JP6927028B2 - 電池システム - Google Patents

Description

本開示は、電池システムに関し、特に、二次電池の充電量を制御する電池システムに関する。

二次電池の過充電時に電池ケース内でガスが発生することが知られている。たとえば、ニッケル水素電池の過充電時には、副反応が起きて正極から酸素ガスが発生する。こうした副反応が起きると、電池の充電効率が低下する。また、酸素ガスの発生に伴って電池ケース内の圧力（以下、「電池内圧」と称する場合がある）が上昇する。電池内圧が過剰に高くなることは、電池の性能低下の原因になり得る。そこで、二次電池の充電量（入力電力）を制限することによって電池内圧の上昇を抑制する技術が提案されている。たとえば、特開２０１２−２３１６０９号公報（特許文献１）には、二次電池の端子間電圧及び電流値に基づいて二次電池の開放電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）を算出し、算出されたＯＣＶがガス発生電位以上である場合に二次電池の充電量を制限する技術が開示されている。

特開２０１２−２３１６０９号公報

二次電池のＯＣＶが高くなるほど、二次電池のケース内でのガス発生速度は大きくなる。このため、二次電池のＯＣＶが所定値（以下、「制限開始ＯＣＶ値」と称する場合がある）以上になったタイミングで二次電池の充電量の制限が開始されるようにすれば、ガス発生速度が大きくなったタイミングで二次電池の充電量の制限を開始して電池内圧の上昇を抑制することが可能になる。

しかし、二次電池の充電量を制限すると直ちにガスの発生が止まるわけではないため、二次電池の充電量の制限を開始してから電池内圧の上昇が止まるまでには、ある程度の時間がかかる。したがって、二次電池の充電量を制限しても、しばらくは電池内圧が上昇し続けることになる。このため、ガス発生速度が大きくなってから二次電池の充電量の制限を開始する場合には、電池内圧の上昇を十分に抑制することができないことがある。たとえば、二次電池が車両（電気自動車やハイブリッド車等）に搭載される場合には、車両の登降坂走行中に二次電池のＯＣＶが高くなる頻度が多くなり、電池内圧が過剰に上昇しやすくなる。

上記の制限開始ＯＣＶ値を小さくすれば、二次電池のＯＣＶが低いとき（すなわち、ガス発生速度が小さいとき）から二次電池の充電量の制限を開始することができる。しかし、ガス発生速度が小さい場合にまで二次電池の充電量を制限することは、エネルギー消費率（単位走行距離あたりのエネルギー消費量）の悪化につながる。二次電池の充電量が制限されることにより、回生エネルギー等を二次電池に蓄積することが難しくなる。

本開示は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、電池内圧の上昇を早期に検知して二次電池の充電量制御により電池内圧の上昇を早期に抑制することである。また、本開示の他の目的は、電池内圧の上昇抑制とエネルギー消費率の向上との両立を図ることである。

本開示の電池システムは、二次電池と、電圧取得部と、圧力取得部と、第１予測部と、第２予測部と、第３予測部と、制御部とを備える。

電圧取得部は、二次電池の現在の開放電圧を取得するように構成される。圧力取得部は、二次電池のケース内の現在の圧力（現在の電池内圧）を取得するように構成される。第１予測部は、所定期間における二次電池の開放電圧の変化量を用いて、二次電池の将来の開放電圧を予測するように構成される。第２予測部は、第１予測部により予測された将来の開放電圧を用いて、二次電池のケース内での将来のガス発生速度を予測するように構成される。第３予測部は、第２予測部により予測された将来のガス発生速度を用いて、二次電池のケース内での将来のガス発生量を予測するように構成される。制御部は、圧力取得部により取得された現在の電池内圧と、第３予測部により予測された将来のガス発生量とを用いて、二次電池の充電量を制御するように構成される。

上記電池システムでは、第１〜第３予測部により将来のガス発生量を予測することができる。二次電池のケース内でのガス発生量が多くなるほど電池内圧が上昇するため、ガス発生量を予測することで、電池内圧の上昇を早期に検知することができる。そして、上記の制御部は、予測された将来のガス発生量と、圧力取得部により取得された現在の電池内圧とを用いて、二次電池の充電量を制御するように構成される。現在の電池内圧と将来のガス発生量とから、将来の電池内圧を予測することができる。すなわち、将来の電池内圧は、将来のガス発生量の分だけ現在の電池内圧よりも高くなる。上記の制御部によれば、現在の電池内圧及び将来のガス発生量（ひいては、将来の電池内圧）に応じて二次電池の充電量を適切に制御することが可能になる。そして、こうした二次電池の充電量制御により電池内圧の上昇を早期に抑制することが可能になる。また、電池内圧の上昇を早期に抑制することで、二次電池の充電量を過剰に制限せずに電池内圧の過剰な上昇を防ぐことが可能になる（たとえば、後述する図１３参照）。二次電池の充電量が過剰に制限されないことで、より多くのエネルギー（回生エネルギー等）を二次電池に蓄積することが可能になり、電池システムにおけるエネルギー消費率が向上する。

なお、電圧取得部は、たとえば、二次電池の電流、電圧（端子間電圧）、及び温度を検出することによって、それらの検出値を用いて二次電池の現在の開放電圧を推定（取得）することができる。また、圧力取得部は、たとえば、二次電池の電流、電圧（端子間電圧）、及び温度を検出することによって、それらの検出値を用いて二次電池のケース内の現在の圧力を推定（取得）することができる。また、圧力取得部は、圧力センサの検出値（実測値）から、二次電池のケース内の圧力を取得してもよい。

本開示によれば、電池内圧の上昇を早期に検知して二次電池の充電量制御により電池内圧の上昇を早期に抑制することが可能になるという効果が奏される。また、本開示によれば、この効果に代えて又は加えて、電池内圧の上昇抑制とエネルギー消費率の向上との両立が図られるという効果が奏される。

本開示の実施の形態に従う電池システムが搭載された車両の全体構成を概略的に示すブロック図である。 図１に示したバッテリに含まれる１つのセルの構成を示す図である。 目標電池電力（目標充電量及び目標放電量）を設定するために使用されるマップの一例を示す図である。 セルのＯＣＶがしきい値以上になったタイミングでセルの充電量の制限が開始される例について、電池の状態の推移を示す図である。 本開示の実施の形態に従う電池システムにより実行されるガス発生量予測の処理手順を示すフローチャートである。 図５に示した処理中で予測される将来のＯＣＶを示す図である。 セルのＯＣＶとセル内でのガス発生速度との関係の一例を示す図である。 図５に示した処理によって予測されたガス発生量を示す図である。 本開示の実施の形態に従う電池システムにより実行される電池充電制御の処理手順を示したフローチャートである。 図９に示した処理によって設定される入力制限Ｗｉｎを示す図である。 図９の処理が繰り返し実行されることによって設定される入力制限Ｗｉｎを示す図である。 図９に示した制限強化が行なわれることによるセル内でのガス発生速度の変化を示す図である。 実施例に係る電池システムの動作を、比較例に係る電池システムの動作と対比して示す図である。

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。

以下では、この実施の形態に係る電池システムがハイブリッド車に適用される例について説明する。しかし、電池システムの適用対象は、ハイブリッド車に限定されず、エンジンを搭載しない電気自動車であってもよい。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。

図１は、この実施の形態に係る電池システム２が搭載された車両１の全体構成を概略的に示すブロック図である。

図１を参照して、車両１は、モータジェネレータ（以下、「ＭＧ（Motor Generator）」と称する）１１，１２と、エンジン２０と、駆動輪３０と、動力分割装置３１と、駆動軸３２と、電力制御ユニット（以下、「ＰＣＵ（Power Control Unit）」と称する）４０と、システムメインリレー（以下、「ＳＭＲ（System Main Relay）」と称する）５０と、電池システム２とを備える。

電池システム２は、バッテリ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（以下、「ＥＣＵ（Electronic Control Unit）」と称する）３００とを備える。

バッテリ１００は、再充電が可能に構成された直流電源である。バッテリ１００は、複数の二次電池から構成される組電池を含んで構成される。この実施の形態では、バッテリ１００に含まれる組電池が、直列に接続された複数のニッケル水素電池から構成される。ニッケル水素電池は、ケース内に、正極と、負極と、水系電解液（たとえば、アルカリ水溶液）とを有する二次電池である。以下、組電池を構成する二次電池（この実施の形態では、ニッケル水素電池）を「セル」と称する。

図２は、バッテリ１００に含まれるセル１０１の構成を示す図である。各セル１０１の構成は共通であるため、図２では１つのセル１０１のみを代表的に示す。なお、図２ではセル１０１のケース１０２の一部を透視して電極体１０４を示す。

図２を参照して、セル１０１は、たとえば金属製のケース１０２を備える角形密閉式のセルである。ケース１０２内には、ニッケル水素電池を構成する電極体１０４及び電解液（図示せず）が収容されている。ケース１０２の上部には安全弁１０３が設けられている。

ケース１０２は、いずれも金属からなるケース本体及び蓋体を含む角形ケースであり、蓋体がケース本体の開口部上で全周溶接されることにより密閉される。安全弁１０３は、ケース１０２内の圧力（以下、「セル内圧」と称する場合がある）が所定値（以下、「開弁圧」と称する場合がある）を超えると開弁されて、ケース１０２内のガス（酸素ガス等）の一部を外部に排出する。この実施の形態では、セル内圧が電池内圧に相当する。

電極体１０４は、正極板と、負極板と、絶縁性のセパレータとを含む。正極板と負極板とはセパレータを介して交互に積層されている。すなわち、正極板と負極板との間には絶縁性のセパレータが挟まれる。正極板及び負極板は、図示しない正極端子及び負極端子にそれぞれ電気的に接続される。

ニッケル水素電池を構成する電極体１０４及び電解液の材料としては、ニッケル水素電池の材料として公知の各種材料の中から任意に選択した材料を用いることができる。この実施の形態においては、正極板には、水酸化ニッケル（Ｎｉ（ＯＨ）_２又はＮｉＯＯＨ）とコバルト化合物との固溶体を含む正極活物質層と、活物質支持体（発泡ニッケル等）とを含む電極板が用いられる。正極板は、高次Ｎａ処理が施されていてもよい。負極板には、水素吸蔵合金を含む電極板が用いられる。水素吸蔵合金は、たとえば、水素吸蔵能力に優れる金属（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｐｄ、Ｍｇ等）と水素放出能力に優れる金属（Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等）との合金である。セパレータには、親水化処理された合成繊維からなる不織布が用いられる。電解液には、水酸化カリウム（ＫＯＨ）又は水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を含むアルカリ水溶液が用いられる。

再び図１を参照して、ＰＣＵ４０は、ＥＣＵ３００からの制御信号に従って、バッテリ１００とＭＧ１１，１２との間で双方向の電力変換を実行する。ＰＣＵ４０は、ＭＧ１１，１２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、ＭＧ１１を回生（発電）状態にしつつ、ＭＧ１２を力行状態にすることができる。ＰＣＵ４０は、たとえば、ＭＧ１１，１２に対応して設けられる２つのインバータと、各インバータに供給される直流電圧をバッテリ１００の出力電圧以上に昇圧するコンバータとを含んで構成される。

ＭＧ１１，１２は、交流回転電機であり、たとえば、ロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機である。ＭＧ１１は、主として、動力分割装置３１を経由してエンジン２０により駆動される発電機として用いられる。ＭＧ１１が発電した電力は、ＰＣＵ４０を介してＭＧ１２又はバッテリ１００に供給される。

ＭＧ１２は、主として電動機として動作し、駆動輪３０を駆動する。ＭＧ１２は、バッテリ１００からの電力及びＭＧ１１の発電電力の少なくとも一方を受けて駆動され、ＭＧ１２の駆動力は駆動軸３２に伝達される。一方、車両の制動時や下り斜面での加速度低減時には、ＭＧ１２は、発電機として動作して回生発電を行なう。ＭＧ１２が発電した電力は、ＰＣＵ４０を介してバッテリ１００に供給される。

エンジン２０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をピストンやロータなどの運動子の運動エネルギに変換することによって動力を出力する内燃機関である。動力分割装置３１は、たとえば、サンギヤ、キャリア、リングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構を含む。動力分割装置３１は、エンジン２０から出力される動力を、ＭＧ１１を駆動する動力と、駆動輪３０を駆動する動力とに分割する。

ＳＭＲ５０は、バッテリ１００とＰＣＵ４０とを結ぶ電流経路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、バッテリ１００とＰＣＵ４０との間で電力の授受が行なわれ得る。

電圧センサ２１０は、バッテリ１００のセル毎の電圧ＶＢを検出する。電流センサ２２０は、バッテリ１００に入出力される電流ＩＢ（充電側を負とする）を検出する。温度センサ２３０は、バッテリ１００のセル毎の温度ＴＢを検出する。各センサは、その検出結果をＥＣＵ３００に出力する。電圧センサ２１０及び温度センサ２３０の各々は、たとえば１つのセル毎に１つずつ設けられている。ただしこれに限られず、電圧センサ２１０及び温度センサ２３０の各々は、複数個のセル毎に１つずつ設けられていてもよいし、１つの組電池に対して１つだけ設けられていてもよい。

ＥＣＵ３００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０１と、メモリ３０２と、図示しない入出力バッファとを含んで構成される。メモリ３０２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及び書き換え可能な不揮発性メモリを含む。メモリ３０２（たとえば、ＲＯＭ）に記憶されているプログラムをＣＰＵ３０１が実行することで、各種制御が実行される。ＥＣＵ３００は、たとえば、各センサから受ける信号、並びにメモリ３０２に記憶されたマップ及びプログラムに基づいて、車両１及び電池システム２が所望の状態となるように各機器を制御する。ＥＣＵ３００は、たとえばエンジン２０及びＰＣＵ４０を制御することにより、車両１の走行制御やバッテリ１００の充放電制御を実行する。ＥＣＵ３００が行なう各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。

ＥＣＵ３００は、取得した情報（ＣＰＵ３０１による演算結果等）を、メモリ３０２（たとえば、書き換え可能な不揮発性メモリ）に出力してメモリ３０２に保存する。後述する図５の処理や図９の処理で使用されるパラメータ（今回予測タイミングｔ等）は、予めメモリ３０２内に用意されている。また、メモリ３０２は、電池状態の検出や車両１の制御に用いられる情報等を、予め記憶している。たとえば、メモリ３０２は、バッテリ１００の初期情報（セルの種類、容量、電極の厚み、目付量等）を予め記憶している。

メモリ３０２は、電池の充電制御に用いられる対応情報（たとえば、後述するＲ−Ｔ対応情報、Ｖｇ予測情報、ＦＦｐＷｉｎ取得情報、Ｔｈ３取得情報、式（１）〜（６）等）をさらに記憶している。対応情報は、相関する複数のパラメータの関係を示す情報である。なお、対応情報は、マップでもテーブルでも数式でもモデルでもよい。また、対応情報は、複数のマップ等を組み合わせて構成されていてもよい。

ＥＣＵ３００は、バッテリ１００のＳＯＣ（State Of Charge）に応じた目標充電量（入力電力の目標値）及び目標放電量（出力電力の目標値）に基づいて、バッテリ１００の充放電を制御するように構成される。ＳＯＣは、満充電容量に対する現在の充電容量の割合（たとえば、百分率）で定義される。ＳＯＣの測定方法としては、たとえば、電流値積算（クーロンカウント）による手法、又はＯＣＶの推定による手法など、種々の公知の手法を採用できる。

図３は、目標電池電力（目標充電量及び目標放電量）を設定するために使用されるマップの一例を示す図である。図３において、基準値Ｃ_０はＳＯＣの制御中心値を、充電量Ｐ_Ａは目標充電量の上限値を、放電量Ｐ_Ｂは目標放電量の上限値を示している。図３を参照して、このマップによれば、バッテリ１００のＳＯＣが基準値Ｃ_０であるときには、目標電池電力（目標充電量及び目標放電量）が「０」になる。バッテリ１００のＳＯＣが基準値Ｃ_０よりも小さい領域（放電過多領域）では、目標充電量が上限値（充電量Ｐ_Ａ）に達するまではバッテリ１００のＳＯＣが小さくなるほど目標充電量が大きくなる。一方、バッテリ１００のＳＯＣが基準値Ｃ_０よりも大きい領域（充電過多領域）では、目標放電量が上限値（放電量Ｐ_Ｂ）に達するまではバッテリ１００のＳＯＣが大きくなるほど目標放電量が大きくなる。

ＥＣＵ３００は、以下に示す入力制限Ｗｉｎ及び出力制限Ｗｏｕｔによる制限処理が実行されていない場合には、バッテリ１００の入出力電力を上記の目標値（目標充電量、目標放電量）に従って制御する。バッテリ１００の入出力電力を上記の目標値に近づける（可能であれば一致させる）ことにより、バッテリ１００のＳＯＣを基準値Ｃ_０に近づけることができる。バッテリ１００のＳＯＣが基準値Ｃ_０であるときには、目標電池電力（目標充電量及び目標放電量）が「０」になり、バッテリ１００の充放電は行なわれない。ＳＯＣの基準値Ｃ_０は、固定値であってもよいし、車両１の状況等に応じて可変であってもよい。

ＥＣＵ３００は、バッテリ１００の充電電力の上限値を示す入力制限Ｗｉｎと、バッテリ１００の放電電力の上限値を示す出力制限Ｗｏｕｔとに基づいて、バッテリ１００の入出力電力を制限するように構成される。ＥＣＵ３００は、バッテリ１００への入力電力が入力制限Ｗｉｎを超えないように、バッテリ１００への入力電力の制限処理を実行する。また、ＥＣＵ３００は、バッテリ１００からの出力電力が出力制限Ｗｏｕｔを超えないように、バッテリ１００からの出力電力の制限処理を実行する。すなわち、入力制限Ｗｉｎが目標充電量よりも小さい場合には、バッテリ１００への入力電力は、目標充電量ではなく入力制限Ｗｉｎに基づいて制御される。また、出力制限Ｗｏｕｔが目標放電量よりも小さい場合には、バッテリ１００への放電電力は、目標放電量ではなく出力制限Ｗｏｕｔに基づいて制御される。これらの制限処理は、たとえば、ＰＣＵ４０、ＳＭＲ５０等が制御されることにより行なわれる。入力制限Ｗｉｎ及び出力制限Ｗｏｕｔは、たとえばメモリ３０２に記憶されている。入力制限Ｗｉｎ及び出力制限Ｗｏｕｔの各々の数値は、ＥＣＵ３００によって変更できる。

ところで、二次電池のＯＣＶが高くなるほど、二次電池のケース内でのガス発生速度は大きくなる。このため、二次電池のＯＣＶが所定の制限開始ＯＣＶ値以上になったタイミングで二次電池の充電量の制限が開始されるようにすれば、ガス発生速度が大きくなったタイミングで二次電池の充電量の制限を開始して電池内圧の上昇を抑制することが可能になる。

しかし、二次電池の充電量の制限を開始してから電池内圧の上昇が止まるまでには、ある程度の時間がかかるため、二次電池の充電量を制限しても、しばらくは電池内圧が上昇し続けることになる。このため、ガス発生速度が大きくなってから二次電池の充電量の制限を開始する場合には、電池内圧の上昇を十分に抑制することができないことがある。たとえば、二次電池が本実施の形態のようなハイブリッド車や電気自動車等に搭載される場合には、車両の登降坂走行中に二次電池のＯＣＶが高くなる頻度が多くなり、電池内圧が過剰に上昇しやすくなる。

図４は、登降坂走行中の車両において、セル（二次電池）のＯＣＶが制限開始ＯＣＶ値（Ｖｘ）以上になったタイミングでセルの充電量の制限が開始される例について、電池の状態（入出力電力、電流、ＯＣＶ、端子間電圧、ガス発生速度、内圧）の推移を示す図である。図４において、線ｋ１１はセル内圧を、線ｋ１２はセル内でのガス発生速度を、線ｋ１３はセルのＯＣＶを、線ｋ１４はセルの端子間電圧を、線ｋ１５はセルの電流を、線ｋ１６はセルの入出力電力を示している。図４に示すデータは、実際に試験を行なって測定されたデータである。この試験においては、セル内圧を測定するための圧力センサをセルに追加した。すなわち、線ｋ１１で示されるセル内圧、及び線ｋ１２で示されるガス発生速度は、圧力センサの検出値に基づく値である。

図４を参照して、セルの入出力電力（線ｋ１６）は目標電池電力に従って制御される。登降坂走行中の車両では、セルの充放電が頻繁に行なわれることから目標電池電力の変動が大きくなる。図４の例では、連続してセルの充電が行なわれることにより、タイミングｔ１１で、セルのＯＣＶ（線ｋ１３）が制限開始ＯＣＶ値（Ｖｘ）以上になり、セルの充電量（入力電力）の制限が開始されている。そして、セルのＯＣＶ（線ｋ１３）が十分低くなったタイミングｔ１２で、充電量の制限が解除されている。

上記の制限により、セルの入出力電力（線ｋ１６）が「０」に近づいている。充電量が制限されることで、セル内でのガス発生速度（線ｋ１２）が低下している（斜線部）。しかし、充電量の制限を開始してからもセル内圧（線ｋ１１）は上昇し続けている。その結果、充電量の制限を開始してからその制限が解除されるまでに、セル内圧（線ｋ１１）は圧力変化量ΔＰだけ上昇している。すなわち、セル内圧の上昇は十分に抑制されていない。

上記の制限開始ＯＣＶ値（Ｖｘ）を小さくすれば、セルのＯＣＶが低いとき（すなわち、ガス発生速度が小さいとき）からセルの充電量の制限を開始することができる。しかし、ガス発生速度が小さい場合にまでセルの充電量を制限することは、エネルギー消費率の悪化につながる。セルの充電量が制限されることにより、回生エネルギー等をセルに蓄積することが難しくなる。

この実施の形態に従う電池システム２では、以下に示すような構成により、セル内圧の上昇を早期に検知してセル１０１の充電量制御によりセル内圧の上昇を早期に抑制することを可能にしている。すなわち、下記構成によれば、セル１０１の充電量を過剰に制限することなく、登降坂走行中の車両１においてセル内圧の上昇を十分に抑制しやすくなる。

ＥＣＵ３００（特に、「電圧取得部」として機能する部分）は、セル１０１の現在のＯＣＶ（現在のセルＯＣＶ）を推定するように構成される。そして、ＥＣＵ３００は、推定した現在のセルＯＣＶを用いて、セル１０１のケース１０２内での将来のガス発生量を予測するように構成される。

詳しくは、ＥＣＵ３００（特に、「第１予測部」として機能する部分）は、所定期間（たとえば、直近の期間）におけるセルＯＣＶの変化量を用いて、将来のセルＯＣＶを予測するように構成される。また、ＥＣＵ３００（特に、「第２予測部」として機能する部分）は、予測した将来のセルＯＣＶを用いて、セル１０１のケース１０２内での将来のガス発生速度を予測するように構成される。また、ＥＣＵ３００（特に、「第３予測部」として機能する部分）は、予測した将来のガス発生速度を用いて、セル１０１のケース１０２内での将来のガス発生量を予測するように構成される。

セル１０１のケース１０２内でのガス発生量が多くなるほどセル内圧が上昇するため、ガス発生量を予測することで、セル内圧の上昇を早期に検知することができる。

さらに、ＥＣＵ３００（特に、「圧力取得部」として機能する部分）は、ケース１０２内の現在の圧力（現在のセル内圧）を推定するように構成される。そして、ＥＣＵ３００（特に、「制御部」として機能する部分）は、推定した現在のセル内圧と、前述のようにして予測された将来のガス発生量とを用いて、セル１０１の充電量を制御するように構成される。

現在のセル内圧と将来のガス発生量とから、将来のセル内圧を予測できる。すなわち、将来のセル内圧は、将来のガス発生量の分だけ現在のセル内圧よりも高くなる。上記のＥＣＵ３００によれば、現在のセル内圧及び将来のガス発生量（ひいては、将来のセル内圧）に応じてセル１０１の充電量を適切に制御することが可能になる。そして、こうしたセル１０１の充電量制御によりセル内圧の上昇を早期に抑制することが可能になる。以下、図５〜図１３を用いて、ＥＣＵ３００が行なう電池充電制御について詳述する。

図５は、ＥＣＵ３００により実行されるガス発生量予測の処理手順を示した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、車両１のイグニッション（図示せず）がオンされることにより実行され、それ以降は所定時間毎にメインルーチンから呼び出されて繰り返し実行される。以下、図５の処理がメインルーチンから呼び出されて実行されるタイミングを、「開始タイミング」と称する場合がある。

図５に示される処理では、ＥＣＵ３００が、バッテリ１００に含まれる特定のセル１０１のケース１０２内での将来のガス発生量を予測する。この予測の対象となるセル１０１を、以下では「対象セル」と称する。この実施の形態では、１つのセル１０１を対象セルとする。しかしこれに限られず、複数のセル１０１を対象セルとしてもよい。複数のセル１０１を対象セルとする場合、複数のセルの各々について検出されたデータの代表値（平均値、中央値、又は最高値等）を、対象セルの検出値として用いることができる。

図５を参照して、ＥＣＵ３００は、電圧センサ２１０の検出値（対象セルの現在の端子間電圧を示す電圧ＶＢ）と、電流センサ２２０の検出値（対象セルの現在の電流を示す電流ＩＢ）と、温度センサ２３０の検出値（対象セルの現在の温度を示す温度ＴＢ）とを取得する（ステップＳ１１）。そして、ＥＣＵ３００は、取得した各データをメモリ３０２に保存する。

ＥＣＵ３００は、ステップＳ１１で取得した対象セルの現在の温度を用いて、対象セルの現在の内部抵抗Ｒを求める（ステップＳ１２）。そして、ＥＣＵ３００は、内部抵抗Ｒをメモリ３０２に保存する。

たとえば、セルの内部抵抗とセルの温度との関係を示す情報（以下、「Ｒ−Ｔ対応情報」と称する）を、予め実験等によって求めてメモリ３０２に格納してもよい。Ｒ−Ｔ対応情報は、たとえば、セルの温度が高くなるほどセルの内部抵抗が低くなるような関係を規定する。ＥＣＵ３００は、Ｒ−Ｔ対応情報を参照することにより、ステップＳ１１で取得したセル温度から対象セルの現在の内部抵抗Ｒを求めることができる。

ＥＣＵ３００は、ステップＳ１１で取得した対象セルの現在の電流及び端子間電圧と、ステップＳ１１で取得した対象セルの現在の内部抵抗Ｒと、次に示す式（１）とを用いて、対象セルの現在のＯＣＶ（以下、「現在ＯＣＶ」と称する場合がある）を求める（ステップＳ１３）。式（１）は、セルの電流（ＩＢ）と端子間電圧（ＶＢ）と内部抵抗（Ｒ）とＯＣＶとの関係を示す対応情報の一例であり、予めメモリ３０２に記憶されている。

ＯＣＶ＝ＶＢ＋（ＩＢ×Ｒ） …（１）
次いで、ＥＣＵ３００は、上記のようにして算出した現在ＯＣＶをメモリ３０２に保存する（ステップＳ１４）。そして、ステップＳ１５において、開始タイミングからＮ秒経過したか否かを判断し、ステップＳ１５で開始タイミングからＮ秒経過していないと判断されている間（ステップＳ１５においてＮＯ）はステップＳ１１〜Ｓ１４の処理が繰り返し実行される。なお、Ｎは任意に設定できる。この実施の形態では、Ｎを固定値とする。ただし、Ｎは、車両１の状況等に応じて可変であってもよい。

ステップＳ１４の処理により、現在ＯＣＶは、メモリ３０２において、ＯＣＶ（０），・・・，ＯＣＶ（Ｎ）のように、処理実行のタイミングごとに区別されて記憶される。ＯＣＶ（０）は、最初に実行されたステップＳ１１〜Ｓ１４において算出された現在ＯＣＶを意味する。ＯＣＶ（Ｎ）は、開始タイミングからＮ秒後に実行されたステップＳ１１〜Ｓ１４において算出された現在ＯＣＶを意味する。すなわち、ＯＣＶ（Ｎ）がメモリ３０２に格納されることによって、ステップＳ１５において最初の処理実行からＮ秒経過したと判断されることになる。

ステップＳ１５において開始タイミングからＮ秒経過したと判断された場合（ステップＳ１５においてＹＥＳ）には、ＥＣＵ３００は、ステップＳ１４でメモリ３０２に保存されたデータを用いて、ＯＣＶ（Ｎ）からＯＣＶ（０）を減算した値であるΔＯＣＶを算出する（ステップＳ１６）。ΔＯＣＶは、開始タイミングから、開始タイミングのＮ秒後のタイミング（以下、「Ｎ秒経過タイミング」と称する場合がある）までの期間におけるＯＣＶの変化量に相当する。

ＥＣＵ３００は、上記のようにして取得したΔＯＣＶを用いて、現在（Ｎ秒経過タイミング）よりも後のタイミング（すなわち、将来）の、対象セルの状態（ＯＣＶ、ガス発生速度、ガス発生量）を予測する（ステップＳ１７〜Ｓ２１）。この実施の形態では、後述する周期Δｔ（以下、単に「Δｔ」と称する場合がある）によって予測周期が定められる。また、後述するしきい値Ｔｈ１（以下、単に「Ｔｈ１」と称する場合がある）によって予測終了タイミングが定められる。すなわち、ステップＳ１７〜Ｓ２１によって、現在から予測終了タイミングまでの期間における周期Δｔ毎の対象セルの状態（ＯＣＶ、ガス発生速度、ガス発生量）が予測される。なお、Ｔｈ１には「Ｎ」よりも大きな値が設定される。

ステップＳ１７では、ＥＣＵ３００が今回予測タイミングｔを設定する。１回目の処理では、今回予測タイミングｔに「Ｎ＋Δｔ」が設定される。２回目以降の処理では、今回予測タイミングｔに「前回予測タイミング＋Δｔ」が設定される。たとえば、２回目の処理では、前回予測タイミング（１回目の予測タイミング）が「Ｎ＋Δｔ」であるため、今回予測タイミングｔ（２回目の予測タイミング）に「Ｎ＋Δｔ＋Δｔ」が設定される。

なお、Δｔは任意に設定できる。この実施の形態では、Δｔを固定値とする。ただし、Δｔは、車両１の状況等に応じて可変であってもよい。

ステップＳ１８では、ＥＣＵ３００が、ステップＳ１６で取得したΔＯＣＶを用いて、対象セルの将来のＯＣＶ（今回予測タイミングｔのＯＣＶ）を予測する。そして、ＥＣＵ３００は、今回予測タイミングｔのＯＣＶをメモリ３０２に保存する。

ＥＣＵ３００は、たとえば次に示す式（２）に従って、今回予測タイミングｔのＯＣＶであるＯＣＶ（ｔ）を算出する。式（２）は、前回予測タイミングのＯＣＶと、前回予測タイミングと今回予測タイミングとの時間差と、所定期間におけるＯＣＶの変化量と、その所定期間の長さと、今回予測タイミングのＯＣＶとの関係を示す対応情報の一例であり、予めメモリ３０２に記憶されている。この実施の形態では、所定期間が、開始タイミングからＮ秒経過タイミングまでの期間（直近の期間）であり、この所定期間の長さはＮ秒である。

ＯＣＶ（ｔ）＝ＯＣＶ（ｔ−Δｔ）＋（ΔＯＣＶ／Ｎ）×Δｔ …（２）
式（２）において、Δｔは、ステップＳ１７で用いたΔｔと同じである。２回目以降の処理では、Δｔが、前回予測タイミングと今回予測タイミングとの時間差に相当する。ＯＣＶ（ｔ−Δｔ）は、前回予測タイミング（ただし、１回目の処理ではＮ秒経過タイミング）のＯＣＶに相当する。１回目の処理では、ＯＣＶ（ｔ−Δｔ）＝ＯＣＶ（Ｎ）となる。また、（ΔＯＣＶ／Ｎ）は、開始タイミングからＮ秒経過タイミングまでの期間におけるＯＣＶの変化速度（１秒あたりの変化量）に相当する。

図６は、上記式（２）によって予測される将来のＯＣＶを示す図である。図６の横軸において、時間「０」は開始タイミングに相当し、時間「Ｎ」はＮ秒経過タイミングに相当する。

図６を参照して、上記式（２）により、線Ｐ２１で示すようなＯＣＶが算出される。上記式（２）は、線ｋ２１の傾きを用いて将来のＯＣＶを予測する数式である（線Ｐ２１参照）。線ｋ２１の傾きは、式（２）中の（ΔＯＣＶ／Ｎ）に相当する。

再び図５を参照して、ステップＳ１９では、ＥＣＵ３００が、ステップＳ１１で取得した対象セルの現在（Ｎ秒経過タイミング）の電流及び温度と、ステップＳ１８で取得したＯＣＶ（ｔ）とを用いて、今回予測タイミングｔの対象セル内でのガス発生速度Ｖｇ（ｔ）を予測する。そして、ＥＣＵ３００は、ガス発生速度Ｖｇ（ｔ）をメモリ３０２に保存する。

たとえば、セルのＯＣＶと、セルの電流と、セルの温度と、セル内でのガス発生速度との関係を示す情報（以下、「Ｖｇ予測情報」と称する）を、予め実験等によって求めてメモリ３０２に格納してもよい。ステップＳ１９において、ＥＣＵ３００が、Ｖｇ予測情報を参照することにより、今回予測タイミングｔの対象セル内でのガス発生速度Ｖｇ（ｔ）を求めることができる。

図７は、セルのＯＣＶとセル内でのガス発生速度との関係の一例を示す図である。図７を参照して、線ｋ２２で示すように、セルのＯＣＶが高くなるほどセル内でのガス発生速度が大きくなる傾向がある。

セルの電流及び温度についても、上記セルのＯＣＶと同様のことがいえる。すなわち、セルの電流が大きくなるほどセル内でのガス発生速度が大きくなる傾向がある。また、セルの温度が高くなるほどセル内でのガス発生速度が大きくなる傾向がある。

ガス発生速度Ｖｇ（ｔ）は、対象セル（ニッケル水素電池）において、正極から発生する酸素ガスの発生速度であってもよいし、正極での酸素ガスの発生速度から後述する負極での酸素ガスの吸収速度を差し引いた、セル内での実質的な酸素ガスの発生速度であってもよい。

再び図５を参照して、ステップＳ２０では、ＥＣＵ３００が、ステップＳ１９で予測した今回予測タイミングｔのガス発生速度Ｖｇ（ｔ）を用いて、現在（Ｎ秒経過タイミング）から今回予測タイミングｔまでにセル内で発生したガスの量である予測ガス発生量Ｇ（ｔ）を求める。そして、ＥＣＵ３００は、予測ガス発生量Ｇ（ｔ）をメモリ３０２に保存する。

ＥＣＵ３００は、たとえば次に示す式（３）に従って、前回値（前回予測タイミングでのガス発生量）に今回値（今回予測タイミングでのガス発生量）を加算（積算）することにより予測ガス発生量Ｇ（ｔ）を算出することができる。

Ｇ（ｔ）＝Ｇ（ｔ−Δｔ）＋Ｖｇ（ｔ）×Δｔ …（３）
式（３）において、Δｔは、ステップＳ１７で用いたΔｔと同じである。「Ｖｇ（ｔ）×Δｔ」は、前回予測タイミングから今回予測タイミングｔまでにセル内で発生したガスの量に相当する。Ｇ（ｔ−Δｔ）は、現在（Ｎ秒経過タイミング）から前回予測タイミングまでに発生したガスの量に相当し、初期値は「０」である。

ステップＳ２１では、ＥＣＵ３００が、ステップＳ１７で設定された今回予測タイミングｔがＴｈ１を超えたか否かを判断する。そして、今回予測タイミングｔがＴｈ１を超えていないと判断されている間（ステップＳ２１においてＮＯ）はステップＳ１７〜Ｓ２０の処理が繰り返し実行される。他方、ステップＳ２１において今回予測タイミングｔがＴｈ１を超えたと判断された場合（ステップＳ２１においてＹＥＳ）には、処理がメインルーチンへと戻される。

ステップＳ２１において今回予測タイミングｔがＴｈ１を超えていないと判断されている間にステップＳ１７〜Ｓ２０の処理が繰り返し実行されることによって、現在から予測終了タイミング（Ｔｈ１に対応するタイミング）までの期間における周期Δｔ毎の対象セルの状態（ＯＣＶ、ガス発生速度、ガス発生量）が予測される。なお、Ｔｈ１は、ステップＳ１５等で使用される「Ｎ」よりも大きな値である範囲で任意に設定できる。

図８は、ステップＳ１７〜Ｓ２０の処理が繰り返し実行されることによって予測された予測ガス発生量Ｇ（ｔ）を示す図である。図８において、線Ｐ２３は、ステップＳ１９において予測された対象セルのガス発生速度Ｖｇ（ｔ）を示している。

図８を参照して、線Ｐ２３で示すように、ステップＳ１９の処理が繰り返し実行されることによって、現在（Ｎ秒経過タイミング）から予測終了タイミング（Ｔｈ１）までの期間における各タイミングでのガス発生速度が算出される。そして、ステップＳ２０でガス発生速度の積算が繰り返し実行されることによって、面積Ｓ２３に対応する予測ガス発生量Ｇ（Ｔｈ１）が得られる。得られた予測ガス発生量Ｇ（Ｔｈ１）は、現在（Ｎ秒経過タイミング）から予測終了タイミング（Ｔｈ１）までにセル内で発生したガスの量に相当する。

図９は、ＥＣＵ３００により実行される電池充電制御の処理手順を示した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、所定時間毎又は所定条件の成立時にメインルーチンから呼び出されて繰り返し実行される。たとえば、図５のステップＳ２１において今回予測タイミングｔがＴｈ１を超えたと判断されるごとに、図９の処理が実行されるようにしてもよい。

図９の処理では、前述した図５の処理により予測された対象セルの将来のガス発生量である予測ガス発生量Ｇ（Ｔｈ１）と、別途推定された対象セルの現在のセル内圧とに基づいて、入力制限Ｗｉｎが設定される。予測ガス発生量Ｇ（Ｔｈ１）が所定値（後述するしきい値Ｔｈ２１〜Ｔｈ２３）よりも少ない場合には、入力制限Ｗｉｎに基準値ＳＷｉｎが設定される（後述する図１０参照）。ＥＣＵ３００は、たとえば、予めメモリ３０２に格納された対応情報（マップ等）を参照することにより、所定の周期で、対象セルの温度及びＳＯＣに対応する基準値ＳＷｉｎを取得し、その基準値ＳＷｉｎを入力制限Ｗｉｎに設定する。他方、予測ガス発生量Ｇ（Ｔｈ１）が上記の所定値よりも多い場合には、基準値ＳＷｉｎよりも小さな値が入力制限Ｗｉｎに設定される（後述する図１０参照）。そして、このように設定された入力制限Ｗｉｎに基づいて、対象セルの充電量が制御される。基準値ＳＷｉｎよりも小さな値が入力制限Ｗｉｎに設定されることにより、対象セルの入力制限が強化される。いったん入力制限が強化されると、所定の解除条件を満たすまで、その制限強化は解除されない（後述するステップＳ３７及びＳ３８参照）。

図９を参照して、ＥＣＵ３００は、対象セルの現在のセル内圧、温度、及びＯＣＶを取得する（ステップＳ３１）。

対象セルの現在の温度は、たとえば温度センサ２３０を用いて検出することができる。対象セルの現在のＯＣＶは、たとえば図５のステップＳ１１〜Ｓ１３と同様の方法で検出することができる。また、ＥＣＵ３００は、ステップＳ３１において上記のような検出を行なわず、図５のステップＳ１１、Ｓ１４で保存されたセル温度、セルＯＣＶをメモリ３０２から読み出して使用してもよい。

対象セルの現在のセル内圧は、たとえば以下に示すような方法によって推定することができる。詳しくは、セル内圧は、セルのケース内の平衡水素圧と酸素圧との和に概ね一致する。このため、セル内圧ＢＩＰは、次に示す式（４）により推定することができる。

ＢＩＰ＝ＨＰｅ＋Ｐ_０ …（４）
式（４）において、「ＨＰｅ」はセルのケース内の平衡水素圧を、「Ｐ_０」はセルのケース内の酸素圧を表す。

平衡水素圧ＨＰｅはセル温度に依存する傾向がある。たとえば平衡水素圧ＨＰｅとセル温度との関係を示す情報（以下、「ＨＰｅ取得情報」と称する）を、予め実験等によって求めてメモリ３０２に格納してもよい。ＥＣＵ３００は、ＨＰｅ取得情報を参照することにより、セル温度（温度ＴＢ）から平衡水素圧ＨＰｅを求めることができる。

酸素圧Ｐ_０は、次に示す式（５）で表すことができる。ＥＣＵ３００は、式（５）に従い、所定の周期で（すなわち、単位時間Δｔ_０が経過するごとに）、前回値（Ｐ_Ｘ）に対して単位時間Δｔ_０あたりの圧力変動量を積算することによって、酸素圧Ｐ_０を求めることができる。

Ｐ_０＝Ｐ_Ｘ＋Ｋ_Ｐ×（α−γ）×Δｔ_０ …（５）
式（５）において、「Ｐ_Ｘ」は、前回算出された酸素圧を表す。「Ｐ_Ｘ」の初期値は、任意に設定可能であり、たとえば大気圧としてもよい。「Ｋ_Ｐ」は、酸素ガス発生量を酸素圧に換算するための定数（所定値）を表す。「α」は、単位時間Δｔ_０あたりに正極で発生する酸素ガスの量（正極での酸素ガスの発生速度）を表し、「γ」は、単位時間Δｔ_０あたりに負極で吸収される酸素ガスの量（負極での酸素ガスの吸収速度）を表す。ニッケル水素電池では、過充電時の副反応により正極から発生した酸素ガスが負極で吸収されることがある。このため、セル内での実質的な酸素ガスの発生速度は「α−γ」となり、単位時間Δｔ_０において発生する酸素ガスの量は「（α−γ）×Δｔ_０」となる。

酸素ガスの吸収速度γは、セルのケース内の酸素圧に依存する傾向がある。たとえば酸素ガスの吸収速度γとセルのケース内の酸素圧との関係を示す情報（以下、「γ取得情報」と称する）を、予め実験等によって求めてメモリ３０２に格納してもよい。ＥＣＵ３００は、γ取得情報を参照することにより、酸素圧Ｐ_Ｘから酸素ガスの吸収速度γを求めることができる。

酸素ガスの発生速度αは、次に示す式（６）により算出することができる。
α＝（−ＩＢ）×（１−η）×Ｋ_Ａ …（６）
式（６）において、「ＩＢ」はセルの電流（充電側を負とする）を表す。また、「Ｋ_Ａ」は、酸素ガスの発生速度αの単位を酸素ガスの吸収速度γの単位に合わせるための定数（所定値）を表す。たとえば、各速度の単位を「モル／秒」とする場合には、定数Ｋ_Ａは「ファラデー定数の逆数／４」となる。

また、式（６）において、「η」はセルの充電効率を表す。充電効率は、充電可能電荷量に対する実際に蓄えられた電気量の比率である。充電効率ηの算出には、セルのＯＣＶとセルの電流（電流ＩＢ）とセルの温度（温度ＴＢ）とセルの充電効率ηとの関係を示す情報（以下、「η取得情報」と称する）を用いることができる。ＥＣＵ３００は、予めメモリ３０２に格納されたη取得情報を参照することにより、セルのＯＣＶ、電流、及び温度からセルの充電効率ηを求めることができる。

なお、セル内圧の取得方法は、上記方法に限られず任意である。たとえば、ケース１０２内の圧力を検出する圧力センサをセル１０１に設けて、圧力センサの検出値（実測値）からセル内圧を取得してもよい。

次いで、ＥＣＵ３００は、図５のステップＳ２０で保存された予測ガス発生量Ｇ（Ｔｈ１）を、メモリ３０２から取得する（ステップＳ３２）。そして、ＥＣＵ３００は、ステップＳ３１で取得した対象セルのセル内圧ＢＩＰと、ステップＳ３２で取得した予測ガス発生量Ｇ（Ｔｈ１）とを用いて、制限値ＦＦｐＷｉｎを算出する（ステップＳ３３）。そして、ＥＣＵ３００は、制限値ＦＦｐＷｉｎをメモリ３０２に保存する。

たとえば、予測ガス発生量Ｇ（Ｔｈ１）と、セル内圧と、制限値ＦＦｐＷｉｎとの関係を示す情報（以下、「ＦＦｐＷｉｎ取得情報」と称する）を、予め実験等によって求めてメモリ３０２に格納してもよい。ＦＦｐＷｉｎ取得情報は、たとえば、セル内圧が同じであれば予測ガス発生量Ｇ（Ｔｈ１）が多くなるほど制限値ＦＦｐＷｉｎが小さくなり、予測ガス発生量Ｇ（Ｔｈ１）が同じであればセル内圧が高くなるほど制限値ＦＦｐＷｉｎが小さくなるような関係を規定する。ステップＳ３３において、ＥＣＵ３００が、ＦＦｐＷｉｎ算出情報を参照することにより、制限値ＦＦｐＷｉｎを求めることができる。

ＥＣＵ３００は、ステップＳ３３で取得した制限値ＦＦｐＷｉｎが現在の入力制限Ｗｉｎの値よりも小さいか否かを判断する（ステップＳ３４）。そして、制限値ＦＦｐＷｉｎが現在の入力制限Ｗｉｎの値よりも小さいと判断された場合（ステップＳ３４においてＹＥＳ）には、ＥＣＵ３００は、ステップＳ３５の処理を行なってからステップＳ３６に進む。他方、制限値ＦＦｐＷｉｎが現在の入力制限Ｗｉｎの値以上であると判断された場合（ステップＳ３４においてＮＯ）には、ＥＣＵ３００は、ステップＳ３５の処理を行なわずにステップＳ３６に進む。

ステップＳ３５では、ＥＣＵ３００が、メモリ３０２内の入力制限Ｗｉｎに上記の制限値ＦＦｐＷｉｎを設定する。制限値ＦＦｐＷｉｎは現在の入力制限Ｗｉｎの値よりも小さいため、制限値ＦＦｐＷｉｎが入力制限Ｗｉｎに設定されることによって、対象セルの入力制限が強化される。

図１０は、ステップＳ３３〜Ｓ３５によって設定される入力制限Ｗｉｎを示す図であり、セル内圧（低、中、高）ごとに、予測ガス発生量Ｇ（Ｔｈ１）と入力制限Ｗｉｎとの関係を示している。図１０の横軸（Ｇ）は、予測ガス発生量Ｇ（Ｔｈ１）を示している。図１０において、線ｋ３１は、セル内圧が圧力Ａであるときの入力制限Ｗｉｎを示している。線ｋ３２は、セル内圧が圧力Ａよりも高い圧力Ｂであるときの入力制限Ｗｉｎを示している。線ｋ３３は、セル内圧が圧力Ｂよりも高い圧力Ｃであるときの入力制限Ｗｉｎを示している。

制限値ＦＦｐＷｉｎによる制限強化が行なわれていない状態（以下、「ＦＦｐ制限解除状態」と称する場合がある）では、入力制限Ｗｉｎの値は基準値ＳＷｉｎになっているが、セル内でのガス発生量が増えると、図９のステップＳ３３〜Ｓ３５の処理によって、たとえば図１０に示されるように入力制限Ｗｉｎの値が変更される。

図１０を参照して、セル内圧が圧力Ａである場合（セル内圧：低）には、たとえば線ｋ３１で示されるように、予測ガス発生量Ｇ（Ｔｈ１）がしきい値Ｔｈ２１よりも小さい領域では入力制限Ｗｉｎに基準値ＳＷｉｎが設定され、予測ガス発生量Ｇ（Ｔｈ１）がしきい値Ｔｈ２１よりも大きい領域では、基準値ＳＷｉｎよりも小さい制限値ＦＦｐＷｉｎが入力制限Ｗｉｎに設定される。この例では、図９のステップＳ３３で使用されるＦＦｐＷｉｎ取得情報において、予測ガス発生量Ｇ（Ｔｈ１）がしきい値Ｔｈ２１よりも小さい領域で制限値ＦＦｐＷｉｎが基準値ＳＷｉｎよりも大きくなり、予測ガス発生量Ｇ（Ｔｈ１）がしきい値Ｔｈ２１よりも大きい領域で制限値ＦＦｐＷｉｎが基準値ＳＷｉｎよりも小さくなるような関係が規定されている。

線ｋ３２、線ｋ３３で示されるように、セル内圧が圧力Ｂである場合（セル内圧：中）、セル内圧が圧力Ｃである場合（セル内圧：高）についても、上記と同様のことがいえる。ただし、予測ガス発生量Ｇ（Ｔｈ１）のしきい値が、セル内圧が圧力Ａである場合とは異なり、セル内圧が圧力Ｂである場合では、しきい値Ｔｈ２１よりも小さいしきい値Ｔｈ２２となり、セル内圧が圧力Ｃである場合では、しきい値Ｔｈ２２よりもさらに小さいしきい値Ｔｈ２３となる。

再び図９を参照して、ステップＳ３６では、ＥＣＵ３００が、ステップＳ３１で取得した対象セルの現在の温度を用いて、次のステップＳ３７で使用されるしきい値Ｔｈ３を取得する。そして、ＥＣＵ３００は、しきい値Ｔｈ３をメモリ３０２に保存する。このしきい値Ｔｈ３によって、制限値ＦＦｐＷｉｎによる制限強化の解除条件が定められる（ステップＳ３７及びＳ３８参照）。

たとえば、セルの温度としきい値Ｔｈ３との関係を示す情報（以下、「Ｔｈ３取得情報」と称する）を、予めメモリ３０２に格納してもよい。ステップＳ３６において、ＥＣＵ３００が、Ｔｈ３取得情報を参照することにより、対象セルの温度に対応するしきい値Ｔｈ３を求めることができる。

ＥＣＵ３００は、ステップＳ３１で取得した対象セルの現在のＯＣＶが、ステップＳ３６で取得したしきい値Ｔｈ３よりも小さいか否かを判断する（ステップＳ３７）。そして、対象セルの現在のＯＣＶがしきい値Ｔｈ３よりも小さいと判断された場合（ステップＳ３７においてＹＥＳ）には、ＥＣＵ３００がステップＳ３８の処理を行なった後、処理がメインルーチンへと戻される。他方、対象セルの現在のＯＣＶがしきい値Ｔｈ３以上であると判断された場合（ステップＳ３７においてＮＯ）には、ステップＳ３８を経ずに処理がメインルーチンへと戻される。

ステップＳ３８では、入力制限Ｗｉｎに基準値ＳＷｉｎが設定される。これにより、制限値ＦＦｐＷｉｎによる制限強化が解除され、電池システム２がＦＦｐ制限解除状態となる。

図１１は、図９の処理が繰り返し実行されることによって設定される入力制限Ｗｉｎを示す図である。図１１において、線ｋ４０は入力制限Ｗｉｎを、線ｋ４１は制限値ＦＦｐＷｉｎを、線ｋ４２は対象セルのＯＣＶを示している。

図１１を参照して、線ｋ４０及びｋ４１で示されるように、図９のステップＳ３３で取得される制限値ＦＦｐＷｉｎ（線ｋ４１）が、入力制限Ｗｉｎ（線ｋ４０）よりも小さくなると、入力制限Ｗｉｎの値が制限値ＦＦｐＷｉｎに更新される（図９のステップＳ３４及びＳ３５参照）。これにより、対象セルの入力制限が強化される。また、こうした入力制限の強化に伴い、たとえば車両１の回生制動動作時の発電が制限されるようになる。なお、入力制限Ｗｉｎの値が急激に変化すると、走行中の車両１のドライバビリティを悪化させるおそれがある。このため、入力制限Ｗｉｎの値を変更する際には、車両１のドライバビリティを悪化させないような速度（たとえば、５ｋＷ／秒）で値を変化させることが好ましい。

入力制限Ｗｉｎは、図９のステップＳ３４で制限値ＦＦｐＷｉｎが入力制限Ｗｉｎの値よりも小さいと判断される（ステップＳ３４においてＹＥＳ）か、又は図９のステップＳ３７で対象セルのＯＣＶがしきい値Ｔｈ３よりも小さいと判断される（ステップＳ３７においてＹＥＳ）まで、一定の値を維持する。そして、対象セルのＯＣＶがしきい値Ｔｈ３よりも小さくなると、入力制限Ｗｉｎの値が基準値ＳＷｉｎに更新される（図９のステップＳ３８参照）。これにより、制限値ＦＦｐＷｉｎによる制限強化が解除される。

図１２は、制限値ＦＦｐＷｉｎに基づく制限強化が行なわれることによるセル内でのガス発生速度の変化を示す図である。図１２の上のグラフでは、充電側の電力を負で表している。線ｋ５１は目標充電量を、線ｋ５２は入力制限Ｗｉｎを示している。また、図１２の下のグラフにおいて、線ｋ５３は、入力制限Ｗｉｎによる制限処理が実行されていない場合のセル内でのガス発生速度を、線ｋ５４は、入力制限Ｗｉｎによる制限処理が実行されている場合のセル内でのガス発生速度を示している。

図１２を参照して、入力制限Ｗｉｎ（線ｋ５２）が目標充電量（線ｋ５１）よりも小さい（０に近い）場合には、対象セルへの入力電力は、目標充電量ではなく入力制限Ｗｉｎに基づいて制御される。このため、図１２に示す例では、入力制限Ｗｉｎによる制限処理（ひいては、制限値ＦＦｐＷｉｎによる制限強化）によって、面積Ｓ５１に相当するエネルギーの入力が制限されることになる。

また、上記のように対象セルの入力電力が制限されることによって、線ｋ５３で示されるガス発生速度は、線ｋ５４で示されるガス発生速度まで低減する。そして、セル内におけるガス発生量も、入力制限Ｗｉｎによる制限処理（ひいては、制限値ＦＦｐＷｉｎによる制限強化）によって、面積Ｓ５２に相当する量だけ低減することになる。

図１３は、実施例に係る電池システムの動作を、比較例に係る電池システムの動作と対比して示す図である。実施例に係る電池システムは、上記実施の形態に従う電池システム２の一例であり、図９の処理（ひいては、制限値ＦＦｐＷｉｎによる制限強化）を行なうように構成される。比較例に係る電池システムは、図９の処理を行なわず、対象セルのＯＣＶが所定値以上になったタイミングで対象セルの充電量の制限を開始するように構成される。

図１３において、線ｋ６１、ｋ７１、ｋ８１、及びｋ９１は実施例に係る電池システムの動作を、線ｋ６２、ｋ７２、ｋ８２、及びｋ９２は比較例に係る電池システムの動作を示している。線ｋ６０は目標電池電力（目標充電量）を、線ｋ６１及びｋ６２は入力制限Ｗｉｎを示している。目標電池電力及び入力制限Ｗｉｎを示すグラフでは、充電側の電力を負で表している。

また、図１３において、線ｋ７１及びｋ７２はセルのＯＣＶを、線ｋ８１及びｋ８２はセル内でのガス発生速度を、線ｋ９１及びｋ９２はセル内圧を示している。これらのデータは、実際に試験を行なって測定されたデータである。この試験においては、セル内圧を測定するための圧力センサをセルに追加した。すなわち、線ｋ８１及びｋ８２で示されるガス発生速度、及び線ｋ９１及びｋ９２で示されるセル内圧は、圧力センサの検出値に基づく値である。

図１３を参照して、線ｋ６１で示されるように、実施例に係る電池システムでは、比較例に係る電池システム（線ｋ６２参照）よりも早くセルの入力制限（充電量の制限）が開始されている。そして、線ｋ８１で示されるように、実施例に係る電池システムでは、比較例に係る電池システムで発生しているようなガス発生速度の急激な上昇（線ｋ８２参照）が起きていない。このように、実施例に係る電池システムでは、将来のガス発生量（予測値）に基づいて入力制限Ｗｉｎが設定されるため（図９のステップＳ３２〜Ｓ３５参照）、セル内圧の上昇を早期に検知して、セルの充電量制御によりセル内圧の上昇を早期に抑制することができる。

実施例に係る電池システムと比較例に係る電池システムとで、制限処理が最も強くなった時の入力制限Ｗｉｎの値（絶対値）を比べると、実施例に係る電池システム（線ｋ６１参照）のほうが比較例に係る電池システム（線ｋ６２参照）よりもΔＸだけ大きくなっている。また、実施例に係る電池システムと比較例に係る電池システムとで、安定した時のセル内圧を比べると、実施例に係る電池システム（線ｋ９１参照）のほうが比較例に係る電池システム（線ｋ９２参照）よりもΔＹだけ低くなっている。このように、実施例に係る電池システムでは、セル内圧の上昇を早期に抑制することで、セルの充電量を過剰に制限せずにセル内圧の過剰な上昇を防ぐことが可能になる。セルの充電量が過剰に制限されないことで、より多くの回生エネルギーをセルに蓄積することが可能になり、エネルギー消費率が向上する。

なお、セル内圧が安全弁１０３の開弁圧を超えないようにセルの充電量を制御してもよい。こうすることで、セルの劣化を抑制することができる。

上記実施の形態では、車両１のイグニッション（図示せず）がオンされることにより図５の処理が実行されるようにしたが、図５の処理の開始条件は任意に変更することができる。

上記実施の形態では、基準値ＳＷｉｎをセル温度等に応じて可変とした。しかしこれに限られず、基準値ＳＷｉｎは固定値であってもよい。

上記実施の形態では、セルのＯＣＶが十分低くなったことを、制限値ＦＦｐＷｉｎによる制限強化の解除条件とした（図９のステップＳ３７及びＳ３８参照）。しかしこれに限られず、解除条件は任意に設定することができる。たとえばセル内圧が十分低くなった（所定値よりも低くなった）ことを、制限値ＦＦｐＷｉｎによる制限強化の解除条件としてもよい。

上記実施の形態では、制限値ＦＦｐＷｉｎによる制限強化を解除する以外には、制限値ＦＦｐＷｉｎによる制限強化を緩和する処理を行なわないようにした（図１１参照）。こうすることで、セル内圧の過剰な上昇をより確実に防ぐことができる。しかし、こうした構成に限られず、たとえば図９のステップＳ３４に代えて、制限値ＦＦｐＷｉｎが基準値ＳＷｉｎよりも小さいか否かを判断するようにして、制限値ＦＦｐＷｉｎが基準値ＳＷｉｎよりも小さいと判断された場合には、ステップＳ３５において入力制限Ｗｉｎに制限値ＦＦｐＷｉｎが設定されるようにしてもよい。

上記の電池システム２が適用される車両１の構成は適宜変更可能である。また、バッテリ１００の構成も適宜変更可能である。たとえば、組電池に代えて単電池を採用してもよい。

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、１１，１２ ＭＧ、２０ エンジン、３０ 駆動輪、３１ 動力分割装置、３２ 駆動軸、４０ ＰＣＵ、５０ ＳＭＲ、１００ バッテリ、１０１ セル、１０２ ケース、１０３ 安全弁、１０４ 電極体、２１０ 電圧センサ、２２０ 電流センサ、２３０ 温度センサ、３００ ＥＣＵ、３０１ ＣＰＵ、３０２ メモリ。

Claims (1)

1. 二次電池と、
   前記二次電池の現在の開放電圧を取得する電圧取得部と、
   前記二次電池のケース内の現在の圧力を取得する圧力取得部と、
   所定期間における前記二次電池の開放電圧の変化量を用いて、前記二次電池の将来の開放電圧を予測する第１予測部と、
   前記第１予測部により予測された将来の開放電圧を用いて、前記二次電池の前記ケース内での将来のガス発生速度を予測する第２予測部と、
   前記第２予測部により予測された将来のガス発生速度を用いて、前記二次電池の前記ケース内での将来のガス発生量を予測する第３予測部と、
   前記圧力取得部により取得された現在の圧力と、前記第３予測部により予測された将来のガス発生量とを用いて、前記二次電池の充電量を制御する制御部と、
   を備える、電池システム。

Images