(57)【要約】【課題】歪ゲージ等の部品を追加することなく、積層された複数のセルを積層方向に拘束する拘束部材の故障判定を行なうとともに、拘束部材の大変形も抑制する。【解決手段】電池ＥＣＵ６０は、蓄電装置１０の劣化度に基づいて、蓄電装置１０の上限ＳＯＣを設定する第１の処理と、拘束部材１６の疲労故障を判定する第２の処理とを実行する。第１の処理は、劣化度の上昇に従って上限ＳＯＣが低下するように上限ＳＯＣを設定する処理を含む。第２の処理は、劣化度、蓄電装置１０の温度、及びＳＯＣから拘束荷重を推定する処理と、推定された拘束荷重の履歴から算出される累積ダメージ量Ｄに基づいて、拘束部材１６に疲労故障が生じていると判定する処理とを含む。【選択図】図１
2020119820.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層された複数のセルが拘束部材によって積層方向に拘束された組電池と、
前記組電池の劣化度に基づいて、前記組電池のＳＯＣの上限を設定する第１の処理と、前記拘束部材の疲労故障を判定する第２の処理とを実行するように構成された処理装置とを備え、
前記第１の処理は、前記劣化度の上昇に従って前記上限が低下するように、前記劣化度に基づいて前記上限を設定する処理を含み、
前記第２の処理は、
前記劣化度、前記組電池の温度、及び前記ＳＯＣと、前記拘束部材による拘束荷重との予め定められた関係を用いて、前記劣化度、前記温度、及び前記ＳＯＣから前記拘束荷重を推定する処理と、
前記拘束荷重の履歴から前記拘束部材の累積ダメージ量を算出する処理と、
前記累積ダメージ量がしきい値を超える場合に、前記拘束部材に疲労故障が生じていると判定する処理とを含む、電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、積層された複数のセルが拘束部材によって拘束された組電池を備える電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２０１６−１００２３７号公報（特許文献１）は、積層された複数のリチウムイオン二次電池（セル）をセルホルダにより固定した二次電池モジュールを開示する。この二次電池モジュールでは、セルホルダに歪ゲージが設置され、歪ゲージにより測定される歪量の積算量がしきい値を超えると破断信号が出力される。この二次電池モジュールによれば、充放電により繰り返し生じる歪によって起こるセルホルダの劣化を検知し、セルホルダの破損を防止することができる（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１００２３７号公報
【特許文献２】特開２０１８−５５７８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の技術は、充放電により拘束部材（セルホルダ）に繰り返し生じる歪を歪ゲージにより計測しており、歪ゲージ及び通信線等の追加部品が必要となる。
【０００５】
また、電池が長期間使用されると、電極が膨張するとともにセル内でガスが発生することによりセルの内圧が上昇し、セルが膨張する。このような電極の膨張及びガスの発生（以下では、電池の長期使用によるこのような状況を、電池が「劣化」したと称する。）による膨張と、電池の充電状態（ＳＯＣ：State  Of  Charge）が高い高ＳＯＣ時に電極（負極）が膨張することによるセルの膨張とによって、拘束部材は大きく変形し得る。このような拘束部材の大きな変形を抑制するための手段について、特許文献１では特に検討されていない。
【０００６】
本開示は、かかる問題を解決するためになされたものであり、本開示の目的は、積層された複数のセルが拘束部材によって積層方向に拘束された組電池を備える電池システムにおいて、歪ゲージ等の部品を追加することなく、拘束部材の故障判定を行なうとともに、拘束部材の大変形も抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の電池システムは、積層された複数のセルが拘束部材によって積層方向に拘束された組電池と、処理装置とを備える。処理装置は、組電池の劣化度に基づいて、組電池のＳＯＣの上限（以下「上限ＳＯＣ」と称する。）を設定する第１の処理と、拘束部材の疲労故障を判定する第２の処理とを実行するように構成される。第１の処理は、劣化度の上昇に従って上限ＳＯＣが低下するように、劣化度に基づいて上限ＳＯＣを設定する処理を含む。第２の処理は、組電池の劣化度、温度、及びＳＯＣと、拘束部材による拘束荷重との予め定められた関係を用いて、劣化度、温度、及びＳＯＣから拘束荷重を推定する処理と、拘束荷重の履歴から拘束部材の累積ダメージ量を算出する処理と、累積ダメージ量がしきい値を超える場合に、拘束部材に疲労故障が生じていると判定する処理とを含む。
【０００８】
この電池システムによれば、組電池の劣化度の上昇に従って上限ＳＯＣが低下するように、劣化度に基づいて上限ＳＯＣが設定されるので（第１の処理）、劣化による膨張と高ＳＯＣ時の膨張とを考慮して、拘束部材の大変形を抑制することが可能となる。また、劣化度、温度、及びＳＯＣから推定された拘束荷重の履歴から拘束部材の累積ダメージ量が算出され、算出された累積ダメージ量に基づいて拘束部材に疲労故障が生じているかが判定されるので（第２の処理）、歪ゲージを用いることなく拘束部材の疲労故障を判定することができる。
【発明の効果】
【０００９】
このように、本開示の電池システムによれば、歪ゲージ等の部品を追加することなく、拘束部材の故障判定を行なうとともに、拘束部材の大変形も抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の実施の形態に従う電池システムが適用される車両の構成例を示すブロック図である。
【図２】蓄電装置の構成の一例を示す斜視図である。
【図３】電池ＥＣＵの構成を示す機能ブロック図である。
【図４】蓄電装置の劣化度と、ＳＯＣと、拘束部材による拘束荷重との関係の一例を示す図である。
【図５】拘束荷重推定部により推定される拘束荷重の波形の一例を示す図である。
【図６】拘束荷重と、拘束荷重毎に疲労破壊するまでの繰り返し回数との関係を示す図である。
【図７】電池ＥＣＵにより実行される処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【図８】図７のステップＳ５５において実行される累積ダメージ量算出処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００１２】
＜電池システムの構成＞
図１は、本開示の実施の形態に従う電池システムが適用される車両の構成例を示すブロック図である。図１を参照して、車両１００は、蓄電装置１０と、システムメインリレー１５ａ，１５ｂと、昇圧コンバータ２０と、インバータ２５と、モータジェネレータ３０と、伝達ギヤ３５と、駆動輪４０とを備える。
【００１３】
蓄電装置１０は、車両１００の駆動電源として車両１００に搭載される。すなわち、車両１００は、蓄電装置１０を駆動電源とする電気自動車或いはハイブリッド自動車である。ハイブリッド自動車は、蓄電装置１０の他に、図示しないエンジンを動力源として備えていたり、駆動電源として燃料電池をさらに備えていたりする車両である。電気自動車は、車両１００の動力源として蓄電装置１０のみを備える車両である。
【００１４】
蓄電装置１０は、再充電可能に構成された電力貯蔵要素であり、リチウムイオン二次電池に代表される二次電池（セル）を複数含んで構成される組電池である。なお、リチウムイオン二次電池は、リチウムを電荷担体とする二次電池であり、電解質が液体の一般的なリチウムイオン二次電池の他、固体の電解質を用いた所謂全固体電池も含み得る。
【００１５】
蓄電装置１０は、システムメインリレー１５ａ，１５ｂを通じて昇圧コンバータ２０に接続される。昇圧コンバータ２０は、蓄電装置１０の出力電圧を昇圧する。インバータ２５は、昇圧コンバータ２０からの直流電力を交流電力に変換する。
【００１６】
モータジェネレータ（三相交流モータ）３０は、インバータ２５から交流電力を受け、車両１００を走行させるための運動エネルギを生成する。モータジェネレータ３０により生成された運動エネルギは、駆動輪４０へ伝達される。一方で、車両１００を減速させたり停止させたりするとき、モータジェネレータ３０は、車両１００の運動エネルギを電気エネルギに変換する。モータジェネレータ３０で生成された交流電力は、インバータ２５によって直流電力に変換され、昇圧コンバータ２０を通じて蓄電装置１０に供給される。このように、モータジェネレータ３０は、蓄電装置１０との間での電力の授受（すなわち蓄電装置１０の充放電）を伴なって、車両１００の駆動力又は制動力を発生するように構成される。
【００１７】
なお、昇圧コンバータ２０は、省略することができる。また、モータジェネレータ３０として直流モータを用いるときには、インバータ２５を省略することができる。
【００１８】
なお、動力源としてエンジン（図示せず）がさらに搭載されるハイブリッド自動車として車両１００が構成される場合には、モータジェネレータ３０の出力に加えて、エンジンの出力を車両走行のための駆動力に用いることができる。或いは、エンジン出力によって発電するモータジェネレータ（図示せず）をさらに搭載して、エンジン出力によって蓄電装置１０の充電電力を発生させることも可能である。
【００１９】
車両１００は、外部電源９０によって蓄電装置１０を充電するための機能（以下では、外部電源９０による蓄電装置１０の充電を「外部充電」と称する。）をさらに具備するように構成されてもよい。この場合、車両１００は、充電器４５及び充電リレー５０ａ，５０ｂをさらに備える。
【００２０】
外部電源９０は、車両１００の外部に設けられた電源であり、外部電源９０としては、たとえば商用交流電源を適用することができる。充電器４５は、外部電源９０からの電力を蓄電装置１０の充電電力に変換する。充電器４５は、充電リレー５０ａ，５０ｂを通じて蓄電装置１０に接続されている。充電リレー５０ａ，５０ｂがオンであるとき、外部電源９０からの電力によって蓄電装置１０を充電することができる。
【００２１】
外部電源９０及び充電器４５は、たとえば、充電ケーブル９５によって接続可能である。すなわち、充電ケーブル９５の装着時に、外部電源９０及び充電器４５が電気的に接続されることにより、外部電源９０を用いて蓄電装置１０を充電することができる。或いは、外部電源９０と充電器４５との間で非接触に電力が伝送されるように構成されてもよい。たとえば、外部電源及び車両の双方にコイルを設け、互いに対向したコイル間に形成される磁界を通じて電力を伝送することによって、外部電源９０により蓄電装置１０を充電することができる。
【００２２】
外部電源９０から交流電力が供給される場合には、充電器４５は、外部電源９０からの供給電力（交流電力）を、蓄電装置１０の充電電力（直流電力）に変換する機能を有するように構成される。或いは、外部電源９０が蓄電装置１０の充電電力を直接供給する場合には、充電器４５は、外部電源９０からの直流電力を蓄電装置１０へ伝達するだけでよい。車両１００の外部充電の態様については、特に限定されるものではない。
【００２３】
車両１００は、電流センサ７２と、電圧センサ７４と、温度センサ７６と、電池ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）６０と、表示部８０と、車両ＥＣＵ８５とをさらに備える。電流センサ７２は、蓄電装置１０に入出力される電流Ｉｂを検出する。電圧センサ７４は、蓄電装置１０の電圧Ｖｂを検出する。温度センサ７６は、蓄電装置１０の温度Ｔｂを検出する。各センサの検出値は、電池ＥＣＵ６０へ出力される。
【００２４】
電池ＥＣＵ６０は、制御部６２と、記憶部６４と、図示しない信号Ｉ／Ｆ部とを含んで構成される。制御部６２は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）を含んで構成され、記憶部６４は、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）及びＲＯＭ（Read  Only  Memory）を含んで構成される。記憶部６４には、制御部６２を動作させるためのプログラムや各種データが記憶される。制御部６２は、ＲＯＭに格納されているプログラムをＲＡＭに展開して実行する。ＲＯＭに格納されているプログラムには、制御部６２によって実行される処理が記されている。電流センサ７２、電圧センサ７４、及び温度センサ７６の各検出信号は、信号Ｉ／Ｆ部によって電池ＥＣＵ６０に取り込まれる。制御部６２により実行される具体的な処理については、後ほど詳しく説明する。
【００２５】
表示部８０は、電池ＥＣＵ６０からの指令に応じて、車両１００のユーザに対して所定の情報を表示するように構成される。表示部８０に表示される情報についても、制御部６２とともに後ほど説明する。
【００２６】
車両ＥＣＵ８５は、ＣＰＵと、メモリ（ＲＡＭ及びＲＯＭ）と、信号Ｉ／Ｆ部とを含んで構成される（いずれも図示せず）。車両ＥＣＵ８５は、システムメインリレー１５ａ，１５ｂ、昇圧コンバータ２０、及びインバータ２５の動作を制御する。
【００２７】
図２は、蓄電装置１０の構成の一例を示す斜視図である。図２を参照して、蓄電装置１０は、複数のセル１２と、２枚のエンドプレート１４と、拘束部材１６とを含む。各セル１２は、略直方体形状を有しており、複数のセル１２は、各セル間に図示しないスペーサを介して積層されている。なお、以下では、積層された複数のセル１２を「セル積層体」と称する。
【００２８】
エンドプレート１４は、セル積層体の積層方向端部の双方に設けられ、セル積層体を積層方向の両端から挟むように配置される。
【００２９】
拘束部材１６は、セル積層体をセル１２の積層方向に拘束するための部材である。この例では、拘束部材１６は、セル１２の積層方向に沿って延在する４本の拘束バンドによって構成され、セル積層体の上面側と下面側とに２本ずつ拘束バンドが設けられている。
【００３０】
なお、特に図示しないが、セル積層体は、実際には、電流センサ７２、電圧センサ７４、温度センサ７６、及び電池ＥＣＵ６０とともに、図示しないケースに収容されている。なお、蓄電装置１０は、上記のようなセル積層体を複数含んで構成されてもよい。
【００３１】
＜拘束部材の保護制御＞
セル１２は、充放電に伴ない電極が繰り返し膨張収縮し、それによりセル自体も繰り返し膨張収縮する。このため、複数のセル１２を拘束する拘束部材１６には繰り返し荷重がかかり、拘束部材１６は疲労する。拘束部材１６の疲労故障（破断等）を検知するために、拘束部材１６に歪ゲージを設け、歪の積算量を算出して疲労劣化を検知することも考えられるが、歪ゲージや通信線等の追加部品が必要となる。
【００３２】
また、電池が長期間使用されると、電極が膨張するとともにセル内でガスが発生し、電池が劣化する。電池が劣化すると、セルの内圧が上昇してセルが膨張する。このような電池の劣化による膨張と、高ＳＯＣ時に電極（負極）が膨張することによるセルの膨張とによって、拘束部材１６は大きく変形し得る。このため、拘束部材１６については、疲労劣化とともに劣化進行時の大きな変形も抑制する必要がある。
【００３３】
そこで、本実施の形態に従う電池システムでは、電池ＥＣＵ６０は、蓄電装置１０の劣化度に基づいて、蓄電装置１０の上限ＳＯＣを設定する第１の処理と、拘束部材１６の疲労故障を判定する第２の処理とを実行する。
【００３４】
第１の処理は、拘束部材１６の大変形を抑制するための処理である。第１の処理では、蓄電装置１０の劣化度が大きくなる程、上限ＳＯＣが低下するように、劣化度に基づいて上限ＳＯＣが設定される。これにより、劣化による膨張と高ＳＯＣ時の膨張とを考慮して、拘束部材１６の大変形を抑制することができる。
【００３５】
第２の処理は、拘束部材１６の疲労故障を判定するための処理である。詳細は後述するが、第２の処理では、蓄電装置１０の劣化度、温度Ｔｂ、及びＳＯＣから推定された拘束荷重の履歴から拘束部材１６の累積ダメージ量が算出され、算出された累積ダメージ量に基づいて拘束部材１６に疲労故障が生じているかが判定される。これにより、歪ゲージを用いることなく拘束部材１６の疲労故障を判定することができる。以下、第１及び第２の処理を実行する電池ＥＣＵ６０の構成について詳しく説明する。
【００３６】
図３は、電池ＥＣＵ６０の構成を示す機能ブロック図である。図３を参照して、電池ＥＣＵ６０の制御部６２は、ＳＯＣ算出部１１２と、劣化度算出部１１４と、上限ＳＯＣ設定部１１６と、拘束荷重推定部１１８と、疲労故障判定部１２０と、充電制御部１２２とを含む。
【００３７】
ＳＯＣ算出部１１２は、蓄電装置１０の電流Ｉｂ、電圧Ｖｂ及び温度Ｔｂの少なくとも一部を用いて、蓄電装置１０のＳＯＣを算出する。なお、蓄電装置１０の電圧Ｖｂは、監視部６６（図１において図示せず）において検出される各セル１２−１〜１２−Ｍの電圧から算出され、電池ＥＣＵ６０へ送信される。電流センサ７２及び温度センサ７６によってそれぞれ検出される電流Ｉｂ及び温度Ｔｂも、監視部６６に取り込まれて電池ＥＣＵ６０へ送信される。
【００３８】
ＳＯＣは、蓄電装置１０の現在の満充電容量に対する現在の蓄電量を百分率で示した値である。ＳＯＣの算出方法については、ＯＣＶ（Open  Circuit  Voltage）とＳＯＣとの関係を示すＯＣＶ−ＳＯＣカーブ（マップ等）を用いた手法や、充放電電流の積算値を用いた手法等、公知の各種手法を用いることができる。
【００３９】
劣化度算出部１１４は、蓄電装置１０の劣化の度合いを示す劣化度を算出する。この劣化度は、電池の長期使用により膨張した電極の膨張量及びセル内のガス発生量を示すものであり、蓄電装置１０の使用期間が長くなるに従って劣化度は上昇する。
【００４０】
この実施の形態１では、電極の膨張量及びガス発生量を直接測定するのではなく、電極の膨張量及びガス発生量と相関のある量に相関係数を乗じることによって、劣化度が算出される。電極の膨張量及びガス発生量と相関のある量として、たとえば、蓄電装置１０の容量維持率を用いることができる。容量維持率とは、蓄電装置１０の初期状態（新品時）の満充電容量に対する現在の満充電容量の比である。現在の満充電容量は、たとえば、適当な２点間の電流積算量をその２点間のＳＯＣ差で除算することによって算出することができる。容量維持率から劣化度を求めるための相関係数は、事前実験等により予め求められる。
【００４１】
なお、電極の膨張量及びガス発生量と相関のある量として、蓄電装置１０の初期状態からの放電電流の積分値等を用いてもよい。この場合においても、放電電流の積分値から劣化度を求めるための相関係数は、事前実験等により予め求められる。
【００４２】
上限ＳＯＣ設定部１１６は、劣化度算出部１１４により算出された劣化度に基づいて、蓄電装置１０の上限ＳＯＣを設定する。蓄電装置１０のＳＯＣは、設定された上限ＳＯＣを超えない範囲で制御される。上限ＳＯＣ設定部１１６は、具体的には、劣化度の上昇に従って上限ＳＯＣが低下するように、劣化度に基づいて上限ＳＯＣを設定する。以下、本実施の形態における上限ＳＯＣの設定方法について説明する。
【００４３】
図４は、蓄電装置１０の劣化度と、ＳＯＣと、拘束部材１６による拘束荷重との関係の一例を示す図である。なお、この図４では、蓄電装置１０の温度ＴｂがＴ１で一定である場合の関係が示されている。
【００４４】
図４を参照して、横軸は蓄電装置１０のＳＯＣを示し、縦軸は拘束部材１６による拘束荷重を示す。拘束部材１６による拘束荷重とは、セル積層体が拘束部材１６により拘束されていることによって、セル積層体の膨張に伴ないセル積層体と拘束部材１６との間に生じる荷重である。
【００４５】
線ｋ１〜ｋ３は、互いに異なる劣化度に対してのＳＯＣと拘束荷重との関係の一例を示しており、線ｋ３，ｋ２，ｋ１の順に劣化度が高い。なお、この図４では、図示できていないが、蓄電装置１０の温度Ｔｂによっても拘束荷重は変化し、線ｋ１〜ｋ３の各々について、温度Ｔｂが高いほど、同じＳＯＣに対する拘束荷重は大きくなる。
【００４６】
拘束荷重のしきい値ＦＵは、拘束荷重の許容上限を示し、これを超える拘束荷重が生じると拘束部材１６が破損する可能性があるものとして設定される値である。しきい値ＦＵは、拘束部材１６の強度に基づいて適宜決定される。
【００４７】
ＳＯＣの値ＳＵ１は、線ｋ３で示される劣化度（高）の場合に、拘束荷重がしきい値ＦＵとなるＳＯＣを示す。すなわち、線ｋ３で示される劣化度の場合に、ＳＯＣが値ＳＵ１を超えると、拘束荷重がしきい値ＦＵを超える。
【００４８】
ＳＯＣの値ＳＵ２（ＳＵ２＞ＳＵ１）は、線ｋ２で示される劣化度（中）の場合に、拘束荷重がしきい値ＦＵとなるＳＯＣを示す。すなわち、線ｋ２で示される劣化度の場合に、ＳＯＣが値ＳＵ２を超えると、拘束荷重がしきい値ＦＵを超える。
【００４９】
この値ＳＵ１，ＳＵ２は、劣化度に基づいて設定される上限ＳＯＣに相当する。劣化度が高いほど、上限ＳＯＣは低くなる（ＳＵ１＜ＳＵ２）。このような劣化度と上限ＳＯＣとの関係が、事前実験等によって予め求められ、マップや関係式として記憶部６４のＲＯＭに記憶されている。そして、上限ＳＯＣ設定部１１６は、劣化度算出部１１４によって算出された劣化度に基づいて、上記のマップ又は関係式を用いて上限ＳＯＣを設定する。
【００５０】
さらに、上限ＳＯＣ設定部１１６は、上限ＳＯＣが所定のしきい値Ｓｔｈを下回ると、上限ＳＯＣが制限されている旨のコーションの表示を指示する指令を表示部８０へ出力する。上限ＳＯＣが制限（低下）されると、蓄電装置１０の蓄電量の上限が抑えられるため、モータジェネレータ３０による走行距離（ＥＶ走行距離）がユーザの想定以上に短くなり、ユーザが混乱する可能性がある。上限ＳＯＣが制限されている旨のコーションが表示部８０に表示されることにより、ユーザの混乱を未然に防ぐことができ、また、蓄電装置１０の交換をユーザに促すこと等もできる。なお、しきい値Ｓｔｈは、たとえば、蓄電装置１０の初期状態（新品時）における満充電状態に対して７０％である。
【００５１】
なお、蓄電装置１０の温度Ｔｂによっても拘束荷重は変化するので、拘束荷重に対する温度Ｔｂの影響が大きい場合には、温度Ｔｂもパラメータに含めてもよい。この場合には、劣化度と温度ＴｂとＳＯＣ上限との関係が事前実験等によって予め求められ、マップや関係式として記憶部６４のＲＯＭに記憶される。そして、上限ＳＯＣ設定部１１６は、劣化度算出部１１４によって算出された劣化度と温度センサ７６により検出される温度Ｔｂとに基づいて、マップ又は関係式を用いて上限ＳＯＣを設定するようにしてもよい。
【００５２】
再び図３を参照して、拘束荷重推定部１１８は、劣化度算出部１１４により算出された劣化度に基づいて、拘束部材１６による拘束荷重を推定する。以下、本実施の形態における拘束荷重の推定方法について説明する。
【００５３】
再び図４を参照して、図示されるような関係、すなわち、劣化度と、ＳＯＣと、温度Ｔｂと、拘束荷重との関係が、事前実験等によって予め求められ、マップや関係式として記憶部６４のＲＯＭに記憶されている。そして、拘束荷重推定部１１８は、そのマップ又は関係式を用いて、劣化度算出部１１４によって算出された劣化度と、ＳＯＣ算出部１１２によって算出されたＳＯＣと、温度センサ７６によって検出される蓄電装置１０の温度Ｔｂとから拘束荷重を推定する。
【００５４】
なお、拘束荷重推定部１１８による拘束荷重の推定は、ＳＯＣの変動が見込まれる間、たとえば、車両システムの作動中、及び外部電源９０による蓄電装置１０の充電中に、繰り返し実行され、記憶部６４に蓄積される。すなわち、記憶部６４には、拘束荷重推定部１１８により推定された拘束荷重の履歴が記憶されている。
【００５５】
再び図３を参照して、疲労故障判定部１２０は、拘束荷重推定部１１８により推定された拘束荷重の履歴から、拘束部材１６の累積ダメージ量Ｄを算出する。この累積ダメージ量Ｄの算出は、車両システムの起動時や停止時、外部電源９０による外部充電の開始時や停止時等に行なわれる。そして、疲労故障判定部１２０は、拘束部材１６の累積ダメージ量Ｄがしきい値を超えると、拘束部材１６に疲労故障が生じていると判定し、その旨のコーションの表示を指示する指令を表示部８０へ出力する。
【００５６】
累積ダメージ量Ｄの算出は、所謂レインフロー法を用いて、推定された拘束荷重の履歴から、拘束荷重毎の頻度情報を抽出し、所謂マイナー則に基づいて、累積疲労の損傷度を算出することで行なわれる。以下、本実施の形態における累積ダメージ量Ｄの算出方法について説明する。
【００５７】
図５は、拘束荷重推定部１１８により推定される拘束荷重の波形の一例を示す図である。図５を参照して、拘束荷重は、劣化度、ＳＯＣ及び温度Ｔｂに基づいて推定され、主には、ＳＯＣの変動に応じて大きく変化する。このような拘束荷重の履歴から、レインフロー法を用いて、拘束荷重毎の頻度（拘束荷重毎に、同程度の拘束荷重が何回発生したか）がカウントされる。なお、拘束荷重毎の頻度のカウント方法は、レインフロー法に限定されるものではなく、Ｐ／Ｖ差法等の他の手法を用いてもよい。
【００５８】
図６は、拘束荷重と、拘束荷重毎に疲労破壊するまでの繰り返し回数との関係を示す図である。このような曲線は、所謂Ｓ−Ｎ曲線とも称される。この曲線は、拘束部材１６に対する疲労試験によって取得することができる。
【００５９】
図６を参照して、Ｎ１は、Ｆ１の拘束荷重に対する疲労破壊までの繰り返し回数を示し、Ｎ２は、Ｆ２の拘束荷重に対する疲労破壊までの繰り返し回数を示す。ＦＬは、疲労限度を示し、ＦＬ以下の拘束荷重に対しては無限の寿命を有するものとされる。
【００６０】
疲労故障判定部１２０は、レインフロー法を用いてカウントされた拘束荷重Ｆｔ（ｔ＝１〜ｉ）毎の頻度ｎｔ（ｔ＝１〜ｉ）に対して損傷度ｎｔ／Ｎｔを算出する。そして、疲労故障判定部１２０は、各拘束荷重Ｆｔ（ｔ＝１〜ｉ）の損傷度の和を算出することで、累積ダメージ量Ｄを算出する。
【００６１】
累積ダメージ量Ｄ＝ｎ１／Ｎ１＋ｎ２／Ｎ２＋・・・＋ｎｉ／Ｎｉ  …（１）
疲労故障判定部１２０は、累積ダメージ量Ｄがしきい値Ｄｔｈ（Ｄｔｈ＝１）よりも小さいときは、拘束部材１６に疲労故障は生じていないと判定する。そして、累積ダメージ量Ｄがしきい値Ｄｔｈを超えると、疲労故障判定部１２０は、拘束部材１６に疲労故障が生じていると判定する。
【００６２】
再び図３を参照して、充電制御部１２２は、外部電源９０による外部充電時に充電器４５を制御する。その際、充電制御部１２２は、上限ＳＯＣ設定部１１６により設定された上限ＳＯＣを蓄電装置１０のＳＯＣが超えないように充電器４５を制御する。具体的には、ＳＯＣが上限ＳＯＣに達すると、充電器４５を停止する。
【００６３】
図７は、電池ＥＣＵ６０により実行される処理の手順の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、たとえば、車両システムの作動中、及び外部電源９０による外部充電中に、所定周期毎に繰り返し実行される。
【００６４】
図７を参照して、電池ＥＣＵ６０は、蓄電装置１０の電流Ｉｂ、電圧Ｖｂ、及び温度Ｔｂをそれぞれ電流センサ７２、電圧センサ７４、及び温度センサ７６から取得する（ステップＳ１０）。次いで、電池ＥＣＵ６０は、取得された電流Ｉｂ、電圧Ｖｂ、及び温度Ｔｂの少なくとも一部を用いて、蓄電装置１０のＳＯＣを算出する（ステップＳ１５）。
【００６５】
続いて、電池ＥＣＵ６０は、蓄電装置１０の劣化度を算出する（ステップＳ２０）。この実施の形態では、電池ＥＣＵ６０は、蓄電装置１０の容量維持率を算出し、事前実験等により予め求められた相関係数を容量維持率に乗算することによって劣化度を算出する。
【００６６】
次いで、電池ＥＣＵ６０は、算出された劣化度に基づいて、蓄電装置１０の上限ＳＯＣを設定する（ステップＳ２５）。上述のように、事前実験等により予め求められた劣化度と上限ＳＯＣとの関係がマップや関係式として記憶部６４に記憶されており、電池ＥＣＵ６０は、そのマップ又は関係式を用いて、ステップＳ２０において算出された劣化度に基づいて上限ＳＯＣを設定する。
【００６７】
そして、電池ＥＣＵ６０は、設定された上限ＳＯＣがしきい値Ｓｔｈよりも低いか否かを判定する（ステップＳ３０）。上限ＳＯＣがしきい値Ｓｔｈよりも低いと判定されると（ステップＳ３０においてＹＥＳ）、電池ＥＣＵ６０は、上限ＳＯＣが制限されている旨のコーションを表示するように表示部８０を制御する（ステップＳ３０）。上限ＳＯＣがしきい値Ｓｔｈ以上であるときは（ステップＳ３０においてＮＯ）、ステップＳ３５の処理は実行されず、ステップＳ４０へ処理が移行する。
【００６８】
次いで、電池ＥＣＵ６０は、拘束部材１６による拘束荷重を推定する（ステップＳ４０）。上述のように、劣化度と、ＳＯＣと、温度Ｔｂと、拘束荷重との関係が、事前実験等によって予め求められ、マップや関係式として記憶部６４に記憶されている。電池ＥＣＵ６０は、そのマップ又は関係式を用いて、ステップＳ２０において算出された劣化度、ステップＳ１５において算出されたＳＯＣ、及びステップＳ１０において取得された温度Ｔｂとから、拘束荷重を推定する。そして、電池ＥＣＵ６０は、推定された拘束荷重を記憶部６４に記憶する（ステップＳ４５）。
【００６９】
次いで、電池ＥＣＵ６０は、拘束部材１６の累積ダメージ量Ｄを算出するタイミングであるか否かを判定する（ステップＳ５０）。この算出タイミングは、たとえば、車両システムの起動時及び停止時、並びに外部電源９０による外部充電の開始時及び停止時の少なくともいずれかである。ステップＳ５０において、累積ダメージ量Ｄの算出タイミングではないと判定されると（ステップＳ５０においてＮＯ）、電池ＥＣＵ６０は、ステップＳ５５〜Ｓ６５の処理を実行することなくリターンへと処理を移行する。
【００７０】
ステップＳ５０において、累積ダメージ量Ｄの算出タイミングであると判定されると（ステップＳ５０においてＹＥＳ）、電池ＥＣＵ６０は、拘束部材１６の累積ダメージ量Ｄを算出する処理を実行する（ステップＳ５５）。
【００７１】
図８は、図７のステップＳ５５において実行される累積ダメージ量算出処理の手順の一例を示すフローチャートである。図８を参照して、電池ＥＣＵ６０は、記憶部６４に蓄積された拘束荷重の推定値の履歴を記憶部６４から取得する（ステップＳ１１０）。
【００７２】
次いで、電池ＥＣＵ６０は、取得された拘束荷重の履歴から、拘束荷重毎の頻度ｎｔ（ｔ＝１〜ｉ）をカウントする（ステップＳ１２０）。この例では、レインフロー法を用いて拘束荷重毎の頻度ｎｔをカウントするが、上述のように、拘束荷重毎の頻度ｎｔのカウント方法は、レインフロー法に限定されるものではなく、Ｐ／Ｖ差法等の他の手法を用いてもよい。
【００７３】
そして、電池ＥＣＵ６０は、マイナー則に基づく上記の式（１）を用いて、ステップＳ１２０において算出された拘束荷重毎の頻度ｎｔ（ｔ＝１〜ｉ）のカウント値に基づいて、拘束部材１６の累積ダメージ量Ｄを算出する（ステップＳ１３０）。
【００７４】
再び図７を参照して、ステップＳ５５において累積ダメージ量Ｄが算出されると、電池ＥＣＵ６０は、算出された累積ダメージ量Ｄがしきい値Ｄｔｈ（Ｄｔｈ＝１）以上であるか否かを判定する（ステップＳ６０）。
【００７５】
そして、累積ダメージ量Ｄがしきい値Ｄｔｈ以上であると判定されると（ステップＳ６０においてＹＥＳ）、電池ＥＣＵ６０は、拘束部材１６に疲労故障が生じていると判定し、その旨のコーションを表示するように表示部８０を制御する（ステップＳ６５）。累積ダメージ量Ｄがしきい値Ｄｔｈに達していないときは（ステップＳ６０においてＮＯ）、ステップＳ６５の処理は実行されず、リターンへ処理が移行する。
【００７６】
以上のように、この実施の形態によれば、蓄電装置１０の劣化度の上昇に従って上限ＳＯＣが低下するように、劣化度に基づいて上限ＳＯＣが設定されるので、劣化による膨張と高ＳＯＣ時の膨張とを考慮して、拘束部材１６の大変形を抑制することができる。また、劣化度、温度Ｔｂ、及びＳＯＣから推定された拘束荷重の履歴から拘束部材１６の累積ダメージ量Ｄが算出され、算出された累積ダメージ量Ｄに基づいて拘束部材１６に疲労故障が生じているかが判定されるので、歪ゲージを用いることなく拘束部材１６の疲労故障を判定することができる。
【００７７】
今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７８】
１０  蓄電装置、１２  セル、１４  エンドプレート、１５ａ，１５ｂ  システムメインリレー、１６  拘束部材、２０  昇圧コンバータ、２５  インバータ、３０  モータジェネレータ、３５  伝達ギヤ、４０  駆動輪、４５  充電器、５０ａ，５０ｂ  充電リレー、６０  電池ＥＣＵ、６２  制御部、６４  記憶部、６６  監視部、７２  電流センサ、７４  電圧センサ、７６  温度センサ、８０  表示部、８５  車両ＥＣＵ、９０  外部電源、９５  充電ケーブル、１００  車両、１１２  ＳＯＣ算出部、１１４  劣化度算出部、１１６  上限ＳＯＣ設定部、１１８  拘束荷重推定部、１２０  疲労故障判定部、１２２  充電制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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