專利名稱：電池系統以及電池系統搭載車輛的制作方法
技術領域：
本發明涉及具備二次電池(下面，也簡稱為電池)、將該二次電池的電能用于動力 源的電池系統以及搭載了該電池系統的電池系統搭載車輛。
背景技術：
以往，將二次電池的電能用于動力源的電池系統、搭載了該電池系統的電池系統 搭載車輛廣為人知。作為電池系統搭載車輛，可以列舉例如電動汽車、插電式混合動力車、 混合動力車、混合動力鐵路車輛等。在下面的專利文獻1 3中，公開了這樣的電池系統、 電池系統搭載車輛。專利文獻1所公開的電推進車輛(電池系統搭載車輛)，將二次電池的初始輸出的 大小設定為大于在電動機的輸出上加上由該二次電池的記憶效應引起的輸出降低量和由 該二次電池的經年劣化引起的允許輸出降低量而得的輸出以上的大小。在這樣將二次電池 的初始輸出設定得大時，在性能保證期間內，即使二次電池時間劣化或者在二次電池中出 現記憶效應，二次電池也一直為電動機的設定輸出以上，所以電動機任何時候都能夠至少 輸出設定輸出以上的輸出。由此，能夠防止使用者過度踩踏加速踏板而導致電量消耗的惡 化，另外，也能夠防止不必要地更換二次電池。專利文獻2所公開的電動汽車(電池系統搭載車輛)，預先設定有最大容量比根 據充電電流、充電時間而不同的多個充電模式(經濟模式、標準模式以及長距離駕駛(long drive)模式)。使用者從這些充電模式中選擇具有與車輛的預定行駛距離相一致的最大容 量比的充電模式。然后，車輛進行充電以變為選擇的充電模式下的充電電量。通過這樣，通 過充電模式能夠避免進行過充電，所以不會使能量轉換效率降低，能夠進行與利用目的相 應的充電。專利文獻3所公開的電池系統具有放電控制單元，其在二次電池的放電時，在二 次電池的電壓低于預定的基準值時停止放電；和充電控制單元，其在二次電池的充電時，在 二次電池的電壓高于預定的基準值上時停止充電。另外，該電池系統具有基于二次電池的 狀態推定二次電池的履歷的履歷推定單元。而且，放電控制單元根據由履歷推定單元推定 的履歷推定值，將停止放電的電壓基準值向上升方向校正，充電控制單元根據由履歷推定 單元推定的履歷推定值，將停止充電的電壓基準值向下方方向校正。通過進行這樣的控制， 緩和了二次電池的容量劣化率增加，所以能夠延長二次電池的壽命。專利文獻1 日本特開平8-331704號公報專利文獻2 日本特許第3421398號公報專利文獻3 日本特許第3161215號公報
發明內容
然而，專利文獻1的電力推進車輛在每次充電都充電到滿充電，所以二次電池的 劣化進行得快。因此，為了使得電池的劣化發展也能夠行駛保證的能夠行駛距離，需要大量累計增加該劣化設想量，搭載于車輛的電池容量變大。因此，車輛重量變重，導致成本升高。另外，專利文獻2的電動汽車，使用者選擇充電模式，所以例如如果一直設定為長 距離駕駛模式，則反復進行滿充電或者接近滿充電的充電，二次電池的劣化進行(劣化發 展)快。另外，充電模式的選擇較麻煩。與此相對，專利文獻3的電池系統，充電控制單元設為在二次電池的充電時二次 電池的電壓高于預定的基準值時停止充電的結構，而且該充電控制單元根據二次電池的履 歷推定值，將停止充電的電壓基準值向下方方向校正。因此，能夠避免滿充電，能夠抑制二 次電池的劣化進行。但是，在該電池系統中，根據二次電池的履歷推定值，逐漸將停止充電 的電壓基準值向下方方向校正，所以如果該電壓基準值變得過低，則有時產生即使在性能 保證期間內也不能從二次電池取出所需要的電量的情況。因此，在搭載該電池系統的電池 系統搭載車輛中，有時即使在性能保證期間內也不能確保保證的能夠行駛距離。如上所述，在以往的電池系統、搭載該電池系統的電池系統搭載車輛中，抑制二次 電池的劣化進行是很困難的。或者，即使能夠抑制二次電池的劣化進行，在性能保證期間內 等預定期間內從電池系統取出保證的電量也是很困難的。另外，在電池系統搭載車輛中，在 性能保證期間內等預定期間內確保保證的能夠行駛距離是很困難的。本發明是鑒于該現狀而進行的，其目的在于提供能夠抑制二次電池的劣化進行、 能夠相應減少搭載的初始的電池容量、另外作為電池系統能夠長時間確保能夠充放電的電 量的大小的電池系統。另外，其目的在于提供搭載該電池系統、能夠抑制二次電池的劣化進 行、能夠相應減少搭載的初始的電池容量、能夠長時間充分確保充電后的能夠行駛距離的 電池系統搭載車輛。用于解決上述課題的本發明的一個技術方案，是一種電池系統，具備二次電池，將 該二次電池產生的電能用于動力源，具備上限電量設定單元，其將上限電量設定得比滿 充電的情況低，并且將所述上限電量設定為隨著所述二次電池的劣化越發展、滿充電電量 與所述上限電量的差變得越小的值，所述上限電量是能夠從所述二次電池取出的電量的上 限，所述滿充電電量是能夠從滿充電狀態取出的電量；和充電單元，其在對所述二次電池充 電時，以所述上限電量為上限，對所述二次電池充電。如上所述，如果將二次電池反復充電到滿充電，則二次電池的劣化進行加快。與 此相對，在上述二次電池中，通過上限電量設定單元將能夠從二次電池取出的電量的上限 (上限電量)設定得比滿充電的情況低，以該上限電量為上限，通過充電單元對二次電池充 電。通過這樣限制充電的上限，能夠抑制二次電池的劣化進行。這樣，能夠減小考慮將來的 劣化而需要的二次電池的容量，所以能夠減小搭載于電池系統的二次電池的容量。進而，在該電池系統中，將上限電量設定為隨著二次電池的劣化越進行、能夠從滿 充電狀態取出的電量(滿充電電量)與上限電量的差變得越小的值。因此，即使二次電池 的劣化進行，在充電到上限電量為止的情況下，能夠使從該二次電池取出的電量比二次電 池的劣化緩慢地降低，或者不管二次電池的劣化如何都設為一定，或者與二次電池的劣化 相比逐漸增加，不會像二次電池的劣化那種程度地降低。因此，作為電池系統，能夠長時間 穩定而充分地確保能夠充放電的電量的大小。因此，在將該電池系統搭載于例如車輛的情 況下，能夠長時間充分確保充電后的能夠行駛距離。另外，由上限電量設定單元進行的上限電量的設定能夠在對二次電池充電時或在其之前進行。即，例如，上限電量的設定能夠在通過充電單元對二次電池充電時進行。另外 例如，也可以像定期設定上限電量等這樣，在由充電單元進行充電之前預先設定上限電量。另外，所謂通過上限電量設定單元“設定上限電量”，可以列舉直接設定“上限電 量”的值本身的情況。此外，也包含通過在二次電池的劣化進行的各時刻、設定與“上限電 量”相對應的二次電池的端子間電壓(上限端子間電壓)、soc(上限S0C)等與“上限電量” 相對應的指標，從而間接設定“上限電量”的情況。另外，S0C(State Of Charge)為電池的 剩余容量，表示電池的充電狀態。進而，在所述的電池系統中，優選所述上限電量設定單元將所述上限電量固定為
一定的值。在該電池系統中，將上限電量固定為一定的值。即，即使二次電池的劣化進行，在 充電到上限電量為止的情況下，也將能夠從該二次電池取出的電量設為一定。由此，作為電 池系統，能夠長時間將能夠充放電的電量的大小設為一定。由此，在將該電池系統如后所述 那樣搭載于例如車輛的情況下，能夠長時間將充電后的能夠行駛距離設為一定。進而，在上述的任意一項所述的電池系統中，優選還具備不以所述上限電量為上 限、能夠超過所述上限電量對所述二次電池充電的上限電量解除單元。在該電池系統中，還具備所述的上限電量解除單元，所以在應用了該單元的情況 下，能夠超過上限電量對二次電池充電。因此，在預先設想到消耗電力變大的情況下，例如， 將該電池系統搭載于車輛的情況下，即使設想到驅動加熱器、空調機等輔機的情況下，也能 夠超過上限電量對二次電池充電，所以能夠適當地應對，例如能夠充分確保能夠行駛距離寸。進而，在所述的電池系統中，優選所述二次電池具有產生記憶效應的特性。該電池系統能夠通過所述的上限電量解除單元，超過上限電量對二次電池充電， 所以通過例如放電到S0C0%然后充電到S0C100%，使二次電池刷新(refresh)。因此，即使 在二次電池產生記憶效應，也能夠將該記憶效應消除。作為具有產生記憶效應的特性的二次電池，例如可以舉出鎳氫電池、鎳鎘電池、部 分的鋰電池等。另外，其他的技術方案是一種電池系統搭載車輛，其中搭載有上述任意一項所述 的電池系統。該電池系統搭載車輛搭載有上述的電池系統，所以能夠抑制二次電池的劣化進 行，能夠將搭載的二次電池的容量相應減小。另外，上述的電池系統，即使二次電池的劣化進行，在充電到上限電量為止的情況 下，能夠使能夠從該二次電池取出的電量不會像二次電池的劣化那樣降低，因此該電池系 統搭載車輛能夠長時間充分地確保充電后的能夠行駛距離。進而，在將上限電量固定為一定的值的情況下，如上所述，電池系統能夠長時間將 能夠充放電的電量的大小設為一定，因此該電池系統搭載車輛能夠長時間將充電后的能夠 行駛距離設為一定。進而，在具備所述的上限電量解除單元的情況下，能夠超過上限電量而對二次電 池充電，所以在預先設想到驅動加熱器、空調機等輔機等這樣的消耗電力變大等情況下，也 能夠充分確保充電后的能夠行駛距離。
另外，作為“電池系統搭載車輛”，可以列舉例如電動汽車、插電式混合動力車、混 合動力車、混合動力鐵路車輛、叉車(fork lift)、電動輪椅、電動助力自行車、電動小型摩 托車等。進而，在所述的電池系統搭載車輛中，優選所述電池系統搭載車輛是能夠連接于 外部電源、對所述二次電池充電的插電式車輛；在由所述外部電源進行插入充電時，通過所 述上限電量設定單元，根據該時刻的所述二次電池的劣化情況，設定所述上限電量。在插入充電中，能夠長時間充電的情況較多，例如從晚上到早上等。因此，與例如 行駛中的再生制動進行的短時間的充電不同，能夠充電到上限電量的情況較多。在該電池 系統搭載車輛中，在進行插入充電時，通過上限電量設定單元，根據該時刻的二次電池的劣 化情況設定上限電量。由此，能夠設定與該時刻的二次電池的劣化情況相應的、更適當的上 限電量，進行適當的插入充電。另外，其他的技術方案是一種電池系統，具備二次電池，將該二次電池產生的電能 用于動力源，具備上限SOC設定單元，其設定比S0C100%小的上限S0C，并且將所述上限 SOC設定為隨著所述二次電池的劣化越發展、越大的值；和充電單元，其在對所述二次電池 充電時，以所述上限SOC為上限，對所述二次電池充電。如上所述，如果將二次電池反復充電到滿充電，則二次電池的劣化進行加快。與此 相對，在上述電池系統中，通過上限SOC設定單元設定比S0C100%小的上限S0C，通過充電 單元以該上限SOC為上限而對二次電池充電。通過這樣限制充電的上限，能夠抑制二次電 池的劣化進行。這樣，能夠減小考慮到將來的劣化而需要的二次電池的容量，能夠減小搭載 于電池系統的二次電池的容量。進而，在該電池系統中，將上限SOC設定為隨著二次電池的劣化越進行則越大的 值。因此，即使二次電池的劣化進行，在充電到上限SOC的情況下，也能夠使能夠從該二 次電池取出的電量比二次電池的劣化緩慢地降低，或者不管二次電池的劣化如何都設為一 定，或者與二次電池的劣化相比逐漸增加，不會像二次電池的劣化那樣降低。因此，作為電 池系統，能夠長時間穩定，充分地確保能夠充放電的電量的大小。因此，在將該電池系統如 后所述那樣搭載于例如車輛的情況下，能夠長時間充分確保充電后的能夠行駛距離。另外，由上限SOC設定單元進行的上限SOC的設定能夠在對二次電池充電時或其 之前進行。即，例如，上限SOC的設定能夠在通過充電單元對二次電池充電時進行。另外例 如，也可以像定期設定上限SOC那樣等，在由充電單元進行的充電之前預先設定上限S0C。另外，SOCGtate Of Charge)，如上所述，為二次電池的剩余容量，表示二次電池 的充電狀態。SOC能夠通過電壓檢測、電流累計等推定。另外，在所述的電池系統中，優選所述上限SOC設定單元將所述上限SOC設定為 下述的值，即，在使所述二次電池充電到所述上限SOC時，不管所述二次電池的劣化的發展 如何，能夠從所述二次電池取出的電量都為一定。在該電池系統中，如上所述那樣設定上限S0C，即，即使二次電池的劣化進行，在充 電到上限SOC的情況下，也將能夠從該二次電池取出的電量設為一定。由此，作為電池系 統，能夠長時間將能夠充放電的電量的大小設為一定。由此，在將該電池系統如后所述那樣 搭載于例如車輛的情況下，能夠長時間將充電后的能夠行駛距離設為一定。進而，在所述的電池系統中，優選還具備不以所述上限SOC設為上限、能夠超過
6所述上限SOC而對所述二次電池充電的上限SOC解除單元。在該電池系統中，還具備所述的上限SOC解除單元，所以在應用了該單元的情況 下，能夠超過上限SOC對二次電池充電。因此，在預先設想到消耗電力變大的情況下，例如， 將該電池系統搭載于車輛的情況下，即使設想到驅動加熱器、空調機等輔機的情況下，也能 夠超過上限SOC對二次電池充電，所以能夠適當地應對，例如能夠充分確保能夠行駛距離。進而，在上述任意一項所述的電池系統中，優選所述二次電池具有產生記憶效應 的特性。該電池系統能夠通過所述的上限SOC解除單元超過上限SOC對二次電池充電，所 以通過例如放電到soco%然后充電到S0C100%，使二次電池刷新。因此，即使在二次電池 產生記憶效應，也能夠將該記憶效應消除。另外，其他的技術方案是一種電池系統搭載車輛，其中搭載有上述任意一項所述 的電池系統。該電池系統搭載車輛搭載有上述的電池系統，所以能夠抑制二次電池的劣化進 行，能夠將搭載的二次電池的容量相應減小。另外，上述的電池系統，即使二次電池的劣化進行，在充電到上限SOC的情況下， 也能夠使能夠從該二次電池取出的電量不會像二次電池的劣化那樣降低，因此該電池系統 搭載車輛能夠長時間充分地確保充電后的能夠行駛距離。進而，在將上限SOC設為能夠從二次電池取出的電量為一定的值的情況下，如上 所述，電池系統能夠長時間將能夠充放電的電量的大小設為一定，因此該電池系統搭載車 輛能夠長時間將充電后的能夠行駛距離設為一定。進而，在具備所述的上限SOC解除單元的情況下，能夠超過上限SOC而對二次電池 充電，所以即使在能夠設想到驅動加熱器、空調機等輔機這樣的消耗電力變大等情況下，也 能夠充分確保充電后的能夠行駛距離。進而，在所述的電池系統搭載車輛中，優選所述電池系統搭載車輛是能夠連接于 外部電源、對所述二次電池充電的插電式車輛；在由所述外部電源進行插入充電時，通過所 述上限SOC設定單元，根據該時刻的所述二次電池的劣化情況，設定所述上限S0C。在插入充電中，能夠長時間充電的情況較多，例如從晚上到早上等。因此，與例如 行駛中的再生制動進行的短時間的充電不同，能夠充電到上限SOC的情況較多。在該電池 系統搭載車輛中，在進行插入充電時，通過上限SOC設定單元，根據該時刻的二次電池的劣 化情況設定上限S0C。由此，能夠設定與該時刻的二次電池的劣化情況相應的、更適當的上 限S0C，進行適當的插入充電。
圖1涉及實施方式1，是表示搭載了電池系統的電池系統搭載車輛的概略的說明 圖。圖2涉及實施方式1，是表示插入充電的流程圖。圖3涉及實施方式1，是表示時間T與電池組的容量劣化率F的關系的曲線圖。圖4涉及實施方式1，是表示時間T與能夠從電池組取出的電量D的關系的曲線 圖。
圖5涉及實施方式1，是表示時間T與能夠行駛距離L的關系的曲線圖。圖6涉及實施方式3，是表示插入充電的流程圖。圖7涉及實施方式5，是表示插入充電的流程圖。附圖標記說明100、102、103、104、105、106 電池系統110 電池組(二次電池)120、122、123、124、125、126 =ECU130 逆變器140 =AC-DC 轉換器ΙδΟ:電纜160:帶插頭電纜200、202、203、204、205、206 插電式混合動力車(電池系統搭載車輛)210 車體220 發動機230 前電動機Μ0:后電動機XV:外部電源
具體實施例方式(實施方式1)下面，一邊參照附圖一邊說明本發明的實施方式。在圖1中，表示搭載了本實施方 式1的電池系統100的插電式混合動力車(電池系統搭載車輛)200。該插電式混合動力車 200在其車體210上，搭載發動機220、前電動機230、后電動機MO以及電池系統100。其中電池系統100具有多個鋰二次電池連接而成的電池組(二次電池)110， ECU120，逆變器(inverter，變換器)130，AC-DC轉換器140，將它們件連接的電纜150，和用 于與外部電源XV的連接的帶插頭電纜160。而且，將電池組110的電能利用于前電動機230 以及后電動機240的驅動。另外，該插電式混合動力車200是能夠連接于外部電源XV而將 電池組110充電的插電式車輛。在該電池系統100以及插電式混合動力車200中，E⑶120將能夠從電池組110取 出的電量的上限(上限電量Da)設定得比滿充電的情況下低，以該上限電量Da為上限，對 電池組110充電。上限電量Da的設定在對電池組110充電時進行。具體地說，在將插電式混合動力 車200連接于例如家庭用外部電源等外部電源XV、進行利用外部電源XV的插入充電時，設 定該上限電量Da。在設定上限電量Da時，求得在該時刻(時間點)能夠從電池組110的滿充電狀態 取出的電量(滿充電電量Dmax)。然后，將上限電量Da設定為使得該滿充電電量Dmax與上 限電量Da的差隨著電池組110的劣化的進行而變小的值。具體地說，如圖4所示，能夠從電池組110的滿充電狀態取出的滿充電電量 Dmax (通過單點劃線表示)從新車時(滿充電電量Dmaxl)逐漸降低到性能保證期間Ta(在本實施方式中為10年)經過后(滿充電電量Dmax2)。與此相對，上限電量Da(通過實線表 示)從新車時(上限電量Dal)逐漸降低到性能保證期間Ta經過后(上限電量Da2)，但其 減少程度比滿充電電量Dmax少。由此，隨著電池組110的劣化進行，上限電量Da與滿充電 電量Dmax的差變小。在本實施方式1中，圖4所示的滿充電電量Dmax與應該設定的上限電量Da的關 系以表的形式存儲于ECU120內，基于該數據，根據滿充電電量Dmax設定上限電量Da。另 外，也可以將滿充電電量Dmax與上限電量Da的關系以函數的形式存儲于ECU120內，基于 此，根據滿充電電量Dmax設定上限電量Da。接下來，一邊參照圖2的流程圖一邊說明對該插電式混合動力車200進行插入充 電的情況。首先，在外部電源XV上連接插電式混合動力車200，開始插入充電。于是，在步驟 Si，判定電池組110的當前的劣化情況。在本實施方式1中，測定電池組110的內部電阻R， 根據該內部電阻R的值，求得能夠從滿充電狀態取出的電量(滿充電電量Dmax)。具體地說，在本實施方式1中，電池組110的內部電阻R與滿充電電量Dmax的關 系以表的形式存儲于ECU120內，基于該數據，根據當前的內部電阻R求得當前的滿充電電 量 Dmaxο另外，也可以將內部電阻R與滿充電電量Dmax的關系以函數的形式存儲于ECU120 內，基于此，根據內部電阻R求得滿充電電量Dmax。另外，電池組110的劣化情況的判定方法并不限定于此。例如，也可以在插入 充電之前，進行滿充電與完全放電，實測電池組110的電池容量，由此求得滿充電電量 Dmax0另外，在電池組110的劣化情況的判定中，能夠適當利用行駛距離、行駛時間，車 輛放置時間，對電池組110的通電電荷量，電池組110的溫度履歷，電池組110的電流率 (electric-currentrate)履歷，電池組110的SOC履歷，電池組110的電阻增加率，充電容 量，放電容量等。在判定電池組110的劣化情況后，進入步驟S2，通過E⑶120設定上限電量Da。如 上所述，在ECU120中，滿充電電量Dmax與應該設定的上限電量Da的關系以表的形式存儲， 所以基于該數據，根據在步驟Sl中得到的滿充電電量Dmax直接設定上限電量Da。另外，正在執行步驟Sl以及步驟S2的E⑶120相當于上述的上限電量設定單元。接下來，進入步驟S3，開始電池組110的充電。然后，進入步驟S4，判斷是否到達 上限電量Da。即，求得當前能夠從電池組110取出的電量D，判斷該電量D是否到達上限電 量Da。在這里，在“否”即電池組110的電量D還沒有到達上限電量Da的情況下，繼續進行 電池組110的充電。另一方面，在“是”即電池組110的電量D到達上限電量Da的情況下， 將該插入充電結束。另外，正在執行步驟S3以及步驟S4的E⑶120相當于上述的充電單元。另外，在本實施方式1中，在進行插入充電時設定上限電量Da，但也可以與此同時 或者與此分開地定期(例如每1個月)設定上限電量Da，更新上限電量Da。另外，在圖2中，表示了進行插入充電的情況，但在由行駛中的再生制動等進行充 電的情況下，也同樣在電池組110的電量D到達上限電量Da的情況下將充電結束。在該由 再生制動等進行的充電中，可以使用在該充電時以前設定的最新的上限電量Da(例如每1個月定期設定更新的上限電量Da)。如上所說明，在本實施方式1的電池系統100中，通過E⑶120，將能夠從電池組 110取出的上限電量Da設定得比滿充電的情況低(步驟Si、S2)，以該上限電量Da為上限 而對電池組110充電(步驟S3、S4)。通過這樣限制能夠從電池組110取出的電量D的上 限，能夠抑制電池組110的劣化進行。這樣，能夠減小考慮將來的劣化而需要的電池組110 的容量，能夠減小搭載于電池系統100的電池組110的初始容量。S卩，如圖3所示，以往形態的電池系統中，性能保證期間Ta(例如10年)經過后的 電池組110的容量劣化率Fm大，與此相對，在本實施方式1的電池系統100中，性能保證期 間Ta經過后的電池組110的容量劣化率!^充分小。另外，容量劣化率)指的是由于 劣化減少的電池容量的減少量相對于新品時的電池組110的電池容量的比例。另外，在本實施方式1的電池系統100中，如上所述，隨著電池組110的劣化越進 行，將上限電量Da設定為使得該時刻的能夠從滿充電狀態取出的電量(滿充電電量Dmax) 與上限電量Da的差變得越小的值(參照圖4)。因此，即使電池組110的劣化進行，在充電 到上限電量Da的情況下，能夠從該電池組110取出的電量與電池組110的劣化相比緩慢地 降低，不會像電池組110的劣化那樣降低。因此，作為電池系統100，能夠長時間穩定、充分地確保能夠充放電的電量D。具體 地說，能夠在性能保證期間(例如10年)中，從電池組110取出保證的電量D以上的電量。 由此，在搭載了該電池系統100的插電式混合動力車200中，能夠長時間充分確保充電后的 能夠行駛距離。具體地說，在該插電式混合動力車200中，能夠在性能保證期間(例如10 年)內，確保預定的能夠行駛距離(例如30km)。S卩，如圖5所示，在以往的電池系統搭載車輛中，由于反復進行滿充電，所以電池 組110的劣化進行快，例如如單點劃線(以往形態1)所示，相對于新車時的能夠行駛距離 Lml，性能保證期間Ta (例如10年)經過后的能夠行駛距離Lm2大幅度降低，低于保證能夠 行駛距離La (例如30km)。因此，為了在性能保證期間Ta經過后也確保保證能夠行駛距離 La，必須很大程度增大搭載的初始的電池容量。例如，如圖5中虛線(以往形態2)所示，需 要使新車時的能夠行駛距離Lnl比保證能夠行駛距離La大很多，才能夠使得即使在性能保 證期間Ta經過后能夠行駛距離Ln2大幅度降低，也能夠確保保證能夠行駛距離La。因此， 車輛重量變重，導致成本提高。與此相對，在本實施方式1中，如上所述，電池組110的劣化進行得到充分抑制，所 以如圖5中實線所示，相對于新車時的能夠行駛距離Lbl，性能保證期間Ta經過后(例如 10年后)的能夠行駛距離Lb2沒有降低那么大，即使在將搭載的初始的電池容量設置得少 的情況下(設為與上述以往形態1相同的電池容量的情況下)，也能夠確保保證能夠行駛距 離La (例如30km)。另外，本實施方式1的插電式混合動力車200如上所述，在進行插入充電時，通過 E⑶120(步驟S1、S2)，根據該時刻的電池組110的劣化情況，設定上限電量Da。對于插入充 電，能夠長時間充電的情況較多，例如從晚上到早上等。因此，與例如行駛中的再生制動進 行的短時間的充電不同，能夠充電到上限電量Da的情況較多。在該插電式混合動力車200 中，在進行插入充電時，根據該時刻的電池組110的劣化情況設定上限電量Da。由此，能夠 設定與該時刻的電池組110的劣化情況相應的、更適當的上限電量Da，進行適當的插入充H1^ ο(實施方式2)接下來，對第2實施方式進行說明。在本實施方式2的電池系統102以及搭載該 電池系統的插電式混合動力車202中，設定的上限電量Db的值與上述實施方式1中的上限 電量Da不同。除此以外，基本上與上述實施方式1相同，所以與上述實施方式1同樣的部 分的說明省略或者簡略化。在本實施方式2中，E⑶122與上述實施方式1同樣，將上限電量Db直接設定為隨 著電池組110的劣化越進行、滿充電電量Dmax與上限電量Db的差變得越小的值，但該設定 值與上述實施方式1的上限電量Da不同。具體地說，在本實施方式2中，將上限電量Db固定為一定(不變)的值。S卩，如圖 4所示，能夠從電池組110的滿充電狀態取出的滿充電電量Dmax (通過單點劃線表示)從新 車時(滿充電電量Dmaxl)逐漸降低到性能保證期間Ta(例如10年)經過后(滿充電電量 Dmax2) 0與此相對，上限電量Db (通過雙點劃線表示)從新車時到性能保證期間Ta經過后 為止為一定的值。由此，隨著電池組110的劣化越進行，上限電量Db與滿充電電量Dmax的 差變得越小。通過這樣將上限電量Db固定，由此即使電池組110的劣化進行，在充電到上限電 量Db的情況下，也能夠將能夠從該電池組110取出的電量D設為一定。因此，在本實施方 式2的電池系統102中，能夠長時間將能夠充放電的電量D的大小設為一定。由此，在搭載有該電池系統的插電式混合動力車202中，能夠長時間將充電后的 能夠行駛距離設為一定。具體地說，能夠在性能保證期間(例如10年)內一直確保一定的 能夠行駛距離(例如30km)。即，如圖5中雙點劃線所示，新車時的能夠行駛距離與性能保 證期間Ta經過后(例如10年后)的能夠行駛距離都不變，能夠一直確保一定的保證能夠 行駛距離La (例如30km)。此外，與上述實施方式1同樣的部分起到與上述實施方式1同樣 的作用效果。(實施方式3)接下來，對第3實施方式進行說明。在本實施方式3的電池系統103以及搭載該 電池系統的插電式混合動力車203中，代替直接設定上限電量，作為與上限電量相對應的 指標設定上限S0C，以該上限SOC為上限而進行電池組110的充電，這一點與上述實施方式 1的電池系統100以及插電式混合動力車200不同。除此以外，基本上與上述實施方式1相 同，所以與上述實施方式1同樣的部分的說明省略或者簡略化。在本實施方式3中，E⑶123，設定比S0C100%小的值的上限S0C，由此間接設定與 其相對應的上限電量，以與該上限電量相對應的上限SOC為上限，對電池組110充電。上限SOC的設定(上限電量的設定)在對電池組110充電時進行。具體地說，在 連接于外部電源XV而進行插入充電時，設定該上限SOC(上限電量)。上限SOC設定為隨著電池組110的劣化越進行則越大的值(在本實施方式3中， 為一次(線性)地逐漸增大的值)。在本實施方式3中，容量劣化率F與應該設定的上限 SOC的關系以表的形式存儲于ECU123內，基于該數據，根據容量劣化率F設定上限S0C。另 外，也可以將容量劣化率F與上限SOC的關系以函數的形式存儲于E⑶123內，基于此，根據 容量劣化率F設定上限S0C。
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接下來，一邊參照圖6的流程圖一邊說明對本實施方式3的插電式混合動力車203 進行插入充電的情況。首先，在外部電源XV上連接插電式混合動力車203，開始插入充電。于是，在步驟 S21，判定電池組110的當前的劣化情況。在本實施方式3中，測定電池組110的內部電阻 R，根據該內部電阻R的值，求得電池組110的當前的容量劣化率F。具體地說，在本實施方式3中，電池組110的內部電阻R與容量劣化率F的關系以 表的形式存儲于ECU123內，基于該數據，根據當前的內部電阻R求得當前的容量劣化率F。另外，也可以將內部電阻R與容量劣化率F的關系以函數的形式存儲于ECU123 內，基于此，根據內部電阻R求得容量劣化率F。接下來，進入步驟S22，通過E⑶123設定上限S0C。如上所述，在E⑶123中，容量 劣化率F與應該設定的上限SOC的關系以表的形式存儲，所以基于該數據，根據在步驟S21 中得到的容量劣化率F設定上限S0C。另外，正在執行步驟S21以及步驟S22的E⑶123相當于上述的上限SOC設定單元， 另外，也相當于上述的上限電量設定單元。接下來，進入步驟S23，開始電池組110的充電。然后，進入步驟S24，判斷是否到達 上限S0C。即，根據電池電壓求得電池組110的當前的S0C，判斷該SOC是否到達上限S0C。 在這里，在“否”即電池組110的SOC還沒有到達上限SOC的情況下，繼續進行電池組110的 充電。另一方面，在“是”即電池組110的SOC到達上限SOC的情況下，將該插入充電結束。另外，正在執行步驟S23以及步驟S24的E⑶123相當于上述的充電單元。另外，在本實施方式3中，在進行插入充電時設定上限S0C，但也可以與此同時或 者與此分開地定期(例如每1個月)設定上限S0C，更新上限S0C。另外，在本實施方式3中，根據電池電壓求得電池組110的當前的S0C，但求得SOC 的方法并不限定于此。例如，能夠根據在電池組110中流動的電流累計出入電池組110的 電量D，求得電池組110的S0C。另外，在圖6中，表示了進行插入充電的情況，但在由行駛中的再生制動等進行的 充電情況下，也同樣在電池組110到達上限SOC的情況下將充電結束。在該再生制動等進 行的充電中，能夠使用在該充電時以前設定的最新的上限soc(例如每1個月定期設定更新 的上限S0C)。 如上所說明，在本實施方式3的電池系統103中，通過E⑶123，設定比S0C100 %小 的上限SOC(步驟S21、S22)，以該上限SOC為上限而對電池組110充電(步驟S23、S24)。 通過這樣限制SOC的上限，能夠抑制電池組110的劣化進行(參照圖幻。這樣，能夠減小考 慮到將來的劣化而需要的電池組110的容量，能夠減小搭載于電池系統103的電池組110 的初始容量。 進而，在本實施方式3的電池系統103中，如上所述，隨著電池組110的劣化越進 行，將上限SOC設定為越大的值。因此，即使電池組110的劣化進行，在充電到上限SOC的 情況下，能夠從該電池組Iio取出的電量D相對于電池組110的劣化緩慢地降低，不會像電 池組110的劣化那樣降低。因此，作為電池系統103，能夠長時間穩定，充分地確保能夠充放 電的電量D。具體地說，能夠在性能保證期間(例如10年)內，從電池組110取出保證的電 量D以上的電量。在搭載了該電池系統103的插電式混合動力車203中，能夠長時間充分確保充電后的能夠行駛距離。具體地說，在該插電式混合動力車203中，能夠在性能保證期 間(例如10年)內，確保預定的能夠行駛距離(例如30km)(參照圖5)。另外，本實施方式3的插電式混合動力車203如上所述，在進行插入充電時，通過 E⑶123(步驟S21、S2》，根據該時刻的電池組110的劣化情況，設定上限S0C。插入充電能 夠充電到上限電量SOC的情況較多，所以進行插入充電時，通過根據該時刻的電池組110的 劣化情況設定上限S0C，能夠設定與該時刻的電池組110的劣化情況相應的、更適當的上限 S0C，進行適當的插入充電。此外，與上述實施方式1或2同樣的部分起到與上述實施方式 1或2同樣的作用效果。(實施方式4)接下來，對第4實施方式進行說明。在本實施方式4的電池系統104以及搭載該 電池系統的插電式混合動力車204中，設定的上限SOC的值與上述實施方式3中的上限SOC 不同。除此以外，基本上與上述實施方式3等相同，所以與上述實施方式3等同樣的部分的 說明省略或者簡略化。在本實施方式4中，E⑶124與上述實施方式3同樣，將上限SOC設定為隨著電池 組Iio的劣化越進行則越大的值，由此間接設定上限電量，但其設定值與上述實施方式3的 上限SOC(因此與其相對應的上限電量)不同。具體地說，在本實施方式4中，將所述上限 SOC設定為在使電池組110從上限SOC放電時，不管電池組110的劣化的進行如何，能夠 從電池組Iio取出的電量D都為一定的值。通過這樣設定上限S0C，即使電池組110的劣化進行，在充電到上限SOC的情況下， 也能夠將能夠從該電池組110取出的電量D設為一定。因此，在本實施方式4的電池系統 104中，能夠長時間將能夠充放電的電量D的大小設為一定。由此，在搭載了該電池系統的插電式混合動力車204中，能夠長時間將充電后的 能夠行駛距離設為一定。具體地說，能夠在性能保證期間(例如10年)內，一直確保一定 的能夠行駛距離(例如30km)(參照圖5)。此外，與上述實施方式1 3中的任一方同樣的 部分起到與上述實施方式1 3中的任一方同樣的作用效果。(實施方式5)接下來，對第5實施方式進行說明。在本實施方式5的電池系統105以及搭載該 電池系統的插電式混合動力車205中，也能夠將上限電量Da解除、對電池組110充電，這一 點與上述實施方式1、2的電池系統100、102以及插電式混合動力車200、202不同。除此以 外，基本上與上述實施方式1等相同，所以與上述實施方式1等同樣的部分的說明省略或者 簡略化。在本實施方式5中，E⑶125也與上述實施方式1等同樣，直接設定能夠從電池組 110取出的上限電量Da，以該上限電量Da為上限，對電池組110充電。但是，在由于加熱器、 空調機等輔機類的使用而預見到使用電量的追加性增加等的情況下，在滿足預定的條件的 情況下，不將上限電量Da設為上限，能夠超過上限電量Da地對電池組110充電。接下來，一邊參照圖7的流程圖一邊說明對本實施方式5的插電式混合動力車205 進行插入充電的情況。首先，在外部電源XV上連接插電式混合動力車205，開始插入充電。于是，在步驟 S31，判定車輛現在地(當前地點)的地域和季節。在該地域、季節的判定中，例如能夠利用由導航系統得到的位置信息、來自互聯網的日月、季節、天氣等信息等。然后，進入步驟S32，判斷輔機類的電力使用量是否要變大。具體地說，基于在步驟 S31中得到的車輛現在地的地域和季節的信息，判斷是否設想到由于例如加熱器、空調機等 輔機類引起追加的使用電量變大。在該判斷中，例如也能夠利用以前的行駛時的輔機類的 使用實際情況(電力使用量的實際情況)等。在這里，在“是”即預先設想到輔機類的使用電量變大的情況下，進入步驟S33。然 后，在步驟S33中，將該插入充電之前設定的上限電量Da解除。然后，進入步驟S34，開始電池組110的充電。然后，進入步驟S35，判斷電池組110 是否變為滿充電的狀態。在這里，在“否”即電池組110還沒有變為滿充電的情況下，繼續 進行電池組110的充電。另一方面，在“是”即電池組110變為滿充電狀態的情況下，將該 插入充電結束。另外，正在執行步驟S33 步驟S35的E⑶125相當于上述的上限電量解除單元。另一方面，當在所述的步驟S32中為“否”即設想到輔機類的使用電量不變大的情 況下，進入步驟S36，判定電池組110的當前的劣化情況。在該步驟S36以后，與上述實施 方式1同樣。即，在步驟S36中求得滿充電電量Dmax，然后在步驟S37中設定上限電量Da。 然后，進入步驟S38，開始電池組110的充電。然后，進入步驟S39，判斷電池組110的當前 的電量D是否到達上限電量Da，在到達上限電量Da的情況下，將該插入充電結束。在本實施方式5中，正在執行步驟S36以及步驟S37的E⑶125相當于上述的上限 電量設定單元，正在執行步驟S38以及步驟S39的ECU125相當于上述的充電單元。另外，在本實施方式5中，如上所述，在預先設想到輔機類的電力使用量變大的情 況下(步驟S32)，將上限電量Da解除(步驟S33)，進行充電直到變為滿充電(步驟S34、 35)。但是，也可以在將上限電量Da解除后(步驟S33)，新設定比解除的上限電量Da大但 比滿充電的情況小的值的第2上限電量，以該第2上限電量為上限，進行電池組110的充 H1^ ο如上所說明，在本實施方式5的電池系統105以及插電式混合動力車205中，也能 夠不將上限電量Da設為上限，超過上限電量Da而對電池組110充電。因此，在使用加熱器、 空調機等、能夠預先設想到消耗電力變大等情況下，也能夠充分確保能夠行駛距離。另外，在電池組110使用例如鎳氫電池等產生記憶效應的二次電池的情況下，由 于電池組110的充放電的反復進行，有時由于記憶效應導致能夠充放電的電量D減少。與 此相對，在本實施方式5的電池系統105中，能夠超過上限電量Da而對電池組110充電，所 以能夠通過例如一度放電到SOCO%然后充電到S0C100%，使電池組110刷新。因此，即使 在電池組110產生記憶效應，也能夠將該記憶效應消除。此外，與上述實施方式1 4中任 一方同樣的部分起到與上述實施方式1 4的任一方同樣的作用效果。(實施方式6)接下來，對第6實施方式進行說明。在本實施方式6的電池系統106以及搭載該電 池系統的插電式混合動力車206中，也能夠將上限SOC解除而對電池組110充電，這一點與 上述實施方式3、4的電池系統103、104以及插電式混合動力車203、204不同。除此以外， 基本上與上述實施方式3等同樣，所以與上述實施方式3等同樣的部分的說明省略或者簡 略化。
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在本實施方式6中，代替直接設定上述實施方式5的上限電量Da，作為與上限電量 Da相對應的指標使用上限S0C。S卩，在圖7的步驟S33中，代替將所設定的上限電量Da解 除，將所設定的上限SOC解除。另外，在圖7的步驟S36 步驟S39中，代替直接設定上限 電量Da，作為與上限電量Da相對應的指標設定上限S0C，將該上限SOC設為上限，進行電池 組110的充電。即，進行上述實施方式3中說明的步驟S21 步驟S24(參照圖6)。在本實施方式6中，正在執行步驟S33 步驟S35的E⑶1 相當于上述的上限 SOC設定單元，另外，也相當于上限電量解除單元。另外，正在執行步驟S36以及步驟S37的 ECU126相當于上述的上限SOC設定單元以及上限電量設定單元，正在執行步驟S38以及步 驟S39的E⑶1 相當于上述的充電單元。如上所說明，在本實施方式6的電池系統106以及插電式混合動力車206中，也能 夠不將上限SOC設為上限，超過上限SOC而對電池組110充電。因此，在使用加熱器、空調 機等、預先設想到消耗電力變大等情況下，也能夠充分確保能夠行駛距離。另外，在電池組110使用產生記憶效應的二次電池的情況下，由于充放電的反復 進行，有時由于記憶效應導致能夠對電池組110充放電的電量D減少。與此相對，在本實施 方式6的電池系統106中，能夠超過上限SOC而對電池組110充電，所以能夠通過例如一度 放電到SOCO %然后充電到S0C100 %，使電池組110刷新。因此，即使在電池組110產生記 憶效應，也能夠將該記憶效應消除。此外，與上述實施方式1 5中任一方同樣的部分起到 與上述實施方式1 5中任一方同樣的作用效果。以上，根據實施方式1 6對本發明進行了說明，但是，本發明并不限定于所述的 實施方式1 6，在不脫離其主旨的范圍內，能夠適當變更而應用。例如，在所述實施方式1 6中，作為二次電池，例示了由鋰二次電池構成的電池 組，但對于例如鎳氫電池、鎳鎘電池等其他種類的二次電池，也能夠應用本發明。另外，在所述實施方式1 6中，在進行插入充電時，判定該時刻的電池組110的 劣化情況，設定上限電量Da、上限S0C，將它們設為上限而進行電池組110的充電。但是，也 可以使用在進行插入充電以前設定的最新的上限電量Da、上限S0C(例如每1個月定期設定 更新的上限電量Da、上限S0C)，進行插入充電。
1權利要求
1.一種電池系統，具備二次電池，將該二次電池產生的電能用于動力源，具備上限電量設定單元，其將上限電量設定得比滿充電的情況低，并且將所述上限電量設 定為隨著所述二次電池的劣化越發展、滿充電電量與所述上限電量的差變得越小的值，所 述上限電量是能夠從所述二次電池取出的電量的上限，所述滿充電電量是能夠從滿充電狀 態取出的電量；和充電單元，其在對所述二次電池充電時，以所述上限電量為上限，對所述二次電池充 電。
2.如權利要求1所述的電池系統，所述上限電量設定單元將所述上限電量固定為一定 的值。
3.如權利要求1或2所述的電池系統，還具備不以所述上限電量為上限、能夠超過所述 上限電量對所述二次電池充電的上限電量解除單元。
4.如權利要求3所述的電池系統，所述二次電池具有產生記憶效應的特性。
5.一種電池系統搭載車輛，搭載有如權利要求1 4中的任意一項所述的電池系統。
6.如權利要求5所述的電池系統搭載車輛，所述電池系統搭載車輛是能夠連接于外部電源、對所述二次電池充電的插電式車輛； 在由所述外部電源進行插入充電時，通過所述上限電量設定單元，根據該時刻的所述 二次電池的劣化情況，設定所述上限電量。
7.—種電池系統，具備二次電池，將該二次電池產生的電能用于動力源，具備上限SOC設定單元，其設定比S0C100%小的上限S0C，并且將所述上限SOC設定為隨著 所述二次電池的劣化越發展而越大的值；和充電單元，其在對所述二次電池充電時，以所述上限SOC為上限，對所述二次電池充電。
8.如權利要求7所述的電池系統，所述上限SOC設定單元將所述上限SOC設定為下 述的值，即，在從所述上限SOC使所述二次電池放電時，不管所述二次電池的劣化的發展如 何，能夠從所述二次電池取出的電量都為一定。
9.如權利要求7或8所述的電池系統，還具備不以所述上限SOC為上限、能夠超過所述 上限SOC對所述二次電池充電的上限SOC解除單元。
10.如權利要求9所述的電池系統，所述二次電池具有產生記憶效應的特性。
11.一種電池系統搭載車輛，搭載有如權利要求7 10中的任意一項所述的電池系統。
12.如權利要求11所述的電池系統搭載車輛，所述電池系統搭載車輛是能夠連接于外部電源、對所述二次電池充電的插電式車輛； 在由所述外部電源進行插入充電時，通過所述上限SOC設定單元，根據該時刻的所述 二次電池的劣化情況，設定所述上限S0C。
全文摘要
電池系統(100)具備將能夠從電池組(110)取出的電量的上限(上限電量(Da))設定得比滿充電的情況低的上限電量設定單元(ECU(120))。該上限電量設定單元(120)將上限電量(Da)設定為隨著電池組(110)的劣化越進行、能夠從滿充電狀態取出的電量(滿充電電量(Dmax))與上限電量(Da)的差變得越小的值。另外，電池系統(100)具備以上限電量(Da)為上限而對電池組(110)充電的充電單元(ECU(120))。
文檔編號H01M10/48GK102150320SQ20098013540
公開日2011年8月10日 申請日期2009年6月18日 優先權日2009年6月18日
發明者荒井卓一 申請人:豐田自動車株式會社