(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
抵抗ヒステリシス特性を有するリチウムイオン二次電池を蓄電媒体とする電池システムを制御対象とし、
前記リチウムイオン二次電池の高抵抗状態と低抵抗状態との２種類の抵抗推定用パラメータを記憶する記憶部と、
前記電池システムの稼働中に入手した電流、電圧、および、温度の少なくとも一つを含む情報に基づいて、当該情報の入手時点の前記リチウムイオン二次電池のおよその内部抵抗である抵抗推定値を算出する電池抵抗演算手段と、
前記電池抵抗演算手段によって算出された前記抵抗推定値が、前記２種類の抵抗推定用パラメータから算出される高抵抗状態の抵抗値と低抵抗状態の抵抗値との何れに近いかによって、前記リチウムイオン二次電池の抵抗状態が高抵抗状態にあるか低抵抗状態にあるかを判定する抵抗状態判定手段と、
前記抵抗状態判定手段による判定結果の抵抗状態に該当する前記抵抗推定用パラメータを用いて、外部出力する前記電池システムの制御パラメータを算出する電池制御パラメータ演算手段と
を備えることを特徴とするリチウムイオン二次電池制御システム。
【請求項２】
請求項１に記載のリチウムイオン二次電池制御システムにおいて、
前記リチウムイオン二次電池は、ｘＬｉ２ＭＯ３−（１−ｘ）ＬｉＭ’Ｏ２（但し、０．３＜ｘ＜０．７であり、ＭはＭｎ、Ｔｉ、Ｚｒから選ばれる少なくとも１種であり、Ｍ’はＮｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｖから選ばれる少なくとも１種である）で表記される固溶体を正極活物質として用いる
ことを特徴とするリチウムイオン二次電池制御システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のリチウムイオン二次電池制御システムにおいて、
前記２種類の抵抗推定用パラメータは、予め前記リチウムイオン二次電池の抵抗ヒステリシス特性を測定することで得られるものである
ことを特徴とするリチウムイオン二次電池制御システム。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載のリチウムイオン二次電池制御システムにおいて、
前記電池システムの制御パラメータは、前記電池システムの許容電力を含む
ことを特徴とするリチウムイオン二次電池制御システム。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載のリチウムイオン二次電池制御システムにおいて、
前記抵抗状態判定手段による判定結果の抵抗状態を外部出力する
ことを特徴とするリチウムイオン二次電池制御システム。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載のリチウムイオン二次電池制御システムを備えることを特徴とする前記リチウムイオン二次電池を蓄電媒体とする電池システム。
【請求項７】
請求項６に記載の電池システムを備えることを特徴とする移動体。
【請求項８】
請求項６に記載の電池システムを備えることを特徴とする電力貯蔵システム。
【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を制御するリチウムイオン二次電池制御システム、リチウムイオン二次電池を蓄電媒体とする電池システム、並びにこれを備える移動体及び電力貯蔵システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化の防止や化石燃料の枯渇への懸念から、走行に必要となるエネルギが少ない電気自動車、ハイブリッド鉄道車両、電動アシスト自転車等の移動体や、太陽光や風力等の自然エネルギを利用した発電システムに期待が集まっている。しかしながら、これらの技術には次の技術的課題があり、普及が進んでいない。
【０００３】
電気自動車等の移動体での課題は、駆動用電池のエネルギ密度が低く、一充電での走行距離が短いことである。一方、自然エネルギを利用した発電システムの課題は、発電量の変動が大きく、出力の平準化のために大容量の蓄電手段が必要となり、高コストとなる点である。何れの技術においても安価で高エネルギ密度をもつ二次電池が求められている。
【０００４】
リチウムイオン二次電池は、ニッケル水素電池や鉛電池等の他の二次電池に比べて重量当たりのエネルギ密度が高いため、電気自動車や電力貯蔵システムへの応用が期待されている。ただし、電気自動車等の移動体や電力貯蔵システムの要請に応えるためには、さらなる高エネルギ密度化が必要である。電池の高エネルギ密度化のためには、正極及び負極のエネルギ密度を高める必要がある。
【０００５】
高エネルギ密度の正極活物質として、Ｌｉ２ＭＯ３−ＬｉＭ’Ｏ２固溶体が期待されている。なお、ＭはＭｎ、Ｔｉ、Ｚｒから選ばれる１種類以上の元素であり、Ｍ’はＮｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｖから選ばれる１種類以上の元素である。以後、Ｌｉ２ＭＯ３−ＬｉＭ’Ｏ２固溶体を固溶体正極活物質と略記する。
【０００６】
層状構造であり電気化学的に不活性なＬｉ２ＭＯ３と、層状構造であり電気化学的に活性なＬｉＭ’Ｏ２とが混合された固溶体は、初回充電時に４．４Ｖ（リチウム金属に対して、以後電位はすべてリチウム金属に対する電位を表記）を超える電位で充電することにより活性化して、２００ｍＡｈ／ｇを超える大きな電気容量を示しうる高容量な正極活物質である（特許文献１参照）。そのため、固溶体正極活物質を用いた電池では高エネルギ密度化が可能となる。
【０００７】
非特許文献１には、Ｌｉ２ＭＯ３の割合ｘが０．１と低い場合、２００ｍＡｈ／ｇを超えるような高容量が得られず、ｘが０．３〜０．７のときに高い容量が得られることが開示されている。また、非特許文献２には、Ｌｉ２ＭＯ３だけでは、非常に比表面積を小さくしない限り十分な容量が得られず、高比表面積の場合は劣化が激しいことが開示されている。このため、Ｌｉ２ＭＯ３の割合が高すぎると電極として機能しないので、高容量が得られ、かつ、電極として適切に機能するＬｉ２ＭＯ３の割合ｘは、０．３〜０．７の範囲であるものと推定される。
【０００８】
また、非特許文献３には、固溶体正極活物質において充放電の電位にヒステリシスがあることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第７４６８２２３号明細書
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】ACS Publication, "Chemistry of Materials", vol.20, pp.6095-6106, 2008
【非特許文献２】Denis Y. W. Yu, et al., "Electrochemical Activities in Li2MnO3", Journal of the Electrochemical Society 156 (6) A417-A424, The Electrochemical Society, 2009
【非特許文献３】野口英行他、「イオン交換法により合成したLiNi1/3Mn2/3O2 の電気化学特性」、電気化学会電池技術委員会、第52回電池討論会要旨集1B03、2011
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
固溶体正極活物質は、Ｌｉイオン拡散係数及び電子伝導度が低いため、電極抵抗が高いことが課題である。固溶体正極活物質を正極に用いた高容量な電池システムの場合、高抵抗なことで高い出力が得られないことが課題である。高容量な電池システムの場合は、特に充電において高出力が得られず、充電時間が長くなることが課題となる。
【００１２】
本発明は、前記の課題を解決するためになされたものであり、特に電池システムの高出力化を可能とするリチウムイオン二次電池制御システム、電池システム、並びにこれを備える移動体及び電力貯蔵システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記の目的を達成すべく検討した結果、固溶体正極活物質では充放電の電位以外に、抵抗値にもヒステリシスがあることを見出した。固溶体正極活物質には低抵抗状態と高抵抗状態があり、低抵抗状態から高抵抗状態に変化するのはＳＯＣ（State Of Charge：充電状態）が高い領域であり、高抵抗状態から低抵抗状態に変化するのはＳＯＣが低い領域である。ヒステリシスの原因は不明であるが、抵抗値のヒステリシスのため、充放電の履歴によって同じＳＯＣと温度であっても抵抗値が異なる場合がある。具体的には、ＳＯＣが０〜２０％付近の状態から充電してＳＯＣを増加させた場合の方が、ＳＯＣが８０〜１００％付近の状態から放電してＳＯＣを減少させた場合よりも、ＳＯＣが５０％付近における抵抗値が低くなる。
【００１４】
そこで、本発明に係るリチウムイオン二次電池制御システムは、抵抗ヒステリシス特性を有するリチウムイオン二次電池を蓄電媒体とする電池システムを制御対象とし、前記リチウムイオン二次電池の高抵抗状態と低抵抗状態との２種類の抵抗推定用パラメータを記憶する記憶部と、前記電池システムの稼働中に入手した電流、電圧、および、温度の少なくとも一つを含む情報に基づいて、当該情報の入手時点の前記リチウムイオン二次電池のおよその内部抵抗である抵抗推定値を算出する電池抵抗演算手段と、前記電池抵抗演算手段によって算出された前記抵抗推定値が、前記２種類の抵抗推定用パラメータから算出される高抵抗状態の抵抗値と低抵抗状態の抵抗値との何れに近いかによって、前記リチウムイオン二次電池の抵抗状態が高抵抗状態にあるか低抵抗状態にあるかを判定する抵抗状態判定手段と、前記抵抗状態判定手段による判定結果の抵抗状態に該当する前記抵抗推定用パラメータを用いて、外部出力する前記電池システムの制御パラメータを算出する電池制御パラメータ演算手段とを備えるものとした。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、電池システムの高出力化を可能とするリチウムイオン二次電池制御システム、電池システム、並びにこれを備える移動体及び電力貯蔵システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態としての電池制御システムと、それを備えた電池システムの概略構成図である。
【図２】従来の電池制御システムと、それを備えた電池システムの概略構成図である。
【図３】ＳＯＣを０％→１００％→０％と変化させたときの電圧低下量を示すグラフである。
【図４】ＳＯＣを０％→７０％→０％と変化させたときの電圧低下量を示すグラフである。
【図５】高抵抗状態と低抵抗状態との許容電力を比較して示す説明図である。
【図６】高抵抗状態と低抵抗状態との電流レートを比較して示す説明図である。
【図７】電池システムを搭載した電気自動車の概略構成図である。
【図８】電池システムを搭載したハイブリッド鉄道車両の概略構成図である。
【図９】電池システムを備えた発電システムの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
まず、本発明の特徴を説明する。
従来の電池制御システムでは、一般に、電池の抵抗状態が１種類であることを仮定して制御していた。そのため、抵抗値にヒステリシスがある二次電池を用いた電池システムに対して、実際よりも高抵抗な状態を想定して許容電力制御をした場合は、電池制御システムの電力制限により高出力が得られなくなる。逆に、実際よりも低抵抗な状態を想定して許容電力制御をした場合は、電力制限を超える出力を許容することになる。また、ＳＯＣ、温度、劣化状態などの電池情報の現状値から推定される抵抗値の精度が低くなるので、推定抵抗値を用いた各種制御（ＳＯＣ推定、電池残時間の予測など）が困難となる。さらに、電池からの出力を決定する電池システムの上位の制御システムにおいて、出力を満たすための電流の予測が困難になる。
【００１８】
これに対し、本発明によれば、リチウムイオン二次電池の抵抗状態に合わせた制御が可能となり、電池システムの高出力化を可能とするリチウムイオン二次電池制御システム、電池システム、並びにこれを備える移動体及び電力貯蔵システムを提供することができる。また、推定抵抗値を用いた各種制御についても、精度の高い抵抗値を使用できるので、制御の安定性、信頼性が向上する。さらに、電池システムの上位の制御システムにおいても、電流・出力制御の安定性、信頼性が向上する。
【００１９】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。なお、本実施形態は例示であり、本発明は以下に例示する実施形態に限定されるものではなく、蓄電媒体として用いるリチウムイオン二次電池が抵抗ヒステリシス特性を有する電池システムに対して広く適用可能である。
【００２０】
本発明の実施形態に係るリチウムイオン二次電池制御システムは、電池システムを構成するリチウムイオン二次電池の状態を計測及び推定し、その結果得られた許容電力やＳＯＣなどのパラメータを上位システムに出力し、上位システムが電池システムに与える負荷を制限することでリチウムイオン二次電池の充放電を制御するシステムである。
【００２１】
本発明の実施形態に係るリチウムイオン二次電池制御システムが制御する電池システムを構成するリチウムイオン二次電池の正極活物質には、ｘＬｉ２ＭＯ３−（１−ｘ）ＬｉＭ’Ｏ２（但し、０．３＜ｘ＜０．７であり、ＭはＭｎ、Ｔｉ、Ｚｒから選ばれる少なくとも１種であり、Ｍ’はＮｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｖから選ばれる少なくとも１種である）で表記される固溶体が使用される。その他は、従来と同様の基本構成を有するリチウムイオン二次電池を採用することができる。例えば、正極と、負極と、正極と負極との間に挟みこまれ、有機電解質に含浸されたセパレータとを有する構成とすることができる。なお、セパレータは、正極と負極とを隔てて短絡を防止し、リチウムイオン（Ｌｉ＋）が通過するイオン伝導性を有している。さらに、正極は、正極活物質、導電材、バインダ、集電体などから構成される。また、本発明に係るリチウムイオン二次電池制御システムは、電池の稼働状況や電池状態を計測及び推定し、電池状態に関する情報を外部に出力する。外部出力する情報には、少なくとも電池の許容電力が含まれる。
【００２２】
図１は、本発明に係るリチウムイオン二次電池制御システムの実施形態としての電池制御システム１と、それを備えた電池システム１０の概略構成図であり、図２は、比較例としての従来の電池制御システム１０１と、それを備えた電池システム１１０のの概略構成図である。
【００２３】
図２に示すように、比較例の電池制御システム１０１は、事前に取得した抵抗推定用パラメータ１０４を記憶部１０２に保持している。そして、演算部１０３が電池制御パラメータ演算１０５を実行することで、抵抗推定用パラメータやその時点のＳＯＣ、温度などから抵抗値（または電流−電圧曲線）を推定し、さらにその抵抗値を用いて電池の許容電力などの電池制御パラメータを算出している。そして、許容電力などの算出された電池制御パラメータを上位システム２０に外部出力し、リチウムイオン二次電池６に対する負荷を制限している。
【００２４】
これに対して、図１に示すように、本実施形態の電池制御システム１は、予め前記リチウムイオン二次電池の抵抗ヒステリシス特性を測定することで得られる２種類の抵抗推定用パラメータ４（高抵抗状態用４Ａ、低抵抗状態用４Ｂ）を記憶部２に保持している。そして、演算部３は、電池制御パラメータ演算５に加えて、電池抵抗演算７と抵抗状態判定演算８とを実行する。電池抵抗演算７では、公知の技術を用いて電池抵抗を算出する。また、抵抗状態判定演算８では、電池抵抗演算７によって算出された電池抵抗と２種類の抵抗推定用パラメータ４から算出される抵抗値とを比較して、現在の抵抗状態が高抵抗状態か低抵抗状態かを判定する。この判定結果は、記憶部２に抵抗状態判定結果９として保持される。そして、電池制御パラメータ演算５では、抵抗状態判定結果９を参照することで適切な抵抗推定用パラメータを使用し、加えて、その時点のＳＯＣ、温度などから抵抗値（または電流−電圧曲線）を推定し、さらにその抵抗値を用いて許容電力などの電池制御パラメータを算出する。
【００２５】
これにより、本実施形態によれば、固溶体正極活物質が低抵抗状態の場合には、許容電力を不必要に小さく制限することがないので、高出力が得られる。また、高抵抗状態の場合には、許容電力を過少に見積もることがないので、安全性、信頼性が向上する。さらに、電池抵抗を利用して許容電力以外の電池制御パラメータを算出する場合においても、抵抗状態判定結果にしたがって適切な抵抗推定用パラメータを使用することで、電池制御パラメータの推定精度が向上するので、電池制御の安定性、信頼性が向上する。
【００２６】
なお、電池抵抗演算７には、一般に用いられたり、開示されたりしている公知の各種アルゴリズムを用いることができる。例えば、事前に取得した関係式によりＳＯＣから開回路電圧を推定し、下記の式１によって算出する方法がある。
｛(推定開回路電圧)−(電池電圧)｝／(電流)＝(抵抗推定値)    ・・・  (式１)
【００２７】
抵抗状態判定演算８における抵抗状態の基本的な判定方法は、高抵抗状態と低抵抗状態との２つの抵抗状態のうち、算出した抵抗推定値に近い方の抵抗状態にあると判定するものである。ただし、高抵抗状態と低抵抗状態との抵抗値の差が小さい範囲においては、どちらの抵抗状態にあると判定してもよいし、両者の抵抗値の平均値を算出する中間状態にあると判定するものとしてもよい。さらに、電池抵抗演算７で算出された推定抵抗値の誤差要因（電池形状や電極組成、活物質組成などに依存）や設計思想をも反映するなど、各種の変形が可能である。
【００２８】
また、固溶体正極活物質の抵抗状態が変化するのは、ＳＯＣが８０％付近の高ＳＯＣ領域と、ＳＯＣが２０％付近の低ＳＯＣ領域であるので、これらの領域ではＳＯＣが５０％付近の中間領域よりも抵抗状態判定の頻度を高めることが望ましい。また、ＳＯＣが所定の下限値よりも小さい場合には低抵抗状態であると判定し、ＳＯＣが所定の上限値よりも大きい場合には高抵抗状態であると判定するものとしてもよい。
【００２９】
電池制御パラメータ演算５にて電池抵抗を利用して算出する許容電力以外の電池制御パラメータの例としては、ＳＯＣ推定値、電池残時間の予測値などが挙げられる。また、抵抗状態判定結果を外部出力するものとすれば、電池システム１０の上位システム２０における制御安定性や安全性の向上に活用することができる。
【実施例】
【００３０】
以下に、本発明に係るリチウムイオン二次電池制御システムの実施例を示す。ただし、本実施例は、本発明を詳細に説明するための一形態であり、本発明の主旨を逸脱しない限り本実施例に限定されるものではなく、適宜変形して実施することができることは勿論である。
【００３１】
（固溶体正極活物質を用いた正極の作製）
0.5Ｌｉ２ＭｎＯ３−0.5ＬｉＮｉ1/3Ｃｏ1/3Ｍｎ1/3Ｏ２で表記できる固溶体正極活物質と、炭素系導電材料と、あらかじめＮ−メチル−２−ピロジノン（ＮＭＰ）に溶解させたバインダとを、質量パーセント（％）でそれぞれ８５：１０：５の割合で混合し、均一に混合されたスラリを厚み２０μｍのアルミニウム箔の集電体上に塗布した。その後、１２０℃で乾燥し、プレスにて電極密度が２．３ｇ／ｃｍ３になるよう圧縮成形した。
【００３２】
（リチウムイオン二次電池の作製）
次に、リチウムイオン二次電池の作製について説明する。本発明に係る電池制御システムは、円筒形、偏平型、角型、コイン型、ボタン型、シート型等何れの形状のリチウムイオン二次電池の制御にも適用できる。負極は放電電位が低く、高容量であるほど好ましく、負極には、リチウム金属、低い放電電位をもつ炭素、重量比容量が大きいＳｉ、Ｓｎや、安全性が高いチタン酸リチウム（Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２）等の種々の材料を用いることができる。
【００３３】
前記した正極と、負極とセパレータと電解液（電解質）とを用いて、リチウムイオン二次電池を作製した。ここでは、負極にリチウム金属を用い、セパレータにはＰＰ（ポリプロピレン）製多孔質のイオン伝導性および絶縁性を有するセパレータを用い、そして、電解液（電解質）として非水性の有機溶媒のエチレンカーボネート（ＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）を体積比１：２：２で混合したものに、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）を１ｍｏｌ／Ｌ溶解させたものを用いた。
【００３４】
（リチウムイオン二次電池の抵抗評価）
前記のリチウムイオン二次電池を、０．０５Ｃの定電流／定電位充電で４．６Ｖまで充電した後、０．０５Ｃの定電流で２．５Ｖまで放電した。ここで、「充放電レート１Ｃ」とは、電池を放電し切った状態から充電する場合において、１時間で１００％の充電を完了すること、及び電池を充電し切った状態から放電する場合において、1時間で１００％の放電を完了することをいう。すなわち、充電または放電の速さが１時間当たり１００％であることをいう。よって、０．０５Ｃとは、充電または放電の速さが１時間当たり５％であることをいう。
【００３５】
その後、ＳＯＣを変えながら２５℃における１Ｃレート放電時の１０秒後の推定開回路電圧からの電圧低下量を測定した。ＳＯＣの変化量は１０％ずつとし、ＳＯＣは（１）０％→１００％→０％、（２）０％→７０％→０％と二種類の方法で変化させた。ＳＯＣを変化させた後、１Ｃレート放電時の１０秒後の電圧低下量を測定する前に３０分間開回路状態で緩和させた。
【００３６】
（１）の方法でＳＯＣを０％→１００％→０％と変化させた場合、図３に示すように、ＳＯＣが０〜２０％の範囲、及び８０〜１００％の範囲では、ＳＯＣの増加時と減少時の電圧低下量は何れも同程度であった。しかし、ＳＯＣが３０〜７０％の範囲では、ＳＯＣの増加時の方が減少時よりも電圧低下量は低く、ＳＯＣが４０〜６０％の範囲ではＳＯＣの増加時の電圧低下量は減少時の半分以下であった。一方で、（２）の方法でＳＯＣを０％→７０％→０％と変化させた場合、図４に示すように、ＳＯＣが０〜７０％の範囲でＳＯＣの増加時と減少時はほぼ同じ電圧低下量であった。これらの測定における電流値は一定であるので、前記の式１より、測定された電圧低下量（＝推定開回路電圧−電池電圧）は、抵抗推定値に正比例することになる。
【００３７】
以上の結果から、ＳＯＣが８０〜１００％の範囲で低抵抗状態から高抵抗状態へと状態変化し、ＳＯＣが０〜２０％の範囲で高抵抗状態から低抵抗状態へと状態変化したものと推定される。抵抗状態の状態変化が起きるＳＯＣの範囲は活物質組成や定格容量などの影響を受けるものと考えられ、本発明はその値に限定されるものではない。
【００３８】
（抵抗状態判定）
前記のリチウムイオン二次電池を制御する電池制御システム１には、（１）の測定結果をもとに、ＳＯＣ減少時の抵抗値を高抵抗状態用抵抗推定パラメータ４Ａとして記憶させ、ＳＯＣ増加時の抵抗値を低抵抗状態用抵抗推定パラメータ４Ｂとして記憶させた。そして、（２）の測定中におけるＳＯＣ増加時の３０％のポイントで電池抵抗演算７と抵抗状態判定演算８を実行した。電池抵抗演算７では前記の式１を用いた。
【００３９】
その結果、当該ポイントにおける電圧低下量は０．１５８Ｖであった。また、（１）の測定結果では、ＳＯＣが３０％のときの低抵抗状態の電圧低下量は０．１４３Ｖであり、高抵抗状態の電圧低下量は０．２４０Ｖであった。そのため、抵抗状態判定結果は実際の電圧低下量０．１５８Ｖにより近い低抵抗状態となった。
【００４０】
（許容電力の算出）
次に、（２）の測定中におけるＳＯＣ増加時の５０％のポイントで許容電力演算を実行した。このときの抵抗状態判定結果としては、前記のＳＯＣが３０％のポイントにおける低抵抗状態の判定結果を用いた。許容最小電圧は３．０Ｖとした。また、比較のためにＳＯＣが５０％のときの高抵抗状態での許容電力演算も実行した。
【００４１】
図５に、ＳＯＣが５０％のときの電圧−レート−電力曲線の推定結果を、低抵抗状態の場合（実線）と高抵抗状態の場合（破線）とを比較して示す。実際には低抵抗状態となっているにも関わらず、高抵抗状態にあると仮定して制御した場合には、本来の算出されるべき許容電力、つまり、低抵抗状態の電圧が３．０Ｖとなるときの電力値である「約３８」のほぼ半分の「約１９」が許容電力として算出されるので、電池システム１０の出力を必要以上に制限することとなる。一方、本実施例では、低抵抗状態にあると判定して制御するので、算出すべき許容電力が正しく算出され、電池システム１０の性能を十分に引き出すことができる。
【００４２】
（上位システムによる電流制御）
本実施例の電池制御システム１では、前記したＳＯＣが３０％のポイントにおける低抵抗状態の判定結果を上位システム２０に外部出力した。上位システム２０では、必要電力として仮定した電力値「１５」を得るための電流レートを、受信した抵抗状態の判定結果をもとに算出し、算出した電流レートでＳＯＣが５０％になるまで充電を行った。
【００４３】
図６に、例として、ＳＯＣが５０％のときの電圧−レート−電力曲線の推定結果から算出される電流レートを、低抵抗状態の場合と高抵抗状態の場合とを比較して示す。本実施例では、上位システム２０は、低抵抗状態の判定結果をもとに、実線の電圧−レート−電力曲線を参照して算出されるべき電流レートを正しく算出するので、電流や電力の予測精度が上がり、システムの制御性が向上する。一方、実際には低抵抗状態となっているにも関わらず、高抵抗状態にあると仮定して制御した場合には、破線の電圧−レート−電力曲線により本来算出されるべき電流レートよりも少し高い高抵抗状態の電流レートが算出されるので、電力のオーバーシュートが起こりやすく、システムの制御性が低下する。
【００４４】
（電池システムの適用例）
本発明に係るリチウムイオン二次電池制御システムを備える電池システムは、ディーゼルエンジンとモータとで走行するハイブリッド鉄道車両、電池をエネルギ源としてモータで走行する電気自動車、エンジンとモータとで走行するハイブリッド自動車、外部から電池に充電できるプラグインハイブリッド自動車や電動アシスト自転車、水素と酸素の化学反応から電力を取り出す燃料電池自動車等の種々の乗り物や、電池をエネルギ源とするロボットなどの各種移動体の電源に適用できる。
【００４５】
図７には、電気自動車３０の駆動系への適用例を示している。電池システム１０から、図示しないモータコントローラ等を介して、モータ１１に電力が供給され、電気自動車３０が駆動される。また、減速時にモータ１１により回生された電力が、モータコントローラを介して、電池システム１０に貯蔵される。本実施形態によれば、本発明に係るリチウムイオン二次電池制御システムを備える電池システム１０を搭載することにより、二次電池の出力密度が向上するので、電気自動車３０の駆動系の出力が向上する。また、充電時の許容電力を大きくできるので、充電時間が短縮される。
【００４６】
図８には、ハイブリッド鉄道車両４０の駆動系への適用例を示している。ディーゼルエンジン１２によって駆動される発電機１３によって生成された電力、及び減速時にモータ１５により回生された電力が、コンバータ１４によって直流変換され、電池システム１０に貯蔵される。また、電池システム１０から、インバータ１６を介してモータ１５に電力が供給され、ハイブリッド鉄道車両４０が駆動される。本実施形態によれば、本発明に係るリチウムイオン二次電池制御システムを備える電池システム１０を搭載することにより、二次電池の出力密度が向上するので、ハイブリッド鉄道車両４０の駆動系の出力が向上する。また、充電時の許容電力を大きくできるので、充電効率が向上し、ディーゼルエンジンの燃費が向上する。
【００４７】
なお、乗り物としては、例示したもの以外に、フォークリフト、工場等の構内搬送車、電動車椅子、各種衛星、ロケット、潜水艦等に幅広く適用可能であり、バッテリ（二次電池）を備える乗り物であれば、限定されず適用可能である。
【００４８】
本発明に係るリチウムイオン二次電池制御システムを備える電池システムは、太陽の光エネルギを電力に変換する太陽電池や、風力によって発電する風力発電等の、自然エネルギを利用した発電システムの電力貯蔵用電源（電力貯蔵システム）に適用できる。図９に、自然エネルギを利用した発電システム５０の概略構成を示す。
【００４９】
太陽電池１７や風力発電装置１８等の自然エネルギを利用した発電システム５０では、気象条件によって発電量が大きく変化するので、安定な電力供給を実現するためには、電力系統１９の負荷に合わせて電力貯蔵システム（電力貯蔵用電源）６０から電力を充放電する必要がある。この電力貯蔵システム６０に対して、本発明に係るリチウムイオン二次電池制御システムを備える電池システム１０を適用することにより、少ない二次電池で必要な出力を得ることができ、発電システム５０のコストを低減することができる。
【００５０】
なお、ここでは、太陽電池１７や風力発電装置１８を用いた発電システム５０を例示したが、電力貯蔵システムへの適用はこれに限定されず、タンカーなどの大型船舶に搭載される電力システムや、工場等の自家発電システムなどの電力貯蔵システム、さらには家庭用やオフィス用などの電力貯蔵電源にも、広く適用可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１    電池制御システム（リチウムイオン二次電池制御システム）
２    記憶部
３    演算部
４    抵抗推定用パラメータ 
５    電池制御パラメータ演算（電池制御パラメータ演算手段）
６    リチウムイオン二次電池
７    電池抵抗演算（電池抵抗演算手段）
８    抵抗状態判定演算（抵抗状態判定手段）
９    抵抗状態判定結果
１０  電池システム
２０  上位システム
３０  電気自動車（移動体）
４０  ハイブリッド鉄道車両（移動体）
５０  発電システム
６０  電力貯蔵システム
【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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