(57)【要約】【課題】電池が劣化することを抑制することが可能な充電制御システムを提供する。【解決手段】充電制御システム１００は、充電装置１１と、充電装置１１に電気的に接続された電池１の電圧を測定する電圧計１２と、充電装置１１に電気的に接続された電池に接続され、充電電流を測定する電流計１３と、電圧計１２によって測定された電圧が予め定められた電圧値Ｖｔｈよりも大きい場合、電流計１３によって測定された充電電流を積算して、単位期間当たりの積算電気量Ｓｘを算出する積算部１４と、積算部１４によって算出された積算電気量Ｓｘが予め定められた電気量Ｓｌｉｍよりも大きい場合、充電装置１１による充電を禁止する禁止部１５と、積算部１４によって算出された積算電気量Ｓｘが予め定められた電気量Ｓｌｉｍ以下の場合、充電装置１１による充電を許可する許可部１６と、を備えている。【選択図】図１
2016096617.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電装置と、
前記充電装置に電気的に接続された電池の電圧を測定する電圧計と、
前記充電装置に電気的に接続された電池に接続され、充電電流を測定する電流計と、
前記電圧計によって測定された電圧が予め定められた電圧値Ｖｔｈよりも大きい場合、前記電流計によって測定された充電電流を積算して、単位期間当たりの積算電気量Ｓｘを算出する積算部と、
前記積算部によって算出された前記積算電気量Ｓｘが予め定められた電気量Ｓｌｉｍよりも大きい場合、前記充電装置による充電を禁止する禁止部と、
前記積算部によって算出された前記積算電気量Ｓｘが前記予め定められた電気量Ｓｌｉｍ以下の場合、前記充電装置による充電を許可する許可部と、
を備えた、充電制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特開２０１４−１４７１９７号公報には、メインバッテリと、サブバッテリと、電力移動手段とを備えたバッテリ制御装置が開示されている。メインバッテリは、通常のＳＯＣ使用域よりも狭い領域で使用される。サブバッテリは、通常のＳＯＣ使用域の上限値と下限値との間の範囲で使用される。電力移動手段は、メインバッテリとサブバッテリの間で電力を移動させる。ＳＯＣは、Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅの略記であり、電池の残存容量とも称される。ここでは、メインバッテリが高ＳＯＣ状態で放置されている場合、電力移動手段がメインバッテリの電力の一部をサブバッテリに移動させる。このことによって、メインバッテリのＳＯＣは、劣化の少ないＳＯＣの状態まで低下する。他方、メインバッテリが低ＳＯＣ状態で放置されている場合、電力移動手段がサブバッテリの電力の一部をメインバッテリに移動させる。このことによって、メインバッテリのＳＯＣの状態が上がり、低ＳＯＣ状態でメインバッテリが劣化することを抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１４７１９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、リチウムイオン二次電池のような二次電池は、例えば、高ＳＯＣ状態で充放電が繰り返される用途において、劣化が早まるおそれがある。ここでは、かかる二次電池の充電制御について、新規な構成を備えた充電制御システムを提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ここで提案される充電制御システムは、充電装置と、電圧計と、電流計と、積算部と、禁止部と、許可部とを備えている。電圧計は、充電装置に電気的に接続された電池の電圧を測定する。電流計は、充電装置に電気的に接続された電池に接続され、充電電流を測定する。積算部は、電圧計によって測定された電圧が予め定められた電圧値Ｖｔｈよりも大きい場合、電流計によって測定された充電電流を積算して、単位期間当たりの積算電気量Ｓｘを算出する。禁止部は、積算部によって算出された積算電気量Ｓｘが予め定められた電気量Ｓｌｉｍよりも大きい場合、充電装置による充電を禁止する。許可部は、積算部によって算出された積算電気量Ｓｘが予め定められた電気量Ｓｌｉｍ以下の場合、充電装置による充電を許可する。
【０００６】
本発明の充電制御システムによれば、電圧計によって測定された電圧が予め定められた電圧値Ｖｔｈよりも大きい場合であって、積算電気量Ｓｘが予め定められた電気量Ｓｌｉｍよりも大きい場合、充電装置による電池への充電は禁止される。そのため、電池の正極活物質の結晶構造が不安定になることを抑制することができる。よって、システムの異常などによって電池が過充電状態になってシャットダウンした場合、その後の電池の発熱を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】充電制御システムを模式的に示す模式図である。
【図２】時間経過に伴うリチウムイオン二次電池の電圧と充電電流の関係を示したグラフである。
【図３】充電制御システムにおけるリチウムイオン二次電池の充電状態を制御するフローチャートである。
【図４】サンプル１および２の試験用電池に対して過充電試験を行った場合の時間経過に伴う試験用電池の電圧と発熱量との関係を示したグラフである。
【図５】サンプル３の試験用電池に対して過充電試験を行った場合の時間経過に伴う試験用電池の電圧と発熱量との関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、ここで提案される充電制御システムについての一実施形態を説明する。ここで提案される実施形態は、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。また、各図は模式的に描かれており、例えば、各図における寸法関係（長さ、幅、厚さ等）は実際の寸法関係を反映するものではない。また、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は適宜に省略または簡略化する。
【０００９】
＜充電制御システム＞
図１は、ここで提案される充電制御システム１００を模式的に示す模式図である。充電制御システム１００は、電池の充電状態を制御するシステムである。ここでは、本発明の電池は、車両などに搭載されるリチウムイオン二次電池１である。このリチウムイオン二次電池１は、複数の単電池を直列に接続した組電池であってもよいし、１つの単電池であってもよい。
【００１０】
ところで、本発明者の知見によれば、リチウムイオン二次電池１が高ＳＯＣ状態の場合に、リチウムイオン二次電池１に対して充放電が繰り返し行われると、リチウムイオン二次電池１の正極活物質の結晶構造が不安定になることがある。その結果、リチウムイオン二次電池１が劣化し、リチウムイオン二次電池１の発熱量が高くなる場合があった。
【００１１】
充電制御システム１００は、充電装置１１と、電圧計１２と、電流計１３と、積算部１４と、禁止部１５と、許可部１６とを備えている。ここで、充電制御システム１００は、電気的な演算処理装置と、記憶装置を組み合わせたコンピュータからなる制御装置２０を備えている。積算部１４、禁止部１５および許可部１６は、充電制御システム１００の制御装置２０において予め定められたプログラムに沿った演算処理で具現化されている。ここでは、制御装置２０は、演算を行う演算部２１と、データや閾値などを記憶する記憶部２２とを備えている。
【００１２】
＜充電装置＞
充電装置１１は、リチウムイオン二次電池１を充電する装置である。充電装置１１は、リチウムイオン二次電池１の正極端子２と負極端子３に電気的に接続されている。例えば、リチウムイオン二次電池１が組電池である場合、電気的に一端に配置された単電池の正極端子と、電気的に他端に配置された単電池の負極端子に電気的に接続されている。ここでは、充電装置１１には、スイッチング機構が設けられている。
【００１３】
＜電圧計＞
電圧計１２は、充電装置１１に電気的に接続されたリチウムイオン二次電池１の電圧を測定する装置である。ここでは、電圧計１２は、充電装置１１に対して並列に接続されている。なお、電圧計１２は、所定の時間（例えば、０．１秒）ごとにリチウムイオン二次電池１の電圧を測定している。
【００１４】
＜電流計＞
電流計１３は、充電装置１１に電気的に接続されたリチウムイオン二次電池１に接続され、充電電流を測定する装置である。ここでは、電流計１３は、充電装置１１に直列に接続されている。なお、電流計１３は、所定の時間（例えば、０．１秒）ごとに充電電流を測定している。
【００１５】
制御装置２０は、リチウムイオン二次電池１が高ＳＯＣ状態ではない場合、充電装置１１によるリチウムイオン二次電池１への充電を許可する。他方、リチウムイオン二次電池１が高ＳＯＣ状態である場合、積算部１４、禁止部１５、および、許可部１６によって規定された一定の条件に基づいて、充電装置１１によるリチウムイオン二次電池１への充電を許可するか禁止するかを制御する。
【００１６】
ここで、図２は、時間経過に伴うリチウムイオン二次電池１の電圧と充電電流との関係を示したグラフである。なお、図２において、グラフＧ１は、時間経過に伴うリチウムイオン二次電池１の電圧を表している。グラフＧ２は、時間経過に伴う充電電流を表している。以下の説明において、符号に他の符号（例えば、符号ｉ）を括弧で囲んだ括弧符号が添えられている場合、その符号を表すものは、時間ｔ（ｉ）におけるものである。図２では、例えば、時間ｔ（ｉ）において、電圧計１２によって測定された電圧は電圧Ｖ（ｉ）であり、電流計１３によって測定された充電電流は電流Ａ（ｉ）である。ここでは、任意の時間において、測定した電圧と充電電流とを対応させた状態で、測定した電圧と充電電流とが記憶部２２に記憶される。
【００１７】
＜積算部＞
積算部１４は、リチウムイオン二次電池１が高ＳＯＣ状態である場合、電流計１３によって測定された充電電流を積算して、単位期間当たりの積算電気量Ｓｘを算出する。ここでは、高ＳＯＣ状態は、電圧計１２によって測定された電圧が予め定められた電圧値Ｖｔｈよりも大きい場合の状態として規定される。「予め定められた電圧値Ｖｔｈ」は、例えば、３．８Ｖ〜４．０Ｖの間の任意の１つの値で設定するとよい。予め定められた電圧値Ｖｔｈは、充電装置１１に接続されたリチウムイオン二次電池１ごとに設定されるものであってもよい。ここでは、予め定められた電圧値Ｖｔｈは、記憶部２２に記憶されている。
【００１８】
ここでは、積算部１４は、電流計１３によって測定された充電電流を積算して積算電気量Ｓ（ｊ）を算出する。積算電気量Ｓ（ｊ）は、演算部２１によって演算される。
【００１９】
図２では、時間ｔ（ｉ−２）および時間ｔ（ｉ−１）において、電圧Ｖ（ｉ−２）および電圧Ｖ（ｉ−１）は、それぞれ予め定められた電圧値Ｖｔｈ以下である。他方、時間ｔ（ｉ）、時間ｔ（ｉ＋１）、時間ｔ（ｉ＋２）、・・・、時間ｔ（ｉ＋ｎ−１）、時間ｔ（ｉ＋ｎ）において、それぞれの電圧Ｖ（ｉ）、電圧Ｖ（ｉ＋１）、電圧Ｖ（ｉ＋２）、・・・、電圧Ｖ（ｉ＋ｎ−１）、電圧Ｖ（ｉ＋ｎ）は、予め定められた電圧値Ｖｔｈよりも大きい。そこで、電圧計１２によって測定された電圧が予め定められた電圧値Ｖｔｈよりも大きい場合の時間ｔ（１）、時間ｔ（ｉ＋１）、時間ｔ（ｉ＋２）、・・・、時間ｔ（ｉ＋ｎ−１）、時間ｔ（ｉ＋ｎ）を、それぞれ時間ｔ（１）、時間ｔ（０）、時間ｔ（２）、・・・、時間ｔ（ｊ−１）、時間ｔ（ｊ）に置き換える。このとき、時間ｔ（ｊ）における積算電気量Ｓ（ｊ）は、以下の数式（１）で表すことができる。
【００２０】
【数１】
2016096617.tif 000003
【００２１】
なお、上記数式（１）において、Ａ（ｊ）は充電電流である。ｍは、高ＳＯＣ状態で充電電気量Ａ（ｊ）が記録された回数である。ここでは、積算電気量Ｓ（ｊ）は、時間ｔ（ｊ−１）における積算電気量Ｓ（ｊ−１）に、時間ｔ（ｊ）において電流計１３によって測定された充電電流Ａ（ｊ）を加算して算出されてもよい。この場合、積算電気量Ｓ（ｊ）は、Ｓ（ｊ）＝Ｓ（ｊ−１）＋Ａ（ｊ）で表すことができる。言い換えると、積算電気量Ｓ（ｊ）は、前回までの高ＳＯＣ状態において、電流計１３によって測定された充電電流が積算された積算電気量Ｓ（ｊ−１）に、今回、電流計１３によって測定された充電電流Ａ（ｊ）を加算したものである。
【００２２】
＜単位期間当たりの積算電気量Ｓｘ＞
ここでは、「単位期間当たりの積算電気量Ｓｘ」とは、使用期間中に積算された積算電気量Ｓ（ｊ）を単位期間当たりに換算した積算電気量のことである。「単位期間」は、例えば、一日を単位期間として設定できる。一日を単位期間に設定した場合、単位期間当たりの積算電気量Ｓｘは、電池を使用した場合に当該使用期間中に積算された積算電気量Ｓ（ｊ）を一日当たりで平準化した電気量である。例えば、電池が５０日間使用された場合、５０日間で積算された積算電気量Ｓ（ｊ）が求められる。求められた積算電気量Ｓ（ｊ）を、使用期間に相当する日数ｐ（ここでは、５０日）で割ることによって、一日当たりの積算電気量Ｓｘが求められる。ここで、一日を単位期間に設定した場合、単位期間当たりの積算電気量Ｓｘは、以下の数式（２）で表すことができる。数式（２）において、ｐは、使用期間である。また、ｍは、高ＳＯＣ状態で充電電気量Ａ（ｊ）が記録された回数である。
【００２３】
【数２】
2016096617.tif 000004
【００２４】
なお、上記の説明では、一日を単位期間として設定しており、数式（２）において、ｐは、使用期間に相当する日数である。なお、ここでは、「単位期間」は、一日単位でなくてもよい。例えば、単位期間は、一週単位であってもよい。この場合、上記ｐは、使用期間に相当する週数となる。また、単位期間は、一時間単位であってもよい。この場合、上記ｐは、使用期間に相当する時間となる。
【００２５】
＜禁止部＞
禁止部１５は、積算部１４によって算出された単位期間当たりの積算電気量Ｓｘが予め定められた電気量Ｓｌｉｍよりも大きい場合、充電装置１１によるリチウムイオン二次電池１への充電を禁止する。ここでは、「予め定められた電気量Ｓｌｉｍ」は、充電を禁止すか否かを判定するための閾値であり、単位期間当たりの積算電気量Ｓｘに対して設定されている。例えば、上記の説明のように、一日を単位期間として設定している場合には、予め定められた電気量Ｓｌｉｍは、高ＳＯＣ状態で充電される電気量について、一日当たりに許容される電気量として設定される。これに対して、一週を単位期間として設定している場合には、予め定められた電気量Ｓｌｉｍは、高ＳＯＣ状態で充電される電気量について、一週当たりに許容される電気量として設定される。また、一時間を単位期間として設定している場合には、予め定められた電気量Ｓｌｉｍは、高ＳＯＣ状態で充電される電気量について、一時間当たりに許容される電気量として設定される。
【００２６】
＜許可部＞
図１に示すように、許可部１６は、積算部１４によって算出された単位期間当たりの積算電気量Ｓｘが予め定められた電気量Ｓｌｉｍ以下の場合には、充電装置１１によるリチウムイオン二次電池１への充電を許可する。すなわち、リチウムイオン二次電池１が高ＳＯＣ状態である場合であっても、単位期間当たりの積算電気量Ｓｘが予め定められた電気量Ｓｌｉｍ以下の場合には、リチウムイオン二次電池１への充電を許可する。
【００２７】
＜予め定められた電気量Ｓｌｉｍの設定方法＞
次に、予め定められた電気量Ｓｌｉｍの設定方法について説明する。予め定められた電気量Ｓｌｉｍは、走行模擬試験または矩形波試験を行うことによって設定することができる。ここで、走行模擬試験および矩形波試験では、充電制御システム１００の制御対象となる二次電池と同仕様の二次電池を用意する。
【００２８】
走行模擬試験では、用意した二次電池をハイブリッド車両に搭載し、車両の駆動系統を駆動させるモーターの電源として用いる。ここで、搭載された二次電池は、車両の走行において回生エネルギーに応じて充電され、加速時などにおいて放電する充放電装置に組み込まれる。かかる充放電装置は、上述のように搭載された二次電池に対して、電圧計と電流計が取り付けられている。また、充放電装置には、積算電気量Ｓ（ｊ）および積算電気量Ｓｘを演算する演算装置が組み込まれている。ここでは、上述した禁止部１５のように、高ＳＯＣ状態での過剰な充電が制限されるような制御は組み込まれていない。かかる走行模擬試験では、充放電が頻繁に行われる走行パターンによる走行が所定の時間（以下、走行時間という。）の間、車両を走行させる。そして、走行時間が異なる走行模擬試験を異なる二次電池に対して行う。次に、走行模擬試験で使用された複数の二次電池に対して過充電試験を行う。
【００２９】
かかる過充電試験では、高ＳＯＣ状態での過剰な充電が制限されるような制御が組み込まれていないので、二次電池は、高ＳＯＣ状態でも過剰な充電がされうる。したがって、過充電試験をし続けると、二次電池の正極活物質が次第に劣化する。そして、走行模擬試験を行った複数の二次電池のうち何れかは、あるとき、正極活物質の劣化に起因して、二次電池が発熱し、セパレータが溶解することによってシャットダウンする。この走行模擬試験および過充電試験では、シャットダウンした二次電池に対して、車両の走行を開始してから二次電池がシャットダウンするまでの時間において、高ＳＯＣ状態での充電が記録された回数に応じて、積算電気量Ｓ（ｊ）を求める。その後、使用期間中に積算された積算電気量Ｓ（ｊ）を基に、単位期間当たりに平準化した積算電気量Ｓｘを求める。これに対して、求められた積算電気量Ｓｘよりも、安全率を考慮した十分に小さい電気量を、予め定められた電気量Ｓｌｉｍとする。
【００３０】
矩形波試験は、走行模擬試験と同様に、充電制御システム１００の制御対象となる二次電池と同仕様の二次電池を用いて、実験室で行われる試験である。かかる矩形波試験では、用意された二次電池を充放電装置に組み込む。二次電池には、電圧計と電流計が取り付けられている。また、二次電池には、積算電気量Ｓ（ｊ）および積算電気量Ｓｘを演算する演算装置が組み込まれている。ここでは、上述した禁止部１５のように、高ＳＯＣ状態での過剰な充電が制限されるような制御は組み込まれていない。
【００３１】
充電装置は、予め定められた充放電パターンによって、充電と放電を所定の時間（以下、充放電時間という。）の間、繰り返す。そして、充放電時間が異なる矩形波試験を異なる二次電池に対して行う。ここでの充放電パターンは、二次電池に対して充放電が頻繁に行われるように設定されている。また、充放電パターンは、例えば、所定の高ＳＯＣ状態まで充電した後、一定の電流値で所定時間充電する充電と、一定の電流値で所定時間放電する放電とを、交互に行うとよい。ここで、一回の充電によって充電される充電電気量と、一回の放電で放電される放電電気量とが同じ電気量であるとよい。
【００３２】
次に、矩形波試験で使用された複数の二次電池に対して過充電試験を行う。かかる過充電試験では、高ＳＯＣ状態での過剰な充電が制限されるような制御が組み込まれていないので、二次電池は、高ＳＯＣ状態でも過剰な充電がされうる。したがって、過充電試験をし続けると、二次電池の正極活物質が次第に劣化する。そして、矩形波試験を行った複数の二次電池のうち何れかは、あるとき、正極活物質の劣化に起因して、二次電池が発熱し、セパレータが溶解することによってシャットダウンする。この矩形波試験および過充電試験では、シャットダウンした二次電池に対して、充放電を開始してから二次電池がシャットダウンするまでの時間において、高ＳＯＣ状態での充電が記録された回数に応じて、積算電気量Ｓ（ｊ）を求める。その後、使用期間中に積算された積算電気量Ｓ（ｊ）を基に、単位期間当たりに平準化した積算電気量Ｓｘを求める。これに対して、求められた積算電気量Ｓｘよりも、安全率を考慮した十分に小さい電気量を、予め定められた電気量Ｓｌｉｍとする。
【００３３】
本発明者の知見によれば、走行模擬試験であっても矩形波試験であっても、同じ仕様の電池に対しては、概ね同じ値の電気量Ｓｌｉｍが設定される。このように、禁止部１５および許可部１６で用いられる電気量Ｓｌｉｍは、予め行われる走行模擬試験や矩形波試験のような試験に基づいて設定するとよい。
【００３４】
＜処理フロー＞
次に、充電制御システム１００の処理フローについて説明する。図３は、かかる充電制御システム１００におけるリチウムイオン二次電池１の充電状態を制御するフローチャートである。ここで例示される処理フローでは、以下のステップＳ１〜Ｓ６を含んでいる。なお、ここで例示する処理フローは一実施例に過ぎず、特に言及されない限りにおいて、充電制御システム１００を限定するものではない。
【００３５】
ここでは、図３に示すように、まず、電圧計１２で測定された電圧Ｖを検知する（ステップＳ１）。次に、かかるステップＳ１で検知された電圧Ｖが予め定められた電圧値Ｖｔｈよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２）。なお、ステップＳ２では、ステップＳ１で検知された電圧Ｖが予め定められた電圧値Ｖｔｈ以上か否かを判定してもよい。かかるステップＳ２において、電圧Ｖが予め定められた電圧値Ｖｔｈ以下と判定された場合（Ｎ）には、リチウムイオン二次電池１の充電を許可する（ステップＳ３）。すなわち、リチウムイオン二次電池１が高ＳＯＣ状態でない場合には、リチウムイオン二次電池１への充電は許可される。そして、かかるステップＳ３において、リチウムイオン二次電池１への充電が許可される場合には、ステップＳ１へ戻る。
【００３６】
一方、かかるステップＳ２において、電圧Ｖが予め定められた電圧値Ｖｔｈよりも大きいと判定された場合（Ｙ）には、単位期間当たり（ここでは、一日当たり）の積算電気量Ｓｘを算出する（ステップＳ４）。ステップ４では、電流計１３で測定された充電電流Ａ（ｊ）を検知する。そして、検知された充電電流Ａ（ｊ）から積算電気量Ｓ（ｊ）を算出する。ここで、Ｓ（ｊ）＝Ｓ（ｊ−１）＋Ａ（ｊ）である。ここで算出された積算電気量Ｓ（ｊ）を使用期間ｐで割って、単位期間当たりの積算電気量Ｓｘを算出する。
【００３７】
次に、かかるステップＳ４で算出した単位期間当たりの積算電気量Ｓｘが予め定められた電気量Ｓｌｉｍよりも大きい（積算電気量Ｓｘ＞電気量Ｓｌｉｍ）か否かを判定する（ステップＳ５）。かかるステップＳ５によって、単位期間当たりの積算電気量Ｓｘが予め定められた電気量Ｓｌｉｍよりも大きいと判定された場合（Ｙ）には、リチウムイオン二次電池１への充電を禁止する（ステップＳ６）。すなわち、リチウムイオン二次電池１が高ＳＯＣ状態であって、単位期間あたりの積算電気量Ｓｘが予め定められた電気量Ｓｌｉｍよりも大きい場合、リチウムイオン二次電池１への充電は禁止される。そして、かかるステップＳ６によってリチウムイオン二次電池１への充電が禁止されたあと、ステップＳ１へ戻る。
【００３８】
一方、かかるステップＳ５によって、単位期間当たりの積算電気量Ｓｘが予め定められた電気量Ｓｌｉｍ以下（積算電気量Ｓｘ≦電気量Ｓｌｉｍ）と判定された場合（Ｎ）には、ステップＳ３に戻って、リチウムイオン二次電池１への充電が許可される。すなわち、リチウムイオン二次電池１が高ＳＯＣ状態であって、単位期間あたりの積算電気量Ｓｘが予め定められた電気量Ｓｌｉｍ以下の場合、リチウムイオン二次電池１の充電は許可される。なお、ここで例示したフローでは、ステップＳ５において、積算電気量Ｓｘ＞電気量Ｓｌｉｍを判定しているが、積算電気量Ｓｘ≧電気量Ｓｌｉｍを判定してもよい。すなわち、かかるステップＳ４で算出した単位期間当たりの積算電気量Ｓｘが予め定められた電気量Ｓｌｉｍ以上か否かを判定してもよい。
【００３９】
次に、本実施形態にかかる充電制御システム１００の試験例について説明するが、以下で説明する試験例は本発明を限定することを意図したものではない。
【００４０】
＜試験例＞
本試験例では、試験用電池として、以下のようなリチウムイオン二次電池を用意した。ここで用いられた試験用電池は、正極と、負極と、正極と負極との間に介在するセパレータとから構成されたリチウムイオン二次電池である。試験用電池は、正極にはニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、コバルト（Ｃｏ）のいわゆる三元系からなる正極活物質（典型的には、ＬｉＮｉＭｎＣｏＯ２）が使用され、負極にはグラファイトからなる負極活物質が使用されている。このような同じ構成の電池を複数用意して、以下のサンプル１〜３を作製した。
【００４１】
サンプル１では、まず、試験用電池に対して、所定のコンディショニングを行った。次に、試験用電池に、本実施形態の充電制御システム１００が行う制御、すなわち、高ＳＯＣ状態であって、単位期間当たりの積算電気量Ｓｘが予め定められた電気量Ｓｌｉｍよりも大きい場合、電池への充電を禁止する制御を組み込んだ。そして、このような制御が組み込まれた試験用電池に対して矩形波試験を行った。
【００４２】
サンプル２では、まず、試験用電池に対して、所定のコンディショニングを行った。ここで、サンプル２の試験用電池には、高ＳＯＣ状態であって、単位期間当たりの積算電気量Ｓｘが予め定められた電気量Ｓｌｉｍよりも大きい場合、電池への充電を禁止する制御が組み込まれていない。サンプル２では、試験用電池に、高ＳＯＣ状態であっても、充電をし続ける制御を組み込んだ。そして、このような制御が組み込まれた試験用電池に対して矩形波試験を行った。
【００４３】
サンプル１および２の試験用電池に対して行った矩形波試験は、高ＳＯＣ状態で充電と放電とが交互に繰り返される充放電を所定回数行った試験である。ただし、充放電を繰り返す回数は、正極活物質の劣化が確認される程度の回数である。
【００４４】
サンプル３では、試験用電池に対して所定のコンディショニングを行ったが、矩形波試験は行っていない。すなわち、サンプル３の試験用電池は、初期状態の電池である。
【００４５】
次に、サンプル１〜３のそれぞれの試験用電池に対して、過充電試験を行った。ここでの過充電試験は、各試験用電池に対して、定電流で充電し続ける試験である。サンプル１〜３のそれぞれの試験用電池は、過充電されることによって、シャットダウンする。
【００４６】
サンプル１〜３の試験用電池に対して過充電試験を行った結果を図４および図５に示す。図４は、サンプル１および２の試験用電池に対して過充電試験を行った場合の時間経過に伴う試験用電池の電圧と発熱量との関係を示したグラフである。図５は、サンプル３の試験用電池に対して過充電試験を行った場合の時間経過に伴う試験用電池の電圧と発熱量との関係を示したグラフである。図４および図５は、サンプル１〜３の各試験用電池がシャットダウンしたときの時間を基準時間（０秒）として、その前後の電圧と発熱量との関係を示している。図４に示すように、サンプル１の本実施形態の充電制御システム１００が組み込まれた試験用電池では、シャットダウン後、徐々に発熱量が下がった。このサンプル１における経過時間に伴う発熱量の変化は、図５に示すように、サンプル３における初期状態の試験用電池の発熱量の変化と凡そ同じであった。図４に示すように、サンプル１の試験用電池では、劣化が抑制されて、正極活物質の結晶構造の不安定化が抑制されたため、シャットダウン後の発熱量が抑制されたと考えられる。
【００４７】
他方、サンプル２の試験用電池（高ＳＯＣ状態であっても、充電をし続ける制御が組み込まれた試験用電池）では、シャットダウン後も、試験用電池の温度が上昇し、サンプル１やサンプル３（図５参照）に比べて、発熱量が高くなった。これは、過充電試験の前に、高ＳＯＣ状態で充電が繰り返し行われたことによって、試験用電池が劣化し、正極活物質の結晶構造が不安定になったため、正極活物質の劣化に起因してシャットダウンが生じたのだと考えられる。
【００４８】
以上のように、本実施形態では、充電制御システム１００は、充電装置１１と、電圧計１２と、電流計１３と、積算部１４と、禁止部１５と、許可部１６とを備えている。積算部１４は、電圧計１２によって測定された電圧が予め定められた電圧値Ｖｔｈよりも大きい場合、電流計１３によって測定された充電電流を積算して、単位期間当たりの積算電気量Ｓｘを算出する。禁止部１５は、積算部１４によって算出された単位期間当たりの積算電気量Ｓｘが予め定められた電気量Ｓｌｉｍよりも大きい場合、充電装置１１による充電を禁止する。許可部１６は、積算部１４によって算出された単位期間当たりの積算電気量Ｓｘが予め定められた電気量Ｓｌｉｍ以下の場合、充電装置１１による充電を許可する。
【００４９】
このことによって、高ＳＯＣ状態であって、単位期間当たり（例えば、一日当たり）の積算電気量Ｓｘが予め定められた電気量Ｓｌｉｍよりも大きい場合、リチウムイオン二次電池１への充電は禁止される。そのため、リチウムイオン二次電池１の正極活物質の結晶構造が不安定になることを抑制することができる。よって、システムの異常などによってリチウムイオン二次電池１が過充電状態になってシャットダウンした場合、その後のリチウムイオン二次電池１の発熱を抑えることができる。
【符号の説明】
【００５０】
１  リチウムイオン二次電池（電池）
２  正極端子
３  負極端子
１１  充電装置
１２  電圧計
１３  電流計
１４  積算部
１５  禁止部
１６  許可部
２０  制御装置
１００  充電制御システム
【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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