JP6941789B2 - 電力供給装置、蓄電システム、及び充電方法 - Google Patents

電力供給装置、蓄電システム、及び充電方法 Download PDF

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Description

本発明は、蓄電池を充電するための電力供給装置、蓄電システム、及び充電方法に関する。
近年、リチウムイオン電池の需要が拡大している。リチウムイオン電池は、電子機器用途（例えば、ＰＣ、スマートフォン）、車載用途（例えば、ＥＶ、ＰＨＥＶ）、定置型蓄電用途など、様々な用途に使用されている。特にＥＶ、ＰＨＥＶの出荷台数が増えてきており、車載用のリチウムイオン電池に対する急速充電の要求が高まっている。急速充電では電流レートを上げる必要があり、電池への負担が大きくなる。電池への負担を軽減しつつ高電流で充電する方法にパルス充電がある。
特許文献１は、電池温度が低いとき又は電圧上昇勾配が大きいとき、パルスのオン時間を短くすることにより、電池電圧が急上昇して電池への負担が大きくなることを回避する方法を開示する。
特許第４１４５０１０号公報
リチウムイオン電池の劣化要因には、電圧急上昇だけでなく、電極内における不均一反応や副反応も含まれる。リチウムイオンの拡散速度は、低温なほど遅くなる。低温時は、パルス充電のオフ期間に正常な位置に戻れないリチウムイオンが増加し、リチウムイオンの濃度分布のムラが大きくなる。
本開示はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、蓄電池をパルス充電する際の蓄電池への負担を軽減する技術を提供することにある。
上記課題を解決するために、本開示のある態様の電力供給装置は、蓄電池を充電する電力供給部と、前記蓄電池の充電期間の少なくとも一部をパルス状に充電するよう、前記電力供給部を制御する制御部と、を備える。前記制御部は、前記パルス状に充電する際の単位オン時間および単位オフ時間を、前記蓄電池の温度が低いほど、長くする。
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせ、本発明の表現を方法、装置、システム、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
本開示によれば、蓄電池をパルス充電する際の蓄電池への負担を軽減させることができる。
本発明の実施の形態に係る車両を説明するための図である。 充電部の構成例を示すブロック図である。 図３（ａ）、（ｂ）は、低温時と高温時のパルス充電パターンの一例を示す図である。 図４（ａ）、（ｂ）は、低温時と高温時の充電末期における初期電圧からの電圧変化の挙動の一例を示す図である。 図５（ａ）、（ｂ）は、低温時と高温時の電池のサイクル特性の一例を示す図である。 変形例に係る蓄電システムを説明するための図である。
図１は、本発明の実施の形態に係る車両１を説明するための図である。本実施の形態では車両１として、商用電力系統（以下、単に系統２という）から充電可能な電気自動車（ＥＶ）又はプラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）を想定する。
車両１は、蓄電モジュール１０、インバータ２０、モータ３０、充電部４０、第１スイッチＳ１及び第２スイッチＳ２を備える。蓄電モジュール１０は、蓄電池Ｅ１、温度センサＴ１、シャント抵抗Ｒｓ、電圧検出部１１、温度検出部１２、電流検出部１３、及び管理部１４を備える。蓄電池Ｅ１は走行用のモータ３０に電力を供給するためのエネルギーを蓄えるための蓄電池である。蓄電池Ｅ１は、複数の蓄電池セルが直列接続または直並列接続されて構成される。
本実施の形態では、蓄電池セルにリチウムイオン蓄電池を用いることを想定する。リチウムイオン蓄電池の正極活物質としては、例えばＮｉ比率の高いリチウムニッケル複合酸化物（NCAやNMC）が使用される。ＮＣＡを使用した場合の公称電圧は３．６Ｖ、ＮＭＣを使用した場合の公称電圧は３．６−３．７Ｖである。なお車載用途では、マンガン酸リチウムも広く使用されている。負極活物質としては、炭素材料、ケイ素、ケイ素酸化物などのケイ素化合物、ならびにスズ、アルミニウム、亜鉛、およびマグネシウムよりなる群から選択される少なくとも一種を含むリチウム合金などが例示できる。炭素材料としては、黒鉛（天然黒鉛、人造黒鉛など）、非晶質炭素などが例示できる。電解質には、リチウムによって電気分解されない非水溶液系電解質が使用される。
インバータ２０は力行時、蓄電池Ｅ１から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ３０に供給する。回生時、モータ３０から供給される交流電力を直流電力に変換して蓄電池Ｅ１に供給する。モータ３０は力行時、インバータ２０から供給される交流電力に応じて回転する。回生時、減速による回転エネルギーを交流電力に変換してインバータ２０に供給する。
蓄電池Ｅ１と、インバータ２０を繋ぐ配線間に第１スイッチＳ１が挿入される。第１スイッチＳ１にはコンタクタリレーを使用することができる。管理部１４は走行時、第１スイッチＳ１をオン状態（クローズ状態）に制御し、蓄電モジュール１０と動力系を電気的に接続する。管理部１４は非走行時、原則として第１スイッチＳ１をオフ状態（オープン状態）に制御し、蓄電モジュール１０と動力系を電気的に遮断する。
電圧検出部１１は、蓄電池Ｅ１の各セルの電圧を検出し、検出した各セルの電圧値を管理部１４に出力する。蓄電池Ｅ１と直列にシャント抵抗Ｒｓが接続される。シャント抵抗Ｒｓは、蓄電池Ｅ１に流れる電流を検出するための電流検出素子である。なお電流検出素子として、シャント抵抗Ｒｓの代わりにホール素子を用いてもよい。電流検出部１３はシャント抵抗Ｒｓの両端電圧をもとに、蓄電池Ｅ１に流れる電流の値を検出し、検出した電流値を管理部１４に出力する。蓄電池Ｅ１の近傍に温度センサＴ１が設置される。温度センサＴ１には例えば、サーミスタを使用することができる。温度検出部１２は、温度センサＴ１の出力信号をもとに蓄電池Ｅ１の温度を検出し、検出した温度値を管理部１４に出力する。
管理部１４はハードウェア資源とソフトウェア資源の協働、またはハードウェア資源のみにより実現できる。ハードウェア資源としてマイクロコンピュータ、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、その他のＬＳＩを利用できる。ソフトウェア資源としてファームウェア等のプログラムを利用できる。管理部１４は蓄電池Ｅ１の電圧値、電流値、及び温度値を監視データとして通信線を介して充電部４０に送信する。また管理部１４は、過電圧、過小電圧、過電流、又は温度異常を検出すると第１スイッチＳ１及び第２スイッチＳ２をターンオフして、蓄電池Ｅ１を保護する。
蓄電池Ｅ１は、車両１の外に設置された充電装置３から充電することができる。充電装置３と車両１は充電ケーブル４で接続される。車両１内において、充電ケーブル４に接続された給電線は充電部４０に接続される。充電部４０は第２スイッチＳ２を介して蓄電池Ｅ１に接続され、充電装置３から供給される電力を蓄電池Ｅ１に充電する。第１スイッチＳ１にもコンタクタリレーを使用することができる。なおコンタクタリレーの代わりに半導体スイッチを用いてもよい。
充電装置３は、カーディーラ、サービスエリア、商業施設、公共施設などに設置される。充電装置３は系統２に接続され、ＡＣ１００／２００Ｖの単相交流電力を充電ケーブル４を介して車両１に供給する。一般的な蓄電池Ｅ１であれば、１５Ａ以上の電流で充電すれば、数時間以内に蓄電池Ｅ１を満充電まで充電することができる。７Ａ以下の電流で充電する場合、満充電まで１２時間以上かかる。なお、ＡＣ１００Ｖで低電流で充電する場合、充電装置３を設けずに、家庭用のコンセントに充電ケーブル４のプラグを直接差し込んでもよい。
図２は、充電部４０の構成例を示すブロック図である。充電部４０は、入力フィルタ４１、全波整流回路４２、ＰＦＣ（Power Factor Correction）回路４３、ＤＣ−ＤＣコンバータ４４、及び制御部４５を備える。充電部４０は、蓄電池Ｅ１を充電する１つの機能単位としての電力供給装置を構成する。
入力フィルタ４１は、充電ケーブル４を介して外部供給される交流電力から、商用電源周波数（日本では５０／６０Ｈｚ）の成分を帯域通過して全波整流回路４２に出力する。全波整流回路４２は、入力フィルタ４１から入力される交流電力を全波整流してＰＦＣ回路４３に出力する。全波整流回路４２は例えば、ダイオードブリッジ回路で構成される。ＰＦＣ回路４３は、全波整流回路４２から入力される直流電力の力率を改善してＤＣ−ＤＣコンバータ４４に出力する。
ＤＣ−ＤＣコンバータ４４は、ＰＦＣ回路４３から入力される直流電力の電圧を、所定の電圧または所定の電流の直流電力に変換して蓄電池Ｅ１に供給する電力供給部である。ＤＣ−ＤＣコンバータ４４は例えば、絶縁型フルブリッジＤＣ−ＤＣコンバータ、絶縁型フライバックＤＣ−ＤＣコンバータ等で構成される。
制御部４５は、ハードウェア資源とソフトウェア資源の協働、またはハードウェア資源のみにより実現できる。ハードウェア資源としてマイクロコンピュータ、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、その他のＬＳＩを利用できる。ソフトウェア資源としてファームウェア等のプログラムを利用できる。制御部４５は、ＰＦＣ回路４３及びＤＣ−ＤＣコンバータ４４に含まれるスイッチング素子のオン／オフを制御して、ＤＣ−ＤＣコンバータ４４から蓄電池Ｅ１への充電電流／充電電圧を制御する。ＤＣ−ＤＣコンバータ４４に含まれるスイッチング素子のオン時間を長くすると蓄電池Ｅ１への充電電流／充電電圧を上げることができ、オン時間を短くすると蓄電池Ｅ１への充電電流／充電電圧を下げることができる。
定電流（ＣＣ）充電する場合、制御部４５はＤＣ−ＤＣコンバータ４４の出力電流が、指定された電流値を維持するよう上記スイッチング素子のデューティを制御する。定電圧（ＣＶ）充電する場合、制御部４５はＤＣ−ＤＣコンバータ４４の出力電圧が、指定された電圧値を維持するよう上記スイッチング素子のデューティを制御する。本実施の形態では、蓄電池Ｅ１への負担が定電流充電より軽いパルス充電を導入する。
パルス充電する際、制御部４５は管理部１４から取得する蓄電池Ｅ１の温度をもとに、パルスの単位オン時間および単位オフ時間を調整する。具体的には蓄電池Ｅ１の温度が低いほど、単位オン時間および単位オフ時間の幅を長くする。
図３（ａ）、（ｂ）は、低温時と高温時のパルス充電パターンの一例を示す図である。図３（ａ）は低温時（２５℃）の充電パターンＡを、図３（ｂ）は高温時（４５℃）の充電パターンＢをそれぞれ示している。図３（ａ）、（ｂ）に示す例は、１Ｃの電流値でデューティ５０％で充電する例である。低温時の充電パターンＡは、高温時の充電パターンＢに対して、パルスのオン時間とオフ時間をそれぞれ５倍に設定している。なお低温時の充電パターンＡと高温時の充電パターンＢとで、満充電までに要する充電時間は同じである。
パルスの単位オン時間をｔ１、単位オフ時間をｔ２とした場合、単位オン時間ｔ１に対する単位オフ時間ｔ２の比率ｔ２／ｔ１は、０．０５≦ｔ２／ｔ１≦１．０の範囲に設定される。図３（ａ）、（ｂ）に示した例は、比率ｔ２／ｔ１を１．０に設定した例であり、この場合、充電時間が最も長くなる。比率ｔ２／ｔ１を０．０５に設定する場合が最も充電時間が短くなる。
本実施の形態では、少なくとも６時間以内で満充電まで充電することを想定している。そこで充電時の電流値は０．２〜２Ｃの範囲に設定される。０．２Ｃ未満の電流値による充電であれば、定電流充電であっても電池への負担は軽くなる。
図４（ａ）、（ｂ）は、低温時と高温時の充電末期における初期電圧からの電圧変化の挙動の一例を示す図である。図４（ａ）は低温時（２５℃）において定電流充電、充電パターンＡによる充電、及び充電パターンＢによる充電のそれぞれの電圧変化の挙動を示している。図４（ｂ）は高温時（４５℃）において定電流充電、充電パターンＡによる充電、及び充電パターンＢによる充電のそれぞれの電圧変化の挙動を示している。図４（ａ）、（ｂ）に示す例では、充電パターンＡによる充電、及び充電パターンＢによる充電の際の、単位オン時間ｔ１に対する単位オフ時間ｔ２の比率ｔ２／ｔ１は、それぞれ０．２５に設定されている。
電圧が低いほど分極が小さいため活物質の劣化が小さい状態といえるが、低温時と高温時では同じ充電パターンでも劣化影響が明らかに異なる。リチウムイオンの拡散は温度に依存し、高温なほど拡散速度が速くなり低温なほど遅くなる。また分極抵抗も温度に依存し、高温なほど低くなり低温なほど高くなる。
パルス充電の単位オン時間（通電時間）を長くすると、ジュール熱による自己発熱が大きくなり、電池の温度が上昇する。これにより分極抵抗が低くなり、電池電圧が下がる。この電圧低下が電池の劣化抑制に寄与する。低温時は図４（ａ）に示すように、充電パターンＡの方が充電パターンＢより電池電圧が低くなっている。これは、充電パターンＡの方が充電パターンＢより電池への負担が少ないことを示している。なお充電パターンＡの方が充電パターンＢより若干、充電時間が長くなるが、電池容量の１％未満の充電時間の増加にとどまる。
またパルス充電の単位オフ時間（休止時間）に、拡散されたリチウムイオンが正常な位置に戻ろうとするが、低温時はリチウムイオンの動きが遅くなるため、正常な位置に戻りきれないものが発生する。そこで低温時に単位オフ時間（休止時間）を長くすることにより、リチウムイオンが正常な位置に戻る時間を増加させる。このように低温時に単位オン時間（通電時間）と単位オフ時間（休止時間）を長くすることで、均一反応を促進させることができる。なお、単位オフ時間（休止時間）が短すぎる場合、均一反応を促進させる効果が得られなくなる。そこで本実施の形態では単位オフ時間（休止時間）の最小値を１秒に設定している。
図５（ａ）、（ｂ）は、低温時と高温時の電池のサイクル特性の一例を示す図である。図５（ａ）は低温時（２５℃）において定電流充電、充電パターンＡによる充電、及び充電パターンＢによる充電のそれぞれのサイクル特性を示している。図５（ｂ）は高温時（４５℃）において定電流充電、充電パターンＡによる充電、及び充電パターンＢによる充電のそれぞれのサイクル特性を示している。縦軸のＳＯＨ（State Of Health）は、初期容量に対する容量維持率を示しており、１００％に近い方が劣化が少ないことを示している。
高温時は図５（ｂ）に示すように充電パターンＡと充電パターンＢでサイクル特性に殆ど差がないが、低温時は図５（ａ）に示すように充電パターンＡの方が充電パターンＢよりサイクル特性が向上する。このように低温時に単位オン時間（通電時間）と単位オフ時間（休止時間）を長くすることで、電池の劣化が抑制されることが分かる。
第１温度における単位オン時間をｔ１＊ｃ１、第１温度における単位オフ時間をｔ２＊ｃ１、第１温度より高い第２温度における単位オン時間をｔ１＊ｃ２、第２温度における単位オフ時間をｔ２＊ｃ２とした場合、ｃ１＞ｃ２の関係に設定される。なお第１温度と第２温度は、２つの温度の相対的関係を示すものであり、絶対的な値を示すものではない。
温度は複数の区間（例えば、５℃刻み）に分類され、区間ごとに係数ｃが設定される。各温度区間と係数ｃの関係をテーブルにマップして、制御部４５内のメモリに予め記憶する。各温度区間と係数ｃの関係は電池の種類ごとに異なる。設計者は、実験やシミュレーションをもとに、使用する電池の各温度区間の係数ｃを決定することができる。なお、電池の温度と係数ｃの関係をマップではなく、関数で定義してもよい。
制御部４５は上記パルス充電を、充電開始から充電終了までの全期間に渡って実行してもよいし、その一部の期間に実行してもよい。パルス充電を実行しない期間は定電流充電を実行する。例えば、充電開始からパルス充電を実行し、蓄電池Ｅ１の温度が所定の温度に到達したら定電流充電に切り替えてもよい。上記図５（ｂ）に示したように高温時は、パルス充電と定電流充電とで電池への負担の差異が小さくなる。
通常、充電開始から時間が経過するにつれ、ジュール熱の影響により蓄電池Ｅ１の温度が上昇していく。従って全期間に渡ってパルス充電する場合、単位オン時間および単位オフ時間の幅は徐々に狭まっていく。なお充電開始時の蓄電池Ｅ１の温度に基づく単位オン時間と単位オフ時間の幅で、全期間に渡ってパルス充電してもよい。
また制御部４５は、定電流で充電を開始し、正極材料または負極材料が相転移を起こしたタイミングでパルス充電に切り替えてもよい。相転移を起きたタイミングは、蓄電池Ｅ１のセルのＳＯＣ（State Of Charge)を検出することにより推定できる。セルのＳＯＣは、充電開始時の電圧を初期値とした電流積算法により推定することができる。またセルのＳＯＣは、セルのＯＣＶ(Open Circuit Voltage)を測定することによっても推定することができる。制御部４５は、管理部１４から取得するセルの電圧値と電流値をもとにセルのＳＯＣを推定する。
相転移を起こすＳＯＣは材料により決まっており、制御部４５はセルのＳＯＣをもとに相転移が起きたタイミングを特定する。相転移が起きると蓄電池Ｅ１は劣化しやすい状態になる。そこで、定電流充電から、蓄電池Ｅ１への負担が軽いパルス充電に切り替える。
以上説明したように本実施の形態によれば、蓄電池Ｅ１の温度に応じて適切な充電パターンのパルス充電を行うことにより、充電末期での不均一反応や副反応を抑制し、蓄電池Ｅ１の劣化を抑制することができる。蓄電池Ｅ１の温度に応じて単位オン時間と単位オフ時間の幅を最適に調整することにより、リチウムイオンの拡散を適正化することができ、充電ムラをなくすことができる。
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
上述の実施の形態では、充電装置３から充電ケーブル４を介して交流電力を車両１に供給する例を説明した。この点、充電装置３から充電ケーブル４を介して直流電力を車両１に供給してもよい。その場合、車両１内の充電部４０は充電装置３内に設けられる。また充電ケーブル４に、車両１内の管理部１４と、充電装置３内の充電部４０を接続するための通信線を含める必要がある。なお車両１内の管理部１４と充電装置３内の充電部４０間を無線で接続してもよい。
図６は、変形例に係る蓄電システム５を説明するための図である。上述の実施の形態では、蓄電池Ｅ１を車載用途に使用する例を説明したが、変形例では定置型蓄電用途に使用する例を説明する。蓄電システム５は、蓄電モジュール１０、ＤＣ−ＤＣコンバータ４４、制御部４５、インバータ４６及び第２スイッチＳ２を備える。ＤＣ−ＤＣコンバータ４４及び制御部４５は、蓄電池Ｅ１を充電する１つの機能単位としての電力供給装置を構成する。蓄電モジュール１０、ＤＣ−ＤＣコンバータ４４、制御部４５及び第２スイッチＳ２の回路構成は、図１に示した回路構成と同じである。
変形例ではＤＣ−ＤＣコンバータ４４と系統２の間にインバータ４６が接続される。インバータ４６と系統２を繋ぐ配電線に負荷６が接続される。インバータ４６は、系統２から供給される交流電力を直流電力に変換してＤＣ−ＤＣコンバータ４４に供給する。またインバータ４６は、ＤＣ−ＤＣコンバータ４４から供給される直流電力を交流電力に変換して、負荷６および／または系統２に供給する。蓄電システム５は、ピークシフトやバックアップに利用することができる。制御部４５は上述したパルス充電を実行することにより、充電時の蓄電池Ｅ１に対する負担を軽減することができ、蓄電池Ｅ１の寿命を延ばすことができる。
なおインバータ４６とＤＣ−ＤＣコンバータ４４間の直流バスに、他の直流電源を接続することができる。図６に示す例では、太陽光発電システムを接続している。太陽光発電システムは太陽電池７とＤＣ−ＤＣコンバータ８を備える。ＤＣ−ＤＣコンバータ８は、太陽電池７で発電された直流電力を昇圧して上記直流バスに出力する。ＤＣ−ＤＣコンバータ４４は、太陽電池７で発電された直流電力を蓄電池Ｅ１に充電することもできる。
上述の実施の形態では蓄電池Ｅ１に、リチウムイオン蓄電池を使用する例を説明した。この点、蓄電池Ｅ１にニッケル水素蓄電池、ニッケルカドミウム蓄電池、鉛蓄電池などの他の化学電池を使用してもよい。これらの化学電池でもリチウムイオン蓄電池と同様の傾向が見られる。
なお、実施の形態は、以下の項目によって特定されてもよい。
［項目１］
蓄電池（Ｅ１）を充電する電力供給部（４４）と、
前記蓄電池（Ｅ１）の充電期間の少なくとも一部をパルス状に充電するよう、前記電力供給部（４４）を制御する制御部（４５）と、を備え、
前記制御部（４５）は、前記パルス状に充電する際の単位オン時間および単位オフ時間を、前記蓄電池（Ｅ１）の温度が低いほど、長くすることを特徴とする電力供給装置（４０）。
これによれば、蓄電池（Ｅ１）をパルス状に充電する際の蓄電池（Ｅ１）への負担を軽減することができる。
［項目２］
前記単位オフ時間の最小値は、１秒であることを特徴とする項目１に記載の電力供給装置（４０）。
これによれば、１秒以上の休止期間を設けることにより、均一反応を促進させる効果が得られる。
［項目３］
前記単位オン時間ｔ１に対する前記単位オフ時間ｔ２の比率ｔ２／ｔ１は、０．０５≦ｔ２／ｔ１≦１．０の範囲に設定されることを特徴とする項目１または２に記載の電力供給装置（４０）。
これによれば、充電時間と蓄電池（Ｅ１）の保護のバランスを図ることができる。
［項目４］
前記制御部（４５）は、定電流充電で充電を開始し、前記蓄電池（Ｅ１）の正極材料または負極材料が相転移を起こすと、前記パルス状の充電に切り替えることを特徴とする項目１から３のいずれかに記載の電力供給装置（４０）。
これによれば、相転移後にパルス状の充電に切り替えることにより、蓄電池（Ｅ１）への負担を軽減することができる。
［項目５］
蓄電池（Ｅ１）と、
項目１から４のいずれかに記載の電力供給装置（４０）と、
を備えることを特徴とする蓄電システム（５）。
これによれば、蓄電池（Ｅ１）をパルス状に充電する際の蓄電池（Ｅ１）への負担を軽減することができる蓄電システム（５）を構築することができる。
［項目６］
前記蓄電池（Ｅ１）の正極活物質は、Ｎｉ比率の高いリチウムニッケル複合酸化物であることを特徴とする項目５に記載の蓄電システム（５）。
これによれば、当該正極活物質を使用した蓄電池（Ｅ１）への負担を軽減することができる。
［項目７］
前記蓄電池（Ｅ１）の負極活物質は、炭素材料、ケイ素、ケイ素酸化物などのケイ素化合物、ならびにスズ、アルミニウム、亜鉛、およびマグネシウムよりなる群から選択される少なくとも一種を含むリチウム合金であることを特徴とする項目５または６に記載の蓄電システム（５）。
これによれば、当該負極活物質を使用した蓄電池（Ｅ１）への負担を軽減することができる。
［項目８］
蓄電池（Ｅ１）を充電する際に、充電期間の少なくとも一部をパルス状に充電する充電方法であって、
前記パルス状に充電する際のオン時間およびオフ時間を、前記蓄電池（Ｅ１）の温度が低いほど、長くすることを特徴とする充電方法。
これによれば、蓄電池（Ｅ１）をパルス状に充電する際の蓄電池（Ｅ１）への負担を軽減することができる。
１ 車両
Ｅ１ 蓄電池
Ｔ１ 温度センサ
Ｓ１ 第１スイッチ
２ 系統
Ｓ２ 第２スイッチ
３ 充電装置
４ 充電ケーブル
５ 蓄電システム
６ 負荷
Ｒｓ シャント抵抗
７ 太陽電池
８ ＤＣ−ＤＣコンバータ
１０ 蓄電モジュール
１１ 電圧検出部
１２ 温度検出部
１３ 電流検出部
１４ 管理部
２０ インバータ
３０ モータ
４０ 充電部
４１ 入力フィルタ
４２ 全波整流回路
４３ ＰＦＣ回路
４４ ＤＣ−ＤＣコンバータ
４５ 制御部
４６ インバータ

Claims (7)

  1. 蓄電池を充電する電力供給部と、
    前記蓄電池の充電期間の少なくとも一部をパルス状に充電するよう、前記電力供給部を制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、前記パルス状に充電する際の単位オン時間および単位オフ時間を、前記蓄電池の温度が低いほど、長くし、
    前記制御部は、前記蓄電池を構成するセルのＳＯＣを推定し、前記ＳＯＣをもとに前記セルの正極材料または負極材料の相転移が起きたタイミングを特定し、
    前記制御部は、定電流充電で充電を開始し、前記セルの正極材料または負極材料の相転移が起きたと特定されたタイミングで、前記パルス状の充電に切り替えることを特徴とする電力供給装置。
  2. 前記単位オフ時間の最小値は、１秒であることを特徴とする請求項１に記載の電力供給装置。
  3. 前記単位オン時間ｔ１に対する前記単位オフ時間ｔ２の比率ｔ２／ｔ１は、０．０５≦ｔ２／ｔ１≦１．０の範囲に設定されることを特徴とする請求項１または２に記載の電力供給装置。
  4. 蓄電池と、
    請求項１から３のいずれかに記載の電力供給装置と、
    を備えることを特徴とする蓄電システム。
  5. 前記蓄電池の正極活物質は、Ｎｉ比率の高いリチウムニッケル複合酸化物であることを特徴とする請求項４に記載の蓄電システム。
  6. 前記蓄電池の負極活物質は、炭素材料、ケイ素、ケイ素酸化物などのケイ素化合物、ならびにスズ、アルミニウム、亜鉛、およびマグネシウムよりなる群から選択される少なくとも一種を含むリチウム合金であることを特徴とする請求項４または５に記載の蓄電システム。
  7. 蓄電池を充電する際に、充電期間の少なくとも一部をパルス状に充電する充電方法であって、
    前記パルス状に充電する際の単位オン時間および単位オフ時間を、前記蓄電池の温度が低いほど、長くし、
    前記蓄電池を構成するセルのＳＯＣを推定し、
    前記ＳＯＣをもとに前記セルの正極材料または負極材料の相転移が起きたタイミングを特定し、
    前記セルの正極材料または負極材料の相転移が起きたと特定されたタイミングで、定電流充電で開始した充電を、前記パルス状の充電に切り替えることを特徴とする充電方法。
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