JP6439565B2 - 二次電池システム - Google Patents

Description

本発明は、二次電池システムに関し、より特定的には、車両に搭載可能に構成された二次電池システムに関する。

ハイブリッド車または電気自動車等の電動車両には二次電池システムが搭載される。二次電池システムは、回生電力を充電可能に構成されたバッテリを備える。回生電力による過大な電流がバッテリに入力されると、バッテリが劣化することが知られている。バッテリの劣化が進行した場合には、ユーザに対し、ディーラ等にてバッテリの診断を受けるように警告することが望ましい。そのため、このような警告を適切なタイミングで発するための技術が提案されている。

たとえば特開２０１２−６８０８５号公報（特許文献１）は、バッテリ年齢が上限年齢の２０年に達した場合に、診断要求メッセージを表示して電池診断を受けるようにユーザに警告する二次電池の制御装置を開示する（たとえば特許文献１の要約参照）。

特開２０１２−６８０８５号公報

二次電池システムにおいて、バッテリの劣化度が所定のしきい値に到達すると、バッテリの劣化が進行したとして、バッテリの診断を受けるように警告が発せられる。リチウムイオン二次電池がバッテリとして採用される場合、劣化度は、負極へのリチウム析出量から推定することができる。

電動車両では回生制御に影響が生じる異常が起こり得る。このような異常の例としては、たとえばＡＢＳ（Antilock Brake System）の失陥、またはブレーキトルクの認識異常が挙げられる。回生制御に関する異常が起こった場合、正常な場合と比べて、回生電力が大きくなり得る。そのため、バッテリへの入力電流を適切な範囲内に制御できず、過大な電流がバッテリに入力される頻度が高くなる可能性がある。その結果、リチウム析出量が大きくなり、バッテリの劣化が進行する可能性がある。

負極へのリチウム析出量は、たとえば電流センサを用いてバッテリの充放電電流を検出することによって算出可能である。一般に電流センサは検出誤差を有するため、算出されたリチウム析出量は誤差を含み得る。よって、リチウム析出量の算出結果に基づいて推定されたバッテリの劣化度も誤差を含み得る。たとえば劣化度が実際の値よりも大きく推定された場合、劣化度が上記しきい値に早期に到達して、不要な警告が発せられてしまう可能性がある。

このような誤警告を防止するための対策として、誤警告防止を考慮しない場合と比べて、しきい値を大きく設定することが考えられる。しかしながら、この場合、上述したような回生制御の異常が起こったときに、バッテリの劣化が進行しているにもかかわらず警告が発せられない可能性がある。あるいは、警告のタイミングが遅れる可能性がある。

本発明は、上記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、車両に搭載された二次電池システムにおいて、二次電池の診断を受けるように促す警告を適切なタイミングで発することである。

本発明のある局面に従う二次電池システムは、車両に搭載可能に構成される。二次電池システムは、車両の回生電力を充電可能に構成されたリチウムイオン二次電池と、リチウムイオン二次電池の負極へのリチウム析出量からリチウムイオン二次電池の劣化度を推定し、推定された劣化度が所定のしきい値に到達すると、リチウムイオン二次電池の診断を受けるようにユーザに警告を発する制御装置とを備える。制御装置は、車両の回生制御に関する異常が起こっていない場合、所定期間内における劣化度の増加量がしきい値に到達したときに警告を発する一方で、上記異常が起こった場合には、上記所定期間にかかわらず、劣化度の増加量がしきい値に到達したときに警告を発する。

上記構成によれば、回生制御の異常が起こっていない場合（正常な場合）、警告は、所定期間内における劣化度の増加量がしきい値（第１のしきい値）に到達したときに発せられる。言い換えると、所定期間内に劣化度の増加量がしきい値に到達しなかった場合には、警告は発せられない。このため、電流センサ等の誤差に起因して、劣化度の算出誤差が蓄積されていたとしても、その誤差に起因して誤って警告が発せられることを防止できる。

一方、回生制御の異常が起こった場合には、過大な入力電流によってリチウムイオン二次電池の劣化が進行する可能性が相対的に高くなる。そのため、上記構成によれば、回生制御の異常が起こった場合には、正常な場合と異なり、所定期間が経過しているか否かにかかわらず、劣化度がしきい値（第２のしきい値）に到達したときに警告が発せられる。これにより、より確実に警告を発することができる。したがって、さらなる劣化の進行を抑制することができる。また、たとえば異常が起こっても修理を行なわずに車両の使用を継続するユーザに対して警告を発することができる。

本発明によれば、車両に搭載可能に構成された二次電池システムにおいて、電池診断を促す警告を適切なタイミングで発することができる。

本発明に係る二次電池システムが搭載された車両の構成を概略的に示す図である。 図１に示すセルの構成をより詳細に示す図である。 リチウム析出量の算出手法を説明するためのタイムチャートである。 リチウム析出量とバッテリ年齢との間の対応関係を規定するマップの一例を示す図である。 制動制御を説明するための概念図である。 制動制御を説明するためのフローチャートである。 回生制御に異常が起こった場合の電池診断要求の出力手法を説明するためのタイムチャートである。 回生制御が正常な場合の電池診断要求の出力手法を説明するためのタイムチャートである。 本実施の形態における電池診断要求の出力を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

以下に説明する実施の形態では、本発明に係る二次電池システムがハイブリッド車両に搭載される構成について説明する。しかし、本発明に係る二次電池システムが搭載される車両は、回生電力を充電可能に構成されたバッテリを備える電動車両であれば、電気自動車または燃料自動車であってもよい。

＜車両構成＞
図１は、本発明に係る二次電池システムが搭載された車両の構成を概略的に示す図である。図１を参照して、車両１は、シリーズ・パラレル型のハイブリッド車両であり、エンジン１００と、第１モータジェネレータ（ＭＧ：Motor Generator）１０と、第２ＭＧ２０と、動力分割機構３０と、駆動軸４０と、駆動輪５０と、制動装置６０と、ブレーキ液圧回路７０と、ＰＣＵ（Power Control Unit）２００と、ＳＭＲ（System Main Relay）１５０と、二次電池システム２とを備える。二次電池システム２は、バッテリ２５０と、ＨＶＥＣＵ（Hybrid Vehicle Electronic Control Unit）３１０と、電池ＥＣＵ３２０と、ディスプレイ４００とを備える。

車両１は、エンジン１００および第２ＭＧ２０の少なくとも一方を駆動源として走行可能に構成される。エンジン１００は、たとえばガソリンエンジンまたはディーゼルエンジン等の内燃機関を含んで構成される。エンジン１００と第１ＭＧ１０と第２ＭＧ２０とは、動力分割機構３０を介して互いに連結されている。動力分割機構３０は、たとえば遊星歯車機構であって、エンジン１００の駆動力を第１ＭＧ１０と第２ＭＧ２０とに分割可能に構成される。

第１ＭＧ１０および第２ＭＧ２０の各々は、発電機としても電動機としても動作し得る周知の交流回転電機（たとえば三相交流永久磁石型同期モータ）である。より詳細には、第１ＭＧ１０は、加速時等のエンジン始動要求時には、ＰＣＵ２００を介してバッテリ２５０からの電力供給を受けて電動機として動作し、エンジン１００をクランキングして始動する。エンジン１００の始動後には、第１ＭＧ１０は、動力分割機構３０を介して伝達されたエンジン出力によって回転されることにより発電機として動作し得る。

第２ＭＧ２０は、バッテリ２５０に蓄えられた電力および第１ＭＧ１０により発電された電力の少なくとも一方によって駆動される。第２ＭＧ２０の駆動力は、駆動軸４０に伝達される。これにより、第２ＭＧ２０は、エンジン１００をアシストして車両１を走行させたり、自己の駆動力のみによって車両１を走行させたりする。また、車両１の回生制動時には、第２ＭＧ２０は、駆動輪５０の回転力により駆動されることによって発電機として動作する。これにより、第２ＭＧ２０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機能する。第２ＭＧ２０により発電された回生電力は、ＰＣＵ２００を経由してバッテリ２５０に充電される。

ＰＣＵ２００は、ＨＶＥＣＵ３１０からの制御信号に応じて第１ＭＧ１０および第２ＭＧ２０を駆動するための駆動装置である。ＰＣＵ２００は、たとえばインバータを含み、バッテリ２５０からの直流電力を交流電力に変換して第１ＭＧ１０および第２ＭＧ２０に印加する。このインバータは、第１ＭＧ１０および第２ＭＧ２０の回生電力を直流電力に変換してバッテリ２５０に充電することもできる。

ＰＣＵ２００は、ＳＭＲ１５０を介してバッテリ２５０に電気的に接続される。ＳＭＲ１５０は、ＨＶＥＣＵ３１０からのリレー制御信号に応じてオンオフされる。ＳＭＲ１５０のオフ（開放）時には、バッテリ２５０の充放電経路が機械的に遮断される。

バッテリ２５０は、複数のセル２６０が直列に接続された組電池である。各セル２６０は、リチウムイオン二次電池である。セル２６０の構成については図２を用いて説明する。

バッテリ２５０は、電圧センサ２５２と、電流センサ２５４と、温度センサ２５６とを含む。電圧センサ２５２は各セル２６０の電圧を検出する。電流センサ２５４は、バッテリ２５０に入出力される電流（入出力電流）ＩＢを検出する。温度センサ２５６はバッテリ２５０の温度（電池温度）ＴＢを検出する。各センサは、その検出結果を示す信号を電池ＥＣＵ３２０に出力する。電池ＥＣＵ３２０は、各センサからの信号に基づいて、バッテリ２５０のＳＯＣ（State Of Charge）を算出する。

制動装置６０は、ブレーキキャリパ（ホイールシリンダおよびブレーキパッド）と、ブレーキディスクとを含み、ＡＢＳ（Antilock Brake System）として実現される。ブレーキ液圧回路７０からブレーキキャリパに液圧が供給されることによって、ホイールシリンダが作動する。作動したホイールシリンダがブレーキパッドをブレーキディスクに押し付けることによって、ブレーキディスクの回転が制限される。これにより、制動装置６０は、ブレーキ液圧回路７０からの供給液圧に応じた液圧制動力を発生する。

ブレーキ液圧回路７０は、いずれも図示しないが、液圧センサと、ストロークセンサとを含む。液圧センサは、ブレーキ液圧回路７０から制動装置６０への供給液圧を検出する。ストロークセンサは、ユーザによるブレーキ操作量（図示しないブレーキペダルの踏み込み量）を検出する。各センサは、その検出結果を示す信号をＨＶＥＣＵ３１０に出力する。

ディスプレイ４００は、たとえばカーナビゲーションシステム（図示せず）の液晶ディスプレイであって、ＨＶＥＣＵ３１０からの制御信号に従って様々なメッセージを表示する。

ＨＶＥＣＵ３１０および電池ＥＣＵ３２０の各々は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、メモリと、入出力バッファ等とを含むマイクロコンピュータとして実現される。各ＥＣＵは、メモリに記憶されたソフトウェアに基づいて所定の演算処理を実行する。各ＥＣＵの少なくとも一部は、電子回路等のハードウェアにより演算処理を実行するように構成されてもよい。

より具体的には、ＨＶＥＣＵ３１０は、ユーザのアクセル操作量、ブレーキ操作量、および車速Ｖに基づいて、第１ＭＧ１０および第２ＭＧ２０へのトルク要求値を設定する。ＨＶＥＣＵ３１０は、このトルク要求値に従って第１ＭＧ１０および第２ＭＧ２０が動作するように、ＰＣＵ２００による電力変換を制御する。この際、ＨＶＥＣＵ３１０は、バッテリ２５０に充電される電力が充電電力上限値Ｗｉｎを超えないようにＰＣＵ２００を制御する。

電池ＥＣＵ３２０は、上述のように、バッテリ２５０のＳＯＣを算出する。また、電池ＥＣＵ３２０は、バッテリ２５０の各セル２６０を後述するリチウム析出から保護するための制御を実行する。

＜バッテリ構成＞
図２は、図１に示すセル２６０の構成をより詳細に示す図である。図２において、セル２６０は、その内部を透視して示されている。

図２を参照して、セル２６０は、略直方体形状の電池ケース２６１を有する。電池ケース２６１の上面（ｚ軸方向上方の面）は蓋体２６２によって封じられている。蓋体２６２には、外部接続用の正極端子２６３および負極端子２６４が設けられている。正極端子２６３および負極端子２６４の各々の一方端は、蓋体２６２から外部に突出している。正極端子２６３および負極端子２６４の他方端は、電池ケース２６１内部において、内部正極端子および内部負極端子（いずれも図示せず）にそれぞれ電気的に接続されている。

電池ケース２６１の内部には電極体２６５が収容されている。電極体２６５は、正極２６６と負極２６７とがセパレータ２６８を介して積層されている。さらに、この積層体が筒状に捲回されている。セパレータ２６８は、正極２６６に設けられた正極活物質層（図示せず）と、負極２６７に設けられた負極活物質層（図示せず）との双方に接するように設けられている。電極体２６５、正極２６６、負極２６７、およびセパレータ２６８には、リチウムイオン二次電池の電極体、正極、負極、およびセパレータとして従来より公知の構成および材料をそれぞれ用いることができる。

電解液は、正極２６６、負極２６７、およびセパレータ２６８等に保持されるとともに、電池ケース２６１の底部（ｚ軸方向下方部分）に余剰電解液２６９として貯留されている。電解液は、有機溶媒（たとえばＤＭＣ（dimethyl carbonate)と、ＥＭＣ（ethyl methyl carbonate)と、ＥＣ（ethylene carbonate)との混合溶媒）とリチウム塩（たとえばＬｉＰＦ_６）と、添加剤（たとえばＬｉＢＯＢ（Lithium bis(oxalate)borate）またはＬｉ［ＰＦ_２（Ｃ_２Ｏ_４）_２］等）とを含む。

＜リチウム析出およびバッテリ年齢＞
以上のような構成を有するバッテリ２５０（各セル２６０）に過大な電流ＩＢが入力されると、電解液中のリチウム塩が負極２６７の表面にリチウム金属として析出する現象が知られている。この現象を本明細書では「リチウム析出」と称する。リチウム析出を抑制するために、電池ＥＣＵ３２０は、バッテリ２５０への過電流を積算した値（過電流積算値）Ｓを算出する。

図３は、リチウム析出量（以下、「Ｌｉ析出量」とも記載する）の算出手法を説明するためのタイムチャートである。図３において、縦軸はバッテリ２５０の入出力電流を表す。バッテリ２５０の充電方向を負方向とする。横軸は経過時間を表す。

図１〜図３を参照して、各時刻ｔにおいて、電流センサ２５４により検出された入力電流ＩＢ（ｔ）のフィードバック制御が行なわれることによって、入力電流の許容値Ｉｌｉｍ（ｔ）が設定される。許容値Ｉｌｉｍ（ｔ）は、バッテリ２５０の負極２６７にリチウム金属が析出し得る電位まで負極２６７の電位が低下しないように設定される最大電流（絶対値が最大の電流）である。

リチウム析出を抑制するためには、入力電流ＩＢが許容値Ｉｌｉｍを下回らないように（入力電流ＩＢの絶対値が許容値Ｉｌｉｍの絶対値を上回らないように）、フィードバック制御を行なうことも考えられる。しかし、一般にフィードバック制御には遅延時間が生じるため、そのような制御では一時的に入力電流ＩＢが許容値Ｉｌｉｍを下回ってしまう可能性がある。そのため、フィードバック制御の遅延時間を考慮して、許容値Ｉｌｉｍから制限目標値Ｉｔａｇが算出される。各時刻ｔにおける制限目標値Ｉｔａｇ（ｔ）は、許容値Ｉｌｉｍ（ｔ）に所定量のマージンを加算することによって算出することができる。

時刻ｔ１以降、入力電流ＩＢは次第に負方向に変化する一方で、許容値Ｉｌｉｍは正方向に変化する。

時刻ｔ２において、入力電流ＩＢが制限目標値Ｉｔａｇを下回ると（ＩＢ≦Ｉｔａｇ、回生制御の制限が開始される。より具体的には、バッテリ２５０の充電電力上限値Ｗｉｎを正方向に増加させる（Ｗｉｎの絶対値を減少させる）。

時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間、入力電流ＩＢが許容値Ｉｌｉｍを下回る。この場合、電池ＥＣＵ３２０は、許容値Ｉｌｉｍに対する入力電流ＩＢの超過量を積算することにより積算電流値を算出する。また、電池ＥＣＵ３２０は、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間（今回の超過期間）における入力電流ＩＢの最大値（最大電流値）と、電池温度ＴＢの最低値（最低電池温度）とをメモリに記憶する。この期間内におけるＬｉ析出量は、積算電流値、最大電流値、および最低電池温度をパラメータとするマップ（あるいは関数）に基づいて算出される。電池ＥＣＵ３２０は、メモリに記憶された前回までのＬｉ析出量に今回算出されたＬｉ析出量を加算することにより、リチウム析出量の積算値を最新の値に更新する。

時刻ｔ２にて回生制御の制限が開始され、充電電力許可値Ｗｉｎを正方向に変化させると、バッテリ２５０への充電電力ＰＢを減少させることになる。これにより、入力電流ＩＢは正方向に変化する。そのため、時刻ｔ５において、入力電流ＩＢが再び制限目標値Ｉｔａｇを上回る（ＩＢ＞Ｉｔａｇ）。そうすると、回生制御の制限が終了されるため、充電電力上限値Ｗｉｎは、ある程度の時間経過後に通常値へと復帰する。

さらに、電池ＥＣＵ３２０は、たとえば以下に示すマップを用いてＬｉ析出量をバッテリ年齢Ｙに換算する。なお、バッテリ年齢Ｙは、本発明に係るバッテリ２５０の「劣化度」に対応する。

図４は、Ｌｉ析出量とバッテリ年齢Ｙとの間の対応関係を規定するマップの一例を示す図である。図４において、横軸はＬｉ析出量を表し、縦軸はバッテリ年齢Ｙを表す。電池ＥＣＵ３２０は、図４に示すマップを用いて、Ｌｉ析出量をバッテリ年齢Ｙに換算する。

さらに、電池ＥＣＵ３２０は、バッテリ年齢Ｙに基づいて、ディーラ等にてバッテリ２５０の診断（以下、「電池診断」とも称する）を受けることが必要か否かを判定する。すなわち、電池３２０は、バッテリ年齢Ｙが所定のしきい値に到達している場合、電池診断が必要と判定する一方で、バッテリ年齢Ｙがしきい値に到達していない場合、電池診断は不要と判定する。

電池ＥＣＵ３２０は、電池診断が必要と判定すると、電池診断要求をＨＶＥＣＵ３１０に出力する。ＨＶＥＣＵ３１０は、電池診断要求に応答して、電池診断を受けることをユーザに促すメッセージをディスプレイ４００に表示させる。なお、このメッセージを表示することは、本発明における「警告を発する」ことに対応する。ただし、警告手法はこれに限定されるものではなく、たとえば音声または警告灯などを用いてもよい。

なお、図４ではバッテリ年齢Ｙの算出にマップを用いると説明したが、マップに代えて所定の関数を用いてもよい。また、図４に示す対応関係は一例に過ぎない。この対応関係は、バッテリ２５０の仕様等に応じて設計的または実験的に適宜定めることが望ましい。

＜回生制御＞
車両１では、ユーザによるブレーキ操作量に基づく車両全体での要求制動力（トータル制動力）を、第２ＭＧ２０による回生制動力と、制動装置６０による液圧制動力とで分担して出力する制動制御が実行される。

図５は、制動制御を説明するための概念図である。曲線Ｗ１０は、ブレーキ操作量に基づくトータル制動力を示す。曲線Ｗ２０は、第２ＭＧ２０によって発生する回生制動力を示す。図５を参照して、回生制動力と液圧制動力との和によってトータル制動力が確保される。

図６は、制動制御を説明するためのフローチャートである。図６および後述する図９に示すフローチャートによる制御は、所定の条件成立時あるいは所定の制御周期毎にＨＶＥＣＵ３１０または電池ＥＣＵ３２０によってメインルーチンから呼び出されて実行される。なお、各ステップ（以下、Ｓと略す）は、基本的にはソフトウェア処理によって実現されるが、ハードウェア処理によって実現されてもよい。

図１および図６を参照して、Ｓ１において、ＨＶＥＣＵ３１０は、車両１の車両状態に関する情報を各センサから受ける。車両状態に関する情報は、たとえば車速Ｖと、ブレーキ操作量と、いずれも図示しないセンサからのエンジン１００の回転速度と、第１ＭＧ１０および第２ＭＧ２０の回転速度とを含む。

Ｓ２において、ＨＶＥＣＵ３１０は、車両１の車両状態に基づいて、車両全体での要求制動トルクＴｒ＊を設定する。要求制動トルクＴｒ＊は、図５にて説明したトータル制動力に対応し、たとえば車速Ｖおよびブレーキ操作量に基づいて算出される。

Ｓ３において、ＨＶＥＣＵ３１０は、バッテリ２５０の充電電力上限値Ｗｉｎを設定する。

Ｓ４において、ＨＶＥＣＵ３１０は、図５にて説明した制動制御に従って、要求制動トルクＴｒ＊のうち回生制動トルクの分担量を決定する。この分担量に基づいて、ＭＧ２トルク指令値Ｔｍ２＊が設定される。上述のように、バッテリ２５０への充電電力ＰＢの絶対値が充電電力上限値Ｗｉｎの絶対値を上回らないように充電電力ＰＢを制限する必要があるので、｜ＰＢ｜＜｜Ｗｉｎ｜となる範囲内に限定した上で、ＭＧトルク指令値Ｔｍ２＊が設定される。

Ｓ５において、ＨＶＥＣＵ３１０は、要求制動トルクＴｒ＊およびＭＧ２トルク指令値Ｔｍ２＊に基づいて、液圧ブレーキトルク指令値ＴＢ＊を設定する（ＴＢ＊＝Ｔｒ＊−Ｔｍ２＊）。

Ｓ６において、ＨＶＥＣＵ３１０は、液圧ブレーキトルク指令値ＴＢ＊に基づいて、制動装置６０に供給する目標液圧を算出する。さらに、ＥＣＵ３００は、液圧センサによって検出される供給液圧が目標液圧に一致するようにブレーキ液圧回路７０を制御する。

ここで、車両１では回生制御に関する異常が起こり得る。このような異常の例としては、たとえば制動装置６０の失陥（ＡＢＳの失陥）、または、ストロークセンサの異常（ブレーキトルクの設定異常）が挙げられる。異常が起こっているか否かは、たとえば走行中に駆動輪５０に所定のブレーキトルクを印加して、その後の駆動輪５０の回転状態を車速センサ等を用いてモニタすることにより判定することができる。異常が起こった場合、バッテリ２５０への入力電流ＩＢを許容値Ｉｌｉｍの範囲内に制御できず、バッテリ２５０に過大な電流ＩＢが入力される頻度が正常な場合と比べて高くなり得る。その結果、Ｌｉ析出量が大きくなり、バッテリ２５０の劣化が進行する可能性がある。

一般に電流センサは検出誤差を有するため、算出されたＬｉ析出量は誤差を含み得る。よって、Ｌｉ析出量の算出結果に基づいて推定されたバッテリ年齢Ｙも誤差を含み得る。たとえばバッテリ年齢Ｙが実際の値（真値）よりも大きく推定された場合、バッテリ年齢Ｙがしきい値Ｙｃに到達して、不要な電池診断要求が出力されてしまう可能性がある。

このような誤出力を防止するための対策として、誤出力防止を考慮しない場合と比べて、しきい値を大きく設定することが考えられる。しかしながら、そうすると、上述したような回生制御に関する異常が生じた場合に、バッテリ２５０の劣化が進行しているにもかかわらず電池診断要求が出力されない可能性がある。あるいは、電池診断要求の出力タイミングが遅れる可能性がある。

そこで、本実施の形態によれば、回生制御に関する異常の有無に応じて、電池診断要求の出力手法を切り替える構成を採用する。より具体的には、回生制御の異常が起こっていない場合（正常な場合）、電池診断要求の誤出力防止を優先して、所定期間内におけるバッテリ年齢Ｙの増加量がしきい値（図７に示すＹｃ２）に到達したときに電池診断要求が出力される。一方で、異常が起こった場合には、バッテリ２５０の劣化が進行しやすくなり得るので、より確実に電池診断要求を出力することを優先する。したがって、上記所定期間にかかわらず、バッテリ年齢Ｙの増加量がしきい値（図８に示すＹｃ１）に到達したときに電池診断要求が出力される。

以下、本実施の形態における電池診断要求の出力制御の特徴を明確にするために、回生制御の異常が起こった場合と、回生制御が正常な場合とを対比して説明する。

図７は、回生制御に異常が起こった場合の電池診断要求の出力手法を説明するためのタイムチャートである。図７において、縦軸はバッテリ年齢Ｙを表し、横軸は経過時間を表す。

図７を参照して、時刻ｔ２０においてＬｉ析出量の積算が始まる。その後、バッテリ年齢Ｙは時間の経過とともに増加する。時刻ｔ２１においてバッテリ年齢Ｙが所定のしきい値Ｙｃ２（第２のしきい値）に到達すると、電池診断要求が出力される。

図８は、回生制御が正常な場合の電池診断要求の出力手法を説明するためのタイムチャートである。回生制御が正常な場合には、算出開始時刻が互いに間隔Ｔ（たとえばＴ＝１年間）だけ異なる算出期間Ａ〜Ｃが設定される。図８において、縦軸は、上から順に算出期間Ａ〜Ｃにおいて算出されるバッテリ年齢Ｙを表す。横軸は経過時間を表す。

時刻ｔ１０において、算出期間Ａでのバッテリ年齢Ｙの算出が開始される。バッテリ年齢Ｙは時間の経過とともに徐々に増加する。一方、算出期間Ｂ，Ｃについては、バッテリ年齢Ｙの算出開始前である。

時刻ｔ１１において、算出期間Ｂでのバッテリ年齢Ｙの算出が開始される。算出期間Ａでのバッテリ年齢Ｙの算出は継続されている。一方、算出期間Ｃについては、バッテリ年齢Ｙの算出開始前である。

時刻ｔ１２において、算出期間Ｃでのバッテリ年齢Ｙの算出が開始される。算出期間Ａ，Ｂの各々でのバッテリ年齢Ｙの算出は継続されている。

時刻ｔ１３において、算出期間Ａについて、バッテリ年齢Ｙの増加量がしきい値Ｙｃ１（第１のしきい値）に到達するのに先立って所定期間（図８に示す例では３Ｔ＝３年間）が経過したとして、バッテリ年齢Ｙの増加量が０にリセットされる。

時刻ｔ１４において、算出期間Ｂについても同様に、バッテリ年齢Ｙの増加量がしきい値Ｙｃ１に到達する前に所定期間（３Ｔ）が経過したとして、バッテリ年齢Ｙの増加量が０にリセットされる。時刻ｔ１５，ｔ１６についても同様であるため、説明は繰り返さない。

時刻ｔ１６ａにおいて、算出期間Ｂでのバッテリ年齢Ｙがしきい値Ｙｃ１に到達する。これにより、電池診断要求が出力される。なお、しきい値Ｙｃ１は、回生制御に異常が起こった場合のしきい値Ｙｃ２（図７参照）と等しくてもよいし、異なってもよい。

このように、回生制御が正常な場合、算出期間Ａ〜Ｃの各々について、所定期間（３Ｔ）内にバッテリ年齢Ｙの増加量がしきい値Ｙｃ１に到達するか否かが判定される。そして、電池診断要求は、所定期間内におけるバッテリ年齢Ｙの増加量がしきい値Ｙｃ１に到達したときに出力される（時刻ｔ１６ａ参照）。逆に言うと、所定期間内でのバッテリ年齢Ｙの増加量がしきい値Ｙｃ１に到達しなかった場合には、バッテリ年齢Ｙの増加量がリセットされる。あるいは、回生制御が正常の場合の電池診断要求は、所定期間内のバッテリ年齢Ｙの増加量、すなわち増加レートに基づいて出力されると言える。このため、電流センサ２５４等の誤差等に起因して、バッテリ年齢Ｙの算出誤差が蓄積されていたとしても、その誤差がリセットされる。これにより、電池診断要求の誤出力を防止することができる。

一方、回生制御の異常が起こった場合には、正常な場合と異なり、リセットは行なわれない。バッテリ年齢Ｙがしきい値Ｙｃ１に到達したときに、所定期間が経過しているか否かにかかわらず、電池診断要求が出力される。このため、たとえば回生制御の異常が起こってもその修理を行なわずに車両１の使用を継続するユーザに対して、より確実に電池診断要求を出力することができる。

なお、図４にて説明したようにバッテリ年齢ＹとＬｉ析出量とは相互に換算可能であるため、図７および図８においては、縦軸をＬｉ析出量に変更してもよい。すなわち、本実施の形態では、「バッテリ年齢Ｙ」を「Ｌｉ析出量」に読み替えることができる。また、図８では３つの算出期間Ａ〜Ｃを用いる例について説明したが、算出期間の数は複数であればよく、２あるいは４以上であってもよい。

図９は、本実施の形態における電池診断要求を説明するためのフローチャートである。図１、図２、および図９を参照して、Ｓ１０において、ＥＣＵ３００は、電流センサ２５４を用いて検出された入力電流ＩＢに基づいて、この演算期間内に入力電流ＩＢが許容値Ｉｌｉｍを超過したことによるＬｉ析出量（増加量）を算出する。この算出手法については図３にて説明したため、詳細な説明は繰り返さない。

Ｓ２０において、ＨＶＥＣＵ３１０は、車両１の回生制御に関する異常が起こっているか否かを判定する。異常が起こっている場合（Ｓ２０においてＹＥＳ）、ＨＶＥＣＵ３１０は、処理をＳ３０に進め、回生制御に異常が起こっている旨を電池ＥＣＵ３２０に通知する。電池ＥＣＵ３２０は、この通知に応答して、回生制御に異常が起こっていない期間に算出されたＬｉ析出量の積算値をリセットする。

Ｓ４０において、電池ＥＣＵ３２０は、Ｌｉ析出量の積算値を算出する。より具体的には、電池ＥＣＵ３２０は、メモリに記憶されたＬｉ析出量の積算値を読み出し、読み出された積算値にＳ１０にて算出されたＬｉ析出量を加算した値を新たな積算値として算出する。

Ｓ５０において、電池ＥＣＵ３２０は、Ｓ４０にて算出されたＬｉ析出量の積算値を、たとえば図６（Ｂ）に示すマップを用いてバッテリ年齢Ｙに換算する。

Ｓ６０において、電池ＥＣＵ３２０は、バッテリ年齢Ｙがしきい値Ｙｃ２以上であるか否かを判定する。バッテリ年齢Ｙがしきい値Ｙｃ２以上の場合（Ｓ６０においてＹＥＳ）、電池ＥＣＵ３２０は、電池診断要求をＨＶＥＣＵ３１０に出力する。ＨＶＥＣＵ３１０は、電池診断要求に応答して、電池診断を受けることをユーザに促すメッセージをディスプレイ４００に表示させる（図７の時刻ｔ２１参照）。

一方、バッテリ年齢Ｙがしきい値Ｙｃ２未満の場合（Ｓ６０においてＮＯ）、電池ＥＣＵ３２０は、Ｓ７０をスキップして電池診断要求を生成せずに、処理をメインルーチンへと戻す。

Ｓ２０において、車両１の回生制御が正常の場合（Ｓ２０においてＮＯ）、ＨＶＥＣＵ３１０は、処理をＳ８０に進め、回生制御が正常である旨を電池ＥＣＵ３２０に通知する。電池ＥＣＵ３２０は、この通知に応答して、算出期間Ａ〜Ｃの各々について、Ｌｉ析出量の積算値を算出する（図８参照）。

Ｓ９０において、電池ＥＣＵ３２０は、算出期間Ａ〜Ｃの各々について、Ｓ８０にて算出されたＬｉ析出量の積算値をバッテリ年齢Ｙに換算する。この換算手法はＳ５０における処理と同等である。

Ｓ１００において、電池ＥＣＵ３２０は、算出期間Ａ〜Ｃの各々のバッテリ年齢Ｙが所定のしきい値Ｙｃ１以上であるか否かを判定する。算出期間Ａ〜Ｃのうちの少なくとも１つのバッテリ年齢Ｙの増加量がしきい値Ｙｃ１以上の場合（Ｓ１００においてＹＥＳ）、電池ＥＣＵ３２０は、電池診断要求を出力する（Ｓ１１０）。

これに対し、全ての算出期間Ａ〜Ｃのバッテリ年齢Ｙがしきい値Ｙｃ２未満の場合（Ｓ１００においてＮＯ）、電池ＥＣＵ３２０は、算出期間Ａ〜Ｃのうちの該当の期間が所定期間よりも長いか否かを判定する（Ｓ１２０）。上記該当期間が所定期間以上の場合（Ｓ１２０においてＹＥＳ）、電池ＥＣＵ３２０は、バッテリ年齢Ｙの増加量を０にリセットする（Ｓ１３０）。該当期間が所定期間未満の場合（Ｓ１２０においてＮＯ）、電池ＥＣＵ３２０は、Ｓ１３０の処理をスキップして、処理をメインルーチンへと戻す。

以上のように、本実施の形態によれば、回生制御に関する異常の有無に応じて、電池診断を受けるように促す電池診断要求の出力手法が切り替えられる。これにより、電池診断要求を適切なタイミングで出力することができる。

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。

１ 車両、１０ 第１ＭＧ、２０ 第２ＭＧ、３０ 動力分割機構、４０ 駆動軸、５０ 駆動輪、６０ 制動装置、７０ ブレーキ液圧回路、１００ エンジン、１５０ ＳＭＲ、２００ ＰＣＵ、２５０ バッテリ、２５２ 電圧センサ、２５４ 電流センサ、２５６ 温度センサ、２６０ セル、２６１ 電池ケース、２６２ 蓋体、２６３ 正極端子、２６４ 負極端子、２６５ 電極体、２６６ 正極、２６７ 負極、２６８ セパレータ、２６９ 余剰電解液、３１０ ＨＶＥＣＵ、３２０ 電池ＥＣＵ、４００ ディスプレイ。

Claims (1)

1. 車両に搭載可能に構成された二次電池システムであって、
   前記車両の回生電力を充電可能に構成されたリチウムイオン二次電池と、
   前記リチウムイオン二次電池の負極へのリチウム析出量に基づいて、前記リチウムイオン二次電池の劣化度を推定し、推定された劣化度が所定のしきい値に到達すると、前記リチウムイオン二次電池の診断を受けるようにユーザに警告を発する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記車両の回生制御に関する異常が起こっていない場合、所定期間内における前記劣化度の増加量が第１のしきい値に到達したときに前記警告を発する一方で、
   前記異常が起こった場合には、前記所定期間にかかわらず、前記劣化度が第２のしきい値に到達したときに前記警告を発する、二次電池システム。

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