JP6863054B2 - 二次電池システム - Google Patents

Description

本開示は、二次電池システムに関し、より特定的には、リチウムイオンを含む電解液に含浸された電極体を有する二次電池（リチウムイオン二次電池）の劣化度合いを推定するための技術に関する。

近年、ハイブリッド車両、電気自動車等の電動車両の普及に伴い、リチウムイオン二次電池を走行用バッテリとして備えた二次電池システムが広く普及している。一般に、リチウムイオン二次電池（以下「二次電池」とも略す）においては、充放電（充電または放電）の際に電極体内のリチウムイオンの濃度分布（以下、「塩濃度分布」とも略す）に偏りが生じ、それにより二次電池の内部抵抗が増加することが知られている。塩濃度分布の偏りは大電流での充放電時に特に顕著となることから、このような劣化は「ハイレート劣化」とも称される。

ハイレート劣化の度合い（進行度合い、以下、「ハイレート劣化度」とも称する）に応じてリチウムイオン二次電池の充放電を適切に制御するため、ハイレート劣化度を推定するための技術が提案されている。たとえば特開２０１３−０４４５８０号公報（特許文献１）には、二次電池の内部抵抗増加率を算出し、算出された内部抵抗増加率と、予め取得した二次電池の経年劣化による内部抵抗増加率との差を求めることにより、ハイレート劣化度を推定する技術が開示されている。

特開２０１３−０４４５８０号公報 特開２０１６−０６５８３２号公報

二次電池のハイレート劣化度に応じて二次電池の充放電を制御することにより、二次電池のハイレートのさらなる進行を抑制（防止）することができる。たとえば、ハイレート劣化度が所定値以上になった場合（より厳密には、ハイレート劣化に至る前の微小な変化が検出された場合）には、ハイレート劣化度が所定値未満の場合（上記微小な変化が検出されていない場合）と比べて、二次電池の充放電電流を抑制する。これにより、ハイレート劣化のさらなる進行を抑制することができる。

上述のように、特許文献１では、二次電池の内部抵抗増加率と、二次電池の経年劣化による内部抵抗増加率とが算出される。特許文献１によれば、二次電池の内部抵抗増加率（全体としての内部抵抗増加率）とは、経年劣化による内部抵抗増加率と、ハイレート劣化による内部抵抗増加率とが重ね合わされたものであるとの考えの下、二次電池の内部抵抗増加率（全体としての内部抵抗増加率）から経年劣化による内部抵抗増加率を減算することで、ハイレート劣化による内部抵抗増加率が推定されている（たとえば特許文献１の段落［００４２］参照）。

しかしながら、特許文献１に開示された上述の推定手法は、いわばハイレート劣化度を間接的に推定する手法である。したがって、ハイレート劣化度の推定精度に向上の余地があり、ハイレート劣化を抑制する観点において改善の余地がある。

本開示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、リチウムイオン二次電池を備えた二次電池システムにおいて、より適切にハイレート劣化を抑制することが可能な技術を提供することである。

本開示のある局面に従う二次電池システムは、二次電池と、温度センサと、測定装置と、制御装置とを備える。二次電池は、リチウムイオンを含む電解液に含浸された電極体を有する。温度センサは、二次電池の温度を検出する。測定装置は、二次電池の交流インピーダンスを測定可能に構成される。制御装置は、電極体内においてリチウムイオンの濃度分布が偏ることにより生じる二次電池の劣化（ハイレート劣化）を引き起こす要因を示すハイレート劣化トリガが所定値よりも大きい場合には、ハイレート劣化トリガが所定値よりも小さい場合と比べて、二次電池の充放電電流を抑制する。制御装置は、二次電池の初期状態における二次電池の直流抵抗を示す初期直流抵抗と、二次電池の温度との対応関係を記憶している。制御装置は、測定装置により測定された二次電池の交流インピーダンスの測定結果から二次電池の直流抵抗を取得する。制御装置は、取得された直流抵抗と、温度センサにより検出された温度に対応する初期直流抵抗との差を用いてハイレート劣化トリガを推定する。

上記構成によれば、交流インピーダンスの測定結果から二次電池の直流抵抗が取得される。また、上記対応関係（たとえばマップ）を参照することで、温度センサにより検出された温度に対応する初期直流抵抗が求められる。詳細は後述するが、直流抵抗と初期直流抵抗との差には、二次電池のハイレート劣化トリガが反映されている。そのため、上記の差を用いてハイレート劣化トリガを推定することにより、ハイレート劣化度の推定精度を向上させることができる。したがって、より適切にハイレート劣化を抑制することが可能になる。

本開示によれば、リチウムイオン二次電池を備えた二次電池システムにおいて、より適切にハイレート劣化を抑制することができる。

本実施の形態に係る二次電池システムが搭載されたハイブリッド車両の全体構成を概略的に示すブロック図である。 交流インピーダンス測定装置の構成をより詳細に示す図である。 交流インピーダンスの測定結果の複素インピーダンスプロットを説明するための図である。 複素インピーダンスプロット上の円弧へのハイレート劣化および経年劣化の影響を説明するための図である。 本実施の形態における初期状態マップの一例を示す図である。 本実施の形態におけるバッテリの劣化推定処理を示すフローチャートである。

以下、本開示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、本開示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た構成を例に説明する。しかし、本開示に係る二次電池システムが搭載可能な車両はハイブリッド車両に限定されず、電気自動車または燃料自動車であってもよい。また、本開示に係る二次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、たとえば定置用であってもよい。

［実施の形態］
＜二次電池システムの構成＞
図１は、本実施の形態に係る二次電池システムが搭載されたハイブリッド車両の全体構成を概略的に示すブロック図である。車両９は、二次電池システム１と、モータジェネレータ（ＭＧ：Motor Generator）９１０，９２０と、動力分割装置９３０と、エンジン９４０と、駆動輪９５０とを備える。二次電池システム１は、バッテリ１０と、リレー２０と、交流インピーダンス測定装置３０と、システムメインリレー（ＳＭＲ：System Main Relay）４０と、電力制御ユニット（ＰＣＵ：Power Control Unit）５０と、電圧センサ６１と、電流センサ６２と、温度センサ６３と、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）１００とを備える。

モータジェネレータ９１０，９２０の各々は、たとえば三相交流回転電機である。モータジェネレータ９１０は、動力分割装置９３０を介してエンジン９４０のクランク軸に連結される。モータジェネレータ９１０は、エンジン９４０を始動させる際にはバッテリ１０の電力を用いてエンジン９４０のクランク軸を回転させる。また、モータジェネレータ９１０はエンジン９４０の動力を用いて発電することも可能である。モータジェネレータ９１０によって発電された交流電力は、ＰＣＵ５０により直流電力に変換されてバッテリ１０に充電される。また、モータジェネレータ９１０によって発電された交流電力は、モータジェネレータ９２０に供給される場合もある。

モータジェネレータ９２０は、バッテリ１０からの電力およびモータジェネレータ９１０により発電された電力のうちの少なくとも一方を用いて駆動軸を回転させる。また、モータジェネレータ９２０は回生制動によって発電することも可能である。モータジェネレータ９２０によって発電された交流電力は、ＰＣＵ５０により直流電力に変換されてバッテリ１０に充電される。

動力分割装置９３０は、たとえば遊星歯車機構（図示せず）を含み、エンジン９４０のクランク軸、モータジェネレータ９１０の回転軸、および、駆動軸の三要素を機械的に連結する。

エンジン９４０は、ガソリンエンジン等の内燃機関であり、ＥＣＵ１００からの制御信号に応じて車両９が走行するための駆動力を発生する。

バッテリ１０は、複数のセル（単電池）を含む組電池である。複数のセルの各々は、リチウムイオン二次電池である。

リレー２０は、バッテリ１０と交流インピーダンス測定装置３０との間に電気的に接続されている。リレー２０は、ＥＣＵ１００からの制御指令に応答して、バッテリ１０の交流インピーダンス測定時には閉成される一方で、バッテリ１０の充放電時には開放される。

交流インピーダンス測定装置３０は、ＥＣＵ１００からの制御指令に応答して、バッテリ１０（より詳細には各セル）の交流インピーダンスを測定することが可能に構成されている。交流インピーダンス測定装置３０の構成については、図２にてより詳細に説明する。なお、交流インピーダンス測定装置３０は、本開示に係る「測定装置」に相当する。

ＳＭＲ４０は、バッテリ１０とＰＣＵ５０とを結ぶ電力線に電気的に接続されている。ＳＭＲ４０は、ＥＣＵ１００からの制御信号に応答して、開放／閉成される。ＳＭＲ４０が閉成されている場合、バッテリ１０とＰＣＵ５０との間で電力の授受が行なわれ得る。なお、ＳＭＲ４０は、二次電池システム１に必須の構成要素ではない。

ＰＣＵ５０は、いずれも図示しないが、インバータと、コンバータとを含む。インバータは、たとえば一般的な三相インバータである。コンバータは、昇圧動作時にはバッテリ１０から供給された電圧を昇圧してインバータに供給する。コンバータは、降圧動作時にはインバータから供給された電圧を降圧してバッテリ１０を充電する。

電圧センサ６１は、バッテリ１０の電圧ＶＢを検出する。電流センサ６２は、バッテリ１０に入出力される電流ＩＢを検出する。温度センサ６３は、バッテリ１０の温度ＴＢを検出する。各センサは、その検出結果をＥＣＵ１００に出力する。ＥＣＵ１００は、各センサによる検出結果に基づいて、バッテリ１０のＳＯＣ（State Of Charge）を推定したりバッテリ１０の充放電を制御したりする。

ＥＣＵ１００は、いずれも図示しないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、メモリと、入出力バッファとを含んで構成される。ＥＣＵ１００は、各センサから受ける信号、ならびにメモリに記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、車両９が所望の状態となるように各構成要素（より具体的には、リレー２０、交流インピーダンス測定装置３０、ＳＭＲ４０およびＰＣＵ５０）を制御する。ＥＣＵ１００により実行される主要な制御としてバッテリ１０の劣化の度合いを推定するための処理が挙げられるが、この処理については図４〜図６にて詳細に説明する。

＜交流インピーダンス測定＞
図２は、交流インピーダンス測定装置３０の構成をより詳細に示す図である。図２を参照して、交流インピーダンス測定装置３０は、発振器３１と、ポテンショスタット３２と、ロックインアンプ３３とを含む。

発振器３１は、ポテンショスタット３２およびロックインアンプ３３に同位相の正弦波を出力する。

ポテンショスタット３２は、発振器３１からの正弦波と同位相の交流電圧（たとえば振幅が１０ｍＶ程度の電圧）を所定の直流電圧に重ね合わせてバッテリ１０に印加する。そして、ポテンショスタット３２は、バッテリ１０を流れる電流の交流成分を検出し、その検出結果をロックインアンプ３３に出力する。また、ポテンショスタット３２は、上述の交流電圧と電流の交流成分とを測定結果としてＥＣＵ１００に出力する。

ロックインアンプ３３は、発振器３１から受けた正弦波の位相と、ポテンショスタット３２により検出された電流の交流成分の位相とを比較し、正弦波と交流成分との位相差を測定結果としてＥＣＵ１００に出力する。

一般に、リチウムイオン二次電池のインピーダンス（内部抵抗）は、リチウムイオン二次電池の充放電反応におけるリチウムイオンの移動反応過程に基づき、複数（たとえば３つ）のインピーダンス成分に大別することができる。複数のインピーダンス成分は、直流抵抗（オーミック抵抗）Ｒｏｈｍと、反応抵抗Ｒｃｔと、拡散抵抗Ｒｄとを含む。直流抵抗Ｒｏｈｍは、電解液中でのリチウムイオンの伝導抵抗と、電極（正極および負極）での電気抵抗を含む。反応抵抗Ｒｃｔは、電極／電解質界面での電荷移動抵抗（リチウムイオンが活物質に出入りする際の抵抗）と、被膜抵抗を含む。拡散抵抗Ｒｄは、活物質内部へのリチウムの拡散に伴う抵抗を含む。

バッテリ１０の各インピーダンス成分の間では、緩和時間（電流が流れるのに要する時間）が異なる。そのため、たとえば、高周波の交流電圧をバッテリ１０に印可した場合、緩和時間が小さいインピーダンス成分は交流電圧の変化に追従可能である一方で、緩和時間が大きいインピーダンス成分は、電流が流れる前に正負が逆の電圧が印加されることになるため、交流電圧の変化に追従することができない。したがって、発振器３１から出力される正弦波の周波数（あるいは角周波数ω）を徐々に変化させながら（掃引しながら）、バッテリ１０に印加される交流電圧とバッテリ１０を流れる交流電流とを測定することによって、角周波数ωにおいて支配的なバッテリ１０のインピーダンス成分を切り分けることができる。

ＥＣＵ１００は、掃引される角周波数ωの各々について、インピーダンス（交流電圧と電流との振幅比）を測定する。そして、ＥＣＵ１００は、インピーダンスの測定結果と、ロックインアンプ３３により検出された位相差とを複素平面上にプロットする（図３にて後述）。

なお、図２に示した交流インピーダンス測定装置３０の構成は、一例に過ぎず、これに限定されるものではない。交流インピーダンス測定装置３０は、たとえば、ロックインアンプ３３に代えて周波数応答解析器を含んでもよい。また、専用の発振器３１を設けず、たとえば車両９の走行時に変動する電流の波形から電流の交流成分を測定してもよい。

図３は、交流インピーダンスの測定結果の複素インピーダンスプロット（ナイキストプロットとも称される）を説明するための図である。図３および後述する図４において、横軸は複素インピーダンスの実数成分Ｚ_Ｒｅを示し、縦軸は複素インピーダンスの虚数成分−Ｚ_Ｉｍを示す。角周波数ωは、ω１〜ω４（ω４＜ω３＜ω２＜ω１）の範囲で掃引される。一例として、ω１＝１００ｋＨｚであり、ω２＝２０ｋＨｚであり、ω３＝５Ｈｚであり、ω４＝１００ｍＨｚである。

図３に示すように、複素インピーダンスプロット上においては、角周波数ωの高周波領域（角周波数ωがω２〜ω３（ω３以上かつω２以下）の領域）に半円状の軌跡、言い換えると「円弧」が現れる。この円弧において、周波数依存性のゼロ点との直交成分（点Ｐ参照）は、直流抵抗Ｒｏｈｍを表す。以下、点Ｐのことを「円弧の始点」とも称する。

また、角周波数ωの低周波領域（角周波数ωがω３〜ω４（ω４以上かつω３以下）の領域）には、直線状の軌跡（直線）が現れる。半円状の軌跡（円弧）と直線状の軌跡との接続点（点Ｑ参照）と、点Ｐとの横軸上での距離（実数成分の差）は、反応抵抗Ｒｃｔを表す。以下、点Ｑと点Ｐとの間の距離のことを「円弧の大きさ」とも称する。

本発明者は、直流抵抗Ｒｏｈｍが変化した場合、すなわち複素インピーダンスプロット上で円弧の始点の位置がシフトした場合、そのシフトがハイレート劣化のトリガ（要因、誘因、きっかけ）となり、ハイレート劣化の進行を示すことに着目した。また、複素インピーダンスプロット上で円弧の大きさにはハイレート劣化および経年劣化の両方が影響し得るところ、本発明者は、バッテリ１０の電流ＩＢの制限によりハイレート劣化の進行がある程度抑制されている場合には、円弧の大きさの変化が主に経年劣化の進行を示すことに着目した。なお、経年劣化（あるいは保存劣化）とは、バッテリ１０の充放電を行なわずに保存した状態でも進行し得る劣化を意味する。以下、円弧へのハイレート劣化および経年劣化の影響について、より詳細に説明する。

図４は、複素インピーダンスプロット上の円弧へのハイレート劣化および経年劣化の影響を説明するための図である。まず、図４（Ａ）を参照して、バッテリ１０が劣化していない状態（たとえば、バッテリ１０が製造された直後の初期状態）においては、円弧の始点（Ｘで示す）は、直流抵抗Ｒｏｈｍの初期値（以下、初期直流抵抗Ｒｏｈｍ０とも記載する）を表す。円弧と直線との接続点（Ｙで示す）と、円弧の始点（Ｘ）との実数成分の差は、反応抵抗Ｒｃｔの初期値（以下、初期反応抵抗Ｒｃｔ０とも記載する）を表す。

次に図４（Ｂ）を参照して、バッテリ１０のハイレート劣化が進行すると、直流抵抗Ｒｏｈｍが増加する。これにより、図中に矢印で示すように、円弧の始点が図中右方向にシフトする（図４（Ｂ）ではＲｏｈｍＢで示す）。一方で、バッテリ１０の経年劣化が比較的進行していない場合には、円弧の大きさ（ＲｃｔＢで示す）は、初期状態における円弧の大きさ（Ｒｃｔ０）からあまり変化しない（すなわち、ＲｏｈｍＢ≒Ｒｏｈｍ０）。

その後、バッテリ１０の経年劣化が進行すると、図４（Ｃ）に示すように、経年劣化の進行前と比べて、円弧の大きさが増加する（図４（Ｃ）では、ＲｏｈｍＣ＞ＲｏｈｍＢ≒Ｒｏｈｍ０）。なお、図４（Ｃ）に示す例では、図４（Ｂ）に示した状態から電流ＩＢが制限（大電流での充放電が抑制）されることにより、ハイレート劣化の進行が抑制されている。このため、円弧の始点のシフトはほとんど生じていない（ＲｏｈｍＣ≒ＲｏｈｍＢ）。

なお、図４では、説明の簡略化のため、円弧の始点（図４（Ａ）においてＸで示す）から、円弧と直線との接続点（Ｙで示す）との間の実数成分の差（横軸上での距離）を円弧の大きさ（Ｒｃｔ０）とした。しかし、円弧を仮想的に延長した場合の円弧の延長分（点線で示す）と横軸との交点（図４（Ａ）においてＹ’で示す）を曲線回帰により求めてもよい。そして、円弧の始点（Ｘ）と上記交点（Ｙ’）との間の距離を円弧の大きさとすることができる。

このように、円弧の始点のシフト量、すなわち初期直流抵抗Ｒｏｈｍ０からの直流抵抗Ｒｏｈｍのシフト量ΔＲｏｈｍ（＝Ｒｏｈｍ−Ｒｏｈｍ０）を算出することにより、ハイレート劣化トリガを推定することができる。また、円弧の大きさの増加量、すなわち初期反応抵抗Ｒｃｔ０からの反応抵抗Ｒｃｔの増加量ΔＲｃｔ（＝Ｒｃｔ−Ｒｃｔ０）を算出することにより、経年劣化の進行度合いを推定することができる。つまり、本実施の形態によれば、バッテリ１０の交流インピーダンスの測定結果を用いることで、バッテリ１０の劣化モード（ハイレート劣化であるか経年劣化であるか）を直接的に特定することが可能になる。

＜初期状態マップ＞
直流抵抗のシフト量ΔＲｏｈｍの算出には初期直流抵抗Ｒｏｈｍ０が既知であり、反応抵抗の増加量ΔＲｃｔの算出には初期反応抵抗Ｒｃｔ０が既知であることが求められるところ、初期直流抵抗Ｒｏｈｍ０および初期反応抵抗Ｒｃｔ０には、温度依存性が存在する。そのため、本実施の形態では、バッテリ１０の各温度ＴＢにおいて、初期直流抵抗Ｒｏｈｍ０および初期反応抵抗Ｒｃｔ０が予め測定され、その測定結果がマップとして準備される。このマップ（以下、「初期状態マップＭＰ」と記載する）は、ＥＣＵ１００のメモリ（図示せず）に格納されている。

図５は、本実施の形態における初期状態マップＭＰの一例を示す図である。図５に示すように、初期状態マップＭＰには、バッテリ１０の温度ＴＢと、初期直流抵抗Ｒｏｈｍ０と、初期反応抵抗Ｒｃｔ０との対応関係が規定されている。

本実施の形態では、初期状態マップＭＰにおいて、直流抵抗Ｒｏｈｍの変化がハイレート劣化に起因することが担保されるバッテリ１０のＳＯＣ範囲が「有効ＳＯＣ範囲」として定められている。バッテリ１０のＳＯＣが有効ＳＯＣ範囲内にある場合に、直流抵抗Ｒｏｈｍがハイレート劣化に起因するものであることが担保される。詳細な説明は繰り返さないが、反応抵抗Ｒｃｔについても同様に、バッテリ１０のＳＯＣが有効ＳＯＣ範囲内にある場合に、反応抵抗Ｒｃｔが経年劣化に起因するものであることが担保される。なお、有効ＳＯＣ範囲は、事前の予備実験に基づいて定めることができる。

図５には、初期直流抵抗Ｒｏｈｍ０と初期反応抵抗Ｒｃｔ０との両方が１つのマップ内に規定された例を示すが、初期直流抵抗Ｒｏｈｍ０と初期反応抵抗Ｒｃｔ０とを別々のマップとして準備してもよい。また、有効ＳＯＣ範囲の設定は必須ではない。

＜劣化推定フロー＞
図６は、本実施の形態におけるバッテリ１０の劣化推定処理を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、所定条件が成立した場合あるいは所定の演算周期が経過する度に、図示しないメインルーチンから呼び出されて実行される。なお、このフローチャートに含まれる各ステップ（以下「Ｓ」と略す）は、基本的にはＥＣＵ１００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ＥＣＵ１００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。

図１および図６を参照して、Ｓ１において、ＥＣＵ１００は、電圧センサ６１を用いてバッテリ１０の電圧ＶＢを取得する。さらに、ＥＣＵ１００は、電流センサ６２を用いてバッテリ１０の電流ＩＢを取得するとともに、温度センサ６３を用いてバッテリ１０の温度ＴＢを取得する。

Ｓ２において、ＥＣＵ１００は、Ｓ１にて取得された各情報に基づいてバッテリ１０のＳＯＣを推定する。ＳＯＣの推定手法には公知の手法を用いることができる。

Ｓ３において、ＥＣＵ１００は、初期状態マップＭＰ（図５参照）を参照することによって、Ｓ２にて推定されたバッテリ１０のＳＯＣが有効ＳＯＣ範囲内であるか否かを、Ｓ１にて取得されたバッテリ１０の温度ＴＢに基づいて判定する。バッテリ１０のＳＯＣが有効ＳＯＣ範囲外である場合（Ｓ３においてＮＯ）には、以降の処理をスキップして処理をメインルーチンへと戻す。

バッテリ１０のＳＯＣが有効ＳＯＣ範囲内である場合（Ｓ３においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、処理をＳ４に進め、バッテリ１０の交流インピーダンスを測定するように交流インピーダンス測定装置３０を制御する。そして、ＥＣＵ１００は、交流インピーダンスの測定結果から、バッテリ１０の直流抵抗Ｒｏｈｍを取得する。直流抵抗Ｒｏｈｍの取得手法については図３および図４にて詳細に説明したため、ここでは説明は繰り返さない。

Ｓ５において、ＥＣＵ１００は、初期状態マップＭＰを参照することによって、バッテリ１０の温度ＴＢに対応する初期直流抵抗Ｒｏｈｍ０を取得する。そして、ＥＣＵ１００は、Ｓ４にて取得された直流抵抗Ｒｏｈｍと、初期直流抵抗Ｒｏｈｍ０との差を示すシフト量ΔＲｏｈｍ（＝Ｒｏｈｍ−Ｒｏｈｍ０）を算出する（Ｓ６）。

Ｓ７において、ＥＣＵ１００は、シフト量ΔＲｏｈｍが所定の基準値（本開示に係る「所定値」に相当）以上であるか否かを判定する。シフト量ΔＲｏｈｍが基準値以上である場合（Ｓ７においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、それ以上のハイレート劣化を抑制（防止）するため、バッテリ１０の充放電電流を抑制する（Ｓ８）。たとえば、ＥＣＵ１００は、電流ＩＢの最大値（電流ＩＢの絶対値の最大値）を示す最大電流ＩＢｍａｘをシフト量ΔＲｏｈｍに応じて決定する。より具体的には、ＥＣＵ１００は、予め定められたマップまたは関係式に従って、シフト量ΔＲｏｈｍが大きいほど最大電流ＩＢｍａｘ（の絶対値）が小さくなるようにバッテリ１０の充放電電流を抑制する。その後、ＥＣＵ１００は、処理をＳ９に進める。

なお、Ｓ７にてシフト量ΔＲｏｈｍが基準値未満である場合（Ｓ７においてＮＯ）には、ＥＣＵ１００は、ハイレート劣化はあまり進行していない（ハイレート劣化トリガはほとんど生じていない）として、Ｓ８の処理をスキップして処理をＳ９に進めることができる。

Ｓ９において、ＥＣＵ１００は、Ｓ４における交流インピーダンスの測定結果から、バッテリ１０の反応抵抗Ｒｃｔを取得する。反応抵抗Ｒｃｔの取得手法についても図３および図４にて詳細に説明したため、説明は繰り返さない。

Ｓ１０において、ＥＣＵ１００は、初期状態マップＭＰを参照することによって、バッテリ１０の温度ＴＢに対応する初期反応抵抗Ｒｃｔ０を取得する。そして、ＥＣＵ１００は、Ｓ９にて取得された反応抵抗Ｒｃｔと、初期反応抵抗Ｒｃｔ０との差を示す増加量ΔＲｃｔ（＝Ｒｃｔ−Ｒｃｔ０）を算出する（Ｓ１１）。

Ｓ１２において、ＥＣＵ１００は、増加量ΔＲｃｔが所定の判定値以上であるか否かを判定する。増加量ΔＲｃｔが判定値以上である場合（Ｓ１２においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、それ以上の経年劣化を抑制するためのバッテリ１０の充放電制御を実行する（Ｓ１３）。たとえば、一般に、リチウムイオン二次電池は、高ＳＯＣ領域で放置されると、中ＳＯＣ領域または低ＳＯＣ領域で放置された場合と比べて、経年劣化が進行しやすい。そのため、ＥＣＵ１００は、バッテリ１０のＳＯＣが所定値よりも高い場合には、バッテリ１０のＳＯＣが中ＳＯＣ領域まで低下するようにバッテリ１０を放電させる。その後、処理はメインルーチンへと戻される。

なお、Ｓ１２にて増加量ΔＲｃｔが判定値未満である場合（Ｓ１２においてＮＯ）には、ＥＣＵ１００は、経年劣化の進行は比較的緩やかである（経年劣化はあまり進行していない）として、Ｓ１３の処理をスキップして処理をメインルーチンへと戻すことができる。

以上のように、本実施の形態によれば、バッテリ１０の交流インピーダンスの測定結果から、バッテリ１０の直流抵抗Ｒｏｈｍ（図３における点Ｐ参照）が取得される。また、初期状態マップＭＰ（図５参照）を参照することで、温度センサ６３により検出された温度ＴＢに対応する初期直流抵抗Ｒｏｈｍ０が求められる。そして、直流抵抗Ｒｏｈｍと初期直流抵抗Ｒｏｈｍ０とのシフト量ΔＲｏｈｍが算出され、このシフト量ΔＲｏｈｍに基づいて、ハイレート劣化を抑制するための充放電電流の制御（Ｓ８）が実行される。シフト量ΔＲｏｈｍを用いることにより、劣化モードを特定し、ハイレート劣化トリガを適切に考慮に入れることが可能になる。したがって、より適切にバッテリ１０のハイレート劣化を抑制することができる。

なお、本実施の形態では、シフト量ΔＲｏｈｍに基づいてハイレート劣化を抑制するための充放電電流の制御が実行される例について説明した。すなわち、「シフト量ΔＲｏｈｍ＝ハイレート劣化トリガ」である例について説明した。しかし、シフト量ΔＲｏｈｍを用いて他の指標値を算出し、その指標値をハイレート劣化トリガとして用いてもよい。

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。本開示の範囲は、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 二次電池システム、１０ バッテリ、２０ リレー、３０ 交流インピーダンス測定装置、３１ 発振器、３２ ポテンショスタット、３３ ロックインアンプ、４０ ＳＭＲ、５０ ＰＣＵ、６１ 電圧センサ、６２ 電流センサ、６３ 温度センサ、１００ ＥＣＵ、９ 車両、９１０，９２０ モータジェネレータ、９３０ 動力分割装置、９４０ エンジン、９５０ 駆動輪。

Claims (1)

1. リチウムイオンを含む電解液に含浸された電極体を有する二次電池と、
   前記二次電池の温度を検出する温度センサと、
   前記二次電池の交流インピーダンスを測定可能に構成された測定装置と、
   前記電極体内において前記リチウムイオンの濃度分布が偏ることにより生じる前記二次電池のハイレート劣化を引き起こす要因を示すハイレート劣化トリガが所定値よりも大きい場合には、前記ハイレート劣化トリガが前記所定値よりも小さい場合と比べて、前記二次電池の充放電電流を抑制する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記二次電池の直流抵抗の変化が前記ハイレート劣化に起因することが担保される前記二次電池のＳＯＣ範囲と、前記二次電池の初期状態における前記二次電池の直流抵抗を示す初期直流抵抗と、前記二次電池の温度との対応関係を記憶しており、
   前記二次電池のＳＯＣが前記ＳＯＣ範囲内である場合に、
   前記測定装置により測定された前記二次電池の交流インピーダンスの測定結果から前記二次電池の直流抵抗を取得し、
   取得された直流抵抗と、前記温度センサにより検出された温度に対応する前記初期直流抵抗との差を用いて前記ハイレート劣化トリガを推定する、二次電池システム。

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