JP2015171230A - Charger and charging method of the same - Google Patents

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サユミ 広瀬
Sayumi Hirose
サユミ 広瀬
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a charger capable of suppressing stratification of an electrolyte and excessive rise of temperature even in a state where SOC rises during charging.SOLUTION: A charging circuit provides a power storage device with a charging current. A voltage sensor measures an inter-terminal voltage of the power storage device. A control device detects generation of gassing at the power storage device on the basis of a measurement result of the voltage sensor. When generation of gassing is detected, a charging circuit is controlled and a charging current is lowered.

Description

本発明は、充電時にガッシング状態を生じさせて、電解液の成層化を抑制する充電装置、及び蓄電装置の充電方法に関する。   The present invention relates to a charging device that suppresses stratification of an electrolyte by causing a gassing state during charging, and a method for charging a power storage device.

電動フォークリフト等の電動車両においては、車両を使用しない夜間に充電が行われる。特許文献1に開示された充電方法では、作業終了後に満充電状態まで充電を行い、翌日の作業開始時刻の直前に補充電を開始する。補充電を行うことにより、満充電状態になった時点から、作業開始時点までの間に自己放電によって低下した充電量が補充される。これにより、蓄電装置が満充電の状態で作業を開始することができる。   In an electric vehicle such as an electric forklift, charging is performed at night when the vehicle is not used. In the charging method disclosed in Patent Document 1, charging is performed to a fully charged state after the work is completed, and supplementary charging is started immediately before the work start time on the next day. By performing supplementary charging, the amount of charge reduced by self-discharge from the time when the fully charged state is reached to the time when the work is started is supplemented. Thereby, work can be started in a state where the power storage device is fully charged.

従来の準定電圧充電方式では、充電中の蓄電装置の電圧の変動に伴い、電流が変化する。充電初期は、蓄電装置の電圧が低いため充電電流が大きく、充電終期には蓄電装置の電圧が上昇し、充電電流が小さくなる。また、多段定電流充電方式では、充電電流を時間の経過とともに階段状に低下させる。   In the conventional quasi-constant voltage charging method, the current changes as the voltage of the power storage device being charged changes. In the initial stage of charging, the voltage of the power storage device is low, so that the charging current is large. In the multi-stage constant current charging method, the charging current is reduced stepwise with time.

特開平9−271142号公報JP-A-9-271142

充電状態(SOC)が増加するに従って、充電電圧も上昇する。SOCが120%に近づくと、充電電圧の上昇が頭打ちになる。電解液の温度も、SOCが増加するに従って、徐々に上昇し、SOCが約90%を超えると、温度の上昇が急峻になる。この温度上昇は、充電反応に加えて水の電気分解が生じるためである。水の電気分解によって発生する水素ガスと酸素ガスとが電解液を撹拌するため、電解液の成層化を抑制することができる。ところが、ガッシング状態での過度の充電は、過度の温度上昇、電解液の減少、電極の腐食、活物質の脱落等の原因になる。   As the state of charge (SOC) increases, the charging voltage also increases. As the SOC approaches 120%, the increase in charging voltage reaches its peak. The temperature of the electrolyte also gradually increases as the SOC increases, and when the SOC exceeds about 90%, the temperature rises sharply. This temperature rise is due to the electrolysis of water in addition to the charging reaction. Since hydrogen gas and oxygen gas generated by water electrolysis stir the electrolyte solution, stratification of the electrolyte solution can be suppressed. However, excessive charging in the gassing state causes excessive temperature rise, decrease in electrolyte solution, corrosion of the electrode, dropping of the active material, and the like.

本発明の目的は、充電中にSOCが上昇した状態でも、電解液の成層化を抑制し、かつ過度の温度上昇を抑制することが可能な充電装置、及び蓄電装置の充電方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a charging device and a charging method for a power storage device that can suppress stratification of the electrolyte and suppress an excessive temperature rise even when the SOC increases during charging. It is.

本発明の一観点によると、
蓄電装置に充電電流を供給する充電回路と、
前記蓄電装置の端子間電圧を測定する電圧センサと、
前記電圧センサの測定結果に基づいて、前記蓄電装置でのガッシングの発生が検出されると、前記充電回路を制御して充電電流を低下させる制御装置と
を有する充電装置が提供される。
According to one aspect of the invention,
A charging circuit for supplying a charging current to the power storage device;
A voltage sensor for measuring a voltage between terminals of the power storage device;
When the occurrence of gassing in the power storage device is detected based on the measurement result of the voltage sensor, a charging device is provided that includes a control device that controls the charging circuit to reduce a charging current.

本発明の他の観点によると、
蓄電装置への充電を開始する工程と、
前記蓄電装置の端子間電圧を測定し、測定結果に基づいて、前記蓄電装置でのガッシングの発生を検出する工程と、
前記ガッシングの発生が検出された場合には、充電電流を低下させて充電を継続する工
程と
を有する蓄電装置の充電方法が提供される。
According to another aspect of the invention,
Starting charging the power storage device;
Measuring a voltage between terminals of the power storage device, and detecting occurrence of gassing in the power storage device based on a measurement result;
When the occurrence of gassing is detected, a method for charging a power storage device is provided that includes a step of reducing charging current and continuing charging.

ガッシングが発生しているときに、充電電流を低下させることにより、蓄電装置の過度の温度上昇を抑制することができる。   When gassing is occurring, an excessive increase in temperature of the power storage device can be suppressed by reducing the charging current.

図1Aは、実施例による充電装置、及びこの充電装置で充電される電動車両のブロック図であり、図1Bは、電動車両の例として示されるフォークリフトの側面図である。FIG. 1A is a block diagram of a charging device according to an embodiment and an electric vehicle charged by the charging device, and FIG. 1B is a side view of a forklift shown as an example of the electric vehicle. 図2Aは、実施例による充電装置の制御装置のブロック図であり、図2Bは、充電電流目標値記憶部に記憶されている内容の一例を示す図表である。FIG. 2A is a block diagram of a control device for a charging device according to the embodiment, and FIG. 2B is a chart illustrating an example of contents stored in a charging current target value storage unit. 図3Aは、準定電圧充電方式によって充電を行った場合の充電電圧、充電電流、及び蓄電装置の電解液温度上昇幅の時間変化の測定結果を示すグラフであり、図3Bは、実施例による充電方法によって充電を行った場合の充電電圧、充電電流、及び蓄電装置の電解液温度上昇幅の時間変化の測定結果を示すグラフである。FIG. 3A is a graph showing measurement results of changes over time in charging voltage, charging current, and electrolyte solution temperature rise width of the power storage device when charging is performed by the quasi-constant voltage charging method, and FIG. It is a graph which shows the measurement result of the time change of the charging voltage at the time of charging with the charging method, a charging current, and the electrolyte solution temperature rise width of an electrical storage apparatus. 図4は、ガッシング状態になった後も0.05Cの充電電流を継続させた場合と、ガッシング状態になった時点で充電電流を0.05Cから0.04Cに減少させた場合との、蓄電装置の電解液の温度の時間変化の測定結果を示すグラフである。FIG. 4 shows a case where the charge current of 0.05 C is continued even after the gashing state is reached, and the case where the charge current is reduced from 0.05 C to 0.04 C when the gashing state is reached. It is a graph which shows the measurement result of the time change of the temperature of the electrolyte solution of an apparatus. 図5は、他の実施例による充電装置に用いられる制御装置のブロック図である。FIG. 5 is a block diagram of a control device used in a charging device according to another embodiment. 図6は、劣化が生じている蓄電装置及び劣化が生じていない蓄電装置の、充電期間中の電圧、電流の変化を示すグラフである。FIG. 6 is a graph illustrating changes in voltage and current during a charging period of a power storage device in which deterioration has occurred and a power storage device in which deterioration has not occurred.

図1Aに、実施例による充電装置20、及びこの充電装置20で充電される電動車両30のブロック図を示す。電動車両30の例として、電動フォークリフト、電動無人搬送車(AGV)、電動清掃ロボット等が挙げられる。   FIG. 1A shows a block diagram of a charging device 20 according to an embodiment and an electric vehicle 30 charged by the charging device 20. Examples of the electric vehicle 30 include an electric forklift, an electric automatic guided vehicle (AGV), and an electric cleaning robot.

充電装置20は、充電回路21、制御装置22、ACコネクタ23、DCコネクタ24、電圧センサ25、及び電流センサ26を含む。電動車両30は、蓄電装置31、DCコネクタ32、リレー33、及び電気負荷35を含む。充電装置20のACコネクタ23が商用電源15に接続され、DCコネクタ24が、電動車両30のDCコネクタ32に接続される。蓄電装置31には、充電終期にガッシング状態を利用して電解液の比重の均一化(成層化の防止)を行う二次電池、例えば鉛蓄電池等が用いられる。ここで、「ガッシング状態」とは、充電終期に電解液中の水が電気分解し、酸素ガスや水素ガスが発生する状態を意味する。   The charging device 20 includes a charging circuit 21, a control device 22, an AC connector 23, a DC connector 24, a voltage sensor 25, and a current sensor 26. Electric vehicle 30 includes a power storage device 31, a DC connector 32, a relay 33, and an electric load 35. AC connector 23 of charging device 20 is connected to commercial power supply 15, and DC connector 24 is connected to DC connector 32 of electric vehicle 30. As the power storage device 31, a secondary battery, for example, a lead storage battery, is used that makes the specific gravity of the electrolytic solution uniform (prevents stratification) using a gassing state at the end of charging. Here, the “gassing state” means a state in which water in the electrolytic solution is electrolyzed at the end of charging to generate oxygen gas or hydrogen gas.

商用電源15からACコネクタ23に電力、例えば三相交流電力が供給される。充電回路21は、リレー、変圧器、整流器等を含み、交流電流を直流電流に変換する。充電回路21から出力された直流電流(充電電流)がDCコネクタ24、及び電動車両30のDCコネクタ32を経由して、蓄電装置31に供給される。電圧センサ25が、蓄電装置31の端子間電圧を測定する。電流センサ26が、蓄電装置31の充電電流を測定する。電圧センサ25及び電流センサ26による測定結果が、制御装置22に入力される。制御装置22は、電圧センサ25及び電流センサ26による測定結果に基づいて、充電回路21を制御する。   Electric power, for example, three-phase AC power is supplied from the commercial power supply 15 to the AC connector 23. The charging circuit 21 includes a relay, a transformer, a rectifier, and the like, and converts an alternating current into a direct current. A direct current (charging current) output from the charging circuit 21 is supplied to the power storage device 31 via the DC connector 24 and the DC connector 32 of the electric vehicle 30. Voltage sensor 25 measures the voltage across terminals of power storage device 31. Current sensor 26 measures the charging current of power storage device 31. Measurement results from the voltage sensor 25 and the current sensor 26 are input to the control device 22. The control device 22 controls the charging circuit 21 based on the measurement results obtained by the voltage sensor 25 and the current sensor 26.

電動車両30の運転時に、電動車両30に搭載された蓄電装置31からリレー33を介して電気負荷35に電力が供給される。蓄電装置31の充電時には、リレー33はオフに
される。
When the electric vehicle 30 is in operation, electric power is supplied from the power storage device 31 mounted on the electric vehicle 30 to the electric load 35 via the relay 33. When the power storage device 31 is charged, the relay 33 is turned off.

図1Bに、電動車両30の例として、フォークリフトの側面図を示す。このフォークリフトは、車体後方に重りを搭載することにより車体のバランスをとるように構成された所謂カウンタバランス型フォークリフトである。運転者が運転席10に着座して、レバー等の操作器14を操作する。運転席10よりも前方に前輪12が配置され、運転席10よりも後方に後輪13が配置されている。前輪12は駆動用の車輪であり、後輪13は操舵用の車輪である。運転席10の前方に配置されたフォーク11が、荷物を昇降させる。車体に、充電装置20(図1A)に接続するためのDCコネクタ32が設けられている。さらに、車体に蓄電装置31が搭載されている。電気負荷35(図1A)は、前輪12を駆動する走行用電動モータ、及びフォーク11を昇降させる昇降用電動モータに相当する。   FIG. 1B shows a side view of a forklift as an example of the electric vehicle 30. This forklift is a so-called counterbalance type forklift configured to balance the vehicle body by mounting a weight on the rear side of the vehicle body. The driver sits on the driver's seat 10 and operates the operation device 14 such as a lever. A front wheel 12 is disposed in front of the driver seat 10, and a rear wheel 13 is disposed in the rear of the driver seat 10. The front wheel 12 is a driving wheel, and the rear wheel 13 is a steering wheel. A fork 11 disposed in front of the driver's seat 10 raises and lowers the load. A DC connector 32 for connecting to the charging device 20 (FIG. 1A) is provided on the vehicle body. Furthermore, a power storage device 31 is mounted on the vehicle body. The electric load 35 (FIG. 1A) corresponds to a traveling electric motor that drives the front wheels 12 and a lifting electric motor that moves the fork 11 up and down.

充電装置20(図1A)を、フォークリフトに搭載してもよい。この場合には、ACコネクタ23(図1A)がフォークリフトに設けられる。フォークリフトのACコネクタ23が、商用電源15(図1A)に接続される。   The charging device 20 (FIG. 1A) may be mounted on a forklift. In this case, the AC connector 23 (FIG. 1A) is provided on the forklift. The AC connector 23 of the forklift is connected to the commercial power supply 15 (FIG. 1A).

図2Aに、制御装置22(図1A)のブロック図を示す。制御装置22は、ガッシング状態検出ブロック40、電圧判定値記憶部41、非ガッシング時充電指令ブロック42、ガッシング時充電指令ブロック43、充電電流目標値記憶部44、及び充電指令選択部45を含む。電圧判定値記憶部41には、蓄電装置31(図1A)でガッシングが始まる電圧(ガッシング電圧)が、電圧判定値として記憶されている。   FIG. 2A shows a block diagram of the control device 22 (FIG. 1A). The control device 22 includes a gashing state detection block 40, a voltage determination value storage unit 41, a non-gassing charge command block 42, a gashing charge command block 43, a charge current target value storage unit 44, and a charge command selection unit 45. The voltage determination value storage unit 41 stores a voltage (gassing voltage) at which gassing starts in the power storage device 31 (FIG. 1A) as a voltage determination value.

電圧センサ25で測定された蓄電装置31(図1A)の端子間電圧がガッシング状態検出ブロック40に入力される。ガッシング状態検出ブロック40は、蓄電装置31の端子間と、電圧判定値記憶部41に記憶されている電圧判定値(ガッシング電圧)とを比較する。蓄電装置31の端子間電圧が電圧判定値以上である場合、ガッシング状態検出ブロック40は、蓄電装置31(図1A)でガッシングが発生していると判定する。このように、ガッシング状態検出ブロック40は、電圧センサ25で測定された電圧に基づいて、蓄電装置31でのガッシングの発生を検出する。   The voltage between the terminals of the power storage device 31 (FIG. 1A) measured by the voltage sensor 25 is input to the gassing state detection block 40. The gassing state detection block 40 compares between the terminals of the power storage device 31 and the voltage determination value (gassing voltage) stored in the voltage determination value storage unit 41. When the voltage between the terminals of the power storage device 31 is equal to or higher than the voltage determination value, the gashing state detection block 40 determines that gassing has occurred in the power storage device 31 (FIG. 1A). As described above, the gassing state detection block 40 detects the occurrence of gassing in the power storage device 31 based on the voltage measured by the voltage sensor 25.

非ガッシング時充電指令ブロック42は、充電回路21に、非ガッシング時に適用される充電方式に基づく充電指令を出力する。非ガッシング時の充電方式として、例えば準定電圧充電方式、多段定電流充電方式等が採用される。   The non-gushing charging command block 42 outputs a charging command based on the charging method applied during non-gassing to the charging circuit 21. As a charging method at the time of non-gassing, for example, a quasi-constant voltage charging method, a multistage constant current charging method, or the like is adopted.

ガッシング時充電指令ブロック43は、充電回路21に、ガッシング時に適用される充電方式に基づく充電指令を出力する。具体的には、充電電流目標値記憶部44に記憶されている充電電流目標値に等しい充電電流が流れるように、充電回路21を制御する。充電電流目標値記憶部44には、蓄電装置31(図1A)の端子間電圧がガッシング電圧に到達した時点からの経過時間と、充電電流目標値との関係が記憶されている。   The charging command block 43 at the time of gassing outputs a charging command based on the charging method applied at the time of gassing to the charging circuit 21. Specifically, the charging circuit 21 is controlled such that a charging current equal to the charging current target value stored in the charging current target value storage unit 44 flows. The charging current target value storage unit 44 stores the relationship between the elapsed time from when the voltage between the terminals of the power storage device 31 (FIG. 1A) reaches the gassing voltage and the charging current target value.

図2Bに、充電電流目標値記憶部44に記憶されている内容の一例を示す。図2Bに示した例では、蓄電装置31の端子間電圧がガッシング電圧に到達した時点からの経過時間が、1時間未満、1〜2時間、2〜3時間、3〜4時間、4時間以上のときの充電電流目標値が、それぞれ0.05C、0.05C、0.04C、0.04C、0.04Cである。ここで、単位「C」は、蓄電装置31(図1A)の電流容量に等しい電流値を表す。例えば、蓄電装置31の電流容量が100Ahrである場合、1Cの充電電流は100Aに相当し、0.1Cの充電電流は10Aに相当する。   FIG. 2B shows an example of the contents stored in the charging current target value storage unit 44. In the example shown in FIG. 2B, the elapsed time from the time when the voltage between the terminals of the power storage device 31 reaches the gassing voltage is less than 1 hour, 1-2 hours, 2-3 hours, 3-4 hours, 4 hours or more. The charging current target values at the time of are 0.05C, 0.05C, 0.04C, 0.04C, and 0.04C, respectively. Here, the unit “C” represents a current value equal to the current capacity of the power storage device 31 (FIG. 1A). For example, when the current capacity of the power storage device 31 is 100 Ahr, a charging current of 1 C corresponds to 100 A, and a charging current of 0.1 C corresponds to 10 A.

図3Aに、準定電圧充電方式によって充電を行った場合の充電電圧、充電電流、及び電解液の温度上昇幅の測定結果を示す。横軸は充電開始時点からの経過時間を単位「時間」
で表す。縦軸は、充電開始時点からの温度上昇幅を単位「℃」で表し、充電電圧を単位「V」で表し、充電電流を単位「A」で表す。図中の太い実線が充電電圧を示し、細い実線が充電電流を示し、破線が温度上昇幅を示す。
FIG. 3A shows the measurement results of the charging voltage, the charging current, and the temperature rise of the electrolyte when charging is performed by the quasi-constant voltage charging method. The horizontal axis shows the elapsed time from the start of charging in the unit of “hour”
Represented by The vertical axis represents the temperature rise from the start of charging in the unit “° C.”, the charging voltage in the unit “V”, and the charging current in the unit “A”. The thick solid line in the figure indicates the charging voltage, the thin solid line indicates the charging current, and the broken line indicates the temperature rise width.

時間の経過とともに、充電電圧が徐々に上昇し、充電電流が徐々に減少し、温度上昇幅が大きくなる。時刻t2の時点で充電が終了する。充電電圧が電圧判定値Vj0に達した時刻t1から、蓄電装置31(図1A)がガッシング状態になる。時刻t1からt2までのガッシング期間中に、蓄電装置31の電解液の温度が急激に上昇している。   As time elapses, the charging voltage gradually increases, the charging current gradually decreases, and the temperature rise increases. Charging ends at time t2. From time t1 when the charging voltage reaches the voltage determination value Vj0, the power storage device 31 (FIG. 1A) enters the gassing state. During the gassing period from the time t1 to the time t2, the temperature of the electrolytic solution of the power storage device 31 is rapidly increased.

図3Bに、実施例による充電方法によって充電を行った場合の充電電圧、充電電流、及び蓄電装置の電解液温度上昇幅の時間変化の測定結果を示す。図3Bの横軸、縦軸は、図3Aのものと同一である。また、図3Aのグラフと同様に、図中の太い実線が充電電圧を示し、細い実線が充電電流を示し、破線が温度上昇幅を示す。   FIG. 3B shows measurement results of changes over time in the charging voltage, the charging current, and the increase in the electrolyte temperature of the power storage device when charging is performed by the charging method according to the embodiment. The horizontal and vertical axes in FIG. 3B are the same as those in FIG. 3A. Similarly to the graph of FIG. 3A, a thick solid line in the figure indicates the charging voltage, a thin solid line indicates the charging current, and a broken line indicates the temperature rise.

充電開始時点では、充電指令選択部45(図2A)により、非ガッシング時充電指令ブロック42が選択されている。非ガッシング時充電指令ブロック42は、例えば定電流充電方式に基づく充電指令を、充電回路21に与える。充電開始時点から時刻t3までの期間は、5Aの充電電流で定電流充電が行われる。   At the start of charging, the charging command selection unit 45 (FIG. 2A) selects the non-gassing charging command block 42. The non-gashing charging command block 42 gives a charging command based on, for example, a constant current charging method to the charging circuit 21. During the period from the charging start time to time t3, constant current charging is performed with a charging current of 5A.

時刻t3において、電圧センサ25(図1A)による電圧の測定値が電圧判定値Vj0に到達する。ガッシング状態検出ブロック40は、蓄電装置31(図1A)の端子間電圧が電圧判定値Vj0に到達したことを検知すると、充電指令選択部45にガッシング時充電指令ブロック43を選択させる。   At time t3, the voltage measured by the voltage sensor 25 (FIG. 1A) reaches the voltage determination value Vj0. When detecting that the inter-terminal voltage of the power storage device 31 (FIG. 1A) has reached the voltage determination value Vj0, the gassing state detection block 40 causes the charge command selection unit 45 to select the charge command block 43 during gassing.

時刻t3以降は、ガッシング時充電指令ブロック43から充電回路21に充電指令が送出され、ガッシング時の充電方式に基づいて充電が行われる。図2Bに示されているように、時刻t3からt4までの2時間は、0.05Cの充電電流で充電が行われ、時刻t4からt5までの3時間は、0.04Cの充電電流で充電が行われる。0.05C及び0.04Cの充電電流は、時刻t3までの定電流充電方式が適用されていた期間の充電電流より小さい。さらに、図3Aに示した準定電圧充電方式が適用されていたときのガッシング状態での充電電流より小さい。   After time t3, a charging command is sent from the charging command block 43 at the time of gassing to the charging circuit 21, and charging is performed based on the charging method at the time of gassing. As shown in FIG. 2B, charging is performed at a charging current of 0.05 C for 2 hours from time t3 to t4, and charging is performed at a charging current of 0.04 C for 3 hours from time t4 to t5. Is done. The charging currents of 0.05C and 0.04C are smaller than the charging current during the period in which the constant current charging method until time t3 was applied. Furthermore, it is smaller than the charging current in the gassing state when the quasi-constant voltage charging method shown in FIG. 3A is applied.

ガッシング状態の時には、充電による発熱量が、自然放熱量より小さくなるように、充電電流が設定されている。このため、時刻t3からt5までのガッシング状態の期間は、温度が徐々に低下する。時刻t5において、充電が終了する。   In the gassing state, the charging current is set so that the amount of heat generated by charging is smaller than the amount of natural heat dissipation. For this reason, during the period of the gassing state from time t3 to t5, the temperature gradually decreases. Charging ends at time t5.

図3Aと図3Bとを比較すると、実施例による充電装置を用いて充電すると、一般的な準定電圧充電方式を適用して充電する場合に比べて、蓄電装置31(図1A)の電解液の温度の最高到達温度が低いことがわかる。このため、実施例による充電装置を用いることにより、蓄電装置31の劣化を抑制することができる。これは、ガッシング状態になったことが検出された後、充電電流を減少させたことによる。   Comparing FIG. 3A and FIG. 3B, when charging is performed using the charging device according to the embodiment, the electrolytic solution of the power storage device 31 (FIG. 1A) is more than when charging is performed using a general quasi-constant voltage charging method. It can be seen that the maximum temperature reached is low. For this reason, deterioration of the electrical storage device 31 can be suppressed by using the charging device according to the embodiment. This is because the charging current is decreased after the gashing state is detected.

また、ガッシング状態になった後も、少ない充電電流を流すため、電解液が撹拌される。これにより、電解液の成層化を防止することができる。   In addition, the electrolyte solution is stirred in order to pass a small charging current even after the gashing state is reached. Thereby, stratification of electrolyte solution can be prevented.

図3Bでは、充電開始から、ガッシング状態に達する時刻t3までの期間に、定電流充電方式を採用したが、その他の充電方式を採用してもよい。例えば、準定電圧充電方式、定電流定電圧充電方式、多段定電流充電方式等を採用してもよい。いずれの場合にも、蓄電装置31(図1A)の端子間電圧がガッシング電圧に到達した後は、充電電流を、その時点の充電電流より小さくする。これにより、蓄電装置31(図1A)の過度の温度上昇
を抑制することができる。温度上昇を抑制する十分な効果を得るために、蓄電装置31(図1A)の端子間電圧がガッシング電圧に到達した時点で、充電電流を、その時点の充電電流の1/2以下にすることが好ましい。
In FIG. 3B, the constant current charging method is used during the period from the start of charging to the time t3 when the gashing state is reached, but other charging methods may be used. For example, a quasi-constant voltage charging method, a constant current constant voltage charging method, a multistage constant current charging method, or the like may be employed. In any case, after the voltage between the terminals of the power storage device 31 (FIG. 1A) reaches the gassing voltage, the charging current is made smaller than the charging current at that time. Thereby, the excessive temperature rise of the electrical storage apparatus 31 (FIG. 1A) can be suppressed. In order to obtain a sufficient effect of suppressing the temperature rise, when the voltage between the terminals of the power storage device 31 (FIG. 1A) reaches the gassing voltage, the charging current is set to ½ or less of the charging current at that time. Is preferred.

図3Bに示した例では、時刻t4において、充電電流を、0.05Cから0.04Cまで減少させている。次に、図4を参照して、充電電流を減少させる効果について説明する。   In the example shown in FIG. 3B, the charging current is decreased from 0.05C to 0.04C at time t4. Next, the effect of reducing the charging current will be described with reference to FIG.

図4に、時刻t4以降も0.05Cの充電電流を継続させた場合と、時刻t4において充電電流を0.05Cから0.04Cに減少させた場合との、蓄電装置31(図1A)の電解液の温度の測定結果を示す。図4において、実線が、時刻t4において充電電流を0.05Cから0.04Cに減少させた場合の温度上昇幅を示し、破線が、時刻t4以降も0.05Cの充電電流を維持した場合の温度上昇幅を示す。図4に示した測定結果では、時刻t3からt4までの期間で、実線と破線との温度上昇幅が一致していないが、この差は、測定条件のばらつきの範囲内である。   In FIG. 4, the power storage device 31 (FIG. 1A) of the case where the charge current of 0.05C is continued after time t4 and the case where the charge current is decreased from 0.05C to 0.04C at time t4. The measurement result of the temperature of electrolyte solution is shown. In FIG. 4, the solid line shows the temperature rise when the charging current is decreased from 0.05C to 0.04C at time t4, and the broken line is the case where the charging current of 0.05C is maintained after time t4. Indicates the temperature rise. In the measurement results shown in FIG. 4, the temperature rise widths of the solid line and the broken line do not match during the period from time t3 to t4, but this difference is within the range of variation in measurement conditions.

時刻t3からt4までの期間は、時間の経過とともに温度が徐々に低下する。時刻t4以降も0.05Cの充電電流を維持した場合には、温度が上昇に転ずる。これは、自然放熱量より発熱量の方が大きいためである。時刻t6において、充電を終了すると、温度が低下し始める。   During the period from time t3 to t4, the temperature gradually decreases with time. If the 0.05 C charging current is maintained after time t4, the temperature starts to rise. This is because the heat generation amount is larger than the natural heat dissipation amount. When charging is finished at time t6, the temperature starts to decrease.

時刻t4において、充電電流を0.05Cから0.04Cに減少させると、時刻t4以降も、温度が時間の経過とともに低下する。これは、充電による発熱量が自然放熱量より小さいためである。このように、ガッシング状態のときの充電電流は、充電による発熱量が自然放熱量より小さくなるように設定することが好ましい。この充電電流の大きさは、実際に、種々の充電電流で評価実験を行うことにより、決定することができる。   When the charging current is decreased from 0.05C to 0.04C at time t4, the temperature also decreases with time after time t4. This is because the amount of heat generated by charging is smaller than the amount of natural heat dissipation. Thus, the charging current in the gashing state is preferably set so that the amount of heat generated by charging is smaller than the amount of natural heat dissipation. The magnitude of this charging current can actually be determined by conducting an evaluation experiment with various charging currents.

図3Bでは、ガッシング状態が開始された時点から充電終了までの期間に、時刻t3及びt4において充電電流を低下させた。充電電流を階段状に低下させる回数は、2回に限らない。3回以上、充電電流を階段状に低下させてもよい。   In FIG. 3B, the charging current was reduced at times t3 and t4 during the period from the start of the gashing state to the end of charging. The number of times the charging current is lowered stepwise is not limited to two. The charging current may be reduced stepwise three or more times.

なお、ガッシングが開始された時刻t3から充電終了時刻まで、充電電流を一定にしてもよい。この場合、蓄電装置31(図1A)の電解液の温度が上昇に転じないように、充電電流の電流値を設定することが好ましい。   Note that the charging current may be constant from the time t3 at which gashing is started to the charging end time. In this case, it is preferable to set the current value of the charging current so that the temperature of the electrolytic solution of the power storage device 31 (FIG. 1A) does not turn up.

次に、図5及び図6を参照して、他の実施例について説明する。以下、図2Aに示した実施例との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。   Next, another embodiment will be described with reference to FIGS. Hereinafter, differences from the embodiment shown in FIG. 2A will be described, and description of the same configuration will be omitted.

図5に、他の実施例による充電装置に用いられる制御装置22のブロック図を示す。電圧センサ25(図1A)及び電流センサ26(図1A)の測定結果が、劣化度算出ブロック46に入力される。劣化度算出ブロック46は、入力された電圧及び電流の測定結果に基づき、蓄電装置31(図1A)の劣化度を算出する。劣化度として、例えば蓄電装置31の内部抵抗を採用することができる。蓄電装置31の劣化が進むと、その内部抵抗が増加する。   In FIG. 5, the block diagram of the control apparatus 22 used for the charging device by another Example is shown. Measurement results of the voltage sensor 25 (FIG. 1A) and the current sensor 26 (FIG. 1A) are input to the deterioration degree calculation block 46. The deterioration degree calculation block 46 calculates the deterioration degree of the power storage device 31 (FIG. 1A) based on the input voltage and current measurement results. As the degree of deterioration, for example, the internal resistance of the power storage device 31 can be employed. As the power storage device 31 deteriorates, its internal resistance increases.

蓄電装置31の内部抵抗Riは、蓄電装置31の開路電圧Vo、及び充電電流を流し始めた時の充電電流Icと端子間電圧Vcとに基づいて、以下の式で算出することができる。
Ri=(Vc−Vo)/Ic
The internal resistance Ri of the power storage device 31 can be calculated by the following equation based on the open circuit voltage Vo of the power storage device 31 and the charging current Ic when the charging current starts to flow and the inter-terminal voltage Vc.
Ri = (Vc−Vo) / Ic

電圧判定値修正ブロック47が、劣化度算出ブロック46で算出された劣化度に基づいて、電圧判定値記憶部41に記憶されている電圧判定値を修正する。ガッシング状態検出ブロック40が、電圧判定値修正ブロック47で修正された電圧判定値、すなわち劣化度に対応する電圧判定値に基づいて、ガッシングの発生を検出する。その後の処理は、図2Aに示した制御装置22の処理と同一である。   The voltage determination value correction block 47 corrects the voltage determination value stored in the voltage determination value storage unit 41 based on the deterioration level calculated by the deterioration level calculation block 46. The gassing state detection block 40 detects the occurrence of gassing based on the voltage determination value corrected by the voltage determination value correction block 47, that is, the voltage determination value corresponding to the degree of deterioration. The subsequent processing is the same as the processing of the control device 22 shown in FIG. 2A.

図6に、蓄電装置31の充電期間中の電圧、電流の変化を示す。図6に示した太い実線及び細い実線は、それぞれ蓄電装置31の劣化が進んでいない場合の電圧及び電流を示す。これは、図3Bに示した電圧及び電流の変化と同一である。太い破線は、蓄電装置31の劣化が進んでいる場合の電圧を示す。細い破線は、蓄電装置31の劣化が進んでいても電圧判定値の修正を行わない場合の電流を示す。   FIG. 6 shows changes in voltage and current during the charging period of the power storage device 31. The thick solid line and the thin solid line shown in FIG. 6 indicate the voltage and current when the power storage device 31 is not deteriorated, respectively. This is the same as the change in voltage and current shown in FIG. 3B. A thick broken line indicates a voltage when power storage device 31 is being deteriorated. A thin broken line indicates a current when the voltage determination value is not corrected even when the power storage device 31 is deteriorated.

電圧センサ25による電圧の測定値は、蓄電装置31の開路電圧と、内部抵抗Riによる電圧降下分との和で表される。蓄電装置31(図1A)の劣化が進んで内部抵抗Riが増加すると、内部抵抗Riによる電圧降下が大きくなるため、電圧センサ25による電圧の測定値が、劣化が進んでいない場合の測定値より高くなる。その結果、蓄電装置31の劣化が進んでいる場合には、時刻t3よりも前の時刻t6において、蓄電装置31の端子間電圧が電圧判定値Vj0に到達する。   The measured value of the voltage by the voltage sensor 25 is represented by the sum of the open circuit voltage of the power storage device 31 and the voltage drop due to the internal resistance Ri. When the deterioration of the power storage device 31 (FIG. 1A) progresses and the internal resistance Ri increases, the voltage drop due to the internal resistance Ri increases, so the measured value of the voltage by the voltage sensor 25 is greater than the measured value when the deterioration has not progressed. Get higher. As a result, when the deterioration of power storage device 31 is progressing, the voltage across terminals of power storage device 31 reaches voltage determination value Vj0 at time t6 prior to time t3.

電圧判定値を修正しない場合には、時刻t6の時点でガッシングが発生していると判定される。この時点で、充電電流を減少させると、蓄電装置31が満充電状態にならない場合が生じる。図5に示した実施例では、電圧判定値修正ブロック47が、蓄電装置31の劣化度に応じて、電圧判定値をVj0からVj1に修正する。修正後の電圧判定値Vj1は、蓄電装置31に劣化が生じていない場合に、蓄電装置31の端子間電圧が電圧判定値Vj0に到達する時刻t3の時点における蓄電装置31の端子間電圧と等しくなるように設定される。これにより、劣化が進んでいても、蓄電装置31でガッシングが発生しているか否かの判定制度を高めることができる。   If the voltage determination value is not corrected, it is determined that gassing has occurred at time t6. At this time, if the charging current is decreased, the power storage device 31 may not be fully charged. In the embodiment shown in FIG. 5, the voltage determination value correction block 47 corrects the voltage determination value from Vj0 to Vj1 according to the degree of deterioration of the power storage device 31. The corrected voltage determination value Vj1 is equal to the voltage between the terminals of the power storage device 31 at time t3 when the voltage between the terminals of the power storage device 31 reaches the voltage determination value Vj0 when the power storage device 31 has not deteriorated. Is set to be Thereby, even if deterioration has advanced, the determination system of whether the gas storage has generate | occur | produced in the electrical storage apparatus 31 can be improved.

このように、電圧判定値を修正することにより、蓄電装置31に劣化が生じている場合にも、充電不足の発生を回避することができる。   In this way, by correcting the voltage determination value, it is possible to avoid the occurrence of insufficient charging even when the power storage device 31 is deteriorated.

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。   Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

10 運転席
11 フォーク
12 前輪
13 後輪
14 操作器
15 商用電源
20 充電装置
21 充電回路
22 制御装置
23 ACコネクタ
24 DCコネクタ
25 電圧センサ
26 電流センサ
30 電動車両
31 蓄電装置
32 DCコネクタ
33 リレー
35 電気負荷
40 ガッシング状態検出ブロック
41 電圧判定値記憶部
42 非ガッシング時充電指令ブロック
43 ガッシング時充電指令ブロック
44 充電電流目標値記憶部
45 充電指令選択部
46 劣化度算出ブロック
47 電圧判定値修正ブロック
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Driver's seat 11 Fork 12 Front wheel 13 Rear wheel 14 Controller 15 Commercial power supply 20 Charging device 21 Charging circuit 22 Control device 23 AC connector 24 DC connector 25 Voltage sensor 26 Current sensor 30 Electric vehicle 31 Power storage device 32 DC connector 33 Relay 35 Electricity Load 40 Gasing state detection block 41 Voltage determination value storage unit 42 Non-gashing charging command block 43 Gasing charging command block 44 Charging current target value storage unit 45 Charging command selection unit 46 Degradation degree calculation block 47 Voltage determination value correction block

Claims (7)

蓄電装置に充電電流を供給する充電回路と、
前記蓄電装置の端子間電圧を測定する電圧センサと、
前記電圧センサの測定結果に基づいて、前記蓄電装置でのガッシングの発生が検出されると、前記充電回路を制御して充電電流を低下させる制御装置と
を有する充電装置。
A charging circuit for supplying a charging current to the power storage device;
A voltage sensor for measuring a voltage between terminals of the power storage device;
And a control device configured to control the charging circuit to reduce a charging current when occurrence of gassing in the power storage device is detected based on a measurement result of the voltage sensor.
前記制御装置は、前記ガッシングが発生しているときの充電電流の目標値の時間変化を記憶しており、前記ガッシングの発生が検出されると、充電電流が前記目標値になるように前記充電回路を制御する請求項1に記載の充電装置。   The control device stores a time change of a target value of the charging current when the gassing occurs, and when the occurrence of the gashing is detected, the charging is performed so that the charging current becomes the target value. The charging device according to claim 1 which controls a circuit. 前記充電電流の前記目標値は、時間の経過とともに、階段状に低下する請求項2に記載の充電装置。   The charging device according to claim 2, wherein the target value of the charging current decreases stepwise as time elapses. 前記充電電流の前記目標値は、充電による発熱量よりも、自然放熱による放熱量の方が大きく、前記蓄電装置の温度が低下するように決定されている請求項2または3に記載の充電装置。   4. The charging device according to claim 2, wherein the target value of the charging current is determined such that the amount of heat released by natural heat dissipation is larger than the amount of heat generated by charging, and the temperature of the power storage device decreases. . 前記制御装置は、前記蓄電装置の劣化度を算出し、前記蓄電装置の劣化度に応じて、前記ガッシングの発生を検出する請求項1乃至4のいずれか1項に記載の充電装置。   5. The charging device according to claim 1, wherein the control device calculates a degree of deterioration of the power storage device and detects occurrence of the gassing according to the degree of deterioration of the power storage device. 蓄電装置への充電を開始する工程と、
前記蓄電装置の端子間電圧を測定し、測定結果に基づいて、前記蓄電装置でのガッシングの発生を検出する工程と、
前記ガッシングの発生が検出された場合には、充電電流を低下させて充電を継続する工程と
を有する蓄電装置の充電方法。
Starting charging the power storage device;
Measuring a voltage between terminals of the power storage device, and detecting occurrence of gassing in the power storage device based on a measurement result;
A charging method for a power storage device, comprising: a step of reducing charging current and continuing charging when occurrence of gassing is detected.
前記ガッシングの発生が検出された後には、充電による発熱量が、自然放熱量より小さい条件を満たすように、充電電流が設定されている請求項6に記載の蓄電装置の充電方法。   The method for charging a power storage device according to claim 6, wherein after the occurrence of gassing is detected, the charging current is set so that the amount of heat generated by charging satisfies a condition smaller than the amount of natural heat dissipation.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2019009911A (en) * 2017-06-26 2019-01-17 トヨタ自動車株式会社 Automatic charging system of autonomous mobile vehicle

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