(57)【要約】【課題】組電池に含まれる各セルを適切に保護する。【解決手段】二次電池システム２は、組電池１０と、組電池１０に入出力される電流ＩＢを検出する電流センサ２２と、組電池１０の電流値（保護電流ＩＢｐ）に従って組電池１０の保護制御を実行するＥＣＵ１００とを備える。組電池１０は、直列接続された複数のブロック１１〜１Ｍを含む。複数のブロック１１〜１Ｍの各々は、並列接続された互いに同数のセルを含む。ＥＣＵ１００は、ブロック１１の内部抵抗Ｒ１と、ブロック１２の内部抵抗Ｒ２とを算出する。ＥＣＵ１００は、内部抵抗Ｒ１，Ｒ２のうちの高い方の内部抵抗Ｒ２を低い方の内部抵抗Ｒ１で除算した内部抵抗比Ｋを算出し、算出された内部抵抗比Ｋと電流センサにより検出された電流値ＩＢとが乗算された値（Ｋ×ＩＢ）を保護制御に使用する。【選択図】図４
2019102287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
組電池と、
前記組電池に入出力される電流を検出する電流センサと、
前記組電池の電流値に従って前記組電池の保護制御を実行する制御装置とを備え、
前記組電池は、直列接続された複数のブロックを含み、
前記複数のブロックの各々は、並列接続された互いに同数のセルを含み、
前記制御装置は、
前記複数のブロックのうちの第１のブロックの内部抵抗を示す第１の内部抵抗と、前記複数のブロックのうちの第２のブロックの内部抵抗を示す第２の内部抵抗とを算出し、
前記第１および第２の内部抵抗のうちの高い方の内部抵抗を低い方の内部抵抗で除算した内部抵抗比を算出し、
算出された内部抵抗比と前記電流センサにより検出された電流値とが乗算された値を前記保護制御に使用する、二次電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、二次電池システムに関し、より特定的には、組電池の電流値に従って組電池の充放電を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハイブリッド車両、電気自動車などの電動車両の普及が進んでいる。これらの電動車両には組電池が搭載されている。車載用組電池として以下のような構成を有するものが採用され得る。すなわち、組電池は、直列接続された複数のブロックを含む。そして、複数のブロックの各々は、並列接続された同数のセルを含む。
【０００３】
このような構成を有する組電池の充放電制御に組電池の内部抵抗を用いる技術が提案されている。たとえば特開２００８−１８２７７９号公報（特許文献１）によれば、各ブロックの内部抵抗に基づいて電流遮断機構が作動したセルがあると判定された場合に、組電池の充放電が停止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１８２７７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述の構成を有する組電池では、過大な電流がセルを流れたりセルが過度に高温になったりしないようにするための保護制御を実行することで、各セルを保護することが求められる。一般に、並列接続された複数のセルを含むブロック内において、あるセルの内部抵抗が増加すると、そのセルに電流が流れにくくなる分だけ他のセルを流れる電流が増加する。つまり、並列接続された複数のセル間の電流分布に偏りが生じ得る。このような電流分布の偏りについて特許文献１では特に考慮されていない点において、セル保護の観点から改善の余地が存在する。
【０００６】
本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、組電池に含まれる各セルを適切に保護することが可能な技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示のある局面に従う二次電池システムは、組電池と、組電池に入出力される電流を検出する電流センサと、組電池の電流値に従って組電池の保護制御を実行する制御装置とを備え、組電池は、直列接続された複数のブロックを含む。複数のブロックの各々は、並列接続された互いに同数のセルを含む。制御装置は、複数のブロックのうちの第１のブロックの内部抵抗を示す第１の内部抵抗と、複数のブロックのうちの第２のブロックの内部抵抗を示す第２の内部抵抗とを算出する。制御装置は、第１および第２の内部抵抗のうちの高い方の内部抵抗を低い方の内部抵抗で除算した内部抵抗比を算出し、算出された内部抵抗比と電流センサにより検出された電流値とが乗算された値を保護制御に使用する。
【０００８】
上記構成によれば、内部抵抗比と電流センサにより検出された電流値とが乗算された値が組電池の保護制御に使用される。内部抵抗比は１以上であるため、組電池の保護制御に使用される電流値が電流センサの検出値（すなわち、実際の電流値）よりも大きくなる。そうすると、実際の電流値に従って組電池の充放電を制御する場合と比べて、組電池の保護制御（後述するハイレート劣化抑制制御またはリチウム析出抑制制御など）が早期に実行されることとなる。したがって、組電池に含まれる各セルを適切に保護することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、組電池に含まれる各セルを適切に保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施の形態に係る二次電池システムが搭載された車両の全体構成を概略的に示す図である。
【図２】組電池および監視ユニットの構成をより詳細に示す図である。
【図３】組電池の内部抵抗の増加前の状態と増加後の状態とを比較するための図である。
【図４】本実施の形態における組電池の保護電流の算出方法を示すフローチャートである。
【図５】ブロックの内部抵抗の算出手法の一例を説明するための図である。
【図６】本実施の形態の変形例１における組電池の保護電流の算出方法を示すフローチャートである。
【図７】本実施の形態の変形例２における組電池の保護電流の算出方法を示すフローチャートである。
【図８】ハイレート劣化の進行と組電池のＳＯＣとの関係を説明するための概念図である。
【図９】本実施の形態におけるリチウム析出抑制制御を説明する図である。
【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、図中同一また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】
以下では、本実施の形態に係る二次電池システムが電動車両に搭載される構成を例に説明する。しかし、二次電池システムの用途は車両用に限定されるものではなく、たとえば定置用であってもよい。
【００１３】
［実施の形態］
＜二次電池システムの構成＞
図１は、本実施の形態に係る二次電池システムが搭載された車両の全体構成を概略的に示す図である。図１を参照して、車両１は、ハイブリッド車両である。しかし、本開示に係る二次電池システムが搭載可能な車両はハイブリッド車両（プラグインハイブリッド車を含む）に限られない。本開示に係る二次電池システムは、二次電池システムから供給される電力を用いて駆動力を発生させる車両全般に搭載可能である。そのため、車両１は、電気自動車または燃料電池車であってもよい。
【００１４】
車両１は、二次電池システム２と、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ：Power  Control  Unit）３０と、モータジェネレータ４１，４２と、エンジン５０と、動力分割装置６０と、駆動軸７０と、駆動輪８０とを備える。二次電池システム２は、組電池１０と、監視ユニット２０と、電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic  Control  Unit）１００とを備える。
【００１５】
エンジン５０は、空気と燃料との混合気を燃焼させたときに生じる燃焼エネルギーをピストンおよびロータなどの運動子の運動エネルギーに変換することによって動力を出力する内燃機関である。
【００１６】
動力分割装置６０は、たとえば、サンギヤ、キャリア、リングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構（図示せず）を含む。動力分割装置６０は、エンジン５０から出力される動力を、モータジェネレータ４１を駆動する動力と、駆動輪８０を駆動する動力とに分割する。
【００１７】
モータジェネレータ４１，４２の各々は、交流回転電機であり、たとえば、ロータに永久磁石（図示せず）が埋設された三相交流同期電動機である。モータジェネレータ４１は、主として、動力分割装置６０を経由してエンジン５０により駆動される発電機として用いられる。モータジェネレータ４１が発電した電力は、ＰＣＵ３０を介してモータジェネレータ４２または組電池１０に供給される。
【００１８】
モータジェネレータ４２は、主として電動機として動作し、駆動輪８０を駆動する。モータジェネレータ４２は、組電池１０からの電力およびモータジェネレータ４１の発電電力の少なくとも一方を受けて駆動され、モータジェネレータ４２の駆動力は駆動軸７０に伝達される。一方、車両の制動時や下り斜面での加速度低減時には、モータジェネレータ４２は、発電機として動作して回生発電を行なう。モータジェネレータ４２が発電した電力は、ＰＣＵ３０を介して組電池１０に供給される。
【００１９】
組電池１０は、モータジェネレータ４１，４２を駆動するための電力を蓄え、ＰＣＵ５０を通じてモータジェネレータ４１，４２へ電力を供給する。また、組電池１０は、モータジェネレータ４１，４２の発電時にＰＣＵ３０を通じて発電電力を受けて充電される。組電池１０は、組電池は、複数のブロックを含む。各ブロックには複数のセルが含まれる。各セルは、たとえばリチウムイオン二次電池またはニッケル水素電池などの二次電池である。
【００２０】
監視ユニット２０は、電圧センサ２１（図２に示す電圧センサ２１１〜２１Ｍ）と、電流センサ２２と、温度センサ２３とを含む。電圧センサ２１は、組電池１０の電圧ＶＢを検出する。電流センサ２２は、組電池１０に入出力される電流ＩＢを検出する。温度センサ２３は、組電池１０の温度ＴＢを検出する。各センサは、その検出結果を示す信号をＥＣＵ１００に出力する。組電池１０および監視ユニット２０の構成については図２にて、より詳細に説明する。
【００２１】
ＰＣＵ３０は、ＥＣＵ１００からの制御信号に従って、組電池１０とモータジェネレータ４１，４２との間で双方向の電力変換を実行する。ＰＣＵ３０は、モータジェネレータ４１，４２の状態を別々に制御可能に構成されており、たとえば、モータジェネレータ４１を回生状態（発電状態）にしつつ、モータジェネレータ４２を力行状態にすることができる。ＰＣＵ３０は、たとえば、モータジェネレータ４１，４２に対応して設けられる２つのインバータと、各インバータに供給される直流電圧を組電池１０の出力電圧以上に昇圧するコンバータ（いずれも図示せず）とを含んで構成される。
【００２２】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）１０１と、メモリ（ＲＯＭ（Read  Only  Memory）およびＲＡＭ（Random  Access  Memory））１０２と、各種信号が入出力される入出力ポート（図示せず）とを含んで構成される。ＥＣＵ１００は、各センサから受ける信号ならびにメモリ１０２に記憶されたプログラムおよびマップに基づいて、車両１を所望の状態に制御するための各種処理を実行する。具体的には、ＥＣＵ１００は、エンジン５０およびＰＣＵ３０を制御することによって組電池１０の充放電を制御する。詳細は後述するが、組電池１０の充放電制御（より具体的には組電池の「保護制御」）には組電池１０の電流値が使用される。また、ＥＣＵ１００は、組電池１０内の各ブロックの内部抵抗を算出する。内部抵抗の算出についても後に詳細に説明する。
【００２３】
図２は、組電池１０および監視ユニット２０の構成をより詳細に示す図である。図２を参照して、組電池１０は、直列接続されたＭ個のブロック１１〜１Ｍを含む。ブロック１１とブロック１２とは隣接して設けられている。ブロック１２とブロック１３とは隣接して設けられている。残りのブロック１４〜１Ｍについても同様である。各ブロック１１〜１Ｍは、並列接続されたＮ個（同数）のセルを含む。Ｍ，Ｎは、２以上の自然数である。
【００２４】
電圧センサ２１１は、ブロック１１の電圧Ｖ１を検出する。電圧センサ２１２は、ブロック１２の電圧Ｖ２を検出する。残りの電圧センサ２１３〜２１Ｍについても同様である。電流センサ２２は、組電池１０に入出力される電流ＩＢを検出する。温度センサ２３は、組電池１０の温度を検出する。各センサは、その検出結果をＥＣＵ１００に出力する。なお、温度センサは、組電池１０全体に対して１つ設けられるのに代えて、たとえば数個のブロック毎に設けられていてもよい。
【００２５】
＜電流分布の偏り＞
以上のように構成された二次電池システム２において、組電池１０の劣化に伴い、組電池１０の内部抵抗が増加する。内部抵抗増加の原因としては、いずれかの組電池１０内のいずれかのセルにおいて、電極の剥離、集電体の溶接部分の剥離、電極活物質の滑落等に起因して実効電極面積が低下することなどが挙げられる。組電池１０の内部抵抗の増加前と増加後とでは、以下に説明するように、組電池１０内（ブロック内）を流れる電流分布に変化が生じる。
【００２６】
図３は、組電池１０の内部抵抗の増加前の状態と増加後の状態とを比較するための図である。以下では理解を容易にするため、２つのブロック１１，１２を用いて説明する。
【００２７】
図３を参照して、ブロック１１は、セル１１１〜１１Ｎを含む。ブロック１２は、セル１２１〜１２Ｎを含む。ここでは、ブロック１１に含まれる全セル１１１〜１１Ｎは正常であるが（つまり、内部抵抗の増加が生じていないが）、ブロック１２に含まれるセル１２１〜１２Ｎのうちの１つのセル１２Ｎの内部抵抗が増加した状況を想定する。
【００２８】
正常なセルの内部抵抗をＲと記載する。そうすると、ブロック１１の内部抵抗Ｒ１は、下記式（１）のように表される。
Ｒ１＝Ｒ／Ｎ                                                      ・・・（１）
【００２９】
一方、ブロック１２においてセル１２Ｎの内部抵抗がＫ倍に増加してαＲとなったとする（α＞１とする）。残りのセル１２１〜１２（Ｎ−１）の内部抵抗は、Ｒのままである。この場合、ブロック１２の内部抵抗Ｒ２は、下記式（２）に従って算出される。
１／Ｒ２＝（Ｎ−１）×１／Ｒ＋１／αＲ                            ・・・（２）
【００３０】
式（２）を整理すると、ブロック１２の内部抵抗Ｒ２は、下記式（３）のようにを表される。
Ｒ２＝αＲ／｛α（Ｎ−１）＋１｝                                  ・・・（３）
【００３１】
したがって、ブロック１１の内部抵抗Ｒ１に対するブロック１２の内部抵抗Ｒ２の比は、式（１），（３）より下記式（４）のように表すことができる。以下、この比を「内部抵抗比Ｋ」と称する。内部抵抗比Ｋは、１よりも大きい（Ｋ＞１）。
Ｋ＝Ｒ２／Ｒ１＝αＮ／｛α（Ｎ−１）＋１｝                        ・・・（４）
【００３２】
続いて、ブロック１２に含まれるセル１２Ｎ以外のセル、すなわち（Ｎ−１）個の正常なセル１２１〜１２（Ｎ−１）の各々について、各セルを流れる電流Ｉｎｏｒがどのように表されるかを説明する。まず、正常なセル１２１〜１２（Ｎ−１）を仮想的に合成した合成セルを考え、この合成セルを流れる電流をＩＸと記載する。この合成セルの合成内部抵抗は、Ｒ／（Ｎ−１）である。一方、内部抵抗がαＲに増加したセル１２Ｎを流れる電流をＩＹと記載する。セル１２Ｎの内部抵抗が増加すると、セル１２Ｎには電流が流れにくくなる一方で（電流ＩＹがαに応じて減少する一方で）、その分だけ合成セルを流れる電流ＩＸが増加する。電流ＩＸと電流ＩＹとの比は、内部抵抗の逆比に等しく、下記式（５）のように表される。
ＩＸ：ＩＹ＝αＲ：｛Ｒ／（Ｎ−１）｝                              ・・・（５）
【００３３】
この式（５）と、電流保存則（キルヒホッフの第１法則）を示す関係式（ＩＸ＋ＩＹ＝ＩＢ）とを連立させて電流ＩＸについて解くと、下記式（６）のようになる。
ＩＸ＝α（Ｎ−１）／｛α（Ｎ−１）＋１）｝×ＩＢ                  ・・・（６）
【００３４】
正常なセル１２１〜１２（Ｎ−１）の各々を流れる電流Ｉｎｏｒは、ＩＸを（Ｎ−１）分割したものであるため、下記式（７）のように表される。
Ｉｎｏｒ＝α／｛α（Ｎ−１）＋１）｝×ＩＢ                      ・・・（７）
【００３５】
式（４）および式（７）から、正常なセル１２１〜１２（Ｎ−１）の各々を流れる電流Ｉｎｏｒが下記式（８）に示すように内部抵抗比Ｋを用いて表されることが分かる。式（８）は、内部抵抗比Ｋに比例して電流Ｉｎｏｒが増加することを示している。
Ｉｎｏｒ＝Ｋ×ＩＢ／Ｎ                                            ・・・（８）
【００３６】
このように、セル１２Ｎの内部抵抗がαＲに増加すると、そのブロック内で並列接続された残りの正常なセル１２１〜１２（Ｎ−１）を流れる電流Ｉｎｏｒが増加し、電流分布に偏りが生じる。この電流分布の偏りについて考慮しないと、内部抵抗比Ｋの増加に伴い正常なセル１２１〜１２（Ｎ−１）に過大な電流Ｉｎｏｒが流れ、セル１２１〜１２（Ｎ−１）を適切に保護することができない可能性がある。
【００３７】
そこで、本実施の形態においては、上記式（８）の算出結果に鑑み、電流ＩＢに内部抵抗比Ｋを乗算した値（Ｋ×ＩＢ）の電流が各ブロック１１〜１Ｍを流れると想定した上で組電池１０の充放電を制御する構成を採用する。このように、実際の電流（ＩＢ）よりも大きな電流（Ｋ×ＩＢ）が各ブロック１１〜１Ｍを流れると想定することは、各ブロック１１〜１Ｍを流れる電流にマージンを設定することに相当する。電流マージンを設定することで、各セルを流れる電流が過度に増加する前に組電池１０の充放電を抑制するための各種制御（後述）が実行されることとなるため、各セルを適切に保護することができる。以下、電流ＩＢに内部抵抗比Ｋを乗算した電流値（Ｋ×ＩＢ）の電流を「保護電流ＩＢｐ」と称し、その算出手法について説明する。
【００３８】
＜保護電流の算出フロー＞
図４は、本実施の形態における組電池１０の保護電流ＩＢｐの算出方法を示すフローチャートである。図４ならびに後述する図６および図７に示すフローチャートは、たとえば所定周期が経過する度に図示しないメインルーチンから呼び出されて実行される。各ステップ（Ｓと略す）は、基本的にはＥＣＵ１００によるソフトウェア処理によって実現されるが、ＥＣＵ１００内に作製された電子回路によるハードウェア処理によって実現されてもよい。
【００３９】
図４を参照して、Ｓ１１０において、ＥＣＵ１００は、監視ユニット２０内の各センサから、ブロック１１〜１Ｍの電圧Ｖ１〜ＶＭを取得するとともに、組電池１０を流れる電流ＩＢを取得する。
【００４０】
Ｓ１２０において、ＥＣＵ１００は、ブロック１１〜１Ｍの内部抵抗Ｒ１〜ＲＭをそれぞれ算出する。ブロック１１の内部抵抗Ｒ１は、たとえば以下のように算出することができる。
【００４１】
図５は、ブロック１１の内部抵抗Ｒ１の算出手法の一例を説明するための図である。図５において、横軸は電流ＩＢを示し、縦軸は電圧Ｖ１（電圧センサ２１１の検出値）を示す。
【００４２】
ＥＣＵ１００は、Ｓ１の処理において電圧Ｖ１および電流ＩＢを所定期間の間に繰り返し取得し、取得された値を図５に示すようにグラフ上にプロットする。そして、ＥＣＵ１００は、電圧Ｖ１と電流ＩＢとの間の関係を示す近似直線Ｌを最小二乗法により算出する。そうすると、近似直線Ｌの傾きがブロック１１の内部抵抗Ｒ１を示すことになる。説明は繰り返さないが、他のブロック１２〜１Ｍについても同様にすることで、内部抵抗Ｒ２〜ＲＭを算出することができる。
【００４３】
なお、近似曲線Ｌの傾き（＝内部抵抗）の算出精度を向上させる観点からは、前述の所定期間がある程度長く、かつ、電圧センサ２１の検出値および電流センサ２２の検出値が比較的広い範囲に亘ってグラフ上にプロットされることが好ましい。より具体的には、所定期間として１秒間などの長い期間を設定し（なお、サンプリング周期は１００ミリ秒程度に設定することができる）、その期間中に電流ＩＢの正負が切り替わるなど電流ＩＢの変化幅が大きい状況で得られた結果を用いることが好ましい。
【００４４】
図４に戻り、Ｓ１３０において、ＥＣＵ１００は、隣接する２つのブロック間の内部抵抗比Ｋｉ（ｉ＝１〜（Ｎ−１））を算出する。内部抵抗比Ｋｉとしては、順序が異なる２つの比Ｒｉ／Ｒ（ｉ＋１）およびＲ（ｉ＋１）／Ｒｉのうちの大きい方の値を採用することができる。あるいは、Ｒｉ／Ｒ（ｉ＋１）が１以上の場合にはＫｉ＝Ｒｉ／Ｒ（ｉ＋１）とし、Ｒｉ／Ｒ（ｉ＋１）が１未満の場合にはＫｉ＝Ｒ（ｉ＋１）／Ｒｉとしてもよい。
【００４５】
Ｓ１４０において、ＥＣＵ１００は、すべての内部抵抗比Ｋｉのうちの最大値Ｋｍａｘを求める。そして、ＥＣＵ１００は、電流センサ２２により検出される電流ＩＢに内部抵抗比Ｋｉの最大値Ｋｍａｘを乗算した値を保護電流ＩＢｐとして算出する（ＩＢｐ＝Ｋｍａｘ×ＩＢ）（Ｓ１５０）。
【００４６】
以上のような処理フローに従って保護電流ＩＢｐを算出することができる。そして、保護電流ＩＢｐを用いて組電池１０の充放電制御が制御される。このような充放電制御の例として、組電池１０の充放電を抑制することで組電池１０を保護する保護制御の例（ハイレート抑制制御およびリチウム析出抑制制御）を後に簡単に説明する。
【００４７】
［変形例１］
保護電流ＩＢｐの算出手法としては、図４および図５にて説明した手法以外の手法も考えられる。たとえば、以下の変形例１，２に示すような手法を採用することもできる。
【００４８】
図６は、本実施の形態の変形例１における組電池１０の保護電流ＩＢｐの算出方法を示すフローチャートである。図６を参照して、Ｓ２１０，Ｓ２２０の処理は、実施の形態におけるＳ１１０，Ｓ１２０（図４参照）の処理とそれぞれ同等である。これは後述する図７においても同様である。
【００４９】
Ｓ２３０において、ＥＣＵ１００は、内部抵抗Ｒ１〜ＲＭのうちの最低の内部抵抗（最低抵抗）Ｒｍｉｎを求めるとともに、内部抵抗Ｒ１〜ＲＭのうちの最高の内部抵抗（最高抵抗）Ｒｍａｘを求める。
【００５０】
Ｓ２４０において、ＥＣＵ１００は、最低抵抗Ｒｍｉｎに対する最高抵抗Ｒｍａｘの内部抵抗比Ｋ（＝Ｒｍａｘ／Ｒｍｉｎ）を算出する。そして、Ｓ２５０において、ＥＣＵ１００は、電流センサ２２により検出される電流ＩＢに内部抵抗比Ｋを乗算した値を保護電流ＩＢｐとして算出する（ＩＢｐ＝Ｋ×ＩＢ）。
【００５１】
以上のような処理フローに従って、実施の形態にて説明した処理フロー（図４参照）と同様に保護電流ＩＢｐを算出することができる。
【００５２】
なお、Ｓ２４０において内部抵抗比Ｋを算出する際に、単に最低抵抗Ｒｍｉｎを使用するのに代えて、最低抵抗Ｒｍｉｎに安全マージンＭ（ただし、Ｍ＜１）を乗算した値を用いてもよい。このとき、内部抵抗比Ｋ’は、Ｋ’＝Ｒｍａｘ／（Ｒｍｉｎ×Ｍ）と表され、Ｋ’＞Ｋとなる。つまり、安全マージンＭを乗算することにより、安全マージンＭを乗算しない場合と比べて、内部抵抗比Ｋ’が大きくなる。これにより、保護電流ＩＢｐが大きくなるので、より確実に組電池１０の保護を図ることが可能になる。
【００５３】
安全マージンＭとしては固定値を用いてもよいが、一般に、内部抵抗は、温度依存性およびＳＯＣ依存性を有する。そのため、組電池１０の温度およびＳＯＣに応じた値の安全マージンＭを用いることが、より好ましい。
【００５４】
［変形例２］
図７は、本実施の形態の変形例２における組電池１０の保護電流ＩＢｐの算出方法を示すフローチャートである。この変形例２では、ブロック１１〜１Ｍの内部抵抗Ｒ１〜ＲＭ（Ｒｉ）を算出して、その中から最低抵抗Ｒｍｉｎを算出するのに代えて、ある組電池１０の状態（ＴＢ，ＳＯＣ）において内部抵抗が最も低くなる理想的（あるいは仮想的）なブロックを想定して、そのブロックの内部抵抗が算出される。
【００５５】
具体的には、Ｓ３３０において、ＥＣＵ１００は、温度センサ２３から組電池１０の温度ＴＢを取得するとともに、組電池１０のＳＯＣを推定する。ＳＯＣの推定手法としては公知の手法の中から任意の手法を採用することができる。たとえば、組電池１０のＯＣＶを測定し、メモリ１０２に格納されたＯＣＶ−ＳＯＣカーブを参照してＯＣＶからＳＯＣを推定する手法を用いてもよい。あるいは、組電池１０に入出力される電流を積算する手法を用いることもできる。
【００５６】
ＥＣＵ１００のメモリ１０２には、ブロックの内部抵抗と温度ＴＢとＳＯＣとの間の対応関係を示すマップＭＰ（図示せず）が事前試験により準備されて格納されている。ＥＣＵ１００は、マップＭＰを参照することで、組電池１０の温度ＴＢおよびＳＯＣから内部抵抗を求める（Ｓ３４０）。より詳細に説明すると、このマップＭＰでは、組電池１０の温度ＴＢとＳＯＣとの組合せ（ＴＢ，ＳＯＣ）に応じて、ブロックの内部抵抗が取り得る最低値が規定されている。この最低値とは、すべてのセルが最低の内部抵抗を有する理想的な状態を想定し、そのようなセルのみで構成されたブロックの内部抵抗値（最低抵抗Ｒｉｄ）である。マップＭＰを参照することで、組電池１０の（ＴＢ，ＳＯＣ）の組合せにおける理想的な最低抵抗Ｒｉｄを算出することができる。
【００５７】
Ｓ３５０において、ＥＣＵ１００は、最低抵抗Ｒｉｄに対する各内部抵抗Ｒｉの比を内部抵抗比Ｋｉとして算出する（Ｋｉ＝Ｒｉ／Ｒｉｄ）。Ｓ３６０において、内部抵抗比Ｋｉの最大値Ｋｍａｘを求める。そして、ＥＣＵ１００は、電流センサ２２により検出される電流ＩＢに最大の内部抵抗比Ｋｍａｘを乗算した値を保護電流ＩＢｐとして算出する（ＩＢｐ＝Ｋｍａｘ×ＩＢ）（Ｓ３７０）。
【００５８】
以上のような変形例２の処理フローを用いることによっても、実施の形態および変形例１にて説明したフロー（図４および図６参照）と同様に、保護電流ＩＢｐを算出することができる。
【００５９】
以上のように、実施の形態および、その変形例１，２によれば、内部抵抗比Ｋ（Ｋｍａｘなど）と電流センサ２２により検出された電流値ＩＢとが乗算された保護電流ＩＢｐが組電池１０の電流値として使用される。内部抵抗比Ｋは１以上であるため、組電池１０の充放電制御に使用される電流値が電流センサ２２の検出値（実際の電流ＩＢ）よりも大きくなる。そうすると、後述するハイレート劣化抑制制御またはリチウム析出抑制制御などにおいて、組電池１０を保護するための制御（回生制限など）が早期に実行されることとなる。したがって、組電池１０に含まれる各セルを適切に保護することができる。
【００６０】
なお、図４、図６および図７では、内部抵抗の比が最大となる内部抵抗の組合せ（Ｒｍａｘ／Ｒｍｉｎなど）に従って内部抵抗比Ｋを算出する例を説明した。このように、内部抵抗比Ｋとして、できるだけ大きな値を設定することで、より確実に組電池１０を保護することができる。しかし、内部抵抗比Ｋを算出するための内部抵抗の組合せは、これに限定されるものではない。組電池１０に含まれるＭ個のブロックのうち、いずれか２つのブロックの内部抵抗の比を用いればよく、内部抵抗の比が最大となる内部抵抗の組合せを採用することは必須ではない。
【００６１】
＜ハイレート劣化抑制制御＞
組電池１０としてリチウムイオン二次電池の組電池が採用される場合に、比較的大きな電流での充放電が継続的に行なわれると、組電池１０の内部抵抗が増加する劣化現象である「ハイレート劣化」が生じ得る。ハイレート劣化は、電極体の内部でのリチウムイオンの濃度分布（塩濃度分布）が偏ることを１つの要因として生じる劣化である。本実施の形態において、ＥＣＵ１００は、組電池１０のハイレート劣化の進行を抑制するための「ハイレート劣化抑制制御」を実行することが可能である。ハイレート劣化の進行には、たとえばＳＯＣが関連することが知られている。
【００６２】
図８は、ハイレート劣化の進行と組電池１０のＳＯＣとの関係を説明するための概念図である。図８において、横軸は、組電池１０のＳＯＣを表す。縦軸は、組電池１０におけるハイレート劣化の進行しにくさを示す指標値である「耐性値ＴＬ」を表す。耐性値ＴＬが低いとハイレート劣化が進行しやすく、耐性値ＴＬが高いほどハイレート劣化が進行しにくくなる。
【００６３】
図８に示すように、耐性値ＴＬは、組電池１０のＳＯＣが相対的に高い領域においては、ある程度高い。しかし、ＳＯＣが低くなるに従って耐性値ＴＬは低下する。そのため、組電池１０のＳＯＣを耐性値ＴＬが比較的高いＳＯＣ領域内に維持することが望ましい。より具体的には、耐性値ＴＬが基準値ＴＬｒｅｆよりも高くなるＳＯＣ領域（Ｓｒｅｆ以上のＳＯＣ領域）になるように組電池１０のＳＯＣを調整することが望ましい。
【００６４】
このＳＯＣ調整は以下のように実現することができる。すなわち、車両１では、予め定められた中心値（ＳＯＣ制御中心）を含む一定のＳＯＣ領域内で組電池１０のＳＯＣが制御されるところ、通常時（ハイレート劣化抑制制御の非実行時）と比べて、ＳＯＣ制御中心を引き上げることができる。あるいは、通常時と比べて、使用するＳＯＣ領域の上限値および下限値（特に下限値）を引き上げてもよい。これにより、耐性値ＴＬが基準値ＴＬｒｅｆよりも高い状態を実現することができる。
【００６５】
ＳＯＣを低下させるＳＯＣ調整には、ＰＣＵ３０による放電機能を用いることができる。一方、ＳＯＣを上昇させるＳＯＣ調整には、車両１が車両外部から供給される電力により組電池１０を充電可能な車両（電気自動車またはプラグインハイブリッド車など）である場合には、外部電源（図示せず）からの供給電力の電力変換を行なう電力変換装置（インバータなど）による充電機能を用いることができる。
【００６６】
このような充電機能または放電機能を用いてＳＯＣを調整する際に、組電池１０に入出力される電流ＩＢが過度に大きいと、ハイレート劣化を促進させてしまう可能性がある。したがって、ＳＯＣ調整のための充放電電流として保護電流ＩＢｐを用いることにより、ハイレート劣化の進行を抑制することができる。より具体的には、組電池１０へ充電する電力の制限値を示す入力許可電力値Ｗｉｎと、組電池１０から充電される電力の制限値を示す出力許可電力値Ｗｏｕｔとを算出する際に、保護電流ＩＢｐを用いることができる。
【００６７】
＜リチウム析出抑制制御＞
組電池１０としてリチウムイオン二次電池の組電池が採用される場合に、組電池１０の使用態様によっては、主として連続充電時には負極表面にリチウム金属が析出することによって組電池１０の発熱あるいは性能低下を招くおそれがあったり、主として連続放電時には内部抵抗が増加したりするおそれがあることが知られている。本実施の形態において、ＥＣＵ１００は、リチウム金属の析出を抑制するための「リチウム析出抑制制御」を実行する。
【００６８】
図９は、本実施の形態におけるリチウム析出抑制制御を説明する図である。図９において、横軸は経過時間を示す。縦軸は、上から順に、保護電流ＩＢｐと入力許可電力値Ｗｉｎとを示す。つまり、本実施の形態におけるリチウム析出抑制制御では、電流センサ２２により検出される電流ＩＢに代えて保護電流ＩＢが用いられている。
【００６９】
図９を参照して、時刻ｔ０において組電池１０の充電（具体的には回生発電）が開始されると、保護電流ＩＢｐが負方向（充電方向）に変化する。組電池１０の充放電履歴に応じて、組電池１０の許容入力電流値Ｉｌｉｍが設定される。たとえば国際公開第２０１０／００５０７９号に記載されるように、許容入力電流値Ｉｌｉｍは、単位時間内に、組電池１０の負極電位がリチウム基準電位まで低下することによってリチウム金属が析出しない最大電流値として求められる。より詳細には、充放電履歴がない状態における許容入力電流値の初期値Ｉｌｉｍ［０］から、充電継続による減少量、放電継続による回復量または放置による回復量を制御周期毎に加減算することによって、時刻ｔにおけるＩｌｉｍ［ｔ］を逐次算出することができる。
【００７０】
さらに、許容入力電流値Ｉｌｉｍに対するマージン電流ΔＩｍｒが設定され、それにより、リチウム金属の析出を防止するための入力電流制限目標値Ｉｔａｇが設定される。たとえば許容入力電流値Ｉｌｉｍを正方向にオフセットさせることによって、入力電流制限目標値Ｉｔａｇを設定することができる。この場合には、オフセットさせた電流値が、マージン電流ΔＩｍｒとなる（詳細については国際公開第２０１０／００５０７９号参照）。
【００７１】
図９に示されるように、許容入力電流値Ｉｌｉｍおよび入力電流制限目標値Ｉｔａｇは、組電池１０の継続的な充電によって正方向（放電方向）に徐々に変化する。これによって、許容される充電電流（｜ＩＢｐ｜）が減少することが理解される。そして、時刻ｔ１において保護電流ＩＢｐが入力電流制限目標値Ｉｔａｇよりも低くなると（ＩＢｐ＜Ｉｔａｇ）、リチウム金属の析出を抑制するために充電電流を制限することが必要となる。
【００７２】
このため、時刻ｔ１から組電池１０のＷｉｎを正方向に変化させることによって、充電電力（回生電力）が制限される。たとえば、Ｗｉｎは、一定レート（時間変化率）で正方向に変化される。これにより、｜Ｗｉｎ｜が減少する。このようにＷｉｎの変化により充電電力を制限することを「回生制限」とも称する。
【００７３】
時刻ｔ１からの回生制限によって充電電流が減少して（すなわち、保護電流ＩＢｐが正方向に変化して）、時刻ｔ２では、再び、ＩＢｐ＞Ｉｔａｇとなる。これにより、時刻ｔ２からは回生制限が解除される。そうすると、組電池１０のＷｉｎは、通常値まで徐々に復帰することになる。
【００７４】
このように、大きな充電電流が発生する回生制動時においては、リチウム金属の析出抑制のために、保護電流ＩＢｐが入力電流制限目標値Ｉｔａｇに達すると、Ｗｉｎをたとえば一定のレートでＷｉｎを変化させる回生制限が開始される。保護電流ＩＢｐを用いることにより、電流ＩＢを用いる場合と比べて、保護電流ＩＢｐが入力電流制限目標値Ｉｔａｇよりも低くなりやすい（ＩＢｐ＜Ｉｔａｇとの条件が成立しやすい）。したがって、回生制限がかかりやすくなり、その結果、より効果的に組電池１０を保護することが可能になる。
【００７５】
なお、詳細な説明は繰り返さないが、図９に示した回生制限と同様の制限が放電電流および出力許可電力値Ｗｏｕｔについても実行される。保護電流ＩＢｐが正方向（放電方向）に大きくなり入力電流制限目標値Ｉｔａｇに対応するしきい値を超えると、Ｗｏｕｔが制限される。なお、この場合の波形は、図示しないが、保護電流ＩＢｐを示した図７のグラフを横軸（時間軸）を対称軸として上下反転させた波形となる。また、Ｗｉｎを示したグラフの縦軸をＷｏｕｔと読み変えて、縦軸の正負を上向きが（＋）下向きが（−）に置き換えればよい。
【００７６】
今回開示された実施の形態は、すべ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。本開示の範囲は、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および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７７】
１  車両、２  二次電池システム、１０  組電池、１１〜１Ｍ  ブロック、１１１〜１ＭＮ  セル、２０  監視ユニット、２１，２１１〜２１Ｍ  電圧センサ、２２  電流センサ、２３  温度センサ、３０  ＰＣＵ、４１，４２  モータジェネレータ、５０  エンジン、６０  動力分割装置、７０  駆動軸、８０  駆動輪、１００  ＥＣＵ、１０１  ＣＰＵ、１０２  メモリ。
【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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