JP2019193348A - Charging method - Google Patents

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泰有 秋山
Yasunari Akiyama
泰有 秋山
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Abstract

To provide a charging method which can reduce a dispersion of capacity among cells with a simple configuration, when charging a power storage module which includes a plurality of cells.SOLUTION: The charging method of a power storage module 1, which includes a plurality of cells 11 connected in series, includes: a first step which performs the constant current charging of the power storage module 1 with a charge current set to a first current value, until a charge voltage reaches a first voltage value; a second step which, after the first step, decreases a charge current gradually so that the charge voltage is maintained to the first voltage value until a preset termination condition is satisfied, to perform a constant voltage charging of the power storage module 1; and a third step which, after the second step, further charges the power storage module 1 with a charge current smaller than the first current value.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明の一側面は、充電方法に関する。   One aspect of the present invention relates to a charging method.

従来、直列接続された複数の電池(セル)を含む蓄電モジュールを充電する際に各セルの容量(電圧)を均等化する手法が知られている。例えば、特許文献1,2は、セル毎に並列接続された均等化回路を設けることにより上述した均等化を行う手法を開示している。均等化回路は、直列接続されたスイッチング素子と抵抗素子とから構成されている。   Conventionally, a technique for equalizing the capacity (voltage) of each cell when charging a power storage module including a plurality of batteries (cells) connected in series is known. For example, Patent Documents 1 and 2 disclose a technique for performing the above-described equalization by providing an equalization circuit connected in parallel for each cell. The equalization circuit includes a switching element and a resistance element connected in series.

特開2016−5288号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2006-5288 特開2011−115016号公報JP 2011-1115016 A

上述した均等化回路によって各セルの容量を均等化する手法では、セル毎に均等化回路を設けるための工数及びコストが発生する。また、例えば蓄電モジュールが非常に多くのセル(例えば100個のセル)を含むバイポーラ電池である場合等、セル毎に均等化回路を設けることが困難であり現実的ではない場合もある。   In the method of equalizing the capacity of each cell by the above-described equalization circuit, man-hours and costs for providing the equalization circuit for each cell are generated. In addition, for example, when the power storage module is a bipolar battery including a very large number of cells (for example, 100 cells), it may be difficult to provide an equalization circuit for each cell and it may not be practical.

そこで、本発明の一側面は、複数のセルを含む蓄電モジュールの充電において、より簡易な構成によってセル間の容量のばらつきを低減できる充電方法を提供することを目的とする。   In view of the above, an object of one aspect of the present invention is to provide a charging method capable of reducing variation in capacity between cells with a simpler configuration in charging of a power storage module including a plurality of cells.

本発明の一側面に係る充電方法は、直列接続された複数のセルを含む蓄電モジュールの充電方法であって、充電電圧が第1電圧値に到達するまで、第1電流値に設定された充電電流により蓄電モジュールの定電流充電を行う第1ステップと、第1ステップの後に、予め定められた終了条件を満たすまで、充電電圧が第1電圧値に維持されるように充電電流を徐々に絞ることにより、蓄電モジュールの定電圧充電を行う第2ステップと、第2ステップの後に、第1電流値よりも小さい充電電流により蓄電モジュールを更に充電する第3ステップと、を含む。   A charging method according to one aspect of the present invention is a charging method of an energy storage module including a plurality of cells connected in series, and charging is performed at a first current value until the charging voltage reaches the first voltage value. First step of performing constant current charging of the power storage module with current, and after the first step, gradually reduce the charging current so that the charging voltage is maintained at the first voltage value until a predetermined termination condition is satisfied. Thus, a second step of performing constant voltage charging of the power storage module and a third step of further charging the power storage module with a charging current smaller than the first current value after the second step are included.

上記充電方法では、第1ステップ及び第2ステップの充電(すなわちCCCV充電)の完了後、更に第1の電流値よりも小さい充電電流による充電(低レート充電)が実施される。第2ステップの完了時点では、蓄電モジュールに含まれる複数のセル間で、充電容量(すなわち開放電圧(OCV))にばらつきが生じている場合がある。このようなばらつきが生じている場合、容量が大きいセル(高容量セル)は、容量が小さいセル(低容量セル)よりも内部抵抗が大きいため、発熱によって消費されるエネルギー量が大きい。このため、CCCV充電の後に更に低レート充電を行うことにより、低容量セルの方が、高容量セルよりも効率良く充電されることになる。その結果、低容量セルと高容量セルとの間の容量差を小さくすることができ、セル間の容量のばらつきが低減される。また、上記充電方法では、従来技術のようにセル毎に並列接続される均等化回路を設ける必要がない。従って、上記充電方法によれば、複数のセルを含む蓄電モジュールの充電において、より簡易な構成によってセル間の容量のばらつきを低減することができる。   In the above charging method, after completion of charging in the first step and the second step (that is, CCCV charging), charging with a charging current smaller than the first current value (low rate charging) is performed. At the time of completion of the second step, there may be a variation in charge capacity (that is, open circuit voltage (OCV)) among a plurality of cells included in the power storage module. When such a variation occurs, a cell having a large capacity (high capacity cell) has a larger internal resistance than a cell having a small capacity (low capacity cell), and thus the amount of energy consumed by heat generation is large. For this reason, the low-capacity cell is charged more efficiently than the high-capacity cell by further performing low-rate charging after CCCV charging. As a result, the capacity difference between the low-capacity cell and the high-capacity cell can be reduced, and the variation in capacity between the cells can be reduced. Moreover, in the said charging method, it is not necessary to provide the equalization circuit connected in parallel for every cell like a prior art. Therefore, according to the above charging method, variation in capacity between cells can be reduced with a simpler configuration in charging of a power storage module including a plurality of cells.

終了条件は、充電電流が第1電流値よりも小さい第2電流値まで低下することであってもよく、第3ステップでは、充電電圧が第1電圧値に維持されるように充電電流を第2電流値よりも小さい第3電流値まで徐々に絞ることにより、蓄電モジュールの定電圧充電を行ってもよい。この場合、通常のCCCV充電(第1ステップ及び第2ステップ)の完了後に、更に終了電流値(第2電流値)よりも小さい低レートの電流によって定電圧充電を継続することにより、セル間の容量のばらつきを低減できる。また、例えば蓄電モジュールがリチウムイオン二次電池である場合には、通常のCCCV充電の終了電流値(第2電流値)よりも小さい低レートの電流によって充電を行うことにより、負極における金属リチウムの析出を効果的に抑制することができる。   The termination condition may be that the charging current decreases to a second current value that is smaller than the first current value. In the third step, the charging current is changed so that the charging voltage is maintained at the first voltage value. The power storage module may be charged at a constant voltage by gradually narrowing down to a third current value smaller than the two current values. In this case, after the normal CCCV charge (first step and second step) is completed, the constant voltage charge is continued with a low-rate current smaller than the end current value (second current value), so that Capacitance variation can be reduced. Further, for example, when the power storage module is a lithium ion secondary battery, charging is performed with a current at a low rate smaller than the normal CCCV charging end current value (second current value), so that the lithium metal in the negative electrode is charged. Precipitation can be effectively suppressed.

終了条件は、充電電流が第1電流値よりも小さい第2電流値まで低下することであってもよく、第3ステップは、充電電圧が第1電圧値よりも高い第2電圧値に到達するまで、第1電流値よりも小さく且つ第2電流値よりも大きい第4電流値に設定された充電電流により蓄電モジュールの定電流充電を行うステップと、第4電流値による定電流充電の後に、予め定められた追加終了条件を満たすまで、充電電圧が第2電圧値に維持されるように充電電流を徐々に絞ることにより、蓄電モジュールの定電圧充電を行うステップと、を含んでもよい。この場合、通常のCCCV充電(第1ステップ及び第2ステップ)の完了後に、第2電圧値を定電圧値とすると共に第4電流値を定電流値とする追加のCCCV充電を実施することにより、セル間の容量のばらつきを低減できる。   The termination condition may be that the charging current decreases to a second current value smaller than the first current value, and the third step reaches a second voltage value where the charging voltage is higher than the first voltage value. Until the constant current charging of the power storage module with the charging current set to the fourth current value smaller than the first current value and larger than the second current value, and after the constant current charging by the fourth current value, A step of performing constant voltage charging of the power storage module by gradually reducing the charging current so that the charging voltage is maintained at the second voltage value until a predetermined additional termination condition is satisfied. In this case, after completion of normal CCCV charging (first step and second step), by performing additional CCCV charging with the second voltage value as a constant voltage value and the fourth current value as a constant current value , Variation in capacitance between cells can be reduced.

追加終了条件は、充電電流が第2電流値まで低下することであってもよい。この場合、通常のCCCV充電(第1ステップ及び第2ステップ)の終止条件(第2電流値)を、追加のCCCV充電の終止条件としてそのまま利用することにより、充電制御を簡易化できる。   The additional end condition may be that the charging current decreases to the second current value. In this case, the charge control can be simplified by using the normal CCCV charge (first step and second step) termination condition (second current value) as it is as the additional CCCV charge termination condition.

追加終了条件は、充電電流が第2電流値よりも小さい第5電流値まで低下することであってもよい。この場合、第2電流値を終止条件とする場合と比較して、充電完了後に蓄電モジュールに生じるIRドロップを小さくすることができるため、蓄電モジュールの充電率をより高めることができる。   The additional end condition may be that the charging current decreases to a fifth current value smaller than the second current value. In this case, since the IR drop generated in the power storage module after completion of charging can be reduced as compared with the case where the second current value is set as the termination condition, the charging rate of the power storage module can be further increased.

終了条件は、充電電流が第1電流値よりも小さい第2電流値まで低下することであってもよく、第3ステップは、充電電圧が第1電圧値よりも高い第3電圧値に到達するまで、第2電流値に設定された充電電流により蓄電モジュールの定電流充電を行うステップを含んでもよい。この場合、通常のCCCV充電(第1ステップ及び第2ステップ)の完了後に、当該CCCV充電の終止電流(第2電流値)を新たな定電流とする定電流充電を更に行うことにより、比較的簡易な電流制御によって、セル間の容量のばらつきを低減できる。   The termination condition may be that the charging current decreases to a second current value smaller than the first current value, and the third step reaches a third voltage value where the charging voltage is higher than the first voltage value. Up to the step of performing constant current charging of the power storage module with the charging current set to the second current value may be included. In this case, after completion of normal CCCV charging (first step and second step), by further performing constant current charging with the end current (second current value) of the CCCV charging as a new constant current, Simple current control can reduce the variation in capacitance between cells.

第3ステップは、第2電流値による定電流充電の後に、充電電圧が第3電圧値に維持されるように充電電流を徐々に絞ることにより、蓄電モジュールの定電圧充電を行うステップを更に含んでもよい。この場合、定電圧充電を更に行うことにより、当該定電圧充電を行わない場合と比較してIRドロップを低減できるため、蓄電モジュールの充電率をより高めることができる。   The third step further includes the step of performing constant voltage charging of the power storage module by gradually reducing the charging current so that the charging voltage is maintained at the third voltage value after the constant current charging with the second current value. But you can. In this case, since the IR drop can be reduced by further performing constant voltage charging as compared with the case where the constant voltage charging is not performed, the charging rate of the power storage module can be further increased.

上記充電方法は、第2ステップの後の蓄電モジュールの電圧値に基づいて、蓄電モジュールに含まれる複数のセル間で容量のばらつきが生じているか否かを判定する判定ステップを更に含んでもよい。第3ステップは、判定ステップにおいてばらつきが生じていると判定された場合に実行され、判定ステップにおいてばらつきが生じていると判定されなかった場合には実行されない。この場合、不要な過充電(すなわち、セル間の容量のばらつきが生じていない場合に第3ステップを実行すること)を適切に防止することができる。   The charging method may further include a determination step of determining whether or not there is a variation in capacity among a plurality of cells included in the power storage module based on the voltage value of the power storage module after the second step. The third step is executed when it is determined that variation occurs in the determination step, and is not executed when it is not determined that variation occurs in the determination step. In this case, unnecessary overcharge (that is, the third step is executed when there is no variation in capacity between cells) can be prevented appropriately.

上記充電方法は、直列接続された複数の蓄電モジュールに対して実行されてもよく、判定ステップでは、第2ステップの後に複数の蓄電モジュールの各々の電圧値を取得し、蓄電モジュール間の電圧値の比較結果に基づいて、複数の蓄電モジュールのうちにばらつきが生じている蓄電モジュールが存在するか否かを判定してもよい。第3ステップは、判定ステップにおいてばらつきが生じている蓄電モジュールが存在すると判定された場合に実行され、判定ステップにおいてばらつきが生じている蓄電モジュールが存在すると判定されなかった場合には実行されない。この場合、蓄電モジュール間の電圧値の比較結果に基づいて、セル間の容量のばらつきが生じている蓄電モジュールが存在するか否かを簡易に判定できる。その結果、不要な過充電(すなわち、セル間の容量のばらつきが生じている蓄電モジュールが存在しない場合に第3ステップを実行すること)を適切に防止することができる。   The charging method may be executed for a plurality of power storage modules connected in series. In the determination step, the voltage value of each of the plurality of power storage modules is acquired after the second step, and the voltage value between the power storage modules is obtained. Based on the comparison result, it may be determined whether or not there is a power storage module having a variation among the plurality of power storage modules. The third step is executed when it is determined in the determination step that there is a power storage module with variation, and is not performed when it is not determined in the determination step that there is a power storage module with variation. In this case, based on the comparison result of the voltage values between the power storage modules, it can be easily determined whether or not there is a power storage module in which the capacity variation between the cells is present. As a result, it is possible to appropriately prevent unnecessary overcharging (that is, executing the third step when there is no power storage module in which there is a variation in capacity between cells).

上記充電方法は、第2ステップと判定ステップとの間に、充電電流の電流値が0となる期間を設けるステップを更に含んでもよい。この場合、判定ステップの前に充電電流の電流値を0にする(すなわち、電流を蓄電モジュールに流さないようにする)ことにより、蓄電モジュールに電流が流れているときに生じる電圧変動をなくすことができる。その結果、判定ステップにおいて、セル間の容量のばらつきが生じているか否かをより一層精度良く判定することが可能となる。   The charging method may further include a step of providing a period in which the current value of the charging current is 0 between the second step and the determination step. In this case, by setting the current value of the charging current to 0 before the determination step (that is, preventing the current from flowing through the power storage module), voltage fluctuations that occur when current flows through the power storage module are eliminated. Can do. As a result, in the determination step, it can be determined with higher accuracy whether there is a variation in capacity between cells.

上記充電方法の充電対象となる蓄電モジュールは、チタン酸リチウムを負極材料として用いたリチウムイオン二次電池であってもよい。第3ステップにおける充電は、第2ステップ完了時点において十分に充電されているセルにとっては過充電となる。そこで、過充電耐性の高いチタン酸リチウムを負極材料として用いたリチウムイオン二次電池を充電対象とすることにより、既に十分に充電されているセルに対する過充電による悪影響を抑制しつつ、セル間の容量のばらつきを低減できる。   The power storage module to be charged by the above charging method may be a lithium ion secondary battery using lithium titanate as a negative electrode material. Charging in the third step is overcharged for cells that are fully charged at the time of completion of the second step. Therefore, by targeting lithium ion secondary batteries using lithium titanate with high overcharge resistance as a negative electrode material, while suppressing adverse effects due to overcharge on already fully charged cells, Capacitance variation can be reduced.

本発明の一側面によれば、複数のセルを含む蓄電モジュールの充電において、より簡易な構成によってセル間の容量のばらつきを低減することができる。   According to one aspect of the present invention, in charging of a power storage module including a plurality of cells, variation in capacity between cells can be reduced with a simpler configuration.

一実施形態の充電方法を実施する充電システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the charging system which implements the charging method of one Embodiment. 本実施形態の充電方法の概要を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the outline | summary of the charging method of this embodiment. 高容量セル及び低容量セルの電圧及び抵抗の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the voltage and resistance of a high capacity | capacitance cell and a low capacity | capacitance cell. 本実施形態の充電方法の第1例を示す図である。It is a figure which shows the 1st example of the charging method of this embodiment. 本実施形態の充電方法の第2例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd example of the charging method of this embodiment. 本実施形態の充電方法の第3例を示す図である。It is a figure which shows the 3rd example of the charging method of this embodiment. 本実施形態の充電方法の第4例を示す図である。It is a figure which shows the 4th example of the charging method of this embodiment. 変形例に係る充電方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the charging method which concerns on a modification. 変形例に係る充電システムを示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the charging system which concerns on a modification.

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same reference numerals are used for the same or corresponding elements, and duplicate descriptions are omitted.

図1は、本実施形態の充電方法が実施される充電システムの概略構成図である。同図に示される充電システム100は、充電対象となる蓄電モジュール1と、蓄電モジュール1に対する充電を制御する制御装置2と、制御装置2からの指示(制御信号)に基づいて蓄電モジュール1の充電を行う充電装置3と、を含んで構成されている。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a charging system in which the charging method of the present embodiment is implemented. The charging system 100 shown in the figure includes a power storage module 1 to be charged, a control device 2 that controls charging of the power storage module 1, and charging of the power storage module 1 based on an instruction (control signal) from the control device 2. And a charging device 3 that performs the above.

蓄電モジュール1は、直列接続された複数のセル11を含んでいる。蓄電モジュール1は、例えば、セパレータを介して複数の電極(正極、負極)が積層されてなるバイポーラ電池である。蓄電モジュール1は、例えば、ニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池等の二次電池である。本実施形態では、蓄電モジュール1は、チタン酸リチウム(LTO)を負極材料として用いたリチウムイオン二次電池である。   The power storage module 1 includes a plurality of cells 11 connected in series. The power storage module 1 is, for example, a bipolar battery in which a plurality of electrodes (positive electrode and negative electrode) are stacked via a separator. The power storage module 1 is a secondary battery such as a nickel metal hydride secondary battery or a lithium ion secondary battery. In the present embodiment, the power storage module 1 is a lithium ion secondary battery using lithium titanate (LTO) as a negative electrode material.

制御装置2は、充電装置3の動作を制御することにより、蓄電モジュール1に流れる充電電流を制御する装置である。制御装置2は、物理的には、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサ、ROM(Read Only Memory)又はRAM(Random Access Memory)等のメモリ、HDD(Hard Disk Drive)又はSSD(Solid State Drive)等の補助記憶装置等を備えたコンピュータ装置として構成され得る。また、蓄電モジュール1が車両に搭載されている場合には、制御装置2は、当該車両のシステムを統括的に管理するECU(Electronic Control Unit)であってもよい。制御装置2は、蓄電モジュール1に含まれる複数のセル11間の容量(すなわち開放電圧(以下「OCV(Open Circuit Voltage)」))のばらつきを低減するための充電制御を行うように構成されている。具体的には、制御装置2において、上記メモリ等に読み込まれた所定の充電制御プログラムが上記プロセッサ等によって実行されることにより、制御装置2から充電装置3に対して、充電方法を指示する制御信号が出力される。   The control device 2 is a device that controls the charging current flowing through the power storage module 1 by controlling the operation of the charging device 3. The control device 2 is physically a processor such as a CPU (Central Processing Unit), a memory such as a ROM (Read Only Memory) or a RAM (Random Access Memory), an HDD (Hard Disk Drive) or an SSD (Solid State Drive). It can be configured as a computer device provided with an auxiliary storage device or the like. Further, when the power storage module 1 is mounted on a vehicle, the control device 2 may be an ECU (Electronic Control Unit) that comprehensively manages the system of the vehicle. The control device 2 is configured to perform charge control for reducing variation in capacity (that is, open circuit voltage (hereinafter referred to as “OCV (Open Circuit Voltage))) between the plurality of cells 11 included in the power storage module 1. Yes. Specifically, in the control device 2, a control for instructing a charging method from the control device 2 to the charging device 3 by a predetermined charging control program read into the memory or the like being executed by the processor or the like. A signal is output.

充電装置3は、蓄電モジュール1と接続されて、制御装置2からの指示に応じて、当該蓄電モジュール1に所定の電流値の充電電流を流すことにより、当該蓄電モジュール1の充電を行う装置である。   The charging device 3 is a device that is connected to the power storage module 1 and charges the power storage module 1 by flowing a charging current having a predetermined current value through the power storage module 1 in accordance with an instruction from the control device 2. is there.

電圧センサ4は、蓄電モジュール1の端子間にかかる電圧を測定するセンサである。制御装置2は、電圧センサ4の測定値を参照することが可能なように、電圧センサ4と接続されている。制御装置2は、電圧センサ4の測定値を参照することにより、蓄電モジュール1の電圧値を適宜把握することができる。   The voltage sensor 4 is a sensor that measures the voltage applied between the terminals of the power storage module 1. The control device 2 is connected to the voltage sensor 4 so that the measured value of the voltage sensor 4 can be referred to. The control device 2 can appropriately grasp the voltage value of the power storage module 1 by referring to the measurement value of the voltage sensor 4.

まず、図2を参照して、本実施形態の充電方法の概要について説明する。図2は、複数のセル11間で容量のばらつきがある場合において、容量が高いセル11(以下「高容量セル」)及び容量が低いセル11(以下「低容量セル」)のそれぞれの充電時における閉回路電圧(以下「CCV(Closed Circuit Voltage)」)及びOCVの一例を模式的に示した図である。図2において、CCV1及びOCV1は、高容量セルのCCV及びOCVである。CCV2及びOCV2は、低容量セルのCCV及びOCVである。   First, the outline of the charging method of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows a case where a cell 11 having a high capacity (hereinafter “high capacity cell”) and a cell 11 having a low capacity (hereinafter “low capacity cell”) are charged when there is a variation in capacity among a plurality of cells 11. 2 is a diagram schematically showing an example of a closed circuit voltage (hereinafter referred to as “CCV (Closed Circuit Voltage)”) and an OCV in FIG. In FIG. 2, CCV1 and OCV1 are CCV and OCV of a high capacity cell. CCV2 and OCV2 are CCV and OCV of a low capacity cell.

時刻t1から時刻t2までの期間P1は、充電電圧(蓄電モジュール1の端子間にかかる電圧)が予め定められた電圧値V1に到達するまで、一定の電流値C1に設定された充電電流により蓄電モジュール1の定電流充電(CC(Constant Current)充電)を行う期間である。ここで、電圧値V1は、例えば、蓄電モジュール1の満充電時のOCV(全てのセル11のOCVの総和)と安全率とに基づいて設定された電圧閾値である。具体的には、電圧値V1は、蓄電モジュール1の満充電電圧(つまり、100[%]の充電状態(SOC)に相当する電圧)であってもよいし、安全率を考慮して満充電電圧よりも低い電圧に設定されてもよい。   The period P1 from time t1 to time t2 is charged by the charging current set to a constant current value C1 until the charging voltage (voltage applied across the terminals of the power storage module 1) reaches a predetermined voltage value V1. This is a period during which constant current charging (CC (Constant Current) charging) of the module 1 is performed. Here, the voltage value V1 is a voltage threshold set based on, for example, the OCV when the power storage module 1 is fully charged (the sum of the OCVs of all the cells 11) and the safety factor. Specifically, the voltage value V1 may be a full charge voltage of the power storage module 1 (that is, a voltage corresponding to a charge state (SOC) of 100 [%]), or a full charge in consideration of a safety factor. The voltage may be set lower than the voltage.

時刻t2から時刻t3までの期間P2は、予め定められた終了条件を満たすまで、充電電圧がV1に維持されるように充電電流を徐々に絞ることにより、蓄電モジュール1の定電圧充電(CV(Constant Voltage)充電)を行う期間である。ここでの終了条件は、充電電流の電流値が電流値C2(<C1)まで低下することである。期間P1及び期間P2を併せた充電は、定電流定電圧充電(CCCV充電)と呼ばれる従来一般的な充電方式である。   During a period P2 from time t2 to time t3, the charging current is gradually reduced so that the charging voltage is maintained at V1 until a predetermined termination condition is satisfied, whereby constant voltage charging (CV ( This is the period during which constant voltage is charged. The termination condition here is that the current value of the charging current decreases to the current value C2 (<C1). Charging that combines the period P1 and the period P2 is a conventional general charging method called constant current constant voltage charging (CCCV charging).

図2に示されるように、CCCV充電が完了した時点(時刻t3)では、高容量セルの容量(OCV1)と低容量セルの容量(OCV2)との差(OCV1−OCV2)が比較的大きい。そこで、本実施形態の充電方法では、CCCV充電の完了後に、更に低レート充電(時刻t3から時刻t4までの期間P3における充電)を実行する。低レート充電は、電流値C1よりも小さい充電電流を用いた充電である。このような低レート充電を実施することにより、高容量セルと低容量セルとの容量差(OCV1−OCV2)を低減できる。これについて、図3を参照して詳細に説明する。   As shown in FIG. 2, when the CCCV charging is completed (time t3), the difference (OCV1-OCV2) between the capacity (OCV1) of the high capacity cell and the capacity (OCV2) of the low capacity cell is relatively large. Therefore, in the charging method of the present embodiment, after the completion of CCCV charging, lower rate charging (charging in the period P3 from time t3 to time t4) is executed. Low-rate charging is charging using a charging current smaller than the current value C1. By carrying out such low rate charging, the capacity difference (OCV1-OCV2) between the high capacity cell and the low capacity cell can be reduced. This will be described in detail with reference to FIG.

図3は、高容量セル及び低容量セルの電圧及び抵抗の関係を示す図である。図3において、3つの実線は、ほぼ理想的な充電がされているセル(すなわち、上述した高容量セル)の電圧又は抵抗を示している。一方、1つの破線は、容量ずれが生じているセル(すなわち、上述した低容量セル)の電圧又は抵抗を示している。図3の(A)は、充電時間に対する電圧を示している。図3の(B)は、充電時間に対する抵抗値を示している。図3に示されるように、時刻tにおいて、電圧が高く充電状態(SOC)が高い高容量セル(3つの実線)は、電圧が低く充電状態(SOC)が低い低容量セル(1つの破線)よりも大きい抵抗を有する。また、各セルは直列接続されているため、高容量セル及び低容量セルには、同じ大きさの電流が流れる。このため、高容量セルにおいて発熱によって消費されるエネルギー量(電流の2乗と抵抗との積)は、低容量セルにおいて発熱によって消費されるエネルギー量よりも大きくなる。従って、高容量セルと低容量セルとが混在する状態(すなわち、セル間の容量のばらつきがある状態)で上述した低レート充電を実行することにより、高容量セルよりも低容量セルの方が効率的に充電されることになる。その結果、図2に示されるように、上述した低レート充電を実施することにより、高容量セルの電圧(OCV1,CCV1)と低容量セルの電圧(OCV2,CCV2)との差を小さくすることができる。すなわち、図2に示されるように、高容量セルの電圧の傾きよりも低容量セルの電圧の傾きの方が大きくなるため、高容量セルと低容量セルとの間の電圧差が小さくなる。このように、本実施形態の充電方法は、高容量セルと低容量セルとの間で発熱によるエネルギー消費量の差が生じるという知見に基づいて、通常の充電(ここではCCCV充電)の完了後に更に低レート充電を実施することにより、高容量セルと低容量セルとの容量差(OCV1−OCV2)を低減する。   FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the voltage and resistance of the high capacity cell and the low capacity cell. In FIG. 3, three solid lines indicate the voltage or resistance of a cell (that is, the above-described high-capacity cell) that is almost ideally charged. On the other hand, one broken line indicates the voltage or resistance of the cell in which the capacity deviation occurs (that is, the above-described low capacity cell). FIG. 3A shows the voltage with respect to the charging time. FIG. 3B shows the resistance value with respect to the charging time. As shown in FIG. 3, at time t, a high capacity cell (three solid lines) with a high voltage and a high state of charge (SOC) is a low capacity cell (one broken line) with a low voltage and a low state of charge (SOC). Have a greater resistance. In addition, since the cells are connected in series, the same current flows in the high capacity cell and the low capacity cell. For this reason, the amount of energy consumed by heat generation in the high-capacity cell (the product of the square of the current and the resistance) is greater than the amount of energy consumed by heat generation in the low-capacity cell. Therefore, by performing the above-described low rate charging in a state where high capacity cells and low capacity cells are mixed (that is, in a state where there is a variation in capacity between cells), the low capacity cell is more preferable than the high capacity cell. It will be charged efficiently. As a result, as shown in FIG. 2, the difference between the high-capacity cell voltage (OCV1, CCV1) and the low-capacity cell voltage (OCV2, CCV2) is reduced by performing the above-described low rate charging. Can do. That is, as shown in FIG. 2, since the voltage gradient of the low capacity cell is larger than the voltage gradient of the high capacity cell, the voltage difference between the high capacity cell and the low capacity cell is reduced. As described above, the charging method according to the present embodiment is based on the knowledge that a difference in energy consumption due to heat generation occurs between the high-capacity cell and the low-capacity cell, and after normal charging (here, CCCV charging) is completed. Furthermore, the capacity difference (OCV1-OCV2) between the high capacity cell and the low capacity cell is reduced by performing low rate charging.

続いて、図4〜図7を参照して、本実施形態の充電方法(特に上述した低レート充電)のいくつかの充電パターン(第1例〜第4例)について説明する。なお、第1例〜第4例において、上述した期間P1及び期間P2(CCCV充電)は共通である。すなわち、第1例〜第4例のいずれにおいても、まず、期間P1(時刻t1〜t2)において、充電電圧が予め定められた電圧値V1(第1電圧値)に到達するまで、予め定められた電流値C1(第1電流値)に設定された充電電流により、蓄電モジュール1の定電流充電を行う(第1ステップ)。続いて、期間P2(時刻t2〜t3)において、予め定められた終了条件を満たすまで、充電電圧が電圧値V1に維持されるように充電電流を徐々に絞ることにより、蓄電モジュール1の定電圧充電を行う(第2ステップ)。本実施形態では、上記終了条件は、充電電流の電流値が電流値C1よりも小さい電流値C2(第2電流値)まで低下することである。電流値C2は、終止電流値として予め定められた電流値である。
(第1例)
Then, with reference to FIGS. 4-7, several charge patterns (1st example-4th example) of the charge method (especially low-rate charge mentioned above) of this embodiment are demonstrated. In the first to fourth examples, the above-described period P1 and period P2 (CCCV charging) are common. That is, in any of the first to fourth examples, first, it is predetermined until the charging voltage reaches a predetermined voltage value V1 (first voltage value) in the period P1 (time t1 to t2). The power storage module 1 is charged with a constant current by the charging current set to the current value C1 (first current value) (first step). Subsequently, in the period P2 (time t2 to t3), the charging current is gradually reduced so that the charging voltage is maintained at the voltage value V1 until a predetermined termination condition is satisfied. Charging is performed (second step). In the present embodiment, the termination condition is that the current value of the charging current decreases to a current value C2 (second current value) smaller than the current value C1. The current value C2 is a current value determined in advance as the end current value.
(First example)

図4に示されるように、第1例は、上記CCCV充電(期間P1,P2)の完了後に、充電電圧が電圧値V1に維持されるように充電電流を電流値C2よりも小さい電流値C3(第3電流値)まで徐々に絞ることにより、蓄電モジュール1の定電圧充電を更に行う充電パターンである。すなわち、第1例では、CCCV充電が完了する時刻t3から充電電流が電流値C3となる時刻t4までの期間P3において、上述した低レート充電が実施される。   As shown in FIG. 4, in the first example, after completion of the CCCV charging (periods P1, P2), the charging current is set to a current value C3 smaller than the current value C2 so that the charging voltage is maintained at the voltage value V1. This is a charging pattern in which constant voltage charging of the power storage module 1 is further performed by gradually narrowing down to (third current value). That is, in the first example, the low rate charging described above is performed in a period P3 from time t3 when CCCV charging is completed to time t4 when the charging current becomes the current value C3.

第1例では、通常のCCCV充電(第1ステップ及び第2ステップ)の完了後に、更に終了電流値(電流値C2)よりも小さい低レートの電流(電流値C3の充電電流)によって定電圧充電を継続することにより、セル11間の容量のばらつきを低減できる。また、本実施形態のように蓄電モジュール1がリチウムイオン二次電池である場合には、通常のCCCV充電の終了電流値(電流値C2)よりも小さい低レートの電流によって充電を行うことにより、負極における金属リチウムの析出を効果的に抑制することもできる。
(第2例)
In the first example, after completion of normal CCCV charging (first step and second step), constant voltage charging is performed with a low-rate current (charging current of current value C3) smaller than the end current value (current value C2). By continuing the above, variation in capacity between the cells 11 can be reduced. Further, when the power storage module 1 is a lithium ion secondary battery as in the present embodiment, charging is performed with a current at a low rate smaller than the normal CCCV charging end current value (current value C2). Precipitation of metallic lithium in the negative electrode can also be effectively suppressed.
(Second example)

図5に示されるように、第2例は、上記CCCV充電(期間P1,P2)の完了後に追加のCCCV充電を実施するパターンである。具体的には、第2例では、上記低レート充電(期間P3)は、充電電圧が電圧値V1よりも高い電圧値V2(第2電圧値)に到達する時刻t31まで、電流値C1よりも小さく且つ電流値C2よりも大きい電流値C4(第4電流値)に設定された充電電流により蓄電モジュール1の定電流充電(期間P31)を行うステップを含む。また、上記低レート充電は、電流値C4による定電流充電(期間P31)の後に、予め定められた追加終了条件を満たすまで、充電電圧が電圧値V2に維持されるように充電電流を徐々に絞ることにより、蓄電モジュール1の定電圧充電(期間P32)を行うステップを含む。第2例では、追加終了条件は、充電電流が電流値C2まで低下することである。   As shown in FIG. 5, the second example is a pattern in which additional CCCV charging is performed after completion of the CCCV charging (periods P1, P2). Specifically, in the second example, the low rate charge (period P3) is greater than the current value C1 until time t31 when the charge voltage reaches a voltage value V2 (second voltage value) higher than the voltage value V1. Including a step of performing constant current charging (period P31) of the power storage module 1 with a charging current set to a current value C4 (fourth current value) that is smaller and larger than the current value C2. In addition, the low rate charging is performed after the constant current charging (period P31) with the current value C4 until the charging voltage is maintained at the voltage value V2 until a predetermined additional termination condition is satisfied. This includes a step of performing constant voltage charging (period P32) of the power storage module 1 by narrowing down. In the second example, the additional end condition is that the charging current decreases to the current value C2.

第2例では、通常のCCCV充電(期間P1,P2)の完了後に、電圧値V2を定電圧値とすると共に電流値C4を定電流値とする追加のCCCV充電を実施することにより、セル11間の容量のばらつきを低減できる。また、通常のCCCV充電の終止条件(すなわち終止条件としての電流値C2)を、低レート充電における追加のCCCV充電の終止条件としてそのまま利用することにより、充電制御を簡易化することができる。
(第3例)
In the second example, after the normal CCCV charging (periods P1, P2) is completed, the cell 11 It is possible to reduce the variation in capacitance between the two. Further, by using the normal CCCV charge termination condition (that is, the current value C2 as the termination condition) as it is as the additional CCCV charge termination condition in the low-rate charging, it is possible to simplify the charge control.
(Third example)

図6に示されるように、第3例は、第2例とは異なる追加終了条件を用いて追加のCCCV充電を行う点において第2例と相違している。第3例のその他の点は、第2例と同様である。具体的には、第3例では、追加終了条件は、充電電流が電流値C2よりも小さい電流値C5(第5電流値)まで低下することである。電流値C5は、追加の終止電流値として予め定められた電流値である。これにより、第3例では、充電電流が電流値C2となる時刻t32から充電電流が電流値C5となる時刻t4までの期間P33だけ、第2例よりも充電期間が長くなる。   As shown in FIG. 6, the third example is different from the second example in that additional CCCV charging is performed using an additional end condition different from the second example. Other points of the third example are the same as those of the second example. Specifically, in the third example, the additional end condition is that the charging current decreases to a current value C5 (fifth current value) smaller than the current value C2. The current value C5 is a current value determined in advance as an additional end current value. Thus, in the third example, the charging period is longer than that in the second example only during a period P33 from time t32 when the charging current becomes the current value C2 to time t4 when the charging current becomes the current value C5.

第3例では、電流値C2を終止条件とする第2例と比較して、充電完了後に蓄電モジュール1に生じるIRドロップを小さくすることができるため、蓄電モジュール1の充電率をより高めることができる。また、第3例では、第2例よりも充電期間が長くなるため、第2例と比較して高容量セルに対する過充電の影響が大きくなるものの、第2例よりもセル11間の容量のばらつき(すなわち、高容量セルと低容量セルとの容量差)の低減効果を高めることができる。
(第4例)
In the third example, the IR drop generated in the power storage module 1 after completion of charging can be reduced as compared with the second example in which the current value C2 is the termination condition, so that the charging rate of the power storage module 1 can be further increased. it can. In the third example, since the charging period is longer than that in the second example, the influence of overcharge on the high-capacity cell is larger than that in the second example, but the capacity between the cells 11 is higher than that in the second example. The effect of reducing the variation (that is, the capacity difference between the high capacity cell and the low capacity cell) can be enhanced.
(4th example)

図7に示されるように、第4例は、上記CCCV充電(期間P1,P2)の完了後に追加のCCCV充電を実施する点において、第2例及び第3例と類似しているが、上記CCCV充電(期間P1,P2)の終止電流(電流値C2)を新たな定電流とする点において、第2例及び第3例とは相違している。具体的には、第4例では、上記低レート充電(期間P3)は、充電電圧が電圧値V1よりも高い電圧値V3(第3電圧値)に到達する時刻t33まで、電流値C2に設定された充電電流により蓄電モジュール1の定電流充電(期間P34)を行うステップを含む。また、上記低レート充電は、電流値C2による定電流充電(期間P34)の後に、予め定められた終了条件を満たすまで、充電電圧が電圧値V3に維持されるように充電電流を徐々に絞ることにより、蓄電モジュール1の定電圧充電(期間P35)を行うステップを含む。ここでの終了条件は、一例として、充電電流が電流値C2よりも小さい電流値C6まで低下することである。電流値C6は、追加の終止電流値として予め定められた電流値である。   As shown in FIG. 7, the fourth example is similar to the second and third examples in that additional CCCV charging is performed after completion of the CCCV charging (periods P1, P2). The second example is different from the third example in that the end current (current value C2) of the CCCV charging (periods P1, P2) is a new constant current. Specifically, in the fourth example, the low-rate charging (period P3) is set to the current value C2 until time t33 when the charging voltage reaches a voltage value V3 (third voltage value) higher than the voltage value V1. A step of performing constant current charging (period P34) of the power storage module 1 by the charged current. In the low rate charging, after the constant current charging with the current value C2 (period P34), the charging current is gradually reduced so that the charging voltage is maintained at the voltage value V3 until a predetermined termination condition is satisfied. Thus, a step of performing constant voltage charging (period P35) of the power storage module 1 is included. The termination condition here is, for example, that the charging current decreases to a current value C6 that is smaller than the current value C2. The current value C6 is a current value determined in advance as an additional end current value.

第4例では、通常のCCCV充電(期間P1,P2)の完了後に、当該CCCV充電の終止電流(電流値C2)を新たな定電流とする定電流充電(期間P34)を更に行うことにより、比較的簡易な電流制御によって、セル11間の容量のばらつきを低減できる。また、第4例では、定電圧充電(期間P35)を更に行うことにより、当該定電圧充電を行わない場合と比較してIRドロップを低減できるため、蓄電モジュール1の充電率をより高めることができる。なお、第4例において、定電圧充電(期間P35)は省略されてもよい。すなわち、上記CCCV充電(期間P1,P2)の完了後に追加のCC充電(期間P34)のみが実施されてもよい。   In the fourth example, after completion of normal CCCV charging (periods P1, P2), by further performing constant current charging (period P34) with the end current (current value C2) of the CCCV charging as a new constant current, The variation in capacity between the cells 11 can be reduced by relatively simple current control. Further, in the fourth example, the IR drop can be reduced by further performing constant voltage charging (period P35) as compared with the case where the constant voltage charging is not performed, so that the charging rate of the power storage module 1 can be further increased. it can. In the fourth example, constant voltage charging (period P35) may be omitted. That is, only the additional CC charging (period P34) may be performed after the completion of the CCCV charging (period P1, P2).

上述した第2例〜第4例は、上記CCCV充電(期間P1,P2)における電圧制御の閾値(電圧値V1)よりも大きい閾値(電圧値V2,V3)を用いて低レート充電を行うパターンである。低レートの電流(電流値C1よりも小さい電流)によって充電を行うことにより、IRドロップを抑えることができ、その結果として電圧測定誤差を小さくすることができるため、このように電圧制御の閾値を高くすることができる。   The second to fourth examples described above are patterns in which low-rate charging is performed using thresholds (voltage values V2, V3) larger than the voltage control thresholds (voltage values V1) in the CCCV charging (periods P1, P2). It is. By charging with a low-rate current (current smaller than the current value C1), IR drop can be suppressed and, as a result, voltage measurement error can be reduced. Can be high.

以上述べた本実施形態の充電方法では、第1ステップ及び第2ステップの充電(期間P1,P2におけるCCCV充電)の完了後、更に電流値C1よりも小さい充電電流による充電(期間P3における低レート充電)が実施される。上述したように、第2ステップの完了時点(時刻t3)では、蓄電モジュール1に含まれる複数のセル11間で、充電容量(OCV)にばらつきが生じている場合がある。このようなばらつきが生じている場合、容量が大きいセル(高容量セル)は、容量が小さいセル(低容量セル)よりも内部抵抗が大きいため、発熱によって消費されるエネルギー量が大きい。このため、CCCV充電の後に更に低レート充電を行うことにより、低容量セルの方が、高容量セルよりも効率良く充電されることになる。その結果、セル11間の容量のばらつきが低減される。つまり、上述した低レート充電は、セル11間の容量のばらつきを補正するための充電モードとして機能する。また、上記充電方法では、従来技術のようにセル11毎に並列接続される均等化回路を設ける必要がない。従って、上記充電方法によれば、複数のセル11を含む蓄電モジュール1の充電において、より簡易な構成によってセル11間の容量のばらつきを低減することができる。これにより、低容量セルの容量を高容量セルの容量に近づけることができ、蓄電モジュール1全体の使用可能容量を増やすことができる。   In the charging method of the present embodiment described above, after completion of charging in the first step and the second step (CCCV charging in the periods P1 and P2), charging with a charging current smaller than the current value C1 (low rate in the period P3) Charging) is performed. As described above, at the time of completion of the second step (time t3), there may be a variation in the charge capacity (OCV) among the plurality of cells 11 included in the power storage module 1. When such a variation occurs, a cell having a large capacity (high capacity cell) has a larger internal resistance than a cell having a small capacity (low capacity cell), and thus the amount of energy consumed by heat generation is large. For this reason, the low-capacity cell is charged more efficiently than the high-capacity cell by further performing low-rate charging after CCCV charging. As a result, the variation in capacity between the cells 11 is reduced. That is, the above-described low rate charging functions as a charging mode for correcting variation in capacity between cells 11. Moreover, in the said charging method, it is not necessary to provide the equalization circuit connected in parallel for every cell 11 like the prior art. Therefore, according to the above charging method, variation in capacity between the cells 11 can be reduced with a simpler structure in charging the power storage module 1 including the plurality of cells 11. Thereby, the capacity | capacitance of a low capacity | capacitance cell can be approximated to the capacity | capacitance of a high capacity | capacitance cell, and the usable capacity | capacitance of the electrical storage module 1 whole can be increased.

なお、上述した低レート充電(第3ステップ)は、第2ステップ完了時点(時刻t3)において十分に充電されているセル11にとっては過充電となるが、本実施形態では、過充電耐性の高いLTOを負極材料として用いたリチウムイオン二次電池を充電対象としている。これにより、既に十分に充電されているセル11に対する過充電による悪影響を抑制しつつ、セル11間の容量のばらつきを低減できる。すなわち、本実施形態の充電方法は、過充電耐性の高いLTOを負極材料として用いたリチウムイオン二次電池に対して好適な充電方法である。
[変形例]
In addition, although the low rate charge (3rd step) mentioned above becomes overcharge for the cell 11 fully charged at the time of 2nd step completion (time t3), in this embodiment, it has high overcharge tolerance. Lithium ion secondary batteries using LTO as a negative electrode material are charged. Thereby, the dispersion | variation in the capacity | capacitance between the cells 11 can be reduced, suppressing the bad influence by the overcharge with respect to the cell 11 already fully charged. That is, the charging method of this embodiment is a charging method suitable for a lithium ion secondary battery using LTO with high overcharge resistance as a negative electrode material.
[Modification]

図8は、変形例に係る充電方法の手順を示すフローチャートである。図8に示されるように、変形例に係る充電方法は、上述した期間P1におけるCC充電を行う第1ステップ(S1)と上述した期間P2におけるCV充電を行う第2ステップ(S2)とを実行した後に、上述した期間P3における低レート充電を行う第3ステップ(S4)を実行するか否かを判定する判定ステップ(S3)を含む。本実施形態では、第2ステップと判定ステップとの間に、充電電流の電流値が0となる期間が設けられる。具体的には、判定ステップにおいては、第2ステップの後の蓄電モジュール1の電圧値(充電電流を切った後(電圧降下後)の電圧値)に基づいて、蓄電モジュール1に含まれる複数のセル11間で容量のばらつきが生じているか否かが判定される。そして、上述した低レート充電は、判定ステップにおいてばらつきが生じていると判定された場合(S3:YES)に実行される。一方、判定ステップにおいてばらつきが生じていると判定されなかった場合(S3:NO)には、上述した低レート充電は実行されない。この場合には、従来の充電方式と同様に、通常のCCCV充電のみが実行されることになる。   FIG. 8 is a flowchart showing the procedure of the charging method according to the modification. As shown in FIG. 8, the charging method according to the modification executes the first step (S1) for performing CC charging in the period P1 and the second step (S2) for performing CV charging in the period P2. After that, a determination step (S3) for determining whether or not to execute the third step (S4) for performing the low rate charging in the period P3 described above is included. In the present embodiment, a period in which the current value of the charging current is 0 is provided between the second step and the determination step. Specifically, in the determination step, based on the voltage value of the power storage module 1 after the second step (voltage value after the charging current is turned off (after the voltage drop)), a plurality of power storage modules 1 included in the power storage module 1 It is determined whether or not there is a variation in capacity between the cells 11. And the low rate charge mentioned above is performed when it determines with the variation having arisen in the determination step (S3: YES). On the other hand, when it is not determined that the variation occurs in the determination step (S3: NO), the low rate charging described above is not executed. In this case, only normal CCCV charging is performed as in the conventional charging method.

上記判定ステップは、例えば以下のようにして実施される。図1に示されるように、本実施形態では一例として、制御装置2は、蓄電モジュール1の端子間電圧を測定するための電圧センサ4と接続されている。これにより、制御装置2は、第2ステップの後の蓄電モジュール1の電圧値を取得することができる。ここで、複数のセル11間で容量のばらつきが生じている場合(すなわち、他のセルと比較して一定以上容量が小さい低容量セルが存在する場合)、複数のセル11間で容量が均等になるように充電されている場合と比較して、蓄電モジュール1全体の容量(電圧)は小さくなる。制御装置2は、このような特性を利用することにより、例えば以下のようにして上記判定を実行してもよい。例えば、制御装置2は、複数のセル11間で容量のばらつきが生じていない場合(すなわち、理想的な充電が完了した場合)における蓄電モジュール1の電圧値(理想電圧値IV)を予め保持しておく。そして、制御装置2は、電圧センサ4により測定された第2ステップの後の蓄電モジュール1の電圧値Vと理想電圧値IVとを比較することにより、複数のセル11間で容量のばらつきが生じているか否かを判定し得る。例えば、制御装置2は、理想電圧値IVと電圧値Vとの差(理想電圧値IV−電圧値V)が予め定められた閾値以上である(或いは閾値より大きい)場合に、複数のセル11間で容量のばらつきが生じていると判定し、上記差が上記閾値未満(或いは上記閾値以下)である場合に、複数のセル11間で容量のばらつきは生じていないと判定し得る。また、他の一例として、充電システム100は、蓄電モジュール1の端子間電圧を測定するための電圧センサ4以外に、任意の1つのセル11の電圧を測定するための電圧センサを備えていてもよい。この場合、1つのセル11の電圧値がセル満充電電圧(セル11のSOC=100[%]に相当する電圧)であるときに、蓄電モジュール1の電圧値Vと理想電圧値IVとを比較することにより、複数のセル11間で容量のばらつきが生じているか否かを判定し得る。その後の判定手順は、上述した判定手順と同じである。また、他の一例として、蓄電モジュール1の電圧値Vが理想電圧値IVであるときに、1つのセル11の電圧値とセル満充電電圧とを比較することにより、複数のセル11間で容量のばらつきが生じているか否かを判定し得る。例えば、制御装置2は、1つのセル11の電圧値とセル満充電電圧との差が予め定められた閾値以上である(或いは閾値より大きい)場合に、複数のセル11間で容量のばらつきが生じていると判定し、上記差が上記閾値未満(或いは上記閾値以下)である場合に、複数のセル11間で容量のばらつきは生じていないと判定し得る。   The determination step is performed as follows, for example. As shown in FIG. 1, in the present embodiment, as an example, the control device 2 is connected to a voltage sensor 4 for measuring a voltage between terminals of the power storage module 1. Thereby, the control apparatus 2 can acquire the voltage value of the electrical storage module 1 after a 2nd step. Here, when there is a variation in capacity between the plurality of cells 11 (that is, when there is a low-capacity cell whose capacity is smaller than a certain level compared to other cells), the capacity is evenly distributed among the plurality of cells 11. The capacity (voltage) of the entire power storage module 1 is smaller than the case where it is charged so that The control device 2 may execute the above determination by using such characteristics, for example, as follows. For example, the control device 2 holds in advance the voltage value (ideal voltage value IV) of the power storage module 1 when there is no variation in capacity among the plurality of cells 11 (that is, when ideal charging is completed). Keep it. Then, the control device 2 compares the voltage value V of the power storage module 1 after the second step measured by the voltage sensor 4 with the ideal voltage value IV, thereby causing a variation in capacity among the plurality of cells 11. It can be determined whether or not. For example, when the difference between the ideal voltage value IV and the voltage value V (ideal voltage value IV−voltage value V) is equal to or larger than a predetermined threshold (or larger than the threshold), the control device 2 has a plurality of cells 11. It is determined that there is a variation in capacity between the cells, and when the difference is less than the threshold value (or less than the threshold value), it can be determined that there is no variation in capacity among the plurality of cells 11. As another example, the charging system 100 may include a voltage sensor for measuring the voltage of any one cell 11 in addition to the voltage sensor 4 for measuring the voltage between the terminals of the power storage module 1. Good. In this case, when the voltage value of one cell 11 is the cell full charge voltage (the voltage corresponding to SOC = 100 [%] of the cell 11), the voltage value V of the power storage module 1 is compared with the ideal voltage value IV. By doing so, it can be determined whether or not there is a variation in capacity among the plurality of cells 11. The subsequent determination procedure is the same as the determination procedure described above. As another example, when the voltage value V of the power storage module 1 is the ideal voltage value IV, the capacity value between the plurality of cells 11 is compared by comparing the voltage value of one cell 11 with the cell full charge voltage. It can be determined whether or not there is a variation. For example, when the difference between the voltage value of one cell 11 and the cell full charge voltage is equal to or greater than a predetermined threshold (or greater than the threshold), the control device 2 causes a variation in capacity among the plurality of cells 11. When it is determined that the difference occurs and the difference is less than the threshold value (or less than the threshold value), it can be determined that there is no variation in capacity among the plurality of cells 11.

上記変形例に係る充電方法によれば、不要な過充電(すなわち、セル11間の容量のばらつきが生じていない場合に上述した低レート充電を実行すること)を適切に防止することができる。すなわち、セル11間のばらつき補正(容量均等化)が必要な場合にのみ上述した低レート充電を適切に実行することが可能となる。また、上記のように、判定ステップの前に充電電流の電流値を0にする(すなわち、電流を蓄電モジュール1に流さないようにする)ことにより、蓄電モジュール1に電流が流れているときに生じる電圧変動をなくすことができる。その結果、判定ステップにおいて、セル11間の容量のばらつきが生じているか否かをより一層精度良く判定することが可能となる。   According to the charging method according to the modified example, unnecessary overcharging (that is, performing the above-described low rate charging when there is no variation in capacity between the cells 11) can be appropriately prevented. That is, the low rate charging described above can be appropriately executed only when the variation correction (capacity equalization) between the cells 11 is necessary. Further, as described above, when the current value of the charging current is flowing in the power storage module 1 by setting the current value of the charging current to 0 (that is, preventing the current from flowing through the power storage module 1) before the determination step. The voltage fluctuation that occurs can be eliminated. As a result, in the determination step, it can be determined with higher accuracy whether or not there is a variation in capacity between the cells 11.

図9は、変形例に係る充電システム100Aを示す概略構成図である。充電システム100Aでは、複数の蓄電モジュール1が充電装置3と直列接続されている。これにより、充電システム100Aでは、充電装置3から供給される充電電流によって、複数の蓄電モジュール1が同時に充電される。また、蓄電モジュール1毎に、各蓄電モジュール1の端子間電圧を測定するための電圧センサ4が設けられている。制御装置2は、各電圧センサ4と接続されている。これにより、制御装置2は、各蓄電モジュール1の電圧値を取得することができる。   FIG. 9 is a schematic configuration diagram illustrating a charging system 100A according to a modification. In charging system 100 </ b> A, a plurality of power storage modules 1 are connected in series with charging device 3. Thereby, in the charging system 100 </ b> A, the plurality of power storage modules 1 are simultaneously charged by the charging current supplied from the charging device 3. In addition, a voltage sensor 4 for measuring a voltage between terminals of each power storage module 1 is provided for each power storage module 1. The control device 2 is connected to each voltage sensor 4. Thereby, the control apparatus 2 can acquire the voltage value of each electrical storage module 1.

充電システム100Aにおいては、制御装置2は、例えば以下のようにして上記判定ステップ(図8のS3)における判定処理を実行し得る。すなわち、制御装置2は、第2ステップの後に複数の蓄電モジュール1の各々の電圧値を取得し、蓄電モジュール1間の電圧値の比較結果に基づいて、複数の蓄電モジュール1のうちにばらつきが生じている蓄電モジュール1が存在するか否かを判定する。そして、上述した低レート充電は、判定ステップにおいてばらつきが生じている蓄電モジュール1が存在すると判定された場合(S3:YES)に実行される。一方、判定ステップにおいてばらつきが生じている蓄電モジュール1が存在すると判定されなかった場合(S3:NO)には、上述した低レート充電は実行されない。   In charging system 100A, control device 2 can execute the determination process in the determination step (S3 in FIG. 8), for example, as follows. That is, the control device 2 acquires the voltage value of each of the plurality of power storage modules 1 after the second step, and the variation among the plurality of power storage modules 1 is based on the comparison result of the voltage values between the power storage modules 1. It is determined whether or not the generated power storage module 1 exists. And the low rate charge mentioned above is performed when it determines with the electrical storage module 1 in which the dispersion | variation has arisen in the determination step existing (S3: YES). On the other hand, when it is not determined that there is the power storage module 1 in which variation occurs in the determination step (S3: NO), the above-described low rate charging is not performed.

例えば、制御装置2は、複数の電圧値のうちから最大の電圧値Vmaxと最小の電圧値Vminとを抽出する。そして、制御装置2は、最大の電圧値Vmaxと最小の電圧値Vminとの差(Vmax−Vmin)が予め定められた閾値以上である(或いは閾値より大きい)場合に、ばらつきが生じている蓄電モジュール1(すなわち、最小の電圧値Vminの蓄電モジュール1)が存在すると判定し、上記差が上記閾値未満(或いは上記閾値以下)である場合に、ばらつきが生じている蓄電モジュール1は存在しないと判定し得る。   For example, the control device 2 extracts the maximum voltage value Vmax and the minimum voltage value Vmin from the plurality of voltage values. Then, the control device 2 stores the variation in power when the difference (Vmax−Vmin) between the maximum voltage value Vmax and the minimum voltage value Vmin is greater than or equal to a predetermined threshold value (or greater than the threshold value). When it is determined that there is a module 1 (that is, the power storage module 1 having the minimum voltage value Vmin) and the difference is less than the threshold value (or less than or equal to the threshold value), there is no power storage module 1 in which variation occurs. It can be determined.

上述したように、複数の蓄電モジュール1が充電装置3と直列接続される充電システム100Aにおいては、蓄電モジュール1間の電圧値の比較結果に基づいて、セル11間の容量のばらつきが生じている蓄電モジュール1が存在するか否かを簡易に判定できる。その結果、不要な過充電(すなわち、セル11間の容量のばらつきが生じている蓄電モジュール1が存在しない場合に上述した低レート充電を実行すること)を適切に防止することができる。   As described above, in charging system 100 </ b> A in which a plurality of power storage modules 1 are connected in series with charging device 3, capacity variation between cells 11 occurs based on a comparison result of voltage values between power storage modules 1. It can be easily determined whether or not the power storage module 1 exists. As a result, it is possible to appropriately prevent unnecessary overcharging (that is, performing the above-described low rate charging when there is no power storage module 1 in which the capacity variation between the cells 11 occurs).

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られない。例えば、上記実施形態(変形例)では、第2ステップの後の蓄電モジュール1の電圧値に基づいて低レート充電を実施するか否かが決定されたが、低レート充電を実施するか否かの判断基準は、上記に限定されない。例えば、蓄電モジュール1の使用年数又は充電回数等に基づいて低レート充電を実施するか否かが決定されてもよい。例えば、蓄電モジュール1の使用年数又は充電回数等が増加すると蓄電モジュール1の劣化が進み、セル間の容量のばらつきが生じ易くなるという観点に基づいて、使用年数又は充電回数等が所定の閾値以上である場合に、低レート充電が実施されてもよい。   Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above-described embodiment (modified example), whether or not to perform low-rate charging is determined based on the voltage value of the power storage module 1 after the second step. The determination criteria are not limited to the above. For example, whether or not to perform low rate charging may be determined based on the years of use or the number of times of charging of the power storage module 1. For example, when the number of years of use or the number of times of charging of the power storage module 1 increases, the deterioration of the power storage module 1 proceeds and the capacity variation between cells is likely to occur. In this case, low rate charging may be performed.

また、低レート充電を実施するか否かは、オペレータ等の手動操作(例えば制御装置2に対する入力操作)によって選択されてもよい。また、低レート充電を実施するか否かの判定結果は、オペレータが確認できるように制御装置2が備える出力装置(モニタ等)に一旦出力されてもよい。この場合、その後のオペレータからの入力操作に基づいて低レート充電が開始されてもよい。   Whether or not to perform low-rate charging may be selected by a manual operation such as an operator (for example, an input operation to the control device 2). In addition, the determination result as to whether or not the low rate charging is performed may be temporarily output to an output device (a monitor or the like) included in the control device 2 so that the operator can check it. In this case, low-rate charging may be started based on a subsequent input operation from the operator.

また、充電システム100Aのように複数の蓄電モジュール1を直列接続して充電を行う場合には、ばらつきが生じていると判定された蓄電モジュール1(例えば、他の蓄電モジュール1と比較して電圧が一定の基準以上低い蓄電モジュール1)を抽出し、抽出された蓄電モジュール1のみを充電装置3と直列接続した後に上述した低レート充電を実施してもよい。   Further, when charging is performed by connecting a plurality of power storage modules 1 in series as in the charging system 100A, the power storage modules 1 determined to have variations (for example, voltages compared to other power storage modules 1). The above-described low-rate charging may be performed after extracting the power storage module 1) that is lower than a certain standard and connecting only the extracted power storage module 1 in series with the charging device 3.

1…蓄電モジュール、2…制御装置、3…充電装置、4…電圧センサ、11…セル、100,100A…充電システム、C1…電流値(第1電流値)、C2…電流値(第2電流値)、C3…電流値(第3電流値)、C4…電流値(第4電流値)、C5…電流値(第5電流値)、V1…電圧値(第1電圧値)、V2…電圧値(第2電圧値)、V3…電圧値(第3電圧値)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power storage module, 2 ... Control apparatus, 3 ... Charging apparatus, 4 ... Voltage sensor, 11 ... Cell, 100, 100A ... Charging system, C1 ... Current value (first current value), C2 ... Current value (second current) Value), C3 ... current value (third current value), C4 ... current value (fourth current value), C5 ... current value (fifth current value), V1 ... voltage value (first voltage value), V2 ... voltage Value (second voltage value), V3... Voltage value (third voltage value).

Claims (11)

直列接続された複数のセルを含む蓄電モジュールの充電方法であって、
充電電圧が第1電圧値に到達するまで、第1電流値に設定された充電電流により前記蓄電モジュールの定電流充電を行う第1ステップと、
前記第1ステップの後に、予め定められた終了条件を満たすまで、前記充電電圧が前記第1電圧値に維持されるように前記充電電流を徐々に絞ることにより、前記蓄電モジュールの定電圧充電を行う第2ステップと、
前記第2ステップの後に、前記第1電流値よりも小さい前記充電電流により前記蓄電モジュールを更に充電する第3ステップと、
を含む、充電方法。
A method for charging a power storage module including a plurality of cells connected in series,
A first step of performing constant current charging of the power storage module with the charging current set to the first current value until the charging voltage reaches the first voltage value;
After the first step, the charging current is gradually reduced so that the charging voltage is maintained at the first voltage value until a predetermined termination condition is satisfied, whereby constant voltage charging of the power storage module is performed. A second step to perform;
A third step of further charging the power storage module with the charging current smaller than the first current value after the second step;
Including a charging method.
前記終了条件は、前記充電電流が前記第1電流値よりも小さい第2電流値まで低下することであり、
前記第3ステップでは、前記充電電圧が前記第1電圧値に維持されるように前記充電電流を前記第2電流値よりも小さい第3電流値まで徐々に絞ることにより、前記蓄電モジュールの定電圧充電を行う、
請求項1に記載の充電方法。
The termination condition is that the charging current decreases to a second current value smaller than the first current value,
In the third step, the charging current is gradually reduced to a third current value smaller than the second current value so that the charging voltage is maintained at the first voltage value. Charging,
The charging method according to claim 1.
前記終了条件は、前記充電電流が前記第1電流値よりも小さい第2電流値まで低下することであり、
前記第3ステップは、
前記充電電圧が前記第1電圧値よりも高い第2電圧値に到達するまで、前記第1電流値よりも小さく且つ前記第2電流値よりも大きい第4電流値に設定された前記充電電流により前記蓄電モジュールの定電流充電を行うステップと、
前記第4電流値による定電流充電の後に、予め定められた追加終了条件を満たすまで、前記充電電圧が前記第2電圧値に維持されるように前記充電電流を徐々に絞ることにより、前記蓄電モジュールの定電圧充電を行うステップと、を含む、
請求項1に記載の充電方法。
The termination condition is that the charging current decreases to a second current value smaller than the first current value,
The third step includes
Until the charging voltage reaches a second voltage value higher than the first voltage value, the charging current set to a fourth current value that is smaller than the first current value and larger than the second current value. Performing constant current charging of the power storage module;
After the constant current charging with the fourth current value, the charging current is gradually reduced so that the charging voltage is maintained at the second voltage value until a predetermined additional termination condition is satisfied. Performing constant voltage charging of the module,
The charging method according to claim 1.
前記追加終了条件は、前記充電電流が前記第2電流値まで低下することである、
請求項3に記載の充電方法。
The additional termination condition is that the charging current is reduced to the second current value.
The charging method according to claim 3.
前記追加終了条件は、前記充電電流が前記第2電流値よりも小さい第5電流値まで低下することである、
請求項3に記載の充電方法。
The additional termination condition is that the charging current decreases to a fifth current value smaller than the second current value.
The charging method according to claim 3.
前記終了条件は、前記充電電流が前記第1電流値よりも小さい第2電流値まで低下することであり、
前記第3ステップは、前記充電電圧が前記第1電圧値よりも高い第3電圧値に到達するまで、前記第2電流値に設定された充電電流により前記蓄電モジュールの定電流充電を行うステップを含む、
請求項1に記載の充電方法。
The termination condition is that the charging current decreases to a second current value smaller than the first current value,
The third step includes a step of performing constant current charging of the power storage module with a charging current set to the second current value until the charging voltage reaches a third voltage value higher than the first voltage value. Including,
The charging method according to claim 1.
前記第3ステップは、前記第2電流値による定電流充電の後に、前記充電電圧が前記第3電圧値に維持されるように前記充電電流を徐々に絞ることにより、前記蓄電モジュールの定電圧充電を行うステップを更に含む、
請求項6に記載の充電方法。
In the third step, the constant voltage charging of the power storage module is performed by gradually reducing the charging current so that the charging voltage is maintained at the third voltage value after the constant current charging with the second current value. Further comprising the step of:
The charging method according to claim 6.
前記第2ステップの後の前記蓄電モジュールの電圧値に基づいて、前記蓄電モジュールに含まれる前記複数のセル間で容量のばらつきが生じているか否かを判定する判定ステップを更に含み、
前記第3ステップは、前記判定ステップにおいて前記ばらつきが生じていると判定された場合に実行され、前記判定ステップにおいて前記ばらつきが生じていると判定されなかった場合には実行されない、
請求項1〜7のいずれか一項に記載の充電方法。
Based on the voltage value of the power storage module after the second step, further including a determination step of determining whether or not there is a variation in capacity among the plurality of cells included in the power storage module;
The third step is performed when it is determined that the variation occurs in the determination step, and is not performed when it is not determined that the variation occurs in the determination step.
The charging method according to any one of claims 1 to 7.
前記充電方法は、直列接続された複数の前記蓄電モジュールに対して実行され、
前記判定ステップでは、前記第2ステップの後に複数の前記蓄電モジュールの各々の電圧値を取得し、前記蓄電モジュール間の前記電圧値の比較結果に基づいて、複数の前記蓄電モジュールのうちに前記ばらつきが生じている蓄電モジュールが存在するか否かを判定し、
前記第3ステップは、前記判定ステップにおいて前記ばらつきが生じている蓄電モジュールが存在すると判定された場合に実行され、前記判定ステップにおいて前記ばらつきが生じている蓄電モジュールが存在すると判定されなかった場合には実行されない、
請求項8に記載の充電方法。
The charging method is executed for a plurality of power storage modules connected in series,
In the determination step, the voltage value of each of the plurality of power storage modules is acquired after the second step, and the variation among the plurality of power storage modules is determined based on a comparison result of the voltage values between the power storage modules. Determine whether there is a power storage module
The third step is executed when it is determined in the determination step that there is a power storage module in which the variation occurs, and in the case where it is not determined in the determination step that there is a power storage module in which the variation occurs. Will not run,
The charging method according to claim 8.
前記第2ステップと前記判定ステップとの間に、前記充電電流の電流値が0となる期間を設けるステップを更に含む、
請求項8又は9に記載の充電方法。
The method further includes a step of providing a period during which the current value of the charging current is 0 between the second step and the determination step.
The charging method according to claim 8 or 9.
充電対象となる前記蓄電モジュールは、チタン酸リチウムを負極材料として用いたリチウムイオン二次電池である、
請求項1〜10のいずれか一項に記載の充電方法。
The power storage module to be charged is a lithium ion secondary battery using lithium titanate as a negative electrode material.
The charging method according to claim 1.
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