[发明专利]二次电池系统和二次电池的控制方法

说明书

本公开提供二次电池系统和二次电池的控制方法。ECU根据用于计算负极活性物质的内部的锂浓度分布的电池模型，计算相对于锂基准电位的负极活性物质的表面电位。ECU利用对电池的充电电流和反应电阻，计算与电池的充电相伴的电压降低量，通过表面电位减去电压降低量，计算负极电位。ECU根据电池的SOC、电池的充电期间的平均电流、以及充电期间的累计电流，修正负极电位。

技术领域

本公开涉及二次电池系统和二次电池的控制方法，更特定地涉及用于推定锂离子二次电池的锂向负极的析出状态的技术。

背景技术

近年来，一直进行着混合动力车和电动汽车等电动车辆的开发。这些电动车辆所搭载的二次电池系统之中，大多采用锂离子二次电池。这是由于通常锂离子二次电池与其它二次电池相比能量密度高，因此能够小型化，并且平均工作电压高，因此适合生成高电压。

已知在锂离子二次电池中，根据其充电状态，有可能在负极表面析出金属锂(Li)。以下，也将该现象称为“锂析出”。例如在进行锂离子二次电池的高速率(高充电速度)下的充电、高SOC(充电状态；State Of Charge)状态下的充电、长时间持续充电等情况下，通过负极电位低于基准电位(金属锂的电位)而发生锂析出。如果发生锂析出，则有可能导致锂离子二次电池的性能降低。

因此，为抑制锂析出，提出了推定活性物质(特别是负极活性物质)的内部的锂浓度分布，基于该推定结果计算负极电位的技术。例如日本特开2014-032826号公报所公开的技术中，通过将基础方程式(扩散方程式、表示电荷守恒定律的式子等)应用于活性物质模型，考虑活性物质内部的锂扩散现象，推定锂浓度分布(例如参照日本特开2014-032826号公报的图9和图10)。

发明内容

也想到了通过考虑负极活性物质的表面电位、以及由锂离子从负极活性物质的表面插入负极活性物质时的反应电阻导致的电压降低量，计算负极电位(详细会在后面说明)。但是，本发明人研究的结果，明确了仅通过考虑上述两个电压成分，有时根据锂离子二次电池的充电历史，负极电位的计算精度会降低。这样，有可能无法准确推定锂离子二次电池的锂向负极的析出状态。

本公开是为了解决上述课题而完成的，其目的是准确推定锂离子二次电池的锂向负极的析出状态。

(1)本公开的一方面涉及的二次电池系统，具备二次电池和控制装置，二次电池具有负极，负极包含锂离子插入和脱离的负极活性物质，控制装置计算负极电位，负极电位表示相对于基准电位的负极的电位。控制装置根据用于计算负极活性物质的内部的锂浓度分布的电池模型，利用由对二次电池的充电电流求出的锂离子向负极活性物质的插入量、和负极活性物质的内部的锂离子的扩散系数，计算相对于基准电位的负极活性物质的表面电位。控制装置利用对二次电池的充电电流和二次电池的反应电阻，计算与二次电池的充电相伴的电压降低量，通过表面电位减去电压降低量，计算负极电位。控制装置根据二次电池的SOC、二次电池的充电期间的平均电流、以及充电期间的累计电流，修正所述负极电位。

(2)优选：控制装置根据二次电池的SOC、平均电流和累计电流，计算促进负极中的锂的析出的析出过电压，通过减去电压降低量之后的表面电位再减去析出过电压，修正所述负极电位。析出过电压是由于负极活性物质的外部的锂浓度分布的偏差，从负极活性物质的外部对负极活性物质的表面施加的电压。

(3)优选：控制装置以析出过电压随着平均电流越大而越高、并且随着所述累计电流越大而越高的方式，计算析出过电压。

根据上述(1)～(3)的技术构成，基于二次电池的充电期间中的平均电流和累计电流来修正负极电位。通过该修正，能够使析出过电压(由于负极活性物质的外部的锂浓度分布的偏差、更详细而言为电极体的厚度方向上的锂浓度分布的偏差，而对负极活性物质的表面施加的电压)反映于负极电位。因此，负极电位的计算精度提高，从而能够准确地推定锂向负极的析出状态。