JP2015028929A - 昇温システム - Google Patents

Abstract

【課題】アルカリ二次電池の昇温処理を行うシステムを提供する。
【解決手段】昇温システムは、アルカリ二次電池１０（１１）と、アルカリ二次電池の充放電を制御するコントローラ３０と、を有する。アルカリ二次電池は、充放電を行う発電要素と、発電要素を密閉状態で収容する電池ケースとを有する。コントローラは、アルカリ二次電池の内圧が第１閾値以上であるとき、アルカリ二次電池の放電によって内圧を低下させる。内圧が上昇して第１閾値以上である状態から、内圧を低下させると、アルカリ二次電池において、副反応（発熱反応）が発生し、アルカリ二次電池の温度を上昇させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、アルカリ二次電池の温度を上昇させる昇温システムに関する。

特許文献１では、二次電池の発熱量が最大となる二次電池のＳＯＣを算出し、算出したＳＯＣに追随するように、二次電池の充放電を行っている。これにより、二次電池を昇温させるようにしている。

特開２００３−１０２１３３号公報 特開２０１２−２４８４５２号公報

アルカリ二次電池では、アルカリ二次電池の内部で発生するガス（主に、酸素ガス）の増加によって、アルカリ二次電池の内圧が上昇したり、ガスの減少によって内圧が低下したりする。ここで、内圧が上昇した状態から内圧を低下させると、ガスの減少時に発生する反応熱によって、アルカリ二次電池を温めることができる。本発明は、この点に着目して、アルカリ二次電池を昇温させる技術を提供する。

本発明の昇温システムは、アルカリ二次電池と、アルカリ二次電池の充放電を制御するコントローラと、を有する。アルカリ二次電池は、充放電を行う発電要素と、発電要素を密閉状態で収容する電池ケースとを有する。コントローラは、アルカリ二次電池の内圧が第１閾値以上であるとき、アルカリ二次電池の放電によって内圧を低下させることにより、アルカリ二次電池の温度を上昇させる昇温処理を行う。

アルカリ二次電池の内圧が上昇して第１閾値以上であるとき、アルカリ二次電池の内部では、ガス（主に、酸素ガス）が発生している。このガスによってアルカリ二次電池の内圧が上昇する。このガスは、アルカリ二次電池の内部において、副次的な化学反応（副反応）によって発生するガスである。副反応とは、アルカリ二次電池の充放電に関与する化学反応とは異なる。ここで、アルカリ二次電池を充電することにより、アルカリ二次電池の内圧を上昇させることができる。具体的には、アルカリ二次電池の内圧が第２閾値以下であるときに、アルカリ二次電池の充電によって、内圧を上昇させることができる。第２閾値は、第１閾値よりも低い値である。

アルカリ二次電池の内圧が第１閾値以上であるときに、アルカリ二次電池を放電すると、アルカリ二次電池の内部では、ガスの化学反応（いわゆる副反応）に伴って、ガスの量を減少させることができる。結果として、アルカリ二次電池の内圧が低下する。内圧を低下させたときの副反応は、発熱反応となるため、この熱を用いてアルカリ二次電池を温めることができる。本発明では、アルカリ二次電池の温度を上昇させる必要があるときに、内圧が第１閾値以上の状態から、内圧を積極的に低下させるようにしている。ここで、アルカリ二次電池は、通電（充放電）によっても発熱するため、通電時の発熱と副反応に伴う発熱とによって、アルカリ二次電池を温めることができる。

内圧を上昇させる処理および内圧を低下させる処理は、交互に行うことにより、内圧を第１閾値および第２閾値の間で変化させることができる。これにより、上述した副反応（発熱反応）を複数回発生させることができ、アルカリ二次電池の温度を上昇させやすくなる。これに伴い、昇温処理を行う時間を短縮することもできる。

アルカリ二次電池の内圧が第１閾値に到達したときには、内圧を上昇させる処理を停止させ、内圧を低下させる処理を開始することができる。また、アルカリ二次電池の内圧が第２閾値に到達したときには、内圧を低下させる処理を停止させ、内圧を上昇させる処理を開始することができる。これにより、アルカリ二次電池の内圧を第１閾値および第２閾値の間で変化させることができる。ここで、第１閾値および第２閾値は、固定値であってもよいし、第１閾値および第２閾値の少なくとも一方を変化させることもできる。第１閾値や第２閾値を変化させれば、副反応（発熱反応）の発生状態を変化させることができ、発熱量を調節することができる。

アルカリ二次電池の充放電を制御するときには、アルカリ二次電池のＳＯＣ（State of Charge）を目標ＳＯＣに沿って変化させることができる。目標ＳＯＣは、アルカリ二次電池の充放電を制御するときにおいて、基準となるＳＯＣである。ここで、内圧を上昇させるときには、目標ＳＯＣとして、第１閾値に対応する第１ＳＯＣを設定することができる。このように目標ＳＯＣを第１ＳＯＣに設定することにより、アルカリ二次電池の内圧を第１閾値まで上昇させることができる。また、内圧を低下させるときには、目標ＳＯＣとして、第２閾値に対応する第２ＳＯＣを設定することができる。第２ＳＯＣは、第１ＳＯＣよりも低い値である。このように目標ＳＯＣを第２ＳＯＣに設定することにより、アルカリ二次電池の内圧を第２閾値まで低下させることができる。

第１ＳＯＣは、昇温処理を行わないときに予め定められた目標ＳＯＣよりも高くすることができる。このように第１ＳＯＣを設定すれば、アルカリ二次電池のＳＯＣを上昇させやすくなり、副反応（発熱反応）に用いられるガスの発生量を増加させることができる。ガスの発生量を増加させれば、副反応（発熱反応）を発生させやすくなり、アルカリ二次電池を温めやすくなる。

また、第２ＳＯＣは、昇温処理を行わないときに予め定められた目標ＳＯＣよりも低くすることができる。このように第２ＳＯＣを設定すれば、アルカリ二次電池のＳＯＣを低下させやすくなる。結果として、第１ＳＯＣおよび第２ＳＯＣの差（すなわち、第１閾値および第２閾値の差）を広げることができ、副反応（発熱反応）を発生させやすくなる。これに伴い、アルカリ二次電池を温めやすくなる。

アルカリ二次電池の充電を制御するときには、アルカリ二次電池のＳＯＣを上限ＳＯＣ以下の範囲内で変化させることができる。ここで、上限ＳＯＣは、アルカリ二次電池の過充電状態などを考慮して適宜設定することができる。第１ＳＯＣを設定するときには、上限ＳＯＣを上昇させることができる。すなわち、第１ＳＯＣを設定するときの上限ＳＯＣを、昇温処理を行わないときに設定される上限ＳＯＣよりも高くすることができる。これにより、上限ＳＯＣによって、アルカリ二次電池の充電が制限されやすくなることを抑制でき、アルカリ二次電池の充電によって、副反応に用いられるガスの発生量を増加させることができる。

アルカリ二次電池の充電を制御するときには、アルカリ二次電池の入力電力（充電電力）を、アルカリ二次電池の温度に応じて設定される上限電力以下の範囲内で変化させることができる。ここで、上限電力は、アルカリ二次電池の入力特性などを考慮して適宜設定することができる。第１ＳＯＣを設定するときには、上限電力が変化するアルカリ二次電池の温度範囲内において、上限電力を上昇させることができる。すなわち、第１ＳＯＣを設定するときの上限電力を、昇温処理を行わないときに設定される上限電力よりも高くすることができる。上限電力を上昇させれば、アルカリ二次電池を充電しやすくなり、副反応に用いられるガスの発生量を増加させることができる。

昇温システムは、エンジンを備えた車両に搭載することができる。エンジンを冷却する冷却液を用いて車両の乗員室を暖めるとき、冷却液の温度が基準温度以上となるまで、エンジンが継続して駆動される。エンジンを継続して駆動しているときには、エンジンの出力を用いてアルカリ二次電池を充電することができ、アルカリ二次電池の内圧を上昇させることができる。

冷却液の温度が基準温度以上となるまでは、エンジンが継続して駆動されるため、このエンジンの駆動中にアルカリ二次電池を充電すれば、車両のユーザなどに違和感を与えることを抑制できる。すなわち、エンジンを間欠的に駆動できる状態であるにもかかわらず、エンジンを積極的に駆動してアルカリ二次電池を充電すると、車両のユーザなどに違和感を与えてしまうおそれがある。

内圧を上昇させたり、内圧を低下させたりするときには、アルカリ二次電池の内圧を監視することができる。ここで、アルカリ二次電池の内圧は、圧力センサを用いて検出することができる。また、アルカリ二次電池の内圧を推定することもできる。具体的には、アルカリ二次電池の内部における平衡水素圧と、アルカリ二次電池の内部における酸素ガスの増加量および酸素ガスの減少量によって規定される酸素圧とに基づいて、アルカリ二次電池の内圧を推定することができる。

平衡水素圧は、アルカリ二次電池の温度に依存するため、温度センサを用いてアルカリ二次電池の温度を検出すれば、平衡水素圧を把握できる。酸素ガスの増加量は、アルカリ二次電池の充電時の電流値に依存するため、電流センサを用いて充電時の電流値を検出すれば、酸素ガスの増加量を把握できる。酸素ガスの減少量は、酸素圧に依存するため、酸素圧を算出するたびに、酸素ガスの減少量を把握できる。

電池システムの構成を示す図である。 単電池の構造を示す図である。 発電要素の構造を示す図である。 単電池（組電池）の昇温処理を示すフローチャートである。 単電池の内圧および温度の変化と、目標ＳＯＣの変化を示す図である。 単電池のＳＯＣの変化を示す図である。 目標ＳＯＣの変化（上昇）および上限ＳＯＣの変化を示す図である。 目標ＳＯＣの変化（低下）および下限ＳＯＣを示す図である。 許容入力電力値および電池温度の関係を示す図である。 冷却液の温度に応じたエンジンの駆動状態を説明する図である。 暖房モードが設定されているときの処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施例について説明する。

図１は、本実施例における電池システムの構成を示す図であり、電池システムは、車両に搭載されている。この車両は、後述するように、組電池１０およびエンジン２６を併用しながら走行することができる、いわゆるハイブリッド自動車である。

組電池１０は、直列に接続された複数の単電池１１を有する。単電池１１としては、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池といったアルカリ二次電池が用いられる。なお、単電池１１の数は、組電池１０の要求出力などに基づいて、適宜設定することができる。また、組電池１０には、並列に接続された複数の単電池１１を含めることもできる。

単電池１１は、図２に示すように、充放電を行う発電要素１１１と、密閉状態で発電要素１１１を収容する電池ケース１１２とを有する。図３に示すように、発電要素１１１は、正極板１１１ａと、負極板１１１ｂと、正極板１１１ａおよび負極板１１１ｂの間に配置されるセパレータ１１１ｃとを有する。正極板１１１ａは、集電板と、集電板の表面に形成された正極活物質層とを有する。負極板１１１ｂは、集電板と、集電板の表面に形成された負極活物質層とを有する。

正極板１１１ａ、負極板１１１ｂおよびセパレータ１１１ｃを図３に示すように積層し、この積層体を巻くことにより、図２に示す発電要素１１１が構成される。セパレータ１１１ｃには、電解液が浸透している。なお、セパレータ１１１ｃの代わりに、固体電解質層を用いることもできる。発電要素１１１の正極板１１１ａには、正極端子１１３が接続され、発電要素１１１の負極板１１１ｂには、負極端子１１４が接続されている。

図２に示すように、電池ケース１１２には、弁１１５が設けられている。弁１１５は、電池ケース１１２の内部で発生したガスを電池ケース１１２の外部に排出させるために用いられる。すなわち、電池ケース１１２の内圧が弁１１５の作動圧に到達すると、弁１１５が閉じ状態から開き状態に変化することにより、電池ケース１１２の内部で発生したガスを電池ケース１１２の外部に排出することができる。なお、弁１１５としては、閉じ状態から開き状態に不可逆的に変化する弁を用いたり、閉じ状態および開き状態の間で可逆的に変化する弁を用いたりすることができる。弁１１５の構造としては、公知の構造を適宜採用することができる。図２では、単電池１１として、いわゆる角型電池を用いているが、いわゆる円筒型電池を用いることもできる。

図１において、監視ユニット（本発明の電圧センサに相当する）２０は、組電池１０の電圧値Ｖｂを検出したり、各単電池１１の電圧値Ｖｂ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、すべての単電池１１を複数の電池ブロックに分けたとき、監視ユニット２０は、各電池ブロックの電圧値を検出することもできる。

各電池ブロックは、直列に接続された複数の単電池１１によって構成されており、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。例えば、１つのケースに複数の発電要素１１１を収容し、複数の発電要素１１１を電気的に接続することにより、１つの電池ブロックを構成することができる。なお、電池ブロックには、並列に接続された複数の単電池１１（発電要素１１１）が含まれていてもよい。

温度センサ２１は、組電池１０（単電池１１）の温度Ｔｂを検出し、検出結果をコントローラ３０に出力する。複数の温度センサ２１を用いれば、互いに異なる位置に配置された複数の単電池１１の温度を精度良く検出しやすくなる。なお、複数の温度センサ２１を用いるとき、温度センサ２１の数は、適宜設定することができる。

組電池１０の正極端子と接続された正極ラインＰＬには、電流センサ２２が設けられている。電流センサ２２は、組電池１０に流れる電流値（充電電流又は放電電流）Ｉｂを検出し、検出結果をコントローラ３０に出力する。本実施例において、組電池１０を放電しているときには、電流センサ２２によって検出される電流値Ｉｂとして、正の値を用いる。また、組電池１０を充電しているときには、電流センサ２２によって検出される電流値Ｉｂとして、負の値を用いる。

本実施例では、正極ラインＰＬに電流センサ２２を設けているが、電流センサ２２は、組電池１０の電流値Ｉｂを検出できればよく、電流センサ２２を設ける位置は適宜設定することができる。具体的には、正極ラインＰＬおよび負極ラインＮＬの少なくとも一方に、電流センサ２２を設けることができる。負極ラインＮＬは、組電池１０の負極端子と接続されている。ここで、複数の電流センサ２２を設けることもできる。

コントローラ３０は、メモリ３１を有しており、メモリ３１は、コントローラ３０が所定処理（特に、本実施例で説明する処理）を行うための各種の情報を記憶している。本実施例では、メモリ３１が、コントローラ３０に内蔵されているが、メモリ３１を、コントローラ３０の外部に設けることもできる。

正極ラインＰＬには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂが設けられている。システムメインリレーＳＭＲ−Ｂは、コントローラ３０からの制御信号を受けることにより、オンおよびオフの間で切り替わる。負極ラインＮＬには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇが設けられている。システムメインリレーＳＭＲ−Ｇは、コントローラ３０からの制御信号を受けることにより、オンおよびオフの間で切り替わる。

システムメインリレーＳＭＲ−Ｇには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐおよび抵抗素子Ｒが並列に接続されている。システムメインリレーＳＭＲ−Ｐおよび抵抗素子Ｒは、直列に接続されている。システムメインリレーＳＭＲ−Ｐは、コントローラ３０からの制御信号を受けることにより、オンおよびオフの間で切り替わる。抵抗素子Ｒは、組電池１０を負荷（具体的には、後述するインバータ２３）と接続するときに、突入電流が流れることを抑制するために用いられる。

組電池１０は、正極ラインＰＬおよび負極ラインＮＬを介して、インバータ２３と接続されている。組電池１０をインバータ２３と接続するとき、コントローラ３０は、まず、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂをオフからオンに切り替えるとともに、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐをオフからオンに切り替える。これにより、抵抗素子Ｒに電流が流れる。

次に、コントローラ３０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇをオフからオンに切り替えるとともに、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐをオンからオフに切り替える。これにより、組電池１０およびインバータ２３の接続が完了し、図１に示す電池システムは、起動状態（Ready-On）となる。コントローラ３０には、車両のイグニッションスイッチのオン／オフに関する情報が入力され、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する。

一方、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、コントローラ３０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇをオンからオフに切り替える。これにより、組電池１０およびインバータ２３の接続が遮断され、図１に示す電池システムは、停止状態（Ready-Off）となる。

インバータ２３は、組電池１０から出力された直流電力を交流電力に変換し、交流電力をモータ・ジェネレータＭＧ２に出力する。モータ・ジェネレータＭＧ２は、インバータ２３から出力された交流電力を受けて、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ＭＧ２は、減速ギヤなどを介して、駆動輪２４に接続されており、モータ・ジェネレータＭＧ２が生成した運動エネルギは、駆動輪２４に伝達される。これにより、車両を走行させることができる。

動力分割機構２５は、エンジン２６の動力を、駆動輪２４に伝達したり、モータ・ジェネレータＭＧ１に伝達したりする。モータ・ジェネレータＭＧ１は、エンジン２６の動力を受けて発電する。モータ・ジェネレータＭＧ１が生成した電力（交流電力）は、インバータ２３を介して、モータ・ジェネレータＭＧ２に供給されたり、組電池１０に供給されたりする。モータ・ジェネレータＭＧ１が生成した電力を、モータ・ジェネレータＭＧ２に供給すれば、モータ・ジェネレータＭＧ２が生成した運動エネルギによって、駆動輪２４を駆動することができる。また、モータ・ジェネレータＭＧ１が生成した電力を組電池１０に供給すれば、組電池１０を充電することができる。

車両を減速させたり、停止させたりするとき、モータ・ジェネレータＭＧ２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ＭＧ２が生成した交流電力を直流電力に変換し、直流電力を組電池１０に出力する。これにより、組電池１０は、回生電力を蓄えることができる。

温度センサ２７は、エンジン２６の冷却に用いられる液体（冷却液）の温度Ｔｗを検出し、検出結果をコントローラ３０に出力する。エンジン２６を始動すると、エンジン２６で発生した熱が冷却液に伝達される。これにより、温められた冷却液を用いて、車両の乗員室を暖めることができる。冷却液を用いた乗員室の暖房は、公知の構成を適宜採用することができ、詳細な説明は省略する。なお、乗員室とは、乗員が乗車するスペースである。

本実施例では、組電池１０をインバータ２３に接続しているが、これに限るものではない。具体的には、組電池１０およびインバータ２３の間の電流経路に、昇圧回路を設けることができる。昇圧回路は、組電池１０の出力電圧を昇圧し、昇圧後の電力をインバータ２３に出力することができる。また、昇圧回路は、インバータ２３の出力電圧を降圧し、降圧後の電力を組電池１０に出力することができる。

本実施例の電池システムでは、２つのモータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を備えているが、これに限るものではない。例えば、１つのモータ・ジェネレータを備えたシステムであっても、本発明を適用することができる。１つのモータ・ジェネレータを備えたシステムでは、モータ・ジェネレータを発電させながら、エンジンの動力を用いて車両を走行させることができる。

単電池１１としてのニッケル水素電池では、下記式（１），（２）に示す反応によって、充放電が行われる。

上記式（１）は、正極の化学反応を示し、放電時には、上記式（１）の左から右に反応が進み、充電時には、上記式（１）の右から左に反応が進む。上記式（２）は、負極の化学反応を示し、放電時には、上記式（２）の左から右に反応が進み、充電時には、上記式（２）の右から左に反応が進む。

単電池１１を充電したとき、正極では、下記式（３）に示すように、水酸化物イオンＯＨ⁻が電気分解されることにより、酸素ガスＯ_２が発生する。下記式（３）は、正極の副反応である。副反応とは、単電池１１の充放電に関与する化学反応（上記式（１），（２）に示す化学反応）とは異なる反応であり、副次的に発生する反応である。

酸素ガスＯ_２の発生によって、単電池１１の内圧（電池ケース１１２の内圧）が上昇する。電池ケース１１２は、密閉状態となっているため、電池ケース１１２の内部で酸素ガスＯ_２が発生すると、単電池１１の内圧が上昇する。ここで、単電池１１を充電するほど、酸素ガスＯ_２の発生量を増加させることができる。

一方、単電池１１を放電したとき、負極では、下記式（４）に示す化学反応（副反応）が発生する。下記式（４）に示すように、正極で発生した酸素ガスＯ_２は、負極の水Ｈ_２Ｏと反応することにより、水酸化物イオンＯＨ⁻が生成される。

上記式（４）に示す副反応によれば、酸素ガスＯ_２の量が減少するため、単電池１１の内圧が低下する。また、上記式（４）に示す副反応が行われるときには、熱（反応熱）が発生する。本実施例では、この熱を用いることにより、単電池１１（組電池１０）の温度Ｔｂを上昇させるようにしている。ここで、酸素ガスＯ_２の量を増やすほど、上記式（４）に示す副反応が行われやすくなり、熱を発生させやすくなる。なお、単電池１１を充放電したときには、通電に伴う熱も発生する。このため、本実施例では、副反応（発熱反応）に伴う熱と、通電に伴う熱とを用いて、単電池１１の温度Ｔｂを上昇させることができる。

なお、上述した説明では、ニッケル水素電池を例に挙げて説明したが、ニッケルカドミウム電池といった、他のアルカリ二次電池であっても、ニッケル水素電池と同様の挙動を示す。すなわち、他のアルカリ二次電池でも、充電によって酸素ガスＯ_２の量を増加させることができるとともに、放電によって酸素ガスＯ_２の量を減少させることができる。

次に、単電池１１（組電池１０）の昇温処理について、図４に示すフローチャートを用いて説明する。図４に示す処理は、コントローラ３０によって実行される。

ステップＳ１０１において、コントローラ３０は、温度センサ２１の出力に基づいて、単電池１１（組電池１０）の温度Ｔｂを検出する。ステップＳ１０２において、コントローラ３０は、ステップＳ１０１の処理で検出した電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂ＿ｔｈ以下であるか否かを判別する。

所定温度Ｔｂ＿ｔｈは、単電池１１（組電池１０）を温める必要があるか否かを判別するための閾値であり、予め定めておくことができる。単電池１１（組電池１０）の入出力特性は、単電池１１（組電池１０）の温度Ｔｂに依存するため、この入出力特性を考慮して、所定温度Ｔｂ＿ｔｈを設定することができる。所定温度Ｔｂ＿ｔｈに関する情報は、メモリ３１に記憶しておくことができる。

電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂ＿ｔｈ以下であるとき、コントローラ３０は、単電池１１（組電池１０）を温める必要があると判別し、ステップＳ１０３以降の処理を行う。一方、電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂ＿ｔｈよりも高いとき、コントローラ３０は、単電池１１（組電池１０）を温める必要が無いと判別し、図４に示す処理を終了する。

ステップＳ１０３において、コントローラ３０は、単電池１１の内圧Ｐｂを上昇させる処理を行う。具体的には、コントローラ３０は、単電池１１（組電池１０）を充電することにより、単電池１１の内圧Ｐｂを上昇させることができる。すなわち、上記式（３）に示す副反応を発生させて、酸素ガスの量を増やすことにより、内圧Ｐｂを上昇させることができる。単電池１１を充電するときには、例えば、エンジン２６の出力を用いることができる。また、上述した回生電力を用いて、単電池１１を充電することもできる。すなわち、内圧Ｐｂを上昇させるときに、回生電力が生成されれば、この回生電力を用いて単電池１１を充電することができる。

ステップＳ１０４において、コントローラ３０は、単電池１１の内圧Ｐｂを特定する。内圧Ｐｂを特定することには、内圧Ｐｂを検出することや、内圧Ｐｂを推定することが含まれる。上記式（３），（４）に示す反応は副反応となるため、内圧Ｐｂを把握して、反応熱の発生に関与する酸素ガスの量の増減を把握する必要がある。

単電池１１の内圧Ｐｂを検出する圧力センサを用いれば、コントローラ３０は、圧力センサの出力に基づいて、内圧Ｐｂを検出することができる。ここで、圧力センサは、電池ケース１１２の内部又は外部に配置することができる。単電池１１の内圧Ｐｂが上昇すると、電池ケース１１２が膨張する。このため、電池ケース１１２の外部に圧力センサを配置した場合であっても、電池ケース１１２の膨張を圧力センサによって検出することにより、内圧Ｐｂを検出することができる。

一方、コントローラ３０は、単電池１１の温度Ｔｂ、電流値Ｉｂや電圧値Ｖｂなどに基づいて、内圧Ｐｂを算出（推定）することができる。以下、内圧Ｐｂを推定する方法（一例）について説明する。なお、内圧Ｐｂを推定する方法は、以下に説明する方法に限るものではなく、公知の方法を適宜採用することができる。

単電池１１の内圧Ｐｂは、単電池１１（電池ケース１１２）の内部における平衡水素圧および酸素圧の和から算出される。平衡水素圧は、単電池１１の温度Ｔｂに依存するため、電池温度Ｔｂから平衡水素圧を算出することができる。

具体的には、電池温度Ｔｂおよび平衡水素圧の対応関係を実験などによって予め求めておけば、電池温度Ｔｂを検出することにより、この電池温度Ｔｂに対応する平衡水素圧を算出することができる。電池温度Ｔｂおよび平衡水素圧の対応関係は、マップ又は関数として表すことができ、この対応関係に関する情報は、メモリ３１に記憶しておくことができる。

一方、酸素圧は、単電池１１の内部における酸素ガスの発生量（増加量）および減少量に基づいて算出される。酸素ガスの発生量は、単電池１１（組電池１０）の電流値Ｉｂおよび充電効率から算出される。また、酸素ガスの減少量は、酸素圧に依存するため、酸素圧から減少量を算出することができる。

具体的には、酸素圧は、下記式（５）に基づいて算出することができる。

上記式（５）において、Ｐ_ｎは、今回算出される酸素圧であり、Ｐ_ｎ−１は、前回算出した酸素圧である。Ｋ_ｐは、酸素ガスの量を酸素圧に変換するための定数である。αは、酸素ガスの発生量であり、γは、酸素ガスの減少量である。Δｔは、酸素圧を算出する周期であり、適宜設定することができる。上記式（５）によれば、酸素ガスが増加するほど、酸素圧Ｐ_ｎが上昇し、酸素ガスが減少するほど、酸素圧Ｐ_ｎが低下する。

酸素ガスの発生量αは、下記式（６）又は（７）に基づいて算出することができる。

上記式（６）又は（７）において、αは、時間（周期）Δｔにおける酸素ガスの発生量であり、Ｉｂは、単電池１１（組電池１０）の電流値（充電時の電流値）であり、Ｋ_αは、発生量αの単位に応じた定数である。上記式（６）に示すβおよび上記式（７）に示すηは、単電池１１の充電効率である。

充電効率ηは、単電池１１に充電することができる電荷量（最大量）に対して、実際に蓄えられた電荷量の比である。充電効率βは、「１−η」の値に相当する。すなわち、充電効率βは、単電池１１に充電することができる電荷量（最大量）に対して、ガスの発生などにより蓄えることができなかった電荷量の比である。ここで、充電効率ηを算出すれば、充電効率βを算出でき、充電効率βを算出すれば、充電効率ηを算出できる。

充電効率η（又は充電効率β）は、単電池１１のＯＣＶ（Open Circuit Voltage）から算出することができる。具体的には、充電効率ηおよびＯＣＶの対応関係（マップ又は関数）を実験などによって予め求めておけば、ＯＣＶを測定することにより、充電効率ηを算出することができる。この対応関係に関する情報は、メモリ３１に記憶しておくことができる。

充電効率ηは、単電池１１（組電池１０）の温度Ｔｂや電流値Ｉｂにも依存しやすい。このため、充電効率ηを算出するときには、ＯＣＶだけでなく、電池温度Ｔｂおよび電流値Ｉｂの少なくとも一方を考慮することができる。この場合には、充電効率ηと、ＯＣＶと、電池温度Ｔｂおよび電流値Ｉｂの少なくとも一方との対応関係を予め求めておけばよい。

酸素ガスの減少量γは、酸素圧Ｐに依存する。このため、減少量γおよび酸素圧Ｐの対応関係（マップ又は関数）を実験などによって予め求めておけば、酸素圧Ｐを特定することにより、減少量γを算出することができる。減少量γおよび酸素圧Ｐの対応関係に関する情報は、メモリ３１に記憶することができる。ここで、酸素圧Ｐ_ｎを算出するときには、酸素圧Ｐ_ｎ−１から減少量γを算出することができる。

なお、初回の酸素圧Ｐ_ｎを算出するとき、酸素圧Ｐ_ｎ−１としては、所定値（例えば、大気圧）に設定することができる。また、初回における酸素ガスの減少量γを算出するときには、酸素圧Ｐとして、所定値（例えば、大気圧）を用いることができる。一方、酸素ガスの減少量γを算出するとき、酸素圧Ｐだけでなく、電池温度Ｔｂや電流値（放電時の電流値）Ｉｂを考慮することもできる。具体的には、減少量γ、酸素圧Ｐおよび電池温度Ｔｂの対応関係（マップ又は関数）を実験などによって予め求めておけば、酸素圧Ｐおよび電池温度Ｔｂを特定することにより、減少量γを算出することができる。また、減少量γ、酸素圧Ｐおよび電流値（放電時の電流値）Ｉｂの対応関係（マップ又は関数）を実験などによって予め求めておけば、酸素圧Ｐおよび電流値Ｉｂを特定することにより、減少量γを算出することができる。さらに、減少量γ、酸素圧Ｐ、電池温度Ｔｂおよび電流値（放電時の電流値Ｉｂ）の対応関係（マップ又は関数）を実験などによって予め求めておけば、酸素圧Ｐ、電池温度Ｔｂおよび電流値Ｉｂを特定することにより、減少量γを算出することができる。

なお、以下に説明する方法によっても、単電池１１の内圧Ｐｂを推定することができる。単電池１１の内圧Ｐｂは、単電池１１のＳＯＣ（State of Charge）や温度Ｔｂに依存する。このため、内圧Ｐｂと、ＳＯＣおよび電池温度Ｔｂの少なくとも一方との対応関係（マップ又は関数）を実験などによって予め求めておけば、ＳＯＣや電池温度Ｔｂを特定することにより、内圧Ｐｂを算出（推定）することができる。ＳＯＣとは、満充電容量に対する、現在の充電容量の割合である。また、上述した説明では、単電池１１の内圧Ｐｂを推定しているが、同様の推定方法によって、電池ブロックの内圧Ｐｂを推定することもできる。

ステップＳ１０５において、コントローラ３０は、ステップＳ１０４の処理で特定した内圧Ｐｂが第１閾値Ｐｒｅｆ１以上であるか否かを判別する。第１閾値Ｐｒｅｆ１は、適宜設定することができ、第１閾値Ｐｒｅｆ１に関する情報は、メモリ３１に記憶することができる。例えば、単電池１１の内部における酸素ガスの発生量を考慮して、第１閾値Ｐｒｅｆ１を設定することができる。

図５に示すように、第１閾値Ｐｒｅｆ１は、単電池１１で許容される内圧Ｐｂの上限値Ｐｍａｘよりも低い値に設定される。上述したように、単電池１１（電池ケース１１２）には、弁１１５が設けられている。このため、上限値Ｐｍａｘとしては、弁１１５の作動圧とすることができる。また、第１閾値Ｐｒｅｆ１が上限値Ｐｍａｘよりも低い範囲内において、第１閾値Ｐｒｅｆ１を固定値とすることもできるし、第１閾値Ｐｒｅｆ１を変化させることもできる。第１閾値Ｐｒｅｆ１を変化させれば、酸素ガスの発生量を調節することができ、上記式（４）に示す副反応によって発生する熱量を調節することができる。これにより、単電池１１の温度Ｔｂを上昇させる速度を調節することができる。

内圧Ｐｂが第１閾値Ｐｒｅｆ１以上であるとき、コントローラ３０は、ステップＳ１０６の処理を行う。一方、内圧Ｐｂが第１閾値Ｐｒｅｆ１よりも低いとき、コントローラ３０は、ステップＳ１０３の処理に戻り、内圧Ｐｂを上昇させ続ける。このように、内圧Ｐｂが第１閾値Ｐｒｅｆ１に到達するまでは、内圧Ｐｂが上昇し続ける。

ステップＳ１０６において、コントローラ３０は、単電池１１の内圧Ｐｂを低下させる処理を行う。具体的には、コントローラ３０は、単電池１１（組電池１０）を放電することにより、内圧Ｐｂを低下させることができる。内圧Ｐｂを低下させるとき、上記式（４）に示す副反応（発熱反応）を発生させることができ、単電池１１の温度Ｔｂを上昇させることができる。

単電池１１を放電するときには、モータ・ジェネレータＭＧ２を動作させずに放電を行うことができる。例えば、単電池１１の放電電流を抵抗素子に流すことができる。昇圧回路にはリアクトルが設けられているため、リアクトルに電流を流すことにより、単電池１１を放電させることができる。

ステップＳ１０７において、コントローラ３０は、単電池１１の内圧Ｐｂを特定する。ステップＳ１０７の処理は、ステップＳ１０４で説明した処理と同じである。ここで、ステップＳ１０７の処理を行うときには、ステップＳ１０６の処理によって、単電池１１を放電している。このため、上記式（５）に基づいて酸素圧Ｐ_ｎを算出するときには、酸素ガスの発生量αが０になる。ステップＳ１０８において、コントローラ３０は、ステップＳ１０７の処理で特定した内圧Ｐｂが第２閾値Ｐｒｅｆ２以下であるか否かを判別する。第２閾値Ｐｒｅｆ２は、適宜設定することができ、第２閾値Ｐｒｅｆ２に関する情報は、メモリ３１に記憶することができる。

第２閾値Ｐｒｅｆ２は、第１閾値Ｐｒｅｆ１よりも低い値である。ここで、第１閾値Ｐｒｅｆ１および第２閾値Ｐｒｅｆ２の差が広がるほど、上記式（４）に示す副反応を発生させやすくなる。この点を考慮して、第２閾値Ｐｒｅｆ２を設定することができる。第２閾値Ｐｒｅｆ２が第１閾値Ｐｒｅｆ１よりも低い範囲内において、第２閾値Ｐｒｅｆ２を固定値とすることもできるし、第２閾値Ｐｒｅｆ２を変化させることもできる。第２閾値Ｐｒｅｆ２を変化させれば、第１閾値Ｐｒｅｆ１および第２閾値Ｐｒｅｆ２の差を調節することができる。この差を調節することにより、上記式（４）に示す副反応によって発生する熱量を調節することができる。これにより、単電池１１の温度Ｔｂを上昇させる速度を調節することができる。

内圧Ｐｂが第２閾値Ｐｒｅｆ２以下であるとき、コントローラ３０は、図４に示す処理を終了する。一方、内圧Ｐｂが第２閾値Ｐｒｅｆ２よりも高いとき、コントローラ３０は、ステップＳ１０６の処理に戻り、内圧Ｐｂを低下させ続ける。このように、内圧Ｐｂが第２閾値Ｐｒｅｆ２に到達するまでは、内圧Ｐｂが低下し続ける。

図４に示す処理によれば、電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂ＿ｔｈよりも高くなるまで、単電池１１の内圧Ｐｂが、第１閾値Ｐｒｅｆ１および第２閾値Ｐｒｅｆ２の間で変化する。ここで、図４に示すステップＳ１０８の処理において、内圧Ｐｂが第２閾値Ｐｒｅｆ２以下であるとき、電池温度Ｔｂが所定温度ｔｂ＿ｔｈ以下であれば、ステップＳ１０３の処理において、内圧Ｐｂを上昇させる処理が再び行われる。図５には、単電池１１の内圧Ｐｂおよび電池温度Ｔｂの変化を示す。内圧Ｐｂを低下させる期間Δｔ_ａでは、上記式（４）に示す副反応（発熱反応）によって、電池温度Ｔｂを上昇させることができる。

図４に示す処理では、内圧Ｐｂを上昇させる処理（ステップＳ１０３の処理）を行った後に、内圧Ｐｂを低下させる処理（ステップＳ１０６の処理）を行っているが、これに限るものではない。例えば、内圧Ｐｂが予め上昇して第１閾値Ｐｒｅｆ１以上であるときには、内圧Ｐｂを上昇させる処理を行わずに、内圧Ｐｂを低下させる処理を行うことができる。また、図４に示す処理（ステップＳ１０２の処理）では、電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂ＿ｔｈ以下であるか否かを判別しているが、この判別処理を省略することもできる。すなわち、電池温度Ｔｂに関わらず、図４に示すステップＳ１０３以降の処理を行うことができる。

図５に示すように、第１閾値Ｐｒｅｆ１および第２閾値Ｐｒｅｆ２の間で内圧Ｐｂを変化させることにより、複数回において、内圧Ｐｂを低下させることができ、電池温度Ｔｂを上昇させやすくなる。電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂ＿ｔｈよりも高くなったときには、内圧Ｐｂを上昇させる処理および内圧Ｐｂを低下させる処理が行われない。

なお、電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂ＿ｔｈよりも高くなるまで、内圧Ｐｂを低下させる処理を行えばよく、内圧Ｐｂを低下させる処理を行う回数は、１回であってもよいし、複数回であってもよい。第１閾値Ｐｒｅｆ１および第２閾値Ｐｒｅｆ２の間で内圧Ｐｂを変化させるときには、図５に示すように、ＳＯＣ＿ｒｅｆ１およびＳＯＣ＿ｒｅｆ２の間で目標ＳＯＣを変化させることができる。

目標ＳＯＣとは、単電池１１（組電池１０）の充放電を行うときに、基準となるＳＯＣである。目標ＳＯＣを設定することにより、コントローラ３０は、単電池１１のＳＯＣが目標ＳＯＣに沿って変化するように、単電池１１の充放電を制御する。単電池１１のＳＯＣが目標ＳＯＣよりも高くなったときには、単電池１１のＳＯＣが目標ＳＯＣに近づくように、単電池１１の放電が積極的に行われる。また、単電池１１のＳＯＣが目標ＳＯＣよりも低くなったときには、単電池１１のＳＯＣが目標ＳＯＣに近づくように、単電池１１の充電が積極的に行われる。

なお、単電池１１（組電池１０）のＳＯＣを推定する方法としては、公知の方法を適宜採用することができる。例えば、単電池１１（組電池１０）を充放電したときの電流値Ｉｂを積算することにより、ＳＯＣを算出（推定）することができる。また、ＳＯＣおよびＯＣＶは、所定の対応関係を有するため、この対応関係を予め求めておけば、ＯＣＶを測定することにより、ＳＯＣを算出（推定）することができる。

単電池１１の放電を積極的に行うときには、単電池１１の充電よりも、単電池１１の放電が優先される。また、単電池１１の充電を積極的に行うときには、単電池１１の放電よりも、単電池１１の充電が優先される。単電池１１の充放電制御では、実際の単電池１１のＳＯＣが目標ＳＯＣよりも高くなることもあるし、目標ＳＯＣよりも低くなることもある。

図５に示すＳＯＣ＿ｒｅｆ０は、車両の走行時における目標ＳＯＣ、すなわち、図４に示す昇温処理を行わないときの目標ＳＯＣであり、予め設定することができる。ＳＯＣ＿ｒｅｆ１（本発明の第１ＳＯＣに相当する）は、ＳＯＣ＿ｒｅｆ０よりも高い値であり、単電池１１の内圧Ｐｂを第１閾値Ｐｒｅｆ１に到達させるために、図４に示すステップＳ１０３の処理において設定される。ＳＯＣ＿ｒｅｆ２（本発明の第２ＳＯＣに相当する）は、ＳＯＣ＿ｒｅｆ０よりも低い値であり、単電池１１の内圧Ｐｂを第２閾値Ｐｒｅｆ２に到達させるために、図４に示すステップＳ１０６の処理において設定される。

目標ＳＯＣを図５に示すように変化させることにより、単電池１１の内圧Ｐｂを図５に示すように変化させることができる。なお、電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂ＿ｔｈよりも高くなったときには、目標ＳＯＣがＳＯＣ＿ｒｅｆ０に設定される。一方、上述したように、ＳＯＣ＿ｒｅｆ１は、第１閾値Ｐｒｅｆ１に応じて設定され、ＳＯＣ＿ｒｅｆ２は、第２閾値Ｐｒｅｆ２に応じて設定される。このため、ＳＯＣ＿ｒｅｆ１およびＳＯＣ＿ｒｅｆ２を、ＳＯＣ＿ｒｅｆ０よりも高い値にすることもできるし、ＳＯＣ＿ｒｅｆ０よりも低い値にすることもできる。ただし、図５に示すように、ＳＯＣ＿ｒｅｆ１をＳＯＣ＿ｒｅｆ０よりも高くし、ＳＯＣ＿ｒｅｆ２をＳＯＣ＿ｒｅｆ０よりも低くすることにより、ＳＯＣ＿ｒｅｆ１およびＳＯＣ＿ｒｅｆ２の差（すなわち、第１閾値Ｐｒｅｆ１および第２閾値Ｐｒｅｆ２の差）を広げることができ、上記式（４）に示す副反応に伴う発熱量を増やしやすくなる。

単電池１１の充放電を制御するときには、図６に示すように、上限ＳＯＣ（ＳＯＣ＿ｍａｘ０）および下限ＳＯＣ（ＳＯＣ＿ｍｉｎ０）が設定される。図６において、縦軸はＳＯＣであり、横軸は時間である。図６は、単電池１１のＳＯＣの挙動（一例）を示している。

ＳＯＣ＿ｍａｘ０およびＳＯＣ＿ｍｉｎ０は、目標ＳＯＣがＳＯＣ＿ｒｅｆ０に設定されているときの値、すなわち、図４に示す昇温処理を行わないときに設定される値である。ＳＯＣ＿ｍａｘ０は、ＳＯＣ＿ｒｅｆ０よりも高い値であり、単電池１１が過充電状態となることを抑制するために設定される。具体的には、ＳＯＣ＿ｍａｘ０は、過充電状態を示すＳＯＣよりも低い値に設定される。ＳＯＣ＿ｍｉｎ０は、ＳＯＣ＿ｒｅｆ０よりも低い値であり、単電池１１が過放電状態となることを抑制するために設定される。具体的には、ＳＯＣ＿ｍｉｎ０は、過放電状態を示すＳＯＣよりも高い値に設定される。

図６に示すように、単電池１１の充電を制御するときにおいて、単電池１１のＳＯＣがＳＯＣ＿ｍａｘ０に到達したときには、単電池１１の充電が行われない。これにより、単電池１１のＳＯＣがＳＯＣ＿ｍａｘ０よりも高くなることを防止できる。すなわち、単電池１１のＳＯＣがＳＯＣ＿ｍａｘ０以下の範囲内で変化するように、単電池１１の充電が制御される。また、単電池１１の放電を制御するときにおいて、単電池１１のＳＯＣがＳＯＣ＿ｍｉｎ０に到達したときには、単電池１１の放電が行われない。これにより、単電池１１のＳＯＣがＳＯＣ＿ｍｉｎ０よりも低くなることを防止できる。

本実施例では、図５を用いて説明したように、目標ＳＯＣがＳＯＣ＿ｒｅｆ０（又はＳＯＣ＿ｒｅｆ２）からＳＯＣ＿ｒｅｆ１に変更されることがある。すなわち、目標ＳＯＣを上昇させることがある。この場合には、図４に示すステップＳ１０３の処理において、図７に示すように、上限ＳＯＣをＳＯＣ＿ｍａｘ０からＳＯＣ＿ｍａｘ１に変更することができる。すなわち、上限ＳＯＣを上昇させることができる。図７において、縦軸はＳＯＣであり、横軸は時間である。

図７に示すように、ＳＯＣ＿ｒｅｆ１は、ＳＯＣ＿ｒｅｆ０およびＳＯＣ＿ｍａｘ０の間の値に設定することができる。図７に示す例では、ＳＯＣ＿ｍａｘ０およびＳＯＣ＿ｍａｘ１の差分ΔＳＯＣ＿ｍａｘを、ＳＯＣ＿ｒｅｆ０およびＳＯＣ＿ｒｅｆ１の差分ΔＳＯＣ＿ｒｅｆと等しくしているが、これに限るものではない。すなわち、差分ΔＳＯＣ＿ｍａｘ，ΔＳＯＣ＿ｒｅｆが互いに異なっていてもよい。ここで、ＳＯＣ＿ｍａｘ１は、過充電状態を示すＳＯＣよりも低い値であることが好ましい。

目標ＳＯＣをＳＯＣ＿ｒｅｆ０からＳＯＣ＿ｒｅｆ１に上昇させた場合において、上限ＳＯＣがＳＯＣ＿ｍａｘ０のままであると、単電池１１のＳＯＣをＳＯＣ＿ｒｅｆ１に沿って変化させるときに、単電池１１のＳＯＣがＳＯＣ＿ｍａｘ０に到達しやすいことがある。この場合には、単電池１１の充電が制限されやすくなり、単電池１１のＳＯＣを上昇させにくくなることがある。

上述したように、単電池１１のＳＯＣを上昇させるほど、単電池１１の内圧Ｐｂを上昇させることができ、上記式（４）に示す副反応によって、熱を発生させやすくなる。上限ＳＯＣをＳＯＣ＿ｍａｘ０に設定したままでは、単電池１１のＳＯＣを上昇させにくくなり、副反応に伴う熱を発生させにくくなることがある。そこで、目標ＳＯＣをＳＯＣ＿ｒｅｆ０からＳＯＣ＿ｒｅｆ１に上昇させるときには、上限ＳＯＣもＳＯＣ＿ｍａｘ０からＳＯＣ＿ｍａｘ１に上昇させることにより、単電池１１のＳＯＣを上昇させやすくなる。

これに伴い、上記式（４）に示す副反応によって発生する熱量を増加させることができ、単電池１１の温度Ｔｂを上昇させやすくなる。また、図４に示す昇温処理を行うときにおいて、電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂ＿ｔｈに到達するまでの時間を短縮することができる。

なお、目標ＳＯＣをＳＯＣ＿ｒｅｆ０からＳＯＣ＿ｒｅｆ１に上昇させたときでも、上限ＳＯＣをＳＯＣ＿ｍａｘ０に維持することもできる。上限ＳＯＣがＳＯＣ＿ｍａｘ０のままであっても、目標ＳＯＣをＳＯＣ＿ｒｅｆ０からＳＯＣ＿ｒｅｆ１に上昇させることにより、単電池１１のＳＯＣを上昇させることができる。したがって、上限ＳＯＣがＳＯＣ＿ｍａｘ０のままであっても、上記式（４）に示す副反応に伴う発熱量を増加させることができる。

図４に示す処理によって、電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂ＿ｔｈよりも高くなったときには、目標ＳＯＣがＳＯＣ＿ｒｅｆ０に設定される。これに伴い、上限ＳＯＣをＳＯＣ＿ｍａｘ１からＳＯＣ＿ｍａｘ０に変更することができる。

一方、本実施例では、図５を用いて説明したように、目標ＳＯＣがＳＯＣ＿ｒｅｆ１からＳＯＣ＿ｒｅｆ２に低下することがある。この場合には、図８に示すように、下限ＳＯＣは、ＳＯＣ＿ｍｉｎ０に維持することができる。図８において、縦軸はＳＯＣであり、横軸は時間である。目標ＳＯＣの低下に応じて、下限ＳＯＣを低下させても、上記式（４）に示す副反応によって発生する熱量を増やすことはできない。

上記式（４）に示す副反応によって発生する熱量は、単電池１１のＳＯＣを上昇させることに伴う酸素ガスの発生量（増加量）に依存する。単電池１１のＳＯＣを低下させるときには、酸素ガスが減少するため、下限ＳＯＣを低下させても、上記式（４）に示す副反応によって発生する熱量を増やしにくい。したがって、下限ＳＯＣは低下させなくてもよい。具体的には、単電池１１のＳＯＣを上昇させた後に、単電池１１のＳＯＣを下限ＳＯＣに近づかせるだけでよい。

図７では、目標ＳＯＣの上昇に応じて、上限ＳＯＣを上昇させているが、これに限るものではない。具体的には、目標ＳＯＣをＳＯＣ＿ｒｅｆ０からＳＯＣ＿ｒｅｆ１まで上昇させるときには、単電池１１の入力（充電）を許容する電力（入力許容電力）Ｗｉｎ＿ｒｅｆを上昇させることができる。入力許容電力Ｗｉｎ＿ｒｅｆは、単電池１１を充電するときに許容される電力の上限値である。単電池１１の充電時における電流値Ｉｂを負の値としているため、入力許容電力Ｗｉｎ＿ｒｅｆは負の値となる。単電池１１の入力電力が入力許容電力Ｗｉｎ＿ｒｅｆを超えないように、単電池１１の充電が制御される。

図９の実線で示す入力許容電力Ｗｉｎ＿ｒｅｆは、電池温度Ｔｂに応じて設定される。具体的には、電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂ＿ｔｈ以上であるときには、入力許容電力Ｗｉｎ＿ｒｅｆが所定値（一定値）に設定される。一方、電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂ＿ｔｈよりも低いときには、入力許容電力（絶対値）Ｗｉｎ＿ｒｅｆを変化させている。すなわち、電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂ＿ｔｈよりも低くなるほど、入力許容電力（絶対値）Ｗｉｎ＿ｒｅｆが低くなる。言い換えれば、電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂ＿ｔｈに近づくほど、入力許容電力（絶対値）Ｗｉｎ＿ｒｅｆが高くなる。図９に示すように、電池温度Ｔｂによっては、入力許容電力Ｗｉｎ＿ｒｅｆが０［ｋＷ］に設定される。

図９に示す入力許容電力Ｗｉｎ＿ｒｅｆおよび電池温度Ｔｂの対応関係は、単電池１１の入力特性などを考慮して、実験などによって予め求めておくことができる。そして、図９に示す対応関係（マップ又は関数）に関する情報は、メモリ３１に記憶しておくことができる。コントローラ３０は、図９に示す対応関係を用いれば、電池温度Ｔｂを検出することにより、この電池温度Ｔｂに対応した入力許容電力Ｗｉｎ＿ｒｅｆを算出することができる。そして、コントローラ３０は、算出した入力許容電力Ｗｉｎ＿ｒｅｆに基づいて、単電池１１の充電を制御することができる。

図９に示す例では、入力許容電力（絶対値）Ｗｉｎ＿ｒｅｆを低下させ始めるときの電池温度Ｔｂを、図４に示す処理（ステップＳ１０２）で説明した所定温度Ｔｂ＿ｔｈと等しくしているが、これに限るものではない。すなわち、入力許容電力（絶対値）Ｗｉｎ＿ｒｅｆを低下させ始めるときの電池温度Ｔｂは、図４に示す処理（ステップＳ１０２）で説明した所定温度Ｔｂ＿ｔｈと異なっていてもよい。

入力許容電力Ｗｉｎ＿ｒｅｆは、目標ＳＯＣがＳＯＣ＿ｒｅｆ０に設定されているときの値、すなわち、図４に示す昇温処理を行わないときに設定される値である。目標ＳＯＣがＳＯＣ＿ｒｅｆ０からＳＯＣ＿ｒｅｆ１に上昇したときには、図９の一点鎖線で示す入力許容電力Ｗｉｎ＿ｃｏｒｒを設定することができる。図９に示すように、電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂ＿ｔｈよりも低い範囲において、入力許容電力（絶対値）Ｗｉｎ＿ｃｏｒｒは、電池温度Ｔｂに応じて変化することもあるが、入力許容電力（絶対値）Ｗｉｎ＿ｒｅｆよりも高い。すなわち、目標ＳＯＣをＳＯＣ＿ｒｅｆ１まで上昇させるときには、入力許容電力（絶対値）Ｗｉｎを上昇させることができる。

ここで、入力許容電力（絶対値）Ｗｉｎ＿ｃｏｒｒは、入力許容電力（絶対値）Ｗｉｎ＿ｒｅｆよりも高ければよく、具体的な電力値は、適宜設定することができる。なお、電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂ＿ｔｈ以上であるとき、入力許容電力Ｗｉｎ＿ｒｅｆ，Ｗｉｎ＿ｃｏｒｒは、互いに等しい。また、電池温度Ｔｂによっては、入力許容電力Ｗｉｎ＿ｒｅｆ，Ｗｉｎ＿ｃｏｒｒが共に０［ｋＷ］となることがある。

入力許容電力Ｗｉｎ＿ｃｏｒｒを設定したとき、入力許容電力Ｗｉｎ＿ｃｏｒｒが入力許容電力Ｗｉｎ＿ｒｅｆよりも高ければ、単電池１１を充電しやすくなり、単電池１１のＳＯＣを上昇させやすくなる。これに伴い、上記式（４）に示す副反応によって発生する熱量を増加させることができ、単電池１１の温度Ｔｂを上昇させやすくなる。また、図４に示す昇温処理を行うときにおいて、電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂ＿ｔｈに到達するまでの時間を短縮することができる。

図４に示す処理において、単電池１１を充電するときには、エンジン２６の出力を用いることができる。ここで、車両に搭載された空調設備が暖房モードに設定されているときには、エンジン２６からの熱を受けた冷却液を用いて、乗員室が暖められる。このとき、図１０に示すように、冷却液の温度Ｔｗが基準温度Ｔｗ＿ｔｈよりも低いときには、温度Ｔｗが基準温度Ｔｗ＿ｔｈに上昇するまで、エンジン２６が継続して駆動される。また、温度Ｔｗが基準温度Ｔｗ＿ｔｈ以上となったときには、エンジン２６の駆動を間欠的に行うことができる。すなわち、温度Ｔｗが基準温度Ｔｗ＿ｔｈ以上となったときには、この状態を維持できるように、エンジン２６の駆動が間欠的に行われる。

この処理について、図１１に示すフローチャートを用いて説明する。図１１に示す処理は、空調設備が暖房モードに設定されているときにおいて、所定の周期でコントローラ３０によって実行される。ステップＳ２０１において、コントローラ３０は、温度センサ２７の出力に基づいて、冷却液の温度Ｔｗを検出する。ステップＳ２０２において、コントローラ３０は、ステップＳ２０１の処理で検出された温度Ｔｗが基準温度Ｔｗ＿ｔｈよりも低いか否かを判別する。基準温度Ｔｗ＿ｔｈは、適宜設定することができる。

冷却液の温度Ｔｗが基準温度Ｔｗ＿ｔｈ以上であるとき、コントローラ３０は、ステップＳ２０３において、エンジン２６の駆動を間欠的に行う。冷却液の温度Ｔｗが基準温度Ｔｗ＿ｔｈよりも低いとき、コントローラ３０は、ステップＳ２０４において、エンジン２６を継続して駆動する。エンジン２６を継続して駆動するとき、コントローラ３０は、エンジン２６の出力を用いて、組電池１０（単電池１１）を充電する。上述したように、エンジン２６を駆動したとき、モータ・ジェネレータＭＧ１が生成した電力を組電池１０に供給することにより、組電池１０を充電することができる。

温度Ｔｗが基準温度Ｔｗ＿ｔｈ以上となるまでは、エンジン２６の駆動が継続されるため、このときのエンジン２６の出力を用いて、単電池１１を充電することができる。温度Ｔｗが基準温度Ｔｗ＿ｔｈよりも低いときには、電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂ＿ｔｈよりも低くなりやすい。このため、温度Ｔｗを上昇させるためのエンジン２６の駆動によって、単電池１１を充電しておけば、単電池１１を放電したときの上記式（４）に示す副反応によって、熱を発生させて電池温度Ｔｂを上昇させやすくなる。

また、車両のユーザは、温度Ｔｗを上昇させる間において、エンジン２６が継続して駆動されることが分かっていることがある。そこで、エンジン２６を継続して駆動しているときに、単電池１１のＳＯＣを上昇させれば、ユーザに違和感を与えることを抑制できる。エンジン２６の駆動を間欠的に行うことができる状態であるにもかかわらず、エンジン２６を積極的に駆動して、単電池１１のＳＯＣを上昇させると、ユーザに違和感を与えてしまうおそれがある。

１０：組電池、１１：単電池、２０：監視ユニット、２１，２７：温度センサ、
２２：電流センサ、２３：インバータ、ＭＧ１，ＭＧ２：モータ・ジェネレータ、
２４：駆動輪、２５：動力分割機構、２６：エンジン、３０：コントローラ、
３１：メモリ、ＰＬ：正極ライン、ＮＬ：負極ライン、Ｒ：抵抗素子、
ＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐ：システムメインリレー、

Claims (11)

1. 充放電を行う発電要素と、前記発電要素を密閉状態で収容する電池ケースとを備えたアルカリ二次電池と、
   前記アルカリ二次電池の充放電を制御するコントローラと、を有し、
   前記コントローラは、前記アルカリ二次電池の内圧が第１閾値以上であるとき、前記アルカリ二次電池の放電によって前記内圧を低下させることにより、前記アルカリ二次電池の温度を上昇させる昇温処理を行うことを特徴とする昇温システム。
2. 前記コントローラは、前記昇温処理において、前記内圧が、前記第１閾値よりも低い第２閾値以下であるとき、前記アルカリ二次電池の充電によって、前記内圧を上昇させることを特徴とする請求項１に記載の昇温システム。
3. 前記コントローラは、前記昇温処理を行うとき、前記内圧を上昇させる処理と、前記内圧を低下させる処理とを交互に行うことにより、前記内圧を前記第１閾値および前記第２閾値の間で変化させることを特徴とする請求項２に記載の昇温システム。
4. 前記コントローラは、
   前記アルカリ二次電池のＳＯＣが目標ＳＯＣに沿って変化するように、前記アルカリ二次電池の充放電を制御し、
   前記内圧を上昇させるときには、前記第１閾値に対応する第１ＳＯＣを、前記目標ＳＯＣとして設定し、
   前記内圧を低下させるときには、前記第２閾値に対応し、前記第１ＳＯＣよりも低い第２ＳＯＣを、前記目標ＳＯＣとして設定することを特徴とする請求項２又は３に記載の昇温システム。
5. 前記第１ＳＯＣは、前記昇温処理を行わないときに予め設定された目標ＳＯＣよりも高く、前記第２ＳＯＣは、前記昇温処理を行わないときに予め設定された目標ＳＯＣよりも低いことを特徴とする請求項４に記載の昇温システム。
6. 前記コントローラは、
   前記アルカリ二次電池のＳＯＣが上限ＳＯＣ以下の範囲内で変化するように、前記アルカリ二次電池の充電を制御し、
   前記第１ＳＯＣを設定するとき、前記上限ＳＯＣを、前記昇温処理を行わないときに設定される前記上限ＳＯＣよりも上昇させることを特徴とする請求項５に記載の昇温システム。
7. 前記コントローラは、
   前記アルカリ二次電池の入力電力が、前記アルカリ二次電池の温度に応じて設定される上限電力以下の範囲内で変化するように、前記アルカリ二次電池の充電を制御し、
   前記第１ＳＯＣを設定するとき、前記上限電力が変化する前記アルカリ二次電池の温度範囲内において、前記上限電力を、前記昇温処理を行わないときに設定される前記上限電力よりも上昇させることを特徴とする請求項５に記載の昇温システム。
8. 前記コントローラは、前記第１閾値および前記第２閾値の少なくとも一方を変更することを特徴とする請求項２から７のいずれか１つに記載の昇温システム。
9. 前記昇温システムは、エンジンを備えた車両に搭載されており、
   前記コントローラは、前記エンジンを冷却する冷却液を用いて前記車両の乗員室を暖めるときであって、前記冷却液の温度が基準温度以上となるまで前記エンジンを継続して駆動するとき、前記エンジンの出力を用いて前記アルカリ二次電池を充電することにより、前記内圧を上昇させることを特徴とする請求項２から８のいずれか１つに記載の昇温システム。
10. 前記アルカリ二次電池の温度を検出する温度センサを有しており、
    前記コントローラは、前記温度センサによる検出温度が所定温度以下であるとき、前記昇温処理を行うことを特徴とする請求項１から９のいずれか１つに記載の昇温システム。
11. 前記アルカリ二次電池の温度を検出する温度センサと、
    前記アルカリ二次電池の電流値を検出する電流センサと、
    を有しており、
    前記コントローラは、
    前記アルカリ二次電池の内部における平衡水素圧と、前記アルカリ二次電池の内部における酸素ガスの増加量および減少量によって規定される酸素圧とに基づいて、前記内圧を推定し、
    前記アルカリ二次電池の温度に基づいて、前記平衡水素圧を算出し、
    前記アルカリ二次電池の充電時の電流値に基づいて、前記酸素ガスの増加量を算出し、
    前記酸素圧に基づいて、前記酸素ガスの減少量を算出する、
    ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１つに記載の昇温システム。