KR101160755B1

KR101160755B1 - 리튬 이온 2차 전지의 충전 방법 및 하이브리드 자동차

Info

Publication number: KR101160755B1
Application number: KR1020107013041A
Authority: KR
Inventors: 야스히데 구리모또; 히또시 사까이; 다까시 구즈야; 마사까즈 요꼬미조
Original assignee: 도요타지도샤가부시키가이샤
Priority date: 2008-01-14
Filing date: 2009-01-09
Publication date: 2012-06-28
Also published as: JPWO2009090913A1; US20100259219A1; CA2701160A1; WO2009090913A1; EP2230124A1; JP4572998B2; BRPI0907218A8; RU2010127442A; EP2230124B1; BRPI0907218B1; EP2230124A4; CN101909929B; BRPI0907218A2; KR20100087383A; EP2230124B9; US8310198B2; CN101909929A; RU2471276C2; CA2701160C

Abstract

리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량에 대응하는 물리량의 값이, 제1 규정치까지 저하되어 있는지 여부를 판정하는 스텝 S1과, 하이브리드 자동차(1)가 주행 정지 상태인지 여부를 판정하는 스텝 S2와, 충전을 행하는 기간(K)을 2 이상의 분할 충전 기간(KC1, KC2)과, 각각의 분할 충전 기간 사이의 비충전 기간(KR)으로 분할하고, 하이브리드 자동차(1)의 주행 정지 중에, 분할 충전 기간(KC1, KC2)에 충전을 행하는 동시에, 비충전 기간(KR)에 충전 휴지 및 방전 중 적어도 어느 하나를 행하고, 또한 각각의 분할 충전 기간(KC1, KC2)의 길이를 모두 40초 이상으로 하는 충전 스텝 S5 내지 SA를 구비하는 리튬 이온 2차 전지의 충전 방법.

Description

리튬 이온 2차 전지의 충전 방법 및 하이브리드 자동차 {LITHIUM ION SECONDARY CELL CHARGE METHOD AND HYBRID VEHICLE}

본 발명은 리튬 이온 2차 전지의 충전 방법 및 하이브리드 자동차에 관한 것이다.

리튬 이온 2차 전지는, 휴대 기기의 전원으로서, 또한 전기 자동차나 하이브리드 자동차 등의 전원으로서 주목받고 있다. 현재, 이 리튬 이온 2차 전지의 충전 방법으로서, 다양한 것이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 내지 3 참조).

특허문헌 1에는, 통전과 정지를 반복하는 펄스 전류 방식에 의한 충전 방법이 개시되어 있다. 구체적으로는, 0.1 내지 10밀리초간의 통전과, 0.5 내지 100밀리초간의 정지를 반복하여, 리튬 이온 2차 전지를 충전한다. 이에 의해, 덴드라이트(dendrite)의 성장을 방지하여, 충전 불량을 발생시키는 일 없이 충전을 다수회 반복할 수 있다고 기재되어 있다.

특허문헌 2에는, 전지 전압이 만충전 전압으로 될 때까지 정전류로 충전하고, 만충전 전압에 도달한 후, 충전 정지와 정전류 충전을 반복하는 간헐 충전을 행하는 충전 방법이 개시되어 있다. 이에 의해, 과충전에 의한 전지 파괴를 방지하여, 만충전 용량까지 과부족 없이 충전할 수 있다고 기재되어 있다.

특허문헌 3에는, 통전과 휴지(休止)를 반복하여 행하는 간헐적인 충전 방법이 개시되어 있다. 구체적으로는, 충전율을 20C로 하고, 10초간의 충전과 0.8초간의 휴지를 반복하여, 리튬 이온 2차 전지를 충전한다. 이에 의해, 전지의 실효 용량을 증가시킬 수 있다고 기재되어 있다.

특허문헌 1 : 일본공개특허 평6-36803호 공보 특허문헌 2 : 일본공개특허 평6-325795호 공보 특허문헌 3 : 일본공개특허 제2004-171864호 공보

그런데, 하이브리드 자동차에서는, 구동용 전원으로서 탑재된 리튬 이온 2차 전지의 축전량이 제1 규정치(예를 들어, SOC 30％에 상당하는 축전량)까지 저하된 경우, 하이브리드 자동차의 주행 정지 중에, 리튬 이온 2차 전지의 축전량이 제2 규정치(예를 들어, SOC 60％에 상당하는 축전량)에 도달할 때까지, 리튬 이온 2차 전지를 충전하는 경우가 있다.

그런데, 하이브리드 자동차의 주행 정지 중에, 연속해서 리튬 이온 2차 전지를 급속하게 충전하면, 부극(負極) 표면에 금속 Li가 석출되는 경우가 있다. 이것은, Li 이온의 확산 율속에 의해, 부극 중에 도입되지 않은 Li 이온이, 금속 Li로서 부극 표면에 석출된 것이라 생각된다. 이로 인해, 이러한 충전을 반복하면, 부극 표면에, 다량의 금속 Li가 석출되어 버릴 우려가 있었다. 일단, 부극 표면에 석출된 금속 Li는, 다시 Li 이온으로서 전하 이동에 기여하는 것이 곤란하기 때문에, 그 결과 전지가 크게 열화(전기 용량이 크게 저하)되어 버릴 우려가 있었다.

특허문헌 2의 충전 방법은, 전술한 바와 같이, 전지 전압이 만충전 전압으로 될 때까지 연속적으로 정전류로 충전하는 방법이다. 이로 인해, 특허문헌 2의 충전 방법을, 상술한 하이브리드 자동차의 주행 정지 중에 있어서의 리튬 이온 2차 전지의 충전에 적용한 경우에는, 충전을 행할 때마다 부극 표면에 금속 Li가 석출되어 조기에 전지가 열화(전기 용량이 크게 저하)되어 버린다고 생각된다.

또한, 특허문헌 1 또는 특허문헌 3에 기재되어 있는 바와 같이, 단기간의 충전과 휴지를 반복하여 행하면, 하이브리드 자동차의 아이들링이 불안정해진다. 이에 의해, 승차 쾌적성을 손상시켜 운전자나 동승자에게 불쾌감을 부여할 우려가 있다. 이로 인해, 특허문헌 1 또는 특허문헌 3의 충전 방법도 바람직하지 않았다.

본 발명은 이러한 현상에 비추어 이루어진 것으로, 부극 표면에 있어서의 금속 Li의 석출을 억제하여, 전기 용량의 저하를 억제할 수 있고, 또한 승차 쾌적성을 손상시키는 일이 없는, 하이브리드 자동차에 탑재된 리튬 이온 2차 전지의 충전 방법 및 하이브리드 자동차를 제공하는 것을 목적으로 한다.

그 해결 수단은, 구동용 전원으로서 하이브리드 자동차에 탑재된 리튬 이온 2차 전지의 충전 방법이며, 상기 리튬 이온 2차 전지의 축전량에 대응하는 물리량의 값이, 제1 규정치까지 저하되어 있는지 여부를 판정하는 스텝과, 상기 하이브리드 자동차가 주행 정지 상태인지 여부를 판정하는 스텝과, 상기 리튬 이온 2차 전지의 축전량에 대응하는 물리량의 값이 상기 제1 규정치까지 저하되어 있다고 판정되고, 또한 상기 하이브리드 자동차가 주행 정지 상태라고 판정된 경우에, 상기 하이브리드 자동차의 주행 정지 중에, 상기 리튬 이온 2차 전지의 축전량에 대응하는 물리량의 값이 제2 규정치에 도달할 때까지 상기 리튬 이온 2차 전지를 충전하는 충전 스텝이며, 상기 충전을 행하는 기간을, 2 이상의 분할 충전 기간과, 각각의 상기 분할 충전 기간 사이의 비충전 기간으로 분할하고, 상기 분할 충전 기간에 충전을 행하는 동시에, 상기 비충전 기간에 충전 휴지 및 방전 중 적어도 어느 하나를 행하고, 또한 각각의 상기 분할 충전 기간의 길이를 모두 40초 이상으로 하는 충전 스텝을 구비하는 리튬 이온 2차 전지의 충전 방법이다.

본 발명은, 구동용 전원으로서 하이브리드 자동차에 탑재된 리튬 이온 2차 전지의 충전 방법이며, 리튬 이온 2차 전지의 축전량에 대응하는 물리량의 값이 제1 규정치까지 저하되어 있는 경우, 하이브리드 자동차의 주행 정지 중에, 리튬 이온 2차 전지의 축전량에 대응하는 물리량의 값이 제2 규정치에 도달할 때까지 리튬 이온 2차 전지를 충전하는 방법에 관한 것이다.

본 발명의 충전 방법에서는, 제1 규정치까지 저하된 축전량에 대응하는 물리량의 값이 제2 규정치에 도달할 때까지 충전을 행하는 기간을, 2 이상의 분할 충전 기간과, 각각의 분할 충전 기간 사이의 비충전 기간으로 분할하고, 분할 충전 기간에 충전을 행하는 동시에, 비충전 기간에 충전 휴지 및 방전 중 적어도 어느 하나를 행한다. 이와 같이, 제1 규정치로부터 제2 규정치까지 충전하는 동안에, 휴지 및 방전 중 적어도 어느 하나를 행함으로써, 부극 표면에 금속 Li가 석출되는 것을 억제할 수 있다. 이것은, 휴지 및 방전 중 적어도 어느 하나를 행함으로써, 확산 율속에 의해 전해액과 부극의 계면에 체류하고 있는 Li 이온을 확산시킬 수 있기 때문이라고 생각된다. 따라서, 본 발명의 충전 방법에 따르면, 전기 용량의 저하를 억제할 수 있다.

또한, 본 발명의 충전 방법에서는, 각각의 분할 충전 기간의 길이를, 모두 40초 이상으로 하고 있다. 이와 같이, 1회의 분할 충전 기간을 길게 함으로써, 하이브리드 자동차의 아이들링을 안정시킬 수 있으므로, 승차 쾌적성을 손상시키는 일도 없다.

또한,「축전량에 대응하는 물리량」이라 함은, 축전량 외에, 축전량에 1대 1로 대응하는 물리량을 말하며, 예를 들어 SOC나 전지 전압(단자간 전압)을 들 수 있다.

또한, 제1 규정치로서는, SOC 30％에 상당하는 축전량이나, 이 축전 상태의 전지의 단자간 전압치 등을 예시할 수 있다. 또한, 제2 규정치로서는, SOC 60％에 상당하는 축전량이나, 이 축전 상태의 전지의 단자간 전압치 등을 예시할 수 있다.

또한,「비충전 기간에 충전 휴지 및 방전 중 적어도 어느 하나를 행한다」라 함은, 비충전 기간 전체에 걸쳐 충전을 휴지하도록 해도 좋고, 비충전 기간 전체에 걸쳐 방전을 행하도록 해도 좋다. 또한, 충전을 휴지하는 비충전 기간과, 방전을 행하는 비충전 기간을 혼재시키도록 해도 좋다. 또한, 1개의 비충전 기간 내에 있어서, 휴지와 방전을 행하도록 해도 좋다.

또한, 상기한 리튬 이온 2차 전지의 충전 방법이며, 상기 비충전 기간을, 상기 리튬 이온 2차 전지의 충전을 휴지하는 충전 휴지 기간으로 하고, 각각의 상기 분할 충전 기간의 길이(tc)와, 그 직후의 상기 충전 휴지 기간의 길이(tr)의 비(tr/tc)를, 0.14 이상 0.9 이하로 하는 리튬 이온 2차 전지의 충전 방법으로 하면 좋다.

본 발명의 충전 방법에서는, 비충전 기간을 충전 휴지 기간으로 하고 있다. 즉, 비충전 기간 전체에 걸쳐 충전을 휴지한다. 따라서, 축전량에 대응하는 물리량의 값이 제2 규정치에 도달할 때까지, 휴지를 사이에 두고 분할 충전을 행한다.

그런데, 분할 충전 기간에 대해 충전 휴지 기간이 지나치게 짧으면, 확산 율속에 의해 전해액과 부극의 계면에 체류하고 있는 Li 이온을 충분히 확산시킬 수 없어, 부극 표면에 있어서의 금속 Li의 석출을 충분히 억제할 수 없다.

이에 대해, 본 발명의 충전 방법에서는, 각각의 분할 충전 기간의 길이(tc)와, 그 직후의 충전 휴지 기간의 길이(tr)의 비(tr/tc)를, 0.14 이상으로 하고 있다. 이에 의해, 부극 표면에 금속 Li가 석출되는 것을 억제할 수 있다.

한편, 충전 휴지 기간을 길게 하면, 부극 표면에 있어서의 금속 Li의 석출을 억제할 수 있지만, 충전 휴지 기간을 지나치게 길게 하면, 주행 정지 중에, 리튬 이온 2차 전지의 축전량에 대응하는 물리량의 값을 제2 규정치까지 회복시킬 수 없게 될 우려가 있다. 또한, 충전 휴지 기간은, 확산 율속에 의해 전해액과 부극의 계면에 체류하고 있는 Li 이온을 확산시킬 수 있는 길이이면 충분하며, 그 이상의 충전 휴지는 낭비가 된다.

이에 대해, 본 발명의 충전 방법에서는, tr/tc을 0.9 이하로 하고 있다. 이에 의해, 불필요한 충전 휴지 시간을 소비하는 일 없이, 빠르게 리튬 이온 2차 전지의 축전량에 대응하는 물리량의 값을 제2 규정치까지 적절하게 회복시킬 수 있다.

혹은, 상기한 리튬 이온 2차 전지의 충전 방법이며, 상기 비충전 기간을, 상기 리튬 이온 2차 전지의 방전을 행하는 방전 기간으로 하는 리튬 이온 2차 전지의 충전 방법으로 하면 좋다.

비충전 기간에 있어서, 충전을 휴지하는 것보다도 방전시킨 쪽이, Li 이온을 빠르게 확산시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 충전 방법에서는, 비충전 기간을 방전 기간으로 하였다. 즉, 비충전 기간 전체에 걸쳐 방전을 행한다. 따라서, 축전량에 대응하는 물리량의 값이 제2 규정치에 도달할 때까지, 방전을 사이에 두고 분할 충전을 행한다. 이에 의해, 축전량에 대응하는 물리량의 값이 제1 규정치까지 저하된 리튬 이온 2차 전지를, 빠르게 제2 규정치에 도달할 때까지 충전할 수 있다.

혹은, 상기한 리튬 이온 2차 전지의 충전 방법이며, 각각의 상기 비충전 기간을, 상기 리튬 이온 2차 전지의 충전을 휴지하는 충전 휴지 기간과 상기 리튬 이온 2차 전지의 방전을 행하는 방전 기간으로 하는 리튬 이온 2차 전지의 충전 방법으로 하면 좋다.

각각의 비충전 기간에 있어서, 충전 휴지와 방전을 행함으로써, 부극 표면에 체류하고 있는 Li 이온을 충분히 확산시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 충전 방법에서는, 각각의 비충전 기간을, 충전 휴지 기간과 방전 기간으로 하였다. 즉, 각각의 비충전 기간에 있어서, 충전 휴지와 방전을 행한다. 따라서, 축전량에 대응하는 물리량의 값이 제2 규정치에 도달할 때까지, 충전 휴지 및 방전을 사이에 두고 분할 충전을 행한다. 이에 의해, 전기 용량의 저하를 가일층 억제할 수 있다.

또한, 상기 어느 하나의 리튬 이온 2차 전지의 충전 방법이며, 상기 하이브리드 자동차에 탑재되어 있는 엔진이 가동 상태인지 여부를 판정하는 스텝과, 상기 엔진이 가동되고 있지 않다고 판정된 경우, 상기 엔진의 가동을 지시하는 스텝을 구비하고, 상기 충전 스텝은, 상기 엔진의 가동에 의해 상기 하이브리드 자동차에 탑재되어 있는 발전기가 구동되고 있는 상태에서, 이 발전기에 의해 발전된 전력을 상기 리튬 이온 2차 전지에 공급하여 상기 리튬 이온 2차 전지를 충전하는 리튬 이온 2차 전지의 충전 방법으로 하면 좋다.

본 발명의 충전 방법에서는, 하이브리드 자동차에 탑재되어 있는 엔진이 가동 상태인지 여부를 판정하고, 엔진이 가동되고 있지 않다고 판정된 경우에는 엔진의 가동을 지시한다. 이에 의해, 엔진의 가동에 의해 하이브리드 자동차에 탑재되어 있는 발전기가 구동되고 있는 상태에서, 이 발전기에 의해 발전된 전력을 리튬 이온 2차 전지에 공급할 수 있다. 따라서, 축전량에 대응하는 물리량의 값이 제1 규정치까지 저하된 리튬 이온 2차 전지를, 적절하게 제2 규정치에 도달할 때까지 충전할 수 있다.

또한, 상기 어느 하나의 리튬 이온 2차 전지의 충전 방법이며, 상기 리튬 이온 2차 전지에 포함되는 정극 활물질이 이론적으로 최대한 축적할 수 있는 이론 전기 용량을 1시간에 충전할 수 있는 전류치를 1C로 하였을 때, 상기 충전 스텝은 2C 이상의 크기의 전류로, 상기 리튬 이온 2차 전지를 충전하는 리튬 이온 2차 전지의 충전 방법으로 하면 좋다.

본 발명의 충전 방법에서는, 2C 이상의 크기의 전류로, 리튬 이온 2차 전지를 충전한다. 이와 같이 큰 전류로 충전함으로써, 축전량에 대응하는 물리량의 값이 제1 규정치까지 저하된 리튬 이온 2차 전지를, 보다 단시간에, 제2 규정치에 도달할 때까지 충전할 수 있다.

그런데, 충전 전류를 크게 함으로써, 상술한 바와 같이 충전 시간을 단축할 수 있지만, 한편 Li 이온의 확산 율속에 의해 전해액과 부극의 계면에 Li 이온이 체류하기 쉬워진다. 그러나 본 발명의 충전 방법에서는, 전술한 바와 같이 제1 규정치나 제2 규정치까지 충전하는 동안에, 휴지 및 방전 중 적어도 어느 하나를 행하므로, 전해액과 부극의 계면에 체류하고 있는 Li 이온을 확산시켜, 부극 표면에 금속 Li가 석출되는 것을 억제할 수 있다.

또한, 충전 전류는 크게 할수록, 보다 단시간에, 제2 규정치에 도달할 때까지 충전할 수 있는 점에서 바람직하지만, 지나치게 크게 하면 전지나 충전 시스템 등의 열화를 촉진시켜 버린다. 따라서, 충전 전류의 크기는, 예를 들어 2C 이상 10C 이하로 하는 것이 바람직하다.

다른 해결 수단은, 하이브리드 자동차이며, 구동용 전원으로서 상기 하이브리드 자동차에 탑재된 리튬 이온 2차 전지와, 상기 리튬 이온 2차 전지의 축전량에 대응하는 물리량의 값이 제1 규정치까지 저하되어 있는지 여부를 판정하는 제1 판정 수단과, 상기 하이브리드 자동차가 주행 정지 상태인지 여부를 판정하는 정지 상태 판정 수단과, 상기 리튬 이온 2차 전지의 축전량에 대응하는 물리량의 값이 상기 제1 규정치까지 저하되어 있다고 판정되고, 또한 상기 하이브리드 자동차가 주행 정지 상태라고 판정된 경우에, 상기 하이브리드 자동차의 주행 정지 중에, 상기 리튬 이온 2차 전지의 축전량에 대응하는 물리량의 값이 제2 규정치에 도달할 때까지 상기 리튬 이온 2차 전지의 충전 제어를 행하는 충전 제어 수단이며, 상기 충전을 행하는 기간을, 2 이상의 분할 충전 기간과, 각각의 상기 분할 충전 기간 사이의 비충전 기간으로 분할하고, 상기 분할 충전 기간에 충전을 행하는 동시에, 상기 비충전 기간에 충전 휴지 및 방전 중 적어도 어느 하나를 행하고, 또한 각각의 상기 분할 충전 기간의 길이를 모두 40초 이상으로 하는 충전 제어 수단을 구비하는 하이브리드 자동차이다.

본 발명의 하이브리드 자동차는, 구동용 전원으로서 탑재되어 있는 리튬 이온 2차 전지의 축전량에 대응하는 물리량의 값이 제1 규정치까지 저하되어 있는 경우, 주행 정지 중에, 리튬 이온 2차 전지의 축전량에 대응하는 물리량의 값이 제2 규정치에 도달할 때까지 리튬 이온 2차 전지의 충전 제어를 행하는 충전 제어 수단을 구비하고 있다. 이 충전 제어 수단은, 제1 규정치까지 저하된 축전량에 대응하는 물리량의 값이 제2 규정치에 도달할 때까지 충전을 행하는 기간을, 2 이상의 분할 충전 기간과, 각각의 분할 충전 기간 사이의 비충전 기간으로 분할하고, 분할 충전 기간에 충전을 행하는 동시에, 비충전 기간에 충전 휴지 및 방전 중 적어도 어느 하나를 행한다.

이와 같이, 제1 규정치로부터 제2 규정치까지 충전하는 동안에, 휴지 및 방전 중 적어도 어느 하나를 행함으로써, 부극 표면에 금속 Li가 석출되는 것을 억제할 수 있다. 이것은, 휴지 및 방전 중 적어도 어느 하나를 행함으로써, 확산 율속에 의해 전해액과 부극의 계면에 체류하고 있는 Li 이온을 확산시킬 수 있기 때문이라고 생각된다. 따라서, 본 발명의 하이브리드 자동차에서는, 구동용 전원으로서 탑재되어 있는 리튬 이온 2차 전지에 대해, 전기 용량의 저하를 억제할 수 있다.

또한, 본 발명의 하이브리드 자동차에서는, 충전 제어 수단이, 각각의 분할 충전 기간의 길이를 모두 40초 이상으로 설정하고 있다. 이와 같이, 1회의 분할 충전 기간을 길게 함으로써, 하이브리드 자동차의 아이들링을 안정시킬 수 있으므로, 승차 쾌적성을 손상시키는 일도 없다.

또한, 상기한 하이브리드 자동차이며, 상기 충전 제어 수단은, 상기 비충전 기간을, 상기 리튬 이온 2차 전지의 충전을 휴지하는 충전 휴지 기간으로 하고, 각각의 상기 분할 충전 기간의 길이(tc)와, 그 직후의 상기 충전 휴지 기간의 길이(tr)의 비(tr/tc)를, 0.14 이상 0.9 이하로 하여, 상기 리튬 이온 2차 전지의 충전 제어를 행하는 하이브리드 자동차로 하면 좋다.

본 발명의 하이브리드 자동차에서는, 충전 제어 수단이, 비충전 기간을 충전 휴지 기간으로 하고 있다. 즉, 비충전 기간 전체에 걸쳐 충전을 휴지한다. 따라서, 축전량에 대응하는 물리량의 값이 제2 규정치에 도달할 때까지, 휴지를 사이에 두고 분할 충전을 행한다.

또한, 각각의 분할 충전 기간의 길이(tc)와, 그 직후의 충전 휴지 기간의 길이(tr)의 비(tr/tc)를, 0.14 이상 0.9 이하로 하고 있다. tr/tc을 0.14 이상으로 함으로써, 부극 표면에 금속 Li가 석출되는 것을 억제할 수 있다. 또한, tr/tc을 0.9 이하로 함으로써, 불필요한 충전 휴지 시간을 소비하는 일 없이, 빠르게 리튬 이온 2차 전지의 축전량에 대응하는 물리량의 값을 제2 규정치까지 적절하게 회복시킬 수 있다.

혹은, 상기한 하이브리드 자동차이며, 상기 충전 제어 수단은, 상기 비충전 기간을, 상기 리튬 이온 2차 전지의 방전을 행하는 방전 기간으로 하여 이루어지는 하이브리드 자동차로 하면 좋다.

비충전 기간에 있어서, 충전을 휴지하는 것보다도 방전시킨 쪽이, Li 이온을 빠르게 확산시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 하이브리드 자동차에서는, 충전 제어 수단에 있어서, 비충전 기간을 방전 기간으로 설정하였다. 즉, 비충전 기간 전체에 걸쳐, 리튬 이온 2차 전지의 방전을 행한다. 따라서, 리튬 이온 2차 전지의 축전량에 대응하는 물리량의 값이 제2 규정치에 도달할 때까지, 방전을 사이에 두고 분할 충전을 행한다. 이에 의해, 축전량에 대응하는 물리량의 값이 제1 규정치까지 저하된 리튬 이온 2차 전지를, 빠르게 제2 규정치에 도달할 때까지 충전할 수 있다.

혹은, 상기한 하이브리드 자동차이며, 상기 충전 제어 수단은, 각각의 상기 비충전 기간을, 상기 리튬 이온 2차 전지의 충전을 휴지하는 충전 휴지 기간과 상기 리튬 이온 2차 전지의 방전을 행하는 방전 기간으로 하여 이루어지는 하이브리드 자동차로 하면 좋다.

각각의 비충전 기간에 있어서, 충전 휴지와 방전을 행함으로써, 부극 표면에 체류하고 있는 Li 이온을 충분히 확산시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 하이브리드 자동차에서는, 충전 제어 수단에 있어서, 각각의 비충전 기간을, 충전 휴지 기간과 방전 기간으로 설정하였다. 즉, 각각의 비충전 기간에 있어서, 충전 휴지와 방전을 행한다. 따라서, 리튬 이온 2차 전지의 축전량에 대응하는 물리량의 값이 제2 규정치에 도달할 때까지, 충전 휴지 및 방전을 사이에 두고 분할 충전을 행한다. 이에 의해, 전기 용량의 저하를 가일층 억제할 수 있다.

또한, 상기 어느 하나의 하이브리드 자동차이며, 상기 하이브리드 자동차에 탑재되어 있는 엔진이 가동되고 있는지 여부를 판정하는 엔진 가동 판정 수단과, 상기 엔진이 가동되고 있지 않다고 판정된 경우, 상기 엔진의 가동을 지시하는 엔진 가동 지시 수단을 구비하고, 상기 충전 제어 수단은, 상기 엔진의 가동에 의해 상기 하이브리드 자동차에 탑재되어 있는 발전기가 구동되고 있는 상태에서, 이 발전기에 의해 발전된 전력을 상기 리튬 이온 2차 전지에 공급하여 상기 리튬 이온 2차 전지를 충전하는 제어를 행하는 하이브리드 자동차로 하면 좋다.

본 발명의 하이브리드 자동차에서는, 탑재되어 있는 엔진이 가동 상태인지 여부를 판정하고, 엔진이 가동되고 있지 않다고 판정된 경우에는, 엔진의 가동을 지시한다. 이에 의해, 엔진의 가동에 의해 하이브리드 자동차에 탑재되어 있는 발전기가 구동되고 있는 상태에서, 이 발전기에 의해 발전된 전력을 리튬 이온 2차 전지에 공급할 수 있다. 따라서, 축전량에 대응하는 물리량의 값이 제1 규정치까지 저하된 리튬 이온 2차 전지를, 적절하게 제2 규정치에 도달할 때까지 충전할 수 있다.

또한, 상기 어느 하나의 하이브리드 자동차이며, 상기 리튬 이온 2차 전지에 포함되는 정극 활물질이 이론적으로 최대한 축적할 수 있는 이론 전기 용량을 1시간에 충전할 수 있는 전류치를 1C로 하였을 때, 상기 충전 제어 수단은, 2C 이상의 크기의 전류로, 상기 리튬 이온 2차 전지를 충전하는 제어를 행하는 하이브리드 자동차로 하면 좋다.

본 발명의 하이브리드 자동차에서는, 2C 이상의 크기의 전류로, 리튬 이온 2차 전지를 충전한다. 이와 같이 큰 전류로 충전함으로써, 축전량에 대응하는 물리량의 값이 제1 규정치까지 저하된 리튬 이온 2차 전지를, 보다 단시간에, 제2 규정치에 도달할 때까지 충전할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 제1 규정치로부터 제2 규정치까지 충전하는 동안에, 휴지 및 방전 중 적어도 어느 하나를 행하므로, 전해액과 부극의 계면에 체류하고 있는 Li 이온을 확산시켜, 부극 표면에 금속 Li가 석출되는 것을 억제할 수 있다.

또한, 충전 전류는 크게 할수록, 제2 규정치에 도달할 때까지의 충전 기간을 단축할 수 있는 점에서 바람직하지만, 지나치게 크게 하면, 전지나 충전 시스템 등의 열화를 촉진시켜 버린다. 따라서, 충전 전류의 크기는, 예를 들어 2C 이상 10C 이하로 하는 것이 바람직하다.

도 1은 제1 내지 제17 실시예에 관한 하이브리드 자동차의 개략도이다.
도 2는 제1 내지 제17 실시예에 관한 전지 시스템의 개략도이다.
도 3은 제1 실시예에 관한 충전 방법을 설명하는 설명도이다.
도 4는 리튬 이온 2차 전지의 단면도이다.
도 5는 전극체의 단면도이다.
도 6은 전극체의 부분 확대 단면도로, 도 5의 B부 확대도에 상당하는 도면이다.
도 7은 제1 실시예에 관한 리튬 이온 2차 전지의 충전 방법의 흐름을 나타내는 흐름도이다.
도 8은 제1, 제2 실시예 및 제1 비교예에 관한 사이클 시험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 9는 제3 내지 제5 실시예 및 제2 비교예에 관한 사이클 시험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 10은 제6 내지 제8 실시예 및 제3 비교예에 관한 사이클 시험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 11은 제6, 제9, 제10 실시예 및 제3 비교예에 관한 사이클 시험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 12는 제11, 제12 실시예 및 제4 비교예에 관한 사이클 시험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 13은 제13, 제14 실시예 및 제5 비교예에 관한 사이클 시험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 14는 제1 변형예에 관한 리튬 이온 2차 전지의 충전 방법의 흐름을 나타내는 흐름도이다.
도 15는 제15 내지 제17 실시예에 관한 리튬 이온 2차 전지의 충전 방법의 흐름을 나타내는 흐름도이다.
도 16은 제15 실시예에 관한 충전 스텝의 흐름도이다.
도 17은 제15 내지 제17 실시예 및 제6 비교예에 관한 사이클 시험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 18은 제17 실시예에 관한 충전 스텝의 흐름도이다.
도 19는 제1 내지 제4 참고예에 관한 사이클 시험 결과를 나타내는 그래프이다.

(제1 실시예)

다음에, 본 발명의 제1 실시예에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다.

본 제1 실시예에 관한 하이브리드 자동차(1)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 차체(2), 엔진(3), 프론트 모터(4), 리어 모터(5), 전지 시스템(6), 케이블(7) 및 발전기(9)를 갖고, 엔진(3)과 프론트 모터(4) 및 리어 모터(5)의 병용으로 구동되는 하이브리드 자동차이다. 구체적으로는, 이 하이브리드 자동차(1)는, 전지 시스템(6)을 프론트 모터(4) 및 리어 모터(5)의 구동용 전원으로 하여, 공지의 수단에 의해 엔진(3)과 프론트 모터(4) 및 리어 모터(5)를 이용하여 주행할 수 있도록 구성되어 있다.

이 중, 전지 시스템(6)은, 하이브리드 자동차(1)의 차체(2)에 장착되어 있고, 케이블(7)에 의해 프론트 모터(4) 및 리어 모터(5)에 접속되어 있다. 이 전지 시스템(6)은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 복수의 리튬 이온 2차 전지(100)(단전지)를 서로 전기적으로 직렬로 접속한 조전지(10)와, 전압 검지 수단(40)과, 전류 검지 수단(50)과, 전지 컨트롤러(30)를 구비하고 있다. 전지 컨트롤러(30)는, ROM(31), CPU(32), RAM(33) 등을 갖고 있다.

전압 검지 수단(40)은, 각각의 리튬 이온 2차 전지(100)의 단자간 전압(V)을 검지한다. 또한, 전류 검지 수단(50)은 조전지(10)를 구성하는 리튬 이온 2차 전지(100)를 흐르는 전류치(I)를 검지한다.

전지 컨트롤러(30)는, 전압 검지 수단(40)에 의해 검지된 단자간 전압(V)[상세하게는, 조전지(10)를 구성하는 리튬 이온 2차 전지(100)의 평균치]에 기초하여, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량을 산출하고, 산출된 축전량으로부터 리튬 이온 2차 전지(100)의 SOC(State Of Charge)를 추정한다.

또한, 전지 컨트롤러(30)는, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량이, 제1 규정치(본 제1 실시예에서는, SOC 30％에 상당하는 축전량)까지 저하되어 있는지 여부를 판정한다. 본 제1 실시예에서는, 추정 SOC가 30％까지 저하되어 있는지 여부를 판정한다.

또한, 전지 컨트롤러(30)는, 하이브리드 자동차(1)가 정지 상태인지 여부를 판정한다. 구체적으로는, ECU(60)로부터 송신되는 신호에 기초하여, 하이브리드 자동차(1)가 정지 상태인지 여부를 판정한다. ECU(60)에서는, 전지 시스템(6)이 기동 상태이고, 시프트 포지션이「N 포지션」또는「P 포지션」일 때에는, 하이브리드 자동차(1)가 정지 상태라고 판단하고, 정지 상태인 취지의 정지 상태 신호를 전지 컨트롤러(30)로 송신한다. 또한, 시프트 포지션이「D 포지션」이고, 액셀러레이터가 답입되어 있지 않아, 차속이「0」인 경우에도, 하이브리드 자동차(1)가 정지 상태라고 판단하고, 정지 상태 신호를 전지 컨트롤러(30)로 송신한다. 전지 컨트롤러(30)에서는, 이 정지 상태 신호를 검지한 경우에, 하이브리드 자동차(1)가 정지 상태라고 판정한다.

또한, 전지 컨트롤러(30)는, 하이브리드 자동차(1)에 탑재되어 있는 엔진(3)이 가동되고 있는지 여부를 판정한다. 구체적으로는, ECU(60)로부터 송신되는 신호에 기초하여, 엔진(3)이 가동되고 있는지 여부를 판정한다. ECU(60)에서는, 엔진 회전수가「0」이 아닌 경우에, 엔진(3)이 가동되고 있다고 판단하고, 엔진(3)이 가동되고 있는 취지의 가동 상태 신호를 전지 컨트롤러(30)로 송신한다. 전지 컨트롤러(30)에서는, 이 가동 상태 신호를 검지한 경우에, 엔진(3)이 가동되고 있다고 판정한다.

또한, 전지 컨트롤러(30)는, 엔진(3)이 가동되고 있지 않다고 판정한 경우, 엔진(3)의 가동을 지시한다. 이에 의해, 엔진(3)이 가동 상태(아이들링 상태)로 되고, 이것에 수반하여 발전기(9)(알터네이터)가 구동된다.

또한, 전지 컨트롤러(30)는, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량이 제1 규정치까지 저하(추정 SOC가 30％까지 저하)되어 있다고 판정하고, 또한 하이브리드 자동차(1)가 주행 정지 상태라고 판정한 경우, 하이브리드 자동차(1)의 주행 정지 중에, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량이 제2 규정치에 도달할 때까지 리튬 이온 2차 전지(100)에 충전이 행해지도록 제어한다. 구체적으로는, 엔진(3)의 가동에 의해 발전기(9)가 구동되고 있는 상태에서, 이 발전기(9)에 의해 발전된 전력을, 조전지(10)를 구성하는 리튬 이온 2차 전지(100)에 공급시킨다.

또한, 본 제1 실시예에서는, 제2 규정치를, SOC 60％에 상당하는 축전량으로 하고 있다. 따라서, 전지 컨트롤러(30)는, 추정 SOC가 60％에 도달할 때까지 리튬 이온 2차 전지(100)에의 충전을 계속시킨다. 또한, 리튬 이온 2차 전지(100)의 이론 전기 용량이 5Ah이므로, SOC 100％에 상당하는 축전량이 5Ah가 된다.

또한, 본 제1 실시예에서는, 전지 컨트롤러(30)가, 제1 판정 수단, 정지 상태 판정 수단, 엔진 가동 판정 수단, 엔진 가동 지시 수단, 충전 제어 수단에 상당한다.

또한, 전지 컨트롤러(30)는, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량이 제2 규정치에 도달할 때까지의 충전 기간을, 2 이상의 분할 충전 기간과, 각각의 분할 충전 기간 사이의 비충전 기간으로 분할한다. 그리고 분할 충전 기간에 충전을 행하는 동시에, 비충전 기간에 충전을 휴지한다. 본 제1 실시예에서는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 충전 기간(K)을, 2개의 분할 충전 기간[제1 분할 충전 기간(KC1)과 제2 분할 충전 기간(KC2)]과, 이 분할 충전 기간 사이의 비충전 기간[충전 휴지 기간(KR)]으로 분할하고,「충전, 휴지, 충전」으로 행하여, 축전량을 제2 규정치까지 회복시킨다.

이와 같이, 제1 규정치로부터 제2 규정치까지의 충전 기간(K) 내에, 충전 휴지 기간(KR)을 마련함으로써, 부극 표면에 금속 Li가 석출되는 것을 억제할 수 있다. 이것은, 충전을 휴지시킴으로써, 리튬 이온 2차 전지(100)에 있어서, 확산 율속에 의해 전해액과 부극의 계면에 체류하고 있는 Li 이온을 확산시킬 수 있기 때문이라고 생각된다. 이에 의해, 금속 Li의 석출에 수반되는 전기 용량의 저하를 억제할 수 있다.

또한, 분할 충전 기간의 길이(tc)는 40초 이상으로 하면 좋지만, 본 제1 실시예에서는 제1 분할 충전 기간(KC1)의 길이(tc)를 67.5초로 하고, 제2 분할 충전 기간(KC2)의 길이(tc)도 67.5초로 하고 있다. 이와 같이, 1회의 분할 충전 기간을 길게 함으로써, 하이브리드 자동차(1)의 아이들링을 안정시킬 수 있으므로, 승차 쾌적성을 손상시켜 운전자나 동승자에게 불쾌감을 부여하는 일도 없다.

또한, 충전 휴지 기간의 길이(tr)는, 각각의 분할 충전 기간의 길이(tc)와, 그 직후의 충전 휴지 기간의 길이(tr)의 비(tr/tc)가, 0.14 이상 0.9 이하로 되도록 설정하는 것이 바람직하다. 본 제1 실시예에서는, 충전 휴지 기간(KR)의 길이(tr)를 30초로 하고 있으므로, tr/tc＝30/67.5＝0.44가 된다. 또한, 분할 충전 기간의 수, 분할 충전 기간의 길이(tc) 및 충전 휴지 기간의 길이(tr)는, 미리 전지 컨트롤러(30)의 ROM(31)에 기억시키고 있다.

또한, 충전 전류의 크기는, 2C 이상 10C 이하로 하는 것이 바람직하고, 본 제1 실시예에서는 제1 분할 충전 기간(KC1) 및 제2 분할 충전 기간(KC2)에 있어서, 8C(40A)의 정전류로 하고 있다. 이와 같이 큰 전류로 충전함으로써, 축전량이 제1 규정치까지 저하된 리튬 이온 2차 전지(100)를, 단시간에, 제2 규정치까지 충전할 수 있다. 본 제1 실시예에서는, 165초(＝67.5＋30＋67.5)로, SOC가 30％까지 저하된 리튬 이온 2차 전지(100)를 SOC 60％에 상당하는 축전량까지 회복시킬 수 있다.

리튬 이온 2차 전지(100)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 직육면체 형상의 전지 케이스(110)와, 정극 단자(120)와, 부극 단자(130)를 구비하는, 각형 밀폐식 리튬 이온 2차 전지이다. 이 중, 전지 케이스(110)는, 금속으로 이루어지고, 직육면체 형상의 수용 공간을 이루는 각형 수용부(111)와, 금속제 덮개부(112)를 갖고 있다. 전지 케이스(110)[각형 수용부(111)]의 내부에는, 전극체(150), 정극 집전 부재(122), 부극 집전 부재(132), 비수 전해액(140) 등이 수용되어 있다.

전극체(150)는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 단면 타원 형상을 이루고, 도 6에 도시하는 바와 같이, 시트 형상의 정극판(155), 부극판(156) 및 세퍼레이터(157)를 권회하여 이루어지는 편평형의 권회체이다. 이 전극체(150)는, 그 축선 방향(도 4에 있어서 좌우 방향)의 한쪽 단부(도 4에 있어서 우측 단부)에 위치하고, 정극판(155)의 일부만이 소용돌이 형상으로 겹치는 정극 권회부(155b)와, 다른 쪽 단부(도 4에 있어서 좌측 단부)에 위치하고, 부극판(156)의 일부만이 소용돌이 형상으로 겹치는 부극 권회부(156b)를 갖고 있다. 정극판(155)에는, 정극 권회부(155b)를 제외한 부위에, 정극 활물질(153)을 포함하는 정극 합재(152)가 도포 시공되어 있다(도 6 참조). 마찬가지로, 부극판(156)에는, 부극 권회부(156b)를 제외한 부위에, 부극 활물질(154)을 포함하는 부극 합재(159)가 도포 시공되어 있다(도 6 참조). 정극 권회부(155b)는, 정극 집전 부재(122)를 통해 정극 단자(120)에 전기적으로 접속되어 있다. 부극 권회부(156b)는, 부극 집전 부재(132)를 통해 부극 단자(130)에 전기적으로 접속되어 있다.

본 제1 실시예의 리튬 이온 2차 전지(100)에서는, 정극 활물질(153)로서 니켈산 리튬을 사용하고 있다. 또한, 부극 활물질(154)로서, 천연 흑연계의 탄소 재료를 사용하고 있다. 또한, 비수 전해액(140)으로서, EC(에틸렌카보네이트)와 DMC(디메틸카보네이트)와 EMC(에틸메틸카보네이트)를 혼합한 비수 용매 중에, 6불화인산리튬(LiPF₆)을 용해한 비수 전해액을 사용하고 있다.

또한, 리튬 이온 2차 전지(100)의 이론 전기 용량은, 5Ah이다. 따라서, 1C가 5A인 전류치가 된다.

다음에, 본 제1 실시예의 하이브리드 자동차(1)에 있어서의 리튬 이온 2차 전지(100)의 충전 방법에 대해, 도 7을 참조하여 설명한다.

우선, 스텝 S1에 있어서, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량이, 제1 규정치(본 제1 실시예에서는, SOC 30％에 상당하는 축전량)까지 저하되어 있는지 여부를 판정한다. 구체적으로는, 전지 컨트롤러(30)에 의해, 전압 검지 수단(40)에 의해 검지된 단자간 전압(V)[상세하게는, 조전지(10)를 구성하는 리튬 이온 2차 전지(100)의 평균치]에 기초하여, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량을 산출하고, 산출된 축전량으로부터 리튬 이온 2차 전지(100)의 SOC(State Of Charge)를 추정한다. 그리고 이 추정 SOC에 기초하여, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량이 제1 규정치까지 저하되어 있는지 여부를 판정한다. 본 제1 실시예에서는, 추정 SOC가 30％까지 저하되어 있으면, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량이 제1 규정치까지 저하되어 있다고 판단할 수 있다.

스텝 S1에 있어서, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량이, 제1 규정치(본 제1 실시예에서는, SOC 30％에 상당하는 축전량)까지 저하되어 있지 않다고("아니오") 판정된 경우에는, 충전을 개시하는 일 없이 처리를 종료한다.

한편, 스텝 S1에 있어서, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량이 제1 규정치까지 저하되어 있다고("예") 판정된 경우에는, 스텝 S2로 진행하여, 하이브리드 자동차(1)가 정지 상태인지 여부를 판정한다. 구체적으로는, ECU(60)로부터 송신되는 신호에 기초하여, 하이브리드 자동차(1)가 정지 상태인지 여부를 판정한다. ECU(60)에서는, 전지 시스템(6)이 기동 상태이고, 시프트 포지션이「N 포지션」또는「P 포지션」일 때에는, 하이브리드 자동차(1)가 정지 상태라고 판단하고, 정지 상태인 취지의 정지 상태 신호를 전지 컨트롤러(30)로 송신한다. 또한, 시프트 포지션이「D 포지션」이고, 액셀러레이터 페달이 답입되어 있지 않아, 차속이「0」인 경우에도, 하이브리드 자동차(1)가 정지 상태라고 판단하고, 정지 상태 신호를 전지 컨트롤러(30)로 송신한다. 따라서, 전지 컨트롤러(30)에 있어서, ECU(60)로부터의 정지 상태 신호를 검지한 경우에, 하이브리드 자동차(1)가 정지 상태라고 판정한다.

스텝 S2에 있어서, 하이브리드 자동차(1)가 정지 상태가 아니라고("아니오") 판정된 경우에는 다시 스텝 S1로 복귀되어, 상술한 처리를 행한다.

한편, 스텝 S2에 있어서, 하이브리드 자동차(1)가 정지 상태라고("예") 판정된 경우에는, 스텝 S3으로 진행하여, 하이브리드 자동차(1)에 탑재되어 있는 엔진(3)이 가동되고 있는지 여부를 판정한다. 구체적으로는, ECU(60)로부터 송신되는 신호에 기초하여, 엔진(3)이 가동되고 있는지 여부를 판정한다. ECU(60)에서는, 엔진 회전수가「0」이 아닌 경우에, 엔진(3)이 가동되고 있다고 판단하고, 엔진(3)이 가동되고 있는 취지의 가동 상태 신호를 전지 컨트롤러(30)로 송신한다. 따라서, 전지 컨트롤러(30)에 있어서, ECU(60)로부터의 가동 상태 신호를 검지한 경우에, 엔진(3)이 가동되고 있다고 판정한다.

스텝 S3에 있어서, 엔진(3)이 가동되고 있지 않다고("아니오") 판정된 경우, 스텝 S4로 진행하여, 엔진(3)의 가동을 지시한다. 이에 의해, 엔진(3)이 가동 상태(아이들링 상태)가 되고, 이것에 수반하여 발전기(9)(알터네이터)가 구동된다.

계속해서, 스텝 S5로 진행하여, 조전지(10)를 구성하는 리튬 이온 2차 전지(100)의 충전을 개시한다. 구체적으로는, 엔진(3)의 가동에 의해 발전기(9)가 구동되고 있는 상태에서, 이 발전기(9)에 의해 발전된 전력을, 조전지(10)를 구성하는 리튬 이온 2차 전지(100)에 공급한다. 본 제1 실시예에서는, 전류의 크기를 8C(40A)로 일정하게 하여 리튬 이온 2차 전지(100)에 공급한다.

그 후, 스텝 S6으로 진행하여, 제1 분할 충전 기간(KC1)이 경과하였는지 여부를 판정한다. 본 제1 실시예에서는, 제1 분할 충전 기간(KC1)의 길이(tc)를 67.5초간으로 하고 있다. 따라서, 충전 개시로부터 67.5초가 경과하였는지 여부를 판정한다.

또한, 8C(40A)의 정전류로 67.5초간 충전을 행함으로써, 각각의 리튬 이온 2차 전지(100)에 대해, SOC 15％에 상당하는 전기량(0.75Ah)을 충전할 수 있다. 따라서, 본 제1 실시예에서는, 제1 분할 충전 기간(67.5초간)에 있어서, SOC가 30％까지 저하되어 있는 리튬 이온 2차 전지(100)를, SOC 45％까지 회복시킬 수 있다.

스텝 S6에 있어서, 제1 분할 충전 기간(KC1)이 경과하지 않았다고("아니오") 판정된 경우에는, 제1 분할 충전 기간(KC1)이 경과할 때까지 이 처리를 반복한다.

그 후, 스텝 S6에 있어서, 제1 분할 충전 기간(KC1)이 경과하였다고("예") 판정되면, 스텝 S7로 진행하여, 리튬 이온 2차 전지(100)의 충전을 휴지한다.

계속해서, 스텝 S8로 진행하여, 충전 휴지 기간(KR)이 경과하였는지 여부를 판정한다. 본 제1 실시예에서는, 충전 휴지 기간(KR)의 길이(tr)를 30초간으로 하고 있다. 따라서, 충전을 휴지한 후 30초가 경과하였는지 여부를 판정한다.

스텝 S8에 있어서, 충전 휴지 기간이 경과하지 않았다고("아니오") 판정된 경우에는, 충전 휴지 기간(KR)이 경과할 때까지 이 처리를 반복한다. 그 후, 스텝 S8에 있어서, 충전 휴지 기간(KR)이 경과하였다고("예") 판정되면, 스텝 S9로 진행하여, 리튬 이온 2차 전지(100)의 충전을 재개한다.

다음에, 스텝 SA로 진행하여, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량이 제2 규정치(본 제1 실시예에서는, SOC 60％에 상당하는 축전량)에 도달하였는지 여부를 판정한다. 구체적으로는, 전지 컨트롤러(30)에 의해, 전압 검지 수단(40)에 의해 검지된 단자간 전압(V)[상세하게는, 조전지(10)를 구성하는 리튬 이온 2차 전지(100)의 평균치]에 기초하여, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량을 산출하고, 산출된 축전량으로부터 리튬 이온 2차 전지(100)의 SOC를 추정한다. 그리고 이 추정 SOC에 기초하여, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량이 제2 규정치에 도달되어 있는지 여부를 판정한다. 본 제1 실시예에서는, 추정 SOC가 60％에 도달되어 있으면, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량이 제2 규정치에 도달되어 있다고 판단할 수 있다.

또한, 본 제1 실시예에서는, 제1 분할 충전 기간(KC1) 및 제2 분할 충전 기간(KC2)에 있어서, 8C(40A)의 정전류로, 리튬 이온 2차 전지(100)의 충전을 행한다. 따라서, 제2 분할 충전 기간(KC2)의 길이(tc)도, 제1 분할 충전 기간의 길이와 동일하게 67.5초로 하고 있다. 또한, 제2 분할 충전 기간(KC2)은, SOC 45％까지 회복시킨 리튬 이온 2차 전지(100)에 대해, 스텝 S9에 있어서 충전을 재개한 후, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량이 제2 규정치(SOC 60％에 상당하는 축전량)에 도달할 때까지의 기간에 상당한다.

스텝 SA에 있어서, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량이, 제2 규정치에 도달되어 있지 않다고("아니오") 판정된 경우는, 제2 규정치에 도달할 때까지 이 처리를 반복한다. 그 후, 스텝 SA에 있어서, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량이 제2 규정치에 도달하였다고("예") 판정된 경우는 충전을 종료한다.

본 제1 실시예의 충전 방법에서는, 스텝 S7, S8의 처리를 행함으로써, 제1 규정치(SOC 30％)로부터 제2 규정치(SOC 60％)까지 충전하는 기간 내에, 충전을 휴지시킬 수 있다. 충전을 휴지시킴으로써, 리튬 이온 2차 전지(100)에 있어서, 확산 율속에 의해 전해액과 부극의 계면에 체류하고 있는 Li 이온을 확산시킬 수 있으므로, 부극 표면에 금속 Li가 석출되는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 금속 Li의 석출에 수반되는 전기 용량의 저하를 억제할 수 있다.

또한, 본 제1 실시예의 충전 방법에서는, 각각의 분할 충전 기간의 길이(tc)를, 모두 40초 이상(구체적으로는, 67.5초)으로 하고 있다. 이와 같이, 1회의 분할 충전 기간을 길게 함으로써, 충전 기간 중이라도 하이브리드 자동차(1)의 아이들링을 안정시킬 수 있으므로, 승차 쾌적성을 손상시키는 일도 없다.

또한, 본 제1 실시예의 충전 방법에서는, 각각의 분할 충전 기간의 길이(tc)를 67.5초, 충전 휴지 기간의 길이(tr)를 30초로 하고 있다. 따라서, tr/tc＝30/67.5＝0.44가 된다. 이와 같이, tr/tc을 0.14 이상으로 함으로써, 부극 표면에 금속 Li가 석출되는 것을 억제할 수 있다. 또한, tr/tc을 0.9 이하로 함으로써, 불필요한 충전 휴지 시간을 소비하는 일 없이, 빠르게 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량을 제2 규정치까지 적절하게 회복시킬 수 있다.

또한, 본 제1 실시예에서는, 스텝 S5 내지 SA가 충전 스텝에 상당한다.

(사이클 시험)

다음에, 리튬 이온 2차 전지(100)에 대해, 제1 규정치(SOC 30％에 상당하는 축전량)로부터 제2 규정치(SOC 60％에 상당하는 축전량)까지 충전하고, 그 후, 제1 규정치까지 방전시키는 충방전 사이클을 1 사이클로 하여, 사이클 시험을 행하였다. 이 사이클 시험에 대해, 이하에 상세하게 설명한다.

(제1, 제2 실시예 및 제1 비교예)

우선, 제1 실시예에 관한 사이클 시험에 대해 설명한다. SOC 30％에 상당하는 축전량의 리튬 이온 2차 전지(100)를 준비하고, 이것에 대해 15℃의 온도 환경하에 있어서 전술한 바와 같이 하여 SOC가 60％로 회복될 때까지 충전을 행한다. 구체적으로는, 40A(8C)의 정전류로 67.5초간 충전한 후, 30초간 휴지하고, 그 후 계속해서 40A(8C)의 정전류로 67.5초간 충전한다. 이에 의해, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량을, SOC 60％에 상당하는 축전량까지 회복시킬 수 있다. 그 후, 20A(4C)의 정전류로 리튬 이온 2차 전지(100)를 방전시켜, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량을 SOC 30％에 상당하는 축전량까지 저하시킨다. 이 충방전 사이클을 1 사이클로 하여, 충방전 사이클을 128 사이클 행하였다.

이때, 40, 68, 89, 128 사이클째의 방전 용량을 각각 측정하고, 이들의 초회 용량에 대한 비율을, 용량 유지율(％)로서 산출하였다. 각 사이클에 있어서의 용량 유지율은, 차례로 99.67％, 99.49％, 99.31％, 98.53％로 되었다. 이 결과를, 충방전 사이클수와 용량 유지율의 관계로서, 도 8에 1점 쇄선으로 나타낸다.

또한, 제1 실시예에서는, 분할 충전 기간의 수가 2, 분할 충전 기간의 길이(tc)가 67.5초, 충전 휴지 기간의 길이(tr)가 30초이므로, tr/tc＝30/67.5＝0.44가 된다.

다음에, 제2 실시예에 관한 사이클 시험에 대해 설명한다. 제2 실시예에서는, 제1 실시예와 달리, 분할 충전 기간의 수를 3으로 변경하고, 분할 충전 기간의 길이(tc)를 45초로 변경하여, 리튬 이온 2차 전지(100)의 충전을 행하였다. 방전은 제1 실시예와 마찬가지로 하여, 충방전 사이클을 113 사이클 행하였다. 이때, 33, 58, 78, 113 사이클째의 방전 용량을 각각 측정하고, 이들의 초회 용량에 대한 비율을, 용량 유지율(％)로서 산출하였다. 각 사이클에 있어서의 용량 유지율은, 차례로 99.77％, 99.68％, 99.56％, 98.39％로 되었다. 이 시험 결과를, 도 8에 실선으로 나타낸다.

또한, 제2 실시예에서는, 분할 충전 기간의 길이(tc)가 45초, 충전 휴지 기간의 길이(tr)가 30초가 되어, tr/tc＝30/45＝0.67이 된다.

또한, 제1, 제2 실시예의 비교를 위해, 제1 비교예에 관한 사이클 시험을 행하였다. 제1 비교예에서는, 제1, 제2 실시예와 달리, 충전 기간을 분할하지 않고 연속해서 충전을 행하였다. 구체적으로는, 40A(8C)의 정전류로 135초간 연속해서 충전함으로써, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량을 SOC 60％에 상당하는 축전량까지 회복시킨 후, 20A(4C)의 정전류로 리튬 이온 2차 전지(100)를 방전시켜, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량을 SOC 30％에 상당하는 축전량까지 저하시켰다. 이 충방전 사이클을 1 사이클로 하여, 충방전 사이클을 117 사이클 행하였다. 이때, 16, 45, 81, 117 사이클째의 방전 용량을 각각 측정하고, 이들의 초회 용량에 대한 비율을, 용량 유지율(％)로서 산출하였다. 각 사이클에 있어서의 용량 유지율은, 차례로 99.75％, 99.42％, 98.93％, 97.78％로 되었다. 이 시험 결과를, 도 8에 파선으로 나타낸다.

도 8에 나타내는 바와 같이, 제1, 제2 실시예에서는, 제1 비교예에 비해, 사이클 시험(충방전의 반복)에 수반되는 용량 유지율의 저하가 작게 되어 있다. 이것은, 제1, 제2 실시예에서는 제1 규정치로부터 제2 규정치까지의 충전 기간을, 2 이상의 분할 충전 기간과, 각각의 분할 충전 기간 사이의 충전 휴지 기간(비충전 기간)으로 분할하였기 때문이라고 할 수 있다. 이와 같이, 충전 기간 도중에서 휴지시킴으로써, 리튬 이온 2차 전지(100)에 있어서, 확산 율속에 의해 전해액과 부극의 계면에 체류하고 있는 Li 이온을 확산시킬 수 있었다고 생각된다. 이에 의해, 금속 Li의 석출에 수반되는 전기 용량의 저하를 억제할 수 있었다고 할 수 있다.

또한, 제1 실시예와 제2 실시예의 결과를 비교하면, 제2 실시예의 쪽이 제1 실시예에 비해, 가일층 용량 유지율의 저하가 작게 되어 있다. 이것은, 제1 실시예보다도 제2 실시예의 쪽이 분할 충전 기간의 수가 많고, 그 사이의 충전 휴지 기간의 수도 많아지기(총 충전 기간도 길어지기) 때문이라고 생각된다. 이 결과로부터, 분할 충전 기간의 수를 늘릴수록, 금속 Li의 석출에 수반되는 전기 용량 저하의 억제 효과를 높일 수 있다고 할 수 있다.

(제3 내지 제5 실시예 및 제2 비교예)

제3 내지 제5 실시예에서는, 제1 실시예와 달리, 분할 충전 기간의 수를 6, 분할 충전 기간의 길이(tc)를 60초, 충전 전류를 15A(3C)의 정전류로 변경하여, 리튬 이온 2차 전지(100)의 충전을 행하였다. 방전은, 제1 실시예와 마찬가지로 하여, 사이클 시험을 행하였다. 단, 제3 내지 제5 실시예에서는, 충전 휴지 기간의 길이(tr)를 서로 다르게 하고 있다. 또한, 방전 전류는, 7.5A(1.5C)의 정전류로 변경하고 있다.

구체적으로는, 제3 실시예에서는, 충전 휴지 기간의 길이(tc)를 10초로 하여, 충방전 사이클을 1613 사이클 행하였다. 이때, 152, 506, 689, 909, 1161, 1394, 1613 사이클째의 방전 용량을 각각 측정하고, 이들의 초회 용량에 대한 비율을, 용량 유지율(％)로서 산출하였다. 각 사이클에 있어서의 용량 유지율은, 차례로 99.69％, 99.49％, 99.15％, 99.1％, 99.23％, 98.84％, 98.93％로 되었다. 이 시험 결과를, 도 9에 1점 쇄선으로 나타낸다. 또한, 제3 실시예에서는, 분할 충전 기간의 길이(tc)가 60초, 충전 휴지 기간의 길이(tr)가 10초이므로, tr/tc＝10/60＝0.17이 된다.

제4 실시예에서는, 충전 휴지 기간의 길이(tr)를 30초로 하여, 충방전 사이클을 1539 사이클 행하였다. 이때, 145, 487, 661, 870, 1110, 1332, 1539 사이클째의 방전 용량을 각각 측정하고, 이들의 초회 용량에 대한 비율을, 용량 유지율(％)로서 산출하였다. 각 사이클에 있어서의 용량 유지율은, 차례로 99.75％, 99.5％, 99.13％, 99.05％, 99.1％, 98.75％, 98.87％로 되었다. 이 시험 결과를, 도 9에 실선으로 나타낸다. 또한, 제4 실시예에서는, 분할 충전 기간의 길이(tc)가 60초, 충전 휴지 기간의 길이(tr)가 30초이므로, tr/tc＝30/60＝0.5가 된다.

제5 실시예에서는, 충전 휴지 기간의 길이(tr)를 50초로 하여, 충방전 사이클을 1443 사이클 행하였다. 이때, 141, 462, 626, 821, 1043, 1249, 1443 사이클째의 방전 용량을 각각 측정하고, 이들의 초회 용량에 대한 비율을, 용량 유지율(％)로서 산출하였다. 각 사이클에 있어서의 용량 유지율은, 차례로 99.65％, 99.47％, 99.37％, 99.34％, 99.27％, 99.09％, 98.95％로 되었다. 이 시험 결과를, 도 9에 2점 쇄선으로 나타낸다. 또한, 제5 실시예에서는, 분할 충전 기간의 길이(tc)가 60초, 충전 휴지 기간의 길이(tr)가 50초이므로, tr/tc＝50/60＝0.83이 된다.

또한, 제3 내지 제5 실시예의 비교를 위해, 제2 비교예에 관한 사이클 시험을 행하였다. 이 제2 비교예에서는, 제3 내지 제5 실시예와 달리, 충전 기간을 분할하지 않고 연속해서 충전을 행하였다. 구체적으로는, 15A(3C)의 정전류로 360초간 연속해서 충전함으로써, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량을 SOC 60％에 상당하는 축전량까지 회복시킨 후, 20A(4C)의 정전류로 리튬 이온 2차 전지(100)를 방전시켜, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량을 SOC 30％에 상당하는 축전량까지 저하시켰다. 이 충방전 사이클을 1 사이클로 하여, 충방전 사이클을 1838 사이클 행하였다. 이때, 173, 574, 785, 1036, 1321, 1589, 1838 사이클째의 방전 용량을 각각 측정하고, 이들의 초회 용량에 대한 비율을, 용량 유지율(％)로서 산출하였다. 각 사이클에 있어서의 용량 유지율은, 차례로 99.48％, 99.04％, 98.69％, 98.61％, 98.21％, 97.89％, 97.68％로 되었다. 이 시험 결과를, 도 9에 파선으로 나타낸다.

도 9에 나타내는 바와 같이, 제3 내지 제5 실시예에서는, 제2 비교예에 비해, 사이클 시험(충방전의 반복)에 수반되는 용량 유지율의 저하가 작게 되어 있다. 이것은, 제3 내지 제5 실시예에서는, 제1 규정치로부터 제2 규정치까지의 충전 기간을, 2 이상의 분할 충전 기간과, 각각의 분할 충전 기간 사이의 충전 휴지 기간(비충전 기간)으로 분할하였기 때문이라고 할 수 있다.

또한, 제3 내지 제5 실시예의 시험 결과를 비교하면, 제3 실시예, 제4 실시예, 제5 실시예의 순으로, 용량 유지율이 크게 되어 있다. 이것은, 분할 충전 기간의 수가 동등해도(즉, 충전 휴지 기간의 수가 동등해도), 충전 휴지 기간의 길이(tr)가 다르기(차례로, tr을 증대시키고 있기) 때문이라고 생각된다. 이 결과로부터, 분할 충전 기간의 수가 동등해도(충전 휴지 기간의 수가 동등해도), 충전 휴지 기간의 길이(tr)를 증대시킴에 따라서, 금속 Li의 석출에 수반되는 전기 용량 저하의 억제 효과를 향상시킬 수 있다고 할 수 있다.

(제6 내지 제8 실시예 및 제3 비교예)

제6 내지 제8 실시예에서는, 제1 실시예와 달리 시험 환경 온도를 0℃로 변경하여, 사이클 시험을 행하였다. 단, 제6 내지 제8 실시예에서는, 충전 휴지 기간의 길이(tr)를, 차례로 10초, 30초, 60초로 다르게 하고 있다. 또한, 방전은 제1 실시예와 동일하게 하고 있다.

구체적으로는, 제6 실시예에서는, 충전 휴지 기간의 길이(tr)를 10초로 하여, 충방전 사이클을 897 사이클 행하였다. 이때, 15, 55, 200, 403, 461, 603, 897 사이클째의 방전 용량을 각각 측정하고, 이들의 초회 용량에 대한 비율을, 용량 유지율(％)로서 산출하였다. 각 사이클에 있어서의 용량 유지율은, 차례로 99.63％, 99.23％, 98.37％, 97.62％, 97.13％, 95.63％, 89.19％로 되었다. 이 시험 결과를, 도 10에 1점 쇄선으로 나타낸다. 또한, 제6 실시예에서는, 분할 충전 기간의 길이(tc)가 67.5초, 충전 휴지 기간의 길이(tr)가 10초이므로, tr/tc＝10/67.5＝0.148이 된다.

제7 실시예에서는, 충전 휴지 기간의 길이(tr)를 30초로 하여, 충방전 사이클을 891 사이클 행하였다. 이때, 15, 55, 155, 384, 450, 584, 891 사이클째의 방전 용량을 각각 측정하고, 이들의 초회 용량에 대한 비율을, 용량 유지율(％)로서 산출하였다. 각 사이클에 있어서의 용량 유지율은, 차례로 99.61％, 99.22％, 98.44％, 98.04％, 97.78％, 96.98％, 90.63％로 되었다. 이 시험 결과를, 도 10에 실선으로 나타낸다. 또한, 제7 실시예에서는, 분할 충전 기간의 길이(tc)가 67.5초, 충전 휴지 기간의 길이(tr)가 30초이므로, tr/tc＝30/67.5＝0.44가 된다.

제8 실시예에서는, 충전 휴지 기간의 길이(tr)를 60초로 하여, 충방전 사이클을 892 사이클 행하였다. 이때, 15, 54, 211, 388, 455, 588, 892 사이클째의 방전 용량을 각각 측정하고, 이들의 초회 용량에 대한 비율을, 용량 유지율(％)로서 산출하였다. 각 사이클에 있어서의 용량 유지율은, 차례로 99.69％, 99.38％, 98.45％, 98.07％, 97.74％, 97.13％, 91.76％로 되었다. 이 시험 결과를, 도 10에 2점 쇄선으로 나타낸다. 또한, 제8 실시예에서는, 분할 충전 기간의 길이(tc)가 67.5초, 충전 휴지 기간의 길이(tr)가 60초이므로, tr/tc＝60/67.5＝0.89가 된다.

또한, 제6 내지 제8 실시예의 비교를 위해, 제3 비교예에 관한 사이클 시험을 행하였다. 이 제3 비교예에서는, 제6 내지 제8 실시예와 달리, 충전 기간을 분할하지 않고 연속해서 충전을 행하였다. 방전에 대해서는 제6 내지 제8 실시예와 마찬가지로 하여, 충방전 사이클을 889 사이클 행하였다. 이때, 15, 55, 161, 282, 351, 516, 889 사이클째의 방전 용량을 각각 측정하고, 이들의 초회 용량에 대한 비율을, 용량 유지율(％)로서 산출하였다. 각 사이클에 있어서의 용량 유지율은, 차례로 99.62％, 99.29％, 98.49％, 97.8％, 97.12％, 95.64％, 87.8％로 되었다. 이 시험 결과를, 도 10에 파선으로 나타낸다.

도 10에 나타내는 바와 같이, 제6 내지 제8 실시예에서는, 제3 비교예에 비해, 사이클 시험(충방전의 반복)에 수반되는 용량 유지율의 저하가 작게 되어 있다. 이것은, 제6 내지 제8 실시예에서는, 제1 규정치로부터 제2 규정치까지의 충전 기간을, 2개의 분할 충전 기간과, 그 사이의 충전 휴지 기간(비충전 기간)으로 분할하였기 때문이라고 할 수 있다.

또한, 제6 내지 제8 실시예의 시험 결과를 비교하면, 제6 실시예, 제7 실시예, 제8 실시예의 순으로, 용량 유지율이 크게 되어 있다. 이것은, 분할 충전 기간의 수가 동등해도(즉, 충전 휴지 기간의 수가 동등해도), 충전 휴지 기간의 길이(tr)가 다르기(차례로, tr을 증대시키고 있기) 때문이라고 생각된다. 이 결과로부터, 분할 충전 기간의 수가 동등해도(충전 휴지 기간의 수가 동등해도), 충전 휴지 기간의 길이(tr)를 증대시킴에 따라서, 금속 Li의 석출에 수반되는 전기 용량 저하의 억제 효과를 향상시킬 수 있다고 할 수 있다.

그런데, 분할 충전 기간에 대해 충전 휴지 기간을 지나치게 길게 하면, 하이브리드 자동차(1)의 주행 정지 중에, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량을, 제2 규정치(제1 내지 제8 실시예에서는, SOC 60％에 상당하는 축전량)까지 회복시킬 수 없게 될 우려가 있다. 또한, 충전 휴지 기간은, 확산 율속에 의해 전해액과 부극의 계면에 체류하고 있는 Li 이온을 확산시킬 수 있는 길이이면 충분하며, 그 이상의 충전 휴지는 낭비가 된다.

따라서, 제7 실시예와 제8 실시예의 시험 결과를 상세하게 검토하면, 600 사이클 정도까지는, 제7 실시예보다도 제8 실시예의 쪽이 용량 유지율은 크지만, 그 차는 근소하다. 제8 실시예에서는, 분할 충전 기간의 길이(tc)를 67.5초로 하고, 충전 휴지 기간의 길이(tr)를 60초로 하고 있으므로, tr/tc이 약 0.9가 된다. 이것으로부터, 제8 실시예보다도 충전 휴지 기간을 길게 하여, tr/tc을 0.9보다 크게 해도, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량을 제2 규정치까지 회복시키는 충전 기간(K)이 길어질 뿐이며, 용량 유지율을 높이는 효과는 매우 작다고 할 수 있다.

이상으로부터, 각각의 분할 충전 기간의 길이(tc)와, 그 직후의 충전 휴지 기간의 길이(tr)의 비(tr/tc)는, 0.9 이하로 하는 것이 바람직하다고 할 수 있다. 이에 의해, 불필요한 충전 휴지 시간을 소비하는 일 없이, 빠르게 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량을 제2 규정치까지 적절하게 회복시킬 수 있다.

(제9, 제10 실시예)

제9, 제10 실시예에서도, 제6 내지 제8 실시예와 마찬가지로, 시험 환경 온도를 0℃로 변경하여 사이클 시험을 행하였다. 단, 제9, 제10 실시예에서는, 충전 휴지 기간의 길이(tr)를, 차례로 1초, 5초로 다르게 하고 있다.

제9 실시예에서는, 충전 휴지 기간의 길이(tr)를 1초로 하여, 충방전 사이클을 428 사이클 행하였다. 이때, 16, 59, 212, 428 사이클째의 방전 용량을 각각 측정하고, 이들의 초회 용량에 대한 비율을, 용량 유지율(％)로서 산출하였다. 각 사이클에 있어서의 용량 유지율은, 차례로 99.75％, 99.05％, 98.12％, 96.54％로 되었다. 이 시험 결과를, 도 11에 실선으로 나타낸다. 또한, 제9 실시예에서는, 분할 충전 기간의 길이(tc)가 67.5초, 충전 휴지 기간의 길이(tr)가 1초이므로, tr/tc＝1/67.5＝0.015가 된다.

제10 실시예에서는, 충전 휴지 기간의 길이(tr)를 5초로 하여, 충방전 사이클을 418 사이클 행하였다. 이때, 16, 56, 206, 418 사이클째의 방전 용량을 각각 측정하고, 이들의 초회 용량에 대한 비율을, 용량 유지율(％)로서 산출하였다. 각 사이클에 있어서의 용량 유지율은, 차례로 99.55％, 98.99％, 98.05％, 96.31％로 되었다. 이 시험 결과를, 도 11에 2점 쇄선으로 나타낸다. 또한, 제10 실시예에서는, 분할 충전 기간의 길이(tc)가 67.5초, 충전 휴지 기간의 길이(tr)가 5초이므로, tr/tc＝5/67.5＝0.074가 된다.

또한, 전술한 제6 실시예 및 제3 비교예의 시험 결과를, 각각 도 11에 1점 쇄선 및 파선으로 나타낸다. 또한, 제3 비교예, 제9 실시예, 제10 실시예, 제6 실시예의 tr/tc은, 차례로 0, 0.015, 0.074, 0.148이다.

도 11에 나타내는 바와 같이, 제9, 제10 실시예에서는, 용량 저하율이, 제3 비교예와 거의 다름없었다. 이것은, 분할 충전 기간의 길이(tc)에 대해 충전 휴지 기간의 길이(tr)가 지나치게 짧기 때문에(구체적으로는, tr/tc이 0.015와 0.074), 확산 율속에 의해 전해액과 부극의 계면에 체류하고 있는 Li 이온을 충분히 확산시킬 수 없어, 부극 표면에 있어서의 금속 Li의 석출을 충분히 억제할 수 없었기 때문이라 생각된다. 이에 대해, tr/tc을 0.14 이상으로 한 제6 실시예에서는, 제3 비교예에 비해 용량 유지율이 높아진 것이 명확하다.

이상으로부터, 각각의 분할 충전 기간의 길이(tc)와, 그 직후의 충전 휴지 기간의 길이(tr)의 비(tr/tc)는, 0.14 이상으로 하는 것이 바람직하다고 할 수 있다. 이에 의해, 부극 표면에 금속 Li가 석출되는 것을 충분히 억제할 수 있다.

(제11, 제12 실시예 및 제4 비교예)

제11, 제12 실시예에서는, 제1 실시예와 달리, 시험 환경 온도를 -15℃로, 충전 전류를 20A(4C)의 정전류로, 분할 충전 기간의 길이(tc)를 136.5초와 91초로 변경하여 충전을 행하였다. 방전은, 제1 실시예와 마찬가지로 하여, 사이클 시험을 행하였다. 단, 제11, 제12 실시예에서는, 분할 충전 기간의 수를 서로 다르게 하고 있다. 또한, 방전 전류는 10A(2C)의 정전류로 변경하고 있다.

구체적으로는, 제11 실시예에서는, 분할 충전 기간의 수를 2로 하여, 충방전 사이클을 506 사이클 행하였다. 이때, 27, 103, 278, 447, 506 사이클째의 방전 용량을 각각 측정하고, 이들의 초회 용량에 대한 비율을, 용량 유지율(％)로서 산출하였다. 각 사이클에 있어서의 용량 유지율은, 차례로 99.63％, 99.02％, 97.6％, 95.78％, 94.73％로 되었다. 이 시험 결과를, 도 12에 1점 쇄선으로 나타낸다. 또한, 제11 실시예에서는, 분할 충전 기간의 길이(tc)가 136.5초, 충전 휴지 기간의 길이(tr)가 30초이므로, tr/tc＝30/136.5＝0.22가 된다.

제12 실시예에서는, 분할 충전 기간의 수를 3으로 하여, 충방전 사이클을 447 사이클 행하였다. 이때, 24, 93, 245, 396, 447 사이클째의 방전 용량을 각각 측정하고, 이들의 초회 용량에 대한 비율을, 용량 유지율(％)로서 산출하였다. 각 사이클에 있어서의 용량 유지율은, 차례로 99.6％, 99.12％, 98.23％, 97.26％, 96.76％로 되었다. 이 시험 결과를, 도 12에 실선으로 나타낸다. 또한, 제12 실시예에서는, 분할 충전 기간의 길이(tc)가 91초, 충전 휴지 기간의 길이(tr)가 30초이므로, tr/tc＝30/91＝0.33이 된다.

또한, 제11, 제12 실시예의 비교를 위해, 제4 비교예에 관한 사이클 시험을 행하였다. 이 제4 비교예에서는, 제11, 제12 실시예와 달리, 충전 기간을 분할하지 않고 연속해서 충전을 행하였다. 방전에 대해서는 제11, 제12 실시예와 마찬가지로 하여, 충방전 사이클을 531 사이클 행하였다. 이때, 45, 118, 214, 254, 374, 531 사이클째의 방전 용량을 각각 측정하고, 이들의 초회 용량에 대한 비율을, 용량 유지율(％)로서 산출하였다. 각 사이클에 있어서의 용량 유지율은, 차례로 99.34％, 98.95％, 97.89％, 97.17％, 94.9％, 90.49％로 되었다. 이 시험 결과를, 도 12에 파선으로 나타낸다.

도 12에 나타내는 바와 같이, 제11, 제12 실시예에서는, 제4 비교예에 비해, 사이클 시험(충방전의 반복)에 수반되는 용량 유지율의 저하가 작게 되어 있다. 이것은, 제11, 제12 실시예에서는, 제1 규정치로부터 제2 규정치까지의 충전 기간을, 2 이상의 분할 충전 기간과, 각각의 분할 충전 기간 사이의 충전 휴지 기간(비충전 기간)으로 분할하였기 때문이라고 할 수 있다.

또한, 제11 실시예와 제12 실시예의 결과를 비교하면, 제12 실시예의 쪽이 제11 실시예에 비해, 가일층 용량 유지율의 저하가 작게 되어 있다. 이것은, 제11 실시예보다도 제12 실시예의 쪽이 분할 충전 기간의 수가 많아, 그 사이의 충전 휴지 기간의 수도 많아지기(총 충전 기간도 길어지기) 때문이라고 생각된다. 이 결과로부터, 분할 충전 기간의 수를 늘릴수록, 금속 Li의 석출에 수반되는 전기 용량 저하의 억제 효과를 높일 수 있다고 할 수 있다.

(제13, 제14 실시예 및 제5 비교예)

다음에, 상술한 제1 실시예 등과 달리, 제2 규정치를, SOC 50％에 상당하는 축전량으로 변경하여, 제13, 제14 실시예 및 제5 비교예에 관한 사이클 시험을 행하였다.

제13, 제14 실시예에서는, 제1 실시예와 달리, 시험 환경 온도를 -15℃로, 충전 전류를 10A(2C)의 정전류로, 분할 충전 기간의 길이(tc)를 60초로, 분할 충전 기간의 수를 6으로 변경하여 사이클 시험을 행하였다. 단, 제13, 제14 실시예에서는, 충전 휴지 기간의 길이(tr)를 다르게 하고 있다. 또한, 방전 전류는, 5A(1C)의 정전류로 변경하고 있다.

구체적으로는, 제13 실시예에서는, 각각의 충전 휴지 기간의 길이를 10초로 하여, 충방전 사이클을 1346 사이클 행하였다. 이때, 133, 434, 586, 765, 974, 1166, 1346 사이클째의 방전 용량을 각각 측정하고, 이들의 초회 용량에 대한 비율을, 용량 유지율(％)로서 산출하였다. 각 사이클에 있어서의 용량 유지율은, 차례로 99.61％, 99.45％, 99.25％, 98.89％, 98.83％, 98.71％, 98.52％로 되었다. 이 시험 결과를, 도 13에 1점 쇄선으로 나타낸다. 또한, 제13 실시예에서는, 분할 충전 기간의 길이(tc)가 60초, 충전 휴지 기간의 길이(tr)가 10초이므로, tr/tc＝10/60＝0.17이 된다.

제14 실시예에서는, 각각의 충전 휴지 기간의 길이를 30초로 하여, 충방전 사이클을 1254 사이클 행하였다. 이때, 124, 405, 546, 711, 906, 1086, 1254 사이클째의 방전 용량을 각각 측정하고, 이들의 초회 용량에 대한 비율을, 용량 유지율(％)로서 산출하였다. 각 사이클에 있어서의 용량 유지율은, 차례로 99.75％, 99.61％, 99.38％, 99.12％, 98.97％, 98.92％, 98.84％로 되었다. 이 시험 결과를, 도 13에 실선으로 나타낸다. 또한, 제14 실시예에서는, 분할 충전 기간의 길이(tc)가 60초, 충전 휴지 기간의 길이(tr)가 30초이므로, tr/tc＝30/60＝0.5가 된다.

또한, 제13, 제14 실시예의 비교를 위해, 제5 비교예에 관한 사이클 시험을 행하였다. 이 제5 비교예에서는, 제13, 제14 실시예와 달리, 충전 기간을 분할하지 않고 연속해서 충전을 행하였다. 방전에 대해서는 제13, 제14 실시예와 마찬가지로 하여, 충방전 사이클을 1531 사이클 행하였다. 이때, 150, 496, 666, 872, 1110, 1329, 1531 사이클째의 방전 용량을 각각 측정하고, 이들의 초회 용량에 대한 비율을, 용량 유지율(％)로서 산출하였다. 각 사이클에 있어서의 용량 유지율은, 차례로 99.59％, 99.24％, 98.95％, 98.43％, 97.92％, 97.43％, 96.58％로 되었다. 이 시험 결과를, 도 13에 파선으로 나타낸다.

도 13에 나타내는 바와 같이, 제13, 제14 실시예에서는, 제5 비교예에 비해 사이클 시험(충방전의 반복)에 수반되는 용량 유지율의 저하가 작게 되어 있다. 이것은, 제13, 제14 실시예에서는, 제1 규정치로부터 제2 규정치까지의 충전 기간을, 2 이상의 분할 충전 기간과, 각각의 분할 충전 기간 사이의 충전 휴지 기간(비충전 기간)으로 분할하였기 때문이라고 할 수 있다.

또한, 제13, 제14 실시예의 시험 결과를 비교하면, 제13 실시예에 비해 제14 실시예의 쪽이, 용량 유지율이 크게 되어 있다. 이것은, 제13 실시예와 제14 실시예에서는, 분할 충전 기간의 수를 동등하게(즉, 충전 휴지 기간의 수를 동등하게) 하고 있지만, 제13 실시예에 비해 제14 실시예의 쪽이, 충전 휴지 기간의 길이(tr)를 크게 하고 있기 때문이라고 생각된다. 이 결과로부터, 분할 충전 기간의 수가 동등해도(충전 휴지 기간의 수가 동등해도), 충전 휴지 기간의 길이(tr)를 증대시킴에 따라서, 금속 Li의 석출에 수반되는 전기 용량 저하의 억제 효과를 향상시킬 수 있다고 할 수 있다.

(제15 실시예)

제15 실시예에서는, 제1 실시예와 달리, 비충전 기간을 방전 기간으로 하고 있다. 즉, 비충전 기간 전체에 걸쳐 방전을 행한다.

구체적으로는, 전지 컨트롤러(30)는, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량이 제2 규정치에 도달할 때까지의 충전 기간을, 3개의 분할 충전 기간(제1 내지 제3 분할 충전 기간)과, 각각의 분할 충전 기간 사이의 비충전 기간으로 분할한다. 그리고 분할 충전 기간에 충전을 행하는 동시에, 비충전 기간에 방전을 행한다. 즉, 「충전, 방전, 충전, 방전, 충전」으로 행하여, 축전량을 제2 규정치까지 회복시킨다.

다음에, 본 제15 실시예의 하이브리드 자동차(1)에 있어서의 리튬 이온 2차 전지(100)의 충전 방법에 대해, 도 15, 도 16을 참조하여 설명한다.

우선, 도 15에 나타내는 바와 같이, 제1 실시예와 마찬가지로, 스텝 S1 내지 S4의 처리를 행한다. 계속해서, 스텝 U5의 충전 루틴으로 진행한다. 구체적으로는, 도 16에 나타내는 바와 같이, 스텝 U51에 있어서, 조전지(10)를 구성하는 리튬 이온 2차 전지(100)의 충전을 개시한다. 구체적으로는, 엔진(3)의 가동에 의해 발전기(9)가 구동되고 있는 상태에서, 이 발전기(9)에 의해 발전된 전력을, 조전지(10)를 구성하는 리튬 이온 2차 전지(100)에 공급한다. 본 제15 실시예에서는, 전류의 크기를 3C(15A)로 일정하게 하여, 리튬 이온 2차 전지(100)에 공급한다.

그 후, 스텝 U52로 진행하여, 제1 분할 충전 기간이 경과하였는지 여부를 판정한다. 본 제15 실시예에서는, 제1 분할 충전 기간의 길이를 120초간으로 하고 있다. 따라서, 충전 개시로부터 120초가 경과하였는지 여부를 판정한다.

또한, 3C(15A)의 정전류로 120초간 충전을 행함으로써, 각각의 리튬 이온 2차 전지(100)에 대해, SOC 10％에 상당하는 전기량(0.5Ah)을 충전할 수 있다. 따라서, 본 제15 실시예에서는, 제1 분할 충전 기간(120초간)에 있어서, SOC가 30％까지 저하되어 있는 리튬 이온 2차 전지(100)를, SOC 40％까지 회복시킬 수 있다.

스텝 U52에 있어서, 제1 분할 충전 기간이 경과하지 않았다고("아니오") 판정된 경우에는, 제1 분할 충전 기간이 경과할 때까지 이 처리를 반복한다.

그 후, 스텝 U52에 있어서, 제1 분할 충전 기간이 경과하였다고("예") 판정되면, 스텝 U53으로 진행하여, 리튬 이온 2차 전지(100)의 충전을 정지하고 방전을 개시한다. 본 제15 실시예에서는, 7.5A의 정전류로 방전을 행한다.

계속해서, 스텝 U54로 진행하여, 방전 기간이 경과하였는지 여부를 판정한다. 본 제15 실시예에서는, 방전 기간의 길이를 0.5초간으로 하고 있다. 따라서, 방전을 개시한 후 0.5초가 경과하였는지 여부를 판정한다.

스텝 U54에 있어서, 방전 기간이 경과하지 않았다고("아니오") 판정된 경우에는, 방전 기간이 경과할 때까지 이 처리를 반복한다. 그 후, 스텝 U54에 있어서, 방전 기간이 경과하였다고("예") 판정되면 스텝 U55로 진행하여, 리튬 이온 2차 전지(100)의 충전을 재개한다.

그 후, 스텝 U56으로 진행하여, 제2 분할 충전 기간이 경과하였는지 여부를 판정한다. 본 제15 실시예에서는, 제2 분할 충전 기간의 길이를 120초간으로 하고 있다. 따라서, 충전 개시로부터 120초가 경과하였는지 여부를 판정한다.

또한, 3C(15A)의 정전류로 120초간 충전을 행함으로써, 각각의 리튬 이온 2차 전지(100)에 대해, SOC 10％에 상당하는 전기량(0.5Ah)을 충전할 수 있다. 따라서, 본 제15 실시예에서는, 제2 분할 충전 기간(120초간)에 있어서, SOC가 40％인 리튬 이온 2차 전지(100)를, SOC 50％까지 회복시킬 수 있다.

스텝 U56에 있어서, 제2 분할 충전 기간이 경과하지 않았다고("아니오") 판정된 경우에는, 제2 분할 충전 기간이 경과할 때까지 이 처리를 반복한다.

그 후, 스텝 U56에 있어서, 제2 분할 충전 기간이 경과하였다고("예") 판정되면, 스텝 U57로 진행하여, 리튬 이온 2차 전지(100)의 충전을 정지하고 방전을 개시한다. 여기서도, 7.5A의 정전류로 방전을 행한다.

계속해서, 스텝 U58로 진행하여, 방전 기간이 경과하였는지 여부를 판정한다. 여기서도, 방전 기간의 길이를 0.5초간으로 하고 있다. 따라서, 방전을 개시한 후 0.5초가 경과하였는지 여부를 판정한다.

스텝 U58에 있어서, 방전 기간이 경과하지 않았다고("아니오") 판정된 경우에는, 방전 기간이 경과할 때까지 이 처리를 반복한다. 그 후, 스텝 U58에 있어서, 방전 기간이 경과하였다고("예") 판정되면, 스텝 U59로 진행하여, 리튬 이온 2차 전지(100)의 충전을 재개한다.

다음에, 스텝 U5A로 진행하여, 제1 실시예의 스텝 SA와 마찬가지로 하여, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량이, 제2 규정치(본 제15 실시예에서도, SOC 60％에 상당하는 축전량)에 도달하였는지 여부를 판정한다. 본 제15 실시예에서도, 추정 SOC가 60％에 도달되어 있으면, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량이 제2 규정치에 도달되어 있다고 판단할 수 있다.

또한, 본 제15 실시예에서는, 제1, 제2, 제3 분할 충전 기간에 있어서, 3C(15A)의 정전류로, 리튬 이온 2차 전지(100)의 충전을 행한다. 따라서, 제3 분할 충전 기간의 길이도, 제1 분할 충전 기간의 길이와 동일하게 120초로 하고 있다. 또한, 제3 분할 충전 기간은, SOC 50％까지 회복시킨 리튬 이온 2차 전지(100)에 대해, 스텝 U59에 있어서 충전을 재개한 후, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량이 제2 규정치(SOC 60％에 상당하는 축전량)에 도달할 때까지의 기간에 상당한다.

스텝 U5A에 있어서, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량이, 제2 규정치에 도달되어 있지 않다고("아니오") 판정된 경우는, 제2 규정치에 도달할 때까지 이 처리를 반복한다. 그 후, 스텝 U5A에 있어서, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량이, 제2 규정치에 도달하였다고("예") 판정된 경우는, 도 15의 메인 루틴으로 복귀되어, 충전을 종료한다.

또한, 본 제15 실시예에서는, 스텝 U51 내지 U5A가 충전 스텝에 상당한다.

(제16 실시예)

제16 실시예는, 제15 실시예와 비교하여, 방전 기간의 길이만이 다르고, 그 밖에 대해서는 동일하다. 구체적으로는, 본 제16 실시예에서는, 각 방전 기간의 길이를 1.0초로 하여, 리튬 이온 2차 전지(100)의 충전(스텝 U51 내지 U5A)을 행한다.

(제17 실시예)

제17 실시예에서는, 제15 실시예와 달리, 비충전 기간을 충전 휴지 기간과 방전 기간으로 하고 있다. 즉, 각각의 비충전 기간에 있어서, 충전 휴지와 방전을 행한다.

구체적으로는, 전지 컨트롤러(30)는, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량이 제2 규정치에 도달할 때까지의 충전 기간을, 3개의 분할 충전 기간(제1 내지 제3 분할 충전 기간)과, 각각의 분할 충전 기간 사이의 비충전 기간으로 분할한다. 그리고 각 분할 충전 기간에 충전을 행하는 동시에, 각 비충전 기간에 충전 휴지와 방전을 행한다. 즉,「충전, 휴지, 방전, 충전, 휴지, 방전, 충전」으로 행하여, 축전량을 제2 규정치까지 회복시킨다.

다음에, 본 제17 실시예의 하이브리드 자동차(1)에 있어서의 리튬 이온 2차 전지(100)의 충전 방법에 대해, 도 15, 도 18을 참조하여 설명한다.

우선, 도 15에 나타내는 바와 같이, 제15 실시예와 마찬가지로, 스텝 S1 내지 S4의 처리를 행한다. 계속해서, 스텝 V5의 충전 루틴으로 진행한다. 구체적으로는, 도 18에 나타내는 바와 같이, 스텝 V51에 있어서, 조전지(10)를 구성하는 리튬 이온 2차 전지(100)의 충전을 개시한다. 구체적으로는, 엔진(3)의 가동에 의해 발전기(9)가 구동되고 있는 상태에서, 이 발전기(9)에 의해 발전된 전력을, 조전지(10)를 구성하는 리튬 이온 2차 전지(100)에 공급한다. 본 제17 실시예에서도, 전류의 크기를 3C(15A)로 일정하게 하여, 리튬 이온 2차 전지(100)에 공급한다.

그 후, 스텝 V52로 진행하여, 제1 분할 충전 기간이 경과하였는지 여부를 판정한다. 본 제17 실시예에서도, 제1 분할 충전 기간의 길이를 120초간으로 하고 있다. 따라서, 충전 개시로부터 120초가 경과하였는지 여부를 판정한다.

또한, 3C(15A)의 정전류로 120초간 충전을 행함으로써, 각각의 리튬 이온 2차 전지(100)에 대해, SOC 10％에 상당하는 전기량(0.5Ah)을 충전할 수 있다. 따라서, 본 제17 실시예에서도, 제1 분할 충전 기간(120초간)에 있어서, SOC가 30％까지 저하되어 있는 리튬 이온 2차 전지(100)를, SOC 40％까지 회복시킬 수 있다.

스텝 V52에 있어서, 제1 분할 충전 기간이 경과하지 않았다고("아니오") 판정된 경우에는, 제1 분할 충전 기간이 경과할 때까지 이 처리를 반복한다.

그 후, 스텝 V52에 있어서, 제1 분할 충전 기간이 경과하였다고("예") 판정되면, 스텝 V53으로 진행하여, 리튬 이온 2차 전지(100)의 충전을 휴지한다.

계속해서, 스텝 V54로 진행하여, 충전 휴지 기간이 경과하였는지 여부를 판정한다. 본 제17 실시예에서는, 충전 휴지 기간의 길이를 30초간으로 하고 있다. 따라서, 충전을 휴지한 후 30초가 경과하였는지 여부를 판정한다.

스텝 V54에 있어서, 충전 휴지 기간이 경과하지 않았다고("아니오") 판정된 경우에는, 충전 휴지 기간이 경과할 때까지 이 처리를 반복한다. 그 후, 스텝 V54에 있어서, 충전 휴지 기간이 경과하였다고("예") 판정되면, 스텝 V55로 진행하여, 리튬 이온 2차 전지(100)의 방전을 개시한다. 본 제17 실시예에서도, 7.5A의 정전류로 방전을 행한다.

계속해서, 스텝 V56으로 진행하여, 방전 기간이 경과하였는지 여부를 판정한다. 본 제17 실시예에서는, 제16 실시예와 마찬가지로, 방전 기간의 길이를 1.0초간으로 하고 있다. 따라서, 방전을 개시한 후 1.0초가 경과하였는지 여부를 판정한다.

스텝 V56에 있어서, 방전 기간이 경과하지 않았다고("아니오") 판정된 경우에는, 방전 기간이 경과할 때까지 이 처리를 반복한다. 그 후, 스텝 V56에 있어서, 방전 기간이 경과하였다고("예") 판정되면, 스텝 V57로 진행하여, 리튬 이온 2차 전지(100)의 충전을 재개한다.

그 후, 스텝 V58로 진행하여, 제2 분할 충전 기간이 경과하였는지 여부를 판정한다. 본 제17 실시예에서도, 제2 분할 충전 기간의 길이를 120초간으로 하고 있다. 따라서, 충전 재개로부터 120초가 경과하였는지 여부를 판정한다.

또한, 3C(15A)의 정전류로 120초간 충전을 행함으로써, 각각의 리튬 이온 2차 전지(100)에 대해, SOC 10％에 상당하는 전기량(0.5Ah)을 충전할 수 있다. 따라서, 본 제17 실시예에서도, 제2 분할 충전 기간(120초간)에 있어서, SOC가 40％인 리튬 이온 2차 전지(100)를, SOC 50％까지 회복시킬 수 있다.

스텝 V58에 있어서, 제2 분할 충전 기간이 경과하지 않았다고("아니오") 판정된 경우에는, 제2 분할 충전 기간이 경과할 때까지 이 처리를 반복한다.

그 후, 스텝 V58에 있어서, 제2 분할 충전 기간이 경과하였다고("예") 판정되면, 스텝 V59로 진행하여, 리튬 이온 2차 전지(100)의 충전을 휴지한다.

계속해서, 스텝 V5A로 진행하여, 충전 휴지 기간이 경과하였는지 여부를 판정한다. 여기서도, 충전 휴지 기간의 길이를 30초간으로 하고 있다. 따라서, 충전을 휴지한 후 30초가 경과하였는지 여부를 판정한다.

스텝 V5A에 있어서, 충전 휴지 기간이 경과하지 않았다고("아니오") 판정된 경우에는, 충전 휴지 기간이 경과할 때까지 이 처리를 반복한다. 그 후, 스텝 V5A에 있어서, 충전 휴지 기간이 경과하였다고("예") 판정되면, 스텝 V5B로 진행하여, 리튬 이온 2차 전지(100)의 방전을 개시한다. 여기서도, 7.5A의 정전류로 방전을 행한다.

계속해서, 스텝 V5C로 진행하여, 방전 기간이 경과하였는지 여부를 판정한다. 여기서도, 방전 기간의 길이를 1.0초간으로 하고 있다. 따라서, 방전을 개시한 후 1.0초가 경과하였는지 여부를 판정한다.

스텝 V5C에 있어서, 방전 기간이 경과하지 않았다고("아니오") 판정된 경우에는, 방전 기간이 경과할 때까지 이 처리를 반복한다. 그 후, 스텝 V5C에 있어서, 방전 기간이 경과하였다고("예") 판정되면, 스텝 V5D로 진행하여, 리튬 이온 2차 전지(100)의 충전을 재개한다.

다음에, 스텝 V5E로 진행하여, 제1 실시예의 스텝 SA와 마찬가지로 하여, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량이, 제2 규정치(본 제17 실시예에서도, SOC 60％에 상당하는 축전량)에 도달하였는지 여부를 판정한다. 본 제17 실시예에서도, 추정 SOC가 60％에 도달되어 있으면, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량이 제2 규정치에 도달되어 있다고 판단할 수 있다.

또한, 본 제17 실시예에서는, 제1 분할 충전 기간 내지 제3 분할 충전 기간에 있어서, 3C(15A)의 정전류로, 리튬 이온 2차 전지(100)의 충전을 행한다. 따라서, 제3 분할 충전 기간의 길이도, 제1 분할 충전 기간의 길이와 동일하게 120초로 하고 있다. 또한, 제3 분할 충전 기간은, SOC 50％까지 회복시킨 리튬 이온 2차 전지(100)에 대해, 스텝 V5D에 있어서 충전을 재개한 후, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량이 제2 규정치(SOC 60％에 상당하는 축전량)에 도달할 때까지의 기간에 상당한다.

스텝 V5E에 있어서, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량이, 제2 규정치에 도달되어 있지 않다고("아니오") 판정된 경우에는, 제2 규정치에 도달할 때까지 이 처리를 반복한다. 그 후, 스텝 V5E에 있어서, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량이, 제2 규정치에 도달하였다고("예") 판정된 경우는, 도 15의 메인 루틴으로 복귀되어, 충전을 종료한다.

또한, 본 제17 실시예에서는, 스텝 V51 내지 V5E가 충전 스텝에 상당한다.

(사이클 시험)

리튬 이온 2차 전지(100)에 대해, 제1 규정치(SOC 30％에 상당하는 축전량)로부터 제2 규정치(SOC 60％에 상당하는 축전량)까지 충전하고, 그 후, 제1 규정치까지 방전시키는 충방전 사이클을 1 사이클로 하여, 사이클 시험을 행하였다. 이 사이클 시험에 대해, 이하에 상세하게 설명한다.

우선, 제15 실시예에 관한 사이클 시험에 대해 설명한다. SOC 30％에 상당하는 축전량의 리튬 이온 2차 전지(100)를 준비하고, 이것에 대해, -15℃의 온도 환경하에 있어서, 전술한 바와 같이 하여 SOC가 60％로 회복될 때까지 충전(스텝 U51 내지 U5A)을 행한다. 그 후, 20A(4C)의 정전류로 리튬 이온 2차 전지(100)를 방전시켜, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량을 SOC 30％에 상당하는 축전량까지 저하시킨다. 이 충방전 사이클을 1 사이클로 하여, 충방전 사이클을 1124 사이클 행하였다.

이때, 101, 295, 496, 708, 915, 1124 사이클째의 방전 용량을 각각 측정하고, 이들의 초회 용량에 대한 비율을, 용량 유지율(％)로서 산출하였다. 각 사이클에 있어서의 용량 유지율은, 차례로 99.54％, 99.01％, 98.61％, 98.14％, 97.23％, 96.04％로 되었다. 이 결과를, 충방전 사이클수와 용량 유지율의 관계로서, 도 17에 1점 쇄선과 흑색 삼각형으로 나타낸다.

다음에, 제16 실시예에 관한 사이클 시험에 대해 설명한다. 제16 실시예에서는, 제15 실시예와 달리, 방전 기간의 길이를 1.0초로 변경하여, 리튬 이온 2차 전지(100)의 충전(스텝 U51 내지 U5A)을 행하였다. 그 이외는 제15 실시예와 마찬가지로 하여, 충방전 사이클을 1097 사이클 행하였다. 이때, 101, 294, 496, 704, 913, 1097 사이클째의 방전 용량을 각각 측정하고, 이들의 초회 용량에 대한 비율을, 용량 유지율(％)로서 산출하였다. 각 사이클에 있어서의 용량 유지율은, 차례로 99.34％, 99.03％, 98.83％, 98.41％, 97.78％, 97.13％로 되었다. 이 시험 결과를, 도 17에 2점 쇄선과 흑색 마름모형으로 나타낸다.

다음에, 제17 실시예에 관한 사이클 시험에 대해 설명한다. 제17 실시예에서는, 제15 실시예와 달리, 스텝 V51 내지 V5E의 처리를 행하여, 리튬 이온 2차 전지(100)를 충전하였다. 그 이외는 제15 실시예와 마찬가지로 하여, 충방전 사이클을 1068 사이클 행하였다.

이때, 80, 238, 401, 568, 733, 903, 1068 사이클째의 방전 용량을 각각 측정하고, 이들의 초회 용량에 대한 비율을, 용량 유지율(％)로서 산출하였다. 각 사이클에 있어서의 용량 유지율은, 차례로 99.86％, 99.83％, 99.52％, 99.35％, 98.98％, 98.76％, 98.28％로 되었다. 이 시험 결과를, 도 17에 실선과 백색 사각형으로 나타낸다.

또한, 제15 내지 제17 실시예의 비교를 위해, 제6 비교예에 관한 사이클 시험을 행하였다. 제6 비교예에서는, 제15 내지 제17 실시예와 달리, 충전 기간을 분할하지 않고 연속해서 충전을 행하였다. 구체적으로는, 15A(3C)의 정전류로 360초간 연속해서 충전함으로써, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량을 SOC 60％에 상당하는 축전량까지 회복시킨 후, 20A(4C)의 정전류로 리튬 이온 2차 전지(100)를 방전시켜, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량을 SOC 30％에 상당하는 축전량까지 저하시켰다. 이 충방전 사이클을 1 사이클로 하여, 충방전 사이클을 1134 사이클 행하였다. 이때, 103, 298, 500, 713, 921, 1134 사이클째의 방전 용량을 각각 측정하고, 이들의 초회 용량에 대한 비율을, 용량 유지율(％)로서 산출하였다. 각 사이클에 있어서의 용량 유지율은, 차례로 99.44％, 98.88％, 98.42％, 97.58％, 96.43％, 95.27％로 되었다. 이 시험 결과를, 도 17에 파선과 흑색 원으로 나타낸다.

도 17에 나타내는 바와 같이, 제15, 제16 실시예에서는, 제6 비교예에 비해 사이클 시험에 수반되는 용량 유지율의 저하가 작게 되어 있다. 이것은, 제15, 제16 실시예에서는, 제1 규정치로부터 제2 규정치까지의 충전 기간을, 3개의 분할 충전 기간과, 각각의 분할 충전 기간 사이의 방전 기간(비충전 기간)으로 분할하였기 때문이라고 할 수 있다. 이와 같이, 충전 기간의 도중에 방전을 행함으로써, 리튬 이온 2차 전지(100)에 있어서, 확산 율속에 의해 전해액과 부극의 계면에 체류하고 있는 Li 이온을 확산시킬 수 있었다고 생각된다. 이에 의해, 금속 Li의 석출에 수반되는 전기 용량의 저하를 억제할 수 있었다고 할 수 있다.

또한, 제17 실시예에서도, 제6 비교예에 비해 사이클 시험(충방전의 반복)에 수반되는 용량 유지율의 저하가 작게 되어 있다. 이것은, 제17 실시예에서는, 제1 규정치로부터 제2 규정치까지의 충전 기간을, 3개의 분할 충전 기간과, 각각의 분할 충전 기간 사이의 비충전 기간(충전 휴지 기간 및 방전 기간)으로 분할하였기 때문이라고 할 수 있다. 이와 같이, 충전 기간의 도중에 휴지와 방전을 행함으로써, 리튬 이온 2차 전지(100)에 있어서, 확산 율속에 의해 전해액과 부극의 계면에 체류하고 있는 Li 이온을 확산시킬 수 있었다고 생각된다. 이에 의해, 금속 Li의 석출에 수반되는 전기 용량의 저하를 억제할 수 있었다고 할 수 있다.

또한, 제15 실시예와 제16 실시예의 결과를 비교하면, 제16 실시예의 쪽이 제15 실시예에 비해, 가일층 용량 유지율의 저하가 작게 되어 있다. 이것은, 제15 실시예보다도 제16 실시예의 쪽이, 방전 기간이 길기 때문이라고 생각된다. 이 결과로부터, 방전 기간을 길게 함으로써 금속 Li의 석출에 수반되는 전기 용량 저하의 억제 효과를 높일 수 있다고 할 수 있다.

또한, 제16 실시예와 제17 실시예의 결과를 비교하면, 제17 실시예의 쪽이 제16 실시예에 비해, 가일층 용량 유지율의 저하가 작게 되어 있다. 이것은, 제17 실시예에서는, 비충전 기간에 있어서 제16 실시예와 동일한 방전을 행하고 있지만, 이것에 부가하여 충전 휴지 기간을 마련하고 있기 때문이라고 생각된다. 이 결과로부터, 각각의 비충전 기간에 있어서, 충전 휴지와 방전을 행함으로써, 방전만을 행하는 경우에 비해, 금속 Li의 석출에 수반되는 전기 용량 저하의 억제 효과를 가일층 높일 수 있다고 할 수 있다.

(제1 변형예)

다음에, 제1 변형예에 관한 리튬 이온 2차 전지의 충전 방법에 대해 설명한다.

제1 실시예에서는, 스텝 S6에 있어서, 제1 분할 충전 기간이 경과하였는지 여부를 판정하도록 하였다(도 7 참조). 구체적으로는, 제1 분할 충전 기간(KC1)의 길이(tc)를 67.5초간으로 설정하고, 스텝 S5에 있어서 충전을 개시한 후 67.5초가 경과하였는지 여부를 판정하도록 하였다.

이에 대해, 제1 변형예에서는, 도 14에 나타내는 바와 같이, 스텝 S6 대신에, 스텝 T6을 설정하고, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량이 분할 규정치에 도달하였는지 여부를 판정한다. 구체적으로는, 분할 규정치를, 제1 규정치(SOC 30％에 상당하는 축전량)와 제2 규정치(SOC 60％에 상당하는 축전량)의 중간치인, SOC 45％에 상당하는 축전량으로 설정한다. 그리고 전지 컨트롤러(30)에 의해 추정되는 추정 SOC가 45％에 도달한 경우에는, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량이 분할 규정치에 도달하였다고 판단할 수 있다. 스텝 T6에 있어서, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량이 분할 규정치에 도달하였다고 판정된 경우에는, 스텝 S7에 있어서 충전을 휴지한다. 그 후, 제1 실시예와 마찬가지로, 스텝 S8 내지 SA의 처리를 행하여, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량을 제2 규정치까지 회복시킨다.

이러한 충전 방법으로도, 제1 규정치까지 저하된 축전량이 제2 규정치에 도달할 때까지 충전을 행하는 충전 기간을, 2개의 분할 충전 기간과, 그 사이의 비충전 기간(충전 휴지 기간)으로 분할하여, 분할 충전 기간에 충전을 행하는 동시에, 비충전 기간에 충전을 휴지할 수 있다. 이와 같이, 충전 기간의 도중에 충전을 휴지시킴으로써, 리튬 이온 2차 전지(100)에 있어서, 확산 율속에 의해 전해액과 부극의 계면에 체류하고 있는 Li 이온을 확산시킬 수 있으므로, 부극 표면에 금속 Li가 석출되는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 금속 Li의 석출에 수반되는 전기 용량의 저하를 억제할 수 있다.

또한, 본 제1 변형예의 충전 방법으로도, 제1 실시예와 마찬가지로, 각각의 분할 충전 기간의 길이(tc)를, 모두 40초 이상으로 할 수 있다. 구체적으로는, 각각의 분할 충전 기간[제1 분할 충전 기간(KC1) 및 제2 분할 충전 기간(KC2)]에서는, 8C(40A)의 정전류로, SOC 15％에 상당하는 전기량(0.75Ah)을, 리튬 이온 2차 전지(100)에 충전한다. 따라서, 각각의 분할 충전 기간의 길이(tc)는, 67.5초가 된다. 이와 같이, 1회의 분할 충전 기간을 길게 함으로써, 충전 기간 중이라도 하이브리드 자동차(1)의 아이들링을 안정시킬 수 있으므로, 승차 쾌적성을 손상시키는 일도 없다.

이상에 있어서, 본 발명을 제1 내지 제17 실시예 및 제1 변형예에 입각하여 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예 등에 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 적절하게 변경하여 적용할 수 있는 것은 물론이다.

예를 들어, 실시예 등에서는, 제1 규정치, 제2 규정치 및 분할 규정치로서, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량을 이용하였지만, 리튬 이온 2차 전지(100)의 단자간 전압(V)을 이용하도록 해도 좋다.

구체적으로는, 도 7, 도 14, 도 15의 스텝 S1에 있어서, 리튬 이온 2차 전지(100)의 단자간 전압(V)이, 제1 규정치[SOC 30％에 상당하는 축전량에 대응하는 단자간 전압치(V1)]까지 저하되어 있는지 여부를 판정하도록 해도 좋다. 상세하게는, 미리 취득한, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량의 값과 단자간 전압(V)의 값의 대응 관계를 나타내는「축전량-전압 상관 맵」에 기초하여, 전지 컨트롤러(30)의 ROM(31)에, SOC 30％의 축전 상태일 때의 단자간 전압치(V1)를 제1 규정치로서 기억시켜 둔다. 이에 의해, 전압 검지 수단(40)에 있어서 단자간 전압치(V1)가 검지되면, 전지 컨트롤러(30)에 의해, 리튬 이온 2차 전지(100)의 단자간 전압(V)이 제1 규정치까지 저하되어 있다고 판정할 수 있다.

이와 마찬가지로 하여, 도 7, 도 14의 스텝 SA 및 도 16, 도 18의 스텝 U5A, V5E에 있어서, 리튬 이온 2차 전지(100)의 단자간 전압(V)이, 제2 규정치[SOC 60％의 축전 상태일 때의 단자간 전압치(V2)]에 도달하였는지 여부를 판정하도록 해도 좋다. 또한, 도 14의 스텝 T6에 있어서, 리튬 이온 2차 전지(100)의 단자간 전압(V)이, 분할 규정치[SOC 45％의 축전 상태일 때의 단자간 전압치(V3)]에 도달하였는지 여부를 판정하도록 해도 좋다.

또한, 제1 실시예의 충전 방법에서는, 스텝 SA에 있어서, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량이, 제2 규정치에 도달하였는지 여부를 판정하도록 하였지만(도 7 참조), 제2 분할 충전 기간(KC2)이 경과하였는지 여부를 판정하도록 해도 좋다. 즉, 제2 분할 충전 기간(KC2)의 길이(tc)를 67.5초간으로 설정하고, 스텝 S9에 있어서 충전을 재개한 후 67.5초가 경과하였는지 여부를 판정하도록 해도 좋다.

또한, 제1 실시예의 충전 방법에서는, 제1 분할 충전 기간(KC1)과 제2 분할 충전 기간(KC2)에 있어서, 모두 동등한 정전류(구체적으로는, 40A)로 충전을 행하였다. 그러나 제1 분할 충전 기간(KC1)과 제2 분할 충전 기간(KC2)에서, 전류치를 다르게 하여 정전류로 충전하도록 해도 좋다. 혹은, 리튬 이온 2차 전지(100)의 전지 온도를 검지하고, 전지 온도의 변동에 따라서 전류치를 변동시켜 충전하도록 해도 좋다.

또한, 제15, 제17 실시예에서는, 스텝 U52, V52에 있어서, 제1 분할 충전 기간이 경과하였는지 여부를 판정하도록 하였다(도 16, 도 18 참조). 구체적으로는, 제1 분할 충전 기간의 길이를 120초간으로 설정하고, 스텝 U52, V52에 있어서, 충전을 개시한 후 120초가 경과하였는지 여부를 판정하도록 하였다.

그러나 스텝 U52, V52에 있어서, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량이 제1 분할 규정치에 도달하였는지 여부를 판정하도록 해도 좋다. 구체적으로는, 제1 분할 규정치를, SOC 40％에 상당하는 축전량으로 설정한다. 그리고 전지 컨트롤러(30)에 의해 추정되는 추정 SOC가 40％에 도달한 경우에는, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량이 분할 규정치에 도달하였다고 판단할 수 있다. 따라서, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량이 제1 분할 규정치에 도달하였다고 판정된 경우에, 스텝 U53, V53으로 진행하도록 해도 좋다.

또한, 스텝 U56, V58에 있어서, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량이 제2 분할 규정치에 도달하였는지 여부를 판정하도록 해도 좋다. 구체적으로는, 제2 분할 규정치를, SOC 50％에 상당하는 축전량으로 설정한다. 그리고 전지 컨트롤러(30)에 의해 추정되는 추정 SOC가 50％에 도달한 경우에는, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량이 분할 규정치에 도달하였다고 판단할 수 있다. 따라서, 리튬 이온 2차 전지(100)의 축전량이 제2 분할 규정치에 도달하였다고 판정된 경우에, 스텝 U57, V59로 진행하도록 해도 좋다.

또한, 제1 실시예 등에서는, 비충전 기간을 충전 휴지 기간으로 하여, 리튬 이온 2차 전지(100)의 충전을 일시 휴지하였다. 그러나 비충전 기간을 방전 기간으로 하여, 리튬 이온 2차 전지(100)를 일시 방전시키도록 해도 좋다.

여기서, 제1 내지 제4 참고예에 관한 사이클 시험에 대해 설명한다.

우선, 제1 참고예에 관한 사이클 시험에 대해 설명한다. 리튬 이온 2차 전지(100)에 대해, 0℃의 온도 환경하에 있어서, 80A(16C)의 정전류로, 종지 전압인4.3V에 도달할 때까지 충전한 후, 4.3V의 정전압으로 충전함으로써 SOC 100％ 정도까지 충전한다. 그 후, 180초간 휴지한다. 계속해서, 1A의 정전류로, 종지 전압인 3.726V에 도달할 때까지 방전한 후, 3.726V의 정전압으로 방전함으로써, SOC 60％ 정도로 조정한다. 그 후, 420초간 휴지한다. 이 충방전 사이클을 1 사이클로 하여, 3092 사이클 행하였다.

이때, 200, 482, 861, 1389, 2049, 2702, 3092 사이클째의 방전 용량을 각각 측정하고, 이들의 초회 용량에 대한 비율을, 용량 유지율(％)로서 산출하였다. 각 사이클에 있어서의 용량 유지율은, 차례로 99.69％, 99.08％, 98.26％, 97.15％, 95.07％, 92.52％, 91.63％로 되었다. 이 결과를, 사이클수와 용량 유지율의 관계로서, 도 19에 파선과 흑색 원으로 나타낸다.

다음에, 제2 참고예에 관한 사이클 시험에 대해 설명한다. 제2 참고예에서는, 제1 참고예와 비교하여, 각각의 사이클 충방전 전에, 5A의 정전류로 1초간의 방전을 행하는 점만이 다르고, 그 밖에 대해서는 제1 참고예과 마찬가지로 하여, 사이클 시험을 행하였다. 이때, 650, 1412, 2166, 2528, 2944 사이클째의 방전 용량을 각각 측정하고, 이들의 초회 용량에 대한 비율을, 용량 유지율(％)로서 산출하였다. 각 사이클에 있어서의 용량 유지율은, 차례로 99.4％, 99.9％, 97.7％, 96.6％, 94.8％로 되었다. 이 시험 결과를, 도 19에 1점 쇄선과 흑색 삼각형으로 나타낸다.

다음에, 제3 참고예에 관한 사이클 시험에 대해 설명한다. 제3 참고예에서는, 제1 참고예와 비교하여, 각각의 사이클 충방전 전에, 40A의 정전류로 1초간의 방전을 행하는 점만이 다르고, 그 밖에 대해서는 제1 참고예와 마찬가지로 하여, 사이클 시험을 행하였다. 이때, 651, 1416, 2172, 2535, 2951 사이클째의 방전 용량을 각각 측정하고, 이들의 초회 용량에 대한 비율을, 용량 유지율(％)로서 산출하였다. 각 사이클에 있어서의 용량 유지율은, 차례로 99.4％, 98.8％, 98.1％, 97.4％, 96.7％로 되었다. 이 시험 결과를, 도 19에 실선과 백색 사각형으로 나타낸다.

다음에, 제4 참고예에 관한 사이클 시험에 대해 설명한다. 제4 참고예에서는, 제1 참고예와 비교하여, 각각의 사이클 충방전 전에, 40A의 정전류로 5초간의 방전을 행하는 점만이 다르고, 그 밖에 대해서는 제1 참고예와 마찬가지로 하여, 사이클 시험을 행하였다. 이때, 641, 1395, 2140, 2497, 2905 사이클째의 방전 용량을 각각 측정하고, 이들의 초회 용량에 대한 비율을, 용량 유지율(％)로서 산출하였다. 각 사이클에 있어서의 용량 유지율은, 차례로 99.7％, 99.3％, 98.6％, 98.5％, 98.4％로 되었다. 이 시험 결과를, 도 19에 2점 쇄선과 흑색 마름모형으로 나타낸다.

도 19에 나타내는 바와 같이, 제2 내지 제4 참고예에서는, 제1 참고예에 비해, 사이클 시험(충방전 반복)에 수반되는 용량 유지율의 저하가 작게 되어 있다. 이것은, 제2 내지 제4 참고예에서는, 각각의 사이클 충방전 전에 방전을 행함으로써, 확산 율속에 의해 전해액과 부극의 계면에 체류하고 있는 Li 이온을 확산시킬 수 있기 때문이라고 생각된다.

이 결과로부터, 본 발명의 충전 방법에 있어서, 비충전 기간에, 리튬 이온 2차 전지(100)를 방전시킴으로써, 부극 표면에 있어서의 금속 Li의 석출을 억제하여, 전기 용량의 저하를 억제할 수 있다고 할 수 있다.

또한, 제1 실시예에서는, 충전 휴지 기간의 길이(tr)를 30초로 하였다. 이에 대해, 제2, 제3 참고예에서는, 방전 시간을 불과 1초로 하였음에도 불구하고, 제1 참고예에 비해 용량 유지율을 크게 향상시킬 수 있었다. 이것으로부터, 본 발명의 충전 방법에 있어서, 비충전 기간을 방전 기간으로 함으로써, 비충전 기간을 충전 휴지 기간으로 하는 경우에 비해, 비충전 기간을 크게 단축할 수 있고, 또한 전기 용량의 저하를 가일층 억제할 수 있다고 생각된다. 따라서, 비충전 기간에 방전함으로써, 전기 용량의 저하를 억제하면서, 축전량이 제1 규정치까지 저하된 리튬 이온 2차 전지(100)를, 빠르게 제2 규정치까지 충전할 수 있다고 생각된다.

1 : 하이브리드 자동차
3 : 엔진
6 : 전지 시스템
9 : 발전기(알터네이터)
10 : 조전지
30 : 전지 컨트롤러(제1 판정 수단, 정지 상태 판정 수단, 충전 제어 수단, 엔진 가동 판정 수단, 엔진 가동 지시 수단)
40 : 전압 검지 수단
50 : 전류 검지 수단
100 : 리튬 이온 2차 전지
153 : 정극 활물질
KC1 : 제1 분할 충전 기간
KC2 : 제2 분할 충전 기간
KR : 충전 휴지 기간(비충전 기간)

Claims

구동용 전원으로서 하이브리드 자동차에 탑재된 리튬 이온 2차 전지의 충전 방법이며,
상기 리튬 이온 2차 전지의 축전량에 대응하는 물리량의 값이, 제1 규정치까지 저하되어 있는지 여부를 판정하는 스텝과,
상기 하이브리드 자동차가 주행 정지 상태인지 여부를 판정하는 스텝과,
상기 리튬 이온 2차 전지의 축전량에 대응하는 물리량의 값이 상기 제1 규정치까지 저하되어 있다고 판정되고, 또한 상기 하이브리드 자동차가 주행 정지 상태라고 판정된 경우에, 상기 하이브리드 자동차의 주행 정지 중에, 상기 리튬 이온 2차 전지의 축전량에 대응하는 물리량의 값이 상기 제1 규정치보다 큰 제2 규정치에 도달할 때까지, 상기 리튬 이온 2차 전지를 충전하는 충전 스텝이며,
상기 충전을 행하는 기간을, 2 이상의 분할 충전 기간과, 각각의 상기 분할 충전 기간 사이의 비충전 기간으로 분할하고, 상기 분할 충전 기간에 충전을 행하는 동시에, 상기 비충전 기간에 충전 휴지 및 방전 중 적어도 어느 하나를 행하고, 또한,
각각의 상기 분할 충전 기간의 길이를 모두 40초 이상으로 하는 충전 스텝을 구비하고,
하이브리드 자동차에 탑재되어 있는 엔진에 의해 구동되는 발전기에 의해 발전된 전력을 리튬 이온 2차 전지에 공급함으로써 리튬 이온 2차 전지를 충전하는, 리튬 이온 2차 전지의 충전 방법.
제1항에 있어서, 상기 비충전 기간을, 상기 리튬 이온 2차 전지의 충전을 휴지하는 충전 휴지 기간으로 하고,
각각의 상기 분할 충전 기간의 길이(tc)와, 그 직후의 상기 충전 휴지 기간의 길이(tr)의 비(tr/tc)를 0.14 이상 0.9 이하로 하는, 리튬 이온 2차 전지의 충전 방법.
제1항에 있어서, 상기 비충전 기간을, 상기 리튬 이온 2차 전지의 방전을 행하는 방전 기간으로 하는, 리튬 이온 2차 전지의 충전 방법.
제1항에 있어서, 각각의 상기 비충전 기간을, 상기 리튬 이온 2차 전지의 충전을 휴지하는 충전 휴지 기간과 상기 리튬 이온 2차 전지의 방전을 행하는 방전 기간으로 하는, 리튬 이온 2차 전지의 충전 방법.
제1항에 있어서, 상기 하이브리드 자동차에 탑재되어 있는 엔진이 가동 상태인지 여부를 판정하는 스텝과,
상기 엔진이 가동되고 있지 않다고 판정된 경우, 상기 엔진의 가동을 지시하는 스텝을 구비하고,
상기 충전 스텝은,
상기 엔진의 가동에 의해 상기 하이브리드 자동차에 탑재되어 있는 발전기가 구동되고 있는 상태에서, 이 발전기에 의해 발전된 전력을 상기 리튬 이온 2차 전지에 공급하여 상기 리튬 이온 2차 전지를 충전하는, 리튬 이온 2차 전지의 충전 방법.
제1항에 있어서, 상기 리튬 이온 2차 전지에 포함되는 정극 활물질이 이론적으로 최대한 축적할 수 있는 이론 전기 용량을 1시간에 충전할 수 있는 전류치를 1C로 하였을 때,
상기 충전 스텝은, 2C 이상의 크기의 전류로, 상기 리튬 이온 2차 전지를 충전하는, 리튬 이온 2차 전지의 충전 방법.
하이브리드 자동차이며,
구동용 전원으로서 상기 하이브리드 자동차에 탑재된 리튬 이온 2차 전지와,
상기 리튬 이온 2차 전지의 축전량에 대응하는 물리량의 값이, 제1 규정치까지 저하되어 있는지 여부를 판정하는 제1 판정 수단과,
상기 하이브리드 자동차가 주행 정지 상태인지 여부를 판정하는 정지 상태 판정 수단과,
상기 리튬 이온 2차 전지의 축전량에 대응하는 물리량의 값이 상기 제1 규정치까지 저하되어 있다고 판정되고, 또한 상기 하이브리드 자동차가 주행 정지 상태라고 판정된 경우에, 상기 하이브리드 자동차의 주행 정지 중에, 상기 리튬 이온 2차 전지의 축전량에 대응하는 물리량의 값이 상기 제1 규정치보다 큰 제2 규정치에 도달할 때까지, 상기 리튬 이온 2차 전지의 충전 제어를 행하는 충전 제어 수단이며,
상기 충전을 행하는 기간을, 2 이상의 분할 충전 기간과, 각각의 상기 분할 충전 기간 사이의 비충전 기간으로 분할하고, 상기 분할 충전 기간에 충전을 행하는 동시에, 상기 비충전 기간에 충전 휴지 및 방전 중 적어도 어느 하나를 행하고, 또한,
각각의 상기 분할 충전 기간의 길이를 모두 40초 이상으로 하는 충전 제어 수단을 구비하고,
하이브리드 자동차에 탑재되어 있는 엔진에 의해 구동되는 발전기에 의해 발전된 전력을 리튬 이온 2차 전지에 공급함으로써 리튬 이온 2차 전지를 충전하는, 하이브리드 자동차.
제7항에 있어서, 상기 충전 제어 수단은,
상기 비충전 기간을, 상기 리튬 이온 2차 전지의 충전을 휴지하는 충전 휴지 기간으로 하고,
각각의 상기 분할 충전 기간의 길이(tc)와, 그 직후의 상기 충전 휴지 기간의 길이(tr)의 비(tr/tc)를 0.14 이상 0.9 이하로 하여, 상기 리튬 이온 2차 전지의 충전 제어를 행하는, 하이브리드 자동차.
제7항에 있어서, 상기 충전 제어 수단은,
상기 비충전 기간을, 상기 리튬 이온 2차 전지의 방전을 행하는 방전 기간으로 하여 이루어지는, 하이브리드 자동차.
제7항에 있어서, 상기 충전 제어 수단은,
각각의 상기 비충전 기간을, 상기 리튬 이온 2차 전지의 충전을 휴지하는 충전 휴지 기간과 상기 리튬 이온 2차 전지의 방전을 행하는 방전 기간으로 하여 이루어지는, 하이브리드 자동차.
제7항에 있어서, 상기 하이브리드 자동차에 탑재되어 있는 엔진이 가동되고 있는지 여부를 판정하는 엔진 가동 판정 수단과,
상기 엔진이 가동되고 있지 않다고 판정된 경우, 상기 엔진의 가동을 지시하는 엔진 가동 지시 수단을 구비하고,
상기 충전 제어 수단은,
상기 엔진의 가동에 의해 상기 하이브리드 자동차에 탑재되어 있는 발전기가 구동되고 있는 상태에서, 이 발전기에 의해 발전된 전력을 상기 리튬 이온 2차 전지에 공급하여 상기 리튬 이온 2차 전지를 충전하는 제어를 행하는, 하이브리드 자동차.
제7항에 있어서, 상기 리튬 이온 2차 전지에 포함되는 정극 활물질이 이론적으로 최대한 축적할 수 있는 이론 전기 용량을 1시간에 충전할 수 있는 전류치를 1C로 하였을 때,
상기 충전 제어 수단은, 2C 이상의 크기의 전류로, 상기 리튬 이온 2차 전지를 충전하는 제어를 행하는, 하이브리드 자동차.