(57)【要約】【課題】組電池を備えた二次電池システムにおいて、必要な放電性能を発揮させる。【解決手段】  複数のブロック１１〜１３の各々の劣化評価値Ｄ１〜Ｄ３と内部抵抗Ｒ１〜Ｒ３とにより規定される劣化領域には、劣化評価値Ｄ１〜Ｄ３が増加するに従って内部抵抗Ｒ１〜Ｒ３が減少する領域である抵抗減少領域Ｋ１が存在する。ＥＣＵ１００は、ブロック１１〜１３の劣化評価値Ｄ１〜Ｄ３が抵抗減少領域Ｋ１内にある場合には、ブロック１１〜１３のうちの一部のブロック１１，１３がＰＣＵ４０に接続され、かつ、ブロック１１，１３の劣化評価値Ｄ１，Ｄ３よりも低い劣化評価値Ｄ２を有するブロック１２がＰＣＵ４０から遮断されるように切替装置３０を制御する。【選択図】図１２
2019008983.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続された複数の電池ブロックを含む組電池と、
前記組電池を放電させるように構成された電力変換装置と、
前記組電池の放電時に前記複数の電池ブロックの各々と前記電力変換装置との電気的な接続状態を切り替えることが可能に構成された切替装置と、
前記複数の電池ブロックの各々の劣化状態を評価するための劣化評価値を前記組電池内における温度分布から算出し、算出された前記劣化評価値を用いて前記電力変換装置および前記切替装置を制御する制御装置とを備え、
前記複数の電池ブロックの各々の前記劣化評価値と内部抵抗とにより規定される劣化領域には、前記劣化評価値が増加するに従って前記内部抵抗が減少する領域である第１の領域と、前記劣化評価値が増加するに従って前記内部抵抗が増加する領域である第２の領域とが存在し、
前記制御装置は、
前記複数の電池ブロックの各々の前記劣化評価値が前記第１の領域内にある場合には、前記複数の電池ブロックのうちの一部の電池ブロックが前記電力変換装置に接続され、かつ、前記一部の電池ブロックの前記劣化評価値よりも低い前記劣化評価値を有する電池ブロックが前記電力変換装置から遮断されるように前記切替装置を制御し、
前記複数の電池ブロックの各々の前記劣化評価値が前記第２の領域内にある場合には、前記複数の電池ブロックのうちの他の一部の電池ブロックが前記電力変換装置に接続され、かつ、前記他の一部の電池ブロックの前記劣化評価値よりも高い前記劣化評価値を有する電池ブロックが前記電力変換装置から遮断されるように前記切替装置を制御する、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、複数の電池ブロックを含む組電池の放電制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、二次電池システムが搭載された車両であるハイブリッド車両、電気自動車などの普及が進んでいる。これらの二次電池システムには、複数の電池ブロック（各電池ブロックは、１または複数のセル）を含む組電池が用いられる。充放電の繰り返しまたは時間の経過に伴って組電池は劣化するため、組電池の劣化状態を考慮した充放電制御に関する各種技術が提案されている。
【０００３】
たとえば特開２０１３−１０６４８１号公報（特許文献１）は、組電池のＳＯＣ（State  Of  Charge）が目標ＳＯＣとなるように組電池の充放電制御を行なう、組電池の制御装置を開示する。この制御装置は、組電池の上昇した抵抗が時間経過に応じて低下する低下率と、ＳＯＣとの関係を規定したデータに基づいて目標ＳＯＣを設定する。目標ＳＯＣは、上昇した抵抗の低下に伴う劣化状態の変化に基づいて変更される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１０６４８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
二次電池の温度が高いほど二次電池の劣化が進行しやすいことが知られている。車両等に搭載された組電池の内部では、電池ブロック間で温度に偏り（バラつき）が生じ得る。このような温度バラつきが生じた状態が継続すると、劣化の進行度合いを示すパラメータ（後述する劣化評価値）が電池ブロック毎に異な値となる可能性がある。
【０００６】
一般に、組電池の放電時には、組電池保護のため、すべての電池ブロックの電圧が予め定められた下限電圧を下回らないように制御される。より具体的には、いずれかの電池ブロックの電圧が下限電圧に達すると、それ以上の組電池の放電が制限（たとえば停止または禁止）される。
【０００７】
複数の電池ブロックが直列に接続された構成の組電池では、すべての電池ブロックを流れる電流が等しい。電池ブロック間で劣化評価値のバラつきが生じると、内部抵抗の大きさが電池ブロック毎に異なることになり、その結果、電圧降下量（＝電流と内部抵抗との積）が電池ブロック毎に異なることになる。したがって、組電池の放電時に、一部の電池ブロックの電圧が他の電池ブロックの電圧よりも早く下限電圧に達する状況が生じ得る。
【０００８】
ここで、本発明者らは以下の点に着目した。すなわち、セルの構成および組成によっては、電池ブロックの劣化評価値と内部抵抗とにより規定される劣化領域に、劣化評価値が増加するに従って内部抵抗が減少する領域（第１の領域）と、劣化評価値が増加するに従って内部抵抗が増加する領域（第２の領域）とが存在する（詳細については後述する図５参照）。
【０００９】
このような電池ブロック毎の劣化評価値のバラつき（電池ブロック毎の電圧降下量のバラつき）ならびに第１および第２の領域の存在を考慮せず、組電池の放電を一律に制御することも考えられる。しかしながら、そうすると、たとえば相対的に劣化が進行した電池ブロックを基準に組電池の放電を制御する場合には、劣化があまり進行していない電池ブロックの放電が過度に制限され、組電池の放電性能（組電池から取り出すことが可能な電力量に関する性能）が低下してしまう可能性がある。
【００１０】
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、組電池を備えた二次電池システムにおいて、必要な放電性能を発揮させ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】
【００１１】
本開示のある局面に従う二次電池システムは、組電池と、電力変換装置と、切替装置と、制御装置とを備える。組電池は、直列に接続された複数の電池ブロックを含む。電力変換装置は、組電池を放電させるように構成される。切替装置は、組電池の放電時に複数の電池ブロックの各々と電力変換装置との電気的な接続状態を切り替えることが可能に構成される。制御装置は、複数の電池ブロックの各々の劣化状態を評価するための「劣化評価値」を組電池内における温度分布から算出し、算出された劣化評価値を用いて電力変換装置および切替装置を制御する。複数の電池ブロックの各々の劣化評価値と内部抵抗とにより規定される劣化領域には、劣化評価値が増加するに従って内部抵抗が減少する領域である「第１の領域」と、劣化評価値が増加するに従って内部抵抗が増加する領域である「第２の領域」とが存在する。
【００１２】
制御装置は、複数の電池ブロックの各々の劣化評価値が第１の領域内にある場合には、複数の電池ブロックのうちの一部の電池ブロックが電力変換装置に接続され、かつ、一部の電池ブロックの劣化評価値よりも低い劣化評価値を有する電池ブロックが電力変換装置から遮断されるように切替装置を制御する。これに対し、制御装置は、複数の電池ブロックの各々の劣化評価値が第２の領域内にある場合には、複数の電池ブロックのうちの他の一部の電池ブロックが電力変換装置に接続され、かつ、他の一部の電池ブロックの劣化評価値よりも高い劣化評価値を有する電池ブロックが電力変換装置から遮断されるように切替装置を制御する。
【００１３】
劣化評価値が第１の領域内にある場合には、劣化評価値が低いほど内部抵抗が高く、電圧が下限電圧に達しやすい。したがって、上記構成によれば、一部の電池ブロックが電力変換装置に接続され、かつ、その一部の電池ブロックの劣化評価値よりも低い劣化評価値を有する電池ブロックが電力変換装置から遮断される。つまり、相対的に低い劣化評価値を有する電池ブロック（＝相対的に内部抵抗が高い電池ブロック）の放電が制限（停止または禁止）された状態で、一部の電池ブロックが放電される。これにより、すべての電池ブロックを一律に放電させる場合と比べて、上記一部の電池ブロックが放電される分、組電池の放電可能期間を伸ばすことができる。よって、必要な放電性能を発揮させることが可能になる。
【００１４】
一方、劣化評価値が第２の領域内にある場合には、劣化評価値が高いほど内部抵抗が高く、電圧が下限電圧に達しやすい。したがって、上記構成によれば、一部の電池ブロックが電力変換装置に接続され、かつ、その一部の電池ブロックの劣化評価値よりも高い劣化評価値を有する電池ブロックが電力変換装置から遮断される。つまり、相対的に高い劣化評価値を有する電池ブロック（＝相対的に内部抵抗が高い電池ブロック）の放電が制限された状態で、上記一部の電池ブロックが放電される。これにより、すべての電池ブロックを一律に放電させる場合と比べて、上記一部の電池ブロックが放電される分、組電池の放電可能期間を伸ばすことができる。よって、必要な放電性能を発揮させることが可能になる。
【発明の効果】
【００１５】
本開示によれば、組電池を備えた二次電池システムにおいて、必要な放電性能を発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本開示の実施の形態に係る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】組電池および切替装置の構成をより詳細に示す図である。
【図３】切替装置の制御によるブロックとＰＣＵとの電気的な接続状態の切り替えを説明するための図である。
【図４】各セルの構成をより詳細に説明するための図である。
【図５】組電池の劣化領域を説明するための図である。
【図６】温度情報に基づく劣化評価値の算出手順を説明するフローチャートである。
【図７】温度と劣化速度との関係の一例を示した図である。
【図８】抵抗減少領域における組電池の放電制御を説明するための図である。
【図９】抵抗減少領域における組電池の放電制御の一例を示すタイムチャートである。
【図１０】抵抗増加領域における組電池の放電制御を説明するための図である。
【図１１】抵抗増加領域における組電池の放電制御の一例を示すタイムチャートである。
【図１２】本実施の形態における組電池の放電制御を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
以下では、本実施の形態に係る二次電池システムがハイブリッド車両に搭載された構成を例に説明するが、本実施の形態に係る二次電池システムは、ハイブリッド車両に限らず、走行用の組電池が搭載される車両全般（たとえばプラグインハイブリッド車両、電気自動車、燃料電池車）に適用可能である。さらに、本実施の形態に係る二次電池システムの用途は車両用に限定されず、たとえば定置用であってもよい。
【００１９】
［実施の形態］
＜二次電池システムの構成＞
図１は、本開示の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って、二次電池システム２と、モータジェネレータ２１０，２２０と、エンジン２３０と、動力分割装置２４０と、駆動軸２５０と、駆動輪２６０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、切替装置３０と、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ：Power  Control  Unit）４０と、電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic  Control  Unit）１００とを備える。
【００２０】
モータジェネレータ２１０，２２０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２１０は、主として、動力分割装置２４０を経由してエンジン２３０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２１０が発電した電力は、ＰＣＵ４０を介してモータジェネレータ２２０または組電池１０に供給される。
【００２１】
モータジェネレータ２２０は、主として電動機として動作し、駆動輪２６０を駆動する。モータジェネレータ２２０は、組電池１０からの電力およびモータジェネレータ２１０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２２０の駆動力は駆動軸２５０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２２０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２２０が発電した電力は、ＰＣＵ４０を介して組電池１０に供給される。
【００２２】
エンジン２３０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や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。
【００２３】
動力分割装置２４０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２４０は、エンジン２３０から出力される動力を、モータジェネレータ２１０を駆動する動力と、駆動輪２６０を駆動する動力とに分割する。
【００２４】
組電池１０は、後に図２にて説明するように、直列に接続された３つのブロック（電池ブロック）１１〜１３を含む。各ブロック１１〜１３は、１または複数のセル１０１を含んで構成される。車両用の組電池には典型的には数十個〜数百個程度のセルが含まれるが、説明の便宜上、本実施の形態では、組電池１０が１２個のセル１０１を含む構成（各ブロック１１〜１３が４つのセル１０１を含む構成）を例に説明する。ただし、ブロックの数は複数個であれば３個に限定されず、セルの個数も１２個に限定されないことを確認的に記載する。
【００２５】
組電池１０とＰＣＵ４０とは電力線ＰＬ，ＮＬにより電気的に接続されている。組電池１０は、モータジェネレータ２１０，２２０を駆動するための電力を蓄え、ＰＣＵ４０を通じてモータジェネレータ２１０，２２０へ電力を供給する。また、組電池１０は、モータジェネレータ２１０，２２０の発電時にＰＣＵ４０を通じて発電電力を受けて充電される。
【００２６】
監視ユニット２０は、電圧センサ２１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に含まれる各セル１０１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、セル１０１毎の温度ＴＢを検出する。なお、温度センサ２３は、組電池１０に対して複数個（セル数よりも少ない数）設けられ、隣接する複数（たとえば数個）のセル１０１を監視単位として温度ＴＢを検出してもよい。なお、以下では、ブロック１１〜１３の電圧をＶ１〜Ｖ３とそれぞれ記載する。また、ブロック１１〜１３の温度をＴＢ１〜ＴＢ３とそれぞれ記載する。
【００２７】
切替装置３０は、ＥＣＵ１００からの制御信号に応答して、組電池１０の放電時に各ブロック１１〜１３とＰＣＵ４０との電気的な接続状態を切り替えることが可能に構成される。組電池１０および切替装置３０の詳細な構成については図２にて説明する。
【００２８】
ＰＣＵ４０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２１０，２２０との間で双方向の電力変換を実行する。ＰＣＵ４０は、モータジェネレータ２１０，２２０の状態をそれぞれ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２１０を回生状態（発電状態）にしつつ、モータジェネレータ２２０を力行状態にすることができる。ＰＣＵ４０は、たとえば、モータジェネレータ２１０，２２０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。なお、ＰＣＵ４０は、本開示に係る「電力変換装置」に相当する。
【００２９】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）１００Ａと、メモリ（より具体的にはＲＯＭ（Read  Only  Memory）およびＲＡＭ（Random  Access  Memory））１００Ｂと、各種信号を入出力するための入出力ポート（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１００Ｂに記憶されたプログラムおよびマップに基づいて、組電池１０の充放電を制御する。より具体的には、ＥＣＵ１００は、各ブロック１１〜１３の電圧が目標電圧に近付くようにエンジン２３０、切替装置３０およびＰＣＵ４０を制御する。また、ＥＣＵ１００は、組電池１０（より詳細には各ブロック１１〜１３）の劣化状態を評価するためのパラメータ（以下「劣化評価値」Ｄとも称する）を算出する。そして、ＥＣＵ１００は、各ブロック１１〜１３の劣化評価値Ｄに基づいて組電池１０の放電を制御する。組電池１０の放電制御については後に詳細に説明する。なお、ＥＣＵ１００は、本開示に係る「制御装置」に相当する。
【００３０】
図２は、組電池１０および切替装置３０の構成をより詳細に説明するための図である。図２を参照して、組電池１０は、図中左側に示されたブロック１１と、中央に示されたブロック１２と、右側に示されたブロック１３とを含む。各ブロック１１〜１３は、４つのセル１０１を含む。各ブロック１１〜１３において、あるセルの正極端子と、そのセルに隣接するセルの負極端子とは、バスバー１０２によって締結されるとともに電気的に接続されている。これにより、ブロック１１〜１３の各々の内部では、隣接するセルが直列に接続されている。
【００３１】
組電池１０には、ブロック１１〜１３間の接続状態を切り替えるための切替装置３０が設けられている。切替装置３０は、端子Ｔ１〜Ｔ４と、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３とを含む。端子Ｔ１〜Ｔ４は、ＥＣＵ１００からの制御信号に応答するリレー回路（図示せず）によって、組電池１０とＰＣＵ４０とを結ぶ電力線ＰＬ，ＮＬのいずれかに適宜接続されるように構成されている。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３の各々は、たとえばＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）などの半導体素子であって、ＥＣＵ１００からの制御信号に応答してオン（導通状態）とオフ（非導通状態）とが切り替えられる。ただし、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３は、オンとオフとが切り替え可能な他の回路部品（たとえばリレー）であってもよい。
【００３２】
図３は、切替装置３０の制御によるブロック１１〜１３とＰＣＵ４０との電気的な接続状態の切り替えを説明するための図である。図３（Ａ）には、端子Ｔ１が電力線ＰＬに電気的に接続されるとともに端子Ｔ４が電力線ＮＬに電気的に接続され、かつ、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３をそれぞれオン、オンおよびオフに制御した状態が示されている。これにより、すべてのブロック１１〜１３を直列に接続して充放電させることができる。
【００３３】
図３（Ｂ）には、端子Ｔ１が電力線ＰＬに電気的に接続されるとともに端子Ｔ４が電力線ＮＬに電気的に接続され、かつ、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３をそれぞれオフ、オフおよびオンに制御した状態が示されている。これにより、ブロック１２をバイパスしてブロック１１，１３を直列に接続し、ブロック１１，１３のみを充放電させることができる。
【００３４】
図３（Ｃ）には、端子Ｔ２が電力線ＰＬに電気的に接続されるとともに端子Ｔ３が電力線ＮＬに電気的に接続され、かつ、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３をいずれもオフに制御した状態が示されている。これにより、ブロック１２のみを充放電させることができる。
【００３５】
なお、図２および図３では、組電池１０が直列に接続された複数のセル１０１を含む構成を例に説明したが、組電池１０内におけるセル１０１の接続状態は、これに限定されるものではない。たとえば、互いに並列に接続されたセル１０１が組電池１０内に含まれていてもよい。そのため、たとえばセル１０１の個数が１２個の場合、２並列×６直列の構成、３並列×４直列の構成、４並列×３直列の構成または６並列×２直列の構成なども可能である。
【００３６】
図４は、各セル１０１の構成をより詳細に説明するための図である。図４におけるセル１０１は、その内部を透視して示されている。図４を参照して、本実施の形態において、セル１０１は、リチウムイオン二次電池である。
【００３７】
セル１０１は、角型（略直方体形状）の電池ケース１１１を有する。電池ケース１１１の上面は蓋体１１２によって封じられている。正極端子１１３および負極端子１１４の各々の一方端は、蓋体１１２から外部に突出している。正極端子１１３および負極端子１１４の他方端は、電池ケース１１１内部において、内部正極端子および内部負極端子（いずれも図示せず）にそれぞれ接続されている。電池ケース１１１の内部には電極体１１５が収容されている。電極体１１５は、正極１１６と負極１１７とがセパレータ１１８を介して積層され、その積層体が捲回されることにより形成されている。電解液は、正極１１６、負極１１７およびセパレータ１１８等に保持されている。
【００３８】
正極１１６、負極１１７、セパレータ１１８および電解液には、リチウムイオン二次電池の正極、負極、セパレータおよび電解液として従来公知の構成および材料をそれぞれ用いることができる。一例として、正極には、コバルト酸リチウムの一部がニッケルおよびマンガンにより置換された三元系の材料を用いることができる。負極には、黒鉛（グラファイト）を用いることができる。セパレータには、ポリオレフィン（たとえばポリエチレンまたはポリプロピレン）を用いることができる。電解液は、有機溶媒（たとえばＤＭＣ（dimethyl  carbonate)とＥＭＣ（ethyl  methyl  carbonate)とＥＣ（ethylene  carbonate)との混合溶媒）と、リチウム塩（たとえばＬｉＰＦ６）と、添加剤（たとえばＬｉＢＯＢ（lithium  bis(oxalate)borate）またはＬｉ［ＰＦ２（Ｃ２Ｏ４）２］）とを含む。ただし、セル１０１は、リチウムイオン二次電池に限定されず、たとえばニッケル水素電池であってもよい。
【００３９】
＜組電池の劣化＞
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の使用に伴って（あるいは時間の経過に伴って）、各ブロック１１〜１３の内部抵抗が増加する劣化（いわゆる材料劣化または経時劣化）が生じることが知られている。本発明者らは、組電池１０（セル１０１）の構成および材料によっては、以下のように劣化が進行する場合がある点に着目した。
【００４０】
図５は、組電池１０の劣化領域を説明するための図である。図５において、横軸は、各ブロック１１〜１３の劣化評価値Ｄを示す。縦軸は、初期状態（たとえば組電池１０の製造時における状態）を基準とした各ブロック１１〜１３の内部抵抗Ｒの増加率（抵抗増加率）を示す。
【００４１】
なお、図５の横軸に示す劣化評価値Ｄは、以下に説明するように、組電池１０（あるいはセル１０１）の温度情報に基づいて算出することができる。
【００４２】
図６は、温度情報に基づく劣化評価値Ｄの算出手順を説明するフローチャートである。図６および後述する図１２に示すフローチャートは、所定の条件が成立する度、または、所定の演算周期が経過する度にメインルーチン（図示せず）から呼び出され、ＥＣＵ１００により実行される。また、このフローチャートに含まれる各ステップ（以下「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内に作製された専用のハードウェア（電気回路）によって実現されてもよい。
【００４３】
図６を参照して、Ｓ１において、ＥＣＵ１００は、組電池１０の温度ＴＢの検出値を温度センサ２３から取得する。次いで、ＥＣＵ１００は、Ｓ１にて取得された温度ＴＢに基づいて、組電池１０の劣化速度βを推定する（Ｓ２）。
【００４４】
図７は、温度ＴＢと劣化速度βとの関係の一例を示した図である。図７において、横軸は温度ＴＢの逆数（１／ＴＢ）を示し、縦軸は劣化速度βの自然対数値（ｌｎ（β））を示す。図７に示されるように、劣化速度βについて、アレニウス側に従う温度依存性が理解される。このような温度ＴＢと劣化速度βとの関係が実験等によって予め求められ、ＥＣＵ１００のメモリ１００Ｂにマップとして予め記憶されている。そのため、ＥＣＵ１００は、上記マップを参照することによって、温度センサ２３によって検出される温度ＴＢに基づいて劣化速度βを推定することができる。なお、上記マップに代えて、関係式（関数）の形式を採用することも可能である。
【００４５】
再び図６を参照して、Ｓ３において、ＥＣＵ１００は、Ｓ２にて推定された劣化速度βを積算し、その積算値から劣化評価値Ｄを算出する。
【００４６】
＜劣化領域＞
以上のように算出される劣化評価値Ｄが図５にＫ１で示した領域、すなわち初期値Ｄ０から抵抗増加率が最小となる基準値Ｄｃまでの間の領域に含まれる場合、内部抵抗Ｒは、劣化評価値Ｄが増加するに従って減少する。そのため、この領域を「抵抗減少領域」Ｋ１とも称する。なお、抵抗減少領域Ｋ１における内部抵抗の減少は、当初、セル１０１の電極（正極１１６または負極１１７）に形成されていた皮膜が組電池１０の充放電に伴い除去された（消失した）ことによるものと考えられる。
【００４７】
その後、劣化評価値Ｄが基準値Ｄｃ以上の領域であるＫ２では、内部抵抗は劣化評価値Ｄの増加とともに増加する。以下、この領域を「抵抗増加領域」Ｋ２とも称する。なお、抵抗減少領域Ｋ１および抵抗増加領域Ｋ２は、本開示に係る「第１の領域」および「第２の領域」にそれぞれ相当する。
【００４８】
車両１に搭載された組電池１０の内部では、ブロック１１〜１３毎に温度バラつきが生じ得る。このような温度バラつきが生じた状態が継続すると、劣化評価値Ｄがブロック１１〜１３毎に異なる値となる可能性がある。
【００４９】
組電池１０の放電時には、組電池１０の保護のため、すべてのブロック１１〜１３の電圧が予め定められた下限電圧ＬＬを下回らないように制御される。より具体的には、いずれかのブロック１１〜１３の電圧が下限電圧ＬＬに達すると、それ以上の組電池１０の放電が停止（禁止）される。すべてのブロック１１〜１３を流れる電流ＩＢは等しいので、ブロック１１〜１３間で劣化評価値Ｄのバラつきが生じると、内部抵抗Ｒの大きさがブロック１１〜１３毎に異なることになり、その結果、電圧降下量（＝ＩＢ×Ｒ）がブロック１１〜１３毎に異なることになる。したがって、組電池１０の放電時に、一部のブロックの電圧が他のブロックの電圧よりも早く下限電圧ＬＬに達し、それ以上、組電池１０を放電できない状況が生じ得る。
【００５０】
そこで、本実施の形態においては、組電池１０内の温度分布に応じてブロック１１〜１３の各々の劣化評価値Ｄ（Ｄ１〜Ｄ３）を算出する。そして、劣化評価値Ｄが抵抗減少領域Ｋ１内にある場合には、劣化評価値Ｄが大きいほど目標電圧Ｖｔａｇを低く設定する一方で、劣化評価値Ｄが抵抗増加領域Ｋ２内にある場合には、劣化評価値Ｄが大きいほど目標電圧Ｖｔａｇを高く設定する。
【００５１】
なお、以下では、本実施の形態における組電池１０の放電制御の説明が複雑になるのを避けるため、両端のブロック１１，１３の状態（温度および劣化評価値など）が互いにほぼ等しい状況を想定する。よって、ブロック１１，１３のうちブロック１１について代表的に説明する。そして、まず、ブロック１１の劣化評価値Ｄ１およびブロック１２の劣化評価値Ｄ２が、いずれも抵抗減少領域Ｋ１内にある場合について、図８および図９にて説明する。続いて、劣化評価値Ｄ１，Ｄ２が、いずれも抵抗増加領域Ｋ２内にある場合について、図１０および図１１にて説明する。
【００５２】
＜抵抗減少領域における放電制御＞
図８は、抵抗減少領域Ｋ１における組電池１０の放電制御を説明するための図である。図８および後述する図１０において、横軸は、組電池１０におけるブロック１１〜１３の位置を示す。縦軸は、上から順に、ブロック１１〜１３の温度ＴＢ、劣化評価値Ｄ、内部抵抗Ｒおよび目標電圧Ｖｔａｇを示す。
【００５３】
図８を参照して、たとえば、端部のブロック１１の温度ＴＢ１が中央のブロック１２の温度ＴＢ２よりも高い場合、端部のブロック１１の劣化評価値Ｄ１の方が中央のブロック１２の劣化評価値Ｄ２よりも大きい。図８に示す状況では、ブロック１１〜１３の劣化評価値Ｄ１〜Ｄ３がいずれも抵抗減少領域Ｋ１内にあるので、ブロック１２の内部抵抗Ｒ２は、ブロック１１の内部抵抗Ｒ１よりも高い。
【００５４】
この場合、比較例のように目標電圧Ｖｔａｇを一律に設定することも考えられる。しかし、本実施の形態では、端部のブロック１１の目標電圧Ｖｔａｇ１の方が中央のブロック１２の目標電圧Ｖｔａｇ２よりも低く設定される。これにより、以下に説明するような制御が実現されるためである。
【００５５】
図９は、抵抗減少領域Ｋ１における組電池１０の放電制御の一例を示すタイムチャートである。図９および後述する図１１において、横軸は、経過時間を示す。縦軸は、ブロック１１〜１３の電圧ＶＢを示す。
【００５６】
図９（Ａ）は、比較例における放電制御を説明するためのタイムチャートを示す。図８にて説明したように、ブロック１２の内部抵抗Ｒ２は、ブロック１１の内部抵抗Ｒ１よりも高い。すべてのブロック１１〜１３が直列に接続されている場合（図３（Ａ）参照）、ブロック１１〜１３を流れる電流ＩＢは等しい。よって、組電池１０の放電時において、ブロック１２での電圧降下量（＝ＩＢ×Ｒ２）は、ブロック１１，１３での電圧降下量（＝ＩＢ×Ｒ１）よりも大きい。ブロック１１〜１３の目標電圧Ｖｔａｇが一律に設定された場合には、ブロック１１〜１３のうちブロック１２の電圧Ｖ２が下限電圧ＬＬに到達し（時刻ｔ１２参照）、それ以上の組電池１０の放電が禁止される。すなわち、ブロック１１の電圧Ｖ１が下限電圧ＬＬに到達していないにもかかわらず、組電池１０の放電が制限されてしまう。
【００５７】
これに対し、図９（Ｂ）は、本実施の形態における放電制御を説明するためのタイムチャートを示す。本実施の形態によれば、ブロック１１の目標電圧Ｖｔａｇ１がブロック１２の目標電圧Ｖｔａｇ２よりも低く設定される。そのため、まず、時刻ｔ１０から時刻ｔ１１までの間、図３（Ｂ）にて説明したように、ブロック１２をバイパスしてブロック１１，１３のみから放電が行なわれるように切替装置３０が制御される。そして、時刻ｔ２においてブロック１１の電圧Ｖ１とブロック１２の電圧Ｖ２との電圧差ΔＶ（＝Ｖ２−Ｖ１）がΔＶｃに達すると、図３（Ａ）に示したように、すべてのブロック１１〜１３の放電が行なわれるように切替装置３０が制御される。その結果、時刻ｔ１２よりも後の時刻ｔ１３まで組電池１０の放電を継続させることができる。
【００５８】
このように、本実施の形態によれば、相対的に内部抵抗が低いブロック１１，１３を優先的に放電させることにより、ブロック１１，１３の放電開始後にブロック１２の放電を開始させることにより、ブロック１２の電圧Ｖ２が下限電圧ＬＬに到達するタイミングを遅らせることができる。また、電圧差ΔＶを実験的または設計的に適切な値に設定することにより、ブロック１２の電圧Ｖ２が下限電圧ＬＬに到達するタイミングと、ブロック１１の電圧Ｖ１が下限電圧ＬＬに到達するタイミングとをほぼ等しく設定することができる。これにより、ブロック１１〜１３の電圧Ｖ１〜Ｖ３のうちのいずれか（図９（Ｂ）に示す例ではＶ１）が下限電圧ＬＬに到達するまで組電池１０の放電を継続することができ、その結果、比較例と比べて、より大きな電力量を組電池１０から取り出すことが可能になる。つまり、必要な放電性能を組電池１０に発揮させることができる。
【００５９】
＜抵抗増加領域における放電制御＞
図１０は、抵抗増加領域Ｋ２における組電池１０の放電制御を説明するための図である。図１０は図８と対比される。なお、図１０では、図８に示した劣化評価値Ｄおよび内部抵抗Ｒとの差分に斜線を付して示している。
【００６０】
図１０を参照して、抵抗増加領域Ｋ２においても抵抗減少領域Ｋ１における放電制御と同様に（図８および図９参照）、端部のブロック１１の温度ＴＢ１が中央のブロック１２の温度ＴＢ２よりも高い場合には、端部のブロック１１の劣化評価値Ｄ１の方が中央のブロック１２の劣化評価値Ｄ２よりも大きくなる。図１０ではブロック１１〜１３の劣化評価値Ｄ１〜Ｄ３がいずれも抵抗増加領域Ｋ２内にあるので、ブロック１１の内部抵抗Ｒ１の方がブロック１２の内部抵抗Ｒ２よりも高い。この場合、本実施の形態においては、中央のブロック１２の目標電圧Ｖｔａｇ２の方が、端部のブロック１１の目標電圧Ｖｔａｇ１よりも低く設定される。
【００６１】
図１１は、抵抗増加領域Ｋ２における組電池１０の放電制御の一例を示すタイムチャートである。図１１は図９と対比される。
【００６２】
図１１を参照して、比較例では、すべてのブロック１１〜１３が一律に放電され、時刻ｔ２２にて組電池１０の放電が停止される（図１１（Ａ）参照）。これに対し、本実施の形態においては、図１１（Ｂ）に示すように、まず、時刻ｔ２０から時刻ｔ２１までの間、ブロック１２のみから放電が行なわれるように切替装置３０が制御される。そして、時刻ｔ２１において電圧Ｖ１と電圧Ｖ２との電圧差ΔＶ（＝Ｖ１−Ｖ２）がΔＶｃに達すると、図３（Ａ）に示したように、すべてのブロック１１〜１３の放電が行なわれるように切替装置３０が制御される。その後、時刻ｔ２１から時刻ｔ２３までの間、組電池１０が放電される。このように、本実施の形態によれば、比較例と比べて、時刻ｔ２２から時刻ｔ２３までの期間だけ長く組電池１０の放電を継続することができる。
【００６３】
このように、本実施の形態によれば、相対的に内部抵抗Ｒ２が低いブロック１２を優先的に放電させることにより、ブロック１１の電圧Ｖ１が下限電圧ＬＬに到達するタイミングを遅らせることができる。これにより、抵抗減少領域Ｋ１における制御と同様に、ブロック１１〜１３の電圧Ｖ１〜Ｖ３のうちのいずれかが下限電圧ＬＬに到達するまで組電池１０の放電を継続することができるので、より大きな電力量を組電池１０から取り出すことが可能になる。
【００６４】
＜放電制御フロー＞
図１２は、本実施の形態における組電池１０の放電制御を説明するためのフローチャートである。図１〜図３および図１２を参照して、Ｓ１０において、ＥＣＵ１００は、ブロック１１〜１３の温度ＴＢ１〜ＴＢ３をそれぞれ温度センサ２３から取得し、所定の期間、積算する。
【００６５】
Ｓ２０において、ＥＣＵ１００は、各ブロック１１〜１３の温度頻度分布を作成する。そして、ＥＣＵ１００は、ブロック１１〜１３毎に温度の最頻値を、そのブロックの温度として採用する。ただし、たとえば温度の平均値または中央値をそのブロックの温度として採用してもよい。
【００６６】
Ｓ３０において、ＥＣＵ１００は、Ｓ２０にて作成した温度頻度分布に基づいて、ブロック１１〜１３の劣化評価値Ｄ１〜Ｄ３をそれぞれ算出する。劣化評価値Ｄ１〜Ｄ３の算出手法については図６および図７にて詳細に説明したため、ここでは説明は繰り返さない。
【００６７】
Ｓ４０において、ＥＣＵ１００は、中央のブロック１２の劣化評価値Ｄ２が基準値Ｄｃ（図５参照）に到達したか否かを判定する。劣化評価値Ｄ２が基準値Ｄｃに到達していない場合、すなわち劣化評価値Ｄ２が抵抗減少領域Ｋ１内にある場合（Ｓ４０においてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、各ブロックの目標電圧Ｖｔａｇを劣化評価値に応じて設定する（Ｓ５０）。より具体的には、図８および図９にて説明したように、ブロック１１の劣化評価値Ｄ１の方がブロック１２の劣化評価値Ｄ２よりも大きい場合、ブロック１１の目標電圧Ｖｔａｇ１がブロック１２の目標電圧Ｖｔａｇ２よりも低く設定される（Ｖｔａｇ１＜Ｖｔａｇ２）。その後、図９（Ｂ）にて説明したように、ブロック１２の放電を停止させつつ、ブロック１１の放電が行なわれる（Ｓ６０、図９（Ｂ）の時刻ｔ１０から時刻ｔ１１までの期間を参照）。なお、図示しないが、逆に、劣化評価値Ｄ２が劣化評価値Ｄ１よりも大きい場合には、目標電圧Ｖｔａｇ２が目標電圧Ｖｔａｇ１よりも低く設定される（Ｖｔａｇ２＜Ｖｔａｇ１）。
【００６８】
一方、劣化評価値Ｄ２が基準値Ｄｃに到達している場合、すなわち劣化評価値Ｄ２が抵抗増加領域Ｋ２内にある場合（Ｓ４０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、各ブロックの目標電圧Ｖｔａｇを劣化評価値に応じて設定する（Ｓ７０）。より具体的には、図１０および図１１にて説明したように、劣化評価値Ｄ２が劣化評価値Ｄ１よりも小さい場合、目標電圧Ｖｔａｇ２が目標電圧Ｖｔａｇ１よりも高く設定される（Ｖｔａｇ２＜Ｖｔａｇ１）。そして、図１１（Ｂ）にて説明したように、ブロック１１，１３の放電を停止させつつ、ブロック１２の放電が行なわれる（Ｓ８０、図１１（Ｂ）の時刻ｔ２０から時刻ｔ２１までの期間を参照）。なお、劣化評価値Ｄ２が劣化評価値Ｄ１よりも大きい場合には、目標電圧Ｖｔａｇ１の方が目標電圧Ｖｔａｇ２よりも低く設定される（Ｖｔａｇ１＜Ｖｔａｇ２）。
【００６９】
Ｓ９０において、ＥＣＵ１００は、ブロック１１の電圧Ｖ１とブロック１２の電圧Ｖ２との電圧差（の絶対値）｜ΔＶ｜（＝｜Ｖ１−Ｖ２｜）が所定値ΔＶｃに達したか否かを判定する。電圧差ΔＶｃが所定値ΔＶ未満の場合（Ｓ９０においてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、処理をＳ６０またはＳ８０に戻し、一部のブロックのみの放電を継続させる。そして、電圧差ΔＶが所定値ΔＶ以上になると（Ｓ９０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、すべてのブロック１１〜１３が放電されるように切替装置３０およびＰＣＵ４０を制御する（Ｓ１００）。
【００７０】
その後、いずれかのブロックの電圧が下限電圧ＬＬに到達するまで組電池１０の放電が継続される（Ｓ１１０においてＮＯ）。いずれかのブロックの電圧が下限電圧ＬＬに到達すると（Ｓ１１０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、組電池１０の放電を停止させるようにＰＣＵ４０を制御する（Ｓ１２０）。
【００７１】
以上のように、劣化評価値Ｄが抵抗減少領域Ｋ１内にある場合には、劣化評価値Ｄが低いほど内部抵抗Ｒが高く、電圧が下限電圧ＬＬに達しやすい。したがって、図８および図９に示した例では、ブロック１１，１３のみがＰＣＵ４０に接続され、かつ、ブロック１１，１３の劣化評価値Ｄ１，Ｄ３よりも低い劣化評価値Ｄ２を有するブロック１２は、ＰＣＵ４０から遮断される。つまり、相対的に低い劣化評価値Ｄ２を有するブロック１２（言い換えれば、相対的に内部抵抗Ｒ２が高いブロック１２）の放電が停止された状態で、ブロック１１，１３が放電される。これにより、すべてのブロック１１〜１３を一律に放電させる場合と比べて、ブロック１１，１３が放電される分（図９（Ｂ）の時刻ｔ１０と時刻ｔ１１との間の期間を参照）、組電池１０の放電可能期間を伸ばすことができる。よって、必要な放電性能を組電池１０に発揮させることが可能になる。劣化評価値Ｄが抵抗増加領域内Ｋ２内にある場合には、放電させるブロック（図１１（Ｂ）に示す例ではブロック１２）と放電を停止させるブロック（ブロック１１，１３）との関係が逆であるものの、劣化評価値Ｄが抵抗減少領域Ｋ１内にある場合と同様に、必要な放電性能を発揮させることができる。
【００７２】
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】
【００７３】
１  車両、２  二次電池システム、１０  組電池、１１，１２，１３  ブロック、２０  監視ユニット、２１  電圧センサ、２２  電流センサ、２３  温度センサ、３０  切替装置、１００Ｂ  メモリ、１０１  セル、１０２  バスバー、１１１  電池ケース、１１２  蓋体、１１３  正極端子、１１４  負極端子、１１５  電極体、１１６  正極、１１７  負極、１１８  セパレータ、２１０，２２０  モータジェネレータ、２３０  エンジン、２４０  動力分割装置、２５０  駆動軸、２６０  駆動輪、ＮＬ，ＰＬ  電力線、Ｑ１〜Ｑ３  スイッチング素子。
【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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