JP6183446B2 - リチウムイオン電池充放電制御装置 - Google Patents

Description

ここに開示された技術は、リチウムイオン電池充放電制御装置に関するものである。

近年、車両の燃費性能を改善する観点から、車両の減速時に集中的に発電を行うことによってエンジンの負担を軽減する、いわゆる減速回生システムを採用した車両が増えつつある。

減速回生システムを採用した車両では、減速時に発電される大容量の電力を短時間で充電するために、従来から広く使われてきた鉛バッテリとは別に、鉛バッテリよりも急速な充放電が可能なリチウムイオン電池が搭載されることが多い。特性の異なる２種類の蓄電装置を搭載することにより、減速時に発生する電力を無駄なく回収しつつ、十分に大きな充電容量を確保することが可能となる。

特許文献１には、バッテリの劣化速度を計算し、劣化速度が規準よりも大きいときは目標充電量及び充放電電圧及び電流を制限することでバッテリ寿命のバラツキを少なくする技術が開示されている。

特開２００７−３２３９９９号公報

リチウムイオン電池の容量劣化の進行は一定ではないため、短期的に劣化推定を行って劣化が想定よりも進んでいる場合には使用を制限する必要がある。更に、リチウムイオン電池は正極と負極とで経年劣化速度が異なることがあり、正極及び負極のそれぞれについて容量劣化の進行を推定して適切に使用制限する必要がある。

上記問題に鑑み、ここに開示された技術は、車両に搭載されたリチウムイオン電池の適切な充放電制御を実現することを課題とする。

ここに開示された技術は、エンジンスタータを始動させるリチウムイオン電池の充放電を制御するリチウムイオン電池充放電制御装置であって、リチウムイオン電池の電圧を検出する電圧センサと、リチウムイオン電池の電流を検出する電流センサと、リチウムイオン電池の充放電を制御する制御部とを備え、制御部は、エンジンスタータが始動してから第１の時間経過時の電圧センサ及び電流センサの検出値並びに第１の時間よりも長い第２の時間経過時の電圧センサ及び電流センサの検出値に基づいてリチウムイオン電池の正極及び負極のそれぞれの容量劣化速度を算出し、正極及び負極の各容量劣化速度と正極及び負極の各判定基準値との比較結果に基づいてリチウムイオン電池の充放電を制限するものである。

この構成にそれば、正極及び負極のそれぞれの容量劣化速度に応じてリチウムイオン電池の充放電が制御されるため、正極及び負極で互いに独立に容量劣化が進行するといったリチウムイオン電池の実体に即した充放電制御を行うことができ、リチウムイオン電池の容量劣化の進行を遅らせて使用可能期間を延ばすことができる。

リチウムイオン電池は、正極及び負極のうちの一方である第１の電極の初期容量が他方である第２の電極の初期容量よりも大きく、使用に伴い両電極の容量劣化が互いに独立に進行して使用開始から所定期間後に第１の電極及び第２の電極の残容量が逆転して第１の電極の残容量が第２の電極の残容量よりも小さくなるものであり、制御部は、所定期間中は正極及び負極の各判定基準値として互いに異なる値を使用するものであってもよい。

また、制御部は、所定期間後は正極及び負極の各判定基準値として第１の電極の判定基準値を使用するものであってもよい。

また、第１の電極の所定期間中の判定基準値が所定期間後の判定基準値よりも低い値に設定されていてもよい。更に、所定期間中に第１の電極の判定基準値が所定期間後の判定基準値に向かって漸増するものであってもよい。

また、制御部は、所定期間後は第１の電極の容量劣化速度とその判定基準値との比較結果のみに基づいてリチウムイオン電池の充放電を制限するものであってもよい。

ここに開示された技術によると、車両に搭載されたリチウムイオン電池の適切な充放電制御を実現することができる。

車両用電源制御装置の電気的構成を示す回路図である。 制御系統の接続を示すブロック図である。 リチウムイオン電池の等価回路図である。 リチウムイオン電池の交流インピーダンス特性を示すナイキスト図である。 正極及び負極の交流インピーダンス特性を示すナイキスト図である。 正極抵抗及び負極抵抗の経年増加を示すグラフである。 正極容量及び負極容量の経年劣化を示すグラフである。 エンジンの始動時に行われる制御の手順を示すフローチャートである。 リチウムイオン電池の正極及び負極の判定基準値を示すグラフである。 リチウムイオン電池の充放電制御値を示すグラフである。

以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（１）車両の全体構成
図１は、車両用電源制御装置の電気的構成を示す回路図である。図１に示される車両は、エンジンルームに設けられた図外のガソリンエンジン（以下、単にエンジンともいう）から動力を得て発電するＢ−ＩＳＧ（ベルト駆動式インテグレーテッド・スタータ／ジェネレータ）１と、Ｂ−ＩＳＧ１と電気的に接続され、Ｂ−ＩＳＧ１で発電された電力を蓄えるバッテリ２及びリチウムイオン電池（ＬｉＢ）３と、Ｂ−ＩＳＧ１で発電された電力を降圧するＤＣ／ＤＣコンバータ４と、電力を消費する各種電装品からなる電気負荷５と、エンジンの始動時に駆動されてエンジンをクランキングするスタータ６とを備えている。なお、Ｂ−ＩＳＧ１は請求項にいう「エンジンスタータ」に相当し、スタータ６は請求項にいう「別のスタータ」に相当し、電気負荷５は請求項にいう「補機」に相当する。

Ｂ−ＩＳＧ１は、プーリベルト（図示省略）を介してエンジンの出力軸と連結されており、エンジンの出力軸と連動して回転するロータを磁界中で回転させることにより発電を行うもので、磁界を発生されるフィールドコイルへの印加電流の増減に応じて最大２５Ｖまでの範囲で発電電力を調節することが可能である。また、Ｂ−ＩＳＧ１には、発電された交流電力を直流電力に変換する整流器（図示省略）が内蔵されている。つまり、Ｂ−ＩＳＧ１で発電された電力は、この整流器で直流に変換された後に各部に送電される。逆に、Ｂ−ＩＳＧ１は、ＬｉＢ３から電力の供給を受けることでスタータとして動作してエンジンを始動させることができる。

バッテリ２は、車両用の蓄電装置として一般的な公称電圧１２Ｖの鉛バッテリである。このようなバッテリ２は、化学反応によって電気エネルギを蓄えるものであるため、急速な充放電には不向きであるが、充電容量を確保し易いため、比較的多量の電力を蓄えることができるという特性がある。

ＬｉＢ３は、基本単位であるリチウムイオンバッテリセルを複数個連結して大容量化したもので、最大２５Ｖまで充電することが可能である。このようなＬｉＢ３は、バッテリ２とは異なり、リチウムイオンの物理的な吸着によって電気を蓄えるものであるため、比較的急速な充放電が可能で、内部抵抗も少ないという特性がある。

ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、内蔵するスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ（スイッチング動作）によって電圧を変化させるスイッチング方式のものである。なお、本実施形態において、ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、Ｂ−ＩＳＧ１又はＬｉＢ３の側から電気負荷５又はバッテリ２の側に（つまり図中左側から右側に）供給される電力の電圧をスイッチング動作により降圧する機能を有しているが、これ以外の機能、例えば上記とは反対方向への（つまり図中右側から左側への）電力の供給を許容したり、電圧を昇圧したりする機能は有していない。

Ｂ−ＩＳＧ１とＬｉＢ３とは給電用の第１ライン７を介して互いに接続されている。第１ライン７からは第２ライン８が分岐しており、この第２ライン８の途中にＤＣ／ＤＣコンバータ４が介設されている。第２ライン８からは第３ライン９が分岐しており、この第３ライン９を介してバッテリ２と第２ライン８とが互いに接続されている。第３ライン９からは第４ライン１０が分岐しており、この第４ライン１０を介してスタータ６とバッテリ２とが互いに接続されている。

第１ライン７における第２ライン８との分岐点からＬｉＢ３までの間の部位には、Ｂ−ＩＳＧ１とＬｉＢ３との接続を断続するためのＬｉＢ遮断リレー１２が設けられている。ＬｉＢ遮断リレー１２は、Ｂ−ＩＳＧ１からＬｉＢ３への給電を許可するオン状態（閉：接続状態）と、同給電を遮断するオフ状態（開：遮断状態）とに切り替え可能とされている。

更に、第１ライン７からは第２ライン８と並列にバイパスライン１１が分岐しており、このバイパスライン１１はＤＣ／ＤＣコンバータ４よりも出力側に位置する第２ライン８の途中部に接続されている。つまり、バイパスライン１１は、Ｂ−ＩＳＧ１と電気負荷５とをＤＣ／ＤＣコンバータ４を介さずに接続するとともに、バッテリ２とＬｉＢ３とをＤＣ／ＤＣコンバータ４を介さずに接続するものである。これらの接続を断続するために、バイパスライン１１にはバイパスリレー１３が設けられている。バイパスリレー１３は、バイパスライン１１を通じた（ＤＣ／ＤＣコンバータ４をバイパスした）給電を許可するオン状態（閉：接続状態）と、同給電を遮断するオフ状態（開：遮断状態）とに切り替え可能とされている。

電気負荷５には、ドライバによるステアリング操作を電気モータ等の駆動力を用いてアシストする電動式のパワーステアリング機構（以下、ＥＰＡＳと略称する）２１の他、エアコン２２、オーディオ２３等が含まれている。これらＥＰＡＳ２１、エアコン２２、オーディオ２３等の電気負荷は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４が設けられた第２ライン８か、又はＤＣ／ＤＣコンバータ４が設けられていないバイパスライン１１を介して、第１ライン７と接続されている。

更に、本実施形態の電気負荷５には、ＥＰＡＳ２１等の電気負荷以外に、グロープラグ２６も含まれている。グロープラグ２６は、エンジン（本実施形態ではガソリンエンジン）の冷間始動時に通電加熱によりエンジンの燃焼室を温めるためのヒータである。グロープラグ２６は、スタータ６と並列にバッテリ２に接続されているが、ＰＴＣヒータ２５は、通電加熱により室内を暖房するためのヒータであり、最大２５Ｖでも安定して作動するので、ＤＣ／ＤＣコンバータ４に対してＢ−ＩＳＧ１及びＬｉＢ３側に配置されている。

（２）制御系統
図２は、制御系統の接続を示すブロック図である。本図に示すように、上述したＢ−ＩＳＧ１、ＤＣ／ＤＣコンバータ４、スタータ６、ＬｉＢ遮断リレー１２、バイパスリレー１３、電気負荷５（ＥＰＡＳ２１、エアコン２２、オーディオ２３、…）等の部品は、各種信号線を介してコントローラ３０と接続されており、コントローラ３０からの指令に基づき制御される。コントローラ３０は、従来周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータであり、請求項にいう「制御部」に相当するものである。

また、コントローラ３０は、車両に設けられた各種センサ類と信号線を介して接続されている。具体的に、本実施形態の車両には、電圧センサＳＮ１、電流センサＳＮ２、スタートスイッチセンサＳＮ３、及び温度センサＳＮ４等が設けられており、これらのセンサ類により検出された情報がコントローラ３０に逐次入力されるようになっている。

電圧センサＳＮ１は、図１にも示すように、ＬｉＢ３の電圧を検出するセンサである。

電流センサＳＮ２は、図１にも示すように、ＬｉＢ３の電流を検出するセンサである。

スタートスイッチセンサＳＮ３は、エンジンを始動又は停止する際にドライバにより操作される図外のイグニッションキーがエンジン始動位置に操作されたことを検出するセンサである。

温度センサＳＮ４は、図外のラジエータの水温を検出するセンサである。

コントローラ３０は、各センサ類ＳＮ１〜ＳＮ４からの入力情報に基づいて、Ｂ−ＩＳＧ１による電力発電量及びスタータとしての動作、ＤＣ／ＤＣコンバータ４による降圧動作、電気負荷５及びスタータ６の駆動／停止、リレー１２，１３のオン／オフ操作等を制御するとともに、ＬｉＢ３の残容量を推定する。

（３）リチウムイオン電池の残容量推定
次に、リチウムイオン電池一般の残容量の推定方法について説明する。図３は、リチウムイオン電池の等価回路図である。このように、リチウムイオン電池において、正極、負極、表面皮膜（ＳＥＩ:Solid Electrolyte Interface）などは、それぞれ、Ｒ−ＣＰＥ（Constant Phase Element）並列回路で表すことができ、これらＲ−ＣＰＥ並列回路は直列接続されている。

リチウムイオン電池の電池内部状態は交流インピーダンス法により解析することができる。図４は、リチウムイオン電池の交流インピーダンス特性を示すナイキスト図である。図４の交流インピーダンス特性には、図３の等価回路における正極、負極、ＳＥＩの各Ｒ−ＣＰＥ並列回路の交流インピーダンス特性が含まれている。したがって、図４の交流インピーダンス特性を図３の等価回路に同定し、その結果を正極及び負極別に解析すると正極及び負極の交流インピーダンス特性が得られる。

図５は、正極及び負極の交流インピーダンス特性を示すナイキスト図である。図５に示すように、正極及び負極のいずれも交流インピーダンス特性は半円状の曲線で表される。ここで、正極及び負極はそれぞれ固有の頂点周波数ｆ_ｃａ及びｆ_ａｎを有し、これら頂点周波数はリチウムイオン電池が経年劣化しても一定である。したがって、リチウムイオン電池が負荷に電力供給を開始してから時間Ｔ_１＝１／ｆ_ｃａ経過時のリチウムイオン電池の電圧及び電流から正極抵抗を計算することができ、時間Ｔ_２＝１／ｆ_ａｎ経過時のリチウムイオン電池の電圧及び電流から負極抵抗を計算することができる。時間Ｔ_１は請求項にいう「第１の時間」に相当し、時間Ｔ_２は請求項にいう「第２の時間」に相当する。以下、抵抗を測定すると言うことがあるが、それは電圧及び電流から抵抗を計算するということを意味する。

正極抵抗及び負極抵抗は経年増加し、リチウムイオン電池の容量劣化の原因となる。正極抵抗及び負極抵抗の経年増加率は、これまでの測定値から計算することができる。図６は、正極抵抗及び負極抵抗の経年増加を示すグラフである。図６のグラフは、最初に測定した正極抵抗及び負極抵抗を初期値（原点）として、以後測定した正極抵抗及び負極抵抗を初期値に対する相対値としてプロットしたものである。このように、過去の複数時点において測定した正極抵抗及び負極抵抗について重回帰分析を行うことで、正極抵抗及び負極抵抗の経年増加率を計算することができる。なお、前回の測定値と今回の測定値から正極抵抗及び負極抵抗の経年増加率を計算することもできる。

初期（新品）状態のリチウムイオン電池の残容量をＳＯＨ^（０）、容量維持率をηとすると、リチウムイオン電池の残容量ＳＯＨは、
ＳＯＨ＝η×ＳＯＨ^（０） （１）
と表される。すなわち、リチウムイオン電池の容量劣化は容量維持率ηの減少として捉えることができる。容量維持率ηは、正極及び負極の容量維持率の初期値及び正極抵抗及び負極抵抗の経年増加率から推定することができる。いま、正極及び負極の容量維持率の初期値をη_ｃａ ^（０）及びη_ａｎ ^（０）、正極及び負極の経年増加率を容量減少率に変換する関数（時間ｔを引数とする関数）をｆ_ｃａ（ｔ）及びｆ_ａｎ（ｔ）とすると、リチウムイオン電池の正極及び負極の容量維持率η_ｃａ及びη_ａｎは、
η_ｃａ＝ｆ_ｃａ（ｔ）＋η_ｃａ ^（０） （２）
η_ａｎ＝ｆ_ａｎ（ｔ）＋η_ａｎ ^（０） （３）
と表される。

図７は、正極容量及び負極容量の経年劣化を示すグラフである。一般に、リチウムイオン電池は正極リッチ又は負極リッチのいずれかで製造されていると考えられるため、正極及び負極の容量維持率の初期値η_ｃａ ^（０）及びη_ａｎ ^（０）は互いに異なる。また、リチウムイオン電池の正極及び負極の容量維持率は、（２）式及び（３）式に従って互いに独立に経年劣化する。よって、正極及び負極の容量維持率の経年変化を表す２本の直線を引くと、図７に示すように、リチウムイオン電池の使用開始から所定期間が経過した時刻Ｐで２本の直線が交差することがある。

リチウムイオン電池全体の容量維持率は、正極の容量維持率及び負極の容量維持率のうちの低い方に制限される。したがって、図７の例では、（１）式におけるリチウムイオン電池全体の容量維持率ηは、使用開始から時刻Ｐまではη＝η_ａｎであり、時刻Ｐ以降はη＝η_ｃａとなる。すなわち、図７の例では、リチウムイオン電池の容量劣化は、使用開始から時刻Ｐまでは負極容量の劣化が支配的であり、時刻Ｐ以降は正極容量の劣化が支配的となる。

（４）リチウムイオン電池充放電制御装置によるＬｉＢ３の充放電制御
次に、本実施形態のリチウムイオン電池充放電制御装置によるＬｉＢ３の充放電制御について詳しく説明する。図２のコントローラ３０、電圧センサＳＮ１、電流センサＳＮ２からなる部分が本実施形態のリチウムイオン電池充放電制御装置に相当する。

本実施形態のリチウムイオン電池充放電制御装置において、コントローラ３０は、ＬｉＢ３ができるだけ長持ちするように、ＬｉＢ３の劣化状況に応じてＬｉＢ３の満充電電圧、充電電流、放電電流などを制御する。ここで、上述したように、ＬｉＢ３は、正極及び負極のうちの一方の初期容量が他方の初期容量よりも大きく、使用に伴い両電極の容量劣化が互いに独立に進行して使用開始から所定期間後に正極及び負極の残容量が逆転して初期容量が大きかった電極の残容量が初期容量が小さかった電極の残容量よりも小さくなる。例えば、図７の例では、使用開始時点ではＬｉＢ３の正極の容量が負極の容量よりも大きいが、使用に伴い負極の容量よりも正極の容量の方が早く劣化し、使用開始から所定期間が経過した時刻Ｐ以降は正極の残容量の方が負極の残容量よりも小さくなる。そこで、コントローラ３０は、上記方法に従って、ＬｉＢ３の正極及び負極のそれぞれについて容量劣化速度を計算し、正極及び負極の各容量劣化速度と正極及び負極の各判定基準値との比較結果に基づいてＬｉＢ３の充放電を制限する。判定基準値とは、各電極の標準的な容量劣化速度を表す値である。

以下、コントローラ３０による制御例を説明する。なお、便宜のため、ＬｉＢ３は、図７の例と同様に、正極の初期容量が負極の初期容量よりも大きく、時刻Ｐに正極及び負極の残容量が逆転するものとする。

図８は、エンジンの始動時にコントローラ３０により行われる制御の手順を示すフローチャートである。

ステップＳ１で、イグニッションスイッチがオン操作されると、電圧センサＳＮ１及び電流センサＳＮ２は、ＬｉＢ３の電圧Ｖ及び電流Ｉの検出を開始する。更に、コントローラ３０は、スタートスイッチセンサＳＮ３からの入力情報からスタートスイッチがオン操作されてことを検知すると、ＬｉＢ３によりＢ−ＩＳＧ１を始動させる。

ステップＳ２で、コントローラ３０は、電圧センサＳＮ１及び電流センサＳＮ２から、ＬｉＢ３がＢ−ＩＳＧ１に電力供給を開始してから時間Ｔ_１経過時のＬｉＢ３の電圧及び電流の検出値、並びに時間Ｔ_２経過時のＬｉＢ３の電圧及び電流の検出値を取得する。なお、時間Ｔ_１及び時間Ｔ_２はＬｉＢ３の固有値であり、例えば、Ｔ_１＝０．１秒、Ｔ_２＝０．５秒である。

ＬｉＢ３の電圧及び電流を取得すると、ステップＳ３で、コントローラ３０は、上記方法に従って、ＬｉＢ３の正極及び負極の容量劣化速度Ｖ_１及びＶ_２を計算する。上述したように、ＬｉＢ３の正極抵抗及び負極抵抗は経年増加し、ＬｉＢ３の容量劣化の原因となる。正極抵抗及び負極抵抗の経年増加率はこれまでのＬｉＢ３の正極抵抗及び負極抵抗の測定値から計算することができ、更に、正極抵抗及び負極抵抗の経年増加率から、図７に示したように、正極容量及び負極容量の容量維持率を計算することができる。そして、ＬｉＢ３の正極及び負極の容量劣化速度Ｖ_１及びＶ_２は、正極容量及び負極容量の容量維持率の減少速度に相当する。

なお、Ｂ−ＩＳＧ１の始動時のＬｉＢ３の電圧及び電流からＬｉＢ３の正極及び負極の容量劣化速度Ｖ_１及びＶ_２を計算する理由は、Ｂ−ＩＳＧ１が始動するときにはＬｉＢ３から大電流が出力され、そのようにＬｉＢ３が大電流を出力するときのＬｉＢ３の電圧及び電流を参照することで、正極抵抗及び負極抵抗をより高精度に計算することができるようになるからである。

ＬｉＢ３の正極及び負極の容量劣化速度Ｖ_１及びＶ_２を計算すると、ステップＳ４で、コントローラ３０は、正極及び負極の各判定基準値を取得する。なお、正極及び負極の各判定基準値は、正極及び負極の初期容量、正極及び負極の容量劣化速度、正極及び負極の残容量が逆転する時期といったＬｉＢ３の特性を考慮してあらかじめ算出されたものであり、時間ｔを引数とする関数、あるいはルックアップテーブル等として提供されるものである。

図９は、ＬｉＢ３の正極及び負極の判定基準値を示すグラフである。初期容量が小さい電極の判定基準値、すなわち、本実施形態ではＬｉＢ３の負極の判定基準値は、ＬｉＢ３の使用開始から時刻ＰまではＳ_ＬＯＷで一定に設定され、時刻Ｐ以降はＳ_ＨＩＧＨ（＞Ｓ_ＬＯＷ）で一定に設定される。一方、初期容量が大きい電極の判定基準値、すなわち、本実施形態ではＬｉＢ３の正極の判定基準値は、時刻Ｐ以降はＳ_ＨＩＧＨで一定に設定され、ＬｉＢ３の使用開始から時刻ＰまではＳ_ＨＩＧＨよりも低い（緩い）値、特に、Ｓ_ＨＩＧＨに向かって漸増する値に設定される。図７を参照すると、負極の容量劣化速度は正極の容量劣化速度よりも遅いため、全期間を通じて、負極の判定基準値はＳ_ＬＯＷに、正極の判定基準値はＳ_ＨＩＧＨにそれぞれ固定すればよいのだが、時刻Ｐ以降はＬｉＢ３全体容量劣化速度が正極の容量劣化速度により規定されるため、図９に示すように、時刻Ｐの前後で判定基準値を切り替えている。すなわち、ＬｉＢ３の使用開始から時刻Ｐまでは、負極については本来の判定基準値Ｓ_ＬＯＷを使用し、正極については本来の判定基準値Ｓ_ＨＩＧＨを使用する必要がないのでそれよりも低い値を使用する。一方、時刻Ｐ以降は、負極については本来の判定基準値Ｓ_ＬＯＷよりも高い（厳しい）値であるＳ_ＨＩＧＨを使用し、正極についても本来の判定基準値Ｓ_ＨＩＧＨを使用する。

図８に戻り、ステップＳ５で、コントローラ３０は、正極の容量劣化速度Ｖ_１とその判定基準値Ｓ_１との大小を比較する。ＹＥＳの場合、ステップＳ６で、コントローラ３０は、ＬｉＢ３の充放電を制限する。

図１０は、ＬｉＢ３の充放電制御値を示すグラフである。コントローラ３０は、正極の容量劣化速度Ｖ_１とその判定基準値Ｓ_１との差が大きいほど、すなわち、正極の容量劣化速度が大きいほど、ＬｉＢ３の満充電電圧、単位時間当たりの充放電電流をいずれも小さくするようにＬｉＢ３の充放電を制限する。

図８に戻り、ステップ５でＮＯの場合、又は、ステップＳ６後に、ステップＳ７で、コントローラ３０は、負極の容量劣化速度Ｖ_２とその判定基準値Ｓ_２との大小を比較する。ＹＥＳの場合、ステップＳ８で、コントローラ３０は、ＬｉＢ３の充放電を制限する。今度は、コントローラ３０は、負極の容量劣化速度Ｖ_２とその判定基準値Ｓ_２との差に応じて、ＬｉＢ３の満充電電圧、単位時間当たりの充放電電流をいずれも小さくするようにＬｉＢ３の充放電を制限する。

その後、ステップＳ９で、コントローラ３０は、正極又は負極の容量劣化速度に基づいてＬｉＢ３の充放電の制限を行ったか否かを判定する。ＹＥＳの場合、ステップＳ１０で、コントローラ３０は、正極又は負極の容量劣化速度に基づくＬｉＢ３の充放電の制限のうち制限のより厳しい方を選択する。一方、ＮＯの場合、ステップＳ１１で、コントローラ３０は、ＬｉＢ３の充放電を制限せずに規定値を設定する。

（５）作用
以上説明したとおり、本実施形態では、Ｂ−ＩＳＧ１を始動させるＬｉＢ３の充放電を制御するリチウムイオン電池充放電制御装置は、ＬｉＢ３の電圧を検出する電圧センサＳＮ１と、ＬｉＢ３の電流を検出する電流センサＳＮ２と、ＬｉＢ３の充放電を制御するコントローラ３０とを備え、コントローラ３０は、Ｂ−ＩＳＧ１が始動してから時間Ｔ_１経過時の電圧センサＳＮ１及び電流センサＳＮ２の検出値並びに時間Ｔ_１よりも時間Ｔ_２経過時の電圧センサＳＮ１及び電流センサＳＮ２の検出値に基づいてＬｉＢ３の正極及び負極のそれぞれの容量劣化速度Ｖ_１，Ｖ_２を算出し、正極及び負極の各容量劣化速度Ｖ_１，Ｖ_２と正極及び負極の各判定基準値Ｓ_１，Ｓ_２との比較結果に基づいてＬｉＢ３の充放電を制限する。

この構成によれば、正極及び負極のそれぞれの容量劣化速度に応じてＬｉＢ３の充放電が制御されるため、正極及び負極で互いに独立に容量劣化が進行するといったＬｉＢ３の実体に即した充放電制御を行うことができ、ＬｉＢ３の容量劣化の進行を遅らせて使用可能期間を延ばすことができる。

（６）変形例
上記実施形態では、ガソリンエンジンを搭載した車両にここに開示された技術を適用した場合を例に挙げて説明したが、ここに開示された技術は、ガソリンエンジン以外のエンジン（例えばディーゼルエンジン）を搭載した車両にも当然に適用することができる。

また、時刻Ｐ以降は正極容量の残容量がＬｉＢ３全体の残容量を規定することとなるため、コントローラ３０は、時刻Ｐ以降はステップＳ７、ステップＳ８を省略して、正極の容量劣化速度Ｖ_１とその判定基準値Ｓ_１との比較結果のみに基づいてＬｉＢ３の充放電を制限するようにしてもよい。

以上説明したように、ここに開示された技術は、リチウムイオン電池充放電制御装置として有用である。

１ Ｂ−ＩＳＧ（エンジンスタータ）
３ ＬｉＢ（リチウムイオン電池）
ＳＮ１ 電圧センサ
ＳＮ２ 電流センサ
３０ コントローラ（制御部）

Claims (6)

1. エンジンスタータを始動させるリチウムイオン電池の充放電を制御するリチウムイオン電池充放電制御装置であって、
   前記リチウムイオン電池の電圧を検出する電圧センサと、
   前記リチウムイオン電池の電流を検出する電流センサと、
   前記リチウムイオン電池の充放電を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記エンジンスタータが始動してから第１の時間経過時の前記電圧センサ及び前記電流センサの検出値並びに前記第１の時間よりも長い第２の時間経過時の前記電圧センサ及び前記電流センサの検出値に基づいて前記リチウムイオン電池の正極及び負極のそれぞれの容量劣化速度を算出し、前記正極及び負極の各容量劣化速度と前記正極及び負極の各判定基準値との比較結果に基づいて前記リチウムイオン電池の充放電を制限することを特徴とするリチウムイオン電池充放電制御装置。
2. 前記リチウムイオン電池は、正極及び負極のうちの一方である第１の電極の初期容量が他方である第２の電極の初期容量よりも大きく、使用に伴い両電極の容量劣化が互いに独立に進行して使用開始から所定期間後に前記第１の電極及び前記第２の電極の残容量が逆転して前記第１の電極の残容量が前記第２の電極の残容量よりも小さくなるものであり、
   前記制御部は、前記所定期間中は前記正極及び負極の各判定基準値として互いに異なる値を使用する請求項１に記載のリチウムイオン電池充放電制御装置。
3. 前記制御部は、前記所定期間後は前記正極及び負極の各判定基準値として前記第１の電極の判定基準値を使用する請求項２に記載のリチウムイオン電池充放電制御装置。
4. 前記第１の電極の前記所定期間中の判定基準値が前記所定期間後の判定基準値よりも低い値に設定されている請求項２に記載のリチウムイオン電池充放電制御装置。
5. 前記所定期間中に前記第１の電極の判定基準値が前記所定期間後の判定基準値に向かって漸増する請求項４に記載のリチウムイオン電池充放電制御装置。
6. 前記制御部は、前記所定期間後は前記第１の電極の容量劣化速度とその判定基準値との比較結果のみに基づいて前記リチウムイオン電池の充放電を制限する請求項２に記載のリチウムイオン電池充放電制御装置。

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