JP6674502B2 - 充電制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、二次電池に供給される充電電流を制御する充電制御装置に関する。

特許文献１には、二次電池を充電する際に、充電電流を満充電に近づく程減少させる充電パターンにしたがって充電電流を制御する技術が開示されている。

特開２０１５−２３６８４号公報

しかしながら、特許文献１では、二次電池の充電開始時の充電状態によって充電時間が長くなることや、電析を抑制できないおそれがあった。

本発明の態様は、二次電池に供給される充電電流を制御する充電制御装置であって、前記二次電池の充電状態を検出する充電状態検出部と、前記充電状態が満充電に近づく程前記充電電流が減少するように、前記充電状態と前記充電電流とを対応付けた充電パターンを記憶する記憶部と、前記二次電池の充電開始時の前記充電状態に応じて前記充電パターンを変更し、変更後の前記充電パターンにしたがって前記充電電流を制御する充電制御部と、を備え、前記充電パターンは、充電開始時の前記充電状態によって定められる充電パターンである、充電制御装置である。

本発明の態様によれば、二次電池の充電開始時の充電状態によらず、充電時間が長くなることを抑制し、かつ電析を抑制することができる。

本発明の実施の形態に係る充電制御装置を備える二次電池充電システムの機能を示すブロック図である。 図２Ａは従来の充電パターンを示す図であり、図２Ｂは理想的な充電パターンを示す図である。 記憶部に記憶された３つの充電パターンを示す図である。 充電パターンをシフトさせる例を示す図（その１）である。 充電パターンをシフトさせる例を示す図（その２）である。 充電制御装置で実施される充電制御の流れを示すフローチャートである。 低温時に二次電池を充電電流が一定電流の充電パターンを用いて充電する例を示す図である。

本発明に係る充電制御装置について、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。
［実施の形態］
図１は、本発明の実施の形態に係る二次電池充電システム１０の機能を示すブロック図である。

二次電池充電システム１０は、図１に示すように、二次電池１２、充電制御装置１４、第１電源部１６及び第２電源部１７を備える。充電制御装置１４、第１電源部１６及び第２電源部１７により、二次電池１２の充電装置が構成される。二次電池充電システム１０は、二次電池１２の急速充電又は普通充電を行うシステムである。第１電源部１６は、急速充電時に用いられる高電圧の業務用電源である。第２電源部１７は、普通充電時に用いられる低電圧の家庭用電源である。

二次電池１２としては、例えばリチウムイオン電池が用いられている。二次電池１２の用途としては、例えばパソコン、携帯電話などのモバイル機器や、電気自動車、プラグインハイブリッドカー、電動アシスト自転車、フォークリフトなどの移動体の他、ＡＥＤ（自動体外式除細動器）、道路鋲などが挙げられる。本実施の形態では、二次電池１２及び充電制御装置１４は、電気自動車又はプラグインハイブリッドカーに設けられる。

充電制御装置１４は、業務用電源である第１電源部１６に接続されたときに（急速充電モードのときに）二次電池１２を比較的大きな充電電流で高速に（短時間で）充電する。また、充電制御装置１４は、家庭用電源である第２電源部１７に接続されたときに（普通充電モードのときに）二次電池１２を比較的小さな充電電流で低速に（長時間で）充電する。

充電制御装置１４は、充電状態検出部１８、充電制御部２０及び記憶部２２を有する。

充電状態検出部１８は、二次電池１２の電圧、充電電流、放電電流等に基づいて、二次電池１２の充電率、すなわち充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を検出し、その検出結果を充電制御部２０に送る。ＳＯＣは、満充電時が１００％、完全放電時が０％である。以下では、二次電池１２の充電状態を単に「ＳＯＣ」とも呼ぶ。

記憶部２２は、例えばＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等のメモリやハードディスクにより実現され、その記憶領域に二次電池１２の少なくとも１つの充電パターンＣＰ（図３参照）のデータが保存されている。充電パターンＣＰは、図３から分かるように、二次電池１２に供給される充電電流の制御に用いられる、二次電池１２の充電状態と充電電流とを対応付けたパターンであり、「充電プロファイル」とも呼ばれる。

充電制御部２０は、第１電源部１６又は第２電源部１７に接続され、接続された電源部から電流の供給を受け、該電流を調整し、調整後の電流を充電電流として二次電池１２に供給する。詳述すると、充電制御部２０は、充電状態検出部１８での検出結果及び充電モードに基づいて、必要に応じて記憶部２２に保存された少なくとも１つの充電パターンＣＰを用いて電源部からの電流を調整することにより、二次電池１２に供給する充電電流を制御する。充電制御部２０は、交流電流を直流電流に変換するインバータ等を含み、該インバータ等を用いて充電電流を制御する。

また、充電制御部２０は、充電モードが急速充電モード及び普通充電モードのいずれであるかを判断するモード判断機能を有する。具体的には、充電制御部２０は、第１電源部１６に接続されたときに急速充電モードであると判断し、第２電源部１７に接続されたときに普通充電モードであると判断する。

充電状態検出部１８及び充電制御部２０は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ）等により実現される。

先ず、二次電池充電システム１０により二次電池１２を急速充電する場合について説明する。

ところで、リチウムイオン電池を特に高電圧・高電流で充電する場合に、ＳＯＣが高くなる程、Ｌｉ電析（リチウムイオン電池においてＬｉ金属が負極表面に析出すること）が発生し易くなることが知られている。Ｌｉ電析は、二次電池１２の性能劣化や熱暴走の要因となるため、抑制することが必要である。つまり、ＳＯＣの増加に応じて、充電電流を下げる必要がある。一方で、ＳＯＣの値に対して充電電流を下げすぎると、充電時間が長くなる懸念がある。

そこで、例えば従来技術では、図２Ａに示すように、充電電流をＳＯＣが満充電状態に近づく程段階的に減少させる充電パターンにしたがって充電電流を制御している。この充電パターンは、ＳＯＣが０〜３０％のときは充電電流が一定電流Ｉ_１００、ＳＯＣが３０〜５０％のときは充電電流が一定電流Ｉ_２００、ＳＯＣが５０〜１００％のときは充電電流が一定電流Ｉ_３００となる充電パターンＣＰ_０である。

ここで、二次電池１２を同じＳＯＣ（例えば１００％）まで充電する場合、二次電池１２の充電開始時のＳＯＣが低いほど（二次電池への電力供給量が多いほど）、Ｌｉ電析が発生しやすくなる。したがって、二次電池１２への電力供給量が多くなるほど充電電流を小さくする必要がある。つまり、充電開始時のＳＯＣ毎に理想的な充電パターンが存在する。

従来技術では、二次電池の充電開始時のＳＯＣによらず同一の充電パターンＣＰ_０を用いるので（充電開始時のＳＯＣによらずＳＯＣ毎の充電電流が決まっているので）、Ｌｉ電析を抑制しつつ充電時間の長期化を抑制するのが困難となる。

充電開始時のＳＯＣを３０％としたときの理想的な（充電時間の長期化抑制とＬｉ電析抑制をバランスさせた）充電パターンＣＰ_３０が図２Ｂに太い実線で示されている。図２Ｂには、充電パターンＣＰ_３０と比較するために充電パターンＣＰ_０が細い実線で示されている。充電パターンＣＰ_３０は、ＳＯＣが３０〜６０％のときに充電電流を一定電流Ｉ_１００とし、ＳＯＣが６０〜８０％のときに充電電流を一定電流Ｉ_２００とし、ＳＯＣが８０〜１００％のときに充電電流を一定電流Ｉ_３００とする充電パターンである。

図２Ｂから、充電パターンＣＰ_０では、ＳＯＣが３０〜８０％の範囲において、充電パターンＣＰ_３０に比べて、充電電流が小さいことが分かる（図２Ｂのハッチング部分参照）。このことから、二次電池の充電開始時のＳＯＣによらず充電パターンＣＰ_０をそのまま用いる場合には、充電時間の長期化を招くことが分かる。

そこで、本実施の形態では、二次電池１２の充電中に任意のＳＯＣに対してＬｉ電析を発生させない、できるだけ大きな充電電流で充電を行うべく、充電制御部２０は、複数の充電パターンＣＰから、二次電池１２の充電開始時のＳＯＣに応じて適切な充電パターンＣＰを選択し、選択した充電パターンＣＰを必要に応じて変更することとしている。

具体的には、充電制御部２０は、上記複数の充電パターンＣＰとして、充電開始時のＳＯＣがそれぞれ３０％、５０％、７０％のときを基準充電状態とし、ＳＯＣが満充電状態に近づくほど段階的に減少する３つの充電パターンＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３（図３参照）を選択的に用いる。

この際、以下に詳細に説明するように、充電制御部２０は、３つの充電パターンＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３から、基準充電状態が二次電池１２の充電開始時のＳＯＣに最も近く、且つ、該ＳＯＣより高い充電パターンＣＰを選択して用いる。

充電パターンＣＰ１は、ＳＯＣが３０〜５０％の範囲にあるときに充電電流が一定電流Ｉ_１となり、ＳＯＣが５０〜７０％の範囲にあるときに充電電流が一定電流Ｉ_２（＜Ｉ_１）となり、ＳＯＣが７０〜１００％の範囲にあるときに充電電流が一定電流Ｉ_３（＜Ｉ_２）となる。Ｉ_１の値は、ＳＯＣが３０〜５０％の範囲にあるときにＬｉ電析が発生しない最大値もしくは該最大値を僅かに下回る値である。Ｉ_２の値は、ＳＯＣが５０〜７０％の範囲にあるときにＬｉ電析が発生しない最大値もしくは該最大値を僅かに下回る値である。Ｉ_３の値は、ＳＯＣが７０〜１００％の範囲にあるときにＬｉ電析が発生しない最大値もしくは該最大値を僅かに下回る値である。

このように、充電パターンＣＰ１は、充電開始時の充電状態が３０％に設定された、３０〜１００％のＳＯＣに対応する充電パターンＣＰである。すなわち、充電パターンＣＰ１は、二次電池１２の充電開始時のＳＯＣが３０％のときに理想的な（最適な）充電パターンＣＰである。

ここで、充電パターンＣＰ１は二次電池１２の充電開始時のＳＯＣが３０％のときにＬｉ電析が発生しない充電パターンＣＰなので、充電制御部２０が、充電パターンＣＰ１をＳＯＣが低くなる側へシフトさせ、シフト後の充電パターンＣＰ１ｓにしたがって充電電流を制御しても、Ｌｉ電析は発生しない。

そこで、充電制御部２０は、二次電池１２の充電開始時のＳＯＣが０〜３０％の場合には、基準充電状態が３０％の充電パターンＣＰ１を用いる。具体的には、充電制御部２０は、充電パターンＣＰ１の基準充電状態（充電パターンＣＰ１において設定された充電開始時のＳＯＣ）が二次電池１２の充電開始時のＳＯＣ（例えば２０％）に一致するように充電パターンＣＰ１をＳＯＣが低くなる側にシフトさせ（図４参照）、シフト後の充電パターンＣＰ１ｓにしたがって充電電流を制御する。なお、図４は、一例として、Ｉ_１＝１００Ａ、Ｉ_２＝５０Ａ、Ｉ_３＝１０Ａのときを示している。図４において、充電パターンＣＰ１が実線で示され、充電パターンＣＰ１をＳＯＣ１０％分だけシフトさせた充電パターンＣＰ１ｓが破線で示されている。この場合にも、Ｌｉ電析を発生させずに、充電が可能である。

図５には、図４に示す充電パターンＣＰ１のシフトの理解を容易にするためのイメージ図が示されている。図５から分かるように、充電パターンＣＰ１をＳＯＣ１０％分だけシフトさせて得られたシフト後の充電パターンＣＰ１ｓは、充電開始時のＳＯＣが２０％であり、ＳＯＣが２０〜４０％のときに充電電流がＩ_１＝１００Ａ、ＳＯＣが４０〜６０％のときに充電電流がＩ_２＝５０Ａ、ＳＯＣが６０〜１００％のときに充電電流がＩ_３＝１０Ａとなる。

なお、このように充電パターンＣＰ１をＳＯＣが低くなる側にシフトさせた場合、シフト後の充電パターンＣＰ１ｓにおけるＸ（＞７０）〜１００％のＳＯＣに対応する部分がない。そこで、充電制御部２０は、充電パターンＣＰ１ｓにおける充電終了時以降（ＳＯＣがＸ〜１００％のとき）は、予め決められた一定の充電電流Ｉ_４（≦Ｉ_３）で充電しても良いし、充電パターンＣＰ１ｓにおける充電終了時のＳＯＣで充電を終了しても良い。

充電パターンＣＰ２は、充電開始時のＳＯＣが５０％であり、ＳＯＣが５０〜７０％の範囲にあるときに充電電流が一定電流Ｉ_５となり、ＳＯＣが７０〜１００％の範囲にあるときに充電電流が一定電流Ｉ_６（Ｉ_６＜Ｉ_５）となる充電パターンＣＰである。Ｉ_５の値は、ＳＯＣが５０〜７０％の範囲にあるときにＬｉ電析が発生しない最大値もしくは該最大値を僅かに下回る値である。Ｉ_６の値は、ＳＯＣが７０〜１００％の範囲にあるときにＬｉ電析が発生しない最大値もしくは該最大値を僅かに下回る値である。

このように、充電パターンＣＰ２は、充電開始時のＳＯＣが５０％に設定された、５０〜１００％のＳＯＣに対応する充電パターンＣＰである。すなわち、充電パターンＣＰ２は、二次電池１２の充電開始時のＳＯＣが５０％のときに理想的な（最適な）充電パターンＣＰである。

ここで、充電パターンＣＰ２は二次電池１２の充電開始時のＳＯＣが５０％のときにＬｉ電析が発生しない充電パターンＣＰなので、充電制御部２０が、充電パターンＣＰ２をＳＯＣが低くなる側へシフトさせ、シフト後の充電パターンＣＰ２ｓにしたがって充電電流を制御しても、Ｌｉ電析は発生しない。

そこで、充電制御部２０は、二次電池１２の充電開始時のＳＯＣが３０〜５０％の場合には、基準充電状態が５０％の充電パターンＣＰ２を用いる。具体的には、充電制御部２０は、充電パターンＣＰ２の基準充電状態（充電パターンＣＰ２において設定された充電開始時のＳＯＣ）が二次電池１２の充電開始時のＳＯＣに一致するように充電パターンＣＰ２をＳＯＣが低くなる側にシフトさせ、シフト後の充電パターンＣＰ２ｓにしたがって充電電流を制御する。この場合にも、Ｌｉ電析を発生させずに、充電が可能である。

なお、このように充電パターンＣＰ２をＳＯＣが低くなる側にシフトさせた場合、シフト後の充電パターンＣＰ２ｓにおけるＹ（＞５０）〜１００％のＳＯＣに対応する部分がない。そこで、充電制御部２０は、充電パターンＣＰ２ｓにおける充電終了時以降（ＳＯＣがＹ〜１００％のとき）は、予め決められた一定の充電電流Ｉ_７（≦Ｉ_６）で充電しても良いし、充電パターンＣＰ２ｓにおける充電終了時のＳＯＣで充電を終了しても良い。

充電パターンＣＰ３は、充電開始時のＳＯＣが７０％であり、ＳＯＣが７０〜８５％の範囲にあるときに充電電流が一定電流Ｉ_８となり、ＳＯＣが８５〜１００％の範囲にあるときに充電電流が一定電流Ｉ_９（Ｉ_９≦Ｉ_８）となる充電パターンＣＰである。Ｉ_８の値は、ＳＯＣが７０〜８５％の範囲にあるときにＬｉ電析が発生しない最大値もしくは該最大値を僅かに下回る値である。Ｉ_９の値は、ＳＯＣが８５〜１００％の範囲にあるときにＬｉ電析が発生しない最大値もしくは該最大値を僅かに下回る値である。

このように、充電パターンＣＰ３は、充電開始時のＳＯＣが７０％に設定された、７０〜１００％のＳＯＣに対応する充電パターンＣＰである。すなわち、充電パターンＣＰ３は、二次電池１２の充電開始時のＳＯＣが７０％のときに理想的な（最適な）充電パターンＣＰである。

ここで、充電パターンＣＰ３は二次電池１２の充電開始時のＳＯＣが７０％のときにＬｉ電析が発生しない充電パターンＣＰなので、充電制御部２０が、充電パターンＣＰ３をＳＯＣが低くなる側へシフトさせ、シフト後の充電パターンＣＰ３ｓにしたがって充電電流を制御しても、Ｌｉ電析は発生しない。

そこで、充電制御部２０は、二次電池１２の充電開始時のＳＯＣが５０〜７０％の場合には、基準充電状態が７０％の充電パターンＣＰ３を用いる。具体的には、充電制御部２０は、充電パターンＣＰ３の基準充電状態（充電パターンＣＰ３において設定された充電開始時のＳＯＣ）が二次電池１２の充電開始時のＳＯＣに一致するように充電パターンＣＰ３をＳＯＣが低くなる側にシフトさせ、シフト後の充電パターンＣＰ３ｓにしたがって充電電流を制御する。この場合にも、Ｌｉ電析を発生させずに、充電が可能である。

なお、このように充電パターンＣＰ３をＳＯＣが低くなる側にシフトさせた場合、シフト後の充電パターンＣＰ３ｓにおけるＺ（＞３０）〜１００％のＳＯＣに対応する部分がない。そこで、充電制御部２０は、充電パターンＣＰ３ｓにおける充電終了時以降（ＳＯＣがＺ〜１００％のとき）は、予め決められた一定の充電電流Ｉ_１０（≦Ｉ_９）で充電しても良いし、充電パターンＣＰ３ｓにおける充電終了時のＳＯＣで充電を終了しても良い。

以上のようにして、本実施の形態では、充電制御部２０が充電パターンＣＰ１〜ＣＰ３を用いることにより、充電開始時のＳＯＣが０〜７０％のときに、所望のＳＯＣ範囲に対してＬｉ電析の発生を抑制できる、比較的大きな充電電流で二次電池１２を充電することができる。なお、二次電池１２の充電開始時のＳＯＣが７０％より高く１００％以下となる範囲にある場合には、充電制御部２０は、基準充電状態がこの範囲に最も近い充電パターンＣ３（基準充電状態が７０％の充電パターンＣＰ）をそのまま（シフトさせずに）用いても良い。また、充電制御部２０は、このＳＯＣ範囲（７０〜１００％）において、充電電流を予め決められた一定電流で制御するようにしても良い。

なお、必ずしも充電パターンＣＰ１〜ＣＰ３をすべて用意する必要はなく、要は、少なくとも１つの充電パターンＣＰを用意すれば良い。例えば、二次電池１２の充電開始時のＳＯＣが低ＳＯＣ範囲（例えば０〜３０％）に限定されるような場合には、充電制御部２０は、充電パターンＣＰ１のみを必要に応じてシフトさせて用いても良い。また、二次電池１２の充電開始時のＳＯＣが高ＳＯＣ範囲（例えば５０〜７０％）に限定されるような場合には、充電制御部２０は、充電パターンＣＰ３のみを必要に応じてシフトさせて用いても良い。また、二次電池１２の充電開始時のＳＯＣが中ＳＯＣ範囲（例えば３０〜５０％）に限定されるような場合には、充電制御部２０は、充電パターンＣＰ２のみを必要に応じてシフトさせて用いても良い。また、二次電池１２の充電開始時のＳＯＣが低ＳＯＣ範囲及び中ＳＯＣ範囲に限定されるような場合には、充電制御部２０は、充電パターンＣＰ１、ＣＰ２をそれぞれ必要に応じてシフトさせて用いても良い。また、二次電池１２の充電開始時のＳＯＣが中ＳＯＣ範囲及び高ＳＯＣ範囲に限定されるような場合には、充電制御部２０は、充電パターンＣＰ２、ＣＰ３をそれぞれ必要に応じてシフトさせて用いても良い。

また、充電制御部２０は、充電パターンＣＰをＳＯＣが低くなる方向にシフトさせる際、該充電パターンＣＰの基準充電状態（充電開始時のＳＯＣ）を実際の二次電池１２の充電開始時のＳＯＣに必ずしも一致させる必要はなく、例えば実際の二次電池１２の充電開始時のＳＯＣよりも低いＳＯＣに一致させても良い。

以上、二次電池充電システム１０により急速充電を行う場合について詳細に説明したが、低電圧・低電流で充電を行う普通充電の場合には、一般的にはＬｉ電析を考慮する必要がないため、充電制御部２０は、上述したＳＯＣが高くなるほど充電電流が段階的に減少する充電パターンＣＰを用いなくても良い。そこで、充電制御部２０は、普通充電モードの場合に、所定値（Ｉ_１〜Ｉ_１０のすべてより小さい値）以下の一定の充電電流で二次電池１２を充電する。このとき、充電制御部２０は、二次電池１２の充電開始時のＳＯＣに応じて、一定電流を変更しても良い。なお、普通充電の場合であっても、例えばＬｉ電析を考慮する必要があるような場合には、上述したＳＯＣが高くなるほど充電電流が段階的に減少する充電パターンＣＰを用いても良い。

以下に、二次電池１２に対する充電時に充電制御装置１４で実施される充電制御の具体例について、図６を参照して説明する。図６のフローチャートは、充電制御部２０で実行される処理アルゴリズムに基づいている。

二次電池１２に対する充電は、充電制御部２０が第１電源部１６又は第２電源部１７に接続されたときに開始される。なお、手動のスイッチを設けて、ユーザによるスイッチのオンオフにより、二次電池１２の充電のオンオフを切り替えても良い。また、記憶部２２には、上述した充電パターンＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３のデータが格納されている。

最初のステップＳ１では、充電状態検出部１８が二次電池１２の充電開始時の充電状態を検出する。すなわち、充電状態検出部１８は、充電制御部２０が第１電源部１６又は第２電源部１７に接続されたときの二次電池１２の充電状態を検出し、その検出結果を充電制御部２０に送る。

次のステップＳ２では、充電制御部２０が、充電モードが急速充電モードであるか否かを判断する。ここでの判断が肯定されると（急速充電モードの場合、すなわち充電制御部２０が第１電源部１６に接続された場合）ステップＳ３に移行し、否定されると（普通充電モードの場合、すなわち充電制御部２０が第２電源部１７に接続された場合）ステップＳ６に移行する。

ステップＳ３では、充電制御部２０が、第１電源部１６に接続されたときの充電状態検出部１８での検出結果（二次電池１２の充電開始時のＳＯＣ）に応じて、記憶部２２に記憶された３つの充電パターンＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３のデータから１つの充電パターンＣＰのデータを選択する。具体的には、充電制御部２０は、二次電池１２の充電開始時のＳＯＣが０％以上３０％以下のときには、充電パターンＣＰ１のデータを選択する。充電制御部２０は、二次電池１２の充電開始時のＳＯＣが３０％より高く５０％以下のときには、充電パターンＣＰ２のデータを選択する。充電制御部２０は、二次電池１２の充電開始時のＳＯＣが５０％より高く７０％以下のときには、充電パターンＣＰ３のデータを選択する。

次のステップＳ４では、充電制御部２０が、第１電源部１６に接続されたときの充電状態検出部１８での検出結果（二次電池１２の充電開始時のＳＯＣ）に応じて、選択した充電パターンＣＰをＳＯＣが低くなる側にシフトさせて該充電パターンＣＰの基準充電状態を二次電池１２の充電開始時のＳＯＣに一致させる。すなわち、充電制御部２０は、選択した充電パターンＣＰのデータを該充電パターンＣＰの基準充電状態と二次電池１２の充電開始時のＳＯＣとの差分だけＳＯＣが減少する方向にシフトさせる。このため、二次電池１２の充電開始時のＳＯＣが、選択した充電パターンＣＰの基準充電状態に一致するときには、上記シフトは行われない。

次のステップＳ５では、充電制御部２０が、シフト後の充電パターンＣＰｓにしたがって充電電流を制御する。具体的には、充電制御部２０が、第１電源部１６から供給された電流を、シフト後の充電パターンＣＰｓのデータに応じて調整し、調整後の電流を充電電流として二次電池１２に供給する（図３参照）。ステップＳ５が実行されると、フローは、終了する。なお、シフト後の充電パターンＣＰｓは充電終了時のＳＯＣが１００％未満となるので、充電制御部２０は、該充電終了時のＳＯＣ（１００％未満のＳＯＣ）で充電を終了しても良いし、上述したように予め決められた一定の充電電流でＳＯＣが１００％になるまで充電しても良い。

ステップＳ６では、充電制御部２０が充電電流を上記所定値以下の一定電流に制御する。具体的には、充電制御部２０は、二次電池１２の充電開始時の充電状態に応じて、予め設定された一定の充電電流（上記所定値以下の一定電流）の大きさを変更し、第２電源部１７から供給された電流を変更後の一定の充電電流に調整して二次電池１２に供給する。このとき、充電制御部２０は、二次電池１２の充電開始時の充電状態が低い程、充電電流を小さくする。ステップＳ６が実行されると、フローは終了する。

［変形例］
ところで、リチウムイオン電池において、該リチウムイオン電池の温度が低くなる程、Ｌｉ電析が発生しやすくなることが知られている。

そこで、充電開始時のＳＯＣ（基準充電状態）が同一であり、複数の温度に個別に対応する複数の充電パターンＣＰｔ（低い温度に対応する充電パターンＣＰｔほど充電電流が小さい複数の充電パターンＣＰｔ）を用意しても良い。このとき、充電制御部２０は、複数の充電パターンＣＰｔから、二次電池１２の温度に応じた充電パターンＣＰｔを選択し、選択した充電パターンＣｐｔを必要に応じてＳＯＣが低くなる方向へシフトさせ、シフト後の充電パターンＣＰｔで充電電流を制御することが好ましい。

このような制御を実現するために、記憶部２２に複数の充電パターンＣＰｔを記憶させておくとともに、二次電池１２の温度を検出する温度センサ（接触型及び非接触型のいずれでも良い）を設けることが好ましい。

また、充電開始時のＳＯＣ（基準充電状態）が同一の複数の充電パターンＣＰｔの組を充電開始時のＳＯＣ毎に複数組（充電開始時のＳＯＣが互いに異なる複数組）用意することにより、充電制御部２０は、二次電池１２の充電開始時のＳＯＣ及び温度に応じた最適な充電パターンＣＰｔを選択して用いることができる。

このような制御を実現するために、記憶部２２に複数の充電パターンＣＰｔの組を複数組記憶させておくとともに、二次電池１２の温度を検出する温度センサ（接触型及び非接触型のいずれでも良い）を設けることが好ましい。そして、充電制御部２０は、二次電池１２の充電開始時のＳＯＣに応じて上記複数組から１組を選択し、その１組の複数の充電パターンＣＰｔから、上記温度センサの検出結果に応じた充電パターンＣｐｔを選択しても良い。さらに、充電制御部２０は、選択した充電パターンＣｐｔを必要に応じてＳＯＣが低くなる方向へシフトさせ、シフト後の充電パターンＣＰｔで充電電流を制御しても良い。

以上、ＳＯＣが高くなる程充電電流が段階的に減少する充電パターンＣＰを例にとって説明してきたが、充電制御部２０は、充電電流がＳＯＣによらず一定電流である充電パターンＣＰを用いても良い。

例えば、二次電池１２が比較的低温のときには、Ｌｉ電析が非常に発生しやすいため、極力低い一定電流で充電しても良い。その一例として、図７に、基準充電状態が３０％、充電終了時のＳＯＣが７０％の一定電流（例えば２０Ａ）の充電パターンＣＰ（図７の実線）が示されている。充電制御部２０は、この一定電流の充電パターンを充電開始時のＳＯＣに応じて、低ＳＯＣ側にシフトさせても良い。図７の破線は、この一定電流の充電パターンＣＰをＳＯＣ１０％分だけシフトさせた充電パターンＣＰｓを示している。このシフト後の充電パターンＣＰｓは、充電開始時のＳＯＣが２０％、充電終了時のＳＯＣが６０％の一定電流（例えば２０Ａ）の充電パターンである。この場合、充電制御部２０は、充電パターンのシフト前後のいずれでも、Ｌｉ電析を抑制しつつ所定のＳＯＣ分（ここではＳＯＣ４０％分）だけ二次電池１２を充電することができる。

なお、充電制御に用いる充電パターンは、上記実施の形態で説明したものに限らず、要は、充電制御部２０は、二次電池１２の充電開始時のＳＯＣや温度に応じた少なくとも１つの充電パターンを用いれば良い。例えば、充電制御部２０は、充電開始時のＳＯＣや温度に応じた４つ以上の充電パターンを用いることも可能である。また、充電電流が段階的に減少する充電パターンにおいて、充電電流が減少する回数（段数）や段差（充電電流の減少幅）や各段の幅（充電電流が一定であるＳＯＣの範囲）も上記実施の形態で説明したものに限らず、適宜変更可能である。

また、上記実施の形態では、充電制御部２０は、充電電流が段階的に減少する充電パターンＣＰを用いているが、これに代えて、例えば充電電流が除々に減少する充電パターンを用いても良い。例えば、充電制御部２０は、満充電状態に近づく程充電電流が小さくなるように傾斜する充電パターンを用いても良い。また、例えば、充電制御部２０は、満充電状態に近づく程充電電流が小さくなるように段階的に傾斜角が変わる（例えば傾斜角が単調に増加又は減少する）折れ線状の充電パターンを用いても良い。

また、上記実施の形態では、充電制御部２０が充電パターンをＳＯＣが低くなる方向にシフトさせる例について説明したが、充電制御部２０は充電パターンをＳＯＣが高くなる方向にシフトさせても良い。具体的には、例えば、充電制御部２０は、充電開始時のＳＯＣが０％に設定された充電パターンＣＰ_０を、二次電池１２の充電開始時のＳＯＣが低ＳＯＣ範囲（例えばＳＯＣが０〜３０％）のときに、ＳＯＣが高くなる方向へシフトさせても良い。例えば、充電制御部２０は、充電開始時のＳＯＣが３０％に設定された充電パターンＣＰ_３０を、二次電池１２の充電開始時のＳＯＣが中ＳＯＣ範囲（例えばＳＯＣが３０〜５０％）のときに、ＳＯＣが高くなる方向へシフトさせても良い。例えば、充電制御部２０は、充電開始時のＳＯＣが７０％に設定された充電パターンＣＰ_７０を、二次電池１２の充電開始時のＳＯＣが高ＳＯＣ範囲（例えばＳＯＣが７０〜１００％）のときに、ＳＯＣが高くなる方向へシフトさせても良い。このように、充電パターンをＳＯＣが高くなる方向へシフトさせる場合、充電制御部２０は、基準充電状態が二次電池１２の充電開始時のＳＯＣ未満となるように充電パターンをシフトさせても良いし、基準充電状態が二次電池１２の充電開始時のＳＯＣに一致するように充電パターンをシフトさせても良い。なお、この場合に、充電パターンの最大シフト量をＬｉ電析が発生しない値に設定することが好ましい。また、この場合にも、充電制御部２０は、基準充電状態が互いに異なる複数の充電パターンを用いるときに、第１充電状態が充電開始時の充電状態に最も近い充電パターンを用いることが好ましい。また、充電制御部２０は、充電電流が一定となる充電パターンをＳＯＣが高くなる方向にシフトさせても良い。

なお、上記実施の形態では、充電制御装置１４は、二次電池１２としてのリチウムイオン電池の充電に用いられているが、電析が起こり得る二次電池であれば、他の二次電池の充電にも有効である。

［実施の形態及び変形例のまとめ］
上記実施の形態及び変形例をまとめると、以下のようになる。
充電制御装置１４は、二次電池１２に供給される充電電流を制御する充電制御装置１４であって、二次電池１２の充電状態を検出する充電状態検出部１８と、二次電池１２の充電状態と充電電流とを対応付けた充電パターンＣＰを記憶する記憶部２２と、二次電池１２の充電開始時の充電状態に応じて充電パターンＣＰを変更し、変更後の充電パターンＣＰｓにしたがって充電電流を制御する充電制御部２０と、を備える、充電制御装置である。

この場合、充電制御部２０は、二次電池１２の充電開始時の充電状態に応じた適切な充電パターンＣＰで充電電流を制御できるので、二次電池の充電開始時の充電状態によらず、充電時間が長くなることを抑制し、かつＬｉ電析を抑制することができる。

また、充電パターンＣＰは、二次電池１２の充電開始時の充電状態によって定められている充電パターンである。なお、充電パターンＣＰにおける充電開始時の充電状態（基準充電状態）は、二次電池１２の充電開始時のＳＯＣの頻度が多くなる値（例えば０％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％等）に設定されることが好ましい。充電パターンＣＰは、基準充電状態に応じて、充電状態と充電電流とがバランス良く対応付けられるパターンだからである。

また、充電制御部２０は、二次電池１２の充電開始時の充電状態が基準充電状態より低い場合は、充電状態が低くなる方向に充電パターンＣＰをシフトさせることで変更する。すなわち、充電制御部２０は、二次電池１２の充電開始時の充電状態が基準充電状態より低い場合は、充電パターンＣＰの充電電流と対応する充電状態が低くなるように充電パターンＣＰを変更する。この場合、二次電池１２の充電開始時の充電状態が基準充電状態よりも低くても、充電パターンＣＰを充電状態が低くなる方向にシフトさせるだけの簡単な制御で、Ｌｉ電析の発生が抑制されるように充電電流を制御することができる。このように、充電制御部２０は、充電開始時の充電状態が基準充電状態よりも低い場合でも充電パターンＣＰをシフトとして充電できるため、そのシフト範囲内については、ＳＯＣ毎に対応する充電パターンＣＰを用意する必要がない。

また、充電制御部２０は、二次電池１２の充電開始時の充電状態が基準充電状態よりも低い場合は、基準充電状態が二次電池１２の充電開始時の充電状態となるように充電パターンＣＰを充電状態が低くなる方向にシフトさせても良い。すなわち、充電制御部２０は、二次電池１２の充電開始時の充電状態が基準充電状態よりも低い場合は、充電パターンＣＰの充電電流と対応する充電状態が、二次電池１２の充電開始時の充電状態と、充電パターンＣＰの充電開始時の充電状態との差と等しい分だけ低くなるように、充電パターンＣＰを変更しても良い。

また、充電パターンＣＰは、充電パターンＣＰの充電開始時の充電状態を第１充電状態（基準充電状態）とし、第１充電状態から、第１充電状態より満充電に近い第２充電状態に達するまで、第１充電電流が対応づけられている。例えば図３に示すように、充電パターンＣＰ１は、ＳＯＣ３０％（第１充電状態）からＳＯＣ５０％（第２充電状態）まで充電電流Ｉ_１（第１充電電流）が対応付けられている。充電パターンＣＰ２は、ＳＯＣ５０％（第１充電状態）からＳＯＣ７０％（第２充電状態）まで充電電流Ｉ_５（第１充電電流）が対応付けられている。充電パターンＣＰ３は、ＳＯＣ７０％（第１充電状態）からＳＯＣ８５％（第２充電状態）まで充電電流Ｉ_８（第１充電電流）が対応付けられている。

また、充電パターンＣＰは、ｎを２以上の自然数とし、第ｎ−１充電状態から第ｎ−１充電状態より満充電に近い第ｎ充電状態に達するまで、第ｎ−１充電電流が対応づけられ、第ｎ充電状態から第ｎ充電状態より満充電に近い第ｎ＋１充電状態に達するまで、第ｎ−１充電電流より小さい第ｎ充電電流が対応づけられている。例えば図３に示すように、充電パターンＣＰ１は、ＳＯＣ３０％（第ｎ−１充電状態）からＳＯＣ５０％（第ｎ充電状態）まで充電電流Ｉ_１（第ｎ−１充電電流）が対応付けられている。さらに、充電パターンＣＰ１は、ＳＯＣ５０％（第ｎ充電状態）からＳＯＣ７０％（第ｎ＋１充電状態）まで、充電電流Ｉ_１よりも小さい充電電流Ｉ_２（第ｎ充電電流）が対応付けられている。

また、充電制御部２０は、二次電池１２の充電開始時の充電状態が、第１充電状態より低い第１'充電状態であった場合、第１'充電状態から、第１'充電状態と、第１'充電状態より満充電に近い第２'充電状態との充電状態の差分が、第１充電状態と、第２充電状態との差分と等しくなるような第２'充電状態に達するまで、第１充電電流となるように、充電パターンＣＰを変更する。例えば図４に示すように、充電制御部２０は、二次電池１２の充電開始時の充電状態がＳＯＣ３０％（第１充電状態）より低いＳＯＣ２０％（第１'充電状態）である場合、ＳＯＣ２０％（第１'充電状態）から、ＳＯＣ３０％（第１充電状態）とＳＯＣ５０％（第２充電状態）の差分（２０％）だけＳＯＣ２０％（第１'充電状態）より高いＳＯＣ４０％（第２'充電状態）まで、Ｉ_１＝１００Ａ（第１充電電流）となるように充電パターンＣＰ１をシフトさせることで変更する。

また、充電制御部２０は、ｎを２以上の自然数とし、第ｎ'−１充電状態は、第ｎ−１充電状態より低い充電状態であって、第ｎ'−１充電状態から、第ｎ'−１充電状態と、第ｎ'−１充電状態より満充電に近い第ｎ'充電状態との充電状態の差分が、第ｎ−１充電状態と、第ｎ充電状態との差分と等しくなるような第ｎ'充電状態に達するまで、第ｎ−１充電電流となり、第ｎ'充電状態から、第ｎ'充電状態と、第ｎ'充電状態より満充電に近い第ｎ'＋１充電状態との充電状態の差分が、第ｎ充電状態と、第ｎ＋１充電状態との差分と等しくなるような第ｎ'＋１充電状態に達するまで、第ｎ充電電流となるように、充電パターンＣＰを変更する。例えば図４に示すように、充電制御部２０は、ＳＯＣ３０％（第ｎ−１充電状態）より低いＳＯＣ２０％（第ｎ'−１充電状態）から、ＳＯＣ３０％（第ｎ−１充電状態）とＳＯＣ５０％（第ｎ充電状態）との差分（２０％）だけＳＯＣ２０％（第ｎ'−１充電状態）より高いＳＯＣ４０％（第ｎ'充電状態）までＩ_１＝１００Ａ（第ｎ−１充電電流）となり、ＳＯＣ４０％（第ｎ'充電状態）から、ＳＯＣ５０％（第ｎ充電状態）とＳＯＣ７０％（第ｎ＋１充電状態）との差分（２０％）だけＳＯＣ４０％（第ｎ'充電状態）より高いＳＯＣ６０％（第ｎ'＋１充電状態）までＩ_２＝５０Ａ（第ｎ充電電流）となるように充電パターンＣＰ１をシフトさせることで変更する。

また、記憶部２２は、複数の充電パターンＣＰを記憶し、複数の充電パターンＣＰは、充電開始時の充電状態が互いに異なり、充電制御部２０は、充電パターンＣＰの充電開始時の充電状態が、二次電池１２の充電開始時の充電状態より高く、且つ、二次電池１２の充電開始時の充電状態に最も近い充電パターンＣＰを用い、用いた充電パターンＣＰを二次電池１２の充電開始時の充電状態に応じて変更（シフト）することが好ましい。この場合、充電電流を比較的高い状態に保ちつつＬｉ電析を抑制できる。

また、充電制御装置１４は、二次電池１２の温度を検出する温度センサ（温度検出部）を備え、記憶部２２は、二次電池１２の温度に応じて複数の充電パターンを記憶し、充電制御部２０は、二次電池１２の温度に応じた充電パターンを用い、用いた充電パターンを充電開始時の充電状態に応じて変更しても良い。

また、二次電池１２の温度に応じた複数の充電パターンは、温度が低い程充電電流が小さくなることが好ましい。

また、充電制御部２０は、所定値（例えばＩ_１〜Ｉ_１０のすべてより小さい値）以下の充電電流で二次電池１２を充電する場合（普通充電する場合）は、満充電に近づく程減少する充電パターンを用いずに、充電電流を当該所定値以下の一定電流に制御しても良い。また、充電制御部２０は、二次電池１２の充電開始時の充電状態に応じて、上記一定電流の大きさを変更しても良い、すなわち充電電流が一定の充電パターンを充電電流が増加する方向又は減少する方向にシフトすることで変更しても良い。

また、充電制御装置１４は、二次電池１２の温度を検出する温度センサ（温度検出部）を備え、記憶部２２は、二次電池１２の温度に応じて複数の充電パターンを記憶し、充電制御部２０は、二次電池１２の温度に応じた充電パターンを用い、用いた充電パターンを充電開始時の充電状態に応じて変更しても良い。

１０…二次電池充電システム １２…二次電池
１４…充電制御装置 １６…第１電源部
１７…第２電源部 １８…充電状態検出部
２０…充電制御部 ２２…記憶部

Claims (12)

1. 二次電池に供給される充電電流を制御する充電制御装置であって、
   前記二次電池の充電状態を検出する充電状態検出部と、
   前記充電状態が満充電に近づく程前記充電電流が減少するように、前記充電状態と前記充電電流とを対応付けた充電パターンを記憶する記憶部と、
   前記二次電池の充電開始時の前記充電状態に応じて前記充電パターンを変更し、変更後の前記充電パターンにしたがって前記充電電流を制御する充電制御部と、
   を備え、
   前記充電パターンは、充電開始時の前記充電状態によって定められる充電パターンである、充電制御装置。
2. 請求項１に記載の充電制御装置であって、
   前記充電制御部は、前記充電開始時の前記充電状態が、前記充電パターンの前記充電開始時の前記充電状態より低い場合は、前記充電パターンの前記充電電流と対応する前記充電状態が低くなるように、前記充電パターンを変更する、充電制御装置。
3. 請求項１又は２に記載の充電制御装置であって、
   前記充電制御部は、前記充電開始時の前記充電状態が、前記充電パターンの前記充電開始時の充電状態より低い場合は、前記充電パターンの前記充電電流と対応する前記充電状態が、前記充電開始時の前記充電状態と、前記充電パターンの前記充電開始時の前記充電状態の差と等しい分だけ低くなるように、前記充電パターンを変更する、充電制御装置。
4. 請求項１に記載の充電制御装置であって、
   前記充電パターンは、
   前記充電パターンの充電開始時の前記充電状態を第１充電状態とし、
   前記第１充電状態から前記第１充電状態より満充電に近い第２充電状態に達するまで、第１充電電流が対応づけられている、充電制御装置。
5. 請求項４に記載の充電制御装置であって、
   前記充電パターンは、
   ｎを２以上の自然数とし、
   第ｎ−１充電状態から前記第ｎ−１充電状態より満充電に近い第ｎ充電状態に達するまで、第ｎ−１充電電流が対応づけられ、
   前記第ｎ充電状態から前記第ｎ充電状態より満充電に近い第ｎ＋１充電状態に達するまで、前記第ｎ−１充電電流より小さい第ｎ充電電流が対応づけられている、充電制御装置。
6. 請求項５に記載の充電制御装置であって、
   前記充電制御部は、
   充電開始時の前記充電状態が、第１充電状態より低い第１'充電状態であった場合、
   前記第１'充電状態から、
   前記第１'充電状態と、前記第１'充電状態より満充電に近い第２'充電状態との充電状態の差分が、
   前記第１充電状態と、前記第２充電状態との差分と等しくなるような第２'充電状態に達するまで、前記第１充電電流となるように、
   前記充電パターンを変更する、充電制御装置。
7. 請求項６に記載の充電制御装置であって、
   前記充電制御部は、
   ｎを２以上の自然数とし、
   第ｎ'−１充電状態は、第ｎ−１充電状態より低い充電状態であって、
   第ｎ'−１充電状態から、
   前記第ｎ'−１充電状態と、前記第ｎ'−１充電状態より満充電に近い第ｎ'充電状態との充電状態の差分が、
   前記第ｎ−１充電状態と、前記第ｎ充電状態との差分と等しくなるような第ｎ'充電状態に達するまで、第ｎ−１充電電流となり、
   前記第ｎ'充電状態から、
   前記第ｎ'充電状態と、前記第ｎ'充電状態より満充電に近い第ｎ'＋１充電状態との充電状態の差分が、
   前記第ｎ充電状態と、前記第ｎ＋１充電状態との差分と等しくなるような第ｎ'＋１充電状態に達するまで、前記第ｎ充電電流となるように、
   前記充電パターンを変更する、充電制御装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の充電制御装置であって、
   前記記憶部は、複数の前記充電パターンを記憶し、
   複数の前記充電パターンは、前記充電開始時の前記充電状態が互いに異なり、
   前記充電制御部は、前記充電パターンの充電開始時の前記充電状態が、前記充電開始時の前記充電状態より高く、且つ、前記充電開始時の前記充電状態に最も近い前記充電パターンを用い、用いた前記充電パターンを充電開始時の前記充電状態に応じて変更する、充電制御装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の充電制御装置であって、
   前記二次電池の温度を検出する温度検出部を備え、
   前記記憶部は、前記二次電池の温度に応じて複数の前記充電パターンを記憶し、
   前記充電制御部は、前記二次電池の温度に応じた前記充電パターンを用い、用いた前記充電パターンを充電開始時の前記充電状態に応じて変更する、充電制御装置。
10. 請求項９に記載の充電制御装置であって、
    前記二次電池の温度に応じた複数の前記充電パターンは、前記温度が低い程前記充電電流が小さくなる、充電制御装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の充電制御装置であって、
    前記充電制御部は、所定値以下の前記充電電流で前記二次電池を充電する場合は、前記充電パターンを用いずに、前記充電電流を前記所定値以下の一定電流に制御する、充電制御装置。
12. 請求項１１に記載の充電制御装置であって、
    前記充電制御部は、前記二次電池の充電開始時の前記充電状態に応じて、前記一定電流の大きさを変更する、充電制御装置。

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