JP6658341B2

JP6658341B2 - 電池システム

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Publication number: JP6658341B2
Application number: JP2016127574A
Authority: JP
Inventors: 高橋　賢司; 賢司高橋; 裕之海谷
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-06-28
Filing date: 2016-06-28
Publication date: 2020-03-04
Anticipated expiration: 2036-06-28
Also published as: JP2018006025A

Description

この発明は、電池システムに関し、特に、ニッケル水素電池を備える電池システムに関する。

特開２００７−３３３４４７号公報（特許文献１）は、二次電池（たとえば、ニッケル水素電池）を備える電池システムを開示する。この電池システムにおいては、メモリ効果の影響を考慮して二次電池の開放電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）が補正され、補正後の開放電圧を用いることによって、二次電池の充電状態（State Of Charge）を示すＳＯＣ値（二次電池の満充電容量に対する残存容量を０〜１００％で表わした値である。）が推定される。この電池システムによれば、開放電圧に与えるメモリ効果の影響が考慮されるため、ＳＯＣ値の推定精度を向上することができる（特許文献１参照）。

特開２００７−３３３４４７号公報

ニッケル水素電池では、ＳＯＣ値の推定方法として、電池の電流積算値を用いる方式（以下、「電流積算方式」とも称する。）も採用される。電流積算方式は、電池の入出力電流の積算値を電池の満充電容量で除することによって積算開始時からのＳＯＣ値の変化量を求め、その求められた変化量をＳＯＣ値の初期値（積算開始時の値）に加算することによってＳＯＣ値を推定するものである。このように、電流積算方式においては、ＳＯＣ値の推定のために電池の満充電容量が用いられる。

一方、ニッケル水素電池の正極内にＮｉ_２Ｏ_３Ｈが生成されると、電池の満充電容量が低下する可能性がある。電池の満充電容量の低下が考慮されないと、電流積算方式によるＳＯＣ値の推定精度が低下する。

この発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、ニッケル水素電池の正極内にＮｉ_２Ｏ_３Ｈが生成されることによるＳＯＣ値の推定誤差を抑制可能な電池システムを提供することである。

この発明のある局面に従う電池システムは、ニッケル水素電池と、制御装置とを備える。制御装置は、メモリを含み、ニッケル水素電池の電流積算値を用いてＳＯＣ値を推定する。メモリは、ニッケル水素電池の電圧及び温度と、ニッケル水素電池の正極内に生成されるＮｉ_２Ｏ_３Ｈに起因するニッケル水素電池の満充電容量の低下量との関係を示すデータを記憶する。制御装置は、ニッケル水素電池の電圧及び温度並びに上記データから導かれる満充電容量の低下量を用いることにより、ニッケル水素電池の満充電容量を修正する。そして、制御装置は、修正された満充電容量とニッケル水素電池の電流積算値とを用いてニッケル水素電池のＳＯＣ値を推定する。

この電池システムにおいては、ニッケル水素電池の電圧及び温度と、正極内に生成されるＮｉ_２Ｏ_３Ｈに起因するニッケル水素電池の満充電容量の低下量との関係が着目されている。そして、正極内に生成されるＮｉ_２Ｏ_３Ｈに起因するニッケル水素電池の満充電容量の低下が考慮された上で、ＳＯＣ値が推定される。したがって、この電池システムによれば、ニッケル水素電池の正極内にＮｉ_２Ｏ_３Ｈが生成されることによるＳＯＣ値の推定誤差を抑制することができる。

この発明によれば、ニッケル水素電池の正極内にＮｉ_２Ｏ_３Ｈが生成されることによるＳＯＣ値の推定誤差を抑制可能な電池システムを提供することができる。

電池システムが搭載される車両の構成を概略的に示す図である。正極内におけるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの存在比率と満充電容量との関係に関する実験結果の一例を示す図である。第１の実験における処理手順を示すフローチャートである。意図的にニッケル水素電池にＮｉ_２Ｏ_３Ｈを多く生成させた正極のＸ線回折法による分析結果（回折パターン）の一例を示す図である。第１の実験によって求められた、試料内のＮｉ_２Ｏ_３Ｈの割合とＸ線回折法におけるピーク面積比との関係の一例を示す図である。第２の実験における処理手順を示すフローチャートである。第２の実験によって得られた結果がまとめられたマップの一例を示す図である。ニッケル水素電池の満充電容量を修正する処理の手順を示すフローチャートである。ＳＯＣ値を推定する処理の手順を示すフローチャートである。

以下、この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、図中同一又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。

（電池システムの構成）
図１は、本実施の形態に従う電池システム２が搭載される車両１の構成を概略的に示す図である。以下では、車両１がハイブリッド車両である場合について説明するが、本実施の形態による電池システム２は、ハイブリッド車両に搭載されるものに限定されず、ニッケル水素電池を搭載した車両全般、さらには車両以外の用途にも適用可能である。

図１を参照して、車両１は、電池システム２と、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ：Power Control Unit）３０と、モータジェネレータ（ＭＧ：Motor Generator）４１，４２と、エンジン５０と、動力分割機構６０と、駆動軸７０と、駆動輪８０とを備える。電池システム２は、組電池１０と、監視ユニット２０と、電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）１００とを備える。

エンジン５０は、空気と燃料との混合気を燃焼させたときに生じる燃焼エネルギによって、クランクシャフトを回転させる駆動力を発生する。ＭＧ４１，４２は、発電機としても電動機としても機能する。

ＭＧ４１は、主として、動力分割機構６０を通じて伝達されるエンジン５０の出力の一部を用いて発電する発電機として動作する。ＭＧ４１が発電した電力は、ＰＣＵ３０を通じてＭＧ４２又は組電池１０に供給される。

ＭＧ４２は、組電池１０からの電力及びＭＧ４１の発電電力の少なくとも一方によって駆動される。ＭＧ４２の駆動力は、駆動軸７０に伝達される。また、車両１の制動時には、ＭＧ４２は、駆動輪８０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。ＭＧ４１，４２の発電電力は、ＰＣＵ３０を通じて組電池１０に充電される。

組電池１０は、ＭＧ４１，４２を駆動するための電力を蓄える。組電池１０は、直列に接続された複数のニッケル水素単電池（単セル）を含む。監視ユニット２０は、電圧センサ２１と、電流センサ２２と、温度センサ２３とを含む。電圧センサ２１は、各ニッケル水素単電池の端子間電圧（以下「セル電圧」とも称する。）を検出する。電流センサ２２は、組電池１０の充放電電流（以下「電池電流」とも称する。）を検出する。温度センサ２３は、各ニッケル水素単電池の温度（以下「セル温度」とも称する。）を検出する。各センサは、検出結果を示す信号をＥＣＵ１００に出力する。なお、電流センサ２２の出力は、組電池１０の充電時には負値を示し、組電池１０の放電時には正値を示す。

ＰＣＵ３０は、ＥＣＵ１００からのスイッチング指令に従って、組電池１０とＭＧ４１，４２との間で双方向の電力変換を実行するように構成される。ＰＣＵ３０は、ＭＧ４１，４２の状態をそれぞれ別々に制御可能に構成されており、たとえば、ＭＧ４１を回生（発電）状態にしつつ、ＭＧ４２を力行状態にすることができる。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、入出力インターフェイスと（いずれも図示せず）、メモリ１０５とを含んで構成される。ＥＣＵ１００は、各センサからの信号及びメモリ１０５に記憶された情報に基づいてエンジン５０及びＰＣＵ３０を制御することによって、組電池１０の充放電を制御する。

ＥＣＵ１００は、組電池１０の充放電制御を的確に行なうために、組電池１０のＳＯＣ値を上述の電流積算方式によって推定する。すなわち、ＥＣＵ１００は、組電池１０の電流積算値及び満充電容量を用いることによってＳＯＣ値を推定する。このように、電流積算方式においては、ＳＯＣ値の推定のために満充電容量が用いられる。

（ＳＯＣ値推定誤差の抑制）
組電池１０の正極内にＮｉ_２Ｏ_３Ｈが生成されると、組電池１０の満充電容量が低下する。

図２は、正極内におけるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの存在比率と満充電容量との関係に関する実験結果の一例を示す図である。図２を参照して、横軸は正極内におけるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの存在比率を示し、縦軸は満充電容量を示す。この実験結果から、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの存在比率が高まると満充電容量が低下することが分かる。

上述のように、本実施の形態に従う電池システム２においては、ＳＯＣ値の推定のために満充電容量が用いられる。したがって、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの生成に起因して満充電容量が低下しているにも拘わらずそれが考慮されないと、ＳＯＣ値の推定精度が低下する。その結果、ＳＯＣ値を用いた各種制御に弊害が生じ得る。

今回、本発明者らは、組電池１０の充電条件（たとえば、電圧や温度）によって、正極におけるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量が変化し、満充電容量の低下量及びＳＯＣ値の推定に影響が生じることを見出した。

そこで、本実施の形態に従う電池システム２においては、以下の構成が採用される。メモリ１０５は、組電池１０の電圧及び温度と、正極内に生成されるＮｉ_２Ｏ_３Ｈに起因する満充電容量の低下量との関係を示すマップ（データ）を記憶する。ＥＣＵ１００は、組電池１０の電圧及び温度並びに上記マップから導かれる満充電容量の低下量を用いることにより満充電容量を修正する。そして、ＥＣＵ１００は、修正された満充電容量と組電池１０の電流積算値とを用いてＳＯＣ値を推定する。

このように、この電池システム２においては、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈに起因する満充電容量の低下が考慮された上で、ＳＯＣ値が推定される。したがって、この電池システム２によれば、組電池１０の正極内にＮｉ_２Ｏ_３Ｈが生成されることによるＳＯＣ値の推定誤差を抑制することができる。

上述のマップは、複数の実験を通じて予め作成される。以下に、マップの作成方法についてまず説明し、その後、ＳＯＣ値の推定のための具体的な処理手順について説明する。

（マップ作成）
マップ作成のための実験は、たとえば次の順に行なわれる。まず、正極内のＮｉ_２Ｏ_３Ｈの混入量と、Ｘ線回折法を用いて正極を分析した場合のピーク面積比との関係を調べるための実験（以下「第１の実験」とも称する。）が行なわれる。その後、耐久試験（後述）を経たニッケル水素単電池及び第１の実験の結果を用いて、耐久条件（電圧及び温度）と、正極内におけるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量との関係を調べるための実験（以下「第２の実験」とも称する。）が行なわれる。第２の実験においては、最終的に、耐久条件（電圧及び温度）と、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈに起因するニッケル水素単電池の満充電容量の単位時間当たりの低下量との関係を示すマップが作成される。以下、第１及び第２の実験について順に説明する。

図３は、第１の実験における処理手順を示すフローチャートである。図３を参照して、このフローチャートに示される処理は、実験者により行なわれる。

実験者は、新品の電極（正極）粉末に所定量（たとえば、所定量Ｑ１）のＮｉ_２Ｏ_３Ｈ粉末を均一に混ぜ込んだ試料を作製する（ステップＳ１００）。その後、実験者は、Ｘ線回折法により試料の分析を行なう（ステップＳ１１０）。具体的には、実験者は、予め定めた回折角度のＸ線のピーク面積を測定する。Ｘ線の回折角度をどのように定めるかについて次に説明する。

図４には、意図的に組電池１０にＮｉ_２Ｏ_３Ｈを多く生成させた後、Ｘ線回折法によって正極を分析した結果（回折パターン）を一例として示す。図４を参照して、横軸は回折角度（２θ）を示し、縦軸は回折強度を示す。極端にＮｉ_２Ｏ_３Ｈを生成させた正極の完全放電時には、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈ、β−Ｎｉ（ＯＨ）_２、及び金属Ｎｉ（集電体）が含まれ得る。なお、完全放電されていない場合は、β−ＮｉＯＯＨも含まれ得る。

「◇」の位置に対応する回折角度における回折ピークは、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈによる回折の影響を含む。「○」の位置に対応する回折角度における回折ピークは、β−Ｎｉ（ＯＨ）_２による回折の影響を含む。「×」の位置に対応する回折角度における回折ピークは、金属Ｎｉによる回折の影響を含む。

たとえば、回折角度Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３、及びＤ４における回折ピークは、主にＮｉ_２Ｏ_３Ｈ（「◇」）による回折の影響を受け、その他の化合物による回折の影響をほとんど受けない。したがって、実験者は、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３、及びＤ４のいずれかの回折角度のＸ線を用いることにより、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈに起因する回折ピークの面積を測定することができる。本実施の形態においては、たとえば、回折角度Ｄ１のＸ線ピークがＸ線回折法による分析に用いられる。また、たとえば、回折角度Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３、及びＤ４の合算面積をＸ線回折法による分析に用いてもよい。

再び図３を参照して、ステップＳ１１０においてＸ線回折法による試料の分析が行なわれると、実験者は、分析結果である回折角度Ｄ１におけるピーク面積を記録する（ステップＳ１２０）。以上のように、ステップＳ１００〜Ｓ１２０の処理を通じて、所定量（たとえば、所定量Ｑ１）のＮｉ_２Ｏ_３Ｈが試料内に混入している場合の、回折角度Ｄ１におけるピーク面積が求められる。

次に、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈと同様、Ｎｉ（ＯＨ）_２に帰属される回折ピーク（たとえば、図４に示したＤ’１，Ｄ’２）に着目して、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈが所定量（Ｑ１）混入されたときのＤ’１面積を算出する。

第１の実験においては、試料内に混入するＮｉ_２Ｏ_３Ｈの量を変更して（たとえば、所定量Ｑ２，Ｑ３等）、ステップＳ１００〜Ｓ１２０の処理が複数回行なわれる。その結果、試料内のＮｉ_２Ｏ_３Ｈの割合（Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈ量／（Ｎｉ（ＯＨ）_２量＋Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈ量））と、回折角度Ｄ１におけるピーク面積比（Ｄ１／（Ｄ１＋Ｄ’１））との関係を求めることができる。

図５は、第１の実験を通じて求められた、試料内のＮｉ_２Ｏ_３Ｈの割合と、Ｘ線回折法におけるピーク面積比との関係の一例を示す図である。図５を参照して、横軸は試料内のＮｉ_２Ｏ_３Ｈの割合（Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈ量／（Ｎｉ（ＯＨ）_２量＋Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈ量））を示し、縦軸はＸ線回折法におけるピーク面積比（Ｄ１／（Ｄ１＋Ｄ’１））を示す。

試料内に所定量Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３のＮｉ_２Ｏ_３Ｈを混入させた場合には、回折角度Ｄ１におけるピーク面積比がそれぞれＳ１，Ｓ２，Ｓ３となった。以上の実験結果から、試料内のＮｉ_２Ｏ_３Ｈの割合と回折角度Ｄ１におけるピーク面積比との関係として、たとえば、図５に示される関係を求めることができる。試料内のＮｉ_２Ｏ_３Ｈの割合と回折角度Ｄ１におけるピーク面積比との関係を求めることにより、第１の実験は終了する。なお、ここではピーク面積に基づいて図５の関係を規定したが、たとえば、ピーク強度に基づいて図５の関係を規定してもよい。

図６は、第２の実験における処理手順を示すフローチャートである。図６を参照して、このフローチャートに示される処理は、実験者により行なわれる。

実験者は、耐久条件（電圧及び温度）を設定した上で、新品の組電池１０内の単セルについて耐久試験を行なう（ステップＳ２００）。たとえば、この耐久試験において、単セルは、恒温槽内に設けられた充電システムに設置される。恒温槽内の温度は、実験者により設定された温度に維持される。そして、一定電圧による単セルの充電が行なわれる。この一定電圧のうち、金属抵抗により上昇する電圧は、単セルの正極内におけるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成に寄与しないと考えられる。

耐久試験は、たとえば、単セルのＳＯＣ値が所定範囲内（たとえば、５０％〜８０％）に収まるように、所定時間の充電と所定時間の放電とを繰り返すことにより行なわれる。所定範囲は、たとえば、電池システム２においてＳＯＣ値が制御される制御範囲である。なお、耐久試験は、たとえば、全体として数日〜数ヵ月かけて行なわれる。

耐久試験において、ＳＯＣ値が所定範囲内に収まるように充放電が繰り返される理由について次に説明する。たとえば、ＳＯＣ値が所定範囲の上限を超えると、過充電によって、正極内において一部のβ−ＮｉＯＯＨがγ−ＮｉＯＯＨに変化する可能性がある。正極内にγ−ＮｉＯＯＨが生成されると、単セルの満充電容量が増加する。この場合には、耐久試験後の単セルを分析しても、正極内のＮｉ_２Ｏ_３Ｈに起因する満充電容量の低下量を正しく見積もることが困難となる。したがって、本実施の形態の耐久試験においては、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈに起因する満充電容量の単位時間当たりの低下量を正確に調べるために、ＳＯＣ値が所定範囲内に収まるように充放電が繰り返される。

実験者は、耐久試験後の単セルの満充電容量を測定する（ステップＳ２１０）。たとえば、実験者は、単セルを満充電状態とし、その後、セルの電圧が放電終止電圧となるまでセルを放電させ、放電時の電流値を積算することにより満充電容量を測定する。また、後述のように、耐久試験後の単セルから電極（正極）を解体して取り出し、正極単体の電極容量を測定してもよい。

その後、実験者は、新品のセルの満充電容量（たとえば、公称容量）から、ステップＳ２１０において測定された満充電容量を減算することにより、満充電容量の低下量を算出する（ステップＳ２２０）。

満充電容量の低下量を確認後、実験者は、セルを解体して正極を取り出し、Ｘ線回折法による分析を行なう（ステップＳ２３０）。その後、実験者は、電極内のＮｉ_２Ｏ_３Ｈの割合とＸ線回折法におけるピーク面積比との関係（第１の実験において導出（図５））と、分析結果であるピーク面積比とを用いることによって、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの生成比を算出する（ステップＳ２４０）。たとえば、ピーク面積比がＳ１０である場合には、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの生成比はＱ１０と推定される（図５）。

実験者は、満充電容量の低下量がＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成に起因することの整合を確認した後、単位時間当たりの満充電容量の低下量を算出する（ステップＳ２５０）。具体的には、実験者は、ステップＳ２２０において算出された満充電容量の低下量を耐久試験における総充電時間で除算する。これにより、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈに起因するニッケル水素単電池の満充電容量の単位充電時間当たりの低下量を算出することができる。なお、耐久試験の時間ではなく、耐久試験における総充電時間で除算が行なわれる理由は、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈは組電池１０にある程度の電圧が印加されなければ生成されず、放電時には生成されにくいものと考えられるからである。本実施の形態において、単位時間は、たとえば１秒である。

その後、実験者は、ステップＳ２５０において算出された単位時間当たりの満充電容量の低下量を、設定された耐久条件（電圧及び温度）における結果として記録する（ステップＳ２６０）。以上のように、ステップＳ２００〜Ｓ２６０の処理を通じて、設定された耐久条件における、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈに起因するニッケル水素単電池の満充電容量の単位時間当たりの低下量が求められる。

第２の実験においては、耐久条件を変更して、ステップＳ２００〜Ｓ２６０の処理が複数回行なわれる。その結果、組電池１０の電圧及び温度と、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈに起因するニッケル水素単電池の満充電容量の単位時間当たりの低下量との関係を求めることができる。これにより、第２の実験は終了する。

図７は、第２の実験を通じて得られた結果がまとめられたマップの一例を示す図である。図７を参照して、横軸は耐久条件の温度を示し、縦軸は耐久条件の電圧を示す。

マップ２００においては、セル温度（Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２・・・）とセル電圧（Ｖ０，Ｖ１，Ｖ２・・・）との組み合わせごとに、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈに起因するニッケル水素単電池の満充電容量の単位時間当たりの低下量（Ｗ００，Ｗ０１，Ｗ１０・・・）が対応付けられている。なお、電圧（Ｖ０，Ｖ１，Ｖ２・・・）は、セル電圧から金属抵抗に由来する電圧上昇分が除かれた値である。満充電容量の単位時間当たりの低下量（Ｗ００，Ｗ０１，Ｗ１０・・・）は、第２の実験を通じて得られた結果である。本実施の形態に従う電池システム２においては、第１及び第２の実験を通じてマップ２００が予め作成され、作成されたマップ２００はメモリ１０５に記憶される。

以下、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈに起因する低下量を考慮した満充電容量の修正処理手順、及び、修正された満充電容量を用いたＳＯＣ値の推定処理手順について順に説明する。

（満充電容量の修正処理）
図８は、組電池１０の満充電容量の修正処理手順を示すフローチャートである。図８を参照して、このフローチャートに示される処理は、上記単位時間を１サイクルとしてＥＣＵ１００により繰り返し実行される。本実施の形態において、ＥＣＵ１００は、各ニッケル水素単電池について満充電容量の修正処理を１サイクルで行なうが、ここでは説明を容易にするために１つのニッケル水素単電池に着目して満充電容量の修正処理手順を説明する。なお、１サイクル前に算出された各ニッケル水素単電池の満充電容量は、メモリ１０５に記憶されている。

ＥＣＵ１００は、電圧センサ２１、温度センサ２３、及び電流センサ２２から、演算対象のセルの電圧及び温度、並びに電池電流を示す信号をそれぞれ取得する（ステップＳ３００）。ＥＣＵ１００は、取得されたセル電圧から金属抵抗による電圧上昇分を減算した電圧を算出する。なお、電圧上昇分の電圧は、予め認識されている金属抵抗と電池電流とに基づいて算出される。その後、ＥＣＵ１００は、メモリ１０５に記憶されたマップ２００を参照して、上記で算出された電圧及びセル温度に対応する、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈに起因するニッケル水素単電池の満充電容量の単位時間当たりの低下量を示す情報を取得する（ステップＳ３１０）。

ＥＣＵ１００は、演算対象のセルについて、メモリ１０５に記憶された１サイクル前の満充電容量から、ステップＳ３１０において算出された満充電容量の低下量を減算することにより、現在の満充電容量を算出する（ステップＳ３２０）。なお、ＥＣＵ１００は、算出された現在の満充電容量をメモリ１０５に記憶させる。これにより、メモリ１０５に記憶される現在の満充電容量が最新の状態に更新される。

（ＳＯＣ値の推定処理）
図９は、電池システム２におけるＳＯＣ値の推定処理手順を示すフローチャートである。図９を参照して、このフローチャートに示される処理は、所定のサイクルでＥＣＵ１００により繰り返し実行される。本実施の形態において、ＥＣＵ１００は、各ニッケル水素単電池についてＳＯＣ値の推定処理を１サイクル内で行なうが、ここでは説明を容易にするために１つのニッケル水素単電池に着目してＳＯＣ値の推定処理手順を説明する。なお、１サイクル前に推定された各ニッケル水素単電池のＳＯＣ値は、メモリ１０５に記憶されている。

ＥＣＵ１００は、電流センサ２２から電池電流を示す信号を取得することによって、１サイクル前からの電流積算値を算出する（ステップＳ４００）。ＥＣＵ１００は、メモリ１０５に記憶されている修正後の満充電容量（図８のステップＳ３２０において算出）を取得する（ステップＳ４１０）。その後、ＥＣＵ１００は、ＳＯＣ値の変動量ΔＳＯＣを算出する（ステップＳ４２０）。具体的には、ＥＣＵ１００は、ステップＳ４００において算出された電流積算値を修正後の満充電容量で除算することにより、ΔＳＯＣを算出する。

ＥＣＵ１００は、ΔＳＯＣを用いて演算対象のセルのＳＯＣ値を推定する（ステップＳ４３０）。具体的には、ＥＣＵ１００は、演算対象のセルについて、メモリ１０５に記憶されている１サイクル前のＳＯＣ値にΔＳＯＣを加算することによりＳＯＣ値を推定する。

以上のように、本実施の形態に従う電池システム２において、ＥＣＵ１００は、ニッケル水素単電池の電圧及び温度並びにマップ２００から導かれる満充電容量の低下量を用いることにより、ニッケル水素単電池の満充電容量を修正する。そして、ＥＣＵ１００は、修正された満充電容量と電流積算値とを用いてニッケル水素単電池のＳＯＣ値を推定する。したがって、この電池システム２によれば、ＳＯＣ値を推定するにあたりＮｉ_２Ｏ_３Ｈに起因する満充電容量の低下量が考慮されるため、正極内にＮｉ_２Ｏ_３Ｈが生成されることによるＳＯＣ値の推定誤差を抑制することができる。

［他の実施の形態］
以上のように、この発明の実施の形態を説明した。しかしながら、この発明は必ずしもこの実施の形態に限定されない。ここでは、他の実施の形態の一例について説明する。

上記の実施の形態においては、ニッケル水素単電池の電圧及び温度と、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈに起因するニッケル水素単電池の満充電容量の単位時間当たりの低下量との関係がマップ２００としてメモリ１０５に記憶された。しかしながら、上記関係は必ずしもマップ２００としてメモリ１０５に記憶される必要はない。たとえば、第１及び第２の実験を通じて得られた結果を関係式として表し、その関係式（データ）をメモリ１０５に記憶するようにしてもよい。この場合には、この関係式を用いることにより、ニッケル水素単電池の満充電容量の単位時間当たりの低下量が求められる。

また、上記の実施の形態においては、ＳＯＣ値が電流積算方式のみを用いて推定された。しかしながら、ＳＯＣ値は必ずしも電流積算方式のみから推定される必要はない。たとえば、ニッケル水素単電池の電圧からＳＯＣ値を推定する方式と、電流積算方式とを組み合わせることによりＳＯＣ値を推定するようにしてもよい。

また、上記の実施の形態においては、マップ２００は、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈに起因する満充電容量の単位時間当たりの低下量を保持することとした。しかしながら、マップ２００が保持する対象はこれに限定されない。たとえば、マップ２００は、耐久条件毎のＮｉ_２Ｏ_３Ｈの単位時間当たりの生成量を保持することとしてもよい。

この場合には、メモリ１０５は、さらに、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの単位時間当たりの生成量を満充電容量の単位時間当たりの低下量に変換するための変換テーブルを記憶する必要がある。そして、ＥＣＵ１００は、マップ２００を用いてＮｉ_２Ｏ_３Ｈの単位時間当たりの生成量を推定した後に、変換テーブルを用いて満充電容量の単位時間当たりの低下量を求める必要がある。ただし、必ずしも、マップ２００を用いて推定されたＮｉ_２Ｏ_３Ｈの単位時間当たりの生成量を、都度変換テーブルを用いて満充電容量の単位時間当たりの低下量に変換する必要はない。たとえば、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの単位時間当たりの生成量を積算しておき、ＳＯＣ値を推定するタイミングで、積算されたＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量を満充電容量の低下量に変換するようにしてもよい。

また、上記の実施の形態においては、ニッケル水素単電池の満充電容量の単位時間の低下量が取得される毎に、満充電容量が修正されることとした（図８）。しかしながら、満充電容量の修正タイミングはこれに限定されない。たとえば、ＳＯＣ値の推定タイミングが到来するまでは満充電容量の単位時間当たりの低下量の積算のみが行なわれ、ＳＯＣ値を推定するタイミングで、新品時の満充電容量から上記積算された低下量が減算されるような構成としてもよい。

また、上記の実施の形態においては、ニッケル水素単電池の正極内のＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量がＸ線回折法を用いて分析された。しかしながら、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量の分析方法はこれに限定されない。たとえば、熱分析（ＤＴＡ−ＴＧ（Differential Thermal Analysis-Thermo Gravimetric））測定を用いてもよいし、ＸＡＦＳ（X-ray Absorption Fine Structure）測定を用いてもよい（Ｎｉの平均価数変化に着目する。）。

また、上記の実施の形態においては、ニッケル水素単電池毎に電圧（セル電圧）及び温度（セル温度）が監視された。しかしながら、電圧及び温度の監視単位は、これに限定されない。たとえば、複数のニッケル水素単電池を１つの監視単位としてもよい。この場合には、たとえば、マップ２００が監視単位（複数セル）における満充電容量の単位時間当たりの低下量を保持することとしてもよいし、さらには監視単位（複数セル）毎にＳＯＣ値が推定されることとしてもよい。

また、上記の実施の形態においては、ニッケル水素単電池（単セル）を用いることによって、第２の実験における耐久試験が行なわれた。しかしながら、耐久試験を行なう単位は、単セルに限定されない。たとえば、組電池１０（電池パック）に対して耐久試験を行なうこととしてもよいし、複数のニッケル水素単電池を１つの単位として耐久試験を行なうこととしてもよい。

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、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及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、２電池システム、１０組電池、２０監視ユニット、２１電圧センサ、２２電流センサ、２３温度センサ、３０ＰＣＵ、４１，４２ＭＧ、５０エンジン、６０動力分割機構、７０駆動軸、８０駆動輪、１００ＥＣＵ、１０５メモリ、２００マップ。

Claims

ニッケル水素電池と、
メモリを含み、前記ニッケル水素電池の電流積算値を用いてＳＯＣ値を推定する制御装置とを備え、
前記メモリは、前記ニッケル水素電池の電圧及び温度と、前記ニッケル水素電池の正極内に生成されるＮｉ_２Ｏ_３Ｈに起因する前記ニッケル水素電池の満充電容量の低下量との関係を示すデータを記憶し、
前記制御装置は、
前記ニッケル水素電池の電圧及び温度並びに前記データから導かれる前記低下量を用いることにより前記満充電容量を修正し、
修正された前記満充電容量と前記電流積算値とを用いて前記ＳＯＣ値を推定する、電池システム。