JP2013160538A - 推定装置、推定方法および制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 将来における二次電池の抵抗変化率の推定精度を向上させる。
【解決手段】 二次電池の劣化状態の評価に用いられる抵抗変化率を推定する推定装置又は推定方法であって、下記式（I）を用いて、所定時間が経過したときの二次電池の抵抗変化率を算出する。下記式（I）において、Ｒｒは前記二次電池の抵抗変化率、ｘは前記二次電池の抵抗を増加させる成分の割合、ｔは経過時間、ｋは前記二次電池の抵抗の減少速度、ｈは前記二次電池の抵抗の減少量、ａ０は前記二次電池の抵抗の増加速度である。

【選択図】 図７

Description

本発明は、二次電池の劣化状態を推定する推定装置および推定方法に関するものであり、また、推定方法の推定結果に基づいて二次電池の充放電を制御する制御方法に関するものである。

二次電池は、充放電や経年変化などによって劣化してしまう。二次電池の劣化状態を評価するパラメータとしては、抵抗変化率を用いることができる。抵抗変化率は、初期状態にある二次電池の抵抗値（Ｒｉｎｉ）と、劣化後における二次電池の抵抗値（Ｒｃ）との比率（Ｒｃ／Ｒｉｎｉ）で表される。ここで、抵抗変化率と経過時間の平方根とが比例関係にあることに基づいて、将来の二次電池の抵抗変化率を推定する方法がある。

特開平１０−０９２４７５号公報

二次電池の抵抗変化率は、経過時間の平方根と比例しないことがある。この場合には、将来の二次電池の抵抗変化率を推定しようとしても、推定した抵抗変化率が、実際の抵抗変化率からずれてしまうことがある。

本願第１の発明は、二次電池の劣化状態の評価に用いられる抵抗変化率を推定する推定装置であって、下記式（Ｉ）を用いて、所定時間が経過したときの二次電池の抵抗変化率を算出するコントローラを有する。

上記式（I）において、Ｒｒは二次電池の抵抗変化率、ｘは二次電池の抵抗を増加させる成分の割合、ｔは経過時間、ｋは二次電池の抵抗の減少速度、ｈは二次電池の抵抗の減少量、ａ０は二次電池の抵抗の増加速度である。

抵抗変化率は、基準となる抵抗値と、劣化後における抵抗値との比率である。基準となる抵抗値は、二次電池が劣化していないときの抵抗値であり、例えば、製造直後における二次電池の抵抗値を用いることができる。抵抗変化率を用いることにより、二次電池の劣化状態を評価することができる。二次電池としては、例えば、ニッケル水素電池やリチウムイオン二次電池を用いることができる。二次電池は、車両に搭載することができ、車両を走行させるためのエネルギを出力することができる。

本願第１の発明によれば、上記式（I）を用いることにより、将来における二次電池の抵抗変化率を算出（推定）ことができる。具体的には、上記式（I）に示す経過時間ｔとして、将来の時間を用いることにより、将来における二次電池の抵抗変化率を算出（推定）することができる。ここで、上記式（I）に示す、ｘ、ｋ、ｈ、ａ０の値としては、二次電池の現在の状態に対応した値を用いる。これにより、二次電池の現在の状態から、将来における二次電池の抵抗変化率を算出（推定）することができる。

二次電池の抵抗変化率は、経過時間に応じて増加するだけでなく、減少することがある。上記式（I）における右辺第１項は、抵抗の減少を表す減少項であり、上記式（I）における右辺第２項は、抵抗の増加を表す増加項である。このように、減少項および増加項を考慮した上記式（I）を用いることにより、将来における二次電池の抵抗変化率の推定精度を向上させることができる。

割合、減少速度、減少量および増加速度のそれぞれは、二次電池の充電状態および温度の少なくとも一方（上述した二次電池の状態）に応じて変化する。したがって、二次電池の充電状態および温度の少なくとも一方に応じた、割合、減少速度、減少量および増加速度を特定することができる。

ここで、割合などを特定するとき、割合、減少速度、減少量および増加速度のそれぞれと、二次電池の充電状態および温度の少なくとも一方との対応関係を示すマップを用いることができ、このマップは、実験などによって予め求めておくことができる。マップに関する情報は、メモリに記憶しておくことができる。マップで特定される対応関係は、経過時間に応じて変化するため、マップは、経過時間毎に用意しておくことができる。

本願第２の発明は、二次電池の劣化状態の評価に用いられる抵抗変化率を推定する推定方法であって、下記式（II）を用いて、所定時間が経過したときの二次電池の抵抗変化率を算出する。下記式（II）に示す、Ｒｒ、ｘ、ｔ、ｋ、ｈ、ａ０は、上記式（I）で説明したものと同様である。

本願第２の発明においても、本願第１の発明と同様に、将来の二次電池における抵抗変化率の推定精度を向上させることができる。

本願第３の発明は、二次電池の充放電を制御する制御方法であって、下記式（III）を用いて、二次電池の劣化状態の評価に用いられる抵抗変化率として、所定時間が経過したときの二次電池の抵抗変化率を算出する。下記式（III）に示す、Ｒｒ、ｘ、ｔ、ｋ、ｈ、ａ０は、上記式（I）で説明したものと同様である。

ここで、本願第３の発明では、算出した抵抗変化率が閾値よりも高いとき、二次電池の充放電を制限する。閾値は、二次電池の劣化を許容する上限値（抵抗変化率に相当する）であり、適宜設定することができる。

抵抗変化率が閾値よりも高いときには、二次電池の充放電を制限することにより、将来において、抵抗変化率が閾値よりも高くなってしまうのを抑制でき、二次電池の寿命を延ばすことができる。二次電池の充放電を制限する方法としては、例えば、二次電池の入出力を制限する上限値を低下させることができる。

経過時間の平方根と抵抗変化率との関係を示す図である。 二次電池のＳＯＣおよび温度と、割合ｘとの対応関係を示すマップである。 二次電池のＳＯＣおよび温度と、減少量ｈとの対応関係を示すマップである。 二次電池のＳＯＣおよび温度と、減少速度ｋとの対応関係を示すマップである。 二次電池のＳＯＣおよび温度と、増加速度ａ０との対応関係を示すマップである。 電池システムの構成を示す図である。 組電池（二次電池）の充放電を制御する処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施例について説明する。

本実施例は、二次電池の劣化状態を推定するものである。ここでいう劣化とは、二次電池を構成する材料が経時変化によって摩耗することに伴う劣化（いわゆる摩耗劣化）である。二次電池の構成材料が摩耗すれば、二次電池の抵抗（言い換えれば、後述する抵抗変化率）は、上昇することになる。二次電池としては、例えば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池がある。二次電池は、正極と、負極と、正極および負極の間に配置されるセパレータとを有する。

正極は、集電箔と、集電箔の表面に形成された正極活物質層とを有する。正極活物質層は、正極活物質や導電剤などを含んでいる。負極は、集電箔と、集電箔の表面に形成された負極活物質層とを有する。負極活物質層は、負極活物質や導電剤などを含んでいる。正極活物質層、負極活物質層およびセパレータには、電解液がしみ込んでいる。ここで、セパレータ（電解液を含む）の代わりに、固体電解質層を用いることもできる。

二次電池の劣化状態を評価するパラメータとして、抵抗変化率を用いることができる。抵抗変化率Ｒｒは、初期状態にある二次電池の抵抗値Ｒｉｎｉと、劣化後における二次電池の抵抗値Ｒｃとの比率（Ｒｃ／Ｒｉｎｉ）で表される。ここで、初期状態とは、二次電池が劣化していない状態であり、例えば、二次電池を製造した直後の状態をいう。

本実施例では、下記式（１）に基づいて、二次電池の抵抗変化率Ｒｒを推定することができる。

上記式（１）において、ｔは経過時間（日数）を示し、例えば、二次電池を製造した直後からの時間とすることができる。ｘは、二次電池の抵抗のうち、二次電池の抵抗を増加させる成分が占める割合を示す。ｘは、０以上であって、１以下の範囲内の値である。二次電池の抵抗には、二次電池の抵抗に関与する、すべての抵抗成分が含まれ、例えば、正極の抵抗成分、負極の抵抗成分、セパレータの抵抗成分、電解液の抵抗成分がある。（１−ｘ）の値は、二次電池の抵抗のうち、二次電池の抵抗を減少させる成分が占める割合を示す。

ｈは、二次電池の抵抗の減少量を示す。減少量ｈは、０以上であって、１以下の範囲内の値である。ｋは、二次電池の抵抗が減少する速度（減少速度）を示し、０よりも大きい値である。減少速度ｋおよび経過時間ｔを乗算すれば、抵抗の減少量を算出することができる。ａ０は、二次電池の抵抗が増加する速度（増加速度）を示し、０よりも大きい値である。増加速度ａ０および経過時間ｔを乗算すれば、抵抗の増加量を算出することができる。

上記式（１）における右辺の第１項は、二次電池の抵抗変化率が減少する式を表し、以下では、減少項という。また、上記式（１）における右辺の第２項は、二次電池の抵抗変化率が増加する式を表し、以下では、増加項という。上記式（１）によれば、抵抗変化率の減少量と、抵抗変化率の増加量とを加算することにより、二次電池の抵抗変化率を算出することができる。上記式（１）において、時間ｔが０であるとき、すなわち、二次電池が初期状態にあるとき、二次電池の抵抗変化率Ｒｒは、１となる。

二次電池の抵抗変化率は、経過時間ｔの平方根と比例関係にあることが知られている。しかしながら、二次電池の抵抗変化率は、経過時間ｔの平方根が大きくなるに従って増加するだけではない。すなわち、二次電池を使用し始めた段階では、二次電池の抵抗変化率が減少することがある。

そこで、本実施例では、抵抗変化率の減少量を、上記式（１）の減少項として規定している。また、抵抗変化率の増加量を、上記式（１）の増加項として規定している。図１には、上記式（１）における減少項および増加項の関係を示す。上記式（１）から算出される二次電池の抵抗変化率（推定値）Ｒｒは、減少項の値および増加項の値を加算した値となる。図１の縦軸は、抵抗変化率Ｒｒを示し、図１の横軸は、経過時間ｔの平方根を示す。

図１に示すように、増加項の値は、経過時間ｔの平方根が増加するにつれて増加する。ここで、経過時間ｔが０であるとき、言い換えれば、二次電池が初期状態にあるとき、増加項の値は、ｘとなる。

一方、図１に示すように、二次電池を使用し始めた段階において、減少項の値は、経過時間ｔの平方根が増加するにつれて減少する。ここで、経過時間ｔが０であるとき、言い換えれば、二次電池が初期状態にあるとき、減少項の値は、（１−ｘ）となる。経過時間ｔの平方根が所定値に到達した後は、減少項の値は変化しにくくなる。二次電池が初期状態にあるときの減少項の値と、減少項の値が変化しにくくなったときの値との差分は、上記式（１）に示す減少量ｈに相当する。また、減少速度ｋは、減少項の値が減少量ｈに到達するまでの速度を示す。

図１に示す黒丸は、二次電池の抵抗変化率（実測値）Ｒｒであり、抵抗変化率（推定値）Ｒｒは、抵抗変化率（実測値）Ｒｒに沿った挙動を示すことが分かる。ここで、抵抗変化率（推定値）Ｒｒは、上記式（１）から算出された値であり、上記式（１）に示すｘ、ｋ、ｈ、ａ０は、後述するように、予め実験などから求められたマップを用いて特定している。

このマップは、ｘ、ｋ、ｈ、ａ０のそれぞれの値と、二次電池のＳＯＣと、二次電池の温度との対応関係を示し、経過時間ｔ毎に設けられている。マップを用いれば、所定時間が経過したときの二次電池のＳＯＣおよび温度を特定することにより、ｘ、ｋ、ｈ、ａ０のそれぞれの値を特定することができる。具体的には、上記式（１）に示す時間ｔとして、所定時間を用い、所定時間に対応したマップから特定されるｘ、ｋ、ｈ、ａ０の値を上記式（１）に代入することにより、抵抗変化率（推定値）Ｒｒを算出することができる。

抵抗変化率（実測値）Ｒｒを算出したときの実験条件について説明する。二次電池としては、リチウムイオン二次電池を用いた。正極としては、Ｌｉ（Ｎｉ，Ｃｏ，Ｍｎ）Ｏ_２系の正極活物質を用い、負極としては、黒鉛系の負極活物質を用いた。正極の集電箔をアルミニウムで形成し、負極の集電箔を銅で形成した。また、電解液としては、非水有機溶媒を用いた。

二次電池のＳＯＣ（State of Charge）を４０％に調整し、この二次電池を−１０℃の恒温槽に入れて、二次電池の抵抗値を測定した。ＳＯＣとは、二次電池の満充電容量に対する現在の充電容量の割合である。二次電池の抵抗値Ｒｍは、下記式（２）に基づいて算出した。

上記式（２）において、Ｉは電流値を示す。ΔＶは、二次電池を時間ｔ＿ｄｃだけ放電したときの電圧降下量を示す。時間ｔ＿ｄｃをカウントし始めるときの二次電池の電圧Ｖ０を検出するとともに、時間ｔ＿ｄｃが経過したときの二次電池の電圧Ｖｔを検出することにより、電圧降下量ΔＶ（＝Ｖ０−Ｖｔ）を算出することができる。このときに得られる抵抗値Ｒｍは、二次電池の初期抵抗値Ｒｉｎｉとして用いる。

次に、二次電池のＳＯＣを４０％から６０％に調整し、この二次電池を６０℃の恒温槽に入れて放置した。二次電池のＳＯＣおよび温度を高くすることにより、二次電池の劣化（摩耗劣化）を進行させることができる。６０℃の恒温槽に二次電池を入れてから、時間が経過するたびに、二次電池を恒温槽から取り出して、二次電池のＳＯＣを４０％に調整した。

ＳＯＣが４０％に調整された二次電池を−１０℃の恒温槽に入れて放置した。この状態において、二次電池の抵抗値Ｒｍを測定した。抵抗値Ｒｍは、上記式（２）に基づいて算出することができる。このときに得られた抵抗値Ｒｍは、劣化後の抵抗値Ｒｋとして用いる。

二次電池の抵抗変化率Ｒｒは、下記式（３）に基づいて算出することができる。上述した測定では、抵抗値Ｒｉｎｉ，Ｒｋが算出できるため、抵抗値Ｒｉｎｉ，Ｒｋを下記式（３）に代入することにより、抵抗変化率（実測値）Ｒｒを求めることができる。

図１に示すように、黒丸で示す抵抗変化率（実測値）Ｒｒは、上記式（１）で表される推定曲線上に位置している。上記式（１）に基づいて、抵抗変化率（推定値）Ｒｒを算出するとき、上記式（１）に示すｘ、ｋ、ｈ、ａ０のそれぞれの値は、二次電池のＳＯＣ（４０％）および温度（−１０℃）に対応した値が用いられる。

このように上記式（１）で表される推定曲線は、抵抗変化率（実測値）Ｒｒと一致しており、上記式（１）を用いれば、経過時間ｔの平方根に対応する抵抗変化率（推定値）Ｒｒを特定することができる。すなわち、経過時間ｔを特定すれば、抵抗変化率（推定値）Ｒｒを特定することができ、二次電池の将来の抵抗変化率（推定値）Ｒｒを予測することができる。上記式（１）で表される推定曲線は、抵抗変化率（実測値）Ｒｒと一致しているため、上記式（１）を用いることにより、抵抗変化率Ｒｒの推定精度を向上させることができる。

予め実験を行っておけば、上記式（１）における、割合ｘ、減少量ｈ、減少速度ｋおよび増加速度ａ０を特定することができる。割合ｘ、減少量ｈ、減少速度ｋおよび増加速度ａ０は、二次電池のＳＯＣや温度に応じて変化する。

このため、図２に示すように、二次電池のＳＯＣおよび温度と、割合ｘとの関係を示すマップを予め用意しておけば、二次電池のＳＯＣおよび温度を特定することにより、割合ｘを特定することができる。図２に示すマップは、経過時間ｔ毎に設けられており、割合ｘを特定するときには、経過時間ｔに対応したマップが用いられる。本実施例では、図２に示すマップを用いることにより、二次電池の抵抗を増加させる成分が占める割合ｘを特定しているが、割合ｘを特定する代わりに、二次電池の抵抗を減少させる成分が占める割合を特定することもできる。

図３に示すように、二次電池のＳＯＣおよび温度と、減少量ｈとの関係を示すマップを予め用意しておけば、二次電池のＳＯＣおよび温度を特定することにより、減少量ｈを特定することができる。図３に示すマップは、経過時間ｔ毎に設けられており、減少量ｈを特定するときには、経過時間ｔに対応したマップが用いられる。

図４に示すように、二次電池のＳＯＣおよび温度と、減少速度ｋとの関係を示すマップを予め用意しておけば、二次電池のＳＯＣおよび温度を特定することにより、減少速度ｋを特定することができる。図４に示すマップは、経過時間ｔ毎に設けられており、減少速度ｋを特定するときには、経過時間ｔに対応したマップが用いられる。

図５に示すように、二次電池のＳＯＣおよび温度と、増加速度ａ０との関係を示すマップを予め用意しておけば、二次電池のＳＯＣおよび温度を特定することにより、増加速度ａ０を特定することができる。図５に示すマップは、経過時間ｔ毎に設けられており、増加速度ａ０を特定するときには、経過時間ｔに対応したマップが用いられる。

図２〜図５では、二次電池のＳＯＣおよび温度と、割合ｘ（減少量ｈ、減少速度ｋ又は増加速度ａ０）との関係を示すマップを作成しているが、これに限るものではない。例えば、二次電池のＳＯＣおよび温度の一方と、割合ｘ（減少量ｈ、減少速度ｋ又は増加速度ａ０）との関係を示すマップを作成することもできる。この場合には、二次電池のＳＯＣおよび温度の一方を特定することにより、割合ｘ（減少量ｈ、減少速度ｋ又は増加速度ａ０）を特定することができる。また、二次電池のＳＯＣおよび温度と、割合ｘ（減少量ｈ、減少速度ｋ又は増加速度ａ０）との関係を、マップとしてではなく、関数として特定することもできる。

割合ｘ、減少量ｈ、減少速度ｋおよび増加速度ａ０を特定しておけば、上記式（１）のｔに対して、特定の経過時間を代入することにより、特定の時間が経過したときの二次電池の抵抗変化率Ｒｒを推定することができる。

次に、本実施例で用いられる電池システムについて、図６を用いて説明する。図６に示す電池システムは、車両に搭載することができる。車両としては、ハイブリッド自動車や電気自動車がある。ハイブリッド自動車は、車両を走行させる動力源として、二次電池の他に、燃料電池又はエンジンを備えている。電気自動車は、車両を走行させる動力源として、二次電池だけを備えている。

組電池１０は、複数の二次電池を有している。複数の二次電池は、電気的に直列に接続したり、電気的に並列に接続したりすることができる。電圧センサ２１は、組電池１０の端子間電圧を検出し、検出結果をコントローラ４４に出力する。電流センサ２２は、組電池１０に流れる充放電電流を検出し、検出結果をコントローラ４４に出力する。温度センサ２３は、組電池１０の温度を検出し、検出結果をコントローラ４４に出力する。

コントローラ４４は、メモリ４４ａを内蔵している。メモリ４４ａには、コントローラ４４を動作させるためのプログラムなどの各種の情報が記憶されている。メモリ４４ａは、コントローラ４４の外部に設けてもよい。

組電池１０は、システムメインリレー３１，３２を介して昇圧回路４１に接続されており、昇圧回路４１は、組電池１０の出力電圧を昇圧する。システムメインリレー３１，３２は、コントローラ４４からの制御信号を受けて、オンおよびオフの間で切り替わる。本実施例では、昇圧回路４１を用いているが、昇圧回路４１を省略することもできる。

昇圧回路４１には、インバータ４２が接続されており、インバータ４２は、昇圧回路４１から出力された直流電力を交流電力に変換する。モータ・ジェネレータ（交流モータ）４３は、インバータ４２から出力された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４３によって生成された運動エネルギは、車輪に伝達される。コントローラ４４は、昇圧回路４１やインバータ４２の動作を制御する。

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４３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（交流電力）に変換する。モータ・ジェネレータ４３で生成された交流電力は、インバータ４２によって直流電力に変換され、昇圧回路４１は、インバータ４２の出力電圧を降圧してから組電池１０に供給する。これにより、回生電力を組電池１０に蓄えることができる。

図６に示す電池システムにおいて、コントローラ４４は、組電池１０の劣化状態（抵抗変化率Ｒｒ）を推定することができる。具体的には、コントローラ４４は、上記式（１）を用いることにより、二次電池の抵抗変化率Ｒｒを推定することができる。上記式（１）に関する情報は、メモリ４４ａに記憶することができる。

組電池１０の劣化状態（抵抗変化率Ｒｒ）を推定する処理について、図７に示すフローチャートを用いて説明する。以下に説明する処理では、組電池１０の劣化状態を推定しているが、組電池１０を構成する各二次電池の劣化状態を推定してもよい。

ステップＳ１０１において、コントローラ４４は、温度センサ２３の出力に基づいて、組電池（二次電池）１０の温度を取得する。また、コントローラ４４は、電圧センサ２１の出力に基づいて、組電池１０のＳＯＣを特定する。ＳＯＣおよびＯＣＶ（Open Circuit Voltage）は、対応関係にあるため、この対応関係を実験などによって予め求めておけば、組電池１０のＯＣＶを測定することにより、組電池１０のＳＯＣを特定することができる。

なお、組電池１０のＳＯＣは、電流センサ２２による検出結果に基づいて推定することもできる。すなわち、組電池１０を充放電したときの電流値を積算することにより、組電池１０のＳＯＣを算出することができる。ここで、組電池１０を放電しているときの電流値として、正の値を用い、組電池１０を充電しているときの電流値として、負の値を用いることができる。

本実施例では、組電池１０のＳＯＣを取得しているが、組電池１０を構成する二次電池のＳＯＣを取得することもできる。この場合には、例えば、二次電池のＯＣＶを測定すれば、ＯＣＶおよびＳＯＣの対応関係に基づいて、二次電池のＳＯＣを特定することができる。

ステップＳ１０２において、コントローラ４４は、ステップＳ１０１で取得した温度およびＳＯＣに基づいて、割合ｘ、減少量ｈ、減少速度ｋおよび増加速度ａ０を特定する。割合ｘは、図２に示すマップを用いて特定することができ、図２に示すマップに関する情報は、メモリ４４ａに記憶することができる。図２に示すマップとしては、ステップＳ１０１で温度およびＳＯＣを取得したときの時間に対応するマップが用いられる。

減少量ｈは、図３に示すマップを用いて特定することができ、図３に示すマップに関する情報は、メモリ４４ａに記憶することができる。図３に示すマップとしては、ステップＳ１０１で温度およびＳＯＣを取得したときの時間に対応するマップが用いられる。減少速度ｋは、図４に示すマップを用いて特定することができ、図４に示すマップに関する情報は、メモリ４４ａに記憶することができる。図４に示すマップとしては、ステップＳ１０１で温度およびＳＯＣを取得したときの時間に対応するマップが用いられる。増加速度ａ０は、図５に示すマップを用いて特定することができ、図５に示すマップに関する情報は、メモリ４４ａに記憶することができる。図５に示すマップとしては、ステップＳ１０１で温度およびＳＯＣを取得したときの時間に対応するマップが用いられる。

ステップＳ１０３において、コントローラ４４は、上記式（１）を用いて、組電池１０の抵抗変化率（推定値）Ｒｒを算出する。ここで、上記式（１）に示す経過時間ｔとしては、将来の時間が入力され、具体的な時間は、適宜設定することができる。例えば、１０年後における組電池１０の抵抗変化率Ｒｒを推定するのであれば、経過時間ｔとして、１０年に相当する時間が入力される。

ステップＳ１０４において、コントローラ４４は、ステップＳ１０３で算出された抵抗変化率（推定値）Ｒｒが閾値Ｒｔｈよりも高いか否かを判別する。この閾値Ｒｔｈは、時間ｔ（例えば、上述した１０年）が経過した後において、組電池１０の劣化を許容できる最大値（抵抗変化率）であり、適宜設定することができる。

抵抗変化率（推定値）Ｒｒが閾値Ｒｔｈよりも低いとき、コントローラ４４は、組電池１０が極端に劣化していないと判断し、図７に示す処理を終了する。ここで、抵抗変化率（推定値）Ｒｒが閾値Ｒｔｈよりも低いときには、抵抗変化率（推定値）Ｒｒおよび閾値Ｒｔｈの差の分だけ、ハイレート劣化を許容することができる。二次電池の劣化には、上述した摩耗劣化だけでなく、ハイレート劣化が含まれることがある。ハイレート劣化は、二次電池の内部における塩濃度の偏りによって発生する抵抗上昇である。

ここで、抵抗変化率（推定値）Ｒｒは、摩耗劣化に起因した抵抗変化率Ｒｒであるため、抵抗変化率（推定値）Ｒｒおよび閾値Ｒｔｈの差分は、ハイレート劣化を許容できる抵抗変化率となる。したがって、抵抗変化率（推定値）Ｒｒが閾値Ｒｔｈよりも低いときには、ハイレート劣化が発生しうる条件において、組電池１０の充放電を行わせることができる。

一方、抵抗変化率（推定値）Ｒｒが閾値Ｒｔｈよりも高いとき、コントローラ４４は、現状のままでは、組電池１０の劣化が進行しやすいと判断し、ステップＳ１０５に示す処理を行う。

ステップＳ１０５において、コントローラ４４は、組電池１０の劣化を抑制する制御を行う。組電池１０の劣化を抑制する制御を予め行っておけば、将来における組電池１０の抵抗変化率Ｒｒが閾値Ｒｔｈを超えてしまうのを抑制することができる。すなわち、組電池１０の寿命を延ばすことができる。組電池１０の劣化を抑制する制御としては、例えば、以下に説明する制御を行うことができる。

組電池１０の温度が上昇しているときには、組電池１０の劣化（摩耗劣化）が進行しやすいため、組電池１０を冷却することができる。組電池１０に冷却風を供給するためのファンを備えていれば、コントローラ４４は、ファンを駆動することにより、組電池１０を冷却することができる。

また、コントローラ４４は、組電池１０の入出力を制限することにより、組電池１０の劣化が進行するのを抑制することができる。組電池１０の入出力を制御するときには、入力電力や出力電力に対応した上限値が予め定められており、入力電力や出力電力が上限値を超えないように、組電池１０の入出力が制御される。組電池１０の入出力を制限するとき、コントローラ４４は、上述した上限値を低下方向に変化させることができる。

一方、コントローラ４４は、組電池１０の劣化が進行しやすいことを、ユーザなどに通知することができる。すなわち、将来における組電池１０の抵抗変化率Ｒｒが閾値Ｒｔｈを超えてしまうことを、ユーザなどに通知することができる。これにより、ユーザなどは、将来における組電池１０の劣化状態を確認することができる。通知を行う手段としては、音や表示を用いることができる。通知の内容については、組電池１０の劣化が進行しやすいことを、ユーザなどに認識させるものであればよい。

本実施例では、車両に搭載された電池システムにおけるコントローラ４４が抵抗変化率Ｒｒを推定しているが、これに限るものではない。例えば、抵抗変化率Ｒｒを推定するための専用の推定装置を用いることもできる。この推定装置は、車両とは別に設けられた装置であり、経過時間ｔを入力することにより、抵抗変化率Ｒｒを算出（推定）するものである。ここで、上記式（１）に示すｘ、ｋ、ｈ、ａ０のそれぞれの値は、組電池１０（又は二次電池）のＳＯＣおよび温度を取得することにより、上述したマップを用いて特定することができる。

１０：組電池 ２１：電圧センサ
２２：電流センサ ２３：温度センサ
３１，３２：システムメインリレー ４１：昇圧回路
４２：インバータ ４３：モータ・ジェネレータ
４４：コントローラ ４４ａ：メモリ

Claims (9)

1. 二次電池の劣化状態の評価に用いられる抵抗変化率を推定する推定装置であって、
   下記式（Ｉ）を用いて、所定時間が経過したときの前記二次電池の抵抗変化率を算出するコントローラを有する、
   
   ここで、Ｒｒは前記二次電池の抵抗変化率、ｘは前記二次電池の抵抗を増加させる成分の割合、ｔは経過時間、ｋは前記二次電池の抵抗の減少速度、ｈは前記二次電池の抵抗の減少量、ａ０は前記二次電池の抵抗の増加速度である、
   ことを特徴とする推定装置。
2. 前記割合、前記減少速度、前記減少量および前記増加速度のそれぞれは、前記二次電池の充電状態および温度の少なくとも一方に応じて変化し、
   前記コントローラは、前記二次電池の充電状態および温度の少なくとも一方に応じた、前記割合、前記減少速度、前記減少量および前記増加速度を特定することを特徴とする請求項１に記載の推定装置。
3. 前記割合、前記減少速度、前記減少量および前記増加速度のそれぞれと、前記二次電池の充電状態および温度の少なくとも一方との対応関係を示すマップに関する情報を記憶するメモリを有しており、
   前記コントローラは、前記マップを用いて、前記割合、前記減少速度、前記減少量および前記増加速度を特定することを特徴とする請求項２に記載の推定装置。
4. 前記対応関係は、経過時間に応じて変化することを特徴とする請求項３に記載の推定装置。
5. 前記二次電池は、車両に搭載され、前記車両を走行させるためのエネルギを出力することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の推定装置。
6. 二次電池の劣化状態の評価に用いられる抵抗変化率を推定する推定方法であって、
   下記式（II）を用いて、所定時間が経過したときの二次電池の抵抗変化率を算出する、
   
   ここで、Ｒｒは前記二次電池の抵抗変化率、ｘは前記二次電池の抵抗を増加させる成分の割合、ｔは経過時間、ｋは前記二次電池の抵抗の減少速度、ｈは前記二次電池の抵抗の減少量、ａ０は前記二次電池の抵抗の増加速度である、
   ことを特徴とする推定方法。
7. 前記割合、前記減少速度、前記減少量および前記増加速度のそれぞれは、前記二次電池の充電状態および温度の少なくとも一方に応じて変化し、
   前記二次電池の充電状態および温度の少なくとも一方に応じた、前記割合、前記減少速度、前記減少量および前記増加速度を特定することを特徴とする請求項６に記載の推定方法。
8. 前記二次電池の充電状態および温度の少なくとも一方を取得し、
   前記割合、前記減少速度、前記減少量および前記増加速度のそれぞれと、前記二次電池の充電状態および温度の少なくとも一方との対応関係を示すマップを用いて、取得した前記二次電池の充電状態および温度の少なくとも一方から、前記割合、前記減少速度、前記減少量および前記増加速度を特定することを特徴とする請求項７に記載の推定方法。
9. 二次電池の充放電を制御する制御方法であって、
   下記式（III）を用いて、前記二次電池の劣化状態の評価に用いられる抵抗変化率として、所定時間が経過したときの二次電池の抵抗変化率を算出し、
   
   ここで、Ｒｒは前記二次電池の抵抗変化率、ｘは前記二次電池の抵抗を増加させる成分の割合、ｔは経過時間、ｋは前記二次電池の抵抗の減少速度、ｈは前記二次電池の抵抗の減少量、ａ０は前記二次電池の抵抗の増加速度であり、
   算出した抵抗変化率が閾値よりも高いとき、前記二次電池の充放電を制限する、
   ことを特徴とする制御方法。