JP2013225397A - 非水二次電池の制御装置および制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 非水二次電池の出力が過度に制限されるのを抑制しつつ、非水二次電池の劣化を抑制する。
【解決手段】 電流センサは、非水二次電池の充放電時における電流値を検出する。コントローラは、第１劣化成分を評価するための評価値を、電流センサを用いて検出された充放電状態から算出し、目標値を超える評価値を積算した積算値が閾値を超えたとき、上限値を低下させる。第１劣化成分は、非水二次電池の放電による塩濃度の偏りに伴って非水二次電池の抵抗値を上昇させる成分である。コントローラは、非水二次電池の充放電を行わない期間の前後において、積算値および抵抗値を算出し、積算値および抵抗値の関係から、非水二次電池を構成する材料の劣化によって抵抗値を上昇させる第２劣化成分を特定する。コントローラは、第２劣化成分を除いた、第１劣化成分による抵抗値の上昇を許容する値を、閾値として設定する。
【選択図】 図１３

Description

本発明は、非水二次電池の劣化状態を評価して、非水二次電池の放電を制御する制御装置および制御方法に関する。

特許文献１に記載の技術では、電池を充放電したときの電流値の履歴に基づいて、ハイレート放電による劣化を評価するための評価値を算出している。評価値が目標値を超えていないときには、電池の放電を許容する上限値を最大値に設定している。一方、評価値が目標値を超えたときには、上限値を最大値よりも小さい値に設定している。

特許文献１によれば、評価値が目標値を超えていないときには、上限値を最大値に設定しておくことにより、運転者の要求に応じた車両の動力性能を発揮させるようにしている。また、評価値が目標値を超えたときには、上限値を最大値よりも小さい値に設定することにより、ハイレート放電による劣化が発生するのを抑制するようにしている。

特開２００９−１２３４３５号公報（図４，図７等）

特許文献１に記載の技術では、評価値の比較対象となる目標値の設定内容によっては、電池の放電を許容する上限値を必要以上に低下させてしまうおそれがある。

本願第１の発明は、非水二次電池の放電電力が上限値を超えないように非水二次電池の放電を制御する制御装置である。制御装置は、電流センサおよびコントローラを有する。電流センサは、非水二次電池の充放電時における電流値を検出する。コントローラは、第１劣化成分を評価するための評価値を、電流センサを用いて検出された充放電状態から算出し、目標値を超える評価値を積算した積算値が閾値を超えたとき、上限値を低下させる。第１劣化成分は、非水二次電池の放電による塩濃度の偏りに伴って非水二次電池の抵抗値を上昇させる成分である。

また、コントローラは、非水二次電池の充放電を行わない期間の前後において、積算値および抵抗値を算出し、積算値および抵抗値の関係から、非水二次電池を構成する材料の劣化によって抵抗値を上昇させる第２劣化成分を特定する。ここで、コントローラは、第２劣化成分を除いた、第１劣化成分による抵抗値の上昇を許容する値を、閾値として設定する。

本願第１の発明によれば、現在の非水二次電池における積算値および抵抗値を算出して、第２劣化成分（後述する材料劣化）を特定しているため、現在の非水二次電池の状態に対応した第２劣化成分を特定することができる。非水二次電池の劣化は、第１劣化成分および第２劣化成分によって構成されるため、第２劣化成分を特定できれば、第２劣化成分を考慮して、第１劣化成分（後述するハイレート劣化）による抵抗値の上昇を許容する値を特定することができる。

すなわち、第１劣化成分による抵抗値の上昇を許容する値として、現在の非水二次電池の状態を考慮することができる。これにより、第１劣化成分による抵抗値の上昇を許容する値として、現在の非水二次電池の状態を反映させることができ、第１劣化成分による抵抗値の上昇が過度に制限されてしまうのを抑制することができる。そして、抵抗値の上昇が過度に制限されるのを抑制することにより、非水二次電池の出力を確保することができる。

抵抗値の上昇を許容する最大値は、第１劣化成分および第２劣化成分を含めたうえで、予め設定することができる。例えば、非水二次電池の寿命などを考慮して、抵抗値の上昇を許容する最大値を予め設定することができる。したがって、抵抗値の上昇を許容する最大値から、本願第１の発明によって特定された第２劣化成分を除外すれば、第１劣化成分による抵抗値の上昇を許容する値を求めることができる。このように、第１劣化成分による抵抗値の上昇を許容する値を特定すれば、非水二次電池の抵抗値が、抵抗値の上昇を許容する最大値よりも高くならないように、非水二次電池の放電を制御することができる。

非水二次電池の充放電を行わなければ、塩濃度の偏りを解消方向に変化させることができる。すなわち、非水二次電池の充放電を行わない期間が、塩濃度の偏りを解消させる期間よりも長ければ、塩濃度の偏りが解消している、言い換えれば、第１劣化成分が解消されていると判別することができる。塩濃度の偏り（第１劣化成分）が解消されていることを確認すれば、この直後に算出された非水二次電池の抵抗値には、第２劣化成分だけが含まれていることになる。したがって、非水二次電池の抵抗値を算出するだけで、第２劣化成分を特定することができる。

上述した閾値は、基準閾値および追加閾値に分けることができる。基準閾値は、互いに異なる第２劣化成分に応じて、予め用意されたマップを用いて特定することができる。具体的には、非水二次電池の温度および通電量を用いて、第２劣化成分を推定し、複数のマップのうち、推定した第２劣化成分に対応するマップを用いて、基準閾値を特定することができる。ここで、推定した第２劣化成分は、第２劣化成分を過度に特定していることがあり、実際の第２劣化成分よりも大きいことがある。

本願第１の発明では、上述したように、現在の非水二次電池の状態に対応した第２劣化成分を特定することができる。したがって、推定した第２劣化成分から、本願第１の発明によって特定された第２劣化成分を除いた値を、追加閾値として設定することができる。これにより、基準閾値だけでなく、追加閾値の分も、第１劣化成分による抵抗値の上昇を許容することができる。

非水二次電池は、車両に搭載することができる。ここで、非水二次電池から出力された電気エネルギを運動エネルギに変換すれば、この運動エネルギを用いて車両を走行させることができる。非水二次電池としては、例えば、リチウムイオン二次電池を用いることができる。リチウムイオン二次電池では、塩濃度の偏りが発生しやすく、本発明を好適に用いることができる。

本願第２の発明は、非水二次電池の放電電力が上限値を超えないように非水二次電池の放電を制御する制御方法である。ここで、電流センサを用いて、非水二次電池の充放電時における電流値を検出し、非水二次電池の放電による塩濃度の偏りに伴って非水二次電池の抵抗値を上昇させる第１劣化成分を評価するための評価値を、電流センサを用いて検出された充放電状態から算出する。また、非水二次電池の充放電を行わない期間の前後において、目標値を超える評価値を積算した積算値および抵抗値を算出し、積算値および抵抗値の関係から、非水二次電池を構成する材料の劣化によって抵抗値を上昇させる第２劣化成分を特定する。そして、第２劣化成分を除いた、第１劣化成分による抵抗値の上昇を許容する値を閾値として設定し、積算値が閾値を超えたとき、上限値を低下させる。

本願第２の発明においても、本願第１の発明と同様の効果を得ることができる。

電池システムの構成を示す図である。 組電池の放電（出力）を制御する処理を示すフローチャートである。 組電池の放電（出力）を制御する処理を示すフローチャートである。 組電池の温度および忘却係数の関係を示す図である。 組電池の温度および限界値の関係を示す図である。 評価値の変化に対して、積算値を算出する方法を説明する図である。 追加許容値を設定する処理を示すフローチャートである。 追加許容値を設定する処理を示すフローチャートである。 ハイレート劣化許容値を特定するマップを示す図である。 ハイレート劣化許容値を特定するマップを示す図である。 イグニッションスイッチがオフになった後の抵抗値と、イグニッションスイッチがオンになった後の抵抗値との関係を示す図である。 想定上の組電池の劣化を説明する図である。 想定上の劣化を示す抵抗増加率に対応した積算値の内訳を示す図である。

以下、本発明の実施例について説明する。

実施例１である電池システムについて、図１を用いて説明する。図１は、電池システムの構成を示す図である。

図１に示す電池システムは、車両に搭載される。車両としては、ハイブリッド自動車や電気自動車がある。ハイブリッド自動車は、車両を走行させるための動力源として、後述する組電池の他に、燃料電池や内燃機関等を備えている。電気自動車は、車両の動力源として、後述する組電池だけを備えている。

組電池１０は、電気的に直列に接続された複数の単電池１１を有する。組電池１０を構成する単電池１１の数は、組電池１０の要求出力等に基づいて、適宜設定することができる。また、単電池１１としては、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池などの非水二次電池を用いることができる。なお、組電池１０は、電気的に並列に接続された複数の単電池１１を含んでいてもよい。

単電池１１の正極は、イオン（例えば、リチウムイオン）を吸蔵および放出できる材料で形成される。正極の材料としては、例えば、コバルト酸リチウムやマンガン酸リチウムを用いることができる。単電池１１の負極は、イオン（例えば、リチウムイオン）を吸蔵および放出できる材料で形成される。負極の材料としては、例えば、カーボンを用いることができる。単電池１１を充電するとき、正極は、イオンを電解液中に放出し、負極は、電解液中のイオンを吸蔵する。また、単電池１１を放電するとき、正極は、電解液中のイオンを吸蔵し、負極は、イオンを電解液中に放出する。

組電池１０は、システムメインリレー２１ａ，２１ｂを介して昇圧回路２２に接続されており、昇圧回路２２は、組電池１０の出力電圧を昇圧する。昇圧回路２２は、インバータ２３と接続されており、インバータ２３は、昇圧回路２２からの直流電力を交流電力に変換する。モータ・ジェネレータ２４は、インバータ２３からの交流電力を受けることにより、車両を走行させるための運動エネルギを生成する。モータ・ジェネレータ２４によって生成された運動エネルギは、車輪に伝達される。モータ・ジェネレータ２４としては、三相交流モータを用いることができる。なお、本実施例では、昇圧回路２２を設けているが、昇圧回路２２を省略することもできる。

車両を減速させるときや、車両を停止させるとき、モータ・ジェネレータ２４は、車両の制動時に発生する運動エネルギを電気エネルギ（交流電力）に変換する。インバータ２３は、モータ・ジェネレータ２４が生成した交流電力を直流電力に変換する。昇圧回路２２は、インバータ２３の出力電圧を降圧してから組電池１０に供給する。これにより、回生電力を組電池１０に蓄えることができる。

電流センサ２５は、組電池１０に流れる電流を検出し、検出結果をコントローラ３０に出力する。電流センサ２５によって検出された電流値に関しては、放電電流を正の値とし、充電電流を負の値とすることができる。なお、複数の電流センサ２５を用いて、組電池１０に流れる電流を検出することもできる。

温度センサ２６は、組電池１０の温度を検出し、検出結果をコントローラ３０に出力する。温度センサ２６の数は、適宜設定することができる。複数の温度センサ２６を用いるときには、複数の温度センサ２６によって検出された温度の平均値を組電池１０の温度として用いたり、特定の温度センサ２６によって検出された温度を組電池１０の温度として用いたりすることができる。

監視ユニット２７は、組電池１０の電圧を検出したり、単電池１１の電圧を検出したりし、検出結果をコントローラ３０に出力する。ここで、組電池１０を構成する複数の単電池１１を複数の電池ブロックに分けたときには、監視ユニット２７によって、各電池ブロックの電圧を検出することができる。各電池ブロックは、直列に接続された少なくとも２つの単電池１１を含んでおり、複数の電池ブロックが直列に接続されることにより、組電池１０が構成される。

コントローラ３０は、システムメインリレー２１ａ，２１ｂ、昇圧回路２２およびインバータ２３の動作を制御する。また、コントローラ３０は、各種の情報を記憶するメモリ３１を有する。メモリ３１には、コントローラ３０を動作させるためのプログラムも記憶されている。なお、本実施例では、コントローラ３０がメモリ３１を内蔵しているが、コントローラ３０の外部にメモリ３１を設けることもできる。

車両のイグニッションスイッチに関する情報は、コントローラ３０に入力される。コントローラ３０は、イグニッションスイッチがオフからオンに切り替わると、図１に示す電池システムを起動状態（Ready-On）とする。具体的には、コントローラ３０は、システムメインリレー２１ａ，２１ｂをオフからオンに切り替えたり、昇圧回路２２およびインバータ２３を動作させたりする。また、コントローラ３０は、イグニッションスイッチがオンからオフに切り替わると、図１に示す電池システムを動作停止状態（Ready-Off）とする。具体的には、コントローラ３０は、システムメインリレー２１ａ，２１ｂをオンからオフに切り替えたり、昇圧回路２２やインバータ２３の動作を停止させたりする。

充電器２８は、外部電源からの電力を組電池１０に供給する。これにより、組電池１０を充電（外部充電という）することができる。本実施例において、充電器２８は、車両に搭載されているが、車両に搭載せずに、車両の外部に充電器（外部充電器という）を設置することもできる。充電器２８は、充電リレー２９ａ，２９ｂを介して、組電池１０に接続されている。充電リレー２９ａ，２９ｂがオンであるとき、外部電源からの電力を組電池１０に供給することができる。

外部電源とは、車両の外部に設けられた電源であり、外部電源としては、例えば、商用電源がある。外部電源が交流電力を供給するとき、充電器２８は、交流電力を直流電力に変換して、直流電力を組電池１０に供給する。一方、外部電源が直流電力を供給するときには、外部電源からの直流電力を組電池１０に供給するだけでよい。この場合には、外部電源の電圧を、他の電圧に変換することができる。

外部電源からの電力を組電池１０に供給する手段としては、有線又は無線を用いることができる。例えば、外部電源と接続されたコネクタ（いわゆるプラグ）を、車両に設けられたコネクタ（いわゆるインレット）に接続することにより、外部電源からの電力を組電池１０に供給することができる。一方、電磁誘導や共振現象を利用することにより、外部電源からの電力を、非接触方式で組電池１０に供給することができる。

次に、組電池１０の充放電を制御する処理について、図２および図３に示すフローチャートを用いて説明する。図２および図３に示す処理は、予め設定された時間間隔（サイクルタイム）で繰り返して行われる。図２および図３に示す処理は、コントローラ３０に含まれるＣＰＵが、メモリ３１に記憶されたプログラムを実行することにより行われる。

ステップＳ１０１において、コントローラ３０は、電流センサ２５の出力信号に基づいて、放電電流値を取得する。組電池１０を放電しているときには、放電電流値が正の値になり、組電池１０を充電しているときには、放電電流値が負の値になる。

ステップＳ１０２において、コントローラ３０は、ステップＳ１０１の処理で得られた放電電流値に基づいて、組電池１０のＳＯＣ（State Of Charge）を算出（推定）する。ＳＯＣは、組電池１０の満充電容量に対する、現在の充電容量の割合である。コントローラ３０は、組電池１０を充放電したときの電流値を積算することにより、組電池１０のＳＯＣを算出することができる。組電池１０を充放電したときの電流値は、電流センサ２５の出力から取得することができる。

一方、監視ユニット２７によって検出された組電池１０の電圧に基づいて、組電池１０のＳＯＣを推定することもできる。組電池１０のＳＯＣは、組電池１０のＯＣＶ（Open Circuit Voltage）と対応関係があるため、ＳＯＣおよびＯＣＶの対応関係を予め求めておけば、ＯＣＶからＳＯＣを特定することができる。ＯＣＶは、監視ユニット２７の検出電圧（ＣＣＶ：Closed Circuit Voltage）と、組電池１０の内部抵抗による電圧変化量とから求めることができる。

ここで、組電池１０（単電池１１）の分極が解消された状態において、組電池１０の内部抵抗による電圧変化量を無視できる程度の電流を組電池１０に流したときに得られた監視ユニット２７の検出電圧を、組電池１０のＯＣＶとみなすことができる。単電池１１の充放電を行うと、単電池１１に分極が発生するが、単電池１１の充放電を行わずに、放置すると、単電池１１の分極を解消させることができる。分極が発生しているとき、監視ユニット２７の検出電圧には、分極に伴う電圧変化量も含まれるため、組電池１０のＯＣＶを取得するときには、分極が解消されていることが好ましい。なお、ＳＯＣの算出方法は、本実施例で説明する方法に限るものではなく、公知の方法を適宜選択することができる。

ステップＳ１０３において、コントローラ３０は、温度センサ２６の出力信号に基づいて、組電池１０の温度を取得する。ステップＳ１０４において、コントローラ３０は、ステップＳ１０２の処理で算出したＳＯＣと、ステップＳ１０３の処理で取得した組電池１０の温度とに基づいて、忘却係数を算出する。忘却係数は、単電池１１の電解液中のイオンの拡散速度に対応する係数である。忘却係数は、下記式（１）の条件を満たす範囲で設定される。

０＜Ａ×Δｔ＜１ ・・・（１）

上記式（１）において、Ａは、忘却係数を示し、Δｔは、図２および図３に示す処理を繰り返して行うときのサイクルタイムを示す。

例えば、コントローラ３０は、図４に示すマップを用いて、忘却係数Ａを特定することができる。図４において、縦軸は、忘却係数Ａであり、横軸は、組電池１０の温度である。図４に示すマップは、実験等によって予め取得することができ、メモリ３１に記憶しておくことができる。

図４に示すマップにおいて、ステップＳ１０２の処理で取得したＳＯＣと、ステップＳ１０３の処理で取得した温度とを特定することにより、忘却係数Ａを特定することができる。イオンの拡散速度が速いほど、忘却係数Ａが大きくなる。図４に示すマップでは、組電池１０の温度が同じであれば、組電池１０のＳＯＣが高いほど、忘却係数Ａが大きくなる。また、組電池１０のＳＯＣが同じであれば、組電池１０の温度が高くなるほど、忘却係数Ａが大きくなる。

ステップＳ１０５において、コントローラ３０は、評価値の減少量Ｄ（−）を算出する。評価値は、組電池１０（単電池１１）の劣化状態（後述するハイレート劣化）を評価する値である。

ハイレートで単電池１１の充電又は放電が継続的に行われると、単電池１１の内部抵抗が増加し、単電池１１の入出力性能が急激に低下し始める現象が発生することがある。この現象が継続して発生すると、単電池１１が劣化してしまうことがある。ハイレートでの充電又は放電による劣化を、ハイレート劣化とよぶ。ハイレート劣化の要因の１つとしては、ハイレートでの充電又は放電が継続的に行われることにより、単電池１１の電解液中の塩濃度が偏ってしまうことが考えられる。ハイレート充電およびハイレート放電では、塩濃度の偏り状態が相反する状態となる。ここで、放電によるハイレート劣化は、本発明における第１劣化成分に相当する。

ハイレート劣化を抑制するためには、ハイレート劣化が発生する前に、組電池１０の充電又は放電を抑制する必要がある。そこで、本実施例では、ハイレート劣化を評価するための値として、評価値Ｄ（Ｎ）を設定し、評価値Ｄ（Ｎ）に基づいて、ハイレート劣化を抑制するための制御（組電池１０の充放電制御）を行うようにしている。評価値Ｄ（Ｎ）の算出方法については、後述する。

評価値の減少量Ｄ（−）は、前回（直近）の評価値Ｄ（Ｎ−１）を算出したときから、１回のサイクルタイムΔｔが経過するまでの間において、イオンの拡散に伴う塩濃度の偏りの減少に応じて算出される。例えば、コントローラ３０は、下記式（２）に基づいて、評価値の減少量Ｄ（−）を算出することができる。

Ｄ（−）＝Ａ×Δｔ×Ｄ（Ｎ−１） ・・・（２）

上記式（２）において、ＡおよびΔｔは、上記式（１）と同様である。Ｄ（Ｎ−１）は、前回（直近）に算出された評価値を示す。初期値としての評価値Ｄ（０）は、例えば、０とすることができる。

上記式（１）に示すように、「Ａ×Δｔ」の値は、０から１までの値である。したがって、「Ａ×Δｔ」の値が１に近づくほど、評価値の減少量Ｄ（−）が大きくなる。言い換えれば、忘却係数Ａが大きいほど、又は、サイクルタイムΔｔが長いほど、評価値の減少量Ｄ（−）が大きくなる。なお、減少量Ｄ（−）の算出方法は、本実施例で説明した方法に限定されるものではなく、塩濃度の偏りの減少を特定することができる方法であればよい。

ステップＳ１０６において、コントローラ３０は、メモリ３１に予め記憶された電流係数を読み出す。ステップＳ１０７において、コントローラ３０は、ステップＳ１０２の処理で算出された組電池１０のＳＯＣと、ステップＳ１０３の処理で取得した組電池１０の温度とに基づいて、限界値を算出する。

例えば、コントローラ３０は、図５に示すマップを用いて、限界値を算出することができる。図５に示すマップは、実験等によって予め取得することができ、メモリ３１に記憶しておくことができる。図５において、縦軸は、限界値であり、横軸は、組電池１０の温度である。図５に示すマップにおいて、ステップＳ１０２の処理で取得したＳＯＣと、ステップＳ１０３の処理で取得した温度とを特定することにより、限界値を特定することができる。

図５に示すマップでは、組電池１０の温度が同じであれば、組電池１０のＳＯＣが高いほど、限界値が大きくなる。また、組電池１０のＳＯＣが同じであれば、組電池１０の温度が高いほど、限界値が大きくなる。

ステップＳ１０８において、コントローラ３０は、評価値の増加量Ｄ（＋）を算出する。評価値の増加量Ｄ（＋）は、前回（直近）の評価値Ｄ（Ｎ−１）を算出したときから、１回のサイクルタイムΔｔが経過するまでの間において、放電に伴う塩濃度の偏りの増加に応じて算出される。例えば、コントローラ３０は、下記式（３）に基づいて、評価値の増加量Ｄ（＋）を算出することができる。

Ｄ（＋）＝Ｂ／Ｃ×Ｉ×Δｔ ・・・（３）

上記式（３）において、Ｂは、電流係数を示し、ステップＳ１０６の処理で取得した値が用いられる。Ｃは、限界値を示し、ステップＳ１０７の処理で取得した値が用いられる。Ｉは、放電電流値を示し、ステップＳ１０１の処理で取得した値が用いられる。Δｔは、サイクルタイムである。

上記式（３）から分かるように、放電電流値Ｉが大きいほど、又は、サイクルタイムΔｔが長いほど、評価値の増加量Ｄ（＋）は大きくなる。なお、増加量Ｄ（＋）の算出方法は、本実施例で説明した算出方法に限定されるものではなく、塩濃度の偏りの増加を特定することができる方法であればよい。

ステップＳ１０９において、コントローラ３０は、今回のサイクルタイムΔｔにおける評価値Ｄ（Ｎ）を算出する。評価値Ｄ（Ｎ）は、下記式（４）に基づいて算出することができる。

Ｄ（Ｎ）＝Ｄ（Ｎ−１）−Ｄ（−）＋Ｄ（＋） ・・・（４）

上記式（４）において、Ｄ（Ｎ）は、今回のサイクルタイムΔｔにおける評価値であり、Ｄ（Ｎ−１）は、前回（直近）のサイクルタイムΔｔにおける評価値である。初期値としての評価値Ｄ（０）は、例えば、０に設定することができる。Ｄ（−）およびＤ（＋）は、評価値Ｄの減少量および増加量をそれぞれ示し、ステップＳ１０５，Ｓ１０８の処理で算出された値が用いられる。

本実施例では、上記式（４）に表すように、塩濃度の偏りの増加と、塩濃度の偏りの減少とを考慮して、評価値Ｄ（Ｎ）を算出することができる。これにより、ハイレート劣化の要因と考えられる塩濃度の偏りの変化（増減）を、評価値Ｄ（Ｎ）に適切に反映させることができる。したがって、組電池１０の状態がハイレート劣化の生じる状態にどの程度近づいているのかを、評価値Ｄ（Ｎ）に基づいて把握することができる。

ステップＳ１１０において、コントローラ３０は、ステップＳ１０９の処理で算出した評価値Ｄ（Ｎ）が予め定められた目標値Ｄｔａｒ（＋）よりも大きいか否かを判別する。目標値Ｄｔａｒ（＋）は、放電によるハイレート劣化が発生し始める評価値Ｄ（Ｎ）よりも小さい値に設定され、予め設定しておくことができる。評価値Ｄ（Ｎ）が目標値Ｄｔａｒ（＋）よりも大きければ、ステップＳ１１１の処理に進み、そうでなければ、ステップＳ１１７の処理に進む。

本実施例では、図６に示すように、目標値Ｄｔａｒ（＋）は、評価値Ｄ（Ｎ）のプラス側において設定されている。目標値Ｄｔａｒ（＋）は、正の値である。図６は、評価値Ｄ（Ｎ）の変化（一例）を示す図である。図６において、縦軸は評価値Ｄ（Ｎ）であり、横軸は時間である。

ステップＳ１１１において、コントローラ３０は、評価値Ｄ（Ｎ）の積算を行う。具体的には、図６に示すように、評価値Ｄ（Ｎ）が目標値Ｄｔａｒ（＋）よりも大きいとき、評価値Ｄ（Ｎ）のうち、目標値Ｄｔａｒ（＋）よりも大きい部分（図６のハッチング領域）について、積算を行う。評価値Ｄ（Ｎ）が目標値Ｄｔａｒ（＋）よりも大きくなるたびに、積算処理が行われる。評価値Ｄ（Ｎ）が目標値Ｄｔａｒ（＋）よりも大きいときには、評価値Ｄ（Ｎ）および目標値Ｄｔａｒ（＋）の差分が積算され、積算値ΣＤｅｘ（Ｎ）が得られる。積算される評価値Ｄ（Ｎ）は、正の値であるため、積算値も正の値となる。

本実施例では、積算値ΣＤｅｘ（Ｎ）を算出するときに、評価値Ｄ（Ｎ）および目標値Ｄｔａｒ（＋）の差分を積算しているが、これに限るものではない。具体的には、評価値Ｄ（Ｎ）が目標値Ｄｔａｒ（＋）よりも大きいときには、評価値Ｄ（Ｎ）および目標値Ｄｔａｒ（＋）の差分ではなく、評価値Ｄ（Ｎ）自体を積算することができる。この場合には、評価値Ｄ（Ｎ）自体を積算することを考慮して、後述する閾値Ｋを変更すればよい。

ステップＳ１１２において、コントローラ３０は、積算値ΣＤｅｘ（Ｎ）が閾値よりも大きいか否かを判別する。閾値は、放電によるハイレート劣化を許容するための値であって、正の値である。すなわち、積算値ΣＤｅｘ（Ｎ）が閾値を超えるまでは、ハイレート劣化を許容することができる。言い換えれば、積算値ΣＤｅｘが閾値を超える場合には、ハイレート劣化を許容できないため、後述するように、組電池１０の充放電を制限することになる。

ステップＳ１１２において、積算値ΣＤｅｘ（Ｎ）が閾値よりも大きいときには、ステップＳ１１４の処理に進み、そうでなければ、ステップＳ１１３の処理に進む。ステップＳ１１２の処理で用いられる閾値は、固定値ではなく、後述するように、ハイレート劣化許容値および追加許容値に基づいて設定される。閾値を設定する方法については、後述する。

ステップＳ１１３において、コントローラ３０は、組電池１０の充電制御に用いられる出力制限値を最大値に設定する。出力制限値は、組電池１０の放電を許容する上限値（電力［ｋＷ］）である。コントローラ３０は、組電池１０の出力電力が出力制限値よりも高くならないように、組電池１０の放電を制御する。

最大値としての出力制限値は、予め決めておくことができる。組電池１０の出力を制限するときには、出力制限値が最大値よりも小さい値に設定される。出力制限値は、最大値および最小値の間で変化させることができる。最小値としての出力制限値は、例えば、０［ｋＷ］とすることができる。この場合には、組電池１０の放電が行われなくなる。

ステップＳ１１４において、コントローラ３０は、出力制限値を最大値よりも小さい値に設定する。ステップＳ１１２からステップＳ１１４の処理に進むときには、ハイレート劣化を許容できない状態となっているため、出力制限値を低下させることにより、組電池１０の出力を制限する。ここで、出力制限値を低下させるほど、組電池１０の出力が制限されることになる。例えば、コントローラ３０は、積算値ΣＤｅｘ（Ｎ）および閾値の差分に応じて、最大値に対して出力制限値を減少させる量を設定することができる。具体的には、コントローラ３０は、下記式（５）に基づいて、出力制限値を算出することができる。

Ｗout＝Ｗout（ＭＡＸ）−Ｌ×（ΣＤex（Ｎ）−Ｋ） ・・・（５）

上記式（５）において、Ｗｏｕｔは、放電制御に用いられる出力制限値を示し、Ｗｏｕｔ（ＭＡＸ）は、出力制限値の最大値を示す。Ｌは、係数を示す。Ｋは、ステップＳ１１２の処理で説明した閾値を示す。上記式（５）に示す「Ｌ×（ΣＤｅｘ（Ｎ）−Ｋ）」の値は、出力制限値を減少させる量を示しており、係数Ｌを変化させることにより、出力制限値の減少量を調整することができる。具体的には、車両のドライバビリティを考慮して、減少量を調整することができる。

ステップＳ１１５において、コントローラ３０は、組電池１０の放電制御に関する指令をインバータ２３に送信する。この指令には、ステップＳ１１３又はステップＳ１１４の処理で設定された出力制限値に関する情報が含まれる。これにより、組電池１０の放電電力が、出力制限値を超えないように、組電池１０の放電が制御される。

ステップＳ１１６において、コントローラ３０は、今回の評価値Ｄ（Ｎ）および積算値ΣＤｅｘ（Ｎ）をメモリ３１に記憶する。評価値Ｄ（Ｎ）をメモリ３１に記憶することにより、評価値Ｄ（Ｎ）の変化を監視することができる。また、積算値ΣＤｅｘ（Ｎ）をメモリ３１に記憶することにより、次回の評価値Ｄ（Ｎ＋１）が目標値Ｄｔａｒ（＋）よりも大きくなったときに、積算値ΣＤｅｘ（Ｎ）を更新することができる。

ステップＳ１１０の処理からステップＳ１１７の処理に進んだとき、コントローラ３０は、評価値Ｄ（Ｎ）をメモリ３１に記憶する。ステップＳ１１０からステップＳ１１７の処理に進むときには、積算値ΣＤｅｘ（Ｎ）が算出されないため、今回の評価値Ｄ（Ｎ）だけがメモリ３１に記憶される。これにより、評価値Ｄ（Ｎ）の変化を監視することができる。

本実施例によれば、積算値ΣＤｅｘ（Ｎ）が閾値よりも大きいときには、組電池１０の放電を制限することにより、放電によるハイレート劣化を抑制することができる。これにより、閾値よりも小さくなる方向に、積算値ΣＤｅｘ（Ｎ）を変化させることができる。一方、積算値ΣＤｅｘ（Ｎ）が閾値に到達するまでは、出力制限値が最大値に設定されたままであるため、組電池１０の出力を最大限に確保することができる。

本実施例では、サイクルタイムΔｔごとに評価値Ｄ（Ｎ）をメモリ３１に記憶し、メモリ３１に記憶された前回（直近）の評価値Ｄ（Ｎ−１）を用いて、今回の評価値Ｄ（Ｎ）を算出しているが、これに限るものではない。例えば、電流値の履歴に基づいて、評価値Ｄ（Ｎ）を算出することができる。電流値が変化することに応じて、評価値Ｄ（Ｎ）が変化するため、電流値の履歴を取得しておけば、評価値Ｄ（Ｎ）を算出することができる。例えば、電流値の履歴だけをメモリ３１に記憶しておき、電流値の履歴を用いて、特定のサイクルタイムΔｔにおける評価値Ｄ（Ｎ）を算出することができる。

次に、図３のステップＳ１１２の処理で用いられる閾値を設定する処理について、図７および図８を用いて説明する。図７および図８に示す処理は、コントローラ３０に含まれるＣＰＵが、メモリ３１に記憶されたプログラムを実行することにより行われる。図７および図８に示す処理は、車両が停止しているとき、すなわち、イグニッションスイッチがオフのときに実行される。

ステップＳ２０１において、コントローラ３０は、外部充電を行うか否かを判別する。例えば、外部電源と接続されたコネクタ（いわゆるプラグ）が、車両に設けられたコネクタ（いわゆるインレット）に接続されているとき、コントローラ３０は、外部充電を行うと判別する。外部充電を行うときには、ステップＳ２０２の処理に進み、外部充電を行わないときには、ステップＳ２０４の処理に進む。

ステップＳ２０２において、コントローラ３０は、組電池１０が満充電状態であるか否かを判別する。ステップＳ２０１からステップＳ２０２の処理に進むときには、外部充電が行われるため、ステップＳ２０２の処理では、外部充電によって、組電池１０が満充電状態となったか否かを判別する。コントローラ３０は、監視ユニット２７の出力に基づいて、組電池１０が満充電状態であるか否かを判別することができる。

組電池１０が満充電状態となったときには、外部充電が終了し、図１に示す電池システムは、動作停止状態となる。ここで、組電池１０が満充電状態であるときには、ステップＳ２０４の処理に進み、組電池１０が満充電状態でなければ、ステップＳ２０３の処理に進む。外部充電が途中で停止された場合には、ステップＳ２０２からステップＳ２０３の処理に進む。ステップＳ２０３において、コントローラ３０は、イグニッションスイッチがオフであるか否かを判別する。イグニッションスイッチがオフであるときには、ステップＳ２０４の処理に進み、イグニッションスイッチのオンのままであるときには、ステップＳ２０９の処理に進む。

ステップＳ２０４において、コントローラ３０は、組電池１０の充放電制御に関する現在の状態を確認する。この状態には、積算値ΣＤｅｘ＿ｏｆｆと、組電池１０のＳＯＣと、ハイレート劣化許容値ΣＤｈ＿ｒｅｆ（基準閾値に相当する）と、追加許容値ΣＤ＿ａｄｄ（追加閾値に相当する）とが含まれる。積算値ΣＤｅｘ＿ｏｆｆは、現在の積算値ΣＤｅｘ（Ｎ）、言い換えれば、イグニッションスイッチがオフとなったときの積算値ΣＤｅｘ（Ｎ）である。組電池１０のＳＯＣは、イグニッションスイッチがオンからオフに切り替わったときに取得されているＳＯＣである。

ハイレート劣化許容値ΣＤｈ＿ｒｅｆとは、ハイレート劣化を許容する範囲を特定する値であって、積算値ΣＤｅｘに対応した値である。すなわち、ハイレート劣化許容値ΣＤｈ＿ｒｅｆは、積算値ΣＤｅｘをパラメータとして用いて、ハイレート劣化を許容する範囲を特定する。

ハイレート劣化許容値ΣＤｈ＿ｒｅｆは、組電池１０の温度および使用状態（Ａｈ／ｋｍ）から特定することができる。組電池１０の使用状態（Ａｈ／ｋｍ）は、車両の走行距離に対する組電池１０の充放電量であり、走行距離センサの出力と電流センサ２５の出力とに基づいて算出することができる。ここで、組電池１０の温度と、組電池１０の使用状態と、ハイレート劣化許容値ΣＤｈ＿ｒｅｆとの関係を示すマップを、実験などによって予め求めておけば、このマップを用いて、ハイレート劣化許容値ΣＤｈ＿ｒｅｆを特定することができる。すなわち、組電池１０の温度および使用状態を特定することにより、ハイレート劣化許容値ΣＤｈ＿ｒｅｆを特定することができる。ハイレート劣化許容値ΣＤｈ＿ｒｅｆを特定する方法について、以下に具体的に説明する。

まず、コントローラ３０は、充放電を行っていないときの組電池１０の温度と、充放電を行っているときの組電池１０の温度と、充放電を行っているときの組電池１０の通電量とを取得する。組電池１０の充放電を行っていない場合としては、例えば、組電池１０が搭載された車両が放置されており、イグニッションスイッチがオフとなっている場合がある。組電池１０の温度は、温度センサ２６の出力に基づいて取得することができる。また、通電量は、電流センサ２５の出力に基づいて取得することができる。

なお、充放電を行っていないときの組電池１０の温度を取得するために、例えば、外気温を検出するために車両に予め設けられた温度センサ（温度センサ２６とは異なる）を用いることができる。また、充放電を行っていないときの組電池１０の温度としては、イグニッションスイッチがオフからオンに切り替わった直後の温度センサ２６の検出結果を用いることもできる。一方、車両の停止によって組電池１０の充放電を行っていないとき、コントローラ３０は、所定の周期で起動し、温度センサ２６の出力に基づいて、組電池１０の温度を取得することができる。

次に、コントローラ３０は、上述した組電池１０の温度および通電量に基づいて、組電池１０（単電池１１）の材料劣化（第２劣化成分に相当する）を推定する。組電池１０（単電池１１）の劣化には、上述したハイレート劣化の他に、材料劣化がある。材料劣化とは、単電池１１を構成する部材の材料に依存した劣化である。すなわち、単電池１１を使用し続けるほど、単電池１１の材料が劣化し、材料劣化は増加することになる。また、材料劣化には、組電池１０の充放電を行っていないときの劣化成分（保存劣化という）と、組電池１０の充放電を行っているときの劣化成分（通電劣化という）とが含まれる。

保存劣化は、充放電を行っていないときの組電池１０の温度、言い換えれば、車両を放置しているときの組電池１０の温度に基づいて、推定することができる。充放電を行っていないときの組電池１０の温度と、保存劣化との対応関係を示すマップを、実験などによって予め用意しておけば、充放電を行っていないときの組電池１０の温度から保存劣化を推定することができる。保存劣化を推定するためのマップは、メモリ３１に予め記憶しておくことができる。

通電劣化は、充放電を行っているときの組電池１０の温度および通電量（平均値）に基づいて、推定することができる。充放電を行っているときの組電池１０の温度および通電量と、通電劣化との対応関係を示すマップを、実験などによって予め用意しておけば、組電池１０の温度および通電量から通電劣化を推定することができる。通電劣化を推定するためのマップは、メモリ３１に予め記憶しておくことができる。保存劣化および通電劣化を推定できれば、材料劣化を推定することができる。すなわち、保存劣化および通電劣化の合計が材料劣化となる。

次に、コントローラ３０は、推定した材料劣化に基づいて、ハイレート劣化許容値ΣＤｈ＿ｒｅｆを推定するためのマップを特定する。ハイレート劣化許容値ΣＤｈ＿ｒｅｆを推定するためのマップは、図９および図１０に示すように、ハイレート劣化許容値ΣＤｈ＿ｒｅｆと、充放電を行っているときの組電池１０の温度（ここでは、平均温度）と、組電池１０の使用状態（Ａｈ／ｋｍ）との関係を示すものである。図９および図１０に示すハイレート劣化許容値ΣＤｈ＿ｒｅｆの軸は、矢印の方向に進むほど、ハイレート劣化許容値ΣＤｈ＿ｒｅｆが大きくなることを意味する。

図９および図１０に示すマップは、材料劣化が互いに異なるときのマップである。図９に示すマップに対応した材料劣化は、図１０に示すマップに対応した材料劣化よりも大きくなっている。組電池１０（単電池１１）の劣化は、材料劣化およびハイレート劣化に分けられるため、材料劣化が大きくなれば、放電によるハイレート劣化を許容する割合が小さくなり、ハイレート劣化許容値ΣＤｈ＿ｒｅｆも小さくなる。組電池１０の温度および使用状態（Ａｈ／ｋｍ）が等しいとき、図９に示すハイレート劣化許容値ΣＤｈ＿ｒｅｆは、図１０に示すハイレート劣化許容値ΣＤｈ＿ｒｅｆよりも小さくなっている。

例えば、低温環境では、材料劣化が発生しにくいため、放電によるハイレート劣化を許容する割合を大きくすることができる。図９および図１０に示すマップを、材料劣化の程度に応じて複数用意しておけば、推定した材料劣化に対応するマップを特定することができる。図９および図１０に示すマップは、メモリ３１に予め記憶させておくことができる。

保存劣化や通電劣化は、組電池１０の使用状態や使用環境に応じて変化するため、保存劣化や通電劣化を特定するときには、最も劣化を進ませる状態を想定して設定することができる。すなわち、ハイレート劣化許容値ΣＤｈ＿ｒｅｆは、組電池１０の劣化が最も進んだ状態を想定して設定することができる。

上述したように、保存劣化は、充放電を行っていないときの組電池１０の温度から推定されるが、組電池１０が特定の温度であっても、組電池１０のＳＯＣに応じて、保存劣化は変化してしまう。具体的には、組電池１０のＳＯＣが高くなるほど、保存劣化が大きくなってしまう。そこで、特定の温度に対応した保存劣化を予め設定するときには、組電池１０のＳＯＣが変化する範囲の上限値（最も劣化を進ませる状態）を考慮することができる。

また、通電劣化は、組電池１０の温度および通電量（平均値）から推定されるが、通電量（平均値）が同じであっても、組電池１０の充放電を行っているときの電流値の挙動は互いに異なることがある。上述したように、ハイレート劣化は、ハイレートでの放電によって発生するため、電流値の挙動に依存する。そこで、特定の通電量に対応した通電劣化を予め設定するときには、ハイレート劣化に影響を与えやすい電流値の挙動（最も劣化を進ませる状態）を考慮することができる。

上述したように、保存劣化や通電劣化として、最も劣化を進ませる状態を想定して、ハイレート劣化許容値ΣＤｈ＿ｒｅｆを特定しておけば、組電池１０がいかなる使用状態や使用環境にあっても、積算値ΣＤｅｘ（Ｎ）がハイレート劣化許容値ΣＤｈ＿ｒｅｆを超えてしまうのを防止することができる。

一方、組電池１０の使用状態や使用環境によっては、保存劣化や通電劣化が、最も劣化した状態まで到達していないこともある。すなわち、ハイレート劣化許容値ΣＤｈ＿ｒｅｆは、上述したように、組電池１０の劣化が最も進行しやすい状態を想定して設定されているため、積算値ΣＤｅｘ（Ｎ）がハイレート劣化許容値ΣＤｈ＿ｒｅｆに到達していても、ハイレート劣化を更に許容できることがある。そこで、本実施例では、ハイレート劣化許容値ΣＤｈ＿ｒｅｆに加えて、ハイレート劣化を更に許容する値として、追加許容値ΣＤ＿ａｄｄを設定している。追加許容値ΣＤ＿ａｄｄを設定する方法については、後述する。

ステップＳ２０５において、コントローラ３０は、組電池１０の温度が所定範囲内であるか否かを判別する。コントローラ３０は、温度センサ２６の出力に基づいて、組電池１０の温度を取得することができる。本実施例では、後述するように、イグニッションスイッチがオフになった後の組電池１０の抵抗値と、イグニッションスイッチがオンになった後の組電池１０の抵抗値とを用いて、組電池１０の材料劣化を算出している。

ここで、抵抗値を測定する条件が異なってしまうと、材料劣化の算出精度も低下してしまう。具体的には、組電池１０の抵抗値は、組電池１０の温度が低下するほど変動（上昇）しやすいため、組電池１０の温度が低下した状態で、抵抗値を測定してしまうと、材料劣化の算出精度が低下してしまうことがある。そこで、材料劣化の算出精度が低下するのを抑制するために、組電池１０の抵抗値を測定するときには、組電池１０の温度が所定範囲内であることを確認するようにしている。所定範囲は、材料劣化の算出精度を考慮して、適宜設定することができる。組電池１０の抵抗値は、組電池１０の温度が低下するほど変動しやすいため、所定範囲の下限値だけを設定することもできる。

ステップＳ２０５において、組電池１０の温度が所定範囲内であるときには、ステップＳ２０６の処理に進み、そうでないときには、ステップＳ２０９の処理に進む。

ステップＳ２０６において、コントローラ３０は、組電池１０の抵抗値Ｒ１を算出する。例えば、コントローラ３０は、監視ユニット２７の出力に基づいて、組電池１０を定電流で放電したときの電圧変動を取得する。これにより、コントローラ３０は、電流値および電圧変化量に基づいて、組電池１０の抵抗値Ｒ１を算出することができる。なお、組電池１０の抵抗値Ｒ１を算出する方法は、上述した方法に限るものではなく、抵抗値Ｒ１を算出できればよい。

ステップＳ２０７において、コントローラ３０は、イグニッションスイッチがオンであるか否かを判別する。ステップＳ２０４からステップＳ２０６までの処理は、イグニッションスイッチがオフとなった直後に行われ、抵抗値Ｒ１を算出した後は、組電池１０が充放電されずに放置される。ステップＳ２０７において、イグニッションスイッチがオフであれば、コントローラ３０は、イグニッションスイッチがオンになるまで待機する。一方、運転者からの指示を受けて、イグニッションスイッチがオフからオンに切り替わると、ステップＳ２０８の処理に進む。

ステップＳ２０８において、コントローラ３０は、温度センサ２６の出力に基づいて、組電池１０の温度を取得し、組電池１０の温度が所定範囲内であるか否かを判別する。ステップＳ２０８の処理は、上述したステップＳ２０５の処理と同様の目的で行われる。組電池１０の温度が所定範囲内であれば、ステップＳ２１２（図８参照）の処理に進み、そうでなければ、ステップＳ２０９の処理に進む。

ステップＳ２０９において、コントローラ３０は、所定期間内において、追加許容値ΣＤ＿ａｄｄが更新されているか否かを判別する。ここで、所定期間とは、現在を基準として、現在よりも過去の期間である。所定期間は、適宜設定することができる。ここで、所定期間を長くしすぎると、更新された追加許容値ΣＤ＿ａｄｄが、現在の組電池１０の状態からかけ離れてしまうため、この点を考慮して、所定期間を設定することができる。所定期間内に追加許容値ΣＤ＿ａｄｄが更新されているときには、ステップＳ２１０の処理に進み、そうでないときには、ステップＳ２１１の処理に進む。

ステップＳ２１０において、コントローラ３０は、更新された追加許容値ΣＤ＿ａｄｄを、このままの値に維持する。追加許容値ΣＤ＿ａｄｄに関する情報は、メモリ３１に記憶されるが、ステップＳ２１０の処理では、メモリ３１に記憶された追加許容値ΣＤ＿ａｄｄが保持されることになる。

ステップＳ２１１において、コントローラ３０は、追加許容値ΣＤ＿ａｄｄを０に設定する。ステップＳ２０９からステップＳ２１１の処理に進むときには、追加許容値ΣＤ＿ａｄｄを更新してから所定期間（ステップＳ２０９で説明した期間）が経過しているため、更新された追加許容値ΣＤ＿ａｄｄを用いると、ハイレート劣化を進行させてしまうおそれがある。すなわち、現在の組電池１０の状態は、更新された追加許容値ΣＤ＿ａｄｄに対応していない可能性が高く、この追加許容値ΣＤ＿ａｄｄを用いると、ハイレート劣化を過度に許容してしまうおそれがある。そこで、ステップＳ２１１の処理では、追加許容値ΣＤ＿ａｄｄを０に設定し、ハイレート劣化許容値ΣＤｈ＿ｒｅｆだけに基づいて、組電池１０の充放電制御が行われるようにしている。

ステップＳ２１２において、コントローラ３０は、積算値ΣＤｅｘ＿ｏｎを確認する。積算値ΣＤｅｘ＿ｏｎは、イグニッションスイッチがオンに切り替わった後に算出された積算値ΣＤｅｘ（Ｎ）である。ハイレート劣化は、塩濃度の偏りによって発生するが、塩濃度の偏りは、組電池１０を充放電させずに放置させることによって、解消方向に変化させることができる。

すなわち、イグニッションスイッチがオフとなっている期間が長いほど、塩濃度の偏りを解消させやすくなる。このため、イグニッションスイッチがオンとなった後に取得された積算値ΣＤｅｘ＿ｏｎは、イグニッションスイッチがオフとなった直後に取得された積算値ΣＤｅｘ＿ｏｆｆ（図７のステップＳ２０４の処理参照）よりも小さくなりやすい。

ステップＳ２１３において、コントローラ３０は、組電池１０の抵抗値Ｒ２を算出する。例えば、コントローラ３０は、監視ユニット２７の出力に基づいて、組電池１０を定電流で放電したときの電圧変動を取得する。これにより、コントローラ３０は、電流値および電圧変化量に基づいて、組電池１０の抵抗値Ｒ２を算出することができる。なお、組電池１０の抵抗値Ｒ２を算出する方法は、上述した方法に限るものではなく、抵抗値Ｒ２を算出できればよい。

抵抗値Ｒ２を算出するときには、抵抗値Ｒ２を算出するときの組電池１０のＳＯＣが、抵抗値Ｒ１を算出するときの組電池１０のＳＯＣに対して大幅に変化していないことを確認することが好ましい。組電池１０のＳＯＣが大幅に変化してしまうと、組電池１０の抵抗値も変動しやすいため、後述する材料劣化の算出精度が低下してしまうおそれがある。

そこで、材料劣化の算出精度が低下するのを抑制するためには、組電池１０のＳＯＣを揃えた状態において、抵抗値Ｒ１，Ｒ２を算出することが好ましい。抵抗値Ｒ１，Ｒ２を算出するときにおいて、許容されるＳＯＣの変化量は、材料劣化の算出精度などを考慮して適宜設定することができる。

ステップＳ２１４において、コントローラ３０は、組電池１０の材料劣化を算出する。材料劣化が進行すると、組電池１０の抵抗値が上昇するため、材料劣化は、組電池１０の抵抗値によって規定することができる。材料劣化の抵抗値Ｒｍは、下記式（６）に基づいて算出することができる。

ステップＳ２０６の処理で算出された抵抗値Ｒ１と、ステップＳ２１３の処理で算出された抵抗値Ｒ２とは、図１１に示す関係を有する。抵抗値Ｒ１には、材料劣化に相当する抵抗値Ｒｍと、積算値ΣＤｅｘ＿ｏｆｆに対応した抵抗値（ハイレート劣化に対応した抵抗値）とが含まれる。また、抵抗値Ｒ２には、材料劣化に相当する抵抗値Ｒｍと、積算値ΣＤｅｘ＿ｏｎに対応した抵抗値（ハイレート劣化に対応した抵抗値）とが含まれる。

図１１に示すように、イグニッションスイッチがオフとなった後の抵抗値Ｒ１と、イグニッションスイッチがオンとなった後の抵抗値Ｒ２とでは、ハイレート劣化（ΣＤｅｘ＿ｏｆｆ，ΣＤｅｘ＿ｏｎ）に相当する抵抗値だけが変化しており、材料劣化に相当する抵抗値Ｒｍは変化していない。上述したように、組電池１０を充放電せずに放置すれば、塩濃度の偏りを解消方向に変化させることができ、ハイレート劣化に相当する抵抗値を低下させることができる。一方、イグニッションスイッチがオフとなった後に、再びオンになるまでの期間では、材料劣化は進行し難く、材料劣化に相当する抵抗値Ｒｍは、変化しないとみなすことができる。

図１１に示す関係によれば、下記式（７）の関係が成り立つ。下記式（７）を変形すれば、上記式（６）が得られる。

なお、組電池１０を十分に放置すれば、塩濃度の偏りを解消させることができ、この場合には、積算値ΣＤｅｘ＿ｏｎが０となり、抵抗値Ｒ２は、材料劣化に相当する抵抗値Ｒｍと等しくなる。このため、組電池１０を充放電させずに放置している時間を計測し、計測時間が、塩濃度の偏りを解消させる解消時間よりも長くなったときには、抵抗値Ｒ２を測定するだけで、材料劣化に相当する抵抗値Ｒｍを算出することができる。ここで、解消時間は、実験などによって予め求めておくことができる。この場合には、上記式（６）を用いなくても、抵抗値Ｒ２を算出するだけで、抵抗値Ｒｍが分かることになる。

ステップＳ２１５において、コントローラ３０は、ハイレート劣化許容値ΣＤｈ＿ｔｈを算出する。ハイレート劣化許容値ΣＤｈ＿ｔｈは、組電池１０の劣化が想定通りに進行するときの抵抗値から算出することができる。組電池１０を所定期間の間、使用し続けるためには、言い換えれば、想定上の寿命まで組電池１０を使用し続けるためには、図１２に示すように、所定期間ｔ＿ｔｈが経過したときの組電池１０の抵抗増加率Ｒａｔｅ＿ｔｈを設定しておく必要がある。

抵抗増加率Ｒａｔｅ＿ｔｈは、組電池１０の寿命を特定する抵抗増加率である。所定期間ｔ＿ｔｈに対応した抵抗増加率Ｒａｔｅ＿ｔｈを設定すれば、図１２に示すように、組電池１０を使用し始めたときの抵抗増加率（時間が０のときの抵抗増加率）と、抵抗増加率Ｒａｔｅ＿ｔｈとを結ぶ線が、想定通りの劣化に相当する。図１２に示す抵抗増加率の線は、組電池１０を想定通りに劣化させるときに、組電池１０の劣化（ハイレート劣化および材料劣化を含む）を許容する上限値となる。

ここで、抵抗増加率とは、現在の組電池１０の抵抗値（Ｒｃ）と、初期状態にある組電池１０の抵抗値（Ｒｉｎｉ）との比（Ｒｃ／Ｒｉｎｉ）で表される。初期状態とは、組電池１０の劣化を判断するときの基準となる状態であり、例えば、初期状態としては、組電池１０を製造した直後の状態とすることができる。組電池１０が初期状態にあるとき、抵抗増加率は、１となる。そして、組電池１０の劣化が進行するほど、言い換えれば、組電池１０の抵抗値が上昇するほど、抵抗増加率は上昇することになる。

図１２に示すマップを予め用意しておけば、組電池１０を使用し初めてからの時間を特定することにより、現在の時間に対応した抵抗増加率（上限値）を特定することができる。ここで、抵抗増加率は、積算値ΣＤｅｘ（Ｎ）と相関関係があり、抵抗増加率が上昇すれば、積算値ΣＤｅｘ（Ｎ）も上昇し、抵抗増加率が低下すれば、積算値ΣＤｅｘ（Ｎ）も低下する。このため、抵抗増加率および積算値ΣＤｅｘ（Ｎ）の対応関係を予め求めておけば、抵抗増加率を積算値ΣＤｅｘ（Ｎ）に変換することができる。

ステップＳ２１５の処理では、現在の時間に対応した想定上の抵抗増加率を特定してから、この抵抗増加率に対応した積算値ΣＤｅｘ（Ｎ）を算出する。算出された積算値ΣＤｅｘ（Ｎ）は、ハイレート劣化許容値ΣＤｈ＿ｔｈとなる。

ステップＳ２１６において、コントローラ３０は、ステップＳ２０４の処理で確認したハイレート劣化許容値ΣＤｈ＿ｒｅｆが、ステップＳ２１５の処理で算出したハイレート劣化許容値ΣＤｈ＿ｔｈよりも大きいか否かを判別する。ハイレート劣化許容値ΣＤｈ＿ｒｅｆがハイレート劣化許容値ΣＤｈ＿ｔｈよりも大きいときには、ステップＳ２１７の処理に進み、そうでなければ、ステップＳ２１８の処理に進む。

ステップＳ２１７において、コントローラ３０は、追加許容値ΣＤ＿ａｄｄを０に設定する。すなわち、ステップＳ２１６からステップＳ２１７の処理に進むときには、ハイレート劣化許容値ΣＤｈ＿ｒｅｆがハイレート劣化許容値ΣＤｈ＿ｔｈを超えているため、追加許容値ΣＤ＿ａｄｄを更に設定してしまうと、ハイレート劣化を更に許容させてしまう。この場合には、組電池１０の劣化を進行させてしまい、図１２で説明した寿命まで組電池１０を使用し続けることができなくなってしまう。そこで、ステップＳ２１７の処理では、追加許容値ΣＤ＿ａｄｄを０に設定している。

ステップＳ２１８において、コントローラ３０は、ステップＳ２０４の処理で確認したハイレート劣化許容値ΣＤｈ＿ｒｅｆと、ステップＳ２１５の処理で算出したハイレート劣化許容値ΣＤｈ＿ｔｈとに基づいて、追加許容値ΣＤ＿ａｄｄを算出する。ここで、図１２に示す想定上の抵抗増加率を積算値ΣＤｅｘ（Ｎ）で表すと、図１３に示す関係を有する。

図１３に示すように、組電池１０を想定通りに劣化させるときの積算値ΣＤｅｘ（Ｎ）から、材料劣化に相当する積算値ΣＤｅｘ（Ｎ）を減算すれば、ハイレート劣化許容値ΣＤｈ＿ｔｈが得られる。ステップＳ２１６からステップＳ２１８の処理に進むときには、ハイレート劣化許容値ΣＤｈ＿ｔｈがハイレート劣化許容値ΣＤｈ＿ｒｅｆよりも大きいため、ハイレート劣化許容値ΣＤｈ＿ｔｈからハイレート劣化許容値ΣＤｈ＿ｒｅｆを減算すれば、追加許容値ΣＤ＿ａｄｄを算出することができる。

追加許容値ΣＤ＿ａｄｄを所定時間で除算すれば、所定時間の間における時間毎の追加許容値ΣＤ＿ａｄｄを算出することができる。所定時間は、適宜設定することができ、例えば、イグニッションスイッチがオフからオンに切り替わる頻度などを考慮して設定することができる。

図３のステップＳ１１２の処理で用いられる閾値としては、ハイレート劣化許容値ΣＤｈ＿ｒｅｆに追加許容値ΣＤ＿ａｄｄを加算した値が用いられる。追加許容値ΣＤ＿ａｄｄが０に設定されたとき、閾値としては、ハイレート劣化許容値ΣＤｈ＿ｒｅｆが用いられる。また、ステップＳ２１７又はステップＳ２１８の処理で算出された追加許容値ΣＤ＿ａｄｄは、メモリ３１に記憶される。

本実施例によれば、追加許容値ΣＤ＿ａｄｄを設定することにより、追加許容値ΣＤ＿ａｄｄの分だけ、ハイレート劣化を許容することができる。すなわち、ハイレート劣化許容値ΣＤｈ＿ｒｅｆを基準として組電池１０の出力を制限する場合と比べて、追加許容値ΣＤ＿ａｄｄの分だけ、組電池１０の出力を確保することができる。このように組電池１０の出力を確保することにより、車両の動力性能を向上させることができる。

また、追加許容値ΣＤ＿ａｄｄは、想定上の抵抗増加率に対応した積算値ΣＤｅｘ（Ｎ）と、ハイレート劣化許容値ΣＤｈ＿ｒｅｆとの関係に基づいて設定されるため、組電池１０の劣化（特に、ハイレート劣化）が想定以上に進行してしまうのを抑制することができる。これにより、組電池１０の劣化を想定上の劣化に沿って変化させることができ、組電池１０の寿命が短縮されてしまうのを抑制することができる。

なお、本実施例では、ハイレート劣化許容値ΣＤｈ＿ｒｅｆおよび追加許容値ΣＤ＿ａｄｄのそれぞれを算出しているが、これに限るものではない。すなわち、ハイレート劣化許容値ΣＤｈ＿ｒｅｆおよび追加許容値ΣＤ＿ａｄｄを含めたハイレート劣化許容値ΣＤｈ＿ｔｈを直接算出することもできる。

上述したように、積算値ΣＤｅｘ＿ｏｆｆ，ΣＤｅｘ＿ｏｎおよび抵抗値Ｒ１，Ｒ２を取得すれば、材料劣化に相当する抵抗値Ｒｍを算出することができる。また、図１２を用いれば、想定上の抵抗増加率に対応した積算値ΣＤｅｘ（Ｎ）を算出できる。想定上の劣化に対応した積算値ΣＤｅｘ（Ｎ）から、材料劣化（抵抗値Ｒｍ）に相当する積算値ΣＤｅｘ（Ｎ）を減算すれば、ハイレート劣化許容値ΣＤｈ＿ｔｈを算出することができる。この場合には、ハイレート劣化許容値ΣＤｈ＿ｒｅｆを算出する必要が無くなる。

１０：組電池、１１：単電池（非水二次電池）、
２１ａ，２１ｂ：システムメインリレー、２２：昇圧回路、２３：インバータ、
２４：モータ・ジェネレータ、２５：電流センサ、２６：温度センサ、
２７：監視ユニット、３０：コントローラ、３１：メモリ

Claims (10)

1. 非水二次電池の放電電力が上限値を超えないように前記非水二次電池の放電を制御する制御装置であって、
   前記非水二次電池の充放電時における電流値を検出する電流センサと、
   前記非水二次電池の放電による塩濃度の偏りに伴って前記非水二次電池の抵抗値を上昇させる第１劣化成分を評価するための評価値を、前記電流センサを用いて検出された充放電状態から算出し、目標値を超える前記評価値を積算した積算値が閾値を超えたとき、前記上限値を低下させるコントローラと、を有し、
   前記コントローラは、
   前記非水二次電池の充放電を行わない期間の前後において、前記積算値および前記抵抗値を算出し、前記積算値および前記抵抗値の関係から、前記非水二次電池を構成する材料の劣化によって前記抵抗値を上昇させる第２劣化成分を特定し、
   前記閾値として、前記第２劣化成分を除いた、前記第１劣化成分による前記抵抗値の上昇を許容する値を設定する、
   ことを特徴とする制御装置。
2. 前記コントローラは、前記第１劣化成分および前記第２劣化成分による前記抵抗値の上昇を許容する予め定めた最大値から、前記第２劣化成分を除いた値を、前記閾値として設定することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記コントローラは、前記非水二次電池の充放電を行わない期間が、前記塩濃度の偏りを解消させる期間よりも長いとき、前記充放電を行わない期間が経過した後に算出した前記抵抗値から前記第２劣化成分を特定することを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 前記閾値に含まれる基準閾値を特定するためのマップを、互いに異なる前記第２劣化成分に応じて記憶するメモリを有しており、
   前記コントローラは、
   前記非水二次電池の温度および通電量を用いて、前記第２劣化成分を推定し、
   前記メモリに記憶された複数の前記マップのうち、推定した前記第２劣化成分に対応する前記マップを用いて、前記基準閾値を特定し、
   推定した前記第２劣化成分から、前記積算値および前記抵抗値の関係から特定された前記第２劣化成分を除いた値を、前記閾値に含まれる追加閾値として設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。
5. 前記非水二次電池は、車両を走行させる運動エネルギに変換される電気エネルギを出力することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の制御装置。
6. 前記非水二次電池は、リチウムイオン二次電池であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の制御装置。
7. 非水二次電池の放電電力が上限値を超えないように前記非水二次電池の放電を制御する制御方法であって、
   電流センサを用いて、前記非水二次電池の充放電時における電流値を検出し、
   前記非水二次電池の放電による塩濃度の偏りに伴って前記非水二次電池の抵抗値を上昇させる第１劣化成分を評価するための評価値を、前記電流センサを用いて検出された充放電状態から算出し、
   前記非水二次電池の充放電を行わない期間の前後において、目標値を超える前記評価値を積算した積算値および前記抵抗値を算出し、前記積算値および前記抵抗値の関係から、前記非水二次電池を構成する材料の劣化によって前記抵抗値を上昇させる第２劣化成分を特定し、
   前記第２劣化成分を除いた、前記第１劣化成分による前記抵抗値の上昇を許容する値を閾値として設定し、
   前記積算値が前記閾値を超えたとき、前記上限値を低下させる、
   ことを特徴とする制御方法。
8. 前記第１劣化成分および前記第２劣化成分による前記抵抗値の上昇を許容する予め定めた最大値から、前記第２劣化成分を除いた値を、前記閾値として設定することを特徴とする請求項７に記載の制御方法。
9. 前記非水二次電池の充放電を行わない期間が、前記塩濃度の偏りを解消させる期間よりも長いとき、前記充放電を行わない期間が経過した後に算出した前記抵抗値から前記第２劣化成分を特定することを特徴とする請求項７又は８に記載の制御方法。
10. 前記非水二次電池の温度および通電量を用いて、前記第２劣化成分を推定し、
    互いに異なる前記第２劣化成分に応じて設けられ、前記閾値に含まれる基準閾値を特定するための複数のマップのうち、推定した前記第２劣化成分に対応する前記マップを用いて、前記基準閾値を特定し、
    推定した前記第２劣化成分から、前記積算値および前記抵抗値の関係から特定された前記第２劣化成分を除いた値を、前記閾値に含まれる追加閾値として設定することを特徴とする請求項７又は８に記載の制御方法。