JP2023105943A - 二次電池の制御装置及び二次電池の制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】二次電池のセル外への電解液の透過量ないし残存電解液量に基づいて、電池からの電解液の透過に基づく不具合を回避又は抑制する。【解決手段】制御装置６０は、二次電池の温度履歴に基づいて電解液透過量を算出する算出部６２と、二次電池を収容する収容体の空き容積に対する電解液透過量の比と１又は複数の第１閾値とに基づいて、所定のガス含有量について判定する判定部６４と、所定のガス含有量を肯定できるとき、所定の通知情報を作成する制御部６６と、を備えている。【選択図】図１

Description

本明細書が開示する技術は、二次電池の制御装置及び二次電池の制御システムに関する。

自動車などの車両には、車輪の駆動などのために二次電池が搭載されている。二次電池は、例えば、多数個の二次電池セル（以下、単にセルともいう。）が収容体内に収容されて電池パックとして搭載されている。かかる二次電池においては、電池温度の上昇により各セルからシール材を介して電解液の排出（透過）が促進されることがある。この結果、セル内の電解液量が低下してセルの性能が低下したり、シール材が劣化したりすることがわかっている。このため、二次電池の劣化状態を判定する技術として、電池の温度履歴からセルから失われる電解液透過量を算出し、電解液透過量に基づいて、電池の劣化を評価する方法が開示されている（特許文献１）。

特開２０１６－７２１８０号公報

セルからの電解液の透過は、二次電池を収容する収容体内における電解液に由来するガスの蓄積を生じさせることがある。また、電解液の透過量が増大すれば、二次電池内に残留している電解液が減少するため、二次電池の充放電効率の低下や冷却効率の低下を引き起こしかねない。

本明細書は、セル外への電解液透過量を利用して、電解液の透過に起因する不具合を回避又は抑制する技術を提供する。

本明細書が開示する二次電池の制御装置は、二次電池の温度履歴に基づいて電解液透過量を算出する算出部と、二次電池を収容する収容体の空き容積に対する電解液透過量の比と１又は複数の第１閾値とに基づいて、収所定のガス含有量について判定する判定部と、を備えている。さらに、この制御装置は、前記所定のガス含有量を肯定できるとき、所定の通知情報を作成する制御部を備えている。

この制御装置によれば、例えば、電池パックなど、二次電池が収容された収容体から二次電池を回収し、分解し及び再利用するのに際して、収容体内のガス含有量を予め知得できる。

二次電池からの電解液透過量又は二次電池を収容する収容体の空き容積に対する電解液透過量の比は、収容体内のガス含有量と関連性が高いため、高い確度で収容体内のガス含有量を知得できる。

また、本明細書が開示する二次電池の制御装置は、二次電池の温度履歴に基づいて電解液透過量を算出する算出部と、電解液透過量に基づく電解液残留量と１又は複数の第２閾値とに基づいて、二次電池に対する入出力量の減少の必要性を判定する判定部と、を備えている。さらに、この制御装置は、入出力量の減少の必要性を肯定できるとき、電解液残留量に応じて二次電池に対する入出力量を減少させる制御部を備えている。

この制御装置によれば、電解液残留量の減少に応じて二次電池に対する入出力量を減少させることができる。このため、電解液残留量の減少に応じて低下することがある二次電池の電池性能に合わせた利用が可能になるとともに、二次電池の劣化を抑制できる。

また、二次電池における電解液残留量は、電池性能と関連性が高いため、二次電池の有効利用及び劣化の抑制に有効である。

本明細書が開示する二次電池の制御装置は、二次電池の温度履歴に基づいて電解液透過量を算出する算出部と、電解液透過量に基づく電解液残留量と１又は複数の第３閾値とに基づいて、二次電池に対する冷却仕事量の増大の必要性を判定する判定部と、を備えている。さらに、この制御装置は、冷却仕事量の増大の必要性を肯定できるとき、電解液残留量に応じて冷却仕事量を増大させる制御部を備えている。

この制御装置によれば、電解液残留量の減少に応じて二次電池に対する冷却仕事量を増大させることができる。このため、電解液残留量の減少に応じて低下することがある二次電池に対する冷却効率低下を克服して二次電池を冷却し、二次電池の劣化を抑制できる。

また、二次電池における電解液残留量は、冷却効率と関連性が高いため、二次電池の効果的な冷却及び劣化の抑制に有効である。

本明細書が開示する二次電池の制御システムは、二次電池と、上記制御装置のいずれかと、備えている。

この制御システムによれば、二次電池における電解液透過量の増大に起因する不具合を回避又は抑制することができる。

二次電池の制御装置を説明するブロック図である。 電池パックの構成の一例を示す図である。 セルの一例を示すである。 二次電池における電解液残留量の変化を示す図（ａ）～（ｃ）である。 ＥＣＵによって実行される二次電池の制御プロセスの一例を示すフローチャートである。 ＥＣＵによって実行される二次電池の制御プロセスの他の一例を示すフローチャートである。 ＥＣＵによって実行される二次電池の制御プロセスの他の一例を示すフローチャートである。 ＥＣＵによって実行される二次電池の制御プロセスの他の一例を示すフローチャートである。 ＥＣＵによって実行される二次電池の制御プロセスの他の一例を示すフローチャートである。

本明細書に開示される二次電池の制御装置であって、電解液に由来するガスについて所定のガス含有量を通知することができる制御装置の一実施形態は、制御部は、前記二次電池に対する電気的な接続が解除されたことが肯定できるとき、所定のガス含有量に関する通知情報を通知する。こうすることで、二次電池を車両などから取り外したときなど、必要な時にのみ所定のガス含有量について通知することができる。

また、本明細書に開示される制御装置の一実施形態は、判定部は、さらに、電解液透過量に基づく電解液残留量と１又は複数の第２閾値とに基づいて二次電池に対する入出力量の減少の必要性を判定し、制御部は、さらに、入出力量の減少の必要性を肯定できるとき、電解液残留量に応じて二次電池の入出力量を減少させる。こうすることで、電解液が減少した二次電池を有効利用しつつ、その劣化を抑制できる。

また、上記制御装置の一実施形態は、判定部は、さらに、電解液残留量と、１又は複数の第３閾値と、に基づいて二次電池に対する冷却仕事量の増大の必要性を判定し、制御部は、さらに、冷却仕事量の増大の必要性を肯定できるとき、電解液残留量に応じて冷却仕事量を増大させる。こうすることで、電解液が減少した二次電池を効果的に冷却して、電池寿命を向上させることができる。

これらの実施形態において、１又は複数の第２閾値の少なくとも一部は、１又は複数の第３閾値のいずれよりも小さい。こうした第２閾値を用いることで、二次電池に対する入出力の減少の必要性の判定に有効である。

本明細書に開示される二次電池の制御装置の他の一実施形態は、二次電池の温度履歴に基づいて電解液透過量を算出する算出部と、電解液透過量に基づく電解液残留量と１又は複数の第２閾値とに基づいて、二次電池に対する入出力量の減少の必要性を判定する判定部と、入出力量の減少の必要性を肯定できるとき、電解液残留量に応じて前記二次電池の入出力量を減少させる制御部と、を備えることができる。こうすることで、二次電池の性能を有効利用しつつ、その劣化を抑制できる。

本明細書に開示される二次電池の制御装置の他の一実施形態は、二次電池の温度履歴に基づいて電解液透過量を算出する算出部と、電解液透過量に基づく電解液残留量と１又は複数の第３閾値とに基づいて、二次電池に対する冷却仕事量の増大の必要性を判定する判定部と、冷却仕事量の増大の必要性を肯定できるとき、電解液残留量に応じて冷却仕事量を増大させる制御部と、を備えることができる。こうすることで、二次電池の性能を有効利用しつつ、その劣化を抑制できる。

本明細書に開示されるこれらの二次電池の制御装置及び二次電池の制御システムの一実施形態は、車両に搭載された二次電池を備えている。車両においては、高容量の二次電池が使用されることが多く、また、長期にわたって使用されることが多いため、セルからの電解液透過に起因する不具合を抑制又は回避することが有意義である。

以下、本明細書に開示される二次電池の制御装置及びこの制御装置による二次電池の制御プロセスについて適宜図面を参照して説明する。図１には、本明細書に開示される二次電池とその制御装置を搭載した車両の構成の一例を示し、図２には、電池パックの構成の一例を示し、図３には、セルの一例を示し、図４は、セルにおける余剰の電解液の状態を例示する。図５～図９は、二次電池の制御プロセスの例を示す。

車両２は、図示しないエンジンを備えるいわゆるハイブリッド車（ＨEＶ）である。なお、車両２は、このほか、ＰＨＥＶ（Plug-in Hybrid Electric Vehicle）、ＢＥＶ（Battery Electric Vehicle）、ＦＣＥＶ（Fuel Cell Electric Vehicle）などであってもよい。図１に示すように、車両２は、二次電池パック（以下、単に、電池パックという。）１０と、負荷３０と、センサ４０と、冷却回路５０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）６０と、を備えている。以下、説明の都合上、負荷３０、センサ４０及び冷却回路５０を先に説明する。

（負荷）
負荷３０は、電池パック１０からの電力を用いて車両２を駆動させるための駆動力を発生する走行用モータを含んでいる。また、負荷３０は、走行用電動機の回生電力により、電池パック１０のセル１６を充電する。

（センサ）
センサ４０は、電池パック１０内の二次電池セル（セル）１６の温度を検出するものである。センサ４０の構成は、特に限定するものではないが、例えば、複数のセル１６毎に１つのセンサ４０が備えられ、全体で複数個のセンサ４０が備えられてる。また、個々のセンサ４０は、例えば、セルの温度のほか、電圧、電流などを検出する。

（冷却回路）
冷却回路５０は、少なくとも電池パック１０を冷却するほか、車両２の種々の要素を冷却しうる。図２に示すように、冷却回路５０は、特に限定するものではないが、電池パック１０に対して水などの冷媒を移送する流路５２及び冷媒により除熱するための熱伝導部材５４を備えている。熱伝導部材５４は、相対的に熱伝導性（熱伝導率）が高い部材である。

熱伝導部材５４は、後述する電池パック１０の収容体１４の内部に配設されている。熱伝導部材５４は、例えば、電池モジュール１２の下面に密着するように配設されている。流路５２の少なくとも一部は、収容体１４の内部に、熱伝導部材５４と熱交換可能に、熱伝導部材５４に密着するように配設される。冷却回路５０は、このほか、電動ポンプ、ラジエータ、冷却ファン、チラー、冷却器、切り換え弁などを備えており、制御された温度と流量の冷媒で、電池パック１０の収容体１４に収容された電池モジュール１２を冷却する。

（電池パック）
電池パック１０は、車両２の駆動輪に駆動力を発生させる駆動モータなどの負荷３０に電力を供給し、負荷３０から電力を供給される。電池パック１０は、例えば、車両の２の車室の下部に、フロアパネルによって区画されて収容されている。

図２に示すように、電池パック１０は、電池モジュール（以下、単にモジュールともいう。）１２とモジュール１２を収容する収容体１４とを備えている。モジュール１２は、複数個のサブモジュール１２ａからなり、個々のサブモジュール１２ａは、複数個のセル１６で構成されている。サブモジュール１２ａは、ケースなどに収容されていてもよい。セル１６を構成する二次電池は、例えば、リチウムイオンやニッケル水素などの二次電池であるが、特に限定されない。

収容体１４は、ロアケース１４ａとアッパーカバー１４ｂとで形成されており、高い気密性を保持してモジュール１２を収容する。既述のとおり、収容体１４内の底部には熱伝導部材５４と流路５２が配設されている。また、電池パック１０は、収容体１４内にモジュール１２及びその他の構成部品によって占有されていない所定の空間（デッドスペース）を備えており、当該空間容積（空き容積）はＶｄである。

図３に、セル１６の一例であって、セル１６の断面図を示す。セル１６は、例えば、筐体１８と、電極群２０と、電解液２２とを備える。筐体１８の上部には、樹脂製などのシール材２４を備えている。また、セル１６は、図示しないガス排出弁、電流遮断機構（ＣＩＤ）などを備えている。

筐体１８内には、電極群２０と、電解液２２が収容されている。電極群２０は、集電端子２６と電気的に接続されている。さらに、集電端子２６は、例えばバスバである外部端子２８に電気的に接続されている。

電極群２０は、例えば、捲回型の電極群である。電極群２０は、セパレータ、正極、セパレータ及び負極がこの順で積層されてなる帯状の積層体が、さらに捲回されて構成されている。なお、電極群２０は、捲回型に限定するものではなく、例えば、積層型の電極群など、公知の他の電極群であってもよい。

電解液２２は、電極群２０に含浸されるほか、電極群２０には含浸されない余剰電解液２２ａが、筐体１８内に存在しており、電極群２０の外部に貯留されている。電解液２２は、リチウム塩及び溶媒を含んでおり、溶媒は、Ｎ－メチルピロリドンなどの有機溶媒又はイオン交換水などである。

ここで、図４（ａ）～（ｃ）を参照して、セル１６における電解液２２の状態について説明する。図（４）（ａ）に示すように、電解液２２は、セル１６の設置当初においては、筐体１８内に貯留されており、例えば、液面Ａまで到達している。電極群２０に含浸してなお外部に貯留されている電解液２２が余剰電解液２２ａである。この状態であると、電極群２０に十分な電解液２２が含浸されているため、電池性能は確保されている。余剰電解液２２ａは、筐体１８外部の流路５２、熱伝導部材５４と、熱交換してモジュール１２を冷却する目的及び動作環境下などにおいて、負極に形成されるSEI(Solid Electrolyte Interphase)被膜を形成する目的のために、準備されている。

電解液２２は、気化及びシール材２４での再液化及び毛細管現象によりセル１６外部に徐々に透過する（排出される）。これにより、図４（ｂ）に示すように、電解液２２は減少し、例えば、余剰電解液２２ａの液面は液面Ｂまで低下する。この状態でもなお、電極群２０には十分な電解液２２が含浸されているため、電池性能自体は確保されている。一方、余剰電解液２２ａの液面高さが減少するため、電極群２０が、余剰電解液２２ａで熱交換するものの、空気を通じて熱交換する比率が高まり、熱抵抗が増加する傾向が大きくなる。

さらに、電解液２２の透過が進行すると、図４（ｃ）に示すように、電解液２２はさらに減少し、例えば、余剰電解液２２ａの液面は液面Ｃまで低下し、余剰電解液２２ａは枯渇した状態となる。この状態では、電極群２０には十分な電解液２２が含浸されにくくなっており、電池性能が低下し始めるとともに、ＳＥＩを形成し難くなる。また、余剰電解液２２ａが枯渇しているため、電極群２０と流路５２等との熱交換は、空気が主体となり、熱抵抗が一層増大してしまう。

さらに、電解液２２の透過が進行すると、電極群２０の内部における電解液２２の枯渇が始まることになり、一層、冷却効率や電極群２０の充放電効率が低下してくことになる。

（ＥＣＵ）
図１に示すように、ＥＣＵ６０は、ハイブリッド自動車である車両２におけるエンジン、負荷（モータ）３０、冷却回路５０及びモジュール１２を含むシステムについて制御する。ＥＣＵ６０は、少なくとも一つのＣＰＵとメモリとを備える、いわゆるコンピュータとして構成されている。ＥＣＵ６０は、センサ４０から、セル１６の温度を時間変化とともに、すなわち、温度履歴として取得する。温度履歴は、例えば、所定時間間隔毎（例えば、１０分間隔毎）の最高温度などとして取得し、ＥＣＵ６０内のメモリに記憶する。ＥＣＵ６０は、車両２の運転中及び停止中も温度履歴をセンサ４０から取得し記憶する。ＥＣＵ６０は、本明細書に開示される制御装置の一例である。

ＥＣＵ６０は、例えば、メモリに記憶されるプロセッサをＣＰＵ上で実施することにより、実現される機能部として、算出部６２と、判定部６４と、制御部６６とを含む。

（算出部）
算出部６２は、センサ４０からの検出したセル１６の温度履歴から、予め取得しメモリに記憶されたセル１６の温度と電解液２２のセル１６からの透過速度との関係式と、センサ４０から受信した電池温度履歴とに基づいて、セル１６における電解液透過量Ｍｅ（単位：ｍｇ）を算出する。

具体的な算出方法は、特開２０１６－７２１８０号公報に開示される。電解液２２の透過速度ｋａと電池温度ＴＢとの関係式は、例えば、ベンチ試験等によって、予め求められる。電解液２２の透過速度ｋａの対数値（常用対数あるいは自然対数等の対数値）と電池温度ＴＢの逆数との関係は、１次関数の数式で表すことができる。そのため、ベンチ試験等によって２点以上の電解液の透過速度ｋａと電池温度ＴＢとの組み合わせを求めておくことにより、１次関数の数式の傾きと切片とが算出される。算出された傾きと切片とによって得られる１次関数の数式により、温度ＴＢに対する電解液の透過速度ｋａの対数値が算出可能となる。電池温度ＴＢが大きいほど（電池温度ＴＢの逆数が小さいほど）、電解液の透過速度ｋａ（透過速度ｋａの対数値）は大きくなる。

さらに、セル１６の温度における電解液２２の透過速度ｋａと、当該温度における滞在時間ｔとを乗算した値に基づいて電解液透過量Ｍｅを算出する。具体的には、電解液透過量Ｍｅ＝Σ｛ｔ（ＴＢ（ｍ））×ｋａ（ＴＢ（ｍ））｝の式により電解液透過量Ｍｅを算出する。ただし、ｍは、履歴数を表す。以上の算出を、全てのセル１６に対して実施してモジュール１２全体における電解液透過量Ｍｅを算出する。以下、モジュール１２全体における電解液透過量Ｍｅ（単位：ｍｇ）を利用して説明する。

（判定部）
判定部６４は、電池パック１０の収容体１４におけるモジュール１２を含む構成要素によって占有されていないデッドスペースの空間容積（空き容積）Ｖｄ（単位：Ｌ）に対する電解液透過量Ｍｅの比Ｒを用いて電池パック１０の収容体１４における電解液由来ガス含有量（濃度）に関して判定する。ガス含有量を判定するための閾値Ｋは、判定内容に基づいて予め設定されている。閾値Ｋは、前記比で設定されている。閾値は、単一であってもよいし、ガス含有量に基づいて複数設定されていてもよい。閾値を単一に設定する場合には、例えば、収容体１４の開放時に電解液由来のガスがガスセンサ等で検知される程度であることを肯定できる程度のガス含有量に設定されている。

また例えば、閾値Ｋを複数設定する場合、ガス含有量に応じて閾値Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３などが適宜設定される。閾値ＫないしＫ１等は、本明細書に開示される第１閾値の一例である。

なお、電池パック１０におけるデッドスペースの空間容積Ｖｄは予め決まっているため、電解液透過量Ｍｅを利用し、当該透過量で規定される閾値で判定することもできる。

また、判定部６４は、当初の電解液量Ｍｅ０と電解液透過量Ｍｅとの差分である電解液残留量Ｍｅｒ（単位：ｍｇ）を用いてモジュール１２に対する冷却仕事量の増強の必要性を判定する。冷却仕事量の増強の必要性を判定するための閾値は、判定内容に基づいて予め設定されている。閾値は、電解液残留量で設定される。閾値Ｌは、単一であってもよいし、冷却仕事量の増強程度に応じて複数設定されていてもよい。閾値Ｌを単一に設定する場合には、例えば、モジュール１２に対する冷却仕事量を増強することを開始するタイミングに対応する電解液残留量に設定されている。例えば、余剰電解液２２ａがやや減少した状態となる電解液残留量（セル１６内において余剰の電解液が枯渇した状態（例えば、図４（ａ）及び同（ｂ）に例示する状態の中間レベル））に設定される。

また例えば、閾値Ｌを複数設定する場合、上記の単一の閾値Ｌ（Ｌ１ともいう。）に追加して、さらに電解液が減少していく過程におけるモジュール１２に対する冷却仕事量の増強の必要性に基づいて予め設定されている。例えば、図４（ｂ）に例示する状態に対応する閾値Ｌ２、さらに電解液が枯渇して、図４（ｃ）に例示する状態に対応する閾値Ｌ３など、適宜設定される。なお、閾値ＬないしＬ１等は、は、本明細書に開示される第３閾値の一例である。

なお、セル１６における当初電解液量Ｍｅ０は予め決まっているため、電解液透過量Ｍｅを利用し、当該透過量で規定される閾値で当該必要性を判定することもできる。

また、判定部６４は、取得した電解液残留量Ｍｅｒを用いてモジュール１２に対する入出力量の減少の必要性を判定する。入出力量の減少の必要性を判定するための閾値は、判定内容に基づいて予め設定されている。閾値は、電解液残留量で設定される。閾値Ｍは、単一であってもよいし、入出力量の減少程度に応じて複数設定されていてもよい。閾値Ｍを単一に設定する場合には、例えば、モジュール１２に対する入出力量を減少することを開始すべきタイミングに対応する電解液残留量に設定されている。例えば、余剰電解液量が０となる電解液残留量（セル１６内において余剰の電解液が枯渇した状態（例えば、図４（ｃ）に例示する状態））に設定される。また例えば、閾値Ｍを複数設定する場合、さらに電解液が減少していく過程におけるモジュール１２に対する入出力量の制限の必要性に基づいて予め設定されている。例えば、図４（ｃ）に例示する状態に対応する閾値Ｍ１、さらに電解液が枯渇して、入出力量の減少レベルを増強する必要性を肯定する閾値Ｍ２、Ｍ３など、適宜設定される。なお、閾値ＭないしＭ１等は、本明細書に開示される第２閾値の一例である。なお、セル１６における当初電解液量Ｍｅ０は予め決まっているため、電解液透過量Ｍｅを利用し、当該透過量で規定される閾値で当該必要性を判定することもできる。

電解液残留量Ｍｅｒに基づいて判定する場合、概して、入出力量に関する閾値Ｍは、冷却仕事量に関する閾値Ｌよりも小さい。入出力量を減少させる必要性は、冷却仕事量を増強させる必要性が生じる場合よりも一層、電解液残留量Ｍｅｒが少ない（例えば、枯渇した）状態で生じてくるからである。したがって、入出力量に関して複数個の閾値Ｍ１～Ｍ３などが存在しているとき、複数の閾値Ｍ１～Ｍ３などの少なくともいくつかは、全ての可能性ある閾値Ｌよりも小さく設定しておくことが有用である。こうした閾値の数値設定は、電解液残留量Ｍｅｒとそれによる不都合の実情に合っており、合理的な制御が可能である。

（制御部）
制御部６６は、判定部６４のガス含有量に関する判定に基づき、ガス含有量に関する通知情報を作成する。通知情報は、所定のガス含有量が肯定されたときの閾値に予め関連付けられている。制御部６６は、例えば、かかる通知情報をメモリに記憶し、車両２の表示パネル等に表示及び／又は警告音をスピーカーなどから発信するための制御信号として出力する。

また、制御部６６は、判定部６４のモジュール１２に対する冷却仕事量の増強に関する判定に基づき、モジュール１２に対する冷却仕事量を増強する制御指令を冷却回路５０に出力する。増強の程度等は、判定の基準に用いた閾値に対して予め関連付けされている。制御部６６は、その時点におけるモジュール１２の温度及び制御すべき温度に応じて、冷媒温度及び流量を規定する。この結果、制御部６６は、例えば、冷却回路５０のポンプの出力を大きくしたり、チラーにおける冷却を強化する制御信号をこれらの機器に出力する。

また、制御部６６は、判定部６４のモジュール１２の入出力量の減少に関する判定に基づき、モジュール１２に入力電力（充電電力）の上限値及び出力電力（充電電力）の最大値を減少させる。減少させる程度等は、判定の基準に用いた閾値に対して予め関連付けされている。制御部６６は、制御部６６が別に算出されたモジュール１２のＳＯＣ（％）に応じた入力電力の上限値及び出力電力の上限値を減少させる信制御号を、モジュール１２に対するモータからの入出力量を規定するＭＧ－ＥＣＵ（Moter Generator Elevtronic Control Unit）などに出力する。

次に、図５～図８を参照して、ＥＣＵ６０が行う、電解液透過量Ｍｅ等に基づく、電解液に由来するガス含有量を判定するプロセスＰ１、モジュール１２に対する冷却仕事量、モジュール１２に対する入出力量に関してそれぞれ制御するプロセスＰ２、Ｐ３について説明する。図５に示すフローは、ＥＣＵ６０のＣＰＵが行う、電解液透過量Ｍｅを用いたガス含有量及びモジュール１２に関する一例のプロセスの一例である。

なお、以下のプロセスでは、ガス含有量に関する閾値としては、容体１４の開放時にガスがガスセンサ等で検知できる可能性がある程度の濃度（所定の閾値）として閾値Ｋ２が設定されている。また、モジュール１２に対する冷却仕事量に関する閾値としては、電解液残留量に応じてＬ１～Ｌ３が設定されており、初期値は閾値Ｌ１であり、プロセスにおいて必要に応じてＬ２及びＬ３に順次更新される。また、モジュール１２に対する入出力量に関する閾値としては、電解液残留量に応じてＭ１～Ｍ３が設定され、初期値は閾値Ｍ１であり、プロセスにおいて必要に応じてＭ２及びＭ３に順次更新される。

（ガス含有量判定プロセス）
ＣＰＵは、センサ４０からモジュール１２の総電圧を取得する（ステップＳ１００）。次いで、総電圧が０かどうかを判定する（ステップＳ１１０）。モジュール１２の総電圧が０であるとき、モジュール１２を含む電池パック１０が車両２から取り出されたものとして、ガス含有量判定プロセスＰ１に移行する。

図６に示すように、ガス含有量判定プロセスＰ１では、ＣＰＵは、取得したセル１６の温度履歴と、予め取得しているセル１６の温度と電解液の透過速度との関係式から、モジュール１２の電解液透過量Ｍｅを算出する（ステップＳ２００）。

次いで、電解液透過液量Ｍｅ／電池パック１０のデッドスペースの空間容積Ｖｄの比Ｒと、閾値Ｋ２とを対比して、比Ｒが閾値Ｋ２以上かどうかを判定する（ステップＳ２１０）。比Ｒが閾値Ｋ２以上であるとき、収容体１４の開放時に電解液由来のガスがガスセンサ等で検知される可能性がある所定濃度であることを肯定し、ガス含有量の閾値とセンサ等による検知可能性を通知するなど所定の通知情報を作成し、車両２のインストルメントルパネルなどの表示装置に対して当該通知情報を表示するとともに警告音を鳴らす制御信号を表示装置及びスピーカーに出力する（ステップＳ２２０）して、このプロセスＰ１を終了するとともに、この全体プロセスを終了する。比Ｒが閾値Ｋ２未満であるときには、通知すべき状況ではないとして、このプロセスＰ１及び全体プロセスを終了する。

一方、ＣＰＵは、モジュール１２の総電圧が０でないときには、電池パック１０は車両２に搭載されているとして、冷却仕事量制御プロセスＰ２に移行する。

（冷却仕事量制御プロセス）
冷却仕事量制御プロセスＰ２を図７に示す。図７に示すように、ＣＰＵは、まず、冷却仕事量の増強を判定するための閾値を取得する（ステップ３００）。閾値は、ＥＣＵ６０内のメモリに準備されている。更新されていない閾値初期状態では、閾値Ｌ１を取得する。

次いで、ＣＰＵは、ガス含有量判定プロセスと同様にして電解液透過量Ｍｅを算出する（ステップＳ３１０）。

ＣＰＵは、電解液透過量Ｍｅと当初の電解液量Ｍｅ０との差分である電解液残留量Ｍｅｒと閾値Ｌ１とを対比して、電解液残留量Ｍｅｒが閾値Ｌ１以下であるかどうかを判定する（ステップＳ３２０）。電解液残留量Ｍｅｒが閾値Ｌ１を超えているときには、電解液残留量Ｍｅｒは、冷却仕事量を増強する必要性を肯定できないとして、次の入出力量制御プロセスＰ３に移行する。

電解液残留量Ｍｅｒが閾値Ｌ１以下であるときには、冷却仕事量を増強する必要性を肯定できるとして、モジュール１２に対する冷却仕事量（冷媒温度及び／又は流量）を増強する内容を含む制御信号を冷却回路５０のチラーやポンプに出力する（ステップＳ３３０）。より具体的には、例えば、センサ４０から現在のセル温度を参照して、目標とするセル温度とするための冷却仕事量を増強させる制御信号を出力する。

次いで、ＣＰＵは、引き続き冷却仕事量の増強の必要性について判定するための閾値Ｌ１を閾値Ｌ２に更新して（ステップＳ３４０）、このプロセスＰ２を終了して、モジュール１２の入出力量制御プロセスＰ３に移行する。

（入出力量制御プロセス）
入出力量制御プロセスＰ３を図８に示す。図８に示すように、ＣＰＵは、まず、入出力量の減少を判定するための閾値を取得する（ステップ４００）。閾値は、ＥＣＵ６０内のメモリに準備されている。更新されていない閾値初期状態では、閾値Ｍ１を取得する。

次いで、ＣＰＵは、電解液残留量Ｍｅｒと、閾値Ｍ１とを対比して、電解液残留量Ｍｅｒが閾値Ｍ１以下であるかどうかを判定する（ステップＳ４１０）。電解液残留量Ｍｅｒが閾値Ｍ１を超えているときには、モジュール１２の入出力量を減少する必要性を肯定できないとして、このプロセスＰ３を終了し、一連のプロセスを終了する。

電解液残留量Ｍｅｒが閾値Ｍ１以下であるときには、モジュール１２の入出力量の減少の必要性を肯定できるとして、モジュール１２に対する入出力量（ＳＯＣ（％）に応じて）を減少する内容での制御信号を出力する（ステップＳ４２０）。より具体的には、例えば、モジュール１２のＳＯＣ（％）を取得して、ＳＯＣ（％）に応じて入力電力の最大値及び出力電力の最大値をそれぞれ減少する制御信号をＭＧ－ＥＣＵに出力する。

次いで、ＣＰＵは、さらに、引き続き入出力量の減少の必要性について判定するために、閾値Ｍ１を閾値Ｍ２に更新して（ステップＳ４３０）、このプロセスＰ３を終了し、一連のプロセスを終了する。

ＣＰＵは、一連の電解液透過量Ｍｅに基づく制御プロセスを、一定の時間間隔で実施する。

なお、以上のガス含有量判定プロセスでは、モジュール１２の総電圧が０であるかどうかを判定して、電池パック１０が車両２から取り外された時にのみ、プロセスを実施するものとしたが、これに限定するものではない。例えば、図９に示すように、電池パック１０の取り外しに関わらず、ガス含有量判定プロセスを実施することとし、ガス含有量について所定の通知内容の存在を肯定できるときには、ガス含有量通知情報を作成してメモリに記憶しておいてもよい（ステップＳ５００～Ｓ５２０）。そして、別途、電池パック１０の総電圧が０になったときに起動されるガス含有量通知プロセスで、ガス含有量通知情報の有無を参照して、ガス含有量通知情報があるときには、通知内容を表示又は警告音で明示するようにしてもよい。

以上のプロセスによれば、電解液透過量Ｍｅを用いて、電池パック１０を開放しなくても、電解液２２の状態を推定できる。このため、非接触でかつ簡易に、電解液２２がセル１６外へ透過して収容体１４に蓄積するガスの含有量を予め知得できるとともに、モジュール１２の冷却仕事量の効率性の低下や性能低下を回避又は抑制することができる。この結果、モジュール１２の劣化を抑制し、電池寿命を向上させることができる、例えば、これらのプロセスによれば、長期及び／又は高頻度でモジュール１２を使用した場合でも、電池パック１０を開放することなく電池パック１０及びモジュール１２の健全性ないし問題を簡易に判定できる。

比Ｒないし電解液透過量Ｍｅに基づく収容体１４内のガス含有量は、収容体１４の開放時のガス検知と高く関連付けられるため、これらを指標とすることで高い確度でガスが検知されるかどうかを知得できる。

また、電解液透過量Ｍｅないし電解液残留量Ｍｅｒは、モジュール１２の冷却効率と高く関連付けられる。このため、これらを指標として冷却仕事量を制御することで、モジュール１２を効果的に速やかに冷却でき、モジュール１２の性能維持や寿命を延長できる。

また、電解液透過量Ｍｅないし電解液残留量Ｍｅｒは、モジュール１２の性能と高く関連付けられる。このため、これらを指標としてモジュール１２の入出力量を制御することで、モジュール１２の性能が低下したときにでも、電池を保護して電池寿命を延長することができる。

以上説明した制御装置においては、ガス含有量判定プロセスと、冷却仕事量制御プロセスと、入出力量制御プロセスとを一連のプロセスで実行するものとしたが、これに限定されない。これらのプロセスは、個別に実施してもよいし、ガス含有量判定プロセスと、入出力量制御プロセスとを組み合わせて実施してもよいし、ガス含有量判定プロセスと、冷却仕事量制御プロセスとを組み合わせて実施してもよいし、入出力量制御プロセスと冷却仕事量制御プロセスとを組み合わせて実施してもよい。また、プロセスを実施する順序も特に限定するものではない。

以上の制御装置においては、モジュール１２は、ハイブリッド車である車両２に搭載するものとし、負荷（モータ）３０からの回生電力によりモジュール１２を充電するものとしたがこれに限定されない。例えば、モジュール１２は、外部充電機器や設備など、モータ以外で充電できるものであってもよいし、必ずしも車両用でなくても定置型のモジュール１２であってもよい。

以上の制御装置における冷却回路５０は、収容体１４内部に冷却回路５０の流路５２及び熱伝導部材５４を備えるものとしたがこれに限定するものではない。収容体１４の内部に熱伝導部材５４を備え、流路５２及び追加の熱伝導部材５４を収容体１４の底部の外部に装備して冷却するものであってもよい。さらに、モジュール１２は、電池パック１０及びモジュール１２に適用される種々の冷却回路によって冷却されうる。例えば、自然空冷、強制空冷などの空冷式、ラジエータ、クーラ、ラジエータとクーラとのハイブリッド式の各種水（冷却液）冷式、冷媒による直冷式、冷却液浸漬式などである。

以上の制御装置においては、モジュール１２の全体において冷却仕事量を増強する構成としたが、かかる構成に限定するものではない。センサ４０から取得したセル１６の温度履歴に基づく電解液透過量に基づいて、１又は複数のサブモジュール１２ａ毎の電解液透過量に基づいて、一部のサブモジュール１２ａのみの冷却仕事量を増強するようにしてもよい。同様に、モジュール１２の全体において入出力電力量を減少させる構成としたが、これに限定するものではなく、一部のサブモジュール１２ａのみの入出力量を減少させるようにしてもよい。

以上の制御装置においては、モジュール１２の入出力量の減少を、電力量で制御するものとしたが、これに限定するものではなく、モジュール１２への入力電流及び出力電流などで制限するものであってもよい。

以上の説明では、閾値に基づく判定に関し、「以上」、「以下」、「超」及び「未満」を用いたが、これに限定するものではなく、用いる指標（電解液透過量Ｍｅ、比Ｒ、電解液残留量Ｍｅｒ）や閾値の数値に応じて適切な対比判定を行うことができる。

以上の説明では、本開示の制御装置の実施形態について記載したが、上記記載は、上記した制御装置と電池パックとを備える二次電池の制御システム及び二次電池の制御方法の実施形態とを含んでいる。以上の変形例も、二次電池の制御システム及び制御方法に適用される。

以上、本明細書が開示する技術の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書、又は、図面に説明した技術要素は、単独で、あるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。本明細書又は図面に例示した技術は、複数の目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２ 車両、１０ 電池パック、１２ 二次電池モジュール、１２ａ 二次電池サブモジュール、１４ 収容体、１４ａ ロアケース、１４ｂ アッパーカバー、１６ 二次電池セル、２０ 電極群、２２ 電解液、２２ａ 余剰電解液、２４ シール材、２６ 集電端子、２８ 外部端子、３０ 負荷、４０ センサ、５０ 冷却回路、５２ 流路、５４ 熱伝導部材、６０ ＥＣＵ、６２ 算出部、６４ 判定部、６６ 制御部

Claims (10)

1. 二次電池の制御装置であって、
   前記二次電池の温度履歴に基づいて電解液透過量を算出する算出部と、
   前記二次電池を収容する収容体の空き容積に対する前記電解液透過量の比と１又は複数の第１閾値とに基づいて、所定のガス含有量について判定する判定部と、
   前記所定のガス含有量を肯定できるとき、所定の通知情報を作成する制御部と、
   を備える、制御装置。
2. 前記制御部は、前記二次電池に対する電気的な接続が解除されたことが肯定できるとき、前記通知情報を通知する、請求項１に記載の制御装置。
3. 前記算出部は、さらに、前記電解液透過量から前記二次電池における電解液残留量を算出し、
   前記判定部は、さらに、前記電解液残留量と、１又は複数の第２閾値とに基づいて前記二次電池に対する入出力量の減少の必要性を判定し、
   前記制御部は、さらに、前記入出力量の減少の必要性を肯定できるとき、前記電解液残留量に基づいて前記二次電池の前記入出力量を減少させる、請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 前記判定部は、さらに、前記電解液残留量と、１又は複数の第３閾値と、に基づいて前記二次電池に対する冷却仕事量の増大の必要性を判定し、
   前記制御部は、さらに、前記冷却仕事量の増大の必要性を肯定できるとき、前記電解液残留量に基づいて前記冷却仕事量を増大させる、請求項３に記載の制御装置。
5. 前記１又は複数の第２閾値の少なくとも一部は、前記１又は複数の第３閾値のいずれよりも小さい、請求項３又は４に記載の制御装置。
6. 二次電池の制御装置であって、
   前記二次電池の温度履歴に基づいて電解液透過量を算出するとともに、前記電解液透過量から前記二次電池の電解液残留量を算出する算出部と、
   前記電解液残留量と１又は複数の第２閾値とに基づいて、前記二次電池に対する入出力量の減少の必要性を判定する判定部と、
   前記入出力量の減少の必要性を肯定できるとき、前記電解液残留量に応じて前記二次電池の入出力量を減少させる制御部と、
   を備える、制御装置。
7. 前記判定部は、さらに、前記電解液残留量と、１又は複数の第３閾値とに基づいて前記二次電池に対する冷却仕事量の増大の必要性を判定し、
   前記制御部は、さらに、前記冷却仕事量の増大の必要性を肯定できるとき、前記電解液残留量に応じて前記冷却仕事量を増大させる、請求項６に記載の制御装置。
8. 前記二次電池は、車両に搭載されている、請求項１～７のいずれかに記載の制御装置。
9. 二次電池と、
   前記二次電池を制御する請求項１～８のいずれかに記載の制御装置と、
   を備える、二次電池の制御システム。
10. 車両に搭載された二次電池の制御システムである、請求項９に記載の制御システム。

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