JP6747122B2

JP6747122B2 - 電池システム

Info

Publication number: JP6747122B2
Application number: JP2016137735A
Authority: JP
Inventors: 高橋　賢司; 賢司高橋
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-07-12
Filing date: 2016-07-12
Publication date: 2020-08-26
Anticipated expiration: 2036-07-12
Also published as: JP2018010758A

Description

本発明は電池システムに関し、特にニッケル水素電池を含む電池システムに関する。

従来、電池の正極電位または負極電位に基づいて電池の充放電を制御する技術が公知である。たとえば、特開２０１３−１７１６９１号公報（特許文献１）には、正極電位または負極電位のうちのいずれか一方を推定し、測定した電圧と推定した一方の電位とから他方の電位を算出し、電極電位がしきい値に達することに応じて充放電を制限するものが開示されている。

特開２０１３−１７１６９１号公報

ところで、電池システムがニッケル水素電池によって構成される場合、ニッケル水素電池の正極内にＮｉ_２Ｏ_３Ｈが生成する場合がある。このＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量が増加すると、ニッケル水素電池の容量が低下して、劣化が進行する場合がある。そのため、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量を推定するために正極電位を精度高く推定する必要がある。

しかしながら、上述した特許文献１においては、ニッケル水素電池の正極内において生成されるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量を考慮していないため、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量の増加を抑制できず、ニッケル水素電池の充放電制御を適切に実行できない場合がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ニッケル水素電池を含む電池システムにおいて、ニッケル水素電池の正極内におけるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量の増加を抑制する電池システムを提供することである。

本発明のある局面に係る電池システムは、ニッケル水素電池と、メモリを含み、メモリに記憶される情報を用いてニッケル水素電池の充電および放電ならびに充放電の休止のうちのいずれかを行なう制御装置とを備える。メモリには、ニッケル水素電池の温度と、ニッケル水素電池の正極電位の上限値との対応関係を示すデータが記憶される。上限値は、対応した温度環境下でニッケル水素電池の正極内に生成されるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量の増加が抑制されるように設定される。制御装置は、ニッケル水素電池の電圧から金属抵抗に由来する電圧変化分の影響を除去するとともにニッケル水素電池の負極の電位から正極電位を算出し、現在の温度からデータを参照して上限値を算出し、算出された正極電位が上限値を超える場合には、正極電位が低下するように充電および放電ならびに充放電の休止のうちのいずれかを行なう。

この発明によると、ニッケル水素電池の電圧から金属抵抗に由来する電圧変化分の影響を除去するとともにニッケル水素電池の負極の電位から正極電位を精度高く算出することができる。算出された正極電位が上限値を超える場合には、正極電位が低下するように充電および放電ならびに充放電の休止のうちのいずれかを行なうことにより、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量の増加を抑制することができる。そのため、ニッケル水素電池の容量の低下を抑制して、電池の充放電制御を適切に実行することができる。

本発明によると、ニッケル水素電池を含む電池システムにおいて、ニッケル水素電池の正極内におけるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量の増加を抑制する電池システムを提供することができる。

本実施の形態に係る電池システムが搭載された電動車両の全体構成を概略的に示すブロック図である。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。本実施の形態における、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈ生成抑制制御の処理内容を示すフローチャートである。負極電位に含まれる過電圧に時間遅れ成分を付与するために用いるＲＣ回路の一例を示す図である。本実施の形態において作成されるマップの一例を概念的に示す図である。変形例に係るＮｉ_２Ｏ_３Ｈ生成抑制制御の処理内容を示す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。

以下では、本発明の実施の形態に係る電池システムが電気自動車に搭載される構成を例に説明するが、ニッケル水素電池を搭載した車両であればよく、特に電気自動車に搭載されるものに限定されるものではない。車両は、たとえば、駆動用電動機とエンジンとを搭載したハイブリッド車両（プラグインハイブリッド車を含む）であってもよいし、燃料電池が搭載されたハイブリッド車両であってもよい。また、電池システムの用途は車両用に限定されるものではなく、定置用であってもよい。

＜電池システムの構成＞
図１は、本実施の形態に係る電池システム２が搭載された電動車両１（以下、単に車両１と記載する）の全体構成を概略的に示すブロック図である。車両１は、モータジェネレータ（ＭＧ：Motor Generator）１０と、動力伝達ギア２０と、駆動輪３０と、電力制御ユニット（ＰＣＵ：Power Control Unit）４０と、システムメインリレー（ＳＭＲ：System Main Relay）５０と、電池システム２とを備える。電池システム２は、組電池１００と、電圧センサ２１０と、電流センサ２２０と、温度センサ２３０と、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）３００とを備える。

ＭＧ１０は、たとえば三相交流回転電機である。ＭＧ１０の出力トルクは、減速機および動力分割機構を含んで構成された動力伝達ギア２０を介して駆動輪３０に伝達される。ＭＧ１０は、車両１の回生制動動作時には、駆動輪３０の回転力によって発電することも可能である。なお、図１の車両１としてはモータジェネレータが１つだけ設けられる構成が示されるが、モータジェネレータの数はこれに限定されず、モータジェネレータを複数（たとえば２つ）設ける構成としてもよい。

ＰＣＵ４０は、たとえば、ＥＣＵ３００からの制御信号に基づいて動作するインバータとコンバータとを含む。組電池１００の放電時には、コンバータは、組電池１００から供給された電圧を昇圧してインバータに供給する。インバータは、コンバータから供給された直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータ１０を駆動する。一方、組電池１００の充電時には、インバータは、モータジェネレータ１０によって発電された交流電力を直流電力に変換してコンバータに供給する。コンバータは、インバータから供給された電圧を組電池１００の充電に適した電圧に降圧して組電池１００に供給する。また、ＰＣＵ４０は、ＥＣＵ３００からの制御信号に基づいてインバータおよびコンバータの動作を停止することによって充放電を休止する。なお、ＰＣＵ４０は、コンバータを省略した構成であってもよい。

ＳＭＲ５０は、組電池１００とＰＣＵ４０とを結ぶ電力線に電気的に接続されている。ＳＭＲ５０がＥＣＵ３００からの制御信号に応じて閉成されている場合、組電池１００とＰＣＵ４０との間で電力の授受が行なわれ得る。

組電池１００は、再充電が可能な直流電源であり、ニッケル水素電池を含んで構成される。組電池１００は、複数個（ｎ個）のニッケル水素電池（単セル）１１０（以下、セル１１０と記載する）が直列に接続されることによって構成される。

電圧センサ２１０は、複数のセル１１０の各々の端子間の電圧Ｖｂ（１）〜Ｖｂ（ｎ）を検出する。電流センサ２２０は、組電池１００に入出力される電流Ｉｂを検出する。温度センサ２３０は、複数のセル１１０の各々の温度Ｔｂ（１）〜Ｔｂ（ｎ）を検出する。以下の説明において各セル１１０の電圧Ｖｂ（１）〜Ｖｂ（ｎ）を電圧Ｖｂと記載し、温度Ｔｂ（１）〜Ｔｂ（ｎ）を温度Ｔｂと記載する場合がある。各センサは、その検出結果をＥＣＵ３００に出力する。

ＥＣＵ３００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０１と、メモリ（ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory））３０２と、入出力バッファ（図示せず）とを含む。ＥＣＵ３００は、各センサから受ける信号、ならびにメモリ３０２に記憶されたマップおよびプログラム等の情報に基づいて、車両１および電池システム２が所望の状態となるように各機器を制御する。

＜Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの生成＞
ニッケル水素電池の正極内にＮｉ_２Ｏ_３Ｈが生成すると、このＮｉ_２Ｏ_３Ｈは電池反応に寄与しないため、満充電容量が低下する（電池の劣化）。

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において、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の存在比率が低いほど満充電容量が高く、存在比率が高くなるに従って満充電容量が低下することが分かる。

そのため、組電池１００の各種充放電制御を行なう際には、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの生成に起因する満充電容量の低下を考慮することが望ましい。たとえば、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの生成に起因して満充電容量がある程度低下していた場合には、満充電容量の必要量を下回る前にＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量の増加を抑制するように充放電制御を行なうことが求められる。

しかしながら、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量は正極電位Ｕ_＋に基づいて定まる。そのため、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量の高精度な推定や抑制制御を実現するためには、正極電位Ｕ_＋を精度高く推定することが望ましい。

そこで、本実施の形態においては、ＥＣＵ３００が、各セル１１０の電圧Ｖｂから金属抵抗に由来する電圧変化分ΔＶｍを減算してその影響を除去するとともに各セル１１０の負極電位Ｕ₋（１）〜Ｕ₋（ｎ）から各セル１１０の正極電位Ｕ_＋（１）〜Ｕ_＋（ｎ）を算出する。ＥＣＵ３００は、現在の温度Ｔｂからデータを参照して正極電位Ｕ_＋（１）〜Ｕ_＋（ｎ）の上限値Ｕｐ（１）〜Ｕｐ（ｎ）をそれぞれ算出し、算出された正極電位Ｕ_＋（１）〜Ｕ_＋（ｎ）の少なくともいずれかが対応する上限値を超える場合には、当該正極電位がその上限値を超過しないように充電を行なう。

このようにすると、各セル１１０の正極電位Ｕ_＋（１）〜Ｕ_＋（ｎ）を精度高く算出することができる。また、算出された正極電位Ｕ_＋（１）〜Ｕ_＋（ｎ）の少なくともいずれかが対応する上限値を超える場合には、当該正極電位がその上限値を超過しないように充電を行なうことにより、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量の増加を抑制することができる。なお、以下の説明において正極電位Ｕ_＋（１）〜Ｕ_＋（ｎ）を正極電位Ｕ_＋と記載し、負極電位Ｕ₋（１）〜Ｕ₋（ｎ）を負極電位Ｕ₋と記載し、上限値Ｕｐ（１）〜Ｕｐ（ｎ）を上限値Ｕｐと記載する場合がある。

＜Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈ生成抑制制御＞
図３は、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈ生成抑制制御の処理内容を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、所定の制御周期（＝単位時間）毎にメインルーチン（図示せず）から呼び出されて実行される。これらのフローチャートに含まれる各ステップは、基本的にはＥＣＵ３００によるソフトウェア処理によって実現されるが、その一部または全部がＥＣＵ３００内に作製されたハードウェア（電気回路）によって実現されてもよい。

ステップ（以下、ステップを「Ｓ」と記載する）１００にて、ＥＣＵ３００は、セル１１０の電圧Ｖｂ、電流Ｉｂおよび温度Ｔｂを取得する。ＥＣＵ３００は、電圧センサ２１０、電流センサ２２０および温度センサ２３０から電圧Ｖｂ、電流Ｉｂおよび温度Ｔｂをそれぞれ取得する。

Ｓ１０２にて、ＥＣＵ３００は、セル１１０の正極電位Ｕ_＋を算出する。ＥＣＵ３００は、ニッケル水素電池の電圧から金属抵抗に由来する電圧変化分の影響を除去した値と、ニッケル水素電池の負極電位とから正極電位を算出する。すなわち、下記の式で表現される関係に基づいて正極電位Ｕ_＋を算出することができる。

Ｖｂ＝Ｕ_＋−Ｕ₋＋ΔＶｍ…式（１）
すなわち、式（１）を以下の式（２）に書き換えて正極電位Ｕ_＋を算出することができる。

Ｕ_＋＝Ｖｂ＋Ｕ₋−ΔＶｍ…式（２）
なお、充電時のΔＶｍは正値となり、放電時のΔＶｍは負値となる。

負極電位Ｕ₋は以下の式（３）で表すことができる。
Ｕ₋＝ＥＰ₋＋η₋（充電時のηは、負値、放電時は、正値）…式（３）
上記式（３）において、ＥＰ₋は、負極平衡電位を示し、η₋は、過電圧を示す。ここで、ニッケル水素電池の負極で一般的に使用される水素吸蔵合金の負極平衡電位ＥＰ₋は、通常の電池ＳＯＣ範囲においては一定と見なすことができる（たとえば、−０．９Ｖ（ｖｓＨｇ／ＨｇＯ））。必要に応じて、負極平衡電位ＥＰ₋にＳＯＣ依存性（水素量依存性）を付与してもよい。

本実施の形態において、ＥＣＵ３００は、セル１１０の状態についての所定条件が成立する場合には、η₋＝電流Ｉｂ×負極抵抗値Ｒ₋の式を用いてη₋を算出する。所定条件とは、たとえば、温度Ｔｂ（たとえば、しきい値以上）において、η₋の変化に時間遅れが生じにくいという条件である。ＥＣＵ３００は、セル１１０の状態について所定条件が成立しない場合には、η₋の変化に時間遅れが生じやすいと判定する。そのため、ＥＣＵ３００は、所定条件が成立しない場合には、たとえば、図４に示すような等価回路を用いてη₋に時間遅れ成分を付与することによって通電中に変化する過電圧を推定することができる。

図４に示される等価回路は、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１とを並列接続したＲＣ回路（１）と、抵抗Ｒ２とコンデンサＣ２とを並列接続したＲＣ回路（２）と、抵抗Ｒ３とコンデンサＣ３とを並列接続したＲＣ回路（３）とを直列に接続して構成される。ＲＣ回路の個数は、時定数が異なる抵抗要因の個数等に基づいて設定される。そのため、図４においてＲＣ回路は、３個である場合を一例として示したが、特に３個に限定されるものではない。たとえば、時定数の異なる抵抗成分が多い場合には、ＲＣ回路を４個以上設定してもよいし、時定数の異なる抵抗成分が少なければＲＣ回路を２個以下で設定してもよい。

Ｒ１〜Ｒ３およびコンデンサＣ１〜Ｃ３の容量は、たとえば、予め定められた値であってもよいし、温度特性あるいはＳＯＣ特性を有する場合には、温度ＴｂあるいはＳＯＣのマップとして設定されてもよい。マップは、たとえば、設計的あるいは実験的に適合されればよい。

Ｓ１０４にて、ＥＣＵ３００は、正極電位Ｕ_＋の上限値Ｕｐを設定する。ＥＣＵ３００は、たとえば、メモリ３０２に記憶されたマップを参照して、Ｓ１００にて取得された温度Ｔｂに対応する値を特定し、特定された値を上限値Ｕｐとして設定する。

図５は、温度Ｔｂに応じた正極電位Ｕ_＋の上限値Ｕｐの設定に用いられるマップの一例を示す図である。図５を参照して、マップ２００における下段の値が温度Ｔｂを示し、上段の値が直下の温度Ｔｂに対応した正極電位Ｕ_＋の上限値Ｕｐを示す。

より具体的には、マップ２００において、温度Ｔｂを示す値（Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２・・・）毎に正極電位Ｕ_＋の上限値Ｕｐを示す値（Ｕｐ０，Ｕｐ１，Ｕｐ２・・・）が対応付けられている。マップ２００において、Ｔ０＜Ｔ１＜Ｔ２…という大小関係を有しているものとする。また、マップ２００において、たとえば、温度Ｔｂが高くなるほど正極電位Ｕ_＋の上限値Ｕｐは、低下するように設定される。なお、正極電位Ｕ_＋の上限値Ｕｐは、温度Ｔｂの増加に対して単調減少するように設定されてもよいし、所定の温度までは上限値Ｕｐを一定の状態し、所定の温度を超えると温度Ｔｂの増加に対して低下するように設定してもよいし、温度Ｔｂの増加に対してステップ的に減少するように設定されてもよい。

本実施の形態における電池システム２においては、実験等によってマップ２００が予め作成され、作成されたマップ２００は、メモリ３０２に記憶される。マップ２００は、本発明に係る「データ」に相当するが、マップに代えて関数を規定してもよい。

Ｓ１０６にて、ＥＣＵ３００は、Ｓ１０２にて算出された正極電位Ｕ_＋が、Ｓ１０４にて設定された上限値Ｕｐよりも大きいか否かをそれぞれ判定する。ＥＣＵ３００は、たとえば、正極電位Ｕ_＋（１）〜Ｕ_＋（ｎ）のうちの少なくともいずれかが対応する上限値よりも大きい場合、正極電位Ｕ_＋が上限値Ｕｐよりも大きいと判定する。

なお、ＥＣＵ３００は、正極電位Ｕ_＋（１）〜Ｕ_＋（ｎ）のうちの予め定められた個数以上の正極電位の各々が、対応する上限値よりも大きい場合、正極電位Ｕ_＋が上限値Ｕｐよりも大きいと判定してもよい。正極電位Ｕ_＋が上限値Ｕｐ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。

Ｓ１０８にて、ＥＣＵ３００は、セル１１０の正極電位Ｕ_＋が所定値以下に制限されるようにＰＣＵ４０を制御する。

ＥＣＵ３００は、たとえば、充電電力の制限値Ｗｉｎの大きさを通常値よりも小さい制限値に設定してＰＣＵ４０を制御する。ＥＣＵ３００は、セル１１０の正極電位Ｕ_＋（１）〜Ｕ_＋（ｎ）がいずれも所定値以下になるまで制限値を維持する。なお、ＥＣＵ３００は、セル１１０の正極電位Ｕ_＋（１）〜Ｕ_＋（ｎ）をいずれも所定値以下に制限することに加えて、温度Ｔｂ（１）〜Ｔｂ（ｎ）をいずれも所定値以下に制限してもよい。この場合、ＥＣＵ３００は、たとえば、正極電位Ｕ_＋（１）〜Ｕ_＋（ｎ）のいずれもが所定値以下になり、かつ、温度Ｔｂ（１）〜Ｔｂ（ｎ）のいずれもが所定値以下になるまで制限値を維持する。その後、ＥＣＵ３００は、処理をメインルーチンに戻す。

なお、正極電位Ｕ_＋が上限値Ｕｐ以下である場合（Ｓ１０６にてＮＯ）、処理はＳ１１０に移される。Ｓ１１０にて、ＥＣＵ３００は、通常制御を行なう（すなわち、充電電力の制限値Ｗｉｎとして通常値を設定してＰＣＵ４０を制御する）。その後、ＥＣＵ３００は、処理をメインルーチンに戻す。

以上のような構成およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る電池システム２の動作について説明する。

たとえば、セル１１０が充電中である場合を想定する。セル１１０のＮｉ_２Ｏ_３Ｈ生成抑制制御が開始されると、電圧センサ２１０、電流センサ２２０および温度センサ２３０の検出結果に基づいて電圧Ｖｂ、電流Ｉｂおよび温度Ｔｂが取得される（Ｓ１００）。

上記式（２）にしたがって、セル１１０の電圧Ｖｂに負極電位Ｕ₋を加算するとともに、金属抵抗由来の電圧変化分ΔＶｍを減算することによって正極電位Ｕ_＋が算出される（Ｓ１０２）。

さらに、取得された温度Ｔｂと図５に示されるマップ２００とに基づいてセル１１０の正極電位Ｕ_＋の上限値Ｕｐが設定される（Ｓ１０４）。そして、算出された正極電位Ｕ_＋が設定された上限値Ｕｐよりも大きいか否かが判定される（Ｓ１０６）。

算出された正極電位Ｕ_＋が設定された上限値Ｕｐよりも大きいと判定される場合（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、正極電位Ｕ_＋が所定値以下に制限されるようにＰＣＵ４０が制御される（Ｓ１０８）。

一方、正極電位Ｕ_＋が設定された上限値Ｕｐ以下であると判定される場合（Ｓ１０６にてＮＯ）、通常制御が行なわれる（Ｓ１１０）。

以上のようにして、本実施の形態に係る電池システムによると、ニッケル水素電池の実電圧Ｖｂに負極電位Ｕ₋を加算するとともに、金属抵抗に由来する電圧変化分ΔＶｍを減算することによって正極電位Ｕ_＋を精度高く算出することができる。また、算出された正極電位Ｕ_＋が上限値Ｕｐを超える場合には、正極電位Ｕ_＋がしきい値以下に制限されることにより、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量の増加を抑制することができる。そのため、組電池１００の容量の低下を抑制して、組電池１００の充放電制御を適切に実行することができる。したがって、ニッケル水素電池を含む電池システムにおいて、ニッケル水素電池の正極内におけるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量の増加を抑制する電池システムを提供することができる。

以下、変形例について記載する。
上述の実施の形態においては、たとえば、正極電位Ｕ_＋が上限値Ｕｐよりも大きい場合には、正極電位Ｕ_＋が所定値以下になるように充電を行なうものとして説明したが、たとえば、正極電位Ｕ_＋を積極的に下げるために放電してもよいし、充放電を休止してもよい。

上述の実施の形態においては、セル１１０の電圧に負極電位Ｕ₋を加算するとともに、金属抵抗由来の電圧変化分ΔＶｍとを減算することによって正極電位Ｕ_＋を推定するものとして説明したが、負極電位Ｕ₋の算出に用いられる負極抵抗について経年劣化を考慮して算出してもよい。

負極抵抗は、経年劣化によって変化する特性を有する。これは、たとえば、負極の活物質にクラックが発生するにつれて、反応表面積が増加することに起因する。そのため、負極抵抗が初期値から経年劣化しないものとして正極電位Ｕ_＋を算出すると、時間が経過するとともに正極電位Ｕ_＋の算出値が実際の値と乖離し、正極電位Ｕ_＋を過小に見積もる可能性がある。すなわち、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの生成が生じる懸念がある。

そのため、ＥＣＵ３００は、たとえば、セル１１０の負極活物質内に発生する応力を推定し、活物質内のクラック発生状態に応じて負極の抵抗を推定し、推定された負極の抵抗に基づいて負極電位を算出してもよい。

図６は、変形例に係るＮｉ_２Ｏ_３Ｈ生成抑制制御の処理内容を示すフローチャートである。なお、図６に示すフローチャートのＳ１００〜Ｓ１１０の処理は図３のＳ１００〜Ｓ１１０の処理とそれぞれ同じ処理である。そのため、その詳細な説明は繰り返さない。

Ｓ１００にて、電圧Ｖｂ、電流Ｉｂおよび温度Ｔｂを取得した後、Ｓ２００にて、ＥＣＵ３００は、各セル１１０の負極抵抗を推定する。具体的には、ＥＣＵ３００は、Ｓ１００にて取得された電圧Ｖｂ、電流Ｉｂおよび温度Ｔｂから各セル１１０の活物質内に発生する応力を算出する。ＥＣＵ３００は、算出された各セル１１０の発生応力と、クラックが発生する限界値との差分を算出しその超過量をそれぞれ算出する。ＥＣＵ３００は、算出された超過量と超過時間とに基づいて各セル１１０のダメージ量を算出する。ＥＣＵ３００は、算出されたダメージ量を前回までの積算値に加算して各セル１１０の今回のダメージ量の積算値を算出する。ＥＣＵ３００は、算出された積算値と負極抵抗とを関連付けたマップとを用いて各セル１１０の負極抵抗の値を算出する。負極抵抗と積算値との関係を示すマップは、実験等によって予め作成され、メモリ３０２に記憶される。

Ｓ２０２にて、ＥＣＵ３００は、算出された負極抵抗の推定値を用いて各セル１１０の負極電位Ｕ₋を算出する。

このようにすると活物質内の応力によって受けたダメージ量に基づいて負極抵抗を推定することによって経年劣化により変化する負極抵抗を精度高く推定することができる。その結果、経年後においても正極電位Ｕ_＋を精度高く推定することができるため、正極においてＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量の増加を抑制することができる。

なお、負極抵抗を推定する手法としては、経年劣化を考慮して負極抵抗を推定できればよく、特に、活物質内の応力に基づくものに限定されるものではない。耐久実験などに基づき電池への負荷（電流、電圧、温度あるいはＳＯＣ）と負極抵抗とを予めマップ化しておいてもよい。

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、上記した実施の形態の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、２電池システム、１０モータジェネレータ、２０動力伝達ギア、３０駆動輪、４０ＰＣＵ、５０ＳＭＲ、１００バッテリ、１１０電池セル、２００マップ、２１０電圧センサ、２２０電流センサ、２３０温度センサ、３００ＥＣＵ、３０１ＣＰＵ、３０２メモリ。

Claims

ニッケル水素電池と、
メモリを含み、前記メモリに記憶される情報を用いて前記ニッケル水素電池の充電および放電ならびに充放電の休止のうちのいずれかを行なう制御装置とを備え、
前記メモリには、前記ニッケル水素電池の正極電位の上限値が記憶され、
前記上限値は、前記ニッケル水素電池の正極内に生成されるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量の増加が抑制されるように設定され、
前記制御装置は、前記ニッケル水素電池の電圧から金属抵抗に由来する電圧変化分の影響を除去するとともに前記ニッケル水素電池の負極の電位から前記正極電位を算出し、算出された前記正極電位が前記上限値を超える場合には、前記正極電位が低下するように前記充電および前記放電ならびに前記充放電の休止のうちのいずれかを行ない、
前記制御装置は、前記ニッケル水素電池の負極の活物質内のクラック発生状態に応じて負極抵抗を推定し、推定された前記負極抵抗に基づいて前記ニッケル水素電池の負極の電位を算出する、電池システム。