JP2012075260A

JP2012075260A - 充電制御装置

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Publication number: JP2012075260A
Application number: JP2010218817A
Authority: JP
Inventors: Susumu Yamauchi; 晋山内
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2010-09-29
Filing date: 2010-09-29
Publication date: 2012-04-12
Anticipated expiration: 2030-09-29
Also published as: JP5562195B2; EP2436551A3; EP2436551A2

Abstract

【課題】蓄電装置を高い充電量まで高精度に充電する。
【解決手段】直列接続された複数のセルと各セルのセル電圧を検出するセル電圧検出回路とを有する蓄電装置の充電器を制御する充電制御装置であって、充電器の出力電圧を検出する出力電圧検出回路と、蓄電装置の充電目標電圧V0と出力電圧検出回路により検出された出力電圧との比較結果、および充電目標電圧V0とセル電圧検出回路により検出されたセル電圧の合計値との比較結果に基づいて、充電器による蓄電装置の充電を制御する制御回路とを備える。
【選択図】図７

Description

本発明は充電制御装置に関する。

地球温暖化や大気汚染などの環境問題への関心の高まりとともに、自動車に対しても燃費低減や排気ガス中の有害物質の削減を義務付けた規制が強化されつつある。このような中、電気自動車やモータと内燃機関を組合せたハイブリッド自動車の開発が進められ、普及しつつある。これらの車両には、モータの動力源となる蓄電装置にリチウム電池やニッケル水素電池などが使用されており、例えばリチウム電池を使用した蓄電装置では、１００個前後のリチウム電池セルが直列接続され３００〜４００Ｖの出力電圧を得ている。
これらの直列接続されたセルには、セルコントローラと呼ばれる電圧検出回路が付設され、各セル毎の出力電圧であるセル電圧や、蓄電装置の充電量である充電レベル等の情報を検知し、接続された蓄電装置のコントローラと上記セル情報や充放電制御情報の送受信を行う。充電器はその出力端がリレーを介して蓄電装置と接続され、充電制御装置は充電器の状態と蓄電装置の情報に基づいて蓄電装置が所定の充電レベルになるよう充電を制御する。電動自動車では蓄電装置の充電電力量が走行距離に直結するため、充電される電力量は多い方が望ましい。
しかし、蓄電装置には劣化防止や安全の面から電圧の範囲に制限があり、電圧を制限内に制御して蓄電装置の電力を効率的に使用するためには高精度な電圧センサが必要なる。
一方、電圧センサの高精度化は電圧センサ、周辺回路、リファレンス電源などの高性能化に繋がり、充電器価格の上昇に繋がるため低コストで且つ高精度な電圧検出方法が重要となる。
このような問題を解決するために、例えば下記特許文献１には蓄電装置の充電器における制御方法が開示されている。この制御方法では、充電器の制御に用いる電圧センサの電圧検出精度が、製造ばらつきや温度や電圧など測定環境の影響による特性のずれによって低下するため、温度センサの値や蓄電装置内のセル電圧の情報に基づいて電圧センサの値を補正し、電圧検出精度の低下を抑制している。

特開２０００−２９９９３９号公報

上述した従来の充電制御方法では、電圧センサは蓄電装置内の電圧センサを使用して充電器を制御し、同じく蓄電装置内の温度センサで電圧センサの値を補正するか、または蓄電装置内の代表セルの電圧をセル数倍して蓄電装置の総電圧を推定し、電圧センサの値を補正している。しかし、このような充電制御方法では、例えば蓄電装置内のセル電圧も複数セル間でのばらつきの他、製造時のばらつき、経年使用による特性変化によって個々のセルで特性のばらつきが生じるため、代表セルの電圧のセル数倍の電圧と蓄電装置の総電圧との間に誤差が生じ、蓄電装置の総電圧を正確に検知することはできないため、過充電を防止する観点から蓄電装置を高い充電量まで高精度に充電できないという問題がある。

(１) 請求項１の発明は、直列接続された複数のセルと各セルのセル電圧を検出するセル電圧検出回路とを有する蓄電装置の充電器を制御する充電制御装置であって、前記充電器の出力電圧を検出する出力電圧検出回路と、前記蓄電装置の充電目標電圧と前記出力電圧検出回路により検出された前記出力電圧との比較結果、および前記充電目標電圧と前記セル電圧検出回路により検出された前記セル電圧の合計値との比較結果に基づいて、前記充電器による前記蓄電装置の充電を制御する制御回路とを備える。
(２) 請求項２の発明は、請求項１に記載の充電制御装置において、前記制御回路は、前記出力電圧検出回路により検出された前記出力電圧が前記充電目標電圧よりも低い所定の電圧に到達するまでは、前記充電目標電圧と前記出力電圧との比較結果に基づいて充電を制御し、前記出力電圧が前記所定の電圧に到達した後は、前記充電目標電圧と前記セル電圧検出回路により検出された前記セル電圧の合計値との比較結果に基づいて充電を制御する。
(３) 請求項３の発明は、請求項１に記載の充電制御装置において、前記制御回路は、前記出力電圧検出回路により検出された前記出力電圧が前記充電目標電圧よりも低い所定の電圧に到達するまでは、前記充電目標電圧と前記出力電圧との比較結果に基づいて充電を制御し、前記出力電圧が前記所定の電圧に到達した後は、前記セル電圧検出回路により検出された前記セル電圧の合計値により前記出力電圧検出回路により検出された前記出力電圧を補正し、前記充電目標電圧と補正後の前記出力電圧との比較結果に基づいて充電を制御する。
(４) 請求項４の発明は、直列接続された複数のセルと各セルのセル電圧を検出するセル電圧検出回路とを有する蓄電装置の充電器を制御する充電制御装置であって、前記蓄電装置の充電目標電圧と前記セル電圧検出回路により検出された前記セル電圧の合計値との比較結果に基づいて、前記充電器による前記蓄電装置の充電を制御する制御回路を備える。
(５) 請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の充電制御装置において、前記制御回路は、前記充電目標電圧と前記出力電圧または前記セル電圧の合計値との比較結果に基づいて、前記充電器の出力電力または出力電流の目標値を決定する目標値決定回路を有し、前記目標値決定回路により決定された目標値により前記充電器の出力電力または出力電流を制御する。
(６) 請求項６の発明は、請求項５に記載の充電制御装置において、前記目標値決定回路は、前記充電器の出力電力が前記目標値に到達した後は、前記充電器の出力電力が目標値を越えないように前記充電器の出力電流の目標値を低減する。
(７) 請求項７の発明は、請求項５に記載の充電制御装置において、前記目標値決定回路は、前記出力電圧検出回路により検出された前記出力電圧または前記セル電圧検出回路により検出された前記セル電圧の合計値が前記充電目標電圧よりも低い所定の電圧に到達した後は、前記充電器の出力電流の目標値を徐々に低減する。
(８) 請求項８の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の充電制御装置において、前記制御回路は、前記セル電圧検出回路により各セルの電圧検出を行うときに、前記充電器の出力電流を０にして充電を一時停止する。

本発明によれば、蓄電装置の総電圧を正確に検知して蓄電装置を高い充電量まで高精度に充電することができる。

蓄電装置、充電器および一実施の形態の充電制御装置を搭載した電動自動車における電力系統の構成例を示す図図１に示す充電制御装置１０７の構成例を示す図図２に示す目標値決定部２０３による目標値決定方法の一例を示す図図２に示す目標値決定部２０３による目標値決定方法の他の一例を示す図一実施の形態の充電制御プログラムを示すフローチャート図５に示す充電制御プログラムを実行した場合の出力電圧、出力電力、出力電流の目標値と実際に出力検出部２０１（図２参照）で検出される値との関係の一例を示す図充電器１０３側の電圧センサ１０３ａにより検出した出力電圧と、蓄電装置情報受信部２０２により受信したセル電圧の合計値とを用いて充電を行う制御例を示す図充電器側電圧センサ１０３ａにより検出した出力電圧と、蓄電装置情報受信部２０２により受信したセル電圧の合計値とを用いて充電を行う他の制御例を示す図図７に示す充電制御例１にセル電圧を計測するための充電停止区間を設けた例を示す図充電器側電圧センサ１０３ａにより検出した出力電圧を蓄電装置情報受信部２０２で受信したセル電圧の合計値で補正して充電を行う制御例を示す図

本発明の充電制御装置を電動自動車に搭載した発明の一実施の形態を説明する。なお、本発明は電動自動車に限定されず、建設車両、電気鉄道、一般産業用電動駆動装置など、蓄電装置に充電を行う充電器のあらゆる充電制御装置に適用することができる。

図１は、蓄電装置、充電器および一実施の形態の充電制御装置を搭載した電動自動車における電力系統の構成例を示す。電動自動車１０１は、走行の動力源となる蓄電装置１０２と、蓄電装置１０２を充電するための充電器１０３を備えている。蓄電装置１０２には、電動自動車１０１の外部の商用電源１０４から充電器１０３を介して電力が供給される。蓄電装置１０２は複数の電池セル１０２ａが直列に接続され、さらに各電池セル１０２ａの電圧（以下、セル電圧という）を検出する電圧検出回路１０５が設置されている。電圧検出回路１０５で検出されたセル電圧は蓄電装置１０２のコントローラであるBCU１０６へ送信され、BCU１０６は受信したセル電圧などの電圧情報に基づいて蓄電装置１０２の充電状態や異常状態を監視する。

充電器１０３は出力電圧を検出する電圧センサ１０３ａ、出力電流を検出する電流センサ１０３ｂ、出力電力を検出する電力センサ１０３ｃおよび充電を制御する充電制御装置１０７を備えている。なお、充電器１０３の出力電力は電圧センサ１０３ａによる出力電圧と電流センサ１０３ｂによる出力電流の積として求めてもよく、この場合には電力センサ１０３ｃを省略することができる。充電制御装置１０７は図示しないＣＰＵやメモリなどから構成され、電動自動車１０１のコントローラであるVCU１０８を介してBCU１０６から蓄電装置１０２の状態に関する情報を受信するとともに、電圧、電流および電力センサ１０３ａ〜１０３ｂからセンサ信号を入力し、これらの情報に基づいて蓄電装置１０２の充電を制御する。なお、蓄電装置１０２の状態に関する情報はBCU１０６やVCU１０８を介さずに、電圧検出回路１０５から直接入力する構成としてもよい。

図２は、図１に示す充電制御装置１０７の構成例を示す。なお、この一実施の形態では充電器１０３に充電制御装置１０７を一体に構成する例を示すが、充電制御装置１０７を独立した装置として構成してもよいし、あるいは充電制御装置１０７をVCU１０８のマイクロコンピューターのソフトウエア形態として構成することも可能である。充電制御装置１０７は、出力検出部２０１、蓄電装置情報受信部２０２、目標値決定部２０３および出力決定部２０４を備えている。出力検出部２０１は、充電器１０３の出力電圧、出力電流および出力電力を検出するためのセンサ１０３ａ〜１０３ｃ（図１参照）からセンサ信号を受信し、充電器１０３の出力電圧、出力電流および出力電力へ変換する。なお、充電器１０３に電力センサ１０３ｃを設置しない場合には、出力検出部２０１で電圧センサ１０３ａによる出力電圧と電流センサ１０３ｂによる出力電流の積を求め、充電器１０３の出力電力を求める。

蓄電装置情報受信部２０２は、BCU１０６を介して蓄電装置１０２内の電圧検出回路１０５で検知した各セル電圧の計測値の合計値を受信するか、または各セル電圧の計測値を受信し合計値を計算する。ここで、各セル電圧の合計値は蓄電装置１０２の両端電圧すなわち総電圧である。目標値決定部２０３は、充電器１０３の出力電圧、出力電流、出力電力の少なくともいずれか一つの目標値を決定する。この目標値の決定方法については詳細を後述する。出力決定部２０４は、出力検出部２０１、蓄電装置情報受信部２０２および目標値決定部２０３の値に基づいて充電器１０３への指令値を決定する。

図３および図４に目標値決定部２０３による目標値決定方法の一例を示す。目標値決定部２０３は、充電開始時刻t0からt1までの所定時間Δt1だけ出力電流の目標値をI1に設定し、t1からt2までの所定時間Δt2では所定時間Δt3毎に出力電流の目標値を所定の減少幅ΔI1だけ減少させて充電を終了する。ここで、所定時間Δt1、Δt2、Δt3、および出力電流の目標値I1、目標値の減少幅ΔI1は充電制御装置１０７内に予め設定された値を用いるか、または充電制御装置１０７の外部からこれらの情報を受信して設定してもよい。また、目標値の減少幅ΔI1は一定ではなく徐々に減少幅ΔI1が小さくなるよう設定してもよく、この場合の出力電流の目標値は図中の破線で示すような変化となる。

あるいは図４に示すように、充電開始とともに出力電圧が所定電圧V1になるまで出力電流の目標値をI1に設定し、出力電圧がV1に到達した後は所定時間Δt3毎に出力電流の目標値がI2になるまで所定の減少幅ΔI1だけ減少させる方法がある。ここで、出力電圧は電圧センサ１０３ａから受信したセンサ信号、蓄電装置情報受信部２０２で受信した蓄電装置１０２のセル電圧合計値、蓄電装置情報受信部２０２で各セル電圧を受信して計算したセル電圧合計値の少なくともいずれか一つの値を用いる。また、ここでは出力電圧と出力電流の情報を用いる例を示したが、出力電力は出力電圧と出力電流の積算値であるから、出力電圧または出力電流の代わりに出力電力の値を用いて同様の方法で実施できる。

図５は一実施の形態の充電制御プログラムを示すフローチャートである。この充電制御プログラムは充電制御装置１０７のメモリ(不図示)に記憶されている。充電制御装置１０７のＣＰＵ(不図示)は、充電器１０３が商用電源１０４に接続された時点からこの充電制御プログラムの実行を開始する。Ｓ５０１において充電器１０３と蓄電装置１０２を接続するためのリレー接続処理を行う。充電器１０３と蓄電装置１０２の間にはリレー(不図示)が設置されており、このリレーを閉路して蓄電装置１０２を充電器１０３に接続する処理を行う。リレー接続処理終了後のＳ５０２では上記リレーの動作異常、充電器１０３または蓄電装置１０２の異常、充電制御装置１０７と他のコントローラ（VCU１０８、BCU１０６など）との通信異常の有無を判定し、異常があれば充電処理を終了する。Ｓ５０２で異常なしと判定された場合はＳ５０３へ進み、充電器１０３側の電圧センサ１０３ａにより充電器１０３の出力電圧を検出する。

次に、Ｓ５０４において充電器１０３の出力電圧、出力電流、出力電力の目標値を決定する。上述したように、目標値決定部２０３により図３または図４に示す方法で出力電圧と出力電流、あるいは出力電力と出力電圧または出力電力と出力電流の目標値を決定する。Ｓ５０５で充電器１０３により蓄電装置１０２の充電を行い蓄電装置１０２に電力を供給する。続くＳ５０６で充電器１０３の出力電圧、出力電流、出力電力を検出する。詳細を後述するが、出力電圧は充電器１０３側の電圧センサ１０３ａまたは蓄電装置１０２側の電圧検出回路１０５により検出し、出力電流と出力電力は充電器１０３側の電流センサ１０３ｂと電力センサ１０３ｃによりそれぞれ検出する。

Ｓ５０７において充電の終了条件（詳細後述）が成立しているか否かを判定し、終了条件が満たされていない場合はＳ５０８へ進み、終了条件が成立した場合はこの充電制御プログラムの実行を終了する。終了条件が満たされていない場合はＳ５０８で目標値の変更条件（詳細後述）が成立したか否かを判定し、目標値変更条件が満たされていない場合はＳ５０５へ戻って充電を継続し、目標値変更条件が成立した場合はＳ５０９へ進んで目標値を変更する。

図６に示すタイミングチャートより、上記充電の終了条件と目標値の変更条件について説明する。図６は、図５に示す充電制御プログラムを実行した場合の出力電圧、出力電力、出力電流の目標値と実際に出力検出部２０１（図２参照）で検出される値との関係の一例を示す。充電開始時刻t0から充電時の目標とする出力電圧V0、出力電流I0、出力電力W0を設定する。この一実施の形態では、複数の値が目標値に到達した場合の優先順位は高いほうから電圧、電力、電流としており、図６に示すように充電開始当初の出力電圧、出力電力がそれぞれの目標値V0、W0よりも小さい場合には、出力電流の目標値I0にしたがって出力電流が制御され充電が行われる。その後、充電とともに蓄電装置１０２の電圧が上昇するため出力電力も上昇し、時刻t1で出力電力が目標値W0に到達すると目標値を超えないよう出力電流の目標値I0を徐々に低減して充電が進められる。

つまり、この一実施の形態では、最も優先順位の高い出力電圧がその目標値V0に到達することを充電の終了条件としており、この終了条件が成立する前に優先順位が第２位の出力電力がその目標値W0に達したら、目標値変更条件が成立したとして出力電力が目標値W0を越えないように出力電流の目標値I0を変更する。なお、充電時に出力電力を目標値W0以下に制御しながら充電を行うことによって、例えば家庭用のコンセントから商用電源１０４（図１参照）を得る場合には、電動自動車１０１を充電するのに必要な電力を家庭用配電電力の範囲内に制限することが可能になる。なお、図６では出力電力の目標値W0を設定して充電時に充電器１０３の出力電力を制御する例を示すが、必ずしも出力電力を制御する必要はなく、充電器１０３の出力電圧と出力電流を制御して充電を行ってもよい。

図７〜図１０は、図５に示す充電制御プログラムを実行した場合の充電制御例を示すタイミングチャートである。

《充電制御例１》
図７は、充電器１０３側の電圧センサ１０３ａにより検出した出力電圧と、蓄電装置情報受信部２０２により受信したセル電圧の合計値とを用いて充電を行う制御例を示す。この充電制御例１では、目標値決定部２０３（図２参照）で出力電圧の目標値V0と出力電流の目標値I0を設定するとともに、セル電圧合計値が目標値V0へ到達した時点で充電終了条件が成立したとし、出力電圧と目標電圧V0との差が所定値ΔVよりも小さくなった時点から目標電流I0の変更条件が成立するものとする。図７において、出力電圧とその目標値V0との差が所定値ΔVよりも小さくなる時刻t1以降、充電器１０３側の電圧センサ１０３ａで検出される出力電圧を用いて目標値V0までの充電を継続した場合の出力電圧と出力電流をそれぞれ実線で示し、蓄電装置情報受信部２０２で受信したセル電圧の合計値を用いて出力電圧目標値V0までの充電を行った場合の出力電圧と出力電流をそれぞれ破線で示す。

充電開始時刻t0から電圧センサ１０３ａにより検出される出力電圧を用いて充電が開始され、出力電圧が目標値V0より低いため出力電流の目標値I0で蓄電装置１０２が充電され、出力電圧が上昇する。出力電圧とその目標値V0との差が所定値ΔVよりも小さくなる時刻t1以降は、蓄電装置情報受信部２０２で受信したセル電圧合計値、または蓄電装置情報受信部２０２で受信した各セル電圧を蓄電装置情報受信部２０２で合計したセル電圧合計値を用いて充電を継続する。なお、セル電圧の合計値による充電制御に切り替えた時刻t1において、図７に破線で示すように、セル電圧の合計値は電圧センサ１０３ａにより検出される出力電圧よりも低く、セル電圧の合計値と出力電圧目標値V0との差が所定値ΔVよりも小さくなる時刻t2までは出力電流の目標値I0で蓄電装置１０２の充電が継続され、時刻t2以降は出力電流目標値I0が上述したように低減される。

ここで、出力電圧と目標値V0との所定差ΔVは出力電圧を検出する電圧センサ１０３ａ(図１参照）の検出精度によって決まる値であり、この一実施の形態では検出誤差±１％の電圧センサ１０３ａを用い、所定差ΔVは出力電圧の目標値V0×0.02とした。なお、所定差ΔVの値はこの実施の形態の値に限定されるものではなく、電圧センサ１０３ａの検出誤差に基づいて任意に設定可能である。

図７から明らかなように、時刻t1以降、電圧センサ１０３ａの検出電圧から蓄電装置情報受信部２０２のセル電圧の合計値に切り替えて充電を継続する方が、より出力電圧目標値V0に近い値まで蓄電装置１０２の充電を行うことができる。

ここで、図１に示すBCU１０６は、蓄電装置１０２の各セルの過充電状態や過放電状態などを正確に管理するために、各セルの電圧を正確に取得する必要がある。そのため、蓄電装置１０２の電圧検出回路１０５は各セルの電圧を正確に検出可能なように設計される。したがって、このような検出精度の高い電圧検出回路１０５で検出された各セルの電圧またはその合計値を用いて充電制御を行えば、出力電圧目標値V0の近傍まで充電を行うことができる。ところが、電圧検出回路１０５によりすべてのセルの電圧を検出するには時間がかかるため、出力電圧変化が大きい充電初期、つまり時刻t1までの初期充電期間においては、電圧検出回路１０５の各セル電圧またはその合計値を用いて充電制御を行うよりも、検出タイムラグが小さい充電器側電圧センサ１０３ａを用いて充電制御する方が、制御応答性と制御精度の面からより好適な充電制御が可能となる。

さらに、時刻t1で充電器側電圧センサ１０３ａにより検出される出力電圧から電圧検出回路１０５により検出される各セル電圧の合計値に切り替えて充電を行う方法によれば、時刻t1までの充電制御に用いる充電器側電圧センサ１０３ａには検出精度の低いセンサを用いることが可能になり、装置のコストを低減することができる。

このように、この一実施の形態では蓄電装置１０２の電圧検出回路１０５が充電器１０３の電圧センサ１０３ａよりも高精度なため、図７に示すように、出力電圧と目標値V0との差が所定値ΔV以下になる領域、つまり時刻t1以降で高精度な蓄電装置１０２のセル電圧合計値を用いることができ、出力電圧目標値V0近傍まで蓄電装置１０２を充電することができる。

なお、図７に示す充電制御例１において、充電開始時刻t0から蓄電装置１０２のセル電圧合計値のみを用いて充電制御を行ってもよい。

《充電制御例２》
図８は、充電器側電圧センサ１０３ａにより検出した出力電圧と、蓄電装置情報受信部２０２により受信したセル電圧の合計値とを用いて充電を行う他の制御例を示す。この充電制御例２では、目標値決定部２０３（図２参照）で出力電圧の目標値V0と出力電流の目標値I0を設定するとともに、セル電圧合計値が目標値V0へ到達した時点で充電終了条件が成立したとし、出力電圧が所定電圧V1を越えた時点から目標電流I0の変更条件が成立するものとする。図８において、出力電圧が所定電圧V1を越えた時刻t1以降、充電器側電圧センサ１０３ａで検出される出力電圧を用いて目標値V0までの充電を継続した場合の出力電圧と出力電流をそれぞれ実線で示し、蓄電装置情報受信部２０２で受信したセル電圧の合計値を用いて出力電圧目標値V0までの充電を行った場合の出力電圧と出力電流をそれぞれ破線で示す。

充電開始時刻t0から電圧センサ１０３ａにより検出される出力電圧を用いて充電が開始され、出力電圧が目標値V0より低いため出力電流の目標値I0で蓄電装置１０２が充電され、出力電圧が上昇する。出力電圧が所定電圧V1を越える時刻t1以降は、蓄電装置情報受信部２０２で受信したセル電圧合計値、または蓄電装置情報受信部２０２で受信した各セル電圧を蓄電装置情報受信部２０２で合計したセル電圧合計値を用いて充電を継続する。なお、セル電圧の合計値による充電制御に切り替えた時刻t1において、図８に破線で示すように、セル電圧の合計値は電圧センサ１０３ａにより検出される出力電圧よりも低く、セル電圧の合計値が所定電圧V1を越える時刻t2までは出力電流の目標値I0で蓄電装置１０２の充電が継続され、時刻t2以降は出力電流目標値I0が上述したように低減される。

ここで、所定電圧V1は充電器側電圧センサ１０３ａの検出精度によって決まる値であり、この一実施の形態では検出誤差±１％の電圧センサ１０３ａを用いたため、蓄電装置に印加可能な最大電圧の98%とした。なお、所定電圧V1の値はこの値に限定されず、電圧センサ１０３ａの検出精度に応じて任意に設定可能である。

この一実施の形態では蓄電装置１０２の電圧検出回路１０５が充電器１０３の電圧センサ１０３ａよりも高精度なため、図８に示すように、出力電圧が所定電圧V1を越える領域、つまり時刻t1以降で高精度な蓄電装置１０２のセル電圧の合計値を用いることができ、出力電圧目標値V0近傍まで蓄電装置１０２を充電することができる。

なお、図８に示す充電制御例２において、充電開始時刻t0から蓄電装置１０２のセル電圧の合計値のみを用いて充電制御を行ってもよい。

《充電制御例３》
図９は、図７に示す充電制御例１にセル電圧を計測するための充電停止区間を設けた例を示す。一般に、セルに電流が流れている間、セル電圧は変化するため、正確なセル電圧を検出することが難しい。そこで、出力電圧と目標値V0の差が所定値ΔVよりも小さくなる時刻t1以降、セル電圧の合計値を用いて充電を制御しながら、任意のタイミングと期間で充電停止区間を少なくとも１回設け、セル電圧を検出してその合計値を演算する。時刻t1以降にセル電圧検出のための充電停止区間を設ける以外は図７に示す充電制御例１と同様であり、充電制御の説明を省略する。図９に示す例では、時刻t2からt3までの間に充電停止区間を設け、この充電停止区間で計測演算したセル電圧の合計値を用いて時刻t3から充電を再開する。

この充電制御例３における充電停止区間のタイミングと期間は、蓄電装置１０２の残容量とセル電圧の合計値の算出方法によって決定する。この一実施の形態では、充電停止区間のタイミングを蓄電装置１０２の残容量が％換算で１％上昇するごとに実施し、その期間は蓄電装置１０２内の全てのセル電圧の合計値を５回以上計測可能な時間とした。セル電圧の合計値は５回の計測演算結果の平均値を採用する。なお、充電停止区間とその期間の決定方法はこの一実施の形態の方法に限定されるものではなく、任意に決定することができる。

この充電制御例３によればセル電圧をより正確に検出することができ、出力電圧目標値V0近傍まで蓄電装置１０２を充電することができる。

《充電制御例４》
図１０は、充電器側電圧センサ１０３ａにより検出した出力電圧を蓄電装置情報受信部２０２で受信したセル電圧の合計値で補正して充電を行う制御例を示す。この充電制御例４では、目標値決定部２０３（図２参照）で出力電圧の目標値V0と出力電流の目標値I0を設定するとともに、出力電圧が目標値V0へ到達した時点で充電終了条件が成立したとし、出力電圧と目標電圧V0との差が所定値ΔVよりも小さくなった時点から目標電流I0の変更条件が成立するものとする。図１０において、出力電圧とその目標値V0との差が所定値ΔVよりも小さくなる時刻t1以降、充電器側電圧センサ１０３ａで検出される出力電圧を蓄電装置情報受信部２０２で得たセル電圧の合計値により補正した出力電圧と出力電流を実線で示し、蓄電装置情報受信部２０２で得たセル電圧の合計値を破線で示す。

充電開始時刻t0から電圧センサ１０３ａにより検出される出力電圧を用いて充電が開始され、出力電圧が目標値V0より低いため出力電流の目標値I0で蓄電装置１０２が充電され、出力電圧が上昇する。出力電圧とその目標値V0との差が所定値ΔVよりも小さくなる時刻t1以降は、蓄電装置情報受信部２０２で受信したセル電圧合計値、または蓄電装置情報受信部２０２で受信した各セル電圧を蓄電装置情報受信部２０２で合計したセル電圧合計値を用いて充電器側電圧センサ１０３ａで検出した出力電圧を補正し、補正後の出力電圧により充電を継続する。なお、セル電圧の合計値により補正した出力電圧により充電を開始した時刻t1において、出力電圧補正値は電圧センサ１０３ａにより検出される出力電圧よりも低く、出力電圧補正値と目標値V0との差が所定値ΔVよりも小さくなる時刻t2までは出力電流の目標値I0で蓄電装置１０２の充電が継続され、時刻t2以降は出力電流目標値I0が上述したように低減される。

この充電制御例４によれば、充電開始後の出力電圧と目標電圧の差が所定値ΔVよりも小さくなるt1以降は、高精度なセル電圧の合計値により充電器側で検出した出力電圧を補正し、出力電圧補正値により充電を継続する。これにより、出力電圧の電圧検出誤差を低減することができるため、出力電圧目標値V0の近傍までより高精度に充電が可能となる。

上述した図７〜図１０に示す充電制御例１〜４では出力電圧と出力電流を用いて充電を制御する例を示したが、出力電力は出力電圧と出力電流の積であるから、出力電圧と出力電力または出力電流と出力電力を用いて充電を制御することももちろん可能であり、その場合の充電制御は上述した図７〜図１０に示す充電制御例１〜４と同様である。

なお、上述した実施の形態とそれらの変形例において、実施の形態どうし、または実施の形態と変形例とのあらゆる組み合わせが可能である。

上述した実施の形態とその変形例によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）まず、直列接続された複数のセル１０２ａと各セル１０２ａのセル電圧を検出する電圧検出回路１０５とを有する蓄電装置１０２の充電器１０３を制御する充電制御装置１０７であって、充電器１０３の出力電圧を検出する電圧センサ１０３ａを備え、蓄電装置１０２の充電目標電圧V0と電圧センサ１０３ａにより検出された出力電圧との比較結果、および充電目標電圧V0と電圧検出回路１０５により検出されたセル電圧の合計値との比較結果に基づいて、充電器１０３による蓄電装置１０２の充電を制御するようにしたので、蓄電装置１０２の総電圧を正確に検知して蓄電装置１０２を高い充電量まで高精度に充電することができる。

（２）一実施の形態とその変形例によれば、電圧センサ１０３ａにより検出された出力電圧が充電目標電圧V0よりも低い所定の電圧に到達するまでは、充電目標電圧V0と出力電圧との比較結果に基づいて充電を制御し、出力電圧が所定の電圧に到達した後は、充電目標電圧V0と電圧検出回路１０５により検出されたセル電圧の合計値との比較結果に基づいて充電を制御するようにしたので、上記効果に加え、出力電圧が充電目標電圧V0より低い所定の電圧に到達するまでの充電初期には、安価な電圧センサ１０３ａにより高応答の充電制御を実現でき、所定の電圧に到達した後は、検出精度の高い電圧検出回路１０５を用いて高精度な充電制御を実現することができる。

（３）一実施の形態とその変形例によれば、電圧センサ１０３ａにより検出された出力電圧が充電目標電圧V0よりも低い所定の電圧に到達するまでは、充電目標電圧V0と出力電圧との比較結果に基づいて充電を制御し、出力電圧が所定の電圧に到達した後は、電圧検出回路１０５により検出されたセル電圧の合計値により電圧センサ１０３ａにより検出された出力電圧を補正し、充電目標電圧V0と補正後の出力電圧との比較結果に基づいて充電を制御するようにしたので、上記効果に加え、出力電圧が充電目標電圧V0より低い所定の電圧に到達するまでの充電初期には、安価な電圧センサ１０３ａにより高応答の充電制御を実現でき、所定の電圧に到達した後は、検出精度の高い電圧検出回路１０５を用いて高精度な充電制御を実現することができる。

（４）一実施の形態とその変形例によれば、直列接続された複数のセル１０２ａと各セル１０２ａのセル電圧を検出する電圧検出回路１０５とを有する蓄電装置１０２の充電器１０３を制御する充電制御装置１０７であって、蓄電装置１０２の充電目標電圧V0と電圧検出回路１０５により検出されたセル電圧の合計値との比較結果に基づいて、充電器１０３による蓄電装置１０２の充電を制御するようにしたので、蓄電装置１０２の総電圧を正確に検知して蓄電装置１０２を高い充電量まで高精度に充電することができる。

１０２；蓄電装置、１０２ａ；セル、１０３；充電器、１０３ａ；電圧センサ、１０３ｂ；電流センサ、１０３ｃ；電力センサ、１０７；充電制御装置、２０１；出力検出部、２０２；蓄電装置情報受信部、２０３；目標値決定部、２０４；出力決定部

Claims

直列接続された複数のセルと各セルのセル電圧を検出するセル電圧検出回路とを有する蓄電装置の充電器を制御する充電制御装置であって、
前記充電器の出力電圧を検出する出力電圧検出回路と、
前記蓄電装置の充電目標電圧と前記出力電圧検出回路により検出された前記出力電圧との比較結果、および前記充電目標電圧と前記セル電圧検出回路により検出された前記セル電圧の合計値との比較結果に基づいて、前記充電器による前記蓄電装置の充電を制御する制御回路とを備えることを特徴とする充電制御装置。
請求項１に記載の充電制御装置において、
前記制御回路は、前記出力電圧検出回路により検出された前記出力電圧が前記充電目標電圧よりも低い所定の電圧に到達するまでは、前記充電目標電圧と前記出力電圧との比較結果に基づいて充電を制御し、前記出力電圧が前記所定の電圧に到達した後は、前記充電目標電圧と前記セル電圧検出回路により検出された前記セル電圧の合計値との比較結果に基づいて充電を制御することを特徴とする充電制御装置。
請求項１に記載の充電制御装置において、
前記制御回路は、前記出力電圧検出回路により検出された前記出力電圧が前記充電目標電圧よりも低い所定の電圧に到達するまでは、前記充電目標電圧と前記出力電圧との比較結果に基づいて充電を制御し、前記出力電圧が前記所定の電圧に到達した後は、前記セル電圧検出回路により検出された前記セル電圧の合計値により前記出力電圧検出回路により検出された前記出力電圧を補正し、前記充電目標電圧と補正後の前記出力電圧との比較結果に基づいて充電を制御することを特徴とする充電制御装置。
直列接続された複数のセルと各セルのセル電圧を検出するセル電圧検出回路とを有する蓄電装置の充電器を制御する充電制御装置であって、
前記蓄電装置の充電目標電圧と前記セル電圧検出回路により検出された前記セル電圧の合計値との比較結果に基づいて、前記充電器による前記蓄電装置の充電を制御する制御回路を備えることを特徴とする充電制御装置。
請求項１〜４のいずれか一項に記載の充電制御装置において、
前記制御回路は、前記充電目標電圧と前記出力電圧または前記セル電圧の合計値との比較結果に基づいて、前記充電器の出力電力または出力電流の目標値を決定する目標値決定回路を有し、前記目標値決定回路により決定された目標値により前記充電器の出力電力または出力電流を制御することを特徴とする充電制御装置。
請求項５に記載の充電制御装置において、
前記目標値決定回路は、前記充電器の出力電力が前記目標値に到達した後は、前記充電器の出力電力が目標値を越えないように前記充電器の出力電流の目標値を低減することを特徴とする充電制御装置。
請求項５に記載の充電制御装置において、
前記目標値決定回路は、前記出力電圧検出回路により検出された前記出力電圧または前記セル電圧検出回路により検出された前記セル電圧の合計値が前記充電目標電圧よりも低い所定の電圧に到達した後は、前記充電器の出力電流の目標値を徐々に低減することを特徴とする充電制御装置。
請求項１〜７のいずれか一項に記載の充電制御装置において、
前記制御回路は、前記セル電圧検出回路により各セルの電圧検出を行うときに、前記充電器の出力電流を０にして充電を一時停止することを特徴とする充電制御装置。