JP2021180122A - 車両 - Google Patents

Abstract

【課題】二次電池のハイレート劣化の過度の進行を抑制しつつ、充電時間の伸長をできるだけ抑制する。【解決手段】車両１は、電極体４５を含むバッテリ２と、車両１の外部から供給される電力によるバッテリ２の充電を制御するとともに、電極体４５の内部における塩濃度分布の偏りに伴うハイレート劣化量を算出するように構成されたＥＣＵ３とを備える。ＥＣＵ３は、バッテリ２の充電中にハイレート劣化量が許容値を上回った場合、バッテリ２の充電を中断し、バッテリ２の充電中断中にハイレート劣化量が許容値を下回った場合、バッテリ２の充電を再開する。【選択図】図７

Description

本開示は、車両に関し、より特定的には、車両の外部から供給される電力により車載の二次電池を充電することが可能な車両に関する。

二次電池の充放電に伴い二次電池の電極体内の塩濃度分布に偏りが生じると、二次電池の内部抵抗が上昇する。このような塩濃度分布の偏りに起因する劣化は、二次電池を構成する材料の経年劣化と区別して「ハイレート劣化」と呼ばれる。

二次電池のハイレート劣化を考慮しながら、二次電池の充放電を制御する技術が提案されている。たとえば特開２０１３−２１４３７２号公報（特許文献１）に開示された電池システムは、二次電池の充放電電力が上限電力を超えないように二次電池の充放電を制御する。この電池システムにおいては、二次電池のハイレート劣化の劣化量に応じて上限電力が設定される。そして、電池システムは、二次電池に要求される電力が劣化量に応じた上限電力を超える場合に、二次電池の充放電制御で用いられる上限電力を、劣化量に応じた上限電力よりも高い値に設定する。

特開２０１３−２１４３７２号公報 特許第６０４４２４９号公報 特開２０１０−２７２４７０号公報

特許文献１に開示された電池システムによれば、二次電池の充放電制御で用いられる上限電力を制限することより、ハイレート劣化の進行を抑制できる。その一方で、上限電力の制限に伴い、二次電池の充放電に要する時間が長くなる可能性がある。

より詳細には、近年、走行用の二次電池を充電可能な車両（プラグインハイブリッド車、電気自動車など）の普及が進んでいる。車載用のような大容量の二次電池の充電では、利便性向上のため、充電時間の短縮が求められている。よって、「急速充電」と呼ばれる大電力での充電技術の開発が進められている。しかし、特許文献１に開示されたように二次電池のハイレート劣化の進行を抑制するために充電電力を制限した場合、二次電池の充電時間が長くなり、ユーザの利便性が低下する可能性がある。

本開示は、かかる課題を解決するためになされたものであり、本開示の目的は、二次電池のハイレート劣化の過度の進行を抑制しつつ、充電時間の伸長をできるだけ抑制することである。

本開示のある局面に従う車両は、電極体を含む二次電池と、車両の外部から供給される電力による二次電池の充電を制御するとともに、電極体の内部における塩濃度分布の偏りに伴うハイレート劣化量を算出するように構成された制御装置とを備える。制御装置は、二次電池の充電中にハイレート劣化量が許容値を上回った場合、二次電池の充電を中断し、二次電池の充電中断後にハイレート劣化量が許容値を下回った場合、二次電池の充電を再開する。

上記構成によれば、二次電池の充電中にハイレート劣化量が許容値を上回った場合、二次電池の充電が中断されるので、ハイレート劣化量のさらなる増加を抑制できる。一方で、二次電池の充電中断中にハイレート劣化量が許容値を下回った場合、二次電池の充電が再開されるので、充電時間が長くなり過ぎることも防止できる。

本開示によれば、二次電池のハイレート劣化の過度の進行を抑制しつつ、充電時間の伸長をできるだけ抑制できる。

本開示の実施の形態に係る充電システムの全体構成を概略的に示す図である。 車両および充電器の構成を概略的に示すブロック図である。 各セルの構成をより詳細に説明するための図である。 ＥＣＵの機能ブロック図である。 急速充電の中断および再開の一例を示すタイムチャートである。 急速充電の中断の効果を説明するための図である。 本実施の形態における車両の急速充電制御を示すフローチャートである。

以下、本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、図中同一また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。

［実施の形態］
＜充電システムの全体構成＞
図１は、本開示の実施の形態に係る充電システムの全体構成を概略的に示す図である。図１を参照して、充電システム１００は、車両１と、充電器５とを備える。図１には、車両１と充電器５とが充電ケーブル６により電気的に接続され、充電器５から車両１へ電力を供給する外部充電制御時の状況が示されている。

車両１は、たとえば電気自動車である。ただし、車両１は、外部充電が可能に構成された車両であれば、たとえばプラグインハイブリッド車であってもよい。充電器５は、ユーザの家庭等に設けられた専用の充電器であってもよいし、公共の充電スタンド（充電スポットとも呼ばれる）に設けられた充電器であってよい。

図２は、車両１および充電器５の構成を概略的に示すブロック図である。図２を参照して、充電器５は、大電力（高電圧・大電流）を供給する充電方式に対応する直流（ＤＣ：Direct Current）充電器である（急速充電）。充電器５は、系統電源７からの供給電力（交流電力）を、車両１に搭載されたバッテリ２の充電電力（直流電力）に変換する。充電器５は、電力線ＡＣＬと、ＡＣ／ＤＣ変換器５１と、電圧センサ５２と、給電線ＰＬ０，ＮＬ０と、制御回路５０とを含む。

電力線ＡＣＬは、系統電源７に電気的に接続されている。電力線ＡＣＬは、系統電源７からの交流電力をＡＣ／ＤＣ変換器５１へ伝送する。

ＡＣ／ＤＣ変換器５１は、電力線ＡＣＬ上の交流電力を、車両１に搭載されたバッテリ２を充電するための直流電力に変換する。ＡＣ／ＤＣ変換器５１による電力変換は、力率改善のためのＡＣ／ＤＣ変換と、電圧レベル調整のためのＤＣ／ＤＣ変換との組み合わせによって実行されてもよい。ＡＣ／ＤＣ変換器５１から出力された直流電力は、正極側の給電線ＰＬ０および負極側の給電線ＮＬ０によって供給される。

電圧センサ５２は、給電線ＰＬ０と給電線ＮＬ０との間に電気的に接続されている。電圧センサ５２は、給電線ＰＬ０と給電線ＮＬ０との間の電圧を検出し、その検出結果を制御回路５０に出力する。

制御回路５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサと、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）などのメモリと、入出力ポート（いずれも図示せず）とを含む。制御回路５０は、電圧センサ５２により検出された電圧、車両１からの信号、ならびに、メモリに記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、ＡＣ／ＤＣ変換器５１による電力変換動作を制御する。

車両１は、インレット１１と、充電線ＰＬ１，ＮＬ１と、電圧センサ１２１と、電流センサ１２２と、充電リレー１３１，１３２と、システムメインリレー（ＳＭＲ：System Main Relay）１４１，１４２と、電力線ＰＬ２，ＮＬ２と、ＰＣＵ（Power Control Unit）１６と、モータジェネレータ１７と、動力伝達ギヤ１８と、駆動輪１９と、バッテリ２と、電圧センサ２１と、電流センサ２２と、温度センサ２３と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３とを備える。

インレット（充電ポート）１１は、嵌合等の機械的な連結を伴って充電ケーブル６の充電コネクタ６１を挿入することが可能に構成されている。充電コネクタ６１の挿入に伴い、給電線ＰＬ０とインレット１１の正極側の接点との間の電気的な接続が確保されるとともに、給電線ＮＬ０とインレット１１の負極側の接点との間の電気的な接続が確保される。また、インレット１１と充電コネクタ６１とが充電ケーブル６により接続されることで、車両１のＥＣＵ３と充電器５の制御回路５０とがＣＡＮ（Controller Area Network）等の通信規格に従う通信により、信号、指令、メッセージまたはデータ等の各種情報を相互に送受信することが可能になる。

電圧センサ１２１は、充電リレー１３１，１３２よりもインレット１１側において、充電線ＰＬ１と充電線ＮＬ１との間に電気的に接続されている。電圧センサ１２１は、充電線ＰＬ１と充電線ＮＬ１との間の直流電圧を検出し、その検出結果をＥＣＵ３に出力する。電流センサ１２２は、充電線ＰＬ１に設けられている。電流センサ１２２は、充電線ＰＬ１を流れる電流を検出し、その検出結果をＥＣＵ３に出力する。ＥＣＵ３は、電圧センサ１２１および電流センサ１２２による検出結果に基づき、充電器５からの供給電力（バッテリ２の充電量）を算出できる。

充電リレー１３１は充電線ＰＬ１に接続され、充電リレー１３２は充電線ＮＬ１に接続されている。充電リレー１３１，１３２の閉成／開放は、ＥＣＵ３からの指令に応じて制御される。充電リレー１３１，１３２が閉成され、かつＳＭＲ１４１，１４２が閉成されると、インレット１１とバッテリ２との間での電力伝送が可能な状態となる。

バッテリ２は、複数のセル２０を含む組電池である。各セル２０はリチウムイオン電池である。セル２０の構成については図３にて説明する。バッテリ２の内部構造を特に問わないので、以下では説明の簡略化のため、充放電を制御する対象をバッテリ２と記載する。

バッテリ２は、車両１の駆動力を発生させるための電力を供給する。また、バッテリ２は、モータジェネレータ１７により発電された電力を蓄える。バッテリ２の正極は、ＳＭＲ１４１を経由してノードＮＤ１に電気的に接続されている。ノードＮＤ１は、充電線ＰＬ１および電力線ＰＬ２に電気的に接続されている。同様に、バッテリ２の負極は、ＳＭＲ１４２を経由してノードＮＤ２に電気的に接続されている。ノードＮＤ２は、充電線ＮＬ１および電力線ＮＬ２に電気的に接続されている。ＳＭＲ１４１，１４２の閉成／開放は、ＥＣＵ３からの指令に応じて制御される。

電圧センサ２１は、バッテリ２の電圧ＶＢを検出する。電流センサ２２は、バッテリ２に入出力される電流ＩＢを検出する。温度センサ２３は、バッテリ２の温度ＴＢを検出する。各センサは、その検出結果をＥＣＵ３に出力する。ＥＣＵ３は、電圧センサ２１および／または電流センサ２２による検出結果に基づいて、バッテリ２のＳＯＣを推定できる。なお、電流ＩＢについては、バッテリ２からの出力（放電）を正値とし、バッテリ２への入力（充電）を負値とする。

ＰＣＵ１６は、電力線ＰＬ２，ＮＬ２とモータジェネレータ１７との間に電気的に接続されている。ＰＣＵ１６は、コンバータおよびインバータ（いずれも図示せず）を含み、ＥＣＵ３からの指令に従ってモータジェネレータ１７を駆動する。

モータジェネレータ１７は、交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。モータジェネレータ１７の出力トルクは、動力伝達ギヤ１８を通じて駆動輪１９に伝達され、車両１を走行させる。また、モータジェネレータ１７は、車両１の制動動作時には、駆動輪１９の回転力によって発電することができる。モータジェネレータ１７による発電電力は、ＰＣＵ１６によってバッテリ２の充電電力に変換される。

ＥＣＵ３は、制御回路５０と同様に、ＣＰＵなどのプロセッサ３１と、ＲＯＭおよびＲＡＭなどのメモリ３２と、入出力ポート３３とを含む。ＥＣＵ３は、各センサ等からの信号に応じて、車両１が所望の状態となるように機器類を制御する。なお、ＥＣＵ３は、機能毎に複数のＥＣＵ（たとえば電池ＥＣＵ、ＭＧＥＣＵなど）に分割して構成されていてもよい。

本実施の形態においてＥＣＵ３により実行される主要な制御として、充電器５から供給される電力により車載のバッテリ２を充電する「外部充電制御」と、「劣化評価処理」とが挙げられる。劣化評価処理とは、バッテリ２の充放電に伴うバッテリ２の塩濃度分布の継続的な偏りに起因するバッテリ２の劣化（ハイレート劣化）の進行度合いを評価する処理である。この進行度合いは評価値ΣＤにより定量的に表される。評価値ΣＤの算出方法については後ほど詳しく説明するが、この評価値ΣＤは、バッテリ２が充電過多の使われ方をすることによって塩濃度分布の偏りが生じた場合には負の値を示し、バッテリ２が放電過多の使われ方をすることによって塩濃度分布の偏りが生じた場合には正の値を示す。

＜セル構成＞
図３は、各セル２０の構成をより詳細に説明するための図である。図３において、セル２０は、その内部を透視して示されている。セル２０は、略直方体形状の電池ケース４１を有する。電池ケース４１の上面は蓋体４２によって封じられている。正極端子４３および負極端子４４の各々の一方端は、蓋体４２から外部に突出している。正極端子４３および負極端子４４の他方端は、電池ケース４１内部において、内部正極端子および内部負極端子（いずれも図示せず）にそれぞれ接続されている。

電池ケース４１の内部には電極体４５が収容されている。電極体４５は、正極４６と負極４７とがセパレータ４８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（図示せず）は、正極４６、負極４７およびセパレータ４８等に保持されている。

正極（正極活物質層）４６、負極（負極活物質層）４７、セパレータ４８および電解液の材料としては、リチウムイオン電池の従来公知の各種材料を用いることができる。一例として、正極４６には、コバルト酸リチウムの一部がニッケルおよび／または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４７には、たとえばソフトカーボン（易黒鉛化炭素）を用いることができる。セパレータ４８にはポリオレフィン（たとえばポリエチレンまたはポリプロピレン）を用いることができる。電解液は、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（たとえばＬｉＢＯＢ（lithium bis(oxalate)borate）またはＬｉ［ＰＦ_２（Ｃ_２Ｏ_４）_２］）と等を含む。

図３のセル２０の上記構成は例示に過ぎない。たとえば、セル２０は、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ず、円筒型またはラミネート型の電池ケースも採用可能である。

以上のように構成された車両１は急速充電が可能に構成されている。一方で、一般に、リチウムイオン電池を大電流で充電した場合、ハイレート劣化が進行がしやすいことが知られている。そのため、急速充電の途中にバッテリ２への充電電力を制限することも考えられる（たとえば特許文献１参照）。すなわち、バッテリ２への充電電力の制御上限値Ｗｉｎ（の絶対値）を通常時と比べて、小さくすることも考えられる。しかし、その場合、バッテリ２のハイレート劣化の進行は抑制できるものの、バッテリ２の充電時間が長くなり、ユーザの利便性が低下する可能性がある。そこで、本実施の形態においては、バッテリ２の充電休止と充電再開とを適宜切り替えながら急速充電を進める構成を採用する。以下、この構成について詳細に説明する。

＜機能ブロック＞
図４は、ＥＣＵ３の機能ブロック図である。図４を参照して、ＥＣＵ３は、ＳＯＣ算出部１０１と、ダメージ量算出部１０２と、評価値算出部１０３と、判定部１０４と、充電制御部１０５とを含む。

ＳＯＣ算出部１０１は、電圧センサ２１によって検出されるバッテリ２の電圧ＶＢおよび／または電流センサ２２によって検出されるバッテリ２の電流ＩＢに基づいて、バッテリ２のＳＯＣを算出する。ＳＯＣの具体的な算出方法については、電流ＩＢの積算値を用いる手法、または、バッテリ２の開回路電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）とＳＯＣとの関係を示すＯＣＶ−ＳＯＣカーブを用いる手法等、種々の公知の手法を用いることができる。

ダメージ量算出部１０２は、バッテリ２に対して入出力される電流ＩＢとその通電時間とに基づいて、バッテリ２（電極体４５）内の塩濃度分布の偏りに起因したバッテリ２のダメージ量Ｄを算出する。ダメージ量Ｄは、たとえば、以下の式（１）に基づいて、所定の周期Δｔ（Δｔ≦１００ミリ秒）で算出される。
Ｄ（Ｎ）＝Ｄ（Ｎ−１）−α×Δｔ×Ｄ（Ｎ−１）＋（β／Ｃ）×ＩＢ×Δｔ
・・・（１）

ここで、Ｄ（Ｎ）はダメージ量Ｄの今回演算値を示し、Ｄ（Ｎ−１）は、周期Δｔ前に算出されたダメージ量Ｄの前回演算値を示す。Ｄ（Ｎ−１）は、前回演算時にメモリ３２に記憶され、今回演算時にメモリ３２から読み出される。

式（１）における右辺第２項のα×Δｔ×Ｄ（Ｎ−１）は、ダメージ量Ｄの減少項であり、塩濃度分布の偏りが緩和するときの成分を示す。αは忘却係数であり、バッテリ２の電解液中におけるイオンの拡散速度に対応する係数である。拡散速度が高いほど、忘却係数αは大きくなる。α×Δｔの値は、０から１までの値となるように設定される。このダメージ量Ｄの減少項は、忘却係数αが大きいほど（すなわちイオンの拡散速度が高いほど）、また、周期Δｔが長いほど、大きな値となる。

忘却係数αは、バッテリ２のＳＯＣおよび温度ＴＢに依存する。忘却係数αと、バッテリ２のＳＯＣおよび温度ＴＢとの対応関係を実験等によって予め求めてメモリ３２に記憶しておき、演算時のバッテリ２のＳＯＣおよび温度ＴＢに基づいて忘却係数αが設定される。なお、忘却係数αは、たとえば、バッテリ２の温度ＴＢが同じであればＳＯＣが高いほど大きい値に設定され、ＳＯＣが同じであれば温度ＴＢが高いほど大きい値に設定され得る。

式（１）における右辺第３項の（β／Ｃ）×ＩＢ×Δｔは、ダメージ量Ｄの増加項であり、塩濃度分布の偏りが発生するときの成分を示す。βは電流係数であり、Ｃは限界閾値を示す。このダメージ量Ｄの増加項は、電流ＩＢが大きいほど、また、周期Δｔが長いほど、大きな値となる。

電流係数βおよび限界閾値Ｃは、バッテリ２のＳＯＣおよび温度ＴＢに依存する。電流係数βおよび限界閾値Ｃの各々と、バッテリ２のＳＯＣおよび温度ＴＢとの対応関係を実験等によって予め求めてメモリ３２に記憶しておき、演算時のバッテリ２のＳＯＣおよび温度ＴＢに基づいて、電流係数βおよび限界閾値Ｃが設定される。なお、限界閾値Ｃは、たとえば、バッテリ２の温度ＴＢが同じであればＳＯＣが高いほど大きい値に設定され、ＳＯＣが同じであれば温度ＴＢが高いほど大きい値に設定される。

このように、塩濃度分布の偏りの進行および緩和をそれぞれ上記の増加項および減少項で表して現在のダメージ量Ｄを算出することにより、ハイレート劣化の要因と考えられる塩濃度分布の偏りの変化（増減）を適切に把握できる。

評価値算出部１０３は、バッテリ２のハイレート劣化の進行度合いを示す評価値ΣＤを算出する。評価値ΣＤは、たとえば、以下の式（２）のようにダメージ量Ｄの積算値を用いて算出される。
ΣＤ（Ｎ）＝γ×ΣＤ（Ｎ−１）＋η×Ｄ（Ｎ） ・・・（２）

式（２）において、ΣＤ（Ｎ）は、評価値の今回演算値を示し、ΣＤ（Ｎ−１）は、周期Δｔ前に算出された評価値の前回演算値を示す。γは減衰係数であり、ηは補正係数である。ΣＤ（Ｎ−１）は、前回演算時にメモリ３２に記憶され、今回演算時にメモリ３２から読み出される。γおよびηも、メモリ３２に予め記憶され、今回演算時にメモリ３２から読み出される。

減衰係数γは、１よりも小さい値に設定される。時間の経過に伴うイオンの拡散によって塩濃度分布の偏りが緩和されるので、今回の評価値ΣＤ（Ｎ）を算出するときに、前回の評価値ΣＤ（Ｎ−１）が減少していることを考慮するものである。補正係数ηは、適宜設定される。

判定部１０４は、評価値算出部１０３によって算出された評価値ΣＤ（絶対値）が許容値Ｘ１に達しているか否かを判定する。また、判定部１０４は、ダメージ量算出部１０２によって算出されたダメージ量Ｄ（絶対値）が許容値Ｘ２に達しているか否かを判定する。判定部１０４は、その判定結果を充電制御部１０５に出力する。許容値Ｘ１は、バッテリ２のハイレート劣化がそれ以上進行することは抑制することが望ましい値であり、実験的または設計的に予め定められる。許容値Ｘ２については後述する。

充電制御部１０５は、インレット１１に充電ケーブル６の充電コネクタ６１が接続されている場合に所定の充電実行条件が成立すると、車両１の急速充電を開始する。また、充電制御部１０５は、判定部１０４による判定結果に応じて、急速充電の中断および再開を制御する。

＜外部充電の中断／再開＞
図５は、急速充電の中断および再開の一例を示すタイムチャートである。図５において、横軸は急速充電中の経過時間を表す。縦軸は、バッテリ２の充放電電流（電流ＩＢ）を表す。

図５を参照して、初期時刻ｔ０において急速充電が開始される。急速充電に伴いバッテリ２の塩濃度分布の偏りが進行する。前述のように、充電過多である場合、評価値ΣＤは負値であるため、評価値ΣＤは負方向に増加する。よって、評価値ΣＤの絶対値が増加する。

時刻ｔ１において、評価値ΣＤの絶対値が許容値Ｘ１よりも大きくなる。そうすると、バッテリ２の充電が中断（一時停止または休止）される。バッテリ２の充電が中断されている間は、時間の経過とともにバッテリ２の塩濃度分布の偏りが緩和する。したがって、評価値ΣＤの絶対値が減少する。

時刻ｔ２において、評価値ΣＤの絶対値が許容値Ｘ１以下になる。そうすると、バッテリ２の充電が再開される。バッテリ２の充電再開時には、好ましくは、当初充電時（初期時刻ｔ０から時刻ｔ１までの間）と等しい（あるいは同等の）電力でバッテリ２が充電される。バッテリ２の急速充電の実行中には、時間の経過とともにバッテリ２の塩濃度分布の偏りが進行する。したがって、評価値ΣＤの絶対値が再び増加する。時刻ｔ３以降も、時刻ｔ１から時刻ｔ３までの期間と同様に、急速充電の中断と再開とが繰り返される。

このように、本実施の形態においては、評価値ΣＤの絶対値が許容値Ｘ１を超過したかどうかで車両１の急速充電の実行／実行停止が制御される。これにより、評価値ΣＤの絶対値が許容値Ｘ１を大きく上回らない状態にバッテリ２を維持できる。言い換えると、バッテリ２のハイレート劣化の過度の進行を抑制できる。また、断続的ではあるものの車両１の急速充電を進めることが可能になるので、バッテリ２の充電時間の長期化を避けることができる。

なお、図５では、許容値Ｘ１に基づく判定の実施例について説明した。しかし、後に図７にて説明するように、許容値Ｘ２に基づく判定が実施される場合もある。

図６は、急速充電の中断の効果を説明するための図である。図６において、横軸は経過時間を表し、縦軸はバッテリ２の抵抗増加率を表す。バッテリ２の抵抗増加率とは、基準時刻（この例では急速充電の開始時）におけるバッテリ２の内部抵抗を基準とした、各時刻におけるバッテリ２の内部抵抗の比率である。

図６を参照して、車両１の急速充電の開始後、バッテリ２のハイレート劣化が進行し、バッテリ２の抵抗増加率が相対的に緩やかに上昇する。車両１の急速充電を停止すると、バッテリ２のハイレート劣化が解消される方向に進み、バッテリ２の抵抗増加率が相対的に急速に低下する。

図６に示す例では、バッテリ２の抵抗増加率の低下速度は、バッテリ２の抵抗増加率の上昇速度と比べて速い。つまり、ハイレート劣化の解消は、ハイレート劣化の進行よりも進みやすい。よって、急速充電の中断期間は、急速充電の実行期間との比較において短くてもよい。その結果、バッテリ２のハイレート劣化の進行を抑制しつつ、バッテリ２の充電時間の長期化を効果的に防止できる。

＜制御フロー＞
図７は、本実施の形態における車両１の急速充電制御を示すフローチャートである。このフローチャートは、車両１の急速充電が開始された後に、たとえば予め定められた演算周期（たとえば数十ミリ秒）毎に繰り返し実行される。各ステップは、ＥＣＵ３によるソフトウェア処理により実現されるが、ＥＣＵ３に作製されたハードウェア（電気回路）により実現されてもよい。以下、ステップをＳと略す。

図７を参照して、Ｓ１において、ＥＣＵ３は、バッテリ２に入出力される電流ＩＢを電流センサ２２により検出する。次いで、ＥＣＵ３は、バッテリ２のＳＯＣを算出する（Ｓ２）。ＳＯＣの算出には、前述のように種々の公知の手法を用いることができる。

Ｓ３において、ＥＣＵ３は、Ｓ１にて検出された電流ＩＢおよびＳ２にて算出されたＳＯＣに基づき、上記式（１）に従ってバッテリ２のダメージ量Ｄを算出する。さらに、ＥＣＵ３は、上記式（２）を用いて、Ｓ３にて算出されたダメージ量Ｄに基づいて、バッテリ２の評価値ΣＤを算出する（Ｓ４）。

Ｓ５において、ＥＣＵ３は、バッテリ２の評価値ΣＤが所定の許容値Ｘ１未満であるか否かを判定する。許容値Ｘ１は、前述のように、バッテリ２のハイレート劣化がそれ以上進行することは抑制することが望ましい値である。評価値ΣＤが許容値Ｘ１以上である場合（Ｓ５においてＮＯ）、ＥＣＵ３は、車両１の急速充電を中断する（Ｓ８）。一方、評価値ΣＤが許容値Ｘ１未満である場合（Ｓ５においてＹＥＳ）、ＥＣＵ３は、処理をＳ６に進める。

Ｓ６において、ＥＣＵ３は、バッテリ２のダメージ量Ｄが所定の許容値Ｘ２未満であるか否かを判定する。バッテリ２のハイレート劣化は、たとえ瞬間的であっても大充電電流がバッテリ２を流れることによっても進行し得る。許容値Ｘ２は、そのような大充電電流がバッテリ２に連続的に流れないようにするために、瞬間的に許容可能な充電電流の値に基づいて実験的または設計的に定められる。

ダメージ量Ｄが許容値Ｘ２以上である場合（Ｓ６においてＮＯ）にも、ＥＣＵ３は、車両１の急速充電を中断する（Ｓ８）。一方、ダメージ量Ｄが許容値Ｘ２未満である場合（Ｓ６においてＹＥＳ）、ＥＣＵ３は、車両１の急速充電を継続または再開する（Ｓ７）。車両１の急速充電を再開する場合には、急速充電の中断前（前回充電時）と等しい電力でバッテリ２を充電することが望ましい。

以上のように、本実施の形態においては、車両１の急速充電中にバッテリ２の評価値ΣＤおよびダメージ量Ｄのうちの少なくとも一方が対応する許容値（Ｘ１またはＸ２）以上になった場合、車両１の急速充電が中断される。これにより、バッテリ２のハイレート劣化のさらなる進行を抑制できる。さらに、急速充電中断に伴いバッテリ２の評価値ΣＤおよびダメージ量Ｄの両方が対応する許容値未満になった場合には、車両１の急速充電が再開される。このように、断続的であっても急速充電を実行可能にすることによって、充電時間を短縮できる。したがって、本実施の形態によれば、バッテリ２のハイレート劣化の過度の進行を抑制しつつ、充電時間の伸長を抑制できる。

なお、図５および図７の例では、バッテリ２の評価値ΣＤおよびダメージ量Ｄの両方を車両１の急速充電の中断／再開の判定に用いる例について説明した。この場合、評価値ΣＤの絶対値およびダメージ量Ｄの絶対値の各々が本開示に係る「ハイレート劣化量」に相当する。しかし、評価値ΣＤおよびダメージ量Ｄのうちの一方（特に評価値ΣＤ）のみを判定に用いてもよい。この場合には、判定に用いられる一方の絶対値のみが本開示に係る「ハイレート劣化量」に相当する。

また、本実施の形態では、車両１の急速充電が実行される例について説明したが、車両１の充電態様は特に限定されない。たとえば、車両１の充電電力が交流電力であって急速充電の充電電力よりも小さい、いわゆる「普通充電」にも本開示は適用可能である。また、車両１の充電が接触充電（プラグイン充電）であることは必須ではない。車両１の充電は、地面に埋設された送電装置から車載の充電装置へと電力が非接触で伝送される、いわゆる「非接触充電」であってもよい。

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。本開示の範囲は、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 バッテリ、５ 充電器、６ 充電ケーブル、７ 系統電源、１１ インレット、１６ ＰＣＵ、１７ モータジェネレータ、１８ 動力伝達ギヤ、１９ 駆動輪、２０ セル、２１，５２，１２１ 電圧センサ、２２，１２２ 電流センサ、２３ 温度センサ、３ ＥＣＵ、３１ プロセッサ、３２ メモリ、３３ 入出力ポート、４１ 電池ケース、４２ 蓋体、４３ 正極端子、４４ 負極端子、４５ 電極体、４６ 正極、４７ 負極、４８ セパレータ、５０ 制御回路、５１ ＡＣ／ＤＣ変換器、６１ 充電コネクタ、１００ 充電システム、１０１ ＳＯＣ算出部、１０２ ダメージ量算出部、１０３ 評価値算出部、１０４ 判定部、１０５ 充電制御部、１３１，１３２ 充電リレー、１４１，１４２ ＳＭＲ、ＡＣＬ，ＮＬ２，ＰＬ２ 電力線、ＮＤ１，ＮＤ２ ノード、ＮＬ０，ＰＬ０ 給電線、ＮＬ１，ＰＬ１ 充電線。

Claims (1)

1. 車両であって、
   電極体を含む二次電池と、
   前記車両の外部から供給される電力による前記二次電池の充電を制御するとともに、前記電極体の内部における塩濃度分布の偏りに伴うハイレート劣化量を算出するように構成された制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記二次電池の充電中に前記ハイレート劣化量が許容値を上回った場合、前記二次電池の充電を中断し、前記二次電池の充電中断中に前記ハイレート劣化量が前記許容値を下回った場合、前記二次電池の充電を再開する、車両。
   

Images