JP5803668B2

JP5803668B2 - Lithium ion secondary battery system

Info

Publication number: JP5803668B2
Application number: JP2011286531A
Authority: JP
Inventors: 基史磯野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2011-12-27
Publication date: 2015-11-04
Anticipated expiration: 2031-12-27
Also published as: JP2013134962A

Description

本発明は，リチウムイオン二次電池を備える二次電池システムに関する。さらに詳細には，ＮｉＭｎスピネルの一部をＴｉで置換した正極活物質を用いた正極板を有するリチウムイオン二次電池を備える二次電池システムに関する。 The present invention relates to a secondary battery system including a lithium ion secondary battery. More specifically, the present invention relates to a secondary battery system including a lithium ion secondary battery having a positive electrode plate using a positive electrode active material in which a part of NiMn spinel is substituted with Ti.

近年，高出力かつ大容量であるリチウムイオン二次電池は，ハイブリッド自動車や電気自動車などの車両用の電源として注目されている。そして，リチウムイオン二次電池を車両に搭載して使用する際には，その残電池容量をより正確に検出することが求められる。リチウムイオン二次電池の過充電および過放電を防止するためである。また，車両は，高いエネルギー効率で走行できるよう，リチウムイオン二次電池の残電池容量に基づいて制御されるからである。 In recent years, lithium-ion secondary batteries with high output and large capacity have attracted attention as power sources for vehicles such as hybrid cars and electric cars. When a lithium ion secondary battery is mounted on a vehicle and used, it is required to detect the remaining battery capacity more accurately. This is to prevent overcharge and overdischarge of the lithium ion secondary battery. In addition, the vehicle is controlled based on the remaining battery capacity of the lithium ion secondary battery so that the vehicle can travel with high energy efficiency.

一般的に，リチウムイオン二次電池の残電池容量は，その満充電状態の電池容量に対する比であるＳＯＣ（ＳｔａｔｅＯｆＣｈａｒｇｅ）により表される。そして，リチウムイオン二次電池のＳＯＣを検出する方法として，使用中における電圧を常に監視する方法がある。すなわち，まず，リチウムイオン二次電池について，予めＳＯＣと電圧との関係（以下，「ＳＯＣマップ」という）を取得し，用意しておく。そして，使用中のリチウムイオン二次電池の電圧を検出し，これよりＳＯＣマップを参照することによって，ＳＯＣを検出する方法である。 Generally, the remaining battery capacity of a lithium ion secondary battery is represented by SOC (State Of Charge), which is a ratio to the fully charged battery capacity. As a method of detecting the SOC of the lithium ion secondary battery, there is a method of constantly monitoring the voltage during use. That is, first, a relationship between SOC and voltage (hereinafter referred to as “SOC map”) is obtained and prepared in advance for a lithium ion secondary battery. And it is the method of detecting SOC by detecting the voltage of the lithium ion secondary battery in use and referring to the SOC map from this.

また，リチウムイオン二次電池は，電力を安定した電圧で供給できる，出力特性に優れたものであることが好ましい。しかし，出力特性に優れたリチウムイオン二次電池においては，電圧によりＳＯＣマップを参照することによってＳＯＣを検出することが困難である。ＳＯＣの変動に対して，電圧はほとんど変動しないからである。この問題に対し，本出願人は以前に，特許文献１を提案している。 Moreover, it is preferable that the lithium ion secondary battery has excellent output characteristics that can supply power at a stable voltage. However, in a lithium ion secondary battery having excellent output characteristics, it is difficult to detect the SOC by referring to the SOC map by voltage. This is because the voltage hardly fluctuates with respect to the fluctuation of the SOC. In response to this problem, the present applicant has previously proposed Patent Document 1.

特許文献１に開示されているリチウムイオン二次電池は，異なる２種の第１正極活物質と第２正極活物質とを用いた正極板を有している。ここで，第１正極活物質のみを用いた正極板を有するリチウムイオン二次電池は，ＳＯＣマップにおいて，図９に破線で示されるような特徴を有する。つまり，ＳＯＣの０％付近および１００％付近の両端を除く広い範囲において，電圧がほぼＶ１０である電圧一定部となっている。一方，第２正極活物質のみを用いた正極板を有するリチウムイオン二次電池は，ＳＯＣマップにおいて，図９に二点鎖線で示されるような特徴を有する。つまり，ＳＯＣの両端を除くほとんどの範囲において，電圧Ｖ９の電圧一定部となっている。また，Ｖ１０はＶ９よりも高い。そして，これら第１正極活物質と第２正極活物質との両方を用いた正極板を有するリチウムイオン二次電池は，ＳＯＣマップにおいて，図１０に実線で示されるような特徴を有する。すなわち，図１０においてＳ９で示すＳＯＣの値の付近を境界とし，それより低いＳＯＣの範囲においては第２正極活物質の特徴を有する。さらに，Ｓ９付近より高いＳＯＣの範囲においては第１正極活物質の特徴を有するのである。このため，Ｓ９付近において，電圧Ｖ１０と電圧Ｖ９との差による段差が表れている。よって，検出した電圧がＶ１０およびＶ９のどちらに近い値であるかを判断することにより，ＳＯＣがＳ９よりも低いか高いかを確実に検出できるのである。 The lithium ion secondary battery disclosed in Patent Document 1 has a positive electrode plate using two different first positive electrode active materials and second positive electrode active materials. Here, the lithium ion secondary battery having a positive electrode plate using only the first positive electrode active material has a characteristic as indicated by a broken line in FIG. 9 in the SOC map. That is, in a wide range excluding both ends near 0% and near 100% of the SOC, the voltage is a constant voltage portion where the voltage is approximately V10. On the other hand, a lithium ion secondary battery having a positive electrode plate using only the second positive electrode active material has a characteristic as shown by a two-dot chain line in FIG. 9 in the SOC map. That is, the voltage V9 is a constant voltage portion in almost the entire range excluding both ends of the SOC. V10 is higher than V9. A lithium ion secondary battery having a positive electrode plate using both the first positive electrode active material and the second positive electrode active material has a characteristic as indicated by a solid line in FIG. 10 in the SOC map. That is, the vicinity of the SOC value indicated by S9 in FIG. 10 is used as a boundary, and in the SOC range lower than that, the second positive electrode active material is characteristic. Furthermore, the first positive electrode active material is characterized in the SOC range higher than the vicinity of S9. For this reason, a step due to the difference between the voltage V10 and the voltage V9 appears in the vicinity of S9. Therefore, by determining whether the detected voltage is closer to V10 or V9, it is possible to reliably detect whether the SOC is lower or higher than S9.

特開２０１１−０１８５４７号公報JP 2011-018547 A

しかしながら，前記した従来の技術においては，次のような問題点があった。すなわち，ＳＯＣが，Ｓ９より低いか高いかしか検出できないのである。このため，ＳＯＣの検出という意味では精度が低いという問題があった。 However, the conventional techniques described above have the following problems. That is, it can only detect whether the SOC is lower or higher than S9. For this reason, there is a problem that the accuracy is low in the sense of detecting the SOC.

これに対し，ＳＯＣマップに電圧一定部の数を増やすことにより，ＳＯＣの検出精度を向上させることも考えられる。しかし，特許文献１に記載の方法で電圧一定部の数を増やすためには，正極板に，さらに異なる種類の正極活物質を加える必要がある。このため，電圧一定部の数を増やすごとに，そのリチウムイオン二次電池の特性は変化してしまう。よってこの従来の方法では，所望の電池特性を有するリチウムイオン二次電池を製造することが困難であるという問題があった。 On the other hand, it is also conceivable to improve the SOC detection accuracy by increasing the number of constant voltage parts in the SOC map. However, in order to increase the number of constant voltage portions by the method described in Patent Document 1, it is necessary to add a different type of positive electrode active material to the positive electrode plate. For this reason, the characteristics of the lithium ion secondary battery change as the number of voltage constant parts increases. Therefore, this conventional method has a problem that it is difficult to manufacture a lithium ion secondary battery having desired battery characteristics.

本発明は，前記した従来の技術が有する問題点の解決を目的としてなされたものである。すなわちその課題とするところは，出力特性に優れたリチウムイオン二次電池において，その電圧からＳＯＣを高精度に検出することのできるリチウムイオン二次電池システムを提供することである。 The present invention has been made for the purpose of solving the problems of the prior art described above. That is, an object of the present invention is to provide a lithium ion secondary battery system capable of detecting SOC with high accuracy from the voltage in a lithium ion secondary battery having excellent output characteristics.

この課題の解決を目的としてなされた本発明のリチウムイオン二次電池システムは，リチウムイオン二次電池と，コントローラ部とを有するリチウムイオン二次電池システムであって，リチウムイオン二次電池は，正極と負極とを有し，正極は，ＮｉＭｎスピネルの一部をＴｉで置換した，一般式ＬｉＮｉ_０．５Ｍｎ_{１．５−Ｘ}Ｔｉ_ＸＯ_４（０．０５≦Ｘ≦０．１）で表記される正極活物質を有し，コントローラ部は，リチウムイオン二次電池の電圧を検出する電圧検出部と，予め用意したＳＯＣと電圧との関係を記憶する記憶部と，リチウムイオン二次電池が充電中もしくは放電中である期間にそのＳＯＣを検出する演算部とを有し，記憶部は，ＳＯＣの複数の区間ごとにその区間内のＳＯＣの値に対応する電圧値を記憶するものであり，演算部は，電圧検出部によって検出された電圧を取得するとともに，取得した電圧により記憶部を参照することにより，ＳＯＣの複数の区間のうち，取得した電圧に対応する区間を定め，その区間内のＳＯＣを検出値とするものであることを特徴とするリチウムイオン二次電池システムである。 The lithium ion secondary battery system of the present invention made for the purpose of solving this problem is a lithium ion secondary battery system having a lithium ion secondary battery and a controller unit, and the lithium ion secondary battery is a positive electrode. The positive electrode is represented by the general formula LiNi _0.5 Mn _1.5-X Ti _X O ₄ (0.05 ≦ X ≦ 0.1), in which a part of the NiMn spinel is substituted with Ti. The controller unit includes a voltage detection unit for detecting a voltage of the lithium ion secondary battery, a storage unit for storing a relationship between the SOC and the voltage prepared in advance, and a lithium ion secondary battery. A calculation unit that detects the SOC during a period of charging or discharging, and a storage unit stores a voltage value corresponding to the value of the SOC in the plurality of sections of the SOC. The calculation unit acquires the voltage detected by the voltage detection unit and refers to the storage unit by the acquired voltage to determine a section corresponding to the acquired voltage among the plurality of sections of the SOC. The lithium ion secondary battery system is characterized in that the SOC in the section is used as a detection value.

一般式ＬｉＮｉ_０．５Ｍｎ_{１．５−Ｘ}Ｔｉ_ＸＯ_４（０．０５≦Ｘ≦０．１）で表記される正極活物質を正極に有するリチウムイオン二次電池は，電力を，ＳＯＣの広範囲にわたって安定した電圧で供給することができる。つまり，出力特性に優れたリチウムイオン二次電池である。またそのリチウムイオン二次電池では，ＳＯＣと電圧との関係であるＳＯＣマップにおいて，広いＳＯＣの範囲に，複数の異なる電圧による電圧一定部が表れる。さらに，その複数の電圧一定部による段差は，等間隔に表れる。すなわち，複数の電圧一定部による段差がＳＯＣの広範囲に等間隔に表れる階段状のＳＯＣマップが得られるのである。よって，検出した電圧によりＳＯＣマップを参照することによって，リチウムイオン二次電池のＳＯＣを高い精度で検出することができるのである。 A lithium ion secondary battery having a positive electrode active material represented by the general formula LiNi _0.5 Mn _1.5-X Ti _X O ₄ (0.05 ≦ X ≦ 0.1) as a positive electrode, A stable voltage can be supplied over a wide range. In other words, it is a lithium ion secondary battery with excellent output characteristics. In the lithium ion secondary battery, a constant voltage portion due to a plurality of different voltages appears in a wide SOC range in the SOC map that is a relationship between the SOC and the voltage. Further, the steps due to the plurality of voltage constant portions appear at regular intervals. That is, a step-like SOC map is obtained in which steps due to a plurality of voltage constant portions appear at equal intervals over a wide range of the SOC. Therefore, the SOC of the lithium ion secondary battery can be detected with high accuracy by referring to the SOC map based on the detected voltage.

また，上記に記載のリチウムイオン二次電池システムにおいて，コントローラ部は，リチウムイオン二次電池を充放電する電流値を検出する電流検出部を有し，演算部は，電流検出部によって検出された電流値を取得するとともに，取得した電流値を積算することによりリチウムイオン二次電池のＳＯＣの推定値を算出し，ＳＯＣの推定値が取得した電圧に対応する区間内である場合，ＳＯＣの推定値をそのまま検出値とし，ＳＯＣの推定値が取得した電圧に対応する区間外である場合，その区間内のＳＯＣを検出値とするものであることが好ましい。 In the lithium ion secondary battery system described above, the controller unit has a current detection unit that detects a current value for charging and discharging the lithium ion secondary battery, and the calculation unit is detected by the current detection unit. An estimated value of SOC of the lithium ion secondary battery is calculated by acquiring the current value and integrating the acquired current value. If the estimated value of SOC is within the interval corresponding to the acquired voltage, the estimated value of SOC is calculated. When the value is used as a detection value as it is and the estimated value of SOC is outside the section corresponding to the acquired voltage, the SOC within the section is preferably used as the detection value.

リチウムイオン二次電池のＳＯＣを電流値の積算により推定する場合，そのＳＯＣの推定値には誤差が発生しているおそれがある。そして，ＳＯＣの推定値が取得した電圧に対応するＳＯＣの区間内であるか否かを判断することにより，ＳＯＣの推定値に誤差が大きい場合にこれを検知することができる。さらに，ＳＯＣの推定値が取得した電圧に対応するＳＯＣの区間内である場合には，ＳＯＣの推定値をそのまま検出値とする。一方，ＳＯＣの推定値が取得した電圧に対応するＳＯＣの区間外である場合には，その区間内のＳＯＣを検出値とする。これにより，より正確な二次電池１００のＳＯＣを検出することができるのである。 When the SOC of a lithium ion secondary battery is estimated by integrating current values, there is a possibility that an error has occurred in the estimated value of the SOC. Then, by determining whether or not the estimated SOC value is within the SOC interval corresponding to the acquired voltage, this can be detected when the estimated SOC value is large. Furthermore, when the estimated value of SOC is within the SOC interval corresponding to the acquired voltage, the estimated value of SOC is directly used as the detected value. On the other hand, when the estimated SOC value is outside the SOC interval corresponding to the acquired voltage, the SOC within that interval is used as the detection value. As a result, the SOC of the secondary battery 100 can be detected more accurately.

本発明によれば，出力特性に優れたリチウムイオン二次電池において，その電圧からＳＯＣを高精度に検出することのできるリチウムイオン二次電池システムが提供されている。 According to the present invention, there is provided a lithium ion secondary battery system capable of detecting SOC with high accuracy from the voltage of a lithium ion secondary battery having excellent output characteristics.

実施形態に係る車両を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the vehicle which concerns on embodiment. 実施形態に係る二次電池システムを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the secondary battery system which concerns on embodiment. 実施形態に係る二次電池の断面図である。It is sectional drawing of the secondary battery which concerns on embodiment. 実施形態に係る二次電池の電極体を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the electrode body of the secondary battery which concerns on embodiment. 実施形態に係る二次電池のＳＯＣマップである。It is a SOC map of the secondary battery which concerns on embodiment. 実施形態に係る二次電池システムによるＳＯＣの算出方法の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the calculation method of SOC by the secondary battery system which concerns on embodiment. ＳＯＣ（Ｉ）がＳＯＣ（Ｖ）の範囲内でなかったケースを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the case where SOC (I) was not in the range of SOC (V). ＮｉＭｎスピネルの正極活物質を用いた正極板を有する二次電池のＳＯＣマップである。It is a SOC map of the secondary battery which has a positive electrode plate using the positive electrode active material of NiMn spinel. 異なる２種の第１正極活物質および第２正極活物質をそれぞれ単独で用いた正極板を有する従来のリチウムイオン二次電池のＳＯＣマップである。It is a SOC map of the conventional lithium ion secondary battery which has a positive electrode plate which used two different 1st positive electrode active materials and 2nd positive electrode active materials, respectively. 異なる２種の第１正極活物質および第２正極活物質の両方を用いた正極板を有するリチウムイオン二次電池のＳＯＣマップである。It is a SOC map of the lithium ion secondary battery which has a positive electrode plate using both two different 1st positive electrode active materials and 2nd positive electrode active materials.

以下，本発明を具体化した最良の形態について，図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，ハイブリッド自動車の二次電池システムについて本発明を具体化したものである。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the best mode for embodying the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present embodiment, the present invention is embodied in a secondary battery system of a hybrid vehicle.

［全体の概略構成］
図１に本形態に係る車両１を示す。車両１は，図１に示すように，車体２の内部にエンジン３，フロントモータ４，リアモータ５，二次電池システム６，ケーブル７，車両ＥＣＵ８を備えたハイブリッド自動車である。車両１は，エンジン３，フロントモータ４およびリアモータ５を併用して走行できるように構成されている。 [Overall schematic configuration]
FIG. 1 shows a vehicle 1 according to this embodiment. As shown in FIG. 1, the vehicle 1 is a hybrid vehicle including an engine 3, a front motor 4, a rear motor 5, a secondary battery system 6, a cable 7, and a vehicle ECU 8 inside a vehicle body 2. The vehicle 1 is configured to be able to travel using the engine 3, the front motor 4 and the rear motor 5 in combination.

図２は，二次電池システム６を説明するための概略構成図である。二次電池システム６は，図２に示すように，組電池１０，コントローラ２０を有している。また，二次電池システム６は，車両ＥＣＵ８と接続されている。 FIG. 2 is a schematic configuration diagram for explaining the secondary battery system 6. As shown in FIG. 2, the secondary battery system 6 includes an assembled battery 10 and a controller 20. The secondary battery system 6 is connected to the vehicle ECU 8.

組電池１０は，複数の二次電池１００を互いに直列に接続したものであり，充放電することができる。コントローラ２０は，組電池１０のＳＯＣを検出し，その情報を車両ＥＣＵ８に出力するためのものである。二次電池１００およびコントローラ２０については後に詳述する。 The assembled battery 10 includes a plurality of secondary batteries 100 connected in series to each other and can be charged and discharged. The controller 20 is for detecting the SOC of the battery pack 10 and outputting the information to the vehicle ECU 8. The secondary battery 100 and the controller 20 will be described in detail later.

また，車両ＥＣＵ８は，コントローラ２０より取得した組電池１０のＳＯＣの情報に基づいて，車両１において最適なモードで組電池１０を使用する。詳細には，例えば，車両１の走行のため，フロントモータ４およびリアモータ５に，これを駆動するための電力が必要となる場合がある。この場合には，車両ＥＣＵ８は，組電池１０を放電させ，フロントモータ４およびリアモータ５に電力を供給する。 Further, the vehicle ECU 8 uses the assembled battery 10 in an optimum mode in the vehicle 1 based on the SOC information of the assembled battery 10 acquired from the controller 20. Specifically, for example, the front motor 4 and the rear motor 5 may require electric power for driving the vehicle 1 for traveling. In this case, the vehicle ECU 8 discharges the assembled battery 10 and supplies power to the front motor 4 and the rear motor 5.

一方，車両１には余分なエネルギーが発生する場合もある。例えば車両１の走行中におけるエンジン３の回転の余力や，走行状態であった車両１が減速または制動するときの運動エネルギーなどである。この場合には，車両ＥＣＵ８は，フロントモータ４およびリアモータ５を発電機として作動させ，その余分なエネルギーを電気エネルギーに変換する。さらに，その電気エネルギーを組電池１０に回収することにより，組電池１０の充電を行う。 On the other hand, extra energy may be generated in the vehicle 1. For example, the remaining power of rotation of the engine 3 while the vehicle 1 is traveling, and the kinetic energy when the vehicle 1 in the traveling state decelerates or brakes. In this case, the vehicle ECU 8 operates the front motor 4 and the rear motor 5 as a generator, and converts the excess energy into electric energy. Further, the assembled battery 10 is charged by collecting the electric energy in the assembled battery 10.

また，車両ＥＣＵ８は，組電池１０が過放電状態または過充電状態とならないように組電池１０を使用する。すなわち，組電池１０のＳＯＣが低い場合には，組電池１０の放電を停止する。組電池１０のＳＯＣが高い場合には，組電池１０の充電を停止する。 Further, the vehicle ECU 8 uses the assembled battery 10 so that the assembled battery 10 does not enter an overdischarged state or an overcharged state. That is, when the SOC of the battery pack 10 is low, the discharge of the battery pack 10 is stopped. When the SOC of the assembled battery 10 is high, charging of the assembled battery 10 is stopped.

本形態の二次電池１００について説明する。二次電池１００は，リチウムイオン二次電池である。図３に二次電池１００の断面図を示す。図３に示すように，二次電池１００は，電極体１２０と，電解液１３０と，これら電極体１２０および電解液１３０を収容する電池ケース１４０とを備えている。電池ケース１４０は電池ケース本体１４１と封口板１４２とを備えている。また，封口板１４２は，絶縁部材１４３を備えている。 The secondary battery 100 of this embodiment will be described. The secondary battery 100 is a lithium ion secondary battery. FIG. 3 shows a cross-sectional view of the secondary battery 100. As shown in FIG. 3, the secondary battery 100 includes an electrode body 120, an electrolytic solution 130, and a battery case 140 that accommodates the electrode body 120 and the electrolytic solution 130. The battery case 140 includes a battery case main body 141 and a sealing plate 142. In addition, the sealing plate 142 includes an insulating member 143.

電解液１３０は，有機溶媒に電解質を溶解させたものである。特に限定する訳ではないが，本形態における有機溶媒は，エチレンカーボネート（ＥＣ），エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）を混合したものである。また，電解液１３０においては，これらの有機溶剤を，次の体積比で混合している。
ＥＣ：３
ＥＭＣ：７
さらに，電解液１３０は，上記の混合有機溶媒に，電解質であるリチウム塩として六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）を添加し，Ｌｉイオンを１ｍｏｌ／ｌの濃度とした有機電解液である。 The electrolytic solution 130 is obtained by dissolving an electrolyte in an organic solvent. Although not specifically limited, the organic solvent in this embodiment is a mixture of ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC). In the electrolytic solution 130, these organic solvents are mixed in the following volume ratio.
EC: 3
EMC: 7
Furthermore, the electrolytic solution 130 is an organic electrolytic solution in which lithium hexafluorophosphate (LiPF ₆ ) is added as a lithium salt as an electrolyte to the above mixed organic solvent to make the concentration of Li ions 1 mol / l.

図４は，電極体１２０の斜視図である。電極体１２０は，図４に示すように，扁平形状をした捲回型の電極体である。電極体１２０は，正極板と負極板とをこれらの間にセパレータを挟み込みつつ捲回することにより製造されたものである。 FIG. 4 is a perspective view of the electrode body 120. As shown in FIG. 4, the electrode body 120 is a flat wound electrode body. The electrode body 120 is manufactured by winding a positive electrode plate and a negative electrode plate with a separator interposed therebetween.

正極板は，正極集電体であるアルミニウム箔の表面に，正極活物質層を形成してなる帯状のものである。正極活物質層には，リチウムイオンを吸蔵および放出することができる正極活物質が含まれている。本形態においては，正極活物質として，一般式ＬｉＮｉ_０．５Ｍｎ_１．５Ｏ_４で表記されるＮｉＭｎスピネルの一部をＴｉで置換したものを用いている。すなわち，一般式ＬｉＮｉ_０．５Ｍｎ_{１．５−Ｘ}Ｔｉ_ＸＯ_４で表記されるものを用いている。さらに，本形態の正極活物質としては，上記一般式において，Ｘの範囲が０．０５≦Ｘ≦０．１であるものが好ましい。なお，本形態においては，Ｘを０．０５とした，一般式ＬｉＮｉ_０．５Ｍｎ_１.45Ｔｉ_０．０５Ｏ_４で表記される正極活物質を用いている。 The positive electrode plate has a belt-like shape in which a positive electrode active material layer is formed on the surface of an aluminum foil that is a positive electrode current collector. The positive electrode active material layer contains a positive electrode active material capable of inserting and extracting lithium ions. In this embodiment, as the positive electrode active material, a part of NiMn spinel represented by the general formula LiNi _0.5 Mn _1.5 O ₄ is substituted with Ti. That is, what is represented by the general formula LiNi _0.5 Mn _1.5-X Ti _X O ₄ is used. Furthermore, as the positive electrode active material of the present embodiment, a material in which the range of X is 0.05 ≦ X ≦ 0.1 in the above general formula is preferable. In this embodiment, a positive electrode active material represented by the general formula LiNi _0.5 Mn _1.45 Ti _0.05 O ₄ with X being 0.05 is used.

負極板は，負極集電体の表面に，リチウムイオンを吸蔵および放出することができる負極活物質層を形成してなる帯状のものである。特に限定する訳ではないが，本形態においては，負極板として，負極集電体上に金属リチウム箔を配置したものを用いている。 The negative electrode plate is in the form of a strip formed by forming a negative electrode active material layer capable of inserting and extracting lithium ions on the surface of the negative electrode current collector. Although not particularly limited, in this embodiment, a negative electrode plate in which a metal lithium foil is disposed on a negative electrode current collector is used.

セパレータは，正極板と負極板との短絡を防止しつつ，リチウムイオンを透過させることができる多孔質部材である。この多孔質部材として，ポリプロピレン（ＰＰ），ポリエチレン（ＰＥ）などからなる多孔質フィルムを単体で，または，これらをその厚さ方向に複数積層させた複合材料を用いることができる。特に限定する訳ではないが，本形態においては，セパレータとして，ＰＥ／ＰＰ／ＰＥよりなる複合材料を用いている。 The separator is a porous member that can transmit lithium ions while preventing a short circuit between the positive electrode plate and the negative electrode plate. As the porous member, a porous film made of polypropylene (PP), polyethylene (PE) or the like can be used alone, or a composite material in which a plurality of these are laminated in the thickness direction can be used. Although not specifically limited, in this embodiment, a composite material made of PE / PP / PE is used as a separator.

電極体１２０は，図４に示すように，蓄電部１２１，正極端部１２２，負極端部１２３を有している。正極端部１２２は，電極体１２０の図４中の右端部分である。負極端部１２３は，電極体１２０の図４中の左端部分である。蓄電部１２１は，正極端部１２２と負極端部１２３とで挟まれた，電極体１２０の図４中の中央部分である。 As illustrated in FIG. 4, the electrode body 120 includes a power storage unit 121, a positive electrode end 122, and a negative electrode end 123. The positive electrode end 122 is a right end portion of the electrode body 120 in FIG. The negative electrode end portion 123 is a left end portion of the electrode body 120 in FIG. The power storage unit 121 is a central portion in FIG. 4 of the electrode body 120 sandwiched between the positive electrode end 122 and the negative electrode end 123.

正極端部１２２は，正極板のみで構成されている部分である。また，正極板の正極端部１２２の部分においては，正極活物質層が形成されておらず，アルミニウム箔が露出している。負極端部１２３は，負極板のみで構成されている部分である。また，負極板の負極端部１２３の部分においては，負極活物質層が形成されておらず，負極集電体が露出している。 The positive electrode end portion 122 is a portion composed of only a positive electrode plate. Further, in the portion of the positive electrode end portion 122 of the positive electrode plate, the positive electrode active material layer is not formed, and the aluminum foil is exposed. The negative electrode end portion 123 is a portion constituted only by a negative electrode plate. Further, the negative electrode active material layer is not formed in the negative electrode end portion 123 of the negative electrode plate, and the negative electrode current collector is exposed.

蓄電部１２１は，正極板，負極板，セパレータにより構成されている部分である。そして，正極板の蓄電部１２１の部分においては，正極活物質層が形成されている。また，負極板の蓄電部１２１の部分においては，負極活物質層が形成されている。このため，蓄電部１２１は，充放電に寄与することができる部分である。 The power storage unit 121 is a portion configured by a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator. And in the part of the electrical storage part 121 of a positive electrode plate, the positive electrode active material layer is formed. Further, a negative electrode active material layer is formed in the portion of the power storage unit 121 of the negative electrode plate. For this reason, the electrical storage part 121 is a part which can contribute to charging / discharging.

また，二次電池１００においては，図３に示すように，正極端部１２２には，正極端子１５０が接続されている。負極端部１２３には，負極端子１６０が接続されている。正極端子１５０および負極端子１６０はそれぞれ，電極体１２０と接続されていない側の端１５１，１６１を，封口板１４２に設けられた絶縁部材１４３を介し，電池ケース１４０の外部に突出させている。 Further, in the secondary battery 100, as shown in FIG. 3, a positive terminal 150 is connected to the positive end 122. A negative electrode terminal 160 is connected to the negative electrode end portion 123. Each of the positive terminal 150 and the negative terminal 160 has ends 151 and 161 that are not connected to the electrode body 120 protruding outside the battery case 140 via an insulating member 143 provided on the sealing plate 142.

そして，組電池１０においては，複数の二次電池１００が，正極端子１５０および負極端子１６０により直列に接続されている。さらに，複数の二次電池１００はそれぞれ，正極端子１５０および負極端子１６０を介し，電極体１２０の蓄電部１２１において，充電および放電を行う。 In the assembled battery 10, a plurality of secondary batteries 100 are connected in series by a positive electrode terminal 150 and a negative electrode terminal 160. Further, the secondary batteries 100 are charged and discharged in the power storage unit 121 of the electrode body 120 via the positive terminal 150 and the negative terminal 160, respectively.

次に，図２に示すコントローラ２０について説明する。コントローラ２０は，電圧検出部２１，電流検出部２２，演算部２３，メモリ２４，通信部２５を有している。 Next, the controller 20 shown in FIG. 2 will be described. The controller 20 includes a voltage detection unit 21, a current detection unit 22, a calculation unit 23, a memory 24, and a communication unit 25.

電圧検出部２１は，組電池１０の電圧を検出するためのものである。電圧検出部２１は，組電池１０を構成する個々の二次電池１００の正極端子１５０および負極端子１６０と接続されている。このため，電圧検出部２１は，二次電池１００のそれぞれの電圧（端子間電圧）を検出することができる。また，電流検出部２２は，組電池１０と接続された回路を流れる電流値を検出するためのものである。 The voltage detector 21 is for detecting the voltage of the assembled battery 10. The voltage detection unit 21 is connected to the positive terminal 150 and the negative terminal 160 of each secondary battery 100 constituting the assembled battery 10. For this reason, the voltage detection part 21 can detect each voltage (voltage between terminals) of the secondary battery 100. Further, the current detection unit 22 is for detecting a current value flowing through a circuit connected to the assembled battery 10.

本形態のメモリ２４は，二次電池１００についての種々のデータを記憶している。例えば，二次電池１００のＳＯＣと電圧との関係であるＳＯＣマップ３０（図５参照）である。図５においては，縦軸が電圧を，横軸がＳＯＣを示している。メモリ２４は，ＳＯＣマップ３０において，ＳＯＣの複数の区間ごとにその区間内のＳＯＣの値に対応する電圧値を記憶するものである。この点については後に詳述する。また，図５に示すＳＯＣマップ３０は，車両１の出荷前において，予め二次電池１００を用いた実験により取得したものである。この実験においては，二次電池１００を，満充電容量（Ａｈ）を１時間で充電または放電することのできる電流値（Ａ）を１ＣとしたＣレートにおいて１／１０Ｃの電流で充電した。そして，ＳＯＣマップ３０は，実験において二次電池１００を充電しつつ，そのＳＯＣおよび電圧を検出することにより取得したものである。 The memory 24 of this embodiment stores various data regarding the secondary battery 100. For example, the SOC map 30 (see FIG. 5) is a relationship between the SOC and voltage of the secondary battery 100. In FIG. 5, the vertical axis represents voltage and the horizontal axis represents SOC. The memory 24 stores a voltage value corresponding to the value of the SOC in each of a plurality of sections of the SOC in the SOC map 30. This point will be described in detail later. Further, the SOC map 30 shown in FIG. 5 is obtained in advance by an experiment using the secondary battery 100 before the vehicle 1 is shipped. In this experiment, the secondary battery 100 was charged with a current of 1/10 C at a C rate with a current value (A) that can be charged or discharged in 1 hour at a full charge capacity (Ah) of 1 C. The SOC map 30 is obtained by detecting the SOC and voltage while charging the secondary battery 100 in the experiment.

また，図２に示す演算部２３は，組電池１０のＳＯＣを検出するためのものである。詳細には，電圧検出部２１，電流検出部２２，メモリ２４からの情報を基に，組電池１０を構成する個々の二次電池１００のそれぞれのＳＯＣを検出する。さらに詳細には，まず，電圧検出部２１および電流検出部２２のそれぞれによって検出された電圧および電流値を取得する。次に，取得した電圧よりメモリ２４に記憶されているＳＯＣマップ３０を参照することによって，ＳＯＣマップ３０のＳＯＣの複数の区間のうち，取得した電圧に対応するＳＯＣの区間を定める。また，取得した電流値を積算することによってＳＯＣの推定値を算出する。そして，電圧より定めたＳＯＣの区間と電流値より算出したＳＯＣの推定値との比較により，二次電池１００の正確なＳＯＣを検出する。なお，電圧に対応するＳＯＣの区間を定める方法や電流値からＳＯＣの推定値を算出する方法，および，これらの比較によりＳＯＣを検出する方法については後に詳述する。また，通信部２５は，演算部２３が検出した組電池１０のＳＯＣを，車両ＥＣＵ８に出力するためのものである。 Moreover, the calculating part 23 shown in FIG. 2 is for detecting SOC of the assembled battery 10. FIG. Specifically, based on information from the voltage detection unit 21, the current detection unit 22, and the memory 24, each SOC of each secondary battery 100 constituting the assembled battery 10 is detected. More specifically, first, the voltage and current values detected by the voltage detector 21 and the current detector 22 are acquired. Next, by referring to the SOC map 30 stored in the memory 24 from the acquired voltage, the SOC section corresponding to the acquired voltage is determined from the plurality of SOC sections of the SOC map 30. Further, the estimated value of SOC is calculated by integrating the acquired current values. Then, the accurate SOC of the secondary battery 100 is detected by comparing the SOC interval determined from the voltage with the estimated SOC value calculated from the current value. A method for determining the SOC interval corresponding to the voltage, a method for calculating the estimated SOC value from the current value, and a method for detecting the SOC by comparing these will be described in detail later. The communication unit 25 is for outputting the SOC of the assembled battery 10 detected by the calculation unit 23 to the vehicle ECU 8.

ここで，図５に示す二次電池１００のＳＯＣマップ３０について説明する。図５に示すように，ＳＯＣマップ３０は，ＳＯＣがＳ１未満の狭い範囲においては，ＳＯＣが高くなるとともに，電圧がＶ１まで高くなっている。すなわち，ＳＯＣがＳ１未満の区間においては，右上がりの傾斜となっている。 Here, the SOC map 30 of the secondary battery 100 shown in FIG. 5 will be described. As shown in FIG. 5, in the SOC map 30, in a narrow range where the SOC is less than S1, the SOC increases and the voltage increases to V1. That is, in the section where the SOC is less than S1, the slope increases to the right.

一方，ＳＯＣがＳ１以上の広い範囲においては，複数の異なる電圧であるＶ１〜Ｖ５の電圧一定部が表れている。
具体的には，
Ｖ１の電圧一定部は，ＳＯＣがＳ１以上，Ｓ２未満の区間に表れている。
Ｖ２の電圧一定部は，ＳＯＣがＳ２以上，Ｓ３未満の区間に表れている。
Ｖ３の電圧一定部は，ＳＯＣがＳ３以上，Ｓ４未満の区間に表れている。
Ｖ４の電圧一定部は，ＳＯＣがＳ４以上，Ｓ５未満の区間に表れている。
Ｖ５の電圧一定部は，ＳＯＣがＳ５以上の区間に表れている。 On the other hand, in a wide range where the SOC is S1 or more, a plurality of different voltage V1 to V5 voltage constant portions appear.
In particular,
The constant voltage portion of V1 appears in a section where the SOC is S1 or more and less than S2.
The constant voltage portion of V2 appears in a section where the SOC is greater than or equal to S2 and less than S3.
The constant voltage portion of V3 appears in a section where the SOC is S3 or more and less than S4.
The constant voltage portion of V4 appears in a section where the SOC is S4 or more and less than S5.
The constant voltage portion of V5 appears in a section where the SOC is S5 or more.

また，Ｖ１〜Ｖ５はこの順で，徐々に高い電圧となっている。このため，ＳＯＣがＳ１以上の範囲においては，Ｖ１〜Ｖ５の差により，これらの電圧一定部の段差が階段状に表れている。さらに，Ｓ１〜Ｓ５のそれぞれの差は，すべて同じくらいである。これにより，Ｖ１〜Ｖ５の電圧一定部による段差は，ＳＯＣがＳ１以上の広い範囲に等間隔に表れている。すなわち，このようなＳＯＣマップ３０を記憶しているメモリ２４においては，ＳＯＣの複数の区間ごとにその区間内のＳＯＣの値に対応する電圧値を記憶しているといえる。 Further, V1 to V5 are gradually higher in this order. For this reason, in the range where the SOC is S1 or more, the steps of these voltage constant portions appear in a stepped manner due to the difference between V1 and V5. Furthermore, the differences between S1 to S5 are all the same. Thereby, the steps due to the constant voltage portions of V1 to V5 appear at equal intervals in a wide range where the SOC is S1 or more. That is, in the memory 24 storing such an SOC map 30, it can be said that a voltage value corresponding to the value of the SOC in the section is stored for each of a plurality of sections of the SOC.

さらに，図５に示すように，ＳＯＣマップ３０は，ＳＯＣがＳ１以上の広い範囲において，電圧がＶ１〜Ｖ５の間で安定している。また，Ｖ１とＶ５の電圧差は約０．１Ｖでしかない。このため，二次電池１００は，電力を安定した電圧で供給することができる，出力特性に優れたリチウムイオン二次電池であるといえる。 Furthermore, as shown in FIG. 5, the SOC map 30 has a stable voltage between V1 and V5 in a wide range where the SOC is S1 or more. The voltage difference between V1 and V5 is only about 0.1V. Therefore, it can be said that the secondary battery 100 is a lithium ion secondary battery that can supply power at a stable voltage and has excellent output characteristics.

なお，図５に示すＳＯＣマップ３０は，一般式ＬｉＮｉ_０．５Ｍｎ_１.45Ｔｉ_０．０５Ｏ_４で表記される正極活物質を用いた正極板を有する二次電池１００のものである。しかし，本発明者の実験によれば，ＮｉＭｎスピネルの一部をＴｉで置換した，一般式ＬｉＮｉ_０．５Ｍｎ_{１．５−Ｘ}Ｔｉ_ＸＯ_４（０．０５≦Ｘ≦０．１）で表記される正極活物質を用いた正極板を有する二次電池においても，図５のような複数の電圧一定部による段差がＳＯＣの広範囲に等間隔に表れる階段状のＳＯＣマップを得られることが見出された。 The SOC map 30 shown in FIG. 5 is for the secondary battery 100 having a positive electrode plate using a positive electrode active material represented by the general formula LiNi _0.5 Mn _1.45 Ti _0.05 O ₄ . However, according to the experiments of the present inventors, a part of NiMn spinel is substituted with Ti, and the general formula LiNi _0.5 Mn _1.5-X Ti _X O ₄ (0.05 ≦ X ≦ 0.1) Even in a secondary battery having a positive electrode plate using the indicated positive electrode active material, it is possible to obtain a step-like SOC map in which steps due to a plurality of voltage constant parts as shown in FIG. It was found.

これに対し，全くＴｉで置換していない，純粋なＮｉＭｎスピネルの正極活物質を用いた正極板を有する二次電池のＳＯＣマップ４０を図８に示す。すなわち，この二次電池は，一般式ＬｉＮｉ_０．５Ｍｎ_１．５Ｏ_４で表記される正極活物質を用いたものである。また，正極活物質以外は，本形態の二次電池１００と同じものである。図８に示すように，ＳＯＣマップ４０においても，ＳＯＣがＳ６以上の広い範囲において，電圧差の小さいＶ６〜Ｖ８の間で安定している。このため，この二次電池についても，出力特性に優れたリチウムイオン二次電池であるといえる。 In contrast, FIG. 8 shows an SOC map 40 of a secondary battery having a positive electrode plate using a positive electrode active material of pure NiMn spinel that is not substituted with Ti at all. That is, this secondary battery uses a positive electrode active material represented by the general formula LiNi _0.5 Mn _1.5 O ₄ . Moreover, it is the same as the secondary battery 100 of this embodiment except for the positive electrode active material. As shown in FIG. 8, also in the SOC map 40, the SOC is stable between V6 and V8 having a small voltage difference in a wide range of S6 or more. Therefore, it can be said that this secondary battery is also a lithium ion secondary battery having excellent output characteristics.

また，それぞれ異なる電圧であるＶ６〜Ｖ８の電圧一定部による段差が，ＳＯＣがＳ６以上の広い範囲に表れている。
具体的には，
Ｖ６の電圧一定部は，ＳＯＣがＳ６以上，Ｓ７未満の区間に表れている。
Ｖ７の電圧一定部は，ＳＯＣがＳ７以上，Ｓ８未満の区間に表れている。
Ｖ８の電圧一定部は，ＳＯＣがＳ８以上の区間に表れている。 In addition, steps due to voltage constant portions of V6 to V8, which are different voltages, appear in a wide range where the SOC is S6 or more.
In particular,
The constant voltage portion of V6 appears in a section where the SOC is S6 or more and less than S7.
The constant voltage portion of V7 appears in a section where the SOC is S7 or more and less than S8.
The constant voltage portion of V8 appears in a section where the SOC is S8 or higher.

このため，このようなＳＯＣマップ４０をメモリ２４に記憶させた場合においても，メモリ２４は，ＳＯＣの複数の区間ごとにその区間内のＳＯＣの値に対応する電圧値を記憶しているといえる。しかし，ＳＯＣマップ４０においては，電圧一定部の数が少ない。また，Ｓ６とＳ７との差よりも，Ｓ７とＳ８との差の方がはるかに大きい。このため，ＳＯＣマップ４０においては，電圧一定部の数が少なく，さらに，電圧一定部による段差も等間隔には表れていない。 Therefore, even when such an SOC map 40 is stored in the memory 24, it can be said that the memory 24 stores a voltage value corresponding to the value of the SOC in each section of the SOC. . However, in the SOC map 40, the number of constant voltage parts is small. Also, the difference between S7 and S8 is much larger than the difference between S6 and S7. For this reason, in the SOC map 40, the number of constant voltage portions is small, and the steps due to the constant voltage portions do not appear at equal intervals.

すなわち，本発明者は，図５のような複数の電圧一定部による段差がＳＯＣの広範囲に等間隔に表れる階段状のＳＯＣマップは，一般式ＬｉＮｉ_０．５Ｍｎ_{１．５−Ｘ}Ｔｉ_ＸＯ_４（０．０５≦Ｘ≦０．１）で表記される正極活物質を用いた正極板を有する二次電池における特有のものであることを見出したのである。 That is, the present inventor has shown that a step-like SOC map in which steps due to a plurality of voltage constant portions as shown in FIG. 5 appear in a wide range of the SOC at a regular interval is represented by the general formula LiNi _0.5 Mn _1.5-X Ti _X O ₄ (0.05 ≦ X ≦ 0.1) was found to be peculiar to a secondary battery having a positive electrode plate using a positive electrode active material.

そして前述したように，本形態の演算部２３は，取得した電圧によりメモリ２４に記憶されているＳＯＣマップ３０を参照することによって，ＳＯＣの区間を定める。このとき，定めたＳＯＣの区間の範囲の精度は，電圧一定部の数と段差の間隔に影響される。すなわち，電圧一定部の数が多く，また電圧一定部による段差を等間隔に有するＳＯＣマップ３０（図５）においては，電圧より定められるＳＯＣの区間の範囲の精度が高い。 As described above, the calculation unit 23 of this embodiment determines the SOC interval by referring to the SOC map 30 stored in the memory 24 based on the acquired voltage. At this time, the accuracy of the range of the determined SOC section is affected by the number of constant voltage parts and the step interval. That is, in the SOC map 30 (FIG. 5) having a large number of constant voltage portions and steps at equal intervals from the constant voltage portions, the accuracy of the range of the SOC section determined by the voltage is high.

一方このとき，電圧一定部の数が少なく，電圧一定部による段差も等間隔に表れていないＳＯＣマップ４０（図８）においては，ＳＯＣの区間の範囲を高い精度で定めることができない。特に，取得した電圧がＶ７であった場合には，ＳＯＣの区間が，Ｓ７以上，Ｓ８未満と定められることとなる。しかし，Ｓ７とＳ８との差は大きいため，電圧より定められるＳＯＣの区間の範囲の精度が低過ぎるのである。 On the other hand, at this time, in the SOC map 40 (FIG. 8) in which the number of constant voltage portions is small and the steps due to the constant voltage portions do not appear at equal intervals, the range of the SOC interval cannot be determined with high accuracy. In particular, when the acquired voltage is V7, the SOC interval is determined to be S7 or more and less than S8. However, since the difference between S7 and S8 is large, the accuracy of the SOC range determined by the voltage is too low.

なお，本形態の演算部２３は，より正確な二次電池１００のＳＯＣを検出するため，これを，電圧より定めたＳＯＣの区間と電流値より算出したＳＯＣの推定値とを比較することにより検出している。しかし，電圧より定めたＳＯＣの区間内のＳＯＣであれば，これを検出値とすることも可能である。電圧によりＳＯＣマップ３０を参照することによって定められるＳＯＣの区間の範囲の精度は，高いからである。よって，例えば，取得した電圧に対応するＳＯＣの区間の中央の値などの代表値を，ＳＯＣの検出値とすることができる。 In addition, in order to detect the SOC of the secondary battery 100 more accurately, the calculation unit 23 of the present embodiment compares this with the SOC section determined from the voltage and the estimated SOC value calculated from the current value. Detected. However, if the SOC is within the SOC interval determined from the voltage, this can be used as the detection value. This is because the accuracy of the range of the SOC section determined by referring to the SOC map 30 by the voltage is high. Therefore, for example, a representative value such as the center value of the SOC interval corresponding to the acquired voltage can be used as the SOC detection value.

［ＳＯＣの検出方法］
次に，本形態の二次電池システム６による，ＳＯＣの検出方法について，図６のフローチャートにより説明する。二次電池システム６によるＳＯＣの検出は，演算部２３において，組電池１０を構成する個々の二次電池１００のそれぞれについて行われる。また，演算部２３は，ＳＯＣの検出を，組電池１０の充電または放電が開始されるとともに開始する。そして，組電池１０が充電中または放電中である期間においては，ＳＯＣの検出を，予め定めた所定時間ｔ毎に繰り返し行う。所定時間ｔは，例えば１秒など，任意に設定することができる。 [SOC detection method]
Next, the SOC detection method by the secondary battery system 6 of this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. The detection of the SOC by the secondary battery system 6 is performed for each individual secondary battery 100 constituting the assembled battery 10 in the calculation unit 23. In addition, the calculation unit 23 starts the detection of the SOC when charging or discharging of the assembled battery 10 is started. Then, during the period when the assembled battery 10 is being charged or discharged, the detection of the SOC is repeated every predetermined time t. The predetermined time t can be arbitrarily set, for example, 1 second.

まず，組電池１０が充電中または放電中である場合，電圧検出部２１は，二次電池１００のそれぞれの電圧Ｖを検出する。また同時に，電流検出部２２は，組電池１０に流れる電流値Ｉを検出する（Ｓ１０１）。演算部２３は，電圧Ｖおよび電流値Ｉが検出されるとともにこれを取得する。 First, when the assembled battery 10 is being charged or discharged, the voltage detection unit 21 detects each voltage V of the secondary battery 100. At the same time, the current detector 22 detects the current value I flowing through the assembled battery 10 (S101). The calculation unit 23 detects the voltage V and the current value I and acquires them.

次に，演算部２３は，取得した電圧Ｖより，二次電池１００のＳＯＣの区間であるＳＯＣ（Ｖ）を定める。また同時に，取得した電流値Ｉより，二次電池１００のＳＯＣの推定値であるＳＯＣ（Ｉ）を算出する（Ｓ１０２）。 Next, the calculation unit 23 determines SOC (V), which is the SOC section of the secondary battery 100, from the acquired voltage V. At the same time, SOC (I), which is an estimated value of the SOC of the secondary battery 100, is calculated from the acquired current value I (S102).

ＳＯＣ（Ｖ）は，電圧Ｖによりメモリ２４に記憶されているＳＯＣマップ３０（図５）を参照することによって定められるＳＯＣの区間である。すなわち，演算部２３は，電圧ＶがＶ１〜Ｖ５のうちどれに最も近い値であるかを判断し，ＳＯＣ（Ｖ）を定める。 The SOC (V) is an SOC interval determined by referring to the SOC map 30 (FIG. 5) stored in the memory 24 by the voltage V. That is, the calculation unit 23 determines which of the voltages V1 to V5 is closest to the voltage V, and determines SOC (V).

ここで，電圧Ｖには，電圧検出部２１における検出誤差がある。このため，電圧Ｖの値は，必ずしもＶ１〜Ｖ５と完全に同じ値ではない。よって，演算部２３は，この検出誤差を考慮し，電圧ＶがＶ１〜Ｖ５のうちどれに最も近い値であるかを判断する。 Here, the voltage V has a detection error in the voltage detector 21. For this reason, the value of the voltage V is not necessarily the same value as V1 to V5. Therefore, the calculation unit 23 considers this detection error and determines which of the voltages V1 to V5 is closest to.

また，図５のＳＯＣマップ３０に示すように，ＳＯＣの値がＳ１未満の範囲である場合には電圧が一定でない。このため，ＳＯＣマップ３０には，電圧Ｖの判断の基準として，Ｖ１よりもさらに低い電圧であるＶＳを設けている。Ｖ１とＶＳとの差は，電圧検出部２１における電圧Ｖの検出誤差の下限値よりもわずかに大きい。そして，電圧ＶがＶ１に最も近く，かつ，ＶＳ以上の場合には，電圧Ｖの検出誤差の許容範囲内であると判断し，Ｖ１に最も近いと判断する。 As shown in the SOC map 30 of FIG. 5, the voltage is not constant when the SOC value is in a range less than S1. For this reason, the SOC map 30 is provided with VS, which is a voltage lower than V1, as a reference for determining the voltage V. The difference between V1 and VS is slightly larger than the lower limit value of the voltage V detection error in the voltage detector 21. When the voltage V is closest to V1 and equal to or higher than VS, it is determined that the voltage V is within the allowable range of detection error, and is determined to be closest to V1.

そして詳細には，ＳＯＣ（Ｖ）を，
電圧ＶがＶＳ未満の場合には，Ｓ１未満の区間であると定める。
電圧ＶがＶ１に最も近い場合には，Ｓ１以上，Ｓ２未満の区間であると定める。
電圧ＶがＶ２に最も近い場合には，Ｓ２以上，Ｓ３未満の区間であると定める。
電圧ＶがＶ３に最も近い場合には，Ｓ３以上，Ｓ４未満の区間であると定める。
電圧ＶがＶ４に最も近い場合には，Ｓ４以上，Ｓ５未満の区間であると定める。
電圧ＶがＶ５に最も近い場合には，Ｓ５以上の区間であると定める。 And in detail, SOC (V),
When the voltage V is less than VS, it is determined that the interval is less than S1.
When the voltage V is closest to V1, it is determined that it is a section of S1 or more and less than S2.
When the voltage V is closest to V2, it is determined that the interval is greater than or equal to S2 and less than S3.
When the voltage V is closest to V3, it is determined that the interval is greater than or equal to S3 and less than S4.
When the voltage V is closest to V4, it is determined that the section is between S4 and S5.
When the voltage V is closest to V5, it is determined that the interval is S5 or more.

一方，ＳＯＣ（Ｉ）は，所定時間ｔ間に変化したＳＯＣの変化量を，前回ＳＯＣに加算することにより算出されるＳＯＣの推定値である。ＳＯＣの変化量は，所定時間ｔ間の電流値Ｉを積算することにより算出される。また，前回ＳＯＣは，前回のＳＯＣの検出時においてメモリ２４に記憶されたＳＯＣの検出値である（Ｓ１０４，Ｓ１０５）。 On the other hand, SOC (I) is an estimated value of SOC calculated by adding the amount of change in SOC that has changed during a predetermined time t to the previous SOC. The change amount of the SOC is calculated by integrating the current value I for a predetermined time t. The previous SOC is a detected value of SOC stored in the memory 24 when the previous SOC was detected (S104, S105).

次に，算出したＳＯＣ（Ｉ）が，定めたＳＯＣ（Ｖ）の範囲内であるか否かを判断する（Ｓ１０３）。電流値Ｉを積算することにより算出されたＳＯＣ（Ｉ）には，大きな推定誤差が発生している場合があるからである。ＳＯＣ（Ｉ）に推定誤差が発生する原因としては，電流検出部２２における電流値Ｉの検出誤差や，電流値Ｉを積算する演算の際の桁落ちなどがある。また，ＳＯＣ（Ｉ）は，前回ＳＯＣに，所定時間ｔ毎にＳＯＣの変化量を加算していくことにより算出される。このため，ＳＯＣ（Ｉ）には，その算出を繰り返す度に推定誤差が積み上がり，実際のＳＯＣと大きくズレる可能性があるのである。 Next, it is determined whether or not the calculated SOC (I) is within a predetermined SOC (V) range (S103). This is because a large estimation error may occur in the SOC (I) calculated by integrating the current value I. The cause of the estimation error in the SOC (I) includes a detection error of the current value I in the current detection unit 22 and a digit omission in the calculation for integrating the current value I. Also, SOC (I) is calculated by adding the amount of change in SOC every predetermined time t to the previous SOC. For this reason, the SOC (I) accumulates an estimation error every time the calculation is repeated, and may greatly deviate from the actual SOC.

一方，ＳＯＣ（Ｖ）は，それ以前の前回ＳＯＣに影響されることがない。所定時間ｔ毎に検出した電圧Ｖにより，その都度ＳＯＣマップ３０を参照することによって定められるからである。よって，ＳＯＣ（Ｉ）が，ＳＯＣ（Ｖ）の範囲内であるか否かを判断することにより，ＳＯＣ（Ｉ）の推定誤差が大きくなった場合に，これを検知することができるのである。 On the other hand, SOC (V) is not affected by the previous SOC. This is because the voltage V detected at every predetermined time t is determined by referring to the SOC map 30 each time. Therefore, by determining whether or not SOC (I) is within the range of SOC (V), this can be detected when the estimation error of SOC (I) increases.

そして，ＳＯＣ（Ｉ）がＳＯＣ（Ｖ）の範囲内であった場合には（Ｓ１０３：ＹＥＳ），ＳＯＣ（Ｉ）の信頼性が高いと判断する。よって，ＳＯＣ（Ｉ）の値をそのまま，その二次電池１００のＳＯＣの検出値とする。さらに，その値でメモリ２４に記憶されている前回ＳＯＣを更新する（Ｓ１０４）。 If SOC (I) is within the range of SOC (V) (S103: YES), it is determined that the reliability of SOC (I) is high. Therefore, the SOC (I) value is used as the SOC detection value of the secondary battery 100 as it is. Further, the previous SOC stored in the memory 24 is updated with the value (S104).

一方，ＳＯＣ（Ｉ）がＳＯＣ（Ｖ）の範囲内でなかった場合には（Ｓ１０３：ＮＯ），ＳＯＣ（Ｉ）には大きな推定誤差があるため，その信頼性が低いと判断する。ここで，ＳＯＣ（Ｉ）がＳＯＣ（Ｖ）の範囲内でなかった場合には，図７に示す４つのケースがある。 On the other hand, when SOC (I) is not within the range of SOC (V) (S103: NO), it is determined that the reliability is low because SOC (I) has a large estimation error. Here, when SOC (I) is not within the range of SOC (V), there are four cases shown in FIG.

図７は，ＳＯＣ（Ｉ）がＳＯＣ（Ｖ）の範囲内でなかった４つのケースを説明するための図である。図７においては，ＳＯＣ（Ｖ）の範囲を，ＳＯＣ（Ｖ）ｍｉｎ以上，ＳＯＣ（Ｖ）ｍａｘ未満で表している。例えば，電圧ＶがＶ３に最も近かった場合には，ＳＯＣ（Ｖ）ｍｉｎはＳ３であり，ＳＯＣ（Ｖ）ｍａｘはＳ４である。なお，電圧ＶがＶＳ未満であった場合には，ＳＯＣ（Ｖ）ｍｉｎは存在せず，ＳＯＣ（Ｖ）ｍａｘはＳ１である。電圧ＶがＶ５に最も近かった場合には，ＳＯＣ（Ｖ）ｍｉｎはＳ５であり，ＳＯＣ（Ｖ）ｍａｘは存在しない。 FIG. 7 is a diagram for explaining four cases where SOC (I) is not within the range of SOC (V). In FIG. 7, the range of SOC (V) is represented by SOC (V) min or more and less than SOC (V) max. For example, when the voltage V is closest to V3, SOC (V) min is S3 and SOC (V) max is S4. When the voltage V is less than VS, SOC (V) min does not exist and SOC (V) max is S1. When the voltage V is closest to V5, SOC (V) min is S5, and SOC (V) max does not exist.

図７には，ＳＯＣ（Ｉ）がＳＯＣ（Ｖ）の範囲内でなかったＣ１，Ｃ２，Ｄ１，Ｄ２の４つのケースを示している。
ケースＣ１は，二次電池１００の充電中において，ＳＯＣ（Ｉ）がＳＯＣ（Ｖ）ｍｉｎ未満であった場合である。
ケースＣ２は，二次電池１００の充電中において，ＳＯＣ（Ｉ）がＳＯＣ（Ｖ）ｍａｘ以上であった場合である。
ケースＤ１は，二次電池１００の放電中において，ＳＯＣ（Ｉ）がＳＯＣ（Ｖ）ｍｉｎ未満であった場合である。
ケースＤ２は，二次電池１００の放電中において，ＳＯＣ（Ｉ）がＳＯＣ（Ｖ）ｍａｘ以上であった場合である。 FIG. 7 shows four cases of C1, C2, D1, and D2, where SOC (I) was not within the range of SOC (V).
Case C1 is a case where SOC (I) is less than SOC (V) min during charging of the secondary battery 100.
Case C2 is a case where SOC (I) is equal to or higher than SOC (V) max during charging of the secondary battery 100.
Case D1 is a case where SOC (I) is less than SOC (V) min during discharge of the secondary battery 100.
Case D2 is a case where SOC (I) is equal to or higher than SOC (V) max during discharge of secondary battery 100.

そして，ケースＣ１またはＤ１の場合には，ＳＯＣ（Ｖ）ｍｉｎの値を，その二次電池１００のＳＯＣの検出値とする。さらに，その値でメモリ２４に記憶されている前回ＳＯＣを更新する。一方，ケースＣ２またはＤ２の場合には，ＳＯＣ（Ｖ）ｍａｘよりわずかに低い値を，その二次電池１００のＳＯＣの検出値とする。本形態においては，ケースＣ２またはＤ２の場合，ＳＯＣ（Ｖ）ｍａｘよりも１％だけ低い値を，その二次電池１００のＳＯＣの検出値とする。なお，ＳＯＣの検出値は，ＳＯＣ（Ｖ）ｍａｘよりも１％だけ低い値に限らず，ＳＯＣ（Ｖ）の範囲内であれば良い。例えば，ＳＯＣ（Ｖ）の範囲内であれば，ＳＯＣ（Ｖ）ｍａｘよりも２％だけ低い値や，ＳＯＣ（Ｖ）ｍａｘよりも５％だけ低い値など，予め定めた割合だけ低い値とすれば良い。そして，本形態においては，ＳＯＣ（Ｖ）ｍａｘよりも１％だけ低い値で，メモリ２４に記憶されている前回ＳＯＣを更新する。 In case C1 or D1, the value of SOC (V) min is set as the SOC detection value of the secondary battery 100. Further, the previous SOC stored in the memory 24 is updated with the value. On the other hand, in case C2 or D2, a value slightly lower than SOC (V) max is set as the detected SOC value of the secondary battery 100. In the present embodiment, in case C2 or D2, a value that is 1% lower than SOC (V) max is set as the SOC detection value of secondary battery 100. Note that the detected value of SOC is not limited to a value lower by 1% than SOC (V) max, but may be within the range of SOC (V). For example, if it is within the range of SOC (V), the value is lower by a predetermined ratio such as a value 2% lower than SOC (V) max or a value 5% lower than SOC (V) max. It ’s fine. In this embodiment, the previous SOC stored in the memory 24 is updated with a value lower by 1% than the SOC (V) max.

このように，ＳＯＣ（Ｉ）がＳＯＣ（Ｖ）の範囲内でなかった場合には，信頼性の低いＳＯＣ（Ｉ）の値に変えて，ＳＯＣ（Ｖ）の範囲内の値をＳＯＣの検出値とする。さらに，その値でメモリ２４に記憶されている前回ＳＯＣを更新するのである（Ｓ１０５）。また，演算部２３は，ＳＯＣ（Ｉ）がＳＯＣ（Ｖ）の範囲内であるか否かに関わらず，必ずＳＯＣ（Ｖ）の範囲内の値を，二次電池１００のＳＯＣの検出値とする。さらに，その値で前回ＳＯＣを更新するのである。 As described above, when the SOC (I) is not within the range of the SOC (V), the value within the range of the SOC (V) is detected instead of the value of the SOC (I) having low reliability. Value. Further, the previous SOC stored in the memory 24 is updated with the value (S105). In addition, the calculation unit 23 always sets a value within the SOC (V) range as the SOC detection value of the secondary battery 100 regardless of whether or not the SOC (I) is within the SOC (V) range. To do. Further, the previous SOC is updated with the value.

次に，演算部２３は，組電池１０の充放電が継続されているか否かを判断する（Ｓ１０６）。そして，組電池１０の充放電が継続されている場合（Ｓ１０６：ＹＥＳ），所定時間ｔ後に再度，上記の手順によりＳＯＣの検出を行う。組電池１０の充放電が停止されている場合（Ｓ１０６：ＮＯ），ＳＯＣの検出を終了する。このように，二次電池システム６は，電圧Ｖより定めたＳＯＣ（Ｖ）と電流値Ｉより算出したＳＯＣ（Ｉ）とを比較することによって，正確な組電池１０のＳＯＣを検出することができる。 Next, the calculating part 23 judges whether charging / discharging of the assembled battery 10 is continued (S106). If charging / discharging of the assembled battery 10 is continued (S106: YES), the SOC is detected again by the above procedure after a predetermined time t. When charging / discharging of the assembled battery 10 is stopped (S106: NO), the detection of the SOC is terminated. As described above, the secondary battery system 6 can detect the accurate SOC of the assembled battery 10 by comparing the SOC (V) determined from the voltage V with the SOC (I) calculated from the current value I. it can.

また，通信部２５は，演算部２３が検出した組電池１０のＳＯＣをその都度，車両ＥＣＵ８に出力する。車両ＥＣＵ８は，取得した組電池１０のＳＯＣの情報に基づいて，車両１において最適なモードで組電池１０を使用する。そして，本形態の二次電池システム６により検出された組電池１０のＳＯＣは正確である。これにより，車両１においては，高いエネルギー効率で走行することができる。さらに，組電池１０の過充電および過放電を確実に防止することができるのである。 In addition, the communication unit 25 outputs the SOC of the assembled battery 10 detected by the calculation unit 23 to the vehicle ECU 8 each time. The vehicle ECU 8 uses the assembled battery 10 in an optimal mode in the vehicle 1 based on the obtained SOC information of the assembled battery 10. And the SOC of the assembled battery 10 detected by the secondary battery system 6 of this embodiment is accurate. As a result, the vehicle 1 can travel with high energy efficiency. Furthermore, overcharge and overdischarge of the assembled battery 10 can be reliably prevented.

以上，詳細に説明したように，本形態の二次電池システム６は，複数の出力特性に優れた二次電池１００により構成された組電池１０と，コントローラ２０とを有している。
また，コントローラ２０は，電圧検出部２１と，予め用意したＳＯＣマップ３０を記憶したメモリ２４と，演算部２３とを有している。メモリ２４は，ＳＯＣマップ３０において，ＳＯＣの複数の区間ごとにその区間内のＳＯＣの値に対応する電圧値を記憶している。演算部２３は，電圧検出部２１によって検出された電圧を取得するとともに，これによりメモリ２４を参照する。これにより，ＳＯＣの複数の区間のうち，取得した電圧に対応するＳＯＣの区間を定め，その区間内のＳＯＣを検出値とする。そして，二次電池１００は，ＮｉＭｎスピネルの一部をＴｉで置換した，一般式ＬｉＮｉ_０．５Ｍｎ_{１．５−Ｘ}Ｔｉ_ＸＯ_４（０．０５≦Ｘ≦０．１）で表記される正極活物質を正極に有している。このため，そのＳＯＣマップ３０においては，複数の電圧一定部による段差がＳＯＣの広範囲に等間隔に表れている。よって，出力特性に優れた二次電池１００のＳＯＣを，その電圧から高精度に検出することのできる二次電池システム６が実現されている。 As described above in detail, the secondary battery system 6 according to the present embodiment includes the assembled battery 10 including the secondary battery 100 having excellent output characteristics and the controller 20.
In addition, the controller 20 includes a voltage detection unit 21, a memory 24 that stores a previously prepared SOC map 30, and a calculation unit 23. In the SOC map 30, the memory 24 stores a voltage value corresponding to the SOC value in each section of the SOC. The calculation unit 23 acquires the voltage detected by the voltage detection unit 21 and refers to the memory 24 thereby. Thereby, the SOC section corresponding to the acquired voltage is determined from the plurality of SOC sections, and the SOC in the section is set as the detection value. The secondary battery 100 is represented by the general formula LiNi _0.5 Mn _1.5-X Ti _X O ₄ (0.05 ≦ X ≦ 0.1) in which a part of the NiMn spinel is substituted with Ti. A positive electrode active material is included in the positive electrode. For this reason, in the SOC map 30, steps due to a plurality of voltage constant parts appear at equal intervals over a wide range of the SOC. Therefore, the secondary battery system 6 which can detect the SOC of the secondary battery 100 having excellent output characteristics from the voltage with high accuracy is realized.

また，二次電池システム６は，電流検出部２２を有している。演算部２３は，電流検出部２２によって検出された電流値を取得するとともに，これを積算することによりＳＯＣの推定値を算出する。そして，ＳＯＣの推定値が，取得した電圧に対応するＳＯＣの区間内か否かを判断する。これにより，ＳＯＣの推定値の誤差が大きい場合に，これを検知することができる。さらに，ＳＯＣの推定値が取得した電圧に対応するＳＯＣの区間内である場合には，ＳＯＣの推定値をそのまま検出値とする。一方，ＳＯＣの推定値が取得した電圧に対応するＳＯＣの区間外である場合には，その区間内のＳＯＣを検出値とする。よって，より正確な二次電池１００のＳＯＣを検出することができる二次電池システム６となっている。 Further, the secondary battery system 6 has a current detection unit 22. The calculation unit 23 obtains the current value detected by the current detection unit 22, and calculates an estimated value of the SOC by integrating the current value. Then, it is determined whether or not the estimated SOC value is within the SOC interval corresponding to the acquired voltage. Thereby, when the error of the estimated value of SOC is large, this can be detected. Furthermore, when the estimated value of SOC is within the SOC interval corresponding to the acquired voltage, the estimated value of SOC is directly used as the detected value. On the other hand, when the estimated SOC value is outside the SOC interval corresponding to the acquired voltage, the SOC within that interval is used as the detection value. Therefore, the secondary battery system 6 can detect the SOC of the secondary battery 100 more accurately.

なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。従って本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，本形態ではハイブリッド自動車について本発明を適用したが，プラグインハイブリッド自動車，電気自動車などのその他の車両についても本発明を適用することができる。また例えば，捲回型の電極体に限らず，捲回しないで負極板と正極板とを積層した積層型の電極体を有する二次電池にも適用することができる。 Note that this embodiment is merely an example, and does not limit the present invention. Therefore, the present invention can naturally be improved and modified in various ways without departing from the gist thereof. For example, in the present embodiment, the present invention is applied to a hybrid vehicle, but the present invention can also be applied to other vehicles such as a plug-in hybrid vehicle and an electric vehicle. For example, the present invention can be applied not only to a wound electrode body but also to a secondary battery having a stacked electrode body in which a negative electrode plate and a positive electrode plate are stacked without winding.

また，ＳＯＣと電圧との関係は，温度により異なることがある。よって，ＳＯＣの検出においては，ＳＯＣと電圧との関係の温度依存性を考慮してもよい。例えば，検出した電圧に温度により異なる係数を乗じてこれを補正し，補正後の電圧によりＳＯＣマップを参照してＳＯＣの区間を定めることが考えられる。また例えば，予め実験により，温度別のＳＯＣマップを取得しておくことなどが考えられる。 In addition, the relationship between the SOC and the voltage may vary depending on the temperature. Therefore, in the detection of the SOC, the temperature dependence of the relationship between the SOC and the voltage may be taken into consideration. For example, it is conceivable that the detected voltage is corrected by multiplying by a coefficient that varies depending on the temperature, and the SOC interval is determined by referring to the SOC map with the corrected voltage. Further, for example, it is conceivable to obtain a temperature-specific SOC map in advance through experiments.

６…二次電池システム
２０…コントローラ
２１…電圧検出部
２３…演算部
２４…メモリ
３０…ＳＯＣマップ
１００…二次電池 6 ... Secondary battery system 20 ... Controller 21 ... Voltage detection unit 23 ... Calculation unit 24 ... Memory 30 ... SOC map 100 ... Secondary battery

Claims

In a lithium ion secondary battery system having a lithium ion secondary battery and a controller unit,
The lithium ion secondary battery is
Having a positive electrode and a negative electrode,
The positive electrode comprises a positive electrode active material represented by the general formula LiNi _0.5 Mn _1.5-X Ti _X O ₄ (0.05 ≦ X ≦ 0.1), in which a part of NiMn spinel is substituted with Ti. Have
The controller unit is
A voltage detector for detecting a voltage of the lithium ion secondary battery;
A storage unit for storing a relationship between SOC (State Of Charge) and voltage prepared in advance;
An arithmetic unit that detects the SOC of the lithium ion secondary battery during charging or discharging;
The storage unit stores a voltage value corresponding to a value of the SOC in each of a plurality of sections of the SOC,
The arithmetic unit acquires a voltage detected by the voltage detection unit and refers to the storage unit by the acquired voltage to determine a section corresponding to the acquired voltage among the plurality of sections of the SOC. A lithium ion secondary battery system characterized in that the detected value is the SOC in the section.

The lithium ion secondary battery system according to claim 1,
The controller unit is
A current detector for detecting a current value for charging and discharging the lithium ion secondary battery;
The calculation unit obtains the current value detected by the current detection unit, calculates an estimated value of the SOC of the lithium ion secondary battery by integrating the obtained current value,
If the estimated value of the SOC is within the interval corresponding to the acquired voltage, the estimated value of the SOC is directly used as a detection value;
When the estimated value of the SOC is outside the section corresponding to the acquired voltage, the SOC within the section is used as the detection value.