JP6658343B2 - 電池システム - Google Patents

Description

本発明は電池システムに関し、より特定的には、ニッケル水素電池を含む電池システムの放電制御に関する。

ニッケル水素電池の正極電位が所定値を下回ると、正極が劣化し、それによりニッケル水素電池の出力性能が低下することが知られている。そのため、ニッケル水素電池の正極を保護するための制御が提案されている。

たとえば特開２０１６−０９１９７８号公報（特許文献１）は、ニッケル水素電池の負極電位を算出するとともにニッケル水素電池の電圧を検出した上で、算出された負極電位と、検出された電圧とに基づいて正極電位を算出する電池システムを開示する。この電池システムにおいては、正極電位が所定値を下回った場合に、ニッケル水素電池からの放電を許容する制御上限値（放電電力上限値）を基準値よりも低下させる。

特開２０１６−０９１９７８号公報

ニッケル水素電池の負極には水素吸蔵合金が用いられる。一般に、ニッケル水素電池の製造時には、水素吸蔵合金の表面に種々のガスが吸着されているとともに水素吸蔵合金の表面が酸化被膜により覆われているので、水素吸蔵合金に水素を吸蔵可能にするための活性化処理（いわゆる初期活性化処理）が実施される。

本発明者は、ニッケル水素電池の使用時間の経過とともに負極の活性化が進行し得る点に着目した。特許文献１に開示された発明のように負極電位と、ニッケル水素電池の電圧（電圧センサの測定値）とに基づいて正極電位を算出する構成においては、負極の活性化が進行した場合に、水素が吸蔵されやすくなることで負極抵抗が低下し、それにより負極電位が低下することによって正極電位が低下し得る。つまり、放電電力上限値を基準値よりも低下させるための上記所定値を正極電位が下回りやすくなる可能性がある。しかしながら、特許文献１では、負極の活性化の進行については特に考慮されていないので、正極保護の観点において改善の余地が存在する。

その一方で、正極保護を確実に行なうためには、上記所定値を予め高く設定することも考えられる。正極電位が上記所定値を下回りやすくすることによって、ニッケル水素電池の出力抑制が強化されるためである。しかしながら、その場合、ニッケル水素電池からの出力が過度に抑制され、電池性能（より詳細には放電性能）を十分に発揮することができなくなる可能性がある。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ニッケル水素電池を含む電池システムにおいて、正極を適切に保護しつつ電池性能を向上させることが可能な技術を提供することができる。

本発明のある局面に従う電池システムは、ニッケル水素電池と、ニッケル水素電池の電圧および電流を検出する検出部と、検出部による検出結果を用いてニッケル水素電池の出力を抑制する出力抑制制御を実行する制御装置とを備える。制御装置は、検出部により検出された電圧および電流からニッケル水素電池の負極活性化による抵抗低減に関連する値を算出し、上記関連する値がニッケル水素電池のセル抵抗が所定値よりも下回ったことを示す場合に、ニッケル水素電池の負極開放電位、セル抵抗からニッケル水素電池の正極抵抗を減算することにより算出される負極抵抗、および前記検出部により検出された電流を用いて、前記ニッケル水素電池の負極電位を算出し、算出された負極電位に検出部により検出された電圧を加算することにより、ニッケル水素電池の正極電位を算出し、算出された正極電位が所定値を下回った場合に出力抑制制御を実行する。

上記構成によれば、検出部により検出された電圧および電流からニッケル水素電池のセル抵抗（セル全体の抵抗）が算出され、算出されたセル抵抗からニッケル水素電池の正極抵抗を減算することによりニッケル水素電池の負極抵抗が算出される。セル抵抗には負極活性化による抵抗成分が含まれているので、上記のようにすることによって負極抵抗の算出に際して負極活性化の影響を反映させることができる。その結果、正極電位の算出精度が向上するので、より適切に正極を適切に保護することができるとともに、ニッケル水素電池からの出力が過度に抑制されることを防止して電池性能を向上させることができる。

本発明によれば、ニッケル水素電池を含む電池システムにおいて、正極を適切に保護しつつ電池性能を向上させることができる。

本実施の形態に係る電池システムが搭載された電動車両の全体構成を概略的に示すブロック図である。 セルの構成を示す図である。 正極電位の算出手法を説明するための図である。 本実施の形態におけるバッテリの出力抑制制御を示すフローチャートである。 本実施の形態の変形例１におけるバッテリの出力抑制制御を示すフローチャートである。 本実施の形態の変形例２におけるバッテリの出力抑制制御を示すフローチャートである。

以下、本発明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。

以下では、本発明の実施の形態に係る電池システムが電動車両に搭載される構成を例に説明する。電動車両は、ハイブリッド車（プラグインハイブリッド車を含む）であってもよいし、電気自動車であってもよいし、燃料自動車であってもよい。また、電池システムの用途は車両用に限定されるものではなく、定置用であってもよい。

［実施の形態］
＜電池システムの構成＞
図１は、本実施の形態に係る電池システムが搭載された電動車両の全体構成を概略的に示すブロック図である。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、電池システム２とを備える。電池システム２は、電池パック１００と、電圧センサ２１０と、電流センサ２２０と、温度センサ２３０と、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）３００とを備える。

モータジェネレータ１０は、たとえば三相交流回転電機である。モータジェネレータ１０の出力トルクは、減速機および動力分割機構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。モータジェネレータ１０は、車両１の回生制動動作時には、駆動輪３０の回転力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１０に加えてエンジン（図示せず）が搭載されたハイブリッド自動車では、エンジンおよびモータジェネレータ１０を協調的に動作させることによって必要な車両駆動力を発生させる。なお、図１ではモータジェネレータが１つだけ設けられる構成が示されるが、モータジェネレータの数はこれに限定されず、モータジェネレータを複数（たとえば２つ）設ける構成としてもよい。

ＰＣＵ４０は、いずれも図示しないが、インバータとコンバータとを含む。電池パック１００の放電時には、コンバータは、電池パック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モータジェネレータ１０を駆動する。一方、電池パック１００の充電時には、インバータは、モータジェネレータ１０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降圧して電池パック１００に供給する。

ＳＭＲ５０は、電池パック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場合、電池パック１００とＰＣＵ４０との間で電力の授受が行なわれ得る。

電池パック１００は、再充電が可能な直流電源であり、本実施の形態では複数のニッケル水素電池のセル１１０を含んで構成される。電池パック１００に含まれる各セル１１０の詳細な構成については図２にて説明する。

電池パック１００には、電圧センサ２１０と、電流センサ２２０と、温度センサ２３０とが設けられる。各センサは、その検出結果をＥＣＵ３００に出力する。なお、電圧センサ２１０および電流センサ２２０は、本発明に係る「検出部」に相当する。

ＥＣＵ３００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０１と、メモリ（ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory））３０２と、入出力バッファ（図示せず）と等を含んで構成される。ＥＣＵ３００は、各センサから受ける信号、ならびにメモリ３０２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および電池システム２が所望の状態となるように各機器を制御する。ＥＣＵ３００により実行される主要な制御として、電池パック１００の放電制御が挙げられるが、この放電制御については後述する。

図２は、セル１１０の構成を示す図である。図示しないが、他のセルの構成も基本的に共通である。セル１１０は、たとえば角形密閉式のセルであり、ケース１２０と、ケース１２０に設けられた安全弁１３０と、ケース１２０内に収容された電極体１４０および電解液（図示せず）とを含む。なお、図２ではケース１２０の一部を透視して電極体１４０を示している。

ケース１２０は、いずれも金属からなるケース本体および蓋体を含み、蓋体がケース本体の開口部上で全周溶接されることにより密閉されている。安全弁１３０は、ケース１２０内部の圧力が所定値を超えると、ケース１２０内部のガス（水素ガス等）の一部を外部に排出する。電極体１４０は、正極と、負極と、セパレータとを含む。正極は、たとえば袋状のセパレータ内に挿入されており、セパレータ内に挿入された正極と、負極とが交互に積層されている。正極および負極は、図示しない正極端子および負極端子にそれぞれ電気的に接続されている。

電極体１４０および電解液の材料としては従来公知の各種材料を用いることができる。本実施の形態においては、一例として、正極は、水酸化ニッケル（Ｎｉ（ＯＨ）_２またはＮｉＯＯＨ）を含む正極活物質層と、発泡ニッケルなどの活物質支持体とを含む。負極は、水素吸蔵合金を含む。セパレータには、親水化処理された合成繊維からなる不織布が用いられる。電解液には、水酸化カリウム（ＫＯＨ）または水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）等を含むアルカリ水溶液が用いられる。

＜正極保護および出力抑制制御＞
ニッケル水素電池の正極電位が所定値を下回ると、正極が劣化し、ニッケル水素電池の出力性能が低下することが知られている。詳細に説明すると、正極活物質の表面を覆う導電材（いずれも図示せず）が電解液中に溶出して導電材の量が減少し正極の導電性が低下することによって、ニッケル水素電池の出力性能が低下してしまう。そのため、正極電位が所定値を下回った場合には、ニッケル水素電池からの出力を抑制することが望ましい。

より具体的に、本実施の形態においては、電池パック１００からの放電電力の制御上限値である放電電力上限値Ｗｏｕｔを基準値よりも低下させることができる。これにより、電池パック１００からの出力を抑制しやすくして電池パック１００の充電を優先することができるので、各セル１１０の正極電位Ｖｐを上昇させて、所定値Ｖ０（上記所定値に相当）よりも高い電位まで変化させることが可能になるためである。この制御を以下では電池パック１００の「出力抑制制御」とも称する。

出力抑制制御を適時に実行するためには正極電位Ｖｐを高精度に算出することが求められる。しかしながら、一般に、ニッケル水素電池の正極においてはメモリ効果に起因する電圧変化（充電時には電圧上昇または放電時には電圧降下）が起こり得る。そのため、たとえばＳＯＣおよび温度などのパタメータを用いて正極電位Ｖｐを直接的に算出する手法では、正極電位Ｖｐを高精度に算出することは難しい。したがって、まず、セル１１０の負極電位Ｖｎを算出し、算出された負極電位Ｖｎと、電圧センサ２１０により検出された電圧値とに基づいて正極電位Ｖｐを算出することが考えられる。

＜正極電位の算出＞
以下、正極電位Ｖｐの算出手法について詳細に説明する。なお、以下では、各セル１１０の電圧（セル電圧）をＶｂ’で表し、各セル１１０を流れる電流（セル電流）をＩｂ’で表し、各セル１１０の温度（セル温度）をＴｂ’で表す。セル電圧Ｖｂ’は、たとえば電池パック１００の電圧Ｖｂを電池パック１００に含まれる直列セル数で除算することにより算出することができる。セル電流Ｉｂ’は、たとえば全セルが直列に接続されている場合には電流Ｉｂと等しい（Ｉｂ’＝Ｉｂ）。セル温度Ｔｂ’についても電池パック１００の温度Ｔｂと等しいとすることができる（Ｔｂ’＝Ｔｂ）。なお、セル電圧Ｖｂ’、セル電流Ｉｂ’およびセル温度Ｔｂ’を取得するための手法は電池パック１００の構成に応じて適宜変更することができる。

図３は、正極電位Ｖｐの算出手法を説明するための図である。図３において、横軸は経過時間を示し、縦軸は電位を示す。なお、負極開放電位ＯＣＶｎは、電池パック１００の実使用ＳＯＣ領域では、ＳＯＣ依存性はほとんどなく一定とみなすことができる。

時刻ｔ０よりも前の期間においては、電池パック１００の充放電は行なわれていない。したがって、負極電位Ｖｎは負極開放電位ＯＣＶｎに等しい。

時刻ｔ０において電池パック１００の放電が開始されると、電池パック１００の放電中の負極電位Ｖｎは、負極開放電位ＯＣＶｎよりも高くなる。負極電位Ｖｎは、下記式（１）のように、セル電流Ｉｂ’とセル１１０の負極抵抗Ｒｎとを用いて算出することができる（負極抵抗Ｒｎの算出手法については後述）。
Ｖｎ＝ＯＣＶｎ＋Ｉｂ’×Ｒｎ ・・・（１）

なお、セル温度Ｔｂ’が高いほど、負極電位Ｖｎは、図３に示すように放電中も一定電位となる挙動を示しやすくなる。反対に、温度Ｔｂが所定温度よりも低いときには分極が発生しやすくなり、負極電位Ｖｎは、放電時間に応じて変化しやすくなる。つまり、負極電位Ｖｎを特定しにくくなる。しかし、多くの場合、電池パック１００の充放電を行うときには通電に伴う電池パック１００（またはセル１１０）の発熱によってセル温度Ｔｂ’が所定温度以上となるので、電池パック１００の放電中の負極電位Ｖｎは、放電時間にかかわらず一定電位となる。したがって、上記式（１）に基づいて負極電位Ｖｎを算出することができる。

セル電圧Ｖｂ’は、正極電位Ｖｐと負極電位Ｖｎの差（Ｖｂ＝Ｖｐ−Ｖｎ）である。よって、正極電位Ｖｐは、下記式（２）に示すように、負極電位Ｖｎにセル電圧Ｖｂ’を加算することにより算出することができる。
Ｖｐ＝Ｖｎ＋Ｖｂ’ ・・・（２）

＜負極の活性化＞
一般に、ニッケル水素電池の製造時には、水素吸蔵合金の表面に種々のガスが吸着されているとともに水素吸蔵合金の表面が酸化被膜により覆われているので、水素吸蔵合金に水素を吸蔵可能にするための活性化処理が実施される。これは、いわゆる初期活性化処理であるが、本発明者は、ニッケル水素電池の使用中においてもニッケル水素電池の使用時間の経過とともに負極の活性化が進行し得る点に着目した。

負極活性化が進行すると、負極抵抗Ｒｎが低下する。そうすると、上記式（１）および式（２）から分かるように、負極電位Ｖｎが低下し、それにより正極電位Ｖｐが低下し得る。つまり、出力抑制制御により放電電力上限値Ｗｏｕｔを基準値よりも低下させるための所定値Ｖ０を正極電位Ｖｐが下回りやすくなる可能性がある。しかしながら、たとえば特許文献１では、負極の活性化の進行については特に考慮されていないので、正極保護の観点において改善の余地が存在する。

その一方で、正極保護を確実に行なうためには、所定値Ｖ０を十分に高く設定し正極電位Ｖｐが所定値Ｖ０を下回りやすくする（あるいは、負極抵抗Ｒｎを負極活性化が十分に進行した後の下限値とすることで正極電位Ｖｐを低く見積もる）ことによって、電池パック１００からの出力抑制制御を強化することも考えられる。しかしながら、そうすると、電池パック１００からの出力が過度に制限され、電池パック１００の電池性能（より詳細には放電性能）を十分に発揮することができなくなる可能性がある。

そこで、本実施の形態においては、セル抵抗Ｒまたは負極抵抗Ｒｎの算出に際して、負極活性化の進行の影響を反映させる構成を採用する。すなわち、電圧センサ２１０により検出された電圧Ｖｂ（より詳細にはセル電圧Ｖｂ’）と、電流センサ２２０により検出された電流Ｉｂ（より詳細にはセル電流Ｉｂ’）とから、セル１１０の抵抗（セル抵抗）Ｒが算出される。そして、セル抵抗Ｒから正極抵抗Ｒｐを減算することにより負極抵抗Ｒｎが算出される。

セル抵抗Ｒには負極活性化による抵抗成分が含まれているので、上記のようにすることによってセル抵抗Ｒまたは負極抵抗Ｒｎの算出に際して負極活性化の影響を反映させることができる。その結果、負極電位Ｖｎの算出精度（ひいては正極電位Ｖｐの算出精度）が向上するので、より適切に正極を適切に保護することができる。さらに、電池パック１００からの出力が過度に抑制されることを防止して電池性能を向上させることができる。

図４は、本実施の形態における電池パック１００の出力抑制制御を示すフローチャートである。図４ならびに後述する図５および図６に示すフローチャートの処理は、所定の条件成立時または所定の制御周期毎に図示しないメインルーチンから呼び出されて実行される。これらのフローチャートに含まれる各ステップ（以下「Ｓ」と略す）は、基本的にはＥＣＵ３００によるソフトウェア処理によって実現されるが、その一部または全部がＥＣＵ３００内に作製されたハードウェア（電気回路）によって実現されてもよい。

Ｓ１１０において、ＥＣＵ３００は、各センサ（電圧センサ２１０、電流センサ２２０および温度センサ２３０）から電池パック１００の電圧Ｖｂ、電流Ｉｂおよび温度Ｔｂを取得する。さらに、ＥＣＵ３００は、電池パック１００の電圧Ｖｂ、電流Ｉｂおよび温度Ｔｂからセル電圧Ｖｂ’、セル電流Ｉｂ’およびセル温度Ｔｂ’をそれぞれ算出する。この算出手法の一例についてはすでに説明したため、詳細な説明は繰り返さない。

Ｓ１２０において、ＥＣＵ３００は、セル抵抗Ｒを算出する。セル抵抗Ｒは、所定期間内（たとえば１００ｍｓ〜１秒程度）内におけるセル電圧Ｖｂ’をセル電流Ｉｂ’により除算することによって算出することができる（Ｒ＝Ｖｂ’／Ｉｂ’）。なお、上記所定期間としては、セル電圧Ｖｂ’およびセル電流Ｉｂ’がほぼ一定である期間（つまり、セル電圧Ｖｂ’の変化量およびセル電流Ｉｂ’の変化量が十分に小さい期間）を用いることが好ましい。セル抵抗Ｒは、セル１１０における全要因による抵抗成分が含まれたものであるため、負極活性化による抵抗成分もセル抵抗Ｒに含まれる。

Ｓ１３０において、ＥＣＵ３００は、Ｓ１２０にて算出したセル抵抗Ｒが所定の判定値Ｒ０以下であるか否かを判定する。判定値Ｒ０は、負極活性化により負極抵抗Ｒｎの低下が進行することに伴ってセル抵抗Ｒも判定値Ｒ０以下になるように、実験またはシミュレーションにより予め定められる。セル抵抗Ｒが判定値Ｒ０よりも高い場合（Ｓ１３０においてＮＯ）、ＥＣＵ３００は、負極活性化はあまり進行していない（あるいは全く進行していない）として、以降の処理をスキップして処理をメインルーチンへと戻す。このように負極活性化が進行していない場合には以降の処理は特に不要であるため、これらの処理をスキップすることにより、ＥＣＵ３００の演算負荷を低減することができる。なお、本実施の形態では、セル抵抗Ｒが本発明に係る「ニッケル水素電池の負極活性化による抵抗低減に関連する値」に相当する。また、判定値Ｒ０が本発明に係る「所定値」に相当する。

これに対し、セル抵抗Ｒが判定値Ｒ０以下の場合（Ｓ１３０においてＹＥＳ）には、ＥＣＵ３００は、負極活性化がある程度進行しているとして処理をＳ１４０に進める。

Ｓ１４０において、ＥＣＵ３００は、セル１１０の正極抵抗Ｒｐを算出する。正極抵抗Ｒｐは温度依存性を有するため、正極抵抗Ｒｐとセル温度Ｔｂ’との対応関係をマップまたは関係式としてメモリ３０２に予め記憶させておくことにより、ＥＣＵ３００は、セル温度Ｔｂ’から正極抵抗Ｒｐを算出することができる。なお、正極抵抗Ｒｐの温度依存性を考慮することは必須ではなく、予め定められた固定値を正極抵抗Ｒｐとして用いてもよい。

Ｓ１５０において、ＥＣＵ３００は、Ｓ１２０にて算出したセル抵抗ＲとＲ１４０にて算出した正極抵抗Ｒｐとの差分を演算することにより、セル１１０の負極抵抗Ｒｎを算出する（Ｒｎ＝Ｒ−Ｒｐ）。

Ｓ１６０において、ＥＣＵ３００は、電流センサ２２０により検出されたセル電流Ｉｂ’と、Ｓ１５０にて算出した負極抵抗Ｒｎとの積を負極開放電位ＯＣＶｎに加算することにより、セル１１０の負極電位Ｖｎを算出する（上記式（１）参照）。負極開放電位ＯＣＶｎは、所定のＳＯＣ範囲内においてはＳＯＣにかかわらず一定である。よって、負極開放電位ＯＣＶｎは実験により予め求めておくことができる。

Ｓ１７０において、ＥＣＵ３００は、Ｓ１６０にて算出した負極電位ＶｎにＳ１１０にて算出したセル電圧Ｖｂ’（電圧センサ２１０の検出値から算出したもの）を加算することにより、セル１１０の正極電位Ｖｐを算出する（上記式（２）を参照）。

Ｓ１８０において、ＥＣＵ３００は、Ｓ１７０にて算出した正極電位Ｖｐが所定値Ｖ０以下であるか否かを判定する。所定値Ｖ０は、セル１１０の正極の劣化（正極活物質層内の導電材の溶出）が起こり得る電位を考慮して予め設定された正極保護電位である。正極電位Ｖｐが所定値Ｖ０以下の場合（Ｓ１８０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ３００は、処理をＳ１９０に進める。

Ｓ１９０において、ＥＣＵ３００は、電池パック１００からの出力を抑制する。本実施の形態においては、放電電力上限値Ｗｏｕｔを基準値Ｗｒｅｆ（たとえば正極電位Ｖｐが所定値Ｖ０よりも高い場合の放電電力上限値）よりも低下させて、セル１１０の出力を抑制しやすくする。なお、基準値Ｗｒｅｆは、電池パック１００の温度ＴｂおよびＳＯＣに応じて実験またはシミュレーションにより予め規定され、メモリ３０２に記憶されている。

電池パック１００からの出力（放電）を抑制することにより、電池パック１００の充電を優先させることができる。電池パック１００を充電すれば、セル１１０の正極電位Ｖｐを上昇させることができるので、正極電位Ｖｐを所定値Ｖ０よりも高い電位まで変化させることができる。したがって、電解液中への導電材の溶出を抑制することができる。よって、電池パック１００の出力性能が低下することを防止できる。

一方、Ｓ１８０において正極電位Ｖｐが所定値Ｖ０よりも高い場合（Ｓ１８０においてＮＯ）には、ＥＣＵ３００は、Ｓ１９０の処理をスキップして処理をメインルーチンへと戻す。

以上のように、本実施の形態によれば、電圧センサ２１０により検出された電圧Ｖｂ（さらに電圧Ｖｂから算出されたセル電圧Ｖｂ’）と、電流センサ２２０により検出された電流Ｉｂ（＝セル電流Ｉｂ’）とからセル抵抗Ｒが算出され、算出されたセル抵抗Ｒから正極抵抗Ｒｐを減算することにより負極抵抗Ｒｎが算出される。セル抵抗Ｒには負極活性化による抵抗成分が含まれているので、上記のようにすることで負極抵抗Ｒｎの算出に際して負極活性化の影響を反映させることができる。その結果、負極電位Ｖｎの算出精度（ひいては正極電位Ｖｐの算出精度）が向上するので、より適切に正極を適切に保護することができる。

また、正極保護の観点からはセル抵抗Ｒ（あるいは負極抵抗Ｒｎ）を実際には算出することなく所定値Ｖ０を高く設定することも考えられるところ、本実施の形態によれば、セル抵抗Ｒを算出することで所定値Ｖ０を過度に高く設定しなくてよくなる。したがって、電池パック１００からの出力が過度に抑制されることを防止することができ。その結果、電池パック１００の電池性能を向上させることができる。

さらに、正極においてはメモリ効果の発生度合いに応じて正極電位Ｖｐが変化してしまうので正極電位Ｖｐを直接算出することは困難であるところ、本実施の形態によれば、まず負極電位Ｖｎを算出し、算出された負極電位Ｖｎと、電圧センサ２１０による検出値に基づいて算出されたセル電圧Ｖｂ’とから正極電位Ｖｐが算出される。これにより、たとえメモリ効果の影響があっても正極電位Ｖｐを高精度に算出することができる。

［変形例１］
実施の形態では、ＥＣＵ３００の演算負荷を低減するために、セル抵抗Ｒが判定値Ｒ０以下である場合（Ｓ１３０においてＹＥＳ）に負極抵抗Ｒｎの算出および負極電位Ｖｎの算出などの以降の処理（Ｓ１４０以降の処理）が実行される例について説明した。変形例１においては、負極抵抗Ｒｎの大小関係の判定結果に応じて、それ以降の処理を実行するか否かを判定する例について説明する。

図５は、本実施の形態の変形例１における電池パック１００の出力抑制制御を示すフローチャートである。このフローチャートにおけるＳ２１０，Ｓ２２０の処理は、実施の形態におけるＳ１１０，Ｓ１２０の処理（図４参照）とそれぞれ同等であるため、説明は繰り返さない。

Ｓ２３０において、ＥＣＵ３００は、セル１１０の正極抵抗Ｒｐを算出する。さらに、Ｓ２４０において、ＥＣＵ３００は、負極抵抗Ｒｎを算出する。これらの処理は、実施の形態におけるＳ１４０，Ｓ１５０の処理とそれぞれ同等である。

Ｓ２５０において、ＥＣＵ３００は、負極抵抗Ｒｎが所定の判定値Ｒｎ０以下であるか否かを判定する。負極抵抗Ｒｎが判定値Ｒｎ０よりも高い場合（Ｓ２５０においてＮＯ）には、以降の処理をスキップして処理をメインルーチンへと戻す。これにより、負極活性化があまり進行しておらず負極抵抗Ｒｎが依然として高い場合に、ＥＣＵ３００の演算負荷を低減することができる。なお、変形例１では、負極抵抗Ｒｎが本発明に係る「ニッケル水素電池の負極活性化による抵抗低減に関連する値」に相当する。また、判定値Ｒｎ０が本発明に係る「所定値」に相当する。

一方、負極抵抗Ｒｎが判定値Ｒｎ０以下である場合（Ｓ２５０においてＹＥＳ）には、負極活性化がある程度進行しているとして、Ｓ２６０〜Ｓ２９０の処理が実行される。これらの処理は、実施の形態におけるＳ１６０〜Ｓ１９０の処理とそれぞれ同等であるため、詳細な説明は繰り返さない。

以上のように、実施の形態の変形例１によれば、実施の形態と同様の効果を奏することができる。すなわち、負極抵抗Ｒｎの算出に際して負極活性化の影響を反映させることができるので、より適切に正極を適切に保護することができる。また、電池パック１００からの出力が過度に抑制されることを防止し、その結果、電池性能を向上させることができる。

［変形例２］
実施の形態およびその変形例１では、負極抵抗Ｒｎを算出し、算出された負極抵抗Ｒｎに基づいて負極電位Ｖｎを算出する手法について説明した（図４のＳ１６０または図５のＳ２６０参照）。実施の形態の変形例２においては、負極抵抗Ｒｎに予め定められた固定値に基づいて負極電位Ｖｎを算出する手法について説明する。

図６は、本実施の形態の変形例２における電池パック１００の出力抑制制御を示すフローチャートである。このフローチャートにおけるＳ３１０〜Ｓ３３０の処理は、実施の形態におけるＳ１１０〜Ｓ１３０の処理（図４参照）とそれぞれ同等であるため、説明は繰り返さない。

Ｓ３３０においてセル抵抗Ｒが判定値Ｒ０以下の場合（Ｓ３３０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ３００は、処理をＳ３４０に進める。Ｓ３４０において、ＥＣＵ３００は、メモリ３０２に予め記憶された、負極抵抗Ｒｎの下限値Ｒｎ（ｍｉｎ）を読み出す。

Ｓ３５０において、ＥＣＵ３００は、セル１１０の負極電位Ｖｎを算出する。実施の形態の変形例２においては、上記式（１）に代えて下記式（３）が用いられる。すなわち、負極抵抗Ｒｎの算出結果に代えて、実験またはシミュレーションにより予め定められた固定値である負極抵抗の下限値Ｒｎ（ｍｉｎ）が用いられる。
Ｖｎ＝ＯＣＶｎ＋Ｉｂ’×Ｒｎ（ｍｉｎ） ・・・（３）

Ｓ３６０〜Ｓ３８０の処理は、実施の形態におけるＳ１７０〜Ｓ１９０の処理とそれぞれ同等であるため、詳細な説明は繰り返さない。

実施の形態の変形例２においても、実施の形態（またはその変形例１）と同様の効果を奏することができる。すなわち、負極抵抗Ｒｎの算出に際して負極活性化の影響を反映させることができるので、より適切に正極を適切に保護することができる。また、電池パック１００からの出力が過度に抑制されることを防止し、その結果、電池性能を向上させることができる。

さらに、実施の形態の変形例２によれば、負極抵抗の下限値Ｒｎ（ｍｉｎ）を用いることにより、実施の形態（またはその変形例１）と比べて、負極電位Ｖｎが低く算出されるので、正極電位Ｖｐも低く算出される。その結果、正極電位Ｖｐが所定値Ｖ０以下になりやすくなり、電池パック１００の出力抑制制御がより実行されやすくなる。すなわち、実施の形態（またはその変形例１）との比較において、電池性能の向上度合いは小さくなるものの、正極保護をより強化することができる。

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。

１ 車両、２ 電池システム、１０ モータジェネレータ、２０ 動力伝達ギア、３０ 駆動輪、４０ ＰＣＵ、５０ ＳＭＲ、１００ 電池パック、１１０ セル、１２０ ケース、１３０ 安全弁、１４０ 電極体、２１０ 電圧センサ、２２０ 電流センサ、２３０ 温度センサ、３００ ＥＣＵ、３０１ ＣＰＵ、３０２ メモリ。

Claims (1)

1. ニッケル水素電池と、
   前記ニッケル水素電池の電圧および電流を検出する検出部と、
   前記検出部による検出結果を用いて前記ニッケル水素電池の出力を抑制する出力抑制制御を実行する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記検出部により検出された電圧および電流から前記ニッケル水素電池の負極活性化による抵抗低減に関連する値を算出し、前記関連する値が前記ニッケル水素電池のセル抵抗が所定値よりも下回ったことを示す場合に、
   前記ニッケル水素電池の負極開放電位、前記セル抵抗から前記ニッケル水素電池の正極抵抗を減算することにより算出される負極抵抗、および前記検出部により検出された電流を用いて、前記ニッケル水素電池の負極電位を算出し、
   算出された負極電位に前記検出部により検出された電圧を加算することにより、前記ニッケル水素電池の正極電位を算出し、
   算出された正極電位が所定値を下回った場合に前記出力抑制制御を実行する、電池システム。

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