JP7391065B2 - 電池システムおよび制御方法 - Google Patents

Description

本開示は、電池システムおよび制御方法に関する。

リチウムイオン二次電池に代表される、非水電解液を有する非水系二次電池が、移動体に用いられている。移動体は、たとえば、ハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車、船舶などである。非水系二次電池の抵抗増加を引き起こす要因の一つとして、ハイレート（たとえば、５～４０Ｃ程度）での充電または放電が継続的に行われることにより、電極表面の電解液中のリチウム量の局所的な減少によって抵抗増加が生起される現象である、所謂ハイレート劣化が知られている。

たとえば、特許文献１（特開２０１７－１０３０８０号公報）に、充放電電流値の履歴に基づいて電解液中のリチウム塩濃度の偏りを推定し、該偏りに応じて充電電流または放電電流を制限する技術が開示されている。この技術により抵抗増加が抑制され得る。

特開２０１７－１０３０８０号公報

一般的に、二次電池は通常使用された場合には通常劣化が発生する。また、特許文献１に記載の技術においては、二次電池において、ハイレートでの充電または放電が継続的に行われることにより、電解液中の塩濃度の偏りによって抵抗増加が生起される現象が開示されている。しかしながら、たとえば、ローレートでの充放電であっても、ＳＯＣ（State Of Charge）変化が大きくなる使用により生じ得る電解液自体の分布の偏りについて鑑みられていなかった。したがって、電解液自体の分布の偏りが生じたまま二次電池の充電および放電を繰り返すと、電極反応が不均一になる。その結果、二次電池において局所的に反応が集中することによって、上記の通常劣化以外の特異劣化が二次電池に生じるという問題が生じ得る。

本開示の目的は、二次電池の充電および放電を繰り返したとしても、該二次電池の特異劣化を抑制する技術を提供することである。

本開示の電池システムは、電解液を含む二次電池と、制御装置とを備える。制御装置は、二次電池の充電により電解液が移動することにより生じる該電解液の不均一状態の度合いを示す第１値を算出し、不均一状態が解消された度合いを示す第２値を算出し、第１値と第２値との差分値を算出し、差分値に基づいて、二次電池への充電電流を制限する。

本開示の電池システムは、電解液を含む二次電池と、制御装置とを備える。制御装置は、二次電池の充電により電解液が移動することにより生じる該電解液の不均一状態の度合いを示す第１値を算出し、不均一状態が解消された度合いを示す第２値を算出し、第１値と第２値との差分値を算出し、差分値に基づいて、二次電池からの放電電流を制限する。

本開示の方法は、電解液を含む二次電池の充電により電解液が移動することにより生じる該電解液の不均一状態の度合いを示す第１値を算出することと、不均一状態が解消された度合いを示す第２値を算出することと、第１値と第２値との差分値を算出することと、差分値に基づいて、二次電池への充電電流を制限することとを備える。

本開示の方法は、電解液を含む二次電池の充電により電解液が移動することにより生じる該電解液の不均一状態の度合いを示す第１値を算出することと、不均一状態が解消された度合いを示す第２値を算出することと、第１値と第２値との差分値を算出することと、差分値に基づいて、二次電池からの放電電流を制限することとを備える。

本開示の電池システムでは、二次電池の充電および放電を繰り返したとしても、該二次電池の特異劣化を抑制する。

電池システムの構成例を示す図である。 電池セルを示す図である。 制御装置の機能ブロック図である。 制限部の機能ブロック図である。 第１マップの一例を示す図である。 第２マップの一例を示す図である。 第３マップの一例を示す図である。 第４マップの一例を示す図である。 第５マップの一例を示す図である。 第６マップの一例を示す図である。 第７マップの一例を示す図である。 第８マップの一例を示す図である。 第９マップの一例を示す図である。 第１０マップの一例を示す図である。 セル温度の取得タイミングなどを示す図である。 制御装置により実行される処理手順の一例を示すフローチャートである。 第２値の算出処理のフローチャートである。 第３値の算出処理の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返さない。

＜電池システムの構成例＞
本実施の形態の電池システムは、移動体に搭載される。移動体は、たとえば、高容量電池を動力とする船舶または車両などである。本実施の形態では、車両に搭載される電池システムを説明する。より具体的には、車両は、電動車両である。電動車両は、たとえば、ハイブリッド自動車または電気自動車によって構成される。

図１は、本実施の形態の電池システム１０が搭載される車両１０００の構成例を示す図である。車両１０００は、電池システム１０と、車両制御システム２０とを備える。電池システム１０と、車両制御システム２０とは、コネクタ１５により電気的に接続される。

まず、電池システム１０を説明する。電池システム１０は、電池モジュール１００と、電池制御装置４００と、電圧センサ１５０と、電流センサ１６０と、温度センサ１７０とを備える。電池モジュール１００は、たとえば、電気的に直列に接続された複数の電池セル１０１を有する組電池によって構成される。各電池セル１０１は、たとえば、リチウムイオン二次電池である。なお、複数の電池セル１０１の一部は、互いに並列に接続されてもよい。

電圧センサ１５０は、電池モジュール１００の電圧値を検出する。具体的には、電圧センサ１５０は、複数の電池セル１０１の少なくとも１つの電圧値を検出する。本実施の形態では、電圧センサ１５０は、複数の電池セル１０１の全ての電圧値を検出する。電圧センサ１５０により検出された電圧値は、電池制御装置４００に入力される。

電流センサ１６０は、電池モジュール１００の電流値を検出する。具体的には、電流センサ１６０は、複数の電池セル１０１の少なくとも１つの電流値を検出する。本実施の形態では、電流センサ１６０は、直列経路に設置することで全ての電池セルの電流値を検出する。電流センサ１６０により検出された電流値は、電池制御装置４００に入力される。

温度センサ１７０は、電池モジュール１００の所定箇所の温度を検出する。具体的には、温度センサ１７０は、複数の電池セル１０１の少なくとも１つの温度を検出する。本実施の形態では、温度センサ１７０は、全ての電池セルの外部の温度（たとえば、電池セルのケースの温度）を検出する。あるいは、温度センサ１７０は、一部の代表電池の外部の温度を検出し、その他の電池温度は所定の方法で推定される。また、温度の単位は、たとえば、ｄｅｇＣである。なお、該温度は、「セル温度」とも称される。温度センサ１７０により検出された温度は、電池制御装置４００に入力される。

また、電池モジュール１００の電圧値、電池モジュール１００の電流値、および二次電池の温度のうち少なくとも１つはセンサを用いずに、所定の方法で推定する構成が採用されてもよい。

電池制御装置４００は、電池モジュール１００への充電許容電流値を算出する。充電許容電流値は、電池モジュール１００に対する充電電流において許容される電流値である。換言すると、充電許容電流値は、充電電流値の上限値である。充電許容電流値を越えて電池モジュール１００が充電されると、電池モジュール１００の後述の特異劣化が生じる場合がある。

また、電池制御装置４００は、電池モジュール１００からの放電許容電流値を算出する。放電許容電流値は、電池モジュール１００からの放電電流において許容される電流値である。放電許容電流値を越えて電池モジュール１００から放電されると、電池モジュール１００の特異な劣化が生じる場合がある。なお、充電許容電流値および放電許容電流値は、本開示の「差分値」に対応する。

次に、車両制御システム２０を説明する。車両制御システム２０は、車両制御装置２８０と、充電装置２００と、充電装置２５０と、負荷３００と、リレー２１０と、リレー２６０と、リレー３１０とを備える。なお、リレー２１０およびリレー３１０は兼用されてもよい。

車両制御システム２０の充電装置２００は、電池モジュール１００を充電する。充電装置２００は、様々な手法で電池モジュール１００を充電できる。充電装置２００は、第１の手法として、燃料タンク（図示せず）に収容されている燃料（たとえば、水素）を消費することにより電力を生成して、該電力により電池モジュール１００を充電できる。また、充電装置２００は、第２の手法として、いわゆる回生電力を生成して、該回生電力により二次電池を充電できる。回生電力は、たとえば、車両１０００のドライバによるブレーキペダル操作に応じて生成される電力である。また、電池システム１０の充電装置２５０は、第３の手法として、外部電源２４５からの電力を受けて、該電力により電池モジュール１００を充電できる。

車両制御システム２０の負荷３００は、たとえば、インバータである。負荷３００は、たとえば、推進器であってもよい。負荷３００であるインバータは、図示しないモータジェネレータを駆動することにより回転駆動力を発生させる。この回転駆動力は、車両１０００の駆動輪に伝達されて、車両１０００は走行する。また、外部電源２４５のコネクタは、ユーザにより車両１０００の充電口に差し込み可能である。

リレー２１０は、充電装置２００に対応付けられている。リレー３１０は、負荷３００に対応付けられている。リレー２６０は、充電装置２５０に対応付けられている。車両制御装置２８０は、リレー２１０のオンオフ、リレー２６０のオンオフ、リレー３１０のオンオフ、充電装置２００、充電装置２５０、および負荷３００などを制御可能である。

車両制御装置２８０は、車両１０００のイグニッションスイッチがオフからオンに切換わったときに、リレー２１０およびリレー３１０をオフからオンに切り換える。車両制御装置２８０は、車両１０００のイグニッションスイッチがオンからオフに切換わったときに、リレー２１０およびリレー３１０をオンからオフに切り換える。そして、車両制御装置２８０は、運転手の運転操作に応じて、車両１０００を走行させる。車両１０００の走行中に、充電装置２００は、第１の手法または第２の手法により電池モジュール１００を充電させたり、負荷３００に放電させたりする。

また、車両制御装置２８０は、たとえば、外部電源２４５のコネクタが、車両１０００の充電口に差し込まれたことを検知した場合に、車両制御装置２８０は、リレー２６０をオフからオンに切換える。そして、車両制御装置２８０の制御により、充電装置２５０は、外部電源２４５からの電力を電池モジュール１００に供給する。電池モジュール１００は、該電力により充電される。また、車両制御装置２８０は、たとえば、外部電源２４５のコネクタが、車両１０００の充電口から外されたことを検知した場合に、車両制御装置２８０は、リレー２６０をオンからオフに切換える。

本実施の形態では、電池制御装置４００または車両制御装置２８０は、電池システム１０の使用可能状態に制御可能である。使用可能状態は、電池システム１０（電池モジュール１００）の使用が可能な状態である。本実施の形態の使用とは、電池モジュール１００の充電および放電を示す。また、電池システム１０が休止している状態は、「休止状態」とも称される。休止状態は、使用可能状態とは異なる状態である。

車両１０００のイグニッションスイッチがオフからオンに切換わったとき、または、リレー２１０およびリレー３１０がオフからオンに切換わったときに使用可能状態に制御される。リレー２１０およびリレー３１０がオンであるときには、充電装置２００は、電池モジュール１００を充電可能であるとともに、負荷３００は電池モジュール１００からの電力を受けることができる。

また、リレー２６０（外部電源による充電のためのリレー）がオフからオンに切換わったときに使用可能状態に制御される。リレー２６０がオンであるときには、充電装置２００は、外部電源２４５からの電力により電池モジュール１００を充電可能である。

また、車両制御装置２８０は、車両１０００のイグニッションスイッチがオンからオフに切換わったとき、または、リレー２１０およびリレー３１０がオンからオフに切換わったときに使用可能状態を終了させる。使用可能状態が終了すると、電池モジュール１００は、休止状態となる。休止状態においては、車両制御装置２８０は、電池モジュール１００を充電せずかつ電池モジュール１００から負荷３００に対して放電しない。

また、車両制御装置２８０は、電池制御装置４００から受信した充電許容電流値に基づいて充電装置２００を制御することにより、充電装置２００による充電電流を制限できる。これにより、充電装置２００は、該充電許容電流値を越えない充電電流で、電池モジュール１００を充電する。

また、車両制御装置２８０は、電池制御装置４００から受信した放電許容電流値に基づいて負荷３００を制御することにより、電池モジュール１００から負荷３００への放電電流を制限できる。これにより、充電装置２００は、該充電許容電流値を越えない放電電流で、電池モジュール１００から負荷３００に対して放電させる。

車両制御装置２８０および電池制御装置４００の各々は、各種のプログラムを実行する演算主体である。車両制御装置２８０および電池制御装置４００の各々は、たとえば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field－Programmable Gate Array）、およびＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などで構成される。

車両制御装置２８０および電池制御装置４００の各々は、図示しないメモリを備える。メモリは、車両制御装置２８０および電池制御装置４００が任意の制御プログラムを実行するにあたって、プログラムコードおよびワークメモリなどを一時的に格納する記憶領域を提供する。メモリは、たとえば、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）またはＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）などの揮発性メモリデバイス（ＲＡＭ）で構成される。

車両制御装置２８０および電池制御装置４００の各々は、図示しないＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶装置を備える。ＲＯＭ等の記憶装置は、演算処理などに必要な各種のプログラムおよびデータを格納する記憶領域を提供する。ＲＯＭ等の記憶装置は、通常の書き換え不可能なメモリの他に、ＳＳＤ（Solid State Drive）などの不揮発性メモリデバイスで構成される。

また、車両制御装置２８０および電池制御装置４００の各々の制御プログラムは、情報提供事業者によって、たとえばインターネットなどによりダウンロード可能なプログラムプロダクトとして提供されてもよい。また、制御プログラムは、記憶媒体に格納されて提供されてもよい。記憶媒体は、非一時的にプログラムを記憶する。記憶媒体は、たとえば、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）－ＲＯＭ、ＣＤ（Compact Disc）－ＲＯＭなどである。

次に、電池セル１０１を説明する。電池セル１０１の正極は、イオン（たとえば、リチウムイオン）を吸蔵および放出できる材料で形成される。正極の材料としては、たとえば、コバルト酸リチウムやマンガン酸リチウムを用いることができる。電池セル１０１の負極は、イオン（たとえば、リチウムイオン）を吸蔵および放出できる材料で形成される。負極の材料としては、たとえば、カーボンまたはシリコン化合物などを用いることができる。電池セル１０１を充電するとき、正極は、イオンを電解液中に放出し、負極は、電解液中のイオンを吸蔵する。また、電池セル１０１を放電するとき、正極は、電解液中のイオンを吸蔵し、負極は、イオンを電解液中に放出する。

図２は、電池セル１０１を簡略化して示す図である。図２に示すように、電池セル１０１は、ケース２０５と、電解液２３０と、正極活物質２１６と、負極活物質２２０と、セパレータ２０７とを含む。また、電池セル１０１には、正極、負極、セパレータ２０７が捲回、又は積層されてなる電極体２２５が形成されている。電極体２２５には、電解液２３０、正極活物質２１６、および負極活物質２２０などが含まれている。

図２（Ａ）は、充電前の電池セル１０１の状態が示されている。電池セル１０１が充電されると、負極活物質２２０は膨張し、電池セル１０１が放電すると、負極活物質２２０は収縮する。これは、充放電過程においてリチウム（Ｌｉ）の吸蔵・放出に伴い負極活物質２２０の体積が膨張・収縮するからである。特に負極活物質２２０が結晶構造変化を伴う場合は、その構造変化過程での体積変化が顕著である。また、ケース２０５と電極体２２５との間には、空隙２１２が形成されている。

図２（Ｂ）は、電池セル１０１が充電されたことにより膨張した負極活物質２２０Ａを示す図である。負極活物質２２０が膨張することにより、矢印２３０Ａに示すように電解液２３０は第１場所から第２場所に移動する（押し出される）。

ここで、第１場所は、たとえば、電極体２２５内の正極または負極電極の内部の空隙や正負極間の空隙の場所である。前述の正極または負極電極の内部の空隙や正負極間の空隙の場所は、たとえば、電池セル１０１の充電前および放電前に電解液２３０が存在していた場所である。また、第２場所は、たとえば、空隙２１２である。

また、電池セル１０１が放電すると、負極活物質２２０は収縮することから、電極体２２５内に電解液を保持できる保持空間ができる。第２場所に移動した電解液２３０は、時間経過とともに保持空間に戻る（電極体２２５に浸透していく）ことで、元の状態に戻る。しかしながら、電解液２３０が保持空間に戻りきっていない状態で再度の充放電が行われると、電解液２３０が不均一な状態から、更に電解液２３０が部分的に押し出されることになる。その結果、電極体２２５内の電解液の偏在が進行する。

図２（Ｃ）は、図２（Ｂ）の状態から、さらに、電池セル１０１の充放電が繰返された場合の電池セル１０１を示す図である。図２（Ｃ）に示すように、たとえば、電池セル１０１は、電極体２２５の中央部２５５において、電解液２３０が少ない状態になる。このように、電池セル１０１の充放電が繰返されることにより、電極体２２５における（電池セル１０１における）電解液２３０の分布の不均一状態が生じる。

また、発明者は、電池セル１０１に対して、充放電サイクル（充電処理および放電処理の繰り返し）を車両としては比較的、低レート(たとえば、１～２Ｃ程度)の電流において連続で実施した。その結果、電池セル１０１の抵抗が増大し、充放電サイクル中の電池セル１０１の電圧降下が大きくなっていることが判明した。さらに、充放電サイクルが休止することにより、電圧挙動が元の状態に戻る（電圧低下が解消される）ことが判明した。このように、電池セル１０１の電圧低下は、一過性の劣化である。また、電池セル１０１の電圧低下は、上述の電解液２３０の不均一状態により生じる。一方で、上述の電解液２３０の不均一状態は、時間の経過とともに解消される。たとえば、電池モジュール１００の上述の休止状態が継続すると、図２（Ｃ）の状態から図２（Ａ）の状態に戻る。また、電池モジュール１００の電圧低下が生じたまま（電解液２３０の不均一状態が生じたまま）、電池セル１０１の充放電が継続されると、電池セル１０１の不具合が生じ得る。電池セル１０１の不具合は、たとえば、リチウムの析出による特性劣化である。なお、正極活物質が、充放電により膨張および収縮することで、上述の電解液２３０の不均一状態が生じる場合においても、同様の構成が採用されてもよい。

本実施の形態は、電池セル１０１の一過性の電圧低下を引き起こしうる電解液の不均一状態に着目されている。電池制御装置４００は、第１値と第２値とを算出する。第１値は、電解液２３０の不均一状態の度合を示す値である。電解液２３０の不均一状態は、電池セル１０１の充電により電極体内の電解液２３０が静置状態の場所から押し出されることにより生じる。第１値は、電池セル１０１が充放電されているとき（つまり使用可能状態であるとき）に増加する。第２値は、電解液２３０の不均一状態が解消された度合いを示す値である。不均一状態は、たとえば、休止状態または低SOC状態であるときに解消される。

［制御装置の機能ブロック図］
図３は、電池制御装置４００の機能ブロック図である。電池制御装置４００は、取得部４０２と、処理部４０４と、制限部４０６と、記憶部４０８と、タイマ４１０とを有する。取得部４０２は、電圧センサ１５０からの電圧値と、電流センサ１６０からの電流値と、温度センサ１７０からの温度とを取得する。取得部４０２が取得した電圧値、電流値、および温度は、処理部４０４に出力される。

処理部４０４は、所定の第１パラメータを用いて所定の演算式により、電池モジュール１００のＳＯＣ（State Of Charge）を算出する。第１パラメータは、電圧値、電流値、および温度のうち少なくとも１つを含んでいてもよい。また、第１パラメータは、電圧値、電流値、および温度以外のパラメータであってもよい。処理部４０４は、所定の第２パラメータを用いて所定の演算式により、電池モジュール１００の劣化度合いを示す値を算出する。電池モジュール１００の劣化度合いを示す値は、たとえば、ＳＯＨ（State of Health）である。第２パラメータは、電圧値、電流値、および温度のうち少なくとも１つを含んでいてもよい。また、第２パラメータは、電圧値、電流値、および温度以外のパラメータであってもよい。

処理部４０４は、電圧値、電流値、および温度などに基づいて、第１値および第２値を算出する。第１値および第２値の算出手法については後述する。また、処理部４０４は、複数の電池セル１０１の少なくとも１つの第１値および第２値を算出する。本実施の形態では、処理部４０４は、処理部４０４にて選定された代表セルの第１値および第２値を算出する。

そして、処理部４０４は、第１値と第２値との差分値を算出する。たとえば、処理部４０４は、第１値から第２値を差し引くことにより、差分値を算出する。上述のように、第１値は、不均一状態の度合いを示す値であり、第２値は、不均一状態が解消された度合いを示す値である。したがって、差分値は、不均一状態の解消が反映された第１値（最新の不均一状態の度合いが示された第１値）である。また、電解液２３０の分布が均一である場合には（不均一状態ではない場合には）、差分値は０である。したがって、第１値＜第2値である場合には、処理部４０４は、差分値を０として算出する。

処理部４０４は、算出した差分値を制限部４０６に出力する。制限部４０６は、該差分値に基づいた充電制限信号を車両制御装置２８０に対して出力する。充電制限信号には、充電許容電流値が含まれている。車両制御装置２８０は、該充電制限信号に含まれている充電許容電流値で、充電装置２００および充電装置２５０による充電電流を制限する。

また、制限部４０６は、該差分値に基づいた放電制限信号を車両制御装置２８０に対して出力する。放電制限信号には、放電許容電流値が含まれている。車両制御装置２８０は、該放電制限信号に含まれている放電許容電流値で、電池モジュール１００から負荷３００への放電電流を制限する。また、記憶部４０８には、後述の第１～第１０マップが格納されている。

図４は、制限部４０６の機能ブロック図である。制限部４０６は、上限値取得部４０６１と、許可値算出部４０６２と、乗算部４０６３と、最小値選択部４０６４と、乗算部４０６５とを有する。なお、上限値取得部４０６１と、許可値算出部４０６２は、どちらか一方だけの構成であってもよく、どちらか一方の場合は、乗算部４０６３と、最小値選択部４０６４は不要となる。

上限値取得部４０６１は、上限充電電流値および上限放電電流値を取得する。上限充電電流値および上限放電電流値（電池状態に因らずシステム構成で決定される充放電可能な電流値）は、予め定められている値であり、記憶部４０８に記憶されている。

乗算部４０６３は、後述する第１制限率を決定する。第１制限率は、１以下の値である。乗算部４０６３は、上限充電電流値に対して第１制限率を乗算する。また、乗算部４０６３は、上限放電電流値に対して第１制限率を乗算する。第１制限率が乗算された上限放電電流値は、最小値選択部４０６４に出力される。上限充電電流値と、上限放電電流値とに乗算される第１制限率は、同一であってもよく、異なっていてもよい。

また、許可値算出部４０６２は、電池モジュール１００の現状の電池状態(たとえば、ＳＯＣ、電池温度、およびＳＯＨなど)に基づいて、電池モジュール１００に対する充電電流の許可値、および電池モジュール１００からの放電電流の許可値を算出する。充電電流の許可値および放電電流の許可値は、最小値選択部４０６４に出力される。電池モジュール１００の現在の電池状態は、たとえば、電池モジュール１００の電流値、電圧値、温度、およびそれらの履歴のうち少なくとも１つなどにより規定される。

最小値選択部４０６４は、充電電流の許可値と、第１制限率が乗算された上限充電電流値とを比較し、これらの値のうち小さい方の値である充電上限値を乗算部４０６５に出力する。また、最小値選択部４０６４は、放電電流の許可値と、第１制限率が乗算された上限放電電流値とを比較し、これらの値のうち小さい方の値である放電上限値を乗算部４０６５に出力する。

乗算部４０６５は、後述する第２制限率を決定する。第２制限率は、１以下の値である。乗算部４０６５は、最小値選択部４０６４からの充電許容電流値に対して第２制限率を乗算する。また、乗算部４０６５は、最小値選択部４０６４からの放電許容電流値に対して第２制限率を乗算する。充電許容電流値と、放電許容電流値とに乗算される第２制限率は、同一であってもよく、異なっていてもよい。

乗算部４０６５は、第２制限率が乗算された充電許容電流値を含む充電制限信号を車両制御装置２８０に出力する。車両制御装置２８０の制御により、充電装置２００および２５０は充電許容電流値を超えない電流値で電池モジュール１００を充電する。また、乗算部４０６５は、第２制限率が乗算された放電許容電流値を含む充電制限信号を車両制御装置２８０に出力する。上限値として負荷３００に対して出力する。負荷３００は、放電許容電流値を超えない電流値で電池モジュール１００から放電される。

［第１値、第２値、および第３値について］
次に、電池制御装置４００による第１～第３値の算出手法について説明する。上述のように、第１値は、電解液２３０の不均一状態の度合を示す値である。第２値は、電解液２３０の不均一状態が解消された度合いを示す値である。第３値は、電池モジュール１００の使用可能状態中における、電解液２３０の不均一状態の進行度合いを示す値である。第３値は、「第１乗算値」に対応する。なお、電池制御装置４００は、全ての電池セル１０１の各々についての第１～第３値を算出するようにしてもよく、１つの電池セル１０１についての第１～第３値を算出するようにしてもよい。本実施の形態では、１つの電池セル１０１についての第１～第３値を算出する構成される。まず、第２値の算出手法を説明する。第２値は、使用可能状態が開始したときに算出される（図１５参照）。第２値は、以下の指数Ａ、指数Ｂ、および指数Ｃに基づいて算出される。

また、後述するように、電池システム１０は、第１～第１０マップを保持し、これらのマップを用いて、後述の指数Ａ～Ｇ、第１制限率、および第２制限率を算出する。しかしながら、電池システム１０は、これらのマップのうちの少なくとも１つのマップを保持せずに、該マップに対応する演算手法（演算式）により、指数Ａ～Ｇ、第１制限率、および第２制限率のうちの少なくとも１つを算出するようにしてもよい。第１～第１０マップおよび演算手法（演算式）は、「算出情報」とも称される。また、第１～第１０マップにより定められている引数以外の引数が用いられる場合には、該引数について内挿補間が実行される。

まず、指数Ａを説明する。発明者は、電池モジュール１００の温度が高いほど、電池モジュール１００の休止状態の期間（電池モジュール１００が使用されていない期間）で不均一状態がより解消されることを実験などにより発見した。また、発明者は、電池モジュール１００のＳＯＣが低いほど、電池モジュール１００の休止状態の期間で不均一状態がより解消されることを実験などにより発見した。

指数Ａは、第１マップを用いて算出される。図５は、第１マップの一例を示す図である。処理部４０４は、ＳＯＣと、電池モジュール１００の第１温度平均値ＴＡとを使用して、第１マップを参照して指数Ａを算出する。

第１温度平均値ＴＡは、直近の使用可能状態の終了時のセル温度ＴＡ１と、今回の使用可能状態の開始時のセル温度ＴＡ２との平均値である。セル温度ＴＡ１は、後述の図１５のタイミングＸ３に示すように休止状態の開始時のセル温度である。また、セル温度ＴＡ２は、後述の図１５のタイミングＸ４に示すように休止状態の終了時のセル温度である。

なお、第１温度平均値ＴＡとは別の温度値が用いられてもよい。たとえば、用いられる温度値は、休止状態のセル温度を示す値であれば他の値であってもよい。たとえば、温度センサ１７０が、休止状態中のセル温度を特定期間ごとに検出し（または推定し）、該検出されたすべてのセル温度の平均値が用いられてもよい。また、該検出されたすべてのセル温度のうちの最低温度値が用いられてもよい。

また、ＳＯＣとしては、使用可能状態が開始したときのＳＯＣが用いられる。なお、ＳＯＣは、他のタイミングでのＳＯＣが用いられてもよい。他のタイミングとは、たとえば、休止状態が終了されるタイミングとしてもよい。また、電池制御装置４００が、休止状態中のＳＯＣを推定し、該推定されたＳＯＣが用いられてもよい。

また、第１マップは、電池モジュール１００の休止状態の期間において電池モジュール１００の温度が高いほど不均一状態がより解消されること、および電池モジュール１００の休止状態の期間において電池モジュール１００のＳＯＣが低いほど不均一状態がより解消されることが反映された情報である。つまり、図５の第１マップにおいて、電池モジュール１００の温度平均値Ｔが高いほど、また、電池モジュール１００のＳＯＣが低いほど、指数Ａは大きくなるように規定されている。

たとえば、ＳＯＣが２０％であり、かつ第１温度平均値ＴＡが２５ｄｅｇＣである場合には、第１マップから、処理部４０４は、指数Ａを０．７５と特定する。

次に、指数Ｂを説明する。発明者は、電池モジュール１００の休止期間の電池モジュール１００の状態に応じて、不均一状態の解消度合いが飽和することを発見した。つまり、発明者は、不均一状態の解消度合いの上限値が存在することを発見した。

指数Ｂは、第２マップおよび第３マップを用いて算出される。図６は、第２マップの一例を示す図であり、図７は、第３マップの一例を示す図である。処理部４０４は、ＳＯＣと、電池モジュール１００の第１温度平均値ＴＡとを使用して、第２マップおよび第３マップを参照して指数Ｂを算出する。

また、第１マップでの発見も鑑みると、第１温度平均値ＴＡが高いほど、不均一状態の解消度合いの上限値が高くなることを実験などにより発見した。また、発明者は、電池モジュール１００の休止状態が開始されたときのＳＯＣが低いほど、不均一状態の解消度合いの上限値が高くなることを実験などにより発見した。さらに、発見者は、電池モジュール１００の劣化度合いが高いほど（電池モジュール１００のＳＯＨが低いほど）、不均一状態の解消度合いの上限値が低くなることを実験などにより発見した。これは、負極表面に形成されるＳＥＩ（Solid Electrolyte Interphase）の堆積または電極構造の変化（たとえば活物質の膨化）などにより電池が劣化するほど、電解液が電極体内に浸透するための空間が小さくなり、不均一状態が解消し難くなるためである。

図６および図７は、「電池モジュール１００の休止が開始されたときの電池モジュール１００の温度平均値Ｔが高いほど、不均一状態の解消度合いの上限値が高くなること」、および「電池モジュール１００の休止が開始されたときの電池モジュール１００のＳＯＣが低いほど、不均一状態の解消度合いの上限値が高くなること」が反映されたマップである。つまり、図６の第２マップにおいて、電池モジュール１００の温度平均値Ｔが高いほど、また、電池モジュール１００のＳＯＣが低いほど、指数Ｂは大きくなるように規定されている。図７の第３マップにおいて、電池モジュール１００の温度平均値Ｔが高いほど、また、電池モジュール１００のＳＯＣが低いほど、指数Ｃは大きくなるように規定されている。

さらに、図６は、電池モジュール１００のＳＯＨが最大値（電池モジュール１００が劣化していない状態）である場合のマップの一例である。図７は、電池モジュール１００のＳＯＨが最小値（電池モジュール１００が劣化しきった状態）である場合のマップの一例である。つまり、同一の温度平均値Ｔおよび同一のＳＯＣにおいて、指数Ｂの方が指数Ｃよりも大きくなるように設定されている。電池制御装置４００は、ＳＯＨに基づいて、図６の第２マップおよび図７の第３マップの内挿補間により指数Ｂを算出する。

なお、ＳＯＨとしては、使用可能状態が開始したときのＳＯＨが用いられる。なお、ＳＯＨは、他のタイミングでのＳＯＨが用いられてもよい。他のタイミングとは、たとえば、休止状態が終了されるタイミングとしてもよい。また、電池制御装置４００が、休止状態中のＳＯＨを推定し、該推定されたＳＯＨが用いられてもよい。

次に、指数Ｃを説明する。発明者は、電解液２３０の不均一状態が進行しているほど、（つまり、前回算出された（直近に算出された）第１値が高いほど）該不均一状態が解消される度合いも高くなることを発見した。

指数Ｃは、第４マップを用いて算出される。図８は、第４マップの一例を示す図である。処理部４０４は、前回算出された第１値を使用して、第４マップを参照して指数Ｃを算出する。図８は、「前回算出された第１値が高いほど指数Ｃが大きくなること」が反映された情報である。つまり、図８の第４マップにおいて、前回算出された第１値が高いほど指数Ｃが大きくなるように規定されている。たとえば、前回算出された第１値が、１０である場合には、第４マップから、処理部４０４は、指数Ｃを１．５と特定する。

処理部４０４は、指数Ａと、電池モジュール１００の休止時間ｔに関する値との第２乗算値を算出する。休止時間ｔに関する値は、たとえば、（休止状態の時間）の平方根による値（√ｔ）である。また、休止時間ｔに関する値は、休止時間ｔそのものとしてもよい。指数Ａは、使用可能状態の開始時のＳＯＣおよび第１温度平均値ＴＡとに基づく値である。なお、休止時間ｔは、タイマ４１０により計測される。

また、処理部４０４は、指数Ｂと、指数Ｃとを乗算することにより基準値を算出する。該基準値は、第２乗算値の上限値である。上述のように、指数Ｂは、電池モジュール１００の休止時のＳＯＣおよび電池モジュール１００の休止時の温度とに基づく値である。また、指数Ｃは、前回算出された第１値に基づく値である。また、処理部４０４は、以下の式（１）により、第２値を算出する。

第２値＝Ｍｉｎ（第２乗算値、基準値） （１）
ここで、Ｍｉｎ（Ｘ、Ｙ）は、処理部４０４は、ＸとＹとのうち小さい方の値を返す関数である。

次に、第３値の算出手法を説明する。第３値は、使用可能状態が終了したときに算出される（図１５参照）。第３値は、以下の指数Ｄ、指数Ｅ、指数Ｆ、および指数Ｇに基づいて算出される。

まず、指数Ｄを説明する。発明者は、電池セル１０１はＳＯＣの変化に応じて活物質が体積変化していることを発見した。発明者は、特に、活物質が結晶構造変化を伴う場合はその構造変化過程での体積変化が顕著であるため、電池セル１０１の充放電中にそのＳＯＣ領域を跨いで、活物質の結晶構造変化が起こった場合に不均一状態が進行し易いことを発見した。

そこで、電池セル１０１の使用可能状態が開始したときから終了したときまでの期間のうちの第１所定期間が定められている。本実施の形態の第１所定期間は、使用可能状態において、ＳＯＣの最大値である最大ＳＯＣが検出されたときと、ＳＯＣの最小値である最小ＳＯＣが検出されたときとの期間である。また、使用可能状態において、車両１０００のドライブ中（車両１０００の走行中）は一般的にＳＯＣが減少する。したがって、使用可能状態において、最小ＳＯＣが検出されるタイミングは、最大ＳＯＣが検出されるタイミングよりも後のタイミングとなる。なお、変形例について、第１所定期間は、電池セル１０１の使用可能状態が開始したときから終了したときまでの期間としてもよい。また、第１所定期間は、他の期間としてもよい。また、たとえば、電池モジュール１００が外部充電される場合は、使用可能状態の開始時点が最小ＳＯＣ、終了時点が最大ＳＯＣになる場合がある。また、第１所定期間は、他の期間としてもよい。たとえば、ＨＥＶ（Hybrid-Electric Vehicle）モード、または、ＥＶ（Electric Vehicle）モードとＨＥＶモードとが混在するような場合がある。この場合には、第１所定期間は、使用可能状態の開始・終了時点に関わらず使用可能状態期間中に最大ＳＯＣが検出されたときから最小ＳＯＣが検出されるときまでの期間としてもよい。このような場合には、モードの切り替わりで所定期間を区切って計算することとしてもよい。

指数Ｄは、第１所定期間が開始したときの電池セル１０１のＳＯＣ（たとえば、最大ＳＯＣ）に基づいた値（後述の指数Ｄ１）と、該第１所定期間が終了したときの電池セル１０１のＳＯＣ（たとえば、最小ＳＯＣ）に基づいた値（後述の指数Ｄ２）との差分値である。

指数Ｄ１および指数Ｄ２は、第５マップを用いて算出される。図９は、第５マップの一例を示す図である。図９においては、ＳＯＣが大きいほど、指数Ｄ１および指数Ｄ２が大きくなるように規定されている。処理部４０４は、第１所定期間が開始されたときの第１ＳＯＣ（たとえば、最大ＳＯＣ）を取得する。そして、処理部４０４は、第５マップを参照して、該第１ＳＯＣに対応する指数Ｄ１を取得する。また、処理部４０４は、第１所定期間が終了したときの第２ＳＯＣ（たとえば、最小ＳＯＣ）を取得する。そして、処理部４０４は、第５マップを参照して、該第２ＳＯＣに対応する指数Ｄ２を取得する。また、電池モジュール１００が、外部充電、ＨＥＶ走行、および回生などにより充電される場合がある。この場合には、処理部４０４は、指数Ｄ１の引数として第１所定期間内での最大ＳＯＣを使用し、指数Ｄ２の引数として第1所定期間内での最小ＳＯＣを使用するようにしてもよい。さらに、処理部４０４は、たとえば、以下の式（２）により、指数Ｄを算出する。

指数Ｄ＝ＡＢＳ（Ｄ１－Ｄ２） （２）
ここで、ＡＢＳ（Ｘ）は、Ｘの絶対値を返す関数である。たとえば、第１ＳＯＣが８０％であり第２ＳＯＣが、２０％である場合には、図９の例では、指数Ｄ１が１０であり、指数Ｄ２が５となる。したがって、式（２）により、指数Ｄは５となる。

次に、指数Ｅを説明する。発明者は、電池セル１０１の負極表面に形成されるＳＥＩの堆積または電極構造の変化(たとえば、活物質の膨化)などにより電池が劣化するほど、電解液２３０の不均一状態が進行し易いことを発見した。指数Ｅは、第６マップを用いて算出される。図１０は、第６マップの一例を示す図である。第６マップは、電池セル１０１の劣化度合いが高いほど（電池セル１０１のＳＯＨが低いほど）、指数Ｅが高くなるように規定されている。たとえば、ＳＯＨの値が８０である場合には、処理部４０４は、指数Ｅとして、１．８を取得する。なお、用いられるＳＯＨについては、たとえば、最新のＳＯＨであることが好ましい。たとえば、使用可能状態が終了したときのＳＯＨなどが用いられる。

次に、指数Ｆを説明する。発明者は、電池セル１０１の使用可能状態が開始したときから終了したときまでの期間のうちの第２所定期間におけるＳＯＣの変化速度が大きいと、電解液自体の分布の偏りに加え、電解液の塩濃度（たとえば、リチウム塩濃度）の分布の偏りも生じていることを発見した。さらに、発明者は、電解液自体の分布の偏りに加え、塩濃度の分布の偏りが生じていると、電池の充放電反応がさらに不均一に進行することで、一時的な特性低下が大きくなることを発見した。また、発明者は、電池セル１０１の温度が低いほど、電解液２３０の不均一状態が進行することを発見した。第２所定期間は、第１所定期間と同一の期間としてもよく、異なる期間としてもよい。本実施の形態では、第２所定期間は、第１所定期間と同一とする。第２所定期間は、使用可能状態において、最大ＳＯＣが検出されたときと、最小ＳＯＣが検出されたときとの期間である。

指数Ｆは、第７マップを用いて算出される。図１１は、第７マップの一例を示す図である。図１１においては、ＳＯＣ変化速度が大きいほど、指数Ｆは大きくなるように規定されている。また、図１１においては、電池セル１０１の第２温度平均値ＴＢが大きいほど、指数Ｆは小さくなるように規定されている。

また、電池セル１０１の使用可能状態が開始したときから終了したときまでの期間のうちの第３所定期間が定められている。第３所定期間は、第１所定期間および第２所定期間のいずれか一方と同一の期間としてもよく、第１所定期間および第２所定期間のいずれとも異なる期間としてもよい。本実施の形態では、第３所定期間は、第１所定期間と同一の期間であるとする。

第２温度平均値ＴＢは、第３所定期間（本実施の形態では、第１所定期間と同一の期間）が開始したときのセル温度ＴＢ１と、該第３所定期間が終了したときのセル温度ＴＢ２との平均値である。なお、第２温度平均値ＴＢとは別の温度値が用いられてもよい。たとえば、用いられる温度値は、使用可能状態中のセル温度を示す値であれば他の値であってもよい。たとえば、温度センサ１７０が、使用可能状態中のセル温度を特定期間ごとに検出し（または推定し）、該検出されたすべてのセル温度の平均値が用いられてもよい。また、該検出されたすべてのセル温度のうちの最低温度値が用いられてもよい。

また、ＳＯＣ変化速度は、以下の式（３）により算出される。
ＳＯＣ変化速度＝｜ΔＳＯＣ｜／ｔ （３）
また、電池セル１０１の使用可能状態が開始したときから終了したときまでの期間のうちの第４所定期間が定められている。第４所定期間は、第１～第３所定期間のいずれか一方と同一の期間としてもよく、第１～第３所定期間のいずれとも異なる期間としてもよい。本実施の形態では、第４所定期間は、第１所定期間と同一の期間であるとする。

式（３）において、ΔＳＯＣは、たとえば、第４所定期間（本実施の形態では、第１所定期間と同一の期間）が開始するときの第１ＳＯＣ（つまり、最大ＳＯＣ）と、第４所定期間が終了するときの第２ＳＯＣ（つまり、最小ＳＯＣ）との差分値である。また、ｔは、第４所定期間の時間である。たとえば、変化速度が、０．０５であり、電池セル１０１の温度が２５ｄｅｇＣである場合には、処理部４０４は、指数Ｆとして、０．５を特定する。

次に、指数Ｇを説明する。発明者は、前回（直近）に算出された第１値が大きいほど、電解液２３０の不均一状態が進行し易いことを発見した。

指数Ｇは、第８マップを用いて算出される。図１２は、第８マップの一例を示す図である。図１２においては、前回算出された第１値が大きいほど、指数Ｇは大きくなるように規定されている。たとえば、前回（直近）に算出された第１値が、１００である場合には、処理部４０４は、指数Ｇとして、１．０５を特定する。

また、電池制御装置４００は、指数Ｄ×指数Ｅ×指数Ｆ×指数Ｇを算出することにより第３値を算出する。第３値は、本開示の「第１乗算値」に対応する。そして、電池制御装置４００は、第１値に第３値を加算することにより、第１値を更新する（第１値を算出する）。

図１３は、上述の第１制限率が規定された第９マップである。図１３の例では、不均一状態の度合いを示す第１値が高いほど、第１制限率は高くなるように規定されている。制限部４０６は、たとえば第１値が５００である場合には、第１制限率として、０．７を取得する。

図１４は、上述の第２制限率が規定された第１０マップである。図１２の例では、不均一状態の度合いを示す第１値が高いほど、第２制限率は高くなるように規定されている。制限部４０６は、たとえば第２値が５００である場合には、第２制限率として、０．７を取得する。なお、図１３および図１４の例では、第９マップと第１０マップとは同一であるが、第９マップと第１０マップとは異なるようにしてもよい。

図１５は、上述のセル温度ＴＡ１、ＴＡ２、ＴＢ１、ＴＢ２の取得タイミング、第１温度平均値ＴＡの算出タイミング、および第２温度平均値ＴＢの算出タイミングを示す図である。図１５に示すように、電池制御装置４００は、直近の使用可能状態において、第１所定期間が開始されたタイミングＸ１でのセル温度ＴＢ１を取得する。また、電池制御装置４００は、直近の使用可能状態において、第１所定期間が終了したタイミングＸ２のセル温度ＴＢ２を取得する。そして、電池制御装置４００は、直近の使用可能状態が終了したタイミングＸ３（つまり、該直近の使用可能状態の次の休止状態が開始したタイミング）に、第２温度平均値ＴＢ（＝（ＴＢ１＋ＴＢ２）／２）を算出する。

また、電池制御装置４００は、タイミングＸ３において、セル温度ＴＡ１を取得し、該セル温度ＴＡ１を記憶する。そして、電池制御装置４００は、１回目の休止状態が終了したタイミングＸ４（つまり、今回の使用可能状態が開始したタイミング）に、セル温度ＴＡ１（タイミングＸ３で記憶したセル温度ＴＡ１）を読み出すとともに、セル温度ＴＡ２を取得する。さらに、タイミングＸ４において、電池制御装置４００は、第１温度平均値ＴＡ（＝（ＴＡ１＋ＴＡ２）／２）を算出する。

［制御装置の処理］
図１６は、電池制御装置４００により実行される処理手順の一例を示すフローチャートである。電池システム１０の使用開始状態が開始されたときに、図１６に示すフローチャートは実行される。

まず、ステップＳ２において、電池制御装置４００は、後述のステップＳ１６で記憶部４０８に記憶された第１値を読み出す。次に、Ｓ４において、電池制御装置４００は、上述の第２値を算出する。第２値の算出方法については、図１７で説明する。

次に、ステップＳ６において、電池制御装置４００は、ステップＳ２で読み出した第１値から、ステップＳ４で算出した第２値を差し引くことにより、第１値を更新する（差分値を算出する）。上述のように、ステップＳ６において更新された第１値（差分値）は、不均一状態の解消が反映された第１値（最新の第１値）である。

次に、ステップＳ７において、電池制御装置４００は、ステップＳ６で更新した第１値（差分値）を記憶部４０８に記憶させる。

次に、ステップＳ８において、電池制御装置４００は、ステップＳ６で更新した第１値（差分値）に基づいて、充電電流と放電電流とを制限する。具体的には、電池制御装置４００は、第９マップおよび第１０マップを参照して、第１制限率および第２制限率を取得して、充電電流と放電電流とを制限する。また、使用可能状態が終了するまで、制限された充電電流で電池モジュール１００は充電され、制限された放電電流で電池モジュール１００から放電される。

たとえば、イグニッションスイッチがオンになることにより使用可能状態が開始した場合には、イグニッションスイッチがオフになるまで、制限された充電電流で電池モジュール１００は充電され、制限された放電電流で電池モジュール１００から放電される。また、外部電源２４５のコネクタが、車両の充電口に差し込まれたことにより使用可能状態が開始した場合には、外部電源２４５の充電が終了するまで制限された充電電流で電池モジュール１００は充電される。

次に、ステップＳ１０において、電池制御装置４００は、電池システム１０の使用可能状態が終了したか否かを判断する。ステップＳ１０において、電池制御装置４００は、電池システム１０の使用可能状態が終了するまで待機する（ステップＳ１０でＮＯ）。また、使用可能状態が終了するまでの期間（たとえば、車両１０００が走行している期間）において、ステップＳ１１において、電池制御装置４００は、取得したパラメータを記憶部４０８に記憶させる。取得したパラメータとは、たとえば、最大ＳＯＣ、最小ＳＯＣ、セル温度ＴＢ１、セル温度ＴＢ２（図１５参照）などである。また、電池システム１０の使用可能状態が終了した場合には（ステップＳ１０でＹＥＳ）、処理は、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２において、電池制御装置４００は、第３値を算出する。第３値の算出方法については、図１８で説明する。次に、ステップＳ１４において、電池制御装置４００は、ステップＳ７で記憶された第１値と、ステップＳ１２で算出された第３値とを加算することにより、第１値を更新する。ここで、第３値は、使用可能状態中に電解液の不均一状態が進行した度合いを示す値である。ステップＳ１４の処理は、第１値を算出する処理に対応する。次に、ステップＳ１６において、電池制御装置４００は、ステップＳ１４で更新した第１値を記憶部４０８に記憶させる。

図１７は、ステップＳ４の第２値の算出処理のフローチャートである。図１７の処理は、図１５に記載の「今回の使用可能状態」で実行される処理である。ステップＳ２２において、電池システム１０の使用可能状態の開始時のセル温度ＴＡ１と、使用可能状態の開始時のセル温度ＴＡ２とを取得する（図１５のタイミングＸ４参照）。さらに、ステップＳ２２においては、電池制御装置４００は、セル温度ＴＡ１とセル温度ＴＡ２との第１温度平均値ＴＡを算出する。

次に、ステップＳ２４において、電池制御装置４００は、使用可能状態の開始時（たとえば、タイミングＸ４）のＳＯＣを取得する。次に、ステップＳ２６において、電池制御装置４００は、第１温度平均値ＴＡと、ＳＯＣと、第１マップ（図５参照）とに基づいて指数Ａを算出する。

次に、ステップＳ２８において、電池制御装置４００は、第１温度平均値ＴＡと、ＳＯＣと、第２マップ（図６参照）と、第３マップ（図７参照）に基づいて指数Ｂを算出する。次に、ステップＳ３０において、ステップＳ２で読み出された第１値（前回、算出された第１値）と、第４マップ（図８参照）とに基づいて指数Ｃを算出する。次に、ステップＳ３２において、上記式（１）により、第２値を算出する。

図１８は、ステップＳ１２の第３値算出処理のフローチャートである。ステップＳ４０において、電池制御装置４００は、上述のセル温度ＴＢ１およびセル温度ＴＢ２を取得する。該セル温度ＴＢ１は、タイミングＸ１で取得されて、ステップＳ１１で記憶される温度である。また、該セル温度ＴＢ２は、タイミングＸ２で取得されて、ステップＳ１１で記憶される温度である。さらに、ステップＳ２２においては、電池制御装置４００は、セル温度ＴＢ１とセル温度ＴＢ２との第２温度平均値ＴＢを算出する。

次に、ステップＳ４２において、電池制御装置４００は、使用可能状態（図１６の処理が開始されたときから、ステップＳ１０でＹＥＳと判断されるまでの状態）中の最大ＳＯＣを取得する。最大ＳＯＣは、第１所定期間が開始されたタイミングＸ１で取得されて、ステップＳ１１で記憶されるＳＯＣである。なお、変形例として、電池モジュール１００が、外部充電、ＨＥＶ走行、および回生などにより充電される場合がある。この場合には、処理部４０４は、図１５のＸ１のタイミングに限らず第1所定期間内での最大ＳＯＣを取得し記憶するようにしてもよい。

次に、ステップＳ４４において、電池制御装置４００は、使用可能状態（図１６の処理が開始されたときから、ステップＳ１０でＹＥＳと判断されるまでの状態）中の最小ＳＯＣを取得する。最小ＳＯＣは、第１所定期間が終了されたタイミングＸ２で取得されて、ステップＳ１１で記憶されるＳＯＣである。なお、変形例として、電池モジュール１００が、外部充電、ＨＥＶ走行、および回生などにより充電される場合がある。この場合には、処理部４０４は、図１５のＸ２のタイミングに限らず第1所定期間内での最小ＳＯＣを取得し記憶するようにしてもよい。

次に、ステップＳ４６において、電池制御装置４００は、上記式（３）により、ＳＯＣの変化速度を算出する。次に、ステップＳ４８において、電池制御装置４００は、使用可能状態中のＳＯＨを取得する。

次に、ステップＳ５０において、最大ＳＯＣと、最小ＳＯＣと、第５マップ（図９参照）とに基づいて、指数Ｄを算出する（上記式（２）も参照）。次に、ステップＳ５２において、電池制御装置４００は、ＳＯＨと、第６マップ（図１０参照）とに基づいて指数Ｅを算出する。次に、ステップＳ５４において、電池制御装置４００は、ＳＯＣの変化速度と、第２温度平均値ＴＢと、第７マップ（図１１参照）とに基づいて指数Ｆを算出する。次に、ステップＳ５６において、ステップＳ７で記憶された第１値（前回、算出された第１値）と、第８マップ（図１２参照）とに基づいて、指数Ｇを算出する。

次に、ステップＳ５８において、電池制御装置４００は、指数Ｄ×指数Ｅ×指数Ｆ×指数Ｇを算出することにより、第３値を算出する。

上述のように、指数Ｄおよび指数Ｅについては、活物質の膨張および収縮による電解液の押し出し（移動）に関する指数である。したがって、指数Ｄおよび指数Ｅは、指数Ｆおよび指数Ｇと比較して、電解液２３０の押し出し（移動）による不均一状態により密接に関わる指数である。そこで、電池制御装置４００は、指数Ｆおよび指数Ｇを使用せずに、指数Ｄ×指数Ｅを算出することにより、第３値を算出するようにしてもよい。

上述の実施の形態では、第２値および第３値は、指数の乗算により、算出される構成を説明した。しかしながら、第２値および第３値の算出式の少なくとも一部は、指数の加算が採用されてもよい。

従来の電池システムにおいて、ハイレートでの充放電が継続的に行われることにより、電解液中のリチウム塩濃度の偏りによって抵抗増加が生起されるハイレート劣化が知られている。特開２０１７－１０３０８０号公報に記載の電池システム（以下、「比較例の電池システム」とも称される。）においては、二次電池において、ハイレートでの充電または放電が継続的に行われることにより、電解液中の塩濃度の偏りによって抵抗増加が生起される現象について開示されている。しかしながら、たとえば、ローレートでの充放電であっても、ＳＯＣ変化が大きくなる使用により生じ得る電解液自体の分布の偏りについて鑑みられていなかった。したがって、電解液自体の分布の偏りが生じたまま二次電池の充電および放電を繰り返すと、電極反応が不均一になる。その結果、二次電池において局所的に反応が集中することによって、通常劣化以外の特異劣化が二次電池に生じるという問題が生じ得る。

ここで、通常劣化とは、電解液自体の分布の偏りやリチウム塩濃度の濃度分布が生じていない状態での使用下においての劣化であり、たとえば、負極表面に形成されるＳＥＩの堆積や電極構造の変化が、電池内部で均一に起こる劣化で、二次電池の抵抗が増大する、又は容量が減少するという劣化である。また、特異劣化とは、たとえば、前記の通常劣化と同じ反応が電池の一部にだけ発生したり、反応が局所的に集中したりして、部分的にリチウム金属が析出するという劣化である。

そこで、発明者は、二次電池の充電により電解液２３０が第１場所（たとえば、図２に示す静置状態の場所）から第２場所に押し出されることにより生じる該電解液２３０の不均一状態の度合いに着目した。電池制御装置４００は、該不均一状態の度合いを示す第１値を算出する（図１６のステップＳ１４およびステップＳ２参照）。また、電池制御装置４００は、不均一状態が解消された度合いを示す第２値を算出する（ステップＳ４）。そして、電池制御装置４００は、第１値と第２値との差分値を算出する（ステップＳ６）。さらに、電池制御装置４００は、差分値に基づいて、充電電流および放電電流を制限する。したがって、電解液自体の分布の不均一状態の度合い、および該不均一状態が解消された度合いが反映された差分値により、充電電流および放電電流が制限される。したがって、本実施の形態の電池システム１０によれば、二次電池の特異劣化を抑制できる。

また、電池制御装置４００は、電池モジュール１００の使用可能状態が開始したときに、第２値を算出し、かつ差分値を算出する（図１６のステップＳ４およびステップＳ６参照）。したがって、電池制御装置４００は、使用可能状態の前の休止状態のパラメータが反映された第２値および差分値を算出することができる。また、電池制御装置４００は、電池モジュール１００の使用可能状態が終了したときに、第１値を算出する（図１６のステップＳ１４参照）。したがって、電池制御装置４００は、該使用可能状態が反映された第１値を算出することができる。

また、電池制御装置４００は、電池モジュール１００のＳＯＣに基づいた値を用いて、第１値を算出する（指数Ｄと指数Ｆ参照）。したがって、電池制御装置４００は、電池モジュール１００のＳＯＣが反映された第１値を算出できる。

また、電池モジュール１００のＳＯＣに基づいた値は、指数Ｄを含む。指数Ｄは、電池モジュール１００の使用可能状態が開始されたときから該使用可能状態が終了したときまでの期間のうちの第１所定期間が開始したときの電池モジュール１００のＳＯＣに基づいた値（指数Ｄ１）と、該第１所定期間が終了したときの電池モジュール１００のＳＯＣに基づいた値（指数Ｄ２）との差分値である（図９参照）。したがって、電池制御装置４００は、該差分値が反映された第１値を算出できる。変形例として、電池モジュール１００が、外部充電、ＨＥＶ走行、および回生などにより充電される場合がある。この場合には、処理部４０４は、第１所定期間内での電池モジュール１００の最大ＳＯＣに基づいた値（指数Ｄ１と、第1所定期間内での電池モジュール１００の最小ＳＯＣに基づいた値（指数Ｄ２）との差分値を、指数Ｄとして算出してもよい。

また、電池モジュール１００のＳＯＣに基づいた値は、指数Ｆを含む。指数Ｆは、二次電池のＳＯＣの変化速度である（図１１参照）。したがって、電池制御装置４００は、該ＳＯＣの変化速度が反映された第１値を算出できる。

また、電池制御装置４００は、電池モジュール１００のＳＯＨを用いて、第１値を算出する（図１０の指数Ｅ参照）。したがって、電池制御装置４００は、該ＳＯＨが反映された第１値を算出できる。

また、電池制御装置４００は、指数Ｄ×指数Ｅ×指数Ｆ×指数Ｇを算出することにより算出される第３値（第１乗算値）に基づいて、第１値を算出する。具体的には、図１６のステップＳ１２およびステップＳ１４に示すように、電池制御装置４００は、ステップＳ７で記憶した第１値と第３値とを加算することにより、第１値を更新する（最新の第１値を算出する）。指数Ｇは、前回（直近）に算出された値である（図１２参照）。したがって、指数Ｄ、指数Ｅ、指数Ｆ、および指数Ｇの概念（発明者の上述の発見事項）が反映された第１値を算出することができる。

上述のように、指数Ｄの概念は、「負極活物質は電池セル１０１の充電量（ＳＯＣ）の変化により体積変化しており、特に活物質が結晶構造変化を伴う場合はその構造変化過程での体積変化が顕著である。そのため、充放電によるΔＳＯＣが大きく、特に活物質の結晶構造変化を伴うSOC帯で使用することで不均一状態が進行し易い」という概念である。

指数Ｅの概念は、「電池モジュール１００の充放電に伴う活物質の膨張・収縮による電解液の押し出しにより発生する電解液の不均一状態は、負極表面に形成されるＳＥＩの堆積や電極構造の変化(たとえば、活物質の膨化)などにより電池が劣化するほど進行し易い」という概念である。指数Ｆの概念は、「使用可能状態におけるＳＯＣの変化速度が大きいと、電解液の分布、および塩濃度の不均一状態が進行し易い」という概念である。指数Ｇの概念は、「前回（直近）に算出された第１値が大きいほど、電解液２３０の不均一状態が進行し易い」という概念である。

また、電池制御装置４００は、電池モジュール１００の休止状態のＳＯＣおよび電池モジュール１００の休止状態の温度とに基づく値と、電池モジュール１００の休止時間ｔの平方根による値との第２乗算値に基づいて第２値を算出する（図５参照）。したがって、電池モジュール１００の休止状態のＳＯＣ、電池モジュール１００の休止状態の温度、および電池モジュール１００の休止時間を反映させた第２値を算出することができる。

また、電池制御装置４００は、基準値を算出する。そして、電池制御装置４００は、第２乗算値と基準値とのうちの小さい方の値を第２値として算出する（上記式（１）参照）。したがって、電解液２３０の不均一状態の上限値を反映させた第２値を算出することができる。なお、変形例として、電池制御装置４００は、基準値を算出しないようにしてもよい。

また、電池制御装置４００は、指数Ｂと指数Ｃとを乗算することにより基準値を算出する。指数Ｂは、電池モジュール１００の休止状態のＳＯＣおよび電池モジュール１００の休止状態の温度とに基づく値である（図６および図７参照）。また、指数Ｃは、前回算出された第１値に基づく値である（図８参照）。したがって、電池モジュール１００の休止状態のＳＯＣ、電池モジュール１００の休止状態の温度、および前回算出された第１値を反映させた基準値を算出できる。

また、図４に記載の乗算部４０６３は、充電電流の上限値の第１制限率を決定して、該第１制限率により充電電流の上限値を制限する（上限値を低下させる）。本実施の形態では、乗算部４０６３は、第９マップ（図１３参照）に基づいて、上限値の第１制限率を決定する。したがって、電池制御装置４００は、制限された上限値を超えない電流値で充電を実行できる。

また、図４に記載の乗算部４０６５は、第１制限率に基づく上限値（第１制限率が乗算された上限値）を超えない充電電流の第２制限率を決定する。具体的には、乗算部４０６５は、１以下となる第２制限率を決定する。そして、乗算部４０６５は、第２制限率により、実際の充電電流を制限する（充電電流を低下させる）。本実施の形態では、乗算部４０６３は、第１０マップ（図１４参照）に基づいて、第２制限率を決定する。したがって、電池制御装置４００は、第２制限率に基づいて実際の充電電流を制限できる。

また、図４に記載の乗算部４０６３は、放電電流の上限値の第１制限率を決定して、該第１制限率により放電電流の上限値を制限する（上限値を低下させる）。本実施の形態では、乗算部４０６３は、第９マップ（図１３参照）に基づいて、上限値の第１制限率を決定する。したがって、電池制御装置４００は、制限された上限値を超えない電流値で放電を実行できる。

また、図４に記載の乗算部４０６５は、第１制限率に基づく上限値（第１制限率が乗算された上限値）を超えない放電電流の第２制限率を決定する。具体的には、乗算部４０６５は、１以下となる第２制限率を決定する。そして、乗算部４０６５は、第２制限率により、実際の放電電流を制限する（放電電流を低下させる）。本実施の形態では、乗算部４０６３は、第１０マップ（図１４参照）に基づいて、第２制限率を決定する。したがって、電池制御装置４００は、第２制限率に基づいて実際の放電電流を制限できる。

［変形例］
（１） 図１６の例では、電池制御装置４００は、使用可能状態が終了したときにステップＳ１４で第１値を算出し、次の使用可能状態が開始したときにステップＳ２で第１値を読み出す構成を説明した。しかしながら、ステップＳ１４の処理は、次の使用可能状態が開始したときのステップＳ２で実行するようにしてもよい。また、ステップＳ１２の処理も、次の使用可能状態が開始したときのステップＳ２よりも前の処理で実行するようにしてもよい。

（２） 上述の実施の形態では、電池制御装置４００が充電電流および放電電流の双方を制限する構成を説明した。しかしながら、電池制御装置４００が充電電流および放電電流のいずれか一方を制限するようにしてもよい。

（３） 電池制御装置４００は、図１６の例では、使用可能状態が開始したときから終了するまでに第１値および第３値を1回算出する構成が採用されている。しかしながら、電池制御装置４００は、第１値および第３値を算出する期間を他の期間としてもよい。他の期間は、たとえば、電池モジュール１００の充電期間および放電期間の少なくとも一方において、周期的に、電池制御装置４００は第１値および第３値を算出するようにしてもよい。

（４） 電池システム１０の最小構成としては、第２値の算出に第２乗算値(指数Ａと休止時間ｔに関する値の乗算値)を使用し、第３値の算出に指数Ｄを使用して第１値を計算し、第１値に基づく第１および第２制限率を使用し充電電流を制限する構成としてもよい。第２値の算出方法として、好ましくは指数Ｂにより解消の上限値が算出される。より好ましくは指数Ｃにより現在の電解液不均一性に基づく第２値の係数が算出される。第３値の算出方法として、好ましくは指数Ｅにより電池の劣化状態に基づく第３値の係数が算出される。より好ましくは指数Ｇにより現在の電解液不均一性に基づく第３値の係数が算出される。さらにより好ましくは指数ＦによりＳＯＣの変化速度に基づく第３値の係数が算出される。

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。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、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。また、本実施の形態の電池システムは、電池は複数の並直電池で構成された組電池もしくは電池モジュールのほか、単一の電池もしくは単一電池を並列接続した構成も包含する。

１０ 電池システム、１５ コネクタ、２０ 車両制御システム、１００ 電池モジュール、１０１ 電池セル、１５０ 電圧センサ、１６０ 電流センサ、１７０ 温度センサ、２００，２５０ 充電装置、２０５ ケース、２０７ セパレータ、２１０，２６０，３１０ リレー、２１６ 正極活物質、２２０ 負極活物質、２２５ 電極体、２３０ 電解液、２４５ 外部電源、２５５ 中央部、２８０ 車両制御装置、３００ 負荷、４００ 電池制御装置、４０２ 取得部、４０４ 処理部、４０６ 制限部、４０８ 記憶部、４１０ タイマ。

Claims (15)

1. 電解液を含む二次電池と、
   制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記二次電池の充電により前記電解液が移動することにより生じる該電解液の不均一状態の度合いを示す第１値である不均一状態度合値を記憶するメモリを有し、
   前記制御装置は、
   前記二次電池の使用可能状態から前記二次電池の休止状態になったときに、該使用可能状態中における前記不均一状態の進行度合いを示す第３値である進行度合値を、該使用可能状態中の前記二次電池のＳＯＣ（State Of Charge）に基づいた値を用いて算出し、
   前記不均一状態度合値と前記進行度合値との加算値が前記不均一状態度合値となるように該不均一状態度合値を更新し、
   前記不均一状態が解消された度合いを示す第２値である解消度合値を、前記休止状態から前記使用可能状態になったときに、該休止状態の時間を用いて算出し、
   前記更新された前記不均一状態度合値と前記解消度合値との差分値が前記不均一状態度合値となるように該不均一状態度合値を再度更新し、
   前記再度更新された前記不均一状態度合値に基づいて、前記二次電池への充電電流を制限する、電池システム。
2. 電解液を含む二次電池と、
   制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記二次電池の充電により前記電解液が移動することにより生じる該電解液の不均一状態の度合いを示す第１値である不均一状態度合値を記憶するメモリを有し、
   前記制御装置は、
   前記二次電池の使用可能状態から前記二次電池の休止状態になったときに、該使用可能状態中における前記不均一状態の進行度合いを示す第３値である進行度合値を、該使用可能状態中の前記二次電池のＳＯＣに基づいた値を用いて算出し、
   前記不均一状態度合値と前記進行度合値との加算値が前記不均一状態度合値となるように該不均一状態度合値を更新し、
   前記不均一状態が解消された度合いを示す第２値である解消度合値を、前記休止状態から前記使用可能状態になったときに、該休止状態の時間を用いて算出し、
   前記更新された前記不均一状態度合値と前記解消度合値との差分値が前記不均一状態度合値となるように該不均一状態度合値を再度更新し、
   前記再度更新された前記不均一状態度合値に基づいて、前記二次電池からの放電電流を制限する、電池システム。
3. 前記二次電池のＳＯＣに基づいた値は、前記二次電池の使用可能状態が開始されたときから該使用可能状態が終了したときまでの期間のうちの所定期間が開始したときの前記二次電池のＳＯＣに基づいた値と、該所定期間が終了したときの前記二次電池のＳＯＣに基づいた値との差分値を含む、請求項１または請求項２に記載の電池システム。
4. 前記二次電池のＳＯＣに基づいた値は、前記二次電池のＳＯＣの変化速度を含む、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の電池システム。
5. 前記制御装置は、前記二次電池のＳＯＣに基づいた値および前記二次電池のＳＯＨ（State of Health）を用いて、前記進行度合値を算出する、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の電池システム。
6. 前記進行度合値は、
   前記二次電池の使用可能状態が開始されたときから該使用可能状態が終了したときまでの期間のうちの所定期間が開始したときの前記二次電池のＳＯＣに基づいた値と、該所定期間が終了したときの前記二次電池のＳＯＣに基づいた値との差分値と、
   前記二次電池のＳＯＨに基づいた値と、
   前記二次電池のＳＯＣの変化速度と、
   前回更新された前記不均一状態度合値に基づく値との第１乗算値である、請求項１または請求項２に記載の電池システム。
7. 前記制御装置は、前記休止状態のＳＯＣおよび前記休止状態の前記二次電池の温度とに基づく値と、前記休止状態の時間の平方根による値との第２乗算値に基づいて前記解消度合値を算出する、請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の電池システム。
8. 前記制御装置は、
   基準値を算出し、
   前記第２乗算値と前記基準値とのうちの小さい方の値を前記解消度合値として算出する、請求項７に記載の電池システム。
9. 前記制御装置は、前記休止状態の前記二次電池のＳＯＣおよび前記休止状態の前記二次電池の温度とに基づく値と、前回算出された前記不均一状態度合値に基づく値とを乗算することにより、前記基準値を算出する、請求項８に記載の電池システム。
10. 前記充電電流を制限する処理は、前記充電電流の上限値の第１制限率を決定する処理を含む、請求項１に記載の電池システム。
11. 前記充電電流を制限する処理は、前記第１制限率に基づく上限値を超えない前記充電電流の第２制限率を決定する処理を含む、請求項１０に記載の電池システム。
12. 前記放電電流を制限する処理は、前記放電電流の上限値の第１制限率を決定する処理を含む、請求項２に記載の電池システム。
13. 前記放電電流を制限する処理は、前記第１制限率に基づく上限値を超えない前記放電電流の第２制限率を決定する処理を含む、請求項１２に記載の電池システム。
14. 電解液を含む二次電池の充電により前記電解液が移動することにより生じる該電解液の不均一状態の度合いを示す第１値である不均一状態度合値を記憶するメモリを用いた方法であって、
    前記二次電池の使用可能状態から前記二次電池の休止状態になったときに、該使用可能状態中における前記不均一状態の進行度合いを示す第３値である進行度合値を、該使用可能状態中の前記二次電池のＳＯＣに基づいた値を用いて算出することと、
    前記不均一状態度合値と前記進行度合値との加算値が前記不均一状態度合値となるように該不均一状態度合値を更新することと、
    前記不均一状態が解消された度合いを示す第２値である解消度合値を、前記休止状態から前記使用可能状態になったときに、該休止状態の時間を用いて算出することと、
    前記更新された前記不均一状態度合値と前記解消度合値との差分値が前記不均一状態度合値となるように該不均一状態度合値を再度更新することと、
    前記再度更新された前記不均一状態度合値に基づいて、前記二次電池への充電電流を制限することとを備える、方法。
15. 電解液を含む二次電池の充電により前記電解液が移動することにより生じる該電解液の不均一状態の度合いを示す第１値である不均一状態度合値を記憶するメモリを用いた方法であって、
    前記二次電池の使用可能状態から前記二次電池の休止状態になったときに、該使用可能状態中における前記不均一状態の進行度合いを示す第３値である進行度合値を、該使用可能状態中の前記二次電池のＳＯＣに基づいた値を用いて算出することと、
    前記不均一状態度合値と前記進行度合値との加算値が前記不均一状態度合値となるように該不均一状態度合値を更新することと、
    前記不均一状態が解消された度合いを示す第２値である解消度合値を、前記休止状態から前記使用可能状態になったときに、該休止状態の時間を用いて算出することと、
    前記更新された前記不均一状態度合値と前記解消度合値との差分値が前記不均一状態度合値となるように該不均一状態度合値を再度更新することと、
    前記再度更新された前記不均一状態度合値に基づいて、前記二次電池からの放電電流を制限することとを備える、方法。

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