JP6965828B2 - 電池システム - Google Patents

Description

本開示は、電流遮断機構を備えた二次電池を含む電池システムに関する。

電動車両などに搭載される二次電池には、外部との電気的接続を遮断する電流遮断機構（Current Interrupt Device：ＣＩＤ）を備えるものがある。ＣＩＤは、二次電池の内圧が所定以上となった場合に作動されるように構成される。

特開２０１６−１３９４８４号公報（特許文献１）には、ＣＩＤを備えた二次電池を含む電池システムが開示されている。この電池システムは、二次電池の平均温度における使用可能時間（閾時間）を定めた情報を有し、平均温度における使用時間が閾時間を超えた場合に、ＣＩＤが作動する可能性のある状態に達したと推定し、報知を行なう。ＣＩＤが作動する可能性のある状態に達したと推定されたときに報知が行なわれることによって、ユーザは、ＣＩＤが作動する前に二次電池の交換などの対策を行なうことができる。

特開２０１６−１３９４８４号公報 特開２０１４−２０３７８１号公報

二次電池は、使用によって内部で徐々にガスが発生して内圧が上昇することが知られている。そのため、二次電池の使用による内圧の上昇によって、徐々にＣＩＤの劣化量が蓄積してＣＩＤが作動してしまう場合があり得る。

特許文献１の電池システムは、二次電池が予め定められている使用領域内で使用されている場合のＣＩＤの劣化の進行（蓄積された劣化量）に基づいて、二次電池の使用時間が閾時間を超えたときに報知を行なう。以下においては、予め定められている使用領域を「正常使用領域」ともいう。なお、正常とは、たとえば、二次電池が過充電／過放電でないこと、および、電池温度が設計保証値内であることなどをいう。

しかしながら、たとえば、二次電池が過充電状態になったり、あるいは、瞬間的なサージ電圧が生じるなどの異常（正常使用領域外での使用）が発生する場合がある。このような場合において、電池電圧が二次電池の電解質に含まれる添加剤の電気分解が開始される閾電圧を超えてしまうと、添加剤が電気分解されることによってガスが発生して二次電池の内圧の上昇が促進され得る。この内圧の上昇によって、ＣＩＤの劣化が促進されてＣＩＤが作動する作動点に到達するまでの時間が早まり得る。

特許文献１に開示された電池システムにおいては、正常使用領域外での二次電池の使用に起因した内圧上昇によって蓄積されるＣＩＤの劣化が考慮されておらず、予め定められた閾時間に使用時間が達したときに報知が行なわれる。そのため、ユーザに報知が行なわれる閾時間が到来する前にＣＩＤが作動してしまうことが懸念される。

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、ＣＩＤを備えた二次電池を含む電池システムにおいて、ＣＩＤが作動する可能性のある状態に達したことをユーザに報知する前にＣＩＤが作動してしまうことを抑制することである。

この開示に係る電池システムは、内圧が上昇した場合に外部との電気的接続を遮断するように構成された電流遮断機構を有する二次電池と、二次電池の状態を示す電池情報を検出するように構成された監視ユニットと、二次電池の使用時間が、電流遮断機構の劣化量が閾値に達する閾時間となったときに報知を行なう制御装置とを備える。制御装置は、予め定められた使用領域内で二次電池が使用される場合における、使用時間と電流遮断機構の劣化量との関係を示す相関情報を予め記憶する。制御装置は、相関情報に基づいて、二次電池の使用時間が、閾時間となったときに報知を行なう。制御装置は、電池情報を用いて、予め定められた使用領域外で二次電池が使用されたときの、二次電池の電解質に含まれる添加剤の分解量を推定する。制御装置は、推定された分解量に応じて閾値を下方に補正する。

上記構成によれば、制御装置には、予め定められた使用領域（正常使用領域）内で二次電池が使用される場合の二次電池の使用時間と電流遮断機構（ＣＩＤ）の劣化量との関係を示す相関情報が予め準備されて記憶されている。そして、相関情報に基づいて、二次電池の使用時間が閾時間となったときに報知が行なわれる。閾時間は、相関情報においてＣＩＤの劣化量が閾値に達する時間である。

正常使用領域外での二次電池の使用（たとえば、過充電など）によって、二次電池内でガスが発生して内圧が上昇すると、相関情報で規定される情報よりもＣＩＤの劣化が進行してＣＩＤの作動点に到達するまでの時間が早まり得る。そこで、添加剤の分解量とガスの発生量は相関関係にあることから、制御装置は、監視ユニットから取得した電池情報を用いて、二次電池が正常使用領域外で使用されたときの添加剤の分解量を算出し、算出した分解量に応じて閾値を補正する。閾値が補正されることに伴なって、閾値と相関関係にある閾時間も補正される。このように、正常使用領域外での使用によってＣＩＤが作動してしまう作動点に到達するまでの時間が当初の閾時間よりも早まった場合であっても、相関情報と補正後の閾値とから、新たな閾時間（補正後の閾時間）を設定することができる。つまり、閾値が下方に補正されることに伴なって閾時間も短くなるように変更される。ゆえに、ユーザに報知が行なわれる前に、ＣＩＤが作動してしまうことを防止することができる。

本開示によれば、ＣＩＤを備えた二次電池を含む電池システムにおいて、ＣＩＤが作動する可能性のある状態に達したことをユーザに報知する前にＣＩＤが作動してしまうことを抑制することができる。

実施の形態に係る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図である。 実施の形態に係る電池の平面図である。 実施の形態に係る電池の概略断面図である。 正常使用領域内で電池が使用される場合における相関情報の一例を示す図である。 ＣＩＤのクリープ特性を示す図である。 正常使用領域外での電池の使用が発生した場合における相関情報を概略的に示す図である。 正常使用領域外での電池の使用が発生した場合の一例を概略的に説明するための図である。 電池温度と閾電圧との関係を示す温度特性マップである。 実施の形態に係る第１マップの一例を示す図である。 実施の形態に係る第２マップの一例を示す図である。 実施の形態における閾値の補正を行なった相関情報を示した図である。 実施の形態に係るＥＣＵにおいて実行される閾値の補正量の算出および報知の処理の一例を示すフローチャートである。

以下、本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。

図１は、本実施の形態に係る電池システムが搭載された車両１の全体構成を概略的に示す図である。車両１は、たとえば、電気自動車、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車および燃料電池自動車などの電動車両である。本実施の形態においては、車両１は電気自動車である例について説明する。

車両１は、蓄電装置１０と、システムメインリレー（System Main Relay）２０と、パワーコントロールユニット（以下「ＰＣＵ（Power Control Unit）」ともいう）４０と、モータジェネレータ（Motor Generator：ＭＧ）５０と、駆動輪６０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００と、監視ユニット２００と、報知装置４００とを備える。電池システムは、蓄電装置１０、ＥＣＵ１００、監視ユニット２００および報知装置４００を含んで構成される。

蓄電装置１０は、複数の電池１１（図２参照）が直列に積層されて構成される。電池１１は、充放電可能な二次電池である。電池１１は、たとえば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池などである。また、電池１１は、正極と負極との間に液体電解質を有する電池であってもよいし、固体電解質を有する電池（全固体電池）であってもよい。本実施の形態においては、電池１１は、リチウムイオン電池である例について説明する。図２および図３を用いて電池１１の詳細について説明する。

図２は、本実施の形態に係る電池１１の平面図である。図３は、本実施の形態に係る電池１１の概略断面図である。

図２および図３に示すように、電池１１は、電池ケース１１０、電池要素としての電極体１２３、負極用の外部端子１１６および集電体１２８、ならびに正極用の外部端子１１３および集電体１２７を備える。電池ケース１１０は、有底角筒状の収容部１３２と、収容部１３２の開口部を密閉する封口体１３１とを含む。電池ケース１１０は、内部に電極体１２３および非水電解質を収容している。外部端子１１３，１１６は、電池ケース１１０の封口体１３１に取り付けられる。

電極体１２３は、正極芯体、負極芯体およびセパレータ（いずれも図示せず）を有し、正極芯体および負極芯体は、セパレータを介して巻回される。電極体１２３の両端には、負極芯体露出部１２６および正極芯体露出部１２５がそれぞれ設けられる。

負極芯体露出部１２６は、集電体１２８を介して外部端子１１６に電気的に接続される。正極芯体露出部１２５は、集電体１２７および電流遮断機構（ＣＩＤ）３００を介して外部端子１１３に電気的に接続される。

また、電池ケース１１０には、非水電解質が注入される注入孔（図示せず）が設けられる。非水電解質には、所定以上の電圧（以下「閾電圧Ｖａ」とする）が印加された際に正極において電気分解されることによってガスを発生させるガス発生添加剤が含まれる。ガス発生添加剤には、たとえば、芳香族化合物などが用いられる。

ＣＩＤ３００は、たとえば、圧力型の電流遮断機構であり、電池１１（電池ケース１１０）の内圧が上昇した場合に、外部との電気的接続を遮断する。ＣＩＤ３００は、電池ケース１１０内の圧力が上昇した場合に、外部端子１１３，１１６のうちの少なくとも一方から電極体１２３に至る導電経路を切断するように構成されていればよく、特定の形状に限定されるものではない。本実施の形態においては、図３に示されるように、ＣＩＤ３００は、正極用の外部端子１１３から電極体１２３に至る導電経路を切断するように構成されている。ＣＩＤ３００の構成について以下に具体的に説明する。

ＣＩＤ３００は、反転板３１０および金属板３２０とを含んで構成される。反転板３１０は、中央部３１１が金属板３２０に向かって突出した形状を有し、中央部３１１が金属板３２０に接合されて、両者が電気的に接続されている。また、反転板３１０の周縁部分がリード端子３３０を介して外部端子１１３に電気的に接続されている。

ＣＩＤ３００が作動する前には、放電時であれば、電流は、集電体１２７、金属板３２０、反転板３１０、リード端子３３０および正極用の外部端子１１３の順に流れる。これによって、電池１１から外部へ電力が供給される。充電時にはこれと逆方向に電流が流れる。このような正極用の外部端子１１３と電極体１２３との導電経路が形成されている。

ＣＩＤ３００は、プラスチックなどによって形成された絶縁ケース３４０をさらに備える。絶縁ケース３４０は、開口部が設けられており、開口部に反転板３１０の中央部３１１が嵌め込まれる。これによって、反転板３１０と絶縁ケース３４０とにより密閉空間Ｓが形成されている。反転板３１０の周縁部分は絶縁ケース３４０に固定されている。反転板３１０の下面の一部（以下「圧力作動部」ともいう）は、開口部から電池ケース１１０の内部に露出しており、電池ケース１１０内の圧力により押圧される。

電池ケース１１０の内圧が上昇すると、反転板３１０の圧力作動部が押圧される。つまる、反転板３１０の中央部３１１が金属板３２０から離れる方向に圧力を受ける。反転板３１０の圧力作動部が押圧される力の大きさは、電池ケース１１０の内圧の上昇に伴なって大きくなる。

電池ケース１１０の内圧がある一定以上となると、反転板３１０の中央部３１１が金属板３２０から離れる方向に反転し、反転板３１０と金属板３２０との電気的接続が遮断される。これにより、正極用の外部端子１１３と電極体１２３との電気的な導電が遮断される。

図１に戻り、監視ユニット２００は、たとえば、電圧センサ、電流センサおよび温度センサなどを含む。電圧センサは、蓄電装置１０に含まれる各電池１１の電圧を検出し、その検出結果を示す信号ＶＢをＥＣＵ１００に出力する。電流センサは、蓄電装置１０に入出力される電流を検出し、その検出結果を示す信号ＩＢをＥＣＵ１００に出力する。温度センサは、蓄電装置１０に含まれる各電池１１の温度を検出し、その検出結果を示す信号ＴＢをＥＣＵ１００に出力する。

システムメインリレー２０は、一端が蓄電装置１０と電気的に接続され、他端がＰＣＵ４０と電気的に接続される。システムメインリレー２０は、ＥＣＵ１００からの制御信号に従って開閉状態が切り替えられる。

ＰＣＵ４０は、蓄電装置１０から電力を受けてモータジェネレータ５０を駆動するための電力変換装置を総括して示したものである。たとえば、ＰＣＵ４０は、モータジェネレータ５０を駆動するためのインバータ、および、蓄電装置１０から出力される電力を昇圧してインバータへ供給するコンバータなどを含む。

モータジェネレータ５０は、交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。モータジェネレータ５０のロータは、動力伝達ギア（図示せず）を介して駆動輪６０に機械的に接続される。モータジェネレータ５０は、車両１の回生制動動作時には、駆動輪６０の回転力によって発電することができ、その発電された電力をＰＣＵ４０へ出力する。

報知装置４００は、たとえば、車載のナビゲーションシステムのディスプレイおよびヘッドアップディスプレイなどを含み、ＥＣＵ１００からの制御信号に従って種々の情報を報知する。報知装置４００が報知する態様は、たとえば、ナビゲーションシステムのディスプレイへの文字の表示による報知であってもよいし、音声による報知であってもよい。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１００ａと、メモリ（より具体的にはＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory））１００ｂと、各種信号を入出力するための入出力ポート（図示せず）とを含んで構成される。ＥＣＵ１００は、各センサおよび機器からの信号、並びにメモリ１００ｂに格納されたプログラムなどに基づいて、各機器の制御を行なう。なお、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）により処理することも可能である。

ＥＣＵ１００は、さらにタイマ回路１００ｃを含む。タイマ回路１００ｃは、電池１１の使用時間を計測する。本実施の形態における使用時間は、電池１１が車両１に搭載されてからの経過時間に相当する。計測された使用時間は、メモリ１００ｂに記憶される。また、タイマ回路１００ｃは、電池電圧ＶＢが閾電圧Ｖａを超過している時間を計測する。

電池１１は、予め定められている使用領域（正常使用領域）内で使用されている場合においても、電解質が電気分解されることによって内部で徐々にガスが発生して内圧が上昇することが知られている。その結果、正常使用領域内での電池１１の使用であっても、内圧の上昇に起因して徐々にＣＩＤ３００に劣化量（詳細は後述する）が蓄積してＣＩＤ３００が作動してしまう場合があり得る。

そこで、ＥＣＵ１００は、正常使用領域内で電池１１が使用されているにも拘わらず、ＣＩＤ３００が作動する可能性があることを推定した場合には、報知装置４００を制御して、ユーザにＣＩＤ３００が作動する可能性があることを報知する。これによって、報知を受けたユーザは、ＣＩＤ３００が作動するまでに電池１１を交換するなどの対策を行なうことができる。ＣＩＤ３００が作動する可能性があることを推定する方法を具体的に以下に説明する。

ＥＣＵ１００は、予めメモリ１００ｂに記憶されている相関情報を用いて、ＣＩＤ３００が作動する可能性があることを推定する。相関情報とは、電池１１の使用時間とＣＩＤ３００の劣化量との関係を示す情報である。

図４は、正常使用領域内で電池１１が使用される場合における相関情報の一例を示す図である。相関情報は、電池１１の設計データあるいは予め行なわれた実験データなどによって作成されたマップである。相関情報の横軸には電池１１の使用時間Ｔが示されており、縦軸にはＣＩＤ３００の劣化量Ｄが示されている。

図４に示される閾値Ｄｔｈは、正常使用領域内で電池１１が使用されているにも拘わらずＣＩＤ３００が作動する可能性がある状態に至ったか否かを判定するために用いられる値である。閾値Ｄｔｈは、後述するように、ＣＩＤ３００が作動する作動点よりも所定量小さく設定される。相関情報を用いることによって、正常使用領域内で電池１１が使用される場合における閾時間Ｔｔｈを求めることができる。閾時間Ｔｔｈは、ＣＩＤ３００の劣化量Ｄが閾値Ｄｔｈに至る使用時間のことである。

ＣＩＤ３００の劣化量Ｄには、たとえば、ＣＩＤ３００に蓄積されるダメージ量が用いられる。一例として、ダメージ量としてのＣＩＤ３００の劣化量Ｄの具体的な算出方法について、図５を用いて説明する。図５は、ＣＩＤ３００のクリープ特性を示す図である。この図に示される曲線Ｌ５は、ＣＩＤ３００が作動する作動点に至るときの電池１１（電池ケース１１０）の内圧および時間の関係を示すクリープ線である。横軸には時間が示され、縦軸には内圧が示されている。曲線Ｌ５は、たとえばＣＩＤ３００の設計データあるいは実験データなどによって知ることができる。

図５を参照して、曲線Ｌ５は、たとえば、電池１１の内圧がＰＡであれば、その内圧ＰＡが時間ｔＡ加えられ続けると、ＣＩＤ３００が作動点に至ることを示し、電池１１の内圧がＰＢであれば、その内圧ＰＢが時間ｔＢ加えられ続けると、ＣＩＤ３００が作動点に至ることを示す。

たとえば、曲線Ｌ５に基づいて、ＣＩＤ３００の劣化量Ｄが定義される。具体的に一例を説明すると、たとえば、内圧＝０．２ＭＰａのときに曲線Ｌ５が時間＝１０００ｈを示している場合において、電池１１の内圧が０．２ＭＰａの状態が８ｈ（８時間）続いたとする。このときのＣＩＤ３００の劣化量Ｄ＝（８ｈ）／（１０００ｈ）×１００＝０．８％として算出される。また、ＣＩＤ３００の劣化量Ｄは蓄積される。したがって、電池１１の内圧および時間が複数回に分けて取得される場合、複数回の各々において算出されたＣＩＤ３００の劣化量Ｄを積算したものが劣化量Ｄとなる。

図４に戻り、ＥＣＵ１００は、図５で説明したようにして算出されたＣＩＤ３００が作動する作動点に対応するＣＩＤ３００の劣化量Ｄよりも、所定量ΔＤだけ小さくした劣化量を閾値Ｄｔｈとして設定する。このように閾値Ｄｔｈが設定されることによって、電池１１の使用時間が閾時間Ｔｔｈとなって報知が行なわれてから、ＣＩＤ３００が作動するまでに一定の時間をもたせる。これによって、報知を受けたユーザが、ＣＩＤ３００が作動するまでの間に、電池１１の交換などの対策を行なうことができる。

しかしながら、たとえば、電池１１が過充電状態になったり、あるいは、瞬間的なサージ電圧が生じるなどの異常（正常使用領域外での使用）が発生する場合がある。図６は、正常使用領域外での電池１１の使用が発生した場合における相関情報を概略的に示す図である。図６に示される破線Ｌ６Ａは、図４の相関情報を示したものである。つまり、破線Ｌ６Ａは、正常使用領域内で電池１１が使用される場合における使用時間とＣＩＤ３００の劣化量との関係を示すものである。図６に示される実線Ｌ６Ｂは、正常使用領域外での電池１１が使用が発生した場合における相関情報を示すものである。つまり、実線Ｌ６Ｂは、正常使用領域外での電池１１が使用が発生した場合における使用時間とＣＩＤ３００の劣化量との関係を示すものである。

正常使用領域外での電池１１の使用が発生した場合、電池電圧ＶＢが、電池１１の電解質に含まれるガス発生添加剤の電気分解が開始される閾電圧Ｖａを超えると、ガスが発生し電池１１の内圧の上昇が促進され得る。つまり、上述したとおり電池１１は、正常使用領域内で使用されている場合においても、電解質が電気分解されることによって内部で徐々にガスが発生して内圧が上昇するが、正常使用領域外での電池１１の使用が発生した場合には、電解質が電気分解されることに起因する内圧上昇に加えて、ガス発生添加剤が電気分解されることに起因する内圧上昇が起こり得る。図６に示されるように、ガス発生添加剤の電気分解されることに起因する内圧の上昇によって、正常使用領域内で使用されている場合よりもＣＩＤ３００の劣化量がさらに蓄積されることになる。正常使用領域外での使用によるＣＩＤ３００の劣化量の蓄積が生じると、相関情報（破線Ｌ６Ａ）が実線Ｌ６Ｂへ移行される。これによって、ＣＩＤ３００の劣化量Ｄが閾値Ｄｔｈに達するまでの閾時間がＴｔｈからＴｔｈ１（Ｔｔｈ＞Ｔｔｈ１）となる。これは、ＣＩＤ３００が作動する作動点について考えると、作動点に達するまでの使用時間が早まったことを表わしている。

一方で、報知装置４００によるユーザへの報知は、電池１１の使用時間が閾時間Ｔｔｈになったときに行なわれる。そのため、ユーザに報知が行なわれる閾時間Ｔｔｈが到来する前に、使用時間Ｔｔｈ１付近でＣＩＤ３００が作動してしまうことが起こり得る。

そこで、本実施の形態においては、正常使用領域外での電池１１の使用が発生してＣＩＤ３００の劣化量Ｄが蓄積されたことが推定される場合、当該蓄積された劣化量に応じて相関情報の閾値Ｄｔｈを補正する。閾値Ｄｔｈを補正することに伴なって、ＣＩＤ３００の劣化量が閾値に到達するまでの時間である閾時間も補正されることになるので、ＣＩＤ３００が作動する前に報知装置４００によるユーザへの報知を行なうことが可能となる。以下、相関情報の閾値Ｄｔｈの補正について具体的に説明する。

図７は、正常使用領域外での電池１１の使用が発生した場合の一例を概略的に説明するための図である。図７の横軸には時間ｔが示され、縦軸には電池電圧ＶＢおよび電池電流ＩＢが示されている。図７においては、正常使用領域外での電池１１の使用の一例として、サージ電圧が生じて、電池電圧ＶＢがガス発生添加剤の電気分解が開始される閾電圧Ｖａを超過した場合が示されている。

図７の曲線ＬＶに示されるように、時間ｔ１から時間ｔ２の間において、電池電圧ＶＢが閾電圧Ｖａを超過している。また、時間ｔ３から時間ｔ４の間において、電池電圧ＶＢが閾電圧Ｖａを超過している。電池電圧ＶＢが閾電圧Ｖａを超過している間においては、ガス発生添加剤が電気分解されてガスが発生し、電池１１の内圧が上昇する。

なお、閾電圧Ｖａは、電池温度ＴＢに依存して変化する。図８は、電池温度ＴＢと閾電圧Ｖａとの関係を示す温度特性マップである。図８に示される温度特性マップは、ガス発生添加剤の種類（特性）に応じ定まるものであり、その理論データあるいは実験データが温度特性マップとしてＥＣＵ１００のメモリ１００ｂに記憶されている。

さらに、メモリ１００ｂには、図９に示される通電電荷量Ｑと添加剤分解量Ａとの関係を示す第１マップ、および、図１０に示される添加剤分解量Ａと閾値Ｄｔｈの補正量ΔＤｔｈとの関係を示す第２マップが記憶されている。通電電荷量Ｑとは、電池電圧ＶＢが閾電圧Ｖａを超過している期間における積算電荷量を示すものであり、後述の式（１）で規定される。

第１マップは、ガス発生添加剤の種類（特性）に応じ定まるものであり、用いられれるガス発生添加剤の種類毎に第１マップが作成されてメモリ１００ｂに記憶される。第１マップは、実験などにより電池１１の通電電荷量Ｑによってガス発生添加剤が分解される量が算出されてマップ化される。

第２マップは、たとえば、ガス発生量に応じた電池１１の内圧の上昇と、当該内圧の上昇によって蓄積されるＣＩＤの劣化量Ｄ（たとえば、図５において説明したダメージ量）との関係、および、相関情報を用いて閾値Ｄｔｈの補正すべき補正量ΔＤｔｈが算出されてマップ化される。

図７に戻り、本実施の形態においては、ＥＣＵ１００は、電圧ＶＢが閾電圧Ｖａを超過している間における通電電荷量Ｑを算出する。通電電荷量Ｑが算出されることによって、算出された通電電荷量Ｑを第１マップに照合させることによって添加剤分解量Ａを算出することができる。そして、算出した添加剤分解量Ａを第２マップに照合させることによって閾値Ｄｔｈの補正量ΔＤｔｈを算出することができる。

たとえば、時間ｔ１から時間ｔ２の間における通電電荷量Ｑ１は、電池電流ＩＢの積分によって求められ、以下の式（１）に表わされる。時間ｔ３から時間ｔ４の間における通電電荷量Ｑ２においても同様にして求められる。

上述したように、通電電荷量Ｑ１を算出し、算出した通電電荷量Ｑ１、第１マップおよび第２マップを用いて閾値Ｄｔｈの補正量ΔＤｔｈ１を算出することができる。また、通電電荷量Ｑ２を算出し、算出した通電電荷量Ｑ２、第１マップおよび第２マップを用いて閾値Ｄｔｈの補正量ΔＤｔｈ２を算出することができる。

図１１は、本実施の形態における閾値Ｄｔｈの補正を行なった相関情報を示した図である。図７および図１１を参照して、まず、時間ｔ１から時間ｔ２の間において電圧超過（ＶＢ≧Ｖａ）があったために、閾値Ｄｔｈに補正量ΔＤｔｈ１の補正が行なわれることによって、閾値がＤｔｈからＤｔｈ１に補正される。これに伴なって、閾時間がＴｔｈからＴｔｈ１に補正される。さらに、時間ｔ３から時間ｔ４の間において電圧超過（ＶＢ≧Ｖａ）があったために、閾値Ｄｔｈ１に補正量ΔＤｔｈ２の補正が行なわれることによって、閾値がＤｔｈ１からＤｔｈ２に補正される。これに伴なって、閾時間がＴｔｈ１からＴｔｈ２に補正される。

このように、本実施の形態においては、正常使用領域外での電池１１の使用によってＣＩＤ３００の劣化が蓄積し、ＣＩＤ３００の作動点に到達するまでの時間が当初の閾時間Ｔｔｈよりも早まった場合に、相関情報の閾値Ｄｔｈが補正される。閾値Ｄｔｈが補正されることに伴なって、閾時間Ｔｔｈも補正されることになるので、ＣＩＤ３００が作動する前に、報知装置４００によるユーザへの報知を行なうことが可能となる。

図１２は、本実施の形態に係るＥＣＵ１００において実行される閾値Ｄｔｈの補正量ΔＤｔｈの算出および報知の処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、ＥＣＵ１００において所定の演算周期ごとに呼び出されて実行される。図１２に示すフローチャートの各ステップは、ＥＣＵ１００によるソフトウェア処理によって実現される場合について説明するが、その一部あるいは全部が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。

ＥＣＵ１００は、監視ユニット２００から電池情報（電池電圧ＶＢ，電池電流ＩＢ，電池温度ＴＢ）を取得する（ステップ１０１、以下ステップを「Ｓ」と略す）。ＥＣＵ１００は、温度特性マップ（図８）をメモリ１００ｂから読み出し、電池温度ＴＢを温度特性マップに照合させて、電池温度ＴＢに対応した閾電圧Ｖａを算出する（Ｓ１０２）。

ＥＣＵ１００は、電池電圧ＶＢが閾電圧Ｖａ以上であるか否かを判定する（Ｓ１０３）。ＥＣＵ１００は、電池電圧ＶＢが閾電圧Ｖａ未満である場合（Ｓ１０３においてＮＯ）、正常使用領域内で電池１１が使用されており相関情報の閾値Ｄｔｈを補正する必要がないため、処理を終了する。

ＥＣＵ１００は、電池電圧ＶＢが閾電圧Ｖａ以上である場合（Ｓ１０３においてＹＥＳ）、時間計測を開始し（Ｓ１０５）、このときの電池電流ＩＢを監視ユニット２００から取得して電流積算値としてメモリ１００ｂに記憶する（Ｓ１０６）。

次いで、ＥＣＵ１００は、電池電圧ＶＢが閾電圧Ｖａを超過している状態が継続しているか否かを判定する（Ｓ１０７）。ＥＣＵ１００は、電池電圧ＶＢが閾電圧Ｖａを超過している状態が継続している場合（Ｓ１０７においてＹＥＳ）、時間計測を継続し、電池電流ＩＢを取得して、メモリ１００ｂに記憶されている電流積算値に加算する。

ＥＣＵ１００は、電池電圧ＶＢが閾電圧Ｖａを超過している状態が継続していない、つまり、電池電圧ＶＢが閾電圧Ｖａ未満となった場合（Ｓ１０７においてＮＯ）、時間計測を終了する（Ｓ１０９）。

ＥＣＵ１００は、時間計測を行なっている間に積算した電流積算値をメモリ１００ｂから読み出して、当該電流積算値を通電電荷量Ｑとして算出する（Ｓ１１１）。

ＥＣＵ１００は、メモリ１００ｂから第１マップ（図９）を読み出して、Ｓ１１１で算出した通電電荷量Ｑを第１マップに照合させて添加剤分解量Ａを推定する（Ｓ１１３）。

ＥＣＵ１００は、メモリ１００ｂから第２マップ（図１０）を読み出して、Ｓ１１３で推定した添加剤分解量Ａを第２マップに照合させて閾値Ｄｔｈの補正量ΔＤｔｈを算出する（Ｓ１１５）。

ＥＣＵ１００は、Ｓ１１５で算出した補正量ΔＤｔｈを用いて相関情報の閾値Ｄｔｈを補正後の閾値ＤｔｈＡに補正し、補正後の閾値ＤｔｈＡに対応した閾時間（補正後の閾時間）ＴｔｈＡを算出する（Ｓ１１９）。なお、次回に本フローチャートの処理が実行される際においては、今回算出された補正後の閾値ＤｔｈＡに対して閾値の補正が行なわれる。

ＥＣＵ１００は、電池１１の現在の使用時間が、補正後の閾時間ＴｔｈＡを超えているか否かを判定する（Ｓ１２１）。

ＥＣＵ１００は、電池１１の現在の使用時間が補正後の閾時間ＴｔｈＡを超えている場合（Ｓ１２１においてＹＥＳ）、報知装置４００を制御してユーザに報知を行なう（Ｓ１２２）。一方、ＥＣＵ１００は、電池１１の現在の使用時間が補正後の閾時間ＴｔｈＡを超えていない場合（Ｓ１２１においてＮＯ）、ＣＩＤ３００が作動する可能性がある状態に達していないので、報知を行なうことなく処理を終了する。

以上のように、本実施の形態に係る電池システムは、正常使用領域外での電池１１の使用によってＣＩＤ３００の劣化が蓄積し、ＣＩＤ３００の作動点に到達するまでの時間が当初の閾時間Ｔｔｈよりも早まった場合に、相関情報の閾値Ｄｔｈを補正する。閾値Ｄｔｈが補正されることに伴なって、閾時間も補正されることになるので、ＣＩＤ３００が作動する前に、報知装置４００によるユーザへの報知を行なうことが可能となる。これによって、ユーザに報知が行なわれる前に、ＣＩＤ３００が作動してしまうことを防止することができる。

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 車両、１０ 蓄電装置、１１ 電池、２０ システムメインリレー、５０ モータジェネレータ、６０ 駆動輪、１００ ＥＣＵ、１００ａ ＣＰＵ、１００ｂ メモリ、１００ｃ タイマ回路、１１０ 電池ケース、１１３，１１６ 外部端子、１２３ 電極体、１２５ 正極芯体露出部、１２６ 負極芯体露出部、１２７，１２８ 集電体、１３１ 封口体、１３２ 収容部、２００ 監視ユニット、３００ 電流遮断機構、３１０ 反転板、３１１ 中央部、３２０ 金属板、３３０ リード端子、３４０ 絶縁ケース、４００ 報知装置、Ｓ 密閉空間。

Claims (1)

1. 内圧が上昇した場合に外部との電気的接続を遮断するように構成された電流遮断機構を有する二次電池と、
   前記二次電池の状態を示す電池情報を検出するように構成された監視ユニットと、
   前記二次電池の使用時間が、前記電流遮断機構の劣化量が閾値に達する閾時間となったときに報知を行なう制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   予め定められた使用領域内で前記二次電池が使用される場合における、前記使用時間と前記電流遮断機構の劣化量との関係を示す相関情報を予め記憶し、
   前記相関情報に基づいて、前記二次電池の使用時間が、前記閾時間となったときに報知を行ない、
   前記電池情報を用いて、前記使用領域外で前記二次電池が使用されたときの、前記二次電池の電解質に含まれる添加剤の分解量を推定し、
   推定された前記分解量に応じて前記閾値を下方に補正する、電池システム。

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