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JP7410598B2 - Battery control device, battery recovery processing method - Google Patents
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Description

本発明は、電池制御装置及び電池回復処理方法に関するものであって、特に、電池セルの負極表面に析出する金属析出物の析出高さを低減させる技術に関する。 The present invention relates to a battery control device and a battery recovery processing method, and particularly relates to a technique for reducing the height of metal precipitates deposited on the negative electrode surface of a battery cell.

アルカリ金属やアルカリ土類金属からなる金属イオンを充放電時に正極と負極との間で授受することにより起電力を得る二次電池においては、充電時に負極表面に金属がウィスカー状に成長したデンドライトが形成されることによって、正極と負極とが導通短絡してしまうという問題がしばしば発生する。デンドライトとは、金属が樹枝状若しくは針状に析出成長したものを意味し、ウィスカーと呼ばれることもある。 In secondary batteries that generate electromotive force by transferring metal ions made of alkali metals and alkaline earth metals between the positive and negative electrodes during charging and discharging, dendrites, which are metal whiskers that grow on the surface of the negative electrode, occur during charging. Due to this formation, a problem often arises in that the positive electrode and the negative electrode are electrically connected and short-circuited. A dendrite is a metal that has grown in a dendritic or acicular shape, and is sometimes called a whisker.

ところで、近年よりエネルギー密度の高い電池が志向されるため、箔状もしくは蒸着によって、金属リチウムに代表される、上記の金属イオンと同種の金属自体を負極集電体上に形成して負極活物質として用いる、もしくは金属リチウムなどの金属を電気化学的に負極に析出させる態様の金属二次電池(代表例として金属リチウム二次電池)の需要が高まっている。 Incidentally, in recent years, as batteries with higher energy density are becoming more popular, metals of the same type as the above-mentioned metal ions, represented by metallic lithium, are formed on the negative electrode current collector in the form of a foil or by vapor deposition to form negative electrode active materials. There is an increasing demand for metal secondary batteries (metallic lithium secondary batteries as a typical example) that are used as metals or in which a metal such as metallic lithium is electrochemically deposited on the negative electrode.

このような金属二次電池においては、負極活物質中に金属イオンが吸蔵またはインターカレーションされることがないため、常に負極表面に例えばリチウム等の金属の析出が生じており、さらに、負極表面のわずかな凹凸に応じて、局所的な電解集中が起こり、凸部ほど金属析出しやすくなる傾向があるため、上記のウィスカー状の金属成長が顕著に発生する。 In such metal secondary batteries, metal ions are not occluded or intercalated in the negative electrode active material, so metals such as lithium are constantly deposited on the negative electrode surface. Local electrolytic concentration occurs in response to slight irregularities in the surface, and metal deposition tends to occur more easily in the convex portions, resulting in the above-mentioned whisker-like metal growth.

このような問題を避けるためには、例えば特開2014-170741号公報に開示されるように、定電流の充電ではなく、パルス状に逆向きの電流を印加することで、デンドライトの発生抑制または回復を行うという試みがなされてきた。 In order to avoid such problems, for example, as disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2014-170741, instead of constant current charging, applying a pulsed current in the opposite direction may suppress or suppress the generation of dendrites. Attempts have been made to perform recovery.

しかし、上述の特開2014-170741号公報に記載の方法は、パルス状に逆向きの電流を交互に印加する態様であるため、一般的な定電流充電に比べて充電に長い時間を要する問題があった。そして、過剰に充電・放電を行って電池寿命の劣化を早めたり、逆に十分な回復ができなかったりする問題が発生していた。 However, the method described in the above-mentioned Japanese Patent Application Publication No. 2014-170741 has the problem that charging takes a long time compared to general constant current charging because it is a mode in which currents in opposite directions are applied alternately in a pulsed manner. was there. This has led to problems such as excessive charging and discharging, which accelerates the deterioration of battery life, or conversely prevents sufficient recovery.

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、金属二次電池の負極表面に発生した金属析出物の高さを正確に推定し、推定値に応じた回復処理を行うことで、電池の劣化を早めずに短絡の発生を防止できる方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to accurately estimate the height of metal precipitates generated on the negative electrode surface of a metal secondary battery and perform recovery processing according to the estimated value. The purpose of the present invention is to provide a method that can prevent short circuits from occurring without accelerating battery deterioration.

本発明の一態様は、正極と、負極と、電解液と、を少なくとも含む二次電池セルを少なくとも一つ以上搭載した蓄電装置を制御する電池制御装置であって、
充電により前記二次電池セルに流れた電流の積算値を記憶する第1の記憶部と、
前記二次電池セルの負極表面に析出する現在の金属析出物の析出高さを推定する析出推定部と、
前記析出推定部が推定した前記現在の金属析出物の析出高さがあらかじめ定めた閾値以上である場合、金属析出物の析出高さを低減するためのパラメータを設定するパラメータ設定部と、
前記パラメータ設定部により設定されたパラメータに基づいて、前記二次電池セルにパルス電流を印加する回復処理を実行する実行部と、
前記二次電池セルの現在の充電率を推定する充電率推定部と、
を備え、
前記パラメータ設定部は、前記回復処理のための処理可能時間と、前記回復処理による金属析出物の析出高さの目標値と、前記充電率と、に基づいて、前記パルス電流の電流値と、パルス周期と、電流印加時間とからなるパラメータを設定する、電池制御装置である。
One aspect of the present invention is a battery control device that controls a power storage device equipped with at least one secondary battery cell that includes at least a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte,
a first storage unit that stores an integrated value of the current flowing through the secondary battery cell due to charging;
a precipitation estimation unit that estimates the precipitation height of the current metal precipitate deposited on the negative electrode surface of the secondary battery cell;
a parameter setting unit that sets a parameter for reducing the precipitation height of the metal precipitates when the current precipitation height of the metal precipitates estimated by the precipitation estimation unit is equal to or higher than a predetermined threshold;
an execution unit that executes a recovery process of applying a pulse current to the secondary battery cell based on the parameters set by the parameter setting unit;
a charging rate estimation unit that estimates the current charging rate of the secondary battery cell;
Equipped with
The parameter setting unit sets a current value of the pulsed current based on a processable time for the recovery process, a target value of a precipitation height of metal precipitates due to the recovery process, and the charging rate; This is a battery control device that sets parameters consisting of pulse period and current application time.

本発明の別の態様は、正極と、負極と、電解液と、を少なくとも含む二次電池セルを少なくとも一つ以上搭載した蓄電装置を制御する電池の回復処理方法であって、
予め記憶された、充電により前記二次電池セルに流れた電流の積算値に基づいて、前記二次電池セルの負極表面に析出する現在の金属析出物の析出高さを推定するステップ(A)と、
前記ステップ(B)において推定された前記現在の金属析出物の析出高さと、あらかじめ定めた金属析出物の析出高さの閾値とを比較するステップ(B)と、
前記ステップ(A)において推定された前記現在の金属析出物の析出高さが前記閾値以上であった場合、金属析出物の析出高さを低減するためのパラメータを設定するステップ(C)と、
前記ステップ(C)において設定された前記パラメータに基づいて、前記二次電池セルにパルス電流を印加する回復処理を実行するステップ(D)と、
前記二次電池セルの充電率を推定するステップ(E)と、
前記回復処理のための処理可能時間を取得するステップ(F)と、
を含み、
前記ステップ(C)は、
さらに、前記ステップ(F)において取得された前記処理可能時間と、前記ステップ(E)において推定された前記二次電池セルの現在の充電率と、に基づいて、
前記パルス電流の電流値と、パルス周期と、電流印加時間とからなるパラメータを設定する、電池回復処理方法である。
Another aspect of the present invention is a battery recovery processing method for controlling a power storage device equipped with at least one secondary battery cell including at least a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte, comprising:
Step (A) of estimating the current precipitation height of metal precipitates deposited on the negative electrode surface of the secondary battery cell based on a pre-stored integrated value of the current flowing through the secondary battery cell due to charging. and,
a step (B) of comparing the current precipitation height of the metal precipitate estimated in the step (B) with a predetermined threshold value of the precipitation height of the metal precipitate;
If the current precipitation height of the metal precipitates estimated in the step (A) is equal to or greater than the threshold value, a step (C) of setting a parameter for reducing the precipitation height of the metal precipitates;
a step (D) of performing a recovery process of applying a pulse current to the secondary battery cell based on the parameters set in the step (C);
a step (E) of estimating the charging rate of the secondary battery cell;
a step (F) of obtaining processing available time for the recovery processing;
including;
The step (C) is
Furthermore, based on the processable time acquired in the step (F) and the current charging rate of the secondary battery cell estimated in the step (E),
This is a battery recovery processing method in which parameters consisting of a current value of the pulse current, a pulse period, and a current application time are set.

本発明のある態様によれば、金属二次電池の負極表面に発生した金属析出物の高さを正確に推定し、推定値に応じた回復処理を行うことで、電池の劣化を早めずに短絡の発生を防止できる。 According to an aspect of the present invention, by accurately estimating the height of metal precipitates generated on the negative electrode surface of a metal secondary battery and performing recovery processing according to the estimated value, battery deterioration is not accelerated. This can prevent short circuits from occurring.

二次電池セルにおけるデンドライトの発生について、理想的な場合を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an ideal case regarding the generation of dendrites in a secondary battery cell. 二次電池セルにおけるデンドライトの発生について、実際の場合を示す図である。It is a figure which shows the actual case about the generation|occurrence|production of dendrite in a secondary battery cell. 二次電池セルの負極表面の初期の表面性状によるデンドライトの発生に対する影響を説明する図であり、負極表面の1つの突起におけるデンドライトの発生を模式的に示す。FIG. 3 is a diagram illustrating the influence of the initial surface quality of the negative electrode surface of a secondary battery cell on the generation of dendrites, and schematically shows the generation of dendrites on one protrusion on the negative electrode surface. 二次電池セルの負極表面の初期の表面性状によるデンドライトの発生に対する影響を説明する図であり、所定の表面粗さを有する負極表面でのデンドライトの発生を示す。FIG. 2 is a diagram illustrating the influence of the initial surface quality of the negative electrode surface of a secondary battery cell on the generation of dendrites, and shows the generation of dendrites on the negative electrode surface having a predetermined surface roughness. 二次電池セルの負極表面に不均一にデンドライトが発生する因子を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating factors that cause dendrites to be unevenly generated on the negative electrode surface of a secondary battery cell. 二次電池セルの負極表面に不均一にデンドライトが発生する因子を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating factors that cause dendrites to be unevenly generated on the negative electrode surface of a secondary battery cell. 二次電池セルにおけるデンドライト高さを推定するときに参照される係数テーブルを示す図である。It is a figure which shows the coefficient table referred when estimating the dendrite height in a secondary battery cell. 二次電池セルを充電するときに行われる充電方法及び回復処理を示す図である。It is a figure which shows the charging method and recovery process performed when charging a secondary battery cell. パルスリバース充電(PR充電)及び回復処理(パルス放電)における電流波形を例示する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating current waveforms in pulse reverse charging (PR charging) and recovery processing (pulse discharging). 充電装置において電池モジュールを充電するときの電気的接続関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing electrical connection relationships when charging a battery module in a charging device. 電池モジュールを充電するときのセル管理ユニットと充電制御ユニットの機能ブロック図である。FIG. 3 is a functional block diagram of a cell management unit and a charging control unit when charging a battery module. 二次電池セルのSOCと電圧との関係を例示する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating the relationship between SOC and voltage of a secondary battery cell. 二次電池セルのSOCと、当該セルに対して実行可能な充電方法及び回復処理(パルス放電)との関係を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the SOC of a secondary battery cell and the charging method and recovery process (pulse discharge) that can be performed for the cell. 電池モジュールを充電するときに充電制御ユニットによって実行される全体処理の一例に係るフローチャートである。5 is a flowchart related to an example of overall processing executed by a charging control unit when charging a battery module. 図11のフローチャートにおけるコンディショニング設定処理の詳細処理の一例に係るフローチャートである。12 is a flowchart relating to an example of detailed processing of the conditioning setting processing in the flowchart of FIG. 11.

本開示における「金属析出物」とは、二次電池セルにおいて正極と負極の間を移動する金属イオンが充電時に負極において析出して金属状態で存在するものをいう。デンドライトは、金属析出物の一例である。金属としては、アルカリ金属やアルカリ土類金属が挙げられるが、以下ではリチウムの場合を例として説明する。
本開示において、「デンドライト高さ」は、二次電池セルの負極の表面を基準として負極に発生するデンドライトの高さをいう。
本開示において「コンディショニング」とは、二次電池セルの負極に発生するデンドライト高さのピークを低くする、あるいは、デンドライトの高低差を小さくすることで、二次電池セルの負極表面を整える処理を意味する。
The term "metal precipitate" in the present disclosure refers to metal ions that move between the positive electrode and the negative electrode in a secondary battery cell and are deposited on the negative electrode during charging and exist in a metallic state. Dendrites are an example of metal precipitates. Examples of the metal include alkali metals and alkaline earth metals, and below, the case of lithium will be explained as an example.
In the present disclosure, "dendritic height" refers to the height of dendrites generated on the negative electrode based on the surface of the negative electrode of the secondary battery cell.
In the present disclosure, "conditioning" refers to a process that prepares the negative electrode surface of a secondary battery cell by lowering the peak height of dendrites that occur on the negative electrode of the secondary battery cell, or by reducing the height difference of the dendrites. means.

以下では、先ず、図1A~図4を参照して、二次電池セル(以下、適宜「電池セル」という。)のデンドライト高さの増加量の推定方法について説明する。
図1Aに示すように、負極表面が完全な平面である理想的な場合には、負極表面の位置によるリチウムイオンの輸送に偏りがないため、負極表面上で均一に析出が発生する。この場合、デンドライト高さは、充電電流の電流密度(充電電流密度)と時間との積に依存する。
このような理想的な負極表面の場合に、充電電流密度をi[A/cm]、充電時間をt[s]、ファラデー定数[C/mol]とすると、リチウムの析出量nは以下の式(1)で表される。
Below, first, a method for estimating the amount of increase in the dendrite height of a secondary battery cell (hereinafter referred to as a "battery cell" as appropriate) will be described with reference to FIGS. 1A to 4.
As shown in FIG. 1A, in an ideal case where the negative electrode surface is completely flat, lithium ions are transported uniformly depending on the position on the negative electrode surface, so that precipitation occurs uniformly on the negative electrode surface. In this case, the dendrite height depends on the product of the current density of the charging current (charging current density) and time.
In the case of such an ideal negative electrode surface, if the charging current density is i [A/cm 2 ], the charging time is t [s], and the Faraday constant is [C/mol], the amount of lithium precipitated n is as follows. It is expressed by formula (1).

Figure 0007410598000001
Figure 0007410598000001

また、リチウムの原子量をM[g/mol]とし、密度をρ[g/cm]とすると、リチウムデンドライト高さの増加量Δh[cm]は、以下の式(2)で表される。Further, when the atomic weight of lithium is M [g/mol] and the density is ρ [g/cm 2 ], the increase amount Δh [cm] in the height of the lithium dendrite is expressed by the following formula (2).

Figure 0007410598000002
Figure 0007410598000002

それに対して実際の電池セルでは、図1Bに示すように、負極の表面粗さに起因して負極表面の位置によるリチウムイオンの輸送に偏りがあることから、デンドライト高さの増加速度が負極表面において均一ではない。この理由は、図2A及び図2Bを参照すると、以下のように説明できる。 On the other hand, in an actual battery cell, as shown in Figure 1B, the transport of lithium ions is uneven depending on the position of the negative electrode surface due to the surface roughness of the negative electrode. is not uniform. The reason for this can be explained as follows with reference to FIGS. 2A and 2B.

図2Aは、電池セルの負極表面の1つの突出部と、負極表面近傍の電解液中のリチウムイオンの濃度分布を模式的に表した図である。充電時には負極での還元反応により負極表面でリチウムイオンが消費されるため、リチウムイオンの濃度は負極表面の近傍で減少する。そのため、図2Aに示すように、リチウムイオンの濃度は、正極側に突出した突出部の周囲において相対的に高くなり、突出部においてリチウムイオンが析出する反応が集中的に発生する。それによって、負極表面では、突出部において平坦部よりもデンドライトがより多く発生することになる。
図2Bに示すように、負極表面全体でみると、負極表面の各突出部においてデンドライト高さの成長速度が大きくなる。すなわち、負極表面の初期状態における表面粗さが大きいほど、その後の充電電流によって析出するデンドライトの高さが大きくなり、その結果、さらに表面の高低差が大きくなっていく傾向となる。
FIG. 2A is a diagram schematically showing one protrusion on the surface of the negative electrode of a battery cell and the concentration distribution of lithium ions in the electrolyte near the surface of the negative electrode. During charging, lithium ions are consumed on the surface of the negative electrode due to a reduction reaction at the negative electrode, so the concentration of lithium ions decreases near the surface of the negative electrode. Therefore, as shown in FIG. 2A, the concentration of lithium ions becomes relatively high around the protrusion protruding toward the positive electrode, and a reaction in which lithium ions are precipitated occurs intensively at the protrusion. As a result, on the negative electrode surface, more dendrites occur in the protruding parts than in the flat parts.
As shown in FIG. 2B, when looking at the entire negative electrode surface, the growth rate of the dendrite height increases at each protrusion on the negative electrode surface. That is, the greater the surface roughness of the negative electrode surface in its initial state, the greater the height of dendrites deposited by subsequent charging current, and as a result, the difference in surface height tends to further increase.

上記式(2)から、デンドライト高さの増加量が充電時の電流密度によって変動することは明らかであるが、負極表面の表面粗さがある前提では、電流密度の大小に応じて負極表面のリチウムイオンの濃度分布に偏りが生じるため、デンドライト高さを推定する上では当該濃度分布の偏りを考慮する必要がある。すなわち、低電流密度の場合には電極表面でのリチウムイオンの消費速度が小さいことから、図3Aに模式的に示すように、初期状態における表面粗さに関わらずリチウムイオンが負極表面の全体で比較的均等に供給されやすい。このため、デンドライトの析出による負極表面の高低差は拡大しにくくなる。
他方、高電流密度の場合には、低電流密度と比較して一定時間におけるリチウムイオン消費速度が大きく、電解液内のリチウムイオンの輸送が不十分となることで、図3Bに模式的に示すように、初期状態における表面粗さによる電解液内のリチウムイオンの濃度分布に偏りが大きくなりやすい。その結果、図2A及び図2Bを参照して説明したように、充電電流によって析出するデンドライトの高さが大きくなり、その結果、表面の高低差がより大きくなりやすい。
From equation (2) above, it is clear that the amount of increase in dendrite height varies depending on the current density during charging, but assuming that the negative electrode surface has surface roughness, the negative electrode surface Since the concentration distribution of lithium ions is biased, it is necessary to consider the bias in the concentration distribution when estimating the dendrite height. In other words, in the case of low current density, the consumption rate of lithium ions on the electrode surface is low, so as schematically shown in Figure 3A, lithium ions cover the entire negative electrode surface regardless of the surface roughness in the initial state. Easily supplied relatively evenly. Therefore, the height difference on the negative electrode surface due to dendrite precipitation becomes difficult to increase.
On the other hand, in the case of high current density, the consumption rate of lithium ions in a certain period of time is higher than that at low current density, and the transport of lithium ions in the electrolyte becomes insufficient, as shown schematically in Figure 3B. As such, the concentration distribution of lithium ions in the electrolyte tends to be largely biased due to the surface roughness in the initial state. As a result, as described with reference to FIGS. 2A and 2B, the height of the dendrites deposited by the charging current increases, and as a result, the height difference on the surface tends to become larger.

負極表面のリチウムイオンの濃度分布に偏りを生じさせる他の因子として温度がある。
低温充電の場合には、電解液内のリチウムイオンの輸送速度が小さく、図2A及び図2Bを参照して説明したように、電解液内のリチウムイオンの濃度分布に偏りが生じやすい。そのため、デンドライトの高さが大きくなることによって、表面の高低差がさらに大きくなる傾向になる。他方、高温充電の場合には、電解液内のリチウムイオンの輸送速度が低温の場合よりも大きくなり、電解液内のリチウムイオンの濃度分布の偏りが改善される。
Another factor that causes a bias in the concentration distribution of lithium ions on the surface of the negative electrode is temperature.
In the case of low-temperature charging, the transport speed of lithium ions in the electrolyte is low, and as described with reference to FIGS. 2A and 2B, the concentration distribution of lithium ions in the electrolyte tends to be uneven. Therefore, as the height of the dendrite increases, the height difference on the surface tends to further increase. On the other hand, in the case of high-temperature charging, the transport speed of lithium ions in the electrolyte becomes higher than in the case of low temperature, and the bias in the concentration distribution of lithium ions in the electrolyte is improved.

以上の観点から、負極表面が平坦でない前提の下で、デンドライト高さの増加量を精度良く見積もるためには、上記式(2)をベースに、充電電流密度が高いほど大きくなり、かつ、低温であるほど大きくなるように、デンドライト高さの増加量を補正することが好ましい。
そこで、充電時の電流密度(充電電流密度)に対応する電流密度係数xと、電池セルの温度に対応する温度係数yとを設定することで、デンドライト高さの増加量Δh[cm]を、以下の式(3)のとおり表すことができる。
From the above point of view, in order to accurately estimate the amount of increase in dendrite height under the assumption that the negative electrode surface is not flat, based on the above formula (2), the higher the charging current density, the higher the It is preferable to correct the amount of increase in dendrite height so that it becomes larger as .
Therefore, by setting the current density coefficient x corresponding to the current density during charging (charging current density) and the temperature coefficient y corresponding to the temperature of the battery cell, the amount of increase in dendrite height Δh [cm] can be calculated as follows: It can be expressed as the following equation (3).

Figure 0007410598000003
Figure 0007410598000003

図4は、電池セルにおけるデンドライト高さを推定するときに参照される係数テーブルを示す図である。
図4に示すように、電流密度i,i,i,…,i(但し、i<i<i<…<i)に対応する電流密度係数をx,x,x,…,xとした場合、x<x<x<…<xとする。また、温度T,T,T,…,Ti(但し、T>T>T>…>T)に対応する温度係数をy,y,y,…,yとした場合、y<y<y<…<yとする。すなわち、電流密度係数x及び温度係数yによって、充電電流密度が高いほど大きくなり、かつ、低温であるほど大きくなるように、デンドライト高さの増加量が補正される。
なお、温度は時間の経過とともに変化しうるため、温度履歴に応じてデンドライト高さの増加量が補正されうる。
FIG. 4 is a diagram showing a coefficient table that is referred to when estimating the dendrite height in a battery cell.
As shown in FIG. 4, the current density coefficients corresponding to the current densities i 1 , i 2 , i 3 ,..., im (however, i 1 < i 2 < i 3 <...< i m ) are expressed as x 1 , x 2 , x 3 , ..., x m , x 1 <x 2 <x 3 <...<x m . Furthermore, the temperature coefficients corresponding to the temperatures T 1 , T 2 , T 3 ,..., Ti n (where T 1 >T 2 >T 3 >>>T n ) are y 1 , y 2 , y 3 ,..., When y n , y 1 <y 2 <y 3 <...<y n . That is, the amount of increase in dendrite height is corrected by the current density coefficient x and the temperature coefficient y so that the higher the charging current density is, the greater the increase is, and the lower the temperature is, the greater the increase is.
Note that since the temperature can change over time, the amount of increase in dendrite height can be corrected depending on the temperature history.

デンドライト高さの増加量をさらに精度良く見積もるためには、負極表面の初期状態における表面粗さによって上記式(3)によって求めたデンドライト高さの増加量を補正することが好ましい。負極表面の初期状態における表面粗さが大きいほど、電解液内のリチウムイオンの濃度分布に偏りが生じやすくなり、その分、デンドライト高さの増加量が大きくなるためである。
例えば、表面粗さの指標として、負極表面の算術平均粗さRaと、十点平均粗さRzjisと、最大高さRzと、から選択される少なくとも一つに基づいて、デンドライト高さの増加量を補正するとよい。なお、算術平均粗さRaと、十点平均粗さRzjisと、最大高さRzの中では、最大高さRzが最もデンドライト高さに与える影響が大きい。いずれの表面粗さの基準を選択する場合でも、電池セルの使用前に予め負極表面の表面粗さを測定しておく。
In order to estimate the amount of increase in dendrite height with higher accuracy, it is preferable to correct the amount of increase in dendrite height determined by the above equation (3) based on the surface roughness of the negative electrode surface in its initial state. This is because the greater the surface roughness of the negative electrode surface in its initial state, the more likely it is that the concentration distribution of lithium ions in the electrolyte will be biased, and the amount of increase in dendrite height will increase accordingly.
For example, as an index of surface roughness, the amount of increase in dendrite height is determined based on at least one selected from the arithmetic mean roughness Ra, ten-point mean roughness Rzjis, and maximum height Rz of the negative electrode surface. It is a good idea to correct this. Note that among the arithmetic mean roughness Ra, the ten-point mean roughness Rzjis, and the maximum height Rz, the maximum height Rz has the greatest influence on the dendrite height. No matter which surface roughness standard is selected, the surface roughness of the negative electrode surface is measured in advance before using the battery cell.

一実施形態の電池回復処理方法では、デンドライト高さの増加量を精度良く推定するとともに、放電パルスを発生させることにより、デンドライトを溶解させ、デンドライト高さを低減させる。放電パルスとは、放電方向の電流を流すパルスである。本開示では、放電パルスを流してデンドライトを溶解させることを「回復処理」という。式(2)及び(3)の各式中の電流密度iを放電方向の電流密度とすることで、デンドライト高さの低減量Δhを算出しても良い。
一実施形態の電池回復処理方法では、必要十分な回復処理を行うために、負極表面の現在のデンドライト高さを精度良く推定する。現在のデンドライト高さを精度良く推定するために、現在までに電池セルに流れた電流の積算値と、現在までの回復処理の履歴に関するデータ(実行履歴データ)とを記憶装置に記憶しておくことが好ましい。一実施形態では、電池セルが充電器等の充電装置に接続されたときに、記憶装置から現在までに電池セルに流れた電流の積算値と、現在までの実行履歴データとを読み出し、現在のデンドライト高さを推定する。
一実施形態の電池回復処理方法では、必要十分な回復処理を行うために、デンドライト高さの目標値を設定し、デンドライト高さの推定値が目標値に到達するまで回復処理を実行する。
In the battery recovery processing method of one embodiment, the amount of increase in dendrite height is accurately estimated, and a discharge pulse is generated to melt the dendrite and reduce the dendrite height. A discharge pulse is a pulse that causes a current to flow in the discharge direction. In the present disclosure, dissolving the dendrite by applying a discharge pulse is referred to as a "recovery process." The dendrite height reduction amount Δh may be calculated by setting the current density i in each of equations (2) and (3) as the current density in the discharge direction.
In the battery recovery processing method of one embodiment, the current height of dendrites on the negative electrode surface is estimated with high accuracy in order to perform necessary and sufficient recovery processing. In order to accurately estimate the current dendrite height, the integrated value of the current that has flowed through the battery cells up to now and data regarding the history of recovery processing up to now (execution history data) are stored in a storage device. It is preferable. In one embodiment, when a battery cell is connected to a charging device such as a charger, the integrated value of the current that has flowed to the battery cell up to the present and the execution history data up to the present are read from the storage device, and the current Estimate dendrite height.
In the battery recovery processing method of one embodiment, in order to perform the necessary and sufficient recovery processing, a target value of the dendrite height is set, and the recovery processing is executed until the estimated value of the dendrite height reaches the target value.

一実施形態の電池回復処理方法では、電池セルが充電装置に接続された際に、通常充電、パルスリバース充電、及び、回復処理(パルス放電)のいずれかを選択的に実行する。一実施形態では、電池セルのSOC(State of Charge;充電率)を推定し、SOCの推定値に応じて、パルスリバース充電及び/又は回復処理からなるコンディショニングプログラム(後述する)を決定してコンディショニングを実行する。
通常充電とは、CCCV充電(Constant Current, Constant Voltage:定電流定電圧充電)を意味する。
パルスリバース充電(以下、適宜「PR充電」という。)とは、充電方向の電流値と印加時間との積の絶対値が放電方向の電流値と印加時間との積の絶対値を上回るように、かつ交互にパルス電流を印加する充電方法である。
回復処理は、前述したように、放電パルスを印加することである。
In the battery recovery processing method of one embodiment, when a battery cell is connected to a charging device, one of normal charging, pulse reverse charging, and recovery processing (pulse discharge) is selectively performed. In one embodiment, the state of charge (SOC) of the battery cell is estimated and, depending on the estimated SOC, a conditioning program (described below) consisting of pulsed reverse charging and/or recovery processing is determined to perform conditioning. Execute.
Normal charging means CCCV charging (Constant Current, Constant Voltage).
Pulse reverse charging (hereinafter referred to as "PR charging" as appropriate) refers to charging in such a way that the absolute value of the product of the current value in the charging direction and the application time exceeds the absolute value of the product of the current value in the discharging direction and the application time. , and a charging method in which pulse current is applied alternately.
The recovery process is to apply a discharge pulse, as described above.

図5に、通常充電、PR充電、及び、回復処理の各々について、例示的な電流密度プロファイルと、各々を実行した場合のデンドライトの析出による負極表面の形状変化を示す。なお、図5に示す電流プロファイルでは、充電方向の電流を正とし、放電方向の電流を負としている。
通常充電において例えば定電流充電では、充電方向に一定の電流が流れる。この場合、負極表面の突出部において集中的にデンドライトが発生するため、通常充電を行うほどデンドライトの高低差が大きくなる。
FIG. 5 shows exemplary current density profiles for each of normal charging, PR charging, and recovery processing, and changes in shape of the negative electrode surface due to dendrite precipitation when each is performed. Note that in the current profile shown in FIG. 5, the current in the charging direction is positive, and the current in the discharging direction is negative.
In normal charging, for example, constant current charging, a constant current flows in the charging direction. In this case, since dendrites are generated intensively in the protruding portions of the negative electrode surface, the difference in height of the dendrites increases as normal charging is performed.

PR充電の電流プロファイルの例は、より詳細に図6に示される。ここで、ichargeは充電方向の電流値であり、idischは放電方向の電流値であり、Tpulseはパルス周期であり、tchargeは充電方向の電流印加時間であり、tdischは放電方向の電流印加時間であり、trest1,trest2は休止時間である。これらの値は、一実施形態のPR充電におけるパルス波形のパラメータである。iaveは、当該パルス波形によって定まる平均電流値である。PR充電では、充電方向の電流値と印加時間との積の絶対値が放電方向の電流値と印加時間との積の絶対値を上回るように設定されている(つまり、icharge×tcharge>idisch×tdischである)ため、平均電流値iaveは正(つまり、充電方向の電流)である。
図5に示すように、PR充電の場合、平均電流値が充電方向の電流であるために負極表面の平坦部のデンドライトが高くなる一方で、突出部のデンドライトが高くなることを抑制する効果がある。つまり、PR充電の場合、突出部の高さを大きくせずに裾野を広げる効果がある。
An example of a current profile for PR charging is shown in more detail in FIG. Here, i charge is the current value in the charging direction, i disch is the current value in the discharging direction, T pulse is the pulse period, t charge is the current application time in the charging direction, and t disch is the current value in the discharging direction. is the current application time, and t rest1 and t rest2 are rest times. These values are pulse waveform parameters in PR charging in one embodiment. i ave is an average current value determined by the pulse waveform. In PR charging, the absolute value of the product of the current value in the charging direction and the application time is set to exceed the absolute value of the product of the current value in the discharging direction and the application time (that is, i charge ×t charge > i disch ×t disch ), the average current value i ave is positive (that is, the current in the charging direction).
As shown in Figure 5, in the case of PR charging, the average current value is the current in the charging direction, so the dendrites on the flat part of the negative electrode surface become high, while the effect of suppressing the height of the dendrites on the protruding parts is be. In other words, in the case of PR charging, there is an effect of widening the base without increasing the height of the protrusion.

回復処理の電流プロファイルの例は、より詳細に図6に示される。ここで、idischは放電方向の電流値であり、tdischは放電方向の電流印加時間であり、Tpulseはパルス周期である。これらの値は、一実施形態の回復処理におけるパルス波形のパラメータである。
回復処理は、負極表面全体に亘ってデンドライトを溶解させるが、図5に示すように、特に突出部のデンドライト高さを小さくする効果がある。
An example of a current profile for the recovery process is shown in more detail in FIG. Here, i disch is the current value in the discharging direction, t disch is the current application time in the discharging direction, and T pulse is the pulse period. These values are pulse waveform parameters in the recovery process of one embodiment.
The recovery treatment dissolves dendrites over the entire surface of the negative electrode, but as shown in FIG. 5, it has the effect of reducing the height of the dendrites particularly in the protruding portions.

次に、一実施形態の電池回復処理方法が実装された充電システムについて説明する。
図7に概略的に示す充電システムは、充電装置3により電池モジュール2(蓄電装置の一例)を充電するシステムであり、電池モジュール2が充電装置3に接続された状態を示している。電池モジュール2は、1以上の電池セルが接続された電池セル群21と、電池セル群21の各電池セルに接続されるセル管理ユニット(CMU: Cell Management Unit)と、を含む。各電池セルは、正極と、負極と、電解液と、を少なくとも含む。
Next, a charging system in which the battery recovery processing method of one embodiment is implemented will be described.
The charging system schematically shown in FIG. 7 is a system in which a battery module 2 (an example of a power storage device) is charged by a charging device 3, and a state in which the battery module 2 is connected to the charging device 3 is shown. The battery module 2 includes a battery cell group 21 to which one or more battery cells are connected, and a cell management unit (CMU) connected to each battery cell of the battery cell group 21. Each battery cell includes at least a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte.

なお、図7に示す充電システムは一例に過ぎず、本発明は、2以上の電池モジュールを含む電池パックに適用することができる。また、図7に示す電池セル群21は、1以上の電池セルが直列に接続される場合について例示しているが、その限りではなく、各電池セル群は、並列に接続された電池セルの組合せが複数、直列に接続された形態でもよい。 Note that the charging system shown in FIG. 7 is only an example, and the present invention can be applied to a battery pack including two or more battery modules. In addition, although the battery cell group 21 shown in FIG. 7 is an example of a case in which one or more battery cells are connected in series, this is not a limitation, and each battery cell group is composed of battery cells connected in parallel. A plurality of combinations may be connected in series.

セル管理ユニット22は、電池モジュール2に含まれる各電池セルを制御するために設けられている。電池モジュール2が充電装置3に接続された状態では、セル管理ユニット22が充電装置3の充電制御ユニット6(CCU:Charge Control Unit;電池制御装置の一例)と接続される。この状態では、セル管理ユニット22と充電制御ユニット6が通信可能な状態となる。 The cell management unit 22 is provided to control each battery cell included in the battery module 2. When the battery module 2 is connected to the charging device 3, the cell management unit 22 is connected to a charge control unit 6 (CCU: Charge Control Unit; an example of a battery control device) of the charging device 3. In this state, the cell management unit 22 and the charging control unit 6 are in a communicable state.

電池モジュール2が充電装置3に接続された状態では、電池セル群21が接続される閉回路が形成される。当該閉回路上には、充電装置3において、閉回路を流れる電流を検出するための電流センサ7が設けられている。
充電制御ユニット6は、電流センサ7によって検出された電流値を取得し、電池モジュール2から各電池セルの電圧値を取得し、電池モジュール2の充電を制御する。
When the battery module 2 is connected to the charging device 3, a closed circuit to which the battery cell group 21 is connected is formed. A current sensor 7 is provided on the closed circuit in the charging device 3 to detect the current flowing through the closed circuit.
The charging control unit 6 acquires the current value detected by the current sensor 7, acquires the voltage value of each battery cell from the battery module 2, and controls charging of the battery module 2.

次に、一実施形態の充電システムにおける充電制御ユニット6及びセル管理ユニット22の構成について、図8を参照して説明する。図8は、充電制御ユニット6とセル管理ユニット22の機能ブロック図である。 Next, the configurations of the charging control unit 6 and the cell management unit 22 in the charging system of one embodiment will be described with reference to FIG. 8. FIG. 8 is a functional block diagram of the charging control unit 6 and the cell management unit 22.

図8を参照すると、セル管理ユニット22は、コントローラ221と、記憶部222と、セル監視部223と、通信部224と、を含む。
コントローラ221は、マイクロコンピュータ、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等を含む。コントローラ221では、マイクロコンピュータが所定のプログラムを実行することで、例えば、通信部224を介して充電制御ユニット6から受信した充電積算値(通常充電により各電池セルに流れた電流の積算値;後述する)及び実行履歴データを、記憶部222に書き込む処理が行われる。
Referring to FIG. 8, the cell management unit 22 includes a controller 221, a storage section 222, a cell monitoring section 223, and a communication section 224.
The controller 221 includes a microcomputer, ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), and the like. In the controller 221, the microcomputer executes a predetermined program, so that, for example, the integrated charging value (integrated value of the current flowing through each battery cell due to normal charging; described later) received from the charging control unit 6 via the communication unit 224. ) and execution history data are written into the storage unit 222.

記憶部222は、例えばフラッシュメモリ等の不揮発性記憶装置であり、上述したように、充電制御ユニット6から受信した充電積算値及び実行履歴データを格納する。 The storage unit 222 is, for example, a nonvolatile storage device such as a flash memory, and stores the integrated charging value and execution history data received from the charging control unit 6, as described above.

セル監視部223は、電池セル群21の各電池セルの端子間電圧を検出するとともに、必要に応じて電池セルバランシングを実行する。電池セルバランシングの方法については、特に限定するものではなく、パッシブバランシングでもアクティブバランシングでもよい。 The cell monitoring unit 223 detects the inter-terminal voltage of each battery cell in the battery cell group 21, and performs battery cell balancing as necessary. The method of battery cell balancing is not particularly limited, and may be passive balancing or active balancing.

通信部224は、所定のプロトコルに従って充電制御ユニット6と通信を行う通信インタフェースユニットである。
通信部224は、例えば、充電装置3の充電制御ユニット6との通信が確立された後に、記憶部222に格納されている各電池セルの充電積算値と実行履歴データを充電制御ユニット6に送信する。また、通信部224は、各電池セルの充電積算値と実行履歴データを充電制御ユニット6から受信する。
The communication unit 224 is a communication interface unit that communicates with the charging control unit 6 according to a predetermined protocol.
For example, after communication with the charging control unit 6 of the charging device 3 is established, the communication unit 224 transmits the integrated charging value and execution history data of each battery cell stored in the storage unit 222 to the charging control unit 6. do. The communication unit 224 also receives the integrated charging value and execution history data of each battery cell from the charging control unit 6 .

図8を参照すると、充電制御ユニット6は、コントローラ61と、記憶部62と、表示部63と、通信部64と、温度センサ65(温度検出部の一例)と、を含む。
コントローラ61は、マイクロコンピュータ、ROM、RAM等を含む。コントローラ61は、マイクコンピュータが所定のプログラムを実行することで、充電処理部611、デンドライト高さ推定部612、SOC推定部613、コンディショニング設定部614、及び、コンディショニング実行部615として機能する。
Referring to FIG. 8, charging control unit 6 includes a controller 61, a storage section 62, a display section 63, a communication section 64, and a temperature sensor 65 (an example of a temperature detection section).
The controller 61 includes a microcomputer, ROM, RAM, etc. The controller 61 functions as a charging processing section 611, a dendrite height estimation section 612, an SOC estimation section 613, a conditioning setting section 614, and a conditioning execution section 615 when the microphone computer executes a predetermined program.

充電処理部611は、電池モジュール2が充電装置3に接続されている間に様々な処理を実行する。
例えば、充電処理部611は、電池モジュール2の充電中にセル管理ユニット22から取得する電池セル群21の電圧値に基づいて、電池モジュール2のSOCを表示部63に表示する。
The charging processing unit 611 executes various processes while the battery module 2 is connected to the charging device 3.
For example, the charging processing unit 611 displays the SOC of the battery module 2 on the display unit 63 based on the voltage value of the battery cell group 21 obtained from the cell management unit 22 while the battery module 2 is being charged.

充電処理部611は、通常充電により各電池セルに流れた電流の積算値(以下、「充電積算値」という。)を記憶部62に書き込む。充電積算値は、デンドライト高さを精度良く推定するために必要な情報である。充電積算値は、電流センサ7を流れる電流と時間との積により算出される。
充電処理部611は、コンディショニング実行部615によって実行された回復処理の実行履歴に関するデータ(実行履歴データ)を、記憶部62(第2の記憶部の一例)に適宜記録する。実行履歴データは、図6に示す例では、回復処理におけるパルス波形の電流値idisch、放電方向の電流印加時間tdisch、パルス周期Tpulse、及び、回復処理が実行された時間(又はパルス数)である。
充電処理部611は、電池モジュール2が接続されてからの一連の処理が終了すると、通信部64を介して、記憶部62に書き込まれた充電積算値及び実行履歴データをセル管理ユニット22に送信する。
The charging processing unit 611 writes in the storage unit 62 an integrated value of the current flowing through each battery cell during normal charging (hereinafter referred to as a “charge integrated value”). The charge integrated value is information necessary to accurately estimate the dendrite height. The charge integrated value is calculated by multiplying the current flowing through the current sensor 7 by time.
The charging processing unit 611 appropriately records data regarding the execution history of the recovery process executed by the conditioning execution unit 615 (execution history data) in the storage unit 62 (an example of a second storage unit). In the example shown in FIG. 6, the execution history data includes the current value idisch of the pulse waveform in the recovery process, the current application time tdisch in the discharge direction, the pulse period Tpulse , and the time (or number of pulses) at which the recovery process was executed. ).
When the series of processes after the battery module 2 is connected is completed, the charging processing unit 611 transmits the integrated charging value and execution history data written in the storage unit 62 to the cell management unit 22 via the communication unit 64. do.

セル管理ユニット22は、充電積算値及び実行履歴データを受信すると、受信した充電積算値及び実行履歴データをそれぞれ、記憶部222に記録されている充電積算値及び実行履歴データに加算する。つまり、記憶部222には、それまでに累積された充電積算値及び実行履歴データが格納される。 Upon receiving the integrated charging value and execution history data, the cell management unit 22 adds the received integrated charging value and execution history data to the integrated charging value and execution history data recorded in the storage unit 222, respectively. In other words, the storage unit 222 stores the accumulated charging integrated value and execution history data.

例えば、セル管理ユニット22の記憶部222は、1回目からN-1回目の充電装置3との接続により取得された充電積算値及び実行履歴データを記憶している。そして、セル管理ユニット22は、N回目の充電装置3との接続の際には、1回目からN-1回目の充電積算値及び実行履歴データを充電制御ユニット6に送信する。N回目の充電装置3における処理が終了すると、充電制御ユニット6は、N回目の充電積算値及び実行履歴データをセル管理ユニット22に送信し、セル管理ユニット22は、受信したN回目の充電積算値及び実行履歴データを記憶部222に書き込む。
このようにして、セル管理ユニット22の記憶部222は、過去の充電積算値及び実行履歴データを累積的に記憶している。そのため、電池モジュール2が常に同じ充電装置3に接続されない場合であっても、充電装置3は、各電池セルの過去の充電積算値及び実行履歴データを取得でき、デンドライト高さ推定部612によってデンドライト高さを精度良く推定することができる。
For example, the storage unit 222 of the cell management unit 22 stores the cumulative charging value and execution history data obtained from the first to N-1 connections with the charging device 3. Then, when the cell management unit 22 connects to the charging device 3 for the Nth time, it transmits the first to N-1th charging integrated value and execution history data to the charging control unit 6. When the N-th processing in the charging device 3 is completed, the charging control unit 6 transmits the N-th charging integrated value and the execution history data to the cell management unit 22, and the cell management unit 22 receives the N-th charging integrated value and the execution history data. The value and execution history data are written to the storage unit 222.
In this way, the storage section 222 of the cell management unit 22 cumulatively stores past integrated charge values and execution history data. Therefore, even if the battery module 2 is not always connected to the same charging device 3, the charging device 3 can acquire the past cumulative charging value and execution history data of each battery cell, and the dendrite height estimation unit 612 Height can be estimated with high accuracy.

デンドライト高さ推定部612(析出推定部の一例)は、各電池セルの負極表面に発生している現在のデンドライト高さを推定する。
一実施形態のデンドライト高さ推定方法は、セル管理ユニット22から取得した各電池セルの充電積算値及び実行履歴データに基づいて電池セルのデンドライト高さを推定する。充電積算値から過去の充電履歴に基づくデンドライト高さの増加量が求められ、過去の実行履歴データからデンドライト高さの低減量が求められる。そのため、過去の充電履歴に基づくデンドライト高さ(つまり、デンドライト高さの増加量の積算値)から過去の実行履歴データに基づく低減量を減算処理することで、電池セルの現在のデンドライト高さを算出することができる。このとき、式(3)に示したように、電流密度係数x及び温度係数yによって、デンドライト高さの増加量を補正することが好ましい。
The dendrite height estimating unit 612 (an example of a precipitation estimating unit) estimates the current height of dendrites generated on the negative electrode surface of each battery cell.
The dendrite height estimation method of one embodiment estimates the dendrite height of a battery cell based on the cumulative charge value and execution history data of each battery cell acquired from the cell management unit 22. The amount of increase in dendrite height based on past charging history is determined from the charging integrated value, and the amount of decrease in dendrite height is determined from past execution history data. Therefore, by subtracting the reduction amount based on the past execution history data from the dendrite height based on the past charging history (that is, the integrated value of the increase in dendrite height), the current dendrite height of the battery cell can be calculated. It can be calculated. At this time, as shown in equation (3), it is preferable to correct the amount of increase in dendrite height using the current density coefficient x and the temperature coefficient y.

SOC推定部613(充電率推定部の一例)は、各電池セルの現在の充電率であるSOCを推定する。SOC推定部613は、例えば、電流センサ7において検出される電流値と、各電池セルの電圧値とに基づいて推定するが、特定の推定方法に限定するものではなく、如何なる方法を採用することもできる。 The SOC estimating unit 613 (an example of a charging rate estimating unit) estimates the SOC, which is the current charging rate of each battery cell. The SOC estimating unit 613 performs estimation based on, for example, the current value detected by the current sensor 7 and the voltage value of each battery cell, but is not limited to a specific estimation method and may employ any method. You can also do it.

コンディショニング設定部614(パラメータ設定部の一例)は、デンドライト高さ推定部612が推定した現在のデンドライト高さに基づいて、デンドライト高さを低減させるためのコンディショニング設定処理を実行する。コンディショニング設定処理では、デンドライト高さを低減するためのコンディショニングプログラムを決定する。
コンディショニングプログラムは、コンディショニングを実行するために計画される一連の処理を意味し、例えば、処理可能時間と、デンドライト高さの目標値とのうち少なくとも一つと、SOC推定部613により推定された各電池セルのSOCと、に基づいて決定される。なお、「処理可能時間」とは、回復処理を実行可能な時間である。例えば、充電装置3側で充電終了時刻まで充電するように設定されている場合、現在時刻と充電終了時刻までの時間が処理可能時間になる。
Conditioning setting section 614 (an example of a parameter setting section) executes conditioning setting processing for reducing the dendrite height based on the current dendrite height estimated by dendrite height estimating section 612. In the conditioning setting process, a conditioning program for reducing dendrite height is determined.
The conditioning program refers to a series of processes planned for performing conditioning, and includes, for example, at least one of the available processing time and the target value of dendrite height, and each battery estimated by the SOC estimation unit 613. It is determined based on the SOC of the cell. Note that the "processable time" is the time during which recovery processing can be executed. For example, if the charging device 3 side is set to charge until the charging end time, the time between the current time and the charging end time becomes the processable time.

一実施形態のコンディショニングプログラムは、回復処理若しくはPR充電のいずれか、又は、回復処理とPR充電の組合せにより構成される。コンディショニングプログラムを回復処理とPR充電の組合せにより構成する場合には、例えば、電池セルの現在のSOCによって回復処理とPR充電を切り替える条件を設定してもよい。 The conditioning program of one embodiment is configured by either recovery processing or PR charging, or a combination of recovery processing and PR charging. When the conditioning program is configured by a combination of recovery processing and PR charging, the conditions for switching between recovery processing and PR charging may be set, for example, depending on the current SOC of the battery cell.

コンディショニング設定部614は、コンディショニングプログラムを決定した後、決定したコンディショニングプログラムに含まれる回復処理及び/又はPR充電のパルス波形のパラメータを設定する。
コンディショニング設定部614によって設定されるパラメータは、PR充電の場合には、図6に示す充電方向の電流値icharge、放電方向の電流値idisch、パルス周期Tpulse、充電方向の電流印加時間tcharge、及び、放電方向の電流印加時間tdischから選択される少なくとも一つのパラメータである。コンディショニング設定部614によって設定されるパラメータは、回復処理の場合には、図6に示す放電方向の電流値idisch、放電方向の電流印加時間tdisch、及び、パルス周期Tpulseである。
After determining a conditioning program, the conditioning setting unit 614 sets parameters of a pulse waveform of recovery processing and/or PR charging included in the determined conditioning program.
In the case of PR charging, the parameters set by the conditioning setting unit 614 include a current value i charge in the charging direction, a current value i disch in the discharging direction, a pulse period T pulse , and a current application time t in the charging direction shown in FIG. charge and the current application time tdisch in the discharge direction. In the case of the recovery process, the parameters set by the conditioning setting unit 614 are the current value i disch in the discharging direction, the current application time t disch in the discharging direction, and the pulse period T pulse shown in FIG.

一実施形態では、回復処理におけるパラメータ設定の優先順位は、放電方向の電流値、放電方向の電流印加時間、パルス周期の順である。放電方向の電流値が大きいほどデンドライトを溶解させる効果が大きいため、可能な限り放電方向の電流値を大きくすることが好ましい。次に、デンドライト高さの目標値に到達するような放電電気量を確保する(つまり、デンドライトの溶解量が得られる)ように、放電方向の電流印加時間を設定することが好ましい。
パルス周期は、放電方向の電流印加時間と休止時間からなる。ここで、休止時間は、正極の厚み方向の正極活物質の充電状態の分布の解消に必要な時間であることから、パルス周期は、デンドライト高さを低減させること以外の要因を含むため、優先順位を放電方向の電流値と放電方向の電流印加時間よりも後とするのがよい。
In one embodiment, the priority order of parameter settings in the recovery process is the current value in the discharge direction, the current application time in the discharge direction, and the pulse period. The larger the current value in the discharge direction, the greater the effect of dissolving dendrites, so it is preferable to increase the current value in the discharge direction as much as possible. Next, it is preferable to set the current application time in the discharge direction so as to secure the amount of discharge electricity that reaches the target value of the dendrite height (that is, to obtain the amount of dendrite dissolution).
The pulse period consists of a current application time in the discharge direction and a rest time. Here, the rest time is the time required to eliminate the charge state distribution of the positive electrode active material in the thickness direction of the positive electrode, so the pulse period is given priority because it includes factors other than reducing the dendrite height. It is preferable to set the order after the current value in the discharge direction and the current application time in the discharge direction.

PR充電におけるパラメータ設定の優先順位についても、回復処理と同様に考えることができる。すなわち、電流値が大きいほど、負極表面のデンドライトによる突出部の高さを大きくせずに裾野を広げる効果が大きいため、先ず、可能な限り電流値を大きく設定することが好ましい。次いで、目標とするSOCまで到達するような充電電気量を確保するように、充電方向の電流印加時間を設定することが好ましい。 The priority order of parameter settings in PR charging can also be considered in the same way as in recovery processing. That is, the larger the current value is, the greater the effect of widening the base without increasing the height of the protrusion formed by dendrites on the surface of the negative electrode, and therefore, first, it is preferable to set the current value as large as possible. Next, it is preferable to set the current application time in the charging direction so as to ensure a charging amount of electricity that reaches the target SOC.

コンディショニング実行部615(実行部の一例)は、コンディショニング設定部614により決定されたコンディショニングプログラムと、当該プログラムに含まれる回復処理及び/又はPR充電に対して設定されたパルス波形のパラメータとに基づいて、各電池セルに対してコンディショニングを実行する。 The conditioning execution unit 615 (an example of an execution unit) executes the conditioning program based on the conditioning program determined by the conditioning setting unit 614 and the pulse waveform parameters set for the recovery process and/or PR charging included in the program. , performs conditioning on each battery cell.

ここで、通常充電、PR充電、及び、回復処理の各々を実行可能なSOCの条件について、図9及び図10を参照して説明する。
図9は、電池セルのSOCと電圧との関係を例示する図である。図9において、SOCの下限閾値SOCは、回復処理(パルス放電)の実行可否を判定するための閾値である。電池セルの現在のSOCが低過ぎる場合にパルス放電を実行すると、さらに電池セルの電圧が低下するとともに、過放電により正極が劣化する可能性がある。そこで、電池セルの下限閾値SOCを設定し、現在のSOCが下限閾値SOCよりも小さい場合にパルス放電の実行を回避することが好ましい。
図9において、SOCの上限閾値SOCは、PR充電の実行可否を判定するための閾値である。電池セルの現在のSOCが高過ぎる場合にPR充電を実行すると、正極及び電解液が劣化する可能性がある。そこで、電池セルの上限閾値SOCを設定し、電池セルの現在のSOCが上限閾値SOCよりも大きい場合にPR充電の実行を回避することが好ましい。
なお、電池セルの現在のSOCがいずれの値であっても通常充電(CCCV充電)は可能である(但し、高SOCにおいてCV充電)。
Here, the SOC conditions under which each of normal charging, PR charging, and recovery processing can be executed will be described with reference to FIGS. 9 and 10.
FIG. 9 is a diagram illustrating the relationship between the SOC and voltage of a battery cell. In FIG. 9, the SOC lower limit threshold SOC L is a threshold for determining whether the recovery process (pulse discharge) can be executed. If pulse discharge is performed when the current SOC of the battery cell is too low, the voltage of the battery cell will further decrease and the positive electrode may deteriorate due to overdischarge. Therefore, it is preferable to set a lower limit threshold SOC L of the battery cell and avoid executing pulse discharge when the current SOC is smaller than the lower limit threshold SOC L.
In FIG. 9, the upper limit threshold value SOC H of the SOC is a threshold value for determining whether PR charging can be performed. If PR charging is performed when the current SOC of the battery cell is too high, the positive electrode and electrolyte may deteriorate. Therefore, it is preferable to set the upper limit threshold value SOC H of the battery cell and avoid executing PR charging when the current SOC of the battery cell is larger than the upper limit threshold value SOC H.
Note that normal charging (CCCV charging) is possible no matter what value the current SOC of the battery cell is (however, CV charging is performed at a high SOC).

図10は、電池セルのSOCと、当該電池セルに対して実行可能な充電方法及び回復処理との関係を示す図であり、図9を参照して説明した内容を整理して示している。
一実施形態では、電池セルの現在のSOCを取得し、取得した現在のSOCに基づく制約条件を考慮してコンディショニングプログラムが決定される。その際、一実施形態では、下限閾値SOCと上限閾値SOCとの間に所定の第一の値Th1と第二の値Th2(なお、Th2>Th1)が設定される。
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the SOC of a battery cell and the charging method and recovery process that can be executed for the battery cell, and shows the contents explained with reference to FIG. 9 in an organized manner.
In one embodiment, a current SOC of a battery cell is obtained and a conditioning program is determined taking into account constraints based on the obtained current SOC. In this case, in one embodiment, a predetermined first value Th1 and a predetermined second value Th2 (Th2>Th1) are set between the lower limit threshold SOC L and the upper threshold SOC H.

例えば、一実施形態のコンディショニングプログラム(後述するプログラムP2)は、最初にPR充電を行ってSOCを第二の値Th2まで大きくしてから回復処理を実行するように構成される。このコンディショニングプログラムは、例えば、電池セルの現在のSOCが下限閾値SOCに極めて近い場合に効率的にコンディショニングを行うために選択される。現在のSOCの下限閾値SOCに対する近接の程度を判定するために第一の値Th1が設定されている。For example, the conditioning program (program P2 described below) of one embodiment is configured to first perform PR charging to increase the SOC to a second value Th2, and then execute the recovery process. This conditioning program is selected for efficient conditioning when, for example, the current SOC of the battery cell is very close to the lower threshold SOC L. A first value Th1 is set to determine the degree of proximity of the current SOC to the lower limit threshold SOC L.

一実施形態のコンディショニングプログラム(後述するプログラムP1)は、回復処理を実行するように構成される。このコンディショニングプログラムは、例えば、電池セルの現在のSOCが下限閾値SOCと上限閾値SOCとの間にあって、かつ下限閾値SOCにそれほど近くない場合(つまり、現在のSOCが第一の値Th1と上限閾値SOCとの間にある場合)に選択される。A conditioning program (program P1 described below) of one embodiment is configured to perform a recovery process. This conditioning program is performed, for example, when the current SOC of the battery cell is between the lower threshold SOC L and the upper threshold SOC H and is not very close to the lower threshold SOC L ( that is, the current SOC is at the first value Th1 and the upper threshold SOC H ).

一実施形態のコンディショニング設定部614は、予め用意された複数のコンディショニングプログラムの中から、電池セルの現在のSOCに応じていずれかのコンディショニングプログラムを選択する。 The conditioning setting unit 614 of one embodiment selects one of the conditioning programs from among a plurality of conditioning programs prepared in advance, depending on the current SOC of the battery cell.

記憶部62(第1の記憶部,第2記憶部の一例)は、例えばフラッシュメモリ等の不揮発性記憶装置である。上述したように、記憶部62は、例えば、毎日の充電開始時刻と充電終了時刻が規定された充電ルーチンデータや、各電池セルの充電積算値と実行履歴データを格納する。
記憶部62は、各電池セルの負極表面の表面粗さのデータを格納する。負極表面の表面粗さのデータは、電池モジュール2の使用を開始する前に測定して、記憶部62に書き込んでおくとよい。負極表面の表面粗さのデータは、デンドライト高さ推定部612によってデンドライト高さを推定する際に参照される。
The storage unit 62 (an example of a first storage unit or a second storage unit) is, for example, a nonvolatile storage device such as a flash memory. As described above, the storage unit 62 stores, for example, charging routine data in which the daily charging start time and charging end time are defined, and the cumulative charging value and execution history data of each battery cell.
The storage unit 62 stores data on the surface roughness of the negative electrode surface of each battery cell. It is preferable that the surface roughness data of the negative electrode surface be measured and written in the storage section 62 before starting to use the battery module 2. The surface roughness data of the negative electrode surface is referred to by the dendrite height estimation unit 612 when estimating the dendrite height.

表示部63は、例えばLCD(Liquid Crystal Panel)パネル等の表示パネルと表示駆動回路を備え、コントローラ61により生成された画像を表示パネルに表示する。 The display unit 63 includes a display panel such as an LCD (Liquid Crystal Panel) panel and a display drive circuit, and displays images generated by the controller 61 on the display panel.

通信部64は、所定のプロトコルに従ってセル管理ユニット22と通信を行う通信インタフェースユニットである。
通信部64は、電池モジュール2を充電装置3に接続し、セル管理ユニット22との通信が確立された後に、セル管理ユニット22から各電池セルの過去の充電積算値と実行履歴データを受信する。また、通信部64は、電池モジュール2が接続されてからの一連の処理が終了した後に、記憶部62に書き込まれていた充電積算値と実行履歴データをセル管理ユニット22に送信する。
The communication unit 64 is a communication interface unit that communicates with the cell management unit 22 according to a predetermined protocol.
After connecting the battery module 2 to the charging device 3 and establishing communication with the cell management unit 22, the communication unit 64 receives the past integrated charge value and execution history data of each battery cell from the cell management unit 22. . Further, after the series of processing after the battery module 2 is connected is completed, the communication unit 64 transmits the charging integrated value and the execution history data written in the storage unit 62 to the cell management unit 22.

温度センサ65は、例えば熱電対を含み、電池モジュール2の温度を検出する。温度センサ65により検出される温度の値は、逐次、コントローラ61に取り込まれる。
デンドライト高さ推定部612は、温度センサ65により検出される温度の値と、電流センサ7により検出される電流値とから係数テーブルを参照して、デンドライト高さの増加量を補正する際に必要となる電流密度係数x及び温度係数yを取得する。
Temperature sensor 65 includes, for example, a thermocouple, and detects the temperature of battery module 2 . The temperature value detected by the temperature sensor 65 is sequentially taken into the controller 61.
The dendrite height estimation unit 612 is necessary when correcting the amount of increase in dendrite height by referring to a coefficient table from the temperature value detected by the temperature sensor 65 and the current value detected by the current sensor 7. Obtain the current density coefficient x and temperature coefficient y.

次に、一実施形態の充電システムの動作について、図11および図12を参照して説明する。
図11は、電池モジュール2の各電池セルを充電するときに充電制御ユニット6によって実行される全体処理の一例に係るフローチャートである。図12は、図11のフローチャートにおけるコンディショニング設定処理の詳細処理の一例に係るフローチャートである。
以下の説明では、電池モジュール2の充電装置3に対する接続がN回目である場合を想定する。
Next, the operation of the charging system of one embodiment will be described with reference to FIGS. 11 and 12.
FIG. 11 is a flowchart relating to an example of the overall process executed by the charging control unit 6 when charging each battery cell of the battery module 2. FIG. 12 is a flowchart relating to an example of detailed processing of the conditioning setting processing in the flowchart of FIG. 11.
In the following description, it is assumed that the battery module 2 is connected to the charging device 3 for the Nth time.

電池モジュール2が充電装置3に接続されると、先ず、電池モジュール2と充電装置3との間で通信が確立される。その際に、充電装置3の充電制御ユニット6は、電池モジュール2のセル管理ユニット22から各電池セルの過去の充電積算値と実行履歴データを受信する(ステップS2)。すなわち、N回目の充電装置3との接続の際には、1回目からN-1回目の充電装置3との接続により取得された充電積算値及び実行履歴データをセル管理ユニット22から受信する。 When the battery module 2 is connected to the charging device 3, communication is first established between the battery module 2 and the charging device 3. At this time, the charging control unit 6 of the charging device 3 receives the past integrated charging value and execution history data of each battery cell from the cell management unit 22 of the battery module 2 (step S2). That is, when connecting to the charging device 3 for the Nth time, the charging integrated value and execution history data acquired from the first to N-1th connections to the charging device 3 are received from the cell management unit 22.

次いで、充電制御ユニット6は、電池モジュール2が充電装置3に接続された後の実行履歴データを記憶部62から取得する(ステップS4)。電池モジュール2が充電装置3に接続された直後は、各電池セルに対する回復処理を実行していないため、記憶部62に実行履歴データは記憶されていない。 Next, the charging control unit 6 acquires execution history data after the battery module 2 is connected to the charging device 3 from the storage unit 62 (step S4). Immediately after the battery module 2 is connected to the charging device 3, the recovery process for each battery cell is not executed, so no execution history data is stored in the storage unit 62.

充電制御ユニット6は、充電積算値と実行履歴データに基づいて各電池セルのデンドライト高さを推定する(ステップS6)。充電制御ユニット6は、電池モジュール2が充電装置3にN回目に接続された直後は、1回目からN-1回目の充電積算値に基づいて求められるデンドライト高さ(つまり、1回目からN-1回目の充電積算値によるデンドライト高さの増加量の積算値)から、1回目からN-1回目の実行履歴データに基づいて求められるデンドライト高さの低減量を減算処理することで、電池セルの現在のデンドライト高さを算出する。 The charging control unit 6 estimates the dendrite height of each battery cell based on the integrated charging value and the execution history data (step S6). Immediately after the battery module 2 is connected to the charging device 3 for the Nth time, the charging control unit 6 controls the dendrite height (that is, the dendrite height from the first time to N- The battery cell is Calculate the current dendrite height.

ステップS6で推定されたデンドライト高さが所定の閾値未満である場合には(ステップS8:NO)、デンドライトを溶解させる回復処理を行う必要がないため、充電制御ユニット6は、電池モジュール2に対して通常充電を実行することを決定する(ステップS10)。ステップS8における所定の閾値は、デンドライトの成長により正極と負極の短絡を防止する観点から、各電池セルの正極と負極の間隔から一定のマージンを差し引いた値とすることが好ましい。このマージンは、セパレータの厚みのばらつき、負極表面の初期の表面粗さ、予定されている充電の電流レートや電気量等から適宜決定される。デンドライト高さが大きくなるほど加速度的にデンドライトの成長速度が大きくなる傾向があるため、十分にマージンを確保する必要がある。
なお、ステップS10では、通常充電に代えてPR充電を実行することを決定してもよい。PR充電は通常充電と比較してSOCを上げるのに多くの時間を要するため、電池モジュール2のSOCが比較的低い場合には通常充電を行うのがよい。
If the dendrite height estimated in step S6 is less than the predetermined threshold (step S8: NO), there is no need to perform recovery processing to dissolve the dendrites, so the charging control unit 6 controls the battery module 2 to Then, it is decided to perform normal charging (step S10). The predetermined threshold value in step S8 is preferably a value obtained by subtracting a certain margin from the distance between the positive electrode and the negative electrode of each battery cell, from the viewpoint of preventing a short circuit between the positive electrode and the negative electrode due to the growth of dendrites. This margin is appropriately determined based on variations in the thickness of the separator, initial surface roughness of the negative electrode surface, planned charging current rate, amount of electricity, and the like. Since the growth rate of dendrites tends to increase as the dendrite height increases, it is necessary to ensure a sufficient margin.
Note that in step S10, it may be determined to perform PR charging instead of normal charging. Since PR charging requires more time to raise the SOC than normal charging, it is better to perform normal charging when the SOC of the battery module 2 is relatively low.

ステップS6で推定されたデンドライト高さが所定の閾値以上である場合には(ステップS8:YES)、電池セルのコンディショニングを実行する必要があるため、ステップS12以降の処理に進む。 If the dendrite height estimated in step S6 is greater than or equal to the predetermined threshold (step S8: YES), it is necessary to perform conditioning of the battery cells, so the process proceeds to step S12 and subsequent steps.

先ず、充電制御ユニット6は、コンディショニングプログラムを決定するために各電池セルのSOCを推定する(ステップS12)。次いで、充電制御ユニット6は、記憶部62に格納されている充電ルーチンデータを参照して処理可能時間を取得する(ステップS14)。例えば、現在時刻から充電ルーチンデータにおいて規定される充電終了時刻までの時間が処理可能時間である。 First, the charging control unit 6 estimates the SOC of each battery cell in order to determine a conditioning program (step S12). Next, the charging control unit 6 refers to the charging routine data stored in the storage unit 62 and obtains the available processing time (step S14). For example, the time from the current time to the charging end time specified in the charging routine data is the processable time.

ステップS14では、以下のように処理可能時間を決定してもよい。すなわち、充電制御ユニット6は、先ず、ステップS12で推定されたSOCに基づいて、充電が完了する(例えば、目標のSOCに到達する)までの予測充電時間を算出する。そして、充電と回復処理を実行可能な時間の総和(例えば、現在時刻から充電ルーチンデータにおいて規定される充電終了時刻までの時間)から予測充電時間を差し引いた時間内で処理可能時間を決定してもよい。これによって、各電池セルについて所望のSOCまで充電させつつ、コンディショニングを実行することができる。
充電制御ユニット6は、処理可能時間が所定の閾値以下である場合には(ステップS16:YES)、回復処理を行うのに十分な時間がないと判断して終了する。例えば、上記総和から予測充電時間を差し引いた時間が所定の閾値以下である場合に、十分な時間がないと判断して終了する。
In step S14, the available processing time may be determined as follows. That is, charging control unit 6 first calculates a predicted charging time until charging is completed (for example, reaching the target SOC) based on the SOC estimated in step S12. Then, the processable time is determined by subtracting the predicted charging time from the total amount of time during which charging and recovery processing can be performed (for example, the time from the current time to the charging end time specified in the charging routine data). Good too. This makes it possible to perform conditioning while charging each battery cell to a desired SOC.
If the processable time is less than or equal to the predetermined threshold (step S16: YES), the charging control unit 6 determines that there is not enough time to perform the recovery process and ends the process. For example, if the time obtained by subtracting the estimated charging time from the above sum is less than or equal to a predetermined threshold, it is determined that there is not enough time and the process ends.

処理可能時間が所定の閾値より大きい場合には(ステップS16:NO)、以下のようにコンディショニングが行われる。
すなわち、充電制御ユニット6は、先ず、デンドライト高さの目標値を設定する(ステップS18)。デンドライト高さの目標値は、ステップS8の判定の基準となる閾値未満の任意の値とすることができる。デンドライト高さの目標値は、例えばゼロとしてもよい。
次いで、充電制御ユニット6は、コンディショニング設定処理を実行する(ステップS20)。コンディショニング設定処理は、コンディショニングプログラムを決定するとともに、決定したコンディショニングプログラムに含まれる回復処理及び/又はPR充電のパルス波形のパラメータを設定する。
If the processable time is greater than the predetermined threshold (step S16: NO), conditioning is performed as follows.
That is, the charging control unit 6 first sets a target value for the dendrite height (step S18). The target value of the dendrite height can be any value less than the threshold value that is the reference for the determination in step S8. The target value of the dendrite height may be set to zero, for example.
Next, charging control unit 6 executes conditioning setting processing (step S20). In the conditioning setting process, a conditioning program is determined, and parameters of the recovery process and/or PR charging pulse waveform included in the determined conditioning program are set.

コンディショニング設定処理の一例が図12に示される。
図12のフローチャートでは、充電制御ユニット6は、先ず、下限閾値SOCと上限閾値SOCの間で第一の値Th1と第二の値Th2(Th1<Th2)を設定する(ステップS30)。第一の値Th1と第二の値Th2により、電池セルの現在のSOCによって回復処理とPR充電とを切り替える条件が設定される。
第一の値Th1及び第二の値Th2は固定値でもよいが、最も効率が良くなるように、処理可能時間と目標値のうち少なくとも一つと、現在のデンドライト高さと、ステップS12で推定されたSOCとに基づいて、第一の値Th1及び第二の値Th2を決定してもよい。
例えば、処理可能時間が残り少ない場合や目標値に到達するのに必要なデンドライトの溶解量が僅かである場合には、PR充電を行ってSOCを上げてから大きなパルス放電による回復処理を実行するよりも、小さなパルス放電による回復処理を実行する方が、短時間でデンドライト高さを低減させることが可能となる場合がある。
An example of the conditioning setting process is shown in FIG.
In the flowchart of FIG. 12, the charging control unit 6 first sets a first value Th1 and a second value Th2 (Th1<Th2) between the lower limit threshold SOC L and the upper threshold SOC H (step S30). The first value Th1 and the second value Th2 set conditions for switching between recovery processing and PR charging based on the current SOC of the battery cell.
The first value Th1 and the second value Th2 may be fixed values, but in order to achieve the highest efficiency, they are estimated in step S12 using at least one of the processing time, the target value, and the current dendrite height. The first value Th1 and the second value Th2 may be determined based on the SOC.
For example, if the processing time is short or the amount of dendrite dissolved required to reach the target value is small, it is better to perform PR charging to raise the SOC and then perform recovery processing by large pulse discharge. However, it may be possible to reduce the dendrite height in a shorter time by performing a recovery process using a small pulse discharge.

充電制御ユニット6は、電池セルの現在のSOC(以下、適宜「SOC_P」と表記する。)が上限閾値SOCより大きい場合には(ステップS32:YES)、図10に示したようにPR充電を行うことが回避される。そのため、コンディショニングプログラムとして、回復処理を実行するプログラムP1を選択し(ステップS34)、回復処理のパルス波形のパラメータを設定する(ステップS36)。
充電制御ユニット6は、電池セルのSOC_Pが下限閾値SOCより小さい場合には、図10に示したように直ちに回復処理(パルス放電)を実行することが回避される。そのため、コンディショニングプログラムとして、最初にPR充電を行ってSOCを第二の値Th2まで大きくしてから回復処理を実行するプログラムP2を選択し(ステップS40)、PR充電及び回復処理のパルス波形のパラメータを設定する(ステップS42)。
If the current SOC of the battery cell (hereinafter appropriately referred to as " SOC_P ") is larger than the upper limit threshold SOC H (step S32: YES), the charging control unit 6 performs PR as shown in FIG. Charging is avoided. Therefore, the program P1 that executes the recovery process is selected as the conditioning program (step S34), and parameters of the pulse waveform of the recovery process are set (step S36).
When the SOC_P of the battery cell is smaller than the lower limit threshold SOC L , the charging control unit 6 is prevented from immediately performing the recovery process (pulse discharge) as shown in FIG. 10 . Therefore, as a conditioning program, a program P2 that first performs PR charging to increase the SOC to the second value Th2 and then executes recovery processing is selected (step S40), and parameters of the pulse waveform of PR charging and recovery processing are selected. is set (step S42).

充電制御ユニット6は、電池セルのSOC_Pが下限閾値SOCと上限閾値SOCの間にある場合には、電池セルのSOC_Pが第一の値Th1より大きいか否かで選択されるコンディショニングプログラムが異なる。電池セルのSOC_Pが第一の値Th1以下である場合には、下限閾値SOCに近いため、最初にPR充電を行ってSOCを第二の値Th2まで大きくしてから回復処理を実行するプログラムP2を選択し(ステップS46)、PR充電及び回復処理のパルス波形のパラメータを設定する(ステップS48)。他方、電池セルのSOC_Pが第一の値Th1より大きい場合には、回復処理を実行するプログラムP1を選択し(ステップS50)、回復処理のパルス波形のパラメータを設定する(ステップS52)。When the SOC _P of the battery cell is between the lower limit threshold SOC L and the upper threshold SOC H , the charging control unit 6 performs conditioning that is selected depending on whether the SOC _P of the battery cell is larger than the first value Th1. The programs are different. If the SOC _P of the battery cell is less than or equal to the first value Th1, it is close to the lower limit threshold SOC L , so PR charging is performed first to increase the SOC to the second value Th2, and then the recovery process is executed. Program P2 is selected (step S46), and pulse waveform parameters for PR charging and recovery processing are set (step S48). On the other hand, if the SOC_P of the battery cell is larger than the first value Th1, the program P1 for executing the recovery process is selected (step S50), and parameters of the pulse waveform of the recovery process are set (step S52).

図11を再度参照すると、コンディショニング設定処理を実行した後、充電制御ユニット6は、電池セルのSOC_Pに応じて選択されたコンディショニングプログラム(P1又はP2)と、設定されたパラメータとに基づいて、各電池セルに対してコンディショニングを実行する(ステップS22)。
選択されたコンディショニングプログラムによりコンディショニングを実行する時間は、適宜設定することができる。コンディショニングを実行する時間は、数分でもよいし、1時間以上であってもよいし、充電ルーチンデータにおいて規定される充電終了時刻までの時間であってもよい。
充電制御ユニット6は、コンディショニングにおいて回復処理を実行した場合には、その実行履歴データを記憶部62に書き込む。
Referring again to FIG. 11, after performing the conditioning setting process, the charging control unit 6 performs the following steps based on the conditioning program (P1 or P2) selected according to the SOC_P of the battery cell and the set parameters: Conditioning is performed on each battery cell (step S22).
The time period for performing conditioning using the selected conditioning program can be set as appropriate. The time for performing conditioning may be several minutes, one hour or more, or the time until the charging end time specified in the charging routine data.
When the charging control unit 6 executes the recovery process during conditioning, the charging control unit 6 writes the execution history data in the storage unit 62.

コンディショニングの実行が終了すると、充電制御ユニット6は、デンドライト高さの推定値がステップS18で設定された目標値に到達したか否か判定する(ステップS24)。ここで、ステップS6において、コンディショニングを実行する前のデンドライト高さを推定済みであるため、コンディショニングの実行結果に基づいて算出されるデンドライト高さの低減量を減算することにより、デンドライト高さが目標値に到達したか否か判定することができる。
その結果、デンドライト高さが目標値に到達していない場合には(ステップS24:NO)、ステップS4に戻る。
When the conditioning is completed, charging control unit 6 determines whether the estimated value of the dendrite height has reached the target value set in step S18 (step S24). Here, in step S6, since the dendrite height before conditioning has been estimated, the target dendrite height is achieved by subtracting the dendrite height reduction amount calculated based on the conditioning execution result. It is possible to determine whether the value has been reached.
As a result, if the dendrite height has not reached the target value (step S24: NO), the process returns to step S4.

ステップS4に戻った場合、充電制御ユニット6は、実行履歴データを取得する(ステップS4)。この実行履歴データは、電池モジュール2の充電装置3に対する接続がN回目の場合の、記憶部62に累積的に書き込まれたデータである。そして、充電制御ユニット6は、ステップS2に取得した1回目からN-1回目の充電積算値及び実行履歴データと、N回目の実行履歴データとに基づいて、デンドライト高さを推定する(ステップS6)。
ステップS4,S6は、ステップS4に戻る前のステップS24において実行済みである場合には、何も行わなくてよい。ステップS6で推定されたデンドライト高さ(つまり、ステップS4に戻る前のコンディショニングの実行により低減された後のデンドライト高さ)が、再度所定の閾値と比較される(ステップS8)。その結果、デンドライト高さが未だ所定の閾値以上である場合には、再度回復処理を実行するためにステップS12以降の処理に進む。ステップS6で推定されたデンドライト高さが所定の閾値未満である場合には、ステップS10に進む。
When returning to step S4, charging control unit 6 acquires execution history data (step S4). This execution history data is data cumulatively written in the storage unit 62 when the battery module 2 is connected to the charging device 3 for the Nth time. Then, the charging control unit 6 estimates the dendrite height based on the cumulative charge value and execution history data from the first time to the N-1th time acquired in step S2, and the Nth time execution history data (step S6 ).
Steps S4 and S6 do not need to be performed if they have already been executed in step S24 before returning to step S4. The dendrite height estimated in step S6 (that is, the dendrite height after being reduced by performing conditioning before returning to step S4) is again compared with a predetermined threshold (step S8). As a result, if the dendrite height is still greater than or equal to the predetermined threshold, the process proceeds to step S12 and subsequent steps to execute the recovery process again. If the dendrite height estimated in step S6 is less than the predetermined threshold, the process proceeds to step S10.

以上のようにして、デンドライト高さが目標値に達しない限り(ステップS24:NO)、電池モジュール2の充電装置3に対するN回目の接続の間、ステップS4~S24の処理が繰り返される。
例えば、ステップS4~S24の繰り返しがM回目のコンディショニング(ステップS22)を実行した場合、M回目のコンディショニングの実行に要した時間を記憶しておいた上で、ステップS4に戻る。ステップS4に戻ると、デンドライト高さの推定(ステップS6)及びSOCの推定(ステップS12)を実行する。デンドライト高さが所定の閾値未満である場合にはM+1回目のコンディショニングを実行しない(ステップS10)。また、M回目のコンディショニングの実行に要した時間に基づいて処理可能時間を取得し(ステップS14)、処理可能時間が所定の閾値以下であればM+1回目のコンディショニングを実行しない(ステップS16:YES)。さらに、SOCの推定値が低すぎる場合(例えば、下限閾値SOC以下である場合)には、直ちに回復処理を実行することはできない。
したがって、一実施形態の方法では、M回目のコンディショニングの実行に要した時間と、各電池セルの現在のSOCと、各電池セルのデンドライト高さとに基づいて、M+1回目のコンディショニング(特に回復処理)の実行可否を決定する。
As described above, unless the dendrite height reaches the target value (step S24: NO), the processes of steps S4 to S24 are repeated during the N-th connection of the battery module 2 to the charging device 3.
For example, when repeating steps S4 to S24 executes conditioning for the Mth time (step S22), the process returns to step S4 after storing the time required for performing the conditioning for the Mth time. Returning to step S4, estimation of dendrite height (step S6) and estimation of SOC (step S12) are performed. If the dendrite height is less than the predetermined threshold, the M+1st conditioning is not performed (step S10). Further, the available processing time is obtained based on the time required to perform the Mth conditioning (step S14), and if the available processing time is less than or equal to a predetermined threshold, the M+1st conditioning is not performed (step S16: YES). . Furthermore, if the estimated value of SOC is too low (for example, if it is below the lower limit threshold SOC L ), recovery processing cannot be executed immediately.
Accordingly, in one embodiment, the method performs the M+1 conditioning (particularly the recovery process) based on the time taken to perform the M conditioning, the current SOC of each battery cell, and the dendrite height of each battery cell. Decide whether or not to implement.

ステップS4~S24の処理が繰り返される間、電池モジュール2の充電装置3に対するM回目の接続における充電積算値(ステップS10を実行する場合)、及び、実行履歴データ(ステップS20において回復処理を実行する場合)が、充電制御ユニット6の記憶部62において蓄積される。 While the processes of steps S4 to S24 are repeated, the integrated charge value at the M-th connection of the battery module 2 to the charging device 3 (when step S10 is executed) and the execution history data (when the recovery process is executed at step S20) case) is stored in the storage section 62 of the charging control unit 6.

デンドライト高さが目標値に達した後に(ステップS24:YES)、さらにコンディショニングを行う必要がないため、終了する。なお、図11では示していないが、終了した時点の現在時刻から充電終了時刻までの時間が十分にある場合、充電制御ユニット6は、電池モジュール2に対して通常充電又はPR充電を行ってもよい。 After the dendrite height reaches the target value (step S24: YES), there is no need to perform further conditioning, so the process ends. Although not shown in FIG. 11, if there is sufficient time from the current time at the time of termination to the charging termination time, the charging control unit 6 may perform normal charging or PR charging on the battery module 2. good.

充電終了時刻に達した場合には、充電制御ユニット6の記憶部62に書き込まれている充電積算値、及び、実行履歴データ(ステップS4~S24の繰り返しをN回行った場合には、N回分の累積的な実行履歴データ)を、N回目の充電積算値及び実行履歴データとして、電池モジュール2に送信する。電池モジュール2は、受信したN回目の充電積算値及び実行履歴データを記憶部222に書き込む。それによって、電池モジュール2の記憶部222には、1回目からN回目の充電装置3との接続により取得された充電積算値及び実行履歴データが格納される。 When the charging end time is reached, the integrated charging value written in the storage section 62 of the charging control unit 6 and the execution history data (if steps S4 to S24 are repeated N times, (cumulative execution history data) is transmitted to the battery module 2 as the N-th charge integrated value and execution history data. The battery module 2 writes the received N-th charge integrated value and execution history data into the storage unit 222. Thereby, the storage unit 222 of the battery module 2 stores the charging integrated value and the execution history data acquired from the first to Nth connections with the charging device 3.

以上説明したように、一実施形態の充電システムによれば、1以上の電池セルを含む電池モジュールが充電装置に接続したときに、各電池セルに対して記憶されている過去の充電積算値と、過去のコンディショニングの実行履歴データとを充電装置側で取得し、取得したデータに基づいて、各電池セルのデンドライト高さを推定することができる。このとき、電流密度係数、温度係数、及び、負極表面の表面粗さのうち少なくともいずれかに基づいてデンドライト高さを補正することで各電池セルのデンドライト高さを精度良く推定することができる。
一実施形態の充電システムによれば、充電装置が電池モジュールに接続された場合、コンディショニングのための処理可能時間とデンドライト高さの目標値のうち少なくとも一つと、各電池セルのSOCの推定値とに基づいて、適切なコンディショニングプログラムが決定される。そのため、効率良く各電池セルに対するコンディショニングを実行することが可能である。つまり、過剰に充電・放電を行って電池寿命の劣化を早めたり、逆に十分な回復ができなかったりすることが回避される。
As explained above, according to the charging system of one embodiment, when a battery module including one or more battery cells is connected to a charging device, the past cumulative charge value stored for each battery cell is , past conditioning execution history data are acquired on the charging device side, and the dendrite height of each battery cell can be estimated based on the acquired data. At this time, the dendrite height of each battery cell can be estimated with high accuracy by correcting the dendrite height based on at least one of the current density coefficient, the temperature coefficient, and the surface roughness of the negative electrode surface.
According to the charging system of one embodiment, when the charging device is connected to the battery module, at least one of target values of processing time for conditioning and dendrite height, and an estimated value of SOC of each battery cell. Based on this, an appropriate conditioning program is determined. Therefore, it is possible to efficiently condition each battery cell. In other words, it is possible to prevent the battery from being overcharged and discharged, which may accelerate the deterioration of the battery's life, or conversely prevent it from being able to recover sufficiently.

以上、本発明の電池制御装置、及び、電池回復処理方法の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されない。また、上記の実施形態は、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更が可能である。例えば、上述した各実施形態及び各変形例に記載した個々の技術的特徴は、技術的矛盾がない限り、適宜組み合わせることが可能である。 Although the embodiments of the battery control device and battery recovery processing method of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments. Moreover, various improvements and changes can be made to the embodiments described above without departing from the spirit of the present invention. For example, the individual technical features described in each of the embodiments and modifications described above can be combined as appropriate, as long as there is no technical contradiction.

本発明は、2020年12月18日に日本国特許庁に出願された特願2020-209859の特許出願に関連しており、この出願のすべての内容がこの明細書に参照によって組み込まれる。 The present invention is related to patent application No. 2020-209859 filed with the Japan Patent Office on December 18, 2020, and the entire contents of this application are incorporated by reference into this specification.

2…電池モジュール
21…電池セル群
22…セル管理ユニット(CMU)
221…コントローラ
222…記憶部
223…セル監視部
224…通信部
3…充電装置
6…充電制御ユニット(CCU)
61…コントローラ
611…充電処理部
612…デンドライト高さ推定部
613…SOC推定部
614…コンディショニング設定部
615…コンディショニング実行部
62…記憶装置
63…表示部
64…通信部
65…温度センサ
7…電流センサ
2...Battery module 21...Battery cell group 22...Cell management unit (CMU)
221...Controller 222...Storage unit 223...Cell monitoring unit 224...Communication unit 3...Charging device 6...Charging control unit (CCU)
61...Controller 611...Charging processing section 612...Dendrite height estimation section 613...SOC estimation section 614...Conditioning setting section 615...Conditioning execution section 62...Storage device 63...Display section 64...Communication section 65...Temperature sensor 7...Current sensor

Claims (13)

正極と、負極と、電解液と、を少なくとも含む二次電池セルを少なくとも一つ以上搭載した蓄電装置を制御する電池制御装置であって、
充電により前記二次電池セルに流れた電流の積算値を記憶する第1の記憶部と、
前記二次電池セルの負極表面に析出する現在の金属析出物の析出高さを推定する析出推定部と、
前記析出推定部が推定した前記現在の金属析出物の析出高さがあらかじめ定めた閾値以上である場合、金属析出物の析出高さを低減するためのパラメータを設定するパラメータ設定部と、
前記パラメータ設定部により設定されたパラメータに基づいて、前記二次電池セルの放電方向にパルス電流を印加する回復処理を実行する実行部と、
前記二次電池セルの現在の充電率を推定する充電率推定部と、
を備え、
前記パラメータ設定部は、前記回復処理のための処理可能時間と、前記回復処理による金属析出物の析出高さの目標値と、前記充電率と、に基づいて、前記パルス電流の電流値と、パルス周期と、電流印加時間とからなるパラメータを設定する、
電池制御装置。
A battery control device that controls a power storage device equipped with at least one secondary battery cell including at least a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte,
a first storage unit that stores an integrated value of the current flowing through the secondary battery cell due to charging;
a precipitation estimation unit that estimates the precipitation height of the current metal precipitate deposited on the negative electrode surface of the secondary battery cell;
a parameter setting unit that sets a parameter for reducing the precipitation height of the metal precipitates when the current precipitation height of the metal precipitates estimated by the precipitation estimation unit is equal to or higher than a predetermined threshold;
an execution unit that executes a recovery process of applying a pulse current in the discharge direction of the secondary battery cell based on the parameters set by the parameter setting unit;
a charging rate estimation unit that estimates the current charging rate of the secondary battery cell;
Equipped with
The parameter setting unit sets a current value of the pulsed current based on a processable time for the recovery process, a target value of a precipitation height of metal precipitates due to the recovery process, and the charging rate; Setting parameters consisting of pulse period and current application time,
Battery control device.
前記二次電池セルの温度を計測する温度検出部をさらに備える、
請求項1に記載された電池制御装置。
further comprising a temperature detection unit that measures the temperature of the secondary battery cell;
A battery control device according to claim 1.
前記二次電池セルに対する前記回復処理の実行履歴を記憶する第2の記憶部をさらに備える、
請求項1又は2に記載された電池制御装置。
further comprising a second storage unit that stores an execution history of the recovery process for the secondary battery cell;
A battery control device according to claim 1 or 2.
前記負極は、負極活物質として、アルカリ金属又はアルカリ土類金属から選ばれる1種の元素が金属状態で存在するものである、
請求項1から3のいずれか一項に記載された電池制御装置。
In the negative electrode, one type of element selected from alkali metals or alkaline earth metals is present in a metallic state as a negative electrode active material.
A battery control device according to any one of claims 1 to 3.
正極と、負極と、電解液と、を少なくとも含む二次電池セルを少なくとも一つ以上搭載した蓄電装置を制御する電池の回復処理方法であって、
予め記憶された、充電により前記二次電池セルに流れた電流の積算値に基づいて、前記二次電池セルの負極表面に析出する現在の金属析出物の析出高さを推定するステップ(A)と、
前記ステップ(A)において推定された前記現在の金属析出物の析出高さと、あらかじめ定めた金属析出物の析出高さの閾値とを比較するステップ(B)と、
前記ステップ(B)において推定された前記現在の金属析出物の析出高さが前記閾値以上であった場合、金属析出物の析出高さを低減するためのパラメータを設定するステップ(C)と、
前記ステップ(C)において設定された前記パラメータに基づいて、前記二次電池セルの放電方向にパルス電流を印加する回復処理を実行するステップ(D)と、
前記二次電池セルの充電率を推定するステップ(E)と、
前記回復処理のための処理可能時間を取得するステップ(F)と、
を含み、
前記ステップ(C)は、
さらに、前記ステップ(F)において取得された前記処理可能時間と、前記ステップ(E)において推定された前記二次電池セルの現在の充電率と、に基づいて、
前記パルス電流の電流値と、パルス周期と、電流印加時間とからなるパラメータを設定する、
電池回復処理方法。
A battery recovery processing method for controlling a power storage device equipped with at least one secondary battery cell including at least a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte, the method comprising:
Step (A) of estimating the current precipitation height of metal precipitates deposited on the negative electrode surface of the secondary battery cell based on a pre-stored integrated value of the current flowing through the secondary battery cell due to charging. and,
a step (B) of comparing the current precipitation height of the metal precipitate estimated in the step (A) with a predetermined threshold value of the precipitation height of the metal precipitate;
If the current precipitation height of the metal precipitates estimated in the step (B) is equal to or greater than the threshold value, a step (C) of setting a parameter for reducing the precipitation height of the metal precipitates;
a step (D) of performing a recovery process of applying a pulse current in the discharge direction of the secondary battery cell based on the parameters set in the step (C);
a step (E) of estimating the charging rate of the secondary battery cell;
a step (F) of obtaining processing available time for the recovery processing;
including;
The step (C) is
Furthermore, based on the processable time acquired in the step (F) and the current charging rate of the secondary battery cell estimated in the step (E),
setting parameters consisting of a current value of the pulsed current, a pulse period, and a current application time;
Battery recovery processing method.
前記二次電池セルの温度履歴に基づいて、前記ステップ(A)において推定された前記金属析出物の析出高さを補正する、
請求項5に記載された電池回復処理方法。
correcting the precipitation height of the metal precipitate estimated in the step (A) based on the temperature history of the secondary battery cell;
The battery recovery processing method according to claim 5.
前記二次電池セルの負極は、負極活物質として、アルカリ金属又はアルカリ土類金属から選ばれる1種の元素が金属状態で存在するものであって、
前記二次電池セルの前記積算値に加えて、前記負極表面の初期状態における表面粗さとして、算術平均粗さRaと、十点平均粗さRzjisと、最大高さRzと、から選択される少なくとも一つに基づいて、前記ステップ(A)において推定された前記金属析出物の析出高さを補正する、
請求項5又は6に記載された電池回復処理方法。
The negative electrode of the secondary battery cell contains, as a negative electrode active material, one element selected from alkali metals or alkaline earth metals in a metallic state,
In addition to the integrated value of the secondary battery cell, the surface roughness of the negative electrode surface in the initial state is selected from arithmetic mean roughness Ra, ten-point mean roughness Rzjis, and maximum height Rz. correcting the precipitation height of the metal precipitate estimated in the step (A) based on at least one;
The battery recovery processing method according to claim 5 or 6.
前記ステップ(A)は、前記二次電池セルの前記積算値から求めた前記現在の金属析出物の析出高さから、予め記憶された前記二次電池セルに対する前記回復処理の実行履歴に基づいて求めた金属析出物の高さの低減量を減算処理することを含む、
請求項5から7のいずれか一項に記載された電池回復処理方法。
The step (A) is based on a pre-stored execution history of the recovery process for the secondary battery cell, based on the current precipitation height of the metal precipitate determined from the integrated value of the secondary battery cell. including subtracting the determined reduction in the height of the metal precipitate;
A battery recovery processing method according to any one of claims 5 to 7.
前記二次電池セルの現在の充電率が、前記二次電池セルの満充電状態に対して予め定めた第一の値以下の場合、充電方向の電流値と印加時間との積の絶対値が放電方向の電流値と印加時間との積の絶対値を上回るように、かつ交互にパルス電流を印加することで、前記二次電池セルの充電率が予め定めた第二の値に達するまで充電を行い、
前記二次電池セルの充電率が前記第二の値に達した後に前記ステップ(C)及び前記ステップ(D)の各ステップを行う、
請求項5から8のいずれか一項に記載された電池回復処理方法。
When the current charging rate of the secondary battery cell is less than or equal to a first value predetermined for the fully charged state of the secondary battery cell , the absolute value of the product of the current value in the charging direction and the application time is Charge the secondary battery cell until the charging rate of the secondary battery cell reaches a predetermined second value by applying pulse current alternately so as to exceed the absolute value of the product of the current value in the discharge direction and the application time. and
performing each step of the step (C) and the step (D) after the charging rate of the secondary battery cell reaches the second value;
A battery recovery processing method according to any one of claims 5 to 8.
前記ステップ(F)において取得された前記処理可能時間と、前記回復処理による金属析出物の析出高さの目標値と、前記現在の金属析出物の析出高さと、前記ステップ(E)において推定された二次電池セルの現在の充電率と、に基づいて、前記第一の値と前記第二の値とを決定する、
請求項9に記載された電池回復処理方法。
The processable time obtained in the step (F), the target value of the precipitation height of the metal precipitate by the recovery process , the current precipitation height of the metal precipitate, and the estimated value in the step (E). determining the first value and the second value based on the current charging rate of the secondary battery cell;
The battery recovery processing method according to claim 9.
前記電池回復処理方法は、M回目の前記回復処理を実行した後に行うステップとして、
M回目の前記回復処理に要した時間を記憶するステップ(G)と、
前記二次電池セルの現在の充電率と、現在の金属析出物の析出高さと、を推定するステップ(H)と、
前記ステップ(G)で記憶されたM回目の前記回復処理に要した時間と、前記ステップ(H)で推定された前記二次電池セルの現在の充電率と、前記現在の金属析出物の析出高さとに基づいて、M+1回目の回復処理を実行するか否かを決定するステップ(I)と、
をさらに含む、
請求項5から10のいずれか一項に記載された電池回復処理方法。
The battery recovery processing method includes, as a step performed after performing the M-th recovery processing,
a step (G) of storing the time required for the M-th recovery process;
a step (H) of estimating the current charging rate of the secondary battery cell and the current precipitation height of the metal precipitate;
The time required for the M-th recovery process stored in the step (G), the current charging rate of the secondary battery cell estimated in the step (H), and the current precipitation of metal precipitates. a step (I) of determining whether or not to perform the M+1 recovery process based on the height;
further including,
The battery recovery processing method according to any one of claims 5 to 10.
前記ステップ(E)で推定された二次電池セルの現在の充電率に基づいて、予測充電時間を算出するステップ(J)と、
外部からの命令で指定された、充電と回復処理を実行可能な時間の総和から、前記予測充電時間を差し引いた時間内で、前記処理可能時間を決定し、前記回復処理を実行するステップ(K)と、
をさらに含む、請求項5から11のいずれか一項に記載された電池回復処理方法。
a step (J) of calculating a predicted charging time based on the current charging rate of the secondary battery cell estimated in the step (E);
a step (K )and,
The battery recovery processing method according to any one of claims 5 to 11, further comprising:
前記総和から前記予測充電時間を差し引いた時間が十分でないと判断したとき、又は、現在の金属析出物の析出高さが前記回復処理による金属析出物の析出高さの目標値と同じであるか、若しくは前記目標値を下回ったと判断したとき、その後の前記回復処理を行わない、
請求項12に記載された電池回復処理方法。
When it is determined that the time obtained by subtracting the predicted charging time from the total sum is insufficient, or whether the current precipitation height of metal precipitates is the same as the target value of the precipitation height of metal precipitates due to the recovery treatment. , or when it is determined that the value has fallen below the target value, the subsequent recovery process is not performed;
The battery recovery processing method according to claim 12.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009199936A (en) 2008-02-22 2009-09-03 Nissan Motor Co Ltd Power supply system, vehicle mounted with the same, and control method for power supply system
JP2009199934A (en) 2008-02-22 2009-09-03 Nissan Motor Co Ltd Power supply system, vehicle mounted with the same, and control method for power supply system
JP2012195161A (en) 2011-03-16 2012-10-11 Toyota Motor Corp Battery system, vehicle, and capacity recovery method of lithium ion secondary battery
JP2014187003A (en) 2013-01-11 2014-10-02 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Electronic device
JP2017117519A (en) 2015-12-21 2017-06-29 トヨタ自動車株式会社 Lithium deposition amount estimation method
JP2019106333A (en) 2017-12-14 2019-06-27 トヨタ自動車株式会社 Battery system and capacity recovery method for lithium ion secondary battery

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3186811B2 (en) * 1991-11-29 2001-07-11 株式会社トーキン Method of charging lithium secondary battery

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009199936A (en) 2008-02-22 2009-09-03 Nissan Motor Co Ltd Power supply system, vehicle mounted with the same, and control method for power supply system
JP2009199934A (en) 2008-02-22 2009-09-03 Nissan Motor Co Ltd Power supply system, vehicle mounted with the same, and control method for power supply system
JP2012195161A (en) 2011-03-16 2012-10-11 Toyota Motor Corp Battery system, vehicle, and capacity recovery method of lithium ion secondary battery
JP2014187003A (en) 2013-01-11 2014-10-02 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Electronic device
JP2017117519A (en) 2015-12-21 2017-06-29 トヨタ自動車株式会社 Lithium deposition amount estimation method
JP2019106333A (en) 2017-12-14 2019-06-27 トヨタ自動車株式会社 Battery system and capacity recovery method for lithium ion secondary battery

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