CN102144330B - 非水电解液型二次电池系统以及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供防止电解液的盐浓度分布不均匀以避免内部电阻上升，提高非水电解液型锂离子二次电池的耐久性的非水电解液型锂离子二次电池系统和控制方法以及使用了该系统的车辆。在计测时间(S101～S104)期间内读出充电阈值电流Ic和放电阈值电流Id(S102)，并计算充电履历值Cc和放电履历值Cd(S103)。然后将充电履历值Cc和放电履历值Cd进行比较(S105)。在此，如果充电履历值Cc的值大于放电履历值Cd的值(S105：是)，则限制充电侧的电流值(S106)。另一方面，如果充电履历值Cc的值为放电履历值Cd的值以下(S105：否)，则限制放电侧的电流值(S107)。

Description

非水电解液型二次电池系统以及车辆
技术领域
本发明涉及用于混合动力车辆或者电动汽车等的锂离子二次电池等控制装置。更详细地涉及抑制高倍率(ハイレ一ト)充放电引起的锂离子二次电池等的劣化的非水电解液型二次电池系统以及车辆。
背景技术
二次电池是反复进行充放电的电池。例如，在搭载于混合动力车辆或者电动汽车的二次电池中进行更大电流的充放电(高倍率充放电)。因此为了在车辆上采用能量密度高且高倍率充放电性能优越的非水电解液型锂离子二次电池的开发不断进展。然而已知即使是非水电解液型锂离子二次电池，由于采用更大的电流反复进行充放电，因此会引起其内部电阻的上升(例如专利文献1)。
实现了抑制这样的内部电阻上升的非水电解液型锂离子二次电池由专利文献1公开。在专利文献1中通过在电极集电体与电极合剂层之间配设导电层来防止电极体的劣化。由此公开了抑制电压降低的非水电解液型锂离子二次电池。
专利文献1：日本特开平9-97625号公报。
之后，本申请人研究开发的结果发现，作为内部电阻上升的原因，除了上述的由电极引起的原因以外，还存在由电解液中不均匀的盐浓度分布引起的原因。在此，不均匀的盐浓度分布是指，发现在电极附近和电极间的中间地点附近盐浓度不均匀。该不均匀的盐浓度分布考虑是由于进行高倍率充放电所产生的。
另外，这样的盐浓度不均匀考虑与电解液的粘性、电解液中离子的移动速度等相关。例如，在电极周围的盐浓度降低的情况下，在电极表面的反映是毫无疑问地降低，其结果使内部电阻上升。而且在这样的使用状态持续的情况下，有可能使盐浓度分布不均匀的状态持续存在。因此如果不采取任何措施，则会降低电池性能，进而缩短电池的耐久寿命。
如上所述，由电极引起的内部电阻的上升，能够通过以往的对电极实施对策的技术来抑制。然而由电解液的盐浓度分布引起的内部电阻的上升，在对电极实施对策的发明(专利文献1等)中却无法解决。
发明内容
本发明是为了解决上述以往的技术存在的问题所做出的。即，其课题在于提供一种防止电解液的盐浓度分布不均匀以避免内部电阻上升，并提高非水电解液型锂离子二次电池的耐久性的非水电解液型锂离子二次电池系统以及使用了该非水电解液型锂离子二次电池系统的车辆。
以解决上述问题为目的的本发明的非水电解液型二次电池系统，包括：非水电解液型二次电池；和控制非水电解液型二次电池的控制部，控制部包括：充放电履历值计算部，该充放电履历值计算部在每个预先设定的期间计算：表示用超过预先设定的充电阈值电流Ic的电流充电的履历的充电履历值Cc、和表示用超过预先设定的放电阈值电流Id的电流放电的履历的放电履历值Cd；以及电流限制部，该电流限制部在充电履历值Cc与放电履历值Cd的差异大于预先设定的程度的情况下，在其后限制充电电流或放电电流，电流限制部，在充电履历值Cc大于放电履历值Cd的情况下，限制充电电流，在充电履历值Cc小于放电履历值Cd的情况下，限制放电电流。该非水电解液型二次电池系统，即使进行高倍率充放电也能够抑制电解液中的盐浓度分布不均匀。因此能够抑制内部电阻的上升。所以非水电解液型二次电池的耐久寿命较长。
在上述记载的非水电解液型二次电池系统中，非水电解液型二次电池可以是非水电解液型锂离子二次电池。这是因为在非水电解液型锂离子二次电池系统中，也能够抑制由高倍率充放电引起的电解液中的不均匀的盐浓度分布。
在上述记载的非水电解液型二次电池系统中，电流限制部可以在充电履历值Cc的值为放电履历值Cd加上预先设定的正的基准值而得到的值以上的情况下限制充电电流，在放电履历值Cd的值为充电履历值Cc加上预先设定的正的基准值而得到的值以上的情况下限制放电电流。这是因为能够均衡地进行高倍率充电或者高倍率放电，从而防止电解液中的盐浓度分布成为不均匀的状态。
在上述记载的非水电解液型二次电池系统中，电流限制部可以在充电履历值Cc相对于放电履历值Cd的比大于作为预先设定的1以上的数的第一基准值的情况下限制充电电流，在放电履历值Cd相对于充电履历值Cc的比大于作为预先设定的1以上的数的第二基准值的情况下限制放电电流。这同样是因为能够均衡地进行高倍率充电或者高倍率放电，从而防止电解液中的盐浓度分布成为不均匀的状态。
在上述记载的非水电解液型二次电池系统中，电流限制部在充电履历值Cc相对于放电履历值Cd的比为第一基准值以下，并且放电履历值Cd相对于充电履历值Cc的比为第二基准值以下的情况下不进行电流限制。这是因为在充电履历值Cc和放电履历值Cd之差较小的情况下，有时无需进行电流限制。因为如果没有电流限制，则能够使用的电流区域就不会变窄。
在上述记载的非水电解液型二次电池系统中，充放电履历值计算部可以使用以下式表示的值作为充电履历值Cc，
Cc＝|∫[I(t)-Ic(t)]dt|
积分区间为I(t)≥Ic(t)的时间t，
Ic(t)为预先设定的阈值电流；
使用以下式表示的值作为放电履历值Cd，
Cd＝|∫[I(t)-Id(t)]dt|
积分区间为I(t)≤Id(t)的时间t，
Ic(t)为预先设定的阈值电流。这是因为能够以数值评价高倍率充电和高倍率放电进行了何种程度。
在上述记载的非水电解液型二次电池系统中，充放电履历值计算部可以使用以下式表示的值作为充电履历值Cc，
Cc＝|∫I(t)dt|
积分区间为I(t)≥Ic(t)的时间t，
Ic(t)为预先设定的阈值电流；
使用以下式表示的值作为放电履历值Cd，
Cd＝|∫I(t)dt|
积分区间为I(t)≤Id(t)的时间t，
Id(t)为预先设定的阈值电流。这同样是因为能够以数值评价高倍率充电和高倍率放电进行了何种程度。
在上述记载的非水电解液型二次电池系统中，充放电履历值计算部可以使用以下式表示的值作为充电履历值Cc，
Cc＝Ic·Tc
Tc是I(t)≥Ic的时间，
使用以下式表示的值作为放电履历值Cd，
Cd＝Id·Td
Td是I(t)≤Id的时间。这同样是因为能够以数值评价高倍率充电和高倍率放电进行了何种程度。
在上述记载的非水电解液型二次电池系统中，充放电履历值计算部可以使用以下式表示的值作为充电履历值Cc，
Cc＝Imax·Tc
Tc是I(t)≥Ic的时间；
使用以下式表示的值作为放电履历值Cd，
Cd＝Imin·Td
Td是I(t)≤Id的时间。这同样是因为能够以数值评价高倍率充电和高倍率放电进行了何种程度。
在上述记载的非水电解液型二次电池系统中，充放电履历值计算部可以使用I(t)≥Ic的时间Tc作为充电履历值Cc，使用I(t)≤Id的时间Td作为放电履历值Cd。这同样是因为能够以数值评价高倍率充电和高倍率放电进行了何种程度。
在上述记载的非水电解液型二次电池系统中，充放电履历值计算部可以使用上次以前计算的充电履历值Cc的总和加上本次计算的充电履历值Cc而得到的累积充电履历值SCc作为充电履历值Cc，使用上次以前计算的放电履历值Cd的总和加上本次计算的放电履历值Cd而得到的累积放电履历值SCd作为放电履历值Cd。这是因为在制造非水电解液型二次电池后能够以数值评价高倍率充电和高倍率放电进行了何种程度。
在上述记载的非水电解液型二次电池系统中，电流限制部可以在未进行电流限制时的电流值超过预先设定的限制值的情况下，代替该电流值而使该限制值的电流流动。这是因为能够限制高倍率充放电。
在上述记载的非水电解液型二次电池系统中，电流限制部可以使未进行电流限制的情况下的电流值乘以预先设定的小于1的系数所得到的值的电流流动。这同样是因为能够限制高倍率充放电。
在上述记载的非水电解液型二次电池系统中，电流限制部可以在未进行电流限制时的电流值超过预先设定的限制值的情况下，代替该电流值而使以下电流流动，即：相当于该电流值中超过该限制值的部分乘以预先设定的小于1的系数所得到的值与该限制值的和的电流。这同样是因为能够限制高倍率充放电。
在上述记载的非水电解液型二次电池系统中，电流限制部可以在限制充电电流的情况下，将用于下次计测的放电阈值电流Id的值的大小设定为大于其以前的值，在限制放电电流的情况下，将用于下次计测的充电阈值电流Ic的值的大小设定为大于其以前的值。这是因为能够将用于充放电的电流区域设定得较宽。
在上述记载的非水电解液型二次电池系统中，充放电履历值计算部，作为充电阈值电流Ic，SOC的值越大使用作为绝对值越小的值，SOC的值越小使用作为绝对值越大的值，电池温度越高，使用作为绝对值越大的值，电池温度越低，使用作为绝对值越小的值，作为放电阈值电流Id，SOC的值越大，使用作为绝对值越大的值，SOC的值越小，使用作为绝对值越小的值，电池温度越高使用作为绝对值越大的值，电池温度越低，使用作为绝对值越小的值。这是因为能够设定与电解液中的盐浓度分布相关性很高的充电阈值电流Ic和放电阈值电流Id。由此能够进行进一步反映出盐浓度的分布的电流限制。
另外，本发明涉及的车辆，包括：电动机；非水电解液型二次电池；以及控制非水电解液型二次电池的控制部，控制部包括：充放电履历值计算部，该充放电履历值计算部在每个预先设定的期间计算：表示用超过预先设定的充电阈值电流Ic的电流充电的履历的充电履历值Cc、和表示用超过预先设定的放电阈值电流Id的电流放电的履历的放电履历值Cd；以及电流限制部，该电流限制部在充电履历值Cc与放电履历值Cd的差异大于预先设定的程度的情况下，在其后限制充电电流或放电电流，电流限制部，在充电履历值Cc大于放电履历值Cd的情况下限制充电电流，在充电履历值Cc小于放电履历值Cd的情况下限制放电电流。该车辆即使进行高倍率充放电也能够抑制电解液中的盐浓度分布成为不均匀的状态。因此能够抑制内部电阻的上升。所以车辆中的非水电解液型二次电池的耐久寿命较长。
另外，本发明涉及的非水电解液型二次电池系统，包括：非水电解液型二次电池；和控制非水电解液型二次电池的控制部，控制部包括：充放电履历值计算部，该充放电履历值计算部在每个预先设定的期间计算：表示用超过预先设定的充电阈值电流Ic的电流充电的履历的充电履历值Cc、和表示用超过预先设定的放电阈值电流Id的电流放电的履历的放电履历值Cd；以及盐浓度推定部，该盐浓度推定部根据充电履历值Cc和放电履历值Cd来推定非水电解液型二次电池的电解液中的盐浓度的分布。该非水电解液型二次电池系统能够推定电解液中的盐浓度的分布。由此能够判断非水电解液型二次电池的耐久寿命的到来。
另外，本发明涉及的车辆包括：电动机；非水电解液型二次电池；以及控制非水电解液型二次电池的控制部，控制部包括：充放电履历值计算部，该充放电履历值计算部在每个预先设定的期间计算：表示用超过预先设定的充电阈值电流Ic的电流充电的履历的充电履历值Cc、和表示用超过预先设定的放电阈值电流Id的电流放电的履历的放电履历值Cd；以及盐浓度推定部，该盐浓度推定部根据充电履历值Cc和放电履历值Cd来推定非水电解液型二次电池的电解液中的盐浓度的分布。该车辆能够推定电解液中的盐浓度的分布。由此能够判断非水电解液型二次电池的耐久寿命的到来。
根据本发明，提供使用了防止电解液的盐浓度分布的不均匀、避免内部电阻上升，提高非水电解液型锂离子二次电池的耐久性的非水电解液型锂离子二次电池系统以及使用该非水电解液型锂离子二次电池系统的车辆。
附图说明
图1是用于说明本发明涉及的混合动力车辆的概略结构图；
图2是用于说明本发明涉及的蓄电池系统的概略结构图；
图3是例示基于混合动力车辆行驶的蓄电池充放电时的电流值的时间变化的曲线图；
图4是例示本方式的充电履历值Cc和放电履历值Cd的曲线图；
图5是用于说明第一方式的蓄电池系统的电流控制的流程图；
图6是用于说明本发明的蓄电池系统的电流限制的方法的曲线图(其一)；
图7是用于说明本发明的蓄电池系统的电流限制的方法的曲线图(其二)；
图8是用于说明第一方式的蓄电池系统的另一电流控制的流程图；
图9是用于说明第二方式的蓄电池系统的电流控制的流程图；
图10是用于说明第三方式的蓄电池系统的电流控制的流程图；
图11是用于说明第四方式的蓄电池系统的电流控制的流程图；
图12是用于设定第四方式的充电阈值电流Ic的电池温度-SOC依存性映射图；
图13是用于设定第四方式的放电阈值电流Id的电池温度-SOC依存性映射图；
图14是用于说明以一定电流持续放电的情况下电池单元的电压经时变化的曲线图；
图15是用于说明以一定电流持续放电的情况下电池单元的
Figure BDA0000048641360000081
的值的经时变化的曲线图；
图16是表示改变了持续放电的一定电流的值的情况下的
Figure BDA0000048641360000082
Figure BDA0000048641360000083
的值的变化的曲线图；
图17是例示SOC一定(60％)的情况下的充电阈值电流Ic和放电阈值电流Id的温度依存性的曲线图；
图18是例示温度一定(25℃)的情况下的充电阈值电流Ic和放电阈值电流Id的SOC依存性的曲线图；
图19是用于说明充电过多的情况下的蓄电池的盐浓度分布的概念图；
图20是用于说明放电过多的情况下的蓄电池的盐浓度分布的概念图。
图中符号说明：
1：混合动力车辆；10：混合动力系统；20：发动机；30：电动机；40：发电机；50：蓄电池；60：动力分配机构；70：变换器(インバ一タ)；100：蓄电池系统；151：蓄电池控制部；152：电压测定部；153：电流测定部；154：温度测定部；155：存储器；200：动力控制单元(PCU)(パワ一コントロ一ルユニツト)。
具体实施方式
以下参照附图，对将本发明具体化的最佳方式进行详细地说明。本方式是将本发明对用于混合动力车辆的非水电解液型锂离子二次电池的控制装置以及混合动力车辆具体化的方式。
(第一方式)
(整体的概略构成)
图1表示本方式的混合动力车辆1的概略构成。本方式的混合动力车辆1中的混合动力系统10是将从发动机20和电动机30输出的动力经由动力分配机构60供给到轮胎2来驱动混合动力车辆1的系统。混合动力系统10包括：发动机20、电动机30、发电机40、蓄电池50、动力分配机构60以及动力控制单元(PCU)200。
如图1所示，PCU200包括变换器70。变换器70将蓄电池50侧的直流、与电动机30和发电机40侧的三相交流相互变换。
发动机20和电动机30用于驱动混合动力车辆1。从发动机20和电动机30输出的动力经由动力分配机构60被传递到轮胎2。动力分配机构60是将来自发动机20的动力与来自电动机30的动力进行切换的机构。还是用于同时使用来自发动机20和来自电动机30的动力，以更高的能量效率使混合动力车辆1行驶的机构。
另外，电动机30能够在混合动力车辆1减速时作为发电机进行发电。通过该发电获得的电气能量蓄积于蓄电池50。发电机40通过发动机20的旋转能量进行发电，并经由变换器70将电气能量蓄积于蓄电池50。
蓄电池50经由附属于PCU200的变换器70将电力供给到电动机30。蓄电池50是将多个使用了锂离子导电性的非水电解液的锂离子二次电池的电池单元串联连接的电池组。
另外，蓄电池50将能够吸留/释放锂离子的物质作为正极活性物质和负极活性物质使用。蓄电池50的正极是在铝等上涂敷正极活性物质而形成的。负极是在铜等上涂敷负极活性物质而形成的。
作为蓄电池50的正极活性物质，可使用镍酸锂(LiNiO2)、锰酸锂(LiMnO2)、钴酸锂(LiCoO2)等锂复合氧化物等。另外，作为负极活性物质可使用非晶质碳、难石墨化碳、易石墨化碳、石墨等碳类物质。
另外，蓄电池50的电解液是在非水有机溶剂中溶解了电解质的电解液。作为非水有机溶剂，可列举：例如碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(MEC)等的酯类溶剂、在酯类溶剂中配合了γ-丁内酯(γ-BL)、二乙氧基乙烷(DEE)等醚类溶剂等而成的有机液体溶剂。另外，作为电解质的盐，可以使用高氯酸锂(LiClO4)或四氟硼酸锂(LiBF4)、六氟磷酸锂(LiPF6)等锂盐。
在混合动力车辆1中，为了有效地使用发动机20和电动机30的动力，由PCU200发挥将它们统一进行控制的作用。PCU200是接受来自加速踏板、制动踏板、变速杆等的操作信号，来实现利用了发动机20和电动机30的最佳行驶的机构。
PCU200是用于控制电动机30和发电机40的机构。另外，PCU200是控制蓄电池50的充电或者放电的机构。而且是根据作为电动机30所需的输出等来控制电力供给量的机构。此外，还是将在后面详述的用于避免蓄电池50的电解液中的盐浓度分布不均匀而进行电流限制的机构。
(蓄电池系统)
在此，利用图2说明本方式的蓄电池系统100。图2是将图1表示的混合动力系统10中的蓄电池50和PCU200抽出进行表示的图。蓄电池系统100是包括蓄电池50和PCU200的非水电解液型锂离子二次电池系统。因此蓄电池系统100构成混合动力系统10和混合动力车辆1的一部分。
PCU200除了变换器70以外，如图2所示，是包括蓄电池控制部151、电压测定部152、电流测定部153、温度测定部154以及存储器155的控制部。电压测定部152是用于测定构成作为电池组的蓄电池50的各个电池单元的电压，并发送到蓄电池控制部151的部分。电流测定部153是用于测定构在蓄电池50连接的电路流动的电流，并发送到蓄电池控制部151的部分。温度测定部154是用于测定构成蓄电池50的各个电池单元的温度，并发送到蓄电池控制部151的部分。
蓄电池控制部151经由变换器70进行蓄电池50的电流控制。另外，蓄电池控制部151能够以从电压测定部152输出的蓄电池50的电压值、从电流测定部153输出的电流值、从温度测定部154输出的蓄电池50的温度为基础，把握蓄电池50的状态，例如SOC(State of Charge)。而且发挥避免蓄电池50的超负荷状态的作用。
另外，蓄电池控制部151兼作计算充电履历值Cc和放电履历值Cd的充放电履历值计算部、以及进行电流限制的电流限制部。这些功能详见后述。另外，在存储器155中存储有用于计算充电履历值Cc和放电履历值Cd所使用的充电阈值电流Ic和放电阈值电流Id的设定值。因此蓄电池控制部151能够从存储器155中读出充电阈值电流Ic和放电阈值电流Id的设定值。
(基本的动作)
在此，对混合动力车辆1和混合动力系统10的基本的动作模式进行说明。混合动力车辆1是通过具备发动机20和电动机30这两种动力源的混合动力系统10进行行驶的车辆。在基于混合动力系统10的驱动方式中具有：只使用发动机20作为驱动源的行驶、和只使用电动机30作为驱动源的行驶、以及将发动机20和电动机30作为驱动源的行驶。如果考虑蓄电池50的充电状态、放电状态，则能够进一步细分为更多的行驶模式。通过分别使用这些行驶模式，就能够以较高的能量效率能够实现燃料消耗率低的混合动力车辆1。因此以下说明典型的行驶模式。
首先，在起步时，混合动力车辆1只驱动电动机30而起步。这是由于电动机在旋转起动时也能够产生较大的转矩。然后在低速行驶时也只是通过驱动电动机30使混合动力车辆1行驶。这是由于在起步时和低速行驶时，发动机20的驱动效率较低。
在通常行驶时，同时使用(并用)发动机20和电动机30作为驱动源进行行驶。此时，与来自加速踏板等的操作信号对应，PCU200以保持最佳的能量效率的方式驱动发动机20和电动机30。
在急加速时，同时使用发动机20和电动机30作为驱动源进行行驶。而且为了进行强劲的加速而从蓄电池50将更大的电力供给到电动机30。另一方面，在减速等制动时，使用发动机30作为发电机进行发电。这是为了将这样发电产生的电回收到蓄电池50。
在进行这样的驱动控制时，PCU200发出从蓄电池50向电动机30进行电力供给等的指令。另外，PCU200为了防止由高倍率充放电引起的电池单元的内部电阻的上升而进行电流限制。对于在这种情况下的电流限制方法详见后述。另一方面，发动机30和发电机40在各行驶模式中进行适宜地发电，并经由变换器70对蓄电池50进行充电。
蓄电池50根据这样的行驶模式反复进行充放电。图3中例示出该充放电的反复进行。图3是表示用电流测定部153测定的蓄电池50的电流值I(t)的时间变化的图。图3的横轴是时间[秒]。纵轴是电流值[A]。正的电流值表示正在进行充电，负的电流值表示正在进行放电。而且该电流值的值频繁地改变。即，与来自加速踏板、制动器、变速杆等的操作信号对应，PCU200实现搭载了混合动力系统10的混合动力车辆1的最佳的行驶。而且，本方式的蓄电池系统100，在各种行驶模式中限制蓄电池50中大电流的充放电的电流。如后述那样，这是因为防止盐浓度分布成为不均匀的状态。因此，下面对电流限制方法进行说明。
(电流限制方法)
对本发明的蓄电池系统100的电流限制方法进行说明。本方式的蓄电池系统100是用于避免由于使用高倍率充放电所引起的盐浓度分布不均匀，而对充电时或者放电时的电流进行限制的系统。在蓄电池系统100的控制中，对将要在下面说明的充电履历值Cc和放电履历值Cd进行比较，在其差异大于预先设定的程度的情况下，进行电流限制。
充电履历值Cc是将通过电流测定部153测定的电流值I(t)成为作为预先设定了的阈值的充电阈值电流Ic(参照图3)的值以上的期间的履历数值化的值。放电履历值Cd是将从电流测定部153输出的电流值I(t)成为作为预先设定了的阈值的放电阈值电流Id(参照图3)的值以下的期间的履历数值化的值。因此对于充电履历值Cc和放电履历值Cd的定义而言存在一些变化。因此下面进行例示。这里，为了将这些值进行比较，充电履历值Cc和放电履历值Cd均使用绝对值定义为正的值或者零。
(充电履历值Cc、放电履历值Cd的第一例)
在电流I(t)为正的时进行充电。并且在负的时进行放电。因此能够将电流I(t)分为充电电流I(t)和放电电流I(t)。即，充电电流I(t)是指电流I(t)为正的期间的电流。放电电流I(t)是指电流I(t)为负的期间的电流。
作为充电履历值Cc，可以使用充电电流I(t)中超过充电阈值电流Ic的部分、即I(t)-Ic的积分值。此时的充电履历值Cc是下式表示的值，
Cc＝|∫[I(t)-Ic]dt|………(1)
积分区间为I(t)≥Ic的时间。因此充电履历值Cc是图4中用点填充的区域的积分值之和。图4是将图3表示的充放电的波形简化表示的图。
而且，作为放电履历值Cd，可以使用放电电流I(t)中超过放电阈值电流Id的部分、即I(t)-Id的积分值。此时的放电履历值Cd是下式表示的值，
Cd＝|∫[I(t)-Id]dt|………(2)
积分区间为I(t)≤Id的时间。因此放电履历值Cd是图4中用斜线填充的区域的积分值之和。
(充电履历值Cc、放电履历值Cd的第二例)
另外，作为充电履历值Cc也可以使用充电电流I(t)超过充电阈值电流Ic的时间中的电流I(t)本身的时间积分。对于放电履历值Cd也可以使用放电电流I(t)超过放电阈值电流Id的时间中的电流I(t)本身的积分值。此时，充电履历值Cc和放电履历值Cd是下式表示的值，
Cc＝|∫I(t)dt|………(3)
积分区间为I(t)≥Ic的时间，
Cd＝|∫I(t)dt|………(4)
积分区间为I(t)≤Id的时间。
(充电履历值Cc、放电履历值Cd的第三例)。
而且，作为充电履历值Cc也可以采用充电电流I(t)超过充电阈值电流Ic的时间Tc本身。对于放电履历值Cd也可以采用放电电流I(t)超过放电阈值电流Id的时间Td。此时，充电履历值Cc和放电履历值Cd是下式表示的值，
Cc＝Tc＝∫dt………(5)
积分区间为I(t)≥Ic的时间，
Cd＝Td＝∫dt………(6)
积分区间为I(t)≤Id的时间。
(充电履历值Cc、放电履历值Cd的第四例)
此外，作为充电履历值Cc也可以采用充电电流I(t)超过充电阈值电流Ic的时间Tc乘以充电阈值电流Ic的值而得到的值。对于放电履历值Cd也可以采用放电电流I(t)超过放电阈值电流Id的时间Td乘以放电阈值电流Id的值而得到的值。此时，充电履历值Cc和放电履历值Cd是下式表示的值，
Cc＝|Ic|·Tc………(7)
Cd＝|Id|·Td………(8)
(充电履历值Cc、放电履历值Cd的第五例)
另外，作为充电履历值Cc也可以采用充电电流I(t)超过充电阈值电流Ic的时间Tc乘以计测时间内的最大电流值Imax的值而得到的值。对于放电履历值Cd也可以采用放电电流I(t)超过充电阈值电流Ic的时间Tc乘以计测时间内的最小电流值Imin的值而得到的值。此时，充电履历值Cc和放电履历值Cd是下式表示的值，
Cc＝|Imax|·Tc………(9)
Imax：计测时间内的最大电流值，
Cd＝|Imin|·Td………(10)
Imin：计测时间内的最小电流值。
如上所示，充电履历值Cc是在作为充电阈值电流Ic以上的电流值的期间Tc期间，将充电履历数值化的值。同样，放电履历值Cd是在作为放电阈值电流Id以下的电流值的期间Td期间，将放电履历数值化的值。
在此，利用图5的流程图对使用了充电履历值Cc和放电履历值Cd的电流限制方法进行说明。首先开始计测(S101)。此时的计测期间例如是点火钥匙从开到关的期间。而且在开时开始计测，在关时结束计测。另外，可以是一分钟、一个小时等预先设定的长度的时间。然后从存储器155读出充电阈值电流Ic(参照图3)和放电阈值电流Id(参照图3)的值(S102)。充电阈值电流Ic和放电阈值电流Id是预先决定的电流值。图3是表示蓄电池50的充放电的经时变化、充电阈值电流Ic以及放电阈值电流Id的图。在测定的电流I(t)为正值的期间进行充电，在为负值的期间进行放电。另外，在图3中，将充电阈值电流Ic表示为75A，将放电阈值电流Id表示为-75A。
接着，充放电履历值计算部计算充电履历值Cc和放电履历值Cd(S103)。可以采用上述公式(1)、(3)、(5)、(7)、(9)中的任意一个作为充电履历值Cc。另外，可以采用上述公式(2)、(4)、(6)、(8)、(10)中的任意一个作为放电履历值Cd。而且充电履历值Cc和放电履历值Cd的计测持续进行，直到S104的计测结束时为止(S104)。另外，虽然与计测电流值I(t)同时计算了充电履历值Cc和放电履历值Cd，然而也可以在计测结束后，暂时计算充电履历值Cc和放电履历值Cd。
接着，将充电履历值Cc和放电履历值Cd进行比较(S105)。在此，如果充电履历值Cc的值大于放电履历值Cd的值(S105：是)，则电流限制部限制充电侧的电流值(S106)。另一方面，如果充电履历值Cc的值为放电履历值Cd的值以下(S105：否)，则电流限制部限制放电侧的电流值(S107)。另外，在此进行的电流限制(S106、S107)适用于下次的计测时间。
在此进行的电流限制，是为了减小在下次的计测期间所要执行的图5的电流控制流程的S103所应计算的充电履历值Cc和放电履历值Cd这两者的差异而进行的。例如，将在S103计算的充电履历值Cc和放电履历值Cd假设为进行了电流限制的值而再次重新进行计算。而且，设定使充电履历值Cc与放电履历值Cd相等那样的条件的电流限制，且能够适用于下次。另外，也可以根据充电履历值Cc与放电履历值Cd之差(Cc-Cd)预先设定等级，并进行与该等级对应的电流限制。
下面说明电流限制部进行的电流限制的设定方法。图6是表示对S106中的充电电流侧设定电流限制的情况下的图。虚线表示实施电流限制前的电流值。实线表示实施了电流限制后的电流值。另外，图6与图4同样，是将图3的波形简化的图。如图6所示，电流限制是通过设定阈值并去除(截止)该阈值以上的电流来进行的。即，设定限制阈值电流Icut，以便不使限制阈值电流Icut的值以上的电流流动。另外，限制阈值电流Icut是被定义为与充电阈值电流Ic不同的电流。因此，在S106中，在未进行电流限制时的电流值超过作为预先设定的限制值的限制阈值电流Icut的情况下，代替该电流值而使限制阈值电流Icut流动。
图7是用于说明与图6不同的电流限制的方法的图。虚线表示实施电流限制前的电流值。实线表示实施了电流限制后的电流值。另外，图7也与图4同样，是将图3的波形简化的图。如图7所示，电流限制是通过整体地抑制输出来进行的。例如，能够将输出降低5％。此时，被电流限制的电流Ir(t)使用小于1的系数δ，且表示为：
Ir(t)＝I(t)·δ
δ＜1
Ir(t)：实施了电流限制的电流
I(t)：实施电流限制前的电流
δ：系数。
即，电流限制部使未进行电流限制的情况下的电流值乘以预先设定的小于1的系数所得到的值的电流流动。
另外，在未进行电流限制的情况下的电流值超过作为预先设定的限制值的限制阈值电流Icut的情况下，可以使该超过的部分乘以预先设定的小于1的系数。而且也可以使用该值加上限制阈值电流Icut而得到的值作为电流限制后的电流。即，通过代替电流I(t)而使下式的实施了电流限制的电流Ir(t)流动，进行电流限制。
Ir(t)＝[I(t)-Icut]·δ+Icut
δ＜1
Ir(t)：实施了电流限制的电流，
I(t)：实施电流限制前的电流，
Icut：限制阈值电流，
δ：系数。
这样，虽然在图6、图7中表示了对充电侧的电流进行电流限制的情况(S106)，但对放电侧的电流进行电流限制的情况(S107)也能够同样地进行电流限制。另外，可以在充电时设定限制阈值电流Icut，在放电时整体地抑制输出，由此进行电流限制。而且也可以在充电时整体地抑制输出，在放电时设定限制阈值电流Icut，由此进行电流限制。
在此，说明本方式的变形例。在本方式中，充电阈值电流Ic和放电阈值电流Id设为一定值。然而，也可以将充电阈值电流Ic和放电阈值电流Id进行适宜地变更。例如，如图8所示，在充电履历值Cc大于放电履历值Cd的情况下(S105：是)，在S106中进行充电侧的电流限制，并且相应地可以增大放电阈值电流Id的大小(S108)。另外，该设定从下次计测期间开始适用。并且如图8所示，充电履历值Cc为放电履历值Cd以下的情况下(S105：否)，在S107中进行放电侧的电流限制，并且相应地可以增大充电阈值电流Ic的大小(S109)。另外，该设定也从下次计测期间开始适用。在这种情况下，充电阈值电流Ic(t)和放电阈值电流Id(t)因时间的经过而变化。
如以上详细说明的那样，本实施方式涉及的非水电解液型锂离子二次电池系统，在持续进行高倍率充电或者放电的情况下，设置充电或者放电的电流限制。因此能够防止盐浓度分布成为不均匀的状态。由此，通过避免盐浓度分布的不均匀化，能够防止内部电阻增大，实现耐久寿命长的蓄电池系统100、混合动力系统10以及混合动力车辆1。
另外，本实施方式只不过是例示，而不对本发明进行任何限定。因此本发明在不脱离其宗旨的范围内当然能够进行各种改进、变形。例如，不只是非水电解液型锂离子二次电池，只要是电解液的粘性比水高、离子的扩散速度慢的非水电解液型二次电池，则同样能够适用。
另外，混合动力车辆的行驶模式是例示，而不是限定于上述的行驶模式。另外，在本方式中是将非水电解液型锂离子二次电池适用于混合动力车辆，然而不限定于混合动力车辆。即，也可以用于电动汽车、燃料电池车等其他的车辆。在本方式中是使用了充电阈值电流Ic和放电阈值电流Id，然而也可以代替它们而使用电力作为阈值。另外，本方式的电流限制流程是在每个计测期间反复进行。然而，也可以在进行了一次充电履历值Cc和放电履历值Cd的计测之后，继续适用同一电流限制而不再次进行计测。
(第二方式)
下面说明第二方式。本方式涉及的混合动力车辆1、混合动力系统10、PCU200以及蓄电池系统100的机械结构与第一方式相同。与第一方式的不同点在于电流限制方法。在第一方式中，必须对充电电流或者放电电流中的一个进行电流限制。然而，如果充电履历值Cc与放电履历值Cd之差较小，则有时无需进行电流限制。因此，在本方式中如果充电履历值Cc与放电履历值Cd之差较小，则对充电电流和放电电流均不进行电流限制。
利用图9的流程图说明本方式的电流限制方法。首先开始时间的计测(S201)。计测时间与第一方式同样，可以是预先设定的时间，也可以是点火钥匙从开到关的时间。然后读出充电阈值电流Ic和放电阈值电流Id(S202)。接着计算充电履历值Cc和放电履历值Cd(S203)。在此计算的充电履历值Cc和放电履历值Cd与第一方式同样存在一些变化。而且可以选择这些变化中的任意一个。然后结束时间的计测(S204)。
接下来，对充电履历值Cc和放电履历值Cd进行比较(S205)。在充电履历值Cc相对于放电履历值Cd的比大于预先设定的基准值α的情况下(S205：是)，
Cc/Cd＞α
则进行充电侧的电流限制(S207)。在不是这种情况时(S205：否)进入S206。接着，在放电履历值Cd相对于充电履历值Cc的比大于基准值α的情况下(S206：是)，
Cd/Cc＞α
则进行放电侧的电流限制(S208)。在不是这种情况时(S206：否)，则不进行电流限制(S209)。在此进行的电流限制与第一方式同样。将以上过程按每个一定期间反复进行。
此时使用的基准值α是1以上的数(α≥1)。例如可以使用1.2等数值。由此，在充电履历值Cc与放电履历值Cd相比较过大的情况下(S205：是)，进行充电侧的电流限制(S207)。相反，在充电履历值Cc与放电履历值Cd相比较过小的情况下(S206：是)，进行放电侧的电流限制(S208)。在不属于上述任一种情况时(S206：否)，不进行电流限制(S209)。
在此，说明本方式的变形例。在充电履历值Cc是放电履历值Cd与预先设定的基准值β之和以上的值的情况下(S205：是)，
Cc≥Cd+β
则可以进行充电侧的电流限制(S207)。在放电履历值Cd是充电履历值Cc与预先设定的基准值β之和以上的值的情况下(S206：是)，
Cd≥Cc+β
则可以进行放电侧的电流限制(S208)。在此β是正数。另外，基准值α和β的值在S205和S206中是共同的。然而也可以在S205和S206中使用不同的值。
如以上详细说明的那样，本实施方式涉及的非水电解液型锂离子二次电池系统，在持续进行高倍率充电或者放电的情况下，设置充电或者放电的电流限制。因此能够防止盐浓度分布成为不均匀的状态。由此，通过避免盐浓度分布的不均匀化，能够防止内部电阻增大，实现耐久寿命长的蓄电池系统100、混合动力系统10以及混合动力车辆1。
另外，本实施方式只不过是例示，而不对本发明进行任何限定。因此本发明在不脱离其宗旨的范围内当然能够进行各种改进、变形。例如，不只是非水电解液型锂离子二次电池，只要是电解液的粘性比水高、离子的扩散速度慢的非水电解液型二次电池，则同样能够适用。
另外，混合动力车辆的行驶模式是例示，而不是限定于上述的行驶模式。另外，在本方式中是将非水电解液型锂离子二次电池适用于混合动力车辆，然而不限定于混合动力车辆。即，也可以用于电动汽车、燃料电池车等其他的车辆。在本方式中是使用了充电阈值电流Ic和放电阈值电流Id，然而也可以代替它们而使用电力作为阈值。另外，本方式的电流限制流程是按每个计测期间反复进行。然而，也可以在进行了一次充电履历值Cc和放电履历值Cd的计测之后，继续使用同一电流限制而不再次进行计测。
(第三方式)。
下面说明第三方式。本方式涉及的混合动力车辆1、混合动力系统10、PCU200以及蓄电池系统100的机械结构与第一方式相同。与第一方式的不同点在于电流限制方法。在第一方式中，是使用充电履历值Cc和放电履历值Cd进行电流限制。在本方式中除了充电履历值Cc和放电履历值Cd以外，还使用累计充电履历值SCc和累计放电履历值SCd进行电流限制。
累计充电履历值SCc是将在预先设定的时间内计测的充电履历值Cc的值，从生产混合动力车辆1后累计到当前(计测时)并相加而得到的值。即，累计充电履历值SCc是上次以前计算的充电履历值Cc的总和加上本次计算的充电履历值Cc而得到的值。并且，累计放电履历值SCd是将在预先设定的时间内计测的放电履历值Cd的值，从生产混合动力车辆1后累计到当前(计测时)并相加而得到的值。即，累计放电履历值SCd是上次以前计算的放电履历值Cd的总和加上本次计算的放电履历值Cd而得到的值。
因此，累计充电履历值SCc和累计放电履历值SCd用下式表示。
SCc＝∑Cc
SCd＝∑Cd
在此，和是针对生产混合动力车辆1后，到当前(计测时)的期间所进行的。
利用图10的流程图说明本方式的电流限制方法的一例。首先开始时间的计测(S301)。计测时间与第一方式同样，可以是预先设定的时间，也可以是点火钥匙从开到关的时间。然后读出充电阈值电流Ic和放电阈值电流Id(S302)。接着计算充电履历值Cc和放电履历值Cd(S303)。并且同时计算累计充电履历值SCc和累计放电履历值SCd。另外，在此计算的充电履历值Cc和放电履历值Cd与第一方式同样存在一些变化。而且可以选择这些变化中的任意一个。然后结束时间的计测(S304)。
接下来，对充电履历值Cc和放电履历值Cd进行比较(S305)。在充电履历值Cc相对于放电履历值Cd的比大于预先设定的基准值α的情况下(S305：是)，
Cc/Cd＞α
则进行充电侧的电流限制(S310)。在不是这种情况时(S305：否)进入S306。在此，α是1以上的值。接着，在放电履历值Cd相对于充电履历值Cc的比大于基准值α的情况下(S306：是)，
Cd/Cc＞α
则进行放电侧的电流限制(S311)。在不是这种情况时(S306：否)，进入S307。
在S307中，将制造混合动力车辆1之后到S304为止的时间将充电履历值Cc相加而得到的累计充电履历值SCc、和制造混合动力车辆1之后到S304为止的时间将放电履历值Cd相加而得到的累计放电履历值SCd进行比较。在此，累计充电履历值SCc和累计放电履历值SCd为：
SCc＝∑Cc
SCd＝∑Cd
和是通过从制造时到S304为止的期间进行来表示的值。另外，上述公式中的和为从制造时到S304为止的期间进行的结果。然而，也可以在更换蓄电池50时等重新设置累计充电履历值SCc和累计放电履历值SCd的值。
在此，在S307中，在累计充电履历值SCc相对于累计放电履历值SCd的比为SCc/SCd＞γ的情况下(S307：是)进行充电侧的电流限制(S310)。在不是这种情况时(S307：否)进入S308。在此γ是1以上的数。
在S308中，在累计放电履历值SCd相对于累计充电履历值SCc的比为SCd/SCc＞γ的情况下(S308：是)进行放电侧的电流限制(S311)。在不是这种情况时(S308：否)进入S309。在S309中，充电侧和放电侧均不进行电流限制。在此进行的电流限制与实施方式1同样。将以上过程按每个一定期间反复进行。
如上所述的基准值α和γ是1以上的数。例如可以使用1.2等数值。由此，在充电履历值Cc与放电履历值Cd相比较过大的情况下，进行充电侧的电流限制。相反，在充电履历值Cc与放电履历值Cd相比较过小的情况下，进行放电侧的电流限制。在不属于上述任一种情况时不进行电流限制。
而且，即使在充电履历值Cc与放电履历值Cd之差较小的情况下，在表示上次以前的履历(履歴)的累计充电履历值SCc和累计放电履历值SCd之间产生较大的差的情况下，有时还是进行电流限制较好。本方式在这样的情况下有效。
在此，说明本方式的变形例。在充电履历值Cc是放电履历值Cd与预先设定的基准值β之和以上的值的情况下，
Cc≥Cd+β
可以进行充电侧的电流限制(S310)。在放电履历值Cd是充电履历值Cc与预先设定的基准值β之和以上的值的情况下，
Cd≥Cc+β
可以进行放电侧的电流限制(S311)。对于累计充电履历值SCc和累计放电履历值SCd也同样。B是正数。
另外，可以代替使用充电履历值Cc和累计充电履历值SCc，而采用上述公式(1)、(3)、(5)、(7)、(9)表示的多个充电履历值Cc。同样，也可以代替使用放电履历值Cd和累计放电履历值SCd，而采用上述公式(2)、(4)、(6)、(8)、(10)表示的多个放电履历值Cd。
如以上详细说明的那样，本实施方式涉及的非水电解液型锂离子二次电池系统，在持续进行高倍率充电或者放电的情况下，设置充电或者放电的电流限制。因此能够防止盐浓度分布成为不均匀的状态。由此，通过避免盐浓度分布的不均匀化，能够防止内部电阻增大，实现耐久寿命长的蓄电池系统100、混合动力系统10以及混合动力车辆1。
另外，本实施方式只不过是例示，而不对本发明进行任何限定。因此本发明在不脱离其宗旨的范围内当然能够进行各种改进、变形。例如，不只是非水电解液型锂离子二次电池，只要是电解液的粘性比水高、离子的扩散速度慢的非水电解液型二次电池，则同样能够适用。
另外，混合动力车辆的行驶模式是例示，而不是限定于上述的行驶模式。另外，在本方式中是将非水电解液型锂离子二次电池适用于混合动力车辆，然而不限定于混合动力车辆。即，也可以用于电动汽车、燃料电池车等其他的车辆。在本方式中是使用了充电阈值电流Ic和放电阈值电流Id，然而也可以代替它们而使用电力作为阈值。另外，本方式的电流限制流程是按每个计测期间反复进行。然而，也可以在进行了一次充电履历值Cc和放电履历值Cd的计测之后，继续适用同一电流限制而不再次进行计测。
(第四方式)
下面说明第四方式。本方式涉及的混合动力车辆1、混合动力系统10、PCU200以及蓄电池系统100的机械结构与第一方式相同。与第一方式的不同点在于在各种环境中使用不同的值作为充电阈值电流Ic和放电阈值电流Id。各种环境是指电池单元的温度和SOC(State of Charge)。这是因为使电解液中的盐浓度分布变化的电流值也因SOC和电池单元的温度而变化。
在本方式中使用的充电阈值电流Ic和放电阈值电流Id依存于电池单元的温度和SOC。而且依存于电池单元的温度和SOC的充电阈值电流Ic和放电阈值电流Id的值，作为电池温度-SOC依存映射图被存储于存储器155。因此，蓄电池控制部151能够从测定的电池温度和SOC中读出最佳的充电阈值电流Ic和放电阈值电流Id。并且在以它们为基础计算充电履历值Cc和放电履历值Cd方面与第一方式等同样。另外，后述的充电阈值电流Ic和放电阈值电流Id的设定方法是用于制成存储于存储器155的电池温度-SOC依存性映射图所使用的。因此，充电阈值电流Ic和放电阈值电流Id的设定方法不是蓄电池系统100、混合动力系统10以及混合动力车辆1的必须构成要件。
利用图11说明本方式的电流控制方法。首先开始计测(S401)。然后取得温度测定部154测定的各电池单元的温度(S402)。另一方面，也取得SOC(State of Charge)。另外，SOC的值每隔一定时间就被存储于存储器155。接着从电池温度-SOC依存性映射图中读出充电阈值电流Ic和放电阈值电流Id(S403)。图12是充电阈值电流Ic的电池温度-SOC依存性的映射图。将取得的电池单元的温度平均化，并从该温度平均值和SOC的值读出符合该条件的充电阈值电流Ic。图13是放电阈值电流Id的电池温度-SOC依存性映射图。同样，读出放电阈值电流Id。
然后计算充电履历值Cc和放电履历值Cd(S404)。充电履历值Cc和放电履历值Cd与在第一方式中使用的相同。接着结束计测(S405)。然后将充电履历值Cc和放电履历值Cd进行比较(S406)。如果充电履历值Cc的值大于放电履历值Cd的值(S406：是)，则进行充电侧的电流限制(S407)。如果充电履历值Cc的值为放电履历值Cd的值以下(S406：否)，则进行放电侧的电流限制(S408)。如上所述，完成了电流限制的一个周期。
(阈值电流)
在本发明中，一边防止电池单元的电解液中的盐浓度不均匀的分布一边进行充放电是非常重要的。所以优选充电阈值电流Ic和放电阈值电流Id与电解液中的盐浓度分布的变化有更密切的相关性。因此，首先对电流的大小与电解液中的盐浓度分布的相关性进行说明。
在持续一定时间进行了大电流的充电或者放电的情况下，电极周围的电荷在电解液中产生宏观上移动的电荷移动过程。然后，产生电解液中的物质移动的扩散过程(物质移动过程)。当产生该物质移动过程时，则考虑为盐浓度分布变为不均匀。因此，以尽可能不产生该物质移动过程的方式进行电流限制即可。然而若进行完全不产生物质移动过程那样的控制时，则有可能使混合动力车辆1的输出不足或降低能量效率。因此希望进行在不使盐浓度分布不均匀的范围内部分地允许产生物质移动过程的使用那样的控制。
图14是表示持续放电了一定电流Iconst的情况下电池单元的电压的时间变化特性的曲线图。横轴是时间t的平方根
Figure BDA0000048641360000251
纵轴是电池单元的电压[V]。电池单元的电压从放电开始持续减少。特别是在放电刚开始后，电压就急剧减少(区间A)。而且，在急剧的减少结束后，电压缓慢地减少(区间B)。该区间B是产生电荷移动过程的区间。然后，电压相比区间B急剧减少(区间C)。该区间C是产生物质移动过程(扩散过程)的区间。图中的a)表示时间t的平方根
Figure BDA0000048641360000252
的值为1～1.5的区域。即，表示从放电开始经过了1～2秒左右的时刻。图中的b)表示时间t的平方根
Figure BDA0000048641360000253
的值为2.8～3.2的区域。即，表示从放电开始经过了9～10秒左右的时刻。
图15是表示以一定电流Iconst持续放电的情况下电池单元的
Figure BDA0000048641360000254
的时间变化的曲线图。横轴是时间t的平方根
Figure BDA0000048641360000255
纵轴是电池单元的
Figure BDA0000048641360000256
的值。而且区间A～C与图14的区间A～C对应。
Figure BDA0000048641360000257
Figure BDA0000048641360000258
的值在电荷移动过程(区间B)中大致是一定值。而且，在物质移动过程中(区间C)，
Figure BDA0000048641360000259
的值上升。这是由于除了电荷移动以外，还在电解液中产生离子(物质)的扩散。因此，当用
Figure BDA00000486413600002510
的值评价时，对于确定从电荷移动过程(区间B)向物质移动过程(区间C)转移而言是优选的。
另外，时间t的平方根的值与物质移动过程(扩散过程)的相关性通过下式表示。
r2∝D·t
r：离子存在的半径
D：扩散系数
t：时刻
vD：扩散速度
即，扩散速度与时间t的平方根成反比。因此代替时间t而用时间t的平方根
Figure BDA0000048641360000263
来评价电池单元的电压。
图16是说明使一定电流Iconst变化的情况下
Figure BDA0000048641360000264
Figure BDA0000048641360000265
的值的变化的曲线图。即使Iconst的值发生了变化，的值也在图14和图15表示的区间B的范围内。另一方面，在Iconst的值较小时
Figure BDA0000048641360000267
的值位于区间B，但当Iconst的值较大时则成为区间C(扩散过程)范围内的值。即，在
Figure BDA0000048641360000268
的值位于区间B的范围内时，
Figure BDA0000048641360000269
的值大致是1。另一方面，在
Figure BDA00000486413600002610
的值位于区间C的范围内时，
Figure BDA00000486413600002612
的值变为大于1。
因此，只要将
Figure BDA00000486413600002613
的值大于1的电流值作为放电阈值电流Id即可。然而实际上
Figure BDA00000486413600002614
的值包括噪声。因此在成为比1大一个噪声的量的值的情况下将
Figure BDA00000486413600002615
Figure BDA00000486413600002616
的值设为Id即可。或者也可以例如从
Figure BDA00000486413600002617
Figure BDA00000486413600002618
为1.5的值处引出切线，将该切线与
Figure BDA00000486413600002620
的交点作为放电阈值电流Id。
对于充电阈值电流Ic也与放电阈值电流Id同样，能够根据以一定电流充电的情况下的
Figure BDA00000486413600002621
的值而求出。
在此，在电池温度或者SOC变化了的情况下，图14～图16表示的曲线图也随之变化。即，这是因为
Figure BDA00000486413600002622
的值从区间B(电荷移动过程)转移到区间C(扩散过程)的电流值依存于电池温度和SOC。即，充电阈值电流Ic和放电阈值电流Id依存于电池温度和SOC。因此使用用于获得与电池温度和SOC的变化对应的充电阈值电流Ic和放电阈值电流Id的温度-SOC依存性映射图。
图17是例示充电阈值电流Ic和放电阈值电流Id的温度依存性的曲线图。在图17中表示SOC(State of Charge)为60％时的充电阈值电流Ic和放电阈值电流Id的温度依存性。电池温度越高则充电阈值电流Ic的绝对值越大。电池温度越低则充电阈值电流Ic的绝对值越小。另外，电池温度越高则放电阈值电流Id的绝对值越大。电池温度越低则放电阈值电流Id的绝对值越小。另外随着电池温度上升，充电阈值电流Ic和放电阈值电流Id的变化量会减小。
图18是例示充电阈值电流Ic和放电阈值电流Id的SOC依存性的曲线图。在图18中表示电池单元的平均温度为25℃时的充电阈值电流Ic和放电阈值电流Id的SOC依存性。SOC的值越大则充电阈值电流Ic的绝对值越小。SOC的值越小则充电阈值电流Ic的绝对值越大。另外，SOC的值越大则放电阈值电流Id的绝对值越大。SOC的值越小则放电阈值电流Id的绝对值越小。
如上所述，根据图17表示的温度依存性和图18表示的SOC依存性，就能够制成图12表示的充电阈值电流Ic的电池温度-SOC依存性映射图。在图12的电池温度-SOC依存性映射图中，在温度一定的情况下(行成分)，SOC的值越高则充电阈值电流Ic的绝对值越小，SOC的值越低则充电阈值电流Ic的绝对值越大(参照图18)。在SOC一定的情况下(列成分)，电池温度越高则充电阈值电流Ic的绝对值越大，电池温度越低则充电阈值电流Ic的绝对值越小(参照图17)。
同样，能够制成图13表示的放电阈值电流Id的电池温度-SOC依存性映射图。在图13的电池温度-SOC依存性映射图中，在温度一定的情况下(行成分)，SOC的值越高则放电阈值电流Id的绝对值越大，SOC的值越低则放电阈值电流Id的绝对值越小(参照图18)。在SOC一定的情况下(列成分)，电池温度越高则放电阈值电流Id的绝对值越大，电池温度越低则放电阈值电流Id的绝对值越小(参照图17)。
在S403中从上述电池温度-SOC依存性映射图中读出充电阈值电流Ic和放电阈值电流Id。这样，在本方式中读出每个计测期间不同的充电阈值电流Ic和放电阈值电流Id。因此充电阈值电流Ic(t)和放电阈值电流Id(t)是随着时间的经过而变化的值。
在此，说明本方式的变形例。在本方式中，根据充电履历值Cc和放电履历值Cd的大小关系，对充电电流或放电电流中的任意一个实施电流限制。然而，也可以如第二方式那样，在充电履历值Cc和放电履历值Cd之差较小的情况下不进行电流限制。另外，也可以如第三方式那样，考虑累积充电履历值SCc和累积放电履历值SCd来设定电流限制。而且可以通过多个充电履历值Cc和放电履历值Cd来设定电流限制。
如以上详细说明的那样，本实施方式涉及的非水电解液型锂离子二次电池系统，在持续进行高倍率充电或者放电的情况下，设置充电或者放电的电流限制。因此能够防止盐浓度分布成为不均匀的状态。由此，通过避免盐浓度分布的不均匀化，能够防止内部电阻增大，实现寿命长的蓄电池系统100、混合动力系统10以及混合动力车辆1。
另外，本实施方式只不过是例示，而不对本发明进行任何限定。因此本发明在不脱离其宗旨的范围内当然能够进行各种改进、变形。例如，不只是非水电解液型锂离子二次电池，只要是电解液的粘性比水高、离子的扩散速度慢的非水电解液型二次电池，则同样能够适用。
另外，混合动力车辆的行驶模式是例示，而不是限定于上述的行驶模式。另外，在本方式中是将非水电解液型锂离子二次电池适用于混合动力车辆，然而不限定于混合动力车辆。即，也可以用于电动汽车、燃料电池车等其他的车辆。在本方式中是使用了充电阈值电流Ic和放电阈值电流Id，然而也可以代替它们而使用电力作为阈值。另外，本方式的电流限制流程是按每个计测期间反复进行。然而，也可以在进行了一次充电履历值Cc和放电履历值Cd的计测之后，继续使用同一电流限制而不再次进行计测。
(第五方式)
下面说明第五方式。本方式涉及的混合动力车辆1、混合动力系统10、PCU200以及蓄电池系统100的机械结构与第一方式相同。与第一方式的不同点在于：存储器155存储有与充电履历值Cc和放电履历值Cd的值对应的电解液中的盐浓度分布推定映射图。
即，蓄电池控制部151和存储器155是根据充电履历值Cc和放电履历值Cd的值来推定蓄电池50的电解液中的盐浓度分布的盐浓度推定部。另外，蓄电池控制部151与第一方式同样包括充放电履历值计算部。因此，本方式的PCU200包括充放电履历值计算部和盐浓度推定部。
在本方式中，在推定电解液中的盐浓度时，充电履历值Cc相对于放电履历值Cd的比值Rcd使用下式。
Rcd＝Cc/Cd
而且通过将比值Rcd与电解液中的盐浓度分布的模型相匹配，由此推定电解液中的盐浓度。
存储器155具有将比值Rcd与电解液中的盐浓度分布的模型相匹配的一次元的表。图19和图20表示盐浓度分布模型的概念图。另外，在存储器155中存储有图19和图20表示的电解液浓度的数值数据。
图19是表示构成蓄电池50的一个二次电池、即电池单元的盐浓度分布的概念图。电池单元的两端是电极。图19是充电过多的情况下盐浓度的分布。盐浓度在电极附近显著减少，因而难以在电极表面发生反应。因此电池的内部电阻升高。另外，在电极的中间附近盐浓度升高。当盐浓度升高时电解液的粘性增加。因此离子的移动速度减小从而成为内部电阻上升的原因。
图20是表示放电过多且持续使用的情况下盐浓度分布的概念图。盐浓度在电极附近显著上升。因此易在电极表面发生反应。然而，由于盐浓度较高因而电极附近的离子移动速度较小。因此在这种情况下内部电阻也会上升。
在此，说明盐浓度推定部进行的盐浓度推定流程。盐浓度推定部经由蓄电池控制部151取得电池单元的温度、蓄电池50输出的电压值以及电流值。而且从蓄电池控制部151取得充电履历值Cc和放电履历值Cd。该充电履历值Cc和放电履历值Cd是在预先设定的时间内计算的值。
此时使用的充电履历值Cc能够从上述公式(1)、(3)、(5)、(7)、(9)选择。同样，放电履历值Cd能够从上述公式(2)、(4)、(6)、(8)、(10)选择。然而优选使用由第四方式定义的充电阈值电流Ic，并使用公式(1)表示的充电履历值Cc。这是因为考虑温度-SOC依存性将高倍率充放电数值化。同样，优选使用由第四方式定义的放电阈值电流Id，并使用公式(2)表示的放电履历值Cd。
而且，蓄电池控制部151计算下式表示的充电履历值Cc相对于放电履历值Cd的比值Rcd。
Rcd＝Cc/Cd
接着，从存储于存储器155的使比值Rcd与盐浓度分布对应的一次元表中读出盐浓度分布。由此进行盐浓度分布的推定。而且将推定出的盐浓度分布写入存储器155。由此存储在该时刻推定出的盐浓度分布。能够通过该推定出的盐浓度分布判断蓄电池50的耐久寿命的到来。
在此，说明本方式的变形例。盐浓度推定表也能够使用充电履历值Cc和放电履历值Cd两个成分制成的二次元的表。还能够使用考虑了累积充电履历值SCc和累积放电履历值SCd的表。此外还能够使用考虑了电池温度和SOC等的表。
如以上详细说明的那样，本实施方式涉及的非水电解液型锂离子二次电池系统，在持续进行高倍率充电或者放电的情况下，是根据充电履历值Cc和放电履历值Cd来推定电解液的盐浓度分布。于是通过避免盐浓度分布的不均匀化，能够防止内部电阻增大，实现寿命长的蓄电池系统100、混合动力系统10以及混合动力车辆1。另外也能够避免用于充放电的电流的区域变窄。
另外，本实施方式只不过是例示，而不对本发明进行任何限定。因此本发明在不脱离其宗旨的范围内当然能够进行各种改进、变形。例如，不只是非水电解液型锂离子二次电池，只要是电解液的粘性比水高、离子的扩散速度慢的非水电解液型二次电池，则同样能够适用。
另外，混合动力车辆的行驶模式是例示，而不是限定于上述的行驶模式。另外，在本方式中是将非水电解液型锂离子二次电池适用于混合动力车辆，然而不限定于混合动力车辆。即，也可以用于电动汽车、燃料电池车等其他的车辆。在本方式中是使用了充电阈值电流Ic和放电阈值电流Id，然而也可以代替它们而使用电力作为阈值。另外，本方式的电流限制流程是按每个计测期间反复进行。然而，也可以在进行了一次充电履历值Cc和放电履历值Cd的计测之后，继续使用同一电流限制而不再次进行计测。

Claims (19)

1.一种非水电解液型二次电池系统，包括：
非水电解液型二次电池；和
控制所述非水电解液型二次电池的控制部，
所述非水电解液型二次电池系统的特征在于，
所述控制部包括：
充放电履历值计算部，该充放电履历值计算部在每个预先设定的期间计算：表示用超过预先设定的充电阈值电流Ic的电流充电的履历的充电履历值Cc、和表示用超过预先设定的放电阈值电流Id的电流放电的履历的放电履历值Cd；以及
电流限制部，该电流限制部在所述充电履历值Cc与所述放电履历值Cd的差异大于预先设定的程度的情况下，在其后限制充电电流或放电电流，
所述电流限制部，
在所述充电履历值Cc大于所述放电履历值Cd的情况下，限制充电电流，
在所述充电履历值Cc小于所述放电履历值Cd的情况下，限制放电电流。
2.根据权利要求1所述的非水电解液型二次电池系统，其特征在于，
所述非水电解液型二次电池是非水电解液型锂离子二次电池。
3.根据权利要求1或2所述的非水电解液型二次电池系统，其特征在于，
所述电流限制部，
在所述充电履历值Cc的值为所述放电履历值Cd加上预先设定的正的基准值而得到的值以上的情况下，限制充电电流，
在所述放电履历值Cd的值为所述充电履历值Cc加上预先设定的正的基准值而得到的值以上的情况下，限制放电电流。
4.根据权利要求1或2所述的非水电解液型二次电池系统，其特征在于，
所述电流限制部，
在所述充电履历值Cc相对于所述放电履历值Cd的比大于作为预先设定的1以上的数的第一基准值的情况下，限制充电电流，
在所述放电履历值Cd相对于所述充电履历值Cc的比大于作为预先设定的1以上的数的第二基准值的情况下，限制放电电流。
5.根据权利要求4所述的非水电解液型二次电池系统，其特征在于，
所述电流限制部，
在所述充电履历值Cc相对于所述放电履历值Cd的比为所述第一基准值以下，并且所述放电履历值Cd相对于所述充电履历值Cc的比为所述第二基准值以下的情况下，不进行电流限制。
6.根据权利要求1所述的非水电解液型二次电池系统，其特征在于，
所述充放电履历值计算部，
使用以下式表示的值作为所述充电履历值Cc，
Cc=|∫[I(t)-Ic(t)]dt|
积分区间为I（t）≥Ic（t）的时间t，
Ic（t）为预先设定的阈值电流；
使用以下式表示的值作为所述放电履历值Cd，
Cd=|∫[I(t)-Id(T)]dt|
积分区间为I（t）≤Id（t）的时间t，
Id（t）为预先设定的阈值电流。
7.根据权利要求1所述的非水电解液型二次电池系统，其特征在于，
所述充放电履历值计算部，
使用以下式表示的值作为所述充电履历值Cc，
Cc=|∫I(t)dt|
积分区间为I（t）≥Ic（t）的时间t，
Ic（t）为预先设定的阈值电流；
使用以下式表示的值作为所述放电履历值Cd，
Cd=|∫I(t)dt|
积分区间为I（t）≤Id（t）的时间t，
Id（t）为预先设定的阈值电流。
8.根据权利要求1所述的非水电解液型二次电池系统，其特征在于，
所述充放电履历值计算部，
使用以下式表示的值作为所述充电履历值Cc，
Cc=Ic·Tc
Tc是I（t）≥Ic的时间，
使用以下式表示的值作为所述放电履历值Cd，
Cd=Id·Td
Td是I（t）≤Id的时间。
9.根据权利要求1所述的非水电解液型二次电池系统，其特征在于
所述充放电履历值计算部，
使用以下式表示的值作为所述充电履历值Cc，
Cc=Imax·Tc;
Tc是I（t）≥Ic的时间，
Imax是计测时间内的最大电流值；
使用以下式表示的值作为所述放电履历值Cd，
Cd=Imin·Td
Td是I（t）≤Id的时间，
Imin是计测时间内的最小电流值。
10.根据权利要求1所述的非水电解液型二次电池系统，其特征在于，
所述充放电履历值计算部，
使用I（t）≥Ic的时间Tc作为所述充电履历值Cc，
使用I（t）≤Id的时间Td作为所述放电履历值Cd。
11.根据权利要求6至10中的任意一项所述的非水电解液型二次电池系统，其特征在于，
所述充放电履历值计算部，
使用上次以前计算的充电履历值Cc的总和加上本次计算的充电履历值Cc而得到的累积充电履历值SCc作为所述充电履历值Cc，
使用上次以前计算的放电履历值Cd的总和加上本次计算的放电履历值Cd而得到的累积放电履历值SCd作为所述放电履历值Cd。
12.根据权利要求1、2、6至10中的任意一项所述的非水电解液型二次电池系统，其特征在于，
所述电流限制部，在未进行电流限制时的电流值超过预先设定的限制值的情况下，代替该电流值而使该限制值的电流流动。
13.根据权利要求1、2、6至10中的任意一项所述的非水电解液型二次电池系统，其特征在于，
所述电流限制部使未进行电流限制的情况下的电流值乘以预先设定的小于1的系数所得到的值的电流流动。
14.根据权利要求1、2、6至10中的任意一项所述的非水电解液型二次电池系统，其特征在于，
所述电流限制部，在未进行电流限制时的电流值超过预先设定的限制值的情况下，代替该电流值而使以下电流流动，即：相当于该电流值中超过该限制值的部分乘以预先设定的小于1的系数所得到的值与该限制值的和的电流。
15.根据权利要求1、2、6至10中的任意一项所述的非水电解液型二次电池系统，其特征在于，
所述电流限制部，
在限制充电电流的情况下，将用于下次计测的所述放电阈值电流Id的值的大小设定为大于其以前的值，
在限制放电电流的情况下，将用于下次计测的所述充电阈值电流Ic的值的大小设定为大于其以前的值。
16.根据权利要求1、2、6至10中的任意一项所述的非水电解液型二次电池系统，其特征在于，
所述充放电履历值计算部，
作为所述充电阈值电流Ic，
SOC（State of Charge）的值越大，使用作为绝对值越小的值，SOC的值越小，使用作为绝对值越大的值，
电池温度越高，使用作为绝对值越大的值，电池温度越低，使用作为绝对值越小的值，
作为所述放电阈值电流Id，
SOC的值越大，使用作为绝对值越大的值，SOC的值越小，使用作为绝对值越小的值，
电池温度越高使用作为绝对值越大的值，电池温度越低，使用作为绝对值越小的值。
17.一种车辆，包括：
电动机；
非水电解液型二次电池；以及
控制所述非水电解液型二次电池的控制部，
所述车辆的特征在于，
所述控制部包括：
充放电履历值计算部，该充放电履历值计算部在每个预先设定的期间计算：表示用超过预先设定的充电阈值电流Ic的电流充电的履历的充电履历值Cc、和表示用超过预先设定的放电阈值电流Id的电流放电的履历的放电履历值Cd；以及
电流限制部，该电流限制部在所述充电履历值Cc与所述放电履历值Cd的差异大于预先设定的程度的情况下，在其后限制充电电流或放电电流，
所述电流限制部，
在所述充电履历值Cc大于所述放电履历值Cd的情况下，限制充电电流，
在所述充电履历值Cc小于所述放电履历值Cd的情况下，限制放电电流。
18.一种非水电解液型二次电池系统，包括：
非水电解液型二次电池；和
控制所述非水电解液型二次电池的控制部，
所述非水电解液型二次电池系统的特征在于，
所述控制部包括：
充放电履历值计算部，该充放电履历值计算部在每个预先设定的期间计算：表示用超过预先设定的充电阈值电流Ic的电流充电的履历的充电履历值Cc、和表示用超过预先设定的放电阈值电流Id的电流放电的履历的放电履历值Cd；以及
盐浓度推定部，该盐浓度推定部根据所述充电履历值Cc和所述放电履历值Cd来推定所述非水电解液型二次电池的电解液中的盐浓度的分布。
19.一种车辆，包括：
电动机；
非水电解液型二次电池；以及
控制所述非水电解液型二次电池的控制部，
所述车辆的特征在于，
所述控制部包括：
充放电履历值计算部，该充放电履历值计算部在每个预先设定的期间计算：表示用超过预先设定的充电阈值电流Ic的电流充电的履历的充电履历值Cc、和表示用超过预先设定的放电阈值电流Id的电流放电的履历的放电履历值Cd；以及
盐浓度推定部，该盐浓度推定部根据所述充电履历值Cc和所述放电履历值Cd来推定所述非水电解液型二次电池的电解液中的盐浓度的分布。
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