JP2012049040A - 充電制御装置及び蓄電装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】低温や大電流で充電を行った場合でも、負極への金属リチウム析出のおそれが低減された充電を行うことができる充電制御装置を提供する。
【解決手段】二次電池２００の充電を制御する充電制御装置１００であって、二次電池２００の正極と負極との間の開路電圧を取得する開路電圧取得部１１０と、取得された開路電圧を用いて負極の閉路電位である負極閉路電位を算出する負極閉路電位算出部１２０と、算出された負極閉路電位が所定の閾値未満であるか否かを判断する閉路電位判断部１３０と、負極閉路電位が所定の閾値未満であると判断された場合に、二次電池２００を充電する充電電流の値を低減させる充電電流制御部１４０とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、非水電解質二次電池の充電を制御する充電制御装置、及び当該非水電解質二次電池と充電制御装置とを備えた蓄電装置に関する。
世界的な環境問題への取り組みとして、ガソリン自動車から電気自動車への転換が重要になってきている。このため、リチウムイオン二次電池などの二次電池を電気自動車の電源として使用することが検討されている。ここで、当該二次電池を用いた電気自動車の実用化のためには、当該二次電池に蓄えられるエネルギーの利用効率の向上が重要であり、制動時の回生技術などの充電受入れを可能にする制御技術を確立する必要がある。
しかしながら、リチウムイオン二次電池は、低温や大電流で充電を行うと負極に金属リチウムが析出し、性能低下を招くおそれがあるという問題があった。このため、従来、金属リチウムの析出を抑制し、安全に二次電池への充電を行うための充電制御技術が提案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。
特許文献１では、充電電流をパルス化して環境温度に応じてパルス時間を規定することで、低温から高温にわたり急速充電を可能にする充電制御技術が開示されている。特許文献２では、二次電池の温度、充電可能な放電深度及び電圧を用いて、充電回路の充電電力を制御する充電制御技術が開示されている。特許文献３では、予めフラッシュ放電してから充電することで、金属リチウムの析出を抑制する充電制御技術が開示されている。特許文献４では、充電の電流値を常に制限することで、金属リチウムの析出を抑制する充電制御技術が開示されている。
特開平７−２１１３５４号公報 特開平１０−１０８３８０号公報 特開２００９−１８１９０７号公報 特開２００６−２０２５６７号公報
しかしながら、上記従来の充電制御技術においては、以下の問題がある。
つまり、特許文献１に開示された充電制御技術では、環境温度に応じて充電電流のパルス時間のみを規定するものであり、充電電流値と充電時の負極電位との関係についての考慮が十分ではなく、条件によっては金属リチウムが析出するおそれがある。
ここで、リチウムイオン二次電池は、低温や大電流により、充電時の負極電位が低下すると、金属リチウムが析出する。このため、特許文献１に開示された充電制御技術では、低温や大電流で充電を行った場合に、充電時の負極電位が低下して、金属リチウムが析出し、性能低下を招く場合があるという問題がある。
また、特許文献２に開示された充電制御技術においても、充電時の負極電位が考慮されていないため、充電時の負極電位が低下して、金属リチウムが析出し、性能低下を招く場合があるという問題がある。
また、特許文献３に開示された充電制御技術では、予めフラッシュ放電してから充電するため、エネルギー効率が低下する。また、特許文献４に開示された充電制御技術においても、充電の電流値を常に制限しているため、大電流での充電を行うことができず、エネルギー効率が低下する。
このように、従来の充電制御技術では、低温や大電流で充電を行った場合に、エネルギー効率が低下するなど、性能低下を招くという問題がある。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、低温や大電流で充電を行った場合でも、負極への金属リチウム析出のおそれが低減された充電を行うことができる充電制御装置及び蓄電装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る充電制御装置は、正極と負極とを有し充電電流により充電される非水電解質二次電池の充電を制御する充電制御装置であって、前記正極と前記負極との間の開路電圧を取得する開路電圧取得部と、取得された前記開路電圧を用いて前記負極の閉路電位である負極閉路電位を算出する負極閉路電位算出部と、算出された前記負極閉路電位が所定の閾値未満であるか否かを判断する閉路電位判断部と、前記負極閉路電位が所定の閾値未満であると判断された場合に、前記充電電流の値を低減させる充電電流制御部とを備える。
これによれば、開路電圧を用いて負極閉路電位を算出し、当該負極閉路電位が所定の閾値未満であると判断された場合に、充電電流の値を低減させる。つまり、例えば非水電解質二次電池がリチウムイオン二次電池の場合、開路電圧を用いて充電時の負極電位である負極閉路電位を算出することにより、算出した負極閉路電位の値から、金属リチウムが析出するか否かを判断することができる。そして、当該負極閉路電位が所定の閾値未満であると判断された場合には、金属リチウムが析出すると判断し、充電電流の値を低減させることで、金属リチウムの析出を抑制することができる。また、金属リチウムの析出に直接関係する負極閉路電位を用いて充電電流の値を低減させるか否かを判断するため、効果的に当該判断を行うことができる。これにより、低温や大電流で充電を行った場合でも、負極への金属リチウム析出のおそれが低減された充電を行うことができる。
また、好ましくは、前記負極閉路電位算出部は、前記開路電圧取得部が取得した開路電圧を用いて前記負極の開路電位である負極開路電位を算出し、算出した前記負極開路電位を用いて前記負極閉路電位を算出する。
これによれば、開路電圧を用いて負極開路電位を算出し、当該負極開路電位を用いて負極閉路電位を算出する。このため、開路電圧と負極開路電位との関係、及び負極開路電位と負極閉路電位との関係を予め定めておくことで、開路電圧から容易に負極閉路電位を算出することができる。
また、好ましくは、前記負極閉路電位算出部は、前記開路電圧取得部が取得した開路電圧を用いて前記負極の活物質の組成である負極組成を算出する負極組成算出部と、算出された前記負極組成を用いて前記負極開路電位を算出する負極開路電位算出部とを備え、算出された前記負極開路電位を用いて前記負極閉路電位を算出する。
これによれば、開路電圧を用いて負極組成を算出し、負極組成を用いて負極開路電位を算出し、負極開路電位を用いて負極閉路電位を算出する。このため、開路電圧と負極組成との関係、負極組成と負極開路電位との関係、及び負極開路電位と負極閉路電位との関係を予め定めておくことで、開路電圧から容易に負極閉路電位を算出することができる。
また、好ましくは、前記負極組成算出部は、前記非水電解質二次電池に通電されていない開路状態の期間が所定の期間以上の場合には、前記開路電圧取得部が取得した開路電圧を用いて前記負極組成を算出し、前記開路状態の期間が前記所定の期間未満の場合には、第１時刻から第２時刻の間に前記非水電解質二次電池に通電された通電電気量を用いて、前記第１時刻から前記第２時刻の間の負極組成の増加量を算出し、前記第１時刻での負極組成に前記増加量を加算することで、前記第２時刻での負極組成を算出する。
これによれば、第１時刻から第２時刻の間の負極組成の増加量を算出し、第１時刻での負極組成に当該増加量を加算することで、第２時刻での負極組成を算出する。また、二次電池が開路状態になってから所定の期間経過すれば、所定の期間経過後の開路電圧を用いて負極組成を算出する。このため、前回の負極組成の値に、増加量を加算していくことで、今回の負極組成の値を容易に算出することができる。また、当該増加量を加算していく計算では、誤差が生じている可能性があるため、二次電池が開路状態になってから所定の期間経過後に負極組成を算出し直す。これにより、正確な負極組成の値を算出することができる。
また、好ましくは、前記充電電流制御部は、前記負極閉路電位が所定の閾値未満であると判断された場合に、前記非水電解質二次電池への通電を遮断する。
これによれば、負極閉路電位が所定の閾値未満であると判断された場合に、二次電池への通電を遮断する。これにより、負極閉路電位が低下しなくなるので、金属リチウムの析出を効果的に抑制することができる。
なお、本発明は、このような充電制御装置として実現することができるだけでなく、１以上の非水電解質二次電池と、当該１以上の非水電解質二次電池の充電を制御する充電制御装置とを備える蓄電装置としても実現することができる。また、本発明は、このような充電制御装置に含まれる特徴的な処理部を備える集積回路としても実現することができ、当該処理部をステップとする充電制御方法としても実現することができる。
本発明によると、低温や大電流で充電を行った場合でも、負極への金属リチウム析出のおそれが低減された充電を行うことができる充電制御装置を提供することができる。
本発明の実施の形態に係る充電制御装置を備える蓄電装置の外観図である。 二次電池の充放電特性を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る充電制御装置の機能的な構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る充電制御装置が二次電池の充電を制御する処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る充電制御装置が二次電池の充電を制御する処理を説明するための図である。 本発明の実施の形態の変形例１に係る充電制御装置の機能的な構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態の変形例１に係る充電制御装置が二次電池の充電を制御する処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態の変形例２に係る充電制御装置の機能的な構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態の変形例２に係る充電制御装置が二次電池の充電を制御する処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態の変形例３に係る充電制御装置の機能的な構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態の変形例３に係る充電制御装置が二次電池の充電を制御する処理を示すフローチャートである。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る充電制御装置及び蓄電装置について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る充電制御装置１００を備える蓄電装置１０の外観図である。
同図に示すように、蓄電装置１０は、充電制御装置１００と、複数（同図では６個）の二次電池２００と、充電制御装置１００及び複数の二次電池２００を収容する収容ケース３００とを備えている。
充電制御装置１００は、複数の二次電池２００の上方に配置され、複数の二次電池２００の充電を制御する回路を搭載した回路基板である。具体的には、充電制御装置１００は、複数の二次電池２００に接続されており、複数の二次電池２００から情報を取得するとともに、充電電流により充電される複数の二次電池２００の当該充電電流を制御する。この充電制御装置１００の詳細な機能構成の説明については、後述する。なお、ここでは、充電制御装置１００は複数の二次電池２００の上方に配置されているが、充電制御装置１００はどこに配置されていてもよい。
二次電池２００は、正極と負極とを有する非水電解質二次電池であり、例えば、リチウムイオン二次電池である。つまり、二次電池２００は、例えば、正極がコバルト酸リチウムなどのリチウム遷移金属酸化物、負極が炭素材料の二次電池である。また、同図では６個の矩形状の二次電池２００が直列に配置されて組電池を構成している。なお、二次電池２００の個数は６個に限定されず、他の複数個数または１個であってもよい。また二次電池２００の形状も特に限定されない。
ここで、二次電池２００が充放電を行う場合の充放電特性について説明する。
図２は、二次電池２００の充放電特性を説明するための図である。具体的には、図２の（ａ）は、二次電池２００の放電特性を説明するための図であり、図２の（ｂ）は、二次電池２００の充電特性を説明するための図である。
図２の（ａ）に示すように、二次電池２００が放電を行う場合、放電される電気量である通電電気量が大きくなるに従って（放電されるに従って）、正極開路電位ＯＣＰ+は減少し、負極開路電位ＯＣＰ-は増加する。つまり、通電電気量が大きくなるに従って、開路電圧ＯＣＶの値は減少していく。
ここで、正極開路電位ＯＣＰ+及び負極開路電位ＯＣＰ-とは、二次電池２００が外部回路から電気的に切り離された（正極と負極との間に負荷をかけていない）状態での、二次電池２００の正極の電位及び負極の電位である。また、開路電圧ＯＣＶとは、当該正極と負極との間の電圧であり、正極開路電位ＯＣＰ+と負極開路電位ＯＣＰ-との間の電位差である。
また、同様に、通電電気量が大きくなるに従って、正極閉路電位ＣＣＰ+は減少し、負極閉路電位ＣＣＰ-は増加する。また、正極閉路電位ＣＣＰ+は正極開路電位ＯＣＰ+よりも低い値となり、負極閉路電位ＣＣＰ-は負極開路電位ＯＣＰ-よりも高い値となる。つまり、通電電気量が大きくなるに従って、閉路電圧ＣＣＶの値は、開路電圧ＯＣＶよりも小さい値をとりながら減少していく。
ここで、正極閉路電位ＣＣＰ+及び負極閉路電位ＣＣＰ-とは、二次電池２００を外部回路に電気的に接続して電流を流している（正極と負極との間に負荷をかけた）状態での、二次電池２００の正極の電位及び負極の電位である。また、閉路電圧ＣＣＶとは、当該正極と負極との間の電圧であり、正極閉路電位ＣＣＰ+と負極閉路電位ＣＣＰ-との間の電位差である。
次に、図２の（ｂ）に示すように、二次電池２００が充電を行う場合、充電される電気量である通電電気量が大きくなるに従って（充電されるに従って）、正極開路電位ＯＣＰ+は増加し、負極開路電位ＯＣＰ-は減少する。つまり、通電電気量が大きくなるに従って、開路電圧ＯＣＶの値は増加していく。
また、同様に、通電電気量が大きくなるに従って、正極閉路電位ＣＣＰ+は増加し、負極閉路電位ＣＣＰ-は減少する。また、正極閉路電位ＣＣＰ+は正極開路電位ＯＣＰ+よりも高い値となり、負極閉路電位ＣＣＰ-は負極開路電位ＯＣＰ-よりも低い値となる。つまり、通電電気量が大きくなるに従って、閉路電圧ＣＣＶの値は、開路電圧ＯＣＶよりも大きい値をとりながら増加していく。
なお、同図に示した充電時の通電電気量は、図２の（ａ）に示した放電時の通電電気量と電流の流れ方向が逆であるので負の値としているが、上記の説明での充電時の通電電気量が大きくなるとは、充電時の通電電気量の絶対値が大きくなる（負の量が大きくなる）ことを意味している。
次に、充電制御装置１００の詳細な機能構成について、説明する。
図３は、本発明の実施の形態に係る充電制御装置１００の機能的な構成を示すブロック図である。
充電制御装置１００は、二次電池２００の充電を制御する装置である。同図に示すように、充電制御装置１００は、開路電圧取得部１１０、負極閉路電位算出部１２０、閉路電位判断部１３０、充電電流制御部１４０及び記憶部１５０を備えている。
開路電圧取得部１１０は、二次電池２００の正極と負極との間の開路電圧を取得する。
負極閉路電位算出部１２０は、開路電圧取得部１１０が取得した開路電圧を用いて、二次電池２００の負極の閉路電位である負極閉路電位を算出する。具体的には、負極閉路電位算出部１２０は、開路電圧取得部１１０が取得した開路電圧を用いて、二次電池２００の負極の開路電位である負極開路電位を算出し、算出した負極開路電位を用いて負極閉路電位を算出する。
ここで、負極閉路電位算出部１２０は、負極組成算出部１２１及び負極開路電位算出部１２２を備えており、負極組成算出部１２１及び負極開路電位算出部１２２によって開路電圧から負極開路電位を算出し、算出した負極開路電位を用いて負極閉路電位を算出する。
負極組成算出部１２１は、開路電圧取得部１１０が取得した開路電圧を用いて、二次電池２００の負極の活物質の組成である負極組成を算出する。この負極組成の詳細な説明については、後述する。
具体的には、負極組成算出部１２１は、二次電池２００に通電されていない開路状態の期間が所定の期間以上の場合には、開路電圧取得部１１０が取得した開路電圧を用いて負極組成を算出する。また、負極組成算出部１２１は、当該開路状態の期間が当該所定の期間未満の場合には、第１時刻から第２時刻の間に二次電池２００に通電された通電電気量を用いて、第１時刻から第２時刻の間の負極組成の増加量を算出し、第１時刻での負極組成に当該増加量を加算することで、第２時刻での負極組成を算出する。
ここで、開路状態とは、二次電池２００を放電する放電電流及び二次電池２００を充電する充電電流のいずれの電流も流れていない状態（二次電池２００の正極と負極との間に負荷をかけていない状態）をいう。
負極開路電位算出部１２２は、負極組成算出部１２１が算出した負極組成を用いて、負極開路電位を算出する。
閉路電位判断部１３０は、負極閉路電位算出部１２０が算出した負極閉路電位が所定の閾値未満であるか否かを判断する。例えば、二次電池２００がリチウムイオン二次電池である場合、所定の閾値は、金属リチウムの電位を基準として０Ｖ以上の値である。
充電電流制御部１４０は、閉路電位判断部１３０が負極閉路電位が所定の閾値未満であると判断した場合に、二次電池２００を充電する充電電流の値を低減させる。つまり、充電電流制御部１４０は、二次電池２００を充電する充電電流の値を、負極閉路電位が所定の閾値以上の場合の充電電流の値よりも低減させる。
記憶部１５０は、負極閉路電位算出部１２０が負極閉路電位を算出するための関数や算出結果などを記憶しているメモリである。
次に、充電制御装置１００が二次電池２００の充電を制御する処理について説明する。
図４は、本発明の実施の形態に係る充電制御装置１００が二次電池２００の充電を制御する処理を示すフローチャートである。
図５は、本発明の実施の形態に係る充電制御装置１００が二次電池２００の充電を制御する処理を説明するための図である。具体的には、同図は、図２の（ｂ）に示された二次電池２００の充電特性を拡大して示す図である。
まず、図４に示すように、開路電圧取得部１１０は、二次電池２００の正極と負極との間の開路電圧Ｖを取得する（Ｓ１０２）。具体的には、開路電圧取得部１１０は、所定の期間以上二次電池２００を開路状態にした場合の、二次電池２００の正極と負極との間の開路電圧を測定することで、当該開路電圧を取得する。
つまり、開路電圧取得部１１０は、二次電池２００の開路状態が所定の期間以上継続しなければ、二次電池２００の開路電圧を測定することができないため、当該開路状態が所定の期間以上経過するのを待って、当該開路電圧を測定する。例えば、開路電圧取得部１１０は、図５に示す開路電圧Ｖを取得する。
なお、二次電池２００を開路状態にする所定の期間は、例えば１０分間であるが、当該所定の期間は１０分間には限定されず、開路電圧を正確に測定することができるのであれば、１０分未満などどのような期間であっても構わない。また、開路電圧取得部１１０は、当該開路電圧を測定することなく、当該開路電圧を外部の機器から取得することにしてもよい。つまり、外部の機器が二次電池２００の開路電圧を測定することにより、開路電圧取得部１１０は、当該開路電圧を外部の機器から取得する。
次に、負極閉路電位算出部１２０の負極組成算出部１２１は、開路電圧取得部１１０が取得した開路電圧Ｖを用いて負極組成ｘを算出する（Ｓ１０４）。ここで、負極組成ｘとは、二次電池２００の負極の活物質の組成であり、二次電池２００がリチウムイオン二次電池である場合、負極のリチウムの組成である。例えば負極組成ｘは、ＬｉxＣ6のリチウムの組成を表すｘである。
ここで、負極組成算出部１２１が開路電圧Ｖを用いて負極組成ｘを算出する手法について、説明する。
具体的には、負極組成算出部１２１は、以下のようなモデルセルによる実験データに基づく関数フィッティングによって取得される開路電圧Ｖと負極組成ｘとの関係から、負極組成ｘを算出する。
例えば、１０ｍＡｈ級の二次電池をモデルセルとして、正極に８３．５ｍｇ、多孔度４０％のリチウム遷移金属酸化物ＬｉＭＯ2を使用し、負極に３９．４ｍｇ、多孔度３０％の炭素Ｃを使用し、セパレータに厚さ２８μｍのポリエチレンＰＥを使用する。また、電解液には、エチレンカーボネートＥＣとジメチルカーボネートＤＭＣとエチルメチルカーボネートＥＭＣとが１：１：１の比率で混合された溶媒に、電解質としてＬｉＰＦ6のリチウム塩が溶解されたものを使用する。
そして、当該モデルセルを、正極及び負極を化成処理により活性化して、例えば３サイクルの充放電を行わせることにより容量の選別を行う。そして、当該モデルセルに参照電極Ｌｉを挿入して計測を行うことで、以下の式１に示すような開路電圧Ｖと負極組成ｘとの関係を取得することができる。
ｘ＝０．００３５０５５４４Ｖ8−０．１１６６６５４Ｖ7
＋１．５５９６１５Ｖ6−１１．１９０８８Ｖ5
＋４７．５６４６９Ｖ4−１２２．６８１３Ｖ3
＋１８６．１５３１５Ｖ2−１４８．８６４３５Ｖ
＋４５．５４８４２５ （式１）
このため、負極組成算出部１２１は、上記の式１を用いて、開路電圧Ｖから負極組成ｘを算出する。なお、上記の式１は記憶部１５０に記憶されており、負極組成算出部１２１は、記憶部１５０から当該式１を読み出して、負極組成ｘを算出する。
次に、負極組成算出部１２１は、負極組成ｘの増加量である負極組成増加量Δｘを算出する（Ｓ１０６）。ここで、二次電池２００への通電開始時には、充電電流が流れておらず負極組成ｘの増加は無いため、負極組成算出部１２１は、Δｘ＝０として負極組成増加量Δｘを算出する。
そして、負極組成算出部１２１は、負極組成ｘに負極組成増加量Δｘを加算して、新たに負極組成ｘを算出する（Ｓ１０８）。ここで、二次電池２００への通電開始時は負極組成増加量Δｘ＝０であるので、負極組成算出部１２１は、負極組成ｘに０を加算して、新たに負極組成ｘを算出する。なお、負極組成算出部１２１は、算出した負極組成ｘを記憶部１５０に記憶させる。
次に、負極閉路電位算出部１２０の負極開路電位算出部１２２は、負極組成算出部１２１が算出した負極組成ｘを用いて、負極開路電位φ-を算出する（Ｓ１１０）。具体的には、負極開路電位算出部１２２は、負極組成算出部１２１が行った手法と同様に、モデルセルによる実験データに基づく関数フィッティングによって取得される負極組成ｘと負極開路電位φ-との関係から、負極組成ｘを算出する。
例えば、上記モデルセルにおいて、以下の式２に示すような負極組成ｘと負極開路電位φ-との関係を取得することができる。
φ-＝−２．１６０３ｘ6＋１．８５９７ｘ5＋３．５５００ｘ4
−７．８４８０ｘ3＋８．１６７１ｘ2−４．８７３５ｘ
＋１．２１２７ （式２）
このため、負極開路電位算出部１２２は、上記の式２を用いて、負極組成ｘから負極開路電位φ-を算出する。例えば、負極開路電位算出部１２２は、図５に示す負極開路電位φ１-を算出する。なお、上記の式２は記憶部１５０に記憶されており、負極開路電位算出部１２２は、記憶部１５０から当該式２を読み出して、負極開路電位φ-を算出する。
次に、負極閉路電位算出部１２０は、負極開路電位算出部１２２が算出した負極開路電位φ-を用いて、負極閉路電位Ｅ-を算出する（Ｓ１１２）。具体的には、負極閉路電位算出部１２０は、以下の式３に示す負極開路電位φ-と負極閉路電位Ｅ-との関係を用いて、負極閉路電位Ｅ-を算出する。
Ｅ-＝φ-−２ＲＴ／Ｆ・ｌｎ（ＩＦΩ／ＲＴθ）
ただし、θ＝１−（ｉｔ1/2）／（ＣＦＡπ1/2Ｄ1/2） （式３）
ここで、Ｒは気体定数、Ｔは温度、Ｆはファラデー定数、Ｉは通電電流値、Ωは電荷移動抵抗、θは濃度項、ｉは通電開始からの平均電流値、ｔは時間、Ｃは電解液濃度、Ａは活物質表面積、Ｄは電解液の拡散定数である。また、Ａは、活物質重量（例えば、負極の重量３９．４ｍｇ）にＢＥＴ法で測定した比表面積（例えば、４．３ｍ2／ｇ）を乗じた値であり、Ｄは、３×１０-6ｃｍ2Ｓ-1である。
また、Ωは、測定により定めることができ、例えば０．６５Ωである。具体的には、３．７Ｖの充電状態とした２個の電池を解体し、負極同士を組み合わせたセルを組み立て、交流印加電圧５ｍＶ、１００ｋＨｚ−１０ｍＨｚの範囲で交流インピーダンスを測定する。そして、この測定結果をナイキストプロット（Ｎｙｑｕｉｓｔ ｐｌｏｔ）して得られる電荷移動抵抗（特性周波数３９８Ｈｚの円弧の直径）を１／２することで、負極の電荷移動抵抗であるΩを算出することができる。
なお、上記の式３は、負極の開路電位と閉路電位との差がバトラーフォルマー式に従う電荷移動反応による分極が主要因であることを前提にした式である。実際には、これ以外の分極として、活物質内部の拡散によるもの、電極内部に含まれる電解液の濃度差によるもの、セパレータ中に含まれる電解液中の濃度差によるもの、電解液中のイオン伝導によるものなどを考慮した式とすることもできる。一般的なリチウムイオン電池では、負極の開路電位と閉路電位との差の大部分は、電荷移動反応による分極によるものであるので、計算の簡略化のために上記の式３のようにすることが望ましい。
このように、負極閉路電位算出部１２０は、上記の式３を用いて、負極開路電位φ-から負極閉路電位Ｅ-を算出する。例えば、負極閉路電位算出部１２０は、図５に示す負極閉路電位Ｅ１-を算出する。なお、上記の式３は記憶部１５０に記憶されており、負極閉路電位算出部１２０は、記憶部１５０から当該式３を読み出して、負極閉路電位Ｅ-を算出する。
次に、閉路電位判断部１３０は、負極閉路電位算出部１２０が算出した負極閉路電位Ｅ-が所定の閾値未満であるか否かを判断する（Ｓ１１４）。例えば、図５に示す場合は、閉路電位判断部１３０は、負極閉路電位算出部１２０が算出した負極閉路電位Ｅ１-が所定の閾値Ｐ０以上であると判断する。
ここで、二次電池２００がリチウムイオン二次電池である場合、所定の閾値は、金属リチウムが析出する場合の負極閉路電位を示す値である。ここでは、所定の閾値は、金属リチウムの電位を基準として０Ｖ以上の値であり、例えば、金属リチウムの電位を基準として１０ｍＶである。
また、閉路電位判断部１３０は、負極閉路電位Ｅ-が所定の閾値以上であると判断した場合は（Ｓ１１４でＮＯ）、二次電池２００に通電されていない開路状態の期間が所定の期間以上か否かを判断する（Ｓ１１６）。つまり、閉路電位判断部１３０は、二次電池２００が開路状態になってから所定の期間以上経過したか否かを判断する。ここで、所定の期間は、特に限定されないが、例えば１０分間である。
そして、閉路電位判断部１３０が開路状態の期間が所定の期間未満であると判断した場合（Ｓ１１６でＮＯ）、負極組成算出部１２１は、前回負極組成ｘを算出した第１時刻から現在の第２時刻までの間の経過期間Δｔにおける通電電気量を算出する（Ｓ１１８）。なお、通電電気量とは、充電時に二次電池２００に通電される電気量である。
具体的には、負極組成算出部１２１は、経過期間Δｔにおける通電電流値Ｉから、経過期間Δｔと通電電流値Ｉとを乗じることで、経過期間Δｔにおける通電電気量を算出する。なお、この経過期間Δｔにおける通電電気量は、図５に示す通電電気量Ｑ１と経過期間Δｔ経過後の通電電気量Ｑ２との差分量に相当する。
また、負極閉路電位算出部１２０は、通電開始からの平均電流値ｉを算出する（Ｓ１２０）。具体的には、負極閉路電位算出部１２０は、通電開始からの期間と、前回の負極閉路電位の算出に使用した平均電流値ｉと、経過期間Δｔにおける通電電流値Ｉとから、通電開始からの平均電流値ｉを算出する。
そして、負極組成算出部１２１は、第１時刻から第２時刻までの経過期間Δｔの間に二次電池２００に通電された通電電気量を用いて、経過期間Δｔの間の負極組成ｘの増加量である負極組成増加量Δｘを算出する（Ｓ１０６）。具体的には、負極組成算出部１２１は、以下の式４により、負極組成増加量Δｘを算出する。
負極組成増加量Δｘ＝通電電気量／電池内部の負極活物質量／３７２ （式４）
ここで、電池内部の負極活物質量とは、負極が炭素材料の場合は当該炭素の重量を示しており、３７２は、Ｌｉ1Ｃ6の理論容量（単位重量あたりの電気量）を示す値である。また、上記の式４は記憶部１５０に記憶されており、負極組成算出部１２１は、記憶部１５０から当該式４を読み出して、負極組成増加量Δｘを算出する。
そして、負極組成算出部１２１は、第１時刻での負極組成ｘに負極組成増加量Δｘを加算することで、第２時刻での負極組成ｘを算出する（Ｓ１０８）。具体的には、負極組成算出部１２１は、記憶部１５０に記憶されている第１時刻での負極組成ｘを読み出して、第２時刻での負極組成ｘを算出し、算出した第２時刻での負極組成ｘを記憶部１５０に記憶させる。
このように、二次電池２００の開路状態が所定の期間以上継続しなければ、開路電圧取得部１１０が二次電池２００の開路電圧を取得する（Ｓ１０２）ことができないため、負極組成算出部１２１は、負極組成増加量Δｘを算出することにより負極組成ｘを算出する。
次に、負極開路電位算出部１２２は、上記の式２を用いて、負極開路電位φ-を算出する（Ｓ１１０）。例えば、負極開路電位算出部１２２は、図５に示す負極開路電位φ２-を算出する。なお、負極開路電位算出部１２２は、記憶部１５０から当該式２を読み出して、負極開路電位φ-を算出する。
次に、負極閉路電位算出部１２０は、上記の式３を用いて、負極閉路電位Ｅ-を算出する（Ｓ１１２）。例えば、負極閉路電位算出部１２０は、図５に示す負極閉路電位Ｅ２-を算出する。なお、負極閉路電位算出部１２０は、記憶部１５０から当該式３を読み出して、負極閉路電位Ｅ-を算出する。
また、閉路電位判断部１３０が開路状態の期間が所定の期間以上であると判断した場合は（Ｓ１１６でＹＥＳ）、再度、開路電圧取得部１１０が開路電圧を取得し（Ｓ１０２）、負極組成算出部１２１は、開路電圧取得部１１０が取得した開路電圧を用いて上記の式１により負極組成を算出する（Ｓ１０４）。なお、当該所定の期間は、例えば１０分間であることとしたが、当該所定の期間は１０分間には限定されず、開路電圧取得部１１０が開路電圧を正確に取得することができるのであれば、１０分未満などどのような期間であっても構わない。
また、閉路電位判断部１３０が負極閉路電位Ｅ-が所定の閾値未満であると判断した場合は（Ｓ１１４でＹＥＳ）、充電電流制御部１４０は、二次電池２００を充電する充電電流の値を低減させる（Ｓ１２２）。例えば、負極閉路電位Ｅ-が図５に示す所定の閾値Ｐ０未満になった場合、充電電流制御部１４０は、二次電池２００を充電する充電電流の値を現在の値よりも低減させる。具体的には、充電電流制御部１４０は、二次電池２００への通電を遮断する。
なお、充電電流制御部１４０は、閉路電位判断部１３０が負極閉路電位が所定の閾値未満であると判断した場合に、二次電池２００への通電をすぐに遮断するのではなく、充電電流値を現在の値よりも小さくして二次電池２００を充電させることにしてもよい。この場合、充電電流制御部１４０は、負極閉路電位が所定の閾値よりも低い別の閾値未満になった場合に、二次電池２００への通電を遮断するなどによって、金属リチウムの析出を抑制する。
以上により、充電制御装置１００が二次電池２００の充電を制御する処理は、終了する。
以上のように、本発明の実施の形態に係る充電制御装置１００によれば、開路電圧を用いて負極閉路電位を算出し、当該負極閉路電位が所定の閾値未満であると判断された場合に、充電電流の値を低減させる。つまり、例えば二次電池２００がリチウムイオン二次電池の場合、開路電圧を用いて充電時の負極電位である負極閉路電位を算出することにより、算出した負極閉路電位の値から、金属リチウムが析出するか否かを判断することができる。そして、当該負極閉路電位が所定の閾値未満であると判断された場合には、金属リチウムが析出すると判断し、充電電流の値を低減させることで、金属リチウムの析出を抑制することができる。また、金属リチウムの析出に直接関係する負極閉路電位を用いて充電電流の値を低減させるか否かを判断するため、効果的に当該判断を行うことができ、回生失効するエネルギー量を低減できるので、エネルギー効率を低下させるようなことがない。これにより、低温や大電流で充電を行った場合でも、負極への金属リチウム析出のおそれが低減された充電を行うことができる。
また、開路電圧を用いて負極組成を算出し、負極組成を用いて負極開路電位を算出し、負極開路電位を用いて負極閉路電位を算出する。このため、開路電圧と負極組成との関係、負極組成と負極開路電位との関係、及び負極開路電位と負極閉路電位との関係を予め定めておくことで、開路電圧から容易に負極閉路電位を算出することができる。
また、第１時刻から第２時刻の間の負極組成の増加量を算出し、第１時刻での負極組成に当該増加量を加算することで、第２時刻での負極組成を算出する。また、二次電池が開路状態になってから所定の期間経過すれば、所定の期間経過後の開路電圧を用いて負極組成を算出する。このため、前回の負極組成の値に、増加量を加算していくことで、今回の負極組成の値を容易に算出することができる。また、当該増加量を加算していく計算では、誤差が生じている可能性があるため、二次電池２００が開路状態になってから所定の期間経過後に負極組成を算出し直す。これにより、正確な負極組成の値を算出することができる。
また、負極閉路電位が所定の閾値未満であると判断された場合に、二次電池２００への通電を遮断する。これにより、負極閉路電位が低下しなくなるので、金属リチウムの析出を効果的に抑制することができる。
（変形例１）
上記実施の形態では、負極閉路電位算出部１２０は、負極組成算出部１２１及び負極開路電位算出部１２２を備えており、開路電圧から負極組成を算出して負極組成から負極開路電位を算出することで、負極閉路電位を算出することとした。しかし、本変形例１では、負極閉路電位算出部１２０は、負極組成の代わりに、充電時に二次電池２００に通電される通電電気量を算出して、当該通電電気量から負極開路電位を算出する。
まず、本変形例１に係る充電制御装置１００ａの機能構成について、説明する。
図６は、本発明の実施の形態の変形例１に係る充電制御装置１００ａの機能的な構成を示すブロック図である。
同図に示すように、充電制御装置１００ａは、上記実施の形態での図３に示した負極組成算出部１２１及び負極開路電位算出部１２２を有する負極閉路電位算出部１２０の代わりに、通電電気算出部１２３及び負極開路電位算出部１２２ａを有する負極閉路電位算出部１２０ａを備えている。
通電電気算出部１２３は、充電時に二次電池２００に通電される通電電気量を算出する。
負極開路電位算出部１２２ａは、通電電気算出部１２３が算出した通電電気量を用いて、負極開路電位φ-を算出する。
なお、他の構成要素である開路電圧取得部１１０、閉路電位判断部１３０、充電電流制御部１４０及び記憶部１５０については、上記実施の形態での図３に示した開路電圧取得部１１０、閉路電位判断部１３０、充電電流制御部１４０及び記憶部１５０と同様の機能を有するため、詳細な説明は省略する。
次に、本変形例１に係る充電制御装置１００ａが二次電池２００の充電を制御する処理について説明する。
図７は、本発明の実施の形態の変形例１に係る充電制御装置１００ａが二次電池２００の充電を制御する処理を示すフローチャートである。
同図に示すように、まず、開路電圧取得部１１０は、二次電池２００の正極と負極との間の開路電圧Ｖを取得する（Ｓ２０２）。なお、このＳ２０２の処理は、図４のＳ１０２の処理と同様であるので、詳細な説明は省略する。
そして、負極閉路電位算出部１２０ａの通電電気算出部１２３は、開路電圧取得部１１０が取得した開路電圧Ｖを用いて、二次電池２００に通電される通電電気量を算出する（Ｓ２０４）。
ここで、通電電気算出部１２３は、上記の式１と以下の式５とから定まる開路電圧Ｖと通電電気量との関係を示す数式を用いて、開路電圧Ｖから通電電気量を算出する。
通電電気量＝負極組成ｘ×電池内部の負極活物質量×３７２ （式５）
なお、開路電圧Ｖと通電電気量との関係を示す数式は、記憶部１５０に記憶されており、通電電気算出部１２３は、記憶部１５０から当該数式を読み出すことで、開路電圧Ｖから通電電気量を算出する。
そして、通電電気算出部１２３は、算出した通電電気量に、通電電気量の増加量を加算して、新たに通電電気量を算出する（Ｓ２０８）。ここで、二次電池２００への通電開始時は当該増加量＝０であるので、通電電気算出部１２３は、Ｓ２０４で算出した通電電気量に、増加量の０を加算して、新たに通電電気量を算出する。なお、通電電気算出部１２３は、算出した通電電気量を記憶部１５０に記憶させる。
そして、負極開路電位算出部１２２ａは、通電電気算出部１２３が算出した通電電気量を用いて、負極開路電位φ-を算出する（Ｓ２１０）。ここで、負極開路電位算出部１２２ａは、上記の式２と式５とから定まる通電電気量と負極開路電位φ-との関係を示す数式を用いて、通電電気量から負極開路電位φ-を算出する。
なお、通電電気量と負極開路電位φ-との関係を示す数式は、記憶部１５０に記憶されており、負極開路電位算出部１２２ａは、記憶部１５０から当該数式を読み出すことで、通電電気量から負極開路電位φ-を算出する。
そして、以降の処理Ｓ２１２〜Ｓ２２０が行われる。ここで、このＳ２１２〜Ｓ２２０の処理は、図４のＳ１１２〜Ｓ１２０の処理と同様であるので、詳細な説明は省略する。
そして、通電電気算出部１２３は、前回算出した通電電気量に、前回算出からの経過期間Δｔ間での通電電気量を加算して、新たに通電電気量を算出する（Ｓ２０８）。
そして、以降の処理が行われ、閉路電位判断部１３０が負極閉路電位Ｅ-が所定の閾値未満であると判断した場合は（Ｓ２１４でＹＥＳ）、充電電流制御部１４０は、二次電池２００を充電する充電電流の値を低減させる（Ｓ２２２）。なお、このＳ２２２の処理は、図４のＳ１２２の処理と同様であるので、詳細な説明は省略する。
以上により、充電制御装置１００ａが二次電池２００の充電を制御する処理は、終了する。
以上のように、本発明の実施の形態に係る充電制御装置１００ａによれば、開路電圧を用いて通電電気量を算出し、通電電気量を用いて負極開路電位を算出し、負極開路電位を用いて負極閉路電位を算出する。このため、開路電圧と通電電気量との関係、通電電気量と負極開路電位との関係、及び負極開路電位と負極閉路電位との関係を予め定めておくことで、負極組成を算出することなく、開路電圧から容易に負極閉路電位を算出することができる。
（変形例２）
上記実施の形態及びその変形例１では、負極閉路電位算出部１２０は、負極組成算出部１２１または通電電気算出部１２３及び負極開路電位算出部１２２を備えており、二次電池２００の開路状態が所定の期間未満の場合に開路電圧から負極組成または通電電気量を算出して、負極組成または通電電気量から負極開路電位を算出することで、負極閉路電位を算出することとした。しかし、本変形例２では、負極閉路電位算出部１２０は、負極組成または通電電気量を算出せずに、当該開路状態が所定の期間以上経過するのを待って、開路電圧取得部１１０が取得する開路電圧から直接負極開路電位を算出する。
つまり、二次電池２００の開路状態が所定の期間以上継続しなければ、開路電圧取得部１１０は二次電池２００の開路電圧を取得することができないため、開路電圧取得部１１０は当該開路状態が所定の期間以上経過するのを待って、当該開路電圧を取得する。
まず、本変形例２に係る充電制御装置１００ｂの機能構成について、説明する。
図８は、本発明の実施の形態の変形例２に係る充電制御装置１００ｂの機能的な構成を示すブロック図である。
同図に示すように、充電制御装置１００ｂは、上記実施の形態での図３に示した負極組成算出部１２１及び負極開路電位算出部１２２を有する負極閉路電位算出部１２０の代わりに、負極開路電位算出部１２２ｂを有する負極閉路電位算出部１２０ｂを備えている。
負極開路電位算出部１２２ｂは、開路電圧取得部１１０が取得した二次電池２００の正極と負極との間の開路電圧Ｖを用いて、負極開路電位φ-を算出する。
なお、他の構成要素である開路電圧取得部１１０、閉路電位判断部１３０、充電電流制御部１４０及び記憶部１５０については、上記実施の形態での図３に示した開路電圧取得部１１０、閉路電位判断部１３０、充電電流制御部１４０及び記憶部１５０と同様の機能を有するため、詳細な説明は省略する。
次に、本変形例２に係る充電制御装置１００ｂが二次電池２００の充電を制御する処理について説明する。
図９は、本発明の実施の形態の変形例２に係る充電制御装置１００ｂが二次電池２００の充電を制御する処理を示すフローチャートである。
同図に示すように、まず、開路電圧取得部１１０は、二次電池２００の開路状態が所定の期間以上経過するのを待って、二次電池２００の正極と負極との間の開路電圧Ｖを取得する（Ｓ３０２）。なお、このＳ３０２の処理は、図４のＳ１０２の処理と同様であるので、詳細な説明は省略する。
そして、負極閉路電位算出部１２０ａの負極開路電位算出部１２２ｂは、開路電圧取得部１１０が取得した開路電圧Ｖを用いて、負極開路電位φ-を算出する（Ｓ３１０）。ここで、負極開路電位算出部１２２ｂは、上記の式１と式２とから定まる開路電圧Ｖと負極開路電位φ-との関係を示す数式を用いて、開路電圧Ｖから負極開路電位φ-を算出する。
なお、開路電圧Ｖと負極開路電位φ-との関係を示す数式は、記憶部１５０に記憶されており、負極開路電位算出部１２２ｂは、記憶部１５０から当該数式を読み出すことで、開路電圧Ｖから負極開路電位φ-を算出する。
そして、負極閉路電位算出部１２０は、上記の式３を用いて、負極開路電位φ-から負極閉路電位Ｅ-を算出し（Ｓ３１２）、閉路電位判断部１３０は、負極閉路電位Ｅ-が所定の閾値未満であるか否かを判断する（Ｓ３１４）。ここで、このＳ３１２及びＳ３１４の処理は、図４のＳ１１２及びＳ１１４の処理と同様であるので、詳細な説明は省略する。
閉路電位判断部１３０が、負極閉路電位Ｅ-が所定の閾値未満でないと判断した場合（Ｓ３１４でＮＯ）、再度、Ｓ３０２以降の処理を繰り返す。また、閉路電位判断部１３０が負極閉路電位Ｅ-が所定の閾値未満であると判断した場合は（Ｓ３１４でＹＥＳ）、充電電流制御部１４０は、二次電池２００を充電する充電電流の値を低減させる（Ｓ３２２）。なお、このＳ３２２の処理は、図４のＳ１２２の処理と同様であるので、詳細な説明は省略する。
以上により、充電制御装置１００ｂが二次電池２００の充電を制御する処理は、終了する。
以上のように、本発明の実施の形態に係る充電制御装置１００ｂによれば、開路電圧を用いて負極開路電位を算出し、当該負極開路電位を用いて負極閉路電位を算出する。このため、開路電圧と負極開路電位との関係、及び負極開路電位と負極閉路電位との関係を予め定めておくことで、負極組成や通電電気量を算出することなく、開路電圧から容易に負極閉路電位を算出することができる。この場合、二次電池２００の開路状態が所定の期間以上経過するまでは負極閉路電位を算出することはできないが、例えば充電状態と開路状態とを繰り返すような充電が行われる場合には、演算量の少ない簡易的な構成で充電制御装置１００ｂを実現することができる。
（変形例３）
上記実施の形態及びその変形例１、２では、負極閉路電位算出部１２０は、負極開路電位算出部１２２を備えており、開路電圧から負極開路電位を算出することで、負極閉路電位を算出することとした。しかし、本変形例３では、負極閉路電位算出部１２０は、負極開路電位を算出せずに、開路電圧から直接負極閉路電位を算出する。
まず、本変形例３に係る充電制御装置１００ｃの機能構成について、説明する。
図１０は、本発明の実施の形態の変形例３に係る充電制御装置１００ｃの機能的な構成を示すブロック図である。
同図に示すように、充電制御装置１００ｃは、上記実施の形態での図３に示した負極組成算出部１２１及び負極開路電位算出部１２２を有する負極閉路電位算出部１２０の代わりに、負極組成算出部１２１や負極開路電位算出部１２２を有さない負極閉路電位算出部１２０ｃを備えている。
ここで、負極閉路電位算出部１２０ｃは、開路電圧取得部１１０が取得した二次電池２００の正極と負極との間の開路電圧Ｖを用いて、負極閉路電位Ｅ-を算出する。
なお、他の構成要素である開路電圧取得部１１０、閉路電位判断部１３０、充電電流制御部１４０及び記憶部１５０については、上記実施の形態での図３に示した開路電圧取得部１１０、閉路電位判断部１３０、充電電流制御部１４０及び記憶部１５０と同様の機能を有するため、詳細な説明は省略する。
次に、本変形例３に係る充電制御装置１００ｃが二次電池２００の充電を制御する処理について説明する。
図１１は、本発明の実施の形態の変形例３に係る充電制御装置１００ｃが二次電池２００の充電を制御する処理を示すフローチャートである。
同図に示すように、まず、開路電圧取得部１１０は、二次電池２００の正極と負極との間の開路電圧Ｖを取得する（Ｓ４０２）。なお、このＳ４０２の処理は、図４のＳ１０２の処理と同様であるので、詳細な説明は省略する。
そして、負極閉路電位算出部１２０ｃは、開路電圧取得部１１０が取得した開路電圧Ｖを用いて、負極閉路電位Ｅ-を算出する（Ｓ４１２）。ここで、負極閉路電位算出部１２０ｃは、上記の式１と式２と式３とから定まる開路電圧Ｖと負極閉路電位Ｅ-との関係を示す数式を用いて、開路電圧Ｖから負極閉路電位Ｅ-を算出する。
なお、開路電圧Ｖと負極閉路電位Ｅ-との関係を示す数式は、記憶部１５０に記憶されており、負極閉路電位算出部１２０ｃは、記憶部１５０から当該数式を読み出すことで、開路電圧Ｖから負極閉路電位Ｅ-を算出する。
そして、閉路電位判断部１３０は、負極閉路電位Ｅ-が所定の閾値未満であるか否かを判断する（Ｓ４１４）。ここで、このＳ４１４の処理は、図４のＳ１１４の処理と同様であるので、詳細な説明は省略する。
閉路電位判断部１３０が、負極閉路電位Ｅ-が所定の閾値未満でないと判断した場合（Ｓ４１４でＮＯ）、再度、Ｓ４０２以降の処理を繰り返す。また、閉路電位判断部１３０が負極閉路電位Ｅ-が所定の閾値未満であると判断した場合は（Ｓ４１４でＹＥＳ）、充電電流制御部１４０は、二次電池２００を充電する充電電流の値を低減させる（Ｓ４２２）。なお、このＳ４２２の処理は、図４のＳ１２２の処理と同様であるので、詳細な説明は省略する。
以上により、充電制御装置１００ｃが二次電池２００の充電を制御する処理は、終了する。
以上のように、本発明の実施の形態に係る充電制御装置１００ｃによれば、開路電圧を用いて負極閉路電位を算出する。このため、開路電圧と負極閉路電位との関係を予め定めておくことで、負極組成や通電電気量及び負極開路電位を算出することなく、開路電圧から容易に負極閉路電位を算出することができる。なお、上記実施の形態の変形例２と同様に、二次電池２００の開路状態が所定の期間以上経過するまでは負極閉路電位を算出することはできないが、さらに演算量の少ない簡易的な構成で充電制御装置１００ｃを実現することができる。
このように、本発明の実施の形態及びその変形例に係る充電制御装置１００及び１００ａ〜１００ｃによれば、低温や大電流で充電を行った場合でも、負極への金属リチウム析出のおそれが低減された充電を行うことができる。
以上、本発明の実施の形態及びその変形例に係る充電制御装置について説明したが、本発明は、この実施の形態及びその変形例に限定されるものではない。つまり、今回開示された実施の形態及びその変形例は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
例えば、本実施の形態及びその変形例では、閉路電位判断部１３０が判断するための所定の閾値は、二次電池２００がリチウムイオン二次電池である場合、金属リチウムの電位を基準として０Ｖ以上の値であることとした。しかし、当該所定の閾値は、金属リチウムが析出しない値であればよく、金属リチウムの電位を基準として０Ｖよりも小さい値であっても構わない。
また、本実施の形態では、負極閉路電位算出部１２０が負極閉路電位を算出するための式１〜４は、記憶部１５０に記憶されていることとした。しかし、これらの式１〜４は、記憶部１５０に記憶されておらず、負極閉路電位算出部１２０が回路構成によって当該式１〜４の処理を行うように構成されていてもよい。また、本実施の形態の変形例１〜３についても、同様である。
また、本発明は、このような充電制御装置１００として実現することができるだけでなく、１以上の二次電池２００と、当該１以上の二次電池２００の充電を制御する充電制御装置１００とを備える蓄電装置１０としても実現することができる。また、本発明は、このような充電制御装置１００に含まれる特徴的な処理部をステップとする充電制御方法としても実現することができる。
また、本発明に係る充電制御装置１００が備える各処理部は、集積回路であるＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）として実現されてもよい。なお、充電制御装置１００が備える各処理部は、個別に１チップ化されても良いし、一部または全てを含むように１チップ化されても良い。
ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサ を利用しても良い。
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてあり得る。
また、本発明は、充電制御装置１００による充電制御方法に含まれる特徴的な処理をコンピュータに実行させるプログラムとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。
本発明は、低温や大電流で充電を行った場合でも、負極への金属リチウム析出のおそれが低減された充電を行うことができる充電制御装置等に適用できる。
１０ 蓄電装置
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ 充電制御装置
１１０ 開路電圧取得部
１２０、１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ 負極閉路電位算出部
１２１ 負極組成算出部
１２２、１２２ａ、１２２ｂ 負極開路電位算出部
１２３ 通電電気算出部
１３０ 閉路電位判断部
１４０ 充電電流制御部
１５０ 記憶部
２００ 二次電池
３００ 収容ケース

Claims (10)

  1. 正極と負極とを有し充電電流により充電される非水電解質二次電池の充電を制御する充電制御装置であって、
    前記正極と前記負極との間の開路電圧を取得する開路電圧取得部と、
    取得された前記開路電圧を用いて前記負極の閉路電位である負極閉路電位を算出する負極閉路電位算出部と、
    算出された前記負極閉路電位が所定の閾値未満であるか否かを判断する閉路電位判断部と、
    前記負極閉路電位が所定の閾値未満であると判断された場合に、前記充電電流の値を低減させる充電電流制御部と
    を備える充電制御装置。
  2. 前記負極閉路電位算出部は、前記開路電圧取得部が取得した開路電圧を用いて前記負極の開路電位である負極開路電位を算出し、算出した前記負極開路電位を用いて前記負極閉路電位を算出する
    請求項１に記載の充電制御装置。
  3. 前記負極閉路電位算出部は、
    前記開路電圧取得部が取得した開路電圧を用いて前記負極の活物質の組成である負極組成を算出する負極組成算出部と、
    算出された前記負極組成を用いて前記負極開路電位を算出する負極開路電位算出部とを備え、
    算出された前記負極開路電位を用いて前記負極閉路電位を算出する
    請求項２に記載の充電制御装置。
  4. 前記負極組成算出部は、
    前記非水電解質二次電池に通電されていない開路状態の期間が所定の期間以上の場合には、前記開路電圧取得部が取得した開路電圧を用いて前記負極組成を算出し、
    前記開路状態の期間が前記所定の期間未満の場合には、第１時刻から第２時刻の間に前記非水電解質二次電池に通電された通電電気量を用いて、前記第１時刻から前記第２時刻の間の負極組成の増加量を算出し、前記第１時刻での負極組成に前記増加量を加算することで、前記第２時刻での負極組成を算出する
    請求項３に記載の充電制御装置。
  5. 前記充電電流制御部は、前記負極閉路電位が所定の閾値未満であると判断された場合に、前記非水電解質二次電池への通電を遮断する
    請求項１〜４のいずれか１項に記載の充電制御装置。
  6. 前記非水電解質二次電池は、リチウムイオン二次電池である
    請求項１〜５のいずれか１項に記載の充電制御装置。
  7. 前記所定の閾値は、金属リチウムの電位を基準として０Ｖ以上の値である
    請求項６に記載の充電制御装置。
  8. １以上の非水電解質二次電池と、
    前記１以上の非水電解質二次電池の充電を制御する請求項１〜７のいずれか１項に記載の充電制御装置と
    を備える蓄電装置。
  9. 正極と負極とを有し充電電流により充電される非水電解質二次電池の充電を制御する集積回路であって、
    前記正極と前記負極との間の開路電圧を取得する開路電圧取得部と、
    取得された前記開路電圧を用いて前記負極の閉路電位である負極閉路電位を算出する負極閉路電位算出部と、
    算出された前記負極閉路電位が所定の閾値未満であるか否かを判断する閉路電位判断部と、
    前記負極閉路電位が所定の閾値未満であると判断された場合に、前記充電電流の値を低減させる充電電流制御部と
    を備える集積回路。
  10. 充電制御装置が、正極と負極とを有し充電電流により充電される非水電解質二次電池の充電を制御する充電制御方法であって、
    前記正極と前記負極との間の開路電圧を取得する開路電圧取得ステップと、
    取得された前記開路電圧を用いて前記負極の閉路電位である負極閉路電位を算出する負極閉路電位算出ステップと、
    算出された前記負極閉路電位が所定の閾値未満であるか否かを判断する閉路電位判断ステップと、
    前記負極閉路電位が所定の閾値未満であると判断された場合に、前記充電電流の値を低減させる充電電流制御ステップと
    を含む充電制御方法。
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