WO2021065959A1

WO2021065959A1 - 充電制御装置

Info

Publication number: WO2021065959A1
Application number: PCT/JP2020/037026
Authority: WO
Inventors: 博周
Original assignee: 株式会社デンソー
Priority date: 2019-10-02
Filing date: 2020-09-29
Publication date: 2021-04-08
Also published as: EP4040567A4; JP7234892B2; JP2021061643A; CN114514667A; US20220224131A1; EP4040567A1

Abstract

充電制御装置（１５）は、２次電池（１１）の温度と、２次電池の充電パラメータとを取得する取得部と、２次電池の充電が行われている場合において、取得された充電パラメータ及び２次電池の温度に基づいて、２次電池の充電が開始されてから規定期間（ＴＬ）が経過するまでにおける２次電池の昇温率と、充電パラメータとが関係付けられた情報を含む電池特性情報を学習する学習部と、学習された電池特性情報を格納する格納部（１５ａ）と、２次電池の充電が開始されるに先立ち、２次電池の初期温度と制限温度との差及び規定期間に基づいて算出した制限昇温率、並びに格納部に格納された電池特性情報に基づいて、充電開始タイミングから規定期間に亘る充電パラメータの指令値を算出する指令値算出部と、充電開始タイミングからの充電パラメータを指令値に制御すべく充電器（１４）を操作する操作部と、を備える。

Description

充電制御装置

関連出願の相互参照

　本出願は、２０１９年１０月２日に出願された日本出願番号２０１９－１８２４９８号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。

　本開示は、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次電池の現在の温度及び現在の充放電電流に基づいて、２次電池の温度上昇を予測するものが知られている。この制御装置は、その予測結果に基づいて、２次電池の温度がその上限温度を超えないように複数の上限充放電電流の値から１つの上限充放電電流の値を選択する。これにより、２次電池の充放電制御中において２次電池が過熱状態となることを防止し、ひいては２次電池の劣化を防止している。

特開２０１８－１７０９０４号公報

　２次電池の充電制御が行われる場合において、特許文献１に記載の制御装置では、特定時間毎に、２次電池の現在の温度及び現在の充電電流に基づいて２次電池の温度上昇が予測される。このため、特定時間毎に、２次電池の上限充電電流が変更され、２次電流の充電電流が変更され得る。その結果、２次電池の充電期間が大きくばらつく懸念がある。

　本開示は、２次電池が過熱状態となることを防止しつつ、２次電池の充電期間が大きくばらつくことを抑制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。

　本開示は、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、前記充電器を操作することにより前記２次電池の充電制御を行う充電制御装置において、
　前記２次電池の温度と、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とを取得する取得部と、
　前記２次電池の充電が行われている場合において、取得された前記充電パラメータ及び前記２次電池の温度に基づいて、前記２次電池の充電が開始されてから規定期間が経過するまでにおける前記２次電池の温度上昇量である昇温率と、前記２次電池の充電パラメータとが関係付けられた情報を含む電池特性情報を学習する学習部と、
　前記学習された電池特性情報を格納する格納部と、
　前記２次電池の充電が開始されるに先立ち、前記２次電池の初期温度と前記２次電池の制限温度との差及び前記規定期間に基づいて算出した制限昇温率、及び前記格納部に格納された前記電池特性情報に基づいて、前記２次電池の充電開始タイミングから前記規定期間に亘る前記充電パラメータの指令値を算出する指令値算出部と、
　前記２次電池の充電開始タイミングからの前記充電パラメータを、算出された前記指令値に制御すべく前記充電器を操作する操作部と、を備える。

　本開示では、２次電池の初期温度と制限温度との差及び規定期間に基づいて算出された制限昇温率、並びに格納部に格納された電池特性情報に基づいて充電パラメータの指令値が算出される。このため、２次電池の充電開始タイミングから規定期間に亘って用いられる指令値として、２次電池の温度が制限温度を超えないような指令値を定めることができ、充電制御中に２次電池が過熱状態となることを防止できる。ここで、本開示では、指令値の算出の際に用いられる昇温率を含む電池特性情報が、２次電池の温度及び充電パラメータに基づいて学習される。このため、２次電池の温度が制限温度を超えないような指令値の算出精度を高めることができる。

　また、本開示では、２次電池の充電が開始されるに先立ち、その充電開始タイミングから規定期間に亘る指令値が算出され、その期間に亘って、算出された指令値が基本的には用いられる。このため、２次電池の充電期間が規定期間から大きくずれることを抑制できる。

　以上説明した本開示によれば、２次電池が過熱状態となることを防止しつつ、２次電池の充電期間が大きくばらつくことを抑制することができる。

　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、第１実施形態に係る車載充電システムの全体構成図であり、図２は、制御部及びその周辺構成としてのセンサ等を示す図であり、図３は、充電制御処理の手順を示すフローチャートであり、図４は、充電電流マップの概要を示す図であり、図５は、温度偏差と補正量との関係を示す図であり、図６は、学習処理の手順を示すフローチャートであり、図７は、２次電池の内部抵抗値と温度判定値との関係を示す図であり、図８は、昇温率の学習態様を示す図であり、図９は、充電制御処理の一例を示すタイムチャートであり、図１０は、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であり、図１１は、学習処理の手順を示すフローチャートであり、図１２は、充電電流、内部抵抗値及び発熱量の関係を示す図であり、図１３は、第３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であり、図１４は、学習処理の手順を示すフローチャートであり、図１５は、充電電流、熱容量及び発熱量の関係を示す図であり、図１６は、第４実施形態に係る学習処理の手順を示すフローチャートであり、図１７は、第５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である。

　＜第１実施形態＞
　以下、本開示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。

　図３に、充電制御処理の手順を示す。この処理は、制御部１５により２次電池１１の充電要求があると判定された場合に実行される。

　２次電池１１の充電開始に先立ち、ステップＳ１０～Ｓ１２の処理を行う。ステップＳ１０では、２次電池１１の充電開始前に温度センサ２０により検出された２次電池１１の温度である初期温度Ｔｉｎｉを取得する。そして、２次電池１１の制限温度Ｔｂｌｉｍｉｔから初期温度Ｔｉｎｉを減算することにより、許容温度上昇量ΔＴｌｉｍｉｔを算出する。制限温度Ｔｂｌｉｍｉｔ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。

　ステップＳ１１では、許容温度上昇量ΔＴｌｉｍｉｔを規定期間ＴＬで除算することにより、制限昇温率ΔＴｔｇｔを算出する。本実施形態において、規定期間ＴＬは、定電流制御で２次電池１１を充電する期間に設定されている。

　ステップＳ１２では、初期温度Ｔｉｎｉ及び昇温率ΔＴと関係付けられて指令充電電流Ｉｔｇｔが規定された充電電流マップに基づいて、２次電池１１の指令充電電流Ｉｔｇｔを算出する。昇温率ΔＴは、２次電池の充電が開始されてから規定期間ＴＬが経過するまでにおける２次電池１１の温度上昇量を規定する値である。ステップＳ１２では、充電電流マップに規定された指令充電電流Ｉｔｇｔのうち、ステップＳ１０で取得した初期温度Ｔｉｎｉと、ステップＳ１１で算出した制限昇温率ΔＴｔｇｔと同じ値の昇温率ΔＴとに対応する指令充電電流Ｉｔｇｔを選択することにより、指令充電電流Ｉｔｇｔを算出する。なお、ステップＳ１０～Ｓ１２の処理が「指令値算出部」に相当する。

　充電電流マップでは、図４に示すように、昇温率ΔＴが大きくなるほど、指令充電電流Ｉｔｇｔが大きくなる。充電電流マップは、制御部１５が備えるメモリ１５ａ（「格納部」に相当）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。充電電流マップは、後に詳述する学習処理により更新される。

　先の図３の説明に戻り、ステップＳ１３では、２次電池１１の充電電流を、ステップＳ１２で算出した指令充電電流Ｉｔｇｔに制御すべく充電器１４の操作を開始することにより、定電流制御による２次電池１１の充電を開始する。制御部１５によるこの操作処理が「操作部」に相当する。以降、ステップＳ１４～Ｓ２３までの処理は、ステップＳ２３において２次電池１１の充電が完了したと判定されるまで、所定の制御周期毎に実行される。

　本実施形態では、２次電池１１の充電が開始されてから規定期間ＴＬが経過するまでの指令充電電流Ｉｔｇｔとして、基本的にはステップＳ１２で算出された値が用いられる。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Ｔｂｌｉｍｉｔ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Ｔｂｌｉｍｉｔを超えるおそれが大きくなる。したがって、２次電池１１の充電開始に先立ち、ステップＳ１０～Ｓ１２の処理により、２次電池１１の温度が制限温度Ｔｂｌｉｍｉｔを超えないような指令充電電流Ｉｔｇｔを決めてしまい、定電流制御期間中は、基本的にはその指令充電電流Ｉｔｇｔが用いられる。

　ステップＳ１４では、初期温度Ｔｉｎｉ、制限昇温率ΔＴｔｇｔ及びステップＳ１３で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、制限昇温率ΔＴｔｇｔ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。なお、ステップＳ１４の処理が「温度推定部」に相当する。

　ステップＳ１５では、温度センサ２０により検出された２次電池１１の現在の温度検出値Ｔｂを取得する。

　ステップＳ１６では、取得した温度検出値Ｔｂ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Ｓ１７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Ｓ１７の閾値Ｔｔｈが「第１閾値」に相当する。

　ステップＳ１７において肯定判定した場合には、ステップＳ１８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Ｓ１８の処理の完了後、ステップＳ１９に進み、ステップＳ１２で算出した指令充電電流ＩｔｇｔにステップＳ１８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Ｉｔｇｔを算出する。これにより、ステップＳ１２で算出した指令充電電流Ｉｔｇｔの減少補正が実施される。そして、以降、２次電池１１の充電電流は、この補正された指令充電電流Ｉｔｇｔに制御される。

　ステップＳ１７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Ｓ２０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Ｓ２０の「－Ｔｔｈ」が「第２閾値」に相当する。

　ステップＳ２０において肯定判定した場合には、ステップＳ２１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Ｓ２１の処理の完了後、ステップＳ１９に進み、ステップＳ１２で算出した指令充電電流ＩｔｇｔにステップＳ２１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Ｉｔｇｔを算出する。これにより、ステップＳ１２で算出した指令充電電流Ｉｔｇｔの増加補正が実施される。そして、以降、２次電池１１の充電電流は、この補正された指令充電電流Ｉｔｇｔに制御される。なお、ステップＳ１７～Ｓ２１の処理が「補正部」に相当する。

　ステップＳ２０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Ｓ２２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Ｓ２２の処理の完了後、ステップＳ１９に進む場合、ステップＳ１２で算出した指令充電電流Ｉｔｇｔの補正を実施しない。

　ステップＳ１９の処理の完了後、ステップＳ２３に進み、定電流制御による２次電池１１の充電が完了したか否かを判定する。詳しくは、２次電池１１の充電を開始してから規定期間ＴＬ経過したか否かを判定する。ステップＳ１９において否定判定した場合には、ステップＳ１４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、定電圧制御による２次電池１１の充電制御に移行する。

　続いて、図６を用いて、学習処理について説明する。この処理は、制御部１５により、例えば所定の制御周期毎に繰り返し実行される。

　ステップＳ３０では、図３のステップＳ１３と同様に、２次電池１１の充電を開始したか否かを判定する。

　ステップＳ３１では、電流センサ２２により検出された２次電池１１の現在の充電電流検出値Ｉｂ（「充電パラメータ」に相当）と、温度センサ２０により検出された２次電池１１の現在の温度検出値Ｔｂとを取得する。

　ステップＳ３２では、取得した温度検出値Ｔｂに基づいて、高温側判定値Ｔａ（ｎ）を設定する。高温側判定値Ｔａ（ｎ）は、図７に示すように、温度検出値Ｔｂが取り得る温度範囲を複数に分割する複数の温度判定値の中から選択される値である。本実施形態において、各温度範囲は、温度検出値Ｔｂが低いほど狭く設定されている。これは、２次電池１１の温度が低いほど、２次電池１１の単位温度低下量あたりの内部抵抗値Ｒの増加量が大きくなることに鑑みたものである。図７には、第１～第４温度判定値Ｔａ１～Ｔａ４を例示した。

　ステップＳ３２では、複数の温度判定値のうち、取得した温度検出値Ｔｂに最も近くて、かつ、取得した温度検出値Ｔｂよりも高い温度判定値を、高温側判定値Ｔａ（ｎ）に設定する。また、ステップＳ３２で高温側判定値Ｔａ（ｎ）を更新した場合、更新直前に設定した高温側判定値Ｔａ（ｎ）を低温側判定値Ｔａ（ｎ－１）に設定する。例えば、今回の制御周期において、高温側判定値Ｔａ（ｎ）を第２温度判定値Ｔａ２から第３温度判定値Ｔａ３に更新した場合、その更新直前の第２温度判定値Ｔａ２を低温側判定値Ｔａ（ｎ－１）に設定する。

　ステップＳ３３では、取得した温度検出値Ｔｂが、ステップＳ３２で設定した高温側判定値Ｔａ（ｎ）に到達したか否かを判定する。ステップＳ３３において到達していないと判定した場合には、ステップＳ３１に移行し、到達したと判定した場合には、ステップＳ３４に進む。

　ステップＳ３４では、現在の高温側判定値Ｔａ（ｎ）から現在の低温側判定値Ｔａ（ｎ－１）だけ減算した値を、温度検出値Ｔｂが低温側判定値Ｔａ（ｎ－１）になってから高温側判定値Ｔａ（ｎ）になるまでに要した時間ＴＴで除算することにより、昇温率ΔＴを算出する。

　ステップＳ３５では、ステップＳ３１で取得した充電電流検出値Ｉｂ及び現在の低温側判定値Ｔａ（ｎ－１）と関係付けて昇温率ΔＴを学習する。学習した昇温率ΔＴを、取得した充電電流検出値Ｉｂと同じ値の指令充電電流Ｉｔｇｔと、現在の低温側判定値Ｔａ（ｎ－１）と同じ値の初期温度Ｔｉｎｉと関係付けてメモリ１５ａに格納することにより、充電電流マップを更新する。なお、ステップＳ３５の処理が学習部に相当する。

　ステップＳ３６では、図３のステップＳ２３と同様に、定電流制御による２次電池１１の充電が完了したか否かを判定する。

　図８に、昇温率ΔＴの学習態様の一例を示す。なお、図８では、充電電流検出値Ｉｂは一定であるとする。

　時刻ｔ０～ｔ１において、高温側判定値Ｔａ（ｎ）が第２温度判定値Ｔａ２に設定され、低温側判定値Ｔａ（ｎ－１）が第１温度判定値Ｔａ１に設定される。このため、時刻ｔ０～ｔ１においては、Ｔａ２－Ｔａ１をｄＴ１とし、時刻ｔ０～ｔ１の期間をｄＬ１とする場合、昇温率ΔＴ１が「ｄＴ１／ｄＬ１」として学習される。そして、学習された昇温率ΔＴ１が、取得した充電電流検出値Ｉｂと同じ値の指令充電電流Ｉｔｇｔと、第１温度判定値Ｔａ１と同じ値の初期温度Ｔｉｎｉと関係付けられてメモリ１５ａに格納されることにより、充電電流マップが更新される。なお、同様に、時刻ｔ１～ｔ２、時刻ｔ２～ｔ３及び時刻ｔ３～ｔ４においても学習が実施される。

　図９に、充電制御処理の一例を示す。図９（ａ）は２次電池１１の指令充電電流Ｉｔｇｔの推移を示し、図９（ｂ）は２次電池１１の温度検出値Ｔｂ及び温度推定値Ｔｅｓｔの推移を示す。

　充電が開始される時刻ｔ１に先立ち、初期温度Ｔｉｎｉ及び制限温度Ｔｂｌｉｍｉｔに基づいて許容温度上昇量ΔＴｌｉｍｉｔが算出される。そして、算出された許容温度上昇量及び規定期間ＴＬに基づいて制限昇温率ΔＴｔｇｔが算出され、算出された制限昇温率ΔＴｔｇｔ、初期温度Ｔｉｎｉ及び充電電流マップに基づいて、指令充電電流Ｉｔｇｔが算出される。そして、時刻ｔ１において、算出された指令充電電流Ｉｔｇｔに基づく２次電池１１の充電が開始される。

　その後、時刻ｔ２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Ｉｔｇｔ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Ｉｔｇｔの急変を回避すべく、指令充電電流Ｉｔｇｔの徐変が実施されることが望ましい。なお、時刻ｔ１から規定期間ＴＬが経過する時刻ｔ３以降は、定電圧制御による２次電池１１の充電が実施される。

　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。

　許容温度上昇量ΔＴｌｉｍｉｔ及び規定期間ＴＬに基づいて制限昇温率ΔＴｔｇｔが算出される。そして、算出された制限昇温率ΔＴｔｇｔ、初期温度Ｔｉｎｉ及び充電電流マップに基づいて、指令充電電流Ｉｔｇｔが算出される。このため、２次電池１１の充電開始タイミングからの規定期間ＴＬにおいて、２次電池１１の温度が制限温度Ｔｂｌｉｍｉｔを超えないような指令充電電流Ｉｔｇｔを定めることができ、充電制御中に２次電池１１が過熱状態となることを防止できる。ここで、指令充電電流Ｉｔｇｔの算出の際に用いられる昇温率ΔＴが、２次電池１１の温度検出値Ｔｂ及び充電電流検出値Ｉｂに基づいて学習される。このため、２次電池１１の温度が制限温度Ｔｂｌｉｍｉｔを超えないような指令充電電流Ｉｔｇｔの算出精度を高めることができる。

　また、２次電池１１の充電が開始されるに先立ち、その充電開始タイミングから規定期間ＴＬに亘る指令充電電流Ｉｔｇｔが算出される。このため、２次電池１１の充電期間が規定期間ＴＬから大きくずれることを抑制できる。

　２次電池１１の充電が開始されてから規定期間ＴＬ経過するまでの期間において、各温度判定値により分割された各温度範囲のうち、取得した温度検出値Ｔｂが通過する温度範囲それぞれにおいて昇温率ΔＴの学習が実施される。このため、充電制御処理が実施される場合における昇温率ΔＴの学習頻度を向上させることができる。その結果、充電制御処理が次回実施される場合において、充電電流マップに基づく指令充電電流Ｉｔｇｔの算出精度を高めることができる。

　２次電池１１の充電が開始された後、取得された温度検出値Ｔｂ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Ｉｔｇｔ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Ｉｔｇｔが増加補正される。これにより、充電開始に先立って定められる指令充電電流Ｉｔｇｔが適正な値からずれていた場合であっても、２次電池１１の温度が制限温度Ｔｂｌｉｍｉｔ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３のステップＳ１７で用いられる閾値（＞０）の絶対値と、ステップＳ２０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。

　＜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、学習処理において、２次電池１１の電池特性情報として内部抵抗値の学習も合わせて実施される。

　図１０に、本実施形態に係る充電制御処理の手順を示す。なお、図１０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の処理の完了後、ステップＳ２４に進み、２次電池１１の温度及び２次電池１１の充電電流と関係付けられて２次電池１１の内部抵抗値Ｒが規定された内部抵抗値マップに基づいて、内部抵抗値Ｒを算出する。詳しくは、内部抵抗値マップに規定された内部抵抗値Ｒのうち、ステップＳ１０で取得した初期温度Ｔｉｎｉと同じ値の温度と、ステップＳ１２で算出した指令充電電流Ｉｔｇｔと同じ値の充電電流とに対応する内部抵抗値Ｒを選択することにより、内部抵抗値Ｒを算出する。

　ステップＳ２５では、ステップＳ１２で算出した指令充電電流Ｉｔｇｔ、ステップＳ２４で算出した内部抵抗値Ｒ、２次電池１１の熱容量Ｃ、及び２次電池１１からの放熱量Ｑｄｉｓに基づいて、下式（ｅｑ１）で示される基準温度上昇量ΔＴｃａｌを算出する。

　上式（ｅｑ１）において、熱容量Ｃ及び放熱量Ｑｄｉｓは、実験等により予め定められた値が用いられる。上式（ｅｑ１）は、２次電池１１の発熱量Ｑｆ、放熱量Ｑｄｉｓ及び熱容量Ｃ等の関係を示す下式（ｅｑ２）と、発熱量Ｑｆ、充電電流及び内部抵抗値Ｒの関係を示す下式（ｅｑ３）とから導かれる。

　その後、ステップＳ２６では、初期温度Ｔｉｎｉ、ステップＳ２５で算出した基準温度上昇量ΔＴｃａｌ及びステップＳ１３で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、基準温度上昇量ΔＴｃａｌ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。

　なお、ステップＳ２６で用いられる基準温度上昇量ΔＴｃａｌは、現在の温度検出値Ｔｂ及び指令充電電流Ｉｔｇｔに基づいて、ステップＳ２４，Ｓ２５と同様の方法で更新されることが望ましい。

　続いて、図１１を用いて、学習処理について説明する。この処理は、制御部１５により、例えば所定の制御周期毎に繰り返し実行される。なお、図１１において、先の図６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Ｓ３５の処理の完了後、ステップＳ３７に進み、ステップＳ３４で算出した昇温率ΔＴ、現在の充電電流検出値Ｉｂ、熱容量Ｃ及び放熱量Ｑｄｉｓに基づいて、下式（ｅｑ４）より内部抵抗値Ｒを算出する。

　ステップＳ３８では、ステップＳ３１で取得した充電電流検出値Ｉｂ及び低温側判定値Ｔａ（ｎ－１）と関係付けて内部抵抗値Ｒを学習する。学習した内部抵抗値Ｒを、取得した充電電流検出値Ｉｂと同じ値の充電電流と、現在の低温側判定値Ｔａ（ｎ－１）と同じ値の温度と関係付けてメモリ１５ａに格納することにより、内部抵抗値マップを更新する。上述した内部抵抗値Ｒの学習は、図１２に示すように、内部抵抗値Ｒが大きい場合、内部抵抗値Ｒが小さい場合よりも２次電池１１の発熱量Ｑｆが大きくなることに鑑みたものである。

　以上説明した本実施形態によれば、学習された内部抵抗値Ｒに基づいて温度推定値Ｔｅｓｔが算出されるため、充電制御中における２次電池１１の温度推定精度を向上させることができる。

　＜第３実施形態＞
　以下、第３実施形態について、第２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、学習処理において、内部抵抗値に代えて、２次電池１１の熱容量の学習も合わせて実施される。

　図１３に、本実施形態に係る充電制御処理の手順を示す。なお、図１３において、先の図１０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の処理の完了後、ステップＳ２７に進み、２次電池１１の温度及び２次電池１１の充電電流と関係付けられて２次電池１１の熱容量Ｃが規定された熱容量マップに基づいて、熱容量Ｃを算出する。詳しくは、熱容量マップに規定された熱容量Ｃのうち、ステップＳ１０で取得した初期温度Ｔｉｎｉと同じ値の温度と、ステップＳ１２で算出した指令充電電流Ｉｔｇｔと同じ値の充電電流とに対応する熱容量Ｃを選択することにより、熱容量Ｃを算出する。

　ステップＳ２８では、ステップＳ１２で算出した指令充電電流Ｉｔｇｔ、ステップＳ２７で算出した熱容量Ｃ、２次電池１１の内部抵抗値Ｒ、及び２次電池１１からの放熱量Ｑｄｉｓに基づいて、上式（ｅｑ１）で示される基準温度上昇量ΔＴｃａｌを算出する。この場合、内部抵抗値Ｒ及び放熱量Ｑｄｉｓは、実験等により予め定められた値が用いられればよい。

　その後、ステップＳ２９では、初期温度Ｔｉｎｉ、ステップＳ２８で算出した基準温度上昇量ΔＴｃａｌ及びステップＳ１３で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、基準温度上昇量ΔＴｃａｌ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。

　なお、ステップＳ２６で用いられる基準温度上昇量ΔＴｃａｌは、第２実施形態と同様に、現在の温度検出値Ｔｂ及び指令充電電流Ｉｔｇｔに基づいて、ステップＳ２７，Ｓ２８と同様の方法で更新されることが望ましい。

　続いて、図１４を用いて、学習処理について説明する。この処理は、制御部１５により、例えば所定の制御周期毎に繰り返し実行される。なお、図１４において、先の図１１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Ｓ３５の処理の完了後、ステップＳ３９に進み、ステップＳ３４で算出した昇温率ΔＴ、現在の充電電流検出値Ｉｂ、内部抵抗値Ｒ及び放熱量Ｑｄｉｓに基づいて、下式（ｅｑ５）より熱容量Ｃを算出する。

　ステップＳ４０では、ステップＳ３１で取得した充電電流検出値Ｉｂ及び低温側判定値Ｔａ（ｎ－１）と関係付けて熱容量Ｃを学習する。学習した熱容量Ｃを、取得した充電電流検出値Ｉｂと同じ値の充電電流と、現在の低温側判定値Ｔａ（ｎ－１）と同じ値の温度と関係付けてメモリ１５ａに格納することにより、熱容量マップを更新する。上述した熱容量Ｃの学習は、図１５に示すように、熱容量Ｃが大きい場合、熱容量Ｃが小さい場合よりも発熱量Ｑｆが小さくなることに鑑みたものである。

　以上説明した本実施形態によれば、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。

　＜第４実施形態＞
　以下、第４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、２次電池１１の異常が発生したと判定された場合、学習処理が中止される。

　図１６に、本実施形態に係る学習処理の手順を示す。この処理は、制御部１５により、例えば所定の制御周期毎に繰り返し実行される。なお、図１６において、先の図６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Ｓ３３において肯定判定した場合には、ステップＳ５０に進み、２次電池１１に異常が発生しているか否かを判定する。２次電池１１の異常判定手法は、周知の種々の手法を用いることができる。なお、ステップＳ５０の処理が異常判定部に相当する。

　ステップＳ５０において異常が発生していないと判定した場合には、ステップＳ３４に進む。一方、ステップＳ５０において異常が発生していると判定した場合には、ステップＳ５１に進み、学習処理を中止する。

　以上説明した本実施形態によれば、昇温率ΔＴの誤学習を防止することができる。

　＜第５実施形態＞
　以下、第５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、補正処理の内容を変更する。

　図１７に、本実施形態に係る充電制御処理の手順を示す。なお、図１７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Ｓ６０では、ステップＳ１９の処理が実施されてから所定期間経過した場合において、温度偏差Ｔｅｒｒの絶対値が所定値ＴＡ以上であるか否かを判定する。所定値ＴＡは、「第１，第１所定値」に相当し、０よりも大きくてかつ閾値Ｔｔｈ以下の値に設定され、本実施形態では閾値Ｔｔｈ未満の値に設定されている。

　ステップＳ６０において否定判定した場合には、ステップＳ２３に進む。一方、ステップＳ６０において肯定判定した場合には、ステップＳ６１に進み、ステップＳ１８又はＳ２１で設定した指令値補正量ΔＩｃｈｇの符号を維持しつつ、指令値補正量ΔＩｃｈｇの絶対値をα倍（α＞１）する。

　ステップＳ６１の処理によれば、ステップＳ１８が実施された後、指令充電電流Ｉｔｇｔの減少補正がさらに実施される。一方、ステップＳ２１が実施された後、指令充電電流Ｉｔｇｔの増加補正がさらに実施される。これにより、２次電池１１の温度が制限温度Ｔｂｌｉｍｉｔを超えることを的確に抑制できる。

　＜第５実施形態の変形例＞
　図１７の処理において、ステップＳ１８が実施された後のステップＳ６０で用いられる所定値と、ステップＳ２１が実施された後のステップＳ６０で用いられる所定値とが異なる値に設定されていてもよい。

　＜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。

　・充電電流マップにおいて、昇温率ΔＴに加え、２次電池１１の充電回数及び２次電池１１のＳＯＣのうち少なくとも一方と関係付けて指令充電電流Ｉｔｇｔが規定されていてもよい。

　・内部抵抗値マップにおいて、２次電池１１の充電電流及び温度に加え、２次電池１１の充電回数及び２次電池１１のＳＯＣのうち少なくとも一方と関係付けて内部抵抗値Ｒが規定されていてもよい。また、熱容量マップにおいて、２次電池１１の充電電流及び温度に加え、２次電池１１の充電回数及び２次電池１１のＳＯＣのうち少なくとも一方と関係付けて熱容量Ｃが規定されていてもよい。

　・車両に搭載されていないシステムに本開示が適用されてもよい。

　・充電電流マップに代えて、初期温度Ｔｉｎｉ及び昇温率ΔＴと関係付けられて２次電池１１の指令充電電力Ｐｔｇｔが規定された充電電力マップに基づいて、２次電池１１の指令充電電力Ｐｔｇｔが算出されてもよい。この場合、制御部１５は、２次電池１１の充電開始タイミングからの２次電池１１の充電電力を、算出した指令充電電力Ｐｔｇｔに制御すべく充電器１４を操作すればよい。以下、図６の処理と関係付けて、充電電力マップについて説明する。

　制御部１５は、２次電池１１の充電が行われている場合において、充電電流検出値Ｉｂ及び電圧センサ２１の電圧検出値Ｖｂに基づいて、充電電力Ｐｂ（「充電パラメータ」に相当）を算出する。

　制御部１５は、ステップＳ３５において、算出した充電電力Ｐｂ及び現在の低温側判定値Ｔａ（ｎ－１）と関係付けて昇温率ΔＴを学習する。学習した昇温率ΔＴを、取得した充電電力Ｐｂと同じ値の指令充電電力Ｐｔｇｔと、現在の低温側判定値Ｔａ（ｎ－１）と同じ値の初期温度Ｔｉｎｉと関係付けてメモリ１５ａに格納することにより、充電電力マップを更新する。なお、充電電力マップの更新以外の処理については、上記各実施形態において、充電電流検出値Ｉｂを充電電力Ｐｂに読み替え、指令充電電流Ｉｔｇｔを指令充電電力Ｐｔｇｔに読み替えればよい。

　・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。

　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims

　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、前記充電器を操作することにより前記２次電池の充電制御を行う充電制御装置（１５）において、
　前記２次電池の温度と、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とを取得する取得部と、
　前記２次電池の充電が行われている場合において、取得された前記充電パラメータ及び前記２次電池の温度に基づいて、前記２次電池の充電が開始されてから規定期間（ＴＬ）が経過するまでにおける前記２次電池の温度上昇量である昇温率と、前記２次電池の充電パラメータとが関係付けられた情報を含む電池特性情報を学習する学習部と、
　前記学習された電池特性情報を格納する格納部（１５ａ）と、
　前記２次電池の充電が開始されるに先立ち、前記２次電池の初期温度と前記２次電池の制限温度との差及び前記規定期間に基づいて算出した制限昇温率、並びに前記格納部に格納された前記電池特性情報に基づいて、前記２次電池の充電開始タイミングから前記規定期間に亘る前記充電パラメータの指令値を算出する指令値算出部と、
　前記２次電池の充電開始タイミングからの前記充電パラメータを、算出された前記指令値に制御すべく前記充電器を操作する操作部と、を備える充電制御装置。
　所定の温度範囲が複数の温度判定値により複数の温度範囲に分割されており、
　隣り合う一対の前記温度判定値のうち、低い方を低温側判定値とし、高い方を高温側判定値とする場合、前記学習部は、取得した前記２次電池の温度が前記低温側判定値になってから前記高温側判定値になるまでに要した時間、及び前記低温側判定値と前記高温側判定値との差に基づいて、前記昇温率を算出する請求項１に記載の充電制御装置。
　前記学習部は、前記２次電池の充電が開始された後、前記各温度範囲のうち、取得した前記２次電池の温度が通過する温度範囲それぞれにおいて、取得された前記充電パラメータ及び前記２次電池の温度に基づく前記電池特性情報の学習を実施する請求項２に記載の充電制御装置。
　前記２次電池の充電が開始された後、学習された前記電池特性情報に基づいて前記２次電池の温度を都度推定する温度推定部と、
　前記２次電池の充電が開始された後、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、算出された前記指令値を増加補正する補正処理を行う補正部と、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。
　前記第１閾値以下の値を第１所定値とし、前記第２閾値以下の値を第２所定値とする場合、前記補正部は、前記補正処理を行ってから所定期間経過した場合において、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前記第１所定値以上高いとき、算出された前記指令値をさらに減少補正し、前記補正処理を行ってから前記所定期間経過した場合において、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前記第２所定値以上低いとき、算出された前記指令値をさらに増加補正する請求項４に記載の充電制御装置。
　前記学習部は、前記２次電池の充電が開始された後、前記２次電池の充電電流に基づいて、前記電池特性情報として前記２次電池の内部抵抗値を学習し、
　前記温度推定部は、学習された前記内部抵抗値と、前記２次電池の充電電流とに基づいて、前記２次電池の温度を都度推定する請求項４又は５に記載の充電制御装置。
　前記学習部は、前記２次電池の充電が開始された後、前記２次電池の充電電流に基づいて、前記電池特性情報として前記２次電池の熱容量を学習し、
　前記温度推定部は、学習された前記熱容量と、前記２次電池の充電電流とに基づいて、前記２次電池の温度を都度推定する請求項４又は５に記載の充電制御装置。
　前記２次電池に異常が発生していることを判定する異常判定部を備え、
　前記学習部は、前記２次電池に異常が発生していると判定された場合、前記電池特性情報の学習を中止する請求項１～７のいずれか１項に記載の充電制御装置。