JP7402774B2 - 二次電池の制御装置、車両制御装置、及び二次電池の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、二次電池の制御装置、車両制御装置、及び二次電池の制御方法に関するものである。

従来、二次電池の充放電を開始する前に、その充放電の通電方向とは逆向きの通電を行う制御装置がある。例えば、特許文献１には、二次電池の放電後、その二次電池に対し、予め定められた基準値以上の電気量を充電する制御方法が開示されている。また、特許文献２には、所定値以上の通電レートで放電を行う場合には、所定値未満の通電レートで充電を行った直後に、その所定値以上の通電レートで放電を開始する構成が開示されている。そして、特許文献２には、更に、所定値以上の通電レートで充電を行う場合には、所定値未満の通電レートで放電を行った直後に、その所定値以上の通電レートで充電を開始する構成が開示されている。

即ち、放電後に予め充電しておくことで、次回放電時に大きな放電容量を確保することができる。また、出力開始前に瞬間的に充電を行うことで、出力開始時のＯＣＶ（Open Circuit Voltage）を引き上げることができる。そして、このような制御方法を採用することで、その二次電池の充放電特性を改善することができる。

特開２０１０－７３４９８号公報 特開２０１７－７３３４３号公報

しかしながら、上記従来技術の制御方法では、本来の通電方向とは逆向きの通電を行うことにより、二次電池内の反応場、つまりは、そのイオンの移動方向が逆向きとなる。そして、これが二次電池の充放電性能を引き出す上での妨げとなる可能性がある。

上記課題を解決する二次電池の制御装置は、二次電池の充放電時、前記充放電の本通電を開始する前に、該本通電よりも低い通電レートで前記本通電と同じ通電方向の慣らし通電を実行する。

上記構成によれば、慣らし通電の実行により、二次電池内におけるイオンの移動方向を、その本通電を行う放電方向又は充電方向に揃えることができる。つまりは、二次電池内の反応場を「慣らす」ことができる。そして、これにより、二次電池の充放電特性を改善することができる。

具体的には、二次電池を実際に利用した場合、例えば、放電時、その出力時間を延長することができる。また、出力時間が同じである場合には、その二次電池に許容される出力電力の上限値を引き上げることができる。そして、充電時についてもまた、同様に、その充電性能の向上を図ることができる。

上記課題を解決する二次電池の制御装置は、前記本通電の前記通電レートが予め定められたハイレート閾値以上となる場合に前記慣らし通電を実行することが好ましい。
即ち、慣らし通電の実行による反応場の「慣らし作用」の効果は、その二次電池の充放電がハイレート通電に相当する高い通電レートで本通電が行われる場合に顕著となる。従って、上記構成によれば、より効果的に、その二次電池の充放電特性を改善することができる。

上記課題を解決する二次電池の制御装置は、前記慣らし通電は、予め定められたローレート閾値以下の前記通電レートで実行されるものであって、前記慣らし通電を実行することなく、前記ローレート閾値より高く前記ハイレート閾値より低い前記通電レートで前記本放電が開始された場合において、該本放電の開始後、前記通電レートを前記ハイレート閾値以上に変更する場合には、該通電レートを前記ハイレート閾値以上に変更する前に、前記ローレート閾値以下の前記通電レートで前記慣らし通電を実行することが好ましい。

即ち、二次電池内の反応場は、低い通電レートで通電を行うことにより、その全体がムラなく均一化される。従って、上記構成によれば、ハイレート通電に相当する高い通電レートに変更された場合について、効果的に、二次電池の充放電特性を改善することができる。

上記課題を解決する二次電池の制御装置は、前記ローレート閾値より高く前記ハイレート閾値より低い前記通電レートで前記本放電が開始された場合における該開始後の経過時間を慣らし時間として、前記通電レートと該通電レートに応じた前記慣らし時間の閾値との関係を保持する慣らし時間閾値保持部を備え、前記通電レートに応じた前記慣らし時間の前記閾値を経過した後は、前記慣らし通電を実行しないことが好ましい。

即ち、ローレート閾値より高い通電レートでも、一方向の通電状態が継続することによる反応場の「慣らし作用」が期待できる。そして、この慣らし作用を得るために必要となる通電開始からの経過時間、つまり慣らし時間の閾値は、その通電レートに応じた値となる。従って、上記構成によれば、通電レートの変更前に実行する慣らし通電について、適切に、その要否判定を行うことができる。その結果、既に反応場の「慣らし作用」が得られていると推定される場合には、慣らし通電を挟むことなく、速やかに、そのハイレート閾値より低い通電レートでの本通電からハイレート通電に相当する高い通電レートでの本通電に移行することができる。そして、これにより、その慣らし通電の実行による遅延の発生を抑えて、高い応答性を確保することができる。

上記課題を解決する二次電池の制御装置は、予め定められた所定時間以上、非通電状態が継続した後、前記充放電を行う場合に、前記本通電前の前記慣らし通電を実行することが好ましい。

即ち、非通電状態が継続することで、その反応場が元に戻る、つまりはイオンの移動方向が一方向でなくなる。従って、上記構成によれば、より効果的に、その二次電池の充放電特性を改善することができる。

上記課題を解決する二次電池の制御装置は、充電から放電への切替時又は放電から充電への切替時に、前記本通電前の前記慣らし通電を実行することが好ましい。
即ち、充電から放電への切替時又は放電から充電への切替時には、その反応場の状態が反転する、つまりはイオンの移動方向が逆向きになる。従って、上記構成によれば、より効果的に、その二次電池の充放電特性を改善することができる。

上記課題を解決する二次電池の制御装置は、上記何れか一項に記載の二次電池の制御装置を備える車両制御装置であることが好ましい。
上記構成によれば、例えば、アクセルの踏み込みに応じた優れた車両の加速性能を担保することができる。そして、回生制動時等、二次電池の充電時においては、その充電容量を増大させることができる。

上記課題を解決する二次電池の制御方法は、二次電池の充放電時、前記充放電の本通電を開始する前に、該本通電よりも低い通電レートで前記本通電と同じ通電方向の慣らし通電を実行する。

本発明によれば、二次電池の充放電特性を改善することができる。

二次電池の概略構成図。 二次電池の制御装置について、その概略構成を示すブロック図。 二次電池の制御装置が適用されるハイブリッド車両の概略構成図。 ハイレート放電時、本放電の開始前に実行する慣らし放電の態様を示すタイムチャート。 ハイレート充電時、本充電の開始前に実行する慣らし充電の態様を示すタイムチャート。 ハイレート通電に相当する充放電時、本通電開始前の慣らし通電を実行する際の処理手順を示すフローチャート。 慣らし通電の効果を確認する試験データのグラフ。 確認試験の試験条件を示す説明図。 慣らし放電の実行から本放電の開始までの間隔と二次電池の出力時間との関係を示す試験データのグラフ。 通電レートの変更前に実行する慣らし通電の態様を示すタイムチャート。 第２の実施形態における二次電池の制御装置について、その概略構成を示すブロック図。 通電レート変更前の慣らし通電を実行する際の処理手順を示すフローチャート。

［第１の実施形態］
以下、二次電池に関する第１の実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、二次電池１は、その正極３、負極４、及びセパレータ５が、図示しない電解質とともに、ケース１０内に封入された構成を有している。尚、図１は、所謂一次元の電池モデルである。そして、このような構成を有する二次電池１としては、例えば、その正極３側の活物質に水酸化ニッケル化等のニッケル酸化物を用いたニッケル水素二次電池や、その正極３側の活物質にリチウム遷移金属酸化物を用いたリチウムイオン二次電池等を挙げることができる。

即ち、ニッケル水素二次電池の場合、その負極４側の活物質に水素吸蔵合金が用いられるとともに、その電解質には、水酸化カリウムを主体としたアルカリ水溶液が用いられる。そして、リチウムイオン二次電池の場合、その負極４側の活物質に炭素系材料を用いるとともに、その電解質に非水電解液を用いた構成となっている。

尚、本実施形態の二次電池１は、扁平略四角箱型の外形を有したケース１０を備えている。また、正極３、負極４、及びセパレータ５は、電極体２０として一体化された状態で、ケース１０内に収容されている。そして、本実施形態の二次電池１においては、この電極体２０に含浸された状態で、その電解質がケース１０内に封入される構成となっている。

更に、ケース１０には、その外部に突出する正極端子２１及び負極端子２２が設けられている。そして、二次電池１は、これらの正極端子２１及び負極端子２２に対して、それぞれ、その対応する正極３側の集電体２３及び負極４側の集電体２４が電気的に接続された構成を有している。

次に、二次電池１の制御装置について説明する。
図２に示すように、二次電池１は、制御装置４０によって、その充放電が制御される。
詳述すると、本実施形態の制御装置４０は、制御のための演算処理を実行する演算処理回路、及び制御用のプログラムやデータが記憶されたメモリを備えたマイクロコンピュータとしての構成を有している。また、この制御装置４０には、電圧センサ４１、電流センサ４２、及び、温度センサ４３の各出力信号が入力される。更に、制御装置４０は、これら各センサの出力信号に基づいて、二次電池１の電圧ＶＢを監視する電圧監視部４５、その電流ＩＢを監視する電流監視部４６、及び、その温度ＴＢを監視する温度監視部４７を備えている。そして、本実施形態の制御装置４０は、その二次電池１のＳＯＣ（State of Charge）を監視するＳＯＣ監視部４８を備えている。

また、制御装置４０は、図示しない電力線を介して二次電池１に接続された外部装置５０の制御指令Ｓｃが入力される。尚、本実施形態の制御装置４０は、図示しない外部装置５０の制御装置、或いは、その上位の制御装置から、この制御指令Ｓｃを取得する。そして、本実施形態の制御装置４０は、この外部装置５０の制御指令Ｓｃに基づいた二次電池１の通電状態を制御する通電制御部としての充放電制御部５１を備えている。

即ち、本実施形態の充放電制御部５１は、外部装置５０の制御指令Ｓｃに基づいた通電状態が、その二次電池１の放電であるか充電であるかを特定する。そして、本実施形態の充放電制御部５１は、これにより、その負荷５２としての構成を有した外部装置５０に対する二次電池１の放電状態を制御し、及び、その電源５３としての構成を有した外部装置５０から二次電池１に対する充電状態を制御する。

例えば、本実施形態の制御装置４０は、図３に示すようなハイブリッド車両６０において、その車両制御装置を構成するＰＣＵ（Power Control Unit）６１に適用される。具体的には、このハイブリッド車両６０は、内燃機関としての構成を有するエンジン６２と、駆動モータ及び発電機として機能するモータジェネレータ６３，６４と、を備えている。更に、そのエンジン出力を駆動輪６５に伝達する駆動伝達系６６の途中には、動力分割装置６７が設けられている。そして、ハイブリッド車両６０は、この動力分割装置６７の作動に基づいて、そのモータジェネレータ６３，６４の出力を駆動輪６５に伝達し、及び回生動作させることのできる構成になっている。

即ち、このハイブリッド車両６０において、ＰＣＵ６１は、電源部６８を構成する二次電池１の放電に基づいて、その負荷５２となるモータジェネレータ６３，６４に駆動電力を供給する。また、ＰＣＵ６１は、その回生電力を還流させることにより、これらのモータジェネレータ６３，６４を電源５３として二次電池１を充電する。そして、本実施形態の制御装置４０は、このようなハイブリッド車両６０に適用されることにより、そのＰＣＵ６１の作動に基づいた二次電池１の充放電を制御する。

（充放電開始時の慣らし通電制御）
次に、本実施形態の制御装置４０が実行する充放電開始時の慣らし通電制御について説明する。

図４及び図５に示すように、本実施形態の制御装置４０において、充放電制御部５１は、制御装置４０に入力される外部装置５０の制御指令Ｓｃに基づいて（図２参照）、この制御指令Ｓｃに基づく充放電により発生する二次電池１の電流ＩＢ、つまりは、その充放電の通電レートＲｘを特定する。そして、本実施形態の充放電制御部５１は、二次電池１の充放電時、その二次電池１の通電状態が、大きな電流ＩＢが流れる所謂ハイレート通電に相当するものとなる場合、この通電レートＲｘの高い充放電の本通電αを開始する前に、その本通電αよりも低い通電レートＲｘで、瞬間的に、この本通電αと同じ通電方向の慣らし通電βを実行する。

即ち、このような慣らし通電βを行うことで、二次電池１内におけるイオンの移動方向を、そのハイレート通電が行われる放電方向又は充電方向に揃えることができる。つまりは、その二次電池１内の反応場を「慣らす」ことができる。そして、本実施形態の制御装置４０は、これにより、二次電池１の充放電特性を改善する構成となっている。

詳述すると、図４に示すように、本実施形態の充放電制御部５１は、二次電池１の放電時、この二次電池１に流れる電流ＩＢ、つまりは通電レートＲｘが予め定められたハイレート閾値ＴＨ１以上となる場合に、その放電がハイレート通電に相当するものであると判定する。尚、例えば、上記のようなハイブリッド車両６０に適用された場合、急加速時等、大きな駆動電力の供給が必要となった場合に、その制御装置４０に対し、上記のようなハイレート通電に相当する二次電池１の放電が行われる旨の制御指令Ｓｃが入力される。そして、本実施形態の充放電制御部５１は、このような場合、ハイレート閾値ＴＨ１以上の通電レートＲｘで本放電αＤＣを開始する前に、瞬間的に、その本放電αＤＣの通電レートＲｘよりも低い通電レートＲ２で慣らし放電βＤＣを実行する。

具体的には、本実施形態の制御装置４０において、慣らし放電βＤＣの通電レートＲ２は、予め定められたローレート閾値ＴＨ２以下に設定されている。そして、「瞬間的」に実行される慣らし放電βＤＣの継続時間は、本放電αＤＣよりも十分に短い短時間、例えば一秒以下、好ましくは０．３秒以下に設定されている。

また、図５に示すように、本実施形態の充放電制御部５１は、二次電池１の充電時、この二次電池１の通電レートＲｘが予め定められたハイレート閾値ＴＨ３以上となる場合に、その充電がハイレート通電に相当するものであると判定する。尚、例えば、上記のようなハイブリッド車両６０に適用された場合、急減速時等、大きな回生電力の還流が必要となった場合に、その制御装置４０に対し、上記のようなハイレート通電に相当する二次電池１の充電が行われる旨の制御指令Ｓｃが入力される。そして、本実施形態の充放電制御部５１は、このような場合、ハイレート閾値ＴＨ３以上の通電レートＲｘで本充電αＣＧを開始する前に、瞬間的に、その本充電αＣＧの通電レートＲｘよりも低い通電レートＲ４で慣らし充電βＣＧを実行する。

具体的には、本実施形態の制御装置４０において、慣らし充電βＣＧの通電レートＲ４は、予め定められたローレート閾値ＴＨ４以下に設定されている。そして、「瞬間的」に実行される慣らし充電βＣＧの継続時間についてもまた、例えば、本充電αＣＧよりも十分に短い短時間、例えば一秒以下、好ましくは０．３秒以下に設定されている。

尚、本実施形態の制御装置４０において、放電時及び充電時におけるハイレート閾値ＴＨＨの各値「ＴＨ１」「ＴＨ３」は、実験やシミュレーション等の実行により、予め、その二次電池１の型式に応じた最適な値に設定されている。そして、放電時及び充電時におけるローレート閾値ＴＨＬの各値「ＴＨ２」「ＴＨ４」、及び慣らし通電βの通電レートＲＬに関する各値「Ｒ２」「Ｒ４」についても同様に、実験やシミュレーション等の実行により、予め、その二次電池１の型式に応じた最適な値に設定されている。

さらに詳述すると、図６のフローチャートに示すように、本実施形態の充放電制御部５１は、二次電池１の放電又は充電を実行する際（ステップ１０１：ＹＥＳ）、先ず、その二次電池１が非通電状態であるかを判定する（ステップ１０２）。また、充放電制御部５１は、二次電池１が非通電状態である場合（ステップ１０２：ＹＥＳ）には、続いて、その非通電状態が所定時間ｔ０以上継続しているか否かを判定する（ステップ１０３）。更に、充放電制御部５１は、その非通電状態が所定時間ｔ０以上継続している場合（ｔ≧ｔ０、ステップ１０３：ＹＥＳ）には、その充放電の通電レートＲｘがハイレート閾値ＴＨＨ以上であるかを判定する（ステップ１０４）。そして、本実施形態の充放電制御部５１は、これにより、通電レートＲｘがハイレート閾値ＴＨＨ以上である、つまりはハイレート通電に相当する場合（Ｒｘ≧ＴＨＨ、ステップ１０４：ＹＥＳ）に、このハイレート通電に相当する本通電αの開始前に、そのハイレート閾値ＴＨＨよりも低い通電レートＲＬで慣らし通電βを実行する（ステップ１０５）。

また、本実施形態の充放電制御部５１は、上記ステップ１０２において、二次電池１が非通電状態ではないと判定した場合（ステップ１０２：ＮＯ）、続いて、充電から放電への切替時又は放電から充電への切替時であるかを判定する（ステップ１０６）。更に、充放電制御部５１は、上記ステップ１０３において、その非通電状態の継続時間ｔが所定時間ｔ０未満であると判定した場合（ステップ１０３：ＮＯ）にも、このステップ１０６の充放電切替時判定を実行する。そして、充電から放電への切替時又は放電から充電への切替時である場合（ステップ１０６：ＹＥＳ）には、上記ステップ１０４のハイレート通電判定を実行し、ハイレート通電に相当する場合（ステップ１０４：ＹＥＳ）には、上記ステップ１０５において、その慣らし通電βの実行を決定する。

次に、本実施形態の作用について説明する。
図７は、慣らし通電の効果を確認する確認試験の試験データであり、図８は、その試験条件である。

図７及び図８に示すように、負荷に対する本放電時の出力電力Ｐ、つまりは本放電αＤＣ時における負荷の消費電力の値を「Ｐ１」に設定して、二次電池１の定電流放電を実行することにより、その慣らし通電の効果を確認する「試験１」～「試験４」までの確認試験を順次行った。

詳述すると、「試験１」～「試験４」のうち、「試験２」においてのみ、その本放電αＤＣ前の慣らし放電βＤＣを行った。尚、説明の便宜上、慣らし放電βＤＣを行わない「試験１」「試験３」「試験４」は、その全てを本放電αＤＣとする。また、これら「試験１」～「試験４」までの確認試験に用いる試験装置（図示略）においては、本放電αＤＣ時の出力電圧を「Ｐ１」に設定することで、二次電池１の電流ＩＢ、つまりは本放電αＤＣ時の通電レートＲｘがハイレート通電状態に相当する値「Ｉ１」となる。更に、これらの確認試験においては、試験装置によって、その定電流放電による二次電池１の電圧降下が監視される。そして、これらの「試験１」～「試験４」は、その本放電αＤＣ時の要求出力電力「Ｐ１」を満たすために必要な「Ｖ０」以上の電圧ＶＢを維持する持続時間を測定することにより（Ｐ１＝Ｖ０×Ｉ１）、二次電池１の充放電特性を評価するものとなっている。

詳述すると、先ず、図７中の波形Ｌ１に示す「試験１」を実行した。この「試験１」においては、二次電池１のＳＯＣを「４０％」、電圧ＶＢを「Ｖ１」に設定した状態から、その二次電池１の放電を開始した。そして、この「試験１」では、その本放電αＤＣの要求出力電力「Ｐ１」を満たすために必要な「Ｖ０」以上の電圧ＶＢを維持する持続時間として「Ｔｅ１」が得られた。

次に、図７中の波形Ｌ２に示す「試験２」を実行した。この「試験２」においては、二次電池１のＳＯＣを「４１％」、電圧ＶＢを「試験１」における放電開始電圧の値「Ｖ１」よりも高い「Ｖ２」に設定した状態から、その二次電池１の放電を開始した。そして、この「試験２」では、二次電池１の電流ＩＢをハイレート通電状態に相当する値「Ｉ１」に設定して行う本放電αＤＣの開始前に、その二次電池１の電流ＩＢを、より低い値「Ｉ２」に設定した状態での放電、つまりは、より低い通電レートで二次電池１を放電する慣らし放電βＤＣを実行した。

具体的には、この「試験２」において、慣らし放電βＤＣは、二次電池１の放電開始から時間Ｔｓまで、０．１～０．３秒程度の短時間、瞬間的に実行された。また、慣らし放電βＤＣにおける電流ＩＢの値「Ｉ２」、即ち慣らし放電βＤＣの通電レートＲ２は、予め定められたローレート閾値ＴＨ２以下に設定した（図４参照）。そして、「試験２」においては、この慣らし放電βＤＣの実行により、その二次電池１の電圧ＶＢが「Ｖ１」に低下した状態から、その二次電池１の本放電αＤＣを開始した。その結果、この「試験２」では、その本放電αＤＣの要求出力電力「Ｐ１」を満たすために必要な「Ｖ０」以上の電圧ＶＢを維持する持続時間として、上記「試験１」の値「Ｔｅ１」よりも長い「Ｔｅ２」が得られた（Ｔｅ２＞Ｔｅ１）。

即ち、この「試験２」においては、放電開始時のＳＯＣ及び電圧ＶＢを予め高く設定することにより、本放電αＤＣの開始時における二次電池１の電圧ＶＢが「試験１」と等しくなるようにした。尚、図７中、時間Ｔｓａから時間Ｔｓまでは、試験装置の設定切替に要した時間である。また、時間Ｔｓから時間Ｔｓｂまでは、二次電池１の電流ＩＢを「Ｉ１」から「Ｉ２」まで上昇させるために要した立ち上げ時間である。そして、本実施形態における確認試験においては、これにより、その「試験１」の試験データと「試験２」の試験データとを比較することが可能になっている。

次に、図７中の波形Ｌ３に示す「試験３」を実行した。この「試験３」においては、二次電池１のＳＯＣを「４１％」、電圧ＶＢを「Ｖ２」に設定した状態から、その二次電池１の放電を開始した。即ち、この「試験３」は、ＳＯＣ及び電圧ＶＢが上記「試験２」と等しい状態から、その二次電池１の放電を開始した。そして、この「試験３」では、慣らし放電βＤＣを実行しなかった。その結果、この「試験３」では、その本放電αＤＣの要求出力電力「Ｐ１」を満たすために必要な「Ｖ０」以上の電圧ＶＢを維持する持続時間として、上記「試験２」の値「Ｔｅ２」よりも短い「Ｔｅ３」が得られた（Ｔｅ３＜Ｔｅ２）。

更に、再び、上記「試験１」と同じ条件で、図７中の波形Ｌ４に示す「試験４」を実行した。即ち、この「試験４」においても、二次電池１のＳＯＣを「４０％」、電圧ＶＢを「Ｖ１」に設定した状態から、その二次電池１の放電を開始した。そして、この「試験４」では、その本放電αＤＣの要求出力電力「Ｐ１」を満たすために必要な「Ｖ０」以上の電圧ＶＢを維持する持続時間として、上記「試験１」の値「Ｔｅ１」と略等しい値「Ｔｅ４」が得られた。

以上、「試験１」の試験データと「試験２」の試験データとの比較により、その慣らしβ放電ＤＣの実行により、本放電αＤＣの要求出力電力「Ｐ１」を満たすために必要な「Ｖ０」以上の電圧ＶＢを維持する持続時間が長くなることが確認された。また、「試験２」の試験データと「試験３」の試験データとの比較によって、その持続時間の延長効果が、放電開始時のＳＯＣ及び電圧ＶＢを予め高く設定したことによるものではないことが確認された。更に、「試験１」の試験データと「試験４」の試験データとが略等しいことで、これら「試験１」～「試験４」の試験の再現性が確認された。そして、これにより、本通電α前の慣らし放電βＤＣを実行することで、その二次電池１の放電特性が改善されることが確認された。

即ち、定電流放電試験において、その二次電池１の電圧ＶＢを一定値以上に維持する持続時間の延長は、この二次電池１を実際に利用した場合に、その出力時間を延長することができることを示唆する。また、この結果は、出力時間が同じである場合、その二次電池１に許容される出力電力Ｐの上限値を引き上げることができることを示唆する。更に、上記の確認試験では、特に、その慣らし放電βＤＣの実行による充放電特性の改善効果が、ハイレート通電時において有効であることが確認された。そして、このような慣らし通電βの実行は、その効果の発生メカニズム、つまりは二次電池１内に形成される反応場の「慣らし作用」に基づいて、二次電池１の充電時にも、その充電特性の改善効果が期待できる。

また、図９は、慣らし放電βＤＣの実行から本放電αＤＣの開始までの間隔Ｔｗと、その二次電池１の出力時間Ｔｐとの関係を示す試験データである。尚、この場合における二次電池１の出力時間Ｔｐは、図７に示すような定電流放電試験において、その電圧ＶＢを一定値以上に維持する持続時間に相当する。

即ち、この試験データから、慣らし通電βの実行から本放電αＤＣの開始までの間隔Ｔｗが短いほど、二次電池１の出力時間Ｔｐが長くなることが確認できる。従って、慣らし通電βの実行後、極力、速やかに、その本通電αを開始することで、より効果的に、二次電池１の充放電特性を改善することができる。換言すると、非通電状態が継続することで、その反応場が元に戻る、つまりはイオンの移動方向が一方向ではなくなることが推察される。

この点を踏まえ、本実施形態の制御装置４０は、上記のように、非通電状態が所定時間以上継続した状態から二次電池１の放電又は充電を実行する場合（図６参照、ステップ１０３：ＹＥＳ）に、そのハイレート通電状態での本通電α前の慣らし通電βを実行する。そして、これにより、効果的に、その充放電特性の改善効果を得ることが可能になっている。

次に、本実施形態の効果について説明する。
（１）二次電池１の制御装置４０は、二次電池の充放電時、充放電の本通電αを開始する前に、この本通電αよりも低い通電レートＲｘで本通電αと同じ通電方向の慣らし通電βを実行する。

上記構成によれば、その慣らし通電βの実行により、二次電池１内におけるイオンの移動方向を、その本通電αを行う放電方向又は充電方向に揃えることができる。つまりは、その二次電池１内の反応場を「慣らす」ことができる。そして、これにより、二次電池１の充放電特性を改善することができる。

具体的には、二次電池１を実際に利用した場合、例えば、放電時、その出力時間を延長することができる。また、出力時間が同じである場合には、二次電池１に許容される出力電力Ｐの上限値を引き上げることができる。そして、充電時についてもまた、同様に、その充電性能の向上を図ることができる。

その結果、例えば、車両制御装置に適用した場合には、アクセルの踏み込みに応じた優れた車両の加速性能を担保することができる。そして、回生制動時等、二次電池１の充電時においては、その充電容量を増大させることができる。

（２）制御装置４０は、本通電αの通電レートＲｘが予め定められたハイレート閾値ＴＨＨ以上となる場合（Ｒｘ≧ＴＨＨ）に、その慣らし通電βを実行する。
即ち、慣らし通電βの実行による反応場の「慣らし作用」の効果は、その二次電池１の充放電がハイレート通電に相当する高い通電レートＲｘで本通電αが行われる場合に顕著となる。従って、上記構成によれば、より効果的に、その二次電池１の充放電特性を改善することができる。

（３）制御装置４０は、予め定められた所定時間ｔ０以上、非通電状態が継続した後、二次電池１の充放電を行う場合に、その本通電α前の慣らし通電βを実行する。
即ち、非通電状態が継続することで、その反応場が元に戻る、つまりはイオンの移動方向が一方向でなくなる。従って、上記構成によれば、より効果的に、その二次電池１の充放電特性を改善することができる。

（４）制御装置４０は、充電から放電への切替時又は放電から充電への切替時に、その本通電α前の慣らし通電βを実行する。
即ち、充電から放電への切替時又は放電から充電への切替時には、その反応場の状態が反転する、つまりはイオンの移動方向が逆向きになる。従って、上記構成によれば、より効果的に、その二次電池１の充放電特性を改善することができる。

［第２の実施形態］
以下、二次電池の制御装置に関する第２の実施形態を図面に従って説明する。尚、説明の便宜上、上記第１の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略することとする。

図１０及び図１１に示すように、本実施形態の制御装置４０Ｂにおいて、充放電制御部５１Ｂは、ハイレート閾値ＴＨＨより低い通電レートＲｘ１で本通電α１を開始した場合において、所定の条件を満たす場合に、その通電レートＲｘの変更前に、ローレート閾値ＴＨＬ以下の通電レートＲＬで慣らし通電βを実行する。

詳述すると、本実施形態の充放電制御部５１Ｂもまた、第１の実施形態における充放電制御部５１と同様、充放電の通電レートＲｘがハイレート閾値ＴＨＨより低い場合には、その本通電α前の慣らし通電βを実行しない（図６参照、ステップ１０４）。しかしながら、本実施形態の充放電制御部５１Ｂは、その後、通電レートＲｘの変更によって、ハイレート通電に相当する通電状態となる場合、つまり、ハイレート閾値ＴＨＨ以上の通電レートＲｘ２に変更した本通電α２を行う場合、その本通電α２の開始前に慣らし通電βを実行する。

即ち、二次電池１内の反応場、つまり二次電池１内におけるイオンの移動方向は、ローレート閾値ＴＨＬ以下の低い通電レートＲｘでの通電を行うことにより、その全体がムラなく均一化される。そして、本実施形態の充放電制御部５１Ｂは、これにより、二次電池１の充放電特性を改善する構成となっている。

具体的には、図１２のフローチャートに示すように、本実施形態の制御装置４０において、充放電制御部５１Ｂは、二次電池１の充放電を実行中、通電レートＲｘの変更があった場合（ステップ２０１：ＹＥＳ）、慣らし通電βが未実行であるか否かを判定する（ステップ２０２）。更に、充放電制御部５１Ｂは、その慣らし通電βが未実行、つまりは、実行中の充放電について、その本通電α１の開始前に慣らし通電βを実行していない場合（ステップ２０２：ＹＥＳ）、続いて、その通電レートＲｘを変更して実行する本通電α２の通電レートＲｘ２が、ハイレート通電に相当するか否かを判定する（ステップ２０３）。そして、本実施形態の充放電制御部５１Ｂは、このステップ２０３において、その変更後の通電レートＲｘ２がハイレート通電に相当する、つまりは、ハイレート閾値ＴＨＨ以上であると判定することを（ステップ２０３：ＹＥＳ）、その通電レートＲｘを変更する前の慣らし通電βの実行条件とする。

即ち、本実施形態の充放電制御部５１Ｂは、慣らし通電βを実行することなく、ローレート閾値ＴＨＬより高くハイレート閾値ＴＨＨより低い通電レートＲｘ１で本通電α１が開始された場合において、この本通電α１の開始後、その通電レートＲｘがハイレート閾値ＴＨＨ以上のＲｘ２に変更されることを、その慣らし通電βの実行条件とする。

尚、ローレート閾値ＴＨＬ以下の通電レートＲｘで本通電α１が実行されていた場合、この本通電α１は、実質的に、その通電レートＲｘを変更して実行する本通電α２の慣らし通電βに相当するものとなる。このため、本実施形態の充放電制御部５１Ｂは、このような場合、上記ステップ２０２において、既に慣らし通電βが実行済みであると判定する（ステップ２０２：ＮＯ）。

また、図１０及び図１１に示すように、本実施形態の制御装置４０Ｂにおいて、充放電制御部５１Ｂは、ローレート閾値ＴＨＬより高くハイレート閾値ＴＨＨより低い通電レートＲｘ１で本通電α１が開始された場合に、その開始後の経過時間を慣らし時間Ｔｂｉとして計測する。また、制御装置４０Ｂは、その変更前の通電レートＲｘ１と、この通電レートＲｘ１に応じた慣らし時間Ｔｂｉの閾値ＴＸとの関係を保持する慣らし時間閾値保持部７０を備えている。そして、本実施形態の充放電制御部５１Ｂは、この変更前の通電レートＲｘ１に応じた慣らし時間Ｔｂｉの閾値ＴＸを経過した後は、その通電レートＲｘをハイレート閾値ＴＨＨ以上の通電レートＲｘ２に変更する前の慣らし通電βを実行しない。

具体的には、図１２に示すように、本実施形態の充放電制御部５１Ｂは、上記ステップ２０３の判定条件を満たす場合（ステップ２０３：ＹＥＳ）、続いて、上記慣らし時間閾値保持部７０から、変更前の通電レートＲｘ１に応じた慣らし時間Ｔｂｉの閾値ＴＸを取得する（ステップ２０４）。更に、充放電制御部５１Ｂは、そのハイレート閾値ＴＨＨより低い通電レートＲｘ１で実行した本通電α１による慣らし時間Ｔｂｉが、この慣らし時間Ｔｂｉの閾値ＴＸを経過する前であるかを判定する（ステップ２０５）。そして、本実施形態の充放電制御部５１Ｂは、その慣らし時間Ｔｂｉが閾値ＴＸを経過する前である場合（Ｔｂｉ＜ＴＸ、ステップ２０５：ＹＥＳ）に、その通電レートＲｘをハイレート閾値ＴＨＨ以上の値「Ｒｘ２」に変更する前の慣らし通電βを実行する（ステップ２０６）。

即ち、ローレート閾値ＴＨＬより高い通電レートＲｘでも、一方向の通電状態が継続することによる反応場の「慣らし作用」が期待できる。そして、この慣らし作用を得るために必要となる通電開始からの経過時間、つまり慣らし時間Ｔｂｉの閾値ＴＸは、その通電レートＲｘに応じた値となる。

この点を踏まえ、本実施形態の制御装置４０Ｂは、上記のように変更前の通電レートＲｘ１及び慣らし時間Ｔｂｉに基づいて、その通電レートＲｘを変更する前の慣らし通電βについての要否判定を実行する。即ち、本実施形態の慣らし時間閾値保持部７０には、反応場の「慣らし作用」の効果が得られると推定される、その変更前の通電レートＲｘ１に応じた慣らし時間Ｔｂｉの閾値が保持されている。尚、本実施形態において、この慣らし時間閾値保持部７０には、上記第１の実施形態において例示した確認試験（図７及び図８参照）を、その試験条件を変えて繰り返し実行する、或いはシミュレーションにより得られた、変更前の通電レートＲｘ１と、この通電レートＲｘ１に応じた慣らし時間Ｔｂｉの閾値ＴＸとの関係がマップ形式で保持されている。そして、本実施形態の制御装置４０Ｂは、既に反応場の「慣らし作用」の効果が得られていると推定される場合には、慣らし通電βを挟むことなく、速やかに、そのハイレート閾値ＴＨＨより低い通電レートＲｘ１での本通電α１からハイレート通電に相当する通電レートＲｘ２での本通電α２に移行することで、遅延の発生を抑える構成になっている。

以上、本実施形態の構成を採用することで、より効果的に、二次電池１の充放電特性を改善することができる。
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・上記各実施形態では、本通電αの通電レートＲｘが予め定められたハイレート閾値ＴＨＨ以上となる場合（Ｒｘ≧ＴＨＨ）に、その慣らし通電βを実行することとした。しかし、これに限らず、通電レートＲｘがハイレート閾値ＴＨＨより低い場合、つまりは、通電レートＲｘの値に依らず、本通電α前の慣らし通電βを実行する構成としてもよい。

・また、上記各実施形態では、予め定められたローレート閾値ＴＨＬ以下の通電レートＲＬで慣らし通電βを実行することとしたが、この慣らし通電βについてもまた、必ずしもローレート閾値ＴＨＬ以下でなくともよい。即ち、本通電αよりも低い通電レートＲｘで慣らし通電βを実行することにより、その値及び継続時間に応じた反応場の「慣らし作用」が期待できる。

・上記各実施形態では、二次電池１の制御装置４０を、ハイブリッド車両６０の車両制御装置に適用した事例を例示したが、エンジン６２を有しない電気自動車や、これら双方の特徴を有した所謂プラグインハイブリッド車両に適用してもよい。そして、車両制御装置以外に適用してもよく、その負荷５２についてもまた、必ずしもモータでなくともよい。

・上記各実施形態では、慣らし通電βは、例えば、一秒以下の短時間、瞬間的に行われることとしたが、慣らし通電βの実行時間については、任意に変更してもよい。
・また、慣らし通電βの有無により、二次電池１の充放電制御を変更してもよい。例えば、許容する二次電池１の通電レートＲｘに上限値があるとして、慣らし通電βの実行後は、慣らし通電βの実行前よりも、その許容する通電レートＲｘの上限値を引き上げる等とする。これにより、より効果的に、二次電池１の充放電特性を改善することができる。

１…二次電池
４０…制御装置
α…本通電
β…慣らし通電
Ｒｘ…通電レート

Claims (8)

1. 二次電池の充放電時、要求された電力に応じた通電レートで前記充放電の本通電を開始する前に、該本通電よりも低い通電レートで前記本通電と同じ通電方向の慣らし通電であって、
   前記慣らし通電は、前記二次電池内におけるイオンの移動方向を、より高い通電レートの本通電が行われる放電方向又は充電方向に揃えるように予め定められたローレート閾値以下の通電レートで実行されるものであって、
   前記本通電の前記通電レートが通常の充放電の通電レートより一時的に大電流となる通電レートとなる境界値として予め定められたハイレート閾値以上となる場合に前記慣らし通電を実行し、
   前記慣らし通電を実行することなく、前記ローレート閾値より高く前記ハイレート閾値より低い前記通電レートで前記本放電が開始された場合において、該本放電の開始後、前記通電レートを前記ハイレート閾値以上に変更する場合には、該通電レートを前記ハイレート閾値以上に変更する前に、前記ローレート閾値以下の前記通電レートで前記慣らし通電を実行する二次電池の制御装置。
2. 前記慣らし通電を実行する時間は、１秒間以内である請求項１に記載の二次電池の制御装置。
3. 前記慣らし通電を実行する時間は、０．３秒間以内である請求項１に記載の二次電池の制御装置。
4. 前記ローレート閾値より高く前記ハイレート閾値より低い前記通電レートで前記本放電が開始された場合における該開始後の経過時間を慣らし時間として、
   前記通電レートと該通電レートに応じた前記慣らし時間の閾値との関係を保持する慣らし時間閾値保持部を備え、
   前記通電レートに応じた前記慣らし時間の前記閾値を経過した後は、前記慣らし通電を実行しない請求項１に記載の二次電池の制御装置。
5. 予め定められた所定時間以上、非通電状態が継続した後、前記充放電を行う場合に、前記本通電前の前記慣らし通電を実行する
   請求項１～請求項４の何れか一項に記載の二次電池の制御装置。
6. 充電から放電への切替時又は放電から充電への切替時に、前記本通電前の前記慣らし通電を実行する請求項１～請求項５の何れか一項に記載の二次電池の制御装置。
7. 請求項１～請求項６の何れか一項に記載の二次電池の制御装置を備えた車両制御装置。
8. 二次電池の充放電時、要求された電力に応じた通電レートで前記充放電の本通電を開始する前に、該本通電よりも低い通電レートで前記本通電と同じ通電方向の慣らし通電であって、
   前記慣らし通電は、前記二次電池内におけるイオンの移動方向を、より高い通電レートの本通電が行われる放電方向又は充電方向に揃えるように予め定められたローレート閾値以下の通電レートで実行されるものであって、
   前記本通電の前記通電レートが通常の充放電の通電レートより一時的に大電流となる通電レートとなる境界値として予め定められたハイレート閾値以上となる場合に前記慣らし通電を実行し、
   前記慣らし通電を実行することなく、前記ローレート閾値より高く前記ハイレート閾値より低い前記通電レートで前記本放電が開始された場合において、該本放電の開始後、前記通電レートを前記ハイレート閾値以上に変更する場合には、該通電レートを前記ハイレート閾値以上に変更する前に、前記ローレート閾値以下の前記通電レートで前記慣らし通電を実行する二次電池の制御方法。