JP2003009415A - バッテリの充放電制御方法 - Google Patents

バッテリの充放電制御方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＳＯＣに基づいて充放電を実施するバッテリ
に、充電メモリー効果が発生することを防止する。 【解決手段】 バッテリ１０のＳＯＣに基づいて充放電
を実施する際に、充放電を実施するＳＯＣの範囲を、１
０〜１００％の範囲で順次変動させ、充放電後のＳＯＣ
の範囲も、順次変動させて、ＳＯＣを強制的に１０％ず
つ増加させる。ＳＯＣが４０〜１００％になると、ＳＯ
Ｃを例えば１０％ずつ低下するように充放電を実施す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車、電動
式搬送車両等に搭載されるバッテリの充放電制御方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】バッテリを動力源の少なくとも一部とし
て使用する電動車両の一つとして、ＡＧＶと呼ばれる無
人搬送車がある。この無人搬送車は、各種製品の組立工
場等において、部品の自動搬送等に使用されるようにな
っており、そのバッテリとして、充電可能な複数個の単
電池を直列に接続して構成された高電圧の組電池が搭載
されている。
【０００３】この無人搬送車は、通常、使用される工場
内において、ステーションを起点として、予め設定され
た１つの経路に沿って走行した後に、ステーションに戻
り、ステーションにおいてバッテリが充電されるという
一連の動作を繰り返す。所定の経路に沿った１回の走行
によって消費される電力は、通常、バッテリの容量の１
０％程度と僅かである。また、安全等のために、バッテ
リが満充電されないようになっており、従って、バッテ
リは、ＳＯＣ（State of Charge：充電状態）が、例
えば５０〜６０％程度の範囲において、充放電を繰り返
すことになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このように、ＳＯＣが
比較的狭い範囲になるように充放電を繰り返すバッテリ
では、充電メモリー効果が生じることが知られている。
充電メモリー効果とは、ＳＯＣの浅いところで充放電を
繰り返すと充電末期に電圧が上昇する現象であり、特定
のＳＯＣにおいて充電メモリー効果が発生すると、その
ＳＯＣ値よりも高いＳＯＣ値になると電池電圧が上昇
し、充電効率が低下する等の現象が発生する。
【０００５】バッテリのＳＯＣと電池電圧の関係は、基
本的には、ＳＯＣの増加に伴って電池電圧も上昇する傾
向になっているが、ＳＯＣが０％近傍の低ＳＯＣの範
囲、および１００％近傍の高ＳＯＣの範囲において顕著
な上昇になっているが、それらの間においては、ＳＯＣ
の増加に対して電池電圧はあまり増加しない傾向にあ
る。
【０００６】前述した無人搬送車では、過大な充電電圧
を検知した場合には、安全のために強制的に放電して、
ＳＯＣが、充放電が実施されるＳＯＣの範囲の下限値と
するシステムが設けられている。例えば、充放電が実施
されるＳＯＣの範囲が５０〜６０％、充電に際しての上
限電圧として、７０％のＳＯＣに対応した電池電圧が設
定されている場合には、通常は、ＳＯＣが５０〜６０％
の範囲になるように、充放電が実施されるが、充電電圧
が設定された上限値に達すると、ＳＯＣが充放電が実施
される範囲の下限値である５０％になるように、強制的
に放電される。
【０００７】しかしながら、バッテリに充電メモリー効
果が発生し、充電メモリー効果が発生したＳＯＣよりも
高くなると、電池電圧が急激に上昇するために、バッテ
リが充電上限電圧になっていると誤検知して、電池電圧
が、充電上限電圧よりも低くなっているにもかかわら
ず、強制的に放電されることになる。これにより、ＳＯ
Ｃは、充放電が実施される範囲の下限値とされる。この
ように、バッテリは、十分に充電されることなく、ＳＯ
Ｃが強制的に低下されるために、このような動作が繰り
返されることにより、無人搬送車のバッテリは、十分に
充電されない状態になるおそれがある。
【０００８】例えば、充電上限電圧として、７０％のＳ
ＯＣに対応した電池電圧が設定されている場合に、充電
メモリー効果によって、６０％のＳＯＣに対応した電池
電圧であるにもかかわらず、充電上限電圧に達したもの
とみなされると、ＳＯＣが５０％になるように強制的に
放電される。その結果、バッテリは、十分に充電されて
いない状態で、充放電が実施されることになり、このよ
うな状態で、再び充電メモリー効果が発生すると、バッ
テリは、さらに、強制的に放電されて、十分に充電され
ない状態で、充放電が実施されることになる。このよう
に、充電メモリー効果によって、低いＳＯＣ値において
強制的に放電されると、最終的には、無人搬送車両のバ
ッテリは、十分に充電されず、走行することができなく
なるおそれがある。
【０００９】また、充電メモリー効果は、ＳＯＣが０％
になるように強制的に放電し、ＳＯＣが１００％になる
ように満充電するリフレッシュ充放電を、数回のサイク
ルにわたって実施するすることによって解消することが
できるが、通常、数回のサイクルにわたるリフレッシュ
充放電を繰り返さなければ、充電メモリー効果を解消す
ることができない。
【００１０】図４は、リフレッシュ充放電のサイクル数
と、充電メモリー効果の関係を示すグラフである。図４
（ａ）は、１サイクルのリフレッシュ充放電を実施した
場合におけるＳＯＣと電池電圧との関係を示しており、
ＳＯＣが５０〜６０％において、充電メモリー効果が発
生している。また、図４（ｂ）は、２サイクルのリフレ
ッシュ充放電を実施した場合におけるＳＯＣと電池電圧
との関係を示しており、ＳＯＣが６０〜８０％におい
て、充電メモリー効果が発生している。図４（ｃ）は、
５サイクルのリフレッシュ充放電を実施した場合におけ
るＳＯＣと電池電圧との関係を示しており、ＳＯＣが８
０〜１００％、において、充電メモリー効果が発生して
いる。
【００１１】図４（ｄ）は、６サイクルのリフレッシュ
充放電を実施した場合におけるＳＯＣと電池電圧との関
係、図４（ｅ）は、７および８サイクルのリフレッシュ
充放電を実施した場合におけるＳＯＣと電池電圧との関
係をそれぞれ示しており、充電メモリー効果はほとんど
発生していない。従って、リフレッシュ充放電を、少な
くとも６回以上にわたって実施しなければ、充電メモリ
ー効果を解消することができない。
【００１２】同様の問題は、ＨＥＶと呼ばれるハイブリ
ッド電気自動車に搭載されるバッテリにおいても発生す
る。ハイブリッド車両用のバッテリは、電動機を駆動す
るための電力を貯蔵するだけでなく、回生時には発電さ
れた電力を貯蔵し、さらには、搭載された熱機関による
充電も受ける。このために、急激に充電されることを防
止するために、前述した無人搬送車におけるバッテリの
場合と同様に、ＳＯＣが所定の範囲になるように、充放
電が実施される。従って、このようなＨＥＶのバッテリ
においても、充電メモリー効果が発生すると、バッテリ
の充電効率が低下するおそれがある。
【００１３】本発明は、このような問題を解決するもの
であり、その目的は、充電メモリー効果によるバッテリ
の充電効率が低下することを防止することができるバッ
テリの充放電制御方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明のバッテリの充放
電制御方法は、バッテリのＳＯＣが、予め設定された範
囲になると、所定範囲のＳＯＣになるように、充放電を
実施するバッテリの充放電制御方法であって、充放電が
実施されるＳＯＣの範囲が、順次変動されるとともに、
充放電後のＳＯＣの範囲も順次変動されることを特徴と
する。
【００１５】前記充放電が実施されるＳＯＣの範囲およ
び充放電後のＳＯＣの範囲が、１０〜１００％の範囲に
おいて変動される。
【００１６】前記充放電が実施されるＳＯＣの範囲およ
び充放電後のＳＯＣの範囲が、それぞれ、低ＳＯＣ値か
ら高ＳＯＣ値へ段階的に変動される。
【００１７】前記充放電後のＳＯＣが４０〜１００％に
なると、ＳＯＣが段階的に低下するように、充放電が実
施される。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態を説明する。
【００１９】図１は、本発明のバッテリの充放電制御方
法を用いる無人搬送車（ＡＧＶ）と、その無人搬送車の
充電器のブロック図である。
【００２０】無人搬送車１０は、工場、倉庫等におい
て、予め設定された経路に沿って走行するようになって
おり、動力源としてのバッテリ１１と、バッテリ１１の
放電等を制御する電池制御部１２とを搭載している。バ
ッテリ１１は、複数個の単電池を直列に接続して構成さ
れた組電池であり、単電池としては、例えば密閉型ニッ
ケル水素電池が使用されている。電池制御部１２には、
バッテリ１１のＳＯＣ、温度等の各種情報も入力されて
いる。
【００２１】無人搬送車１０は、工場内におけるステー
ションを起点として、工場内部の予め設定された１つの
経路を走行するとステーションに戻り、ステーションに
戻る度に、ステーションに設置された充電器２０によっ
て充電されるようになっている。
【００２２】バッテリ１１には、ステーションに設けら
れた充電器２０によって充電される際に、充電器２０に
接続される充電ライン３１が接続されている。また、電
池制御部１２には、充電器２０によってバッテリ１１が
充電される際に、充電器２０に対して各種情報を入出力
する充電制御信号ライン３２も接続されている。
【００２３】充電器２０は、バッテリ１１に対して充電
を行う充電部２１と、充電部２１を制御する充電制御部
２２とを備えている。充電部２１には、整流フィルター
２３が接続されており、入力端子２４から入力される三
相交流電流（ＡＣ２００Ｖ）が、整流フィルター２３を
介して充電部２１に与えられている。
【００２４】充電部２１には、無人搬送車１０のバッテ
リ１１を充電する際に、充電ライン３１と接続される充
電端子２５が設けられており、また、充電制御部２２に
は、無人搬送車１０のバッテリ１１を充電する際に、充
電制御信号ライン３２に接続される制御信号端子２６が
設けられている。充電端子２５には、無人搬送車１０の
バッテリ１１に充電される電圧を検出する電圧計２７が
接続されており、また、充電部２１と充電端子２５との
間に、無人搬送車１０のバッテリ１１に対する充電電流
を検出する電流計２８が接続されている。
【００２５】このような構成の無人搬送車１０は、ステ
ーションに設けられた充電器２０によって、以下のよう
にして、バッテリ１１が充電される。
【００２６】無人搬送車１０に搭載されたバッテリ１１
が、所定経路を１回の走行によって消費する電力量（放
電量）は、通常、ほぼ一定になっている。充電器２０の
充電部２１は、無人搬送車１０が所定経路を１回走行す
る毎に、無人搬送車１０の充電ライン３１および充電制
御信号ライン３２が、充電器２０の充電端子２５および
制御信号端子２６に、それぞれ接続される。充電器２０
の充電部２１には、入力端子２４から入力される三相交
流電流が、整流フィルター２３によって整流されて与え
られており、充電部２１は、与えられる電流を、充電制
御部２２によって制御して、無人搬送車１０のバッテリ
１１に対して、充電ライン３１を介して充電する。充電
制御部２２は、充電制御信号ライン３２によって電池制
御部１２から出力される信号に基づいて、充電部を制御
する。
【００２７】この場合、無人搬送車１０のバッテリ１１
に対する充電量は、無人搬送車１０が所定の経路を１回
走行することによって放電される電気量よりも多く設定
されており、これにより、バッテリ１１のＳＯＣは、充
電によって、一定量だけ増加する。例えば、無人搬送車
１０の１回の走行によるバッテリ１１の放電量が、ＳＯ
Ｃの１０％に相当する電気量であれば、バッテリ１１に
対する充電量は、ＳＯＣの２０％に相当する電気量とさ
れる。これにより、バッテリ１１のＳＯＣは、１回の走
行が終了する毎に実施される充電器２０の充電によっ
て、１０％ずつ高くなる。
【００２８】このように、バッテリ１１は、充電器２０
によって充電が実施される度に、ＳＯＣが高くなるよう
になっている。そして、バッテリ１１のＳＯＣが４０〜
１００％に到達すると、充電制御部２２は、充電部２１
による充電量を０として、充電器２０によるバッテリ１
１の充電が中止された状態とされる。従って、バッテリ
１１は、無人搬送車１０の走行によって放電され、ＳＯ
Ｃが１０％になるまで、順次低下される。
【００２９】あるいは、充電部２１による充電量をＳＯ
Ｃの１０％に相当する量に設定するとともに、放電量を
ＳＯＣの２０％に相当する量とする。これにより、バッ
テリ１１のＳＯＣは、充電部２１によって充電される度
に、ＳＯＣが１０％ずつ強制的に低下され、例えば、Ｓ
ＯＣが１０％になるまで、強制的に低下される。
【００３０】ＳＯＣが１０％に低下すると、前述したよ
うに、充電器２０による充電量が、ＳＯＣの２０％に相
当する量とされて、充電が実施される。
【００３１】このように、充放電が実施されるＳＯＣの
範囲が順次変動されるとともに、充放電後のＳＯＣの範
囲も順次変動されるために、一定のＳＯＣの範囲におい
て充放電を繰り返すことによる充電メモリー効果が発生
することが防止される。その結果、充電メモリー効果に
よる電池電圧の上昇が抑制され、強制的に放電が実施さ
れる充電上限電圧が誤検知されるおそれがない。
【００３２】また、このように、ＳＯＣが１０〜１００
％の範囲において、充放電を繰り返した場合に、１回程
度のリフレッシュ充放電を実施することにより、大きな
リフレッシュ効果が得られ、これによっても、充電メモ
リー効果が発生することが確実に防止される。
【００３３】図２（ａ）は、ＳＯＣが１０〜１００％の
範囲において、ＳＯＣの範囲を順次変動させて充放電制
御を実施して、ＳＯＣが９０％に上昇した時点で、強制
的に残存放電を行って満充電とするリフレッシュ充放電
を、１サイクル実施した場合におけるＳＯＣと電池電圧
の関係を示すグラフ、図２（ｂ）は、そのリフレッシュ
充放電を２サイクル実施した場合におけるＳＯＣと電池
電圧の関係を示すグラフである。１サイクルまたは２サ
イクルのリフレッシュ充電によって、充電メモリー効果
は発生せず、優れたリフレッシュ効果が発揮されてい
る。
【００３４】図３（ａ）は、ＳＯＣが１０〜１００％の
範囲において、ＳＯＣの範囲を順次変動させて充放電制
御を実施して、ＳＯＣが１０％に低下した時点で、強制
的に残存放電を行って満充電とするリフレッシュ充放電
を１サイクル実施した場合におけるＳＯＣと電池電圧の
関係を示すグラフ、図３（ｂ）は、そのリフレッシュ充
放電を２サイクル実施多場合のＳＯＣと電池電圧の関係
を示すグラフである。この場合にも、１サイクルまたは
２サイクルのリフレッシュ充放電によって、充電メモリ
ー効果は発生せず、優れたリフレッシュ効果が発揮され
ている。
【００３５】充放電が実施されるＳＯＣの範囲、およ
び、充電されるＳＯＣの範囲は、１０〜１００％が好ま
しく、特に、２０〜８０％が好ましい。
【００３６】なお、このように、予め設定されたバッテ
リ１１のＳＯＣの上限に達するまで過剰に充電を行い、
予め設定されたバッテリ１１のＳＯＣの下限に達するま
で、充電量を０、あるいは、充電量よりも過剰に放電を
行う構成に限らず、例えば、上限電圧、上限温度、単位
時間当りの温度上昇（ｄＴ／ｄｔ）、或いは電池電流−
電圧（Ｉ−Ｖ）の上限に達するまでは、過剰に充電し、
これらの上限値に達した後は、予め設定されたバッテリ
１１の下限電圧、下限温度、単位時間当りの温度上昇
（ｄＴ／ｄｔ）、或いは、電池電流−電圧（Ｉ−Ｖ）の
下限に達するまで、充電量より過剰に放電を行うように
してもよい。いずれの場合にも、バッテリ１１について
の必要な情報は、電池制御部１２を介して、適宜、充電
制御部２２に取り込まれる。
【００３７】さらに、上記実施形態は、無人搬送車１０
に搭載されるバッテリ１１の充放電制御について説明し
たが、本発明は、これに限らず、１００％よりも小さな
予め設定されたＳＯＣの範囲において充放電が実施され
るＨＥＶ用バッテリにおいても、本発明は適用できる。
【００３８】
【発明の効果】本発明のバッテリの充放電制御方法は、
このように、充放電が実施されるＳＯＣの範囲および充
放電後のＳＯＣの範囲が順次変動されるために、バッテ
リに充電メモリー効果が発生するおそれがなく、従っ
て、充電メモリー効果の発生に伴う充電電圧の上昇によ
る充電上限電圧の誤検知を回避することができる。ま
た、充電メモリー効果を解消するために必要とされるリ
フレッシュ充放電のサイクル数も低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバッテリの充放電制御方法の実施に使
用される無人搬送車と、その無人搬送車の充電に使用さ
れる充電器の構成を示すブロック図である。
【図２】その充電器による充電制御を実施した場合にお
ける無人搬送車のバッテリに対してリフレッシュ充放電
を行ったときの充電特性の変化を示すグラフである。
【図３】その充電器による充電制御を実施した場合にお
ける無人搬送車のバッテリに対して、異なる条件でリフ
レッシュ充放電を行ったときの充電特性の変化を示すグ
ラフである。
【図４】従来の充放電制御方法によって充放電制御され
たバッテリをリフレッシュ充放電した場合の充電特性の
変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１０ 無人搬送車 １１ バッテリ １２ 制御部 ２０ 充電器 ２１ 充電部 ２２ 制御部 ２３ 整流フィルタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森下 展安 静岡県湖西市境宿555番地 パナソニック イーブイエナジー株式会社内 Ｆターム(参考） 5G003 AA01 CA11 CB08 FA06 5H030 AA01 AS08 BB00 FF43 FF44

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 バッテリのＳＯＣが、予め設定された範
    囲になると、所定範囲のＳＯＣになるように、充放電を
    実施するバッテリの充放電制御方法であって、 充放電が実施されるＳＯＣの範囲が、順次変動されると
    ともに、充放電後のＳＯＣの範囲も順次変動されること
    を特徴とするバッテリの充放電制御方法。
  2. 【請求項２】 前記充放電が実施されるＳＯＣの範囲お
    よび充放電後のＳＯＣの範囲が、１０〜１００％の範囲
    において変動される請求項１に記載のバッテリの充放電
    制御方法。
  3. 【請求項３】 前記充放電が実施されるＳＯＣの範囲お
    よび充放電後のＳＯＣの範囲が、それぞれ、低ＳＯＣ値
    から高ＳＯＣ値へ段階的に変動される請求項１に記載の
    バッテリの充放電制御方法。
  4. 【請求項４】 前記充放電後のＳＯＣが４０〜１００％
    になると、ＳＯＣが段階的に低下するように、充放電が
    実施される請求項１に記載のバッテリの充放電制御方
    法。
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