JP6156129B2

JP6156129B2 - 二次電池の制御装置

Info

Publication number: JP6156129B2
Application number: JP2013264065A
Authority: JP
Inventors: 啓太小宮山; 玄鈴木
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2013-12-20
Publication date: 2017-07-05
Anticipated expiration: 2033-12-20
Also published as: JP2015122151A

Description

本発明は、二次電池の制御に関し、特に、劣化状態に応じた二次電池の制御に関する。

バッテリ容量に対して比較的大きな電流で行う放電（以下、大電流での放電、あるいはハイレート放電とも記載する）が継続的に行なわれると、あるタイミングでバッテリ電圧が急激に低下し始める減少が生じる場合がある。

このような問題に対して、ＷＯ２０１２／１０１６７８号（特許文献１）には、二次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、目標値を超える評価値の積算値がしきい値を超えたときに放電電力の上限値を低下させる技術が開示されている。

ＷＯ２０１２／１０１６７８号

ところで、二次電池に振動が加わることで劣化速度が大きくなる場合がある。そのため、実際の二次電池の劣化状態が評価値に基づく二次電池の劣化状態よりも劣化している可能性がある。その場合に、適切なタイミングで劣化状態に応じた二次電池の入出力制御を実行できない場合がある。上述した公報にはこのような問題について何ら考慮されていない。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、二次電池が受ける振動を考慮して劣化状態に応じた二次電池の制御を実行する二次電池の制御装置を提供することである。

この発明のある局面に係る二次電池の制御装置は、二次電池における振動強度を検出する検出部と、二次電池の充電電流値および放電電流値の履歴に基づいて、大電流での放電による二次電池の劣化に関する評価値を算出し、算出された評価値を積算することにより算出される積算値がしきい値を超えると二次電池の電力の入出力を制限する制御装置とを備える。制御装置は、検出部によって検出された振動強度に応じた振動係数を用いてしきい値および評価値のうちのいずれかを補正する。

この発明によると、振動強度に応じた振動係数を用いてしきい値および評価値のうちのいずれかを補正することにより、振動を考慮したしきい値および積算値のいずれかを算出することができる。そのため、振動を考慮したしきい値および積算値のうちのいずれかを用いて二次電池の電力の入出力を制限するか否かを判断することによって、二次電池の劣化状態に応じて適切なタイミングで二次電池の電力の入出力の制限を実行することができる。したがって、二次電池が受ける振動を考慮して劣化状態に応じた二次電池の制御を実行する二次電池の制御装置を提供することができる。

二次電池の制御装置を搭載した車両の構成を示す概略ブロック図である。第１の実施の形態におけるバッテリの劣化状態に応じて入出力を制限する制御処理を示すフローチャートである。第１の実施の形態における振動を考慮したしきい値を算出する制御処理を示すフローチャートである。振動検出値と振動係数との関係および振動係数の算出方法を説明するための図である。第１の実施の形態におけるＥＣＵの動作を説明するための図である。第２の実施の形態におけるバッテリの劣化状態に応じて入出力を制限する制御処理を示すフローチャートである。第２の実施の形態における振動を考慮した劣化評価値を算出する制御処理を示すフローチャートである。第２の実施の形態におけるＥＣＵの動作を説明するための図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返されない。

＜第１の実施の形態＞
本実施の形態に係る二次電池の制御装置は、二次電池が設けられる車両に搭載される。車両は、たとえば、駆動源であるモータに電力を供給する二次電池を搭載した電気自動車であってもよいし、エンジンと駆動源となるモータとを搭載したハイブリッド車両であってもよい。

図１に示すように、車両には、ＰＣＵ（Power Control Unit）３００と、バッテリ４００と、モータ５００と、ＥＣＵ６００とを含む。

バッテリ４００は、二次電池であって、より詳細には、複数のリチウムイオン電池セルを一体化したモジュールを、さらに複数直列に接続して構成された組電池である。リチウムイオン電池セルの正極は、リチウムイオンを可逆的に吸蔵／放出可能な材料（たとえばリチウム含有酸化物）から成り、充電過程においてリチウムイオンを電解液に放出し、放電過程において、負極から放出された電解液中のリチウムイオンを吸蔵する。リチウムイオン電池セルの負極は、リチウムイオンを可逆的に吸蔵／放出可能な材料（たとえば炭素）から成り、充電過程において、正極から放出された電解液中のリチウムイオンを吸蔵し、放電過程においてリチウムイオンを電解液に放出する。バッテリ４００としては、ハイレート放電によって劣化する二次電池であればよく、特にリチウムイオン電池に限定されるものではない。

モータ５００は、三相交流モータであり、バッテリ４００に蓄えられた電力により駆動する。モータ５００の駆動力は、減速機を経由して車輪（いずれも図示せず）に伝えられる。

一方、回生制動時には、車輪によりモータ５００が駆動され、モータ５００が発電機として作動させられる。これによりモータ５００は、制動エネルギーを電力に変換する回生ブレーキとして作用する。モータ５００により発電された電力は、ＰＣＵ３００を経由してバッテリ４００に蓄えられる。

ＥＣＵ６００は、車両の運転状態や、アクセル開度、アクセル開度の変化率、シフトポジション、バッテリ４００のＳＯＣ、メモリに保存されたマップおよびプログラムなどに基づいて演算処理を行なう。これにより、ＥＣＵ６００は、車両が所望の運転状態となるように、車両に搭載された機器類を制御することになる。

ＥＣＵ６００には、バッテリ４００の充放電電圧値を検出する電圧計６１０と、充放電電流値を検出する電流計６１２と、バッテリ温度ＴＢを検出するバッテリ温度センサ６１４と、バッテリ４００における振動強度Ｇを検出する振動センサ６１６とが接続されている。なお、振動センサ６１６は、複数箇所に設けられてもよい。

ＥＣＵ６００は、電圧計６１０が検出した充放電電圧値と電流計６１２が検出した充放電電流値より、バッテリ４００の充放電電力値を算出するとともに、充放電電流値を積算して、バッテリ４００のＳＯＣを算出する。電流計６１２により検出された充放電電流値の履歴は、メモリに記憶される。

ＥＣＵ６００は、バッテリ４００へ充電する電力の制限値である充電電力制限値（以下、「充電電力制限値」をＷＩＮと表す）、およびバッテリ４００から放電する電力の制限値である放電電力制限値（以下、「放電電力制限値」をＷＯＵＴと表す）を設定する。バッテリ４００への充電電力値、およびバッテリ４００からの放電電力値は、このＷＩＮおよびＷＯＵＴを超えないように制限される。なお、ＷＯＵＴの最大値（放電電力の最大値）は、Ｗ（ＭＡＸ）である。また、バッテリ４００の充電電力および放電電力を制限する方法は、その他の周知技術を用いてもよく、ここではそれらについての詳細な説明は繰返さない。

本実施の形態において、バッテリ４００からのハイレート放電が継続的に行なわれると、内部抵抗が増加し、あるタイミングでバッテリ４００からの出力電圧が急激に低下し始める現象が生じる場合がある。さらにこの現象を継続させると、バッテリ４００が劣化する場合がある。ハイレート放電が継続的に行なわれることによる電解液中のイオン濃度の偏りが、この劣化の要因の１つと考えられている。ハイレート放電による劣化が生じると、その後放電電流値を低下させたり充電したりしても、出力電圧は回復しない。そのため、このような劣化が生じる前に、ハイレート放電を抑制する必要がある。一方で、ハイレート放電を抑制し過ぎると、運転者が要求する車両の動力性能を発揮することができなくなってしまう。

本実施の形態において、ＥＣＵ６００は、バッテリ４００の電解液中のリチウムイオン濃度の偏りの変化に応じて劣化評価値Ｄを算出し、算出された劣化評価値Ｄの積算値ΣＤを算出し、積算値ΣＤがしきい値Ｔを超える場合に、バッテリ４００の入出力を制限する。劣化評価値Ｄは、バッテリ４００の充電電流値の履歴および放電電流値の履歴に基づいて算出される。

このような構成を車両において、バッテリ４００に振動が加わることで劣化速度が大きくなる場合がある。そのため、実際のバッテリ４００の劣化状態が評価値に基づくバッテリ４００の劣化状態よりも劣化している場合がある。その場合、適切なタイミングで劣化状態に応じたバッテリ４００の入出力制御を実行できない場合がある。

そこで、本実施の形態においては、ＥＣＵ６００が、振動センサ６１６によって検出された振動強度Ｇに応じた振動係数を用いてしきい値Ｔを補正する点を特徴とする。具体的には、ＥＣＵ６００は、振動強度Ｇに応じた振動係数ｆ１（Ｇ）を予め定められた値Ｔ（０）に乗算して積算値ΣＤのしきい値Ｔを算出する。

図２を参照して、本実施の形態に係る二次電池の制御装置であるＥＣＵ６００が実行する、バッテリ４００の劣化状態に応じて入出力を制限する制御処理について説明する。なお、この制御処理は、予め定められたサイクルタイムΔＴ（たとえば、０．１秒）で繰り返し実行される。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、ＥＣＵ６００は、バッテリ４００の劣化評価値Ｄを算出する。たとえば、今回のサイクルタイムで算出されるバッテリ４００の劣化評価値を今回値Ｄ（Ｎ）とすると、ＥＣＵ６００は、今回値Ｄ（Ｎ）を、前回値Ｄ（Ｎ−１）−評価値減少量Ｄ（−）＋評価値増加量Ｄ（＋）として算出する。なお、Ｄ（０）（初期値）は、たとえば、０である。なお、前回値Ｄ（Ｎ−１）は、前回のサイクルタイムで算出されたバッテリ４００の劣化評価値である。

評価値減少量Ｄ（−）は、前回の評価値算出時から１サイクルタイムΔＴが経過したことに伴うリチウムイオンの拡散によるリチウムイオン濃度の偏りの減少に応じて算出される。たとえば、ＥＣＵ６００は、評価値減少量Ｄ（−）を、忘却係数Ａ×サイクルタイムΔＴ×前回値Ｄ（Ｎ−１）として算出する。

忘却係数Ａは、バッテリ４００の電解液中のリチウムイオンの拡散速度に対応する係数である。忘却係数Ａは、忘却係数Ａ×サイクルタイムΔＴの値が０から１までの値になるように設定される。また、忘却係数Ａは、リチウムイオンの拡散速度が速いと推定される場合に、大きい値に設定される。具体的には、忘却係数Ａは、バッテリ温度ＴＢが同じであれば、ＳＯＣが高いほど大きい値に設定されＳＯＣが同じであれば、バッテリ温度ＴＢが高いほど大きい値に設定される。

そのため、評価値減少量Ｄ（−）は、忘却係数Ａが大きい（すなわちリチウムイオンの拡散速度が速い）ほど、またサイクルタイムΔＴが長いほど大きい値になる。なお、評価値減少量Ｄ（−）の算出方法は、この算出方法に限定されるものではない。

評価値増加量Ｄ（＋）は、前回の評価値算出時から１サイクルタイムΔＴが経過する間の放電によるリチウムイオン濃度の偏りの増加に応じて算出される。たとえば、ＥＣＵ６００は、評価値増加量Ｄ（＋）を、（電流係数Ｂ／限界しきい値Ｃ）×放電電流値Ｉ×サイクルタイムΔＴとして算出する。この算出方法から明らかなように、評価値増加量Ｄ（＋）は、放電電流値Ｉが大きい程、また、サイクルタイムΔＴが長いほど大きい値になる。なお、評価値増加量Ｄ（＋）の算出方法は、この算出方法に限定されるものではない。

Ｓ１０２にて、ＥＣＵ６００は、劣化評価値Ｄの積算値ΣＤを算出する。ＥＣＵ６００は、たとえば、今回の積算値ΣＤ（Ｎ）を、劣化評価値Ｄの今回値Ｄ（Ｎ）＋前回までの積算値ΣＤ（Ｎ−１）として算出する。なお、ΣＤ（０）（初期値）は、０である。

Ｓ１０４にて、ＥＣＵ６００は、バッテリ４００が受ける振動を考慮したしきい値Ｔを算出する処理を実行する。ＥＣＵ６００は、たとえば、後述する図３に示す制御処理によって今回のしきい値Ｔ（Ｎ）を算出する。

Ｓ１０６にて、ＥＣＵ６００は、積算値ΣＤが今回のしきい値Ｔよりも大きいか否かを判定する。ＥＣＵ６００は、今回の積算値ΣＤ（Ｎ）が今回のしきい値Ｔ（Ｎ）よりも大きいか否かを判定する。積算値ΣＤがしきい値Ｔよりも大きいと判定される場合（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、処理はＳ１０８に移される。もしそうでないと判定される場合（Ｓ１０６にてＮＯ）、処理はＳ１１０に移される。

Ｓ１０８にて、ＥＣＵ６００は、劣化評価値Ｄに基づくバッテリ４００の入出力制限を実行する。具体的には、ＥＣＵ６００は、バッテリ４００の放電電力の許容値であるＷＯＵＴの大きさをバッテリ４００の状態（劣化評価値Ｄおよび積算値ΣＤを除く）に基づく最大値よりも小さい値に制限し、バッテリ４００の充電電力の許容値であるＷＩＮの大きさをバッテリ４００の状態（劣化評価値Ｄおよび積算値ΣＤを除く）に基づく最大値よりも小さい値に制限する。なお、ＷＯＵＴおよびＷＩＮの制限量は、たとえば、バッテリ４００の劣化状態（たとえば、劣化評価値Ｄあるいは積算値ΣＤ）に応じて設定すればよい。

Ｓ１０８にて、ＥＣＵ６００は、劣化評価値Ｄに基づくバッテリ４００の入出力制限を実行しない。ＥＣＵ６００は、たとえば、Ｓ１０６にて実施したＷＯＵＴおよびＷＩＮの制限を解除する。ＥＣＵ６００は、たとえば、劣化評価値Ｄおよび積算値ΣＤ以外のバッテリの状態（たとえば、ＳＯＣ等）に基づいてＷＯＵＴおよびＷＩＮを設定し、設定されたＷＯＵＴおよびＷＩＮの範囲内でバッテリ４００の入出力（充放電）を制御する。

次に、図３を参照して、本実施の形態に係る二次電池の制御装置であるＥＣＵ６００が実行する、振動を考慮したしきい値Ｔを算出する制御処理について説明する。なお、この制御処理についても、上述したとおり予め定められたサイクルタイムΔＴで繰り返し実行される。

Ｓ１５０にて、ＥＣＵ６００は、振動センサ６１６から振動強度Ｇの検出値Ｇｘを取得する。Ｓ１５２にて、ＥＣＵ６００は、取得した検出値Ｇｘと所定の関数ｆ１（Ｇ）とを用いて今回の振動係数ｆ１（Ｇｘ）を算出する。

Ｓ１５４にて、ＥＣＵ６００は、算出された振動係数ｆ１（Ｇｘ）と、予め定められた値Ｔ（０）とを乗算した値ｆ１（Ｇｘ）×Ｔ（０）を、今回のしきい値Ｔ（Ｎ）として算出する。予め定められた値Ｔ（０）は、振動強度が０Ｇである場合を想定して、ハイレート放電による劣化が許容できる積算値ΣＤの範囲の上限値である。

ＥＣＵ６００は、たとえば、取得した検出値Ｇｘと、以下に説明するように図４に示すように規定される所定の関数ｆ２（Ｇ）の逆数となる関数ｆ１（Ｇ）とを用いて振動係数ｆ１（Ｇｘ）を算出する。

図４の上段のグラフは、横軸を振動強度Ｇとし、縦軸を抵抗増加率とするものであり、振動強度Ｇと抵抗増加率との関係を示す。抵抗増加率は、振動強度が０Ｇ（検出値ゼロ）である場合における抵抗値の増加量Ｒとの比を示す。すなわち、振動強度が０Ｇである場合の抵抗増加率は、「１」となる。

また、図４の下段のグラフは、横軸をバッテリ４００の使用期間とし、縦軸をバッテリ４００の内部抵抗の抵抗値とするものであり、使用期間と、抵抗値との関係を示す。

図４の上段のグラフ上において、振動強度Ｇがゼロであって、かつ、抵抗増加率が「１」であることを示す位置と、振動強度Ｇが２Ｇであって、かつ、抵抗増加率がＲＧ２／Ｒであることを示す位置と、振動強度Ｇが４Ｇであって、かつ、抵抗増加率がＲＧ４／Ｒであることを示す位置とを結ぶ曲線により関数ｆ２（Ｇ）が規定される。本実施の形態における所定の関数ｆ１（Ｇ）は、関数ｆ２（Ｇ）の逆数の関係となる関数である。図４の上段のグラフに示すように、関数ｆ２（Ｇ）の値は、１以上の値になる。そのため、関数ｆ１（Ｇ）の値は、０よりも大きく、かつ、１以下の値となる。

なお、抵抗増加率ＲＧ２／Ｒは、振動強度が２Ｇである場合の抵抗増加量ＲＧ２の振動強度が０Ｇである場合の抵抗増加量Ｒに対する比を示す。また、抵抗増加率ＲＧ４／Ｒは、振動強度が４Ｇである場合の抵抗増加量ＲＧ４の振動強度が０Ｇである場合の抵抗増加量Ｒに対する比を示す。

抵抗増加量Ｒは、図４の下段のグラフに示すように、振動強度が０Ｇである状態が所定期間継続する場合のバッテリ４００の内部抵抗の抵抗値の増加量を示す。抵抗増加量ＲＧ２は、振動強度が２Ｇである状態が所定期間継続する場合のバッテリ４００の内部抵抗の抵抗値の増加量を示す。さらに、抵抗増加量ＲＧ４は、振動強度が４Ｇである状態が所定期間継続する場合のバッテリ４００の内部抵抗の抵抗値の増加量を示す。

抵抗増加量Ｒ，ＲＧ２，ＲＧ４は、実験等により算出される。なお、「２Ｇ」は、重力加速度の２倍の値を示すものとする。「４Ｇ」は、重力加速度の４倍の値を示すものとする。また、図４の下段のグラフにおいて、バッテリ４００の使用期間に代えて、車両の走行距離、走行時間、走行回数等のバッテリ４００の使用履歴としてもよく、特に使用期間に限定されるものではない。

したがって、取得した検出値Ｇｘに基づく振動係数ｆ１（Ｇｘ）は、抵抗増加率ＲＧｘ／Ｒ（＝ｆ２（Ｇｘ））の逆数の値となる。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る二次電池の制御装置であるＥＣＵ６００の動作について図５を用いて説明する。

たとえば、振動強度Ｇの検出値がゼロである場合（振動無（０Ｇ））を想定する。サイクルタイムΔＴ毎に劣化評価値Ｄが算出され（Ｓ１００）、算出された劣化評価値Ｄに基づいて積算値ΣＤが算出され（Ｓ１０２）、しきい値Ｔが算出される（Ｓ１０４）。

このとき、振動強度Ｇの検出値がゼロ（０Ｇ）であるため（Ｓ１５０）、振動係数ｆ１（０Ｇ）は１となる（Ｓ１５２）。そのため、今回のしきい値Ｔ（Ｎ）は、予め定められた値Ｔ（０）と同じ値になる（Ｓ１５４）。

ハイレート放電が生じるなどした場合には、評価値増加量Ｄ（＋）が増加し、劣化評価値Ｄが大きくなるため、積算値ΣＤも増加していく。積算値ΣＤがしきい値Ｔ（＝Ｔ（０））よりも低い場合には（Ｓ１０６にてＮＯ）、バッテリ４００の入出力制限は実行されない（Ｓ１１０）。一方、時間ｔ（１）にて、積算値ΣＤがしきい値Ｔを超えると（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、バッテリ４００の入出力制限が実行される（Ｓ１０８）。このとき、ＷＩＮおよびＷＯＵＴが制限されることにより積算値ΣＤの増加が抑制される。

このとき、抵抗増加率（上述の抵抗増加量Ｒに対する抵抗増加率）は、時間ｔ（１）になるまでは、積算値ΣＤの増加とともに増加していくが、時間ｔ（１）以降において、バッテリ４００の入出力制限が実行されることによって増加が抑制され、抵抗増加率が劣化許容値以下に抑制される。

次に、たとえば、振動強度の検出値が４Ｇである場合（振動有（４Ｇ））を想定する。サイクルタイムΔＴ毎に劣化評価値Ｄが算出され（Ｓ１００）、算出された劣化評価値Ｄに基づいて積算値ΣＤが算出され（Ｓ１０２）、しきい値Ｔが算出される（Ｓ１０４）。

このとき、振動強度Ｇの検出値が４Ｇであるため（Ｓ１５０）、振動係数ｆ１（４Ｇ）が算出される（Ｓ１５２）。そのため、振動係数ｆ１（４Ｇ）と予め定められた値Ｔ（０）とを乗算した値が今回のしきい値Ｔ（Ｎ）として算出される（Ｓ１５４）。ｆ１（４Ｇ）は、１よりも小さい値であるため、今回のしきい値Ｔ（Ｎ）は、予め定められた値Ｔ（０）よりも小さい値となる。

積算値ΣＤ（Ｎ）がしきい値Ｔ（＝ｆ１（４Ｇ）×Ｔ（０））よりも低い場合には（Ｓ１０６にてＮＯ）、バッテリ４００の入出力制限は実行されない（Ｓ１０８）。一方、振動強度Ｇの検出値が４Ｇである場合には、しきい値Ｔが予め定められた値Ｔ（０）よりも小さいため、積算値ΣＤは、時間ｔ（１）よりも前の時間ｔ（０）にて、しきい値Ｔを超える（Ｓ１０６にてＹＥＳ）。そのため、時間ｔ（０）にて、バッテリ４００の入出力が実行され（Ｓ１０８）、ＷＩＮおよびＷＯＵＴが制限されることにより積算値ΣＤの増加が抑制される。

このとき、抵抗増加率は、時間ｔ（０）になるまでは、振動強度Ｇの検出値がゼロである場合よりも高い増加量で増加していくが、時間ｔ（０）以降において、入出力制限が実行されることによって増加が抑制され、抵抗増加率が劣化許容値以下に抑制される。

そのため、図５の破線に示す比較例のように、振動強度Ｇの検出値に関わらず、積算値ΣＤと予め定められた値Ｔ（０）との比較によりバッテリ４００の入出力制限の実行の可否を決定する場合と比較して、早期に入出力制限が実行されることにより、抵抗増加率が劣化許容値を超えることが抑制される。

以上のようにして、本実施の形態に係る二次電池の制御装置によると、振動センサ６１６によって検出された振動強度Ｇに応じた振動係数ｆ１（Ｇ）に予め定められた値Ｔ（０）を乗算して今回のしきい値Ｔ（Ｎ）を算出することにより（しきい値Ｔを補正することにより）、振動を考慮したしきい値Ｔを算出することができる。そのため、振動を考慮したしきい値Ｔを用いてバッテリ４００の電力の入出力を制限するか否かを判断することによって、バッテリ４００の劣化状態に応じて適切なタイミングでバッテリ４００の電力の入出力の制限を実行することができる。したがって、二次電池が受ける振動を考慮して劣化状態に応じた二次電池の制御を実行する二次電池の制御装置を提供することができる。

＜第２の実施の形態＞
以下、第２の実施の形態に係る二次電池の制御装置について説明する。本実施の形態に係る二次電池の制御装置が搭載される車両は、上述の第１の実施の形態に係る二次電池の制御装置が搭載される車両の構成と比較して、ＥＣＵ６００の動作が異なる。それ以外の構成については、上述の第１の実施の形態に係る二次電池の制御装置が搭載される車両の構成と同じ構成である。それらについては同じ参照符号が付してある。それらの機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰り返さない。

本実施の形態においては、ＥＣＵ６００が、振動センサ６１６によって検出された振動強度Ｇに応じた振動係数を用いて劣化評価値Ｄを補正する点を特徴とする。具体的には、ＥＣＵ６００は、振動強度Ｇに応じた振動係数ｆ２（Ｇ）を劣化評価値Ｄに乗算することにより、劣化評価値Ｄを、振動を考慮した値に変換し、変換された値を積算して積算値ΣＤを算出する。なお、振動係数ｆ２（Ｇ）については、上述の第１の実施の形態において説明したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。

図６を参照して、本実施の形態に係る二次電池の制御装置であるＥＣＵ６００が実行する、バッテリ４００の劣化状態に応じて入出力を制限する制御処理について説明する。

Ｓ２００にて、ＥＣＵ６００は、バッテリ４００の劣化評価値Ｄを算出する。なお、劣化評価値Ｄの算出方法については、上述の第１の実施の形態における劣化評価値Ｄの算出方法（図２のＳ１００）と同様である。そのため、その詳細な説明は繰り返さない。

Ｓ２０２にて、ＥＣＵ６００は、算出された劣化評価値Ｄを、振動を考慮した値に変換する変換処理を実行する。なお、当該変換処理について後述する。

Ｓ２０４にて、ＥＣＵ６００は、変換処理において変換された劣化評価値Ｄの積算値ΣＤを算出する。なお、積算値ΣＤの算出方法については、上述の第１の実施の形態における劣化評価値Ｄの積算値ΣＤの算出方法（図２のＳ１０２）と同様であるため、その詳細な説明は繰り返さない。

Ｓ２０６にてＥＣＵ６００は、積算値ΣＤがしきい値Ｔ（＝Ｔ（０））よりも大きいか否かを判定する。積算値ΣＤがしきい値Ｔよりも大きいと判定される場合（Ｓ２０６にてＹＥＳ）、処理はＳ２０８に移される。もしそうでないと判定される場合（Ｓ２０６にてＮＯ）、処理はＳ２１０に移される。

Ｓ２０８にて、ＥＣＵ６００は、劣化評価値Ｄに基づくバッテリ４００の入出力制限を実行する。Ｓ２１０にて、ＥＣＵ６００は、劣化評価値Ｄに基づくバッテリ４００の入出力制限を実行しない。バッテリ４００の入出力の制限については、上述の第１の実施の形態におけるバッテリ４００の入出力制限（図２のＳ１０８）と同様であるため、その詳細な説明は繰り返さない。

次に、図７を参照して、本実施の形態に係る二次電池の制御装置であるＥＣＵ６００が実行する、振動強度Ｇに応じて劣化評価値Ｄを、振動を考慮した値に変換する変換処理について説明する。

Ｓ２５０にて、ＥＣＵ６００は、振動センサ６１６から振動強度Ｇの検出値Ｇｘを取得する。Ｓ２５２にて、ＥＣＵ６００は取得した検出値Ｇｘと所定の関数ｆ２（Ｇ）とを用いて振動係数ｆ２（Ｇｘ）を算出する。

Ｓ２５４にて、ＥＣＵ６００は、算出された振動係数ｆ２（Ｇｘ）と、劣化評価値Ｄとを乗算した振動を考慮した値を算出する。ＥＣＵ６００は、たとえば、今回の劣化評価値Ｄ（Ｎ）×振動係数ｆ２（Ｇｘ）を今回の劣化評価値Ｄ（Ｎ）に置き換えることにより、振動を考慮した値を算出する。

なお、所定の関数ｆ２（Ｇ）については、上述の第１の実施の形態において説明したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る二次電池の制御装置であるＥＣＵ６００の動作について図８を用いて説明する。

たとえば、振動強度Ｇの検出値がゼロである場合（振動無（０Ｇ））を想定する。サイクルタイムΔＴ毎に劣化評価値Ｄが算出され（Ｓ２００）、算出された劣化評価値Ｄが振動を考慮した値に変換され（Ｓ２０２）、変換された値に基づいて積算値ΣＤが算出される（Ｓ２０４）。

このとき、振動強度Ｇの検出値がゼロ（０Ｇ）であるため（Ｓ２５０）、振動係数ｆ２（０Ｇ）は１となる（Ｓ２５２）。そのため、劣化評価値Ｄの値と、振動を考慮した値とは同じ値となる（Ｓ２５４）。

ハイレート放電が生じるなどした場合には、評価値増加量Ｄ（＋）が増加し、劣化評価値Ｄが大きくなるため、積算値ΣＤも増加していく。積算値ΣＤがしきい値Ｔ（＝Ｔ（０））よりも低い場合には（Ｓ２０６にてＮＯ）、バッテリ４００の入出力制限は実行されない（Ｓ２１０）。一方、時間ｔ（４）にて、積算値ΣＤ（Ｎ）がしきい値Ｔを超えると（Ｓ２０６にてＹＥＳ）、バッテリ４００の入出力制限が実行される（Ｓ２０８）。このとき、ＷＩＮおよびＷＯＵＴが制限されることにより積算値ΣＤの増加が抑制される。

このとき、抵抗増加率は、時間ｔ（４）になるまでは、積算値ΣＤの増加とともに増加していくが、時間ｔ（４）以降において、バッテリ４００の入出力制限が実行されることによって増加が抑制され、抵抗増加率が劣化許容値以下に抑制される。

次に、たとえば、時間ｔ（２）になるまでは、振動強度Ｇの検出値が０Ｇとなり、時間ｔ（２）以降に振動強度Ｇの検出値が４Ｇとなる場合（振動有（４Ｇ））を想定する。時間ｔ（２）となるまでの変化は、上述の振動強度Ｇの検出値がゼロである場合の積算値ΣＤの変化と同様であるため、その詳細な説明は繰り返さない。

一方、時間ｔ（２）にて、算出された劣化評価値Ｄが振動を考慮した値に変換される際（Ｓ２０２）、振動強度Ｇの検出値が４Ｇであることから（Ｓ２５０）、振動係数としてｆ２（４Ｇ）が算出される（Ｓ２５２）。そのため、劣化評価値Ｄ（Ｎ）に振動係数ｆ２（４Ｇ）が乗算された値が振動を考慮した値として算出される（Ｓ２５４）。

今回の振動を考慮した値Ｄ（Ｎ）×ｆ２（４Ｇ）は、ｆ２（４Ｇ）の値が１よりも大きい値であるため、今回の劣化評価値Ｄ（Ｎ）よりも大きい値となる。そのため、時間ｔ（２）以降において、積算値ΣＤの増加量は、時間ｔ（２）になるまでの振動検出値が０Ｇである場合の積算値ΣＤの増加量よりも大きくなる。

積算値ΣＤがしきい値Ｔよりも低い場合には（Ｓ２０６にてＮＯ）、バッテリ４００の入出力制限は実行されない（Ｓ２１０）。一方、時間ｔ（４）よりも前の時点である時間ｔ（３）にて積算値ΣＤがしきい値Ｔを超えるため（Ｓ２０６にてＹＥＳ）、バッテリ４００の入出力制限が実行される（Ｓ２０８）。そのため、ＷＩＮおよびＷＯＵＴが制限されることにより積算値ΣＤの増加が抑制される。

このとき、抵抗増加率は、時間ｔ（３）になるまでは、振動強度Ｇに応じて増加量で増加していくが、時間ｔ（３）以降において、バッテリ４００の入出力制限が実行されることによって増加が抑制され、抵抗増加率が劣化許容値以下に抑制される。

そのため、図８の破線に示す比較例のように、振動強度Ｇの検出値を考慮せずに算出された積算値ΣＤとしきい値Ｔとの比較によりバッテリ４００の入出力制限の実行の可否を決定する場合と比較して、早期に入出力制限が実行されることにより、抵抗増加率が劣化許容値を超えることが抑制される。

以上のようにして、本実施の形態に係る二次電池の制御装置によると、振動センサ６１６によって検出された振動強度Ｇに応じた振動係数ｆ２（Ｇ）を劣化評価値Ｄに乗算して、劣化評価値Ｄを補正して、補正された値を積算して積算値ΣＤが算出されるので、振動を考慮した積算値ΣＤを算出することができる。そのため、振動を考慮した積算値ΣＤを用いてバッテリ４００の電力の入出力を制限するか否かを判断することによって、バッテリ４００の劣化状態に応じて適切なタイミングでバッテリ４００の電力の入出力の制限を実行することができる。したがって、二次電池が受ける振動を考慮して劣化状態に応じた二次電池の制御を実行する二次電池の制御装置を提供することができる。

上述の第１および第２の実施の形態においては、いずれも積算値ΣＤがしきい値Ｔよりも大きいと二次電池の入出力制限をするものとして説明したが積算値ΣＤがしきい値Ｔよりも大きいと二次電池が劣化している状態であると判断し、判断結果を利用者（車両の乗員や作業員）に通知するようにしてもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

３００ＰＣＵ、４００バッテリ、５００モータ、６００ＥＣＵ、６１０電圧計、６１２電流計、６１４バッテリ温度センサ、６１６振動センサ。

Claims

二次電池における振動強度を検出する検出部と、
前記二次電池の充電電流値および放電電流値の履歴に基づいて、大電流での放電による前記二次電池の劣化に関する評価値を算出し、算出された前記評価値を積算することにより算出される積算値がしきい値を超えると前記二次電池の電力の入出力を制限する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記検出部によって検出された前記振動強度に応じた振動係数を用いて前記しきい値および前記評価値のうちのいずれかを補正する、二次電池の制御装置。
前記しきい値を補正する場合の前記振動係数は、前記振動強度が前記検出部によって検出された前記振動強度である状態が所定期間継続する場合の前記二次電池の内部抵抗値の増加量に対する、前記振動強度がゼロである状態が前記所定期間継続する場合の前記二次電池の内部抵抗値の増加量の比によって算出される、請求項１に記載の二次電池の制御装置。
前記評価値を補正する場合の前記振動係数は、前記振動強度がゼロである状態が所定期間継続する場合の前記二次電池の内部抵抗値の増加量に対する、前記振動強度が前記検出部によって検出された前記振動強度である状態が前記所定期間継続する場合の前記二次電池の内部抵抗値の増加量の比によって算出される、請求項１に記載の二次電池の制御装置。