WO2015059738A1 - 二次電池制御装置および二次電池制御方法 - Google Patents

二次電池制御装置および二次電池制御方法 Download PDF

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WO2015059738A1
WO2015059738A1 PCT/JP2013/078412 JP2013078412W WO2015059738A1 WO 2015059738 A1 WO2015059738 A1 WO 2015059738A1 JP 2013078412 W JP2013078412 W JP 2013078412W WO 2015059738 A1 WO2015059738 A1 WO 2015059738A1
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secondary battery
negative electrode
positive electrode
current
potential
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亮平 中尾
井上　亮
祥晃 熊代
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株式会社日立製作所
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    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3842—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC combining voltage and current measurements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a secondary battery control device and a secondary battery control method.
  • the industrial battery system in the electric power system is composed of a secondary battery connected in series or in parallel, and an electrical component such as a relay or a current sensor for controlling on / off of the electrical connection between the secondary battery and the load. Be done.
  • a battery control device that limits the current flowing from the secondary battery to the load in order to prevent the secondary battery constituting the battery system from reaching an overvoltage and to suppress the output decrease due to the deterioration of the secondary battery. Is equipped.
  • the progress of deterioration differs depending on how the battery is used in actual use, the temperature of the battery, and the like. For this reason, it is desirable to change the current value to be limited by the battery system according to the state of the secondary battery constituting the battery system.
  • Patent Document 1 discloses the following technology regarding a control method of a secondary battery. Based on the state of charge (SOC) and cell temperature TB calculated based on the voltage and current of the secondary battery, the internal resistance calculation unit M1 determines the internal resistance RI of the battery, and the positive and negative internal resistance ratio calculation unit M2 Then, the internal resistance ratio KRM of the positive electrode and the negative electrode to the internal resistance of the battery extracted in advance is determined. In addition, the negative electrode potential calculation unit M3 and the positive electrode potential calculation unit M4 calculate the open circuit potential VM of the negative electrode and the open circuit potential VP of the positive electrode based on the SOC calculated based on the voltage and current of the secondary battery. Do.
  • negative allowable current IMLMT and positive allowable current IPLMT are calculated, and in the comparison section M11, the smaller one is compared. Output as the maximum current of Then, by controlling charging of the power storage device based on the maximum value of the charging current in the charge control unit M13, there is disclosed a technology for appropriately managing the charging and suppressing the occurrence of the side reaction.
  • Patent Document 1 does not have the function of measuring the potential of each of the positive electrode and the negative electrode, and controls charging and discharging based on the battery voltage of the secondary battery, so the deterioration state of the positive electrode and the negative electrode is accurate It is difficult to judge. For this reason, the potential to be limited between the positive electrode and the negative electrode may be deviated during the charge and discharge period, and as a result, the progress of deterioration may not be suppressed.
  • An object of the present invention is to prevent each potential of a positive electrode and a negative electrode from reaching an overvoltage and to suppress the progress of deterioration of a secondary battery.
  • a secondary battery control device for controlling a secondary battery, wherein the secondary battery has a positive electrode and a negative electrode, and the secondary battery control device comprises a positive and negative electrode potential measurement unit for measuring the potential of the positive electrode and the negative electrode; A current detection unit that measures the current flowing to the battery; and a temperature detection unit that measures the temperature of the secondary battery; a positive electrode potential of the secondary battery, a negative electrode potential of the secondary battery, a current of the secondary battery, and A secondary battery control device in which the current flowing to the secondary battery is limited based on the temperature of the secondary battery.
  • Block diagram showing the positive / negative state detection unit of Example 1 A diagram showing an equivalent circuit of a battery in an embodiment of the present invention The figure which shows the internal resistance characteristic to capacity of the positive electrode and the negative electrode of the battery The figure which shows the OCV characteristic to capacity of the positive electrode and the negative electrode of the battery The figure which shows an example of the restriction coefficient of Example 1.
  • Block diagram showing the module current limit value calculation unit of the first embodiment The figure which shows the calculation result example of the allowable charging / discharging current of Example 1.
  • Block diagram showing the system controller of the first embodiment Block diagram showing the system current limit value calculation unit of the first embodiment Figure (1) for explaining the effect of the first embodiment FIG. 2 for explaining the effect of the first embodiment Block diagram showing a module controller of Example 2 FIG.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a positive / negative state detection unit of Example 2; Graph showing an example of the positive electrode side limiting coefficient in Example 2 Graph showing an example of the negative electrode side limiting coefficient in Example 2 Block diagram showing a module current limit value calculation unit of Example 2 Figure (1) for explaining the effect of the second embodiment FIG. 2 for explaining the effect of the second embodiment Block diagram showing a module controller of Example 3 Block diagram showing the positive / negative state detection unit of Example 3 Block diagram showing the positive / negative state detection unit of Example 3 Graph for explaining the internal resistance calculation method of the third embodiment Figure (1) for explaining the effect of the third embodiment FIG. 2 illustrates the effect of the third embodiment.
  • FIG. 2 illustrates the effect of the fourth embodiment.
  • a lithium ion secondary battery is applied to a storage battery constituting a power storage unit
  • a nickel hydrogen battery a lead battery, an electric double layer capacitor, a hybrid capacitor, etc.
  • the configurations of the embodiments described below can also be applied to a battery system that constitutes a power source for mobile objects such as electric vehicles such as hybrid vehicles (HEVs) and electric vehicles (EVs), and hybrid railway vehicles.
  • HEVs hybrid vehicles
  • EVs electric vehicles
  • the current flowing to the secondary battery is limited based on the positive electrode potential of the secondary battery, the negative electrode potential of the secondary battery, the current of the secondary battery, and the temperature of the secondary battery.
  • FIG. 1 shows the overall configuration of a battery system according to an embodiment of the present invention.
  • the battery system 1000 includes one or more battery modules 1200 connected in series (battery module 1200a-1 and battery module 1200a-2, battery module 1200b-1 and battery module 1200b-2, battery module 1200c-1 and battery module 1200c-2) are connected in parallel.
  • the battery system 1000 includes a battery module 1200, and a current detection unit 1100 (a current detection unit 1100a, a current detection unit 1100b, and a current detection unit 1100c) that detects a current flowing to one or more battery modules 1200 connected in series.
  • a current detection unit 1100 a current detection unit 1100a, a current detection unit 1100b, and a current detection unit 1100c
  • Information from the voltage detection unit 1300 (voltage detection unit 1300 a, voltage detection unit 1300 b, voltage detection unit 1300 c) for detecting the total voltage of one or more battery modules 1200 connected in series, and information from one or more battery modules 1200
  • Module controller 1400 (module controller 1400a, module controller 1400b, module controller 1400 that detects the state of one or more battery modules 1200 based on the current value detected by the current detection unit 1100 and the voltage value detected by the voltage detection unit 1300 Controller 1 00c) and a system controller 1500 that transmits information of the battery system 1000 to a system that collects state detection results of each of one or more battery modules 1200 connected in parallel and monitors and controls the power system;
  • Relay 1600 capable of connecting and disconnecting one or more serially connected battery modules 1200, and battery characteristic information of the single battery 1210 in the battery module 1200 necessary for the module controller 1400 to detect the state of the battery module 1200
  • a database unit 1700 for storing.
  • the battery module 1200 includes a cell 1210 (cell 1210-1, cell 1210-2, cell 1210-3, cell 1210-4), a cell controller 1220 (cell controller 1220-1, cell controller 1220-2). And.
  • the battery module 1200 is configured by electrically connecting in series a plurality of unit cells 1210 (lithium ion secondary batteries) capable of storing and releasing electric energy (charging and discharging of direct current power).
  • the unit cell 1210 has a terminal for measuring the potential Vp of the positive electrode and the potential Vn of the negative electrode constituting the battery, in addition to the terminal for measuring the terminal voltage Vcell of the battery, which will be described in detail later.
  • the cell controller 1210 measures Vcell, Vp, and Vn from one single cell 1210.
  • the unit cell 1210 will be described taking an example in which the unit cell voltage is 3.0 to 4.2 V (average output voltage: 3.6 V), but voltage specifications other than this may be used.
  • the unit cells 1210 connected in series are grouped into a predetermined number of units in performing state management and control.
  • the predetermined number of units may be equally divided, for example, one, four, six, etc., or it may be combined as four or six, etc. is there.
  • one cell controller 1220 is assigned to one or more single cells 1210 grouped as described above.
  • the cell controller 1220 receives power from the allocated one or more cells 1210, operates, collects information of the allocated one or more cells 1210, and transmits the collected information to the module controller 1400. Do.
  • the communication means between the cell controller 1220 and the module controller 1400 in this embodiment will be described.
  • the cell controller 1220 is connected to the adjacent cell controller 1220 and module controller 1400 in a loop by communication lines.
  • the topmost cell controller 1220-1 in FIG. 2 outputs the measured information of the single cell 1210-1 and the single cell 1210-2 to the adjacent cell controller 1220, and receives the information of the cell controller 1220-1.
  • 1220 transmits to the adjacent cell controller 1220 together with the information of the single battery 1210 measured by itself. This is repeated, and when the lowest cell controller 1220-2 collects the information of the single cell 1210-3 and the single cell 1210-4, the information of the single cell 1210 measured by each cell controller 1220 from the highest to the lowest is Transmit to module controller 1400.
  • the module controller 1400 calculates the state of each cell 1210 based on the information of each cell 1210 constituting each battery module 1200, and the module
  • the information of the single battery 1210 calculated by the controller 1400 is transmitted to the system controller 1600 using communication means such as CAN (Control Area Network), for example.
  • the loop connection for transmitting information of the cell controller 1220 and the module controller 1400 may be referred to as daisy chain connection, cascade connection, or ring connection.
  • other communication means may be used as long as communication between the module controller 1400 and the cell controller 1210 can be realized. Good.
  • the module controller 1400 includes a positive / negative state detection unit 1410 and a module current limit value calculation unit 1420.
  • Positive / negative electrode state detection unit 1410 receives positive electrode potential Vp detected by cell controller 1220, negative electrode potential Vn, battery temperature T, and current I detected by current detection unit 1100 as positive electrode capacitance Qp, negative electrode capacitance Qn, positive electrode side
  • the limit coefficient Kp and the negative electrode side limit coefficient Kn are calculated, and are output to the module current limit value calculation unit 1420.
  • Module current limit value calculation unit 1420 receives positive electrode capacity Qp, negative electrode capacity Qn, positive electrode side limit coefficient Kp, and negative electrode side limit coefficient Kn, and the current value to be limited by battery module 1200 (limit current during charging: Icmax, Calculate the limiting current at discharge: Idmax) and output.
  • the system controller 1500 constituting the battery system 1000 is a unit cell 1210 of the multiple series battery modules 1200 connected in parallel in a configuration in which multiple multiple series battery modules 1200 as shown in FIG. 1 are connected in parallel. Based on an output result from module controller 1200 that detects a state, an allowable charge / discharge current of battery system 1000 is determined and output.
  • the database unit 1700 stores information on the battery characteristics of the cells 1210 constituting the battery system 1000.
  • the database unit 1700 is installed outside the module controller 1400.
  • the module controller 1400 or the cell controller 1220 is configured to include the database unit 1700, and information of battery characteristics is stored in this configuration. You may
  • FIG. 4 is a diagram showing the correspondence between the SOC and OCV of the battery and the SOC and Rcell.
  • the database unit 1700 stores various battery characteristic information such as SOC, temperature, correspondence relationship between SOC of unit cell 1210 and open circuit voltage (OCV: Open Circuit Voltage), internal resistance characteristic, polarization resistance characteristic, characteristics of positive electrode and negative electrode, etc.
  • OCV Open Circuit Voltage
  • FIG. 4A shows the correspondence between the SOC and OCV of the unit cell 1210
  • FIG. 4B shows the relationship between the SOC of the unit cell 1210 or the battery capacity Q of the unit cell 1210 and the internal resistance Rcell. It shows.
  • the correspondence relationship between the OCV and the SOC may be expressed by a mathematical expression or the like, and is not limited to the form of the data table.
  • a unit cell 1210 includes a positive electrode current collector foil 1213 and a negative electrode current collector for extracting electric energy generated by an electrochemical reaction of the positive electrode material 1211, the negative electrode material 1212, and the positive electrode material 1211 and the negative electrode material 1212 to an external load.
  • An electrolytic foil 1214 an electrolytic solution 1215 which becomes a passage when lithium ions move from the positive electrode to the negative electrode, or from the negative electrode to the positive electrode, separates the positive electrode and the negative electrode inside the unit cell 1210, and between the positive electrode and the negative electrode It has a separator 1216 for securing ion conductivity, and a reference electrode 1217 for measuring the potential of the positive electrode and the negative electrode.
  • a lithium metal oxide is used as a positive electrode active material in the positive electrode material 1211
  • a carbon material such as graphite is used as a negative electrode active material in the negative electrode material 1212.
  • the electrolyte 1215 contains a solvent such as a lithium salt and ethylene carbonate.
  • lithium metal or the like is used for the reference electrode 1217, and the potential of the positive electrode with respect to lithium metal can be measured as the positive electrode potential and the potential of the negative electrode with respect to lithium metal can be measured as the negative electrode potential.
  • the battery voltage is measured as a potential difference between the positive electrode and the negative electrode.
  • FIG. 6 is a diagram showing a circuit configuration of the cell controller 1220.
  • the cell controller 1220 includes a cell voltage detection circuit 1221, a positive electrode potential detection circuit 1222, a negative electrode potential detection circuit 1223, a temperature detection unit 1224, a control circuit 1225, and a signal input / output circuit 1226.
  • the cell voltage detection circuit 1221 measures the battery voltage of each unit cell 1210
  • the positive electrode potential detection circuit 1222 measures the positive electrode potential
  • the negative electrode potential detection circuit measures the negative electrode potential.
  • the temperature detection unit 1224 measures the temperature of each unit cell 1210 monitored by the cell controller 1220.
  • the control circuit 1225 receives measurement results from the cell voltage detection circuit 1221, the positive electrode potential detection circuit 1222, the negative electrode potential detection circuit 1223, and the temperature detection unit 1224, and transmits the measurement results to the module controller 1400 via the signal input / output circuit 1226. Note that the description of the circuit configuration generally mounted on the cell controller 1220 for equalizing the voltage variation among the single cells 1210 generated due to the self discharge, the current consumption variation, and the like is omitted.
  • the temperature detection unit 1224 provided in the cell controller 1220 in FIG. 6 has a function of measuring the temperature of the cells 1210 connected in series.
  • the temperature detection unit 1224 measures one temperature as a whole of the unit cells 1210 connected in series, and handles the temperature as a temperature representative value of the unit cells 1210 connected in series.
  • the temperature measured by the temperature detection unit 1224 is used for various calculations for detecting the state of the unit cell 1210.
  • the positive / negative state detection unit 1410 in the module controller 1400 of FIG. 3 will be described based on FIG.
  • the positive / negative state detection unit 1410 includes a positive electrode capacity calculation unit 1411, a negative electrode capacity calculation unit 1412, a positive electrode limit coefficient calculation unit 1413, and a negative electrode limit coefficient calculation unit 1414.
  • the positive electrode capacity calculation unit 1411 calculates the OCVp and the positive electrode capacity Qp, using the positive electrode potential Vp of the unit cell 1210 acquired by the cell controller 1200, the current I, and the temperature T as input.
  • the negative electrode capacity calculation unit 1412 calculates and outputs OCVn and a negative electrode capacity Qn, using the negative electrode potential Vn of the unit cell 1210 acquired by the cell controller 1200, the current I, and the temperature T as inputs.
  • the positive electrode limit coefficient calculator 1413 calculates and outputs the limit coefficient Kp, using the OCVp calculated by the positive electrode capacity calculator 1411 as an input.
  • the negative electrode restriction coefficient calculation unit 1414 calculates and outputs a negative electrode restriction coefficient Kn, using the OCVn calculated by the negative electrode capacity calculation unit 1412 as an input.
  • OCVp, Qp, OCVn, and Qn to be described later are calculated using the average value of the positive electrode potential Vp and the negative electrode potential Vn of all the unit cells 1210. It may be configured to Similarly, temperature T is also measured for each unit cell 1210, and this is averaged and used for calculation, but in addition to this, the minimum temperature for each unit cell 1210 is also input. good.
  • FIG. 8 shows a simple equivalent circuit of the unit cell 1210.
  • FIG. 9 is a graph showing internal resistance characteristics with respect to the capacities of the positive electrode and the negative electrode of the battery.
  • FIG. 10 is a graph showing OCV characteristics with respect to the capacity of the positive electrode and the negative electrode of the battery.
  • Vcell is a unit cell voltage
  • Vp is a positive electrode potential
  • OCVp is a positive electrode OCV
  • Rp is a positive electrode internal resistance
  • Re is an electrolyte resistance
  • Vn is a negative electrode potential
  • OCVn is a negative electrode OCV
  • Rn is a negative electrode internal resistance
  • I is a current There is.
  • the battery voltage Vcell when a certain current I flows is calculated based on the following equations (1) to (3). The current I was set to a value of + during charging and-for discharging.
  • Vcell Vp + I ⁇ Re ⁇ Vn
  • Vp (OCVp + I ⁇ Rp) (2)
  • Vn (OCVn-I ⁇ Rn) (3)
  • OCVp (t) and OCVn (t) during the charge and discharge period can be obtained from the following formulas (4) and (5).
  • OCVp (t) Vp (t) -I (t) ⁇ Rp (Qp (t-1)) (4)
  • OCVn (t) Vn (t) + I (t) ⁇ Rn (Qn (t ⁇ 1)) (5)
  • the correspondence between Rp, Rn and Qp, Qn and the correspondence between OCVp, OCVn and Qp, Qn may differ depending on the temperature, so the database unit 1700 may be implemented as data according to the temperature. . Further, in the present embodiment, the method of calculating OCVp, OCVn, Qp, and Qn from Vp and Vn measured during the charge and discharge period is described, but the present invention is not limited to this, OCVp, OCVn, and finally. Any method may be used as long as Qp and Qn can be calculated.
  • FIG. 11A shows the positive electrode side restriction coefficient Kp
  • FIG. 11B shows the negative electrode side restriction coefficient Kn.
  • Positive electrode limit coefficient calculator 1413 and negative electrode limit coefficient calculator 1414 receive OCVp and OCVn output from positive electrode capacity calculator 1411 and negative electrode capacity calculator 1412 and count time (frequency) of staying in a certain potential range. Keep it. The progress of deterioration differs depending on the unipolar potential and the staying time (frequency) at the potential. Generally, deterioration progresses with the passage of time, so as shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b), the restriction on the current flowing in the battery is strengthened as the stay frequency (elapsed time) becomes longer.
  • Such a limiting coefficient is predetermined according to the stay range (stay period) of the potential, and stored in the database unit 1700. Then, after a certain period of time has elapsed, the potential with the highest frequency is extracted within that period (for example, about one week), and the restriction coefficient is determined (updated). Once the limiting factor has been determined, if a certain time has passed and the limiting factor is determined (updated) again, the information on the previous determination of the limiting factor and the information on the longest potential of the stay range extracted this time The limiting factor may be determined again based on Although the method of determining the limiting coefficient based on FIG. 11 is described as an example in this embodiment, the limiting coefficient may be determined according to the material characteristics of the positive electrode and the negative electrode.
  • the module current limit value calculation unit 1420 includes a negative electrode allowable charge current calculation unit 1421, a positive electrode allowable charge current calculation unit 1422, a negative electrode allowable discharge current calculation unit 1423, and a positive electrode allowable discharge current calculation unit 1424.
  • the Qn and Kn calculated by the positive / negative state detection unit 1410 are input to the negative electrode allowable charge current calculation unit 1421 and the negative electrode allowable discharge current calculation unit 1424, and the Qp and Kp calculated by the positive / negative state detection unit 1410 are positive electrodes.
  • the allowable charge current calculation unit 1421 and the positive electrode allowable discharge current calculation unit 1423 are input.
  • the battery temperature is input to all of the negative electrode allowable charge current calculation unit 1421, the positive electrode allowable charge current calculation unit 1422, the negative electrode allowable discharge current calculation unit 1423, and the positive electrode allowable discharge current calculation unit 1424.
  • negative electrode allowable charge current calculation unit 1421 negative electrode allowable charge current Icmax, n (negative electrode current limit value during charge)
  • positive electrode allowable charge current calculation unit 1422 positive electrode allowable charge current (positive electrode current limit during charge Value) Icmax, p
  • the negative electrode allowable discharge current calculation unit 1423 is a negative electrode allowable discharge current Idmax, n (negative electrode current limit value during discharge)
  • the positive electrode allowable discharge current calculation unit 1424 is a positive electrode allowable discharge current (positive electrode current limit during discharge Value) Calculate Idmax, p.
  • the allowable charge / discharge current is defined as the current flowing when reaching the upper and lower limit voltage to be protected by the positive electrode and the negative electrode, and Icmax, n, Icmax, p, Idmax, n, Idmax, p are respectively It is calculated by the equations (8) to (11).
  • Icmax, n Kn ⁇ (Vn, lowerlimit ⁇ OCVn (Qn)) / Rn (Qn) equation (8)
  • Icmax, p Kp x (Vp, upperlimit-OCVp (Qp)) / Rp (Qp) equation (9)
  • Idmax, n Kn ⁇ (Vn, upperlimit ⁇ OCVn (Qn)) / Rn (Qn) (10)
  • Idmax, p Kp ⁇ (Vp, lowerlimit ⁇ OCVp (Qp)) / Rp (Qp) (11)
  • Vn and upperlimit in the equations (8) to (11) indicate the negative electrode upper limit potential
  • Vn and lowerlimit indicate the negative electrode lower limit potential
  • Vp and upperlimit indicate the positive electrode upper limit potential
  • Vp and lowerlimit indicate the positive electrode lower limit potential.
  • the final allowable charging current adopts the smaller of the allowable charging currents of the positive electrode and the negative electrode.
  • the final allowable discharge current adopts the smaller absolute value of the allowable discharge currents of the positive electrode and the negative electrode.
  • FIG. 13 shows an example of the allowable charge / discharge current of the positive electrode and the negative electrode calculated based on the equations (8) to (11). As shown in FIG. 13, the calculated allowable charging current decreases as the SOC increases, and the allowable discharging current decreases as the SOC decreases. The smaller the limiting coefficients Kp and Kn, the smaller the allowable charge / discharge current.
  • the system current limit value calculation unit 1510 collects the allowable discharge current and the allowable charge current calculated by each module controller 1400 configuring the battery system 1000 based on the equations (12) and (13).
  • the current flowing in the battery system 1000 is the sum of the current values flowing in the cells 1210 connected in parallel.
  • the allowable charge current and the allowable discharge current collected by the system controller 1500 are summed, and the final allowable charge current Icmax, sys and the allowable discharge current Idmax, as the battery system 1000 are expressed by the following equations (14) and (15) ) And transmit to a system that monitors and controls the power system.
  • Icmax, sys Sum (Icmax) equation (14)
  • Idmax, sys Sum (Idmax) (15)
  • the system that monitors and controls the power system controls battery system 1000 based on the current limit value received from system controller 1500.
  • FIG. 16 shows the current that flows in the unit cell 1210 when only the battery voltage of the unit cell 1210 is monitored to control the charge / discharge when the unit cell 1210 degraded in the positive electrode rate control is charged and discharged.
  • FIG. 16 (a) and the changes in the positive and negative electrode potentials (FIG. 16 (b)) the current flowing in the unit cell 1210 when charging and discharging are controlled by applying the present embodiment to FIG. a)) and changes in the positive and negative electrode potentials (FIG. 17 (b)) are shown.
  • the current limit value on the positive electrode side and the current limit value on the negative electrode side are calculated based on the restriction coefficient database and the potentials on the positive and negative sides. Since the smaller one is set as the current limit value, it is understood that charging and discharging can be controlled without departing from the upper and lower potentials of both positive and negative electrode potentials.
  • the present embodiment by calculating the allowable charge / discharge current reflecting the deterioration state of each of the positive electrode and the negative electrode constituting the unit cell 1200, it is possible to suppress the progress of deterioration while preventing the overvoltage at the single electrode level.
  • the present embodiment will be described based on FIG. 18 to FIG.
  • the number of times (the number of positive electrode potential deviations and the number of negative electrode potential deviations) is counted.
  • the limit coefficient of the allowable charge and discharge current of the positive electrode and the negative electrode corresponding to the counted number is determined.
  • the description of the same components as in the first embodiment will be omitted, and only differences from the first embodiment will be described.
  • FIG. 18 is a block diagram showing a module controller of this embodiment.
  • Positive / negative electrode state detection unit 2410 constituting module controller 2400 receives positive electrode potential Vp and negative electrode potential Vn, current and temperature as input, and adds positive electrode capacity Qp and negative electrode capacity Qn to positive electrode charging side limiting coefficient Kp, c, positive electrode
  • the discharge side limit coefficient Kp, d, the negative electrode charge side limit coefficient Kn, c, and the negative electrode discharge side limit coefficient Kn, d are output.
  • Module current limit value calculation unit 2420 includes positive electrode capacity Qp, negative electrode capacity Qn, positive electrode charge side limit coefficient Kp, c, positive electrode discharge side limit coefficient Kp, d, negative electrode charge side limit coefficient Kn, c, negative electrode discharge side limit coefficient Kn. , D are input, and an allowable charge current Icmax and an allowable discharge current Idmax are output.
  • FIG. 19 is a block diagram showing a positive / negative state detection unit of this embodiment.
  • a positive electrode potential deviation frequency counting unit 1415 and a negative electrode potential deviation frequency counting unit 1416 are added to the configuration of FIG. 7.
  • the positive electrode potential deviation number counting unit 1415 receives the positive electrode potential Vp and the OCVp, and counts the number of positive electrode upper and lower limit potential deviations according to the range of OCVp or OCVp set in advance. In the case of the positive electrode, the number of deviations from the upper limit potential at the time of charging is counted, and the number of deviations from the lower limit potential is counted at the time of discharging.
  • the negative electrode potential deviation number counting unit 1416 receives the negative electrode potentials Vn and OCVn, and counts the number of negative electrode upper and lower limit potential deviations according to the range of OCVn or OCVn set in advance. In the case of the negative electrode, the number of deviations from the upper limit potential at the time of discharge is counted, and the number of deviations from the lower limit potential at the time of charging is counted, and output to the negative electrode limit coefficient calculator 2414.
  • Positive electrode limit coefficient calculation unit 2413 receives the number of potential deviations (number of upper limit deviations: Num, p, c, number of lower limit deviations: Num, p, d) and OCVp output from positive electrode potential deviation number counting unit 1415, The limiting coefficient calculation unit 2414 outputs the number of potential deviations (number of upper limit deviations: Num, n, d, number of lower limit deviations: Num, n) output from the negative electrode potential deviation number counting unit 1416. , C) and OCVn as input, and outputs the limiting coefficients of the charge and discharge on the negative electrode side.
  • FIGS. 20 and 21 each show an example of a graph in which the abscissa represents the number of potential deviations and the ordinate represents the limiting coefficient.
  • FIG. 20 shows the limiting coefficient on the charge side and the discharge side of the positive electrode
  • the limit coefficient corresponding to Num, p, c and Num, p, d to be input to positive electrode limit coefficient calculation unit 2413 is acquired according to OCVp or the range of OCVp defined in advance, and the corresponding limit coefficient is output.
  • a restriction coefficient corresponding to Num, n, c and Num, n, d to be input to the negative electrode restriction coefficient calculation unit 2414 is acquired according to OCVn or a predetermined range of OCVn, and the corresponding restriction coefficient is output. .
  • a module current limit value calculation unit 2420 constituting the module controller 2400 in the present embodiment will be described based on FIG.
  • the difference from Fig. 12 is that Kn, c is for negative electrode allowable charge current calculation unit 1421, Kp, c for positive electrode allowable charge current calculation unit 1422, Kn, d for negative electrode allowable discharge current calculation unit 1423, and positive electrode allowable discharge.
  • Kp and d are respectively input to the current calculation unit 1424.
  • Formulas for calculating the allowable current in the present embodiment are shown in the following formulas (16) to (19).
  • FIG. 23 and FIG. 23 and FIG. 24 show waveforms of current and voltage when charge / discharge is performed on the unit cell 1210 whose positive electrode side has deteriorated.
  • 23 (a) in FIG. 23 shows a graph in which time is taken on the ordinate and time is taken on the ordinate, and in FIG. 23 (b) is shown a graph where time is taken on the abscissa and voltage is taken on the ordinate.
  • FIG. 24 (a) in FIG. 24 shows a graph in which time is taken on the ordinate and time is taken on the ordinate
  • FIG. 24 (b) is shown a graph where time is taken on the abscissa and voltage is taken on the ordinate. It shows an example of current and voltage waveforms when the method described in this embodiment is used.
  • the overcharging at the unipolar level is prevented by calculating the allowable charge / discharge current based on the deterioration state of each of the positive electrode and the negative electrode constituting the single battery 1200 and the appropriate limiting coefficient according to the working potential.
  • charge / discharge control that can suppress the progress of deterioration can be established.
  • the limiting coefficient is determined indirectly from the staying period of the potential in the first embodiment, the limiting coefficient can be determined directly from the number of potential deviations in use in the present embodiment.
  • FIG. 1 the internal resistance of the cell 1210 increases as the deterioration progresses.
  • the cell 1210 In order to control the cell 1210 so that the potentials of the positive electrode and the negative electrode of the cell 1210 do not deviate from the upper and lower limits, it is necessary to reflect the degree of increase in internal resistance associated with deterioration when determining the current limit value. .
  • the internal resistance increase rate is the internal resistance in the initial state (positive electrode internal resistance: Rp0, negative electrode internal resistance: Rn0) and the internal resistance after deterioration (positive electrode internal resistance: Rp1, negative electrode internal resistance
  • Rn1 the internal resistance after deterioration
  • the following formula (20) (21) is defined as Rn1), and the method of calculating SOHR p, n during the charge and discharge period to determine the current limit value will be described.
  • an initial state an intermediate state between the new cell of the single battery 1200 and the maximum deterioration of the secondary battery may be set as the initial state, other than when the single battery 1200 is new. In the following, it is assumed that the initial state is new.
  • SOHRp 100 ⁇ R1p / R0p formula (20)
  • SOHRn 100 ⁇ R1n / R0n (21)
  • FIG. 25 is a block diagram showing a module controller of this embodiment.
  • Positive / negative electrode state detection unit 3410 constituting module controller 3400 receives positive electrode potential Vp and negative electrode potential Vn, current, temperature as input, positive electrode capacity Qp, negative electrode capacity Qn, and positive internal resistance increase rate SOHRp with deterioration and deterioration
  • the negative internal resistance increase rate SOHRn associated with is output.
  • the module current limit value calculation unit 3420 receives the positive electrode capacitance Qp, the negative electrode capacitance Qn, the positive electrode internal resistance increase rate SOHRp, and the negative electrode internal resistance increase rate SOHRn, and outputs the allowable charge current Icmax and the allowable discharge current Idmax.
  • FIG. 26 is a block diagram showing the positive / negative state detection unit of this embodiment.
  • a positive electrode internal resistance increase rate calculator 1417 and a negative internal resistance increase rate calculator 1418 are added. ing.
  • Positive internal resistance increase rate calculation unit 1417 calculates positive internal resistance increase rate SOHRp with current I flowing through cell 1210, positive electrode potential Vp, and battery temperature T as input, and negative internal resistance increase rate calculation unit 1418 calculates With the current I flowing through the battery 1210, the negative electrode potential Vn, and the battery temperature T as inputs, the negative internal resistance increase rate SOHRn is calculated and output.
  • FIG. 27 shows changes in the potentials of the positive electrode and the negative electrode when a current flows in the unit cell 1210.
  • the current internal resistance of the positive and negative electrodes can be calculated from the change in current (.DELTA.I) flowing through the battery, the change in potential of the positive electrode (.DELTA.Vp), and the change in potential of the negative electrode (.DELTA.Vn) based on the following formulas (20) and (21) .
  • R1p ⁇ Vp / ⁇ I formula (22)
  • R1n ⁇ Vn / ⁇ I (23)
  • the equation (20) 21) Calculate the positive electrode internal resistance increase rate SOHRp and the negative electrode internal resistance increase rate SOHRn.
  • the method is not limited thereto, and any method can be used as long as SOHRp and SOHRn can be calculated. I do not care.
  • the final allowable charging current adopts the smaller of the allowable charging currents of the positive electrode and the negative electrode.
  • the final allowable discharge current adopts the smaller absolute value of the allowable discharge currents of the positive electrode and the negative electrode.
  • FIG. 29 shows changes in current (FIG. 29 (a)) and positive electrode and negative electrode potentials (FIG. 29 (b)) flowing through the unit cell 1210 when charge and discharge are controlled.
  • the rate of increase in internal resistance of each of the positive and negative electrodes is calculated from the potentials of the positive and negative electrodes.
  • the current limit value is reflected in the calculation, and the smaller one of the current limit values of the positive electrode and the negative electrode is set as the final current limit value, so both positive electrode and negative electrode potentials do not deviate from the upper and lower potentials. It can be seen that charge and discharge can be controlled.
  • the present embodiment it is possible to suppress the progress of deterioration while preventing the overvoltage at the single electrode level by calculating the allowable charge / discharge current reflecting the deterioration state of each of the positive electrode and the negative electrode constituting the single battery 1200. Charge and discharge control can be established. In addition, the restriction coefficient can be determined without detecting that the potentials of the positive electrode and the negative electrode reach the upper and lower limits.
  • a fourth embodiment of the present invention will be described based on FIG. 30 to FIG.
  • the method of limiting the current value flowing to the unit cell 1210 has been described, but when the battery system 1000 is used, not only the current value but also the output performance (power) of the battery system 1000 is important. It becomes an index. Therefore, in the present embodiment, a method of calculating the power limit value from the calculated current limit value (positive electrode current limit value during charge, positive electrode current limit value during discharge, negative electrode current limit value during charge, and negative electrode current limit during discharge) Describe.
  • the description of the same components as in the first, second, and third embodiments will be omitted, and only differences from the first, second, and third embodiments will be described.
  • the module controller 4400 in the present embodiment will be described based on FIG.
  • the module controller 4400 is provided with the battery state detection unit 1430 in the configuration described in the first embodiment.
  • the positive / negative state detection unit 1410 and the current limit value calculation unit 1420 in the module controller 4400 are similar to the configuration described in the first embodiment, but may be configured as described in the second and third embodiments.
  • the battery state detection unit 1430 constituting the module controller 4400 will be described with reference to FIG.
  • FIG. 31 shows a block diagram of the battery state detection unit 1430.
  • the output (power) of the battery system 1000 which will be described later, is calculated based on the voltage of the single battery 1210 and the current flowing at that time, not to the single pole level. For this reason, it is necessary to grasp SOC and SOH as a single battery 1210. Therefore, a battery state detection unit 1430 is added which outputs the SOC and SOHR of the unit cell 1210 with the current, voltage, and temperature flowing to the unit cell 1210 as inputs.
  • the SOC of the single cell 1210 is the battery voltage OCVcell (0) immediately before the start of charge / discharge, battery temperature T (0), charge / discharge
  • the current I during the period can be calculated from the following equation (28).
  • SOC (t) SOC0 + 100 ⁇ ⁇ I (t) dt / Qmax equation (28)
  • SOC0 Map (OCVcell (0), T (0)) .. Formula (29)
  • the rate of increase (SOHR) of the internal resistance of the unit cell 1210 is the unit cell based on the change ( ⁇ Vcell) of the battery voltage of the unit cell 1210 and the change ( ⁇ I) of the current, as in the method described in the third embodiment.
  • the system controller 4500 in the present embodiment will be described based on FIG. FIG. 32 shows a block diagram of a system controller 4500.
  • the system controller 4500 includes a battery current limit value calculation unit 1510 and a battery power limit value calculation unit 1520.
  • the battery current limit value calculation unit 1510 in FIG. 32 receives the allowable charge / discharge current (Icmax, Idmax) of the respective cells 1210 connected in parallel, and is an allowable current to be protected as the battery system 1000.
  • Output Icmax, sys, Idmax, sys).
  • the battery power limit value calculation unit 1520 receives the SOC and SOHR of each battery cell 1210 connected in parallel of the battery system 1000 as an input, and outputs (hereinafter, allowable charge power: Pcmax, sys, allowable discharge power: Pdmax) , Sys) and output.
  • SOHR, sys as battery system 1000 is calculated according to the following equation (34).
  • SOHR, sys (1 / SOHR, a + 1 / SOHR, b +... + SOHR, c) -1 ..
  • the charge-time battery voltage calculation unit 1521 calculates and outputs the charge-side allowable current Icmax and the voltages Vcmax and sys at the time of energization on the basis of the following equation (35).
  • Vcmax, sys OCV (SOC, sys) + Icmax, sys ⁇ R0 (SOC, sys, T) ⁇ SOHR, sys / 100 (35)
  • the discharge-time battery voltage calculation unit 1522 calculates and outputs the discharge-side allowable current Idmax, and the voltages Vdmax, sys when the sys is energized based on the following equation (36).
  • Vdmax, sys OCV (SOC, sys)-Idmax, sys x R0 (SOC, sys, T) x SOHR, sys / 100 (36)
  • the allowable charge power Pcmax and the allowable discharge power Pdmax are calculated based on the following equations (37) and (38).
  • Pcmax Icmax, sys ⁇ Vcmax, sys equation (37)
  • Pdmax Idmax, sys ⁇ Vdmax, sys equation (38)
  • FIG. 34 shows an example of the calculation result of the allowable charge and discharge power.
  • the Pcmax calculated by the equations (37) and (38) decreases as the SOC increases and as the deterioration progresses, and the Pdmax decreases as the SOC decreases and as the deterioration progresses.
  • the system controller 4500 outputs the calculated Pcmax and Pdmax, transmits the output result to the system that monitors and controls the power system, and the system that monitors and controls the power system uses the battery system 1000 based on the received Pcmax and Pdmax. Control.
  • FIG. 35 when charging / discharging is performed on the single battery 1210 that has been deteriorated by the positive electrode rate control, a current flowing to the single battery 1210 when charging / discharging is controlled by monitoring only the battery voltage of the single battery 1210 (see FIG. 35 (a) and changes in power (FIG. 35 (b)), FIG. 36 shows the current flowing in the unit cell 1210 when charge / discharge is controlled by applying this embodiment (FIG. 36 (a)) And the change in power (FIG. 36 (b)).
  • the current limit value is calculated based on the potentials on the positive electrode side and the negative electrode side. It can be seen that charge and discharge can be controlled without deviating from the above.
  • the present embodiment it is possible to suppress the progress of deterioration while preventing the overvoltage at the single electrode level by calculating the allowable charge / discharge current reflecting the deterioration state of each of the positive electrode and the negative electrode constituting the single battery 1200.
  • Charge and discharge control can be established.
  • the upper system may be required to transmit the limit power value instead of the limit current value, so in the present embodiment, the current limit value is calculated.

Abstract

正極および負極それぞれの電位が過電圧となるのを防止し、二次電池の劣化の進行を抑制する。二次電池を制御する二次電池制御装置であって、二次電池は正極および負極を有し、二次電池制御装置は、正極および負極の電位を計測する正負極電位計測部と、二次電池に流れる電流を計測する電流検知部と、二次電池の温度を計測する温度検知部と、を有し、二次電池の正極電位、二次電池の負極電位、二次電池の電流および二次電池の温度に基づき、二次電池へ流れる電流が制限される二次電池制御装置。

Description

二次電池制御装置および二次電池制御方法
　本発明は、二次電池制御装置および二次電池制御方法に関する。
　電力系統における産業用電池システムは、直列もしくは並列に接続された二次電池、二次電池と負荷との電気的な接続のオンオフを制御するためのリレーや電流センサ等の電気的な部品から構成される。電池システムには、電池システムを構成する二次電池が過電圧に至ることを回避し、かつ二次電池の劣化による出力低下を抑制するため、二次電池から負荷に流れる電流を制限する電池制御装置を備えている。
　電池システムを構成する二次電池は、実使用時における電池の使われ方や電池の温度等に応じて、劣化の進み方が異なる。このため、電池システムが制限すべき電流値は、電池システムを構成する二次電池の状態に応じて変化させることが望ましい。
　近年、二次電池の制御方法に対する開発が盛んに進められている。二次電池の制御方法について、特許文献１には以下のような技術が開示されている。二次電池の電圧や電流に基づき算出した充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ　ｏｆ　Ｃｈａｒｇｅ）とセル温度ＴＢに基づき、内部抵抗算出部Ｍ１で電池の内部抵抗ＲＩを求め、正極及び負極内部抵抗比率算出部Ｍ２で、予め抽出しておいた電池の内部抵抗に対する正極及び負極の内部抵抗比率ＫＲＭを求める。また、二次電池の電圧や電流に基づき算出したＳＯＣから、負極電位算出部Ｍ３、正極電位算出部Ｍ４で、予め実装しておいた負極の開回路電位ＶＭ、正極の開回路電位ＶＰを算出する。更に、内部抵抗ＲＩ、負極内部抵抗比率ＫＲＭ、負極電位ＶＭ、正極電位ＶＰに基づいて、負極許容電流ＩＭＬＭＴと正極許容電流ＩＰＬＭＴを算出し、両者を比較部Ｍ１１で比較して小さい方を充電時の最大電流として出力する。そして、充電制御部Ｍ１３で充電電流の最大値に基づいて蓄電デバイスの充電を制御することにより、充電を適正に管理し、副反応の発生を抑制する技術が公開されている。
特開２００６－３４５６３４号公報
　二次電池を構成する正極および負極は、二次電池の使用方法によって、正極の劣化が進行する場合や負極の劣化が進行する場合がある。特許文献１の技術では、正極及び負極それぞれの電位を計測する機能を有しておらず、二次電池の電池電圧に基づいて充放電を制御しているため、正極及び負極の劣化状態を正確に判断することが難しい。このため、充放電期間中に正極および負極で制限すべき電位を逸脱してしまい、結果として劣化の進行を抑制することが出来ない可能性がある。
　本発明は、正極および負極それぞれの電位が過電圧に至ることを防止し、二次電池の劣化の進行を抑制することを目的とする。
　上記課題を解決するための本発明の特徴は、例えば以下の通りである。
　二次電池を制御する二次電池制御装置であって、二次電池は正極および負極を有し、二次電池制御装置は、正極および負極の電位を計測する正負極電位計測部と、二次電池に流れる電流を計測する電流検知部と、二次電池の温度を計測する温度検知部と、を有し、二次電池の正極電位、二次電池の負極電位、二次電池の電流および二次電池の温度に基づき、二次電池へ流れる電流が制限される二次電池制御装置。
　本発明により、正極および負極それぞれの電位が過電圧となるのを防止し、二次電池の劣化の進行を抑制できる。上記した以外の課題、構成及び効果は以下の実施形態の説明により明らかにされる。
本発明の一実施形態における電池システムの全体構成を示す図 本発明の一実施形態における電池モジュールの全体構成を示す図 第１実施例のモジュールコントローラを示すブロック線図 電池のＳＯＣとＯＣＶ及びＳＯＣとＲｃｅｌｌの対応関係を示す図 本発明の一実施形態における電池の構成を示す図 本発明の一実施形態におけるセルコントローラの全体構成を示す図 実施例１の正/負極状態検知部を示すブロック線図 本発明の一実施形態における電池の等価回路を示す図 電池の正極及び負極の容量に対する内部抵抗特性を示す図 電池の正極及び負極の容量に対するＯＣＶ特性を示す図 実施例１の制限係数の一例を示す図 実施例１のモジュール電流制限値演算部を示すブロック線図 実施例１の許容充放電電流の演算結果例を示す図 実施例１のシステムコントローラを示すブロック線図 実施例１のシステム電流制限値演算部を示すブロック線図 実施例１の効果を説明するための図（1） 実施例１の効果を説明するための図（２） 実施例２のモジュールコントローラを示すブロック線図 実施例２の正/負極状態検知部を示すブロック線図。 実施例２における正極側制限係数の一例を示すグラフ 実施例２における負極側制限係数の一例を示すグラフ 実施例２のモジュール電流制限値演算部を示すブロック線図 実施例２の効果を説明するための図（1） 実施例２の効果を説明するための図（２） 実施例３のモジュールコントローラを示すブロック線図 実施例３の正/負極状態検知部を示すブロック線図 実施例３の正/負極状態検知部を示すブロック線図 実施例３の内部抵抗演算方法を説明するためのグラフ 実施例３の効果を説明するための図（1） 実施例３の効果を説明するための図（２） 実施例４のモジュールコントローラを示すブロック線図 実施例４の電池状態検知部を示すブロック線図 実施例４のシステムコントローラを示すブロック線図 実施例４のバッテリ電力制限値演算部を示すブロック線図 実施例４の効果を説明するための図（1） 実施例４の効果を説明するための図（２）
　以下、図面等を用いて、本発明の実施形態について説明する。以下の説明は本発明の内容の具体例を示すものであり、本発明がこれらの説明に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。また、本発明を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
　以下に説明する実施例では、蓄電部を構成する蓄電器にリチウムイオン二次電池を適用した場合を例に挙げて説明する。蓄電器としては、他にもニッケル水素電池や鉛電池、電気二重層キャパシタ、ハイブリッドキャパシタなどを用いることもできる。以下に説明する実施例の構成は、ハイブリッド自動車(ＨＥＶ)、電気自動車(ＥＶ)などの電動車両、ハイブリッド鉄道車両といった移動体用の電源を構成する電池システムにも適用できる。
　本発明の実施例を図１～図１７に基づいて説明する。本実施例では、二次電池の正極電位、二次電池の負極電位、二次電池の電流および二次電池の温度に基づき、二次電池へ流れる電流が制限されている。
　以下に説明する実施例では、電力系統における産業用電池システムに対して適用した場合を例に挙げて説明する。
　図１に本発明の一実施形態における電池システムの全体構成を示す。電池システム１０００は、１つ以上の直列に接続された電池モジュール１２００（電池モジュール１２００ａ－１および電池モジュール１２００ａ－２、電池モジュール１２００ｂ－１および電池モジュール１２００ｂ－２、電池モジュール１２００ｃ－１および電池モジュール１２００ｃ－２）が並列に接続された構成となっている。電池システム１０００は、電池モジュール１２００と、１つ以上の直列に接続された電池モジュール１２００に流れる電流を検出する電流検知部１１００（電流検知部１１００ａ、電流検知部１１００ｂ、電流検知部１１００ｃ）と、１つ以上の直列に接続された電池モジュール１２００の総電圧を検出する電圧検知部１３００（電圧検知部１３００ａ、電圧検知部１３００ｂ、電圧検知部１３００ｃ）と、１つ以上の電池モジュール１２００からの情報と電流検知部１１００が検出した電流値と電圧検知部１３００が検出した電圧値とに基づいて、１つ以上の電池モジュール１２００の状態を検知するモジュールコントローラ１４００（モジュールコントローラ１４００ａ、モジュールコントローラ１４００ｂ、モジュールコントローラ１４００ｃ）と、並列に接続された、１つ以上の電池モジュール１２００それぞれの状態検知結果を収集し、電力系統を監視及び制御するシステムへ、電池システム１０００の情報を送信するシステムコントローラ１５００と、１つ以上の直列に接続された電池モジュール１２００を接続及び切り離し可能なリレー１６００と、モジュールコントローラ１４００が電池モジュール１２００の状態を検知するために必要な電池モジュール１２００中の単電池１２１０の電池特性情報を格納するデータベース部１７００と、を有する。
　本発明の一実施形態における電池モジュール１２００の構成例を図２に示す。電池モジュール１２００は、単電池１２１０（単電池１２１０－１、単電池１２１０－２、単電池１２１０－３、単電池１２１０－４）と、セルコントローラ１２２０（セルコントローラ１２２０－１、セルコントローラ１２２０－２）と、を有する。電池モジュール１２００は、電気エネルギーの蓄積及び放出（直流電力の充放電）が可能な複数の単電池１２１０（リチウムイオン二次電池）を電気的に直列に接続して構成される。単電池１２１０には、詳細は後述するが、電池の端子電圧Ｖｃｅｌｌを測定するための端子の他に、電池を構成する正極の電位Ｖｐと負極の電位Ｖｎを計測するための端子を備えており、セルコントローラ１２１０は、１つの単電池１２１０からＶｃｅｌｌ、Ｖｐ、Ｖｎを計測する。単電池１２１０は、単電池電圧が３．０～４．２Ｖ（平均出力電圧：３．６Ｖ）であるとした場合を例に挙げて説明するが、これ以外の電圧仕様のものでも構わない。
　直列に接続された単電池１２１０は、状態の管理・制御を行う上で、所定の単位数にグループ分けが行われている。所定の単位数は、例えば１個、４個、６個・・・というように、等区分とする場合もあれば、４個と６個とを組み合わせる、というように、複合区分とする場合もある。
　単電池１２１０の状態を監視するセルコントローラ１２２０は、上記のようにグループ分けされた１つ以上の単電池１２１０に対して１つのセルコントローラ１２２０が割り当てられている。セルコントローラ１２２０は、割り当てられた１つ以上の単電池１２１０からの電力を受けて動作し、割り当てられた１つ以上の単電池１２１０の情報を収集し、収集した情報を、モジュールコントローラ１４００に送信する。
　本実施例におけるセルコントローラ１２２０とモジュールコントローラ１４００との通信手段について説明する。セルコントローラ１２２０は、隣接するセルコントローラ１２２０及びモジュールコントローラ１４００と通信線でループ状に接続されている。図２における最上位のセルコントローラ１２２０－１は、計測した単電池１２１０－１、単電池１２１０－２の情報を隣接するセルコントローラ１２２０へ出力し、セルコントローラ１２２０－１の情報を受信したセルコントローラ１２２０は、自身が計測した単電池１２１０の情報と合わせて、隣接するセルコントローラ１２２０へ送信する。これを繰り返し、最下位のセルコントローラ１２２０－２が単電池１２１０－３、単電池１２１０－４の情報を収集したら、最上位から最下位までの各セルコントローラ１２２０が計測した単電池１２１０の情報をモジュールコントローラ１４００に送信する。各セルコントローラ１２２０が計測した単電池１２１０の情報を入力として、モジュールコントローラ１４００は、各電池モジュール１２００を構成する各単電池１２１０の情報をもとに、各単電池１２１０の状態を演算し、モジュールコントローラ１４００が演算した単電池１２１０の情報は、例えば、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信手段を用いて、システムコントローラ１６００へ送信される。セルコントローラ１２２０とモジュールコントローラ１４００の情報を伝送するループ接続は、デイジーチェーン接続あるいは数珠繋ぎ接続もしくは芋づる式接続と呼ぶ場合もある。本実施例では、上記接続及び通信形態を採用した場合を例に説明を進めるが、モジュールコントローラ１４００とセルコントローラ１２１０との間の通信を実現できる構成であれば、他の通信手段を用いてもよい。
　次に、電池システム１０００を構成するモジュールコントローラ１４００について、図３に基づき述べる。モジュールコントローラ１４００は、正／負極状態検知部１４１０とモジュール電流制限値演算部１４２０から構成される。正／負極状態検知部１４１０は、セルコントローラ１２２０が検知した正極電位Ｖｐ、負極電位Ｖｎ、電池温度Ｔ及び電流検知部１１００が検知した電流Ｉを入力とし、正極容量Ｑｐ、負極容量Ｑｎ、正極側制限係数Ｋｐ、負極側制限係数Ｋｎを演算し、モジュール電流制限値演算部１４２０に出力する。モジュール電流制限値演算部１４２０は、正極容量Ｑｐ、負極容量Ｑｎ、正極側制限係数Ｋｐ、負極側制限係数Ｋｎを入力として、電池モジュール１２００が制限すべき電流値（充電時の制限電流：Ｉｃｍａｘ、放電時の制限電流：Ｉｄｍａｘ）を演算し出力する。
　電池システム１０００を構成するシステムコントローラ１５００は、図１に示すような多直列の電池モジュール１２００が複数個並列に接続された構成において、並列に接続された多直列の電池モジュール１２００の単電池１２１０の状態を検知するモジュールコントローラ１２００からの出力結果を入力とし、電池システム１０００としての許容充放電電流を決定して、出力する。
　次に、電池システム１０００を構成するデータベース部１７００について説明する。データベース部１７００は、電池システム１０００を構成する単電池１２１０の電池特性に関する情報を格納する。なお、本実施形態では、データベース部１７００はモジュールコントローラ１４００の外部に設置されている構成としたが、モジュールコントローラ１４００またはセルコントローラ１２２０がデータベース部１７００を備える構成とし、これに電池特性の情報を格納してもよい。
　データベース部１７００に格納されているデータについて、図４に基づき説明する。図４は、電池のＳＯＣとＯＣＶ及びＳＯＣとＲｃｅｌｌの対応関係を示す図である。データベース部１７００は、単電池１２１０のＳＯＣと開回路電圧（ＯＣＶ：Ｏｐｅｎ　Ｃｉｒｃｕｉｔ　Ｖｏｌｔａｇｅ）の対応関係、内部抵抗特性、分極抵抗特性、正極及び負極の特性など各種電池特性情報をＳＯＣや温度等各種パラメータとの対応関係を記述したデータテーブルとして格納している。例として、図４（ａ）には単電池１２１０のＳＯＣとＯＣＶの対応関係を、図４（ｂ）には、単電池１２１０のＳＯＣまたは単電池１２１０の電池容量Ｑと内部抵抗Ｒｃｅｌｌの関係を示している。尚、本実施例の説明ではデータテーブルを用いたが、ＯＣＶとＳＯＣとの対応関係を数式などで表現しても良く、データテーブルという形に限定されるものではない。
　次に、電池モジュール１２００を構成する単電池１２１０の構成について図５に基づいて述べる。図５に、単電池１２１０の構成例を示す。単電池１２１０は、正極材１２１１と、負極材１２１２と、正極材１２１１と負極材１２１２の電気化学的な反応に伴って発生する電気エネルギーを外部負荷へ取り出すための正極集電箔１２１３及び負極集電箔１２１４と、リチウムイオンが正極から負極へ、もしくは負極から正極へ移動する際の通り道となる電解液１２１５と、単電池１２１０の内部で正極と負極を隔離し、かつ正極と負極の間のイオン伝導性を確保するためのセパレータ１２１６と、正極及び負極の電位を計測するための参照極１２１７と、を有する。
　例えば、正極材１２１１中の正極活物質には、リチウム金属酸化物を、負極材１２１２中の負極活物質には、グラファイトなどの炭素材が用いられる。電解液１２１５は、リチウム塩とエチレンカーボネートのような溶媒を含む。また、参照極１２１７には、リチウム金属などが用いられ、リチウム金属に対する正極の電位を正極電位、リチウム金属に対する負極の電位を負極電位として、計測出来るような構成となっている。尚、電池電圧は、正極と負極の間の電位差として計測される。
　本実施例におけるセルコントローラ１２２０の全体構成について図６に基づいて述べる。図６は、セルコントローラ１２２０の回路構成を示す図である。セルコントローラ１２２０は、セル電圧検出回路１２２１、正極電位検出回路１２２２、負極電位検出回路１２２３、温度検知部１２２４、制御回路１２２５、信号入出力回路１２２６を備える。セル電圧検出回路１２２１は、各単電池１２１０の電池電圧を、正極電位検出回路１２２２は正極電位を、負極電位検出回路は、負極電位を測定する。温度検知部１２２４は、セルコントローラ１２２０が監視する各単電池１２１０の温度を測定する。制御回路１２２５は、セル電圧検出回路１２２１、正極電位検出回路１２２２、負極電位検出回路１２２３、および温度検知部１２２４からの測定結果を受け取り、信号入出力回路１２２６を介してモジュールコントローラ１４００に送信する。なお、セルコントローラ１２２０に一般的に実装される、自己放電や消費電流ばらつき等に伴い発生する単電池１２１０間の電圧ばらつきを均等化する回路構成は、記載を省略した。
　図６におけるセルコントローラ１２２０が備える温度検知部１２２４は、直列に接続された単電池１２１０の温度を測定する機能を有する。温度検知部１２２４は、直列に接続された単電池１２１０全体として１つの温度を測定し、直列に接続された単電池１２１０の温度代表値としてその温度を取り扱う。温度検知部１２２４が測定した温度は、単電池１２１０の状態を検知するための各種演算に用いられる。
　図３のモジュールコントローラ１４００における正／負極状態検知部１４１０について図７に基づいて述べる。正／負極状態検知部１４１０は、正極容量演算部１４１１、負極容量演算部１４１２、正極制限係数演算部１４１３、負極制限係数演算部１４１４を有する。正極容量演算部１４１１は、セルコントローラ１２００が取得した単電池１２１０の正極電位Ｖｐ、電流Ｉ、温度Ｔを入力として、ＯＣＶｐ及び正極容量Ｑｐを演算し出力する。負極容量演算部１４１２は、セルコントローラ１２００が取得した単電池１２１０の負極電位Ｖｎ、電流Ｉ、温度Ｔを入力として、ＯＣＶｎ及び負極容量Ｑｎを演算し出力する。正極制限係数演算部１４１３は、正極容量演算部１４１１が演算したＯＣＶｐを入力として、制限係数Ｋｐを演算し出力する。負極制限係数演算部１４１４は、負極容量演算部１４１２が演算したＯＣＶｎを入力として、負極制限係数Ｋｎを演算し出力する。尚、本実施例では、全ての単電池１２１０の正極電位Ｖｐ及び負極電位Ｖｎの平均値を用いて、後述するＯＣＶｐ、Ｑｐ、ＯＣＶｎ、Ｑｎを演算する構成としているが、単電池１２１０毎に演算する構成としてもよい。また、温度Ｔについても同様に、単電池１２１０毎に計測する構成とし、これを平均化して演算に活用する構成としたが、これ以外に、単電池１２１０毎の最低温度を入力する構成としても良い。
　次に、正／負極状態検知部１４１０を構成する正極容量演算部１４１１及び負極容量演算部１４１２が出力するＯＣＶｐ、ＯＣＶｎ、Ｑｐ、Ｑｎの演算方法について図８から図１０に基づいて述べる。図８は、単電池１２１０の簡易的な等価回路を示している。図９は、電池の正極及び負極の容量に対する内部抵抗特性を示す図である。図１０は、電池の正極及び負極の容量に対するＯＣＶ特性を示す図である。Ｖｃｅｌｌは単電池電圧、Ｖｐは正極電位、ＯＣＶｐは正極ＯＣＶ、Ｒｐは正極内部抵抗、Ｒｅは電解液抵抗、Ｖｎは負極電位、ＯＣＶｎは負極ＯＣＶ、Ｒｎは負極内部抵抗、Ｉは電流を表している。ある電流Ｉが通電した場合の電池電圧Ｖｃｅｌｌは、以下の式（１）～（３）に基づいて算出される。尚、電流Ｉは充電時に＋、放電時に－の値をとるものとした。
　Ｖｃｅｌｌ＝Ｖｐ＋Ｉ×Ｒｅ－Ｖｎ・・・式（１）
　Ｖｐ＝（ＯＣＶｐ＋Ｉ×Ｒｐ）・・・式（２）
　Ｖｎ＝（ＯＣＶｎ－Ｉ×Ｒｎ）・・・式（３）
　上記式（２）（３）より、充放電期間中のＯＣＶｐ（ｔ）及びＯＣＶｎ（ｔ）は、以下の式（４）及び（５）から求められる。
　ＯＣＶｐ（ｔ）＝Ｖｐ（ｔ）－Ｉ（ｔ）×Ｒｐ（Ｑｐ（ｔ－１））・・・式（４）
　ＯＣＶｎ（ｔ）＝Ｖｎ（ｔ）＋Ｉ（ｔ）×Ｒｎ（Ｑｎ（ｔ－１））・・・式（５）
　尚、式（４）（５）に含まれる正極内部抵抗Ｒｐ及び負極内部抵抗Ｒｎは、図９に示すように正極容量Ｑｐ及び負極容量Ｑｎとの間に対応関係があるため、図９に示すような内部抵抗の関係を予めデータベース部１７００に予め実装しておくことで、ＯＣＶｐとＯＣＶｎを演算することが出来る。また、同様にＯＣＶｐとＱｐ及びＯＣＶｎとＱｎの間には図１０に示すような対応関係があるため、ＯＣＶｐとＱｐ及びＯＣＶｎとＱｎの対応関係をデータベース部１７００に予め実装しておくことで、演算したＯＣＶｐ及びＯＣＶｎからそれぞれＱｐ、Ｑｎを取得することが出来る（式（６）（７））。
　Ｑｐ（ｔ）＝Ｍａｐ（ＯＣＶｐ（ｔ））・・・式（６）
　Ｑｎ（ｔ）＝Ｍａｐ（ＯＣＶｎ（ｔ））・・・式（７）
　尚、Ｒｐ、ＲｎとＱｐ、Ｑｎの対応関係やＯＣＶｐ、ＯＣＶｎとＱｐ、Ｑｎの対応関係は温度に応じて異なるため、データベース部１７００には、温度に応じたデータとして実装しておいても良い。また、本実施例では、充放電期間中に計測したＶｐ、ＶｎからＯＣＶｐ、ＯＣＶｎ、Ｑｐ、Ｑｎを演算する手法について述べたが、これに限定されるものではなく、最終的にＯＣＶｐ、ＯＣＶｎ、Ｑｐ、Ｑｎを演算可能であれば何れの方法でも構わない。
　次に、正／負極状態検知部１４１０を構成する正極制限係数演算部１４１３及び負極制限係数演算部１４１４が出力する正極制限係数Ｋｐ及び負極制限係数Ｋｎの演算方法について、図１１に基づいて述べる。単電池１２１０の劣化の進み方は、正極や負極の材料によって大きく異なるため、本実施例では一例として、正極側では低電位側（放電末期、充電状態小）で使用されると劣化が促進するような場合を、負極側では低電位側（充電末期、充電状態大）で使用されると劣化が促進するような場合を想定した場合の制限係数演算方法について述べる。図１１（ａ）には正極側制限係数Ｋｐを、図１１（ｂ）には負極側制限係数Ｋｎを示した。正極制限係数演算部１４１３及び負極制限係数演算部１４１４は、正極容量演算部１４１１及び負極容量演算部１４１２が出力するＯＣＶｐ、ＯＣＶｎを入力とし、ある電位範囲に滞在している時間（頻度）をカウントしておく。劣化の進み方は、単極の電位やその電位での滞在時間（頻度）に応じて異なる。一般に、時間の経過に伴い、劣化は進行していくことから、図１１（ａ）（ｂ）に示したように滞在頻度（経過時間）が長くなるにつれて、電池に流れる電流の制限を強くするような制限係数を電位の滞在範囲（滞在期間）に応じて予め定めておき、データベース部１７００に格納しておく。そして、ある時間が経過したら、その期間内（例えば、一週間程度）で頻度が最も高い電位を抽出し、制限係数を決定（更新）する。一度制限係数を決定した後、ある時間が経過して、制限係数を再度決定（更新）する場合は、前回制限係数を決定した際の情報と今回、抽出された滞在範囲の最も長い電位の情報に基づいて、制限係数を再度決定すれば良い。尚、本実施例では一例として、図１１を基に制限係数を決定する方法について述べたが、正極及び負極の材料特性に応じて制限係数を決定すればよい。
　次に、モジュールコントローラ１４００を構成するモジュール電流制限値演算部１４２０について図１２及び図１３に基づいて述べる。図１２は、モジュール電流制限値演算部１４２０の構成例を示している。モジュール電流制限値演算部１４２０は、負極許容充電電流演算部１４２１、正極許容充電電流演算部１４２２、負極許容放電電流演算部１４２３、正極許容放電電流演算部１４２４から構成される。正／負極状態検知部１４１０が演算したＱｎ，Ｋｎは、負極許容充電電流演算部１４２１、負極許容放電電流演算部１４２４へ入力され、正／負極状態検知部１４１０が演算したＱｐ，Ｋｐは、正極許容充電電流演算部１４２１、正極許容放電電流演算部１４２３へ入力される。電池温度は、負極許容充電電流演算部１４２１、正極許容充電電流演算部１４２２、負極許容放電電流演算部１４２３、正極許容放電電流演算部１４２４全てへ入力される。各種入力情報に基づいて、負極許容充電電流演算部１４２１は負極許容充電電流Ｉｃｍａｘ，ｎ（充電時負極電流制限値）を、正極許容充電電流演算部１４２２は正極許容充電電流（充電時正極電流制限値）Ｉｃｍａｘ，ｐを、負極許容放電電流演算部１４２３は負極許容放電電流Ｉｄｍａｘ，ｎ（放電時負極電流制限値）、正極許容放電電流演算部１４２４は、正極許容放電電流（放電時正極電流制限値）Ｉｄｍａｘ，ｐを演算する。本実施例では、許容充放電電流は、正極及び負極で守るべき上下限の電圧に到達した時に流れる電流として定義し、Ｉｃｍａｘ，ｎ、Ｉｃｍａｘ，ｐ、Ｉｄｍａｘ，ｎ、Ｉｄｍａｘ，ｐをそれぞれ以下の式（８）～（１１）で演算する。
　Ｉｃｍａｘ，ｎ＝Ｋｎ×（Ｖｎ，ｌｏｗｅｒｌｉｍｉｔ－ＯＣＶｎ（Ｑｎ））／Ｒｎ（Ｑｎ）・・・式（８）
　Ｉｃｍａｘ，ｐ＝Ｋｐ×（Ｖｐ，ｕｐｐｅｒｌｉｍｉｔ－ＯＣＶｐ（Ｑｐ））／Ｒｐ（Ｑｐ）・・・式（９）
　Ｉｄｍａｘ，ｎ＝Ｋｎ×（Ｖｎ，ｕｐｐｅｒｌｉｍｉｔ－ＯＣＶｎ（Ｑｎ））／Ｒｎ（Ｑｎ）・・・式（１０）
　Ｉｄｍａｘ，ｐ＝Ｋｐ×（Ｖｐ，ｌｏｗｅｒｌｉｍｉｔ－ＯＣＶｐ（Ｑｐ））／Ｒｐ（Ｑｐ）・・・式（１１）
　ここで、式（８）～（１１）のＶｎ，ｕｐｐｅｒｌｉｍｉｔは負極上限電位、Ｖｎ，ｌｏｗｅｒｌｉｍｉｔは負極下限電位、Ｖｐ，ｕｐｐｅｒｌｉｍｉｔは正極上限電位、Ｖｐ，ｌｏｗｅｒｌｉｍｉｔは正極下限電位を示している。そして、最終的な許容充電電流は、正極と負極それぞれの許容充電電流のうち、小さい方を採用する。最終的な許容放電電流は、正極と負極それぞれの許容放電電流のうち、絶対値の小さい方を採用する。（式（１２）（１３））
　Ｉｃｍａｘ＝ＭＩＮ（|Ｉｃｍａｘ，ｎ|，|Ｉｃｍａｘ，ｐ|）・・・式（１２）
　Ｉｄｍａｘ＝ＭＩＮ（|Ｉｄｍａｘ，ｎ|，|Ｉｄｍａｘ，ｐ|）・・・式（１３）
　図１３には、式（８）～式（１１）に基づいて演算した正極及び負極の許容充放電電流の一例を示した。図１３に示すように、演算された許容充電電流は、ＳＯＣが大きい程小さくなり、許容放電電流は、ＳＯＣが小さい程小さくなる。制限係数Ｋｐ、Ｋｎが小さくなればなるほど許容充放電電流は小さくなる。
　次に、システムコントローラ１５００を構成するシステム電流制限値演算部１５１０について図１４に基づいて述べる。システム電流制限値演算部１５１０は、電池システム１０００を構成する各モジュールコントローラ１４００が式（１２）（１３）に基づいて演算した許容放電電流及び許容充電電流を収集する。本実施例のように並列な構成をとる電池システム１０００の場合、電池システム１０００に流れる電流は、並列に接続された単電池１２１０に流れる電流値の総和となる。そこで、システムコントローラ１５００が収集した許容充電電流及び許容放電電流の総和を取り、電池システム１０００としての最終的な許容充電電流Ｉｃｍａｘ，ｓｙｓ、許容放電電流Ｉｄｍａｘ，ｓｙｓを以下の式（１４）（１５）に基づいて演算し、電力系統を監視及び制御するシステムへ送信する。
　Ｉｃｍａｘ，ｓｙｓ＝Ｓｕｍ（Ｉｃｍａｘ）・・・式（１４）
　Ｉｄｍａｘ，ｓｙｓ＝Ｓｕｍ（Ｉｄｍａｘ）・・・式（１５）
　電力系統を監視及び制御するシステムは、システムコントローラ１５００から受信した電流制限値に基づき、電池システム１０００を制御する。
　本実施例における効果について、図１６、図１７に基づいて述べる。図１６には、正極律速で劣化した単電池１２１０に対して、充放電をさせた時に、単電池１２１０の電池電圧のみを監視して充放電を制御した場合の単電池１２１０に流れる電流（図１６（ａ））及び正極及び負極電位（図１６（ｂ））の変化を、図１７には、本実施例を適用して充放電を制御した場合の単電池１２１０に流れる電流（図１７（ａ））及び正極及び負極電位（図１７（ｂ））の変化を示した。
　単電池１２１０の電流及び電池電圧のみを用いて制限を行う場合は、あくまで単電池１２１０の負極や電解液の抵抗を全て含めた内部抵抗Ｒｃｅｌｌから制限すべき電流を決定するため、正極のみが劣化している場合、正極の劣化による電池性能の低下を正確に反映することが出来ない。このため、図１６（ａ）のように、正極にとって本来制限すべき電流値を超えた電流が流れることになり、結果として、図１６（ｂ）のように、守るべき正極の上下限の電位を逸脱することになる。
　一方で、図１７のように、本実施例を適用した場合は、制限係数のデータベースと正極側、負極側それぞれの電位に基づき、正極側の電流制限値と負極側の電流制限値を演算し、小さくなるほうを電流制限値として設定しているため、正極及び負極電位共に上下限の電位を逸脱することなく充放電を制御出来ることが分かる。
　本実施例によれば、単電池１２００を構成する正極及び負極それぞれの劣化状態を反映した許容充放電電流を演算することで、単極レベルでの過電圧を防ぎつつ、劣化の進行を抑制できる。
　本実施例について、図１８から図２４に基づいて述べる。本実施例では、充放電期間中に単電池１２１０の正極及び負極の電位が上下限の電位を逸脱してしまった場合に、その回数（正極電位逸脱回数および負極電位逸脱回数）をカウントして、カウントした数に対応した正極及び負極の許容充放電電流の制限係数を決定する。尚、本実施例の説明において、実施例１と同様の構成要素ついては、説明を省略し、実施例１との差分点のみを述べる。
　本実施例におけるモジュールコントローラ２４００について図１８に基づき述べる。図１８は、本実施例のモジュールコントローラを示すブロック線図である。モジュールコントローラ２４００を構成する正／負極状態検知部２４１０は、正極電位Ｖｐと負極電位Ｖｎ、電流、温度を入力として、正極容量Ｑｐ、負極容量Ｑｎに加え、正極充電側制限係数Ｋｐ，ｃ、正極放電側制限係数Ｋｐ，ｄ、負極充電側制限係数Ｋｎ，ｃ、負極放電側制限係数Ｋｎ，ｄを出力する。モジュール電流制限値演算部２４２０は、正極容量Ｑｐ、負極容量Ｑｎ、正極充電側制限係数Ｋｐ，ｃ、正極放電側制限係数Ｋｐ，ｄ、負極充電側制限係数Ｋｎ，ｃ、負極放電側制限係数Ｋｎ，ｄを入力として、許容充電電流Ｉｃｍａｘと許容放電電流Ｉｄｍａｘを出力する。
　次に、本実施例における正／負極状態検知部２４１０について図１９に基づき述べる。図１９は、本実施例の正／負極状態検知部を示すブロック線図である。本実施例では、図７の構成に、正極電位逸脱回数カウント部１４１５及び負極電位逸脱回数カウント部１４１６を追加した構成となっている。正極電位逸脱回数カウント部１４１５は、正極電位Ｖｐ及びＯＣＶｐを入力とし、ＯＣＶｐもしくは予め定めておいたＯＣＶｐの範囲に応じた、正極上下限の電位逸脱回数をカウントする。正極の場合、充電時には上限電位を逸脱した回数を、放電時は、下限電位を逸脱した回数をカウントし、正極制限係数演算部２４１３へ出力する。負極電位逸脱回数カウント部１４１６は、負極電位Ｖｎ及びＯＣＶｎを入力とし、ＯＣＶｎもしくは予め定めておいたＯＣＶｎの範囲に応じた、負極上下限の電位逸脱回数をカウントする。負極の場合、放電時には上限電位を逸脱した回数を、充電時には下限電位を逸脱した回数をカウントし、負極制限係数演算部２４１４へ出力する。正極制限係数演算部２４１３は、正極電位逸脱回数カウント部１４１５が出力した電位逸脱回数（上限逸脱回数：Ｎｕｍ，ｐ，ｃ、下限逸脱回数：Ｎｕｍ，ｐ，ｄ）とＯＣＶｐを入力として、正極側の充電放電それぞれの制限係数を出力し、負極制限係数演算部２４１４は、負極電位逸脱回数カウント部１４１６が出力した電位逸脱回数（上限逸脱回数：Ｎｕｍ，ｎ，ｄ、下限逸脱回数：Ｎｕｍ，ｎ，ｃ）とＯＣＶｎを入力として、負極側の充電放電それぞれの制限係数を出力する。
　本実施例における正極制限係数演算部２４１３及び負極制限係数演算部２４１４について図２０、図２１に基づいて述べる。図２０、図２１はそれぞれ横軸に電位逸脱回数を、縦軸に制限係数を示したグラフの一例であり、図２０には正極の充電側及び放電側の制限係数を、図２１には負極の充電側及び放電側の制限係数を示している。図２０、図２１ともに、（ａ）が充電側制限係数に関するグラフであり、（ｂ）が放電側制限係数に関するグラフである。正極制限係数演算部２４１３の入力となるＮｕｍ，ｐ，ｃとＮｕｍ，ｐ，ｄに応じた制限係数をＯＣＶｐもしくは予め定めておいたＯＣＶｐの範囲に応じて取得し、対応する制限係数を出力する。負極制限係数演算部２４１４の入力となるＮｕｍ，ｎ，ｃとＮｕｍ，ｎ，ｄに応じた制限係数をＯＣＶｎもしくは予め定めておいたＯＣＶｎの範囲に応じて取得し、対応する制限係数を出力する。
　次に、本実施例におけるモジュールコントローラ２４００を構成するモジュール電流制限値演算部２４２０について図２２に基づき述べる。図１２との差分点は、負極許容充電電流演算部１４２１にＫｎ，ｃを、正極許容充電電流演算部１４２２にＫｐ，ｃを、負極許容放電電流演算部１４２３にＫｎ，ｄを、正極許容放電電流演算部１４２４にＫｐ，ｄをそれぞれ入力している点のみである。本実施例における許容電流の演算式を、以下の式（１６）～（１９）に示す。
　Ｉｃｍａｘ，ｎ＝Ｋｎ，ｃ×（Ｖｎ，ｌｏｗｅｒｌｉｍｉｔ－ＯＣＶｎ（Ｑｎ））／Ｒｎ（Ｑｎ）・・・式（１６）
　Ｉｃｍａｘ，ｐ＝Ｋｐ，ｃ×（Ｖｐ，ｕｐｐｅｒｌｉｍｉｔ－ＯＣＶｐ（Ｑｐ））／Ｒｐ（Ｑｐ）・・・式（１７）
　Ｉｄｍａｘ，ｎ＝Ｋｎ，ｄ×（Ｖｎ，ｕｐｐｅｒｌｉｍｉｔ－ＯＣＶｎ（Ｑｎ））／Ｒｎ（Ｑｎ）・・・式（１８）
　Ｉｄｍａｘ，ｐ＝Ｋｐ，ｄ×（Ｖｐ，ｌｏｗｅｒｌｉｍｉｔ－ＯＣＶｐ（Ｑｐ））／Ｒｐ（Ｑｐ）・・・式（１９）
　そして、最終的な許容充電電流は、正極と負極それぞれの許容充電電流のうち、絶対値の小さい方を採用する。最終的な許容放電電流は、正極と負極それぞれの許容放電電流のうち、小さい方を採用する。（式（１２）（１３））
　本実施例における効果について、図２３、図２４に基づき述べる。図２３及び図２４は、正極側が劣化した単電池１２１０に対し充放電を実施した場合の電流及び電圧の波形を示している。図２３における図２３（ａ）には、横軸に時間を縦軸に電流を取ったグラフを、図２３（ｂ）には横軸に時間を、縦軸に電圧を取ったグラフを示しており、単電池１２１０の使用電位によらず、一定の制限係数を用いて充放電した場合の電流及び電圧波形の一例を示している。図２４における図２４（ａ）には、横軸に時間を縦軸に電流を取ったグラフを、図２４（ｂ）には横軸に時間を、縦軸に電圧を取ったグラフを示しており、本実施例に記載した手法を用いた場合の電流及び電圧波形の一例を示している。
　一定の制限係数を適用している場合、使用電位によって内部抵抗値や内部抵抗の上昇率は異なるので、制限すべき電流制限値を超えて充放電を制御してしまい、結果として、図２３（ｂ）に示したように、正極の電位が守るべき電位を逸脱してしまう場合がある。
　一方で、図２４（ｂ）のように本実施例記載の手法を適用した場合は、使用電位の変化に応じた適切な制限係数を再度設定し直すことが出来る。従って、使用電位変化後に制限すべき電流値を設定することが出来るようになり、結果として、図２４（ｂ）に示すように、正極が守るべき上下限の電位を逸脱することなく充放電を制御することが可能となる。
　本実施例によれば、単電池１２００を構成する正極及び負極それぞれの劣化状態と使用電位に応じた適切な制限係数に基づく許容充放電電流を演算することで、単極レベルでの過電圧を防ぎつつ、劣化の進行を抑制することが可能な充放電制御を確立することが出来る。また、実施例１では、電位の滞在期間から間接的に制限係数を決定しているのに対し、本実施例では、使用中の電位逸脱回数から直接的に制限係数を決定できる。
　本実施例について、図２５から図２８に基づいて述べる。単電池１２１０は一般に、劣化が進行すると内部抵抗が上昇する。単電池１２１０を単電池１２１０の正極及び負極の電位が上下限を逸脱しないように制御するためには、電流制限値を決定する際に、劣化に伴う内部抵抗の上昇度合いを反映する必要がある。そこで、本実施例では、内部抵抗の上昇率（ＳＯＨＲ）を初期状態の内部抵抗（正極内部抵抗：Ｒｐ０、負極内部抵抗：Ｒｎ０）と劣化後の内部抵抗（正極内部抵抗：Ｒｐ１、負極内部抵抗：Ｒｎ１）として、以下の式（２０）（２１）で定義し、ＳＯＨＲｐ，ｎを充放電期間中に演算して電流制限値を決定する手法について述べる。初期状態として、単電池１２００の新品時以外に、単電池１２００の新品時と二次電池の最大劣化時との中間的状態を初期状態としてもよい。以下では、初期状態を新品時とする。
　ＳＯＨＲｐ＝１００×Ｒ１ｐ／Ｒ０ｐ・・・式（２０）
　ＳＯＨＲｎ＝１００×Ｒ１ｎ／Ｒ０ｎ・・・式（２１）
　尚、本実施例の説明において、実施例１及び実施例２と同様の構成要素ついては、説明を省略し、実施例１及び実施例２との差分点のみを述べる。
　本実施例におけるモジュールコントローラ３４００について図２５に基づき述べる。図２５は、本実施例のモジュールコントローラを示すブロック線図である。モジュールコントローラ３４００を構成する正／負極状態検知部３４１０は、正極電位Ｖｐと負極電位Ｖｎ、電流、温度を入力として、正極容量Ｑｐ、負極容量Ｑｎ、及び劣化に伴う正極内部抵抗上昇率ＳＯＨＲｐ及び劣化に伴う負極内部抵抗上昇率ＳＯＨＲｎを出力する。モジュール電流制限値演算部３４２０は、正極容量Ｑｐ、負極容量Ｑｎ、正極内部抵抗上昇率ＳＯＨＲｐ、負極内部抵抗上昇率ＳＯＨＲｎを入力として、許容充電電流Ｉｃｍａｘと許容放電電流Ｉｄｍａｘを出力する。
　次に、本実施例における正／負極状態検知部３４１０について図２６に基づき述べる。図２６は、本実施例の正／負極状態検知部を示すブロック線図である。本実施例では、図７の構成における正極制限係数演算部１４１３及び負極制限係数演算部１４１４に変えて、正極内部抵抗上昇率演算部１４１７、負極内部抵抗上昇率演算部１４１８を追加した構成となっている。正極内部抵抗上昇率演算部１４１７は、単電池１２１０に流れる電流Ｉ、正極電位Ｖｐ、電池温度Ｔを入力として、正極内部抵抗上昇率ＳＯＨＲｐを演算し、負極内部抵抗上昇率演算部１４１８は、単電池１２１０に流れる電流Ｉ、負極電位Ｖｎ、電池温度Ｔを入力として、負極内部抵抗上昇率ＳＯＨＲｎを演算し出力する。
　図２７に基づき、正極及び負極の内部抵抗上昇率の演算方法について述べる。図２７は、単電池１２１０に電流が流れた場合の正極及び負極の電位の変化を示している。正極及び負極の現時点における内部抵抗は、電池に流れる電流の変化（ΔＩ）と正極の電位変化（ΔＶｐ）、負極の電位変化（ΔＶｎ）から以下の式（２０）（２１）に基づいて計算出来る。
　Ｒ１ｐ＝ΔＶｐ／ΔＩ・・・式（２２）
　Ｒ１ｎ＝ΔＶｎ／ΔＩ・・・式（２３）
　式（２２）（２３）で求めたＲ１ｐ及びＲ１ｎとデータベース部１７００に実装しておいた予め実装しておいた新品時の正極内部抵抗Ｒ０ｐ及び負極内部抵抗Ｒ０ｎを用いて、式（２０）（２１）から正極内部抵抗上昇率ＳＯＨＲｐ及び負極内部抵抗上昇率ＳＯＨＲｎを演算する。尚、本実施例では、単電池１２１０の電流及び正極、負極の電位変化から演算する方法について述べたが、これに限定されるものではなく、ＳＯＨＲｐ及びＳＯＨＲｎを演算可能な手法であれば何れでも構わない。
　次に、演算したＳＯＨＲｐ及びＳＯＨＲｎの電流制限値への反映方法について述べる。本実施例では、実施例１で述べた制限係数Ｋｐ及びＫｎの代わりに、ＳＯＨＲｐ及びＳＯＨＲｎを用いて電流制限値を決定する。正／負極演算部３４１０で演算されるＳＯＨＲｐ及びＳＯＨＲｎを反映した電流制限値の演算式は以下の式（２４）～（２７）のように表される。
　Ｉｃｍａｘ，ｎ＝（Ｖｎ，ｌｏｗｅｒｌｉｍｉｔ－ＯＣＶｎ（Ｑｎ））／（Ｒｎ（Ｑｎ）×（ＳＯＨＲｎ／１００））・・・式（２４）
　Ｉｃｍａｘ，ｐ＝（Ｖｐ，ｕｐｐｅｒｌｉｍｉｔ－ＯＣＶｐ（Ｑｐ））／（Ｒｐ（Ｑｐ）×（ＳＯＨＲｐ／１００））・・・式（２５）
　Ｉｄｍａｘ，ｎ＝（Ｖｎ，ｕｐｐｅｒｌｉｍｉｔ－ＯＣＶｎ（Ｑｎ））／（Ｒｎ（Ｑｎ）×（ＳＯＨＲｎ／１００））・・・式（２６）
　Ｉｄｍａｘ，ｐ＝（Ｖｐ，ｌｏｗｅｒｌｉｍｉｔ－ＯＣＶｐ（Ｑｐ））／（Ｒｐ（Ｑｐ）×（ＳＯＨＲｐ／１００））・・・式（２７）
　そして、最終的な許容充電電流は、正極と負極それぞれの許容充電電流のうち、小さい方を採用する。最終的な許容放電電流は、正極と負極それぞれの許容放電電流のうち、絶対値の小さい方を採用する。（式（１２）（１３））
　本実施例における効果について、図２８、図２９に基づいて述べる。図２８には、実施例１、２と同様に正極律速で劣化した単電池１２１０に対して、充放電をさせた時に、単電池１２１０の電池電圧から内部抵抗の上昇率を演算し、これを反映させて充放電を制御した場合の単電池１２１０に流れる電流（図２８（ａ））及び正極及び負極電位（図２８（ｂ））の変化を、図２９には、本実施例を適用して充放電を制御した場合の単電池１２１０に流れる電流（図２９（ａ））及び正極及び負極電位（図２９（ｂ））の変化を示した。
　単電池１２１０の電流及び電池電圧のみを用いて制限を行う場合は、あくまで単電池１２１０の負極や電解液の抵抗を全て含めた内部抵抗Ｒｃｅｌｌから制限すべき電流を決定するため、正極のみが劣化している場合、正極の劣化による内部抵抗の上昇分を正確に反映することが難しい。このため、図２８（ａ）のように、正極にとって本来制限すべき電流値を超えた電流が流れることになり、結果として、図２８（ｂ）のように、守るべき正極の上下限の電位を逸脱する場合がある。
　一方で、図２９（ｂ）のように本実施例を適用した場合は、正極及び負極の電位から、正極負極それぞれの内部抵抗の上昇率を演算し、正極側の電流制限値と負極側の電流制限値を演算に反映させ、正極、負極の電流制限値のうち、小さくなるほうを最終的な電流制限値として設定しているため、正極及び負極電位共に上下限の電位を逸脱することなく充放電を制御出来ることが分かる。
　本実施例によれば、単電池１２００を構成する正極及び負極それぞれの劣化状態を反映した許容充放電電流を演算することで、単極レベルでの過電圧を防ぎつつ、劣化の進行を抑制することが可能な充放電制御を確立することが出来る。また、正極と負極の電位が上下限に到達したのを検出することなく制限係数を決定できる。
　本発明における実施例４について、図３０から図３６に基づいて説明する。実施例１、２、３では、単電池１２１０に流れる電流値を制限する手法について述べたが、電池システム１０００使用時は、電流値だけでなく、電池システム１０００の出力性能（電力）も重要な指標となる。そこで、本実施例では、演算した電流制限値（充電時正極電流制限値、放電時正極電流制限値、充電時負極電流制限値、及び放電時負極電流制限）から電力制限値を演算する方法について述べる。尚、本実施例の説明において、実施例１、２、３と同様の構成要素ついては、説明を省略し、実施例１、２、３との差分点のみを述べる。
　本実施例におけるモジュールコントローラ４４００について図３０に基づき述べる。モジュールコントローラ４４００は、実施例１で述べた構成に電池状態検知部１４３０を設けている。モジュールコントローラ４４００における正／負極状態検知部１４１０及び電流制限値演算部１４２０は、実施例１記載の構成と同様であるが、実施例２及び実施例３で記載した構成としても良い。
　モジュールコントローラ４４００を構成する電池状態検知部１４３０について図３１について述べる。図３１は、電池状態検知部１４３０のブロック線図を示している。後述する電池システム１０００の出力（電力）は、あくまで単極レベルではなく、単電池１２１０としての電圧とその時に流れている電流に基づいて演算される。このため、単電池１２１０としてのＳＯＣやＳＯＨを把握する必要がある。そこで、単電池１２１０に流れる電流と電圧、温度を入力として、単電池１２１０のＳＯＣやＳＯＨＲを出力する電池状態検知部１４３０を追加した。ＳＯＣやＳＯＨＲの演算方法については、公知のものとして詳細は省略するが、一例として、単電池１２１０のＳＯＣは、充放電開始直前の電池電圧ＯＣＶｃｅｌｌ（０）、電池温度Ｔ（０）、充放電期間中の電流Ｉを用いて、以下の式（２８）から演算することが出来る。
　ＳＯＣ（ｔ）＝ＳＯＣ０＋１００×∫Ｉ（ｔ）ｄｔ／Ｑｍａｘ・・・式（２８）
　ＳＯＣ０＝Ｍａｐ（ＯＣＶｃｅｌｌ（０），Ｔ（０））・・・式（２９）
　また、単電池１２１０の内部抵抗の上昇率（ＳＯＨＲ）は、実施例３で述べた手法と同様に、単電池１２１０の電池電圧の変化（ΔＶｃｅｌｌ）と電流の変化（ΔＩ）に基づいて単電池１２１０の内部抵抗を演算し、新品時の単電池１２１０の内部抵抗とに基づいて、単電池１２１０のＳＯＨＲを演算することが出来る。（式（３０）（３１））
　Ｒ１ｃｅｌｌ＝ΔＶｃｅｌｌ／ΔＩ・・・式（３０）
　ＳＯＨＲ＝１００×Ｒ１ｃｅｌｌ／Ｒ０ｃｅｌｌ・・・式（３１）
　本実施例におけるシステムコントローラ４５００について図３２に基づき述べる。図３２は、システムコントローラ４５００のブロック線図を示している。システムコントローラ４５００はバッテリ電流制限値演算部１５１０とバッテリ電力制限値演算部１５２０から構成されている。図３２中のバッテリ電流制限値演算部１５１０は、実施例１と同様、並列接続された各単電池１２１０の許容充放電電流（Ｉｃｍａｘ，Ｉｄｍａｘ）を入力とし、電池システム１０００として守るべき、許容電流（Ｉｃｍａｘ，ｓｙｓ、Ｉｄｍａｘ，ｓｙｓ）を出力する。バッテリ電力制限値演算部１５２０は、電池システム１０００の並列接続された各単電池１２１０のＳＯＣ及びＳＯＨＲを入力として、電池システム１０００の出力（以下、許容充電電力：Ｐｃｍａｘ，ｓｙｓ、許容放電電力：Ｐｄｍａｘ，ｓｙｓ）を演算し、出力する。
　次に、図３３にシステムコントローラ４５００におけるバッテリ電力制限値演算部１５２０に基づき述べる。バッテリ電力制限値演算部１５２０は、充電時バッテリ電圧演算部１５２１及び放電時バッテリ電圧演算部１５２２から構成される。充電時バッテリ電圧演算部１５２１、放電時バッテリ電圧演算部１５２２は、電池システム１０００を構成する複数のモジュールコントローラ４４００が出力したＳＯＣ及びＳＯＨＲから、電池システム１０００としてのＳＯＣ，ｓｙｓを以下の式（３２）（３３）に従って演算する。
　ＳＯＣ，ｓｙｓ＝１００×（Ｑｒｅｍａｉｎ，ａ＋Ｑｒｅｍａｉｎ，ｂ＋…＋Ｑｒｅｍａｉｎ，ｃ）／（Ｑｍａｘ，ａ＋Ｑｍａｘ，ｂ＋…＋Ｑｍａｘ，ｃ）・・・式（３２）
　Ｑｒｍｅａｉｎ，ａ＝Ｑｍａｘ，ａ×ＳＯＣ，ａ／１００
　Ｑｒｍｅａｉｎ，ｂ＝Ｑｍａｘ，ｂ×ＳＯＣ，ｂ／１００・・・式（３３）
　Ｑｒｍｅａｉｎ，ｃ＝Ｑｍａｘ，ｃ×ＳＯＣ，ｃ／１００
　また、電池システム１０００としてのＳＯＨＲ，ｓｙｓを以下の式（３４）に従って演算する。
　ＳＯＨＲ，ｓｙｓ＝（１／ＳＯＨＲ，ａ＋１／ＳＯＨＲ，ｂ＋…＋ＳＯＨＲ，ｃ）-1・・・式（３４）
　充電時バッテリ電圧演算部１５２１は、以下の式（３５）に基づき、充電側許容電流Ｉｃｍａｘ，ｓｙｓ通電時の電圧Ｖｃｍａｘ，ｓｙｓを計算し、出力する。
　Ｖｃｍａｘ，ｓｙｓ＝ＯＣＶ（ＳＯＣ，ｓｙｓ）＋Ｉｃｍａｘ，ｓｙｓ×Ｒ０（ＳＯＣ，ｓｙｓ、Ｔ）×ＳＯＨＲ，ｓｙｓ／１００・・・式（３５）
　放電時バッテリ電圧演算部１５２２は、以下の式（３６）に基づき、放電側許容電流Ｉｄｍａｘ，ｓｙｓ通電時の電圧Ｖｄｍａｘ，ｓｙｓを計算し、出力する。
　Ｖｄｍａｘ，ｓｙｓ＝ＯＣＶ（ＳＯＣ，ｓｙｓ）－Ｉｄｍａｘ，ｓｙｓ×Ｒ０（ＳＯＣ，ｓｙｓ、Ｔ）×ＳＯＨＲ，ｓｙｓ／１００・・・式（３６）
　式（３５）（３６）で演算した結果を用いて、許容充電電力Ｐｃｍａｘ及び許容放電電力Ｐｄｍａｘを以下の式（３７）（３８）に基づいて演算する。
　Ｐｃｍａｘ＝Ｉｃｍａｘ，ｓｙｓ×Ｖｃｍａｘ，ｓｙｓ・・・式（３７）
　Ｐｄｍａｘ＝Ｉｄｍａｘ，ｓｙｓ×Ｖｄｍａｘ，ｓｙｓ・・・式（３８）
　図３４に許容充放電電力の演算結果例を示す。式（３７）（３８）で演算されたＰｃｍａｘは、ＳＯＣが高くなるにつれ、また劣化の進行に伴って小さくなり、Ｐｄｍａｘは、ＳＯＣが低くなるにつれ、また劣化の進行に伴って小さくなる。システムコントローラ４５００は、演算したＰｃｍａｘ及びＰｄｍａｘを出力し、出力した結果は電力系統を監視及び制御するシステムへ送信し、電力系統を監視及び制御するシステムは受信したＰｃｍａｘ及びＰｄｍａｘに基づき電池システム１０００を制御する。
　本発明の効果について、図３５、図３６に基づき述べる。図３５には、正極律速で劣化した単電池１２１０に対して、充放電をさせた時に、単電池１２１０の電池電圧のみを監視して充放電を制御した場合の単電池１２１０に流れる電流（図３５（ａ））及び電力（図３５（ｂ））の変化を、図３６には、本実施例を適用して充放電を制御した場合の単電池１２１０に流れる電流（図３６（ａ））及び電力（図３６（ｂ））の変化を示した。
　単電池１２１０の電流及び電池電圧のみを用いて制限を行う場合は、あくまで単電池１２１０の負極や電解液の抵抗を全て含めた内部抵抗Ｒｃｅｌｌから制限すべき電流及び電力を決定するため、正極のみが劣化している場合、正極の劣化による電池性能の低下を正確に反映することが難しい。このため、図３５（ａ）のように、正極にとって本来制限すべき電流値を超えた電流が流れることになり、結果として、図３５（ｂ）のように、単電池１２１０の守るべき電力制限値を逸脱することになる。
　一方で、図３６（ｂ）のように本実施例を適用した場合は、正極側、負極側それぞれの電位に基づき、電流制限値を演算しているため、正極及び負極電位共に上下限の電力を逸脱することなく充放電を制御出来ることが分かる。
　本実施例によれば、単電池１２００を構成する正極及び負極それぞれの劣化状態を反映した許容充放電電流を演算することで、単極レベルでの過電圧を防ぎつつ、劣化の進行を抑制することが可能な充放電制御を確立することが出来る。また、制御では、上位システムから制限電流値ではなく制限電力値を送信することを要求される場合があるため、本実施例では、電流制限値を演算している。
１０００…電池システム
１１００…電流検知部
１２００…電池モジュール
１２１０…単電池
１２１１…正極材
１２１２…負極材
１２１３…正極集電箔
１２１４…負極集電箔
１２１５…電解液
１２１６…セパレータ
１２１７…参照極
１２２０…セルコントローラ
１２２１…セル電圧検出回路
１２２２…正極電位検出回路
１２２３…負極電位検出回路
１２２４…温度検知部
１２２５…制御回路
１２２６…信号検出回路
１３００…電圧検知部
１４００、２４００、３４００、４４００…モジュールコントローラ
１４１０、２４１０、３４１０…正／負極状態検知部
１４１１…正極容量演算部
１４１２…負極容量演算部
１４１３、２４１３…正極制限係数演算部
１４１４、２４１４…負極制限係数演算部
１４１５…正極電位逸脱回数カウント部
１４１６…負極電位逸脱回数カウント部
１４１７…正極内部抵抗上昇率演算部
１４１８…負極内部抵抗上昇率演算部
１４２０、２４２０、３４２０…モジュール電流制限値演算部
１４２１…負極許容充電電流演算部
１４２２…正極許容充電電流演算部
１４２３…負極許容放電電流演算部
１４２４…正極許容放電電流演算部
１４３０…電池状態検知部
１４３１…ＳＯＣ演算部
１４３２…ＳＯＨＲ演算部
１５００、４５００…システムコントローラ
１５１０…システム電流制限値演算部
１５２０…バッテリ電力制限値演算部
１６００…リレー
１７００…データベース部

Claims (8)

  1. 　二次電池を制御する二次電池制御装置であって、
    　前記二次電池は正極および負極を有し、
    　前記二次電池制御装置は、
    　前記正極および前記負極の電位を計測する正負極電位計測部と、
    　前記二次電池に流れる電流を計測する電流検知部と、
    　前記二次電池の温度を計測する温度検知部と、を有し、
    　前記二次電池の正極電位、前記二次電池の負極電位、前記二次電池の電流および前記二次電池の温度に基づき、前記二次電池へ流れる電流が制限される二次電池制御装置。
  2. 　請求項１において、
    　前記二次電池の正極電位、前記二次電池の負極電位、前記二次電池の電流および前記二次電池の温度に基づき、前記二次電池の正極における充電時正極電流制限値、放電時正極電流制限値、前記二次電池の負極における充電時負極電流制限値、及び放電時負極電流制限値が演算され、
    　前記二次電池の充電時電流制限値として、前記充電時正極電流制限値と前記充電時負極電流制限値のうち絶対値の小さい方が選択され、
    　前記二次電池の放電時電流制限値として、前記放電時正極電流制限値と前記放電時負極電流制限値のうち絶対値の小さい方が選択される二次電池制御装置。
  3. 　請求項１乃至２のいずれかにおいて、
    　前記二次電池の正極電位、前記二次電池の負極電位および前記二次電池の温度に応じた正極電流制限係数及び負極電流制限係数が演算され、
    　前記正極電流制限係数及び負極電流制限係数に基づき、前記二次電池の正極における充電時正極電流制限値、放電時正極電流制限値、前記二次電池の負極における充電時負極電流制限値、及び放電時負極電流制限値が演算される二次電池制御装置。
  4. 　請求項３において、
    　前記二次電池の正極電位、前記二次電池の負極電位の滞在期間に基づき、前記正極電流制限係数及び前記負極電流制限係数が決定される二次電池制御装置。
  5. 　請求項３において、
    　前記二次電池の正極電位における上限電位および下限電位を逸脱した正極電位逸脱回数、並びに、前記二次電池の負極電位における上限電位および下限電位を逸脱した負極電位逸脱回数が取得され、
    　前記正極電位逸脱回数および前記負極電位逸脱回数に基づき、前記正極電流制限係数及び前記負極電流制限係数が決定される二次電池制御装置。
  6. 　請求項１乃至２のいずれかにおいて、
    　前記二次電池の正極電位、前記二次電池の負極電位、前記二次電池の電流、前記二次電池の温度に基づき、前記二次電池の正極内部抵抗上昇率および前記二次電池の負極内部抵抗上昇率が演算され、
    　前記正極内部抵抗上昇率に基づき、前記二次電池の正極における充電時正極電流制限値及び放電時正極電流制限値が演算され、
    　前記負極内部抵抗上昇率に基づき、前記二次電池の負極における充電時負極電流制限値及び放電時負極電流制限値が演算される二次電池制御装置。
  7. 　請求項２乃至６のいずれかにおいて、
    　前記充電時正極電流制限値、前記放電時正極電流制限値、前記充電時負極電流制限値、及び前記放電時負極電流制限値に基づいて、前記二次電池の充電時電力制限値および放電時電力制限値が演算される二次電池制御装置。
  8. 　二次電池を制御する二次電池制御方法であって、
    　前記二次電池は正極および負極を有し、
    　前記二次電池制御装置は、
    　前記正極および前記負極の電位を計測する正負極電位計測部と、
    　前記二次電池に流れる電流を計測する電流検知部と、
    　前記二次電池の温度を計測する温度検知部と、を有し、
    　前記二次電池の正極電位、前記二次電池の負極電位、前記二次電池の電流および前記二次電池の温度に基づき、前記二次電池へ流れる電流が制限される二次電池制御方法。
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