JP7419758B2 - 充電制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、２次電池の充電制御を行う充電制御装置に関する。

この種の制御装置としては、特許文献１に見られるように、２次電池の温度がその制限温度を超えないように、２次電池の充電電流をその指令電流に制御するものが知られている。詳しくは、この制御装置は、制限温度、２次電池の内部抵抗及び２次電池の充電期間等に基づいて、指令電流を算出する。これにより、充電制御中に２次電池が過熱状態となることの回避を図っている。

特開２０１７－１０８５２２号公報

２次電池には経時劣化が生じる。経時劣化が生じると、２次電池が充電される場合における２次電池の温度変化特性が変わり得る。また、２次電池の充電毎に、２次電池の雰囲気温度が変わり得る。このため、２次電池の温度が制限温度を超えないような２次電池の充電電流又は充電電力の指令値を適正に算出する上では、２次電池の経時劣化や雰囲気温度の影響を加味することが要求される。

本発明は、２次電池の温度が制限温度を超えないような２次電池の充電電流又は充電電力の指令値の算出精度を高めることができる充電制御装置を提供することを主たる目的とする。

本発明は、２次電池と、該２次電池に電気的に接続される充電器と、を備えるシステムに適用され、前記２次電池の充電電流又は充電電力のいずれかである充電パラメータを前記充電器により制御する充電制御装置において、
前記２次電池の充電制御期間のうち初期の期間である学習フェーズで用いられる前記充電パラメータの学習指令値を、前記２次電池の温度に基づいて算出する学習指令値算出部と、
前記学習フェーズにおいて、前記充電パラメータを前記学習指令値に制御すべく前記充電器を操作する学習時操作部と、
前記２次電池の温度に基づいて、前記学習フェーズにおける前記２次電池の温度上昇率である学習昇温率を算出する学習昇温率算出部と、
前記充電制御期間のうち前記学習フェーズに続く充電フェーズの開始に先立ち、該充電フェーズにおける前記２次電池の温度上昇率である充電時昇温率を、前記２次電池の制限温度及び前記充電フェーズの長さに基づいて算出する充電時昇温率算出部と、
前記充電フェーズの開始タイミングから終了タイミングまでに亘る前記充電パラメータの充電指令値を、前記学習指令値、前記学習昇温率及び前記充電時昇温率に基づいて算出する充電指令値算出部と、
前記充電フェーズにおいて、前記充電パラメータを前記充電指令値に制御すべく前記充電器を操作する充電時操作部と、を備える。

本発明では、２次電池の充電制御期間の初期に設定される学習フェーズにおいて、充電パラメータが学習指令値に制御されている場合の２次電池の温度上昇率である学習昇温率が算出される。学習指令値及び学習昇温率により、２次電池の現状の劣化状態及び雰囲気温度を反映した適正な２次電池の温度変化特性を定量化できる。

本発明では、学習フェーズに続く充電フェーズにおける２次電池の温度上昇率である充電時昇温率が、２次電池の制限温度及び充電フェーズの長さに基づいて算出される。そして、充電時昇温率に加え、学習指令値及び学習昇温率が充電指令値の算出に用いられる。学習指令値及び学習昇温率は、同一の充電制御期間に設定された学習フェーズで算出されているため、２次電池の現状の劣化状態及び雰囲気温度を反映した適正な温度変化特性を定量化した値である。したがって、充電時昇温率に加え、学習指令値及び学習昇温率が用いられることにより、２次電池の現状の劣化状態及び雰囲気温度を反映した適正な充電指令値を算出できる。その結果、充電フェーズにおいて２次電池の温度が制限温度を超えないような充電指令値の算出精度を高めることができる。

また、本発明では、充電フェーズの開始に先立ち、充電フェーズの開始タイミングから終了タイミングまでの期間に亘る充電指令値が算出され、充電フェーズにおいて、算出された充電指令値が基本的には用いられる。このため、２次電池の充電が開始されてから終了するまでの期間が充電制御期間から大きくずれることを回避できる。

第１実施形態に係る車載充電システムの全体構成図。 制御部及びその周辺構成としてのセンサ等を示す図。 充電制御処理の手順を示すフローチャート。 補正処理の手順を示すフローチャート。 温度偏差と補正量との関係を示す図。 充電制御処理の一例を示すタイムチャート。 第２実施形態に係る充電制御処理の手順を示すフローチャート。 充電制御処理の手順を示すフローチャート。 充電制御処理の一例を示すタイムチャート。

＜第１実施形態＞
以下、本発明に係る充電制御装置を具体化した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態に係る充電制御装置は、車両に搭載されている。

図１に示すように、車両１０は、２次電池１１と、回転電機１２とを備えている。２次電池１１は、例えばリチウムイオン蓄電池又はニッケル水素蓄電池であり、本実施形態では組電池を想定している。回転電機１２は、２次電池１１から給電されて駆動されることにより、車両１０の走行動力源となる。

車両１０は、電池監視装置１３と、充電器１４と、制御部１５とを備えている。電池監視装置１３は、２次電池１１を構成する各電池セルの端子電圧等を検出する機能と、各電池セルのＳＯＣ等を算出する機能とを有している。充電器１４は、車両１０の外部に設けられる給電設備から供給される電力を２次電池１１に充電するための機器である。

車両１０は、図２に示すように、温度センサ２０と、電圧センサ２１と、電流センサ２２とを備えている。温度センサ２０は、２次電池１１の温度を検出し、電圧センサ２１は、２次電池１１の端子電圧を検出し、電流センサ２２は、２次電池１１に流れる電流を検出する。各センサ２０～２２の検出値や、電池監視装置１３で算出された２次電池１１のＳＯＣ等の情報は、制御部１５に入力される。

制御部１５は、入力された検出値及び情報に基づいて、充電器１４から２次電池１１への充電制御処理を行う。なお、制御部１５が提供する機能は、例えば、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェア及びそれを実行するコンピュータ、ハードウェア、又はそれらの組み合わせによって提供することができる。

続いて、制御部１５により実行される２次電池１１の充電制御処理について説明する。本実施形態では、２次電池１１の充電制御期間が、学習フェーズ、定電流充電フェーズ（「充電フェーズ」に相当）及び定電圧充電フェーズで構成されている。

図３に、２次電池１１の充電制御処理の手順を示す。

ステップＳ１０では、２次電池１１の充電許可があるか否かを判定する。充電許可があると判定した場合には、２次電池１１の充電が開始され、２次電池１１に充電電流が流れ始める。

続くステップＳ１１では、学習処理が禁止されているか否かを判定する。本実施形態では、以下に説明する第１～第３条件の少なくとも１つが成立していると判定した場合、学習処理が禁止されていると判定する。

第１条件は、電流センサ２２により検出された２次電池１１の充電電流（以下、充電電流検出値Ｉｃｈｒ）が所定電流Ｉｊ以下であるとの条件である。この条件は、現在の充電モードが急速充電モードではなく普通充電モードであることを判定するためのものである。つまり、本実施形態では、充電モードが普通充電モードの場合、学習処理の実行を禁止する。

第２条件は、電圧センサ２１により検出された２次電池１１の端子電圧（以下、電圧検出値Ｖｂｒ）が所定電圧Ｖｊ以上であるとの条件である。この条件は、充電制御期間において学習フェーズを確保できるか否かを判定するためのものである。つまり、本実施形態では、電圧検出値Ｖｂｒがその目標電圧Ｖｔｇｔに到達すると、定電圧充電フェーズが開始されるため、電圧検出値Ｖｂｒがある程度高いと、学習フェーズとして十分な期間を確保できない。なお、所定電圧Ｖｊは、例えば、目標電圧Ｖｔｇｔと同じ値又は目標電圧Ｖｔｇｔよりもやや低い値に設定されていればよい。

第３条件は、温度センサ２０により検出された２次電池１１の温度（以下、温度検出値Ｔｂｒ）が所定温度Ｔｊ以上であるとの条件である。この条件は、充電制御処理中に２次電池１１が過熱状態になるおそれがあるか否かを判定するためのものである。なお、ステップＳ１１の処理が「禁止判定部」に相当する。

ステップＳ１１において学習処理が禁止されていないと判定した場合には、ステップＳ１２に進み、学習処理の開始条件が成立しているか否かを判定する。本実施形態では、充電電流検出値Ｉｃｈｒの変動量が所定変動量以下であると判定した場合、充電電流が安定していると判定し、学習処理の開始条件が成立していると判定する。

ステップＳ１２において開始条件が成立していると判定した場合には、ステップＳ１３に進み、学習フェーズを開始する。ステップＳ１３では、温度検出値Ｔｂｒ及び２次電池１１のＳＯＣを取得し、取得した温度検出値Ｔｂｒ及びＳＯＣに基づいて、学習フェーズにおける２次電池１１の充電電流の指令値である指令学習電流Ｉｓｔ（「学習指令値」に相当）を算出する。指令学習電流Ｉｓｔは、例えば、０℃近傍の基準温度から温度検出値Ｔｂｒが低温側，高温側に離れるほど小さい値に算出されればよい。また、指令学習電流Ｉｓｔは、例えば、ＳＯＣが高いほど、大きい値に算出されればよい。

なお、指令学習電流Ｉｓｔは、例えば、温度検出値Ｔｂｒ及びＳＯＣと関係付けられて指令学習電流Ｉｓｔが規定されたマップ情報に基づいて算出されればよい。このマップ情報は、制御部１５が備えるメモリ１５ａに記憶されている。メモリ１５ａは、ＲＯＭ以外の非遷移的実体的記録媒体（例えば、ＲＯＭ以外の不揮発性メモリ）である。

そして、ステップＳ１３では、算出した指令学習電流Ｉｓｔを目標電流Ｉｔｇｔに設定し、充電器１４の操作により、充電電流検出値Ｉｃｈｒ（「充電パラメータ」に相当）を目標電流Ｉｔｇｔにフィードバック制御する処理を開始する。これにより、指令学習電流Ｉｓｔで２次電池１１の充電が開始される。なお、本実施形態において、ステップＳ１３の処理が「学習指令値算出部」及び「学習時操作部」に相当する。

ステップＳ１４では、温度検出値Ｔｂｒに基づいて、ステップＳ１３の処理により２次電池１１が指令学習電流Ｉｓｔで充電され始めてからの温度上昇量ΔＴｒが規定上昇量ΔＴα（例えば０．５℃）になったか否かを判定する。

ステップＳ１４において肯定した場合には、ステップＳ１５に進み、ステップＳ１３の処理により２次電池１１が指令学習電流Ｉｓｔで充電され始めてから、ステップＳ１４で肯定判定するまでの期間である学習期間ＴＡを算出する。そして、算出した学習期間ＴＡで規定上昇量ΔＴαを除算することにより、学習昇温率ｄＴｓｔを算出する。ステップＳ１５の処理が「学習昇温率算出部」に相当する。

ステップＳ１６では、２次電池１１の制限温度Ｔｌｉｍｉｔと、現在のタイミングで取得した温度検出値Ｔｂｒである初期温度Ｔｉｎｉと、規定期間ＴＬとに基づいて、下式（ｅｑ１）を用いて充電時昇温率ｄＴｆを算出する。

本実施形態において、規定期間ＴＬは、定電流充電フェーズの長さの想定値に設定されている。ここで、定電流充電フェーズの長さは、充電開始前の２次電池１１のＳＯＣ等により変化し得るため、定電流充電フェーズの実際の長さは上記想定値からずれ得る。また、制限温度Ｔｌｉｍｉｔは、例えば、２次電池１１の劣化の防止を回避可能な２次電池１１の許容上限温度に設定されている。

そして、ステップＳ１６では、算出した充電時昇温率ｄＴｆ、ステップＳ１５で算出した学習昇温率ｄＴｓｔ、及びステップＳ１３で算出した指令学習電流Ｉｓｔに基づいて、下式（ｅｑ２）を用いて指令充電電流Ｉ＊（「充電指令値」に相当）を算出する。

上式（ｅｑ２）は、学習フェーズにおける２次電池１１の発熱量，温度上昇率と、定電流充電フェーズにおける２次電池１１の発熱量，温度上昇率の関係を示す下式（ｅｑ３）において、「Ｒ１＝Ｒ２」との条件を課して導かれたものである。Ｒ１は、学習フェーズにおける２次電池１１の内部抵抗を示し、Ｒ２は、定電流充電フェーズにおける２次電池１１の内部抵抗を示す。

短時間の充電過程では、２次電池１１の雰囲気温度及び内部抵抗の変化が無視できるため、上式（ｅｑ３）を上式（ｅｑ２）のように近似表現できる。なお、ステップＳ１６の処理が「充電時昇温率算出部」及び「充電指令値算出部」に相当する。

そして、ステップＳ１７では、算出した指令充電電流Ｉ＊を目標電流Ｉｔｇｔに設定し、充電器１４の操作により、充電電流検出値Ｉｃｈｒを目標電流Ｉｔｇｔにフィードバック制御する処理を開始する。これにより、定電流充電フェーズが開始され、指令充電電流Ｉ＊で２次電池１１の充電が開始される。なお、本実施形態において、ステップＳ１７の処理が「充電時操作部」に相当する。

本実施形態では、定電流充電フェーズが開始されてから規定期間ＴＬが経過するまでの目標電流Ｉｔｇｔとして、基本的にはステップＳ１６算出された指令充電電流Ｉ＊が用いられる。これは、本実施形態では、２次電池１１を冷却するためのファン及び冷却水路等の冷却装置が車両１０に備えられていないためである。つまり、この場合、２次電池１１の充電中において、２次電池１１の温度が一旦高くなってしまうと、その温度をすぐには低下させることができず、２次電池１１の温度が制限温度Ｔｌｉｍｉｔを超えてしまうおそれがある。特に、停車中に充電が行われる場合、車両１０の走行に伴う２次電池１１の空冷効果も期待できず、２次電池１１の温度が制限温度Ｔｌｉｍｉｔを超えるおそれが大きくなる。したがって、定電流充電フェーズの開始に先立ち、２次電池１１の温度が制限温度Ｔｌｉｍｉｔを超えないような指令充電電流Ｉ＊を決めてしまい、定電流充電フェーズでは、基本的にはその指令充電電流Ｉ＊が目標電流Ｉｔｇｔとされる。

続くステップＳ１８では補正処理を行う。図４に補正処理の手順を示す。

ステップＳ３０では、上記初期温度Ｔｉｎｉ、充電時昇温率ｄＴｆ及びステップＳ１７の処理により指令充電電流Ｉ＊で２次電池１１の充電が開始されてからの経過時間に基づいて、２次電池１１の温度推定値Ｔｅｓｔを算出する。具体的には、充電時昇温率ｄＴｆと経過時間との乗算値に初期温度Ｔｉｎｉを加算することにより、温度推定値Ｔｅｓｔを算出する。ステップＳ３０の処理が「温度推定部」に相当する。

ステップＳ３１では、取得した現在の温度検出値Ｔｂｒから温度推定値Ｔｅｓｔを減算することにより、温度偏差Ｔｅｒｒを算出する。

ステップＳ３２では、温度偏差Ｔｅｒｒが閾値Ｔｔｈ（＞０）以上であるか否かを判定する。なお、ステップＳ３２の閾値Ｔｔｈが「第１閾値」に相当する。

ステップＳ３２において肯定判定した場合には、ステップＳ３３に進み、指令値補正量ΔＩｃｈｇを負の値に設定する。詳しくは、図５に示すように、正の温度偏差Ｔｅｒｒの絶対値が大きいほど、負の指令値補正量ΔＩｃｈｇの絶対値を大きく設定する。

ステップＳ３３の処理の完了後、ステップＳ３４に進み、ステップＳ１６で算出した指令充電電流Ｉ＊にステップＳ３３で設定した指令値補正量ΔＩｃｈｇを加算することにより、補正後の指令充電電流Ｉ＊を算出する。これにより、ステップＳ１６で算出した指令充電電流Ｉ＊の減少補正が実施される。そして、以降、この補正された指令充電電流Ｉ＊が目標電流Ｉｔｇｔとして用いられる。

ステップＳ３２において温度偏差Ｔｅｒｒが閾値Ｔｔｈよりも小さいと判定した場合には、ステップＳ３５に進み、温度偏差Ｔｅｒｒが「－Ｔｔｈ」以下であるか否かを判定する。なお、ステップＳ３５の「－Ｔｔｈ」が「第２閾値」に相当する。

ステップＳ３５において肯定判定した場合には、ステップＳ３６に進み、指令値補正量ΔＩｃｈｇを正の値に設定する。詳しくは、図５に示すように、負の温度偏差Ｔｅｒｒの絶対値が大きいほど、正の指令値補正量ΔＩｃｈｇの絶対値を大きく設定する。

ステップＳ３６の処理の完了後、ステップＳ３４に進み、ステップＳ１６で算出した指令充電電流Ｉ＊にステップＳ３６で設定した指令値補正量ΔＩｃｈｇを加算することにより、補正後の指令充電電流Ｉ＊を算出する。これにより、ステップＳ１６で算出した指令充電電流Ｉ＊の増加補正が実施される。そして、以降、この補正された指令充電電流Ｉ＊が目標電流Ｉｔｇｔとして用いられる。なお、ステップＳ３２～Ｓ３６の処理が「補正部」に相当する。

ステップＳ３５において温度偏差Ｔｅｒｒが「－Ｔｔｈ」よりも大きいと判定した場合には、ステップＳ３７に進み、指令値補正量ΔＩｃｈｇを０に設定する（図５参照）。ステップＳ３７の処理の完了後、ステップＳ３４に進む場合、ステップＳ１６で算出した指令充電電流Ｉ＊の補正は実施されない。

上述した補正処理は、学習フェーズと定電流充電フェーズとで２次電池１１のＳＯＣや温度が変化し、ＳＯＣや温度に依存する２次電池１１の内部抵抗が変化することに鑑みた処理である。

先の図３の説明に戻り、ステップＳ１８の処理の完了後、ステップＳ１９に進み、定電流充電フェーズが終了したか否かを判定する。詳しくは、電圧検出値Ｖｂｒが目標電圧Ｖｔｇｔに到達したと判定した場合、定電流充電フェーズが終了したと判定する。ステップＳ１９において否定判定した場合には、ステップＳ１８に移行する。一方、ステップＳ１９において肯定判定した場合、本実施形態では、定電圧充電フェーズを移行する。定電圧充電フェーズでは、充電器１４から２次電池１１への印加電圧を目標電圧Ｖｔｇｔにフィードバック制御することにより２次電池１１を充電する。

なお、ステップＳ１２において否定判定した場合には、学習フェーズを設定せず、定電流充電フェーズに移行する。詳しくは、ステップＳ２０では、学習フェーズを設定しない場合の指令充電電流Ｉ＊を算出する。そして、ステップＳ２１では、算出した指令充電電流Ｉ＊を目標電流Ｉｔｇｔに設定し、充電器１４の操作により、充電電流検出値Ｉｃｈｒを目標電流Ｉｔｇｔにフィードバック制御する処理を開始する。そして、ステップＳ２２では、ステップＳ１８と同様に補正処理を実施し、ステップＳ２３では、ステップＳ１９と同様に定電流充電フェーズが終了したか否かを判定する。

図６に、充電制御処理の一例を示す。図６（ａ）は目標電流Ｉｔｇｔの推移を示し、図６（ｂ）は電圧検出値Ｖｂｒの推移を示し、図６（ｃ）は温度検出値Ｔｂｒ及び温度推定値Ｔｅｓｔの推移を示す。

時刻ｔ１において学習フェーズが開始され、指令学習電流Ｉｓｔが目標電流Ｉｔｇｔに設定される。その後、ステップＳ１５の処理により学習昇温率ｄＴｓｔが算出され、ステップＳ１６の処理により充電時昇温率ｄＴｆ及び指令充電電流Ｉ＊が算出される。

時刻ｔ２において、定電流充電フェーズが開始され、指令充電電流Ｉ＊が目標電流Ｉｔｇｔに設定される。

その後、時刻ｔ３において、温度偏差Ｔｅｒｒが温度推定値Ｔｅｓｔよりも閾値Ｔｔｈ以上高いと判定される。このため、指令充電電流Ｉ＊の減少補正が実施される。この際、補正前後において、指令充電電流Ｉ＊の急変を回避すべく、指令充電電流Ｉ＊の徐変が実施されることが望ましい。なお、その後時刻ｔ４において、電圧検出値Ｖｂｒが目標電圧Ｖｔｇｔに到達するため、定電圧充電フェーズが開始される。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

学習フェーズにおいて、充電電流検出値Ｉｃｈｒが指令学習電流Ｉｓｔにフィードバック制御されている場合の２次電池１１の温度上昇率である学習昇温率ｄＴｓｔが算出される。指令学習電流Ｉｓｔ及び学習昇温率ｄＴｓｔにより、２次電池１１の現状の劣化状態及び雰囲気温度を反映した適正な２次電池１１の温度変化特性を定量化できる。

その後、学習フェーズに続く定電流充電フェーズにおける２次電池１１の温度上昇率である充電時昇温率ｄＴｆが、２次電池１１の制限温度Ｔｌｉｍｉｔと初期温度Ｔｉｎｉとの差、及び規定期間ＴＬに基づいて算出される。そして、充電時昇温率ｄＴｆに加え、指令学習電流Ｉｓｔ及び学習昇温率ｄＴｓｔが指令充電電流Ｉ＊の算出に用いられる。指令学習電流Ｉｓｔ及び学習昇温率ｄＴｓｔは、同一の充電制御期間に設定された学習フェーズで算出されているため、２次電池１１の現状の劣化状態及び雰囲気温度を反映した適正な温度変化特性を定量化した値である。したがって、充電時昇温率ｄＴｆに加え、指令学習電流Ｉｓｔ及び学習昇温率ｄＴｓｔが用いられることにより、２次電池１１の現状の劣化状態及び雰囲気温度を反映した適正な指令充電電流Ｉ＊を算出できる。その結果、定電流充電フェーズにおいて２次電池１１の温度が制限温度Ｔｌｉｍｉｔを超えないような適正な指令充電電流Ｉ＊を算出できる。

また、定電流充電フェーズの開始に先立ち、定電流充電フェーズの開始タイミングから終了タイミングまでの期間に亘る指令充電電流Ｉ＊が算出され、定電流充電フェーズに亘って、算出された指令充電電流Ｉ＊が基本的には用いられる。このため、２次電池１１の充電が開始されてから終了するまでの期間が充電制御期間から大きくずれることを回避できる。

温度上昇量ΔＴｒが規定上昇量ΔＴαとなるのに要した学習期間ＴＡで規定上昇量ΔＴαを除算することにより、学習昇温率ｄＴｓｔが算出される。この算出方法によれば、２次電池１１の温度が上昇しにくい状況であったとしても、２次電池１１の温度をある程度上昇させてから学習昇温率ｄＴｓｔが算出されることとなる。これにより、学習昇温率ｄＴｓｔの算出精度を高めることができ、ひいては指令充電電流Ｉ＊の算出精度を高めることができる。一方、２次電池１１の温度が上昇しやすい状況であれば、上昇しにくい状況よりも、ステップＳ４１で待機する時間が短縮されるため、学習フェーズの終了タイミングが早くなる。

ステップＳ１１において学習処理が禁止されていると判定された場合、学習フェーズではなく、定電流充電フェーズに移行される。これにより、指令学習電流Ｉｓｔ及び学習昇温率ｄＴｓｔの算出精度が低下する状況において、学習処理が実施されることを回避できる。

定電流充電フェーズが開始された後、温度検出値Ｔｂｒと温度推定値Ｔｅｓｔとの差である温度偏差Ｔｅｒｒが閾値Ｔｔｈ以上高い場合、指令充電電流Ｉ＊が減少補正される。一方、温度偏差Ｔｅｒｒが「－Ｔｔｈ」以上低い場合、指令充電電流Ｉ＊が増加補正される。これにより、定電流充電フェーズの開始に先立って定められる指令充電電流Ｉ＊が適正な値からずれたとしても、２次電池１１の温度が制限温度Ｔｌｉｍｉｔを超えないようにすることができる。

＜第１実施形態の変形例＞
・図４のステップＳ３２で用いられる閾値（＞０）の絶対値と、ステップＳ３５で用いられる閾値（＜０）の絶対値とが異なる値に設定されていてもよい。

・図３のステップＳ１１において、第１～第３条件のうち、いずれか１つ又は２つが学習処理を禁止するか否かを判定する条件として用いられてもよい。

・図３のステップＳ１４の処理を、ステップＳ１３の処理により２次電池１１が指令学習電流Ｉｓｔで充電され始めてから所定期間経過するまでの温度検出値Ｔｂｒの上昇量を算出する処理としてもよい。この場合、ステップＳ１５において、温度検出値Ｔｂｒの上昇量を所定期間で除算することにより、学習昇温率ｄＴｓｔを算出すればよい。

・図３のステップＳ１３において、指令学習電流Ｉｓｔの算出に電圧検出値Ｖｂｒが用いられてもよい。また、指令学習電流Ｉｓｔの算出にＳＯＣが用いられなくてもよい。

＜第２実施形態＞
以下、第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、充電制御期間の初期に学習フェーズが複数（２つ）設定される。この設定は、指令学習電流と学習昇温率との間に正の相関（具体的には比例関係）があることに鑑み、指令充電電流の算出精度をより高めるためのものである。

図７，図８に、本実施形態に係る充電制御処理の手順を示す。なお、図７，図８において、先の図３に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一の符号を付している。

ステップＳ１２において肯定判定した場合には、ステップＳ４０に進む。ステップＳ４０では、温度検出値Ｔｂｒ及びＳＯＣを取得し、取得した温度検出値Ｔｂｒ及びＳＯＣに基づいて、第１学習フェーズにおける第１指令学習電流Ｉｓｔ１を算出する。そして、算出した第１指令学習電流Ｉｓｔ１を目標電流Ｉｔｇｔに設定し、充電器１４の操作により、充電電流検出値Ｉｃｈｒを目標電流Ｉｔｇｔにフィードバック制御する処理を開始する。これにより、第１指令学習電流Ｉｓｔ１で２次電池１１の充電が開始される。

ステップＳ４１では、温度検出値Ｔｂｒに基づいて、ステップＳ４０の処理により２次電池１１が第１指令学習電流Ｉｓｔ１で充電され始めてからの温度上昇量ΔＴｒ１が規定上昇量ΔＴαになったか否かを判定する。

ステップＳ４１において肯定した場合には、ステップＳ４２に進み、ステップＳ４０の処理により２次電池１１が第１指令学習電流Ｉｓｔ１で充電され始めてから、ステップＳ４１で肯定判定するまでの期間である第１学習期間ＴＡ１を算出する。そして、算出した第１学習期間ＴＡ１で規定上昇量ΔＴαを除算することにより、第１学習昇温率ｄＴｓｔ１を算出する。

ステップＳ４２では、２次電池１１の制限温度Ｔｌｉｍｉｔと、現在のタイミングで取得した温度検出値Ｔｂｒである第１初期温度Ｔｉｎｉ１と、第１規定期間ＴＬ１とに基づいて、下式（ｅｑ４）を用いて第１充電時昇温率ｄＴｆ１を算出する。第１規定期間ＴＬ１は、例えば、第２学習フェーズ及び定電流充電フェーズそれぞれの長さの想定値を足し合わせた値に設定されている。

続くステップＳ４３では、温度検出値Ｔｂｒ及びＳＯＣを取得し、取得した温度検出値Ｔｂｒ及びＳＯＣに基づいて、第２学習フェーズにおける第２指令学習電流Ｉｓｔ２を算出する。本実施形態では、第２指令学習電流Ｉｓｔ２が第１指令学習電流Ｉｓｔ１よりも大きい値にされている。そして、算出した第２指令学習電流Ｉｓｔ２を目標電流Ｉｔｇｔに設定し、充電器１４の操作により、充電電流検出値Ｉｃｈｒを目標電流Ｉｔｇｔにフィードバック制御する処理を開始する。これにより、第２指令学習電流Ｉｓｔ２で２次電池１１の充電が開始される。

ステップＳ４４では、温度検出値Ｔｂｒに基づいて、ステップＳ４３の処理により２次電池１１が第２指令学習電流Ｉｓｔ２で充電され始めてからの温度上昇量ΔＴｒ２が規定上昇量ΔＴαになったか否かを判定する。

ステップＳ４４において肯定した場合には、ステップＳ４５に進み、ステップＳ４３の処理により２次電池１１が第２指令学習電流Ｉｓｔ２で充電され始めてから、ステップＳ４４で肯定判定するまでの期間である第２学習期間ＴＡ２を算出する。そして、算出した第２学習期間ＴＡ２で規定上昇量ΔＴαを除算することにより、第２学習昇温率ｄＴｓｔ２を算出する。

ステップＳ４５では、２次電池１１の制限温度Ｔｌｉｍｉｔと、現在のタイミングで取得した温度検出値Ｔｂｒである第２初期温度Ｔｉｎｉ２と、第２規定期間ＴＬ２とに基づいて、下式（ｅｑ５）を用いて第２充電時昇温率ｄＴｆ２を算出する。本実施形態において、第２規定期間ＴＬ２は、定電流充電フェーズの長さの想定値に設定され、第１規定期間ＴＬ１よりも短い。

続くステップＳ４６では、ステップＳ４２で算出した第１充電時昇温率ｄＴｆ１及び第１学習昇温率ｄＴｓｔ１と、ステップＳ４０で算出した第１指令学習電流Ｉｓｔ１とに基づいて、下式（ｅｑ６）を用いて第１指令充電電流Ｉ１＊を算出する。

また、ステップＳ４５で算出した第２充電時昇温率ｄＴｆ２及び第２学習昇温率ｄＴｓｔ２と、ステップＳ４３で算出した第２指令学習電流Ｉｓｔ２とに基づいて、下式（ｅｑ７）を用いて第２指令充電電流Ｉ２＊を算出する。

続くステップＳ４７では、算出した第１指令充電電流Ｉ１＊と第２指令充電電流Ｉ２＊とが同等であるか否かを判定する。具体的には、第１指令充電電流Ｉ１＊と第２指令充電電流Ｉ２＊との差の絶対値が規定値以下であると判定した場合、同等であると判定する。この規定値は、０付近の微小な値に設定されている。

ステップＳ４７において同等であると判定した場合には、ステップＳ４８に進み、各指令充電電流Ｉ１＊，Ｉ２＊の任意の１つを指令充電電流Ｉ＊として選択する。各指令充電電流Ｉ１＊，Ｉ２＊のいずれを目標電流Ｉｔｇｔとして採用してもよいのは、各指令充電電流Ｉ１＊，Ｉ２＊のいずれも信頼性が高いと考えられるためである。つまり、指令学習電流と学習昇温率との間には比例関係があるため、第１指令学習電流Ｉｓｔ１及び第１学習昇温率ｄＴｓｔ１に基づいて算出された第１指令充電電流Ｉ１＊と、第２指令学習電流Ｉｓｔ２及び第２学習昇温率ｄＴｓｔ２に基づいて算出された第２指令充電電流Ｉ２＊とは、基本的には同じ値になる。

また、ステップＳ４８では、２次電池１１の次回の充電制御期間において設定する学習フェーズを１つにする。これにより、次回の充電制御においては、第１実施形態の図３に示した処理を行う。その結果、次回の充電制御において、２次電池１１の充電効率を高めることができ、２次電池１１の充電が開始されてから完了するまでの期間を短縮できる。

一方、ステップＳ４７において同等でないと判定した場合には、ステップＳ４９に進み、各指令充電電流Ｉ１＊，Ｉ２＊のうち小さい方を指令充電電流Ｉ＊として選択する。つまり、第１，第２学習昇温率ｄＴｓｔ１，ｄＴｓｔ２のうち小さい方が、ステップＳ５０で用いられる指令充電電流の算出に用いられる。ステップＳ４９の処理によれば、定電流充電フェーズにおける指令充電電流として安全側の指令充電電流を用いることができ、２次電池１１の温度が制限温度Ｔｌｉｍｉｔを超える事態の発生を抑制できる。

また、ステップＳ４９では、２次電池１１の次回の充電制御期間において設定する学習フェーズを２つに維持する。これにより、次回の充電制御においても、図７，図８に示した処理を行う。

続くステップＳ５０では、ステップＳ４８又はＳ４９で算出した指令充電電流Ｉ＊を目標電流Ｉｔｇｔに設定し、充電器１４の操作により、充電電流検出値Ｉｃｈｒを目標電流Ｉｔｇｔにフィードバック制御する処理を開始する。これにより、定電流充電フェーズが開始され、指令充電電流Ｉ＊で２次電池１１の充電が開始される。

図９に、充電制御処理の一例を示す。図９（ａ）は目標電流Ｉｔｇｔの推移を示し、図９（ｂ）は温度検出値Ｔｂｒ及び温度推定値Ｔｅｓｔの推移を示す。

時刻ｔ１において第１学習フェーズが開始され、第１指令学習電流Ｉｓｔ１が目標電流Ｉｔｇｔに設定される。その後、ステップＳ４２の処理により第１学習昇温率ｄＴｓｔ１及び第１充電時昇温率ｄＴｆ１が算出される。

時刻ｔａにおいて第２学習フェーズが開始され、第２指令学習電流Ｉｓｔ２が目標電流Ｉｔｇｔに設定される。その後、ステップＳ４５の処理により第２学習昇温率ｄＴｓｔ２及び第２充電時昇温率ｄＴｆ２が算出される。そして、ステップＳ４６～Ｓ５０の処理により、指令充電電流Ｉ＊が算出され、時刻ｔ２において定電流充電フェーズが開始される。なお、その後の時刻ｔ３において、第１実施形態の図６と同様に補正が実施され、時刻ｔ４において定電圧充電フェーズが開始される。

＜その他の実施形態＞
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・第２実施形態において、第１指令学習電流Ｉｓｔ１が第２指令学習電流Ｉｓｔ２よりも小さい値であってもよい。また、第１指令学習電流Ｉｓｔ１と第２指令学習電流Ｉｓｔ２とが同じ値であってもよい。

・第２実施形態において、学習フェーズが３つ以上設定されていてもよい。

・第１実施形態の図３のステップＳ１３において、温度検出値Ｔｂｒ及びＳＯＣに基づいて、学習フェーズにおける２次電池１１の充電電力の指令値である指令学習電力Ｐｓｔ（「学習指令値」に相当）を算出してもよい。指令学習電力Ｐｓｔは、例えば、０℃近傍の基準温度から温度検出値Ｔｂｒが低温側，高温側に離れるほど小さい値に算出されればよい。また、指令学習電力Ｐｓｔは、例えば、ＳＯＣが高いほど、大きい値に算出されればよい。

そして、算出した指令学習電力Ｐｓｔを目標電力Ｐｔｇｔに設定し、充電器１４の操作により、充電電力Ｐｃｈｒ（「充電パラメータ」に相当）を目標電力Ｐｔｇｔにフィードバック制御する処理を開始する。ここで、充電電力Ｐｃｈｒは、例えば、充電電流検出値Ｉｃｈｒ及び電圧検出値Ｖｂｒの乗算値として算出されればよい。

その後、ステップＳ１６では、算出した充電時昇温率ｄＴｆ、ステップＳ１５で算出した学習昇温率ｄＴｓｔ、及びステップＳ１３で算出した指令学習電力Ｐｓｔに基づいて、下式（ｅｑ８）を用いて指令充電電力Ｐ＊（「充電指令値」に相当）を算出する。なお、下式（ｅｑ８）を導く際に、学習フェーズにおける２次電池１１の端子電圧の変化を無視するとの近似を行っている。

そして、ステップＳ１７では、算出した指令充電電力Ｐ＊を目標電力Ｐｔｇｔに設定し、充電器１４の操作により、充電電力Ｐｃｈｒを目標電力Ｐｔｇｔにフィードバック制御する処理を開始する。これにより、定電力充電フェーズ（「充電フェーズ」に相当）が開始され、定電力充電フェーズは、ステップＳ１９で肯定判定されるまで継続される。

なお、ステップＳ１８における指令値補正量は、電流ではなく電力の補正量となる。

・２次電池１１付近に設けられ、２次電池１１の温度と相関のある部材を温度検出対象とする第２温度センサがシステムに備えられていてもよい。この場合、第２温度センサの検出値に基づいて、充電制御で用いる２次電池１１の温度が算出されればよい。

・車両に搭載されていないシステムに本発明が適用されてもよい。

・本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

１１…２次電池、１４…充電器、１５…制御部。

Claims (10)

1. ２次電池（１１）と、該２次電池に電気的に接続される充電器（１４）と、を備えるシステムに適用され、前記２次電池の充電電流又は充電電力のいずれかである充電パラメータを前記充電器により制御する充電制御装置（１５）において、
   前記２次電池の充電制御期間のうち初期の期間である学習フェーズで用いられる前記充電パラメータの学習指令値（Ｉｓｔ，Ｉｓｔ１，Ｉｓｔ２）を、前記２次電池の温度に基づいて算出する学習指令値算出部と、
   前記学習フェーズにおいて、前記充電パラメータを前記学習指令値に制御すべく前記充電器を操作する学習時操作部と、
   前記２次電池の温度に基づいて、前記学習フェーズにおける前記２次電池の温度上昇率である学習昇温率（ｄＴｓｔ，ｄＴｓｔ１，ｄＴｓｔ２）を算出する学習昇温率算出部と、
   前記充電制御期間のうち前記学習フェーズに続く充電フェーズの開始に先立ち、該充電フェーズにおける前記２次電池の温度上昇率である充電時昇温率（ｄＴｆ，ｄＴｆ１，ｄＴｆ２）を、前記２次電池の制限温度（Ｔｌｉｍｉｔ）及び前記充電フェーズの長さ（ＴＬ，ＴＬ１，ＴＬ２）に基づいて算出する充電時昇温率算出部と、
   前記充電フェーズの開始タイミングから終了タイミングまでに亘る前記充電パラメータの充電指令値（Ｉ＊，Ｉ１＊，Ｉ２＊）を、前記学習指令値、前記学習昇温率及び前記充電時昇温率に基づいて算出する充電指令値算出部と、
   前記充電フェーズにおいて、前記充電パラメータを前記充電指令値に制御すべく前記充電器を操作する充電時操作部と、を備える充電制御装置。
2. 前記充電時昇温率算出部は、前記充電フェーズにおける前記２次電池の初期温度（Ｔｉｎｉ）と前記制限温度との差、及び前記充電フェーズの長さに基づいて、前記充電時昇温率を算出する請求項１に記載の充電制御装置。
3. 前記学習昇温率算出部は、前記２次電池の温度上昇量（ΔＴｒ，ΔＴｒ１，ΔＴｒ２）が規定上昇量（ΔＴα）となるのに要した時間（ＴＡ，ＴＡ１，ＴＡ２）と、前記規定上昇量とに基づいて、前記学習昇温率を算出する請求項１又は２に記載の充電制御装置。
4. 前記２次電池の温度、電圧及び充電電流のうち少なくとも１つに基づいて、前記学習時操作部による充電器の操作と、前記学習昇温率算出部による前記学習昇温率の算出とを禁止するか否かを決定する禁止判定部を備える請求項１～３のいずれか１項に記載の充電制御装置。
5. 前記充電フェーズにおいて、前記充電時昇温率に基づいて前記２次電池の温度を都度推定する温度推定部と、
   前記２次電池の温度を取得する温度取得部と、
   前記充電フェーズにおいて、取得された前記２次電池の温度が前記温度推定部により推定された温度よりも第１閾値以上高い場合、算出された前記充電指令値を減少補正し、取得された前記２次電池の温度が前記温度推定部により推定された温度よりも第２閾値以上低い場合、算出された前記充電指令値を増加補正する補正部と、を備える請求項１～４のいずれか１項に記載の充電制御装置。
6. 前記充電制御期間のうち初期の期間に、前記学習フェーズが複数設定される請求項１～５のいずれか１項に記載の充電制御装置。
7. 前記学習指令値算出部は、前記各学習フェーズで用いる前記学習指令値を互いに異なる値とする請求項６に記載の充電制御装置。
8. 前記学習昇温率算出部は、前記各学習フェーズにおいて前記学習昇温率を算出し、算出した前記各学習昇温率が同等であるか否かを判定し、
   前記充電指令値算出部は、前記各学習昇温率が同等であると判定された場合、算出された前記各学習昇温率のいずれか１つを、前記充電時操作部で用いられる前記充電指令値の算出に用いる請求項６又は７に記載の充電制御装置。
9. 前記学習昇温率算出部は、前記各学習フェーズにおいて前記学習昇温率を算出し、算出した前記各学習昇温率が同等であるか否かを判定し、
   前記充電指令値算出部は、前記各学習昇温率が同等でないと判定された場合、算出された前記各学習昇温率のうち最小の学習昇温率を、前記充電時操作部で用いられる前記充電指令値の算出に用いる請求項６～８のいずれか１項に記載の充電制御装置。
10. 前記学習昇温率算出部は、前記各学習フェーズにおいて前記学習昇温率を算出し、算出した前記各学習昇温率が同等であるか否かを判定し、
    前記各学習昇温率が同等であると判定された場合、前記２次電池の次回の充電制御期間において設定する前記学習フェーズを１つにする請求項６～９のいずれか１項に記載の充電制御装置。

Images