KR102243461B1 - 리튬 이온 이차전지의 제어 장치, 및 차량 - Google Patents

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Abstract

리튬 이온 이차전지(101)로의 충전 전류를 제어하는 제어 장치(300)에 있어서, 충전 전류가, 충전 정지 후에 용해가 예상되는 리튬이 리튬 이온 이차전지(101)의 부극(200)에 석출되는 것을 허용하도록 제어된다. 예를 들면, 제어 장치(300)는, 충전 전류가 소정의 상한값을 초과하지 않도록 충전 전류를 제어하고, 소정의 허용 조건이 성립하는 경우에는, 소정의 허용 기간에 있어서 상한값이 Li 석출 한계값보다 커지는 것을 허용함으로써, 충전 정지 후에 용해가 예상되는 리튬이 리튬 이온 이차전지(101)의 부극(200)에 석출되는 것을 허용한다.

Description

리튬 이온 이차전지의 제어 장치, 및 차량{CONTROLLER FOR LITHIUM-ION SECONDARY BATTERY AND VEHICLE}
본 개시는 리튬 이온 이차전지의 제어 장치 및 차량에 관한 것이다.
리튬 이온 이차전지에서는, 리튬이 전하 담체(擔體)로 되어, 충전시에 있어서는 부극 활물질에 리튬이 삽입되고, 방전시에 있어서는 부극 활물질로부터 리튬이 탈리한다. 이러한 충방전이 반복해서 행해지면, 리튬 이온 이차전지의 부극에 리튬(금속 리튬)이 석출되는 경우가 있다. 리튬 이온 이차전지의 부극에 있어서의 리튬의 석출(이하, 간단하게 「리튬 석출」이라고도 함)은, 리튬 이온 이차전지로의 충전 전류가 커질수록 생기기 쉬워진다. 그리고, 부극에 석출된 리튬은, 리튬 이온 이차전지의 성능(예를 들면, 전지 용량)을 저하시킨다.
국제공개 제2010/005079호에는, 상술의 리튬 석출을 억제하기 위하여, 리튬 이온 이차전지로의 충전 전류를 제한하는 기술이 개시되어 있다. 리튬 이온 이차전지로의 충전 전류를 제한함으로써, 리튬 이온 이차전지의 부극에 리튬이 석출되지 않도록 하고 있다.
상기와 같이, 리튬 이온 이차전지(이하, 간단하게 「전지」라고도 함)의 부극에 리튬이 석출되지 않도록 전지로의 충전 전류를 제한함으로써, 전지 성능의 저하를 억제할 수 있다. 그러나, 전지로의 충전 전류를 제한하는 것은, 충전 로스의 증가로 이어진다. 전지로의 충전 전류가 제한되면, 전지로 공급할 수 있는 에너지(예를 들면, 회생 전력)가 있더라도 전지를 충전할 수 없게 되어, 충전 로스가 커진다.
본 개시는 상기 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 그 목적은 리튬 석출에 의한 전지 성능의 저하를 억제하면서 충전 로스를 저감하는 것이다.
본 개시의 리튬 이온 이차전지의 제어 장치(이하, 「전지 제어 장치」라고도 함)는, 리튬 이온 이차전지로의 충전 전류를 제어하도록 구성된다. 본 개시의 전지 제어 장치에 있어서, 충전 전류는, 충전 정지 후에 용해가 예상되는 리튬이 리튬 이온 이차전지의 부극에 석출되는 것을 허용하도록 제어된다.
전지의 부극에 석출된 리튬(이하, 「석출 리튬」이라고도 함)은, 기본적으로는 부극 표면에 잔존한다. 그러나, 본원 발명자는, 특정 조건 하에 있어서 석출 리튬을 용해시킬 수 있다는 것을 발견하였다. 본원 발명자의 실험에 의하면, 리튬은, 석출에 의해서 즉시 불용화(不溶化)되는 것이 아니라, 가용(可溶)인 상태로 석출되는 경우도 있다. 석출 후에 리튬의 형태(석출 형태)가 변화함으로써 석출 리튬이 불활성화(불용화)된다. 따라서, 가용인 상태로 석출된 리튬은, 불활성화되기 전이라면 용해될 수 있다.
본 개시의 전지 제어 장치는 상기의 지견에 기초하는 것이다. 본 개시의 전지 제어 장치에서는, 충전 정지 후에 용해가 예상되는 리튬이 전지의 부극에 석출되는 것을 허용하도록 충전 전류가 제어되기 때문에, 리튬 석출이 생기지 않도록 충전 전류를 제한하는 경우와 비교하여, 충전 전류의 제한이 완화된다. 보다 구체적으로는, 리튬 석출이 생길 정도로 충전 전류를 크게 할 수 있다. 이와 같이 충전 전류의 제한이 완화됨으로써, 충전의 기회를 늘리거나 충전 시간을 길게 하거나 하는 것이 가능해져, 충전 로스가 줄어든다.
상기의 충전 전류는, 리튬 석출이 생길 정도로 크지만, 석출 리튬을 불활성화시키지 않을 정도로는 작다. 상기의 전지 제어 장치에서는, 이러한 충전 전류가, 석출 리튬을 불활성화시키지 않는 것과 같은 조건에서(예를 들면, 통전 시간이 너무 길지 않은 범위에서) 허용된다. 이러한 충전 전류에 의해 석출된 리튬은 충전 정지 후에 용해되기 때문에, 다음의 충전을 개시할 때에는 전지의 부극 표면에 리튬(금속 리튬)은 잔존되어 있지 않다. 따라서, 상기의 전지 제어 장치에 의하면, 리튬 석출에 의한 전지 성능의 저하를 억제할 수 있다.
상기의 전지 제어 장치는, 충전 전류가 소정의 상한값(이하, 「충전 제한값」이라고 함)을 초과하지 않도록 충전 전류를 제어하는 제어부와, 리튬 이온 이차전지의 부극에 리튬이 석출되지 않는 충전 전류의 최대값(이하, 「Li 석출 한계값」이라고 함)을 이용하여 충전 제한값을 설정하는 설정부를 구비해도 된다. 그리고, 상기의 제어부는, 소정의 허용 조건이 성립하는 경우에는, 소정의 허용 기간에 있어서 충전 제한값이 Li 석출 한계값보다 커지는 것을 허용함으로써, 충전 정지 후에 용해가 예상되는 리튬이 리튬 이온 이차전지의 부극에 석출되는 것을 허용하도록 구성되어도 된다.
이러한 전지 제어 장치에서는, 상기의 설정부에 의해 충전 제한값을 Li 석출 한계값 이하로 설정하여, 리튬 석출이 생기지 않도록 충전 전류를 제한할 수 있다. 또, 허용 조건 및 허용 기간을 적절하게 설정함으로써, 상기의 제어부가 전술의 제한의 완화를 적절하게 행하는 것이 가능해진다.
상기의 허용 조건은, 리튬 이온 이차전지의 SOC(State Of Charge)가 소정 SOC값(이하, 「허용 SOC」라고 함)보다 낮은 경우에 성립하도록 해도 된다. 허용 SOC는 90% 이상 100% 이하이다. SOC는 축전 잔량을 나타내고, 예를 들면, 만충전 상태의 축전량에 대한 현재의 축전량의 비율을 0∼100%로 나타낸 것이다.
석출 리튬이 용해되면, 리튬 이온이 되어 부극 내로 되돌아온다. 그러나, 전지의 SOC가 너무 높은 상태(전지가 만충전에 가까운 상태)에서는, 부극에 리튬 이온을 받아들일 만큼의 용량을 확보할 수 없을 가능성이 있다. 이러한 지견에 기초하여, 상기의 구성에서는, 전지의 SOC가 허용 SOC(보다 특정적으로는 90% 이상 100% 이하의 범위로부터 선택되는 SOC)보다 낮은 경우에만 전술의 제한의 완화를 행하는 것을 가능하게 하고 있다.
상기의 허용 조건을 채용하는 경우에 있어서, 제어부는, 허용 기간이 종료된 타이밍에 충전을 정지시켜, 충전을 정지한 타이밍(이하, 「휴지(休止) 개시점」이라고 함)부터 소정 시간(이하, 「휴지 시간」이라고 함)이 경과할 때까지의 기간(이하, 「휴지 기간」이라고 함)에 있어서는, 충전을 행하지 않도록 구성되어도 된다.
전지의 SOC가 충분히 낮으면, 허용 기간 종료 후에 충전 정지 상태를 유지함으로써 석출 리튬을 용해시킬 수 있다. 또, 허용 기간이 종료된 타이밍에 충전을 정지시킴으로써, 휴지 기간에 있어서의 석출 리튬의 용해가 촉진된다. 보다 구체적으로는, 리튬 석출이 생길 정도로 충전 전류를 크게 하면, 전지의 전극 사이에 과전압이 인가된 상태가 된다. 이와 같은 상태에서 충전을 정지시키면, 잔존 전압에 의해 전극 사이에 미약의 방전 전압이 가해지고 있는 상태가 되어, 석출 리튬이 용해되어 부극에 흡수되기 쉬워진다. 이러한 현상을 이용하여, 전술의 허용 기간에 생성된 석출 리튬을 상기의 휴지 기간에 있어서 용해시킬 수 있다.
전술의 허용 기간은, 충전 전류가 Li 석출 한계값에 일치한 타이밍(이하, 「허용 개시점」이라고 함)부터 소정 시간(이하, 「허용 시간」이라고 함)이 경과할 때까지의 기간이어도 된다.
Li 석출 한계값에 대하여 충전 전류를 과잉하게 크게 하면, 리튬의 석출량이 과잉해지거나 리튬이 불활성화되거나 하여, 석출 리튬이 충전 정지 후에 용해되지 않게 된다. 이 때문에, 허용 기간에 있어서는, 충전 전류를 Li 석출 한계값 부근으로 유지하는 것이 바람직하다. 상기의 허용 개시점에서는, 충전 전류가 Li 석출 한계값에 일치하고 있다. 이러한 타이밍에 허용 기간을 개시함으로써, 허용 기간의 초기에 있어서 충전 전류를 Li 석출 한계값 부근으로 유지하기 쉬워진다.
상기의 허용 기간을 채용하는 경우, 허용 기간에 있어서는 충전 제한값이 허용 개시점의 Li 석출 한계값으로 유지되는 것이 바람직하다. 이러한 충전 제한값에 의하면, 부극에 있어서의 리튬 석출은 허용되지만, 충전 전류가 과잉하게 커지는 것은 억제된다. 이 때문에, 리튬 석출에 의한 전지 성능의 저하를 억제하면서 충전 로스를 줄일 수 있다.
또, 상기의 허용 시간(허용 기간의 길이를 정하는 소정 시간)은, 허용 개시점에 있어서의 리튬 이온 이차전지의 환경 온도, SOC 및 충전 전류 중 적어도 하나를 이용하여 결정되어도 된다.
상기와 같은 파라미터를 이용함으로써, 허용 시간을 적절한 길이로 설정하기 쉬워진다.
본 개시의 차량은 구동륜과, 구동륜에 기계적으로 접속되는 모터 제네레이터와, 모터 제네레이터에 의해 발전된 회생 전력에 의해 충전되는 리튬 이온 이차전지와, 리튬 이온 이차전지로의 충전 전류를 제어하는 제어 장치를 구비한다. 그리고, 제어 장치는, 충전 전류가 충전 제한값을 초과하지 않도록 회생 전력을 제한하는 제어부와, Li 석출 한계값을 이용하여 충전 제한값을 설정하는 설정부를 포함한다. 또, 제어부는, 소정의 허용 조건이 성립하는 경우에는, 소정의 허용 기간에 있어서 충전 제한값이 Li 석출 한계값보다 커지는 것을 허용함으로써, 충전 정지 후에 용해가 예상되는 리튬이 리튬 이온 이차전지의 부극에 석출되는 것을 허용한다.
이러한 차량에서는, 상기의 설정부에 의해 충전 제한값을 Li 석출 한계값 이하로 설정하여, 리튬 석출이 생기지 않도록 충전 전류를 제한할 수 있다. 또, 허용 조건 및 허용 기간을 적절하게 설정함으로써, 상기의 제어부가 전술의 제한의 완화를 적절하게 행하는 것이 가능해진다. 전술의 제한의 완화가 행해짐으로써, 회생 전력에 의한 충전을 효율 좋게 행하여 회생 전력의 회수율을 높이는 것이 가능해진다.
또한, 상기의 리튬 이온 이차전지는, 리튬을 전하 담체로 하여 충방전을 행하는 이차전지이며, 액체 전해질(예를 들면, 유기용매)을 사용한 일반적인 리튬 이온 이차전지(전해액식 리튬 이온 이차전지)뿐만 아니라, 고체 전해질을 사용한 전체 고체 전지(전체 고체식 리튬 이온 이차전지)도 포함한다.
이 발명의 상기 및 그 외의 목적, 특징, 국면 및 이점은, 첨부의 도면과 관련하여 이해되는 이 발명에 관한 다음의 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다.
도 1은 본 개시의 실시 형태에 관련된 전지 제어 장치가 탑재된 차량의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 개시의 실시 형태에 관련된 전지 제어 장치에 의한 충전 전류 제어의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3은 ΔT1 결정 정보의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4는 충전 시험에 있어서, 충전 실행 중에 리튬 석출이 생기지 않았을 때의 충전 조건의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5는 충전 시험에 있어서, 충전 실행 중에 리튬 석출이 생겼지만, 충전 정지 후의 휴지 기간에 있어서 석출 리튬이 용해되었을 때의 충전 조건의 제 1 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 충전 시험에 있어서, 충전 실행 중에 리튬 석출이 생기고, 충전 정지 후의 휴지 기간에 있어서도 석출 리튬이 용해되지 않고 잔존하였을 때의 충전 조건의 제 1 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 충전 시험에 있어서, 충전 실행 중에 리튬 석출이 생겼지만, 충전 정지 후의 휴지 기간에 있어서 석출 리튬이 용해되었을 때의 충전 조건의 제 2 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 충전 시험에 있어서, 충전 실행 중에 리튬 석출이 생기고, 충전 정지 후의 휴지 기간에 있어서도 석출 리튬이 용해되지 않고 잔존하였을 때의 충전 조건의 제 2 예를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 개시의 실시 형태에 관련된 전지 제어 장치에 의해 실행되는 충전 제한값 설정 처리의 순서를 나타내는 플로우차트이다.
도 10은 본 개시의 실시 형태에 관련된 전지 제어 장치에 의해 실행되는 배터리 전류 제어의 처리 순서를 나타내는 플로우차트이다.
도 11은 비교예에 관련된 전지 제어 장치의 동작을 나타내는 도면이다.
도 12는 실시예에 관련된 전지 제어 장치의 동작을 나타내는 도면이다.
도 13은 도 2에 나타낸 허용 기간에 있어서의 충전 제한값의 변형례를 나타내는 도면이다.
이하에, 본 개시의 실시 형태에 대하여, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 도면 중 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 붙이고 그 설명은 반복하지 않는다.
이하에서는, 이 실시 형태에 관련된 전지 제어 장치가 하이브리드 차에 적용되는 예에 대하여 설명한다. 그러나, 전지 제어 장치의 적용 대상은, 하이브리드 차에 한정되지 않고, 엔진을 탑재하지 않는 전기 자동차여도 된다. 또, 전지 제어 장치의 용도는 차량용으로 한정되는 것은 아니며, 정치(定置)용이어도 된다. 또, 제어되는 전지도, 이하에 나타내는 조(組)전지로는 한정되지 않고, 단전지여도 된다.
도 1은 이 실시 형태에 관련된 전지 제어 장치가 탑재된 차량(1)의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하여, 차량(1)은 모터 제네레이터(이하, 「MG(Motor Generator)」라고 함)(11, 12)와 엔진(20)과 구동륜(30)과 동력 분할 장치(31)와 구동축(32)과 전력 제어 유닛(이하, 「PCU(Power Control Unit)」라고 함)(40)과 시스템 메인 릴레이(이하, 「SMR(System Main Relay)」이라고 함)(50)와 전지 시스템(2)을 구비한다.
전지 시스템(2)은 배터리(100)와 전압 센서(210)와 전류 센서(220)와 온도 센서(230)와 차실 내 온도 센서(240)와 전자 제어 유닛(이하, 「ECU(Electronic Control Unit)」라고 함)(300)을 구비한다. 이 실시 형태에 관련된 ECU(300)는, 본 개시에 관련된 「리튬 이온 이차전지의 제어 장치」의 일례에 상당한다.
배터리(100)는 예를 들면, 차량(1)의 차실 내에 탑재되어 있다. 배터리(100)는, 재충전이 가능하게 구성된 직류 전원이다. 배터리(100)는, 복수의 이차전지가 직렬로 접속되어 구성되는 조전지를 포함한다. 이 실시 형태에서는, 배터리(100)에 포함되는 조전지를 구성하는 이차전지(이하, 「셀」이라고 함)(101)로서, 이하에 나타내는 전해액식 리튬 이온 이차전지를 채용한다.
셀(101)은, 예를 들면, 각형(角型)의 전지 케이스의 내부에 전극체가 수용되어 구성된다. 전극체는, 정극과 부극이 세퍼레이터를 개재하여 적층되고, 그 적층체가 권회됨으로써 형성되어 있다. 전해액은 정극, 부극 및 세퍼레이터에 보지(保持)되어 있다.
정극은 정극 집전체(예를 들면, 알루미늄 박)와 정극 활물질층을 포함한다. 예를 들면, 정극 활물질, 바인더 및 도전 조제(助劑)를 함유하는 정극 합재를 정극 집전체의 표면에 도공(塗工)함으로써, 정극 집전체의 양면에 정극 활물질층이 형성된다. 또, 부극은 부극 집전체(예를 들면, 구리 박)와 부극 활물질층을 포함한다. 예를 들면, 부극 활물질, 바인더 및 도전 조제를 함유하는 부극 합재를 부극 집전체의 표면에 도공함으로써, 부극 집전체의 양면에 부극 활물질층이 형성된다.
정극, 부극, 세퍼레이터 및 전해액에는, 리튬 이온 이차전지의 정극, 부극, 세퍼레이터 및 전해액으로서 공지의 구성 및 재료를 각각 이용할 수 있다. 일례로서, 정극 활물질에는, 리튬 함유 니켈코발트망간 복합 산화물(코발트산 리튬의 일부가 니켈 및 망간에 의해 치환된 삼원계의 재료)을 이용할 수 있다. 부극 활물질에는 탄소계 재료(예를 들면, 그라파이트)를 이용할 수 있다. 세퍼레이터에는 폴리올레핀(예를 들면, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌)을 이용할 수 있다. 전해액에는 유기용매(예를 들면, DMC(dimethyl carbonate)와 EMC(ethyl methyl carbonate)와 EC(ethylene carbonate)의 혼합 용매)와, 리튬염(예를 들면, LiPF6)과, 첨가제(예를 들면, LiBOB(lithium bis(oxalate)borate), 또는 Li[PF2(C2O4)2])을 포함하는 용액을 이용할 수 있다.
또한, 셀(101)(리튬 이온 이차전지)의 구성은 상기에 한정되지 않고, 적용되는 차량의 구성 및 용도 등에 따라서 변경 가능하다. 예를 들면, 전극체가 권회 구조가 아니라 적층 구조를 갖는 것이어도 된다. 또, 각형의 전지 케이스 대신에, 원통형 또는 라미네이트형의 전지 케이스도 채용 가능하다. 또, 전해액 대신에, 폴리머계 전해질을 이용해도 되고, 산화물계, 황화물계 등의 무기계 고체 전해질을 이용해도 된다.
PCU(40)는, ECU(300)로부터의 제어 신호에 따라서, 배터리(100)와 MG(11, 12)와의 사이에서 쌍방향의 전력 변환을 실행한다. PCU(40)는 MG(11, 12)의 상태를 각각 따로따로 제어 가능하게 구성되어 있고, 예를 들면, MG(11)를 발전 상태로 하면서, MG(12)를 역행(力行) 상태로 할 수 있다. PCU(40)는, 예를 들면, MG(11, 12)에 대응하여 마련되는 2개의 인버터와, 각 인버터에 공급되는 직류 전압을 배터리(100)의 출력 전압 이상으로 승압하는 컨버터를 포함하여 구성된다.
MG(11, 12)는 교류 회전 전기 기계이며, 예를 들면, 로터에 영구 자석이 매설된 3상 교류 동기 전동기이다. MG(11)는 주로 동력 분할 장치(31)를 경유하여 엔진(20)에 의해 구동되는 발전기로서 이용된다. MG(11)가 발전한 전력은, PCU(40)를 개재하여 MG(12) 또는 배터리(100)에 공급된다.
MG(12)는 주로 전동기로서 동작하고, 구동륜(30)을 구동한다. MG(12)는 배터리(100)로부터의 전력 및 MG(11)의 발전 전력의 적어도 일방을 받아 구동되고, MG(12)의 구동력은 구동축(32)에 전달된다. 한편, 차량(1)의 제동시 및 내리막 경사면에서의 가속도 저감시에는, MG(12)는 발전기로서 동작하여 회생 발전을 행한다. 이하에, MG(12)의 회생 발전에 의해 생성된 전력을 「회생 전력」이라고 한다. MG(12)가 발전한 전력(예를 들면, 회생 전력)은, PCU(40)를 개재하여 배터리(100)에 공급된다.
엔진(20)은, 공기와 연료의 혼합기를 연소시켰을 때에 생기는 연소 에너지를 피스톤 또는 로터와 같은 운동자의 운동 에너지로 변환함으로써 동력을 출력하는 내연 기관이다. 동력 분할 장치(31)는 예를 들면, 선 기어, 캐리어, 링 기어의 3개의 회전축을 갖는 유성 기어 기구를 포함한다. 동력 분할 장치(31)는 엔진(20)으로부터 출력되는 동력을, MG(11)를 구동하는 동력과, 구동륜(30)을 구동하는 동력으로 분할한다.
SMR(50)은 배터리(100)와 PCU(40)를 연결하는 전류 경로에 전기적으로 접속되어 있다. SMR(50)이 ECU(300)로부터의 제어 신호에 따라서 폐성(閉成)되어 있는 경우, 배터리(100)와 PCU(40) 사이에서 전력의 수수(授受)가 행해질 수 있다.
전압 센서(210)는 배터리(100)의 셀(101)마다의 전압 VB를 검출한다. 전류 센서(220)는, 배터리(100)에 입출력되는 전류 IB(충전측을 부(負)로 함)를 검출한다. 온도 센서(230)는 배터리(100)의 셀(101)마다의 온도 TB를 검출한다. 각 센서는 그 검출 결과를 ECU(300)에 출력한다.
배터리(100)에 흐르는 전류와 각 셀(101)에 흐르는 전류는 일치한다. 즉, 전류 IB는 각 셀(101)에 흐르는 전류이기도 하다. 충전시의 전류 IB(부의 수)가 충전 전류에 상당한다. 전압 센서(210) 및 온도 센서(230)의 각각은, 예를 들면, 하나의 셀(101)마다 하나씩 마련되어 있다. 단, 이것에 한정되지 않고, 전압 센서(210) 및 온도 센서(230)의 각각은, 복수 개의 셀(101)마다 하나씩 마련되어 있어도 되고, 하나의 조전지에 대하여 하나만 마련되어 있어도 된다.
차실 내 온도 센서(240)는, 차량(1)의 차실 내 온도(차실 내의 공기의 온도)를 검출하여, 그 검출값을 ECU(300)로 출력한다. 차량(1)의 차실 내 온도는, 배터리(100)(나아가서는, 배터리(100) 내의 리튬 이온 이차전지)의 환경 온도에 상당한다. 즉, 이 실시 형태에서는, 차실 내 온도 센서(240)에 의해서 리튬 이온 이차전지의 환경 온도가 검출된다.
ECU(300)는 CPU(Central Processing Unit)(301)와 메모리(302)와 도시하지 않은 입출력 버퍼를 포함하여 구성된다. 메모리(302)는 ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 및 개서(改書) 가능한 불휘발성 메모리를 포함한다. 메모리(302)(예를 들면, ROM)에 기억되어 있는 프로그램을 CPU(301)가 실행함으로써, 각종 제어가 실행된다. ECU(300)는 예를 들면, 각 센서로부터 받는 신호, 및 메모리(302)에 기억된 프로그램에 기초하여, 차량(1) 및 전지 시스템(2)이 원하는 상태로 되도록 각 기기를 제어한다. ECU(300)는 예를 들면, 엔진(20) 및 PCU(40)를 제어함으로써, 차량(1)의 주행 제어나 배터리(100)의 충방전 제어를 실행한다. ECU(300)가 행하는 각종 제어에 대해서는, 소프트웨어에 의한 처리에 한정되지 않고, 전용의 하드웨어(전자회로)로 처리하는 것도 가능하다.
이 실시 형태에 관련된 ECU(300)는, 본 개시에 관련된 「제어부」 및 「설정부」를 포함한다. 보다 구체적으로는, CPU(301)와 메모리(302) 내의 프로그램에 의해서 「제어부」 및 「설정부」가 구현화되어 있다.
ECU(300)는, 각종 센서의 출력을 이용하여 파악되는 차량(1)의 상태(차속, 엔진 회전 속도, 액셀러레이터 조작량 등)로부터 요구 전류를 취득하고, 얻어진 요구 전류를 이용하여 배터리(100)(나아가서는, 셀(101))의 입출력 전류(충전 전류 및 방전 전류)를 제어하고 있다. 요구 전류는, 전류 제한이 이루어지고 있지 않을 때의 배터리(100)의 입출력 전류이다. 충전 전류가 제한되고 있지 않은 경우에는, 요구 전류대로의 충전 전류가 배터리(100)에 공급된다.
그런데, 리튬 이온 이차전지의 부극에 리튬(금속 리튬)이 석출되면, 부극 표면에 잔존하는 리튬이, 리튬 이온 이차전지의 성능(예를 들면, 전지 용량)을 저하시키는 경향이 있다. 리튬 이온 이차전지에 있어서의 리튬 석출은, 전지로의 충전 전류가 커질수록 생기기 쉬워진다.
셀(101)의 부극에 있어서의 리튬 석출을 억제하기 위하여, 차량(1)에서는, 셀(101)의 부극에 리튬이 석출되지 않는 충전 전류의 최대값을 나타내는 Li 석출 한계값이 ECU(300)에 의해서 산출되고, 이 Li 석출 한계값을 이용하여 ECU(300)가 셀(101)의 충전 전류를 제어하고 있다. 전지(각 셀(101))의 상태가 리튬 석출을 촉진하기 쉬운 상태일수록 Li 석출 한계값은 작아진다. 예를 들면, 고충전 상태(고(高)SOC)로부터의 충전, 장시간의 계속 충전, 및 전지 저항이 높은 상태(예를 들면, 전지 온도가 낮은 상태)에서의 충전이, 리튬 석출을 촉진한다.
ECU(300)는 Li 석출 한계값을 이용하여 설정한 충전 제한값을 초과하지 않도록 충전 전류를 제한하고 있다. ECU(300)는, PCU(40)를 제어하여 MG(12)에 의한 회생 발전을 제한함으로써, 회생 전력(나아가서는, 충전 전류)을 제한할 수 있다.
상기의 충전 제한값을 Li 석출 한계값 이하의 값으로 설정함으로써, 리튬 석출이 생기지 않도록 충전 전류를 제한할 수 있다. 그러나, 전지로의 충전 전류를 제한하는 것은, 충전 로스의 증가로 이어진다. 전지로의 충전 전류가 제한되면, 전지로 공급할 수 있는 전력(예를 들면, 회생 전력)이 있더라도 전지를 충전할 수 없게 되어, 충전 로스가 커진다.
그래서, ECU(300)는, 충전 제한값을 항상 Li 석출 한계값 이하로 하는 것이 아니라, 소정의 허용 조건이 성립하는 경우에는, 소정의 허용 기간에 있어서 충전 제한값이 Li 석출 한계값보다 커지는 것을 허용하고 있다. 허용 기간에 있어서는, 충전 전류의 제한이 완화되고, 충전 정지 후에 용해가 예상되는 리튬이 셀(101)의 부극에 석출되는 것이 허용된다. 이하에, 도 2를 이용하여, ECU(300)에 의한 충전 전류 제어에 대하여 설명한다. 이하에서는, 충전측의 전류는 부의 수로, 방전측의 전류는 정(正)의 수로 나타낸다. 단, 전류의 크기를 비교할 때는, 부호(＋/－)에 관계없이 절대값으로 비교한다. 즉, 값이 0에 가까운 전류일수록 작다. 충전 전류에 대하여 상한값 및 하한값을 마련하는 경우에는, 충전 전류의 절대값이 큰 측에 상한값이 위치하고, 충전 전류의 절대값이 작은 측에 하한값이 위치한다.
도 2는 ECU(300)에 의한 충전 전류 제어의 일례를 나타내는 도면이다. 도 2에 있어서, 선 k1은 요구 전류를, 선 k2는 Li 석출 한계값을, 선 k3은 충전 전류를 나타내고 있다. 또, 상태 A∼C는, 셀(101)의 부극(200)의 표면의 상태를 나타내고 있다. 도시된 바와 같이, 부극(200)은 부극 집전체(201) 및 부극 활물질층(202)을 포함한다.
도 2를 참조하여, ECU(300)는, 후술하는 허용 기간(t1∼t2) 이외에 있어서는, 충전 제한값에 Li 석출 한계값을 설정하고, Li 석출 한계값을 초과하지 않도록 충전 전류를 제한하고 있다.
타이밍 t1보다 전의 기간(∼t1)에 있어서는, 요구 전류(선 k1)가 Li 석출 한계값(선 k2)보다 작다. 충전 전류(선 k3)는 제한되지 않기 때문에 요구 전류(선 k1)와 일치한다. 이 기간(∼t1)에 있어서는, 요구 전류대로의 충전 전류를 배터리(100)에 공급하더라도 리튬 석출은 생기지 않는다.
타이밍 t1에 있어서, 요구 전류(선 k1, k3)는 Li 석출 한계값(선 k2)에 일치한다. ECU(300)는, 소정의 셀(101)(이하, 「대상 셀」이라고 함)의 타이밍 t1에 있어서의 환경 온도, SOC, 및 충전 전류에 기초하여 허용 시간 ΔT1을 결정하고, 타이밍 t1부터 허용 시간 ΔT1이 경과할 때까지의 기간을, 허용 기간으로서 설정한다. 타이밍 t1은 허용 개시점(허용 기간의 개시점)에 상당한다.
허용 시간 ΔT1은, 예를 들면, 허용 개시점에 있어서의 대상 셀의 환경 온도(이하, 「허용 개시시의 환경 온도」라고도 함)와, 허용 개시점에 있어서의 대상 셀의 SOC(이하, 「허용 개시시의 SOC」라고도 함)와, 허용 개시점에 있어서의 대상 셀의 충전 전류(이하, 「허용 개시시의 충전 전류」라고도 함)와, 허용 시간 ΔT1과의 관계를 나타내는 정보(이하, 「ΔT1 결정 정보」라고 함)를 이용하여 결정된다. 또한, ΔT1 결정 정보는 맵이어도 되고 테이블이어도 되고 수식이어도 되고 모델이어도 된다. 이하에, 도 3을 이용하여, 허용 시간 ΔT1의 결정 방법에 대하여 설명한다.
도 3은 ΔT1 결정 정보의 일례(보다 특정적으로는, 복수의 맵을 조합하여 구성되는 ΔT1 결정 정보)를 나타내는 도면이다. 도 3을 참조하여, 이 ΔT1 결정 정보는, 허용 개시시의 SOC 및 충전 전류가 동일하면 허용 개시시의 환경 온도가 낮을수록 허용 시간 ΔT1이 짧아지는 것과 같은 관계를 규정한다. 또, 이 ΔT1 결정 정보는, 허용 개시시의 환경 온도 및 충전 전류가 동일하면 허용 개시시의 SOC가 높을수록 허용 시간 ΔT1이 짧아지는 것과 같은 관계를 규정한다. 또, 이 ΔT1 결정 정보는, 허용 개시시의 환경 온도 및 SOC가 동일하면 허용 개시시의 충전 전류가 클수록 허용 시간 ΔT1이 짧아지는 것과 같은 관계를 규정한다.
ECU(300)는, 상기와 같은 ΔT1 결정 정보를 참조함으로써, 충전 정지 후에 있어서의 석출 리튬의 용해되기 쉬움을 고려하여 허용 시간을 적절한 길이로 설정할 수 있다. 상세하게는, 충전 정지 후에 있어서 석출 리튬이 용해되기 어려워지는 경우(환경 온도: 낮음, SOC: 높음, 충전 전류: 큼)에는, 허용 시간 ΔT1을 짧게 하여, 허용 기간에 있어서의 리튬 석출량의 증가 및 석출 리튬의 불활성화를 억제할 수 있다.
상기의 ΔT1 결정 정보는, 미리 실험 등에 의해서 작성하여 메모리(302)에 기억시킬 수 있다. 이하에, 도 4∼도 8을 이용하여, ΔT1 결정 정보를 작성하기 위한 데이터를 취득하는 방법의 일례에 대하여 설명한다.
예를 들면, 부극 표면을 관찰할 수 있는 소형의 가시화 전지(보다 특정적으로는, 리튬 이온 이차전지)를 실험용의 충전 장치에 연결시켜, 가시화 전지의 충전 시험을 행한다. 이 충전 시험에서는, 가시화 전지의 부극 표면의 상태(보다 특정적으로는, 석출 리튬의 유무)를 확인하면서, 소정의 조건으로 충전의 실행 및 정지를 행하여, 휴지 시간 ΔT2만큼 충전 정지 상태를 유지한다. 충전 개시시의 환경 온도 및 SOC, 및 충전 정지 후의 휴지 시간 ΔT2는 일정하게 하여, 충전 조건(충전 전류, 충전 시간)을 바꾸면서 상기의 충전 시험을 행하고, 충전 실행 중에 리튬 석출이 생기는지 여부를 충전 조건마다 확인함과 함께, 충전 실행 중에 리튬 석출이 생긴 경우에는, 석출된 리튬이 휴지 기간(충전을 정지한 타이밍부터 휴지 시간 ΔT2가 경과할 때까지의 기간)에 있어서 용해되는지 여부를 확인한다. 이 실시 형태에서는 휴지 시간 ΔT2를 10분간으로 한다.
도 4는 충전 시험에 있어서, 충전 실행 중에 리튬 석출이 생기지 않았을 때의 충전 조건의 일례를 나타내는 도면이다. 도 4를 참조하여, 이 예에서는, 충전 전류－100 A에서 5초간 계속해서 충전을 행하더라도, 리튬 석출은 생기지 않았다.
도 5는 충전 시험에 있어서, 충전 실행 중에 리튬 석출이 생겼지만, 충전 정지 후의 휴지 기간에 있어서 석출 리튬이 용해되었을 때의 충전 조건의 제 1 예를 나타내는 도면이다. 도 5를 참조하여, 이 예에서는 충전 전류－120 A, 충전 시간 5초간의 조건으로 충전을 행하였다. 충전 실행 중에 리튬 석출이 생겼지만, 충전 정지 후의 휴지 기간에 있어서 석출 리튬이 용해되어 소실되었다.
도 6은 충전 시험에 있어서, 충전 실행 중에 리튬 석출이 생기고, 충전 정지 후의 휴지 기간에 있어서도 석출 리튬이 용해되지 않고 잔존하였을 때의 충전 조건의 제 1 예를 나타내는 도면이다. 도 6을 참조하여, 이 예에서는, 충전 전류－140 A, 충전 시간 5초간의 조건으로 충전을 행하였다. 충전 실행 중에 리튬 석출이 생기고, 충전 정지 후의 휴지 기간에 있어서도 석출 리튬은 용해되지 않고 잔존하였다. 휴지 기간 종료시(즉, 충전을 정지한 타이밍부터 휴지 시간 ΔT2가 경과한 타이밍)에 있어서, 부극 표면에 금속 리튬의 잔사가 확인되었다. 충전 전류가 컸기 때문에, 충전 실행 중에 석출 리튬이 불활성화(불용화)되었다고 생각된다.
도 7은 충전 시험에 있어서, 충전 실행 중에 리튬 석출이 생겼지만, 충전 정지 후의 휴지 기간에 있어서 석출 리튬이 용해되었을 때의 충전 조건의 제 2 예를 나타내는 도면이다. 도 7을 참조하여, 이 예에서는 충전 전류－100 A, 충전 시간 10초간의 조건으로 충전을 행하였다. 충전 실행 중에 리튬 석출이 생겼지만, 충전 정지 후의 휴지 기간에 있어서 석출 리튬이 용해되어 소실되었다.
도 8은 충전 시험에 있어서, 충전 실행 중에 리튬 석출이 생기고, 충전 정지 후의 휴지 기간에 있어서도 석출 리튬이 용해되지 않고 잔존하였을 때의 충전 조건의 제 2 예를 나타내는 도면이다. 도 8을 참조하여, 이 예에서는 충전 전류－100 A, 충전 시간 15초간의 조건으로 충전을 행하였다. 충전 실행 중에 리튬 석출이 생기고, 충전 정지 후의 휴지 기간에 있어서도 석출 리튬은 용해되지 않고 잔존하였다. 휴지 기간 종료시에 있어서, 부극 표면에 금속 리튬의 잔사가 확인되었다. 충전 시간이 길었기 때문에, 충전 실행 중에 석출 리튬이 불활성화(불용화)되었다고 생각된다.
상기와 같은 충전 시험을 행함으로써, 충전 정지 후의 휴지 기간에 있어서 용해가 예상되는 리튬을 석출시키기 위한 충전 조건(예를 들면, 도 5 및 도 7에 나타나는 충전 전류 및 충전 시간)을 취득할 수 있다. 그리고, 이러한 충전 조건을 이용하여 ΔT1 결정 정보를 작성할 수 있다. 예를 들면, 도 4∼도 6에 나타난 충전 시험의 결과에 기초하여, ΔT1 결정 정보에 있어서, 허용 개시시의 충전 전류가 －120 A일 때의 허용 시간 ΔT1을 5초간(도 5 참조)으로 할 수 있다. 또, 도 4, 도 7 및 도 8에 나타난 충전 시험의 결과에 기초하여, ΔT1 결정 정보에 있어서, 허용 개시시의 충전 전류가 -100 A일 때의 허용 시간 ΔT1을 10초간(도 7 참조)으로 할 수 있다. 또한, ΔT1 결정 정보에 있어서의 허용 개시시의 환경 온도 및 SOC는, 충전 시험에 있어서의 충전 개시시의 환경 온도 및 SOC로 할 수 있다.
상기에서는, 충전 전류 또는 충전 시간을 대상 파라미터로서 선택하고, 그 외의 파라미터(예를 들면, 충전 개시시의 환경 온도 및 SOC)를 일정하게 하여 대상 파라미터를 바꾸면서 충전 시험을 행하는 예에 대하여 설명하였지만, 대상 파라미터는 임의로 선택할 수 있다. 대상 파라미터를 다른 파라미터(예를 들면, 충전 개시시의 환경 온도 및 SOC)로 한 경우에 있어서도 마찬가지의 충전 시험을 행함으로써, ΔT1 결정 정보를 작성하기 위하여 필요한 데이터를 모두 취득할 수 있다.
적합한 일례에서는, 허용 시간 ΔT1은 1초간 이상 50초간 이하의 범위 내에서 설정되고, 휴지 시간 ΔT2는 1분간 이상 10분간 이하의 범위 내에서 설정된다. 단, 이것에 한정되지 않고, 허용 시간 ΔT1 및 휴지 시간 ΔT2의 각각에는, 전지의 특성에 맞추어 적절한 값을 설정할 수 있다.
또한, 전지의 사용 초기(사용 개시로부터 얼마 안된 시기)에 있어서는, 리튬 석출은 생기기 어렵기 때문에, 리튬 석출은, 주로 전지의 수명 말기에 있어서 문제가 된다. 이 때문에, 상기의 가시화 전지를 수명 말기의 상태(예를 들면, 사용 개시로부터 10년이 경과한 상태)로 하여, 수명 말기의 전지에 맞는 데이터를 취득하고, 수명 말기의 전지에 맞는 ΔT1 결정 정보를 작성하는 것이 바람직하다. 이러한 ΔT1 결정 정보를 전지의 사용 초기부터 이용함으로써, 시간 경과에 따라서 ΔT1 결정 정보를 보정할 필요가 없어진다. 사용 초기의 전지에 맞는 ΔT1 결정 정보를 작성하여 ΔT1 결정 정보를 보정하면서 사용하면, 시간 경과에 따른 전비(電費)(전력소비율)의 변동(보다 특정적으로는, 전비의 악화)이 생기기 쉬워진다.
다시 도 2를 참조하여, 상기와 같이 설정된 허용 기간에 있어서는 충전 제한값이 Li 석출 한계값보다 커지는 것이 허용된다. 보다 구체적으로는, 허용 기간에 있어서의 충전 제한값 X11은, 허용 개시점(타이밍 t1)의 Li 석출 한계값(이하, 「허용 개시값」이라고도 함)으로 유지된다. 허용 개시점은, 요구 전류(나아가서는, 충전 전류)가 Li 석출 한계값에 일치하는 타이밍이다. 허용 개시점보다 전의 기간(∼t1)에 있어서는, 충전 전류가 Li 석출 한계값(선 k2)을 초과하지 않도록 제한되고 있다(즉, 「충전 전류＜Li 석출 한계값」이다). 충전 전류의 증가 및/또는 Li 석출 한계값의 감소에 의해서 타이밍 t1에 충전 전류가 Li 석출 한계값에 일치한다. 타이밍 t1 직후에 있어서는 허용 개시값이 Li 석출 한계값보다 커진다. 이와 같이, 타이밍 t1 직후에 있어서는, 충전 제한값 X11(＝허용 개시값)이 Li 석출 한계값보다 커지고, 충전 전류가 Li 석출 한계값보다 커지는 것이 허용된다. 이에 의해, 도 2 중의 상태 A에서 나타난 바와 같이, 부극(200)의 표면에 리튬(Li)이 석출된다.
도 2에 나타내는 예에서는, 허용 기간(t1∼t2)에 있어서, 요구 전류(선 k1)가 충전 제한값 X11(＝허용 개시값)보다 크다. 충전 전류(선 k3)는, 충전 제한값 X11에 일치하도록 제어됨으로써, Li 석출 한계값(선 k2)보다 큰 값으로 유지된다. 이에 의해, 전지의 부극 표면에 리튬이 석출되기 쉬운 상태가 되기 때문에, Li 석출 한계값은 작아진다. 이러한 Li 석출 한계값의 변화에 의해, 타이밍 t1 직후뿐만 아니라 허용 기간(t1∼t2) 전체에 있어서, 충전 제한값 X11(나아가서는, 충전 전류)이 Li 석출 한계값(선 k2)보다 커져 있다. 충전 제한값 X11에 의해서 충전 전류가 제한되는 허용 기간에 있어서는, Li 석출 한계값에 의해서 충전 전류가 제한되는 경우와 비교하여, 충전 전류의 제한이 완화된다. 이에 의해, 도 2 중의 상태 B에서 나타난 바와 같이, 허용 기간에 있어서는 부극(200)의 표면에 리튬(Li)이 계속해서 석출되어, 허용 개시점(타이밍 t1)부터 시간이 경과함에 따라서 리튬 석출량이 많아진다.
허용 기간은, 허용 개시점(타이밍 t1)부터 허용 시간 ΔT1이 경과한 타이밍 t2에 종료한다. 허용 기간이 종료되면, ECU(300)는, 허용 기간이 종료된 타이밍 t2에 충전을 정지시켜, 충전을 정지한 타이밍 t2부터 소정의 휴지 시간 ΔT2가 경과할 때까지의 휴지 기간에 있어서는, 충전을 행하지 않는다. 휴지 시간 ΔT2는, 전술한 ΔT1 결정 정보의 작성 방법(도 4∼도 8 참조)에 있어서 사용한 휴지 시간 ΔT2와 동일하다. 허용 시간 ΔT1은 ΔT1 결정 정보를 이용하여 설정되기 때문에, 허용 기간(t1∼t2)에 있어서 생성된 석출 리튬은, 휴지 기간(타이밍 t2부터 휴지 시간 ΔT2가 경과할 때까지의 기간)에 있어서 용해된다. 또, 타이밍 t2에 있어서는, Li 석출 한계값보다 큰 충전 전류를 흐르게 하기 위하여 전지(각 셀(101))의 전극 사이에 과전압이 인가된 상태에서 충전 정지가 실행된다. 이에 의해, 충전 정지 후의 잔존 전압에 의해서 전극 사이에 미약의 방전 전압이 가해지고 있는 상태가 되어, 휴지 시간 ΔT2에 있어서의 석출 리튬의 용해가 촉진된다. 또한, 타이밍 t2는 휴지 개시점에 상당한다.
도 2 중의 상태 C에서 나타난 바와 같이, 석출 리튬이 용해되면, 리튬 이온(Li+)이 되어 부극(200) 내로 되돌아온다. 단, 대상 셀의 SOC가 너무 높은 상태(전지가 만충전에 가까운 상태)에서는, 대상 셀의 부극에 리튬 이온을 받아들일 만큼의 용량을 확보할 수 없어, 석출 리튬이 용해되지 않게 된다. 이 때문에, 이 실시 형태에서는, 대상 셀의 SOC가 허용 SOC(이하, 「SA」라고 함)보다 낮은 경우에 허용 조건이 성립하도록 한다. 그리고, 허용 조건이 성립하는 경우에만 허용 기간을 설정하여 전류 제한의 완화를 행하도록 한다. SA는, 90% 이상 100% 이하의 범위로부터 선택되는 SOC이며, 미리 실험 등에 의해서 구하여 설정할 수 있다. 또한, 전술한 ΔT1 결정 정보에 의해 규정되는 SOC 범위는 SA보다 낮다.
상기와 같이, 이 실시 형태에 관련된 ECU(300)는, 소정의 허용 조건(예를 들면, 대상 셀의 SOC가 SA보다 낮은 것)이 성립하는 경우에는, 허용 기간(t1∼t2)에 있어서 충전 제한값이 Li 석출 한계값보다 커지는 것을 허용함으로써, 충전 정지 후에 용해가 예상되는 리튬이 대상 셀(리튬 이온 이차전지)의 부극에 석출되는 것을 허용한다. 또한, 대상 셀은, 하나의 셀이어도 되고, 복수의 셀(배터리(100) 내의 조전지의 일부 또는 전부를 구성하는 복수의 셀)이어도 된다.
상기의 제어에 의하면, 허용 기간에 있어서는 리튬 석출이 허용되기 때문에, 리튬 석출이 생기지 않도록 충전 전류를 제한하는 경우와 비교하여, 충전 전류의 제한이 완화된다. 보다 구체적으로는, 허용 기간에 있어서는, 충전 전류가 Li 석출 한계값보다 커지는 것이 허용된다. 이와 같이 충전 전류의 제한이 완화됨으로써, 충전의 기회를 늘리거나 충전 시간을 길게 하거나 하는 것이 가능해져, 충전 로스가 줄어든다.
또, 상기의 허용 기간에 있어서 석출되는 리튬은, 충전 정지 후에 용해가 예상되는 리튬이다. 예를 들면, 전술한 방법으로 작성된 ΔT1 결정 정보를 이용하여 허용 시간 ΔT1(나아가서는, 허용 기간)이 결정됨으로써, 허용 기간에 있어서는, 충전 정지 후에 용해가 예상되는 리튬이 석출된다. 이러한 리튬은 충전 정지 후의 휴지 기간에 있어서 용해되기 때문에, 다음의 충전을 개시할 때에는 대상 셀의 부극 표면에 리튬(금속 리튬)은 잔존하고 있지 않다. 따라서, 상기의 제어에 의하면, 리튬 석출에 의한 전지 성능의 저하를 억제할 수 있다.
이하에, 도 9 및 도 10을 이용하여, ECU(300)가 행하는 충전 제어에 대하여 상세하게 서술한다.
도 9는 ECU(300)에 의해 실행되는 충전 제한값 설정 처리의 순서를 나타내는 플로우차트이다. 이 플로우차트에 나타난 처리는, 소정 시간 경과마다 또는 소정 조건의 성립시에 메인 루틴으로부터 호출되어 반복해서 실행된다.
또한, 메모리(302)에는, 허용 기간 중인지, 휴지 기간 중인지, 또는 어느 쪽 기간 중도 아닌지를 나타내는 플래그 F가 기억되어 있다. 플래그 F의 값으로서는 2/1/0 중 어느 것이 설정되고, 초기값은 0이다. 플래그 F의 값이 1이면 허용 기간 중임을 나타내고, 플래그 F의 값이 2이면 휴지 기간 중임을 나타내고, 플래그 F의 값이 0이면 어느 기간 중도 아님을을 나타낸다.
또, 메모리(302)에는, 허용 개시점부터의 경과 시간을 나타내는 타이머 T1과, 휴지 개시점부터의 경과 시간을 나타내는 타이머 T2가 추가로 기억되어 있다.
도 9를 참조하여, ECU(300)는, 차량(1)의 상태(차속, 엔진 회전 속도, 액셀러레이터 조작량 등)에 기초하여 요구 전류 Ia(이하, 간단하게 「Ia」라고도 함)를 취득한다(단계 S11). 그리고, ECU(300)는, 취득한 Ia를 메모리(302)에 보존한다.
예를 들면, 액셀러레이터 조작량이 0(조작 없음)인 상황에 있어서는, 차속이 클수록 MG(12)로부터 배터리(100)에 공급되는 회생 전력이 커지고, 충전측의 요구 전류 Ia(부의 수)의 절대값이 커진다. 또, 엔진(20)의 회전 속도가 0인 상황(엔진(20)의 정지 중)에 있어서는, 액셀러레이터 조작량이 클수록 구동륜(30)의 구동(나아가서는, MG(12)의 구동)을 위하여 필요한 전력이 커지고, 방전측의 요구 전류 Ia(정의 수)의 절대값이 커진다.
엔진(20)의 회전 속도는, 도시하지 않은 엔진 회전 센서(예를 들면, 크랭크각 센서)의 출력을 이용하여 검출할 수 있다. 또, 액셀러레이터 조작량의 일례로서는, 차량(1)의 액셀러레이터 페달(도시 생략)의 답입(踏入)량을 들 수 있다. 액셀러레이터 페달의 답입량은, 예를 들면, 액셀러레이터 개방도 센서의 출력을 이용하여 검출할 수 있다. 액셀러레이터 조작량이 0인 상황이란, 예를 들면, 액셀러레이터 페달이 밟혀 있지 않은 상황을 의미한다.
이어서, ECU(300)는, 단계 S11에서 취득한 요구 전류 Ia가 0 미만인지(즉, 충전 전류인지) 여부를 판단한다(단계 S12). 그리고, 요구 전류 Ia가 0 이상이다(즉, 충전 전류가 아니다)라고 판단된 경우(단계 S12에 있어서 NO)에는, 단계 S50에서 플래그 F 및 타이머 T1, T2의 리셋(초기값 0의 설정)이 행해진 후, 처리가 메인 루틴으로 되돌려진다.
다른 한편, 요구 전류 Ia가 0 미만이다(즉, 충전 전류이다)라고 판단된 경우(단계 S12에 있어서 YES)에는, 단계 S13에 있어서, ECU(300)가 Li 석출 한계값 Ib(이하, 간단하게 「Ib」라고도 함)를 취득한다. 그리고, ECU(300)는, 취득한 Ib를 메모리(302)에 보존한다.
Li 석출 한계값 Ib는, 예를 들면, 대상 셀의 SOC와, 대상 셀의 온도와, 대상 셀의 충전 이력(예를 들면, 계속 충전에 의한 전류 적산값)에 의해서 산출된다. 예를 들면, 대상 셀의 SOC가 높을수록, 대상 셀의 온도가 낮을수록, 계속 충전에 의한 전류 적산값이 클수록, Li 석출 한계값 Ib를 작게 한다. 또한, 대상 셀의 전류는, 전류 센서(220)의 출력(전류 IB)을 이용하여 검출할 수 있다. 또, 대상 셀의 온도는, 온도 센서(230)의 출력(온도 TB)을 이용하여 검출할 수 있다. 대상 셀의 SOC의 산출 방법은 임의이며, 예를 들면, 전류값 적산(쿨롱 카운트)에 의한 수법, 또는 개방 전압(OCV)의 추정에 의한 수법을 채용할 수 있다.
이어서, ECU(300)는, 플래그 F가 0인지 여부를 판단한다(단계 S14). 그리고, 플래그 F가 0이라고 판단된 경우(단계 S14에 있어서 YES)에는, ECU(300)는, 단계 S21에 있어서, |Ia|(Ia의 절대값)가 |Ib|(Ib의 절대값) 이상인지 여부를 판단한다. 그리고, |Ia|가 |Ib| 미만이다(즉, 요구 전류가 Li 석출 한계값보다 작다)라고 판단된 경우(단계 S21에 있어서 NO)에는, 단계 S22에 있어서, ECU(300)가 충전 제한값 Ilim(이하, 간단하게 「Ilim」이라고도 함)에 Li 석출 한계값 Ib(단계 S13에서 취득된 Ib)를 설정한다. 그 후, 처리가 메인 루틴으로 되돌려진다. 충전 제한값 Ilim은, 예를 들면, 메모리(302)에 기억되어 있다.
예를 들면, 도 2의 예에서는, 타이밍 t1보다 전의 기간(∼t1)에 있어서는 요구 전류(선 k1, k3)가 Li 석출 한계값(선 k2)보다 작기 때문에, 단계 S13에서 Li 석출 한계값 Ib가 취득된 후, 단계 S21에 있어서 NO라고 판단되고, 단계 S22에 있어서 충전 제한값 Ilim에 Li 석출 한계값 Ib가 설정된다. 그리고, 타이밍 t1에 있어서, 요구 전류(선 k1, k3)가 Li 석출 한계값(선 k2)에 일치하면, 상기의 단계 S21에 있어서 |Ia|가 |Ib| 이상이다(단계 S21에 있어서 YES)라고 판단되게 된다.
단계 S21에 있어서 YES라고 판단되면, ECU(300)는, 대상 셀의 SOC를 취득하고, 대상 셀의 SOC가 SA(허용 SOC)보다 낮은지 여부를 판단한다(단계 S23). 이 단계 S23의 판단은, 허용 조건의 성부(成否) 판단에 상당한다. SA는, 예를 들면, 메모리(302)에 기억되어 있다. SA는, 90% 이상 100% 이하의 범위(즉, 만충전에 가까운 축전량)로부터 선택되는 SOC이며, 미리 실험 등에 의해서 구하여 설정할 수 있다. SA는 고정값이어도 되고, 대상 셀의 상태(예를 들면, 전지 온도)에 따라서 가변이어도 된다.
대상 셀의 SOC가 SA 이상이라고 판단된 경우(단계 S23에 있어서 NO)에는, 허용 조건이 성립하지 않는다고 판단되어, 전술의 단계 S22의 처리에 의해 Ilim에 Ib가 설정된다.
다른 한편, 대상 셀의 SOC가 SA보다 낮다고 판단된 경우(단계 S23에 있어서 YES)에는, 허용 조건이 성립한다고 판단되어, 처리는 단계 S31로 진행된다.
단계 S31에서는, ECU(300)가, 허용 기간을 설정함과 함께, 플래그 F에 1을 설정하고, 타이머 T1을 스타트시킨다. 타이머 T1을 스타트시킨 타이밍이, 허용 개시점에 상당한다. 단계 S31의 처리에 의해, 허용 기간 중이 된다. 그리고, 단계 S22에 있어서, 허용 개시점의 Li 석출 한계값 Ib(허용 개시값)가 충전 제한값 Ilim으로 설정된다.
이 실시 형태에서는, 단계 S31에 있어서, ECU(300)가, 전술한 ΔT1 결정 정보(도 3)를 이용하여 허용 시간 ΔT1을 결정하고, 허용 개시점부터 허용 시간 ΔT1이 경과할 때까지의 기간을, 상기의 허용 기간으로서 설정한다. 허용 시간 ΔT1은, 허용 개시시의 환경 온도, SOC 및 충전 전류에 기초하여 설정된다. 이들의 관계는 ΔT1 결정 정보(도 3)에 의해서 규정되어 있다. 대상 셀의 환경 온도는, 예를 들면, 차실 내 온도 센서(240)의 출력을 이용하여 검출할 수 있다. 또한, ECU(300)의 연산 속도는 충분히 빠르기 때문에, 요구 전류 Ia가 Li 석출 한계값 Ib에 일치한 타이밍(즉, 단계 S21에 있어서 YES라고 판단된 타이밍)과, 단계 S31의 처리 타이밍은 동일시할 수 있다.
단계 S31에서 플래그 F에 1이 설정됨으로써, 단계 S14에 있어서 NO(플래그 F가 0은 아니다)라고 판단되게 되고, ECU(300)는, 단계 S32에 있어서 플래그 F가 2인지 여부를 판단한다. 허용 기간 중은 플래그 F가 1이기 때문에, 단계 S32에 있어서 NO(플래그 F는 2는 아니다)라고 판단되어, 처리가 단계 S33으로 진행된다.
단계 S33에서는, 허용 기간이 종료되었는지 여부가 판단된다. 보다 구체적으로는, ECU(300)가, 타이머 T1이 허용 시간 ΔT1을 초과하였는지 여부(즉, 허용 개시점부터 허용 시간 ΔT1이 경과하였는지 여부)를 판단한다.
충전이 계속되고 있고(단계 S12에 있어서 YES), 또한, 타이머 T1이 허용 시간 ΔT1을 초과하고 있지 않다고 판단되고 있는 동안(단계 S33에 있어서 NO)은, 충전 제한값 Ilim의 갱신이 행해지지 않기 때문에, 허용 기간에 있어서의 충전 제한값 Ilim은 허용 개시점의 Li 석출 한계값 Ib(허용 개시값)로 유지된다. 도 2의 예에서는, 허용 기간(t1∼t2)에 있어서의 충전 제한값 X11이 타이밍 t1(허용 개시점)의 Li 석출 한계값으로 유지된다.
타이머 T1(허용 개시점부터의 경과 시간)이 허용 시간 ΔT1을 초과하여 허용 기간이 종료되면, 단계 S33에 있어서 YES라고 판단되고, 단계 S41에 있어서, ECU(300)가, 휴지 기간을 설정함과 함께, 플래그 F에 2를 설정하고, 타이머 T2를 스타트시킨다. 타이머 T2를 스타트시킨 타이밍이, 휴지 개시점에 상당한다. 단계 S41의 처리에 의해, 휴지 기간 중이 된다. 그리고, 단계 S42에 있어서, 충전 제한값 Ilim에 0이 설정된다.
단계 S41에서 플래그 F에 2가 설정됨으로써, 단계 S32에 있어서 YES(플래그 F가 2이다)라고 판단되게 되고, 단계 S43에 있어서, 휴지 기간이 종료되었는지 여부가 판단된다. 보다 구체적으로는, ECU(300)가, 타이머 T2가 휴지 시간 ΔT2를 초과하였는지 여부(즉, 휴지 개시점부터 휴지 시간 ΔT2가 경과하였는지 여부)를 판단한다.
충전이 계속되고 있고(단계 S12에 있어서 YES), 또한, 타이머 T2가 휴지 시간 ΔT2를 초과하고 있지 않다고 판단되고 있는 동안(단계 S43에 있어서 NO)은, 충전 제한값 Ilim의 갱신이 행해지지 않기 때문에, 휴지 기간에 있어서의 충전 제한값 Ilim은 0으로 유지된다. 충전 제한값 Ilim이 0으로 설정되면, 후술하는 도 10의 처리에 의해서 배터리(100)의 전류가 0으로 제어된다. 그리고, 휴지 기간에 있어서 충전 제한값 Ilim이 0으로 유지됨으로써, 휴지 기간에 있어서는, 배터리(100)의 충전(나아가서는, 대상 셀의 충전)이 행해지지 않게 된다. 도 2의 예에서는, 허용 기간이 종료된 타이밍 t2에 충전이 정지되어, 그 후의 휴지 기간에 있어서는 충전이 행해지지 않는다.
타이머 T2(휴지 개시점부터의 경과 시간)가 휴지 시간 ΔT2를 초과하여 휴지 기간이 종료되면, 단계 S43에 있어서 YES라고 판단되고, ECU(300)가, 단계 S51에 있어서 플래그 F 및 타이머 T1, T2의 리셋(초기값 0의 설정)을 행한 후, 단계 S52에 있어서 충전 제한값 Ilim에 Li 석출 한계값 Ib를 설정한다.
이 실시 형태에서는, 휴지 기간 중에 대상 셀의 방전이 행해지면, 단계 S12에서 NO라고 판단되고, 단계 S50에서 플래그 F 및 타이머 T1, T2가 리셋됨으로써 휴지 기간이 종료된다. 또, 허용 기간 중에 대상 셀의 방전이 행해진 경우도 마찬가지로 허용 기간이 종료된다.
도 10은 ECU(300)에 의해 실행되는 배터리 전류 제어의 순서를 나타내는 플로우차트이다. 이 배터리 전류 제어는, 도 9의 처리에 의해 설정된 충전 제한값 Ilim을 이용하여 행해진다. 도 10의 플로우차트에 나타난 처리는, 소정 시간 경과마다 또는 소정 조건의 성립시에 메인 루틴으로부터 호출되어 반복해서 실행된다.
도 10을 참조하여, ECU(300)는, 도 9의 단계 S11 및 S12에 준하는 단계 S61 및 S62를 실행한다.
그리고, 단계 S62에 있어서 요구 전류 Ia가 0 이상이다(즉, 충전 전류는 아니다)라고 판단된 경우(단계 S62에 있어서 NO)에는, 단계 S642에 있어서, 배터리(100)에의 충전 전류가 요구 전류 Ia에 일치하도록 제어된다. 보다 구체적으로는, ECU(300)가, 예를 들면 PCU(40)와 같은 전류 조정 회로를 제어하여, 배터리(100)의 전류를 요구 전류 Ia에 일치시킨다. 즉, 전류 제한은 행해지지 않는다.
다른 한편, 단계 S62에 있어서 요구 전류 Ia가 0 미만이라고 판단된 경우(단계 S62에 있어서 YES)에는, ECU(300)는, |Ia|(Ia의 절대값)가 |Ilim|(Ilim의 절대값)보다 큰지 여부를 판단한다(단계 S63). 그리고, |Ia|가 |Ilim| 이하이다(즉, 요구 전류가 충전 제한값 이하이다)라고 판단된 경우(단계 S63에 있어서 NO)에는, 전술의 단계 S642의 처리가 실행된다. 즉, 전류 제한은 행해지지 않는다.
단계 S63에 있어서 |Ia|가 |Ilim|보다 크다(즉, 요구 전류가 충전 제한값보다 크다)라고 판단된 경우(단계 S63에 있어서 YES)에는, 단계 S641에 있어서, 배터리(100)로의 충전 전류가 충전 제한값 Ilim에 일치하도록 제어된다. 즉, 전류 제한이 행해진다. 예를 들면, ECU(300)가, MG(12)에 의해 발전되는 회생 전력을 제한한다. ECU(300)는, 예를 들면 PCU(40)와 같은 전류 조정 회로를 제어하여 MG(12)에 의한 회생 발전을 제한함으로써, 회생 전력의 생성(나아가서는, 충전 전류)을 제한할 수 있다. 또, 충전 제한값 Ilim이 0이면, 단계 S641의 처리에 의해, 배터리(100)의 충전은 행해지지 않게 된다.
이하에, 도 11 및 도 12를 이용하여, 실시예에 관련된 전지 제어 장치의 동작을, 비교예에 관련된 전지 시스템의 동작과 대비하여 설명한다.
도 11은 비교예에 관련된 전지 제어 장치의 동작을 나타내는 도면이다. 비교예에 관련된 전지 제어 장치에서는, 항상 충전 제한값에 Li 석출 한계값을 설정하고 있다. 도 11에 있어서, 선 k21은 요구 전류를, 선 k22는 Li 석출 한계값을, 선 k23은 전류 IB(전류 센서(220)에 의해 검출되는 전류값)를, 선 k24는 대상 셀의 SOC를 나타내고 있다. 대상 셀의 SOC는, 충전이 행해짐으로써 증가하고, 방전이 행해짐으로써 감소한다.
도 11을 참조하여, 비교예에 관련된 전지 제어 장치에서는, 요구 전류(선 k21)가 Li 석출 한계값(선 k22) 이하로 되어 있는 기간(타이밍 t11 전, 타이밍 t12∼t13, 타이밍 t14∼t15, 및 타이밍 t16 후)에 있어서는, 충전 전류가 제한되지 않기 때문에, 충전 전류(선 k23)와 요구 전류(선 k21)가 일치한다.
또, 요구 전류(선 k21)가 Li 석출 한계값(선 k22)보다 커져 있는 기간(타이밍 t11∼t12, 타이밍 t13∼t14, 및 타이밍 t15∼t16)에 있어서는, 충전 전류(선 k23)가 Li 석출 한계값(선 k22)과 일치하도록 제어(제한)된다.
도 12는 실시예에 관련된 전지 제어 장치의 동작을 나타내는 도면이다. 실시예에 관련된 전지 제어 장치에서는, 전술한 도 9의 처리 및 도 10의 처리를 행함으로써, 소정의 허용 조건(예를 들면, 대상 셀의 SOC가 SA보다 낮은 것)이 성립하는 경우에는, 허용 기간에 있어서 충전 제한값이 Li 석출 한계값보다 커지는 것을 허용함으로써, 충전 정지 후에 용해가 예상되는 리튬이 대상 셀(리튬 이온 이차전지)의 부극에 석출되는 것을 허용하고 있다.
도 12에 있어서, 선 k11은 요구 전류를, 선 k12는 Li 석출 한계값을, 선 k13은 전류 IB(전류 센서(220)에 의해 검출되는 전류값)를, 선 k14는 대상 셀의 SOC를 나타내고 있다. 또, 도 12 중의 SA는, 도 9의 단계 S23의 처리에서 이용되는 SA와 동일하다. 도 12에 나타내는 예에서는, SA가 98%로 설정되어 있다. 또한, 대비를 용이하게 하기 위하여, 도 12 중의 선 k11, 선 k12를, 각각 도 11 중의 선 k21, 선 k22와 동일하게 하고 있다. 또, 도 12 중의 타이밍 t11∼t16도, 도 11 중의 타이밍 t11∼t16과 동일하다.
도 9 및 도 10과 함께 도 12를 참조하여, 타이밍 t11에, 요구 전류(선 k11, k13)가 Li 석출 한계값(선 k12)에 일치한다. 이에 의해, 도 9의 단계 S21에 있어서 YES라고 판단된다. 타이밍 t11의 SOC(선 k14)는 SA보다 낮기 때문에, 허용 조건이 성립한다(도 9의 단계 S23에 있어서 YES)고 판단되어, 도 9의 단계 S31에 있어서 허용 기간이 설정된다. 허용 기간은, 허용 개시시의 환경 온도, SOC 및 충전 전류에 기초하여 설정된다. 타이밍 t11∼t21이 허용 기간에 상당한다.
허용 기간에 있어서의 충전 제한값 X1은, 허용 개시점(타이밍 t11)의 Li 석출 한계값으로 유지된다. 이에 의해, 허용 기간에 있어서의 충전 제한값 X1은, Li 석출 한계값(선 k12)보다 커진다. 즉, 허용 기간에 있어서는 충전 전류의 제한이 완화된다.
허용 기간(t11∼t21)에 있어서는, 충전 전류(선 k13)는 충전 제한값 X1에 기초하여 제어된다. 도 10의 처리에 의해, 요구 전류(선 k11)가 충전 제한값 X1보다 크면(단계 S63에 있어서 YES), 충전 전류(선 k23)가 충전 제한값 X1을 초과하지 않도록 제한되고(단계 S641), 요구 전류(선 k11)가 충전 제한값 X1 이하이면(단계 S63에 있어서 NO), 충전 전류는 제한되지 않기 때문에, 충전 전류(선 k13)와 요구 전류(선 k11)가 일치한다(단계 S642).
타이밍 t21에 허용 기간이 종료되면(도 9의 단계 S33에 있어서 YES), 충전 제한값으로 0이 설정되고(도 9의 단계 S42), 도 10의 처리에 의해 충전이 정지된다(단계 S641). 그리고, 충전 정지 후의 휴지 기간에 있어서는 충전 제한값이 0으로 유지됨으로써, 휴지 기간에 있어서는, 배터리(100)의 충전(나아가서는, 대상 셀의 충전)이 행해지지 않게 된다(도 10의 단계 S641). 휴지 기간이 종료되면, 다시 도 9의 처리에 의해, 충전 제한값에 Li 석출 한계값이 설정되게 된다. 도 12에 나타내는 예에서는, 타이밍 t12에 방전이 행해짐으로써, 도 9의 단계 S12에 있어서 NO라고 판단되어, 휴지 기간이 종료된다.
또, 타이밍 t13에, 요구 전류(선 k11, k13)가 Li 석출 한계값(선 k12)에 일치하면, 상기와 마찬가지로 하여 허용 기간(t13∼t22)이 설정된다. 타이밍 t13의 SOC(선 k14)는 SA보다 낮기 때문에, 허용 조건이 성립한다. 허용 기간에 있어서의 충전 제한값 X2는, 허용 개시점(타이밍 t13)의 Li 석출 한계값으로 유지된다. 그리고, 타이밍 t22에 허용 기간이 종료되면, 충전이 정지되고, 추가로 충전 정지 후의 휴지 기간에 있어서 충전이 행해지지 않게 된다.
또, 타이밍 t15에, 요구 전류(선 k11, k13)가 Li 석출 한계값(선 k12)에 일치하였을 때에는, 타이밍 t15의 SOC(선 k14)는 SA 이상이기 때문에, 허용 조건이 성립하지 않는다(도 9의 단계 S23에 있어서 NO)고 판단되어, 허용 기간의 설정은 행해지지 않는다. 타이밍 t15∼t16에 있어서는, 비교예에 관련된 전지 제어 장치(도 11 참조)와 마찬가지로, 충전 전류(선 k13)가 Li 석출 한계값(선 k12)과 일치하도록 제어(제한)된다.
실시예에 관련된 전지 제어 장치에 의하면, 허용 기간에 있어서는 리튬 석출이 허용되기 때문에, 비교예에 관련된 전지 제어 장치보다, 충전의 기회를 늘리거나 충전 시간을 길게 하거나 하는 것이 가능해져, 충전 로스가 줄어든다.
또, 상기의 허용 기간에 있어서 석출되는 리튬은, 충전 정지 후의 휴지 기간에 있어서 용해되기 때문에, 다음의 충전을 개시할 때에는 대상 셀의 부극 표면에 리튬(금속 리튬)은 잔존하고 있지 않다. 따라서, 실시예에 관련된 전지 제어 장치에 있어서는, 리튬 석출에 의한 전지 성능의 저하가 억제된다.
상기 실시 형태에서는, 허용 기간에 있어서는 충전 제한값이 일정 값(허용 개시값)으로 유지된다. 그러나 이것에 한정되지 않고, 허용 기간에 있어서 충전 제한값이 가변이어도 된다.
도 13은 도 2에 나타낸 허용 기간에 있어서의 충전 제한값의 변형례를 나타내는 도면이다. 도 13을 참조하여, 허용 기간(t1∼t2)에 있어서의 충전 제한값 X12는, 허용 개시점(타이밍 t1)부터 시간이 경과함에 따라서 서서히 0에 근접하도록 변화된다. 허용 기간에 있어서의 충전 제한값 X12는, Li 석출 한계값(선 k2)보다 커진다. 즉, 이러한 충전 제한값 X12에 의해서도, 허용 기간에 있어서는 충전 전류의 제한이 완화된다. 허용 기간에 있어서는, 요구 전류(선 k1)가 충전 제한값 X12보다 크기 때문에, 충전 전류(선 k4)는 충전 제한값 X12에 일치하도록 제어된다. 이와 같이, 허용 기간에 있어서 충전 제한값 X12를 서서히 작게 함으로써, 허용 기간에 있어서 석출 리튬이 불활성화되기 어려워진다. 단, 회생 전력의 회수율은, 허용 기간에 있어서 충전 제한값을 작게 하는 경우(도 13 참조)보다, 허용 기간에 있어서 충전 제한값을 유지하는 경우(도 2 참조) 쪽이 높아진다.
상기 실시 형태에서는, 도 9의 단계 S31에 있어서 허용 시간 ΔT1을 설정한 후, 허용 시간 ΔT1은 변경되지 않는다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 허용 기간 중에 허용 시간 ΔT1이 변경되어도 된다. 예를 들면, 허용 기간에 있어서의 충전 전류(또는, 요구 전류)의 값(예를 들면, 적산값)에 따라서 허용 시간 ΔT1이 가변이어도 된다. 또, 허용 시간 ΔT1(나아가서는, 허용 기간)의 설정 방법은, ΔT1 결정 정보(도 3)를 이용하는 방법에 한정되지 않고 임의이다.
상기 실시 형태에서는, 허용 기간 이외에 있어서는, 충전 제한값에 Li 석출 한계값을 설정하고 있다(도 9의 단계 S22, S52). 그러나, 허용 기간 이외의 충전 제어는, 상기에 한정되지 않고, 예를 들면, 충전 제한값에 Li 석출 한계값 미만의 값을 설정해도 된다.
Li 석출 한계값을 ECU(300)에 있어서 산출하는 것은 필수적인 구성은 아니며, 예를 들면, ECU(300)는 외부로부터 통신으로 Li 석출 한계값을 취득해도 된다. 또, 충전 제어에서 사용하기 위하여 미리 메모리(302)에 기억시킨 정보(예를 들면, ΔT1 결정 정보)도, ECU(300)의 내부(메모리(302) 등)가 아니라 외부(차량(1) 외부의 서버 등)에 준비하여, ECU(300)가 외부로부터 통신으로 취득하도록 해도 된다.
본 발명의 실시 형태에 대하여 설명하였지만, 금회에 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시로서 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 청구 범위에 의해서 나타나고, 청구 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

Claims (8)

  1. 리튬 이온 이차전지로의 충전 전류를 제어하는 리튬 이온 이차전지의 제어 장치로서,
    상기 충전 전류가 소정의 상한값을 넘지 않도록 상기 충전 전류를 제어하는 제어부와,
    상기 리튬 이온 이차전지의 부극에 리튬이 석출되지 않는 상기 충전 전류의 최대값을 나타내는 Li 석출 한계값을 이용하여 상기 상한값을 설정하는 설정부를 구비하고,
    상기 제어부는, 소정의 허용 조건이 성립하는 경우에는, 소정의 허용 기간에 있어서 상기 상한값이 상기 Li 석출 한계값보다 커지는 것을 허용함으로써, 충전 정지 후에 용해가 예상되는 리튬이 상기 리튬 이온 이차전지의 부극에 석출되는 것을 허용하는, 리튬 이온 이차전지의 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 허용 조건은, 상기 리튬 이온 이차전지의 SOC가 소정 SOC값보다 낮은 경우에 성립하고,
    상기 소정 SOC값은 90% 이상 100% 이하인, 리튬 이온 이차전지의 제어 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 허용 기간이 종료된 타이밍에 충전을 정지시켜, 이 충전 정지 후에 소정 시간이 경과할 때까지는 충전을 행하지 않는, 리튬 이온 이차전지의 제어 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 허용 기간은, 상기 충전 전류가 상기 Li 석출 한계값에 일치한 타이밍인 허용 개시점부터 소정 시간이 경과할 때까지의 기간인, 리튬 이온 이차전지의 제어 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 허용 기간에 있어서는, 상기 상한값이 상기 허용 개시점의 상기 Li 석출 한계값으로 유지되는, 리튬 이온 이차전지의 제어 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 허용 기간의 길이를 정하는 상기 소정 시간은, 상기 허용 개시점에 있어서의 상기 리튬 이온 이차전지의 환경 온도, SOC 및 상기 충전 전류 중 적어도 하나를 이용하여 결정되는, 리튬 이온 이차전지의 제어 장치.
  7. 구동륜과,
    상기 구동륜에 기계적으로 접속되는 모터 제네레이터와,
    상기 모터 제네레이터에 의해 발전된 회생 전력에 의해 충전되는 리튬 이온 이차전지와,
    상기 리튬 이온 이차전지로의 충전 전류를 제어하는 제어 장치를 구비하고,
    상기 제어 장치는,
    상기 충전 전류가 소정의 상한값을 초과하지 않도록 상기 회생 전력을 제한하는 제어부와,
    상기 리튬 이온 이차전지의 부극에 리튬이 석출되지 않는 상기 충전 전류의 최대값을 나타내는 Li 석출 한계값을 이용하여 상기 상한값을 설정하는 설정부를 포함하고,
    상기 제어부는, 소정의 허용 조건이 성립하는 경우에는, 소정의 허용 기간에 있어서 상기 상한값이 상기 Li 석출 한계값보다 커지는 것을 허용함으로써, 충전 정지 후에 용해가 예상되는 리튬이 상기 리튬 이온 이차전지의 부극에 석출되는 것을 허용하는, 차량.
  8. 삭제
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