(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部機器に電力を供給する電池システムであって、
水素吸蔵合金を負極活物質として含むニッケル水素電池と、
前記ニッケル水素電池と前記外部機器との間で電力を変換する電力変換装置と、
前記ニッケル水素電池への充電電力が前記充電電力の制御上限値未満となり、かつ、前記ニッケル水素電池からの放電電力が前記放電電力の制御上限値未満となるように前記電力変換装置を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記ニッケル水素電池に入出力される電流、および前記ニッケル水素電池の温度から、前記負極活物質に生じるクラックによる劣化の進行度合いに関連する指標値を算出し、
前記劣化の進行度合いが所定量よりも大きいことを前記指標値が示す場合には、前記劣化の進行度合いが前記所定量よりも小さいことを前記指標値が示す場合と比べて、前記充電電力の制御上限値および前記放電電力の制御上限値を小さくする、電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電池システムに関し、より特定的には、水素吸蔵合金を負極活物質として含むニッケル水素電池を備えた電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電池システムを搭載した、ハイブリッド車両等の電動車両の普及が進んでいる。これらの電池システムでは、様々な要因によってバッテリが劣化し得る。そのため、要因に応じた劣化の度合いを判定する技術が提案されている。たとえば特開２０１１−２２８２１３号公報（特許文献１）は、リチウムイオン電池の正極板に形成された活物質層中の正極活物質の割れ（クラック）の判定方法を開示する。特許文献１によれば、正極活物質の割れが生じているか否かを、リチウムイオン電池の放電量の積算値の平方根と電池容量との組データをプロットしたグラフを用いて判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２２８２１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者は、水素吸蔵合金を負極活物質として含むニッケル水素電池では、負極活物質におけるクラックの発生時および進行時の態様が、他の二次電池（たとえばリチウムイオン電池）の負極活物質における態様と異なる点に着目した（詳細は後述）。そして、負極活物質におけるクラックによる劣化の進行度合いを考慮せずにニッケル水素電池の充放電を継続した場合、クラックによる劣化がさらに進行して電池性能の低下（具体的には負極の反応抵抗の増加または負極容量の低下）が引き起こされる可能性があることに着目した。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、水素吸蔵合金を負極活物質として含むニッケル水素電池を備えた電池システムにおいて、負極活物質に生じたクラックによる電池性能の低下を抑制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】
【０００６】
本発明のある局面に従う電池システムは、外部機器に電力を供給する。電池システムは、水素吸蔵合金を負極活物質として含むニッケル水素電池と、ニッケル水素電池と外部機器との間で電力を変換する電力変換装置と、ニッケル水素電池への充電電力が充電電力の制御上限値未満となり、かつ、ニッケル水素電池からの放電電力が放電電力の制御上限値未満となるように電力変換装置を制御する制御装置とを備える。制御装置は、ニッケル水素電池に入出力される電流、およびニッケル水素電池の温度から、負極活物質に生じるクラックによる劣化の進行度合いに関連する指標値を算出する。制御装置は、劣化の進行度合いが所定量よりも大きいことを指標値が示す場合には、劣化の進行度合いが所定量よりも小さいことを指標値が示す場合と比べて、充電電力の制御上限値および放電電力の制御上限値を小さくする。
【０００７】
充電電力または放電電力が大きいほど負極活物質内に発生する水素（Ｈ）濃度の偏りが大きくなる。負極活物質内における局所的な水素量（プロトン量）が異なることで、局所的な体積変化量も異なることになり、その結果、結晶格子内に歪みが生じて応力が発生する。この応力も充電電力または放電電力が大きいほど増加する。上記構成によれば、指標値に応じて充電電力の制御上限値および放電電力の制御上限値を小さくすることによって、負極活物質に作用する応力が低減できる。したがって、クラックによる劣化のさらなる進行を抑制し、電池性能の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施の形態に係る電池システムが搭載されたハイブリッド車両の全体構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】バッテリに含まれる各セルの構成をより詳細に示す図である。
【図３】二次電池の負極活物質内にて生じるクラックを説明するための図である。
【図４】ニッケル水素電池の内部抵抗および電池容量の時間経過を説明するためのタイムチャートである。
【図５】クラック指標値の算出処理を説明するための図である。
【図６】クラック指標値の時間変化の一例を示す図である。
【図７】バッテリの入出力電力の制限を説明するための図である。
【図８】本実施の形態に係るバッテリの充放電制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明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。
【００１０】
以下では、本発明の実施の形態に係る電池システムがハイブリッド車両に搭載される構成を例に説明する。しかし、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、定置用であってもよい。
【００１１】
［本実施の形態］
＜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ハイブリッド車両の全体構成を概略的に示すブロック図である。車両１は、二次電池システム２と、モータジェネレータ（ＭＧ：Motor  Generator）１０，２０と、動力分割機構３０と、エンジン４０と、駆動輪５０とを備える。二次電池システム２は、バッテリ１００と、システムメインリレー（ＳＭＲ：System  Main  Relay）１５０と、電力制御ユニット（ＰＣＵ：Power  Control  Unit）２００と、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic  Control  Unit）３００とを備える。
【００１２】
モータジェネレータ１０，２０の各々は三相交流回転電機である。モータジェネレータ１０は、動力分割機構３０を介してエンジン４０のクランク軸に連結される。モータジェネレータ１０は、エンジン４０を始動させる際にはバッテリ１００の電力を用いてエンジン４０のクランク軸を回転させる。また、モータジェネレータ１０はエンジン４０の動力を用いて発電することも可能である。モータジェネレータ１０によって発電された交流電力は、ＰＣＵ２００により直流電力に変換されてバッテリ１００に充電される。また、モータジェネレータ１０によって発電された交流電力は、モータジェネレータ２０に供給される場合もある。
【００１３】
モータジェネレータ２０は、バッテリ１００からの電力およびモータジェネレータ１０により発電された電力のうちの少なくとも一方を用いて駆動軸を回転させる。また、モータジェネレータ２０は回生制動によって発電することも可能である。モータジェネレータ２０によって発電された交流電力は、ＰＣＵ２００により直流電力に変換されてバッテリ１００に充電される。
【００１４】
動力分割機構３０は、たとえば遊星歯車機構であり、エンジン４０のクランク軸、モータジェネレータ１０の回転軸、および駆動軸の三要素を機械的に連結する。エンジン４０は、ガソリンエンジン等の内燃機関であり、ＥＣＵ３００からの制御信号に応じて車両１が走行するための駆動力を発生する。
【００１５】
ＰＣＵ２００は、バッテリ１００とモータジェネレータ１０，２０との間で電力を変換する。いずれも図示しないが、インバータと、コンバータとを含む。インバータは、一般的な三相インバータである。コンバータは、昇圧動作時にはバッテリ１００から供給された電圧を昇圧してインバータに供給する。コンバータは、降圧動作時にはインバータから供給された電圧を降圧してバッテリ１００を充電する。ＳＭＲ１５０は、バッテリ１００とＰＣＵ２００とを結ぶ電流経路に電気的に接続される。ＳＭＲ１５０がＥＣＵ３００からの制御信号に応じて閉成されている場合、バッテリ１００とＰＣＵ２００との間で電力の授受が行なわれ得る。なお、モータジェネレータ１０，２０は本発明に係る「外部機器」に相当し、ＰＣＵ２００は本発明に係る「電力変換装置」に相当する。
【００１６】
バッテリ１００は、各々がニッケル水素電池である複数のセル１０１を含む。各セル１０１の構成については図２にて説明する。バッテリ１００には、電圧センサ１１０と、電流センサ１２０と、温度センサ１３０とが設けられる。電圧センサ１１０は、バッテリ１００の電圧Ｖｂを検出する。電流センサ１２０は、バッテリ１００に入出力される電流Ｉｂを検出する。温度センサ１３０は、バッテリ１００の温度Ｔｂを検出する。各センサは、その検出結果をＥＣＵ３００に出力する。ＥＣＵ３００は、各センサによる検出結果に基づいてバッテリ１００のＳＯＣ（State  Of  Charge）を算出する。
【００１７】
ＥＣＵ３００は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）３０１と、メモリ３０２と、入出力バッファ（図示せず）と等を含んで構成される。ＥＣＵ３００は、各センサから受ける信号、ならびにメモリ３０２に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、車両１が所望の状態となるように各機器を制御する。ＥＣＵ３００により実行される主要な制御としてバッテリ１００の充放電制御が挙げられる。たとえば、ＥＣＵ３００は、バッテリ１００の保護を目的として、バッテリ１００への充電電力が充電電力上限値（制御上限値）Ｗｉｎを上回らず、かつバッテリ１００からの放電電力が放電電力上限値（制御上限値）Ｗｏｕｔを上回らないようにバッテリ１００の充放電を制御する。この充放電制御については後に詳細に説明する。
【００１８】
図２は、バッテリ１００に含まれるセル１０１の構成を示す図である。各セル１０１の構成は共通であるため、図２では１つのセル１０１のみを代表的に示す。セル１０１は、たとえば角形密閉式のセルであり、ケース１０２と、ケース１０２に設けられた安全弁１０３と、ケース１０２内に収容された電極体１０４および電解液（図示せず）とを含む。なお、図２ではケース１０２の一部を透視して電極体１０４を示す。
【００１９】
ケース１０２は、いずれも金属からなるケース本体および蓋体を含み、蓋体がケース本の開口部上で全周溶接されることにより密閉される。安全弁１０３は、ケース１０２内部の圧力が所定値を超えると、ケース１０２内部のガス（水素ガス等）の一部を外部に排出する。電極体１０４は、正極板と、負極板と、セパレータとを含む。正極板は袋状のセパレータ内に挿入されており、セパレータ内に挿入された正極板と、負極板とが交互に積層されている。正極板および負極板は、図示しない正極端子および負極端子にそれぞれ電気的に接続される。
【００２０】
電極体１０４および電解液の材料としては従来公知の各種材料を用いることができる。本実施の形態においては、一例として、正極板には、水酸化ニッケル（Ｎｉ（ＯＨ）２またはＮｉＯＯＨ）を含む正極活物質層と、発泡ニッケルなどの活物質支持体とを含む電極板が用いられる。負極板には、水素吸蔵合金（たとえばＬａＮｉ５またはＲｅＮｉ５）を負極活物質として含む電極板が用いられる。セパレータには、親水化処理された合成繊維からなる不織布が用いられる。電解液には、水酸化カリウム（ＫＯＨ）または水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）などを含むアルカリ水溶液が用いられる。
【００２１】
＜クラック発生による劣化＞
ニッケル水素電池の負極活物質として一般的に用いられる水素吸蔵合金では、ニッケル水素電池の充放電に伴って負極活物質内に水素濃度の偏り（分布）が生じ得る。負極活物質内における局所的な水素量（プロトン量）が異なることで、局所的な体積変化量も異なることになり、その結果、結晶格子内に歪みが生じて応力が発生し得る。このように負極活物質内に発生する応力が負極活物質の機械的な限界強度を超過することでクラックが生じ得る。このクラックについて、リチウムイオン電池の負極活物質内に生じるクラックと比較しながら以下に説明する。
【００２２】
図３は、二次電池の負極活物質内にて生じるクラックを説明するための図である。図３（Ａ）はリチウムイオン電池の負極活物質４（たとえばグラファイトまたはシリコン）を模式的に示し、図３（Ｂ）はニッケル水素電池の負極活物質（たとえばＬａＮｉ５）を模式的に示す。
【００２３】
図４は、ニッケル水素電池の内部抵抗および電池容量の時間経過を説明するためのタイムチャートである。図４において、横軸は経過時間を示す。初期時刻（０）は、たとえばニッケル水素電池（バッテリ１００）の製造直後の時刻である。縦軸は、上から順にニッケル水素電池の内部抵抗（より詳細には負極の反応抵抗）および電池容量（より詳細には負極容量）を示す。
【００２４】
図３（Ａ）に示すように、リチウムイオン電池の負極活物質４には被膜（ＳＥＩ（Solid  Electrolyte  Interphase）膜）４２が形成される。リチウムイオン電池の充放電による負極活物質４内のリチウム濃度の偏りおよび負極活物質４の体積に伴って負極活物質４にクラック４１が生じると、新たな表面が露出する。露出した表面には、負極活物質４と電解液との反応により新たな被膜４２が形成される。その結果、リチウムイオン電池の内部抵抗（より詳細には負極の反応抵抗）が増加し得る。
【００２５】
これに対し、図３（Ｂ）に示すように、ニッケル水素電池の負極活物質５にクラック５１が生じて新たな表面が露出しても被膜形成の影響は極めて小さい。すなわち、ニッケル水素電池では、単に電池反応に寄与し得る負極活物質５の反応表面が増加することになるので、図４の期間Ｔ１に示すように内部抵抗が減少し得る。
【００２６】
しかしながら、クラック５１による劣化が進行するに従いクラック５１が次第に深くなり、図３（Ｂ）に斜線で示すように、最終的には元の負極活物質５の粒子の一部が微粉化された状態となり得る。つまり、負極活物質５の粒子の一部が、当該粒子の残りの部分と、図示しない他の粒子とから孤立した状態（電気的に接続されていない状態）となり得る。そうすると、電池反応に寄与し得る反応面積が減少することになるので、図４の期間Ｔ２に示すように、内部抵抗が増加するとともに電池容量が減少する可能性がある。
【００２７】
そこで、本実施の形態においては、負極活物質５におけるクラックによる劣化の進行度合いを示すクラック指標値Ｘを算出し、クラック指標値Ｘに基づいてバッテリ１００の充放電を制御する構成を採用する。より詳細に説明すると、クラック５１による劣化の進行度合いと負極活物質５内に作用する応力Ｆｓとの間には相関関係が存在する。したがって、バッテリ１００の電流Ｉｂおよび温度Ｔｂから応力Ｆｓを推定し、応力Ｆｓの推定結果を用いてクラック指標値Ｘを算出する。
【００２８】
＜クラック指標値の算出＞
図５は、クラック指標値Ｘの算出処理を説明するための図である。図５において、横軸は経過時間を表し、縦軸は負極活物質５内に作用する応力Ｆｓを表す。応力Ｆｓが負極活物質５の機械的な限界強度（典型的には引っ張り限界強度）Ｆｌｉｍを上回るとクラック５１が発生すると考えられる。したがって、斜線を付して示すように、応力Ｆｓが限界強度Ｆｌｉｍを上回った超過量（言い換えるとダメージ量）ΔＦの時間積分を行なうことにより、所定期間内でのクラックによるダメージの進行度合いを算出することができる。
【００２９】
より詳細には、下記式（１）に示すように、時刻ｔ１から期間Δｔだけ経過した時刻ｔ２におけるクラック指標値Ｘ（ｔ２）は、Δｔの間に増加したクラック指標値（増加量）ΔＸを時刻ｔ１におけるクラック指標値Ｘ（ｔ１）に加算することによって算出される。
【００３０】
Ｘ（ｔ２）＝Ｘ（ｔ１）＋ΔＸ                                    ・・・（１）
上記式（１）において、増加量ΔＸは、時刻ｔ２（または時刻ｔ１）における応力の超過量ΔＦに基づく単位時間当たりのクラック発生係数ｋに期間Δｔを乗算することにより算出することができる（下記式（２）参照）。
【００３１】
ΔＸ＝ｋ×Δｔ                                                  ・・・（２）
応力の超過量ΔＦと単位時間当たりのクラック発生係数ｋとの関係は、バッテリ１００の電流Ｉｂと温度Ｔｂとの組合せ（Ｉｂ，Ｔｂ）が異なる様々な条件下でバッテリ１００の耐久試験を事前に実施することにより定量化することができる。以下、この定量化の手法についてより詳細に説明する。
【００３２】
様々な条件下での耐久試験を実施した後にバッテリ１００を解体し、負極活物質５をＳＥＭ（Scanning  Electron  Microscope）を用いて観察したり、種々の画像処理を行なったりすることによって、バッテリ１００の条件の組合せ（Ｉｂ，Ｔｂ）に応じたクラック発生量を定量化することができる。一方、各組合せ（Ｉｂ，Ｔｂ）における耐久試験中、負極活物質５内に発生する応力Ｆｓは、モデル式の錬成（たとえば拡散方程式での水素濃度分布計算とフックの法則での応力計算とを錬成）などにより算出することが可能である。すなわち、上述の耐久試験後のＳＥＭ観察または画像処理などにおけるクラック発生判定結果から限界強度Ｆｌｉｍを規定することができ、それにより、応力Ｆｓが限界強度Ｆｌｉｍを超過した量（ΔＦ）と単位時間当たりのクラック発生係数ｋとの関係を事前に規定することができる。ただし、限界強度Ｆｌｉｍは、理論的な材料物性（たとえば引っ張り強度限界）に基づいて決定してもよい。このようにして事前に規定した超過量ΔＦと単位時間当たりのクラック発生係数ｋとの相関関係をマップＭＰ１（または関係式）として予め準備し、メモリ３０２に記憶させておくことができる。
【００３３】
また、上述の物質拡散と応力予測とを錬成させたモデル式をＥＣＵ３００に実装しておくことで、車両１上において、任意の走行条件下で発生した応力Ｆｓを制御周期に合わせて算出することが可能となる。応力Ｆｓと限界強度Ｆｌｉｍとの差分である超過量ΔＦを逐次算出することで、マップＭＰ１の参照によりクラック発生係数ｋを算出することができる。応力Ｆｓが限界強度Ｆｌｉｍ以下の場合、超過量ΔＦは０となり、クラック発生係数ｋも０となるので、クラックの発生は進行していないと判定される。
【００３４】
＜クラック指標値に応じた充放電制御＞
図６は、クラック指標値Ｘの時間変化の一例を示す図である。図６において、横軸は経過時間を表す。初期時刻（０）は、たとえばバッテリ１００の製造直後の時刻である。縦軸はクラック指標値Ｘを表す。
【００３５】
クラック指標値Ｘには、しきい値Ｘｔｈおよび許容上限値Ｘｐが実験またはシミュレーションにより設定される。許容上限値Ｘｐとは、図３および図４にて説明したように、負極活物質５の粒子の一部が他の粒子から孤立した状態となり、その結果、内部抵抗の増加および電池容量の減少を引き起こす可能性がある値である。しきい値Ｘｔｈは、許容上限値Ｘｐよりも低い値であり、本発明に係る「所定値」に相当する。
【００３６】
クラック指標値Ｘがしきい値Ｘｔｈに達した場合には、応力Ｆｓのさらなる増大を抑制（あるいは、すでに発生した応力Ｆｓを緩和）し、クラック指標値Ｘが許容上限値Ｘｐに達しないようにすることが望ましい。したがって、本実施の形態では以下に説明するように、応力Ｆｓの増大を抑制するためにバッテリ１００の入出力電力の制限を強化する。
【００３７】
図７は、バッテリ１００の入出力電力の制限を説明するための図である。図７には、充電電力上限値Ｗｉｎおよび放電電力上限値Ｗｏｕｔを設定するためのマップＭＰ２の一例が概念的に示される。横軸は、バッテリ１００の温度Ｔｂを示す。縦軸上方にはバッテリ１００の放電電力上限値Ｗｏｕｔを示し、縦軸下方にはバッテリ１００の充電電力上限値Ｗｉｎを示す。
【００３８】
温度Ｔｂが所定温度Ｔｆ未満の場合には、バッテリ１００の電解液が凍結している可能性があるためバッテリ１００の充放電が禁止される。よって、放電電力上限値Ｗｏｕｔおよび充電電力上限値Ｗｉｎは、いずれも０に設定される。なお、図示しないが、バッテリ１００保護の観点から所定温度以上では充電電力上限値Ｗｉｎおよび放電電力上限値Ｗｏｕｔを０に設定してもよい。
【００３９】
温度Ｔｂが所定温度Ｔｆ以上になると、バッテリ１００の充放電が許可される。温度Ｔｂが高くなるに従って放電電力上限値Ｗｏｕｔの絶対値は大きくなる。クラック指標値Ｘが許容上限値Ｘｐ以上の場合には、クラック指標値Ｘが許容上限値Ｘｐ未満の場合と比べて、同一温度Ｔｂにおける放電電力上限値Ｗｏｕｔの絶対値が小さく設定される。
【００４０】
同様に、温度Ｔｂが高くなるに従って充電電力上限値Ｗｉｎの絶対値も大きくなる。クラック指標値Ｘが許容上限値Ｘｐ以上の場合には、クラック指標値Ｘが許容上限値Ｘｐ未満の場合と比べて、同一温度Ｔｂにおける充電電力上限値Ｗｉｎの絶対値が小さく設定される。
【００４１】
このように、本実施の形態においては、クラック指標値Ｘがしきい値Ｘｔｈ以上になると、クラック指標値Ｘがしきい値Ｘｔｈ未満の場合と比べて、充電電力上限値Ｗｉｎ（の絶対値）および放電電力上限値Ｗｏｕｔ（の絶対値）が小さく設定される。言い換えると、充電電力上限値Ｗｉｎおよび放電電力上限値Ｗｏｕｔが絞られる。図７に一例を示すような相関関係がマップＭＰ２としてＥＣＵ３００のメモリ３０２に記憶される。
【００４２】
＜充放電制御フロー＞
図８は、本実施の形態に係るバッテリ１００の充放電制御を示すフローチャートである。このフローチャートは、所定条件成立時または所定時間間隔毎にメインルーチンから呼び出されて実行される。なお、これら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ＥＣＵ３００によるソフトウェア処理によって実現されるが、ＥＣＵ３００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８に示すフローチャートの処理が繰り返し実行されることにより、クラック指標値Ｘが順次更新される。このフローチャートはｎ回目の演算処理を示し、（ｎ−１）回目（前回）の処理時までのクラック指標値Ｘ（ｎ−１）がメモリ３０２に記憶されているものとする。
【００４４】
Ｓ１０において、ＥＣＵ３００は、バッテリ１００に設けられた各センサから電圧Ｖｂ、電流Ｉｂおよび温度Ｔｂを取得する。また、ＥＣＵ３００は、電圧ＶｂからＯＣＶを算出する。なお、ここではＯＣＶをパラメータとして含む例について説明するが、ＯＣＶは応力推定に必須のパラメータではない。
【００４５】
Ｓ２０において、ＥＣＵ３００は、Ｓ１０にて取得したＯＣＶ、電流Ｉｂおよび温度Ｔｂから上述のモデル式を利用することで応力Ｆｓを算出する。この算出手法については既に説明したため、詳細な説明は繰り返さない。
【００４６】
Ｓ３０において、ＥＣＵ３００は、限界強度Ｆｌｉｍに対する応力Ｆｓの超過量ΔＦからマップＭＰ１を参照することでクラック発生係数ｋを算出し、それを用いて今回のクラック発生量ΔＸ（ｎ）を算出する。上記式（２）にて説明したように、今回のクラック発生量ΔＸ（ｎ）は、クラック発生係数ｋと超過期間との積として算出することができる。
【００４７】
Ｓ４０において、今回（ｎ回目）の演算処理までのクラック指標値Ｘ（ｎ）を算出する。クラック指標値Ｘ（ｎ）は、下記式（３）に示すように、今回の演算処理におけるクラック発生量ΔＸ（ｎ）を前回（（ｎ−１）回目）の演算処理までのクラック指標値Ｘ（ｎ−１）に加算することにより算出することができる。
【００４８】
Ｘ（ｎ）＝Ｘ（ｎ−１）＋ΔＸ（ｎ）                                ・・・（３）
Ｓ５０において、ＥＣＵ３００は、Ｓ４０にて算出したクラック指標値Ｘ（ｎ）がしきい値Ｘｔｈ以上であるか否かを判定する。クラック指標値Ｘ（ｎ）がしきい値Ｘｔｈ未満の場合（Ｓ５０においてＮＯ）、ＥＣＵ３００は、処理をＳ７０に進め、マップＭＰ２（図７参照）を参照して通常時の充電電力上限値Ｗｉｎおよび放電電力上限値Ｗｏｕｔを使用する。一方、クラック指標値Ｘ（ｎ）がしきい値Ｘｔｈ以上の場合（Ｓ５０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ３００は、処理をＳ６０に進め、マップＭＰ２を参照して充電電力上限値Ｗｉｎおよび放電電力上限値Ｗｏｕｔを通常時よりも低下させることによってバッテリ１００の入出力電力の制限を強化する。
【００４９】
以上のように、本実施の形態によれば、水素吸蔵合金を含む負極活物質５に作用する応力Ｆｓに起因して負極活物質５に生じるクラックによる劣化の進行度合いを示すクラック指標値Ｘを算出する。そして、クラック指標値Ｘがしきい値Ｘｔｈ以上になった場合には、クラック指標値Ｘがしきい値Ｘｔｈ未満の場合と比べて、バッテリ１００の充電電力上限値Ｗｉｎ（の絶対値）および放電電力上限値Ｗｏｕｔ（の絶対値）が小さく設定される。充電電力または放電電力が大きいほど負極活物質５内の結晶格子の歪みが大きくなるところ、充電電力上限値Ｗｉｎおよび放電電力上限値Ｗｏｕｔを小さくすることにより負極活物質５内に発生する歪みを低減できるので、クラック指標値Ｘのさらなる増加が防止される。したがって、クラックによる劣化の進行を抑制し、それにより負極の反応抵抗の増加および負極容量の減少（すなわち電池性能の低下）を抑制することができる。
【００５０】
なお、以上の実施の形態では引っ張り強度を用いる例について説明した。一般的には、負極活物質のクラックの有無を判定するために用いられるパラメータは引っ張り強度と考えられるものの、引っ張り強度に加えて（または代えて）圧縮強度の影響を考慮してもよい。引っ張り強度および圧縮強度の両方の影響を考慮することによって、より高精度にクラックの発生の有無を判定することが可能となる。
【００５１】
また、図７では充電電力上限値Ｗｉｎおよび放電電力上限値Ｗｏｕｔの両方を制限する構成を例に説明したが、充電電力上限値Ｗｉｎおよび放電電力上限値Ｗｏｕｔのうちのいずれか一方のみを制限してもよい。
【００５２】
さらに、バッテリ１００の充放電の途中に充放電を休止する休止期間を設けてもよい。休止期間中には負極活物質５内の水素濃度の偏りが緩和され、その結果として負極活物質５内の結晶格子の歪みが緩和されるので、負極活物質５内にクラックが生じにくくなるためである。あるいは、水素濃度の偏りの緩和を促進するために、積極的にバッテリ１００の充放電を行なってもよい。すなわち、バッテリ１００の充電時と放電時とでは負極活物質５内の水素濃度の偏りの発生方向が反対であるため、たとえばバッテリ１００の放電を一定時間行なった後には逆に充電を行なうことにより、水素濃度の偏りを緩和することができる。その結果、クラックの発生を抑制することができる。
【００５３】
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。本発明の範囲は、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】
【００５４】
１  車両、２  二次電池システム、４，５  負極活物質、１０，２０  モータジェネレータ、３０  動力分割機構、４０  エンジン、４１，５１  クラック、４２  被膜、５０  駆動輪、１００  バッテリ、１０１  セル、１０２  ケース、１０３  安全弁、１０４  電極体、１１０  電圧センサ、１２０  電流センサ、１３０  温度センサ、１５０  ＳＭＲ、２００  ＰＣＵ、３００  ＥＣＵ、３０１  ＣＰＵ、３０２  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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