like can be used. Further, the negative electrode active material layer 52 may further include a conductive additive for imparting electron conductivity. As the conductive additive, for example, a carbon material, a conductive polymer material, or the like can be used.

二次電池の放電時において、負極活物質４８の界面上では、リチウムイオンＬｉ^＋および電子ｅ⁻を放出する化学反応が行なわれる。一方、正極活物質４２の界面上ではリチウムイオンＬｉ^＋および電子ｅ⁻を吸収する化学反応が行なわれる。二次電池の充電時においては、電子ｅ⁻の放出および吸収に関して、上記の反応とは逆の反応が行なわれる。 During discharging of the secondary battery, a chemical reaction is performed on the interface of the negative electrode active material 48 to release lithium ions Li ⁺ and electrons e ⁻ . On the other hand, on the interface of the positive electrode active material 42, a chemical reaction for absorbing lithium ions Li ⁺ and electrons e ⁻ is performed. When the secondary battery is charged, a reaction opposite to the above-described reaction is performed with respect to emission and absorption of the electron e ⁻ .

以上のような構成の二次電池では、活物質４２，４８の体積変化や、リチウム濃度差等に起因して、活物質４２，４８またはバインダ４４，５０の内部や表面に応力が発生し、活物質４２，４８の割れ（クラック）が生じることが知られている。活物質４２，４８の割れが生じると、正極や負極、単極の容量減少や、正・負極組成対応ずれが発生し、二次電池容量の劣化が進む。また、こうした活物質４２，４８の割れは、不可逆的な現象であるため、実際に活物質４２，４８が割れる前に防止されることが望まれる。 In the secondary battery having the above-described configuration, stress is generated inside or on the surfaces of the active materials 42 and 48 or the binders 44 and 50 due to a change in volume of the active materials 42 and 48 and a difference in lithium concentration. It is known that cracks occur in the active materials 42 and 48. When the active materials 42 and 48 are cracked, the capacity of the positive electrode, the negative electrode, and the single electrode is reduced, and the composition of the positive electrode and the negative electrode is misaligned. In addition, since such cracking of the active materials 42 and 48 is an irreversible phenomenon, it is desired that the cracks be prevented before the active materials 42 and 48 actually crack.

そこで、本実施形態では、数値解析により活物質４２，４８に生じる応力を推定し、推定された応力に応じて充放電電力を制限することで、活物質４２，４８のクラック、ひいては、二次電池の機械的劣化を防止する。以下、この活物質のクラック防止技術について説明する。 Therefore, in the present embodiment, the stress generated in the active materials 42 and 48 is estimated by numerical analysis, and the charge / discharge power is limited according to the estimated stress, so that the cracks in the active materials 42 and 48 and eventually the secondary Prevents mechanical deterioration of batteries. Hereinafter, a technique for preventing the active material from cracking will be described.

はじめに、負極活物質４８に生じる応力の推定について説明する。負極活物質４８に生じる応力を推定するために、制御部１６は、予め、負極活物質４８の内部状態と負極活物質４８に作用する応力との関係を示すモデル式を記憶している。図３は、このモデル式で想定している負極活物質４８のモデル図である。図３に示すように、負極活物質４８は、半径ｋ０の球体で、例えば、グラファイトやシリコン等を想定することができる。負極活物質４８の外表面は、ＰＶＤＦからなるバインダ５０で覆われており、その厚みは、Ｌである。なお、このモデル図では、導電助材を省略しているが、導電助材を含むモデルを使用してもよい。 First, estimation of stress generated in the negative electrode active material 48 will be described. In order to estimate the stress generated in the negative electrode active material 48, the control unit 16 stores in advance a model formula indicating the relationship between the internal state of the negative electrode active material 48 and the stress acting on the negative electrode active material 48. FIG. 3 is a model diagram of the negative electrode active material 48 assumed in this model formula. As shown in FIG. 3, the negative electrode active material 48 is a sphere having a radius of k0, and may be, for example, graphite or silicon. The outer surface of the negative electrode active material 48 is covered with a binder 50 made of PVDF, and its thickness is L. In this model diagram, the conductive auxiliary material is omitted, but a model including the conductive auxiliary material may be used.

本実施形態では、負極活物質４８の径方向に複数の点を設定し、各点ごとに径方向応力σ_ｒ［ｋ］と接線方向応力σ_ｔ［ｋ］を、サンプリングタイムごとに演算している。なお、ｋは、負極３４物質の中心Ｏからの径方向位置を示している。したがって、例えば、図３において、径位置ｋ＝ｋαの点Ｐにおける径方向応力は、σ_ｒ［ｋα］であり、接線方向応力は、σ_ｔ［ｋα］となる。なお、以下の説明では、適宜、［ｋ］の記載を省略し、単に、σ_ｔ，σ_ｒと記載する。 In the present embodiment, a plurality of points are set in the radial direction of the negative electrode active material 48, and a radial stress σ _r [k] and a tangential stress σ _t [k] are calculated for each point for each sampling time. I have. Here, k indicates a radial position from the center O of the negative electrode 34 substance. Therefore, for example, in FIG. 3, the radial stress at the point P at the radial position k = kα is σ _r [kα], and the tangential stress is σ _t [kα]. In the following description, the description of [k] is omitted as appropriate, and simply described as σ _t and σ _r .

負極モデルにおいて、活物質内の拡散方程式は、次の式１で与えられる。
式１において、ｃはリチウム濃度であり、Ｄ_ｓは、拡散係数、Ｒは、ガス定数、Ｔは、電池温度の絶対温度、Ωは、リチウムの部分モル体積、σ_ｈは、静水圧応力である。部分モル体積Ωは、リチウムを１モル加えたときの体積変化を示す値で、リチウム濃度がｃ１からｃ２に変化する間に生じる負極活物質４８の半径変化量をΔｋとした場合、Ω＝（Δｋ×３）／［（ｃ１−ｃ２）×ｃｍａｘ］と表すことができる。なお、ｃｍａｘは、最大リチウム濃度である。 In the negative electrode model, the diffusion equation in the active material is given by the following equation 1.
In Formula 1, c is the lithium concentration, D _s is the diffusion coefficient, R represents the gas constant, T is the absolute temperature of the battery temperature, Omega is partial molar volume of the lithium, sigma _h is the hydrostatic stress is there. The partial molar volume Ω is a value indicating a volume change when 1 mol of lithium is added. When the radius change amount of the negative electrode active material 48 generated while the lithium concentration changes from c1 to c2 is Δk, Ω = ( Δk × 3) / [(c1-c2) × cmax]. Cmax is the maximum lithium concentration.

また、拡散係数Ｄ_ｓは、電池温度が高くなるほど高くなる値である。制御部１６は、この拡散係数Ｄ_ｓと電池温度との関係を示すマップを記憶している。図４は、拡散係数Ｄ_ｓのマップの一例を示す図である。制御部１６は、温度センサ２１で得られた電池温度Ｔｂを、メモリ２４に記憶されているマップに照らし合わせて、拡散係数Ｄ_ｓを特定し、数値解析に利用する。なお、マップに替えて、拡散係数Ｄ_ｓを演算式やテーブルの形式で記憶してもよい。 The diffusion coefficient D _s is becomes higher value as the battery temperature increases. Control unit 16 stores a map showing the relation between the diffusion coefficient D _s and the battery temperature. Figure 4 is a diagram showing an example of a map of the diffusion coefficient D _s. Control unit 16, a battery temperature Tb obtained by the temperature sensor 21, against the map stored in the memory 24, identifies the diffusion coefficient D _s, used for numerical analysis. Instead of the map, may be stored diffusion coefficient D _s in the form of an arithmetic expression or a table.

負極活物質４８に生じる力のつり合い関係は、式２で表すことができる。
The balance of the forces generated in the negative electrode active material 48 can be expressed by Equation 2.

径方向応力σ_ｒおよび接線方向応力σ_ｔは、次の式３，４で表される。式３，４において、Ｅは、負極活物質４８のヤング率であり、νは、負極活物質４８のポアソン比、ｕは、負極活物質４８内の点の変位量である。
The radial stress σ _r and the tangential stress σ _t are represented by the following equations (3) and (4). In Equations 3 and 4, E is the Young's modulus of the negative electrode active material 48, ν is the Poisson's ratio of the negative electrode active material 48, and u is the displacement of a point in the negative electrode active material 48.

ここで、静水圧応力σ_ｈは、式５に示すように、径方向応力σ_ｒおよび接線方向応力σ_ｔで表すことができる。
Here, the hydrostatic stress σ _h can be expressed by a radial stress σ _r and a tangential stress σ _t as shown in Expression 5.

式１，２に、式３−５を代入すると、式１，２における未知数（変数）は、濃度ｃおよび変位ｕのみになることが分かる。制御部１６は、この式１，２の連立方程式を数値解析により解き、濃度ｃおよび変位ｕを算出する。数値解析において用いる初期条件および境界条件は、次の式６−８に示す通りである。式６−８において、ｉ_ｎは、電流密度であり、これは、電流センサ２０で取得された電池電流Ｉｂから算出することができる。また、Ｆは、ファラデー定数である。また、初期条件として、初期時刻ｔ＝０におけるリチウム濃度ｃ_０も必要となるが、初期のリチウム濃度ｃ_０は、電圧センサで検出された車載バッテリ１２の開放電圧、すなわち、電池電圧Ｖｂに基づいて算出される。なお、本実施形態では、ＳＭＲ１０６がＯＦＦからＯＮに切り替われば応力の算出を開始する。したがって、初期時刻ｔ＝０とは、ＳＭＲ１０６がＯＦＦからＯＮに切り替わった時刻を意味する。
By substituting Expressions 3 and 5 into Expressions 1 and 2, it can be seen that the unknowns (variables) in Expressions 1 and 2 are only the concentration c and the displacement u. The control unit 16 solves the simultaneous equations of Expressions 1 and 2 by numerical analysis, and calculates the concentration c and the displacement u. The initial conditions and boundary conditions used in the numerical analysis are as shown in the following Expression 6-8. In formulas 6-8, i _n is the current density, which can be calculated from the battery current Ib acquired by the current sensor 20. F is a Faraday constant. Further, as an initial condition, the lithium concentration c _{0 at} the initial time t = 0 is also required. The initial lithium concentration c ₀ is based on the open voltage of the vehicle-mounted battery 12 detected by the voltage sensor, that is, the battery voltage Vb. Is calculated. In the present embodiment, when the SMR 106 is switched from OFF to ON, the calculation of the stress is started. Therefore, the initial time t = 0 means the time when the SMR 106 switches from OFF to ON.

制御部１６は、数値解析により、リチウム濃度ｃおよび変位ｕが算出できれば、これらの値を式３，４に入力し、径方向応力σ_ｒ［ｋ］、接線方向応力σ_ｔ［ｋ］を算出する。ここで、径方向応力σ_ｒ［ｋ］、接線方向応力σ_ｔ［ｋ］は、いずれも、引張り応力の場合には、正の値となり、圧縮応力の場合には、負の値となる。通常、負極活物質４８の割れは、引っ張り応力により生じることが多く、圧縮応力を受けて負極活物質４８が割れることは稀である。そこで、本実施形態では、負極活物質４８に作用する応力のうち、引っ張り応力にのみ着目し、負極活物質４８が割れそうか否かを推定している。 If the lithium concentration c and the displacement u can be calculated by numerical analysis, the control unit 16 inputs these values into Expressions 3 and 4, and calculates the radial stress σ _r [k] and the tangential stress σ _t [k]. I do. Here, the radial stress σ _r [k] and the tangential stress σ _t [k] both have positive values in the case of tensile stress and negative values in the case of compressive stress. Usually, cracking of the negative electrode active material 48 is often caused by tensile stress, and it is rare that the negative electrode active material 48 is cracked by receiving a compressive stress. Therefore, in the present embodiment, among the stresses acting on the negative electrode active material 48, attention is paid only to the tensile stress, and it is estimated whether the negative electrode active material 48 is likely to crack.

具体的には、制御部１６は、各サンプリングタイムごとに、負極活物質４８に作用する応力σ_ｒ［ｋ］，σ_ｔ［ｋ］が算出できれば、続いて、算出された応力の中から一つの代表値σ_ａを特定する。本実施形態では、一つのサンプリングタイムで算出された複数の応力σ_ｒ［ｋ］，σ_ｔ［ｋ］のうち、最大の値（すなわち、ｍａｘ（σ_ｒ［ｋ］，σ_ｔ［ｋ］）、ｋ=０，・・・，ｋ０）を、代表値σ_ａとして特定する。ただし、最大値ｍａｘ（σ_ｒ［ｋ］，σ_ｔ［ｋ］）が負の値である場合は、代表値σ_ａをゼロとする。すなわち、本実施形態では、引っ張り応力（正の値）のみを、代表値σ_ａとして用いる。なお、代表値σ_ａは、負極活物質４８に作用している引っ張り応力の大きさを示す値であれば、特に限定されず、例えば、算出された複数の応力σ_ｒ［ｋ］，σ_ｔ［ｋ］の平均値や、合算値等でもよい。 Specifically, if the control unit 16 can calculate the stresses σ _r [k] and σ _t [k] acting on the negative electrode active material 48 at each sampling time, the control unit 16 subsequently calculates one of the calculated stresses. One representative value σ _a is specified. In the present embodiment, the maximum value (i.e., max ([sigma] _r [k], [sigma] _t [k]) among the plurality of stresses [sigma] _r [k], [sigma] _t [k] calculated at one sampling time. , k = 0, ···, k0 ) , and is identified as the representative value sigma _a. However, when the maximum value max (σ _r [k], σ _t [k]) is a negative value, the representative value σ _{a is set} to zero. That is, in this embodiment, only the tensile stress (positive value), is used as the representative value sigma _a. The representative value σ _a is not particularly limited as long as it is a value indicating the magnitude of the tensile stress acting on the negative electrode active material 48. For example, the calculated plurality of stresses σ _r [k], σ _t The average value of [k] or the sum value may be used.

代表値σ_ａが特定できれば、続いて、制御部１６は、特定された代表値σ_ａを、予め、メモリ２４に記憶されている基準応力値σ_ａｄｅｆと比較する。基準応力値σ_ａｄｅｆは、負極活物質４８の割れが生じる引っ張り応力よりも僅かに低い値であり、負極活物質４８が割れる直前の引っ張り応力の値である。この基準応力値σ_ａｄｅｆは、事前の実験等で求めてもよいし、負極活物質４８の物性値等からシミュレーションにより求めてもよい。また、基準応力値σ_ａｄｅｆは、固定値でもよいが、電池温度Ｔｂや、二次電池を使用開始してからの経過時間等に応じて変化する可変値でもよい。 If a particular representative value sigma _a is followed by the control unit 16, a specific representative value sigma _a, in advance, is compared with the reference stress value sigma _ADEF stored in the memory 24. The reference stress value σ _adef is a value slightly lower than the tensile stress at which the negative electrode active material 48 causes a crack, and is a value of the tensile stress immediately before the negative electrode active material 48 is cracked. The reference stress value σ _adef may be obtained by a previous experiment or the like, or may be obtained by simulation from the physical property values of the negative electrode active material 48 and the like. The reference stress value σ _adef may be a fixed value, or may be a variable value that changes according to the battery temperature Tb, the elapsed time from the start of using the secondary battery, and the like.

制御部１６は、各サンプリングタイムごとに、代表値σ_ａと、基準応力値σ_ａｄｅｆと、を比較する。比較の結果、応力最大値ｍａｘ（σ_ｒ［ｋ］，σ_ｔ［ｋ］）が基準応力値σ_ａｄｅｆ以上の場合には、負極活物質４８が割れそうであると判断する。この場合、制御部１６は、負極活物質４８に作用する応力を低減するべく、二次電池への電流負荷を低減する。本実施形態では、電流負荷を低減するために、二次電池の電力許容値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを制限（低減）する。一方、代表値σ_ａが基準応力値σ_ａｄｅｆ未満の場合には、二次電池への電流負荷を低減する必要はないため、電力許容値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとして通常の値を設定する。ここで、電力許容値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、通常、電池温度ＴｂやＳＯＣ等に応じて設定される。電力許容値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの「通常の値」とは、こうした電池温度ＴｂやＳＯＣ等に応じて設定される値であり、負極活物質４８に作用する応力を考慮することなく設定される値のことである。なお、二次電池への負荷を低減するために、入力電力許容値Ｗｉｎ、出力電力許容値Ｗｏｕｔの双方を制限してもよいが、活物質内のリチウム濃度の分布を均一化する方向への上限値は、抑制しなくてもよい。すなわち、活物質内の応力は、活物質内におけるリチウム濃度の偏りが大きいほど大きくなりやすい。そこで、活物質内のリチウム濃度の径方向分布を確認し、当該径方向分布を均一化する方向の電力については、制限しなくてもよい。 The control unit 16 compares the representative value σ _a with the reference stress value σ _{adef at} each sampling time. As a result of the comparison, when the maximum stress value max (σ _r [k], σ _t [k]) is _{equal to} or _larger than the reference stress value σ _adef , it is determined that the negative electrode active material 48 is likely to crack. In this case, the control unit 16 reduces the current load on the secondary battery in order to reduce the stress acting on the negative electrode active material 48. In the present embodiment, the allowable power values Win and Wout of the secondary battery are limited (reduced) in order to reduce the current load. On the other hand, if the representative value σ _a is less than the reference stress value σ _adef , it is not necessary to reduce the current load on the secondary battery, and therefore, normal values are set as the allowable power values Win and Wout. Here, the allowable power values Win and Wout are usually set according to the battery temperature Tb, the SOC, and the like. The “normal values” of the allowable power values Win and Wout are values set according to the battery temperature Tb, the SOC, and the like, and are values set without considering the stress acting on the negative electrode active material 48. That is. Note that, in order to reduce the load on the secondary battery, both the input power allowable value Win and the output power allowable value Wout may be limited. However, the distribution of the lithium concentration in the active material is made uniform. The upper limit need not be suppressed. That is, the stress in the active material tends to increase as the bias of the lithium concentration in the active material increases. Therefore, the radial distribution of the lithium concentration in the active material is checked, and the power in the direction to make the radial distribution uniform may not be limited.

次に、本実施形態における電力許容値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの制御の流れについて図５参照して説明する。電力許容値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを設定するために、制御部１６は、温度センサ２１で検知された電池温度Ｔｂと、電流センサ２０で検知された電池電流Ｉｂと、電圧センサ１８で検知された電池電圧Ｖｂと、を取得する（Ｓ１０）。 Next, a control flow of the allowable power values Win and Wout in the present embodiment will be described with reference to FIG. In order to set the allowable power values Win and Wout, the control unit 16 determines the battery temperature Tb detected by the temperature sensor 21, the battery current Ib detected by the current sensor 20, and the battery voltage detected by the voltage sensor 18. Vb is obtained (S10).

続いて、得られた電池温度Ｔｂ、電池電流Ｉｂと、メモリ２４に記憶された負極活物質４８のモデル式を利用して、負極活物質４８に作用する応力を数値解析により算出する（Ｓ１２）。なお、数値解析に必要となる拡散係数Ｄ_ｓは、メモリ２４に記憶されたマップ（図４参照）に、電池温度Ｔｂを照らし合わせて特定する。また、リチウム濃度の初期値ｃ_０は、初期タイミング（ＳＭＲ１０６をＯＦＦからＯＮに切り替えたタイミング）における電池電圧Ｖｂを利用して求める。 Subsequently, using the obtained battery temperature Tb, battery current Ib, and the model formula of the negative electrode active material 48 stored in the memory 24, the stress acting on the negative electrode active material 48 is calculated by numerical analysis (S12). . The diffusion coefficient D _s required for numerical analysis, the map stored in the memory 24 (see FIG. 4), identifies against the battery temperature Tb. The initial value c ₀ of the lithium concentration is obtained by using the battery voltage Vb at the initial timing (timing when the SMR 106 is switched from OFF to ON).

負極活物質４８の複数の径位置ごとに、径方向応力σ_ｒ［ｋ］、接線方向応力σ_ｔ［ｋ］が得られれば、制御部１６は、これらの値の最大値ｍａｘ（σ_ｒ［ｋ］，σ_ｔ［ｋ］）を、代表値σ_ａとして特定する（Ｓ１４）。そして、制御部１６は、特定された代表値σ_ａと、メモリ２４に記憶されている基準応力値σ_ａｄｅｆとを比較する（Ｓ１６）。比較の結果、代表値σ_ａが、基準応力値σ_ａｄｅｆ未満の場合には、電力許容値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとして、通常の値Ｗｉｎ＿ｓｔ，Ｗｏｕｔ＿ｓｔを設定する（Ｓ１８）。一方、代表値σ_ａが、基準応力値σ_ａｄｅｆ以上の場合には、電力許容値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとして、通常の値Ｗｉｎ＿ｓｔ，Ｗｏｕｔ＿ｓｔよりも制限された値Ｗｉｎ＿ｌｏｗ，Ｗｏｕｔ＿ｌｏｗを設定する（Ｓ１９）。以後、規定のサンプリングタイムごとに、ステップＳ１０〜Ｓ１９を繰り返す。 If the radial stress σ _r [k] and the tangential stress σ _t [k] are obtained for each of the plurality of radial positions of the negative electrode active material 48, the control unit 16 determines the maximum value max (σ _r [ k], σ _t [k]) are specified as the representative value σ _a (S14). Then, the control unit 16 compares the specified representative value σ _a with the reference stress value σ _adef stored in the memory 24 (S16). As a result of the comparison, when the representative value σ _a is _smaller than the reference stress value σ _adef , normal values Win_st and Wout_st are set as the allowable power values Win and Wout (S18). On the other hand, when the representative value σ _a is _{equal to} or _larger than the reference stress value σ _adef , values Win_low and Wout_low which are more restricted than the normal values Win_st and Wout_st are set as the allowable power values Win and Wout (S19). Thereafter, steps S10 to S19 are repeated for each prescribed sampling time.

図６は、本実施形態における負極活物質４８に作用する応力σ_ａと電力許容値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの変化の一例を示す図である。図６においてσ_ｃは、負極活物質４８の割れが生じる応力値（以下、「応力限界値」と呼ぶ）である。基準応力値σ_ａｄｅｆは、この応力限界値σ_ｃよりも低い値に設定されている。 FIG. 6 is a diagram illustrating an example of changes in the stress σ _a acting on the negative electrode active material 48 and the allowable power values Win and Wout in the present embodiment. In FIG. 6, σ _c is a stress value at which cracking of the negative electrode active material 48 occurs (hereinafter, referred to as “stress limit value”). The reference stress value σ _adef is set to a value lower than the stress limit value σ _c .

図６の例では、制御部１６により算出される応力の代表値σ_ａは、時刻ｔ０〜ｔ１の間は、基準応力値σ_ａｄｅｆよりも小さい。したがって、この期間中、電力許容値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、応力σ_ａに応じて制限されていない通常の値Ｗｉｎ＿ｓｔ，Ｗｏｕｔ＿ｓｔとなる。一方、時刻ｔ１において、代表値σ_ａが、基準応力値σ_ａｄｅｆ以上となれば、制御部１６は、電力許容値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを制限された値Ｗｉｎ＿ｌｏｗ，Ｗｏｕｔ＿ｌｏｗに設定する。これにより、二次電池への負荷が低減され、負極活物質４８に作用する応力σ_ａが、徐々に低下する。その結果、応力σ_ａは、応力限界値σ_ｃに達することなく、時刻ｔ２に、基準応力値σ_ａｄｅｆ未満になる。この状態になれば、制御部１６は、再度、電力許容値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを通常の値Ｗｉｎ＿ｓｔ，Ｗｏｕｔ＿ｓｔに設定する。 In the example of FIG. 6, the representative value σ _{a of the} stress calculated by the control unit 16 is smaller than the reference stress value σ _adef from time t0 to t1. Therefore, during this period, power permissible value Win, Wout are normal value Win_st not restricted in accordance with the stress sigma _a, a Wout_st. On the other hand, at time t1, if the representative value σ _a is _{equal to} or greater than the reference stress value σ _adef , the control unit 16 sets the allowable power values Win and Wout to the limited values Win_low and Wout_low. Thus, the load of the secondary battery is reduced, the stress sigma _a acting on the anode active material 48 is gradually lowered. As a result, the stress σ _a becomes less than the reference stress value σ _{adef at} time t2 without reaching the stress limit value σ _c . In this state, the control unit 16 sets the allowable power values Win and Wout to the normal values Win_st and Wout_st again.

以上の説明から明らかな通り、本実施形態では、負極活物質４８に作用する応力σ_ａを、その内部状態を示すモデルから推定し、応力σ_ａが、応力限界値σ_ｃに達する前に、二次電池への負荷を低減している。その結果、負極活物質４８の割れをより確実に防止でき、二次電池の劣化を効果的に防止できる。なお、本実施形態では、負極活物質４８の応力を推定する場合のみを例示して説明したが、正極活物質４２の応力も同様に推定し、推定結果に応じて電力許容値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを調整するようにしてもよい。正極活物質４２の応力を推定する際には、式１、式４、式５等のモデル式で用いる部分モル体積Ωや、ヤング率Ｅ、ポアソン比ν等を、正極活物質４２の物性に応じて変更すればよい。 As is clear from the above description, in the present embodiment, the stress σ _a acting on the negative electrode active material 48 is estimated from a model showing the internal state thereof, and the stress σ _a reaches the stress limit value σ _c before reaching the stress limit value σ _c . The load on the secondary battery has been reduced. As a result, cracking of the negative electrode active material 48 can be more reliably prevented, and deterioration of the secondary battery can be effectively prevented. In the present embodiment, only the case where the stress of the negative electrode active material 48 is estimated has been described by way of example. However, the stress of the positive electrode active material 42 is also estimated in the same manner, and the allowable power values Win and Wout are determined in accordance with the estimation result. It may be adjusted. When estimating the stress of the positive electrode active material 42, the partial molar volume Ω, Young's modulus E, Poisson's ratio ν, and the like used in the model formulas such as Expressions 1, 4, and 5 are used for the properties of the positive electrode active material 42. It can be changed accordingly.

次に、第二実施形態について説明する。第二実施形態では、活物質４２，４８に作用する応力ではなく、活物質の周囲を覆うバインダ４４，５０に作用する応力に応じて、電流の許容値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを変更する。かかる構成とするのは次の理由による。バインダ４４，５０は、既述した通り、活物質４２，４８同士または活物質４２，４８と集電体３８，４６とを結着させる。活物質４２，４８同士および活物質４２，４８と集電体３８，４６とが結着されることにより、導電ネットワークが構成される。バインダ４４，５０に応力が発生し、バインダ４４，５０に割れ（破断）が生じると、当該バインダ４４，５０で保持されている活物質４２，４８が導電ネットワークから脱落し、電池容量の低下を招く。このバインダ４４，５０の割れは、活物質４２，４８の割れと同様に、不可逆的な現象である。したがって、バインダ４４，５０の割れも、活物質４２，４８の割れと同様に、実際に発生する前に防止することが望まれる。 Next, a second embodiment will be described. In the second embodiment, the allowable current values Win and Wout of the current are changed not according to the stress acting on the active materials 42 and 48 but according to the stress acting on the binders 44 and 50 covering the periphery of the active material. This configuration is based on the following reasons. The binders 44 and 50 bind the active materials 42 and 48 or the active materials 42 and 48 and the current collectors 38 and 46 as described above. The active materials 42 and 48 and the active materials 42 and 48 and the current collectors 38 and 46 are bound to form a conductive network. When stress is generated in the binders 44 and 50 and cracks (breaks) occur in the binders 44 and 50, the active materials 42 and 48 held by the binders 44 and 50 drop off from the conductive network to reduce the battery capacity. Invite. The cracks in the binders 44 and 50 are irreversible phenomena, like the cracks in the active materials 42 and 48. Therefore, it is desired to prevent the cracks in the binders 44 and 50 before they actually occur, similarly to the cracks in the active materials 42 and 48.

そこで、本実施形態では、バインダ４４，５０に作用する応力σ_ｂを、数値解析により演算し、当該応力σ_ｂが、規定の基準応力値σ_ｂｄｅｆ以上の場合には、電力許容値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを制限する。以下では、負極３４のバインダ５０のモデルを例に説明する。図３に示すように、本実施形態のバインダ５０は、半径ｋ０の球状の負極活物質４８（グラファイト）の外周囲を覆うもので、その厚みは、Ｌである。 Therefore, in the present embodiment, the stress σ _b acting on the binders 44 and 50 is calculated by numerical analysis, and when the stress σ _b is equal to or more than a specified reference stress value σ _bdef , the allowable power values Win and Wout Restrict. Hereinafter, a model of the binder 50 of the negative electrode 34 will be described as an example. As shown in FIG. 3, the binder 50 of the present embodiment covers the outer periphery of the spherical negative electrode active material 48 (graphite) having a radius k0, and has a thickness L.

本実施形態では、第一実施形態と同様に、バインダ５０の径方向に複数の点を設定し、各点ごとに径方向応力σ_ｒ［ｋ］と接線方向応力σ_ｔ［ｋ］を、サンプリングタイムごとに演算している。なお、ｋは、負極活物質４８の中心Ｏからの径方向位置を示しており、（ｋ０≦ｋ≦ｋ０＋Ｌ）である。なお、以下の説明では、［ｋ］の記載を省略し、単に、σ_ｔ，σ_ｂと記載する。 In the present embodiment, as in the first embodiment, a plurality of points are set in the radial direction of the binder 50, and the radial stress σ _r [k] and the tangential stress σ _t [k] are sampled for each point. It is calculated every time. Here, k indicates a radial position from the center O of the negative electrode active material 48, and is (k0 ≦ k ≦ k0 + L). In the following description, the description of [k] is omitted, and simply described as σ _t and σ _b .

バインダ５０に作用する応力は、当該バインダ５０が覆う負極活物質４８の膨張・収縮により発生する。換言すれば、バインダ５０に作用する応力は、基本的に、負極活物質４８の径変化に依存している。そのため、バインダ５０に作用する応力を求めるためには、負極活物質４８の膨張収縮量を求める必要があり、第一実施形態と同様に、リチウム濃度の拡散方程式（式１）および力のつり合いの式（式２）の連立方程式を解く必要がある。 The stress acting on the binder 50 is generated by expansion and contraction of the negative electrode active material 48 covered by the binder 50. In other words, the stress acting on the binder 50 basically depends on the diameter change of the negative electrode active material 48. Therefore, in order to determine the stress acting on the binder 50, it is necessary to determine the amount of expansion and contraction of the negative electrode active material 48, and as in the first embodiment, the diffusion equation of lithium concentration (Equation 1) and the balance of the force are used. It is necessary to solve the simultaneous equations of the equation (Equation 2).

ただし、径方向応力σ_ｒおよび接線方向応力σ_ｔは、径位置ｋが、ｋ０以上となれば、次の式９，１０を用いる。
However, the following formulas 9 and 10 are used for the radial stress σ _r and the tangential stress σ _t when the radial position k is _equal to or greater than k0.

ここで、式９、式１０で用いられるヤング率Ｅ、ポアソン比νは、負極活物質４８の物性に応じた値、すなわち、式３，４で用いられるヤング率Ｅ、ポアソン比νの値と同じである。ところで、式３，４と式９，１０を比較すると、式９，１０には、式３，４の第三項（＝−Ｅ／［（１＋ν）（１−２ν）］×［（１＋ν）（Δｃ・Ω）／３］）がないことが分かる。この第三項は、リチウムの挿入・離脱に起因する。バインダ４４，５０には、リチウムの挿入・離脱は発生しないため、バインダ４４，５０の応力の式９，１０には、当該第三項は存在しない。 Here, the Young's modulus E and Poisson's ratio ν used in Equations 9 and 10 are values according to the physical properties of the negative electrode active material 48, that is, the values of Young's modulus E and Poisson's ratio ν used in Equations 3 and 4. Is the same. By the way, comparing Expressions 3 and 4 with Expressions 9 and 10, Expressions 9 and 10 show that the third term of Expressions 3 and 4 (= −E / [(1 + ν) (1-2ν)] × [(1 + ν) (Δc · Ω) / 3]). This third term is caused by insertion / removal of lithium. Since the insertion and detachment of lithium does not occur in the binders 44 and 50, the third term does not exist in the equations 9 and 10 of the stress of the binders 44 and 50.

また、数値解析を行う際には、バインダ５０の表面の境界条件として、次の式１１を用いる。
When performing numerical analysis, the following equation 11 is used as the boundary condition of the surface of the binder 50.

制御部１６は、以上の条件に基づいて式１，２の連立方程式を数値解析により解き、濃度ｃおよび変位ｕを算出する。制御部１６は、数値解析により、リチウム濃度ｃおよび変位ｕが算出できれば、これらの値を式９，１０に入力し、バインダ５０の径方向応力σ_ｒ［ｋ］、接線方向応力σ_ｔ［ｋ］を算出する。 The control unit 16 solves the simultaneous equations of Expressions 1 and 2 by numerical analysis based on the above conditions, and calculates the concentration c and the displacement u. If the lithium concentration c and the displacement u can be calculated by numerical analysis, the control unit 16 inputs these values into Expressions 9 and 10, and the radial stress σ _r [k] of the binder 50 and the tangential stress σ _t [k] ] Is calculated.

バインダ５０の径方向応力σ_ｒ［ｋ］、接線方向応力σ_ｔ［ｋ］を算出した後の制御の流れは、第一実施形態とほぼ同じである。すなわち、制御部１６は、算出された応力σ_ｒ［ｋ］，σ_ｔ［ｋ］の中から代表値σ_ｂを特定し、この代表値σ_ｂと基準応力値σ_ｂｄｅｆとを比較する。比較の結果、代表値σ_ｂが基準応力値σ_ｂｄｅｆ以上であれば、電力許容値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを制限する。なお、バインダに関しても、活物質の場合と同様に、二次電池への負荷を低減するために、入力電力許容値Ｗｉｎ、出力電力許容値Ｗｏｕｔの双方を制限してもよいが、バインダの負荷を低減する方向の電力の上限値は、抑制しなくてもよい。 The flow of control after calculating the radial stress σ _r [k] and the tangential stress σ _t [k] of the binder 50 is almost the same as in the first embodiment. That is, the control unit 16 specifies the representative value σ _b from the calculated stresses σ _r [k] and σ _t [k], and compares the representative value σ _b with the reference stress value σ _bdef . As a result of the comparison, if the representative value σ _b is equal to or larger than the reference stress value σ _bdef , the allowable power values Win and Wout are limited. As for the binder, as in the case of the active material, both the input power allowable value Win and the output power allowable value Wout may be limited in order to reduce the load on the secondary battery. It is not necessary to suppress the upper limit value of the power in the direction of reducing

なお、バインダ５０の応力の代表値σ_ｂは、バインダ５０に発生する応力σ_ｒ［ｋ］，σ_ｔ［ｋ］の最大値ｍａｘ（σ_ｒ［ｋ］，σ_ｔ［ｋ］）である。ただし、応力σ_ｒ［ｋ］，σ_ｔ［ｋ］の大きさを表す値であれば、最大値に限らず、他の値、例えば、平均値や合算値でもよい。基準応力値σ_ｂｄｅｆは、バインダ５０の物性に応じて設定されることが望ましく、基準応力値σ_ｂｄｅｆは、バインダ５０の割れが生じる引っ張り応力よりも僅かに低い値であり、バインダ５０が割れる直前の引っ張り応力の値である。この基準応力値σ_ｂｄｅｆは、事前の実験等で求めてもよいし、バインダ５０の物性値等からシミュレーションにより求めてもよい。また、この基準応力値σ_ｂｄｅｆは、固定値でもよいし、電池温度Ｔｂや二次電池の使用経過時間に応じて変化する可変値でもよい。 Note that the representative value σ _b of the stress of the binder 50 is the maximum value max (σ _r [k], σ _t [k]) of the stress σ _r [k] and σ _t [k] generated in the binder 50. However, as long as the value represents the magnitude of the stress σ _r [k] or σ _t [k], the value is not limited to the maximum value and may be another value, for example, an average value or a sum value. The reference stress value σ _bdef is desirably set in accordance with the physical properties of the binder 50, and the reference stress value σ _bdef is a value slightly lower than the tensile stress that causes the binder 50 to crack. Is the value of the tensile stress. The reference stress value σ _bdef may be obtained by a preliminary experiment or the like, or may be obtained by simulation from the physical properties of the binder 50 and the like. The reference stress value σ _bdef may be a fixed value or a variable value that changes according to the battery temperature Tb or the elapsed time of use of the secondary battery.

次に、本実施形態における電力許容値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの制御の流れについて図７を参照して説明する。充放電電力の許容値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを設定するために、制御部１６は、温度センサ２１で検知された電池温度Ｔｂと、電流センサ２０で検知された電池電流Ｉｂと、電圧センサ１８で検知された電池電圧Ｖｂと、を取得する（Ｓ２０）。 Next, a control flow of the allowable power values Win and Wout in the present embodiment will be described with reference to FIG. The controller 16 sets the battery temperature Tb detected by the temperature sensor 21, the battery current Ib detected by the current sensor 20, and the voltage sensor 18 to set the allowable values Win and Wout of the charge / discharge power. The obtained battery voltage Vb is obtained (S20).

続いて、得られた電池温度Ｔｂ、電池電流Ｉｂと、メモリ２４に記憶されたバインダ５０のモデル式を利用して、バインダ５０に作用する応力を数値解析により算出する（Ｓ２２）。なお、数値解析に必要となる拡散係数Ｄｓは、メモリ２４に記憶されたマップ（図４参照）に、電池温度Ｔｂを照らし合わせて特定する。また、リチウム濃度の初期値ｃ_０は、初期タイミング（ＳＭＲ１０６をＯＦＦからＯＮに切り替えたタイミング）における電池電圧Ｖｂを利用して求める。 Subsequently, using the obtained battery temperature Tb and battery current Ib and the model formula of the binder 50 stored in the memory 24, the stress acting on the binder 50 is calculated by numerical analysis (S22). The diffusion coefficient Ds required for the numerical analysis is specified by comparing the battery temperature Tb with a map (see FIG. 4) stored in the memory 24. The initial value c ₀ of the lithium concentration is obtained by using the battery voltage Vb at the initial timing (timing when the SMR 106 is switched from OFF to ON).

バインダ５０の複数の径位置ごとに、径方向応力σ_ｒ［ｋ］、接線方向応力σ_ｔ［ｋ］が得られれば、制御部１６は、これらの値の最大値ｍａｘ（σ_ｒ［ｋ］，σ_ｔ［ｋ］）を、代表値σ_ｂとして特定する（Ｓ２４）。次に、制御部１６は、特定された代表値σ_ｂと、メモリ２４に記憶されている基準応力値σ_ｂｄｅｆとを比較する（Ｓ２６）。 If the radial stress σ _r [k] and the tangential stress σ _t [k] are obtained for each of the plurality of radial positions of the binder 50, the control unit 16 determines the maximum value max (σ _r [k] of these values. , Σ _t [k]) as the representative value σ _b (S24). Next, the control unit 16 compares the specified representative value σ _b with the reference stress value σ _bdef stored in the memory 24 (S26).

比較の結果、代表値σ_ｂが、基準応力値σ_ｂｄｅｆ未満の場合には、充放電電力の許容値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとして、通常の値Ｗｉｎ＿ｓｔ，Ｗｏｕｔ＿ｓｔを設定する（Ｓ２８）。一方、代表値σ_ｂが、基準応力値σ_ｂｄｅｆ以上の場合には、充放電電力の許容値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとして、通常の値Ｗｉｎ＿ｓｔ，Ｗｏｕｔ＿ｓｔよりも制限された値Ｗｉｎ＿ｌｏｗ，Ｗｏｕｔ＿ｌｏｗを設定する（Ｓ２９）。以後、規定のサンプリングタイムごとに、ステップＳ２０〜Ｓ２９を繰り返す。 Result of the comparison, the representative value sigma _b is, if less than the reference stress value sigma _BDEF are permissible value Win of charge-discharge electric power, as Wout, normal value Win_st, sets the Wout_st (S28). On the other hand, the representative value sigma _b are, in the case of the above reference stress value sigma _BDEF are permissible value Win of charge-discharge electric power, as Wout, normal value Win_st, limited value Win_low than Wout_st, sets the Wout_low (S29 ). Thereafter, Steps S20 to S29 are repeated for each prescribed sampling time.

以上、説明した通り、本実施形態では、バインダ４４，５０に作用する応力を、その内部状態を示すモデルから推定し、応力σ_ｂが、応力限界値σ_ｃに達する前に、二次電池への負荷を低減している。その結果、バインダ４４，５０の割れをより確実に防止でき、二次電池の劣化を効果的に防止できる。なお、上述の説明では、負極３４のバインダ５０の応力を推定しているが、負極３４のバインダ５０の応力に替えて、または、加えて、正極３２のバインダ４４の応力も推定し、その推定結果に応じて電力許容値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを制限してもよい。いずれにしても、推定対象のバインダ４４，５０の物性、および、バインダ４４，５０が覆う活物質４２，４８の物性に応じて、モデル式で用いる部分モル体積Ωや、ヤング率Ｅやポアソン比ν等を、変更すればよい。 As described above, in the present embodiment, the stress acting on the binders 44 and 50 is estimated from the model showing the internal state, and the stress σ _b is applied to the secondary battery before reaching the stress limit value σ _c . The load of is reduced. As a result, cracks in the binders 44 and 50 can be more reliably prevented, and deterioration of the secondary battery can be effectively prevented. In the above description, the stress of the binder 50 of the negative electrode 34 is estimated. However, instead of or in addition to the stress of the binder 50 of the negative electrode 34, the stress of the binder 44 of the positive electrode 32 is also estimated, and the estimation is performed. The allowable power values Win and Wout may be limited according to the result. In any case, depending on the physical properties of the binders 44 and 50 to be estimated and the physical properties of the active materials 42 and 48 covered by the binders 44 and 50, the partial molar volume Ω used in the model formula, the Young's modulus E and the Poisson's ratio ν and the like may be changed.

また、これまで説明した構成は、いずれも一例であり、活物質層４０，５２の内部状態を示すモデルに基づいて、活物質層４０，５２に作用する応力を推定し、得られた応力に応じて電力許容値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを制御するのであれば、その他の構成は、適宜、変更されてもよい。例えば、これまでの説明では、活物質４２，４８またはバインダ４４，５０のいずれか一方の応力に基づいて電力許容値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを設定している。しかし、活物質４２，４８に作用する応力σ_ａおよびバインダ４４，５０に作用する応力σ_ｂの双方に基づいて、電力許容値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを設定してもよい。図８は、かかる場合の制御の一例を示すフローチャートである。図８では、活物質４２，４８内の応力、バインダ４４，５０内の応力を演算する（Ｓ３２，Ｓ３８）。すなわち、ステップＳ３２では、径位置ｋを、０≦ｋ≦ｋ０とし、応力の式として式３，４を用いて演算する。また、ステップＳ３８では、径位置ｋをｋ０≦ｋ≦（ｋ０＋Ｌ）とし、応力の式として式９，１０を用いて演算する。そして、活物質４２，４８の応力σ_ａが、活物質用の基準応力値σ_ａｄｅｆ以上の場合（Ｓ３６でＹｅｓ）、または、バインダ４４，５０の応力σ_ｂが、バインダ用の基準応力値σ_ｂｄｅｆ以上の場合（Ｓ４２でＹｅｓ）には、電力許容値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを制限された値Ｗｉｎ＿ｌｏｗ，Ｗｏｕｔ＿ｌｏｗに設定する（Ｓ４６）。 The configurations described so far are merely examples, and the stress acting on the active material layers 40 and 52 is estimated based on a model showing the internal state of the active material layers 40 and 52, and the obtained stress is calculated. Other configurations may be appropriately changed as long as power allowable values Win and Wout are controlled accordingly. For example, in the above description, the allowable power values Win and Wout are set based on the stress of one of the active materials 42 and 48 and the binders 44 and 50. However, based on both the stress sigma _b acting on stress sigma _a and binder 44,50 acting on the active material 42 and 48, allowed power value Win, it may be set Wout. FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of control in such a case. In FIG. 8, the stress in the active materials 42 and 48 and the stress in the binders 44 and 50 are calculated (S32, S38). That is, in step S32, the radial position k is set to 0 ≦ k ≦ k0, and the calculation is performed using Expressions 3 and 4 as stress expressions. In step S38, the radial position k is set to k0 ≦ k ≦ (k0 + L), and the calculation is performed using Expressions 9 and 10 as stress expressions. When the stress σ _a of the active materials _{42 and 48 is equal to} or _larger than the reference stress value σ _adef for the active material (Yes in S36), or the stress σ _{b of the} binders 44 and 50 is changed to the reference stress value σ for the binder. in the case of more than _BDEF (Yes in S42), the allowed power value Win, the value is limited to Wout Win_low, set to Wout_low (S46).

また、これまでは、引っ張り応力のみを考慮する形態を説明した。しかし、活物質４２，４８やバインダ４４，５０に作用する圧縮応力も考慮して、電力許容値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを決定するようにしてもよい。図９は、負極活物質４８に作用する引っ張り応力σ_ａ＿ｓ、圧縮応力σ_ａ＿ｃを考慮して、電力許容値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを決定する制御の一例を示すフローチャートである。図９において、制御部１６は、数値解析により、負極活物質４８に作用する応力σ_ｒ［ｋ］，σ_ｔ［ｋ］を演算する（Ｓ５２）。続いて、得られた応力σ_ｒ［ｋ］，σ_ｔ［ｋ］のうち、最大値ｍａｘ（σ_ｒ［ｋ］，σ_ｔ［ｋ］）を引っ張り応力の代表値σ_ａ＿ｓ、最小値ｍｉｎ（σ_ｒ［ｋ］，σ_ｔ［ｋ］）を圧縮応力の代表値σ_ａ＿ｃとして特定する。なお、例外条件として、最大値ｍａｘ（σ_ｒ［ｋ］，σ_ｔ［ｋ］）が負の値の場合には、代表値σ_ａ＿ｓ＝０、最小値ｍｉｎ（σ_ｒ［ｋ］，σ_ｔ［ｋ］）が正の値の場合には、代表値σ_ａ＿ｃ＝０とする。 In addition, a mode in which only the tensile stress is considered has been described. However, the allowable power values Win and Wout may be determined in consideration of the compressive stress acting on the active materials 42 and 48 and the binders 44 and 50. FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of control for determining the allowable power values Win and Wout in consideration of the tensile stress σ _{a_s} and the compressive stress σ _{a_c} acting on the negative electrode active material 48. 9, the control unit 16 calculates the stresses σ _r [k] and σ _t [k] acting on the negative electrode active material 48 by numerical analysis (S52). Subsequently, of the obtained stresses σ _r [k], σ _t [k], the maximum value max (σ _r [k], σ _t [k]) is represented by the representative value σ _{a_s} of the tensile stress and the minimum value min ( σ _r [k], σ _t [k]) are specified as representative values σ _{a_c} of the compressive stress. As an exception condition, the maximum value _{max (σ r [k],} σ t [k]) in the case is a negative value, the representative value sigma _{a_s} = 0, the minimum value _{min (σ r [k],} σ t When [k]) is a positive value, the representative value σ a — _c = 0.

引っ張り応力、圧縮応力それぞれの代表値σ_ａ＿ｓ，σ_ａ＿ｃが特定できれば、続いて、各代表値σ_ａ＿ｓ，σ_ａ＿ｃの絶対値を、対応する基準応力値σ_{ｄｅｆ＿ｓ}，σ_{ｄｅｆ＿ｃ}と比較する（Ｓ５６，Ｓ５８）。引っ張り応力の基準応力値σ_{ｄｅｆ＿ｓ}は、負極活物質４８が割れる引っ張り応力の値より僅かに小さい値である。圧縮応力の基準応力値σ_{ｄｅｆ＿ｃ}は、負極活物質４８が割れる圧縮応力の値より僅かに小さい値である。通常、この圧縮応力の基準応力値σ_{ｄｅｆ＿ｃ}は、引っ張り応力の基準応力値σ_{ｄｅｆ＿ｓ}よりも大幅に大きく、例えば、３倍である。 If the representative values σ _{a_s} and σ _{a_c of the} tensile stress and the compressive stress can be specified, subsequently, the absolute values of the respective representative values σ _{a_s} and σ _{a_c} are compared with the corresponding reference stress values σ _{def_s} and σ _{def_c} (S56, S58). The reference stress value σ _{def_s} of the tensile stress is a value slightly smaller than the value of the tensile stress at which the negative electrode active material 48 is broken. The reference stress value σ _{def_c} of the compressive stress is a value slightly smaller than the value of the compressive stress at which the negative electrode active material 48 is broken. Normally, the reference stress value sigma _{Def_c} This compressive stress is significantly larger than the reference stress value sigma _{Def_s} tensile stress, for example, 3 times.

比較の結果、代表値σ_ａ＿ｓ，σ_ａ＿ｃの絶対値の少なくとも一方が、対応する基準応力値σ_{ｄｅｆ＿ｓ}，σ_{ｄｅｆ＿ｃ}以上の場合、制御部１６は、電力許容値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを制限された値Ｗｉｎ＿ｌｏｗ，Ｗｏｕｔ＿ｌｏｗに設定する（Ｓ６２）。一方、代表値σ_ａ＿ｓ，σ_ａ＿ｃの絶対値のいずれもが、対応する基準応力値σ_{ｄｅｆ＿ｓ}，σ_{ｄｅｆ＿ｃ}未満の場合、制御部１６は、電力許容値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを通常の値Ｗｉｎ＿ｓｔ，Ｗｏｕｔ＿ｓｔに設定する（Ｓ６０）。 As a result of the comparison, when at least one of the absolute values of the representative values σ _{a_s} and σ _{a_c} is equal to or more than the corresponding reference stress values σ _{def_s} and σ _{def_c} , the control unit 16 sets the power allowable values Win and Wout to the limited values Win_low , Wout_low (S62). On the other hand, when both the absolute values of the representative values σ _{a_s} and σ _{a_c} are _smaller than the corresponding reference stress values σ _{def_s} and σ _{def_c} , the control unit 16 sets the allowable power values Win and Wout to the normal values Win_st and Wout_st. It is set (S60).

また、これまで説明したモデル式は、一例であり、活物質４２，４８およびバインダ４４，５０の内部状態と活物質層４０，５２に作用する応力との関係を示すものであれば、適宜、変更されてもよい。例えば、リチウムの拡散方程式は、従来から、式１の他にも、種々の形態が提案されている。したがって、対象となる二次電池（電池セル１４）の特性に応じて、異なる形態の拡散方程式を採用してもよい。いずれにしても、モデル式に基づいて、活物質層４０，５２に作用する応力を演算することで、活物質４２，４８やバインダ４４，５０が実際に割れる前に電力許容値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを制限することができる。結果として、活物質４２，４８やバインダ４４，５０の割れという不可逆的な現象を効果的に防止でき、二次電池の機械的劣化を効果的に防止できる。 Further, the model equations described so far are merely examples, and may be appropriately set as long as they show the relationship between the internal states of the active materials 42 and 48 and the binders 44 and 50 and the stresses acting on the active material layers 40 and 52. It may be changed. For example, various forms of lithium diffusion equation have been proposed in addition to Equation 1. Therefore, a different form of diffusion equation may be adopted depending on the characteristics of the target secondary battery (battery cell 14). In any case, by calculating the stress acting on the active material layers 40 and 52 based on the model formula, the allowable power values Win and Wout can be obtained before the active materials 42 and 48 and the binders 44 and 50 are actually cracked. Can be restricted. As a result, irreversible phenomena such as cracking of the active materials 42 and 48 and the binders 44 and 50 can be effectively prevented, and mechanical deterioration of the secondary battery can be effectively prevented.

１０電池システム、１２車載バッテリ、１４電池セル、１６制御部、１８電圧センサ、２０電流センサ、２１温度センサ、２２ＣＰＵ、２４メモリ、３２正極、３４負極、３６セパレータ、３８正極集電体、４０正極活物質層、４２正極活物質、４４，５０バインダ、４６負極集電体、４８負極活物質、５２負極活物質層、１００回転電機、１０２インバータ、１０４変圧器。 Reference Signs List 10 battery system, 12 on-board battery, 14 battery cell, 16 control unit, 18 voltage sensor, 20 current sensor, 21 temperature sensor, 22 CPU, 24 memory, 32 positive electrode, 34 negative electrode, 36 separator, 38 positive electrode current collector, 40 Positive electrode active material layer, 42 positive electrode active material, 44, 50 binder, 46 negative electrode current collector, 48 negative electrode active material, 52 negative electrode active material layer, 100 rotating electric machine, 102 inverter, 104 transformer.

Claims

Non-aqueous electrolyte type secondary battery including an active material layer constituting the positive electrode and the negative electrode,
A temperature sensor that acquires the temperature of the secondary battery as a battery temperature,
A current sensor that acquires a current flowing through the secondary battery as a battery current,
A storage unit that stores a model formula indicating a relationship between an internal state of the active material in the active material layer and a stress acting on the active material,
The battery temperature and the battery current are applied to the model formula to estimate the stress generated in the active material of the secondary battery.If the estimated stress is equal to or greater than a predetermined reference stress, the reference stress Less than the case, to limit the charge and discharge current of the secondary battery, a control unit,
A battery system comprising:

Non-aqueous electrolyte type secondary battery including an active material layer constituting the positive electrode and the negative electrode,
A temperature sensor that acquires the temperature of the secondary battery as a battery temperature,
A current sensor that acquires a current flowing through the secondary battery as a battery current,
A storage unit that stores a model formula indicating a relationship between an internal state of a binder that binds active materials in the active material layer to each other and a stress that acts on the binder,
By applying the battery temperature and the battery current to the model formula, the stress generated in the binder of the secondary battery is estimated.If the estimated stress is equal to or greater than a predetermined reference stress, the stress is less than the reference stress. A control unit that limits the charge / discharge current of the secondary battery,
A battery system comprising: