JP5720554B2 - 非水二次電池の制御装置および制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、非水二次電池の劣化状態を評価して、非水二次電池の充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） 特開２００８−１８１８６６号公報

特許文献１に記載の技術では、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が、電池をハイレートで充電したときにも劣化が発生することがあり、この場合には、ハイレート充電による劣化を抑制することができない。

本願第１の発明は、非水二次電池の充電電力が上限値を超えないように非水二次電池の充電を制御する制御装置であり、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する。第１劣化成分は、非水二次電池の充電による電解質中におけるイオン濃度の偏りに伴って非水二次電池の入出力性能を低下させる成分である。コントローラは、目標値を超える評価値を積算した値が閾値を超えたとき、上限値を低下させる。上限値を低下させることにより、非水二次電池の充電を制限することができる。

本願第１の発明によれば、第１劣化成分を監視することにより、第１劣化成分による非水二次電池の劣化を抑制することができる。具体的には、目標値を超える評価値を積算した値が閾値を超えたときに、非水二次電池の充電を許容する上限値を低下させることにより、充電によるイオン濃度の偏りに伴って非水二次電池の入出力性能が低下してしまうのを抑制することができる。

コントローラは、目標値を超える過去の評価値を積算した第１積算値を補正係数によって減らした値と、目標値を超える現在の評価値とを積算して、第２積算値を算出する。そして、コントローラは、第２積算値が閾値を超えているか否かを判別し、第２積算値が閾値を超えたときには、上限値を低下させることができる。

第１劣化成分は、非水二次電池の充放電の休止などによって、緩和されるため、過去の評価値から得られる第１積算値を減らすことができる。このため、補正係数を用いて第１積算値を減らすことにより、第１劣化成分の緩和を考慮して、第２積算値を算出でき、第２積算値が不要に閾値を超えてしまうのを抑制することができる。すなわち、非水二次電池の充電が過度に制限されてしまうのを抑制することができる。

補正係数は、０よりも大きく、１よりも小さい値とすることができる。ここで、第１積算値に補正係数を乗算した値と、目標値を超える現在の評価値とを積算することにより、第２積算値を算出することができる。

直近の所定期間内で得られた評価値だけを用いて、第２積算値を算出することができる。非水二次電池の充放電の休止などによって、第１劣化成分が緩和されるため、過去の評価値は、第１劣化成分を評価する上で影響を与えにくい。そこで、直近の所定期間内で得られた評価値だけを用いることにより、第１劣化成分の緩和を考慮して、第２積算値を算出できる。

一方、直近の所定期間内で算出された第２積算値を、所定期間で除算して時間平均値を算出することができる。そして、時間平均値が閾値を超えているか否かを判別し、時間平均値が閾値を超えているときには、上限値を低下させることができる。時間平均値を算出することにより、第２積算値が一次的に閾値を超えてしまうのを抑制することができ、非水二次電池の充電が過度に制限されてしまうのを抑制することができる。

第２劣化成分が大きくなるほど、閾値に到達するまでの第２積算値の変化量が小さくなるように、閾値を変更することができる。第２劣化成分は、非水二次電池の充放電に寄与する構成材料の劣化を示す。一方、第２劣化成分が小さくなるほど、閾値に到達するまでの第２積算値の変化量が大きくなるように、閾値を変更することができる。

第２劣化成分が大きくなるほど、第１劣化成分を許容する割合が小さくなる。このため、第２劣化成分を推定すれば、この第２劣化成分に対応する第１劣化成分の劣化が、どれだけ許容できるかを特定することができる。第１劣化成分の劣化を許容できるほど、閾値に到達するまでの第２積算値の変化量を大きくできる。

閾値を変更するとき、閾値を特定するためのマップを、第２劣化成分に応じて用意しておくことができる。マップおよび第２劣化成分の対応関係を示す情報は、メモリに記憶させておくことができる。第２劣化成分は、非水二次電池の温度および通電量を用いて推定することができる。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、閾値を特定することができる。

閾値を特定するマップとしては、閾値と、充放電を行っているときの非水二次電池の温度と、非水二次電池の使用状態との関係を示すマップを用いることができる。非水二次電池の出力を用いて車両を走行させるときには、非水二次電池の使用状態として、車両の走行距離に対する非水二次電池の充放電量（Ａｈ／ｋｍ）を用いることができる。

第２劣化成分を推定するときの温度には、充放電を行っているときの非水二次電池の温度と、充放電を行っていないときの非水二次電池の温度とが含まれる。充放電を行っていないときの二次電池の温度を用いることにより、第２劣化成分の一部を推定することができる。また、充放電を行っているときの二次電池の温度と、通電量を用いることにより、第２劣化成分における残りの部分を推定することができる。

非水二次電池は、車両に搭載することができ、車両の走行に用いられるエネルギを出力することができる。ここで、外部電源からの電力を非水二次電池に供給することにより、非水二次電池を充電することができる。非水二次電池を充電するとき、コントローラは、外部電源からの電力を非水二次電池に供給する充電器に対して、上限値を低下させる情報を出力することができる。これにより、充電器において、非水二次電池の充電電力を、上限値（充電電力）よりも低い範囲内で変化させることができる。

本願第２の発明は、非水二次電池の充電電力が上限値を超えないように非水二次電池の充電を制御する制御方法であって、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、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。目標値を超える評価値を積算した値が閾値を超えているか否かを判別し、積算値が閾値を超えたとき、非水二次電池の充電を許容する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。

実施例１である電池システムの構成を示す図である。 実施例１において、組電池の充電を制御する処理を示すフローチャートである。 実施例１において、組電池の充電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。 組電池の抵抗増加率と充電レートと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。 評価値の変化を示す図である。 閾値を決定する処理を示すフローチャートである。 閾値を特定するマップを示す図である。 閾値を特定するマップを示す図である。 実施例１において、評価値、積算値および入力制限値の変化を示す図である。 実施例２において、積算値の算出方法を説明する図である。 実施例２において、時間平均値および閾値の関係を示す図である。

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、組電池の他に、燃料電池や内燃機関等を備えた車両である。電気自動車は、車両の動力源として組電池だけを備えた車両である。

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。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としては、リチウムイオン二次電池などの非水二次電池を用いることができる。

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。

昇圧回路２２は、省略することができる。また、モータ・ジェネレータ２４として直流モータを用いるときには、インバータ２３を省略することができる。

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に変換する。モータ・ジェネレータ２４で生成された交流電力は、インバータ２３によって直流電力に変換される。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、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。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。

電圧センサ２７は、組電池１０の電圧を検出し、検出結果をコントローラ３０に出力する。本実施例では、組電池１０の電圧を検出しているが、これに限るものではない。例えば、組電池１０を構成する単電池１１の電圧を検出することができる。また、組電池１０を構成する複数の単電池１１を複数のブロックに分け、各ブロックの電圧を検出することができる。各ブロックは、少なくとも２つの単電池１１を含んでいる。

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。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。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。

コントローラ３０は、車両の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、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、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、電圧センサ２７の検出電圧から、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、電圧センサ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降下量とから求めることができる。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で算出したＳＯＣと、ステップＳ１０３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）

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で取得したＳＯＣと、ステップＳ１０３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Ｄ（Ｎ）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の電解液中のイオン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、イオン濃度の偏り状態が相反する状態となる。本発明における第１劣化成分は、充電によるハイレート劣化に相当する。

図５は、組電池１０を充電するときのレート［Ｃ］を変化させたときの抵抗増加率の変化を示している。図５において、横軸はサイクル数であり、縦軸は抵抗増加率である。抵抗増加率は、初期状態にある組電池１０の抵抗（Ｒini）に対して、劣化状態にある組電池１０の抵抗（Ｒｒ）が、どの程度増加したかを表す値である。抵抗増加率は、例えば、２つの抵抗の比（Ｒｒ／Ｒini）で表すことができる。ハイレート劣化が進行すれば、抵抗増加率が上昇する。

１回のサイクルでは、所定レートで放電を行った後に、所定レートで充電を行っている。図５に示す実験結果では、放電レートを一定に維持し、充電レートだけを異ならせている。充電レートＡ１が最も高く、充電レートＡ３が最も低くなっている。充電レートＡ２は、充電レートＡ１よりも低く、充電レートＡ３よりも高い。図５に示すように、充電レートが高くなるほど、抵抗増加率が上昇しやすくなっている。言い換えれば、充電レートが高くなるほど、充電によるハイレート劣化が発生しやすくなっている。

ハイレート劣化が発生する前に、ハイレートでの充電又は放電を抑制する必要がある。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（直前）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イオン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）

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

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、イオン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で算出された組電池１０のＳＯＣと、ステップＳ１０３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６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６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６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６に示すマップにおいて、ステップＳ１０２で取得したＳＯＣと、ステップＳ１０３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６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（直前）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、放電に伴うイオン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）

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の処理で検出した値が用いられる。Δｔは、サイクルタイムである。

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、イオン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）

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（直前）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で算出された値が用いられる。

本実施例では、式（４）に表すように、イオン濃度の偏りの増加と、イオン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イオン濃度の偏りの変化（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（−）よりも小さいか否かを判別する。目標値Ｄtar（−）は、充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（−）よりも小さければ、ステップＳ１１１に進み、そうでなければ、ステップＳ１１７に進む。

本実施例では、図７に示すように、目標値Ｄtar（−）は、評価値Ｄ（Ｎ）のマイナス側において設定されている。目標値Ｄtar（−）は、負の値である。図７は、評価値Ｄ（Ｎ）の変化（一例）を示す図である。

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７に示すように、評価値Ｄ（Ｎ）が目標値Ｄtar（−）よりも小さいとき、評価値Ｄ（Ｎ）のうち、目標値Ｄtar（−）よりも小さい部分（図７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（−）よりも小さくなるたびに、積算処理が行われる。評価値Ｄ（Ｎ）が目標値Ｄtar（−）よりも小さいときには、評価値Ｄ（Ｎ）および目標値Ｄtar（−）の差分が積算される。積算される評価値Ｄ（Ｎ）は、負の値であるため、積算値も負の値となる。

本実施例では、下記式（５）に基づいて、積算値ΣＤex（Ｎ）が算出される。

式（５）において、ａは補正係数であり、０よりも大きく、１よりも小さい値である。ΣＤex（Ｎ−１）は、前回までのサイクルタイムにおいて、評価値Ｄおよび各目標値Ｄtar（−）の差分を累積した値である。Ｄex（Ｎ）は、今回のサイクルタイムで得られた、評価値Ｄ（Ｎ）および各目標値Ｄtar（−）の差分である。

補正係数ａに関する情報は、メモリ３１に記憶させておくことができる。補正係数ａは、０よりも大きく、１よりも小さい値であるため、今回のサイクルタイムにおいて積算値ΣＤex（Ｎ）を算出するときには、前回までのサイクルタイムで得られた積算値ΣＤex（Ｎ−１）が減少する。本実施例では、補正係数ａを用いているが、補正係数ａを省略することもできる。すなわち、積算値ΣＤex（Ｎ）を算出するときに、積算値ΣＤex（Ｎ−１）に評価値Ｄex（Ｎ）を累積するだけでもよい。

評価値Ｄ（Ｎ）は、ハイレート劣化を評価する値であるが、ハイレート劣化は、特定の条件において、緩和されることがある。ハイレート劣化は、イオン濃度が極端に偏ることによって発生すると考えられるため、イオン濃度の偏りが緩和すれば、ハイレート劣化も緩和する。

組電池１０の充放電を休止したときには、イオンの拡散によって、イオン濃度の偏りが緩和され、ハイレート劣化に伴う抵抗上昇量が減少する。組電池１０の充放電を休止する時間が長くなるほど、イオン濃度の偏りが緩和されやすくなる。また、車両の走行パターンによっては、イオン濃度の偏りが緩和されることがある。

上述したように、様々な条件において、ハイレート劣化を緩和することができる。このため、本実施例では、積算値ΣＤex（Ｎ−１）に補正係数ａ（０＜ａ＜１）を乗算することにより、ハイレート劣化の緩和を考慮して、積算値ΣＤex（Ｎ−１）を補正している。補正係数ａは、ハイレート劣化による抵抗増加率の上昇を考慮して、予め設定しておくことができる。補正係数ａを０に近づければ、積算値ΣＤex（Ｎ）のうち、積算値ΣＤex（Ｎ−１）が占める割合が減少する。また、補正係数ａを１に近づければ、積算値ΣＤex（Ｎ）のうち、積算値ΣＤex（Ｎ−１）が占める割合が増加する。

後述するように、積算値ΣＤex（Ｎ）が閾値Ｋよりも小さいときには、組電池１０の入力（充電）が制限される。ここで、補正係数ａを用いて、積算値ΣＤex（Ｎ−１）を減少させることにより、積算値ΣＤex（Ｎ）が閾値Ｋよりも小さくなりやすくなるのを抑制することができる。

補正係数ａを用いて積算値ΣＤex（Ｎ−１）を補正しないときには、積算値ΣＤex（Ｎ）が閾値Ｋに到達しやすくなる。上述したように、組電池１０の充放電の休止などによって、ハイレート劣化は緩和され、実際の車両においても、組電池１０の充放電を休止させる時間が存在する。積算値ΣＤex（Ｎ−１）を補正しないときには、組電池１０の充放電の休止などを考慮しないことになるため、積算値ΣＤex（Ｎ）が閾値Ｋに到達しやすくなり、組電池１０の入力を必要以上に制限してしまうおそれがある。組電池１０の入力を必要以上に制限してしまうと、組電池１０に電気エネルギを蓄え難くなってしまう。

本実施例によれば、ハイレート劣化の緩和を考慮して、積算値ΣＤex（Ｎ−１）を補正することにより、実際の組電池１０の劣化状態を反映した積算値ΣＤex（Ｎ）を得ることができる。この積算値ΣＤex（Ｎ）に基づいて、組電池１０の充電を制御することにより、組電池１０の入力が必要以上に制限されてしまうのを抑制することができる。

本実施例において、積算値ΣＤex（Ｎ）を算出するときに、評価値Ｄ（Ｎ）および各目標値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（−）よりも小さいときには、この評価値Ｄ（Ｎ）を積算することができる。この場合には、目標値Ｄtar（−）を考慮して、後述する閾値Ｋを変更すればよい。ここで、積算値ΣＤex（Ｎ−１）は、上述したように、補正係数ａによって補正することができる。

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Ｋよりも小さいか否かを判別する。閾値Ｋは、充電によるハイレート劣化を許容するための値であって、負の値である。ステップＳ１１２において、積算値ΣＤex（Ｎ）が閾値Ｋよりも小さいときには、ステップＳ１１４に進み、そうでなければ、ステップＳ１１３に進む。

閾値Ｋは、固定値ではなく、組電池１０（単電池１１）の劣化状態、言い換えれば、組電池１０の使われ方に応じて、変更される。閾値Ｋを決定するための方法について、図８を用いて説明する。

ステップＳ２０１において、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が搭載された車両を放置している場合がある。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。

ここで、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。

ステップＳ２０２において、コントローラ３０は、ステップＳ２０１で取得した情報に基づいて、組電池１０（単電池１１）の材料劣化を特定（推定）する。組電池１０（単電池１１）の劣化は、ハイレート劣化および材料劣化（第２劣化成分に相当する）に分けられる。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。また、材料劣化は、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）とに分けられる。

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、特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予め用意しておけば、保存劣化を特定することができる。保存劣化を特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。保存劣化が発生すれば、組電池１０の抵抗が上昇するため、保存劣化は、例えば、抵抗増加率で規定することができる。

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に基づいて、特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予め用意しておけば、通電劣化を特定することができる。通電劣化を特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。通電劣化が発生すれば、組電池１０の抵抗が上昇するため、通電劣化は、例えば、抵抗増加率で規定することができる。保存劣化および通電劣化を特定できれば、材料劣化を特定することができる。

ステップＳ２０３において、コントローラ３０は、ステップＳ２０２で特定した材料劣化に基づいて、閾値Ｋを決定するためのハイレート劣化のマップを特定する。ハイレート劣化のマップは、図９および図１０に示すように、閾値Ｋ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。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。図９および図１０に示す閾値Ｋの軸は、矢印の方向に進むほど、閾値Ｋが小さ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、充電によるハイレート劣化を許容する割合が小さくなり、閾値Ｋ（＜０）も大きくなる。図９に示す閾値Ｋは、図１０に示す閾値Ｋよりも大きくなっている。

例えば、低温環境では、材料劣化が発生しにくいため、充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、ステップＳ２０２で特定され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。

ステップＳ２０４において、コントローラ３０は、ステップＳ２０３で特定したハイレート劣化のマップを用いて、閾値Ｋを特定する。具体的には、コントローラ３０は、組電池１０の温度および組電池１０の使用状態（Ａｈ／ｋｍ）を取得し、組電池１０の温度および使用状態（Ａｈ／ｋｍ）に対応した閾値Ｋを特定する。この閾値Ｋは、図３のステップＳ１１２の処理で用いられる。

図３のステップ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入力制限値を最大値に設定する。入力制限値は、組電池１０の充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の入力電力が入力制限値よりも高くならないように、組電池１０の充電を制御する。

図２および図３に示す処理は、車両が走行しているときや、充電器２８を用いて組電池１０を充電しているときに行われる。充電器２８を用いて組電池１０を充電するときには、評価値Ｄ（Ｎ）が目標値Ｄtar（−）よりも小さくなりやすくなり、積算値ΣＤex（Ｎ）が閾値Ｋよりも小さくなりやすくなる。

例えば、充電器２８を用いて、組電池１０を充電するとき、コントローラ３０は、充電器２８の動作を制御することにより、組電池１０の充電を制御することができる。具体的には、充電器２８は、コントローラ３０からの制御信号を受けることにより、組電池１０の入力電力を、入力制限値よりも低い範囲内で変化させることができる。

一方、外部充電器を用いて組電池１０を充電するとき、コントローラ３０は、外部充電器との通信により、組電池１０の充電を制御することができる。具体的には、外部充電器は、コントローラ３０からの制御信号を受けることにより、組電池１０の入力電力を、入力制限値よりも低い範囲内で変化させることができる。

最大値としての入力制限値は、予め決めておくことができる。組電池１０の入力を制限するときには、入力制限値が最大値よりも小さい値に変更される。入力制限値は、最大値および最小値の間で変化させることができる。最小値としての入力制限値は、例えば、０［ｋＷ］とすることができる。この場合には、組電池１０の充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、入力制限値を最大値よりも小さい値に設定する。入力制限値を低下させるほど、組電池１０の入力が制限されることになる。コントローラ３０は、積算値ΣＤex（Ｎ）および閾値Ｋの差分に応じて、最大値に対して入力制限値を減少させる量を設定することができる。例えば、コントローラ３０は、下記式（６）に基づいて、入力制限値を算出することができる。

Ｗin＝Ｗin（ＭＡＸ）−Ｌ×（ΣＤex（Ｎ）−Ｋ） ・・・（６）

式（６）において、Ｗinは、充電制御に用いられる入力制限値を示し、Ｗin（ＭＡＸ）は、入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で説明した閾値Ｋを示す。

「Ｌ×（ΣＤex（Ｎ）−Ｋ）」の値は、入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、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の充電制御に関する指令を、充電器２８に送信する。外部充電器を用いて、組電池１０の充電を行うとき。コントローラ３０は、外部充電器との通信によって、組電池１０の充電制御に関する指令を外部充電器に送信する。この指令には、ステップＳ１１３又はステップＳ１１４で設定された入力制限値に関する情報が含まれる。これにより、組電池１０の充電電力が、入力制限値よりも高くならないように、組電池１０の充電が制御される。

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（−）よりも小さくなったときに、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、ステップＳ１１７において、コントローラ３０は、評価値Ｄ（Ｎ）をメモリ３１に記憶する。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Ｋよりも小さいときには、組電池１０の充電を制限することにより、充電によるハイレート劣化を抑制することができる。また、積算値ΣＤex（Ｎ）が閾値Ｋに到達するまでは、入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の入力を最大限に確保することができる。

図１１は、評価値Ｄ（Ｎ）の変化に伴う、積算値ΣＤex（Ｎ）および入力制限値の変化を示す図（一例）である。

評価値Ｄ（Ｎ）が目標値Ｄtar（−）よりも小さくなるたびに、積算値ΣＤex（Ｎ）が更新される。時刻ｔ１１において、積算値ΣＤex（Ｎ）が閾値Ｋに到達すると、入力制限値が変更される。これにより、組電池１０の充電が更に制限される。また、積算値ΣＤex（Ｎ）が閾値Ｋよりも小さくなるにつれて、入力制限値が小さくなっていく。一方、積算値ΣＤex（Ｎ）が閾値Ｋに到達するまでは、入力制限値が最大値に維持される。

本実施例では、評価値Ｄ（Ｎ）が各目標値Ｄtar（−）よりも小さくなっても、このタイミングにおいて入力制限値は変更されず、積算値ΣＤex（Ｎ）が閾値Ｋよりも小さくなったときに、入力制限値が変更される。このような制御を行うことにより、評価値Ｄ（Ｎ）が各目標値Ｄtar（−）よりも小さくなった後でも、入力制限値が最大値に設定された状態において、組電池１０の充電を行うことができ、電気エネルギを組電池１０に効率良く蓄えることができる。

また、本実施例によれば、単電池１１の材料劣化を推定することにより、充電によるハイレート劣化を許容できる範囲を特定することができる。そして、充電によるハイレート劣化を許容できる範囲に対応した閾値Ｋを設定することにより、充電によるハイレート劣化を許容できる範囲内において、組電池１０を充電させることができる。

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（直前）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。具体的には、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。

本実施例では、図３のステップＳ１１０で用いられる目標値Ｄtar（−）を、予め設定された固定値としているが、これに限るものではない。すなわち、目標値Ｄtar（−）を変化させることもできる。

具体的には、本実施例と同様に、材料劣化を推定して、充電によるハイレート劣化を許容できる範囲を特定する。そして、充電によるハイレート劣化を許容できる範囲が、予め定めた基準範囲よりも小さいときには、基準範囲に対応した目標値Ｄtar（−）よりも大きい値に、目標値Ｄtar（−）を変更することができる。一方、充電によるハイレート劣化を許容できる範囲が基準範囲よりも大きいときには、基準範囲に対応した目標値Ｄtar（−）よりも小さい値に、目標値Ｄtar（−）を変更することができる。

基準範囲に対応した目標値Ｄtar（−）としては、例えば、本実施例で説明した目標値Ｄtar（−）とすることができる。目標値Ｄtar（−）を変更するときには、閾値Ｋを固定値とすることができる。

目標値Ｄtar（−）を大きくするときには、目標値Ｄtar（−）を０に近づけることになる。このように目標値Ｄtar（−）を変更することにより、評価値Ｄ（Ｎ）および各目標値Ｄtar（−）の差分を増やすことができる。これにより、積算値ΣＤex（Ｎ）が閾値Ｋよりも小さくなりやすく、組電池１０の充電を制限しやすくなる。

一方、目標値Ｄtar（−）を小さくするときには、目標値Ｄtar（−）を０から遠ざけることになる。このように目標値Ｄtar（−）を変更することにより、評価値Ｄ（Ｎ）および各目標値Ｄtar（−）の差分を減らすことができる。これにより、積算値ΣＤex（Ｎ）が閾値Ｋよりも小さくなりにくくなり、組電池１０の充電を制限しなくてもよい。

本実施例では、図３のステップＳ１１０，Ｓ１１１の処理で説明したように、評価値Ｄ（Ｎ）が目標値Ｄtar（−）よりも小さくなったときには、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、充電器２８又は外部充電器を用いて、組電池１０を充電するときだけ、評価値Ｄ（Ｎ）および目標値Ｄtar（−）の差分を積算することができる。

具体的には、ステップＳ１１０およびステップＳ１１１の処理の間において、コントローラ３０は、充電器２８又は外部充電器を用いた充電が行われているか否かを判別することができる。例えば、コントローラ３０は、充電リレー２９ａ，２９ｂをオフからオンに切り替えるときに、充電器２８を用いた充電が行われることを判別することができる。また、コントローラ３０は、外部充電器に接続されたコネクタが、車両に設けられたコネクタに接続されたことを検知したときに、外部充電器を用いた充電が行われることを判別することができる。

充電器２８又は外部充電器を用いた充電が行われているとき、コントローラ３０は、ステップＳ１１１の処理を行うことができる。充電器２８又は外部充電器を用いて、組電池１０の充電を短時間で行わせるときには、充電レートが上昇しやすくなり、ハイレート劣化が発生しやすいことがある。このため、充電器２８又は外部充電器を用いて組電池１０を充電するときだけ、積算値ΣＤex（Ｎ）の算出を行うことができる。

充電器２８又は外部充電器を用いて組電池１０を充電するときだけ、積算値ΣＤex（Ｎ）を算出するときにおいて、目標値Ｄtar（−）は、本実施例で説明した目標値Ｄtar（−）と同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。目標値Ｄtar（−）の値を異ならせるときには、本実施例で説明した目標値Ｄtar（−）よりも小さい値に設定することが好ましい。

本実施例では、放電によるハイレート劣化が発生するときに、評価値Ｄ（Ｎ）を増加させ、充電によるハイレート劣化が発生するときに、評価値Ｄ（Ｎ）を減少させているが、これに限るものではない。例えば、充電によるハイレート劣化が発生するときに、評価値Ｄ（Ｎ）を増加させ、放電によるハイレート劣化が発生するときに、評価値Ｄ（Ｎ）を減少させることができる。具体的には、放電電流を負の値とし、充電電流を正の値とすればよい。

本発明の実施例２である電池システムについて説明する。本実施例の電池システムでも、図２および図３に示す処理が行われる。ここで、積算値ΣＤex（Ｎ）の算出方法（図３のステップＳ１１１の処理）について、本実施例は実施例１と異なる。他の処理については、実施例１で説明した処理と同じであるため、詳細な説明は省略する。以下、実施例１と異なる点について、主に説明する。

本実施例では、下記式（７）に基づいて、積算値ΣＤex（Ｎ）を算出している。

式（７）において、Ｔは予め定められた期間であり、適宜設定することができる。ａは、補正係数であり、０よりも大きく、１よりも小さい値である。ΣＤex（Ｎ−１）は、前回までのサイクルタイム（Ｔ−Δｔ）において、評価値Ｄおよび各目標値Ｄtar（−）の差分を累積した値である。Ｄex（Ｎ）は、今回のサイクルタイム（Δｔ）で得られた、評価値Ｄ（Ｎ）および目標値Ｄtar（−）の差分である。

実施例１で説明した積算値ΣＤex（Ｎ−１）は、評価値Ｄおよび各目標値Ｄtar（−）の差分を累積し続けた値である。本実施例で用いられる積算値ΣＤex（Ｎ−１）は、期間Ｔの間において、評価値Ｄおよび各目標値Ｄtar（−）の差分を累積した値である。本実施例では、今回のサイクルタイムに対して、期間Ｔよりも前に取得された、評価値Ｄおよび各目標値Ｄtar（−）の差分は、積算値ΣＤex（Ｎ）の算出には用いられない。

本実施例における積算値ΣＤex（Ｎ）の算出方法について、図１２を用いて具体的に説明する。図１２は、評価値Ｄ（Ｎ）の変化（一例）と、積算値ΣＤex（Ｎ）を算出する期間Ｔとの関係を示している。

図１２において、まず、時刻ｔ２０から時刻ｔ２２までの間において、積算値ΣＤex（Ｎ）が算出される。時刻ｔ２０から時刻ｔ２２までの期間は、期間Ｔとなる。時刻ｔ２１から時刻ｔ２２までの間は、今回のサイクルタイムΔｔとなる。時刻ｔ２０から時刻ｔ２１までは、積算値ΣＤex（Ｎ−１）が算出される。積算値ΣＤex（Ｎ−１）の算出方法は、実施例１で説明した方法と同じである。式（７）に示すように、積算値ΣＤex（Ｎ−１）には、補正係数ａが乗算される。

時刻ｔ２１から時刻ｔ２２までは、差分Ｄex（Ｎ）が算出される。すなわち、まず、評価値Ｄ（Ｎ）が目標値Ｄtar（−）よりも小さいか否かが判別される。評価値Ｄ（Ｎ）が目標値Ｄtar（−）よりも小さいときには、評価値Ｄ（Ｎ）および目標値Ｄtar（−）の差分Ｄex（Ｎ）が算出される。積算値ΣＤex（Ｎ−１）および差分Ｄex（Ｎ）が得られれば、式（７）に基づいて、積算値ΣＤex（Ｎ）が算出される。

式（７）に示すように、本実施例では、「ａ×ΣＤex（Ｎ−１）（Ｔ−Δｔ）＋Ｄex（Ｎ）Δｔ」の値を期間Ｔで除算した時間平均値を、積算値ΣＤex（Ｎ）としている。そして、積算値ΣＤex（Ｎ）が閾値Ｋよりも小さいときには、実施例１と同様に、組電池１０の充電を制限することができる。本実施例で用いられる閾値Ｋは、実施例１で説明した閾値Ｋとは異なり、期間Ｔに対応した値となる。

時刻ｔ２２において、今回のサイクルタイムが終了すると、時刻ｔ２３から時刻ｔ２５の間において、積算値ΣＤex（Ｎ）の算出が行われる。時刻ｔ２３は、時刻ｔ２０から、１回のサイクルタイムΔｔが経過した時刻である。時刻ｔ２４は、時刻ｔ２２と同じ時刻である。時刻ｔ２５は、時刻ｔ２４から、１回のサイクルタイムΔｔが経過した時刻である。時刻ｔ２４から時刻ｔ２５までの間が、今回のサイクルタイムΔｔとなる。

時刻ｔ２３から時刻ｔ２５の間で算出される積算値ΣＤex（Ｎ）は、「ａ×ΣＤex（Ｎ−１）（Ｔ−Δｔ）＋Ｄex（Ｎ）Δｔ」の値を期間Ｔで除算した時間平均値となる。そして、積算値ΣＤex（Ｎ）が閾値Ｋよりも小さいときには、実施例１と同様に、組電池１０の充電が制限される。

時刻ｔ２５において、今回のサイクルタイムΔｔが終了すると、時刻ｔ２６から時刻ｔ２８の間において、積算値ΣＤex（Ｎ）の算出が行われる。時刻ｔ２６は、時刻ｔ２３から、１回のサイクルタイムΔｔが経過した時刻である。時刻ｔ２７は、時刻ｔ２５と同じ時刻である。時刻ｔ２８は、時刻ｔ２７から、１回のサイクルタイムΔｔが経過した時刻である。時刻ｔ２７から時刻ｔ２８までの間が、今回のサイクルタイムとなる。

時刻ｔ２６から時刻ｔ２８の間で算出される積算値ΣＤex（Ｎ）は、「ａ×ΣＤex（Ｎ−１）（Ｔ−Δｔ）＋Ｄex（Ｎ）Δｔ」の値を期間Ｔで除算した時間平均値となる。そして、積算値ΣＤex（Ｎ）が閾値Ｋよりも小さいときには、実施例１と同様に、組電池１０の充電が制限される。

実施例１で説明したように、組電池１０の充放電の休止などによって、ハイレート劣化が緩和される。このため、現在のサイクルタイムよりも期間Ｔ以上だけ前の時刻においては、評価値Ｄが目標値Ｄtar（−）よりも小さくなったとしても、この評価値Ｄは、ハイレート劣化を評価する上で影響を与えにくい。そこで、本実施例では、直近の期間Ｔの間に取得された評価値Ｄだけを用いて、積算値ΣＤex（Ｎ）を算出している。

これにより、ハイレート劣化の緩和を考慮した積算値ΣＤex（Ｎ）を得ることができ、緩和されていないハイレート劣化に応じて、組電池１０の充電を制限することができる。ハイレート劣化を評価する上で影響を与えにくい過去の評価値Ｄも用いて積算値ΣＤex（Ｎ）を算出すると、積算値ΣＤex（Ｎ）が閾値Ｋよりも小さくなりやすく、組電池１０の充電を過度に制限してしまうおそれがある。本実施例において、過去の評価値Ｄ（期間Ｔ以外に取得された評価値Ｄ）は、積算値ΣＤex（Ｎ）の算出に用いていないため、積算値ΣＤex（Ｎ）に応じて、組電池１０の充電を過度に制限してしまうのを抑制することができる。

図１２に示すように、評価値Ｄは、時間とともに変動するため、評価値Ｄおよび各目標値Ｄtar（−）の差分も、時間とともに変動する。評価値Ｄおよび各目標値Ｄtar（−）の差分が変動すれば、「ａ×ΣＤex（Ｎ−１）＋Ｄex（Ｎ）」の値も変動する。このため、「ａ×ΣＤex（Ｎ−１）＋Ｄex（Ｎ）」の値は、一次的に上昇したり、一次的に低下したりすることがある。「ａ×ΣＤex（Ｎ−１）＋Ｄex（Ｎ）」の値と閾値Ｋとを比較するときには、「ａ×ΣＤex（Ｎ−１）＋Ｄex（Ｎ）」の値が一次的に低下して、閾値Ｋよりも小さくなってしまうことがある。この場合には、組電池１０の充電が制限されてしまう。

本実施例では、「ａ×ΣＤex（Ｎ−１）（Ｔ−Δｔ）＋Ｄex（Ｎ）Δｔ」の値を期間Ｔで除算した時間平均値を、積算値ΣＤex（Ｎ）としている。時間平均値としての積算値ΣＤex（Ｎ）を用いることにより、期間Ｔの間において、「ａ×ΣＤex（Ｎ−１）＋Ｄex（Ｎ）」の値を分散させることができる。これにより、「ａ×ΣＤex（Ｎ−１）＋Ｄex（Ｎ）」の値が一次的に低下して閾値Ｋよりも小さくなってしまうのを抑制することができ、組電池１０の充電が過度に制限されてしまうのを抑制することができる。

図１３には、「ａ×ΣＤex（Ｎ−１）＋Ｄex（Ｎ）」の値を積算値ΣＤex（Ｎ）とし、「ａ×ΣＤex（Ｎ−１）＋Ｄex（Ｎ）」の値の変化（一例）を示している。「ａ×ΣＤex（Ｎ−１）＋Ｄex（Ｎ）」の値と閾値Ｋとを比較するときには、「ａ×ΣＤex（Ｎ−１）＋Ｄex（Ｎ）」の値が閾値Ｋよりも小さくなった時点で、組電池１０の充電が制限されてしまう。

一方、本実施例では、「ａ×ΣＤex（Ｎ−１）（Ｔ−Δｔ）＋Ｄex（Ｎ）Δｔ」の値を期間Ｔで除算した時間平均値を積算値ΣＤex（Ｎ）としており、この時間平均値および閾値Ｋを比較している。時間平均値を用いることにより、「ａ×ΣＤex（Ｎ−１）＋Ｄex（Ｎ）」の値が一次的に閾値Ｋよりも小さくなっても、時間平均値が閾値Ｋよりも小さくならないことがある。これにより、時間平均値が閾値Ｋよりも小さくなってしまうのを抑制でき、組電池１０の充電が過度に制限されてしまうのを抑制することができる。

本実施例では、式（７）に示すように、積算値ΣＤex（Ｎ−１）に補正係数ａ（０＜ａ＜１）を乗算しているが、補正係数ａを乗算しなくてもよい。すなわち、直近の期間Ｔにおいて、評価値Ｄおよび各目標値Ｄtar（−）の差分を累積し、累積値を期間Ｔで除算した時間平均値を、積算値ΣＤex（Ｎ）として用いることができる。

実施例１では、式（５）に基づいて、積算値ΣＤex（Ｎ）を算出しており、過去のすべての評価値Ｄを考慮している。ここで、本実施例のように、直近の期間Ｔにおいて得られた評価値Ｄだけを考慮して、積算値ΣＤex（Ｎ）を算出することができる。すなわち、本実施例で説明した「ａ×ΣＤex（Ｎ−１）＋Ｄex（Ｎ）」の値を、積算値ΣＤex（Ｎ）とすることができる。

１０：組電池 １１：単電池
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：電圧センサ ２８：充電器
２９ａ，２９ｂ：充電リレー ３０：コントローラ
３１：メモリ

Claims (17)

1. 非水二次電池の充電電力が上限値を超えないように前記非水二次電池の充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充電による電解質中におけるイオン濃度の偏りに伴って前記非水二次電池の入出力性能を低下させる第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、前記目標値を超える過去の前記評価値を積算した第１積算値を補正係数によって減らした値と、前記目標値を超える現在の前記評価値と、を積算した第２積算値が前記閾値を超えているか否かを判別することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記補正係数は、０よりも大きく、１よりも小さい値であり、
   前記コントローラは、前記第１積算値に前記補正係数を乗算した値と、前記目標値を超える現在の前記評価値とを積算して、前記第２積算値を算出することを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
4. 前記コントローラは、直近の所定期間内において、前記第２積算値を算出することを特徴とする請求項２又は３に記載の制御装置。
5. 前記コントローラは、直近の前記所定期間内で算出された前記第２積算値を、前記所定期間で除算して時間平均値を算出し、前記時間平均値が前記閾値を超えているか否かを判別することを特徴とする請求項４に記載の制御装置。
6. 前記コントローラは、前記非水二次電池の充放電に寄与する構成材料の劣化を示す第２劣化成分が大きくなるほど、前記閾値に到達するまでの前記第２積算値の変化量が小さくなるとともに、前記第２劣化成分が小さくなるほど、前記閾値に到達するまでの前記第２積算値の変化量が大きくなるように、前記閾値を変更することを特徴とする請求項２から５のいずれか１つに記載の制御装置。
7. 前記閾値を特定するためのマップを、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、前記閾値を特定することを特徴とする請求項６に記載の制御装置。
8. 前記非水二次電池は、車両の走行に用いられるエネルギを出力することを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の制御装置。
9. 前記非水二次電池は、外部電源からの電力供給を受けて充電を行うことを特徴とする請求項８に記載の制御装置。
10. 前記コントローラは、前記外部電源からの電力を前記非水二次電池に供給する充電器に対して、前記上限値を低下させる情報を出力することを特徴とする請求項９に記載の制御装置。
11. 非水二次電池の充電電力が上限値を超えないように前記非水二次電池の充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充電による電解質中におけるイオン濃度の偏りに伴って前記非水二次電池の入出力性能を低下させる第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値が閾値を超えたとき、前記上限値を低下させる、
    ことを特徴とする制御方法。
12. 前記目標値を超える過去の前記評価値を積算した第１積算値を補正係数によって減らした値と、前記目標値を超える現在の前記評価値と、を積算した第２積算値が前記閾値を超えているか否かを判別し、
    前記第２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、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の制御方法。
13. 前記補正係数は、０よりも大きく、１よりも小さい値であり、
    前記第１積算値に前記補正係数を乗算した値と、前記目標値を超える現在の前記評価値とを積算して、前記第２積算値を算出することを特徴とする請求項１２に記載の制御方法。
14. 直近の所定期間内において、前記第２積算値を算出することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の制御方法。
15. 直近の前記所定期間内で算出された前記第２積算値を、前記所定期間で除算して時間平均値を算出し、
    前記時間平均値が前記閾値を超えているか否かを判別し、
    前記時間平均値が前記閾値を超えたとき、前記上限値を低下させる、
    ことを特徴とする請求項１４に記載の制御方法。
16. 前記非水二次電池は、外部電源からの電力供給を受けて充電を行うことを特徴とする請求項１１から１５のいずれか１つに記載の制御方法。
17. 前記外部電源からの電力を前記非水二次電池に供給する充電器に対して、前記上限値を低下させる情報を出力することを特徴とする請求項１６に記載の制御方法。