(57)【要約】  二次電池への充電を行う充電器を制御する充電制御部により充電目標電圧と電池電圧との差に基づいて充電可能電力が算出される二次電池充電システムであって、前記充電目標電圧を、電池の設計上許容される電池電圧の上限である充電禁止電圧よりも低く設定する充電閾値電圧設定部を有し、前記充電制御部は、前記電池電圧が前記充電目標電圧を超え且つ前記充電禁止電圧より低い状態で所定の充電停止条件を満たした場合に、前記充電を停止する。
2016031075.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池への充電を行う充電器を制御する充電制御部により充電目標電圧と電池電圧との差に基づいて充電可能電力が算出される二次電池充電システムであって、
前記充電目標電圧を、電池の設計上許容される電池電圧の上限である充電禁止電圧よりも低く設定する充電閾値電圧設定部を有し、
前記充電制御部は、前記電池電圧が前記充電目標電圧を超え且つ前記充電禁止電圧より低い状態で所定の充電停止条件を満たした場合に、前記充電を停止する二次電池充電システム。
【請求項２】
請求項１に記載の二次電池充電システムであって、
前記電池電圧が前記充電目標電圧を超え且つ前記充電禁止電圧よりも低い状態に維持される時間を測定する時間測定部を有し、
前記充電制御部は、前記所定の充電停止条件として前記時間測定部による測定時間が予め定められた第1所定時間に到達した場合に、前記充電を停止する二次電池充電システム。
【請求項３】
請求項２に記載の二次電池充電システムであって、
前記充電閾値電圧設定部は、
前記二次電池の温度、ＳＯＣ、充電電流、及び劣化度の少なくともいずれか一つに基づいて前記充電目標電圧を算出する二次電池充電システム。
【請求項４】
請求項１に記載の二次電池充電システムであって、
前記充電閾値電圧設定部は、
前記充電目標電圧より大きく且つ前記充電禁止電圧よりも小さい保護電圧閾値を設定し、
前記電池電圧が前記充電目標電圧を超え且つ前記保護電圧閾値よりも低い状態に維持される時間を測定する時間測定部を有し、
前記充電制御部は、
前記所定の充電停止条件として前記時間測定部による測定時間が予め定められた第２所定時間に到達した場合に、前記充電を停止する二次電池充電システム。
【請求項５】
請求項４に記載の二次電池充電システムであって、
前記充電閾値電圧設定部は、
前記保護電圧閾値から、前記二次電池の温度、ＳＯＣ、充電電流、及び劣化度の少なくともいずれか一つに基づいて算出された補正値を減算することで、前記充電目標電圧を算出する二次電池充電システム。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の二次電池充電システムであって、
前記充電制御部は、
前記電池電圧が前記充電禁止電圧に到達し場合に前記二次電池と前記充電器との間のリレーを強制的に遮断する二次電池充電システム。
【請求項７】
請求項６に記載の二次電池充電システムであって、
前記リレーが強制的に遮断された場合に、前記充電器の情報を次回以降の充電において使用を禁止する充電器として記録する充電器情報記録部をさらに備える二次電池充電システム。
【請求項８】
請求項７に記載の二次電池充電システムであって、
前記充電器の情報は、該充電器の設置位置情報を含み、
前記二次電池が搭載される電力消費機器又は電力消費乗物に搭載されるＧＰＳシステムの位置情報に前記充電器の設置位置情報が反映される二次電池充電システム。
【請求項９】
二次電池への充電を行う充電器を制御する充電制御工程により、充電目標電圧と電池電圧との差に基づいて充電可能電力が算出される二次電池充電方法であって、
前記充電目標電圧を、電池の設計上許容される電池電圧の上限である充電禁止電圧よりも低く設定する充電目標電圧設定工程を備え、
前記充電制御工程では、前記電池電圧が前記充電目標電圧を超え且つ前記充電禁止電圧より低い状態で所定の充電停止条件を満たした場合に、前記充電を停止する二次電池充電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池の充電システム及び充電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリッド車両といった、いわゆる電動車の二次電池として、リチウムイオン二次電池等の二次電池が用いられている。このような二次電池は、例えば急速充電器等により充電が行われる。【０００３】
二次電池を充電する充電装置として、例えばＪＰ２０１３−２９２３４８Ａに記載のように、充電目標電圧と現在の二次電池の電圧とから充電可能電力を算出すると共に、充電器の出力が充電可能電力となるように制御するものが知られている。このような充電装置においては、例えば充電器に何らかの異常が発生して充電器の出力が充電可能電力以上となることにより、二次電池の電圧が目標電圧を大幅に超過して、二次電池の劣化を招く恐れが有る。【０００４】
そこで、このような目標電圧の大幅な超過を防止するために、例えばＪＰ２０１４−７５２５６Ａに記載のように、電池電圧が目標電圧より大きくなった場合には、充電器から二次電池へ充電される充電電力を充分低い値に制限する（例えば充電器と二次電池との電気的接続を切断することによって充電電流を０に制限する）ことが考えられる。
【発明の概要】
【０００５】
しかしながら、上記ＪＰ２０１４−７５２５６Ａに記載された充電システムにおいては、充電を制御するコントローラから充電器への電流制御指令に対して当該充電器の応答遅れるが生じることで、電池電圧が一時的に充電目標電圧を越えることが考えられる。
【０００６】
ところが、このように一時的に二次電池の電圧が充電目標電圧を越える場合においては、二次電池が過充電に至らないにもかかわらず、充電電力が制限されることとなる。特に、過充電の懸念が無いにもかかわらず充電電流が０に制限されると、充電量が十分に確保できないという事態が想定される。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、過充電を防止しつつ必要以上に充電量を制限することを防止できる二次電池充電システム及び充電方法を提供することにある。
【０００８】
本発明のある態様によれば、二次電池への充電を行う充電器を制御する充電制御部により充電目標電圧と電池電圧との差に基づいて充電可能電力が算出される二次電池充電システムが提供される。この二次電池充電システムは、上記充電目標電圧を、電池の設計上許容される上限電圧である充電禁止電圧よりも所定値以上低く設定する充電閾値電圧設定部を有し、上記充電制御部は、上記電池電圧が上記充電目標電圧を超え且つ上記充電禁止電圧に到達しない状態で所定の充電停止条件を満たした場合に、上記充電を停止する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明を適用する二次電池充電システムの構成図である。
【図２】図２は、第１の実施の形態に係る充電制御を説明する図である。
【図３】図３は、第１の実施の形態に係る充電制御を説明する図である。
【図４】図４は、第１の実施の形態に係る充電制御の流れを説明するフローチャートである。
【図５】図５は、第２の実施の形態に係る充電制御を説明する図である。
【図６】図６は、第３の実施の形態に係る充電制御を説明する図である。
【図７】図７は、第３の実施の形態に係る充電制御の流れを説明するフローチャートである。
【図８】図８は、第４の実施の形態に係る充電制御を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態を適用するシステムの構成図である。
【００１２】
本実施の形態に係る二次電池充電システム１は、例えば電動車に用いる二次電池１０を充電するものである。なお、ここでいう電動車とは、電動モータにより走行する電気自動車や、電動モータと内燃機関とを併用して走行するハイブリッド車両のように、車両の駆動源として二次電池１０の電力で駆動する電動モータを備える車両である。
【００１３】
そして、二次電池充電システム１は、二次電池１０及びコントローラ１１を収容する電池ハウジング１２と、この電池ハウジング１２のＱＣ（Ｑｕｉｃｋ  Ｃｈａｒｇｅ）ポート１００を介して二次電池１０に対して充電を行う充電器１３と、を備えている。
【００１４】
さらに、電池ハウジング１２には、充電器１３から二次電池１０へ供給される充電電流を検出する電流センサ１４と、二次電池１０の電池電圧を検出する電圧センサ１６と、二次電池１０の温度を測定する温度センサ１７と、二次電池１０の充電率を測定するＳＯＣ（ｓｔａｔｅ  ｏｆ  ｃｈａｒｇｅ）検出センサ１９と、二次電池１０の劣化度を測定する劣化度検出センサ２１と、が設けられている。また、二次電池１０と充電器１３の間には、これらの接続及び遮断状態を切り替えるリレー５０が設けられている。なお、劣化度検出センサ２１が二次電池１０の劣化度合いを検出する方法は特に限定されないが、例えば充放電時の電流と電池電圧を複数回検出し、検出した電流の変化に対する電圧の変化を検出することによって二次電池１０の劣化度合を検出する等、公知の手法によって二次電池１０の劣化度合を検出する。
【００１５】
二次電池１０は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素充電池のような二次電池である。本実施形態ではリチウムイオン二次電池である。
【００１６】
コントローラ１１は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。なお、下記に説明するコントローラ１１が有する各構成は、これらＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＩ／Ｏインターフェースにより実現されている。
【００１７】
充電コントローラ１１は、充電禁止電圧記憶部２９と、充電閾値電圧設定部３０と、タイマ３２と、充電可能電力算出部３３と、充電指令部３４と、充電器情報記録部３６と、を有している。
【００１８】
充電器１３は、コントローラ１１からの指令に基づいて充電電力（直流電流）を二次電池１０に供給するいわゆる急速充電器であり、図示しない充電ガン部を備えており、この充電ガン部が電池ハウジング１２のＱＣポート１００に装着されることで二次電池１０への充電が可能となる。
【００１９】
充電禁止電圧記憶部２９は、本実施の形態にかかる二次電池１０について設計上許容される予め定められた上限電圧である充電禁止電圧を記憶している。なお、設計上許容される上限電圧は、二次電池１０の正極、負極、及び電解質等の材料などに応じて適宜設定される電圧であり、過電圧であるかどうかを判断するための閾値となる電圧である。二次電池１０が例えばリチウムイオン二次電池である場合、一般的に電池電圧が過電圧状態となる（リチウム析出電圧を越える）とリチウムの析出により急激に不可逆的な劣化が進行し、電池寿命が設計上の寿命に満たなくなる。上限電圧は、このような設計上許容される性能を満足する範囲の限界値として設定される電圧であり、したがって、後述する充電目標電圧よりも高い値をとる。
【００２０】
充電閾値電圧設定部３０は、充電禁止電圧記憶部２９に記憶された充電禁止電圧の値、並びに上述の電流センサ１４、電圧センサ１６、温度センサ１７、ＳＯＣ検出センサ１９、及び劣化度検出センサ２１の検出値に基づいて、充電目標電圧を設定する。充電目標電圧は、充電において目指すべき電池電圧の最大値である。したがって、充電目標電圧に到達するとそれ以上電池電圧を上昇させないような充電制御（定電圧充電）が行われることとなる。
【００２１】
タイマ３２は、上述の充電禁止電圧の値、電圧センサ１６の検出値、及び充電閾値電圧設定部３０により設定される充電目標電圧に基づいて、電池電圧が充電目標電圧を超え且つ充電禁止電圧よりも低い状態が維持される時間を測定する時間測定部として機能する。
【００２２】
充電可能電力算出部３３は、上記充電目標電圧の値及び電圧センサ１６の検出値を読み込み、これら充電目標電圧と電池電圧の測定値との差に基づいて充電可能電力を算出する。また、本実施の形態ではさらに、電池電圧の測定値と充電禁止電圧との差も算出し、これを充電指令部３４に出力する。
【００２３】
充電指令部３４は、充電可能電力算出部３３で算出された充電可能電力に基づいた充電電力指令を充電器１３に送信する。特に、本実施の形態において、タイマ３２における測定時間を受信し、当該測定時間が予め定められた所定時間に到達したと判定すると、充電停止処理を行う。充電停止処理とは、通常のシャットダウンシーケンスに従い、リレー５０を遮断することを指令する処理である。
【００２４】
具体的に充電停止処理では、充電指令部３４が内部の図示しないシャットダウン制御部に充電停止フラグをセットし、これに基づいてシャットダウン制御部がシャットダウンシーケンスを開始し、シャットダウンシーケンス終了後リレー５０が遮断される。なお、通常のシャットダウンシーケンスとは充電指令部３４が、シャットダウン制御部にセットされた充電停止フラグに基づいて充電器１３へ充電停止指令（充電電力を０とする指令）を送信した後、電流センサ１４によって検出される電流に基づいて二次電池１０に供給される実際の充電電流（充電電力）が略０となったことを検出する処理である。
【００２５】
さらに、充電指令部３４は、充電禁止電圧記憶部２９から充電禁止電圧を読み出し、電圧センサ１６により測定されている電池電圧が、当該充電禁止電圧以上であるかどうかを判定する。電池電圧が充電禁止電圧以上であると判定した場合には、リレー５０の強制的な遮断を指示する非常停止処理を行う。
【００２６】
ここで、非常停止処理は、通常のシャットダウンシーケンスをスキップして、充電器１３と二次電池１２の接続を断つことを優先してリレー５０を強制的に遮断する処理である。
【００２７】
ＳＯＣ検出センサ１９は、充電器１３による充電中においても、電圧センサ１６で検知される電池電圧及び電流センサ１４で検知される充電電流の積算値（積算電流）から公知の方法によりＳＯＣを推定する。このＳＯＣの算出方法は公知であるので詳述しないが、例えば、充放電開始時の二次電池１０の開放電圧から二次電池１０の残容量を検出し、充電開始時からの充電電流の積算値に応じた残容量の変化量を充放開始時の残容量から加減算することにより算出することができる。
【００２８】
図２は、第１の実施の形態に係る充電制御を説明する図である。図では充電時間［ｓｅｃ］に対して電圧センサ１６で測定される電池電圧Ｖcellの変化、図１に示した充電指令部３４から充電器１３に出力される充電電流の指令値Ｉins、及びこの充電電流の指令値Ｉinsにしたがって実際に電流センサ１４で測定される実測充電電流（応答電流）Ｉmeaを示している。また、Ｖlimitは充電禁止電圧を表し、Ｖtargetは充電目標電圧を表す。
【００２９】
充電目標電圧Ｖtargetは、充電において、充電完了時の電圧として目指すべき電池電圧の値であり、本実施の形態では充電目標設定部３０により、電流センサ１４により測定される実測充電電流Ｉmea、温度センサ１７により測定される電池温度、ＳＯＣ検出センサ１９により測定されるＳＯＣの値、及び劣化度検出センサ２１による検出される劣化度の値に基づいて定められる。
【００３０】
より詳細には、充電目標電圧Ｖtargetは、これらの値を考慮した上で、所定時間Ｔ1の間に電池電圧Ｖcellが充電禁止電圧Ｖlimitに到達しないように定められる安全な値（低い値）であって、二次電池１０の電池としての機能を損なわない程度の容量を確保し得る値に設定される。なお、安全性を最優先に考慮すれば、充電目標電圧Ｖtargetは、上述の実測充電電流Ｉmea、電池温度、ＳＯＣ、及び劣化度を考慮して充電禁止電圧Ｖlimitに到達しないような最小の値とされることが好ましい。
【００３１】
図に示すように、充電制御においては、充電電流の指令値Ｉinsを充電開始時から急速に上昇させて一定値をとるようにし、以降は一定時間の間、この定電流充電状態を維持する。この際、電池電圧Ｖcellは電池のＩＶ特性にしたがい充電時間に対してほぼリニアに増加する。
【００３２】
そして、電池電圧Ｖcellが充電目標電圧Ｖtargetに到達する時刻ｔ1においては、充電可能電力算出部３３により充電可能電力は０であると判定されることとなり、充電指令部３４は電池電圧Ｖcellを充電目標電圧Ｖtargetに一定保つように充電電流を指令値Ｉinsとして充電器１３に出力する（定電圧充電）。
【００３３】
しかしながら、図の実測充電電流Ｉmeaの変化を参照すれば理解されるように、充電器１３の応答性能によっては、上述のような充電電流の指令値Ｉinsに応じた実際に二次電池１０に流れる実測充電電流Ｉmeaの変化が遅れる応答遅れが生じ、想定より大きい実測充電電流Ｉmeaが流れることとなる。
【００３４】
このように応答遅れが生じて想定より大きい実測充電電流Ｉmeaが流れると、図に示すように時間ｔ1以降において、電池電圧Ｖcellが一点鎖線で示した理想的な定電圧状態をとらずに充電目標電圧Ｖtargetを超えることがある。しかしながら、本実施の形態に係る二次電池充電システム１では、電池電圧Ｖcellが充電目標電圧Ｖtargetを多少超えたとしても結果的に、充電禁止電圧Ｖlimitに到達しないのであれば充電を継続するように制御される。
【００３５】
また、一方で、上記応答遅れにより、電池電圧Ｖcellが充電目標電圧Ｖtargetを超え且つ充電禁止電圧Ｖlimitよりも低い状態（以下、許容電圧領域ΔＶ1とも記載する）で維持された時間が、所定時間Ｔ1に到達した場合に、充電指令部３４が充電停止処理を行う。
【００３６】
このように充電停止処理が行われることでリレー５０が遮断される。なお、充電指令部３４による充電停止処理の開始から実際に実測充電電流Ｉmeaがゼロとなるまでの間に若干のタイムラグはあるものの、極めて小さい値であるので、図においては、充電可能電力が０であることを示す情報の出力（すなわち所定時間Ｔ1への到達）と実測充電電流Ｉmeaがゼロとなるのはほぼ同時であるものとして図示している。
【００３７】
図３には、図２における充電目標電圧Ｖtarget及び充電禁止電圧Ｖlimitの下、充電器１３の応答性がさらに低い場合を示している。この場合、充電電流の指令値Ｉinsの変化に対して実測充電電流Ｉmeaの変化（低下）の追従性がより低く、電池電圧Ｖcellが充電目標電圧Ｖtargetのみならず、充電禁止電圧Ｖlimitをも超える状態となっている。
【００３８】
このような場合、電圧センサ１６により電池電圧Ｖcellが充電禁止電圧Ｖlimitに達したことが検知されると、充電指令部３４は、非常停止処理を行いリレー５０の強制遮断を行う。これにより、通常のシャットダウンシーケンスがスキップされてたとえ充電電流が流れている状態であっても、二次電池１０と充電器１３の接続が強制的に遮断されることとなる。
【００３９】
すなわち、充電禁止電圧Ｖlimitは二次電池１０において設計上到達してはならない電圧であるので、これを超えた場合には、過充電を防止することを最優先としてリレー５０の強制遮断を行うこととする。
【００４０】
さらに、上述のように、一度、充電禁止電圧Ｖlimitを超えてしまったような応答性の低い充電器１３については、当該充電器１３の再度の使用ができないようにする。そのために、この充電器１３の情報をコントローラ１１の充電器情報記録部３６に記憶しておき、充電を再度行う際には、充電指令部３４が、再度の充電に使用される充電器１３の情報と充電器情報記録部３６に記録された情報とを比較し、一致した場合にはこの充電器１３の使用を禁止する制御を行う。なお、充電器情報としては、例えば、当該充電器１３を識別し得るユニークな識別子や充電器１３が設置されている場所の位置情報が挙げられる。
【００４１】
図４は、上記図２及び図３の充電制御についての実際の流れを説明するフローチャートである。
【００４２】
ステップＳ１０１において、充電指令部３４は、充電可能電力算出部３３による電池電圧Ｖcellと充電禁止電圧Ｖlimitの差の算出結果に基づいて、電池電圧Ｖcellが充電禁止電圧Ｖlimitより大きいかどうかが判定される。ここで、電池電圧Ｖcellが充電禁止電圧Ｖlimitより小さいと判定されるとステップＳ１０２に進む。
【００４３】
ステップＳ１０２においては、充電指令部３４は、充電可能電力算出部３３による電池電圧Ｖcellと充電目標電圧Ｖtargetの差の算出結果に基づいて、電池電圧Ｖcellが充電目標電圧Ｖtargetを超えているかどうかが判定される。電池電圧Ｖcellが充電目標電圧Ｖtargetより小さいと判定された場合には、ステップＳ１０３に進み、引き続きコントローラ１１の各構成要素による通常の充電制御に戻り、再びステップＳ１０１に戻る。
【００４４】
一方、電池電圧Ｖcellが充電目標電圧Ｖtargetを超えていると判定された場合には、ステップＳ１０４に進む。
【００４５】
ステップＳ１０４においては、タイマ３２により、電池電圧Ｖcellの許容電圧領域滞在時間が所定時間Ｔ1（第１所定時間）を越えているかどうかが判定される。電池電圧Ｖcellの許容電圧領域滞在時間が所定時間Ｔ1を越えていないと判定されると、ステップＳ１０５に進む。
【００４６】
ステップＳ１０５においては、タイマ３２による測定時間がインクリメントされて、ステップＳ１０３の通常の充電制御に戻り、その後、ステップＳ１０１に戻る。
【００４７】
一方において、ステップＳ１０４で電池電圧Ｖcellの許容電圧領域滞在時間が所定時間Ｔ1を越えている判定されると、ステップＳ１０６に進む。
【００４８】
ステップＳ１０６において、充電指令部３４が、通常のシャットダウンシーケンスにしたがう充電停止処理を行う。これにより、リレー５０が遮断されて充電が停止される。したがって、以後、電池電圧Ｖcellが上昇せず、充電禁止電圧Ｖlimitへの到達が防止されることとなる。
【００４９】
一方、ステップＳ１０１において、電池電圧Ｖcellが充電禁止電圧Ｖlimitより大きいと判定された場合には、ステップＳ１０７に進む。
【００５０】
ステップＳ１０７においては、充電指令部３４は、通常のシャットダウンシーケンスをスキップした非常停止処理を行う。これにより、リレー５０が強制的に遮断されることとなる。ここで、非常停止処理に係るリレー５０の遮断は、充電電流が流れている状態であっても強制的に行うものであり、リレー５０に対する負担は大きく、リレースイッチの溶着による寿命低下を招く恐れがあるので、高い頻度で行うことは避けるべきである。したがって、本実施の形態においては電池電圧Ｖcellが、設計上の上限である充電禁止電圧Ｖlimitを超える場合にのみ行うようにして、充電における安全性を確保しつつリレー５０に負担をかけることを極力防ぐことができる。
【００５１】
ステップＳ１０８において、コントローラ１１は、この充電器１３の情報を、次回以降充電において使用が禁止される充電器１３として充電器情報記録部３６に記録する。
【００５２】
そして、例えば、充電指令部３４が、次回以降の充電に使用される充電器１３の情報を読み取り、この情報を上記充電器情報記録部３６に記録された充電器１３の情報として照合し、該照合結果が一致した場合にこの充電器１３の使用を禁止するようにすることができる。
【００５３】
これにより、電池電圧Ｖcellが充電禁止電圧Ｖlimitを超えてしまうような追従性の悪い充電器を再度使用することが防止される。
【００５４】
以上、説明した本実施の形態に係る二次電池充電システム１によれば下記の作用効果が得られる。
【００５５】
本実施の形態にかかる二次電池充電システム１は、二次電池１０への充電を行う充電器１３を制御する充電制御部としての充電電力算出部３３により充電目標電圧Ｖtargetと電池電圧Ｖcellとの差に基づいて充電可能電力を算出する。
【００５６】
そして、二次電池充電システム１は、充電目標電圧Ｖtargetを、二次電池１０の設計上許容される電池電圧Ｖcellの上限である充電禁止電圧Ｖlimitよりも低く設定する充電閾値電圧設定部３０を有している。さらに、充電制御部としての充電指令部３４は、電池電圧Ｖcellが設定された充電目標電圧Ｖtargetを超え且つ充電禁止電圧Ｖlimitより低い状態（すなわち、許容電圧領域ΔＶ1に滞在している状態）で所定の充電停止条件を満たした場合に、充電を停止する。
【００５７】
これによれば、充電指令部３４から充電器１３への充電電流の指令値に対して当該充電器１３からの実測充電電流Ｉmeaの変化の応答が遅れた場合であっても、充電目標電圧Ｖtargetを超えたら即充電電流を制限するのではなく、電池電圧Ｖcellが許容電圧領域ΔＶ1に滞在している状態において充電停止条件を満たしたらはじめて充電を停止するようにしている。したがって、充電禁止電圧Ｖlimitを超えてしまう過充電を確実に防止して電池の劣化防止や安全性の向上に寄与しつつも、従来のように必要以上に充電量の制限することを防止することができる。
【００５８】
特に、本実施の形態にかかる二次電池充電システム１は、電池電圧Ｖcellが充電目標電圧Ｖtargetを超え且つ充電禁止電圧Ｖlimitよりも低い状態（電池電圧Ｖcellが許容電圧領域ΔＶ1に滞在している状態）に維持される時間を測定する時間測定部としてのタイマ３２を有している。また、充電制御部としての充電指令部３４は、上述の所定の充電停止条件として、タイマ３２による測定時間が予め定められた所定時間Ｔ1に到達した場合に、充電を停止する（図４のステップＳ１０４及びステップＳ１０６参照）。
【００５９】
これによれば、電池電圧Ｖcellが許容電圧領域ΔＶ1に滞在する時間を測定し、当該時間が所定時間Ｔ1（例えば１０秒）に到達した場合に充電を停止するようにしている。したがって、電池電圧Ｖcellが充電目標電圧Ｖtargetを超えているにもかかわらずいつまでも充電を行って充電禁止電圧Ｖlimitを超えてしまうことを防止ししつつも、当該所定時間Ｔ1の間の充電により充電量も確保することができる。
【００６０】
また、本実施の形態では、充電指令部３４は、電池電圧Ｖcellが充電禁止電圧Ｖtargetを超えた場合に、二次電池１０と充電器１３との間のリレー５０を強制的に遮断する（図４のステップＳ１０７参照）。すなわち、リレー５０が上述の非常停止処理により遮断されることとなる。これにより、電池電圧Ｖcellが充電禁止電圧Ｖlimitを超える過充電状態となることをより確実に防止することができる。
【００６１】
さらに、本実施の形態では、充電指令部３４は、リレー５０が強制的に遮断された場合に、充電器１３の情報を次回以降の充電において使用を禁止する充電器１３として充電器情報記録部３６に記録する。
【００６２】
これにより、電池電圧Ｖcellが充電禁止電圧Ｖlimitを超えてしまうような追従性の悪い充電器１３の使用を防止することができ、延いては二次電池１０の安全性の向上に寄与することとなる。
【００６３】
また、上記充電器１３の情報には、該充電器１３の設置位置情報が含まれていても良い。そして、二次電池１０が搭載される電力消費機器又は電力消費乗物に搭載されるＧＰＳシステム７０の位置情報に充電器１３の設置位置情報が反映されるようにしても良い。
【００６４】
これにより、二次電池１０が、上記電力消費機器又は電力消費乗物であるＥＶやＨＥＶ等の自動車などに搭載されているような場合には、当該自動車に搭載されたナビゲーションシステムのＧＰＳデータに、上記応答性の悪い充電器の位置情報を記録することができるので、自動車の運転者等はこの応答性の悪い充電器の設置位置を把握して、当該充電器が設置された充電スタンド等に誤って出向くことを防止することができる。
【００６５】
（第２実施の形態）
以下、第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６６】
図５は、第２の実施の形態に係る充電制御を説明する図である。図示のように、本実施の形態では、充電初期の定電流充電が終了する、すなわち、電池電圧Ｖcellが充電目標電圧Ｖtargetに到達する時間ｔ1以降において、充電目標電圧Ｖtargetに代わる時間に対して変動する変動充電目標電圧Ｖtarget´が設定されている。変動充電目標電圧Ｖtarget´は、充電目標電圧Ｖtargetと充電禁止電圧Ｖlimitの間の大きさに設定されている。
【００６７】
ここで、変動充電目標電圧Ｖtarget´は、充電目標設定部３０により、実測充電電流Ｉmea、温度センサ１７により測定される電池温度、ＳＯＣ検出センサ１９により測定されるＳＯＣ、及び劣化度検出センサ２１による検出される劣化度に基づいて、所定時間Ｔ2の間、電池電圧Ｖcellが充電禁止電圧Ｖtargetよりも低い値に維持されるように定められる。具体的には、これら各値に基づいて所定時間Ｔ2の間に電池電圧Ｖcellの充電目標電圧Ｖtargetからの上昇量を予測し、この上昇量を充電禁止電圧Ｖtargetカラから減算した値が変動充電目標電圧Ｖtarget´として設定される。
【００６８】
図示のように、本実施の形態では、定電流充電の終了後、すなわち時間ｔ1以降では、初期段階でまだ実測充電電流Ｉmeaの値が大きく、充電中の拡散抵抗による時間あたりの電池電圧Ｖcellの上昇量が大きくなる。したがって、当該初期段階における変動充電目標電圧Ｖtarget´の時間あたりの上昇量も比較的大きくなるように設定されている。
【００６９】
一方で、時間ｔ1以降における終期段階（所定時間Ｔ2が経過する直前）では、実測充電電流Ｉmeaの値が比較的小さくなっており、充電中の拡散抵抗による時間あたりの電池電圧Ｖcellの上昇量が小さくなる。したがって、当該終期段階における変動充電目標電圧Ｖtarget´の時間あたりの上昇量も比較的小さくなるように設定されている。
【００７０】
以上のように、本実施の形態に係る二次電池充電システム１では、充電閾値電圧設定部３０は、二次電池１０の温度、ＳＯＣ、充電電流、及び劣化度に基づいて充電目標電圧としての変動充電目標電圧Ｖtarget´を算出している。具体的には二次電池１０の温度が低いほど、ＳＯＣが低いほど、充電電流が大きいほど、及び劣化度が高いほど上述の上昇量が大きい値として予測され、結果として変動充電目標電圧Ｖｔａｒｇｅｔ´は、二次電池１０の温度が低いほど、ＳＯＣが低いほど、充電電流が大きいほど、及び劣化度が高いほど低い値として算出される。
【００７１】
すなわち、変動充電目標電圧Ｖtarget´は、二次電池１０の温度、ＳＯＣ、充電電流、及び劣化度の時間変動にともない時間変動することとなる。これにより、図に示したように充電電流の指令値Ｉinsに対して実測充電電流Ｉmeaの応答性が低く、実測充電電流Ｉmeaが指令値Ｉinsにすぐに収束しないような場合であっても、変動充電目標電圧Ｖtarget´を目標とすることで電池電圧Ｖcellが充電禁止電圧Ｖlimitより低くなる状態で充電を継続することができ、充電量をより多く確保することができる。
【００７２】
なお、本実施の形態では、変動充電目標電圧Ｖtarget´を  二次電池１０の温度、ＳＯＣ、充電電流、及び劣化度に基づいて算出しているが、これらの値の何れか又は任意の２個以上の組み合わせにより算出するようにしても良い。
【００７３】
（第３実施の形態）
以下、第３の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００７４】
図６は、第３の実施の形態に係る充電制御を説明する図である。本実施の形態では、特に、充電目標設定部３０が、充電目標電圧Ｖtargetの値より大きく且つ充電禁止電圧Ｖlimitよりも小さい所定値の保護電圧閾値Ｖprotを設定する。
【００７５】
ここで、保護電圧閾値Ｖprotは、充電目標電圧Ｖtargetよりも高い値が設定されるものである。すなわち、充電器１３の応答性能が悪いために、電池電圧Ｖcellが充電目標電圧Ｖtargetに到達（時間ｔ1）して充電指令部３４が充電電流を低下させる指令を出した後に、実測充電電流Ｉmeaが追従せず電池電圧Ｖcellが充電目標電圧Ｖtargetを超えたとしても、保護電圧閾値Ｖprotに到達しない範囲においては充電を継続するように設定される。
【００７６】
本実施の形態においては、特に充電器１３において充電電流の指令値Ｉinsの変化に対して実測充電電流Ｉmeaがどの程度の応答性をもって追従するかの指標である追従度［Ａ／ｓｅｃ］をパラメータとして考慮する。すなわち、充電器１３が許容可能な程度のある追従度［Ａ／ｓｅｃ］（例えば１０Ａ／ｓｅｃ以上）を有することを想定し、この追従度における実測充電電流Ｉmeaの応答の遅れを考慮した充電目標電圧Ｖtargetからの電池電圧Ｖcellの上昇分の最大値（ΔＶcell）maxを予測する。
【００７７】
そして、保護電圧閾値Ｖprotは、充電目標電圧Ｖtargetに対して最大値（ΔＶcell）maxを加算した値よりも高い値に設定されることとなる。
【００７８】
そして、電池電圧Ｖcellが充電目標電圧Ｖtargetを超えた場合であっても保護電圧閾値Ｖprotを超えない限り充電を継続することによって、充電電流の追従度が許容可能な程度の所望の追従度以上（ここでは１０Ａ／ｓｅｃ以上）の追従度を有する充電器１３である場合には充電を継続する。
【００７９】
一方で、充電器１３の応答性が予測以上に低く（１０Ａ／ｓｅｃより低く）、電池電圧Ｖcellが保護電圧閾値Ｖprotを越えてしまう場合には、充電停止処理を行う。
【００８０】
図７には、本実施の形態における充電制御についての実際の流れを説明するフローチャートを示す。
【００８１】
ステップＴ１０１において、充電指令部３４は、充電可能電力算出部３３による電池電圧Ｖcellと充電禁止電圧Ｖlimitの差の算出結果に基づいて、電池電圧Ｖcellが充電禁止電圧Ｖlimitより大きいかどうかが判定される。ここで、電池電圧Ｖcellが充電禁止電圧Ｖlimitより小さいと判定されるとステップＴ１０２に進む。
【００８２】
ステップＴ１０２においては、充電指令部３４は、充電可能電力算出部３３による電池電圧Ｖcellと充電目標電圧Ｖtargetの差の算出結果に基づいて、電池電圧Ｖcellが充電目標電圧Ｖtargetを超えているかどうかが判定される。電池電圧Ｖcellが充電目標電圧Ｖtargetより小さいと判定された場合には、ステップＴ１０３に進み、引き続きコントローラ１１の各構成要素による通常の充電制御に戻り、再びステップＴ１０１に戻る。
【００８３】
一方、電池電圧Ｖcellが充電目標電圧Ｖtargetを超えていると判定された場合には、ステップＴ１０４に進む。
【００８４】
ステップＴ１０４においては、充電指令部３４により、充電可能電力算出部３３による電池電圧Ｖcellと保護電圧閾値Ｖprotの差の算出結果に基づいて、電池電圧Ｖcellが保護電圧閾値Ｖprotを超えているかどうかが判定される。電池電圧Ｖcellが保護電圧閾値Ｖprotを越えていない、すなわち電池電圧Ｖcellが充電目標電圧Ｖtargetより大きく保護電圧閾値Ｖprot以下の電圧範囲内の値であると判定されると、通常の充電制御に戻り、再びステップＴ１０１に戻る。
【００８５】
一方、ステップＴ１０４で電池電圧Ｖcellが保護電圧閾値Ｖprotを越えている判定されると、ステップＴ１０５に進む。すなわち、電池電圧Ｖcellが保護電圧閾値Ｖprotより大きく電圧充電禁止電圧Ｖlimitより小さい範囲内の値であるとステップＴ１０５に進む。なおここで、本実施の形態においては、保護電圧閾値Ｖprotより大きく電圧充電禁止電圧Ｖlimitより小さい範囲を許容電圧領域と言う。
【００８６】
ステップＴ１０５において、タイマ３２により、電池電圧Ｖcellの許容電圧領域滞在時間が所定時間Ｔ2（第２所定時間）を越えているかどうかが判定される。電池電圧Ｖcellの許容電圧領域滞在時間が所定時間Ｔ2を越えていないと判定されると、ステップＴ１０９に進む。なおここで、所定時間Ｔ2は第１実施の形態における所定時間Ｔ1よりも短い時間（例えば５秒）が設定されている。
【００８７】
ステップＳ１０９においては、タイマ３２による測定時間がインクリメントされて、ステップＴ１０３の通常の充電制御に戻り、その後、ステップＴ１０１に戻る。
【００８８】
一方において、ステップＴ１０５で電池電圧Ｖcellの許容電圧領域滞在時間が所定時間Ｔ2を越えている判定されると、ステップＴ１０８に進む。
【００８９】
ステップＴ１０８において、充電指令部３４が、充電停止処理を行う。これにより、リレー５０が遮断されて充電が停止される。したがって、以後、電池電圧Ｖcellが上昇せず、充電禁止電圧Ｖlimitへの到達が防止されることとなる。
【００９０】
一方、ステップＴ１０１において、電池電圧Ｖcellが充電禁止電圧Ｖlimitに達していると判定された場合には、ステップＴ１０６に進む。
【００９１】
ステップＴ１０６においては、充電指令部３４は、非常停止処理を行う。これにより、リレー５０が強制的に遮断されることとなる。
【００９２】
ステップＴ１０７において、上記図４におけるステップＳ１０８と同様に充電器１３の情報が、次回以降充電が禁止される充電器として充電器情報記録部３６に記録する。
【００９３】
以上のように、本実施の形態では、充電閾値電圧設定部３０は、充電目標電圧Ｖtargetより大きく且つ充電禁止電圧Ｖlimitよりも小さい保護電圧閾値Ｖprotを、充電器１３の充電電流指令値Ｉinsに対する応答性能に応じて設定している。そして、充電指令部３４は、所定の充電停止条件として電池電圧Ｖcellが保護電圧閾値Ｖprotを超えた時間が所定時間Ｔ2の間継続した場合に、充電を停止する充電制御を行う。これにより、電池電圧Ｖcellが充電禁止電圧Ｖlimitを超えてしまう過充電を防止しつつ、充電電流の追従遅れが発生したとしても許容可能な所望の応答性能である場合には充電を継続することによって必要以上に充電量を制限してしまうことをより確実に防止することができる。
【００９４】
（第４実施の形態）
以下、第４の実施の形態について説明する。なお、第２の実施の形態及び第３の実施の形態と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。また、本実施の形態においては二次電池システム１にタイマ３２を設けていなくても良い。
【００９５】
本実施の形態では、電池電圧Ｖcellが充電目標電圧Ｖtargetに到達した以降の時間（ｔ1以降）において、第２の実施の形態と同様に時間に対して変動する変動充電目標電圧Ｖtarget´が設定されている。さらに、第３の実施の形態において説明した保護電圧閾値Ｖprotについても、時間ｔ1以降において、時間に対して変動する変動保護電圧閾値Ｖprot´が設定される。
【００９６】
ここで、変動保護電圧閾値Ｖprot´は、充電目標設定部３０により、実測充電電流Ｉmea、温度センサ１７により測定される電池温度、ＳＯＣ検出センサ１９により測定されるＳＯＣ、及び劣化度検出センサ２１による検出される劣化度に基づき、充電器１３の追従度［Ａ／ｓｅｃ］を考慮して、電池電圧Ｖcellを充電禁止電圧Ｖtargetよりも低く維持し得る最大の値として定められる。すなわち、変動保護電圧閾値Ｖprot´は、保護電圧閾値Ｖprotよりも大きい値となる。本実施の形態において、変動保護電圧閾値Ｖprot´は、変動充電目標電圧Ｖtarget´と充電禁止電圧Ｖlimitの間の大きさに設定される。
【００９７】
具体的には、実測充電電流Ｉmea、電池温度、ＳＯＣ、及び劣化度に基づいて充電器１３の追従度に応じた電池電圧Ｖcellの充電目標電圧Ｖtargetからの上昇量を予測し、この上昇量の上限が変動保護電圧閾値Ｖprot´として設定される。
【００９８】
図示のように、本実施の形態では、定電流充電の終了後、すなわち時間ｔ1以降では、初期段階でまだ実測充電電流Ｉmeaの値が大きく、充電中の拡散抵抗による時間あたりの電池電圧Ｖcellの上昇量が大きくなる。したがって、当該初期段階における変動保護電圧閾値Ｖprot´の時間値の上昇量も比較的大きくなるように設定されている。
【００９９】
一方で、時間ｔ1以降における終期段階（所定時間Ｔ1が経過する直前）では、実測充電電流Ｉmeaの値が小さくなっており、充電中の拡散抵抗による時間あたりの電池電圧Ｖcellの上昇量が小さくなる。したがって、当該初期段階における変動保護電圧閾値Ｖprot´の時間値の上昇量も比較的小さくなるように設定されている。
【０１００】
さらに、本実施の形態に係る変動充電目標電圧Ｖtarget´は、変動保護電圧閾値Ｖprot´よりも補正値ΔＶ2（ｔ）だけ低い値に設定される。図８から明らかなように、ΔＶ2（ｔ）は、時間ｔ1以降において時間変動する関数であり、その値は二次電池１０の温度、ＳＯＣ、実測充電電流Ｉmea、及び劣化度に基づいて算出される値である。
【０１０１】
その具体的な算出方法については適宜設定することが可能であるが、概要としては二次電池１０の温度及びＳＯＣの増加に伴い拡散抵抗が増加し、ΔＶ2（ｔ）を減少させる効果が生じる。一方で、二次電池１０の実測充電電流Ｉmea及び劣化度の増加に伴い拡散抵抗が増加し、ΔＶ2（ｔ）が増加する効果が生じる。したがって、これらの傾向を加味してΔＶ2（ｔ）を設定すれば、変動充電目標電圧Ｖtarget´が定まることとなる。
【０１０２】
以上、説明した本実施の形態に係る二次電池充電システム１では、充電閾値電圧設定部３０は、変動保護電圧閾値Ｖprot´から、二次電池１０の温度、ＳＯＣ、充電電流、及び劣化度に基づいて算出された補正値ΔＶ2（ｔ）を減算することで、充電目標電圧を算出する。
【０１０３】
これにより、電池電圧Ｖcellが充電禁止電圧Ｖlimitを超えてしまう過充電を確実に防止しつつも、充電量をより多く確保することができる。
【０１０４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【図１】
2016031075.tif 000003
【図２】
2016031075.tif 000004
【図３】
2016031075.tif 000005
【図４】
2016031075.tif 000006
【図５】
2016031075.tif 000007
【図６】
2016031075.tif 000008
【図７】
2016031075.tif 000009
【図８】
2016031075.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成27年3月10日(2015.3.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電目標電圧と電池電圧との差に基づいて充電可能電力を算出する充電制御部と、前記充電可能電力に基づく電力を二次電池に供給して充電を行う充電器と、を備えた二次電池充電システムであって、
前記充電目標電圧を、電池の設計上許容される電池電圧の上限である充電禁止電圧よりも低く設定する充電閾値電圧設定部を有し、
前記充電制御部は、
前記電池電圧が前記充電目標電圧に到達すると該電池電圧が前記充電目標電圧を超えないように前記充電可能電力を算出し、
前記充電目標電圧より高く且つ前記充電禁止電圧より低い電圧範囲内において許容電圧領域を定め、該許容電圧領域内に前記電池電圧の存在する状態が所定時間以上継続する条件である充電停止条件を満たした場合に、前記充電を停止する二次電池充電システム。
【請求項２】
請求項１に記載の二次電池充電システムであって、
前記許容電圧領域が、前記充電目標電圧から前記充電禁止電圧の間の電圧領域として定められ、
前記電池電圧が前記許容電圧領域に維持される時間を測定する時間測定部を有し、
前記充電制御部は、前記充電停止条件として前記時間測定部による測定時間が予め定められた第１所定時間に到達した場合に、前記充電を停止する二次電池充電システム。
【請求項３】
請求項２に記載の二次電池充電システムであって、
前記充電閾値電圧設定部は、
前記二次電池の温度、ＳＯＣ、充電電流、及び劣化度の少なくともいずれか一つに基づいて前記充電目標電圧を算出する二次電池充電システム。
【請求項４】
請求項１に記載の二次電池充電システムであって、
前記充電閾値電圧設定部は、
前記充電目標電圧より大きく且つ前記充電禁止電圧よりも小さい保護電圧閾値を設定し、
前記許容電圧領域は、前記保護電圧閾値よりも高く且つ前記充電禁止電圧よりも低い範囲において定められ、
前記電池電圧が前記許容電圧領域に維持される時間を測定する時間測定部を有し、
前記充電制御部は、
前記充電停止条件として前記時間測定部による測定時間が予め定められた第２所定時間に到達した場合に、前記充電を停止する二次電池充電システム。
【請求項５】
請求項４に記載の二次電池充電システムであって、
前記充電閾値電圧設定部は、
前記保護電圧閾値から、前記二次電池の温度、ＳＯＣ、充電電流、及び劣化度の少なくともいずれか一つに基づいて算出された補正値を減算することで、前記充電目標電圧を算出する二次電池充電システム。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の二次電池充電システムであって、
前記充電制御部は、
前記電池電圧が前記充電禁止電圧に到達した場合に前記二次電池と前記充電器との間のリレーを強制的に遮断する二次電池充電システム。
【請求項７】
請求項６に記載の二次電池充電システムであって、
前記リレーが強制的に遮断された場合に、前記充電器の情報を次回以降の充電において使用を禁止する充電器として記録する充電器情報記録部をさらに備える二次電池充電システム。
【請求項８】
請求項７に記載の二次電池充電システムであって、
前記充電器の情報は、該充電器の設置位置情報を含み、
前記二次電池が搭載される電力消費機器又は電力消費乗物に搭載されるＧＰＳシステムの位置情報に前記充電器の設置位置情報が反映される二次電池充電システム。
【請求項９】
充電目標電圧と電池電圧との差に基づいて充電可能電力を算出し、前記充電可能電力に基づく電力を二次電池に供給して充電を行う充電制御工程を有する二次電池充電方法であって、
前記充電目標電圧を、電池の設計上許容される電池電圧の上限である充電禁止電圧よりも低く設定する充電目標電圧設定工程を備え、
前記充電制御工程では、
前記電池電圧が前記充電目標電圧に到達すると前記電池電圧が前記充電目標電圧を超えないように前記充電可能電力を算出し、
前記充電目標電圧より高く且つ前記充電禁止電圧より低い電圧範囲内において許容電圧領域を定め、該許容電圧領域内に前記電池電圧の存在する状態が所定時間以上継続する条件である充電停止条件を満たした場合に、前記充電を停止する二次電池充電方法。
【手続補正書】
【提出日】平成27年8月5日(2015.8.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電目標電圧と電池電圧との差に基づいて、充電完了時の前記電池電圧が前記充電目標電圧となるように充電可能電力を算出する充電制御部と、前記充電可能電力に基づく電力を二次電池に供給して充電を行う充電器と、を備えた二次電池充電システムであって、
前記充電目標電圧を、電池の設計上許容される電池電圧の上限である充電禁止電圧よりも低く設定する充電閾値電圧設定部を有し、
前記充電制御部は、
前記充電目標電圧より高く且つ前記充電禁止電圧より低い電圧範囲内において許容電圧領域を定め、該許容電圧領域内に前記電池電圧の存在する状態が所定時間以上継続する条件である充電停止条件を満たした場合に、前記充電を停止する二次電池充電システム。
【請求項２】
請求項１に記載の二次電池充電システムであって、
前記許容電圧領域が、前記充電目標電圧から前記充電禁止電圧の間の電圧領域として定められ、
前記電池電圧が前記許容電圧領域に維持される時間を測定する時間測定部を有し、
前記充電制御部は、前記充電停止条件として前記時間測定部による測定時間が予め定められた第１所定時間に到達した場合に、前記充電を停止する二次電池充電システム。
【請求項３】
請求項２に記載の二次電池充電システムであって、
前記充電閾値電圧設定部は、
前記二次電池の温度、ＳＯＣ、充電電流、及び劣化度の少なくともいずれか一つに基づいて前記充電目標電圧を算出する二次電池充電システム。
【請求項４】
請求項１に記載の二次電池充電システムであって、
前記充電閾値電圧設定部は、
前記充電目標電圧より大きく且つ前記充電禁止電圧よりも小さい保護電圧閾値を設定し、
前記許容電圧領域は、前記保護電圧閾値よりも高く且つ前記充電禁止電圧よりも低い範囲において定められ、
前記電池電圧が前記許容電圧領域に維持される時間を測定する時間測定部を有し、
前記充電制御部は、
前記充電停止条件として前記時間測定部による測定時間が予め定められた第２所定時間に到達した場合に、前記充電を停止する二次電池充電システム。
【請求項５】
請求項４に記載の二次電池充電システムであって、
前記充電閾値電圧設定部は、
前記保護電圧閾値から、前記二次電池の温度、ＳＯＣ、充電電流、及び劣化度の少なくともいずれか一つに基づいて算出された補正値を減算することで、前記充電目標電圧を算出する二次電池充電システム。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の二次電池充電システムであって、
前記充電制御部は、
前記電池電圧が前記充電禁止電圧に到達した場合に前記二次電池と前記充電器との間のリレーを強制的に遮断する二次電池充電システム。
【請求項７】
請求項６に記載の二次電池充電システムであって、
前記リレーが強制的に遮断された場合に、前記充電器の情報を次回以降の充電において使用を禁止する充電器として記録する充電器情報記録部をさらに備える二次電池充電システム。
【請求項８】
請求項７に記載の二次電池充電システムであって、
前記充電器の情報は、該充電器の設置位置情報を含み、
前記二次電池が搭載される電力消費機器又は電力消費乗物に搭載されるＧＰＳシステムの位置情報に前記充電器の設置位置情報が反映される二次電池充電システム。
【請求項９】
充電目標電圧と電池電圧との差に基づいて、充電完了時の前記電池電圧が前記充電目標電圧となるように充電可能電力を算出し、前記充電可能電力に基づく電力を二次電池に供給して充電を行う充電制御工程を有する二次電池充電方法であって、
前記充電目標電圧を、電池の設計上許容される電池電圧の上限である充電禁止電圧よりも低く設定する充電目標電圧設定工程を備え、
前記充電制御工程では、
前記充電目標電圧より高く且つ前記充電禁止電圧より低い電圧範囲内において許容電圧領域を定め、該許容電圧領域内に前記電池電圧の存在する状態が所定時間以上継続する条件である充電停止条件を満たした場合に、前記充電を停止する二次電池充電方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
技術分野
［０００１］
本発明は、二次電池の充電システム及び充電方法に関する。
背景技術
［０００２］
電気自動車やハイブリッド車両といった、いわゆる電動車の二次電池として、リチウムイオン二次電池等の二次電池が用いられている。このような二次電池は、例えば急速充電器等により充電が行われる。
［０００３］
二次電池を充電する充電装置として、例えばＪＰ２０１３−１９２３４８Ａに記載のように、充電目標電圧と現在の二次電池の電圧とから充電可能電力を算出すると共に、充電器の出力が充電可能電力となるように制御するものが知られている。このような充電装置においては、例えば充電器に何らかの異常が発生して充電器の出力が充電可能電力以上となることにより、二次電池の電圧が目標電圧を大幅に超過して、二次電池の劣化を招く恐れが有る。
［０００４］
そこで、このような目標電圧の大幅な超過を防止するために、例えばＪＰ２０１４−７５２５６Ａに記載のように、電池電圧が目標電圧より大きくなった場合には、充電器から二次電池へ充電される充電電力を充分低い値に制限する（例えば充電器と二次電池との電気的接続を切断することによって充電電流を０に制限する）ことが考えられる。
発明の概要
［０００５］
しかしながら、上記ＪＰ２０１４−７５２５６Ａに記載された充電システムにおいては、充電を制御するコントローラから充電器への電流制御指令に対して当該充電器の応答遅れるが生じることで、電池電圧が一時的に充電目標電圧を越えることが考えられる。
［０００６］
ところが、このように一時的に二次電池の電圧が充電目標電圧を越える場合においては、二次電池が過充電に至らないにもかかわらず、充電電力が制
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
０の開放電圧から二次電池１０の残容量を検出し、充電開始時からの充電電流の積算値に応じた残容量の変化量を充放開始時の残容量から加減算することにより算出することができる。
［００２８］
図２は、第１の実施の形態に係る充電制御を説明する図である。図では充電時間［ｓｅｃ］に対して電圧センサ１６で測定される電池電圧Ｖｃｅｌｌの変化、図１に示した充電指令部３４から充電器１３に出力される充電電流の指令値Ｉｉｎｓ、及びこの充電電流の指令値Ｉｉｎｓにしたがって実際に電流センサ１４で測定される実測充電電流（応答電流）Ｉｍｅａを示している。また、Ｖｌｉｍｉｔは充電禁止電圧を表し、Ｖｔａｒｇｅｔは充電目標電圧を表す。
［００２９］
充電目標電圧Ｖｔａｒｇｅｔは、充電において、充電完了時の電圧として目指すべき電池電圧の値であり、本実施の形態では充電目標設定部３０により、電流センサ１４により測定される実測充電電流Ｉｍｅａ、温度センサ１７により測定される電池温度、ＳＯＣ検出センサ１９により測定されるＳＯＣの値、及び劣化度検出センサ２１による検出される劣化度の値に基づいて定められる。
［００３０］
より詳細には、充電目標電圧Ｖｔａｒｇｅｔは、これらの値を考慮した上で、所定時間Ｔ１の間に電池電圧Ｖｃｅｌｌが充電禁止電圧Ｖｌｉｍｉｔに到達しないように定められる安全な値（低い値）であって、二次電池１０の電池としての機能を損なわない程度の容量を確保し得る値に設定される。なお、安全性を最優先に考慮すれば、充電目標電圧Ｖｔａｒｇｅｔは、上述の実測充電電流Ｉｍｅａ、電池温度、ＳＯＣ、及び劣化度を考慮して充電禁止電圧Ｖｌｉｍｉｔに到達しないような最小の値とされることが好ましい。
［００３１］
図に示すように、充電制御においては、充電電流の指令値Ｉｉｎｓを充電開始時から急速に上昇させて一定値をとるようにし、以降は一定時間の間、この定電流充電状態を維持する。この際、電池電圧Ｖｃｅｌｌは電池のＩＶ特性にしたがい充電時間に対してほぼリニアに増加する。
［００３２］
そして、電池電圧Ｖｃｅｌｌが充電目標電圧Ｖｔａｒｇｅｔに到達する時刻ｔ１においては、充電指令部３４は電池電圧Ｖｃｅｌｌを充電目標電圧Ｖｔａｒｇｅｔに一定保つよう
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
［００６４］
これにより、二次電池１０が、上記電力消費機器又は電力消費乗物であるＥＶやＨＥＶ等の自動車などに搭載されているような場合には、当該自動車に搭載されたナビゲーションシステムのＧＰＳデータに、上記応答性の悪い充電器の位置情報を記録することができるので、自動車の運転者等はこの応答性の悪い充電器の設置位置を把握して、当該充電器が設置された充電スタンド等に誤って出向くことを防止することができる。
［００６５］
（第２実施の形態）
以下、第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
［００６６］
図５は、第２の実施の形態に係る充電制御を説明する図である。図示のように、本実施の形態では、充電初期の定電流充電が終了する、すなわち、電池電圧Ｖｃｅｌｌが充電目標電圧Ｖｔａｒｇｅｔに到達する時間ｔ１以降において、充電目標電圧Ｖｔａｒｇｅｔに代わる時間に対して変動する変動充電目標電圧Ｖｔａｒｇｅｔ´が設定されている。変動充電目標電圧Ｖｔａｒｇｅｔ´は、充電目標電圧Ｖｔａｒｇｅｔと充電禁止電圧Ｖｌｉｍｉｔの間の大きさに設定されている。
［００６７］
ここで、変動充電目標電圧Ｖｔａｒｇｅｔ´は、充電目標設定部３０により、実測充電電流Ｉｍｅａ、温度センサ１７により測定される電池温度、ＳＯＣ検出センサ１９により測定されるＳＯＣ、及び劣化度検出センサ２１による検出される劣化度に基づいて、所定時間Ｔ２の間、電池電圧Ｖｃｅｌｌが充電禁止電圧Ｖｌｉｍｉｔよりも低い値に維持されるように定められる。具体的には、これら各値に基づいて所定時間Ｔ２の間に電池電圧Ｖｃｅｌｌの充電目標電圧Ｖｔａｒｇｅｔからの上昇量を予測し、この上昇量を充電禁止電圧Ｖｌｉｍｉｔから減算した値が変動充電目標電圧Ｖｔａｒｇｅｔ´として設定される。
［００６８］
図示のように、本実施の形態では、定電流充電の終了移、すなわち時間ｔ１以降では、初期段階でまだ実測充電電流Ｉｍｅａの値が大きく、充電中の拡散抵抗による時間あたりの電池電圧Ｖｃｅｌｌの上昇量が大きくなる。したがって、当該初期段階における変動充電目標電圧Ｖｔａｒｇｅｔ´の時間あたりの上昇量も比較的大きくなるように設定されている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
圧Ｖｃｅｌｌが充電禁止電圧Ｖｌｉｍｉｔより大きいかどうかが判定される。ここで、電池電圧Ｖｃｅｌｌが充電禁止電圧Ｖｌｉｍｉｔより小さいと判定されるとステップＴ１０２に進む。
［００８２］
ステップＴ１０２においては、充電指令部３４は、充電可能電力算出部３３による電池電圧Ｖｃｅｌｌと充電目標電圧Ｖｔａｒｇｅｔの差の算出結果に基づいて、電池電圧Ｖｃｅｌｌが充電目標電圧Ｖｔａｒｇｅｔを超えているかどうかが判定される。電池電圧Ｖｃｅｌｌが充電目標電圧Ｖｔａｒｇｅｔより小さいと判定された場合には、ステップＴ１０３に進み、引き続きコントローラ１１の各構成要素による通常の充電制御に戻り、再びステップＴ１０１に戻る。
［００８３］
一方、電池電圧Ｖｃｅｌｌが充電目標電圧Ｖｔａｒｇｅｔを超えていると判定された場合には、ステップＴ１０４に進む。
［００８４］
ステップＴ１０４においては、充電指令部３４により、充電可能電力算出部３３による電池電圧Ｖｃｅｌｌと保護電圧閾値Ｖｐｒｏｔの差の算出結果に基づいて、電池電圧Ｖｃｅｌｌが保護電圧閾値Ｖｐｒｏｔを超えているかどうかが判定される。電池電圧Ｖｃｅｌｌが保護電圧閾値Ｖｐｒｏｔを越えていない、すなわち電池電圧Ｖｃｅｌｌが充電目標電圧Ｖｔａｒｇｅｔより大きく保護電圧閾値Ｖｐｒｏｔ以下の電圧範囲内の値であると判定されると、通常の充電制御に戻り、再びステップＴ１０３に戻る。
［００８５］
一方、ステップＴ１０４で電池電圧Ｖｃｅｌｌが保護電圧閾値Ｖｐｒｏｔを越えている判定されると、ステップＴ１０５に進む。すなわち、電池電圧Ｖｃｅｌｌが保護電圧閾値Ｖｐｒｏｔより大きく電圧充電禁止電圧Ｖｌｉｍｉｔより小さい範囲内の値であるとステップＴ１０５に進む。なおここで、本実施の形態においては、保護電圧閾値Ｖｐｒｏｔより大きく電圧充電禁止電圧Ｖｌｉｍｉｔより小さい範囲を許容電圧領域と言う。
［００８６］
ステップＴ１０５において、タイマ３２により、電池電圧Ｖｃｅｌｌの許容電圧領域滞在時間が所定時間Ｔ２（第２所定時間）を越えているかどうかが判定される。電池電圧Ｖｃｅｌｌの許容電圧領域滞在時間が所定時間Ｔ２を越えていないと判定されると、ステップＴ１０９に進む。なおここで、所定時間Ｔ２は第１実施の形態における所定時間Ｔ１よりも短い時間（例えば５秒）が設定されてい
【手続補正書】
【提出日】平成29年2月21日(2017.2.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
ここで、非常停止処理は、通常のシャットダウンシーケンスをスキップして、充電器１３と二次電池１０の接続を断つことを優先してリレー５０を強制的に遮断する処理である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
そして、例えば、充電指令部３４が、次回以降の充電に使用される充電器１３の情報を読み取り、この情報を上記充電器情報記録部３６に記録された充電器１３の情報と照合し、該照合結果が一致した場合にこの充電器１３の使用を禁止するようにすることができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８７】
ステップＴ１０９においては、タイマ３２による測定時間がインクリメントされて、ステップＴ１０３の通常の充電制御に戻り、その後、ステップＴ１０１に戻る。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
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【国際調査報告】
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