WO2014046234A1 - 充電制御装置及び充電時間演算方法 - Google Patents

充電制御装置及び充電時間演算方法 Download PDF

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敦史 ▲高▼野
力 曽我
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日産自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a charging control device and a charging time calculation method.
  • the battery capacity (SOC) charged at the present time is identified from the terminal voltage, and the SOC and remaining charge time registered in advance are determined.
  • a plurality of maps showing the relationship between the charging current and the amount of charging current are recorded, the remaining charging time corresponding to the SOC and the charging current amount is obtained with reference to the map, and the remaining charging time is displayed.
  • the terminal voltage of the battery varies depending on the magnitude of the charging current, etc., and it is difficult to calculate the accurate remaining charge time from the map showing the relationship between the SOC and the terminal voltage, and the remaining charge time cannot be accurately displayed. There was a problem.
  • the present invention provides a charge control device and a charge time calculation method capable of calculating an accurate remaining charge time.
  • the remaining charging time calculated when the charging current becomes less than the current threshold is set to the charging current becomes less than the current threshold.
  • the present invention can calculate an accurate remaining charge time by calculating the remaining charge time according to the elapsed time in a state where the SOC of the battery does not change greatly.
  • FIG. 1 is a block diagram of a charging system according to an embodiment of the present invention. It is a graph which shows the voltage characteristic of the highest voltage cell with respect to the charging current of the battery of FIG. It is a schematic diagram of the map recorded on the memory of FIG. It is a schematic diagram of the map recorded on the memory of FIG. (A) is a graph showing charging power characteristics, (b) is a graph showing power for calculating remaining charge time, (c) is a graph showing SOC characteristics, and (d) is a characteristic of remaining charging time. It is a graph which shows.
  • (A) is a graph showing the charging power characteristic
  • (b) is a graph showing the SOC characteristic
  • (c) is a graph showing the characteristic of the additional charge counter
  • (d) is a characteristic of the remaining charging time. It is a graph to show.
  • (A) is a graph showing the SOC characteristic
  • (b) is a graph showing the specified power characteristic
  • (c) is a graph showing the characteristic of the additional charge counter
  • (d) is a characteristic showing the full charge flag.
  • (E) is a graph showing the characteristics of the remaining charge time. It is a flowchart which shows the control procedure of LBC of FIG. It is a flowchart which shows the constant voltage control of FIG. It is a flowchart which shows the additional charge control of FIG.
  • FIG. 1 is a block diagram of a charging system of a charging control apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the charging system of this example is a system for charging a battery mounted on an electric vehicle, a plug-in hybrid vehicle, or the like.
  • the charging control device is a part of the configuration of the charging system and is mounted on the vehicle or the like.
  • the charging system of this example includes a charger 10, a battery 20, a display unit 30, a memory 40, and an LBC 50.
  • the battery 20, the display unit 30, the memory 40, and the LBC 50 are mounted on the vehicle side.
  • illustration is abbreviate
  • the charger 10 is a charger that charges the battery 20, and is provided outside the vehicle.
  • the charger 10 is a charging circuit that converts electric power input from the AC power supply 100 into electric power suitable for charging the battery 20 based on the control of the LBC 50 and outputs the electric power to the battery 20.
  • the charger 16 includes an inverter, a DC / DC converter, a controller, and the like.
  • the charger 10 is connected to the battery 20 by a cable or the like.
  • the battery 20 is a battery configured by connecting a plurality of secondary batteries (hereinafter also referred to as cells) such as lithium ion batteries, and is a power source of the vehicle.
  • the battery 20 is connected to a motor (not shown) via an inverter (not shown).
  • the battery 20 is charged by regeneration of the motor, and is charged by the charger 10 outside the vehicle.
  • the display unit 30 is a display that displays the remaining charge time when the battery 20 is charged.
  • the remaining charge time indicates the remaining charge time until the current charge state (SOC: State of Charge, or charge rate) of the battery 20 reaches the target SOC.
  • SOC State of Charge, or charge rate
  • the display on the display unit 30 is controlled by the LBC 50.
  • the display unit 30 is not limited to the vehicle, and may be provided on, for example, a mobile phone owned by the user, or may be mounted on a charging device including the charger 10.
  • the memory 40 is a recording medium that records information on the state of the battery 20. Information recorded in the memory 40 is managed by the LBC 50. The information recorded in the memory 40 will be described later.
  • the LBC 50 measures the SOC and the like of the battery 20 based on the voltage and current sensors connected to the battery 20 and the detection value of the sensor that detects the temperature of the battery 20, and the battery 20 is charged. It is a controller that manages the state of the battery 20 such as the battery capacity.
  • the LBC 50 is also a controller that controls charging of the battery 20 by transmitting and receiving control signals to and from the charger 10 and controlling the charger 10.
  • the LBC 50 includes a current detection unit 51, a voltage detection unit 52, a temperature detection unit 53, an SOC calculation unit 54, a chargeable power calculation unit 55, an actual charge calculation unit 56, a charger control unit 57, a remaining charge time, and a calculation unit. 58.
  • the current detector 51 is a sensor that is connected to the battery 20 and detects the current of the battery 20.
  • the detection value of the current detection unit 51 is output to the SOC calculation unit 54, the chargeable power calculation unit 55, the actual power calculation unit 56, and the charger control unit 57.
  • the voltage detector 52 is a sensor that is connected to the battery 20 and detects the voltage of the battery 20.
  • the voltage detection unit 52 detects each voltage of the plurality of batteries included in the battery 20 and the total voltage of the plurality of batteries.
  • the detection value of the current detection unit 52 is output to the chargeable power calculation unit 55 and the actual power calculation unit 56.
  • the temperature detection unit 53 is a sensor that is provided in the battery 20 and detects the temperature of the battery 20.
  • the detection value of the temperature detection unit 51 is output to the chargeable power calculation unit 55, the actual power calculation unit 56, and the charger control unit 57.
  • the SOC calculation unit 54 integrates the detection values detected by the current detection unit 51 to integrate the charging current and calculate the SOC of the battery 20.
  • the SOC calculation unit 54 outputs the calculated SOC to the charger control unit 57 and the remaining charge time calculation unit 58.
  • the SOC calculation unit 54 may calculate the SOC of the battery 20 from the detection voltage of the voltage detection unit 52. Since there is a correlation between the voltage of the battery 20 and the SOC, a map indicating the correlation is recorded in the memory 40, and the SOC calculation unit 54 refers to the map in the memory 40 and the voltage detection unit 52. The SOC corresponding to the detected voltage is calculated as the SOC of the battery 20.
  • the map may be a map according to the deterioration degree of the battery 20. What is necessary is just to calculate the deterioration degree of the battery 20 from the internal resistance of the battery 20, for example.
  • the chargeable power calculation unit 55 calculates the chargeable power of the battery 20 from the detection current of the current detection unit 51, the detection voltage of the voltage detection unit 52, and the detection temperature of the temperature detection unit 53.
  • the chargeable power is the maximum power that can be charged while charging the battery 20 while suppressing the deterioration of the battery 20, and is the maximum input power that can be input from the charger 10 to the battery 20.
  • the chargeable power is generally called input power, maximum chargeable power, or maximum input power, and is described as chargeable power in the present embodiment.
  • the chargeable power calculation unit 55 calculates chargeable power in the following manner.
  • a charging upper limit voltage is set for each cell according to the performance of the battery 20.
  • the charging upper limit voltage is a predetermined voltage that becomes an upper limit when charging the battery 20 in order to prevent the battery 20 from deteriorating.
  • As the charge upper limit voltage a voltage at which lithium deposition starts or a voltage lower than a voltage at which lithium deposition starts is set inside the battery (cell) constituting the battery 20.
  • the charging upper limit voltage is calculated according to the charging current input to the battery 20, the battery temperature, and the internal resistance of the battery 20. For example, the charging upper limit voltage is calculated to be lower as the charging current of the battery 20 is larger, and is calculated to be higher as the charging current of the battery 20 is smaller.
  • the chargeable power calculation unit 55 identifies the cell having the highest voltage from the voltage of each cell detected by the voltage detection unit 52.
  • the chargeable power calculation unit 55 calculates an inputtable current that can be input to the battery based on the specified cell voltage, the internal resistance of the cell, the charge current of the cell, and the charge upper limit voltage.
  • the input possible current is calculated from the internal resistance of the cell having the highest terminal voltage and the charging upper limit voltage of the cell.
  • the internal resistance of the cell is calculated from the terminal voltage of the cell detected by the voltage detection unit 52 and the charging current of the cell.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a method of calculating the input possible current (I MAX ).
  • Chargeable power calculating unit 55 the internal resistance of the cell having the highest terminal voltage, as shown in FIG. 2, calculates the internal resistance wire L R of the cell.
  • the internal resistance line LR is a straight line indicating the relationship between the charging current of the cell and the voltage of the cell for the cell having the highest terminal voltage.
  • the internal resistance line L R for example can be calculated from the open voltage of the total internal resistance and the battery 20 of the battery 20.
  • the total internal resistance of the battery 20 is the entire resistance value of a plurality of cells included in the battery 20.
  • Charging upper limit voltage line LV_LIM has a correlation with the charging current of battery 20. Therefore, a map having a correlation between the charging upper limit voltage and the charging current of the battery 20 is recorded in the memory 40 in advance, and the chargeable power calculation unit 55 uses the detection current of the current detection unit 51 with reference to the map. Thus, the charge upper limit voltage (corresponding to the charge upper limit voltage line LV_LIM ) may be calculated.
  • the current at the intersection of the charging upper limit voltage line LV_LIM and the internal resistance line LR is the current that can be input to the cell having the highest terminal voltage. Thereby, the inputable current is calculated by the chargeable power calculation unit 55.
  • the chargeable power calculation unit 55 can calculate the chargeable power by multiplying the total internal resistance of the battery 20 by the square of the inputtable current (I MAX ).
  • the calculation method of chargeable electric power may be a method other than the above.
  • the chargeable power calculation unit 55 outputs the calculated chargeable power to the charger control unit 57.
  • the actual power calculation unit 56 is charging power that is actually supplied from the charger 10 to the battery 20 while the battery 20 is being charged.
  • the charging power actually supplied to the battery 20 is lower than the output power of the charger 10 due to the internal resistance of the battery 20 with respect to the output power of the charger 10 set on the charger 10 side.
  • the actual power calculation unit 56 is calculated from the detection current of the current detection unit 51 and the detection voltage of the voltage detection unit 52.
  • the actual power calculation unit 56 outputs the calculated charging power to the charger control unit 57.
  • the charger control unit 57 includes a detection current detected by the current detection unit 51, a chargeable power calculated by the chargeable power calculation unit 55, a charge power of the battery 20 calculated by the actual power calculation unit 56, and a charge The charger 10 is controlled based on the power that can be output from the charger 10.
  • the output possible power of the charger 10 corresponds to the rated output power of the charger 10, and is the maximum value of the power that can be output by the charger. That is, the output power is a value set in advance according to the charging capability of the charger 10, and the output power of the charger 10 is limited to the output power or less.
  • the power that can be output from the charger 10 varies depending on the charger 10. Therefore, when the charger 10 and the battery 20 are connected by a cable or the like, the charger control unit 57 communicates with the charger 10 and acquires information on the output power available from the charger 10. Communication between the charger 10 and the charger control unit 57 may be performed using a communication line in a cable connecting the charger 10 and the battery 20.
  • the remaining charge time calculation unit 58 calculates the remaining charge time of the battery 20 based on the detected temperature detected by the temperature detection unit 53, the SOC calculated by the SOC calculation unit 54, and the charging power calculated by the actual power calculation unit 56. Calculate.
  • the remaining charge time calculation unit 58 displays the calculated remaining charge time on the display unit 30.
  • the LBC 50 When the LBC 50 receives a signal indicating that charging of the battery 20 is started by the charger 10 based on an operation of the user or the like, the LBC 50 sets a target charging rate of the battery 20 and establishes a connection between the charger 10 and the battery 20. Confirm and start charging control.
  • the charger control unit 57 acquires the power that can be output from the charger 10 from the charger 10. Further, the charger control unit 57 acquires the rechargeable power calculated by the rechargeable power calculation unit 55. Then, the charger control unit 57 compares the output power and the chargeable power, and sets the supply power supplied from the charger 10 to the battery 20 from the comparison result and the SOC of the battery 20.
  • the battery 20 of this example is a secondary battery mounted on a vehicle or the like, and the battery capacity of the battery 20 is large.
  • the charger 10 has a limit in increasing the output power by the rated power of the AC power supply 100, the boost of the converter of the charger 10 and the like. Therefore, when the SOC of the battery 20 is low, the outputable power of the charger 10 is lower than the chargeable power of the battery 20.
  • the rechargeable power of the battery 20 is lower than the rechargeable power of the charger 10.
  • the charger control unit 57 converts the supply power supplied from the charger 10 to the battery 20 to the outputable power of the charger 10.
  • the signal indicating the command power is set and transmitted to the charger 10. Based on the signal, the charger 10 starts charging the battery 20 with output possible power. Thereby, the battery 20 is charged by constant power charge control.
  • the charger control unit 57 changes the supply power supplied from the charger 10 to the battery 20 to the chargeable power of the battery.
  • the signal indicating the command power is set and transmitted to the charger 10. Based on the signal, the charger 10 charges the battery 20 by reducing the output current from the charger 10 so that the power becomes lower than the outputable power.
  • the chargeable power calculation unit 55 calculates the chargeable power of the battery 20 based on the detection value of the current detection unit 51 and the like while the battery 20 is being charged, and transmits it to the charger control unit 57.
  • the charger control unit 57 determines the chargeable power of the battery 20 and the charger during charging of the battery 20. 10 possible output powers are compared.
  • the charger control unit 57 controls the charger 10 so that the power supplied from the charger 10 to the battery 20 is less than the outputable power of the charger 10. To do.
  • the charger 10 Based on the control signal from the charger controller 57, the charger 10 reduces the output current from the charger 10 to reduce the power supplied to the battery 20. Further, as the SOC of the battery 20 increases, the charger control unit 57 controls the charger 10 so that the power supplied to the battery 20 is gradually reduced. The charger 10 gradually decreases the output current as the SOC of the battery 20 increases while keeping the output voltage constant. Thereby, the battery 20 is charged by constant voltage control.
  • the charger controller 57 manages the charging current of the battery 20 based on the detection value of the current detector 51 during constant voltage control.
  • the charger control unit 57 is preset with a current threshold (I b ) for switching from constant voltage control to additional charge control.
  • the charger control unit 57 transmits a signal including a follow-up charging control sequence to the charger 10.
  • the charger 10 receives a signal including the sequence, the charger 10 switches from constant voltage control to follow-up charge control.
  • the sequence includes an output timing and an output value from the charger 10, and the charger 10 controls the output based on the sequence.
  • the fact that the charging current of the battery 20 has become less than the current threshold value (I b ) means that the SOC change rate (change rate) calculated by the SOC calculation unit 54 has become less than a predetermined change rate. It may be detected. That is, when the charging current of the battery 20 becomes small, the power charged in the battery becomes small. Therefore, it can be detected that the charging current becomes less than the current threshold value (I b ) based on the rate of change of the SOC of the battery. it can.
  • the follow-up charging control is a control in which the output of the battery is stopped from the charger 10 for a certain period, and after the certain period has elapsed, a current is output from the charger 10 to the battery 20 to perform recharging. And the stop period which stops the output from the charger 10 and the output period (recharge) of an electric current are set.
  • One additional charge means one set of control. Further, as the number of follow-up charges increases, the stop period is gradually shortened, and the current peak value in recharging gradually decreases.
  • the number of additional charging is determined in advance according to the specifications of the battery 20 such as a fully charged battery capacity. Similarly, the stop period of one additional charge and the peak current value are also determined in advance according to the specifications of the battery 20 and the like.
  • the sequence of additional charge control is set so that a current is intermittently output from the charger 10 by performing one additional charge multiple times.
  • the charger 10 outputs electric power intermittently by outputting current for the number of additional charging times determined by the sequence.
  • the charger control unit 57 manages the number of additional charges since switching from constant voltage control to additional charge control.
  • the charger control unit 57 counts the number of additional charges from the additional charge counter from the time of switching to the additional charge control. Therefore, the count value of the additional charge increases with the elapse of time in the period in which the additional charge is continued (the period in which the additional charge is repeatedly performed). Then, when the counter charge counter counts the number of additional charge thresholds determined in the sequence or more, a full charge flag is set and the charging of the battery 20 is terminated.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a map showing the relationship between the charging power of the battery 20, the battery temperature, and the charging time with respect to the SOC.
  • the remaining charge time of the battery 20 is correlated with the charge power of the battery 20, the battery temperature, and the SOC. That is, the lower the temperature of the battery 20, the longer the charging time, and the lower the SOC, the longer the charging time. Moreover, the charging time becomes longer as the charging power to the battery 20 is lower.
  • the charging time indicates the remaining charging time (remaining charging time) of the battery 20 until the charging state of the battery 20 reaches the target SOC. Therefore, when the target SOC is set to the SOC at the time of full charge, the charge time indicates the time for the current charge capacity of the battery 20 to reach the battery capacity at the time of full charge.
  • the remaining charge time calculation unit 58 displays the map of FIG. The remaining charge time of the battery 20 is calculated based on the charging power of the battery 20 calculated by the actual power calculation unit 56, the SOC of the battery 20, and the temperature.
  • the remaining charge time calculation unit 58 extracts a map for the charging power calculated by the actual power calculation unit 56 from a plurality of maps recorded in the memory 40.
  • the battery 20 is charged with the power that can be output from the charger 10, and therefore the charging power of the battery 20 is actually applied to the battery 20 when the output power of the charger 10 is set to the power that can be output. This is the power to be supplied. Therefore, when the charger 10 having a high outputable power is charged, the remaining charge time calculation unit 58 extracts a map having a high charge power.
  • the remaining charge time calculation unit 58 refers to the extracted map, and extracts the charge time corresponding to the temperature detected by the temperature detection unit 53 and the SOC calculated by the SOC calculation unit 54, so that the remaining charge of the battery 20 is obtained. Calculate the charging time. Then, the remaining charge time calculation unit 58 causes the display unit 30 to display the calculated remaining charge time.
  • the remaining charge time calculation unit 58 performs the above calculation at a predetermined cycle, and displays the remaining charge time on the display unit 30 for each calculation.
  • the charging power of the battery 20 remains constant. Therefore, the remaining charge time calculation unit 58 calculates the remaining charge time on the same extracted map during the constant power control, so that the remaining charge time displayed on the display unit 30 gradually increases as the SOC increases. Shorter.
  • the charge control of the battery 20 transitions from constant power control to constant voltage control as described above.
  • FIG. 4 is a map showing the relationship between SOC and charging power when the battery temperature is fixed at 0 degrees from the map of FIG.
  • Comparative Example 1 in the constant voltage control, the power output from the charger 10 is reduced, and the charging power of the battery 20 gradually decreases. Since the remaining charge time calculation unit 58 extracts a map of the memory 40 based on the charge power of the battery 20, the remaining charge time calculation unit 58 selects a map with a low charge power as the power decreases.
  • the charging power of the battery 20 also decreases discretely.
  • the charging power of the battery 20 is reduced from 3.3 kW (power immediately before the transition from constant power control to constant voltage control) to 1.2 kW, and after a predetermined time has elapsed, Suppose that it dropped from 1.2 kW to 0.6 kW.
  • the SOC of the battery 20 before and after the charging power decreases from 3.3 kW to 1.2 kW is 60%
  • the SOC of the battery 20 before and after the charging power decreases from 1.2 kW to 0.6 kW is 80%.
  • an exemplary numerical value is given as shown in FIG. 4, and the power is reduced from 3.3 kW to 1.2 kW and from 1.2 kW to 0.6 kW.
  • the amount of change in power during constant voltage control is set to an arbitrary value.
  • the remaining charge time of the battery 20 calculated by the map at 3.3 kW (SOC: 60%) is 165 minutes, but when the battery charge is decreased from 3.3 kW to 1.2 kW, the remaining charge time is decreased from 165 minutes to 428 minutes. To rise. Further, the remaining charge time of the battery 20 calculated by the map at 1.2 kW (SOC: 80%) is 175 minutes. However, when the battery charge is decreased from 1.2 kW to 0.6 kW, the remaining charge time is changed from 175 minutes to 342. Rise to the minute.
  • Comparative Example 1 if the SOC of the battery 20 is the same and the battery temperature is the same before and after the decrease in output power, the remaining charge time of the battery 20 increases as the charging power of the battery 20 decreases. Since the output power of the battery 20 is gradually reduced during the constant voltage control, the remaining charge time becomes longer each time the output power decreases. In Comparative Example 1, although the remaining charge time displayed on the display unit 30 increases while the battery 20 is being charged, there is a problem in that the user viewing the remaining charge time on the display unit 30 feels uncomfortable. It was.
  • the remaining charge time calculation unit 58 performs the remaining charge time calculation control in the constant power control and the remaining charge time calculation control in the constant voltage control by different methods. Based on the signal from the charger control unit 57, when the constant power control is changed to the constant voltage control, the remaining charge time calculation unit 58 sets the charging power at that time immediately before changing from the constant power control to the constant voltage control. Fix the map extracted based on. And even if electric power falls by constant voltage control, the remaining charge time calculating part 58 calculates remaining charge time on the fixed map, without switching a map.
  • the remaining charge time calculation unit 58 acquires the SOC of the battery 20 under constant voltage control from the SOC calculation unit 54 and the temperature of the battery 20 from the temperature detection unit 53. And the remaining charge time calculating part 58 calculates the charging time corresponding to SOC and temperature as a remaining charging time with reference to the fixed map.
  • the constant voltage control by the LBC 50 of the present invention is reduced from 3.3 kW (power immediately before the transition from the constant power control to the constant voltage control) to 1.2 kW, and after a lapse of a predetermined time, Suppose that it dropped from 1.2 kW to 0.6 kW.
  • the battery temperature is 0 degrees.
  • the SOC when changing from constant power control to constant voltage control is 60%, and the SOC when charging power is reduced from 1.2 kW to 0.6 kW is 80%.
  • the remaining charge time calculation unit 58 fixes the map (3.3 kW map) referenced in the constant power control. Then, by the constant voltage control, the charging power of the battery 20 is reduced to 1.2 kW, but the remaining charge time calculation unit 58 calculates the remaining charge time using a fixed map. After the charging power of the battery 20 drops to 1.2 kW, the SOC of the battery 20 increases from 60% over time during charging for a predetermined time. The remaining charge time calculation unit 58 corresponds to the SOC (60%) when switching from constant power control to constant voltage control on the 3.3 kW map (see FIG. 4), and the remaining charge time (165 minutes). Is calculated.
  • the remaining charge time calculation unit 58 determines that SOC (70%) on the 3.3 kW map (see FIG. 4). Correspondingly, the remaining charge time (119 minutes) is calculated.
  • the SOC increases to 80%, and the remaining charging time calculation unit 58 is displayed on the fixed 3.3 kW map (see FIG. 4).
  • the remaining charge time (73 minutes) is calculated in association with SOC (80%).
  • the remaining charge time during constant voltage control is a time subtracted from 165 minutes to 119 minutes and 73 minutes as the SOC increases.
  • the remaining charge time calculation unit 58 causes the display unit 30 to display the remaining charge time subtracted according to the SOC.
  • the remaining charge control calculation unit 58 performs the constant power control when the chargeable power of the battery 20 is less than the outputable power of the charger 10 and transitions from constant power control to constant voltage control.
  • the remaining charge time during the constant voltage control is calculated by subtracting the time according to the SOC from the remaining charge time calculated by the used map. Therefore, in this example, even when the charging power of the battery 20 decreases due to the constant voltage control, the remaining charging time does not increase due to the map switching as in the first comparative example. As a result, the problem that the remaining charging time displayed on the display unit 30 is increased while the battery 20 is being charged and the user who is viewing the remaining charging time on the display unit 30 is uncomfortable is solved.
  • FIG. 5 shows the characteristics of charging power with respect to time
  • (b) shows the power characteristics for calculating the remaining charging time
  • (c) shows the characteristics of SOC with respect to time
  • (d) shows the remaining charging time with respect to time.
  • Time (t a ) indicates a point in time when the charging power of the battery 20 becomes the outputable power of the charger 10.
  • the remaining charge time calculation power is the charge power of the battery 20 used when the remaining charge time calculation unit 58 refers to the map. As shown in FIG. 5A, since the constant power control is performed before the time (t a ), the charging power of the battery 20 is constant. Time (t a) and later, since the constant voltage control is performed, the charging power of the battery 20 over time, decreases.
  • the charging power of the battery 20 is constant, so that the remaining charging time calculation unit 58 uses the power (remaining charging time calculation) to select the map of the memory 40. Power) is constant.
  • the SOC increases with time. Since the power for calculating the remaining charge time is constant, the map for calculating the remaining charge time remains fixed. Therefore, as shown in FIG. 4D, the remaining charge time decreases as the SOC increases.
  • Comparative Example 1 For the time (t a) after the constant voltage control, Comparative Example 1, even in the constant voltage control, and select a map based on the charge power of the battery 20, calculates a remaining charging time. Therefore, as shown in FIG. 2B, in Comparative Example 1, the power for calculating the remaining charge time decreases along the same locus as the charge power characteristic of the battery 20. And as shown in FIG.4 (d), in the comparative example 1, since switching of a map is performed with the reduction
  • the remaining charging time calculation unit 58 uses the charging power at the time (t a ) as the power for calculating the remaining charging time. Fix (see FIG. 5B). Then, the remaining charging time calculating unit 58, from the time (t a) the remaining charging time which is calculated with reference in the map memory 40 at the time of, by subtracting the time according to the SOC, calculates remaining charging time is doing. Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 4D, the remaining charge time decreases from the remaining charge time (Ts) calculated with reference to the map at the time point (t a ) as the SOC increases. Transition to.
  • the remaining charge time calculation unit 58 calculates the remaining charge time (in other words, the battery 20) immediately before the change to the additional charge control.
  • the remaining charging time calculated by the remaining charging time calculation unit 58 at the time when the charging current reaches the current threshold (I b ) is subtracted according to the number of additional chargings that increase with the passage of time. Calculate remaining charge time during charge control. Since the number of additional charging is determined in advance by the sequence, the remaining charging time is set such that the remaining charging time becomes zero when the number of additional charging reaches the number determined in the sequence and the final additional charging is completed.
  • the calculation unit 58 subtracts time.
  • the time width to be subtracted per additional charge may be a constant value, or may correspond to the time of one additional charge determined by a sequence.
  • the charger control unit 57 manages the number of additional charging, and transmits a signal to the remaining charging time calculating unit 58 every time the additional charging counter is increased.
  • the remaining charge time calculation unit 58 similarly manages the number of additional charges based on the signal. Then, the remaining charge time calculation unit 58 subtracts the remaining charge time and updates the time displayed on the display unit 30 at a timing to increase the counter of the number of additional charges. Then, the remaining power reception time calculation unit 58 counts the number of additional charges determined by the sequence of the additional charge counter and confirms that the full charge flag is set, and sets the remaining charge time to zero.
  • FIG. 6A shows the characteristics of the charging power with respect to time
  • FIG. 6B shows the characteristics of the SOC with respect to time
  • FIG. 6C shows the characteristics of the follow-up charging counter with respect to time
  • FIG. 6D shows the characteristics of the remaining charging time with respect to time.
  • the solid line indicates the characteristic of the present invention
  • the broken line indicates the characteristic of Comparative Example 2.
  • Time (t a ) indicates a point in time when the charging power of the battery 20 becomes an outputable power of the charger 10
  • time (t b ) indicates a point in time when the charging current of the battery 20 reaches the current threshold (I b ). Is shown.
  • the remaining charge time is calculated according to the calculated value of the SOC, and the remaining charge time is calculated to be reduced by increasing the calculated value of the SOC.
  • the charging power of the battery 20 is approximately indicated by a value close to zero.
  • the SOC of the battery 20 is already close to the SOC at the time of full charge, and the charging power supplied to the battery 20 is low. Therefore, the SOC after time (t b ) is It becomes almost constant at a high value.
  • the remaining charge time after the time (t b ) is calculated by subtracting the remaining charge time according to the number of additional charges (that is, according to the passage of time). As shown in FIG. 6 (c), the counter charge counter has increased with the passage of time since time (t b ). Therefore, as shown in FIG. 6D, the remaining charge time decreases as the follow-up charge counter increases (that is, the elapsed time).
  • the charging current of the battery 20 for supplying electric power to a vehicle driving motor (not shown) and the remaining charging time of the battery 20 will be described.
  • the charging current when the battery 20 is charged by the charger 10 has a current value in a wide range of about 0.3 mA to 1.0 A.
  • the current sensor current detection unit 51
  • detection accuracy when detecting a small current change is poor because the current value in a wide range is detected (the resolution of the sensor is low).
  • the current sensor detection error causes the charge to be performed even during charging.
  • the remaining charge time may increase.
  • the remaining charging time calculated during the constant voltage control is set according to the elapsed time (in this example, the number of additional chargings). By subtracting, the remaining charge is calculated. Therefore, in this example, even when the battery 20 is close to being fully charged and the amount of change in the SOC is small, the remaining charge time becomes a constant value during the follow-up charging or the error of the current sensor as in Comparative Example 2. The remaining charging time does not increase. As a result, the remaining charge time displayed on the display unit 30 increases while the battery 20 is being charged, or the remaining charge time of the display unit 30 does not decrease even if time elapses. The problem of giving an uncomfortable feeling to the user who is watching is solved.
  • FIG. 7A shows the SOC characteristics with respect to time
  • FIG. 7B shows the characteristics of the command power with respect to time
  • FIG. 7C shows the characteristics of the additional charge counter with respect to time
  • FIG. 7D shows the characteristics of the full charge flag with respect to time.
  • (E) is a graph showing the characteristics of the remaining charge time with respect to time.
  • the command power is a command value output from the charger control unit 57 to the charger 58. In the follow-up charge control, this corresponds to the power value indicated by the sequence.
  • the time (t a ) indicates the time when the chargeable power of the battery 20 reaches the outputable power of the charger 10, and the time (t b ) indicates the time when the charging current of the battery 20 reaches the current threshold (I b ).
  • Show. Time (t b1 ) indicates the time when the first additional charge is completed
  • time (t b2 ) indicates the time when the first additional charge is completed
  • time (t c ) indicates the point of full charge.
  • the time (t a) and time (t b) respectively correspond to the time in FIG. 5 (t a) and the time of FIG. 6 (t b).
  • the command power remains constant, the SOC of the battery 20 increases, and the remaining charge time decreases.
  • the command power gradually decreases by constant voltage control.
  • the battery 20 is supplied with power. Therefore, the SOC of the battery 20 rises with a low change amount as compared with the change amount of the SOC of the constant power control.
  • the remaining charge time decreases as the SOC increases.
  • the command power changes based on the sequence of the additional charge control by the additional charge control.
  • the charger control unit 57 performs additional charging once, so that the additional charging counter counts up for the first time.
  • the remaining charge time calculation unit 58 subtracts the remaining charge time by a predetermined time.
  • the charger controller 57 performs the second additional charge, and the additional charge counter counts up the second time. Then, when the second additional charge is completed (time (t b2 )), the remaining charge time calculation unit 58 subtracts the remaining charge time by a predetermined time. At time (t c ), the full charge flag is set and the LBC 50 ends the charge control.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a control procedure for charge control of the LBC 50.
  • FIG. 9 is a flowchart showing a control procedure of constant voltage control.
  • FIG. 10 is a flowchart showing a control procedure of the additional charge control.
  • step S ⁇ b> 1 when the charger controller 57 confirms the connection between the battery 20 and the charger 10, based on the signal from the charger 10, it detects the output possible power of the charger 10 and starts charging.
  • step S2 the current detection unit 51 detects the current of the battery 20, the voltage detection unit 52 detects the voltage of the battery 20, and the temperature detection unit 53 detects the temperature of the battery 20.
  • step S3 the chargeable power calculation unit 55 calculates the chargeable power of the battery 20 using the detection value detected in step S2.
  • step S4 the charger control unit 57 compares the chargeable power with the outputable power.
  • the charger control unit 57 outputs the rechargeable power from the charger 10 and charges the battery 20 in step S ⁇ b> 5.
  • step S6 the current, voltage, and temperature of the battery 20 are detected by the current detector 51 and the like during charging with the output power.
  • SOC calculation unit 54 calculates the SOC of battery 20 using the detected current detected in step S6.
  • step S8 the actual power calculation unit 56 calculates the charging power of the battery 20 using the detected voltage and detected current detected in step S6.
  • step S9 the remaining charging time calculation unit 58 selects a map corresponding to the charging power calculated in S7 from a plurality of maps recorded in the memory 40.
  • the remaining charge time calculation unit 58 refers to the map and calculates the battery temperature detected in step S6 and the charge time corresponding to the SOC calculated in step S7 as the remaining charge time (step S10).
  • the remaining charge time calculation unit 58 displays the remaining charge time calculated in step S10 on the display unit 30, and returns to step S3.
  • the chargeable power of the battery 20 is calculated using the detection value detected in step S6.
  • step S4 when the chargeable power of the battery 20 is less than the outputable power of the charger 10, the LBC 50 performs constant voltage control in step S20 as follows.
  • step S ⁇ b> 21 the charger control unit 57 controls the charger 10 to lower the output power of the charger 10 to a power lower than the output power.
  • step S22 the current, voltage, and temperature of the battery 20 are detected by the current detection unit 51 and the like during charging with constant voltage control.
  • step S23 SOC calculation unit 54 calculates the SOC of battery 20 using the detected current in step S22.
  • step S24 the remaining charge time calculation unit 58 extracts the charge time corresponding to the SOC calculated in step S23 on the map selected immediately before the constant voltage control (the map selected in step S9). The remaining charge time is calculated by subtracting the time according to the SOC.
  • step S26 the charger controller 57 compares the charging current of the battery 20 detected in step S22 with the current threshold (I b ).
  • the process returns to step S21 and the constant voltage control flow is repeated.
  • the LBC 50 ends the constant voltage control and proceeds to the follow-up charging control in step S30.
  • step S ⁇ b> 31 the charger control unit 57 controls the charger 10 by transmitting a signal indicating a sequence of additional charge control.
  • step S ⁇ b> 32 the remaining charge time calculation unit 58 counts up the number of additional charges.
  • step S ⁇ b> 33 the remaining charge time calculation unit 58 calculates the remaining charge time by subtracting the time according to the number of additional charges.
  • step S34 the remaining charge time calculation unit 58 displays the charge time.
  • step S35 the charger control unit 57 compares the number of follow-up charges counted in step S32 with a number threshold indicating the end of charging. When the number of additional charging is less than or equal to the threshold, the process returns to step S31 and the LBC 50 continues the additional charging control. When the number of follow-up chargings exceeds the number threshold, the charger control unit 57 sets a full charge flag, the remaining charge time calculation unit 58 sets the charge time to zero, and the control of this example is terminated.
  • the time to be subtracted per additional charging in step S33 described above may be a time obtained by dividing the remaining charging time at the time of transition to the additional charging control by the frequency threshold (of the additional charging frequency). .
  • the number threshold is 2. Therefore, a value obtained by dividing the remaining charging time at the time of transition to the additional charging control by 2 is subtracted at each additional charging end timing. As a result, the time subtracted for each set of follow-up charging end times can be made uniform, and the remaining charging time with less discomfort can be displayed.
  • the calculation is performed when the charging current becomes less than the current threshold (Ib).
  • the remaining charge time is subtracted according to the elapsed time from the time when the charging current becomes less than the current threshold (Ib) (according to the count value of the additional charge that increases with the passage of time) to obtain the remaining charge. Calculate time.
  • the count value of additional charging is used as the elapsed time from when the charging current becomes less than the current threshold value (Ib). That is, in this example, a counter that counts the number of additional charges is used as a means for measuring the elapsed time from when the charging current becomes less than the current threshold (Ib). However, for example, a timer that measures the elapsed time from when the charging current becomes less than the current threshold (Ib) may be provided, and the remaining charging time may be subtracted according to the time measured by the timer. In this example, a timer or the like is newly added by using a counter that counts the number of additional charges as a means for measuring the elapsed time from when the charging current becomes less than the current threshold (Ib). Without any cost increase.
  • the remaining charge time calculated at the time when the charging current becomes less than the current threshold (Ib) is obtained by subtracting according to the number of times that the power is output from the charger 10 to the battery 20 in the follow-up charging control.
  • the charging current is decreased according to the elapsed time from the time when the charging current becomes less than the current threshold (Ib).
  • the remaining charge time calculated during constant voltage control is subtracted according to the elapsed time. Thereby, an accurate remaining charge time can be calculated.
  • the calculated SOC and the calculated SOC are calculated by referring to a map indicating the relationship between the SOC and the charging time of the charging power of the battery 20.
  • the remaining charge time of the battery 20 is calculated based on the charged power.
  • the remaining charge time is calculated based on the SOC of the battery 20, the charging power of the battery 20, and the temperature of the battery 20 with reference to the map of the memory 40. Thereby, the remaining charge time according to the temperature of the battery 20 can be calculated.
  • the remaining charge time calculation unit 58 when calculating the remaining charge time, a value (time) to be subtracted according to the temperature is set, and the remaining charge time calculation unit 58 subtracts as the battery temperature decreases. The value may be reduced.
  • the remaining charge time calculation unit 58 manages the temperature of the battery 20 that is being subjected to additional charge control based on the temperature detected by the temperature detection unit 53, and decreases the value to be subtracted according to the elapsed time as the battery temperature is lower. The remaining charging time is calculated to be longer. Thereby, the remaining charge time according to the battery temperature can be accurately calculated. Further, the charging control unit 58 may set a follow-up charging sequence according to the battery temperature.
  • the current threshold value (I b ) for switching to the additional charge control may be set based on the charging current of the battery 20 when the SOC of the battery 20 is smaller than a predetermined change amount threshold value.
  • the follow-up charge control is control performed when the battery 20 cannot be efficiently charged by constant power control or constant voltage control due to the polarization action of the battery 20, and is charge control performed when the battery 20 is close to full charge. .
  • a change amount threshold value is set in advance as a threshold value indicating that the SOC of the battery 20 is close to full charge, and the current threshold value (I b ) is set based on the change region value.
  • the current detection unit 51 and the voltage detection unit 52 correspond to the “detection unit” of the present invention
  • the temperature detection unit 53 corresponds to the “temperature detection unit” of the present invention
  • the SOC calculation unit 54 corresponds to the “charge state calculation” of the present invention.
  • the chargeable power calculation unit 55 is the “chargeable power calculation unit” of the present invention
  • the charger control unit 57 is the “charger control unit” of the present invention
  • the charge time calculation unit 58 of the present invention is “
  • the display unit 30 corresponds to the “charging unit” of the present invention.
  • SYMBOLS 10 ... Charger 20 ... Battery 30 ... Display part 40 ... Memory 50 ... LBC DESCRIPTION OF SYMBOLS 51 ... Current detection part 52 ... Voltage detection part 53 ... Temperature detection part 54 ... SOC calculation part 55 ... Chargeable power calculation part 56 ... Real power calculation part 57 ... Charger control part 58 ... Remaining charge time calculation part 100 ... AC power supply

Abstract

充電器１０から出力される電力によりバッテリ２０を充電する充電制御装置において、バッテリ２０の電流及び電圧を検出する検出手段と、検出手段の検出値を用いてバッテリ２０の充電状態を演算する充電状態演算手段と、充電状態演算手段により演算された充電状態に基づいて、バッテリ２０の充電状態が所定の充電状態に達するまでのバッテリ２０の残充電時間を演算する充電時間演算手段とを備え、充電時間演算手段は、充電電流が所定の電流閾値以上から電流閾値未満となった場合には、充電電流が電流閾値未満となる時点で演算された充電時間を、充電電流が電流閾値未満となった時点からの経過時間に応じて減算して残充電時間を演算する。

Description

充電制御装置及び充電時間演算方法
　本発明は、充電制御装置及び充電時間演算方法に関するものである。
　本出願は、２０１２年９月２１日に出願された日本国特許出願の特願２０１２―２０８７０３号に基づく優先権を主張するものであり、文献の参照による組み込みが認められる指定国については、上記の出願に記載された内容を参照により本出願に組み込み、本出願の記載の一部とする。
　電池に蓄電される電池容量と電池の端子電圧との関係を示すマップを用いて、端子電圧から現時点において充電される電池容量（ＳＯＣ）を特定し、予め登録されているＳＯＣと残充電時間との関係を示すマップを充電電流の量に対応して複数記録し、当該マップを参照して、ＳＯＣと充電電流量に対応する残充電時間を取得し、当該残充電時間を表示するものが知られている（特許文献１）。
特開２０１１－９１８７９号公報
　しかしながら、電池の端子電圧は充電電流の大きさ等によって異なり、ＳＯＣと端子電圧との関係を示すマップからは正確な残充電時間を演算することは難しく、残充電時間を正確に表示できない、という問題があった。
　本発明は、正確な残充電時間を演算することができる充電制御装置及び充電時間演算方法を提供する。
　本発明は、充電電流が所定の電流閾値以上から未満となった場合には、当該充電電流が当該電流閾値未満となる時点で演算された残充電時間を、充電電流が電流閾値未満となった時点からの経過時間に応じて減算して残充電時間を演算することによって上記課題を解決する。
　本発明は、バッテリのＳＯＣが大きく変化しない状態において、経過時間に応じた残充電時間の演算を行うことで、正確な残充電時間を演算することができる。
本発明の実施形態に係る充電システムのブロック図である。 図１のバッテリの充電電流に対する、最高電圧セルの電圧特性を示すグラフである。 図１のメモリに記録されるマップの概要図である。 図１のメモリに記録されるマップの概要図である。 （ａ）は充電電力特性を示すグラフであり、（ｂ）は残充電時間演算用電力を示すグラフであり、（ｃ）はＳＯＣ特性を示すグラフであり、（ｄ）は残充電時間の特性を示すグラフである。 （ａ）は充電電力特性を示すグラフであり、（ｂ）はＳＯＣ特性を示すグラフであり、（ｃ）は追い充電カウンタの特性を示すグラフであり、（ｄ）は残充電時間の特性を示すグラフである。 （ａ）はＳＯＣ特性を示すグラフであり、（ｂ）は指定電力特性を示すグラフであり、（ｃ）は追い充電カウンタの特性を示すグラフであり、（ｄ）は満充電フラグを示す特性であり、（ｅ）は残充電時間の特性を示すグラフである。 図１のＬＢＣの制御手順を示すフローチャートである。 図８の定電圧制御を示すフローチャートである。 図８の追い充電制御を示すフローチャートである。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
　図１は、本発明の実施形態に係る充電制御装置の充電システムのブロック図である。本例の充電システムは、電気自動車、プラグインハイブリッド車両の車両等に搭載バッテリを充電するシステムである。充電制御装置は、充電システムの構成の一部であり、当該車両等に搭載されている。
　本例の充電システムは、充電器１０と、バッテリ２０と、表示部３０と、メモリ４０と、ＬＢＣ５０とを備えている。バッテリ２０、表示部３０、メモリ４０及びＬＢＣ５０は、車両側に搭載される。なお、図１では図示を省略しているが、充電装置を搭載する車両は、バッテリ２０等の構成の他に、モータ等の構成を備えている。
　充電器１０は、バッテリ２０を充電する充電器であり、車両の外部に設けられている。充電器１０は、ＬＢＣ５０の制御に基づいて、交流電源１００から入力される電力をバッテリ２０の充電に適した電力に変換して、バッテリ２０に出力する充電回路である。充電器１６は、インバータ、ＤＣ／ＤＣコンバータ及びコントローラ等を有している。充電器１０は、ケーブル等によりバッテリ２０に接続される。
　バッテリ２０は、リチウムイオン電池等の二次電池（以下、セルとも称す。）を複数接続することで構成される電池であって、車両の動力源である。バッテリ２０は、インバータ（図示しない）を介して、モータ（図示しない）に接続されている。バッテリ２０は、当該モータの回生により充電され、また車両外の充電器１０により充電される。
　表示部３０は、バッテリ２０を充電する際の残充電時間を表示するディスプレイである。残充電時間は、バッテリ２０の現在の充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ　ｏｆ　Ｃｈａｒｇｅ、又は充電率）を目標ＳＯＣに達するまでの残りの充電時間を示す。表示部３０の表示は、ＬＢＣ５０により制御される。なお、表示部３０は、車両に限らず、例えばユーザが所有する携帯電話等に設けられてもよく、あるいは、充電器１０を含む充電装置に搭載されてもよい。
　メモリ４０は、バッテリ２０の状態に関する情報を記録する記録媒体である。メモリ４０に記録されている情報は、ＬＢＣ５０により管理されている。なお、メモリ４０に記録されている情報は後述する。
　ＬＢＣ（リチウムイオンバッテリコントローラ）５０は、バッテリ２０に接続されている電圧、電流のセンサ及びバッテリ２０の温度を検出するセンサの検出値により、バッテリ２０のＳＯＣ等を測定し、バッテリ２０に充電されている電池容量等のバッテリ２０の状態を管理するコントローラである。またＬＢＣ５０は、充電器１０と制御信号の送受信を行い、充電器１０を制御することで、バッテリ２０の充電を制御するコントローラでもある。
　ＬＢＣ５０は、電流検出部５１、電圧検出部５２、温度検出部５３、ＳＯＣ演算部５４、充電可能電力演算部５５、実充電演算部５６、充電器制御部５７及び残充電時間、及び、演算部５８を有している。
　電流検出部５１は、バッテリ２０に接続され、バッテリ２０の電流を検出するセンサである。電流検出部５１の検出値は、ＳＯＣ演算部５４、充電可能電力演算部５５、実電力演算部５６及び充電器制御部５７に出力される。
　電圧検出部５２は、バッテリ２０に接続され、バッテリ２０の電圧を検出するセンサである。電圧検出部５２は、バッテリ２０に含まれる複数の電池の各電圧、及び、当該複数の電池の総電圧を検出する。電流検出部５２の検出値は、充電可能電力演算部５５及び実電力演算部５６に出力される。
　温度検出部５３は、バッテリ２０に設けられ、バッテリ２０の温度を検出するセンサである。温度検出部５１の検出値は、充電可能電力演算部５５、実電力演算部５６及び充電器制御部５７に出力される。
　ＳＯＣ演算部５４は、電流検出部５１により検出された検出値を積算することで、充電電流を積分して、バッテリ２０のＳＯＣを演算する。ＳＯＣ演算部５４は、演算したＳＯＣを充電器制御部５７及び残充電時間演算部５８に出力する。
　なお、ＳＯＣ演算部５４は、電圧検出部５２の検出電圧からバッテリ２０のＳＯＣを演算してもよい。バッテリ２０の電圧とＳＯＣとの間には相関性があるため、当該相関性を示すマップがメモリ４０に記録され、ＳＯＣ演算部５４は、メモリ４０の当該マップを参照して、電圧検出部５２の検出電圧に対応するＳＯＣを、バッテリ２０のＳＯＣとして演算する。
　なお、バッテリ２０とＳＯＣとの相関性は、バッテリ２０の劣化度に応じて変わるため、マップは、バッテリ２０の劣化度に応じたマップにしてもよい。バッテリ２０の劣化度は、例えば、バッテリ２０の内部抵抗から演算すればよい。
　充電可能電力演算部５５は、電流検出部５１の検出電流、電圧検出部５２の検出電圧及び温度検出部５３の検出温度から、バッテリ２０の充電可能電力を演算する。充電可能電力は、バッテリ２０の充電の際、バッテリ２０の劣化の促進を抑制しながら充電できる最大の電力であって、充電器１０からバッテリ２０に入力可能な最大の入力電力である。なお充電可能電力は一般的に、入力可能電力あるいは最大充電可能電力や最大入力可能電力とも言われ、本実施形態においては充電可能電力と記載する。充電可能電力演算部５５は、以下の要領で、充電可能電力を演算する。
　バッテリ２０には、バッテリ２０の性能に応じて、充電上限電圧が各セル毎に設定されている。充電上限電圧は、バッテリ２０の劣化を防止するために、バッテリ２０を充電する際の、上限となる予め定められた電圧である。充電上限電圧は、バッテリ２０を構成する電池（セル）の内部で、リチウムの析出が開始する電圧、または、リチウムの析出が開始する電圧よりも低い電圧が設定される。
　充電上限電圧は、バッテリ２０へ入力される充電電流、バッテリ温度、及び、バッテリ２０の内部抵抗に応じて、演算される。例えば、充電上限電圧は、バッテリ２０の充電電流が大きいほど低く演算され、バッテリ２０の充電電流が小さいほど高く演算される。
　バッテリ２０が複数の電池により構成されている場合には、複数の電池の中で最も電圧が高い電池の電圧を、充電上限電圧に抑えなければならない。充電可能電力演算部５５は、電圧検出部５２により検出される各セルの電圧から、最も電圧が高いセルを特定する。充電可能電力演算部５５は、特定されたセルの電圧、当該セルの内部抵抗、セルの充電電流及び充電上限電圧に基づき、バッテリに入力可能な入力可能電流を演算する。
　入力可能電流は、最も高い端子電圧を有するセルの内部抵抗と、当該セルの充電上限電圧から算出される。セルの内部抵抗は、電圧検出部５２により検出される、当該セルの端子電圧と、当該セルの充電電流から演算される。
　図２は、入力可能電流（ＩＭＡＸ）の演算方法を説明する図である。充電可能電力演算部５５は、最も高い端子電圧を有するセルの内部抵抗から、図２に示すように、当該セルの内部抵抗線ＬＲを演算する。
　内部抵抗線ＬＲは、最も高い端子電圧を有するセルについて、当該セルの充電電流と、当該セルの電圧との関係を示す直線である。なお、内部抵抗線ＬＲは、例えばバッテリ２０の総内部抵抗及びバッテリ２０の開放電圧から算出することができる。バッテリ２０の総内部抵抗は、バッテリ２０に含まれる複数のセルの全体の抵抗値である。
　充電上限電圧線ＬＶ＿ＬＩＭは、バッテリ２０の充電電流と相関性を有している。そのため、充電上限電圧とバッテリ２０の充電電流との相関性をもつマップが、予めメモリ４０に記録され、充電可能電力演算部５５は、当該マップを参照し、電流検出部５１の検出電流を用いることで、充電上限電圧（充電上限電圧線ＬＶ＿ＬＩＭに相当）を演算すればよい。
　図２に示す特性において、充電上限電圧線ＬＶ＿ＬＩＭと内部抵抗線ＬＲとの交点における電流が、最も高い端子電圧を有するセルへの入力可能電流となる。これにより、入力可能電流が、充電可能電力演算部５５により演算される。
　そして、充電可能電力演算部５５は、バッテリ２０の総内部抵抗に入力可能電流（ＩＭＡＸ）の２乗を乗じることで、充電可能電力を演算することができる。なお、充電可能電力の演算方法は、上記以外の方法であってもよい。
　充電可能電力演算部５５は、演算した充電可能電力を充電器制御部５７に出力する。
　図１に戻り、実電力演算部５６は、バッテリ２０の充電中に、充電器１０からバッテリ２０に実際に供給されている充電電力である。充電器１０側で設定された充電器１０の出力電力に対して、バッテリ２０に実際に供給される充電電力は、バッテリ２０の内部抵抗等により、充電器１０の出力電力より低い電力になる。実電力演算部５６は、電流検出部５１の検出電流と電圧検出部５２の検出電圧から、演算される。実電力演算部５６は、演算した充電電力を充電器制御部５７に出力する。
　充電器制御部５７は、電流検出部５１により検出される検出電流、充電可能電力演算部５５により演算される充電可能電力、実電力演算部５６により演算されるバッテリ２０の充電電力、及び、充電器１０の出力可能電力に基づいて、充電器１０を制御する。
　充電器１０の出力可能電力は、充電器１０の定格出力電力に相当し、充電器が出力できる電力の最大値である。すなわち、出力可能電力は充電器１０の充電能力に応じて予め設定されている値であり、充電器１０の出力電力はこの出力可能電力以下に制限されている。充電器１０の出力可能電力は、充電器１０に応じて異なる。そのため、充電器１０とバッテリ２０とがケーブル等により接続されると、充電器制御部５７は、充電器１０と通信を行い、充電器１０の出力可能電力の情報を取得する。なお、充電器１０と充電器制御部５７との間の通信は、充電器１０とバッテリ２０とを接続するケーブル内の通信線を利用して行えばよい。
　残充電時間演算部５８は、温度検出部５３により検出される検出温度、ＳＯＣ演算部５４により演算されるＳＯＣ、実電力演算部５６により演算される充電電力に基づき、バッテリ２０の残充電時間を演算する。残充電時間演算部５８は、演算した残充電時間を表示部３０に表示する。
　次に、本例の充電システムの制御について説明する。まず、バッテリ２０を充電する際の充電制御について説明する。
　ＬＢＣ５０は、ユーザ等の操作に基づき、充電器１０によりバッテリ２０の充電を開始する旨の信号を受信すると、バッテリ２０の目標充電率を設定し、充電器１０とバッテリ２０との間の接続を確認して、充電制御を開始する。
　充電器制御部５７は、充電器１０から、充電器１０の出力可能電力を取得する。また、充電器制御部５７は、充電可能電力演算部５５により演算された充電可能電力を取得する。そして、充電器制御部５７は、出力可能電力と、充電可能電力とを比較し、その比較結果と、バッテリ２０のＳＯＣから、充電器１０からバッテリ２０に供給される供給電力を設定する。
　本例のバッテリ２０は車両等に搭載される二次電池であり、バッテリ２０の電池容量は大きい。充電器１０は、交流電源１００の定格電力、充電器１０のコンバータの昇圧等により、出力可能電力を上げるにも限界がある。そのため、バッテリ２０のＳＯＣが低い場合には、充電器１０の出力可能電力が、バッテリ２０の充電可能電力よりも低くなる。
　バッテリ２０のＳＯＣが高い場合には、バッテリ２０へ入力可能な電力が低くなる。そのため、バッテリ２０の充電可能電力が、充電器１０の出力可能電力よりも低くなる。
　バッテリ２０の充電可能電力が充電器１０の出力可能電力以上である場合には、充電器制御部５７は、充電器１０からバッテリ２０に供給される供給電力を、充電器１０の出力可能電力に設定し、指令電力を示す信号を充電器１０に送信する。充電器１０は、当該信号に基づき、出力可能電力でバッテリ２０を充電開始する。これにより、バッテリ２０は定電力充電制御で充電される。
　一方、バッテリ２０の充電可能電力が充電器１０の出力可能電力未満である場合には、充電器制御部５７は、充電器１０からバッテリ２０に供給される供給電力を、バッテリの充電可能電力に設定し、指令電力を示す信号を充電器１０に送信する。充電器１０は、当該信号に基づき、出力可能電力より低い電力になるよう、充電器１０からの出力電流を下げて、バッテリ２０を充電する。
　充電可能電力演算部５５は、バッテリ２０の充電中、電流検出部５１等の検出値により、バッテリ２０の充電可能電力を演算し、充電器制御部５７に送信している。バッテリ２０の充電可能電力が、充電器１０の出力可能電力より高い状態で、充電を開始した場合には、充電器制御部５７は、バッテリ２０の充電中、バッテリ２０の充電可能電力と充電器１０の出力可能電力とを比較している。そして、充電可能電力が出力可能電力未満になると、充電器制御部５７は、充電器１０からバッテリ２０への供給電力を、充電器１０の出力可能電力未満になるように、充電器１０を制御する。充電器１０は、充電器制御部５７からの制御信号に基づき、充電器１０からの出力電流を下げて、バッテリ２０への供給電力を絞る。また、バッテリ２０のＳＯＣの上昇に伴い、充電器制御部５７は、バッテリ２０への供給電力を徐々に小さくなるよう、充電器１０を制御する。充電器１０は、出力電圧を一定にしつつ、バッテリ２０のＳＯＣの上昇に伴い徐々に出力電流を低下させる。これにより、バッテリ２０は、定電圧制御で充電される。
　充電器制御部５７は、定電圧制御中、電流検出部５１の検出値により、バッテリ２０の充電電流を管理している。充電器制御部５７には、定電圧制御から追い充電制御に切り替えるための電流閾値（Ｉｂ）が予め設定されている。
　定電圧制御が継続されて、バッテリ２０の電圧が高くなり、バッテリ２０が満充電に近づくと、バッテリ２０の分極作用により、充電器１０からの電流が、バッテリ２０に流れ難くなる。そのため、充電器制御部５７は、バッテリ２０への充電電流が電流閾値（Ｉｂ）より小さくなった場合には、追い充電制御に切り替えて、バッテリ２０の充電を継続し、バッテリ２０を満充電まで充電させる。
　バッテリ２０の充電電流が電流閾値（Ｉｂ）未満になると、充電器制御部５７は、追い充電制御のシーケンスを含む信号を充電器１０に送信する。充電器１０は、当該シーケンスを含む信号を受信すると、定電圧制御から追い充電制御に切り替わる。シーケンスは、充電器１０からの出力タイミング及び出力値を含み、充電器１０はシーケンスに基づいて出力を制御する。
なおここで、バッテリ２０の充電電流が電流閾値（Ｉｂ）未満になったことを、ＳＯＣ演算部５４により演算されるＳＯＣの変化率（変化速度）が所定の変化率未満となったことによって検出しても良い。すなわち、バッテリ２０の充電電流が小さくなると、バッテリに充電される電力が小さくなるため、バッテリのＳＯＣの変化率に基づいて充電電流が電流閾値（Ｉｂ）未満となったことを検出することもできる。
　追い充電制御は、一定の期間、充電器１０からバッテリの出力を止めて、当該一定期間の経過後に、充電器１０からバッテリ２０に対して電流を出力して再充電を行なう制御である。そして、充電器１０からの出力を停止する停止期間と電流の出力期間（再充電）がセットになっている。１回の追い充電は、１回のセットの制御を行うことになる。また、追い充電の回数が多くなるについて、停止期間が徐々に短くなり、再充電における電流のピーク値は徐々に小さくなる。
　追い充電の回数は、満充電の電池容量等のバッテリ２０の仕様等により予め決まっている。また、同様に、１回の追い充電の停止期間及びピーク電流値も、バッテリ２０の仕様等により予め決まっている。
　追い充電制御のシーケンスは、１セットの追い充電を複数回行うことで、充電器１０から間欠的に電流出力させるように、設定されている。
　充電器１０は、シーケンスにより決まっている追い充電の回数分、電流を出力することで、電力を間欠的に出力する。充電器制御部５７は、定電圧制御から追い充電制御に切り替える時から、追い充電の回数を管理している。また、充電器制御部５７は、追い充電制御への切り替え時から、追い充電のカウンタにより追い充電の回数をカウントしている。従って、追い充電のカウント値は、追い充電を継続している期間（追い充電を繰り返し行っている期間）においては、時間の経過と共に増大する。そして、追い充電のカウンタが、シーケンスで決まっている追い充電の回数閾値以上を数えると、満充電のフラグを立てて、バッテリ２０の充電を終了する。
　次に、バッテリ２０の残充電時間の演算制御について説明する。
　メモリ４０には、図３に示す複数のマップが予め記録されている。図３は、バッテリ２０の充電電力、電池温度及びＳＯＣに対する充電時間の関係を示すマップの概要図である。
　図３に示すように、バッテリ２０の残充電時間は、バッテリ２０の充電電力、電池温度及びＳＯＣと相関性をもっている。すなわち、バッテリ２０の温度が低いほど充電時間は長くなり、ＳＯＣが低いほど充電時間が長くなる。また、バッテリ２０への充電電力が低いほど、充電時間が長くなる。充電時間は、バッテリ２０の充電状態が目標ＳＯＣに達するまでの、バッテリ２０の残りの充電時間（残充電時間）を示している。そのため、目標ＳＯＣが満充電時のＳＯＣに設定された場合には、充電時間は、現在のバッテリ２０に充電されている充電容量が、満充電時の電池容量に達するための時間を示す。
　残充電時間演算部５８は、バッテリ２０の充電可能電力が充電器１０の出力可能電力以上である場合、言い換えると、バッテリ２０を定電力制御で充電している場合には、図３のマップを参照し、実電力演算部５６により演算されたバッテリ２０の充電電力、バッテリ２０のＳＯＣ及び温度に基づいて、バッテリ２０の残充電時間を演算する。
　具体的には、残充電時間演算部５８は、実電力演算部５６により演算された充電電力に対するマップを、メモリ４０に記録された複数のマップから抽出する。定電力性制御において、バッテリ２０は充電器１０の出力可能電力で充電されるため、バッテリ２０の充電電力は、充電器１０の出力電力を出力可能電力に設定した場合に、バッテリ２０に実際に供給される電力となる。そのため、出力可能電力が高い充電器１０に充電される場合には、残充電時間演算部５８は、充電電力の高いマップを抽出することになる。
　残充電時間演算部５８は、抽出されたマップを参照し、温度検出部５３で検出された温度及びＳＯＣ演算部５４で演算されたＳＯＣに対応する充電時間を抽出することで、バッテリ２０の残充電時間を演算する。そして、残充電時間演算部５８は演算した残充電時間を表示部３０に表示させる。
　残充電時間演算部５８は、所定の周期で上記の演算を行い、演算毎に、表示部３０に残充電時間を表示する。定電力制御では、バッテリ２０の充電電力は一定のままである。そのため、残充電時間演算部５８は、定電力制御中、抽出した同一のマップ上で、残充電時間を演算するため、表示部３０に表示される残充電時間は、ＳＯＣの増加に伴い徐々に短くなる。
　そして、バッテリ２０のＳＯＣが増加し、バッテリ２０の充電可能電力が充電器１０の出力可能電力未満になると、上記のとおり、バッテリ２０の充電制御は、定電力制御から定電圧制御に遷移する。
　次に、定電圧制御の残充電時間について説明する。まず、定電圧制御において、残充電時間がバッテリ２０の充電電力に基づいてメモリ４０のマップを参照して演算される場合（以下、比較例１と称する）について、図４を用いて説明する。図４は、図３のマップから、電池温度を０度に固定した場合に、ＳＯＣと充電電力の関係を示すマップである。比較例１において、定電圧制御では、充電器１０から出力される電力は絞られ、バッテリ２０の充電電力は徐々に低くなる。残充電時間演算部５８は、バッテリ２０の充電電力に基づいてメモリ４０のマップを抽出するため、電力の低下と共に、充電電力が低いマップを選択することになる。
　定電圧制御中、充電器１０から出力される電流は、離散的に下がるため、バッテリ２０の充電電力も離散的に下がる。例えば、充電器１０による出力電力の絞りによって、バッテリ２０の充電電力が、３．３ｋＷ（定電力制御から定電圧制御に遷る直前の電力）から１．２ｋＷに下がり、所定時間の経過後、１．２ｋＷから０．６ｋＷに下がったとする。充電電力が３．３ｋＷから１．２ｋＷに下がる前後の、バッテリ２０のＳＯＣは６０％、１．２ｋＷから０．６ｋＷに下がる前後の、バッテリ２０のＳＯＣは８０％とする。
　なお、ここでは、説明を容易にするために、図４に示すように例示的な数値を挙げた上で、３．３ｋＷから１．２ｋＷに、１．２ｋＷから０．６ｋＷに電力を下げているが、本例においては、定電圧制御中における電力の変化量は、任意の値に設定される。
　３．３ｋＷ（ＳＯＣ：６０％）で、マップにより演算されるバッテリ２０の残充電時間は、１６５分であるが、３．３ｋＷから１．２ｋＷに下がると、残充電時間は１６５分から４２８分に上昇する。また、１．２ｋＷ（ＳＯＣ：８０％）で、マップにより演算されるバッテリ２０の残充電時間は、１７５分であるが、１．２ｋＷから０．６ｋＷに下がると、残充電時間は１７５分から３４２分に上昇する。
　すなわち、比較例１では、出力電力の低下の前後で、バッテリ２０のＳＯＣが同一で、電池温度が同一であれば、バッテリ２０の充電電力が低くなると、バッテリ２０の残充電時間は大きくなる。定電圧制御中、バッテリ２０の出力電力は徐々に下げられるため、出力電力が下がる度に、残充電時間が長くなることになる。比較例１では、バッテリ２０の充電中にも関わらず、表示部３０に表示される残充電時間が増加するため、表示部３０の残充電時間を見ているユーザに違和感を与えるという問題があった。
　本発明において、残充電時間演算部５８は、定電力制御における残充電時間の演算制御と、定電圧制御における残充電時間の演算制御を異なる方法で行っている。充電器制御部５７からの信号に基づき、定電力制御から定電圧制御に遷ると、残充電時間演算部５８は、定電力制御から定電圧制御に遷る直前に、その時点の充電電力に基づいて抽出したマップを固定する。そして、残充電時間演算部５８は、定電圧制御により電力が低下しても、マップの切り替えを行わずに、固定したマップ上で、残充電時間を演算する。
　残充電時間演算部５８は、ＳＯＣ演算部５４から定電圧制御中のバッテリ２０のＳＯＣを、温度検出部５３からバッテリ２０の温度を取得する。そして、残充電時間演算部５８は、固定されたマップを参照して、ＳＯＣ及び温度に対応する充電時間を、残充電時間として演算する。
　例えば、比較例１と同様に、本発明のＬＢＣ５０による定電圧制御が、３．３ｋＷ（定電力制御から定電圧制御に遷る直前の電力）から１．２ｋＷに下がり、所定時間の経過後、１．２ｋＷから０．６ｋＷに下がったとする。電池温度は０度とする。定電力制御から定電圧制御に遷る時のＳＯＣは６０％とし、充電電力が１．２ｋＷから０．６ｋＷに下がる時のＳＯＣは８０％とする。
　残充電時間演算部５８は、定電力制御で参照していたマップ（３．３ｋＷのマップ）を固定する。そして、定電圧制御により、バッテリ２０の充電電力は１．２ｋＷに下がるが、残充電時間演算部５８は、固定したマップを用いて、残充電時間を演算する。バッテリ２０の充電電力が１．２ｋＷに下がった後に、所定の時間の充電中、バッテリ２０のＳＯＣは時間の経過と共に６０％から上昇する。残充電時間演算部５８は、３．３ｋＷのマップ（図４を参照）上で、定電力制御から定電圧制御へ切替時には、ＳＯＣ（６０％）と対応させて、残充電時間（１６５分）を演算する。そして、定電圧制御中（１．２ｋＷで充電中）、ＳＯＣが７０％になると、残充電時間演算部５８は、３．３ｋＷのマップ（図４を参照）上で、ＳＯＣ（７０％）と対応させて、残充電時間（１１９分）を演算する。
　バッテリ２０の充電電力が１．２ｋＷから０．６ｋＷに下がる時に、ＳＯＣは８０％まで上昇しており、残充電時間演算部５８は、固定した３．３ｋＷのマップ（図４を参照）上で、ＳＯＣ（８０％）と対応させて、残充電時間（７３分）を演算する。これにより、定電圧制御中における残充電時間は、１６５分から、１１９分、７３分へと、ＳＯＣの上昇に伴って減算された時間となる。
　そして、残充電時間演算部５８は、ＳＯＣに応じて減算された残充電時間を表示部３０に表示させる。
　すなわち、本例において、残充電制御演算部５８は、バッテリ２０の充電可能電力が充電器１０の出力可能電力未満になり、定電力制御から定電圧制御に遷る場合には、定電力制御で用いたマップにより演算された残充電時間から、ＳＯＣに応じて時間を減算することで、定電圧制御中の残充電時間を演算する。そのため、本例は、定電圧制御により、バッテリ２０の充電電力が低下した場合でも、比較例１のように、マップの切替により残充電時間が増えることがない。その結果として、バッテリ２０の充電中にも関わらず、表示部３０に表示される残充電時間が増して、表示部３０の残充電時間を見ているユーザに対し違和感を与えるという問題が解消される。
　図５を用いて、比較例１及び本発明において、定電力制御中及び定電圧制御中の残充電時間の変化について説明する。図５（ａ）は時間に対する充電電力の特性を、（ｂ）は残充電時間の演算用の電力特性を、（ｃ）は時間に対するＳＯＣの特性を、（ｄ）は時間に対する残充電時間の特性を示すグラフである。各グラフで、実線が本発明の特性を、点線が比較例１の特性を示している。時間（ｔａ）は、バッテリ２０の充電電力が充電器１０の出力可能電力になった時点を示している。
　残充電時間演算用電力は、残充電時間演算部５８で、マップを参照する際に用いる、バッテリ２０の充電電力である。図５（ａ）に示すように、時間（ｔａ）より前は、定電力制御が行われるため、バッテリ２０の充電電力は一定である。時間（ｔａ）以降は、定電圧制御が行われるため、バッテリ２０の充電電力は時間の経過と共に、低くなる。
　定電力制御中において、図５（ｂ）に示すように、バッテリ２０の充電電力が一定であるため、残充電時間演算部５８により、メモリ４０のマップの選択に用いられる電力（残充電時間演算用電力）は一定である。図（ｃ）に示すように、ＳＯＣは時間の経過と共に上昇する。残充電時間の演算用の電力は一定であるため、残充電時間の演算用のマップは固定されたままとなる。そのため、図（ｄ）に示すように、残充電時間は、ＳＯＣの増加に伴って、減少する。
　時間（ｔａ）以降の定電圧制御について、比較例１は、定電圧制御中も、バッテリ２０の充電電力に基づいてマップを選択し、残充電時間を演算する。そのため、図（ｂ）に示すように、比較例１では、残充電時間の演算用の電力が、バッテリ２０の充電電力の特性と同じ軌跡で低下する。そして、図（ｄ）に示すように、比較例１では、残充電時間の演算用の電力の低下に伴い、マップの切替が行われるため、充電中にもかからず、残充電時間が増加する。
　一方、本発明において、時間（ｔａ）以降、バッテリ２０の充電電力は下がるが、残充電時間演算部５８は、時間（ｔａ）時点の充電電力を、残充電時間の演算用の電力に固定する（図５（ｂ）を参照）。そして、残充電時間演算部５８は、時間（ｔａ）の時点でメモリ４０のマップで参照して演算された残充電時間から、ＳＯＣに応じて時間を減算することで、残充電時間を演算している。そのため、本発明では、図（ｄ）に示すように、残充電時間は、時点（ｔａ）の時点でマップを参照して演算された残充電時間（Ｔｓ）からＳＯＣの増加と共に減少して推移する。
　次に、追い充電制御の残充電時間について説明する。充電器制御部５７からの信号に基づき、定電圧制御から追い充電制御に遷ると、残充電時間演算部５８は、追い充電制御に遷る直前に演算した残充電時間（言い換えると、バッテリ２０の充電電流が電流閾値（Ｉｂ）になった時点で、残充電時間演算部５８により演算されていた残充電時間）を、時間の経過と共に増加する追い充電の回数に応じて減算し、追い充電制御中の残充電時間を演算する。追い充電の回数は、シーケンスにより予め決まっているため、追い充電の回数がシーケンスで定めた回数に達し、最終回の追い充電を終了した時に、残充電時間がゼロになるように、残充電時間演算部５８は時間を減算する。また、追い充電１回あたりに減算する時間の幅は、一定値にしてもよいし、またシーケンスで定める１回の追い充電の時間と対応させてもよい。
　充電器制御部５７は、追い充電の回数を管理しており、追い充電のカウンタを増加させる度に、残充電時間演算部５８に対して信号を送信する。残充電時間演算部５８は、当該信号に基づいて、同様に、追い充電の回数を管理している。そして、残充電時間演算部５８は、追い充電回数のカウンタを増加させるタイミングで、残充電時間を減算し、表示部３０に表示されている時間を更新する。そして、残受電時間演算部５８は、追い充電のカウンタがシーケンスで決まっている追い充電の回数を数え、満充電フラグが立ったことを確認すると、残充電時間をゼロとする。
　図６を用いて、比較例２及び本発明において、充電制御中の残充電時間の変化について説明する。図６（ａ）は時間に対する充電電力の特性を、（ｂ）は時間に対するＳＯＣの特性を、（ｃ）は時間に対する追い充電カウンタの特性を、（ｄ）は時間に対する残充電時間の特性を示すグラフである。各グラフで、実線が本発明の特性を、破線が比較例２の特性を示している。時間（ｔａ）は、バッテリ２０の充電電力が充電器１０の出力可能電力になった時点を示し、時間（ｔｂ）は、バッテリ２０の充電電流が電流閾値（Ｉｂ）になった時点を示している。比較例２では、時間（ｔｂ）以降、ＳＯＣの演算値に応じて残充電時間を演算し、ＳＯＣの演算値の上昇により残充電時間を減らすように演算している。
　追い充電制御中において、図６（ａ）に示すように、バッテリ２０には、電流が間欠的に供給されるため、バッテリ２０の充電電力はゼロに近い値で近似的に示される。また、図６（ｂ）に示すように、バッテリ２０のＳＯＣは既に満充電時のＳＯＣに近い状態であり、バッテリ２０に供給される充電電力が低いため、時間（ｔｂ）以降のＳＯＣは、高い値でほぼ一定になる。
　比較例２は、ＳＯＣの演算値に応じて時間（ｔｂ）以降の残充電時間を演算しており、時間（ｔｂ）以降のＳＯＣの変化量が小さいため、残充電時間も一定値となる。すなわち、追い充電による充電中にも関わらず、残充電時間が減少せず、一定の時間となる。
　一方、本例は、追い充電の回数に応じて（すなわち時間の経過に応じて）残充電時間を減算することで、時間（ｔｂ）以降の残充電時間を演算している。図６（ｃ）に示すように、追い充電のカウンタは、時間（ｔｂ）以降、時間の経過と共に増加している。そのため、図６（ｄ）に示すように、残充電時間は、追い充電のカウンタの増加（すなわち経過時間）に伴って、減少する。
　ここで、車両の駆動用モータ（図示しない）に電力を供給するバッテリ２０の充電電流及びバッテリ２０の残充電時間について説明する。充電器１０によりバッテリ２０を充電する際の充電電流は、０．３ｍＡ～１．０Ａ程度の広い範囲（レンジ）の電流値となる。そのため、このような範囲の電流値を検出する電流センサ（電流検出部５１）では、広い範囲の電流値を検出する分、小さな電流変化を検出する際の検出精度が悪い（センサの分解能が低い）。そして、比較例２のように、このような電流センサの検出値からＳＯＣを演算して、演算したＳＯＣに応じて残充電時間を演算すると、電流センサの検出誤差によって、充電中にも関わらず、残充電時間が増加する可能性がある。
　本例では、バッテリ２０の充電電流が電流閾値（Ｉｂ）になった時点で、定電圧制御中に演算した残充電時間を、経過時間（本例においては追い充電回数の増加）に応じて減算することで、残充電間を演算する。そのため、本例は、バッテリ２０が満充電に近づき、ＳＯＣの変化量が小さい状態でも、比較例２のように、追い充電中に、残充電時間が一定値になったり、電流センサの誤差により残充電時間が増加したりすることもない。その結果として、バッテリ２０の充電中にも関わらず、表示部３０に表示される残充電時間が増し、あるいは、時間が経過しても残充電時間が減らずに、表示部３０の残充電時間を見ているユーザに対し違和感を与えるという問題が解消される。
　図７を用いて、本例の充電制御における、バッテリ２０の状態及び残充電時間について説明する。図７（ａ）は時間に対するＳＯＣの特性を、（ｂ）は時間に対する指令電力の特性を、（ｃ）は時間に対する追い充電カウンタの特性を、（ｄ）は時間に対する満充電フラグの特性を、（ｅ）は時間に対する残充電時間の特性を示すグラフである。指令電力は、充電器制御部５７から充電器５８に対して出力される指令値である。追い充電制御では、シーケンスで示される電力値に相当する。
　時間（ｔａ）はバッテリ２０の充電可能電力が充電器１０の出力可能電力に達した時点を示し、時間（ｔｂ）はバッテリ２０の充電電流が電流閾値（Ｉｂ）に達した時点を示す。時間（ｔｂ１）は１回目の追い充電を終える時点を示し、時間（ｔｂ２）は１回目の追い充電を終える時点を示し、時間（ｔｃ）は満充電の地点を示す。なお、時間（ｔａ）及び時間（ｔｂ）は、図５の時間（ｔａ）及び図６の時間（ｔｂ）にそれぞれ対応している。
　定電力制御では、指令電力は一定に推移しつつ、バッテリ２０のＳＯＣは上昇し、残充電時間は減少する。時間（ｔａ）で、定電圧制御により、指令電力は徐々に低下する。指令電力は低下しているが、バッテリ２０には電力が供給されている。そのため、バッテリ２０のＳＯＣは、定電力制御のＳＯＣの変化量と比較して、低い変化量で、上昇する。残充電時間は、ＳＯＣの増加に応じて減少する。
　時間（ｔｂ）で、追い充電制御により、指令電力は、追い充電制御のシーケンスに基づいて推移する。時間（ｔｂ）の時点で、充電器制御部５７により、追い充電を１回行うことで、追い充電カウンタは、１回目をカウントアップする。そして、１回目の追い充電を終える際（時間（ｔｂ１））に、残充電時間演算部５８は、残充電時間を所定の時間分、減算する。
　充電器制御部５７により、２回目の追い充電が行われ、追い充電カウンタは、２回目をカウントアップする。そして、２回目の追い充電を終える際（時間（ｔｂ２））に、残充電時間演算部５８は、残充電時間を、所定の時間分減算する。時間（ｔｃ）の時点で、満充電フラグが立ち、ＬＢＣ５０は充電制御を終了する。
　次に、図８～図１０を用いて、ＬＢＣ５０による充電制御のフローを説明する。図８はＬＢＣ５０の充電制御の制御手順を示すフローチャートである。図９は定電圧制御の制御手順を示すフローチャートである。図１０は追い充電制御の制御手順を示すフローチャートである。
　ステップＳ１にて、充電器制御部５７は、バッテリ２０と充電器１０との接続を確認すると、充電器１０からの信号に基づき、充電器１０の出力可能電力を検出し、充電を開始する。
　ステップＳ２にて、電流検出部５１はバッテリ２０の電流を検出し、電圧検出部５２はバッテリ２０の電圧を検出し、温度検出部５３はバッテリ２０の温度を検出する。ステップＳ３にて、充電可能電力演算部５５は、ステップＳ２で検出された検出値を用いて、バッテリ２０の充電可能電力を演算する。
　ステップＳ４にて、充電器制御部５７は、充電可能電力と出力可能電力とを比較する。バッテリ２０の充電可能電力が、充電器１０の出力可能電力以上である場合には、ステップＳ５にて、充電器制御部５７は、充電器１０から出力可能電力を出力させて、バッテリ２０を充電させる。
　ステップＳ６にて、出力可能電力で充電中に、電流検出部５１等により、バッテリ２０の電流、電圧及び温度が検出される。ステップＳ７にて、ＳＯＣ演算部５４は、ステップＳ６で検出された検出電流を用いて、バッテリ２０のＳＯＣを演算する。
　ステップＳ８にて、実電力演算部５６は、ステップＳ６で検出された検出電圧及び検出電流を用いて、バッテリ２０の充電電力を演算する。ステップＳ９にて、残充電時間演算部５８は、メモリ４０に記録されている複数のマップから、Ｓ７で演算した充電電力に対応するマップを選択する。
　そして、残充電時間演算部５８は、当該マップを参照して、ステップＳ６で検出した電池温度及びステップＳ７で演算したＳＯＣと対応する充電時間を、残充電時間として演算する（ステップＳ１０）。ステップＳ１１にて、残充電時間演算部５８は、ステップＳ１０で演算した残充電時間を表示部３０に表示し、ステップＳ３に戻る。なお、ステップＳ３では、ステップＳ６で検出された検出値を用いて、バッテリ２０の充電可能電力が演算される。
　ステップＳ４で、バッテリ２０の充電可能電力が、充電器１０の出力可能電力未満である場合には、ステップＳ２０にてＬＢＣ５０は、以下のとおり、定電圧制御を行う。
　図９に示すように、ステップＳ２１にて、充電器制御部５７は、充電器１０を制御して、充電器１０の出力電力を出力可能電力より低い電力に下げる。ステップＳ２２にて、定電圧制御で充電中に、電流検出部５１等により、バッテリ２０の電流、電圧及び温度が検出される。ステップＳ２３にて、ＳＯＣ演算部５４は、ステップＳ２２の検出電流を用いて、バッテリ２０のＳＯＣを演算する。
　ステップＳ２４にて、残充電時間演算部５８は、定電圧制御する直前に選択したマップ（ステップＳ９で選択したマップ）上で、ステップＳ２３で演算したＳＯＣに対応する充電時間を抽出することで、ＳＯＣに応じて時間を減算して、残充電時間を演算する。ステップＳ２６にて、充電器制御部５７は、ステップＳ２２で検出したバッテリ２０の充電電流と電流閾値（Ｉｂ）とを比較する。
　充電電流が電流閾値（Ｉｂ）以上である場合には、ステップＳ２１に戻り、定電圧制御のフローを繰り返す。一方、充電電流が電流閾値（Ｉｂ）未満である場合には、ＬＢＣ５０は定電圧制御を終了し、ステップＳ３０の追い充電制御に遷る。
　図１０に示すように、ステップＳ３１にて、充電器制御部５７は、追い充電制御のシーケンスを示す信号を送信し、充電器１０を制御する。ステップＳ３２にて、残充電時間演算部５８は、追い充電の回数をカウントアップする。ステップＳ３３にて、残充電時間演算部５８は、追い充電の回数に応じて、時間を減算して、残充電時間を演算する。ステップＳ３４に残充電時間演算部５８は、充電時間を表示する。
　ステップＳ３５にて、充電器制御部５７は、ステップＳ３２でカウントした追い充電回数と、充電終了を示す回数閾値とを比較する。追い充電回数が回数閾値以下である場合には、ステップＳ３１に戻り、ＬＢＣ５０は追い充電制御を継続する。追い充電回数が回数閾値より多くなると、充電器制御部５７は満充電フラグを立てて、残充電時間演算部５８は充電時間をゼロとし、本例の制御を終了する。
　なお、上述のステップＳ３３における、追い充電の回数１回あたりに減算する時間は、追い充電制御に遷った時点の残充電時間を、（追い充電回数の）回数閾値で除算した時間としても良い。図７に記載の例であれば、回数閾値は２であるので、追い充電制御に遷った時点の残充電時間を２で除算した値を、１セットの追い充電終了タイミング毎に減算する。これにより、１セットの追い充電終了タイミング毎に減算される時間を均一とし、より違和感の少ない残充電時間を表示することができる。
　上記のように、本例は、バッテリ２０の充電電流が電流閾値（Ｉｂ）以上から電流閾値（Ｉｂ）未満となった場合には、充電電流が電流閾値（Ｉｂ）未満となる時点で演算された残充電時間を、充電電流が電流閾値（Ｉｂ）未満となった時点からの経過時間に応じて（時間の経過に伴って増加する追い充電のカウント値に応じて）減算して、残充電時間を演算する。これにより、充電中、バッテリ２０のＳＯＣが大きく変化しない状態でも、正確な残充電時間を演算することができる。また、電流検出部５１等のセンサの誤差により、充電中にも関わらず演算した残充電時間が増加することを防止する。
　なおここで、本例においては追い充電のカウント値を、充電電流が電流閾値（Ｉｂ）未満となった時点からの経過時間として用いている。すなわち、本例においては追い充電の回数を計数するカウンタを、充電電流が電流閾値（Ｉｂ）未満となった時点からの経過時間を計時する手段として用いている。しかしながら、例えば充電電流が電流閾値（Ｉｂ）未満となった時点からの経過時間を計時するタイマを設け、タイマの計時時間に応じて残充電時間を減算しても良い。本例においては、追い充電の回数を計数するカウンタを、充電電流が電流閾値（Ｉｂ）未満となった時点からの経過時間を計時する手段として用いることによって、新たにタイマ等の構成を追加することなく実現し、コストの上昇を抑えている。
　また本例は、追い充電制御において、充電器１０からバッテリ２０へ電力を出力する回数に応じて減算することにより、充電電流が電流閾値（Ｉｂ）未満となる時点で演算された残充電時間を、充電電流が電流閾値（Ｉｂ）未満となった時点からの経過時間に応じて減少させる。これにより、本例は、正確な残充電時間を演算することができる。
　また本例は、定電圧制御中に演算した残充電時間を経過時間に応じて減算する。これにより、正確な残充電時間を演算することができる。
　また本例は、バッテリ２０の充電電流が電流閾値（Ｉｂ）以上である場合には、ＳＯＣ及びバッテリ２０の充電電力に対する充電時間の関係を示すマップを参照し、演算されたＳＯＣ及び演算された充電電力に基づいて、バッテリ２０の残充電時間を演算する。これにより、定電力制御及び定電圧制御においては、マップを利用することで、正確な残充電時間を演算することができる。
　また本例は、メモリ４０のマップを参照し、バッテリ２０のＳＯＣ、バッテリ２０の充電電力、及び、バッテリ２０の温度に基づいて、残充電時間を演算する。これにより、バッテリ２０の温度に応じた残充電時間を演算することができる。
　なお、本例は、追い充電制御において、残充電時間を演算する際に、温度に応じて減算する値（時間）を設定し、残充電時間演算部５８は、バッテリ温度が低くなるほど、減算する値を小さくしてもよい。追い充電制御において、バッテリ２０の特性上、バッテリ温度が低いほど、充電時間が長くなる。そのため、残充電時間演算部５８は、温度検出部５３の検出温度により、追い充電制御中のバッテリ２０の温度を管理し、バッテリ温度が低いほど、経過時間に応じて減算させる値を小さくして、残充電時間が長くなるように、演算する。これにより、バッテリ温度に応じた残充電時間を正確に演算することができる。また、充電制御部５８は、バッテリ温度に応じて、追い充電のシーケンスを設定してもよい。
　また、本例において、追い充電制御に切り替えるための電流閾値（Ｉｂ）は、バッテリ２０のＳＯＣが所定の変化量閾値より小さくなる場合の、バッテリ２０の充電電流に基づいて設定してもよい。上記のとおり、追い充電制御は、バッテリ２０の分極作用により、定電力制御又は定電圧制御では効率よく充電できない場合に行う制御であって、バッテリ２０が満充電に近い状態で行う充電制御である。
　バッテリ２０のＳＯＣ特性として、バッテリ２０が満充電に近づくと、ＳＯＣの変化量が極端に小さくなる。そのため、バッテリ２０のＳＯＣが満充電に近い状態を示す閾値として、変化量閾値を予め設定し、当該変化領域値に基づいて、電流閾値（Ｉｂ）を設定する。これにより、充電電流を検出することで、ＳＯＣの変化量が小さくなり、バッテリ２０が満充電に近い状態を把握することができ、本例は、追い充電制御を行うタイミングを検出することができる。
　上記の電流検出部５１及び電圧検出部５２が本発明の「検出手段」に相当し、温度検出部５３が本発明の「温度検出手段」に、ＳＯＣ演算部５４が本発明の「充電状態演算手段」に、充電可能電力演算部５５が本発明の「充電可能電力演算部」に、充電器制御部５７が本発明の「充電器制御手段」に、充電時間演算部５８が本発明の「充電時間演算手段」に、表示部３０が本発明の「表示手段」に相当する。
１０…充電器
２０…バッテリ
３０…表示部
４０…メモリ
５０…ＬＢＣ
　５１…電流検出部
　５２…電圧検出部
　５３…温度検出部
　５４…ＳＯＣ演算部
　５５…充電可能電力演算部
　５６…実電力演算部
　５７…充電器制御部
　５８…残充電時間演算部
１００…交流電源

Claims (10)

  1. 充電器から出力される充電電力によりバッテリを充電する充電制御装置において、
    　前記バッテリの電流及び電圧を検出する検出手段と、
    　前記検出手段の検出値を用いて前記バッテリの充電状態を演算する充電状態演算手段と、
    　前記充電状態演算手段により演算された充電状態に基づいて、前記バッテリの充電状態が所定の充電状態に達するまでの前記バッテリの残充電時間を演算する充電時間演算手段とを備え、
    前記充電時間演算手段は、
    　前記バッテリの充電電流が所定の電流閾値以上から当該電流閾値未満となった場合には、前記充電電流が前記電流閾値未満となる時点で演算された前記残充電時間を、前記充電電流が前記電流閾値未満となった時点からの経過時間に応じて減算して前記残充電時間を演算する
    ことを特徴とする充電制御装置。
  2. 前記充電時間算出手段は、
    前記検出手段により検出された前記充電電流が前記電流閾値以上である場合に、前記充電状態演算手段により演算された充電状態に基づいて、前記バッテリの充電状態が所定の充電状態に達するまでの前記バッテリの残充電時間を演算する
    ことを特徴とする請求項１記載の充電制御装置。
  3. 　前記検出手段により検出された前記充電電流が所定の電流閾値未満となった場合に、前記充電器から所定時間毎に間欠的に電力を出力させて、前記バッテリを充電する充電器制御手段をさらに備え、
    前記充電時間演算手段は、
    　前記充電器から電力を出力する回数に応じて減算することにより、前記充電電流が前記電流閾値未満となる時点で演算された前記残充電時間を、前記充電電流が前記電流閾値未満となった時点からの経過時間に応じて減少させる
    ことを特徴とする請求項１又は２記載の充電制御装置。
  4. 　前記充電電流が所定の電流閾値以上である場合に、前記バッテリの充電状態の増加に応じて、前記充電器から出力される電圧を一定にしつつ、前記充電器から出力される電流を減少させる定電圧制御を行う充電器制御手段をさらに備え、
    前記残充電時間演算手段は、
    　前記定電圧制御中に演算した前記残充電時間を、経過時間に応じて減算する
    ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の充電装置。
  5. 　前記バッテリの温度を検出するバッテリ温度検出手段をさらに備え、
    前記充電時間演算手段は、
    　前記バッテリ温度が低くなるほど、経過時間に応じて減算する値を小さくする
    ことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の充電制御装置。
  6. 　前記検出値を用いて前記バッテリを充電可能な電力の最大値である充電可能電力を演算する充電可能電力演算手段をさらに備え、
    前記充電時間演算手段は、
    　前記検出手段により検出された前記充電電流が所定の電流閾値以上である場合には、前記充電状態及び前記充電電力に対する前記バッテリの充電時間の関係を示すマップを参照し、前記充電状態演算手段により演算された前記充電状態及び前記充電電力に基づいて、前記残充電時間を演算する
    ことを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の充電制御装置。
  7. 　前記バッテリの温度を検出するバッテリ温度検出手段をさらに備え、
    前記マップは、前記バッテリの温度を含めた対応関係を示すマップであり、
    前記充電時間演算手段は
    　前記マップを参照し、前記充電状態演算手段により演算された前記充電状態及び前記充電電力、及び、前記バッテリ温度検出手段により検出された前記バッテリの温度に基づいて、前記残充電時間を演算する
    ことを特徴とする請求項６記載の充電制御装置。
  8. 前記充電時間演算手段によって演算した残充電時間を表示する表示手段を備えることを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載の充電制御装置。
  9. 充電器から出力される電力によって充電されるバッテリの充電時間を演算する充電時間演算方法において、
    　前記バッテリの電流及び電圧を検出し、
    　検出された前記電流及び前記電圧の検出値を用いて、前記バッテリの充電状態を演算し、
    　演算された前記充電状態に基づいて、前記バッテリの充電状態が所定の充電状態に達するまでの前記バッテリの残充電時間を演算すると共に、前記バッテリの充電電流が所定の電流閾値以上から未満となった場合には、前記充電電流が前記電流閾値未満となる時点で演算された前記残充電時間を、前記充電時間が前記電流閾値未満となった時点からの経過時間に応じて減算して前記残充電時間を演算する
    ことを特徴とする充電時間演算方法。
  10. 前記充電電流が前記所定の電流閾値以上である場合に、前記演算された充電状態に基づいて、前記バッテリの充電状態が所定の充電状態に達するまでの前記バッテリの残充電時間を演算する
    ことを特徴とする請求項９に記載の充電時間演算方法。
PCT/JP2013/075450 2012-09-21 2013-09-20 充電制御装置及び充電時間演算方法 WO2014046234A1 (ja)

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