(57)【要約】【課題】複数のセルを含む蓄電モジュールの充電において、より簡易な構成によってセル間の容量のばらつきを低減できる充電方法を提供する。【解決手段】一実施形態の充電方法は、直列接続された複数のセル１１を含む蓄電モジュール１の充電方法である。この充電方法は、充電電圧が第１電圧値に到達するまで、第１電流値に設定された充電電流により蓄電モジュール１の定電流充電を行う第１ステップと、第１ステップの後に、予め定められた終了条件を満たすまで、充電電圧が第１電圧値に維持されるように充電電流を徐々に絞ることにより、蓄電モジュール１の定電圧充電を行う第２ステップと、第２ステップの後に、第１電流値よりも小さい充電電流により蓄電モジュール１を更に充電する第３ステップと、を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続された複数のセルを含む蓄電モジュールの充電方法であって、
充電電圧が第１電圧値に到達するまで、第１電流値に設定された充電電流により前記蓄電モジュールの定電流充電を行う第１ステップと、
前記第１ステップの後に、予め定められた終了条件を満たすまで、前記充電電圧が前記第１電圧値に維持されるように前記充電電流を徐々に絞ることにより、前記蓄電モジュールの定電圧充電を行う第２ステップと、
前記第２ステップの後に、前記第１電流値よりも小さい前記充電電流により前記蓄電モジュールを更に充電する第３ステップと、
を含む、充電方法。
【請求項２】
前記終了条件は、前記充電電流が前記第１電流値よりも小さい第２電流値まで低下することであり、
前記第３ステップでは、前記充電電圧が前記第１電圧値に維持されるように前記充電電流を前記第２電流値よりも小さい第３電流値まで徐々に絞ることにより、前記蓄電モジュールの定電圧充電を行う、
請求項１に記載の充電方法。
【請求項３】
前記終了条件は、前記充電電流が前記第１電流値よりも小さい第２電流値まで低下することであり、
前記第３ステップは、
前記充電電圧が前記第１電圧値よりも高い第２電圧値に到達するまで、前記第１電流値よりも小さく且つ前記第２電流値よりも大きい第４電流値に設定された前記充電電流により前記蓄電モジュールの定電流充電を行うステップと、
前記第４電流値による定電流充電の後に、予め定められた追加終了条件を満たすまで、前記充電電圧が前記第２電圧値に維持されるように前記充電電流を徐々に絞ることにより、前記蓄電モジュールの定電圧充電を行うステップと、を含む、
請求項１に記載の充電方法。
【請求項４】
前記追加終了条件は、前記充電電流が前記第２電流値まで低下することである、
請求項３に記載の充電方法。
【請求項５】
前記追加終了条件は、前記充電電流が前記第２電流値よりも小さい第５電流値まで低下することである、
請求項３に記載の充電方法。
【請求項６】
前記終了条件は、前記充電電流が前記第１電流値よりも小さい第２電流値まで低下することであり、
前記第３ステップは、前記充電電圧が前記第１電圧値よりも高い第３電圧値に到達するまで、前記第２電流値に設定された充電電流により前記蓄電モジュールの定電流充電を行うステップを含む、
請求項１に記載の充電方法。
【請求項７】
前記第３ステップは、前記第２電流値による定電流充電の後に、前記充電電圧が前記第３電圧値に維持されるように前記充電電流を徐々に絞ることにより、前記蓄電モジュールの定電圧充電を行うステップを更に含む、
請求項６に記載の充電方法。
【請求項８】
前記第２ステップの後の前記蓄電モジュールの電圧値に基づいて、前記蓄電モジュールに含まれる前記複数のセル間で容量のばらつきが生じているか否かを判定する判定ステップを更に含み、
前記第３ステップは、前記判定ステップにおいて前記ばらつきが生じていると判定された場合に実行され、前記判定ステップにおいて前記ばらつきが生じていると判定されなかった場合には実行されない、
請求項１〜７のいずれか一項に記載の充電方法。
【請求項９】
前記充電方法は、直列接続された複数の前記蓄電モジュールに対して実行され、
前記判定ステップでは、前記第２ステップの後に複数の前記蓄電モジュールの各々の電圧値を取得し、前記蓄電モジュール間の前記電圧値の比較結果に基づいて、複数の前記蓄電モジュールのうちに前記ばらつきが生じている蓄電モジュールが存在するか否かを判定し、
前記第３ステップは、前記判定ステップにおいて前記ばらつきが生じている蓄電モジュールが存在すると判定された場合に実行され、前記判定ステップにおいて前記ばらつきが生じている蓄電モジュールが存在すると判定されなかった場合には実行されない、
請求項８に記載の充電方法。
【請求項１０】
前記第２ステップと前記判定ステップとの間に、前記充電電流の電流値が０となる期間を設けるステップを更に含む、
請求項８又は９に記載の充電方法。
【請求項１１】
充電対象となる前記蓄電モジュールは、チタン酸リチウムを負極材料として用いたリチウムイオン二次電池である、
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の充電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一側面は、充電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、直列接続された複数の電池（セル）を含む蓄電モジュールを充電する際に各セルの容量（電圧）を均等化する手法が知られている。例えば、特許文献１，２は、セル毎に並列接続された均等化回路を設けることにより上述した均等化を行う手法を開示している。均等化回路は、直列接続されたスイッチング素子と抵抗素子とから構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−５２８８号公報
【特許文献２】特開２０１１−１１５０１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した均等化回路によって各セルの容量を均等化する手法では、セル毎に均等化回路を設けるための工数及びコストが発生する。また、例えば蓄電モジュールが非常に多くのセル（例えば１００個のセル）を含むバイポーラ電池である場合等、セル毎に均等化回路を設けることが困難であり現実的ではない場合もある。
【０００５】
そこで、本発明の一側面は、複数のセルを含む蓄電モジュールの充電において、より簡易な構成によってセル間の容量のばらつきを低減できる充電方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面に係る充電方法は、直列接続された複数のセルを含む蓄電モジュールの充電方法であって、充電電圧が第１電圧値に到達するまで、第１電流値に設定された充電電流により蓄電モジュールの定電流充電を行う第１ステップと、第１ステップの後に、予め定められた終了条件を満たすまで、充電電圧が第１電圧値に維持されるように充電電流を徐々に絞ることにより、蓄電モジュールの定電圧充電を行う第２ステップと、第２ステップの後に、第１電流値よりも小さい充電電流により蓄電モジュールを更に充電する第３ステップと、を含む。
【０００７】
上記充電方法では、第１ステップ及び第２ステップの充電（すなわちＣＣＣＶ充電）の完了後、更に第１の電流値よりも小さい充電電流による充電（低レート充電）が実施される。第２ステップの完了時点では、蓄電モジュールに含まれる複数のセル間で、充電容量（すなわち開放電圧（ＯＣＶ））にばらつきが生じている場合がある。このようなばらつきが生じている場合、容量が大きいセル（高容量セル）は、容量が小さいセル（低容量セル）よりも内部抵抗が大きいため、発熱によって消費されるエネルギー量が大きい。このため、ＣＣＣＶ充電の後に更に低レート充電を行うことにより、低容量セルの方が、高容量セルよりも効率良く充電されることになる。その結果、低容量セルと高容量セルとの間の容量差を小さくすることができ、セル間の容量のばらつきが低減される。また、上記充電方法では、従来技術のようにセル毎に並列接続される均等化回路を設ける必要がない。従って、上記充電方法によれば、複数のセルを含む蓄電モジュールの充電において、より簡易な構成によってセル間の容量のばらつきを低減することができる。
【０００８】
終了条件は、充電電流が第１電流値よりも小さい第２電流値まで低下することであってもよく、第３ステップでは、充電電圧が第１電圧値に維持されるように充電電流を第２電流値よりも小さい第３電流値まで徐々に絞ることにより、蓄電モジュールの定電圧充電を行ってもよい。この場合、通常のＣＣＣＶ充電（第１ステップ及び第２ステップ）の完了後に、更に終了電流値（第２電流値）よりも小さい低レートの電流によって定電圧充電を継続することにより、セル間の容量のばらつきを低減できる。また、例えば蓄電モジュールがリチウムイオン二次電池である場合には、通常のＣＣＣＶ充電の終了電流値（第２電流値）よりも小さい低レートの電流によって充電を行うことにより、負極における金属リチウムの析出を効果的に抑制することができる。
【０００９】
終了条件は、充電電流が第１電流値よりも小さい第２電流値まで低下することであってもよく、第３ステップは、充電電圧が第１電圧値よりも高い第２電圧値に到達するまで、第１電流値よりも小さく且つ第２電流値よりも大きい第４電流値に設定された充電電流により蓄電モジュールの定電流充電を行うステップと、第４電流値による定電流充電の後に、予め定められた追加終了条件を満たすまで、充電電圧が第２電圧値に維持されるように充電電流を徐々に絞ることにより、蓄電モジュールの定電圧充電を行うステップと、を含んでもよい。この場合、通常のＣＣＣＶ充電（第１ステップ及び第２ステップ）の完了後に、第２電圧値を定電圧値とすると共に第４電流値を定電流値とする追加のＣＣＣＶ充電を実施することにより、セル間の容量のばらつきを低減できる。
【００１０】
追加終了条件は、充電電流が第２電流値まで低下することであってもよい。この場合、通常のＣＣＣＶ充電（第１ステップ及び第２ステップ）の終止条件（第２電流値）を、追加のＣＣＣＶ充電の終止条件としてそのまま利用することにより、充電制御を簡易化できる。
【００１１】
追加終了条件は、充電電流が第２電流値よりも小さい第５電流値まで低下することであってもよい。この場合、第２電流値を終止条件とする場合と比較して、充電完了後に蓄電モジュールに生じるＩＲドロップを小さくすることができるため、蓄電モジュールの充電率をより高めることができる。
【００１２】
終了条件は、充電電流が第１電流値よりも小さい第２電流値まで低下することであってもよく、第３ステップは、充電電圧が第１電圧値よりも高い第３電圧値に到達するまで、第２電流値に設定された充電電流により蓄電モジュールの定電流充電を行うステップを含んでもよい。この場合、通常のＣＣＣＶ充電（第１ステップ及び第２ステップ）の完了後に、当該ＣＣＣＶ充電の終止電流（第２電流値）を新たな定電流とする定電流充電を更に行うことにより、比較的簡易な電流制御によって、セル間の容量のばらつきを低減できる。
【００１３】
第３ステップは、第２電流値による定電流充電の後に、充電電圧が第３電圧値に維持されるように充電電流を徐々に絞ることにより、蓄電モジュールの定電圧充電を行うステップを更に含んでもよい。この場合、定電圧充電を更に行うことにより、当該定電圧充電を行わない場合と比較してＩＲドロップを低減できるため、蓄電モジュールの充電率をより高めることができる。
【００１４】
上記充電方法は、第２ステップの後の蓄電モジュールの電圧値に基づいて、蓄電モジュールに含まれる複数のセル間で容量のばらつきが生じているか否かを判定する判定ステップを更に含んでもよい。第３ステップは、判定ステップにおいてばらつきが生じていると判定された場合に実行され、判定ステップにおいてばらつきが生じていると判定されなかった場合には実行されない。この場合、不要な過充電（すなわち、セル間の容量のばらつきが生じていない場合に第３ステップを実行すること）を適切に防止することができる。
【００１５】
上記充電方法は、直列接続された複数の蓄電モジュールに対して実行されてもよく、判定ステップでは、第２ステップの後に複数の蓄電モジュールの各々の電圧値を取得し、蓄電モジュール間の電圧値の比較結果に基づいて、複数の蓄電モジュールのうちにばらつきが生じている蓄電モジュールが存在するか否かを判定してもよい。第３ステップは、判定ステップにおいてばらつきが生じている蓄電モジュールが存在すると判定された場合に実行され、判定ステップにおいてばらつきが生じている蓄電モジュールが存在すると判定されなかった場合には実行されない。この場合、蓄電モジュール間の電圧値の比較結果に基づいて、セル間の容量のばらつきが生じている蓄電モジュールが存在するか否かを簡易に判定できる。その結果、不要な過充電（すなわち、セル間の容量のばらつきが生じている蓄電モジュールが存在しない場合に第３ステップを実行すること）を適切に防止することができる。
【００１６】
上記充電方法は、第２ステップと判定ステップとの間に、充電電流の電流値が０となる期間を設けるステップを更に含んでもよい。この場合、判定ステップの前に充電電流の電流値を０にする（すなわち、電流を蓄電モジュールに流さないようにする）ことにより、蓄電モジュールに電流が流れているときに生じる電圧変動をなくすことができる。その結果、判定ステップにおいて、セル間の容量のばらつきが生じているか否かをより一層精度良く判定することが可能となる。
【００１７】
上記充電方法の充電対象となる蓄電モジュールは、チタン酸リチウムを負極材料として用いたリチウムイオン二次電池であってもよい。第３ステップにおける充電は、第２ステップ完了時点において十分に充電されているセルにとっては過充電となる。そこで、過充電耐性の高いチタン酸リチウムを負極材料として用いたリチウムイオン二次電池を充電対象とすることにより、既に十分に充電されているセルに対する過充電による悪影響を抑制しつつ、セル間の容量のばらつきを低減できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の一側面によれば、複数のセルを含む蓄電モジュールの充電において、より簡易な構成によってセル間の容量のばらつきを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】一実施形態の充電方法を実施する充電システムの概略構成図である。
【図２】本実施形態の充電方法の概要を説明するための図である。
【図３】高容量セル及び低容量セルの電圧及び抵抗の関係を示す図である。
【図４】本実施形態の充電方法の第１例を示す図である。
【図５】本実施形態の充電方法の第２例を示す図である。
【図６】本実施形態の充電方法の第３例を示す図である。
【図７】本実施形態の充電方法の第４例を示す図である。
【図８】変形例に係る充電方法を示すフローチャートである。
【図９】変形例に係る充電システムを示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。
【００２１】
図１は、本実施形態の充電方法が実施される充電システムの概略構成図である。同図に示される充電システム１００は、充電対象となる蓄電モジュール１と、蓄電モジュール１に対する充電を制御する制御装置２と、制御装置２からの指示（制御信号）に基づいて蓄電モジュール１の充電を行う充電装置３と、を含んで構成されている。
【００２２】
蓄電モジュール１は、直列接続された複数のセル１１を含んでいる。蓄電モジュール１は、例えば、セパレータを介して複数の電極（正極、負極）が積層されてなるバイポーラ電池である。蓄電モジュール１は、例えば、ニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池等の二次電池である。本実施形態では、蓄電モジュール１は、チタン酸リチウム（ＬＴＯ）を負極材料として用いたリチウムイオン二次電池である。
【００２３】
制御装置２は、充電装置３の動作を制御することにより、蓄電モジュール１に流れる充電電流を制御する装置である。制御装置２は、物理的には、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）等のプロセッサ、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）又はＲＡＭ（Random  Access  Memory）等のメモリ、ＨＤＤ（Hard  Disk  Drive）又はＳＳＤ（Solid  State  Drive）等の補助記憶装置等を備えたコンピュータ装置として構成され得る。また、蓄電モジュール１が車両に搭載されている場合には、制御装置２は、当該車両のシステムを統括的に管理するＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）であってもよい。制御装置２は、蓄電モジュール１に含まれる複数のセル１１間の容量（すなわち開放電圧（以下「ＯＣＶ（Open  Circuit  Voltage）」））のばらつきを低減するための充電制御を行うように構成されている。具体的には、制御装置２において、上記メモリ等に読み込まれた所定の充電制御プログラムが上記プロセッサ等によって実行されることにより、制御装置２から充電装置３に対して、充電方法を指示する制御信号が出力される。
【００２４】
充電装置３は、蓄電モジュール１と接続されて、制御装置２からの指示に応じて、当該蓄電モジュール１に所定の電流値の充電電流を流すことにより、当該蓄電モジュール１の充電を行う装置である。
【００２５】
電圧センサ４は、蓄電モジュール１の端子間にかかる電圧を測定するセンサである。制御装置２は、電圧センサ４の測定値を参照することが可能なように、電圧センサ４と接続されている。制御装置２は、電圧センサ４の測定値を参照することにより、蓄電モジュール１の電圧値を適宜把握することができる。
【００２６】
まず、図２を参照して、本実施形態の充電方法の概要について説明する。図２は、複数のセル１１間で容量のばらつきがある場合において、容量が高いセル１１（以下「高容量セル」）及び容量が低いセル１１（以下「低容量セル」）のそれぞれの充電時における閉回路電圧（以下「ＣＣＶ（Closed  Circuit  Voltage）」）及びＯＣＶの一例を模式的に示した図である。図２において、ＣＣＶ１及びＯＣＶ１は、高容量セルのＣＣＶ及びＯＣＶである。ＣＣＶ２及びＯＣＶ２は、低容量セルのＣＣＶ及びＯＣＶである。
【００２７】
時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間Ｐ１は、充電電圧（蓄電モジュール１の端子間にかかる電圧）が予め定められた電圧値Ｖ１に到達するまで、一定の電流値Ｃ１に設定された充電電流により蓄電モジュール１の定電流充電（ＣＣ（Constant  Current）充電）を行う期間である。ここで、電圧値Ｖ１は、例えば、蓄電モジュール１の満充電時のＯＣＶ（全てのセル１１のＯＣＶの総和）と安全率とに基づいて設定された電圧閾値である。具体的には、電圧値Ｖ１は、蓄電モジュール１の満充電電圧（つまり、１００［％］の充電状態（ＳＯＣ）に相当する電圧）であってもよいし、安全率を考慮して満充電電圧よりも低い電圧に設定されてもよい。
【００２８】
時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間Ｐ２は、予め定められた終了条件を満たすまで、充電電圧がＶ１に維持されるように充電電流を徐々に絞ることにより、蓄電モジュール１の定電圧充電（ＣＶ（Constant  Voltage）充電）を行う期間である。ここでの終了条件は、充電電流の電流値が電流値Ｃ２（＜Ｃ１）まで低下することである。期間Ｐ１及び期間Ｐ２を併せた充電は、定電流定電圧充電（ＣＣＣＶ充電）と呼ばれる従来一般的な充電方式である。
【００２９】
図２に示されるように、ＣＣＣＶ充電が完了した時点（時刻ｔ３）では、高容量セルの容量（ＯＣＶ１）と低容量セルの容量（ＯＣＶ２）との差（ＯＣＶ１−ＯＣＶ２）が比較的大きい。そこで、本実施形態の充電方法では、ＣＣＣＶ充電の完了後に、更に低レート充電（時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間Ｐ３における充電）を実行する。低レート充電は、電流値Ｃ１よりも小さい充電電流を用いた充電である。このような低レート充電を実施することにより、高容量セルと低容量セルとの容量差（ＯＣＶ１−ＯＣＶ２）を低減できる。これについて、図３を参照して詳細に説明する。
【００３０】
図３は、高容量セル及び低容量セルの電圧及び抵抗の関係を示す図である。図３において、３つの実線は、ほぼ理想的な充電がされているセル（すなわち、上述した高容量セル）の電圧又は抵抗を示している。一方、１つの破線は、容量ずれが生じているセル（すなわち、上述した低容量セル）の電圧又は抵抗を示している。図３の（Ａ）は、充電時間に対する電圧を示している。図３の（Ｂ）は、充電時間に対する抵抗値を示している。図３に示されるように、時刻ｔにおいて、電圧が高く充電状態（ＳＯＣ）が高い高容量セル（３つの実線）は、電圧が低く充電状態（ＳＯＣ）が低い低容量セル（１つの破線）よりも大きい抵抗を有する。また、各セルは直列接続されているため、高容量セル及び低容量セルには、同じ大きさの電流が流れる。このため、高容量セルにおいて発熱によって消費されるエネルギー量（電流の２乗と抵抗との積）は、低容量セルにおいて発熱によって消費されるエネルギー量よりも大きくなる。従って、高容量セルと低容量セルとが混在する状態（すなわち、セル間の容量のばらつきがある状態）で上述した低レート充電を実行することにより、高容量セルよりも低容量セルの方が効率的に充電されることになる。その結果、図２に示されるように、上述した低レート充電を実施することにより、高容量セルの電圧（ＯＣＶ１，ＣＣＶ１）と低容量セルの電圧（ＯＣＶ２，ＣＣＶ２）との差を小さくすることができる。すなわち、図２に示されるように、高容量セルの電圧の傾きよりも低容量セルの電圧の傾きの方が大きくなるため、高容量セルと低容量セルとの間の電圧差が小さくなる。このように、本実施形態の充電方法は、高容量セルと低容量セルとの間で発熱によるエネルギー消費量の差が生じるという知見に基づいて、通常の充電（ここではＣＣＣＶ充電）の完了後に更に低レート充電を実施することにより、高容量セルと低容量セルとの容量差（ＯＣＶ１−ＯＣＶ２）を低減する。
【００３１】
続いて、図４〜図７を参照して、本実施形態の充電方法（特に上述した低レート充電）のいくつかの充電パターン（第１例〜第４例）について説明する。なお、第１例〜第４例において、上述した期間Ｐ１及び期間Ｐ２（ＣＣＣＶ充電）は共通である。すなわち、第１例〜第４例のいずれにおいても、まず、期間Ｐ１（時刻ｔ１〜ｔ２）において、充電電圧が予め定められた電圧値Ｖ１（第１電圧値）に到達するまで、予め定められた電流値Ｃ１（第１電流値）に設定された充電電流により、蓄電モジュール１の定電流充電を行う（第１ステップ）。続いて、期間Ｐ２（時刻ｔ２〜ｔ３）において、予め定められた終了条件を満たすまで、充電電圧が電圧値Ｖ１に維持されるように充電電流を徐々に絞ることにより、蓄電モジュール１の定電圧充電を行う（第２ステップ）。本実施形態では、上記終了条件は、充電電流の電流値が電流値Ｃ１よりも小さい電流値Ｃ２（第２電流値）まで低下することである。電流値Ｃ２は、終止電流値として予め定められた電流値である。
（第１例）
【００３２】
図４に示されるように、第１例は、上記ＣＣＣＶ充電（期間Ｐ１，Ｐ２）の完了後に、充電電圧が電圧値Ｖ１に維持されるように充電電流を電流値Ｃ２よりも小さい電流値Ｃ３（第３電流値）まで徐々に絞ることにより、蓄電モジュール１の定電圧充電を更に行う充電パターンである。すなわち、第１例では、ＣＣＣＶ充電が完了する時刻ｔ３から充電電流が電流値Ｃ３となる時刻ｔ４までの期間Ｐ３において、上述した低レート充電が実施される。
【００３３】
第１例では、通常のＣＣＣＶ充電（第１ステップ及び第２ステップ）の完了後に、更に終了電流値（電流値Ｃ２）よりも小さい低レートの電流（電流値Ｃ３の充電電流）によって定電圧充電を継続することにより、セル１１間の容量のばらつきを低減できる。また、本実施形態のように蓄電モジュール１がリチウムイオン二次電池である場合には、通常のＣＣＣＶ充電の終了電流値（電流値Ｃ２）よりも小さい低レートの電流によって充電を行うことにより、負極における金属リチウムの析出を効果的に抑制することもできる。
（第２例）
【００３４】
図５に示されるように、第２例は、上記ＣＣＣＶ充電（期間Ｐ１，Ｐ２）の完了後に追加のＣＣＣＶ充電を実施するパターンである。具体的には、第２例では、上記低レート充電（期間Ｐ３）は、充電電圧が電圧値Ｖ１よりも高い電圧値Ｖ２（第２電圧値）に到達する時刻ｔ３１まで、電流値Ｃ１よりも小さく且つ電流値Ｃ２よりも大きい電流値Ｃ４（第４電流値）に設定された充電電流により蓄電モジュール１の定電流充電（期間Ｐ３１）を行うステップを含む。また、上記低レート充電は、電流値Ｃ４による定電流充電（期間Ｐ３１）の後に、予め定められた追加終了条件を満たすまで、充電電圧が電圧値Ｖ２に維持されるように充電電流を徐々に絞ることにより、蓄電モジュール１の定電圧充電（期間Ｐ３２）を行うステップを含む。第２例では、追加終了条件は、充電電流が電流値Ｃ２まで低下することである。
【００３５】
第２例では、通常のＣＣＣＶ充電（期間Ｐ１，Ｐ２）の完了後に、電圧値Ｖ２を定電圧値とすると共に電流値Ｃ４を定電流値とする追加のＣＣＣＶ充電を実施することにより、セル１１間の容量のばらつきを低減できる。また、通常のＣＣＣＶ充電の終止条件（すなわち終止条件としての電流値Ｃ２）を、低レート充電における追加のＣＣＣＶ充電の終止条件としてそのまま利用することにより、充電制御を簡易化することができる。
（第３例）
【００３６】
図６に示されるように、第３例は、第２例とは異なる追加終了条件を用いて追加のＣＣＣＶ充電を行う点において第２例と相違している。第３例のその他の点は、第２例と同様である。具体的には、第３例では、追加終了条件は、充電電流が電流値Ｃ２よりも小さい電流値Ｃ５（第５電流値）まで低下することである。電流値Ｃ５は、追加の終止電流値として予め定められた電流値である。これにより、第３例では、充電電流が電流値Ｃ２となる時刻ｔ３２から充電電流が電流値Ｃ５となる時刻ｔ４までの期間Ｐ３３だけ、第２例よりも充電期間が長くなる。
【００３７】
第３例では、電流値Ｃ２を終止条件とする第２例と比較して、充電完了後に蓄電モジュール１に生じるＩＲドロップを小さくすることができるため、蓄電モジュール１の充電率をより高めることができる。また、第３例では、第２例よりも充電期間が長くなるため、第２例と比較して高容量セルに対する過充電の影響が大きくなるものの、第２例よりもセル１１間の容量のばらつき（すなわち、高容量セルと低容量セルとの容量差）の低減効果を高めることができる。
（第４例）
【００３８】
図７に示されるように、第４例は、上記ＣＣＣＶ充電（期間Ｐ１，Ｐ２）の完了後に追加のＣＣＣＶ充電を実施する点において、第２例及び第３例と類似しているが、上記ＣＣＣＶ充電（期間Ｐ１，Ｐ２）の終止電流（電流値Ｃ２）を新たな定電流とする点において、第２例及び第３例とは相違している。具体的には、第４例では、上記低レート充電（期間Ｐ３）は、充電電圧が電圧値Ｖ１よりも高い電圧値Ｖ３（第３電圧値）に到達する時刻ｔ３３まで、電流値Ｃ２に設定された充電電流により蓄電モジュール１の定電流充電（期間Ｐ３４）を行うステップを含む。また、上記低レート充電は、電流値Ｃ２による定電流充電（期間Ｐ３４）の後に、予め定められた終了条件を満たすまで、充電電圧が電圧値Ｖ３に維持されるように充電電流を徐々に絞ることにより、蓄電モジュール１の定電圧充電（期間Ｐ３５）を行うステップを含む。ここでの終了条件は、一例として、充電電流が電流値Ｃ２よりも小さい電流値Ｃ６まで低下することである。電流値Ｃ６は、追加の終止電流値として予め定められた電流値である。
【００３９】
第４例では、通常のＣＣＣＶ充電（期間Ｐ１，Ｐ２）の完了後に、当該ＣＣＣＶ充電の終止電流（電流値Ｃ２）を新たな定電流とする定電流充電（期間Ｐ３４）を更に行うことにより、比較的簡易な電流制御によって、セル１１間の容量のばらつきを低減できる。また、第４例では、定電圧充電（期間Ｐ３５）を更に行うことにより、当該定電圧充電を行わない場合と比較してＩＲドロップを低減できるため、蓄電モジュール１の充電率をより高めることができる。なお、第４例において、定電圧充電（期間Ｐ３５）は省略されてもよい。すなわち、上記ＣＣＣＶ充電（期間Ｐ１，Ｐ２）の完了後に追加のＣＣ充電（期間Ｐ３４）のみが実施されてもよい。
【００４０】
上述した第２例〜第４例は、上記ＣＣＣＶ充電（期間Ｐ１，Ｐ２）における電圧制御の閾値（電圧値Ｖ１）よりも大きい閾値（電圧値Ｖ２，Ｖ３）を用いて低レート充電を行うパターンである。低レートの電流（電流値Ｃ１よりも小さい電流）によって充電を行うことにより、ＩＲドロップを抑えることができ、その結果として電圧測定誤差を小さくすることができるため、このように電圧制御の閾値を高くすることができる。
【００４１】
以上述べた本実施形態の充電方法では、第１ステップ及び第２ステップの充電（期間Ｐ１，Ｐ２におけるＣＣＣＶ充電）の完了後、更に電流値Ｃ１よりも小さい充電電流による充電（期間Ｐ３における低レート充電）が実施される。上述したように、第２ステップの完了時点（時刻ｔ３）では、蓄電モジュール１に含まれる複数のセル１１間で、充電容量（ＯＣＶ）にばらつきが生じている場合がある。このようなばらつきが生じている場合、容量が大きいセル（高容量セル）は、容量が小さいセル（低容量セル）よりも内部抵抗が大きいため、発熱によって消費されるエネルギー量が大きい。このため、ＣＣＣＶ充電の後に更に低レート充電を行うことにより、低容量セルの方が、高容量セルよりも効率良く充電されることになる。その結果、セル１１間の容量のばらつきが低減される。つまり、上述した低レート充電は、セル１１間の容量のばらつきを補正するための充電モードとして機能する。また、上記充電方法では、従来技術のようにセル１１毎に並列接続される均等化回路を設ける必要がない。従って、上記充電方法によれば、複数のセル１１を含む蓄電モジュール１の充電において、より簡易な構成によってセル１１間の容量のばらつきを低減することができる。これにより、低容量セルの容量を高容量セルの容量に近づけることができ、蓄電モジュール１全体の使用可能容量を増やすことができる。
【００４２】
なお、上述した低レート充電（第３ステップ）は、第２ステップ完了時点（時刻ｔ３）において十分に充電されているセル１１にとっては過充電となるが、本実施形態では、過充電耐性の高いＬＴＯを負極材料として用いたリチウムイオン二次電池を充電対象としている。これにより、既に十分に充電されているセル１１に対する過充電による悪影響を抑制しつつ、セル１１間の容量のばらつきを低減できる。すなわち、本実施形態の充電方法は、過充電耐性の高いＬＴＯを負極材料として用いたリチウムイオン二次電池に対して好適な充電方法である。
［変形例］
【００４３】
図８は、変形例に係る充電方法の手順を示すフローチャートである。図８に示されるように、変形例に係る充電方法は、上述した期間Ｐ１におけるＣＣ充電を行う第１ステップ（Ｓ１）と上述した期間Ｐ２におけるＣＶ充電を行う第２ステップ（Ｓ２）とを実行した後に、上述した期間Ｐ３における低レート充電を行う第３ステップ（Ｓ４）を実行するか否かを判定する判定ステップ（Ｓ３）を含む。本実施形態では、第２ステップと判定ステップとの間に、充電電流の電流値が０となる期間が設けられる。具体的には、判定ステップにおいては、第２ステップの後の蓄電モジュール１の電圧値（充電電流を切った後（電圧降下後）の電圧値）に基づいて、蓄電モジュール１に含まれる複数のセル１１間で容量のばらつきが生じているか否かが判定される。そして、上述した低レート充電は、判定ステップにおいてばらつきが生じていると判定された場合（Ｓ３：ＹＥＳ）に実行される。一方、判定ステップにおいてばらつきが生じていると判定されなかった場合（Ｓ３：ＮＯ）には、上述した低レート充電は実行されない。この場合には、従来の充電方式と同様に、通常のＣＣＣＶ充電のみが実行されることになる。
【００４４】
上記判定ステップは、例えば以下のようにして実施される。図１に示されるように、本実施形態では一例として、制御装置２は、蓄電モジュール１の端子間電圧を測定するための電圧センサ４と接続されている。これにより、制御装置２は、第２ステップの後の蓄電モジュール１の電圧値を取得することができる。ここで、複数のセル１１間で容量のばらつきが生じている場合（すなわち、他のセルと比較して一定以上容量が小さい低容量セルが存在する場合）、複数のセル１１間で容量が均等になるように充電されている場合と比較して、蓄電モジュール１全体の容量（電圧）は小さくなる。制御装置２は、このような特性を利用することにより、例えば以下のようにして上記判定を実行してもよい。例えば、制御装置２は、複数のセル１１間で容量のばらつきが生じていない場合（すなわち、理想的な充電が完了した場合）における蓄電モジュール１の電圧値（理想電圧値ＩＶ）を予め保持しておく。そして、制御装置２は、電圧センサ４により測定された第２ステップの後の蓄電モジュール１の電圧値Ｖと理想電圧値ＩＶとを比較することにより、複数のセル１１間で容量のばらつきが生じているか否かを判定し得る。例えば、制御装置２は、理想電圧値ＩＶと電圧値Ｖとの差（理想電圧値ＩＶ−電圧値Ｖ）が予め定められた閾値以上である（或いは閾値より大きい）場合に、複数のセル１１間で容量のばらつきが生じていると判定し、上記差が上記閾値未満（或いは上記閾値以下）である場合に、複数のセル１１間で容量のばらつきは生じていないと判定し得る。また、他の一例として、充電システム１００は、蓄電モジュール１の端子間電圧を測定するための電圧センサ４以外に、任意の１つのセル１１の電圧を測定するための電圧センサを備えていてもよい。この場合、１つのセル１１の電圧値がセル満充電電圧（セル１１のＳＯＣ＝１００［％］に相当する電圧）であるときに、蓄電モジュール１の電圧値Ｖと理想電圧値ＩＶとを比較することにより、複数のセル１１間で容量のばらつきが生じているか否かを判定し得る。その後の判定手順は、上述した判定手順と同じである。また、他の一例として、蓄電モジュール１の電圧値Ｖが理想電圧値ＩＶであるときに、１つのセル１１の電圧値とセル満充電電圧とを比較することにより、複数のセル１１間で容量のばらつきが生じているか否かを判定し得る。例えば、制御装置２は、１つのセル１１の電圧値とセル満充電電圧との差が予め定められた閾値以上である（或いは閾値より大きい）場合に、複数のセル１１間で容量のばらつきが生じていると判定し、上記差が上記閾値未満（或いは上記閾値以下）である場合に、複数のセル１１間で容量のばらつきは生じていないと判定し得る。
【００４５】
上記変形例に係る充電方法によれば、不要な過充電（すなわち、セル１１間の容量のばらつきが生じていない場合に上述した低レート充電を実行すること）を適切に防止することができる。すなわち、セル１１間のばらつき補正（容量均等化）が必要な場合にのみ上述した低レート充電を適切に実行することが可能となる。また、上記のように、判定ステップの前に充電電流の電流値を０にする（すなわち、電流を蓄電モジュール１に流さないようにする）ことにより、蓄電モジュール１に電流が流れているときに生じる電圧変動をなくすことができる。その結果、判定ステップにおいて、セル１１間の容量のばらつきが生じているか否かをより一層精度良く判定することが可能となる。
【００４６】
図９は、変形例に係る充電システム１００Ａを示す概略構成図である。充電システム１００Ａでは、複数の蓄電モジュール１が充電装置３と直列接続されている。これにより、充電システム１００Ａでは、充電装置３から供給される充電電流によって、複数の蓄電モジュール１が同時に充電される。また、蓄電モジュール１毎に、各蓄電モジュール１の端子間電圧を測定するための電圧センサ４が設けられている。制御装置２は、各電圧センサ４と接続されている。これにより、制御装置２は、各蓄電モジュール１の電圧値を取得することができる。
【００４７】
充電システム１００Ａにおいては、制御装置２は、例えば以下のようにして上記判定ステップ（図８のＳ３）における判定処理を実行し得る。すなわち、制御装置２は、第２ステップの後に複数の蓄電モジュール１の各々の電圧値を取得し、蓄電モジュール１間の電圧値の比較結果に基づいて、複数の蓄電モジュール１のうちにばらつきが生じている蓄電モジュール１が存在するか否かを判定する。そして、上述した低レート充電は、判定ステップにおいてばらつきが生じている蓄電モジュール１が存在すると判定された場合（Ｓ３：ＹＥＳ）に実行される。一方、判定ステップにおいてばらつきが生じている蓄電モジュール１が存在すると判定されなかった場合（Ｓ３：ＮＯ）には、上述した低レート充電は実行されない。
【００４８】
例えば、制御装置２は、複数の電圧値のうちから最大の電圧値Ｖｍａｘと最小の電圧値Ｖｍｉｎとを抽出する。そして、制御装置２は、最大の電圧値Ｖｍａｘと最小の電圧値Ｖｍｉｎとの差（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）が予め定められた閾値以上である（或いは閾値より大きい）場合に、ばらつきが生じている蓄電モジュール１（すなわち、最小の電圧値Ｖｍｉｎの蓄電モジュール１）が存在すると判定し、上記差が上記閾値未満（或いは上記閾値以下）である場合に、ばらつきが生じている蓄電モジュール１は存在しないと判定し得る。
【００４９】
上述したように、複数の蓄電モジュール１が充電装置３と直列接続される充電システム１００Ａにおいては、蓄電モジュール１間の電圧値の比較結果に基づいて、セル１１間の容量のばらつきが生じている蓄電モジュール１が存在するか否かを簡易に判定できる。その結果、不要な過充電（すなわち、セル１１間の容量のばらつきが生じている蓄電モジュール１が存在しない場合に上述した低レート充電を実行すること）を適切に防止することができる。
【００５０】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られない。例えば、上記実施形態（変形例）では、第２ステップの後の蓄電モジュール１の電圧値に基づいて低レート充電を実施するか否かが決定されたが、低レート充電を実施するか否かの判断基準は、上記に限定されない。例えば、蓄電モジュール１の使用年数又は充電回数等に基づいて低レート充電を実施するか否かが決定されてもよい。例えば、蓄電モジュール１の使用年数又は充電回数等が増加すると蓄電モジュール１の劣化が進み、セル間の容量のばらつきが生じ易くなるという観点に基づいて、使用年数又は充電回数等が所定の閾値以上である場合に、低レート充電が実施されてもよい。
【００５１】
また、低レート充電を実施するか否かは、オペレータ等の手動操作（例えば制御装置２に対する入力操作）によって選択されてもよい。また、低レート充電を実施するか否かの判定結果は、オペレータが確認できるように制御装置２が備える出力装置（モニタ等）に一旦出力されてもよい。この場合、その後のオペレータからの入力操作に基づいて低レート充電が開始されてもよい。
【００５２】
また、充電システム１００Ａのように複数の蓄電モジュール１を直列接続して充電を行う場合には、ばらつきが生じていると判定された蓄電モジュール１（例えば、他の蓄電モジュール１と比較して電圧が一定の基準以上低い蓄電モジュール１）を抽出し、抽出された蓄電モジュール１のみを充電装置３と直列接続した後に上述した低レート充電を実施してもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１…蓄電モジュール、２…制御装置、３…充電装置、４…電圧センサ、１１…セル、１００，１００Ａ…充電システム、Ｃ１…電流値（第１電流値）、Ｃ２…電流値（第２電流値）、Ｃ３…電流値（第３電流値）、Ｃ４…電流値（第４電流値）、Ｃ５…電流値（第５電流値）、Ｖ１…電圧値（第１電圧値）、Ｖ２…電圧値（第２電圧値）、Ｖ３…電圧値（第３電圧値）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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