特開 2022-160214 電池セルの制御装置および電池セルの制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022160214

(43)【公開日】2022-10-19

(54)【発明の名称】電池セルの制御装置および電池セルの制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20221012BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20221012BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 Y

H01M10/48 P

H02J7/00 301E

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021064839

(22)【出願日】2021-04-06

(71)【出願人】

【識別番号】000003137

【氏名又は名称】マツダ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100067828

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 悦司

(74)【代理人】

【識別番号】100176304

【弁理士】

【氏名又は名称】福成 勉

(72)【発明者】

【氏名】山本 嵩

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼橋 敏貴

(72)【発明者】

【氏名】永野 裕己

(72)【発明者】

【氏名】岩尾 孝士

(72)【発明者】

【氏名】安永 亨

【テーマコード（参考）】

5G503

5H030

【Ｆターム（参考）】

5G503AA07

5G503BB02

5G503DA08

5G503FA01

5G503FA06

5G503GB06

5H030AA10

5H030AS20

5H030FF42

(57)【要約】

【課題】使用開始初期における複数の電池セルのハイレート劣化が有る場合にハイレート劣化を抑制することが可能な電池セルの制御装置を提供する。
【解決手段】電池セル６２の制御装置１１０は、充放電可能な二次電池である複数の電池セル６２が所定方向Ｄに重なって配置された電池モジュール６０における複数の電池セル６２の拘束力を制御する装置であり、複数の電池セル６２のそれぞれのハイレート劣化を検出する検出部７１と、ハイレート劣化が電池セル６２の使用開始初期におけるエージング不足によるハイレート劣化であるか判定する判定部７２と、複数の電池セル６２に対して所定方向Ｄに拘束力を与える拘束力付与部８１と、拘束力付与部８１を制御する拘束力制御部８２とを備える。拘束力制御部８２は、判定部７２がエージング不足によるハイレート劣化を判定した場合に、複数の電池セル６２に与える拘束力を大きくするように拘束力付与部８１を制御する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

充放電可能な二次電池である複数の電池セルが所定方向に重なって配置された電池モジュールにおける前記複数の電池セルの拘束力を制御する制御装置であって、
前記複数の電池セルのそれぞれのハイレート劣化を検出する検出部と、
前記ハイレート劣化が前記電池セルの使用開始初期におけるエージング不足によるハイレート劣化であるか判定する判定部と、
前記複数の電池セルに対して前記所定方向に拘束力を与える拘束力付与部と、
前記拘束力付与部を制御する拘束力制御部と、
を備え、
前記拘束力制御部は、前記判定部がエージング不足によるハイレート劣化を判定した場合に、前記複数の電池セルに与える前記拘束力を大きくするように前記拘束力付与部を制御する、
電池セルの制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載の電池セルの制御装置において、
前記拘束力制御部は、前記判定部が前記ハイレート劣化がエージング不足によるハイレート劣化ではないと判定した場合に、前記複数の電池セルが充放電を休止している間は前記複数の電池セルに与える前記拘束力を小さくするように前記拘束力付与部を制御する、
電池セルの制御装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載の電池セルの制御装置において、
前記判定部は、使用開始初期における前記電池セルの充放電履歴から内部抵抗を推定し、当該内部抵抗をあらかじめ定められた基準の内部抵抗と比較することにより、エージング不足によるハイレート劣化を判定する、
電池セルの制御装置。

【請求項4】

充放電可能な二次電池である複数の電池セルが所定方向に重なって配置された電池モジュールにおける複数の電池セルの拘束力を制御する制御方法であって、
前記複数の電池セルのそれぞれのハイレート劣化を検出する検出工程と、
前記ハイレート劣化が前記電池セルの使用開始初期におけるエージング不足によるハイレート劣化であるか判定する判定工程と、
前記複数の電池セルに対して前記所定方向に拘束力を与える拘束力付与工程と
を有し、
前記拘束力付与工程では、前記判定工程においてエージング不足によるハイレート劣化が判定された場合に、前記複数の電池セルに与える前記拘束力を大きくする、
電池セルの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の電池セルの拘束力の制御を行う制御装置および制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電気自動車やハイブリッド車などに用いられる充放電可能な二次電池である電池セルでは、大電流（ハイレート）による充放電の継続（サイクル）により電池セルの内部抵抗が一時的（すなわち、可逆的）に上昇する現象、いわゆるハイレート劣化（またはハイレートサイクル劣化）が生じる場合がある。ハイレート劣化が生じた場合、電池セルの充放電可能な実効電流を上げることができないため、電気自動車等の電力消費率（電費）の改善が難しくなる。

【0003】

そこで、電池セルのハイレート劣化を抑制するために、特許文献１記載の電池セルの制御装置は、所定方向に重なるように配置された複数の電池セルに対して当該所定方向に拘束力を付与する拘束荷重調整手段を備えている。この制御装置では、電池セルにハイレート劣化が生じた場合には、複数の電池セルに対して拘束荷重調整手段が付与する拘束力を小さくする。これにより、電池セル内部のリチウム塩の濃度分布の偏りを解消し、ハイレート劣化の抑制を図っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１８－１２９３１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

複数の電池セルは、使用開始初期においてハイレート劣化にばらつきが生じる場合がある。このようにハイレート劣化にばらつきがある状態で、上記の拘束荷重調整手段による拘束力を小さくしてもハイレート劣化を解消できないという問題がある。

【0006】

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、使用開始初期における複数の電池セルのハイレート劣化が有る場合にハイレート劣化を抑制することが可能な電池セルの制御装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明者らは、使用開始初期における複数の電池セルのハイレート劣化のばらつきは、電池セルのエージング不足（具体的には、エージング不足による負極へのＳＥＩ被膜形成不足）によるものであることを発見するとともに、当該エージング不足によるハイレート劣化を解消するためには、電池セルの拘束力を大きくすることによってエージング不足で電池セル内に発生するガスを電池セル外部に排出させればよいことを発見した。このような知見から本発明者は以下の制御装置を創作するに至った。

【0008】

すなわち、本発明の電池セルの制御装置は、充放電可能な二次電池である複数の電池セルが所定方向に重なって配置された電池モジュールにおける前記複数の電池セルの拘束力を制御する制御装置であって、前記複数の電池セルのそれぞれのハイレート劣化を検出する検出部と、前記ハイレート劣化が前記電池セルの使用開始初期におけるエージング不足によるハイレート劣化であるか判定する判定部と、前記複数の電池セルに対して前記所定方向に拘束力を与える拘束力付与部と、前記拘束力付与部を制御する拘束力制御部と、を備え、前記拘束力制御部は、前記判定部がエージング不足によるハイレート劣化を判定した場合に、前記複数の電池セルに与える前記拘束力を大きくするように前記拘束力付与部を制御することを特徴とする。

【0009】

本発明の電池セルの制御装置では、複数の電池セルのうちのいずれかにおいて電池セルの使用開始初期におけるエージング不足によるハイレート劣化が生じたことを判定部が判定した場合には、拘束力制御部が複数の電池セルに与える拘束力を大きくするように拘束力付与部を制御する。エージング不足の電池セルが大きな拘束力を受けることにより、当該電池セル内部で発生しているガスを排出させることが可能である。このため、電池セル内部の負極にガスが付着することによる負極の反応面積の低下を抑制することが可能である。その結果、電池セルの使用開始初期における電池セルのエージング不足によるハイレート劣化を抑制することが可能である。

【0010】

上記の電池セルの制御装置において、前記拘束力制御部は、前記判定部が前記ハイレート劣化がエージング不足によるハイレート劣化ではないと判定した場合に、前記複数の電池セルが充放電を休止している間は前記複数の電池セルに与える前記拘束力を小さくするように前記拘束力付与部を制御するのが好ましい。

【0011】

かかる構成によれば、電池セルの使用開始初期におけるエージング不足によるハイレート劣化が解消され、かつ、使用開始初期以降においてハイレート劣化が生じている場合に、複数の電池セルが充放電を休止している間は電池セルの拘束力を小さくする。これにより、電池セル内において電解液のイオンの偏りを早期に解消することが可能である。その結果、電池セルのハイレート劣化からの復帰を早めることが可能になる。

【0012】

上記の電池セルの制御装置において、前記判定部は、使用開始初期における前記電池セルの充放電履歴から内部抵抗を推定し、当該内部抵抗をあらかじめ定められた基準の内部抵抗と比較することにより、エージング不足によるハイレート劣化を判定するのが好ましい。

【0013】

かかる構成によれば、電池セルの内部抵抗を基準の内部抵抗と比較することによって、エージング不足によるハイレート劣化を容易に判定することが可能である。そのため、電池セル内部のガスの付着を直接検知する必要がなく、制御装置の構成が簡単になる。

【0014】

本発明の電池セルの制御方法は、充放電可能な二次電池である複数の電池セルが所定方向に重なって配置された電池モジュールにおける複数の電池セルの拘束力を制御する制御方法であって、前記複数の電池セルのそれぞれのハイレート劣化を検出する検出工程と、前記ハイレート劣化が前記電池セルの使用開始初期におけるエージング不足によるハイレート劣化であるか判定する判定工程と、前記複数の電池セルに対して前記所定方向に拘束力を与える拘束力付与工程とを有し、前記拘束力付与工程では、前記判定工程においてエージング不足によるハイレート劣化が判定された場合に、前記複数の電池セルに与える前記拘束力を大きくすることを特徴とする。

【0015】

かかる特徴によれば、判定工程において、複数の電池セルのうちのいずれかにおいて電池セルの使用開始初期におけるエージング不足によるハイレート劣化が生じたことを判定した場合には、拘束力付与工程では、複数の電池セルに与える拘束力を大きくする。エージング不足の電池セルが大きな拘束力を受けることにより、当該電池セル内部で発生しているガスを排出させることが可能である。このため、電池セル内部の負極にガスが付着することによる負極の反応面積の低下を抑制することが可能である。その結果、電池セルの使用開始初期における電池セルのエージング不足によるハイレート劣化を抑制することが可能である。

【発明の効果】

【0016】

本発明の電池セルの制御装置および制御方法によれば、使用開始初期における複数の電池セルに発生するエージング不足によるハイレート劣化を抑制することができる。
抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施形態に係る電池セルの制御装置を備えたハイブリッド車の全体構成を示す斜視図である。

【図2】図１の拘束機構および電池モジュールの断面説明図であって、（ａ）は電池セルの拘束前の状態、（ｂ）は電池セルの拘束後の状態を示す。

【図3】図１の電池モジュールの斜視説明図である。

【図4】エージング不足によって電池セル内部で発生したガスが負極に付着した状態を示す説明図である。

【図5】エージング不足によるハイレート劣化のばらつきを説明するために、電池モジュールにおけるエンドプレート側および中央側のそれぞれ電池セルについて使用開始初期における積算容量と抵抗上昇率との関係を示すグラフである。

【図6】エージング不足によるハイレート劣化のばらつきを解消するために複数の電池セルの拘束力を大きくした場合のエンドプレート側および中央側のそれぞれ電池セルについて使用開始初期における積算容量と抵抗上昇率との関係を示すグラフである。

【図7】本発明の電池セルの制御方法の一実施形態に係る電池使用開始初期におけるＩＧ－ＯＮ時の制御フローチャートである。

【図8】本発明の電池セルの制御方法の一実施形態に係る電池使用開始初期におけるＩＧ－ＯＦＦ時の制御フローチャートである。

【図9】本発明の電池セルの制御方法の一実施形態に係る電池使用開始中期以降におけるＩＧ－ＯＮ時の制御フローチャートである。

【図10】本発明の電池セルの制御方法の一実施形態に係る電池開始中期以降におけるＩＧ－ＯＦＦ時の制御フローチャートである。

【図11】図７の制御フローチャートで用いられる限界積算電流量値を示すマップである。

【図12】図８の制御フローチャートに用いられるハイレート劣化の評価値であるイオン偏り評価値と休止時間との関係を示すマップである。

【図13】図９の制御フローチャートに用いられるハイレート劣化の評価値であるイオン偏り評価値と休止時間との関係を示すマップである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の一形態について詳述する。

【0019】

本発明に係る電池セルの制御装置の実施形態について図面を参照しながら説明する。

【0020】

図１は、本発明の実施形態に係る電池セルの制御装置を備えたハイブリッド車の全体構成を示す斜視図である。

【0021】

図１に示されるハイブリッド車１００は、車輪１０，１０と、車軸１２と、エンジン２０と、トランスミッション３０と、モータ４０と、インバータ５０と、複数の電池セル６２（図２～３参照）を有するバッテリ（電池）モジュール（以下、バッテリという）６０と、電池セル６２のハイレート劣化の検出と判定およびバッテリ６０の電流制御をする制御装置７０と、複数の電池セル６２の拘束力を調整する拘束機構８０と、電池セル６２の温度を検出する温度センサ９０とを備えている。

【0022】

ハイブリッド車１００は、いわゆるパラレル式のハイブリッド車である。エンジン２０とモータ４０とは車両の駆動力を出力する駆動源として機能し、このハイブリッド車１００では、運転条件に応じて、エンジン２０のみによる走行、エンジン２０とモータ４０の双方による走行、あるいは、モータ４０のみによる走行が実現される。

【0023】

エンジン２０は、トランスミッション３０を介して車軸１２に連結されている。エンジン２０は、例えばガソリンエンジンである。

【0024】

モータ４０は、車軸１２に連結されているとともに、インバータ５０を介してバッテリ６０に接続されている。モータ４０には、バッテリ６０の電力がインバータ５０にて交流電力に変換された後供給される。モータ４０は、電力供給を受けて電動機として機能して、車軸１２を回転させる。モータ４０は、減速時に回生動作を行うことにより、発電機としても機能することも可能である。モータ４０で発電された電気はバッテリ６０に充電される。

【0025】

バッテリ６０は、図２～３に示されるように、充放電可能な二次電池である複数の電池セル６２が所定の配列方向Ｄ（本実施形態では水平方向）に重なって配置された構成を有する。具体的には、バッテリ６０は、配列方向Ｄに延びる直方体の箱体であるケーシング６１と、当該ケーシング６１に収容され、配列方向Ｄに重なって配置された複数の電池セル６２と、隣接する２つの電池セル６２の電極端子６３同士を接続するバスバー６４と、隣接する２つの電池セル６２の間に介在するばね６５と、複数の電池セル６２の配列方向Ｄの両端とケーシング６１の縦壁との間に配置された一対のエンドプレート６６とを備えている。

【0026】

バスバー６４は、各電池セル６２の電極端子６３に電気的に接続される一対の接続部６４ａと、一対の接続部６４ａ間を接続し、かつ、複数の電池セル６２が所定の配列方向Ｄから拘束力を受けたときにたわむ配線部６４ｂとを有する。

【0027】

ケーシング６１内部の複数の電池セル６２のそれぞれの温度は、温度センサ９０によって検出される。

【0028】

制御装置７０は、図１に示されるように、複数の電池セル６２のハイレート劣化を検出する検出部７１と、エージング不足によるハイレート劣化であるか判定する判定部７２とを備えている。

【0029】

検出部７１は、電池セル６２のハイレート劣化を検出するように構成されている。ここで、ハイレート劣化は、過大な電流（ハイレート）による充放電の継続（サイクル）により電池セルの内部抵抗が一時的（すなわち、可逆的）に上昇する現象である。このようなハイレート劣化を検出するために、本実施形態の検出部７１は、後述の図７のフローチャートのステップＳ１～Ｓ９に示されるように、温度センサ９０で検出された電池セル６２の温度（例えば、複数の電池セル６２の温度の平均温度）および電池セル６２の実効電流からハイレート劣化評価値Ｎを算出し、当該評価値Ｎが目標値より大きいか否かを判別することにより、ハイレート劣化を検出する。

【0030】

判定部７２は、検出部７１で検出されたハイレート劣化が電池セル６２の使用開始初期におけるエージング不足によるハイレート劣化であるか判定する。本実施形態の判定部７２は、図７のステップＳ１２～Ｓ１４に示されるように、ハイブリッド車１００のＩＧ－ＯＮ中（すなわちハイブリッド車１００の運転中にバッテリ６０が充放電している間）の充放電履歴から推定される電池セル６２の抵抗値（内部抵抗）を算出し、ＩＧ－ＯＮ中に推定された抵抗値が予め制御装置７０に記憶しておいた抵抗値よりも所定割合Ｘ％小さいか否か判定し、所定割合Ｘ％小さくない場合（Ｘ％以上の場合）には、エージング不足によるハイレート劣化有りと判定する。

【0031】

ここで、エージング不足によるハイレート劣化とは、電池セル６２の使用開始初期に起こる現象であり、複数の電池セル６２を有するバッテリモジュール６０を組み立てた後もエージング不足により、図４に示されるように電池セル６２内部の電解液にガスが発生することに起因する。すなわち、リチウム塩を含む電解液で発生したガスが負極を構成する負極合材層の表面に付着すると付着部分でリチウム（Ｌｉ）が析出するとともに負極の反応面積が低下する。そのため、電解液内部で電流が流れにくくなり、電池セル６２の内部抵抗が上昇する。これが、エージング不足のハイレート劣化となる。

【0032】

エージングのハイレート劣化は、複数の電池セル６２のうち、図３に示される中央の電池セル６２Ａよりも当該複数の電池セル６２の両端に位置するエンドプレート６６（図２参照）側の電池セル６２Ｂの方が大きい傾向がある（この原因として、エンドプレート６６側の電池セル６２Ｂの方が中央の電池セル６２Ａよりもガスの膨張が少なく内部抵抗が上がりやすいためと考えられる。）。例えば、図５に示される電池セルの積算容量Ｃ（ｋＡｈ）と抵抗上昇率Ｒｒ（％）の関係を示すグラフを用いて比較したとき、中央の電池セル６２Ａ（曲線Ｉ）よりもエンドプレート６６側の電池セル６２Ｂ（曲線ＩＩ）の方が、積算容量Ｃが５ｋＡｈより大きい範囲（すなわち、積算容量Ｃが５ｋＡｈ以上になった時間以降）では、抵抗上昇率Ｒｒが急激に大きくなっていることが分かる。この点を見ても複数の電池セル６２ではエージングのハイレート劣化によってハイレート劣化のばらつきが生じていることが理解される。

【0033】

さらに、制御装置７０は、図１に示されるように、インバータ５０を介してバッテリ６０における複数の電池セル６２の電流制御をする構成として、電流設定部７３と、電流制御部７４とを備えている。

【0034】

電流設定部７３は、電池セル６２のハイレート劣化に基づき上限電流値を設定する。電流制御部７４は、複数の電池セル６２全体（バッテリ６０）の実効電流値を上流電流値以下に制限する。上記の「上限電流値」とは、ハイレート劣化が生じない上限の電流値であり、ハイレートサイクル（すなわち、大電流による充放電のサイクル）の許容値として定義付けられる。

【0035】

拘束機構８０は、図２（ａ）～（ｂ）に示されるように、複数の電池セル６２の拘束力を調整することが可能な構成を有する。具体的には、拘束機構８０は、拘束力付与部８１と、拘束力制御部８２とを備えている。

【0036】

拘束力付与部８１は、複数の電池セル６２に対して圧縮する方向に拘束力を与える構成を有する。図２（ａ）、（ｂ）では、複数の電池セル６２が所定の配列方向Ｄに沿って直線的に配列された構成において、拘束力付与部８１は、所定の配列方向Ｄから各々の電池セル６２へ同時に拘束力を付与するように構成されていれば、種々の構成を採用することが可能である。

【0037】

例えば、図２（ａ）、（ｂ）に示される拘束力付与部８１は、バッテリ６０一方のエンドプレート６６を押圧する押圧ギア８４と、当該押圧ギア８４に噛み合って押圧ギア８４をケーシング６１内部に押し出すように回転する駆動ギア８６と、駆動ギア８６を回転駆動するモータ８５とを備えている。拘束力付与部８１は、図２（ａ）、（ｂ）に示されるように、モータ８５の駆動力を受けた駆動ギア８６が順方向に回転して押圧ギア８４をケーシング６１内部に押し出すことにより、エンドプレート６６を介してケーシング６１内部の水平方向に並べられた複数の電池セル６２を水平方向に拘束力を与えるとともに電池セル６２間のばね６５を縮める。また、駆動ギア８６を逆方向に回転させることにより、複数の電池セル６２への拘束力を小さくすることが可能である。

【0038】

拘束力制御部８２は、拘束力付与部８１のモータ８５に対して拘束力を調整するように制御する。

【0039】

拘束力制御部８２は、電池使用開始初期において上記の検出部７１で検出されたハイレート劣化が判定部７２によってエージング不足によるハイレート劣化が判定された場合には、複数の電池セル６２が充放電を休止している時（ＩＧ－ＯＦＦ時）では電池セル６２に対しての拘束力を大きくするように（すなわち、図２（ａ）の状態から図２（ｂ）の状態に移行するように）拘束力付与部８１を制御する（図８のフローチャートのステップＳ２１～２３参照）。例えば、複数の電池セル６２が充放電を休止している時（ＩＧ－ＯＦＦ時）以外の初期状態では、電池セル６２を所定の大きさの初期拘束力で拘束しておき、複数の電池セル６２が充放電を休止している時（ＩＧ－ＯＦＦ時）でエージング不足によるハイレート劣化が判定された場合には、電池セル６２に対しての拘束力を初期拘束力よりも大きくするようにすればよい。

【0040】

一方、拘束力制御部８２は、電池使用開始初期において検出部７１によってハイレート劣化が検出されたが、当該ハイレート劣化が判定部７２によってエージング不足によるハイレート劣化であると判定されない場合には、複数の電池セル６２が充放電を休止している時（ＩＧ－ＯＦＦ時）では電池セル６２に対しての拘束力を小さくするように（すなわち、図２（ｂ）の状態から図２（ａ）の状態に戻るように）拘束力付与部８１を制御する（図８のステップＳ２２およびＳ２４参照）。また、電池使用開始中期以降においても、ハイレート劣化への移行の度合いが最も大きい電池セル６２の劣化評価値が所定値よりも小さい場合（例えば、Ｎ＜１）も、複数の電池セル６２が充放電を休止している時（ＩＧ－ＯＦＦ時）では、拘束力制御部８２は、電池セル６２に対しての拘束力を小さくするように拘束力付与部８１を制御する（図１０のステップＳ６１～Ｓ６２参照）。電池セル６２に対しての拘束力を小さくする場合も、例えば、上記の初期拘束力よりも小さくするようにすればよい。

【0041】

上記図１～２のように構成された本発明の実施形態に係る電池セル６２の制御装置１１０は、必須構成要件として、検出部７１と、判定部７２と、拘束力付与部８１と、拘束力制御部８２とを備えていればよい。なお、本発明の電池セル６２の制御装置１１０は、上記のようにハイブリッド車１００だけでなく、電気自動車（ＥＶ）にも適用可能である。

【0042】

（電池セル６２の制御方法）
つぎに、本発明の電池セル６２の制御方法について、４つの場合の制御、すなわち、
Ｉ．電池使用開始初期のＩＧ－ＯＮ時の場合、
ＩＩ．電池使用開始初期のＩＧ－ＯＦＦ時の場合、
ＩＩＩ．電池使用開始中期以降のＩＧ－ＯＮ時の場合、
ＩＶ．電池使用開始中期以降のＩＧ－ＯＦＦ時の場合
についての制御について順に説明する。

【0043】

＜Ｉ．電池使用開始初期のＩＧ－ＯＮ時の場合＞
電池使用開始初期のＩＧ－ＯＮ時（電池セル６２の充放電をしている時）の場合における電池セル６２の制御方法について、図７に示されるフローチャートを用いて説明する。

【0044】

図７に示されるフローチャートでは、ハイブリッド車１００のイグニッションをオン（ＩＧ―ＯＮ）にすることによってスタートする。

【0045】

ステップＳ１では、走行スタート時にハイレート劣化評価値Ｎ＝１を取得し、ついで、電池温度（複数の電池セル６２の平均温度または複数の電池セル６２のうち最も温度が低い電池セル６２の温度）を検出する（ステップＳ２）。

【0046】

ついで、ステップＳ３において、温度センサ９０によって検出された電池温度（例えば、複数の電池セル６２の温度の平均温度）が目標値に達したか否かを判別する。目標温度は、ハイレート劣化しにくい比較的高い温度であって、かつ、ドライバーの運転に適した温度が設定される。

【0047】

電池温度が目標温度に達した場合には、ステップＳ４に進み、バッテリ６０（すなわち、複数の電池セル６２全体）の実効電流を検出する。電池温度が目標温度に達していない場合には、ステップＳ５に進み、電池温調をＯＮにした後ステップＳ４に進む。電池温調では、具体的には、複数の電池セル６２を温調装置（図示せず）で温度調整（加熱または冷却）して目標温度に近づける（なお、目標温度に到達しなくてもよい）。

【0048】

ついで、制御装置７０（具体的には検出部７１）は、実効電流が閾値より大きいか否か判別する（ステップＳ６）。

【0049】

実効電流が閾値より大きい場合にはステップＳ７に進み、限界積算電流値をマップにより取得し、ついで実効電流値を用いて評価値Ｎを算出する（ステップＳ７）。一方、実効電流が所定値より小さい場合にはステップＳ７をスキップしてステップＳ８へ進む。

【0050】

ステップＳ７の限界積算電流値の求め方は、図１１の実効電流、電池温度、および限界積算量の３つのパラメータによって示される曲線を示すマップに基づいて求める。具体的には、まず、図１１のマップに実効電流値（例えば、８０Ａ）および電池温度を入力し、実効電流値（４０～９５Ａ）および電池温度Ｔ（℃）に対応する曲線上の積算電流値を限界積算電流値ＩＳ（Ａｈ）として求める。

【0051】

ステップＳ８では、評価値Ｎを、実効電流値Ｉｅ（Ａ）、経過時間ｔ（秒）、ステップＳ７で求められた限界積算電流値ＩＳ（Ａｈ）を以下の（式１）に代入して求める。
Ｎ＝１－（Ｉｅ×ｔ／３６００）／ＩＳ （式１）
例えば、実効電流値Ｉｅが８０Ａ、経過時間ｔが１０秒、限界積算電流値ＩＳが２３９Ａｈを上記の（式１）に入力すれば、ハイレート劣化評価値Ｎは、
Ｎ＝１－（８０×１０／３６００）／２３９＝０．９９９０７３
のように求められる。

【0052】

ついで、評価値Ｎが目標値より大きいか否か判別する（ステップＳ９）。目標値は、任意の数値であり、例えば、０から１間の範囲で任意に設定される。

【0053】

評価値Ｎが目標値より大きい場合には、ステップＳ１０に進み、評価値Ｎを制御装置７０に記録する。一方、評価値Ｎが目標値より小さい場合にはステップＳ１１に進み、電流制御部７４が実効電流を所定値以下（具体的には、電流設定部７３が定めた上限電流値以下）に制限した後に、上記のステップＳ１０に進む。

【0054】

ついで、ステップＳ１２では、制御装置７０（具体的には、判定部７２）は、ハイブリッド車１００のＩＧ－ＯＮ中（すなわちハイブリッド車１００の運転中にバッテリ６０が充放電している間）の充放電履歴から推定される電池セル６２の抵抗値（内部抵抗）を算出する。

【0055】

ついで、ステップＳ１３において、制御装置７０（判定部７２）は、ＩＧ－ＯＮ中に推定された抵抗値が予め制御装置７０に記憶しておいた基準の抵抗値よりも所定割合Ｘ％小さいか否か判定する。所定割合Ｘ％小さい場合には、電池セル６２の一連の制御を終了する。一方、所定割合Ｘ％小さくない場合（Ｘ％以上の場合）には、ステップＳ１４に進み、ステップＳ１４においてエージング不足によるハイレート劣化有りと判定した後に制御を終了する。

【0056】

＜ＩＩ．電池使用開始初期のＩＧ－ＯＦＦ時の場合＞
電池使用開始初期のＩＧ－ＯＦＦ時（電池セル６２の充放電を休止している時）の場合における電池セル６２の制御方法について、図８に示されるフローチャートを用いて説明する。

【0057】

図８に示されるフローチャートでは、ハイブリッド車１００のイグニッションをオフ（ＩＧ―ＯＦＦ）にすることによってスタートする。

【0058】

ステップＳ２１では、制御装置７０（具体的には、判定部７２）は、複数の電池セル６２においてハイレート劣化が有るか判定する。ハイレート劣化が有る場合にはステップＳ２２に進み、無い場合には図８に示される一連の制御を終了する。

【0059】

ついで、ステップＳ２２では、電池セル６２のハイレート劣化が有る場合において、制御装置７０（判定部７２）は、エージング不足によるハイレート劣化が有るか判定する。

【0060】

エージング不足によるハイレート劣化が有る場合には、ステップＳ２３に進み、拘束機構８０の拘束力制御部８２は、拘束力付与部８１に対して、複数の電池セル６２の拘束力を大きくするように制御する。これにより、エージング不足の電池セル６２内部で発生しているガス（図４参照）を電池セル６２の外部に排出させることが可能である。このため、電池セル６２内部の負極にガスが付着することによる負極の反応面積の低下を抑制することが可能である。その結果、電池セル６２の使用開始初期における電池セル６２のエージング不足によるハイレート劣化を抑制することが可能である。

【0061】

このように、エージング不足によるハイレート劣化が有る場合に複数の電池セル６２の拘束力を大きくすることにより、図６のグラフに示されるように、積算容量Ｃが２３ｋＡｈより大きい範囲（すなわち、積算容量Ｃが２３ｋＡｈ以上になった時に拘束力を大きくした後）では、図５の拘束力を大きくしない場合のグラフと比較することにより、エンドプレート６６側の電池セル６２Ｂ（曲線ＩＩ）の抵抗上昇率Ｒｒが中央側の電池セル６２Ａ（曲線Ｉ）と同程度まで低下し、ハイレート劣化のばらつき無くなり、エージングによるハイレート劣化を抑制していることが理解される。

【0062】

一方、エージング不足によるハイレート劣化が無い場合には、ステップＳ２４に進み、拘束機構８０の拘束力制御部８２は、拘束力付与部８１に対して、複数の電池セル６２の拘束力を小さくするように制御する。

【0063】

ステップＳ２３の電池セル６２の拘束力を大きくする工程の後またはステップＳ２４の電池セル６２の拘束力を小さくする工程の後ステップＳ２５に進み、制御装置７０は、ハイレート劣化評価値と休止時間のマップを読み出す。具体的には、図１２に示されるように、ハイレート劣化評価値としてのイオン偏り評価値Ｎと休止時間ｔｒ（ｈ）のグラフであって、休止中の拘束力が小さい曲線Ｌ１、および休止中の拘束力が大きい曲線Ｌ２を示すグラフを読み出す。

【0064】

ついで、ステップＳ２６では、休止時間からハイレート劣化評価値を算出する。具体的には、ステップＳ２３の電池セル６２の拘束力を大きくする工程の後では、休止中の拘束力が大きい曲線Ｌ２から休止時間に対応するハイレート劣化評価値としてのイオン偏り評価値Ｎを算出する。一方、ステップＳ２４の電池セル６２の拘束力を小さくする工程の後では、図１２のグラフの休止中の拘束力が小さい曲線Ｌ１上から休止時間に対応するハイレート劣化評価値としてのイオン偏り評価値Ｎを算出する。

【0065】

ついで、ステップＳ２７において、制御装置は、イグニッションオン（ＩＧ－ＯＮ）しないか否か判別する。ＩＧ－ＯＮしない場合にはステップＳ２８に進み、ＩＧ－ＯＮする場合にはステップＳ２９に進む。

【0066】

ステップＳ２８では、ハイレート劣化評価値Ｎが１に達している（Ｎ≧１）か否か判別する。評価値Ｎが１に達している場合にはステップＳ２９に進み、達していない場合にはステップＳ２６に戻って評価値Ｎを再度算出する。

【0067】

ステップＳ２９では、拘束力制御部８２は、拘束力付与部８１に対して、電池セル６２の拘束力をステップＳ２３～２４の拘束力を大きくする工程または小さくする工程の前の初期状態に戻すように制御する。

【0068】

ついで、ステップＳ３０では、評価値Ｎを制御装置７０に記録して一連の制御を終了する。

【0069】

＜ＩＩＩ．電池使用開始中期以降のＩＧ－ＯＮ時の場合＞
電池使用開始中期以降のＩＧ－ＯＮ時（電池セル６２の充放電をしている時）の場合における電池セル６２の制御方法について、図９に示されるフローチャートを用いて説明する。

【0070】

図９に示されるフローチャートでは、ハイブリッド車１００のイグニッションをオン（ＩＧ―ＯＮ）にすることによってスタートする。

【0071】

ステップＳ４１では、制御装置７０（図１参照）は、前回の走行時（すなわち、前回のＩＧ－ＯＮからＩＧ－ＯＦＦの間）の最も悪いハイレート劣化評価値Ｎを検出する。具体的には、ハイレート劣化が最もしやすい電池セル６２についてのハイレート劣化への移行状態を示す劣化評価値として、前回の走行時におけるハイレート劣化評価値Ｎを制御装置７０のメモリから呼び出す。ハイレート劣化が最もしやすい電池セル６２を特定する方法については、本発明では特に限定しないが、例えば、複数の電池セル６２の各温度のうち最も低い温度の電池セル６２を見つけるなどの方法で特定すればよい。

【0072】

ついで、ステップＳ４２では、制御装置７０は、前回の走行時から所定時間経過しているか否かを判別する。所定時間は、評価値Ｎが１に戻るのに十分な時間である。所定時間を経過している場合にはステップＳ４３に進み、走行スタート時の評価値Ｎ＝１を取得し、ついで、電池温度（複数の電池セル６２の平均温度またはハイレート劣化が最もしやすい電池セル６２の温度（例えば、複数の電池セル６２のうち最も温度が低い電池セル６２の温度））を検出する（ステップＳ４４）。

【0073】

一方、所定時間経過していない場合にはステップＳ４５に進み、図１３に示される評価値Ｎと休止時間のマップより現在の評価値Ｎを取得した後ステップＳ４４に進む。図１３に示されるマップは、ハイレート劣化評価値としてのイオン偏り評価値Ｎと休止時間ｔｒとの関係を示す。例えば、休止時間ｔｒが１．２時間の場合にイオン偏り評価値Ｎが０．７、休止時間８時間の場合には評価値Ｎが０．９７になる。図１３によれば、ステップＳ４２における「所定時間」は、評価値Ｎが１に戻る休止時間である１１時間が相当する。

【0074】

なお、以下のステップＳ４６～Ｓ５４は、上記の図７の制御フローチャートにおけるステップＳ３からＳ１１までの動作と基本的には同じ動作を行う。

【0075】

まず、ステップＳ４６において、検出された電池温度が目標値に達したか否かを判別する。目標温度は、例えば、ハイレート劣化しにくい比較的高い温度であって、かつ、ドライバーの運転に適した温度が設定される。

【0076】

電池温度が目標温度に達した場合には、ステップＳ４７に進み、バッテリ６０（すなわち、複数の電池セル６２全体）の実効電流を検出する。電池温度が目標温度に達していない場合には、ステップＳ４８に進み、電池温調をＯＮにした後ステップＳ４７に進む。電池温調では、具体的には、複数の電池セル６２を温調装置で温度調整（加熱または冷却）して目標温度に近づける（なお、目標温度に到達しなくてもよい）。

【0077】

ついで、制御装置７０（検出部７１）は、実効電流が閾値より大きいか否か判別する（ステップＳ４９）。

【0078】

実効電流が閾値より大きい場合には、上記図７のステップＳ７と同様に、ステップＳ５０に進み、限界積算電流値を図１１のマップにより取得し（ステップＳ５０）、実効電流値を用いて評価値Ｎを算出する（ステップＳ５１）。一方、実効電流が所定値より小さい場合にはステップＳ５０をスキップしてステップＳ５１へ進む。

【0079】

ステップＳ５１では、上記図７のステップＳ８と同様に、評価値Ｎを、実効電流値Ｉｅ（Ａ）、経過時間ｔ（秒）、ステップＳ５０で求められた限界積算電流値ＩＳ（Ａｈ）から上記の（式１）から求める。

【0080】

ついで、評価値Ｎが目標値より大きいか否か判別する（ステップＳ５２）。目標値は、任意の数値であり、例えば、０から１間の範囲で任意に設定される。

【0081】

評価値Ｎが目標値より大きい場合には、ステップＳ５３に進み、評価値Ｎを制御装置７０に記録して一連の電流制御を終了する。

【0082】

一方、評価値Ｎが目標値より小さい場合にはステップＳ５４に進み、上記図７のステップＳ１１と同様に、電流制御部７４が実効電流を所定値以下（例えば、上限電流値以下）に制限する。その後、ステップＳ５３に進んで終了する。

【0083】

以上の一連の制御フローチャートを実行することにより、ハイレート劣化し易い電池セル６２について実効電流を制限してハイレート劣化を抑制することが可能になる。

【0084】

＜ＩＶ．電池使用開始中期以降のＩＧ－ＯＦＦ時の場合＞
電池使用開始中期以降のＩＧ－ＯＦＦ時（電池セル６２の充放電を休止している時）の場合における電池セル６２の制御方法について、図１０に示されるフローチャートを用いて説明する。

【0085】

図１０に示されるフローチャートでは、ハイブリッド車１００のイグニッションをオフ（ＩＧ―ＯＦＦ）にすることによってスタートする。

【0086】

ステップＳ６１では、制御装置７０（図１参照）は、ＩＧ－ＯＦＦの直前においてもっとも悪いハイレート劣化評価値Ｎが１より小さいか否か（Ｎ＜１）を判別する。ここで、もっとも悪いハイレート劣化評価値Ｎとは、ハイレート劣化が最もしやすい電池セル６２（例えば、最も低い温度の電池セル６２）についてのＩＧ－ＯＦＦの直前の走行時におけるハイレート劣化評価値Ｎのことである。

【0087】

上記のハイレート劣化評価値Ｎが１より小さい場合にはステップＳ６２に進み、拘束力制御部８２は、拘束力付与部８１に対して、電池セル６２の拘束力を小さくするように制御する。なお、評価値Ｎが１以上の場合には、後述するステップＳ６８に進んだ後に終了する。

【0088】

ステップＳ６２の電池セル６２の拘束力を小さくする工程の後ステップＳ６３に進む。

【0089】

なお、以下のステップＳ６３～６８は、上記の図８の制御フローチャートにおけるステップＳ２５からＳ３０までの動作と基本的には同じ動作を行う。

【0090】

ステップＳ６３では、制御装置７０は、上記図８のステップＳ２５と同様に、ハイレート劣化評価値と休止時間の図１２に示されるマップを読み出す。

【0091】

ついで、ステップＳ６４では、上記図８のステップＳ２６と同様に、休止時間からハイレート劣化評価値を算出する。具体的には、図１２のグラフの休止中の拘束力が小さい曲線Ｌ１上から休止時間に対応するハイレート劣化評価値としてのイオン偏り評価値Ｎを算出する。ここで、図１２のグラフを見れば、休止中の拘束力が小さい曲線Ｌ１では、休止時間ｔ１が７時間の場合にイオン偏り評価値Ｎが１に復帰するのに対し、休止中の拘束力が大きい曲線Ｌ２では、休止時間ｔ２が１１時間になるまでイオン偏り評価値Ｎが１に復帰しないことが分かる。

【0092】

ついで、ステップＳ６５において、制御装置は、イグニッションオン（ＩＧ－ＯＮ）しないか否か判別する。ＩＧ－ＯＮしない場合にはステップＳ６６に進み、ＩＧ－ＯＮする場合にはステップＳ６７に進む。

【0093】

ステップＳ６６では、ハイレート劣化評価値Ｎが１に達している（Ｎ≧１）か否か判別する。評価値Ｎが１に達している場合にはステップＳ６７に進み、達していない場合にはステップＳ６４に戻って評価値Ｎを再度算出する。

【0094】

ステップＳ６７では、拘束力制御部８２は、拘束力付与部８１に対して、電池セル６２の拘束力をステップＳ６２の拘束力を小さくする工程の前の初期状態に戻すように制御する。

【0095】

ついで、ステップＳ６８では、評価値Ｎを制御装置７０に記録して一連の制御を終了する。

【0096】

これにより、休止時間において、電池セル６２の拘束力を小さくすることにより、ハイレート劣化から早期に復帰することが可能になる。

【0097】

（本実施形態の特徴）
（１）
本実施形態の電池セル６２の制御装置１１０は、図１に示されるように、充放電可能な二次電池である複数の電池セル６２が所定方向Ｄに重なって配置された電池モジュール（バッテリ６０）における前記複数の電池セル６２の拘束力を制御する制御装置である。制御装置１１０は、複数の電池セル６２のそれぞれのハイレート劣化を検出する検出部７１と、ハイレート劣化が電池セル６２の使用開始初期におけるエージング不足によるハイレート劣化であるか判定する判定部７２と、複数の電池セル６２に対して所定方向Ｄに拘束力を与える拘束力付与部８１と、拘束力付与部８１を制御する拘束力制御部８２とを備える。

【0098】

拘束力制御部８２は、判定部７２がエージング不足によるハイレート劣化を判定した場合に、複数の電池セル６２に与える拘束力を大きくするように拘束力付与部８１を制御する（図２（ａ）、（ｂ）および図８のステップＳ２１～２３参照）。

【0099】

本実施形態の電池セル６２の制御装置１１０では、複数の電池セル６２のうちのいずれかにおいて電池セル６２の使用開始初期におけるエージング不足によるハイレート劣化が生じたことを判定部７２が判定した場合には、拘束力制御部８２が複数の電池セル６２に与える拘束力を大きくするように拘束力付与部８１を制御する。エージング不足の電池セル６２が大きな拘束力を受けることにより、当該電池セル６２内部で発生しているガスを排出させることが可能である。このため、電池セル６２内部の負極にガスが付着することによる負極の反応面積の低下を抑制することが可能である。その結果、電池セル６２の使用開始初期における電池セル６２のエージング不足によるハイレート劣化を抑制することが可能である。

【0100】

（２）
本実施形態の電池セル６２の制御装置１１０では、拘束力制御部８２は、ハイレート劣化がエージング不足によるハイレート劣化ではないと判定部７２が判定した場合に、複数の電池セル６２が充放電を休止している間は複数の電池セル６２に与える拘束力を小さくするように拘束力付与部８１を制御する（図８のステップＳ２２およびＳ２４参照）。

【0101】

かかる構成によれば、電池セル６２の使用開始初期におけるエージング不足によるハイレート劣化が解消され、かつ、使用開始初期以降においてハイレート劣化が生じている場合に、複数の電池セル６２が充放電を休止している間は電池セル６２の拘束力を小さくする。これにより、電池セル６２内において電解液のイオンの偏りを早期に解消することが可能である。その結果、電池セル６２のハイレート劣化からの復帰を早めることが可能になる。

【0102】

（３）
本実施形態の電池セル６２の制御装置では、判定部７２は、使用開始初期における電池セル６２の充放電履歴から内部抵抗を推定し、当該内部抵抗をあらかじめ定められた基準の内部抵抗と比較することにより、エージング不足によるハイレート劣化を判定する（図７のステップＳ１２～Ｓ１４）。

【0103】

かかる構成によれば、電池セル６２の内部抵抗を基準の内部抵抗と比較することによって、エージング不足によるハイレート劣化を容易に判定することが可能である。そのため、電池セル６２内部のガスの付着を直接検知する必要がなく、制御装置の構成が簡単になる。

【0104】

（４）
本実施形態の電池セル６２の制御方法は、充放電可能な二次電池である複数の電池セル６２が所定方向Ｄに重なって配置された電池モジュールにおける複数の電池セル６２の拘束力を制御する制御方法である。この制御方法は、複数の電池セル６２のそれぞれのハイレート劣化を検出する検出工程（図７のステップＳ１～Ｓ９参照）と、ハイレート劣化が電池セル６２の使用開始初期におけるエージング不足によるハイレート劣化であるか判定する判定工程（図７のステップＳ１２～Ｓ１４）と、複数の電池セル６２に対して所定方向Ｄに拘束力を与える拘束力付与工程（図８のステップＳ２１～２３参照）とを有する。

【0105】

拘束力付与工程では、判定工程においてエージング不足によるハイレート劣化が判定された場合に、複数の電池セル６２に与える拘束力を大きくする。

【0106】

かかる特徴によれば、判定工程において、複数の電池セル６２のうちのいずれかにおいて電池セル６２の使用開始初期におけるエージング不足によるハイレート劣化が生じたことを判定した場合には、拘束力付与工程では、複数の電池セル６２に与える拘束力を大きくする。エージング不足の電池セル６２が大きな拘束力を受けることにより、当該電池セル６２内部で発生しているガスを排出させることが可能である。このため、電池セル６２内部の負極にガスが付着することによる負極の反応面積の低下を抑制することが可能である。その結果、電池セル６２の使用開始初期における電池セル６２のエージング不足によるハイレート劣化を抑制することが可能である。

【符号の説明】

【0107】

６０ バッテリモジュール（電池モジュール）
６２ 電池セル
８０ 拘束機構
８１ 拘束力付与部
８２ 拘束力制御部
７０ 制御装置
７１ 検出部
７２ 判定部
１００ ハイブリッド車
１１０ 制御装置
Ｄ 配列方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】