(57)【要約】【課題】複数の二次電池で構成される二次電池ユニットを効率よく充電する二次電池ユニットの充電装置を提供する。【解決手段】  複数の二次電池４を直列に接続して構成された電池パック２０を充電する二次電池ユニットの充電装置であって、複数の二次電池４を独立して充放電させる充放電制御部６と、複数の二次電池４の夫々の電圧を測定する電圧センサ７と、複数の二次電池４の充電可能容量を推定する充電容量算出部１６と、二次電池ユニット２０を充電する際に、充電容量算出部１６により複数の二次電池４の充電可能容量を夫々推定し、複数の二次電池４の充電可能容量の差を減少させるように充放電制御部６によって二次電池４を充放電する充放電指令部１７と、を備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の二次電池を直列に接続して構成された二次電池ユニットを充電する二次電池ユニットの充電装置であって、
前記複数の二次電池を独立して充放電させる充放電制御部と、
前記複数の二次電池の夫々の電圧を測定する電圧センサと、
前記複数の二次電池の充電可能容量を推定する充電可能容量推定部と、
前記二次電池ユニットを充電する際に、前記充電可能容量推定部により前記複数の二次電池の充電可能容量を夫々推定させ、前記複数の二次電池の充電可能容量の差を減少させるように前記充放電制御部によって前記二次電池を充放電させる充電バランス制御部と、
を備えたことを特徴とする二次電池ユニットの充電装置。
【請求項２】
前記充電バランス制御部は、前記二次電池ユニットの充電中において、いずれかの前記二次電池が満充電になる前に前記複数の二次電池の充電可能容量を夫々検出した後に、前記複数の二次電池の充電可能容量が互いに一致するように前記複数の二次電池を充放電制御させることを特徴とする請求項１に記載の二次電池ユニットの充電装置。
【請求項３】
前記複数の二次電池それぞれの入出力電流を測定する電流センサと、
前記電圧センサ及び前記電流センサによって検出される前記二次電池ユニットを充電した際の前記二次電池の電圧及び入出力電流の変化に基づいて、前記二次電池の劣化指標を推定する劣化指標推定部と、
前記二次電池の充電率を検出する充電率検出部と、を有し、
前記充電可能容量推定部は、前記劣化指標推定部により推定した前記二次電池の劣化指標と、前記充電率検出部により検出した前記二次電池の充電率とに基づいて、前記二次電池の充電可能容量を演算することを特徴とする請求項１または２に記載の二次電池ユニットの充電装置。
【請求項４】
前記劣化指標推定部は、前記二次電池の電圧Ｖと、前記二次電池の充電容量Ｑの変化量ｄＱに対する前記二次電池の電圧Ｖの変化量ｄＶの割合であるｄＶ/ｄＱとの関係を示す微分曲線Ｖ-ｄＶ/ｄＱにおける特徴点の電圧Ｖに基づいて、前記二次電池の劣化指標を推定することを特徴とする請求項３に記載の二次電池ユニットの充電装置。
【請求項５】
前記劣化指標推定部は、前記二次電池の電圧Ｖと、前記二次電池の電圧Ｖの変化量ｄＶに対する前記二次電池の充電容量Ｑの変化量ｄＱの割合であるｄＱ/ｄＶとの関係を示す微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶにおける特徴点の電圧Ｖに基づいて、前記二次電池の劣化指標を推定することを特徴とする請求項３に記載の二次電池ユニットの充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は二次電池の充電装置に係り、特に複数の二次電池で構成される二次電池ユニットの充電技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両等に搭載されている二次電池ユニットは、電圧及び容量を確保するために、複数の二次電池を接続して構成されている。
このような二次電池ユニットに使用される二次電池は、例え同一の仕様であっても、劣化の進み具合や充放電特性が異なる可能性がある。したがって、各二次電池の満充電容量、満充電電圧や、充電した際の電圧の上昇度合いが異なる場合がある。このような二次電池ユニットを充電すると、いずれかの二次電池が満充電となった場合には、更に二次電池ユニットを充電すると、満充電となった二次電池が過充電となる虞があるため、それ以上の充電を停止する必要がある。しかしながら、このように充電を停止すると、満充電となった二次電池以外の二次電池は満充電とならないので、二次電池ユニット全体としての充電可能容量が低下してしまうといった問題点がある。
【０００３】
そこで、充電の際に複数の二次電池の電圧を一定にするバランサーが広く使用されている。例えば特許文献１には、複数の二次電池の電圧差を検出し、当該電圧差に基づいて、各二次電池を独立して充放電させて、全ての二次電池の充電電圧をバランスさせる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３０９９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１のように、二次電池の電圧の差分量に基づいて充放電を制御する二次電池の充電装置においては、二次電池の電圧が他の二次電池の電圧より所定値以上高くなった場合に、電圧の高い二次電池を放電し、他の二次電池を充電させることで、二次電池の電圧をバランスさせるように制御することが一般的である。これにより、全ての二次電池を満充電に近い状態にすることが可能となる。
【０００６】
しかしながら、上記のように二次電池の電圧差が所定値以上になった場合に、電圧の高い二次電池を放電し、電圧の低い二次電池を充電させるようにすると、満充電となるまでに充放電を繰り返し実行する可能性がある。このように放電を頻繁に行うと、充電完了するまでに必要な電力量や充電時間が増加するといった問題点があった。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数の二次電池で構成される二次電池ユニットを効率よく満充電に近い状態に充電する二次電池ユニットの充電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明の二次電池ユニットの充電装置は、複数の二次電池を直列に接続して構成された二次電池ユニットを充電する二次電池ユニットの充電装置であって、前記複数の二次電池を独立して充放電させる充放電制御部と、前記複数の二次電池の夫々の電圧を測定する電圧センサと、前記複数の二次電池の充電可能容量を推定する充電可能容量推定部と、前記二次電池ユニットを充電する際に、前記充電可能容量推定部により前記複数の二次電池の充電可能容量を夫々推定させ、前記複数の二次電池の充電可能容量の差を減少させるように前記充放電制御部によって前記二次電池を充放電させる充電バランス制御部と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
これにより、二次電池ユニットを充電させる際に、複数の二次電池の充電可能容量を夫々推定し、複数の二次電池の充電可能容量の差が減少するように二次電池を充放電させるので、無駄な二次電池の放電を抑えて、全ての二次電池を満充電に近い状態に充電させることができる。
また、好ましくは、前記充電バランス制御部は、前記二次電池ユニットの充電中において、いずれかの前記二次電池が満充電になる前に前記複数の二次電池の充電可能容量を夫々検出した後に、前記複数の二次電池の充電可能容量が互いに一致するように前記複数の二次電池を充放電制御させるとよい。
【０００９】
これにより、二次電池ユニットの充電中に、始めに二次電池の充電可能容量を夫々推定し、その後に複数の二次電池の充電可能容量を互いに一致させるので、充電時間を抑制しつつ、充電完了時に複数の二次電池を全て満充電に近い状態にすることができる。
また、好ましくは、前記複数の二次電池それぞれの入出力電流を測定する電流センサと、前記電圧センサ及び前記電流センサによって検出される前記二次電池ユニットを充電した際の前記二次電池の電圧及び入出力電流の変化に基づいて、前記二次電池の劣化指標を推定する劣化指標推定部と、前記二次電池の充電率を検出する充電率検出部と、を有し、前記充電可能容量推定部は、前記劣化指標推定部により推定した前記二次電池の劣化指標と、前記充電率検出部により検出した前記二次電池の充電率とに基づいて、前記二次電池の充電可能容量を演算するとよい。
【００１０】
これにより、二次電池の充電中に、二次電池の劣化指標を推定し、二次電池の充電可能容量を容易に演算することが可能となる。
また、好ましくは、前記劣化指標推定部は、前記二次電池の電圧Ｖと、前記二次電池の充電容量Ｑの変化量ｄＱに対する前記二次電池の電圧Ｖの変化量ｄＶの割合であるｄＶ/ｄＱとの関係を示す微分曲線Ｖ-ｄＶ/ｄＱにおける特徴点の電圧Ｖに基づいて、前記二次電池の劣化指標を推定するとよい。
【００１１】
これにより、二次電池の劣化指標を、電圧及び入出力電流の変化に基づいて早期に推定することが可能となる。
また、好ましくは、前記劣化指標推定部は、前記二次電池の電圧Ｖと、前記二次電池の電圧Ｖの変化量ｄＶに対する前記二次電池の充電容量Ｑの変化量ｄＱの割合であるｄＱ/ｄＶとの関係を示す微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶにおける特徴点の電圧Ｖに基づいて、前記二次電池の劣化指標を推定するとよい。
【００１２】
これにより、二次電池の劣化指標を、電圧及び入出力電流の変化に基づいて早期に推定することが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の二次電池ユニットの充電装置によれば、二次電池ユニットを充電させる際に、複数の二次電池の充電可能容量を夫々検出し、複数の二次電池の充電可能容量の差が減少するように二次電池を充放電させるので、無駄な二次電池の充放電を抑えて、全ての二次電池を満充電に近い状態に効率よく充電させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態の二次電池システムを示す概略構成図である。
【図２】微分曲線Ｖ−ｄＶ／ｄＱの一例を示す特性図である。
【図３】本実施形態に係る電池パックの充電制御手順を示すフローチャートである。
【図４】本実施形態での充電時における二次電池の電圧の推移の一例を示すグラフである。
【図５】充電開始からの経過時間ｔ1における各二次電池の充電容量を示すグラフである。
【図６】充電開始からの経過時間ｔ2における各二次電池の充電容量を示すグラフである。
【図７】充電開始からの経過時間ｔ3における各二次電池の充電容量を示すグラフである。
【図８】従来の二次電池システムによる、充電時における二次電池の電圧の推移の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を具体化した二次電池システムの一実施形態を説明する。
図１は本実施形態の二次電池システムを示す概略構成図である。
本実施形態の二次電池システム１は電気自動車に搭載されており、走行用動力源である走行モータに電力を供給している。全体として二次電池システム１は、その全体を統合制御するメインコントローラ２、及び電池パック２０（二次電池ユニット）から構成されている。電池パック２０は、メインコントローラ２に接続されるとともに互いに直列に接続された複数の二次電池モジュール３から構成されている。
【００１６】
二次電池モジュール３は、二次電池４、サブコントローラ５及び充放電制御部６から構成されている。
二次電池４は、所期の電池容量及び出力電圧を達成するために複数の単電池を並列及び直列に組み合わせて構成されている。本実施形態の二次電池４は、その正極電極板にＬｉＭｎ２Ｏ４及びＬｉＭＯ２（Ｍは、Ｃｏ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｍｎ，Ｆｅの内、少なくとも１つを含む遷移金属元素）が含まれている。
【００１７】
二次電池４には電圧センサ７、電流センサ８及び温度センサ９が接続されている。電圧センサ７により二次電池４の電圧Ｖが検出され、電流センサ８により二次電池４の入出力電流Ｉが検出され、温度センサ９により二次電池４の温度Ｔが検出され、それらの検出情報はサブコントローラ５に入力される。
サブコントローラ５は、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等から構成されている。サブコントローラ５は充放電制御部６を駆動して二次電池４の充放電を制御する機能を奏する。なお、本実施形態においては、二次電池４の劣化指標として、新品時の満充電容量に対する現状の満充電容量の比率であるＳＯＨ（State Of Health）を使用する。
【００１８】
また、サブコントローラ５は、二次電池４のＳＯＨを推定するために必要な微分曲線を算出する微分曲線算出部１０を備えている。本実施形態では微分曲線としてＶ-ｄＶ/ｄＱを用いている。微分曲線Ｖ-ｄＶ/ｄＱとは、二次電池４の電圧Ｖと、二次電池４の充電容量Ｑの変化量ｄＱに対する電圧Ｖの変化量ｄＶの割合である微分値ｄＶ/ｄＱとの関係を示すものである。
【００１９】
微分曲線算出部１０は、二次電池４の充電時または放電時に所定時間毎に二次電池４の充電容量Ｑを逐次算出すると共に、これに同期して電圧Ｖを取得し、二次電池４の充電容量Ｑの変化量ｄＱに対する電圧Ｖの変化量ｄＶの割合である微分値ｄＶ/ｄＱを算出する。そして、得られた微分値ｄＶ/ｄＱと電圧Ｖとの関係を示す曲線として微分曲線Ｖ-ｄＶ/ｄＱを算出する。
【００２０】
図２は微分曲線Ｖ-ｄＶ/ｄＱの一例を示す特性図である。図２では、微分値ｄＶ/ｄＱを縦軸とし、電圧Ｖを横軸として微分曲線Ｖ-ｄＶ/ｄＱが表されている。二次電池４の充電に伴って二次電池４の充電率（ＳＯＣ：State of Charge）と共に電圧Ｖが増加し、それに応じて微分値ｄＶ/ｄＱが変化することにより、例えば図２に示すように微分曲線Ｖ-ｄＶ/ｄＱ上には、電圧値Ｖの所定範囲（例えば３．５Ｖ〜３．８Ｖ付近）において、２つの変曲点Ｐ1、Ｐ2が現れる。
【００２１】
微分曲線算出部１０は、算出した変曲点Ｐ1、Ｐ2を含む微分曲線Ｖ-ｄＶ/ｄＱ及び温度センサ９により検出された電池温度Ｔ（以下、これらを実測データと称する）をメインコントローラ２に出力する。
また、サブコントローラ５は、二次電池４の充放電に伴う入出力電流Ｉ及び電圧Ｖをメインコントローラ２に出力する。
【００２２】
一方、メインコントローラ２はサブコントローラ５と同様に、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等から構成されている。
メインコントローラ２は、入出力部１２、データ保存部１３、ＳＯＨ推定部１４（劣化指標推定部）、ＳＯＣ算出部１５（充電率検出部）、充電容量算出部１６（充電可能容量推定部）及び充放電指令部１７（充電バランス制御部）を備えている。
【００２３】
データ保存部１３は、入出力部１２を介して各二次電池モジュール３のサブコントローラ５から入力された実測データを記憶する。またデータ保存部１３には、予め微分曲線Ｖ−ｄＶ／ｄＱ上の特定の特徴点と二次電池４のＳＯＨとの相関関係を示すデータ（以下、基準データと称する）が温度域毎に記憶されている。
基準データの作成処理は、以下の通りである。
【００２４】
まず、本実施形態の二次電池４と同一規格の二次電池４の劣化試験を実施し、未使用の二次電池４の充放電を繰り返して寿命限界まで段階的に劣化させる。劣化過程の各ＳＯＨにおいて、異なる複数の温度域の下で二次電池４を充放電させる。
そして、二次電池４の充電時に所定時間毎に二次電池４の充電容量Ｑを逐次算出すると共に、これに同期して電圧Ｖを取得する。このように、充放電により得られた電圧Ｖ及び充電容量Ｑに基づき微分値ｄＶ／ｄＱを算出し、電圧Ｖと微分値ｄＶ／ｄＱとの関係を示す微分曲線Ｖ−ｄＶ／ｄＱを算出する。そして、微分曲線Ｖ−ｄＶ／ｄＱ上に出現した特定の特徴点の位置（Ｖ，ｄＶ／ｄＱ）を求める。特徴点は、例えば電圧Ｖの所定の範囲で微分曲線Ｖ−ｄＶ／ｄＱに現れた２つの変曲点Ｐ1、Ｐ2の中点にすればよい。結果として特定の特徴点と二次電池４のＳＯＨとの相関関係が温度域毎に定められ、各二次電池モジュール３の共通の基準データとして予めデータ保存部１３に記憶される。
【００２５】
ＳＯＨ推定部１４は、微分曲線算出部１０から出力された微分曲線Ｖ−ｄＶ／ｄＱ、基準データ、及び実測データを用いて、夫々の二次電池４のＳＯＨを推定する。例えば、基準データのうち、実測データに一致または近似するデータと、微分曲線算出部１０から出力された微分曲線Ｖ−ｄＶ／ｄＱ上に現れる特徴点とを照らし合わせ、一致または近似する基準データからＳＯＨを推定する。なお、ＳＯＨの推定方法は、他の方法であってもよい。例えば、微分曲線算出部１０において、二次電池４の電圧Ｖの変化量ｄＶに対する二次電池４の充電容量Ｑの変化量ｄＱの割合であるｄＱ/ｄＶとの関係を示す微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶを算出し、この微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶから特徴点を特定して、二次電池４のＳＯＨを推定してもよい。この場合、例えば電圧Ｖの所定の範囲において、微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶの傾きが最大となる点を特徴点としたり、１つのピークを所定のｄＱ/ｄＶで横切る２つの点の中点を特徴点としたりすればよい。
【００２６】
このときの実測データは微分曲線の全領域が算出されている必要はなく、上記所定範囲の電圧Ｖの領域を含むものであれば特徴点の特定が可能である。本発明の劣化指標推定部は、このような部分的な微分曲線を算出する場合も含むものとする。
なお、各ＳＯＨ間及び各温度域間は基準データを特定できないため、補間処理により基準データを算出してもよい。
【００２７】
ＳＯＣ算出部１５は、すべての二次電池４それぞれのＳＯＣ（State Of Charge）を、電圧センサ７及び電流センサ８によって算出される電圧及び電流に基づいて算出する。
充電容量算出部１６は、ＳＯＨ推定部１４により推定したＳＯＨとＳＯＣ算出部１５により算出したＳＯＣに基づいて、各二次電池４の充電容量及び充電可能容量を算出する。
充放電指令部１７は、ＳＯＨ推定部１４により推定されたＳＯＨ等に基づき、各二次電池モジュール３のサブコントローラ５に入出力部１２を介して充放電制御の指令を出力する。例えば所定値未満のＳＯＨが推定された二次電池モジュール３に対しては、充放電時の最大許容電流や最大許容電圧を制限する指令を出力する。この指令に基づくサブコントローラ５による充放電制御により、劣化の進行した二次電池４の保護が図られる。
【００２８】
また、充放電指令部１７は、いずれかの二次電池４において寿命限界を下回るＳＯＨが推定された場合等には、運転席に設けられた表示部１８に車両点検を促すメッセージを表示する。これにより販社等で車両点検が実施されて、必要に応じて二次電池４が交換される。
また、充放電指令部１７は、各充放電制御部６を制御して、各二次電池４の電圧の差を低減させるバランサー機能を実行させる。
【００２９】
上記の説明では、各二次電池モジュール３の二次電池４全体を対象として、電圧Ｖ、入出力電流Ｉ及び温度Ｔの検出処理、微分曲線Ｖ-ｄＶ/ｄＱの算出処理、ＳＯＨの推定処理を実施したが、これに限るものではない。例えば、二次電池４が複数の単電池によって構成されている場合には、この単電池毎に各処理を実施してもよい。また、微分曲線算出部１０については、メインコントローラ２に備えてもよく、ＳＯＨ推定部１４、ＳＯＣ算出部１５、充電容量算出部１６については、メインコントローラ２ではなくサブコントローラ５に夫々備えてもよい。
【００３０】
本実施形態の二次電池システム１は、以上のように各二次電池４のＳＯＨ及び充電容量を夫々算出可能な構成であり、特に電池パック２０の充電装置における充電制御について特徴を有する。
図３は、メインコントローラ２によって実行する、本実施形態に係る電池パック２０の充電制御手順を示すフローチャートである。
【００３１】
以下、電池パック２０の充電制御について、図３を用いて説明する。
本ルーチンは、低充電状態からの電池パック２０の充電時に、詳しくは電池パック２０の全ての二次電池４が所定電圧Ｖpより低い状態からの充電時に、本ルーチンを開始させる。所定電圧Ｖpは、複数の二次電池４の電圧の差を低減させるバランサー機能の実行開始を許可する最低電圧であり、ＳＯＨの推定が可能な電圧以上に設定するとよい。
【００３２】
始めに、ステップＳ１０では、電池パック２０の充電を開始させる。これにより、電池パック２０の各二次電池４の電圧が夫々上昇する。そして、ステップＳ２０に進む。
ステップＳ２０では、ＳＯＨ推定部１４によって、各二次電池４のＳＯＨを夫々推定する。そして、ステップＳ３０に進む。
ステップＳ３０では、ステップＳ２０においてＳＯＨ推定部１４によって演算した各二次電池４のＳＯＨと、ＳＯＣ算出部１５よって演算した各二次電池４の現状のＳＯＣを夫々入力して、各二次電池４の充電可能容量Ｑｎを算出する。そして、ステップＳ４０に進む。
【００３３】
ステップＳ４０では、ステップＳ３０において演算した各二次電池４の充電可能容量Ｑｎより、バランサー機能における放電可能容量を演算する。放電可能容量は、各二次電池４の充電可能容量Ｑｎから、各充電可能容量Ｑｎのうち最も少ない充電可能容量Ｑminを減算した値である。そして、ステップＳ５０に進む。
ステップＳ５０では、ステップＳ４０で演算した放電可能容量に基づいて、バランサー機能により各二次電池４の放電を実行させる。そして、ステップＳ６０に進む。
【００３４】
ステップＳ６０では、各バランサー機能によって各二次電池４に対し、夫々の放電可能容量の放電を完了させる。そして、本ルーチンを完了させる。
上記のように充電制御を行う二次電池システム１において、当該充電制御した際の各二次電池４の電圧Ｖの推移及び充電容量Ｑの推移の一例を、図４〜図７を用いて説明する。
図４は、本実施形態での充電時における二次電池４（Ａ、Ｂ）の電圧Ｖの推移の一例を示すグラフである。図５は、充電開始ｔ0からの経過時間ｔ1における各二次電池Ａ、Ｂの充電容量Ｑを示すグラフである。図６は、充電開始ｔ0からの経過時間ｔ2における各二次電池Ａ、Ｂの充電容量Ｑを示すグラフである。図７は、充電開始からの経過時間ｔ3における各二次電池Ａ、Ｂの充電容量Ｑを示すグラフである。
【００３５】
図４において、実線は二次電池Ａを、破線は二次電池Ｂの電圧の推移を示す。図５〜図７において、棒グラフのうちの斜線部は各経過時間における充電容量Ｑを示し、棒グラフ全体は満充電容量を示し、棒グラフ中の白抜き部、即ち満充電容量から充電容量Ｑを除いた部分が充電可能容量を示す。
なお、図４〜図７は、二次電池Ａ及び二次電池Ｂによって電池パック２０が構成されている場合を示している。
【００３６】
図４に示すように、二次電池Ａ及び二次電池Ｂの両方が、所定電圧Ｖpよりも低い電圧の状態から充電を開始すると、充電によって二次電池Ａ及び二次電池Ｂの両方の電圧が上昇していく（図４中のｔ０〜ｔ1間）。なお、ここではバランサー機能が実行されずに充電しており、このような場合には、二次電池Ａ及び二次電池Ｂのいずれも同容量ずつ、充電容量Ｑが増加していく。但し、二次電池Ａと二次電池Ｂとは、ＳＯＨ及び満充電容量の違いから、同じ容量ずつ充電しても電圧Ｖの上昇度合いは異なる。
【００３７】
また、この経過時間ｔ０〜ｔ1の間で、上記ステップＳ２０に示すようにＳＯＨ推定部１４によって各二次電池Ａ、Ｂ夫々のＳＯＨが推定される。
二次電池Ａ及び二次電池Ｂの両方の電圧Ｖが、所定電圧Ｖｐ以上になったときに（ｔ1）、二次電池Ａの電圧Ｖａと二次電池Ｂの電圧Ｖｂとの差が所定値以上であると判定された際に、上記ステップＳ３０に示すように充電可能容量Ｑn（Ｑa、Ｑb）が算出される。なお、経過時間ｔ１のときには、図５に示すように、二次電池Ａの充電可能容量Ｑaと二次電池Ｂの充電容量Ｑbとは異なる値となっている。
【００３８】
バランサー機能の実行により二次電池Ａの電力が消費されるため、二次電池Ａの充電容量の単位時間当たりの増加量が低下する。これにより、二次電池Ａの電圧の上昇速度もt1までの上昇速度より低下する（ｔ1〜ｔ2）。そして、図６に示すように二次電池Ａの充電可能容量Ｑaと二次電池Ｂの充電可能容量Ｑbとが一致するまで、バランサー機能を実行させる。
【００３９】
二次電池Ａの充電可能容量Ｑaと二次電池Ｂの充電可能容量Ｑbとが一致した状態（図４中のｔ2）以降は、バランサー機能の実行を停止させ二次電池Ａ及び二次電池Ｂの充電を続行させる。
二次電池Ａの充電可能容量Ｑaと二次電池Ｂの充電可能容量Ｑbとが一致した状態から充電を続行させると、二次電池Ａと二次電池Ｂの電圧が上昇する（図４中のｔ2→ｔ3）。そして、二次電池Ａ及び二次電池Ｂを満充電容量まで充電させると、図７に示すように同時期に二次電池Ａ及び二次電池Ｂの両方が満充電Ｖmaxとなり、図４に示すように電圧Ｖが一致する（ｔ3）。
【００４０】
以上のように、本実施形態の二次電池システム１では、充電する際に各二次電池Ａ、Ｂの充電可能容量を演算し、バランサー機能によって各二次電池Ａ、Ｂの充電可能容量が一致するように制御する。これにより、バランサー機能の実行後の充電によって、二次電池Ａ及び二次電池Ｂの充電量が同量ずつ増加していくので、二次電池Ａ及び二次電池Ｂは同時に満充電になる。
【００４１】
なお、上記実施形態では、二次電池４が２つの電池パック２０の場合を示しているが、二次電池４を２個よりも多く接続した電池パック２０では、全ての二次電池４の電圧が所定電圧に達したときに、充電可能容量の最も大きい二次電池４を基準として、それ以外の二次電池４をバランサー機能によって放電して充電可能容量を合わせるようにすればよい。
【００４２】
図８は、比較例として、従来の二次電池システムによる、充電時における二次電池４の電圧の推移の一例を示すグラフである。
比較例の二次電池システムは、本実施形態と同様に二次電池Ａ及び二次電池Ｂから構成される電池パック２０であり、バランサー機能を各二次電池Ａ、Ｂに対して備えているが、その制御方法が本実施形態と異なる。
【００４３】
図８に示すように、比較例の二次電池システムは、電池パック２０を充電した際に、二次電池Ａ及び二次電池Ｂの両方の電圧が上昇していく（図８中のｔ０〜ｔ4間）が、全ての二次電池Ａ及びＢが適宜設定された所定電圧Ｖq以上であるとともに、二次電池Ａの電圧と二次電池Ｂとの電圧差（図８中のＶｒ）が所定値Ｖｓ以上である場合に、電圧の高い二次電池Ｂに対してバランサー機能により電力を消費して、二次電池Ｂの電圧の上昇を抑える（図８中のｔ4）。そして二次電池Ａの電圧と二次電池Ｂとの電圧差ΔＡＢが０になった時点でバランサー機能の実行を停止させる（図８中のｔ5）。以降もこの制御を繰り返して充電を継続する。なお、図８においては、ｔ6〜ｔ7、ｔ8〜ｔ9において二次電池Ａに対してバランサー機能を実行して、二次電池Ａの電圧の上昇を抑えている。
【００４４】
このように、従来の充電制御では、二次電池Ａの電圧と二次電池Ｂとの電圧差が所定値Ｖｓ以上になる毎にバランサー機能を実行させるので、満充電になるまでにバランサー機能を繰り返し実行させる可能性がある。例えば、図８に示すように、経過時間ｔ4〜ｔ5において二次電池Ｂの充電容量を消費し、ｔ６〜ｔ７及びｔ８〜ｔ９においては二次電池Ａの充電容量を消費する。このように、バランサー機能の実行回数が複数回になるとともに、電力消費の対象となる二次電池が入れ替わる可能性もある。したがって、満充電までの１回の充電において、バランサー機能による合計電力消費量が増加するとともに、充電時間が増加する可能性がある。
【００４５】
また、二次電池Ａ及び二次電池Ｂいずれかが満充電状態に達した際に、他の二次電池が満充電状態に達しない可能性もあり、電池パック２０全体の満充電容量が低下する可能性もある。
これに対し、本実施形態では、満充電となるまでの１回の充電において、バランサー機能の実行は１回で済み、バランサー機能による電力消費量を最低限に抑えることができる。したがって、電力消費や充電時間を抑えた効率のよい全ての二次電池４の充電を行うことが可能となる。
【００４６】
また、本実施形態では、充電終了時に全ての二次電池４が同時に満充電となるので、二次電池ユニット２０全体の満充電容量を最大限利用することが可能となる。
また、本実施形態では、ＳＯＨ推定部１４において、二次電池４の電圧Ｖと、二次電池４の充電容量Ｑの変化量ｄＱに対する二次電池４の電圧Ｖの変化量ｄＶの割合であるｄＶ／ｄＱとの関係を示す微分曲線Ｖ−ｄＶ／ｄＱにおける特徴点の電圧Ｖ、または二次電池４の電圧Ｖと、二次電池４の電圧Ｖの変化量ｄＶに対する二次電池４の充電容量Ｑの変化量ｄＱの割合であるｄＱ／ｄＶとの関係を示す微分曲線Ｖ−ｄＱ／ｄＶにおける特徴点の電圧Ｖに基づいて、二次電池４のＳＯＨを推定する。
【００４７】
したがって、二次電池４のＳＯＨを、電圧及び入出力電流の変化に基づいて早期に推定することができる。これにより、充電の初期において、各二次電池４のＳＯＨを推定して、充電可能容量を算出することができるので、以降の充電の際に余裕をもって全ての二次電池４の電圧をバランスさせることが可能となる。
以上で本発明に係る二次電池の劣化度合測定装置の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
【００４８】
例えば、本実施形態では、二次電池４毎にＳＯＨを推定して、複数の二次電池４がいずれも満充電になるように充電制御するが、二次電池４を構成する単電池毎にＳＯＨを推定して、複数の単電池がいずれも満充電になるように充電制御してもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１  二次電池システム
４  二次電池
７  電圧センサ
６  充放電制御部
８  電流センサ
１４  ＳＯＨ推定部（劣化指標推定部）
１５  ＳＯＣ算出部（充電率検出部）
１７  充放電司令部（充電バランス制御部）
１６  充電容量算出部（充電可能容量推定部）
２０  電池パック（二次電池ユニット）
【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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