(57)【要約】【課題】電池内部への水分透過を要因とする電池劣化を考慮し、非水二次電池を適切に保護する。【解決手段】電池システムは、非水二次電池の入力を許容する最大の電流値である許容入力電流値を、非水二次電池の劣化状態に応じて低下させながら非水二次電池の入力を制御するコントローラを有する。コントローラは、非水二次電池の充放電履歴に基づく第１劣化度と、非水二次電池内部への水分透過履歴に基づく第２劣化度とに応じて、許容入力電流値を低下させるときの低下率を変更する。非水二次電池内部への水分透過を考慮して電池劣化に応じた許容入力電流値の低下率を変更しているので、過充電を抑制し、非水二次電池を適切に保護することができる。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非水二次電池の入力を許容する最大の電流値である許容入力電流値を、前記非水二次電池の劣化状態に応じて低下させながら、前記非水二次電池の入力を制御するコントローラを有し、
前記コントローラは、
前記非水二次電池の充放電履歴に基づく第１劣化度と、前記非水二次電池内部への水分透過履歴に基づく第２劣化度とに応じて、前記許容入力電流値を低下させるときの低下率を変更することを特徴とする電池システム。
【請求項２】
前記水分透過履歴は、前記非水二次電池の電池温度及び周囲の湿度に依存することを特徴とする請求項１に記載の電池システム。
【請求項３】
前記非水二次電池の電池温度を検出する温度センサと、
前記非水二次電池周囲の湿度を検出する湿度センサと、をさらに有し、
前記コントローラは、所定のタイミング毎に、検出された電池温度に依存する前記非水二次電池内部への水分透過率に基づいて、検出された湿度に応じた前記水分透過量を算出するとともに、各タイミングで算出された水分透過量を積算した水分透過量積算値を前記水分透過履歴として算出することを特徴とする請求項２に記載の電池システム。
【請求項４】
前記コントローラは、前記第２劣化度に応じて前記第１劣化度を補正し、補正された前記第１劣化度に基づいて、前記低下率を変更することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の電池システム。
【請求項５】
前記非水二次電池の電流値を検出する電流センサと、
前記非水二次電池の電圧値を検出する電圧センサと、をさらに有し、
前記コントローラは、
検出された電流値及び電圧値に基づく前記非水二次電池の充放電履歴に応じた前記第１劣化度が、前記非水二次電池に対して予め設定される予測劣化度よりも小さい場合、前記第１劣化度のみに応じて、前記許容入力電流値を低下させるときの低下率を変更することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の電池システム。
【請求項６】
前記非水二次電池は、リチウムイオン二次電池であり、
前記コントローラは、前記リチウムイオン二次電池の負極電位が、リチウム金属の析出を規定する基準電位以下とならないように、前記許容入力電流値を設定することを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の電池システム。
【請求項７】
非水二次電池の入力を許容する最大の電流値である許容入力電流値を、前記非水二次電池の劣化状態に応じて低下させながら、前記非水二次電池の入力を制御する制御方法であって、
前記非水二次電池の充放電履歴に基づく第１劣化度と、前記非水二次電池内部への水分透過履歴に基づく第２劣化度とに応じて、前記許容入力電流値を低下させるときの低下率を変更することを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオン二次電池等の非水二次電池の充電を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、リチウムイオン二次電池を充電するときに、リチウム金属の析出を抑制するために、許容入力電流値を設定している。ここで、許容入力電流値は、二次電池の経年劣化を考慮し、電池の劣化度に応じて許容入力電流値を補正している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１０／００５０７９号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電解質が非水電解質で構成される非水二次電池は、電池内部への水分（水蒸気）の透過により、電池特性が劣化することが知られているが、特許文献１に記載の技術では、電池容量、電池の内部抵抗、電池の起電圧に基づく充放電履歴の劣化度を推定（算出）しているものの、電池内部への水分透過を要因とする劣化度が考慮されていない。
【０００５】
そこで、本発明では、電池内部への水分透過を要因とする電池劣化を考慮し、非水二次電池を適切に保護することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願第１の発明の電池システムは、非水二次電池の入力を許容する最大の電流値である許容入力電流値を、非水二次電池の劣化状態に応じて低下させながら、非水二次電池の入力を制御するコントローラを有する。コントローラは、非水二次電池の充放電履歴に基づく第１劣化度と、非水二次電池内部への水分透過履歴に基づく第２劣化度とに応じて、許容入力電流値を低下させるときの低下率を変更する。
【０００７】
本願第１の発明によれば、非水二次電池内部への水分透過を考慮して電池劣化に応じた許容入力電流値の低下率を変更しているので、過充電を抑制し、非水二次電池を適切に保護することができる。
【０００８】
ここで、水分透過履歴は、非水二次電池の電池温度及び周囲の湿度に依存しており、電池システムは、非水二次電池の電池温度を検出する温度センサと、非水二次電池周囲の湿度を検出する湿度センサと、をさらに有することができる。そして、コントローラは、所定のタイミング毎に、検出された電池温度に依存する非水二次電池内部への水分透過率に基づいて、検出された湿度に応じた水分透過量を算出するとともに、各タイミングで算出された水分透過量を積算した水分透過量積算値を水分透過履歴として算出することができる。
【０００９】
また、コントローラは、第２劣化度に応じて第１劣化度を補正し、補正された第１劣化度に基づいて、低下率を変更するように構成することができる。
【００１０】
また、電池システムは、非水二次電池の電流値を検出する電流センサと、非水二次電池の電圧値を検出する電圧センサと、をさらに有することができ、コントローラは、検出された電流値及び電圧値に基づく非水二次電池の充放電履歴に応じた第１劣化度が、非水二次電池に対して予め設定される予測劣化度よりも小さい場合、第１劣化度のみに応じて許容入力電流値を低下させるときの低下率を変更することができる。
【００１１】
非水二次電池として、リチウムイオン二次電池を用いることができる。この場合、コントローラは、リチウムイオン二次電池の負極電位が、リチウム金属の析出を規定する基準電位以下とならないように、許容入力電流値を設定するように非水二次電池の入力を制御する。
【００１２】
本願第２の発明の制御方法は、非水二次電池の入力を許容する最大の電流値である許容入力電流値を、非水二次電池の劣化状態に応じて低下させながら、非水二次電池の入力を制御する制御方法であり、非水二次電池の充放電履歴に基づく第１劣化度と、非水二次電池内部への水分透過履歴に基づく第２劣化度とに応じて、許容入力電流値を低下させるときの低下率を変更する。本願第２の発明によれば、上記本願第１の発明と同様の効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１における、電池システムの構成を示す図である。
【図２】実施例１における、充電容量に応じた正極電位および負極電位の変化を示す図である。
【図３】実施例１における、劣化パラメータＤと劣化係数ηとの関係を示す図である。
【図４】実施例１における、単電池の内部抵抗と劣化パラメータＤとの関係を示す図である。
【図５】実施例１における、単電池の内部構造の一例を示す図である。
【図６】実施例１における、単電池内部への水分透過性能と温度との関係を示す図である。
【図７】実施例１における、単電池内部への水分透過量と湿度との関係を示す図である。
【図８】実施例１における、単電池内部への水分透過量と劣化パラメータＤ´との関係を示す図である。
【図９】実施例１における、単電池の内部抵抗に基づく劣化パラメータＤに対して水分透過量が考慮した補正劣化パラメータＤｈの関係を示す図である。
【図１０】実施例１における、単電池内部への水分透過量算出の処理フローを示す図である。
【図１１】実施例１における、組電池の充放電を制御する処理において、許容入力電流値を設定する処理を説明するフローチャートである。
【図１２】実施例１における、許容入力電流値を設定する処理の変形例を説明するフローチャートである。
【図１３】図１２の変形例における、組電池の使用時間に応じた内部抵抗予測値の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１５】
本発明の実施例１である電池システムについて説明する。図１は、本実施例の電池システムの構成を示す図である。本実施例の電池システムは、車両に搭載することができる。車両としては、ハイブリッド自動車や電気自動車がある。ハイブリッド自動車は、車両を走行させるための動力源として、後述する組電池に加えて、エンジン又は燃料電池を備えている。電気自動車は、車両を走行させるための動力源として、後述する組電池だけを備えている。
【００１６】
組電池１０は、直列に接続された複数の単電池１１を有する。単電池１１としては、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池を用いることができる。組電池１０を構成する単電池１１の数は、組電池１０の要求出力などを考慮して、適宜設定することができる。本実施例では、すべての単電池１１を直列に接続して組電池１０を構成しているが、組電池１０は、並列に接続された複数の単電池１１を含んでいてもよい。
【００１７】
例えば、単電池１１の正極は、イオン（例えば、リチウムイオン）を吸蔵および放出できる材料で形成される。正極の材料としては、例えば、コバルト酸リチウムやマンガン酸リチウムを用いることができる。単電池１１の負極は、イオン（例えば、リチウムイオン）を吸蔵および放出できる材料で形成される。負極の材料としては、例えば、カーボンを用いることができる。単電池１１を充電するとき、正極は、イオンを電解液中に放出し、負極は、電解液中のイオンを吸蔵する。また、単電池１１を放電するとき、正極は、電解液中のイオンを吸蔵し、負極は、イオンを電解液中に放出する。
【００１８】
監視ユニット２１は、組電池１０の端子間電圧ＶＢを検出したり、単電池１１の端子間電圧ＶＢを検出したりし、検出結果をコントローラ３０に出力する。組電池１０を構成する複数の単電池１１が複数の電池ブロックに分けられているとき、監視ユニット２１は、各電池ブロックの端子間電圧を検出することもできる。例えば、各電池ブロックは、直列又は並列に接続された複数の単電池１１によって構成することができ、複数の電池ブロックが直列に接続されることにより、組電池１０が構成される。
【００１９】
電流センサ２２は、組電池１０に流れる電流値ＩＢを検出し、検出結果をコントローラ３０に出力する。本実施例において、組電池１０を充電しているときに電流センサ２２によって検出された電流値ＩＢとして、負の値（ＩＢ＜０）を用いている。また、組電池１０を放電しているときに電流センサ２２によって検出された電流値ＩＢとして、正の値（ＩＢ＞０）を用いている。
【００２０】
本実施例では、組電池１０の正極端子と接続された正極ラインＰＬに電流センサ２２が設けられているが、これに限るものではない。すなわち、電流センサ２２は、組電池１０に流れる電流値ＩＢを検出できればよい。例えば、組電池１０の負極端子と接続された負極ラインＮＬに電流センサ２２を設けることができる。また、複数の電流センサ２２を用いることもできる。
【００２１】
温度センサ２３は、組電池１０（単電池１１）の温度ＴＢを検出し、検出結果をコントローラ３０に出力する。温度センサ２３の数は、適宜設定することができる。複数の温度センサ２３を用いるときには、組電池１０に対して、互いに異なる位置に温度センサ２３を配置することができる。複数の温度センサ２３による検出結果にバラツキが発生しているときには、いずれかの検出結果を電池温度ＴＢとして用いたり、複数の検出結果の平均値を電池温度ＴＢとして用いたりすることができる。
【００２２】
湿度センサ２４は、組電池１０（単電池１１）の周囲の湿度ＷＢを検出し、検出結果をコントローラ３０に出力する。湿度センサ２４は、温度センサ２３同様、その数は適宜設定することができ、また、組電池１０に対して互いに異なる位置に複数の湿度センサ２４を配置することができる。複数の温度センサ２４による検出結果にバラツキが発生しているときには、いずれかの検出結果を湿度ＷＢとして用いたり、複数の検出結果の平均値を湿度ＷＢとして用いたりすることができる。
【００２３】
組電池１０は、正極ラインＰＬおよび負極ラインＮＬを介してインバータ２４と接続されている。正極ラインＰＬには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂが設けられ、負極ラインＮＬには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇが設けられている。システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇは、コントローラ３０からの制御信号を受けて、オンおよびオフの間で切り替わる。
【００２４】
システムメインリレーＳＭＲ−Ｇには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐおよび電流制限抵抗Ｒが並列に接続されている。ここで、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐおよび電流制限抵抗Ｒは、直列に接続されている。システムメインリレーＳＭＲ−Ｐは、コントローラ３０からの制御信号を受けて、オンおよびオフの間で切り替わる。
【００２５】
電流制限抵抗Ｒは、コンデンサＣに突入電流が流れることを抑制するために用いられる。コンデンサＣは、正極ラインＰＬおよび負極ラインＮＬに接続されており、正極ラインＰＬおよび負極ラインＮＬの間における電圧変動を平滑化するために用いられる。
【００２６】
組電池１０をインバータ２４と接続するとき、コントローラ３０は、まず、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｐをオフからオンに切り替える。これにより、電流制限抵抗Ｒに電流を流すことができる。次に、コントローラ３０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇをオフからオンに切り替えるとともに、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐをオンからオフに切り替える。
【００２７】
これにより、組電池１０およびインバータ２４の接続が完了し、図１に示す電池システムは、起動状態（Ready-On）となる。コントローラ３０には、車両のイグニッションスイッチのオン／オフに関する情報が入力され、イグニッションスイッチがオフからオンに切り替わったとき、コントローラ３０は、図１に示す電池システムを起動状態とする。一方、イグニッションスイッチがオンからオフに切り替わったとき、コントローラ３０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇをオンからオフに切り替える。これにより、組電池１０およびインバータ２４の接続が遮断され、図１に示す電池システムは、停止状態（Ready-Off）となる。
【００２８】
インバータ２４は、組電池１０から出力された直流電力を交流電力に変換して、交流電力をモータ・ジェネレータ（ＭＧ）２５に出力する。モータ・ジェネレータ２５としては、例えば、三相交流モータを用いることができる。モータ・ジェネレータ２５は、インバータ２４からの交流電力を受けて、車両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２５は、車輪と接続されており、モータ・ジェネレータ２５によって生成された運動エネルギは、車輪に伝達される。これにより、車両を走行させることができる。
【００２９】
車両を減速させたり、停止させたりするとき、モータ・ジェネレータ２５は、車両の制動時に発生する運動エネルギを電気エネルギ（交流電力）に変換する。インバータ２４は、モータ・ジェネレータ２５から出力された交流電力を直流電力に変換して、直流電力を組電池１０に出力する。これにより、回生電力を組電池１０に蓄えることができる。
【００３０】
コントローラ３０は、メモリ３１を有しており、メモリ３１には、コントローラ３０が特定の処理（特に、本実施例で説明する処理）を実行するための情報が記憶されている。本実施例では、メモリ３１がコントローラ３０に内蔵されているが、コントローラ３０の外部にメモリ３１を設けることもできる。
【００３１】
本実施例の電池システムでは、組電池１０をインバータ２４と接続しているが、これに限るものではない。具体的には、組電池１０およびインバータ２４の間の電流経路に、昇圧回路を設けることができる。昇圧回路を用いれば、組電池１０の出力電圧を昇圧し、昇圧後の電力をインバータ２４に出力することができる。また、昇圧回路を用いることにより、インバータ２４の出力電圧を降圧し、降圧後の電力を組電池１０に出力することができる。
【００３２】
単電池１１を充電すると、単電池１１の電圧値ＶＢが上昇する。図２に示すように、単電池１１の電圧値ＶＢは、正極電位および負極電位の差になるため、単電池１１の充電が進むと、正極電位が上昇するとともに、負極電位が低下する。ここで、負極電位が基準電位（例えば、０［Ｖ］）よりも低下すると、負極の表面にリチウム金属が析出してしまうことがある。
【００３３】
単電池１１が通電状態にあるとき、過電圧が発生する。過電圧は、単電池１１の内部抵抗に伴う電圧変化量であり、単電池１１の通電を停止すれば、過電圧は低下する。単電池１１を充電したとき、単電池１１の電圧値ＶＢ（ＣＣＶ：Closed Circuit Voltage）は、単電池１１の開放電圧値（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）に対して過電圧の分だけ上昇する。このため、過電圧によっては、負極電位が基準電位よりも低下してしまうおそれがある。
【００３４】
そこで、本実施例では、リチウム金属の析出を抑制するために、許容入力電流値を設定し、単電池１１（組電池１０）の入力電流値（充電電流値）が許容入力電流値を超えないようにしている。許容入力電流値とは、単電池１１を充電するときに、許容される最大の電流値である。
【００３５】
許容入力電流値が上昇するときには、単電池１１を充電するときの電流値を上昇させることができ、単電池１１の入力性能を向上させることができる。一方、許容入力電流値が低下するときには、単電池１１を充電するときの電流値を上昇させることができず、単電池１１の充電が制限されやすくなる。
【００３６】
許容入力電流値は、以下に説明するように設定され、許容入力電流値の設定処理は、コントローラ３０によって行われる。
【００３７】
組電池１０の充放電履歴が無いとき、言い換えれば、組電池１０の充放電を初めて行うとき、許容入力電流値Ｉｌｉｍ[ｔ]は、下記式（１）に基づいて算出される。
【００３８】
【数１】
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【００３９】
上記式（１）において、Ｉｌｉｍ[０]は、充放電履歴が無い状態から充電したときにおいて、単位時間以内でのリチウム金属の析出を抑制できる最大の許容入力電流値である。許容入力電流値Ｉｌｉｍ[０]は、実験などによって予め求めておくことができ、許容入力電流値Ｉｌｉｍ[０]に関する情報は、メモリ３１に記憶しておくことができる。
【００４０】
上記式（１）の右辺第２項は、電流値ＩＢ、電池温度ＴＢおよびＳＯＣ（State of Charge）の関数Ｆとして表される。このため、電流値ＩＢ、電池温度ＴＢおよびＳＯＣを特定することにより、関数Ｆの値が算出される。ここで、電流値ＩＢ、電池温度ＴＢおよびＳＯＣとしては、時間ｔにおける値がそれぞれ用いられる。また、ＳＯＣとは、満充電容量に対する、現在の充電容量の割合を示す。
【００４１】
組電池１０や単電池１１のＳＯＣは、公知の手法を用いて推定することができる。例えば、組電池１０（単電池１１）を充放電したときの電流値ＩＢを積算することにより、組電池１０（単電池１１）のＳＯＣを推定することができる。一方、ＯＣＶおよびＳＯＣは、所定の対応関係にあるため、この対応関係を予め求めておけば、組電池１０（単電池１１）のＯＣＶを測定することにより、ＯＣＶに対応したＳＯＣを特定することができる。
【００４２】
充放電履歴が無い状態から時間ｔまで充電が継続されたとき、上記式（１）の右辺第２項の値は、単位時間当たりにおいて、許容入力電流値Ｉｌｉｍを減少させる量を示し、許容入力電流値Ｉｌｉｍ[０]から減算される。一方、充放電履歴が無い状態から時間ｔまで放電が継続されたとき、上記式（１）の右辺第２項の値は、単位時間当たりにおいて、許容入力電流値Ｉｌｉｍを増加（回復）させる量を示し、許容入力電流値Ｉｌｉｍ[０]に加算される。
【００４３】
上記式（１）の右辺第３項は、時間ｔ、電池温度ＴＢおよびＳＯＣの関数Ｇとして表される。このため、時間ｔ、電池温度ＴＢおよびＳＯＣを特定することにより、関数Ｇの値が算出される。ここで、電池温度ＴＢおよびＳＯＣとしては、時間ｔにおける値がそれぞれ用いられる。上記式（１）の右辺第３項の値は、組電池１０を放置し続けているときに、単位時間当たりにおいて、許容入力電流値Ｉｌｉｍを増加（回復）させる量を示す。ここで、組電池１０の放置とは、組電池１０の充放電を停止している状態（非通電状態）である。
【００４４】
一方、組電池１０の充放電履歴があるとき、言い換えれば、組電池１０を充放電した後では、許容入力電流値Ｉｌｉｍ[ｔ]は、下記式（２）に基づいて算出される。
【００４５】
【数２】
2014143138.tif 000004
【００４６】
上記式（２）において、Ｉｌｉｍ[ｔ]は、時間ｔ（今回）における許容入力電流値であり、Ｉｌｉｍ[ｔ−１]は、時間「ｔ−１」（前回）における許容入力電流値である。上記式（２）の右辺第２項は、電流値ＩＢ、電池温度ＴＢおよびＳＯＣの関数ｆとして表される。
【００４７】
関数ｆは、電流値ＩＢ、電池温度ＴＢおよびＳＯＣに依存する。すなわち、上記式（２）の右辺第２項の値は、電流値ＩＢ、電池温度ＴＢおよびＳＯＣを特定することによって算出することができる。ここで、電流値ＩＢ、電池温度ＴＢおよびＳＯＣとしては、時間ｔにおける値がそれぞれ用いられる。
【００４８】
組電池１０を充電したとき、上記式（２）の右辺第２項の値は、単位時間当たりにおいて、許容入力電流値Ｉｌｉｍを減少させる量（減少量）を示し、許容入力電流値Ｉｌｉｍ[ｔ−１]から減算される。上述したように、充電時の電流値ＩＢは負の値となるため、許容入力電流値Ｉｌｉｍを減少させたときには、許容入力電流値Ｉｌｉｍが０［Ａ］に近づく。
【００４９】
一方、組電池１０を放電したとき、上記式（２）の右辺第２項の値は、単位時間当たりにおいて、許容入力電流値Ｉｌｉｍを増加（回復）させる量（回復量）を示し、許容入力電流値Ｉｌｉｍ[ｔ−１]に加算される。ここで、許容入力電流値Ｉｌｉｍを増加させたときには、許容入力電流値Ｉｌｉｍが０［Ａ］から離れる。
【００５０】
上記式（２）の右辺第３項は、電池温度ＴＢおよびＳＯＣの関数ｇと、許容入力電流値Ｉｌｉｍ[０]，Ｉｌｉｍ[ｔ−１]とによって表される。また、上記式（３）に示すように、関数ｇは係数βとして表され、係数βは、電池温度ＴＢおよびＳＯＣに依存する。このため、係数β、電池温度ＴＢおよびＳＯＣの対応関係を示すマップを予め求めておくことにより、電池温度ＴＢおよびＳＯＣに対応した係数βを特定することができる。電池温度ＴＢおよびＳＯＣとしては、時間ｔにおける値がそれぞれ用いられる。
【００５１】
ここで、係数β、電池温度ＴＢおよびＳＯＣの対応関係を示すマップは、メモリ３１に記憶しておくことができる。上記式（２）の右辺第３項の値は、組電池１０を放置し続けたとき、単位時間当たりにおいて、許容入力電流値Ｉｌｉｍを増加（回復）させる量（回復量）を示す。上記式（２）の右辺第３項の値は、許容入力電流値Ｉｌｉｍ[ｔ−１]に対して加算される。
【００５２】
許容入力電流値Ｉｌｉｍ[ｔ]が０[Ａ]であるときには、単電池１１における負極活物質内のリチウムイオンが飽和状態となる。このため、「Ｉｌｉｍ[０]−Ｉｌｉｍ[ｔ]」の値は、負極活物質内のリチウムイオンの量を示す。ここで、負極活物質中におけるリチウムイオンの量が減少することに応じて、上述した回復量を増加させることができる。
【００５３】
時間ｔにおける回復量は、時間「ｔ−１」における回復量に依存し、時間「ｔ−１」における回復量は、「Ｉｌｉｍ[０]−Ｉｌｉｍ[ｔ−１]」で表される。ここで、上記式（２）の右辺第３項では、「Ｉｌｉｍ[０]−Ｉｌｉｍ[ｔ−１]」の値を無次元化するために、「Ｉｌｉｍ[０]−Ｉｌｉｍ[ｔ−１]」をＩｌｉｍ[０]で除算している。この除算した値に係数βを乗算することにより、単位時間当たりの回復量を得ることができる。
【００５４】
上記式（１），（２）は、単電池１１の劣化を考慮しないときの許容入力電流値Ｉｌｉｍ[ｔ]を示す。ここで、単電池１１は、使用（充放電）によって劣化することが知られているため、単電池１１の劣化を考慮して、許容入力電流値Ｉｌｉｍ[ｔ]を設定することが好ましい。単電池１１の劣化を考慮した許容入力電流値Ｉｌｉｍ＿ｄ[ｔ]は、下記式（４）に基づいて算出することができる。
【００５５】
【数３】
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【００５６】
上記式（４）において、ηは劣化係数を示す。上記式（１），（２）に示す許容入力電流値Ｉｌｉｍ[ｔ]に劣化係数ηを乗算することにより、単電池１１の劣化を考慮した許容入力電流値Ｉｌｉｍ＿ｄ[ｔ]を特定することができる。ここで、劣化係数ηは、予め設定しておき、劣化係数ηに関する情報をメモリ３１に記憶しておくことができる。
【００５７】
劣化係数ηは、許容入力電流値Ｉｌｉｍ[ｔ]を電池の劣化度に応じて補正する補正係数であり、例えば、単電池１１の劣化度を示す劣化パラメータＤを用いて算出することができる。
【００５８】
図３は、劣化係数ηと劣化パラメータＤとの関係を示す図である。図３において、劣化パラメータＤに対して付与される数字は、単電池１１（組電池１０）の使用年数を示している。Ｄ０は、単電池１１の使用期間が０年（例えば、製造初期）の場合、Ｄ１０は、使用期間１０年の場合、Ｄ２５は、使用期間２５年の場合の単電池１１の状態における劣化度である。
【００５９】
劣化係数ηとしては、例えば、１よりも小さい値を用いることができる。単電池１１の劣化が進行すると、リチウム金属が析出しやすくなることがあるため、単電池１１の入力を制限することが好ましい。１よりも小さい値である劣化係数ηを用いれば、許容入力電流値Ｉｌｉｍ＿ｄ[ｔ]を許容入力電流値Ｉｌｉｍ[ｔ]よりも小さくすることができ、単電池１１の入力を制限することができる。許容入力電流値Ｉｌｉｍ＿ｄ[ｔ]に基づいて、単電池１１（組電池１０）の入力を制御することにより、リチウム金属の析出を抑制しやすくなる。
【００６０】
図３の例では、劣化係数ηは、使用年数が１０年までは一定値の劣化係数η１（＜１）とし、使用年数１１年以降は、使用年数に応じて徐々に値が低くなるように設定している（η２＜η１＜１）。また、使用年数が２５年以降は、劣化係数ηを、劣化係数η２で一定値とすることができる。使用年数に応じた劣化係数ηと劣化パラメータＤとの対応関係は、実測値や実験による測定値などに基づいて決定することができる。
【００６１】
本実施例では、劣化係数ηが大きい値程、電池劣化が小さく、劣化係数ηが小さい値程、電池劣化が大きくなる対応関係に設定されており、上記式（４）における、単電池１１の劣化を考慮した許容入力電流値Ｉｌｉｍ＿ｄ[ｔ]は、電池劣化が小さい程、大きい値の劣化係数ηが適用されて値が大きくなり、電池劣化が大きい程、小さな値の劣化係数ηが適用されて値が小さくなる。
【００６２】
次に、劣化パラメータＤの算出方法について説明する。劣化パラメータＤは、単電池１１の劣化状態を特定するパラメータであり、単電池１１（組電池１０）の充放電履歴に応じた劣化度を示す。このパラメータは、例えば、単電池１１の内部抵抗や満充電容量を用いて算出することができる。なお、充放電履歴に基づく単電池１１の劣化状態（劣化度）を特定する方法は、様々提案されており、これらの方法を適宜採用して、単電池１１の劣化度を規定することができる。
【００６３】
単電池１１の内部抵抗Ｒは、単電池１１の電流値ＩＢおよび電圧値ＶＢを検出することにより、推定することができる。具体的には、電流値ＩＢおよび電圧値ＶＢを検出し、電流値および電圧値を座標軸とした座標系に、検出した電流値ＩＢおよび電圧値ＶＢをプロットする。そして、複数のプロットに近似する直線を算出すれば、この近似直線の傾きを単電池１１の内部抵抗（内部抵抗算出値）Ｒとして算出することができる。
【００６４】
単電池１１は劣化すると、内部抵抗Ｒが増加することが知られており、例えば、使用年数０年の製造初期の状態における内部抵抗Ｒ０を基準とし、使用年数に応じた内部抵抗Ｒの増加と劣化度とを相関させることができる。図４は、内部抵抗Ｒと劣化パラメータＤとの対応関係を示す図である。内部抵抗Ｒに対して付与される数字は、図３の例と同様、組電池１０の使用期間を示している。
【００６５】
図４の例において、内部抵抗Ｒが増加するにつれて、劣化パラメータＤも増加するように、例えば、各使用年数毎の内部抵抗Ｒそれぞれに対し、劣化パラメータＤを関連付けた劣化パラメータマップを作成することができる。
【００６６】
単電池１１の満充電容量は、例えば、単電池１１のＳＯＣを０［％］および１００［％］の間で変化させたときにおいて、このときの電流値ＩＢを積算することにより算出することができる。また、単電池１１のＳＯＣを所定範囲内で変化させたときにおいて、このときの電流値ＩＢを積算することによっても、単電池１１の満充電容量を算出することができる。
【００６７】
単電池１１は劣化すると、満充電容量が小さくなるので、図４の例と同様に、使用年数０年の初期状態における満充電容量を基準として、満充電容量の低下と劣化度とを相関させ、劣化パラメータＤを算出することができる。例えば、満充電容量が低下するにつれて、劣化パラメータＤが増加するように、各使用年数毎の満充電容量それぞれに対し、劣化パラメータＤを関連付けた劣化パラメータマップを作成することができる。
【００６８】
また、単電池１１は劣化すると、充電又は放電におけるＳＯＣ（電流積算値）の同一変動幅（同一電流積算変動幅）に対する単電池１１のＯＣＶ変動幅が異なり、ＳＯＣ変動に対する単電池１１のＯＣＶ変動が大きくなる。したがって、図４の例と同様に、使用年数０年の初期状態におけるＯＣＶ変動幅を基準として、ＳＯＣの同一変動幅に対するＯＣＶ変動幅の増加と劣化度とを相関させ、劣化パラメータＤを算出することができる。
【００６９】
例えば、ＳＯＣの変動幅に対するＯＣＶ変動の割合が増加するにつれて、劣化パラメータＤが増加するように、各使用年数毎のＳＯＣの変動幅に対するＯＣＶ変動の割合それぞれに対し、劣化パラメータＤを関連付けた劣化パラメータマップを作成することができる。
【００７０】
このように、劣化度を示す劣化パラメータＤおよび劣化係数ηの対応関係を予め求めておけば、劣化パラメータＤを算出（推定）することにより、単電池１１の劣化に対応した劣化係数ηを特定することができる。劣化パラメータＤおよび劣化係数ηの対応関係を示す情報は、メモリ３１に記憶しておくことができる。
【００７１】
ここで、本実施例では、単電池１１の内部抵抗Ｒ、満充電容量、ＯＣＶ（ＳＯＣ変動に対する単電池１１のＯＣＶ変動）などに基づいて算出される充放電履歴に基づく劣化パラメータＤを、単電池１１内部に透過した水分透過履歴に基づく劣化パラメータＤ´を用いて補正し、補正された劣化パラメータＤ（Ｄｈ）を用いて、図３に示したマップから劣化係数ηを算出する。
【００７２】
以下の説明では、組電池１０（単電池１１）の内部抵抗Ｒに基づく劣化パラメータＤを補正する場合を一例に説明するが、上述した様々な手法で推定（算出）された劣化パラメータＤに対しても同様に適用可能である。
【００７３】
電解液が非水電解質で構成される非水二次電池は、電池内部への水分（水蒸気）の透過により、電池特性が劣化することが知られており、単電池１１の内部構造やシール性能に応じて内部に微量ながらも水分が透過する。このため、単電池１１の劣化要因として、考慮する必要がある。
【００７４】
単電池１１は、図５に示すように、直方体に形成された電池ケース１１０の内部に、発電要素２００を収容することで構成することができる。金属等で形成される電池ケース１１０は、ケース本体１１１および蓋１１２を有している。ケース本体１１１は、発電要素２００を組み込むための開口部を有しており、蓋１１１は、ケース本体１１１の開口部を塞ぐ蓋体である。
【００７５】
正極端子１２０および負極端子１３０は、蓋１１１に対して固定されている。正極端子１２０は、電池ケース１１０に収容された正極集電体１４０と電気的に接続されており、正極集電体１４０は、発電要素２００と電気的に接続されている。負極端子１３０は、電池ケース１１０に収容された負極集電体１５０と電気的に接続されており、負極集電体１５０は、発電要素２００と電気的に接続されている。
【００７６】
蓋１１２には、弁１１３が設けられている。弁１１３は、電池ケース１１０の内部でガスが発生したときに、電池ケース１１０の外部にガスを排出するために用いられる。具体的には、ガスの発生に伴って電池ケース１１０の内圧が弁１１３の作動圧に到達すると、弁１１３は、閉じ状態から開き状態に変化することにより、電池ケース１１０の外部にガスを排出させる。弁１１１は、破壊型の弁や復帰型の弁を用いることができる。
【００７７】
また、蓋１１２には、弁１１３と隣り合う位置に、注液口１１４が形成されている。注液口１１４は、電池ケース１１０の内部に電解液を注入するために用いられる。ここで、発電要素２００をケース本体１１１に収容した後に、蓋１１２がケース本体１１１に固定される。この状態において、注液口１１４から、電池ケース１１０の内部に電解液が注入される。電池ケース１１０の内部に電解液を注入した後は、注液口１１４が注液栓１１５によって塞がれる。
【００７８】
図５の例において、例えば、ケース本体１１１及び蓋１１２の接続部分、蓋１１１に設けられる正極端子１２０及び負極端子１３０の接続部分、弁１１３や注液口１１４などの各所において、単電池１１内部への水分透過や単電池１１外部への電解液透過を考慮したシール構造の設計／シール材料の使用がなされている。しかしながら、微量ながらもシール構造又は／及びシール材料に応じて、又は高温多湿の環境下では、単電池１１内部に水分が透過してしまうことがある。
【００７９】
一方で、単電池１１内部への水分の透過に対し、単電池１１の内部抵抗Ｒ、満充電容量、ＯＣＶが大きく変化しないことがあり、これら内部抵抗Ｒ等から単電池１１内部に透過した水分量を検出できないため、劣化パラメータＤだけでは、単電池１１の劣化度を精度良く評価（把握）できないおそれがある。
【００８０】
そこで、本実施例では、単電池１１のシール構造（密閉構造）及び接続部分や開口部分に使用されるシール材料に対応する単電池１１全体の水分透過率（水分透過性能）を予め設定しておき、単電気１１（組電池１０）の温度ＴＢ及び湿度ＷＢから電池内部への水分透過量Ｄｗ（水分透過量）を算出する。そして、算出された水分透過量Ｄｗに対する単電池１１の劣化度として劣化パラメータＤ´を個別に求めて劣化パラメータＤを補正し、補正された劣化パラメータＤｈに基づいて、劣化係数ηを算出する。
【００８１】
図６は、単位時間あたりの単電池１１内部への水分透過性能と温度との関係を示す図である。図６に示すように、単電池１１の水分透過性能は、温度ＴＢに依存し、温度ＴＢが高いほど大きくなり、温度ＴＢに依存する関数α（ＴＢ）として表すことができる。
【００８２】
また、図７は、図６に示した単電池１１の水分透過性能α（ＴＢ）に基づく単電池１１内部への水分透過量Ｄｗと湿度ＷＢとの関係を示す図である。図７に示すように、水分透過量Ｄｗは、湿度ＷＢに依存し、湿度ＷＢが高いほど、多くなる。
【００８３】
つまり、単電池１１内部への水分透過量Ｄｗは、温度ＴＢ、湿度ＷＢ及び時間Ｄｔに依存する関数ｗとして表すことができる。
【数４】
2014143138.tif 000006
なお、水分透過率（ｇ／ｍ2・ｈ）は、上述のように、単電池１１の内部構造（シール構造／シール材料）から実験や計算により予め求めることができ、水分透過性能α（ＴＢ）は、単電池１１の内部構造毎に異なる。
【００８４】
また、図７に示すように、水分透過性能α（ＴＢ）に対する湿度の下限値ＷＢ０を設定することができる。すなわち、水分透過性能α（ＴＢ）に対して湿度の下限値ＷＢ０以下では、単電池１１内部に水分が透過しないものとして、水分透過量Ｄｗを０として算出することができる。水分透過性能α（ＴＢ）に対する湿度の下限値ＷＢ０は、固定値であってもよく、また、水分透過性能α（ＴＢ）に応じた可変値であってもよい。
【００８５】
したがって、温度センサ２３によって検出された電池温度ＴＢから、図６に示した水分透過性能α（ＴＢ）と温度との対応関係に基づいて、単電池１１内部への水分透過性能を算出（特定）するとともに、算出された水分透過性能α（ＴＢ）、湿度センサ２４によって検出された湿度ＷＢ、及び単電池１１内部への水分透過量Ｄｗを算出する期間に対応する時間Ｄｔに基づいて、図７に示した水分透過性能α（ＴＢ）に基づく単電池１１内部への水分透過量Ｄｗと湿度ＷＢとの関係から、単電池１１内部への水分透過量Ｄｗを算出することができる。
【００８６】
また、本実施例では、各期間において算出された水分透過量Ｄｗを積算し、積算された水分透過量ΣＤｗを用いて、単電池１１内部への水分透過に対する劣化パラメータＤ´を算出する。図８は、水分透過量ΣＤｗと劣化パラメータＤ´との関係を示す図である。単電池１１内部への水分透過量が増加すると、電池劣化が高くなるので、使用年数０年の初期状態（例えば、製造初期）における水分透過量Ｄｗ０を基準として、水分透過量Ｄｗの増加と劣化度とを相関させ、劣化パラメータＤ´を算出することができる。なお、本実施例では、単電池１１内部から外部への水分透過量については考慮せずに、水分透過量の積算値であるΣＤｗは、低下しない値、すなわち、劣化パラメータＤ´（第２劣化度）は、回復しない劣化度として把握される。
【００８７】
また、温度ＴＢに依存する水分透過性能α（ＴＢ）、水分透過性能α（ＴＢ）に対する湿度の下限値ＷＢ０、湿度ＷＢに依存する水分透過量Ｄｗ、水分透過量Ｄｗの積算値ΣＤｗに関する情報は、メモリ３１に記憶しておくことができる。
【００８８】
図９は、充放電履歴に基づく内部抵抗Ｒの増加に対応する劣化パラメータＤに対し、劣化パラメータＤ´が加算された劣化パラメータＤｈと内部抵抗Ｒとの関係を示す図である。図９に示すように、単電池１１内部への水分透過量Ｄｗに基づく劣化パラメータＤ´分、劣化度が大きく反映され、例えば、使用年数１５年の劣化パラメータＤ１５は、内部抵抗Ｒの増加が同じであっても、水分透過量Ｄｗの劣化度分、大きくなり、劣化パラメータＤｈ１５となる。
【００８９】
このように単電池１１内部への水分透過履歴（水分透過量Ｄｗ）に応じた劣化パラメータＤ´を求め、劣化パラメータＤに加算することにより、水分透過による電池劣化が考慮された劣化パラメータＤｈを算出（補正）し、劣化パラメータＤｈに基づいて劣化係数ηを算出する。
【００９０】
つまり、本実施例では、許容入力電流値Ｉｌｉｍ[ｔ]を更新する際に、組電池１０の劣化状態に応じて劣化係数η（＜１）を適用して許容入力電流値Ｉｌｉｍ[ｔ]を低下させながら組電池１０の充電（入力）を制御しつつ、充放電履歴に基づく劣化度（第１劣化度に相当する）と、水分透過履歴に基づく劣化度（第２劣化度）とに応じて、許容入力電流値Ｉｌｉｍ[ｔ]を低下させるときの低下率（劣化係数η）を変更することができる。
【００９１】
したがって、式（４）において電池内部への水分透過による電池劣化が考慮された劣化係数ηによって許容入力電流値Ｉｌｉｍ[ｔ]を補正することができる。言い換えれば、水分透過による電池劣化が考慮された許容入力電流値Ｉｌｉｍ＿ｄ[ｔ]を算出することができる。
【００９２】
なお、単電池１１内部への水分透過履歴に応じた劣化パラメータＤ´が小さい場合、充放電履歴に応じた劣化パラメータＤにあまり影響を与えない場合もある。この場合、劣化パラメータＤ´を用いて劣化パラメータＤを補正しても、補正前の劣化パラメータＤに対応する同じ劣化係数ηが算出される。
【００９３】
また、本実施例では、劣化パラメータＤ´を用いて劣化パラメータＤを補正した後に、補正後の劣化係数ηを図３の例のように算出しているが、例えば、劣化パラメータＤと関連する劣化係数ηとは別に、劣化パラメータＤ´に対する劣化係数η´を算出するように構成することができる。この場合、劣化係数ηに劣化係数η´を加減算したり、乗算することで、補正された劣化係数ηｈを算出し、式（４）において劣化係数ηｈを適用した水分透過による電池劣化が考慮された許容入力電流値Ｉｌｉｍ＿ｄ[ｔ]を算出するようにしてもよい。
【００９４】
図１０は、本実施例の電池システムにおいて、単電池１１（組電池１０）内部への水分透過量Ｄｗを算出する水分透過量算出処理フローを示す図であり、水分透過量算出処理は、コントローラ３０によって実行される。
【００９５】
水分透過量算出処理は、例えば、所定の時間間隔で行うことができ、車両のイグニッションスイッチがオンされてからオフされるまでの期間及びイグニッションスイッチのオフされた後からオンされるまでの期間それぞれにおいて、所定の時間間隔で行うことができる。また、後述する組電池１０の充放電を制御する処理とは、独立して実行される。
【００９６】
ステップＳ１０１において、コントローラ３０は、温度センサ２３の出力に基づいて、組電池１０（単電池１１）の電池温度ＴＢを検出する。また、湿度センサ２４の出力に基づいて、組電池１０（単電池１１）の周囲の湿度ＷＢを検出する。
【００９７】
ステップＳ１０２において、コントローラ３０は、検出された湿度ＷＢに対応する組電池１０の水分透過性能α（ＴＢ）を算出する。上述のように、水分透過性能α（ＴＢ）は、図６に示すように、単電池１１のシール構造／シール材料に応じて予め設定されているので、ステップＳ１０１で検出された電池温度ＴＢを用いて算出することができる。
【００９８】
コントローラ３０は、ステップＳ１０３において、算出された水分透過性能α（ＴＢ）と、湿度ＷＢ及び時間（前回の算出タイミングから今回の算出タイミングまでの経過時間）を用いて、単電池１１内部に透過した水分透過量Ｄｗを算出する。
【００９９】
コントローラ３０は、ステップＳ１０３において算出した水分透過量Ｄｗ（ｎ）を前回算出した水分透過量Ｄｗ（ｎ−１）に加算し、水分透過量積算値ΣＤｗ（ｎ）を算出する。ｎは、算出回数を示す。
【０１００】
次に、本実施例の電池システムにおいて、組電池１０の充放電を制御する処理について説明する。図１１は、許容入力電流値Ｉｌｉｍを設定する処理を説明するフローチャートである。図１１に示す処理は、コントローラ３０によって実行される。
【０１０１】
ステップＳ３０１において、コントローラ３０は、電流センサ２２の出力に基づいて、組電池１０の電流値ＩＢを検出する。また、コントローラ３０は、温度センサ２３の出力に基づいて、組電池１０の温度ＴＢを検出する。さらに、コントローラ３０は、監視ユニット２１の出力に基づいて、組電池１０の電圧ＶＢを検出する。ステップＳ３０２において、コントローラ３０は、組電池１０のＳＯＣを推定する。ＳＯＣを推定する方法は、上述した通りである。
【０１０２】
ステップＳ３０３において、コントローラ３０は、組電池１０の使用年数を算出する。組電池１０の使用年数は、例えば、使用年数０年（製造初期段階）を基準とし、コントローラ３０に内蔵又は外付けされたシステムタイマー等によって計時することができ、使用年数に関する情報は、適宜メモリ３１に記憶（更新）することができる。コントローラ３０は、メモリ３１から使用年数（例えば、年単位）を取得する。
【０１０３】
ステップＳ３０４において、コントローラ３０は、検出された電流値ＩＢおよび電圧値ＶＢに基づいて、単電池１１の内部抵抗Ｒを算出する。内部抵抗Ｒを算出する方法は、上述した通りである。
【０１０４】
次に、コントローラ３０は、ステップＳ３０５において、劣化パラメータＤを算出する。コントローラ３０は、算出された内部抵抗Ｒを用いて、図４に示した劣化パラメータＤと内部抵抗Ｒとの対応関係から劣化パラメータＤを算出する。
【０１０５】
ステップＳ３０６において、コントローラ３０は。組電池１０内部への水分透過量Ｄｗに対する劣化パラメータＤ´を算出するために、メモリ３１に記憶されている最新の水分透過量の積算値ΣＤｗを取得する。ここで、コントローラ３０は、本処理と独立して実行される水分透過量算出処理において、直近の算出タイミングまでに算出された水分透過量の積算値ΣＤｗを取得することができる。
【０１０６】
コントローラ３０は、ステップＳ３０７において、取得した水分透過量の積算値ΣＤｗを用いて、図８に示した劣化パラメータＤ´と水分透過量積算値ΣＤｗとの対応関係から劣化パラメータＤ´を算出する。
【０１０７】
コントローラ３０は、ステップＳ３０８において、算出された劣化パラメータＤ´を用いて、内部抵抗Ｒに基づく組電池１０の劣化パラメータＤを補正し、補正後の劣化パラメータＤｈを算出する。例えば、劣化パラメータＤに劣化パラメータＤ´を加算することで、劣化パラメータＤｈを算出することができる。なお、使用年数０の組電池１０の初期状態における劣化パラメータＤ´は、組電池１０内部への水分透過量に対する電池劣化がないものとして０に設定することができる。このため、劣化パラメータＤ´を加算しても劣化パラメータＤと劣化パラメータＤｈとが等しい場合もある。
【０１０８】
ステップＳ３０９において、コントローラ３０は、劣化パラメータＤｈを用いて、電池内部への水分透過を考慮した組電池１０の劣化係数ηを算出する。
【０１０９】
ステップＳ３１０において、コントローラ３０は、上記式（２）に基づいて、許容入力電流値Ｉｌｉｍ[ｔ]を算出する。
【０１１０】
許容入力電流値Ｉｌｉｍ[ｔ]は、組電池１０を充放電しているときや、組電池１０を放置しているときに、所定の周期で算出される。すなわち、時間ｔおよび時間「ｔ−１」の間隔に相当する所定時間が経過するたびに、許容入力電流値Ｉｌｉｍ[ｔ]が更新されることになる。ここで、許容入力電流値Ｉｌｉｍ[ｔ]は、組電池１０の充電を制御するときだけに用いられる。
【０１１１】
ステップＳ３１１において、コントローラ３０は、上記式（４）に基づいて、許容入力電流値Ｉｌｉｍ＿ｄ[ｔ]を算出する。ここで、上記式（４）に示す許容入力電流値Ｉｌｉｍ[ｔ]としては、ステップＳ３１０の処理で算出された許容入力電流値Ｉｌｉｍ[ｔ]が用いられる。また、劣化係数ηは、ステップＳ３０９で算出されたものが用いられる。
【０１１２】
許容入力電流値Ｉｌｉｍ＿ｄ[ｔ]を算出した後、コントローラ３０は、許容入力電流値Ｉｌｉｍ＿ｄ[ｔ]に基づいて、組電池１０の入出力（充放電）を制御する。ここで、組電池１０の入力を制御するときには、入力制限値（電力）Ｗｉｎ[ｔ]が設定され、組電池１０の入力電力が入力制限値Ｗｉｎ[ｔ]を超えないように、組電池１０の入力が制御される。入力制限値Ｗｉｎ[ｔ]は、例えば、以下に説明するように設定することができる。
【０１１３】
まず、コントローラ３０は、許容入力電流値Ｉｌｉｍ＿ｄ[ｔ]に基づいて、入力電流制限値Ｉｔａｇを算出する。入力電流制限値Ｉｔａｇは、入力制限値Ｗｉｎ[ｔ]を特定するための値である。具体的には、コントローラ３０は、許容入力電流値Ｉｌｉｍ＿ｄ[ｔ]を所定量だけ、０［Ａ］の側にオフセットさせることにより、入力電流制限値Ｉｔａｇを算出する。これにより、入力電流制限値Ｉｔａｇは、許容入力電流値Ｉｌｉｍ＿ｄ[ｔ]よりも０［Ａ］に近い値となり、組電池１０の入力が制限されやすくなる。
【０１１４】
許容入力電流値Ｉｌｉｍ＿ｄ[ｔ]および入力電流制限値Ｉｔａｇの間にマージンを持たせることにより、電流値ＩＢが許容入力電流値Ｉｌｉｍ＿ｄ[ｔ]を超えにくくすることができる。入力電流制限値Ｉｔａｇに基づいて、組電池１０の入力を制御するときには、電流値ＩＢが入力電流制限値Ｉｔａｇに到達したときに、組電池１０の入力制限が開始される。ここで、制御遅れなどにより、電流値ＩＢが入力電流制限値Ｉｔａｇを超えてしまっても、電流値ＩＢが許容入力電流値Ｉｌｉｍ＿ｄ[ｔ]に到達することを抑制できる。
【０１１５】
次に、コントローラ３０は、入力電流制限値Ｉｔａｇに基づいて、入力制限値Ｗｉｎ[ｔ]を算出する。入力電流制限値Ｉｔａｇを設定すれば、入力制限値Ｗｉｎ[ｔ]を設定することができる。入力制限値Ｗｉｎ[ｔ]を設定したとき、コントローラ３０は、組電池１０の入力電力が入力制限値Ｗｉｎ[ｔ]以下となるように、モータ・ジェネレータ２５のトルク指令を調整する。
【０１１６】
例えば、入力制限値Ｗｉｎ[ｔ]は、下記式（６）に基づいて算出することができる。
【０１１７】
【数５】
2014143138.tif 000007
【０１１８】
上記式（６）において、ＳＷｉｎ[ｔ]は、組電池１０の入力特性などを考慮して予め設定された入力制限値Ｗｉｎである。入力制限値ＳＷｉｎ[ｔ]に関する情報は、メモリ３１に記憶しておくことができる。
【０１１９】
入力制限値ＳＷｉｎ[ｔ]は、例えば、電池温度ＴＢやＳＯＣに応じて変更することができる。具体的には、電池温度ＴＢが上昇するほど、入力制限値ＳＷｉｎ[ｔ]を低下させたり、電池温度ＴＢが低下するほど、入力制限値ＳＷｉｎ[ｔ]を低下させたりすることができる。また、ＳＯＣが上昇するほど、入力制限値ＳＷｉｎ[ｔ]を低下させることができる。入力制限値ＳＷｉｎ[ｔ]と、電池温度ＴＢ（又は／及びＳＯＣ）との対応関係を予め求めておけば、電池温度ＴＢ（又は／及びＳＯＣ）を検出することにより、入力制限値ＳＷｉｎ[ｔ]を特定することができる。
【０１２０】
上記式（６）において、Ｋｐ，Ｋｉは、予め設定されたゲインを示す。Ｉｔａｇ１，Ｉｔａｇ２は、入力電流制限値を示し、上述した入力電流制限値Ｉｔａｇに相当する。上記式（５）では、入力電流制限値Ｉｔａｇとして、２つの入力電流制限値Ｉｔａｇ１，Ｉｔａｇ２を設定している。ここで、入力電流制限値Ｉｔａｇ１，Ｉｔａｇ２は、互いに等しくてもよいし、互いに異ならせてもよい。
【０１２１】
上述した説明では、入力電流制限値Ｉｔａｇを設定しているが、これに限るものではない。具体的には、入力電流制限値Ｉｔａｇを設定せずに、許容入力電流値Ｉｌｉｍ＿ｄ[ｔ]に基づいて、入力制限値Ｗｉｎ[ｔ]を設定することもできる。
【０１２２】
本実施例によれば、上記式（２）に示すように、単位時間当たりの減少量や、単位時間当たりの回復量を考慮して、許容入力電流値Ｉｌｉｍ[ｔ]を設定している。これにより、現在までの単電池１０の充放電履歴を考慮した許容入力電流値Ｉｌｉｍ[ｔ]を設定することができる。そして、許容入力電流値Ｉｌｉｍ[ｔ]に基づいて、組電池１０の入力を制御することにより、負極電位が基準電池よりも低下してしまうことを抑制できる。
【０１２３】
また、本実施例では、充放電履歴に基づいて組電池１０の劣化度を表す劣化パラメータＤとは個別に、組電池１０内部への水分透過履歴に基づく劣化度を評価する劣化パラメータＤ´を算出し、劣化パラメータＤを補正している。このため、充放電履歴に基づく電池劣化に加えて、組電池１０内部への水分透過を考慮した電池劣化に応じた劣化係数ηを用いて許容入力電流値Ｉｌｉｍ＿ｄ[ｔ]を設定することができ、過充電を抑制して組電池１０を適切に保護することができる。
【０１２４】
言い換えれば、組電池１０の充放電履歴のみの電池劣化に応じた許容入力電流の低下率よりも、組電池１０内部への水分透過を考慮して低い低下率に変更されるので、電池劣化に応じた過充電の抑制を適切に行うことができ、負極電位が基準電池よりも低下してしまうことを抑制できる。逆に、組電池１０内部への水分透過が十分小さければ、組電池１０の充放電履歴のみの電池劣化に応じた許容入力電流の低下率で許容入力電流値Ｉｌｉｍ＿ｄ[ｔ]を設定することができ、例えば、高温多湿の環境下以外では、組電池１０の入力を過度に抑制しないように制御することができる。
【０１２５】
図１２及び図１３は、本実施例の変形例を示す図である。図１２は、許容入力電流値Ｉｌｉｍを設定する処理を説明するフローチャートであり、図１１に示す処理に対し、組電池１０内部への水分透過量Ｄｗに基づく劣化パラメータＤ´を適用した補正を、内部抵抗Ｒに応じて可変にしている。
【０１２６】
組電池１０（単電池１１）の内部抵抗Ｒは、充放電の継続によって摩耗劣化し、その値は増加する。この内部抵抗Ｒの摩耗劣化の経年変化は、組電池１０の使用時間に応じて実測や計算に基づいて予め予測することができる。図１３は、使用時間と内部抵抗Ｒの経年変化の予測値の関係を示す図である。
【０１２７】
そこで、本変形例では、ステップＳ３０５１において、組電池１０の使用時間に応じた内部抵抗の予測値Ｒｆを、図１３の対応関係から算出するとともに、ステップＳ３０５２において、ステップＳ３０４で算出される実測値である内部抵抗Ｒと比較する。
【０１２８】
コントローラ５０は、実測値である内部抵抗Ｒが予測値Ｒｆよりも大きい場合、ステップＳ３０６に進み、組電池１０内部への水分透過量Ｄｗに基づく劣化パラメータＤ´を適用した補正を行い、劣化係数ηを算出する。一方、実測値である内部抵抗Ｒが予測値Ｒｆよりも小さい場合は、組電池１０内部への水分透過量Ｄｗに基づく劣化パラメータＤ´を適用せずに（補正せずに）、劣化パラメータＤのみに基づく劣化係数ηを算出する。
【０１２９】
このように構成することで、内部抵抗Ｒの劣化度が予測値Ｒｆよりも小さい場合、すなわち、電池劣化が小さいと判断される場合には、水分透過量Ｄｗに基づく許容入力電流値Ｉｌｉｍ[ｔ]の制限を緩和して、過剰な制限を抑制することができる。言い換えれば、内部抵抗Ｒの劣化度が予測値Ｒｆよりも大きい場合に、水分透過量Ｄｗに基づく許容入力電流値Ｉｌｉｍ[ｔ]の制限を実施することで、組電池１０の電池劣化に対して適切な入力制限を行うことができる。
【０１３０】
なお、本実施例では、組電池１０を車両に搭載しているが、これに限るものではない。すなわち、リチウム金属の析出を抑制するために、リチウムイオン二次電池の充電を制御するシステムであれば、本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【０１３１】
１０：組電池
１１：単電池
２１：監視ユニット、
２２：電流センサ
２３：温度センサ
２４：インバータ、
２５：モータ・ジェネレータ
３０：コントローラ
３１：メモリ
ＰＬ：正極ライン、ＮＬ：負極ライン
Ｃ：コンデンサ
ＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐ：システムメインリレー
Ｒ：電流制限抵抗
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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