JP6711155B2 - 制御装置及び移動体 - Google Patents

Description

本発明は、電池の出力特性データを記憶した制御装置及び移動体に関する。

近年では、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池を充電できるハイブリッド自動車等が知られている。

ハイブリッド自動車では、二次電池のみを電力供給源として駆動するＥＶ（Electric Vehicle）モードと、エンジンと二次電池の両方を電力供給源として駆動するＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）モードとを有することが、さらに知られている。

従来のハイブリッド自動車等では、二次電池の残容量の低下に応じて、二次電池の出力も低下する。このため、例えばＨＥＶモードにおいては、二次電池の残容量が低下するほどエンジンが供給する動力の割合が大きくなり、単位距離あたりの燃料消費量の低減を阻害する可能性がある。

また、従来のハイブリッド自動車等では、二次電池の残容量が大きい状態を維持して単位距離あたりの燃料消費量を低減させようとした場合、二次電池の劣化が進み、二次電池の寿命が短くなる可能性がある。

開示の技術は、単位距離あたりの燃料消費量を低減させ、且つ二次電池の劣化を抑制することを目的としている。

開示の技術は、二次電池の残容量と前記残容量に対応する出力密度との組により示される出力特性データが格納された記憶装置を有し、前記出力特性データに応じて、前記二次電池から供給される電力により駆動される回転軸と内燃機関とを備えた移動体の動作を制御する制御装置であって、前記二次電池の状態を検出する電池状態検出部と、前記出力特性データと、前記二次電池の状態とに基づき、前記二次電池の残容量を推定する残容量推定部と、を有し、前記出力特性データは、前記出力密度における極値を含む組の残容量と、前記極値となる直前の出力密度及び直後の出力密度を含むそれぞれの組の残容量と、の差分のそれぞれが、隣接する他の組同士の残容量の差分よりも小さく、前記残容量推定部により推定された残容量に応じて前記移動体を動作させる、制御装置である。

開示の技術によれば、移動体の単位距離あたりの燃料消費量を低減させ、且つ二次電池の劣化を抑制することができる。

第一の実施形態の記憶部と移動体との関係を説明する図である。 一般的なリチウムイオン電池の出力特性を示す図である。 第一の実施形態の二次電池の出力特性を示す図である。 第一の実施形態の出力特性データの一例を示す図である。 第一の実施形態の移動体の構成の概略を示す図である。 第一の実施形態のＢＣＵの機能構成を説明する図である。 二次電池の特性を説明する図である。 第二の実施形態のＢＣＵの機能構成を説明する図である。 第二の実施形態の出力特性データを説明する図である。 一般的なリチウムイオン電池の充電特性の一例を示す図である。 第二の実施形態の二次電池の充電特性を示す図である。 活物質の劣化速度の違いについて説明する図である。 第二の実施形態の二次電池の結果前後の充電特性を示す図である。 第二の実施形態のＢＣＵによる出力特性データの選択を説明するフローチャートである。 第三の実施形態の二次電池の電圧対微分量特性を示す図である。 第三の実施形態の二次電池の劣化前後の電圧対微分量特性を示す図である。 第三の実施形態のＢＣＵによる出力特性データの選択を説明するフローチャートである。 電圧対微分量特性を用いた領域毎の容量の算出について説明する図である。 第四の実施形態のＢＣＵの機能構成を説明する図である。

（第一の実施形態）
以下に図面を参照して実施形態について説明する。図１は、第一の実施形態の記憶部と移動体との関係を説明する図である。

本実施形態の移動体１００は、電力供給源の１つとして、二次電池を有する。具体的には、本実施形態の移動体１００は、例えばＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）車両やＰＨＥＶ（Plug-in Hybrid Electric Vehicle）車両等である。

本実施形態の記憶部１０は、移動体１００に搭載された二次電池の状態を管理するＢＣＵ（Battery Control Unit）内に設けられている。本実施形態の記憶部１０は、例えばＢＣＵが有する不揮発性メモリ等であっても良い。ＢＣＵの詳細は、後述する。

本実施形態の記憶部１０は、二次電池の出力特性データ２０を格納する。本実施形態の二次電池は、移動体１００に搭載され、移動体１００に電力を供給する。本実施形態の移動体１００は、記憶部１０に格納された二次電池の出力特性データ２０に基づき、動作が制御される。

以下に、本実施形態の出力特性データ２０について説明する。図２は、一般的なリチウムイオン電池の出力特性を示す図であり、図３は、第一の実施形態の二次電池の出力特性を示す図である。図２及び図３において、縦軸が出力密度であり、横軸がＳＯＣ（State of Charge）である。本実施形態のＳＯＣは、二次電池の残容量を示す値であり、二次電池の定格電気容量に対して、充電している電気量を比率で表した値である。

図２に示すように、一般的なリチウムイオン電池では、ＳＯＣの値が大きくなるほど、出力密度が大きくなり、ＳＯＣの値が小さくなるほど出力密度が小さくなる単調減少の特性となる。

これに対し、本実施形態の二次電池の出力特性は、図３に示すように、出力において２つの極大値Ｏ１、Ｏ２と、極小値Ｏ３と、を有する。

本実施形態の極大値とは、例えば出力とＳＯＣとの関係を連続する関数ｆ（ｘ）としたとき、増加から減少に変わるところの関数ｆ（ｘ）の値を示す。また、本実施形態の極小値とは、関数ｆ（ｘ）か減少から増加に変わるところの関数ｆ（ｘ）の値を示す。

本実施形態の出力特性では、極大値Ｏ１と対応するＳＯＣの値は、極小値Ｏ３と対応するＳＯＣの値より大きく、極小値Ｏ３と対応するＳＯＣの値は、極大値Ｏ２と対応するＳＯＣの値より大きい。本実施形態では、極大値Ｏ２と対応するＳＯＣの値は、３０％程度である。

すなわち、本実施形態の電池は、ＳＯＣが低い領域においても、出力が極大値Ｏ２となる出力特性を有している。

本実施形態の記憶部１０に格納される出力特性データ２０は、図３に示す出力特性を、ＳＯＣと、ＳＯＣに対応する出力密度との組（レコード）の集合で示したものである。本実施形態の出力特性データは、後述する方法により得られる。

以下に、図４を参照して出力特性データ２０について説明する。図４は、第一の実施形態の出力特性データの一例を示す図である。

本実施形態の出力特性データ２０は、ＳＯＣと、ＳＯＣと対応する出力密度とが対応付けられている。

また、本実施形態の出力特性データ２０は、図３に示す出力特性のＳＯＣにおいて、極大値Ｏ１、Ｏ２と、極小値Ｏ３のそれぞれと対応するＳＯＣの値を含む所定の範囲のレコード数が、他の範囲のレコード数よりも多い。

具体的には、本実施形態の出力特性データ２０では、例えば極大値Ｏ１と対応するＳＯＣの値が８０％であった場合、ＳＯＣの範囲が、ＳＯＣ８０％を中心値とした±５％において、レコード数をそれ以外の範囲よりも多くする。

図４に示す出力特性データ２０では、ＳＯＣの値が８０％から８５％の間のレコード数は３である。これに対してＳＯＣの値が８５％から９０％の間のレコード数は２である。

同様に、極大値Ｏ２と対応するＳＯＣの値を３０％とし、極小値Ｏ３と対応するＳＯＣの値を４０％とした場合、ＳＯＣ３０％、４０％のそれぞれを中心値とした±５％において、レコード数をそれ以外の範囲よりも多くする。

図４に示す出力特性データ２０では、ＳＯＣの値が２５％から３５％の間のレコード数は９である。また、出力特性データ２０では、ＳＯＣの値が３５％から４５％の間のレコード数は５である。これに対し、出力特性データ２０では、ＳＯＣの値が４５％から５５％の間のレコード数は３である。

つまり、本実施形態の出力特性データ２０では、極大値Ｏ１、Ｏ２及び極小値Ｏ３と対応するＳＯＣの値の近傍の出力特性を、出力密度が単純に増加する傾向にある場合と比べてより詳細に示している。

これは、本実施形態では、後述する移動体１００の制御において、極小値Ｏ３と対応するＳＯＣの値より小さいＳＯＣの値に着目するためである。上述した制御では、極大値Ｏ１、Ｏ２及び極小値Ｏ３と対応するＳＯＣの値の近傍において、より詳細なＳＯＣの値と出力密度との関係を示すことが好ましい。

特に、本実施形態の出力特性データ２０では、極大値Ｏ２と対応するＳＯＣの近傍において、より詳細なＳＯＣの値と出力密度との関係を示すことが好ましい。

これは、言い換えれば、本実施形態の出力特性データ２０は、出力密度が極大値Ｏ２であるレコードにおけるＳＯＣの値と、極大値Ｏ２になる直前の出力密度及び極大値Ｏ２となった直後の出力密度を含む各レコードのＳＯＣの値との差分のそれぞれが、他の２つのレコードに含まれるＳＯＣの値の差分よりも小さいと言える。

尚、移動体１００の制御において、極小値Ｏ３と対応するＳＯＣの値より小さいＳＯＣの値に着目する理由の詳細は後述する。

図４の出力特性データ２０では、極大値Ｏ２を含むレコードのＳＯＣの値は３０％である。また、出力特性データ２０において、極大値Ｏ２になる直前の出力密度及び極大値Ｏ２となった直後の出力密度は、それぞれ２５５０である。また、極大値Ｏ２になる直前の出力密度及び極大値Ｏ２となった直後の出力密度を含む各レコードのＳＯＣの値は、それぞれ２９％と３１％である。したがって、極大値Ｏ２を含むレコードにおけるＳＯＣの値と、極大値Ｏ２になる直前の出力密度及び極大値Ｏ２となった直後の出力密度を含む各レコードのＳＯＣの値との差分のそれぞれは、１％である。

これに対し、例えば極大値Ｏ１の近傍では、極大値Ｏ１を含むレコードのＳＯＣの値は８０％である。また、出力特性データ２０において、極大値Ｏ１になる直前の出力密度及び極大値Ｏ１となった直後の出力密度は、それぞれ３１００、３１５０であり、この出力を含むレコードのＳＯＣの値は、それぞれ７８％と８２％である。したがって、極大値Ｏ１を含むレコードにおけるＳＯＣの値と、極大値Ｏ１になる直前の出力密度及び極大値Ｏ１となった直後の出力密度を含むそれぞれのレコードのＳＯＣの値との差分のそれぞれは、２％となる。

すなわち、本実施形態の出力特性データ２０では、あるレコードを中心とし、このレコードの直前及び直後のレコードのそれぞれに含まれるＳＯＣの値と、このレコードに含まれるＳＯＣの値との差分を求めた場合に、中心となるレコードを極大値Ｏ２を含むレコードとしたとき、その差分が最も小さくなる。

言い換えれば、この差分は、出力特性データ２０の極大値Ｏ２を含むレコード以外のレコードにおいて、隣接するレコードのそれぞれに含まれるＳＯＣの値の差分よりも小さくなる。

また、本実施形態では、本実施形態の二次電池の出力特性において、単調増加している部分のレコード数を最も少なくし、極大値及び極小値にある部分のレコード数が多くなるようにした。したがって、本実施形態によれば、ＳＯＣの値の全範囲にわたって均一にレコード数が多い構成のメモリ容量に比べて、出力特性データ２０を記憶するために必要な記憶部１０のメモリ容量を削減することができる。別の言い方をすれば、本実施形態の記憶部１０に記憶された出力特性データ２０では、出力特性データ２０を記憶するために使用されるメモリ容量を削減するために、出力密度が単調に増加する範囲におけるレコード数を少なくしている。

本実施形態では、以上のような出力特性データ２０を有する二次電池を移動体１００に搭載することで、二次電池の出力特性を活かして移動体１００の制御を行うことができる。

具体的には、本実施形態の二次電池は、ＳＯＣが低下したときでも、従来のリチウムイオン電池と比べて高い出力である極大値Ｏ２を供給することができる。したがって、本実施形態では、移動体の駆動に必要となる動力を、エンジンにより賄う割合を低減させることができる。このため、本実施形態では、移動体における単位距離あたりの燃料消費量を低減させることができる。また本実施形態では、二次電池のＳＯＣを高い状態に維持しなくても、出力として極大値Ｏ２を得ることができるため、二次電池のＳＯＣを常に高い状態に維持する必要がなく、二次電池の劣化を抑制できる。

尚、図４に示す出力特性データ２０は、例えば、二次電池の内部もしくはパッケージ表面に設けられた熱電対の温度が２５℃における出力特性データである。本実施形態の記憶部１０には、２５℃以外の温度における出力特性データが格納されている。

また、図３に示す出力特性では、出力が増加から減少、又は減少から増加に転ずる極値（極大値、極小値）の数を３つとして説明したが、二次電池の出力特性における極値の数は限定されない。出力特性における極値の数は、例えば二次電池の材料の組合せ等により変化するものである。したがって、出力特性における極値の数は任意の数であって良い。極値の数が任意の数であった場合、出力特性データ２０では、低ＳＯＣ側の存在する極値に注目し、該当する極値と対応するＳＯＣの近傍のレコード数が多くなるようにすれば良い。

ここで、本実施形態の出力特性データ２０の取得方法について説明する。

本実施形態の出力特性データ２０は、日本電動車両規格（Japan Electric Vehicle Standard）で定められたハイブリッド電気自動車用密閉形ニッケル・水素電池の出力密度及び入力密度試験方法（規格番号JEVS D713）により、本実施形態の二次電池の出力密度を測定した結果のデータである。

具体的には、出力特性データの測定では、特定の充電状態（ＳＯＣ）において、電流レート１Ｃ、２Ｃ、３Ｃ、１０Ｃの放電電流パルスを１０秒間かけた際の電圧降下を計測する。そして、計測した電圧降下の直線近似により得られた直線を、放電終止電圧まで引っ張った際の最大出力を計算する。尚、電流レート１Ｃとは、公称容量値の二次電池を定電流で放電し、所定時間で放電終了となる電流値である。

また、本実施形態では、二次電池の入力密度も上述した試験方法と同様に測定することができる。具体的には、特定の充電状態（ＳＯＣ）において、電流レート１Ｃ、２Ｃ、３Ｃ、１０Ｃの放電電流パルスを１０秒間かけた際の電圧上昇を計測する。そして、計測した電圧上昇の直線近似により得られた直線を、放電終止電圧まで外挿した際の最大入力を計算する。

本実施形態では、温度２５℃の状態において、各ＳＯＣの値毎に、上述した試験方法により出力密度を求めることで、出力特性データ２０を得ることができる。具体的には、本実施形態では、図４に示す出力特性データ２０の各ＳＯＣの値毎に、上述した試験方法による出力密度の測定を行う。

さらに、本実施形態の記憶部１０は、２５℃以外の温度において、同様の測定を行い、異なる温度毎の出力特性データを有するものとした。

本実施形態の記憶部１０は、例えば、温度−３０℃から５０℃までの間で、１０度刻みで、−２０℃の出力特性データ、−１０℃の出力特性データというように、温度毎の出力特性データを格納していても良い。

次に、図５を参照して本実施形態の移動体１００について説明する。図５は、第一の実施形態の移動体の構成の概略を示す図である。

本実施形態の移動体１００は、エンジン１１０、モータ１２０、ＥＣＵ（Electric Control Unit）１３０、回転軸１４０、充電制御装置２００を有する。本実施形態の移動体１００とは、例えばＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）車両やＰＨＥＶ（Plug-in Hybrid Electric Vehicle）車両等である。

本実施形態のエンジン１１０は、ガソリンや軽油等を燃料とする周知の内燃機関である。モータ１２０は、電動機及び発電機として機能する周知の発電電動機である。

ＥＣＵ１３０は、エンジン１１０、モータ１２０、ＢＣＵ２２０等の制御を総合的に制御するコンピュータ（マイコン）である。本実施形態のＥＣＵ１３０による制御には、具体的には例えば、モータ１２０の制御や、ブレーキ制御等が含まれる。

本実施形態の回転軸１４０は、例えば移動体の有するタイヤの駆動軸である。本実施形態では、エンジン１１０及び／又はモータ１２０により、回転軸１４０を回転させることで、移動体１００を走行させる。

本実施形態の充電制御装置２００は、電池パック２１０、ＢＣＵ（Battery Control Unit）２２０を有する。本実施形態のＢＣＵ２２０は、記憶部１０を有する。すなわち、本実施形態のＢＣＵ２２０は、出力特性データ２０を有している。

本実施形態の電池パック２１０は、二次電池２３０と、ＢＭＵ（Battery Monitoring Unit）２４０と、を有する。

本実施形態の二次電池２３０は、充放電可能な二次電池である。本実施形態の二次電池２３０は、二次電池２３０−１から二次電池２３０−ｎまでのｎ個が接続されている。以下の説明では、二次電池２３０−１から二次電池２３０−ｎまでの各電池を区別しない場合、単に二次電池２３０と呼ぶ。尚、本実施形態では、二次電池２３０は複数の電池を有するものとしたがこれに限定されない。二次電池２３０は、１つの電池であっても良い。

本実施形態の二次電池２３０は、モータ１２０が電動機として機能する際に電力を供給する役割と、モータ１２０が発電機として機能する際に回生ブレーキにより生じる電力を蓄える役割を担っている。

また、本実施形態では、移動体１００がＰＨＥＶ車両である場合には、外部電源用プラグが設けられている。本実施形態の二次電池２３０は、外部電源用プラグをコンセントに差し込むことで、商用電源から供給される電力により充電される。さらに、本実施形態の二次電池２３０は、各二次電池２３０−１〜２３０−ｎのそれぞれに熱電対が設けられていても良い。

本実施形態のＢＭＵ２４０は、二次電池２３０−１から二次電池２３０−ｎに対応したＢＭＵ２４０−１からＢＭＵ２４０−ｎまでのｎ個が接続されている。以下の説明では、ＢＭＵ２４０−１からＢＭＵ２４０−ｎまでの各電池を区別しない場合、単にＢＭＵ２４０と呼ぶ。尚、本実施形態では、ＢＭＵ２４０を複数のＢＭＵを含むものとしたがこれに限定されない。ＢＭＵ２４０は、１つのＢＭＵであっても良い。

本実施形態のＢＭＵ２４０は、二次電池２３０の状態をモニタする機能を有する。ＢＭＵ２４０は、例えば電圧センサ、電流センサ等を備えており、二次電池２３０の電圧や二次電池２３０に対する充電電流や二次電池２３０からの放電電流を検出しても良い。また、本実施形態のＢＭＵ２４０は、二次電池２３０に設けられた熱電対から二次電池２３０の温度を取得しても良い。

本実施形態のＢＣＵ２２０は、ＢＭＵ２４０から二次電池２３０の電圧や温度等を取得し、二次電池２３０に対する充放電を制御する。

本実施形態では、二次電池２３０に図３及び図４に示す出力特性を持たせるために、例えば、正極に、電池電圧に対して出力特性の異なる材料を混ぜた電極を使用した。

二次電池２３０の具体的な一例としては、Ｌｉ_３Ｖ_２（ＰＯ_４）_３を基本骨格とするリン酸バナジウムリチウム又は該リン酸バナジウムリチウムの構造の一部を変性した類似化合物（以下、リン酸バナジウムリチウムと呼ぶ）と三元系材料（ニッケル、コバルト、アルミニウム等）を混ぜた正極を用いたリチウムイオン電池を挙げることができる。リン酸バナジウムリチウムは、単独では容量（エネルギー密度）を大きく（例えば１００Ｗｈ／ｋｇ以上）することが困難であるが、出力を上げることには有利な材料である。又、三元系材料は、容量（エネルギー密度）を上げることに有利な材料である。尚、負極の材料としては、例えば、グラファイト等を用いることができる。

次に、図６を参照して本実施形態のＢＣＵ２２０について説明する。図６は、第一の実施形態のＢＣＵの機能構成を説明する図である。

本実施形態のＢＣＵ２２０は、記憶部１０に加え、電池状態検出部２２１、ＳＯＣ推定部２２２、通信部２２３を有する。

本実施形態の電池状態検出部２２１は、ＢＭＵ２４０が監視した二次電池２３０の状態に基づいて、二次電池２３０の電圧を継続的に検出する。また、本実施形態の電池状態検出部２２１は、二次電池２３０に対する充電電流や二次電池２３０からの放電電流、二次電池２３０の温度をＢＭＵ２４０から取得する。

本実施形態のＳＯＣ推定部２２２は、ＢＭＵ２４０を介して電池状態検出部２２１が取得した、二次電池２３０の電圧と温度を取得し、二次電池２３０の電圧と温度に基づきＳＯＣの値を推定する。そして、ＳＯＣ推定部２２２は、記憶部１０に記憶されている出力特性データ２０を読み出し、推定したＳＯＣの値と、出力特性データ２０とに基づいて、二次電池２３０の現在の出力を推定する。尚、本実施形態のＳＯＣ推定部２２２は、二次電池２３０の温度として検出された温度と対応する出力特性データ２０を読み出す。

本実施形態のＥＣＵ１３０は、ＳＯＣ推定部２２２が出力特性データ２０に基づき推定した出力を、通信部２２３を介して受け取り、この出力に応じて移動体１００の動作を制御する。

このため、本実施形態では、ＥＣＵ１３０は、二次電池２３０の出力特性を活かし、二次電池２３０のＳＯＣの値が低い領域においても、二次電池２３０を電力の供給源とすることができる。したがって、本実施形態では、移動体１００の駆動に必要となる電力を、エンジン１１０により賄う割合を低減させることができ、移動体１００における単位距離あたりの燃料消費量を低減させることができる。

また、本実施形態では、ＳＯＣの値が低い領域で二次電池２３０から電力を供給させることができるため、二次電池２３０をＳＯＣが低い状態に維持することができる。したがって、本実施形態によれば、二次電池２３０の劣化を抑制することができる。尚、ＳＯＣの値が低い領域とは、例えばＳＯＣの値が５０％以下の領域である。

次に、図７及び図８を参照し、本実施形態における移動体１００の制御において、極小値Ｏ３と対応するＳＯＣの値より小さいＳＯＣの値に着目する理由について説明する。図７は、二次電池の特性を説明する図であり、図７（Ａ）は、電池２３０のＳＯＣ対出力特性を示す図であり、図７（Ｂ）は、二次電池２３０の回生動作におけるＳＯＣ対入力特性を示す図である。

始めに、二次電池２３０のＳＯＣ対出力特性について説明する。本実施形態の電池２３０は、図３でも示したように、低ＳＯＣ側でも一部の高ＳＯＣ側よりも出力が高くなる出力特性を有している。

具体的には、本実施形態の二次電池２３０のＳＯＣ対出力特性では、所定のＳＯＣの値Ａ_３において出力が極小値Ｏ３となり、極小値Ｏ３と対応するＳＯＣよりも値の小さい所定の残容量で出力が極大値Ｏ２となる。また、本実施形態の二次電池２３０のＳＯＣ対出力特性では、値Ａ_３よりも値の小さい所定のＳＯＣの値Ａ_４において、出力が、極小値Ｏ３（第一の極小値）よりも値の小さい第二の極小値である極小値Ｏ４となる。

すなわち、本実施形態の二次電池２３０は、ＳＯＣ対出力特性において、第一の極小値Ｏ３と、第二の極小値Ｏ４と、を有する。第二の極小値Ｏ４は、第一の極小値Ｏ３よりも小さい値であり、第二の極小値Ｏ４と対応するＳＯＣの値Ａ_４は、第一の極小値Ｏ３と対応するＳＯＣの値Ａ_３よりも小さい値である。また、第二の極小値Ｏ４と対応するＳＯＣの値Ａ_４は、極大値Ｏ２と対応するＳＯＣの値Ａ_２よりも小さい値である。

次に、本実施形態の二次電池２３０のＳＯＣ対入力特性について説明する。本実施形態の二次電池２３０は、図７（Ｂ）に示すように、ＳＯＣの値が所定の値Ａ_４となるまで、ＳＯＣの値の低下にしたがって、二次電池２３０に入力されるエネルギは増加していく。

したがって、本実施形態の二次電池２３０では、ＳＯＣが値Ａ_４のとき、最も多くのエネルギが入力される。言い換えれば、電池１１は、ＳＯＣが値Ａ_４の近傍にあるとき、最も効率的に充電される。

そこで、本実施形態のＢＣＵ２２０は、ＳＯＣの値が値Ａ_４以下となったとき、二次電池２３０からの出力を停止させ、二次電池２３０に対する回生動作による充電を開始させる。そして、ＢＣＵ２２０は、二次電池２３０のＳＯＣの値が値Ａ_３になるまで、二次電池２３０の出力を禁止し、回生動作による充電のみを行う。そして、バッテリ制御ユニット５０Ａは、電池１１のＳＯＣの値が値Ａ_３以上となったとき、二次電池２３０からの出力を許可する。

本実施形態では、以上のように二次電池２３０の充放電を制御することで、二次電池２３０のＳＯＣの値が、最も効率的に充電を行える値となったときに、充電が開始される。

ＳＯＣの値が値Ａ_４まで低下した状況では、二次電池２３０の使用状況によっては、残りのＳＯＣを使い切ってしまう可能性がある。したがって、この状況では、可能な限り速やかに充電を行い、二次電池２３０のＳＯＣの値を増加させることが望まれる。

本実施形態の二次電池２３０では、ＳＯＣの値が低下するとともに、二次電池２３０に入力されるエネルギが増加し、ＳＯＣの値が値Ａ_４まで低下したとき、入力されるエネルギは最大値Ｐとなる。

そこで、本実施形態では、ＳＯＣの値が値Ａ_４まで低下したときに、二次電池２３０の出力を停止して回生動作による二次電池２３０の充電を開始させる。そして、本実施形態では、二次電池２３０のＳＯＣの値が値Ａ_３となったとき、二次電池２３０の出力を許可する。尚、二次電池２３０の出力が許可されたとき、充電は停止されても良いが、停止されなくても良い。

以下に、二次電池２３０のＳＯＣの値が値Ａ_３となったとき、二次電池２３０の出力を許可する理由について説明する。

本実施形態では、図７（Ａ）に示すように、二次電池２３０の出力が極小値Ｏ３となった後に、ＳＯＣの値の減少と共に出力は増加していく。したがって、二次電池２３０では、ＳＯＣの値が値Ａ_３から増加しても減少しても、極小値Ｏ３よりも大きい出力を得ることができる。

このような場合には、充電のための電力、ＳＯＣの上昇による二次電池２３０の発熱や劣化を考慮すれば、二次電池２３０を充電してＳＯＣの値を増加させて高い出力を得るよりも、二次電池２３０からの出力を継続してＳＯＣの値を減少さることで同等の出力を得た方が効率的と言える。したがって、本実施形態では、二次電池２３０のＳＯＣの値が値Ａ_３となったとき、二次電池２３０の出力を許可するものとした。別の言い方をすれば、二次電池２３０のＳＯＣ（残容量）の値が極小値Ｏ４と対応するＳＯＣの値Ａ_４から、極小値Ｏ３と対応するＳＯＣの値Ａ_３までのＨ領域における所定の値になったときに、ＥＣＵ１３０は二次電池２３０から回転軸１４０への出力を許可してもよい。より具体的には、ＥＣＵ１３０は、ＳＯＣ（残容量）の値が、値Ａ_４より大きく且つ値Ａ_３以下の所定の値となったとき、二次電池２３０の出力を許可しても良い。

本実施形態のＢＣＵ２２０では、このように二次電池２３０に対する制御を行うため、出力特性データ２０では、特にＨ領域内の極値と対応するＳＯＣの近傍において、詳細なＳＯＣの値と出力密度との関係が示されていることが好ましい。

そこで、本実施形態の出力特性データ２０では、極大値Ｏ２と対応するＳＯＣの近傍と、極小値Ｏ３、Ｏ４と対応するＳＯＣの近傍のそれぞれにおいて、詳細なＳＯＣの値と出力密度との関係を示すものとしている。

本実施形態では、このような出力特性データ２０を用いた制御を行うことで、二次電池２３０のＳＯＣの値が値Ａ_３から値Ａ_４までのＨ領域内に維持される期間を長くするこができる。

本実施形態のＨ領域は、極大値Ｏ２を含み、ＳＯＣの値が７０％程度のときの出力と同程度の出力を得ることができる領域である。さらに、本実施形態のＨ領域は、回生動作により入力されるエネルギが、Ｈ領域よりも高ＳＯＣ側の場合と比べて大きく、速やかに充電を行うことができる領域である。

したがって、本実施形態では、二次電池２３０をＨ領域で使用することで、ＳＯＣの値が値Ａ_４以下となった場合には速やかにＳＯＣの値が値Ａ_３まで回復し、ＳＯＣの値が値Ａ_３以上になると、充電を停止させて電池２３０からの出力を開始し、ＳＯＣの値を低い状態に保ちながら高い出力を得ることができる。

尚、本実施形態では、二次電池２３０のＳＯＣがＨ領域内にあるときに、極大値Ｏ２よりも大きい出力が要求された場合には、エンジンによる出力で補えばよい。

これに対し、一般的なリチウムイオン電池では、ＳＯＣ対出力特性は、ＳＯＣの低下と共に出力も低下する単調減少の傾向を有するものであり、リチウムイオン電池からの出力を停止するＳＯＣの値と、リチウムイオン電池からの出力を開始するＳＯＣの値との関係性については、考慮されていない。

本実施形態では、上述したＳＯＣ対出力特性及びＳＯＣ対入力特性を有する二次電池２３０のＳＯＣの値をＨ領域内に維持することで、例えば一般的なリチウムイオン電池と同じ重量の電池２３０をハイブリッド車両に搭載した場合に、一般的なリチウムイオン電池が搭載された場合よりも高い出力を得ることができる。

尚、図７の例では、Ｈ領域は、ＳＯＣの値Ａ_３から値Ａ_４までとしたが、これに限定されない。本実施形態のＨ領域は、例えは極大値Ｏ２と対応するＳＯＣの値を含んでいれば良い。また、本実施形態のＨ領域は、さらに、値Ａ_３から値Ａ_４までの間にあることが好ましい。

したがって、本実施形態のＨ領域は、値Ａ_２１から値Ａ_２２までであっても良いし、値Ａ_３から値Ａ_２２までであっても良いし、値Ａ_２１から値Ａ_４までであっても良い。

以上のように、本実施形態では、ＳＯＣがＨ領域内となる状態で、電池２３０を使用することで、電池２３０のＳＯＣが比較的低い状態に維持することができ、電池２３０の劣化や発熱を抑制することができる。また、本実施形態では、電池２３０の発熱を抑制できるため、冷却を行うためのエネルギが不要となり、単位距離あたりの燃料消費量を低減させることができる。

尚、本実施形態では、電池２３０の出力を許可するＳＯＣの値を値Ａ_３としたが、電池２３０の出力を許可するＳＯＣの値は、値Ａ_３から極大値Ｏ２と対応するＳＯＣの値Ａ_２の間の値であっても良い。

（第二の実施形態）
次に、図面を参照して第二の実施形態について説明する。第二の実施形態では、二次電池２３０の劣化に応じた出力特性データが記憶部に格納されている点が、第一の実施形態と相違する。よって、以下の第二の実施形態の説明では、第一の実施形態との相違点についてのみ説明し、第一の実施形態と同様の機能構成については、第一の実施形態の説明で用いた符号と同様の符号を付与し、その説明を省略する。

図８は、第二の実施形態のＢＣＵの機能構成を説明する図である。本実施形態のＢＣＵ２２０Ａは、第一の実施形態のＢＣＵ２２０の有する電池状態検出部２２１、ＳＯＣ推定部２２２、通信部２２３と、記憶部１０Ａ、劣化判定部２２４、出力特性選択部２２５を有する。

本実施形態の記憶部１０Ａは、出力特性データ２０と、出力特性データ３０とが格納されている。出力特性データ３０は、劣化判定部２２４により、二次電池２３０が劣化したと判定されたときに、ＳＯＣ推定部２２２による二次電池２３０の出力の推定に用いられる劣化用出力特性データである。出力特性データ３０の詳細は後述する。

本実施形態の劣化判定部２２４は、二次電池２３０が劣化した状態であるか否かを判定する。劣化判定部２２４による劣化の判定の詳細は後述する。

出力特性選択部２２５は、劣化判定部２２４により、二次電池２３０が劣化した状態であると判定されたとき、ＳＯＣ推定部２２２に対し、出力特性データ３０を選択するように指示する。また、出力特性選択部２２５は、劣化判定部２２４により、二次電池２３０が劣化していないと判定されたとき、ＳＯＣ推定部２２２に対し、出力特性データ２０を選択するように指示する。

次に、図９を参照して、本実施形態の出力特性データ３０について説明する。図９は、第二の実施形態の出力特性データを説明する図である。

図９において、実線で示す曲線Ｒ１は、図３に示して二次電池２３０の出力特性である。曲線Ｒ１が示す出力特性は、二次電池２３０が劣化していない状態における出力特性である。図９において、破線で示す曲線Ｒ２は、二次電池２３０が劣化した状態における二次電池２３０の出力特性である。

本実施形態の出力特性データ２０は、曲線Ｒ１におけるＳＯＣの値と、ＳＯＣと対応する出力の値との組（レコード）の集合である。

本実施形態では、曲線Ｒ２におけるＳＯＣの値と、ＳＯＣと対応する出力の値との組（レコード）の集合を出力特性データ３０とした。

尚、図９に示す曲線Ｒ２は、例えば二次電池２３０に対する定電流充電において、電池電圧が３．８Ｖから４．２Ｖになるまでに流した電流の積算から算出された容量が、曲線Ｒ１の出力特性を有する状態において同様に算出した容量の７０％以下となった場合の二次電池２３０の出力特性である。

曲線Ｒ２は、曲線Ｒ１と同様に、極大値Ｏ１−１、Ｏ２−１と、極小値Ｏ３−１を有する。曲線Ｒ２において、極大値Ｏ１−１と対応するＳＯＣの値は、極小値Ｏ３−１と対応するＳＯＣの値より大きく、極小値Ｏ３−１と対応するＳＯＣの値は、極大値Ｏ２−１と対応するＳＯＣの値より大きい。つまり、極大値Ｏ１−１と対応するＳＯＣの値と、極大値Ｏ２−１と対応するＳＯＣの値と、極小値Ｏ３−１と対応するＳＯＣの値との関係は、極大値Ｏ１、Ｏ２、極小値Ｏ３のそれぞれと対応するＳＯＣの値と同様の関係を有している。

本実施形態では、劣化した状態の二次電池２３０の出力特性を予め測定して曲線Ｒ２を求め、曲線Ｒ２からＳＯＣの値と、ＳＯＣと対応する出力の値との組（レコード）の集合を抽出したものが出力特性データ３０となる。

本実施形態の出力特性データ３０では、出力特性データ２０と同様に、極大値Ｏ１−１、Ｏ２−１及び極小値Ｏ３−１と対応するＳＯＣの値の近傍において、より詳細なＳＯＣの値と出力密度との関係を示している。

つまり、出力特性データ３０では、極大値Ｏ１−１、Ｏ２−１及び極小値Ｏ３−１と対応するＳＯＣの値を中心にした±５％の範囲におけるレコードの数は、それ以外のＳＯＣの１０％の範囲におれるレコードの数より多くなっている。

次に、本実施形態の劣化判定部２２４による二次電池２３０の劣化の判定について説明する。

本実施形態の劣化判定部２２４では、本実施形態の二次電池２３０の充電特性を利用して、二次電池２３０を完全放電させずに劣化しているか否かを判定する。

以下に、本実施形態の二次電池２３０の充電特性について説明する。始めに、本実施形態の二次電池２３０の充電特性に先立ち、一般的なリチウムイオン電池の充電特性について説明する。

図１０は、一般的なリチウムイオン電池の充電特性の一例を示す図である。図１０では、横軸に容量（Ａｈ）、縦軸に端子間の電圧（Ｖ）をとった定電流充電曲線を示している。

一般的なリチウムイオン電池は、正極活物質として、例えば、ＮＣＡ（ニッケル、コバルト、アルミニウム）を用いており、その場合、図１０に示すように、充電の最終電圧の４．２Ｖまで比較的単調増加する充電特性となる。

図１１は、第二の実施形態の二次電池の充電特性を示す図である。図１１でも、横軸に容量（Ａｈ）、縦軸に端子間の電圧（Ｖ）をとった定電流充電曲線を示している。

一方、本実施形態の二次電池２３０は、正極として、電池電圧に対して出力特性の異なる活物質を混ぜた電極を使用している。この場合、異なる材料は混ざるだけで、化学反応するものではないため、充放電時の各電圧におけるイオンの出し入れは、材料固有のものとして、充電特性に現れることになる。

本実施形態の二次電池２３０は、例えばＬｉ_３Ｖ_２（ＰＯ_４）_３を基本骨格とするリン酸バナジウムリチウム又は該リン酸バナジウムリチウムの構造の一部を変性した類似化合物とＮＣＡとを混ぜた電極を用いたリチウムイオン電池である。また、本実施形態の二次電池２３０は、負極の活物質として、グラファイト等を用いている。

この場合、二次電池２３０の充電特性には、図１１に示すように、比較的フラットなＡ領域及びＣ領域と、比較的傾斜の大きなＢ領域とＤ領域とが現れる。Ａ領域及びＣ領域は、リン酸バナジウムリチウムの特性が支配的に現れている領域である。一方、Ｂ領域及びＤ領域はＮＣＡの特性が支配的に現れている領域である。

図１２は、活物質の劣化速度の違いについて説明する図である。図１２では、横軸に電池の使用時間をとり、縦軸に容量維持率をとって劣化を表している。

劣化には様々な要因が考えられるが、主な要因は、サイクル回数、温度、充放電電流の大きさ等である。電池は、使用することで、又、満充電状態で保存しておくだけでも劣化するが、活物質の種類により、劣化度の大きなものと、小さなものがある。図１２に示す直線（１）は比較的劣化し難いリン酸バナジウムリチウムの特性例であり、図１２に示す直線（２）は比較的劣化し易いＮＣＡの特性例である。

図１２に例示したような活物質の種類による劣化速度の違いにより、本実施形態の二次電池２３０の劣化前の充電特性及び劣化後の充電特性は、図１３のようになる。

図１３は、第二の実施形態の二次電池の結果前後の充電特性を示す図である。図１３に示す実線（１）は、二次電池２３０の初期（劣化前）の充電特性を例示しており、図１３破線（２）は二次電池２３０の劣化後の充電特性を例示している。

図１３の例では、比較的劣化し難い活物質であるリン酸バナジウムリチウムの特性が支配的に現れているＡ領域とＣ領域では、劣化後のＡ'領域とＣ'領域においてもフラットな領域の幅がほとんど変化していない。つまり、リン酸バナジウムリチウムの特性が支配的に現れているＡ領域とＣ領域では、劣化後も容量がほとんど変化していない。

これに対して、比較的劣化し易い活物質であるＮＣＡの特性が支配的に現れているＢ領域とＤ領域では、劣化後のＢ'領域とＤ'領域において傾斜が大きくなり幅が狭くなっている。つまり、ＮＣＡの特性が支配的に現れているＢ領域とＤ領域では、劣化後は容量が減少している。

以上のように、本実施形態の二次電池２３０は、定電流充電曲線において劣化速度の速い活物質の特性に依存する領域と、劣化速度の遅い活物質の特性に依存する領域とを有する。そのため、劣化が進行した場合、比較的劣化し易い活物質が先に劣化し、その活物質の特性に依存する領域の容量が初期より少なくなる。また、各活物質の充電特性への寄与度は、電池電圧によって異なる。例えば、電池電圧が２．５Ｖから４．２Ｖの間では、各活物質に依存して特性が異なる複数の領域が存在する。

具体的には、定電流充電曲線において、電池電圧が３．５Ｖ付近と３．８Ｖ付近では、それぞれにおいては、劣化により容量がほとんど変化しないリン酸バナジウムリチウムの特性が現れる。また、定電流充電曲線において、電池電圧が３．５Ｖ付近〜３．８Ｖ付近の間と、３．８Ｖ付近〜４．２Ｖの間は、劣化により容量が減少するＮＣＡの特性が支配的に現れていることがわかる。尚、４．２Ｖは、二次電池２３０の充電終止電圧とした。

このような二次電池２３０では、Ａ領域、Ｂ領域、Ｃ領域及Ｄ領域の少なくとも１つの領域の特性値を計算し、計算した特性値を、特性値を計算した領域の初期の特性値と比較することにより、劣化状態を推定し、結果しているか否かを判定できる。本実施形態では、特性値を「容量」として算出する。

本実施形態の劣化判定部２２４は、以上の点に着目し、例えば、Ｄ領域の容量又はＣ領域の容量を劣化の指標として用い、Ｄ領域の容量又はＣ領域の容量が初期の特性値の所定％以下となった時に劣化したと判定する。所定％の具体値は適宜決定できるが、一例を挙げれば、例えば７０％である。

尚、本実施形態では、劣化前の各領域における容量は、予め算出されて、ＢＣＵ２２０Ａの有するメモリ等に格納されていても良い。

以下に、図１４を参照し、本実施形態のＢＣＵ２２０による、二次電池２３０の劣化に応じた出力特性データの選択について説明する。図１４は、第二の実施形態のＢＣＵによる出力特性データの選択を説明するフローチャートである。尚、図１４に示す処理は、二次電池２３０の電圧が３．８Ｖ未満の状態において、Ｄ領域の容量を指標に用い、二次電池２３０の劣化の判定を行う場合を示している。

本実施形態のＢＣＵ２２０Ａは、二次電池２３０に対する定電流による充電の開始を検出する（ステップＳ１４０１）。具体的には、例えば移動体１００がＰＨＥＶ（Plug-in Hybrid Electric Vehicle）である場合には、ＢＣＵ２２０は、移動体１００に設けられた外部電源用プラグがコンセントに差し込まれたことを検出したとき、定電流による充電の開始を検出する。

続いて、ＢＣＵ２２０Ａは、電池状態検出部２２１により、二次電池２３０のモニタリング（監視）を行う（ステップＳ１４０２）。

続いて、ＢＣＵ２２０Ａは、劣化判定部２２４により、二次電池２３０の電池電圧が充電終止電圧である４．２Ｖに達したか否かを判定する（ステップＳ１４０３）。ステップＳ１４０３において、電池電圧が４．２Ｖに達していない場合、ＢＣＵ２２０Ａは、ステップＳ１４０２へ戻る。

ステップＳ１４０２において、電池電圧が４．２Ｖに達すると、ＢＣＵ２２０Ａは、劣化判定部２２４により、Ｄ領域の容量を算出する（ステップＳ１４０３）。尚、電池電圧が４．２Ｖに達すると、二次電池２３０に対する充電が終了する。

以下にＤ領域の容量の算出について説明する。本実施形態の劣化判定部２２４は、定電流充電の開始から終了まで、電池状態検出部２２１が取得する電圧、電流及び温度等の情報を保持しておく。そして、劣化判定部２２４は、定電流充電が終了すると、保持された情報に基づいて、Ｄ領域の容量を計算する。

例えば、Ｃ領域とＤ領域との境界電圧が３．８＋αＶ（αは既定値）である場合には、劣化判定部２２４は、電池電圧が３．８＋αＶから４．２Ｖまで上昇する間の充電電流の積算量を求めることで、Ｄ領域の容量を計算する。

続いて、劣化判定部２２４は、算出したＤ領域の容量が、初期のＤ領域の容量の７０％以下であるか否かを判定する（ステップＳ１４０５）。

ステップＳ１４０５において、算出したＤ領域の容量が、初期のＤ領域の容量の７０％以下である場合、劣化判定部２２４は、二次電池２３０が劣化しているものと判定し、出力特性選択部２２５により、出力特性データ３０を選択させ（ステップＳ１４０６）、処理を終了する。

また、ステップＳ１４０５において、算出したＤ領域の容量が、初期のＤ領域の容量の７０％より大きい場合、劣化判定部２２４は、二次電池２３０が劣化していないと判定し、出力特性選択部２２５により、出力特性データ２０を選択させ（ステップＳ１４０７）、処理を終了する。

出力特性選択部２２５により選択された出力特性データ２０又は３０は、ＳＯＣ推定部２２２により参照され、ＳＯＣ及び二次電池２３０の出力の推定に用いられる。

したがって、本実施形態によれば、二次電池２３０を完全放電せずに、二次電池２３０が劣化したか否かを判定することができる。したがって、本実施形態によれば、利便性を妨げることなく、さらには二次電池２３０を劣化させずに、二次電池２３０が劣化したか否かを判定できる。言い換えれば、二次電池２３０の劣化の状態を推定できる。

また、本実施形態では、二次電池２３０が劣化した場合には、劣化の状態と対応した出力特性データ３０を用いて二次電池２３０の出力を推定することができる。また、本実施形態の出力特性データ３０では、出力特性データ２０と同様に、極値と対応するＳＯＣの値を含むＳＯＣの所定範囲におけるレコード数を、所定範囲以外の範囲のレコード数よりも多く有している。

したがって、本実施形態では、二次電池２３０が劣化した場合でも、ＳＯＣの値が低い領域で二次電池２３０から電力を供給させることができるため、二次電池２３０をＳＯＣが低い状態に維持することができる。したがって、本実施形態によれば、二次電池２３０の劣化を抑制することができる。

尚、Ｄ領域の最終電圧は、満充電時の電圧（充電終止電圧）としなくてもよく、満充電前の電圧、例えば４．１５Ｖとすることもできる。このように、定電流充電曲線の満充電側の領域では、満充電させないように所定電圧以下で容量を計算してもよい。これにより、満充電しない場合でも二次電池２３０の劣化状態を推定することができる。

また、図１４では、Ｄ領域の容量を劣化の判定の指標に用いたが、これに代えて、Ｂ領域の容量を指標としても良い。更に、（Ｃ領域の容量）＋（Ｄ領域の容量）、（Ｂ領域の容量）＋（Ｃ領域の容量）、（Ｂ領域の容量）＋（Ｃ領域の容量）＋（Ｄ領域の容量）等を指標に用いてもよい。

尚、本実施形態の記憶部１０Ａは、二次電池２３０の劣化時の出力特性データとして、出力特性データ３０が格納されているものとしたが、これに限定されない。記憶部１０Ａには、劣化の段階に応じて、出力特性データ２０以外の複数の出力特性データが格納されていても良い。

記憶部１０Ａには、例えばＤ領域の容量が初期の容量の８０％以下となった場合の出力特性と対応する出力特性データや、Ｄ領域の容量が初期の容量の６０％以下となった場合の出力特性と対応する出力特性データが格納されていても良い。この場合、劣化判定部２２４は、初期のＤ領域の容量に対する算出されたＤ領域の割合に応じて二次電池２３０の劣化の度合いを判定し、出力特性選択部２２５は、劣化の度合いと対応する出力特性データを選択すれば良い。

また、本実施形態の劣化判定部２２４は、二次電池２３０を完全に放電させずに劣化しているか否かを判定するものとしたが、これに限定されない。二次電池２３０が劣化しているか否かの判定は、二次電池２３０を完全に放電させる方法で行っても良いし、それ以外の公知の方法で行われても良い。

（第三の実施形態）
以下に図面を参照して第三の実施形態について説明する。第三の実施形態では、容量を電圧で微分した微分量を劣化の判定に用いる点が第二の実施形態と相違する。したがって、以下の第三の実施形態の説明では、第二の実施形態との相違点についてのみ説明し、第二の実施形態と同様の機能構成を有するものには、第二の実施形態の説明で用いた符号と同様の符号を付与し、その説明を省略する。

図１５は、第三の実施形態の二次電池の電圧対微分量特性を示す図であり、二次電池２３０の容量を電圧で微分した微分量と電圧との関係を例示している。

第二の実施形態で説明した図１３では、縦軸に電圧、横軸に容量をとっていた。劣化が進むと容量が減少するので、図１３では、初期の特性である実線（１）よりも劣化後の特性である破線（２）の方が、Ｂ領域及びＤ領域でのグラフ波形の傾きが大きくなっている。

一方、本実施形態の図１５では、横軸に電圧、縦軸に容量を電圧で微分した微分量ｄＱ／ｄＶをとっている。そのため、図１５では、図１３で比較的フラットであったＡ領域及びＣ領域の極大値は、Ｂ領域及びＤ領域の極大値よりも大きくなって現れる。

図１６は、第三の実施形態の二次電池の劣化前後の電圧対微分量特性を示す図である。図１６では、比較的劣化し難い活物質であるリン酸バナジウムリチウムの特性が支配的に現れているＡ領域とＣ領域では極大値は変化し難い。これに対して、比較的劣化し易い活物質であるＮＣＡの特性が支配的に現れているＢ領域とＤ領域では、劣化に伴い極大値が変化（減少）し易い。尚、図１６の実線（１）で示す実線は二次電池２３０の初期（劣化前）の電圧対微分量特性を示しており、図１６の破線（２）は二次電池２３０の劣化後の電圧対微分量特性を示している。

そこで、本実施形態では、比較する特性値として、二次電池２３０の容量に代えて、二次電池２３０の容量を電圧で微分した微分量の極大値を用いて、二次電池２３０が劣化しているか否かの判定を行う。

具体的には、本実施形態の劣化判定部２２４は、例えば、Ｂ領域の微分量の極大値又はＣ領域の微分量の極大値を劣化の指標として用い、Ｂ領域の微分量の極大値又はＣ領域の微分量の極大値が初期の特性値の所定％以下となったときに、二次電池２３０が劣化したと判定する。所定％の具体値は適宜決定できるが、一例を挙げれば７０％である。

以下に、図１７を参照して、本実施形態のＢＣＵ２２０Ａによる出力特性データの選択について説明する。

図１７は、第三の実施形態のＢＣＵによる出力特性データの選択を説明するフローチャートである。尚、図１７に示す処理は、二次電池２３０の電圧が３．６Ｖ未満の状態において、Ｂ領域の容量を電圧で微分した微分量の極大値を指標に用い、二次電池２３０の劣化の判定を行う場合を示している。

図１７のステップＳ１７０１とステップＳ１７０２の処理は、図１４のステップＳ１４０１とステップＳ１４０２の処理と同様であるから、説明を省略する。

続いて、ＢＣＵ２２０Ａは、劣化判定部２２４により、二次電池２３０の電池電圧がＢ領域とＣ領域の境界の電圧である３．７Ｖに達したか否かを判定する（ステップＳ１７０３）。ステップＳ１７０３において、電池電圧が３．７Ｖに達していない場合、ＢＣＵ２２０Ａは、ステップＳ１７０２へ戻る。

ステップＳ１７０３において、電池電圧が３．７Ｖに達した場合、劣化判定部２２４は、図１６に示すＢ領域の微分量の極大値を算出する（ステップＳ１７０４）。

尚、劣化判定部２２４は、定電流充電の開始から電池電圧が３．７Ｖに到達するまで間に保持された情報（電池電圧、充電電流、温度）に基づいて、図１６に示すＢ領域の微分量の極大値を算出する。

具体的には、例えば、Ａ領域とＢ領域との境界の微分量の極小値が３．６Ｖ、Ｂ領域とＣ領域との境界の微分量の極小値が３．７Ｖであるとする。この場合には、二次電池２３０の電池電圧が３．６Ｖから３．７Ｖまで上昇する間において、二次電池２３０の電圧がΔＶ（例えば０．０５ｍＶ）上昇するごとに、充電電流の積算量／ΔＶを算出する。そして、算出した値中の最も大きな値をＢ領域の微分量の極大値とすることができる。

続いて、劣化判定部２２４は、算出した極大値が、初期値の７０％以下であるか否かを判定する（ステップＳ１７０５）。尚、各領域の極大値の初期値は、予めＢＣＵ２２０Ａに格納されているものとした。

ステップＳ１７０５において、算出した極大値が、初期値の７０％以下である場合、ＢＣＵ２２０Ａは、ステップＳ１７０６へ進む。ステップＳ１７０５において、算出した極大値が、初期値の７０％以下でない場合、ＢＣＵ２２０Ａは、ステップＳ１７０７へ進む。

ステップＳ１７０６とステップＳ１７０７の処理は、図１４のステップＳ１４０６とステップＳ１４０７の処理と同様であるから、説明を省略する。

尚、図１７の例では、二次電池２３０の電池電圧が３．７Ｖに到達したときに、Ｂ領域の極大値の算出を行うものとしたが、これに限定されない。Ｂ領域の極大値の算出は、例えば二次電池２３０の電池電圧が充電終止電圧に達し、充電が終了してから行われても良い。

また、図１７の例では、Ｂ領域の微分量の極大値を指標に用いたが、これに代えて、Ｄ領域の微分量の極大値を指標に用いてもよい。この場合、満充電させないように所定電圧以下で微分量の極大値を算出してもよい。これにより、満充電しない場合でも二次電池２３０の劣化状態を推定することができる。

また、本実施形態では、（Ｃ領域の微分量の極大値）＋（Ｄ領域の微分量の極大値）、（Ｂ領域の微分量の極大値）＋（Ｃ領域の微分量の極大値）、（Ｂ領域の微分量の極大値）＋（Ｃ領域の微分量の極大値）＋（Ｄ領域の微分量の極大値）、等を指標に用いてもよい。

さらに、Ａ領域については、二次電池２３０が完全放電される場合や、微分量の極大値を算出できる領域まで放電されている場合には、Ａ領域の極大値を劣化の判定の指標としても良い。

また、図１５に示す電圧対微分量特性は、Ａ〜Ｄ領域のそれぞれの容量の算出に用いられても良い。以下に、図１８を参照して、電圧対微分量特性を用いた領域毎の容量の算出について説明する。図１８は、電圧対微分量特性を用いた領域毎の容量の算出について説明する図である。

図１８に示す電圧対微分量特性を用いた容量の算出では、半値全幅の面積により、各領域の容量を算出する。図１８に示すように、領域Ａ〜Ｄにおける極大値と極小値から半値全幅を求めることができる。図１８の領域Ａ〜Ｄのそれぞれの斜線部が、その領域の半値全幅である。領域Ａ〜Ｄの各領域において、半値全幅の面積を求めると、それがその領域の容量となる。

したがって、劣化判定部２２４は、電圧対微分量特性から算出した容量を用いて、劣化の判定を行っても良い。

（第四の実施形態）
以下に図面を参照して第四の実施形態について説明する。第四の実施形態では、出力特性データの代わりに、出力特性を示す曲線を示す関数を記憶部に格納する点が、第二の実施形態と相違する。よって、以下の第四の実施形態の説明では、第二の実施形態との相違点についてのみ説明し、第二の実施形態と同様の機能構成を有するものには、第二の実施形態の説明で用いた符号を付与し、その説明を省略する。

図１９は、第四の実施形態のＢＣＵの機能構成を説明する図である。本実施形態のＢＣＵ２２０Ｂは、電池状態検出部２２１、ＳＯＣ推定部、通信部２２３、劣化判定部２２４、出力特性選択部２２５Ａ、記憶部１０Ｂを有する。

記憶部１０Ｂには、出力特性関数ｆ（１）と、出力特性関数ｆ（２）とが格納されている。出力特性選択部２２５Ａは、劣化判定部２２４による判定の結果に応じた出力特性関数を選択する。

本実施形態の出力特性関数ｆ（１）は図９に示す曲線Ｒ１の近似式であり、出力特性関数ｆ（２）は図９に示す曲線Ｒ２の近似式である。つまり、出力特性関数ｆ（１）は、劣化前の二次電池２３０のＳＯＣと出力の関係を示す式であり、出力特性関数ｆ（２）は、劣化後の二次電池２３０のＳＯＣと出力の関係を示す式である。出力特性関数ｆ（１）、ｆ（２）のそれぞれは、曲線Ｒ１、Ｒ２に基づき、公知の手法により求められる。

また、本実施形態の記憶部１０Ｂには、二次電池２３０の劣化後の出力特性関数が、劣化の度合いに応じて複数格納されていても良い。

本実施形態では、出力特性データ２０、３０の代わりに、出力特性を示す曲線を近似した関数ｆ（１）、ｆ（２）を記憶部１０Ｂに格納するため、第二の実施形態と同様の効果を奏することができる。また、本実施形態では、出力特性データ２０、３０を格納する場合と比較し、記憶部１０Ｂのメモリ領域を削減できる。

以上、各実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施形態に示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

１０、１０Ａ、１０Ｂ 記憶部
２０、３０ 出力特性データ
１００ 移動体
１１０ エンジン
１２０ モータ
１３０ ＥＣＵ
１４０ 回転軸
２００ 充電制御装置
２１０ 電池パック
２２０、２２０Ａ、２２０Ｂ ＢＣＵ
２２１ 電池状態検出部
２２２ ＳＯＣ推定部
２２４ 劣化判定部
２２５ 出力特性選択部
２３０ 二次電池
２４０ ＢＭＵ

特許第５６２４３３３号公報

Claims (11)

1. 二次電池の残容量と前記残容量に対応する出力密度との組により示される出力特性データが格納された記憶装置を有し、
   前記出力特性データに応じて、前記二次電池から供給される電力により駆動される回転軸と内燃機関とを備えた移動体の動作を制御する制御装置であって、
   前記二次電池の状態を検出する電池状態検出部と、
   前記出力特性データと、前記二次電池の状態とに基づき、前記二次電池の残容量を推定する残容量推定部と、を有し、
   前記出力特性データは、
   前記出力密度における極値を含む組の残容量と、前記極値となる直前の出力密度及び直後の出力密度を含むそれぞれの組の残容量と、の差分のそれぞれが、隣接する他の組同士の残容量の差分よりも小さく、
   前記残容量推定部により推定された残容量に応じて前記移動体を動作させる、制御装置。
2. 前記極値は、第一の極大値と、前記第一の極大値より低い値の第二の極大値と、を有し、
   前記第二の極大値を含む組の残容量と、前記第二の極大値となる直前の出力密度及び直後の出力密度を含むそれぞれの組の残容量と、の差分のそれぞれが、隣接する他の組同士の残容量の差分よりも小さい、請求項１記載の制御装置。
3. 前記出力特性データにおいて、
   前記第一の極大値を含む組の残容量と、前記第一の極大値となる直前の出力密度及び直後の出力密度を含むそれぞれの組の残容量と、の差分のそれぞれは、
   前記第二の極大値を含む組の残容量と、前記第二の極大値となる直前の出力密度及び直後の出力密度を含むそれぞれの組の残容量と、の差分のそれぞれより大きい、請求項２記載の制御装置。
4. 前記出力特性データにおいて、
   前記第一の極大値を含む組の残容量と、前記第一の極大値となる直前の出力密度及び直後の出力密度を含むそれぞれの組の残容量と、の差分のそれぞれは、
   前記出力特性データにおいて前記出力密度が増加している状態において、ある出力密度を含む組の残容量と、前記ある出力密度となる直前の出力密度及び直後の出力密度を含むそれぞれの組の残容量と、の差分のそれぞれよりも小さい、請求項３記載の制御装置。
5. 前記記憶装置には、前記二次電池の劣化に応じた劣化用の出力特性データが格納されており、
   前記二次電池が劣化しているか否かを判定する劣化判定部と、
   前記劣化判定部による判定結果に応じて、前記出力特性データ又は前記劣化用の出力特性データの何れかを選択する出力特性選択部と、を有し、
   前記残容量推定部は、
   前記出力特性選択部により選択された出力特性データを用いて前記二次電池の残容量を推定する、請求項１乃至４の何れか一項に記載の制御装置。
6. 前記二次電池は、劣化速度の異なる複数の活物質を含む電極を備え、定電流充電曲線において劣化速度の速い活物質の特性に依存する第１領域と、劣化速度の遅い活物質の特性に依存する第２領域と、前記第１領域及び前記第２領域よりも低電圧側の第３領域とを有し、
   前記劣化判定部は、
   前記第１領域、前記第２領域、及び前記第３領域のうち少なくとも１つの領域の特性値を算出し、前記特性値を、前記特性値に相当する初期の特性値と比較し、比較結果に基づいて前記二次電池が劣化しているか否かを判定する請求項５記載の制御装置。
7. 前記特性値は、前記二次電池の容量である請求項６記載の制御装置。
8. 前記第１領域の容量及び前記第２領域の容量を、前記二次電池の電圧と前記二次電池の容量を電圧で微分した微分量との関係を示す曲線の各領域に対応する半値全幅の値に基づいて算出する請求項７記載の制御装置。
9. 前記特性値は、前記二次電池の容量を電圧で微分した微分量の極大値である、請求項６記載の制御装置。
10. 前記極値は、第一の極小値と、前記第一の極小値よりも高い値の極大値と、及び前記第一の極小値よりも高く且つ前記極大値の値よりも低い値の第二の極小値と、を有し、
    前記二次電池の残容量が、前記第一の極小値と対応する値より大きく、且つ前記第二の極小値と対応する値以下である所定の値になったときに、前記二次電池からの前記回転軸に対する前記電力の供給を開始する、請求項１乃至９の何れか一項に記載の制御装置。
11. 前記二次電池と、前記二次電池から供給される電力により動作するモータと、内燃機関と、請求項１乃至１０何れか一項に記載の制御装置と、を有する移動体。

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