JP2009176575A - 電池システム、車両、電池搭載機器 - Google Patents

電池システム、車両、電池搭載機器 Download PDF

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Abstract

【課題】 リチウムイオン二次電池の充放電を制御することにより、この電池の内部抵抗の増大を抑制、さらには減少させて電池の劣化を回復させ、内部抵抗を適切な範囲に収めうる電池システム、この電池システムを搭載した車両および電池搭載機器を提供する。
【解決手段】 電池システムSV1は、リチウムイオン二次電池101と、充放電制御手段S2,S6,S7,S8と、内部抵抗検知手段M1とを備える。充放電制御手段は、リチウムイオン二次電池の内部抵抗IRが増大する増大モード制御手段S2、および、減少する減少モード制御手段S8を含む、モード制御手段S2,S8と、内部抵抗検知手段により内部抵抗の高低を推定したときに、減少モード制御手段S8または増大モード制御手段S2を選択するモード選択手段S6,S7とを有する。
【選択図】 図９

Description

本発明は、電池システム、およびこれを搭載してなる車両、電池搭載機器に関する。
近年、ハイブリッド自動車、電気自動車などの車両やノート型パソコン、ビデオカムコーダなどのポータブル電子機器の駆動用電源に、リチウムイオン二次電池が利用されている。
例えば、特許文献１には、ＬｉＰＦ6を非水電解液に用い、リチウム塩の濃度を０．４〜０．８ｍｏｌ／Ｌとしたリチウムイオン二次電池が記載されている。このようなリチウムイオン二次電池では、充放電を繰り返すと、この電池の内部抵抗が徐々に増大する劣化現象が知られている。
特開２０００−２１４４１号公報
しかしながら、本発明者らは、増大した内部抵抗値を有するリチウムイオン二次電池において、充放電の条件を適切に調整することで、例えば、放電の際には、充電時の電流よりも小さな電流で放電を行う充放電を繰り返すことで、このリチウムイオン二次電池の内部抵抗を徐々に低下させうることを発見した。なお、これとは逆に、充電電流を放電電流より小さくすると、内部抵抗が徐々に増大することも判った。このような現象は、高レート（大きな充放電電流）で、充放電を行った場合に生じやすい。
また、充放電の繰り返しによって内部抵抗が増大すると、発電要素の正極板と負極板との間に保持されている保持電解液中のリチウムイオンの濃度が低くなる。すなわち、内部抵抗が上がると濃度が下がるという負の相関があることも見出した。さらにこれとは逆に、電解液のうち、保持電解液と相互に流通可能に、かつ、電池ケース内で発電要素の外に貯留されている貯留電解液については、そのリチウムイオン濃度と、電池の内部抵抗とは、内部抵抗が上がると濃度が下がるという、正の相関があることも見出した。
本発明は、かかる知見に基づいてなされたものであって、リチウムイオン二次電池の充放電を制御することにより、この電池の内部抵抗の増大を抑制、さらには減少させて電池の劣化を回復させ、内部抵抗を適切な範囲に収めうる電池システム、この電池システムを搭載した車両および電池搭載機器を提供することを目的とする。
そして、その解決手段は、発電要素および上記発電要素に含浸されリチウムイオンを含む電解液を有する、１または複数の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充放電を制御する充放電制御手段と、上記１または複数のリチウムイオン二次電池の少なくともいずれかにおける内部抵抗の高低について、検知および推定の少なくともいずれかを行う内部抵抗検知手段と、を備える電池システムであって、上記充放電制御手段は、増大充放電条件に従って、上記リチウムイオン二次電池を充放電する増大モード制御手段であって、この増大モード制御手段による充放電制御を継続して行うことにより、上記リチウムイオン二次電池の上記内部抵抗が次第に増大する増大モード制御手段、および、上記増大充放電条件とは異なる減少充放電条件に従って、上記リチウムイオン二次電池を充放電する減少モード制御手段であって、この減少モード制御手段による充放電制御を継続して行うことにより、上記リチウムイオン二次電池の上記内部抵抗が次第に減少する減少モード制御手段、を含む、所定の充放電条件に従って上記リチウムイオン二次電池を充放電する、複数のモード制御手段と、複数の上記モード制御手段から、使用するモード制御手段を選択するモード選択手段と、を有してなり、上記モード選択手段は、上記内部抵抗検知手段で、上記内部抵抗が相対的に高いことを検知または推定したときに、上記減少モード制御手段を選択し、上記内部抵抗が相対的に低いことを検知または推定したときに、上記増大モード制御手段を選択するように構成されてなる電池システムである。
本発明の電池システムは、内部抵抗検知手段、増大モード制御手段、減少モード制御手段、およびモード選択手段を備える。そのため、例えば、リチウムイオン二次電池（以下、単に電池とも言う）を増大モード制御手段で充放電制御することなどにより、電池の内部抵抗が徐々に増大して相対的に高くなったときには、減少モード制御手段での充放電制御に切り換えることで、その内部抵抗を減少させ、電池の劣化を回復させることができる。逆に、減少モード制御手段で充放電制御することなどにより、電池の内部抵抗が徐々に減少して相対的に低くなったときには、増大モード制御手段での充放電制御に切り替えることで、その内部抵抗が下がりすぎる、あるいは、内部抵抗が下がる減少モード制御手段などで制御を続けることで、内部抵抗がむしろ増大してしまう状態に至るのを防止できる。
かくして、電池の内部抵抗を常に適切な範囲に収めることができる。
なお、内部抵抗検知手段で、内部抵抗の高低を検知あるいは推定する手法としては、例えば、検知あるいは推定した内部抵抗の値（あるいは次述する物理量の値）を、閾値と比較して判定する手法が挙げられる。この閾値としては、予め定めた値を用いることができる。また、電池の使用開始後に測定あるいは演算した適宜の値を閾値として用いることもできる。
内部抵抗を検知あるいは推定する手法としては、例えば、電池の直流抵抗測定やインピーダンス測定によって内部抵抗を検知する手法が挙げられる。そのほか、内部抵抗と相関関係を有する物理量の測定、例えば、電池内の電解液（保持電解液、貯留電解液）のリチウムイオン濃度の測定により内部抵抗を推定する手法や、電池使用状況（充放電回数、充電電流や放電電流の大きさ、環境温度等）から、演算により内部抵抗を推定する手法が挙げられる。
電池の内部抵抗は、充放電を繰り返し行うことにより、徐々に変化する。ここで、例えば、放電において、同じ電気量を放電させるにあたり、相対的に放電電流を大きくする制御を継続した場合と、相対的に小さくする制御を継続した場合とでは、後者の方が、電池の内部抵抗の増大を抑制でき、むしろ減少させうる場合もある。
一方、充電において、同じ電気量を充電するにあたり、相対的に充電電流を大きくする制御を継続した場合と、相対的に小さくする制御を継続した場合とでは、前者の方が、電池の内部抵抗の増大を抑制でき、むしろ減少させうる場合もある。
ところで、電池の実使用時には、例えばハイブリッド自動車を考えれば判るように、一定の充放電パターンで電池を駆動する場合は少なく、様々な充放電パターンが組み合わせられることになる。しかし、充放電条件の設定如何により、ある程度の長期間（例えば３ヶ月以上）にわたって観察すると、内部抵抗が徐々に増大する条件と、内部抵抗が徐々に低下する条件がありうる。
すなわち、減少充放電条件とは、この条件に従う減少モード制御手段によって、電池の充放電を継続して行うことにより、電池の内部抵抗が次第に減少する結果となる充放電条件である。従って、電池の内部抵抗が次第に減少するよう、例えば放電において、相対的に放電電流を小さくする放電条件や、充電において、相対的に充電電流を大きくする充電条件を含む、充放電条件が挙げられる。
また、増大充放電条件とは、この条件に従う増大モード制御手段によって、電池の充放電を継続して行うことにより、電池の内部抵抗が次第に増大する結果となる充放電条件である。従って、電池の内部抵抗が次第に増大するよう、例えば放電において、相対的に放電電流を大きくする放電条件や、充電において、相対的に充電電流を小さくする充電条件を含む、充放電条件が挙げられる。
さらに、他の解決手段は、発電要素および上記発電要素に含浸されリチウムイオンを含む電解液を有する、１または複数の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充放電を制御する充放電制御手段と、上記１または複数のリチウムイオン二次電池の少なくともいずれかにおける内部抵抗の高低について、検知および推定の少なくともいずれかを行う内部抵抗検知手段と、を備える電池システムであって、上記充放電制御手段は、第１の充放電条件に従って上記リチウムイオン二次電池を充放電する第１モード制御手段、および、上記第１の充放電条件とは異なる第２の充放電条件に従って上記リチウムイオン二次電池を充放電する第２モード制御手段、を含む、所定の充放電条件に従って上記リチウムイオン二次電池を充放電する、複数のモード制御手段と、複数の上記モード制御手段から、使用するモード制御手段を選択するモード選択手段と、を有してなり、上記第１モード制御手段によって、上記リチウムイオン二次電池を放電させたときと、上記第２モード制御手段によって、上記リチウムイオン二次電池を放電させたときとを比較したときに、上記第２モード制御手段による場合には、上記第１モード制御手段による場合に比して、所定の放電条件において、放電電流が小さくなる関係としてなり、他の放電条件においても、放電電流が等しいか小さくなる関係としてなり、上記モード選択手段は、上記内部抵抗検知手段で、上記内部抵抗が相対的に高いことを検知または推定したときに、上記第２モード制御手段を選択し、上記内部抵抗が相対的に低いことを検知または推定したときに、上記第１モード制御手段を選択するように構成されてなる電池システムである。
本発明の電池システムは、リチウムイオン二次電池、充放電制御手段および内部抵抗検知手段を備え、充放電制御手段は、第１モード制御手段と第２モード制御手段とを含む複数のモード制御手段、およびモード選択手段を有する。本発明の電池システムでは、電池の内部抵抗が相対的に高いことが検知または推定されると、第２の充放電条件に従う第２モード制御手段での充放電が選択される。電池をこの第２モード制御手段により充放電させる場合、第１の充放電条件に従う第１モード制御手段による場合よりも、第２の充放電条件のうち、所定の放電条件で流す放電電流を相対的に小さくする。また、他の放電条件でも、放電電流を等しいか小さくする。そのため、第２モード制御手段を用いて繰り返し電池の充放電を行うことで、その内部抵抗を減少させ、電池の劣化を回復させることができる。
逆に、電池の内部抵抗が相対的に低いことが検知又は推定されると、第１モード制御手段が選択される。この第１モード制御手段により充放電させる場合、第２モード制御手段による場合に比べ、所定の放電条件で流す放電電流を相対的に大きくする。また他の放電条件でも、放電電流を等しいか大きくする。このため、この第１モード制御手段を選択して繰り返して充放電を行うことで、その内部抵抗が下がりすぎる、あるいは、内部抵抗が下がる第２モード制御手段などで制御を続けることで、内部抵抗がむしろ増大してしまう状態に至るのを防止できる。
かくして、第１モード制御手段および第２モード制御手段を適宜選択して用いることで、電池の内部抵抗を常に適切な範囲に収めることができる。
なお、第１モード制御手段と第２モード制御手段とで、充電条件は同じとしておくのが良い。
また、第１の充放電条件としては、この条件に従う第１モード制御手段によって、電池の充放電を継続して行うことにより、電池の内部抵抗が次第に増大する結果となる充放電条件としておくのが好ましい。
さらに、第２の充放電条件としては、この条件に従う第２のモード制御手段によって、電池の充放電を継続して行うことにより、電池の内部抵抗が次第に減少する結果となる充放電条件としておくのが好ましい。
さらに、上述の電池システムであって、前記所定の放電条件は、前記第１モード制御手段で流しうる最大放電電流を流す場合に対応する放電条件である電池システムとすると良い。
本発明の電池システムでは、所定の放電条件、すなわち、第１モード制御手段で流しうる最大放電電流を流す場合に対応する放電条件で、第２モード制御手段によって放電させる場合には、最大放電電流よりも小さい放電電流を流す。つまり、本発明の電池システムでは、第１モード制御手段により放電させたとしたならば、最大放電電流を流す放電条件でも、第２モード制御手段では、これより小さな放電電流を流す。従って、第２モード制御手段で電池の充放電制御を行う場合、放電電流の大きさが抑制される。このような第２モード制御手段を用いて充放電を繰り返すことで、電池の内部抵抗の増大を抑制し、さらには、その内部抵抗を徐々に減少させ、電池の劣化を回復させることができる。一方これとは逆に、第１モード制御手段を用いて充放電を繰り返すことで、電池の内部抵抗を増大させることができる。つまりこのようにすることで、内部抵抗の変化が互いに逆の傾向となる２つのモード制御手段を容易に実現できる。
あるいは、前述の電池システムであって、前記所定の放電条件および前記他の放電条件のいずれの場合にも、前記第２モード制御手段による場合には、前記第１モード制御手段による場合に比して、放電電流が小さくなる関係としてなる電池システムとすると良い。
本発明の電池システムでは、いずれの放電条件でも、第２モード制御手段による場合の放電電流が、第１モード制御手段による場合よりも小さくなる。このような第２モード制御手段を用いて充放電を繰り返すことで、確実に電池の内部抵抗の増大を抑制し、さらには、その内部抵抗を徐々に減少させ、電池の劣化を回復させることができる。逆に、第１モード制御手段を用いて充放電を繰り返すことで、電池の内部抵抗を徐々に増大させることができる。つまりこのようにすることで、内部抵抗の変化が互いに逆の傾向となる２つのモード制御手段を容易に実現できる。
さらに、他の解決手段は、発電要素および上記発電要素に含浸されリチウムイオンを含む電解液を有する、１または複数の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充放電を制御する充放電制御手段と、上記１または複数のリチウムイオン二次電池の少なくともいずれかにおける内部抵抗の高低について、検知および推定の少なくともいずれかを行う内部抵抗検知手段と、を備える電池システムであって、上記充放電制御手段は、第３の充放電条件に従って上記リチウムイオン二次電池を充放電する第３モード制御手段、および、上記第３の充放電条件とは異なる第４の充放電条件に従って上記リチウムイオン二次電池を充放電する第４モード制御手段、を含む、所定の充放電条件に従って上記リチウムイオン二次電池を充放電する、複数のモード制御手段と、複数の上記モード制御手段から、使用するモード制御手段を選択するモード選択手段と、を有してなり、上記第３モード制御手段によって、上記リチウムイオン二次電池に充電したときと、上記第４モード制御手段によって、上記リチウムイオン二次電池に充電したときとを比較したときに、上記第３モード制御手段による場合には、上記第４モード制御手段による場合に比して、所定の充電状態において、充電電流が小さくなる関係としてなり、他の充電状態においても、充電電流が等しいか小さくなる関係としてなり、上記モード選択手段は、上記内部抵抗検知手段で、上記内部抵抗が相対的に高いことを検知または推定したときに、上記第４モード制御手段を選択し、上記内部抵抗が相対的に低いことを検知または推定したときに、上記第３モード制御手段を選択するように構成されてなる電池システムである。
本発明の電池システムは、リチウムイオン二次電池、充放電制御手段および内部抵抗検知手段を備え、充放電制御手段は、第３モード制御手段と第４モード制御手段とを含む複数のモード制御手段およびモード選択手段を有する。本発明の電池システムでは、電池の内部抵抗が相対的に高いことが検知または推定されると、第４の充放電条件に従う第４モード制御手段が選択される。この第４モード制御手段により充放電させる場合、第３の充放電条件に従う第３モード制御手段による場合に比べ、所定の充電条件において流す充電電流を相対的に大きくする。また他の充電条件でも、充電電流を等しいか大きくする。そのため、第４モード制御手段を用いて繰り返し電池の充放電させることで、その内部抵抗を減少させ、電池の劣化を回復させることができる。
逆に、電池の内部抵抗が相対的に低いことが検知又は推定されると、第３モード制御手段が選択される。この第３モード制御手段により充放電させる場合、第４モード制御手段による場合に比べ、所定の充電条件で流す充電電流を相対的に小さくする。また、他の充電条件でも、充電電流を等しいか小さくする。このため、第３モード制御手段を用いて繰り返して充放電を行うことで、電池の内部抵抗が下がりすぎる、あるいは、内部抵抗が下がる第４モード制御手段などで制御を続けることで、内部抵抗がむしろ増大してしまう状態に至るのを防止できる。
かくして、第３モード制御手段および第４モード制御手段を適宜選択して用いることで、電池の内部抵抗を常に適切な範囲に収めることができる。
なお、第３モード制御手段と第４モード制御手段とで、放電条件は同じとしておくのが良い。
また、第３の充放電条件としては、この条件に従う第３モード制御手段によって、電池の充放電を継続して行うことにより、電池の内部抵抗が次第に増大する結果となる充放電条件としておくのが好ましい。
さらに、第４の充放電条件としては、この条件に従う第４のモード制御手段によって、電池の充放電を継続して行うことにより、電池の内部抵抗が次第に減少する結果となる充放電条件としておくのが好ましい。
さらに、上述の電池システムであって、前記所定の充電条件は、前記第４モード制御手段で流しうる最大充電電流を流す場合に対応する充電条件である電池システムとすると良い。
本発明の電池システムでは、所定の充電条件、すなわち、第４モード制御手段で流しうる最大充電電流を流す場合に対応する充電条件で、第３モード制御手段によって充電する場合には、最大充電電流よりも小さい充電電流を流す。つまり、本発明の電池システムでは、第４モード制御手段により充電したならば、最大充電電流を流す充電条件でも、第３モード制御手段では、これより小さな充電電流を流す。従って、第３モード制御手段で電池の充放電制御を行う場合、充電電流の大きさが抑制される。このようにすることで、第３モード制御手段を用いて充放電を繰り返すことで、電池の内部抵抗の減少を抑制し、さらには、その内部抵抗を徐々に増大させることができる。一方これとは逆に、第４モード制御手段を用いて充放電を繰り返すことで、電池の内部抵抗の増大を抑制し、さらには、その内部抵抗を徐々に減少させ、電池の劣化を回復させることができる。つまりこのようにすることで、内部抵抗の変化が互いに逆の傾向となる２つのモード制御手段を容易に実現できる。
あるいは、前述の電池システムであって、前記所定の充電条件および前記他の充電条件のいずれの場合にも、前記第３モード制御手段による場合には、前記第４モード制御手段による場合に比して、充電電流が小さくなる関係としてなる電池システムとすると良い。
本発明の電池システムは、いずれの充電条件でも、第３モード制御手段による場合の充電電流が、第４モード制御手段による場合よりも小さくなる。このような第３モード制御手段を用いて充放電を繰り返すことで、電池の内部抵抗を徐々に増大させることができる。一方、これとは逆に、第４モード制御手段を用いて充放電を繰り返すことで、確実に電池の内部抵抗の増大を抑制し、さらには、その内部抵抗を徐々に減少させ、電池の劣化を回復させることができる。つまりこのようにすることで、内部抵抗の変化が互いに逆の傾向となる２つのモード制御手段を容易に実現できる。
さらに、上述のいずれかに記載の電池システムであって、前記内部抵抗検知手段は、前記内部抵抗と相関関係を有する抵抗相関物理量に基づき、上記内部抵抗の高低を推定可能な抵抗相関物理量検知手段である電池システムとすると良い。
リチウムイオン電池の内部抵抗を直接計測するには、測定機器を別途用意するなど、面倒で計測困難になりがちである。一方、内部抵抗と相関関係を有する適切な物理量（抵抗相関物理量）に基づき内部抵抗を推定する場合には、比較的容易に内部抵抗を計測できる。
さらに、上述の電池システムであって、前記発電要素は、正極板および負極板を含み、前記電解液は、上記正極板と負極板との間に保持されている保持電解液を含み、前記抵抗相関物理量検知手段は、前記内部抵抗と相関関係を有する、上記保持電解液のリチウムイオン濃度について、その高低の検知および推定の少なくともいずれかを行うことにより、上記内部抵抗の高低を推定する保持電解液濃度検知手段である電池システムとすると良い。
前述したように、電池の充放電の繰り返しに伴い、内部抵抗が増加したリチウムイオン二次電池では、発電要素の正極板と負極板との間に保持されている保持電解液のリチウムイオン濃度が、当初よりも次第に低下する。このように、保持電解液のリチウムイオン濃度と電池の内部抵抗とは負の相関がある。
本発明の電池システムでは、この保持電解液のリチウムイオン濃度を抵抗相関物理量として利用し、抵抗相関物理量検知手段として、保持電解液濃度検知手段を有する。これによって、保持電解液のリチウムイオン濃度を検知または推定することにより、電池の内部抵抗の高低を適切に推定することができる。
なお、保持電解液濃度検知手段としては、例えば、電池の発電要素から保持電解液を抽出して、直接リチウムイオン濃度を測定可能とした分析機器が挙げられる。また、互いに離間しつつ保持電解液にそれぞれ接触している２つの電極を設け、これらの間の抵抗を計測して、リチウムイオン濃度を計測するものも挙げられる。その他、保持電解液と、これとは別に保持され、基準のリチウムイオン濃度を有する基準電解液とで濃淡電池を構成し、この起電力を計測するものが挙げられる。また、電池使用状況（充放電回数、充電電流や放電電流の大きさ、環境温度等）に基づいて、保持電解液のリチウムイオン濃度を演算により推定するものも挙げられる。また、次述する貯留電解液濃度検知手段を用いて、貯留電解液のリチウムイオン濃度を検知あるいは推定することで、保持電解液のリチウムイオン濃度を推定することもできる。
さらに、上述の電池システムであって、前記発電要素は、正極板および負極板を含み、前記リチウムイオン二次電池は、上記発電要素を保持する電池ケースを有し、前記電解液は、上記正極板と負極板との間に保持されている保持電解液、および、上記保持電解液と相互に流通可能とされた状態で、上記発電要素と上記電池ケースとの間に貯められる貯留電解液を含み、前記抵抗相関物理量検知手段は、前記内部抵抗と相関関係を有する、上記貯留電解液のリチウムイオン濃度について、その高低の検知および推定の少なくともいずれかを行うことにより、上記内部抵抗の高低を推定する貯留電解液濃度検知手段である電池システムとすると良い。
前述したように、電池ケース内に保持電解液のほかに貯留電解液を含むリチウムイオン二次電池では、電池の充放電の繰り返しに伴い、内部抵抗が増加すると、貯留電解液のリチウムイオン濃度が高くなる。これは、前述した電池の内部抵抗の増大と共に、保持電解液におけるリチウムイオン濃度が低下することとも符合している、すなわち、貯留電解液のリチウムイオン濃度は、保持電解液のリチウムイオン濃度と負の相関が、さらに、内部抵抗と正の相関がある。
本発明の電池システムでは、この貯留電解液のリチウムイオン濃度を抵抗相関物理量として利用し、抵抗相関物理量検知手段として、貯留電解液濃度検知手段を有する。これによって、貯留電解液のリチウムイオン濃度を検知または推定することにより、電池の内部抵抗の高低を推定することができる。
なお、貯留電解液濃度検知手段としては、例えば、電池内から貯留電解液を抽出して、直接リチウムイオン濃度を測定可能とした分析機器が挙げられる。また、互いに離間しつつ貯留電解液にそれぞれ接触している２つの電極を設け、これらの間の抵抗を計測して、リチウムイオン濃度を計測するものも挙げられる。その他、貯留電解液と、これとは別に保持され、基準のリチウムイオン濃度を有する基準電解液とで濃淡電池の構成し、この起電力を計測するものが挙げられる。また、電池使用状況（充放電回数、充電電流や放電電流の大きさ、環境温度等）に基づいて、貯留電解液のリチウムイオン濃度を演算により推定するものも挙げられる。
さらに、他の解決手段は、正極板および負極板を含む発電要素上記発電要素に含浸されリチウムイオンを含む電解液、上記発電要素及び上記電解液を保持する電池ケースを有する、１または複数の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充放電を制御する充放電制御手段と、を備え、上記電解液は、上記正極板と負極板との間に保持されている保持電解液、および、上記保持電解液と相互に流通可能とされた状態で、上記発電要素と上記電池ケースとの間に貯められる貯留電解液を含み、上記１または複数のリチウムイオン二次電池の少なくともいずれかにおける、上記電解液のうち、上記貯留電解液における上記リチウムイオン濃度の高低について、検知および推定の少なくともいずれかを行う貯留電解液濃度検知手段と、を備える電池システムであって、上記充放電制御手段は、第５の充放電条件に従って上記リチウムイオン二次電池を充放電する第５モード制御手段、上記第５の充放電条件とは異なる第６の充放電条件に従って上記リチウムイオン二次電池を充放電する第６モード制御手段、および、上記第５の充放電条件および上記第６の充放電条件とは異なる第７の充放電条件に従って上記リチウムイオン二次電池を充放電する第７モード制御手段、を含む、所定の充放電条件に従って上記リチウムイオン二次電池を充放電する、複数のモード制御手段と、上記複数の上記モード制御手段から、使用するモード制御手段を選択するモード選択手段と、を有してなり、上記第６モード制御手段によって、上記リチウムイオン二次電池に充放電したときと、上記第７モード制御手段によって、上記リチウムイオン二次電池に充放電したときとを比較したときに、上記第６モード制御手段による場合には、上記第５モード制御手段による場合に比して、所定の放電条件において、放電電流が小さくなる関係としてなり、他の放電条件においても、放電電流が等しいか小さくなる関係としてなり、上記第７モード制御手段による場合には、上記第５モード制御手段による場合に比して、所定の充電条件において、充電電流が小さくなる関係としてなり、他の充電条件においても、充電電流が等しいか小さくなる関係としてなり、上記モード選択手段は、上記貯留電解液濃度検知手段で、上記貯留電解液の上記リチウムイオン濃度が、第６モード用濃度閾値よりも高いことを検知または推定したときに、上記第６モード制御手段を選択し、上記貯留電解液の上記リチウムイオン濃度が、上記第６モード用濃度閾値より低い第７モード用濃度閾値よりも低いことを検知または推定したときに、上記第７モード制御手段を選択するように構成されてなる電池システムである。
本発明の電池システムは、リチウムイオン二次電池、充放電制御手段および貯留電解液濃度検知手段を備える。このうち、充放電制御手段は、第５モード制御手段と第６モード制御手段と第７モード制御手段とを含む複数のモード制御手段、および、モード選択手段を有する。
本発明の電子システムでは、第６モード制御手段により充放電させる場合、第５モード制御手段による場合よりも、所定の放電条件において流す放電電流を小さくする。また、他の放電条件でも、放電電流を等しいか小さくする。一方、第７モード制御手段により充放電させる場合、第５モード制御手段による場合よりも、所定の充電条件において流す充電電流を小さくする。また、他の充電条件でも充電電流を等しいか小さくする。
また、電池の充放電により、貯留電解液のリチウムイオン濃度が徐々に高くなり、第６モード用濃度閾値より高くなったことを検知または推定したとき、第６モード制御手段での充放電制御に切り換えて充放電をさせる。これにより、電池の内部抵抗を減少させ、電池の劣化を回復させることができる。
逆に、貯留電解液のリチウムイオン濃度が徐々に低くなり、第７モード用濃度閾値より低くなったことを検知または推定したときには、第７モード制御手段での充放電制御に切り替える。これにより電池の内部抵抗が下がりすぎる、あるいは、内部抵抗が下がる第６モード制御手段などで制御を続けることで、内部抵抗がむしろ増大してしまう状態に至るのを防止できる。
かくして、電池の内部抵抗を常に適切な範囲に収めることができる。
なお、第５モード制御手段と第７モード制御手段とで、放電条件は同じとしておくのが良い。また、第５モード制御手段と第６モード制御手段とで、充電条件は同じとしておくのが良い。
また、第６の充放電条件としては、この条件に従う第６のモード制御手段によって、電池の充放電を継続して行うことにより、貯留電解液のリチウムイオン濃度が次第に低下する結果となる充放電条件としておくのが好ましい。
さらに、第７の充放電条件としては、この条件に従う第７モード制御手段によって、電池の充放電を継続して行うことにより、貯留電解液のリチウムイオン濃度が次第に上昇する結果となる充放電条件としておくのが好ましい。
さらに、上述の電池システムであって、前記所定の放電条件は、前記第５モード制御手段で流しうる最大放電電流を流す場合に対応する放電条件である電池システムとすると良い。
本発明の電池システムでは、所定の放電条件、すなわち、第５モード制御手段で流しうる最大放電電流を流す場合に対応する放電条件で、第６モード制御手段によって放電させる場合には、最大放電電流よりも小さい放電電流を流す。つまり、本発明の電池システムは、第５モード制御手段では最大放電電流を流す放電条件でも、第６モード制御手段では、これより小さな放電電流を流す。従って、第６モード制御手段で電池の充放電制御を行う場合、放電電流の大きさが抑制される。このような第６モード制御手段を用いて充放電を繰り返すことで、電池の内部抵抗の増大を抑制し、さらには、その内部抵抗を徐々に減少させ、電池の劣化を回復させることができる。
さらに、上述のいずれかの電池システムであって、前記所定の充電条件は、前記第５モード制御手段で流しうる最大充電電流を流す場合に対応する充電条件である電池システムとすると良い。
本発明の電池システムでは、所定の充電条件、すなわち、第５モード制御手段で流しうる最大充電電流を流す場合に対応する充電条件で、第７モード制御手段によって充電する場合には、最大充電電流よりも小さい充電電流を流す。つまり、本発明の電池システムは、第５モード制御手段では最大充電電流を流す充電条件でも、第７モード制御手段では、これより小さな充電電流を流す。従って、第７モード制御手段で電池の充放電制御を行う場合、充電電流の大きさが抑制される。このような第７モード制御手段を用いて充放電を繰り返すことで、電池の内部抵抗を徐々に増大させることができる。
あるいは、前述の電池システムであって、前記所定の放電条件および前記他の放電条件のいずれの場合にも、前記第６モード制御手段による場合には、前記第５モード制御手段による場合に比して、放電電流が小さくなる関係としてなる電池システムとすると良い。
本発明の電池システムでは、いずれの放電条件でも、第６モード制御手段による場合の放電電流が、第５モード制御手段による場合よりも小さくなる。このような第６モード制御手段を用いて充放電を繰り返すことで、確実に電池の内部抵抗の増大を抑制し、さらには、その内部抵抗を徐々に減少させ、電池の劣化を回復させることができる。
さらに、上述のいずれかの電池システムであって、前記所定の充電条件および前記他の充電条件のいずれの場合にも、前記第７モード制御手段による場合には、前記第５モード制御手段による場合に比して、充電電流が小さくなる関係としてなる電池システムとすると良い。
本発明の電池システムでは、いずれの充電条件でも、第７モード制御手段による場合の充電電流が、第５モード制御手段による場合よりも小さくなる。このような第７モード制御手段を用いて充放電を繰り返すことで、確実に電池の内部抵抗を徐々に増大させることができる。
さらに、上述のいずれかに記載の電池システムであって、前記貯留電解液濃度検知手段は、前記貯留電解液に浸漬される第１電極本体部、および、前記電池ケースの外部に露出し、上記第１電極本体部と導通する第１導体部を含む第１測定電極と、基準のリチウムイオン濃度を有する基準電解液と、上記基準電解液を収容する基準液容器部と、上記基準電解液に浸漬される第２電極本体部、および、上記基準容器部の外部に露出し、上記第２電極本体部と導通する第２導体部を含む第２測定電極と、第１面を上記貯留電解液に接し、第２面を上記基準電解液に接しつつ、上記貯留電解液と上記基準電解液とを隔離する隔離部材であって、上記第１面と第２面との間で、上記貯留電解液および上記基準電解液の間の濃度差に起因するイオン移動を防止するとともに、上記第１測定電極および第２測定電極による上記基準電解液と上記貯留電解液との間の電位の測定を可能とする隔離部材と、を有する電池システムとすると良い。
本発明の電池システムは、貯留電解液濃度検知手段として、貯留電解液に浸漬している第１測定電極と、基準電解液に浸漬している第２測定電極とを有する。これにより、第１測定電極および第２測定電極の間の起電力の大きさと、既知である基準電解液のリチウムイオンの濃度から、貯留電解液のリチウムイオンの濃度を適切に知ることができる。
なお、隔離部材は、第１面と第２面との間で、貯留電解液および上記基準電解液の間の濃度差に起因するイオン移動を防止するとともに、第１測定電極および第２測定電極による基準電解液と貯留電解液との間の電位の測定を可能とする部材である。具体的には、このような特性を有する多孔質のガラス（バイコールガラス等）、素焼き板などのセラミックス、樹脂が挙げられる。
さらに、他の解決手段は、上述のいずれかの電池システムを搭載してなる車両である。
本発明の車両は、上述の電池システムを搭載しているので、内部抵抗検知手段あるいは保持電解液濃度検知手段により検知または推定された、内部抵抗あるいは保持電解液のリチウムイオン濃度をもとに、増大モード制御手段（第１モード制御手段、第３モード制御手段、または、第７モード制御手段）または減少モード制御手段（第２モード制御手段、第４モード制御手段、または、第６モード制御手段）を選択できる。従って、搭載した電池の内部抵抗の増大を確実に抑制、あるいはその内部抵抗を確実に低下・回復させ、内部抵抗を適切な範囲に収めることができる。
さらに、他の解決手段は、上述のいずれかの電池システムを搭載してなる電池搭載機器である。
本発明の電池搭載機器は、上述の電池システムを搭載しているので、内部抵抗検知手段あるいは保持電解液濃度検知手段により検知または推定された、内部抵抗あるいは保持電解液のリチウムイオン濃度をもとに、増大モード制御手段（第１モード制御手段、第３モード制御手段、または、第７モード制御手段）または減少モード制御手段（第２モード制御手段、第４モード制御手段、または、第６モード制御手段）を選択できる。従って、搭載した電池の内部抵抗の増大を確実に抑制、あるいはその内部抵抗を確実に低下・回復させ、内部抵抗を適切な範囲に収めることができる。
（実施形態１）
次に、本発明の実施形態１について、図面を参照しつつ説明する。
まず、本実施形態１にかかる車両１００について説明する。図１に車両１００の斜視図を示す。
本実施形態１にかかる車両１００は、ＨＶ制御装置２０により、エンジン５０、フロントモータ３０およびリアモータ４０を併用して駆動するハイブリッド自動車である。この車両１００は、車体９０、エンジン５０、これに取り付けられたフロントモータ３０、リアモータ４０、ケーブル６０、インバータ７０、および、組電池１０を有している。
このうち、ＨＶ制御装置２０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを有し、所定のプログラムによって作動するマイクロコンピュータを含んでいる。そして、このＨＶ制御装置２００は、フロントモータ３０、リアモータ４０、エンジン５０、インバータ７０、および、通信ケーブル１２Ｂで接続した後述する電池監視装置１２とそれぞれ通信可能となっており、各部の状況に応じて様々な制御を行う。例えば、車両１００の走行状況に応じて最も燃費効率が良くなるよう、エンジン５０の駆動力とモータ３０，４０の駆動力との組み合わせを制御している。また、その制御に伴い、組電池１０への充放電制御も行っている。
また、組電池１０は、図２に示すように、組電池ケース１１Ａ中に複数のリチウムイオン二次電池（以下、単に電池とも言う）１０１，１０２を配置した電池部１１と、電池監視装置１２とを有する。このうち、電池監視装置１２は、電池部１１の複数の電池１０１，１０２の状態（電池温度、電圧）に関するデータを、図示しないサーミスタやセンシング線を用いて取得している。
また、電池部１１は、矩形箱形の電池ケース１１０内に、発電要素１２０、電解液１３０のほか、後述する濃度差起電力測定手段Ｍ１を備える捲回形のリチウムイオン二次電池１０１と、濃度差起電力測定手段Ｍ１を備えない点でのみ電池１０１と異なるリチウムイオン二次電池１０２の２種類の電池を含んでいる。なお、これら複数の電池１０１，１０２は、バスバ１９０とのボルト締結にて、互いに直列に接続されている。
このうち、濃度差起電力測定手段Ｍ１を備える電池１０１について、図３〜図５を参照しつつ説明する。
この電池１０１の電池ケース１１０は、共にステンレス鋼製の電池ケース本体１１１および封口蓋１１２を有する（図３参照）。このうち電池ケース本体１１１は有底矩形箱形であり、内側全面に図示しない樹脂からなる絶縁フィルムを貼付している。
封口蓋１１２は矩形板状であり、電池ケース本体１１１の開口部１１１Ａを閉塞して、この電池ケース本体１１１に溶接されている（図３、図４参照）。この封口蓋１１２には、発電要素１２０と接続している正極集電部材１７１および負極集電部材１７２のうち、それぞれ先端に位置する正極端子部１７１Ａおよび負極端子部１７２Ａが貫通して、上面１１２ａから突出している。これら正極端子部１７１Ａおよび負極端子部１７２Ａと封口蓋１１２との間には、それぞれ樹脂製の絶縁部材１７５が介在され、互いを絶縁している。なお、組電池１０の電池部１１内では、この端子部７１Ａ，７２Ａの締結孔７１Ｈ，７２Ｈを用い、バスバ１９０を介して、各電池１０１，１０２は互いに直列にボルト締結で接続されている（図２参照）。
また、封口蓋１１２には、後述する第１測定電極１４０の第１導線１４２、および第２測定電極１５０の第２導線１５２が貫通して、上面１１２ａから突出している（図３、図４参照）。さらに、この封口蓋１１２には矩形板状の安全弁１７７も封着されている。
また、発電要素１２０は、帯状の正極板１２１および負極板１２２が、ポリエチレンからなる帯状のセパレータ１２３を介して扁平形状に捲回されてなる（図５参照）。なお、この発電要素２０の正極板２１および負極板２２はそれぞれ、クランク状に屈曲した板状の正極集電部材１７１または負極集電部材１７２と接合されている。具体的には、図５に示すように、負極板１２２のうち、セパレータ１２３の第２端部１２３Ｂから突出し銅箔からなる負極リード部１２２ｆのおよそ半分（図５中、上方）が負極集電部材１７２に密着して溶接されている。なお、正極板１２１の正極リード部１２１ｆも同様にして、正極集電部材１７１と溶接されている。
正極板１２１は、帯状のアルミ箔のうち、一方長辺に沿う正極リード部１２１ｆを残して、その両面に図示しない正極活物質層を担持してなる。この正極活物質層には、正極活物質のニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ2）、導電剤のアセチレンブラック、および、結着剤のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、カルボキシルメチルセルロース（ＣＭＣ）が含まれる。なお、正極活物質層におけるこれらの質量比は、ＬｉＮｉＯ2が９０ｗｔ％、アセチレンブラックが７ｗｔ％、ＰＴＦＥが１ｗｔ％、ＣＭＣが２ｗｔ％である。
また、負極板１２２は、帯状の銅箔のうち、一方長辺に沿う負極リード部１２２ｆを残して、その両面に図示しない負極活物質層を担持してなる。この負極活物質層には、グラファイトおよび結着剤が含まれる。
また、電解液１３０は、エチレンカーボネート（ＥＣ）とエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）とを、体積比でＥＣ：ＥＭＣ＝３：７に調整した混合有機溶媒に、溶質としてＬｉＰＦ6を添加し、リチウムイオンを１ｍｏｌ／Ｌの濃度とした有機電解液である。
なお、本実施形態１では、この電解液１３０を、保持される部位の違いにより、以下のように分類する。即ち、上述の発電要素１２０のうち、正極板１２１と負極板１２２との間に保持されている電解液を保持電解液１３０Ｈと呼ぶ。また、発電要素１２０に保持させるよりも多くの電解液を電池ケース１１０に注入したことにより、図４に示すように、保持電解液１３０Ｈと相互に流通可能とされた状態で、発電要素１２０と電池ケース１１０との間のうちの、電池ケース１１０内部の下部１１０Ｂに貯められている電解液を貯留電解液１３０Ｓと呼ぶこととする。
次に、濃度差起電力測定手段Ｍ１について説明する。この濃度差起電力測定手段Ｍ１は、貯留電解液１３０Ｓに浸漬されている第１測定電極１４０、基準電解液１６０、この基準電解液１６０を収容する円筒容器１６１、基準電解液１６０に浸漬されている第２測定電極１５０、および、貯留電解液１３０Ｓと基準電解液１６０とを隔離するフィルタ１８０を備える（図４参照）。
このうち、第１測定電極１４０および第２測定電極１５０は、いずれもニッケルからなる矩形メッシュ形状の担持体１４１Ａ，１５１Ａの両面に、金属リチウムからなる第１金属板１４１Ｌおよび第２金属板１５１Ｌを保持させてなる第１電極本体部１４１および第２電極本体部１５１と、第１導線１４２および第２導線１５２とを有する。このうち第１導線１４２および第２導線１５２は、電極本体部１４１，１５１とそれぞれ導通するニッケル線１４２Ｘ，１５２Ｘの周りを絶縁樹脂の被覆部材１４２Ｙ，１５２Ｙで覆ってなる。
第１測定電極１４０の第１電極本体部１４１は、上述の貯留電解液１３０Ｓに浸漬されている。一方、第２測定電極１５０は、第２電極本体部１５１と第２導線１５２の一部が、ガラス製の円筒容器１６１内に配置されている。この円筒容器１６１には、上述の電解液１３０と同様の組成の基準電解液１６０、即ち、エチレンカーボネート（ＥＣ）とエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）とを、体積比でＥＣ：ＥＭＣ＝３：７に調整した混合有機溶媒に、溶質としてＬｉＰＦ6を添加し、リチウムイオン濃度（以下、単に濃度ともいう）ＢＣを１ｍｏｌ／Ｌの基準濃度に調整した電解液が封入されている。従って、第２測定電極１５０の第２電極本体部１５１は、円筒容器１６１内の基準電解液１６０に浸漬されている。
上述の円筒容器１６１は、図４に示すように、その底部１６１Ｂが貯留電解液１３０Ｓに浸漬されている。ところで、この円筒容器１６１の底部１６１Ｂには、多孔質のガラス板からなるフィルタ１８０が設けられている。このフィルタ１８０は、貯留電解液１３０Ｓおよび基準電解液１６０の間の濃度差に起因するイオン移動を防止するとともに、第１測定電極１４０と第２測定電極１５０による、貯留電解液１３０Ｓと基準電解液１６０との間の電位の測定を可能とする。
なお、第１測定電極１４０の第１導線１４２は、電池ケース本体１１１の第１側部１１１ｍに、樹脂からなる２つの固定部材１４２Ｚを介して固定されている。これにより、第１測定電極１４０の第１電極本体部１４１は、例えば、発電要素１２０との接触を免れるので、電池１０１における短絡の発生を抑制できる。第２測定電極１５０の第２導線１５２も同様に固定されている。一方、円筒容器１６１は、電池ケース本体１１１の第２側部１１１ｎに接着されている。
この濃度差起電力測定手段Ｍ１は、貯留電解液１３０Ｓと基準電解液１６０とで、濃淡電池を構成しており、次述するように起電力ＶＰを計測することで、貯留電解液１３０Ｓのリチウムイオン濃度ＳＣを検知することができる。これにより、電池１０１の内部抵抗ＩＲの大きさや高低を推定することができる。また、保持電解液１３０Ｈのリチウムイオン濃度ＨＣの高低を推定することもできる。なお、本実施形態１では、貯留電解液１３０Ｓのリチウムイオン濃度ＳＣが、電池１０１の内部抵抗ＩＲと相関関係を有しており、抵抗相関物理量に相当する。
ところで、発明者らは、上述の電池１０１と同様であるが、電池ケース１１０内の電解液１３０（貯留電解液１３０Ｓ）のリチウムイオン濃度ＳＣを異ならせた電池を作製し、この各電池について、第１電極本体部１４１と第２電極本体部１５１との間に生じる起電力ＶＰを測定した。具体的には、第１測定電極１４０の第１導線１４２、および、第２測定電極１５０の第２導線１５２を電圧計に接続して起電力ＶＰを測定した。
その結果を図６に示す。図６は、貯留電解液１３０Ｓのリチウムイオン濃度ＳＣと、第１電極本体部１４１と第２電極本体部１５１との間に生じた起電力ＶＰとの関係を示すグラフである。このグラフから判るように、貯留電解液１３０Ｓのリチウムイオン濃度ＳＣと電極本体部１４１，１５１間の起電力ＶＰとの間には、正の相関があることが判る。
次いで、本発明者らは、本実施形態１にかかる電池１０１について、充放電サイクル試験（充放電試験Ａ）を行った。
充放電試験Ａは、以下の充放電パターンで充放電を行った。具体的には、雰囲気温度２５℃に温度制御された恒温槽内に電池１０１を静置し、電池ＳＯＣ５０％を中心にして、放電２０Ｃを１０秒間、充電４Ｃを５０秒間のパルス充放電サイクル試験を行った。
上述の充放電試験Ａを行った後、電池１０１の内部抵抗ＩＲ、および、貯留電解液１３０Ｓのリチウムイオン濃度ＳＣを測定した。
具体的には、内部抵抗ＩＲは、雰囲気温度２５℃において、電池ＳＯＣ５０％に調整した電池に、放電レートが２０Ｃで１０秒間の放電を行い、そのときの電池電圧と電流の大きさから算出して求めた。また、貯留電解液１３０Ｓのリチウムイオン濃度ＳＣは、第１測定電極１４０および第２測定電極１５０を電圧計に接続し、第１電極本体部１４１および第２電極本体部１５１の間に生じる起電力ＶＰを測定し、これを図６で示したグラフによってリチウムイオン濃度ＳＣに換算することで得た。
さらに、上述の内部抵抗測定およびリチウムイオン測定終了後、充放電試験Ａとは異なる充放電試験Ｂを行った。
充放電試験Ｂは、以下の充放電パターンで行った。具体的には、雰囲気温度２５℃に温度制御された恒温槽内に電池１０１を静置し、電池ＳＯＣ５０％を中心にして、放電１Ｃを２００秒間、充電２０Ｃを１０秒間のパルス充放電サイクル試験を行った。
上述の充放電試験Ｂを行った後に、充放電試験Ａを行った後と同様の測定条件で、電池１０１の内部抵抗ＩＲ、および、貯留電解液１３０Ｓのリチウムイオン濃度ＳＣを測定した。
その試験結果を図７に示す。図７では、電池１０１に充放電試験Ａを行う以前（以下、初期とも言う）、充放電試験Ａ後、および充放電試験Ｂ後における内部抵抗ＩＲを、初期時の内部抵抗で割った内部抵抗初期比に換算して示す。同様に、リチウムイオン濃度ＳＣについても、初期時の濃度で規格化したリチウムイオン濃度初期比で示す。
このグラフによれば、充放電試験Ａの充放電パターンで電池１０１を繰り返し充放電させると、その内部抵抗ＩＲが徐々に増大することが判る。また、充放電試験Ｂの充放電パターンで充放電を繰り返すと、電池１０１の内部抵抗ＩＲが、徐々に低下し、一旦高くなった内部抵抗ＩＲの値を低い値に回復させうることが判る。
さらに、図７によれば、貯留電解液１３０Ｓのリチウムイオン濃度ＳＣ（リチウムイオン濃度初期比）についても、電池１０１の内部抵抗ＩＲ（内部抵抗初期比）と同じ傾向を示すことが判る。つまり、充放電試験Ａの充放電パターンで充放電を繰り返すと、濃度ＳＣが高くなり、充放電試験Ｂの充放電パターンで充放電を繰り返すことにより、濃度ＳＣを低下させうることが判る。
これを一般化すると、電池１０１，１０２を繰り返し充放電させる場合に、放電電流を相対的に大きくすると内部抵抗ＩＲが増大しやすい。一方、放電電流を小さくすると、内部抵抗ＩＲがむしろ減少することもある。また、これとは逆に、充電電流が相対的に小さくすると内部抵抗ＩＲが増大しやすい。一方、充電電流を大きくすると内部抵抗ＩＲを減少させうるということが判る。
そこで、さらに発明者らは、上述の電池１０１に上述の充放電試験Ａおよび充放電試験Ｂを組み合わせて行い、電池１０１を様々な内部抵抗ＩＲとした場合における、貯留電解液１３０Ｓのリチウムイオン濃度ＳＣを測定した。
上述の試験結果を図８に示す。図８は、貯留電解液１３０Ｓのリチウムイオン濃度ＳＣと、電池１０１の内部抵抗ＩＲとの関係を示すグラフである。このグラフによれば、全体として、貯留電解液１３０Ｓのリチウムイオン濃度ＳＣが高くなると、電池１０１の内部抵抗ＩＲが高くなる傾向を示すことが判る。さらに詳しく見ると、電池１０１は、例えば、貯留電解液１３０Ｓのリチウムイオン濃度ＳＣが１．２ｍｏｌ／Ｌ以上では、リチウムイオン濃度ＳＣが高くなると、内部抵抗ＩＲも高くなる正の相関を有することが判る。一方、０．８〜１．１ｍｏｌ／Ｌの範囲では、リチウムイオン濃度ＳＣが高くなっても、内部抵抗ＩＲは若干増加する程度でほとんど変化せず、低い値を保つ。さらに、０．８ｍｏｌ／Ｌ未満では、リチウムイオン濃度ＳＣが低くなると逆に内部抵抗ＩＲは高くなることが判る。
なお、電解液１３０のうち、電池１０１において、正極板１２１と負極板１２２との間に保持されている保持電解液１３０Ｈのリチウムイオン濃度ＨＣと、貯留電解液１３０Ｓのリチウムイオン濃度ＳＣとは、内部抵抗ＩＲとの関係において逆の関係になることも判っている。
すなわち、電池１０１の内部抵抗ＩＲが高い場合、貯留電解液１３０Ｓのリチウムイオン濃度ＳＣは上述のように高くなる（図８参照）が、保持電解液１３０Ｈのリチウムイオン濃度ＨＣは、逆に低くなる。
また、電池１０１の内部抵抗ＩＲが低い場合、貯留電解液１３０Ｓのリチウムイオン濃度ＳＣは低くなるが、保持電解液１３０Ｈのリチウムイオン濃度ＨＣは、逆に高くなる。保持電解液１３０Ｈと貯留電解液１３０Ｓとの間で、リチウムイオンが相互に移動することで、このような挙動を示すものと考えられる。
以上の結果および知見を踏まえて、本実施形態１にかかる車両１００は、電池１０１の充放電を制御することにより、この電池１０１の内部抵抗の増大を抑制、あるいは、その内部抵抗を低下・回復させ、内部抵抗を適切な範囲に収めうる車両電池システムＳＶ１を備えている。この車両電池システムＳＶ１は、上述した組電池１０、ＨＶ制御装置２０、フロントモータ３０、リアモータ４０、エンジン５０、ケーブル６０、インバータ７０で構成されている。
具体的には、図９のフローチャートを参照しつつ、以下で説明する。
まず、車両１００を起動（ＫＥＹ ＯＮ）すると（ステップＳ１）、ＨＶ制御装置２０のＣＰＵが立ち上がり、車両電池システムＳＶ１を制御するプログラムに従って作動する。そしてまず、組電池１０についてＳモードで充放電を制御することを選択する（ステップＳ２）。このＳモードによる充放電制御では、例えば、モータ３０，４０で必要とされる電力を供給すべく、組電池１０に、その電力に見合った大きさの電流をインバータ７０に放電させたり、モータ３０，４０あるいはエンジン５０から供給される電力を、インバータ７０を通じて組電池１０に充電する。
なお、ＨＶ制御装置２０は、Ｓモードでの充放電制御では、車両１００の急加速時、急発進時等に対応する放電条件において、組電池１０から放電される最大放電電流ＩＤｍａｘを２００Ａに制限している。また、エンジン５０による組電池１０への充電時、あるいは、車両１００のブレーキ時等に対応する充電条件において、組電池１０へ充電する最大充電電流ＩＣｍａｘを２００Ａに制限している。
ＨＶ制御装置２０は、自身にタイマ（図示しない）を有しており、ステップＳ３において、例えば１０日ごとなど、電池１０１の貯留電解液１３０Ｓのリチウムイオン濃度ＳＣの検知を行う所定のタイミングを迎えたか否かを判定する。ここで、ＮＯ、すなわちリチウムイオン濃度ＳＣの検知を行うタイミングに至らない場合には、ステップＳ３に戻る。一方、ステップＳ３で、ＹＥＳ、すなわちリチウムイオン濃度ＳＣの検知のタイミングとなった場合には、ステップＳ４に進み、電池１０１の濃度差起電力測定手段Ｍ１を用いて、第１電極本体部１４１と第２電極本体部１５１との間に生じる起電力ＶＰの測定を行う。
ここで、図１０に、上述の車両電池システムＳＶ１のうち、ＨＶ制御装置２０、電池監視装置１２および電池１０１を抜き出して示す。このうち、電池監視装置１２は、起電力取得回路１２Ａ１を含む電池監視装置本体１２Ａを有し、通信ケーブル１２Ｂを介してＨＶ制御装置２０と接続して通信を行っている。また、電池１０１の濃度差起電力測定手段Ｍ１に接続し、第１電極本体部１４１と第２電極本体部１５１との間の起電力ＶＰを検知する。検知した起電力ＶＰは、通信ケーブル１２Ｂを通じて、ＨＶ制御装置２０に送信される。
ステップＳ４では、上述の濃度差起電力測定手段Ｍ１により起電力ＶＰを測定する。起電力ＶＰの測定後、車両電池システムＳＶ１がＳモードによる充放電制御を行っているか否かを判定する（ステップＳ５）。ここで、ＹＥＳ、すなわちＳモードによる充放電制御を行っている場合、ステップＳ６に進む。一方、ＮＯの場合、つまり、後述するＴ１モードによる充放電制御を行っている場合には、ステップＳ７に進む。
ステップＳ６において、ＨＶ制御装置２０はこの起電力ＶＰが、高起電力閾値ＶＰＨよりも大きいか否かを判定する。なお、本実施形態１では、例えば、ＶＰＨ＝２４ｍＶとした（図６参照）。この値（２４ｍＶ）は、貯留電解液１３０Ｓのリチウムイオン濃度ＳＣが濃度高閾値ＳＣＨ（＝１．４ｍｏｌ／Ｌ）である場合に相当する。さらに、この値は、図８によれば、電池１０１の内部抵抗ＩＲが高抵抗閾値ＩＲＨ（＝７．０ｍΩ）である場合に相当する。
したがって、起電力ＶＰが、高起電力閾値ＶＰＨより大きいか否かを判断することにより、リチウムイオン濃度ＳＣが、濃度高閾値ＳＣＨより大きいか否かを推定できる（図９参照）。さらに、濃度ＳＣが、濃度高閾値ＳＣＨより大きいか否かを推定することにより、電池１０１の内部抵抗ＩＲが、高抵抗閾値ＩＲＨより大きいか否かを推定できる（図９参照）。
ここで、ＮＯ、すなわち起電力ＶＰが高起電力閾値ＶＰＨ以下（ＶＰ≦ＶＰＨ）の場合、ステップＳ３に戻って、上述の処理を繰り返す。
一方、ＹＥＳ、すなわち起電力ＶＰが高起電力閾値ＶＰＨよりも大きい（ＶＰ＞ＶＰＨ）場合には、ステップＳ８に進み、組電池１０についてＴ１モードによる充放電制御を行う。このＴ１モードでも、上述のＳモードと概略同様の制御を行う。
但し、このＴ１による制御では、車両１００の急加速、急発進時等の放電条件において、組電池１０から放電させる上限放電電流ＩＤｕを、Ｓモードでの制御の場合に流す最大放電電流ＩＤｍａｘの値よりも２０％低い値としてある。つまり、ＨＶ制御装置２０は、車両１００を急加速、急発進等させた場合において、Ｓモードによる制御であるならば、最大放電電流ＩＤｍａｘの大きさの電流を放電させていた放電条件であっても、このＴ１モードによる制御では、上限放電電流ＩＤｕ（＝０．８×ＩＤｍａｘ、例えば、１６０Ａ）までしか放電させない。なお、これによるモータ３０，４０の出力不足は、例えば、エンジン５０の運転条件を変更することによってカバーする。
なお、本実施形態１では、充電に関しては、ＳモードとＴ１モードでの充電制御に違いを設けていない。
このようにして、車両１００を走行させ、Ｔ１モードによる組電池１０の充放電制御を、ある程度の長期間（例えば３ヶ月以上）にわたって継続する。すると、その期間を通じて、Ｓモードによる充放電制御を行った場合に比して、前述した知見から判るように、貯留電解液１３０Ｓのリチウムイオン濃度ＳＣが徐々に低くなる。また逆に、保持電解液１３０Ｈのリチウムイオン濃度ＨＣが徐々に高くなる。さらに、各電池１０１，１０２の内部抵抗ＩＲの増加を止め、むしろ徐々に低下させることができる。
一方、ステップＳ７では、ＨＶ制御装置２０は、起電力ＶＰが低起電力閾値ＶＰＬよりも小さいか否かを判定する。なお、本実施形態１では、例えば、ＶＰＬ＝７ｍＶとした（図６参照）。この値（７ｍＶ）は、貯留電解液１３０Ｓのリチウムイオン濃度ＳＣが濃度低閾値ＳＣＬ（＝１．１ｍｏｌ／Ｌ）である場合に相当し、図８によれば、電池１０１の内部抵抗ＩＲが低抵抗閾値（＝４．２ｍΩ）である場合に相当する。
したがって、起電力ＶＰが、低起電力閾値ＶＰＬより小さいか否かを判断することにより、濃度ＳＣが、濃度低閾値ＳＣＬより小さいか否かを推定できる（図９参照）。さらに、濃度ＳＣが、濃度高閾値ＳＣＨより小さいか否かを推定することにより、電池１０１の内部抵抗ＩＲが、高抵抗閾値ＩＲＨより小さいか否かを推定できる（図９参照）。
ここで、ＮＯ、すなわち起電力ＶＰが低起電力閾値ＶＰＬ以上（Ｖ≧ＶＰＬ）の場合、ステップＳ３に戻って、Ｔ１モードによる処理を繰り返す。
しかし、ＹＥＳ、すなわち起電力ＶＰが低起電力閾値ＶＰＬより小さい（Ｖ＜ＶＰＬ）場合には、ステップＳ２に戻り、以降Ｓモードによる充放電制御を行う。
このように、本実施形態１の車両電池システムＳＶ１は、濃度差起電力測定手段Ｍ１、Ｓモードによる制御手段Ｓ２、Ｔ１モードによる制御手段Ｓ８、およびモード選択手段Ｓ６，Ｓ７を備える。そのため、例えば、組電池１９（電池１０１等）をＳモードによる制御手段Ｓ２で充放電制御することにより、電池１０１の内部抵抗ＩＲが徐々に増大して相対的に高くなったとき、即ち、起電力ＶＰが高起電力閾値ＶＰＨより高くなったときには、Ｔ１モードによる制御手段Ｓ８での充放電制御に切り換えることで、その内部抵抗ＩＲを減少させ、電池１０１の劣化を回復させることができる。また、これに伴って、起電力ＶＰ及び濃度ＳＣを徐々に低下させることができる。
逆に、Ｔ１モードによる制御手段Ｓ８での充放電制御により、電池１０１の内部抵抗ＩＲが徐々に減少して相対的に低くなったとき、即ち、起電力ＶＰが低起電力閾値ＶＰＬより低くなったときには、Ｓモードでの制御手段Ｓ２での充放電制御に切り替えることで、内部抵抗ＩＲが下がりすぎる、あるいは、内部抵抗ＩＲが下がるＴ１モードによる制御手段での制御を続けることで、内部抵抗ＩＲがむしろ増大してしまう状態に至るのを防止できる。また、これに伴って、起電力ＶＰ及び濃度ＳＣを徐々に増加させることができる。
したがって、本実施形態では、起電力ＶＰが概略７〜２４ｍＶの範囲、貯留電解液１３０Ｓのリチウムイオン濃度ＳＣが概略１．１〜１．４ｍｏｌ／Ｌの範囲、そして、電池１０１の内部抵抗ＩＲが概略４．２〜７．０ｍΩの範囲に制御されることとなる。
かくして、電池１０１，１０２の内部抵抗ＩＲが増加し続けて電池１０１等が劣化するのを防止し、内部抵抗ＩＲを常に適切な範囲に収めることができる。
さらに、車両電池システムＳＶ１では、所定の放電条件、すなわち、Ｓモードによる制御手段Ｓ２で流しうる最大放電電流ＩＤｍａｘを流す場合に対応する放電条件で、Ｔ１モードによる制御手段Ｓ８によって放電させる場合には、最大放電電流ＩＤｍａｘよりも小さい放電電流（上限放電電流ＩＤｕ）を流す。このようにすることで、内部抵抗ＩＲの変化が互いに逆の傾向となる２つのモード制御手段（Ｓモードによる制御手段Ｓ２、およびＴ１モードによる制御手段Ｓ８）を容易に実現できる。
また、貯留電解液濃度検知手段として、電池１０１には、貯留電解液１３０Ｓに浸漬している第１測定電極１４０（第１電極本体部１４１）と、基準電解液１６０に浸漬している第２測定電極１５０（第２電極本体部１５１）とを含む濃度差起電力測定手段Ｍ１を有する。これにより、電池１０１，１０２の内部抵抗ＩＲと相関関係を有する適切な物理量（貯留電解液１３０Ｓのリチウムイオン濃度ＳＣ）に基づき内部抵抗ＩＲを推定すれば、比較的容易に内部抵抗ＩＲを計測できる。
また、濃度差起電力測定手段Ｍ１により、第１電極本体部１４１および第２電極本体部１５１の間の起電力ＶＰの大きさと、既知である基準電解液１６０のリチウムイオン濃度ＢＣから、貯留電解液１３０Ｓのリチウムイオン濃度ＳＣを容易かつ適切に知ることができる。また、この貯留電解液１３０Ｓと相関関係を有する保持電解液１３０Ｈのリチウムイオン濃度ＨＣの高低を推定できる。さらに、それに基づいて電池１０１の内部抵抗ＩＲの高低を推定することができる。
また、本実施形態１にかかる車両１００は、上述の車両電池システムＳＶ１を搭載しているので、搭載した電池１０１，１０２の内部抵抗ＩＲの増大を確実に抑制、あるいはその内部抵抗を確実に低下・回復させ、内部抵抗ＩＲを適切な範囲に収めることができる。かくして、車両１００は良好な運転性能を保つことができる。
なお、本実施形態において、車両電池システムＳＶ１は電池システムに、濃度差起電力測定手段Ｍ１は内部抵抗検知手段，抵抗相関物理量検知手段，貯留電解液濃度検知手段に、Ｓモードによる制御手段Ｓ２は増大モード制御手段あるいは第１モード制御手段に、Ｔ１モードによる制御手段Ｓ８は減少モード制御手段あるいは第２モード制御手段に、それぞれ対応する。
また、実施形態１では、ＳモードとＴ１モードとの切り替えにあたり、２つの閾値（ＶＰＨ，ＶＰＬ）を用い、高起電力閾値ＶＰＨを２４ｍＶとする一方、低起電力閾値ＶＰＬをこれから離れた値の７ｍＶとした。しかし、起電力ＶＰに対し、１つの起電力閾値ＶＰＴ（例えば、ＶＰＴ＝１３ｍＶ（濃度閾値ＳＣＴ＝１．２ｍｏｌ／Ｌ、抵抗閾値ＩＲＴ＝４．７ｍΩに相当））を用いて制御を行うこともできる（図９参照）。この場合には、起電力ＶＰが概略１３ｍＶ付近、貯留電解液１３０Ｓのリチウムイオン濃度ＳＣが概略１．２ｍｏｌ／Ｌ付近、そして、電池１０１の内部抵抗ＩＲが概略４．７ｍΩ付近の値となるように制御されることとなる。
（変形形態１）
次に、本発明の変形形態１にかかる車両について、図１および図１１を参照しつつ説明する。
本変形形態１の車両２００では、車両電池システムの充放電制御の内容が前述の実施形態１と異なり、それ以外は同様である。具体的には、実施形態１のＴ１モードでは、Ｓモードの最大放電電流ＩＤｍａｘの値より２０％低い上限放電電流ＩＤｕを設けて組電池の放電電流を制限する制御を行ったが、本変形形態１では、組電池の放電電流の値を一律に制限する制御を行う。
そこで、異なる点を中心に説明し、同様の部分の説明は省略または簡略化する。なお、同様の部分については同様の作用効果を生じる。また、同内容のものには同番号を付して説明する。
本変形形態１にかかる車両２００は、電池１０１，１０２の充放電を制御することにより、この電池１０１，１０２の内部抵抗ＩＲの増大を抑制、あるいは、その内部抵抗ＩＲを低下・回復させ、内部抵抗ＩＲを適切な範囲に収めうる車両電池システムＳＶ２を備えている（図１参照）。この車両電池システムＳＶ２は、実施形態１と同様に、上述した組電池１０、ＨＶ制御装置２０、フロントモータ３０、リアモータ４０、エンジン５０、ケーブル６０、インバータ７０で構成されている。但し、車両電池システムＳＶ２による組電池１０の充放電制御が、実施形態１の車両電池システムＳＶ１と異なる。
具体的には、図１１のフローチャートを参照しつつ説明する。
図１１に示す各ステップのうち、ステップＳ１〜Ｓ７までは、実施形態１と同様であるので、このうちステップＳ１〜Ｓ５およびＳ７については説明を省略する。
ステップＳ６において、ＨＶ制御装置２０は、測定した起電力ＶＰが、高起電力閾値ＶＰＨよりも大きいか否かを判定する。
ここで、ＮＯ、すなわち起電力ＶＰが高起電力閾値ＶＰＨ以下（ＶＰ≦ＶＰＨ）の場合、ステップＳ３に戻って、上述の処理を繰り返す。
一方、ＹＥＳ、すなわち起電力ＶＰが高起電力閾値ＶＰＨよりも大きい（ＶＰ＞ＶＰＨ）場合には、ステップＳ１０に進み、組電池１０についてＴ２モードによる充放電制御を行う。このＴ２モードでも、上述のＳモードと概略同様の制御を行う。
但し、このＴ２による制御では、組電池１０（各電池１０１，１０２）から放電させる放電電流の大きさを、常時、Ｓモードでの制御時の放電電流の値よりも２０％低い値としてある。つまり、ＨＶ制御装置２０は、Ｓモードによる制御での放電に比して、Ｔ２モードによる制御では、放電電流の値が一律２０％低くなるように組電池１０に放電させる。なお、これによるモータ３０，４０の出力不足も、例えば、エンジン５０の運転条件を変更することによってカバーする。
なお、本変形形態１において、充電に関しては、ＳモードとＴ２モードでの制御に違いはない。
このようにして、Ｔ２モードによる組電池１０の充放電制御を、ある程度の長期間（例えば３ヶ月以上）にわたって継続すると、その期間を通じて、Ｓモードによる充放電制御を行った場合に比して、前述した知見から判るように、貯留電解液１３０Ｓのリチウムイオン濃度ＳＣが徐々に低くなる。また逆に、保持電解液１３０Ｈのリチウムイオン濃度ＨＣが徐々に高くなる。また、組電池１０（電池１０１）の内部抵抗ＩＲの増加を止め、むしろ徐々に低下させることができる。
本変形形態１にかかる車両２００では、その車両電池システムＳＶ２は、いずれの放電条件でも、Ｔ２モードの制御手段Ｓ１０による場合の放電電流を、Ｓモードの制御手段Ｓ２による場合よりも小さくしている。このようなＴ２モードの制御手段Ｓ１０を用いて充放電を繰り返すことで、確実に電池１０１等の内部抵抗ＩＲの増大を抑制し、さらには、その内部抵抗ＩＲを徐々に減少させ、電池１０１等の劣化を回復させることができる。逆に、Ｓモードの制御手段Ｓ２を用いて充放電を繰り返すことで、電池１０１等の内部抵抗ＩＲを徐々に増大させることができる。つまりこのようにすることで、内部抵抗ＩＲの変化が互いに逆の傾向となる２つのモード制御手段（Ｓモードによる制御手段Ｓ２、およびＴ２モードによる制御手段Ｓ１０）を容易に実現できる。
なお、車両電池システムＳＶ２は電池システムに対応する。
（変形形態２）
次に、本発明の変形形態２にかかる車両について、図１および図１２を参照しつつ説明する。
本変形形態２の車両３００では、車両電池システムの充放電制御の内容が前述の実施形態１と異なり、それ以外は同様である。具体的には、実施形態１のＳモード、Ｔ１モードのほかに、Ｕ１モードを設けている点で、実施形態１と異なる。
そこで、異なる点を中心に説明し、同様の部分の説明は省略または簡略化する。なお、同様の部分については同様の作用効果を生じる。また、同内容のものには同番号を付して説明する。
本変形形態２にかかる車両３００は、電池１０１，１０２の充放電を制御することにより、この電池１０１等の内部抵抗ＩＲの増大を抑制、あるいは、その内部抵抗ＩＲを低下・回復させ、内部抵抗ＩＲを適切な範囲に収めうる車両電池システムＳＶ３を備えている（図１参照）。この車両電池システムＳＶ３は、実施形態１と同様に、上述した組電池１０、ＨＶ制御装置２０、フロントモータ３０、リアモータ４０、エンジン５０、ケーブル６０、インバータ７０で構成されている。但し、車両電池システムＳＶ３による組電池１０の充放電制御が、実施形態１の車両電池システムＳＶ１と異なる。
具体的には、図１２のフローチャートを参照しつつ説明する。
図１２に示す各ステップのうち、ステップＳ１〜Ｓ５およびＳ８は、実施形態１と同様であるので、このうちステップＳ１〜Ｓ４およびＳ８についての詳述を省略する。
ステップＳ５で、起電力ＶＰの測定後、車両電池システムＳＶ３がＳモードによる充放電制御を行っているか否かを判定する。ここで、ＹＥＳ、すなわちＳモードによる充放電制御を行っている場合、ステップＳ１１に進む。一方、ＮＯの場合、つまり、Ｔ１モード、または、後述するＵ１モードによる充放電制御を行っている場合には、ステップＳ１５に進む。
ステップＳ１１において、ＨＶ制御装置２０は、測定した起電力ＶＰを起電力取得回路１２Ａ１を通じて受信し、この起電力ＶＰが、第１高起電力閾値ＶＰＨ１よりも大きいか否かを判定する。
なお、本変形形態２では、例えば、ＶＰＨ１＝２４ｍＶとした（図６参照）。この値（２４ｍＶ）は、貯留電解液１３０Ｓのリチウムイオン濃度ＳＣが第１濃度高閾値ＳＣＨ１（＝１．４ｍｏｌ／Ｌ）である場合に相当する。また、図８によれば、この値は、電池１０１の内部抵抗ＩＲが第１高抵抗閾値ＩＲＨ１（＝７．０ｍΩ）である場合に相当する。
したがって、起電力ＶＰが、第１高起電力閾値ＶＰＨ１より大きいか否かを判断することにより、濃度ＳＣが、第１濃度高閾値ＳＣＨ１より大きいか否かを推定できる（図１２参照）。さらに、濃度ＳＣが、第１濃度高閾値ＳＣＨ１より大きいか否かを推定することにより、電池１０１の内部抵抗ＩＲが、第１高抵抗閾値ＩＲＨ１より大きいか否かを推定できる（図１２参照）。
ここで、ＹＥＳ、すなわち起電力ＶＰが第１高起電力閾値ＶＰＨ１よりも大きい（ＶＰ＞ＶＰＨ１）場合、ステップＳ８に進み、組電池１０についてＴ１モードによる充放電制御を行う。なお、Ｔ１モードによる充放電制御は、実施形態１と同様である。また、本変形形態２で、ＳモードとＴ１モードとは、充電に関する制御において違いはない。
ステップＳ８の後にはステップＳ３に戻って上述の処理を繰り返す。
一方、ＮＯ、すなわち起電力ＶＰが第１高起電力閾値ＶＰＨ１以下（ＶＰ≦ＶＰＨ１）の場合には、ステップＳ１３に進み、この起電力ＶＰが、第１低起電力閾値ＶＰＬ１よりも小さいか否かを判定する。
なお、本変形形態２では、例えば、ＶＰＬ１＝−１２ｍＶとした（図６参照）。この値（−１２ｍＶ）は、貯留電解液１３０Ｓのリチウムイオン濃度ＳＣが第１濃度低閾値ＳＣＬ１（＝０．８ｍｏｌ／Ｌ）である場合に相当する。また、図８によれば、この値は、電池１０１の内部抵抗ＩＲが４．０ｍΩ（＝第１低抵抗閾値ＩＲＬ１）である場合に相当する。
したがって、起電力ＶＰが、第１低起電力閾値ＶＰＬ１より小さいか否かを判断することにより、濃度ＳＣが、第１濃度低閾値ＳＣＬ１より小さいか否かを推定できる（図９参照）。
ここで、ＮＯ、すなわち起電力ＶＰが第１低起電力閾値ＶＰＬ１以上（ＶＰ≧ＶＰＬ１）の場合、ステップＳ３に戻って上述の処理を繰り返す。
一方、ＹＥＳ、すなわち起電力ＶＰが第１低起電力閾値ＶＰＬ１よりも小さい（ＶＰ＜ＶＰＬ１）の場合には、ステップＳ１４に進み、Ｕ１モードによる充放電制御を行う。
このＵ１モードでは、上述のＳモードと概略同様の制御を行う。但し、このＵ１による制御では、車両３００のエンジン５０による、あるいは、車両３００のブレーキ時の組電池１０（電池１００等）への充電における上限充電電流ＩＣｕを、Ｓモードでの制御のときの最大充電電流ＩＣｍａｘの値よりも２０％低い値に制限してある。つまり、ＨＶ制御装置２０は、エンジン５０からの充電や、回生ブレーキによる充電等において、Ｓモードによる制御であるならば、最大充電電流ＩＣｍａｘの大きさの電流で充電していた条件であっても、このＵ１モードによる制御では、上限充電電流ＩＣｕ（＝０．８×ＩＣｍａｘ、例えば、１６０Ａ）までしか組電池１０に充電させないようにしている。
なお、本変形形態２で、ＳモードとＵ１モードとは、放電に関する制御において違いはない。
ステップＳ１４での制御後は、ステップＳ３に戻って上述の処理を繰り返す。
次に、ステップＳ１５について説明する。ステップＳ１５では、車両電池システムＳＶ３が、Ｔ１モードによる充放電制御を行っているか否かを判定する。ここで、ＹＥＳ、すなわちＴ１モードによる充放電制御を行っている場合には、ステップＳ１６に進む。一方、ＮＯの場合、つまり、上述のＵ１モードによる充放電制御を行っている場合には、ステップＳ１７に進む。
ステップＳ１６では、ＨＶ制御装置２０は、測定した起電力ＶＰが、第２高起電力閾値ＶＰＨ２よりも小さいか否かを判定する。
なお、本変形形態２では、例えば、ＶＰＨ２＝１３ｍＶとした（図６参照）。この値（１３ｍＶ）は、貯留電解液１３０Ｓのリチウムイオン濃度ＳＣが第２濃度高閾値ＳＣＨ２（＝１．２ｍｏｌ／Ｌ）である場合に相当する。また、図８によれば、この値は、電池１０１の内部抵抗ＩＲが第２高抵抗閾値ＩＲＨ２（＝４．７ｍΩ）である場合に相当する。
したがって、起電力ＶＰが、第２高起電力閾値ＶＰＨ２より大きいか否かを判断することにより、濃度ＳＣが、第２濃度高閾値ＳＣＨ２より大きいか否かを推定できる（図１２参照）。さらに、濃度ＳＣが、第２濃度高閾値ＳＣＨ２より大きいか否かを推定することにより、この濃度ＳＣが概略１．０ｍｏｌ／Ｌ以上の範囲では、電池１０１の内部抵抗ＩＲが、第２高抵抗閾値ＩＲＨ２より大きいか否かを推定できる（図１２参照）。
ここで、ＹＥＳ、すなわち起電力ＶＰが第２高起電力閾値ＶＰＨ２よりも小さい（Ｖ＜ＶＨ２）場合、ステップＳ２に戻って、Ｓモードによる充放電制御を行う。一方、ＮＯ、すなわち起電力ＶＰが第２高起電力閾値ＶＰＨ２以上（ＶＰ≧ＶＰＨ２）の場合には、ステップＳ３に戻り上述の処理を繰り返す。
一方、ステップＳ１７では、測定した起電力ＶＰが第２低起電力閾値ＶＰＬ２よりも大きいか否かを判定する。
なお、本変形形態２では、例えば、ＶＰＬ１＝−５ｍＶとした（図６参照）。この値（−５ｍＶ）は、貯留電解液１３０Ｓのリチウムイオン濃度ＳＣが第２濃度低閾値ＳＣＬ２（＝０．９ｍｏｌ／Ｌ）である場合に相当する。また、図８によれば、この値は、電池１０１の内部抵抗ＩＲが３．８ｍΩ（＝第２低抵抗閾値ＩＲＬ２）である場合に相当する。
したがって、起電力ＶＰが、第２低起電力閾値ＶＰＬ２より小さいか否かを判断することにより、濃度ＳＣが、第２濃度低閾値ＳＣＬ２より小さいか否かを推定できる（図９参照）。
ここで、ＹＥＳ、すなわち起電力ＶＰが第２低起電力閾値ＶＰＨ２よりも大きい（ＶＰ＞ＶＰＬ２）場合、ステップＳ２に戻って、Ｓモードによる充放電制御を行う。一方、ＮＯ、すなわち起電力ＶＰが第２低起電力閾値ＶＰＬ２以下（ＶＰ≦ＶＰＬ２）の場合には、ステップＳ３に戻り上述の処理を繰り返す。
したがって、本変形形態２では、起電力ＶＰが概略−１２〜２４ｍＶの範囲、貯留電解液１３０Ｓのリチウムイオン濃度ＳＣが概略０．８〜１．４ｍｏｌ／Ｌの範囲、そして、電池１０１の内部抵抗ＩＲが概略３．８〜７．０ｍΩの範囲に制御されることとなる。
このように、本変形形態２にかかる車両３００では、この車両電池システムＳＶ３は、電池１０１、濃度差起電力測定手段Ｍ１、および、Ｓモードによる制御手段Ｓ２とＴ１モードによる制御手段Ｓ８とＵ１モードによる制御手段Ｓ１４とモード選択手段Ｓ１１，Ｓ１３，Ｓ１５，Ｓ１７とを有する充放電制御手段（ＨＶ制御装置２０）を備える。この車両電子システムＳＶ３では、Ｔ１モードによる制御手段Ｓ８により充放電させる場合、Ｓモードによる制御手段Ｓ２による場合よりも、所定の放電条件（例えば、急加速や急発進時の放電）において流す放電電流を小さくする。その他の放電条件では、放電電流を等しくする。したがって、Ｔ１モードでの充放電制御により、電池１０１等の内部抵抗ＩＲを、徐々に低下させることが出来る。また、これに伴って、起電力ＶＰ及び濃度ＳＣを徐々に低下させることもできる。
一方、Ｕ１モードによる制御手段Ｓ１４により充放電させる場合、Ｓモードによる制御手段Ｓ２による場合よりも、所定の充電条件（例えば、エンジンによる充電時や回生ブレーキによる充電）において流す充電電流を小さくする。また、その他の充電条件では充電電流を等しくする。したがって、Ｕ１モードでの充放電制御により、電池１０１等の内部抵抗ＩＲを、徐々に増加させることができる。また、これに伴って、起電力ＶＰ及び濃度ＳＣを徐々に上昇させることもできる。
かくして、本変形形態２でも、濃度差起電力測定手段Ｍ１で測定した起電力ＶＰが、第１高起電力閾値ＶＰＨ１より高くなったことを検知したとき（濃度ＳＣが第１濃度高閾値ＳＣＨ１より大きく、内部抵抗ＩＲが第１高抵抗閾値ＩＲＨ１より高くなったとき）、Ｔ１モードによる制御手段Ｓ８での充放電制御に切り換えて充放電を制御する。これにより、電池１０１，１０２の内部抵抗ＩＲを減少させ、電池１０１等の劣化を回復させることができる。
逆に、起電力ＶＰが、第１低起電力閾値ＶＰＬ１より低くなったことを検知したとき（濃度ＳＣが第１濃度低閾値ＳＣＬ１より小さくなったとき）、Ｕ１モードによる制御手段Ｓ１４での充放電制御に切り替える。これにより電池１０１等の内部抵抗ＩＲが下がりすぎる、あるいは、内部抵抗Ｔ１が下がるモードにでの制御を続けることで、内部抵抗ＩＲがむしろ増大してしまう状態に至るのを防止できる。
かくして、電池１０１等の内部抵抗ＩＲが増加し続けて劣化するのを防ぎ、内部抵抗ＩＲを常に適切な範囲に収めることができる。
また、車両電池システムＳＶ３では、Ｓモードに比して、Ｔ１モードでは、放電条件に制限を、Ｕ１モードでは充電条件に制限を加えた。具体的には、Ｔ１モードによる制御手段Ｓ８によって放電させる場合には、最大放電電流ＩＤｍａｘよりも小さい放電電流（上限放電電流ＩＤｕ）を流し、Ｕ１モードによる制御手段Ｓ１４によって充電する場合には、最大充電電流ＩＣｍａｘよりも小さい充電電流（上限充電電流ＩＣｕ）を流す。このようにすることで、内部抵抗ＩＲの変化が互いに逆の傾向となる、２つのモード制御手段Ｓ８，Ｓ１４を容易に実現できる。
なお、本変形形態２において、車両電池システムＳＶ３は電池システムに、濃度差起電力測定手段Ｍ１は内部抵抗検知手段，抵抗相関物理量検知手段，貯留電解液濃度検知手段に対応する。また、Ｔ１モードによる制御手段Ｓ８は、減少モード制御手段，第２モード制御手段，あるいは第４モード制御手段に、Ｕ１モードによる制御手段Ｓ１４は、増大モード制御手段，第１モード制御手段，あるいは第３モード制御手段に、それぞれ対応すると見ることができる。さらに、Ｓモードによる制御手段Ｓ２は、第５モード制御手段に、Ｔ１モードによる制御手段Ｓ８は、第６モード制御手段に、Ｕ１モードによる制御手段Ｓ１４は、第７モード制御手段に、それぞれ対応すると見ることもできる。
また、本変形形態２では、ＳモードとＴ１モードとの切り替えにあたり、２つの閾値（ＶＰＨ１，ＶＰＨ２）を用い、第１高起電力閾値ＶＰＨ１を２４ｍＶとする一方、第２高起電力閾値ＶＰＨ２をこれから離れた値の１３ｍＶとした。しかし、起電力ＶＰに対し、１つの第１起電力閾値ＶＰＴ１（例えば、ＶＰＴ１＝１３ｍＶ（第１濃度閾値ＳＣＴ１＝１．２ｍｏｌ／Ｌ、第１抵抗閾値ＩＲＴ１＝４．７ｍΩに相当））を用いて、ＳモードとＴ１モードとの切換えを行うこともできる（図１２参照）。
またさらに、ＳモードとＵ１モードとの切り替えにあたり、２つの閾値（ＶＰＬ１，ＶＰＬ２）を用い、第１低起電力閾値ＶＰＬ１を−１２ｍＶとする一方、第２低起電力閾値ＶＰＨ２をこれから離れた値の−５ｍＶとした。しかし、起電力ＶＰに対し、１つの第２起電力閾値ＶＰＴ２（例えば、ＶＰＴ２＝−５ｍＶ（第２濃度閾値ＳＣＴ２＝０．９ｍｏｌ／Ｌ、第２抵抗閾値ＩＲＴ２＝３．８ｍΩに相当））を用いて、ＳモードとＵ１モードとの切換えを行うこともできる（図１２参照）。
これらの場合には、起電力ＶＰが概略−５〜１３ｍＶの範囲、貯留電解液１３０Ｓのリチウムイオン濃度ＳＣが概略０．９〜１．２ｍｏｌ／Ｌの範囲、そして、電池１０１の内部抵抗ＩＲが概略３．８〜７．０ｍΩの範囲に制御されることとなる。
（変形形態３）
次に、本発明の変形形態３にかかる車両について、図１および図１３を参照しつつ説明する。
本変形形態３の車両４００では、車両電池システムの充放電制御の内容が前述の変形形態２と異なり、それ以外は同様である。具体的には、変形形態２のＴ１モードでは、Ｓモードの最大放電電流ＩＤｍａｘの値より２０％低い上限放電電流ＩＤｕを設けて、組電池の放電電流を制限する制御を行ったが、本変形形態３では、組電池の放電電流の値を一律に制限する制御を行う。また、Ｕ１モードでは、Ｓモードの最大充電電流ＩＣｍａｘの値より２０％低い上限充電電流ＩＣｕを設けて、組電池の充電電流を制限する制御を行ったが、本変形形態３では、組電池の充電電流の値を一律に制限する制御を行う。
そこで、異なる点を中心に説明し、同様の部分の説明は省略または簡略化する。なお、同様の部分については同様の作用効果を生じる。また、同内容のものには同番号を付して説明する。
本変形形態３にかかる車両４００は、電池１０１等の充放電を制御することにより、この電池１０１の内部抵抗ＩＲの増大を抑制、あるいは、その内部抵抗ＩＲを低下・回復させ、内部抵抗ＩＲを適切な範囲に収めうる車両電池システムＳＶ４を備えている（図１参照）。この車両電池システムＳＶ４は、実施形態１および変形形態２と同様に、上述した組電池１０、ＨＶ制御装置２０、フロントモータ３０、リアモータ４０、エンジン５０、ケーブル６０、インバータ７０で構成されている。但し、車両電池システムＳＶ４による組電池１０の充放電制御が、変形形態２の車両電池システムＳＶ３と異なる。
具体的には、図１３のフローチャートに示す各ステップのうち、ステップＳ８に代えてステップＳ１０を、ステップＳ１４に代えてステップＳ２０を用いる点で、図１２に示す前述の変形形態２と異なる。なお、このうちステップＳ１０は、変形形態１において説明したＴ２モードによる制御であり、既に説明しているので説明を省略し、ステップＳ２０について、以下に説明する。
ステップＳ２０では、組電池１０についてＵ２モードによる充放電制御を行う。このＵ２モードでは、上述のＳモードと概略同様の制御を行う。但し、このＵ２による制御では、組電池１０に充電する充電電流を、Ｓモードでの制御時の充電電流の値よりも２０％低い値とする。つまり、ＨＶ制御装置２０は、Ｓモードによる制御で充電する充電電流の大きさよりも、Ｕ２モードによる制御では、充電電流の値を一律に２０％低くして組電池１０に充電する。
なお、本変形形態３では、ＳモードとＵ２モードとでは、放電に関する制御において違いはない。
本変形形態３にかかる車両４００では、車両電池システムＳＶ４は、いずれの放電条件でも、Ｔ２モードの制御手段Ｓ１０による場合の放電電流を、Ｓモードの制御手段Ｓ２による場合よりも小さくしている。このようなＴ２モードによる制御手段Ｓ１０を用いて充放電を繰り返すことで、確実に電池１０１等の内部抵抗ＩＲを徐々に減少させ、電池１０１等の劣化を回復させることができる。
一方、車両電池システムＳＶ４は、いずれの充電条件でも、Ｕ２モードの制御手段Ｓ２０による場合の充電電流を、Ｓモードの制御手段Ｓ２による場合よりも小さくしている。このようなＵ２モードによる制御手段Ｓ２０を用いて充放電を繰り返すことで、電池１０１等の内部抵抗ＩＲを増大させることができる。
このようにすることで、内部抵抗ＩＲの変化が互いに逆の傾向となる、２つのモード制御手段Ｓ１０，Ｓ２０を容易に実現できる。
（変形形態４）
次に、本発明の変形形態４にかかる車両について、図１、図２、図１４〜図１７を参照しつつ説明する。
本変形形態４の車両５００では、搭載する組電池１０に、電池１０１に代えて、図１４に示すように、保持電解液濃度検知手段Ｍ２を有する電池２０１を備えている点が、前述の実施形態１と異なり、それ以外は同様である。
そこで、実施形態１と異なる点を中心に説明し、同様の部分の説明は省略または簡略化する。なお、同様の部分については同様の作用効果を生じる。また、同内容のものには同番号を付して説明する。
本変形形態４にかかる車両５００も、実施形態１と同様、ＨＶ制御装置２０により、エンジン５０、フロントモータ３０およびリアモータ４０を併用して駆動するハイブリッド自動車であり、そのほか、車体９０、ケーブル６０、インバータ７０、および、組電池１０を有している。
このうち組電池１０は、図２に示すように実施形態１と同様、電池部１１と電池監視装置１２とを有する。
但し、電池部１１は、矩形箱形の電池ケース１１０、発電要素１２０、電解液１３０のほか、保持電解液濃度検知手段Ｍ２を備える捲回形の電池２０１と、この保持電解液濃度検知手段Ｍ２を備えない電池１０２とを含んでいる点で実施形態１と異なる。
そこで、この保持電解液濃度検知手段Ｍ２を備える電池２０１について、図１４〜図１６を参照しつつ説明する。
電池２０１における保持電解液濃度検知手段Ｍ２は、図１４に示すように、発電要素１２０の正極板１２１と負極板１２２との間に保持されてなる保持電解液１３０Ｈに接触している第１電極本体部２４１、および、この第１電極本体部２４１と離間し、同じく保持電解液１３０Ｈに接触している第２電極本体部２５１を備える。
第１測定電極２４０および第２測定電極２５０は、上述の第１電極本体部２４１および第２電極本体部２５１と、第１導線２４２および第２導線２５２とを有する。第１電極本体部２４１および第２電極本体部２５１は、担持体２４１Ａ，２５１Ａの両面に、第１金属板２４１Ｌおよび第２金属板２５１Ｌを担持させたものである。また、第１導線２４２および第２導線２５２は、電極本体部２４１，２５１とそれぞれ導通するニッケル線２４２Ｘ，２５２Ｘの周りを絶縁樹脂の被覆部材２４２Ｙ，２５２Ｙで覆ったものである。
第１電極本体部２４１および第２電極本体部２５１は、正極板１２１と負極板１２２との間に介在しているセパレータ１２３の第１端部１２３Ａから、発電要素１２０の中央側に向けて、それぞれ挿入されて、セパレータ１２３の一方の面側に、互いに離間して並べられている（図１４，１５，１６参照）。そして、第１電極本体部２４１と第２電極本体部２５１には、セパレータ１２３の保持する保持電解液１３０Ｈが接触している（図１５，１６参照）。
この第１電極本体部２４１および第２電極本体部２５１と、正極板１２１（あるいは負極板１２２）との間には、第１電極本体部２４１、第２電極本体部２５１を覆うように、セパレータ１２３と同様のポリエチレンからなる第１絶縁膜１２３ＳＡおよび第２絶縁膜１２３ＳＢが介在している。これにより、第１電極本体部２４１および第２電極本体部２５１は、負極板１２２と絶縁されている（図１５，１６参照）。なお、発電要素１２０から引き出された第１導線２４２および第２導線２５２は、それぞれ電池ケース本体１１１の第１側部１１１ｍ、および封口蓋１１２に、樹脂からなる複数の固定部材２４２Ｚ，２５２Ｚを介して固定されている（図１４参照）。
このように、本変形形態４にかかる電池２０１は、保持電解液１３０Ｈに接触している第１電極本体部２４１と第２電極本体部２５１を備える。従って、第１電極本体部２４１と第２電極本体部２５１との間に一定電圧を印加すれば、保持電解液１３０Ｈを通じて電流が流れる。これら電極本体部２４１，２５１間に生じる抵抗の大きさは、保持電解液１３０Ｈのリチウムイオン濃度ＨＣに応じて変化する。したがって、この保持電解液濃度検知手段Ｍ２を用いて、第１電極本体部２４１と第２電極本体部２５１との間に一定電圧を印加したときに流れる濃度検知電流ＨＩの大きさから、保持電解液１３０Ｈのリチウムイオン濃度ＨＣを知り得る。保持電解液１３０Ｈのリチウムイオン濃度ＨＣと保持電解液濃度検知手段Ｍ２で測定する濃度検知電流ＨＩとの間には、濃度ＨＣが高くなると、濃度検知電流ＨＩが大きくなる正の相関がある。一方、保持電解液１３０Ｈのリチウムイオン濃度ＨＣは、前述の通り電池２０１の内部抵抗ＩＲと負の相関があり、電池２０１の内部抵抗ＩＲの増大するときには濃度ＨＣは低くなる。したがって、電池２０１の内部抵抗ＩＲが高い場合には、保持電解液１３０Ｈの濃度ＨＣが低くなり、保持電解液濃度検知手段Ｍ２の濃度検知電流ＨＩも小さくなる。逆に、電池２０１の内部抵抗ＩＲが低い場合には、濃度ＨＣが高くなり、濃度検知電流ＨＩも大きくなる。かくして、濃度検知電流ＨＩを用いて推定した保持電解液１３０Ｈのリチウムイオン濃度ＨＣから、内部抵抗ＩＲの高低を推定することができる。
本変形形態４にかかる車両５００は、電池２０１，１０２の充放電を制御することにより、この電池２０１等の内部抵抗ＩＲの増大を抑制、あるいは、その内部抵抗ＩＲを低下・回復させ、内部抵抗ＩＲを適切な範囲に収めうる車両電池システムＳＶ５を備えている。この車両電池システムＳＶ５は、実施形態１と同様に、上述した組電池１０、ＨＶ制御装置２０、フロントモータ３０、リアモータ４０、エンジン５０、ケーブル６０、インバータ７０で構成されている。
以下、図１７のフローチャートを参照しつつ説明する。
図１７に示す各ステップのうち、ステップＳ１〜Ｓ３、Ｓ５およびＳ８は、実施形態１と同様であるので、このうちステップＳ１〜Ｓ３およびＳ８についての詳述を省略する。
ステップＳ３で、ＨＶ制御装置２０は、電池２０１の保持電解液１３０Ｈのリチウムイオン濃度ＨＣの検知を行うタイミングを迎えたか否かを判定する。ここで、ＮＯ、すなわちリチウムイオン濃度ＨＣの検知を行うタイミングに至らない場合には、ステップＳ３に戻る。
一方、ＹＥＳ、すなわちリチウムイオン濃度ＨＣの検知を行うタイミングを迎えた場合には、ステップＳ３１に進み、電池２０１の保持電解液濃度検知手段Ｍ２を用いて、第１電極本体部２４１と第２電極本体部２５１との間を流れる濃度検知電流ＨＩの測定を行う。
ステップＳ３１で濃度検知電流ＨＩを測定した後、車両電池システムＳＶ５がＳモードによる充放電制御を行っているか否かを判定する（ステップＳ５）。ここで、ＹＥＳ、すなわちＳモードによる充放電制御を行っている場合、ステップＳ３２に進む。一方、ＮＯ、つまり、Ｔ１モードによる充放電制御を行っている場合には、ステップＳ３３に進む。
ステップＳ３２において、ＨＶ制御装置２０は、測定した濃度検知電流ＨＩが、低電流閾値ＨＩＬよりも小さいか否かを判定する。
ここで、ＮＯ、すなわち濃度検知電流ＨＩが低電流閾値ＨＩＬ以上（ＨＩ≧ＨＩＬ）の場合、ステップＳ３に戻って、上述の処理を繰り返す。
一方、ＹＥＳ、すなわち濃度検知電流ＨＩが低電流閾値ＨＩＬよりも小さい（ＨＩ＜ＨＩＬ）場合には、ステップＳ８に進み、組電池１０（電池２０１，１０２）についてＴ１モードによる充放電制御を行う。
また、ステップＳ３３では、ＨＶ制御装置２０は、測定した濃度検知電流ＨＩが、高電流閾値ＨＩＨよりも大きいか否かを判定する。なお高電流閾値ＨＩＨは、低電流閾値ＨＩＬよりも大きな値である。
ここで、ＮＯ、すなわち濃度検知電流ＨＩが高電流閾値ＨＩＨ以下（ＨＩ≦ＨＩＨ）の場合、ステップＳ３に戻って、上述の処理を繰り返す。
一方、ＹＥＳ、すなわち濃度検知電流ＨＩが高電流閾値ＨＩＨより大きい（ＨＩ＞ＨＩＨ）場合には、ステップＳ２に戻って、再びＳモードによる充放電制御を行う。
このように、本変形形態４の車両電池システムＳＶ５は、保持電解液濃度検知手段Ｍ２、Ｓモードによる制御手段Ｓ２、Ｔ１モードによる制御手段Ｓ８、およびモード選択手段Ｓ３２，Ｓ３３を備える。このため、例えば、組電池１０（電池２０１等）をＳモードによる制御手段Ｓ２で充放電制御することにより、電池２０１の内部抵抗ＩＲが徐々に増大して相対的に高くなったとき、即ち、濃度検知電流ＨＩが低電流閾値ＨＩＬより小さくなったときには、Ｔ１モードによる制御手段Ｓ８での充放電制御に切り換えることで、その内部抵抗ＩＲを減少させ、電池２０１の劣化を回復させることができる。また、これに伴って、濃度検知電流ＨＩ及び濃度ＨＣを徐々に増加させることができる。
逆に、Ｔ１モードによる制御手段Ｓ８での充放電制御により、電池２０１の内部抵抗ＩＲが徐々に減少して相対的に低くなったとき、即ち、濃度検知電流ＨＩが高電流閾値ＨＩＨより大きくなったときには、Ｓモードでの制御手段Ｓ２での充放電制御に切り替えることで、内部抵抗ＩＲが下がりすぎる、あるいは、内部抵抗ＩＲが下がるＴ１モードによる制御手段での制御を続けることで、内部抵抗ＩＲがむしろ増大してしまう状態に至るのを防止できる。また、これに伴って、濃度検知電流ＨＩ及び濃度ＨＣを徐々に低下させることができる。
かくして、本変形形態４では、概略、濃度検知電流ＨＩが２つの閾値ＨＩＬ，ＨＩＨの間の範囲、保持電解液１３０Ｈのリチウムイオン濃度ＨＣ、及び、電池２０１の内部抵抗ＩＲが、これに対応した範囲内に制御されることとなる。
このように、電池２０１，１０２の内部抵抗ＩＲが増加し続けて電池２０１等が劣化するのを防止し、内部抵抗ＩＲを常に適切な範囲に収めることができる。
なお、本変形形態４では、保持電解液濃度検知手段Ｍ２において、濃度検知電流ＨＩを測定して、保持電解液１３０Ｈの濃度ＨＣ、及び、電池２０１の内部抵抗ＩＲを推定した。しかし、第１電極本体部２４１と第２電極本体部２５１との間に生じる抵抗を測定して、保持電解液１３０Ｈの濃度ＨＣ、及び、電池２０１の内部抵抗ＩＲを推定しても良い。
（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２にかかるノート型パーソナルコンピュータ（以下、ノートパソコンとも言う）９００について、図１０、および図１８を参照して説明する。
ノートパソコン９００は、ＣＰＵ９２０、メモリ（図示しない）、バッテリパック９１０、および、本体９９０を有する電池搭載機器である。このうち、バッテリパック９１０は、電解液１３０の濃度測定機能を有さない電池１０２のほかに、濃度差起電力測定手段Ｍ１を備える電池１０１を複数、直列接続したもので、さらに、電池監視装置９１２を備えている。なお、本実施形態２のＰＣ電池システムＳＰ１は、このうち、ＣＰＵ９２０、メモリ（図示しない）、バッテリパック９１０、および電池監視装置９１２で構成されている。
このうち、ＣＰＵ９２０は、図示しない回路や通信ケーブル９１２Ｂを有するバッテリパック９１０と通信したり、メモリ内に用意されたプログラムを読み込み、それを高速に処理しており、例えば、バッテリパック９１０への充放電制御プログラムを実行している。
電池監視装置９１２は、バッテリパック９１０の電池１０１，１０２の状態（電池温度、電圧）に関するデータを、図示しないサーミスタ等のセンサを用いて取得する取得回路（図示しない）のほか、起電力取得回路９１２Ａ１を電池監視装置本体９１２Ａ内に有している（図１０参照）。
また図１０に、上述のＰＣ電池システムＳＰ１のうち、ＣＰＵ９２０、電池監視装置９１２および電池１０１を抜き出して示す。このうち、起電力取得回路９１２Ａ１を含む電池監視装置９１２は、上述のように通信ケーブル９１２Ｂを介してＣＰＵ９２０と接続して通信を行っていると共に、電池１０１の濃度差起電力測定手段Ｍ１と接続している。このため、起電力取得回路９１２Ａ１では、第１測定電極１４０と第２測定電極１５０との間の起電力ＶＰを取得することができる。取得した起電力ＶＰは、他の電池データと共に、通信ケーブル９１２Ｂを通じて、ＣＰＵ９２０に送信される。
ＰＣ電池システムＳＰ１のうちのＣＰＵ９２０は、起電力取得回路９１２Ａ１から受信した電池データをもとに、電池１０１の劣化状況を判断することができる。その判断に応じてバッテリパック９１０の内部の電池１０１，１０２の制御のモードを変える。
例えば、図９に示したフローチャートに従って制御する。
まず、ノートパソコン９００の電源をＯＮすると（ステップＳ１）、ＣＰＵ９２０が立ち上がり、ＰＣ電池システムＳＰ１を制御するプログラムに従って作動する。そしてまず、バッテリパック９１０についてＳモードで充放電を制御することを選択する（ステップＳ２）。このＳモードによる充放電制御では、例えば、ノートパソコン９００内の回路、装置（例えば、ＣＰＵ９２０、図示しないＨＤＤ、冷却ファン、モニタ）で必要とされる電力を供給すべく、バッテリパック９１０に、その電力に見合った大きさの電流を放電させたり、外部電源（図示しない）から供給される電力を、バッテリパック９１０に充電する。
なお、ＣＰＵ９２０は、電池１０１等について、Ｓモードでの充放電制御における最大放電電流ＩＤｍａｘおよび最大充電電流ＩＣｍａｘを設定している。
ＣＰＵ９２０は、自身にタイマ（図示しない）を有しており、ステップＳ３において、例えば１０日ごとなど、電池１０１の貯留電解液１３０Ｓのリチウムイオン濃度ＳＣの検知を行うタイミングを迎えたか否かを判定する。ここで、ＮＯ、すなわちリチウムイオン濃度ＳＣの検知を行うタイミングに至らない場合には、ステップＳ３に戻る。一方、ステップＳ３で、ＹＥＳ、すなわちリチウムイオン濃度ＳＣの検知のタイミングとなった場合には、ステップＳ４に進み、電池１０１の濃度差起電力測定手段Ｍ１を用いた、第１電極本体部１４１と第２電極本体部１５１との間に生じる起電力ＶＰの測定を行う。
ステップＳ４では、上述の濃度差起電力測定手段Ｍ１により起電力ＶＰを測定する。起電力ＶＰの測定後、ＰＣ電池システムＳＰ１がＳモードによる充放電制御を行っているか否かを判定する（ステップＳ５）。ここで、ＹＥＳの場合、ステップＳ６に進む。一方、ＮＯつまり、Ｔ１モードによる充放電制御を行っている場合には、ステップＳ７に進む。
ステップＳ６において、ＣＰＵ９２０は、測定した起電力ＶＰを起電力取得回路９１２Ａ１を通じて受信し、この起電力ＶＰが、高起電力閾値ＶＰＨよりも大きいか否かを判定する。
ここで、ＮＯ、すなわち起電力ＶＰが高起電力閾値ＶＰＨ以下（ＶＰ≦ＶＰＨ）の場合、ステップＳ３に戻って、上述の処理を繰り返す。
一方、ＹＥＳ、すなわち起電力ＶＰが高起電力閾値ＶＰＨよりも大きい（ＶＰ＞ＶＰＨ）場合には、ステップＳ８に進み、組電池１０についてＴ１モードによる充放電制御を行う。このＴ１モードでは、上述のＳモードと概略同様の制御を行う。但し、このＴ１モードでの制御では、バッテリパック９１０から放電される上限放電電流ＩＤｕが、Ｓモードでの制御の最大放電電流ＩＤｍａｘの値よりも２０％低い値としてある（ＩＤｕ＝０．８×ＩＤｍａｘ）。つまり、ＣＰＵ９２０は、Ｓモードによる制御であるならば、最大放電電流ＩＤｍａｘの大きさの電流を放電させていた条件であっても、このＴ１モードによる制御では、最大放電電流ＩＤｍａｘを２０％減じた上限放電電流ＩＤｕまでしか放電させない。
なお、本実施形態２において、充電に関しては、ＳモードとＴ１モードでの制御に違いはない。
このようにして、Ｔ１モードによるバッテリパック９１０の充放電制御を、ある程度の長期間（例えば３ヶ月以上）にわたって継続すると、その期間を通じて、Ｓモードによる充放電制御を行った場合に比して、前述した知見から判るように、貯留電解液１３０Ｓのリチウムイオン濃度ＳＣが徐々に低くなる。また逆に、保持電解液１３０Ｈのリチウムイオン濃度ＨＣが徐々に高くなる。さらに、バッテリパック９１０における各電池１０１，１０２の内部抵抗ＩＲの増加を止め、むしろ徐々に低下させることができる。
一方、ステップＳ７では、ＣＰＵ９２０は、測定した起電力ＶＰが、低起電力閾値ＶＰＬよりも小さいか否かを判定する。
ここで、ＮＯ、すなわち起電力ＶＰが低起電力閾値ＶＰＬ以上（ＶＰ≧ＶＰＬ）の場合、ステップＳ３に戻って、上述の処理を繰り返す。
一方、ＹＥＳ、すなわち起電力ＶＰが低起電力閾値ＶＰＬより小さい（ＶＰ＜ＶＰＬ）場合には、ステップＳ２に戻って、Ｓモードによる充放電制御を行う。
本実施形態２にかかるノートパソコン９００は、上述のＰＣ電池システムＳＰ１を搭載しているので、濃度差起電力測定手段Ｍ１により推定された、貯留電解液１３０Ｓのリチウムイオン濃度ＳＣと相関を有する起電力ＶＰを用いて、Ｓモードによる制御手段Ｓ２、または、Ｔ１モードによる制御手段Ｓ８を選択できる。これにより、搭載した電池１０１，１０２の内部抵抗ＩＲの増大を確実に抑制、あるいはその内部抵抗ＩＲを確実に低下・回復させ、内部抵抗ＩＲを適切な範囲に収めることができる。
以上において、本発明を実施形態１，２および変形形態１〜４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言うまでもない。
例えば、実施形態等では、電池を捲回形のリチウムイオン二次電池としたが、複数の正極板と複数の負極板とを、セパレータを介して交互に積層してなる積層型のリチウムイオン二次電池に適用しても良い。また、保持電解液１３０Ｈのリチウムイオン濃度ＨＣあるいは貯留電解液１３０Ｓのリチウムイオン濃度ＳＣを検知するため、電池１０１，２０１の第１測定電極１４０，２４０と第２測定電極１５０，２５０との間の起電力ＶＰあるいは濃度検知電流ＨＩを測定した。しかし、例えば、第１測定電極と第２測定電極との間に定電流を流すことにより、電解液１３０Ｓ，１３０Ｈのリチウムイオン濃度ＳＣ，ＨＣに応じた、第１測定電極と第２測定電極との間に生じる電圧の大きさを測定しても良い。また、一定電圧を第１測定電極と第２測定電極との間に印加することによりこれらの間に流れる電流の大きさを測定しても良い。
また、実施形態１では、隔離部材として、多孔質のガラス板からなるフィルタ１８０を用いた。しかし、この隔離部材の第１面と第２面との間で、貯留電解液および基準電解液の間の濃度差に起因するイオン移動を防止するとともに、第１測定電極１４０と第２測定電極１５０による、貯留電解液１３０Ｓと基準電解液１６０との間の電位の測定を可能とする部材であれば良く、例えば、このような特性を有するセラミックス、樹脂を用いることもできる。
実施形態１，変形形態１〜４にかかる車両の斜視図である。 実施形態１，変形形態１〜４にかかる車両に搭載した組電池の説明図である。 実施形態１の電池システムにおける電池の斜視図である。 実施形態１の電池システムにおける電池の部分断面図である。 実施形態１の電池システムにおける電池の断面図（Ａ−Ａ断面）である。 実施形態１の電池システムにおける電池について、貯留電解液におけるリチウムイオンの濃度と起電力との関係を示すグラフである。 実施形態１の電池システムにおける電池について、充放電試験Ａ，Ｂ前後における内部抵抗初期比およびリチウムイオン濃度初期比の推移を示すグラフである。 実施形態１の電池システムにおける電池について、貯留電解液におけるリチウムイオン濃度と内部抵抗との関係を示すグラフである。 実施形態１，２の電池システムのフローチャートである。 実施形態１にかかる電池システムの説明図である。 変形形態１の電池システムのフローチャートである。 変形形態２の電池システムのフローチャートである。 変形形態３の電池システムのフローチャートである。 変形形態４の電池システムにおける電池の部分断面図である。 変形形態４の電池システムにおける電池の断面図（Ｂ−Ｂ断面）である。 変形形態４の電池システムにおける電池の部分拡大断面図（Ｃ部）である。 変形形態４の電池システムのフローチャートである。 実施形態２にかかるノート型パーソナルコンピュータの説明図である。
符号の説明
１００，２００，３００，４００，５００ 車両
１０１，２０１ 電池（（濃度測定機能付きの）リチウムイオン二次電池）
１１０ 電池ケース
１１０Ｂ （電池ケースの）下部
１２０ 発電要素
１２１ 正極板
１２２ 負極板
１３０ 電解液
１３０Ｈ 保持電解液
１３０Ｓ 貯留電解液
１４０，２４０ 第１測定電極
１４１，２４１ 第１電極本体部
１４２，２４２ 第１導線（第１導体部）
１５０，２５０ 第２測定電極
１５１，２５１ 第２電極本体部
１５２，２５２ 第２導線（第２導体部）
１６０ 基準電解液
１６１ 円筒容器（基準液容器部）
１８０ フィルタ（隔離部材）
１８０ａ （フィルタの）第１面
１８０ｂ （フィルタの）第２面
９００ ノート型パーソナルコンピュータ（電池搭載機器）
９１０ バッテリパック（組電池）
ＢＣ （基準電解液の）リチウムイオン濃度
ＨＣ （保持電解液の）リチウムイオン濃度（抵抗相関物理量）
ＨＩ （保持電解液濃度検知手段の）濃度検知電流（抵抗相関物理量）
ＩＲ 内部抵抗
Ｍ１ 濃度差起電力測定手段（貯留電解液濃度検知手段，内部抵抗検知手段，抵抗相関物理量検知手段、保持電解液濃度検知手段）
Ｍ２ 保持電解液濃度検知手段（内部抵抗検知手段、抵抗相関物理量検知手段）
ＳＣ （貯留電解液の）リチウムイオン濃度（抵抗相関物理量）
ＳＣＨ１ （貯留電解液のリチウムイオン濃度の）第１濃度高閾値（第６モード用濃度閾値）
ＳＣＬ１ （貯留電解液のリチウムイオン濃度の）第１濃度低閾値（第７モード用濃度閾値）
ＳＰ１ ＰＣ電池システム（電池システム）
ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ３，ＳＶ４，ＳＶ５ 車両電池システム（電池システム）
ＶＰ （濃度差起電力測定手段の）起電力（抵抗相関物理量）

Claims (18)

  1. 発電要素および上記発電要素に含浸されリチウムイオンを含む電解液を有する、１または複数の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充放電を制御する充放電制御手段と、
    上記１または複数のリチウムイオン二次電池の少なくともいずれかにおける内部抵抗の高低について、検知および推定の少なくともいずれかを行う内部抵抗検知手段と、を備える
    電池システムであって、
    上記充放電制御手段は、
    増大充放電条件に従って、上記リチウムイオン二次電池を充放電する増大モード制御手段であって、この増大モード制御手段による充放電制御を継続して行うことにより、上記リチウムイオン二次電池の上記内部抵抗が次第に増大する増大モード制御手段、および、
    上記増大充放電条件とは異なる減少充放電条件に従って、上記リチウムイオン二次電池を充放電する減少モード制御手段であって、この減少モード制御手段による充放電制御を継続して行うことにより、上記リチウムイオン二次電池の上記内部抵抗が次第に減少する減少モード制御手段、を含む、
    所定の充放電条件に従って上記リチウムイオン二次電池を充放電する、複数のモード制御手段と、
    複数の上記モード制御手段から、使用するモード制御手段を選択するモード選択手段と、を有してなり、
    上記モード選択手段は、
    上記内部抵抗検知手段で、
    上記内部抵抗が相対的に高いことを検知または推定したときに、上記減少モード制御手段を選択し、
    上記内部抵抗が相対的に低いことを検知または推定したときに、上記増大モード制御手段を選択するように構成されてなる
    電池システム。
  2. 発電要素および上記発電要素に含浸されリチウムイオンを含む電解液を有する、１または複数の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充放電を制御する充放電制御手段と、
    上記１または複数のリチウムイオン二次電池の少なくともいずれかにおける内部抵抗の高低について、検知および推定の少なくともいずれかを行う内部抵抗検知手段と、を備える
    電池システムであって、
    上記充放電制御手段は、
    第１の充放電条件に従って上記リチウムイオン二次電池を充放電する第１モード制御手段、および、
    上記第１の充放電条件とは異なる第２の充放電条件に従って上記リチウムイオン二次電池を充放電する第２モード制御手段、を含む、
    所定の充放電条件に従って上記リチウムイオン二次電池を充放電する、複数のモード制御手段と、
    複数の上記モード制御手段から、使用するモード制御手段を選択するモード選択手段と、を有してなり、
    上記第１モード制御手段によって、上記リチウムイオン二次電池を放電させたときと、上記第２モード制御手段によって、上記リチウムイオン二次電池を放電させたときとを比較したときに、
    上記第２モード制御手段による場合には、上記第１モード制御手段による場合に比して、
    所定の放電条件において、放電電流が小さくなる関係としてなり、
    他の放電条件においても、放電電流が等しいか小さくなる関係としてなり、
    上記モード選択手段は、
    上記内部抵抗検知手段で、
    上記内部抵抗が相対的に高いことを検知または推定したときに、上記第２モード制御手段を選択し、
    上記内部抵抗が相対的に低いことを検知または推定したときに、上記第１モード制御手段を選択するように構成されてなる
    電池システム。
  3. 請求項２に記載の電池システムであって、
    前記所定の放電条件は、
    前記第１モード制御手段で流しうる最大放電電流を流す場合に対応する放電条件である
    電池システム。
  4. 請求項２に記載の電池システムであって、
    前記所定の放電条件および前記他の放電条件のいずれの場合にも、前記第２モード制御手段による場合には、前記第１モード制御手段による場合に比して、放電電流が小さくなる関係としてなる
    電池システム。
  5. 発電要素および上記発電要素に含浸されリチウムイオンを含む電解液を有する、１または複数の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充放電を制御する充放電制御手段と、
    上記１または複数のリチウムイオン二次電池の少なくともいずれかにおける内部抵抗の高低について、検知および推定の少なくともいずれかを行う内部抵抗検知手段と、を備える
    電池システムであって、
    上記充放電制御手段は、
    第３の充放電条件に従って上記リチウムイオン二次電池を充放電する第３モード制御手段、および、
    上記第３の充放電条件とは異なる第４の充放電条件に従って上記リチウムイオン二次電池を充放電する第４モード制御手段、を含む、
    所定の充放電条件に従って上記リチウムイオン二次電池を充放電する、複数のモード制御手段と、
    複数の上記モード制御手段から、使用するモード制御手段を選択するモード選択手段と、を有してなり、
    上記第３モード制御手段によって、上記リチウムイオン二次電池に充電したときと、上記第４モード制御手段によって、上記リチウムイオン二次電池に充電したときとを比較したときに、
    上記第３モード制御手段による場合には、上記第４モード制御手段による場合に比して、
    所定の充電状態において、充電電流が小さくなる関係としてなり、
    他の充電状態においても、充電電流が等しいか小さくなる関係としてなり、
    上記モード選択手段は、
    上記内部抵抗検知手段で、
    上記内部抵抗が相対的に高いことを検知または推定したときに、上記第４モード制御手段を選択し、
    上記内部抵抗が相対的に低いことを検知または推定したときに、上記第３モード制御手段を選択するように構成されてなる
    電池システム。
  6. 請求項５に記載の電池システムであって、
    前記所定の充電条件は、
    前記第４モード制御手段で流しうる最大充電電流を流す場合に対応する充電条件である
    電池システム。
  7. 請求項５に記載の電池システムであって、
    前記所定の充電条件および前記他の充電条件のいずれの場合にも、前記第３モード制御手段による場合には、前記第４モード制御手段による場合に比して、充電電流が小さくなる関係としてなる
    電池システム。
  8. 請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の電池システムであって、
    前記内部抵抗検知手段は、
    前記内部抵抗と相関関係を有する抵抗相関物理量に基づき、上記内部抵抗の高低を推定可能な抵抗相関物理量検知手段である
    電池システム。
  9. 請求項８に記載の電池システムであって、
    前記発電要素は、正極板および負極板を含み、
    前記電解液は、上記正極板と負極板との間に保持されている保持電解液を含み、
    前記抵抗相関物理量検知手段は、
    前記内部抵抗と相関関係を有する、上記保持電解液のリチウムイオン濃度について、その高低の検知および推定の少なくともいずれかを行うことにより、上記内部抵抗の高低を推定する保持電解液濃度検知手段である
    電池システム。
  10. 請求項８に記載の電池システムであって、
    前記発電要素は、正極板および負極板を含み、
    前記リチウムイオン二次電池は、上記発電要素を保持する電池ケースを有し、
    前記電解液は、
    上記正極板と負極板との間に保持されている保持電解液、および、
    上記保持電解液と相互に流通可能とされた状態で、上記発電要素と上記電池ケースとの間に貯められる貯留電解液を含み、
    前記抵抗相関物理量検知手段は、
    前記内部抵抗と相関関係を有する、上記貯留電解液のリチウムイオン濃度について、その高低の検知および推定の少なくともいずれかを行うことにより、上記内部抵抗の高低を推定する貯留電解液濃度検知手段である
    電池システム。
  11. 正極板および負極板を含む発電要素上記発電要素に含浸されリチウムイオンを含む電解液、上記発電要素及び上記電解液を保持する電池ケースを有する、１または複数の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充放電を制御する充放電制御手段と、を備え、
    上記電解液は、
    上記正極板と負極板との間に保持されている保持電解液、および、
    上記保持電解液と相互に流通可能とされた状態で、上記発電要素と上記電池ケースとの間に貯められる貯留電解液を含み、
    上記１または複数のリチウムイオン二次電池の少なくともいずれかにおける、上記電解液のうち、上記貯留電解液における上記リチウムイオン濃度の高低について、検知および推定の少なくともいずれかを行う貯留電解液濃度検知手段と、を備える
    電池システムであって、
    上記充放電制御手段は、
    第５の充放電条件に従って上記リチウムイオン二次電池を充放電する第５モード制御手段、
    上記第５の充放電条件とは異なる第６の充放電条件に従って上記リチウムイオン二次電池を充放電する第６モード制御手段、および、
    上記第５の充放電条件および上記第６の充放電条件とは異なる第７の充放電条件に従って上記リチウムイオン二次電池を充放電する第７モード制御手段、を含む、
    所定の充放電条件に従って上記リチウムイオン二次電池を充放電する、複数のモード制御手段と、
    上記複数の上記モード制御手段から、使用するモード制御手段を選択するモード選択手段と、を有してなり、
    上記第６モード制御手段によって、上記リチウムイオン二次電池に充放電したときと、上記第７モード制御手段によって、上記リチウムイオン二次電池に充放電したときとを比較したときに、
    上記第６モード制御手段による場合には、上記第５モード制御手段による場合に比して、
    所定の放電条件において、放電電流が小さくなる関係としてなり、
    他の放電条件においても、放電電流が等しいか小さくなる関係としてなり、
    上記第７モード制御手段による場合には、上記第５モード制御手段による場合に比して、
    所定の充電条件において、充電電流が小さくなる関係としてなり、
    他の充電条件においても、充電電流が等しいか小さくなる関係としてなり、
    上記モード選択手段は、
    上記貯留電解液濃度検知手段で、
    上記貯留電解液の上記リチウムイオン濃度が、第６モード用濃度閾値よりも高いことを検知または推定したときに、上記第６モード制御手段を選択し、
    上記貯留電解液の上記リチウムイオン濃度が、上記第６モード用濃度閾値より低い第７モード用濃度閾値よりも低いことを検知または推定したときに、上記第７モード制御手段を選択するように構成されてなる
    電池システム。
  12. 請求項１１に記載の電池システムであって、
    前記所定の放電条件は、
    前記第５モード制御手段で流しうる最大放電電流を流す場合に対応する放電条件である
    電池システム。
  13. 請求項１１または請求項１２に記載の電池システムであって、
    前記所定の充電条件は、
    前記第５モード制御手段で流しうる最大充電電流を流す場合に対応する充電条件である
    電池システム。
  14. 請求項１１に記載の電池システムであって、
    前記所定の放電条件および前記他の放電条件のいずれの場合にも、前記第６モード制御手段による場合には、前記第５モード制御手段による場合に比して、放電電流が小さくなる関係としてなる
    電池システム。
  15. 請求項１１または請求項１４に記載の電池システムであって、
    前記所定の充電条件および前記他の充電条件のいずれの場合にも、前記第７モード制御手段による場合には、前記第５モード制御手段による場合に比して、充電電流が小さくなる関係としてなる
    電池システム。
  16. 請求項１０〜請求項１５のいずれか一項に記載の電池システムであって、
    前記貯留電解液濃度検知手段は、
    前記貯留電解液に浸漬される第１電極本体部、および、前記電池ケースの外部に露出し、上記第１電極本体部と導通する第１導体部を含む第１測定電極と、
    基準のリチウムイオン濃度を有する基準電解液と、
    上記基準電解液を収容する基準液容器部と、
    上記基準電解液に浸漬される第２電極本体部、および、上記基準容器部の外部に露出し、上記第２電極本体部と導通する第２導体部を含む第２測定電極と、
    第１面を上記貯留電解液に接し、第２面を上記基準電解液に接しつつ、上記貯留電解液と上記基準電解液とを隔離する隔離部材であって、上記第１面と第２面との間で、上記貯留電解液および上記基準電解液の間の濃度差に起因するイオン移動を防止するとともに、上記第１測定電極および第２測定電極による上記基準電解液と上記貯留電解液との間の電位の測定を可能とする隔離部材と、を有する
    電池システム。
  17. 請求項１〜請求項１６のいずれか１項に記載の電池システムを搭載してなる車両。
  18. 請求項１〜請求項１６のいずれか１項に記載の電池システムを搭載してなる電池搭載機器。
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