特許 7605182 電源装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-16

(45)【発行日】2024-12-24

(54)【発明の名称】電源装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/48 20060101AFI20241217BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20241217BHJP

【ＦＩ】

H01M10/48 101

H01M10/48 301

H02J7/00 Y

H01M10/48 P

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2022092121

(22)【出願日】2022-06-07

(65)【公開番号】P2023179067

(43)【公開日】2023-12-19

【審査請求日】2024-01-25

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松井 貴昭

(72)【発明者】

【氏名】永井 裕喜

(72)【発明者】

【氏名】井口 裕輝

(72)【発明者】

【氏名】磯部 宏一郎

(72)【発明者】

【氏名】岡西 大輔

【審査官】大濱 伸也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２１－０６１１１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０４９９１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２７７３６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１５７２８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０３５８０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２０２００５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ １０／４８

Ｈ０２Ｊ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電解液を有する二次電池と、
前記二次電池の電圧および温度を検出する検出装置と、
前記二次電池の通電時における、前記二次電池の電圧と、前記二次電池の温度と、前記電解液の減少量との関係を示す第１情報、および、前記二次電池の保存時における、前記二次電池の電圧と、前記二次電池の温度と、前記電解液の減少量との関係を示す第２情報を記憶する記憶装置と、
前記電解液の減少量を示す第１指標を算出する制御装置とを備え、
前記第１指標は、前記二次電池の通電による前記電解液の減少量を示す第２指標と、前記二次電池の保存による前記電解液の減少量を示す第３指標とを含み、
前記制御装置は、
前記二次電池の通電時においては、前記検出装置により検出された電圧および温度と、前記第１情報とに基づいて前記第２指標を算出し、
前記二次電池の保存時においては、前記検出装置により検出された電圧および温度と、前記第２情報とに基づいて前記第３指標を算出する、電源装置。

【請求項2】

前記第１情報は、温度毎に実施された前記二次電池のサイクル試験の結果に基づいて作成され、
前記第２情報は、温度毎かつ電圧毎に実施された前記二次電池の保存試験の結果に基づいて作成される、請求項１に記載の電源装置。

【請求項3】

前記制御装置は、前記第１指標が第１閾値以上である場合、警告を報知するための指令を出力する、請求項２に記載の電源装置。

【請求項4】

前記制御装置は、前記第１指標が、前記第１閾値未満であり、かつ、前記第１閾値よりも小さい第２閾値以上である場合、前記二次電池の入出力電力を制限するための指令を出力する、請求項３に記載の電源装置。

【請求項5】

前記制御装置は、前記第１指標が、前記第２閾値未満であり、かつ、前記第２閾値よりも小さい第３閾値以上である場合、前記二次電池の上限電圧値を制限するための指令を出力する、請求項４に記載の電源装置。

【請求項6】

前記二次電池は、アスペクト比率が１．５以上である電極体を含み、
前記電極体は、正極、負極、および前記正極と前記負極との間に配置されるセパレータを積層して構成されており、
前記セパレータは、前記正極および前記負極と、前記セパレータとを接着させる機能を有する機能層を含む、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電源装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電源装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特開２０１７－１５７２８０号公報（特許文献１）は、リチウムイオン電池の非水電解液の分解により発生するガスの量を検出し、検出されたガスの量、および、予め設定された非水電解液の分解量とガスの発生量との相関関係に基づいて、非水電解液の分解量を推定する電池パックを開示する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－１５７２８０号公報

【文献】特開２０２１－０６１１１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

たとえば、アスペクト比率が比較的大きく、かつ、電極とセパレータとが接着されている電極体を有するような二次電池では、電解液の分解により発生するガスが電極体内に残留しやすいことが知られている。そのため、特許文献１に開示された技術では、上記のような電極体を収容した二次電池の電解液の分解量（減少量）を精度よく推定することができない可能性がある。

【0005】

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、本開示の目的は、二次電池の電解液の減少量を精度よく推定することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

（１）本開示に係る電源装置は、電解液を有する二次電池と、二次電池の電圧および温度を検出する検出装置と、二次電池の通電時における、二次電池の電圧と、二次電池の温度と、電解液の減少量との関係を示す第１情報、および、二次電池の保存時における、二次電池の電圧と、二次電池の温度と、電解液の減少量との関係を示す第２情報を記憶する記憶装置と、電解液の減少量を示す第１指標を算出する制御装置とを備える。第１指標は、二次電池の通電による電解液の減少量を示す第２指標と、二次電池の保存による電解液の減少量を示す第３指標とを含む。制御装置は、二次電池の通電時においては、検出装置により検出された電圧および温度と、第１情報とに基づいて第２指標を算出し、二次電池の保存時においては、検出装置により検出された電圧および温度と、第２情報とに基づいて第３指標を算出する。

【0007】

上記構成によれば、二次電池の通電時には、検出された電圧および温度と、第１情報とに基づいて第２指標が算出され、二次電池の保存時には、検出された電圧および温度と、第２情報とに基づいて第３指標が算出される。第２指標と第３指標と積算していくことにより電解液の減少量を示す第１指標を算出し、第１指標に基づいて電解液の減少量を推定することができる。このように、検出された電圧および温度を用いて電解液の減少量を推定できるので、電解液を有する種々の二次電池に対して、電解液の減少量を精度よく推定することができる。

【0008】

（２）ある実施の形態においては、第１情報は、温度毎に実施された二次電池のサイクル試験の結果に基づいて作成される。第２情報は、温度毎かつ電圧毎に実施された二次電池の保存試験の結果に基づいて作成される。

【0009】

上記構成によれば、第１情報および第２情報を適切に作成できる。よって、第１情報および第２情報を用いることで、第２指標および第３指標を精度よく算出することができる。ゆえに、第１指標を精度よく算出することができるので、二次電池の電解液の減少量を精度よく推定することができる。

【0010】

（３）ある実施の形態においては、制御装置は、第１指標が第１閾値以上である場合、警告を報知するための指令を出力する。

【0011】

第１閾値は、たとえば、電解液がゼロであることを示す値に一定のマージンを加えた値に設定される。第１指標が第１閾値以上である場合に警告を報知するための指令が出力されるので、ユーザに警告を行なうことができる。

【0012】

（４）ある実施の形態においては、制御装置は、第１指標が、第１閾値未満であり、かつ、第１閾値よりも小さい第２閾値以上である場合、二次電池の入出力電力を制限するための指令を出力する。

【0013】

上記構成によれば、第１指標が、第１閾値未満であっても、第２閾値以上であるような場合には、二次電池の入出力電力が制限されるので、電解液の減少を緩やかにすることができる。

【0014】

（５）ある実施の形態においては、制御装置は、第１指標が、第２閾値未満であり、かつ、第２閾値よりも小さい第３閾値以上である場合、二次電池の上限電圧値を制限するための指令を出力する。

【0015】

上記構成によれば、第１指標が、第２閾値未満であっても、第３閾値以上であるような場合には、二次電池の上限電圧値が制限されるので、電解液の減少を緩やかにすることができる。

【0016】

（６）ある実施の形態においては、二次電池は、アスペクト比率が１．５以上である電極体を含む。電極体は、正極、負極、および正極と負極との間に配置されるセパレータを積層して構成されている。セパレータは、正極および負極と、セパレータとを接着させる機能を有する機能層を含む。

【0017】

アスペクト比率が比較的大きく（１．５以上）、かつ、電極とセパレータとが接着されているような電極体を有する二次電池においても、電解液の減少量を精度よく推定することができる。

【発明の効果】

【0018】

本開示によれば、二次電池の電解液の減少量を精度よく推定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】実施の形態に係る車両の概略的な構成を示す図である。

【図2】電池の構成を詳細に説明するための図である。

【図3】第１マップの作成方法を説明するための図である。

【図4】第１マップの一例を示す図である。

【図5】推定処理を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0020】

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。

【0021】

＜電力システムの全体構成＞
図１は、本実施の形態に係る車両１の概略的な構成を示す図である。本実施の形態に係る車両１は、車両外部の電源（図示せず）から直流電力の供給を受けて、車載のバッテリ１１を充電する直流充電が可能に構成された電気自動車（ＢＥＶ：Battery Electric Vehicle）である。車両１の種類は、電池パックが搭載される車両であればよく、電気自動車に限定されない。車両１は、ハイブリッド車（ＨＥＶ：Hybrid Electric Vehicle）であってもよいし、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ：Plug-in Hybrid Electric Vehicle）であってもよいし、燃料電池車（ＦＣＥＶ：Fuel Cell Electric Vehicle）であってもよい。また、車両１は、車両外部の電源から交流電力の供給を受けて、車載のバッテリ１１を充電する交流充電が可能に構成されてもよい。

【0022】

車両１は、電池パック１０と、パワーコントロールユニット（以下「ＰＣＵ（Power Control Unit）」とも称する）３０と、モータジェネレータ４０と、動力伝達ギヤ５０と、駆動輪５５と、インレット６０と、報知装置７０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）８０とを備える。

【0023】

電池パック１０とＰＣＵ３０とは電力線ＰＬ１，ＮＬ１により電気的に接続されている。電池パック１０は、バッテリ１１と、システムメインリレー（ＳＭＲ：System Main Relay）装置１３と、電圧監視モジュール１６と、電流センサ１７と、温度センサ１８と、電池ＥＣＵ２０とを含む。なお、電池パック１０は、本開示に係る「電源装置」の一例に相当する。

【0024】

バッテリ１１は、駆動電源（すなわち動力源）として車両１に搭載される。バッテリ１１は、積層された複数の電池１２を含んで構成される。電池１２は、たとえば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池である。電池１２は、正極と負極との間に液体電解質（電解液）を有する電池であればよく、非水系電解質電池であってもよいし、水系電解質電池であってもよい。

【0025】

図２は、電池１２の構成を詳細に説明するための図である。図２において、電池１２は、その内部を透視して示されている。電池１２は、筐体１２１と、蓋体１２２と、正極端子１２３と、負極端子１２４と、電極体１２５（破線で示す）とを含む。

【0026】

筐体１２１は、角型形状（略直方体形状）を有する。以下では、筐体１２１の長辺方向（幅方向）をｘ軸方向とし、奥行方向（厚み方向）をｙ軸方向とし、短辺方向（高さ方向）をｚ軸方向とする。

【0027】

蓋体１２２は、筐体１２１の上面を封止する。正極端子１２３および負極端子１２４の各々の一方端は、蓋体１２２から外部に突出している。正極端子１２３および負極端子１２４の各々の他方端は、筐体１２１の内部において、内部正極端子および内部負極端子（いずれも図示せず）にそれぞれ電気的に接続されている。

【0028】

図２に示されるように、蓋体１２２に上面を封止された状態において、筐体１２１は、筐体幅Ｗｘ、筐体奥行（厚み）Ｗｙ、筐体高さ（正極端子１２３および負極端子１２４を除く）Ｗｚを有する。本実施の形態に係る電池１２のアスペクト比率Ａｒは、以下の式（１）により表わされる。

【0029】

アスペクト比率Ａｒ＝筐体幅Ｗｘ／筐体高さＷｚ ・・・（１）
本実施の形態に係る電池１２の筐体１２１は、アスペクト比率Ａｒが１．５以上となるように構成されている。さらに、筐体１２１に収容される電極体１２５も、アスペクト比率が１．５以上となるように構成されている。

【0030】

電極体１２５は、正極１２６と負極１２７とがセパレータ１２８を介して積層され、その積層体が捲回されることにより形成されている。電極体１２５は、その捲回軸が筐体１２１の幅方向（ｘ軸方向）に延在するように筐体１２１に収容されている。電解液は、筐体１２１に注入され、電極体１２５に含浸しており、主に電極体１２５の内部に保持されている。なお、図２では電極体１２５が捲回型である例を示すが、電極体１２５は積層型であってもよい。

【0031】

正極１２６、負極１２７、セパレータ１２８および電解液には、リチウムイオン二次電池の正極、負極、セパレータおよび電解液として公知の構成および材料をそれぞれ用いることができる。なお、セパレータ１２８は、たとえば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）等の接着機能を有するバインダを含んで構成されている。

【0032】

再び図１を参照し、システムメインリレー装置１３は、バッテリ１１とＰＣＵ３０とを電気的に接続する電力線ＰＬ１，ＮＬ１に設けられる。システムメインリレー装置１３は、ＳＭＲ１４，１５を含む。ＳＭＲ１４の一端は、バッテリ１１の正極端子と電気的に接続され、他端は、ＰＣＵ３０と電気的に接続される。ＳＭＲ１５の一端は、バッテリ１１の負極端子と電気的に接続され、他端は、ＰＣＵ３０と電気的に接続される。

【0033】

電圧監視モジュール１６は、バッテリ１１に含まれる複数の電池１２の各々の電圧Ｖｂを検出し、その検出結果を示す信号を電池ＥＣＵ２０に出力する。

【0034】

電流センサ１７は、バッテリ１１の正極端子とＳＭＲ１４との間に設けられ、バッテリ１１に入出力される電流Ｉｂを検出する。電流センサ１７は、検出結果を示す信号を電池ＥＣＵ２０に出力する。

【0035】

温度センサ１８は、バッテリ１１に含まれる複数の電池１２の各々の温度Ｔｂを検出し、その検出結果を示す信号を電池ＥＣＵ２０に出力する。

【0036】

電池ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサ２１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）などのメモリ２２と、各種信号を入出力する入出力ポート（図示せず）とを含む。電池ＥＣＵ２０は、各センサ（電圧監視モジュール１６、電流センサ１７、温度センサ１８）からの信号の入力ならびにメモリ２２に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、ＥＣＵ８０と協調しながらバッテリ１１を管理する。実施の形態において電池ＥＣＵ２０により実行される主要な処理としては、バッテリ１１に含まれる複数の電池１２の各々の電解液の減少量を示す指標を算出する処理（以下「推定処理」とも称する）が挙げられる。電池ＥＣＵ２０による推定処理の詳細については後述する。

【0037】

ＰＣＵ３０は、たとえば、インバータと、コンバータ（いずれも図示せず）とを含む。ＰＣＵ３０は、ＥＣＵ８０からの制御信号に従って、電池パック１０（バッテリ１１）とモータジェネレータ４０との間で双方向の電力変換を実行する。

【0038】

モータジェネレータ４０は、たとえば永久磁石がロータ（図示せず）に埋設された三相交流回転電機である。モータジェネレータ４０のロータは、動力伝達ギヤ５０を介して駆動輪５５に機械的に接続される。モータジェネレータ４０は、バッテリ１１からの供給電力を用いて駆動する。また、モータジェネレータ４０は回生制動によって発電することも可能である。モータジェネレータ４０によって発電された交流電力は、ＰＣＵ３０により直流電力に変換されてバッテリ１１に充電される。

【0039】

インレット６０は、外部電源（たとえば、充電スタンド等）に電気的に接続された充電ケーブルの先端に設けられたコネクタを接続可能に構成される（いずれも図示せず）。外部電源からインレット６０に供給された電力は、電力線ＰＬ２，ＮＬ２および電力線ＰＬ１，ＮＬ１を介して、電池パック１０（バッテリ１１）に供給される。なお、電力線ＰＬ２，ＮＬ２には、図示しない充電リレーが設けられている。

【0040】

報知装置７０は、表示装置および音声出力装置のうちの少なくとも１つを含んで構成される。報知装置７０は、ＥＣＵ８０からの指令に従って、表示装置に情報を表示させたり、音声出力装置に音声出力（たとえば情報の読み上げ）をさせたりする。たとえば、ナビゲーション装置が報知装置７０の機能を備えるように構成されてもよい。

【0041】

ＥＣＵ８０は、ＣＰＵなどのプロセッサ８１と、ＲＯＭおよびＲＡＭなどのメモリ８２と、各種信号を入出力する入出力ポート（図示せず）とを含む。ＥＣＵ８０は、車両１に設けられた各センサからの信号の入力ならびにメモリ８２に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、車両１が所望の状態となるように機器類を制御する。ＥＣＵ８０は、たとえば、ＰＣＵ３０を制御することによってバッテリ１１の充放電を制御する。

【0042】

ここで、二次電池では、その使用（通電）および保存に伴って電解液が消費されることが知られている。電解液量が減少し、電解液量が不足すると、電極と電解液とが介さない部分が生じ、化学反応が生じにくくなり得る。そのため、電池容量の低下および内部抵抗の増加が生じ得る。よって、電解液の減少量を監視することが求められる。

【0043】

そこで、本実施の形態に係る車両１では、電池ＥＣＵ２０は、推定処理を実行し、各電池１２の電解液の減少量を示す指標Ｅａｓｕｍを算出する。具体的には、電池ＥＣＵ２０は、予め定められた周期（たとえば、制御周期）毎に各電池１２の電圧Ｖｂ、電流Ｉｂ、および各電池１２の温度Ｔｂ（以下、総称して「検出データ」とも称する）を取得し、これらに基づいて、各電池１２について指標Ｅａｓｕｍを算出する。そして、電池ＥＣＵ２０は、指標Ｅａｓｕｍに基づいて、バッテリ１１の上限電圧を制限するための指令をＥＣＵ８０に出力したり、バッテリ１１の入出力電力を制限するための指令をＥＣＵ８０に出力したり、警告を報知するための指令をＥＣＵ８０に出力したりする。

【0044】

電池ＥＣＵ２０のメモリ２２には、バッテリ１１の通電時における電池１２の単位時間あたりの電解液の減少量を示す指標Ｅａ１を算出するための第１マップ、および、バッテリ１１の保存時における電池１２の電解液の単位時間あたりの減少量を示す指標Ｅａ２を算出するための第２マップが予め記憶されている。第１マップおよび第２マップは、実験結果に基づいて予め作成することができる。なお、単位時間は、上述の予め定められた周期（たとえば、制御周期）である。第１マップは本開示に係る「第１情報」の一例に相当する。第２マップは本開示に係る「第２情報」の一例に相当する。また、指標Ｅａｓｕｍは、本開示に係る「第１指標」の一例に相当する。指標Ｅａ１は、本開示に係る「第２指標」の一例に相当する。指標Ｅａ２は、本開示に係る「第３指標」の一例に相当する。

【0045】

図３は、第１マップの作成方法を説明するための図である。図３の横軸は、サイクル試験の実行回数（サイクル数）を示し、縦軸は、サイクル維持率（容量維持率）および抵抗増加率を示す。グラフＧ１は、サイクル数とサイクル維持率との関係を示すグラフである。グラフＧ２は、サイクル数と抵抗増加率との関係を示すグラフである。

【0046】

本発明者らは、電池１２の保証温度内において、温度別に通電サイクル試験を実施した。サイクル試験では、下限電圧Ｖｘ、上限電圧Ｖｙ（＞Ｖｘ）、所定の電流レート（たとえば、１Ｃ以下）で充放電サイクルを繰り返し行なった。なお、１Ｃ以下のような、充放電による発熱を無視できる程度の電流レートを設定することにより、所望の温度に対する実験結果を得ることができる。本発明者らは、サイクル試験において、容量維持率と内部抵抗の増加率を監視しながら、サイクル途中で電池の解体を行ない、電解液の残量を調査した。ある温度についてのサイクル試験の実験結果として、図３に示すグラフＧ１，Ｇ２を含む実験結果を得た。

【0047】

グラフＧ２に示されるように、サイクル数と抵抗増加率との関係には、抵抗増加率が急増する変曲点Ｐが存在することがわかった。そして、本発明者らは、変曲点Ｐにおいて、電解液量がゼロとなることを見い出した。この実験結果を用いれば、グラフＧ２の変曲点Ｐに至るまでのサイクル数に基づき、電圧と温度との組に対する単位時間あたりの電解液の減少量をマップ化することができる。たとえば、図３の実験結果が、ある温度Ｔａにおけるサイクル試験のものであれば、マップは、電圧Ｖｘ～Ｖｙと温度Ｔａとの各組に対する単位時間あたりの電解液の減少量を示す。電圧Ｖｘ～Ｖｙと温度Ｔａとの各組に対する単位時間あたりの電解液の減少量は、各組とも同じ値に設定されてもよいし、高電圧にあるほど電解液の消費が多くなることに鑑みて、高い電圧を含む組ほどその値が大きくなるように設定されてもよい。

【0048】

温度Ｔａ以外の他の温度（保証温度内の温度）に対しても、上記と同様の実験を行なうことによって、各温度における、電圧Ｖｘ～Ｖｙとの組に対する単位時間あたりの電解液の減少量をマップ化することができる。これらを用いて、第１マップが作成される。すなわち、電池１２の保証温度を温度Ｔｘ～Ｔｙとすると、第１マップは、通電時における、電圧Ｖｙ～Ｖｘと温度Ｔｘ～Ｔｙとの各組に対する単位時間あたりの電解液の減少量を示す。

【0049】

図４は、第１マップの一例を示す図である。第１マップは、たとえば、高温かつ高電圧であるほど、電解液の減少量が大きくなる傾向を示す。

【0050】

また、本発明者らは、電池１２の保証温度内において、温度別かつ電圧別に電池の保存試験を実施した。保存試験では、特定の温度および特定の電圧を維持しながら、サイクル試験と同様に容量維持率と内部抵抗の増加率を監視しながら、途中で電池の解体を行ない、電解液の残量を調査した。第１マップの作成手順と同様にして、保存試験の実験結果に基づき、第２マップを作成することができる。第２マップは、保存時における、電圧Ｖｙ～Ｖｘと温度Ｔｘ～Ｔｙとの各組に対する単位時間あたりの電解液の減少量を示す。

【0051】

電池ＥＣＵ２０は、予め定められた周期（たとえば、制御周期）毎に電圧Ｖｂおよび温度Ｔｂを取得し、電圧Ｖｂおよび温度Ｔｂを引数として、第１マップまたは第２マップに照会させることにより、指標Ｅａ１または指標Ｅａ２を算出する。たとえば、電池ＥＣＵ２０は、今回取得された電圧Ｖｂおよび温度Ｔｂがバッテリ１１の通電時のものであれば、電圧Ｖｂおよび温度Ｔｂを引数として、第１マップに照会させて指標Ｅａ１を算出する。たとえば、電池ＥＣＵ２０は、今回取得された電圧Ｖｂおよび温度Ｔｂがバッテリ１１の保存時のものであれば、電圧Ｖｂおよび温度Ｔｂを引数として、第２マップに照会させて指標Ｅａ２を算出する。そして、電池ＥＣＵ２０は、今回算出した指標Ｅａ１または指標Ｅａ２を指標Ｅａｓｕｍに加算して、指標Ｅａｓｕｍを更新する。指標Ｅａｓｕｍを更新して監視することにより、各電池１２の電解液の減少量を監視することが可能となる。そして、電池ＥＣＵ２０は、指標Ｅａｓｕｍに応じて、バッテリ１１の上限電圧を制限するための指令をＥＣＵ８０に出力したり、バッテリ１１の入出力電力を制限するための指令をＥＣＵ８０に出力したり、警告を報知するための指令をＥＣＵ８０に出力したりする。以下、図５を参照しながら詳細に説明する。

【0052】

図５は、推定処理を示すフローチャートである。このフローチャートは、電池ＥＣＵ２０の起動とともに開始され、制御周期毎に繰り返し実行される。各ステップは、電池ＥＣＵ２０によるソフトウェア処理により実現されるが、電池ＥＣＵ２０内に作製されたハードウェア（電気回路）により実現されてもよい。以下、ステップを「Ｓ」と略す。

【0053】

Ｓ１において、電池ＥＣＵ２０は、電圧監視モジュール１６、電流センサ１７、および温度センサ１８から、各電池１２の電圧Ｖｂ、電流Ｉｂ、および各電池１２の温度Ｔｂをそれぞれ取得する（検出データを取得する）。

【0054】

Ｓ２において、電池ＥＣＵ２０は、Ｓ１で取得した検出データ（複数の電圧Ｖｂ、電流Ｉｂ、複数の温度Ｔｂ）が、バッテリ１１の通電時（放電時または充電時）のものであるか、バッテリ１１の保存時のものであるかを判断する。具体的には、電池ＥＣＵ２０は、Ｓ１で取得した電流Ｉｂに基づいて、バッテリ１１の状態（通電中または保存中）を判断する。電池ＥＣＵ２０は、電流Ｉｂがゼロでなければ（Ｓ２においてＮＯ）、通電中（すなわち、Ｓ１で取得された検出データは、バッテリ１１の通電時のものである）と判断して、処理をＳ３に進める。一方、電池ＥＣＵ２０は、電流Ｉｂがゼロであれば（Ｓ２においてＹＥＳ）、保存中（すなわち、Ｓ１で取得された検出データは、バッテリ１１の保存時のものである）と判断して、処理をＳ４に進める。

【0055】

Ｓ３において、電池ＥＣＵ２０は、メモリ２２から第１マップを読み出す。そして、電池ＥＣＵ２０は、電池１２毎に、Ｓ１で取得された電圧Ｖｂおよび温度Ｔｂを引数として、第１マップに照会させて、今回の制御周期（単位時間）における電解液の減少量を示す指数Ｅａ１を算出する。その後、電池ＥＣＵ２０は、処理をＳ５に進める。

【0056】

Ｓ４において、電池ＥＣＵ２０は、メモリ２２から第２マップを読み出す。そして、電池ＥＣＵ２０は、電池１２毎に、Ｓ１で取得された電圧Ｖｂおよび温度Ｔｂを引数として、第２マップに照会させて、今回の制御周期（単位時間）における電解液の減少量を示す指数Ｅａ２を算出する。その後、電池ＥＣＵ２０は、処理をＳ５に進める。

【0057】

Ｓ５において、電池ＥＣＵ２０は、電池１２毎の、通電時における指数Ｅａ１および保存時における指数Ｅａ２のこれまでの累積総和である指数Ｅａｓｕｍをメモリ２２から読み出す。電池ＥＣＵ２０は、電池１２毎に、Ｓ３で算出した指数Ｅａ１またはＳ４で算出した指数Ｅａ２を、今回分（今回の単位時間における電解液の減少量）として、指数Ｅａｓｕｍに加算する。指数Ｅａｓｕｍは、電池１２毎に用意される。

【0058】

以下のＳ６，８，１０において、電池ＥＣＵ２０は、電池１２毎に、指数Ｅａｓｕｍを各閾値と比較する。電池ＥＣＵ２０のメモリ２２には、第１閾値Ｔｔｈ１、第２閾値Ｔｔｈ２（＜Ｔｔｈ１）、第３閾値Ｔｔｈ３（＜Ｔｔｈ２）が記憶されている。第１閾値Ｔｔｈ１、第２閾値Ｔｔｈ２、第３閾値Ｔｔｈ３の順に小さな値となるように、各々の値が設定されている。第１閾値Ｔｔｈ１は、車両１のユーザに警告を行なうか否かを判断するための閾値である。第１閾値Ｔｔｈ１は、たとえば、電池１２の電解液量がゼロを示す値に一定のマージンを持たせた値に設定することができる。第２閾値Ｔｔｈ２は、バッテリ１１の入出力電力を制限するか否かを判断するための閾値である。第２閾値Ｔｔｈ２は、第１閾値Ｔｔｈ１にさらにマージンを持たせた値に設定することができる。第３閾値Ｔｔｈ３は、バッテリ１１の上限電圧を制限するか否かを判断するための閾値である。第３閾値Ｔｔｈ３は、第２閾値Ｔｔｈ２にさらにマージンを持たせた値に設定することができる。各閾値に対するマージンの大きさは、バッテリ１１（電池１２）の仕様等に基づいて適宜設定することができる。

【0059】

Ｓ６において、電池ＥＣＵ２０は、メモリ２２から第１閾値Ｔｔｈ１を読み出し、各電池１２の指数Ｅａｓｕｍを第１閾値Ｔｔｈ１とそれぞれ比較する。電池ＥＣＵ２０は、各電池１２の指数Ｅａｓｕｍのうちの少なくともいずれか１つが第１閾値Ｔｔｈ１より大きい場合（Ｓ６においてＹＥＳ）、処理をＳ７に進める。電池ＥＣＵ２０は、各電池１２の指数Ｅａｓｕｍのすべてが第１閾値Ｔｔｈ１以下である場合（Ｓ６においてＮＯ）、処理をＳ８に進める。

【0060】

Ｓ７において、電池ＥＣＵ２０は、警告を報知するための指令をＥＣＵ８０に出力する。これにより、ＥＣＵ８０は、報知装置７０を制御して、報知装置７０に警告を報知させる。警告の内容は、たとえば、バッテリ１１の点検を受けることを促す警告、バッテリ１１の交換を促す警告などであってよい。報知装置７０は、表示装置への表示による警告を行なってもよいし、音声出力装置からの音声出力による警告を行なってもよいし、表示装置による警告と音声出力装置による警告との両方による警告を行なってもよい。

【0061】

Ｓ８において、電池ＥＣＵ２０は、メモリ２２から第２閾値Ｔｔｈ２を読み出し、各電池１２の指数Ｅａｓｕｍを第２閾値Ｔｔｈ２とそれぞれ比較する。電池ＥＣＵ２０は、各電池１２の指数Ｅａｓｕｍのうちの少なくともいずれか１つが第２閾値Ｔｔｈ２より大きい場合（Ｓ８においてＹＥＳ）、処理をＳ９に進める。電池ＥＣＵ２０は、各電池１２の指数Ｅａｓｕｍのすべてが第２閾値Ｔｔｈ２以下である場合（Ｓ８においてＮＯ）、処理をＳ１０に進める。

【0062】

Ｓ９において、電池ＥＣＵ２０は、バッテリ１１の入出力電力を制限するための指令をＥＣＵ８０に出力する。これにより、ＥＣＵ８０は、バッテリ１１の入出力電力を予め設定された入出力制限値に制限することを決定する。したがって、これ以降、バッテリ１１の入出力電力が制限される。

【0063】

Ｓ１０において、電池ＥＣＵ２０は、メモリ２２から第３閾値Ｔｔｈ３を読み出し、各電池１２の指数Ｅａｓｕｍを第３閾値Ｔｔｈ３とそれぞれ比較する。電池ＥＣＵ２０は、各電池１２の指数Ｅａｓｕｍのうちの少なくともいずれか１つが第３閾値Ｔｔｈ３より大きい場合（Ｓ１０においてＹＥＳ）、処理をＳ１１に進める。電池ＥＣＵ２０は、各電池１２の指数Ｅａｓｕｍのすべてが第３閾値Ｔｔｈ３以下である場合（Ｓ１０においてＮＯ）、処理をリターンに進める。

【0064】

Ｓ１１において、電池ＥＣＵ２０は、バッテリ１１の上限電圧を制限するための指令をＥＣＵ８０に出力する。これにより、ＥＣＵ８０は、バッテリ１１の上限電圧を予め設定された上限制限値に制限することを決定する。したがって、これ以降、バッテリ１１の上限電圧が制限される。

【0065】

以上のように、本実施の形態では、バッテリ１１の通電時における電池１２の電解液の単位時間あたりの減少量を示す指標Ｅａ１を算出するための第１マップ、および、バッテリ１１の保存時における電池１２の電解液の単位時間あたりの減少量を示す指標Ｅａ２を算出するための第２マップが予め実験により作成され、電池ＥＣＵ２０のメモリ２２に記憶される。電池ＥＣＵ２０は、単位時間毎に、電圧監視モジュール１６、電流センサ１７および温度センサ１８から、各電池１２の電圧Ｖｂ、電流Ｉｂおよび各電池の温度Ｔｂをそれぞれ取得する（検出データを取得する）。電池ＥＣＵ２０は、電流Ｉｂに基づいて、取得された検出データがバッテリ１１の通電時のものか保存時のものかを判断する。検出データが通電時のものであれば、電池ＥＣＵ２０は、電池１２毎に、電圧Ｖｂおよび温度Ｔｂを引数として、第１マップに基づいて指標Ｅａ１を算出する。検出データが保存時のものであれば、電池ＥＣＵ２０は、電池１２毎に、電圧Ｖｂおよび温度Ｔｂを引数として、第２マップに基づいて指標Ｅａ２を算出する。電池ＥＣＵ２０は、今回算出した指標Ｅａ１または指標Ｅａ２を指標Ｅａｓｕｍに加算して、指標Ｅａｓｕｍを更新する。単位時間毎に指標Ｅａ１または指標Ｅａ２を算出して、指標Ｅａｓｕｍを更新することにより、各電池１２の電解液の減少量を監視することができる。検出された電圧および温度を用いて電解液の減少量を推定できるので、電池１２の電解液の減少量を精度よく推定することができる。

【0066】

たとえば、電解液の分解により発生するガスを検出することにより、電解液の減少量を推定する手法が公知であるが、アスペクト比率Ａｒが大きく（たとえば、１．５以上）、かつ、セパレータが接着機能を有するバインダを含むような電池では、ガスが電極体内に残留しやすい。そのため、電池の電解液の減少量を精度よく推定することができない。本実施の形態に係る上記手法であれば、アスペクト比率Ａｒが大きく（たとえば、１．５以上）、かつ、セパレータが接着機能を有するバインダを含むような電池であっても、電池の電解液の減少量を精度よく推定することができる。

【0067】

また、電池ＥＣＵ２０は、各電池１２の指数Ｅａｓｕｍのうちの少なくともいずれか１つが第１閾値Ｔｔｈ１を超えた場合、警告を報知するための指令をＥＣＵ８０に出力する。これにより、ＥＣＵ８０が報知装置７０を制御して、報知装置７０に警告を報知させる。よって、車両１のユーザに警告をすることができる。これにより、ユーザは、バッテリ１１に対して適切な対応をとることができる。

【0068】

さらに、電池ＥＣＵ２０は、各電池１２の指数Ｅａｓｕｍのうちの少なくともいずれか１つが第１閾値Ｔｔｈ１未満であり、かつ、第２閾値Ｔｔｈ２を超えた場合、バッテリ１１の入出力電力を制限するための指令をＥＣＵ８０に出力する。これにより、ＥＣＵ８０がバッテリ１１の入出力電力を制限することを決定する。よって、バッテリ１１の入出力電力が制限されるので、電解液の減少を緩やかにすることができる。

【0069】

さらに、電池ＥＣＵ２０は、各電池１２の指数Ｅａｓｕｍのうちの少なくともいずれか１つが第２閾値Ｔｔｈ２未満であり、かつ、第３閾値Ｔｔｈ３を超えた場合、バッテリ１１の上限電圧を制限するための指令をＥＣＵ８０に出力する。これにより、ＥＣＵ８０が、バッテリ１１の上限電圧を制限することを決定する。よって、バッテリ１１の上限電圧が制限されるので、電解液の減少を緩やかにすることができる。

【0070】

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。本開示の範囲は、上記した実施の形態の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。

【符号の説明】

【0071】

１ 車両、１０ 電池パック、１１ バッテリ、１２ 電池、１３ システムメインリレー装置、１４，１５ ＳＭＲ、１６ 電圧監視モジュール、１７ 電流センサ、１８ 温度センサ、２０ 電池ＥＣＵ、２１ プロセッサ、２２ メモリ、３０ ＰＣＵ、４０ モータジェネレータ、５０ 動力伝達ギヤ、５５ 駆動輪、６０ インレット、７０ 報知装置、８０ ＥＣＵ、８１ プロセッサ、８２ メモリ、１２１ 筐体、１２２ 蓋体、１２３ 正極端子、１２４ 負極端子、１２５ 電極体、１２６ 正極、１２７ 負極、１２８ セパレータ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】