(57)【要約】【課題】  二次電池の電極間電圧を用いて正極電位と負極電位の関係を取得する二次電池の正負電位関係取得装置、この関係に基づく二次電池の制御装置、このような制御装置を備えた車両を提供する。電極間電圧を用いて正極電位と負極電位との関係を取得する二次電池の正負電位関係取得方法、この関係に基づく二次電池の制御方法を提供する。【解決手段】  正極電位ＰＰと負極電位ＰＮの関係を得る二次電池の正負電位関係取得装置２０は、電極間電圧ＶＢと電気量Ｑの電極間電圧相関関係ＣＢを取得する電極間電圧相関取得手段Ｓ４と、正極１２０の劣化度ＲＰ別の劣化度別正極電位相関関係ＣＲＰの群ＧＣＰ、及び、負極１３０の劣化度ＲＮ別の劣化度別負極電位相関関係ＣＲＮの群ＧＣＮを用いて、取得した電極間電圧相関関係に適合する、電極間電圧と正極電位と負極電位の三者相関関係ＣＴ１を得る三者相関取得手段Ｓ５とを備える。【選択図】  図４
2011215083.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極と負極とを有し、上記正極と上記負極との間で所定のイオンを移動させて充電及び放電を行う二次電池について、上記正極の正極電位と上記負極の負極電位との関係を得る
二次電池の正負電位関係取得装置であって、
上記正極と上記負極との間に生じる電極間電圧と上記二次電池に蓄えた電気量との電極間電圧相関関係を取得する電極間電圧相関取得手段と、
上記正極に蓄えた上記イオンの量と上記正極電位との相関関係であって、上記正極の劣化度別に予め得ておいた、劣化度別正極電位相関関係の群、及び、
上記負極に蓄えた上記イオンの量と上記負極電位との相関関係であって、上記負極の劣化度別に予め得ておいた、劣化度別負極電位相関関係の群、を用いて、
上記電極間電圧相関取得手段で取得した上記電極間電圧相関関係から、
この電極間電圧相関関係に適合する、上記二次電池に蓄えた上記電気量及び上記電極間電圧のいずれかと上記正極電位と上記負極電位の三者の、三者相関関係を得る三者相関取得手段と、を備える
二次電池の正負電位関係取得装置。
【請求項２】
請求項１に記載の二次電池の正負電位関係取得装置であって、
前記三者相関取得手段は、
前記電極間電圧相関関係に適合する、前記電極間電圧と前記正極電位と前記負極電位との電極間電圧−正極電位−負極電位相関関係を得る電極間電圧−正負電位相関取得手段である
二次電池の正負電位関係取得装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の二次電池の正負電位関係取得装置であって、
前記電極間電圧相関取得手段は、
前記電極間電圧を検知する電極間電圧検知回路と、
各時点での前記二次電池に蓄えた前記電気量を算出する電気量算出手段と、
所定のタイミング毎に、上記電極間電圧と算出した上記電気量の組を記憶する記憶手段と、を含む
二次電池の正負電位関係取得装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の二次電池の正負電位関係取得装置と、
前記二次電池の充電及び放電の制御を行う制御手段と、
前記三者相関関係に基づき、上記二次電池で使用しうる前記電気量の範囲である使用電気量範囲、及び、上記二次電池で使用しうる前記電極間電圧の範囲である使用電圧範囲のいずれかを設定する範囲設定手段と、を備え、
上記制御手段は、
上記使用電気量範囲又は上記使用電圧範囲の範囲内で、上記二次電池への充放電を制御する
二次電池の制御装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の二次電池の正負電位関係取得装置と、
前記二次電池の充電及び放電の制御を行う制御手段と、
前記三者相関関係を用いて、上記二次電池に蓄えた前記電気量及び前記電極間電圧のいずれかに基づき、上記正極電位及び上記負極電位を検知する正負極電位検知手段と、を備え、
上記制御手段は、
上記二次電池を充電及び放電させるにあたり、
上記正負極電位検知手段で検知した上記正極電位を、上記正極の上限正極電位と下限正極電位との間に収めると共に、
検知した上記負極電位を、上記負極の上限負極電位と下限負極電位との間に収める制御を行う電位制御手段、を有する
二次電池の制御装置。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の二次電池の制御装置と、
前記二次電池と、を備え、
上記二次電池に蓄えた電気エネルギを、動力源で用いる駆動エネルギの全部又は一部として使用可能に構成されてなる
車両。
【請求項７】
正極と負極とを有し、上記正極と上記負極との間で所定のイオンを移動させて充電及び放電を行う二次電池について、
上記正極と上記負極との間に生じる電極間電圧と上記二次電池に蓄えた電気量との電極間電圧相関関係を取得する電極間電圧相関取得段階と、
上記正極に蓄えた上記イオンの量と上記正極の正極電位との相関関係であって、上記正極の劣化度別に予め得ておいた、劣化度別正極電位相関関係の群、及び、
上記負極に蓄えた上記イオンの量と上記負極の負極電位との相関関係であって、上記負極の劣化度別に予め得ておいた、劣化度別負極電位相関関係の群、を用いて、
上記電極間電圧相関取得段階で取得した上記電極間電圧相関関係から、
この電極間電圧相関関係に適合する、上記二次電池に蓄えた上記電気量及び上記電極間電圧のいずれかと上記正極電位と上記負極電位の三者の、三者相関関係を得る三者相関取得段階と、を備える
二次電池の正負電位関係取得方法。
【請求項８】
請求項７に記載の二次電池の正負電位関係取得方法であって、
前記三者相関取得段階は、
前記電極間電圧相関関係に適合する、前記電極間電圧と前記正極電位と前記負極電位との電極間電圧−正極電位−負極電位相関関係を得る電極間電圧−正負電位相関取得段階である
二次電池の正負電位関係取得方法。
【請求項９】
前記二次電池の充電及び放電の制御を行う二次電池の制御方法であって、
請求項７又は請求項８に記載の二次電池の正負電位関係取得方法に記載の各段階と、
前記三者相関関係に基づき、上記二次電池で使用しうる前記電気量の範囲である使用電気量範囲、及び、上記二次電池で使用しうる前記電極間電圧の範囲である使用電圧範囲のいずれかを設定する範囲設定段階と、
設定された上記使用電気量範囲又は上記使用電圧範囲の範囲内で、上記二次電池への充放電を制御する制御段階と、を備える
二次電池の制御方法。
【請求項１０】
前記二次電池の充電及び放電の制御を行う二次電池の制御方法であって、
請求項７又は請求項８に記載の二次電池の正負電位関係取得方法に記載の各段階と、
前記三者相関関係を用いて、上記二次電池に蓄えた前記電気量及び前記電極間電圧のいずれかに基づき、上記正極電位及び上記負極電位を検知する正負極電位検知段階と、
上記正負極電位検知段階で検知した上記正極電位を、上記正極の上限正極電位と下限正極電位との間に収めると共に、
検知した上記負極電位を、上記負極の上限負極電位と下限負極電位との間に収めるように、上記二次電池の充放電を制御する電位制御段階と、を備える
二次電池の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池の正負電位関係取得装置、この二次電池の正負電位関係取得装置を用いた二次電池の制御装置、この二次電池の制御装置を備える車両に関する。また、二次電池の正負電位関係取得方法、この二次電池の正負電位関係取得方法を用いた二次電池の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハイブリッド自動車やノート型パソコン、ビデオカムコーダなどのポータブル電子機器の駆動用電源に、リチウムイオン二次電池等の、充放電可能な二次電池が利用されている。このような二次電池は、使用によりその容量が次第に低下する容量劣化が生じることがある。
このような容量劣化を防止すべく、特許文献１には、二次電池の容量の劣化度（その二次電池の新品時の容量から、実際の容量を引いた差を、新品時の容量で割った商）に応じて、二次電池に与えるべき充電電圧及び充電電流の値の少なくとも一方が小さくなるように充電器を制御する、二次電池の充電システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２５２９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、本発明者らの研究によって、二次電池の容量劣化の主な要因として、以下に示す３つの現象があることが判ってきた。即ち、１つ目は、充放電が繰り返されるうちに生じる正極活物質粒子の破壊等の、正極に生じる劣化による容量低下である。また、このような容量低下に伴って、正極に蓄えたイオンの量と正極の正極電位との相関関係が変化することが判っている。つまり、正極のイオンの量の変化に伴って、正極電位が大きく変動するようになる。
【０００５】
２つ目は、１つ目と逆に、充放電の繰り返しによって生じる負極活物質粒子の破壊等の、負極に生じる劣化による容量低下である。また、このような容量低下に伴って、負極に蓄えたイオンの量と負極の負極電位との相関関係が変化する。つまり、負極のイオンの量の変化に伴って、負極電位が大きく変動するようになる。
【０００６】
さらに、３つ目の現象としては、充電時に、正極から放出されて負極に挿入又は吸蔵されるべきイオン（例えば、リチウムイオン二次電池におけるリチウムイオン）が、負極で受け取れないままとなり、電池反応に寄与しなくなる（二次電池から見れば、いわばイオンが消失してしまう）ことによる容量低下が挙げられる。逆に、放電時に、負極から放出されて正極に挿入又は吸蔵されるべきイオンが、正極で受け取られないまま、電池反応に寄与しなくなることによる容量低下も挙げられる。また、このような容量低下に伴って、正極に蓄えたイオンの量と正極電位との相関関係と、負極に蓄えたイオンの量と負極電位との相関関係とが相対的にずれる（具体的には、正極から放出したイオンの量と、負極に蓄えたイオンの量との間で食い違いが生じ、上述の２つの相関関係がイオンの量の軸について、相対的な位置ずれを生じたと認識される）ことが判っている。
【０００７】
ところで、正極（これに用いる正極活物質）及び負極（これに用いる負極活物質）の電位は、活物質の劣化防止・電解液の分解防止やこれらの劣化につながる過昇温防止等を考慮して、それぞれ高くなりすぎたり、低くなりすぎたりしないように制限することが求められることが多い。しかしながら、特許文献１の二次電池の充電システムでは、充電電圧（電極間電圧）を用いて二次電池を制御しているので、この二次電池に生じた容量劣化が、正極の劣化、負極の劣化、及び、イオンの消失による劣化のいずれの劣化によるものか、或いは、各々の劣化がどの程度生じているのか判別できない。このため、二次電池の充放電において、正極の劣化状態、負極の劣化状態、及び、消失イオンの量に応じた制御が困難である。従って、各々の劣化について、最も不利な劣化状態を想定した電極間電圧の使用範囲内で二次電池を制御せざるを得ず、その使用範囲が必要以上に狭くなり、劣化の各段階で二次電池の特性を十分に発揮させることができなかった。
【０００８】
本発明は、かかる問題点を鑑みてなされたものであって、二次電池の電極間電圧及び二次電池に蓄えた電気量のいずれかを用いて、二次電池の正極の正極電位と負極の負極電位との関係を取得する二次電池の正負電位関係取得装置、さらに、取得した正極電位及び負極電位との関係に基づいて、二次電池を制御する二次電池の制御装置を提供することを目的とする。さらには、二次電池の制御装置を備えた車両を提供することを目的とする。
【０００９】
また、二次電池の電極間電圧及び二次電池に蓄えた電気量のいずれかを用いて、二次電池の正極の正極電位と負極の負極電位との関係を取得する、二次電池の正負電位関係取得方法を提供することを目的とする。さらに、このような正負電位関係取得方法を用いた二次電池の制御方法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】
【００１０】
上記課題を解決するための一態様は、正極と負極とを有し、上記正極と上記負極との間で所定のイオンを移動させて充電及び放電を行う二次電池について、上記正極の正極電位と上記負極の負極電位との関係を得る二次電池の正負電位関係取得装置であって、上記正極と上記負極との間に生じる電極間電圧と上記二次電池に蓄えた電気量との電極間電圧相関関係を取得する電極間電圧相関取得手段と、上記正極に蓄えた上記イオンの量と上記正極電位との相関関係であって、上記正極の劣化度別に予め得ておいた、劣化度別正極電位相関関係の群、及び、上記負極に蓄えた上記イオンの量と上記負極電位との相関関係であって、上記負極の劣化度別に予め得ておいた、劣化度別負極電位相関関係の群、を用いて、上記電極間電圧相関取得手段で取得した上記電極間電圧相関関係から、この電極間電圧相関関係に適合する、上記二次電池に蓄えた上記電気量及び上記電極間電圧のいずれかと上記正極電位と上記負極電位の三者の、三者相関関係を得る三者相関取得手段と、を備える二次電池の正負電位関係取得装置である。
【００１１】
上述の二次電池の正負電位関係取得装置では、上述の電極間電圧相関取得手段及び三者相関取得手段を備えるので、参照電極など、二次電池に特別な構成を設けなくとも、正極電位と負極電位との関係を取得できる。
従って、三者相関関係を用いて、正極電位及び負極電位が適切な範囲となる電極間電圧の範囲や、電気量の範囲を得ることができる。これにより、劣化に応じた適切な範囲での二次電池の使用が可能となる。
【００１２】
なお、正極電位と負極電位との関係としては、例えば、二次電池に蓄えた電気量がある値である場合、又は、電極間電圧がある値である場合に、正極電位はいくつで、負極電位はいくつであるかという関係を指す。また、正極の劣化度とは、充放電等によって生じる正極活物質粒子の破壊等、正極に生じる劣化の度合いをいう。また、負極の劣化度とは、充放電等によって生じる負極活物質粒子の破壊等、負極に生じる劣化の度合いをいう。
また、劣化度別正極電位相関関係の群には、劣化度別正極電位相関関係が１又は複数含まれている。同様に、劣化度別負極電位相関関係の群には、劣化度別負極電位相関関係が１又は複数含まれている。このため、例えば、劣化度別正極電位相関関係の群には、劣化度別正極電位相関関係を複数含む一方、劣化度別負極電位相関関係の群には、劣化度別負極電位相関関係（例えば、劣化なし（劣化０％）の負極電位相関関係）を１つのみ含んでいても良い。
【００１３】
また、三者相関関係としては、電極間電圧と正極電位と負極電位との電極間電圧−正極電位−負極電位相関関係や、二次電池に蓄えた電気量と正極電位と負極電位との電気量−正極電位−負極電位相関関係が挙げられる。
このうち、電極間電圧−正極電位−負極電位相関関係を得る手法としては、例えば、予め得ておいた劣化度別正極電位相関関係の群及び劣化度別負極電位相関関係の群の中から、劣化度別正極電位相関関係及び劣化度別負極電位相関関係を適宜選択し、かつ、これらについて、イオンの量についての相対的な位置ずれを生じさせて、電極間電圧相関関係に最も適合する電極間電圧−正極電位−負極電位相関関係を決定する手法が挙げられる。さらには、劣化度別正極電位相関関係に代えて、２つの劣化度別正極電位相関関係の間を補間して、予めは得ていなかった中間の状態に対応する正極電位相関関係を用いて電極間電圧−正極電位−負極電位相関関係を得ても良い。同様にして、劣化度別負極電位相関関係に代えて、２つの劣化度別負極電位相関関係の間を補間して、予め得ていなかった中間の状態に対応する負極電位相関関係を用いて電極間電圧−正極電位−負極電位相関関係を得ても良い。
一方、電気量−正極電位−負極電位相関関係を得る手法としては、例えば、予め得ておいた劣化度別正極電位相関関係の群及び劣化度別負極電位相関関係の群の中から、劣化度別正極電位相関関係及び劣化度別負極電位相関関係を適宜選択し、かつ、これらについて、イオンの量についての相対的な位置ずれを生じさせて、電極間電圧相関関係に最も適合する電気量−正極電位−負極電位相関関係を決定する手法が挙げられる。さらには、劣化度別正極電位相関関係に代えて、２つの劣化度別正極電位相関関係の間を補間して、予めは得ていなかった中間の状態に対応する正極電位相関関係を用いて電気量−正極電位−負極電位相関関係を得ても良い。同様にして、劣化度別負極電位相関関係に代えて、２つの劣化度別負極電位相関関係の間を補間して、予め得ていなかった中間の状態に対応する負極電位相関関係を用いて電気量−正極電位−負極電位相関関係を得ても良い。
また、正極と負極との間を移動させるイオンとしては、例えば、リチウムイオン二次電池におけるリチウムイオンや、ニッケル水素二次電池における水素イオンが挙げられる。
【００１４】
さらに、上述した二次電池の正負電位関係取得装置であって、前記三者相関取得手段は、前記電極間電圧相関関係に適合する、前記電極間電圧と前記正極電位と前記負極電位との電極間電圧−正極電位−負極電位相関関係を得る電極間電圧−正負電位相関取得手段である二次電池の正負電位関係取得装置とすると良い。
【００１５】
上述の二次電池の正負電位関係取得装置によれば、１つの電極間電圧を用いて、そのときの正極電位及び負極電位の２つを容易に得られるので、電流値の積算を行って得た、二次電池に蓄えた電気量を用いて正極電位及び負極電位を得るよりも簡易に検知でき、処理を容易にすることができる。
【００１６】
さらに、上述したいずれかの二次電池の正負電位関係取得装置であって、前記電極間電圧相関取得手段は、前記電極間電圧を検知する電極間電圧検知回路と、各時点での前記二次電池に蓄えた前記電気量を算出する電気量算出手段と、所定のタイミング毎に、上記電極間電圧と算出した上記電気量の組を記憶する記憶手段と、を含む二次電池の正負電位関係取得装置とすると良い。
【００１７】
上述の二次電池の正負電位関係取得装置では、電極間電圧相関取得手段に、上述の電極間電圧検知回路、電気量算出手段及び記憶手段を含むので、記憶した電極間電圧と電気量の組を用いて、二次電池の現在の劣化状況を反映した電極間電圧相関関係を確実に取得することができる。
【００１８】
なお、電池に蓄えた電気量を得る手法としては、電気量が既知の状態からスタートして、電池に流れる電流（充電電流及び放電電流）の大きさから、充放電された電気量（電荷量）を逐次算出して、これを積算し続ける手法が挙げられる。
【００１９】
或いは、本発明の他の態様は、前述したいずれかの二次電池の正負電位関係取得装置と、前記二次電池の充電及び放電の制御を行う制御手段と、前記三者相関関係に基づき、上記二次電池で使用しうる前記電気量の範囲である使用電気量範囲、及び、上記二次電池で使用しうる前記電極間電圧の範囲である使用電圧範囲のいずれかを設定する範囲設定手段と、を備え、上記制御手段は、上記使用電気量範囲又は上記使用電圧範囲の範囲内で、上記二次電池への充放電を制御する二次電池の制御装置である。
【００２０】
上述の二次電池の制御装置によれば、範囲設定手段で設定した使用電気量範囲又は使用電圧範囲の範囲内で、二次電池への充放電を制御するので、二次電池に生じた劣化の種類や程度に応じて、二次電池の発熱防止や正極の劣化の進行抑制や負極の劣化の進行抑制など、使用範囲設定の意図に即した適切な電池制御が可能となる。
【００２１】
または、前述したいずれかの二次電池の正負電位関係取得装置と、前記二次電池の充電及び放電の制御を行う制御手段と、前記三者相関関係を用いて、上記二次電池に蓄えた前記電気量及び前記電極間電圧のいずれかに基づき、上記正極電位及び上記負極電位を検知する正負極電位検知手段と、を備え、上記制御手段は、上記二次電池を充電及び放電させるにあたり、上記正負極電位検知手段で検知した上記正極電位を、上記正極の上限正極電位と下限正極電位との間に収めると共に、検知した上記負極電位を、上記負極の上限負極電位と下限負極電位との間に収める制御を行う電位制御手段、を有する二次電池の制御装置である。
【００２２】
上述の二次電池の制御装置によれば、上述の電位制御手段によって、正負極電位検知手段で検知した正極電位を上限正極電位と下限正極電位との間に収めると共に、検知した負極電位を上限負極電位と下限負極電位との間に収めることができる。従って、二次電池の発熱防止、正極の劣化の進行抑制、及び、負極の劣化の進行抑制など、正極電位及び負極電位の上下限値設定の意図に即した適切な電池制御が可能となる。
【００２３】
或いは、本発明の他の態様は、前述したいずれかの二次電池の制御装置と、前記二次電池と、を備え、上記二次電池に蓄えた電気エネルギを、動力源で用いる駆動エネルギの全部又は一部として使用可能に構成されてなる車両である。
【００２４】
上述の車両では、使用電気量範囲又は使用電圧範囲の設定の意図、或いは、正極電位及び負極電位の上下限値設定の意図に即した適切な電池制御が可能な二次電池の制御装置を備えるので、安定した性能の車両とすることができる。
【００２５】
なお、車両としては、搭載した二次電池の電気エネルギを動力源の全部又は一部に使用する車両であれば良く、例えば、電気自動車、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、ハイブリッド鉄道車両、フォークリフト、電気車いす、電動アシスト自転車、電動スクータが挙げられる。
【００２６】
或いは、本発明の他の態様は、正極と負極とを有し、上記正極と上記負極との間で所定のイオンを移動させて充電及び放電を行う二次電池について、上記正極と上記負極との間に生じる電極間電圧と上記二次電池に蓄えた電気量との電極間電圧相関関係を取得する電極間電圧相関取得段階と、上記正極に蓄えた上記イオンの量と上記正極の正極電位との相関関係であって、上記正極の劣化度別に予め得ておいた、劣化度別正極電位相関関係の群、及び、上記負極に蓄えた上記イオンの量と上記負極の負極電位との相関関係であって、上記負極の劣化度別に予め得ておいた、劣化度別負極電位相関関係の群、を用いて、上記電極間電圧相関取得段階で取得した上記電極間電圧相関関係から、この電極間電圧相関関係に適合する、上記二次電池に蓄えた上記電気量及び上記電極間電圧のいずれかと上記正極電位と上記負極電位の三者の、三者相関関係を得る三者相関取得段階と、を備える二次電池の正負電位関係取得方法である。
【００２７】
上述の二次電池の正負電位関係取得方法では、上述の電極間電圧相関取得段階及び三者相関取得段階を備えるので、参照電極など、二次電池に特別な構成を設けなくとも、正極電位と負極電位との関係を取得できる。
従って、三者相関関係を用いて、正極電位及び負極電位が適切な範囲となる電極間電圧の範囲や、電気量の範囲を得ることができる。これにより、劣化に応じた適切な範囲での二次電池の使用が可能となる。
【００２８】
さらに、上述した二次電池の正負電位関係取得方法であって、前記三者相関取得段階は、前記電極間電圧相関関係に適合する、前記電極間電圧と前記正極電位と前記負極電位との電極間電圧−正極電位−負極電位相関関係を得る電極間電圧−正負電位相関取得段階である二次電池の正負電位関係取得方法とすると良い。
【００２９】
上述の二次電池の正負電位関係取得装置によれば、１つの電極間電圧を用いて、そのときの正極電位及び負極電位の２つを容易に得られるので、電流値の積算を行って得た、二次電池に蓄えた電気量を用いて正極電位及び負極電位を得るよりも簡易に検知でき、処理を容易にすることができる。
【００３０】
或いは、本発明の他の態様は、前記二次電池の充電及び放電の制御を行う二次電池の制御方法であって、前述したいずれかの二次電池の正負電位関係取得方法に記載の各段階と、前記三者相関関係に基づき、上記二次電池で使用しうる前記電気量の範囲である使用電気量範囲、及び、上記二次電池で使用しうる前記電極間電圧の範囲である使用電圧範囲のいずれかを設定する範囲設定段階と、設定された上記使用電気量範囲又は上記使用電圧範囲の範囲内で、上記二次電池への充放電を制御する制御段階と、を備える二次電池の制御方法である。
【００３１】
上述の二次電池の制御方法によれば、範囲設定段階で設定した使用電気量範囲又は使用電圧範囲の範囲内で、二次電池への充放電を制御するので、二次電池の生じた劣化の種類や程度に応じて、二次電池の発熱防止や正極の劣化の進行抑制や負極の劣化の進行抑制など、使用範囲設定の意図に即した適切な電池制御が可能となる。
【００３２】
または、前記二次電池の充電及び放電の制御を行う二次電池の制御方法であって、前述したいずれかの二次電池の正負電位関係取得方法に記載の各段階と、前記三者相関関係を用いて、上記二次電池に蓄えた前記電気量及び前記電極間電圧のいずれかに基づき、上記正極電位及び上記負極電位を検知する正負極電位検知段階と、上記正負極電位検知段階で検知した上記正極電位を、上記正極の上限正極電位と下限正極電位との間に収めると共に、検知した上記負極電位を、上記負極の上限負極電位と下限負極電位との間に収めるように、上記二次電池の充放電を制御する電位制御段階と、を備える二次電池の制御方法である。
【００３３】
上述の二次電池の制御方法によれば、上述の電位制御段階によって、正負極電位検知段階で検知した正極電位を上限正極電位と下限正極電位との間に収めると共に、検知した負極電位を上限負極電位と下限負極電位との間に収めることができる。従って、二次電池の発熱防止や正極の劣化の進行抑制や負極の劣化の進行抑制など、正極電位及び負極電位の上下限値設定の意図に即した、適切な電池制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施形態１，実施形態２，変形形態１にかかる車両の斜視図である。
【図２】実施形態１，実施形態２，変形形態１の二次電池の斜視図である。
【図３】実施形態１，実施形態２，変形形態１の説明図である。
【図４】実施形態１，実施形態２のフローチャート（第１メインルーチン）である。
【図５】実施形態１のフローチャート（第２メインルーチン）である。
【図６】実施形態１，実施形態２，変形形態１のフローチャートである。
【図７】実施形態１，実施形態２のフローチャートである。
【図８】実施形態１，変形形態１の説明図である。
【図９】実施形態１，変形形態１の説明図である。
【図１０】実施形態２のフローチャート（第３メインルーチン）である。
【図１１】実施形態２のフローチャート（第４メインルーチン）である。
【図１２】実施形態２のフローチャートである。
【図１３】変形形態１のフローチャート（第１メインルーチン）である。
【図１４】変形形態１のフローチャート（第２メインルーチン）である。
【図１５】変形形態１のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
（実施形態１）
次に、本発明の実施形態１について、図面を参照しつつ説明する。
まず、本実施形態１にかかる車両１について説明する。図１に車両１の斜視図を示す。
この車両１は、組電池８０をなす、複数（本実施形態１では１００個）の二次電池（以下、単に電池ともいう）１０１、及び、ハイブリッド自動車制御装置（以下、ＨＶ制御装置ともいう）２０を有する。また、これらの他に、フロントモータ８１、リアモータ８２、エンジン８３、ケーブル８４、インバータ８５及び車体８７を有するハイブリッド自動車である。この車両１は、上述の二次電池１０１に蓄えた電気エネルギを、動力源のフロントモータ８１，リアモータ８２で用いる駆動エネルギの全部又は一部として使用可能に構成されてなる。
【００３６】
このうち、組電池８０をなす電池１０１は、正極１２０と負極１３０とを有し、正極１２０と負極１３０との間でリチウムイオンを移動させて充電及び放電を行うリチウムイオン二次電池である。
この電池１０１は、図２に示すように、電極体１１０及び電解液（図示しない）を矩形箱状の電池ケース１８０に収容している。このうち、電解液は、エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート及びジメチルカーボネートを調整した混合有機溶媒に、溶質としてＬｉＰＦ6を添加した有機電解液である。
【００３７】
また、電池１０１の電池ケース１８０は、共にアルミニウム製の電池ケース本体１８１及び封口蓋１８２を有する。なお、この電池ケース１８０と電極体１１０との間には、樹脂からなり、箱状に折り曲げた、透明な絶縁フィルム（図示しない）が介在させてある。
このうち封口蓋１８２は矩形板状であり、電池ケース本体１８１の開口を閉塞して、この電池ケース本体１８１に溶接されている。この封口蓋１８２には、電極体１１０と接続している正極集電部材１９１及び負極集電部材１９２のうち、それぞれ先端に位置する正極端子部１９１Ａ及び負極端子部１９２Ａが貫通しており、図２中、上方に向く蓋表面１８２ａから突出している。これら正極端子部１９１Ａ及び負極端子部１９２Ａと封口蓋１８２との間には、それぞれ絶縁性の樹脂からなる絶縁部材１９５が介在し、互いを絶縁している。さらに、この封口蓋１８２には矩形板状の安全弁１９７も封着されている。
なお、電池１０１では、これら正極端子部１９１Ａ及び負極端子部１９２Ａを通じて、電極体１１０に電気エネルギの出し入れができる。
【００３８】
また、電極体１１０は、帯状の正極１２０及び負極１３０が、多孔質のポリエチレンからなる帯状のセパレータ（図示しない）を介して扁平形状に捲回されてなる。なお、この電極体１１０の正極１２０及び負極１３０はそれぞれ、クランク状に屈曲した板状の正極集電部材１９１又は負極集電部材１９２と接合されている。
【００３９】
この電極体１１０のうち、薄板帯状の正極１２０は、帯状でアルミニウムからなる正極集電箔（図示しない）と、この正極集電箔の両主面上に形成された正極活物質層（図示しない）とを有する。一方、薄板帯状の負電極板１３０は、帯状で銅からなる負極集電箔（図示しない）と、この負極集電箔の両主面上に形成された負極活物質層（図示しない）とを有する。このうち、負極活物質層は、炭素系材料からなる負極活物質粒子を含む。
【００４０】
一方、車両１のＨＶ制御装置２０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを含み、所定のプログラムによって作動するマイクロコンピュータ（以下、マイコンともいう）２１を有している（図３参照）。また、このＨＶ制御装置２０は、組電池８０をなす電池１０１，１０１のうち１つの電池１０１の電極間電圧ＶＢを測定する電圧センサ２５と、電池１０１（組電池８０）を流れる直流電流の大きさを測定する電流センサ２６とを有する（図３参照）。このうち、電圧センサ２５は、電池１０１の正極端子部１９１Ａと負極端子部１９２Ａとの間の電圧を測定する（図３参照）。また、電流センサ２６は、リング状のギャップ付鉄芯とホール素子とを組合せた公知の直流電流センサである。
【００４１】
上述のＨＶ制御装置２０は、電池１０１（組電池８０）、フロントモータ８１、リアモータ８２、エンジン８３及びインバータ８５の状態を直接或いはセンサ等を介して検知可能となっており、各部の状況に応じて様々な制御を行う。
そこで、本実施形態１の車両１において、ＨＶ制御装置２０で行う電池１０１（組電池８０）の制御について、図４〜７のフローチャートを参照しつつ、以下に詳述する。なお、本実施形態１では、図４に示す第１メインルーチンＭ１と、図５に示す第２メインルーチンＭ２とを並行して実行する。
【００４２】
まず、第１メインルーチンＭ１では、車両１の作動開始（キーオン）を検知すると（ステップＳ１）、上述のＨＶ制御装置２０が省電力モードから通常モードに移行し（ステップＳ２）、以下の処理を行う。
まず、ステップＳ３では、前回の電極間電圧相関関係ＣＢの取得から（具体的には、後述する電極間電圧相関取得サブルーチン（ステップＳ４）を前回行ってから（但し、初回は、電池１０１の使用を開始してから））第１期間ＴＭ１が経過したか否かを判別する。なお、第１期間ＴＭ１としては、電池１０１の劣化の進行状況に応じて変化させるなど、適宜設定すれば良く、本実施形態１では半年とする（季節が変わると電池１０１に対する環境負荷が変わることを考慮するため）。
ここで、ＮＯ、即ち前回の電極間電圧相関関係ＣＢの取得から第１期間ＴＭ１が経過していない場合には、第１メインルーチンＭ１を省電力モードに移行する。但し、後述する第２メインルーチンＭ２は通常モードのまま実行を継続する。一方、ＹＥＳ、即ち前回の電極間電圧相関関係ＣＢの取得から第１期間ＴＭ１経過している場合には、ステップＳ４に進み、電極間電圧相関取得サブルーチンを実行する。
【００４３】
図６に示す電極間電圧相関取得サブルーチンでは、まず、組電池８０（電池１０１）を充放電していない期間ＴＭが第２期間ＴＭ２よりも長いか否かを判別する（ステップＳ４１）。なお、第２期間ＴＭ２としては、電池１０１が、充放電の後、開放電圧になる（又は、開放電圧になったと見なすことができる）までの期間を適宜設定すれば良く、本実施形態１では、例えば１０分間とする。また、従って、組電池８０（電池１０１）を充放電していない期間ＴＭが第２期間ＴＭ２よりも長ければ、電極間電圧ＶＢは電池１０１の開放電圧となる。なお、開放電圧を取得するのは、電池１０１に電流を流している期間の電極間電圧ＶＢは、電池１０１の内部抵抗の分だけ変動し（低くなる或いは高くなる）、しかも、この大きさは電流の大きさに依存するため、電流の影響を除く必要が生じるからである。
ここで、組電池８０（電池１０１）を充電していない期間ＴＭが第２期間ＴＭ２以下の場合、ステップＳ４１を繰り返す。一方、その期間ＴＭが第２期間ＴＭ２よりも長い場合には、ステップＳ４２に進む。
【００４４】
ステップＳ４２では、このステップを実行する時刻Ｔｎ（ｎ＝１，２，・・・）における電極間電圧ＶＢｎ及び電気量Ｑｎをそれぞれ取得する。このうち時刻Ｔｎにおける電極間電圧ＶＢｎは、ＨＶ制御装置２０の電圧センサ２５を用いて取得する。また、時刻Ｔｎにおける電気量Ｑｎは、時刻Ｔｎの時点で電池１０１に蓄えられている電気量Ｑである。具体的には、満充電（ＳＯＣ１００％）など、電池１０１の充電状態が既知の状態の電荷量から出発して、その後、この時刻Ｔｎまでの間に充放電された電荷量の変動分を加えたものである。この電気量Ｑは、別途電流センサ２６で得た充放電電流の値を用いて、逐次算出されている。
【００４５】
ステップＳ４３では、ステップＳ４２で取得した、時刻Ｔｎにおける電極間電圧ＶＢｎ及び電気量Ｑｎを、電極間電圧ＶＢｎと電気量Ｑｎとの組ＰＡｎとして、ＨＶ制御装置２０のマイコン２１のＲＡＭ（図示しない）に記憶させる。
【００４６】
次に、ステップＳ４４では、記憶した各組ＰＡｎ（ｎ＝１，２，・・・）のデータのうち、各電気量Ｑｎの範囲が、電気量範囲ＲＱよりも広いか否かを判別する。具体的には、記憶した各組ＰＡｎの電気量Ｑｎの最大値から最小値を引いた差が、電気量範囲ＲＱの幅の値以上か否かを判別する。
ここで、ＮＯ、即ち電気量Ｑｎの範囲が、電気量範囲ＲＱより小さい場合、ステップＳ４１に戻る。一方、ＹＥＳ、即ち各組ＰＡｎの電気量Ｑｎの範囲が、電気量範囲ＲＱ以上である場合には、ステップＳ４５に進む。
【００４７】
そして、ステップＳ４５では、マイコン２１に記憶した各組ＰＡｎから、現時点における正極１２０と負極１３０との間に生じる電極間電圧ＶＢと、電池１０１に蓄えた電気量Ｑとの電極間電圧相関関係ＣＢを取得する。具体的には、各組ＰＡｎに適合する近似曲線を得て、これを電極間電圧ＶＢと電気量Ｑとの相関関係とする。その後、図４に示す第１メインルーチンＭ１に戻る。
【００４８】
次に、第１メインルーチンＭ１では、ステップＳ５に進み、第１三者相関取得サブルーチンを実行する。
図７に示す第１三者相関取得サブルーチンのうちのステップＳ５１では、劣化度別正極電位相関関係の群ＧＣＰの中から、１つの劣化度別正極電位相関関係ＣＲＰを、ステップＳ５２では、劣化度別負極電位相関関係の群ＧＣＮの中から、１つの劣化度別負極電位相関関係ＣＲＮをそれぞれ選択する。
【００４９】
ところで、前述したように、正極１２０に蓄えた正極イオン量ＥＰと正極電位ＰＰとの相関関係は、電池１０１の正極１２０に生じる劣化に伴って変化する。
そこで、ＨＶ制御装置２０のマイコン２１（図示しないＲＯＭ）には、正極１２０に蓄えた正極イオン量ＥＰと正極電位ＰＰとの相関関係であって、正極１２０の劣化度（正極劣化度ＲＰ）別に予め得ておいた、劣化度別正極電位相関関係ＣＲＰの群ＧＣＰを記憶させてある。具体的には、電池１０１と同様の構成を有し、正極劣化度ＲＰがそれぞれ異なる正極１２０を用いた、正極劣化度評価用の各正極劣化度評価電池（図示しない）について、これらを満充電にした後、一定の放電電流（例えば、１Ｃ）で下限電圧まで放電させる。なお、この正極劣化度評価電池の内部には、電池１０１とは異なり、リチウム金属からなる参照電極（図示しない）が配置されており、この参照電極を用いて、放電中の正極１２０に蓄えた正極イオン量ＥＰと正極電位ＰＰとの相関関係を得る。これを正極劣化度ＲＰ別に収容したものが、劣化度別正極電位相関関係ＣＲＰの群ＧＣＰである。
【００５０】
一方、負極側もまた、正極側と同様、負極１３０に蓄えた負極イオン量ＥＮと負極電位ＰＮとの相関関係は、電池１０１の負極１３０に生じる劣化に伴って変化する。
そこで、ＨＶ制御装置２０のマイコン２１（図示しないＲＯＭ）には、負極１３０に蓄えた負極イオン量ＥＮと負極電位ＰＮとの相関関係であって、負極１３０の劣化度（負極劣化度ＲＮ）別に予め得ておいた、劣化度別負極電位相関関係ＣＲＮの群ＧＣＮを記憶させてある。具体的には、電池１０１と同様の構成を有し、負極劣化度ＲＮがそれぞれ異なる負極１３０を用いた、負極劣化度評価用の各負極劣化度評価電池（図示しない）について、これらを満充電にした後、一定の放電電流（例えば、１Ｃ）で下限電圧まで放電させる。なお、この負極劣化度評価電池の内部には、電池１０１とは異なり、リチウム金属からなる参照電極（図示しない）が配置されており、この参照電極を用いて、放電中の負極１３０に蓄えた負極イオン量ＥＮと負極電位ＰＮとの相関関係を得る。これを負極劣化度ＲＮ別に収容したものが、劣化度別負極電位相関関係ＣＲＮの群ＧＣＮである。
【００５１】
さらに、電池１０１の劣化として、充電時に、正極１２０から放出されて負極１３０に挿入されるべきリチウムイオンが、負極１３０で受け取れないままとなり、電池反応に寄与しなくなる（電池１０１から見れば、いわばリチウムイオンが消失してしまう）ことによる容量低下が挙げられる。逆に、放電時に、負極１３０から放出されて正極１２０に挿入されるべきリチウムイオンが、正極１２０で受け取られないまま、電池反応に寄与しなくなることによる容量低下も挙げられる。また、このような容量低下に伴って、正極１２０に蓄えた正極イオン量ＥＰと正極電位ＰＰとの相関関係と、負極１３０に蓄えた負極イオン量ＥＮと負極電位ＰＮとの相関関係とが相対的にずれる。
【００５２】
なお、炭素系材料からなる負極活物質粒子を含む負極１３０を用いた本実施形態１のリチウムイオン二次電池１０１では、負極１３０（負極活物質粒子）に生じる劣化は少ない。一方、負極１３０表面でのＳＥＩ（Ｓｏｌｉｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）被膜の形成やリチウム金属の析出によって、リチウムイオンが消失する劣化が生じることが判ってきた。即ち、正極１２０及びリチウムイオンの消失に起因する容量低下が生じることが判ってきた。そこで、本実施形態１では、劣化度負極電位相関関係の群ＧＣＮには、負極劣化度ＲＮが０％の劣化度別負極電位相関関係ＣＲＮが１つのみ含めてある。
なお、必要な場合には、正極１２０と同様、前述したように、負極劣化度ＲＮ別の負極１３０に蓄えた負極イオン量ＥＮと負極電位ＰＮとの相関関係（劣化度別負極電位相関関係ＣＲＮ）を得て、これらを収容した劣化度負極電位相関関係の群ＧＣＮとしても良い。
【００５３】
次いでステップＳ５３では、ステップＳ５１，Ｓ５２でそれぞれ選択した、劣化度別正極電位相関関係ＣＲＰ及び劣化度別負極電位相関関係ＣＲＮを合成して、電気量と電極間電圧との合成相関関係ＣＲＢを取得する。この合成相関関係ＣＲＢの電極間電圧については、具体的には、選択した劣化度別正極電位相関関係ＣＲＰと劣化度別負極電位相関関係ＣＲＮとを用い、正極電位ＰＰと負極電位ＰＮとの差を算出して得る。但し、合成相関関係ＣＲＢを得るにあたり、その電気量については、リチウムイオンの消失によるイオン量（電気量）のずれを考慮して、劣化度別正極電位相関関係ＣＲＰの正極イオン量ＥＰと、劣化度別負極電位相関関係ＣＲＮの負極イオン量ＥＮとを適宜ずらして、得られる合成相関関係が、実際の電極間電圧相関関係ＣＢに最も近似する場合を探し、これを合成相関関係ＣＲＢとする。
このようにして劣化度別正極電位相関関係ＣＲＰと劣化度別負極電位相関関係ＣＲＮとを合成して得た、電気量と電極間電圧との合成相関関係ＣＲＢと、実際の電極間電圧相関関係ＣＢとの近似度を数値化する（具体的には両者の相関係数を得る）（ステップＳ５４）。
【００５４】
次いでステップＳ５５では、劣化度別正極電位相関関係ＣＲＰと劣化度別負極電位相関関係ＣＲＮとの全ての組合せについて実行したか否かを判別する。ＮＯ、即ち全ての組合せについて上述した相関係数を得ていない場合には、ステップＳ５１に戻り、群ＧＣＰから他の劣化度別正極電位相関関係ＣＲＰを選択して、その後、ステップＳ５３及びステップＳ５４を繰り返す。
【００５５】
一方、ＹＥＳ、即ち全ての組合せについて相関係数を得た場合、ステップＳ５６に進み、仮に得た、合成相関関係ＣＲＢの中から、電極間電圧相関関係ＣＢに最も近似したもの（具体的には、相関係数の最も大きい合成相関関係ＣＲＢ）を選択する。
そして、選択した合成相関関係ＣＲＢにかかる劣化度別正極電位相関関係ＣＲＰと劣化度別負極電位相関関係ＣＲＮとリチウムイオンの消去によるずれ量との組から、電気量Ｑと正極電位ＰＰとの正極電位相関関係ＣＰＡ、及び、電気量Ｑと負極電位ＰＮとの負極電位相関関係ＣＮＡを得る。そして、これら正極電位相関関係ＣＰＡ及び負極電位相関関係ＣＮＡと電極間電圧相関関係ＣＢから与えられる、電極間電圧ＶＢと正極電位ＰＰと負極電位ＰＮとの相関関係（電極間電圧−正極電位−負極電位相関関係，第１三者相関関係ＣＴ１）を取得して、以前のものから更新する。
この第１三者相関関係ＣＴ１を取得した後、図４に示す第１メインルーチンＭ１に戻り、ステップＳ６に進む。
【００５６】
ステップＳ６では、上述のステップＳ５で取得した第１三者相関関係ＣＴ１を用いて使用電圧範囲ＢＶＢを設定する。具体的には、電池１０１の電極間電圧ＶＢを上限電圧ＶＵＢから下限電圧ＶＤＢまで変化させたときに、正極１２０の正極電位ＰＰが、上限正極電位ＰＵＰと下限正極電位ＰＤＰとの間、及び、負極１３０の負極電位ＰＮが、上限負極電位ＰＵＮと下限負極電位ＰＤＮとの間にそれぞれ収まるように、使用電圧範囲ＢＶＢ（下限電圧ＶＤＢから上限電圧ＶＵＢまでの電圧範囲）を設定する。
【００５７】
図８に、初期（使用開始時）の電池１０１における電気量Ｑと端子間電圧ＶＢとの第１電極間電圧相関関係ＣＢ１、この第１電極間電圧相関関係ＣＢ１に適合する、電気量Ｑと正極電位ＰＰとの第１正極電位相関関係ＣＰ１、及び、電気量Ｑと負極電位ＰＮとの第１負極電位相関関係ＣＮ１のグラフを示す。なお、図８のグラフでは、横軸は電池１０１に蓄えた電気量Ｑである。このため、第１電極間電圧相関関係ＣＢ１、第１正極電位相関関係ＣＰ１及び第１負極電位相関関係ＣＮ１を、ある電気量Ｑについて（即ち、図中上下方向に）見ると、その電気量Ｑにおける、第１電極間電圧相関関係ＣＢ１の電極間電圧ＶＢと、第１正極電位相関関係ＣＰ１の正極電位ＰＰと、第１負極電位相関関係ＣＮ１の負極電位ＰＮとの三者の値が判る。
【００５８】
ところで、電池１０１の正極１２０については、セパレータや電解液の分解や正極活物質の劣化等を防止するため、その正極電位ＰＰが、高くなりすぎたり、低くなりすぎたりしないように制限する必要がある。具体的には、例えば正極電位ＰＰの上限正極電位ＰＵＰを３．９２Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ金属）、下限正極電位ＰＤＰを３．６０Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ金属）にそれぞれ設定して、正極電位ＰＰがこれらの間に収まるように制御するのが好ましい。一方、負極１３０においても、負極活物質の劣化を防止するため、負極電位ＰＮの範囲を制限する必要がある場合もある。但し、炭素系材料からなる負極活物質粒子を含む本実施形態１の負極１３０では、広い電極範囲にわたり安定である。従って、本実施形態１の負極１３０については、負極電位ＰＮの上限負極電位ＰＵＮ、及び、下限負極電位ＰＤＮを制限しない。
【００５９】
上述した正極電位ＰＰの上下限電位を満たしつつ、より大きな電池容量ＱＣ（即ち、電極間電圧相関関係ＣＢの、上限電圧ＶＵＢにおける上限時電気量ＱＵと下限電圧ＶＤＢにおける下限時電気量ＱＤの差）を得るため、電極間電圧ＶＢの範囲を以下のように設定する。即ち、第１上限電圧ＶＵＢ１を３．９０Ｖ（このとき、第１正極電位相関関係ＣＰ１における正極電位ＰＰは３．９２Ｖ（＝上限正極電位ＰＵＰ）、第１負極電位相関関係ＣＮ１における負極電位ＰＮは０．２９Ｖ）とする。また、第１下限電圧ＶＤＢ１を３．３０Ｖ（このとき、第１正極電位相関関係ＣＰ１における正極電位ＰＰは３．６０Ｖ（＝下限正極電位ＰＤＰ）、第１負極電位相関関係ＣＮ２における負極電位ＰＮは０．０２Ｖ）に設定する。なお、このように設定したときの電池容量ＱＣ（第１電池容量ＱＣ１）は、第１上限電圧ＶＵＢ１に対応する第１上限時電気量ＱＵ１と、第１下限電圧ＶＤＢ１に対応する第１下限時電気量ＱＤ１との差である。
【００６０】
次に、図９に、図８に示す状態に比して、リチウムイオンの消失による劣化のみ生じた電池１０１についての、第２電極間電圧相関関係ＣＢ２、第２正極電位相関関係ＣＰ２及び第２負極電位相関関係ＣＮ２のグラフを示す。なお、図８と比較すると判るように、第２負極電位相関関係ＣＮ２は、上述の第１負極電位相関関係ＣＮ１よりも、横軸（電気量Ｑ）に沿って右側にずれている。一方、第２正極電位相関関係ＣＰ２は、上述の第１正極電位相関関係ＣＰ１と同一である。
もしこのような劣化が生じている場合にも、前述した電圧範囲（第１下限電圧ＶＤＢ１〜第１上限電圧ＶＵＢ１間）を用いていた場合を考える。図９の第２電極間電圧相関関係ＣＢ２について、第１上限電圧ＶＵＢ１（＝３．９０Ｖ）と第１下限電圧ＶＤＢ１（＝３．３０Ｖ）で制限すると、第２電極間電圧相関関係ＣＢ２から得られる第２電池容量ＱＣ２は、第１電極間電圧相関関係ＣＢ１の第１電池容量ＱＣ１（図８参照）に比して小さくなる。これが、リチウムイオンの消失による劣化に伴って、電池１０１の電池容量ＱＣが低下する理由である。
【００６１】
ところで、前述の特許文献１の二次電池の充電システムでは、電極間電圧ＶＢを用いて二次電池を制御するにとどまり、正極電位ＰＰ及び負極電位ＰＮは検知できない。このため、二次電池に生じた劣化が、正極の劣化、負極の劣化、及び、リチウムイオンの消失による劣化のいずれの劣化によるものか、或いは、各々の劣化がどの程度生じているのか判別できない。従って、各々の劣化について、最も不利な劣化状態を想定した電極間電圧の使用範囲内で二次電池を制御せざるを得ず、その使用範囲が必要以上に狭くなり、劣化の各段階で二次電池の特性を十分に発揮させることができない場合がある。
【００６２】
これに対し、本発明では、第２電極間電圧相関関係ＣＢ２から、これに適合する第２正極電位相関関係ＣＰ２及び第２負極電位相関関係ＣＮ２を得ることができる。このため、正極電位ＰＰを、以前と同様、下限正極電位ＰＤＰ（＝３．６０Ｖ）まで許容するとすれば、電極間電圧ＶＢの下限電圧ＶＤＢを第１下限電圧ＶＤＢ１（＝３．３０Ｖ）から第３下限電圧ＶＤＢ３（＝２．８４Ｖ）まで下げることができる。一方、電極間電圧ＶＢの下限電圧ＶＵＢは第１上限電圧ＶＵＢ１と変わらない。以上より、正極電位ＰＰの上下限正極電位ＰＵＰ，ＰＤＰの範囲を満たしつつ、電池１０１において、第２電極間電圧相関関係ＣＢ２の電池容量ＱＣを、第２電池容量ＱＡ２よりも大きな第３電池容量ＱＣ３にすることができる。
このように、第１三者相関関係ＣＴ１を用いることで、電池１０１の電極間電圧ＶＢの上限電圧ＶＵＢ１及び下限電圧ＶＤＢ１，ＶＤＢ３及び使用電圧範囲ＢＶＢを適切に設定することができる。
使用電圧範囲ＢＶＢを設定した後、第２メインルーチンＭ２は実行を継続（即ち、通常モードを継続）する一方、第１メインルーチンＭ１は省電力モードに移行する。
【００６３】
次に、図５に示す第２メインルーチンＭ２について説明する。
まず、第１メインルーチンＭ１と同様に、車両１の作動開始（キーオン）を検知すると（ステップＪ１）、上述のＨＶ制御装置２０が省電力モードから通常モードに移行し（ステップＪ２）、以下の処理を行う。
【００６４】
まず、電池１０１の電極間電圧ＶＢを検知する（ステップＪ３）。なお、検知した電極間電圧ＶＢが、前述のステップＳ６で設定した使用電圧範囲ＢＶＢ内にあれば、正極１２０の正極電位ＰＰが、上限正極電位ＰＵＰと下限正極電位ＰＤＰとの間に収まる。
続いて、ステップＪ４では、電極間電圧ＶＢを用いて電池１０１（組電池８０）を制御する。即ち、電池１０１の電極間電圧ＶＢが使用電圧範囲ＢＶＢ内に入るように制御する。
【００６５】
次いで、ステップＪ５では、電池１０１に蓄えた電気量Ｑを算出する。具体的には、電流センサ２６を用いて取得した、電池１０１に流れる電流の値を用いて、充電或いは放電された電気量を積算し、これを加算或いは減算して電池１０１に蓄えられた電気量Ｑを算出する。算出した電気量Ｑは、マイコン２１のＲＡＭ（図示しない）に記憶される。
【００６６】
次いで、ステップＪ６では、車両１がキーオフになったかどうかを判別する。ＮＯ、即ち車両１がまだキーオフになっていない場合には、ステップＪ３に戻り、電極間電圧ＶＢを検知する。一方、ＹＥＳ、即ち車両２０１がキーオフになった場合には、省電力モードに移行する。なお、第３メインルーチンＭ３も通常モードである場合には、この第３メインルーチンＭ３も省電力モードに移行する。
かくして電池１０１の電極間電圧ＶＢは、設定された使用電圧範囲ＢＶＢの範囲内に制御され続ける。
【００６７】
なお、本実施形態１では、ＨＶ制御装置２０が二次電池の正負電位関係取得装置及び二次電池の制御装置に、ステップＳ４を実行するマイコン２１、電圧センサ２５及び電流センサ２６が電極間電圧相関取得手段に、ステップＳ５を実行するマイコン２１、電圧センサ２５及び電流センサ２６が三者相関取得手段及び電極間電圧−正負電位相関取得手段に、ステップＳ６を実行するマイコン２１が範囲設定手段に、それぞれ対応する。
また、電圧センサ２５が電極間電圧検知回路に、ステップＪ５を実行するマイコン２１及び電流センサ２６が電気量算出手段に、ステップＳ４３を実行するマイコン２１が記憶手段に、ステップＪ４を実行するマイコン２１が制御手段に、それぞれ対応する。
【００６８】
以上より、本実施形態１にかかる車両１では、ＨＶ制御装置２０が、電極間電圧相関取得手段（ステップＳ４）及び第１三者相関取得手段（ステップＳ５）を備えるので、参照電極など、電池１０１に特別な構成を設けなくとも、正極電位ＰＰと負極電位ＰＮとの関係を取得できる。
従って、第１三者相関関係ＣＴ１を用いて、正極電位ＰＰ及び負極電位ＰＮが適切な範囲となる電極間電圧ＶＢの使用電圧範囲ＢＶＢを得ることができる。これにより、劣化に応じた適切な範囲での電池１０１（組電池８０）の使用が可能となる。
【００６９】
また、ＨＶ制御装置２０では、電極間電圧相関取得手段（ステップＳ３）に、上述の電極間電圧検知回路（電圧センサ２５）、電気量算出手段（電流センサ２６，ステップＪ５）及び記憶手段（ステップＳ４３）を含むので、記憶した電極間電圧ＶＢｎと電気量Ｑｎとの組ＰＡｎを用いて、電池１０１の現在の劣化状況を反映した電極間電圧相関関係ＣＢを確実に取得することができる。
【００７０】
また、ＨＶ制御装置２０によれば、範囲設定手段（ステップＳ６）で設定した使用電圧範囲ＢＶＢの範囲内で、電池１０１（組電池８０）への充放電を制御するので、電池１０１に生じた劣化の種類や程度に応じて、電池１０１の発熱防止や正極の劣化の進行抑制や負極の劣化の進行抑制など、使用範囲設定の意図に即した適切な電池制御が可能となる。
【００７１】
また、本実施形態１にかかる車両１では、使用電圧範囲ＢＶＢの設定の意図に即した適切な電池制御が可能な電池１０１（組電池８０）のＨＶ制御装置２０を備えるので、安定した性能の車両１とすることができる。
【００７２】
また、本実施形態１にかかる車両１における電池１０１の正負電位関係取得方法では、電極間電圧相関取得段階（ステップＳ４）及び第１三者相関取得段階（ステップＳ５）を備えるので、参照電極など、電池１０１に特別な構成を設けなくとも、正極電位ＰＰと負極電位ＰＮとの関係を取得できる。
従って、第１三者相関関係ＣＴ１を用いて、正極電位ＰＰ及び負極電位ＰＮが適切な範囲となる電極間電圧ＶＢの使用電圧範囲ＢＶＢを得ることができる。これにより、劣化に応じた適切な範囲での電池１０１（組電池８０）の使用が可能となる。
【００７３】
また、実施形態１にかかる車両１における電池１０１の制御方法によれば、上述の範囲設定段階（ステップＳ６）で設定した使用電圧範囲ＢＶＢの範囲内で、電池１０１（組電池８０）への充放電を制御する。このため、電池１０１の生じた劣化の種類や程度に応じて、電池１０１の発熱防止や正極１２０の劣化の進行抑制や負極１３０の劣化の進行抑制など、使用範囲設定の意図に即した適切な電池制御が可能となる。
【００７４】
（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２について、図面を参照しつつ説明する。
本実施形態２は、電極間電圧ＶＢを用いて電池を制御した実施形態１とは、正極電位及び負極電位を検知して二次電池（組電池）の制御を行う点で異なる。
そこで、実施形態１と異なる点を中心に説明し、同様の部分の説明は省略又は簡略化する。なお、同様の部分については同様の作用効果を生じる。また、同内容のものには同番号を付して説明する。
車両２０１は、ＨＶ制御装置２２０、及び、実施形態１と同様の組電池８０（これをなす複数の電池１０１，１０１）を有する（図１参照）。
【００７５】
この車両２０１のＨＶ制御装置２２０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを有し、所定のプログラムによって作動するマイクロコンピュータ２２１を含んでいる（図３参照）。このほか、実施形態１と同様の、電圧センサ２５及び電流センサ２６を有する。
以下に、本実施形態２の車両２０１における電池１０１（組電池８０）の制御について、図４，６，７，１０〜１２のフローチャートを参照しつつ説明する。なお、本実施形態２では、前述の第１メインルーチンＭ１，第２メインルーチンＭ２に代えて、図１０に示す第３メインルーチンＭ３と、図１１に示す第４メインルーチンＭ４とを並行して実行する点で、実施形態１と異なる。
但し、第３メインルーチンＭ３は、実施形態１の第１メインルーチンＭ１のうち、ステップＳ６がないもの（つまり、ステップＳ４で第１三者相関関係を取得した後、この第３メインルーチンＭ３を省電力モードに移行）であり、この第３メインルーチンＭ３の説明を省略する。
【００７６】
第４メインルーチンＭ４では、まず、車両２０１の作動開始（キーオン）を検知すると（ステップＪ１）、上述のＨＶ制御装置２２０が省電力モードから通常モードに移行し（ステップＪ２）、以下の処理を行う。
まずステップＪ７に進み、正負極電位検知サブルーチンを実行する。
図１２に示す正負極電位検知サブルーチンのステップＪ７１では、電池１０１の電極間電圧ＶＢを測定する。次いで、ステップＪ７２では、第３メインルーチンＭ３の第１三者相関関係取得サブルーチン（ステップＳ５）で得た第１三者相関関係ＣＴ１を用いて取得した電極間電圧ＶＢに対応する、正極電位ＰＰ及び負極電位ＰＮを検知する。検知後は、図１１に示す第４メインルーチンＭ４に戻る。
【００７７】
第４メインルーチンＭ４のステップＪ８では、電池１０１の正極電位ＰＰが上限正極電位ＰＵＰと下限正極電位ＰＤＰとの間に収まるように、組電池８０（電池１０１）を制御する。具体的には、マイコン２２１が制御の指令を準備する。
加えて、ステップＪ９では、電池１０１の負極電位ＰＮが上限負極電位ＰＵＮと下限負極電位ＰＤＮとの間に収まるように、組電池８０（電池１０１）を制御する。具体的には、ステップＪ８で準備した指令を加味して矛盾のない指令とし、組電池８０をなす各電池１０１，１０１を制御する。
【００７８】
次いで、ステップＪ５では、実施形態１と同様、電池１０１に蓄えた電気量Ｑを算出する。そして、ステップＪ６では、車両２０１がキーオフになったかどうかを判別する。ＮＯ、即ち車両２０１がまだキーオフになっていない場合には、正負極電位検知段階（ステップＪ７）に戻る。一方、ＹＥＳ、即ち車両２０１がキーオフになった場合には、省電力モードに移行する。なお、第３メインルーチンＭ３も通常モードである場合には、この第３メインルーチンＭ３も省電力モードに移行する。
【００７９】
なお、本実施形態２では、ＨＶ制御装置２２０が二次電池の正負電位関係取得装置及び二次電池の制御装置に、ステップＪ７を実行するマイコン２２１及び電圧センサ２５が正負極電位検知手段に、ステップＪ８，Ｊ９を実行するマイコン２２１が電位制御手段に、それぞれ対応する。
【００８０】
以上より、本実施形態２にかかる車両２０１では、ＨＶ制御装置２２０によれば、１つの電極間電圧ＶＢを用いて、そのときの正極電位ＰＰ及び負極電位ＰＮの２つを容易に得られるので、電流値の積算を行って得た、電池１０１に蓄えた電気量Ｑを用いて正極電位ＰＰ及び負極電位ＰＮを得るよりも簡易に検知でき、処理を容易にすることができる。
【００８１】
また、ＨＶ制御装置２２０によれば、電位制御手段（ステップＪ８，Ｊ９）によって、正負極電位検知手段（ステップＪ７）で検知した正極電位ＰＰを上限正極電位ＰＵＰと下限正極電位ＰＤＰとの間に収めると共に、検知した負極電位ＰＮを上限負極電位ＰＵＮと下限負極電位ＰＤＮとの間に収めることができる。従って、電池１０１の発熱防止や正極１２０の劣化の進行抑制や負極１３０の劣化の進行抑制など、正極電位ＰＰ及び負極電位ＰＮの上下限値設定の意図に即した、適切な電池制御が可能となる。
【００８２】
また、電池１０１の電位検知方法では、１つの電極間電圧ＶＢを用いて、そのときの正極電位ＰＰ及び負極電位ＰＮの２つを容易に得られるので、電流値の積算を行って得た、電池１０１に蓄えた電気量Ｑを用いるよりも簡易に検知でき、処理を容易にすることができる。
【００８３】
また、上述の電池１０１の制御方法によれば、電位制御段階ステップＪ８，Ｊ９によって、正負極電位検知段階ステップＪ７で検知した正極電位ＰＰを上限正極電位ＰＵＰと下限正極電位ＰＤＰとの間に収めると共に、検知した負極電位ＰＮを上限負極電位ＰＵＮと下限負極電位ＰＤＮとの間に収めることができる。従って、電池１０１の発熱防止や正極１２０の劣化の進行抑制や負極１３０の劣化の進行抑制など、正極電位ＰＰ及び負極電位ＰＮの上下限値設定の意図に即した、適切な電池制御が可能となる。
【００８４】
（変形形態１）
次に、実施形態１の変形形態１について、図面を参照しつつ説明する。
本変形形態１は、電極間電圧ＶＢに代えて、二次電池に蓄えた電気量と正極電位と負極電位の三者の三者相関関係を用いて二次電池（組電池）を制御する点で、実施形態１と異なる。
車両３０１は、ＨＶ制御装置３２０、及び、実施形態１と同様の組電池８０（これをなす複数の電池１０１，１０１）を有する（図１参照）。
【００８５】
この車両３０１のＨＶ制御装置３２０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを有し、所定のプログラムによって作動するマイクロコンピュータ３２１を含んでいる（図３参照）。このほか、実施形態１と同様の、電圧センサ２５及び電流センサ２６を有する。
以下に、本変形形態１の車両３０１における電池１０１（組電池８０）の制御について、図６，１３〜１５のフローチャートを参照しつつ説明する。なお、本変形形態１では、図１３に示す第１メインルーチンＭ１１と、図１４に示す第２メインルーチンＭ１２とを並行して実行する。
【００８６】
第１メインルーチンＭ１１は、実施形態１における第１メインルーチンＭ１と同様のステップＳ１〜ステップＳ３を行った後、ステップＳ７に進み、第２三者相関取得サブルーチンを実行する。
図１５に示す第２三者相関取得サブルーチンは、実施形態１のステップＳ５（図７参照、ステップＳ５１〜Ｓ５５）とほぼ同様である。但し、実施形態１と異なるステップＳ７６では、実施形態１と同様にして、ステップＳ５４で得た合成相関関係ＣＲＢの中から、電極間電圧相関関係ＣＢに最も近似したものを選択する。
そして、選択した合成相関関係ＣＲＢにかかる劣化度別正極電位相関関係ＣＲＰと劣化度別負極電位相関関係ＣＲＮとリチウムイオンの消去によるずれ量との組から、実施形態１とは異なり、電気量Ｑと正極電位ＰＰとの正極電位相関関係ＣＰＢ、及び、電気量Ｑと負極電位ＰＮとの負極電位相関関係ＣＮＢを得る。そして、これら正極電位相関関係ＣＰＢ及び負極電位相関関係ＣＮＢと電極間電圧相関関係ＣＢとから、電気量Ｑと正極電位ＰＰと負極電位ＰＮとの相関関係（第２三者相関関係ＣＴ２）を取得して、以前のものから更新する。
この第２三者相関関係ＣＴ２を取得した後、図１３に示す第１メインルーチンＭ１１に戻り、ステップＳ８に進む。
【００８７】
ステップＳ８では、上述の第２三者相関関係取得段階（ステップＳ７）で取得した第２三者相関関係ＣＴ２を用いて、正極１２０の正極電位ＰＰが、上限正極電位ＰＵＰと下限正極電位ＰＤＰとの間、及び、負極１３０の負極電位ＰＮが、上限負極電位ＰＵＮと下限負極電位ＰＤＮとの間にそれぞれ収まるように、電池１０１の電気量Ｑについて使用電気量範囲ＢＱを設定する。
具体的には、実施形態１と同じようにして、第２三者相関関係ＣＴ２（電極間電圧相関関係ＣＢ、正極電位相関関係ＣＰＢ及び負極電位相関関係ＣＮＢ）を用いて、正極電位の上下限電位及び負極電位の上下限電位から定められる、上限時電気量ＱＵ１及び下限時電気量ＱＤ１，ＱＤ３を設定する。これにより、使用電気量範囲ＢＱが設定される（図８，９参照）。
使用電気量範囲ＢＱを設定した後には、第１メインルーチンＭ１１は省電力モードに移行する。
【００８８】
次に、図１４に示す第２メインルーチンＭ１２について説明する。なお、この第２メインルーチンＭ１２は、実施形態１で、電極間電圧ＶＢを用いて、使用電圧範囲ＢＶＢ内になるように電池１０１（組電池８０）を制御したのに代えて、電気量Ｑを用いて、使用電気量範囲ＢＱ内になるように電池１０１（組電池８０）を制御する点で、実施形態１の第２メインルーチンＭ２と異なる。
第２メインルーチンＭ１２では、実施形態１と同様のステップＪ１，Ｊ２を行った後、ステップＪ５において、実施形態１と同様にして、電池１０１に蓄えた電気量Ｑを算出する。なお、算出した電気量Ｑが、ステップＳ８で設定した使用電気量範囲ＢＱ内にあれば、正極１２０の正極電位ＰＰが、上限正極電位ＰＵＰと下限正極電位ＰＤＰとの間に収まる。
続いて、ステップＪ１０では、電気量Ｑを用いて組電池８０（電池１０１）を制御する。即ち、電池１０１に蓄えた電気量Ｑが使用電気量範囲ＢＱ内に入るように、組電池８０をなす各電池１０１，１０１を制御する。
次いで、ステップＪ３では、実施形態１と同様にして、電池１０１の電極間電圧ＶＢを検知する。
【００８９】
ステップＪ６では、実施形態１と同じようにして、車両３０１がキーオフになったかどうかを判別する。ＮＯ、即ち車両３０１がまだキーオフになっていない場合には、ステップＪ１０に戻り、電池１０１の電気量Ｑを検知する。一方、ＹＥＳ、即ち車両３０１がキーオフになった場合には、省電力モードに移行する。なお、第１メインルーチンＭ１１も通常モードである場合には、この第１メインルーチンＭ１１も省電力モードに移行する。
【００９０】
なお、本変形形態１では、ＨＶ制御装置３２０が二次電池の正負電位関係取得装置及び二次電池の制御装置に、ステップＳ７（ステップＳ７６）を実行するマイコン３２１、電圧センサ２５及び電流センサ２６が三者相関取得手段に、ステップＳ８を実行するマイコン３２１が範囲設定手段に、ステップＪ１０を実行するマイコン３２１が制御手段に、それぞれ対応する。
【００９１】
以上より、本変形形態１にかかる車両３０１では、ＨＶ制御装置３２０が、電極間電圧相関取得手段（ステップＳ４）及び第２三者相関取得手段（ステップＳ７（ステップＳ７６））を備えるので、参照電極など、電池１０１に特別な構成を設けなくとも、正極電位ＰＰと負極電位ＰＮとの関係を取得できる。
従って、第２三者相関関係ＣＴ２を用いて、正極電位ＰＰ及び負極電位ＰＮが適切な範囲となる電気量Ｑの使用電気量範囲ＢＱを得ることができる。これにより、劣化に応じた適切な範囲での電池１０１（組電池８０）の使用が可能となる。
【００９２】
また、ＨＶ制御装置３２０によれば、範囲設定手段（ステップＳ８）で設定した使用電気量範囲ＢＱの範囲内で、電池１０１（組電池８０）への充放電を制御するので、電池１０１に生じた劣化の種類や程度に応じて、電池１０１の発熱防止や正極の劣化の進行抑制や負極の劣化の進行抑制など、使用範囲設定の意図に即した適切な電池制御が可能となる。
【００９３】
また、車両３０１では、使用電気量範囲ＢＱの設定の意図に即した適切な電池制御が可能な電池１０１のＨＶ制御装置３２０を備えるので、安定した性能の車両３０１とすることができる。
【００９４】
以上において、本発明を実施形態１，２及び変形形態１に即して説明したが、本発明は上記実施形態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、適宜変更して適用できることは言うまでもない。
例えば、実施形態１等では、劣化度別正極電位相関関係の群に、劣化度別正極電位相関関係を複数含む形態を、また、劣化度別負極電位相関関係の群に、劣化度別負極電位相関関係を１つのみ含む形態をそれぞれ例示した。しかし、例えば、劣化度別正極電位相関関係の群に、劣化度別正極電位相関関係を１つのみ含んだ形態や、劣化度別負極電位相関関係の群に、劣化度別負極電位相関関係を複数含んだ形態としても良い。
また、電極間電圧に、組電池８０をなす１つの電池１０１における正極端子部１９１Ａと負極端子部１９２Ａとの間で測定した電圧を用いた。しかし、例えば、組電池内の全ての電池を直列に接続してある場合には、組電池における端子間電圧（組電池の総正極電位と総負極電位との差）を測定し、その端子間電圧を電池数で割って算出した値を用いても良い。
また、電気量と電極間電圧との合成相関関係ＣＲＢと、実際の電極間電圧相関関係ＣＢとの近似度を数値化するのに、両者の相関係数を用いたが、その他に、例えば、両者の、各電気量における電極間電圧の差の二乗和を用いても良い。
【符号の説明】
【００９５】
１，２０１，３０１  車両
２０，２２０，３２０  ハイブリッド自動車制御装置（二次電池の正負電位関係取得装置，二次電池の制御装置）
２１，２２１，３２１  マイクロコンピュータ
２５  電圧センサ（電極間電圧検知回路）
２６  電流センサ
１０１  電池（二次電池）
１２０  正極
１３０  負極
ＢＱ  使用電気量範囲
ＢＶＢ  使用電圧範囲
ＣＢ  電極間電圧相関関係
ＣＲＮ  劣化度別負極電位相関関係
ＣＲＰ  劣化度別正極電位相関関係
ＣＴ１  第１三者相関関係（三者相関関係，電極間電圧−正極電位−負極電位相関関係）
ＣＴ２  第２三者相関関係（三者相関関係）
ＥＮ  負極イオン量（（負極に蓄えた）イオンの量）
ＥＰ  正極イオン量（（正極に蓄えた）イオンの量）
ＧＣＮ  劣化度別負極電位相関関係の群
ＧＣＰ  劣化度別正極電位相関関係の群
ＰＡｎ  （電極間電圧と電気量との）組
ＰＤＮ  下限負極電位
ＰＤＰ  下限正極電位
ＰＮ  負極電位
ＰＰ  正極電位
ＰＵＮ  上限負極電位
ＰＵＰ  上限正極電位
Ｑ，Ｑｎ  電気量
ＱＸ  （電気量の）変化量
ＲＮ  負極劣化度（負極の劣化度）
ＲＰ  正極劣化度（正極の劣化度）
ＶＢ，ＶＢｎ  電極間電圧
【図１】
2011215083.tif 000003
【図２】
2011215083.tif 000004
【図３】
2011215083.tif 000005
【図４】
2011215083.tif 000006
【図５】
2011215083.tif 000007
【図６】
2011215083.tif 000008
【図７】
2011215083.tif 000009
【図８】
2011215083.tif 000010
【図９】
2011215083.tif 000011
【図１０】
2011215083.tif 000012
【図１１】
2011215083.tif 000013
【図１２】
2011215083.tif 000014
【図１３】
2011215083.tif 000015
【図１４】
2011215083.tif 000016
【図１５】
2011215083.tif 000017