JP7054868B2 - 電池管理装置、電池システム、及び車両用電源システム - Google Patents

Description

本発明は、二次電池を管理する電池管理装置、電池システム、及び車両用電源システムに関する。

近年、リチウムイオン電池の需要が拡大している。リチウムイオン電池は、車載用途（例えば、ＨＥＶ、ＰＨＥＶ、ＥＶ）、定置型蓄電用途、電子機器用途（例えば、ノートＰＣ、スマートフォン）など、様々な用途に使用されている。特にＨＥＶ、ＰＨＥＶ、ＥＶの出荷台数が増えてきており、車載用のリチウムイオン電池の出荷が伸びている。

長期出張などにより、自家用のＥＶや蓄電システムを長期間使用しない場合が発生し得る。このような電池を長期保存する場合において、電池を高ＳＯＣのまま放置すると、速いペースで保存劣化が進行する。電池の保存劣化を抑制するため、放電が不要となる可能性が高い時間帯においてＳＯＣを比較的低く維持する手法（例えば、特許文献１参照）や、車両の長期間の停車が予測されるとき、充電の開始を遅らせる手法（例えば、特許文献２参照）が提案されている。

特開２０１６－１２９８９号公報 特開２００９－５４５０号公報

一方で、電池システムには、必要な時に必要な容量を放電できることが要求される。例えば、車載電池の長期保存の場合にＳＯＣを低く維持しすぎると、長期保存後に使用する際の走行距離が短くなってしまう。

本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、二次電池の長期保存時の劣化抑制と、長期保存後の使用における放電可能容量の確保を両立させる技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の電池管理装置は、二次電池の電圧、電流、温度の少なくとも１つをもとに、前記二次電池のＳＯＣ（State Of Charge)を含む前記二次電池の状態を推定する状態推定部と、前記二次電池の不使用状態が所定期間継続すると、前記二次電池の保存劣化の進行しやすさを示す指標が段階的に減少するように、前記二次電池を放電させる放電制御部と、を備える。前記指標には、前記二次電池のＳＯＣに依存するパラメータが含まれており、前記指標の値と滞在時間との積が複数の段階間において所定の関係になるように、各段階における前記指標の値と滞在時間が設定されている。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせ、本発明の表現を方法、装置、システム、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、二次電池の長期保存時の劣化抑制と、長期保存後の使用における放電可能容量の確保を両立させることができる。

本発明の実施の形態に係る電池システムの概略構成を説明するための図である。 図２（ａ）－（ｄ）は、長期保存中の二次電池の放電方法の具体例を示す図である。 二次電池の長期保存中の放電処理の流れを示すフローチャートである。 二次電池の長期保存時における放電計画の実施例を説明するための図である。 図５（ａ）、（ｂ）は、長期保存後の放電時の放電ΔＳＯＣを集計したグラフの一例を示す図である。 二次電池の長期保存時における放電計画の変形例を説明するための図である。

図１は、本発明の実施の形態に係る電池システム１の概略構成を説明するための図である。図１に示す例は、本実施の形態に係る電池システム１が、車両の駆動用電池として車両に搭載される例である。電池システム１は、リレーＲＬ及びインバータ２を介してモータ３に接続される。インバータ２は力行時、電池システム１から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ３に供給する。回生時、モータ３から供給される交流電力を直流電力に変換して電池システム１に供給する。なおリレーＲＬは電池システム１と車両側とを電気的に遮断するための素子の一例であり、両者の間の電流を遮断できるスイッチ機能を備える素子であれば、他の種類の素子を用いてもよい。

電池システム１は二次電池２０及び電池管理装置１０を備える。二次電池２０は複数のセルＥ１～Ｅｎが直列接続されて形成される。セルには、リチウムイオン電池セル、ニッケル水素電池セル、鉛電池セル等を用いることができる。以下、本明細書ではリチウムイオン電池セル（公称電圧：３．６－３．７Ｖ）を使用する例を想定する。セルＥ１～Ｅｎの直列数は、モータ３の電圧に応じて決定される。

複数のセルＥ１－Ｅｎと直列にシャント抵抗Ｒｓが接続される。シャント抵抗Ｒｓは電流検出素子として機能する。なおシャント抵抗Ｒｓの代わりにホール素子を用いてもよい。また複数のセルＥ１－Ｅｎの温度を検出するための温度センサＴ１が設置される。温度センサＴ１には例えば、サーミスタを使用することができる。

電池管理装置１０は電圧検出部１１、温度検出部１２、電流検出部１３、制御部１４、記憶部１５及び駆動部１６を備える。電圧検出部１１は、直列接続された複数のセルＥ１－Ｅｎの各ノードと複数の電圧線で接続され、隣接する２本の電圧線間の電圧をそれぞれ検出することにより、各セルＥ１－Ｅｎの電圧を検出する。電圧検出部１１は、検出した各セルＥ１－Ｅｎの電圧を制御部１４に出力する。電圧検出部１１は例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）で構成できる。電圧検出部１１は、マルチプレクサ及びＡ／Ｄ変換器を含む。マルチプレクサは、複数のセルＥ１－Ｅｎの各電圧値を所定の順番でＡ／Ｄ変換器に出力し、Ａ／Ｄ変換器は、マルチプレクサから入力されるアナログ信号の電圧値をデジタル信号の電圧値に変換する。

温度検出部１２は温度センサＴ１の出力値をもとに複数のセルＥ１－Ｅｎの温度を推定し、推定した温度を制御部１４に出力する。電流検出部１３は、シャント抵抗Ｒｓの両端に接続された誤差増幅器を含む。誤差増幅器はシャント抵抗Ｒｓの両端電圧を検出する。電流検出部１３は当該両端電圧をもとに、二次電池２０に流れる電流を検出し、検出した電流を制御部１４に出力する。

制御部１４は例えば、ＣＰＵ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等で構成できる。制御部１４の詳細は後述する。記憶部１５は各種の情報を記憶する。記憶部１５は例えば、不揮発性メモリで構成できる。駆動部１６は、制御部１４からの切替指示信号を受けてリレーＲＬのオン／オフを制御するための駆動信号を生成し、リレーＲＬに供給する。

制御部１４は、電圧検出部１１、温度検出部１２及び電流検出部１３により検出された複数のセルＥ１－Ｅｎの電圧、電流、温度をもとに二次電池２０を管理する。例えば制御部１４は、セルＥ１～Ｅｎの少なくとも１つに過電圧、過小電圧、過電流、温度異常が発生すると、駆動部１６にリレーＲＬをターンオフさせ、セルＥ１～Ｅｎを保護する。また制御部１４はセルＥ１～Ｅｎの均等化処理を実行する。

制御部１４は、本実施の形態において注目する機能を実現するための機能ブロックとして、状態推定部１４１及び放電制御部１４２を含む。状態推定部１４１は複数のセルＥ１－ＥｎのＳＯＣ(State Of Charge)及びＳＯＨ(State Of Health）を推定する。

ＳＯＣは、ＯＣＶ（Open Circuit Voltage）法または電流積算法により推定できる。ＯＣＶ法は、電圧検出部１１により検出されるＯＣＶと、記憶部１５に保持されるＳＯＣ－ＯＣＶカーブの特性データをもとにＳＯＣを推定する方法である。電流積算法は、電圧検出部１１により検出される充放電開始時のＯＣＶと、電流検出部１３により検出される電流の積算値をもとにＳＯＣを推定する方法である。

ＳＯＨは、初期の満充電容量に対する現在の満充電容量の比率で規定され、数値が低いほど（０％に近いほど）劣化が進行していることを示す。ＳＯＨは、内部抵抗との相関関係をもとに推定することができる。内部抵抗は、電池に所定の電流を所定時間流した際に発生する電圧降下を、当該電流で割ることにより推定することができる。内部抵抗は温度が上がるほど低下する関係にあり、電池の劣化が進行するほど増加する関係にある。電池の劣化は充放電回数が増加するにつれ進行する。また電池の劣化は個体差や使用環境にも依存する。従って使用期間が長くになるにつれ基本的に、複数のセルＥ１－Ｅｎの容量のばらつきが大きくなっていく。

放電制御部１４２は、二次電池２０の長期保存時の劣化を抑制するために二次電池２０の容量を放電する。放電制御部１４２は、二次電池２０の保存劣化の進行しやすさを示す指標（以下、本明細書では保存劣化速度指標という）を生成し、保存劣化速度指標が段階的に低下するように二次電池２０を放電させる。保存劣化速度指標は０～１００％の範囲の値をとり、値が大きいほど保存劣化速度が速いことを示す。

保存劣化速度指標には、ＳＯＣに依存するパラメータが含まれる。ＳＯＣ、あるいはＳＯＣに応じて単調変化する任意のパラメータ（電圧、ＳＯＰ（State Of Power）など）のうち、少なくとも一つを使用できる。電圧として、セル電圧、モジュール電圧、システム電圧を使用することができる。直列接続された複数のセルが設けられる場合、セル電圧は、複数のセルの電圧の最大値を使用してもよいし、平均値を使用してもよい。直列接続された複数のモジュールが使用される場合、システム電圧は、複数のモジュール電圧の合算値になる。

また保存劣化速度指標には、二次電池２０のＳＯＣに依存しないパラメータも含めることができる。ＳＯＣに依存しないパラメータには、環境パラメータと劣化パラメータが含まれる。環境パラメータとして、各種の温度（セルの表面、セルの内部、モジュール、システム、外気など）を使用することができる。温度が高いほど、保存劣化速度指標が上昇する関係にある。なお環境パラメータとして湿度を使用することもできる。

劣化パラメータとして、ＳＯＨ、Ｒ－ＳＯＨ、内部抵抗値、満充電容量、総充電／総放電容量、サイクル数、総充電／総放電時間、総使用時間、最大／最小電圧履歴、最大／最小温度履歴の少なくとも１つを使用することができる。セルの劣化が進行しているほど、保存劣化速度指標が上昇する関係にある。

保存劣化速度指標における各パラメータの寄与度は、二次電池２０の種類ごとに実験やシミュレーションにもとづき決定される。保存劣化速度指標におけるパラメータの寄与度としては、ＳＯＣと温度の寄与度が支配的である。

図２（ａ）－（ｄ）は、長期保存中の二次電池２０の放電方法の具体例を示す図である。図２（ａ）－（ｄ）では二次電池２０が、直列接続された４つのセルＥ１－Ｅ４で構成される例を示している。

図２（ａ）は、長期保存中の二次電池２０の放電用の負荷として、均等化回路の放電抵抗Ｒ１－Ｒ４を利用する場合の部分回路図である。リチウムイオン電池では電力効率の維持および安全性担保の観点から、直列接続された複数のセルＥ１～Ｅｎ間において電圧を均等化する均等化処理が実行されることが一般的である。

図２（ａ）に示す例では、セルＥ１－Ｅ４のそれぞれの両端に放電回路が接続される。セルＥ１の放電回路は、直列接続されたスイッチＳ１と放電抵抗Ｒ１により構成される。セルＥ２－Ｅ４の放電回路も、セルＥ１の放電回路と同様の構成である。制御部１４は均等化処理する際、複数のセルＥ１－Ｅ４の電圧の内、最も電圧が低いセルを特定する。制御部１４は、他のセルのスイッチをオン状態に制御して、当該最も電圧が低いセルの電圧まで、他のセルの容量を放電する。これにより、複数のセルＥ１－Ｅ４の電圧を揃えることができる。図２（ａ）に示す例では、均等化処理に使用する放電抵抗Ｒ１－Ｒ４を、長期保存中の二次電池２０の放電用の負荷として利用する。

図２（ｂ）は、長期保存中の二次電池２０の放電用の負荷として、冷却ファンＬｆを利用する場合の部分回路図である。電池システム１では、二次電池２０を冷却するために冷却ファンＬｆが設置されることがある。特に定置型の大型蓄電システムでは、蓄電ラックに冷却ファンＬｆが取り付けられることが多い。

図２（ｂ）に示す例では、セルＥ１－Ｅ４の両端に、スイッチＳ５を介して冷却ファンＬｆが接続される。制御部１４はセルＥ１～Ｅ４の温度が所定値以上に上昇したとき、スイッチＳ５をオン状態に制御して、冷却ファンＬｆを稼働させる。これにより、セルＥ１～Ｅ４を冷却することができる。

図２（ｂ）に示す例では冷却ファンＬｆが稼働することにより、セルＥ１～Ｅ４の温度を低下させる効果もある。従って保存劣化の進行を温度面からも抑制する効果がある。また図２（ａ）に示した放電抵抗Ｒ１－Ｒ４を使用する場合と比較して、消費電力が大きくなるため、セルＥ１～Ｅ４のＳＯＣを目標値まで低下させる際の放電時間を短縮することができる。

図２（ｃ）は、長期保存中の二次電池２０の放電用の負荷として、バッファ用の別の二次電池Ｅｂを利用する場合の部分回路図である。セルＥ１－Ｅ４の両端に、スイッチＳ６を介してバッファ用の二次電池Ｅｂが接続される。バッファ用の二次電池Ｅｂには、対象となる二次電池２０より保存劣化しにくい特性の電池を使用するか、対象となる二次電池２０より高用量の電池を使用する。制御部１４は長期保存中の二次電池２０を放電させる際、スイッチＳ６をオン状態に制御して、対象となる二次電池２０から放電される容量をバッファ用の二次電池Ｅｂに充電させる。対象となる二次電池２０の使用が再開されると、バッファ用の二次電池Ｅｂからも放電され、空き容量が増加される。

図２（ｄ）は、長期保存中の二次電池２０の放電用の負荷として、均等化回路の放電抵抗Ｒ１－Ｒ４と冷却ファンＬｆの両方を利用する場合の部分回路図である。制御部１４は長期保存中の二次電池２０を放電させる際、スイッチＳ１－Ｓ５をオン状態に制御して、放電抵抗Ｒ１－Ｒ４を導通させるとともに冷却ファンＬｆを稼働させる。冷却ファンＬｆは、放電抵抗Ｒ１－Ｒ４の発熱も冷却することができる。従って放電抵抗Ｒ１－Ｒ４を小さくすることができ、放電抵抗Ｒ１－Ｒ４の定格電流を上げることができる。放電抵抗Ｒ１－Ｒ４の定格電流を上げれば、放電抵抗Ｒ１－Ｒ４に流れる電流を多くすることができ、放電時間を短縮することができる。

図３は、二次電池２０の長期保存中の放電処理の流れを示すフローチャートである。放電制御部１４２は、二次電池２０の不使用期間が設定値を超えると（Ｓ１０のＹ）、記憶部１５から二次電池２０の多段階の放電計画を読み出す（Ｓ１１）。当該設定値は、二次電池２０の用途に応じて設定される。例えば、ＥＶであれば１週間程度、スマートフォンであれば１～３日に設定される。放電計画は、各段階における保存劣化速度指標と滞在時間を含んでいる。この保存劣化速度指標と滞在時間の決定方法の具体例は後述する。なお放電計画の内容は、放電計画に基づく放電処理の実行中（放電処理の最中と、放電処理と次の放電処理とのインターバル期間の両方を含む）においても、温度などの環境条件が変化した場合、その変化に応じて変更可能である。

放電制御部１４２は、パラメータｎに初期値として１を設定する（Ｓ１２）。放電制御部１４２は、第ｎ段階の滞在終了時刻が到来すると（Ｓ１３のＹ）、第ｎ段階の放電を開始する（Ｓ１４）。放電制御部１４２は、保存劣化速度指標が下限値に到達すると（Ｓ１５のＹ）、二次電池２０の長期保存中の放電処理を終了する。なお、保存劣化速度指標と下限値との比較は、第ｎ段階の放電が終了した時点で行ってもよい。当該比較の結果、保存劣化速度指標が下限値以下の場合、次の段階の放電に移行せずに長期保存中の放電処理を終了する。なお、長期保存中の放電処理は、二次電池２０の通常の使用が再開した場合も停止する。

放電制御部１４２は、保存劣化速度指標が第ｎ段階の目標値に到達すると（Ｓ１５のＮ、Ｓ１６のＹ）、第ｎ段階の放電を終了する（Ｓ１７）。放電制御部１４２は、パラメータｎをインクリメントして（Ｓ１８）、ステップＳ１３に遷移する。

図４は、二次電池２０の長期保存時における放電計画の実施例を説明するための図である。保存劣化は基本的にＳＯＣと温度に大きく依存している。ＳＯＣが高いほど、又は温度が高いほど保存劣化が進行しやすくなる。図４に示す例は、温度が常温（２５℃）で一定とし、その他の環境パラメータと劣化パラメータも一定としている。即ち、保存劣化速度指標がＳＯＣと一致する簡易モデルを示している。

放電計画では、複数の段階における保存劣化速度指標（＝ＳＯＣ）の値と滞在時間の積（以下、保存時間積という）の関係が考慮される。図４に示す例において第１段階のＳＯＣは１００％、滞在時間はＴ１、保存時間積はＳ１である。第２段階のＳＯＣは８０％、滞在時間はＴ２、保存時間積はＳ２である。第３段階のＳＯＣは５０％、滞在時間はＴ３、保存時間積はＳ３である。ＳＯＣの下限値は４５％である。保存時間積の合計Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３は、所定の上限値以下に制限される。この制約は、長期保存中の放電処理のタイムスケールの枠をはめるための制約である。

実施例では、保存劣化速度が相対的に早くなる高ＳＯＣ領域の滞在時間を短く設定し、保存劣化速度が相対的に遅くなる低ＳＯＣ領域の滞在時間を長く設定する。即ち、段階が進むほど滞在時間が長くなるように設定される。実施例に係る放電計画では、段階間の遷移におけるＳＯＣの減少値ΔＳＯＣは、一定または段階が進むほど小さくなるように設定される。

実施例に係る放電計画では、段階が進むほど保存時間積が大きくなるように（Ｓ１＜Ｓ２＜Ｓ３）、各段階におけるＳＯＣと滞在時間が設定される。また、複数の段階における保存時間積が実質的に等しくなるように（Ｓ１＝Ｓ２＝Ｓ３）、各段階におけるＳＯＣと滞在時間が設定されてもよい。

各段階における具体的なＳＯＣと滞在時間は、長期保存後の放電時の使用実績をもとに決定することができる。電池システム１のメーカまたは運用管理会社は、長期保存後の使用により放電された放電容量（放電ΔＳＯＣ）のデータを多数サンプリングする。放電ΔＳＯＣは、長期保存後の放電開始時のＳＯＣと放電終了時のＳＯＣの差分で規定される。サンプルデータは、長期保存後の使用再開時における二次電池２０の使用態様が類似する属性ごとに集計される。例えば、電池システム１が搭載される製品ごとに集計される。さらに製品の仕向地ごとに集計されてもよい。仕向地により気温やユーザの習慣が異なるため、仕向地を考慮して分類すると、より高精度なデータ分類が可能となる。

図５（ａ）、（ｂ）は、長期保存後の放電時の放電ΔＳＯＣを集計したグラフの一例を示す図である。図５（ａ）は、長期保存後の放電時の放電ΔＳＯＣの確率分布（Probability Density Function:ＰＤＦ）を示すグラフであり、図５（ｂ）は、長期保存後の放電時の放電ΔＳＯＣの累積確率分布（Cumulative Distribution Function:ＣＤＦ）を示すグラフである。図５（ｂ）は、図５（ａ）の確率分布を、累積確率分布に書き換えたグラフである。

図５（ａ）に示すグラフを見ると、長期保存後の放電時に約４５％のＳＯＣを放電するユーザが最も多いことが分かる。設計者は、長期保存後の放電時の使用実績をもとに、長期保存中の放電処理のＳＯＣの下限値を決定する。この例ではＳＯＣの下限値を４５％に決定する。即ち、二次電池２０の最低確保容量として、ＳＯＣ４５％の容量を二次電池２０に確保する。なお、ＳＯＣの下限値はユーザごとにカスタマイズされた値を使用してもよい。

設計者は、長期保存後の放電時の放電ΔＳＯＣの確率分布をもとに、放電計画を構成する複数の段階における保存時間積の比率を決定する。図４、図５（ａ）に示す例では、放電計画における第１段階の保存時間積Ｓ１：第２段階の保存時間積Ｓ２：第３段階の保存時間積Ｓ３の比率と、放電ΔＳＯＣの確率分布の第１段階に対応する面積：第２段階に対応する面積：第３段階に対応する面積の比率とが比例するように、第１段階の保存時間積Ｓ１、第２段階の保存時間積Ｓ２及び第３段階の保存時間積Ｓ３が決定される（Ｓ１：Ｓ２：Ｓ３∝放電ΔＳＯＣの確率分布）。

放電ΔＳＯＣの確率分布の第１段階に対応する面積は、０％と第１段階のＳＯＣ（図４では１００％）との間に挟まれた領域の面積である。放電ΔＳＯＣの確率分布の第２段階に対応する面積は、０％と第２段階のＳＯＣ（図４では８０％）との間に挟まれた領域の面積である。放電ΔＳＯＣの確率分布の第３段階に対応する面積は、０％と第３段階のＳＯＣ（図４では５０％）との間に挟まれた領域の面積である。

なお、放電計画における第１段階の保存時間積Ｓ１：第２段階の保存時間積Ｓ２：第３段階の保存時間積Ｓ３の比率は、重み付けされてもよい。その場合、重み係数Ｗは、段階が進むほど大きな値に設定される（Ｗ＿Ｓ１＜Ｗ＿Ｓ２＜Ｗ＿Ｓ３）。

また設計者は、長期保存後の放電時の放電ΔＳＯＣの累積確率分布をもとに、当該累積確率分布が実質的に等間隔になるように、長期保存後の放電時の放電ΔＳＯＣを分類してもよい。図５（ｂ）では、累積確率分布を２０％刻みで放電ΔＳＯＣを分類した例を示している。放電ΔＳＯＣの累積確率分布が２０％で、放電ΔＳＯＣが４０％以下の使用がカバーされる。放電ΔＳＯＣの累積確率分布が４０％で、放電ΔＳＯＣが５０％以下の使用がカバーされる。放電ΔＳＯＣの累積確率分布が６０％で、放電ΔＳＯＣが６５％以下の使用がカバーされる。放電ΔＳＯＣの累積確率分布が８０％で、放電ΔＳＯＣが８０％以下の使用がカバーされる。放電ΔＳＯＣの累積確率分布が１００％で、放電ΔＳＯＣが１００％以下の使用がカバーされる。

設計者は、分類した放電ΔＳＯＣをもとに、放電計画における各段階のＳＯＣを決定する。図５（ｂ）に示す例では第１段階のＳＯＣを１００％に設定し、第２段階のＳＯＣを８０％に設定し、第３段階のＳＯＣを６５％に設定する。

なお、放電計画における第１段階のＳＯＣ１：第２段階のＳＯＣ２：第３段階のＳＯＣ３の比率は、重み付けされてもよい。その場合、重み係数Ｗは、段階が進むほど大きな値に設定される（Ｗ＿ＳＯＣ１＜Ｗ＿ＳＯＣ２＜Ｗ＿ＳＯＣ３）。

設計者は、以上の知見から生成した各段階におけるＳＯＣと滞在時間を含む放電計画を、記憶部１５に保存する。なお、サンプルデータから温度やＳＯＨ等の放電ΔＳＯＣ以外のデータを収集できる場合は、図５（ａ）、（ｂ）の横軸は、長期保存後の放電時における放電前後の保存劣化速度指標の差分となる。

上記の確率分布は学習により更新することも可能である。放電制御部１４２は、自己の電池システム１における二次電池２０の長期保存後の放電が発生する度に、放電ΔＳＯＣや温度などのデータを取得して記憶部１５に保存する。自己の電池システム１から１つ以上のサンプルデータが新たに収集されると、放電制御部１４２は、記憶部１５に保存される現在の確率分布を、当該サンプルデータを含む確率分布に更新する。放電制御部１４２は、更新後の確率分布をもとに各段階における放電劣化速度指標（またはＳＯＣ）と滞在時間を含む放電計画を更新する。自己の電池システム１から収集されるサンプルデータの数が多くなるほど、当該電池システム１のユーザの行動様式をより反映した確率分布となり、より高精度な放電計画を生成することができる。

放電制御部１４２は、長期保存中の放電処理の開始時に、セルＥ１－Ｅ４の検出温度に応じて、ＳＯＣの下限値を調整することができる。例えば、セルＥ１－Ｅ４の温度が高いほどＳＯＣの下限値を低く設定する。なお放電劣化速度指標を使用する場合において、放電劣化速度指標のパラメータに温度が含まれている場合、放電劣化速度指標の下限値は変動させる必要はない。セルＥ１－Ｅ４の温度の影響は、放電劣化速度指標の値に反映される。即ち、セルＥ１－Ｅ４の温度が高い場合、放電劣化速度指標が上昇するため下限値に到達しにくくなる。

以上説明したように本実施の形態によれば、電池システム１が長期保存中において、二次電池２０の容量を多段階で放電することにより、保存劣化速度指標（またはＳＯＣ）を目標値まで低下させる。その際、保存劣化速度指標（またはＳＯＣ）が高い状態の滞在時間を短くし、保存劣化速度指標（またはＳＯＣ）が低い状態の滞在時間を長くする。例えば、段階が進むにつれ滞在時間が長くなるように制御する。また段階が進むにつれ保存時間積（＝保存劣化速度指標×滞在時間）が大きくなるように制御する。これにより、長期保存時の保存劣化抑制の要請と放電可能容量確保の要請を両立させることができる。

また、ＳＯＣの下限値を温度に応じて変化させることにより、また保存劣化速度指標のパラメータに温度を含めることにより、保存劣化抑制と放電可能容量のバランスを調整することができる。また長期保存後の使用実績をもとに生成された長期保存中の放電計画を使用することにより、好適な放電可能容量を確保することができる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

図６は、二次電池２０の長期保存時における放電計画の変形例を説明するための図である。変形例では、実施例と反対に高ＳＯＣ領域の滞在時間を長く設定し、低ＳＯＣ領域の滞在時間を短く設定している。最初の放電までの時間を長くとり、それまでに使用されない場合、以後も使用されないと判断し、次の放電動作までの時間を短くしていく。即ち、各段階における滞在時間は、段階が進むほど短く設定される。

変形例に係る放電計画では、段階間の遷移におけるＳＯＣの減少値ΔＳＯＣが、一定または段階が進むほど大きくなるように設定される。また変形例に係る放電計画では、段階が進むほど保存時間積が小さくなるように、各段階におけるＳＯＣと滞在時間が設定される。また複数の段階における保存時間積が実質的に等しくなるように、各段階におけるＳＯＣと滞在時間が設定されてもよい。

図６は、５０［Ａｈ］の電池モジュールを、５０［ｍＡｈ］の放電容量で放電する場合の例を示している。電池モジュールが２４時間放置されると、長期保存中の放電処理が開始する。最初の放電ではＳＯＣ１０％の容量を１０時間かけて放電する。２回目の放電ではＳＯＣ１５％の容量を１５時間かけて放電する。３回目の放電ではＳＯＣ２５％の容量を２５時間かけて放電する。これにより、長期保存中のＳＯＣの目標値であるＳＯＣ５０％に到達する。なお変形例の説明では簡易的にＳＯＣを用いて説明したが、上記実施例と同様にＳＯＣの代わりに保存劣化速度指標を使用してもよい。

なお上記の実施の形態では、長期保存後の使用実績をもとに放電計画を作成する例を説明したが、放電計画は必ずしも使用実績をもとに作成されるものに限定されず、想定値をもとに作成されてもよい。その場合の放電計画も、上述した保存劣化速度指標（またはＳＯＣ）、滞在時間、保存時間積に関する制約条件に従う。

なお、実施の形態は、以下の項目によって特定されてもよい。

［項目１］
二次電池（２０）の電圧、電流、温度の少なくとも１つをもとに、前記二次電池（２０）のＳＯＣ（State Of Charge)を含む前記二次電池（２０）の状態を推定する状態推定部（１４１）と、
前記二次電池（２０）の不使用状態が所定期間継続すると、前記二次電池（２０）の保存劣化の進行しやすさを示す指標が段階的に減少するように、前記二次電池（２０）を放電させる放電制御部（１４２）と、を備え、
前記指標には、前記二次電池のＳＯＣに依存するパラメータが含まれており、
前記指標の値と滞在時間との積が複数の段階間において所定の関係になるように、各段階における前記指標の値と滞在時間が設定されていることを特徴とする電池管理装置（１０）。
これによれば、二次電池（２０）の長期保存時の保存劣化抑制の要請と放電可能容量確保の要請を両立させることができる。
［項目２］
前記段階間の遷移における前記指標の減少値は、一定または段階が進むほど小さくなるように設定されていることを特徴とする項目１に記載の電池管理装置（１０）。
これによれば、放電可能容量が少なすぎる状態になることを防止することができる。
［項目３］
各段階における前記指標の値と滞在時間は、段階が進むほど、前記積が大きくなるように設定されていることを特徴とする項目１または２に記載の電池管理装置（１０）。
これによれば、保存劣化を抑制しつつ、放電可能容量が少なすぎる状態になることを防止することができる。
［項目４］
各段階における前記指標の値と滞在時間は、前記複数の段階間において前記積が実質的に等しくなるように設定されていることを特徴とする項目１または２に記載の電池管理装置（１０）。
これによれば、保存劣化を抑制しつつ、放電可能容量が少なすぎる状態になることを防止することができる。
［項目５］
前記複数の段階間における前記積の比率は、二次電池（２０）の不使用状態が所定期間継続した後の使用により放電された容量のデータが複数サンプリングされて生成された長期不使用後の放電容量の確率分布をもとに設定されていることを特徴とする項目１から４のいずれか１項に記載の電池管理装置（１０）。
これによれば、好適な放電可能容量が確保された放電計画を作成することができる。
［項目６］
各段階における前記指標の値は、二次電池（２０）の不使用状態が所定期間継続した後の使用により放電された容量のデータが複数サンプリングされて生成された長期不使用後の放電容量の累積確率分布をもとに、当該累積確率分布が実質的に等間隔になるように設定されていることを特徴とする項目１、３、４のいずれか１項に記載の電池管理装置（１０）。
これによれば、好適な放電可能容量が確保された放電計画を作成することができる。
［項目７］
各段階における滞在時間は、段階が進むほど短く設定されていることを特徴とする項目１に記載の電池管理装置（１０）。
これによれば、放電可能容量が少なすぎる状態になることを防止しつつ、保存劣化を抑制することができる。
［項目８］
各段階における前記指標の値と滞在時間は、段階が進むほど、前記積が小さくなるように設定されていることを特徴とする項目１、７のいずれか１項に記載の電池管理装置（１０）。
これによれば、放電可能容量が少なすぎる状態になることを防止しつつ、保存劣化を抑制することができる。
［項目９］
前記二次電池（２０）の不使用状態が所定期間継続することによる前記放電制御部（１４２）による放電時の前記指標の下限値は、二次電池（２０）の不使用状態が所定期間継続した後の放電時の使用実績をもとに設定されていることを特徴とする項目１から８のいずれか１項に記載の電池管理装置（１０）。
これによれば、指標の下限値を好適な値に設定することができる。
［項目１０］
前記二次電池（２０）の不使用状態が所定期間継続することによる前記放電制御部（１４２）による放電時の前記指標の下限値は、環境に依存するパラメータ及び／又は前記二次電池（２０）の劣化度に依存するパラメータに応じて調整されることを特徴とする項目１から９のいずれか１項に記載の電池管理装置（１０）。
これによれば、指標の下限値を好適な値に調整することができる。
［項目１１］
前記指標には、前記ＳＯＣに依存するパラメータに加えて、環境に依存するパラメータ及び／又は前記二次電池（２０）の劣化度に依存するパラメータが含まれることを特徴とする項目１から９のいずれか１項に記載の電池管理装置（１０）。
これによれば、二次電池（２０）の保存劣化を、より正確に管理することができる。
［項目１２］
二次電池（２０）と、
前記二次電池（２０）を管理する項目１から１１のいずれか１項に記載の電池管理装置（１０）と、
を備えることを特徴とする電池システム（１）。
これによれば、二次電池（２０）の長期保存時の保存劣化抑制の要請と放電可能容量確保の要請を両立させることができる。
［項目１３］
前記二次電池（２０）は、直列接続された複数のセル（Ｅ１－Ｅｎ）を含み、
前記電池システム（１）は、前記複数のセル（Ｅ１－Ｅｎ）とそれぞれ並列に接続された均等化用の複数の放電抵抗（Ｒ１－Ｒ４）をさらに備え、
前記放電制御部（１４２）は、前記二次電池（２０）の不使用状態が所定期間継続することにより放電する際、前記複数の放電抵抗（Ｒ１－Ｒ４）に前記二次電池（２０）の容量を放電させることを特徴とする項目１２に記載の電池システム（１）。
これによれば、目的の負荷が稼働しない期間に、二次電池（２０）の容量を減らすことができる。
［項目１４］
前記電池システム（１）は、前記二次電池（２０）と並列に接続された、前記二次電池（２０）を冷却するためのファン（Ｌｆ）をさらに備え、
前記放電制御部（１４２）は、前記二次電池（２０）の不使用状態が所定期間継続することにより放電する際、前記ファン（Ｌｆ）に前記二次電池（２０）の容量を放電させることを特徴とする項目１２に記載の電池システム（１）。
これによれば、目的の負荷が稼働しない期間に、二次電池（２０）の容量を減らすことができる。
［項目１５］
前記電池システム（１）は、前記二次電池（２０）と並列に接続されたバッファ用電池（Ｅｂ）をさらに備え、
前記放電制御部（１４２）は、前記二次電池（２０）の不使用状態が所定期間継続することにより放電する際、前記バッファ用電池（Ｅｂ）に前記二次電池（２０）の容量を放電させることを特徴とする項目１２に記載の電池システム（１）。
これによれば、目的の負荷が稼働しない期間に、二次電池（２０）の容量を減らすことができる。
［項目１６］
項目１２から１５のいずれか１項に記載の電池システム（１）と、
力行時に前記二次電池（２０）から供給される直流電力を交流電力に変換して車両内のモータ（３）に供給し、回生時に前記モータ（３）から供給される交流電力を直流電力に変換して前記二次電池（２０）に供給するインバータ（２）と、
前記電池システム（１）と前記インバータ（２）の間に接続されるスイッチ（ＲＬ）と、
を備えることを特徴とする車両用電源システム。
これによれば、車載用の二次電池（２０）の長期保存時の保存劣化抑制の要請と放電可能容量確保の要請を両立させることができる。

１ 電池システム、 ２ インバータ、 ３ モータ、 １０ 電池管理装置、 １１ 電圧検出部、 １２ 温度検出部、 １３ 電流検出部、 １４ 制御部、 １４１ 状態推定部、 １４２ 放電制御部、 １５ 記憶部、 １６ 駆動部、 ２０ 二次電池、 Ｅ１－Ｅｎ セル、 Ｓ１－Ｓ６ スイッチ、 Ｒ１－Ｒ４ 放電抵抗、 Ｒｓ シャント抵抗、 ＲＬ リレー、 Ｌｆ 冷却ファン、 Ｅｂ バッファ用電池。

Claims (16)

1. 二次電池の電圧、電流、温度の少なくとも１つをもとに、前記二次電池のＳＯＣ（State Of Charge)を含む前記二次電池の状態を推定する状態推定部と、
   前記二次電池の不使用状態が所定期間継続すると、前記二次電池の保存劣化の進行しやすさを示す指標が段階的に減少するように、前記二次電池を放電させる放電制御部と、を備え、
   前記指標には、前記二次電池のＳＯＣに依存するパラメータが含まれており、
   前記指標の値と滞在時間との積が複数の段階間において所定の関係になるように、各段階における前記指標の値と滞在時間が設定されていることを特徴とする電池管理装置。
2. 前記段階間の遷移における前記指標の減少値は、一定または段階が進むほど小さくなるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の電池管理装置。
3. 各段階における前記指標の値と滞在時間は、段階が進むほど、前記積が大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電池管理装置。
4. 各段階における前記指標の値と滞在時間は、前記複数の段階間において前記積が実質的に等しくなるように設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電池管理装置。
5. 前記複数の段階間における前記積の比率は、二次電池の不使用状態が所定期間継続した後の使用により放電された容量のデータが複数サンプリングされて生成された長期不使用後の放電容量の確率分布をもとに設定されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電池管理装置。
6. 各段階における前記指標の値は、二次電池の不使用状態が所定期間継続した後の使用により放電された容量のデータが複数サンプリングされて生成された長期不使用後の放電容量の累積確率分布をもとに、当該累積確率分布が実質的に等間隔になるように設定されていることを特徴とする請求項１、３、４のいずれか１項に記載の電池管理装置。
7. 各段階における滞在時間は、段階が進むほど短く設定されていることを特徴とする請求項１に記載の電池管理装置。
8. 各段階における前記指標の値と滞在時間は、段階が進むほど、前記積が小さくなるように設定されていることを特徴とする請求項１、７のいずれか１項に記載の電池管理装置。
9. 前記二次電池の不使用状態が所定期間継続することによる前記放電制御部による放電時の前記指標の下限値は、二次電池の不使用状態が所定期間継続した後の放電時の使用実績をもとに設定されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の電池管理装置。
10. 前記二次電池の不使用状態が所定期間継続することによる前記放電制御部による放電時の前記指標の下限値は、環境に依存するパラメータ及び／又は前記二次電池の劣化度に依存するパラメータに応じて調整されることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の電池管理装置。
11. 前記指標には、前記ＳＯＣに依存するパラメータに加えて、環境に依存するパラメータ及び／又は前記二次電池の劣化度に依存するパラメータが含まれることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の電池管理装置。
12. 二次電池と、
    前記二次電池を管理する請求項１から１１のいずれか１項に記載の電池管理装置と、
    を備えることを特徴とする電池システム。
13. 前記二次電池は、直列接続された複数のセルを含み、
    前記電池システムは、前記複数のセルとそれぞれ並列に接続された均等化用の複数の放電抵抗をさらに備え、
    前記放電制御部は、前記二次電池の不使用状態が所定期間継続することにより放電する際、前記複数の放電抵抗に前記二次電池の容量を放電させることを特徴とする請求項１２に記載の電池システム。
14. 前記電池システムは、前記二次電池と並列に接続された、前記二次電池を冷却するためのファンをさらに備え、
    前記放電制御部は、前記二次電池の不使用状態が所定期間継続することにより放電する際、前記ファンに前記二次電池の容量を放電させることを特徴とする請求項１２に記載の電池システム。
15. 前記電池システムは、前記二次電池と並列に接続されたバッファ用電池をさらに備え、
    前記放電制御部は、前記二次電池の不使用状態が所定期間継続することにより放電する際、前記バッファ用電池に前記二次電池の容量を放電させることを特徴とする請求項１２に記載の電池システム。
16. 請求項１２から１５のいずれか１項に記載の電池システムと、
    力行時に前記二次電池から供給される直流電力を交流電力に変換して車両内のモータに供給し、回生時に前記モータから供給される交流電力を直流電力に変換して前記二次電池に供給するインバータと、
    前記電池システムと前記インバータの間に接続されるスイッチと、
    を備えることを特徴とする車両用電源システム。

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