JP2021158768A - 蓄電装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】充電完了までに掛かる時間を短縮することができる蓄電装置及びその制御方法を提供する。【解決手段】電動フォークリフトなどの産業車両や電気自動車などの車両Ｖｅに搭載される蓄電装置１は、電池Ｂａ、Ｂｂと、電池が、電池の充電率と電池の開回路電圧との対応関係においてフラット領域を有している場合に、一定電流による定電流充電制御を開始するとともに、電池の電圧値が所定の電圧閾値を超え、且つ／又は、電池の電圧微分値が所定の電圧微分閾値を超えたときに、定電流充電制御を停止する制御部５２２と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、蓄電装置及びその制御方法に関する。

特許文献１には、オリビン型結晶構造を有する正極活物質を含むリチウムイオン電池の充電制御に関する技術が開示されている。すなわち、オリビン型結晶構造を有する正極活物質は、充電末期に抵抗と電位が上昇して（過充電となって）劣化する傾向があるため、これを防止する充電制御が提案されている。

具体的に、初回の充電では、目標電圧Ｖｔａｒに達する充電率Ｑ１（＞１００[％]）まで定電流充電制御ＣＣを行い、充電率Ｑ１以降は定電圧充電制御ＣＶを行う。２回目以降の充電では、設定電圧Ｖｓｅｔに達する充電率Ｑ１（＞１００[％]）まで定電流充電制御ＣＣを行い、充電率Ｑ１以降は定電圧充電制御ＣＶを行う。定電流充電制御ＣＣは、一定電流かつ可変電圧による充電を行う制御であり、定電圧充電制御ＣＶは、一定電圧かつ可変電流による充電を行う制御である。

特開２０１６−５４０８２号公報

しかしながら、特許文献１の充電制御は、定電流充電制御ＣＣと定電圧充電制御ＣＶを組み合わせたＣＣ−ＣＶ充電であるため、充電完了までに長時間を要してしまう。すなわち、定電圧充電制御ＣＶでは、電流値が所定値以下になったときに満充電と判定するが、充電末期の電流値は緩やかな曲線を描いて減少するため、電流値が所定値以下になるのを待つのに時間が掛かってしまう。

本発明は、かかる点に鑑みて完成されたものであり、充電完了までに掛かる時間を短縮することができる蓄電装置及びその制御方法を提供することを目的とする。

本実施形態の蓄電装置は、電池と、前記電池が、前記電池の充電率と前記電池の開回路電圧との対応関係においてフラット領域を有している場合に、一定電流による定電流充電制御を開始するとともに、前記電池の電圧値が所定の電圧閾値を超え、且つ／又は、前記電池の電圧微分値が所定の電圧微分閾値を超えたときに、前記定電流充電制御を停止する制御部と、を有することを特徴とする。

本実施形態の蓄電装置の制御方法は、電池が、前記電池の充電率と前記電池の開回路電圧との対応関係においてフラット領域を有している場合に、一定電流による定電流充電制御を開始するとともに、前記電池の電圧値が所定の電圧閾値を超え、且つ／又は、前記電池の電圧微分値が所定の電圧微分閾値を超えたときに、前記定電流充電制御を停止する、ことを特徴とする。

電池の充電率と電池の開回路電圧との対応関係においてフラット領域を有する電池にＣＣ−ＣＶ充電を適用した場合、充電制御に占める定電流充電制御の重要度が高く（充電の受け持ち割合が大きく）、充電制御に占める定電圧充電制御の重要度が低い（充電の受け持ち割合が小さい）。すなわち、フラット領域を有する電池では、定電流充電制御だけでほぼ満充電となり、定電圧充電制御を行っても、充電完了までに時間が掛かる割には、相応の充電効果が得られるとは言えない。この点に着目して、フラット領域を有する電池に対しては、定電圧充電制御を行わず、定電流充電制御を開始するとともに、可変電圧の電圧値が所定の電圧閾値を超え、且つ／又は、可変電圧の電圧微分値が所定の電圧微分閾値を超えたときに、定電流充電制御を停止する。これにより、電池の種類や状態に応じて最適化した形で、充電完了までに掛かる時間を短縮することができる。

前記電池が前記フラット領域を有しているか否かを判定する判定部をさらに有し、前記制御部は、前記電池が前記フラット領域を有していない場合に、前記定電流充電制御を行った後に、一定電圧による定電圧充電制御を行うことができる。

充電対象である電池がフラット領域を有するか否かによって最適な充電方式が異なってくる。すなわち、フラット領域を有する電池に対しては、上述したように、定電流充電制御を開始して、可変電圧の電圧値が所定の電圧閾値を超え、且つ／又は、可変電圧の電圧微分値が所定の電圧微分閾値を超えたときに、定電流充電制御を停止する。一方、フラット領域を有していない電池に対しては、定電流充電制御を行った後に定電圧充電制御を行う（ＣＣ−ＣＶ充電を行う）ことで、過充電による電池の劣化を抑制することができる。このように、充電対象である電池がフラット領域を有するか否かを判定して、その判定結果に基づいて、電池に適用する充電方式を最適設定することができる。

前記判定部は、所定の充電率の区間における前記電池の充放電中の電圧の変化量が第１の閾値以下の場合に、前記電池が前記フラット領域を有していると判定し、前記区間における前記電池の充放電中の電圧の変化量が前記第１の閾値より大きい場合に、前記電池が前記フラット領域を有していないと判定することができる。

これにより、充電対象である電池がフラット領域を有するか否かを高精度に判定することができる。

前記判定部は、所定充電率におけるセル電圧が第２の閾値以下の場合に、前記電池が前記フラット領域を有していると判定し、前記所定充電率における前記セル電圧が前記第２の閾値より大きい場合に、前記電池が前記フラット領域を有していないと判定することができる。

例えば、リン酸鉄リチウム（ＬＦＰ：ＬｉＦｅＰＯ４）を正極に利用したリチウムイオン電池（ＬＩＢ：Ｌｉｔｉｕｍ Ｉｏｎ Ｂａｔｔｅｒｙ）は、フラット領域を有する電池であり、セル電圧が低い特性を有している。所定充電率におけるセル電圧が第２の閾値以下であるか否かを判定基準とすることで、充電対象である電池がフラット領域を有するＬＦＰを正極に利用したＬＩＢであるか否かを高精度に判定することができる。

本発明によれば、充電完了までに掛かる時間を短縮することができる蓄電装置及びその制御方法を提供することができる。

実施形態の蓄電装置の一例を示す図である。 記憶部に記憶されている情報の一例を示す図である。 定電流定電圧充電制御時の電池の電圧及び電流を示す図である。 フラット領域を有しているＬＦＰ正極電池とフラット領域を有していない３元系正極電池の時間と電圧の関係を示す図である。 実施形態の蓄電装置の制御方法の一例を示すフローチャートである。

以下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。

図１は、実施形態の蓄電装置１の一例を示す図である。

図１に示す蓄電装置１は、電動フォークリフトなどの産業車両や電気自動車などの車両Ｖｅに搭載され、電池Ｂａ、Ｂｂと、電流計２ａ、２ｂと、温度計３ａ、３ｂと、監視ＥＣＵ（Electronic Control Unit）４ａ、４ｂと、リレーＲｅａ、Ｒｅｂと、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３と、電池ＥＣＵ５とを備える。

電池Ｂａ、Ｂｂは、互いに並列接続されており、互いに並列接続された電池Ｂａ、Ｂｂを区別しない場合、これを「電池Ｂ」と総称する。また、電池Ｂａ、Ｂｂの充電率（ＳＯＣ：State Of Charge）の最大値、最小値または平均値を電池Ｂａ、Ｂｂの充電率としてもよく、電池Ｂａ、Ｂｂの開回路電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）の最大値、最小値または平均値を電池Ｂａ、Ｂｂの開回路電圧としてもよい。なお、電池Ｂａ、Ｂｂは、互いに直列接続されていてもよい。並列接続又は直列接続される電池の数は２つに限定されず、３つ以上であってもよいし、単一の電池であってもよい。その他、電池Ｂは、当該電池の種類（材料）等も勘案して、パック総電圧が合うように調整されており、充放電制御の柔軟性（互換性）が確保されている。

車両Ｖｅは、蓄電装置１の他に、車両Ｖｅの走行用のモータＭと、モータＭを駆動するインバータ回路Ｉｎｖと、インバータ回路Ｉｎｖの動作を制御するとともに車両Ｖｅの外部に設けられる充電器Ｃｈと通信を行う車両ＥＣＵ６と、表示部７とを備える。

インバータ回路Ｉｎｖは、スイッチを備え、そのスイッチが繰り返しオン、オフすることにより、電池Ｂａ、Ｂｂから供給される直流電力を交流電力に変換してモータＭに供給する。また、インバータ回路Ｉｎｖは、スイッチが繰り返しオン、オフすることにより、モータＭから供給される交流電力（回生電力）を直流電力に変換して電池Ｂａ、Ｂｂに供給する。

車両ＥＣＵ６は、プロセッサや記憶部などを備えて構成され、インバータ回路Ｉｎｖのスイッチのオン、オフを制御する制御信号のデューティ比を変化させることにより、インバータ回路Ｉｎｖから電池Ｂａ、Ｂｂに供給される電力または電池Ｂａ、Ｂｂからインバータ回路Ｉｎｖに供給される電力を変化させる。車両ＥＣＵ６の機能を電池ＥＣＵ５の機能に含ませて電池ＥＣＵ５と車両ＥＣＵ６とを統合し、その統合後の電池ＥＣＵ５を蓄電装置１または車両Ｖｅに設けてもよい。

電池Ｂａ、Ｂｂは、互いに並列接続され、インバータ回路Ｉｎｖに接続されている。また、電池Ｂａ、Ｂｂは、充電器Ｃｈが充電ケーブルなどを介して車両Ｖｅに接続されているとき、充電器Ｃｈに接続される。

電池Ｂａ、Ｂｂは、それぞれ、リチウムイオン電池またはニッケル水素電池などの二次電池により構成される。例えば、本実施形態では、電池Ｂａ、Ｂｂとして、リン酸鉄リチウムを正極に利用したリチウムイオン電池を適用することができる（以下、「ＬＦＰ正極電池」と呼ぶことがある）。あるいは、電池Ｂａ、Ｂｂとして、ニッケル、マンガン、コバルトを正極に利用したリチウムイオン電池を適用することができる（以下、「３元系正極電池」と呼ぶことがある）。

電池Ｂａのプラス端子は電池Ｂｂのプラス端子に接続されている。電池Ｂａのマイナス端子は、電流計２ａ、リレーＲｅａ、リレーＲｅｂ、及び電流計２ｂを介して電池Ｂｂのマイナス端子に接続されている。また、電池Ｂａのプラス端子と電池Ｂｂのプラス端子との接続点はインバータ回路Ｉｎｖのプラス端子に接続されている。リレーＲｅａとリレーＲｅｂとの接続点はスイッチＳＷ１、ＳＷ２を介してインバータ回路Ｉｎｖのマイナス端子に接続されている。また、充電器Ｃｈが充電ケーブルなどを介して車両Ｖｅに接続されているとき、電池Ｂａのプラス端子と電池Ｂｂのプラス端子との接続点が充電器Ｃｈのプラス端子に接続され、リレーＲｅａとリレーＲｅｂとの接続点がスイッチＳＷ１、ＳＷ３を介して充電器Ｃｈのマイナス端子に接続される。また、電池Ｂａのプラス端子は監視ＥＣＵ４ａの入力端子Ｉｎ１に接続され、電池Ｂａのマイナス端子は監視ＥＣＵ４ａの入力端子Ｉｎ２に接続されている。また、電池Ｂｂのプラス端子は監視ＥＣＵ４ｂの入力端子Ｉｎ１に接続され、電池Ｂｂのマイナス端子は監視ＥＣＵ４ｂの入力端子Ｉｎ２に接続されている。

電流計２ａは、シャント抵抗やホール素子などにより構成され、電池Ｂａに流れる電流を検出し、その検出した電流を監視ＥＣＵ４ａに送る。

電流計２ｂは、シャント抵抗やホール素子などにより構成され、電池Ｂｂに流れる電流を検出し、その検出した電流を監視ＥＣＵ４ｂに送る。

温度計３ａは、サーミスタなどにより構成され、電池Ｂａの温度を検出し、その検出した温度を監視ＥＣＵ４ａに送る。

温度計３ｂは、サーミスタなどにより構成され、電池Ｂｂの温度を検出し、その検出した温度を監視ＥＣＵ４ｂに送る。

監視ＥＣＵ４ａは、プロセッサや記憶部などを備えて構成され、電池Ｂａの電圧を検出する。すなわち、監視ＥＣＵ４ａは、入力端子Ｉｎ１と入力端子Ｉｎ２との間にかかる電圧を、電池Ｂａの電圧として検出する。また、監視ＥＣＵ４ａは、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信などを用いて、検出した電圧、電流計２ａにより検出された電流、及び温度計３ａにより検出された温度を電池ＥＣＵ５に送信する。

監視ＥＣＵ４ｂは、プロセッサや記憶部などを備えて構成され、電池Ｂｂの電圧を検出する。すなわち、監視ＥＣＵ４ｂは、入力端子Ｉｎ１と入力端子Ｉｎ２との間にかかる電圧を、電池Ｂｂの電圧として検出する。また、監視ＥＣＵ４ｂは、ＣＡＮ通信などを用いて、検出した電圧、電流計２ｂにより検出された電流、及び温度計３ｂにより検出された温度を電池ＥＣＵ５に送信する。

なお、監視ＥＣＵ４ａ、４ｂを特に区別しない場合、単に、監視ＥＣＵ４とする。また、互いに並列接続される電池Ｂと同じ数の監視ＥＣＵ４が蓄電装置１に備えられるものとする。

リレーＲｅａ、Ｒｅｂは、それぞれ、半導体スイッチ（例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor））または電磁式リレーなどにより構成される。なお、リレーＲｅａ、Ｒｅｂは、電池Ｂａ、Ｂｂのプラス端子側に接続されていてもよい。

スイッチＳＷ１〜ＳＷ３は、それぞれ、半導体スイッチまたは電磁式リレーなどにより構成される。なお、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３は、電池Ｂａ、Ｂｂのプラス端子側に接続されていてもよい。

リレーＲｅａ、Ｒｅｂが導通しているとき、スイッチＳＷ１、ＳＷ２が導通し、スイッチＳＷ３が遮断すると、インバータ回路Ｉｎｖから電池Ｂａ、Ｂｂに電力を供給することが可能な状態になるとともに、電池Ｂａ、Ｂｂからインバータ回路Ｉｎｖに電力を供給することが可能な状態になる。また、リレーＲｅａ、Ｒｅｂが導通しているときで、かつ、充電器Ｃｈが車両Ｖｅに接続されているとき、スイッチＳＷ１、ＳＷ３が導通し、スイッチＳＷ２が遮断すると、充電器Ｃｈから電池Ｂａ、Ｂｂに電力が供給することが可能な状態になる。インバータ回路Ｉｎｖまたは充電器Ｃｈから電池Ｂａ、Ｂｂに電力が供給されると、電池Ｂａ、Ｂｂが充電され電池Ｂａ、Ｂｂの充電率（満充電容量に対する容量の割合）及び電圧が増加する。電池Ｂａ、Ｂｂからインバータ回路Ｉｎｖに電力が供給されると、電池Ｂａ、Ｂｂが放電され電池Ｂａ、Ｂｂの充電率及び電圧が減少する。

電池ＥＣＵ５は、記憶部５１と、プロセッサ５２とを備える。

記憶部５１は、ＲＡＭ（Random Access Memory）またはＲＯＭ（Read Only Memory）などにより構成される。記憶部５１は、電池Ｂの充電率と電池Ｂの開回路電圧とが対応付けられている情報Ｄ１、Ｄ２（ＳＯＣ−ＯＣＶ特性）を記憶している。この情報Ｄ１、Ｄ２（ＳＯＣ−ＯＣＶ特性）は、蓄電装置１に搭載されている電池Ｂの種類や状態、とりわけ、電池Ｂが後述するフラット領域を有するか否かを判定するためのモデル情報として使用される。開回路電圧は、電流計２により検出される電流がゼロまたは略ゼロであるときに監視ＥＣＵ４により検出される電圧とする。

図２（ａ）は、情報Ｄ１の一例を示す図である。なお、図２（ａ）に示す２次元座標の横軸は電池Ｂの充電率［％］を示し、縦軸は電池Ｂの開回路電圧（真の電池電圧）［Ｖ］を示している。また、図２（ａ）に示す実線は充電率と開回路電圧との対応関係においてフラット領域を有する電池Ｂ（例えば、正極材にリン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ４）、負極材に黒鉛を用いたＬＦＰ正極電池）を用いた場合の情報Ｄ１を示している。なお、電池Ｂの充電率の全領域（０〜１００［％］）のうち、充電率の単位変化量に対する開回路電圧の変化量の割合（図２（ａ）に示す実線の傾き）が所定値以下である場合に対応する領域をフラット領域とし、フラット領域以外の領域を非フラット領域とする。フラット領域の所定値は、開回路電圧から精度良く充電率を推定できなくなる開回路電圧の変化量の割合に基づいて設定される。例えば、電池Ｂの充電率の全領域のうち、充電率の単位変化量に対する開回路電圧の変化量が監視ＥＣＵ４ａ、４ｂの検出誤差より小さい場合に対応する領域をフラット領域とし、フラット領域以外の領域を非フラット領域とするように設定され得る。このように、フラット領域は、電池Ｂの充電率の変化量に対する電池Ｂの開回路電圧の変化量の関係を示すものである。

図２（ｂ）は、情報Ｄ２の一例を示す図である。なお、図２（ｂ）に示す２次元座標の横軸は電池Ｂの充電率［％］を示し、縦軸は電池Ｂの開回路電圧（真の電池電圧）［Ｖ］を示している。また、図２（ｂ）に示す実線は充電率と開回路電圧との対応関係においてフラット領域を有していない電池Ｂ（例えば、ニッケル、マンガン、コバルトを正極に利用した３元系正極電池）を用いた場合の情報Ｄ２を示している。情報Ｄ２のＳＯＣ−ＯＣＶ特性は、電池Ｂの充電率の全領域（０〜１００［％］）に亘って、充電率の単位変化量に対する開回路電圧の変化量の割合（図２（ｂ）に示す実線の傾き）が所定値より大きくなっており、情報Ｄ１のＳＯＣ−ＯＣＶ特性のようなフラット領域を有していない。

本発明者は、鋭意研究の結果、充電対象である電池Ｂがフラット領域を有するか否かによって最適な充電方式が異なってくることを見出して、フラット領域を有する電池Ｂに対しては定電流充電制御を適用して（ＣＣ充電を行って）、フラット領域を有しない電池Ｂに対しては定電流充電制御を行った後に定電圧充電制御を行う（ＣＣ−ＣＶ充電を行う）という着想に至った。定電流充電制御（ＣＣ充電）は、一定電流かつ可変電圧による充電を行う制御であり、定電圧充電制御（ＣＶ充電）は、一定電圧かつ可変電流による充電を行う制御である。

図３（ａ）は、定電流定電圧充電制御時の電池Ｂの電圧を示す図であり、図３（ｂ）は、定電流定電圧充電制御時の電池Ｂに流れる電流を示す図である。

時刻ｔ１０〜時刻ｔ１１は、定電流充電制御（ＣＣ充電）の期間であり、電池Ｂに流れる電流が定電流Ｉｃに保たれている。

時刻ｔ１１〜時刻ｔ１２は、定電圧充電制御（ＣＶ充電）の期間である。時刻ｔ１１において、電池Ｂの電圧が定電圧Ｖｃに到達すると、電池Ｂの電圧が定電圧Ｖｃに保たれるとともに、電池Ｂに流れる電流が徐々に小さくなる。

時刻ｔ１２において、電池Ｂに流れる電流が電流閾値Ｉｔｈ以下になると、充電停止要求が充電器Ｃｈに送られて、時刻ｔ１３では充電が停止される。

フラット領域を有する電池ＢにＣＣ−ＣＶ充電を適用した場合、満充電付近の非フラット領域に含まれる電圧（例えば、ＳＯＣ１００％に対応する開回路電圧）に定電圧Ｖｃを設定した際には、高ＳＯＣ領域まで定電圧Ｖｃ未満のフラット領域を有するため、充電制御に占める定電流充電制御の重要度が高く（充電の受け持ち割合が大きく）、充電制御に占める定電圧充電制御の重要度が低い（充電の受け持ち割合が小さい）。すなわち、フラット領域を有する電池Ｂでは、定電流充電制御だけでほぼ満充電となり、定電圧充電制御を行っても、充電完了までに時間が掛かる割には、相応の充電効果が得られるとは言えない。この点に着目して、フラット領域を有する電池Ｂに対しては、定電圧充電制御を行わず、定電流充電制御を開始するとともに、電池Ｂの閉回路電圧の電圧値が所定の電圧閾値を超え、且つ／又は、電池Ｂの閉回路電圧の電圧微分値が所定の電圧微分閾値を超えたときに、定電流充電制御を停止する。所定の電圧閾値は、上述した通り、フラット領域に含まれる電圧よりも高く、満充電付近の非フラット領域に含まれる電圧とすることが好ましい。また、電圧微分値は電圧の時間微分値であり、所定の電圧微分閾値は、所定の電流で定電流充電制御を行った場合の、フラット領域における電流微分値よりも高く、非フラット領域における電流微分値以下であることが好ましい。これにより、充電完了までに掛かる時間を短縮することができる。さらに、満充電付近の非フラット領域内で定電流充電制御を停止できるため、過充電による電池Ｂの劣化を抑制できる。

その一方、フラット領域を有していない電池Ｂに対しては、定電流充電制御を行った後に定電圧充電制御を行う（ＣＣ−ＣＶ充電を行う）ことで、過充電による電池Ｂの劣化を抑制することを重視する。

このように、充電対象である電池Ｂがフラット領域を有するか否かを判定して、その判定結果に基づいて、電池Ｂに適用する充電方式を最適設定する。

プロセッサ５２は、そのための具体的な構成として、判定部５２１と、制御部（充電制御部）５２２とを有している。本実施形態の蓄電装置１の制御方法は、プロセッサ５２の各構成要素であるコンピュータに各種の処理ステップを実行させることで実現される。

判定部５２１は、電池Ｂがフラット領域を有しているか否か（例えば電池ＢがＬＦＰ正極電池と３元系正極電池のいずれであるか）を判定する。判定部５２１による判定タイミングは、例えば、走行中、充電中の所定時間間隔とすることができる。あるいは、起動時、初期化時、充電開始時、ラインオフ時などの任意のタイミングで、判定部５２１による判定を行うこともできる。さらには、定電流充電制御（ＣＣ充電）中に、所定の充電率の区間における電圧の変化量や所定ＳＯＣにおける電圧値に基づいて、判定部５２１による判定を行ってもよい。判定部５２１による判定は、充電開始時までに完了していることが好ましい。

判定部５２１は、電池Ｂの充電率と開回路電圧を取得又は推定したＳＯＣ−ＯＣＶ特性を、記憶部５１が記憶した情報Ｄ１、Ｄ２（ＳＯＣ−ＯＣＶ特性）と比較・解析することにより、電池Ｂがフラット領域を有しているか否かを判定する。例えば、情報Ｄ１におけるフラット領域に対応する充電率の区間において電池Ｂの充電率の変化量に対する電池Ｂの開回路電圧の変化量が比較的小さい領域を検出できれば、当該電池Ｂがフラット領域を有している（例えば電池ＢがＬＦＰ正極電池である）と判定することができる。一方、情報Ｄ１におけるフラット領域に対応する充電率の区間において電池Ｂの充電率の変化量に対する電池Ｂの開回路電圧の変化量が比較的小さい領域を検出できなければ、当該電池Ｂがフラット領域を有していない（例えば電池Ｂが３元系正極電池である）と判定することができる。

図４は、情報Ｄ１におけるフラット領域に対応する充電率の区間におけるフラット領域を有しているＬＦＰ正極電池とフラット領域を有していない３元系正極電池の時間と電圧の関係を示す図である。図４では、フラット領域を有しているＬＦＰ正極電池を破線で描いており、時間に対する電圧の変化量が小さいことが分かる。一方、図４では、フラット領域を有していない３元系正極電池を実線で描いており、時間に対する電圧の変化量が大きいことが分かる。

判定部５２１は、第１判定例として、所定の充電率の区間における電池Ｂの充放電中の電圧の変化量が第１の閾値以下の場合に、電池Ｂがフラット領域を有していると判定し、所定の充電率の区間における電池Ｂの充放電中の電圧の変化量が第１の閾値より大きい場合に、電池Ｂがフラット領域を有していないと判定する。所定の充電率の区間は、フラット領域を有する電池Ｂと、フラット領域を有していない電池Ｂとのそれぞれの充電率と開回路電圧との対応関係において、充放電中の電圧の変化量が異なる区間に設定される。例えば、情報Ｄ１におけるフラット領域に対応する充電率の区間を用いることができる。第１の閾値は、所定の充電率の区間において、フラット領域を有する電池Ｂと、フラット領域を有していない電池Ｂとを判別できる値であり、実験やシミュレーション等によって設定され得る。

判定部５２１は、第２判定例として、所定充電率におけるセル電圧が第２の閾値以下の場合に、電池Ｂがフラット領域を有していると判定し、所定充電率におけるセル電圧が第２の閾値より大きい場合に、電池Ｂがフラット領域を有していないと判定する。例えば、負極に黒鉛を用いるフラット領域を有するＬＦＰ正極電池は、負極に黒鉛を用いる三元系正極電池よりも、セル電圧が低い特性を有している。所定充電率におけるセル電圧が第２の閾値以下であるか否かを判定基準とすることで、充電対象である電池Ｂがフラット領域を有するＬＦＰ正極電池であるか否かを高精度に判定することができる。

判定部５２１は、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性に基づく判定の他に（に加えて）、監視ＥＣＵ４ａ、４ｂとの通信に基づいて、電池Ｂの種類や状態、とりわけ、電池Ｂがフラット領域を有しているか否かを判定してもよい。すなわち、電池モジュール内のＥＣＵに記憶された電池情報を、充電を制御するＥＣＵが受信して、当該判定を実行してもよい。

制御部５２２は、判定部５２１による判定結果、すなわち、電池Ｂがフラット領域を有しているか否かに基づいて、電池Ｂの充電を制御する。具体的に、制御部５２２は、充電器Ｃｈに対して電流指令信号（電流指令値）を送ることで、電池Ｂの充電を制御する。

制御部５２２は、電池Ｂがフラット領域を有している場合（例えばＬＦＰ正極電池である場合）、一定電流による定電流充電制御を開始する。

制御部５２２は、電池Ｂの閉回路電圧値が所定の電圧閾値を超えたときに、定電流充電制御を停止する。あるいは、制御部５２２は、電池Ｂの閉回路電圧の電圧微分値が所定の電圧微分閾値を超えたときに、定電流充電制御を停止する。あるいは、制御部５２２は、電池Ｂの閉回路電圧の電圧値が所定の電圧閾値を超え、且つ、電池Ｂの閉回路電圧の電圧微分値が所定の電圧微分閾値を超えたときに、定電流充電制御を停止する。

図２（ａ）に示すように、フラット領域を有する電池（例えばＬＦＰ正極電池）の場合、フラット領域を超えて満充電（１００％）に近付くと、充電率に対する開回路電圧の変化率が急激に上昇する非フラット領域に移行する。当該移行の境界点又はその近傍に位置する電圧閾値又は電圧微分閾値を設定して、電池Ｂの閉回路電圧の電圧値が電圧閾値を超え、且つ／又は、電池Ｂの閉回路電圧の電圧微分値が電圧微分閾値を超えたことをトリガーとして、定電流充電制御を停止する。

制御部５２２は、電池Ｂがフラット領域を有していない場合（例えば３元系正極電池である場合）、定電流充電制御を行った後に定電圧充電制御を行う（ＣＣ−ＣＶ充電を行う）ことで、過充電による電池Ｂの劣化を抑制する。

図５は、実施形態の蓄電装置１の制御方法の一例を示すフローチャートである。

ステップＳ１では、プロセッサ５２が、電池Ｂの判定タイミングが訪れたか否かを判断する。電池Ｂの判定タイミングが訪れていない場合（ステップＳ１：Ｎｏ）は、ステップＳ１の判断を繰り返し、電池Ｂの判定タイミングが訪れるのを待つ。電池Ｂの判定タイミングが訪れた場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）は、ステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、判定部５２１が、電池Ｂがフラット領域を有しているか否かを判定する。電池Ｂがフラット領域を有している場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）は、ステップＳ３に進む。電池Ｂがフラット領域を有していない場合（ステップＳ２：Ｎｏ）は、ステップＳ４に進む。

ステップＳ３では、制御部５２２が、フラット領域を有している電池Ｂに対して、ＣＣ充電を行う。具体的に、制御部５２２は、定電流充電制御を開始するとともに、電池Ｂの閉回路電圧値が所定の電圧閾値を超え、且つ／又は、電池Ｂの閉回路電圧の電圧微分値が所定の電圧微分閾値を超えたときに、定電流充電制御を停止する。

ステップＳ４では、制御部５２２が、フラット領域を有していない電池Ｂに対して、定電流充電制御を行った後に定電圧充電制御を行う（ＣＣ−ＣＶ充電を行う）。

本発明は、以上の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。

例えば、以上の実施の形態では、フラット領域を有する電池として「ＬＦＰ正極電池」を例示し、フラット領域を有しない電池として「３元系正極電池」を例示して説明した。しかし、これらは一例にすぎず、「ＬＦＰ正極電池」と「３元系正極電池」以外の電池にも本発明は適用可能である。重要なのは、充電対象である電池がフラット領域を有する場合にＣＣ−ＣＶ充電ではなくＣＣ充電を選択すること、及び、充電対象である電池がフラット領域を有するか否かに応じてＣＣ充電とＣＣ−ＣＶ充電を使い分けることである。

１ 蓄電装置
５ 電池ＥＣＵ
５１ 記憶部
５２ プロセッサ
５２１ 判定部
５２２ 制御部（充電制御部）
Ｂ Ｂａ Ｂｂ 電池

Claims (5)

1. 電池と、
   前記電池が、前記電池の充電率と前記電池の開回路電圧との対応関係においてフラット領域を有している場合に、一定電流による定電流充電制御を開始するとともに、前記電池の電圧値が所定の電圧閾値を超え、且つ／又は、前記電池の電圧微分値が所定の電圧微分閾値を超えたときに、前記定電流充電制御を停止する制御部と、
   を有することを特徴とする蓄電装置。
2. 前記電池が前記フラット領域を有しているか否かを判定する判定部をさらに有し、
   前記制御部は、前記電池が前記フラット領域を有していない場合に、前記定電流充電制御を行った後に、一定電圧による定電圧充電制御を行う、
   ことを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記判定部は、所定の充電率の区間における前記電池の充放電中の電圧の変化量が第１の閾値以下の場合に、前記電池が前記フラット領域を有していると判定し、前記区間における前記電池の充放電中の電圧の変化量が前記第１の閾値より大きい場合に、前記電池が前記フラット領域を有していないと判定する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の蓄電装置。
4. 前記判定部は、所定充電率におけるセル電圧が第２の閾値以下の場合に、前記電池が前記フラット領域を有していると判定し、前記所定充電率における前記セル電圧が前記第２の閾値より大きい場合に、前記電池が前記フラット領域を有していないと判定する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の蓄電装置。
5. 電池が、前記電池の充電率と前記電池の開回路電圧との対応関係においてフラット領域を有している場合に、一定電流による定電流充電制御を開始するとともに、前記電池の電圧値が所定の電圧閾値を超え、且つ／又は、前記電池の電圧微分値が所定の電圧微分閾値を超えたときに、前記定電流充電制御を停止する、
   ことを特徴とする蓄電装置の制御方法。

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