用于二次電池的控制器的制造方法
【專利摘要】控制器是用于二次電池的控制器，為該二次電池預先設定下限SOC設定值和上限SOC設定值并且該二次電池在由下限SOC設定值和上限SOC設定值確定的使用電位寬度中使用。該控制器被配置成：計算劣化后的正電極使用由于二次電池的劣化而從初始正電極使用最小電位(V0)移動到高電位側的最小電位(Vx)；以及根據(jù)作為在劣化后的正電極使用最小電位(Vx)與初始正電極使用最小電位(V0)之間的差值的移動量(Vx-V0)，把下限SOC設定值重新設定到低于預先設定的下限SOC設定值(初始值)并且高于SOC 0％的值。
【專利說明】
用于二次電池的控制器
技術領域
[0001 ]本發(fā)明涉及用于二次電池的控制器。
【背景技術】
[0002]近年來，鋰離子二次電池、氫鎳電池和其它類型的二次電池中的每一種作為車載式電源的重要性已經(jīng)提高。特別地，能夠以輕重量獲得高能量密度的鋰離子二次電池已經(jīng)優(yōu)選作為插電式混合動力車輛(PHV)、電動車輛(EV)等的車載高輸出電源。
[0003]該類型的二次電池具有這種趨勢:當電池在高充電狀態(tài)(SOC)下保持不用時其容量顯著減少，并且當S O C減少時其輸出特征劣化。因此設定高于S O C O %的下限S O C設定值(例如20%)以及低于SOC 100%的上限SOC設定值(例如80%)。然后，在使用電位寬度內(nèi)使用電池，該使用電位寬度由下限SOC設定值和上限SOC設定值來確定。以這種方式，獲得二次電池的高性能?？商岢鋈毡緦＠暾埞_號N0.2013-74706(JP2013-74706A)作為這種類型SOC使用范圍的設定的相關技術。在該公開中，公開了一種車載控制器，該車載控制器控制電池容量的上限值以使得在車輛停放期間該上限值落入通過其可以抑制劣化過程的一個范圍內(nèi)，并且可在電池容量的寬范圍中使用二次電池以便使得在車輛行駛期間充分保護車輛的行駛性能。
[0004]順便來說，已經(jīng)知道諸如鋰離子二次電池的二次電池通常隨著使用劣化。劣化的主要原因是負電極的電荷載體的析出(在鋰離子二次電池的情況下為鋰)、負電極的膜的形成等。在JP 2013-74706A中公開的現(xiàn)有技術中，即使當可將如上所述的劣化過程抑制到某種程度時，一旦劣化發(fā)展則可用電池容量(進而能量)的減少可能是顯著的。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明提出用于二次電池的控制器，該控制器即使在劣化之后也可以抑制電池容量的減少。
[0006]在此建議的控制器是用于二次電池的控制器，為該二次電池預先設定高于SOC0%的下限SOC設定值以及低于SOC 100%的上限SOC設定值并且在通過下限SOC設定值和上限SOC設定值確定的某個使用電位寬度中使用該二次電池。該控制器包括:存儲器部分，其被配置成存儲二次電池具有的正電極的初始正電極使用最小電位Vo，該初始正電極使用最小電位Vo對應于預先設定的下限SOC設定值；以及下限SOC設定值設定部分，其用于設定二次電池的下限SOC設定值。下限SOC設定值設定部分被配置成計算劣化后的正電極使用最小電位Vx，由于二次電池的劣化該劣化后的正電極使用最小電位Vx從初始正電極使用最小電位Vo移動到高電位側。此外，下限SOC設定值設定部分被配置成根據(jù)作為劣化后的正電極使用最小電位Vx和初始正電極使用最小電位Vo之間的差值的移動量(Vx-Vo)，將下限SOC設定值重新設定到低于預先設定的下限SOC設定值并且高于soco%的值。根據(jù)這種配置，即使在劣化之后，也可保護正電極的SOC使用區(qū)域，并且可抑制電池容量(進而能量)的減少。
[0007]在本文公開的控制器的一個方面中，下限SOC設定值設定部分可被配置成通過將二次電池的劣化后的容量Cx除以二次電池的初始容量Co來計算劣化后的容量維持值(Cx/Co)并且基于劣化后的容量維持值(CX/CQ)來計算劣化后的正電極使用最小電位Vx。采用這種配置，可精確計算劣化后的正電極使用最小電位Vx。
[0008]在本文公開的控制器的所述一個方面中，下限SOC設定值設定部分可被配置成基于溫度-SOC歷史信息來計算劣化后的容量Cx，該溫度-SOC歷史信息包括電池溫度、SOC以及把二次電池保持在二次電池的電池溫度中的每一個溫度處和SOC中的每一個SOC處的累積時間。采用這種配置，可以精確算出由負電極的SOC偏差(電荷載體的析出或電荷載體的失效)造成的劣化后的容量Cx。
[0009]在本文所公開的控制器的一個方面中，可參考指示在移動量(Vx-Vo)與要減少的下限SOC設定值的減少寬度之間的關系的映射來確定對應于移動量(Vx-Vo)的值的下限SOC設定值的減少寬度。
[0010]在本文公開的控制器的一個方面中，在比較移動量(Vx-Vo)的值與指定閾值并且移動量(Vx-Vo)的值等于或者大于該指定閾值的情況下，可參考指示在移動量(Vx-Vo)與要減少的下限S O C設定值的減少寬度之間關系的映射來確定對應于移動量(V x - V O)的值的下限SOC設定值的減少寬度。在負電極的SOC的偏差被擴大到不允許程度的情況下，可在適當?shù)臅r機下執(zhí)行上述的下限SOC設定值設定處理。
[0011]這種控制器優(yōu)選作為用于在諸如機動車輛的車輛中安裝的二次電池的控制器。因此根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供包括在此公開的任何控制器的車輛。特別地，因為能夠以輕的重量獲得高輸出，所以提供了包括作為電源(通常是混合動力車輛或電動車輛的電源)的鋰離子二次電池的車輛(例如機動車輛)。
【附圖說明】
[0012]將參考附圖在下文中描述本發(fā)明示例性實施例的特征、優(yōu)點以及技術和工業(yè)顯著性，其中相同的編號表示相同的元件，以及其中:
[0013]圖1是根據(jù)本實施例由用于二次電池的控制器控制的電源系統(tǒng)配置的框圖；
[0014]圖2是示例性示出正電極和負電極的開路電位的圖；
[0015]圖3是示出用于指示在正電極使用最小電位的移動量和減少寬度ASOCx之間的關系的數(shù)據(jù)映射的一個示例的圖；
[0016]圖4是示出用于指示在電池溫度、SOC和劣化速度之間的關系的映射的一個示例的圖；
[0017]圖5是由ECU執(zhí)行的下限SOC設定值設定處理例程的一個示例的流程圖；以及
[0018]圖6是由該ECU執(zhí)行的該下限SOC設定值設定處理例程的一個示例的流程圖。
【具體實施方式】
[0019]將在下文中對本發(fā)明的優(yōu)選實施例做出具體描述。然而并不旨在將本發(fā)明限制為該實施例。應注意到可將與在本說明書中特別提到的事項不同的事項和實現(xiàn)本發(fā)明所需的事項理解成本領域技術人員基于在本領域中的相關技術的設計事項?？梢曰诒菊f明書的公開內(nèi)容和在本領域中的公知常識來實現(xiàn)本發(fā)明。此外，通過在下面附圖中的相同參考標號來表示展示相同作用的構件和部分，而可不做出重復的描述。
[0020]不特別限定作為在此公開的控制器的控制對象的二次電池。例如，因為與在正負電極之間的電荷載體運動相關聯(lián)的電荷運動而可以被重復充電或放電的各種類型的二次電池可以是該對象。例如鋰離子二次電池是使用鋰離子作為電荷載體的二次電池，并且可以是作為技術對象的優(yōu)選二次電池的一個示例。在下文中將通過主要采用把本發(fā)明應用于安裝在車輛中的鋰離子二次電池的情況作為示例來詳細描述本發(fā)明，盡管它沒有旨在特別將本發(fā)明限制于此。
[0021]〈第一實施例〉圖1是根據(jù)本實施例由用于鋰離子二次電池10的控制器控制的電源系統(tǒng)I的配置的框圖。用于鋰離子二次電池10的該控制器優(yōu)選被用于車輛(通常是機動車輛，特別是類似混合動力車輛、電動車輛或燃料電池車輛的包括電動機的機動車輛)。
[0022]可通過包括鋰離子二次電池10、連接到其的負載20和根據(jù)鋰離子二次電池10的狀態(tài)而調(diào)整負載20的致動的電子控制單元(ECU)30來配置電源系統(tǒng)I。連接到鋰離子二次電池1的負載20可包括消耗儲存在鋰離子二次電池1中的電力的電力消耗裝置(例如電動機)。所述負載20可包括提供可以給電池10充電的電力的電力提供裝置(充電器)。
[0023 ]鋰離子二次電池1由彼此相對的正電極和負電極，以及被提供給這些正和負電極的包括鋰離子的電解質(zhì)構成。正電極和負電極每個包括可儲存和放出鋰離子的活性物質(zhì)。在電池充電期間，鋰離子從正電極活性物質(zhì)放出，并且這些鋰離子通過電解質(zhì)被儲存在負電極活性物質(zhì)中。與此相反，在電池放電期間，儲存在負電極活性物質(zhì)中的鋰離子被放出，并且這些鋰離子通過電解質(zhì)被重新儲存在正電極活性物質(zhì)中。因為在正電極活性物質(zhì)與負電極活性物質(zhì)之間的這些鋰離子的運動，電子從活性物質(zhì)流到外部端子。以這種方式，將電力釋放到負載20。
[0024]圖2是舉例說明正電極和負電極的開路電位的圖。如上所述，正電極和負電極每個包括由活性物質(zhì)形成的活性物質(zhì)層。在用于存儲鋰離子的活性物質(zhì)中的電位由結晶結構、成分等來確定。由正電極電位LI和負電極電位L2在正電極和負電極的開路電位中重疊的容量使用范圍的區(qū)域尺寸來確定作為電池的可逆可充電/可放電的容量(可逆容量)。在正電極電位LI和負電極電位L2重疊的容量使用范圍的區(qū)域中，可獲得指定上限電壓的充電狀態(tài)(即充滿電狀態(tài))被設定為SOC 100%，并且可獲得指定下限電壓的充電狀態(tài)(即未充電狀態(tài))被設定為SOC 0%。此外，從二次電池的保護角度來看，在執(zhí)行這個控制之前，預先設定高于SOC 0%的下限SOC設定值和低于SOC 100%的上限SOC設定值。在使用電位寬度(S0C使用區(qū)域)內(nèi)使用二次電池，該使用電位寬度由所述下限SOC設定值和上限SOC設定值來確定。
[0025]在此，根據(jù)發(fā)明人的發(fā)現(xiàn)，在鋰離子二次電池中，例如通過在負電極中的膜形成消耗作為電荷載體的鋰離子，膜的形成由充電或放電造成，并且可產(chǎn)生不可逆容量。此外，當鋰離子在負電極的表面上被析出并且失效等時，不可逆容量增大。當不可逆的容量正如上所述增大時，即使處于放電的后期階段，負電極電位L3也不會回到初始負電極電位L2(在負電極中的SOC的偏差)。因此，在放電結束時的正電極電位(正電極使用最小電位)同樣從初始正電極電位Vo移動到在高電位側的Vx (即使當將電力放出到下限SOC設定值時，在表面上正電極電位僅減少到Vx)。也就是說在上述劣化之后，正電極使用最小電位從Vo增大到Vx，并且SOC使用區(qū)域(使用電位寬度)從初始階段的SOC使用區(qū)域減少。因此，當在具有相同下限SOC設定值的范圍內(nèi)對電池充電或放電時，電池容量Cx從初始容量Co減少。
[0026]在本文公開的技術中，關注集中于正電極使用最小電位Vx到高電位側的移動量(Vx-Vo)，該移動量(Vx-Vo)與在負電極中的SOC的這種偏差相關聯(lián)，并且下限SOC設定值根據(jù)該移動量(Vx-Vo)被重新設定成低于預先設定的下限SOC設定值的值。以這種方式，保護SOC使用區(qū)域。
[0027]也就是說，在該電源系統(tǒng)I中，ECU30計算從初始正電極使用最小電位Vo移動到高電位側的劣化后的正電極使用最小電位vx，劣化后的正電極使用最小電位Vx由于鋰離子二次電池10的劣化而移動，并且ECU 30根據(jù)作為在劣化后的正電極使用最小電位Vx與初始正電極使用最小電位Vo之間的差值的移動量(Vx-Vo)，將下限SOC設定值重新設定成低于預先設定的下限SOC設定值(初始值)并且高于SOC 0%的值。然后控制負載20的致動以使得鋰離子二次電池10采用該重新設定為下限的下限SOC設定值來充電或放電。ECU 30的通常配置至少包括儲存用于執(zhí)行這種控制的程序的只讀存儲器(R0M)，可執(zhí)行程序的中央處理器(CPU),臨時存儲數(shù)據(jù)的隨機存取存儲器(RAM)和輸入/輸出端口，所述配置未示出。ROM儲存預先設定的下限SOC設定值的初始值和對應于所述下限SOC設定值(初始值)的初始正電極使用最小電位Vo ο本實施例的控制器由該ECU 30構成。
[0028]如上所述，ECU30計算從初始正電極使用最小電位Vo移動到高電位側的劣化后的正電極使用最小電位vx，劣化后的正電極使用最小電位Vx由于鋰離子二次電池10的劣化而移動，并且ECU 30根據(jù)作為在劣化后的正電極使用最小電位Vx與初始正電極使用最小電位Vo之間的差值的移動量(Vx-Vo)，將下限SOC設定值重新設定成低于預先設定的下限SOC設定值(初始值)并且高于SOC O %的值(下限SOC設定值設定部分)。通常，下限SOC設定值被優(yōu)選重新設定成使得已經(jīng)移動到高電位側的正電極使用最小電位從Vx回到Vo的值。在本實施例中，指示在正電極使用最小電位的移動量(Vx-Vo)與要減少的下限SOC設定值的減少寬度△SOCx之間的關系的數(shù)據(jù)儲存在ROM(存儲器部分)中的映射形式中。然后參考該數(shù)據(jù)確定對應于正電極使用最小電位的移動量(Vx-Vo)的減少寬度A SOCx。例如，圖3中示出這種數(shù)據(jù)的一個示例。如圖3所示，指示在移動量(Vx-Vo)與下限SOC設定值的減少寬度Δ SOCx之間的關系的數(shù)據(jù)儲存在此映射形式中，并且從該映射確定減少寬度△ S0Cx。然后下限SOC設定值從初始值減少由此確定的減少寬度A S0Cx，并且將下限SOC設定值重新設定為一個值。
[0029]當計算出劣化后的正電極使用最小電位Vx時，將二次電池的劣化后的容量Cx除以所述二次電池的初始容量Co以獲得劣化后的容量維持值(Cx/Co) ο然后優(yōu)選基于劣化后的容量維持值(CX/CQ)來計算劣化后的正電極使用最小電位Vx。更具體地，如從圖2中顯見的，在劣化后的容量維持值(Cx/Co)與劣化后的正電極使用最小電位Vx之間存在相關性，并且隨著劣化后的容量維持值(CX/CQ)減少，劣化后的正電極使用最小電位Vx逐漸增加。通過使用該相關性，優(yōu)選從劣化后的容量維持值(CX/CQ)計算劣化后的正電極使用最小電位Vx。在本實施例中，指示上述相關性的數(shù)據(jù)儲存在ROM中的映射形式中，并且參考該數(shù)據(jù)，從劣化后的容量維持值(Cx/Co)計算劣化后的正電極使用最小電位Vx。
[0030]優(yōu)選基于溫度-SOC歷史信息來計算二次電池10的劣化后的容量Cx，在該溫度-SOC歷史信息中記錄電池溫度、SOC以及二次電池保持在電池溫度中的每一個溫度處和SOC中的每一個SOC處的二次電池的累積時間。也就是說，負電極的SOC的偏差通過形成負電極的表面的膜由鋰的消耗造成，并且負電極的SOC的偏差是由鋰的析出和失效造成，而且在負電極中的SOC的偏差與劣化有關，劣化速度由二次電池所暴露的溫度和充電狀態(tài)(S0C)顯著地改變。更具體地，如圖4所示，隨著電池溫度增加以及SOC為高而增加劣化速度。通過使用該相關性，由在負電極中的SOC的偏差造成的二次電池的劣化后的容量Cx可以從溫度-SOC歷史信息以及上述的劣化速度來獲得。
[0031]更具體地，基于以下表達式(I)從上述溫度-SOC歷史信息和劣化速度來優(yōu)選計算劣化后的容量Cx。
[0032]【表達式I】
[0033]Cx=CoX (1_Σ(αχΧ?χ))...(1)
[0034]在此，在表達式中，Cx:劣化后的容量，Co:初始容量，αχ:在電池溫度中的每一個溫度處和SOC中的每一個SOC處的劣化速度，tx:將二次電池保持在電池溫度中的每一個溫度處和在SOC中的每一個SOC處的累積時間。
[0035]上述表達式(I)中的Co是二次電池的初始容量并且是由活性物質(zhì)的成分和使用量來確定的給定常數(shù)。初始容量Co優(yōu)選由初步實驗等預先測定。作為替代，初始容量Co可通過在電池芯的發(fā)貨時測定每個電池的初始容量來獲得。測定的初始容量Co優(yōu)選儲存在ROM中。此外，在電池溫度中的每一個溫度處和SOC中的每一個SOC處的劣化速度αχ是指示二次電池的每單位時間的容量劣化量的系數(shù)，并且是基于指示電池溫度、SOC和劣化速度之間的關系的數(shù)據(jù)來確定的值。在本實施例中，指示電池溫度、SOC和劣化速度的關系的數(shù)據(jù)儲存在ROM中的映射形式中(見圖4)，并且參考該數(shù)據(jù)確定在指定電池溫度(例如溫度范圍)和指定SOC處(例如SOC范圍)的劣化速度αχ。當被調(diào)整成具有各種不同SOC的二次電池受到在各種不同溫度條件下的耐力測試時，該數(shù)據(jù)可從容量劣化量的轉換來獲得。
[0036]把二次電池保持在電池溫度中的每一個溫度處和在SOC中的每一個SOC處的累積時間tx可通過針對指定電池溫度和指定SOC中的每一個累積將二次電池保持在指定電池溫度處(例如溫度范圍)和在指定SOC處(例如SOC范圍)的時間來獲得。應注意即使當電池既沒有充電也沒有放電(使用)時在負電極中的SOC也可劣化。因此上述累積時間tx優(yōu)選在電池使用期間以及也在電池使用的暫停期間計數(shù)。獲得的溫度-SOC歷史信息優(yōu)選以表格等的形式儲存在ROM中。
[0037 ] 二次電池1包括分別檢測在二次電池的端子之間的電壓和電流的電壓傳感器(未示出)和電流傳感器(未示出)；以及檢測二次電池的溫度的溫度傳感器(未示出)C=ECU 30從傳感器中的每一個傳感器經(jīng)由輸入端口接收輸出信號。然后基于來自傳感器中的每一個傳感器的輸出信號，ECU 30獲得關于二次電池1的電池溫度和SOC的信息。例如E⑶30可從通過電壓傳感器檢測的端子之間的電壓來獲得二次電池的S0C。作為替代，ECU 30可從流入和流出二次電池1的電流累積值來獲得SOC。
[0038]將描述由此配置的電源系統(tǒng)I的操作。圖5是由根據(jù)本實施例的電源系統(tǒng)I的ECU30執(zhí)行的下限SOC設定值設定處理例程的一個示例的流程圖。例如在電源系統(tǒng)I被安裝到車輛上之后立刻的每個指定時間處周期性執(zhí)行該例程(例如每10小時到I個月(例如24小時到I 周))。
[0039]當執(zhí)行在圖5中示出的下限SOC設定值設定處理例程時，E⑶30的CPU首先獲得溫度-SOC歷史信息，該溫度-SOC歷史信息包括用于作為控制對象的鋰離子二次電池10的電池溫度、S0C、和將二次電池保持在電池溫度中的每一個溫度處和在SOC中的每一個SOC處的累積時間(步驟S100)。然后，參考儲存在ROM中的指示電池溫度、SOC和劣化速度的關系的數(shù)據(jù)(圖4)，基于表達式(I)計算出劣化后的容量Cx(步驟S200)。
[0040]然后通過將劣化后的容量Cx的上述計算值除以儲存在ROM中的初始容量Co來計算劣化后的容量維持值(Cx/Co)(步驟S300)。參考儲存在ROM中的指示在劣化后的容量維持值(Cx/Co)與劣化后的正電極使用最小電位Vx之間的關系的數(shù)據(jù)來計算對應于劣化后的容量維持值(CX/CQ)的上述計算值的劣化后的正電極使用最小電位Vx(步驟S400)。然后，通過從劣化后的正電極使用最小電位Vx的上述計算值減去儲存在ROM中的初始正電極使用最小電位Vo來計算正電極使用最小電位的移動量(Vx-Vo)，并且參考指示儲存在ROM中的正電極使用最小電位的移動量(Vx-Vo)與要減少的下限SOC設定值的減少寬度△ SOCx之間關系的映射(圖3)來確定對應于移動量(Vx-Vo)的上述計算值的下限SOC設定值的減少寬度△ SOCx(步驟S500)o
[0041 ]然后在步驟S600中，通過從儲存在ROM中的下限SOC設定值的初始值減去上述確定的減少寬度A SOCx來計算下限SOC設定值，并且確定該算出的下限SOC設定值是否等于或者小于SOC 0%。如果算出的下限SOC設定值等于或者小于SOC 0% (如果在步驟S600中判斷為“否”)，則該例程完成而無需將算出的下限SOC設定值重新設定為SOC使用區(qū)域的下限。然后從那時起，不執(zhí)行下限SOC設定值設定處理例程。在另一方面，如果算出的下限SOC設定值高于SOC 0% (如果在步驟S600中判斷為“是”)，則將算出的下限SOC設定值重新設定為SOC使用區(qū)域的下限(步驟S700)，并且終止當前下限SOC設定值設定處理例程。然后從那時起，采用重新設定為SOC使用區(qū)域下限的該下限SOC設定值來控制負載20的致動，以使得鋰離子二次電池10被充電或放電。
[0042]根據(jù)上述實施例，根據(jù)作為在劣化后的正電極使用最小電位Vx與初始正電極使用最小電位Vo之間的差值的移動量(Vx-Vo)，將下限SOC設定值重新設定成低于預先設定的下限SOC設定值(初始值)并且高于SOCO %的值。因此即使在劣化之后，也可保護SOC使用區(qū)域。也就是說，當正電極使用最小電位因為在負電極中的SOC的偏差而從Vo增大到Vx時，SOC使用區(qū)域(使用電位寬度)從初始階段的SOC使用區(qū)域減少。因為該原因，當電池在相同下限SOC設定值的范圍內(nèi)被充電或者放電時，電池容量Cx可呈現(xiàn)減少的趨勢。然而根據(jù)上述實施例，可通過根據(jù)移動量(Vx-Vo)擴大下限SOC設定值來抑制SOC使用區(qū)域的減少。因此即使在劣化之后，可通過抑制電池容量的減少來維持高能量。
[0043]目前已經(jīng)做出對由根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的控制器執(zhí)行的下限SOC設定值設定處理例程的描述。其次，將描述可通過根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的控制器執(zhí)行的下限SOC設定值設定處理例程。
[0044]〈第二實施例〉在本實施例中，ECU30被配置成:計算由于二次電池10的劣化而從初始正電極使用最小電位Vo移動到高電位側的劣化后的正電極使用最小電位Vx;當移動量(Vx-Vo)等于或者大于指定閾值X時，根據(jù)作為在劣化后的正電極使用最小電位Vx與初始正電極使用最小電位Vo之間的差值的移動量(Vx-Vo)，將下限SOC設定值重新設定成低于預先設定的下限SOC設定值(初始值)并且高于SOC O %的值。也就是說，本實施例與上述第一實施例的不同點在于僅在正電極使用最小電位的移動量(Vx-Vo)增加的情況下執(zhí)行下限SOC設定值設定處理例程，并且因此確定發(fā)生劣化達到這種程度使得不能允許負電極的SOC的偏差。
[0045]將描述由此配置的電源系統(tǒng)I的操作。圖6是由根據(jù)本實施例的電源系統(tǒng)I的ECU30執(zhí)行的下限SOC設定值設定處理例程的一個示例的流程圖。
[0046]當執(zhí)行在圖6中示出的下限SOC設定值設定處理例程時，E⑶30的CPU首先獲得溫度-SOC歷史信息，該溫度-SOC歷史信息包括用于作為控制對象的鋰離子二次電池10的電池溫度、S0C、和將二次電池保持在電池溫度中的每一個溫度處和在SOC中的每一個SOC處的累積時間(步驟SlOO)。其次，參考儲存在ROM中的指示在電池溫度、SOC和劣化速度之間的關系的數(shù)據(jù)(圖4)，基于表達式(I)計算劣化后的容量Cx(步驟S200)。
[0047]然后通過將劣化后的容量Cx的上述計算值除以儲存在ROM中的初始容量Co來計算劣化后的容量維持值(Cx/Co)(步驟S300)，并且參考儲存在ROM中的指示在劣化后的容量維持值(Cx/Co)與劣化后的正電極使用最小電位Vx之間的關系的數(shù)據(jù)來計算對應于劣化后的容量維持值(CX/CQ)的上述計算值的劣化后的正電極使用最小電位Vx(步驟S400)。然后，通過從劣化后的正電極使用最小電位Vx的上述計算值減去儲存在ROM中的初始正電極使用最小電位Vo來計算正電極使用最小電位的移動量(Vx-Vo)(步驟S510)。
[0048]然后，比較移動量(Vx-Vo)的計算值與儲存在ROM中的閾值X(步驟S520)。結果是，如果移動量(Vx-Vo)的上述計算值低于閾值X(如在步驟S520中判斷為否)，則確定在負電極的SOC的偏差在允許范圍內(nèi)，并且該例程完成。另一方面，如果移動量(Vx-Vo)的上述計算值等于或者大于閾值X(如果在步驟S520中判斷為是)，則確定不能允許在負電極的SOC的偏差，并且參考指示在儲存在ROM中的正電極使用最小電位的移動量(Vx-Vo)與要減少的下限SOC設定值的減少寬度A SOCx之間的關系的映射(圖3)來確定對應于移動量(Vx-Vo)的上述計算值的下限SOC設定值的減少寬度Δ SOCx(步驟S530)。
[0049]然后在步驟S600中，通過從儲存在ROM中的下限SOC設定值的初始值減去上述確定的減少寬度A SOCx來計算下限SOC設定值，并且確定該算出的下限SOC設定值是否等于或者小于SOC 0%。如果算出的下限SOC設定值等于或者小于SOC 0% (如果在步驟S600中判斷為“否”)，則算出的下限SOC設定值不被設定為SOC使用區(qū)域的下限，并且該例程完成。然后從那時起不執(zhí)行下限SOC設定值設定處理例程。在另一方面，如果算出的下限SOC設定值高于SOC 0% (如果在步驟S600中判斷為“是”)，則把算出的下限SOC設定值設定為SOC使用區(qū)域的下限(步驟S700)，并且終止當前下限SOC設定值設定處理例程。然后從那時起，采用該算出的下限SOC設定值作為SOC使用區(qū)域的下限來控制負載20的致動，以使得鋰離子二次電池10被充電或放電。
[0050]根據(jù)上述實施例，當正電極使用最小電位的移動量(Vx-Vo)等于或者大于指定的閾值X時，根據(jù)移動量(Vx-Vo)來設定低于預先設定的下限SOC設定值(初始值)的算出的下限SOC設定值。因此在負電極的SOC的偏差被擴大到不允許程度的情況下，可在適當?shù)臅r機下執(zhí)行上述的下限SOC設定值的設定處理例程。
[0051]為了確認本發(fā)明的應用效果，實施下列實驗。
[0052]準備好被配置成正負電極片經(jīng)由隔板片被纏繞并且與電解質(zhì)一起容納到殼中的鋰離子二次電池，其中分別通過片狀正電極收集器和片狀負電極收集器來保持正電極活性物質(zhì)和負電極活性物質(zhì)。當這種鋰離子二次電池的下限SOC設定值被設定到27%并且其上限SOC設定值被設定到79 %時，初始電池容量(初始容量Co:見圖2)被設定成100。
[0053]〈示例1>上述鋰離子二次電池被容納在高溫槽中以實施高溫劣化測試。然后，在下限SOC設定值設定到27%并且上限SOC設定值設定到79%的情況下，繼續(xù)高溫劣化測試直到劣化后的電池容量Cx(見圖2)減少到初始容量Co的80%。
[0054]〈示例2>在上述高溫劣化測試之后鋰離子二次電池的下限SOC設定值被重新設定到15 %。然后在下限SOC設定值設定到15 %并且上限SOC設定值設定到79 %的情況下，測定劣化后的電池容量。結果是，劣化后的電池容量大約為初始容量的96%，并且當與示例I中的電池容量比較時，該電池容量恢復。從該結果確認通過在劣化之后把下限SOC設定值重新設定到低于預先設定的下限SOC設定值(初始值)的值可抑制電池容量的減少。
[0055]目前已經(jīng)在優(yōu)選實施例中描述了本發(fā)明。然而，這些描述不是限制性的并且毋庸置疑可做出各種修改。
[0056]例如，在上述實施例中，舉例說明了基于劣化后的容量維持值(Cx/Co)來計算劣化后的正電極使用最小電位Vx的情況。然而，劣化后的正電極使用最小電位Vx的計算并不限于此。例如通過當電池被放電到下限SOC設定值時使用電池電壓等可直接獲得劣化后的正電極使用最小電位Vx。然而，如在上述實施例中，在基于劣化后的容量維持值(Cx/Co)來計算劣化后的正電極使用最小電位Vx的情況下，可進一步精確地計算由在負電極的SOC的偏差(電荷載體的析出或失效)造成的劣化后的正電極使用最小電位Vx。
[0057]此外，在上述實施例中，舉例說明了基于二次電池的電池溫度、SOC、溫度-SOC歷史信息來計算劣化后的容量Cx的情況。然而，劣化后的容量Cx的計算并不限于此。例如在為電池執(zhí)行指定的充電/放電操作時可從放電容量等來直接測定劣化后的容量Cx。然而，如在上述實施例中，在基于二次電池的電池溫度、S0C、溫度-SOC歷史信息來計算劣化后的容量Cx的情況下，可進一步精確地計算由在負電極的SOC的偏差(電荷載體的析出或失效)造成的劣化后的容量Cx。
【主權項】
1.一種控制器，用于二次電池，為所述二次電池預先設定高于SOC 0%的下限SOC設定值以及低于SOC 100%的上限SOC設定值，并且所述二次電池在由所述下限SOC設定值和所述上限SOC設定值確定的使用電位寬度中使用，所述控制器的特征在于包括: 存儲器部分，其被配置成儲存在所述二次電池中具有的正電極的初始正電極使用最小電位，所述初始正電極使用最小電位對應于預先設定的所述下限SOC設定值;以及 下限SOC設定值設定部分，其被配置成設定所述二次電池的所述下限SOC設定值，其中 所述下限SOC設定值設定部分計算劣化后的正電極使用最小電位，所述劣化后的正電極使用最小電位由于所述二次電池的劣化而從所述初始正電極使用最小電位移動到高電位側，以及根據(jù)作為在所述劣化后的正電極使用最小電位與所述初始正電極使用最小電位之間的差值的移動量，將所述下限SOC設定值重新設定到低于預先設定的所述下限SOC設定值并且高于SOC 0%的值。2.根據(jù)權利要求1所述的控制器，其中 所述下限SOC設定值設定部分通過將所述二次電池的劣化后的容量除以所述二次電池的初始容量來計算劣化后的容量維持值，并且基于所述劣化后的容量維持值來計算所述劣化后的正電極使用最小電位。3.根據(jù)權利要求2所述的控制器，其中 所述下限SOC設定值設定部分基于溫度-SOC歷史信息來計算所述劣化后的容量，所述溫度-SOC歷史信息包括電池溫度、所述SOC以及將所述二次電池保持在所述二次電池的所述電池溫度中的每一個溫度處和在所述SOC中的每一個SOC處的累積時間。4.根據(jù)權利要求1至3中的任何一項所述的控制器，其中 參考指示在所述移動量和要減少的所述下限SOC設定值的減少寬度之間的關系的映射來確定對應于所述移動量的值的所述下限SOC設定值的所述減少寬度。5.根據(jù)權利要求1至3中的任何一項所述的控制器，其中 在比較所述移動量的值與指定閾值并且所述移動量的值等于或者大于所述指定閾值的情況下，參考指示在所述移動量和要減少的所述下限SOC設定值的減少寬度之間的關系的映射來確定對應于所述移動量的值的所述下限SOC設定值的所述減少寬度。
【文檔編號】H01M10/42GK105958132SQ201610123751
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年3月4日
【發(fā)明人】小宮山啟太
【申請人】豐田自動車株式會社