(57)【要約】【課題】リチウムイオン二次電池の休止期間中に、リチウムイオン二次電池の内部抵抗の上昇を抑制することができる電池システム、及び、自動車を提供する。【解決手段】電池システム６は、リチウムイオン二次電池１００と、リチウムイオン二次電池１００の温度を制御する温度制御手段（マイコン３０）とを備える。温度制御手段（マイコン３０）は、リチウムイオン二次電池１００が休止状態である休止期間中に、リチウムイオン二次電池１００の温度を、所定の上限温度値以下に保つ温度制御を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リチウムイオン二次電池と、
上記リチウムイオン二次電池の温度を制御する温度制御手段と、を備える
電池システムであって、
上記温度制御手段は、
上記リチウムイオン二次電池が休止状態である休止期間中、上記リチウムイオン二次電池の温度を所定の上限温度値以下に保つ制御を行う
電池システム。
【請求項２】
請求項１に記載の電池システムであって、
前記所定の上限温度値は４０℃である
電池システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電池システムであって、
前記温度制御手段は、
前記リチウムイオン二次電池の温度が、前記上限温度値よりも低い第１規定値に達したとき、上記リチウムイオン二次電池の冷却を開始する制御を行う
電池システム。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の電池システムであって、
前記リチウムイオン二次電池を、前記温度制御手段の作動用電源としてなる
電池システム。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の電池システムを備える自動車であって、
前記リチウムイオン二次電池を、当該自動車の駆動用電源としてなる
自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオン二次電池を備えた電池システム、及び、この電池システムを備えた自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池などの二次電池は、携帯機器の電源として、また、電気自動車やハイブリッド自動車などの電源として注目されている。現在、二次電池を備えた電池システムとして、様々なものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３２７３８５号公報
【０００４】
特許文献１には、組電池の充放電時に、組電池を構成する単電池毎の温度差が一定値を超えた場合に、リフレッシュ充放電を行う電池システムが開示されている。リフレッシュ充放電を行うことにより、ニッケル水素蓄電池の不活性化を解消でき、さらに、電池容量を均一化することが可能となるため、電池を有効に活用できると記載されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、リチウムイオン二次電池では、長期間（例えば１０時間以上）にわたり休止状態（充放電が行われない状態）が続くと、内部抵抗が上昇してしまう。休止期間中におけるリチウムイオン二次電池の内部抵抗の上昇は、休止期間中の電池温度が高いほど（特に４０℃以上）、大きくなる傾向にある。このように内部抵抗が大きく上昇したリチウムイオン二次電池では、十分な出力特性が得られなくなることがあった。特に、大きな出力が要求されるハイブリッド自動車や電気自動車の駆動用電源として用いる場合には、走行（特に始動時）に必要な出力が得られなくなる虞があった。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されている手法では、休止期間中に、リチウムイオン二次電池の内部抵抗の上昇を抑制することはできなかった。
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、リチウムイオン二次電池の休止期間中に、リチウムイオン二次電池の内部抵抗の上昇を抑制することができる電池システム、及び、自動車を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
その解決手段は、リチウムイオン二次電池と、上記リチウムイオン二次電池の温度を制御する温度制御手段と、を備える電池システムであって、上記温度制御手段は、上記リチウムイオン二次電池が休止状態である休止期間中、上記リチウムイオン二次電池の温度を所定の上限温度値以下に保つ制御を行う電池システムである。
【０００８】
本発明の電池システムでは、リチウムイオン二次電池が休止状態である休止期間中、リチウムイオン二次電池の温度を所定の上限温度値（例えば４０℃）以下に保つ制御を行う。このように、休止期間中にわたり、電池温度を上限温度値以下の温度に保つことで、休止期間中に、リチウムイオン二次電池の内部抵抗の上昇を抑制することができる。
なお、「休止状態」とは、リチウムイオン二次電池が充放電を行っていない状態をいう。但し、リチウムイオン二次電池に全く電流が流れていない状態のみならず、数十μＡ以下の微小電流が流れている状態を含む。
【０００９】
さらに、上記の電池システムであって、前記所定の上限温度値は４０℃である電池システムとすると良い。
【００１０】
リチウムイオン二次電池は、自身の温度が４０℃より高い状態で、長期間（例えば１０時間）にわたり休止状態が続くと、内部抵抗が大きく上昇してしまう。
これに対し、本発明の電池システムでは、所定の上限温度値を４０℃としている。すなわち、リチウムイオン二次電池が休止状態である休止期間中、リチウムイオン二次電池の温度を４０℃以下に保つ温度制御を行う。これにより、リチウムイオン二次電池の温度を４０℃以下に保つことができるので、リチウムイオン二次電池の内部抵抗の上昇を、より一層抑制することができる。
【００１１】
さらに、上記いずれかの電池システムであって、前記温度制御手段は、前記リチウムイオン二次電池の温度が、前記上限温度値よりも低い第１規定値に達したとき、上記リチウムイオン二次電池の冷却を開始する制御を行う電池システムとすると良い。
【００１２】
リチウムイオン二次電池の温度が、上限温度値よりも低い第１規定値に達したときに、リチウムイオン二次電池の冷却を開始することで、適切に、リチウムイオン二次電池の温度を上限温度値以下に保つことができる。なお、第１規定値は、上限温度値よりも１〜５℃低い温度とするのが好ましい。
具体的には、例えば、リチウムイオン二次電池の上限温度値を４０℃とした場合、第１規定値を３５℃〜３９℃の範囲内の温度値（例えば３６℃）に設定する。そして、電池温度が第１規定値（例えば３６℃）にまで上昇すると、冷却装置（冷却ファンなど）を作動させて、リチウムイオン二次電池を冷却する。これにより、リチウムイオン二次電池の温度を、適切に４０℃以下に保つことができる。
【００１３】
さらに、上記いずれかの電池システムであって、前記リチウムイオン二次電池を、前記温度制御手段の作動用電源としてなる電池システムとすると良い。
【００１４】
本発明の電池システムでは、温度制御対象であるリチウムイオン二次電池を、温度制御手段の作動用電源とする。このため、温度制御対象であるリチウムイオン二次電池のほかに、別途、温度制御手段用の電源を設ける必要がなく、省スペース、低コストである。
【００１５】
他の解決手段は、上記いずれかの電池システムを備える自動車であって、前記リチウムイオン二次電池を、当該自動車の駆動用電源としてなる自動車である。
【００１６】
ハイブリッド自動車や電気自動車の駆動用電源として搭載されたリチウムイオン二次電池には、大きな出力が要求される（特に自動車の始動時）。
ところで、例えば、長期間に（例えば１０時間以上）わたり自動車を使用せず（駐車しておき）、その間、駆動用電源として搭載されたリチウムイオン二次電池の休止状態が続くと、リチウムイオン二次電池の内部抵抗が上昇してしまう。特に、電池温度が４０℃を上回った状態で、長期間にわたりリチウムイオン二次電池の休止状態が続くと、リチウムイオン二次電池の内部抵抗が大きく上昇してしまう。このように、自動車の駆動用電源として搭載されたリチウムイオン二次電池の内部抵抗が大きく上昇してしまうと、自動車の走行（特に始動時）に必要な出力が得られなくなる虞がある。
【００１７】
これに対し、本発明の自動車は、前述の電池システムを備え、この電池システムに含まれるリチウムイオン二次電池を、自動車の駆動用電源としている。このため、休止期間中、電池温度を上限温度値以下の温度に保つことができ、駆動用電源であるリチウムイオン二次電池の内部抵抗の上昇を抑制することができる。これにより、本発明の自動車では、良好な走行性能（特に始動時の走行性能）を発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（実施形態）
次に、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
本実施形態にかかる自動車１は、図１に示すように、車体２、エンジン３、フロントモータ４、リヤモータ５、電池システム６、ケーブル７、及び発電機９を有し、エンジン３とフロントモータ４及びリヤモータ５との併用で駆動するハイブリッド自動車である。具体的には、この自動車１は、電池システム６（詳細には、電池システム６の組電池１０、図２参照）をフロントモータ４及びリヤモータ５の駆動用電源として、公知の手段により、エンジン３とフロントモータ４及びリヤモータ５とを用いて走行できるように構成されている。
【００１９】
このうち、電池システム６は、自動車１の車体２に取り付けられており、ケーブル７によりフロントモータ４及びリヤモータ５に接続されている。この電池システム６は、図２に示すように、複数のリチウムイオン二次電池１００（単電池）を互いに電気的に直列に接続した組電池１０と、電流検知手段６０と、マイコン３０とを備えている。マイコン３０は、ＲＯＭ３１、ＣＰＵ３２、ＲＡＭ３３等を有している。電流検知手段６０は、組電池１０を構成するリチウムイオン二次電池１００を流れる電流値Ｉを検知する。
【００２０】
組電池１０には、図２に示すように、リチウムイオン二次電池１００の電池温度を検知するサーミスタ４０が装着されている。このサーミスタ４０は、マイコン３０に電気的に接続されている。これにより、マイコン３０において、リチウムイオン二次電池１００の電池温度を知得することができる。
また、組電池１０には、スイッチ５２を介して、冷却装置５０が電気的に接続されている。この冷却装置５０を作動させることにより、組電池１０を構成するリチウムイオン二次電池１００を冷却することができる。
【００２１】
マイコン３０は、電流検知手段６０で検知された電流値Ｉに基づいて、リチウムイオン二次電池が休止状態であるか否かを判定する。具体的には、電流値Ｉが１ｍＡ以下である場合には、リチウムイオン二次電池が休止状態であると判定する。
【００２２】
さらに、マイコン３０は、リチウムイオン二次電池が休止状態であると判定された場合、前述のように、リチウムイオン二次電池１００の電池温度を知得する。そして、知得したリチウムイオン二次電池１００の電池温度が、第１規定値（本実施形態では、３６℃）にまで上昇しているか否かを判定する。
【００２３】
さらに、マイコン３０は、リチウムイオン二次電池１００の電池温度が第１規定値（本実施形態では、３６℃）にまで上昇していると判定した場合、リチウムイオン二次電池１００の冷却を開始する制御を行う。具体的には、スイッチ５２（図２参照）を「ＯＮ」の状態とする電気信号を送信する。これにより、組電池１０から冷却装置５０に電力が供給されるので、冷却装置５０が作動し、組電池１０を構成するリチウムイオン二次電池１００を冷却することができる。
【００２４】
さらに、マイコン３０は、リチウムイオン二次電池１００の冷却を開始した後、リチウムイオン二次電池１００の電池温度を知得する。そして、知得したリチウムイオン二次電池１００の電池温度が、第２規定値（本実施形態では、３０℃）にまで低下しているか否かを判定する。リチウムイオン二次電池１００の電池温度が第２規定値（本実施形態では、３０℃）にまで低下していないと判定した場合、冷却装置５０によるリチウムイオン二次電池１００の冷却を継続させる。
【００２５】
一方、リチウムイオン二次電池１００の電池温度が第２規定値（本実施形態では、３０℃）にまで低下したと判定した場合、リチウムイオン二次電池１００の冷却を終了する制御を行う。具体的には、スイッチ５２を「ＯＦＦ」の状態とする電気信号を送信する。これにより、組電池１０から冷却装置５０への電力供給が遮断されるので、冷却装置５０を停止させることができる。
【００２６】
かくして、リチウムイオン二次電池１００が休止状態である休止期間中、リチウムイオン二次電池１００の温度を、所定の上限温度値（本実施形態では、４０℃）以下に保つことができる。これにより、休止期間中、リチウムイオン二次電池１００の内部抵抗の上昇を抑制することができる。
【００２７】
ところで、本実施形態では、温度制御対象であるリチウムイオン二次電池１００を、マイコン３０、サーミスタ４０、冷却装置５０の作動用電源としている（図２参照）。このため、別途、作動用電源を設ける必要がなく、省スペース、低コストである。
なお、本実施形態では、マイコン３０が、温度制御手段に相当する。
【００２８】
リチウムイオン二次電池１００は、図３に示すように、直方体形状の電池ケース１１０と、正極端子１２０と、負極端子１３０とを備える、角形密閉式のリチウムイオン二次電池である。このうち、電池ケース１１０は、金属からなり、直方体形状の収容空間をなす角形収容部１１１と、金属製の蓋部１１２とを有している。電池ケース１１０（角形収容部１１１）の内部には、電極体１５０や非水電解液１４０などが収容されている。
【００２９】
電極体１５０は、図４に示すように、断面長円状をなし、図５に示すように、シート状の正極板１５５、負極板１５６、及びセパレータ１５７を捲回してなる扁平型の捲回体である。この電極体１５０は、その軸線方向（図３において左右方向）の一方端部（図３において右端部）に位置し、正極板１５５の一部のみが渦巻状に重なる正極捲回部１５５ｂと、他方端部（図３において左端部）に位置し、負極板１５６の一部のみが渦巻状に重なる負極捲回部１５６ｂを有している。正極板１５５には、正極捲回部１５５ｂを除く部位に、正極活物質１５３を含む正極合材１５２が塗工されている（図５参照）。同様に、負極板１５６には、負極捲回部１５６ｂを除く部位に、負極活物質１５４を含む負極合材１５９が塗工されている（図５参照）。正極捲回部１５５ｂは、正極集電部材１２２を通じて、正極端子１２０に電気的に接続されている。負極捲回部１５６ｂは、負極集電部材１３２を通じて、負極端子１３０に電気的に接続されている。
【００３０】
リチウムイオン二次電池１００では、正極活物質１５３としてニッケル酸リチウムを用いている。また、負極活物質１５４として、天然黒鉛系の炭素材料を用いている。また、非水電解液１４０として、ＥＣ（エチレンカーボネート）とＤＭＣ（ジメチルカーボネート）とＥＭＣ（エチルメチルカーボネート）とを混合した非水溶媒中に、六フッ化燐酸リチウム（ＬｉＰＦ6）を溶解した非水電解液を用いている。
なお、リチウムイオン二次電池１００の理論電気容量は、約５Ａｈである。
【００３１】
ここで、１０時間にわたってリチウムイオン二次電池１００を休止状態とし、この休止期間中におけるリチウムイオン二次電池１００の電池温度と内部抵抗（ＩＶ抵抗）変化との関係を調査した結果について説明する。
【００３２】
具体的には、まず、３ヶのリチウムイオン二次電池１００（これらを、サンプル電池Ａ，Ｂ，Ｃとする）を用意し、各電池のＩＶ抵抗値を測定した。具体的には、まず、電池温度を−３０℃に保持したサンプル電池Ａ，Ｂ，Ｃについて、それぞれ、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）を５０％に調整した。その後、電池温度を−３０℃に保持したまま、各電池について、２Ｃ，５Ｃ，１０Ｃの各電流値で放電を行い、放電開始から５秒後の電池電圧をそれぞれ測定した。その後、横軸に電流値を設定し、縦軸に電池電圧を設定したグラフに、各測定値をプロットする。次いで、サンプル電池Ａ，Ｂ，Ｃについて、それぞれ、最小二乗法を用いて、これらのプロットデータに応じた直線の傾きを算出し、この算出した傾きを、休止期間前のＩＶ抵抗値Ｒ１（ｍΩ）とした。
【００３３】
その後、サンプル電池Ａ，Ｂ，Ｃについて、電池温度を−３０℃に保持したまま、１０時間にわたって休止状態（充放電を行わない状態）を維持した。その後、上述のようにして、各電池について、休止期間後のＩＶ抵抗値Ｒ２（ｍΩ）を取得した。そして、サンプル電池Ａ，Ｂ，Ｃについて、それぞれ、休止期間後のＩＶ抵抗値Ｒ２から休止期間前のＩＶ抵抗値Ｒ１を差し引いて、差分値（Ｒ２−Ｒ１）を得た。この差分値を、電池温度を−３０℃とした休止期間中の内部抵抗上昇量ΔＲ（＝Ｒ２−Ｒ１）とした。
【００３４】
さらに、サンプル電池Ａについて、電池温度を０℃、２５℃、６０℃の各温度に保持した状態で、それぞれ、上述のようにして、休止期間中の内部抵抗上昇量ΔＲ（ｍΩ）を取得した。さらに、サンプル電池Ｂについて、電池温度を０℃、２５℃、４５℃、６０℃の各温度に保持した状態で、それぞれ、上述のようにして、休止期間中の内部抵抗上昇量ΔＲ（ｍΩ）を取得した。さらに、サンプル電池Ｃについて、電池温度を０℃、２５℃、６０℃の各温度に保持した状態で、それぞれ、上述のようにして、休止期間中の内部抵抗上昇量ΔＲ（ｍΩ）を取得した。これらの結果を図６に示す。
【００３５】
図６に示すように、リチウムイオン二次電池１００では、長期間（本実施形態では、１０時間）にわたり休止状態（充放電が行われない状態）が続くと、内部抵抗が上昇してしまう。休止期間中における内部抵抗の上昇は、休止期間中の電池温度が高いほど大きくなる傾向にある。詳細には、リチウムイオン二次電池１００は、自身の温度が４０℃より高い状態で、長期間にわたり休止状態が続くと、内部抵抗が大きく上昇してしまう。この結果より、休止期間中、特に、リチウムイオン二次電池１００の温度を４０℃以下に保つことで、リチウムイオン二次電池の内部抵抗の上昇を抑制することができるといえる。
【００３６】
次に、本実施形態の自動車１におけるリチウムイオン二次電池１００の温度制御について、図７を参照して説明する。
まず、ステップＳ１において、組電池１０を構成するリチウムイオン二次電池１００が休止状態であるか否かを判定する。本実施形態では、マイコン３０により、電流検知手段６０（図２参照）で検知された電流値Ｉが、１ｍＡ以下であるか否かを判断する。電流値Ｉが１ｍＡ以下である場合には、リチウムイオン二次電池１００が休止状態であると判断することができる。反対に、電流値Ｉが１ｍＡより大きい場合には、リチウムイオン二次電池１００が休止状態でないと判断することができる。
【００３７】
ステップＳ１において、リチウムイオン二次電池１００が休止状態でない（Ｎｏ）と判定された場合には、温度制御の処理を終了する。
【００３８】
一方、ステップＳ１において、リチウムイオン二次電池１００が休止状態である（Ｙｅｓ）と判定された場合には、ステップＳ２に進み、サーミスタ４０（図２参照）からの出力信号に基づいて、リチウムイオン二次電池１００の温度を検出する。その後、ステップＳ３に進み、検出されたリチウムイオン二次電池１００の電池温度が、第１規定値（本実施形態では、３６℃）まで上昇しているか否かを判定する。
【００３９】
ステップＳ３において、リチウムイオン二次電池１００の電池温度が、第１規定値（本実施形態では、３６℃）まで上昇していない（Ｎｏ）と判定された場合には、再び、ステップＳ１に戻り、上述の処理を行う。
【００４０】
一方、ステップＳ３において、リチウムイオン二次電池１００の電池温度が、第１規定値（本実施形態では、３６℃）まで上昇している（Ｙｅｓ）と判定された場合には、ステップＳ４に進み、組電池１０を構成するリチウムイオン二次電池１００の冷却を開始する。具体的には、スイッチ５２（図２参照）を「ＯＮ」の状態とすることで、組電池１０から冷却装置５０に電力を供給して、冷却装置５０を作動させる。これにより、組電池１０を構成するリチウムイオン二次電池１００を冷却することができる。
【００４１】
次に、ステップＳ５に進み、リチウムイオン二次電池１００の温度を検出する。その後、ステップＳ６に進み、検出されたリチウムイオン二次電池１００の電池温度が、第２規定値（本実施形態では、３０℃）まで低下しているか否かを判定する。
【００４２】
ステップＳ６において、リチウムイオン二次電池１００の電池温度が、第２規定値（本実施形態では、３６℃）まで低下していない（Ｎｏ）と判定された場合には、再び、ステップＳ５に戻り、リチウムイオン二次電池１００の温度を検出する。
【００４３】
その後、ステップＳ６において、リチウムイオン二次電池１００の電池温度が、第２規定値（本実施形態では、３０℃）まで低下している（Ｙｅｓ）と判定された場合には、ステップＳ７に進み、リチウムイオン二次電池１００（組電池１０）の冷却を終了する。具体的には、スイッチ５２を「ＯＦＦ」の状態とすることで、組電池１０から冷却装置５０への電力供給を遮断して、冷却装置５０の作動を停止させる。
【００４４】
かくして、本実施形態では、リチウムイオン二次電池１００が休止状態である休止期間中、リチウムイオン二次電池１００の温度を４０℃以下に保つことができる。これにより、休止期間中、リチウムイオン二次電池１００の内部抵抗の上昇を抑制することができる。
【００４５】
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】実施形態にかかる自動車１の概略図である。
【図２】実施形態にかかる電池システム６の概略図である。
【図３】リチウムイオン二次電池１００の断面図である。
【図４】リチウムイオン二次電池１００の電極体１５０の断面図である。
【図５】電極体１５０の部分拡大断面図であり、図４のＢ部拡大図に相当する。
【図６】リチウムイオン二次電池１００の休止期間中における、電池温度と内部抵抗上昇量との関係を示す図である。
【図７】実施形態にかかるリチウムイオン二次電池の温度制御の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４７】
１  自動車
６  電池システム
１０  組電池
３０  マイコン（温度制御手段）
５０  冷却装置
６０  電流検知手段
１００  リチウムイオン二次電池
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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