CN108075199A - 用于车辆的电池系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于车辆的电池系统及其控制方法。在执行利用充电装置(210)的外部充电前、二次电池(100)的高速劣化正在发展的情况下，电子控制单元即ECU(300)执行调整SOC以使得二次电池(100)的SOC包含于预定范围内的SOC调整处理。预定范围是与SOC处于预定范围外的情况相比、伴随二次电池(100)的充放电的二次电池(100)的负极的膨胀收缩变化小的范围。并且，在SOC调整处理执行后，ECU(300)执行用于使高速劣化缓和的处理，在使高速劣化缓和后执行外部充电。

Description

用于车辆的电池系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及用于车辆的电池系统及其控制方法，尤其涉及具备能够利用设置于车辆的外部的电源进行充电的二次电池的电池系统及其控制方法。
背景技术
众所周知，由于二次电池的充放电，在二次电池内会产生盐浓度分布的偏移(以下也称为“盐浓度不均匀”)，其结果，二次电池的内部电阻会上升，二次电池的输入输出性能会降低。盐浓度不均匀是因进行大电流的放电或充电而产生的，为了与历时劣化相区别，因盐浓度不均匀所导致的二次电池的输入输出性能的降低也被称为“高速劣化(high ratedeterioration)”。该盐浓度不均匀包括因高速(high rate)的放电(过放电)而产生的盐浓度不均匀的情况和因高速的充电(过充电)而产生的盐浓度不均匀(与因过放电产生的盐浓度不均匀相反方向的盐浓度不均匀)的情况。
日本特开2015-106482公开了能够通过设置于车辆的外部的电源(以下也称为“外部电源”)对车载的二次电池进行充电的充电系统(以下，将借助外部电源对车载二次电池的充电也称为“外部充电”)。在该充电系统中，在高速劣化的发生要因是因为过放电的情况下，通过急速充电(外部充电)的执行使得高速劣化得以缓和(恢复)(参照日本特开2015-106482)。
发明内容
在上述的日本特开2015-106482所记载的充电系统中，在高速劣化的发生要因是因为过放电的情况下，通过执行流动与产生了盐浓度不均匀的过放电电流相反方向的充电电流的外部充电，使得高速劣化得以缓和。但是，根据状况不同，存在即便在二次电池中流动与产生了盐浓度不均匀的电流相反方向的电流，高速劣化也会进一步发展的情况。
本发明鉴于上述问题而提出，提供一种能够通过执行外部充电来抑制二次电池的高速劣化的发展的车辆用电池系统及其控制方法。
于是，根据本发明的一个观点，提供具备了二次电池、充电装置以及电子控制单元的用于车辆的电池系统。该二次电池搭载于车辆。该充电装置构成为通过设置于车辆的外部的电源对二次电池进行充电。该电子控制单元如下构成。即，(i)控制二次电池的充放电，(ii)在所述二次电池的劣化(高速劣化)正在发展的情况下，在执行通过所述充电装置对所述二次电池的充电前，执行调整SOC(State Of Charge，充电状态)以使得二次电池的SOC包含于预定范围内的SOC调整处理，在此，所述二次电池的劣化是伴随因所述二次电池的充放电导致的所述二次电池内的盐浓度分布的偏移而所述二次电池的内部电阻上升的劣化，所述预定范围是与SOC处于预定范围外的情况相比、伴随二次电池的充放电的二次电池的负极的膨胀收缩变化小的范围，(iii)在执行所述SOC调整处理后，执行第1处理，所述第1处理是：控制二次电池的充放电，以使得在二次电池流动绝对值比第1阈值大的过放电电流以及绝对值比第2阈值大的过充电电流中的某一方，(iv)在因执行所述第1处理而高速劣化进一步发展的情况下，执行第2处理，所述第2处理是：控制二次电池的充放电，以使得在二次电池流动过放电电流以及过充电电流中的与第1处理不同的一方的电流，(v)在因执行所述第1处理而高速劣化缓和的情况下，控制装置执行第3处理，所述第3处理是：控制二次电池的充放电，以使得在二次电池中流动过放电电流以及过充电电流中的与第1处理相同的一方的电流，并且，(vi)在执行第2处理或第3处理后，执行通过充电装置对二次电池的充电。
另外，根据本发明的进一步的观点，提供一种用于车辆的电池系统的控制方法。该电池系统具备：搭载于车辆的二次电池和构成为通过设置于车辆的外部的电源对二次电池进行充电的充电装置。所述控制方法是进行如下控制的方法。(i)在执行通过所述充电装置对二次电池的充电前，在伴随因所述二次电池的充放电导致的二次电池内的盐浓度不均匀而二次电池的内部电阻上升的二次电池的劣化(高速劣化)正在发展的情况下，执行调整SOC以使得二次电池的SOC包含于预定范围内的SOC调整处理，所述预定范围是与SOC处于预定范围外的情况相比、伴随二次电池的充放电的二次电池的负极的膨胀收缩变化小的范围。(ii)在执行所述SOC调整处理后，执行第1处理，所述第1处理是：控制二次电池的充放电，以使得在二次电池中流动绝对值比第1阈值大的过放电电流以及绝对值比第2阈值大的过充电电流中的某一方。(iii)在因执行所述第1处理使高速劣化进一步发展的情况下，执行第2处理，所述第2处理是：控制二次电池的充放电，以使得在二次电池中流动过放电电流以及过充电电流中的与第1处理不同的一方的电流。(iv)在因执行所述第1处理而高速劣化缓和的情况下，执行第3处理，所述第3处理是：控制二次电池的充放电，以使得在二次电池中流动过放电电流以及过充电电流中的与第1处理相同的一方的电流。并且，(v)在执行第2处理或第3处理后，执行通过充电装置对二次电池的充电。
在如上所述的用于车辆的电池系统及其控制方法中，根据因第1处理的执行而高速劣化是进一步发展还是缓和，来确认高速劣化是因过放电而引起的还是因过充电而引起的。并且，在通过执行第1处理而高速劣化进一步发展的情况下，执行第2处理，在通过执行第1处理而高速劣化缓和的情况下，执行第3处理，由此，能在使高速劣化缓和后执行外部充电。
在此，根据二次电池的SOC，存在即便在二次电池中流动与产生了盐浓度不均匀的电流(过放电电流或过充电电流)相反方向的电流，高速劣化也进一步发展的情况。具体而言，在伴随二次电池的充放电，负极进行膨胀收缩时，伴随二次电池的充放电的负极的膨胀收缩根据SOC而不同，在膨胀收缩的变化大的SOC区域中，会产生因伴随二次电池的充放电的负极的膨胀收缩，而电解液会从负极挤出的现象。结果，在这样的SOC区域中，即便向二次电池赋予与产生了盐浓度不均匀的电流相反方向的电流，盐浓度不均匀也会进一步增大，高速劣化也会进一步发展。
于是，在本发明的电池系统及其控制方法中，调整SOC，以使得SOC包含于伴随二次电池的充放电的负极的膨胀收缩变化小的预定范围内，之后执行第1处理、以及与第1处理的结果相对应的第2处理或第3处理。由此，能够通过第1处理的执行来确认高速劣化是因过放电引起的还是因过充电引起的，并且，通过与该确认结果相对应的第2处理或第3处理使得高速劣化可靠地缓和。因此，根据该电池系统，能够使高速劣化缓和后执行外部充电，结果，可以抑制通过外部充电的执行而高速劣化相对于外部充电执行前进一步发展。
另外，在所述用于车辆的电池系统中，所述电子控制单元也可以构成为如下。即，(i)在因执行第1处理而二次电池的内部电阻上升的情况下，作为因执行第1处理使劣化进一步发展来执行第2处理。(ii)在因执行所述第1处理而二次电池的内部电阻减少的情况下，作为因执行第1处理而劣化缓和来执行第3处理。
根据所述电池系统，基于根据第1处理的执行的二次电池的内部电阻的变化倾向(上升或减少)，能够容易地判断高速劣化的变化倾向(进一步发展或缓和)。
另外，在所述电池系统中，也可以是，所述预定范围的下限是SOC 40％以上，预定范围的上限是SOC 70％以下。
根据如上所述的电池系统，将SOC调整到伴随二次电池的充放电的负极的膨胀收缩变化小的SOC 40％～70％的范围内，之后，执行第1处理、以及与第1处理的结果相对应的第2处理或第3处理，因此，通过与第1处理的结果相对应的第2处理或第3处理，能够使高速劣化可靠地缓和。
另外，在所述电池系统中，也可以是，(i)所述过放电电流包含至少1组由电量的大小彼此相等的第1放电电流脉冲以及第1充电电流脉冲构成的电流模式，(ii)所述过充电电流包含至少1组由电量的大小彼此相等的第2充电电流脉冲以及第2放电电流脉冲构成的电流模式，(iii)所述第1放电电流脉冲的绝对值比第1阈值大，第1充电电流脉冲的绝对值比第2阈值小，第2充电电流脉冲的绝对值比第2阈值大，第2放电电流脉冲的绝对值比第1阈值小。
所述第1放电电流脉冲和所述第1充电电流脉冲的电量的大小彼此相等，因此，在二次电池中流动放电电流而使高速劣化的程度变化的同时，SOC总计上不变化。同样地，所述第2充电电流脉冲和所述第2放电电流脉冲的电量的大小彼此相等，因此，在二次电池中流动过充电电流而使高速劣化的程度变化的同时，SOC总计上不变化。因此，根据如上所述的电池系统，即便执行所述第1处理至第3处理的各处理，SOC也被维持在预定范围内，因此，能够使所述第1处理以及与所述第1处理的结果对应的所述第2处理或所述第3处理具有有效性。
根据本发明的用于车辆的电池系统及其控制方法，能够在使高速劣化缓和后执行外部充电。其结果，能够抑制因外部充电的执行而高速劣化相对于外部充电执行前进一步发展。
附图说明
下面将参考附图说明本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和产业上的意义，其中，相同的附图标记表示相同的元素。
图1是本发明的实施方式的用于车辆的电池系统的概略结构图。
图2是更详细地示出图1所示的所述电池系统所具备的二次电池的结构的图。
图3是更详细地示出所述二次电池所包含的单电池的结构的图。
图4是更详细地示出容纳于所述单电池内的电极体的结构的图。
图5是示出所述二次电池为过充电状态时的电极体的面内方向的盐浓度不均匀的图。
图6是示出所述二次电池为过放电状态时的电极体的面内方向的盐浓度不均匀的图。
图7是是示出伴随所述二次电池的充放电的负极的膨胀收缩变化的SOC依赖性的图。
图8是示出在对所述二次电池执行外部充电前实施的高速劣化缓和处理的步骤的流程图。
图9是示出对所述二次电池赋予过放电电流时的电流模式的一例的图。
图10是示出对所述二次电池赋予过充电电流时的电流模式的一例的图。
图11是示出通过图8所示的高速劣化缓和处理缓和高速劣化后执行外部充电的状况的一例的图。
图12是示出本发明的实施方式的第1变形例中的在执行外部充电前实施的高速劣化缓和处理的步骤的流程图。
图13是示出本发明的实施方式的第2变形例中的在执行外部充电前实施的高速劣化缓和处理的步骤的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细的说明。此外，对于图中同一或相当部分标注同一附图标记并不再重复其说明。
图1是本发明的实施方式的车辆用电池系统的概略结构图。参照图1，车辆1具备电池系统2、第1电动发电机(以下称为“第1MG”)10、第2电动发电机(以下称为“第2MG”)20、动力分割装置30、发动机40以及驱动轮50。电池系统2包括二次电池100、系统主继电器(以下称为“SMR(System Main Relay)”)150、电力控制单元(以下称为“PCU(Power ControlUnit)”)200、充电装置210、充电继电器220以及电子控制单元(以下称为“ECU(ElectronicControl Unit)”)300。
该车辆1是利用发动机40的动力以及第2MG 20的动力中的至少一方来行驶的混合动力车辆。此外，在本发明中，对于车辆1是混合动力车辆的情况代表性地进行说明，但是能够应用本发明的车辆不限定于这样的混合动力车辆，只要是具备电池系统2的车辆即可。
第1MG 10以及第2MG 20是交流电动机，例如是在转子中埋设了永磁体的三相交流同步电动机。第1MG 10主要作为经由动力分割装置30被发动机40驱动的发电机使用。第1MG10所发电的电力经由PCU200向第2MG 20或二次电池100供给。
第2MG 20主要作为电动机工作，对驱动轮50进行驱动。第2MG 20接受来自二次电池100的电力以及第1MG 10的发电电力中的至少一方而被驱动，第2MG 20的驱动力被传递至驱动轮50。另一方面，在车辆1制动时和/或在下坡路的加速度减少时，第2MG 20作为发电机工作而进行再生发电。第2MG 20所发电的电力经由PCU200被回收到二次电池100。
发动机40是通过将使空气和燃料的混合气燃烧时产生的燃烧能量转换为活塞、转子等运动件的运动能量而输出动力的内燃机。动力分割装置30例如包括具有太阳齿轮、行星架(carrier)、齿圈(ring gear)这三个旋转轴的行星齿轮机构。动力分割装置30将从发动机40输出的动力分割为驱动第1MG 10的动力和驱动驱动轮50的动力。
PCU200将从二次电池100接受的直流电力变换为用于驱动第1MG 10以及第2MG 20的交流电力。另外，PCU200将通过第1MG 10以及第2MG20发电的交流电力变换为用于对二次电池100充电的直流电力。PCU200构成为例如包含与第1MG 10以及第2MG 20相对应地设置的两个变换器(inverter)和将供给给各变换器的直流电压升压至二次电池100的电压以上的转换器。
二次电池100由具有电串联连接的多个单电池的组电池构成。各单电池由以锂离子单电池为代表的非水系二次电池构成。此外，多个单电池的一部分也可以相互并联连接。
在二次电池100设置有电压传感器101、电流传感器102以及温度传感器103。电压传感器101检测二次电池100的电压VB，并向ECU300输出该检测值。电流传感器102检测针对二次电池100输入输出的电流IB，并向ECU300输出该检测值。温度传感器103检测二次电池100的温度TB，并向ECU300输出该检测值。
此外，电压传感器101既可以检测构成二次电池100的多个单电池的电压，也可以将多个单电池分为多个块而检测各块的电压。另外，以下，关于由电流传感器102检测的电流IB，设为将放电电流表示为正的值，将充电电流表示为负的值。另外，温度传感器103的数量可以适当设定。在使用多个温度传感器103时，能够将通过多个温度传感器103检测到的温度的平均值作为二次电池100的温度来使用、或将通过特定的温度传感器103检测到的温度作为二次电池100的温度来使用。
充电装置210将从外部电源250供给的电力变换为二次电池100的电压电平并向二次电池100供给。充电装置210通过充电继电器220与二次电池100连接。在充电继电器220为接通时，能够将来自外部电源250的电力向二次电池100供给。
外部电源250是设置于车辆1的外部的电源，例如是商用交流电源。外部电源250和充电装置210能够通过例如充电线缆(未图示)而连接。即，将充电线缆的连接器安装于充电装置210的接入口(inlet)(未图示)，由此，外部电源250和充电装置210通过充电线缆而电连接。
或者，充电装置210也可以构成为在外部电源250与充电装置210之间以非接触的方式传送电力。例如，在设置于外部电源250的送电线圈(未图示)与设置于充电装置210的受电线圈(未图示)之间通过磁场非接触地传送电力，由此，能够将电力非接触地从外部电源250向充电装置210传送。
在从外部电源250供给交流电力的情况下，充电装置210构成为具有将从外部电源250供给的供给电力(交流电力)变换为二次电池100的充电电力(直流电力)的功能。或者，在外部电源250直接供给二次电池100的充电电力的情况下，充电装置210也可以只是将来自外部电源250的直流电力向二次电池100供给。如上述那样，车辆1构成为能够对二次电池100进行外部充电，但是对于外部充电的方式没有特别的限定。
ECU300包括：CPU(Central Processing Unit)301、存储处理程序和/或数据等的存储器302、以及用于输入输出各种信号的输入输出端口(未图示)等，控制SMR150、PCU200、发动机40、充电装置210和/或充电继电器220等的工作。作为通过ECU300执行的主要的控制，ECU300控制二次电池100的充放电。另外，ECU300控制充电装置210来执行二次电池100的外部充电。关于通过ECU300执行的主要的控制，随后详细地进行说明。
此外，在本实施方式中，ECU300内置有存储器302，但是也可以在ECU300的外部设置存储器302。关于通过ECU300执行的各种控制，不限定于软件的处理，也可以利用专用的硬件(电子电路)进行处理。
图2是更详细地示出二次电池100的结构的图。参照图2，二次电池100包括多个单电池110、一对端板(end plate)120、约束带130、多个汇流条140。
多个单电池110的各单电池例如具有大致长方体形状。多个单电池110按照面积最大的侧面(图中与xz平面平行的面)相互隔开距离地相对向的方式层叠。在图2中，局部地示出层叠多个单电池110而构成的层叠体中的层叠方向(y方向)的一端。在该层叠方向上的一端以及另一端，一对端板120(图2中仅示出一方)按照分别相对向的方式配置。约束带130约束处于夹着所有的单电池110的状态的一对端板120。
图3是更详细地示出单电池110的结构的图。参照图3，单电池110的壳体111上表面(z轴方向上方的面)被盖体112密封。在盖体112设置正极端子113以及负极端子114。正极端子113以及负极端子114的各自的一端从盖体112向外部突出。某单电池的正极端子113与相邻的单电池的负极端子114以相互相对向的方式配置，并且这些端子间通过汇流条140连接而电连接(图2)。由此，在二次电池100内，多个单电池110相互串联连接。在壳体111内部，正极端子113以及负极端子114的各自的另一端与内部正极端子以及内部负极端子(均未图示)分别电连接。
在壳体111内部容纳有电极体115(按照透视壳体111的方式以虚线表示)。电极体115通过将隔着隔离件(separator)118层叠的正极片材116与负极片材117绕x轴卷绕成筒状而形成。
图4是更详细地示出电极体115的结构的图。在图4中，x方向是各层的面内方向，y方向是各层的层叠方向。参照图4，正极片材116包括：集电箔116A和在集电箔116A的表面形成的正极活性物质层116B(包含正极活性物质、导电材料以及粘合剂(binder)的层)。同样地，负极片材117包括集电箔117A和在集电箔117A的表面形成的负极活性物质层117B(包含负极活性物质、导电材料以及粘合剂的层)。隔离件118被设置成与正极活性物质层116B以及负极活性物质层117B这双方相接触。用“K”表示正极活性物质层116B与负极活性物质层117B隔着隔离件118相互相面对的区域。正极活性物质层116B、负极活性物质层117B以及隔离件118被电解液含浸。
作为正极片材116、负极片材117、隔离件118以及电解液的材料，能够使用公知的各种材料。作为一例，对正极片材116使用钴酸锂或锰酸锂。对负极片材117使用碳。对隔离件118使用聚烯烃。电解液包含有机溶剂、锂离子以及添加剂。此外，将电极体115形成为卷绕体不是必须的，电极体115也可以是未被卷绕的层叠体。
如上所述，在以上那样构成的电池系统2中进行高速的放电或充电，由此会在二次电池100的内部产生盐浓度不均匀，其结果，二次电池100的内部电阻会上升，会引起二次电池100的输入输出性能降低(高速劣化)。盐浓度不均匀在电极体115的面内方向(x方向)和层叠方向(y方向)都可能产生，但是，与层叠方向的偏移(deviation)相比，通常面内方向的偏移较显著。于是，以下，对于面内方向的盐浓度不均匀进行说明。
此外，以下有时将由于断续的高速的放电(过放电)产生了盐浓度不均匀的状态称为“过放电状态”，将由于断续的高速的充电(过充电)产生了盐浓度不均匀的状态称为“过充电状态”。另外，有时将产生了过放电状态那样的高速的放电电流称为“过放电电流”，将产生了过充电状态那样的高速的充电电流称为“过充电电流”。
图5是示出过充电状态下的电极体115的面内方向的盐浓度不均匀的图。另一方面，图6是示出过放电状态下的电极体115的面内方向的盐浓度不均匀的图。在图5、图6中，横轴表示电极体115的面内方向(x方向)的位置，纵轴表示盐浓度C。
参照图5，在单电池110的初始状态(例如刚制造后的状态)下，盐浓度C大致一定。若在单电池110中过充电电流断续地流动，在区域K的中央附近的盐浓度C会增加，另一方面，区域K的两端附近的盐浓度C会减少。
另一方面，参照图6，若在单电池110中过放电电流断续地流动，则区域K的中央附近的盐浓度C会减少，另一方面，区域K的两端附近的盐浓度C会增加。
这样，关于过充电状态下的盐浓度不均匀(图5)和过放电状态下的盐浓度不均匀(图6)，在区域K的各位置处产生盐浓度不均匀的方向(增减方向)为相反方向，因此，在过充电状态的情况下，通过在二次电池100中流动相反方向的过放电电流，在过放电状态的情况下，通过在二次电池100中流动相反方向的过充电电流，由此，能够消除盐浓度不均匀。即，通过使与产生了盐浓度不均匀的电流相反方向的电流流动，能够缓和高速劣化。
此外，车辆1能够利用外部电源250执行二次电池100的充电(外部充电)。在由于执行外部充电前的行驶等，二次电池100为过充电状态的情况下，存在因执行在二次电池100中流动充电电流的外部充电而盐浓度不均匀会进一步增大、高速劣化会进一步发展的可能性。另一方面，在执行外部充电前，二次电池100为过放电状态的情况下，通过执行外部充电而会消除盐浓度不均匀，高速劣化能够被缓和，但是，例如在提前中断外部充电而开始行驶的情况下，存在会在通过执行外部充电来缓和高速劣化前开始行驶的可能性。
于是，在根据该实施方式的电池系统2中，在执行外部充电前高速劣化正在发展的情况下，在消除盐浓度不均匀而缓和高速劣化后，开始进行外部充电。具体而言，在执行外部充电前，基于二次电池100的内部电阻判断高速劣化是否正在发展，若判断为高速劣化正在发展，则确认二次电池100为过充电状态还是过放电状态。并且，根据该确认结果，使二次电池100中流动盐浓度不均匀得以消除的相反方向的电流，由此，在缓和高速劣化后，执行外部充电。
在此，根据二次电池100的SOC，即便在二次电池100中流动与产生了盐浓度不均匀的电流(过放电电流或过充电电流)相反方向的电流，也有可能不会消除盐浓度不均匀而会发生盐浓度不均匀进一步增大。具体而言，在随着二次电池100的充放电、二次电池100的负极膨胀收缩时，伴随充放电的负极的膨胀收缩的变化会根据SOC而不同，在膨胀收缩的变化大的SOC区域中，会发生由于伴随二次电池100的充放电的负极的膨胀收缩而电解液会从负极挤出的现象。其结果，在这样的SOC区域中，即便对二次电池100赋予与产生了盐浓度不均匀的电流相反方向的电流，盐浓度不均匀也会进一步增大，高速劣化也会进一步发展。
图7是示出伴随二次电池100的充放电的负极的膨胀收缩变化的SOC依赖性的图。在图7中，横轴表示二次电池100的SOC，纵轴表示二次电池100的负极的面压。负极面压能够作为表示负极的膨胀收缩的指标来使用，负极面压越大，表示负极越膨胀，面压的变化越大，表示负极的膨胀收缩的变化越大。
参照图7，在SOC低时，负极面压低，若SOC变高，则负极面压变高。在此，在SOC低时(例如SOC比40％低时)或SOC高时(例如SOC比70％高时)，负极面压的变化相对于SOC的变化大，即，伴随二次电池100的充放电的负极的膨胀收缩的变化大。在这样的SOC区域中，会发生伴随着二次电池100的充放电而电解液会从负极挤出的上述现象，如上述那样，即便向二次电池100赋予与产生了盐浓度不均匀的电流(过放电电流或过充电电流)相反方向的电流，高速劣化也会进一步发展。
另一方面，在SOC为40％至70％的范围内，负极面压的变化相对于SOC的变化小，即，伴随二次电池100的充放电的负极的膨胀收缩的变化小。在这样的SOC区域中，伴随着二次电池100的充放电，电解液从负极被挤出的现象几乎不发生，通过向二次电池100赋予与使盐浓度不均匀产生的电流相反方向的电流，能够使高速劣化得以缓和。
于是，在根据该实施方式的电池系统2中，在执行外部充电前，对SOC进行调整，以使得SOC包含于伴随二次电池100的充放电的负极的膨胀收缩变化小的范围(SOC为40％至70％的范围)内，之后，执行用于缓和高速劣化的处理。具体而言，在适当驱动充电装置210和/或PCU200而将SOC调整至上述范围内后，确认二次电池100为过充电状态还是过放电状态，根据该确认结果，使消除盐浓度不均匀的相反方向的电流在二次电池100中流动。由此，能够在可靠地缓和高速劣化后执行外部充电，其结果，能够抑制因外部充电的执行使得高速劣化相对于外部充电执行前进一步发展。
图8是示出在执行外部充电前实施的高速劣化缓和处理的步骤的流程图。该流程图所示的处理，在检测到表示请求了外部充电的预定的触发(例如充电线缆向充电装置210的连接等)时开始。
参照图8，ECU300从存储器302读入二次电池100的内部电阻R以及SOC的值(步骤S5)。内部电阻R以及SOC的值在车辆1行驶中随时被运算，在此所读入的内部电阻R以及SOC的值是紧接着之前的行驶结束时存储于存储器302的值。此外，内部电阻R以及SOC的算出方法可以使用各种公知的手法。
然后，ECU300判定二次电池100的内部电阻R是否在阈值以上(步骤S10)。该阈值是用于基于二次电池100的内部电阻R判定在二次电池100中高速劣化是否正在发展的判定值，基于事先的二次电池100的性能评价试验的结果等被适当设定。此外，无论高速劣化向过放电侧发展还是向过充电侧发展，内部电阻R都上升。
在步骤S10中判定为内部电阻R比阈值小的情况下(步骤S10中“否”)，判断为高速劣化没有发展，ECU300不执行之后的步骤S20至S70的高速劣化缓和处理，而将处理移向步骤S80，执行外部充电(步骤S80)。
若在步骤S10中判定为内部电阻R为阈值以上(步骤S10中“是”)，则判断为高速劣化正在发展，ECU300在执行步骤S80中的外部充电前，执行用于缓和高速劣化的以下的处理。
即，ECU300判定二次电池100的SOC是否包含于预定范围(S1至S2的范围)(步骤S20)。该S1、S2是图7所示的、用于规定伴随二次电池100的充放电的负极的膨胀收缩变化小的区域的SOC的值，例如，S1、S2分别是40％、70％。
并且，若判定为SOC不包含于预定范围(S1以上且S2以下)内(步骤S20中“否”)，则ECU300执行以使得SOC进入上述的预定范围的方式调整SOC的SOC调整处理(步骤S30)。对于SOC的调整，可以使用借助外部电源250以及充电装置210的充电功能(提高SOC的情况)、借助PCU200的放电功能(降低SOC的情况)。此外，在该阶段中，存在因伴随SOC调整的二次电池100的充放电而会促进高速劣化的可能性，因此，希望将用于SOC调整的充放电电流的大小抑制在高速劣化不发展的程度。
此外，当在步骤S20中判定为SOC包含于预定范围(S1以上且S2以下)内时(步骤S20中“是”)，不执行步骤S30的SOC调整处理，而将处理移向步骤S40。
然后，ECU300执行用于对二次电池100赋予过放电电流的处理(第1处理)(步骤S40)。该处理是使二次电池100中流动用于确认二次电池100是过放电状态还是过充电状态的电流的处理。
图9是示出对二次电池100赋予过放电电流时的电流模式(pattern，形式)的一例的图。参照图9，该电流模式由电量的大小彼此相等的第1放电电流脉冲和第1充电电流脉冲构成。第1放电电流脉冲的大小比第1阈值Ith1大。第1充电电流脉冲的大小比第2阈值Ith2小。阈值Ith1、Ith2是当电流IB的大小超过这些值时对盐浓度不均匀的影响变大的值，基于事先的二次电池100的性能评价试验的结果等适当设定。
通过这样的电流模式，对二次电池100赋予过放电电流，同时能够在赋予电流模式的前后维持二次电池100的SOC。并且，ECU300在步骤S40中执行用于对二次电池100赋予包含至少1组这样的电流模式的过放电电流的处理。作为一例，将图9所示的电流模式作为1个周期，对二次电池100赋予10个周期左右的电流模式。
此外，ECU300驱动PCU200，使得电流从二次电池100向PCU200流动，由此，能够生成上述的第1放电电流脉冲。另外，ECU300驱动充电装置210，使得电流从外部电源250通过充电装置210向二次电池100流动，由此，能够生成上述的第1充电电流脉冲。
再次参照图8，ECU300通过步骤S40中的第1处理的执行，判定二次电池100的内部电阻R是否减少了(步骤S50)。若判定为内部电阻R没有减少、即内部电阻R增加了(步骤S50中“否”)，则ECU300执行用于对二次电池100赋予过充电电流的处理(第2处理)(步骤S60)。根据通过在步骤S40中对二次电池100赋予过放电电流而内部电阻R增加了，判断为二次电池100为过放电状态，通过在二次电池100中流动与第1处理的过放电电流相反方向的过充电电流，消除盐浓度不均匀，使高速劣化得以缓和。
图10是示出对二次电池100赋予过充电电流时的电流模式的一例的图。参照图10，该电流模式由电量的大小彼此相等的第2充电电流脉冲和第2放电电流脉冲构成。第2充电电流脉冲的大小比第2阈值Ith2大。第2放电电流脉冲的大小比第1阈值Ith1小。如图9所说明的那样，阈值Ith1、Ith2是在电流IB的大小超过这些值时对盐浓度不均匀的影响变大的值。
通过这样的电流模式，对二次电池100赋予过充电电流，并且能够在赋予电流模式的前后维持二次电池100的SOC。并且，ECU300在步骤S60中执行用于对二次电池100赋予包含至少1组这样的电流模式的过充电电流的处理。作为一例，将图10所示的电流模式作为1个周期，对二次电池100赋予20个周期左右的电流模式，但也可以根据内部电阻R的减少程度(高速劣化的缓和程度)适当变更电流模式的周期数。
此外，ECU300驱动充电装置210，以使得电流从外部电源250通过充电装置210而流向二次电池100，由此，能够生成上述的第2充电电流脉冲。另外，ECU300驱动PCU200，以使得电流从二次电池100向PCU200流动，由此，能够生成上述的第2放电电流脉冲。
再次参照图8，若在步骤S50中判定为内部电阻R减少了(步骤S50中“是”)，则ECU300执行用于对二次电池100赋予过放电电流的处理(第3处理)(步骤S70)。根据通过在步骤S40中对二次电池100赋予过放电电流而内部电阻R减少了，判断为二次电池100为过充电状态，通过在二次电池100中流动与第1处理的过放电电流相同方向的过放电电流，消除盐浓度不均匀，使高速劣化得以缓和。
在该步骤S70中，也对二次电池100赋予包含至少1组图9所示的电流模式的过放电电流。作为一例，在该步骤S70中，为了使二次电池100的高速劣化得以缓和，将图9所示的电流模式作为1个周期，对二次电池100赋予20个周期左右的电流模式，但也可以根据内部电阻R的减少程度(高速劣化的缓和程度)适当变更电流模式的周期数。
并且，在通过执行步骤S60或S70，使二次电池100的高速劣化缓和后，ECU300驱动充电装置210，利用外部电源250执行用于对二次电池100进行充电的外部充电(步骤S80)。
图11是示出在通过图8所示的高速劣化缓和处理使高速劣化缓和后、执行外部充电的状况的一例的图。在图11中，ΔR表示二次电池100的内部电阻R相对于基准值(例如刚制造后的值)的增加量。
参照图11，假设在时刻t1以前，车辆1正在行驶，在时刻t1，车辆1到达能够进行外部充电的充电地点(自家等)。在车辆1的行驶期间，超过对过放电侧的盐浓度不均匀的影响变大的阈值Ith1的电流IB(放电电流)断续地流动，与此相伴，内部电阻R也增大。在时刻t1，车辆1到达能够进行外部充电的充电地点(自家等)，对车辆1的充电装置210连接充电线缆等，请求外部充电。
若请求外部充电，则判定二次电池100的内部电阻R是否为阈值以上(图8的步骤S10)。在图11所示的例子中，根据内部电阻R的增加量ΔR为阈值ΔRth以上而判定为内部电阻R为阈值以上，判断为二次电池100的高速劣化正在发展。此外，若内部电阻R的增加量ΔR达到阈值ΔRL，则二次电池100的输入输出强制性地被限制。
若判断为高速劣化正在发展，则在执行外部充电前，执行用于缓和高速劣化的处理。即，首先，判定二次电池100的SOC是否包含于预定范围(S1以上且S2以下)。在该例中，SOC比S1低(预定范围外)，因此，执行SOC调整处理(图8的步骤S30)。此外，在该SOC调整处理中，为了将SOC提高至预定范围，使用充电装置210向二次电池100供给充电电流，但是，在该时间点，由于二次电池100为过放电状态还是过充电状态是不明确的，因此，调整电流IB，以使得不超过对盐浓度不均匀的影响变大的阈值Ith2。
通过SOC调整处理，SOC包含于预定范围(S1以上且S2以下)内，若在时刻t2，SOC调整处理结束，则为了确认二次电池100为过放电状态还是过充电状态，对二次电池100赋予过放电电流(图8的步骤S40)。此外，在图11中，在对二次电池100赋予过放电电流的时刻t2至t3中，为了容易理解而仅示出放电侧的电流，但是，实际上，图9所示的过放电电流模式流动例如10个周期。此外，通过赋予图9所示的过放电电流模式，虽然使高速劣化的程度变化，但是总计来说SOC并不变化。
在该图11所示的例子中，通过对二次电池100赋予过放电电流，而内部电阻R上升(在时刻t2～t3，内部电阻增加量ΔR上升)。因此，判断二次电池100为过放电状态。于是，为了缓和因过放电状态导致的高速劣化，在时刻t3之后，对二次电池100赋予过充电电流(图8的步骤S50)。此外，在图11中，在对二次电池100赋予过充电电流的时刻t3至t4中，为了容易理解而仅示出充电侧的电流，但是，实际上，图10所示的过充电电流模式例如流动20个周期。并且，通过对二次电池100赋予过充电电流，而内部电阻R降低(在时刻t3～t4中，内部电阻增加量ΔR降低)。即，二次电池100的高速劣化被缓和。此外，通过赋予图10所示的过充电电流模式，使高速劣化缓和，同时SOC不变化。
在时刻t4，若针对二次电池100的过充电电流的赋予结束，高速劣化缓和处理结束，则执行通过外部电源250对二次电池100的外部充电(图8的步骤S80)。此外，在该图11所示的例子中，通过执行外部充电而过放电状态的高速劣化进一步被缓和，内部电阻R进一步降低。
如以上那样，在该实施方式中，调整SOC，以使得SOC包含于伴随二次电池100的充放电的负极的膨胀收缩变化小的范围(S1至S2的范围)，之后，执行高速劣化缓和处理(图8所示的第1至第3处理)。由此，通过执行第1处理(图8的步骤S40)，能够确认高速劣化是因过放电引起的还是因过充电引起的，并且，通过对应于该确认结果的第2或第3处理(图8的步骤S60或S70)，高速劣化被可靠地缓和。因此，根据该实施方式，能够使高速劣化缓和后执行外部充电，其结果，能够抑制通过外部充电的执行而使高速劣化相对于外部充电执行前进一步发展。
接下来，对本实施方式的第1变形例进行说明。在上述的实施方式中设为若SOC调整处理结束、则为了确认二次电池100是过放电状态还是过充电状态而对二次电池100赋予过放电电流(图8的步骤S40)，但是，也可以取代过放电电流而赋予过充电电流。
图12是示出该第1变形例中的、在执行外部充电前实施的高速劣化缓和处理的步骤的流程图。该流程图所示的处理也根据表示请求了外部充电的预定的触发、例如充电线缆向充电装置210的连接等而开始。
参照图12，在步骤S105～S130、S150、S180中执行的处理分别与在图8所示的步骤S5～S30、S50、S80中执行的处理相同。并且，在该第1变形例中，若在步骤S130中执行SOC调整处理或在步骤S120中判定为SOC包含于预定范围(S1以上且S2以下)，则ECU300执行用于对二次电池100赋予过充电电流的处理(第1处理)(步骤S140)。该处理也与图8的步骤S40同样，是在二次电池100中流动用于确认二次电池100是过放电状态还是过充电状态的电流的处理。具体而言，ECU300执行用于向二次电池100赋予包含至少1组图10所示的电流模式的过充电电流的处理。作为一例，将图10所示的电流模式作为1个周期，对二次电池100赋予10个周期左右的电流模式。
并且，若判定为通过步骤S140中的第1处理的执行，二次电池100的内部电阻R没有减少、即内部电阻R增加了(步骤S150中“否”)，则ECU300执行用于对二次电池100赋予过放电电流的处理(第2处理)(步骤S160)。根据通过在步骤S140中对二次电池100赋予过充电电流而内部电阻R增加了，判断为二次电池100为过充电状态，通过在二次电池100流动与第1处理的过充电电流相反方向的过放电电流，来消除盐浓度不均匀，使高速劣化得以缓和。
在该步骤S160中，对二次电池100赋予包含至少1组图9所示的电流模式的过放电电流。作为一例，在该步骤S160中，为了使二次电池100的高速劣化得以缓和，将图9所示的电流模式作为1个周期，对二次电池100赋予20个周期左右的电流模式，在此，也可以根据内部电阻R的减少程度(高速劣化的缓和程度)适当变更电流模式的周期数。
另一方面，若在步骤S150中判定为内部电阻R减少了(步骤S150中“是”)，则ECU300执行用于对二次电池100赋予过充电电流的处理(第3处理)(步骤S170)。根据通过在步骤S140中对二次电池100赋予过充电电流而内部电阻R减少了，判断为二次电池100为过放电状态，通过在二次电池100流动与第1处理的过充电电流相同方向的过充电电流，来消除盐浓度不均匀而使高速劣化得以缓和。
此外，在该步骤S170中，也对二次电池100赋予包含至少1组图10所示的电流模式的过充电电流。作为一例，在该步骤S170中，为了使二次电池100的高速劣化得以缓和，将图10所示的电流模式作为1个周期，对二次电池100赋予20个周期左右的电流模式，在此，也可以根据内部电阻R的减少程度(高速劣化的缓和程度)适当变更电流模式的周期数。
如以上那样，根据该第1变形例，也能够得到与上述的实施方式同样的效果。接下来，对本实施方式的第2变形例进行说明。在上述的实施方式以及第1变形例中，基于二次电池100的内部电阻R评价高速劣化，但也可以设为基于其他的评价值评价高速劣化的第2变形例。
例如，也可以是，将与电流IB、温度TB、SOC等相应的盐浓度不均匀的增加、以及因离子的扩散而实现的盐浓度不均匀的缓和进行模型化而分别表示为评价值D的增加项以及减少项，将累计评价值D而得到的公知的累计评价值ΣD作为高速劣化的评价值来使用(例如参照国际公开第2013/046243等)。
图13是示出该第2变形例中的、在执行外部充电前实施的高速劣化缓和处理的步骤的流程图。该流程图所示的处理也根据表示请求了外部充电的预定的触发、例如向充电装置210连接充电线缆等而开始。
参照图13，ECU300从存储器302读入表示二次电池100的高速劣化的程度的累计评价值ΣD以及SOC的值(步骤S205)。累计评价值ΣD以及SOC的值在车辆1的行驶期间被随时运算，在此所读入的累计评价值ΣD以及SOC的值是在紧接着之前的行驶结束时存储于存储器302的值。此外，累计评价值ΣD的算出方法可以使用各种公知的手法。
然后，ECU300判定累计评价值ΣD是否在阈值以上(步骤S210)。该阈值是用于基于累计评价值ΣD判定在二次电池100中高速劣化是否正在发展的判定值，基于事先的二次电池100的性能评价试验的结果等被适当设定。
在步骤S210中判定为累计评价值ΣD比阈值小的情况下(步骤S210中“否”)，判断为高速劣化没有发展，ECU300不执行之后的步骤S220至S270的高速劣化缓和处理，将处理移向步骤S280而执行外部充电(步骤S280)。
若在步骤S210中判定为累计评价值ΣD在阈值以上(步骤S210中“是”)，则判断为高速劣化正在发展，ECU300在步骤S280中的外部充电的执行之前执行用于缓和高速劣化的处理。
在步骤S220～S240中执行的处理分别与在图8所示的步骤S20～S40中执行的处理相同。
并且，若在步骤S240中对二次电池100赋予过放电电流(第1处理)，则ECU300通过第1处理的执行判定二次电池100的累计评价值ΣD是否减少了(步骤S250)。若判定为累计评价值ΣD没有减少、即累计评价值ΣD增加了(步骤S250中“否”)，则ECU300将处理移向步骤S260。另一方面，若在步骤S250中判定为累计评价值ΣD减少了(步骤S250中“是”)，则ECU300将处理移向步骤S270。在步骤S260、S270及其后步骤S280中执行的处理分别与图8所示的步骤S60～S80中执行的处理相同。
如以上那样，通过该第2变形例，也能够得到与上述的实施方式同样的效果。此外，虽没有特别图示，但是，在上述的第2变形例中，与针对上述的实施方式的第1变形例同样地，也可以在步骤S240中，取代过放电电流而赋予过充电电流(第1处理)。在该情况下，与第1变形例同样地，在步骤S260中，取代过充电电流而赋予过放电电流(第2处理)，在步骤S270中，取代过放电电流而赋予过充电电流(第3处理)。
关于本次公开的实施方式，应认为在所有的点都是例示，不是限制性的内容。关于本发明的范围，并不是由上述的实施方式的说明来表示，而是通过权利要求书来表示，旨在包含与权利要求书等同的意思以及范围内的所有变更。

Claims (5)

1.一种用于车辆的电池系统，其特征在于，包括：
搭载于所述车辆的二次电池；
充电装置，其构成为利用设置于所述车辆的外部的电源对所述二次电池进行充电；以及
电子控制单元，
所述电子控制单元构成为：
(i)控制所述二次电池的充放电；
(ii)在所述二次电池的劣化正在发展的情况下，在执行通过所述充电装置对所述二次电池的充电之前，执行调整所述二次电池的SOC以使得所述SOC包含于预定范围内的SOC调整处理，在此，所述二次电池的劣化是伴随因所述二次电池的充放电导致的所述二次电池内的盐浓度分布的偏移而所述二次电池的内部电阻上升的劣化，所述预定范围是与所述SOC处于所述预定范围外的情况相比、伴随所述二次电池的充放电的所述二次电池的负极的膨胀收缩的变化小的范围；
(iii)在执行所述SOC调整处理之后执行第1处理，所述第1处理是：控制所述二次电池的充放电，以使得在所述二次电池中流动绝对值比第1阈值大的过放电电流以及绝对值比第2阈值大的过充电电流中的某一方；
(iv)在因执行所述第1处理而所述劣化进一步发展的情况下执行第2处理，所述第2处理是：控制所述二次电池的充放电，以使得在所述二次电池中流动所述过放电电流以及所述过充电电流中的与所述第1处理不同的一方的电流；
(v)在因执行所述第1处理而所述劣化缓和的情况下执行第3处理，所述第3处理是：控制所述二次电池的充放电，以使得在所述二次电池中流动所述过放电电流以及所述过充电电流中的与所述第1处理相同的一方的电流；
(vi)在执行所述第2处理或所述第3处理之后，执行通过所述充电装置对所述二次电池的充电。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的电池系统，其特征在于，
所述电子控制单元构成为：
(i)在因执行所述第1处理而所述二次电池的内部电阻上升的情况下，作为因执行所述第1处理而所述劣化进一步发展来执行所述第2处理；
(ii)在因执行所述第1处理而所述二次电池的内部电阻减少的情况下，作为因执行所述第1处理而所述劣化缓和来执行所述第3处理。
3.根据权利要求1或2所述的用于车辆的电池系统，其特征在于，
所述预定范围的下限为SOC 40％以上，所述预定范围的上限为SOC 70％以下。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于车辆的电池系统，其特征在于，
(i)所述过放电电流包含至少一组由电量的大小彼此相等的第1放电电流脉冲以及第1充电电流脉冲构成的电流模式，
(ii)所述过充电电流包含至少一组由电量的大小彼此相等的第2充电电流脉冲以及第2放电电流脉冲构成的电流模式，
(iii)所述第1放电电流脉冲的绝对值比所述第1阈值大，所述第1充电电流脉冲的绝对值比所述第2阈值小，所述第2充电电流脉冲的绝对值比所述第2阈值大，所述第2放电电流脉冲的绝对值比所述第1阈值小。
5.一种用于车辆的电池系统的控制方法，所述电池系统具备搭载于所述车辆的二次电池、和用于利用设置于所述车辆的外部的电源对所述二次电池进行充电的充电装置，所述控制方法的特征在于，
(i)在所述二次电池的劣化正在发展的情况下，在执行通过所述充电装置对所述二次电池的充电之前，执行调整所述二次电池的SOC以使得所述SOC包含于预定范围内的SOC调整处理，在此，所述二次电池的劣化是伴随因所述二次电池的充放电导致的所述二次电池内的盐浓度分布的偏移而所述二次电池的内部电阻上升的劣化，所述预定范围是与所述SOC处于所述预定范围外的情况相比、伴随所述二次电池的充放电的所述二次电池的负极的膨胀收缩的变化小的范围；
(ii)在执行所述SOC调整处理之后执行第1处理，所述第1处理是：控制所述二次电池的充放电，以使得在所述二次电池中流动绝对值比第1阈值大的过放电电流以及绝对值比第2阈值大的过充电电流中的某一方；
(iii)在因执行所述第1处理而所述劣化进一步发展的情况下执行第2处理，所述第2处理是：控制所述二次电池的充放电，以使得在所述二次电池中流动所述过放电电流以及所述过充电电流中的与所述第1处理不同的一方的电流；
(iv)在因执行所述第1处理而所述劣化缓和的情况下执行第3处理，所述第3处理是：控制所述二次电池的充放电，以使得在所述二次电池中流动所述过放电电流以及所述过充电电流中的与所述第1处理相同的一方的电流；
(v)在执行所述第2处理或所述第3处理之后，执行通过所述充电装置对所述二次电池的充电。
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