JP6308223B2 - 電動車両の電池システム - Google Patents

Description

この発明は電動車両の電池システムに関し、より特定的には、車両駆動電源用の非水系二次電池を備える電池システムに関する。

リチウムイオン二次電池に代表される、非水電解液を有する非水系二次電池が、ハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車等の電動車両の車両駆動電源（車載電源）に用いられている。非水系二次電池の抵抗上昇を引き起こす要因の一つとして、ハイレートでの充電または放電が継続的に行われることにより、電解液中の塩濃度（イオン濃度）のムラ（偏り）によって抵抗増加が生起される現象である、所謂ハイレート劣化が知られている。

国際公開第２０１３／０４６２６３号（特許文献１）には、電池を充放電したときの電流値の履歴に基づいて算出された、電解液中におけるイオン濃度の偏りによる劣化の評価値（Ｄ（Ｎ））について、閾値の超過分を積算し、さらに、時間経過によるイオン濃度の偏りの緩和を補正することによって積算評価値（ΣＤｅｘ（Ｎ））を、劣化指標値として求めることが記載されている。そして、劣化指標値が閾値（正）を超えたときに、二次電池の放電電力上限値を低下させる制御が記載されている。

また、特開２０１４−３８２６号公報（特許文献２）には、特許文献１と同様の評価値に基づく共通の積算評価値を劣化指標値として用いて、当該積算評価値が正の閾値よりも大きくなると放電過多と判定して放電電力を制限し、当該積算評価値が負の閾値よりも小さくなると充電過多と判定して充電電力を制限することが記載されている。

国際公開第２０１３／０４６２６３号 特開２０１４−３８２６号公報

特許文献１および２では、イオン濃度の偏りによる劣化の評価値（Ｄ（Ｎ））の算出において、各サイクルタイム（Δｔ）でのイオン拡散によるイオン濃度の偏りの減少を反映した演算を行うことが記載されている。

さらに、特許文献１には、二次電池の充放電を休止すると、休止後に再開された充放電による抵抗増加率の上昇（すなわち、ハイレート劣化）が抑制されることが記載されている。このため、特許文献１では、劣化指標値として用いられる上記積算評価値に補正係数ａ（０＜ａ＜１）を乗算する演算をサイクルタイム毎に実行することで、ハイレート劣化の緩和を考慮して、積算評価値（劣化指標値）を補正することが記載されている。

しかしながら、特許文献１および２に記載された技術では、イオン濃度の偏りの評価値（Ｄ（Ｎ））および、その積算評価値（ΣＤｅｘ（Ｎ））を演算するサイクルタイム（Δｔ）毎に、積算評価値（劣化指標値）および閾値の比較によって放電電力または充電電力の制限要否が判定されている。したがって、特許文献１および２は、主に車両走行中等の二次電池が使用（充放電）される期間での充放電管理に向けられている。

一方、近年では、車載蓄電装置を車両外部の電源（以下、単に、「外部電源」とも称する）によって充電することが可能な電動車両が実用化されている。所謂プラグインハイブリッド車や電気自動車では、運転停止中において系統電源や専用の充電スタンドを用いて、外部電源による車載二次電池の充電（以下、単に「外部充電」とも称する）が行われる。

このような外部充電可能な電動車両では、運転停止から次回の運転開始までの二次電池の使用態様が、外部充電の有無によって変化する。具体的には、外部充電の有無によって、二次電池の充放電休止期間の長さが変化する。また、所謂タイマー充電によって次回の運転開始時刻に合わせて外部充電が完了するように充電スケジュールを策定する場合にも、運転停止から外部充電開始までの二次電池の充放電休止期間の長さが、状況に応じて変化することが予測される。

したがって、外部充電可能な電動車両において、非水電解液二次電池のハイレート劣化を適切に防止するためには、二次電池の充放電休止期間におけるハイレート劣化の緩和（すなわち、イオン濃度の偏りの回復）挙動を適切に反映して、充放電管理のための劣化指標値を算出することが重要となる。

この発明はこのような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、車両外部の電源によって車載蓄電装置を充電する構成を有する電動車両の電池システムにおいて、非水電解液二次電池の電解液中におけるイオン濃度の偏りに起因するハイレート劣化を、充放電休止期間におけるイオン濃度の偏りの回復挙動を反映して、適切に防止することである。

この発明のある局面では、車両制動力または車両駆動力を発生する電動機が搭載された電動車両の電池システムは、非水電解液を有する二次電池と、車両外部の電源によって二次電池を充電するための充電器と、二次電池の充放電を制御する制御装置とを備える。電動機は、二次電池との間の電力の授受を伴って車両制動力または車両駆動力を発生する。制御装置は、二次電池の充放電による非水電解液中のイオン濃度の偏りに伴って二次電池の入出力性能を低下させる劣化成分を評価するための劣化指標値を、二次電池の使用期間において、二次電池の電流の履歴に基づいて算出するとともに、当該劣化指標値が所定の制限閾値を超えると二次電池の放電電力または充電電力を制限する。さらに、制御装置は、二次電池の充放電が休止された休止期間の終了時において、休止期間中における一定時間の経過毎のイオン濃度の偏りの緩和度を示す休止時緩和係数に従って、休止期間の終了時点における劣化指標値を補正する。休止時緩和係数は、少なくとも休止期間の時間長に基づいて可変に設定される。特に、休止時緩和係数は、時間長が短いときには、時間長が長いときと比較して、一定時間におけるイオン濃度の偏りの緩和度が大きくなるように設定される。

上記電動車両の電池システムによれば、二次電池の充放電休止期間におけるハイレート劣化の回復挙動を反映した補正を伴って、使用期間中に制限閾値との比較によって充電または放電制限の要否を判断するための劣化評価値を適切に算出することができる。特に、休止期間の時間長が短いときに一定時間経過毎でのイオン濃度の偏りの緩和度が大きくなるように、休止時緩和係数を可変設定することにより、休止期間の開始直後ではハイレート劣化の回復レートが相対的に大きくなる現象を、補正処理によって劣化評価値に適切に反映できる。この結果、休止期間の終了に続く、新たな二次電池の使用期間における劣化評価値の初期値を適切に設定できるので、充放電制限の過度な制限、および、充放電制限の開始の遅れを回避して、ハイレート劣化の進行を適切に予防することができる。

好ましくは、休止時緩和係数は、時間長と、休止期間における二次電池の温度とに基づいて可変に設定される。特に、休止時緩和係数は、温度が高いときには、温度が低いときと比較して、一定時間におけるイオン濃度の偏りの緩和度が大きくなるように設定される。さらに好ましくは、時間長が長くなるにつれて、二次電池の温度の差によって生じる休止時緩和係数の設定値の差が小さくなるように設定される。

このように構成すると、電池温度に依存したイオン拡散速度の違いを反映して、電池休止期間におけるハイレート劣化の回復挙動を、劣化評価値に反映することができる。さらに、十分に長い時間が経過すると、電池温度によらずハイレート劣化の回復量が一定値に収束する現象についても、劣化評価値に反映することが可能となる。

さらに好ましくは、制御装置は、休止期間において充電器による二次電池の充電開始時刻を指定する充電スケジュールが予め策定されている場合には、当該充電スケジュールに従って充電開始時刻までに温度を複数回取得して、休止時緩和係数を設定するための二次電池の温度を求める。

このように構成すると、休止期間の時間長が予め予測可能なタイマー充電の適用時において、休止期間中における電池温度の算出精度を高めて、休止時緩和係数をさらに適切に設定することができる。

また好ましくは、制御装置は、使用期間において、二次電池の電流の履歴に基づいて劣化成分の評価値を算出する。評価値は、イオン濃度の分布が放電側に偏っているときには第１の極性の値を有する一方で、イオン濃度の分布が充電側に偏っているときには第１の極性とは反対の第２の極性の値を有するように算出される。制御装置は、さらに、予め設定された第１の閾値または第２の閾値を超える評価値を積算した放電側の第１の積算評価値と、予め設定された第３の閾値または第４の閾値を超える評価値を積算した充電側の第２の積算評価値とを、劣化指標値として別個に算出する。第１の閾値は第１の極性を有する値に設定されるとともに、第２の閾値は０または第２の極性を有する値に設定され、第３の閾値は第２の極性を有する値に設定されるとともに、第４の閾値は０または第１の極性を有する値に設定される。休止時緩和係数は、第１の積算評価値を補正するための第１の休止時緩和係数と、第２の積算評価値を補正するための第２の休止時緩和係数を含む。使用期間において、第１の積算評価値は、過去の第１の積算評価値が時間経過に応じて、第１の休止時緩和係数とは別個に設定された第１の緩和係数によって絶対値を減少された値と、現在の評価値が第１の極性において第１の閾値よりも絶対値が大きい、または、第２の極性において第２の閾値よりも絶対値が大きいときの当該現在の評価値の一部または全部に相当する値との加算によって算出される。使用期間において、第２の積算評価値は、過去の第２の積算評価値が時間経過に応じて、第２の休止時緩和係数とは別個に設定された第２の緩和係数によって絶対値を減少された値と、現在の評価値が第２の極性であって第３の閾値よりも絶対値が大きい、または、第１の極性であって第４の閾値よりも絶対値が大きいときの当該現在の評価値の一部または全部に相当する値との加算によって算出される。制限閾値は、第１の極性を有する放電制限閾値と、第２の極性を有する充電制限閾値を含む。制御装置は、さらに、第１の積算評価値が、第１の極性である場合において放電制限閾値よりも絶対値が大きいときに、二次電池の放電電力を制限するとともに、第２の積算評価値が、第２の極性である場合において充電制限閾値よりも絶対値が大きいときに、二次電池の充電電力を制限する。

このように構成すると、電解液中のイオン濃度の偏りについて共通の評価値に基づいて、第１および第２の緩和係数によって時間経過に応じて絶対値を減少させながら、放電制限管理に用いられる第１の積算評価値および、充電制限管理に用いられる充電側の第２の積算評価値を別個の閾値を設定して別々に積算できる。さらに、第１および第２の積算評価値の各々について、第１および第２の休止時緩和係数を、使用期間中の第１および第２の緩和係数とは別個に設定することにより、二次電池の充放電休止期間におけるハイレート劣化の回復挙動を反映した補正を行うことができる。この結果、外部充電のための構成を有する電動車両に搭載されることにより、長時間継続して充電される態様を含んで使用される非水系二次電池についても、充放電休止期間におけるイオン濃度の偏りの回復挙動を反映した上で、車両走行中の充放電および外部充電の両方にさらに適切に対応して、ハイレート劣化を適切に防止することができる。

この発明によれば、車両外部の電源によって車載蓄電装置を充電する構成を有する電動車両の電池システムにおいて、非水電解液二次電池の電解液中におけるイオン濃度の偏りに起因するハイレート劣化を、充放電休止期間におけるイオン濃度の偏りの回復挙動を反映して、適切に防止することができる。

本実施の形態１に従う電動車両の電池システムの概略構成図である。 図１に示された電池セルの構成例を示す断面図である。 図１に示した電動車両の状態遷移図である。 実施の形態１に従う電池システムにおけるハイレート劣化を抑制するための電池使用期間での制御処理を説明するフローチャートである。 図４における積算評価値の算出処理の詳細を説明するフローチャートである。 実施の形態１に従う電池システムでの電池休止期間における積算評価値の補正処理を説明するフローチャートである。 ハイレート劣化による抵抗増加率の電池休止期間における変化挙動を概念的に示すグラフである。 電池休止期間における緩和係数の可変設定を説明する概念図である。 実施の形態２に従う電池システムにおけるハイレート劣化を抑制するための電池使用期間での制御処理を説明するフローチャートである。 図９における放電側および充電側の積算評価値の算出処理の詳細を説明するフローチャートである。 実施の形態２に従う電動車両の電池システムでの電池休止期間における積算評価値の補正処理を説明するフローチャートである。 実施の形態２に従う電動車両の電池システムにおける積算評価値の推移例を示す波形図である。 外部充電可能な電動車両に搭載された非水系二次電池について共通の積算評価値を用いて充放電を管理した場合の解析結果の例を説明する概念図である。 実施の形態２に従う電動車両の電池システムにおける放電側の積算評価値の算出に用いる閾値の設定手法を説明する概念図である。 実施の形態２に従う電動車両の電池システムにおける充電側の積算評価値の算出に用いる閾値の設定手法を説明する概念図である。

以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は原則的に繰返さないものとする。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に従う電動車両の電池システムの概略構成図である。

図１を参照して、電動車両１００は、車載された二次電池を車両駆動電源として走行する。例えば電動車両１００は、ハイブリッド自動車あるいは電気自動車によって構成される。ハイブリッド自動車は、車両を走行させるための動力源として、バッテリの他に燃料電池やエンジン等を備える車両である。電気自動車は、車両の動力源としてバッテリだけを備えた車両である。

電動車両１００は、二次電池１０と、昇圧コンバータ２２と、インバータ２３と、モータジェネレータ２５と、伝達ギヤ２６と、駆動輪２７と、充電器２８と、コントローラ３０とを備える。

二次電池１０は、電気的に直列に接続された複数の電池セル１１を有する組電池によって構成される。各電池セル１１は、リチウムイオン二次電池に代表される、非水電解液を有する非水系二次電池によって構成される。なお、複数の電池セル１１の一部は、互いに並列に接続されてもよい。

電池セル１１の正極は、イオン（例えば、リチウムイオン）を吸蔵および放出できる材料で形成される。正極の材料としては、例えば、コバルト酸リチウムやマンガン酸リチウムを用いることができる。電池セル１１の負極は、イオン（例えば、リチウムイオン）を吸蔵および放出できる材料で形成される。負極の材料としては、例えば、カーボンを用いることができる。電池セル１１を充電するとき、正極は、イオンを電解液中に放出し、負極は、電解液中のイオンを吸蔵する。また、電池セル１１を放電するとき、正極は、電解液中のイオンを吸蔵し、負極は、イオンを電解液中に放出する。電池セル１１は、角筒状（直方体形状）をなす電池ケースに収容される。

図２には、電池セルの構成例を示す断面図が示される。
図２を参照して、電池セル１１は、電池ケース１１０の内部に、電解質（非水電解液）が含浸されたセパレータ１５０を介して正極と負極が積層されて形成される、所謂捲回体として構成された電極体１２０が収容される構造を有する。電池ケース１１０の開口部１１２は、蓋体１１４によって閉塞されている。

蓋体１１４には、外部接続用の正極端子１３８及び負極端子１４８が設けられる。上端側が蓋体１１４の表面から外部に突設された正極端子１３８及び負極端子１４８は、それぞれの下端部が、電池ケース１１０の内部において、内部正極端子１３７及び内部負極端子１４７に接続されている。

電極体１２０は、例えば、正極シート１３０及び負極シート１４０が、長尺シート状のセパレータ１５０を介して交互に積層されることによって構成される。正極シート１３０は、長尺状の正極集電体１３２の表面に正極活物質層１３４を有するように構成される。負極シート１４０は、長尺状の負極集電体１４２の表面に負極活物質層１４４を有するように構成される。

積層体で構成された電極体１２０は、例えば、その軸芯（図示しない）の周囲に筒状に捲回されて得られた捲回電極体を、側面方向から押しつぶすようにして扁平形状に成形される。電極体１２０は、開口端１２０ａ，１２０ａが電池ケース１１０の側壁１１６に対向するように、電池ケース１１０内に配置されている。

内部正極端子１３７及び内部負極端子１４７は、それぞれ、正極集電体１３２の正極活物質層非形成部１３６、及び、負極集電体１４２の負極活物質層非形成部１４６に、超音波溶接や抵抗溶接等の適宜の手法によって接合される。これにより、電極体１２０の正極シート１３０及び負極シート１４０と、内部正極端子１３７及び内部負極端子１４７とは、電気的に接続されている。

セパレータ１５０は、正極シート１３０及び負極シート１４０間に介在しており、正極シート１３０に設けられた正極活物質層１３４と、負極シート１４０に設けられた負極活物質層１４４の両方に当接するように配置されている。このセパレータ１５０に形成された空孔内に電解質（非水電解液）を含浸させることにより、正極及び負極間に伝導パス（導電経路）が画成される。

セパレータ１５０は、正極活物質層１３４及び負極活物質層１４４の積層部位の幅よりも大きく、且つ、電極体１２０の幅よりも小さい幅を有している。さらに、セパレータ１５０は、正極集電体１３２と負極集電体１４２が互いに接触して内部短絡を生じないように、正極活物質層１３４及び負極活物質層１４４の積層部位に挟持されるように設けられている。

このような扁平形状の捲回電極体を有する二次電池では、充電時および放電時に、捲回電極体にかかる圧力が局所的に異なる（例えば、捲回電極体の側面中央部にかかる圧力と側面端部にかかる圧力とが異なる）ことによって、電解液中のイオン濃度に偏りが発生しやすくなる。このため、正極シートおよび負極シートが単純に積層されたセル構造等と比較して、特許文献１や２で説明されるハイレート劣化が起こり易くなる傾向にある。

再び図１を参照して、二次電池１０は、システムメインリレー２１ａ，２１ｂを介して昇圧コンバータ２２に接続されており、昇圧コンバータ２２は、二次電池１０の出力電圧を昇圧する。昇圧コンバータ２２は、インバータ２３と接続されており、インバータ２３は、昇圧コンバータ２２からの直流電力を交流電力に変換する。

モータジェネレータ（三相交流モータ）２５は、インバータ２３からの交流電力を受けることにより、車両を走行させるための運動エネルギを生成する。モータジェネレータ２５によって生成された運動エネルギは、車輪に伝達される。一方で、車両を減速させるときや、車両を停止させるとき、モータジェネレータ２５は、車両の制動時に発生する運動エネルギを電気エネルギに変換する。モータジェネレータ２５で生成された交流電力は、インバータ２３によって直流電力に変換される。昇圧コンバータ２２は、インバータ２３の出力電圧を降圧してから二次電池１０に供給する。これにより、回生電力を二次電池１０に蓄えることができる。このように、モータジェネレータ２５は、二次電池１０との間での電力の授受（すなわち、二次電池１０の充放電）を伴って、車両の駆動力または制動力を発生するように構成される。

なお、昇圧コンバータ２２は、省略することができる。また、モータジェネレータ２５として直流モータを用いるときには、インバータ２３を省略することができる。

なお、エンジン（図示せず）が動力源としてさらに搭載されたハイブリッド自動車によって、電動車両１００が構成される場合には、モータジェネレータ２５の出力に加えて、エンジンの出力を車両走行のための駆動力に用いることができる。あるいは、エンジン出力によって発電するモータジェネレータ（図示せず）をさらに搭載して、エンジン出力によって二次電池１０の充電電力を発生されることも可能である。

二次電池１０には、電流センサ１５、温度センサ１６および電圧センサ１７が配置される。電流センサ１５は、二次電池１０に流れる電流を検出し、検出結果をコントローラ３０に出力する。以下では、電流センサ１５によって検出された電流値Ｉに関して、放電電流を正の値とし、充電電流を負の値として表すこととする。温度センサ１６は、二次電池１０の温度を検出し、検出結果をコントローラ３０に出力する。温度センサ１６の数は、適宜設定することができる。複数の温度センサ１６を用いるときには、複数の温度センサ１６によって検出された温度の平均値を二次電池１０の温度として用いたり、特定の温度センサ１６によって検出された温度を二次電池１０の温度として用いたりすることができる。以下では、温度センサ１６の出力によって検出された二次電池１０の温度を、電池温度Ｔｂと称する。

電圧センサ１７は、二次電池１０の電圧Ｖを検出し、検出結果をコントローラ３０に出力する。本実施例では、二次電池１０の電圧を検出しているが、これに限るものではない。例えば、二次電池１０を構成する電池セル１１の電圧を検出することができる。また、二次電池１０を構成する複数の電池セル１１を複数のブロックに分け、各ブロックの電圧を検出することができる。各ブロックは、少なくとも２つの電池セル１１を含んでいる。

コントローラ３０は、例えば電子制御ユニット（ＥＣＵ）によって構成されて、システムメインリレー２１ａ，２１ｂ、昇圧コンバータ２２およびインバータ２３の動作を制御する。コントローラ３０は、各種の情報を記憶するメモリ３１を有する。メモリ３１には、コントローラ３０を動作させるためのプログラムも記憶されている。本実施例では、コントローラ３０がメモリ３１を内蔵しているが、コントローラ３０の外部にメモリ３１を設けることも可能である。さらに、コントローラ３０は、現在の日付および時刻を検知したり、経過時間を計測するための計時部３２をさらに有する。

コントローラ３０は、車両のイグニッションスイッチがオフからオンに切り替わると、システムメインリレー２１ａ，２１ｂをオフからオンに切り替えたり、昇圧コンバータ２２およびインバータ２３を動作させたりする。また、コントローラ３０は、イグニッションスイッチがオンからオフに切り替わると、システムメインリレー２１ａ，２１ｂをオンからオフに切り替えたり、昇圧コンバータ２２やインバータ２３の動作を停止させたりする。

充電器２８は、外部電源４０からの電力を二次電池１０に供給する。充電器２８は、充電リレー２９ａ，２９ｂを介して、二次電池１０に接続されている。充電リレー２９ａ，２９ｂがオンであるとき、外部電源からの電力を二次電池１０に供給することができる。

外部電源４０は、車両の外部に設けられた電源であり、外部電源４０としては、例えば、商用交流電源を適用することができる。外部電源４０および充電器２８は、例えば、充電ケーブル４５によって接続可能である。すなわち、充電ケーブル４５の装着時に、外部電源４０および充電器２８は電気的に接続されることにより、二次電池１０を外部充電可能な状態となる。

あるいは、外部電源４０および充電器２８の間で、非接触に電力が伝送されるように電動車両１００は構成されてもよい。例えば、外部電源側の送電コイル（図示せず）および車両側の受電コイル（図示せず）を経由して、電力を伝送することによって、外部電源４０によって二次電池１０を充電することができる。

このように、外部電源４０から交流電力が供給される場合には、充電器２８は、外部電源４０からの供給電力（交流電力）を、二次電池１０の充電電力（直流電力）に変換する機能を有するように構成される。あるいは、外部電源４０が二次電池１０の充電電力を直接供給する場合には、充電器２８は、外部電源４０からの直流電力を二次電池１０に供給するだけでよい。上述のように、本実施の形態において、電動車両１００は、二次電池１０が外部充電可能に構成されているが、外部充電の態様については特に限定されるものではない。

図３には、図１に示した電動車両１００の状態遷移図が示される。
図３を参照して、電動車両１００において、運転停止状態では、システムメインリレー２１ａ，２１ｂ、および、充電リレー２９ａ，２９ｂの両方がオフされるため、二次電池１０は充放電されることがない。すなわち、電動車両１００が運転停止状態である期間は、二次電池１０の「休止期間」に対応する。以下では、二次電池１０の休止期間を、単に「電池休止期間」とも称する。

電動車両１００は、運転停止状態からイグニッションスイッチがオンされると（ＩＧオン）、システムメインリレー２１ａ，２１ｂがオンされることにより、二次電池１０の電力を用いて走行可能な状態である、車両運転状態に遷移する。

車両運転状態では、ドライバによるアクセルペダルおよびブレーキペダルの操作に応じて、車両の駆動力または制動力が発生されるように、二次電池１０の充放電を伴ってモータジェネレータ２５の出力が制御される。すなわち、車両運転状態（ＩＧオン状態）では、電動車両１００の走行状況に応じて、二次電池１０は、充電または放電される。

電動車両１００は、車両運転状態（ＩＧオン状態）において、イグニッションスイッチがオフされると（ＩＧオフ）、システムメインリレー２１ａ，２１ｂがオフされることにより、運転停止状態に遷移する。

電動車両１００は、運転停止状態において、充電リレー２９ａ，２９ｂがオンされて、外部電源４０による二次電池１０の外部充電が開始されると、外部充電状態に遷移する。例えば、充電ケーブル４５等によって外部電源４０から電動車両１００への電力供給が可能となった状態において、ユーザによる充電開始操作、あるいは、時刻スケジュールに沿った充電開始時刻の到来をトリガとして、外部充電は開始される。

なお、時刻スケジュールに沿った外部充電（以下、「タイマー充電」とも称する）では、ユーザ入力による手動設定により、あるいは、過去の実績学習等によって自動的に設定された充電終了時刻に充電が終了するように充電スケジュールが予め策定される。そして、充電ケーブル４５の装着等によって二次電池１０を外部充電可能な状態が形成されても、充電開始時刻が到来するまでの期間は、充電リレー２９ａ，２９ｂのオフを伴って、二次電池１０の外部充電の開始は待機される。

外部充電状態において、二次電池１０のＳＯＣ（State of Charge）が閾値（例えば、満充電状態）に達すると、外部充電は終了されるとともに充電リレー２９ａ，２９ｂがオフされることにより、電動車両１００は、運転停止状態に復帰する。あるいは、ユーザ操作によって外部充電が終了された場合にも、充電リレー２９ａ，２９ｂのオフを伴って、電動車両１００は、外部充電状態から運転停止状態に遷移する。

このように、車両運転状態および外部充電状態では、システムメインリレー２１ａ，２１ｂまたは充電リレー２９ａ，２９ｂがオンされているので、二次電池１０は充電または放電可能な状態である。すなわち、電動車両１００が車両運転状態または外部充電状態である期間は、二次電池１０の「使用期間」に対応する。以下では、二次電池１０の使用期間を、単に「電池使用期間」とも称する。

外部充電可能に構成された電動車両１００では、ＩＧオフにより運転停止状態となってから、次回のＩＧオンにより車両運転が開始されるまでの二次電池１０の使用態様が、外部充電の有無によって変化することが理解される。すなわち、外部充電の有無によって、電池休止期間の時間長が変化する。あるいは、タイマー充電によって外部充電が行われる場合には、ＩＧオフから外部充電開始までの二次電池１０の休止期間の長さが、ＩＧオフ時のＳＯＣ等の状況に応じて変化する。

したがって、外部充電可能な電動車両において、非水電解液二次電池のハイレート劣化を抑制するためには、特許文献１，２に記載された、二次電池１０の使用期間中における劣化指標値の管理のみでは不十分であり、電池休止期間の終了時点における当該劣化指標値（すなわち、使用再開時点での劣化指標値の初期値）に対して、電池休止期間中におけるイオン濃度の偏りの回復挙動を反映することが重要である。

具体的には、電池休止期間中におけるイオン濃度の偏りの回復量（緩和量）が過小に評価されると、電池使用期間中においては、充放電制限が過度に課せられて二次電池１０の出力が必要以上に制限される虞がある。一方で、電池休止期間中におけるイオン濃度の偏りの緩和量が過大に評価されると、使用期間中においては、充放電制限の開始が遅れることにより、二次電池１０のハイレート劣化による内部抵抗上昇が進行する虞がある。

このため、本発明の実施の形態１に従う電池システムでは、下記のように、電池使用期間および電池休止期間でのハイレート劣化を管理および制御する。
（ハイレート劣化の管理）
図４は、本実施の形態１に従う電池システムにおけるハイレート劣化を抑制するための制御処理を説明するフローチャートである。図４に従う制御処理は、電池使用期間において、コントローラ３０によって繰返し実行される。

図４を参照して、コントローラ３０は、ステップＳ１００において、電流センサ１５、温度センサ１６および電圧センサ１７の出力値を読込む。これによって、二次電池１０の電流、電圧および温度が検出される。

コントローラ３０は、ステップＳ１１０において、ステップＳ１００で得られた電流値に基づいて、二次電池１０のＳＯＣを算出（推定）する。ＳＯＣは、二次電池１０の満充電容量に対する、現在の充電容量の割合（百分率）で定義される。なお、ＳＯＣの算出方法は、電流値積算（クーロンカウント）による手法や、開放電圧（ＯＣＶ：Open Circuit
Voltage）の推定による手法等、公知の手法を適宜選択的に採用することができる。

続いて、コントローラ３０は、ステップＳ１２０により、ハイレート劣化を評価するための評価値Ｄ（Ｎ）を算出する。特許文献１，２にも示されるように、評価値Ｄ（Ｎ）は、充放電による非水電解液中のイオン濃度の偏りに伴って、二次電池１０の入出力性能を低下させる劣化成分を評価するための定量値である。評価値Ｄ（Ｎ）は、特許文献１および２と同様に、下記の式（１）によって算出することができる。

Ｄ（Ｎ）＝Ｄ（Ｎ−１）−Ｄ（−）＋Ｄ（＋）… （１）
式（１）において、今回（第Ｎ回目）の制御周期（Ｎ：２以上の自然数）における評価値Ｄ（Ｎ）に対して、前回の周期における評価値はＤ（Ｎ−１）で表記される。初期状態、すなわち、イオン濃度に偏りが無い状態では、Ｄ（Ｎ）＝０である。以下では、第（Ｎ−１）周期から第Ｎ周期までの経過時間に相当するサイクルタイムをΔｔと表記する。

図４の制御処理は、二次電池１０が充放電される電池使用期間に実行されるので、サイクルタイムΔｔは、１０^-1〜１０⁰（ｓｅｃ）オーダーの値とされる。

式（１）中において、Ｄ（−）およびＤ（＋）は、下記の式（２），（３）式で示される。

Ｄ（−）＝Ａ×Δｔ×Ｄ（Ｎ−１）… （２）
Ｄ（＋）＝Ｂ／Ｃ×Ｉ×Δｔ… （３）
式（２）中において、Ａは忘却係数を示し、イオンの拡散の速度が速いほど忘却係数Ａは大きくなる。したがって、特許文献１，２にも示されるように、二次電池１０のＳＯＣおよび温度に基づいて忘却係数Ａを設定することができる。Ａは、０＜Ａ×Δｔ＜１の範囲内となるように設定される。

式（３）中において、Ｂは電流係数を示し、Ｃは限界値を示す。電流係数Ｂおよび限界値Ｃは、特許文献１，２に記載されるように、二次電池１０の温度およびＳＯＣに基づいて設定することができる。また、電流値Ｉは、ステップＳ１００の処理で検出した値を用いることができる。

式（３）から理解されるように、Ｉ＞０である放電時には、｜Ｉ｜が大きいほど、またはサイクルタイムΔｔが長いほど、評価値Ｄ（Ｎ）は正方向へ変化する。反対に、Ｉ＜０である充電時には、｜Ｉ｜が大きいほど、またはサイクルタイムΔｔが長いほど、評価値Ｄ（Ｎ）は負方向へ変化する。このように、「＋Ｄ（＋）」項は、放電または電流に伴うイオン濃度の偏りの増加を示している。

一方で、Ｄ（−）は、サイクルタイムΔｔの間における、イオンの拡散に伴うイオン濃度の偏りの減少（回復）量を示している。すなわち、Ｄ（−）の極性はＤ（Ｎ−１）と同一であり、「−Ｄ（−）」は、Ｄ（Ｎ）を０へ向けて変化させる項である。式（２）において、（Ａ×Δｔ）が１に近いほど、すなわち、係数Ａが大きいほど、または、サイクルタイムΔｔが長いほど、評価値Ｄ（Ｎ）は、０に速く近づくように変化する。

したがって、評価値Ｄ（Ｎ）についても、Ｄ（Ｎ）＞０が放電方向にイオン濃度が偏っていることを示し、Ｄ（Ｎ）＜０が充電方向にイオン濃度が偏っていることを示すものである。

なお、評価値Ｄ（Ｎ）の算出については、イオン濃度の偏りについて、サイクルタイム間での、充電または放電電流による増加量、および、イオンの拡散による偏りの減少（回復）量を定量的に算出するものであれば、上記の手法に限定されるものではないことについて、確認的に記載する。

さらに、コントローラ３０は、ステップＳ２００により、ステップＳ１２０で求められた評価値Ｄ（Ｎ）に基づいて、積算評価値ΣＤｅｘ（Ｎ）を算出する。

図５は、図４のステップＳ２００による制御処理、すなわち、評価積算値の算出処理の詳細を示すフローチャートである。

図５を参照して、コントローラ３０は、ステップＳ２１０により、特許文献１と同様に、時間経過に応じたハイレート劣化の緩和を反映するための補正係数ａを設定する。緩和係数ａは、０＜ａ＜１．０の範囲内に設定される。

コントローラ３０は、積算評価値ΣＤｅｘ１（Ｎ）の積算処理のためのステップＳ２２０を実行する。ステップＳ２２０は、ステップＳ２２２〜Ｓ２２４を有する。

コントローラ３０は、ステップＳ２２２により、評価値Ｄ（Ｎ）を、閾値Ｄｔｒ＋およびＤｔｒ−と比較する。閾値Ｄｔｒ＋は、正値（Ｄｔｒ＋＞０）に設定され、閾値Ｄｔｒ−は、負値（Ｄｔｒ−＜０）に設定される。

コントローラ３０は、Ｄｔｒ−＜Ｄ（Ｎ）＜Ｄｔｒ＋の範囲内であるとき、すなわち、評価値Ｄ（Ｎ）が閾値Ｄｔｒ＋およびＤｔｒ−を超えないとき（Ｓ２２２のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ２２３に処理を進めて、下記の式（４）に従って今回の制御周期における積算評価値ΣＤｅｘ（Ｎ）を算出する。

ΣＤｅｘ（Ｎ）＝ａ・ΣＤｅｘ（Ｎ−１） …（４）
ステップＳ２２３では、評価値Ｄ（Ｎ）は積算されず、緩和係数ａに従って、ハイレート劣化の緩和が積算評価値に反映される。すなわち、積算評価値ΣＤｅｘ（Ｎ）は、極性を維持した上で、絶対値が減少されるように更新される。

これに対して、コントローラ３０は、Ｄ（Ｎ）＜Ｄｔｒ−またはＤ（Ｎ）＞Ｄｔｒ＋のとき、すなわち、Ｄ（Ｎ）＞０の場合に｜Ｄ（Ｎ）｜＞｜Ｄｔｒ＋｜のとき、または、Ｄ（Ｎ）＜０の場合に｜Ｄ（Ｎ）｜＞｜Ｄｔｒ−｜のときには（Ｓ２２２のＮＯ判定時）、評価値Ｄ（Ｎ）が閾値Ｄｔｒ＋またはＤｔｒ−を超えているため、ステップＳ２２４に処理を進める。

ステップＳ２２４では、下記の式（５）に従って今回の制御周期における積算評価値ΣＤｅｘ（Ｎ）が算出される。

ΣＤｅｘ（Ｎ）＝Ｄ（Ｎ）＋ａ・ΣＤｅｘ（Ｎ−１） …（５）
式（５）では、式（４）に対して、閾値Ｄｔｒ＋またはＤｔｒ−を超えた評価値Ｄ（Ｎ）が加算される。なお、式（５）において、評価値Ｄ（Ｎ）については、その一部の値、例えば、閾値Ｄｔｒ＋，Ｄｔｒ−に対する超過分（Ｄ（Ｎ）−Ｄｔｒ＋、または、Ｄ（Ｎ）−Ｄｔｒ−）のみの値を加算するようにしてもよい。

このように、ΣＤｅｘ（Ｎ）は、緩和係数ａによって過去のΣＤｅｘ（Ｎ−１）の絶対値が減少された値と、現在の評価値Ｄ（Ｎ）が閾値Ｄｔｒ＋，Ｄｔｒ−を超過したときの当該Ｄ（Ｎ）の一部または全部に相当する値とを加算することによって算出される。すなわち、特許文献１と同様に、緩和係数ａによって時間経過に応じたハイレート劣化の緩和を反映することにより、実際のイオン濃度の偏りに対して積算評価値ΣＤｅｘ（Ｎ）が過大となって、放電制限が過度となることを回避できる。

再び図４を参照して、ステップＳ２００では、図５に示された制御処理を実行することにより、積算評価値ΣＤｅｘ（Ｎ）が算出される。コントローラ３０は、ステップＳ４００により、積算評価値ΣＤｅｘ（Ｎ）を用いて、二次電池１０の放電電力上限値Ｗｏｕｔおよび充電電力上限値Ｗｉｎを設定する。ステップＳ４００は、放電制限のためのステップＳ４１０〜Ｓ４３０と、充電制限のためのＳ４４０〜Ｓ４６０とを有する。

二次電池１０からの入出力電力Ｐｂ（Ｐｂ＝Ｖ×Ｉ）は、放電時にはＰｂ＞０で示される一方で、充電時にはＰｂ＜０で示される。放電電力上限値Ｗｏｕｔは、Ｗｏｕｔ≧０の範囲内に設定され、Ｗｏｕｔ＝０のときは二次電池１０からの放電が禁止される。充電電力上限値Ｗｉｎは、Ｗｉｎ≦０の範囲内に設定され、Ｗｉｎ＝０のときは二次電池１０への充電が禁止される。すなわち、モータジェネレータ２５の出力は、Ｗｉｎ≦Ｐｂ≦Ｗｏｕｔが守られる範囲内に制限される。

コントローラ３０は、ステップＳ４１０により、積算評価値ΣＤｅｘ（Ｎ）を、予め定められた放電制限閾値Ｋ１（Ｋ１＞０）と比較する。そして、コントローラ３０は、ΣＤｅｘ（Ｎ）≦Ｋ１のとき、すなわち、積算評価値ΣＤｅｘ（Ｎ）が放電制限閾値Ｋ１に達していないとき（Ｓ４１０のＮＯ判定時）には、ステップＳ４３０に処理を進めて、放電電力上限値Ｗｏｕｔ＝Ｗ０（Ｗ０＞０）に設定する。Ｗ０は、デフォルト値であり、例えば、二次電池１０の定格出力電力に相当する。なお、Ｗ０は、二次電池１０の温度やＳＯＣに応じて可変に設定されてもよい。

これに対して、コントローラ３０は、ΣＤｅｘ１（Ｎ）＞Ｋ１のとき、すなわち、ΣＤｅｘ（Ｎ）が正値である場合に｜ΣＤｅｘ（Ｎ）｜＞｜Ｋ１｜であるときには（Ｓ４１０のＹＥＳ判定時）、積算評価値ΣＤｅｘ（Ｎ）が放電制限閾値Ｋ１を超えているため、ステップＳ４２０に処理を進める。

ステップＳ４２０では、放電電力上限値Ｗｏｕｔ＝Ｗ１（Ｗ１＜Ｗ０）に設定される。放電電力上限値ＷｏｕｔがステップＳ４３０よりも小さく設定されることにより、二次電池１０からの放電が制限される。

同様に、コントローラ３０は、ステップＳ４４０では、積算評価値ΣＤｅｘ（Ｎ）を、予め定められた充電制限閾値Ｋ２（Ｋ２＜０）と比較する。そして、コントローラ３０は、ΣＤｅｘ（Ｎ）≧Ｋ２のとき、すなわち、積算評価値ΣＤｅｘ（Ｎ）が充電制限閾値Ｋ２に達していないとき（Ｓ４４０のＮＯ判定時）には、ステップＳ４６０に処理を進めて、充電電力上限値Ｗｉｎ＝Ｗ２（Ｗ２＜０）に設定する。Ｗ２は、デフォルト値であり、例えば、二次電池１０の定格充電電力に相当する。なお、Ｗ２は、二次電池１０の温度やＳＯＣに応じて可変に設定されてもよい。

これに対して、コントローラ３０は、ΣＤｅｘ（Ｎ）＜Ｋ２のとき、すなわち、ΣＤｅｘ（Ｎ）が負値である場合に｜ΣＤｅｘ（Ｎ）｜＞｜Ｋ２｜であるときには（Ｓ４４０のＹＥＳ判定時）、積算評価値ΣＤｅｘ（Ｎ）が充電制限閾値Ｋ２を超えているため、ステップＳ４５０に処理を進める。

ステップＳ４５０では、放電電力上限値Ｗｉｎ＝Ｗ３（Ｗ３＞Ｗ２）に設定される。放電電力上限値ＷｉｎがステップＳ４３０よりも大きく（すなわち、絶対値が小さく）設定されることにより、二次電池１０からの充電が制限される。

このように、放電制限閾値Ｋ１および充電制限閾値Ｋ２は「制限閾値」に対応する。このように、本実施の形態１では、放電制限閾値Ｋ１および充電制限閾値Ｋ２と比較される積算評価値ΣＤｅｘ（Ｎ）が、ハイレート劣化によって二次電池１０の入出力性能を低下させる劣化成分を評価するための「劣化指標値」として用いられている。

次に、図６を用いて、実施の形態１従う電動車両の電池システムでの電池休止期間における積算評価値（劣化指標値）の算出処理の詳細を示すフローチャートである。図６に示す制御処理は、コントローラ３０によって実行される。

図６を参照して、コントローラ３０は、ステップＳ５００により、電池休止期間が開始されたか否かを判定する。図３に示された状態遷移図において、車両運転状態からＩＧオフによって運転停止状態に遷移したとき、および、外部充電状態において充電が終了して運転停止状態に復帰したときに、電池休止期間の開始が検知されて、ステップＳ５００はＹＥＳ判定とされる。それ以外のタイミングではステップＳ５００はＮＯ判定とされて、ステップＳ５１０以下の処理は起動されない。

このように、コントローラ３０は、電池休止期間への開始タイミングにおいて、ステップＳ５１０以降の処理を起動することによって、電池休止期間における積算評価値（劣化指標値）の補正処理を実行する。

コントローラ３０は、電池休止期間が開始されると（Ｓ５００のＹＥＳ判定時）、ステップＳ５１０により、計時部３２の計時機能によって、休止開始時刻Ｒ１を取得する。さらに、コントローラ３０は、ステップＳ５２０により、現時点における積算評価値ΣＤｅｘ（Ｎ）を、電池休止期間における積算評価値の初期値ΣＤｒとして記憶する。

さらに、コントローラ３０は、ステップＳ５３０により、電池休止期間の開始時における電池温度Ｔｂを取得する。

コントローラ３０は、ステップＳ５４０により、電池休止期間の期間が終了したかどうかを判定する。図３に示された状態遷移図において、運転停止状態からＩＧオンによって車両運転状態に遷移したとき、および、運転停止状態から外部充電が開始されて外部充電状態に遷移したときに、電池休止期間の終了が検知されて、ステップＳ５００はＹＥＳ判定とされる。それ以外のタイミングではステップＳ５４０はＮＯ判定とされて、ステップＳ５５０以降の処理は実行されない。

電池休止期間中において、ステップＳ５３０は、上述のように、少なくとも電池休止期間の開始時に実行される。さらに、ステップＳ５４０のＮＯ判定中において、時間経過に応じてステップＳ５３０による処理を繰り返し実行することにより、電池休止期間中に複数回、電池温度Ｔｂを取得してもよい。

特に、タイマー充電の指示時における外部充電の待機時間では、電池休止期間の終了タイミングを予測することができる。したがって、ステップＳ５３０の実行タイミング、すなわち、電池温度Ｔｂの複数回の取得タイミングを、電池休止期間の開始時に予め策定することができる。

コントローラ３０は、電池休止期間が終了されると（Ｓ５４０のＹＥＳ判定時）、ステップＳ５５０により、計時部３２の計時機能によって、休止終了時刻Ｒ２を取得する。さらに、コントローラ３０は、ステップＳ５５５により、電池休止期間の終了時における電池温度Ｔｂを取得する。

コントローラ３０は、ステップＳ５６０に処理を進めて、休止終了時刻Ｒ２および休止開始時刻Ｒ１の差分に従って、電池休止期間の時間長ＲＴ（以下、単に「休止時間長ＲＴ」とも称する）を算出する。

さらに、コントローラ３０は、ステップＳ５７０により、電池休止期間中の電池平均温度Ｔｂｒを算出する。電池平均温度Ｔｂｒは、少なくとも、電池休止期間の開始時（Ｓ５３０）および終了時（Ｓ５５５）に取得した電池温度Ｔｂを用いて算出することができる。あるいは、タイマー充電の待機時等、電池休止期間中に複数回にわたって電池温度Ｔｂを取得した場合には、これらの電池温度Ｔｂをさらに用いることにより、電池平均温度Ｔｂｒの算出精度、すなわち、緩和係数ａｒの設定精度を高めることができる。

さらに、コントローラ３０は、ステップＳ５８０により、電池休止期間中における緩和係数ａｒを設定する。ここで、緩和係数ａｒは、電池使用期間における積算評価値ΣＤｅｘ（Ｎ）の算出に用いられる緩和係数ａ（式（５））とは別個に設定される。そして、緩和係数ａｒは、少なくとも休止時間長ＲＴに応じて、好ましくは、休止時間長ＲＴおよび電池平均温度Ｔｂｒに応じて、可変に設定される。

図７は、ハイレート劣化による抵抗増加率の電池休止期間における変化挙動を概念的に示すグラフである。なお、図７の縦軸に示された抵抗増加率は、二次電池１０の内部抵抗値について、現在の抵抗値を、イオン濃度の偏り（ハイレート劣化）が発生していないときの抵抗値で除算した比率によって定義される。すなわち、図７では、抵抗増加率＞１の領域が図示されている。

図７を参照して、二次電池１０の電池休止期間中におけるハイレート劣化による抵抗増加率について、特性線５００は、二次電池１０の常温時における推移を示しており、特性線５１０は、二次電池１０の低温時における推移を示している。図７は、発明者らによる実機実験結果の解析によって得られた、電池休止期間中における抵抗増加率の低下挙動（すなわち、ハイレート劣化の回復挙動）に関する知見を概念的にグラフ表記したものである。

図７から理解されるように、ハイレート劣化による二次電池１０の抵抗増加率は、電池休止期間中において、時間経過に応じて徐々に低下する。ただし、抵抗増加率は、電池休止期間の開始直後では急激に低下する一方で、時間経過に伴って低下が緩やかになっていくとの知見が得られた。

さらに、抵抗増加率の低下挙動は、電池温度Ｔｂにも依存する。具体的には、低温時には、常温時と比較して、抵抗増加率の低下は緩やかなものとなる。一方で、十分長い時間が経過すると、抵抗増加率の低下量（電池休止期間開始時からの）は、電池温度Ｔｂによらず同等となっている。これらの現象は、電池休止期間中におけるイオン拡散速度が、経過時間および電池温度によって変化する特性を示しているものと推定される。

仮に、特許文献１に記載された積算評価値ΣＤｅｘ（Ｎ）を単純に電池休止期間に拡張すると、抵抗増加率の変化（低下）は、経過時間ｘを変数とし、一定値である緩和係数ａ（０＜ａ＜１．０）を底とする指数関数ａ^x（以下では「ａ＾ｘ」とも表記する）に従って推定されることになる。しかしながら、緩和係数が一定値であると、時間経過に応じて抵抗増加率の低下度合いが変化する特性を十分に反映できないことが懸念される。

図７には、緩和係数（底）を一定値とした指数関数によって抵抗増加率の推移を演算したときの特性線５２０および５２５が、点線でさらに表記される。特性線５２０は、電池休止期間が長いときに対応して、時刻Ｔｘでの抵抗増加率と合致するように緩和係数ａを決定したときの抵抗増加率の推移を示している。一方で、特性線５２５は、特性線５２５は、電池休止期間が短いときに対応して、時刻Ｔｙでの抵抗増加率と合致するように緩和係数ａを決定したときの抵抗増加率の推移を示している。

実際の特性線５００，５１０と、指数関数による特性線５２０，５２５の比較から理解されるように、緩和係数（底）を一定とした推定では、電池休止期間の時間長が短いときと長いときとの両方に対応して、ハイレート劣化の回復挙動を積算評価値ΣＤｅｘ（Ｎ）に適切に反映することは困難である。

したがって、本実施の形態１に従う電動車両の電池システムでは、図８に示すように、電池休止期間中におけるイオン拡散速度の特性（図７）を適切に反映するべく、電池休止期間中の緩和係数（ａｒ）を、電池使用期間における緩和係数ａとは別個として、少なくとも休止時間長ＲＴに基づいて可変に設定する。

図８を参照して、電池休止期間中の緩和係数ａｒ（０＜ａｒ＜１．０）は、休止時間長ＲＴが短い場合には、休止時間長ＲＴが長い場合よりも、小さい値に設定される。緩和係数ａｒは、休止時間長ＲＴの増大に応じて、連続的、あるいは、段階的に上昇するように設定することができる。

さらに、緩和係数ａｒは、電池平均温度Ｔｂｒに対しては、電池平均温度Ｔｂｒが高いい場合には、電池平均温度Ｔｂｒが低い場合よりも、小さい値に設定される。すなわち、緩和係数ａｒは、同一の休止時間長ＲＴに対して、電池平均温度Ｔｂｒの低下に応じて、連続的、あるいは、段階的に上昇するように設定することができる。

また、電池温度差に対する緩和係数ａｒの差は、休止時間長ＲＴが長いほど小さくなるように設定される。そして、緩和係数ａｒは、休止時間長ＲＴが十分長くなると、電池平均温度Ｔｂｒによらず一定値となるように、設定されることが好ましい。これは、図７において、休止時間が十分長くなると、常温時（特性線５００）および低温時（特性線５１０）の間で、抵抗増加率がほぼ同一値となることを反映するものである。

たとえば、図８に示された特性に従うマップを予め作成することによって、ステップＳ５８０において、緩和係数ａｒを設定することができる。

再び図６を参照して、コントローラ３０は、ステップＳ５９０により、ステップＳ５２０における、電池休止期間の開始時点における積算評価値ΣＤｅｘ（Ｎ）である初期値ΣＤｒと、緩和係数ａｒ（Ｓ５８０）と、休止時間長ＲＴに基づくパラメータＰｒｔとを用いて、下記の式（６）の指数関数に従って、積算評価値ΣＤｅｘ（Ｎ）の補正処理を実行する。

ΣＤｅｘ（Ｎ）＝ΣＤｒ・ａｒ＾Ｐｒｔ …（６）
式（６）中のＰｒｔは、Ｐｒｔ＝ＲＴ／Δｔで示される、休止期間長を示すパラメータである。なお、Ｐｒｔの算出には、図４で説明したサイクルタイムΔｔを共通に用いる他に、サイクルタイムΔｔとは別個にΔＴを設定して（たとえば、ΔＴは１時間程度）、Ｐｒｔ＝ＲＴ／ΔＴとしてもよい。緩和係数ａｒは、図７の特性に従って、時間経過に応じた抵抗増加率の低下率と合致するように、ΔｔまたはΔＴを考慮して予め設定することができる。このように、緩和係数ａｒは、電池休止期間中の一定時間経過毎の抵抗増加率の低下率（すなわち、イオン濃度の偏りの緩和度）を示すものであり、「休止時緩和係数」に対応する。

式（６）により、初期値ΣＤｒおよび底ａｒ（０＜ａｒ＜１．０）に対して、Ｐｒｔを変数とする指数関数によって、図７に示された電池休止期間中における抵抗増加率の低下（すなわち、ハイレート劣化の回復）を反映するように、積算評価値ΣＤｅｘ（Ｎ）を補正することができる。式（６）から理解されるように、緩和係数ａｒ（０＜ａｒ＜１．０）が小さい値に設定される程、ハイレート劣化の回復レート、すなわち、イオン濃度の偏りの緩和度が大きくなる。

ステップＳ５９０で算出された補正処理後の積算評価値ΣＤｅｘ（Ｎ）は、電池休止期間の終了に伴って開始される新たな電池使用期間における、積算評価値ΣＤｅｘ（Ｎ）の初期値として用いられる。そして、当該電池使用期間では、図４および図５に示した処理に従って、バッテリ使用期間（車両運転状態または外部充電状態）におけるハイレート劣化を抑制するために、積算評価値ΣＤｅｘ（Ｎ）に基づく充放電管理が継続的に実行される。

このように、本実施の形態１に従う電動車両の電池システムによれば、電池休止期間におけるハイレート劣化の回復挙動を反映した補正処理を伴って、「劣化評価値」としての積算評価値ΣＤｅｘ（Ｎ）を適切に算出することができる。したがって、電池使用期間における、充放電制限の過度な制限、および、充放電制限の開始の遅れを回避して、ハイレート劣化の進行を適切に予防することができる。

特に、電池休止期間の時間長が短いときに緩和係数ａｒが小さくなるように、緩和係数ａｒを可変設定することにより、電池休止期間の開始直後では抵抗増加率の低下レートが相対的に大きくなる現象（図７）を、補正処理によって劣化評価値（積算評価値ΣＤｅｘ（Ｎ））に適切に反映できる。

また、電池休止期間における電池温度をさらに反映して緩和係数ａｒを可変設定することにより、電池温度に依存したイオン拡散速度の違いを反映して、電池休止期間におけるハイレート劣化の回復挙動を、積算評価値ΣＤｅｘ（Ｎ）に反映することができる。さらに、十分に長い時間が経過すると、電池温度Ｔｂによらずハイレート劣化の回復量が一定値に収束する現象についても反映することが可能となる。

［実施の形態２］
図３に示されるように、外部充電可能に構成された電動車両では、電池使用期間は、二次電池１０の充放電態様が異なる、車両運転状態および外部充電状態の両方を含む。具体的には、車両運転状態では、モータジェネレータ２５による駆動力及び制動力発生に伴って、二次電池１０の放電及び充電が断続的に発生する。一方で、外部充電状態では、二次電池１０は比較的大きな電流で継続的に充電される。

したがって、特許文献２のように、単一の積算評価値（劣化指標値）を用いて放電過多および充電過多の両方を判定すると、ハイレート劣化を防止するための充放電制限が適切に実現できないことが懸念される。たとえば、車両運転中のハイレート劣化防止に対応して、積算評価値ΣＤｅｘ（Ｎ）を求めるための、閾値Ｄｔｒ＋およびＤｔｒ−や緩和係数ａを調整すると、外部充電状態でも使用される二次電池について、適切な充放電制限が実現できない虞がある。

したがって、実施の形態２では、ハイレート劣化についての「劣化評価値」として、放電過多管理用のΣＤｅｘ１（Ｎ）と、充電過多管理用の積算評価値ΣＤｅｘ２（Ｎ）を別個に算出する実施例を説明する。以下では、放電過多を管理するための積算評価値（ΣＤｅｘ１（Ｎ））を、単に「放電側の積算評価値」とも称し、充電過多を管理するための積算評価値（ΣＤｅｘ２（Ｎ））を、単に「充電側の積算評価値」とも称する。

図９は、実施の形態２に従う電池システムにおけるハイレート劣化を抑制するための電池使用期間での制御処理を説明するフローチャートである。

図９を図４と比較して、実施の形態２では、図４でのステップＳ２００およびＳ４００に代えて、ステップＳ２００♯およびＳ４００♯が実行される。図９のその他のステップの処理については、図４と同様であるので詳細な説明は繰返さない。

コントローラ３０は、ステップＳ２００♯により、ステップＳ１２０で求められた評価値Ｄ（Ｎ）に基づいて、放電側の積算評価値ΣＤｅｘ１（Ｎ）および、充電側の積算評価値ΣＤｅｘ２（Ｎ）を別個に算出する。

図１０は、図９のステップＳ２００♯による制御処理、すなわち、放電側および充電側の評価積算値の算出処理の詳細を示すフローチャートである。

図１０を図５と比較して、実施の形態２では、図５でのステップＳ２１０に代えて、ステップＳ２１０♯が実行される。さらに、図５でのＳ２２０に代えて、ステップＳ２２０ａおよびＳ２２０ｂが実行される。

コントローラ３０は、ステップＳ２１０♯では、放電側の積算評価値ΣＤｅｘ１（Ｎ）の算出式に用いられる緩和係数ａ１と、充電側の積算評価値ΣＤｅｘ２（Ｎ）の算出式に用いられる緩和係数ａ２とを別個に設定する。緩和係数ａ１，ａ２は、実施の形態１での補正係数ａと同様に、サイクルタイムΔｔ経過毎のハイレート劣化の緩和度を演算するために、０＜ａ１＜１．０、かつ、０＜ａ２＜１．０の範囲で設定される。緩和係数ａ１は「第１の緩和係数」に対応し、緩和係数ａ２は「第２の緩和係数」に対応する。

ステップＳ２２０ａは、放電側の積算評価値ΣＤｅｘ１（Ｎ）を算出するためのステップＳ２２２ａ〜Ｓ２２４ａを含む。

コントローラ３０は、ステップＳ２２２ａにより、評価値Ｄ（Ｎ）を、放電側の積算評価値を算出するための閾値Ｄｔｒ１＋およびＤｔｒ１−と比較する。閾値Ｄｔｒ１＋は、正値（Ｄｔｒ１＋＞０）に設定され、閾値Ｄｔｒ１−は、負値または０に設定される（Ｄｔｒ１−≦０）。すなわち、閾値Ｄｔｒ１＋は「第１の閾値」に対応し、閾値Ｄｔｒ１−は「第２の閾値」に対応する。

コントローラ３０は、Ｄｔｒ１−＜Ｄ（Ｎ）＜Ｄｔｒ１＋の範囲内であるとき、すなわち、評価値Ｄ（Ｎ）が閾値Ｄｔｒ１＋およびＤｔｒ１−を超えないとき（Ｓ２２２ａのＹＥＳ判定時）には、ステップＳ２２３ｂに処理を進めて、下記の式（７）に従って今回の制御周期における積算評価値ΣＤｅｘ１（Ｎ）を算出する。

ΣＤｅｘ１（Ｎ）＝ａ１・ΣＤｅｘ１（Ｎ−１） …（７）
ステップＳ２２３ａでは、評価値Ｄ（Ｎ）は積算されず、緩和係数ａ１に従って、ハイレート劣化の緩和が積算評価値に反映される。すなわち、積算評価値ΣＤｅｘ１（Ｎ）は、極性を維持した上で、絶対値が減少されるように更新される。

これに対して、コントローラ３０は、Ｄ（Ｎ）＜Ｄｔｒ１−またはＤ（Ｎ）＞Ｄｔｒ１＋のとき、すなわち、Ｄ（Ｎ）＞０の場合に｜Ｄ（Ｎ）｜＞｜Ｄｔｒ１＋｜のとき、または、Ｄ（Ｎ）＜０の場合に｜Ｄ（Ｎ）｜＞｜Ｄｔｒ１−｜のときには（Ｓ２２２ａのＮＯ判定時）、評価値Ｄ（Ｎ）が閾値Ｄｔｒ１＋およびＤｔｒ１−を超えているため、ステップＳ２２４ａに処理を進める。

ステップＳ２２４ａでは、下記の式（８）に従って今回の制御周期における積算評価値ΣＤｅｘ１（Ｎ）が算出される。

ΣＤｅｘ１（Ｎ）＝Ｄ（Ｎ）＋ａ１・ΣＤｅｘ１（Ｎ−１） …（８）
式（８）では、式（７）に対して、閾値Ｄｔｒ１＋またはＤｔｒ１−を超えた評価値Ｄ（Ｎ）が加算される。なお、式（８）において、評価値Ｄ（Ｎ）については、その一部の値、例えば、閾値Ｄｔｒ１＋，Ｄｔｒ１−に対する超過分（Ｄ（Ｎ）−Ｄｔｒ１＋、または、Ｄ（Ｎ）−Ｄｔｒ１−）のみの値を加算するようにしてもよい。

同様に、ステップＳ２２０ｂは、充電側の積算評価値ΣＤｅｘ２（Ｎ）を算出するためのステップＳ２２２ｂ〜Ｓ２２４ｂを含む。

コントローラ３０は、ステップＳ２２２ｂにより、評価値Ｄ（Ｎ）を、充電側の積算評価値を算出するための閾値Ｄｔｒ２＋およびＤｔｒ２−と比較する。閾値Ｄｔｒ２−は、負値（Ｄｔｒ２−＜０）に設定され、閾値Ｄｔｒ２＋は、正値または０に設定される（Ｄｔｒ２＋≧０）。すなわち、閾値Ｄｔｒ２−は「第３の閾値」に対応し、閾値Ｄｔｒ２＋は「第４の閾値」に対応する。

コントローラ３０は、Ｄｔｒ２−＜Ｄ（Ｎ）＜Ｄｔｒ２＋の範囲内であるとき、すなわち、評価値Ｄ（Ｎ）が閾値Ｄｔｒ２＋およびＤｔｒ２−を超えないとき（Ｓ２２２ｂのＹＥＳ判定時）には、ステップＳ２２３ａに処理を進めて、下記の式（９）に従って今回の制御周期における積算評価値ΣＤｅｘ２（Ｎ）を算出する。

ΣＤｅｘ２（Ｎ）＝ａ２・ΣＤｅｘ２（Ｎ−１） …（９）
ステップＳ２２４ｂでは、評価値Ｄ（Ｎ）は積算されず、緩和係数ａ２に従って、ハイレート劣化の緩和が積算評価値に反映される。すなわち、積算評価値ΣＤｅｘ２（Ｎ）は、極性を維持した上で、絶対値が減少されるように更新される。

これに対して、コントローラ３０は、Ｄ（Ｎ）＜Ｄｔｒ２−またはＤ（Ｎ）＞Ｄｔｒ２＋のとき、すなわち、Ｄ（Ｎ）＞０の場合に｜Ｄ（Ｎ）｜＞｜Ｄｔｒ２＋｜のとき、または、Ｄ（Ｎ）＜０の場合に｜Ｄ（Ｎ）｜＞｜Ｄｔｒ２−｜のときには（Ｓ２２２ｂのＮＯ判定時）には、評価値Ｄ（Ｎ）が閾値Ｄｔｒ２＋およびＤｔｒ２−を超えているため、ステップＳ２２４ｂに処理を進める。

ステップＳ２２４ｂでは、下記の式（１０）に従って今回の制御周期における積算評価値ΣＤｅｘ２（Ｎ）が算出される。

ΣＤｅｘ２（Ｎ）＝Ｄ（Ｎ）＋ａ２・ΣＤｅｘ２（Ｎ−１） …（１０）
式（１０）では、式（９）に対して、閾値Ｄｔｒ２＋またはＤｔｒ２−を超えた評価値Ｄ（Ｎ）が加算される。なお、式（１０）においても、評価値Ｄ（Ｎ）についてはその一部のみ、例えば、閾値Ｄｔｒ２＋，Ｄｔｒ２−に対する超過分（Ｄ（Ｎ）−Ｄｔｒ２＋、または、Ｄ（Ｎ）−Ｄｔｒ２−）のみを加算するようにしてもよい。

このように、放電側の積算評価値ΣＤｅｘ１（Ｎ）および充電側の積算評価値ΣＤｅｘ２（Ｎ）は、実施の形態１での積算評価値ΣＤｅｘ（Ｎ）が充電側および放電側でそれぞれ別個に算出されたものに相当する。すなわち、積算評価値に対する評価値Ｄ（Ｎ）の積算のオンオフを規定する閾値が、放電側（Ｄｔｒ１−，Ｄｔｒ１＋）および充電側（Ｄｔｒ２−，Ｄｔｒ２＋）で別個に設定されている。また、時間経過によるハイレート劣化の緩和を反映する緩和係数についても、放電側（ａ１）および充電側（ａ２）で別個に設定することができる。

再び図９を参照して、ステップＳ４００♯により、積算評価値ΣＤｅｘ１（Ｎ），ΣＤｅｘ２（Ｎ）を用いて、二次電池１０の放電電力上限値Ｗｏｕｔおよび充電電力上限値Ｗｉｎを設定する。ステップＳ４００♯は、放電制限のためのステップＳ４１０♯、Ｓ４２０，Ｓ４３０と、充電制限のためのＳ４４０♯，Ｓ４５０，Ｓ４６０とを有する。

コントローラ３０は、ステップＳ４１０♯では、放電側の積算評価値ΣＤｅｘ１（Ｎ）を、図４のステップＳ４１０と同様の放電制限閾値Ｋ１（Ｋ１＞０）と比較する。そして、コントローラ３０は、ΣＤｅｘ１（Ｎ）≦Ｋ１のとき、すなわち、積算評価値ΣＤｅｘ１（Ｎ）が放電制限閾値Ｋ１に達していないとき（Ｓ４１０♯のＮＯ判定時）には、図４と同様のステップＳ４３０に処理を進める。一方で、コントローラ３０は、ΣＤｅｘ１（Ｎ）＞Ｋ１のとき、すなわち、ΣＤｅｘ１（Ｎ）が正値である場合に｜ΣＤｅｘ１（Ｎ）｜＞｜Ｋ１｜であるときには（Ｓ４１０♯のＹＥＳ判定時）、積算評価値ΣＤｅｘ１（Ｎ）が放電制限閾値Ｋ１を超えているため、図４と同様のステップＳ４２０に処理を進める。上述のように、ステップＳ４２０では、放電電力上限値ＷｏｕｔがステップＳ４３０よりも小さく設定されることにより、二次電池１０からの放電が制限される。

同様に、コントローラ３０は、ステップＳ４４０♯では、充電側の積算評価値ΣＤｅｘ２（Ｎ）を、図４のステップＳ４１０と同様の充電制限閾値Ｋ２（Ｋ２＜０）と比較する。そして、コントローラ３０は、ΣＤｅｘ２（Ｎ）≧Ｋ２のとき、すなわち、積算評価値ΣＤｅｘ２（Ｎ）が充電制限閾値Ｋ２に達していないとき（Ｓ４４０♯のＮＯ判定時）には、図４と同様のステップＳ４６０に処理を進める。一方で、コントローラ３０は、ΣＤｅｘ２（Ｎ）＜Ｋ２のとき、すなわち、ΣＤｅｘ２（Ｎ）が負値である場合に｜ΣＤｅｘ２（Ｎ）｜＞｜Ｋ２｜であるときには（Ｓ４４０♯のＹＥＳ判定時）、積算評価値ΣＤｅｘ２（Ｎ）が充電制限閾値Ｋ２を超えているため、図４と同様のステップＳ４５０に処理を進める。上述のように、ステップＳ４５０では、放電電力上限値ＷｉｎがステップＳ４３０よりも大きく（すなわち、絶対値が小さく）設定されることにより、二次電池１０からの充電が制限される。

このように、実施の形態２に従う電動車両の電池システムでは、放電側の積算評価値ΣＤｅｘ１（Ｎ）に従って放電制限の要否が管理されるとともに、充電側の積算評価値ΣＤｅｘ２（Ｎ）に従って充電制限の要否が管理される。したがって、電池休止期間におけるハイレート劣化の回復挙動を反映するための補正処理についても、積算評価値ΣＤｅｘ１（Ｎ）およびΣＤｅｘ２（Ｎ）で別個に行われる。

図１１は、実施の形態２に従う電動車両の電池システムでの電池休止期間における積算評価値の補正処理を説明するフローチャートである。

図１１を図６と比較して、実施の形態２では、図６の制御処理において、ステップＳ５２０、Ｓ５８０およびＳ５９０に代えて、ステップＳ５２０♯、Ｓ５８０♯およびＳ５９０♯が実行される。図１１のその他のステップの処理については、図６と同様であるので詳細な説明は繰返さない。

コントローラ３０は、電池休止期間の開始時において、休止開始時刻Ｒ１の取得（Ｓ５１０）とともに、ステップＳ５２０♯により、放電側の積算評価値ΣＤｅｘ１（Ｎ）および充電管理側の積算評価値ΣＤｅｘ２（Ｎ）のそれぞれを、電池休止期間における積算評価値の初期値ΣＤｒ１およびΣＤｒ２として記憶する。

そして、電池休止期間の終了時（Ｓ５４０のＹＥＳ判定時）には、実施の形態１と同様に、休止時間長ＲＴ（Ｓ５６０）および、電池休止期間中の電池平均温度Ｔｂｒ（Ｓ５７０）が算出される。

さらに、コントローラ３０は、ステップＳ５８０♯により、電池休止期間における緩和係数ａｒ１およびａｒ２を設定する。緩和係数ａｒ１は、放電側の積算評価値ΣＤｅｘ１（Ｎ）の補正処理に用いられ、緩和係数ａｒ２は、充電側の積算評価値ΣＤｅｘ２（Ｎ）の補正処理に設けられる。緩和係数ａｒ１およびａｒ２の各々は、実施の形態１の緩和係数ａｒと同様に、休止時間長ＲＴに応じて、または、休止時間長ＲＴおよび電池平均温度Ｔｂｒに応じて、可変に設定される。

たとえば、図８に示された特性に従うマップを、緩和係数ａｒ１およびａｒ２のそれぞれについて予め作成することによって、ステップＳ５８０♯において、緩和係数ａｒ１およびａｒ２を設定することができる。緩和係数ａｒ１は「第１の休止時緩和係数」に対応し、緩和係数ａｒ２は「第２の休止時緩和係数」に対応する。このように、緩和係数ａ１およびａｒ１は別個に設定され、かつ、緩和係数ａ２およびａｒ２についても別個に設定される。

コントローラ３０は、ステップＳ５９０♯により、ステップＳ５８０♯で求められた緩和係数ａｒ１，ａｒ２を用いて、下記の式（１１），（１２）に従って、積算評価値ΣＤｅｘ１（Ｎ），ΣＤｅｘ２（Ｎ）の補正処理を実行する。

ΣＤｅｘ１（Ｎ）＝ΣＤｒ１・ａｒ１＾Ｐｒｔ …（１１）
ΣＤｅｘ２（Ｎ）＝ΣＤｒ２・ａｒ２＾Ｐｒｔ …（１２）
式（１１），（１２）は、実施の形態１での式（６）を、積算評価値ΣＤｅｘ１（Ｎ）およびΣＤｅｘ２（Ｎ）で別個に作成したものに相当する。

これにより、電池休止期間における抵抗増加率の低下（すなわち、ハイレート劣化の回復）の反映についても、放電側の積算評価値ΣＤｅｘ１（Ｎ）および充電管理側の積算評価値ΣＤｅｘ２（Ｎ）で別個に補正処理を行うことができる。

ステップＳ５９０♯で算出された補正処理後の積算評価値ΣＤｅｘ１（Ｎ），ΣＤｅｘ２（Ｎ）は、電池休止期間の終了に伴って開始される新たな電池使用期間における積算評価値ΣＤｅｘ１（Ｎ），ΣＤｅｘ２（Ｎ）の初期値として用いられる。そして、当該電池使用期間では、図９および図１０に示した処理に従って、積算評価値ΣＤｅｘ１（Ｎ）に基づく放電管理および積算評価値ΣＤｅｘ２（Ｎ）に基づく充電管理が継続的に実行される。

図１２は、実施の形態２に従う電動車両の電池システムにおける積算評価値の推移例を説明する波形図である。図１２には、電池使用期間における波形図が示される。

図１２を参照して、評価値Ｄ（Ｎ）は、二次電池１０を充放電する電流の履歴に従い、電流センサ１５で検出された電流値Ｉに基づいて、サイクルタイムΔｔ毎に順次算出される。評価値Ｄ（Ｎ）の初期値は０であり、この状態ではイオン濃度の偏りは存在していない。

これに対して、式（１）〜（３）に示されたように、二次電池１０が放電されると、イオン濃度が放電側に偏ることにより、評価値Ｄ（Ｎ）は正方向（プラス側）に駆動され、反対に二次電池１０が充電されると、評価値Ｄ（Ｎ）は負方向（マイナス側）に駆動される。

そして、共通の評価値Ｄ（Ｎ）から、放電側の積算評価値ΣＤｅｘ１（Ｎ）および充電側の積算評価値ΣＤｅｘ２（Ｎ）が、別個の閾値Ｄｔｒ１＋，Ｄｔｒ１−（放電側）およびＤｔｒ２＋，Ｄｔｒ２−（充電側）に従って、別個に算出される。

充電側の積算評価値ΣＤｅｘ２（Ｎ）は、Ｄ（Ｎ）＞Ｄｔｒ２＋またはＤ（Ｎ）＜Ｄｔｒ２−である期間内では、その時点でのＤ（Ｎ）を加算されることによって、放電側または充電側に駆動される。一方で、Ｄｔｒ２−≦Ｄ（Ｎ）≦Ｄｔｒ２＋の範囲内である期間では、積算評価値ΣＤｅｘ２（Ｎ）は、緩和係数ａ２に従って絶対値が減少される。

したがって、図１２中では、Ｄｔｒ２−≦Ｄ（Ｎ）≦Ｄｔｒ２＋である時刻ｔａまでの間 、積算評価値ΣＤｅｘ２（Ｎ）は０に維持される。そして、Ｄ（Ｎ）＞Ｄｔｒ２＋となる時刻ｔａ〜ｔｂ間において、積算評価値ΣＤｅｘ２（Ｎ）は正方向に絶対値が増加するように変化する。一方で、Ｄｔｒ２−≦Ｄ（Ｎ）≦Ｄｔｒ２＋となる時刻ｔｂ〜ｔｃ間では、積算評価値ΣＤｅｘ２（Ｎ）は、絶対値が減少されて徐々に０に近付くように変化する。

そして、Ｄ（Ｎ）＜Ｄｔｒ２−となった時刻ｔｃ以降において、積算評価値ΣＤｅｘ２（Ｎ）は負方向に絶対値が増加するように変化する。そして、時刻ｔｄにおいて、ΣＤｅｘ２（Ｎ）が充電制限閾値Ｋ２に達すると、時刻ｔｄ以降において、二次電池１０の充電電力上限値Ｗｉｎが制限される（図９のＳ４５０）。この結果、車両走行中では、モータジェネレータ２５による回生制動の発電電力が充電電力上限値Ｗｉｎに従って制限される。また、外部充電中では、充電器２８からの出力電力が充電電力上限値Ｗｉｎに従って制限される。

これにより、図１２中に点線で示されるように、評価値Ｄ（Ｎ）および積算評価値ΣＤｅｘ２（Ｎ）が、０へ近付くように変化することにより、充電側へのイオン濃度の偏りがさらに増大することを回避できる。

放電側の評価積算値ΣＤｅｘ１（Ｎ）の算出において、放電側の閾値Ｄｔｒ１＋およびＤｔｒ１−は、例えば、充電側の閾値Ｄｔｒ２＋，Ｄｔｒ２−に対して、マイナス側にシフトするように設定される。その結果、共通の評価値Ｄ（Ｎ）に対して、放電側の評価積算値ΣＤｅｘ１（Ｎ）は、充電側の評価積算値ΣＤｅｘ２（Ｎ）とは異なる値を有する。

具体的には、評価値Ｄ（Ｎ）＞Ｄｔｒ１＋となる時刻ｔ０〜ｔ１間およびｔ２〜ｔ３間で、積算評価値ΣＤｅｘ１（Ｎ）は正方向に絶対値が増加するように変化する。一方で、時刻ｔ０までの間は、積算評価値ΣＤｅｘ１（Ｎ）は０に維持される。時刻ｔ１〜ｔ２間および時刻ｔ３以降では、積算評価値ΣＤｅｘ１（Ｎ）は、絶対値が減少されて徐々に０に近付くように変化する。図１２の例では、積算評価値ΣＤｅｘ１（Ｎ）＜Ｋ１であるので、放電電力上限値Ｗｏｕｔの制限は開始されない。

このように実施の形態２では、充電側および放電側で積算評価値ΣＤｅｘ１（Ｎ）およびΣＤｅｘ２（Ｎ）をそれぞれ別個に算出し、放電制限閾値Ｋ１および充電制限閾値Ｋ２との比較によって、充電電力制限および放電電力制限を実行することができる。

図１２では、表記を簡略化するために、評価積算値ΣＤｅｘ１（Ｎ），ΣＤｅｘ２（Ｎ）の初期値を０（すなわち、イオン濃度の偏りが解消された状態）としているが、これは、電池休止期間が十分長時間確保されたときの挙動に相当する。本実施の形態のように、緩和係数ａｒ１，ａｒ２を用いて、電池休止期間におけるハイレート劣化の回復挙動を反映するための補正処理を行うことによって、電池休止期間が比較的短く、かつ、状況に応じて変化しても、評価積算値ΣＤｅｘ１（Ｎ），ΣＤｅｘ２（Ｎ）に基づいて、車両運転状態での充放電制限を適切に実行することが可能となる。

なお、閾値Ｄｔｒ１＋，Ｄｔｒ１−（放電側）およびＤｔｒ２＋，Ｄｔｒ２−（充電側）ならびに緩和係数ａ１，ａ２については、二次電池の組成や構造によって適正値が異なるため、実機試験等の結果に基づいて、適用される二次電池１０の特性に合わせて調整することが好ましい。二次電池の特性によっては、閾値Ｄｔｒ１＋およびＤｔｒ２＋の間の高低関係および／または閾値Ｄｔｒ１−およびＤｔｒ２−の間の高低関係について、図１２の例とは異なるケースも発生し得る点についても確認的に記載する。

また、上述のように、二次電池の特性によっては、緩和係数ａ１およびａ２が同一値となる可能性もある。同様に、閾値Ｄｔｒ１＋およびＤｔｒ２＋、ならびに、閾値Ｄｔｒ１−およびＤｔｒ２−の一方のみについては、同一値であってもよい。

次に、図１３〜図１５を用いて、充電側および放電側の積算評価値と実際の電池挙動との対応関係について説明する。

図１３には、外部充電可能な電動車両に搭載された非水系二次電池について、特許文献２のように共通の積算評価値ΣＤｅｘ（Ｎ）を充電過多および放電過多の両方を管理したときの解析結果の一例が示される。

図１３を参照して、図１３の横軸には、特許文献２に従った積算評価値ΣＤｅｘ（Ｎ）の算出結果が示され、縦軸には二次電池の解析結果から得られた抵抗増加率が示される。

図１３中には、積算評価値ΣＤｅｘ（Ｎ）の最終値に相当する積算評価値ΣＤｅｘと実際の抵抗増加率との組合せがプロットされる。さらに、各プロット点について、二次電池の実際のイオン濃度の偏りが放電過多側および充電過多側のいずれであったかの解析結果が併せて記号（○，□）で示されている。具体的には、放電過多であったプロット点は「□」で表記され、充電過多傾向のプロット点は「○」で表記される。

図１３から理解されるように、共通の積算評価値ΣＤｅｘによって充電過多および放電過多を管理する手法では、積算評価値ΣＤｅｘが負値であるのに実際は放電過多側にイオン濃度が偏っていたプロット点３０１と、反対に、積算評価値ΣＤｅｘが正値であるのに、実際は充電過多側にイオン濃度が偏っていたプロット点３０２とが存在することが理解できる。

特許文献２では、積算評価値ΣＤｅｘ（Ｎ）の算出において、評価値Ｄ（Ｎ）が閾値（閾値）Ｄｔｒ＋，Ｄｔｒ−を超えたときに、積算処理が実行される。したがって、閾値Ｄｔｒ＋，Ｄｔｒ−の調整により、プロット点全体を放電過多側（図１３中右側）または充電過多側（図１３中左側）にシフトさせることは可能である。しかしながら、この手法では、プロット点３０１および３０２の両方を、放電過多側および充電過多側にそれぞれ正しく評価することができない。このように、外部充電によって長時間継続して充電される態様を含んで使用される非水系二次電池については、特許文献２のように共通の積算評価値を用いて充電過多および放電過多の両方を管理することが困難であるとの知見が、発明者らによって得られたものである。

図１４には、放電側の積算評価値ΣＤｅｘ１の算出における閾値の設定手法の一例が示される。図１４の横軸には、積算評価値ΣＤｅｘ１（Ｎ）の最終値に相当する積算評価値ΣＤｅｘ１が示され、図１４の縦軸には、図１３と同様に、二次電池の実際の抵抗増加率が示される。

図１４を参照して、放電側の積算評価値ΣＤｅｘ１（Ｎ）の算出については、図１３におけるプロット点３０１が、ΣＤｅｘ１＞０の領域（プロット点３０１♯）となるように、閾値Ｄｔｒ１＋，Ｄｔｒ１−をチューニングすることができる。このようにチューニングすると、図６と比較して、放電過多の場合の積算評価値ΣＤｅｘ１が右側（プラス側）にシフトする虞があるが、放電制限閾値Ｋ１を適切に設定することにより、過度の放電制限によって二次電池１０の使用効率が低下することを回避できる。また、充電過多を管理するための積算評価値ΣＤｅｘ２は別個に算出されるため、充電過多側の管理が過度に緩和されることもない。

一方で、図１５には、充電側の積算評価値ΣＤｅｘ２の算出における閾値の設定手法の一例が示される。図１５の横軸には、積算評価値ΣＤｅｘ２（Ｎ）の最終値に相当する積算評価値ΣＤｅｘ２が示され、図１５の縦軸には、図１３と同様に、二次電池の実際の抵抗増加率が示される。

図１５を参照して、充電側の積算評価値ΣＤｅｘ２（Ｎ）については、図１３におけるプロット点３０２が、ΣＤｅｘ２＜０の領域（プロット点３０２♯）となるように、閾値Ｄｔｒ２＋，Ｄｔｒ２−をチューニングすることができる。このようにチューニングすると、図１３と比較して、充電過多の場合の積算評価値ΣＤｅｘ２が左側（マイナス側）にシフトする虞があるが、充電制限閾値Ｋ２を適切に設定することにより、二次電池１０が過度に充電制限されることを回避できる。また、放電過多を管理するための積算評価値ΣＤｅｘ１は別個に算出されるため、放電過多側の管理が過度に緩和されることもない。

このように、本実施の形態２に従う電動車両の電池システムでは、電池使用期間において、別個の閾値Ｄｔｒ１＋，Ｄｔｒ１−（放電側）およびＤｔｒ２＋，Ｄｔｒ２−（充電側）を設定して別々に積算された、放電側の積算評価値ΣＤｅｘ１（Ｎ）および充電側の積算評価値ΣＤｅｘ２（Ｎ）を用いて、放電制限および充電制限が別個に実行される。さらに、電池休止期間においても、緩和係数ａ１，ａ２とは別個に、緩和係数ａｒ１，ａｒ２を設定することで、積算評価値ΣＤｅｘ１（Ｎ）および積算評価値ΣＤｅｘ２（Ｎ）もついて、ハイレート劣化の回復挙動を反映した補正処理を適切に実行することができる。なお、二次電池１０の特性によっては、緩和係数ａ１およびａ２が同一値となる可能性もある。

このように、実施の形態２に従う電動車両の電池システムによれば、外部充電が適用される非水系二次電池について、充放電休止期間におけるイオン濃度の偏りの回復挙動を反映した上で、車両走行中の充放電および外部充電の両方にさらに適切に対応して、ハイレート劣化を適切に防止することができる。

なお、本実施の形態１，２において図１で示した電動車両１００，１００♯の構成は一例に過ぎず、本発明は図１および図９の例示と異なる駆動系を有する電動車両に対しても適用することができる。すなわち、非水電解液を有する非水系二次電池を車両駆動用電源とする電動車両に対して、本発明は共通に適用可能である。

また、本実施の形態では、ハイレート劣化によって二次電池１０の入出力性能を低下させる劣化成分を評価するための「劣化指標値」として、特許文献１，２と同様の積算評価値ΣＤｅｘ（Ｎ）または、放電用および充電用に別個に算出された積算評価値ΣＤｅｘ１（Ｎ），ΣＤｅｘ２（Ｎ）が用いられる例を説明したが、本発明の適用はこれらに限定されるものではない。すなわち、電池使用期間において任意の手法によって算出された「劣化評価値」に対して、本実施の形態で説明した電池休止期間での補正処理（図６，図１１）を適用して、電池休止期間の終了時点（すなわち、新たな電池使用期間の開始時）における劣化評価値を算出することが可能である。

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。

１０ 二次電池、１１ 電池セル、１５ 電流センサ、１６ 温度センサ、１７ 電圧センサ、２１ａ，２１ｂ システムメインリレー、２２ 昇圧コンバータ、２３ インバータ、２５ モータジェネレータ、２６ 伝達ギヤ、２７ 駆動輪、２８ 充電器、２９ａ，２９ｂ 充電リレー、３０ コントローラ、３１ メモリ、３２ 計時部、４０ 外部電源、４５ 充電ケーブル、１００ 電動車両、１１０ 電池ケース、１１２ 開口部、１１４ 蓋体、１１６ 側壁、１２０ 電極体、１２０ａ 開口端、１３０ 正極シート、１３２ 正極集電体、１３４ 正極活物質層、１３６，１４６ 非形成部、１３７，１３８ 正極端子、１４０ 負極シート、１４２ 負極集電体、１４４ 負極活物質層、１４７，１４８ 負極端子、１５０ セパレータ、３０１，３０２ プロット点、５００，５１０ 特性線（電池休止期間）、Ｄ（Ｎ） 評価値、Ｄｔｒ−，Ｄｔｒ＋，Ｄｔｒ１−，Ｄｔｒ１＋，Ｄｔｒ２−，Ｄｔｒ２＋ 閾値（積算処理）、Ｉ 電流値（二次電池）、Ｋ１ 放電制限閾値、Ｋ２ 充電制限閾値、Ｐｂ 入出力電力、Ｐｒｔ パラメータ、Ｒ１ 休止開始時刻、Ｒ２ 休止終了時刻、ＲＴ 休止時間長、Ｔｂ 電池温度、Ｔｂｒ 電池平均温度（電池休止期間）、Ｗｉｎ 充電電力上限値、Ｗｏｕｔ 放電電力上限値、ａ，ａ１，ａ２ 緩和係数（電池使用期間）、ａｒ，ａｒ１，ａｒ２ 緩和係数（電池休止期間）、ΣＤｅｘ（Ｎ），ΣＤｅｘ１（Ｎ），ΣＤｅｘ２（Ｎ） 積算評価値（劣化指標値）。

Claims (5)

1. 車両制動力または車両駆動力を発生する電動機が搭載された電動車両の電池システムであって、
   非水電解液を有する二次電池と、
   車両外部の電源によって前記二次電池を充電するための充電器と、
   前記二次電池の充放電を制御する制御装置とを備え、
   前記電動機は、前記二次電池との間の電力の授受を伴って前記車両制動力または前記車両駆動力を発生し、
   前記制御装置は、前記二次電池の充放電による前記非水電解液中のイオン濃度の偏りに伴って前記二次電池の入出力性能を低下させる劣化成分を評価するための劣化指標値を、前記二次電池の使用期間において、前記二次電池の電流の履歴に基づいて算出するとともに、当該劣化指標値が所定の制限閾値を超えると前記二次電池の放電電力または充電電力を制限し、
   前記制御装置は、前記二次電池の充放電が休止された休止期間の終了時において、前記休止期間中における一定時間の経過毎の前記イオン濃度の偏りの緩和度を示す休止時緩和係数に従って、前記休止期間の終了時点における前記劣化指標値を補正し、
   前記休止時緩和係数は、少なくとも前記休止期間の時間長に基づいて可変に設定され、
   前記休止時緩和係数は、前記時間長が短いときには、前記時間長が長いときと比較して、前記一定時間における前記イオン濃度の偏りの緩和度が大きくなるように設定される、電動車両の電池システム。
2. 前記休止時緩和係数は、前記時間長と、前記休止期間における前記二次電池の温度とに基づいて可変に設定され、
   前記休止時緩和係数は、前記温度が高いときには、前記温度が低いときと比較して、前記一定時間における前記イオン濃度の偏りの緩和度が大きくなるように設定される、請求項１記載の電動車両の電池システム。
3. 前記休止時緩和係数は、前記時間長が長くなるにつれて、前記二次電池の温度の差によって生じる前記休止時緩和係数の設定値の差が小さくなるように設定される、請求項２記載の電動車両の電池システム。
4. 前記制御装置は、前記休止期間において前記充電器による前記二次電池の充電開始時刻を指定する充電スケジュールが予め策定されている場合には、前記休止期間の開始時点に前記温度を取得するとともに、当該充電スケジュールに従って前記充電開始時刻までに前記温度をさらに複数回取得して、前記休止時緩和係数を設定するための前記二次電池の温度を求める、請求項２または３記載の電動車両の電池システム。
5. 前記制御装置は、前記使用期間において、前記二次電池の電流の履歴に基づいて前記劣化成分の評価値を算出し、
   前記評価値は、前記イオン濃度の分布が放電側に偏っているときには第１の極性の値を有する一方で、前記イオン濃度の分布が充電側に偏っているときには前記第１の極性とは反対の第２の極性の値を有するように算出され、
   前記制御装置は、さらに、予め設定された第１の閾値または第２の閾値を超える前記評価値を積算した放電側の第１の積算評価値と、予め設定された第３の閾値または第４の閾値を超える前記評価値を積算した充電側の第２の積算評価値とを、前記劣化指標値として別個に算出し、
   前記第１の閾値は前記第１の極性を有する値に設定されるとともに、前記第２の閾値は０または前記第２の極性を有する値に設定され、
   前記第３の閾値は前記第２の極性を有する値に設定されるとともに、前記第４の閾値は０または前記第１の極性を有する値に設定され、
   前記休止時緩和係数は、
   前記第１の積算評価値を補正するための第１の休止時緩和係数と、
   前記第２の積算評価値を補正するための第２の休止時緩和係数とを含み、
   前記使用期間において、前記第１の積算評価値は、過去の前記第１の積算評価値が時間経過に応じて、前記第１の休止時緩和係数とは別個に設定された第１の緩和係数によって絶対値を減少された値と、現在の前記評価値が前記第１の極性において前記第１の閾値よりも絶対値が大きい、または、前記第２の極性において前記第２の閾値よりも絶対値が大きいときの当該現在の評価値の一部または全部に相当する値との加算によって算出され、
   前記使用期間において、前記第２の積算評価値は、過去の前記第２の積算評価値が時間経過に応じて、前記第２の休止時緩和係数とは別個に設定された第２の緩和係数によって絶対値を減少された値と、現在の前記評価値が前記第２の極性であって前記第３の閾値よりも絶対値が大きい、または、前記第１の極性であって前記第４の閾値よりも絶対値が大きいときの当該現在の評価値の一部または全部に相当する値との加算によって算出され、
   前記制限閾値は、
   前記第１の極性を有する放電制限閾値と、
   前記第２の極性を有する充電制限閾値を含み、
   前記制御装置は、さらに、前記第１の積算評価値が、前記第１の極性である場合において前記放電制限閾値よりも絶対値が大きいときに、前記二次電池の放電電力を制限するとともに、前記第２の積算評価値が、前記第２の極性である場合において充電制限閾値よりも絶対値が大きいときに、前記二次電池の充電電力を制限する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動車両の電池システム。

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