JP6777027B2 - 二次電池システム - Google Patents

Description

本開示は、二次電池システムに関し、より特定的には、リチウムイオン二次電池を備え、車両に搭載される二次電池システムに関する。

リチウムイオン二次電池（以下、二次電池とも略す）において、比較的大きな電流での充放電が継続的に行なわれた場合に二次電池の内部抵抗が増加する劣化現象が知られている。この劣化は「ハイレート劣化」とも称される。大電流での充放電が繰り返し行なわれることにより電極体の内部でのリチウムイオンの濃度分布が偏ることがハイレート劣化の要因の１つと考えられている。

二次電池が搭載された車両においては、車両が走行することにより生じた振動が二次電池に加わることで、二次電池のハイレート劣化の劣化速度（単位時間当たりの劣化量）が大きくなる可能性がある。たとえば特開２０１５−１２２１５１号公報（特許文献１）に開示された二次電池の制御装置は、二次電池の振動強度を検出する振動センサを備える。特許文献１によれば、振動センサにより検出された振動強度に応じた振動係数が算出される。そして、算出された振動係数を用いて、ハイレート劣化の進行度合いを示すパラメータ（積算値ΣＤ）のしきい値が補正される。

特開２０１５−１２２１５１号公報

二次電池が振動すると、ハイレート劣化の緩和が起こりにくくなり、ハイレート劣化が進行しやすい状態が生じる（詳細は後述）。したがって、二次電池が振動した場合には、ハイレート劣化の進行を抑制するための制御（以下、「ハイレート劣化抑制制御」とも記載する）を実行することが望ましい。

振動センサにより車両（あるいは二次電池）の振動が検出された場合にハイレート劣化抑制制御を実行することも考えられる。しかしながら、ハイレート劣化抑制制御には、ある程度の時間を要するので、すでに振動が検出されてからハイレート劣化抑制制御を実行することは、いわば事後対策となる。そのため、ハイレート劣化抑制制御の実行開始タイミングが適切なタイミングよりも遅れてしまう可能性がある。このように、振動センサを用いた手法には、ハイレート劣化抑制制御を適切なタイミングで実行することができない可能性がある点において、改善の余地が存在する。

本開示は上記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、車両に搭載される二次電池システムにおいて、ハイレート劣化の進行を抑制するための制御を適切なタイミングで実行可能な技術を提供することである。

本開示のある局面に従う二次電池システムは、車両に搭載される。二次電池システムは、車両の位置情報を取得する位置情報取得部と、リチウムイオンを含む電解液に含浸された電極体を有する二次電池と、ハイレート劣化抑制制御を実行する制御装置とを備える。ハイレート劣化抑制制御とは、電極体の内部でのリチウムイオンの濃度分布が偏ることにより生じる劣化であるハイレート劣化の進行を抑制するための制御である。制御装置は、第１〜第４の処理を実行する。第１の処理は、二次電池の温度およびＳＯＣ（State Of Charge）からハイレート劣化の進行度合いを示す劣化指標値を算出する処理である。第２の処理は、車両の走行予定経路の各地点について、予め設定された二次電池の振動強度を車両の位置情報を用いて取得する処理である。第３の処理は、劣化指標値および振動強度を用いて、ハイレート劣化の進行しにくさを示す耐性値を算出する処理である。第４の処理は、走行予定経路において耐性値が基準値未満になる地点に車両が到達する前にハイレート劣化抑制制御の実行を開始する処理である。

上記構成によれば、車両の走行予定経路の各地点における振動強度が推定される（第２の処理）。そして、推定された振動強度を用いて各地点における耐性値が算出される（第３の処理）。耐性値が基準値未満になる地点（すなわち、ハイレート劣化が進行しやすい状態が生じる地点）では、その地点に車両が到達する前にハイレート劣化抑制制御の実行が開始される（第４の処理）。このように、車両の走行予定経路の各地点の振動強度を予め取得することで、振動により耐性値が低くなる地点を走行する前のタイミング（遅延のない適切なタイミング）でハイレート劣化抑制制御の実行を開始することができる。その結果、ハイレート劣化の進行を好適に抑制することが可能になる。

本開示によれば、車両に搭載される二次電池システムにおいて、ハイレート劣化の進行を抑制するための制御を適切なタイミングで実行することができる。

本実施の形態における電池情報収集システムの全体構成を概略的に示す図である。 電池情報収集システムの構成をより詳細に示す図である。 セルの構成をより詳細に説明するための図である。 ハイレート劣化の進行と組電池のＳＯＣとの関係を説明するための概念図である。 ハイレート劣化抑制処理の効果を説明するための概念図である。 組電池の振動がハイレート劣化に与える影響を説明するための図である。 本実施の形態において使用される各データのデータ形式の一例を説明するための図である。 本実施の形態におけるマップＭＰの概念図である。 本実施の形態におけるハイレート劣化に関する制御を説明するためのフローチャートである。

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。

［実施の形態］
＜電池情報収集システムの全体構成＞
本実施の形態では、本開示に係る二次電池システムからの「電池情報」を収集するための電池情報収集システムが運営される例について説明する。

図１は、本実施の形態における電池情報収集システム１の全体構成を概略的に示す図である。電池情報収集システム１は、車両１０と、複数の車両２０と、サーバ３０とを含む。

車両１０は、対象となるユーザ（図示せず）の車両（自車両）であり、複数の車両２０は、他のユーザの車両（他車両）である。車両１０および複数の車両２０の各々は、組電池１１０（図２参照）が搭載された電動車両であって、より具体的には、ハイブリッド車（プラグインハイブリッド車を含む）、電気自動車および燃料電池車のうちのいずれかである。

車両１０とサーバ３０とは、双方向に通信可能に構成されている。また、複数の車両２０の各々とサーバ３０とも、双方向通信が可能に構成されている。これにより、サーバ３０は、車両１０および複数の車両２０の各々から組電池１１０に関する情報（電池情報）を収集する。

図２は、電池情報収集システム１の構成をより詳細に示す図である。複数の車両２０の各々は、車両１０と基本的に共通の構成を有する。よって、図面が煩雑になるのを防ぐため、図２では車両２０の図示を省略し、車両１０の構成について代表的に説明する。

車両１０には、モータジェネレータおよび電力制御装置（ＰＣＵ：Power Control Unit）（いずれも図示せず）などに加えて、二次電池システム１１が搭載されている。二次電池システム１１は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００と、組電池１１０と、監視装置１２０と、冷却装置１３０と、ナビゲーション装置１４０と、通信モジュール１５０とを備える。ＥＣＵ１００、監視装置１２０、冷却装置１３０、ナビゲーション装置１４０および通信モジュール１５０は、ＣＡＮ（Controller Area Network）などの有線の車載ネットワーク１６０により互いに接続されている。

組電池１１０は、リチウムイオン二次電池の複数のセル１１１（図３参照）を含んで構成されている。組電池１１０は、ＰＣＵを介してモータジェネレータ（図示せず）に駆動用の電力を供給する。このモータジェネレータは、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により発電された交流電力は、電力制御装置により直流電力に変換されて組電池１１０に充電される。

監視装置１２０は、組電池１１０の状態を監視するために設けられ、電圧センサ１２１と、電流センサ１２２と、温度センサ１２３とを含んで構成される。電圧センサ１２１は、組電池１１０の電圧を検出する。電流センサ１２２は、組電池１１０に入出力される電流Ｉｂを検出する。温度センサ１２３は、組電池１１０の温度Ｔｂを検出する。各センサの検出結果は、車載ネットワーク１６０を介してＥＣＵ１００に送信される。

冷却装置１３０は、たとえば冷却ファンであって、ＥＣＵ１００からの制御に応じて組電池１１０を冷却する。なお、冷却装置１３０の冷却方式は空冷式に限定されず、たとえば配管を流れる液体冷媒（図示せず）と組電池１１０との間で熱交換を行なわせる液冷式であってもよい。

ナビゲーション装置１４０は、人工衛星（図示せず）からの電波に基づいて車両１０の位置を特定するためのＧＰＳ（Global Positioning System）受信機１４１を含む。ナビゲーション装置１４０は、ＧＰＳ受信機１４１により特定された車両１０の位置情報を用いて、車両１０の各種ナビゲーション処理を実行する。より具体的には、ナビゲーション装置１４０は、車両１０の位置情報とメモリ（図示せず）に記憶された道路地図データとに基づいて、車両１０の周辺の道路地図に車両１０の現在位置を重ね合わせてナビ画面（図示せず）に表示させる。また、ナビゲーション装置１４０は、車両１０の現在地から目的地までの推奨経路を案内する。車両１０の位置情報は、車載ネットワーク１６０を介してＥＣＵ１００にも送信される。なお、ナビゲーション装置１４０は、本開示に係る「位置情報取得部」に相当する。

通信モジュール１５０は、車載ＤＣＭ（ＤＣＭ：Data Communication Module）であって、ＥＣＵ１００とサーバ３０とが双方向に通信可能なように構成されている。通信モジュール１５０の通信方式は特に限定されず、たとえば第４世代移動通信であってもよく、第３世代移動通信のような通信速度が比較的低い通信方式であってもよい。また、通信モジュール１５０としては、車載ＤＣＭに代えてユーザの携帯端末（スマートフォンなど）を用いてもよい。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１と、メモリ１０２と、入出力バッファ１０３と、タイマ１０４とを含んで構成される。ＥＣＵ１００は、監視装置１２０による検出結果に基づいて、組電池１１０について所望の充放電が行なわれるようにＰＣＵ（図示せず）を制御する。ＥＣＵ１００による主要な制御としては、組電池１１０のハイレート劣化の進行度合いを示すパラメータ（後述の劣化評価値ΣＤ）を算出する制御と、組電池１１０のハイレート劣化の進行を抑制するための制御とが挙げられる。これらの制御の詳細については後述する。

サーバ３０は、たとえばアプリケーションサーバである演算装置３００と、記憶装置３１０と、通信装置３２０とを備える。記憶装置３１０は、各々がデータベースサーバである重量情報データベース３１１と、車速情報データベース３１２と、振動情報データベース３１３と含む。

重量情報データベース３１１は、各車両１０，２０の重量（車重）を示す重量情報Ｉ２を格納する。車速情報データベース３１２は、各車両１０，２０の車速を示す車速情報Ｉ３を格納する。振動情報データベース３１３は、組電池の振動強度を示す振動情報Ｉ４を格納する。重量情報Ｉ２、車速情報Ｉ３および振動情報Ｉ４については図７にて詳細に説明する。

通信装置３２０は、車両１０に搭載された通信モジュール１５０と双方向のデータ通信を行なうことが可能に構成されている。

演算装置３００は、図示しないが、演算装置３００は、交通情報（道路の渋滞または混雑具合の状況に関する情報）を取得することができるとともに天気予報情報なども取得することができるように構成されている。演算装置３００は、通信装置３２０を介して車両１０の経路情報Ｉ１を取得し、取得された経路情報Ｉ１、交通情報および天気予報情報などに基づいて、提供情報Ｉ５を生成する。生成された提供情報Ｉ５は、通信装置３２０および通信モジュール１５０を介してＥＣＵ１００へと提供される。この処理の詳細については図９にて説明する。また、なお、理解を容易にするため、以下では、演算装置３００により実行される処理をサーバ３０により実行される処理と記載する場合がある。

＜セル構成＞
図３は、セル１１１の構成をより詳細に説明するための図である。図３においてセル１１１は、その内部を透視して示されている。セル１１１は、電池ケース１１２と、蓋体１１３と、正極端子１１４と、負極端子１１５と、電極体１１６（破線で示す）とを含む。

電池ケース１１２は、たとえば角型形状（略直方体形状）を有する。蓋体１１３は、電池ケース１１２の上面（鉛直方向上面）を封止する。正極端子１１４および負極端子１１５の各々の一方端は、蓋体１１３から外部に突出している。正極端子１１４および負極端子１１５の他方端は、電池ケース１１２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。

電極体１１６は、正極１１７と負極１１８とがセパレータ１１９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１１６は、その捲回軸が電池ケース１１２の長辺方向に延在するように電池ケース１１２に収容されている。そのため、電極体１１６のうち活物質層が形成されず、集電体（正極１１７および負極１１８）の表面がセパレータ１１９から露出した領域が電池ケース１１２の長辺方向の両端に位置している。一方、電極体１１６のうち活物質層が形成されるとともにセパレータ１１９により覆われ、集電体表面が露出していない中央領域も存在する。なお、図３では電極体１１６が捲回型である例を示すが、電極体１１６は積層型であってもよい。

＜ハイレート劣化＞
以上のように構成された組電池１１０においては、比較的大きな電流での充放電が継続的に行なわれた場合に組電池１１０の内部抵抗が増加する劣化現象である「ハイレート劣化」が生じ得る。ハイレート劣化は、電極体１１６の内部でのリチウムイオンの濃度分布が偏ることを１つの要因として生じる劣化である、ハイレート劣化の進行度合いを示す劣化指標値ΣＤは、たとえば以下のように算出することができる（詳細については、たとえば特許文献１、国際公開第２０１３／０４６２６３号または特開２０１５−１３１５７３号公報参照）。

ＥＣＵ１００は、組電池１１０の充放電に伴う塩濃度分布の偏りの増大および減少の両方を考慮して、劣化評価値ΣＤを算出するための評価値Ｄを所定の制御周期ΔＴ毎に算出する。Ｎ回目（今回）の制御周期で算出される組電池１１０の評価値をＤ（Ｎ）と表し、（Ｎ−１）回目（前回）の制御周期で算出された評価値をＤ（Ｎ−１）と表すと、評価値Ｄ（Ｎ）は、漸化式である下記式（１）に従って算出される。評価値の初期値Ｄ（０）は、たとえば０に設定される。なお、Ｎは自然数である。
Ｄ（Ｎ）＝Ｄ（Ｎ−１）−Ｄ（−）＋Ｄ（＋） ・・・（１）

上記式（１）において、評価値の減少量Ｄ（−）は、前回の評価値算出時から今回の評価値算出時までの間（制御周期ΔＴの間）にリチウムイオンが拡散することによる塩濃度分布の偏りの減少量を表す。一例として、減少量Ｄ（−）は、下記式（２）のように忘却係数αを用いて算出することができる。なお、０＜α×ΔＴ＜１である。
Ｄ（−）＝α×ΔＴ×Ｄ（Ｎ−１） ・・・（２）

忘却係数αは、電解液中のリチウムイオンの拡散速度に対応する係数であり、温度ＴｂおよびＳＯＣに依存する。そのため、忘却係数αと、温度ＴｂおよびＳＯＣとの相関関係が実験またはシミュレーションにより予め取得され、マップまたは変換式としてＥＣＵ１００のメモリ１０２に格納されている。このマップまたは変換式を参照することにより、温度ＴｂおよびＳＯＣから忘却係数αを算出することができる。後述する電流係数β、限界しきい値γおよび減衰係数δについても同様である。

式（１）に戻り、評価値の増加量Ｄ（＋）は、前回の評価値算出時から今回の評価値算出時までの間（制御周期ΔＴの間）における充放電による塩濃度分布の偏りの増大量を表す。増加量Ｄ（＋）は、たとえば下記式（３）のように電流係数β、限界しきい値γおよび電流Ｉｂを用いて算出することができる。
Ｄ（＋）＝（β／γ）×ＩＢ×ΔＴ ・・・（３）

ＥＣＵ１００は、初期値（０）から今回値（Ｎ）までのすべてのＮについて評価値Ｄ（Ｎ）を積算することにより劣化評価値ΣＤ（Ｎ）を算出する。より具体的には、下記式（４）に示すように、評価値の初期値Ｄ（０）から（Ｎ−１）回目の制御周期における評価値Ｄ（Ｎ−１）までが積算された劣化評価値ΣＤ（Ｎ−１）に減衰係数δが乗算され、さらに、Ｎ回目の制御周期における評価値Ｄ（Ｎ）が加算される。減衰係数δは、時間経過に伴うリチウムイオンの拡散による塩濃度分布の偏りの減少を考慮して定められる係数である。
ΣＤ（Ｎ）＝δ×ΣＤ（Ｎ−１）＋Ｄ（Ｎ） ・・・（４）

＜ハイレート劣化の抑制＞
本実施の形態において、ＥＣＵ１００は、組電池１１０のハイレート劣化の進行を抑制するための「ハイレート劣化抑制制御」を実行することが可能である。ハイレート劣化の進行には、たとえばＳＯＣが関連することが知られている。

図４は、ハイレート劣化の進行と組電池１１０のＳＯＣとの関係を説明するための概念図である。図４において、横軸は、組電池１１０のＳＯＣを表す。縦軸は、組電池１１０におけるハイレート劣化の進行しにくさを示す指標値である「耐性値」Ｒを表す。耐性値Ｒが低いとハイレート劣化が進行しやすく、耐性値Ｒが高いほどハイレート劣化が進行しにくくなる。

図４に示すように、耐性値Ｒは、組電池１１０のＳＯＣが相対的に高い領域においては、ある程度高い。しかし、ＳＯＣが低くなるに従って耐性値Ｒは低下する。そのため、組電池１１０のＳＯＣを耐性値Ｒが比較的高いＳＯＣ領域内に維持することが望ましい。より具体的には、耐性値Ｒが基準値Ｒｃよりも高くなるＳＯＣ領域（Ｓｃ以上のＳＯＣ領域）になるように組電池１１０のＳＯＣを調整することが望ましい。

このＳＯＣ調整は以下のように実現することができる。すなわち、車両１０では、予め定められた中心値（ＳＯＣ制御中心）を含む一定のＳＯＣ領域内で組電池１１０のＳＯＣが制御されるところ、通常時（ハイレート劣化抑制制御の非実行時）と比べて、ＳＯＣ制御中心を引き上げることができる。あるいは、通常時と比べて、使用するＳＯＣ領域の上限値および下限値（特に下限値）を引き上げてもよい。これにより、耐性値Ｒが基準値Ｒｃよりも高い状態を実現することができる。

耐性値Ｒを基準値Ｒｃよりも高い状態を実現するためのハイレート劣化抑制制御は、上述のようなＳＯＣ調整によるものに限定されない。耐性値Ｒは温度依存性を有し、組電池１１０の温度Ｔｂが低いと耐性値Ｒも低くなる。そのため、ハイレート劣化抑制制御として、たとえば、組電池１１０の温度Ｔｂが基準温度（基準値Ｒｃに対応する温度）よりも高くなるようにしてもよい。たとえば、冷却装置１３０の駆動を禁止したり、冷却装置１３０による冷却量（冷却装置１３０が空冷式の場合には冷却風の風量）を抑制したりしてもよい。

また、車両１０では、組電池１１０の充電電力の制御上限値である充電電力上限値Ｗｉｎと、放電電力の制御上限値である放電電力上限値Ｗｏｕｔとが規定されている。ハイレート劣化抑制制御として、たとえば放電電力上限値Ｗｏｕｔは通常値に維持しつつ、充電電力上限値Ｗｉｎ（の絶対値）を増加させてもよい。これにより、通常時と比べて、組電池１１０の充電電力と放電電力との収支が充電側に振れて組電池１１０が充電されやすくなるので、ＳＯＣがＳｃよりも高い状態が実現されやすくなる。

図５は、ハイレート劣化抑制処理の効果を説明するための概念図である。図５において、横軸は車両１０の走行時間を示し、縦軸は組電池１１０の内部抵抗増加率（初期状態を基準とした内部抵抗の比率）を示す。図５に示すように、ハイレート劣化抑制制御を実行することにより、ハイレート劣化に起因する内部抵抗の増加を抑制することができる。

＜振動の影響＞
たとえば荒れた路面からの振動を受けて走行中の車両１０が振動すると、その振動（揺れ、衝撃なども含む）が組電池１１０に伝わる。この振動は、ハイレート劣化がある程度進行した組電池１１０に対して以下のような影響を与え得る。

図６は、組電池１１０の振動がハイレート劣化に与える影響を説明するための図である。図６では、組電池１１０に代えてセル１１１を図示して振動の影響が模式的に説明される。図６（Ａ）は、ハイレート劣化前におけるセル１１１の状態を示し、図６（Ｂ）は、ハイレート劣化後におけるセル１１１の状態を示す。

図６（Ａ）を参照して、組電池１１０にハイレート劣化が生じていない場合、電解液は、主に電極体１１６の内部に保持された状態であり、電池ケース１１２の底部には、余剰電解液（電極体１１６が保持できる量以上の電解液）はあまり存在していない。一方、ハイレート劣化が生じると、図６（Ｂ）に示すように、電極体１１６の両端に位置する露出領域から電解液が電極体１１６の外部へと流出する。

組電池１１０が振動していない場合には、外部に流出した電解液のうちの一部が電極体１１６の内部へと再び流入する（図６（Ｃ）参照）。その結果、電極体１１６の内部における塩濃度分布の偏りが一定程度緩和される。すなわち、ハイレート劣化が緩和される。

これに対し、組電池１１０が振動すると、図６（Ｄ）に示すように、外部に流出した電解液が電極体１１６の内部へと流入しにくくなり、電池ケース１１２の底部に滞留する。そうすると、ハイレート劣化の緩和が起こりにくくなり、ハイレート劣化が進行しやすい状態が生じる。したがって、組電池１１０が振動した場合には、上述のハイレート劣化抑制制御を実行することが望ましい。

たとえば組電池１１０に振動センサ（図示せず）を設置し、組電池１１０の振動が振動センサにより実際に検出された場合にハイレート劣化抑制制御を実行することも考えられる。しかしながら、ハイレート劣化抑制制御として、たとえばＳＯＣ制御中心を変化させた場合（上述）、それに伴って実際のＳＯＣ領域が変化するまでには、ある程度の時間を要し、タイムラグが生じ得る。そのため、すでに振動が検出されてからハイレート劣化抑制制御を実行することは、いわば事後対策となるので、タイムラグの分だけ、ハイレート劣化抑制制御の実行開始タイミングが適切なタイミングよりも遅れてしまう場合が生じ得る。このように、振動センサを用いた手法には、ハイレート劣化抑制制御を適切なタイミングで実行することができず、その結果、ハイレート劣化が進行しやすい状態を未然に防止することができない可能性がある点において、改善の余地が存在する。

そこで、本実施の形態においては、車両１０の位置情報を用いて、車両１０の走行予定経路の各地点における振動強度Ｇを予め推定する構成を採用する。以下に説明するように、走行予定経路の各地点における振動強度Ｇと、劣化指標値ΣＤとが算出され、振動強度Ｇおよび劣化指標値ΣＤから耐性値Ｒが算出される。そして、耐性値Ｒが基準値Ｒｃ（図４参照）未満となる地点（区間）においてハイレート劣化抑制制御が実行される。

＜各種データのデータ形式＞
車両１０およびサーバ３０では、車両１０の走行予定経路の各地点における振動強度Ｇを推定し、さらに振動強度Ｇから耐性値Ｒを算出するために、たとえば５種類のデータが使用される。５種類のデータとは、経路情報Ｉ１、重量情報Ｉ２、車速情報Ｉ３、振動情報Ｉ４および提供情報Ｉ５である。

図７は、本実施の形態において使用される各データのデータ形式の一例を説明するための図である。

図７（Ａ）を参照して、経路情報Ｉ１は、車両１０の走行予定経路を特定するための情報であり、車両１０からサーバ３０に送信される。経路情報Ｉ１は、たとえば、車両１０の識別情報（以下、「車両ＩＤ」とも記載する）と、車両１０の現在地に関する情報（現在地情報）Ｐ０と、車両１０の目的地に関する情報（目的地情報）Ｐｍ（ｍは自然数）とを含む。経路情報Ｉ１は、ナビゲーション装置１４０により算出された、現在地と目的地との間の経路の１または複数地点の位置情報Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，・・・をさらに含む。

図７（Ｂ）を参照して、重量情報Ｉ２は、車両１０の重量を特定するための情報であり、車両ＩＤと、車両１０の車種に関する情報と、車両１０の重量に関する情報とを含む。車種と重量との対応関係は、車両の仕様値（カタログ値）などから既知である。そのため、たとえば車両１０の販売時に車両ＩＤと車種との対応関係をサーバ３０に予め登録しておく（すなわち、車両１０の車種を登録しておく）ことにより、重量情報Ｉ２を生成することができる。

図７（Ｃ）を参照して、車速情報Ｉ３は、車両１０の走行予定経路を含む経路の位置情報Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，・・・と、位置情報Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，・・・にそれぞれ対応する車速に関する情報Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ，・・・とを含む。車速情報Ｉ３は、過去の走行履歴、すなわち車両１０の走行予定経路を他の車両２０（車両１０を含んでもよい）が過去に実際に走行した際の車速から、たとえば平均車速などを算出することで求めることができる。また、各地点における車速は、過去の走行履歴に基づいて算出された車速を基礎とした上で、現在（および車両１０がその地点を通ることが予測される近い将来）の交通情報および天気予報情報などを考慮して補正することが、より好ましい。これにより、車速情報Ｉ３の精度を向上させることができる。

図７（Ｄ）を参照して、振動情報Ｉ４は、位置情報Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，・・・と、位置情報Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，・・・にそれぞれ対応する振動強度に関する情報Ｇａ，Ｇｂ，Ｇｃ，・・・とを含む。情報Ｇａ，Ｇｂ，Ｇｃ，・・・は、経路の路面状況（路面の整備の程度、路面に存在する凹凸の大きさなど）、経路の形状（曲率または勾配）などに応じて、どの程度の振動が生じるかが予め調査することにより設定される。この調査は、振動センサが搭載されたテスト車両に実際に路面を走行させ、振動センサの検出値を収集することにより実施することができる。

振動強度に関する情報Ｇａ，Ｇｂ，Ｇｃ，・・・は、典型的な車両が一般的な走行を行なっている場合に生じる振動強度を示すものである。たとえば大型車では、一般的な車両（普通車）とは異なる振動強度が生じ得る。また、車両が高速または低速で走行する場合には、車両が一般的な速度で走行する場合と比べて、振動強度が異なる可能性がある。したがって、たとえば以下のようにマップＭＰを用いることによって車両１０の重量Ｗおよび車速Ｖに応じた振動強度が算出（あるいは補正）される。

図８は、本実施の形態におけるマップＭＰの概念図である。マップＭＰは、図８に示すように、重量Ｗと車速Ｖと位置Ｐとの組合せにより定義される条件毎に、組電池１１０に生じる振動強度Ｇが規定された３次元マップである。マップＭＰも事前の実験により作成することができる。マップＭＰを参照することによって、重量情報Ｉ２、車速情報Ｉ３および振動情報Ｉ４から、車両１０の重量Ｗおよび車速Ｖに応じた振動強度を算出することができる。

図７（Ｅ）に戻り、提供情報Ｉ５は、サーバ３０から車両１０に提供される情報である。提供情報Ｉ５は、車両ＩＤと、車両１０の現在地から目的地までの位置情報Ｐ１〜Ｐｍと、位置情報Ｐ１〜Ｐｍにそれぞれ対応する振動強度に関する情報Ｇ１〜Ｇｍ（マップＭＰを参照することで車両１０の重量Ｗおよび車速Ｖに応じて算出された情報）とを含む。

＜制御フロー＞
図９は、本実施の形態におけるハイレート劣化に関する制御を説明するためのフローチャートである。図９では、ＥＣＵ１００により実行される処理を図中左側に示し、サーバ３０により実行される処理を右側に示す。このフローチャートは、所定条件が成立する度または所定周期が経過する毎にメインルーチン（図示せず）から呼び出されて実行される。また、このフローチャートの実行開始時には、ナビゲーション装置１４０に車両１０の目的地（目的地情報Ｐｋ）がユーザにより登録されているものとする。

なお、こ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、ＥＣＵ１００またはサーバ３０（演算装置３００）によるソフトウェア処理によって実現されるが、ＥＣＵ１００または演算装置３００内に作製された専用のハードウェア（電気回路）によって実現されてもよい。

図２、図７および図９を参照して、Ｓ１１０において、ＥＣＵ１００は、温度センサ１２３から組電池１１０の温度Ｔｂを取得するとともに、組電池１１０のＳＯＣを推定する。ＳＯＣの推定手法としては、ＯＣＶ（Open Circuit Voltage）−ＳＯＣカーブを用いた手法、電流積算による手法、または、それらを組み合わせた手法など、公知の様々な手法を採用することができる。

Ｓ１２０において、ＥＣＵ１００は、組電池１１０の温度ＴｂおよびＳＯＣに基づいて、組電池１１０の劣化指標値ΣＤを算出する。劣化指標値ΣＤの算出手法については、すでに詳細に説明したため、ここでは説明は繰り返さない。また、Ｓ１１０，Ｓ１２０の処理は、別ルーチンにより実行されてもよい。

Ｓ１３０において、ＥＣＵ１００は、ナビゲーション装置１４０から車両１０の現在地情報Ｐ０（および、現在地と目的地との間の推奨経路に関する情報）を取得する。

Ｓ１４０において、ＥＣＵ１００は、経路情報Ｉ１を生成し、生成された経路情報Ｉ１をサーバ３０に送信する。

サーバ３０は、車両１０から経路情報Ｉ１を受けると、重量情報データベース３１１から車両１０に対応する重量情報Ｉ２を読み出す。さらに、サーバ３０は、車速情報データベース３１２から車両１０に対応する車速情報Ｉ３を読み出すとともに、振動情報データベース３１３から車両１０に対応する振動情報Ｉ４を読み出す（Ｓ２１０）。そして、Ｓ２２０において、サーバ３０は、図８に示したマップＭＰを参照することによって重量情報Ｉ２、車速情報Ｉ３および振動情報Ｉ４から提供情報Ｉ５を生成する。生成された提供情報Ｉ５は、車両１０へと送信される。

Ｓ１５０において、ＥＣＵ１００は、Ｓ１２０にて算出した劣化指標値ΣＤと、Ｓ２２０にてサーバ３０から受けた提供情報Ｉ５とに基づいて、車両１０の走行予定経路の各地点について、組電池１１０の耐性値Ｒを算出する。たとえば、劣化指標値ΣＤと振動強度Ｇと耐性値Ｒとの間に成立する相関関係を予め実験等により求め、その相関関係を示すマップ（図示せず）をメモリ１０２に格納しておくことにより、劣化指標値ΣＤおよび振動強度Ｇから耐性値Ｒを算出することができる。算出された各地点の耐性値Ｒは、メモリ１０２に記憶される。

Ｓ１６０において、ＥＣＵ１００は、車両１０の走行地点（現在地）を更新し、更新された現在地よりも少し先の走行予定地点における耐性値Ｒが基準値Ｒｃ（図４参照）未満であるか否かを判定する（Ｓ１７０）。耐性値Ｒが基準値Ｒｃ未満である場合（Ｓ１７０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、ハイレート劣化抑制制御を実行する（Ｓ１８０）。ハイレート劣化抑制制御の詳細については、図４および図５にて説明した各手法のうちの１つを実行してもよいし、２つ以上を適宜組み合わせて実行してもよい。一方、耐性値Ｒが基準値Ｒｃ以上である場合（Ｓ１７０においてＮＯ）には、ＥＣＵ１００は、ハイレート劣化抑制制御を実行しない（Ｓ１８５）。

車両１０が目的地に到達するまでＳ１６０〜Ｓ１８５の処理が繰り返され（Ｓ１９０においてＮＯ）、車両１０が目的地に到達すると（Ｓ１９０においてＹＥＳ）、処理がメインルーチンへと戻される。なお、図示しないが、途中で目的地が変更されたり、走行経路が当初の走行予定経路から変更されたりした場合には、新しい経路について、経路情報Ｉ１の生成および耐性値Ｒの算出等の処理（Ｓ１３０〜Ｓ１５０，Ｓ２１０，Ｓ２２０の処理）が実行される。

以上のように、本実施の形態によれば、車両１０の走行予定経路の各地点（位置情報Ｐ１〜Ｐｍにより示される各地点）において組電池１１０が受ける振動強度ＧがマップＭＰを用いて推定される。そして、推定された振動強度Ｇを用いて各地点における耐性値Ｒが算出される。耐性値Ｒが基準値Ｒｃ未満になる地点では、ハイレート劣化が進行しやすくなる状態が生じ得るとして、その地点を走行する直前にハイレート劣化抑制制御が実行される（Ｓ１８０）。このように、車両１０の走行予定経路の各地点の振動強度を予め推定することにより、振動センサを用いた構成とは異なり、実際に振動が生じる前の遅延のない適切なタイミングでハイレート劣化抑制制御を実行することができる。その結果、ハイレート劣化を一層適切に抑制することが可能になる。

なお、本実施の形態では、サーバ３０から車両１０へと提供情報Ｉ５が提供される構成を例に説明した。しかし、車両１０は、サーバ３０との通信に代えて、車両１０の周囲の他の車両（図示せず）との通信（いわゆる車車間通信）により提供情報Ｉ５に相当する情報を受けてもよい。

また、車両が提供情報Ｉ５を車両１０の外部から受けることは必須ではない。たとえば、ナビゲーション装置１４０に走行経路の各地点について、車両１０の重量に応じた振動強度を予め記憶させておくことができる。この場合、車両１０は、サーバ３０から提供情報Ｉ５を受ける場合とは異なり、現在の交通情報および天気予報情報等に応じてリアルタイムで更新された提供情報Ｉ５を受けることはできない。その一方で、車両１０の通信状況（通信環境）にかかわらず車両１０の重量に応じた振動強度を算出することが可能になる。そのため、たとえば通信モジュール１５０が故障していたとしても振動強度を算出することができる。

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。

１ 電池情報収集システム、１０，２０ 車両、１１ 二次電池システム、１００ ＥＣＵ、１０１ ＣＰＵ、１０２ メモリ、１０３ 入出力バッファ、１０４ タイマ、１１０ 組電池、１１１ セル、１１２ 電池ケース、１１３ 蓋体、１１４ 正極端子、１１５ 負極端子、１１６ 電極体、１１７ 正極、１１８ 負極、１１９ セパレータ、１２０ 監視装置、１２１ 電圧センサ、１２２ 電流センサ、１２３ 温度センサ、１３０ 冷却装置、１４０ ナビゲーション装置、１４１ ＧＰＳ受信機、１５０ 通信モジュール、１６０ 車載ネットワーク、３０ サーバ、３００ 演算装置、３１０ 記憶装置、３１１ 重量情報データベース、３１２ 車速情報データベース、３１３ 振動情報データベース、３２０ 通信装置。

Claims (1)

1. 車両に搭載される二次電池システムであって、
   前記車両の位置情報を取得する位置情報取得部と、
   リチウムイオンを含む電解液に含浸された電極体を有する二次電池と、
   前記電極体の内部での前記リチウムイオンの濃度分布が偏ることにより生じる劣化であるハイレート劣化の進行を抑制するためのハイレート劣化抑制制御を実行する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記二次電池の温度およびＳＯＣから前記ハイレート劣化の進行度合いを示す劣化指標値を算出し、
   前記車両の走行予定経路の各地点について、予め設定された前記二次電池の振動強度を前記車両の位置情報を用いて取得し、
   前記劣化指標値および前記振動強度を用いて、前記各地点における前記ハイレート劣化の進行しにくさを示す耐性値を算出し、
   前記走行予定経路において前記耐性値が基準値未満になる地点に前記車両が到達する前に前記ハイレート劣化抑制制御の実行を開始する、二次電池システム。

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