WO2016006462A1

WO2016006462A1 - 電池制御装置

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Publication number: WO2016006462A1
Application number: PCT/JP2015/068325
Authority: WO
Inventors: 拓是森川; 芳成青嶋; 匡内藤
Original assignee: 日立オートモティブシステムズ株式会社
Priority date: 2014-07-07
Filing date: 2015-06-25
Publication date: 2016-01-14
Also published as: CN106463988B; CN106463988A; JP6174805B2; US10554064B2; EP3168954A1; US20170163069A1; JP6298920B2; US20190123571A1; EP3168954A4; US10205333B2; JP2017209006A; JPWO2016006462A1; EP3168954B1

Abstract

　電池制御装置は、二次電池の閉路電圧を検知する電圧検知部と、二次電池の開路電圧を演算する開路電圧演算部と、連続する所定期間における二次電池の閉路電圧と開路電圧との電圧差に基づいて演算された演算値が予め定められた許容値を超えているかを判別する組電池制御部とを備え、組電池制御部は、演算値が予め定められた許容値を超えている場合には、二次電池の充放電制限を行う信号を出力する。

Description

電池制御装置

　本発明は、二次電池の充放電を制御する電池制御装置に関する。

　車載用途等に使用される二次電池は大電流での使用が想定される。リチウムイオン電池等の二次電池は、大電流で充放電が長時間継続的に行われると、内部抵抗値が上昇し、性能が劣化して二次電池が本来持っている性能を十分に発揮できなくなってしまう。そこで、こうした性能劣化を防ぐために、特許文献１には、電池の放電継続に起因する電池の劣化度合いを示す評価値を積算し、この積算値が所定の許容値を超えた場合に、電池の放電を制限する電池制御方法が開示されている。　

　この特許文献１に開示された電池制御方法は、充放電電流の履歴に基づいて二次電池の電解質中におけるイオン濃度の偏りの変化を推定して電力の制限の有無を判断している。イオン濃度の偏りを推定するためには、電流と電池の温度等のパラメータを用いる必要がある。この電池の温度は電池の表面に熱電対やサーミスタをつけて取得するのが一般的であり、イオンの偏りに直接関係する電解液や電極付近の温度を正確に測定することは非常に難しい。温度変化のない定常状態であれば、電池の表面温度と電池内部の温度は等しいため測定箇所の差は大きな問題とはならないが、充放電による電池の発熱や、冷媒や冷却風により温度が変化した場合には、電池内部と外部の間に温度差が生じ、電池内部の温度を正確に推定するのは難しくなる。その結果、電池温度の測定値と実際の電池内部の温度との乖離により電池の充放電が過剰に制限されたり、また充放電が適切に制限されずに抵抗が上昇し想定寿命が満足できない可能性がある。

日本国特許第４４９４４５３号

　上述した特許文献１に記載の方法を用いた場合、二次電池の使用中に温度が大きく変化する条件では、二次電池の性能の劣化を確実に防止することができない。

　本発明の１の態様によると、電池制御装置は、二次電池の閉路電圧を検知する電圧検知部と、二次電池の開路電圧を演算する開路電圧演算部と、連続する所定期間における二次電池の閉路電圧と開路電圧との電圧差に基づいて演算された演算値が予め定められた許容値を超えているかを判別する組電池制御部とを備え、組電池制御部は、演算値が予め定められた許容値を超えている場合には、二次電池の充放電制限を行う信号を出力する。

　本発明によれば、二次電池の使用中に温度が大きく変化する場合にも、二次電池の性能の劣化を確実に防止することができる。

電池システムとその周辺の構成を示す図である。単電池制御部の回路構成を示す図である。電池の使用サイクル数と劣化度の関係を示す図である。電池の実効電流の許容値とタイムウインドウの関係を示す図である。電池の温度と実効電流の許容値の関係を示す図である。電池の温度と閉路電圧と開路電圧の差分の実効値の関係を示す図である。充放電制限に関する組電池制御部の機能ブロックを示す図である。組電池制御部による充放電制限のためのフローチャートである。

　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。以下の実施の形態では、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）の電源を構成する電池システムに対して本発明を適用した場合を例に挙げて説明する。

　また、以下の実施の形態では、二次電池としてリチウムイオン電池を採用した場合を例に挙げて説明するが、他にもニッケル水素電池、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ができる。なお、以下の実施の形態では単電池を直列に接続して組電池を構成しているが、単電池を並列接続したものを直列接続して組電池を構成してもよいし、直列接続した単電池を並列接続して組電池を構成してもよい。

　図１は、本発明の実施の形態に係わる電池システム１００とその周辺の回路構成を示したブロック図である。電池システム１００は車両制御部２００と接続され、車両制御部２００は、リレー３００と３１０を制御して、電池システム１００をインバータ４００に接続する。更に、車両制御部２００は、リレー３２０と３３０を制御して、電池システム１００を充電器４２０に接続する。

　電池システム１００は、組電池１１０と、電池制御装置１２０とを備える。
　二次電池である組電池１１０は、電気エネルギーの蓄積および放出（直流電力の充放電）が可能な複数の単電池１１１を電気的に直列に接続して構成している。組電池１１０を構成する単電池１１１は、充放電の状態の管理や制御を実施する上で、所定の単位数にグループ分けされている。グループ分けされた単電池１１１は、電気的に直列に接続され、単電池群１１２ａ、１１２ｂを構成している。単電池群１１２ａ、１１２ｂを構成する単電池１１１の個数は、全ての単電池群１１２ａ、１１２ｂにおいて同数でもよいし、単電池群１１２ａ、１１２ｂ毎に単電池１１１の個数が異なっていてもよい。本実施の形態では、説明を簡略化するために、４個の単電池１１１を電気的に直列接続して単電池群１１２ａと１１２ｂを構成し、単電池群１１２ａと１１２ｂをさらに電気的に直列接続して合計８個の単電池１１１を備える組電池１１０とした。

　電池制御装置１２０は、単電池制御部１２１ａ、１２１ｂ、電流検知部１３０、電圧検知部１４０、組電池制御部１５０、記憶部１８０、開路電圧演算部１９０を備える。

　単電池制御部１２１ａおよび１２１ｂは、それぞれ単電池群１１２ａ、１１２ｂと接続されており、これらの単電池群を構成する各単電池１１１の電池電圧（両端電圧）や温度を検知して、その検知結果を示す信号を、信号通信路１６０および絶縁素子１７０を介して組電池制御部１５０に送信する。なお、絶縁素子１７０には、たとえばフォトカプラが用いられる。

　電流検知部１３０は、組電池１１０に流れる電流を検知してその電流値を測定する。電圧検知部１４０は、組電池１１０の両端電圧、すなわち組電池１１０において直列接続された単電池１１１の電圧を検知する。そして、組電池１１０に電流が流れているときの電圧を閉路電圧として検知する。

　組電池制御部１５０は、マイクロコンピュータ等によって構成され、単電池制御部１２１ａ、１２１ｂから送信された信号に基づいて、各単電池１１１の電池電圧、温度および充電レベルの情報を取得する。また、電流検知部１３０からは組電池１１０に流れる電流値を、電圧検知部１４０からは組電池１１０の総電圧値をそれぞれ受け取る。受け取った情報は記憶部１８０に記憶する。これらの情報に基づいて、組電池制御部１５０は、組電池１１０の状態を検知する。組電池制御部１５０による組電池１１０の状態検知の結果は、単電池制御部１２１ａ、１２１ｂや車両制御部２００に送信される。

　ここで、組電池制御部１５０と、単電池制御部１２１ａおよび１２１ｂとの間の通信方法について説明する。単電池制御部１２１ａおよび１２１ｂは、それぞれが監視する単電池群１１２ａおよび１１２ｂの電位の高い順にしたがって直列に接続されている。組電池制御部１５０から送信された信号は、絶縁素子１７０および信号通信路１６０を介して単電池制御部１２１ａに入力される。単電池制御部１２１ａの出力は、信号通信路１６０を介して単電池制御部１２１ｂに入力される。最下位の単電池制御部１２１ｂの出力は、絶縁素子１７０および信号通信路１６０を介して組電池制御部１５０へと伝送される。なお、本実施の形態では、単電池制御部１２１ａと単電池制御部１２１ｂの間には絶縁素子が設けられていないが、絶縁素子を介してこれらの間で信号を送受信することもできる。

　記憶部１８０には、組電池制御部１５０が組電池１１０の制御を行うために必要な各種の情報が記憶されて格納されている。たとえば、各単電池１１１の充電レベルに関する情報や、各単電池１１１の内部抵抗に関する情報などが、記憶部１８０に格納されている。

　開路電圧演算部１９０は、電流検知部１３０から組電池１１０に流れる電流を検知し、電圧検知部１４０から電圧の情報などを受け取り、電流が流れていないときの電圧を電圧検知部１４０より検知して開路電圧とする。または、組電池１１０の充電レベルと開路電圧の関係をテーブルや関数として予め記憶部１８０に記憶し、検出した充電レベルと対応する開路電圧を記憶部１８０より読み出して、検出した充電レベルに基づいて開路電圧を求める。開路電圧は、充電レベルの情報を元に逐次更新されることが好ましいが、電流が流れていないときの電圧検知部１４０からの電圧を記憶し、充放電期間中はその電圧を開路電圧として用いても良い。なお、充電レベルとは、組電池１１０のＳＯＣ（State Of Charge）と同義であり、充電率とも呼ばれる。

　組電池制御部１５０は、単電池制御部１２１ａ、１２１ｂ、電流検知部１３０、電圧検知部１４０、開路電圧演算部１９０および車両制御部２００からそれぞれ受け取った情報や、記憶部１８０に格納されている情報などを用いて、組電池１１０を制御するための各種の処理や演算を実行する。例えば、電流検知部１３０により組電池１１０に電流が流れているとき、電圧検知部１４０より電圧を検知して閉路電圧とする。開路電圧演算部１９０より、電流が流れていないときの開路電圧を取得する。そして、閉路電圧と開路電圧との電圧差に基づいて後述のΔＶ実効値などを演算してこの演算値を指標値とする。この指標値が、記憶部１８０に記憶されている予め定められた許容値を超えているかを判別し、指標値が予め定められた許容値を超えている場合には、二次電池の充放電制限を行う信号を車両制御部２００へ出力する。なお、組電池制御部１５０と車両制御部２００は、ＣＡＮ（Controller Area Network）と呼ばれる車両内の通信ネットワークにそれぞれ接続されており、これを介して互いの情報を送受信することができる。

　車両制御部２００は、組電池制御部１５０から送信される情報を用いて、リレー３００と３１０を介して電池システム１００と接続されたインバータ４００を制御する。車両走行中には、電池システム１００はインバータ４００と接続される。インバータ４００は、電池システム１００において組電池１１０に蓄えられているエネルギーを用いて、モータジェネレータ４１０を駆動する。

　電池システム１００を搭載した車両システムが始動して走行する場合には、車両制御部２００の管理のもとで、電池システム１００はインバータ４００に接続される。そして、組電池１１０に蓄えられているエネルギーを用いて、インバータ４００により車両制御部２００が駆動される。一方、回生時には、モータジェネレータ４１０の発電電力により組電池１１０が充電される。

　リレー３２０、３３０を介して電池システム１００が充電器４２０に接続されると、充電器４２０から供給される充電電流により、組電池１１０が所定の条件を満たすまで充電される。充電によって組電池１１０に蓄えられたエネルギーは、次回の車両走行時に利用されると共に、車両内外の電装品等を動作させるためにも利用される。さらに、必要に応じて、家庭用の電源に代表される外部電源へも放出される場合がある。なお、充電器４２０は、家庭用電源、または電気スタンドに代表される外部の電源に搭載されている。電池システム１００を搭載した車両がこれらの電源に接続されると、車両制御部２００が発信する情報に基づき、電池システム１００と充電器４２０が接続される。

　図２は、単電池制御部１２１ａの回路構成を示す図である。図２に示すように、単電池制御部１２１ａは、電圧検知部１２２、制御回路１２３、および信号入出力回路１２４を備える。なお、図１の単電池制御部１２１ａと単電池制御部１２１ｂは、同様の回路構成を有している。そのため、図２ではこれらを代表して、単電池制御部１２１ａの回路構成を示している。

　電圧検知部１２２は、各単電池１１１の端子間電圧（両端電圧）を測定する。制御回路１２３は、電圧検知部１２２から測定結果を受け取り、信号入出力回路１２４を介して組電池制御部１５０に送信する。なお、図２では図示を省略しているが、単電池制御部１２１ａには、自己放電や消費電流のばらつき等に伴い発生する単電池１１１間の電圧や充電レベルのばらつきを均等化するための周知の回路構成が設けられている。この回路の動作は、制御回路１２３によって制御される。

　図３は、二次電池の使用サイクル数と二次電池の劣化度の関係の一例を示す図である。同図の横軸は使用サイクル数であり、縦軸は劣化度である。図３において破線Ｌ１で示すように、実効電流が許容値以下である通常使用時には、電池の使用サイクル数の増加に伴って電池の劣化が徐々に進行していく。一方、図３において実線Ｌ２で示すように、電池の許容値を超えた高負荷で長期間使用時には、電池の使用サイクル数の増加に伴って一時的に内部抵抗値が大幅に上昇（高負荷抵抗上昇）し、電池の劣化が急激に進む。このような場合、電池の性能を十分に発揮できなくなる。

　なお、実効電流とは、電流値の二乗平均平方であり、以下の式１で定義される。

　ここで、Ｉｔは、ある時点ｔにおける電流値であり、ｂ－ａは、ある時点ａからある時点ｂまでのデータ数である。データaを取得してからデータｂを取得するまでの時間幅を以下、タイムウインドウと称する。データ取得が1秒毎の場合は、ｂ－ａ秒がタイムウインドウとなり、データ取得が０．１秒毎の場合は、(ｂ－ａ)×０．１秒がタイムウインドウとなる。

　また、許容値とは、予め電池の特性評価を実施し、図３の実線Ｌ２で示した高負荷抵抗上昇が発生しないことを確認したタイムウインドウごとの実効電流であり、予め実験により求めたものである。本実施の形態では、実効電流が許容値以下になるように組電池１１０に対する充放電制限を行う。

　図４は、電池の温度に応じた実効電流のタイムウインドウと許容値の関係の一例を示す図である。同図の横軸はタイムウインドウであり対数で表し、縦軸は実効電流である。図４は、高負荷抵抗上昇の発生を回避するための許容値Ｉ１～Ｉ３のグラフを示す。許容値Ｉ１のグラフは電池温度が高い場合の電池の実効電流の許容値を示す。許容値Ｉ２のグラフは電池温度が中程度、許容値Ｉ３のグラフは電池温度が低い場合の電池の実効電流の許容値を示す。これらの許容値は各タイムウインドウごとに高負荷抵抗上昇の発生を回避する値を実験によって求めたものである。

　図４に示すように、電池の実効電流の許容値は、電池の実効電流を算出するタイムウインドウによって変化し、実効電流を算出するタイムウインドウが長時間であるほど、その間に電池の劣化が進行しやすくなるため、許容値を低く設定する必要がある。そのため、許容値は短いタイムウインドウだけではなく、例えば６０秒、６００秒、や１８００秒等、ある程度長いタイムウインドウを複数組み合わせて判定することが好ましい。また、タイムウインドウを３時間以上と長く設定し過ぎても十分な効果は発揮できない。同じ実効電流で充放電した場合、電池温度が低いほど電池劣化が進行しやすくなるため、許容値を低く設定する必要がある。

　図５は、電池の温度と実効電流の許容値の関係の一例を示す図である。同図の横軸は温度であり、縦軸は実効電流である。この図５は、図４のグラフにおいて、ある特定のタイムウインドウにおける実効電流の許容値と温度との関係を示すものである。図５から、温度が上昇すると、高負荷抵抗上昇の発生を回避するための許容値を大きくしなければならないことがわかる。自動車用の電池の温度は充放電にともなう発熱や、電池に供給される冷却風の変化などによって大きく変化する。電池の温度については、電池パックの内部で温度の分布が生じてしまう点や、そもそも電池内部の温度は測定が困難である等の課題がある。温度により許容値が大きく変化するということは、実際の温度と計測温度の乖離により、不要な充放電制限を実施したり、適切な充放電制限が掛けられずに高負荷抵抗上昇を発生させてしまう可能性がある。そのため、温度が変化しても許容値の変化が小さい新しい指標を設定することが望ましい。

　検討の結果、高負荷抵抗上昇の発生を回避する電流値とＤＣＲ（直流抵抗：Direct Current Resistance）の積を指標とすることで温度が変化しても許容値の変化が小さいことを見出した。ここで、実効電流とＤＣＲとを各々計算し、その積を求めた場合、ＤＣＲは温度変化によって大きく変化するため正確な温度の測定が必要となる。しかし、実効電流とＤＣＲの積は、二次電池の閉路電圧と二次電池の開路電圧との差分に相当するので、二次電池の電圧を直接測定して、閉路電圧と開路電圧の差分をとることで温度をパラメータとしない指標値を求めることができる。

　図６は、電池の温度と閉路電圧と開路電圧の差分の実効値の関係の一例を示す図である。同図の横軸は温度であり、縦軸はΔＶ実効値である。
　ΔＶ実効値は、次の式２によって表される。

　ここで、ＣＣＶｔはある時間ｔにおける閉路電圧であり、ＯＣＶｔはある時間ｔにおける開路電圧である。ｂ－ａは、ある時点ａからある時点ｂまでのデータ数である。データ取得が1秒毎の場合は、ｂ－ａ秒がタイムウインドウとなり、データ取得が０．１秒毎の場合は、(ｂ－ａ)×０．１秒がタイムウインドウとなる。図６に示すように、閉路電圧と開路電圧の差分の実効値は二次電池の温度変化に対する変化が小さく、温度が変化しても許容値の変化が小さい新しい指標値として設定することができる。

　図７は、充放電制限に関する組電池制御部１５０の機能ブロックを示す図である。組電池制御部１５０は、組電池１１０の充放電制限を行うための構成として、ΔＶ算出部１５１（閉路電圧と開路電圧の差分算出部）、指標値算出部１５２、および充放電制限部１５３の各機能ブロックを有する。

　ΔＶ算出部１５１には、電圧検知部１４０によって測定された組電池１１０の閉路電圧が、そして開路電圧演算部１９０から開路電圧が常に入力され、一定期間、例えば６０秒、６００秒、や１８００秒等における閉路電圧と開路電圧の電圧差を計算している。

　指標値算出部１５２は、ΔＶ算出部１５１により算出された一定期間の電圧差から、式２に基づいて実効値を演算することで指標値とする。実効値のみならず、ΔＶ算出部１５１により算出された一定期間の電圧差に基づいて、二乗平均値、平均値、一次遅れ処理等を演算して指標値としてもよい。

　二乗平均値は式３により、平均値は式４により、０．１秒毎にデータを取得した場合の実効値の一次遅れ処理は式５により演算することができる。以下の各式において、ＣＣＶｔはある時間ｔにおける閉路電圧であり、ＯＣＶｔはある時間ｔにおける開路電圧である。また、ｂ－ａは、ある時点ａからある時点ｂまでのデータ数である。

　ここで、τは時定数(秒)である。なお、式５では０．１秒毎にデータを取得した場合の実効値の一次遅れ処理を例としているが、データ取得の頻度を変更した場合、実効値を二乗平均値や平均値に変更した場合でも同様の処理ができる。

　充放電制限部１５３は、指標値算出部１５２から出力された指標値を許容値と比較して、組電池１１０の充放電電流を制限すべきか否かを判断する。許容値は、指標値がΔＶ実効値の場合は実効値に対応する許容値が実験等の結果に基づいて予め記憶部１８０に記憶されている。指標値が、二乗平均値、平均値、一次遅れ処理等であれば、夫々に対応する許容値が実験等の結果に基づいて予め記憶部１８０に記憶されている。そして、充放電制限部１５３は記憶部１８０より、指標値の演算形式に対応する許容値を読み出して指標値と比較する。そして、指標値が許容値を超えていた場合は、充放電電流を制限すべきと判断して、制限後の許容電力の値を決定し、車両制御部２００等に充放電電流の制限を行わせるための信号を出力する。

　車両制御部２００は、充電については、モータジェネレータ４１０の発電電力により組電池１１０が充電されるが、組電池１１０の充電に充当するエネルギー量を少なくするようにインバータ４００を制御することで充電電流を小さくする。また、放電については、車両のエンジン側のエネルギー割合を増やし、モータジェネレータ４１０の駆動電力を少なくするようにインバータ４００を制御することで放電電流を小さくする。これにより、組電池１１０に対する充放電制限を行い、充放電電流を小さくすることができる。そして、充放電電流を小さくすると、閉路電圧と開路電圧の電圧差も小さくなり、閉路電圧と開路電圧の電圧差に基づく演算結果である指標値も小さくなる。

　以上説明したような機能ブロックにより、組電池制御部１５０は、組電池１１０に対して充放電制限を行うことができる。

　図８は、図７で示した機能ブロックによる充放電制限と同等の機能を、組電池制御部１５０内のマイクロコンピュータによって実行させた場合の処理を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、組電池制御部１５０において、所定の処理周期ごとに実行される。また、フローチャートに示す各処理の制御主体は、組電池制御部１５０である。

　ステップＳ１１において、組電池制御部１５０は、開路電圧演算部１９０から開路電圧を、電圧検知部１４０から閉路電圧を取得し、閉路電圧と開路電圧の差分を常に算出している。具体的には、タイムウインドウが１８００秒、６００秒、及び６０秒の夫々について閉路電圧と開路電圧の差分を算出して、記憶部１８０に記憶し、後述の指標値の算出でこれらの値を用いる。なお、閉路電圧と開路電圧の差分は組電池の総電圧で計算しても一定の効果があるが、単電池毎に計算し、閉路電圧と開路電圧の差分の大きい単電池の値を使用するほうが好ましい。この理由は、電池の劣化は電池の個体差や電池パック内の配置などの影響により劣化が一様ではなく、一番劣化が大きい電池、すなわち、閉路電圧と開路電圧の差分の大きい単電池の特性で充放電を制限することにより、高負荷抵抗上昇を確実に回避することができるためである。具体的には、閉路電圧と開路電圧の差分に基づいて複数演算した単電池の演算値のうち、最も大きい演算値が予め定められた許容値を超えている場合には、二次電池の充放電制限を行う。

　ステップＳ１２において、ステップＳ１１で、閉路電圧と開路電圧の差分を算出している連続使用時間が１８００秒以上であるかを判別する。１８００秒以上であれば、ステップＳ１３に進み、１８００秒未満であれば、ステップＳ１６に進む。

　ステップＳ１３において、１８００秒における指標値を算出する。指標値をΔＶ実効値で表す場合は、式２を用いて指標値を算出する。すなわち、１８００秒間に蓄積した閉路電圧ＣＣＶと開路電圧ＯＣＶとの差の二乗の合計とタイムウインドウとに基づいてΔＶ実効値を指標値として算出する。

　次のステップＳ１４において、算出された１８００秒における指標値と予め実験等により求められている１８００秒における許容値を比較する。１８００秒における許容値は記憶部１８０に予め記憶されている。算出された１８００秒における指標値が１８００秒における許容値を超えていた場合はステップＳ１５に進み、超えていなければステップＳ１６に進む。

　ステップＳ１５では、１８００秒における許容値を超えないように充放電電流の制限を実施する。すなわち、制限後の許容電力の値を決定し、車両制御部２００等に充放電電流の制限を行わせるための信号を出力する。車両制御部２００は、充電については、モータジェネレータ４１０の発電電力により組電池１１０が充電されるが、組電池１１０の充電に充当するエネルギー量を少なくするようにインバータ４００を制御することで充電電流を小さくする。また、放電については、車両のエンジン側のエネルギー割合を増やし、モータジェネレータ４１０の駆動電力を少なくするようにインバータ４００を制御することで放電電流を小さくする。これにより、組電池１１０に対する充放電制限を行い、充放電電流を小さくすることができる。そして、充放電電流を小さくすると、閉路電圧と開路電圧の電圧差も小さくなり、閉路電圧と開路電圧の電圧差に基づく演算結果である指標値も小さくなる。この充放電電流の制限を実施した後、フローチャートに示す処理を終了する。

　ステップＳ１６において、ステップＳ１１で、閉路電圧と開路電圧の差分を算出している連続使用時間が６００秒以上であるかを判別する。６００秒以上であれば、ステップＳ１７に進み、６００秒未満であれば、ステップＳ２０に進む。

　ステップＳ１７において、６００秒における指標値を算出し、ステップＳ１８で６００秒における許容値と比較する。算出された６００秒における指標値が６００秒における許容値を超えていた場合はステップＳ１９に進み、超えていなければステップＳ２０に進む。

　ステップＳ１９では、６００秒における許容値を超えないように充放電電流の制限を実施する。具体的な、処理はステップ１５と同様である。この充放電電流の制限を実施した後、フローチャートに示す処理を終了する。

　ステップＳ２０において、ステップＳ１１で、閉路電圧と開路電圧の差分を算出している連続使用時間が６０秒以上であるかを判別する。６０秒以上であれば、ステップＳ２１に進み、６０秒未満であれば、フローチャートに示す処理を終了する。

　ステップＳ２１において、６０秒における指標値を算出し、ステップＳ２２で６０秒における許容値と比較する。算出された６０秒における指標値が６０秒における許容値を超えていた場合はステップＳ２３に進み、超えていなければステップＳ２４に進む。

　ステップＳ２３では、６０秒における許容値を超えないように充放電電流の制限を実施する。具体的な、処理はステップ１５と同様である。この充放電電流の制限を実施した後、フローチャートに示す処理を終了する。

　ステップＳ２４では、充放電制限を実施中かを判別する。充放電制限を実施中であれば次のステップＳ２５に進み、充放電制限を解除する。この場合、組電池制御部１５０は車両制御部２００に対して充放電制限を解除する信号を直ちにもしくは一定時間後に出力する。

　なお、充放電制限を実施して一定期間が経過した後に充放電制限を解除するようにしてもよい。ステップＳ２４で、充放電制限を実施中でなければフローチャートに示す処理を終了する。

　以上のフローチャートにおいて、閉路電圧と開路電圧の差分を算出している連続使用時間が１８００秒以上になると、再び、連続使用時間０秒から閉路電圧と開路電圧の差分の算出を順次行う。すなわち、連続使用時間が６０秒以上になるまで、ステップＳ１１で閉路電圧と開路電圧の差分を常に算出する。連続使用時間が６０秒以上になると、ステップＳ２１において、６０秒における指標値を算出する。以下同様に、連続使用時間が６００秒以上、連続使用時間が１８００秒以上になると、ステップＳ１７、Ｓ１３において、それぞれの指標値を算出する。

　以上のフローチャートでは、式２を用いて算出するΔＶ実効値を指標値とする例で説明した。しかし、式３を用いて算出する二乗平均値、式４を用いて算出する平均値、式５を用いて算出する一次遅れ処理を指標値としてもよい。

　また、以上のフローチャートでは、タイムウインドウの最大を１８００秒にし、タイムウインドウが６０秒以上、あるいは６００秒以上になった時に指標値が許容値を超えたかを判別するので、いずれかのタイムウインドウで指標値が許容値を超えた場合に充放電制限を実施することができる。なお、タイムウインドウは１８００秒、６００秒、及び６０秒の例で説明したが、これ以外であってもよい。

　以上説明したような処理を組電池制御部１５０において実行することで、組電池１１０に対して充放電制限を行うことができる。

　以上説明した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）電池制御装置は、二次電池の閉路電圧を検知する電圧検知部１４０と、二次電池の開路電圧を演算する開路電圧演算部１９０と、連続する所定期間における二次電池の閉路電圧と開路電圧との電圧差に基づいて演算された演算値が予め定められた許容値を超えているかを判別する組電池制御部１５０とを備え、組電池制御部１５０は、演算値が予め定められた許容値を超えている場合には、二次電池の充放電制限を行う信号を出力する。したがって、閉路電圧と開路電圧の電圧差は温度依存性が無いので、この電圧差に基づく演算値を二次電池の劣化判定指数として用いることにより、温度変動幅の大きい車両に用いて好適である。

　本発明は、上記の実施形態や変形例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
　また、上記の各構成や各機能は、それらの全部または一部を、例えば集積回路等を用いたハードウェアとして実現することもできるし、プロセッサにより実行されるプログラムやソフトウェアとして実現することもできる。各機能を実現するためのプログラムやテーブルなどの情報は、メモリやハードディスクなどの記憶装置に格納することができる。

　次の優先権基礎出願の開示内容は引用文としてここに組み込まれる。
　日本国特許出願２０１４年第１３９４３６号（２０１４年７月７日出願）

１００　電池システム
１１０　組電池
１１１　単電池
１２０　電池制御装置
１３０　電流検知部
１４０　電圧検知部
１５０　組電池制御部
１５１　ΔＶ算出部
１５２　指標値算出部
１５３　充放電制限部
１８０　記憶部
１９０　開路電圧演算部
２００　車両制御部
４００　インバータ
４１０　モータジェネレータ
４２０　充電器

Claims

　二次電池の閉路電圧を検知する電圧検知部と、
　前記二次電池の開路電圧を演算する開路電圧演算部と、
　連続する所定期間における前記二次電池の前記閉路電圧と前記開路電圧との電圧差に基づいて演算された演算値が予め定められた許容値を超えているかを判別する組電池制御部とを備え、
　前記組電池制御部は、前記演算値が予め定められた前記許容値を超えている場合には、前記二次電池の充放電制限を行う信号を出力する電池制御装置。
　請求項１に記載の電池制御装置であって、
　前記組電池制御部は、連続する少なくとも２種類の前記所定期間において、前記二次電池の前記閉路電圧と前記開路電圧との電圧差に基づいて夫々演算を行って前記演算値を求め、前記各所定期間毎に予め定められた前記許容値と前記演算値とを夫々比較して、前記許容値を超えている場合には、前記二次電池の充放電制限を行う信号を出力する電池制御装置。
　請求項２記載の電池制御装置であって、
　前記組電池制御部は、前記二次電池の充放電制限を行う信号を出力した後に、前記演算の結果が前記許容値以下に戻った場合、直ちに、若しくは一定時間後に充放電制限を解除する信号を出力する電池制御装置。
　請求項１に記載の電池制御装置であって、
　前記二次電池の前記閉路電圧と前記開路電圧との電圧差に基づく前記演算は、実効値、二乗平均値、平均値、もしくは前記実効値、前記二乗平均値、前記平均値の一次遅れ処理のいずれかである電池制御装置。
　請求項１または請求項４に記載の電池制御装置であって、
　前記組電池制御部は、前記二次電池を構成する複数の単電池の各々の閉路電圧と前記開路電圧との電圧差に基づいて前記演算を行い、演算した前記複数の単電池の複数の演算値のうち、最も大きい演算値が予め定められた前記許容値を超えている場合には、前記二次電池の充放電制限を行う信号を出力する電池制御装置。
　請求項１または請求項４に記載の電池制御装置であって、
　前記二次電池の充電レベルと前記開路電圧の関係をテーブルまたは関数として予め記憶した記憶部を更に有し、
　前記組電池制御部は、検出した前記充電レベルと対応する前記開路電圧を前記記憶部より読み出して、検出した充電レベルに基づいて前記開路電圧を求める電池制御装置。