JP7120062B2 - 組電池の充放電制御装置および組電池の充放電制御方法 - Google Patents

Description

本開示は、並列接続された複数の電池を含む組電池の充放電制御に関する。

従来より、複数の電池を並列接続した組電池を保護する技術が公知である。たとえば、特開２００２－１４２３７０号公報（特許文献１）には、直列電池群を並列に接続される並列回路において、直列電池群の少なくとも１つの電圧が他の直列電池群の電圧と相対的に異なる場合に直列電池群を並列回路から切り離すことで組電池を保護する技術が開示される。

特開２００２－１４２３７０号公報

組電池の保護は、上述のように異常が発生している部分を検出し、異常が発生した部分を切り離すことによって図られるほか、組電池への負担が過大とならない範囲で充放電制御を実施することによって図られる場合がある。しかしながら、特に複数の電池が並列接続される組電池においては、複数の電池が直列接続される組電池と比較して、各電池に流れる電流の偏差が大きくなる場合があるため、直列に接続される組電池と同様に充放電を制御しても、複数の電池のいずれかの電池において想定以上の電流が流れ、組電池を適切に保護することができない場合がある。

本開示は、上述した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、並列接続された複数の電池を含む組電池を適切に保護する組電池の充放電制御装置および組電池の充放電制御方法を提供することである。

本開示のある局面に係る組電池の充放電制御装置は、並列に接続された複数の電池要素を含む組電池の充放電を制御する充放電制御装置である。充放電制御装置は、並列に接続された複数の電池要素間の温度偏差から複数の電池要素に流れる電流のうちの大きさが最大となる最大電流と複数の電池要素に流れる電流の平均値との電流比を推定する推定部と、推定された電流比を用いて組電池の充電電力の制限値および放電電力の制限値のうちの少なくとも一方を設定する設定部と、設定された制限値を超えないように組電池の充放電を制御する制御部とを備える。

このようにすると、並列に接続された複数の電池要素に流れる電流のうちの最大電流を考慮して充電電力の制限値または放電電力の制限値を設定することができる。そのため、制限値を超えないように組電池の充放電が制御されることによって、組電池における異常の発生を抑制して、組電池を適切に保護することができる。

ある実施の形態においては、電池要素は、リチウムイオン二次電池を含む。設定部は、組電池の充電時において、複数の電池要素のうちの少なくともいずれかの電池要素の負極において金属リチウムが析出されない充電電流の大きさの上限値を電流比を用いて設定し、当該電池要素に流れる電流の大きさが、設定された上限値を超えないように充電電力の制限値を設定する。

このようにすると、電流比を用いて充電電流の大きさの上限値が設定されるので、電池要素に流れる電流の大きさが上限値を超えないように充電電力の制限値が設定される。そのため、電池要素の負極において金属リチウムが析出しないようにすることができる。

さらにある実施の形態においては、電池要素は、リチウムイオン二次電池を含む。設定部は、複数の電池要素のうちの少なくともいずれかの電池要素の充放電の強度と、当該電池要素の正負極間の塩濃度の偏りに起因する劣化の進行度合いとを電流比を用いて算出し、算出された充放電の強度と劣化の進行度合いとのうちの少なくともいずれかを用いて充電電力の制限値と放電電力の制限値とのうちの少なくともいずれかを設定する。

このようにすると、充放電の強度または劣化の進行度合いとが電流比を用いて算出されるので、充放電の強度または劣化の進行度合いに応じた適切な制限値を設定することができる。そのため、いわゆるハイレート劣化を抑制することができる。

本開示の他の局面に係る組電池の充放電制御装置は、並列に接続された複数の電池要素を含む並列電池ブロックを複数個直列に接続して構成される組電池の充放電を制御する充放電制御装置である。充放電制御装置は、並列に接続された複数の電池要素間の温度偏差と、複数の並列電池ブロックのうちの第１ブロックの内部抵抗の第１合成抵抗値と、第２ブロックの内部抵抗の第２合成抵抗値との抵抗比とから複数の電池要素に流れる電流のうちの大きさが最大となる最大電流と複数の電池要素に流れる電流の平均値との電流比を推定する推定部と、推定された電流比を用いて組電池の充電電力の制限値および放電電力の制限値のうちの少なくとも一方を設定する設定部と、設定された制限値を超えないように組電池の充放電を制御する制御部とを備える。

このようにすると、並列に接続された複数の電池要素に流れる電流のうちの最大電流を考慮して充電電力の制限値または放電電力の制限値を設定することができる。そのため、制限値を超えないように組電池の充放電が制御されることによって、組電池における異常の発生を抑制して、組電池を適切に保護することができる。

ある実施の形態においては、設定部は、推定された電流比を用いて組電池に流れる電流の二乗平均値を算出し、算出された二乗平均値を用いて組電池の温度の上限値を設定し、組電池の温度が上限値を超えないように充電電力の制限値と放電電力の制限値とのうちの少なくともいずれかを設定する。

このようにすると、発熱量に相関する電流の二乗平均値のばらつきを考慮した値を精度高く算出することができる。そのため、組電池の温度が、二乗平均値を用いて設定された上限値を超えないように充電電力の制限値または放電電力の制限値が設定されることによって、組電池が過熱状態になることを抑制して組電池を適切に保護することができる。

さらにある実施の形態においては、充放電制御装置は、推定された電流比を用いて組電池に流れる電流の二乗平均値を算出し、算出された二乗平均値がしきい値よりも大きい場合に、組電池が過熱状態であると判定する判定部をさらに備える。

このようにすると、発熱量に相関する電流の二乗平均値のばらつきを考慮した値を精度高く算出することができる。そのため、組電池が過熱状態であるか否かを精度高く判定することができる。

本開示のさらに他の局面に係る組電池の充放電制御方法は、並列に接続された複数の電池要素を含む組電池の充放電を制御する充放電制御方法である。充放電制御方法は、並列に接続された複数の電池要素間の温度偏差から複数の電池要素に流れる電流のうちの大きさが最大となる最大電流と複数の電池要素に流れる電流の平均値との電流比を推定するステップと、推定された電流比を用いて組電池の充電電力の制限値および放電電力の制限値のうちの少なくとも一方を設定するステップと、設定された制限値を超えないように組電池の充放電を制御するステップとを含む。

本開示のさらに他の局面に係る組電池の充放電制御方法は、並列に接続された複数の電池要素を含む並列電池ブロックを複数個直列に接続して構成される組電池の充放電を制御する充放電制御方法である。充放電制御方法は、並列に接続された複数の電池要素間の温度偏差と、複数の並列電池ブロックのうちの第１ブロックの内部抵抗の第１合成抵抗値と、第２ブロックの内部抵抗の第２合成抵抗値との抵抗比とから複数の電池要素に流れる電流のうちの大きさが最大となる最大電流と複数の電池要素に流れる電流の平均値との電流比を推定するステップと、推定された電流比を用いて組電池の充電電力の制限値および放電電力の制限値のうちの少なくとも一方を設定するステップと、設定された制限値を超えないように組電池の充放電を制御するステップとを含む。

本開示によると、並列接続された複数の電池を含む組電池を適切に保護する組電池の充放電制御装置および組電池の充放電制御方法を提供することができる。

本実施の形態に係る組電池の充放電制御装置を搭載した車両の構成の一例を示す図である。 図１に示した組電池の詳細な構成の一例を示した図である。 ＥＣＵで実行される処理の一例を示すフローチャートである。 並列ゲイン算出処理の一例を示すフローチャートである。 組電池の充電時における電流の変化とＩｌｉｍ（ｔ）の変化との一例を示す図である。 並列ゲインが一乗の値となる理由を説明するための図である。 ＮＷｉｎ／ＮＷｏｕｔの算出処理を説明するための図である。

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。

＜車両の構成について＞
以下では、本開示の実施の形態に係る組電池の充放電制御装置が車両に搭載される場合を一例として説明する。図１は、本実施の形態に係る組電池の充放電制御装置を搭載した車両１の構成の一例を示す図である。

本実施の形態において、車両１は、たとえば、電気自動車である。車両１は、モータジェネレータ（ＭＧ：Motor Generator）１０と、動力伝達ギア２０と、駆動輪３０と、電力制御ユニット（ＰＣＵ：Power Control Unit）４０と、システムメインリレー（ＳＭＲ：System Main Relay）５０と、組電池１００と、監視ユニット２００と、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）３００とを備える。

ＭＧ１０は、たとえば三相交流回転電機であって、電動機（モータ）としての機能と発電機（ジェネレータ）としての機能を有する。ＭＧ１０の出力トルクは、減速機および差動装置等を含んで構成された動力伝達ギア２０を介して駆動輪３０に伝達される。

車両１の制動時には、駆動輪３０によりＭＧ１０が駆動され、ＭＧ１０が発電機として動作する。これにより、ＭＧ１０は、車両１の運動エネルギーを電力に変換する回生制動を行なう制動装置としても機能する。ＭＧ１０における回生制動力により生じた回生電力は、組電池１００に蓄えられる。

ＰＣＵ４０は、ＭＧ１０と組電池１００との間で双方向に電力を変換する電力変換装置である。ＰＣＵ４０は、たとえば、ＥＣＵ３００からの制御信号に基づいて動作するインバータとコンバータとを含む。

コンバータは、組電池１００の放電時に、組電池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。インバータは、コンバータから供給された直流電力を交流電力に変換してＭＧ１０を駆動する。

一方、インバータは、組電池１００の充電時に、ＭＧ１０によって発電された交流電力を直流電力に変換してコンバータに供給する。コンバータは、インバータから供給された電圧を組電池１００の充電に適した電圧に降圧して組電池１００に供給する。

また、ＰＣＵ４０は、ＥＣＵ３００からの制御信号に基づいてインバータおよびコンバータの動作を停止することによって充放電を休止する。なお、ＰＣＵ４０は、コンバータを省略した構成であってもよい。

ＳＭＲ５０は、組電池１００とＰＣＵ４０とを結ぶ電力線に電気的に接続されている。ＳＭＲ５０がＥＣＵ３００からの制御信号に応じて閉成されている（すなわち、導通状態である）場合、組電池１００とＰＣＵ４０との間で電力の授受が行なわれ得る。一方、ＳＭＲ５０がＥＣＵ３００からの制御信号に応じて開放されている（すなわち、遮断状態である）場合、組電池１００とＰＣＵ４０との間の電気的な接続が遮断される。

組電池１００は、ＭＧ１０を駆動するための電力を蓄える蓄電装置である。組電池１００は、再充電が可能な直流電源であり、たとえば、複数個のセル（電池要素）が並列に接続されて構成される並列電池ブロックが複数個直列に接続されて構成される。セルは、たとえば、リチウムイオン二次電池等の二次電池を含む。組電池１００の詳細な構成については後述する。

監視ユニット２００は、電圧検出部２１０と、電流検出部２２０と、温度検出部２３０とを含む。電圧検出部２１０は、複数の並列電池ブロックの各々の端子間の電圧ＶＢを検出する。電流検出部２２０は、組電池１００に入出力される電流ＩＢを検出する。温度検出部２３０は、複数のセルの各々の温度ＴＢを検出する。各検出部は、その検出結果をＥＣＵ３００に出力する。

ＥＣＵ３００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０１と、メモリ（たとえば、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）等を含む）３０２とを含む。ＥＣＵ３００は、監視ユニット２００から受ける信号、メモリ３０２に記憶されたマップおよびプログラム等の情報に基づいて、車両１が所望の状態となるように各機器を制御する。

組電池１００の蓄電量は、一般的に、満充電容量に対する、現在の蓄電量を百分率で示した、ＳＯＣ（State Of Charge）によって管理される。ＥＣＵ３００は、電圧検出部２１０、電流検出部２２０、および、温度検出部２３０による検出値に基づいて、組電池１００のＳＯＣ（後述する並列電池ブロック毎のＳＯＣあるいはセル毎のＳＯＣ）を逐次算出する機能を有する。ＳＯＣの算出方法としては、たとえば、電流値積算（クーロンカウント）による手法、または、開回路電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）の推定による手法など、種々の公知の手法を採用できる。

ＥＣＵ３００は、組電池１００の充電電力の上限値を示す充電電力制限値Ｗｉｎと、組電池１００の放電電力の上限値を示す放電電力制限値Ｗｏｕｔとに基づいて、組電池１００の充放電電力を制御するように構成される。ＥＣＵ３００は、組電池１００への充電電力が充電電力の制限値Ｗｉｎを超えないように、組電池１００への充電電力を調整する。また、ＥＣＵ３００は、組電池１００からの放電電力が放電電力の制限値Ｗｏｕｔを超えないように、組電池１００からの放電電力を調整する。これらの調整は、たとえば、ＰＣＵ４０が制御されることにより行なわれる。ＥＣＵ３００は、組電池１００の状態に基づいて充電電力の制限値Ｗｉｎおよび放電電力の制限値Ｗｏｕｔを設定する。本実施の形態における充電電力の制限値Ｗｉｎおよび放電電力の制限値Ｗｏｕｔの詳細な設定方法については後述する。

車両１の運転中には、ＭＧ１０による回生電力または放電電力によって、組電池１００が充電または放電される。ＥＣＵ３００は、ドライバから要求された車両の駆動力（アクセル開度に応じて設定される要求駆動力）または制動力（ブレーキペダル踏み込み量や車速に応じて設定される要求減速力）を発生するためのパワーがＭＧ１０から出力されるようにＭＧ１０の出力（すなわち、ＰＣＵ４０）を制御する。

＜組電池１００の詳細な構成について＞
図２は、図１に示した組電池１００の詳細な構成の一例を示した図である。図２を参照して、この組電池１００は、複数（たとえば、Ｎ個）のセルが並列接続されて並列電池ブロックを構成し、複数（たとえば、Ｍ個）の並列電池ブロックが直列接続されて構成される。

具体的には、組電池１００は、直列に接続される並列電池ブロック１００－１～１００－Ｍを含み、並列電池ブロック１００－１～１００－Ｍの各々は、並列接続されたＮ個のセルを含んで構成される。

電圧検出部２１０は、電圧センサ２１０－１～２１０－Ｍを含む。電圧センサ２１０－１～２１０－Ｍは、並列電池ブロック１００－１～１００－Ｍの端子間電圧をそれぞれ検出する。すなわち、電圧センサ２１０－１は、並列電池ブロック１００－１の端子間電圧ＶＢ１を検出する。同様に、電圧センサ２１０－２～２１０－Ｍは、並列電池ブロック１００－２～１００－Ｍの端子間電圧ＶＢ２～ＶＢＭをそれぞれ検出する。電圧検出部２１０は、検出した端子間電圧ＶＢ１～ＶＢＭを電圧ＶＢとしてＥＣＵ３００に送信する。電流検出部２２０は、各並列電池ブロック１００－１～１００－Ｍに流れる電流ＩＢを検出する。すなわち、電流検出部２２０は、各並列電池ブロックのＮ個のセルに流れる総電流（以下の説明においてＩ_{ｔｏｔａｌ}と記載する場合がある）を検出する。

＜充電電力の制限値Ｗｉｎおよび放電電力の制限値Ｗｏｕｔの設定について＞
以上のような構成を有する車両１に搭載される組電池１００の保護は、組電池１００への負担が過大とならない範囲で充放電制御を実施することによって図られる。しかしながら、特に複数のセルが並列接続される組電池１００においては、複数のセルが直列接続される組電池と比較して、各電池に流れる電流の偏差が大きくなる場合があるため、直列接続のみで構成される組電池と同様に充放電を制御しても、複数の電池のいずれかのセルにおいて想定以上の電流が流れ、組電池１００を適切に保護することができない場合がある。

そこで、本実施の形態においては、ＥＣＵ３００は、並列に接続された複数のセル間の温度偏差から複数のセルに流れる電流のうちの大きさが最大となる最大電流と複数のセルに流れる電流の平均値との電流比を推定し、推定された電流比を用いて組電池１００の充電電力の制限値および放電電力の制限値のうちの少なくとも一方を設定し、設定された制限値を超えないように組電池１００の充放電を制御するものとする。

このようにすると、並列に接続された複数のセルに流れる電流のうちの最大電流を考慮して充電電力の制限値または放電電力の制限値を設定することができる。そのため、制限値を超えないように組電池１００の充放電が制御されることによって、組電池１００における異常の発生を抑制して、組電池１００を適切に保護することができる。

以下、図３を参照して、ＥＣＵ３００で実行される、充電力の制限値Ｗｉｎおよび放電電力の制限値Ｗｏｕｔを設定する処理について説明する。図３は、ＥＣＵ３００で実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示される制御処理は、図１で示したＥＣＵ３００により、所定期間が経過する毎（たとえば、前回の処理が終了した時点から所定期間が経過した時点）に実行される。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１０にて、ＥＣＵ３００は、各並列電池ブロックの電圧ＶＢ、組電池１００に流れる電流ＩＢおよび各セルの温度ＴＢを取得する。ＥＣＵ３００は、監視ユニット２００から電圧ＶＢ、電流ＩＢおよび温度ＴＢを取得する。

Ｓ１２にて、ＥＣＵ３００は、各セルのＳＯＣを推定する。ＳＯＣの推定方法については、上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。

Ｓ１４にて、ＥＣＵ３００は、並列ゲイン算出処理を実行する。並列ゲインは、電流のばらつきを示し、たとえば、検出された電流の平均値に対してばらつき最大の電流（以下、最大電流とも記載する）の算出に用いられる。すなわち、並列ゲインは、最大電流と電流検出部２２０によって検出される電流の平均値との電流比を示す。並列ゲイン算出処理の詳細については後述する。

Ｓ１６にて、ＥＣＵ３００は、並列ゲインを用いてＩＷｉｎを算出するための算出処理（以下、ＩＷｉｎ算出処理と記載する）を実行する。ＩＷｉｎは、組電池１００の充電時において組電池１００に含まれるセルの負極表面にリチウム金属が析出しないように設定される充電電力の制限値を示す。ＩＷｉｎ算出処理の詳細な処理内容については後述する。

Ｓ１８にて、ＥＣＵ３００は、並列ゲインを用いてＤＷｉｎおよびＤＷｏｕｔを算出するための算出処理（以下、ＤＷｉｎ／ＤＷｏｕｔ算出処理と記載する）を実行する。ＤＷｉｎは、組電池１００の充電時において、各セルのハイレート劣化を抑制するために設定される充電電力の制限値を示す。また、ＤＷｏｕｔは、組電池１００の放電時において、各セルのハイレート劣化を抑制するために設定される放電電力の制限値を示す。ＤＷｉｎ／ＤＷｏｕｔ算出処理の詳細な処理内容については後述する。

Ｓ２０にて、ＥＣＵ３００は、ＮＷｉｎおよびＮＷｏｕｔを算出するための算出処理（以下、ＮＷｉｎ／ＮＷｏｕｔ算出処理と記載する）を実行する。ＮＷｉｎは、組電池１００の充電時において、各セルの温度が上限温度を超えないように設定される充電電力の制限値を示す。また、ＮＷｏｕｔは、組電池１００の放電時において、各セルの温度が上限温度を超えないように設定される放電電力の制限値を示す。ＮＷｉｎ／ＮＷｏｕｔ算出処理の詳細な処理内容については後述する。

Ｓ２２にて、ＥＣＵ３００は、充電電力の制限値Ｗｉｎおよび放電電力の制限値Ｗｏｕｔを設定する。具体的には、ＥＣＵ３００は、たとえば、ＩＷｉｎ、ＤＷｉｎおよびＮＷｉｎのうちの大きさの最も小さい値を充電電力の制限値Ｗｉｎとして設定する。さらに、ＥＣＵ３００は、ＤＷｏｕｔおよびＮＷｏｕｔのうちの大きさの小さいいずれか一方を放電電力の制限値Ｗｏｕｔとして設定する。

図３に示される処理によって、充電電力の制限値Ｗｉｎおよび放電電力の制限値Ｗｏｕｔが設定されると、ＥＣＵ３００は、組電池１００の充電時においては、充電電力が制限値Ｗｉｎを超えないようにＰＣＵ４０を用いて組電池１００の電流あるいは電圧を制御する。一方、ＥＣＵ３００は、組電池１００の放電時においては、放電電力が制限値Ｗｏｕｔを超えないようにＰＣＵ４０を用いて組電池１００の電流あるいは電圧を制御する。電流および電圧の制御については、公知の技術が用いられればよく、その詳細な説明は行なわない。

＜並列ゲイン算出処理について＞
以下、図４を参照して、並列ゲイン算出処理について説明する。図４は、並列ゲイン算出処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、図１に示したＥＣＵ３００により、組電池１００を構成する並列電池ブロック毎に実行される。

Ｓ１００にて、ＥＣＵ３００は、組電池１００内の最低温度ＴＢｍｉｎおよび冷却風の温度ＴＣを取得する。ＥＣＵ３００は、温度検出部２３０を用いて検出される各セルの温度のうちの最低温度を最低温度ＴＢｍｉｎとして取得する。ＥＣＵ３００は、組電池１００に吸気される空気の温度（吸気温度）等から冷却風の温度ＴＣを取得する。吸気温度は、たとえば、組電池１００の筐体の冷却風が導入される導入口に設けられる温度センサ（図示せず）を用いて検出される。

Ｓ１０２にて、ＥＣＵ３００は、冷却係数ｈを算出する。ＥＣＵ３００は、組電池１００の冷却装置（たとえば、ファン等）の作動量と、作動量と冷却係数ｈとの関係を示すマップ（あるいは数式等）とを用いて冷却係数ｈを設定する。作動量と冷却係数ｈとの関係を示すマップは、実験等によって適合される。作動量と冷却係数ｈとの関係は、たとえば、風量が多くなるほど冷却係数ｈの値が大きくなる関係を有する。

Ｓ１０４にて、ＥＣＵ３００は、並列接続された複数のセルのうちの最低温度セルの抵抗値Ｒｔｍｉｎを算出する。ＥＣＵ３００は、たとえば、以下の式（１）によってＲｔｍｉｎを算出する。

式（１）におけるＲｉｖｍａｘは、セル間に存在する初期抵抗のばらつき（製品ばらつき）の最高値を示す。Ｒｉｖｍａｘについては、実験等により予め求められる。ｆは、初期抵抗値（Ｒｉｖｍａｘや後述するＲｉｖｍｉｎ）からの抵抗の低下を示す係数であり、セルの温度と残存容量（ＲＡＨＲ）とを引数とする関数（マップ）である。

また、式（１）において、「ｔ」は今回の演算周期における演算値を示す。ＲＡＨＲｍｉｎは、各ブロックのＲＡＨＲのうちの最も低いＲＡＨＲを示す。

Ｓ１０６にて、ＥＣＵ３００は、電流ＩＢの二乗平均値ＩＢａを算出する。ＥＣＵ１００は、たとえば、以下の式（２）に示すように、電流検出部２２０によって検出された電流の今回値と、直前の予め定められた期間において検出された予め定められた個数の検出結果を用いて電流の二乗平均値ＩＢａを算出する。なお、ＥＣＵ１００は、たとえば、以下の式（３）に示すように、式（２）に代えて、前回値と今回の二乗平均値との差分に所定の定数（なまし定数）ｋを乗算した値を前回値に加算して今回値を算出してもよい。

Ｓ１０８にて、ＥＣＵ３００は、オフセット温度ＴＢｏｆｆｓｅｔ１を設定する。オフセット温度ＴＢｏｆｆｓｅｔ１は、最低温度セルの温度を用いて最高温度セルの温度を算出するためのオフセット温度であって、並列接続される複数のセルの温度ばらつきを示す。ＥＣＵ３００は、たとえば、二乗平均値の今回値ＩＢａ（ｔ）と、二乗平均値とオフセット温度ＴＢｏｆｆｓｅｔ１との関係を示すマップ（あるいは数式等）とを用いてオフセット温度ＴＢｏｆｓｅｔ１を設定する。二乗平均値とオフセット温度ＴＢｏｆｆｓｅｔ１との関係を示すマップは、実験等によって適合される。二乗平均値とオフセット温度ＴＢｏｆｆｓｅｔ１との関係は、たとえば、二乗平均値が大きくなるほど組電池１００内での発熱量が増加し、温度ばらつきが拡大するためオフセット温度ＴＢｏｆｆｓｅｔ１の値が大きくなる関係を有する。

Ｓ１１０にて、ＥＣＵ３００は、並列接続された複数のセルのうちの最高温度セルの抵抗値Ｒｔｍａｘを算出する。ＥＣＵ３００は、たとえば、以下の式（４）によってＲｔｍａｘを算出する。

式（４）におけるＲｉｖｍｉｎは、セル間に存在する初期抵抗のばらつき（製品ばらつき）の最低値を示す。なお、最高温度セルの方が最低温度セルよりもセル温度が高く抵抗は低いことから、最高温度セルの抵抗Ｒｔｍａｘの算出にはＲｉｖｍｉｎが用いられ、最低温度セルの抵抗Ｒｔｍｉｎの算出にはＲｉｖｍａｘが用いられている。Ｒｉｖｍｉｎについては、実験等により予め求められる。

ｆは、上述したとおり、初期抵抗値（ＲｉｖｍｉｎやＲｉｖｍａｘ）からの抵抗の低下を示す係数であり、セルの温度と残存容量（ＲＡＨＲ）とを引数とする関数（マップ）である。式（４）においては、最高温度セルの温度、すなわち、最低温度セルの温度（ＴＢｍｉｎにオフセット温度ＴＢｏｆｆｓｅｔ１を加算した値がセルの温度の引数とされている。オフセット量ＲＡＨＲｏｆｆｓｅｔは、ＲＡＨＲｍｉｎを用いて各ブロックのＲＡＨＲのうちの最も高いＲＡＨＲを示すＲＡＨＲｍａｘを算出するための所定値である。

式（１）および式（４）で用いられる係数ｆは、セルの温度と残存容量（ＲＡＨＲ）とに基づいて決定される。基本的には、低温・低ＲＡＨＲであるほど係数ｆは大きい値となり、高温・高ＲＡＨＲであるほど係数ｆは小さい値となる。なお、マップの具体的な値は、実験等を通じて予め決定される。

Ｓ１１２にて、ＥＣＵ３００は、並列接続された複数のセルのうち最高温度セルの温度指標Ｆｔｍａｘ（第２の温度指標）を次式によって算出する。

各式において、Ｑｔｍａｘは、最高温度セルの発熱量（通電に伴なう発熱項）を示し、Ｃｔｍａｘは、最高温度セルの冷却量（冷却装置による冷却項）を示す。Ｆｋは、所定の補正係数である。式（６）において、Ｉｔｍａｘは、最高温度セルの電流を示し、Ｑｋｔｍａｘは、所定の定数（なまし定数）である。Ｉｔｍａｘは、後述の式（１１）によって算出される。

また、式（７）において、ＴＢｏｆｆｓｅｔ２は、この最高温度セルの冷却項を後述の最低温度セルの冷却項よりも大きく算出させるためのオフセット値である。

ＥＣＵ３００は、ＲｔｍａｘおよびＩｔｍａｘを算出し、算出したＲｔｍａｘおよびＩｔｍａｘを用いて、式（６）により最高温度セルの発熱量Ｑｔｍａｘを算出する。そして、ＥＣＵ３００は、算出した発熱量Ｑｔｍａｘと、式（７）により算出される冷却量Ｃｔｍａｘとを用いて、式（５）により最高温度セルの温度指標Ｆｔｍａｘ（第２の温度指標）を算出する。

Ｓ１１４にて、ＥＣＵ３００は、並列接続された複数のセルのうち最低温度セルの温度指標Ｆｔｍｉｎ（第１の温度指標）を次式によって算出する。

Ｑｔｍｉｎは、最低温度セルの発熱量（通電に伴なう発熱項）を示し、Ｃｔｍｉｎは、最低温度セルの冷却量（冷却装置による冷却項）を示す。式（９）において、Ｉｔｍｉｎは、最低温度セルの電流を示し、Ｑｋｔｍｉｎは、所定の定数（なまし定数）である。Ｉｔｍｉｎは、後述の式（１２）によって算出される。

ＥＣＵ３００は、ＲｔｍｉｎおよびＩｔｍｉｎを算出し、算出したＲｔｍｉｎおよびＩｔｍｉｎを用いて、式（９）により最低温度セルの発熱量Ｑｔｍｉｎを算出する。そして、ＥＣＵ３００は、算出した発熱量Ｑｔｍｉｎと、式（１０）により算出される冷却量Ｃｔｍｉｎとを用いて、式（８）により最低温度セルの温度指標Ｆｔｍｉｎ（第１の温度指標）を算出する。

また、上述の式（６）におけるＩｔｍａｘ（最高温度セルの電流）および式（９）におけるＩｔｍｉｎ（最低温度セルの電流）については、並列接続される複数のセルは最高温度セルか最低温度セルのいずれかであるとし、また、あるセルの断線も考慮して（断線すると他のセルの電流が増加し、電流ばらつきが増大し得る。）、次式によって推定される。

Ｎは、各ブロックにおけるセルの並列数である（図２）。Ｎ１は、並列接続されたＮ個のセルのうち最高温度セルの数であり、Ｎ２は、断線しているセルの数である。この式（１１）および（１２）は、上記の式（４），（１）で算出されるＲｔｍａｘ（最高温度セルの抵抗）およびＲｔｍｉｎ（最低温度セルの抵抗）等を用いて容易に導出することができる。

なお、この実施の形態では、組電池１００を使用可能な状況において最も電流ばらつきが大きくなる状態として、Ｎ１＝１とされ（最高温度セルの電流集中度が最も高くなる。）、Ｎ２には、組電池１００が使用可能な状態の最悪値（たとえば、Ｎ＝１５に対してＮ２＝２が設定される。

図４に戻って、Ｓ１１６にて、ＥＣＵ３００は、以下の式（１３）に示すように、最高温度セルの温度指標Ｆｔｍａｘから最低温度セルの温度指標Ｆｔｍｉｎを差引くことによって、セル間の温度ばらつきの度合いを示す評価関数ΔＦを算出する。

Ｓ１１８にて、ＥＣＵ１００は、算出した評価関数ΔＦと、組電池１００内の最低温度を示す温度ＴＢｍｉｎとを用いて、セル間の電流ばらつきの度合いを示す並列ゲインＰａｒａ＿Ｇａｉｎを算出する。

並列ゲインＰａｒａ＿Ｇａｉｎは、セル間の温度ばらつきの度合いを示す評価関数ΔＦと、温度ＴＢｍｉｎとにより決定される。この並列ゲインＰａｒａ＿Ｇａｉｎは、値が大きいほど電流のばらつきが大きいことを示し、大略的には、評価関数ΔＦの値が大きいほど（温度ばらつきが大きいほど）、また、温度ＴＢｍｉｎが低いほど、並列ゲインＰａｒａ＿Ｇａｉｎは大きい値となる。並列ゲインＰａｒａ＿Ｇａｉｎは、たとえば、並列内の各セルに流れる電流のうちの最大電流と、電流検出部２２０によって検出される電流をセル数で除算した値（平均電流）との電流比を示す。本実施の形態において、並列ゲインＰａｒａ＿Ｇａｉｎは、平均電流に対する最大電流の比を示す。

＜ＩＷｉｎ算出処理について＞
以下、ＩＷｉｎ算出処理について説明する。ＥＣＵ３００は、組電池１００の充電時において（すなわち、電流ＩＢが負値となる場合において）、電流ＩＢの変動に対して電流ＩＢが許容充電電流値（以下、Ｉｌｉｍとも記載する）よりも大きくなるように（すなわち、電流ＩＢの大きさが許容充電電流値の大きさよりも小さくなるように）ＩＷｉｎを設定する。具体的には、ＥＣＵ３００は、以下に示す式（１４）を用いてＩＷｉｎを算出する。

ここで、ＩＷｉｎ（ｔ）は、時刻ｔにおけるＩＷｉｎを示し、Ｗｉｎ＿ｎｂ（ｔ）は、ベース電力を示し、Ｉｔａｇ（ｔ）とＶｔａｇ（ｔ）とを用いて算出されるフィードフォワード項である。Ｋｐは、フィードバック係数を示す。Ｉｔａｇ（ｔ）は、電流ＩＢが許容入力電流値を下回らないように充電電力の制限値のフィードバック制御を開始するしきい値（許容充電電流目標値）を示す。ＥＣＵ３００は、以下の式（１５）を用いてＷｉｎ＿ｎｂ（ｔ）を算出する。

ここで、Ｖｔａｇ（ｔ）は、仮にＩｔａｇ（ｔ）の電流で充電されたときの電圧を示す。ＥＣＵ３００は、以下の式（１６）を用いてＶｔａｇ（ｔ）を算出する。

ここで、ＶＡｏｃｖ（ｔ）は、並列電池ブロック毎の推定起電圧を示し、電圧検出部２１０によって検出される電圧ＶＢを用いて算出される。Ｒ（ＴＢ（ｔ），ＳＯＣ（ｔ））は、時刻ｔにおける温度ＴＢ（ｔ）およびＳＯＣ（ｔ）での並列電池ブロックの内部抵抗を示す。また、ＥＣＵ３００は、以下の式（１７）を用いてＩｔａｇ（ｔ）を算出する。

ここで、Ｉｔａｇ＿ｏｆｆｓｅｔは、予め定められた値であってもよいし、あるいは、温度ＴＢ（ｔ）およびＳＯＣ（ｔ）のうちの少なくともいずれかを用いて設定されてもよい。また、Ｉｌｉｍ（ｔ）は、許容充電電流値を示す。ＥＣＵ３００は、以下の式（１８）を用いてＩｌｉｍ（ｔ）を算出する。

ここで、式（１８）の等号よりも右側の第１項（すなわち、Ｉｌｉｍ（０））は、充放電履歴の影響がない状態から充電した場合に、単位時間以内にリチウム金属が析出しない最大電流値を示す。式（１８）の等号よりも右側の第２項は、充放電履歴無しの状態から時間Ｔまで継続された充電による許容電流値の減少項を示し、第３項は、時間の経過による回復項を示す。なお、ＥＣＵ３００は、充電中において（すなわち、充放電履歴がある場合において）、以下の式（１９）を用いてＩｌｉｍ（ｔ）を算出する。

図５は、組電池１００の充電時における電流ＩＢの変化とＩｌｉｍ（ｔ）の変化との一例を示す図である。図５の縦軸は、電流を示す。図５の横軸は、時間を示す。図５に示すように、時間ｔ１にて、電流ＩＢがＩｔａｇに到達するまでは、ＩＷｉｎによる制限が行なわれず、時間ｔ１にて、電流ＩＢがＩｔａｇに到達すると、ＩＷｉｎによる制限が開始される。

すなわち、ＥＣＵ３００は、たとえば、電流ＩＢがＩｔａｇを下回ると上述の式（１４)を用いてＩＷｉｎ（ｔ）を算出する。そして、電流ＩＢとＩｔａｇとの偏差が大きくなればなるほどＩＷｉｎの変化量も大きくなる。これにより、電流ＩＢがＩｌｉｍ（ｔ）に到達することが抑制される。そして、ＥＣＵ３００は、電流ＩＢがＩｌｉｍ（ｔ）に到達する（低下する）場合には、ＩＷｉｎ＝０として設定する。なお、ＥＣＵ３００は、ＩＷｉｎの算出に電流検出部２２０の検出誤差やセルの劣化等を考慮してもよい。また、ＥＣＵ３００は、ＩＷｉｎの単位時間当たりの変化量の大きさに上限値を設定してもよい。ＥＣＵ３００は、並列電池ブロック毎にＩＷｉｎを算出し、算出された複数のＩＷｉｎのうちの絶対値が最も小さい値が最終的なＩＷｉｎとして設定する。

＜ＤＷｉｎ／ＤＷｏｕｔ算出処理について＞
以下、ＤＷｉｎ／ＤＷｏｕｔ算出処理について説明する。ＥＣＵ３００は、組電池１００の充電時または放電時において、組電池１００を構成する複数のセルがハイレート劣化しないようにＤＷｉｎおよびＤＷｏｕｔを設定する。

ＥＣＵ３００は、たとえば、各セルの充放電強度からハイレートな充電であるか否かを判定し、ハイレートな充電であると判定される場合に電力制限を行なう。同様に、ＥＣＵ３００は、たとえば、劣化の進行度合いからハイレート劣化の兆候を示すか否かを判定し、ハイレート劣化の兆候を示すと判定される場合に電力制限を行なう。

より具体的には、ＥＣＵ３００は、充放電強度指標Ｄ＿ｐｏｗに基づいて設定される電力制限値ＤＷｉｎ＿ｐｏｗ／ＤＷｏｕｔ＿ｐｏｗと、正負極間塩濃度ムラ指標Ｄ＿ｄａｍに基づいて設定される電力制限値ＤＷｉｎ＿ｄａｍ／ＤＷｏｕｔ＿ｄａｍとの比較結果に基づいてＤＷｉｎ／ＤＷｏｕｔを設定する。ＥＣＵ３００は、たとえば、ＤＷｉｎ＿ｐｏｗおよびＤＷｉｎ＿ｄａｍのうちのいずれか大きい方（絶対値が小さい方）をＤＷｉｎとして設定する。同様に、ＥＣＵ３００は、たとえば、ＤＷｏｕｔ＿ｐｏｗおよびＤＷｏｕｔ＿ｄａｍのうちのいずれか小さい方（絶対値が小さい方）をＤＷｏｕｔとして設定する。

以下、ＤＷｉｎ＿ｐｏｗ／ＤＷｏｕｔ＿ｐｏｗおよびＤＷｉｎ＿ｄａｍ／ＤＷｏｕｔ＿ｄａｍの算出方法について説明する。

ＥＣＵ３００は、以下の式（２０）および式（２１）を用いてＤＷｉｎ＿ｐｏｗおよびＤＷｏｕｔ＿ｐｏｗをそれぞれ算出する。

ここで、ＳＷｉｎは、予め設定された充電電力の制限値の基準値であって、たとえば、組電池１００の温度等に基づいて設定される。ＳＷｏｕｔは、予め設定された放電電力の制限値の基準値であって、たとえば、組電池１００の温度等に基づいて設定される。ＤＷｉｎ＿ｐｏｗ補正量およびＤＷｏｕｔ＿ｐｏｗ補正量は、いずれも充放電強度指標Ｄ＿ｐｏｗが予め定められた電池使用限界を示すしきい値を超過しないように設定される。

ＤＷｉｎを算出する場合の充放電強度指標Ｄ＿ｐｏｗは、充電時と放電時とで分けられ、以下の式（２２）および式（２３）を用いて算出される。

さらに、ＤＷｏｕｔを算出する場合の充放電強度指標Ｄ＿ｐｏｗは、上述の同様に充電時と放電時とで分けられ、以下の式（２４）および式（２５）を用いて算出される。

ここで、上述の式（２２）～式（２５）において、Δｔは、演算周期（たとえば、０．１秒）を示す。αは、忘却係数を示し、たとえば、セルのＳＯＣと電池温度とによって設定される。βは、電流係数を示し、たとえば、セルのＳＯＣと電池温度とによって設定される。ｃ０＿ｐｏｗ＿ｃｈ１、ｃ０＿ｐｏｗ＿ｃｈ２、ｃ０＿ｐｏｗ＿ｄｃ１およびｃ０＿ｐｏｗ＿ｄｃ２は、算出対象がＤＷｉｎおよびＤＷｏｕｔのいずれかであるか、また、放電時および充電時のいずれかであるかによって設定される限界しきい値を示す。これらの値は、セルのＳＯＣと電池温度とによって設定される。ｃ０＿ｐｏｗ＿ｃｈ１、ｃ０＿ｐｏｗ＿ｃｈ２、ｃ０＿ｐｏｗ＿ｄｃ１およびｃ０＿ｐｏｗ＿ｄｃ２は、たとえば、電池使用限界状態においてＤ＿ｐｏｗ＿ｃｈが－１に、Ｄ＿ｐｏｗ＿ｄｃが１となるように設定される。Ｄ＿ｐｏｗ＿ｃｈが－１を超えないように、かつ、Ｄ＿ｐｏｗ＿ｄｃが１を超えないように充放電が制御されることで並列電池ブロックが電池使用限界に到達することが抑制される。

このように算出される充放電強度指標Ｄ＿ｐｏｗを用いて以下の式（２６）および式（２７）を用いてＤＷｉｎ＿ｐｏｗ補正量およびＤＷｏｕｔ＿ｐｏｗ補正量とがそれぞれ算出される。

ここで、上述の式（２６）および式（２７）におけるＫｐ＿ｉｎおよびＫｐ＿ｏｕｔは、Ｄ＿ｐｏｗ＿ｃｈおよびＤ＿ｐｏｗ＿ｄｃをそれぞれＤｔａｇ＿ｉｎおよびＤｔａｇ＿ｏｕｔに推移させるためのフィードバック制御におけるＰ制御ゲインを示す。さらに、上述の式（２６）および式（２７）におけるＫｉ＿ｉｎおよびＫｉ＿ｏｕｔは、上述のフィードバック制御におけるＩ制御ゲインを示す。さらに、Ｄｔａｇ＿ｉｎおよびＤｔａｇ＿ｏｕｔは、Ｄ＿ｐｏｗ＿ｃｈおよびＤ＿ｐｏｗ＿ｄｃが許容値（－１，１）を超過しないようにするための目標値を示し、たとえば、ＳＯＣや電池温度ＴＢを用いて設定される。なお、ＤＷｉｎ＿ｐｏｗ補正量およびＤＷｏｕｔ＿ｐｏｗ補正量には、所定の上限ガードあるいは下限ガードが設定されてもよい。

また、ＥＣＵ３００は、以下の式（２８）および式（２９）を用いてＤＷｉｎ＿ｄａｍおよびＤＷｏｕｔ＿ｄａｍをそれぞれ算出する。

ここで、ＤＷｉｎ＿ｄａｍ補正量およびＤＷｏｕｔ＿ｄａｍ補正量は、いずれもセルに対する累積ダメージが許容値を超えないように設定される。

ＤＷｉｎを算出する場合の正負極間塩濃度ムラ指標Ｄ＿ｄａｍは、充電時と放電時とで分けられ、以下の式（３０）および式（３１）を用いて算出される。

さらに、ＤＷｏｕｔを算出する場合の正負極間塩濃度ムラ指標Ｄ＿ｄａｍは、上述の同様に充電時と放電時とで分けられ、以下の式（３２）および式（３３）を用いて算出される。

ここで、上述の式（２８）～式（３３）において、Δｔは、演算周期（たとえば、０．１秒）を示す。α＿ｃｈ１およびα＿ｃｈ２は、いずれも忘却係数を示し、たとえば、セルのＳＯＣと電池温度とによって設定される。βは、電流係数を示し、たとえば、セルのＳＯＣと電池温度とによって設定される。ｃ０＿ｄａｍ＿ｃｈ１、ｃ０＿ｄａｍ＿ｃｈ２、ｃ０＿ｄａｍ＿ｄｃ１およびｃ０＿ｄａｍ＿ｄｃ２は、算出対象がＤＷｉｎおよびＤＷｏｕｔのいずれかであるか、また、放電時および充電時のいずれかであるかによって設定される限界しきい値を示す。これらの値は、セルのＳＯＣと電池温度とによって設定される。ｃ０＿ｄａｍ＿ｃｈ１、ｃ０＿ｄａｍ＿ｃｈ２、ｃ０＿ｄａｍ＿ｄｃ１およびｃ０＿ｄａｍ＿ｄｃ２は、たとえば、累積ダメージと面内方向（たとえば、直方体のセルを形成する面のうちの比較的面積の大きい２面のいずれかに沿う方向）の塩濃度ムラとの適切な相関関係が形成されるように設定される。

このように算出される正負極間塩濃度ムラ指標Ｄ＿ｄａｍを用いて累積ダメージが算出される。なお、累積ダメージは、充電側累積ダメージと放電側累積ダメージとを分けて算出されるとともに、Ｄ＿ｄａｍが０以上のときと０よりも小さいときとで分けて算出される。ＥＣＵ３００は、以下の式（３４）および式（３５）を用いて充電側累積ダメージＤａｍ＿ｃｈを算出する。

さらに、ＥＣＵ３００は、以下の式（３６）および式（３７）を用いて放電側累積ダメージＤａｍ＿ｄｃを算出する。

ここで、上述の式（３４）～式（３７）において、Δｔは、演算周期（たとえば、０．１秒）を示す。γ_１＿ｃｈおよびγ_１＿ｄｃは、減衰係数を示し、累積ダメージおよびセル毎の電池温度とを引数としたマップ等を用いて設定される。η＿ｃｈ１は、充電側累積ダメージ算出時の第１比例係数を示し、η＿ｄｃ１は、放電側累積ダメージ算出時の第１比例係数を示し、電流ＩＢ×Ｐａｒａ＿Ｇａｉｎと温度ＴＢとを引数としたマップ等を用いて設定される。η＿ｃｈ２は、充電側累積ダメージ算出時の第２比例係数を示し、η＿ｄｃ２は、放電側累積ダメージ算出時の第２比例係数を示し、電流ＩＢ×Ｐａｒａ＿ＧａｉｎとＳＯＣとを引数としたマップ等を用いて設定される。上述の式（３４）～式（３７）からｂｏｒｄｅｒ（＋側）とｂｏｒｄｅｒ（－側）との間の不感帯を超えた分だけが累積ダメージとして加算されることになる。

また、ＥＣＵ３００は、上述の式（２８）のＤＷｉｎ＿ｄａｍ補正量および上述の式（２９）のＤＷｐｕｔ＿ｄａｍ補正量を以下の式（３８）および式（３９）を用いて算出する。

そして、ＥＣＵ３００は、以下の式（４０）～（４３）を用いて、ＤＷｉｎ＿ｄａｍ補正量１、ＤＷｉｎ＿ｄａｍ補正量２、ＤＷｏｕｔ＿ｄａｍ補正量１およびＤＷｏｕｔ＿ｄａｍ補正量２を算出する。

ここで、ｋｐ＿ｄａｍ＿ｉｎ＿１、ｋｐ＿ｄａｍ＿ｏｕｔ＿１、ｋｐ＿ｄａｍ＿ｉｎ＿２およびｋｐ＿ｄａｍ＿ｏｕｔ＿２は、係数であって、ＳＯＣと電池温度とを引数としたマップを用いて設定される。Ｄａｍ（ｔ）は、上述のＤａｍ＿ｃｈ（ｔ）およびＤａｍ＿ｄｃ（ｔ）のうちのいずれかを示す。Ｄａｍ＿ｔａｇは、累積ダメージの許容値よりも低い値であってＤＷｉｎまたはＤＷｏｕｔによって制限を開始するしきい値を示す。ＥＣＵ３００が、累積ダメージＤａｍ（ｔ）がＤａｍ＿ｔａｇを超えた分に相当する補正量を算出し、ＤＷｉｎ／ＤＷｏｕｔを設定することによって、累積ダメージが許容値に達することが抑制される。なお、ＥＣＵ３００は、たとえば、放置中の電池温度の変化やドライバビリティの悪化を抑制することをさらに考慮して、上述のＤＷｉｎ＿ｄａｍ補正量１、ＤＷｉｎ＿ｄａｍ補正量２、ＤＷｏｕｔ＿ｄａｍ補正量１およびＤＷｏｕｔ＿ｄａｍ補正量２を設定してもよい。また、ＥＣＵ３００は、ＤＷｉｎの変化量の大きさやＤＷｏｕｔの変化量の大きさに上限値を設定してもよい。ＥＣＵ３００は、並列電池ブロック毎にＤＷｉｎおよびＤＷｏｕｔを算出する。ＥＣＵ３００は、算出された複数のＤＷｉｎのうちの最も絶対値の小さい値を最終的なＤＷｉｎとして設定し、算出された複数のＤＷｏｕｔのうちの最も絶対値の小さい値を最終的なＤＷｏｕｔとして設定する。

＜ＮＷｉｎ／ＮＷｏｕｔ算出処理について＞
以下、ＮＷｉｎ／ＮＷｏｕｔ算出処理について説明する。ＥＣＵ３００は、組電池１００の充電時または放電時において、組電池１００内の温度が上限値に到達しないようにＮＷｉｎおよびＮＷｏｕｔを設定する。

具体的には、ＥＣＵ３００は、吸気温度と電流ＩＢの二乗平均値と冷却風量とから上限温度を設定し、設定された上限温度を超えないようにＮＷｉｎ／ＮＷｏｕｔを設定する。

ＥＣＵ３００は、たとえば、冷却風の温度ＴＣを吸気温度として取得する。さらに、ＥＦＣＵ３００は、以下の式（４４）を用いて電流の二乗平均値Ｆｂａｔを算出する。

ここで、Ｋｂａｔは、Ｆｂａｔの値に対してなまし処理（徐変処理）を実行するために用いられる定数を示し、予め定められた値である。なお、電流の二乗平均値の算出に用いられる並列ゲインＰａｒａ＿Ｇａｉｎ’は、以下の理由から二乗の値でなく一乗の値となる。

図６は、並列ゲインＰａｒａ＿Ｇａｉｎ’が一乗の値となる理由を説明するための図である。図６に示すように、たとえば、説明の便宜上、並列電池ブロックが１個である場合を想定する。この場合、並列ゲインは、（Ｒ_{ｔｏｔａｌ}／Ｒ_ｍｉｎ）×Ｎで表わすことができる。ここで、Ｒ_{ｔｏｔａｌ}は、組電池１００の内部抵抗の合成値を示し、Ｒ_ｍｉｎは、Ｎ個のセルのうちの最小の内部抵抗の値を示し、Ｒ_{ｔｏｔａｌ}／Ｒ_ｍｉｎは、最小の内部抵抗の値に対する組電池１００の内部抵抗の合成値の比を示す。このとき、並列電流の最大電流は、Ｉ_{ｔｏｔａｌ}×並列ゲインで表わすことができ、Ｎ個のセルのうちの最大電流Ｉ_ｍａｘにＮ個を乗算した値に相当する。なお、Ｉ_{ｔｏｔａｌ}は、Ｉ_１～Ｉ_Ｎの合算値を示す。そのため、組電池１００の発熱量は、一般的に、Ｒ_１Ｉ_１ ^２＋Ｒ_２Ｉ_２ ^２＋・・・Ｒ_ＮＩ_Ｎ ^２と表わすことができる。なお、Ｒ_１～Ｒ_Ｎは、並列電池ブロックの各セルの内部抵抗を示す。Ｉ_１～Ｉ_Ｎは、並列電池ブロックの各々のセルに流れる電流を示す。ここで、Ｒ_１がＮ個のセルで構成される並列電池ブロックにおいて最小の抵抗値であるとすると、Ｒ_１＝Ｒ_ｍｉｎとし、かつ、Ｉ_１＝Ｉ_ｍａｘとすることができる。そして、Ｎ個のセルのすべてにおいて内部抵抗値Ｒ_ｍｉｎとなり、電流がＩ_ｍａｘとなるとすると、Ｎ×Ｒ_ｍｉｎＩ_ｍａｘ ^２を発熱量の最大値として見積もることができる。この発熱量の最大値を上記の並列電流の最大電流と、上記の並列ゲインとを用いて表わすと（すなわち、代入すると）、以下の式（４５）で表わすことができる。そのため、並列ゲインＰａｒａ＿Ｇａｉｎ’は、一乗の値となる。

また、並列電池ブロックは、複数個直列で接続されるため、式（４４）に示されるように、ＮＷｉｎ／ＮＷｏｕｔの算出に用いられる並列ゲインＰａｒａ＿Ｇａｉｎ’は、上述の並列ゲインＰａｒａ＿Ｇａｉｎにセル間抵抗比Ｒｒを乗算した値となる。ここで、セル間抵抗比Ｒｒは、並列電池ブロックが複数直列に接続された場合において、複数の並列電池ブロックの合成抵抗値のうちの電池温度が近い２つの比を示す。ＥＣＵ３００は、たとえば、複数の並列電池ブロックのうちの電池温度の温度差の大きさが最も小さい第１並列電池ブロックの第１合成抵抗値と第２並列電池ブロックの第２合成抵抗値（＜第１合成抵抗値）とを特定し、第２合成抵抗値に対する第１合成抵抗値の抵抗比をセル間抵抗比として算出する。

図７は、ＮＷｉｎ／ＮＷｏｕｔの算出処理を説明するための図である。図７に示すように、ＥＣＵ３００は、電流ＩＢの二乗平均値と、吸気温度と、冷却風量とに基づいて、内外温度差、Ｒ起因温度差、センサ接触状態起因温度差、センサ起因温度差が、組電池１００の使用上限温度に順次加算されて、組電池１００の内部の最大温度（以下、推定最大温度と記載する）を推定する。

なお、内外温度差は、組電池１００の表面温度と内部温度との温度差を示す。Ｒ起因温度差は、各並列電池ブロックの内部抵抗の相違に起因する組電池１００内の温度差を示す。センサ接触状態起因温度差は、温度検出部２３０と組電池１００の表面との接触状態に起因して組電池１００の実際の表面温度と温度検出部２３０の検出との間に生じる偏差の最大値を示す。センサ起因温度差は、温度検出部２３０が複数の温度センサを含む場合において、複数の温度センサ間の検出特性の相違による温度差を示す。

ＥＣＵ３００は、たとえば、電流ＩＢの二乗平均値と、吸気温度と、冷却風量と、各種温度差に対応した予め定められたマップとを用いて上述した各種温度差を算出する。上述した各種温度差に対応した予め定められたマップは、電流ＩＢの二乗平均値と、吸気温度と、冷却風量と、各種温度差との関係を示すマップであって、実験等によって適合される。なお、ＥＣＵ３００は、たとえば、電流ＩＢの二乗平均値と、吸気温度と、冷却風量とのうち少なくとも電流ＩＢの二乗平均値と予め定められたマップとを用いて各種温度差を算出すればよい。

ＥＣＵ３００は、推定最大温度と、発煙防止温度と比較し、比較結果に基づいて上限温度を設定する。ＥＣＵ３００は、たとえば、推定最大温度が発煙防止温度を超える場合には、直近に算出された上限温度から、推定最大温度と発煙防止温度との差分の大きさに応じて設定される値（あるいは、所定値）を減算した値を今回の上限温度として設定してもよい。あるいは、ＥＣＵ３００は、たとえば、推定最大温度が発煙防止温度以下である場合には、直近に算出された上限温度に、推定最大温度と発煙防止温度との差分の大きさに応じて設定される値（あるいは、所定値）を加算した値を今回の上限温度として設定してもよい。

ＥＣＵ３００は、温度検出部２３０によって検出された温度ＴＢが設定された上限温度を超えないようにＮＷｉｎおよびＮＷｏｕｔを設定する。ＥＣＵ３００は、たとえば、温度検出部２３０によって検出された温度ＴＢと設定された上限温度との差分に応じてＮＷｉｎおよびＮＷｏｕｔを設定する。ＥＣＵ３００は、たとえば、温度ＴＢが上限温度を超える場合には、温度ＴＢと上限温度との差分の大きさが大きくなるほどＮＷｉｎおよびＮＷｏｕｔの大きさが小さくなるようにＮＷｉｎおよびＮＷｏｕｔを設定してもよい。なお、温度ＴＢが上限温度よりも低い場合には、温度ＴＢと上限温度との差分の大きさが大きくなるほどＮＷｉｎおよびＮＷｏｕｔの大きさが大きくなるようにＮＷｉｎおよびＮＷｏｕｔを設定してもよい。

＜ＥＣＵ３００の動作について＞
以上のような構成およびフローチャートに基づくＥＣＵ３００の動作について説明する。

たとえば、車両１の運転中においては、走行時や回生制動時など車両１に要求されるパワーに応じて組電池１００の充放電が行なわれる。このとき、組電池１００の充電電力の制限値Ｗｉｎおよび放電電力の制限値Ｗｏｕｔは、以下のように設定される。

すなわち、電圧ＶＢ、電流ＩＢおよび電池温度ＴＢが取得されるとともに（Ｓ１０）、各セルのＳＯＣが推定されると（Ｓ１２）、並列ゲイン算出処理が実行される（Ｓ１４）。

並列ゲイン算出処理においては、組電池１００内の最低温度ＴＢｍｉｎおよび冷却風温度ＴＣが取得されるとともに（Ｓ１００）、冷却係数ｈが設定される（Ｓ１０２）。

冷却係数ｈが設定されると、最低温度セルの抵抗値Ｒｔｍｉｎが算出され（Ｓ１０４）、電流の二乗平均値ＩＢａが算出され（Ｓ１０６）、算出された二乗平均値ＩＢａに応じたオフセット温度ＴＢｏｆｆｓｅｔ１が算出される（Ｓ１０８）。

そして、最低温度セルの温度にオフセット温度ＴＢｏｆｆｓｅｔ１を加算して算出される温度を最高温度セルの温度として設定され、最高温度セルの抵抗値Ｒｔｍａｘが算出される（Ｓ１１０）。

算出されたＲｔｍａｘおよびＲｔｍｉｎを用いて温度指標Ｆｔｍａｘおよび温度指標Ｆｔｍｉｎが算出され（Ｓ１１２，Ｓ１１４）、評価関数ΔＦが算出される（Ｓ１１６）。

算出された評価関数ΔＦと温度ＴＢｍｉｎとに基づいて並列ゲインＰａｒａ＿Ｇａｉｎが算出される（Ｓ１１８）。

そして、ＩＷｉｎ算出処理が実行され（Ｓ１２）、算出された並列ゲインＰａｒａ＿Ｇａｉｎを用いてＩＷｉｎが設定される。すなわち、Ｉｌｉｍが算出されるとともに、算出されたＩｌｉｍにＩｔａｇ＿ｏｆｆｓｅｔが加算されてＩｔａｇが算出される。電流ＩＢがＩｔａｇを下回る場合には、電流ＩＢがＩｌｉｍを下回らないように充電電力の制限値ＩＷｉｎが設定される。

ＩＷｉｎ算出処理が実行された後においては、ＤＷｉｎ／ＤＷｏｕｔ算出処理が実行され（Ｓ１８）、算出された並列ゲインＰａｒａ＿Ｇａｉｎを用いてＤＷｉｎおよびＤＷｏｕｔが設定される。すなわち、充放電強度指標Ｄ＿ｐｏｗに基づいてＤＷｉｎ＿ｐｏｗ／ＤＷｏｕｔ＿ｐｏｗが設定されるとともに、正負極間塩濃度ムラ指標Ｄ＿ｄａｍに基づいてＤＷｉｎ＿ｄａｍ／ＤＷｏｕｔ＿ｄａｍが設定される。そして、ＤＷｉｎ＿ｐｏｗおよびＤＷｉｎ＿ｄａｍのうちのいずれか絶対値が小さい方がＤＷｉｎとして設定され、ＤＷｏｕｔ＿ｐｏｗおよびＤＷｏｕｔ＿ｄａｍのうちのいずれか絶対値が小さい方がＤＷｏｕｔとして設定される。

ＤＷｉｎ＿ｉｎ／ＤＷｏｕｔ算出処理が実行された後においては、ＮＷｉｎ／ＮＷｏｕｔ算出処理が実行され（Ｓ２０）、並列ゲインＰａｒａ＿Ｇａｉｎにセル間抵抗比Ｒｒを乗算した並列ゲインＰａｒａ＿Ｇａｉｎ’を用いて二乗平均値が算出される。算出された二乗平均値と吸気温度と冷却風量とから上限温度が設定される。設定された上限温度を超えないようにＮＷｉｎおよびＮＷｏｕｔが設定される。

このように設定されたＩＷｉｎ、ＤＷｉｎおよびＮＷｉｎのうちの絶対値が小さい値が制限値Ｗｉｎとして設定され、ＤＷｏｕｔおよびＮＷｏｕｔのうちの絶対値が小さい値が制限値Ｗｏｕｔとして設定される（Ｓ２２）。

そのため、たとえば、車両１の回生制動時などにおける充電電力は、制限値Ｗｉｎを超えないように制御されるとともに、車両１の走行時などにおける放電電力は、制限値Ｗｏｕｔを超えないように制御される。

以上のようにして、本実施の形態に係る組電池の充放電制御装置によると、並列に接続された複数のセルに流れる電流のうちの最大電流を考慮して充電電力の制限値Ｗｉｎまたは放電電力の制限値Ｗｏｕｔを設定することができる。そのため、制限値ＷｉｎまたはＷｏｕｔを超えないように組電池１００の充放電が制御されることによって、組電池１００における異常の発生を抑制して、組電池１００を適切に保護することができる。したがって、並列接続された複数の電池を含む組電池を適切に保護する組電池の充放電制御装置および組電池の充放電制御方法を提供することができる。

さらに、組電池１００の充電時において、セルに流れる電流の大きさがＩｌｉｍを超えないように充電電力の制限値ＩＷｉｎが設定されるので、セルの負極において金属リチウムが析出しないようにすることができる。

さらに、充放電強度指標Ｄ＿ｐｏｗおよび劣化の進行度合いを示す正負極間塩濃度ムラ指標Ｄ＿ｄａｍが並列ゲインＰａｒａ＿Ｇａｉｎを用いて算出されるので、充放電強度指標Ｄｐｏｗまたは正負極間塩濃度ムラ指標Ｄ＿ｄａｍに応じた適切な制限値ＤＷｉｎおよびＤＷｏｕｔを設定することができる。そのため、いわゆるハイレート劣化を抑制することができる。

さらに、並列ゲインＰａｒａ＿Ｇａｉｎにセル間抵抗比Ｒｒを乗算して算出される並列ゲインＰａｒａ＿Ｇａｉｎ’を用いて電流の二乗平均値が算出されるので、発熱量に相関する電流の二乗平均値のばらつきを考慮した値を精度高く算出することができる。そのため、組電池１００の温度が、二乗平均値を用いて設定された上限温度を超えないように充電電力の制限値ＮＷｉｎおよび放電電力の制限値ＮＷｏｕｔが設定され、組電池１００が過熱状態になることを抑制して組電池１００を適切に保護することができる。

以下、変形例について説明する。
上述の実施の形態では、車両１が電気自動車であるものとして説明したが、車両１は、少なくとも駆動用回転電機と、駆動用回転電機と電力を授受する蓄電装置とを搭載した車両であればよく、特に電気自動車に限定されるものではない。車両１は、たとえば、駆動用電動機とエンジンとを搭載したハイブリッド車両（プラグインハイブリッド車を含む）であってもよい。

さらに上述の実施の形態では、車両１は、単数のモータジェネレータを搭載する構成を一例として説明したが、車両１は、複数のモータジェネレータを搭載する構成であってもよい。

さらに上述の実施の形態では、並列Ｐａｒａ＿Ｇａｉｎ’を用いて二乗平均値を算出し、算出された二乗平均値を用いてＮＷｉｎ／ＮＷｏｕｔを算出するものとして説明したが、ＮＷｉｎ／ＮＷｏｕｔの算出に加えて、組電池１００が過熱状態になることを抑制するために、ＥＣＵ３００において高温異常判定処理が実行されてもよい。

高温異常判定処理は、並列Ｐａｒａ＿Ｇａｉｎ’を用いて電流の二乗平均値を算出し、算出された二乗平均値がしきい値よりも大きい場合に、組電池１００が過熱状態であると判定する処理を含む。なお、高温異常判定処理は、二乗平均値がしきい値よりも大きい場合に加えて、電池温度が上述の上限温度に一定のマージンを加算した値よりも大きくかつ、電池温度が上昇中である場合に、組電池１００が過熱状態であると判定してもよい。

このようにすると、発熱量に相関する電流の二乗平均値のばらつきを考慮した値を精度高く算出することができるため、組電池１００が過熱状態であるか否かを精度高く判定することができる。

さらに上述の実施の形態では、制限値Ｗｉｎおよび制限値Ｗｏｕｔの両方を設定するものとして説明したが、制限値Ｗｉｎおよび制限値Ｗｏｕｔのうちの少なくともいずれか一方を設定するようにしてもよい。ＤＷｉｎ／ＤＷｏｕｔおよびＮＷｉｎ／ＮＷｏｕｔについても同様に、それぞれ少なくともいずれか一方を設定するようにしてもよい。

なお、上記した変形例は、その全部または一部を適宜組み合わせて実施してもよい。
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。

１ 車両、１０ ＭＧ、２０ 動力伝達ギア、３０ 駆動輪、４０ ＰＣＵ、５０ ＳＭＲ、１００ 組電池、２００ 監視ユニット、２１０ 電圧検出部、２２０ 電流検出部、２３０ 温度検出部、３００ ＥＣＵ、３０１ ＣＰＵ、３０２ メモリ。

Claims (4)

1. 並列に接続された複数の電池要素を含む並列電池ブロックを複数個直列に接続して構成される組電池の充放電を制御する充放電制御装置であって、
   並列に接続された前記複数の電池要素間の温度偏差と、複数の前記並列電池ブロックのうちの第１ブロックの内部抵抗の第１合成抵抗値と、第２ブロックの内部抵抗の第２合成抵抗値との抵抗比とから前記複数の電池要素に流れる電流のうちの大きさが最大となる最大電流と前記複数の電池要素に流れる電流の平均値との電流比を推定する推定部と、
   推定された前記電流比を用いて前記組電池の充電電力の制限値および放電電力の制限値のうちの少なくとも一方を設定する設定部と、
   設定された前記制限値を超えないように前記組電池の充放電を制御する制御部とを備え、
   前記第１ブロックと前記第２ブロックとは、複数の前記並列電池ブロックのうちの電池温度の温度差の大きさが最も小さい２つの並列電池ブロックである、組電池の充放電制御装置。
2. 前記設定部は、推定された前記電流比を用いて前記組電池に流れる電流の二乗平均値を算出し、算出された前記二乗平均値を用いて前記組電池の温度の上限値を設定し、前記組電池の温度が前記上限値を超えないように前記充電電力の制限値と前記放電電力の制限値とのうちの少なくともいずれかを設定する、請求項１に記載の組電池の充放電制御装置。
3. 前記充放電制御装置は、推定された前記電流比を用いて前記組電池に流れる電流の二乗平均値を算出し、算出された前記二乗平均値がしきい値よりも大きい場合に、前記組電池が過熱状態であると判定する判定部をさらに備える、請求項１または２に記載の組電池の充放電制御装置。
4. 並列に接続された複数の電池要素を含む並列電池ブロックを複数個直列に接続して構成される組電池の充放電を制御する充放電制御方法であって、
   並列に接続された前記複数の電池要素間の温度偏差と、複数の前記並列電池ブロックのうちの第１ブロックの内部抵抗の第１合成抵抗値と、第２ブロックの内部抵抗の第２合成抵抗値との抵抗比とから前記複数の電池要素に流れる電流のうちの大きさが最大となる最大電流と前記複数の電池要素に流れる電流の平均値との電流比を推定するステップと、
   推定された前記電流比を用いて前記組電池の充電電力の制限値および放電電力の制限値のうちの少なくとも一方を設定するステップと、
   設定された前記制限値を超えないように前記組電池の充放電を制御するステップとを含み、
   前記第１ブロックと前記第２ブロックとは、複数の前記並列電池ブロックのうちの電池温度の温度差の大きさが最も小さい２つの並列電池ブロックである、組電池の充放電制御方法。

Images