JP7060332B2 - Control device - Google Patents
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Description
本発明は、非水電解質二次電池の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a non-aqueous electrolyte secondary battery.
軽量で高エネルギー密度が得られるリチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池は、車両搭載用電源として好ましく用いられている。この種の二次電池においては、正極活物質を含む正極活物質層と負極活物を含む負極活物質層との間で、電荷担体(例えばリチウムイオン二次電池の場合、リチウム)を授受することで充放電が行われる。すなわち、充電時には電荷担体が正極活物質から引き抜かれ、イオンとして電解液(電解質)中に放出される。充電時には該電荷担体は負極側に設けられた負極活物質の構造内に入り、ここで正極活物質から外部回路を通ってきた電子を得て、吸蔵される。この種の二次電池の制御装置に関する従来技術として、例えば特許文献1が挙げられる。
Non-aqueous electrolyte secondary batteries such as lithium ion secondary batteries, which are lightweight and have high energy density, are preferably used as a power source for mounting on vehicles. In this type of secondary battery, a charge carrier (for example, in the case of a lithium ion secondary battery, lithium) is transferred between the positive electrode active material layer containing the positive electrode active material and the negative electrode active material layer containing the negative electrode active material. As a result, charging and discharging are performed. That is, during charging, the charge carrier is extracted from the positive electrode active material and released as ions into the electrolytic solution (electrolyte). At the time of charging, the charge carrier enters the structure of the negative electrode active material provided on the negative electrode side, where electrons that have passed through an external circuit are obtained from the positive electrode active material and are occluded. As a conventional technique relating to a control device for this type of secondary battery, for example,
特許文献1には、電池温度や放電電流量等から、二次電池の放電による電解質中のイオン濃度の偏りに伴って二次電池の出力性能を低下させる劣化成分を評価するための評価値を算出し、該算出した評価値が閾値を超えた場合に二次電池の放電電力の上限値を低く設定する制御を行う制御装置が開示されている。同文献には、かかる構成によって、ハイレート放電による劣化の抑制を可能とすることが記載されている。
ところで、この種の二次電池においては、電池温度の測定は、一般に電池ケースの蓋体(典型的には上面)に取り付けられた温度センサを用いて行われる。本発明者の知見によれば、二次電池の冷却構造によっては、電池内部に温度差が生じる場合があり得る。例えば、二次電池の冷却を缶底(典型的には底面)で行う場合、電池内部の蓋体付近の温度は、缶底付近の温度よりも高くなりがちである。このように電池内部に温度差が生じた場合に、上記温度センサを用いて前述した評価値を算出すると、評価値は温度が高いと低めに算出される傾向があるため、評価値が上記閾値を超えなくなり、本来出力制限をしなければならない放電電力の上限値を見誤った結果、ハイレート放電による劣化を適切に抑制できない(例えば電池の内部抵抗が上昇する)可能性がある。本発明は、上記課題を解決するものである。 By the way, in this kind of secondary battery, the battery temperature is generally measured by using a temperature sensor attached to the lid (typically the upper surface) of the battery case. According to the knowledge of the present inventor, a temperature difference may occur inside the battery depending on the cooling structure of the secondary battery. For example, when the secondary battery is cooled at the bottom of the can (typically the bottom), the temperature near the lid inside the battery tends to be higher than the temperature near the bottom of the can. When the above-mentioned evaluation value is calculated using the above-mentioned temperature sensor when the temperature difference occurs inside the battery in this way, the evaluation value tends to be calculated lower when the temperature is high, so that the evaluation value is the above-mentioned threshold value. As a result of misunderstanding the upper limit of the discharge power that should originally limit the output, it may not be possible to properly suppress the deterioration due to the high rate discharge (for example, the internal resistance of the battery increases). The present invention solves the above problems.
ここで提案される制御装置は、非水電解質二次電池の放電電力が上限値を超えないように該二次電池の放電を制御する制御装置である。この制御装置は、前記二次電池の異なる箇所にそれぞれ設置された複数の温度センサと、前記複数の温度センサのそれぞれに電気的に接続された制御部とを備える。前記制御部は、前記複数の温度センサによって前記二次電池の異なる箇所の電池温度を検出し、該異なる箇所の電池温度の中から最低温度を選択するステップと、前記選択した最低温度を用いて、前記二次電池の放電による電解質中におけるイオン濃度の偏りに伴って該二次電池の出力性能を低下させる劣化成分を評価するための評価値を算出するステップと、前記算出された評価値に基づいて前記上限値を設定するステップと、を実行するように構成されている。かかる構成によると、二次電池内部で温度差が生じた場合に、二次電池の異なる箇所で検出された電池温度の中から最低温度を選択して上記評価値を算出するため、該評価値を用いて二次電池の放電を適切に制御することができる。このため、ハイレート放電による劣化をより確実に抑制することが可能となる。 The control device proposed here is a control device that controls the discharge of the secondary battery so that the discharge power of the non-aqueous electrolyte secondary battery does not exceed the upper limit value. This control device includes a plurality of temperature sensors installed at different locations of the secondary battery, and a control unit electrically connected to each of the plurality of temperature sensors. The control unit detects the battery temperature of the secondary battery at different locations by the plurality of temperature sensors, selects the lowest temperature from the battery temperatures at the different locations, and uses the selected minimum temperature. In the step of calculating the evaluation value for evaluating the deterioration component which deteriorates the output performance of the secondary battery due to the bias of the ion concentration in the electrolyte due to the discharge of the secondary battery, and the calculated evaluation value. It is configured to execute the step of setting the upper limit value based on the above. According to such a configuration, when a temperature difference occurs inside the secondary battery, the evaluation value is calculated by selecting the lowest temperature from the battery temperatures detected at different locations of the secondary battery. Can be used to appropriately control the discharge of the secondary battery. Therefore, it is possible to more reliably suppress deterioration due to high-rate discharge.
以下、図面を参照しながら、本発明による実施の形態を説明する。以下の図面においては、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明している。なお、各図における寸法関係(長さ、幅、厚さ等)は実際の寸法関係を反映するものではない。また、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄(例えば、正極及び負極の構成及び製法、二次電池その他の電池の構築に係る一般的技術等)は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, members / parts having the same action are described with the same reference numerals. The dimensional relationships (length, width, thickness, etc.) in each figure do not reflect the actual dimensional relationships. In addition, matters other than those specifically mentioned in the present specification and necessary for carrying out the present invention (for example, configurations and manufacturing methods of positive electrodes and negative electrodes, general techniques for constructing secondary batteries and other batteries). Etc.) can be grasped as design matters of those skilled in the art based on the prior art in the field.
特に限定することを意図したものではないが、以下では主としてリチウムイオン二次電池を制御する場合を例として、本発明の制御装置に係る好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において「リチウムイオン二次電池」とは、電解質イオンとしてリチウムイオン(Liイオン)を利用し、正負極間におけるLiイオンに伴う電荷の移動により充放電が実現される二次電池をいう。 Although not intended to be particularly limited, a preferred embodiment according to the control device of the present invention will be described below by mainly taking a case of controlling a lithium ion secondary battery as an example. In the present specification, the "lithium ion secondary battery" is a secondary battery that uses lithium ion (Li ion) as an electrolyte ion and realizes charging and discharging by the transfer of electric charge accompanying the Li ion between the positive and negative electrodes. To say.
図1は、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池10の制御装置の構成を示すブロック図である。このリチウムイオン二次電池10の制御装置1は、車両(典型的には自動車、特にハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車のような電動機を備える自動車)に好適に用いられる。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a control device for the lithium ion
制御装置1は、リチウムイオン二次電池10に接続された負荷20と、二次電池10の温度を検出する温度センサ40、42と、二次電池10に出入りする電流を検出する電流センサ(図示せず)と、前記二次電池の電圧を検出する電圧センサ(図示せず)と、各センサ40、42および二次電池10に電気的に接続された電子制御ユニット(ECU)30とを含む構成であり得る。ECU30は、負荷20に接続されたリチウムイオン二次電池10の運転をコントロールするものとして構成されており、所定の情報に基づいて、負荷20を駆動制御する。リチウムイオン二次電池10に接続された負荷20は、該電池10に蓄えられた電力を消費する電力消費機(例えばモータ)を含み得る。また、該負荷20は、電池10を充電可能な電力を供給する電力供給機(充電器)を含み得る。
The
リチウムイオン二次電池10は、セパレータを介して対向する正極と負極と、これら正負極間に供給されるリチウムイオンを含む非水電解質とから構成されている。正極および負極には、リチウムイオンを吸蔵および放出し得る活物質が含まれている。電池10の充電時には、正極の正極活物質からリチウムイオンが放出され、このリチウムイオンは電解質を通じて負極の負極活物質に吸蔵される。また、二次電池10の放電時には、その逆に、負極の負極活物質に吸蔵されていたリチウムイオンが放出され、このリチウムイオンは電解質を通じて再び正極活物質に吸蔵される。この正極活物質と負極活物質との間のリチウムイオンの移動に伴い、活物質から外部端子へと電子が流れる。これにより、負荷20に対して放電が行われる。
The lithium ion
ここで、本発明者は、ハイレート放電による二次電池10の劣化を抑制するために、温度センサで検出した電池温度から、電解質中のイオン濃度の偏りに伴って二次電池10の出力性能を低下させる劣化成分を評価するための評価値を算出し、該算出した評価値に基づいて二次電池10の放電電力の上限値を設定することを考えている。しかし、本発明者の知見によれば、二次電池10の冷却構造によっては、電池内部に温度差が生じる場合があり得る。例えば、二次電池10の冷却を缶底で行う場合、電池内部の蓋体付近の温度は、缶底付近の温度よりも高くなりがちである。このように電池内部に温度差が生じた場合に、上記評価値を算出すると、評価値は温度が高いと低めに算出される傾向があるため、本来出力制限をしなければならない放電電力の上限値を見誤り、ハイレート放電による劣化を適切に抑制できない(例えば電池の内部抵抗が上昇する)可能性がある。
Here, in order to suppress deterioration of the
ここで開示される技術においては、このような電池内部に生じ得る温度差に着目し、電池内部に温度差が生じた場合に、二次電池の異なる箇所で検出された電池温度の中から最低温度を選択して上記評価値を算出し、放電電力の上限値を適切に設定することで、ハイレート放電による劣化を確実に抑制するようにしている。 In the technique disclosed here, attention is paid to such a temperature difference that may occur inside the battery, and when a temperature difference occurs inside the battery, the lowest battery temperature detected at different points of the secondary battery is obtained. By selecting the temperature, calculating the above evaluation value, and appropriately setting the upper limit of the discharge power, deterioration due to high-rate discharge is surely suppressed.
すなわち、この制御装置1は、二次電池10の放電電力が上限値を超えないように該二次電池10の放電を制御する装置である。この制御装置1は、二次電池10の異なる箇所にそれぞれ設置された複数の温度センサ40、42と、複数の温度センサ40、42のそれぞれに電気的に接続された制御部30とを備える。制御部30は、複数の温度センサ40、42によって二次電池10の異なる箇所の電池温度を検出し、該異なる箇所の電池温度の中から最低温度を選択するステップ(最低温度選択ステップ)と、選択した最低温度を用いて、二次電池10の放電による電解質中におけるイオン濃度の偏りに伴って該二次電池の出力性能を低下させる劣化成分を評価するための評価値を算出するステップ(評価値算出ステップ)と、算出された評価値に基づいて前記上限値を設定するステップ(上限値設定ステップ)と、を実行するように構成されている。
That is, the
ECU30の典型的な構成には、少なくとも、かかる制御を行うためのプログラムを記憶したROM(Read Only Memory)と、そのプログラムを実行可能なCPU(Central Processing Unit)と、一時的にデータを記憶するRAM(random access memory)と、図示しない入出力ポートとが含まれる。二次電池10には、複数の温度センサ40、42と電流センサ(図示せず)と電圧センサ(図示せず)と温度センサとが取り付けられている。電流センサは、二次電池10に出入りする電流を検出してECU30に出力するものとして構成されている。電圧センサは、二次電池10の電圧(典型的には端子間電圧)を検出してECU30に出力するものとして構成されている。複数の温度センサ40、42は、二次電池10の異なる箇所にそれぞれ設置されている。この実施形態では、複数の温度センサ40、42は、二次電池10の蓋体(典型的には上面)に取り付けられた第1温度センサ40と、二次電池10の缶底(典型的には底面)に取り付けられた第2温度センサ42とから構成されている。第1温度センサ40は、二次電池10の蓋体付近の温度を検出してECU30に出力する。第2温度センサ42は、二次電池10の缶底付近の温度を検出してECU30に出力する。二次電池10に設置される温度センサの数は2つに限らず、例えば3~10つでもよい。ECU30には、入力ポートを介して各センサの出力信号が入力される。そして、ECU30は、各センサからの出力信号に基づいて、二次電池10に出入りする電流値、電圧値および電池温度の情報を取得するようになっている。かかるECU30により、本実施形態の制御部が構成されている。
In a typical configuration of the
このように構成された制御装置1の動作について説明する。図2は、本実施形態に係る制御装置1のECU30により実行される処理ルーチンの一部(最低温度選択ステップ)を示すフローチャートである。このルーチンは、予め設定された時間間隔(サイクルタイム)で繰り返し行われる。
The operation of the
図2に示す処理が実行されると、ECU30のCPUは、まず、制御対象のリチウムイオン二次電池10について、複数の温度センサ40、42によって二次電池10の異なる箇所の電池温度を検出する(ステップS10)。この実施形態では、第1温度センサ40によって二次電池10の蓋体付近の温度(以下「蓋温度」とも称する。)を取得する。また、第2温度センサ42によって二次電池10の缶底付近の温度(以下「缶底温度」とも称する。)を取得する。次いで、ステップS20において、第1温度センサ40および第2温度センサ42で検出された二次電池10の異なる箇所の電池温度の中から最低温度を選択する。この実施形態では、ECU30は、上記第2温度センサ42で取得した缶底温度が、第1温度センサ40で取得した蓋温度よりも低いか否かを判断する。そして、缶底温度が蓋温度よりも低い場合(「YES」の場合)は、缶底温度が最低温度であると判断して、缶底温度を最低温度として選択する。そして、選択した缶底温度を用いて、以降の制御(二次電池の放電の制御)を続行する(ステップS30)。一方、缶底温度が蓋温度以上である場合(「NO」の場合)は、蓋温度が最低温度であると判断して、蓋温度を最低温度として選択する。そして、選択した缶底温度を用いて、以降の制御(二次電池の放電の制御)を続行する(ステップS40)。
When the process shown in FIG. 2 is executed, the CPU of the
次に、上記選択した最低温度を用いて評価値を算出するステップについて説明する。評価値算出ステップでは、上記選択した最低温度(図2の例では蓋温度または缶底温度)を用いて、二次電池10の放電による電解質中におけるイオン濃度の偏りに伴って該二次電池10の出力性能を低下させる劣化成分を評価するための評価値を算出する。上記評価値の算出方法としては、電池温度を用いて、二次電池の放電による電解質中におけるイオン濃度の偏りに伴って該二次電池の出力性能を低下させる劣化成分を評価するための評価値を算出し得るものであれば、特に限定されない。このような評価値に関する技術は、例えば、国際公開第2013/046263号に開示されている。上記評価値の算出は、上記文献を参照して実行することができる。このため、開示された部分に関しては上記文献を参照して詳細な説明は省略し、簡単な説明のみ行う。
Next, a step of calculating an evaluation value using the above-selected minimum temperature will be described. In the evaluation value calculation step, the minimum temperature selected above (the lid temperature or the can bottom temperature in the example of FIG. 2) is used, and the
上記評価値算出ステップでは、ECU30は、まず、電流センサの出力信号に基づいて、放電電流値Iを取得する。次いで、取得した放電電流値Iに基づいて、二次電池10のSOC(State Of Charge)を算出(推定)する。SOCは、二次電池10の満充電容量に対する、現在の充電容量の割合である。SOCは、例えば、二次電池10を充放電したときの電流値を積算して算出することができる。あるいは、電圧センサで検出した二次電池10の端子間電圧からSOCを算出してもよい。次いで、ECU30は、前記選択した最低温度と、上記算出したSOCとを用いて、忘却係数Aを算出する。ここで、忘却係数Aは、二次電池10の電解液中のイオンの拡散速度に対応する係数である。忘却係数Aは、0<A×Δt<1の範囲で表される(Δt:サイクルタイム)。忘却係数Aは、予備実験等により予め取得した二次電池の温度と忘却係数Aとの関係を示すマップを用いて決定することができる。
In the evaluation value calculation step, the
次いで、ECU30は、評価値の減少量D(-)を算出する。評価値D(N)は、二次電池10の劣化状態(後述するハイレート劣化)を評価する値である。すなわち、二次電池10のハイレート放電が継続的に行われると、電解液中のイオン濃度に偏りが発生し、二次電池10の内部抵抗が増加して出力電圧が急激に低下し始めるハイレート劣化が発生し得る。そのため、ハイレート劣化が発生する前に、ハイレート放電を抑制する必要がある。ここではハイレート劣化を評価するための値として、評価値D(N)を設定している。
Next, the
評価値の減少量D(-)は、前回(直前)の評価値D(N-1)を算出したときから、1回のサイクルタイムΔtが経過するまでの間において、イオンの拡散に伴うイオン濃度の偏りの減少に応じて算出される。例えば、ECU30は、D(-)=A×Δt×D(N-1)に基づいて、評価値の減少量D(-)を算出することができる。ここで、D(N-1)は、前回(直前)に算出された評価値を示す。初期値としてのD(0)は、例えば、0とすることができる。
The amount of decrease in the evaluation value D (-) is the ion associated with the diffusion of ions from the time when the evaluation value D (N-1) of the previous time (immediately before) was calculated to the time when one cycle time Δt elapses. Calculated according to the decrease in concentration bias. For example, the
次いで、ECU30は、予備実験等により予め取得したSOCと電池温度と限界値Cとの関係を示すマップを参照して、前記算出したSOCと、前記選択した最低温度とから、限界値Cを決定する。上記マップは、例えば二次電池10の温度(最低温度)が同じであれば、二次電池10のSOCが高いほど、限界値Cが大きくなるように設定され得る。また、二次電池10のSOCが同じであれば、二次電池10の温度(最低温度)が高いほど、限界値Cが大きくなるように設定され得る。
Next, the
次いで、ECU30は、評価値の増加量D(+)を算出する。評価値の増加量D(+)は、前回(直前)の評価値D(N-1)を算出したときから、1回のサイクルタイムΔtが経過するまでの間において、放電に伴うイオン濃度の偏りの増加に応じて算出される。例えば、ECU30は、D(+)=B/C×I×Δtに基づいて、評価値の増加量D(+)を算出することができる。ここで、Bは電流係数を示す。電流係数は、予めROM等のメモリーに記憶しておくとよい。
Next, the
次いで、ECU30は、今回のサイクルタイムΔtにおける評価値D(N)を算出する。評価値D(N)は、D(N)=D(N-1)-D(-)+D(+)に基づいて算出することができる。ここで、D(N)は、今回のサイクルタイムΔtにおける評価値であり、D(N-1)は、前回(直前)のサイクルタイムΔtにおける評価値である。初期値としてのD(0)は、例えば、0に設定することができる。このように、イオン濃度の偏りの増加と、イオン濃度の偏りの減少とを考慮して、評価値D(N)を算出することができる。
Next, the
次に、上記算出した評価値に基づいて、放電電力の上限値を設定するステップについて説明する。放電電力上限値設定ステップでは、上記算出した評価値に基づいて、放電電力の上限値を設定する。放電電力の上限値の設定方法としては、上記算出した評価値に基づいて、放電電力上限値を設定し得るものであれば、特に限定されない。このような放電電力上限値の設定に関する技術は、例えば、国際公開第2013/046263号に開示されている。上記放電電力上限値の設定は、上記文献を参照して実行することができる。このため、開示された部分に関しては上記文献を参照して詳細な説明は省略し、簡単な説明のみ行う。 Next, a step of setting an upper limit value of the discharge power based on the calculated evaluation value will be described. In the discharge power upper limit setting step, the upper limit value of the discharge power is set based on the evaluation value calculated above. The method for setting the upper limit value of the discharge power is not particularly limited as long as the upper limit value of the discharge power can be set based on the evaluation value calculated above. A technique for setting such an upper limit value of discharge power is disclosed in, for example, International Publication No. 2013/046263. The setting of the upper limit value of the discharge power can be executed with reference to the above document. Therefore, with respect to the disclosed part, detailed description is omitted with reference to the above-mentioned document, and only a brief description is given.
上記放電電力上限値設定ステップでは、ECU30は、まず、上記算出した評価値D(N)が予め定められた目標値Dtar+,Dtar-を越えたか否かを判別する。目標値Dtar+,Dtar-は、ハイレート劣化が発生し始める評価値D(N)よりも小さい値に設定され、予め設定しておくことができる。目標値Dtar+は、正の値であり、目標値Dtar-は、負の値である。評価値D(N)が目標値Dtar+,Dtar-を超えていない場合、評価値D(N)をメモリーに記憶して評価値D(N)の変化を監視する。評価値D(N)が目標値Dtar+,Dtar-を超えていれば、評価値D(N)の積算を行う。具体的には、評価値D(N)のうち、目標値Dtar+,Dtar-を超えている部分について、積算を行う。このようにして、積算値ΣDex(N)を算出する。ΣDex(N)は、今回までのサイクルタイムにおいて、評価値Dおよび各目標値Dtar+,Dtar-の差分を累積した値である。なお、積算値ΣDex(N)は、必要に応じて、例えば国際公開第2013/046263号を参照して補正することができる。
In the discharge power upper limit setting step, the
次いで、ECU30は、積算値ΣDex(N)が閾値Kよりも大きいか否かを判別する。閾値Kは、ハイレート劣化を許容するための値である。閾値Kは、固定値であってもよく、二次電池10の劣化状態に応じて変更されるものであってもよい。閾値Kの決定は、必要に応じて、例えば国際公開第2013/046263号を参照して行うことができる。
Next, the
積算値ΣDex(N)が閾値K以下の場合、ECU30は、二次電池10の充放電制御に用いられる出力制限値を最大値に設定する。出力制限値は、二次電池10の放電を許容する上限値(電力[kW])である。ECU30は、二次電池10の出力電力が出力制限値を超えないように、二次電池10の放電を制御する。最大値としての出力制限値は、予め決めておくことができる。
When the integrated value ΣDex (N) is equal to or less than the threshold value K, the
積算値ΣDex(N)が閾値Kよりも大きい場合、ECU30は、出力制限値を最大値よりも小さい値に設定する。出力制限値を低下させるほど、二次電池10の出力が制限されることになる。積算値ΣDex(N)および閾値Kの差分に応じて、最大値に対して出力制限値を減少させる量を変化させて設定してもよい。出力制限値の減少量は、例えば、国際公開第2013/046263号を参照して決定することができる。
When the integrated value ΣDex (N) is larger than the threshold value K, the
ECU30は、二次電池10の放電制御に関する指令を、負荷20に送信する。この指令には、上記設定された出力制限値に関する情報が含まれる。これにより、二次電池10の放電電力が、出力制限値を超えないように、二次電池10の放電が制御される。
The
上記実施形態によると、二次電池10内部で温度差が生じた場合に、二次電池の異なる箇所で検出された電池温度から最低温度を選択して評価値D(N)を算出するため、該評価値D(N)を用いて二次電池の放電を適切に制御することができる。例えば、出力制限値を最大値よりも小さい値に設定する必要がある温度であるにも関わらず、電池内部の最低温度よりも高い電池温度を検出して評価値D(N)を算出したがゆえに、積算値ΣDex(N)が閾値Kを超えなくなり、本来出力制限をしなければならない放電電力(上限値の設定)を見誤るといった事態が生じ難い。このため、ハイレート放電による劣化をより確実に抑制することが可能となる。
According to the above embodiment, when a temperature difference occurs inside the
以下、本発明に関する試験例を説明するが、本発明を以下の試験例に示すものに限定することを意図したものではない。 Hereinafter, test examples relating to the present invention will be described, but the present invention is not intended to be limited to those shown in the following test examples.
シート状の正極集電体および負極集電体にそれぞれ正極活物質および負極活物質が保持された正負の電極シートがセパレータシートを介して捲回され、電解質とともにケースに収容された構成のリチウムイオン二次電池を2つ用意した。 A positive and negative electrode sheet in which a positive electrode active material and a negative electrode active material are held in a sheet-shaped positive electrode current collector and a negative electrode current collector, respectively, is wound through a separator sheet and housed in a case together with an electrolyte. I prepared two secondary batteries.
上記用意した各リチウムイオン二次電池の蓋体に第1温度センサを設置し、缶底に第2温度センサを設置した。そして、各リチウムイオン二次電池を車両搭載用電源として自動車に搭載し、LA#4モードに従って該車両を運転した場合における、抵抗増加率(=IV抵抗/初期のIV抵抗)の推移を測定した。その際、実施例では、第1温度センサで取得した蓋温度と、第2温度センサで取得した缶底温度のうち低い方の温度を用いて、前記評価値D(N)および前記積算値ΣDex(N)を算出し、算出した積算値ΣDex(N)が閾値K以下の場合は、二次電池の充放電制御に用いられる出力制限値を最大値に設定し、積算値ΣDex(N)が閾値Kよりも大きい場合は、出力制限値を最大値よりも小さい値に設定し、二次電池の出力電力が出力制限値を超えないように、二次電池の放電を制御した。また、比較例では、第1温度センサで取得した蓋温度のみを用いて、前記評価値D(N)および前記積算値ΣDex(N)を算出した。第1温度センサで取得した蓋温度のみを用いて前記評価値D(N)および前記積算値ΣDex(N)を算出したこと以外は、実施例と同じ手法で二次電池の放電を制御した。結果を図3に示す。図3は、抵抗増加率の変化を電池の総通電量に対応させて示したものである。 The first temperature sensor was installed on the lid of each lithium ion secondary battery prepared above, and the second temperature sensor was installed on the bottom of the can. Then, each lithium ion secondary battery was mounted on the vehicle as a power source for mounting on the vehicle, and the transition of the resistance increase rate (= IV resistance / initial IV resistance) when the vehicle was driven according to the LA # 4 mode was measured. .. At that time, in the embodiment, the evaluation value D (N) and the integrated value ΣDex are used by using the lower temperature of the lid temperature acquired by the first temperature sensor and the can bottom temperature acquired by the second temperature sensor. (N) is calculated, and when the calculated integrated value ΣDex (N) is equal to or less than the threshold value K, the output limit value used for charge / discharge control of the secondary battery is set to the maximum value, and the integrated value ΣDex (N) is set. When it was larger than the threshold value K, the output limit value was set to a value smaller than the maximum value, and the discharge of the secondary battery was controlled so that the output power of the secondary battery did not exceed the output limit value. Further, in the comparative example, the evaluation value D (N) and the integrated value ΣDex (N) were calculated using only the lid temperature acquired by the first temperature sensor. The discharge of the secondary battery was controlled by the same method as in the embodiment except that the evaluation value D (N) and the integrated value ΣDex (N) were calculated using only the lid temperature acquired by the first temperature sensor. The results are shown in FIG. FIG. 3 shows the change in the resistance increase rate corresponding to the total energization amount of the battery.
図3に示すように、蓋温度および缶底温度のうち低い方の温度を選択して評価値D(N)および積算値ΣDex(N)を算出した実施例の電池は、蓋温度のみを用いて評価値D(N)および積算値ΣDex(N)を算出した比較例に比べて、抵抗増加率の上昇が抑制されていた。実施例では、二次電池の異なる箇所で検出された電池温度から最低温度を選択して評価値D(N)を算出したため、該評価値D(N)を用いて二次電池の放電を適切に制御することができ、ハイレート放電による劣化をより確実に抑制できたものと推測される。この結果から、二次電池の異なる箇所の電池温度から最低温度を選択して評価値D(N)および積算値ΣDex(N)を算出し、二次電池の放電を制御することによって、抵抗増加率の上昇が抑制され得ることが確認された。 As shown in FIG. 3, the battery of the example in which the evaluation value D (N) and the integrated value ΣDex (N) were calculated by selecting the lower temperature of the lid temperature and the can bottom temperature uses only the lid temperature. Compared with the comparative example in which the evaluation value D (N) and the integrated value ΣDex (N) were calculated, the increase in the resistance increase rate was suppressed. In the embodiment, the lowest temperature is selected from the battery temperatures detected at different points of the secondary battery to calculate the evaluation value D (N). Therefore, the evaluation value D (N) is used to appropriately discharge the secondary battery. It is presumed that the deterioration due to high-rate discharge could be suppressed more reliably. From this result, the lowest temperature is selected from the battery temperatures of different parts of the secondary battery, the evaluation value D (N) and the integrated value ΣDex (N) are calculated, and the resistance is increased by controlling the discharge of the secondary battery. It was confirmed that the increase in the rate could be suppressed.
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。 Although specific examples of the present invention have been described in detail above, these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The techniques described in the claims include various modifications and modifications of the specific examples exemplified above.
例えば、複数の温度センサを設置する箇所は、前述した蓋体付近および缶底付近に限定されない。例えば、シート状の正極集電体および負極集電体にそれぞれ正極活物質および負極活物質が保持された正負の電極シートがセパレータシートを介して捲回され、電解質とともにケースに収容された構成のリチウムイオン二次電池においては、捲回体(電極体)の内周部と外周部とで温度差が生じ得る。このような場合には、電池内部の捲回体(電極体)の内周部および外周部にそれぞれ温度センサを設置し、該温度センサで検出された電池温度から最低温度を選択して評価値D(N)を算出するように構成してもよい。このような場合でも上述した作用効果を得ることができる。 For example, the location where the plurality of temperature sensors are installed is not limited to the vicinity of the lid and the vicinity of the can bottom as described above. For example, a positive and negative electrode sheet in which a positive electrode active material and a negative electrode active material are held in a sheet-shaped positive electrode current collector and a negative electrode current collector, respectively, is wound through a separator sheet and housed in a case together with an electrolyte. In a lithium ion secondary battery, a temperature difference may occur between the inner peripheral portion and the outer peripheral portion of the wound body (electrode body). In such a case, temperature sensors are installed on the inner peripheral portion and the outer peripheral portion of the wound body (electrode body) inside the battery, and the lowest temperature is selected from the battery temperature detected by the temperature sensor to evaluate the evaluation value. It may be configured to calculate D (N). Even in such a case, the above-mentioned action and effect can be obtained.
1 制御装置
10 リチウムイオン二次電池
20 負荷
30 ECU
40 第1温度センサ
42 第2温度センサ
1
40
Claims (1)
前記リチウムイオン二次電池の前記蓋体と前記缶底にそれぞれ取り付けられた複数の温度センサと、
前記蓋体と前記缶底にそれぞれ取り付けられた複数の温度センサのそれぞれに電気的に接続された制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記複数の温度センサによって前記リチウムイオン二次電池の前記蓋体付近の温度と、前記缶底付近の温度とを検出し、前記蓋体付近の温度と、前記缶底付近の温度の中から最低温度を選択するステップと、
前記選択した最低温度を用いて、前記リチウムイオン二次電池の放電による前記非水電解質中におけるイオン濃度の偏りに伴って該リチウムイオン二次電池の出力性能を低下させる劣化成分を評価するための評価値を算出するステップと、
前記算出された評価値に基づいて前記上限値を設定するステップと
を実行するように構成されている、制御装置。 The discharge power of the lithium-ion secondary battery in which the electrode body including the positive and negative electrode sheets and the separator sheet is housed in a case having two surfaces, a lid and a can bottom, together with a non-aqueous electrolyte, has an upper limit. It is a control device for controlling the discharge of the lithium ion secondary battery so as not to exceed it and suppressing deterioration due to high rate discharge .
A plurality of temperature sensors attached to the lid and the bottom of the can bottom of the lithium ion secondary battery, respectively .
A control unit electrically connected to each of a plurality of temperature sensors attached to the lid and the bottom of the can is provided.
The control unit
The plurality of temperature sensors detect the temperature near the lid of the lithium ion secondary battery and the temperature near the bottom of the can, and the lowest temperature among the temperature near the lid and the temperature near the bottom of the can. Steps to select the temperature and
Using the selected minimum temperature, for evaluating a deterioration component that deteriorates the output performance of the lithium ion secondary battery due to a bias in the ion concentration in the non- aqueous electrolyte due to the discharge of the lithium ion secondary battery. Steps to calculate the evaluation value and
A control device configured to perform a step of setting the upper limit value based on the calculated evaluation value.
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP2007165211A (en) | 2005-12-16 | 2007-06-28 | Hitachi Vehicle Energy Ltd | Secondary battery management device |
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Family Cites Families (3)
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---|---|---|---|---|
JP5552532B2 (en) * | 2009-06-18 | 2014-07-16 | ビーワイディー カンパニー リミテッド | Method and apparatus for controlling battery heating |
JP5301520B2 (en) * | 2010-11-30 | 2013-09-25 | 本田技研工業株式会社 | Output control device for electric vehicle |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004056962A (en) | 2002-07-23 | 2004-02-19 | Honda Motor Co Ltd | Controller for charging/discharging of secondary battery |
JP2007165211A (en) | 2005-12-16 | 2007-06-28 | Hitachi Vehicle Energy Ltd | Secondary battery management device |
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