(57)【要約】【課題】塩濃度分布の偏りによる二次電池の劣化の進行を適切に抑制できる電池システムを提供する。【解決手段】電池システムは、二次電池において充電または放電により電解液中の塩濃度分布に偏りがあることによる劣化が生じた場合に、偏りを抑制するように充放電電力の指令値を制限または嵩上げする劣化抑制制御を行う制御装置を含む。制御装置は、環境温度ＴＡから内部温度Ｔｂｉを減算した値である電池内外温度差Ｔｄが正の所定値Ｔｘ以上である場合、または内部温度から環境温度を減算した値である第２電池内外温度差が予め設定された負の第２所定値以下である場合に、劣化抑制制御における制限量または嵩上げ量を増大させる。【選択図】図９
2016110814.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充放電を行う二次電池と、
前記二次電池の内部温度を検出する内部温度検出手段と、
前記二次電池の外部の環境温度を測定する環境温度センサと、
前記二次電池において充電または放電により電解液中の塩濃度分布に偏りがあることによる劣化が生じた場合に、前記偏りを抑制するように充放電電力の指令値を制限または嵩上げする劣化抑制制御を行う制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記環境温度から前記内部温度を減算した値である電池内外温度差が予め設定された正の所定値以上である場合、または前記内部温度から前記環境温度を減算した値である第２電池内外温度差が予め設定された負の第２所定値以下である場合に、前記劣化抑制制御における制限量または嵩上げ量を増大させる、電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池において電解液中の塩濃度分布の偏りに伴う劣化が生じた場合にその劣化の進行を抑制する制御を行う電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から二次電池において、ハイレートで充電または放電が継続的に行われると、二次電池の内部抵抗が増加し、二次電池の入出力性能が低下し始める現象が発生することが知られている。このようなハイレートでの充電または放電による劣化は、ハイレート劣化と呼ばれる。ハイレート劣化は、二次電池の電解液中の塩濃度の偏りによって生じると考えられる。
【０００３】
特許文献１には、ハイレート劣化を評価するために評価値Ｄを設定し、評価値Ｄに基づいて二次電池の放電電力を制御する技術が記載されている。この技術では、目標値を超える評価値Ｄの積算値が所定値より大きいときに、二次電池の放電電力の制限値を低下させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２２５３９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、二次電池のハイレート劣化を二次電池の内部抵抗により評価している。しかしながら、電解液中の塩濃度の偏りに起因するハイレート劣化をより適切に抑制したいという要求がある。
【０００６】
本発明の目的は、塩濃度分布の偏りによる二次電池の劣化の進行を適切に抑制できる電池システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電池システムは、充放電を行う二次電池と、前記二次電池の内部温度を検出する内部温度検出手段と、前記二次電池の外部の環境温度を測定する環境温度センサと、前記二次電池において充電または放電により電解液中の塩濃度分布に偏りがあることによる劣化が生じた場合に、前記偏りを抑制するように充放電電力の指令値を制限または嵩上げする劣化抑制制御を行う制御装置とを備える。前記制御装置は、前記環境温度から前記内部温度を減算した値である電池内外温度差が予め設定された正の所定値以上である場合、または前記内部温度から前記環境温度を減算した値である第２電池内外温度差が予め設定された負の第２所定値以下である場合に、前記劣化抑制制御における制限量または嵩上げ量を増大させる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る電池システムによれば、塩濃度分布の偏りを適切に抑制でき、この偏りによる二次電池の劣化の進行を適切に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態の電池システムを示す回路図である。
【図２】二次電池を構成する発電要素の斜視図である。
【図３】二次電池を構成する発電要素の展開図である。
【図４】充電によるハイレート劣化が発生した時（充電劣化時）の劣化抑制制御を行う場合におけるＳＯＣと要求充放電電力Ｐｃｈｇとの関係を示す図である。
【図５】放電によるハイレート劣化が発生した時（放電劣化時）の劣化抑制制御を行う場合におけるＳＯＣと要求充放電電力Ｐｃｈｇとの関係を示す図である。
【図６】二次電池においてハイレート充電により電解液中で塩の偏りが生じた状態を示す模式図である。
【図７】負極板及び正極板が対向するＹ方向における塩濃度分布を示す図である。
【図８】負極板の表面上でのＸ方向における塩濃度分布を示す図である。
【図９】本発明の実施形態において、劣化抑制制御の処理を示すフローチャートである。
【図１０】劣化抑制制御において、Ｘ方向における塩濃度分布の算出処理を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施形態において、電池内外温度差が異なる２例（温度差小、温度差大）における充電劣化時の電解液流量、充電電流及び要求充電電力の時間との関係を示す図である。
【図１２】比較例において、図１１に対応する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に図面を用いて本発明に係る実施形態につき、詳細に説明する。以下で説明する形状、方向などは説明のための例示であって、電池システムの仕様により変更が可能である。以下では、同様の構成には同一の符号を付して説明する。なお、以下では電池システムがエンジン及びモータジェネレータを有するハイブリッド車に搭載して用いられる場合を説明する。ただし、本発明の電池システムはこの構成に限定せず、二次電池に対して負荷と発電機などの電力供給源、または負荷及び電力供給源の両方の機能を持つ部品が接続される構成としてもよい。
【００１１】
図１は、本実施形態の電池システム１０を示す回路図である。電池システム１０は、走行モータである第２モータジェネレータ１５の駆動のために用いられる。
【００１２】
電池システム１０は、二次電池３０、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１、第１インバータ１２と、第１モータジェネレータ１３、第２インバータ１４、第２モータジェネレータ１５、及び制御装置１６を含んで構成される。電池システム１０は、さらに電流センサ１７、電圧センサ１８、電池温度センサ１９、及び環境温度センサ２０と、エンジン２１とを含む。以下、第１モータジェネレータ１３は第１ＭＧ１３と記載し、第２モータジェネレータ１５は第２ＭＧ１５と記載する。
【００１３】
二次電池３０は、単電池３０ａ（図２）を複数個積層して構成され直列接続される組電池である。二次電池３０には、電解液中の塩濃度の偏りが生じやすいリチウムイオン電池が用いられるが、塩濃度の偏りが生じるのであれば、ニッケル水素電池、またはそれ以外の形式の充放電可能な電池が用いられてもよい。
【００１４】
図２は、単電池３０ａを構成する発電要素３４の斜視図を示している。単電池３０ａは、例えば厚みが小さい箱形の電池ケース３１と、電池ケース３１に収容された発電要素３４とを含む。電池ケース３１の内部には電解液が注入され外部から密閉されている。図２及び後述する図面の一部では、互いに直交する３軸方向としてＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向を示している。Ｘ方向は電池ケース３１の側面の横方向と一致する。Ｙ方向は電池ケース３１の厚み方向と一致する。Ｚ方向は電池ケース３１の側面の高さ方向と一致する。電池ケース３１のＺ方向一端部（図２の上端部）で、Ｘ方向両端部には負極端子３２及び正極端子３３が固定される。負極端子３２及び正極端子３３は、発電要素３４に電気的に接続される。
【００１５】
図３は、発電要素３４の一部を展開した図である。発電要素３４は、負極板３５及び正極板３７と、セパレータ３８とを有する。負極板３５は集電箔３５ａと負極活物質層３５ｂとを有する。負極活物質層３５ｂは、集電箔３５ａの一部の表面領域に形成され、残りの領域には形成されない。
【００１６】
正極板３７は集電箔３７ａと正極活物質層３７ｂとを有する。正極活物質層３７ｂは、集電箔３７ａの一部の表面領域に形成され、残りの領域には形成されない。負極活物質層３５ｂ、正極活物質層３７ｂ及びセパレータ３８には電解液が含浸している。電解液は発電要素３４の内部と、発電要素３４の外部で電池ケース３１の内面との間の空間にも余剰液として存在する。
【００１７】
発電要素３４は、負極板３５、正極板３７及びセパレータ３８を積層して積層体として形成される。発電要素３４において、Ｘ方向一端部（図２の左端部）には負極板３５の集電箔３５ａだけが存在し、負極活物質層３５ｂ、正極板３７及びセパレータ３８が配置されない負極側端部３９を有する。負極側端部３９は負極端子３２と電気的に接続される。また、発電要素３４において、Ｘ方向他端部（図２の右端部）には正極板３７の集電箔３７ａだけが存在し、正極活物質層３７ｂ、負極板３５及びセパレータ３８が配置されない正極側端部４０を有する。正極側端部４０は正極端子３３と電気的に接続される。発電要素３４は積層体を筒状に巻くことにより構成されてもよい。
【００１８】
図２に示す中間領域Ｒｃでは、負極活物質層３５ｂ及び正極活物質層３７ｂがセパレータ３８を挟んで対向している。中間領域Ｒｃで、単電池３０ａの充放電に応じた化学反応が行われる。このような単電池３０ａでは電解液中の塩濃度に偏りが発生した場合に内部抵抗値が上昇する。塩濃度の偏りによる内部抵抗値は、塩濃度の偏りが緩和されると低下する。
【００１９】
図１に戻って、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、二次電池３０に接続されて二次電池３０の電圧を昇圧する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１で昇圧された直流電圧は、第１インバータ１２及び第２インバータ１４に供給される。第１インバータ１２には第１ＭＧ１３が接続され、第２インバータ１４には第２ＭＧ１５が接続される。
【００２０】
第１ＭＧ１３は、基本的にエンジン２１により駆動され発電する三相発電機である。第１ＭＧ１３は、エンジン２１を始動するモータの機能も有する。第１ＭＧ１３が発電機として用いられる場合、エンジン２１からのトルクの少なくとも一部が図示しない遊星歯車機構を介して第１ＭＧ１３の回転軸に伝達される。第１ＭＧ１３で発生した電力は第１インバータ１２、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１を介して二次電池３０に供給され、二次電池３０が充電される。このとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、第１インバータ１２から供給される電圧を降圧して二次電池３０に供給する。第１ＭＧ１３で発電した電力は、車両の運転状態または二次電池３０の充電率であるＳＯＣ（State Of Charge）に応じて二次電池３０以外、例えば第２ＭＧ１５に供給される。
【００２１】
ＳＯＣは、満充電に対する現在の充電量の割合を示す。ＳＯＣは、後述する電流センサ１７で検出された電流値Ｉの検出値の積算により算出される。ＳＯＣは、後述する電圧センサ１８で検出された電圧Ｖの検出値から予め求められた関係を用いて算出されてもよい。
【００２２】
車両の通常走行時または急加速時には第１ＭＧ１３の発電電力はそのまま第２ＭＧ１５に供給され、第２ＭＧ１５の駆動に用いられる。一方、二次電池３０のＳＯＣが制御目標値であるＳＯＣ中心Ｓ０より低い場合、二次電池３０は後述する要求充電電力に従って充電される。
【００２３】
第２ＭＧ１５は、基本的に走行モータとして用いられる三相モータである。第２ＭＧ１５の駆動によって、図示しない車輪が駆動され車両の駆動力が発生する。第２ＭＧ１５は車両の減速時に回生制動を行う際の電力回生用の発電機として用いられる。第２ＭＧ１５で発生した電力は第２インバータ１４、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１を介して二次電池３０に供給され、二次電池３０が充電される。このとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、第２インバータ１４から供給される電圧を降圧して二次電池３０に供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１、第１インバータ１２及び第２インバータ１４は、後述の制御装置１６によって制御される。第１ＭＧ１３、第２ＭＧ１５、エンジン２１の回転軸は、図示しない遊星歯車機構のキャリア、リングギヤ、サンギヤにそれぞれ接続される。
【００２４】
電流センサ１７は、二次電池３０の充放電電流を検出する。二次電池３０の放電時には電流センサ１７の検出値が正の値となり、充電時には電流センサ１７の検出値が負の値となる。
【００２５】
電圧センサ１８は、二次電池３０の端子間電圧を検出する。電流センサ１７及び電圧センサ１８の検出信号は制御装置１６に送信される。
【００２６】
電池温度センサ１９は、第１内部温度検出手段として、二次電池３０の外側表面の電池温度Ｔｂを検出する。環境温度センサ２０は、二次電池３０が配置される空間内（例えば車両において二次電池３０を配置する配置室内）で二次電池３０の外部に配置された図示しない部品に取り付けられて、二次電池３０の周囲に存在する空気中の温度である環境温度ＴＡを検出する。電池温度センサ１９及び環境温度センサ２０の検出信号は制御装置１６に送信される。
【００２７】
アクセル位置センサ２２は、図示しないアクセルペダルのアクセル位置ＡＰを検出し、アクセル位置を表す検出信号を制御装置１６に送信する。
【００２８】
制御装置１６は、ＣＰＵ、メモリを有するマイクロコンピュータを含む。制御装置１６は、車両の運転状態、またはアクセル位置ＡＰの検出値、図示しない車速センサにより検出された車速の検出値、シフトレバーの操作位置、二次電池３０のＳＯＣの算出値などに基づいて、エンジン目標トルクと、第１ＭＧ１３及び第２ＭＧ１５の目標トルクとを算出する。制御装置１６は、後で詳しく説明する第２内部温度検出手段１６ａを有する。電池温度センサ１９及び第２内部温度検出手段１６ａは、二次電池３０の内部温度検出手段を構成する。
【００２９】
さらに、制御装置１６は、二次電池３０のハイレート劣化を抑制するように充放電電力の指令値である要求充放電電力Ｐｃｈｇを制限または嵩上げする劣化抑制制御を行う。この劣化抑制制御は後で説明する。
【００３０】
制御装置１６は、二次電池３０の充放電を制御するために、要求充放電電力Ｐｃｈｇを算出する。具体的には、制御装置１６は、二次電池３０の現在のＳＯＣを算出し、ＳＯＣの算出値をＳＯＣ中心Ｓ０に近づけるようにするために二次電池３０に対する要求充放電電力Ｐｃｈｇを算出する。要求充放電電力Ｐｃｈｇは、要求充電側を正とし、要求放電側を負として規定される。
【００３１】
図４は、充電によるハイレート劣化が発生した時（充電劣化時）の劣化抑制制御を行う場合におけるＳＯＣと要求充放電電力Ｐｃｈｇとの関係を示している。図５は、放電によるハイレート劣化が発生した時（放電劣化時）の劣化抑制制御を行う場合におけるＳＯＣと要求充放電電力Ｐｃｈｇとの関係を示している。以下、充電によるハイレート劣化は充電ハイレート劣化といい、放電によるハイレート劣化は放電ハイレート劣化という。
【００３２】
図４、図５では、破線αによって、走行制御に用いる基準となる要求充放電電力とＳＯＣとの関係である「基準関係」を示している。例えば基準関係では、ＳＯＣ中心をＳ０として、現在のＳＯＣがＳ０より小さい所定値Ｓ１以下ではＳＯＣの大きさに関係なく「要求充電電力」が一定値に維持される。一方、現在のＳＯＣがＳＯＣ中心Ｓ０より高い第２所定値Ｓ２以上ではＳＯＣの大きさに関係なく「要求放電電力」が一定値に維持される。そして、ＳＯＣがＳ１とＳ２との間では要求充放電電力ＰｃｈｇがＳＯＣの上昇に応じて、ＳＯＣ中心Ｓ０を通って、充電側から放電側に直線的に低下する。このような図４、図５の基準関係を表すデータはマップとして制御装置１６の記憶部に記憶される。また、制御装置１６の記憶部には、要求充放電電力とＳＯＣとの関係を表すマップとして、図４の一点鎖線β１で示す第１充電劣化抑制関係と、実線γ１で示す第２充電劣化抑制関係とを表すデータも記憶される。記憶部には、要求充放電電力とＳＯＣとの関係を表すマップとして、図５の一点鎖線β２で示す第１放電劣化抑制関係と、実線γ２で示す第２放電劣化抑制関係とを表すデータも記憶される。このようなマップは、要求充放電電力Ｐｃｈｇの算出に用いられる。通常時には、基準関係を表すマップのデータが用いられる。一方、後述するように充電ハイレート劣化または放電ハイレート劣化が生じたと判定された場合には、要求充放電電力Ｐｃｈｇの算出に用いられるマップがその判定結果に応じて変更される。
【００３３】
制御装置１６は、上記の複数のマップのいずれか１つと、ＳＯＣの算出値とを用いて要求充放電電力Ｐｃｈｇを算出する。要求充放電電力Ｐｃｈｇの算出値は、エンジン出力目標の算出に用いられる。例えば車両の走行時には、車両の状態、例えばアクセル位置ＡＰ及び車速に基づいて車両全体の要求駆動力Ｔｒ＊が算出される。そして、要求駆動力Ｔｒ＊及び要求充放電電力Ｐｃｈｇに基づいて、下記の（１）式にしたがって、エンジンの出力目標Ｐｅ＊が算出される。
【００３４】
Ｐｅ＝Ｔｒ＊×Ｎｒ＋Ｐｃｈｇ＋Ｌｏｓｓ  ・・・（１）
ここで、Ｎｒは駆動力が伝達される車輪の駆動軸の回転数であり、Ｌｏｓｓは損失項である。
【００３５】
そして、エンジン２１の出力目標Ｐｅ＊から予め設定されたマップにしたがって、エンジン２１の目標回転数Ｎｅ＊及び目標トルクＴｅ＊が算出される。また、エンジン２１が目標回転数Ｎｅ＊で回転されるように、エンジン２１と機械的に連結される第１ＭＧ１３の目標トルクＴｍ１＊が算出される。
【００３６】
そして、エンジン２１を目標回転数Ｎｅ＊及び目標トルクＴｅ＊で運転するときの駆動軸に伝達される駆動トルクＴｅｐが算出される。また、要求駆動力Ｔｒ＊に対する駆動トルクＴｅｐの過不足分を補償するように、第２ＭＧ１５の目標トルクＴｍ２＊が算出される。
【００３７】
このような目標トルクＴｅ＊，Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊及び目標回転数Ｎｅ＊にしたがって、エンジン２１、第１ＭＧ１３、及び第２ＭＧ１５の動作が制御される。これによって、要求駆動力Ｔｒ＊が駆動軸で得られるように、パワー配分が決定される。二次電池３０の充放電電力はこのパワー配分によって決まるので、要求充放電電力Ｐｃｈｇの算出だけで二次電池３０に対する充放電電流が直接には制御されないが、充放電電力が変化することによって二次電池３０の充放電電流が変化する。このため、充放電電流は間接的に制御される。なお、車両の構成によっては、要求充放電電力Ｐｃｈｇの算出値に基づいて充放電電流を直接に制御してもよい。
【００３８】
制御装置１６は、要求充放電電力Ｐｃｈｇの算出の前に予め、二次電池３０が充電ハイレート劣化を生じているか、放電ハイレート劣化を生じているか、またはこれらの劣化のいずれも生じていないかを判定する。充電ハイレート劣化及び放電ハイレート劣化は、ハイレートでの継続充電または継続放電によって二次電池３０の内部抵抗が増加することによって生じる劣化である。制御装置１６は、このような劣化の判定結果に応じて、その劣化を抑制する劣化抑制制御を行う。この劣化抑制制御は、上記の要求充放電電力Ｐｃｈｇの算出用のマップを変更することで行われる。
【００３９】
次に、二次電池３０に充電ハイレート劣化または放電ハイレート劣化が生じる理由を説明する。図６は、二次電池３０においてハイレート充電により電解液中で塩４１の偏りが生じた状態を示す模式図である。図７は、負極板３５及び正極板３７が対向するＹ方向における塩濃度分布を示している。図７の上側では、Ｙ方向における負極板３５、正極板３７及びセパレータ３８の位置関係を模式的に示しており、図７の下側ではＹ方向における塩濃度分布を示している。塩濃度分布の図において、縦軸は塩濃度であり、横軸はＹ方向における位置である。図７の模式図では、負極板３５及び正極板３７がセパレータ３８から離れているが、実際には負極板３５及び正極板３７はセパレータ３８に接触している。
【００４０】
図８は、負極板３５の表面上でのＸ方向における塩濃度分布を示している。図８の塩濃度の偏りは、図７の塩濃度の偏りに伴って発生する。図８（ａ）は中間領域Ｒｃを含む負極板３５の一部を示しており、図８（ｂ）は中間領域Ｒｃを含む正極板３７の一部を示している。負極板３５の一部と正極板３７の一部とは、セパレータ３８を挟んで対向する。図８（ｃ）（ｄ）は充電劣化時、放電劣化時の塩濃度分布をそれぞれ示している。図８（ｃ）（ｄ）において、縦軸は塩濃度であり、横軸はＸ方向における位置である。
【００４１】
二次電池３０がハイレートで継続して充電された場合、図６に示すように正極板３７と負極板３５とが対向する方向であるＹ方向において、電解液中の塩４１は正極板３７で負極板３５より多く分布する。二次電池３０がリチウム電池の場合、塩４１はリチウム塩である。これによって、図７において下側の図に実線（充電劣化）で示すようにＹ方向位置において正極板３７側で塩濃度が高くなり、負極板３５側で塩濃度が低くなる。
【００４２】
正極活物質層３７ｂ及び負極活物質層３５ｂにおいて、液の通過しやすさは透過係数Ｋjで表される。ここで、添字ｊは、負極板３５、正極板３７、セパレータ３８を区別するために用いられる。添字ｊがｎの場合、負極板３５に関する値を示し、添字ｊがｐの場合、正極板３７に関する値を示し、添字ｊがｓの場合、セパレータ３８に関する値を示す。以下、Ｋj以外の他の記号でも同様に添字ｊにｎ、ｐ、ｓが用いられる。
【００４３】
正極板（正極活物質層）の透過係数Ｋpと、負極板（負極活物質層）の透過係数Ｋnとは、通常異なっている。このため、一般的には、正極側の透過係数Ｋpと負極側の透過係数Ｋnとの間には差がある。例えば二次電池３０の構造によっては負極側の透過係数Ｋnが正極側の透過係数Ｋpより高い場合がある（Ｋn＞Ｋp）。この場合には、電解液の膨張によって電解液は負極側に移動することになる。以下、負極側の透過係数Ｋnが高い構造を中心に説明する。
【００４４】
負極側の透過係数Ｋnが高いと充電または放電における熱膨張などにより電解液中の液流れが生じる場合に、図６に矢印βで示す方向に液流れが生じ、塩４１も矢印β方向に移動する。また、Ｘ方向において発電要素３４の両端部では発電要素３４の内部から外部に向かって電解液が移動し、発電要素３４の外部から内部に向かっても電解液が移動することが可能である。そして、負極板３５の表面付近で図６の矢印γ方向に発電要素３４の外側に向かう液流れが生じる。これによって、二次電池３０がハイレートで継続して充電された場合に、負極板３５でＸ方向の両側に塩濃度の低い液が押し出される。この結果、図８（ｃ）に実線ａで示すように、二次電池３０のＸ方向の中心位置Ｘ０において塩濃度が高くなり、中心位置Ｘ０から両側に向かうほど塩濃度が低下するような塩濃度の分布の偏り、すなわち山形の偏りが発生する場合がある。これは、図における中心を通る水平方向（図８（ａ）の左右方向）の分布であり、垂直方向（図８（ａ）の上下方向）においても同様の分布となるが、垂直方向位置が違う場合でも水平方向の分布の偏り傾向は同じである。例えば図８（ｃ）（ｄ）は垂直方向の中心位置でのＸ方向における塩濃度の分布とすることができる。なお、偏りとは、塩４１が発電要素３４の中心と外側とのうち、一方の側に偏ること（Ｘ方向の偏り）、及び、負極板３５及び正極板３７のうち、一方の側に偏ること（Ｙ方向の偏り）の両方の意味を含む。
【００４５】
一方、二次電池３０がハイレートで継続して放電された場合、図６のＹ方向における塩４１の偏りが充電時の場合とは逆になり、負極板３５の近くで塩４１が多くなり、正極板３７の近くで塩４１が少なくなる。これによって、図７の下側の図に一点鎖線（放電劣化）で示すように、充電時とは逆になって、Ｙ方向位置において正極板３７側で塩濃度が低くなり、負極板３５側で塩濃度が高くなる。
【００４６】
図６で充電時及び放電時のいずれでも、液の流れ方向（β方向）は変わらないがハイレート放電時には負極板３５で塩４１が多く分布する。このため、負極板３５の表面付近で発電要素３４の外側に塩濃度の高い液が押し出される。この結果、図８（ｄ）に実線ｂで示すように、二次電池３０のＸ方向の中心位置Ｘ０において塩濃度が低くなり、中心位置Ｘ０から両側に向かうほど塩濃度が増加するような塩濃度の分布の偏り、すなわち谷形の偏りが発生する場合がある。
【００４７】
図８（ｃ）（ｄ）で示したように、塩濃度の偏りには山形の偏りと谷形の偏りがあり、山形、谷形がきつくなるように塩濃度の偏りが大きくなるほど、二次電池３０の劣化が進行する。そして、この偏りが大きくなることで充電ハイレート劣化または放電ハイレート劣化が生じたと判断できる。そこで本実施形態では、二次電池３０の劣化の進行を抑制するために、塩濃度分布の偏りを抑制するように要求充放電電力ＰｃｈｇをＳＯＣの一部の領域で制限または嵩上げする劣化抑制制御を行う。また、環境温度ＴＡの検出値から二次電池３０の内部温度Ｔｂｉの検出値（推定値）を減算して電池内外温度差Ｔｄを求める。そして電池内外温度差Ｔｄが所定値Ｔｘ以上である場合に劣化抑制制御における制限量及び嵩上げ量を増大させる。これによって、後述のように電解液中における塩濃度分布の偏りを適切に抑制できるので、この偏りに伴う二次電池３０の劣化の進行を適切に抑制できる。
【００４８】
次に、二次電池３０の塩濃度の分布を算出する方法を説明する。塩濃度分布の算出には電解液中の液流れの流速ｕjの算出値を用いる。
【００４９】
以下の（２）式は電解液の流れを規定するBrinkman-Navier-Stokes方程式であり、（３）式は電解液の流れに関する連続式である。
【００５０】
【数１】
2016110814.tif 000003
【００５１】
ここで、ｕjは電解液の流速、ρは電解液の密度、εejは電解液の体積分率、ｔは時間である。上記の（２）式において、μは電解液の粘度、Ｋjは透過係数、Ｐは電解液の圧力である。
【００５２】
電解液は、負極板３５の負極活物質層３５ｂ、正極板３７の正極活物質層３７ｂ、及びセパレータ３８に含浸している。電解液に関するパラメータ（流速ｕj、体積分率εej、透過係数Ｋj）は、負極板３５、正極板３７及びセパレータ３８のそれぞれで規定される。
【００５３】
粘度μとして、予め設定された値を用いることもできるが、電解液の温度に応じて変化する値を用いてもよい。電解液の温度として、電池温度Ｔｂの検出値または二次電池３０の内部温度Ｔｂｉを用いることができる。密度ρは、電解液の膨張及び収縮を規定するパラメータであり、電解液の膨張及び収縮に応じて変化する。電解液の膨張及び収縮は電解液の温度に依存するので、電池温度Ｔｂまたは二次電池３０の内部温度Ｔｂｉにも依存する。密度ρも電解液の温度、電池温度Ｔｂ、または内部温度Ｔｂｉに依存する。このため、密度ρを特定することにより、電解液の膨張及び収縮が分かる。体積分率εej、透過係数Ｋjには固定の値を用いることができる。透過係数Ｋjは、予め実験により求められる。
【００５４】
（２）式において、流速ｕj及び圧力Ｐが未知数となるので、（２）（３）式の連立方程式を解くことにより、流速ｕj及び圧力Ｐを算出できる。流速ｕjには、図８（ａ）の実線矢印方向（膨張方向）の流速と、破線矢印方向（収縮方向）の流速とが含まれる。膨張及び収縮は、発電要素３４のＸ方向中心位置Ｘ０を中心として生じると考えることができる。流速ｕjを算出する場合、例えば、（２）式、（３）式を用いて収束計算を行うことができる。（２）式、（３）式を用いた演算は所定の演算周期で行われるが、前回の演算周期で算出された値を今回の演算周期で用いることにより今回の流速ｕjを算出できる。
【００５５】
負極板３５では負極活物質層３５ｂの内部で電解液が移動するので、流速ｕnは、負極活物質層３５ｂの内部における位置ごとに算出される。正極板３７では正極活物質層３７ｂの内部で電解液が移動するので、流速ｕpは、正極活物質層３７ｂの内部における位置ごとに算出される。セパレータ３８の内部でも電解液が移動するので、流速ｕsは、セパレータ３８の内部における位置ごとに算出される。Ｘ方向で異なる位置における流速ｕn，ｕp，または流速ｕsを算出することにより、図８に示す塩濃度の偏りが把握される。
【００５６】
そして、（２）式は種々の仮定を行うことで簡易化することができる。具体的には、電解液の密度ρが流速ｕjを算出する位置、例えばＸ方向位置に関係なく一定であると仮定し、電解液の連続性を考慮すると、上記の（３）式から（４）式が得られる。
【００５７】
【数２】
2016110814.tif 000004
【００５８】
一方、（３）式において、（５）式で表される関係を仮定し、さらにＸ方向における電解液の圧力分布に関して負極板３５、正極板３７、及びセパレータ３８における圧力分布が互いに等しいと仮定すると、（６）式が得られる。
【００５９】
【数３】
2016110814.tif 000005
【００６０】
【数４】
2016110814.tif 000006
【００６１】
（４）式、（６）式から（７）式が得られる。ここで負極板３５においてＸ方向の位置に応じた流速をｕnで示している。ｘはＸ方向の位置である。
【００６２】
【数５】
2016110814.tif 000007
【００６３】
（７）式をｘで積分し、ｘが０である場合の流速ｕnを０と仮定すると、（８）式が得られる。ここでｘが０であるときの位置は、中間領域ＲｃにおいてＸ方向中心位置Ｘ０とし、Ｘ０に対してＸ方向一方側の流速ｕnだけを考えて、Ｘ方向他方側の流速ｕnは一方側の流速ｕnと対称な方向で絶対値が同じになるように考えてもよい。
【００６４】
【数６】
2016110814.tif 000008
【００６５】
同様に流速ｕp、ｕsは（９）式及び（１０）式で導かれる。
【００６６】
【数７】
2016110814.tif 000009
【００６７】
（８）〜（１０）式は（２）式を簡易化した式である。これによって、負極板３５、正極板３７及びセパレータ３８において、Ｘ方向の位置に応じた流速を算出できる。電解液の流速ｕjを算出するための方程式は（２）（３）（８）〜（１０）式に限定するものではない。電解液の流れは電解液の体積変化によって発生するので、電解液の体積変化を規定する電解液の密度をパラメータとして含み、電解液の流れを規定できる方程式であればよい。
【００６８】
また、流速ｕjを算出すれば（１１）式に基づいて電解液中の塩濃度ｃejを算出できる。ここで、塩濃度ｃejを算出するときには、流速ｕn、ｕp、ｕsのすべてを考慮してもよいし、流速ｕn、ｕp、ｕsの一部だけを考慮してもよい。例えば負極側の透過係数Ｋnが正極側の透過係数Ｋpより大きい場合に流速ｕnだけを考慮して塩濃度ｃejを算出してもよい。この場合、正極側の塩濃度ｃejの分布は、負極側の塩濃度ｃejの分布に大きく影響されて同様の傾向になる。
【００６９】
【数８】
2016110814.tif 000010
【００７０】
上記の（１１）式において、Ｄejeffは、電解液の実効拡散係数であり、ｔ+0は電解液中の塩の輸率である。Ｆはファラデー定数であり、ｊjは単位体積及び単位時間において、電解液中の塩の生成量である。
【００７１】
（１１）式の左辺第１項は所定時間Δｔにおける塩濃度の変化を規定している。（１１）式の左辺第２項は、電解液の流れ（流速ｕj）に依存する塩濃度の変化を規定している。（１１）式の右辺第１項は、電解液中の塩４１（図６）の拡散状態を規定している。（１１）式の右辺第２項は塩４１の生成量を規定している。ここで二次電池３０の放電時では負極板３５の表面（負極活物質層３５ｂ）で塩４１が生成され、二次電池３０の充電時では正極板３７の表面（正極活物質層３７ｂ）で塩４１が生成される。
【００７２】
（１１）式によれば、図７、図８に示す塩濃度の偏りを把握できる。（１１）式を解くことによりＸ方向の位置に応じた塩濃度ｃejを算出できる。これにより、図８に示すＸ方向における塩濃度ｃejの分布を算出できる。
【００７３】
（１１）式では電解液中の塩の拡散状態を規定しているが、塩４１の生成と拡散の時定数の関係で塩４１の拡散状態を無視できる場合もあり、その場合には塩濃度ｃejの分布を算出する際に塩４１の拡散状態を考慮しなくてもよい。
【００７４】
図１に示す制御装置１６は、このような塩濃度の分布の算出結果を用いて二次電池３０の劣化抑制制御を行う。
【００７５】
図９は、実施形態において、劣化抑制制御の処理を示すフローチャートである。図９に示す処理は制御装置１６によって実行される。
【００７６】
ステップＳ１１において、制御装置１６は、電解液中のＸ方向における塩濃度分布を算出する。ステップＳは単にＳという。図１０は、Ｓ１１で用いるサブルーチンとしてのＸ方向における塩濃度分布の算出処理を示すフローチャートである。Ｓ１１１において、制御装置１６は、電池温度センサ１９を用いて電池温度Ｔｂを検出する。Ｓ１１２において、制御装置１６は、上記で説明した算出方法によって、Ｘ方向に応じた電解液の流速ｕjを算出する。その後、Ｓ１１３で、制御装置１６は、流速ｕjの算出値を用いて、上記で説明した算出方法によって、Ｘ方向における塩濃度分布を算出する。
【００７７】
Ｓ１１２、Ｓ１１３では、電池温度Ｔｂの検出値を用いて流速ｕj及び塩濃度分布を算出しているが、電池温度Ｔｂとして二次電池３０の内部温度Ｔｂｉを用いて塩濃度分布を算出してもよい。内部温度Ｔｂｉは、電池温度センサ１９と第２内部温度検出手段１６ａとから検出される。例えば、電池温度センサ１９の検出値が第２内部温度検出手段１６ａに入力されて、第２内部温度検出手段１６ａは電池温度の検出値から内部温度Ｔｂｉを検出する。より具体的には、内部温度Ｔｂｉは、二次電池３０の内外の温度差がないと想定できる二次電池３０の充放電が停止された状態で、電池温度Ｔｂと同じになる。このため、内部温度Ｔｂｉは、充放電停止状態の電池温度Ｔｂの検出値と、二次電池３０を充放電したときの発熱量Ｑ１から放熱量Ｑ２を減算した値とに基づいて算出し推定されることで検出される。
【００７８】
二次電池３０の発熱量Ｑ１は二次電池３０の電流値Ｉの検出値、及び内部抵抗値Ｒの算出値から算出される。二次電池３０の内部抵抗値Ｒは、電流値Ｉ及び電圧値Ｖの検出値から算出される。二次電池３０の放熱量Ｑ２は、二次電池３０の現在の電池温度Ｔｂと環境温度ＴＡの検出値から算出される。ここで、電池温度Ｔｂが環境温度ＴＡより高いときには、電池温度Ｔｂ及び環境温度ＴＡの差が大きくなるほど放熱量Ｑ２が大きくなりやすい。内部温度Ｔｂｉの検出値は、充放電停止状態の電池温度Ｔｂの検出値と、二次電池３０を充放電する毎に算出された発熱量Ｑ１の算出値と、放熱量Ｑ２の算出値とに基づいて算出できる。なお、内部温度Ｔｂｉは、二次電池３０の内部温度を直接検出するセンサにより検出され、このセンサから検出信号が制御装置１６に送信されてもよい。この構成では、制御装置１６の第２内部温度検出手段１６ａを省略できる。
【００７９】
このように塩濃度の分布を算出した後、制御装置１６は、充電ハイレート劣化または放電ハイレート劣化が発生したか否かを判定する。より具体的には、図９に戻って、制御装置１６は、Ｓ１２において充電ハイレート劣化が発生しているか否かを判定する。例えば図８（ｃ）の塩濃度分布において、制御装置１６は、発電要素３４におけるＸ方向中心位置Ｘ０の塩濃度Ｃ０ａと、Ｘ方向中心位置Ｘ０から所定値分、両側に均等に離れた一方側所定位置Ｘ１及び他方側所定位置Ｘ２の塩濃度Ｃ１ａ，Ｃ２ａとを比較する。そして制御装置１６は、中央の塩濃度Ｃ０ａに対する一方側の塩濃度Ｃ１ａの低下量Ｃｄ１と、中央の塩濃度Ｃ０ａに対する他方側の塩濃度Ｃ２ａの低下量Ｃｄ２との両方が、所定量ＣｄＸ以上である場合には充電ハイレート劣化が生じていると判定する。所定量ＣｄＸは予め設定される。なお、塩濃度Ｃ１ａ，Ｃ２ａが同じことが明らかな場合には、一方の塩濃度Ｃ１ａ（またはＣ２ａ）のみと塩濃度Ｃ０ａとを比較してハイレート劣化の発生を判定することもできる。
【００８０】
Ｓ１２で充電ハイレート劣化が生じていると判定されると、Ｓ１３に移行して、制御装置１６は、充電ハイレート劣化における塩濃度分布の偏りを抑制するように要求充放電電力Ｐｃｈｇを制限または嵩上げする。具体的には、制御装置１６は、要求充放電電力算出用であるＰｃｈｇ算出用マップとして、制御装置１６に記憶された基準関係（図４の破線α）を表すマップから、第１充電劣化抑制関係を表すマップ（第１充電劣化抑制マップ）に変更して選択する。第１充電劣化抑制マップは、図４に一点鎖線β１で示しているＳＯＣと要求充放電電力Ｐｃｈｇとの関係である第１充電劣化抑制関係を表す。第１充電劣化抑制マップでは、要求充電電力をＳＯＣの所定値Ｓ１ａ以下で所定量Ａｄ１を制限量として基準関係から制限し、要求放電電力をＳＯＣの第２所定値Ｓ２ａ以上で所定量Ａｕ１を嵩上げ量として基準関係から嵩上げする。
【００８１】
図４の一点鎖線β１では、ＳＯＣが所定値Ｓ１ａ以下でＳＯＣの変化に関係なく要求充電電力が一定となる範囲を、破線αで示す基準関係から所定量Ａｄ１低下させている。また、ＳＯＣの低下にしたがって要求充電電力が直線的に増加する範囲での増加の傾きを基準関係と同じとして要求充電電力が一定となる範囲と連続させている。また、ＳＯＣが第２所定値Ｓ２ａ以上でＳＯＣの変化に関係なく要求放電電力が一定となる範囲を、破線αの基準関係から所定量Ａｕ１増加させている。また、ＳＯＣの増加にしたがって要求放電電力が直線的に増加する範囲での増加の傾きを基準関係と同じとして要求放電電力が一定となる範囲と連続させている。
【００８２】
図９に戻ってＳ１２で充電ハイレート劣化が生じていないと判定されると、Ｓ１４に移行して、Ｓ１４で放電ハイレート劣化が発生しているか否かを判定する。例えば図８（ｄ）の塩濃度分布において、発電要素３４におけるＸ方向中心位置Ｘ０の塩濃度Ｃ０ｂと、一方側所定位置Ｘ１及び他方側所定位置Ｘ２の塩濃度Ｃ１ｂ，Ｃ２ｂとを比較する。そして中央の塩濃度Ｃ０ｂに対する一方側の塩濃度Ｃ１ｂの増加量Ｃｕ１と、中央の塩濃度Ｃ０ｂに対する他方側の塩濃度Ｃ２ｂの増加量Ｃｕ２との両方が、予め設定された所定量ＣｕＸ以上である場合には放電ハイレート劣化が生じていると判定する。なお、塩濃度Ｃ１ｂ，Ｃ２ｂが同じことが明らかな場合には、一方の塩濃度Ｃ１ｂ（またはＣ２ｂ）のみと塩濃度Ｃ０ｂとを比較してハイレート劣化の発生を判定することもできる。
【００８３】
図９のＳ１４で放電ハイレート劣化が生じていると判定されると、Ｓ１５に移行して、放電ハイレート劣化における塩濃度分布の偏りを抑制するように要求充放電電力Ｐｃｈｇを制限または嵩上げする。このときも、制御装置１６はＰｃｈｇ算出用マップを変更する。具体的には、制御装置１６は、Ｐｃｈｇ算出用マップとして、基準関係（図５の破線α）を表すマップから第１放電劣化抑制関係を表すマップ（第１放電劣化抑制マップ）に変更して選択する。第１放電劣化抑制マップでは、図５に一点鎖線β２で示しているＳＯＣと要求充放電電力Ｐｃｈｇとの関係である第１放電劣化抑制関係を表す。第１放電劣化抑制マップでは、要求充電電力をＳＯＣの所定値Ｓ１ｃ以下で所定量Ｂｕ１を嵩上げ量として基準関係から嵩上げし、要求放電電力をＳＯＣの第２所定値Ｓ２ｃ以上で所定量Ｂｄ１を制限量として基準関係から制限する。
【００８４】
図５の一点鎖線β２では、ＳＯＣが所定値Ｓ１ｃ以下でＳＯＣの変化に関係なく要求充電電力が一定となる範囲を、破線αで示す基準関係から所定量Ｂｕ１増加させている。また、ＳＯＣの低下にしたがって要求充電電力が直線的に増加する範囲での増加の傾きを基準関係と同じとして要求充電電力が一定となる範囲と連続させている。また、ＳＯＣが第２所定値Ｓ２ｃ以上でＳＯＣの変化に関係なく要求放電電力が一定となる範囲を、破線αの基準関係から所定量Ｂｄ１低下させている。また、ＳＯＣの増加にしたがって要求放電電力が直線的に増加する範囲での増加の傾きを基準関係と同じとして要求放電電力が一定となる範囲と連続させている。
【００８５】
図９のＳ１４で放電ハイレート劣化が生じていないと判定される場合、充電、放電のいずれのハイレート劣化も発生していない。このため、Ｐｃｈｇ算出用マップを変更することなく、Ｓ１８に移行する。これによって、Ｐｃｈｇ算出用マップとして基準関係を表すマップが選択される。
【００８６】
さらに、Ｓ１３，Ｓ１５の処理の後で、Ｓ１６に移行して、電池内外温度差Ｔｄを算出する。電池内外温度差Ｔｄは、環境温度ＴＡの検出値から二次電池３０の内部温度Ｔｂｉの検出値を減算して算出される（Ｔｄ＝ＴＡ−Ｔｂｉ）。内部温度Ｔｂｉの検出値は上記で説明したように算出することで検出される。そして、電池内外温度差Ｔｄが予め設定された正の所定値Ｔｘ以上である場合に、劣化抑制制御における要求充放電電力Ｐｃｈｇの絶対値としての制限量Ａｄ１，Ｂｄ１及び嵩上げ量Ａｕ１、Ｂｕ１をそれぞれ増大させる。例えば図４に示すように充電ハイレート劣化が発生と判定された場合において、制御装置１６は、Ｐｃｈｇ算出用マップとして、図４に実線γ１で示される第２充電劣化抑制関係を示すマップに変更して選択する。第２充電劣化抑制関係では、要求充電電力を制限する場合の制限量がＳＯＣの所定値Ｓ１ｂ以下で所定量Ａｄ１から第２所定量Ａｄ２に増大している。また、第２充電劣化抑制関係では、要求放電電力を嵩上げする場合の嵩上げ量がＳＯＣの第２所定値Ｓ２ｂ以上で所定量Ａｕ１から第２所定量Ａｕ２に増大している。
【００８７】
また、図５に示すように放電ハイレート劣化が発生と判定された場合において、制御装置１６は、Ｐｃｈｇ算出用マップとして、図５に実線γ２で示される第２放電劣化抑制関係を示すマップに変更して選択する。第２放電劣化抑制関係では、要求充電電力を嵩上げする場合の嵩上げ量がＳＯＣの所定値Ｓ１ｄ以下で所定量Ｂｕ１から第２所定量Ｂｕ２に増大している。また、第２放電劣化抑制関係では、要求放電電力を制限する場合の制限量がＳＯＣの第２所定値Ｓ２ｄ以上で所定量Ｂｄ１から第２所定量Ｂｄ２に増大している。第２充電劣化抑制関係及び第２放電劣化抑制関係で、ＳＯＣの低下にしたがって要求充電電力が直線的に増加する範囲での増加の傾きを基準関係と同じとすることは一点鎖線γ１、γ２の場合と同様である。第２充電劣化抑制関係及び第２放電劣化抑制関係で、ＳＯＣの増加にしたがって要求放電電力が直線的に増加する範囲での増加の傾きを基準関係と同じとすることも一点鎖線γ１、γ２の場合と同様である。
【００８８】
電池内外温度差Ｔｄが大きい場合、環境温度ＴＡに対して内部温度Ｔｂｉが低いので、二次電池３０の放熱の影響が小さくなる。そして、二次電池３０が充放電時に発熱する場合、特に等価内部抵抗により発熱する場合における二次電池３０の温度上昇の程度が高くなる。これによって二次電池３０が熱膨張しやすい。二次電池３０が熱膨張することで図６の液流れの速度が高くなり、図７、図８に示した塩濃度の分布の偏りがきつくなり、二次電池３０の劣化が進行する。そこで本実施形態では制御装置１６は、電池内外温度差Ｔｄが正の所定値Ｔｘ以上である場合に、上記のように劣化抑制制御における制限量または嵩上げ量を増大させる。
【００８９】
図９のＳ１７の処理の後、Ｓ１８において、制御装置１６は、Ｐｃｈｇ算出用として選択されたマップと、ＳＯＣの算出値とを用いて要求充放電電力Ｐｃｈｇを算出する。制御装置１６は、Ｓ１８において算出された要求充放電電力Ｐｃｈｇを用いて、上記のようにエンジン２１、第１ＭＧ１３、及び第２ＭＧ１５のパワー配分を行って車両の走行制御を行う（Ｓ１９）。走行制御ではこのパワー配分に伴って二次電池３０の充放電電流が制御されて充放電制御が行われる。これによって二次電池３０の劣化抑制制御が行われる。
【００９０】
なお、上記の図９に示す例では、要求充放電電力の算出の前にＰｃｈｇ算出用のマップを選択するようにしているが、これに限定するものではない。例えば、ＳＯＣの算出値から要求充放電電力の仮の値を基準関係（図４、図５）にしたがって算出した後、Ｓ１１、Ｓ１２，Ｓ１４の処理を行って、充電ハイレート劣化または放電ハイレート劣化が生じたか否かを判定してもよい。そして、制御装置１６は、充電ハイレート劣化が発生と判定された場合に、要求充放電電力の仮の値で、要求充電電力を制限するかまたは要求放電電力を嵩上げする。また、制御装置１６は、放電ハイレート劣化が発生と判定された場合に、要求充放電電力の仮の値で、要求放電電力を制限するかまたは要求充電電力を嵩上げする。さらに、制御装置１６は、電池内外温度差Ｔｄが所定値Ｔｘ以上の場合に、さらに要求充放電電力の仮の値で制限量または嵩上げ量を増大させる。そして制御装置１６は、要求充放電電力を決定し、決定された要求充放電電力の算出値を用いて充放電制御を含む走行制御を行う。
【００９１】
上記の電池システム１０によれば、二次電池３０の劣化状態に応じて塩濃度の分布の偏りを抑制でき、さらに二次電池３０の電池内外温度差Ｔｄに応じて、塩濃度分布の偏りを適切に抑制できる。このため、この偏りによる二次電池３０の劣化の進行を適切に抑制できる。
【００９２】
図１１は、本実施形態において、電池内外温度差Ｔｄが異なる２例（温度差小、温度差大）における充電劣化時の電解液流量、充電電流及び要求充電電力の時間との関係を示す図である。図１２は、比較例において、図１１に対応する図である。図１１、図１２ではＳＯＣは所定値Ｓ１（図４）以下である。
【００９３】
図１１（ａ）（ｂ）に示す（温度差小）の例では、電池内外温度差Ｔｄが所定値Ｔｘより小さい。この（温度差小）の例では、劣化抑制制御における制限量及び嵩上げ量を変化させない場合でも二次電池３０の温度上昇は小さく、電解液の熱膨張に関係する電解液の流量の上昇速度も小さい。これによって、例えば劣化抑制制御において図４の一点鎖線β１で示す第１充電劣化抑制関係で要求充電電力を制限するだけでも、充電劣化の進行を抑制できる。
【００９４】
一方、図１１（ａ）の（温度差大）の例では、電池内外温度差Ｔｄが所定値Ｔｘより大きい。この（温度差大）の例では、劣化抑制制御における要求充電電力を（温度差小）の例より制限しないと、図１２（ａ）の比較例（温度差大）で示すように内部温度Ｔｂｉの上昇速度が高くなる。そして図１２（ｂ）に示すように温度変化に比例する電解液の流量も急激に増大する。これによって比較例では充電劣化の進行を適切に抑制する面から改良の余地がある。
【００９５】
実施形態では、図１１（ｄ）に示すように（温度差大）の例で要求充電電力を、図４の実線γ１で示す第２充電劣化抑制関係でさらに制限する。これによって、充電電流は（温度差小）の例より小さくなり、図１１（ａ）に示す温度上昇を図１２（ａ）で示す温度上昇に比べて小さくできる。このため、電解液の温度変化に比例する電解液流量の増大を（温度差小）の例と同等か、または近づけることができ、充電劣化の進行を適切に抑制することができる。
【００９６】
なお、上記の図８では充電劣化時にＸ方向における塩濃度分布が山形の偏りとなり、放電劣化時にＸ方向における塩濃度分布が谷形の偏りとなる場合を説明した。一方、二次電池３０の構造によっては、充電劣化時にＸ方向における塩濃度分布が谷形の偏りとなり、放電劣化時にＸ方向における塩濃度分布が山形の偏りとなる場合もある。例えば負極側の透過係数Ｋnが正極側の透過係数Ｋpより低くなる場合にはこのような偏り傾向となる。この場合でも二次電池３０の構造によって塩濃度分布の偏りで充電劣化か放電劣化かを判定できる。
【００９７】
また、別例として図９のＳ１６でＮＯの判定がされた場合に、内部温度Ｔｂｉが環境温度ＴＡより上回って内部温度Ｔｂｉから環境温度ＴＡを減算した第２電池内外温度差Ｔｄ２（＝Ｔｂｉ−ＴＡ）が正の値である正側第２所定値Ｔｘ２以上となったか否かを判定してもよい。第２電池内外温度差Ｔｄ２が正側第２所定値Ｔｘ２以上と判定された場合には、二次電池３０の発熱による温度上昇が極度に小さいか、発熱量より放熱量が大きいと判断される。この場合には、熱膨張による劣化の進行を考慮する必要がなく、逆に劣化抑制制御における制限量及び嵩上げ量が過剰であると判断できる。そこでこの場合に、図４、図５の例とは逆に劣化抑制制御における制限量及び嵩上げ量の一方または両方を小さくしてもよい。より具体的には、図４、図５にβ１、β２で示した要求充放電電力ＰｃｈｇとＳＯＣとの関係を、破線αの基準関係に近づけるように変更する。そしてこの変更された関係を用いてＳＯＣの算出値から要求充放電電力Ｐｃｈｇを算出する。この構成によれば、劣化抑制制御の制限量または嵩上げ量またはその両方を小さくして、より迅速にＳＯＣをＳＯＣ中心Ｓ０に近づけることができる。
【００９８】
また、上記では塩濃度分布の算出値から充電ハイレート劣化または放電ハイレート劣化を判定しているが、本発明はこれに限定するものではない。例えば特許文献１に記載された評価値Ｄを用いて、充電ハイレート劣化または放電ハイレート劣化を判定してもよい。評価値Ｄは、１回の演算周期毎にＤ（Ｎ）として算出され、Ｄ（Ｎ）＝Ｄ（Ｎ−１）−Ｄ（−）＋Ｄ（＋）である。Ｄ（Ｎ−１）は前回の演算周期における評価値である。Ｄ（＋）は放電電流が大きくなるほど大きくなり、また、演算周期が長くなるほど大きくなるように予め設定された関係式から求められる。充電時にはＤ（＋）＜０となる。
【００９９】
Ｄ（−）はイオンの拡散に伴う塩濃度の偏りの減少に応じて算出され、Ｄ（−）＝Ａ×Δｔ×Ｄ（Ｎ−１）である。Ａは忘却係数と呼ばれ、Δｔは演算周期である。忘却係数ＡはＳＯＣの算出値と電池温度Ｔｂの検出値とから予め設定された関係で特定される。Ａ×Δｔは０より大きく１より小さい。ＳＯＣが高いほど、または電池温度Ｔｂが高くなるほど忘却係数Ａは大きくなる。そして、Ｄ（Ｎ）が正の値で所定値より高い場合に放電ハイレート劣化が生じたと判定し、Ｄ（Ｎ）が負の値で第２所定値より低い（絶対値が大きい）場合に充電ハイレート劣化が生じたと判定してもよい。また、Ｄ（Ｎ）の積算値を用いて放電ハイレート劣化または充電ハイレート劣化を判定してもよい。
【０１００】
また、Ｘ方向における複数位置の塩濃度を検出可能な塩濃度センサを用いて塩濃度分布を求めることができれば、塩濃度センサの検出値を用いて充電ハイレート劣化または放電ハイレート劣化を判定してもよい。
【０１０１】
なお、電池システム１０は、充電ハイレート劣化及び放電ハイレート劣化のうち、一方の劣化のみを判定し、他方の劣化は判定しない構成としてもよい。
【０１０２】
また、上記では、環境温度ＴＡから内部温度Ｔｂｉを減算した値である電池内外温度差Ｔｄが正の値である所定値Ｔｘ以上である場合に、劣化抑制制御における制限量または嵩上げ量を増大させる場合を説明した。一方、本発明では、内部温度Ｔｂｉから環境温度ＴＡを減算した値である第２電池内外温度差を用いることもできる。そして、第２電池内外温度差を用いる場合、第２電池内外温度差が負の値となり、予め設定された負の値である負側第２所定値以下である場合に、劣化抑制制御における制限量または嵩上げ量を増大させる。このように制限量または嵩上げ量を増大させる場合も、上記の実施形態と同様の効果を得られる。
【符号の説明】
【０１０３】
１０  電池システム、１１  ＤＣ／ＤＣコンバータ、１２  第１インバータ、１３  第１モータジェネレータ（第１ＭＧ）、１４  第２インバータ、１５  第２モータジェネレータ（第２ＭＧ）、１６  制御装置、１６ａ  第２内部温度検出手段、１７  電流センサ、１８  電圧センサ、１９  電池温度センサ、２０  環境温度センサ、２１  エンジン、２２  アクセル位置センサ、３０  二次電池、３０ａ  単電池、３１  電池ケース、３２  負極端子、３３  正極端子、３４  発電要素、３５  負極板、３５ａ  集電箔、３５ｂ  負極活物質層、３７  正極板、３７ａ  集電箔、３７ｂ  正極活物質層、３８  セパレータ、３９  負極側端部、４０  正極側端部、４１  塩。
【図１】
2016110814.tif 000011
【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】
2016110814.tif 000017
【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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