(57)【要約】【課題】拘束荷重を一定に保ち得る組電池の制御装置を提供する。【解決手段】本発明により提供される制御装置１は、単電池Ａ群および単電池Ｂの平均電池温度を検出する温度検出手段と、単電池Ａ群のＳＯＣおよび単電池ＢのＳＯＣを検出するＳＯＣ検出手段と、単電池Ａ群のＳＯＣと平均電池温度と設定すべき単電池ＢのＳＯＣ設定値との関係を示すデータを記憶した記憶手段とを備える。検出された単電池ＢのＳＯＣ検出値が単電池ＢのＳＯＣ設定値よりも大きい場合には単電池Ｂを放電し、検出された単電池ＢのＳＯＣ検出値が単電池ＢのＳＯＣ設定値よりも小さい場合には単電池Ｂを充電するように構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の充放電可能な単電池が直列に接続されて構成された組電池の充放電を制御するための制御装置であって、
前記複数の単電池は、単電池Ａ群と、該単電池Ａ群とは別回路にて接続された少なくとも１つの単電池Ｂとから構成されており、
前記単電池Ａ群および前記単電池Ｂは、所定方向に配列され且つ該配列方向に荷重が加えられた状態で拘束されており、
ここで前記制御装置は、
前記単電池Ａ群および前記単電池Ｂの平均電池温度を検出する温度検出手段と、
前記単電池Ａ群のＳＯＣおよび前記単電池ＢのＳＯＣを検出するＳＯＣ検出手段と、
前記単電池Ａ群のＳＯＣと、前記単電池Ａ群および前記単電池Ｂの平均電池温度と、設定すべき前記単電池ＢのＳＯＣ設定値との関係を示すデータを記憶した記憶手段と
を備え、
前記ＳＯＣ検出手段で検出された単電池Ａ群のＳＯＣ検出値と、前記温度検出手段で検出された前記平均電池温度の検出値とから、前記データを参照して、前記単電池ＢのＳＯＣ設定値を設定し、
前記ＳＯＣ検出手段で検出された単電池ＢのＳＯＣ検出値が前記設定された単電池ＢのＳＯＣ設定値よりも大きい場合には、前記単電池Ｂを放電し、
前記ＳＯＣ検出手段で検出された単電池ＢのＳＯＣ検出値が前記設定された単電池ＢのＳＯＣ設定値よりも小さい場合には、前記単電池Ｂを充電するように構成されている、組電池の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の充放電可能な単電池が接続された組電池の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池その他の二次電池は、車両搭載用電源、或いはパソコンおよび携帯端末の電源として重要性が高まっている。なかでも、軽量で高エネルギー密度が得られるリチウムイオン二次電池は、車両搭載用高出力電源として好ましく用いられている。例えば車両搭載用組電池の一例として、特許文献１には、角型の単電池を複数個配列すると共に各単電池に設けられた正極端子および負極端子をそれぞれ直列に接続することにより構成された組電池が開示されている。
【０００３】
また、自動車等の車両に搭載される組電池は、搭載スペースが制限されることに加えて振動が発生する状態での使用が前提となることから、多数の単電池を配列し且つ拘束した状態（即ち各単電池を相互に固定した状態）の組電池が構築される。かかる組電池では、例えば、単電池の積層方向に配列された単電池群の最外側（両端面）に一対のエンドプレートを設置し、この一対のエンドプレートが接近する方向に締め付け且つ固定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−００９９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、この種の組電池においては、充放電（すなわちＳＯＣの変動）や温度変化等によって各単電池の電極体内の極板（正極および負極）に膨張収縮が生じる。極板に膨張収縮が生じると、各単電池の配列方向の厚みが増減するため、拘束荷重（ひいては各単電池に加わる面圧）が増減する。かかる拘束荷重の増減は、電極体内において電解液（塩濃度）の分布に偏りを生じさせ、電荷担体（例えばリチウムイオン二次電池の場合、リチウム）析出耐性が低下する要因になり得る。各単電池に対して適正な面圧を付与し得るように、拘束荷重はなるべく一定に保つことが望ましい。本発明は、上記課題を解決するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によって提供される制御装置は、複数の充放電可能な単電池が直列に接続されて構成された組電池の充放電を制御するための制御装置である。前記複数の単電池は、単電池Ａ群と、該単電池Ａ群とは別回路にて接続された少なくとも１つの単電池Ｂとから構成されている。前記単電池Ａ群および前記単電池Ｂは、所定方向に配列され且つ該配列方向に荷重が加えられた状態で拘束されている。ここで前記制御装置は、前記単電池Ａ群および前記単電池Ｂの平均電池温度を検出する温度検出手段と、前記単電池Ａ群のＳＯＣおよび前記単電池ＢのＳＯＣを検出するＳＯＣ検出手段と、前記単電池Ａ群のＳＯＣと、前記単電池Ａ群および前記単電池Ｂの平均電池温度と、設定すべき前記単電池ＢのＳＯＣ設定値との関係を示すデータを記憶した記憶手段とを備えている。そして、前記ＳＯＣ検出手段で検出された単電池Ａ群のＳＯＣ検出値と、前記温度検出手段で検出された前記単電池Ａ群および前記単電池Ｂの平均電池温度の検出値とから、前記データを参照して、前記単電池ＢのＳＯＣ設定値を設定し、前記ＳＯＣ検出手段で検出された単電池ＢのＳＯＣ検出値が前記設定された単電池ＢのＳＯＣ設定値よりも大きい場合には、前記単電池Ｂを放電し、前記ＳＯＣ検出手段で検出された単電池ＢのＳＯＣ検出値が前記設定された単電池ＢのＳＯＣ設定値よりも小さい場合には、前記単電池Ｂを充電するように構成されている。かかる構成によると、単電池Ｂを荷重調整機構として機能させることで、各単電池に加わる拘束荷重（面圧）を一定に保つことができる。
【０００７】
なお、本明細書において「単電池」とは、組電池を構成するために相互に直列接続され得る個々の蓄電素子を指す用語であり、特に限定しない限り種々の組成の電池、キャパシタを包含する。また、「二次電池」とは、繰り返し充電可能な電池一般をいい、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池等のいわゆる蓄電池を包含する。リチウムイオン二次電池を構成する蓄電素子は、ここでいう「単電池」に包含される典型例であり、そのような単電池を複数備えて成るリチウムイオン二次電池パックは、ここで開示される「組電池」の典型例である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施形態に係る制御装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【図２】一実施形態に係る組電池の構成を模式的に示す斜視図である。
【図３】一実施形態に係るＳＯＣ−温度マップを示す図である。
【図４】一実施形態に係る制御装置により実行される処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図５】単電池Ａのセル数と拘束荷重との関係を示すグラフである。
【図６】単電池Ａのセル数と拘束荷重との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。なお、各図面は、模式的に描いており、必ずしも実物を反映しない。また、各図面は、一例を示すのみであり、各図面は、特に言及されない限りにおいて本発明を限定しない。
【００１０】
図１は、本実施形態に係る組電池１０の充放電を制御する制御装置１の構成を示すブロック図である。この組電池１０の制御装置１は、車両（典型的には自動車、特にハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車のような電動機を備える自動車）に搭載される車両搭載用高出力電源として好適に用いられる。
【００１１】
制御装置１は、組電池１０に接続された負荷２０と、組電池１０の状態に応じて負荷２０の作動を調節する電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０とを含む構成であり得る。組電池１０に接続された負荷２０は、組電池１０に蓄えられた電力を消費する電力消費機を含み得る。該負荷２０は、組電池１０を充電可能な電力を供給する電力供給機を含み得る。例えば、負荷２０は回生機能付き電動モータであり得る。
【００１２】
図２は、本実施形態に係る制御装置によって制御される組電池１０の構成を模式的に示す斜視図である。ここに開示される組電池１０は、単電池（典型的には、扁平形状の外形を有する単電池）を配列してなる組電池であればよく、単電池の構成は特に制限されない。特に限定することを意図したものではないが、以下、扁平形状のリチウムイオン二次電池を単電池とし、該単電池の複数個を直列に接続してなる組電池を例にして本発明を詳細に説明する。
【００１３】
組電池１０は、図２に示すように、複数の充放電可能な単電池が直列に接続されて構成されている。複数の単電池は、単電池Ａ群と、該単電池Ａ群とは別回路にて接続された少なくとも１つの単電池Ｂとから構成されている。図示した例では、同形状の８個の単電池Ａからなる単電池Ａ群と１個の単電池Ｂとが一定の間隔で直列に配列されている。この実施形態では、直列に配列された単電池Ａ群の中央部に単電池Ｂが配置されている。
【００１４】
単電池Ａおよび単電池Ｂは、それぞれ正極および負極を備える電極体（図示せず）と、該電極体および電解質を収容する容器とを備える。本実施形態の電極体は、典型的な組電池に装備される単電池と同様、所定の電池構成材料（正負極それぞれの活物質、正負極それぞれの集電体、セパレータ等）から構成されている。
【００１５】
単電池Ａおよび単電池Ｂの正極材料（正極活物質）としては、従来からリチウムイオン二次電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定なく使用することができる。単電池Ａおよび単電池Ｂに用いられる正極活物質の例を挙げると、ＬｉＮｉＣｏＭｎＯ２（リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物）などのリチウム遷移金属酸化物が挙げられる。
【００１６】
単電池Ａの負極材料（負極活物質）としては、従来からリチウムイオン二次電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定なく使用することができる。単電池Ａに用いられる負極活物質の例を挙げると、グラファイトカーボン、アモルファスカーボンなどの炭素系材料が挙げられる。一方、単電池Ｂの負極材料（負極活物質）としては、単電池Ａの負極活物質に比べて、充放電に伴う膨張収縮が大きい物質を用いることが好ましい。単電池Ｂに用いられる負極活物質の例を挙げると、シリコン（Ｓｉ）、シリコンと他の元素Ｘとの合金（Ｓｉ−Ｘ）、スズ（Ｓｎ）、スズと他の元素Ｘとの合金（Ｓｎ−Ｘ）等が挙げられる。ここで元素Ｘは、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、周期表の第１３族〜第１６族に属する元素、遷移金属元素および希土類元素からなる群から選択される少なくとも一種である。好ましくは、Ｘはニッケル（Ｎｉ）である。これらの材料は、リチウムイオンの吸蔵放出に伴う膨張収縮が大きいので、本発明の目的に適した単電池Ｂの負極活物質として好適に使用し得る。
【００１７】
単電池Ａの容器の上面には、捲回電極体の正極と電気的に接続する正極端子６０Ａおよび負極と電気的に接続する負極端子６２Ａが設けられている。また、単電池Ａ群は、それぞれの正極端子６０Ａおよび負極端子６２Ａが交互に配置されるように一つずつ反転させて配置されている。そして、隣接する単電池Ａ間において一方の正極端子６０Ａと他方の負極端子６２Ａとが端子間接続具６４によって電気的に接続されている。このように各単電池Ａを直列に接続することにより、所望する電圧の組電池１０が構築される。単電池Ａの正極端子６０Ａおよび負極端子６２Ａは、図示しない回路（例えばパワードライブ回路）にて負荷２０（図１）に接続されている。
【００１８】
また、単電池Ｂの容器の上面には、捲回電極体の正極と電気的に接続する正極端子６０Ｂおよび負極と電気的に接続する負極端子６２Ｂが設けられている。単電池Ｂの正極端子６０Ｂおよび負極端子６２Ｂは、単電池Ａ群とは別回路（図示せず）にて負荷２０（図１）に接続されている。
【００１９】
本実施形態の単電池Ａ群および単電池Ｂは、所定方向に配列され且つ該配列方向に荷重が加えられた状態で拘束されている。具体的には、単電池Ａ群および単電池Ｂは、それぞれの容器の側壁（容器の幅広な面、即ち容器内に収容される捲回電極体の扁平面に対応する面）が対向する方向に配列される。そして、配列させた単電池Ａ群および単電池Ｂの周囲には、複数の単電池Ａ群および単電池Ｂをまとめて拘束する拘束部材（図示せず）が配備される。すなわち、単電池配列方向の最外側に位置する単電池Ａの更に外側には、一対の拘束板（図示せず）が配置される。また、当該一対の拘束板を架橋するように締付け用ビーム材（図示せず）が取り付けられる。そして、ビーム材の端部をビスにより拘束板に締め付け且つ固定することによって上記単電池Ａ群および単電池Ｂをその配列方向に所定の荷重が加わるように拘束することができる。ビーム材の締め付け具合に応じたレベルで、締め付け方向（すなわち配列方向）への拘束荷重（面圧）が各単電池Ａ群および単電池Ｂの容器側壁に加えられる。
【００２０】
ここで、上記組電池１０を構成する個々の単電池Ａにおいては、充放電（すなわちＳＯＣの変動）や温度変化等によって電極体内の正極および負極に膨張収縮が生じる。正極および負極に膨張収縮が生じると、各単電池Ａの配列方向の厚みが増減するため、拘束荷重（ひいては各単電池Ａに加わる面圧）が増減する。かかる面圧が増減は、電極体内において電解液（塩濃度）の分布に偏りを生じさせ、リチウム析出耐性が低下する要因になり得る。各単電池Ａに対して適正な面圧を常に付与し得るように、拘束荷重はなるべく一定に保つことが望ましい。
【００２１】
ここで開示される制御装置１においては、このような単電池Ａ群のＳＯＣ変動や温度変化に伴う配列方向の厚みの増減に着目し、この単電池Ａ群の厚みの配列方向の増減を単電池Ｂの厚み変化で吸収することで、各単電池Ａに対して一定の拘束荷重（面圧）を付与するようにしている。
【００２２】
すなわち、この制御装置１は、温度検出手段（図示せず）とＳＯＣ検出手段（図示せず）と電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０とを備えている。
【００２３】
温度検出手段は、単電池Ａ群および単電池Ｂの平均電池温度を検出するものとして構成されている。例えば、温度検出手段は、単電池Ａ群および単電池Ｂにそれぞれ取り付けられた温度センサであり得る。ＥＣＵ３０には、入力ポートを介して各温度センサの出力信号が入力される。そして、ＥＣＵ３０は、各温度センサからの出力信号に基づいて、単電池Ａ群および単電池Ｂの平均電池温度の情報を取得するようになっている。
【００２４】
ＳＯＣ検出手段は、単電池Ａ群のＳＯＣ（平均ＳＯＣ）および単電池ＢのＳＯＣを検出するものとして構成されている。ここでＳＯＣ（State Of Charge；充電率）は、正極理論容量より予測した電池容量に対する充電容量の比率であり、具体的には、充電率（％）＝「充電容量（ｍＡｈ）／電池容量（ｍＡｈ）」×１００で表わされる。例えば、ＳＯＣ検出手段は、単電池Ａ群および単電池Ｂにそれぞれ取り付けられた電圧センサであり得る。ＥＣＵ３０には、入力ポートを介して各電圧センサの出力信号が入力される。そして、ＥＣＵ３０は、各電圧センサからの出力信号に基づいて、単電池Ａ群および単電池ＢのＳＯＣの情報を取得するようになっている。例えば、ＥＣＵ３０は、各電圧センサで検出された各単電池の端子間の電圧から単電池Ａ群の平均ＳＯＣおよび単電池ＢのＳＯＣの情報を取得するとよい。あるいは、ＳＯＣ検出手段は、単電池Ａ群および単電池Ｂにそれぞれ取り付けられた電流センサであってもよい。この場合、ＥＣＵ３０は、単電池Ａ群および単電池Ｂに出入りする電流の積算値から上記ＳＯＣの情報を取得することができる。
【００２５】
電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０は、上記ＳＯＣ検出手段で検出された単電池ＢのＳＯＣ検出値が、単電池ＢのＳＯＣ設定値よりも大きい場合には、単電池Ｂが放電されるように、負荷２０を作動制御する。また、上記ＳＯＣ検出手段で検出された単電池ＢのＳＯＣ検出値が、単電池ＢのＳＯＣ設定値よりも小さい場合には、単電池Ｂが充電されるように、負荷２０を作動制御する。ここで単電池ＢのＳＯＣ設定値は、単電池Ａ群のＳＯＣ変動や温度変化に伴い単電池Ａ群の厚みが増加するほど小さくなる値に設定し、単電池Ａ群のＳＯＣ変動や温度変化に伴い単電池Ａ群の厚みが減少するほど大きくなる値に設定するとよい。例えば、単電池Ａ群のＳＯＣが高いほど、単電池Ａ群の厚みが増大傾向になるので、この場合、単電池Ｂの厚みが減るように、単電池ＢのＳＯＣ設定値を小さい値に設定するとよい。また、単電池Ａ群の電池温度が高いほど、単電池Ａ群の厚みが増大傾向になるので、この場合、単電池Ｂの厚みが減るように、単電池ＢのＳＯＣ設定値を小さい値に設定するとよい。ＥＣＵ３０の典型的な構成には、少なくとも、かかる制御を行うためのプログラムを記憶したＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）と、そのプログラムを実行可能なＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）と、図示しない入出力ポートとが含まれる。
【００２６】
この実施形態では、単電池Ａ群の平均ＳＯＣ（「ＳＯＣＡ」）と、単電池Ａ群および単電池Ｂの平均電池温度（「ＴＡＶＥ」）と、設定すべき単電池ＢのＳＯＣ設定値（「ＳＯＣＭＡＰ」）との関係を示すデータがマップの形でＲＯＭ（記憶手段）に記憶されており、このＳＯＣ−温度マップを参照して、ＳＯＣ検出手段で検出された単電池Ａ群のＳＯＣ検出値（平均値）と、温度検出手段で検出された平均電池温度の検出値とから、単電池ＢのＳＯＣ設定値を設定する。図３に、かかるＳＯＣ−温度マップの一例を示してある。図３に示すように、単電池Ａ群のＳＯＣＡと平均電池温度ＴＡＶＥとから、設定すべき単電池ＢのＳＯＣＭＡＰが一義的に決定される。そして、設定されたＳＯＣ設定値と、上記ＳＯＣ検出手段で検出された単電池ＢのＳＯＣ検出値とを比較し、ＳＯＣ検出値の方が大きければ単電池Ｂが放電されるように負荷２０を作動制御し、一方、ＳＯＣ検出値の方が小さければ単電池Ｂが充電されるように負荷２０を作動制御する。なお、単電池Ａ群を構成する電池の個数に対応するＳＯＣ−温度マップを複数用意し、単電池Ａ群を構成する電池の個数に応じて、複数のＳＯＣ−温度マップを適宜切り替えるように構成してもよい。
【００２７】
このように構成された制御装置１の動作について説明する。図４は、本実施形態に係る制御装置１のＥＣＵ３０により実行される単電池Ｂ充放電処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、組電池が作動した直後から所定時間毎（例えば１秒毎）に繰り返し実行される。
【００２８】
図４に示す単電池Ｂ充放電処理ルーチンが実行されると、ＥＣＵ３０のＣＰＵは、まず、制御対象の組電池１０について、温度検出手段の出力から単電池Ａ群および単電池Ｂの平均電池温度（「ＴＡＶＥ」）を取得する。また、ＳＯＣ検出手段の出力から単電池Ａ群の平均ＳＯＣ（「ＳＯＣＡ」）および単電池ＢのＳＯＣ（「ＳＯＣＢ」）を取得する（ステップＳ１０）。次いで、ＲＯＭに記憶されているＳＯＣ−温度マップ（図３）を参照して、ＳＯＣ検出手段で検出された単電池Ａ群のＳＯＣ検出値（「ＳＯＣＡ」）と、温度検出手段で検出された平均電池温度の検出値（「ＴＡＶＥ」）とから、単電池ＢのＳＯＣ設定値（ＳＯＣＭＡＰ）を設定する。（ステップＳ２０）。
【００２９】
そして、ステップＳ３０において、この設定されたＳＯＣ設定値（ＳＯＣＭＡＰ）と、単電池ＢのＳＯＣ検出値（「ＳＯＣＢ」）とを比較して、ＳＯＣ検出値（「ＳＯＣＢ」）とＳＯＣ設定値（ＳＯＣＭＡＰ）とが等しいか否かを判断する。ＳＯＣ検出値（「ＳＯＣＢ」）とＳＯＣ設定値（ＳＯＣＭＡＰ）とが等しい場合（ステップＳ３０にてＹＥＳ）には、このルーチンを完了する。一方、ＳＯＣ検出値（「ＳＯＣＢ」）とＳＯＣ設定値（ＳＯＣＭＡＰ）とが等しくない場合（ステップＳ３０にてＮＯ）には、ステップＳ４０に進む。
【００３０】
ステップＳ４０では、ＳＯＣ検出値（「ＳＯＣＢ」）がＳＯＣ設定値（ＳＯＣＭＡＰ）よりも大きいか否かを判断する。ＳＯＣ検出値（「ＳＯＣＢ」）がＳＯＣ設定値（ＳＯＣＭＡＰ）よりも大きい場合（ステップＳ４０にてＹＥＳ）には、単電池Ｂが放電されるように負荷２０を作動制御する（ステップＳ５０）。一方、ＳＯＣ検出値（「ＳＯＣＢ」）がＳＯＣ設定値（ＳＯＣＭＡＰ）以下の場合（ステップＳ４０にてＮＯ）には、単電池Ｂが充電されるように負荷２０を作動制御する（ステップＳ６０）。そして、今回の単電池Ｂ充放電処理ルーチンを終了する。
【００３１】
上記実施形態によると、単電池Ｂを荷重調整機構として機能させることで、各単電池に加わる拘束荷重（面圧）を一定に保つことができる。すなわち、ＳＯＣ変動や温度変化によって単電池Ａ群の配列方向の厚みが増減した場合でも、かかる厚みの増減を単電池Ｂの厚み変化で吸収し得るように、単電池Ｂに対して充電および／または放電を行うので、各単電池に加わる拘束荷重（面圧）を一定に保つことができる。これにより、各単電池Ａ、Ｂに対して適正な面圧を付与し得るようになり、リチウム析出耐性の低下を抑制することができる。上記態様によると、荷重調整機構として単電池Ｂを追加するだけでよいので、従来の組電池に組み込み易く、またコストも安価で済む。
【００３２】
なお、必要に応じて、上記荷重調整機構として機能する単電池Ｂを予備電源として利用してもよい。例えば、低温環境で単電池Ａ群のＳＯＣが低下してシステムダウンが発生しそうな場合、ＥＣＵ３０は、単電池Ｂの電力を用いて表示装置を作動制御してもよい。表示装置では、例えば、システムダウンが発生する旨のアラーム等が表示される。また、例えば、負荷２０（例えば回生機能付き電動モータ）の回生時に単電池Ａ群への充電電流を小さくしたい若しくは充電したくない場合に、ＥＣＵ３０は、充電電流の充電先を単電池Ａ群から単電池Ｂへと切り替える制御を行ってもよい。これにより、モータの空回りを回避することができる。
【００３３】
本発明の適用効果を確認するため、以下の実験を行った。ここでは、単電池Ａ群のセル数を変えて組電池を構築し、１つの単電池Ｂにおいて荷重変化を抑制し得る単電池Ａ群のセル数を評価した。
【００３４】
すなわち、シート状の正極集電体および負極集電体にそれぞれ正極活物質および負極活物質が保持された正負の電極シートがセパレータシートを介して捲回され、電解質とともにケースに収容された構成の角型リチウムイオン二次電池を複数個用意した（単電池Ａ群）。ここで用意したリチウムイオン二次電池（単電池Ａ群）の正極集電体はアルミニウム箔であり、負極集電体は銅箔、正極活物質はニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）、負極活物質は黒鉛である。また、該リチウムイオン電池の電解質は、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの３：７（体積比）混合溶媒に１モル／Ｌの濃度でＬｉＰＦ６を含む組成である。
【００３５】
また、負極活物質をＳｎ−Ｎｉ合金に変更したこと以外は上記リチウムイオン二次電池（単電池Ａ群）と同様の構成の角型リチウムイオン二次電池を用意した（単電池Ｂ）。
【００３６】
上記構成の単電池Ａ群および単電池Ｂについて、上限ＳＯＣ（ここではＳＯＣ１００％）まで充電し、充電後の単電池Ａ、Ｂを直列に接続して図２に示す構成の組電池１０とした。本例では、単電池Ａ群のセル数を２〜２８個の範囲で異ならせて複数の組電池を構築した。また、各単電池Ａ、Ｂに加わる面圧が９１０ｋｇｆとなるように拘束荷重を調整した。この９１０ｋｇｆの拘束荷重は、車両搭載用組電池の使用環境下において、各単電池が最も膨張する「上限ＳＯＣ、６０℃」の条件下で想定される拘束荷重の最大値である。次いで、単電池Ｂを下限ＳＯＣ（ここではＳＯＣ０％）まで放電し、各単電池に加わる拘束荷重の変化を測定した。ここでは拘束荷重が８００ｋｇｆ以下になったものを「○」、拘束荷重が８００ｋｇｆを上回ったものを「×」とした。この８００ｋｇｆの拘束荷重は、上記構成のリチウムイオン二次電池において、Ｌｉ析出耐性が許容基準を満たす荷重変動許容領域の上限値である。結果を図５に示す。
【００３７】
図５に示すように、最大１８個の単電池Ａを搭載した組電池に対して、１つの単電池Ｂを下限ＳＯＣまで放電することで、Ｌｉ析出耐性が許容基準を満たす８００ｋｇｆ以下まで拘束荷重を低減し得ることが確かめられた。
【００３８】
また、上記構成の単電池Ａ群および単電池Ｂについて、下限ＳＯＣ（ここではＳＯＣ０％）まで放電し、放電後の単電池Ａ、Ｂを直列に接続して図２に示す構成の組電池１０とした。本例では、単電池Ａ群のセル数を２〜２８個の範囲で異ならせて複数の組電池を構築した。また、各単電池Ａ、Ｂに加わる面圧が６５ｋｇｆとなるように拘束荷重を調整した。この６５ｋｇｆの拘束荷重は、車両搭載用組電池の使用環境下において、各単電池が最も縮小する「下限ＳＯＣ、−３５℃」の条件下で想定される拘束荷重の最小値である。次いで、単電池Ｂを上限ＳＯＣ（ここではＳＯＣ１００％）まで充電し、各単電池に加わる拘束荷重の変化を測定した。ここでは拘束荷重が８０ｋｇｆ以上になったものを「○」、拘束荷重が８０ｋｇｆを下回ったものを「×」とした。この８０ｋｇｆの拘束荷重は、上記構成のリチウムイオン二次電池において、Ｌｉ析出耐性が許容基準を満たす荷重変動許容領域の下限値である。結果を図６に示す。
【００３９】
図６に示すように、最大１２個の単電池Ａを搭載した組電池に対して、１つの単電池Ｂを上限ＳＯＣまで充電することで、Ｌｉ析出耐性が許容基準を満たす８０ｋｇｆ以上まで拘束荷重を増大し得ることが確かめられた。
【００４０】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【符号の説明】
【００４１】
１      制御装置
１０    組電池
２０    負荷
６０Ａ、６０Ｂ  正極端子
６２Ａ、６２Ｂ  負極端子
６４    端子間接続具
Ａ      単電池
Ｂ      単電池
【図１】
2016144367.tif 000003
【図２】
2016144367.tif 000004
【図４】
2016144367.tif 000005
【図５】
2016144367.tif 000006
【図６】
2016144367.tif 000007
【図３】
2016144367.tif 000008