JP5910879B2 - 電池システムおよび制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、二次電池内のイオン濃度の偏りに基づいて、二次電池の充放電を制御する技術に関する。

特許文献１に記載の技術では、充電履歴値および放電履歴値を算出し、充電履歴値が放電履歴値よりも大きいときには、充電電流を制限し、放電履歴値が充電履歴値よりも大きいときには、放電電流を制限している。ここで、充電履歴値とは、充電閾値電流を超える電流での充電の履歴を示すものであり、放電履歴値とは、放電閾値電流を超える電流での放電の履歴を示すものである。

特許文献１に記載の技術によれば、ハイレートでの充放電を行ったときでも、充電電流又は放電電流を制限することにより、電解液中のイオン濃度分布が不均一になるのを抑制することができる。そして、イオン濃度分布の不均一に伴う内部抵抗の上昇を抑制することができる。

国際公開第２０１０／０７９５９５号パンフレット 特開２０１０−０６０４０６号公報 特開２０１１−２５７３１４号公報

特許文献１の技術に基づいて、充電履歴値および放電履歴値を比較するときには、充電電流や放電電流を検出する電流センサの誤差などによって、充電履歴値および放電履歴値のいずれが大きいかを判別し難いことがある。この場合には、充電電流を制限すべきところを、放電電流を制限してしまうおそれがあり、イオン濃度分布が不均一のままとなることがある。また、放電電流を制限すべきところを、充電電流を制限してしまうおそれがあり、イオン濃度分布が不均一のままとなることがある。

本願第１の発明である電池システムは、充放電に伴うイオン濃度の偏りに応じて抵抗が上昇する二次電池と、二次電池の充放電を制御するコントローラと、を有する。コントローラは、抵抗によって規定される劣化値が閾値よりも大きいとき、二次電池の充電および放電の一方を制限する。ここで、制限後の劣化値の変化量が、制限前の劣化値の変化量よりも大きいとき、コントローラは、一方の制限を解除して、充電および放電の他方を制限する。

イオン濃度の偏りによって二次電池の抵抗が上昇しているときには、二次電池の充電又は放電を制限することにより、イオン濃度の偏りを抑制して、抵抗の上昇を抑制することができる。ここで、本願第１の発明では、二次電池の充電又は放電を制限した後に、制限後の劣化値の変化量と、制限前の劣化値の変化量とを比較している。

ここで、充電又は放電を制限することによって、イオン濃度の偏りが抑制されていれば、制限後の劣化値の変化量は、制限前の劣化値の変化量よりも小さくなる。この場合には、充電又は放電を制限し続ければよい。

一方、充電又は放電を制限することによって、イオン濃度の偏りが抑制されていなければ、制限後の劣化値の変化量は、制限前の劣化値の変化量よりも大きくなってしまう。このように、制限の前後において、劣化値の変化量を比較することにより、充電又は放電の制限が抵抗の低下に寄与しているか否かを確認することができる。

充電又は放電の制限が抵抗の低下に寄与しているか否かを確認することにより、イオン濃度の偏りが促進されてしまうのを抑制することができる。すなわち、充電又は放電の制限によって、イオン濃度の偏りに伴う抵抗を低下させていれば、このまま制限を続けることができる。一方、充電又は放電の制限によって、イオン濃度の偏りに伴う抵抗を低下させていなければ、制限を変更することにより、イオン濃度の偏りが促進されるのを抑制することができる。例えば、充電の制限によって、抵抗を低下させることができなければ、放電を制限することにより、抵抗を低下させることができる。

劣化値が閾値よりも大きいとき、イオン濃度の偏りに応じて、充電又は放電を制限することができる。すなわち、イオン濃度の分布が放電側に偏っているときには、二次電池の放電を制限することができ、イオン濃度の分布が充電側に偏っているときには、二次電池の充電を制限することができる。これにより、イオン濃度の偏りが促進されてしまうのを抑制でき、イオン濃度の偏りに伴う抵抗の上昇を抑制することができる。

イオン濃度の偏りに伴って二次電池の入出力性能を低下させる劣化成分を評価するための評価値を用いて、イオン濃度の偏りを判別することができる。ここで、評価値は、二次電池を充放電したときの電流の履歴から算出することができる。目標値を超える評価値を積算した積算値が、放電閾値よりも大きいときには、イオン濃度の分布が放電側に偏っていると判別することができる。また、積算値が充電閾値よりも小さいときには、イオン濃度の分布が充電側に偏っていると判別することができる。

評価値には、放電側および充電側の評価値が含まれるため、目標値としては、放電側および充電側のそれぞれにおいて設定することができる。放電閾値および充電閾値は、互いに等しい値とすることもできるが、制御上のハンチングを抑制する上では、互いに異なる値とすることが好ましい。互いに異なる放電閾値および充電閾値を設定することにより、放電側の偏りおよび充電側の偏りを区別しやすくなる。

充電および放電の一方を制限するときには、充電および放電の他方を制限しないことができる。イオン濃度の偏りは、放電側および充電側のいずれかで発生するため、イオン濃度の偏りに伴う抵抗の上昇を抑制するためには、充電および放電の一方だけを制限すればよい。そして、充電および放電の他方を制限しなければ、他方における二次電池の性能を確保することができる。例えば、二次電池の放電を制限しなければ、二次電池から負荷に対して電力を供給しやすくなる。また、二次電池の充電を制限しなければ、より多くの電気エネルギを二次電池に蓄えることができる。

劣化値としては、初期状態にある二次電池の抵抗（Ｒｉｎｉ）と、現在の二次電池の抵抗（Ｒｃ）との比（Ｒｃ／Ｒｉｎｉ）を用いることができる。また、劣化値としては、二次電池の抵抗を用いることもできる。ここで、二次電池の劣化状態は、初期状態にある二次電池の抵抗と、現在の二次電池の抵抗との関係によって特定できるため、劣化値として、上述した比（Ｒｃ／Ｒｉｎｉ）を用いれば、二次電池の劣化状態を特定しやすくなる。

二次電池を車両に搭載し、車両を走行させるためのエネルギとして、二次電池から出力されたエネルギを用いることができる。二次電池としては、例えば、リチウムイオン電池を用いることができる。

本願第２の発明は、充放電に伴うイオン濃度の偏りに応じて抵抗が上昇する二次電池の充放電を制御する制御方法である。まず、抵抗によって規定される劣化値が閾値よりも大きいとき、二次電池の充電および放電の一方を制限する。そして、制限後の劣化値の変化量が、制限前の劣化値の変化量よりも大きいとき、一方の制限を解除して、充電および放電の他方を制限する。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。

電池システムの構成を示す図である。 組電池の充放電を制御する処理を示すフローチャートである。 抵抗増加率の変化速度を算出するときの説明図である。 本実施例の充放電制御における抵抗増加率の変化を示す図である。 本実施例の充放電制御における抵抗増加率の変化を示す図である。 本実施例の充放電制御を行わなかったときの抵抗増加率の変化を示す図である。 組電池の充電過多および放電過多を判別する処理を示すフローチャートである。 組電池の充電過多および放電過多を判別する処理を示すフローチャートである。 温度および忘却係数の関係を示す図である。 温度および限界値の関係を示す図である。 評価値の変化（一例）を示すとともに、評価値の積算を説明する図である。

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、例えば、車両に搭載することができる。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。本実施例では、複数の単電池１１が電気的に直列に接続されることによって組電池１０が構成されているが、組電池１０には、電気的に並列に接続された複数の単電池１１が含まれていてもよい。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から出力された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を車輪に伝達することにより、車両を走行させることができる。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。本実施例では、昇圧回路２２を用いているが、昇圧回路２２を省略することもできる。

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（交流電力）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、降圧後の電力を組電池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によって検出される電流に関しては、放電電流を正の値とし、充電電流を負の値とする。

温度センサ２６は、組電池１０や単電池１１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や単電池１１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や単電池１１の温度として用いたりすることができる。

監視ユニット２７は、組電池１０の電圧を検出したり、単電池１１の電圧を検出したりし、検出結果をコントローラ３０に出力する。ここで、組電池１０を構成する複数の単電池１１を複数の電池ブロックに分けたとき、監視ユニット２７は、各電池ブロックの電圧を検出することができる。各電池ブロックは、電気的に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電気的に直列に接続されることにより、組電池１０が構成される。

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、メモリ３１がコントローラ３０に内蔵されているが、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には、車両のイグニッションスイッチに関する情報が入力される。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、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。

単電池１１は、充放電によって劣化したり、時間の経過とともに劣化したりする。ここで、単電池１１の劣化が進行するときには、単電池１１の抵抗値が上昇するため、単電池１１の抵抗値に基づいて、単電池１１の劣化状態を把握することができる。単電池１１の劣化には、単電池１１を構成する材料（正極や負極など）が摩耗することに伴う劣化（摩耗劣化という）と、単電池１１の内部におけるイオン濃度が偏ることに伴う劣化成分（ハイレート劣化）とが含まれる。

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。このような劣化を、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。

摩耗劣化が発生するときには、単電池１１の抵抗値が上昇するだけであるが、ハイレート劣化が発生するときには、単電池１１の抵抗値が低下することがある。すなわち、ハイレート劣化は、イオン濃度の偏りによって発生するため、イオン濃度の偏りが解消されれば、ハイレート劣化に伴う抵抗値が低下することになる。

イオン濃度の分布が放電側に偏っているとき、単電池１１の放電を制限すれば、イオン濃度の分布が放電側に偏るのを抑制でき、放電に伴うハイレート劣化を抑制することができる。また、イオン濃度の分布が充電側に偏っているとき、単電池１１の充電を制限すれば、イオン濃度の分布が充電側に偏るのを抑制でき、充電に伴うハイレート劣化を抑制することができる。

このため、イオン濃度の偏りに基づいて、単電池１１（組電池１０）の充放電を制御すれば、ハイレート劣化を抑制し、ハイレート劣化に伴う抵抗値の上昇を抑制することができる。

ここで、組電池１０の充放電を制御する方法について、図２に示すフローチャートを用いて説明する。図２に示す処理は、コントローラ３０によって実行され、所定の周期で繰り返して行われる。

ステップＳ１０１において、コントローラ３０は、組電池１０の抵抗増加率（劣化値に相当する）を算出する。抵抗増加率ｄＲは、下記式（１）に基づいて算出することができる。

上記式（１）において、Ｒｃは、現在の組電池１０における抵抗値であり、Ｒｉｎｉは、初期状態にある組電池１０の抵抗値である。初期状態とは、組電池１０が劣化していない状態である。初期状態としては、例えば、組電池１０を製造した直後の状態が挙げられる。

抵抗値Ｒｃ，Ｒｉｎｉは、組電池１０の電流および電圧を測定することによって算出することができる。組電池１０に流れる電流としては、電流センサ２５の検出結果を用いることができる。組電池１０の電圧としては、監視ユニット２７の検出結果を用いることができる。組電池１０の電流および電圧を測定したとき、電流および電圧のそれぞれを座標軸とした座標系において、測定した電流および電圧の関係をプロットする。電流および電圧の関係を複数プロットし、複数のプロットに近似する直線を求めれば、近似直線の傾きが抵抗値Ｒｃ，Ｒｉｎｉとなる。

組電池１０が劣化していなければ、組電池１０は初期状態のままであり、抵抗値Ｒｃは、抵抗値Ｒｉｎｉと等しくなる。このため、抵抗増加率ｄＲは、１となる。一方、組電池１０の劣化が進行するほど、抵抗値Ｒｃが上昇し、抵抗値Ｒｉｎｉよりも高くなる。このため、抵抗増加率ｄＲは、１よりも大きくなる。このように、抵抗増加率ｄＲを用いることにより、組電池１０の劣化状態を評価することができる。

本実施例では、組電池１０の抵抗増加率ｄＲを算出しているが、これに限るものではない。具体的には、単電池１１や、上述した電池ブロックに関して、抵抗増加率ｄＲを算出することができる。以下の処理では、組電池１０の抵抗増加率ｄＲを用いているが、単電池１１や電池ブロックの抵抗増加率ｄＲを用いることもできる。

単電池１１や電池ブロックの抵抗増加率ｄＲを用いるときには、複数の単電池１１における抵抗増加率ｄＲが互いに異なったり、複数の電池ブロックにおける抵抗増加率ｄＲが互いに異なったりすることがある。この場合には、例えば、複数の抵抗増加率ｄＲのうち、最も高い抵抗増加率ｄＲを用いたり、複数の抵抗増加率ｄＲにおける中央値を用いたりすることができる。

ステップＳ１０２において、コントローラ３０は、ステップＳ１０１の処理で算出した抵抗増加率ｄＲが第１閾値ｄＲｔｈ＿ｏｎよりも大きいか否かを判別する。第１閾値ｄＲｔｈ＿ｏｎは、組電池１０の充放電を制限する処理を開始させる条件であり、抵抗増加率ｄＲが第１閾値ｄＲｔｈ＿ｏｎよりも大きいときには、組電池１０の充放電を制限する処理が開始される。第１閾値ｄＲｔｈ＿ｏｎは、組電池１０の抵抗増加率ｄＲに対応した値であり、適宜設定することができる。第１閾値ｄＲｔｈ＿ｏｎに関する情報は、メモリ３１に記憶しておくことができる。

抵抗増加率ｄＲが第１閾値ｄＲｔｈ＿ｏｎよりも小さいとき、コントローラ３０は、図２に示す処理を終了する。一方、抵抗増加率ｄＲが第１閾値ｄＲｔｈ＿ｏｎよりも大きいとき、コントローラ３０は、ステップＳ１０３の処理を行う。

本実施例では、抵抗増加率ｄＲを算出し、抵抗増加率ｄＲおよび第１閾値ｄＲｔｈ＿ｏｎを比較しているが、これに限るものではない。具体的には、組電池１０（又は単電池１１、電池ブロック）の抵抗値を算出し、この抵抗値と、第１閾値ｄＲｔｈ＿ｏｎに対応した閾値とを比較することもできる。この場合において、算出した抵抗値は、本発明における劣化値に相当する。

ここで、抵抗増加率ｄＲは、初期状態にある組電池１０の抵抗値Ｒｉｎｉと、現在の組電池１０の抵抗値Ｒｃとの関係によって規定されるため、組電池１０の劣化状態を把握しやすい。すなわち、組電池１０の抵抗値自体を監視するよりは、抵抗増加率ｄＲを監視したほうが、組電池１０の劣化状態を把握しやすくなる。

ステップＳ１０３において、コントローラ３０は、組電池１０が放電過多の状態であるか否かを判別する。放電過多の状態とは、単電池１１の内部におけるイオン濃度分布が、充電側よりも放電側に偏っている状態である。放電過多の状態を判別する方法については、後述する。組電池１０が放電過多の状態であるとき、コントローラ３０は、ステップＳ１０４の処理を行い、組電池１０が放電過多の状態ではないとき、コントローラ３０は、ステップＳ１０５の処理を行う。

ステップＳ１０４において、コントローラ３０は、組電池１０の出力（放電）を制限する処理を行う。具体的には、コントローラ３０は、組電池１０の出力を許容する上限電力を低下させる。この上限電力は、組電池１０の放電制御で用いられ、組電池１０の放電電力が上限電力よりも高くならないように、組電池１０の放電が制御される。このため、上限電力を低下させることにより、組電池１０の出力が制限されることになる。

ここで、上限電力を低下させることには、上限電力を０［ｋＷ］に近づかせるだけでなく、上限電力を０［ｋＷ］に設定することも含まれる。上限電力を０［ｋＷ］に設定したときには、組電池１０の放電が行われないことになる。上限電力を低下させる量は、一定量であってもよいし、放電過多の状態に応じて変化させることもできる。ここで、放電過多の状態が進行しているほど、上限電力を低下させる量を増加させることができる。上限電力の低下量と放電過多の状態との対応関係を予め決めておけば、放電過多の状態に対応した低下量を設定することができる。

組電池１０の出力を制限することにより、放電過多の状態が進行するのを抑制することができる。すなわち、イオン濃度分布が放電側に偏ることに伴う抵抗値の増加を抑制することができる。ステップＳ１０４の処理では、組電池１０の出力を制限しているだけであり、組電池１０の入力は制限していない。なお、組電池１０の入力も制限することができるが、入力の制限量は、出力の制限量よりも少ないことが好ましい。

組電池１０の入力を制限しないことにより、組電池１０の入力を確保することができる。組電池１０が放電過多の状態であるときには、組電池１０の入力を確保することにより、イオン濃度分布を充電側に偏らせやすくすることができ、結果として、イオン濃度分布を均一化させることができる。イオン濃度分布を均一化させることにより、イオン濃度分布の偏りに伴う抵抗値を低減でき、抵抗増加率ｄＲを低下させることができる。また、組電池１０の入力を確保することにより、充電に関する組電池１０の性能が低下してしまうのを抑制することができる。

ステップＳ１０５において、コントローラ３０は、組電池１０が充電過多の状態であるか否かを判別する。充電過多の状態とは、単電池１１の内部におけるイオン濃度分布が、放電側よりも充電側に偏っている状態である。充電過多の状態を判別する方法については、後述する。組電池１０が充電過多の状態であるとき、コントローラ３０は、ステップＳ１０６の処理を行い、組電池１０が充電過多の状態ではないとき、コントローラ３０は、図２に示す処理を終了する。

ステップＳ１０６において、コントローラ３０は、組電池１０の入力（充電）を制限する処理を行う。具体的には、コントローラ３０は、組電池１０の入力を許容する上限電力を低下させる。この上限電力は、組電池１０の充電制御で用いられ、組電池１０の充電電力が上限電力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。このため、上限電力を低下させることにより、組電池１０の入力が制限されることになる。

ここで、上限電力を低下させることには、上限電力を０［ｋＷ］に近づかせるだけでなく、上限電力を０［ｋＷ］に設定することも含まれる。上限電力を０［ｋＷ］に設定したときには、組電池１０の充電が行われないことになる。上限電力を低下させる量は、一定量であってもよいし、充電過多の状態に応じて変化させることもできる。ここで、充電過多の状態が進行しているほど、上限電力を低下させる量を増加させることができる。上限電力の低下量と充電過多の状態との対応関係を予め決めておけば、充電過多の状態に対応した低下量を設定することができる。

組電池１０の入力を制限することにより、充電過多の状態が進行するのを抑制することができる。すなわち、イオン濃度分布が充電側に偏ることに伴う抵抗値の増加を抑制することができる。ステップＳ１０６の処理では、組電池１０の入力を制限しているだけであり、組電池１０の出力は制限していない。なお、組電池１０の出力も制限することができるが、出力の制限量は、入力の制限量よりも少ないことが好ましい。

組電池１０の出力を制限しないことにより、組電池１０の出力を確保することができる。組電池１０が充電過多の状態であるときには、組電池１０の出力を確保することにより、イオン濃度分布を放電側に偏らせやすくすることができ、結果として、イオン濃度分布を均一化させることができる。イオン濃度分布を均一化させることにより、イオン濃度分布の偏りに伴う抵抗値を低減でき、抵抗増加率ｄＲを低下させることができる。また、組電池１０の出力を確保することにより、放電に関する組電池１０の性能が低下してしまうのを抑制することができる。

ステップＳ１０７において、コントローラ３０は、所定時間ｔ０だけ待機する。具体的には、コントローラ３０は、組電池１０の出力又は入力を制限する処理（ステップＳ１０４又はステップＳ１０６の処理）を開始したときに、タイマを用いた時間の計測を開始する。そして、コントローラ３０は、タイマの計測時間が所定時間ｔ０に到達するまで待機する。

組電池１０の出力又は入力を制限する処理を開始した直後では、制限処理に伴う抵抗値（具体的には、抵抗増加率ｄＲ）の変化を把握し難い。そこで、ステップＳ１０７の処理では、制限処理に伴う抵抗値（具体的には、抵抗増加率ｄＲ）の変化を把握し易くするために、制限処理を開始した後に、所定時間ｔ０だけ待つようにしている。所定時間ｔ０の具体的な値は、上述した点を考慮して適宜設定することができる。

ステップＳ１０８において、コントローラ３０は、下記式（２）に示す条件を満たすか否かを判別する。

上記式（２）に示すｄＲ／ｄｔは、所定時間における抵抗増加率ｄＲの変化、言い換えれば、抵抗増加率ｄＲの変化速度を示す。ここで、上記式（２）の両辺に示す抵抗増加率ｄＲの変化速度について、図３を用いて説明する。上記式（２）の右辺は、図３に示すように、時刻０よりも時間ｔ１だけ前のタイミングから、時刻０までの間における抵抗増加率ｄＲの変化を示す。時刻０において、組電池１０の出力又は入力の制限（ステップＳ１０４又はステップＳ１０６の処理）が開始される。このため、上記式（２）の右辺は、組電池１０の出力又は入力が制限される前における抵抗増加率ｄＲの変化速度を示す。

上記式（２）の左辺は、図３に示すように、時刻ｔ０よりも時間ｔ１だけ前のタイミングから、時刻ｔ０までの間における抵抗増加率ｄＲの変化を示す。時刻ｔ０は、ステップＳ１０７の処理で説明した所定時間ｔ０に相当する。時刻０から時刻ｔ０までの間では、組電池１０の出力又は入力が制限されており、上記式（２）の左辺は、組電池１０の出力又は入力が制限された後における抵抗増加率ｄＲの変化速度を示す。上記式（２）の両辺における時間間隔（時間ｔ１）は、同一であるため、上記式（２）では、抵抗増加率ｄＲの変化量を比較していることにもなる。

ステップＳ１０８において、制限処理後の変化速度（ｄＲ／ｄｔ）が制限処理前の変化速度（ｄＲ／ｄｔ）よりも低いときには、コントローラ３０は、ステップＳ１１０の処理を行う。組電池１０の出力又は入力を制限することにより、放電過多又は充電過多が低減されると、組電池１０の抵抗値（抵抗増加率ｄＲ）が低下することになる。これにより、制限処理後の変化速度（ｄＲ／ｄｔ）は、制限処理前の変化速度（ｄＲ／ｄｔ）よりも低くなる。

一方、制限処理後の変化速度（ｄＲ／ｄｔ）が制限処理前の変化速度（ｄＲ／ｄｔ）よりも高いときには、コントローラ３０は、ステップＳ１０９の処理を行う。ステップＳ１０９において、コントローラ３０は、組電池１０の出力を制限する処理と、組電池１０の入力を制限する処理とを切り替える。

具体的には、ステップＳ１０４の処理によって、組電池１０の出力を制限しているときには、コントローラ３０は、ステップＳ１０９の処理において、出力の制限を解除するとともに、組電池１０の入力を制限する。ここで、出力の制限を解除するとき、コントローラ３０は、出力に対応した上限電力を、出力制限（ステップＳ１０４の処理）を行う前の状態に戻す。これにより、組電池１０の出力が確保されることになる。

一方、ステップＳ１０６の処理によって、組電池１０の入力を制限しているときには、コントローラ３０は、ステップＳ１０９の処理において、入力の制限を解除するとともに、組電池１０の出力を制限する。ここで、入力の制限を解除するとき、コントローラ３０は、入力に対応した上限電力を、入力制限（ステップＳ１０６の処理）を行う前の状態に戻す。これにより、組電池１０の入力が確保されることになる。

ステップＳ１０９の処理を行った後において、コントローラ３０は、ステップＳ１０７の処理を行い、所定時間ｔ０だけ待機する。そして、ステップＳ１０８の処理では、出力制限処理および入力制限処理を切り替えた後において、変化速度（ｄＲ／ｄｔ）が低下しているか否かを判別する。

ステップＳ１１０において、コントローラ３０は、下記式（３）の条件を満たすか否かを判別する。

上記式（３）に示す抵抗増加率の変化速度（ｄＲ／ｄｔ）は、時刻ｔ０よりも時間ｔ２だけ前のタイミングから、時刻ｔ０までの間における抵抗増加率ｄＲの変化である。ここで、時間ｔ２は、時間ｔ１と同じであってもよいし、時間ｔ１と異なっていてもよい。

抵抗増加率の変化速度（ｄＲ／ｄｔ）が０以下であるとき、コントローラ３０は、ステップＳ１１２の処理を行い、変化速度（ｄＲ／ｄｔ）が０よりも高いとき、コントローラ３０は、ステップＳ１１１の処理を行う。

ステップＳ１１１において、コントローラ３０は、出力又は入力を制限する量を増加させる。具体的には、組電池１０の出力を制限しているとき、コントローラ３０は、出力に対応した上限電力を更に０［ｋＷ］に近づけることにより、出力の制限量を増加させることができる。また、組電池１０の入力を制限しているとき、コントローラ３０は、入力に対応した上限電力を更に０［ｋＷ］に近づけることにより、入力の制限量を増加させることができる。

出力又は入力の制限量を増加させることにより、組電池１０における抵抗増加率ｄＲの増加を抑制でき、抵抗増加率の変化速度（ｄＲ／ｄｔ）を低下させることができる。ステップＳ１１１の処理において、出力又は入力の制限量を増加させた後は、図２に示す処理を終了する。

ステップＳ１１２において、コントローラ３０は、組電池１０の抵抗増加率ｄＲを算出するとともに、算出した抵抗増加率ｄＲが第２閾値ｄＲｔｈ＿ｏｆｆよりも小さいか否かを判別する。第２閾値ｄＲｔｈ＿ｏｆｆは、組電池１０の入出力の制限を解除するための条件であり、適宜設定することができる。具体的には、第２閾値ｄＲｔｈ＿ｏｆｆは、第１閾値ｄＲｔｈ＿ｏｎよりも小さくすることができる。また、第２閾値ｄＲｔｈ＿ｏｆｆに関する情報は、メモリ３１に記憶しておくことができる。

抵抗増加率ｄＲが第２閾値ｄＲｔｈ＿ｏｆｆよりも小さいとき、コントローラ３０は、ステップＳ１１４の処理を行い、抵抗増加率ｄＲが第２閾値ｄＲｔｈ＿ｏｆｆよりも大きいとき、コントローラ３０は、ステップＳ１１３の処理を行う。ステップＳ１１３において、コントローラ３０は、所定時間ｔ２だけ待機する。具体的には、コントローラ３０は、タイマの計測時間が所定時間ｔ２に到達するまで待機する。

所定時間ｔ２だけ待機した後は、ステップＳ１１０の処理に戻る。ステップＳ１１０の処理において、コントローラ３０は、時刻ｔ０から時間ｔ２が経過するまでの間において、抵抗増加率の変化速度（ｄＲ／ｄｔ）を算出し、変化速度（ｄＲ／ｄｔ）が０以下であるか否かを判別する。

ステップＳ１１４において、コントローラ３０は、組電池１０の入出力を制限する処理を解除する。具体的には、組電池１０の出力を制限しているときには、コントローラ３０は、出力に対応した上限電力を、制限処理を行う前の状態に戻す。また、組電池１０の入力を制限しているときには、コントローラ３０は、入力に対応した上限電力を、制限処理を行う前の状態に戻す。

抵抗増加率ｄＲが第２閾値ｄＲｔｈ＿ｏｆｆよりも小さいときには、組電池１０の入出力を制限する必要が無くなるため、組電池１０の入出力を制限する処理を解除している。これにより、組電池１０の入出力を制限せずに、組電池１０の充放電を行うことができ、組電池１０の入出力性能を十分に発揮させることができる。

なお、第２閾値ｄＲｔｈ＿ｏｆｆは、第１閾値ｄＲｔｈ＿ｏｎと等しくすることもできるが、この場合には、入出力の制限と、制限の解除とが頻繁に繰り返されるおそれがある、制御上のハンチングが発生してしまう。このため、第１閾値ｄＲｔｈ＿ｏｎおよび第２閾値ｄＲｔｈ＿ｏｆｆは、互いに異なる値を用いることが好ましい。また、入出力の制限を開始した後の抵抗増加率ｄＲの挙動を考慮すれば、上述したように、第２閾値ｄＲｔｈ＿ｏｆｆは、第１閾値ｄＲｔｈ＿ｏｎよりも小さくすることが好ましい。

本実施例によれば、図４および図５に示すように、組電池１０の抵抗増加率ｄＲが、イオン濃度の偏りに伴って上昇したときに、抵抗増加率ｄＲを低下させることができる。図４および図５に示すように、抵抗増加率ｄＲが第１閾値ｄＲｔｈ＿ｏｎに到達したときには、組電池１０の出力又は入力を制限する処理が開始される。

図４は、組電池１０の入出力の制限が充放電過多の状態に対応しているときの抵抗増加率ｄＲの変化を示す。具体的には、組電池１０が放電過多の状態にあるときには、組電池１０の出力が制限されており、組電池１０が充電過多の状態にあるときには、組電池１０の入力が制限されている。

図４において、点線は、組電池１０の入出力を制限しないときの抵抗増加率ｄＲの変化を示しており、実線は、図２に示す処理を行ったときの抵抗増加率ｄＲの変化を示している。図２に示す処理を行わないときには、点線で示すように、イオン濃度の偏り等に応じて、抵抗増加率ｄＲが上昇し続け、上限値ｄＲｌｉｍに到達してしまう。

上限値ｄＲｌｉｍは、抵抗増加率ｄＲの上昇を許容することができる上限値であり、組電池１０の寿命などを考慮して、適宜設定することができる。抵抗増加率ｄＲが上限値ｄＲｌｉｍに到達したときには、組電池１０の充放電が行われないことになる。すなわち、組電池１０を交換する必要がある。なお、上限値ｄＲｌｉｍに関する情報は、メモリ３１に記憶しておくことができる。

図４に示す場合には、抵抗増加率ｄＲが第１閾値ｄＲｔｈ＿ｏｎよりも一次的に大きくなるものの、組電池１０の出力又は入力を制限することにより、抵抗増加率ｄＲを低下させることができる。ここで、抵抗増加率ｄＲが第２閾値ｄＲｔｈ＿ｏｆｆよりも小さくなったときには、組電池１０の出力又は入力の制限が解除される。

図５は、組電池１０の入出力の制限が充放電過多の状態に対応していないときの抵抗増加率ｄＲの変化を示す。具体的には、組電池１０が放電過多の状態にあるときには、組電池１０の入力が制限され、組電池１０の出力が制限されていないときの抵抗増加率ｄＲの変化を示す。また、組電池１０が充電過多の状態にあるときには、組電池１０の出力が制限され、組電池１０の入力が制限されていないときの抵抗増加率ｄＲの変化を示す。

図５において、点線は、組電池１０の入出力を制限しないときの抵抗増加率ｄＲの変化を示しており、実線は、図２に示す処理を行うときの抵抗増加率ｄＲの変化を示している。

入出力の制限と充放電過多の状態とが対応していない状態において、組電池１０の入出力を制限すると、図５に示すように、抵抗増加率ｄＲが上昇しやすくなる。すなわち、組電池１０の入力又は出力を制限した後における抵抗増加率ｄＲ（実線）は、組電池１０の入出力を制限しないときの抵抗増加率ｄＲ（点線）よりも高くなってしまう。

ここで、本実施例では、ステップＳ１０８の処理において、制限処理の前後における変化速度（ｄＲ／ｄｔ）を比較しており、制限処理後の変化速度（ｄＲ／ｄｔ）が制限処理前の変化速度（ｄＲ／ｄｔ）よりも高いときには、出力の制限処理および入力の制限処理を切り替えている。これにより、入出力の制限を充放電過多の状態に対応させることができ、図５に示すように、抵抗増加率ｄＲを低下させることができる。

ここで、本実施例のように、出力の制限処理および入力の制限処理を切り替えないと、図６に示すように、抵抗増加率ｄＲの上昇を促進してしまう。また、ステップＳ１０７の処理で用いられる時間ｔ０は、図５に示すように、点線で示す抵抗増加率ｄＲが上限値ｄＲｌｉｍに到達するまでの時間よりも短くしておく必要がある。さらに、図６の実線に示す抵抗増加率ｄＲの変化も考慮して、時間ｔ０を設定する必要がある。図５の点線で示す抵抗増加率ｄＲの挙動や、図６の実線で示す抵抗増加率ｄＲの挙動を予め特定しておけば、時間ｔ０を特定することができる。

本実施例によれば、組電池１０の出力又は入力を制限したときに、制限の前後における抵抗増加率の変化速度（ｄＲ／ｄｔ）を比較することにより、抵抗増加率ｄＲの上昇を抑制できているか否かを確認することができる。そして、確認した結果を踏まえて、出力および入力のいずれを制限したらよいかを決定することができる。これにより、抵抗増加率ｄＲを確実に低下させることができる。

本実施例では、組電池１０の放電過多又は充電過多を判別した後に、組電池１０の出力又は入力を制限しているが、これに限るものではない。具体的には、組電池１０の放電過多又は充電過多を判別せずに、抵抗増加率ｄＲが第１閾値ｄＲｔｈ＿ｏｎよりも高くなったときに、組電池１０の出力および入力の一方を制限することができる。

ここで、出力制限および入力制限のいずれを行うかは、予め設定しておくことができる。組電池１０の出力を用いて車両を走行させているときには、イオン濃度分布が放電側に偏りやすいことがある。この場合には、抵抗増加率ｄＲが第１閾値ｄＲｔｈ＿ｏｎよりも高くなったときに、まず、組電池１０の出力を制限することができる。

一方、外部電源からの電力を組電池１０に供給して、組電池１０を充電するときには、イオン濃度分布が充電側に偏りやすいことがある。この場合には、抵抗増加率ｄＲが第１閾値ｄＲｔｈ＿ｏｎよりも高くなったときに、まず、組電池１０の入力を制限することができる。ここで、外部電源とは、図１に示す電池システムとは別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には、外部電源からの交流電力を直流電力に変換し、直流電力を組電池１０に供給する充電器を設ければよい。充電器は、図１に示す電池システムに追加してもよいし、図１に示す電池システムとは別に設けてもよい。

そして、ステップＳ１０８の処理において、抵抗増加率の変化速度（ｄＲ／ｄｔ）が低下しているか否かを判別し、変化速度（ｄＲ／ｄｔ）が低下しているときには、入力又は出力の制限を続けることになる。一方、変化速度（ｄＲ／ｄｔ）が上昇しているときには、ステップＳ１０９の処理において、出力制限および入力制限を切り替えることになる。この場合であっても、本実施例と同様に、抵抗増加率ｄＲの上昇を抑制することができる。

次に、組電池１０の放電過多又は充電過多を判別する処理について説明する。ここでは、２つの方法について説明するが、これに限るものではなく、単電池１１におけるイオン濃度の偏りを推定することができれば、いかなる方法であってもよい。

第１の方法としては、まず、電流センサ２５を用いて、組電池１０を充電しているときの電流と、組電池１０を放電しているときの電流とを取得する。そして、下記式（４）に示すように、比率ｋを算出する。

上記式（４）において、Ｉｃは、組電池１０を充電しているときの電流値であり、Ｉｄは、組電池１０を放電しているときの電流値である。上記式（４）に示すように、充電電流Ｉｃおよび放電電流Ｉｄの比率を算出することにより、イオン濃度分布が放電側および充電側のいずれに偏っているかを判別することができる。すなわち、充電電流Ｉｃが放電電流Ｉｄよりも大きければ、イオン濃度分布が充電側に偏っていると判別することができる。また、放電電流Ｉｄが充電電流Ｉｃよりも大きければ、イオン濃度分布が放電側に偏っていると判別することができる。

上記式（４）では、充電電流Ｉｃを二乗した値と、放電電流Ｉｄを二乗した値との比率ｋを算出しているが、これに限るものではなく、充電電流Ｉｃおよび放電電流Ｉｄの比率を算出するだけでもよい。ただし、充電電流Ｉｃや放電電流Ｉｄを二乗した値を用いることにより、充電電流Ｉｃを二乗した値と、放電電流Ｉｄを二乗した値との差を広げることができ、イオン濃度分布の偏りを確認し易くなる。

放電過多および充電過多を判別する第２の方法について、図７Ａおよび図７Ｂに示すフローチャートを用いて説明する。第２の方法では、後述するように、イオン濃度の偏りを評価するための評価値を規定し、この評価値に基づいて、組電池１０が放電過多および充電過多のいずれであるかを判別するようにしている。

図７Ａおよび図７Ｂ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７Ａおよび図７Ｂ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Ｓ２０１において、コントローラ３０は、電流センサ２５の出力に基づいて、放電電流を取得する。組電池１０を放電しているときには、放電電流が正の値になり、組電池１０を充電しているときには、放電電流が負の値になる。

ステップＳ２０２において、コントローラ３０は、ステップＳ２０１の処理で得られた放電電流に基づいて、組電池１０、単電池１１又は、上述した電池ブロックのＳＯＣ（State Of Charge）を算出（推定）する。ＳＯＣは、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を積算することにより、組電池１０、単電池１１又は電池ブロックの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は、電流センサ２５の出力から取得することができる。

一方、監視ユニット２７の検出電圧から、組電池１０、単電池１１又は電池ブロックのＳＯＣを推定することもできる。ＳＯＣは、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、監視ユニット２７の検出電圧（ＣＣＶ：Closed Circuit Voltage）と、組電池１０、単電池１１又は電池ブロック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Ｓ２０３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、単電池１１又は電池ブロックの温度を取得する。ステップＳ２０４において、コントローラ３０は、ステップＳ２０２の処理で算出したＳＯＣと、ステップＳ２０３の処理で取得した温度とに基づいて、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関する係数である。忘却係数は、下記式（５）の条件を満たす範囲内で設定される。

上記式（５）において、Ａは、忘却係数を示し、Δｔは、図７Ａおよび図７Ｂ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。忘却係数Ａは、組電池１０、単電池１１又は電池ブロックに対応した値を用いることができる。

例えば、コントローラ３０は、図８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８において、縦軸は忘却係数Ａであり、横軸は温度である。図８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８に示すマップにおいて、ステップＳ２０２の処理で取得したＳＯＣと、ステップＳ２０３の処理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８に示すマップでは、温度が同じであれば、ＳＯＣが高いほど、忘却係数Ａが大きくなる。また、ＳＯＣが同じであれば、温度が高くなるほど、忘却係数Ａが大きくなる。

ステップＳ２０５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又は電池ブロックの劣化状態（後述するハイレート劣化）を評価する値である。

単電池１１のハイレート劣化が進行したときには、単電池１１（組電池１０）の充放電を抑制する必要がある。すなわち、単電池１１（組電池１０）の充放電を抑制しないと、単電池１１のハイレート劣化が進行してしまう。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（６）に基づいて、評価値の減少量Ｄ（−）を算出することができる。

上記式（６）において、ＡおよびΔｔは、上記式（５）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。

上記式（５）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Ｓ２０６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Ｓ２０７において、コントローラ３０は、ステップＳ２０２の処理で算出されたＳＯＣと、ステップＳ２０３の処理で取得した温度とに基づいて、限界値を算出する。

例えば、コントローラ３０は、図９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９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９において、縦軸は限界値であり、横軸は温度である。図９に示すマップにおいて、ステップＳ２０２の処理で取得したＳＯＣと、ステップＳ２０３の処理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９に示すマップでは、温度が同じであれば、ＳＯＣが高いほど、限界値が大きくなる。また、ＳＯＣが同じであれば、温度が高いほど、限界値が大きくなる。

ステップＳ２０８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（７）に基づいて、評価値の増加量Ｄ（＋）を算出することができる。

上記式（７）において、Ｂは、電流係数を示し、ステップＳ２０６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Ｓ２０７の処理で取得した値が用いられる。電流係数Ｂおよび限界値Ｃは、組電池１０又は単電池１１に対応した値が用いられる。Ｉは、放電電流を示し、ステップＳ２０１の処理で取得した値が用いられる。Δｔは、サイクルタイムである。

上記式（７）から分かるように、放電電流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Ｓ２０９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（８）に基づいて算出することができる。

上記式（８）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Ｓ２０５，Ｓ２０８の処理で算出された値が用いられる。

評価値Ｄ（Ｎ）を算出したとき、コントローラ３０は、算出した評価値Ｄ（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。

本実施例では、上記式（８）に表すように、イオン濃度の偏りの増加（増加量Ｄ（＋））と、イオン濃度の偏りの減少（減少量Ｄ（−））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、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。ここで、評価値Ｄ（Ｎ）としては、組電池１０、単電池１１および電池ブロックのいずれかに対応した評価値Ｄ（Ｎ）を用いることができる。

ステップＳ２１０において、コントローラ３０は、ステップＳ２０９の処理で算出した評価値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したり、評価値Ｄ（Ｎ）が予め定められた目標値Ｄtar（＋）よりも大きいか否かを判別したりする。すなわち、コントローラ３０は、評価値Ｄ（Ｎ）の絶対値が、目標値Ｄtar（−），Ｄtar（＋）の絶対値よりも大き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。また、目標値Ｄtar（＋）は、放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）の絶対値が、目標値Ｄtar（−），Ｄtar（＋）の絶対値よりも大きければ、ステップＳ２１１の処理に進み、そうでなければ、図７Ａおよび図７Ｂに示す処理を終了する。

本実施例では、図１０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おり、目標値Ｄtar（＋）は、評価値Ｄ（Ｎ）のプラス側において設定されている。図１０は、評価値Ｄ（Ｎ）の変化（一例）を示す図である。

ステップＳ２１１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１０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１０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。ここでの評価値Ｄ（Ｎ）は、負の値であるため、積算値も負の値となる。

一方、評価値Ｄ（Ｎ）が目標値Ｄtar（＋）よりも大きいとき、評価値Ｄ（Ｎ）のうち、目標値Ｄtar（＋）よりも大きい部分（図１０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（＋）よりも大きくなるたびに、積算処理が行われる。評価値Ｄ（Ｎ）が目標値Ｄtar（＋）よりも大きいときには、評価値Ｄ（Ｎ）および目標値Ｄtar（＋）の差分が積算される。ここでの評価値Ｄ（Ｎ）は、正の値であるため、積算値も正の値となる。

本実施例では、下記式（９）に基づいて、積算値ΣＤex（Ｎ）が算出される。

上記式（９）において、ｔ＿totalは、積算値ΣＤex（Ｎ）を算出し始めたときから今回のサイクルタイムまでの時間（合計時間）である。ｔ-は、評価値Ｄ（Ｎ）が目標値Ｄtar（−）よりも小さくなっている時間（合計時間）であり、ｔ+は、評価値Ｄ（Ｎ）が目標値Ｄtar（＋）よりも大きくなっている時間（合計時間）である。ΣＤex-（Ｎ−１）は、前回までのサイクルタイムにおいて、負の値である評価値Ｄ（Ｎ）および目標値Ｄtar（−）の差分を積算した値である。ΣＤex+（Ｎ−１）は、前回までのサイクルタイムにおいて、正の値である評価値Ｄ（Ｎ）および目標値Ｄtar（＋）の差分を積算した値である。

積算値ΣＤex（Ｎ）を算出したとき、コントローラ３０は、算出した積算値ΣＤex（Ｎ）をメモリ３１に記憶する。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（＋）よりも大きくなったり、目標値Ｄtar（−）よりも小さくなったりしたときに、積算値ΣＤex（Ｎ）を更新することができる。

本実施例では、上記式（９）を用いて、積算値ΣＤex（Ｎ）を算出しているが、これに限るものではない。例えば、評価値Ｄ（Ｎ）が各目標値Ｄtar（−），Ｄtar（＋）を超えるたびに、評価値Ｄ（Ｎ）および各目標値Ｄtar（−），Ｄtar（＋）の差分を積算するだけでもよい。すなわち、各積算値ΣＤex-（Ｎ−１），ΣＤex+（Ｎ−１）を求めて、これらの積算値ΣＤex-（Ｎ−１），ΣＤex+（Ｎ−１）を単に加算するだけでもよい。

また、本実施例では、評価値Ｄ（Ｎ）および各目標値Ｄtar（−），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）が各目標値Ｄtar（−），Ｄtar（＋）を超えるたびに、この評価値Ｄ（Ｎ）自体を積算することもできる。

ステップＳ２１２において、コントローラ３０は、積算値ΣＤex（Ｎ）が放電閾値Ｄthdよりも大きいか否かを判別する。放電閾値Ｄthdは、単電池１１の内部におけるイオン濃度分布が放電側に偏っているか否かを判別するために用いられ、適宜設定することができる。例えば、放電閾値Ｄthdは、０よりも大きい値に設定することができ、放電閾値Ｄthdに関する情報は、メモリ３１に記憶することができる。

積算値ΣＤex（Ｎ）が放電閾値Ｄthdよりも大きいとき、コントローラ３０は、ステップＳ２１３において、単電池１１の内部におけるイオン濃度分布が放電側に偏っていると判別する。すなわち、コントローラ３０は、組電池１０が放電過多の状態であると判別する。一方、積算値ΣＤex（Ｎ）が放電閾値Ｄthdよりも小さいとき、コントローラ３０は、イオン濃度分布が放電側に偏っていないと判別し、ステップＳ２１４の処理に進む。

ステップＳ２１４において、コントローラ３０は、積算値ΣＤex（Ｎ）が充電閾値Ｄthcよりも小さいか否かを判別する。充電閾値Ｄthcは、単電池１１の内部におけるイオン濃度分布が充電側に偏っているか否かを判別するために用いられ、適宜設定することができる。例えば、充電閾値Ｄthcは、０よりも小さい値に設定することができ、充電閾値Ｄthc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、放電閾値Ｄthdおよび充電閾値Ｄthcを同一の値とすることもできるが、この場合には、放電過多および充電過多の判別が頻繁に切り替わってしまうおそれがあり、制御上のハンチングが発生してしまう。

積算値ΣＤex（Ｎ）が充電閾値Ｄthcよりも小さいとき、コントローラ３０は、ステップＳ２１５において、単電池１１の内部におけるイオン濃度分布が充電側に偏っていると判別する。すなわち、コントローラ３０は、組電池１０が充電過多の状態であると判別する。一方、積算値ΣＤex（Ｎ）が充電閾値Ｄthcよりも大きいとき、コントローラ３０は、イオン濃度分布が充電側に偏っていないと判別し、図７Ａおよび図７Ｂに示す処理を終了する。

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：監視ユニット、３０：コントローラ、３１：メモリ

Claims (9)

1. 充放電に伴うイオン濃度の偏りに応じて抵抗が上昇する二次電池と、
   前記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、
   前記抵抗によって規定される劣化値が閾値よりも大きいとき、前記二次電池の充電および放電の一方を制限し、
   制限後の前記劣化値の変化量が、制限前の前記劣化値の変化量よりも大きいとき、前記一方の制限を解除して、充電および放電の他方を制限する、
   ことを特徴とする電池システム。
2. 前記コントローラは、充電および放電の一方を制限した後の前記劣化値の変化量が、充電および放電の一方を制限する前の前記劣化値の変化量よりも小さいとき、前記一方の制限を継続することを特徴とする請求項１に記載の電池システム。
3. 前記コントローラは、
   前記二次電池に流れた電流の履歴に基づいて、前記イオン濃度の偏りを判別し、
   前記劣化値が前記閾値よりも大きく、前記イオン濃度の分布が放電側に偏っているときには、前記二次電池の放電を制限し、
   前記劣化値が前記閾値よりも大きく、前記イオン濃度の分布が充電側に偏っているときには、前記二次電池の充電を制限する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電池システム。
4. 前記コントローラは、
   前記イオン濃度の偏りに伴って前記二次電池の入出力性能を低下させる劣化成分を評価するための評価値を、前記二次電池を充放電したときの電流の履歴から算出し、
   目標値を超える前記評価値を積算した積算値が、放電閾値よりも大きいときには、前記イオン濃度の分布が放電側に偏っていると判別し、
   前記積算値が充電閾値よりも小さいときには、前記イオン濃度の分布が充電側に偏っていると判別する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の電池システム。
5. 前記コントローラは、充電および放電の一方を制限するときには、充電および放電の他方を制限しないことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の電池システム。
6. 前記劣化値は、初期状態にある前記二次電池の抵抗と、現在の前記二次電池の抵抗との比で表されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の電池システム。
7. 充放電に伴うイオン濃度の偏りに応じて抵抗が上昇する二次電池の充放電を制御する制御方法であって、
   前記抵抗によって規定される劣化値が閾値よりも大きいとき、前記二次電池の充電および放電の一方を制限し、
   制限後の前記劣化値の変化量が、制限前の前記劣化値の変化量よりも大きいとき、前記一方の制限を解除して、充電および放電の他方を制限する、
   ことを特徴とする制御方法。
8. 充電および放電の一方を制限した後の前記劣化値の変化量が、充電および放電の一方を制限する前の前記劣化値の変化量よりも小さいとき、前記一方の制限を継続することを特徴とする請求項７に記載の制御方法。
9. 前記二次電池に流れた電流の履歴に基づいて、前記イオン濃度の偏りを判別し、
   前記劣化値が前記閾値よりも大きく、前記イオン濃度の分布が放電側に偏っているときには、前記二次電池の放電を制限し、
   前記劣化値が前記閾値よりも大きく、前記イオン濃度の分布が充電側に偏っているときには、前記二次電池の充電を制限する、
   ことを特徴とする請求項７又は８に記載の制御方法。