JP2019175564A - リチウムイオン二次電池の制御装置、及び車両 - Google Patents

Abstract

【課題】リチウム析出による電池性能の低下を抑制しつつ充電ロスを低減する。【解決手段】リチウムイオン二次電池への充電電流を制御する制御装置において、充電電流が、充電停止後に溶解が見込まれるリチウムがリチウムイオン二次電池の負極に析出することを許容するように制御される。たとえば、制御装置は、充電電流が所定の上限値を超えないように充電電流を制御し、所定の許容条件が成立する場合（ステップＳ２３においてＹＥＳ）には、所定の許容期間において上限値がＬｉ析出限界値よりも大きくなることを許容することによって、充電停止後に溶解が見込まれるリチウムがリチウムイオン二次電池の負極に析出することを許容する。【選択図】図９

Description

本開示は、リチウムイオン二次電池の制御装置、及び車両に関する。

リチウムイオン二次電池では、リチウムが電荷担体となり、充電時においては負極活物質にリチウムが挿入され、放電時においては負極活物質からリチウムが脱離する。こうした充放電が繰り返し行なわれると、リチウムイオン二次電池の負極にリチウム（金属リチウム）が析出することがある。リチウムイオン二次電池の負極におけるリチウムの析出（以下、単に「リチウム析出」とも称する）は、リチウムイオン二次電池への充電電流が大きくなるほど生じやすくなる。そして、負極に析出したリチウムは、リチウムイオン二次電池の性能（電池容量等）を低下させる。

国際公開第２０１０／００５０７９号（特許文献１）には、上述のリチウム析出を抑制するために、リチウムイオン二次電池への充電電流を制限する技術が開示されている。リチウムイオン二次電池への充電電流を制限することによって、リチウムイオン二次電池の負極にリチウムが析出しないようにしている。

国際公開第２０１０／００５０７９号

上記のように、リチウムイオン二次電池（以下、単に「電池」とも称する）の負極にリチウムが析出しないように電池への充電電流を制限することによって、電池性能の低下を抑制することができる。しかし、電池への充電電流を制限することは、充電ロスの増加につながる。電池への充電電流が制限されると、電池へ供給できるエネルギー（回生電力等）があっても電池を充電できなくなり、充電ロスが大きくなる。

本開示は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、リチウム析出による電池性能の低下を抑制しつつ充電ロスを低減することである。

本開示のリチウムイオン二次電池の制御装置（以下、「電池制御装置」とも称する）は、リチウムイオン二次電池への充電電流を制御するように構成される。本開示の電池制御装置において、充電電流は、充電停止後に溶解が見込まれるリチウムがリチウムイオン二次電池の負極に析出することを許容するように制御される。

電池の負極に析出したリチウム（以下、「析出リチウム」とも称する）は、基本的には負極表面に残存する。しかし、本願発明者は、特定の条件下において析出リチウムを溶解させることができることを見出した。本願発明者の実験によれば、リチウムは、析出によって直ちに不溶化するのではなく、可溶な状態で析出することもある。析出後にリチウムの形態（析出形態）が変化することによって析出リチウムが不活性化（不溶化）する。よって、可溶な状態で析出したリチウムは、不活性化する前であれば溶解し得る。

本開示の電池制御装置は、上記の知見に基づくものである。本開示の電池制御装置では、充電停止後に溶解が見込まれるリチウムが電池の負極に析出することを許容するように充電電流が制御されるため、リチウム析出が生じないように充電電流を制限する場合と比べて、充電電流の制限が緩和される。より具体的には、リチウム析出が生じる程度に充電電流を大きくすることができる。このように充電電流の制限が緩和されることによって、充電の機会を増やしたり充電時間を長くしたりすることが可能になり、充電ロスが減る。

上記の充電電流は、リチウム析出が生じる程度に大きいが、析出リチウムを不活性化させない程度には小さい。上記の電池制御装置では、こうした充電電流が、析出リチウムを不活性化させないような条件で（たとえば、通電時間が長すぎない範囲で）許容される。こうした充電電流により析出したリチウムは充電停止後に溶解するため、次の充電を開始するときには電池の負極表面にリチウム（金属リチウム）は残存していない。よって、上記の電池制御装置によれば、リチウム析出による電池性能の低下を抑制することができる。

上記の電池制御装置は、充電電流が所定の上限値（以下、「充電制限値」と称する）を超えないように充電電流を制御する制御部と、リチウムイオン二次電池の負極にリチウムが析出しない充電電流の最大値（以下、「Ｌｉ析出限界値」と称する）を用いて充電制限値を設定する設定部とを備えてもよい。そして、上記の制御部は、所定の許容条件が成立する場合には、所定の許容期間において充電制限値がＬｉ析出限界値よりも大きくなることを許容することによって、充電停止後に溶解が見込まれるリチウムがリチウムイオン二次電池の負極に析出することを許容するように構成されてもよい。

こうした電池制御装置では、上記の設定部により充電制限値をＬｉ析出限界値以下に設定して、リチウム析出が生じないように充電電流を制限することができる。また、許容条件及び許容期間を適切に設定することにより、上記の制御部が前述の制限の緩和を適切に行なうことが可能になる。

上記の許容条件は、リチウムイオン二次電池のＳＯＣ（State Of Charge）が所定ＳＯＣ値（以下、「許容ＳＯＣ」と称する）よりも低い場合に成立するようにしてもよい。許容ＳＯＣは９０％以上１００％以下である。ＳＯＣは、蓄電残量を示し、たとえば、満充電状態の蓄電量に対する現在の蓄電量の割合を０〜１００％で表わしたものである。

析出リチウムが溶解すると、リチウムイオンになり負極内に戻る。しかし、電池のＳＯＣが高過ぎる状態（電池が満充電に近い状態）では、負極にリチウムイオンを受け入れるだけの容量を確保できない可能性がある。こうした知見に基づき、上記の構成では、電池のＳＯＣが許容ＳＯＣ（より特定的には、９０％以上１００％以下の範囲から選ばれるＳＯＣ）よりも低い場合にだけ前述の制限の緩和を行なうことを可能にしている。

上記の許容条件を採用する場合において、制御部は、許容期間が終了したタイミングで充電を停止させて、充電を停止したタイミング（以下、「休止開始点」と称する）から所定時間（以下、「休止時間」と称する）が経過するまでの期間（以下、「休止期間」と称する）においては、充電を行なわないように構成されてもよい。

電池のＳＯＣが十分低ければ、許容期間終了後に充電停止状態を維持することによって析出リチウムを溶解させることができる。また、許容期間が終了したタイミングで充電を停止させることによって、休止期間における析出リチウムの溶解が促進される。より具体的には、リチウム析出が生じる程度に充電電流を大きくすると、電池の電極間に過電圧が印加された状態になる。このような状態で充電を停止させると、残存電圧により電極間に微弱の放電電圧が加わっている状態になり、析出リチウムが溶解して負極に吸収されやすくなる。こうした現象を利用して、前述の許容期間に生成された析出リチウムを上記の休止期間において溶解させることができる。

前述の許容期間は、充電電流がＬｉ析出限界値に一致したタイミング（以下、「許容開始点」と称する）から所定時間（以下、「許容時間」と称する）が経過するまでの期間であってもよい。

Ｌｉ析出限界値に対して充電電流を過剰に大きくすると、リチウムの析出量が過剰になったりリチウムが不活性化したりして、析出リチウムが充電停止後に溶解しなくなる。このため、許容期間においては、充電電流をＬｉ析出限界値付近に維持することが望ましい。上記の許容開始点では、充電電流がＬｉ析出限界値に一致している。こうしたタイミングで許容期間を開始することで、許容期間の初期において充電電流をＬｉ析出限界値付近に維持しやすくなる。

上記の許容期間を採用する場合、許容期間においては充電制限値が許容開始点のＬｉ析出限界値に維持されることが好ましい。こうした充電制限値によれば、負極におけるリチウム析出は許容されるが、充電電流が過剰に大きくなることは抑制される。このため、リチウム析出による電池性能の低下を抑制しつつ充電ロスを減らすことができる。

また、上記の許容時間（許容期間の長さを定める所定時間）は、許容開始点におけるリチウムイオン二次電池の環境温度、ＳＯＣ、及び充電電流の少なくとも１つを用いて決定されてもよい。

上記のようなパラメータを用いることで、許容時間を適切な長さに設定しやすくなる。
本開示の車両は、駆動輪と、駆動輪に機械的に接続されるモータジェネレータと、モータジェネレータにより発電された回生電力により充電されるリチウムイオン二次電池と、リチウムイオン二次電池への充電電流を制御する制御装置とを備える。そして、制御装置は、充電電流が充電制限値を超えないように回生電力を制限する制御部と、Ｌｉ析出限界値を用いて充電制限値を設定する設定部とを含む。また、制御部は、所定の許容条件が成立する場合には、所定の許容期間において充電制限値がＬｉ析出限界値よりも大きくなることを許容することによって、充電停止後に溶解が見込まれるリチウムがリチウムイオン二次電池の負極に析出することを許容する。

こうした車両では、上記の設定部により充電制限値をＬｉ析出限界値以下に設定して、リチウム析出が生じないように充電電流を制限することができる。また、許容条件及び許容期間を適切に設定することにより、上記の制御部が前述の制限の緩和を適切に行なうことが可能になる。前述の制限の緩和が行なわれることで、回生電力による充電を効率良く行なって回生電力の回収率を高めることが可能になる。

なお、上記のリチウムイオン二次電池は、リチウムを電荷担体として充放電を行なう二次電池であり、液体電解質（たとえば、有機溶媒）を使用した一般的なリチウムイオン二次電池（電解液式リチウムイオン二次電池）だけでなく、固体電解質を使用した全固体電池（全固体式リチウムイオン二次電池）も含む。

本開示によれば、リチウム析出による電池性能の低下を抑制しつつ充電ロスを低減することが可能になる。

本開示の実施の形態に係る電池制御装置が搭載された車両の全体構成を概略的に示すブロック図である。 本開示の実施の形態に係る電池制御装置による充電電流制御の一例を示す図である。 ΔＴ１決定情報の一例を示す図である。 充電試験において、充電実行中にリチウム析出が生じなかったときの充電条件の一例を示す図である。 充電試験において、充電実行中にリチウム析出が生じたが、充電停止後の休止期間において析出リチウムが溶解したときの充電条件の第１の例を示す図である。 充電試験において、充電実行中にリチウム析出が生じ、充電停止後の休止期間においても析出リチウムが溶解せずに残存したときの充電条件の第１の例を示す図である。 充電試験において、充電実行中にリチウム析出が生じたが、充電停止後の休止期間において析出リチウムが溶解したときの充電条件の第２の例を示す図である。 充電試験において、充電実行中にリチウム析出が生じ、充電停止後の休止期間においても析出リチウムが溶解せずに残存したときの充電条件の第２の例を示す図である。 本開示の実施の形態に係る電池制御装置により実行される充電制限値設定処理の手順を示すフローチャートである。 本開示の実施の形態に係る電池制御装置により実行されるバッテリ電流制御の処理手順を示すフローチャートである。 比較例に係る電池制御装置の動作を示す図である。 実施例に係る電池制御装置の動作を示す図である。 図２に示した許容期間における充電制限値の変形例を示す図である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

以下では、この実施の形態に係る電池制御装置がハイブリッド車に適用される例について説明する。しかし、電池制御装置の適用対象は、ハイブリッド車に限定されず、エンジンを搭載しない電気自動車であってもよい。また、電池制御装置の用途は車両用に限定されるものではなく、定置用であってもよい。また、制御される電池も、以下に示す組電池には限定されず、単電池であってもよい。

図１は、この実施の形態に係る電池制御装置が搭載された車両１の全体構成を概略的に示すブロック図である。

図１を参照して、車両１は、モータジェネレータ（以下、「ＭＧ（Motor Generator）」と称する）１１，１２と、エンジン２０と、駆動輪３０と、動力分割装置３１と、駆動軸３２と、電力制御ユニット（以下、「ＰＣＵ（Power Control Unit）」と称する）４０と、システムメインリレー（以下、「ＳＭＲ（System Main Relay）」と称する）５０と、電池システム２とを備える。

電池システム２は、バッテリ１００と、電圧センサ２１０と、電流センサ２２０と、温度センサ２３０と、車室内温度センサ２４０と、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ（Electronic Control Unit）」と称する）３００とを備える。この実施の形態に係るＥＣＵ３００は、本開示に係る「リチウムイオン二次電池の制御装置」の一例に相当する。

バッテリ１００は、たとえば車両１の車室内に搭載されている。バッテリ１００は、再充電が可能に構成された直流電源である。バッテリ１００は、複数の二次電池が直列に接続されて構成される組電池を含む。この実施の形態では、バッテリ１００に含まれる組電池を構成する二次電池（以下、「セル」と称する）１０１として、以下に示す電解液式リチウムイオン二次電池を採用する。

セル１０１は、たとえば角型の電池ケースの内部に電極体が収容されて構成される。電極体は、正極と負極とがセパレータを介して積層され、その積層体が捲回されることにより形成されている。電解液は、正極、負極、及びセパレータ等に保持されている。

正極は、正極集電体（たとえば、アルミニウム箔）と、正極活物質層とを含む。たとえば正極活物質、バインダ、及び導電助剤を含有する正極合材を正極集電体の表面に塗工することにより、正極集電体の両面に正極活物質層が形成される。また、負極は、負極集電体（たとえば、銅箔）と、負極活物質層とを含む。たとえば負極活物質、バインダ、及び導電助剤を含有する負極合材を負極集電体の表面に塗工することにより、負極集電体の両面に負極活物質層が形成される。

正極、負極、セパレータ、及び電解液には、リチウムイオン二次電池の正極、負極、セパレータ、及び電解液として公知の構成及び材料をそれぞれ用いることができる。一例として、正極活物質には、リチウム含有ニッケルコバルトマンガン複合酸化物（コバルト酸リチウムの一部がニッケル及びマンガンにより置換された三元系の材料）を用いることができる。負極活物質には、炭素系材料（たとえば、グラファイト）を用いることができる。セパレータには、ポリオレフィン（たとえば、ポリエチレン又はポリプロピレン）を用いることができる。有機溶媒（たとえば、ＤＭＣ（dimethyl carbonate)とＥＭＣ（ethyl methyl carbonate)とＥＣ（ethylene carbonate)との混合溶媒）と、リチウム塩（たとえば、ＬｉＰＦ_６）と、添加剤（ＬｉＢＯＢ（lithium bis(oxalate)borate）、Ｌｉ［ＰＦ_２（Ｃ_２Ｏ_４）_２］等）を含む溶液を用いることができる。

なお、セル１０１（リチウムイオン二次電池）の構成は上記に限定されず、適用される車両の構成や用途等に応じて変更可能である。たとえば、電極体が捲回構造ではなく積層構造を有するものであってもよい。また、角型の電池ケースに限られず、円筒型又はラミネート型の電池ケースも採用可能である。また、電解液に代えて、ポリマー系電解質を用いてもよいし、酸化物系、硫化物系などの無機系固体電解質を用いてもよい。

ＰＣＵ４０は、ＥＣＵ３００からの制御信号に従って、バッテリ１００とＭＧ１１，１２との間で双方向の電力変換を実行する。ＰＣＵ４０は、ＭＧ１１，１２の状態をそれぞれ別々に制御可能に構成されており、たとえば、ＭＧ１１を発電状態にしつつ、ＭＧ１２を力行状態にすることができる。ＰＣＵ４０は、たとえば、ＭＧ１１，１２に対応して設けられる２つのインバータと、各インバータに供給される直流電圧をバッテリ１００の出力電圧以上に昇圧するコンバータとを含んで構成される。

ＭＧ１１，１２は、交流回転電機であり、たとえば、ロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機である。ＭＧ１１は、主として、動力分割装置３１を経由してエンジン２０により駆動される発電機として用いられる。ＭＧ１１が発電した電力は、ＰＣＵ４０を介してＭＧ１２又はバッテリ１００に供給される。

ＭＧ１２は、主として電動機として動作し、駆動輪３０を駆動する。ＭＧ１２は、バッテリ１００からの電力及びＭＧ１１の発電電力の少なくとも一方を受けて駆動され、ＭＧ１２の駆動力は駆動軸３２に伝達される。一方、車両１の制動時や下り斜面での加速度低減時には、ＭＧ１２は、発電機として動作して回生発電を行なう。以下、ＭＧ１２の回生発電により生成された電力を、「回生電力」と称する。ＭＧ１２が発電した電力（回生電力等）は、ＰＣＵ４０を介してバッテリ１００に供給される。

エンジン２０は、空気と燃料との混合気を燃焼させたときに生じる燃焼エネルギをピストンやロータなどの運動子の運動エネルギに変換することによって動力を出力する内燃機関である。動力分割装置３１は、たとえば、サンギヤ、キャリア、リングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構を含む。動力分割装置３１は、エンジン２０から出力される動力を、ＭＧ１１を駆動する動力と、駆動輪３０を駆動する動力とに分割する。

ＳＭＲ５０は、バッテリ１００とＰＣＵ４０とを結ぶ電流経路に電気的に接続されている。ＳＭＲ５０がＥＣＵ３００からの制御信号に応じて閉成されている場合、バッテリ１００とＰＣＵ４０との間で電力の授受が行なわれ得る。

電圧センサ２１０は、バッテリ１００のセル１０１毎の電圧ＶＢを検出する。電流センサ２２０は、バッテリ１００に入出力される電流ＩＢ（充電側を負とする）を検出する。温度センサ２３０は、バッテリ１００のセル１０１毎の温度ＴＢを検出する。各センサは、その検出結果をＥＣＵ３００に出力する。

バッテリ１００に流れる電流と各セル１０１に流れる電流とは一致する。すなわち、電流ＩＢは、各セル１０１に流れる電流でもある。充電時の電流ＩＢ（負の数）が、充電電流に相当する。電圧センサ２１０及び温度センサ２３０の各々は、たとえば１つのセル１０１毎に１つずつ設けられている。ただしこれに限られず、電圧センサ２１０及び温度センサ２３０の各々は、複数個のセル１０１毎に１つずつ設けられていてもよいし、１つの組電池に対して１つだけ設けられていてもよい。

車室内温度センサ２４０は、車両１の車室内温度（車室内の空気の温度）を検出して、その検出値をＥＣＵ３００へ出力する。車両１の車室内温度は、バッテリ１００（ひいては、バッテリ１００内のリチウムイオン二次電池）の環境温度に相当する。すなわち、この実施の形態では、車室内温度センサ２４０によってリチウムイオン二次電池の環境温度が検出される。

ＥＣＵ３００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０１と、メモリ３０２と、図示しない入出力バッファとを含んで構成される。メモリ３０２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及び書き換え可能な不揮発性メモリを含む。メモリ３０２（たとえば、ＲＯＭ）に記憶されているプログラムをＣＰＵ３０１が実行することで、各種制御が実行される。ＥＣＵ３００は、たとえば、各センサから受ける信号、並びにメモリ３０２に記憶されたプログラムに基づいて、車両１及び電池システム２が所望の状態となるように各機器を制御する。ＥＣＵ３００は、たとえばエンジン２０及びＰＣＵ４０を制御することにより、車両１の走行制御やバッテリ１００の充放電制御を実行する。ＥＣＵ３００が行なう各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。

この実施の形態に係るＥＣＵ３００は、本開示に係る「制御部」及び「設定部」を含む。より具体的には、ＣＰＵ３０１とメモリ３０２内のプログラムとによって「制御部」及び「設定部」が具現化されている。

ＥＣＵ３００は、各種センサの出力を用いて把握される車両１の状態（車速、エンジン回転速度、アクセル操作量等）から要求電流を取得し、得られた要求電流を用いてバッテリ１００（ひいては、セル１０１）の入出力電流（充電電流及び放電電流）を制御している。要求電流は、電流制限がなされていないときのバッテリ１００の入出力電流である。充電電流が制限されていない場合には、要求電流どおりの充電電流がバッテリ１００に供給される。

ところで、リチウムイオン二次電池の負極にリチウム（金属リチウム）が析出すると、負極表面に残存するリチウムが、リチウムイオン二次電池の性能（電池容量等）を低下させる傾向がある。リチウムイオン二次電池におけるリチウム析出は、電池への充電電流が大きくなるほど生じやすくなる。

セル１０１の負極におけるリチウム析出を抑制するために、車両１では、セル１０１の負極にリチウムが析出しない充電電流の最大値を示すＬｉ析出限界値がＥＣＵ３００によって算出され、このＬｉ析出限界値を用いてＥＣＵ３００がセル１０１の充電電流を制御している。電池（各セル１０１）の状態がリチウム析出を促進しやすい状態であるほどＬｉ析出限界値は小さくなる。たとえば、高充電状態（高ＳＯＣ）からの充電、長時間の継続充電、及び電池抵抗が高い状態（たとえば、電池温度が低い状態）での充電が、リチウム析出を促進する。

ＥＣＵ３００は、Ｌｉ析出限界値を用いて設定した充電制限値を超えないように充電電流を制限している。ＥＣＵ３００は、ＰＣＵ４０を制御してＭＧ１２による回生発電を制限することで、回生電力（ひいては、充電電流）を制限することができる。

上記の充電制限値をＬｉ析出限界値以下の値に設定することで、リチウム析出が生じないように充電電流を制限することができる。しかし、電池への充電電流を制限することは、充電ロスの増加につながる。電池への充電電流が制限されると、電池へ供給できる電力（回生電力等）があっても電池を充電できなくなり、充電ロスが大きくなる。

そこで、ＥＣＵ３００は、充電制限値を常にＬｉ析出限界値以下にするのではなく、所定の許容条件が成立する場合には、所定の許容期間において充電制限値がＬｉ析出限界値よりも大きくなることを許容している。許容期間においては、充電電流の制限が緩和され、充電停止後に溶解が見込まれるリチウムがセル１０１の負極に析出することが許容される。以下、図２を用いて、ＥＣＵ３００による充電電流制御について説明する。以下では、充電側の電流は負の数で、放電側の電流は正の数で示す。ただし、電流の大きさを比較するときは、符号（＋／−）によらず絶対値で比較する。すなわち、値が０に近い電流ほど小さい。充電電流に対して上限値及び下限値を設ける場合には、充電電流の絶対値が大きい側に上限値が位置し、充電電流の絶対値が小さい側に下限値が位置する。

図２は、ＥＣＵ３００による充電電流制御の一例を示す図である。図２において、線ｋ１は要求電流を、線ｋ２はＬｉ析出限界値を、線ｋ３は充電電流を示している。また、状態Ａ〜Ｃは、セル１０１の負極２００の表面の状態を示している。図示されるように、負極２００は負極集電体２０１及び負極活物質層２０２を含む。

図２を参照して、ＥＣＵ３００は、後述する許容期間（ｔ１〜ｔ２）以外においては、充電制限値にＬｉ析出限界値を設定し、Ｌｉ析出限界値を超えないように充電電流を制限している。

タイミングｔ１よりも前の期間（〜ｔ１）においては、要求電流（線ｋ１）がＬｉ析出限界値（線ｋ２）よりも小さい。充電電流（線ｋ３）は制限されないため要求電流（線ｋ１）と一致する。この期間（〜ｔ１）においては、要求電流どおりの充電電流をバッテリ１００に供給してもリチウム析出は生じない。

タイミングｔ１において、要求電流（線ｋ１，ｋ３）はＬｉ析出限界値（線ｋ２）に一致する。ＥＣＵ３００は、所定のセル１０１（以下、「対象セル」と称する）のタイミングｔ１における環境温度、ＳＯＣ、及び充電電流に基づいて許容時間ΔＴ１を決定し、タイミングｔ１から許容時間ΔＴ１が経過するまでの期間を、許容期間として設定する。タイミングｔ１は、許容開始点（許容期間の開始点）に相当する。

許容時間ΔＴ１は、たとえば、許容開始点における対象セルの環境温度（以下、「許容開始時の環境温度」とも称する）と、許容開始点における対象セルのＳＯＣ（以下、「許容開始時のＳＯＣ」とも称する）と、許容開始点における対象セルの充電電流（以下、「許容開始時の充電電流」とも称する）と、許容時間ΔＴ１との関係を示す情報（以下、「ΔＴ１決定情報」と称する）を用いて決定される。なお、ΔＴ１決定情報は、マップでもテーブルでも数式でもモデルでもよい。以下、図３を用いて、許容時間ΔＴ１の決定方法について説明する。

図３は、ΔＴ１決定情報の一例（より特定的には、複数のマップを組み合わせて構成されるΔＴ１決定情報）を示す図である。図３を参照して、このΔＴ１決定情報は、許容開始時のＳＯＣ及び充電電流が同じであれば許容開始時の環境温度が低いほど許容時間ΔＴ１が短くなるような関係を規定する。また、このΔＴ１決定情報は、許容開始時の環境温度及び充電電流が同じであれば許容開始時のＳＯＣが高いほど許容時間ΔＴ１が短くなるような関係を規定する。また、このΔＴ１決定情報は、許容開始時の環境温度及びＳＯＣが同じであれば許容開始時の充電電流が大きいほど許容時間ΔＴ１が短くなるような関係を規定する。

ＥＣＵ３００は、上記のようなΔＴ１決定情報を参照することによって、充電停止後における析出リチウムの溶解しやすさを考慮して許容時間を適切な長さに設定することができる。詳しくは、充電停止後において析出リチウムが溶解しにくくなる場合（環境温度：低、ＳＯＣ：高、充電電流：大）には、許容時間ΔＴ１を短くして、許容期間におけるリチウム析出量や析出リチウムの不活性化を抑制することができる。

上記のΔＴ１決定情報は、予め実験等によって作成してメモリ３０２に記憶させることができる。以下、図４〜図８を用いて、ΔＴ１決定情報を作成するためのデータを取得する方法の一例について説明する。

たとえば、負極表面を観察できる小型の可視化電池（より特定的には、リチウムイオン二次電池）を実験用の充電装置につないで、可視化電池の充電試験を行なう。この充電試験では、可視化電池の負極表面の状態（より特定的には、析出リチウムの有無）を確認しながら、所定の条件で充電の実行及び停止を行なって、休止時間ΔＴ２だけ充電停止状態を維持する。充電開始時の環境温度及びＳＯＣ、並びに充電停止後の休止時間ΔＴ２は一定にして、充電条件（充電電流、充電時間）を変えながら上記の充電試験を行ない、充電実行中にリチウム析出が生じるか否かを充電条件ごとに確認するとともに、充電実行中にリチウム析出が生じた場合には、析出したリチウムが休止期間（充電を停止したタイミングから休止時間ΔＴ２が経過するまでの期間）において溶解するか否かを確認する。この実施の形態では、休止時間ΔＴ２を１０分間とする。

図４は、充電試験において、充電実行中にリチウム析出が生じなかったときの充電条件の一例を示す図である。図４を参照して、この例では、充電電流−１００Ａで５秒間継続して充電を行なっても、リチウム析出は生じなかった。

図５は、充電試験において、充電実行中にリチウム析出が生じたが、充電停止後の休止期間において析出リチウムが溶解したときの充電条件の第１の例を示す図である。図５を参照して、この例では、充電電流−１２０Ａ、充電時間５秒間の条件で充電を行なった。充電実行中にリチウム析出が生じたが、充電停止後の休止期間において析出リチウムが溶解して消失した。

図６は、充電試験において、充電実行中にリチウム析出が生じ、充電停止後の休止期間においても析出リチウムが溶解せずに残存したときの充電条件の第１の例を示す図である。図６を参照して、この例では、充電電流−１４０Ａ、充電時間５秒間の条件で充電を行なった。充電実行中にリチウム析出が生じ、充電停止後の休止期間においても析出リチウムは溶解せずに残存した。休止期間終了時（すなわち、充電を停止したタイミングから休止時間ΔＴ２が経過したタイミング）において、負極表面に金属リチウムの残渣が確認された。充電電流が大きかったため、充電実行中に析出リチウムが不活性化（不溶化）したと考えられる。

図７は、充電試験において、充電実行中にリチウム析出が生じたが、充電停止後の休止期間において析出リチウムが溶解したときの充電条件の第２の例を示す図である。図７を参照して、この例では、充電電流−１００Ａ、充電時間１０秒間の条件で充電を行なった。充電実行中にリチウム析出が生じたが、充電停止後の休止期間において析出リチウムが溶解して消失した。

図８は、充電試験において、充電実行中にリチウム析出が生じ、充電停止後の休止期間においても析出リチウムが溶解せずに残存したときの充電条件の第２の例を示す図である。図８を参照して、この例では、充電電流−１００Ａ、充電時間１５秒間の条件で充電を行なった。充電実行中にリチウム析出が生じ、充電停止後の休止期間においても析出リチウムは溶解せずに残存した。休止期間終了時において、負極表面に金属リチウムの残渣が確認された。充電時間が長かったため、充電実行中に析出リチウムが不活性化（不溶化）したと考えられる。

上記のような充電試験を行なうことで、充電停止後の休止期間において溶解が見込まれるリチウムを析出させるための充電条件（たとえば、図５及び図７に示される充電電流及び充電時間）を取得することができる。そして、こうした充電条件を用いてΔＴ１決定情報を作成することができる。たとえば、図４〜図６に示される充電試験の結果に基づき、ΔＴ１決定情報において、許容開始時の充電電流が−１２０Ａであるときの許容時間ΔＴ１を５秒間（図５参照）とすることができる。また、図４、図７、及び図８に示される充電試験の結果に基づき、ΔＴ１決定情報において、許容開始時の充電電流が−１００Ａであるときの許容時間ΔＴ１を１０秒間（図７参照）とすることができる。なお、ΔＴ１決定情報における許容開始時の環境温度及びＳＯＣは、充電試験における充電開始時の環境温度及びＳＯＣとすることができる。

上記では、充電電流又は充電時間を対象パラメータとして選び、他のパラメータ（充電開始時の環境温度、ＳＯＣ等）を一定にして対象パラメータを変えながら充電試験を行なう例について説明したが、対象パラメータは任意に選択できる。対象パラメータを別のパラメータ（充電開始時の環境温度、ＳＯＣ等）にした場合においても同様の充電試験を行なうことによって、ΔＴ１決定情報を作成するために必要なデータをすべて取得することができる。

好適な一例では、許容時間ΔＴ１は、１秒間以上５０秒間以下の範囲内で設定され、休止時間ΔＴ２は、１分間以上１０分間以下の範囲内で設定される。ただしこれに限られず、許容時間ΔＴ１及び休止時間ΔＴ２の各々には、電池の特性に合わせて適切な値を設定することができる。

なお、電池の使用初期（使用開始から間もない時期）においては、リチウム析出は生じにくいため、リチウム析出は、主に電池の寿命末期において問題になる。このため、上記の可視化電池を寿命末期の状態（たとえば、使用開始から１０年が経過した状態）にして、寿命末期の電池に合ったデータを取得し、寿命末期の電池に合ったΔＴ１決定情報を作成することが望ましい。こうしたΔＴ１決定情報を電池の使用初期から用いることで、時間経過に応じてΔＴ１決定情報を補正する必要がなくなる。使用初期の電池に合ったΔＴ１決定情報を作成してΔＴ１決定情報を補正しながら使用すると、時間経過に伴う電費（電力消費率）の変動（より特定的には、電費の悪化）が生じやすくなる。

再び図２を参照して、上記のように設定された許容期間においては充電制限値がＬｉ析出限界値よりも大きくなることが許容される。より具体的には、許容期間における充電制限値Ｘ１１は、許容開始点（タイミングｔ１）のＬｉ析出限界値（以下、「許容開始値」とも称する）に維持される。許容開始点は、要求電流（ひいては、充電電流）がＬｉ析出限界値に一致するタイミングである。許容開始点よりも前の期間（〜ｔ１）においては、充電電流がＬｉ析出限界値（線ｋ２）を超えないように制限されている（すなわち、「充電電流＜Ｌｉ析出限界値」である）ため、充電電流の増加及び／又はＬｉ析出限界値の減少によってタイミングｔ１で充電電流がＬｉ析出限界値に一致し、タイミングｔ１直後においては許容開始値がＬｉ析出限界値よりも大きくなる。このように、タイミングｔ１直後においては、充電制限値Ｘ１１（＝許容開始値）がＬｉ析出限界値よりも大きくなり、充電電流がＬｉ析出限界値よりも大きくなることが許容される。これにより、図２中の状態Ａで示されるように、負極２００の表面にリチウム（Ｌｉ）が析出する。

図２に示す例では、許容期間（ｔ１〜ｔ２）において、要求電流（線ｋ１）が充電制限値Ｘ１１（＝許容開始値）よりも大きいため、充電電流（線ｋ３）は充電制限値Ｘ１１に一致するように制御される。充電電流がＬｉ析出限界値よりも大きい値に維持されることで、電池の負極表面にリチウムが析出しやすい状態になるため、Ｌｉ析出限界値は小さくなる傾向がある。こうしたＬｉ析出限界値の変化により、タイミングｔ１直後だけでなく許容期間（ｔ１〜ｔ２）全体において、充電制限値Ｘ１１（ひいては、充電電流）がＬｉ析出限界値（線ｋ２）よりも大きくなっている。充電制限値Ｘ１１によって充電電流が制限される許容期間においては、Ｌｉ析出限界値によって充電電流が制限される場合と比べて、充電電流の制限が緩和される。これにより、図２中の状態Ｂで示されるように、許容期間においては負極２００の表面にリチウム（Ｌｉ）が析出し続け、許容開始点（タイミングｔ１）から時間が経過するにつれてリチウム析出量が多くなる。

許容期間は、許容開始点（タイミングｔ１）から許容時間ΔＴ１が経過したタイミングｔ２で終了する。許容期間が終了すると、ＥＣＵ３００は、許容期間が終了したタイミングｔ２で充電を停止させて、充電を停止したタイミングｔ２から所定の休止時間ΔＴ２が経過するまでの休止期間においては、充電を行なわない。休止時間ΔＴ２は、前述したΔＴ１決定情報の作成方法（図４〜図８参照）において使用した休止時間ΔＴ２と同じである。許容時間ΔＴ１はΔＴ１決定情報を用いて設定されるため、許容期間（ｔ１〜ｔ２）において生成された析出リチウムは、休止期間（タイミングｔ２から休止時間ΔＴ２が経過するまでの期間）において溶解する。また、タイミングｔ２においては、Ｌｉ析出限界値よりも大きい充電電流を流すために電池（各セル１０１）の電極間に過電圧が印加された状態で充電停止が実行される。これにより、充電停止後の残存電圧によって電極間に微弱の放電電圧が加わっている状態になり、休止時間ΔＴ２における析出リチウムの溶解が促進される。なお、タイミングｔ２は、休止開始点に相当する。

図２中の状態Ｃで示されるように、析出リチウムが溶解すると、リチウムイオン（Ｌｉ^＋）になり負極２００内に戻る。ただし、対象セルのＳＯＣが高過ぎる状態（電池が満充電に近い状態）では、対象セルの負極にリチウムイオンを受け入れるだけの容量を確保できず、析出リチウムが溶解しなくなる。このため、この実施の形態では、対象セルのＳＯＣが許容ＳＯＣ（以下、「Ｓ_Ａ」と称する）よりも低い場合に許容条件が成立するようにする。そして、許容条件が成立する場合にだけ許容期間を設定して電流制限の緩和を行なうようにする。Ｓ_Ａは、９０％以上１００％以下の範囲から選ばれるＳＯＣであり、予め実験等によって求めて設定することができる。なお、前述したΔＴ１決定情報で規定されるＳＯＣ範囲はＳ_Ａよりも低い。

上記のように、この実施の形態に係るＥＣＵ３００は、所定の許容条件（たとえば、対象セルのＳＯＣがＳ_Ａよりも低いこと）が成立する場合には、許容期間（ｔ１〜ｔ２）において充電制限値がＬｉ析出限界値よりも大きくなることを許容することによって、充電停止後に溶解が見込まれるリチウムが対象セル（リチウムイオン二次電池）の負極に析出することを許容する。なお、対象セルは、１つのセルであってもよいし、複数のセル（バッテリ１００内の組電池の一部又は全部を構成する複数のセル）であってもよい。

上記の制御によれば、許容期間においてはリチウム析出が許容されるため、リチウム析出が生じないように充電電流を制限する場合と比べて、充電電流の制限が緩和される。より具体的には、許容期間においては、充電電流がＬｉ析出限界値よりも大きくなることが許容される。このように充電電流の制限が緩和されることによって、充電の機会を増やしたり充電時間を長くしたりすることが可能になり、充電ロスが減る。

また、上記の許容期間において析出するリチウムは、充電停止後に溶解が見込まれるリチウムである。たとえば、前述した方法で作成されたΔＴ１決定情報を用いて許容時間ΔＴ１（ひいては、許容期間）が決定されることで、許容期間においては、充電停止後に溶解が見込まれるリチウムが析出する。こうしたリチウムは充電停止後の休止期間において溶解するため、次の充電を開始するときには対象セルの負極表面にリチウム（金属リチウム）は残存していない。よって、上記の制御によれば、リチウム析出による電池性能の低下を抑制することができる。

以下、図９及び図１０を用いて、ＥＣＵ３００が行なう充電制御について詳述する。
図９は、ＥＣＵ３００により実行される充電制限値設定処理の手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、所定時間経過毎又は所定条件の成立時にメインルーチンから呼び出されて繰り返し実行される。

なお、メモリ３０２には、許容期間中か、休止期間中か、又はどちらの期間中でもないかを示すフラグＦが記憶されている。フラグＦの値としては、２／１／０のいずれかが設定され、初期値は０である。フラグＦの値が１であれば許容期間中であることを示し、フラグＦの値が２であれば休止期間中であることを示し、フラグＦの値が０であればどちらの期間中でもないことを示す。

また、メモリ３０２には、許容開始点からの経過時間を示すタイマＴ１と、休止開始点からの経過時間を示すタイマＴ２とがさらに記憶されている。

図９を参照して、ＥＣＵ３００は、車両１の状態（車速、エンジン回転速度、アクセル操作量等）に基づいて要求電流Ｉａ（以下、単に「Ｉａ」とも称する）を取得する（ステップＳ１１）。そして、ＥＣＵ３００は、取得したＩａをメモリ３０２に保存する。

たとえば、アクセル操作量が０（操作なし）である状況においては、車速が大きいほどＭＧ１２からバッテリ１００に供給される回生電力が大きくなり、充電側の要求電流Ｉａ（負の数）の絶対値が大きくなる。また、エンジン２０の回転速度が０である状況（エンジン２０の停止中）においては、アクセル操作量が大きいほど駆動輪３０の駆動（ひいては、ＭＧ１２の駆動）のために必要な電力が大きくなり、放電側の要求電流Ｉａ（正の数）の絶対値が大きくなる。

エンジン２０の回転速度は、たとえば、図示しないエンジン回転センサ（クランク角センサ等）の出力を用いて検出することができる。また、アクセル操作量の一例としては、車両１のアクセルペダル（図示せず）の踏み込み量が挙げられる。アクセルペダルの踏み込み量は、たとえば、アクセル開度センサの出力を用いて検出することができる。アクセル操作量が０である状況とは、たとえばアクセルペダルが踏まれていない状況を意味する。

次いで、ＥＣＵ３００は、ステップＳ１１で取得した要求電流Ｉａが０未満である（すなわち、充電電流である）か否かを判断する（ステップＳ１２）。そして、要求電流Ｉａが０以上である（すなわち、充電電流ではない）と判断された場合（ステップＳ１２においてＮＯ）には、ステップＳ５０でフラグＦ及びタイマＴ１，Ｔ２のリセット（初期値０の設定）が行なわれた後、処理がメインルーチンへと戻される。

他方、要求電流Ｉａが０未満である（すなわち、充電電流である）と判断された場合（ステップＳ１２においてＹＥＳ）には、ステップＳ１３において、ＥＣＵ３００がＬｉ析出限界値Ｉｂ（以下、単に「Ｉｂ」とも称する）を取得する。そして、ＥＣＵ３００は、取得したＩｂをメモリ３０２に保存する。

Ｌｉ析出限界値Ｉｂは、たとえば、対象セルのＳＯＣと、対象セルの温度と、対象セルの充電履歴（たとえば、継続充電による電流積算値）とによって算出される。たとえば、対象セルのＳＯＣが高いほど、対象セルの温度が低いほど、継続充電による電流積算値が大きいほど、Ｌｉ析出限界値Ｉｂを小さくする。なお、対象セルの電流は、電流センサ２２０の出力（電流ＩＢ）用いて検出することができる。また、対象セルの温度は、温度センサ２３０の出力（温度ＴＢ）用いて検出することができる。対象セルのＳＯＣの算出方法は任意であり、電流値積算（クーロンカウント）による手法や、開放電圧（ＯＣＶ）の推定による手法等を採用できる。

次いで、ＥＣＵ３００は、フラグＦが０であるか否かを判断する（ステップＳ１４）。そして、フラグＦが０であると判断された場合（ステップＳ１４においてＹＥＳ）には、ＥＣＵ３００は、ステップＳ２１において、｜Ｉａ｜（Ｉａの絶対値）が｜Ｉｂ｜（Ｉｂの絶対値）以上であるか否かを判断する。そして、｜Ｉａ｜が｜Ｉｂ｜未満である（すなわち、要求電流がＬｉ析出限界値よりも小さい）と判断された場合（ステップＳ２１においてＮＯ）には、ステップＳ２２において、ＥＣＵ３００が充電制限値Ｉｌｉｍ（以下、単に「Ｉｌｉｍ」とも称する）にＬｉ析出限界値Ｉｂ（ステップＳ１３で取得されたＩｂ）を設定する。その後、処理がメインルーチンへと戻される。充電制限値Ｉｌｉｍは、たとえばメモリ３０２に記憶されている。

たとえば、図２の例では、タイミングｔ１よりも前の期間（〜ｔ１）においては要求電流（線ｋ１、ｋ３）がＬｉ析出限界値（線ｋ２）よりも小さいため、ステップＳ１３でＬｉ析出限界値Ｉｂが取得された後、ステップＳ２１においてＮＯと判断され、ステップＳ２２において充電制限値ＩｌｉｍにＬｉ析出限界値Ｉｂが設定される。そして、タイミングｔ１において、要求電流（線ｋ１、ｋ３）がＬｉ析出限界値（線ｋ２）に一致すると、上記のステップＳ２１において｜Ｉａ｜が｜Ｉｂ｜以上である（ステップＳ２１においてＹＥＳ）と判断されるようになる。

ステップＳ２１においてＹＥＳと判断されると、ＥＣＵ３００は、対象セルのＳＯＣを取得し、対象セルのＳＯＣがＳ_Ａ（許容ＳＯＣ）よりも低いか否かを判断する（ステップＳ２３）。このステップＳ２３の判断は、許容条件の成否判断に相当する。Ｓ_Ａは、たとえばメモリ３０２に記憶されている。Ｓ_Ａは、９０％以上１００％以下の範囲（すなわち、満充電に近い蓄電量）から選ばれるＳＯＣであり、予め実験等によって求めて設定することができる。Ｓ_Ａは、固定値であってもよいし、対象セルの状態（電池温度等）に応じて可変であってもよい。

対象セルのＳＯＣがＳ_Ａ以上であると判断された場合（ステップＳ２３においてＮＯ）には、許容条件が成立しないと判断されて、前述のステップＳ２２の処理によりＩｌｉｍにＩｂが設定される。

他方、対象セルのＳＯＣがＳ_Ａよりも低いと判断された場合（ステップＳ２３においてＹＥＳ）には、許容条件が成立すると判断されて、処理はステップＳ３１に進む。

ステップＳ３１では、ＥＣＵ３００が、許容期間を設定するとともに、フラグＦに１を設定し、タイマＴ１をスタートさせる。タイマＴ１をスタートさせたタイミングが、許容開始点に相当する。ステップＳ３１の処理により、許容期間中になる。そして、ステップＳ２２において、許容開始点のＬｉ析出限界値Ｉｂ（許容開始値）が充電制限値Ｉｌｉｍに設定される。

この実施の形態では、ステップＳ３１において、ＥＣＵ３００が、前述したΔＴ１決定情報（図３）を用いて許容時間ΔＴ１を決定し、許容開始点から許容時間ΔＴ１が経過するまでの期間を、上記の許容期間として設定する。許容時間ΔＴ１は、許容開始時の環境温度、ＳＯＣ、及び充電電流に基づいて設定される。これらの関係は、ΔＴ１決定情報（図３）によって規定されている。対象セルの環境温度は、たとえば、車室内温度センサ２４０の出力を用いて検出することができる。なお、ＥＣＵ３００の演算速度は十分速いため、要求電流ＩａがＬｉ析出限界値Ｉｂに一致したタイミング（すなわち、ステップＳ２１においてＹＥＳと判断されたタイミング）と、ステップＳ３１の処理タイミングとは同一視できる。

ステップＳ３１でフラグＦに１が設定されることにより、ステップＳ１４においてＮＯ（フラグＦが０ではない）と判断されるようになり、ＥＣＵ３００は、ステップＳ３２においてフラグＦが２であるか否かを判断する。許容期間中はフラグＦが１であるため、ステップＳ３２においてＮＯ（フラグＦは２ではない）と判断され、処理がステップＳ３３に進む。

ステップＳ３３では、許容期間が終了したか否かが判断される。より具体的には、ＥＣＵ３００が、タイマＴ１が許容時間ΔＴ１を超えたか否か（すなわち、許容開始点から許容時間ΔＴ１が経過したか否か）を判断する。

充電が継続しており（ステップＳ１２においてＹＥＳ）、かつ、タイマＴ１が許容時間ΔＴ１を超えていないと判断されている間（ステップＳ３３においてＮＯ）は、充電制限値Ｉｌｉｍの更新が行なわれないため、許容期間における充電制限値Ｉｌｉｍは許容開始点のＬｉ析出限界値Ｉｂ（許容開始値）に維持される。図２の例では、許容期間（ｔ１〜ｔ２）における充電制限値Ｘ１１がタイミングｔ１（許容開始点）のＬｉ析出限界値に維持される。

タイマＴ１（許容開始点からの経過時間）が許容時間ΔＴ１を超えて許容期間が終了すると、ステップＳ３３においてＹＥＳと判断され、ステップＳ４１において、ＥＣＵ３００が、休止期間を設定するとともに、フラグＦに２を設定し、タイマＴ２をスタートさせる。タイマＴ２をスタートさせたタイミングが、休止開始点に相当する。ステップＳ４１の処理により、休止期間中になる。そして、ステップＳ４２において、充電制限値Ｉｌｉｍに０が設定される。

ステップＳ４１でフラグＦに２が設定されることにより、ステップＳ３２においてＹＥＳ（フラグＦが２である）と判断されるようになり、ステップＳ４３において、休止期間が終了したか否かが判断される。より具体的には、ＥＣＵ３００が、タイマＴ２が休止時間ΔＴ２を超えたか否か（すなわち、休止開始点から休止時間ΔＴ２が経過したか否か）を判断する。

充電が継続しており（ステップＳ１２においてＹＥＳ）、かつ、タイマＴ２が休止時間ΔＴ２を超えていないと判断されている間（ステップＳ４３においてＮＯ）は、充電制限値Ｉｌｉｍの更新が行なわれないため、休止期間における充電制限値Ｉｌｉｍは０に維持される。充電制限値Ｉｌｉｍが０に設定されると、後述する図１０の処理によってバッテリ１００の電流が０に制御される。そして、休止期間において充電制限値Ｉｌｉｍが０に維持されることによって、休止期間においては、バッテリ１００の充電（ひいては、対象セルの充電）が行なわれなくなる。図２の例では、許容期間が終了したタイミングｔ２で充電が停止されて、その後の休止期間においては充電が行なわれない。

タイマＴ２（休止開始点からの経過時間）が休止時間ΔＴ２を超えて休止期間が終了すると、ステップＳ４３においてＹＥＳと判断され、ＥＣＵ３００が、ステップＳ５１においてフラグＦ及びタイマＴ１，Ｔ２のリセット（初期値０の設定）を行なった後、ステップＳ５２において充電制限値ＩｌｉｍにＬｉ析出限界値Ｉｂを設定する。

この実施の形態では、休止期間中に対象セルの放電が行なわれると、ステップＳ１２でＮＯと判断され、ステップＳ５０でフラグＦ及びタイマＴ１，Ｔ２がリセットされることにより休止期間が終了する。また、許容期間中に対象セルの放電が行なわれた場合も同様に許容期間が終了する。

図１０は、ＥＣＵ３００により実行されるバッテリ電流制御の手順を示すフローチャートである。このバッテリ電流制御は、図９の処理により設定された充電制限値Ｉｌｉｍを用いて行なわれる。図１０のフローチャートに示される処理は、所定時間経過毎又は所定条件の成立時にメインルーチンから呼び出されて繰り返し実行される。

図１０を参照して、ＥＣＵ３００は、図９のステップＳ１１及びＳ１２に準ずるステップＳ６１及びＳ６２を実行する。

そして、ステップＳ６２において要求電流Ｉａが０以上である（すなわち、充電電流ではない）と判断された場合（ステップＳ６２においてＮＯ）には、ステップＳ６４２において、バッテリ１００への充電電流が要求電流Ｉａに一致するように制御される。より具体的には、ＥＣＵ３００が、ＰＣＵ４０等を制御して、バッテリ１００の電流を要求電流Ｉａに一致させる。すなわち、電流制限は行なわれない。

他方、ステップＳ６２において要求電流Ｉａが０未満であると判断された場合（ステップＳ６２においてＹＥＳ）には、ＥＣＵ３００は、｜Ｉａ｜（Ｉａの絶対値）が｜Ｉｌｉｍ｜（Ｉｌｉｍの絶対値）よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ６３）。そして、｜Ｉａ｜が｜Ｉｌｉｍ｜以下である（すなわち、要求電流が充電制限値以下である）と判断された場合（ステップＳ６３においてＮＯ）には、前述のステップＳ６４２の処理が実行される。すなわち、電流制限は行なわれない。

ステップＳ６３において｜Ｉａ｜が｜Ｉｌｉｍ｜よりも大きい（すなわち、要求電流が充電制限値よりも大きい）と判断された場合（ステップＳ６３においてＹＥＳ）には、ステップＳ６４１において、バッテリ１００への充電電流が充電制限値Ｉｌｉｍに一致するように制御される。すなわち、電流制限が行なわれる。たとえば、ＥＣＵ３００が、ＭＧ１２により発電される回生電力を制限する。ＥＣＵ３００は、ＰＣＵ４０等を制御してＭＧ１２による回生発電を制限することで、回生電力の生成（ひいては、充電電流）を制限することができる。また、充電制限値Ｉｌｉｍが０であれば、ステップＳ６４１の処理により、バッテリ１００の充電は行なわれなくなる。

以下、図１１及び図１２を用いて、実施例に係る電池制御装置の動作を、比較例に係る電池システムの動作と対比して説明する。

図１１は、比較例に係る電池制御装置の動作を示す図である。比較例に係る電池制御装置では、常に充電制限値にＬｉ析出限界値を設定している。図１１において、線ｋ２１は要求電流を、線ｋ２２はＬｉ析出限界値を、線ｋ２３は電流ＩＢ（電流センサ２２０で検出される電流値）を、線ｋ２４は対象セルのＳＯＣを示している。対象セルのＳＯＣは、充電が行なわれることにより増加し、放電が行なわれることにより減少する。

図１１を参照して、比較例に係る電池制御装置では、要求電流（線ｋ２１）がＬｉ析出限界値（線ｋ２２）以下になっている期間（タイミングｔ１１前、タイミングｔ１２〜ｔ１３、タイミングｔ１４〜ｔ１５、及びタイミングｔ１６後）においては、充電電流が制限されないため、充電電流（線ｋ２３）と要求電流（線ｋ２１）とが一致する。

また、要求電流（線ｋ２１）がＬｉ析出限界値（線ｋ２２）よりも大きくなっている期間（タイミングｔ１１〜ｔ１２、タイミングｔ１３〜ｔ１４、及びタイミングｔ１５〜ｔ１６）においては、充電電流（線ｋ２３）がＬｉ析出限界値（線ｋ２２）と一致するように制御（制限）される。

図１２は、実施例に係る電池制御装置の動作を示す図である。実施例に係る電池制御装置では、前述した図９の処理及び図１０の処理を行なうことにより、所定の許容条件（たとえば、対象セルのＳＯＣがＳ_Ａよりも低いこと）が成立する場合には、許容期間において充電制限値がＬｉ析出限界値よりも大きくなることを許容することによって、充電停止後に溶解が見込まれるリチウムが対象セル（リチウムイオン二次電池）の負極に析出することを許容している。

図１２において、線ｋ１１は要求電流を、線ｋ１２はＬｉ析出限界値を、線ｋ１３は電流ＩＢ（電流センサ２２０で検出される電流値）を、線ｋ１４は対象セルのＳＯＣを示している。また、図１２中のＳ_Ａは、図９のステップＳ２３の処理で用いられるＳ_Ａと同じである。図１２に示す例では、Ｓ_Ａが９８％に設定されている。なお、対比を容易にするため、図１２中の線ｋ１１、線ｋ１２を、それぞれ図１１中の線ｋ２１、線ｋ２２と同じにしている。また、図１２中のタイミングｔ１１〜ｔ１６も、図１１中のタイミングｔ１１〜ｔ１６と同じである。

図９及び図１０とともに図１２を参照して、タイミングｔ１１で、要求電流（線ｋ１１、ｋ１３）がＬｉ析出限界値（線ｋ１２）に一致する。これにより、図９のステップＳ２１においてＹＥＳと判断される。タイミングｔ１１のＳＯＣ（線ｋ１４）はＳ_Ａよりも低いため、許容条件が成立する（図９のステップＳ２３においてＹＥＳ）と判断されて、図９のステップＳ３１において許容期間が設定される。許容期間は、許容開始時の環境温度、ＳＯＣ、及び充電電流に基づいて設定される。タイミングｔ１１〜ｔ２１が、許容期間に相当する。

許容期間における充電制限値Ｘ１は、許容開始点（タイミングｔ１１）のＬｉ析出限界値に維持される。これにより、許容期間における充電制限値Ｘ１は、Ｌｉ析出限界値（線ｋ１２）よりも大きくなる。すなわち、許容期間においては充電電流の制限が緩和される。

許容期間（ｔ１１〜ｔ２１）においては、充電電流（線ｋ１３）は充電制限値Ｘ１に基づいて制御される。図１０の処理により、要求電流（線ｋ１１）が充電制限値Ｘ１よりも大きければ（ステップＳ６３においてＹＥＳ）、充電電流（線ｋ２３）が充電制限値Ｘ１を超えないように制限され（ステップＳ６４１）、要求電流（線ｋ１１）が充電制限値Ｘ１以下であれば（ステップＳ６３においてＮＯ）、充電電流は制限されないため、充電電流（線ｋ１３）と要求電流（線ｋ１１）とが一致する（ステップＳ６４２）。

タイミングｔ２１で許容期間が終了すると（図９のステップＳ３３においてＹＥＳ）、充電制限値に０が設定され（図９のステップＳ４２）、図１０の処理により充電が停止される（ステップＳ６４１）。そして、充電停止後の休止期間においては充電制限値が０に維持されることによって、休止期間においては、バッテリ１００の充電（ひいては、対象セルの充電）が行なわれなくなる（図１０のステップＳ６４１）。休止期間が終了すると、再び図９の処理により、充電制限値にＬｉ析出限界値が設定されるようになる。図１２に示す例では、タイミングｔ１２で放電が行なわれることにより、図９のステップＳ１２においてＹＥＳと判断され、休止期間が終了する。

また、タイミングｔ１３で、要求電流（線ｋ１１、ｋ１３）がＬｉ析出限界値（線ｋ１２）に一致すると、上記と同様にして許容期間（ｔ１３〜ｔ２２）が設定される。タイミングｔ１３のＳＯＣ（線ｋ１４）はＳ_Ａよりも低いため、許容条件が成立する。許容期間における充電制限値Ｘ２は、許容開始点（タイミングｔ１３）のＬｉ析出限界値に維持される。そして、タイミングｔ２２で許容期間が終了すると、充電が停止され、さらに充電停止後の休止期間において充電が行なわれなくなる。

また、タイミングｔ１５で、要求電流（線ｋ１１、ｋ１３）がＬｉ析出限界値（線ｋ１２）に一致したときには、タイミングｔ１５のＳＯＣ（線ｋ１４）はＳ_Ａ以上であるため、許容条件が成立しない（図９のステップＳ２３においてＮＯ）と判断されて、許容期間の設定は行なわれない。タイミングｔ１５〜ｔ１６においては、比較例に係る電池制御装置（図１１参照）と同様、充電電流（線ｋ１３）がＬｉ析出限界値（線ｋ１２）と一致するように制御（制限）される。

実施例に係る電池制御装置によれば、許容期間においてはリチウム析出が許容されるため、比較例に係る電池制御装置よりも、充電の機会を増やしたり充電時間を長くしたりすることが可能になり、充電ロスが減る。

また、上記の許容期間において析出するリチウムは、充電停止後の休止期間において溶解するため、次の充電を開始するときには対象セルの負極表面にリチウム（金属リチウム）は残存していない。よって、実施例に係る電池制御装置においては、リチウム析出による電池性能の低下が抑制される。

上記実施の形態では、許容期間においては充電制限値が一定値（許容開始値）に維持される。しかしこれに限られず、許容期間において充電制限値が可変であってもよい。

図１３は、図２に示した許容期間における充電制限値の変形例を示す図である。図１３を参照して、許容期間（ｔ１〜ｔ２）における充電制限値Ｘ１２は、許容開始点（タイミングｔ１）から時間が経過するにつれて徐々に０に近づくように変化する。許容期間における充電制限値Ｘ１２は、Ｌｉ析出限界値（線ｋ２）よりも大きくなる。すなわち、こうした充電制限値Ｘ１２によっても、許容期間においては充電電流の制限が緩和される。許容期間においては、要求電流（線ｋ１）が充電制限値Ｘ１２よりも大きいため、充電電流（線ｋ４）は充電制限値Ｘ１２に一致するように制御される。このように、許容期間において充電制限値Ｘ１２を徐々に小さくすることで、許容期間において析出リチウムが不活性化しにくくなる。ただし、回生電力の回収率は、許容期間において充電制限値を小さくする場合（図１３参照）よりも、許容期間において充電制限値を維持する場合（図２参照）のほうが高くなる。

上記実施の形態では、図９のステップＳ３１において許容時間ΔＴ１を設定した後、許容時間ΔＴ１は変更されない。しかしこれに限られず、許容期間中に許容時間ΔＴ１が変更されてもよい。たとえば、許容期間における充電電流（又は、要求電流）の値（たとえば、積算値）に応じて許容時間ΔＴ１が可変であってもよい。また、許容時間ΔＴ１（ひいては、許容期間）の設定方法は、ΔＴ１決定情報（図３）を用いる方法に限られず任意である。

上記実施の形態では、許容期間以外においては、充電制限値にＬｉ析出限界値を設定している（図９のステップＳ２２，Ｓ５２）。しかし、許容期間以外の充電制御は、上記に限定されず、たとえば充電制限値にＬｉ析出限界値未満の値を設定してもよい。

Ｌｉ析出限界値をＥＣＵ３００において算出することは必須の構成ではなく、たとえばＥＣＵ３００は外部から通信でＬｉ析出限界値を取得してもよい。また、充電制御で使用するために予めメモリ３０２に記憶させた情報（ΔＴ１決定情報等）も、ＥＣＵ３００の内部（メモリ３０２等）ではなく外部（車両１外部のサーバ等）に用意して、ＥＣＵ３００が外部から通信で取得するようにしてもよい。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 車両、２ 電池システム、１１，１２ ＭＧ、２０ エンジン、３０ 駆動輪、３１ 動力分割装置、３２ 駆動軸、４０ ＰＣＵ、５０ ＳＭＲ、１００ バッテリ、１０１ セル、２００ 負極、２０１ 負極集電体、２０２ 負極活物質層、２１０ 電圧センサ、２２０ 電流センサ、２３０ 温度センサ、２４０ 車室内温度センサ、３００ ＥＣＵ、３０１ ＣＰＵ、３０２ メモリ。

Claims (8)

1. リチウムイオン二次電池への充電電流を制御するリチウムイオン二次電池の制御装置であって、
   前記充電電流は、充電停止後に溶解が見込まれるリチウムが前記リチウムイオン二次電池の負極に析出することを許容するように制御される、リチウムイオン二次電池の制御装置。
2. 前記充電電流が所定の上限値を超えないように前記充電電流を制御する制御部と、
   前記リチウムイオン二次電池の負極にリチウムが析出しない前記充電電流の最大値を示すＬｉ析出限界値を用いて前記上限値を設定する設定部とを備え、
   前記制御部は、所定の許容条件が成立する場合には、所定の許容期間において前記上限値が前記Ｌｉ析出限界値よりも大きくなることを許容することによって、充電停止後に溶解が見込まれるリチウムが前記リチウムイオン二次電池の負極に析出することを許容する、請求項１に記載のリチウムイオン二次電池の制御装置。
3. 前記許容条件は、前記リチウムイオン二次電池のＳＯＣが所定ＳＯＣ値よりも低い場合に成立し、
   前記所定ＳＯＣ値は９０％以上１００％以下である、請求項２に記載のリチウムイオン二次電池の制御装置。
4. 前記制御部は、前記許容期間が終了したタイミングで充電を停止させて、この充電停止後に所定時間が経過するまでは充電を行なわない、請求項２又は３に記載のリチウムイオン二次電池の制御装置。
5. 前記許容期間は、前記充電電流が前記Ｌｉ析出限界値に一致したタイミングである許容開始点から所定時間が経過するまでの期間である、請求項２〜４のいずれか１項に記載のリチウムイオン二次電池の制御装置。
6. 前記許容期間においては、前記上限値が前記許容開始点の前記Ｌｉ析出限界値に維持される、請求項５に記載のリチウムイオン二次電池の制御装置。
7. 前記許容期間の長さを定める前記所定時間は、前記許容開始点における前記リチウムイオン二次電池の環境温度、ＳＯＣ、及び前記充電電流の少なくとも１つを用いて決定される、請求項５又は６に記載のリチウムイオン二次電池の制御装置。
8. 駆動輪と、
   前記駆動輪に機械的に接続されるモータジェネレータと、
   前記モータジェネレータにより発電された回生電力により充電されるリチウムイオン二次電池と、
   前記リチウムイオン二次電池への充電電流を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記充電電流が所定の上限値を超えないように前記回生電力を制限する制御部と、
   前記リチウムイオン二次電池の負極にリチウムが析出しない前記充電電流の最大値を示すＬｉ析出限界値を用いて前記上限値を設定する設定部とを含み、
   前記制御部は、所定の許容条件が成立する場合には、所定の許容期間において前記上限値が前記Ｌｉ析出限界値よりも大きくなることを許容することによって、充電停止後に溶解が見込まれるリチウムが前記リチウムイオン二次電池の負極に析出することを許容する、車両。

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