WO2021220350A1 - 二次電池の出力制御方法及び二次電池の出力制御システム - Google Patents

二次電池の出力制御方法及び二次電池の出力制御システム Download PDF

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豊樹 井口
亜弥佳 平井
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Definitions

  • the present invention relates to an output control method and an output control system for controlling the output of a secondary battery.
  • JP2007-165211A discloses a technique for obtaining the maximum allowable discharge power of a secondary battery with respect to the maximum temperature and the minimum temperature of the secondary battery, and selecting the smaller maximum allowable discharge power.
  • the maximum temperature and the minimum temperature of the secondary battery are detected by using the temperature sensor arranged in the battery pack.
  • the temperature variation of the secondary battery cannot be detected properly, the voltage of the low temperature cell drops beyond the permissible range, and over-discharge is performed. There is a risk of becoming.
  • an object of the present invention is to appropriately control the output of the secondary battery.
  • the output power that can be output by a secondary battery composed of a plurality of cells is obtained, and the output power of the secondary battery is controlled based on the output power. do.
  • the variation suggestion amount that correlates with the magnitude of the variation between the charge / discharge characteristics is calculated. The calculation is performed, and if the suggested variation amount is equal to or greater than a predetermined determination reference value, it is determined that the variation has occurred, and the output possible power is set based on the determination result of the occurrence of the variation.
  • the basic output possible power determined based on the suggested amount of charge / discharge characteristics is set as the output possible power, and when the variation occurs, the correction output is a value lower than the basic output possible power.
  • the available power is set as the output available power.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of the battery output control system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the relationship between CCV and OCV used in OCV arithmetic processing.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the battery temperature used for the OCV calculation process and the internal resistance.
  • FIG. 4 is a time chart showing an example of the relationship between the output power of the lithium ion battery and the cell voltage.
  • FIG. 5 is a diagram showing the rate characteristics of the lithium ion battery.
  • FIG. 6 is a diagram showing the output characteristics of the lithium ion battery.
  • FIG. 7 is a flowchart showing an example of a processing procedure of the output control process executed by the battery output control system.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of the battery output control system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the relationship between CCV and OCV used in OCV arithmetic processing.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a functional configuration example of the battery output control system according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a flowchart showing an example of a processing procedure of the output control process executed by the battery output control system.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a functional configuration example of the battery output control system according to the third embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram schematically showing a temperature correction method by the temperature correction unit.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of a calculation method for calculating the initial SOC from the initial OCV.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of an OCV calculation method by the OCV calculation unit.
  • FIG. 14 is a diagram showing an example of setting the power limit followability by the power limit followability setting unit.
  • FIG. 15 is a time chart showing the movement of the SOC and the outputable power Pout.
  • FIG. 16 is a flowchart showing an example of a processing procedure of the output control process executed by the battery output control system.
  • FIG. 17 is a block diagram showing a functional configuration example of the battery output control system according to the fourth embodiment.
  • FIG. 18 is a diagram showing an example of an output available power calculation map showing the relationship between SOC and temperature and output available power.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of the battery output control system 100 according to the first embodiment.
  • the battery output control system 100 is a system that controls the output of the lithium ion battery 1 mounted on a vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle.
  • the lithium-ion battery 1 supplies electric power to in-vehicle devices such as a vehicle drive motor and auxiliary machinery. Further, the lithium ion battery 1 is also a battery that can be charged by a charger of an in-vehicle device or a charging device outside the vehicle.
  • the battery output control system 100 includes a lithium ion battery 1, a cell voltage detection unit 2, a current detection unit 3, a temperature detection unit 4, a state determination unit 5, and a switching unit 6. It includes an OCV (Open circuit voltage) calculation unit 7, an outputable power calculation unit 8, a vehicle controller 30, and a meter 40.
  • the cell voltage detection unit 2, the current detection unit 3, and the temperature detection unit 4 function as an internal state detection unit 10 that detects the internal state of the lithium ion battery 1.
  • the state determination unit 5, the switching unit 6, the OCV calculation unit 7, and the outputable power calculation unit 8 are realized by the LBC (lithium battery controller) 20.
  • LBC lithium battery controller
  • the LBC 20 is a control device that controls charging / discharging of the lithium ion battery 1, for example, a central processing unit (CPU (Central Processing Unit)), a read-only memory (ROM (Read Only Memory)), and a random access memory (RAM (Random)). AccessMemory)) and an input / output interface (I / O (input / output) interface).
  • the LBC 20 functions as a control unit that controls the operation of the lithium ion battery 1 by executing a specific program.
  • the LBC 20 is not composed of one microcomputer, but may be composed of a plurality of microcomputers.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the relationship between CCV (Closed circuit voltage) used for OCV calculation processing by the OCV calculation unit 7 and OCV.
  • the vertical axis represents the voltage V and the horizontal axis represents the current I.
  • the CCV is indicated by the solid curve 501, and the OCV is indicated by the dotted curve 502.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the battery temperature and the internal resistance used for the OCV calculation process by the OCV calculation unit 7.
  • the vertical axis represents the internal resistance R
  • the horizontal axis represents the battery temperature ° C.
  • the internal resistance R increases as the battery temperature ° C. decreases. Note that FIGS. 2 and 3 will be described with reference to the OCV calculation unit 7.
  • FIG. 4 is a time chart showing an example of the relationship between the output power of the lithium ion battery 1 and the cell voltage.
  • the vertical axis of the upper graph shows the output power
  • the vertical axis of the lower graph shows the cell voltage.
  • the horizontal axis of both graphs is the time axis.
  • “Pout” means, for example, an upper limit value of output power set so that the battery characteristics of the lithium ion battery 1 are not significantly impaired (so as not to cause over-discharge). Hereinafter, this is also simply referred to as “outputtable power Pout”.
  • Pout is also referred to as “basic output possible power Pout1".
  • Vr means a value (lower limit value) of the cell voltage when the output power takes the output possible power Pout.
  • target lower limit cell voltage Vr When the electric power is taken out from the lithium ion battery 1 as shown in the curve 505, the cell voltage drops as shown in the curve 506. Therefore, by limiting the power taken out from the lithium ion battery 1 to the outputable power Pout, the cell voltage can be maintained at the target lower limit cell voltage Vr. Note that FIG. 4 will be described with reference to the output possible power calculation unit 8.
  • the lithium ion battery 1 is a lithium ion battery that charges and discharges by moving lithium ions between a positive electrode and a negative electrode, and is configured by electrically connecting a plurality of cells in series.
  • the lithium ion battery 1 is used, for example, as a power source for driving a vehicle, and is connected to a drive motor via an inverter.
  • a lithium ion battery will be described as an example, but the present embodiment will be applied to other secondary batteries such as a lead battery and a nickel hydrogen battery, which have a certain correlation between the operating temperature and the output characteristics. May be applied.
  • the cell voltage detection unit 2 is a cell voltage sensor that detects the voltage (CCV) of each cell constituting the lithium ion battery 1, and outputs the detection result to the state determination unit 5 and the switching unit 6. That is, the cell voltage detection unit 2 is installed in all the cells constituting the lithium ion battery 1, and the voltage of each cell is detected.
  • the voltage of each cell is a charge / discharge characteristic suggestion amount that changes according to the change of the charge / discharge characteristic of each cell.
  • the current detection unit 3 is a current sensor that detects the current of the charge current and the discharge current of the lithium ion battery 1, and outputs the detection result to the OCV calculation unit 7.
  • the temperature detection unit 4 is a temperature sensor that detects the temperature inside the battery pack of the lithium ion battery 1, and outputs the detection result to the OCV calculation unit 7 and the outputable power calculation unit 8.
  • One temperature sensor may be installed in the lithium ion battery 1, or a plurality of temperature sensors may be installed in the lithium ion battery 1. For example, when one temperature sensor is installed, it is preferable to install it at a position where the temperature is most likely to rise in the lithium ion battery 1, for example, in the central portion. When a plurality of temperature sensors are installed, it is preferable to install them at a position where the temperature is most likely to rise and a position where the temperature is most likely to decrease, for example, at the end of the lithium ion battery 1.
  • the lithium ion battery 1 When a plurality of temperature sensors are installed, the lithium ion battery 1 may be installed at a position where the temperature is most likely to rise and at a position around the temperature. When a plurality of temperature sensors are installed in the lithium ion battery 1, the internal resistance calculation unit uses the lowest value of the temperatures detected by these temperature sensors to obtain the internal resistance of the lithium ion battery 1. May be calculated.
  • the internal state detection unit 10 outputs an internal state detection value indicating the internal state of the lithium ion battery 1.
  • the state determination unit 5 determines the state difference of the lithium ion battery 1, that is, the variation in the charge / discharge characteristics (charge / discharge performance) of each cell, based on each cell voltage output from the cell voltage detection unit 2. , The determination result is output to the switching unit 6. Specifically, the state determination unit 5 obtains the average cell voltage, which is the average value of the voltages of all the cells constituting the lithium ion battery 1. Further, the state determination unit 5 obtains the lowest cell voltage, which is the lowest cell voltage value among the voltages of all the cells constituting the lithium ion battery 1. Further, the state determination unit 5 calculates the cell voltage difference, which is the difference between the average cell voltage and the lowest cell voltage. Then, the state determination unit 5 determines whether or not the difference between the cell voltage differences is equal to or greater than the voltage difference threshold value as a predetermined determination reference value.
  • the voltage difference threshold value used in the determination process by the state determination unit 5 is a value that can be determined to have a predetermined variation in the charge / discharge characteristics (charge / discharge performance) of each cell constituting the lithium ion battery 1. ..
  • the voltage difference threshold value for example, a value of about 10 times the variation range that is expected to occur inevitably due to factors such as an error of sensors or the operating environment of the lithium ion battery 1 can be set.
  • the cell voltage difference can be set to a value of about 15%.
  • the switching unit 6 switches the cell voltage used for the OCV calculation based on the state difference determination result output from the state determination unit 5, and outputs the switching result to the OCV calculation unit 7. Specifically, when the cell voltage difference is less than the voltage difference threshold value, the switching unit 6 sets the cell voltage used for the OCV calculation to the average cell voltage. Further, when the cell voltage difference is equal to or larger than the voltage difference threshold value, the switching unit 6 sets the cell voltage used for the OCV calculation to the minimum cell voltage.
  • the OCV calculation unit 7 calculates the OCV per cell based on the cell voltage output from the switching unit 6, the current output from the current detection unit 3, and the temperature output from the temperature detection unit 4. The calculation result, that is, the OCV is output to the output possible power calculation unit 8. Specifically, the OCV calculation unit 7 calculates the OCV based on the cell voltage value CCV, the current value I, and the internal resistance R. That is, the OCV calculation unit 7 calculates the OCV using the above-mentioned equation 1.
  • the OCV calculation unit 7 sets the information shown in FIG. 3 in a table value or the like, and uses the information for the calculation of the internal resistance R. That is, the OCV calculation unit 7 also functions as an internal resistance calculation unit that calculates the internal resistance of the lithium ion battery 1 based on the temperature detected by the temperature detection unit 4.
  • the OCV calculation unit 7 calculates the OCV using the average cell voltage according to the above equation 1. Further, when the cell voltage set by the switching unit 6 is the lowest cell voltage, the OCV calculation unit 7 calculates the OCV using the lowest cell voltage according to the above equation 1.
  • the outputable power calculation unit 8 calculates the output possible power based on the OCV output from the OCV calculation unit 7 and the temperature output from the temperature detection unit 4, and calculates the calculation result, that is, the outputable power. It is output to the vehicle controller 30.
  • the target lower limit cell voltage Vr is set with a margin larger than the over-discharge voltage.
  • the outputable power calculation unit 8 calculates (OCV-2.5V) /R ⁇ 2.5V using the above-mentioned equation 2. Then, the outputable power calculation unit 8 obtains the outputable power Pout of the entire battery pack of the lithium ion battery 1 by multiplying the calculated outputable power Pout_c per cell by the number of cells.
  • the outputable power calculation unit 8 calculates the outputable power Pout in consideration of the variation in the charge / discharge characteristics of each cell of the lithium ion battery 1. Further, the LBC 20 functions as an outputable power calculation device of the lithium ion battery 1.
  • the vehicle controller 30 is a control device that controls various devices, for example, a micro having a central computing device (CPU), a read-only memory (ROM), a random access memory (RAM), and an input / output interface (I / O interface). It consists of a computer.
  • the vehicle controller 30 functions as a control unit that controls the operation of various devices such as an engine, a motor, an inverter, and a battery provided in the vehicle by executing a specific program.
  • the vehicle controller 30 may be composed of a plurality of microcomputers instead of being composed of one microcomputer.
  • the vehicle controller 30 limits the power taken out from the lithium ion battery 1 based on the outputable power Pout output from the outputable power calculation unit 8. For example, the vehicle controller 30 limits the upper limit of the power consumption of the drive motor and the auxiliary machine to the outputable power Pout. Further, the vehicle controller 30 displays various information on the meter 40.
  • the cell voltage when power is taken out from the lithium ion battery 1, the cell voltage drops, but by limiting the taken out power to the outputable power, the cell voltage can be maintained at the target lower limit cell voltage Vr, for example 2.5V. can.
  • the cell voltage can be maintained at the target lower limit cell voltage Vr by limiting the power for extracting power from the lithium ion battery 1 to the output possible power Pout1.
  • the meter 40 displays various information based on the control from the vehicle controller 30. For example, the meter 40 displays the outputable power Pout, the actual power consumption, and the like to the driver.
  • FIG. 5 is a diagram showing the rate characteristics of the lithium ion battery.
  • the vertical axis represents the cell voltage and the horizontal axis represents the SOC.
  • the solid line curve 511 shows the output characteristics when the temperature is as high as about 25 degrees
  • the dotted line curves 512 and 513 show the output characteristics when the temperature is as low as about -25 degrees.
  • the dotted line curve 513 shows the output characteristics when the discharge current of the lithium ion battery is larger than that of the dotted line curve 512.
  • the output characteristics are lower at low temperatures than at room temperature.
  • the discharge capacity that is, the SOC width decreases, and the cell voltage drops sharply.
  • FIG. 6 is a diagram showing the output characteristics of the lithium ion battery.
  • the vertical axis shows the outputable power
  • the horizontal axis shows the SOC.
  • the dotted curve 515 shows the output characteristics when the temperature is high
  • the solid curve 516 shows the output characteristics when the temperature is normal
  • the dotted curve 517 shows the output characteristics when the temperature is low.
  • the output power can be determined according to the temperature of the lithium ion battery and the SOC of the lithium ion battery. That is, as shown by arrow 518, the lower the temperature of the lithium ion battery, the higher the internal resistance value, the significant voltage drop according to the current flowing through the lithium ion battery, and the smaller the outputable power. Further, the lower the SOC, the lower the voltage, and therefore the outputable power becomes smaller.
  • the allowable discharge power in the low temperature state is small, if the allowable power of the low temperature cell is exceeded, overdischarge may occur. Therefore, in order to prevent over-discharging, it is possible to set the allowable power based on the battery temperature, but the position where the temperature sensor is placed in the battery pack has layout and cost restrictions, so the temperature sensor is appropriate. Often difficult to place in.
  • the output is appropriately limited according to the variation to prevent a decrease in cell capacity and voltage.
  • the variation suggestion amount that correlates with the magnitude of the variation in the charge / discharge characteristics between the cells constituting the lithium ion battery 1, that is, the cell voltage difference is equal to or greater than the determination reference value (voltage difference threshold).
  • the output possible power Pout is switched from the basic output possible power Pout1 which is normally set (when there is no variation) to the corrected output possible power Pout2.
  • the cell voltage used when obtaining the outputable power Pout is switched from the average cell voltage corresponding to the basic output possible power Pout1 to the lowest cell voltage corresponding to the corrected output possible power Pout2.
  • the cell capacity and voltage can be continuously extracted from the lithium ion battery 1, and the running of the vehicle can be maintained.
  • FIG. 7 is a flowchart showing an example of a processing procedure of the output control process executed by the battery output control system 100. This processing procedure is executed based on a program stored in a storage unit (not shown) of the battery output control system 100.
  • step S201 the cell voltage detection unit 2 detects each cell voltage of the lithium ion battery 1.
  • step S202 the current detection unit 3 detects the current flowing through the lithium ion battery 1.
  • step S203 the temperature detection unit 4 detects the temperature inside the battery pack of the lithium ion battery 1.
  • step S204 the state determination unit 5 calculates the average cell voltage and the minimum cell voltage based on each cell voltage detected by the cell voltage detection unit 2, and the cell voltage difference, which is the difference between them, is equal to or greater than the voltage difference threshold value. It is determined whether or not it is. Then, the switching unit 6 switches the cell voltage used for the OCV calculation as necessary based on the determination result. When the cell voltage difference is equal to or greater than the voltage difference threshold value, the switching unit 6 switches the cell voltage used for the OCV calculation to the lowest cell voltage, and proceeds to step S206. If the cell voltage difference is less than the voltage difference threshold value, the switching unit 6 sets the average cell voltage as the cell voltage used for the OCV calculation, and proceeds to step S205.
  • step S205 the OCV calculation unit 7 per cell is based on the average cell voltage set by the switching unit 6, the current detected by the current detection unit 3, and the temperature detected by the temperature detection unit 4.
  • the OCV of is calculated.
  • step S206 the OCV calculation unit 7 per cell is based on the minimum cell voltage set by the switching unit 6, the current detected by the current detection unit 3, and the temperature detected by the temperature detection unit 4.
  • the OCV of is calculated.
  • step S207 the outputable power calculation unit 8 calculates the output power of the entire battery pack of the lithium ion battery 1 based on the OCV obtained by the OCV calculation unit 7 and the temperature detected by the temperature detection unit 4. Calculate.
  • step S208 the vehicle controller 30 limits the upper limit of the power taken out from the lithium ion battery 1 to the power that can be output obtained in step S207.
  • step S209 the vehicle controller 30 causes the meter 40 to display the outputable power obtained in step S207 and the actual power consumption of the lithium ion battery 1.
  • the cell voltage difference which is the difference between the average cell voltage and the minimum cell voltage
  • the voltage difference threshold value is shown.
  • other criteria may be used. For example, when the variation suggestion amount is used as the difference between the maximum cell voltage and the minimum cell voltage, it is determined whether or not the difference is equal to or more than the appropriately determined judgment reference value, and when the difference is equal to or more than the judgment reference value.
  • the cell voltage used for the OCV calculation may be switched to the lowest cell voltage.
  • the output possible power Pout that can be output by the lithium ion battery 1 composed of a plurality of cells is obtained, and the output possible power Pout is obtained.
  • the output power of the lithium ion battery 1 is controlled based on the above. Further, the output control method is based on the charge / discharge characteristic suggestion amount (voltage of each cell or average cell voltage) that changes according to the change of the charge / discharge characteristics of each of the plurality of cells.
  • the suggestion amount calculation step (step S204) for calculating the variation suggestion amount (cell voltage difference) that correlates with the magnitude of the variation and the variation suggestion amount are equal to or larger than a predetermined determination reference value (voltage difference threshold)
  • the variation occurs. It includes a determination step (step S204) for determining that the output is possible, and an output available power setting step (steps S205 to S207) for setting the output possible power Pout based on the determination result of the occurrence of variation.
  • the outputable power setting step when there is no variation, the basic outputable power Pout1 determined based on the suggested amount of charge / discharge characteristics (particularly the average cell voltage) is set as the outputable power Pout, and the variation occurs.
  • the corrected output possible power Pout2 having a value lower than the basic output possible power Pout1 is set as the output possible power Pout.
  • the charge / discharge characteristic suggestion amount is detected by the respective voltages of the plurality of cells (cell voltage detection unit 2). (Each cell voltage) is acquired, and the cell voltage difference, which is the difference between the average cell voltage and the lowest cell voltage at each cell voltage, is calculated as a variation suggestion amount. Further, in the determination step (step S204), a predetermined voltage difference threshold value is set as the determination reference value. Further, in the output available power setting step (step S205 to step S207), the basic output possible power Pout1 is calculated based on the average cell voltage, and the corrected output possible power Pout2 is calculated based on the minimum cell voltage.
  • the battery output control system 100 (an example of a secondary battery output control system) according to the present embodiment is an output control system that controls the output power of the lithium ion battery 1 composed of a plurality of cells.
  • the battery output control system 100 acquires a charge / discharge characteristic suggestion amount (voltage of each cell) that changes according to a change in the charge / discharge characteristics of each of the plurality of cells, and lithium ions based on the acquired charge / discharge characteristic suggestion amount.
  • the battery 1 is provided with an LBC 20 (an example of a controller) that obtains an outputable power Pout that can be output and controls the output power of the lithium ion battery 1 based on the outputable power Pout.
  • the LBC 20 calculates a variation suggestion amount (cell voltage difference) that correlates with the magnitude of variation between cells in the charge / discharge characteristic based on the charge / discharge characteristic suggestion amount, and the variation suggestion amount is a predetermined determination reference value ( If it is equal to or greater than the voltage difference threshold), it is determined that variation has occurred. Further, the LBC 20 sets the basic output possible power Pout1 determined based on the suggested amount of charge / discharge characteristics as the output possible power Pout when there is no variation, and when the variation occurs, the basic output possible power Pout1 is used. The low value of the corrected outputable power Pout2 is set as the outputable power.
  • the battery output control system 100 shown in the first embodiment shows an example in which the average OCV calculation unit 51 and the minimum OCV calculation unit 52 are provided instead of the OCV calculation unit 7.
  • the second embodiment is an example in which a part of the first embodiment is modified, and the same reference numerals are given to the parts common to the first embodiment, and a part of the description thereof will be omitted.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a functional configuration example of the battery output control system 200 according to the second embodiment.
  • the battery output control system 200 includes an average OCV calculation unit 51 and a minimum OCV calculation unit 52 in the LBC 50.
  • the average OCV calculation unit 51 is one cell based on the average value of the cell voltage detected by the cell voltage detection unit 2, the current detected by the current detection unit 3, and the temperature detected by the temperature detection unit 4.
  • the average OCV corresponding to the average value of the winning OCV is calculated. Specifically, the value of OCV obtained by using the average cell voltage value for the CCV of the above formula 1 is obtained as the average OCV.
  • the minimum OCV calculation unit 52 is based on the minimum value of the cell voltage detected by the cell voltage detection unit 2, the current detected by the current detection unit 3, and the temperature detected by the temperature detection unit 4.
  • the minimum OCV corresponding to the minimum value among the OCVs of each cell constituting the battery 1 is calculated. Specifically, the minimum OCV is obtained according to Equation 1 by using the minimum cell voltage for the CCV of Equation 1 described above.
  • the average OCV calculation unit 51 uses the average value of all the cell voltages detected by the cell voltage detection unit 2, whereas the minimum OCV calculation unit 52 uses the average value. Only the lowest value of the cell voltages detected by the cell voltage detection unit 2 is used.
  • the average OCV calculation unit 51 and the minimum OCV calculation unit 52 also function as an internal resistance calculation unit that calculates the internal resistance of the lithium ion battery 1 based on the temperature detected by the temperature detection unit 4.
  • the OCV is a charge / discharge characteristic suggestion amount that changes according to a change in the charge / discharge characteristics of each cell.
  • the state determination unit 5 has a difference in charge / discharge characteristics of each cell constituting the lithium ion battery 1 based on the average OCV output from the average OCV calculation unit 51 and the minimum OCV output from the minimum OCV calculation unit 52. To judge. Specifically, the state determination unit 5 calculates the OCV difference, which is the difference between the average OCV and the minimum OCV. Then, the state determination unit 5 determines whether or not this OCV difference is greater than or equal to the OCV difference threshold value as a predetermined determination reference value.
  • the OCV difference threshold value used in the determination process by the state determination unit 5 is the charge / discharge characteristic (charge / discharge performance) of each cell constituting the lithium ion battery 1 as in the voltage difference threshold value described in the first embodiment. It is set to a suitable value from the viewpoint of determining that a predetermined variation has occurred.
  • the OCV difference threshold value can be set to a value at which the OCV difference is about 15%. These values can be set using various experimental data.
  • the switching unit 6 switches the OCV used for the output possible power calculation based on the state difference determination result output from the state determination unit 5, and outputs the switching result to the output possible power calculation unit 8. Specifically, when the OCV difference is less than the OCV difference threshold value, the switching unit 6 sets the OCV used for the output possible power calculation to the average OCV. Further, when the OCV difference is equal to or larger than the OCV difference threshold value, the switching unit 6 sets the OCV used for the output possible power calculation to the minimum OCV.
  • the outputable power calculation unit 8 can output the entire battery pack of the lithium ion battery 1 based on the OCV (average OCV or minimum OCV) output from the switching unit 6 and the temperature output from the temperature detection unit 4. Calculate the power.
  • the method of calculating the outputable power is the same as that of the first embodiment.
  • FIG. 9 is a flowchart showing an example of a processing procedure of the output control process executed by the battery output control system 200. This processing procedure is executed based on a program stored in a storage unit (not shown) of the battery output control system 200.
  • the process shown in FIG. 9 is an example in which a part of the process shown in FIG. 7 is modified, and steps S301 to S303, S308, and S309 shown in FIG. 9 are steps S201 to S203, S208, and S209 shown in FIG. In common with. Therefore, in the following, a part of the description about the parts common to the processing shown in FIG. 7 will be omitted.
  • step S304 the average OCV calculation unit 51 is based on the average value of the cell voltage detected by the cell voltage detection unit 2, the current detected by the current detection unit 3, and the temperature detected by the temperature detection unit 4. The average OCV per cell is calculated. Further, the minimum OCV calculation unit 52 is based on the minimum value of the cell voltage detected by the cell voltage detection unit 2, the current detected by the current detection unit 3, and the temperature detected by the temperature detection unit 4. Calculate the minimum OCV per cell.
  • step S305 the state determination unit 5 determines whether or not the OCV difference, which is the difference between the average OCV and the minimum OCV obtained in step S304, is equal to or greater than the OCV difference threshold value. Then, the switching unit 6 switches the OCV used for the output possible power calculation as necessary based on the determination result. When the OCV difference is equal to or greater than the OCV difference threshold value, the switching unit 6 switches the OCV used for the output possible power calculation to the minimum OCV, and proceeds to step S307. If the OCV difference is less than the OCV difference threshold, the switching unit 6 sets the average OCV as the OCV used for the output possible power calculation, and proceeds to step S306.
  • step S306 the outputable power calculation unit 8 calculates the output power of the entire battery pack of the lithium ion battery 1 based on the average OCV set by the switching unit 6 and the temperature output from the temperature detection unit 4. Calculate.
  • step S307 the outputable power calculation unit 8 calculates the output power of the entire battery pack of the lithium ion battery 1 based on the minimum OCV set by the switching unit 6 and the temperature output from the temperature detection unit 4. Calculate.
  • the OCV difference (variation suggestion amount), which is the difference between the average OCV and the minimum OCV
  • the OCV difference threshold (judgment reference value)
  • the OCV used for the output possible power calculation is the minimum OCV.
  • a determination process for determining whether or not the OCV difference is equal to or greater than the OCV difference threshold value and a determination process for determining whether or not the cell voltage difference described in the first embodiment is equal to or greater than the voltage difference threshold value (determination reference value).
  • the OCV average OCV calculation
  • the minimum OCV calculated by the minimum OCV calculation unit 52 are acquired, and the OCV difference, which is the difference between the average OCV and the minimum OCV in a plurality of cells, is calculated as a variation suggestion amount.
  • a predetermined OCV difference threshold value is set as the determination reference value.
  • the basic output possible power Pout1 is calculated based on the average OCV, and the corrected output possible power Pout2 is calculated based on the minimum OCV.
  • the average SOC calculation unit 61, the minimum SOC calculation unit 61, and the minimum SOC calculation unit are replaced with the average OCV calculation unit 51, the minimum OCV calculation unit 52, and the output possible power calculation unit 8.
  • An example is shown in which 62 and a calculation unit 70 are provided, and a temperature correction unit 63 and a power limit followability setting unit 64 are added.
  • the third embodiment is an example in which a part of the first and second embodiments is modified, and the parts common to the first and second embodiments are designated by the same reference numerals and a part of the description thereof is given. Omit.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a functional configuration example of the battery output control system 300 according to the third embodiment.
  • the battery output control system 300 includes an average SOC calculation unit 61, a minimum SOC calculation unit 62, a temperature correction unit 63, a power limit followability setting unit 64, and a calculation unit 70 in the LBC 60. Further, the calculation unit 70 includes an OCV calculation unit 71, an internal resistance calculation unit 72, and an output possible power calculation unit 73.
  • Each configuration of the battery output control system 300 will be described with reference to FIGS. 11 to 15 as appropriate.
  • FIG. 11 is a diagram schematically showing a temperature correction method by the temperature correction unit 63.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of a calculation method for calculating the initial SOC from the initial OCV.
  • the initial OCV is the open end voltage of the lithium ion battery 1 obtained based on the cell voltage at the start of the vehicle. Further, the initial SOC is a value obtained according to the initial OCV as shown in the curve 521.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of an OCV calculation method by the OCV calculation unit 71.
  • FIG. 14 is a diagram showing a setting example of the power limit followability by the power limit followability setting unit 64.
  • FIG. 15 is a time chart showing the movement of the SOC and the outputable power Pout.
  • the vertical axis of the upper graph shows SOC
  • the vertical axis of the lower graph shows output available power Pout.
  • the horizontal axis of both graphs is the time axis.
  • curve 531 shows the average SOC
  • curve 532 shows the lowest SOC.
  • the minimum SOC corresponding to the curve 532 is displayed on the meter 40.
  • the curve 534 shows the output available power Pout obtained by using the average SOC
  • the curve 535 shows the output available power Pout obtained by using the minimum SOC.
  • the time t1 indicates the timing at which a deviation of a predetermined value or more occurs between the average SOC and the minimum SOC, as shown by the arrow 533.
  • the average SOC calculation unit 61 is based on the cell voltage detected by the cell voltage detection unit 2, the current detected by the current detection unit 3, and the temperature detected by the temperature detection unit 4, and the SOC per cell. Calculate the average SOC corresponding to the average value of. Specifically, the average SOC calculation unit 61 detects the open end voltage (initial OCV) of the lithium ion battery 1 based on the cell voltage at the start of the vehicle by using the relationship shown in FIG. Next, the average SOC calculation unit 61 obtains the initial SOC according to the initial OCV, as shown in the curve 521 of FIG.
  • the average SOC calculation unit 61 calculates the average SOC by subtracting the current flowing from the lithium ion battery 1 from the initial SOC based on the current detected by the current detection unit 3.
  • the average SOC may be calculated using the average value.
  • the minimum SOC calculation unit 62 is based on the minimum value of the cell voltage detected by the cell voltage detection unit 2, the current detected by the current detection unit 3, and the temperature detected by the temperature detection unit 4.
  • the minimum OCV corresponding to the minimum value in the SOC of each cell constituting the battery 1 is calculated. Specifically, by applying the minimum cell voltage to the CCV of the above formula 1, the minimum OCV can be obtained according to the formula 1. Further, as shown in the curve 523 of FIG. 13, the minimum SOC corresponding to the minimum OCV is obtained.
  • the average SOC calculation unit 61 uses the average value of the cell voltage detected by the cell voltage detection unit 2, whereas the minimum SOC calculation unit 62 uses the cell voltage detection unit 2. Only the lowest of the detected cell voltages is used.
  • the average SOC calculation unit 61 and the minimum SOC calculation unit 62 also function as an internal resistance calculation unit that calculates the internal resistance of the lithium ion battery 1 based on the temperature detected by the temperature detection unit 4. Further, in the third embodiment, the SOC is a charge / discharge characteristic suggestion amount that changes according to a change in the charge / discharge characteristics of each cell.
  • the state determination unit 5 has a difference in charge / discharge characteristics of each cell constituting the lithium ion battery 1 based on the average SOC output from the average SOC calculation unit 61 and the minimum SOC output from the minimum SOC calculation unit 62. To judge. Specifically, the state determination unit 5 calculates the SOC difference, which is the difference between the average SOC and the minimum SOC. Then, the state determination unit 5 determines whether or not this SOC difference is greater than or equal to the SOC difference threshold value as a predetermined determination reference value.
  • the SOC difference threshold value used in the determination process by the state determination unit 5 is similar to the OCV difference threshold value described in the second embodiment, and it is said that the charge / discharge characteristics of each cell of the lithium ion battery 1 have a predetermined variation. It is set to a suitable value from the viewpoint of judgment.
  • the SOC difference threshold value can be set to a value at which the SOC difference is about 15%. These values can be set using various experimental data.
  • the switching unit 6 switches the SOC used for the OCV calculation based on the state difference determination result output from the state determination unit 5, and outputs the switching result to the OCV calculation unit 71. Specifically, when the SOC difference is less than the SOC difference threshold value, the switching unit 6 sets the SOC used for the OCV calculation to the average SOC. Further, when the SOC difference is equal to or larger than the SOC difference threshold value, the switching unit 6 sets the SOC used for the OCV calculation to the minimum SOC.
  • the temperature correction unit 63 corrects the temperature output from the temperature detection unit 4 based on the minimum SOC output from the minimum SOC calculation unit 62, and outputs the corrected temperature to the internal resistance calculation unit 72. .. Specifically, as shown in FIG. 11, the temperature correction unit 63 extracts a value corresponding to the minimum SOC output from the minimum SOC calculation unit 62 from the minimum value SOC65, and corrects the value corresponding to the extracted value. The value of the quantity 66 is subtracted from the temperature output from the temperature detection unit 4. For example, when the minimum SOC output from the minimum SOC calculation unit 62 is a value in the range of 21 to 30, 10 is used as the correction amount 66.
  • the discrepancy between the detected value of the temperature inside the battery pack of the lithium ion battery 1 and the minimum value of the actual temperature is investigated in advance, and the detected value is corrected to the lower side.
  • the actual minimum temperature can be predicted to improve the calculation accuracy of the outputable power, and the outputable power calculation can be realized with a small number of temperature sensors.
  • the lower the minimum value SOC65 the larger the correction amount 66 is set, so that the output limitation is strongly applied, and the capacity decrease and the voltage decrease can be alleviated. As a result, the lithium ion battery 1 can continuously output electric power, and can maintain running in the vehicle system.
  • temperature correction may be performed based on the average SOC. In this case, it is preferable to set the correction amount 66 larger than when the minimum SOC is used.
  • the OCV calculation unit 71 calculates the OCV per cell based on the SOC (average SOC or minimum SOC) output from the switching unit 6, and outputs the calculation result, that is, the OCV to the outputable power calculation unit 73. Output. Specifically, as shown in the curve 523 of FIG. 13, the OCV calculation unit 71 obtains an OCV corresponding to the SOC output from the switching unit 6.
  • the internal resistance calculation unit 72 calculates the internal resistance of the lithium ion battery 1 based on the temperature output from the temperature correction unit 63, and outputs the calculation result, that is, the value of the internal resistance to the output possible power calculation unit 73. Output.
  • the method of calculating the internal resistance is the same as that of the first embodiment. Further, the internal resistance calculation unit shown in the first and second embodiments may also calculate the internal resistance of the lithium ion battery 1 using the corrected temperature.
  • the outputable power calculation unit 73 calculates the output power of the entire battery pack of the lithium ion battery 1 based on the OCV output from the OCV calculation unit 71 and the value of the internal resistance output from the internal resistance calculation unit 72. Calculate.
  • the method of calculating the outputable power is the same as that of the first embodiment.
  • the power limit followability setting unit 64 sets the power limit followability based on the determination result of the state difference output from the state determination unit 5 and the minimum SOC output from the minimum SOC calculation unit 62. , The setting information is output to the vehicle controller 30. That is, the power limit followability setting unit 64 switches the output power status indicating how to follow the output available power obtained by the output available power calculation unit 73. In other words, the power limit followability setting unit 64 sets the degree of followability that causes the actual power of the lithium ion battery 1 consumed by the drive motor of the vehicle system or the like to follow the output possible power.
  • the state difference when the state difference is not determined by the state determination unit 5, it is set to follow the outputable power at a predetermined power change rate. That is, in the normal state, the amount of change in electric power is determined according to the vehicle speed in consideration of the drivability of the driver. By setting the followability to be slow in this way, the output limitation of the lithium ion battery 1 is relaxed, and the drivability of the driver can be emphasized.
  • the followability of the power limit of the outputable power is set quickly. That is, the setting is such that the followability that limits the output possible power obtained by the calculation unit 70 is accelerated.
  • the minimum SOC is 30 to 60%
  • the followability of the power limit of the outputable power is set to be about 3 times faster than when the state difference is not determined.
  • the minimum SOC is 0 to 30%, it is set to immediately follow according to the output possible power.
  • the degree of followability for causing the actual power to follow the outputable power earlier than before the state difference is determined is set. That is, the output power status is switched, and the followability of the power limit is set quickly.
  • the minimum SOC becomes low, the lithium ion battery 1 can be suppressed from a decrease in capacity and a decrease in voltage by immediately following it.
  • the vehicle controller 30 limits the power taken out from the lithium ion battery 1 to the power that can be output from the calculation unit 70. Further, at the time of this limitation, as described above, the vehicle controller 30 adjusts the speed limit of power extraction according to the followability set by the power limit followability setting unit 64. That is, the vehicle controller 30 limits the outputtable power by the power limit change rate according to the power limit followability set by the power limit followability setting unit 64. In this way, the vehicle controller 30 functions as a power limiting unit that limits the output power of the lithium ion battery 1 based on the degree of followability set by the power limiting tracking setting unit 64.
  • the meter 40 displays the minimum SOC output from the minimum SOC calculation unit 62 to the driver together with the outputable power, the actual power consumption, and the like.
  • the driver can quickly recognize the decrease in SOC.
  • the output power is limited, so that there is no sudden feeling or discomfort.
  • the SOC used for obtaining the output possible power Pout is the average equivalent to the basic output possible power. Switch from SOC to the minimum SOC equivalent to the power that can be corrected and output. In this way, by using the minimum SOC, the outputable power Pout drops early, and a sudden drop in cell voltage can be suppressed.
  • the output available power Pout when the output available power Pout is obtained using the average SOC, the output available power Pout becomes a high value, so that the minimum cell voltage drops at the time of high output and the output available power Pout. Pout may be suddenly squeezed.
  • the output possible power Pout is limited to the output available power Pout obtained by using the minimum SOC shown in the curve 535 of FIG. As a result, a sudden drop in cell voltage can be suppressed.
  • FIG. 16 is a flowchart showing an example of a processing procedure of the output control process executed by the battery output control system 300. This processing procedure is executed based on a program stored in a storage unit (not shown) of the battery output control system 300.
  • the process shown in FIG. 16 is an example in which a part of the process shown in FIG. 7 is modified, and steps S401 to S403 shown in FIG. 9 are common to steps S201 to S203 shown in FIG. Therefore, in the following, a part of the description about the parts common to the processing shown in FIG. 7 will be omitted.
  • step S404 the average SOC calculation unit 61 calculates the average SOC per cell based on the cell voltage detected by the cell voltage detection unit 2 and the current detected by the current detection unit 3. Further, the minimum SOC calculation unit 62 is based on the minimum value of the cell voltage detected by the cell voltage detection unit 2, the current detected by the current detection unit 3, and the temperature detected by the temperature detection unit 4. Calculate the minimum SOC per cell.
  • step S405 the state determination unit 5 determines whether or not the SOC difference, which is the difference between the average SOC and the minimum SOC obtained in step S404, is equal to or greater than the SOC difference threshold. Then, the switching unit 6 switches the SOC used for the OCV calculation as necessary based on the determination result. When the SOC difference is equal to or greater than the SOC difference threshold value, the switching unit 6 switches the SOC used for the OCV calculation to the minimum SOC, and proceeds to step S407. If the SOC difference is less than the SOC difference threshold, the switching unit 6 sets the average SOC as the SOC used for the OCV calculation, and proceeds to step S406.
  • step S406 the OCV calculation unit 71 calculates the OCV per cell based on the average SOC set by the switching unit 6.
  • step S407 the OCV calculation unit 71 calculates the OCV per cell based on the minimum SOC set by the switching unit 6.
  • step S408 the power limit followability setting unit 64 sets the degree of followability that causes the actual power of the lithium ion battery 1 to follow the output possible power based on the minimum SOC set by the switching unit 6.
  • step S409 the temperature correction unit 63 corrects the temperature detected by the temperature detection unit 4 based on the minimum SOC set by the switching unit 6.
  • step S410 the internal resistance calculation unit 72 calculates the internal resistance of the lithium ion battery 1 based on the temperature correction value corrected by the temperature correction unit 63.
  • step S411 the outputable power calculation unit 73 is based on the OCV obtained by the OCV calculation unit 71, the internal resistance obtained by the internal resistance calculation unit 72, and the cell voltage lower limit target value, and the lithium ion battery 1 Calculate the output power of the entire battery pack.
  • step S412 the vehicle controller 30 limits the upper limit of the power taken out from the lithium ion battery 1 to the outputable power according to the degree of the power limit followability set by the power limit followability setting unit 64.
  • step S413 the meter 40 displays the minimum SOC determined by the minimum SOC calculation unit 62, the outputable power determined by the outputable power calculation unit 73, and the actual power consumption of the lithium ion battery 1.
  • the SOC used for the output possible power calculation is switched to the minimum SOC when the SOC difference (variation suggestion amount), which is the difference between the average SOC and the minimum SOC, is equal to or greater than the SOC difference threshold.
  • SOC difference variation suggestion amount
  • other criteria may be used in combination. For example, a determination process for determining whether or not the SOC difference is equal to or greater than the SOC difference threshold value, and a determination process for determining whether or not the cell voltage difference described in the first embodiment is equal to or greater than the voltage difference threshold value (determination reference value).
  • the SOC used for the output possible power calculation when both the judgment result of the judgment process for judging whether or not the difference between the maximum cell voltage and the minimum cell voltage is equal to or more than the judgment reference value May be switched to the minimum SOC.
  • the SOC average SOC calculation
  • the SOC difference which is the difference between the average SOC and the minimum SOC in a plurality of cells, is calculated as a variation suggestion amount.
  • a predetermined SOC difference threshold value is set as the determination reference value.
  • the basic output possible power Pout1 is calculated based on the average SOC
  • the corrected output possible power Pout2 is calculated based on the minimum SOC.
  • the temperature is detected based on the temperature detection step (step S403) for detecting the temperature in the lithium ion battery 1 and the charge / discharge characteristic suggestion amount (SOC). It further includes a temperature correction step (step S409) for correcting the temperature, and a step (step S411) for obtaining the outputable power Pout using the corrected temperature. Further, in the outputable power setting step (step S406 to S411), the corrected output possible power Pout2 is obtained using the corrected temperature.
  • the calculation accuracy of the outputable power can be improved, and the outputable power calculation can be realized with a small number of temperature sensors.
  • the charge / discharge characteristic suggestion amount is based on the lowest SOC among the SOCs of the plurality of cells. Correct the detected temperature.
  • the calculation accuracy of the outputable power can be improved, and the outputable power calculation can be realized with a small number of temperature sensors.
  • a followability setting step (step S408) for setting the degree of followability for making the actual power of the lithium ion battery 1 follow the outputable power Pout is further performed.
  • the degree of followability for causing the actual power to follow the outputable power earlier than before the variation occurs is set.
  • the output power of the lithium ion battery 1 is controlled to be limited based on the set degree of followability.
  • the fourth embodiment shows an example in which the state determination unit 5 uses the temperature detected by the temperature detection unit 4 in the battery output control system 300 shown in the third embodiment to determine the state difference.
  • the fourth embodiment is an example in which a part of the third embodiment is modified, and the same reference numerals are given to the parts common to the third embodiment, and a part of the description thereof will be omitted.
  • FIG. 17 is a block diagram showing a functional configuration example of the battery output control system 400 according to the fourth embodiment.
  • the battery output control system 400 has substantially the same configuration as that shown in FIG. However, the difference is that the temperature value detected by the temperature detection unit 4 is output to the state determination unit 5.
  • the state determination unit 5 determines whether or not to determine the state difference (difference in charge / discharge characteristics of each cell) of the lithium ion battery 1 based on the temperature detected by the temperature detection unit 4. For example, the state determination unit 5 determines whether or not to determine the state difference of the lithium ion battery 1 during the continuation of the start state (during one trip) based on the temperature detected by the temperature detection unit 4 when the vehicle is started. decide. For example, the state determination unit 5 determines that the state difference of the lithium ion battery 1 is continuously determined when the temperature detected by the temperature detection unit 4 at the time of starting the vehicle is a predetermined temperature or less, for example, 0 ° C. or less.
  • the state determination unit 5 determines that the state difference of the lithium ion battery 1 is not determined when the temperature detected by the temperature detection unit 4 at the time of starting the vehicle exceeds the predetermined temperature. In this case, the determination in step S405 of FIG. 16 always proceeds to step S406.
  • the other configurations are the same as those in the third embodiment.
  • the temperature and voltage of each cell of the lithium ion battery 1 often fluctuate in the process of increasing the temperature from a low temperature. Therefore, by performing the determination by the state determination unit 5 only when the temperature of the lithium ion battery 1 is low, the output limitation due to the variation is not applied at room temperature, so that the power performance of the vehicle at room temperature is sacrificed. It is possible to calculate the output power without any problems. Further, by limiting the output limitation due to variation at low temperature, it is possible to prevent malfunction at normal temperature.
  • the output control method of the lithium ion battery 1 according to the fourth embodiment further includes a temperature detection step (step 403) for detecting the temperature of the lithium ion battery 1. Further, in the determination step (step S405), when the detected temperature is equal to or less than a predetermined value, it is determined whether or not the variation has occurred.
  • the calculation unit 70 calculates the output possible power based on the SOC and the temperature.
  • a map showing the relationship between SOC and temperature and outputable power may be retained, and the outputable power may be obtained using the map. Therefore, in the fifth embodiment, an example of obtaining the outputable power by using a map showing the relationship between the SOC and the temperature and the outputable power is shown.
  • FIG. 18 is a diagram showing an example of an output available power calculation map showing the relationship between SOC and temperature and output available power.
  • This outputable power calculation map can be created by testing the relationship between SOC and temperature and outputable power offline and calculating in advance. For example, the output characteristics of a lithium-ion battery as shown in FIG. 6 can be tested to create an outputable power calculation map.
  • the battery output control system stores the outputable power calculation map shown in FIG. 18 in a storage unit (not shown), and can output corresponding to SOC and temperature by referring to the output possible power calculation map. You can ask for power. For example, when the SOC is 20% and the temperature is 10 ° C., 77 kW is required as the output power. Further, for example, when the SOC is 60% and the temperature is 0 ° C., 75 kW is required as the outputable power.
  • the state determination unit 5 calculates the variation suggestion amount (cell voltage difference, SOC difference, OCV difference) based on the charge / discharge characteristic suggestion amount (cell voltage, SOC, OCV).
  • the variation suggestion amount cell voltage difference, SOC difference, OCV difference
  • An example is shown in which it is determined that a variation has occurred when the amount of variation suggestion is equal to or greater than a predetermined judgment reference value.
  • the switching unit 6 switches to a setting for obtaining the outputable power by using the minimum value (minimum cell voltage, minimum SOC, minimum OCV) when variation occurs.
  • the switching unit 6 may be set to further limit the outputable power based on the magnitude of the variation suggestion amount (cell voltage difference, SOC difference, OCV difference).
  • the state determination unit 5 obtains the ratio of the difference value with respect to the variation suggestion amount. Then, the switching unit 6 may be set to change the calculation method of the output possible power based on the ratio, that is, the magnitude of the variation suggestion amount. For example, the switching unit 6 is set to perform an operation for further limiting the outputable power as the ratio increases, and the outputable power calculation unit is set to further limit the outputable power according to the setting. May be asked.
  • each process shown in the first to fifth embodiments is executed based on a program for causing a computer to execute each process procedure. Therefore, the first to fifth embodiments can be grasped as an embodiment of a program that realizes a function of executing each of these processes and a recording medium that stores the program.
  • the program can be stored in the vehicle's storage device by an update when a new function is added to the vehicle. This update can be performed, for example, at the time of periodic inspection of the vehicle.
  • the program may be updated by wireless communication.

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Abstract

複数のセルで構成された二次電池が出力可能な出力可能電力を求め、該出力可能電力に基づいて二次電池の出力電力を制御する二次電池の出力制御方法である。この出力制御方法では、複数のセルのそれぞれの充放電特性の変化に応じて変化する充放電特性示唆量に基づいて、該充放電特性のセル間のばらつきの大きさに相関するばらつき示唆量を演算し、そのばらつき示唆量が所定の判定基準値以上であるとばらつきが発生したと判定し、ばらつきの発生の判定結果に基づいて出力可能電力を設定する。また、ばらつきが発生していない場合に、充放電特性示唆量に基づいて定まる基本出力可能電力を出力可能電力として設定し、ばらつきが発生した場合に、基本出力可能電力よりも低い値の補正出力可能電力を出力可能電力として設定する。

Description

二次電池の出力制御方法及び二次電池の出力制御システム
　本発明は、二次電池の出力を制御する出力制御方法及び出力制御システムに関する。
　従来、リチウムイオン電池等の二次電池の出力を制御する技術が存在する。例えば、二次電池の温度に応じて出力可能電力の上限を定める技術が存在する。例えば、ＪＰ２００７－１６５２１１Ａには、二次電池の最高温度及び最低温度に対する二次電池の最大許容放電電力をそれぞれ求め、小さい方の最大許容放電電力を選択する技術が開示されている。
　上述した従来技術では、電池パック内に配置された温度センサを用いて二次電池の最高温度及び最低温度を検出する。しかし、二次電池の全てのセルに温度センサが設置されていない限り、二次電池の温度のばらつきを適切に検出できず、低温セルの電圧が許容範囲を超えて低下してしまい、過放電となるおそれがある。一方で、電池パック内のレイアウトの制限又は製造コスト増大などの理由により、二次電池の全てのセルに温度センサを設置することが困難であることも想定される。そこで、製造コストを抑制しつつ、二次電池の出力可能電力を適切に設定して二次電池の出力を制御することが重要となる。
　したがって、本発明の目的は、二次電池の出力を適切に制御することである。
　本発明の一態様による二次電池の出力制御方法は、複数のセルで構成された二次電池が出力可能な出力可能電力を求め、該出力可能電力に基づいて二次電池の出力電力を制御する。この出力制御方法では、複数のセルのそれぞれの充放電特性の変化に応じて変化する充放電特性示唆量に基づいて、該充放電特性のセル間のばらつきの大きさに相関するばらつき示唆量を演算し、そのばらつき示唆量が所定の判定基準値以上であるとばらつきが発生したと判定し、ばらつきの発生の判定結果に基づいて出力可能電力を設定する。また、ばらつきが発生していない場合に、充放電特性示唆量に基づいて定まる基本出力可能電力を出力可能電力として設定し、ばらつきが発生した場合に、基本出力可能電力よりも低い値の補正出力可能電力を出力可能電力として設定する。
図１は、第１実施形態における電池出力制御システムの構成例を示すブロック図である。 図２は、ＯＣＶ演算処理に用いられるＣＣＶとＯＣＶとの関係例を示す図である。 図３は、ＯＣＶ演算処理に用いられる電池温度と内部抵抗との関係を示す図である。 図４は、リチウムイオン電池の出力電力とセル電圧との関係例を示すタイムチャートである。 図５は、リチウムイオン電池のレート特性を示す図である。 図６は、リチウムイオン電池の出力特性を示す図である。 図７は、電池出力制御システムが実行する出力制御処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。 図８は、第２実施形態における電池出力制御システムの機能構成例を示すブロック図である。 図９は、電池出力制御システムが実行する出力制御処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。 図１０は、第３実施形態における電池出力制御システムの機能構成例を示すブロック図である。 図１１は、温度補正部による温度の補正方法を模式的に示す図である。 図１２は、初期ＯＣＶから初期ＳＯＣを演算する演算方法の一例を示す図である。 図１３は、ＯＣＶ演算部によるＯＣＶの演算方法の一例を示す図である。 図１４は、電力制限追従性設定部による電力制限追従性の設定例を示す図である。 図１５は、ＳＯＣと出力可能電力Ｐｏｕｔとの動きを表すタイムチャートである。 図１６は、電池出力制御システムが実行する出力制御処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。 図１７は、第４実施形態における電池出力制御システムの機能構成例を示すブロック図である。 図１８は、ＳＯＣ及び温度と出力可能電力との関係を示す出力可能電力演算マップの一例を示す図である。
　以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
　［第１実施形態］
　［電池出力制御システムの構成例］
　図１は、第１実施形態における電池出力制御システム１００の構成例を示すブロック図である。電池出力制御システム１００は、電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載されているリチウムイオン電池１の出力を制御するシステムである。リチウムイオン電池１は、車両の駆動モータや補機類等の車載機器に対して電力を供給する。また、リチウムイオン電池１は車載器の充電器又は車外の充電装置により充電可能な電池でもある。
　図１に示すように、電池出力制御システム１００は、リチウムイオン電池１と、セル電圧検出部２と、電流検出部３と、温度検出部４と、状態判定部５と、切替部６と、ＯＣＶ（Open circuit voltage）演算部７と、出力可能電力演算部８と、車両コントローラ３０と、メータ４０とを備える。なお、セル電圧検出部２、電流検出部３及び温度検出部４は、リチウムイオン電池１の内部状態を検出する内部状態検出部１０として機能する。また、状態判定部５、切替部６、ＯＣＶ演算部７及び出力可能電力演算部８は、ＬＢＣ（リチウムバッテリコントローラ）２０により実現される。なお、電池出力制御システム１００の各構成については、図２乃至図４を適宜参照して説明する。
　ＬＢＣ２０は、リチウムイオン電池１の充放電を制御する制御装置であり、例えば中央演算装置（ＣＰＵ（Central Processing Unit））、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ（Read Only Memory））、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ（Random Access Memory））及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏ（input/output）インタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。ＬＢＣ２０は、特定のプログラムを実行することにより、リチウムイオン電池１の動作を制御する制御部として機能する。なお、ＬＢＣ２０は、一つのマイクロコンピュータで構成されるのではなく、複数のマイクロコンピュータにより構成されてもよい。
　図２は、ＯＣＶ演算部７によるＯＣＶ演算処理に用いられるＣＣＶ（Closed circuit voltage）とＯＣＶとの関係例を示す図である。縦軸は電圧Ｖを示し、横軸は電流Ｉを示す。また、ＣＣＶを実線の曲線５０１で示し、ＯＣＶを点線の曲線５０２で示す。
　図２に示すように、リチウムイオン電池１から電流Ｉが流れると電圧ＣＣＶは下がる。また、ＯＣＶ及びＣＣＶの関係は、次の式１により求めることができる。なお、点線の矢印５０３は、電流Ｉ×内部抵抗Ｒを意味する。
　ＯＣＶ＝ＣＣＶ＋Ｉ×Ｒ　…式１
　図３は、ＯＣＶ演算部７によるＯＣＶ演算処理に用いられる電池温度と内部抵抗との関係を示す図である。縦軸は内部抵抗Ｒを示し、横軸は電池温度℃を示す。図３の曲線５０４に示すように、内部抵抗Ｒは電池温度℃が低いほど高くなる。なお、図２、３については、ＯＣＶ演算部７を参照して説明する。
　図４は、リチウムイオン電池１の出力電力とセル電圧との関係例を示すタイムチャートである。上側のグラフの縦軸は出力電力を示し、下側のグラフの縦軸はセル電圧を示す。また、双方のグラフの横軸は時間軸である。さらに、「Ｐｏｕｔ」は、例えば、リチウムイオン電池１の電池特性が大きく損なわれないように（過放電とならないように）設定される出力電力の上限値を意味する。以下では、これを単に「出力可能電力Ｐｏｕｔ」とも称する。なお、本実施形態では、後述するリチウムイオン電池１を構成する各セルの充放電特性のばらつきが生じていない場合において、当該リチウムイオン電池１が過放電に至らないように設定される出力可能電力Ｐｏｕｔを「基本出力可能電力Ｐｏｕｔ１」とも称する。また、「Ｖｒ」は出力電力が出力可能電力Ｐｏｕｔをとるときのセル電圧の値（下限値）を意味する。以下では、これを単に「目標下限セル電圧Ｖｒ」とも称する。曲線５０５に示すように、リチウムイオン電池１から電力を取り出すと、曲線５０６に示すように、セル電圧が下がる。そこで、リチウムイオン電池１から取り出す電力を出力可能電力Ｐｏｕｔに制限することで、セル電圧を目標下限セル電圧Ｖｒに維持することができる。なお、図４については、出力可能電力演算部８を参照して説明する。
　リチウムイオン電池１は、正極と負極の間をリチウムイオンが移動することで充電や放電を行うリチウムイオン電池であり、複数のセルを電気的に直列接続することで構成される。リチウムイオン電池１は、例えば車両の駆動用電源として用いられ、インバータを介して駆動モータに接続されている。なお、本実施形態では、リチウムイオン電池を例にして説明するが、鉛電池，ニッケル水素電池等の、動作温度と出力特性の間に一定の相関がある他の二次電池に本実施形態を適用してもよい。
　セル電圧検出部２は、リチウムイオン電池１を構成する各セルの電圧（ＣＣＶ）を検出するセル電圧センサであり、検出結果を状態判定部５及び切替部６に出力する。すなわち、セル電圧検出部２は、リチウムイオン電池１を構成する全てのセルに設置され、セル毎の電圧が検出される。なお、第１実施形態では、この各セルの電圧が、当該各セルの充放電特性の変化に応じて変化する充放電特性示唆量となる。
　電流検出部３は、リチウムイオン電池１に関する充電電流や放電電流の電流を検出する電流センサであり、検出結果をＯＣＶ演算部７に出力する。
　温度検出部４は、リチウムイオン電池１の電池パック内部の温度を検出する温度センサであり、検出結果をＯＣＶ演算部７及び出力可能電力演算部８に出力する。なお、リチウムイオン電池１には、１つの温度センサを設置するようにしてもよく、複数の温度センサを設置するようにしてもよい。例えば、１つの温度センサを設置する場合には、リチウムイオン電池１において温度が最も上がりやすい位置、例えば中央部に設置することが好ましい。また、複数の温度センサを設置する場合には、リチウムイオン電池１において温度が最も上がりやすい位置と、温度が最も低下しやすい位置、例えば端部に設置することが好ましい。なお、複数の温度センサを設置する場合には、リチウムイオン電池１において温度が最も上がりやすい位置とその周辺の位置に設置するようにしてもよい。また、リチウムイオン電池１に複数の温度センサが設置されている場合には、内部抵抗演算部は、これらの温度センサにより検出された温度のうちの最低値を用いてリチウムイオン電池１の内部抵抗を演算するようにしてもよい。
　このように、内部状態検出部１０は、リチウムイオン電池１の内部状態を示す内部状態検出値を出力する。
　状態判定部５は、セル電圧検出部２から出力された各セル電圧に基づいて、リチウムイオン電池１の状態差、すなわち各セルの充放電特性（充放電性能）のばらつきを判定するものであり、判定結果を切替部６に出力する。具体的には、状態判定部５は、リチウムイオン電池１を構成する全てのセルの電圧の平均値である平均セル電圧を求める。また、状態判定部５は、リチウムイオン電池１を構成する全てのセルの電圧のうちで最低値となるセルの電圧値である最低セル電圧を求める。さらに、状態判定部５は、平均セル電圧と最低セル電圧との差であるセル電圧差を演算する。そして、状態判定部５は、このセル電圧差が予め定められる判定基準値としての電圧差閾値以上の乖離が生じたか否かを判定する。
　ここで、状態判定部５による判定処理で用いられる電圧差閾値は、リチウムイオン電池１を構成する各セルの充放電特性（充放電性能）に所定のばらつきが出たと判定できる程度の値である。その電圧差閾値として、例えば、センサ類の誤差又はリチウムイオン電池１の動作環境などの要因で不可避的に生じることが想定されるばらつき範囲の１０倍程度の値を設定することができる。例えば、セル電圧差が１５％程度となる値に設定することができる。これらの値は、各種の実験データを用いて設定することができる。
　切替部６は、状態判定部５から出力された状態差の判定結果に基づいて、ＯＣＶ演算に用いるセル電圧を切り替えるものであり、その切替結果をＯＣＶ演算部７に出力する。具体的には、切替部６は、セル電圧差が電圧差閾値未満である場合には、ＯＣＶ演算に用いるセル電圧を平均セル電圧に設定する。また、切替部６は、セル電圧差が電圧差閾値以上である場合には、ＯＣＶ演算に用いるセル電圧を最低セル電圧に設定する。
　ＯＣＶ演算部７は、切替部６から出力されたセル電圧と、電流検出部３から出力された電流と、温度検出部４から出力された温度とに基づいて、１セル当たりのＯＣＶを演算するものであり、演算結果、すなわちＯＣＶを出力可能電力演算部８に出力する。具体的には、ＯＣＶ演算部７は、セル電圧値ＣＣＶと電流値Ｉと内部抵抗Ｒとに基づいてＯＣＶを演算する。すなわち、ＯＣＶ演算部７は、上述した式１を用いてＯＣＶを演算する。
　なお、内部抵抗Ｒは、図３に示すように、温度検出部４から出力された温度に基づいて求めることができる。そこで、ＯＣＶ演算部７は、図３に示す情報をテーブル値等に設定しておき、その情報を内部抵抗Ｒの演算に用いる。すなわち、ＯＣＶ演算部７は、温度検出部４により検出された温度に基づいて、リチウムイオン電池１の内部抵抗を演算する内部抵抗演算部としても機能する。
　ＯＣＶ演算部７は、切替部６により設定されたセル電圧が平均セル電圧である場合には、上述した式１に従って、平均セル電圧を用いてＯＣＶを演算する。また、ＯＣＶ演算部７は、切替部６により設定されたセル電圧が最低セル電圧である場合には、上述した式１に従って、最低セル電圧を用いてＯＣＶを演算する。
　出力可能電力演算部８は、ＯＣＶ演算部７から出力されたＯＣＶと、温度検出部４から出力された温度とに基づいて出力可能電力を演算するものであり、演算結果、すなわち出力可能電力を車両コントローラ３０に出力する。
　具体的には、出力可能電力演算部８は、上述した内部抵抗の演算処理と同様に、温度検出部４から出力された温度に基づいて内部抵抗Ｒを演算する。そして、出力可能電力演算部８は、その内部抵抗Ｒと、ＯＣＶ演算部７により演算されたＯＣＶと、目標下限セル電圧Ｖｒとに基づいて、１セル当たりの出力可能電力Ｐｏｕｔ＿ｃを演算する。具体的には、出力可能電力演算部８は、次の式２を用いて、１セル当たりの出力可能電力Ｐｏｕｔ＿ｃを演算する。
　Ｐｏｕｔ＿ｃ＝Ｉ×Ｖｒ＝（ＯＣＶ－Ｖｒ）／Ｒ×Ｖｒ　…式２
　例えば、目標下限セル電圧Ｖｒは、過放電電圧よりも余裕も持たせて設定する。第１実施形態では、目標下限セル電圧Ｖｒを２．５Ｖとする例を示す。この場合には、出力可能電力演算部８は、上述した式２を用いて、（ＯＣＶ－２．５Ｖ）／Ｒ×２．５Ｖを演算する。そして、出力可能電力演算部８は、その演算して求めた１セル当たりの出力可能電力Ｐｏｕｔ＿ｃにセル枚数を乗算してリチウムイオン電池１の電池パック全体の出力可能電力Ｐｏｕｔを求める。
　このように、出力可能電力演算部８は、リチウムイオン電池１の各セルの充放電特性のばらつきを考慮して出力可能電力Ｐｏｕｔを演算する。また、ＬＢＣ２０は、リチウムイオン電池１の出力可能電力演算装置として機能する。
　車両コントローラ３０は、各種機器を制御する制御装置であり、例えば中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。車両コントローラ３０は、特定のプログラムを実行することにより、車両に備えられるエンジン、モータ、インバータ、バッテリ等の各種機器の動作を制御する制御部として機能する。なお、車両コントローラ３０は、一つのマイクロコンピュータで構成されるのではなく、複数のマイクロコンピュータにより構成されてもよい。
　また、車両コントローラ３０は、出力可能電力演算部８から出力された出力可能電力Ｐｏｕｔに基づいて、リチウムイオン電池１からの取り出し電力を制限する。例えば、車両コントローラ３０は、駆動モータや補機の消費電力の上限をその出力可能電力Ｐｏｕｔに制限する。また、車両コントローラ３０は、各種情報をメータ４０に表示させる。
　上述したように、リチウムイオン電池１から電力を取り出すとセル電圧が下がるが、取り出し電力を出力可能電力に制限することで、セル電圧を目標下限セル電圧Ｖｒ、例えば２．５Ｖに維持することができる。例えば、図４に示すように、リチウムイオン電池１から電力を取り出す電力を出力可能電力Ｐｏｕｔ１に制限することで、セル電圧を目標下限セル電圧Ｖｒに維持することができる。
　メータ４０は、車両コントローラ３０からの制御に基づいて各種情報を表示するものである。たとえば、メータ４０は、出力可能電力Ｐｏｕｔや実消費電力等をドライバに対して表示する。
　図５は、リチウムイオン電池のレート特性を示す図である。縦軸はセル電圧を示し、横軸はＳＯＣを示す。また、実線の曲線５１１は、２５度程度の高温である場合の出力特性を示し、点線の曲線５１２、５１３は、－２５度程度の低温である場合の出力特性を示す。なお、点線の曲線５１３は、点線の曲線５１２よりもリチウムイオン電池の放電電流が大きい場合の出力特性を示す。矢印５１４に示すように、低温では常温に比べて出力特性が低下する。特に、低温時には、点線の曲線５１２、５１３に示すように、放電電流が大きいと、放電容量、すなわちＳＯＣ幅が減少し、セル電圧が急激に低下する。
　図６は、リチウムイオン電池の出力特性を示す図である。縦軸は出力可能電力を示し、横軸はＳＯＣを示す。また、点線の曲線５１５は、高温である場合の出力特性を示し、実線の曲線５１６は、常温である場合の出力特性を示し、点線の曲線５１７は、低温である場合の出力特性を示す。図６に示すように、リチウムイオン電池の温度と、リチウムイオン電池のＳＯＣとに応じて出力可能電力が決まる。すなわち、矢印５１８に示すように、リチウムイオン電池の温度が低いほど内部抵抗値が高くなり、リチウムイオン電池に流れる電流に応じた電圧低下が顕著となり出力可能電力は小さくなる。また、低ＳＯＣになるほど低電圧となるため、出力可能電力は小さくなる。
　ここで、外気温が低く電池温度が低温のときに車両が高速走行すると、高電力取り出しにより電池パックの中央側は温度が上昇し、エンドプレート側は外気に近く冷えやすいため温度上昇が遅くなり、電池パック内で温度差が発生する可能性が高い。この場合に、温度上昇したセルの状態に合わせて電力を取り出すと、低温セルの容量特性や電圧が急激に低下する。すなわち、高温セルと低温セルの間で、充放電特性にばらつきが生じる。例えば、図５、図６に示すように、低温セルのレート特性が顕著であるため、ＳＯＣとセル電圧が急激に低下し、走行可能距離が減少するおそれがある。すなわち、低温状態の放電許容電力は小さいため、低温セルの許容電力を超えると過放電となる可能性がある。そこで、過放電を防止するために、電池温度に基づいて許容電力を設定することも考えられるが、電池パック内に温度センサを配置する位置は、レイアウトやコストの制限があり、温度センサを適切に配置することが困難であることが多い。
　そこで、本実施形態では、各セル間の充放電特性がばらついた場合には、ばらつきに応じて適切に出力制限をかけ、セルの容量や電圧の低下を防止する。例えば、第１実施形態では、リチウムイオン電池１を構成する各セル間の充放電特性のばらつきの大きさに相関するばらつき示唆量、すなわち上記セル電圧差が判定基準値（電圧差閾値）以上である場合に、出力可能電力Ｐｏｕｔを通常（ばらつきが無い場合）設定される基本出力可能電力Ｐｏｕｔ１から補正出力可能電力Ｐｏｕｔ２に切り替える。より詳細には、出力可能電力Ｐｏｕｔを求める際に用いるセル電圧を基本出力可能電力Ｐｏｕｔ１相当の平均セル電圧から補正出力可能電力Ｐｏｕｔ２相当の最低セル電圧に切り替える。これにより、セルの容量や電圧が下限まで低下することを防止することができる。また、リチウムイオン電池１から継続的に電力を取り出すことができ、車両の走行を維持することができる。
　〔電池出力制御システム１００の動作例〕
　図７は、電池出力制御システム１００が実行する出力制御処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。なお、この処理手順は、電池出力制御システム１００の記憶部（図示省略）に記憶されているプログラムに基づいて実行される。
　ステップＳ２０１において、セル電圧検出部２は、リチウムイオン電池１の各セル電圧を検出する。
　ステップＳ２０２において、電流検出部３は、リチウムイオン電池１に流れる電流を検出する。
　ステップＳ２０３において、温度検出部４は、リチウムイオン電池１の電池パック内の温度を検出する。
　ステップＳ２０４において、状態判定部５は、セル電圧検出部２により検出された各セル電圧に基づいて、平均セル電圧及び最低セル電圧を演算し、それらの差であるセル電圧差が電圧差閾値以上であるか否かを判定する。そして、切替部６は、その判定結果に基づいて、必要に応じてＯＣＶの演算に用いるセル電圧を切り替える。そのセル電圧差が電圧差閾値以上である場合には、切替部６は、ＯＣＶの演算に用いるセル電圧を最低セル電圧に切り替え、ステップＳ２０６に進む。また、そのセル電圧差が電圧差閾値未満である場合には、切替部６は、ＯＣＶの演算に用いるセル電圧として平均セル電圧を設定し、ステップＳ２０５に進む。
　ステップＳ２０５において、ＯＣＶ演算部７は、切替部６により設定された平均セル電圧と、電流検出部３により検出された電流と、温度検出部４により検出された温度とに基づいて、１セル当たりのＯＣＶを演算する。
　ステップＳ２０６において、ＯＣＶ演算部７は、切替部６により設定された最低セル電圧と、電流検出部３により検出された電流と、温度検出部４により検出された温度とに基づいて、１セル当たりのＯＣＶを演算する。
　ステップＳ２０７において、出力可能電力演算部８は、ＯＣＶ演算部７により求められたＯＣＶと、温度検出部４により検出された温度とに基づいて、リチウムイオン電池１の電池パック全体の出力可能電力を演算する。
　ステップＳ２０８において、車両コントローラ３０は、リチウムイオン電池１からの取り出し電力の上限を、ステップＳ２０７で求められた出力可能電力に制限する。
　ステップＳ２０９において、車両コントローラ３０は、ステップＳ２０７で求められた出力可能電力と、リチウムイオン電池１の実消費電力とをメータ４０に表示させる。
　なお、以上では、平均セル電圧と最低セル電圧との差であるセル電圧差（ばらつき示唆量）が電圧差閾値以上である場合に、ＯＣＶ演算に用いるセル電圧を最低セル電圧に切り替える例を示したが、他の判定基準を用いるようにしてもよい。例えば、ばらつき示唆量を最高セル電圧と最低セル電圧との差として、当該差が適宜定められる判定基準値以上であるか否かを判定し、その差が当該判定基準値以上である場合に、ＯＣＶ演算に用いるセル電圧を最低セル電圧に切り替えるようにしてもよい。
　［第１実施形態の作用効果］
　第１実施形態に係るリチウムイオン電池１（二次電池の一例）の出力制御方法は、複数のセルで構成されたリチウムイオン電池１が出力可能な出力可能電力Ｐｏｕｔを求め、その出力可能電力Ｐｏｕｔに基づいてリチウムイオン電池１の出力電力を制御する。また、その出力制御方法は、複数のセルのそれぞれの充放電特性の変化に応じて変化する充放電特性示唆量（各セルの電圧又は平均セル電圧）に基づいて、充放電特性のセル間のばらつきの大きさに相関するばらつき示唆量（セル電圧差）を演算する示唆量演算ステップ（ステップＳ２０４）と、ばらつき示唆量が所定の判定基準値（電圧差閾値）以上であると、ばらつきが発生したと判定する判定ステップ（ステップＳ２０４）と、ばらつきの発生の判定結果に基づいて出力可能電力Ｐｏｕｔを設定する出力可能電力設定ステップ（ステップＳ２０５～ステップＳ２０７）と、を含む。そして、出力可能電力設定ステップでは、ばらつきが発生していない場合に、充放電特性示唆量（特に平均セル電圧）に基づいて定まる基本出力可能電力Ｐｏｕｔ１を出力可能電力Ｐｏｕｔとして設定し、ばらつきが発生した場合に、基本出力可能電力Ｐｏｕｔ１よりも低い値の補正出力可能電力Ｐｏｕｔ２を出力可能電力Ｐｏｕｔとして設定する。
　このような出力制御方法によれば、リチウムイオン電池１の各セルの充放電特性のばらつきに応じて適切に出力制限をかけることができ、セルの容量や電圧の低下を防止することができる。
　また、第１実施形態に係るリチウムイオン電池１の出力制御方法では、示唆量演算ステップ（ステップＳ２０４）では、充放電特性示唆量として複数のセルのそれぞれの電圧（セル電圧検出部２により検出された各セル電圧）を取得し、ばらつき示唆量として各セル電圧における平均セル電圧と最低セル電圧との差であるセル電圧差を演算する。また、判定ステップ（ステップＳ２０４）では、上記判定基準値として所定の電圧差閾値を設定する。さらに、出力可能電力設定ステップ（ステップＳ２０５～ステップＳ２０７）では、基本出力可能電力Ｐｏｕｔ１を平均セル電圧に基づいて演算し、補正出力可能電力Ｐｏｕｔ２を最低セル電圧に基づいて演算する。
　このような出力制御方法によれば、リチウムイオン電池１の各セルの充放電特性のばらつきに応じて適切な出力可能電力を求めることができる。
　また、本実施形態に係る電池出力制御システム１００（二次電池の出力制御システムの一例）は、複数のセルで構成されたリチウムイオン電池１の出力電力を制御する出力制御システムである。電池出力制御システム１００は、複数のセルのそれぞれの充放電特性の変化に応じて変化する充放電特性示唆量（各セルの電圧）を取得し、取得した充放電特性示唆量に基づいてリチウムイオン電池１が出力可能な出力可能電力Ｐｏｕｔを求め、その出力可能電力Ｐｏｕｔに基づいてリチウムイオン電池１の出力電力を制御するＬＢＣ２０（コントローラの一例）を備える。ＬＢＣ２０は、充放電特性示唆量に基づいて、その充放電特性のセル間のばらつきの大きさに相関するばらつき示唆量（セル電圧差）を演算し、そのばらつき示唆量が所定の判定基準値（電圧差閾値）以上であると、ばらつきが発生したと判定する。また、ＬＢＣ２０は、ばらつきが発生していない場合に、充放電特性示唆量に基づいて定まる基本出力可能電力Ｐｏｕｔ１を出力可能電力Ｐｏｕｔとして設定し、ばらつきが発生した場合に、基本出力可能電力Ｐｏｕｔ１よりも低い値の補正出力可能電力Ｐｏｕｔ２を出力可能電力として設定する。
　このような電池出力制御システム１００によれば、リチウムイオン電池１の各セルの充放電特性のばらつきに応じて適切に出力制限をかけることができ、セルの容量や電圧の低下を防止することができる。
　［第２実施形態］
　第２実施形態では、第１実施形態で示した電池出力制御システム１００においてＯＣＶ演算部7の代わりに平均ＯＣＶ演算部５１及び最低ＯＣＶ演算部５２を設けた例を示す。なお、第２実施形態は、第１実施形態の一部を変形した例であり、第１実施形態と共通する部分については、同一の符号を付してその説明の一部を省略する。
　［電池出力制御システムの構成例］
　図８は、第２実施形態における電池出力制御システム２００の機能構成例を示すブロック図である。電池出力制御システム２００は、平均ＯＣＶ演算部５１及び最低ＯＣＶ演算部５２をＬＢＣ５０に備える。
　平均ＯＣＶ演算部５１は、セル電圧検出部２により検出されたセル電圧の平均値と、電流検出部３により検出された電流と、温度検出部４により検出された温度とに基づいて、１セル当たりのＯＣＶの平均値に相当する平均ＯＣＶを演算する。具体的には、上述した式１のＣＣＶに平均セル電圧値を用いて得られるＯＣＶの値を、平均ＯＣＶとして求める。
　最低ＯＣＶ演算部５２は、セル電圧検出部２により検出されたセル電圧の最低値と、電流検出部３により検出された電流と、温度検出部４により検出された温度とに基づいて、リチウムイオン電池１を構成する各セルのＯＣＶの内の最小値に相当する最低ＯＣＶを演算する。具体的には、上述した式１のＣＣＶに最低セル電圧を用いて、式１に従って最低ＯＣＶが求められる。このように、第２実施形態では、平均ＯＣＶ演算部５１は、セル電圧検出部２により検出されたセル電圧のうちの全ての電圧の平均値を用いるのに対し、最低ＯＣＶ演算部５２は、セル電圧検出部２により検出されたセル電圧のうちの最低値のみを用いる。なお、平均ＯＣＶ演算部５１及び最低ＯＣＶ演算部５２は、温度検出部４により検出された温度に基づいて、リチウムイオン電池１の内部抵抗を演算する内部抵抗演算部としても機能する。なお、第２実施形態では、ＯＣＶが、各セルの充放電特性の変化に応じて変化する充放電特性示唆量となる。
　状態判定部５は、平均ＯＣＶ演算部５１から出力された平均ＯＣＶと、最低ＯＣＶ演算部５２から出力された最低ＯＣＶとに基づいて、リチウムイオン電池１を構成する各セルの充放電特性の差を判定する。具体的には、状態判定部５は、平均ＯＣＶと最低ＯＣＶとの差であるＯＣＶ差を演算する。そして、状態判定部５は、このＯＣＶ差が予め定められる判定基準値としてのＯＣＶ差閾値以上の乖離が生じたか否かを判定する。
　ここで、状態判定部５による判定処理で用いられるＯＣＶ差閾値は、第１実施形態で説明した電圧差閾値と同様に、リチウムイオン電池１を構成する各セルの充放電特性（充放電性能）に所定のばらつきが出たと判定する観点から好適な値に設定される。例えば、ＯＣＶ差閾値は、ＯＣＶ差が１５％程度となる値に設定することができる。これらの値は、各種の実験データを用いて設定することができる。
　切替部６は、状態判定部５から出力された状態差の判定結果に基づいて、出力可能電力演算に用いるＯＣＶを切り替えるものであり、その切替結果を出力可能電力演算部８に出力する。具体的には、切替部６は、ＯＣＶ差がＯＣＶ差閾値未満である場合には、出力可能電力演算に用いるＯＣＶを平均ＯＣＶに設定する。また、切替部６は、ＯＣＶ差がＯＣＶ差閾値以上である場合には、出力可能電力演算に用いるＯＣＶを最低ＯＣＶに設定する。
　出力可能電力演算部８は、切替部６から出力されたＯＣＶ（平均ＯＣＶまたは最低ＯＣＶ）と、温度検出部４から出力された温度とに基づいて、リチウムイオン電池１の電池パック全体の出力可能電力を演算する。なお、出力可能電力の演算方法については、第１実施形態と同様である。
　〔電池出力制御システムの動作例〕
　図９は、電池出力制御システム２００が実行する出力制御処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。なお、この処理手順は、電池出力制御システム２００の記憶部（図示省略）に記憶されているプログラムに基づいて実行される。なお、図９に示す処理は、図7に示す処理の一部を変形した例であり、図９に示すステップＳ３０１乃至Ｓ３０３、Ｓ３０８、Ｓ３０９は、図７に示すステップＳ２０１乃至Ｓ２０３、Ｓ２０８、Ｓ２０９と共通する。そこで、以下では、図7に示す処理と共通する部分についての説明の一部を省略する。
　ステップＳ３０４において、平均ＯＣＶ演算部５１は、セル電圧検出部２により検出されたセル電圧の平均値と、電流検出部３により検出された電流と、温度検出部４により検出された温度とに基づいて、１セル当たりの平均ＯＣＶを演算する。また、最低ＯＣＶ演算部５２は、セル電圧検出部２により検出されたセル電圧の最低値と、電流検出部３により検出された電流と、温度検出部４により検出された温度とに基づいて、１セル当たりの最低ＯＣＶを演算する。
　ステップＳ３０５において、状態判定部５は、ステップＳ３０４で求められた平均ＯＣＶと最低ＯＣＶとの差であるＯＣＶ差がＯＣＶ差閾値以上であるか否かを判定する。そして、切替部６は、その判定結果に基づいて、必要に応じて出力可能電力演算に用いるＯＣＶを切り替える。ＯＣＶ差がＯＣＶ差閾値以上である場合には、切替部６は、出力可能電力演算に用いるＯＣＶを最低ＯＣＶに切り替え、ステップＳ３０７に進む。また、ＯＣＶ差がＯＣＶ差閾値未満である場合には、切替部６は、出力可能電力演算に用いるＯＣＶとして平均ＯＣＶを設定し、ステップＳ３０６に進む。
　ステップＳ３０６において、出力可能電力演算部８は、切替部６により設定された平均ＯＣＶと、温度検出部４から出力された温度とに基づいて、リチウムイオン電池１の電池パック全体の出力可能電力を演算する。
　ステップＳ３０７において、出力可能電力演算部８は、切替部６により設定された最低ＯＣＶと、温度検出部４から出力された温度とに基づいて、リチウムイオン電池１の電池パック全体の出力可能電力を演算する。
　なお、第２実施形態では、平均ＯＣＶと最低ＯＣＶとの差であるＯＣＶ差（ばらつき示唆量）がＯＣＶ差閾値（判定基準値）以上である場合に、出力可能電力演算に用いるＯＣＶを最低ＯＣＶに切り替える例を示したが、他の判定基準を併用してもよい。例えば、このＯＣＶ差がＯＣＶ差閾値以上であるか否かの判定処理と、第１実施形態で説明したセル電圧差が電圧差閾値（判定基準値）以上であるか否かを判定する判定処理、または、最高セル電圧と最低セル電圧との差が判定基準値以上であるか否かを判定する判定処理と、の双方の判定結果が肯定的である場合に、出力可能電力演算に用いるＯＣＶを最低ＯＣＶに切り替えるようにしてもよい。
　［第２実施形態の作用効果］
　第２実施形態に係るリチウムイオン電池１（二次電池の一例）の出力制御方法は、示唆量演算ステップ（ステップＳ３０５）では、充放電特性示唆量として複数のセルのそれぞれのＯＣＶ（平均ＯＣＶ演算部５１により演算された平均ＯＣＶ、最低ＯＣＶ演算部５２により演算された最低ＯＣＶ）を取得し、ばらつき示唆量として複数のセルにおける平均ＯＣＶと最低ＯＣＶとの差であるＯＣＶ差を演算する。また、判定ステップ（ステップＳ３０５）では、上記判定基準値として所定のＯＣＶ差閾値を設定する。さらに、出力可能電力設定ステップ（ステップＳ３０６、Ｓ３０７）では、基本出力可能電力Ｐｏｕｔ１を平均ＯＣＶに基づいて演算し、補正出力可能電力Ｐｏｕｔ２を最低ＯＣＶに基づいて演算する。
　このような出力制御方法によれば、リチウムイオン電池１の各セルの充放電特性のばらつきに応じて適切な出力可能電力を求めることができる。
　［第３実施形態］
　第３実施形態では、第２実施形態で示した電池出力制御システム２００において平均ＯＣＶ演算部５１、最低ＯＣＶ演算部５２及び出力可能電力演算部８の代わりに平均ＳＯＣ演算部６１、最低ＳＯＣ演算部６２及び演算部７０を備え、温度補正部６３、電力制限追従性設定部６４を追加した例を示す。なお、第３実施形態は、第１、２実施形態の一部を変形した例であり、第１、２実施形態と共通する部分については、同一の符号を付してその説明の一部を省略する。
　［電池出力制御システムの構成例］
　図１０は、第３実施形態における電池出力制御システム３００の機能構成例を示すブロック図である。電池出力制御システム３００は、平均ＳＯＣ演算部６１と、最低ＳＯＣ演算部６２と、温度補正部６３と、電力制限追従性設定部６４と、演算部７０とをＬＢＣ６０に備える。また、演算部７０は、ＯＣＶ演算部７１と、内部抵抗演算部７２と、出力可能電力演算部７３とを備える。なお、電池出力制御システム３００の各構成については、図１１乃至図１５を適宜参照して説明する。
　図１１は、温度補正部６３による温度の補正方法を模式的に示す図である。
　図１２は、初期ＯＣＶから初期ＳＯＣを演算する演算方法の一例を示す図である。なお、初期ＯＣＶは、車両の起動時のセル電圧に基づいて求められるリチウムイオン電池１の開放端電圧である。また、初期ＳＯＣは、曲線５２１に示すように、初期ＯＣＶに応じて求められる値である。
　図１３は、ＯＣＶ演算部７１によるＯＣＶの演算方法の一例を示す図である。
　図１４は、電力制限追従性設定部６４による電力制限追従性の設定例を示す図である。
　図１５は、ＳＯＣと出力可能電力Ｐｏｕｔとの動きを表すタイムチャートである。上側のグラフの縦軸はＳＯＣを示し、下側のグラフの縦軸は出力可能電力Ｐｏｕｔを示す。また、双方のグラフの横軸は時間軸である。また、曲線５３１は、平均ＳＯＣを示し、曲線５３２は、最低ＳＯＣを示す。なお、曲線５３２に対応する最低ＳＯＣは、メータ４０に表示される。また、曲線５３４は、平均ＳＯＣを用いて求められた出力可能電力Ｐｏｕｔを示し、曲線５３５は、最低ＳＯＣを用いて求められた出力可能電力Ｐｏｕｔを示す。また、時間ｔ１は、矢印５３３で示すように、平均ＳＯＣと最低ＳＯＣとの間に所定値以上の乖離が発生したタイミングを示す。
　平均ＳＯＣ演算部６１は、セル電圧検出部２により検出されたセル電圧と、電流検出部３により検出された電流と、温度検出部４により検出された温度とに基づいて、１セル当たりのＳＯＣの平均値に相当する平均ＳＯＣを演算する。具体的には、平均ＳＯＣ演算部６１は、図２に示す関係を用いて、車両の起動時のセル電圧に基づいてリチウムイオン電池１の開放端電圧（初期ＯＣＶ）を検出する。次に、平均ＳＯＣ演算部６１は、図１２の曲線５２１に示すように、初期ＯＣＶに応じた初期ＳＯＣを求める。そして、平均ＳＯＣ演算部６１は、電流検出部３により検出された電流に基づいて、リチウムイオン電池１から流れる電流を初期ＳＯＣから減算して平均ＳＯＣを演算する。なお、ここでは、初期ＳＯＣから電流の積算値を減算して平均ＳＯＣを演算する例を示すが、次に示す最低ＳＯＣの演算処理と同様に、セル電圧検出部２により検出されたセル電圧の平均値を用いて、平均ＳＯＣを演算してもよい。
　最低ＳＯＣ演算部６２は、セル電圧検出部２により検出されたセル電圧の最低値と、電流検出部３により検出された電流と、温度検出部４により検出された温度とに基づいて、リチウムイオン電池１を構成する各セルのＳＯＣの内の最小値に相当する最低ＯＣＶを演算する。具体的には、上述した式１のＣＣＶに最低セル電圧を適用することで、式１に従って最低ＯＣＶが求められる。また、図１３の曲線５２３に示すように、最低ＯＣＶに応じた最低ＳＯＣを求める。このように、第３実施形態では、平均ＳＯＣ演算部６１は、セル電圧検出部２により検出されたセル電圧の平均値を用いるのに対し、最低ＳＯＣ演算部６２は、セル電圧検出部２により検出されたセル電圧のうちの最低値のみを用いる。なお、平均ＳＯＣ演算部６１及び最低ＳＯＣ演算部６２は、温度検出部４により検出された温度に基づいて、リチウムイオン電池１の内部抵抗を演算する内部抵抗演算部としても機能する。また、第３実施形態では、ＳＯＣが、各セルの充放電特性の変化に応じて変化する充放電特性示唆量となる。
　状態判定部５は、平均ＳＯＣ演算部６１から出力された平均ＳＯＣと、最低ＳＯＣ演算部６２から出力された最低ＳＯＣとに基づいて、リチウムイオン電池１を構成する各セルの充放電特性の差を判定する。具体的には、状態判定部５は、平均ＳＯＣと最低ＳＯＣとの差であるＳＯＣ差を演算する。そして、状態判定部５は、このＳＯＣ差が予め定められる判定基準値としてのＳＯＣ差閾値以上の乖離が生じたか否かを判定する。
　ここで、状態判定部５による判定処理で用いられるＳＯＣ差閾値は、第２実施形態で説明したＯＣＶ差閾値と同様に、リチウムイオン電池１の各セルの充放電特性に所定のばらつきが出たと判定する観点から好適な値に設定される。例えば、ＳＯＣ差閾値は、ＳＯＣ差が１５％程度となる値に設定することができる。これらの値は、各種の実験データを用いて設定することができる。
　切替部６は、状態判定部５から出力された状態差の判定結果に基づいて、ＯＣＶ演算に用いるＳＯＣを切り替えるものであり、その切替結果をＯＣＶ演算部７１に出力する。具体的には、切替部６は、ＳＯＣ差がＳＯＣ差閾値未満である場合には、ＯＣＶ演算に用いるＳＯＣを平均ＳＯＣに設定する。また、切替部６は、ＳＯＣ差がＳＯＣ差閾値以上である場合には、ＯＣＶ演算に用いるＳＯＣを最低ＳＯＣに設定する。
　温度補正部６３は、最低ＳＯＣ演算部６２から出力された最低ＳＯＣに基づいて、温度検出部４から出力された温度を補正するものであり、補正後の温度を内部抵抗演算部７２に出力する。具体的には、図１１に示すように、温度補正部６３は、最低ＳＯＣ演算部６２から出力された最低ＳＯＣに相当する値を最低値ＳＯＣ６５から抽出し、その抽出された値に対応する補正量６６の値を、温度検出部４から出力された温度から減算する。例えば、最低ＳＯＣ演算部６２から出力された最低ＳＯＣが２１から３０の範囲内の値である場合には、補正量６６として１０が用いられる。
　このように、リチウムイオン電池１の電池パック内の温度の検出値と、実温度の最低値との乖離を予め調べておき、検出値を低い側に補正する。これにより、実際の最低温度を予測して出力可能電力の演算精度を向上させることができ、少ない温度センサで出力可能電力演算を実現することができる。
　また、図１１に示すように、最低値ＳＯＣ６５が低くなるほど補正量６６を大きく設定することで出力制限が強くかかり、容量低下や電圧低下を緩和することができる。これにより、リチウムイオン電池１が継続的に電力を出力できるようになり、車両システムにおいては走行を維持することができる。なお、ここでは、最低ＳＯＣに基づいて温度補正を行う例を示すが、平均ＳＯＣに基づいて温度補正を行うようにしてもよい。この場合には、最低ＳＯＣを用いる場合に比較して補正量６６を大きく設定することが好ましい。
　ＯＣＶ演算部７１は、切替部６から出力されたＳＯＣ（平均ＳＯＣまたは最低ＳＯＣ）に基づいて、１セル当たりのＯＣＶを演算するものであり、演算結果、すなわちＯＣＶを出力可能電力演算部７３に出力する。具体的には、ＯＣＶ演算部７１は、図１３の曲線５２３に示すように、切替部６から出力されたＳＯＣに応じたＯＣＶを求める。
　内部抵抗演算部７２は、温度補正部６３から出力された温度に基づいて、リチウムイオン電池１の内部抵抗を演算するものであり、演算結果、すなわち内部抵抗の値を出力可能電力演算部７３に出力する。なお、内部抵抗の演算方法については、第１実施形態と同様である。また、第１、２実施形態で示した内部抵抗演算部についても、補正後の温度を用いてリチウムイオン電池１の内部抵抗を演算してもよい。
　出力可能電力演算部７３は、ＯＣＶ演算部７１から出力されたＯＣＶと、内部抵抗演算部７２から出力された内部抵抗の値とに基づいて、リチウムイオン電池１の電池パック全体の出力可能電力を演算する。なお、出力可能電力の演算方法については、第１実施形態と同様である。
　電力制限追従性設定部６４は、状態判定部５から出力された状態差の判定結果と、最低ＳＯＣ演算部６２から出力された最低ＳＯＣとに基づいて、電力制限追従性を設定するものであり、その設定情報を車両コントローラ３０に出力する。すなわち、電力制限追従性設定部６４は、出力可能電力演算部７３により求められた出力可能電力にどのように追従させるかを示す出力電力ステータスを切り替える。言い換えると、電力制限追従性設定部６４は、車両システムの駆動モータ等が消費するリチウムイオン電池１の実電力を出力可能電力に追従させる追従性の度合を設定する。
　例えば、図１４に示すように、状態判定部５により状態差が判定されていない場合には、所定の電力変化率で出力可能電力に追従させる設定とする。すなわち、通常時には、ドライバの運転性を考慮して車速に応じて電力変化量を決める。このように、追従性を遅く設定することにより、リチウムイオン電池１の出力制限が緩和され、ドライバの運転性を重視することができる。
　一方、状態判定部５により状態差が判定された場合には、出力可能電力の電力制限の追従性を速く設定する。すなわち、演算部７０により求められた出力可能電力を制限する追従性を早くする設定とする。例えば、最低ＳＯＣが３０乃至６０％の場合には、状態差が判定されていない時よりも出力可能電力の電力制限の追従性を３倍程度速く設定する。また、最低ＳＯＣが０乃至３０％の場合には、出力可能電力に従って即追従させる設定とする。このように、状態差が判定された場合には、状態差が判定される前よりも実電力を出力可能電力に早く追従させる追従性の度合を設定する。すなわち、出力電力ステータスを切り替え、電力制限の追従性を速く設定する。また、最低ＳＯＣが低くなると即追従させることにより、リチウムイオン電池１の容量低下や電圧低下を抑制することができる。
　車両コントローラ３０は、演算部７０から出力された出力可能電力に、リチウムイオン電池１からの取り出し電力を制限する。また、この制限時に、車両コントローラ３０は、上述したように、電力制限追従性設定部６４で設定された追従性に応じて電力取り出しの制限速度を調整する。すなわち、車両コントローラ３０は、電力制限追従性設定部６４で設定された電力制限追従性に従って、出力可能電力を電力制限変化率にて制限する。このように、車両コントローラ３０は、電力制限追従性設定部６４で設定された追従性の度合に基づいて、リチウムイオン電池１の出力電力を制限する電力制限部として機能する。
　メータ４０は、出力可能電力や実消費電力等とともに、最低ＳＯＣ演算部６２から出力された最低ＳＯＣをドライバに対して表示する。このように、最低ＳＯＣをメータ４０に表示することで、ＳＯＣの低下をドライバに迅速に認識させることができる。これにより、ＳＯＣの低下をドライバが認識した後に、出力可能電力の制限がかかるため、唐突感や違和感がないという効果が得られる。
　このように、第３実施形態では、ばらつき示唆量、すなわちＳＯＣ差が判定基準値（ＳＯＣ差閾値）以上である場合に、出力可能電力Ｐｏｕｔを求める際に用いるＳＯＣを基本出力可能電力相当の平均ＳＯＣから補正出力可能電力相当の最低ＳＯＣに切り替える。このように、最低ＳＯＣを用いることで出力可能電力Ｐｏｕｔが早めに下がり、急激なセル電圧低下を抑制することができる。
　例えば、図１５の曲線５３４に示すように、平均ＳＯＣを用いて出力可能電力Ｐｏｕｔを求める場合には、出力可能電力Ｐｏｕｔが高め値となるため、高出力時に最低セル電圧が下がり、出力可能電力Ｐｏｕｔが急に絞られるおそれがある。
　これに対して、第３実施形態では、ＳＯＣ差がＳＯＣ差閾値以上である場合には、図１５の曲線５３５に示す最低ＳＯＣを用いて求めた出力可能電力Ｐｏｕｔに制限する。これにより、急激なセル電圧低下を抑制することができる。
　〔電池出力制御システムの動作例〕
　図１６は、電池出力制御システム３００が実行する出力制御処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。なお、この処理手順は、電池出力制御システム３００の記憶部（図示省略）に記憶されているプログラムに基づいて実行される。なお、図１６に示す処理は、図7に示す処理の一部を変形した例であり、図９に示すステップＳ４０１乃至Ｓ４０３は、図７に示すステップＳ２０１乃至Ｓ２０３と共通する。そこで、以下では、図7に示す処理と共通する部分についての説明の一部を省略する。
　ステップＳ４０４において、平均ＳＯＣ演算部６１は、セル電圧検出部２により検出されたセル電圧と、電流検出部３により検出された電流とに基づいて、１セル当たりの平均ＳＯＣを演算する。また、最低ＳＯＣ演算部６２は、セル電圧検出部２により検出されたセル電圧の最低値と、電流検出部３により検出された電流と、温度検出部４により検出された温度とに基づいて、１セル当たりの最低ＳＯＣを演算する。
　ステップＳ４０５において、状態判定部５は、ステップＳ４０４で求められた平均ＳＯＣと最低ＳＯＣとの差であるＳＯＣ差がＳＯＣ差閾値以上であるか否かを判定する。そして、切替部６は、その判定結果に基づいて、必要に応じてＯＣＶ演算に用いるＳＯＣを切り替える。ＳＯＣ差がＳＯＣ差閾値以上である場合には、切替部６は、ＯＣＶ演算に用いるＳＯＣを最低ＳＯＣに切り替え、ステップＳ４０７に進む。また、ＳＯＣ差がＳＯＣ差閾値未満である場合には、切替部６は、ＯＣＶ演算に用いるＳＯＣとして平均ＳＯＣを設定し、ステップＳ４０６に進む。
　ステップＳ４０６において、ＯＣＶ演算部７１は、切替部６により設定された平均ＳＯＣに基づいて、１セル当たりのＯＣＶを演算する。
　ステップＳ４０７において、ＯＣＶ演算部７１は、切替部６により設定された最低ＳＯＣに基づいて、１セル当たりのＯＣＶを演算する。
　ステップＳ４０８において、電力制限追従性設定部６４は、切替部６により設定された最低ＳＯＣに基づいて、リチウムイオン電池１の実電力を出力可能電力に追従させる追従性の度合を設定する。
　ステップＳ４０９において、温度補正部６３は、切替部６により設定された最低ＳＯＣに基づいて、温度検出部４により検出された温度を補正する。
　ステップＳ４１０において、内部抵抗演算部７２は、温度補正部６３により補正された温度補正値に基づいて、リチウムイオン電池１の内部抵抗を演算する。
　ステップＳ４１１において、出力可能電力演算部７３は、ＯＣＶ演算部７１により求められたＯＣＶと、内部抵抗演算部７２により求められた内部抵抗と、セル電圧下限目標値とに基づいて、リチウムイオン電池１の電池パック全体の出力可能電力を演算する。
　ステップＳ４１２において、車両コントローラ３０は、電力制限追従性設定部６４で設定された電力制限追従性の度合に従って、リチウムイオン電池１からの取り出し電力の上限を出力可能電力に制限する。
　ステップＳ４１３において、メータ４０は、最低ＳＯＣ演算部６２により求められた最低ＳＯＣと、出力可能電力演算部７３により求められた出力可能電力と、リチウムイオン電池１の実消費電力とを表示する。
　なお、第３実施形態では、平均ＳＯＣと最低ＳＯＣとの差であるＳＯＣ差（ばらつき示唆量）がＳＯＣ差閾値以上である場合に、出力可能電力演算に用いるＳＯＣを最低ＳＯＣに切り替える例を示したが、他の判定基準を併用してもよい。例えば、このＳＯＣ差がＳＯＣ差閾値以上であるか否かの判定処理と、第１実施形態で説明したセル電圧差が電圧差閾値（判定基準値）以上であるか否かを判定する判定処理、または、最高セル電圧と最低セル電圧との差が判定基準値以上であるか否かを判定する判定処理と、の双方の判定結果が肯定的である場合に、出力可能電力演算に用いるＳＯＣを最低ＳＯＣに切り替えるようにしてもよい。
　［第３実施形態の作用効果］
　第３実施形態に係るリチウムイオン電池１（二次電池の一例）の出力制御方法は、示唆量演算ステップ（ステップＳ４０５）では、充放電特性示唆量として複数のセルのそれぞれのＳＯＣ（平均ＳＯＣ演算部６１により演算された平均ＳＯＣ、最低ＳＯＣ演算部６２により演算された最低ＳＯＣ）を取得し、ばらつき示唆量として複数のセルにおける平均ＳＯＣと最低ＳＯＣとの差であるＳＯＣ差を演算する。また、判定ステップ（ステップＳ４０５）では、上記判定基準値として所定のＳＯＣ差閾値を設定する。さらに、出力可能電力設定ステップ（ステップＳ４０６～ステップＳ４１１）では、基本出力可能電力Ｐｏｕｔ１を平均ＳＯＣに基づいて演算し、補正出力可能電力Ｐｏｕｔ２を最低ＳＯＣに基づいて演算する。
　このような出力制御方法によれば、リチウムイオン電池１の各セルの充放電特性のばらつきに応じて適切に出力制限をかけることができ、セルの容量や電圧の低下を防止することができる。
　また、第３実施形態に係るリチウムイオン電池１の出力制御方法では、リチウムイオン電池１における温度を検出する温度検出ステップ（ステップＳ４０３）と、充放電特性示唆量（ＳＯＣ）に基づいて、検出された温度を補正する温度補正ステップ（ステップＳ４０９）と、その補正された温度を用いて出力可能電力Ｐｏｕｔを求めるステップ（ステップＳ４１１）とをさらに含む。また、出力可能電力設定ステップ（ステップＳ４０６～ステップＳ４１１）では、補正された温度を用いて補正出力可能電力Ｐｏｕｔ２を求める。
　このような出力制御方法によれば、出力可能電力の演算精度を向上させることができ、少ない温度センサで出力可能電力演算を実現することができる。
　また、第３実施形態に係るリチウムイオン電池１の出力制御方法では、温度補正ステップ（ステップＳ４０９）では、充放電特性示唆量としての複数のセルのそれぞれのＳＯＣの内の最低ＳＯＣに基づいて、検出された温度の補正を行う。
　このような出力制御方法によれば、出力可能電力の演算精度を向上させることができ、少ない温度センサで出力可能電力演算を実現することができる。
　また、第３実施形態に係るリチウムイオン電池１の出力制御方法では、リチウムイオン電池１の実電力を出力可能電力Ｐｏｕｔに追従させる追従性の度合を設定する追従性設定ステップ（ステップＳ４０８）をさらに含む。この追従性設定ステップでは、ばらつきが発生した場合には、ばらつきが発生する前よりも実電力を出力可能電力に早く追従させる追従性の度合を設定する。また、その出力制御方法では、その設定された追従性の度合に基づいてリチウムイオン電池１の出力電力を制限するように制御する。
　このような出力制御方法によれば、リチウムイオン電池１の容量低下や電圧低下を抑制することができる。
　［第４実施形態］
　第４実施形態では、第３実施形態で示した電池出力制御システム３００において状態判定部５が温度検出部４により検出された温度を用いて状態差判定を行う例を示す。なお、第４実施形態は、第３実施形態の一部を変形した例であり、第３実施形態と共通する部分については、同一の符号を付してその説明の一部を省略する。
　［電池出力制御システムの構成例］
　図１７は、第４実施形態における電池出力制御システム４００の機能構成例を示すブロック図である。電池出力制御システム４００は、図１０に示す構成と略共通する。ただし、温度検出部４により検出された温度の値が状態判定部５に出力される点が異なる。
　状態判定部５は、温度検出部４により検出された温度に基づいて、リチウムイオン電池１の状態差（各セルの充放電特性の差）を判定するか否かを決定する。例えば、状態判定部５は、車両起動時に温度検出部４により検出された温度に基づいて、その起動状態の継続中（ワントリップ中）にリチウムイオン電池１の状態差を判定するか否かを決定する。例えば、状態判定部５は、車両起動時に温度検出部４により検出された温度が所定温度以下、例えば０℃以下である場合に、リチウムイオン電池１の状態差を継続して判定すると決定する。一方、状態判定部５は、車両起動時に温度検出部４により検出された温度が所定温度を超えている場合には、リチウムイオン電池１の状態差を判定しないと決定する。この場合には、図１６のステップＳ４０５の判定では常にステップＳ４０６に進むようになる。なお、その他の構成は、第３実施形態と同様である。
　ここで、リチウムイオン電池１の各セルの温度や電圧がばらつくのは低温から温度上昇していく過程にあることが多い。そこで、リチウムイオン電池１の温度が低温のときに限定して状態判定部５による判定を実施することで、ばらつきによる出力制限が常温時にかからないので、車両の常温時の動力性能を犠牲にすることなく出力可能電力の演算を実現できる。また、ばらつきによる出力制限を低温時に限定することで、常温時の誤作動を防止することができる。
　［第４実施形態の作用効果］
　第４実施形態に係るリチウムイオン電池１の出力制御方法は、リチウムイオン電池１における温度を検出する温度検出ステップ（ステップ４０３）をさらに含む。また、判定ステップ（ステップＳ４０５）では、その検出された温度が所定値以下のときに、ばらつきが発生したか否かを判定する。
　このような出力制御方法によれば、車両の常温時の動力性能を犠牲にすることなく出力可能電力の演算を実現でき、常温時の誤作動を防止することができる。
　［第５実施形態］
　第３実施形態及び第４実施形態では、演算部７０がＳＯＣ及び温度に基づいて出力可能電力を演算する例を示した。ただし、ＳＯＣ及び温度と出力可能電力との関係を示すマップを保持しておき、そのマップを用いて出力可能電力を求めるようにしてもよい。そこで、第５実施形態では、ＳＯＣ及び温度と出力可能電力との関係を示すマップを用いて出力可能電力を求める例を示す。
　［出力可能電力演算マップ例］
　図１８は、ＳＯＣ及び温度と出力可能電力との関係を示す出力可能電力演算マップの一例を示す図である。この出力可能電力演算マップは、オフラインでＳＯＣ及び温度と出力可能電力との関係を試験して予め演算して作成することができる。例えば、図６に示すようなリチウムイオン電池の出力特性を試験して出力可能電力演算マップを作成することができる。
　第５実施形態における電池出力制御システムは、図１８に示す出力可能電力演算マップを記憶部（図示省略）に記憶しておき、出力可能電力演算マップを参照してＳＯＣ及び温度に対応する出力可能電力を求めることができる。例えば、ＳＯＣが２０％であり、温度が１０℃である場合には、出力可能電力として７７ｋｗが求められる。また、例えば、ＳＯＣが６０％であり、温度が０℃である場合には、出力可能電力として７５ｋｗが求められる。
　なお、第１乃至第５実施形態で示した各処理については、可能な範囲で適宜組み合わせて実施することが可能である。
　また、第１乃至第５実施形態では、状態判定部５が、充放電特性示唆量（セル電圧、ＳＯＣ、ＯＣＶ）に基づいてばらつき示唆量（セル電圧差、ＳＯＣ差、ＯＣＶ差）を演算し、ばらつき示唆量が所定の判定基準値以上であるとばらつきが発生したと判定する例を示した。また、切替部６が、ばらつきが発生した場合には、最低値（最低セル電圧、最低ＳＯＣ、最低ＯＣＶ）を用いて出力可能電力を求める設定に切り替える例を示した。ただし、切替部６は、ばらつき示唆量（セル電圧差、ＳＯＣ差、ＯＣＶ差）の大きさに基づいて、出力可能電力をさらに制限する設定をするようにしてもよい。例えば、状態判定部５は、ばらつき示唆量について、差分値の割合を求める。そして、切替部６は、その割合、すなわちばらつき示唆量の大きさに基づいて、出力可能電力の演算方法を変化させる設定とするようにしてもよい。例えば、切替部６は、その割合が大きくなるのに応じて、出力可能電力をさらに制限するための演算を行う設定とし、出力可能電力演算部は、その設定に従って、さらに制限された出力可能電力を求めるようにしてもよい。
　なお、第１乃至第５実施形態で示した各処理は、各処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムに基づいて実行されるものである。このため、第１乃至第５実施形態は、それらの各処理を実行する機能を実現するプログラム、そのプログラムを記憶する記録媒体の実施形態としても把握することができる。例えば、そのプログラムについては、車両に新機能を追加する際にアップデートにより車両の記憶装置に記憶させることができる。このアップデートは、例えば、車両の定期点検時等に行うことができる。また、ワイヤレス通信によりそのプログラムをアップデートするようにしてもよい。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

Claims (9)

  1. 　複数のセルで構成された二次電池が出力可能な出力可能電力を求め、該出力可能電力に基づいて二次電池の出力電力を制御する二次電池の出力制御方法であって、
    　前記複数のセルのそれぞれの充放電特性の変化に応じて変化する充放電特性示唆量に基づいて、該充放電特性のセル間のばらつきの大きさに相関するばらつき示唆量を演算する示唆量演算ステップと、
    　前記ばらつき示唆量が所定の判定基準値以上であると前記ばらつきが発生したと判定する判定ステップと、
    　前記ばらつきの発生の判定結果に基づいて前記出力可能電力を設定する出力可能電力設定ステップと、を含み、
    　前記出力可能電力設定ステップでは、
    　前記ばらつきが発生していない場合に、前記充放電特性示唆量に基づいて定まる基本出力可能電力を前記出力可能電力として設定し、
    　前記ばらつきが発生した場合に、前記基本出力可能電力よりも低い値の補正出力可能電力を前記出力可能電力として設定する、
    　二次電池の出力制御方法。
  2. 　請求項１に記載の二次電池の出力制御方法であって、
    　前記示唆量演算ステップでは、前記充放電特性示唆量として前記複数のセルのそれぞれの電圧を取得し、前記ばらつき示唆量として前記複数のセルの電圧における平均セル電圧と最低セル電圧との差であるセル電圧差を演算し、
    　前記判定ステップでは、前記判定基準値として所定の電圧差閾値を設定し、
    　前記出力可能電力設定ステップでは、前記基本出力可能電力を前記平均セル電圧に基づいて演算し、前記補正出力可能電力を前記最低セル電圧に基づいて演算する、
    　二次電池の出力制御方法。
  3. 　請求項１に記載の二次電池の出力制御方法であって、
    　前記示唆量演算ステップでは、前記充放電特性示唆量として前記複数のセルのそれぞれのＯＣＶを取得し、前記ばらつき示唆量として前記複数のセルにおける平均ＯＣＶと最低ＯＣＶとの差であるＯＣＶ差を演算し、
    　前記判定ステップでは、前記判定基準値として所定のＯＣＶ差閾値を設定し、
    　前記出力可能電力設定ステップでは、前記基本出力可能電力を前記平均ＯＣＶに基づいて演算し、前記補正出力可能電力を前記最低ＯＣＶに基づいて演算する、
    　二次電池の出力制御方法。
  4. 　請求項１に記載の二次電池の出力制御方法であって、
    　前記示唆量演算ステップでは、前記充放電特性示唆量として前記複数のセルのそれぞれのＳＯＣを取得し、前記ばらつき示唆量として前記複数のセルにおける平均ＳＯＣと最低ＳＯＣとの差であるＳＯＣ差を演算し、
    　前記判定ステップでは、前記判定基準値として所定のＳＯＣ差閾値を設定し、
    　前記出力可能電力設定ステップでは、前記基本出力可能電力を前記平均ＳＯＣに基づいて演算し、前記補正出力可能電力を前記最低ＳＯＣに基づいて演算する、
    　二次電池の出力制御方法。
  5. 　請求項１から４のいずれかに記載の二次電池の出力制御方法であって、
    　前記二次電池における温度を検出する温度検出ステップをさらに含み、
    　前記判定ステップでは、前記検出された温度が所定値以下のときに、前記ばらつきが発生したか否かを判定する、
    　二次電池の出力制御方法。
  6. 　請求項１から５のいずれかに記載の二次電池の出力制御方法であって、
    　前記二次電池における温度を検出する温度検出ステップと、
    　前記充放電特性示唆量に基づいて、検出された温度を補正する温度補正ステップと、
    　前記補正された温度を用いて前記出力可能電力を求めるステップと、をさらに含み、
    　前記出力可能電力設定ステップでは、補正された温度を用いて前記補正出力可能電力を求める、
    　二次電池の出力制御方法。
  7. 　請求項６に記載の二次電池の出力制御方法であって、
    　前記温度補正ステップでは、前記充放電特性示唆量としての前記複数のセルのそれぞれのＳＯＣの内の最低ＳＯＣに基づいて、検出された温度の補正を行う、
    　二次電池の出力制御方法。
  8. 　請求項１から７のいずれかに記載の二次電池の出力制御方法であって、
    　前記二次電池の実電力を前記出力可能電力に追従させる追従性の度合を設定する追従性設定ステップをさらに含み、
    　前記追従性設定ステップでは、前記ばらつきが発生した場合には、前記ばらつきが発生する前よりも前記実電力を前記出力可能電力に早く追従させる前記追従性の度合を設定し、
    　前記設定された追従性の度合に基づいて前記二次電池の出力電力を制限するように制御する、
    　二次電池の出力制御方法。
  9. 　複数のセルで構成された二次電池の出力電力を制御する出力制御システムであって、
    　前記複数のセルのそれぞれの充放電特性の変化に応じて変化する充放電特性示唆量を取得し、取得した前記充放電特性示唆量に基づいて前記二次電池が出力可能な出力可能電力を求め、該出力可能電力に基づいて前記二次電池の出力電力を制御するコントローラを備え、
    　前記コントローラは、
    　前記充放電特性示唆量に基づいて、前記充放電特性のセル間のばらつきの大きさに相関するばらつき示唆量を演算し、
    　前記ばらつき示唆量が所定の判定基準値以上であると前記ばらつきが発生したと判定し、
    　前記ばらつきが発生していない場合に、前記充放電特性示唆量に基づいて定まる基本出力可能電力を前記出力可能電力として設定し、
    　前記ばらつきが発生した場合に、前記基本出力可能電力よりも低い値の補正出力可能電力を前記出力可能電力として設定する、
    　二次電池の出力制御システム。
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