电动车辆的电池系统的制作方法

本发明涉及电动车辆的电池系统，尤其涉及具备车辆驱动电源用的非水系二次电池的电池系统。

背景技术：

以锂离子二次电池为代表的具有非水电解液的非水系二次电池被使用于混合动力汽车、电动汽车、燃料电池汽车等电动车辆的车辆驱动电源(车载电源)。作为引起非水系二次电池的电阻上升的要因之一，已知有所谓的高速率劣化，该高速率劣化是因持续进行高速率下的充电或放电而由电解液中的盐浓度(离子浓度)的不均(偏倚)引起电阻增加的现象。

在国际公开第2013/046263号(以下，称作“专利文献1”)中记载了：针对基于使电池充放电时的电流值的履历而计算出的、由电解液中的离子浓度的偏倚引起的劣化的评价值，通过对阈值的超过量进行累计，而且修正由时间经过实现的离子浓度的偏倚的缓和，来求出累计评价值。并且，还记载了如下的控制：在累计评价值超过了阈值(正)时，使二次电池的放电电力上限值下降。

另外，在日本特开2014-3826号公报(以下，称作“专利文献2”)中记载了：使用基于与专利文献1同样的评价值的共同的累计评价值，当该累计评价值比正的阈值大时判定为放电过多而限制放电电力，当该累计评价值比负的阈值小时判定为充电过多而限制充电电力。

技术实现要素：

近年来，能够利用车辆外部的电源(以下，也简称为“外部电源”)对车载蓄电装置进行充电的电动车辆得到了实用化。在所谓的插电式混合动力车和电动汽车中，在运转停止期间使用系统电源或专用的充电站对车载二次电池进行充电。

在这样的由外部电源实现的车载二次电池的充电(以下，也简称为“外部充电”)中，二次电池被以比较大的电流持续充电，所以与再生制动器使用时和在soc(stateofcharge)下降时充电的车辆运转时相比，充电形态大不相同。因而，在如专利文献1那样仅着眼于放电侧的高速率劣化的充放电管理中，难以抑制搭载于能够进行外部充电的电动车辆的二次电池的高速率劣化。

另外，在专利文献2中，使用单一的累计评价值来判定放电过多和充电过多，而且，关于成为评价值的累计有无的边界的目标值，绝对值在充电侧和放电侧也被设定为相同的值。因此，若与放电和充电的双方持续发生的车辆运转期间的高速率劣化防止对应地调整包含上述阈值的计算处理用的参数，则关于包含充电形态大不相同的外部充电而使用的二次电池，有可能无法合适地实现用于防止高速率劣化的充放电限制。

本发明是为了解决这样的问题点而完成的，本发明的目的在于，在具有利用车辆外部的电源对车载蓄电装置进行充电的结构的电动车辆的电池系统中，合适地防止以非水电解液二次电池的电解液中的离子浓度的偏倚为起因的高速率劣化。

根据本公开的某方面，电动车辆的电池系统是搭载有产生车辆制动力或车辆驱动力的电动机的电动车辆的电池系统，具备：二次电池，具有非水电解液；充电器，用于利用车辆外部的电源对二次电池进行充电；和控制装置，控制二次电池的充放电。二次电池随着电动机产生所述车辆制动力或车辆驱动力而进行充放电。控制装置基于二次电池的电流的履历，计算用于评价随着由二次电池的充放电引起的非水电解液中的离子浓度的偏倚而使二次电池的输入输出性能下降的劣化成分的评价值(d(n))。以在离子浓度的分布向放电侧偏倚时具有第1极性的值，而在离子浓度的分布向充电侧偏倚时具有与第1极性相反的第2极性的值的方式计算评价值。控制装置将对超过预先设定的第1阈值(dtr1+)或第2阈值(dtr1-)的评价值进行累计而得到的用于检测过放电的第1累计评价值(σdex1(n))和对超过预先设定的第3阈值(dtr2-)或第4阈值(dtr2+)的评价值进行累计而得到的用于检测过充电的第2累计评价值(σdex2(n))单独算出。第1阈值被设定为具有第1极性的值，第2阈值被设定为0或具有第2极性的值。第3阈值被设定为具有第2极性的值，第4阈值被设定为0或具有第1极性的值。第1累计评价值通过第1值与第2值的相加来计算，所述第1值是根据时间经过而利用第1缓和系数(a1)使过去的第1累计评价值的绝对值减小后的值，所述第2值是相当于当前的评价值在第1极性下绝对值比第1阈值大或在第2极性下绝对值比第2阈值大时的该当前的评价值的一部分或全部的值。第2累计评价值通过第3值与第4值的相加来计算，所述第3值是根据时间经过而利用第2缓和系数(a2)使过去的第2累计评价值的绝对值减小后的值，所述第4值是相当于当前的评价值在第2极性下绝对值比第3阈值绝对值大或在第1极性下绝对值比第4阈值大时的该当前的评价值的一部分或全部的值。而且，控制装置在第1累计评价值为第1极性的情况下绝对值比具有第1极性的放电限制阈值(k1)大时，限制二次电池的放电电力。而且，控制装置在第2累计评价值为第2极性的情况下绝对值比具有第2极性的充电限制阈值(k2)大时，限制二次电池的充电电力。

根据上述电动车辆的电池系统，能够关于电解液中的离子浓度的偏倚，基于共同的评价值，一边根据时间经过而利用第1和第2缓和系数使绝对值减小，一边设定单独的阈值而分别对放电侧的第1累计评价值和充电侧的第2累计评价值进行累计。并且，通过进行基于第1累计评价值的放电限制和基于第2累计评价值的充电限制，能够合适地限制二次电池的充放电以免非水系二次电池的电解液中的离子浓度的偏倚过度。其结果，即使对于因搭载于具有用于外部充电的结构的电动车辆而包含长时间持续充电的形态而使用的非水系二次电池，也能够合适地防止高速率劣化。

本发明的上述以及其他的目的、特征、方面和优点将会通过与附图相关联地理解的与本发明相关的如下的详细说明而变得明了。

附图说明

图1是按照本实施方式1的电动车辆的电池系统的概略结构图。

图2是示出图1所的电池单元的结构例的剖视图。

图3是对按照本实施方式1的电池系统中的用于抑制高速率劣化的控制处理进行说明的流程图。

图4是示出放电侧的评价累计值和充电侧的评价累计值的计算处理的详情的流程图。

图5是示出按照实施方式1的电池系统中的累计评价值的推移例的波形图。

图6是对针对搭载于能够外部充电的电动车辆的非水系二次电池如专利文献2那样使用共同的累计评价值管理了充放电的情况下的解析结果的例子进行说明的概念图。

图7是对按照实施方式1的电池系统中的放电侧的累计评价值的计算所使用的阈值的设定方法进行说明的概念图。

图8是对按照实施方式1的电池系统中的充电侧的累计评价值的计算所使用的阈值的设定方法进行说明的概念图。

图9是按照本实施方式2的电动车辆的电池系统的整体结构图。

图10是图9所示的电动车辆的ev行驶中的列线图。

图11是图9所示的电动车辆的hv行驶中的列线图。

图12是图9所示的电动车辆的状态迁移图。

图13是用于对图9所示的电动车辆的电池系统中的累计评价值的计算中的缓和系数的设定进行说明的图表。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。此外，以下，对图中的相同或相当部分标注相同标号，原则上不反复进行其说明。

实施方式1

图1是按照本发明的实施方式1的电动车辆的电池系统的概略结构图。

参照图1，电动车辆100以车载的二次电池为车辆驱动电源来行驶。例如，电动车辆100由混合动力汽车或电动汽车构成。混合动力汽车是除了蓄电池之外还具备燃料电池、发动机等作为用于使车辆行驶的动力源的车辆。电动汽车是仅具备蓄电池作为车辆的动力源的车辆。

电动车辆100具备二次电池10、升压转换器22、变换器23、电动发电机25、传递齿轮26、驱动轮27、充电器28和控制器30。

二次电池10由具有串联地电连接的多个电池单元(cell)11的电池组构成。各电池单元11由以锂离子二次电池为代表的具有非水电解液的非水系二次电池构成。此外，多个电池单元11的一部分也可以彼此并联地连接。

电池单元11的正极由能够吸藏和放出离子(例如，锂离子)的材料形成。作为正极的材料，例如可以使用钴酸锂、锰酸锂。电池单元11的负极由能够吸藏和放出离子(例如，锂离子)的材料形成。作为负极的材料，例如可以使用碳。在对电池单元11进行充电时，正极向电解液中放出离子，负极吸藏电解液中的离子。另外，在使电池单元11放电时，正极吸藏电解液中的离子，负极向电解液中放出离子。电池单元11收容于呈方筒状(长方体形状)的电池壳体。

在图2中示出表示电池单元的构成例的剖视图。

参照图2，电池单元11具有如下构造：在电池壳体110的内部收容通过隔着浸渗有电解质(非水电解液)的分隔件150层叠正极和负极而形成的构成为所谓的卷绕体的电极体120。电池壳体110的开口部112由盖体114封闭。

在盖体114设置有外部连接用的正极端子138及负极端子148。上端侧从盖体114的表面向外部突出设置的正极端子138及负极端子148各自的下端部在电池壳体110的内部与内部正极端子137及内部负极端子147连接。

电极体120例如通过将正极片130及负极片140隔着长条片状的分隔件150交替地层叠而构成。正极片130构成为在长条状的正极集电体132的表面具有正极活物质层134。负极片140构成为在长条状的负极集电体142的表面具有负极活物质层144。

由层叠体构成的电极体120例如通过将在其轴芯(未图示)的周围卷绕成筒状而得到的卷绕电极体从侧面方向压溃而成型为扁平形状。电极体120以开口端120a、120a与电池壳体110的侧壁116相对的方式配置于电池壳体110内。

内部正极端子137及内部负极端子147分别通过超声波焊接、电阻焊接等适当的方法而接合于正极集电体132的正极活物质层非形成部136及负极集电体142的负极活物质层非形成部146。由此，电极体120的正极片130及负极片140与内部正极端子137及内部负极端子147电连接。

分隔件150安装于正极片130与负极片140之间，配置成与设置于正极片130的正极活物质层134和设置于负极片140的负极活物质层144的双方抵接。通过使电解质(非水电解液)浸渗到形成于该分隔件150的空孔内，而在正极与负极之间区划形成传导路(导电路径)。

分隔件150具有比正极活物质层134及负极活物质层144的层叠部位的宽度大且比电极体120的宽度小的宽度。而且，分隔件150以被夹持于正极活物质层134与负极活物质层144的层叠部位的方式设置，以免正极集电体132与负极集电体142彼此接触而产生内部短路。

在具有这样的扁平形状的卷绕电极体的二次电池中，在充电时和放电时，施加于卷绕电极体的压力局部不同(例如，施加于卷绕电极体的侧面中央部的压力与施加于侧面端部的压力不同)，由此容易导致电解液中的离子浓度发生偏倚。因此，与单纯地层叠正极片和负极片的单元构造等相比较，具有容易引起在专利文献1、2中说明的高速率劣化的倾向。

再次参照图1，二次电池10经由系统主继电器21a、21b与升压转换器22连接，升压转换器22使二次电池10的输出电压升压。升压转换器22与变换器23连接，变换器23将来自升压转换器22的直流电力变换为交流电力。

电动发电机(三相交流马达)25通过接受来自变换器23的交流电力而生成用于使车辆行驶的动能。由电动发电机25生成的动能传递给车轮。另一方面，在使车辆减速时或使车辆停止时，电动发电机25将在车辆制动时产生的动能变换为电能。由电动发电机25生成的交流电力由变换器23变换为直流电力。升压转换器22使变换器23的输出电压降压之后向二次电池10供给。由此，能够将再生电力蓄积于二次电池10。这样，电动发电机25构成为伴随着与二次电池10之间的电力的授受而产生车辆的驱动力或制动力。

此外，升压转换器22能够省略。另外，在使用直流马达作为电动发电机25时，能够省略变换器23。

在电动车辆100还配置有通过液压等产生机械的制动力(例如，摩擦制动力)的机械制动器机构(未图示)。其结果，能够根据驾驶员的制动器踏板操作而通过电动发电机25的再生制动力与机械制动器机构的制动力之和来确保车辆制动力。

在二次电池10配置有电流传感器15、温度传感器16和电压传感器17。电流传感器15检测在二次电池10中流动的电流，将检测结果向控制器30输出。以下，关于由电流传感器15检测到的电流值i，将放电电流设为正的值，将充电电流设为负的值来表示。温度传感器16检测二次电池10的温度，将检测结果向控制器30输出。温度传感器16的数量能够适当设定。在使用多个温度传感器16时，能够将由多个温度传感器16检测到的温度的平均值用作二次电池10的温度，或者将由特定的温度传感器16检测到的温度用作二次电池10的温度。

电压传感器17检测二次电池10的电压v，将检测结果向控制器30输出。在本实施例中，虽然检测二次电池10的电压，但不限于此。例如，可以检测构成二次电池10的电池单元11的电压。另外，也可以将构成二次电池10的多个电池单元11分为多个区块，检测各区块的电压。各区块至少包括2个电池单元11。

控制器30例如由电子控制单元(ecu)、处理器、cpu(centralprocessingunit，中央处理单元)、微处理器等本领域技术人员公知的装置构成，控制系统主继电器21a、21b、升压转换器22和变换器23的动作。控制器30具有存储各种信息的存储器31。在存储器31中也存储有用于使控制器30进行动作的程序。在本实施例中，虽然控制器30内置有存储器31，但也可以在控制器30的外部设置存储器31。

当车辆的点火开关从断开切换为接通时，控制器30将系统主继电器21a、21b从断开切换为接通，并使升压转换器22和变换器23进行动作。另外，当点火开关从接通切换为断开时，控制器30将系统主继电器21a、21b从接通切换为断开，并使升压转换器22、变换器23的动作停止。

充电器28将来自外部电源40的电力向二次电池10供给。充电器28经由充电继电器29a、29b与二次电池10连接。在充电继电器29a、29b接通时，能够将来自外部电源的电力向二次电池10供给。

外部电源40是设置于车辆的外部的电源，作为外部电源40，例如可以应用商用交流电源。外部电源40和充电器28例如能够通过充电电缆45连接。即，在装配充电电缆45时，外部电源40和充电器28电连接，从而成为能够对二次电池10进行外部充电的状态。

或者，电动车辆100也可以构成为在外部电源40与充电器28之间以非接触方式传送电力。例如，可以通过经由外部电源侧的送电线圈(未图示)和车辆侧的受电线圈(未图示)传送电力，来利用外部电源40对二次电池10进行充电。

这样，在从外部电源40供给交流电力的情况下，充电器28构成为具有将来自外部电源40的供给电力(交流电力)变换为二次电池10的充电电力(直流电力)的功能。或者，在外部电源40直接供给二次电池10的充电电力的情况下，充电器28仅将来自外部电源40的直流电力向二次电池10供给即可。如上所述，本实施方式中，虽然电动车辆100构成为能够对二次电池10进行外部充电，但关于外部充电的形态则没有特别的限定。

(高速率劣化的管理)

以下，对按照本发明的实施方式1的电池系统中的用于抑制二次电池的高速率劣化的管理和控制进行详细说明。

图3是对按照本实施方式1的电池系统中的用于抑制高速率劣化的控制处理进行说明的流程图。按照图3的控制处理由控制器30反复执行。

参照图3，在步骤s100中，控制器30读入电流传感器15、温度传感器16和电压传感器17的输出值。由此，检测二次电池10的电流、电压和温度。

在步骤s110中，控制器30基于在步骤s100中得到的电流值，计算(推定)二次电池10的soc。soc由当前的充电容量相对于二次电池10的满充电容量的比例(百分率)来定义。此外，soc的计算方法可以适当采用基于电流值累计(库伦计数)的方法、基于开路电压(ocv：opencircuitvoltage)的推定的方法等公知的方法。

接着，控制器30通过步骤s120计算用于评价高速率劣化的评价值d(n)。如专利文献1、2所示，评价值d(n)是用于评价随着由充放电引起的非水电解液中的离子浓度的偏倚而使二次电池10的输入输出性能下降的劣化成分的定量值。评价值d(n)能够与专利文献1和2同样地通过下述式(1)计算。

d(n)＝d(n-1)-d(-)+d(+)…(1)

在式(1)中，相对于本次(第n次)的控制周期(n：2以上的自然数)的评价值d(n)，上次的周期的评价值由d(n-1)表示。在初始状态、即离子浓度没有偏倚的状态下，d(n)＝0。以下，将相当于从第(n-1)周期到第n周期为止的经过时间的循环时间记为δt。

在式(1)中，d(-)和d(+)由下述的式(2)、式(3)表示。

d(-)＝a×δt×d(n-1)…(2)

d(+)＝b/c×i×δt…(3)

在式(2)中，a表示忘却系数，离子的扩散的速度越快，则忘却系数a越大。因此，如专利文献1、2所示，能够基于二次电池10的soc和温度来设定忘却系数a。a被设定在0<a×δt<1的范围内。

在式(3)中，b表示电流系数，c表示界限值。电流系数b和界限值c能够如专利文献1、2所记载那样，基于二次电池10的温度和soc来设定。另外，电流值i可以使用在步骤s100的处理中检测到的值。

从式(3)可理解到，在i>0的放电时，|i|越大或循环时间δt越长，则评价值d(n)越向正方向变化。相反，在i<0的充电时，|i|越大或循环时间δt越长，则评价值d(n)越向负方向变化。这样，“+d(+)”项表示放电或与电流相伴的离子浓度的偏倚的增加。

另一方面，d(-)表示循环时间δt期间的与离子的扩散相伴的离子浓度的偏倚的减小(恢复)量。即，d(-)的极性与d(n-1)相同，“-d(-)”是使d(n)朝向0变化的项。在式(2)中，(a×δt)越接近1即系数a越大，或循环时间δt越长，则评价值d(n)以越快地接近0的方式变化。

因此，关于评价值d(n)，也是d(n)>0表示离子浓度向放电侧偏倚，d(n)<0表示离子浓度向充电方向偏倚。

此外，关于评价值d(n)的计算，在此明确地记载，只要是针对离子浓度的偏倚定量地计算循环时间期间的由充电或放电电流引起的增加量和由离子的扩散引起的偏倚的减小(恢复)量即可，不限于上述方法。

然后，控制器30通过步骤s200，基于在步骤s120中求出的评价值d(n)来计算累计评价值。在本实施方式中，关于累计评价值，单独计算放电过多管理用的σdex1(n)和充电过多管理用的累计评价值σdex2(n)。以下，将用于管理放电过多的累计评价值(σdex1(n))也简称作“放电侧的累计评价值”，将用于管理充电过多的累计评价值(σdex2(n))也简称作“充电侧的累计评价值”。

图4是示出图3的步骤s200的控制处理、即放电侧的评价累计值和充电侧的评价累计值的计算处理的详情的流程图。

参照图4，控制器30通过步骤s210，来设定用于反映与时间经过相应高速率劣化的缓和的修正系数a1和a2(以下，也称作缓和系数a1、a2)。缓和系数a1、a2与专利文献1中的修正系数a对应。缓和系数a1被使用于放电侧的累计评价值σdex1(n)的计算式，缓和系数a2被使用于充电侧的累计评价值σdex2(n)的计算式。此外，缓和系数a1、a2与专利文献1中的修正系数a同样，在0<a1<1且0<a2<1的范围内设定。缓和系数a1与“第1缓和系数”对应，缓和系数a2与“第2缓和系数”对应。

控制器30执行用于计算放电侧的累计评价值σdex1(n)的步骤s220。步骤s220具有步骤s222、s224和s226。

控制器30通过步骤s222，将评价值d(n)与用于计算放电侧的累计评价值的阈值dtr1+和dtr1-进行比较。阈值dtr1+被设定为正值(dtr1+>0)，阈值dtr1-被设定为负值或0(dtr1-≤0)。即，阈值dtr1+对应于“第1阈值”，阈值dtr1-对应于“第2阈值”。

在dtr1-<d(n)<dtr1+的范围内时，即，在评价值d(n)不超过阈值dtr1+和dtr1-时(s222的是判定时)，控制器30使处理进入步骤s224，按照下述的式(4)来计算本次的控制周期中的累计评价值σdex1(n)。

σdex1(n)＝a1·σdex1(n-1)…(4)

在步骤s224中，评价值d(n)不被累计，按照缓和系数a1使高速率劣化的缓和反映于累计评价值。即，累计评价值σdex1(n)在维持极性的基础上，以绝对值减小的方式被更新。

与此相对，在d(n)<dtr1-或d(n)>dtr1+时，即，在d(n)>0的情况下|d(n)|>|dtr1+|时，或在d(n)<0的情况下|d(n)|>|dtr1-|时(s222的否判定时)，由于评价值d(n)超过了阈值dtr1+和dtr1-，所以控制器30使处理进入步骤s226。

在步骤s226中，按照下述的式(5)来计算本次的控制周期中的累计评价值σdex1(n)。

σdex1(n)＝d(n)+a1·σdex1(n-1)…(5)

在式(5)中，相对于式(4)，加上超过了阈值dtr1+或dtr1-的评价值d(n)。此外，在式(5)中，关于评价值d(n)，也可以仅加上其一部分的值，例如相对于阈值dtr1+、dtr1-的超过量(d(n)-dtr1+或d(n)-dtr1-)的值。

这样，σdex1(n)通过将利用缓和系数a1使过去的σdex1(n-1)的绝对值减小后的值与相当于当前的评价值d(n)超过了阈值dtr1+、dtr1-时的该d(n)的一部分或全部的值相加来计算。通过利用缓和系数a1反映与时间经过相应的高速率劣化的缓和，能够避免累计评价值σdex1(n)相对于实际的离子浓度的偏倚变得过大而导致放电限制过度。

同样，控制器30执行用于计算充电侧的累计评价值σdex2(n)的步骤s230。步骤s230具有步骤s232、s234和s236。

控制器30利用步骤s232，将评价值d(n)与用于计算充电侧的累计评价值的阈值dtr2+和dtr2-进行比较。阈值dtr2-被设定为负值(dtr2-<0)，阈值dtr2+被设定为正值或0(dtr2+≥0)。即，阈值dtr2-对应于“第3阈值”，阈值dtr2+对应于“第4阈值”。

在dtr2-<d(n)<dtr2+的范围内时，即，在评价值d(n)不超过阈值dtr2+和dtr2-时(s232的是判定时)，控制器30使处理进入步骤s234，按照下述的式(6)来计算本次的控制周期中的累计评价值σdex2(n)。

σdex2(n)＝a2·σdex2(n-1)…(6)

在步骤s234中，评价值d(n)不被累计，按照缓和系数a2来使高速率劣化的缓和反映于累计评价值。即，累计评价值σdex2(n)在维持极性的基础上，以绝对值减小的方式被更新。

与此相对，在d(n)<dtr2-或d(n)>dtr2+时，即，在d(n)>0的情况下|d(n)|>|dtr2+|时，或在d(n)<0的情况下|d(n)|>|dtr2-|时(s232的否判定时)，由于评价值d(n)超过了阈值dtr2+和dtr2-，所以控制器30使处理进入步骤s236。

在步骤s236中，按照下述的式(7)来计算本次的控制周期中的累计评价值σdex2(n)。

σdex2(n)＝d(n)+a2·σdex2(n-1)…(7)

在式(7)中，相对于式(6)，加上超过了阈值dtr2+或dtr2-的评价值d(n)。此外，在式(7)中，关于评价值d(n)，也可以仅加上其一部分，例如相对于阈值dtr2+、dtr2-的超过量(d(n)-dtr2+或d(n)-dtr2-)。

即，σdex2(n)也通过将利用缓和系数a2使过去的σdex2(n-1)的绝对值减小后的值与相当于当前的评价值d(n)超过了阈值dtr2+、dtr2-时的该d(n)的一部分或全部的值相加来计算。通过利用缓和系数a2来反映与时间经过相应的高速率劣化的缓和，能够避免累计评价值σdex2(n)相对于实际的离子浓度的偏倚变得过大而导致充电限制过度。

这样，放电侧的累计评价值σdex1(n)和充电侧的累计评价值σdex2(n)相当于专利文献1或2中的累计评价值σdex(n)在充电侧和放电侧分别单独计算出的值。即，对相对于累计评价值的评价值d(n)的累计与否进行规定的阈值在放电侧(dtr1-、dtr1+)和充电侧(dtr2-、dtr2+)单独设定。另外，关于反映由时间经过实现的高速率劣化的缓和的缓和系数，也能够在放电侧(a1)和充电侧(a2)单独设定。

再次参照图3，在步骤s200中，通过执行图4所示的控制处理，来计算放电侧的累计评价值σdex1(n)和充电侧的累计评价值σdex2(n)。

控制器30利用步骤s400，使用累计评价值σdex1(n)、σdex2(n)来设定二次电池10的放电电力上限值wout和充电电力上限值win。步骤s400具有用于放电限制的步骤s410～s430和用于充电限制的s440～s460。

来自二次电池10的输入输出电力pb(p＝v×i)在放电时由pb>0表示，而在充电时由pb<0表示。放电电力上限值wout被设定在wout≥0的范围内，在wout＝0时禁止从二次电池10放电。充电电力上限值win被设定在win≤0的范围内，在win＝0时禁止向二次电池10充电。即，电动发电机25的输出被限制在守住win≤pb≤wout的范围内。

控制器30利用步骤s410，将放电侧的累计评价值σdex1(n)与预先设定的放电限制阈值k1(k1>0)进行比较。然后，在σdex1(n)≤k1时，即累计评价值σdex1(n)未达到放电限制阈值k1时(s410的否判定时)，控制器30使处理进入步骤s430，设定为放电电力上限值wout＝w0(w0>0)。w0是默认值，例如相当于二次电池10的额定输出电力。此外，w0也可以根据二次电池10的温度、soc而可变地设定。

与此相对，在σdex1(n)>k1时，即，在σdex1(n)为正值的情况下|σdex1(n)|>|k1|时(s410的是判定时)，由于累计评价值σdex1(n)超过了放电限制阈值k1，所以控制器30使处理进入步骤s420。

在步骤s420中，设定为放电电力上限值wout＝w1(w1<w0)。通过将放电电力上限值wout设定为比步骤s430小，来限制从二次电池10的放电。

同样，在步骤s440中，控制器30将充电侧的累计评价值σdex2(n)与预先设定的充电限制阈值k2(k2<0)进行比较。并且，在σdex2(n)≥k2时，即累计评价值σdex2(n)未达到充电限制阈值k2时(s440的否判定时)，控制器30使处理进入步骤s460，设定为充电电力上限值win＝w2(w2<0)。w2是默认值，例如相当于二次电池10的额定充电电力。此外，w2也可以根据二次电池10的温度、soc而可变地设定。

与此相对，在σdex2(n)<k2时，即在σdex2(n)为负值的情况下|σdex2(n)|>|k2|时(s440的是判定时)，由于累计评价值σdex2(n)超过了充电限制阈值k2，所以控制器30使处理进入步骤s450。

在步骤s450中，设定为充电电力上限值win＝w3(w3>w2)。通过将充电电力上限值win设定为比步骤s460大(即，绝对值小)，来限制从二次电池10的充电。

在图5中示出对按照实施方式1的电池系统中的累计评价值的推移例进行说明的波形图。

参照图5，评价值d(n)按照对二次电池10进行充放电的电流的履历，基于由电流传感器15检测到的电流值i而针对每个循环时间δt依次计算。评价值d(n)的初始值为0，在该状态下不存在离子浓度的偏倚。

与此相对，如式(1)～(3)所示，当二次电池10放电时，离子浓度向放电侧偏倚，由此评价值d(n)被向正方向(正侧)驱动，相反，当二次电池10充电时，评价值d(n)被向负方向(负侧)驱动。

并且，根据共用的评价值d(n)，按照单独的阈值dtr1+、dtr1-(放电侧)和dtr2+、dtr2-(充电侧)而单独计算放电侧的累计评价值σdex1(n)和充电侧的累计评价值σdex2(n)。

在d(n)>dtr2+或d(n)<dtr2-的期间内，充电侧的累计评价值σdex2(n)通过加上该时刻的d(n)而被向放电侧或充电侧驱动。另一方面，在处于dtr2-≤d(n)≤dtr2+的范围内的期间，累计评价值σdex2(n)的绝对值按照缓和系数a2而减小。

因此，在图5中，在直到dtr2-≤d(n)≤dtr2+的时刻ta为止的期间，累计评价值σdex2(n)维持为0。并且，在成为d(n)>dtr2+的时刻ta～tb期间，累计评价值σdex2(n)以绝对值向正方向增加的方式变化。另一方面，在成为dtr2-≤d(n)≤dtr2+的时刻tb～tc期间，累计评价值σdex2(n)以绝对值减小而逐渐接近0的方式变化。

并且，在成为了d(n)<dtr2-的时刻tc以后，累计评价值σdex2(n)以绝对值向负方向增加的方式变化。并且，当在时刻td，σdex2(n)达到充电限制阈值k2时，在时刻td以后，限制二次电池10的充电电力上限值win(图3的s450)。其结果，在车辆行驶期间，电动发电机25的再生制动的发电电力按照充电电力上限值win而受到限制。另外，在外部充电期间，来自充电器28的输出电力按照充电电力上限值win而受到限制。

由此，如图5中虚线所示，评价值d(n)和累计评价值σdex2(n)以向0接近的方式变化，由此能够避免离子浓度向充电侧的偏倚进一步增大。

在放电侧的评价累计值σdex1(n)的计算中，放电侧的阈值dtr1+和dtr1-例如被设定成相对于充电侧的阈值dtr2+、dtr2-向负侧移动。其结果，相对于共同的评价值d(n)，放电侧的评价累计值σdex1(n)具有与充电侧的评价累计值σdex2(n)不同的值。

具体而言，在成为评价值d(n)>dtr1+的时刻t0～t1期间和t2～t3期间，累计评价值σdex1(n)以绝对值增加的方式向正方向变化。另一方面，在直到时刻t0为止的期间，累计评价值σdex1(n)维持为0。在时刻t1～t2期间和时刻t3以后，累计评价值σdex1(n)以绝对值减小而逐渐接近0的方式变化。在图5的例子中，由于累计评价值σdex1(n)<k1，所以放电电力上限值wout的限制不开始。

这样，在本实施方式中，能够在充电侧和放电侧分别单独计算累计评价值σdex1(n)和σdex2(n)，通过与放电限制阈值k1和充电限制阈值k2的比较来执行充电电力限制和放电电力限制。

接着，使用图6～图8对充电侧和放电侧的累计评价值与实际的电池行为的对应关系进行说明。

在图6中，针对搭载于能够外部充电的电动车辆的非水系二次电池，示出如专利文献2那样使用共同的累计评价值σdex(n)管理了充电过多和放电过多的双方时的解析结果的一例。

参照图6，图6的横轴表示按照专利文献2的累计评价值σdex(n)的计算结果，纵轴表示根据二次电池的解析结果得到的电阻增加率。

在图6中，描绘出相当于累计评价值σdex(n)的最终值的累计评价值σdex与实际的电阻增加率的组合。而且，针对各描绘点，用符号(○、□)一并示出二次电池的实际的离子浓度的偏倚是放电过多侧还是充电过多侧的解析结果。具体而言，放电过多的描绘点用“□”标记，充电过多倾向的描绘点用“○”标记。

从图6可理解到，在利用共同的累计评价值σdex来管理充电过多和放电过多的方法中，存在虽然累计评价值σdex为负值但实际上离子浓度却向放电过多侧偏倚的描绘点301和反过来虽然累计评价值σdex为正值但实际上离子浓度却向充电过多侧偏倚的描绘点302。

在专利文献2中，在累计评价值σdex(n)的计算中，在评价值d(n)超过了阈值(阈值)dtr+、dtr-时，执行累计处理。因此，通过阈值dtr+、dtr-的调整，能够使描绘点整体向放电过多侧(图6中右侧)或充电过多侧(图6中左侧)移动。然而，在该方法中，无法分别准确地将描绘点301和302的双方评价为放电过多侧和充电过多侧。这样，发明人得到了如下见解：关于包含利用外部充电长时间持续充电的形态而使用的非水系二次电池，难以如专利文献2那样使用共同的累计评价值对充电过多和放电过多的双方进行管理。

在图7中示出放电侧的累计评价值σdex1的计算中的阈值的设定方法的一例。图7的横轴表示相当于累计评价值σdex1(n)的最终值的累计评价值σdex1，图7的纵轴与图6同样地表示二次电池的实际的电阻增加率。

参照图7，关于放电侧的累计评价值σdex1(n)的计算，能够以使图6中的描绘点301成为σdex1>0的区域(描绘点301#)的方式，对阈值dtr1+、dtr1-进行调整。若这样进行调整，则与图6相比，放电过多的情况下的累计评价值σdex1可能会向右侧(正侧)移动，但通过合适地设定放电限制阈值k1，能够避免因过度的放电限制而导致二次电池10的使用效率下降。另外，由于用于管理充电过多的累计评价值σdex2单独计算，所以也不会出现充电过多侧的管理过度缓和的情况。

另一方面，在图8中示出充电侧的累计评价值σdex2的计算中的阈值的设定方法的一例。图8的横轴表示相当于累计评价值σdex2(n)的最终值的累计评价值σdex2，图8的纵轴与图6同样地表示二次电池的实际的电阻增加率。

参照图8，关于充电侧的累计评价值σdex2(n)，能够以使图6中的描绘点302成为σdex2<0的区域(描绘点302#)的方式，对阈值dtr2+、dtr2-进行调整。若这样进行调整，则与图6相比较，充电过多的情况下的累计评价值σdex2可能会向左侧(负侧)移动，但通过合适地设定充电限制阈值k2，能够避免二次电池10过度受到充电限制。另外，由于用于管理放电过多的累计评价值σdex1单独计算，所以也不会出现放电过多侧的管理过度缓和的情况。

这样，在按照本实施方式1的电动车辆的电池系统中，能够在通过缓和系数a1、a2而考虑了与时间经过相应的高速率劣化的缓和的基础上，设定单独的阈值dtr1+、dtr1-(放电侧)和dtr2+、dtr2-(充电侧)，对基于评价值d(n)的放电侧的累计评价值σdex1(n)和充电侧的累计评价值σdex2(n)分开进行累计。并且，通过基于累计评价值σdex1(n)进行放电限制，并基于累计评价值σdex2(n)执行充电限制，能够合适地限制非水系二次电池的充放电以免电解液中的离子浓度的偏倚过度。

其结果，即使关于因搭载于具有用于外部充电的结构的电动车辆而包含长时间持续充电的形态而使用的非水系二次电池，也能够与车辆行驶期间的充放电和外部充电的双方对应地合适地防止高速率劣化。

此外，关于阈值dtr1+、dtr1-(放电侧)、dtr2+、dtr2-(充电侧)和缓和系数a1、a2，由于合理值因二次电池的组成和构造而不同，所以优选基于实机试验等的结果，与应用的二次电池10的特性相匹配地进行调整。在此也明确地记载，根据二次电池的特性的不同，关于阈值dtr1+与dtr2+之间的高低关系和/或阈值dtr1-与dtr2-之间的高低关系，也可能产生与图5的例子不同的情况。

另外，如上所述，根据二次电池的特性的不同，缓和系数a1和a2也有可能成为同一值。同样，仅就阈值dtr1+和dtr2+以及阈值dtr1-和dtr2-的一方而言，也可以是同一值。

实施方式2

在实施方式2中，对搭载发动机作为动力源且构成为能够进行外部充电的所谓的插电式混合动力汽车中的非水系二次电池的充放电管理进行说明。

图9是应用按照本实施方式2的电池系统的电动车辆100#的整体结构图。

参照图9，搭载按照实施方式2的电池系统的电动车辆100#与图1所示的电动车辆100相比，还搭载发动机60作为动力源。而且，关于电动机，搭载电动发电机25a(也称为mg1)和电动发电机25b(也称为mg2)这两个电动机。

与电动发电机25a、25b分别对应地设置变换器23a、23b。向变换器23a、23b的直流侧共同地输入来自升压转换器22的输出电力。电动发电机25a、25b通过变换器23a、23b和升压转换器22的电力变换，伴随着与二次电池10之间的电力授受而产生车辆的驱动力或制动力。

从电动发电机25a、25b输出的动力(转矩)经由包含行星齿轮机构而构成的动力分配机构50向驱动轮27传递。电动发电机25a、25b也经由动力分配机构50而与发动机60结合。并且，通过电动发电机25a、25b和发动机60协作性地进行工作，来产生电动车辆100#的行驶驱动力。

电动发电机25b(mg2)在电动车辆100#的再生制动时，能够利用驱动轮27的旋转力来发电。并且，该发电电力由变换器23b和升压转换器22变换为二次电池10的充电电力。另外，在发动机60启动时，能够利用电动发电机25a输出起转转矩。相反，电动发电机25a能够利用发动机60的旋转而发电，能够利用变换器23a和升压转换器22将该发电电力变换为二次电池10的充电电力。

关于电动车辆100#的其他部分的结构，由于与图1所示的电动车辆100是同样的，所以不反复进行详细的说明。

电动车辆100#既能利用使发动机60停止的车辆行驶(ev行驶)来行驶，也能利用伴有发动机的工作的车辆行驶(hv行驶)来行驶。

在图10中示出发动机停止时的ev行驶中的列线图。

参照图10，通过包含行星齿轮机构的动力分配机构50连结的发动机60、电动发电机25a(mg1)和电动发电机25b(mg2)的转速具有在列线图上由直线连结的关系。

在ev行驶时，发动机60停止，通过使用二次电池10的电力而产生的电动发电机25b(mg2)的mg2转矩tm，来产生车辆驱动力。电动发电机25a(mg1)不输出转矩(mg1转矩tg＝0)，而是从动地向负方向旋转。例如，在车辆起步时、低速行驶时，为了避免发动机60在低效率区域中动作，可以选择ev行驶。

在ev行驶期间存在驾驶员的加速要求(加速器踏板操作)或为了二次电池10的充电而需要使发动机60工作的情况下，执行从ev行驶向hv行驶的切换。

如图10中虚线所示，从ev行驶的状态起，通过电动发电机25a(mg1)输出正转矩(mg1转矩tg>0)，而使发动机60起转。

在图11中示出发动机启动后的hv行驶中的列线图。

参照图11，在hv行驶时，发动机60工作，发动机转速和发动机转矩按照目标值来控制。在通常的前进行驶时，电动发电机25a(mg1)输出负转矩(tg<0)，电动发电机25a成为发电状态。mg1转矩tg一边承担发动机转矩te的反力，一边作为作用于车辆前进方向的直接传递转矩tep而向驱动轴传递。直接传递转矩tep使用行星齿轮机构的齿数比ρ而由tep＝-tg/ρ表示。

其结果，在hv行驶中，为了补偿直接传递转矩tep相对于所需的车辆驱动转矩的过多或不足量，通过产生mg2转矩tm来实现平滑的行驶控制。

可理解到，在hv行驶中，通过使发动机60工作，二次电池10的充电机会会比ev行驶时多。例如，在由发动机60的输出引起的电动发电机25a(mg1)的发电电力比电动发电机25b(mg2)的消耗电力大的情况下，剩余的电力被充入二次电池10。另外，在二次电池10的soc下降时，可以追加电动发电机25a(mg1)的充电电力量而提高发动机60的输出。

在图12中示出图9所示的电动车辆100#的状态迁移图。

参照图12，当从运转停止状态使点火开关接通时(ig接通)，电动车辆100#首先向ev行驶状态(图10)迁移。在ev行驶期间，当通过加速器踏板的踩踏等而致使车辆驱动力的要求升高时，发动机60工作而向hv行驶状态(图11)迁移。相反，在hv行驶期间，当通过加速器踏板的释放等而致使要求的车辆驱动力下降时，发动机60停止，电动车辆100#再次向ev行驶状态迁移。这样，在电动车辆100#中，在车辆运转时(ig接通期间)，根据车辆状况而适当选择hv行驶和ev行驶。

在运转停止状态下，当由外部电源40对二次电池10的外部充电开始时，电动车辆100#成为外部充电状态。例如，在通过充电电缆45等而成为了能够从外部电源40向电动车辆100#进行电力供给的状态下，以用户的充电开始操作或通过定时器设定的充电开始时刻的到来等为触发，开始外部充电。在外部充电期间，当二次电池10的soc达到阈值(例如，满充电状态)时，通过外部充电的结束，电动车辆100#恢复为运转停止状态。

在电动车辆100#中，在这些ev行驶状态、hv行驶状态和外部充电状态之间，二次电池10的充电频度和放电频度不同。例如，在外部充电期间，二次电池10被持续充电，而放电被限定于辅机负载(灯、音响等)和/或与设于车辆的供电用插座连接的设备的电力消耗大的期间，所以几乎不执行。

另外，可理解到，在hv行驶状态和ev行驶状态中，二次电池10根据车辆状况而充电或放电，但在ev行驶状态下，与hv行驶状态相比，放电频度高，但充电频度低。

在按照实施方式2的电池系统中，为了对搭载于电动车辆100#的二次电池10的高速率劣化进行管理，也与实施方式1同样地通过图3和图4的控制处理，来计算放电侧的累计评价值σdex1(n)和充电侧的累计评价值σdex2(n)。

另一方面，在实施方式2中，在图4的步骤s210中为了计算累计评价值σdex1(n)和σdex2(n)而在式(4)～(7)中使用的缓和系数a1、a2，如以下说明那样，根据车辆状态而可变地设定。

在图13中示出对按照实施方式2的电动车辆的电池系统中的累计评价值的计算中的缓和系数的设定进行说明的图表。

参照图13，关于在累计评价值σdex1(n)的计算中使用的缓和系数a1，在ev行驶时设定为a1＝b1，在hv行驶时设定为a1＝c1，在外部充电时设定为a1＝d1。考虑上述的放电频度的倾向，在b1、c1、d1之间设定b1<c1<d1的关系。即，越是放电频度高的状态，则缓和系数a1被设定为越小的值，以使得累计评价值σdex1(n)的绝对值迅速减小而快速接近0，换言之，以使得放电侧的高速率劣化的缓和速度变高。

另一方面，关于用于计算充电侧的累计评价值σdex2(n)的缓和系数a2，在ev行驶时设定为a2＝b2，在hv行驶时设定为a2＝c2，在外部充电时设定为a2＝d2。考虑上述的放电频度的倾向，在b2、c2、d2之间设定b2>c2>d2的关系。即，越是充电频度高的状态，则缓和系数a2被设定为越小的值，以使得累计评价值σdex2(n)的绝对值迅速减小而快速接近0，换言之，以使得充电侧的高速率劣化的缓和速度变高。

这样，在离子浓度的偏倚被向充电侧或放电侧强烈地驱动了的状态下，可以反映因内压等的变化而在电解液中要使该偏倚恢复的潜在力(英文：potential)变大这一情况，来设定缓和系数a1、a2。

这样，根据按照实施方式2的电动车辆的电池系统，能够与相对于车辆状态的充电频度和放电频度的倾向对应地将高速率劣化的缓和速度的差异合适地反映于各累计评价值。其结果，通过执行基于以更高的精度计算出的累计评价值σdex1(n)和累计评价值σdex2(n)的充放电限制，能够更合适地防止二次电池的高速率劣化。

此外，也可以对实施方式2进行变形，关于缓和系数a1、a2，分为车辆运转状态(包括hv行驶和ev行驶的双方)和外部充电状态这两个状态来进行设定。在该情况下，关于缓和系数a1，在外部充电状态下，可以设定为比车辆运转状态大的值。另外，关于缓和系数a2，在外部充电状态下，可以设定为比车辆运转状态小的值。另外，关于没有搭载发动机60的电动车辆，也能够将缓和系数a1、a2与上述同样地分为车辆运转状态和外部充电状态这两个状态来设定。

而且，在本实施方式中在图1和图9中示出的电动车辆100、100#的结构只不过是一例，本发明也能够应用于具有与图1和图9的例示不同的驱动系统的电动车辆。即，本发明能够通用于以具有非水电解液的非水系二次电池为车辆驱动用电源的电动车辆。

虽然对本发明的实施方式进行了说明，但应该认为本次公开的实施方式在所有方面都是例示而不是限制性的内容。本发明的范围由权利要求书来表示，意在包含与权利要求书等同的含义以及范围内的所有变更。