JP5438602B2 - 充電制御システム - Google Patents

Description

本発明は、充電制御システムに関する。

二次電池として代表的なリチウムイオン二次電池（以下、適宜「電池」と言う。）は、充放電反応にリチウムイオンの吸蔵及び放出を利用するものである。リチウムイオン二次電池は、鉛蓄電池及びニッケルカドミウム電池よりも大きなエネルギー密度が得られ、さらに、通常の使用時には充放電反応に寄与するリチウムイオンがリチウムの単体として電池内の電極に析出することが少ない。従って、リチウムの単体が電池内の電極から脱落して失活するという可能性が低く、充放電を繰り返した際の放電容量の再現性（即ちサイクル特性）に優れており、安定した充放電特性を奏する。このような理由から、リチウムイオン二次電池は、例えば携帯電話、ノートパソコン等のポータブル電子機器用電源、災害時補助用電源の用途として、さらには、鉄道、船舶、自動車及び二輪車の移動体用電源、スマートグリッドのような電力系統等の用途として、大いに期待されている。

しかしながら、リチウムイオン二次電池に対して過充電を行った場合に、電池の劣化、発熱、発火、破裂等が起きることがあり、これらを防止するために通常は電池に対して過充電対策が施されている。このような過充電対策としては、大別して二つの技術が知られている。一方は過充電そのものを未然に防止する技術であり、他方は過充電された電池の取り扱いに関する技術である。具体的な過充電対策技術として、例えば電位検知型、熱検知型、内圧検知型等の過充電対策技術が挙げられる。

過充電そのものを未然に防止する技術としての電位検知型の過充電対策技術として、例えば特許文献１には、予め設定した最大作動電圧以上の電圧で重合する芳香族化合物を非水電解液に含有させる技術が記載されている。この技術においては、過充電時の電圧において当該芳香族化合物を電気化学的に重合させ、電池の内部抵抗を増大させることにより、電池の過充電を抑制している。また、例えば特許文献２には、正極に例えばＣｕ及びＡｇ等の粒子を含有させる技術が記載されている。この技術においては、過充電時にこれらの粒子が正極から溶出し、負極にデンドライト状に析出してセパレータを貫通することによって、正負極間の微小短絡を促進させて、過充電を即時に停止させている。

一方、上記の過充電された電池の取り扱いに関する技術として、熱検知型及び内圧検知型の過充電対策技術が挙げられる。熱検知型の過充電対策技術として、例えば特許文献３には、セパレータの特有の機能であるシャットダウン機能を利用する技術が記載されている。セパレータは通常は多孔質フィルムからなり、正極及び負極の短絡防止の役割を担っている。しかしながら、例えば外部短絡、電池の充電電圧制御機能の不具合等によって過充電が起きることにより電池の温度が著しく上昇することがある。このような場合に、セパレータは、電池温度の上昇に伴って軟化して実質的に無孔質となり、電流を流せなくなる、所謂シャットダウン機能を有する。即ち、この技術においては、セパレータのシャットダウン機能により、電池の温度上昇を百数十度から二百度付近で停止させるとともに、それ以上の過充電電流を通電させることを防止することができる。また、例えば特許文献４に記載されているように、非水電解液中に電池温度上昇時に膨張する熱膨張カプセルを含有させ、過充電により電池温度が上昇した場合にこの熱膨張カプセルが膨張し、セパレータ内に非水電解液の存在しない空間を形成することにより物理的にリチウムイオンの移動を生じなくさせ、進行した過充電をこれ以上進ませないように抑制する技術もある。

さらに、内圧検知型の過充電対策技術として、例えば特許文献５には、電池容器に内圧解放機構を付与する技術が記載されている。非水電解液を用いるリチウムイオン二次電池においては、過充電状態等の電池異常時に、大電流充電若しくは放電状態が維持されることがある。このよう場合には、非水電解液と正極及び負極活物質とが反応し、電池容器内で急激かつ大量のガスが発生することで電池容器内の内圧が急激に上昇し、電池容器が突然破裂することがある。そこで、電池内の圧力が所定のものとなったときに内圧を開放する内圧解放機構を設け、電池の破裂圧力よりも低い圧力で内圧を開放することにより、電池の急激な破裂を防止することができる。また、例えば特許文献６に記載されているように、過充電初期の比較的低電圧において電極に含有させた添加剤を分解させ、その分解ガスによって内圧を上昇させ、電池が破裂及び発火する前に圧力開放弁を開放させる技術もある。

しかしながら、例えば電極若しくは非水電解液に添加剤を含有させる技術においては、例えば電極に含有させる活物質、非水電解液に含有させる成分等として利用可能な材料の種類が限定されたり、非水電解液のイオン伝導性が低下したりすることもある。また、例えば電池に圧力開放弁を設ける技術においては、電池の内部構造が複雑化したり、電池容量密度が減少したりすることがある。従って、上記の技術を適用するためには、過充電に対する電池の安全性の向上と引き換えに、電池特性をある程度犠牲にしなければならないことがある。

そのため、上記の電池内部へ過充電対策をするのではなく、電池が接続された回路に対して過充電対策を施す技術が知られている。このような技術として、例えば特許文献７には、低電圧充電用回路における制御部が電池電圧を測定し、当該電池電圧が予め設定した強制放電開始電圧に達したときに、強制放電部により強制放電終了電圧に達するまで電池を強制放電させる技術が記載されている。また、特許文献８には、電池と低電圧ダイオードとを並列に接続し、電池の電圧が過充電電圧になった場合に、低電圧ダイオードを流れる電流が急増して消費電力及び発熱が大きくなり、低電圧ダイオードと熱的に結合された温度ヒューズが溶断して充電電流を遮断する技術が記載されている。

特開平９−１０６８３５号公報 特許第４０２６５８７号公報 特開２００９−４３４８５号公報 特開２００９−２６６７４号公報 特開２００３−５９５３９号公報 特許第３０１０７８１号公報 特開２００９−７２０３９号公報 特開２００３−２８４２３７号公報

通常、高出力化並びに安全性及び信頼性の確保等の観点から電池に対して様々な技術が施されており、電池の価格は高額である。即ち、過充電等の影響により電池が劣化して新たな電池を準備することを検討する場合、電池コストの観点から、劣化の程度が軽度な場合にはできるだけ新たな電池に交換せずに古い電池を使用することが望まれる。即ち、過充電による電池の劣化の程度を評価し、その評価結果に基づいて新たな電池に交換するか否かを決定することが望ましい。具体的には、例えば電池使用者、電池管理者等の外部者が定量的な指標で電池の過充電の程度及び履歴等を把握し、それを基に電池交換の必要性を判断する方法が考えられる。そして、このような方法によれば、地球資源の観点からも、また、費用の観点からも、無駄なく電池交換を行うことができる。

しかしながら、上記特許文献１〜８に記載の技術においては、定量的な指標で電池の過充電の程度及び履歴等を把握することできず、電池交換の必要性を判断することができないという課題がある。本発明はこのような課題を解決するべくなされたものであり、その目的は、電池内部の構造を複雑化せず、過充電の程度等を外部者が客観的に把握可能となるようにした充電制御システムを提供することにある。

本発明者らは上記課題を解決するべく鋭意検討した結果、過充電時における電池の充電電流及び充電電圧を測定し記録することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。

本発明によれば、電池内部の構造を複雑化せず、過充電の程度等を外部者が客観的に把握可能となるようにした充電制御システムを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る充電制御システム１０が適用される、二次電池１を含む要部を模式的に示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る、二次電池１の充電開始後の時刻ｔに対応する、二次電池１の充電電流値（ａ）及び充電電圧値（ｂ）を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係る充電制御システム１０における各制御ステップを示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態（以下、適宜「本実施形態」と言う。）を、具体的な実施形態を挙げて説明するが、本実施形態は以下の内容に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で任意に変更して実施することができる。

［１．本実施形態に係る充電制御システムの構成］
図１は、本実施形態に係る充電制御システム１０が適用される、二次電池１を含む要部を模式的に示すブロック図である。本実施形態に係る充電制御システム１０は、二次電池１における充電に関する情報が記録される記録部４１と、二次電池１の充電電圧値を測定する電圧測定部２と、二次電池１に対する充電電流値を測定する電流測定部３と、上記充電電圧値及び上記充電電流値を参照するとともに、参照した上記充電電圧値、参照した上記充電電流値、並びに上記充電電圧値及び上記充電電流値を参照した時刻（以下、これらの３つの情報をまとめて適宜「充電情報」と言う。）を、それぞれ、記録充電電圧値、記録充電電流値及び記録参照時刻（以下、これらの３つの情報をまとめて適宜「記録充電情報」と言う。）として記録部４１に記録する状態記録部４と、上記充電電圧値が予め設定された目標電圧値よりも大きくなった時に充電を停止させる電池保護部５と、を少なくとも有するものである。また、図１においては、本実施形態に係る充電制御システム１０が適用されるものとして、充電器６も併せて示している。

二次電池１は、充電器６から供給された電力を蓄え（即ち充電）、当該電力を外部負荷に対して放電するものである。二次電池１は充電器６に接続されている。二次電池１は、例えばリチウムイオン二次電池等から構成されるが、本実施形態においては、二次電池１としてリチウムイオン二次電池を用いている。二次電池１は、一個の電池のみによって構成されていてもよいし、複数の電池により構成されていてもよい。複数の電池により構成される場合、当該複数の電池の種類は全て同じであってもよいし、その一部若しくは全部が互いに異なっていてもよい。また、二次電池１が複数の電池により構成される場合、当該複数の電池を構成するそれぞれの電池について、本実施形態に係る充電制御システム１０を適用してもよいし、また、当該複数の電池をまとめて一つの電池群とみなして、当該電池群に対して本実施形態に係る充電制御システム１０を適用してもよい。

電圧測定部２は、二次電池１の充電電圧値（即ち、二次電池１と充電器６とからなる閉回路における二次電池１の端子間電圧）を測定するものである。電圧測定部２は状態記録部４と接続され、測定された充電電圧値は状態記録部４により参照される。充電電圧値の測定方法は特に限定されず、充電電圧値は公知の任意の測定方法により測定することができる。充電電圧値の測定タイミングは任意であり、所定の時間経過毎に測定してもよいし、リアルタイムで測定してもよいが、より精度の高い充電制御を行う観点から、リアルタイムで測定することが好ましい。

また、本実施形態に係る充電制御システム１０においては、電圧測定部２は電池保護部５とも接続されている。電池保護部５については後述する。

電流測定部３は、二次電池１に対する充電電流値（即ち、二次電池１に供給される電流量）を測定するものである。電流測定部３は状態記録部４と接続され、測定された充電電流値は状態記録部４により参照される。電流の測定方法は特に限定されず、公知の任意の測定方法により測定することができる。充電電流値の測定タイミングは任意であり、所定の時間経過毎に測定してもよいし、リアルタイムで測定してもよいが、充電電圧値の場合と同様に、より精度の高い充電制御を行う観点から、リアルタイムで測定することが好ましい。また、充電電流値の測定を所定の時間経過毎に行う場合、電圧測定部２により測定される充電電圧値と同じタイミングで充電電流値も測定されることが好ましい。

ここで、本実施形態に係る充電制御システム１０において、充電電流値を測定する意義について説明する。本発明者らは、過充電時の例えば電圧プロフィール（電圧の履歴）、過充電前後の電極の構造及び組成、並びに非水電解液の成分等を分析することにより、過充電時の発熱及びガスの発生が正極及び非水電解液の分解と正極の構造変化に基づく酸素放出とに由来することを見出した。さらに、本発明者らは、当該分解及び構造変化と、目標電圧値を維持した状態で正極及び負極の間に通じた充電電流量とに相関を見出した。即ち、過充電状態において通じた充電電流量を観察することで、過充電の程度及び履歴を例えば電池使用者、電池管理者等の外部者が参照（把握）、管理等することができることを本発明者らは見出し、本発明が想到されたものである。

状態記録部４は、電圧測定部２で測定される充電電圧値、及び電流測定部３で測定される充電電流値を参照するものである。また、状態記録部４は、所定のタイミングで（後述する。）、参照した充電情報を記録充電情報として記録部４１に記録するものである。
本実施形態に係る充電制御システム１０における状態記録部４は、その内部に時計を有していることが好ましい。なお、この時計は、二次電池１の充電開始後の経過時間が把握できるものであればよく、単に経過時間を測定する例えばストップウォッチ等であってもよい。さらに、時計は、状態記録部４の内部以外に設けられていてもよい。また、本実施形態に係る充電制御システム１０が時計を有さない場合でも、充電情報を参照する時間の間隔が規定されたプログラムを用いることにより、状態記録部４が定期的に充電情報を参照する構成としてもよい。

状態記録部４が充電電圧値及び充電電流値を参照するタイミングは任意である。ただし、電圧測定部２における充電電圧値の測定、及び電流測定部３における充電電流値の測定がリアルタイムに行われている場合には、充電開始後、所定の時間毎に参照することが好ましい。また、電圧測定部２における充電電圧値の測定、及び電流測定部３における充電電流値の測定が所定の時間毎に行われている場合には、当該測定と同時に参照することが好ましい。

中でも、本実施形態に係る充電制御システム１０においては、充電電圧値及び充電電流値がリアルタイムに測定され、状態記録部４が所定の時間毎に、上記充電電圧値及び上記充電電流値を参照することが好ましい。このように所定の時間毎に参照することにより、記録部４１に記録される充電情報の量が膨大なものとならないようにすることができる。そして、状態記録部４が参照した充電電圧値が予め設定した目標電圧値よりも大きい場合に、状態記録部４は充電情報の記録部４１への記録を開始する。

なお、上記「目標電圧値」としては、例えば非水電解液の成分、並びに電池に通常含有される正極活物質の安定性（例えば電位窓に基づくもの等）及び利用率等によって決定されるため一概に言えるものではないが、例えば非水電解液としてエチレンカーボネート（ＥＣ）とエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）との混合溶液を用いる場合、電池一個当たりで５Ｖ程度が好ましく、さらに、正極活物質としてＬｉＦｅＰＯ_４を用いる場合、電池一個当たりで４．２Ｖ程度とすることが好ましい。

記録部４１は、充電情報が記録されるものである。記録部４１は情報を記録可能に構成されているものであれば特に制限されないが、例えばフロッピー（登録商標）ディスク（ＦＤ）、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）等の磁気記録媒体；ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、フラッシュメモリ（ＵＳＢメモリ等）等の半導体媒体；コンパクトディスク（ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等）、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ等）、ＨＤ−ＤＶＤ、ブルーレイディスク等の光記録媒体；等を用いることができる。中でも、記録部４１としては、例えばＵＳＢメモリ等の脱着可能なものを用いることが好ましい。記録部４１が脱着可能に構成されていることにより、例えば記録部４１としてＵＳＢメモリを用いた場合、充電情報が記録されたＵＳＢメモリを例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等に装着することにより、当該ＰＣを用いて記録された充電情報を参照することができる。また、記録部４１は１つのみ設けられてもよく、２つ以上設けられてもよい。例えば、記録部４１を２つ以上設けた場合、相互に常に自動バックアップを行うことにより、例えば１つの記録部４１が物理的損傷を受けた場合でも、他の記録部４１から記録充電情報を読み出すことができる。

また、記録部４１に記録される充電情報の形態は、特に制限されない。例えば、参照された充電電圧値及び充電電流値を、参照時刻とともに時系列に並べて表の形式にして記録することができる。ただし、より詳細な解析が可能になるという観点から、充電情報は、外部者が参照可能に記録されることが好ましい。

電池保護部５は、電圧測定部２及び充電器６に接続されているものであり、電圧測定部２により測定された充電電圧値を参照し、二次電池１の充電電圧値が目標電圧値よりも大きくなった場合に、充電器６に対して二次電池１への充電電流の通電を強制的に遮断するものである。電池保護部５の構成は特に制限されず、上記の電池保護機能を有する公知の任意の構成とすればよい。また、電池保護部５は１つのみ設けられてもよく、２つ以上を組み合わせて設けられてもよい。ただし、二次電池１をより安全に充電するという観点から、電池保護部５は２つ以上設けられることが好ましい。

本実施形態に係る充電制御システム１０が適用される二次電池１は、図１に示した充電器６により充電される。充電器６の種類に特に制限は無いが、二次電池１の特性を考慮しながら充電できるものを選定することが好ましい。例えば、本実施形態に係る充電制御システム１０においては二次電池１としてリチウムイオン二次電池を用いているため、充電器６としては、充電電流値を任意に変更しうる電流制御部（図示しない。）を内蔵し、上記充電電圧値を参照して充電電流を調整しながら充電できる、所謂定電流−定電圧充電（ＣＣ−ＣＶ充電）の形式で充電できるものが好ましい。即ち、二次電池１の充電の際、充電電圧値が目標電圧値に近づくに従って定電流充電状態から充電電流を徐々に減少させるように充電することが好ましい。以下の記載においては、本実施形態に係る充電制御システム１０が適用される充電器６に電流制御部（図示しない。）が設けられているものとして説明する。

また、充電器６は電池保護部５と接続されている。従って、例えば充電器６に設けられる電流制御部が正常に機能せず、二次電池１への充電電流の通電を電流制御部が停止させることができない場合に、電流制御部に拠らなくても、電池保護部５が充電電流の二次電池１への通電を強制的に遮断することができる。

［２．本実施形態に係る充電制御システムにおける充電制御方法］
以下、本実施形態に係る充電制御システム１０における充電制御方法を、図１に示す充電制御システム１０を例に、さらに図２及び図３を参照しながら説明する。図２は、本実施形態に係る、二次電池１の充電開始後の時刻ｔに対応する、二次電池１の充電電流値（ａ）及び充電電圧値（ｂ）を模式的に示す図であり、図３は、本実施形態に係る充電制御システム１０における各制御ステップを示すフローチャートである。以下の記載において、特に指定しない限り、単に「時刻」と記載した場合には図２に示す時刻を、また、単に「ステップ」と記載した場合には図３に示すステップを表すものとする。

本実施形態においては、図１に示す電池保護部５、及び充電器６が有する電流制御部が正常に動作しないため二次電池１への充電を制御できず、二次電池１の充電電圧値が目標電圧値以上となる場合を例に、本実施形態に係る充電制御システム１０における充電制御方法を説明する。

〔時刻ｔ０〜ｔ２：目標電圧値Ｖ１以下の領域における二次電池１の充電〕
充電器６から二次電池１に充電電流が通電されることにより、二次電池１の充電が開始される（ステップＳ１０１）。充電開始後、充電初期段階においては、定電流充電を行う（図２（ａ）参照）。二次電池１の充電が進行すると二次電池１の充電電圧値が上昇する（図２（ｂ）の時刻ｔ０〜ｔ１参照）。充電中の充電電圧値は、電圧測定部２によってリアルタイムに測定され（ステップＳ１０２）、二次電池１の充電電圧値が目標電圧値Ｖ１に到達するまで充電が行われる（ステップＳ１０３のＮｏルート）。なお、以下の記載において、目標電圧値Ｖ１よりも大きい電圧領域のことを、過充電電圧領域と言うものとする。
また、充電電圧値が目標電圧値Ｖ１以下である場合においても状態記録部４は充電電圧値及び充電電流値の参照を行っているが、充電情報の記録部４１への記録は行われていないため、図３に示すフローチャートには当該参照のステップを記載していない。

〔時刻ｔ１：電流制御部における不具合発生〕
時刻ｔ１において、充電器６が有する電流制御部に不具合が発生したものとする。従って、二次電池１のＣＣ−ＣＶ充電が行われず、充電初期と同じ充電電流値で二次電池１が充電され続ける。その結果、二次電池１の充電電圧値は上昇し続け、（図２（ｂ）の時刻ｔ１〜ｔ２参照）、二次電池１の充電電圧値は過充電電圧領域（即ち目標電圧値Ｖ１よりも大きい電圧）に到達する（ステップＳ１０３のＹｅｓルート。図２（ｂ）の時刻ｔ２近傍参照）。

〔時刻ｔ２：電池保護部５における不具合発生、並びに状態記録部４による充電情報の記録開始〕
本来ならば、時刻ｔ１において電流制御部に不具合が発生したとしても、電池保護部５が正常に機能する限り、充電は安全に停止される。しかしながら、本実施形態においては、充電電圧値が目標電圧値Ｖ１に到達するまでに電池保護部５にも不具合が発生し、二次電池１の充電を停止させられないため、充電電圧値は目標電圧値Ｖ１を超えるものとなる。（図２（ｂ）の時刻ｔ２近傍参照）。そして、状態記録部４が充電電圧値を参照し（ステップＳ１０４）、参照した充電電圧値が予め設定された目標電圧値Ｖ１よりも大きいことを検知すると（ステップＳ１０５のＹｅｓルート）、状態記録部４は、予め設定した時間毎に、充電情報を記録充電情報として記録部４１に記録する（ステップＳ１０６）。なお、参照した充電電圧値が目標電圧値Ｖ１以下である場合には、状態記録部４は引き続き参照を繰り返す（ステップＳ１０５のＮｏルート）。

ここで、参照された記録充電情報に基づき、過充電が継続的過充電（図２（ｂ）の時刻ｔ２〜ｔ３のような場合）であると状態記録部４が判断できる場合には、状態記録部４は充電情報を記録し続ける（ステップＳ１０７のＹｅｓルート及びステップＳ１０８）。しかしながら、充電電圧値が一時的に過充電電圧領域に到達する、所謂一過的過充電（例えば、原因不明のノイズによるもの、ＣＣ−ＣＶ充電時のオーバーシュートによるもの等）と状態記録部４が判断した場合には二次電池１は過充電状態ではないと判断して充電情報の記録を停止する（ステップＳ１０７のＮｏルート）。

なお、状態記録部４による「継続的過充電」であるか「一過的過充電」であるかの判断は、具体的には以下の基準に従って判断することができる。即ち、記録充電電圧値と、記録充電電流値と、充電情報を記録参照時刻に基づいて時系列に並べて得られる過充電状態の連続性とから判断することができる。具体的には、下記（１）〜（３）の少なくとも何れか一つが成立するときに継続的過充電と判断することが好適である。

（１）記録充電電圧値が目標電圧値Ｖ１の１．１倍以上である場合。
（２）記録充電電圧値が目標電圧値Ｖ１より大きく、かつ、その記録充電電圧値が目標電圧値Ｖ１の１．１倍以下の場合において、記録充電電流値が０．０５Ｃ以上である場合。なお、「Ｃ」について、満充電（ＳＯＣ１００％）の状態にある二次電池を、一時間で完全放電状態（ＳＯＣ０％）まで放電する場合の電流値を１Ｃとして定義したものである。以下の記載における「Ｃ」も同義である。
（３）目標電圧値Ｖ１より大きい記録充電電圧値が５秒以上継続した場合。なお、「５秒以上」とは、例えば記録間隔が０．５秒であれば１０回連続、また、記録間隔が１秒であれば５回連続して目標電圧値Ｖ１より大きい充電電圧値が記録された場合を言う。
即ち、状態記録部４は、記録充電情報のうちの１種以上に基づいて、記録部４１への記録を停止することが好ましい。特に、状態記録部４が、記録充電情報の全てを考慮して記録部４１への記録を停止する場合（例えば上記（３）の場合）、継続的過充電であるか一過的過充電であるかをより厳密に判断することができるため、より精度の高い充電制御を行うことが可能である。一方で、状態記録部４が、記録充電情報のうちの１のみの情報を考慮して記録部４１への記録を停止する場合（例えば上記（１）の場合）、再使用が可能であるか否かの判定（後述する）を行う際に、１つのみの情報を考慮すればよいため判定が容易であり、例えば判定を行うためのプログラムが簡易なもので足りるという利点がある。

ステップＳ１０７において過充電が継続的過充電ではないと判断され（ステップＳ１０７のＮｏルート）、記録部４１への充電情報の記録が停止された後、状態記録部４は充電電圧値を参照し（ステップＳ１０４）、充電電圧値が目標電圧値Ｖ１以下であれば参照を繰り返す（ステップＳ１０５のＮｏルート）。また、参照した充電電圧値が目標電圧値Ｖ１より大きいことを状態記録部４が検知した場合には、状態記録部４は記録部４１への充電情報の記録を再び開始する（ステップＳ１０６）。

〔時刻ｔ３：電池保護部５の不具合解消、及び充電の停止〕
時刻ｔ３にて電池保護部５の機能が回復した場合、二次電池１への通電が強制的に遮断され、充電が停止される。従って、充電器６から二次電池１への充電電流の通電が停止し（ステップＳ１０９）、二次電池１の充電電圧値の上昇は停止する（図２（ｂ）の時刻ｔ３〜ｔ４参照）。なお、電池保護部５の不具合が解消しない場合であっても、二次電池１が通常有する自己過充電防止機能により例えば内部回路の断線が起き、安全に充電が停止される。ただし、一度断線した二次電池は通常は再使用が不可能となる。

〔時刻ｔ４：電池管理者による記録停止命令、及び充電情報の記録停止〕
通電が停止した後、外部者は状態記録部４に対して充電情報の記録停止命令を発する（ステップＳ１１０）。記録停止命令の具体的な発し方は任意であるが、例えば状態記録部４による記録を停止させるボタンを押下する等して停止させればよい。そして、この操作により、状態記録部４による充電情報の記録が停止される（ステップＳ１１１）。また、外部者から記録停止命令が発せられなくても、例えば参照した充電電圧値が目標電圧値Ｖ１以下で所定の時間一定であった場合、状態記録部４による記録を停止させるようにしてもよい。一方で、所定の時間以上過充電状態にあった場合、若しくは所定の電流量以上の充電電流が通電した場合等には、二次電池１の再使用は極めて難しく、後述する過充電の影響を見積もる必要が無いため、このような場合を検出して自動的に記録停止するプログラムを状態記録部４に記憶させておいてもよい。

〔時刻ｔ５：二次電池１への過充電の影響の数値化〕
外部者は、記録充電情報に基づいて、二次電池１への過充電の影響を見積もる（即ち解析）ことができる（ステップＳ１１２）。影響を見積もる方法に特に制限はないが、例えば、記録充電情報に基づいて、目標電圧値における充電電流値を、当該充電電流値での過充電が起きていた時間で積分して得られた積分値（図２（ａ）における斜線部の面積）を基に見積もることができる。得られた数値は、二次電池１がさらに利用可能であるか否かを判断する際の指標となるものである。

上記積分値と二次電池１に対する過充電の影響の程度との相関は、例えば正極に用いられる材料、非水電解液の成分及びその含有量、充電時の目標電圧値における正極活物質の利用率等を考慮して総合的に判断することが好ましいため一概には言えない。例えば、正極活物質としてＬｉＦｅＰＯ_４、非水電解液の組成にＥＣ、ＥＭＣ及びＤＭＣを含む場合、５．２Ｖの充電電圧において、１Ｃ相当の電流を０．３時間以上通電した二次電池においては、その二次電池が受けるダメージは無視できないほど大きなものとなるため、安全性の観点から過充電後の二次電池の再使用は難しいものとなる。具体的には、再使用が可能であるか否かの積分値の閾値としては、∫Ｉｄｔ＝０．３（即ち、図２（ａ）における斜線部の面積が０．３）となる。
なお、通常は、上記積分値が大きいほど、二次電池１に対する過充電の影響が大きく、一方で、積分値が小さいほど二次電池１に対する過充電の影響が小さいと判断することができる。

積分値を算出する手段としては、例えば脱着可能に構成された記録部４１に記録された充電情報をＰＣ等に取り込み、当該ＰＣを用いて積分値を算出することができる。ただし、より簡便に二次電池１への過充電の影響を見積もることができるという観点から、本実施形態の充電制御システム１０においては、上記の算出を行うプログラムが記憶され、当該プログラムによって算出された値に基づいて（即ち、充電情報に基づいて）、過充電後の二次電池１がさらに使用可能であるか否かの判定を行う判定部（図示しない。）を有することが好ましい。そして、当該判定部により判定された結果が、当該判定部によって例えば液晶画面等の表示部（図示しない。）に表示されることが好ましい。なお、表示部には、算出された値そのものが表示されたり、数値に応じて異なる記号が表示されたりする等、その表示の形態は任意である。また、表示部として例えばランプ、ＬＥＤ等を用いる場合、例えば再使用不可能な場合には赤、残り２〜３回再使用可能な場合には黄、過充電の影響は無視できる程度であり、通常の再使用が可能である場合には緑を点灯させる等の表示を行うことも可能である。

以上のように、本実施形態に係る充電制御システム１０においては、充電情報の記録は、状態記録部４による充電電圧値が目標電圧値Ｖ１を超過したことの検知を記録開始トリガとして行われる。充電情報の記録は、本実施形態においては予め設定した時間毎で継続し、外部者が状態記録部４へ記録停止命令を発した場合に停止される。そして、記録部４１に記録された充電情報は、外部者が記録停止命令を発する前、若しくは発した後のいずれにおいても、外部者は参照可能である。

１ 二次電池
２ 電圧測定部
３ 電流測定部
４ 状態記録部
４１ 記録部
５ 電池保護部
６ 充電器
１０ 充電制御システム

Claims (6)

1. 正極、負極及び非水電解液を備える二次電池における充電に関する情報を記録する充電制御システムであって、
   該情報が記録される記録部と、
   該二次電池の充電電圧値を測定する電圧測定部と、
   該二次電池に対する充電電流値を測定する電流測定部と、
   該充電電圧値及び該充電電流値を参照するとともに、参照した該充電電圧値、参照した該充電電流値、並びに該充電電圧値及び該充電電流値を参照した時刻を、それぞれ、記録充電電圧値、記録充電電流値及び記録参照時刻として該記録部に記録する状態記録部と、
   該充電電圧値が予め設定された目標電圧値よりも大きくなった時に該充電を停止させる電池保護部と、を少なくとも有し、
   該電池保護部に不具合が発生して該充電を停止させられず、該充電電圧値が該目標電圧値より大きくなったことを該状態記録部が検知したときに、該状態記録部が、該充電電圧値、該充電電流値、及び該参照時刻の該記録部への記録を開始し、
   該記録部への記録開始後、該記録状態部が、少なくとも該記録充電電流値に基づいて、該記録部への記録を停止することを特徴とする、充電制御システム。
2. 該充電電圧値、該充電電流値、及び該参照時刻の該記録部への記録停止後、
   該充電電圧値が該目標電圧値より大きいことを該状態記録部が検知したときに、該状態記録部が、該充電電圧値、該充電電流値、及び該参照時刻の該記録部への記録を再び開始することを特徴とする、請求項１に記載の充電制御システム。
3. 該充電電圧値、該充電電流値、及び該参照時刻が、外部者により参照可能に記録されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の充電制御システム。
4. 該記録部が脱着可能に構成されていることを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の充電制御システム。
5. 該充電制御システムがさらに判定部及び表示部を有し、
   該判定部が、該記録充電電圧値、該記録充電電流値、及び該参照時刻に基づいて、該二次電池がさらに使用可能であるか否かを判定し、
   該判定部が、該判定の結果を該表示部に表示することを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載の充電制御システム。
6. 過充電後の該二次電池がさらに使用可能であるかの判定を行う判定部を有し、
   該判定部が、該記録の停止後に、該目標電圧値における該記録充電電流値を、該記録充電電流値での過充電が起きていた時間で積分して得られた積分値に基づき、該過充電後の二次電池がさらに使用可能であるかの判定を行うことを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載の充電制御システム。

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