JP2003217678A

JP2003217678A - 二次電池の充電制御方法および二次電池の充電制御装置

Info

Publication number: JP2003217678A
Application number: JP2002008962A
Authority: JP
Inventors: Takashi Sone; 崇史曽根; Kyoichi Ariga; 恭一有賀
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2002-01-17
Filing date: 2002-01-17
Publication date: 2003-07-31
Anticipated expiration: 2022-01-17
Also published as: JP3979628B2

Abstract

(57)【要約】【課題】二次電池（バッテリ）の充放電特性を劣化さ
せない充電制御方法を提供すること。【解決手段】満充電未満で充電を停止する第１充電制
御を行う通常充電部６と、満充電超えで充電を停止する
第２充電制御を行うリフレッシュ充電部７とを併用す
る。通常充電部６による充電が、所定回数連続したとき
に、次回の充電はリフレッシュ充電部７で充電する。連
続回数が所定回に達したことを判別するため、リフレッ
シュ充電部７による充電が終了したときにリセットされ
るカウンタ９を設ける。リフレッシュ放電部３２はバッ
テリ１１の放電特性を回復するための機能である。残容
量判別部３３は残容量が基準残容量以下かどうかを判別
し、残容量が基準残容量以下であればリフレッシュ放電
部３２にバッテリの放電を指示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、二次電池の充電制
御方法および制御装置に関し、特に、二次電池の耐久性
を高めること、すなわち初期の充放電性能を長期間維持
するのに好適な二次電池の充電方法および制御装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】陽極（正極）の電極材にニッケル酸化物
を採用するニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池
等の充電に際し、満充電状態になると正極で酸素ガスが
発生する。酸素ガスの発生を放置すると二次電池の内部
圧力が上昇するので、発生した酸素ガスは陰極（負極）
表面で局部電池反応させて消費させている。一般に、こ
の局部電池反応による容量の漸減を見越して、負極の容
量を正極の容量より大きく設定してある。例えば、負極
の容量と正極の容量との比の値(ＮＰ比)は１．６５〜
２．０程度に設定される。しかし、電池の充電容量は正
極律速であるため、負極容量が大きくても二次電池が大
型化するだけであって、充電容量の増大は望めない。

【０００３】そこで、充電に際して、満充電未満（例え
ば９７％）で充電を停止させて、酸素ガスの発生を抑制
する充電方法が採られる（特開平５−１１１１７５号公
報）。これにより、局部電池反応による負極の容量低減
を防止できるので、結果的に負極の容量を小さくして二
次電池の小型化つまり充電容量の増大を図ることができ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、満充電
未満で充電を停止させれば、二次電池の耐久性の点では
好ましい。しかし、常に満充電未満で充電を停止してい
ると、極板の数パーセント分が利用されない状態が繰り
返される。その結果、利用されない数パーセント分の極
板が劣化して充電量に寄与しないようになる。

【０００５】本発明の目的は、上記問題点に鑑み、満充
電未満での充電の繰り返しによる満充電量の低減を防止
することができる二次電池の充電制御方法および制御装
置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、二次電池の充電制御において、満充電未
満で充電を停止する第１充電制御と、満充電以上で充電
を停止する第２充電制御とを併用し、第１充電制御によ
る充電を所定回数連続して行った場合、次の充電を第２
充電制御で行うとともに、前記第２充電制御において、
二次電池の状態が、所定のリフレッシュ放電基準を満た
した場合に、充電に先立って該二次電池を放電する点に
第１の特徴がある。

【０００７】また、本発明は、前記リフレッシュ放電基
準が、二次電池の残容量が所定値未満の場合に満たされ
るように決定されている点に第２の特徴がある。さら
に、本発明は、前記リフレッシュ放電基準が、前記第２
充電制御による充電が所定回数実施される毎に満たされ
るように決定されている点に第３の特徴がある。

【０００８】満充電未満の充電を繰り返すと、メモリ効
果により初期の充放電特性が確保できなくなるが、第１
〜第３の特徴によれば、満充電未満で充電が停止される
第１充電制御が所定回数以上連続した場合には、満充電
超えで充電を停止する第２充電制御が介在させられる。
さらに、リフレッシュ放電基準を満たした場合に、満充
電超えの充電に先立ち、リフレッシュ放電されるので、
効率的にメモリ効果を解消させられる。特に、第２，３
の特徴によれば、簡単なリフレッシュ放電基準によって
二次電池の放電時期を判断できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態を説明する。図１は、二次電池（以下、「バッ
テリ」という）とその充電器とを含む電動車両のシステ
ム構成を示すブロック図である。同図において、電池部
１にはバッテリ１１、バッテリ温度検出部１２、バッテ
リ容量計算部１３、およびメモリ１４が設けられる。一
方、充電器２には、環境温度検出部２１、充電電流検出
部２２、充電電圧検出部２３、放電器２４、充電制御部
２５、ＡＣ／ＤＣコンバータ２６、表示部２７、および
マイクロコンピュータを含むＥＣＵ２８が設けられる。
充電器２には、例えば家庭用１００ボルト電源等の電源
３からＡＣ／ＤＣコンバータ２６を介して電流が供給さ
れる。車体４には車体の動力を発生するモータ４１と、
モータ４１を制御するモータドライバ４２と、バッテリ
１１の残容量を表示する残容量表示部４３とが設けられ
る。モータドライバ４２にはバッテリ１１から電流が供
給される。

【００１０】バッテリ１１には、例えば、１．２ＶのＮ
ｉ−ＭＨ電池を１セルとし、それを２０個集合させた２
４Ｖ−５Ａｈのものを用いることができる。１セルのＮ
Ｐ比は１．２程度のもので単２サイズのバッテリ２０本
で５Ａｈを達成するコンパクトで高エネルギ密度のもの
が使用される。なお、上記システムの各部は、上記区分
けに限らず、電動車両の形態等によって変形し得る。例
えば、充電電流検出部２２、充電電圧検出部２３、充電
制御部２５、およびＥＣＵ２８は充電器２にではなく、
電池部１に設けてもよい。また、残容量表示部４３を車
体４に代えて、もしくは車体４とともに電池部１に設け
てもよい。

【００１１】上記システムにおけるバッテリ１１の充電
制御は、満充電（バッテリの規定容量の１００％の充電
状態）近傍における満充電未満（例えば、９７％）の充
電状態で充電を停止する第１充電制御（以下、「通常充
電」という）と、満充電を所定量超えた状態で充電を停
止する第２充電制御（以下、「リフレッシュ充電」とい
う）とを含む。概略的には、通常充電モードで複数回充
電される毎（所定充電回数毎、または１回充電毎に発生
させる乱数が所定値と一致する毎）にリフレッシュ充電
が行われる。

【００１２】フローチャートを参照して充電制御を詳細
に説明する。図２は通常充電の第１要部の処理を示すフ
ローチャートである。ステップＳ１０１〜Ｓ１０８は充
電前温度判定処理である。ステップＳ１０１では、表示
部２７で「充電中」の表示を行う。ステップＳ１０２で
は、、バッテリ温度検出部１２でバッテリ温度ＴB0を検
出する。ステップＳ１０３では、バッテリ温度ＴB0が、
予め設定されている充電開始温度Ｔmax以下か否かの判
断がなされる。充電開始温度Ｔmaxは例えば４０°〜５
０°Ｃに設定される。この判断が肯定となるまで、所定
の待ち時間（ＲＥＳＴ）をおいてステップＳ１０３の処
理が繰り返される。ステップＳ１０３が肯定になれば、
ステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４では、環境
温度検出部２１で環境温度ＴA0を検出する。ステップＳ
１０５では、充電回数カウンタＮ１をインクリメント
（＋１）する。充電回数カウンタＮ１の値によりバッテ
リ１１の総充電回数を検出できる。ステップＳ１０６で
は、環境温度ＴA0とバッテリ温度ＴB0との差が、予め設
定されている充電開始温度差ΔＴOK以下か否かの判断が
なされる。充電開始温度差ΔＴOKは例えば０〜１０°Ｃ
に設定される。

【００１３】環境温度ＴA0とバッテリ温度ＴB0との差が
充電開始温度ΔＴOK以下になれば、ステップＳ１０９に
進む。ステップＳ１０９では、カウンタＮ２の値が基準
値Ｎref以上か否かを判断する。カウンタＮ２はバッテ
リ１１の総充電回数を計数するカウンタＮ１とは違い、
リフレッシュ充電間の通常充電回数を計数するために使
用される。したがって、リフレッシュ充電の終了毎に
「１」でリセットされる（ステップＳ１３８参照）。

【００１４】カウンタＮ２の値が基準値Ｎref以上であ
れば、ステップＳ１２１（図４）に進む。ステップＳ１
２１からリフレッシュ充電の処理に入る。一方、カウン
タＮ２の値が基準値Ｎref未満ならばステップＳ１０９
からステップＳ１１３（図３）に進み、充電手順が開始
される。このように、通常充電が所定回数以上行われ、
前回のリフレッシュ充電から間があいたときにリフレッ
シュ充電が選択される。基準値Ｎrefは２０回未満、好
ましくは１０回とするのがよい。その理由は図７に関し
て後述する。

【００１５】なお、カウンタＮ２の値で充電モードを選
択するのに限らず、変形可能である。例えば、乱数を発
生させ、発生した乱数Ｎranが基準値Ｎrefと一致したか
否かを判断する。通常充電１０回毎にリフレッシュ充電
を１回実施するようにしたい場合は、０〜９の乱数を発
生させる。そして、基準値Ｎrefは０〜９のうちの一つ
に決定する。この設定により、発生された乱数Ｎranが
基準値Ｎrefと一致した場合は、ステップＳ１２１（図
４）に進む。こうして、おおよそ１０回毎にリフレッシ
ュ充電が選択される。

【００１６】環境温度ＴA0とバッテリ温度ＴB0との差が
充電開始温度ΔＴOK以下になっていない場合は、ステッ
プＳ１０７に進む。ステップＳ１０７では、「お急ぎ充
電」指示がなされているか否かを判断する。「お急ぎ充
電」は、通常充電で充電を停止するため設定される満充
電未満の基準充電量よりも低めの充電量で充電を停止さ
せる特殊な動作モードをいい、短時間で充電を終了した
い要請に応えられる。例えば、「お急ぎ充電スイッチ」
を充電器２に設けておき、このスイッチのオン・オフい
かんによってステップＳ１０７の判断が決定される。な
お、「お急ぎ充電」のモードを備えるかどうかは任意で
ある。

【００１７】「お急ぎ充電」で充電を停止させる判断基
準となる充電量は、例えばバッテリ１１の温度上昇率に
より判断される。この判断基準となる充電量に対応する
基準温度上昇率を予め設定しておき、この基準温度上昇
率に相当するバッテリ１１の温度上昇が検出された場合
に充電を停止する（ステップＳ１２０参照）。

【００１８】「お急ぎ充電」が選択されていたならば、
ステップＳ１０７は肯定となり、ステップＳ１１０に進
む。ステップＳ１１０では、充電回数を計数するカウン
タＮ２の値が基準値Ｎref以上か否かを判断する。カウ
ンタＮ２の値が基準値Ｎref未満ならばステップＳ１１
０からステップＳ１１２（図３）に進み、充電が開始さ
れる。カウンタＮの値が基準値Ｎref以上であればステ
ップＳ１１１に進み、表示器２７で注意喚起のため「お
急ぎ充電不可」の表示を行わせる。続いて、ステップＳ
１２１（図４）に進み、リフレッシュ充電の処理を開始
する。なお、ステップＳ１１０の判断機能は、ステップ
Ｓ１０９と同様、乱数を基準値と比較して判断する機能
に置き換えることができる。

【００１９】前記ステップＳ１０７が否定、つまり「お
急ぎ充電」が選択されていなかった場合は、ステップＳ
１０８に進む。ステップＳ１０８では、環境温度ＴA0と
バッテリ温度ＴB0との差が、予め設定されている充電開
始温度差ΔＴOK以下か否かの判断がなされる。ステップ
Ｓ１０８が否定ならば、所定の待ち時間をおいてステッ
プＳ１０８の判断が継続される。ステップＳ１０８が肯
定ならば、ステップＳ１０９に進む。

【００２０】図３は、通常充電の第２要部の処理を示す
フローチャートである。ステップＳ１１３では、算出式
（式１）を使用してカットオフ電圧Ｖｃを算出する。Ｖ
ｃ＝Ｖ0-（ＴA0-25）×α＋β…（式１）。カットオフ
電圧の算出式に関してはさらに後述する。ステップＳ１
１４では充電を開始する。通常充電では、一定の充電電
流、例えば１．６アンペアの電流を供給して充電を行
う。

【００２１】ステップＳ１１５では、バッテリ電圧Ｖが
カットオフ電圧Ｖｃ以上か否かを判断する。バッテリ電
圧Ｖがカットオフ電圧以上であれば満充電に対する所定
割合、例えば９７％の充電量が充電されたと判断される
ので、ステップＳ１１６で充電を停止する。ステップＳ
１１７ではカウンタＮ２の値をインクリメントする。ス
テップＳ１０９およびステップＳ１１０を乱数により判
断するようにすれば、このステップＳ１１７は削除でき
る。続いて、ステップＳ１１８では、表示部２７に「充
電終了」を表示させる。

【００２２】ステップＳ１１５が否定の場合、つまり充
電量が所定値に達していないと判断される場合は、ステ
ップＳ１１９に進み、環境温度ＴA0とバッテリ温度ＴB0
との差が、予め設定されている充電開始温度差ΔＴOK以
下か否かを判断する。環境温度ＴA0とバッテリ温度ＴB0
との差が充電開始温度差ΔＴOK以下であればステップＳ
１１５で判断を続けるが、環境温度ＴA0とバッテリ温度
ＴB0との差が充電開始温度差ΔＴOK以上あればステップ
Ｓ１２０に進んで、バッテリ温度の変化量ΔＴ／Δｔが
所定値、例えば毎分１°Ｃ以上であるか否かを判断す
る。バッテリ温度は充電量が満充電の９０〜９５％にな
ると急に温度上昇率が大きくなる。そこで、このように
温度変化率が所定値以上か否かで充電量が約９０％以上
になったかどうかを判別することができる。ステップＳ
１２０が肯定ならば、「お急ぎ充電」に見合った充電量
が得られたと判断してステップＳ１１６に進み、充電を
停止する。

【００２３】なお、「お急ぎ充電」に対応する充電量が
得られたか否かを、温度変化率で判断するのに代えて、
充電カットオフ電圧を、２段に設定して、その内の低い
方を「お急ぎ充電」終了判断用のカットオフ電圧とし、
高い方を「お急ぎ充電」以外の通常充電終了判断用のカ
ットオフ電圧とすることができる。

【００２４】続いて、リフレッシュ充電の処理を説明す
る。図４はリフレッシュ充電の第１要部の処理を示すフ
ローチャートである。ステップＳ１２１では、容量計算
部１３でバッテリ１１の残容量Ｃを検出する。ステップ
Ｓ１２２では、残容量Ｃが放電基準残容量ΔＣ以下か否
かを判断する。通常充電を繰り返すと、「充電メモリ効
果」により、所定充電電圧における充電量が減少すると
ともに、放電容量も低下する。そこで、リフレッシュ充
電に先立ってバッテリの残容量を検出し、これが放電基
準容量ΔＣ以下であれば、放電を行ってバッテリ１１の
放電カーブを初期の状態に回復させる。

【００２５】ステップＳ１２２が肯定ならば、ステップ
Ｓ１２３に進んで、追加放電つまり「リフレッシュ放
電」を開始する。ステップＳ１２４では、バッテリ電圧
Ｖが所定の放電カットオフ電圧Ｖｄ以下であるか否かを
判断する。バッテリ電圧Ｖが放電カットオフ電圧Ｖｄ以
下であれば、ステップＳ１２５に進んでバッテリ温度Ｔ
B0がＴmax以下であるかを判断する。放電によりバッテ
リ温度は上昇するので、これが所定の充電開始温度まで
下がるのを待って、充電に移行するためである。

【００２６】バッテリ温度が下がったと判断されたなら
ばステップＳ１２６に進み、カウンタＮ３を「１」でリ
セットする。カウンタＮ３はリフレッシュ放電後のリフ
レッシュ充電回数を判断するために設けられる。

【００２７】ステップＳ１２２が否定であれば、ステッ
プＳ１２７に進み、カウンタＮ３の値が放電基準カウン
タＮdis以下か否かを判断する。この判断が否定なら
ば、ステップＳ１２３に移行する。つまり、所定回数Ｎ
disを超過する回数、リフレッシュ放電を行っていない
場合は、バッテリ１１の残容量Ｃが放電基準残容量ΔＣ
より大きい場合であってもリフレッシュ放電を行うよう
処理される。

【００２８】ステップＳ１２７が肯定ならば、ステップ
Ｓ１２８でカウンタＮ３をインクリメントする。なお、
リフレッシュ放電が終了したならば、残容量表示部４３
の残容量のゼロ表示を更正するため、容量指示データ
「０」を出力する。

【００２９】図５は、リフレッシュ放電の第２要部のフ
ローチャートである。図４のステップＳ１２８に続い
て、図５のステップＳ１２９に進み、カットオフ電圧Ｖ
ｃを式１を使って算出する。ステップＳ１３０で充電を
開始する。リフレッシュ充電は２段階の充電電流により
行う。その理由は図６に関して後述する。ここでは、高
い電流（例えば２．５アンペア）により第１段目の充電
を開始する。ステップＳ１３１では、バッテリ電圧Ｖが
カットオフ電圧Ｖｃ以上か否かを判断する。バッテリ電
圧Ｖがカットオフ電圧以上であれば満充電に対する所定
割合、例えば９７％の充電量が充電されたと判断される
ので、ステップＳ１３２で充電を停止する。ステップＳ
１３３では、前記第１段目の充電電流より低い電流（例
えば１．０アンペア）により第２段目の充電を開始す
る。

【００３０】ステップＳ１３４では、バッテリ１１の電
圧変化Ｖdrpが基準降下電圧-ΔＶ以上か否かを判断す
る。基準降下電圧-ΔＶは所定処理時間ｄｔ内の変化電
圧であり、例えば５０mVに設定する。すなわち、ステッ
プＳ１３４では、バッテリ電圧Ｖが垂下傾向になったか
否かが判断される。バッテリ電圧が垂下傾向になったな
らば、充電量が満充電を超えた（飽和した）と判断され
るので、ステップＳ１３５で充電を停止する。

【００３１】ステップＳ１３６では、充電中の最大バッ
テリ電圧Ｖmax(n)とバッテリ１１の最大温度Ｔmax(n)と
を記録する。これらバッテリ電圧と温度とを記録した
後、リフレッシュ充電が終了したので、残容量表示部４
３の残容量の満充電表示を更正するため、容量指示デー
タ「１００」を出力する。

【００３２】ステップＳ１３７ではカットオフ電圧の、
バッテリ劣化係数βを算出する。バッテリ１１は劣化す
るので、カットオフ電圧を固定のまま補正しないと、正
確に充電量を制御できないからである。補正のための算
出式は式１の説明と併せて後述する。ステップＳ１３８
では、カウンタＮ２を「１」でリセットする。ステップ
Ｓ１０９およびステップＳ１１０を乱数に基づいて判断
するように変形した場合はステップＳ１３８は削除でき
る。ステップＳ１３９では、表示部２７に「充電終了」
を表示させる。

【００３３】図６はリフレッシュ充電の際の充電時間の
経過に伴うバッテリ電圧Ｖとバッテリ温度ＴB1の変化を
示す図であり、上述の２段階充電をした場合と、一定電
流で充電したときのものを示す。同図において、２段階
充電時のバッテリ電圧Ｖは線Ｖ(2)で、１段階充電時の
バッテリ電圧Ｖは線Ｖ(1)で示す。また、２段階充電時
のバッテリ温度ＴB1は線Ｔ(2)で示し、１段階充電時の
バッテリ温度ＴB1は線Ｔ(1)で示す。

【００３４】図示のように、２段階充電では、第１段階
において高い電流（２．５アンペア）で充電するので、
比較的短時間で満充電（９７％）に近い充電量に達する
ことができる。したがって、その後に低電流（１．０ア
ンペア）による充電に移行したとしても、合計でも短時
間で満充電を超える充電を行うことができる。

【００３５】１段階充電のように、通常充電と同じ電流
（１．６アンペア）で一貫して充電を行うと、全充電時
間は２段階充電の場合よりも大幅に長時間化する。さら
に、長時間をかけた１段階充電と、充電時間の短い２段
階充電とでは、バッテリ温度ＴB1にΔＴだけの違いがあ
る。

【００３６】このような２段階充電によれば、満充電超
えのリフレッシュ充電を行った場合でも、通常充電と変
わらない短時間で充電が終了する。したがって、通常充
電とリフレッシュ充電とを意識していないユーザに対し
て、充電時間の違いによる違和感を生じさせない。ま
た、バッテリ温度ＴB1の上昇度合も少ないので、バッテ
リの耐久性も向上する。

【００３７】図７は通常充電の回数と充電量の変化の関
係を示す図である。同図において、充電回数が１０回ま
では初期の充電特性カーブに乗って充電量は増大するの
で、大きい充電量が得られる（線Ａ）。しかし、充電回
数が多くなる程、充電特性に変化を生じ、満充電に対応
するバッテリ電圧Ｖにあっても、初期状態のように大き
い充電量は得られない。充電回数が２０回までは線Ｂに
示すようにほぼ実用的な充電量5Ahであるが、充電回数
が２０回を超え、２５回になると（線Ｃ）、充電量4.7A
hまで低下するので、実用上好ましくない。本実施形態
では、乱数ＮranおよびカウンタＮ２との比較基準値Ｎr
efを「１０」としたので、仮に「お急ぎ充電」が頻繁に
行われたとしても、少なくとも充電回数１０回のうち１
回はリフレッシュ充電が行われる。

【００３８】図８は環境温度ＴA0と充電終了電圧Ｖ１と
の関係を示す図である。この図のように、環境温度ＴA0
によって充電終了電圧Ｖ１は変化する。すなわち、環境
温度ＴA0が高くなるにつれて充電終了電圧は低下する。
したがって、充電を終了させるか否かの判断基準となる
カットオフ電圧Ｖｃも、この充電終了電圧Ｖ１と同様、
環境温度に応じて変化させるのがよい。上記式１はこの
ような充電終了電圧Ｖ１の特性に基づいて決定されてい
る。

【００３９】図８において、環境温度２５°Ｃのときの
充電終了電圧を基準電圧Ｖ0とする。基準電圧Ｖ0は例え
ば２９．６Ｖである。環境温度が２５°Ｃから偏倚した
場合、充電終了電圧Ｖ１はその偏倚量に比例して変化す
る。したがって、環境温度ＴA0に対応するカットオフ電
圧Ｖｃは、式１ａに示すように、基準電圧Ｖ0から環境
温度ＴA0と基準環境温度２５°Ｃとの差に、補正係数α
（例えば０．０１）を乗算した値を除した値とすること
ができる。Ｖｃ＝Ｖ0-（ＴA0-25）×α）…（式１
ａ）。

【００４０】先に示した式１では、式１ａで算出される
カットオフ電圧Ｖｃに対してさらに係数βを加算してい
る。この係数βは、充電回数を重ねる毎に劣化するバッ
テリの特性を考慮した劣化係数である。ステップＳ１３
７で行われる劣化係数βの算出では次の計算式が使用さ
れる。β＝｛（Ｖmax(1)／Ｖmax(R)）-（Ｔmax(1)-２
５）×γ｝-｛Ｖmax(n)／Ｖmax(R)）-（Ｔmax(n)-２
５）×γ｝…（式２）。

【００４１】式２において、Ｖmaxは充電毎のバッテリ
最大電圧（満充電電圧）、Ｔmaxは充電毎のバッテリ最
大温度である。また、それぞれに付加されている符号
(1)はそれぞれの初期値つまり初回充電時の値、符号(n)
は現在値、符号(R)は基準値であることを示す。この基
準値は環境温度２５°Ｃのときの値である。バッテリは
劣化するので、式２において、バッテリ電圧Ｖmax(n)は
バッテリ電圧Ｖmax(1)より低くなり、バッテリ温度Ｔma
x(n)はバッテリ温度Ｔmax(1)より高くなる。したがっ
て、係数βは充電回数を重ねるほど大きい値となり、カ
ットオフ電圧Ｖｃは高くなるように劣化補正される。な
お、式２において係数γは温度補正係数である。

【００４２】次に、残容量表示部４３によるバッテリ１
１の残量表示方法を説明する。図９はバッテリの放電曲
線を示す図である。図示のようにバッテリの初期状態
で、規定のバッテリ電圧Ｖ0のときに放電容量ＡＨ１で
あったとする。このバッテリが劣化すると、規定のバッ
テリ電圧Ｖ0のときに放電容量ＡＨ２（＜ＡＨ１）にな
る。つまり、劣化したバッテリは、初期状態のバッテリ
よりも早い時期に空になる。したがって、初期状態の満
充電状態の位置に「Ｆull」の指標を置き、バッテリの
初期状態における空の位置に「Ｅｍｐｔｙ」の指標を置
いて、残量表示部４３のスケールつまり表示範囲を設定
すると、劣化時には残容量が空になっても、残量指針は
「Ｅｍｐｔｙ」を指さない。図９に示したように「Ｅｍ
ｐｔｙ」の移動が生じる。この場合、ユーザがバッテリ
の劣化を認識していないと、残容量がないのにもかかわ
らず、あるものと誤認することがある。

【００４３】そこで、本実施形態では、バッテリに劣化
を生じて規定電圧値に対応する放電容量が低下した場合
には、これに合わせて残容量表示部４３のスケールを狭
めるようにした。

【００４４】図１０はバッテリ劣化前の残容量表示部４
３の正面図、図１１はバッテリ劣化時の残容量表示部４
３の正面図である。図１０，図１１において、残容量表
示部４３の表示エリアは残容量表示エリア４３１と警告
エリア４３２とからなる。残量指針４３３は残量表示エ
リア４３１と警告エリア４３２とをカバーして動き、残
容量に対応した位置を指す。警告エリア４３２を表示す
るための部分円板つまり扇形プレート５０は、残量表示
エリア４３１の部分円形窓５１と同じ曲率を有してい
て、部分円形窓５１の曲率に沿って、該部分円形窓５１
に重なる位置まで変位可能に構成される。扇形プレート
５０は警告エリア４３２を示す第１着色部分５０１に加
えて、残容量１／２の位置を示す目盛および「１／２」
の文字表示を有する第２着色部分５０２を備える。これ
ら着色部分５０１，５０２の境目には空の位置を示す目
盛および「Ｅ」の文字表示を設ける。さらに、満充電の
位置を示す目盛および「Ｆ」の文字表示を残量表示エリ
ア４３１に設ける。

【００４５】上記構成において、バッテリが劣化してい
ない状態では、図１０に示すように、扇形プレート５０
は残量指針４３３の回動中心と同じ回転中心で図中反時
計方向寄りの位置に変位している。この状態では「Ｅ」
の文字表示とその目盛が部分円形窓５１の左端に位置し
ている。したがって、「１／２」の文字表示およびその
目盛は部分円形窓５１の中央に位置している。

【００４６】一方、バッテリが劣化したときは、図１１
に示すように、扇形プレート５０を劣化相当分だけ時計
方向に変位させる。すなわち、バッテリの絶対容量に対
するリフレッシュ充電時に検出される満充電容量（相対
容量）の割合を算出し、この割合に従って扇形プレート
５０を移動させる。したがって、この状態では「Ｅ」の
文字表示とその目盛が部分円形窓５１の左端から中央方
向にずれて位置する。結果的に、残容量表示エリア４３
１の低残容量範囲の変位により残容量表示エリア４３１
が狭められる。つまり表示スケールが縮小される。但
し、低残容量範囲がずれて表示スケールは縮小される
が、低残容量範囲つまり警告エリア４３２自体の大きさ
は変化していない。したがって、警告エリア４３２のユ
ーザに対する警告機能を維持しながら、バッテリ１１の
劣化に関してもユーザに認識をさせることができる。

【００４７】このように、空を表す「Ｅ」の文字とその
目盛とが変位して表示スケールが縮小されることによ
り、ユーザはバッテリの劣化およびその程度を容易に認
識することができる。なお、表示スケールの縮小は空の
表示位置をずらすのに限らず、満充電の表示位置を空の
側にずらすことによっても実現できる。

【００４８】表示スケールを劣化の程度に応じて縮小す
る残容量表示部４３は上記アナログ式表示に限らず、デ
ジタル式のセグメント表示によっても実現することがで
きる。図１２は劣化前のバッテリ残容量のセグメント表
示例、図１３は劣化時のバッテリ残容量のセグメント表
示例を示す図である。図１２に示すように劣化前には１
０個のセグメントが残容量表示範囲として設定されてい
たものが、図１３に示すように劣化時には残容量表示範
囲は８個のセグメントに縮小され、残りの２個のセグメ
ントは警告エリアとして使用される。

【００４９】図１４は、上記実施形態の要部機能を示す
ブロック図である。同図において、通常充電部６は満充
電未満で充電を停止する第１充電制御を行い、リフレッ
シュ充電部７は、満充電を所定量超えた状態で充電を停
止する第２充電制御を行う。電源３から供給される電流
は、これら通常充電部６およびリフレッシュ充電部７の
いずれかを介してバッテリ１１に供給される。いずれか
の充電部が、切替部８の切替えによって選択される。切
替部８は、通常充電の回数を計数するカウンタ９の値Ｎ
２が所定値（２０回未満であることが好ましい）になっ
たときにリフレッシュ充電部７側に切り替えられる。カ
ウンタ９はリフレッシュ充電部７による充電が終了した
ときにリセットされる。

【００５０】カウンタ９は、乱数発生器から発生される
乱数が所定値であった場合に、切替部８に対してリフレ
ッシュ充電部７への切替を指示する機能で置き換えるこ
とができる。この機能を使用すれば、マイクロコンピュ
ータのプログラム上の処理で充電部の切り替えを行うこ
とができるので、ハードウェアの追加が少なくてすむ。

【００５１】通常充電部６では、充電時間を短縮した
「お急ぎ充電」つまり短縮充電が可能である。このため
に、通常充電部６には充電停止基準としてのカットオフ
電圧が２種類設定される。一つは、カットオフ電圧演算
部１５で演算される第１カットオフ電圧であり、他の一
つは短縮カットオフ電圧設定部１６によって設定され
る、第１カットオフ電圧より低い第２カットオフ電圧で
ある。これにより、「お急ぎ充電」では比較的短時間で
充電を終了させることができる。なお、「お急ぎ充電」
の終了時点を、電圧基準によるのではなく、バッテリ温
度の上昇率が所定値を超過したときを基準とすることが
できる。

【００５２】「お急ぎ充電」は、図示しないお急ぎ充電
スイッチが操作されてカットオフ電圧指定部１７で前記
第２カットオフ電圧が指定されたときに行うようにでき
る。但し、カウンタ９がカウントアップした場合には、
リフレッシュ充電部７による充電が選択されるので、表
示部２７の機能である短縮充電拒否表示部１８で、「お
急ぎ充電不可」等の注意表示が行われる。

【００５３】通常充電部６およびリフレッシュ充電部で
使用されるカットオフ電圧は、基準電圧Ｖ0を、環境温
度検出部２１で検出される環境温度ＴA0で補正すること
によって決定される。さらに、基準満充電電圧、初期満
充電電圧Ｖmax(1)、現在満充電電圧Ｖmax(n)、初期最大
バッテリ温度Ｔmax(1)、現在最大バッテリ温度Ｔmax(n)
に基づいてバッテリ１１の劣化補正が行われる。初期満
充電電圧Ｖmax(1)および現在満充電電圧Ｖmax(n)は充電
電圧検出部２３で検出され、初期最大バッテリ温度Ｔma
x(1)および現在最大バッテリ温度Ｔmax(n)はバッテリ温
度検出部１２で検出される。

【００５４】電圧垂下検出部２９は、充電中増大傾向に
あったバッテリ電圧が垂下傾向に転じたことを検出す
る。バッテリ電圧が垂下傾向を示した場合は、バッテリ
容量が飽和したと判断できるので、リフレッシュ充電を
停止させる。このように、リフレッシュ充電では、バッ
テリ電圧が所定のカットオフ電圧に達したときに充電を
終えるのではなく、飽和状態の検出により充電を停止す
る。

【００５５】図１５は、本実施形態の第２の要部機能を
示すブロック図である。リフレッシュ充電は所定条件の
下に、リフレッシュのための放電を行った後、実施され
る。放電器２４の機能としてのリフレッシュ放電部３２
はバッテリ１１の放電特性を回復するための機能であ
る。残容量判別部３３はバッテリ１１の残容量が基準残
容量以下かどうかを判別し、残容量が基準残容量以下で
あればリフレッシュ放電部３２に放電指示を出力する。
カウンタ３４は残容量判別部３３の判別結果によりリフ
レッシュ放電指示がなされなかった場合にインクリメン
トされる。つまりカウンタ３４のカウンタ値はリフレッ
シュ放電の間隔を代表する。そして、カウンタ３４の値
が、予め定められるリフレッシュ放電の判断基準値に達
したときは、カウントアップする。リフレッシュ放電部
３２は、バッテリ１１の残容量が基準残容量より多い場
合であっても、カウンタ３４のカウントアップに応答し
てバッテリ１１をリフレッシュのため放電する。

【００５６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなとおり、請求項
１〜６の発明によれば、満充電未満で停止する充電が所
定回数以上連続したときは、次の充電が満充電超えで停
止するようにできる。したがって、満充電未満での充電
が続きすぎるのを防止して、劣化したバッテリの極板を
リフレッシュできるので、結果的にバッテリの耐久性が
向上する。また、満充電未満での充電が主となるので、
極板の容量に余裕分を持たないでもよくなり、局部電池
反応による負極の容量低減に配慮しない限界設計が可能
となる。すなわち、負極の容量を大きくしない、ＮＰ比
を小さくしたコンパクトで高容量なバッテリを提供する
ことができる。

【００５７】特に、二次電池の残容量や満充電超えの充
電回数による簡単な判断基準によってリフレッシュ放電
を行い、充放電特性を効率的に回復することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るバッテリ充電制御
装置を含む電動車両のシステム構成を示すブロック図で
ある。

【図２】通常充電の第１要部の処理を示すフローチャ
ートである。

【図３】通常充電の第２要部の処理を示すフローチャ
ートである。

【図４】リフレッシュ充電の第１要部の処理を示すフ
ローチャートである。

【図５】リフレッシュ放電の第２要部のフローチャー
トである。

【図６】リフレッシュ充電の際の充電時間の経過に伴
うバッテリ電圧とバッテリ温度の変化を示す図である。

【図７】通常充電の回数と充電量の変化の関係を示す
図である。

【図８】環境温度と充電終了電圧との関係を示す図で
ある。

【図９】バッテリの放電曲線を示す図である。

【図１０】バッテリ劣化前の残容量表示部の正面図で
ある。

【図１１】バッテリ劣化時の残容量表示部の正面図で
ある。

【図１２】劣化前のバッテリ残容量のセグメント表示
例を示す図である。

【図１３】劣化時のバッテリ残容量のセグメント表示
例を示す図である。

【図１４】本発明の一実施形態の要部機能を示すブロ
ック図である。

【図１５】本発明の一実施形態に係る第２要部の機能
を示すブロック図である。

【符号の説明】

１…電池部、２…充電器、３…電源、４…車体、
６…通常充電部、７…リフレッシュ充電部、８…
切替部、９…カウンタ、１１…バッテリ、１２…バ
ッテリ温度検出部、１５…カットオフ電圧検出部、１
７…カットオフ電圧指定部、１８…短縮充電拒否表示
部、２１…環境温度検出部、２３…充電電圧検出
部、２７…表示部、２８…ＥＣＵ、２９…電圧垂
下検出部、３２…リフレッシュ放電部

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】満充電未満で充電を停止する第１充電制
御と、満充電以上で充電を停止する第２充電制御とを併
用する二次電池の充電制御方法において、第１充電制御による充電を所定回数連続して行った場
合、次の充電を第２充電制御で行うとともに、前記第２充電制御において、二次電池の状態が、所定の
リフレッシュ放電基準を満たした場合に、充電に先立っ
て該二次電池を放電することを特徴とする二次電池の充
電制御方法。
【請求項２】前記リフレッシュ放電基準が、二次電池
の残容量が所定値未満の場合に満たされるように決定さ
れていることを特徴とする請求項１記載の二次電池の充
電制御方法。
【請求項３】前記リフレッシュ放電基準が、前記第２
充電制御による充電が所定回数実施される毎に満たされ
るように決定されていることを特徴とする請求項１記載
の二次電池の充電制御方法。
【請求項４】満充電未満で充電を停止する第１充電制
御手段と、満充電以上で充電を停止する第２充電制御手段と、前記第１充電制御手段による充電が所定回数連続したこ
とを判別する充電回数判別手段と、前記充電回数判別手段により第１充電制御手段による充
電が所定回数連続したと判別した場合、次の充電を前記
第２充電制御手段で行うための切り替えを行う制御手段
切替手段と、前記第２充電制御手段による制御において、二次電池の
状態が、所定のリフレッシュ放電基準を満たしている場
合に、充電に先立って該二次電池を放電するリフレッシ
ュ放電手段とを具備したことを特徴とする二次電池の充
電制御装置。
【請求項５】前記リフレッシュ放電手段が、二次電池
の残容量が所定値未満の場合に該二次電池を放電するよ
う構成されていることを特徴とする請求項４記載の二次
電池の充電制御装置。
【請求項６】前記リフレッシュ放電手段が、前記第２
充電制御手段による充電が所定回数実施される毎に該二
次電池を放電するよう構成されていることを特徴とする
請求項４記載の二次電池の充電制御装置。