JP5954144B2 - 制御装置、制御方法、制御システムおよび電動車両 - Google Patents

Description

本開示は、制御装置、制御方法、制御システムおよび電動車両に関する。

様々な電子機器はもとより、自動車やバックアップ用の電源として２次電池が使用されている。２次電池は、低温下（例えば、０℃以下）で使用されると、その性能が劣化する可能性がある。下記特許文献１および特許文献２には、加温してから２次電池を使用することにより、低温下での使用に伴う２次電池の性能の劣化を未然に防止する技術が記載されている。

特開２００９−１４２０６９号公報

特開２００６−２１０２４４号公報

特許文献１および特許文献２に記載の技術は、低温下での使用にともなう２次電池の性能の劣化を未然に防止するものである。一度、２次電池の性能が劣化した場合には、当該２次電池を交換等しなければならず、２次電池の性能を回復させることができない、という問題があった。

したがって、本開示の目的の一つは、２次電池の性能を回復する制御装置、制御方法、制御システムおよび電動車両を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本開示は、例えば、
リチウムを吸蔵および放出可能な活物質を正極および負極に備える非水系電池を、１または複数、有する蓄電部の温度が、所定の温度より高いか否かを判定する判定部と、
放電の初期における蓄電部の電圧が、負極の表面上に金属リチウムが析出することに起因して生じる電圧である場合に蓄電部の劣化が有ると判定する劣化判定部と、
蓄電部の温度が所定の温度より高いと判定される場合に、所定の放電レートにより蓄電部を放電し、蓄電部の温度が所定の温度より低いと判定される場合に、蓄電部を加温することにより蓄電部の温度を所定の温度より高くした後に、放電レートにより蓄電部を放電する制御部と
を備え、
判定部は、劣化判定部により蓄電部の劣化が有ると判定される場合に、蓄電部の温度が所定の温度より高いか否かを判定する
制御装置である。
本開示は、本開示の制御装置を備える電動車両でもよい。

本開示は、例えば、
リチウムを吸蔵および放出可能な活物質を正極および負極に備える非水系電池を、１または複数、有する蓄電部の温度が、所定の温度より高いか否かを判定部が判定し、
放電の初期における蓄電部の電圧が、負極の表面上に金属リチウムが析出することに起因して生じる電圧である場合に蓄電部の劣化が有ると劣化判定部が判定し、
蓄電部の温度が所定の温度より高いと判定される場合に、所定の放電レートにより蓄電部を放電し、蓄電部の温度が所定の温度より低いと判定される場合に、蓄電部を加温することにより蓄電部の温度を所定の温度より高くした後に、放電レートにより蓄電部を放電する制御を制御部が実行し、
蓄電部の劣化が有ると判定される場合に、蓄電部の温度が所定の温度より高いか否かを判定部が判定する
制御装置における制御方法である。

本開示は、例えば、
リチウムを吸蔵および放出可能な活物質を正極および負極に備える非水系電池を、１または複数、有する蓄電部と、
蓄電部の温度が所定の温度より高いか否かを判定する判定部と、
放電の初期における蓄電部の電圧が、負極の表面上に金属リチウムが析出することに起因して生じる電圧である場合に蓄電部の劣化が有ると判定する劣化判定部と、
蓄電部の温度が所定の温度より高いと判定される場合に、所定の放電レートにより蓄電部を放電し、蓄電部の温度が所定の温度より低いと判定される場合に、蓄電部を加温することにより蓄電部の温度を所定の温度より高くした後に、放電レートにより蓄電部を放電する制御部と
を備え、
判定部は、劣化判定部により蓄電部の劣化が有ると判定される場合に、蓄電部の温度が所定の温度より高いか否かを判定する
制御システムである。

少なくとも一つの実施形態によれば、２次電池の性能を回復することができる。

制御システムの構成の一例を示すブロック図である。 制御システムにおける主要な処理の一例を説明するためのフローチャートである。 第１の充電モードにおける処理の一例を示すフローチャートである。 放電モードにおける処理の一例を示すフローチャートである。 第２の充電モードにおける処理の一例を示すフローチャートである。 放電時における、容量の変化および電圧の変化の一例を説明するための図である。 放電時における、ＤＯＤの変化および電圧の変化の一例を説明するための図である。 劣化検出モードにおける処理の流れの一例を示すフローチャートである。 放電時における、容量の変化およびΔＱ／ΔＶの変化の一例を説明するための図である。 回復モードにおける処理の流れの一例を示すフローチャートである。 効果の一例を説明するための図である。 図１２Ａおよび図１２Ｂは、効果の一例を説明するための図である。 効果の一例を説明するための図である。 応用例を説明するための図である。 応用例を説明するための図である。

以下、本開示の実施形態等について図面を参照しながら説明する。なお、説明は、以下の順序で行う。
＜１．一実施形態＞
＜２．変形例＞
＜３．応用例＞
以下に説明する実施形態等は本開示の好適な具体例であり、本開示の内容がこれらの実施形態等に限定されるものではない。

＜１．一実施形態＞
「２次電池の一例について」
本開示において、使用される２次電池の一例は、正極活物質と、黒鉛等の炭素材料を負極活物質として含むリチウムイオン２次電池である。正極材料として特に限定はないが、好ましくは、オリビン構造を有する正極活物質を含有するものである。

オリビン構造を有する正極活物質としてさらに好ましくは、リチウム鉄リン酸化合物（ＬｉＦｅＰＯ₄ ）、または、異種原子を含有するリチウム鉄複合リン酸化合物（ＬｉＦｅ_xＭ_1-xＯ₄ ：Ｍは１種類以上の金属、ｘは０＜ｘ＜１である。）が好ましい。ここで、「主体」とは、正極活物質層の正極活物質総質量の５０％以上を意味する。また、Ｍが２種以上の場合は、各々の下付数字の総和が１−ｘとなるように選定される。

Ｍとしては、遷移元素、ＩＩＡ族元素、ＩＩＩＡ族元素、ＩＩＩＢ族元素、ＩＶＢ族元素等が挙げられる。特にコバルト（Ｃｏ），ニッケル，マンガン（Ｍｎ），鉄，アルミニウム，バナジウム（Ｖ），およびチタン（Ｔｉ）のうちの少なくとも１種を含むものが好ましい。

正極活物質は、リチウム鉄リン酸化合物またはリチウム鉄複合リン酸化合物の表面に、該酸化物とは異なる組成の金属酸化物（例えば、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｌｉなどから選択されるもの）やリン酸化合物（例えば、リン酸リチウム等）等を含む被覆層が施されていてもよい。

リチウム（Ｌｉ）を吸蔵および放出することが可能な正極材料として、層状岩塩構造を有するコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ₂）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ₂）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎＯ₂）、スピネル構造を有するマンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ₂Ｏ₄）などのリチウム複合酸化物が使用されてもよい。

本開示における黒鉛としては、特に限定はなく、業界において用いられる黒鉛材料を広く用いることができる。負極の材料として、チタン酸リチウム、シリコン（Ｓｉ）系材料、スズ（Ｓｎ）系材料等が使用されてもよい。

本開示にかかる電池の電極の製造法としては、特に限定はなく、業界において用いられている方法を広く用いることができる。

本開示における電池構成としては、特に限定はなく、公知の構成を広く用いることができる。

本開示に用いられる電解液としては、特に限定はなく、液状、ゲル状を含み、業界において用いられる電解液を広く用いることができる。

電解液溶媒として好ましくは、４−フルオロ−１，３−ジオキソラン−２−オン（ＦＥＣ）、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ブチレン、炭酸ビニレン（ＶＣ）、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸エチルメチル、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、１，２−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、４−メチル−１，３−ジオキソラン、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、アセトニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、３−メトキシプロピロニトリル、Ｎ，Ｎ−ジメチルフォルムアミド、Ｎ−メチルピロリジノン、Ｎ−メチルオキサゾリジノン、ニトロメタン、ニトロエタン、スルホラン、ジメチルスルフォキシド、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、エチレンスルフィド、およびビストリフルオロメチルスルホニルイミドトリメチルヘキシルアンモニウム、更に好ましくは４−フルオロ−１，３−ジオキソラン−２−オン（ＦＥＣ）、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ブチレン、炭酸ビニレン（ＶＣ）、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸エチルメチル、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトンである。

電解液支持塩として好ましくは、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ₆）、ビス（ペ
ンタフルオロエタンスルホニル）イミドリチウム（Ｌｉ（Ｃ₂Ｆ₅ＳＯ₂）₂Ｎ）、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ₄）、六フッ化ヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＦ₆）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ₄）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＳＯ₃ＣＦ₃）、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドリチウム（Ｌｉ（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂Ｎ）、トリス（トリフルオロメタンスルホニル）メチルリチウム（ＬｉＣ（ＳＯ₂ＣＦ₃）₃である。

リチウムイオン２次電池は、形状に応じて角型、円筒型等に分類することができる。本開示における実施形態および変形例では、一例として、円筒型のリチウムイオン２次電池が使用される。１の円筒型のリチウムイオン２次電池をセルと適宜、称する。リチウムイオン２次電池のセルの平均的な出力電圧は、例えば、３．０Ｖ（ボルト）程度であり、満充電電圧は、例えば、４．２Ｖ程度である。また、リチウムイオン２次電池のセルの容量は、例えば、３Ａｈ（アンペアアワー）（３０００ｍＡｈ（ミリアンペアアワー））である。

複数のセルが接続されることにより、サブモジュールが形成される。サブモジュールは、例えば、８個のセルが並列に接続された構成を有する。この場合のサブモジュールの容量は、２４Ａｈ程度となり、電圧は、セルの電圧と略同じ３．０Ｖ程度となる。

複数のサブモジュールが接続されることにより、蓄電ブロックが形成される。蓄電ブロックは、例えば、１６のサブモジュールが直列に接続された構成を有する。この場合の容量は、２４Ａｈ程度となり、電圧は、４８Ｖ（３．０Ｖ×１６）程度となる。

蓄電ブロックがさらに、複数個、接続されてもよい。複数の蓄電ブロックを接続することにより、大容量、大出力の要求に応えることができる。なお、サブモジュールを構成するセルの個数およびセルの接続の態様は、適宜、変更することができる。さらに、蓄電ブロックを構成するサブモジュールの個数およびサブモジュールの接続の態様は、適宜、変更することができる。

本開示では、一例として、１の蓄電ブロックおよび周辺回路等により蓄電モジュールが構成される。一実施形態では、蓄電ブロックを構成する個々のサブモジュールが蓄電部に対応する。放電および充電は、蓄電ブロック単位で行われる。温度の測定は、サブモジュール単位で行われる。

充電レートおよび放電レートは、リチウムイオン２次電池のセルの容量またはサブモジュールの容量に基づいて決定される。充電レート（放電レート）「１Ｃ」により充電（放電）するとは、リチウムイオン２次電池の容量が３０００ｍＡｈである場合に、１時間で充電（放電）が完了する充電電流（放電電流）（すなわち、３０００ｍＡ）での充電（放電）を意味する。例えば、充電レート（放電レート）「０．１Ｃ」により充電（放電）するとは、リチウムイオン２次電池の容量が３０００ｍＡｈである場合に、１０時間で充電（放電）が完了する充電電流（放電電流）（すなわち、３００ｍＡ）での充電（放電）を意味する。

８個のセルが並列に接続されることによりサブモジュールが構成される場合には、サブモジュールに接続される電源ラインに流れる充電電流（放電電流）は、セルの充電電流（放電電流）を８倍（２４００ｍＡ）した大きさになり、この電流が電流検出抵抗により検出される。この場合の充電レート（放電レート）は、サブモジュールの容量（２４Ａｈ）からみて０．１Ｃである。

なお、システムの構成や規模、用途等に応じて、蓄電部の構成を適宜、変更できる。例えば、蓄電ブロックやセルが蓄電部として構成されてもよい。さらに、サブモジュール単位やセル単位で放電および充電が行われてもよい。さらに、蓄電ブロックやセル単位で温度の測定が行われるようにしてもよい。さらに、後述する各判定処理が個々のサブモジュールの電圧や温度に対して行われるようにしてもよい。

「リチウムイオン２次電池の特性について」
リチウムイオン２次電池に対する低温下（例えば、０℃以下）における充電は、一般に禁止されている。これは、例えば、以下の理由に基づく。低温下によりリチウムイオン２次電池に対する充電が行われると、正極から出たリチウムイオンが負極に吸収されにくくなり、負極の表面上に金属リチウムが析出し電極抵抗が増大する。析出した金属リチウムの層がさらに堆積することにより、さらにリチウムイオンの吸収が妨げられる。電極での反応が妨げられることにより充放電の効率が低下し、リチウムイオン２次電池の性能（容量やサイクル寿命など）が劣化する。一度、性能が劣化したリチウムイオン２次電池は、修理や交換等をしなければならない。このため、低温下（例えば、０℃以下）における充電は禁止されている。

一方で、鉛蓄電池やニッケル水素（ＮｉＭＨ）蓄電池などの２次電池では、−２０℃から６０℃程度の範囲での充放電が大幅に制約されることはなく、リチウムイオン２次電池に対して優位である。近年、リチウムイオン２次電池は、電子機器はもとより、バックアップ用の電源やハイブリッドカーなどその適用範囲が拡大していることから、一定の低温下（例えば、−１０℃から０℃までの範囲）でもリチウムイオン２次電池が使用できることが望ましい。

さらに、一定の低温下でリチウムイオン２次電池を使用可能とし、低温下における使用によりリチウムイオン２次電池の性能の劣化が検出された場合には、リチウムイオン２次電池の性能を回復できることが望ましい。なお、リチウムイオン２次電池の性能を回復させるとは、例えば、劣化したリチウムイオン２次電池の性能を向上させることを意味する。

「制御システムの構成」
図１は、制御システムの構成の一例を示す。制御システム１は、例えば、蓄電モジュール２と、コントローラ３とを含む構成を有する。蓄電モジュール２とコントローラ３との間で電力の伝送および通信がなされる。図１では１の蓄電モジュールのみが図示されているが、複数の蓄電モジュールが接続され、各蓄電モジュールがコントローラに接続されてもよい。このような構成の場合には、例えば、最下位の蓄電モジュールの正極端子および負極端子がコントローラ３に接続される。電力や制御コマンドは、上位の蓄電モジュールから下位の蓄電モジュールを介して、もしくは反対に、下位の蓄電モジュールから上位の蓄電モジュールを介して伝送される。

コントローラ３は、電力ケーブルおよび通信用のバスを介して、充電装置（充電電源）４または負荷５に対して接続される。蓄電モジュール２を充電する際には、コントローラ３は充電装置４に接続される。充電装置４は、ＤＣ(Direct Current)−ＤＣコンバータ等を有し、少なくとも、充電電圧および充電電流制御部４ａを有する。充電電圧および充電電流制御部４ａは例えば、コントローラ３（メインマイクロコントロールユニット３０）の制御に応じて充電電圧および充電電流を所定の値に設定する。

蓄電モジュール２を放電する際には、コントローラ３は負荷５に接続される。コントローラ３を介して、負荷５に対して蓄電モジュール２の電力が供給される。コントローラ３に接続される負荷５は、電気自動車におけるモータ系のインバータ回路や、家庭用の電力システムなどである。

負荷５は、少なくとも、放電電流制御部５ａを有する。放電電流制御部５ａは、例えば、コントローラ３のメインマイクロコントロールユニット３０の制御に応じて放電電流を所定の値に設定する。例えば、負荷５は、負荷抵抗を可変することにより蓄電モジュール２を流れる放電電流（負荷電流）の大きさを適切に制御する。

「蓄電モジュールの構成」
蓄電モジュール２の構成の一例について説明する。蓄電モジュール２を構成する各部は、例えば、所定の形状の外装ケースに収納される。外装ケースは、高い伝導率および輻射率を有する材料を用いることが望ましい。高い伝導率および輻射率を有する材料を用いることにより、外装ケースにおける優れた放熱性を得ることができる。優れた放熱性を得ることで、外装ケース内の温度上昇を抑制できる。さらに、外装ケースの開口部を最小限または、廃止することができ、高い防塵防滴性を実現できる。外装ケースは、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金、銅、銅合金等の材料が使用される。

蓄電モジュール２は、例えば、正極端子１１，負極端子１２，蓄電ブロック，ＦＥＴ(Field Effect Transistor)，電圧マルチプレクサ１３，ＡＤＣ(Analog to Digital Converter)１４、温度測定部１５，温度マルチプレクサ１６，監視部１７，温度測定部１８，電流検出抵抗１９，電流検出アンプ２０，ＡＤＣ２１，加温部２２，サブマイクロコントロールユニット２５および記憶部２６を含む構成とされる。蓄電モジュール２に対して、例示した構成と異なる構成が追加されてもよい。例えば、蓄電ブロックの電圧から蓄電モジュール２の各部を動作させるための電圧を生成するレギュレータが追加されてもよい。

蓄電ブロックは、サブモジュールＳＭＯが１または複数、接続されてなる。サブモジュールＳＭＯは例えば、８本の円筒型のリチウムイオン２次電池が並列に接続されたものである。一例として、１６のサブモジュールＳＭＯ１，サブモジュールＳＭＯ２，サブモジュールＳＭＯ３，サブモジュールＳＭＯ４・・・およびサブモジュールＳＭＯ１６が直列に接続されることにより蓄電ブロックが構成される。なお、個々のサブモジュールを区別する必要がない場合は、サブモジュールＳＭＯと適宜、称する。

サブモジュールＳＭＯ１の正極側が蓄電モジュール２の正極端子１１に接続される。サブモジュールＳＭＯ１６の負極側が蓄電モジュール２の負極端子１２に接続される。正極端子１１は、コントローラ３の正極端子に接続される。負極端子１２は、コントローラ３の負極端子に接続される。

１６のサブモジュールＳＭＯの構成に対応して、１６のＦＥＴ（ＦＥＴ１，ＦＥＴ２，ＦＥＴ３，ＦＥＴ４・・・ＦＥＴ１６）がサブモジュールＳＭＯの端子間に設けられる。ＦＥＴは、例えば、パッシブ方式のセルバランス制御を行うためものである。

ＦＥＴにより行われるセルバランス制御の概要について説明する。例えば、サブモジュールＳＭＯ２の劣化が他のサブモジュールＳＭＯより進行し、サブモジュールＳＭＯ２の内部インピーダンスが増加したとする。この状態で蓄電モジュール２に対する充電を行うと、内部インピーダンスの増加により、サブモジュールＳＭＯ２が正常な電圧まで充電されない。このため、サブモジュールＳＭＯ間の電圧のバランスにばらつきが生じる。

サブモジュールＳＭＯ間の電圧のバランスのばらつきを解消するために、ＦＥＴ２以外のＦＥＴをオンし、サブモジュールＳＭＯ２以外のサブモジュールＳＭＯを所定の電圧値まで放電させる。放電後にＦＥＴをオフする。放電後は、各サブモジュールＳＭＯの電圧は、例えば、所定値（例えば、３．０ＶとなりサブモジュールＳＭＯ間のバランスがとれる。なお、セルバランス制御の方式はパッシブ方式に限らず、いわゆるアクティブ方式や他の公知の方式を適用できる。

サブモジュールＳＭＯの端子間の電圧が電圧検出部（図示は省略している）により検出される。サブモジュールＳＭＯの端子間の電圧は例えば、充電中および放電中を問わず、検出される。蓄電モジュール２の放電時に、例えば２５０ｍｓ（ミリ秒）の周期でもって、各サブモジュールＳＭＯの電圧が電圧検出部により検出される。

電圧検出部によって検出された各サブモジュールＳＭＯの電圧（アナログの電圧データ）が電圧マルチプレクサ（ＭＵＸ(Multiplexer)）１３に供給される。この例では、１６のサブモジュールＳＭＯにより蓄電ブロックが構成されることから、１６のアナログ電圧データが電圧マルチプレクサ１３に供給されることになる。

電圧マルチプレクサ１３は、例えば、所定の周期でもってチャネルを切り換え、１６のアナログ電圧データ中から一のアナログ電圧データを選択する。電圧マルチプレクサ１３によって選択された一のアナログ電圧データが、ＡＤＣ１４に供給される。そして、電圧マルチプレクサ１３は、チャネルを切り換え、次のアナログ電圧データをＡＤＣ１４に供給する。すなわち、所定の周期でもって、１６のアナログ電圧データが電圧マルチプレクサ１３からＡＤＣ１４に供給される。

なお、電圧マルチプレクサ１３におけるチャネルの切り換えは、蓄電モジュール２のサブマイクロコントロールユニット２５またはコントローラ３のメインマイクロコントロールユニット３０による制御に応じて行われる。

温度測定部１５は、各サブモジュールＳＭＯの温度を検出する。温度測定部１５は、サーミスタ等の温度を検出する素子からなる。サブモジュールＳＭＯの温度は、例えば、充電中および放電中を問わず、所定の周期でもって検出される。サブモジュールＳＭＯの温度と、当該サブモジュールＳＭＯを構成するセルの温度は大きく相違しないため、一実施形態では、サブモジュールＳＭＯの温度を測定するようにしている。８本のセルの個々の温度を測定してもよく、８本のセルの温度の平均値をサブモジュールＳＭＯの温度としてもよい。

温度測定部１５によって検出された各サブモジュールＳＭＯの温度を示すアナログ温度データが、温度マルチプレクサ（ＭＵＸ）１６に供給される。この例では、１６のサブモジュールＳＭＯにより蓄電ブロックが構成されることから、１６のアナログ温度データが温度マルチプレクサ１６に供給されることになる。

温度マルチプレクサ１６は、例えば、所定の周期でもってチャネルを切り替え、１６のアナログ温度データから一のアナログ温度データを選択する。温度マルチプレクサ１６によって選択された一のアナログ温度データが、ＡＤＣ１４に供給される。そして、温度マルチプレクサ１６は、チャネルを切り換え、次のアナログ温度データをＡＤＣ１４に供給する。すなわち、所定の周期でもって、１６のアナログ温度データが温度マルチプレクサ１６からＡＤＣ１４に供給される。

なお、温度マルチプレクサ１６におけるチャネルの切り換えは、蓄電モジュール２のサブマイクロコントロールユニット２５またはコントローラ３のメインマイクロコントロールユニット３０による制御に応じて行われる。

ＡＤＣ１４は、電圧マルチプレクサ１３から供給されるアナログ電圧データをデジタル電圧データに変換する。ＡＤＣ１４は、アナログ電圧データを、例えば、１４〜１８ビットのデジタル電圧データに変換する。ＡＤＣ１４における変換方式には、逐次比較方式やΔΣ（デルタシグマ）方式など、種々の方式を適用できる。

ＡＤＣ１４は、例えば、入力端子と、出力端子と、制御信号が入力される制御信号入力端子と、クロックパルスが入力されるクロックパルス入力端子とを備える（なお、これらの端子の図示は省略している）。入力端子には、アナログ電圧データが入力される。出力端子からは、変換後のデジタル電圧データが出力される。

制御信号入力端子には、例えば、コントローラ３から供給される制御信号（制御コマンド）が入力される。制御信号は、例えば、電圧マルチプレクサ１３から供給されるアナログ電圧データの取得を指示する取得指示信号である。取得指示信号が入力されると、ＡＤＣ１４によってアナログ電圧データが取得され、取得されたアナログ電圧データがデジタル電圧データに変換される。そして、クロックパルス入力端子に入力される同期用のクロックパルスに応じて、デジタル電圧データが出力端子を介して出力される。出力されたデジタル電圧データが監視部１７に供給される。

さらに、制御信号入力端子には、温度マルチプレクサ１６から供給されるアナログ温度データの取得を指示する取得指示信号が入力される。取得指示信号に応じて、ＡＤＣ１４はアナログ温度データを取得する。取得されたアナログ温度データが、ＡＤＣ１４によってデジタル温度データに変換される。アナログ温度データが、例えば１４〜１８ビットのデジタル温度データに変換される。変換されたデジタル温度データが出力端子を介して出力され、出力されたデジタル温度データが監視部１７に供給される。なお、電圧データおよび温度データのそれぞれを処理するＡＤＣが別個に設けられる構成としてもよい。ＡＤＣ１４の機能ブロックが、電圧や温度を所定値と比較するコンパレータの機能を有するようにしてもよい。

ＡＤＣ１４から監視部１７に対して、例えば、１６のデジタル電圧データや１６のデジタル温度データが時分割多重されて送信される。送信データのヘッダにサブモジュールＳＭＯを識別する識別子を記述し、どのサブモジュールＳＭＯの電圧や温度であるかを示すようにしてもよい。なお、この例では、所定の周期でもって得られ、ＡＤＣ１４によりデジタルデータへと変換された各サブモジュールＳＭＯのデジタル電圧データが、電圧情報に対応する。アナログ電圧データが電圧情報とされてもよく、補正処理等がなされたデジタル電圧データが電圧情報とされてもよい。

温度測定部１８は、蓄電モジュール２全体の温度を測定する。温度測定部１８により蓄電モジュール２の外装ケース内の温度が測定される。温度測定部１８により測定されたアナログ温度データが温度マルチプレクサ１６に供給され、温度マルチプレクサ１６からＡＤＣ１４に供給される。そして、アナログ温度データがＡＤＣ１４によりデジタル温度データに変換される。デジタル温度データがＡＤＣ１４から監視部１７に供給される。

蓄電モジュール２は、蓄電モジュール２の電流経路に流れる電流（負荷電流）の値を検出する電流検出部を有する。電流検出部は、１６のサブモジュールＳＭＯに流れる電流値を検出する。電流検出部は、例えば、サブモジュールＳＭＯ１６の負極側と負極端子１２との間に接続される電流検出抵抗１９と、電流検出抵抗１９の両端に接続される電流検出アンプ２０とから構成される。電流検出抵抗１９によって、アナログ電流データが検出される。アナログ電流データは、例えば、充電中および放電中を問わず、所定の周期でもって検出される。

検出されたアナログ電流データが電流検出アンプ２０に供給される。アナログ電流データが電流検出アンプ２０により増幅される。電流検出アンプ２０のゲインは、例えば、５０〜１００倍程度に設定される。増幅されたアナログ電流データがＡＤＣ２１に供給される。

ＡＤＣ２１は、電流検出アンプ２０から供給されるアナログ電流データをデジタル電流データに変換する。ＡＤＣ２１によって、アナログ電流データが、例えば１４〜１８ビットのデジタル電流データに変換される。ＡＤＣ２１における変換方式には、逐次比較方式やΔΣ（デルタシグマ）方式など、種々の方式を適用できる。

ＡＤＣ２１は、例えば、入力端子と、出力端子と、制御信号が入力される制御信号入力端子と、クロックパルスが入力されるクロックパルス入力端子とを備える（これらの端子の図示は省略している）。入力端子には、アナログ電流データが入力される。出力端子からは、デジタル電流データが出力される。

ＡＤＣ２１の制御信号入力端子には、例えば、コントローラ３から供給される制御信号（制御コマンド）が入力される。制御信号は、例えば、電流検出アンプ２０から供給されるアナログ電流データの取得を指示する取得指示信号である。取得指示信号が入力されると、ＡＤＣ２１によってアナログ電流データが取得され、取得されたアナログ電流データがデジタル電流データに変換される。そして、クロックパルス入力端子に入力される同期用のクロックパルスに応じて、デジタル電流データが出力端子から出力される。出力されたデジタル電流データが監視部１７に供給される。このデジタル電流データが電流情報の一例とされる。なお、ＡＤＣ１４およびＡＤＣ２１が同一のＡＤＣとして構成されてもよい。

監視部１７は、ＡＤＣ１４から供給されるデジタル電圧データおよびデジタル温度データを監視し、サブモジュールＳＭＯの異常の有無を監視する。例えば、デジタル電圧データにより示される電圧が過充電の目安となる４．２Ｖ付近、もしくは、過放電の目安となる２．０Ｖ〜２．７Ｖ付近である場合には、異常がある、または異常が生じるおそれがあることを示す異常通知信号を生成する。さらに、監視部１７は、サブモジュールＳＭＯの温度もしくは蓄電モジュール２全体の温度が閾値より大きい場合も同様に、異常通知信号を生成する。

さらに、監視部１７は、ＡＤＣ２１から供給されるデジタル電流データを監視する。デジタル電流データにより示される電流値が閾値より大きい場合に、監視部１７は、異常通知信号を生成する。監視部１７により生成された異常通知信号は、監視部１７が有する通信機能によりサブマイクロコントロールユニット２５に対して送信される。

監視部１７は、上述した異常の有無を監視するとともに、ＡＤＣ１４から供給される１６のサブモジュールＳＭＯ毎のデジタル電圧データおよびＡＤＣ２１から供給されるデジタル電流データを、サブマイクロコントロールユニット２５に送信する。サブモジュールＳＭＯ毎のデジタル電圧データおよびデジタル電流データが監視部１７を介さずにサブマイクロコントロールユニット２５に直接、供給されてもよい。送信されるサブモジュールＳＭＯ毎のデジタル電圧データおよびデジタル電流データがサブマイクロコントロールユニット２５に入力される。さらに、ＡＤＣ１４から供給されるデジタル温度データが、監視部１７からサブマイクロコントロールユニット２５に供給される。

加温部２２は、サブモジュールＳＭＯを加温する。加温部２２は、例えば、所定の抵抗値を有する抵抗電線からなり、サブモジュールＳＭＯの近傍に設けられる。蓄電モジュール２内において、各サブモジュールＳＭＯを効率よく加温できるように抵抗電線が配され、抵抗電線に対して電流を流すことにより、各サブモジュールＳＭＯが加熱される。加温部２２に対する制御は、例えば、サブマイクロコントロールユニット２５により行われる。

サブマイクロコントロールユニット２５は、通信機能を有するＣＰＵ(Central Processing Unit)等により構成され、蓄電モジュール２の各部を制御する。サブマイクロコントロールユニット２５は、例えば、監視部１７から異常通知信号が供給されると、通信機能を使用してコントローラ３のメインマイクロコントロールユニット３０に異常を通知する。この通知に応じて、メインマイクロコントロールユニット３０は充電または放電を停止する等の処理を適宜、実行する。なお、サブマイクロコントロールユニットおよびメインマイクロコントロールユニットにおけるサブ、メインとの表記は説明の便宜上のためのものであり、特別の意味を有するものではない。

サブマイクロコントロールユニット２５とメインマイクロコントロールユニット３０との間で、シリアル通信の規格であるＩ２ＣやＳＭＢｕｓ(System Management Bus)、ＳＰＩ(Serial Peripheral Interface)、ＣＡＮ等の規格に準じた双方向の通信が行われる。通信は、有線でもよく無線でもよい。

監視部１７からサブマイクロコントロールユニット２５に対して、デジタル電圧データが入力される。例えば、蓄電モジュール２の放電時におけるサブモジュールＳＭＯ毎のデジタル電圧データがサブマイクロコントロールユニット２５に入力される。

さらに、蓄電モジュール２に負荷が接続されたときの負荷電流の大きさ（デジタル電流データ）が監視部１７からサブマイクロコントロールユニット２５に入力される。サブモジュールＳＭＯ毎の温度や蓄電モジュール２内の温度を示すデジタル温度データがサブマイクロコントロールユニット２５に入力される。

サブマイクロコントロールユニット２５は、入力されるサブモジュールＳＭＯ毎のデジタル電圧データやサブモジュールＳＭＯ毎の温度を示すデジタル温度データ、デジタル電流データ等をメインマイクロコントロールユニット３０に対して送信する。

記憶部２６は、ＲＯＭ(Read Only Memory)やＲＡＭ(Random Access Memory)などからなる。記憶部２６には、例えば、サブマイクロコントロールユニット２５によって実行されるプログラムが格納される。記憶部２６は、さらに、サブマイクロコントロールユニット２５が処理を実行する際のワークエリアとして使用される。

記憶部２６には、さらに、充電および放電の履歴（適宜、充放電履歴と称する）が記憶される。充放電履歴は、充電レートや充電時間、充電回数等の充電条件、放電レートや放電時間、放電回数の放電条件、充電または放電が行われた際のサブモジュールＳＭＯの温度の情報を含む。

サブマイクロコントロールユニット２５が、充放電履歴を参照した処理を行うようにしてもよい。例えば、０℃以下における充電回数や充電時間の少なくとも一方が閾値を超えた場合に、サブマイクロコントロールユニット２５はメインマイクロコントロールユニット３０に対してアラーム信号を送信する。アラーム信号を受信したメインマイクロコントロールユニット３０は例えば、音や表示等を使用してユーザに対して蓄電モジュール２の点検や交換を促す処理を行う。閾値は、例えば、充電回数は５００回、充電時間は５０００ｈ、あるいは、低温時の積算充電容量値として１０００Ａｈに設定される。

「コントローラの構成」
次に、コントローラ３の構成の一例について説明する。コントローラ３は、１または複数の蓄電モジュール２に対して、例えば、充電や放電の管理を行うものである。具体的には、蓄電モジュール２の充電の開始および停止，蓄電モジュール２の放電の開始および停止、充電レートおよび放電レートの設定などを行う。コントローラ３は、例えば、蓄電モジュール２と同様に外装ケースを有する構成とされる。

コントローラ３は、メインマイクロコントロールユニット３０，正極端子３１，負極端子３２，正極端子３３，負極端子３４，充電制御部３５，放電制御部３６，スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２を含む構成を有する。スイッチＳＷ１は、端子４０ａまたは端子４０ｂに接続される。スイッチＳＷ２は、端子４１ａまたは端子４１ｂに接続される。

正極端子３１は、蓄電モジュール２の正極端子１１に接続される。負極端子３２は、蓄電モジュール２の負極端子１２に接続される。正極端子３３および負極端子３４は、コントローラ３に接続される充電装置４または負荷５に接続される。

メインマイクロコントロールユニット３０は、例えば、通信機能を有するＣＰＵにより構成され、コントローラ３の各部を制御する。メインマイクロコントロールユニット３０は、蓄電モジュール２のサブマイクロコントロールユニット２５から送信される異常通知信号に応じて、充電および放電を制御する。異常通知信号により例えば、過充電のおそれが通知される場合には、メインマイクロコントロールユニット３０は、少なくとも充電制御部３５のスイッチング素子をオフし、充電を停止する。異常通知信号により例えば、過放電のおそれが通知される場合には、メインマイクロコントロールユニット３０は、少なくとも放電制御部３６のスイッチング素子をオフし、放電を停止する。

アラーム信号により例えば、サブモジュールＳＭＯの劣化が有る旨が通知される場合には、メインマイクロコントロールユニット３０は、充電制御部３５および放電制御部３６のスイッチング素子をオフし、蓄電モジュール２の使用を中止する。蓄電モジュール２が例えば、バックアップ用の電源として使用される場合には、直ぐに蓄電モジュール２の使用を中止せず、適切なタイミングで蓄電モジュール２の使用を中止する。

本開示では、メインマイクロコントロールユニット３０が特許請求の範囲における制御部の一例として機能する。メインマイクロコントロールユニット３０は、蓄電モジュール２の充電および放電の管理を行うほか、サブマイクロコントロールユニット２５から送信されるサブモジュールＳＭＯの電圧や温度を監視し、後述する処理を行う。なお、以下に説明するメインマイクロコントロールユニット３０の機能の一部をサブマイクロコントロールユニット２５が有する構成としてもよい。

メインマイクロコントロールユニット３０は、充電装置４や負荷５が有するＣＰＵ等と通信を行うことができる。メインマイクロコントロールユニット３０は、蓄電モジュール２に対する充電電圧および充電レート（充電電流の大きさ）を設定し、設定した充電電圧および充電レートを充電装置４に送信する。充電電圧および充電電流制御部４ａは、メインマイクロコントロールユニット３０から送信される充電電圧および充電レートにしたがって、充電電圧および充電電流を適切に設定する。

メインマイクロコントロールユニット３０は、蓄電モジュール２の放電の放電レート（放電電流の大きさ）を設定し、設定した放電レートを負荷５に送信する。負荷５の放電電流制御部５ａは、メインマイクロコントロールユニット３０から送信される放電レートに応じた放電電流となるように、負荷を適切に設定する。

充電制御部３５は、充電制御スイッチ３５ａと、充電制御スイッチ３５ａと並列に放電電流に対して順方向に接続されるダイオード３５ｂとからなる。放電制御部３６は、放電制御スイッチ３６ａと、放電制御スイッチ３６ａと並列に充電電流に対して順方向に接続されるダイオード３６ｂとからなる。充電制御スイッチ３５ａおよび放電制御スイッチ３６ａとしては、例えば、ＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)やＭＯＳＦＥＴ(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)を使用することができる。なお、充電制御部３５および放電制御部３６が、負の電源ラインに挿入されても良い。

記憶部３７は、ＲＯＭやＲＡＭなどからなる。記憶部３７には、例えば、メインマイクロコントロールユニット３０によって実行されるプログラムが格納される。記憶部３７は、メインマイクロコントロールユニット３０が処理を実行する際のワークエリアとして使用される。記憶部３７に充放電の履歴が記憶されるようにしてもよい。

正極端子３３に接続される正の電源ラインにスイッチＳＷ１が接続される。蓄電モジュール２の充電の際は、スイッチＳＷ１が端子４０ａに接続され、蓄電モジュール２の放電の際は、スイッチＳＷ１が端子４０ｂに接続される。

負極端子３４に接続される負の電源ラインにスイッチＳＷ２が接続される。蓄電モジュール２の充電の際は、スイッチＳＷ２が端子４１ａに接続され、蓄電モジュール２の放電の際は、スイッチＳＷ２が端子４１ｂに接続される。スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２の切り換えは、メインマイクロコントロールユニット３０により制御される。

「主要な処理について」
以上、制御システム１の構成について説明した。次に、制御システム１において実行される主要な処理について説明する。

図２は、制御システム１において実行される主要な処理を説明するためのフローチャートである。ステップＳ１では、サブモジュールＳＭＯの温度Ｔ_SMOが０℃より大きいか否かが判断される。温度測定部１５により測定された各サブモジュールＳＭＯの温度は、デジタル温度データに変換される。１６のデジタル温度データがサブマイクロコントロールユニット２５からメインマイクロコントロールユニット３０に送信される。

メインマイクロコントロールユニット３０は、１６のデジタル温度データのうち、最も小さいデジタル温度データにより示される温度Ｔ_SMOが０℃より大きいか否かを判断する。１６の温度の全てに対して０℃より大きいか否かを判断してもよいが、各サブモジュールＳＭＯは互いにある程度近接して配されるため、最も小さい温度に対してのみ０℃より大きいか否かを判断するほうが効率的である。１６のサブモジュールＳＭＯの温度を平均したものを温度Ｔ_SMOとしてもよい。

温度Ｔ_SMOが０℃より大きい場合には、処理がステップＳ２に進む。なお、「大きい」とは超える（閾値を含まない）および以上（閾値を含む）のいずれで解釈されてもよい。また、「小さい」とは未満（閾値を含まない）および以下（閾値を含む）のいずれで解釈されてもよい。他の箇所における記載でも同様である。また「高い」および「低い」のそれぞれの解釈についても同様である。

ステップＳ２では、蓄電モジュール２の使用が充電または放電であるかが判断される。ステップＳ２において充電と判断される場合には、処理がステップＳ３に進む。ステップＳ３では、第１の充電モード（通常の充電モード）による処理が行われる。なお、モードとは１または複数のまとまった処理を意味する。各モードの処理の内容については後述する。

ステップＳ２において放電と判断される場合には、処理がステップＳ４に進む。ステップＳ４では、放電モードによる処理が行われる。

ステップＳ１において、温度Ｔ_SMOが０℃より小さい場合には、処理がステップＳ５に進む。ステップＳ５では、蓄電モジュール２の使用が充電または放電であるかが判断される。ステップＳ５において、充電と判断される場合には処理がステップＳ６に進む。ステップＳ６では、第２の充電モードによる処理が行われる。ステップＳ５において、放電と判断される場合には処理がステップＳ７に進む。

ステップＳ７では、劣化検出モードによる処理が行われる。そして、処理がステップＳ８に進む。ステップＳ８では、劣化検出モードによる処理の結果、蓄電モジュール２に劣化が有るか否かが判断される。ステップＳ８において、蓄電モジュール２に劣化が有ると判断される場合には、処理がステップＳ９に進む。

ステップＳ９では、回復モードによる処理が行われる。回復モードは、サブモジュールＳＭＯを構成するセルの性能を回復し、蓄電モジュール２の性能を回復させるためのモードである。詳細は後述するが、回復モードでは蓄電モジュール２を必要に応じて充電し、その後に低電流（例えば、０．１Ｃ）で蓄電モジュール２を緩やかに放電させる処理が行われる。そして、処理がステップＳ１０に進む。

ステップＳ１０では、第２の充電モードによる処理が行われる。ステップＳ９における回復モードによる処理により蓄電モジュール２が放電されたことから、ステップＳ１０では、第２の充電モードにより蓄電モジュール２が充電される。そして、処理がステップＳ１１に進み、蓄電モジュール２が放電モードにより放電される。この放電は、ステップＳ５の判断に対応する処理である。

ステップＳ８において、蓄電モジュール２に劣化が無いと判断される場合には、処理がステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、必要に応じて第２の充電モードによる処理が行われる。ステップＳ７の劣化検出モードによる処理では、一例として、蓄電モジュール２の放電の際の電圧（電位）を監視するようにしている。このため、劣化検出モードによる処理が終了した後は、蓄電モジュール２の電圧が低下している。そこで、ステップＳ１２では、第２の充電モードによる処理により蓄電モジュール２を充電するようにしている。そして、処理ステップＳ１３に進み、蓄電モジュール２が放電モードにより放電される。この放電は、ステップＳ５の判断に対応する処理である。

「第１の充電モードによる処理」
各モードの処理の詳細について説明する。図３は、第１の充電モードによる処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳ２０において、第１の充電モードによる処理が開始される。そして、処理がステップＳ２１に進む。ステップＳ２１では通常の充電レート（例えば、１Ｃ）により蓄電モジュール２が充電される。そして、処理がステップＳ２２に進む。

充電中において、コントローラ３のメインマイクロコントロールユニット３０には、１６のサブモジュールＳＭＯのデジタル電圧データが所定の周期でもって入力される。メインマイクロコントロールユニット３０は、デジタル電圧データを監視し、１６のデジタル電圧データのうち最も大きい電圧Ｖ_SMOが電圧Ｖ_maxに達したか否かを判断する。電圧Ｖ_maxは、例えば、略満充電電圧に近い電圧（例えば、４．２Ｖ程度）に設定される。電圧Ｖ_SMOが電圧Ｖ_maxに達していない場合は、処理がステップＳ２１に戻り、充電が継続される。電圧Ｖ_SMOが電圧Ｖ_maxに達した場合は、処理がステップＳ２３に進み、充電が停止される。

「放電モードによる処理」
図４は、放電モードによる処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳ２５において、放電モードによる処理が開始される。そして、処理がステップＳ２６に進む。ステップＳ２６では、負荷に応じた負荷電流により蓄電モジュール２が放電される。そして、処理がステップＳ２７に進む。

放電中において、コントローラ３のメインマイクロコントロールユニット３０には、１６のサブモジュールＳＭＯのデジタル電圧データが所定の周期でもって入力される。メインマイクロコントロールユニット３０は、デジタル電圧データを監視し、１６のデジタル電圧データのうち最も小さい電圧Ｖ_SMOが電圧Ｖ_minに達したか否かを判断する。電圧Ｖ_minは、例えば、過放電の目安となる２．０Ｖから２．７Ｖの範囲に設定される。電圧Ｖ_SMOが電圧Ｖ_minに達していない場合は、処理がステップＳ２６に戻り、放電が継続される。電圧Ｖ_SMOが電圧Ｖ_minに達した場合は、処理がステップＳ２８に進み、放電が停止される。

「第２の充電モードによる処理」
図５は、第２の充電モードによる処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳ３０では、第２の充電モードによる処理が開始される。そして、処理がステップＳ３１に進む。ステップＳ３１では、１６のサブモジュールＳＭＯの温度のうち、最も低い温度である温度Ｔ_SMOが温度Ｔ２より大きく温度Ｔ３より小さい範囲（所定の低温の範囲）であるか否かが判断される。温度Ｔ２は、例えば、−１０℃に設定され、温度Ｔ３は、例えば、０℃に設定される。メインマイクロコントロールユニット３０は、温度Ｔ_SMOが所定の低温の範囲であるか否かを判断する。温度Ｔ_SMOが所定の低温の範囲である場合には、処理がステップＳ３２に進む。

ステップＳ３２では、所定の充電レートにより蓄電モジュール２が充電される。所定の充電レートとは、０．２Ｃより小さい充電レートであり、好ましくは、０．１Ｃから０．２までの間で設定される充電レートである。所定の充電レートがメインマイクロコントロールユニット３０から充電電圧および充電電流制御部４ａに対して指示される。そして、低電流による充電が行われ、処理がステップＳ３３に進む。

ステップＳ３３において、メインマイクロコントロールユニット３０は、１６のサブモジュールＳＭＯの電圧Ｖ_SMOのうち、最も大きい電圧Ｖ_SMOが電圧Ｖ_max´に達したか否かが判断される。電圧Ｖ_max´は、第１の充電モードにおける電圧Ｖ_maxより小さい値に設定される。電圧Ｖ_max´は、例えば、３．５Ｖ程度に設定される。

電圧Ｖ_SMOが電圧Ｖ_max´に達していない場合には、処理がステップＳ３１に戻り充電が継続される。そして、次のタイミングで入力される１６のサブモジュールＳＭＯの電圧Ｖ_SMOに対して、ステップＳ３３の判断がなされる。最も大きい電圧Ｖ_SMOが電圧Ｖ_max´に達した場合には、処理がステップＳ３４に進み充電が停止される。

ステップＳ３２において低電流により充電し、ステップＳ３３において満充電電圧まで充電しないことにより、低温下の充電による負極の表面上における金属リチウムの析出を防止できる。これにより、０℃より小さい所定の低温下において、リチウムイオン２次電池に対する充電を行うことができる。

ステップＳ３１において、温度Ｔ_SMOが所定の低温の範囲でない場合には、処理がステップＳ３５に進む。ステップＳ３５において、温度Ｔ_SMOが−１０℃より小さい（例えば、−１０℃以下）か、または、温度Ｔ_SMOが０℃より大きい（例えば、０℃以上）であるかが判断される。なお、第２の充電モードの処理の前に行われる処理により温度Ｔ_SMOが上昇する場合があるため、ステップＳ３５では、温度Ｔ_SMOが０℃以上であるか否かを判断するようにしている。温度Ｔ_SMOが−１０℃以下である場合には、処理がステップＳ３６に進む。

ステップＳ３６では、各サブモジュールＳＭＯの温度を上昇させる処理が行われる。メインマイクロコントロールユニット３０は、サブマイクロコントロールユニット２５に対して、加温部２２による加温を指示する。サブマイクロコントロールユニット２５は、メインマイクロコントロールユニット３０からの指示に応じて、加温部２２の一例である抵抗電線に電流を流し、各サブモジュールＳＭＯを加温する。所定時間、加温部２２による加温が行われた後、加温が一旦停止され待機状態となる。そして、処理がステップＳ３１に戻り、ステップＳ３１による判断が行われる。なお、加温部２２による加温をしつつ、ステップＳ３１による判断が周期的に行われてもよい。

ステップＳ３５では、温度Ｔ_SMOが０℃以上である場合には、処理がステップＳ３７に進む。温度Ｔ_SMOが０℃以上である場合には、通常の充電である第１の充電モードによる充電が行われる。第１の充電モードによる処理については既に説明してあるため、重複した説明を省略する。

以上、説明したように、第２の充電モードでは、サブモジュールＳＭＯの温度が所定の低温の範囲内である場合には、低電流で充電を行い、充電を停止する電圧を満充電電圧より小さくする。サブモジュールＳＭＯの温度が所定の低温の範囲内よりさらに低い場合には、サブモジュールＳＭＯを加熱する。なお、温度Ｔ２は、さらに低く設定することができる。例えば、温度Ｔ２を−２０℃に設定してもよい。

「劣化検出モードによる処理」
次に、劣化検出モードによる処理について説明する。劣化検出モードによる処理の説明に先立ち、低温下による充電によりリチウムイオン２次電池のセルが劣化した場合の、リチウムイオン２次電池の電圧の変化について説明する。なお、この例では、リチウムイオン２次電池が並列に接続されることによりサブモジュールＳＭＯが構成されることから、リチウムイオン２次電池の出力電圧とサブモジュールＳＭＯの出力電圧とは略同じ値となる。

図６は、リチウムイオン２次電池のセルの放電曲線の一例を示す。縦軸はセルの電圧を示し、横軸はセルの容量を示す。なお、放電曲線は、放電電流に応じて異なるカーブを描く。このため、後述する基準電圧も放電電流に応じて異なる。

図６における実線の曲線Ｃ１は、正常なセルの放電曲線を示す。曲線Ｃ１は、例えば、記憶部２６に記憶される。点線の曲線Ｃ２は、リチウムイオン２次電池の負極の表面に金属リチウムが析出し、劣化したセルの放電曲線を示す。上述したように、低温下（例えば、−１０℃から０℃の間）で充電が繰り返されると、リチウムイオン２次電池の負極の表面に金属リチウムが析出する。

セルが正常である場合には、負荷の接続により電圧が、負荷の接続前の電圧３．５Ｖから２．９Ｖ付近に降下する。その後、２．９Ｖ程度が維持されたプラトー（平坦）な箇所を経て、次第に電圧が降下する。プラトーな箇所に対応する電圧（２．９Ｖ）が基準電圧の一例とされる。電圧が所定値（例えば、２．０Ｖ）以下になるとセルが過放電となるため、放電が停止され、蓄電モジュール２が負荷から離脱される。曲線Ｃ１において、電圧が２．０Ｖ付近から３．０Ｖ付近まで上昇する箇所は、負荷が離脱されたことに応じた電圧の上昇である。

セルが劣化している場合は、正常な場合と同様に負荷の接続により電圧が降下する。しかしながら、電圧は基準電圧まで降下せず、基準電圧より大きい電圧（例えば、３．１Ｖ）に降下する。電圧が３．１Ｖである高電位の箇所を経た後に、電圧が基準電圧（２．９Ｖ）に降下する。その後、２．９Ｖ程度が維持されたプラトーな箇所を経て、次第に電圧が降下する。なお、セルに劣化が有ると、容量（放電容量）が小さくなる。

曲線Ｃ２において、３．１Ｖの高電位の箇所が表れるのは、以下の理由によるものと考えられる。低温下で充電が繰り返されると、リチウムイオン２次電池の負極の表面に金属リチウムが析出し、あたかも負極として金属リチウムが使用された状態と近い状態になる。ここで、金属リチウムは、元素中最も低い電位を示すことから、見掛け上、正極と負極との間の電位差が大きくなり、高電位の箇所が生じると考えられる。放電が進行するにつれて負極の表面上の金属リチウムが溶解するため、電圧が３．１Ｖから基準電圧である２．９Ｖに降下する。

すなわち、蓄電ブロックを放電した際にサブモジュールＳＭＯの電圧を監視し、その結果、放電の初期において高電位の箇所が検出されれば、リチウムイオン２次電池および当該リチウムイオン２次電池を使用したサブモジュールＳＭＯの劣化を検出することができる。

なお、放電の初期とは、例えば、放電が開始されてから所定期間が経過するまでの間とされる。所定期間は、適宜、設定することができる。例えば、１秒程度に設定される。放電の初期がサブモジュールＳＭＯまたはセルのＳＯＣ(State Of Charge)により定義されてもよい。例えば、放電の初期が、ＳＯＣが８０％より大きい期間を含む期間として定義されてもよい。

ＳＯＣが８０％より大きい期間を含む期間とは、好ましくは、ＳＯＣが８０％から１００％までの間の期間とされる。ＳＯＣが８５％から９５％までの間の期間のように、必ずしも最小が８０％であり、最大が１００％になる必要はない。

さらに、図７に示すように、放電の初期がサブモジュールＳＭＯまたはセルのＤＯＤ(Depth Of Discharge)により定義されてもよい。例えば、放電の初期が、ＤＯＤが２０％より小さい期間を含む期間として定義されてもよい。

ＤＯＤが２０％より小さい期間を含む期間は、好ましくは、ＤＯＤが０％から２０％までの間の期間とされる。ＤＯＤが５％から１５％までの間の期間のように必ずしも最小が０％であり、最大が２０％になる必要はない。

なお、ＳＯＣは、充電の程度、すなわち、公称容量に対して充電された容量の割合を百分率で表したものを含む意味である。また、ＤＯＤは、放電の深さ、すなわち、定格容量に対する放電容量の割合を百分率で示したものを含む意味である。

図８は、劣化検出モードによる処理の流れの一例を示すフローチャートである。ステップＳ４１において、各サブモジュールＳＭＯの温度Ｔ_SMOが以下の（１）または（２）の範囲内であるか否かが判断される。なお、サブモジュールＳＭＯの温度Ｔ_SMOは、温度測定部１５により測定された温度であり、この例では、１６の温度Ｔ_SMOが取得される。
０℃＜Ｔ_SMO＜４５℃ ・・・（１）
−１０℃＜Ｔ_SMO≦０℃ ・・・（２）

いずれかのサブモジュールＳＭＯの温度Ｔ_SMOが（１）および（２）の範囲内でない場合には、処理がステップＳ４２に進む。なお、ステップＳ４２では、充電処理が停止される。

１６のサブモジュールＳＭＯの温度Ｔ_SMOの全てが（１）および（２）の範囲内である場合には、処理がステップＳ３に進む。ステップＳ４３では、充電装置４を使用して所定の充電レートにより蓄電ブロックが充電される。

蓄電モジュール２に対して、１Ｃ充電または０．１Ｃ充電が行われる。充電中において、各サブモジュールＳＭＯの電圧が所定の周期でもって取得される。あるタイミングにおいて取得された１６のサブモジュールＳＭＯの電圧（１６のデジタル電圧データ）がサブマイクロコントロールユニット２５からメインマイクロコントロールユニット３０に送信される。そして、処理がステップＳ４４に進む。

なお、ステップＳ４１の判定において、サブモジュールＳＭＯの温度Ｔ_SMOが−１０℃＜Ｔ_SMO≦０℃である場合には、０．１Ｃの低電流による充電動作が行われることが望ましい。低温下における充電を低電流で行うことにより、充電処理において負極の表面上に金属リチウムが新たに析出することを防止できる。

ステップＳ４４では、１６のサブモジュールＳＭＯの電圧Ｖ_SMOのうち最も大きい電圧Ｖ_SMOが電圧Ｖ_maxに達したか否かが判断される。この判断は、例えば、メインマイクロコントロールユニット３０により行われる。電圧Ｖ_maxは、例えば、３．５Ｖ程度に設定される。

電圧Ｖ_SMOが所定の電圧Ｖ_maxに達していない場合には、処理がステップＳ４３に戻り充電が継続される。そして、次のタイミングで取得されるサブモジュールＳＭＯの電圧Ｖ_SMOに対してステップＳ４４の判断がなされる。電圧Ｖ_SMOが所定の電圧Ｖ_maxに達した場合には、処理がステップＳ４５に進む。

ステップＳ４５では、充電動作が停止される。なお、この例では付加的に、充電の履歴を保持するようにしている。充電の履歴は、例えば、サブモジュールＳＭＯの温度Ｔ_SMOが−１０℃＜Ｔ_SMO≦０℃である場合に充電された時間を積算したものである。サブモジュールＳＭＯの温度Ｔ_SMOが−１０℃＜Ｔ_SMO≦０℃である場合の充電の回数を、充電の履歴として保持するようにしてもよい。

ステップＳ４６では、充電時間が積算される。ステップＳ４７では、積算された時間が履歴として保持される。なお、ステップＳ４６およびステップＳ４７による処理は、例えば、コントローラ３により行われ、充電の履歴は記憶部３７に記憶される。ステップＳ４６およびステップＳ４７による処理が蓄電モジュール２側で行われるようにしてもよい。

ステップＳ４５において充電が停止された後に、処理がステップＳ４８に進む。ステップＳ４８では、コントローラ３に対して負荷５が接続され、蓄電ブロックが所定の放電レートにより放電される。放電が開始されると電流検出抵抗１９により放電電流が測定される。測定された放電電流が電流検出アンプ２０，ＡＤＣ２１等を介してサブマイクロコントロールユニット２５に供給される。

サブマイクロコントロールユニット２５は、放電電流に対応する放電曲線を記憶部２６から読み出し、読み出した放電曲線から基準電圧Ｖ_memを取得する。蓄電モジュール２の放電が開始されると、例えば、２５０ｍｓの周期でもって、１６のサブモジュールＳＭＯの電圧Ｖ_SMO（１６のデジタル電圧データ）が電圧情報としてサブマイクロコントロールユニット２５に入力される。そして、処理がステップＳ４９に進む。

ステップＳ４９では、放電の初期であるか否かが判断される。放電の初期の設定例については既に説明してあるため、重複した説明を省略する。放電の初期である場合には、処理がステップＳ５０に進む。放電の初期でない場合には、処理がステップＳ５１に進む。放電の初期でない場合には、ステップＳ５０，ステップＳ５３，ステップＳ５４およびステップＳ５５の処理を行う必要がないため、放電を停止してもよい。

ステップＳ５０において、サブマイクロコントロールユニット２５は、入力される１６のサブモジュールＳＭＯの電圧Ｖ_SMOのうち最も大きい電圧Ｖ_SMOと、基準電圧Ｖ_memとを比較する。

ステップＳ５０の比較処理において、サブモジュールＳＭＯの電圧Ｖ_SMOが基準電圧Ｖ_memより大きくない場合には、処理がステップＳ５１に進む。ステップＳ５１では、１６のサブモジュールＳＭＯの電圧Ｖ_SMOのうち最も小さい電圧Ｖ_SMOと、電圧Ｖ_minとが比較される。電圧Ｖ_minは、それ以上放電がなされると好ましくない電圧（例えば、２．０Ｖ）に設定される。電圧Ｖ_minが、所定の電圧（例えば、２．５Ｖ程度）に設定されてもよい。

ステップＳ５１の判定処理において電圧Ｖ_SMOが電圧Ｖ_minより小さい場合には処理がステップＳ５２に進み、放電が停止される。ステップＳ５１の判定処理において電圧Ｖ_SMOが電圧Ｖ_minより大きい場合には処理がステップＳ４８に戻り、放電が継続される。

ステップＳ５０の比較処理において、最も大きいサブモジュールＳＭＯの電圧Ｖ_SMOが基準電圧Ｖ_memより大きい場合（高電位）には、処理がステップＳ５３に進む。ステップＳ５３では、サブモジュールＳＭＯの電圧Ｖ_SMOが基準電圧Ｖ_memより大きい時間（高電位時間）Ｔ１を取得する処理が行われる。高電位時間Ｔ１は、例えば、ステップＳ５０の判定処理における肯定の回数と、サブモジュールＳＭＯの電圧Ｖ_SMOが測定される周期（サンプリングの周期）により取得することができる。高電位時間Ｔ１が取得されると、処理がステップＳ５４に進む。

ステップＳ５４において、サブマイクロコントロールユニット２５は、高電位時間Ｔ１が閾値Ｔ_highより大きいか否かを判断する。閾値Ｔ_highは、サブモジュールＳＭＯの劣化を正確に判定できる値に適切に設定される。高電位時間Ｔ１が閾値Ｔ_highより小さい場合には、処理がステップＳ５１に進む。

高電位時間Ｔ１が閾値Ｔ_highより大きい場合には、サブモジュールＳＭＯの劣化が有ると判定される。そして、処理がステップＳ５５に進む。ステップＳ５５では、サブモジュールＳＭＯの劣化を報知する処理が行われる。例えば、メインマイクロコントロールユニット３０は、音や表示等により蓄電モジュール２の異常（劣化）をユーザに通知する処理を行い、蓄電モジュール２の点検や交換などをユーザに促す。

以上、説明したように、一例として、放電の初期における高電位の期間を検出することにより、セルおよびサブモジュールの劣化、ひいては、サブモジュールを使用した蓄電モジュールの劣化を検出することができる。放電の初期におけるサブモジュールＳＭＯの電圧を監視するだけでよく、迅速に劣化の有無を検出することができる。

なお、劣化検出モードによる処理が行われるタイミングは、制御システム１の起動時など適宜、設定できる。ステップＳ４６およびステップＳ４７の処理で得られる履歴（ログ）を参照して、判定処理を行うか否かを判断してもよい。すなわち、履歴を参照し、低温下（例えば、−１０℃＜Ｔ_SMO≦０℃で）における充電回数および充電時間の少なくとも一方が閾値より大きい場合に、判定処理を行うようにしてもよい。

なお、セルの容量の変化（ΔＱ）に対する電圧の変化（ΔＶ）の割合（適宜、ΔＱ／ΔＶと称する）を使用してサブモジュールＳＭＯの劣化の有無を判定するようにしてもよい。容量の変化（ΔＱ）は、例えば、所定の周期（例えば、２５０ｍｓ）でもって取得される。容量の変化（ΔＱ）は、放電電流と経過時間との積により取得することができる。容量は、セル単位でもよく、サブモジュールＳＭＯ単位でもよい。

図９は、劣化が生じたサブモジュールＳＭＯのΔＱ／ΔＶの変化の一例を示すグラフである。図示するように、放電の初期において、閾値（例えば、５０）を超える極大値１および極大値２が表れる。極大値１は、蓄電モジュール２に対して負荷に接続された際に、セルの電圧が降下することに対応するものである。極大値２は、負極の表面上に析出した金属リチウムが溶解し、セルの電圧が高電位から基準電圧に降下することに対応するものである。

セルが正常であれば、高電位の期間がないため、ΔＱ／ΔＶの変化において極大値２はあらわれない。すなわち、極大値２の有無を判断し、極大値２が検出される場合に、セルが劣化し、サブモジュールＳＭＯに劣化が有ると判定することができる。

「回復モードによる処理」
図１０は、回復モードによる処理の流れの一例を示すフローチャートである。ステップＳ６０において回復モードによる処理が開始される。そして、処理がステップＳ６１に進む。

ステップＳ６１において、メインマイクロコントロールユニット３０は、１６のサブモジュールＳＭＯの温度のうち、最も小さい温度Ｔ_SMOが温度Ｔ１０より大きいか否かを判断する。温度Ｔ１０は、室温程度（例えば、１５℃）に設定される。温度Ｔ_SMOが温度Ｔ１０より小さい場合には、処理がステップＳ６２に進む。通常、１回目の判断においては、処理はステップＳ６２に進む。

ステップＳ６２において、メインマイクロコントロールユニット３０はサブマイクロコントロールユニット２５に対してサブモジュールＳＭＯに対する加温を指示する。メインマイクロコントロールユニット３０の指示に応じて、サブマイクロコントロールユニット２５は加温部２２の一例である抵抗電線に電流を流し、サブモジュールＳＭＯを加温する。所定時間、電流を抵抗電線に流した後に、処理が待機され、ステップＳ６１による判断が再度、なされる。なお、サブモジュールＳＭＯを加温しつつ、ステップＳ６１の判断が行われるようにしてもよい。

ステップＳ６１の判断において、温度Ｔ_SMOが温度Ｔ１０より大きい場合には、処理がステップＳ６３に進む。ステップＳ６３では、充電装置４を使用して、所定の充電レートによる充電が行われる。所定の充電レートは１Ｃ程度でもよいが、好ましくは、０．１Ｃから０．２Ｃの範囲の間で設定される。充電レートは、メインマイクロコントロールユニット３０により設定され、メインマイクロコントロールユニット３０から充電電圧および充電電流制御部４ａに対して指示される。そして、処理がステップＳ６４に進む。

ステップＳ６４において、メインマイクロコントロールユニット３０は、１６のサブモジュールＳＭＯの電圧のうち、最も大きい電圧Ｖ_SMOが電圧Ｖ_maxに達したか否かを判断する。電圧Ｖ_maxは、例えば、満充電電圧４．２Ｖ程度に設定される。電圧Ｖ_SMOが電圧Ｖ_maxに達していない場合は処理がステップＳ６１に戻る。なお、この例では、充電をしつつ、ステップＳ６１における温度Ｔ_SMOの監視を行うようにしている。温度Ｔ_SMOが温度Ｔ１０より小さい場合に充電を停止してもよいが、充電の開始および停止を繰り返すことは好ましくないため、温度Ｔ_SMOが温度Ｔ１０より小さい場合にも充電を継続するほうが望ましい。電圧Ｖ_SMOが電圧Ｖ_maxに達した場合は処理がステップＳ６５に進む。ステップＳ６５では、充電が停止される。そして、処理がステップＳ６６に進む。

ステップＳ６６において、メインマイクロコントロールユニット３０は、１６のサブモジュールＳＭＯの温度のうち、最も小さい温度Ｔ_SMOが温度Ｔ１１より大きいか否かを判断する。温度Ｔ１１は、室温程度に設定され、例えば、温度Ｔ１０と同じ１５℃に設定される。もちろん、温度Ｔ１０と異なる温度に温度Ｔ１１が設定されてもよい。温度Ｔ_SMOが温度Ｔ１１より小さい場合には、処理がステップＳ６７に進む。

ステップＳ６７において、蓄電モジュール２の放電が行われている場合には、放電が停止される。そして処理がステップＳ６８に進む。

ステップＳ６８において、メインマイクロコントロールユニット３０はサブマイクロコントロールユニット２５に対してサブモジュールＳＭＯに対する加温を指示する。メインマイクロコントロールユニット３０の指示に応じて、サブマイクロコントロールユニット２５は加温部２２の一例である抵抗電線に電流を流し、サブモジュールＳＭＯを加温する。所定時間、電流を抵抗電線に流した後に、処理が待機され、ステップＳ６６による判断が再度、なされる。なお、サブモジュールＳＭＯを加温しつつ、ステップＳ６６の判断が行われるようにしてもよい。

ステップＳ６６の判断において、温度Ｔ_SMOが温度Ｔ１１より大きい場合には、処理がステップＳ６９に進む。ステップＳ６９では、負荷５を使用して、所定の放電レートによる放電が行われる。所定の放電レートは、例えば、０．２Ｃより小さい値に設定され、好ましくは、０．１Ｃから０．２Ｃまでの範囲の間の値に設定される。この例では、放電レートが０．１Ｃに設定されたものとして説明する。放電レートは、メインマイクロコントロールユニット３０により設定され、メインマイクロコントロールユニット３０から放電電流制御部５ａに対して指示される。

小さい放電電流による放電（緩放電）により、負極の表面上に析出した金属リチウムを溶解させ、リチウムイオン２次電池の放電電位を安定化できる。さらに、放電時の温度を１５℃程度に上げた後に緩放電を行うことにより、放電抵抗を下げ金属リチウムの溶解を促進することができる。そして、処理がステップＳ７０に進む。

ステップＳ７０において、メインマイクロコントロールユニット３０は、１６のサブモジュールＳＭＯの電圧のうち、最も小さい電圧Ｖ_SMOが電圧Ｖ_minか否かを判断する。電圧Ｖ_minは、例えば、２．０Ｖ〜２．７Ｖの範囲で設定される。電圧Ｖ_SMOが電圧Ｖ_minでない場合には、処理がステップＳ６６に戻り、ステップＳ６６の判断が行われる。電圧Ｖ_SMOが電圧Ｖ_minである場合には、処理がステップＳ７１に進み、放電が停止される。

以上、説明したように、回復モードによる処理では、蓄電モジュールを適宜、加温しつつ緩放電を行うことにより、負極の表面上に析出した金属リチウムを溶解する。なお、回復モードによる処理では、低電流による放電を行うため、ステップＳ６３等において一度、充電を行うようにしている。しかしながら、回復モードによる処理を開始する段階で、サブモジュールＳＭＯの電圧Ｖ_SMOが満充電電圧もしくはそれに近い電圧であれば、回復モードにおいて充電の処理（例えば、ステップＳ６１〜ステップＳ６５までの処理）を行う必要はない。

なお、図２を使用して説明したように、回復モードによる処理の後に充電がなされる。充電の終了後に蓄電モジュール２が負荷５に接続され、蓄電モジュール２が放電される。

「効果の一例について」
回復モードによる処理の効果の一例について説明する。図１１において、曲線Ｃ１０は、正常なセルの放電曲線を示す。曲線Ｃ１１は、劣化が生じたセルの放電曲線を示す。曲線Ｃ１２は、回復モードによる処理を施したセルの放電曲線を示す。

曲線Ｃ１２により示されるように、回復モードによる処理を施したセルは、負極の表面上の金属リチウムが溶解するため、放電の初期における高電位（例えば、３．１Ｖ）の箇所が無くなり、放電電位が安定する。さらに、容量が正常なセルの容量に近い値（２８００〜２９００ｍＡｈ）まで回復する。

回復モードによる処理は、放電曲線がフラットでないリチウムイオン２次電池に対しても好適である。放電曲線がフラットでないリチウムイオン２次電池としては、正極材料としてコバルト系やニッケル系のなどの材料が使用されたリチウムイオン２次電池が挙げられる。図１２Ａは、このようなリチウムイオン２次電池の放電曲線を示す。図１２Ａにおいて、曲線Ｃ２０は正常なセルの放電曲線を示し、曲線Ｃ２１は劣化が生じたセルの放電曲線を示す。曲線Ｃ２１により示されるように、放電の初期において高電位の箇所（例えば、４．１５Ｖ〜４．２Ｖ）が表れる。曲線Ｃ２２は、回復モードによる処理を施したセルの放電曲線を示す。曲線Ｃ２２により示されるように、回復モードによる処理を施したセルの容量は回復する。

図１２Ｂは、図１２Ａにおける放電の初期の箇所を拡大した図である。曲線Ｃ２２により示されるように、回復モードによる処理を施したセルは高電位の箇所がなくなり、放電電位が安定する。

図１３は、リチウムイオン２次電池に対して、３４０サイクルの充放電を行った結果の一例を示す。菱形がプロットされたグラフＧ１は、室温（１５℃程度）にて３４０サイクルの充放電（１Ｃ充電１Ｃ放電）を行った結果を示す。サイクルの条件は、初期に−１０℃で１００サイクル行い、その後は５０サイクルで室温と−１０℃を繰り返したものである。グラフＧ１により示されるように、容量の低下はほぼ生じない。

四角形がプロットされたグラフＧ２および丸がプロットされたグラフＧ３は、劣化前のセルに対して−１０℃および室温での充放電サイクルを繰り返した結果を示す。ここで、グラフＧ２は、室温での放電電流を０．１Ｃとした結果を示し、グラフＧ３は、室温での放電電流を１Ｃとした結果を示す。図示されるように、室温においては、低電流により放電した場合のほうが、容量が回復する。

下記の表１は、回復モードの処理における放電レート（具体的には、図１０のステップＳ６９における放電レート）を変更した場合の、容量維持率の一例を示す。容量維持率とは、正常なセルの（定格）容量に対する割合を意味する。正常なセルの容量は、例えば、３０００ｍＡｈである。なお、サイクル条件は、例えば、上述した３４０サイクルと同条件である。

放電レートを０．１Ｃに設定した場合の回復後の容量は２６６０ｍＡｈとなり、容量維持率は８９％となる。放電レートを０．２Ｃに設定した場合の回復後の容量は２５８０ｍＡｈとなり、容量維持率は８６％となる。放電レートを０．５Ｃに設定した場合の回復後の容量は２４１０ｍＡｈとなり、容量維持率は８０％となる。放電レートを１．０Ｃに設定した場合の回復後の容量は２３００ｍＡｈとなり、容量維持率は７７％となる。ここで、実用上、８５％以上の容量維持率を必要とした場合に、放電レートが０．２Ｃより小さい値に設定されることが望ましい。さらに、放電時間を考慮して、放電レートが０．１Ｃから０．２Ｃの間に設定されることがより望ましい。

下記の表２は、回復モードの処理における温度（具体的には、図１０のステップＳ６６における温度Ｔ１１）を変更した場合の、容量維持率の一例を示す。なお、サイクル条件は、例えば、上述した３４０サイクルと同条件である。

温度Ｔ１１を２５℃に設定した場合の回復後の容量は２６６０ｍＡｈとなり、容量維持率は８９％となる。温度Ｔ１１を２５℃に設定した場合の回復後の容量は２６１０ｍＡｈとなり、容量維持率は８７％となる。温度Ｔ１１を５℃に設定した場合の回復後の容量は２５２０ｍＡｈとなり、容量維持率は８４％となる。実用上、８５％以上の容量維持率を必要とした場合に、温度Ｔ１１を１５℃より大きい値に設定し、セル（またはサブモジュールＳＭＯ）が１５℃より大きい温度まで昇温されることが望ましい。

＜２．変形例＞
以上、本開示の実施形態について具体的に説明したが、上述の各実施形態に限定されるものではなく、本開示の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。

上述した一実施形態では、リチウムイオン２次電池を例にして説明したが、回復モードによる処理を他の２次電池に対して適用することもできる。さらに、上述した一実施形態における回復モードによる処理が、定期的に行われるようにしてもよい。

上述した一実施形態では、抵抗電線等の加温部により蓄電部を加温する構成とした。蓄電部の加温は、加温部による加温に限定されず、蓄電部の充放電に伴う自己発熱や外気温の温度上昇、もしくはこれらを組み合わせたものによりなされるようにしてもよい。外気温の温度上昇による加温の場合は、例えば、図１０のステップＳ６８の処理は、待機処理となる。

上述の実施形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いてもよい。また、各実施形態における構成、方法、工程、形状、材料および数値などは、技術的な矛盾が生じない範囲において、互いに組み合わせることが可能である。

本開示は、例示した処理が複数の装置によって分散されて処理される、いわゆるクラウドシステムに対して適用することもできる。実施形態および変形例において例示した処理が実行されるシステムであって、例示した処理の少なくとも一部の処理が実行される装置として、本開示を実現することができる。

さらに、本開示は、装置に限らず、例えば、方法、プログラム、プログラムが記録された記録媒体として実現することができる。

本開示は、以下の構成をとることもできる。
（１）
蓄電部の温度が所定の温度より高いか否かを判定する判定部と、
前記蓄電部の温度が前記所定の温度より高いと判定される場合に、所定の放電レートにより前記蓄電部を放電し、
前記蓄電部の温度が前記所定の温度より低いと判定される場合に、前記蓄電部を加温することにより前記蓄電部の温度を前記所定の温度より高くした後に、前記放電レートにより前記蓄電部を放電する制御部と
を備える制御装置。
（２）
前記蓄電部の加温は、前記蓄電部に近接して設けられた抵抗電線、前記蓄電部の充放電に伴う自己発熱および外気温の温度上昇のいずれかにより行われる
（１）に記載の制御装置。
（３）
前記所定の放電レートは、０．２Ｃより小さい値に設定される
（１）または（２）に記載の制御装置。
（４）
前記所定の放電レートは、０．１Ｃから０．２Ｃまでの間の値に設定される
（３）に記載の制御装置。
（５）
前記所定の温度は、１５℃に設定される
（１）乃至（４）のいずれかに記載の制御装置。
（６）
前記制御部は、０．１Ｃから０．２Ｃまでの間の所定の充電レートにより、前記蓄電部の電圧が所定の電圧になるまで前記蓄電部を充電し、
前記判定部は、前記充電が終了した後に前記判定を行う
（１）乃至（５）のいずれかに記載の制御装置。
（７）
前記判定部は、前記充電が行われる前に、前記蓄電部の温度が所定の温度より高いか否かを判定し、
前記制御部は、
前記蓄電部の温度が前記所定の温度より高いと判定される場合に、前記蓄電部を前記充電レートにより充電し、
前記蓄電部の温度が前記所定の温度より低いと判定される場合に、前記蓄電部を加温することにより前記蓄電部の温度を前記所定の温度より高くした後に、前記蓄電部を前記充電レートにより充電する
（６）に記載の制御装置。
（８）
前記蓄電部の劣化の有無を判定する劣化判定部を備え、
前記判定部は、前記劣化判定部により前記蓄電部の劣化が有ると判定される場合に、前記蓄電部の温度が前記所定の温度より高いか否かを判定する
（１）乃至（７）のいずれかに記載の制御装置。
（９）
前記蓄電部は、リチウムを吸蔵および放出可能な活物質を正極および負極に備える非水系電池を、１または複数、有する
（８）に記載の制御装置。
（１０）
前記劣化判定部は、前記放電の初期における前記蓄電部の電圧が、前記負極の表面上に金属リチウムが析出することに起因して生じる電圧である場合に前記蓄電部の劣化が有ると判定する
（９）に記載の制御装置。
（１１）
前記制御部は、
前記放電の後に、前記蓄電部の温度に応じて、前記蓄電部に対する第１の充電レートによる充電、前記蓄電部に対する前記第１の充電レートより小さい第２の充電レートによる充電および前記蓄電部に対する加温のいずれかを行う
（１）乃至（１０）のいずれかに記載の制御装置。
（１２）
前記制御部は、
前記蓄電部の温度が第１の温度より高く第２の温度より低い場合には、前記第２の充電レートによる充電を行い、
前記蓄電部の温度が前記第２の温度より高い場合には、前記第１の充電レートによる充電を行い、
前記蓄電部の温度が前記第１の温度より低い場合には、前記蓄電部に対する加温を行う
（１１）に記載の制御装置。
（１３）
前記第１の充電レートによる充電の場合には、前記蓄電部の電圧が満充電電圧になるまで該蓄電部が充電され、
前記第２の充電レートによる充電の場合には、前記蓄電部の電圧が前記満充電電圧より小さい電圧になるまで該蓄電部が充電される
（１２）に記載の制御装置。
（１４）
前記第１の温度は−１０℃であり、前記第２の温度は０℃である
（１２）または（１３）に記載の制御装置。
（１５）
蓄電部の温度が所定の温度より高いか否かを判定し、
前記蓄電部の温度が前記所定の温度より高いと判定される場合に、所定の放電レートにより前記蓄電部を放電し、
前記蓄電部の温度が前記所定の温度より低いと判定される場合に、前記蓄電部を加温し、前記蓄電部の温度を前記所定の温度より高くした後に、前記放電レートにより前記蓄電部を放電する
制御装置における制御方法。
（１６）
蓄電部と、
前記蓄電部の温度が所定の温度より高いか否かを判定する判定部と、
前記蓄電部の温度が前記所定の温度より高いと判定される場合に、所定の放電レートにより前記蓄電部を放電し、
前記蓄電部の温度が前記所定の温度より低いと判定される場合に、前記蓄電部を加温し、前記蓄電部の温度を前記所定の温度より高くした後に、前記放電レートにより前記蓄電部を放電する制御部と
を備える制御システム。
（１７）
（１）に記載の制御装置を備える電動車両。

＜３．応用例＞
「応用例としての住宅における電力貯蔵装置」
本開示を住宅用の電力貯蔵装置に適用した例について、図１４を参照して説明する。例えば住宅１０１用の電力貯蔵装置１００においては、火力発電１０２ａ、原子力発電１０２ｂ、水力発電１０２ｃ等の集中型電力系統１０２から電力網１０９、情報網１１２、スマートメータ１０７、パワーハブ１０８等を介し、電力が蓄電装置１０３に供給される。これと共に、家庭内発電装置１０４等の独立電源から電力が蓄電装置１０３に供給される。蓄電装置１０３に供給された電力が蓄電される。蓄電装置１０３を使用して、住宅１０１で使用する電力が給電される。住宅１０１に限らずビルに関しても同様の電力貯蔵装置を使用できる。

蓄電装置１０３は、屋内場合によっては屋外に設置することもできる。北海道などの低温地域では冬期の屋外の気温が−２０℃程度に低下する場合がある。このような環境下で蓄電装置１０３が使用された場合でも、本技術により蓄電装置１０３の状態を正しく判別でき、さらに、蓄電装置１０３の性能が劣化した場合には、その性能を回復できる。

住宅１０１には、家庭用発電装置１０４、電力消費装置１０５、蓄電装置１０３、各装置を制御する制御装置１１０、スマートメータ１０７、各種情報を取得するセンサ１１１が設けられている。各装置は、電力網１０９および情報網１１２によって接続されている。家庭用発電装置１０４として、太陽電池、燃料電池等が利用され、発電した電力が電力消費装置１０５および／または蓄電装置１０３に供給される。電力消費装置１０５は、冷蔵庫１０５ａ、空調装置１０５ｂ、テレビジョン受信機１０５ｃ、風呂１０５ｄ等である。さらに、電力消費装置１０５には、電動車両１０６が含まれる。電動車両１０６は、電気自動車１０６ａ、ハイブリッドカー１０６ｂ、電気バイク１０６ｃである。

蓄電装置１０３は、２次電池、またはキャパシタから構成されている。例えば、リチウムイオン２次電池によって構成されている。蓄電装置１０３として、上述した蓄電モジュール２を使用することができる。リチウムイオン２次電池は、定置型であっても、電動車両１０６で使用されるものでも良い。スマートメータ１０７は、商用電力の使用量を測定し、測定された使用量を、電力会社に送信する機能を備えている。電力網１０９は、直流給電、交流給電、非接触給電の何れか一つまたは複数を組み合わせても良い。

各種のセンサ１１１は、例えば人感センサ、照度センサ、物体検知センサ、消費電力センサ、振動センサ、接触センサ、温度センサ、赤外線センサ等である。各種センサ１１１により取得された情報は、制御装置１１０に送信される。センサ１１１からの情報によって、気象の状態、人の状態等が把握されて電力消費装置１０５を自動的に制御してエネルギー消費を最小とすることができる。さらに、制御装置１１０は、住宅１０１に関する情報を、インターネットを介して外部の電力会社等に送信することができる。

パワーハブ１０８によって、電力線の分岐、直流交流変換等の処理がなされる。制御装置１１０と接続される情報網１１２の通信方式としては、ＵＡＲＴ(Universal Asynchronous Receiver-Transmitter:非同期シリアル通信用送受信回路）等の通信インターフェースを使う方法、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）等の無線通信規格によるセンサネットワークを利用する方法がある。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ方式は、マルチメディア通信に適用され、一対多接続の通信を行うことができる。ＺｉｇＢｅｅは、ＩＥＥＥ(Institute of Electrical and Electronics Engineers) ８０２．１５．４の物理層を使用するものである。ＩＥＥＥ８０２．１５．４は、ＰＡＮ(Personal Area Network) またはＷ(Wireless)ＰＡＮと呼ばれる短距離無線ネットワーク規格の名称である。

制御装置１１０は、外部のサーバ１１３と接続されている。このサーバ１１３は、住宅１０１、電力会社、サービスプロバイダーの何れかによって管理されていても良い。サーバ１１３が送受信する情報は、たとえば、消費電力情報、生活パターン情報、電力料金、天気情報、天災情報、電力取引に関する情報である。これらの情報は、家庭内の電力消費装置（たとえばテレビジョン受信機）から送受信しても良いが、家庭外の装置（たとえば、携帯電話機等）から送受信しても良い。これらの情報は、表示機能を持つ機器、たとえば、テレビジョン受信機、携帯電話機、ＰＤＡ(Personal Digital Assistants)等に、表示されても良い。

各部を制御する制御装置１１０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等で構成され、この例では、蓄電装置１０３に格納されている。制御装置１１０の機能として、例えば、サブマイクロコントロールユニット２５等の蓄電モジュール２の各部の機能やメインマイクロコントロールユニット３０の機能を適用できる。制御装置１１０は、蓄電装置１０３、家庭内発電装置１０４、電力消費装置１０５、各種センサ１１１、サーバ１１３と情報網１１２により接続され、例えば、商用電力の使用量と、発電量とを調整する機能を有している。なお、その他にも、電力市場で電力取引を行う機能等を備えていても良い。

以上のように、電力が火力発電１０２ａ、原子力発電１０２ｂ、水力発電１０２ｃ等の集中型電力系統１０２のみならず、家庭内発電装置１０４（太陽光発電、風力発電）の発電電力を蓄電装置１０３に蓄えることができる。したがって、家庭内発電装置１０４の発電電力が変動しても、外部に送出する電力量を一定にしたり、または、必要なだけ放電するといった制御を行うことができる。例えば、太陽光発電で得られた電力を蓄電装置１０３に蓄えると共に、夜間は料金が安い深夜電力を蓄電装置１０３に蓄え、昼間の料金が高い時間帯に蓄電装置１０３によって蓄電した電力を放電して利用するといった使い方もできる。

なお、この例では、制御装置１１０が蓄電装置１０３内に格納される例を説明したが、スマートメータ１０７内に格納されても良いし、単独で構成されていても良い。さらに、電力貯蔵装置１００は、集合住宅における複数の家庭を対象として用いられてもよいし、複数の戸建て住宅を対象として用いられてもよい。

「応用例としての車両における電力貯蔵装置」
本開示を車両用の電力貯蔵装置に適用した例について、図１５を参照して説明する。図１５に、本開示が適用されるシリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両の構成の一例を概略的に示す。シリーズハイブリッドシステムはエンジンで動かす発電機で発電された電力、あるいはそれを電池に一旦貯めておいた電力を用いて、電力駆動力変換装置で走行する車である。

このハイブリッド車両２００には、エンジン２０１、発電機２０２、電力駆動力変換装置２０３、駆動輪２０４ａ、駆動輪２０４ｂ、車輪２０５ａ、車輪２０５ｂ、電池２０８、車両制御装置２０９、各種センサ２１０、充電口２１１が搭載されている。電池２０８として、蓄電モジュール２を適用することができる。

ハイブリッド車両２００は屋外で保管されることが多い。冬期の山間部では、外気温が−２０℃程度まで低下する場合がある。このような環境下においても、本技術により電池２０８の状態を正しく判別でき、さらに、電池２０８の性能が劣化した場合には、その性能を回復できる。

ハイブリッド車両２００は、電力駆動力変換装置２０３を動力源として走行する。電力駆動力変換装置２０３の一例は、モータである。電池２０８の電力によって電力駆動力変換装置２０３が作動し、この電力駆動力変換装置２０３の回転力が駆動輪２０４ａ、２０４ｂに伝達される。なお、必要な個所に直流−交流（ＤＣ−ＡＣ）あるいは逆変換（ＡＣ−ＤＣ変換）を用いることによって、電力駆動力変換装置２０３が交流モータでも直流モータでも適用可能である。各種センサ２１０は、車両制御装置２０９を介してエンジン回転数を制御したり、図示しないスロットルバルブの開度（スロットル開度）を制御したりする。各種センサ２１０には、速度センサ、加速度センサ、エンジン回転数センサなどが含まれる。

エンジン２０１の回転力は発電機２０２に伝えられ、その回転力によって発電機２０２により生成された電力を電池２０８に蓄積することが可能である。

図示しない制動機構によりハイブリッド車両が減速すると、その減速時の抵抗力が電力駆動力変換装置２０３に回転力として加わり、この回転力によって電力駆動力変換装置２０３により生成された回生電力が電池２０８に蓄積される。

電池２０８は、ハイブリッド車両の外部の電源に接続されることで、その外部電源から充電口２１１を入力口として電力供給を受け、受けた電力を蓄積することも可能である。

図示しないが、２次電池に関する情報に基いて車両制御に関する情報処理を行なう情報処理装置を備えていても良い。このような情報処理装置としては、例えば、電池の残容量に関する情報に基づき、電池残容量表示を行う情報処理装置などがある。

車両制御装置２０９の機能として、例えば、メインマイクロコントロールユニット３０等の機能を適用することができる。

なお、以上は、エンジンで動かす発電機で発電された電力、或いはそれを電池に一旦貯めておいた電力を用いて、モータで走行するシリーズハイブリッド車を例として説明した。しかしながら、エンジンとモータの出力がいずれも駆動源とし、エンジンのみで走行、モータのみで走行、エンジンとモータ走行という３つの方式を適宜切り替えて使用するパラレルハイブリッド車に対しても本開示は有効に適用可能である。さらに、エンジンを用いず駆動モータのみによる駆動で走行する所謂、電動車両に対しても本開示は有効に適用可能である。

１・・・制御システム
２・・・蓄電モジュール
３・・・コントローラ
４・・・充電装置
４ａ・・・充電電圧および充電電流制御部
５・・・負荷
５ａ・・・放電電流制御部
１５・・・温度測定部
１９・・・電流検出抵抗
２０・・・電流検出アンプ
２２・・・加温部
２５・・・サブマイクロコントロールユニット
３０・・・メインマイクロコントロールユニット
ＳＭＯ・・・サブモジュール

Claims (14)

1. リチウムを吸蔵および放出可能な活物質を正極および負極に備える非水系電池を、１または複数、有する蓄電部の温度が、所定の温度より高いか否かを判定する判定部と、
   放電の初期における前記蓄電部の電圧が、前記負極の表面上に金属リチウムが析出することに起因して生じる電圧である場合に前記蓄電部の劣化が有ると判定する劣化判定部と、
   前記蓄電部の温度が前記所定の温度より高いと判定される場合に、所定の放電レートにより前記蓄電部を放電し、前記蓄電部の温度が前記所定の温度より低いと判定される場合に、前記蓄電部を加温することにより前記蓄電部の温度を前記所定の温度より高くした後に、前記放電レートにより前記蓄電部を放電する制御部と
   を備え、
   前記判定部は、前記劣化判定部により前記蓄電部の劣化が有ると判定される場合に、前記蓄電部の温度が前記所定の温度より高いか否かを判定する
   制御装置。
2. 前記蓄電部の加温は、前記蓄電部に近接して設けられた抵抗電線、前記蓄電部の充放電に伴う自己発熱および外気温の温度上昇のいずれかにより行われる
   請求項１に記載の制御装置。
3. 前記所定の放電レートは、０．２Ｃより小さい値に設定される
   請求項１または２に記載の制御装置。
4. 前記所定の放電レートは、０．１Ｃから０．２Ｃまでの間の値に設定される
   請求項３に記載の制御装置。
5. 前記所定の温度は、１５℃に設定される
   請求項１乃至４のいずれかに記載の制御装置。
6. 前記制御部は、０．１Ｃから０．２Ｃまでの間の所定の充電レートにより、前記蓄電部の電圧が所定の電圧になるまで前記蓄電部を充電し、
   前記判定部は、前記充電が終了した後に前記判定を行う
   請求項１乃至５のいずれかに記載の制御装置。
7. 前記判定部は、前記充電が行われる前に、前記蓄電部の温度が所定の温度より高いか否かを判定し、
   前記制御部は、
   前記蓄電部の温度が前記所定の温度より高いと判定される場合に、前記蓄電部を前記充電レートにより充電し、
   前記蓄電部の温度が前記所定の温度より低いと判定される場合に、前記蓄電部を加温することにより前記蓄電部の温度を前記所定の温度より高くした後に、前記蓄電部を前記充電レートにより充電する
   請求項６に記載の制御装置。
8. 前記制御部は、
   前記放電の後に、前記蓄電部の温度に応じて、前記蓄電部に対する第１の充電レートによる充電、前記蓄電部に対する前記第１の充電レートより小さい第２の充電レートによる充電および前記蓄電部に対する加温のいずれかを行う
   請求項１乃至７のいずれかに記載の制御装置。
9. 前記制御部は、
   前記蓄電部の温度が第１の温度より高く第２の温度より低い場合には、前記第２の充電レートによる充電を行い、
   前記蓄電部の温度が前記第２の温度より高い場合には、前記第１の充電レートによる充電を行い、
   前記蓄電部の温度が前記第１の温度より低い場合には、前記蓄電部に対する加温を行う
   請求項８に記載の制御装置。
10. 前記第１の充電レートによる充電の場合には、前記蓄電部の電圧が満充電電圧になるまで該蓄電部が充電され、
    前記第２の充電レートによる充電の場合には、前記蓄電部の電圧が前記満充電電圧より小さい電圧になるまで該蓄電部が充電される
    請求項９に記載の制御装置。
11. 前記第１の温度は−１０℃であり、前記第２の温度は０℃である
    請求項９または１０に記載の制御装置。
12. リチウムを吸蔵および放出可能な活物質を正極および負極に備える非水系電池を、１または複数、有する蓄電部の温度が、所定の温度より高いか否かを判定部が判定し、
    放電の初期における前記蓄電部の電圧が、前記負極の表面上に金属リチウムが析出することに起因して生じる電圧である場合に前記蓄電部の劣化が有ると劣化判定部が判定し、
    前記蓄電部の温度が前記所定の温度より高いと判定される場合に、所定の放電レートにより前記蓄電部を放電し、前記蓄電部の温度が前記所定の温度より低いと判定される場合に、前記蓄電部を加温することにより前記蓄電部の温度を前記所定の温度より高くした後に、前記放電レートにより前記蓄電部を放電する制御を制御部が実行し、
    前記蓄電部の劣化が有ると判定される場合に、前記蓄電部の温度が前記所定の温度より高いか否かを前記判定部が判定する
    制御装置における制御方法。
13. リチウムを吸蔵および放出可能な活物質を正極および負極に備える非水系電池を、１または複数、有する蓄電部と、
    前記蓄電部の温度が所定の温度より高いか否かを判定する判定部と、
    放電の初期における前記蓄電部の電圧が、前記負極の表面上に金属リチウムが析出することに起因して生じる電圧である場合に前記蓄電部の劣化が有ると判定する劣化判定部と、
    前記蓄電部の温度が前記所定の温度より高いと判定される場合に、所定の放電レートにより前記蓄電部を放電し、前記蓄電部の温度が前記所定の温度より低いと判定される場合に、前記蓄電部を加温することにより前記蓄電部の温度を前記所定の温度より高くした後に、前記放電レートにより前記蓄電部を放電する制御部と
    を備え、
    前記判定部は、前記劣化判定部により前記蓄電部の劣化が有ると判定される場合に、前記蓄電部の温度が前記所定の温度より高いか否かを判定する
    制御システム。
14. 請求項１乃至１１のいずれかに記載の制御装置を備える電動車両。

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