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JP2019017124A - Storage battery device and storage battery system - Google Patents

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JP2019017124A JP2015226931A JP2015226931A JP2019017124A JP 2019017124 A JP2019017124 A JP 2019017124A JP 2015226931 A JP2015226931 A JP 2015226931A JP 2015226931 A JP2015226931 A JP 2015226931A JP 2019017124 A JP2019017124 A JP 2019017124A
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battery device
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Koichiro Miura
幸一郎 三浦
英生 山崎
Hideo Yamazaki
英生 山崎
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Abstract

【課題】アイドリングストップシステムを搭載した車両においては、鉛蓄電池の特性を生かすとともに、鉛蓄電池の寿命を延ばし、回生電力を有効利用する。【解決手段】実施形態の蓄電池装置は、車両に搭載される鉛蓄電池と並列に接続可能な蓄電池装置であって、当該蓄電池装置において通常使用時に管理される制御ＳＯＣ範囲のうちＳＯＣ中心値を含む所定のＳＯＣ中心範囲内に相当する電圧値範囲内に通常使用時における鉛蓄電池の満充電時の開路電圧値が含まれるように設定されており、制御ＳＯＣ範囲の下限値に相当する電圧値が鉛蓄電池の放電終止時の開路電圧値となるように設定されている。【選択図】図１In a vehicle equipped with an idling stop system, the characteristics of a lead storage battery are utilized, the life of the lead storage battery is extended, and regenerative power is effectively used. A storage battery device according to an embodiment is a storage battery device that can be connected in parallel with a lead storage battery mounted on a vehicle, and includes an SOC center value in a control SOC range that is managed during normal use in the storage battery device. The open circuit voltage value at the time of full charge of the lead storage battery during normal use is set to be included in the voltage value range corresponding to the predetermined SOC center range, and the voltage value corresponding to the lower limit value of the control SOC range is The open circuit voltage value at the end of discharge of the lead storage battery is set. [Selection] Figure 1

Description

本発明の実施形態は、蓄電池装置及び蓄電池システムに関する。   Embodiments described herein relate generally to a storage battery device and a storage battery system.

従来、自動車等の車両に搭載される駆動用以外の二次電池としては、鉛蓄電池が一般に普及している。
これは、鉛蓄電池が他の二次電池と比較して容量当たりの価格が安く、コストパフォーマンスに優れている点、電池容量の低下の要因となるメモリ効果が無い点、微小電流から大電流まで広い電圧範囲で放電が安定している点などの理由が挙げられる。 Conventionally, lead-acid batteries have been widely used as secondary batteries other than driving batteries mounted on vehicles such as automobiles.
This is because the lead-acid battery has a lower price per capacity compared to other secondary batteries and is superior in cost performance, has no memory effect that causes a decrease in battery capacity, and from small currents to large currents For example, the discharge is stable over a wide voltage range.

国際公開第２０１４／０３８０９９号International Publication No. 2014/038099 国際公開第２０１４／０３８１００号International Publication No. 2014/038100 特開２０１４−２００１２３号公報JP 2014-200123 A

しかしながら、鉛蓄電池は、過放電に弱く、過放電状態（低ＳＯＣ［Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ］）となると、内部短絡やサルフェーションが発生し、電池としての性能が大きく低下し、回復しないという不具合があった。   However, the lead-acid battery is vulnerable to overdischarge, and when it is in an overdischarge state (low SOC [State Of Charge]), there is a problem that internal short circuit or sulfation occurs, the performance as a battery is greatly deteriorated, and does not recover. .

上記特性に関連して、鉛蓄電池は、停車時にエンジンの駆動を停止する、いわゆるアイドリングストップシステムを搭載した車両においては、大きな充放電電流が流れるため電池電圧の変動も大きく、劣化が促進されてしまう虞があった。
これを解決するため、鉛蓄電池に並列に蓄電池を接続し、この並列接続した蓄電池で鉛蓄電池の電圧変動を抑制する蓄電池システムが提案されている。 In relation to the above characteristics, the lead-acid battery has a large charge / discharge current flowing in a vehicle equipped with a so-called idling stop system that stops driving the engine when the vehicle is stopped. There was a risk of it.
In order to solve this, a storage battery system has been proposed in which a storage battery is connected in parallel to the lead storage battery, and the voltage change of the lead storage battery is suppressed by the parallel connection of the storage batteries.

しかしながら、鉛蓄電池に並列接続される蓄電池の特性が必ずしもアイドリングストップシステムにおいて適しているとは限らないという問題点があった。
具体的には、質量、体積が大きくなり、車両の燃費が低下したり、並列接続する蓄電池の容量を十分に生かし切れなかったり、回生電力を有効に利用することができなかったりする虞があった。 However, there is a problem that the characteristics of the storage battery connected in parallel to the lead storage battery are not necessarily suitable for the idling stop system.
Specifically, there is a risk that the mass and volume will increase, the fuel efficiency of the vehicle will decrease, the capacity of storage batteries connected in parallel will not be fully utilized, and the regenerative power will not be used effectively. It was.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、アイドリングストップシステムを搭載した車両においては、並列接続する蓄電池の特性を生かすとともに、鉛蓄電池の寿命を延ばし、回生電力を有効利用することが可能な蓄電池装置及び蓄電池システムを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above, and in a vehicle equipped with an idling stop system, it is possible to utilize the characteristics of storage batteries connected in parallel, extend the life of lead storage batteries, and effectively use regenerative power. An object is to provide a storage battery device and a storage battery system that can be used.

実施形態の蓄電池装置は、車両に搭載される鉛蓄電池と並列に接続可能な蓄電池装置であって、当該蓄電池装置において通常使用時に管理される制御ＳＯＣ範囲のうちＳＯＣ中心値を含む所定のＳＯＣ中心範囲内に相当する電圧値範囲内に通常使用時における鉛蓄電池の満充電時の開路電圧値が含まれるように設定されており、制御ＳＯＣ範囲の下限値に相当する電圧値が鉛蓄電池の放電終止時の開路電圧値となるように設定されている。   The storage battery device of the embodiment is a storage battery device that can be connected in parallel to a lead storage battery mounted on a vehicle, and is a predetermined SOC center that includes an SOC center value in a control SOC range that is managed during normal use in the storage battery device. It is set so that the open circuit voltage value at the time of full charge of the lead storage battery during normal use is included in the voltage value range corresponding to the range, and the voltage value corresponding to the lower limit value of the control SOC range is the discharge of the lead storage battery. It is set to be the open circuit voltage value at the end.

図１は、実施形態の車両用蓄電池システムの概要構成ブロック図である。FIG. 1 is a schematic configuration block diagram of a vehicle storage battery system according to an embodiment. 図２は、リチウムイオンバッテリの制御ＳＯＣ範囲の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a control SOC range of the lithium ion battery. 図３は、エンジン始動時の動作説明図（その１）である。FIG. 3 is an explanatory diagram (part 1) of the operation at the time of starting the engine. 図４は、エンジン始動時の動作説明図（その２）である。FIG. 4 is an operation explanatory diagram (No. 2) at the time of starting the engine. 図５は、エンジン始動後の動作説明図（その１）である。FIG. 5 is an operation explanatory diagram (part 1) after the engine is started. 図６は、エンジン始動後の動作説明図（その２）である。FIG. 6 is an operation explanatory diagram (part 2) after the engine is started. 図７は、アイドリングストップ時の動作説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of the operation when idling is stopped. 図８は、実施形態の変形例の説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of a modification of the embodiment.

次に図面を参照して実施形態について詳細に説明する。
図１は、実施形態の車両用蓄電池システムの概要構成ブロック図である。
車両用蓄電池システム１０は、エンジン１１に駆動されて発電可能なオルタネータ１２と、始動時にエンジン１１を駆動するスタータ１３と、メインバッテリとしての鉛バッテリ（鉛蓄電池）１４と、鉛バッテリ１４に並列接続されたサブバッテリとしてのリチウムイオンバッテリ（リチウムイオン蓄電池：蓄電池装置）１５と、車載電装品１６と、鉛バッテリ１４及びリチウムイオンバッテリ１５の充電状態（電圧、充電電流及び温度）を測定し、オルタネータ１２の発電の設定を行う車両搭載のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）とは別個に設けられたＥＣＵ１７と、を備えている。
図１において車載電装品１６に印加される電圧を、車両用蓄電池システム電圧Ｖｓｙｓｔｅｍと呼ぶものとする。 Next, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration block diagram of a vehicle storage battery system according to an embodiment.
The vehicle storage battery system 10 is connected in parallel to an alternator 12 that can be driven by an engine 11 and can generate power, a starter 13 that drives the engine 11 at start-up, a lead battery (lead storage battery) 14 as a main battery, and a lead battery 14. The charging state (voltage, charging current, and temperature) of the lithium ion battery (lithium ion storage battery: storage battery device) 15, the in-vehicle electrical component 16, the lead battery 14, and the lithium ion battery 15 as a measured sub battery is measured, and the alternator The ECU 17 is provided separately from a vehicle-mounted ECU (Electronic Control Unit) that performs 12 power generation settings.
In FIG. 1, the voltage applied to the vehicle-mounted electrical component 16 is referred to as a vehicle storage battery system voltage Vsystem.

ここで、リチウムイオンバッテリ１５の構成について説明する。
リチウムイオンバッテリ１５の第１の態様としては、コバルト、ニッケルおよびマンガンよりなる群から選択される少なくとも一種類の金属元素を含有するリチウム金属化合物を含みリチウム金属化合物はＬｉａＮｉｂＣｏｃＭｎｄＯ２（但し、モル比ａ，ｂ，ｃ及びｄは０≦ａ≦１．１、ｂ＋ｃ＋ｄ＝１）で表される正極活物質含有層を備えた正極と、チタン含有金属複合酸化物を含む負極と、非水溶媒を含む非水電解質とを備えた非水電解質二次電池として構成される。 Here, the configuration of the lithium ion battery 15 will be described.
As the first aspect of the lithium ion battery 15, cobalt, lithium metal compounds include lithium metal compound containing at least one metal element selected from the group consisting of nickel and manganese Li a Ni b Co c Mn d A positive electrode provided with a positive electrode active material-containing layer represented by O 2 (wherein molar ratios a, b, c and d are 0 ≦ a ≦ 1.1, b + c + d = 1), and a titanium-containing metal composite oxide. A non-aqueous electrolyte secondary battery including a negative electrode and a non-aqueous electrolyte containing a non-aqueous solvent is configured.

また、リチウムイオンバッテリ１５の第２の態様としては、コバルト、ニッケルおよびマンガンよりなる群から選択される少なくとも一種類の金属元素を含有するリチウム金属化合物を含みリチウム金属化合物はＬｉａＮｉｂＣｏｃＭｎｄＯ４（但し、モル比ａ，ｂ，ｃ及びｄは０≦ａ≦１．１、ｂ＋ｃ＋ｄ＝２）で表される正極活物質含有層を備えた正極と、チタン含有金属複合酸化物を含む負極と、非水溶媒を含む非水電解質と、を備えた非水電解質二次電池として構成される。 Further, a second aspect of the lithium ion battery 15, cobalt, lithium metal compounds include lithium metal compound containing at least one metal element selected from the group consisting of nickel and manganese Li a Ni b Co c A positive electrode provided with a positive electrode active material-containing layer represented by Mn d O 4 (wherein molar ratios a, b, c and d are 0 ≦ a ≦ 1.1, b + c + d = 2), and a titanium-containing metal composite oxide And a non-aqueous electrolyte containing a non-aqueous solvent.

また、上記第１の態様及び第２の態様のリチウムイオンバッテリ１５を構成する場合にリチウムチタン酸化物の一次粒子の平均粒径が１μｍ以下で、負極層のＢＥＴ法による比表面積が３〜５０ｍ２／ｇの範囲であるようにすることが望ましい。 Further, when the lithium ion battery 15 of the first aspect and the second aspect is configured, the average particle diameter of primary particles of the lithium titanium oxide is 1 μm or less, and the specific surface area of the negative electrode layer by the BET method is 3 to 50 m. It is desirable to be in the range of 2 / g.

さらに、リチウムチタン酸化物は、Ｌｉ４＋ｘＴｉ５Ｏ１２（ｘは−１≦ｘ≦３）もしくはＬｉ２＋ｘＴｉ３Ｏ７（ｘは−１≦ｘ≦３）で表されるようにするのが望ましい。
さらにまた、チタン含有金属複合酸化物はＰ、Ｖ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｎｉ及びＦｅよりなる群から選択される少なくとも１種類の元素とＴｉとを含有する金属複合酸化物であるようにするのが望ましい。 Further, the lithium titanium oxide is represented by Li 4 + x Ti 5 O 12 (x is −1 ≦ x ≦ 3) or Li 2 + x Ti 3 O 7 (x is −1 ≦ x ≦ 3). desirable.
Furthermore, the titanium-containing metal composite oxide is a metal composite oxide containing at least one element selected from the group consisting of P, V, Sn, Cu, Ni and Fe and Ti. desirable.

ここで、リチウムイオンバッテリ１５は、複数（例えば、５個）の直列接続された単電池セルを備えており、単電池セルを直列接続をしたときに以下の条件を満たすように各単電池セルのＳＯＣ−ＯＣＶ特性が調整されている。   Here, the lithium ion battery 15 includes a plurality (for example, five) of single battery cells connected in series, and each single battery cell satisfies the following condition when the single battery cells are connected in series. The SOC-OCV characteristics are adjusted.

図２は、リチウムイオンバッテリの制御ＳＯＣ範囲の説明図である。
ここで、条件としては、リチウムイオンバッテリ１５の通常使用時（過放電状態及び過充電状態とならないように制御するばかりでなく、想定した所定の電池寿命を確保するとともに、当該電池寿命期間中に想定した所定の電池特性［充放電特性、充放電容量等］を維持するために想定した使用を行っている時）におけるＳＯＣの変動許容範囲（充放電制御範囲）を制御ＳＯＣ範囲とした場合にメインバッテリである鉛バッテリ１４の満充電時の開路電圧（ＯＣＶ：Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ）の値（例えば、車両用蓄電池システム電圧Ｖｓｙｓｔｅｍ＝１２．８Ｖ）が、サブバッテリであるリチウムイオンバッテリ１５の制御ＳＯＣ範囲のＳＯＣ中心値を含む所定のＳＯＣ中心範囲内（例えば、ＳＯＣ＝６０〜７０％）に相当する電圧値範囲内に含まれるようにされている。 FIG. 2 is an explanatory diagram of a control SOC range of the lithium ion battery.
Here, the condition is that during normal use of the lithium ion battery 15 (not only is it controlled not to be in an overdischarged state and an overcharged state, but also a predetermined predetermined battery life is ensured and during the battery life period. When the SOC variation allowable range (charge / discharge control range) in the assumed SOC of the battery [when using for the purpose of maintaining charge / discharge characteristics, charge / discharge capacity, etc.] is set as the control SOC range The value of the open circuit voltage (OCV: Open Circuit Voltage) when the lead battery 14 as the main battery is fully charged (for example, the vehicle storage battery system voltage Vsystem = 12.8V) is the control SOC of the lithium ion battery 15 as the sub battery. Within a predetermined SOC center range including the SOC center value of the range (for example, SOC = 60 to 70%) It is to be included within the voltage value range.

また、サブバッテリであるリチウムイオンバッテリ１５の制御ＳＯＣ範囲の下限値、すなわち、放電時の制御下限ＳＯＣを（例えば、ＳＯＣ＝３０〜４０％）に相当する電圧値は、メインバッテリである鉛バッテリ１４の放電終止時の開路電圧値（例えば、車両用蓄電池システム電圧Ｖｓｙｓｔｅｍ＝１２．４Ｖ）に設定される。これは、リチウムイオンバッテリ１５の下限電圧を制御することによりメインバッテリである鉛バッテリ１４の劣化が促進しないようにするためである。すなわち、リチウムイオンバッテリ１５の電圧が通常使用時であれば常に鉛バッテリ１４の放電終止時の開路電圧値以上となるようにするためである。
さらに、リチウムイオンバッテリ１５を構成している単電池セル間を電気的に接続する導電体の合計抵抗値は、単電池の内部抵抗値よりも小さくなるように設計されている。ここで、リチウムイオンバッテリ１５としての内部抵抗値はメインバッテリである鉛バッテリ１４の内部抵抗値の１／１．５以下とするのが好ましい。 In addition, the lower limit value of the control SOC range of the lithium ion battery 15 as the sub battery, that is, the voltage value corresponding to the control lower limit SOC at the time of discharging (for example, SOC = 30 to 40%) is the lead battery as the main battery 14 is set to the open circuit voltage value at the end of discharge (for example, the vehicle storage battery system voltage Vsystem = 12.4V). This is to prevent deterioration of the lead battery 14 as the main battery by controlling the lower limit voltage of the lithium ion battery 15. That is, when the voltage of the lithium ion battery 15 is in normal use, it is always equal to or higher than the open circuit voltage value at the end of discharge of the lead battery 14.
Further, the total resistance value of the conductors that electrically connect the single battery cells constituting the lithium ion battery 15 is designed to be smaller than the internal resistance value of the single battery. Here, it is preferable that the internal resistance value as the lithium ion battery 15 is 1 / 1.5 or less of the internal resistance value of the lead battery 14 as the main battery.

以上のようなＳＯＣ関係及び構成とすることで、通常動作時には鉛バッテリ１４の電圧が鉛バッテリ１４の劣化の原因となるサルフェーションが発生する１２Ｖ以下とならないようにされている。   By adopting the SOC relationship and configuration as described above, the voltage of the lead battery 14 is prevented from being 12 V or less at which sulfation that causes deterioration of the lead battery 14 occurs during normal operation.

またサブバッテリとしてのリチウムイオンバッテリ１５のＳＯＣ変動範囲もＳＯＣ中心値を、例えばＳＯＣ＝６０％とした場合に±３０％として、制御ＳＯＣ範囲を３０〜９０％程度（リチウムイオンバッテリ１５の開路電圧値範囲は、例えば、車両用蓄電池システム電圧Ｖｓｙｓｔｅｍ＝１２．４Ｖ〜１３．３Ｖに相当）とできるのでリチウムイオンバッテリ１５の充放電容量及び特性（急速充放電能力等）を有効に利用でき、車両の減速に伴う回生電力の受け入れ性能等を向上することができる。   Further, the SOC fluctuation range of the lithium ion battery 15 as the sub-battery is set to ± 30% when the SOC center value is, for example, SOC = 60%, and the control SOC range is about 30 to 90% (the open circuit voltage of the lithium ion battery 15). Since the value range can be, for example, a vehicle storage battery system voltage Vsystem = 12.4V to 13.3V), the charge / discharge capacity and characteristics (rapid charge / discharge capability, etc.) of the lithium ion battery 15 can be used effectively. It is possible to improve the performance of receiving regenerative power associated with the deceleration.

さらにリチウムイオンバッテリ１５については、急速充放電能力等を利用し、駐車時でも車載電装品に供給しなければならない暗電流や冷間始動（コールドクランク）時にエンジンを始動させる電力は大容量の鉛バッテリ１４を利用する構成となっているので、リチウムイオンバッテリ１５の単電池の数を少なくでき質量及び体積を小さくできるので、コスト低減に効果的である。   Furthermore, the lithium-ion battery 15 uses a rapid charge / discharge capacity, etc., and the electric power for starting the engine at the time of cold start (cold crank) or dark current that must be supplied to on-vehicle electrical components even when parking is large-capacity lead Since the battery 14 is used, the number of single cells of the lithium ion battery 15 can be reduced and the mass and volume can be reduced, which is effective for cost reduction.

具体的には、リチウムイオンバッテリ１５を構成する単電池の起電圧が２．４Ｖのものを用いることにより、リチウムイオンバッテリ１５は５個の単電池を直列接続した構成にでき、質量及び体積を小さくできコストを低減することができる。   Specifically, by using a single cell constituting the lithium ion battery 15 having an electromotive voltage of 2.4 V, the lithium ion battery 15 can be configured by connecting five single cells in series, and the mass and volume can be reduced. The size can be reduced and the cost can be reduced.

また、リチウムイオンバッテリ１５の容量は、車両用蓄電池システム１０が搭載されている車両において予め設計したアイドリングストップ中の平均電流値と、車両の平均アイドリングストップ時間の積（＝アイドリングストップ中の平均電流値×平均アイドリングストップ時間）と同じ容量又はそれ以上の容量とされている。このときのリチウムイオンバッテリ１５の容量は、鉛バッテリ１４の容量の１／２以下とするのが好ましい。   The capacity of the lithium ion battery 15 is the product of the average current value during idling stop designed in advance in the vehicle on which the vehicle storage battery system 10 is mounted and the average idling stop time of the vehicle (= average current during idling stop). Value × average idling stop time) or more. At this time, the capacity of the lithium ion battery 15 is preferably set to ½ or less of the capacity of the lead battery 14.

これは、平均的な走行状態を想定した場合に、信号待ち等の停車中に確実にオルタネータ１２を非動作状態（非発電状態）にすることができ、燃料消費を抑制しつつ、リチウムイオンバッテリ１５の質量及び体積を抑制して、走行時の燃料消費低減に貢献するためである。   This is because, assuming an average running state, the alternator 12 can be surely brought into a non-operating state (non-power generation state) while stopping such as waiting for a signal, and while suppressing fuel consumption, a lithium ion battery This is because the mass and volume of 15 are suppressed to contribute to reduction of fuel consumption during traveling.

次に実施形態の動作を説明する。
まず、エンジン１１の始動時の動作を説明する。
図３は、エンジン始動時の動作説明図（その１）である。
図４は、エンジン始動時の動作説明図（その２）である。 Next, the operation of the embodiment will be described.
First, the operation when the engine 11 is started will be described.
FIG. 3 is an explanatory diagram (part 1) of the operation at the time of engine start.
FIG. 4 is an operation explanatory diagram (No. 2) at the time of starting the engine.

時刻ｔ０においてドライバにより図示しないイグニションスイッチが操作されると、時刻ｔ１においてスタータ１３に鉛バッテリ１４及びリチウムイオンバッテリ１５が電気的に接続状態（導通状態）とされる。   When an ignition switch (not shown) is operated by the driver at time t0, the lead battery 14 and the lithium ion battery 15 are electrically connected (conductive state) to the starter 13 at time t1.

そして、時刻ｔ２において鉛バッテリ１４及びリチウムイオンバッテリ１５の放電電流が、スタータ１３に供給され、スタータ１３が駆動される。
これらの結果、時刻ｔ３においてエンジン１１が始動され、駆動状態に移行する。 At time t2, the discharge currents of the lead battery 14 and the lithium ion battery 15 are supplied to the starter 13, and the starter 13 is driven.
As a result, the engine 11 is started at the time t3 and shifts to the driving state.

次にエンジン１１の始動後の動作を説明する。
図５は、エンジン始動後の動作説明図（その１）である。
図６は、エンジン始動後の動作説明図（その２）である。
図６において時間軸は、図４と共通であるものとする。 Next, the operation after the engine 11 is started will be described.
FIG. 5 is an operation explanatory diagram (part 1) after the engine is started.
FIG. 6 is an operation explanatory diagram (part 2) after the engine is started.
In FIG. 6, the time axis is the same as that in FIG.

初期状態においてＥＣＵ１７のオルタネータ（ＡＬＴ）発電要求信号ＳＡＬＴは、発電側になっているものとする。
時刻ｔ４においてエンジン１１が駆動状態に移行すると、時刻ｔ５においてオルタネータ（ＡＬＴ）１２は、無発電状態から発電状態に移行する。 In an initial state, the alternator (ALT) power generation request signal S ALT of the ECU 17 is assumed to be on the power generation side.
When the engine 11 shifts to the driving state at time t4, the alternator (ALT) 12 shifts from the non-power generation state to the power generation state at time t5.

これにより鉛バッテリ１４及びリチウムイオンバッテリ１５の充電電流が増加し、リチウムイオンバッテリ１５のＳＯＣも徐々に増加する。この場合において上述したようにリチウムイオンバッテリ１５の内部抵抗値は鉛バッテリ１４の内部抵抗値よりも小さく設定されているので、リチウムイオンバッテリ１５の充電電流が大きくなり優先的にリチウムイオンバッテリ１５が充電されることとなる。   Thereby, the charging current of the lead battery 14 and the lithium ion battery 15 increases, and the SOC of the lithium ion battery 15 also gradually increases. In this case, since the internal resistance value of the lithium ion battery 15 is set smaller than the internal resistance value of the lead battery 14 as described above, the charging current of the lithium ion battery 15 increases and the lithium ion battery 15 is preferentially used. It will be charged.

一方、時刻ｔ６において車両が発進し、車速が徐々に増加し始める。
そして、充電によりリチウムイオンバッテリ１５のＳＯＣが増加し、時刻ｔ７に至ると、今度は充電電流が徐々に減少する。 On the other hand, at time t6, the vehicle starts and the vehicle speed starts to gradually increase.
Then, the SOC of the lithium ion battery 15 increases due to charging, and when the time t7 is reached, the charging current gradually decreases.

そして、時刻ｔ８においてリチウムイオンバッテリ１５のＳＯＣが上限ＳＯＣ（＝９０〜１００％）に至ると、ＥＣＵ１７のオルタネータ（ＡＬＴ）発電要求信号ＳＡＬＴは、発電停止側に移行する。この結果、オルタネータ１２は無発電状態となりリチウムイオンバッテリ１５のＳＯＣは上限ＳＯＣに保持される。 When the SOC of the lithium ion battery 15 at time t8 reaches the upper limit SOC (= 90~100%), ECU17 the alternator (ALT) power demand signal S ALT shifts to the power generation stop side. As a result, the alternator 12 is in a no power generation state, and the SOC of the lithium ion battery 15 is maintained at the upper limit SOC.

その後、車載電装品１６により電力が消費されることにより、時刻ｔ９において鉛バッテリ１４及びリチウムイオンバッテリ１５は放電状態に移行し放電電流が増加し始める。   Thereafter, when power is consumed by the in-vehicle electrical component 16, the lead battery 14 and the lithium ion battery 15 shift to the discharge state at time t9, and the discharge current starts to increase.

そして、時刻ｔ１０において車両の速度が減少する減速状態が検知されると、ＥＣＵ１７のオルタネータ（ＡＬＴ）発電要求信号ＳＡＬＴは、発電停止側であるにもかかわらず、オルタネータ１２は発電状態へと移行するので、充電電流が徐々に増加し、これに伴いリチウムイオンバッテリ１５のＳＯＣも徐々に増加する。 When the deceleration state in which the vehicle speed decreases at time t10 is detected, ECU 17 of the alternator (ALT) power demand signal S ALT, despite a power generation stop side, the alternator 12 is shifted to the power generating state Therefore, the charging current gradually increases, and accordingly, the SOC of the lithium ion battery 15 also gradually increases.

図７は、アイドリングストップ時の動作説明図である。
時刻ｔ１１において車両の速度が０となる停止状態となり、さらに所定のアイドリングストップ時間が経過した時刻ｔ１２に至ると、車載ＥＣＵによりエンジン１１が停止状態とされオルタネータ１２は再び無発電状態へと移行する。 FIG. 7 is an explanatory diagram of the operation when idling is stopped.
At time t11, when the vehicle speed becomes zero and when a predetermined idling stop time has elapsed, the engine 11 is stopped by the in-vehicle ECU, and the alternator 12 shifts again to the non-power generation state. .

しかしながら、未だ車載電装品１６への電力供給は継続しているので、鉛バッテリ１４及びリチウムイオンバッテリ１５は、再び放電状態に移行する。   However, since the power supply to the in-vehicle electrical component 16 is still continued, the lead battery 14 and the lithium ion battery 15 are again shifted to the discharged state.

この場合においてリチウムイオンバッテリ１５が十分に充電状態（高ＳＯＣ状態）にあれば、図７に示すように、リチウムイオンバッテリ１５から優先的に鉛バッテリ１４及び車載電装品１６への電力供給（駆動電流供給及び充電電流供給）がなされる。この結果、満充電状態ではない鉛バッテリ１４は充電状態となり可能な限り鉛バッテリ１４は高ＳＯＣ状態を維持する。   In this case, if the lithium ion battery 15 is sufficiently charged (high SOC state), as shown in FIG. 7, the power supply (drive) from the lithium ion battery 15 to the lead battery 14 and the in-vehicle electrical component 16 is given priority. Current supply and charge current supply). As a result, the lead battery 14 that is not fully charged is in a charged state, and the lead battery 14 maintains a high SOC state as much as possible.

そして、時刻ｔ１３においてリチウムイオンバッテリ１５のＳＯＣが制御ＳＯＣ範囲の下限値、すなわち、放電時の最低ＳＯＣに至るとメインバッテリである鉛バッテリ１４の放電終止時の開路電圧値に至っていることとなるので、再びＥＣＵ１７はオルタネータ発電要求信号ＳＡＬＴを発電側としてエンジン１１を始動する。 At time t13, when the SOC of the lithium ion battery 15 reaches the lower limit value of the control SOC range, that is, the lowest SOC at the time of discharge, the open circuit voltage value at the end of discharge of the lead battery 14 as the main battery is reached. Therefore, the ECU 17 again starts the engine 11 with the alternator power generation request signal SALT as the power generation side.

これにより鉛バッテリ１４及びリチウムイオンバッテリ１５の充電電流が増加して充電状態となり、リチウムイオンバッテリ１５のＳＯＣも徐々に増加してふたたび制御ＳＯＣ範囲内で増加することとなる。   As a result, the charging current of the lead battery 14 and the lithium ion battery 15 is increased to be in a charged state, and the SOC of the lithium ion battery 15 is also gradually increased and again increased within the control SOC range.

以上の説明のように、本実施形態によれば、入力性能に優れたサブ電池としてのリチウムイオンバッテリ１５がメインバッテリである鉛バッテリ１４よりも優先的に充電されるとともに充電量も増加されるので、オルタネータ１２からの回生エネルギーを効率よく電気エネルギーとして蓄えることができる。   As described above, according to the present embodiment, the lithium ion battery 15 as a sub-battery with excellent input performance is preferentially charged over the lead battery 14 as the main battery and the amount of charge is also increased. Therefore, the regenerative energy from the alternator 12 can be efficiently stored as electric energy.

また、本実施形態によれば、オルタネータ１２の非動作中であっても充電抵抗が相対的に高い鉛バッテリ１４へリチウムイオンバッテリ１５から充電が行え、鉛バッテリ１４を寿命的に望ましい高ＳＯＣに維持することができる。   Further, according to the present embodiment, even when the alternator 12 is not operating, the lead battery 14 having a relatively high charging resistance can be charged from the lithium ion battery 15, and the lead battery 14 has a high SOC that is desirable for life. Can be maintained.

また、本実施形態によれば、車載電装品１６への電力供給は主として、リチウムイオンバッテリ１５からなされるので、これによっても鉛バッテリ１４を寿命的に望ましい高ＳＯＣに維持することができる。   In addition, according to the present embodiment, the power supply to the in-vehicle electrical component 16 is mainly performed from the lithium ion battery 15, so that the lead battery 14 can also be maintained at a high SOC desirable for life.

図８は、実施形態の変形例の説明図である。
図８において図１の実施形態と異なる点は、鉛バッテリ１４と、リチウムイオンバッテリ１５と、を電気的に接続しあるいは遮断するスイッチ１８を設けた点と、車載電装品１６を、エンジン始動時においても電源電圧変動が許容される第１車載電装品１６Ａと、エンジン始動時でも電源電圧変動が許容されない第２車載電装品１６Ｂと、に分け、スイッチ１８の開状態（オフ状態）時に第１車載電装品１６Ａにリチウムイオンバッテリ１５から電力を供給するようにした点である。 FIG. 8 is an explanatory diagram of a modification of the embodiment.
8 differs from the embodiment of FIG. 1 in that a switch 18 for electrically connecting or disconnecting the lead battery 14 and the lithium ion battery 15 is provided, and that the in-vehicle electrical component 16 is connected at the time of starting the engine. The first in-vehicle electrical component 16A in which the power supply voltage variation is allowed and the second in-vehicle electrical component 16B in which the power supply voltage variation is not permitted even when the engine is started are divided into the first in the open state (off state) of the switch 18. This is the point that power is supplied from the lithium ion battery 15 to the in-vehicle electrical component 16A.

このような構成とすることにより、エンジン１１の始動時には、スイッチ１８を開状態（オフ状態）とし、リチウムイオンバッテリ１５からのみスタータ１３に電力を供給することができるので、エンジン１１始動時の１２ボルト電源系統（鉛バッテリ系統）の電圧低下を抑制することが可能となる。   With this configuration, when the engine 11 is started, the switch 18 is opened (off state), and power can be supplied only from the lithium ion battery 15 to the starter 13. It is possible to suppress a voltage drop in the bolt power supply system (lead battery system).

本実施形態の蓄電池システム（蓄電池装置）のＥＣＵは、ＣＰＵなどの制御装置と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭなどの記憶装置と、ＨＤＤ、ＣＤドライブ装置などの外部記憶装置と、ディスプレイ装置などの表示装置と、キーボードやマウスなどの入力装置を備えており、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成となっている。   The ECU of the storage battery system (storage battery device) of the present embodiment includes a control device such as a CPU, a storage device such as a ROM (Read Only Memory) and a RAM, an external storage device such as an HDD and a CD drive device, a display device, and the like. The display device and an input device such as a keyboard and a mouse are provided, and a hardware configuration using a normal computer is employed.

本実施形態の蓄電池システム（蓄電池装置）のＥＣＵで実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供される。
また、本実施形態の蓄電池システム（蓄電池装置）のＥＣＵで実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施形態の蓄電池システム（蓄電池装置）のＥＣＵで実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。
また、本実施形態の蓄電池システム（蓄電池装置）のＥＣＵのプログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 A program executed by the ECU of the storage battery system (storage battery device) of the present embodiment is an installable format or executable format file, which is a CD-ROM, flexible disk (FD), CD-R, DVD (Digital Versatile Disk). And the like recorded on a computer-readable recording medium.
Further, the program executed by the ECU of the storage battery system (storage battery device) of the present embodiment may be provided by being stored on a computer connected to a network such as the Internet and downloaded via the network. good. Moreover, you may comprise so that the program run by ECU of the storage battery system (storage battery apparatus) of this embodiment may be provided or distributed via networks, such as the internet.
Moreover, you may comprise so that the program of ECU of the storage battery system (storage battery apparatus) of this embodiment may be previously incorporated in ROM etc. and provided.
Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

１０ 車両用蓄電池システム
１１ エンジン
１２ オルタネータ
１３ スタータ
１４ 鉛バッテリ
１５ リチウムイオンバッテリ
１６ 車載電装品
１６Ａ 第１車載電装品
１６Ｂ 第２車載電装品
１７ ＥＣＵ
１８ スイッチ
ＳＡＬＴ オルタネータ発電要求信号 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Vehicle battery system 11 Engine 12 Alternator 13 Starter 14 Lead battery 15 Lithium ion battery 16 In-vehicle electrical component 16A First in-vehicle electrical component 16B Second in-vehicle electrical component 17 ECU
18 switch S ALT alternator power generation request signal

Claims (9)

車両に搭載される鉛蓄電池と並列に接続可能な蓄電池装置であって、
当該蓄電池装置において通常使用時に管理される制御ＳＯＣ範囲のうちＳＯＣ中心値を含む所定のＳＯＣ中心範囲内に相当する電圧値範囲内に前記通常使用時における前記鉛蓄電池の満充電時の開路電圧値が含まれるように設定されており、
前記制御ＳＯＣ範囲の下限値に相当する電圧値が前記鉛蓄電池の放電終止時の開路電圧値となるように設定されている、
蓄電池装置。 A storage battery device that can be connected in parallel with a lead storage battery mounted on a vehicle,
In the storage battery device, the open circuit voltage value at the time of full charge of the lead storage battery during the normal use within a voltage value range corresponding to a predetermined SOC center range including the SOC center value among the control SOC ranges managed during normal use. Is set to be included,
The voltage value corresponding to the lower limit value of the control SOC range is set to be an open circuit voltage value at the end of discharge of the lead storage battery,
Storage battery device. 前記蓄電池装置は、複数の直列接続された単電池セルを備え、
前記直列接続をしたときに、前記電圧値範囲及び前記制御ＳＯＣ範囲の下限値に相当する電圧値を満たすように、前記単電池セルのＳＯＣ−開路電圧特性が調整されている、
請求項１記載の蓄電池装置。 The storage battery device includes a plurality of series-connected single battery cells,
When the series connection is made, the SOC-open circuit voltage characteristics of the unit cells are adjusted so as to satisfy the voltage value corresponding to the lower limit value of the voltage value range and the control SOC range,
The storage battery device according to claim 1. 前記単電池セル間を接続する導電体の合計抵抗値が前記単電池セルの内部抵抗値よりも低く設定されている、
請求項２記載の蓄電池装置。 The total resistance value of the conductors connecting the unit cells is set lower than the internal resistance value of the unit cells,
The storage battery device according to claim 2. 前記蓄電池装置の内部抵抗値は、前記鉛蓄電池の内部抵抗値よりも低く設定されている、
請求項１乃至請求項３のいずれか一項記載の蓄電池装置。 The internal resistance value of the storage battery device is set lower than the internal resistance value of the lead storage battery,
The storage battery device according to any one of claims 1 to 3. 前記蓄電池の内部抵抗値は、前記鉛蓄電池の内部抵抗値の１／１．５以下に設定されている、
請求項４記載の蓄電池装置。 The internal resistance value of the storage battery is set to 1 / 1.5 or less of the internal resistance value of the lead storage battery,
The storage battery device according to claim 4. 前記蓄電池装置の容量は、予め測定した前記車両のアイドリングストップ中の平均電流値×前記車両の平均アイドリングストップ時間で示されるのと同じ容量又はそれ以上の容量とされている、
請求項１乃至請求項５のいずれか一項記載の蓄電池装置。 The capacity of the storage battery device is equal to or more than the capacity indicated in advance by the average current value during idling stop of the vehicle x the average idling stop time of the vehicle,
The storage battery device according to any one of claims 1 to 5. 前記蓄電池装置の容量は、前記鉛蓄電池装置の容量の１／２以下に設定されている、
請求項６記載の蓄電池装置。 The capacity of the storage battery device is set to ½ or less of the capacity of the lead storage battery device,
The storage battery device according to claim 6. 前記単電池セルは、コバルト、ニッケルおよびマンガンよりなる群から選択される少なくとも一種類の金属元素を含有するリチウム金属化合物を含みリチウム金属化合物は、
ＬｉａＮｉｂＣｏｃＭｎｄＯ２
（但し、モル比ａ，ｂ，ｃ及びｄは０≦ａ≦１．１、ｂ＋ｃ＋ｄ＝１）
で表される正極活物質含有層を備えた正極と、チタン含有金属複合酸化物を含む負極と、非水溶媒を含む非水電解質とを備えた非水電解質二次電池として構成されている、
請求項２記載の蓄電池装置。 The unit cell includes a lithium metal compound containing at least one metal element selected from the group consisting of cobalt, nickel, and manganese.
Li a Ni b Co c Mn d O 2
(However, the molar ratios a, b, c and d are 0 ≦ a ≦ 1.1, b + c + d = 1)
It is configured as a non-aqueous electrolyte secondary battery including a positive electrode including a positive electrode active material-containing layer represented by: a negative electrode including a titanium-containing metal composite oxide; and a non-aqueous electrolyte including a non-aqueous solvent.
The storage battery device according to claim 2. 発電装置を備えた車両に搭載された鉛蓄電池と、前記鉛蓄電池と並列に接続されるとともに前記発電装置からの電力を蓄電可能な蓄電装置と、を備えた蓄電池システムであって、
前記蓄電装置は、想定される通常使用時のＳＯＣ範囲に相当する電圧範囲が前記通常使用時における前記鉛蓄電池の満充電時の開路電圧及び前記通常使用時における前記鉛蓄電池の放電終止時の開路電圧で規定される電圧範囲となるように設定されている、
蓄電池システム。 A storage battery system comprising: a lead storage battery mounted on a vehicle including a power generation device; and a power storage device connected in parallel with the lead storage battery and capable of storing electric power from the power generation device,
In the power storage device, a voltage range corresponding to an assumed SOC range during normal use is an open circuit voltage when the lead storage battery is fully charged during the normal use and an open circuit when the discharge of the lead storage battery is terminated during the normal use. Set to be within the voltage range specified by the voltage,
Storage battery system.
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