(57)【要約】      （修正有）【課題】バッテリ充電装置のバッテリ充電方法を提供する。【解決手段】バッテリを充電するバッテリ充電装置による方法は、充電電流でバッテリを充電するステップと、バッテリの充電の間電流変更イベントが発生する場合、充電電流を変更するステップとを含む。電流変更イベントは、バッテリがバッテリの負極電位が基準値となる閾値電圧に達する場合に発生する。バッテリ充電方法は、閾値電圧と充電電流が格納されたテーブルを参照して充電電流に対応する閾値電圧を確認するステップをさらに含む。【選択図】図１
2018082613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電電流でバッテリを充電するステップと、
前記バッテリの充電の間に電流変更イベントが発生する場合、前記充電電流を変更するステップと、
を含み、
前記電流変更イベントは、前記バッテリが、前記バッテリの負極電位が基準値となる閾値電圧に達する場合に発生する、
バッテリ充電方法。
【請求項２】
前記閾値電圧と前記充電電流が格納されたテーブルを参照して前記充電電流に対応する前記閾値電圧を確認するステップ、をさらに含む、
請求項１に記載のバッテリ充電方法。
【請求項３】
前記バッテリの寿命情報が変化する場合、前記テーブルを前記変化した寿命情報に対応するテーブルに代替するステップ、をさらに含む、
請求項２に記載のバッテリ充電方法。
【請求項４】
前記電流変更イベントが発生する場合、前記充電電流に対応する充電区間を終了するステップと、
以降充電区間で前記充電電流よりも低い電流で前記バッテリを充電するステップと、
をさらに含む、請求項１ないし３のいずれか一項に記載のバッテリ充電方法。
【請求項５】
前記バッテリが最大電圧に達する場合、定電圧で前記バッテリを充電するステップと、
前記バッテリを前記定電圧で充電する間に充電電流が終了電流に減少する場合、前記バッテリの充電を終了するステップと、
をさらに含む、請求項１に記載のバッテリ充電方法。
【請求項６】
前記基準値は０．０７５Ｖ〜０．７３Ｖである、請求項１ないし５のいずれか一項に記載のバッテリ充電方法。
【請求項７】
前記基準値は０．０７５Ｖ〜０．２Ｖである、請求項６に記載のバッテリ充電方法。
【請求項８】
ハードウェアと結合して請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の方法を実行させるために媒体に格納されたコンピュータプログラム。
【請求項９】
充電電流でバッテリを充電し、前記バッテリの充電の間に電流変更イベントが発生する場合に前記充電電流を変更するコントローラを含み、
前記電流変更イベントは、前記バッテリが、前記バッテリの負極電位が基準値となる閾値電圧に達する場合に発生する、
バッテリ充電装置。
【請求項１０】
前記コントローラは、前記閾値電圧と前記充電電流が格納されたテーブルを参照して前記充電電流に対応する前記閾値電圧を確認する、
請求項９に記載のバッテリ充電装置。
【請求項１１】
前記コントローラは、前記バッテリの寿命情報が変化する場合に前記テーブルを前記変化した寿命情報に対応するテーブルに代替する、
請求項１０に記載のバッテリ充電装置。
【請求項１２】
前記コントローラは、前記電流変更イベントが発生する場合に前記充電電流に対応する充電区間を終了し、以降充電区間で前記充電電流よりも低い電流で前記バッテリを充電する、
請求項９ないし１１のいずれか一項に記載のバッテリ充電装置。
【請求項１３】
前記コントローラは、前記バッテリが最大電圧に達する場合に定電圧で前記バッテリを充電し、前記バッテリを前記定電圧で充電する間に充電電流が終了電流に減少する場合に前記バッテリの充電を終了する、
請求項９に記載のバッテリ充電装置。
【請求項１４】
前記基準値は０．０７５Ｖ〜０．７３Ｖである、
請求項９ないし１３のいずれか一項に記載のバッテリ充電装置。
【請求項１５】
前記基準値は０．０７５Ｖ〜０．２Ｖである、
請求項１４に記載のバッテリ充電装置。
【請求項１６】
第１充電電流値でバッテリを充電するステップと、
前記バッテリが、前記バッテリの負極電位が基準値となる閾値電圧に達すれば、前記第１充電電流値よりも低い第２充電電流値で充電するステップと、
を含む、バッテリ充電方法。
【請求項１７】
前記基準値は０．０７５Ｖ〜０．７３Ｖである、
請求項１６に記載のバッテリ充電方法。
【請求項１８】
前記基準値は０．０７５Ｖ〜０．２Ｖである、
請求項１７に記載のバッテリ充電方法。
【請求項１９】
前記第１充電電流値は１．０Ｃ−ｒａｔｅ以上である、
請求項１６ないし１８のいずれか一項に記載のバッテリ充電方法。
【請求項２０】
前記第１充電電流値及び前記閾値電圧が格納されたテーブルを参照して前記第１充電電流値に対応する前記閾値電圧を確認するステップをさらに含む、
請求項１６ないし１９のいずれか一項に記載のバッテリ充電方法。
【請求項２１】
前記バッテリの寿命情報が変化する場合、前記テーブルを前記変化した寿命情報に対応するテーブルに代替するステップをさらに含む、
請求項２０に記載のバッテリ充電方法。
【請求項２２】
前記バッテリが最大電圧に達する場合、定電圧で前記バッテリを充電するステップと、
前記バッテリを前記定電圧で充電する間に充電電流が終了電流に減少する場合、前記バッテリの充電を終了するステップと、
をさらに含む、請求項１６に記載のバッテリ充電方法。
【請求項２３】
バッテリと、
第１充電モードで初期充電電流で前記バッテリを充電し、前記バッテリが前記初期充電電流に対応する閾値電圧に達する場合、前記第１充電モードで前記初期充電電流を充電電流のうち以降充電電流に変更するコントローラと、
を含み、
前記閾値電圧は、前記バッテリの負極電位が基準値に達するときの電圧を含む、
バッテリシステム。
【請求項２４】
前記コントローラは、前記バッテリの電圧が最大電圧に達する場合に、前記第１充電モードにおける充電を終了して第２充電モードで定電圧に前記バッテリを充電する、
請求項２３に記載のバッテリシステム。
【請求項２５】
前記コントローラは、前記第２充電モードにおける充電電流が終了電流に減少する場合に前記第２充電モードにおける充電を終了する、
請求項２４に記載のバッテリシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリ充電方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バッテリ充電方法は多様である。例えば、定電流−定電圧充電方法（Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｃｕｒｒｅｎｔ−Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｖｏｌｔａｇｅ：ＣＣＣＶ）は定電流でバッテリを充電し、バッテリ電圧が予め設定された電圧に達した場合、定電圧でバッテリを充電する。異なる一例として、電流減衰の充電方法は、低いＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）では高い電流でバッテリを充電し、特定ＳＯＣになる場合に電流を次第に減らしながらバッテリを充電する。
【０００３】
また、バッテリ充電方法として、バッテリの充電時間を減少させる急速充電方法が挙げられる。急速充電が反復する場合、バッテリの寿命が劣化されることがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、バッテリ充電方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一側面に係るバッテリ充電方法は、充電電流でバッテリを充電するステップと、前記バッテリの充電の間電流変更イベントが発生する場合、前記充電電流を変更するステップとを含み、前記電流変更イベントは、前記バッテリが前記バッテリの負極電位が基準値となる閾値電圧に達する場合に発生する。
【０００６】
前記バッテリ充電方法は、前記閾値電圧と前記充電電流が格納されたテーブルを参照して前記充電電流に対応する前記閾値電圧を確認するステップをさらに含み得る。
【０００７】
前記バッテリ充電方法は、前記バッテリの寿命情報が変化する場合、前記テーブルを前記変化した寿命情報に対応するテーブルに代替するステップをさらに含み得る。
【０００８】
前記バッテリ充電方法は、前記電流変更イベントが発生する場合、前記充電電流に対応する充電区間を終了するステップと、以降充電区間で前記充電電流よりも低い電流で前記バッテリを充電するステップとをさらに含み得る。
【０００９】
前記バッテリ充電方法は、前記バッテリが最大電圧に達する場合、定電圧で前記バッテリを充電するステップと、前記バッテリを前記定電圧で充電する間に充電電流が終了電流に減少する場合、前記バッテリの充電を終了するステップとをさらに含み得る。
【００１０】
前記基準値は０．０７５Ｖ〜０．７３Ｖであってよい。
【００１１】
前記基準値は０．０７５Ｖ〜０．２Ｖであってよい。
【００１２】
一実施形態に係るバッテリ充電装置は、充電電流でバッテリを充電し、前記バッテリの充電の間に電流変更イベントが発生する場合に前記充電電流を変更するコントローラを含み、前記電流変更イベントは、前記バッテリが前記バッテリの負極電位が基準値となる閾値電圧に達する場合に発生する。
【００１３】
前記コントローラは、前記閾値電圧と前記充電電流が格納されたテーブルを参照して前記充電電流に対応する前記閾値電圧を確認し得る。
【００１４】
前記コントローラは、前記バッテリの寿命情報が変化する場合に前記テーブルを前記変化した寿命情報に対応するテーブルに代替し得る。
【００１５】
前記コントローラは、前記電流変更イベントが発生する場合に前記充電電流に対応する充電区間を終了し、以降充電区間で前記充電電流よりも低い電流で前記バッテリを充電し得る。
【００１６】
前記コントローラは、前記バッテリが最大電圧に達する場合に定電圧で前記バッテリを充電し、前記バッテリを前記定電圧で充電する間に充電電流が終了電流に減少する場合に前記バッテリの充電を終了し得る。
【００１７】
前記基準値は０．０７５Ｖ〜０．７３Ｖであってよい。
【００１８】
前記基準値は０．０７５Ｖ〜０．２Ｖであってよい。
【００１９】
他の一実施形態に係るバッテリ充電装置は、第１充電電流値にバッテリを充電するステップと、前記バッテリが前記バッテリの負極電位が基準値となる閾値電圧に達すれば、前記第１充電電流値よりも低い第２充電電流値に充電するステップとを含む。
【００２０】
前記基準値は０．０７５Ｖ〜０．７３Ｖであってよい。
【００２１】
前記基準値は０．０７５Ｖ〜０．２Ｖであってよい。
【００２２】
前記第１充電電流値は１．０Ｃ−ｒａｔｅ以上であってよい。
【００２３】
前記バッテリ充電方法は、前記第１充電電流値及び前記閾値電圧が格納されたテーブルを参照して前記第１充電電流値に対応する前記閾値電圧を確認するステップをさらに含み得る。
【００２４】
前記バッテリ充電方法は、前記バッテリの寿命情報が変化する場合、前記テーブルを前記変化した寿命情報に対応するテーブルに代替するステップをさらに含み得る。
【００２５】
前記バッテリ充電方法は、前記バッテリが最大電圧に達する場合、定電圧で前記バッテリを充電するステップと、前記バッテリを前記定電圧で充電する間に充電電流が終了電流に減少する場合、前記バッテリの充電を終了するステップとをさらに含み得る。
【００２６】
一実施形態に係るバッテリシステムは、バッテリと、第１充電モードで初期充電電流で前記バッテリを充電し、前記バッテリが前記初期充電電流に対応する閾値電圧に達する場合、前記第１充電モードで前記初期充電電流を充電電流のうち以降充電電流に変更するコントローラとを含み、前記閾値電圧は、前記バッテリの負極電位が基準値に達するときの電圧を含む。
【００２７】
前記コントローラは、前記バッテリの電圧が最大電圧に達する場合に前記第１充電モードにおける充電を終了して第２充電モードで定電圧に前記バッテリを充電し得る。
【００２８】
前記コントローラは、前記第２充電モードにおける充電電流が終了電流に減少する場合に前記第２充電モードにおける充電を終了し得る。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、バッテリ充電方法及び装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】一実施形態に係るバッテリ充電システムを説明するための図である。
【図２】一実施形態に係るバッテリ充電方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【図３】一実施形態に係るバッテリ充電方法の一例を説明するための図である。
【図４Ａ】一実施形態に係るバッテリ充電方法の他の一例を説明するための図である。
【図４Ｂ】一実施形態に係るバッテリ充電方法の他の一例を説明するための図である。
【図５】一実施形態に係る閾値電圧決定方法を説明するためのフローチャートである。
【図６】一実施形態に係る閾値電圧決定方法を説明するための図である。
【図７】一実施形態に係る閾値電圧決定方法を説明するための図である。
【図８Ａ】一実施形態に係る閾値電圧決定方法を説明するための図である。
【図８Ｂ】一実施形態に係る閾値電圧決定方法を説明するための図である。
【図９】一実施形態に係る閾値電圧決定方法の他の一例を説明するためのフローチャートである。
【図１０】一実施形態に係る閾値電圧決定方法の他の一例を説明するための図である。
【図１１】一実施形態に係るバッテリ充電装置を説明するためのブロック図である。
【図１２】一実施形態に係る閾値電圧決定装置を説明するためのブロック図である。
【図１３】一実施形態に係る自動車を説明するための図である。
【図１４】一実施形態に係る端末を説明するためのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、実施形態を添付する図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３２】
以下で説明する実施形態には様々な変更が加えられる。以下で説明する実施形態は実施形態に対して限定しようとするものではなく、これに対する全ての変更、均等物ないし代替物を含むものとして理解されなければならない。
【００３３】
本明細書で用いた用語は、単に特定の実施形態を説明するために用いられるものであって、本発明を限定しようとする意図はない。単数の表現は、文脈上、明白に異なる意味をもたない限りは複数の表現も含む。本明細書において、「含む」又は「有する」等の用語は明細書上に記載した特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品又はこれらを組み合わせたものが存在することを示すものであって、１つ又はそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部品、又はこれらを組み合わせたものなどの存在又は付加の可能性を予め排除しないものとして理解しなければならない。
【００３４】
異なる定義がされない限り、技術的であるか又は科学的な用語を含むここで用いられる全ての用語は、本実施形態が属する技術分野で通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。一般的に用いられる予め定義された用語は、関連技術の文脈上で有する意味と一致する意味を有するものと解釈すべきであって、本明細書で明白に定義しない限りは、理想的又は過度に形式的な意味として解釈されることはない。
【００３５】
また、添付図面を参照して説明することにおいて、図面符号に関係なく同一の構成要素には同一の参照符号を付与し、これに対する重複した説明は省略することにする。実施形態の説明において関連する公知技術に対する具体的な説明が実施形態の要旨を不必要に曖昧にすると判断される場合、その詳細な説明は省略する。
【００３６】
図１は、一実施形態に係るバッテリシステムを説明するための図である。
【００３７】
図１を参照すると、バッテリシステム１００はバッテリ充電装置１１０及びバッテリ１２０を含む。バッテリ１２０は、バッテリセル、バッテリモジュール、又は、バッテリパックを示している。
【００３８】
バッテリ充電装置１１０は、ステップ充電モード（ｓｔｅｐ  ｃｈａｒｇｉｎｇ  ｍｏｄｅ）でバッテリ１２０を充電する。ステップ充電モードの急速充電モードの種類として、バッテリ充電装置１１０が充電電流を段階的に変更しながらバッテリ１２０を充電するモードを示す。
【００３９】
バッテリ１２０が充電されれば、バッテリ１２０内の電気化学的な現象によってバッテリ１２０の負極電位は低くなる。バッテリ１２０の負極電位が低い状況（例えば、０Ｖ以下）でバッテリ１２０が持続的に充電されれば、バッテリ１２０の電極に金属がメッキされる現象が発生する可能性がある。例えば、リチウムイオンバッテリの場合、負極にリチウムプレーティングが発生することがある。このような現象はバッテリ１２０の寿命を短縮させる要因となる。
【００４０】
このような現象を防止するために、一実施形態に係るバッテリ充電装置１１０は、ステップ充電モードで電流変更イベントが発生するごとに充電電流を変更してバッテリ１２０を充電する。例えば、バッテリ１２０の電圧が閾値電圧に達すると、電流変更イベントが発生するものと見做す。バッテリ１２０の負極電位（ａｎｏｄｅ  ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）が基準値に達した時のバッテリ１２０の電圧が閾値電圧に設定される。基準値は特定の値又は区間で設定され、閾値電圧は充電をする間に負極電位が基準値よりも小さくならないようにし、負極に金属がメッキされる現象を緩和してバッテリ１２０の劣化を防止する。
【００４１】
バッテリ充電装置１１０は、閾値電圧に達するごとに充電電流を段階的に減らしながら充電を行う。このようにステップ充電モードで充電する途中でバッテリ１２０電圧が最大電圧に達すると、バッテリ充電装置１１０は定電圧充電モード（ｃｏｎｓｔａｎｔ  ｖｏｌｔａｇｅ  ｃｈａｒｇｉｎｇ  ｍｏｄｅ）でバッテリ１２０を充電する。
【００４２】
以下、図２ないし図４Ｂを参照しながら、バッテリ充電装置１１０のバッテリ充電方法について具体的に説明する。
【００４３】
図２及び図３は、一実施形態に係るバッテリ充電方法の一例を説明するための図である。
【００４４】
図２を参照すると、バッテリ充電装置１１０は、ステップ充電モードでバッテリ１２０を充電する（Ｓ２１０）。ステップ充電モードが下記の表１の充電電流を有する場合、バッテリ充電装置１１０は、１．２Ｃ−ｒａｔｅ〜０．４Ｃ−ｒａｔｅのうち１．２Ｃ−ｒａｔｅでバッテリ１２０を充電すると仮定する。
【００４５】
【表１】
2018082613.tif 000003
バッテリ充電装置１１０は、充電電流を変更するために電流変更イベントが発生するかをモニタリングする（Ｓ２２０）。例えば、バッテリ充電装置１１０は、バッテリ１２０の電圧が充電電流１．２Ｃ−ｒａｔｅに対応する閾値電圧に達したかをモニタリングする。別の表現にすると、バッテリ充電装置１１０は、バッテリ１２０の電圧を充電電流１．２Ｃ−ｒａｔｅに対応する閾値電圧と比較する。ここで、１．２Ｃ−ｒａｔｅに対応する閾値電圧は、バッテリ１２０の負極電位が基準値となるバッテリ１２０の電圧として、バッテリ充電装置１１０は、充電電流と閾値電圧との間の対応関係が記録されている表（一例として、下記の表２）から１．２Ｃ−ｒａｔｅに対応する閾値電圧３．９７４Ｖを確認し、バッテリ１２０の電圧が閾値電圧３．９７４Ｖに達したかをモニタリングする。
【００４６】
【表２】
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基準値は、バッテリ１２０の負極に金属が導出される現象を防止又は最小化するために設定された値として、例えば、０．０７５Ｖ〜０．７３Ｖ内の値、又は０．０７Ｖ〜０．２Ｖ内の値であってよい。基準値はこれに制限されることはない。
【００４７】
ステップＳ２２０で、電流変更イベントが発生しなければ（一例として、バッテリ１２０の電圧が閾値電圧３．９７４Ｖよりも小さければ）、バッテリ充電装置１１０は、充電電流１．２Ｃ−ｒａｔｅでバッテリ１２０を続けて充電する。
【００４８】
ステップＳ２２０で、電流変更イベントが発生すれば（一例として、バッテリ１２０の電圧が閾値電圧３．９７４Ｖに達すれば）、バッテリ充電装置１１０は、バッテリ１２０の電圧が最大電圧よりも小さいか否かをチェックする（Ｓ２３０）。最大電圧は、バッテリ１２０の過充電を防止するために設定された電圧として、バッテリ１２０の種類によって異なる。一例として、リチウムイオンバッテリの最大電圧は４Ｖ〜４．２Ｖ内である。もし、バッテリ１２０の電圧が最大電圧よりも小さいかをチェックしなければ、バッテリ１２０は過充電され、バッテリ１２０に異常が発生する恐れがあり、そのため、バッテリ１２０の寿命が短縮してしまう。そのため、このような過充電問題を防止又は最小化するために、バッテリ充電装置１１０は、バッテリ１２０の電圧が最大電圧よりも小さいか否かを確認する。
【００４９】
ステップＳ２３０で、バッテリ１２０の電圧が最大電圧よりも小さければ、バッテリ充電装置１１０は、充電電流を変更する（Ｓ２４０）。例えば、バッテリ充電装置１１０は、充電電流１．２Ｃ−ｒａｔｅを１．１Ｃ−ｒａｔｅに変更する。言い換えれば、バッテリ充電装置１１０は１．２Ｃ−ｒａｔｅ充電区間を終了し、１．１Ｃ−ｒａｔｅ充電区間でバッテリ１２０を充電する。
【００５０】
バッテリ充電装置１１０は、バッテリ１２０の電圧が最大電圧に達するまでステップＳ２１０〜ステップＳ２４０を繰り返し行う。バッテリ充電装置１１０がステップＳ２１０〜ステップＳ２４０を繰り返し行ったときの、バッテリ１２０の電圧グラフ３１０が図３に示されている。図３を参照すると、バッテリ１２０の電圧が最大電圧に達するまで、バッテリ充電装置１１０は電流変更イベントが発生するごとに充電電流を変更する。
【００５１】
ステップＳ２３０で、バッテリ１２０の電圧が最大電圧に達すると、バッテリ充電装置１１０は、定電圧でバッテリを充電する（Ｓ２５０）。言い換えれば、バッテリ充電装置１１０は、定電圧充電モードでバッテリ１２０を充電する。ここで、充電電流は、時間が経過すれば次第に減少し、結局、充電電流は終了電流（ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  ｃｕｒｒｅｎｔ）（例えば、０．０５Ｃ−ｒａｔｅ）に達する。バッテリ充電装置１１０は、充電電流が終了電流に達すると充電を終了する（Ｓ２６０）。
【００５２】
一実施形態によれば、ステップ充電モードにおける充電は、閾値電圧の基盤で制御されるため、バッテリ１２０の負極電位は基準値以上に保持される。そのため、バッテリ１２０の負極電極に金属がメッキされる現象が緩和され、バッテリ１２０の寿命特性が向上する。
【００５３】
図４Ａ及び図４Ｂは、一実施形態に係るバッテリ充電方法の他の一例を説明するための図である。
【００５４】
図４Ａを参照すると、ＳＯＨ（ｓｔａｔｅ  ｏｆ  ｈｅａｌｔｈ）のそれぞれに対応する表４１０、４２０、及び４３０が示されている。ＳＯＨは寿命情報とは別に表現される。
【００５５】
バッテリ１２０の負極電位特性は、バッテリ１２０の劣化程度によって変わり得るが、バッテリ充電装置１１０がバッテリ１２０の劣化程度を考慮せず、１つの表（一例として、上記の表２）を続けて用いてバッテリ充電方法を行えば、負極電位が基準値よりも小さくなる状況が発生する。そのため、バッテリ充電装置１１０は、バッテリ１２０が劣化してＳＯＨが減少すると、減少したＳＯＨに対応する表で図２に示すバッテリ充電方法を行う。例えば、バッテリ充電装置１１０は、バッテリ１２０がＳＯＨ＝０．９５であるとき、表４１０でバッテリ充電方法を行うことができ、ＳＯＨ＝０．９であれば、表４１０を表４２０に代替して図２に示すバッテリ充電方法を行う。また、バッテリ充電装置１１０は、ＳＯＨ＝０．８５であれば、表４２０を表４３０に代替して図２に示すバッテリ充電方法を行う。
【００５６】
図４Ｂを参照すると、バッテリの種類のそれぞれに対応する表４４０、４５０、及び４６０が示されている。このような表４４０、４５０、及び４６０のそれぞれには、当該種類のバッテリに対する充電電流と閾値電圧との間の対応関係が記録されている。
【００５７】
バッテリ充電装置１１０は、バッテリ１２０の種類を考慮して様々な表４４０、４５０、及び４６０のうちの１つを選択し、選択した表で図２のバッテリ充電方法を行う。例えば、バッテリ充電装置１１０は、表４４０、４５０、及び４６０でバッテリ１２０の種類に対応する表を選択する。バッテリ充電装置１１０は、バッテリ１２０の種類がａであれば表４４０を選択し、バッテリ１２０の種類がｂであれば表４５０を選択し、バッテリ１２０の種類がｃであれば表４６０を選択する。バッテリ充電装置１１０は選択した表で図２のバッテリ充電方法を行うことができる。
【００５８】
一実施形態に係るバッテリ充電装置１１０が図１〜図４Ｂを参照して説明したバッテリ充電方法を行うために、ステップ充電モードの各充電電流に対応する閾値電圧が予め決定されなければならない。以下、図５ないし図１０を参照しながら閾値電圧がどのように決定されるかについて説明する。
【００５９】
図５ないし図８Ｂは、一実施形態に係る閾値電圧決定方法を説明するためのフローチャートおよび図である。
【００６０】
一実施形態に係る閾値電圧決定方法は、閾値電圧決定装置によって実行される。
【００６１】
図５を参照すると、閾値電圧決定装置は、基本充電モードで基準バッテリを充電する（Ｓ５１０）。基本充電モードは、一例として、ＣＣＣＶ（Ｃ−ｒａｔｅ＝０．３）であり得る。この場合、閾値電圧決定装置は、定電流０．３Ｃ−ｒａｔｅで基準バッテリを充電し、基準バッテリのＳＯＣが予め決定したＳＯＣ（例えば、約８０％）に達すれば、定電圧で基準バッテリを充電する。
【００６２】
基準バッテリは、バッテリ１２０と同一の種類のバッテリに基準電極が挿入されたものである。
【００６３】
閾値電圧決定装置は、基本充電モードで充電中である基準バッテリの負極電位を測定する（Ｓ５１５）。ここで、負極電位は、基準バッテリの負極電位と基準電極の電位との間の差を示す。閾値電圧決定装置は、基準バッテリが完全充電されるまで負極電位を測定する。
【００６４】
閾値電圧決定装置は、負極電位の測定結果に基づいて基準バッテリの負極電位の最小値を探し（Ｓ５２０）、最小値に基づいて基準値を決定する（Ｓ５２５）。例えば、閾値電圧決定装置は、図６に示された負極電位の測定結果６１０から負極電位の最小値０．１Ｖを探し、最小値を基準値として決定する。図６に示された例の場合に基準値は０．１である。
【００６５】
前述した最小値は例示的な事項であり、充電環境によって異なる。例えば、基本充電モードのＣ−ｒａｔｅ＝０．３であり、負極の温度が常温よりも低い場合（例えば、−１０℃である場合）、負極電位の最小値は０．０７５Ｖであってもよく、基本充電モードのＣ−ｒａｔｅが０．３よりも小さく、負極の温度が常温よりも高い場合（例えば、６０℃である場合）、負極電位の最小値は０．７３Ｖであってもよい。負極の温度が同じ状況で、基本充電モードのＣ−ｒａｔｅが増加するほど負極電位の最小値は減少する。負極の温度及び基本充電モードのＣ−ｒａｔｅを考慮して負極電位の最小値は０．０７５Ｖ〜０．７３Ｖに設定される。常温の負極温度及び０．３よりも大きいＣ−ｒａｔｅを考慮して負極電位の最小値は０．０７５Ｖ〜０．２Ｖに設定される。また、負極電位の最小値は、基準バッテリの種類ごとに異なり得る。例えば、電極活物質（ａｃｔｉｖｅ  ｍａｔｅｒｉａｌ）、電極の厚さ、電極の気孔率（ｐｏｒｏｓｉｔｙ）、電解液（ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ）、集電体（ｃｕｒｒｅｎｔ  ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ）、基準バッテリの大きさ、及び／又は基準バッテリの最大電圧は基準バッテリの種類ごとに異なり、前述した項目は負極電位の最小値に関するため、負極電位の最小値は基準バッテリの種類ごとに異なり得る。
【００６６】
閾値電圧決定装置は、基準値を決定した場合に基準バッテリを放電する（Ｓ５３０）。ここで、閾値電圧決定装置は基準バッテリを完全放電する。
【００６７】
閾値電圧決定装置は、放電された基準バッテリをステップ充電モードの充電電流で充電する（Ｓ５３５）。一例として、閾値電圧決定装置は、上記で説明したステップ充電モードの充電電流１．２Ｃ−ｒａｔｅで充電する。
【００６８】
閾値電圧決定装置は、ステップ充電モードの充電電流で充電中である基準バッテリの電圧と最大電圧とを比較する（Ｓ５４０）。
【００６９】
基準バッテリの電圧が最大電圧よりも小さければ、閾値電圧決定装置は、基準バッテリの負極電位が基準値に達するかをモニタリングする（Ｓ５４５）。
【００７０】
モニタリングの結果、基準バッテリの負極電位が基準値に達しなければ、閾値電圧決定装置は、基準バッテリを１．２Ｃ−ｒａｔｅで続けて充電する。
【００７１】
モニタリングの結果、基準バッテリの負極電位が基準値に達すると、閾値電圧決定装置は、基準バッテリの電圧を充電電流に対応する閾値電圧に決定する（Ｓ５５０）。また、閾値電圧決定装置は、充電電流を変更する（Ｓ５６５）。そして、閾値電圧決定装置は、ステップＳ５３５〜ステップＳ５６５を繰り返し実行し、基準バッテリの電圧が最大電圧以上であれば、閾値電圧決定装置は充電を終了する（Ｓ５７０）。
【００７２】
図７には、ステップＳ５３５〜ステップＳ５６５が繰り返し実行された結果による負極電位のグラフ７１０が示されている。１．２Ｃ−ｒａｔｅで基準バッテリが充電される間に負極電位が基準値７２０に達したとき、基準バッテリの電圧が３．９７４Ｖであると仮定する。閾値電圧決定装置は、３．９７４Ｖを１．２Ｃ−ｒａｔｅに対応する閾値電圧に決定し、充電電流を１．１Ｃ−ｒａｔｅに変更する。閾値電圧決定装置は、１．１Ｃ−ｒａｔｅで基準バッテリを充電する間に基準バッテリの負極電位が基準値７２０に達すると、負極電位が基準値７２０に達するときの電圧を１．１Ｃ−ｒａｔｅに対応する閾値電圧に決定し、充電電流を１．１Ｃ−ｒａｔｅから１．０Ｃ−ｒａｔｅに変更する。このような方式で、閾値電圧決定装置は、ステップＳ５３５〜ステップＳ５６５を繰り返し行ってステップ充電モードの充電電流のそれぞれに対応する閾値電圧を決定し、充電電流と閾値電圧との間の対応関係が記録された表を完成する。完成された表は、例えば、上記で説明した表２に当該する。
【００７３】
実施により、様々な種類のバッテリに基準電極が挿入される。この場合、閾値電圧決定装置は、基準電極が挿入されたバッテリに図５に示す閾値電圧決定方法を行うことで各バッテリの種類に対応する表を生成できる。このように生成された表は、図４Ｂを参照して説明した表４４０、４５０、及び４６０に当該する。
【００７４】
一実施形態によれば、ステップＳ５２５で、閾値電圧決定装置は最小値に一定の値αを加えて基準値を決定する。ここで、αは定数として、０＜α≦０．１である。この場合、充電電流に対応する閾値電圧は、基準値が最小値であるときよりも低く決定されるが、これについて図８Ａ〜図８Ｂを参照しながら具体的に説明する。
【００７５】
図８Ａを参照すると、基準値＝０．１である場合８１０、及び基準値＝０．１１である場合８２０のそれぞれにおいて、ステップＳ５３５〜ステップＳ５６５の反復的な実行結果による負極電位にグラフが示され、図８Ａに示された各グラフに対する数値表が下記の表３に記載されている。
【００７６】
【表３】
2018082613.tif 000005
上記の表３を参照するとき、同じ充電電流であれば、負極電位が基準値＝０．１１に達した時のＳＯＣが基準値＝０．１に達した時のＳＯＣよりも小さい。これは、同じ充電電流が基準バッテリに流れれば、負極電位が基準値＝０．１１に達した時の基準バッテリの電圧は負極電位が基準値＝０．１に達した時の基準バッテリの電圧よりも小さいことを意味する。閾値電圧は、基準値に達した時の基準バッテリの電圧に決定されるため、基準値＝０．１である場合８１０より、基準値＝０．１１である場合８２０に閾値電圧が低く決定される。図８Ｂにおいて基準値＝０．１である場合８１０の閾値電圧（「□」で表示）と基準値＝０．１１である場合８２０の閾値電圧（記号「○」で表示）が示されているが、基準値＝０．１１である場合８２０の閾値電圧が低く形成される。
【００７７】
基準値＝０．１１である場合８２０に生成された閾値電圧により、図２に示すバッテリ充電方法が実行されれば、充電電流はバッテリ１２０の電圧が低い閾値電圧に達した時に変更される。そのため、バッテリ１２０の電圧が低く制御され、バッテリ１２０の使用期間がより増加する。上記で説明した表２が基準値＝０．１である場合８１０に生成された閾値電圧であれば、バッテリ充電装置１１０は、バッテリ１２０の使用期間をより増やすために表２を基準値＝０．１１である場合８２０に生成された閾値電圧に代替して図２に示すバッテリ充電方法を行うことができる。
【００７８】
図９及び図１０は、一実施形態に係る閾値電圧決定方法の他の一例を説明するためのフローチャートと図である。
【００７９】
図９を参照すると、閾値電圧決定装置は、ステップＳ５４０で、バッテリの電圧が最大電圧に達すると、基準バッテリを放電する（Ｓ９１０）。ここで、基準バッテリは完全放電される。
【００８０】
閾値電圧決定装置は、放電された基準バッテリの充放電サイクル回数が予め決定した回数（一例として、予め決定した回数は２〜１００に属する）に対応するかをチェックする（Ｓ９２０）。基準バッテリが予め決定したレベルまで劣化したかを確認するために、閾値電圧決定装置はステップＳ９２０を行う。ステップＳ９２０で、充放電サイクル回数が予め決定した回数に対応しなければ、閾値電圧決定装置は、ステップＳ５３５〜ステップＳ５６５とステップＳ９１０〜ステップＳ９２０を繰り返す。別の表現にすれば、基準バッテリを予め決定したレベルまで劣化させるために、閾値電圧決定装置はステップＳ５３５〜ステップＳ５６５とステップＳ９１０〜ステップＳ９２０を繰り返す。ステップＳ５３５〜ステップＳ５６５とステップＳ９１０〜ステップＳ９２０の反復実行の結果が図１０に示されている。より具体的に、図１０に５番目、６番目、１０番目などの各充放電サイクルに対して、充電電流−閾値電圧に対するグラフが示されている。充放電サイクル回数が増加するほど閾値電圧は低く決定されるが、上記で説明したように、低く決定された閾値電圧でバッテリ１２０の充電が制御されれば、バッテリ１２０の使用期間がより増加する。
【００８１】
ステップＳ９２０で、充放電サイクル回数が予め決定した回数に対応すると、閾値電圧決定装置は充電を終了する。例えば、充放電サイクル回数が予め決定した回数７６であれば、閾値電圧決定装置は充電を終了し、充放電サイクル回数７６番目に対する充電電流−閾値電圧表を生成する。生成された表は、バッテリ充電装置１１０に格納される。
【００８２】
実施に応じて、閾値電圧決定装置は、充放電サイクル回数が一定回数それぞれに該当するごとに充電電流−閾値電圧表を生成して格納する。言い換えれば、閾値電圧決定装置は、充放電サイクル回数が増加するほど減少するＳＯＨに対応する表を生成する。このように生成された表は、上記の図４Ａを参照して説明した表４１０、４２０、及び４３０に当該する。
【００８３】
図１１は、一実施形態に係るバッテリ充電装置を説明するためのブロック図である。
【００８４】
図１１を参照すると、一実施形態に係るバッテリ充電装置１１０は、コントローラ１１１０及びメモリ１１２０を含む。
【００８５】
コントローラ１１１０は、バッテリ１２０を充電する。一例として、コントローラ１１１０は、ステップ充電モードにおいて充電電流でバッテリ１２０を充電する。
【００８６】
コントローラ１１１０は、充電電流でバッテリ１２０を充電する間に電流変更イベントが発生する場合、充電電流を以降充電電流に変更する。
【００８７】
メモリ１１２０は、充電電流と閾値電圧との間の対応関係が記録された表を格納する。格納された表は、例えば、図２を参照して説明した表１を格納する。実施により、メモリ１１２０は、図４Ａを参照して説明した表４１０、４２０、及び４３０及び／又は図４Ｂを参照して説明した表４４０、４５０、及び４６０を格納する。
【００８８】
図１〜図１０を参照して説明された事項は、図１１を参照して説明された事項に適用できるため、詳細な説明は省略する。
【００８９】
図１２は、一実施形態に係る閾値電圧決定装置を説明するためのブロック図である。
【００９０】
図１２を参照すると、一実施形態に係る閾値電圧決定装置１２００は、メモリ１２１０及びコントローラ１２２０を含む。
【００９１】
コントローラ１２２０は、ステップ充電モードで基準バッテリを充電する。
【００９２】
コントローラ１２２０は、ステップ充電モードで基準バッテリを充電する間に基準バッテリの負極電位が基準値に達する場合、基準バッテリの電圧を充電電流に対応する閾値電圧に決定して充電電流を変更する。コントローラ１２２０は、このような動作を基準バッテリの負極電位が基準値に達するごとに行う。これによって、コントローラ１２２０は、ステップ充電モードの各充電電流に対応する閾値電圧を決定することができ、充電電流と閾値電圧との間の対応関係を記録した表を生成し得る。
【００９３】
メモリ１２１０は、コントローラ１２２０によって生成された表を格納する。
【００９４】
閾値電圧決定装置１２００によって生成された表は、前述したバッテリ充電装置１１０又は後述するバッテリ管理システムに格納される。
【００９５】
図１〜図１１を参照して説明された事項は、図１２を参照して説明された事項に適用できるため、詳細な説明は省略する。
【００９６】
図１３は、一実施形態に係る自動車を説明するための図である。
【００９７】
図１３を参照すると、自動車１３００は、バッテリシステム１３１０を含む。自動車１３００は、バッテリパック１３１１を電源として用いる自動車である。自動車１３００は、例えば、電気自動車又はハイブリッド自動車であり得る。
【００９８】
バッテリシステム１３１０は、バッテリパック１３１１及びバッテリ管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ：ＢＭＳ）１３１２を含む。上記で説明したバッテリ充電装置１１０はオフボード（ｏｆｆ−ｂｏａｒｄ）充電器として、自動車１３００の外部充電器に当該する。この場合、バッテリ充電装置１１０は、ケーブルを介して自動車１３００と連結してバッテリパック１３１１を充電する。実現に応じて、バッテリ充電装置１１０はオンボード（ｏｎ−ｂｏａｒｄ）充電器として、自動車１３００又はＢＭＳ１３１２に含まれてもよい。
【００９９】
バッテリ充電装置１１０は、バッテリパック１３１１に含まれたバッテリセルの負極電位が基準値以上を保持するよう、バッテリパック１３１１に対する充電を制御する。これにより、バッテリパック１３１１の寿命特性が向上される。
【０１００】
図１〜図１２を参照して説明された事項は、図１３を参照して説明された事項に適用できるため、詳細な説明は省略する。
【０１０１】
図１４は、一実施形態に係る端末を説明するための図である。
【０１０２】
図１４を参照すると、端末１４００は電源１４２０と接続される。
【０１０３】
端末１４００及び電源１４２０が示されている。端末１４００は、スマートフォン、ノート型パソコン、タブレットＰＣ、又は、ウェアラブルデバイスのような移動端末であり得る。端末１４００に対する例は例示的な事項に過ぎず、端末１４００は前述した例に制限されない。
【０１０４】
一実施形態によれば、バッテリ充電装置１１０は端末１４００に含まれてもよい。例えば、バッテリ充電装置１１０は、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）形態に端末１４００に搭載される。端末１４００は上記で説明したバッテリ充電方法を行う。
【０１０５】
他の実施形態によれば、バッテリ充電装置１１０は電源１４２０に含まれてもよい。ここで、電源１４２０は、端末１４００の充電ポートと有線に接続されたり無線接続される。電源１４２０は、上記で説明したバッテリ充電方法により動作して端末１４００のバッテリ１４１０を充電する。
【０１０６】
図１４には、バッテリ１４１０が端末１４００に含まれるものとして図示されているが、これは一実施形態に係る例示的な事項にすぎない。例えば、端末１４００から分離したバッテリ１４１０が電源１４２０と接続して充電されてもよい。
【０１０７】
図１〜図１３を参照して説明された事項は、図１４を参照して説明された事項に適用できるため、詳細な説明は省略する。
【０１０８】
バッテリ１２０の負極電位はバッテリ１２０の内部状態に該当するため、バッテリ１２０が充電される間には測定し難い。そのため、バッテリ１２０の負極電位は、充電する間には測定されず推定され、このような推定のために電気化学的なモデルを用いることができる。しかし、電気化学的なモデルは高性能を要求し、低性能バッテリ管理システム及び移動端末は電気化学的モデルを駆動することが難しい。一実施形態によれば、低性能バッテリ管理システム及び／又は移動端末は、電気化学的モデルを用いて負極電位を推定する方法の代わりに、上記で説明したバッテリ充電方法を行う。そのため、低性能バッテリ管理システム及び／又は移動端末は、バッテリ１２０を充電する間にバッテリ１２０の負極電位を一定レベル以上に保持することができ、バッテリ１２０の寿命特性をより向上させ得る。
【０１０９】
実施形態に係る方法は、多様なコンピュータ手段を介して実施されるプログラム命令の形態で具現され、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録される。記録媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造などを単独又は組み合わせて含む。記録媒体及びプログラム命令は、本発明の目的のために特別に設計して構成されたものでもよく、コンピュータソフトウェア分野の技術を有する当業者にとって公知のものであり、使用可能なものであってもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体の例としては、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク及び磁気テープのような磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤのような光記録媒体、フロプティカルディスクのような磁気−光媒体、及びＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリなどのようなプログラム命令を保存して実行するように特別に構成されたハードウェア装置を含む。プログラム命令の例としては、コンパイラによって生成されるような機械語コードだけでなく、インタプリタなどを用いてコンピュータによって実行される高級言語コードを含む。ハードウェア装置は、本発明の動作を実行するために１つ以上のソフトウェアモジュールとして作動するように構成してもよく、その逆も同様である。
【０１１０】
上述のように実施形態をたとえ限定された図面によって説明しても、当技術分野で通常の知識を有する者であれば、前記に基づいて様々な技術的な修正及び変形を適用することができる。例えば、説明された技術が、説明された方法と異なる順序で実行されたり、及び／又は、説明されたシステム、構造、装置、回路などの構成要素が、説明された方法と異なる形態で結合又は組み合わせられたり、他の構成要素又は均等物によって置き換えたり置換されても、適切な結果を達成することができる。
【０１１１】
したがって、他の具現、他の実施形態、及び請求範囲と均等なものも後述する請求範囲の範囲に属する。
【符号の説明】
【０１１２】
１１０  バッテリ充電装置
１２０  バッテリ
１２００  閾値電圧決定装置
１３００  自動車
【図１】
2018082613.tif 000006
【図２】
2018082613.tif 000007
【図３】
2018082613.tif 000008
【図４Ａ】
2018082613.tif 000009
【図４Ｂ】
2018082613.tif 000010
【図５】
2018082613.tif 000011
【図６】
2018082613.tif 000012
【図７】
2018082613.tif 000013
【図８Ａ】
2018082613.tif 000014
【図８Ｂ】
2018082613.tif 000015
【図９】
2018082613.tif 000016
【図１０】
2018082613.tif 000017
【図１１】
2018082613.tif 000018
【図１２】
2018082613.tif 000019
【図１３】
2018082613.tif 000020
【図１４】
2018082613.tif 000021