TOP特許意匠商標
特許ウォッチ DM通知 Twitter
公開番号2019193356
公報種別公開特許公報(A)
公開日20191031
出願番号2018080780
出願日20180419
発明の名称充電方法
出願人株式会社豊田自動織機
代理人個人,個人全 5 件を表示,個人,個人,個人
主分類H02J 7/02 20160101AFI20191004BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】複数のセルを含む蓄電モジュールの充電において、より簡易な構成によってセル間の容量のばらつきを低減できる充電方法を提供する。
【解決手段】一実施形態の充電方法は、直列接続された複数のセル11を含む蓄電モジュール1の充電方法である。この充電方法は、充電電圧が第1電圧値に到達するまで、第1電流値に設定された充電電流により蓄電モジュール1の定電流充電を行う第1ステップと、第1ステップの後に、予め定められた終了条件を満たすまで、充電電圧が第1電圧値に維持されるように充電電流を徐々に絞ることにより、蓄電モジュール1の定電圧充電を行う第2ステップと、第2ステップの後に、蓄電モジュール1にパルス電流を複数回供給することにより蓄電モジュール1を更に充電する第3ステップと、を含む。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項1】
直列接続された複数のセルを含む蓄電モジュールの充電方法であって、
充電電圧が第1電圧値に到達するまで、第1電流値に設定された充電電流により前記蓄電モジュールの定電流充電を行う第1ステップと、
前記第1ステップの後に、予め定められた終了条件を満たすまで、前記充電電圧が前記第1電圧値に維持されるように前記充電電流を徐々に絞ることにより、前記蓄電モジュールの定電圧充電を行う第2ステップと、
前記第2ステップの後に、前記蓄電モジュールにパルス電流を複数回供給することにより前記蓄電モジュールを更に充電する第3ステップと、
を含む、充電方法。
続きを表示(約 1,000 文字)【請求項2】
前記終了条件は、前記充電電流が前記第1電流値よりも小さい第2電流値まで低下することであり、
前記パルス電流の大きさは、前記第2電流値よりも大きい、
請求項1に記載の充電方法。
【請求項3】
前記第3ステップにおける前記パルス電流による充電は、1回の前記パルス電流の供給に応じた前記充電電圧の変化幅が予め定められた閾値以下となった場合に終了する、
請求項1又は2に記載の充電方法。
【請求項4】
前記第3ステップにおける前記パルス電流による充電は、前記パルス電流を遮断した際に降下した後の前記充電電圧が前記第1電圧値よりも高い電圧値に到達した場合に終了する、
請求項1又は2に記載の充電方法。
【請求項5】
前記第2ステップの後の前記蓄電モジュールの電圧値に基づいて、前記蓄電モジュールに含まれる前記複数のセル間で容量のばらつきが生じているか否かを判定する判定ステップを更に含み、
前記第3ステップは、前記判定ステップにおいて前記ばらつきが生じていると判定された場合に実行され、前記判定ステップにおいて前記ばらつきが生じていると判定されなかった場合には実行されない、
請求項1〜4のいずれか一項に記載の充電方法。
【請求項6】
前記充電方法は、直列接続された複数の前記蓄電モジュールに対して実行され、
前記判定ステップでは、前記第2ステップの後に複数の前記蓄電モジュールの各々の電圧値を取得し、前記蓄電モジュール間の前記電圧値の比較結果に基づいて、複数の前記蓄電モジュールのうちに前記ばらつきが生じている蓄電モジュールが存在するか否かを判定し、
前記第3ステップは、前記判定ステップにおいて前記ばらつきが生じている蓄電モジュールが存在すると判定された場合に実行され、前記判定ステップにおいて前記ばらつきが生じている蓄電モジュールが存在すると判定されなかった場合には実行されない、
請求項5に記載の充電方法。
【請求項7】
前記第2ステップと前記判定ステップとの間に、前記充電電流の電流値が0となる期間を設けるステップを更に含む、
請求項5又は6に記載の充電方法。
【請求項8】
充電対象となる前記蓄電モジュールは、チタン酸リチウムを負極材料として用いたリチウムイオン二次電池である、
請求項1〜7のいずれか一項に記載の充電方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明の一側面は、充電方法に関する。
続きを表示(約 13,000 文字)【背景技術】
【0002】
従来、直列接続された複数の電池(セル)を含む蓄電モジュールを充電する際に各セルの容量(電圧)を均等化する手法が知られている。例えば、特許文献1,2は、セル毎に並列接続された均等化回路を設けることにより上述した均等化を行う手法を開示している。均等化回路は、直列接続されたスイッチング素子と抵抗素子とから構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2016−5288号公報
特開2011−115016号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述した均等化回路によって各セルの容量を均等化する手法では、セル毎に均等化回路を設けるための工数及びコストが発生する。また、例えば蓄電モジュールが非常に多くのセル(例えば100個のセル)を含むバイポーラ電池である場合等、セル毎に均等化回路を設けることが困難であり現実的ではない場合もある。
【0005】
そこで、本発明の一側面は、複数のセルを含む蓄電モジュールの充電において、より簡易な構成によってセル間の容量のばらつきを低減できる充電方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一側面に係る充電方法は、直列接続された複数のセルを含む蓄電モジュールの充電方法であって、充電電圧が第1電圧値に到達するまで、第1電流値に設定された充電電流により蓄電モジュールの定電流充電を行う第1ステップと、第1ステップの後に、予め定められた終了条件を満たすまで、充電電圧が第1電圧値に維持されるように充電電流を徐々に絞ることにより、蓄電モジュールの定電圧充電を行う第2ステップと、第2ステップの後に、蓄電モジュールにパルス電流を複数回供給することにより蓄電モジュールを更に充電する第3ステップと、を含む。
【0007】
上記充電方法では、第1ステップ及び第2ステップの充電(すなわちCCCV充電)の完了後、更にパルス電流による充電(以下「パルス充電」)が実施される。第2ステップの完了時点では、蓄電モジュールに含まれる複数のセル間で、充電容量(すなわち開放電圧(OCV))にばらつきが生じている場合がある。このようなばらつきが生じている場合、容量が大きいセル(高容量セル)は、容量が小さいセル(低容量セル)よりも内部抵抗が大きいため、発熱によって消費されるエネルギー量が大きい。このため、CCCV充電の後に更にパルス充電を行うことにより、低容量セルの方が、高容量セルよりも効率良く充電されることになる。その結果、低容量セルと高容量セルとの間の容量差を小さくすることができ、セル間の容量のばらつきが低減される。また、上記充電方法では、従来技術のようにセル毎に並列接続される均等化回路を設ける必要がない。従って、上記充電方法によれば、複数のセルを含む蓄電モジュールの充電において、より簡易な構成によってセル間の容量のばらつきを低減することができる。
【0008】
終了条件は、充電電流が第1電流値よりも小さい第2電流値まで低下することであってもよく、パルス電流の大きさは、第2電流値よりも大きくてもよい。パルス電流をなるべく大きく設定することにより、高容量セルと低容量セルとの間のエネルギー消費用の差をなるべく大きくすることができ、高容量セルと低容量セルとの容量差を効果的に低減できる。従って、上記構成によれば、パルス電流の大きさを少なくとも第2電流値よりも大きくすることにより、高容量セルと低容量セルとの容量差を効果的に低減させることができる。
【0009】
第3ステップにおけるパルス電流による充電は、1回のパルス電流の供給に応じた充電電圧の変化幅が予め定められた閾値以下となった場合に終了してもよい。この場合、パルス充電の終了条件を容易に設定することができる。
【0010】
第3ステップにおけるパルス電流による充電は、パルス電流を遮断した際に降下した後の充電電圧が第1電圧値よりも高い電圧値に到達した場合に終了してもよい。この場合、蓄電モジュールの充電率をより一層高めることができる。
【0011】
上記充電方法は、第2ステップの後の蓄電モジュールの電圧値に基づいて、蓄電モジュールに含まれる複数のセル間で容量のばらつきが生じているか否かを判定する判定ステップを更に含んでもよい。第3ステップは、判定ステップにおいてばらつきが生じていると判定された場合に実行され、判定ステップにおいてばらつきが生じていると判定されなかった場合には実行されない。この場合、不要な過充電(すなわち、セル間の容量のばらつきが生じていない場合に第3ステップを実行すること)を適切に防止することができる。
【0012】
上記充電方法は、直列接続された複数の蓄電モジュールに対して実行されてもよく、判定ステップでは、第2ステップの後に複数の蓄電モジュールの各々の電圧値を取得し、蓄電モジュール間の電圧値の比較結果に基づいて、複数の蓄電モジュールのうちにばらつきが生じている蓄電モジュールが存在するか否かを判定してもよい。第3ステップは、判定ステップにおいてばらつきが生じている蓄電モジュールが存在すると判定された場合に実行され、判定ステップにおいてばらつきが生じている蓄電モジュールが存在すると判定されなかった場合には実行されない。この場合、蓄電モジュール間の電圧値の比較結果に基づいて、セル間の容量のばらつきが生じている蓄電モジュールが存在するか否かを簡易に判定できる。その結果、不要な過充電(すなわち、セル間の容量のばらつきが生じている蓄電モジュールが存在しない場合に第3ステップを実行すること)を適切に防止することができる。
【0013】
上記充電方法は、第2ステップと判定ステップとの間に、充電電流の電流値が0となる期間を設けるステップを更に含んでもよい。この場合、判定ステップの前に充電電流の電流値を0にする(すなわち、電流を蓄電モジュールに流さないようにする)ことにより、蓄電モジュールに電流が流れているときに生じる電圧変動をなくすことができる。その結果、判定ステップにおいて、セル間の容量のばらつきが生じているか否かをより一層精度良く判定することが可能となる。
【0014】
上記充電方法の充電対象となる蓄電モジュールは、チタン酸リチウムを負極材料として用いたリチウムイオン二次電池であってもよい。第3ステップにおける充電は、第2ステップ完了時点において十分に充電されているセルにとっては過充電となる。そこで、過充電耐性の高いチタン酸リチウムを負極材料として用いたリチウムイオン二次電池を充電対象とすることにより、既に十分に充電されているセルに対する過充電による悪影響を抑制しつつ、セル間の容量のばらつきを低減できる。
【発明の効果】
【0015】
本発明の一側面によれば、複数のセルを含む蓄電モジュールの充電において、より簡易な構成によってセル間の容量のばらつきを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
一実施形態の充電方法を実施する充電システムの概略構成図である。
本実施形態の充電方法の概要を説明するための図である。
高容量セル及び低容量セルの電圧及び抵抗の関係を示す図である。
本実施形態の充電方法の一例を示す図である。
パルス電流の変形例を示す図である。
変形例に係る充電方法を示すフローチャートである。
変形例に係る充電システムを示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。
【0018】
図1は、本実施形態の充電方法が実施される充電システムの概略構成図である。同図に示される充電システム100は、充電対象となる蓄電モジュール1と、蓄電モジュール1に対する充電を制御する制御装置2と、制御装置2からの指示(制御信号)に基づいて蓄電モジュール1の充電を行う充電装置3と、を含んで構成されている。
【0019】
蓄電モジュール1は、直列接続された複数のセル11を含んでいる。蓄電モジュール1は、例えば、セパレータを介して複数の電極(正極、負極)が積層されてなるバイポーラ電池である。蓄電モジュール1は、例えば、ニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池等の二次電池である。本実施形態では、蓄電モジュール1は、チタン酸リチウム(LTO)を負極材料として用いたリチウムイオン二次電池である。
【0020】
制御装置2は、充電装置3の動作を制御することにより、蓄電モジュール1に流れる充電電流を制御する装置である。制御装置2は、物理的には、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサ、ROM(Read Only Memory)又はRAM(Random Access Memory)等のメモリ、HDD(Hard Disk Drive)又はSSD(Solid State Drive)等の補助記憶装置等を備えたコンピュータ装置として構成され得る。また、蓄電モジュール1が車両に搭載されている場合には、制御装置2は、当該車両のシステムを統括的に管理するECU(Electronic Control Unit)であってもよい。制御装置2は、蓄電モジュール1に含まれる複数のセル11間の容量(すなわち開放電圧(以下「OCV(Open Circuit Voltage)」))のばらつきを低減するための充電制御を行うように構成されている。具体的には、制御装置2において、上記メモリ等に読み込まれた所定の充電制御プログラムが上記プロセッサ等によって実行されることにより、制御装置2から充電装置3に対して、充電方法を指示する制御信号が出力される。
【0021】
充電装置3は、蓄電モジュール1と接続されて、制御装置2からの指示に応じて、当該蓄電モジュール1に所定の電流値の充電電流を流すことにより、当該蓄電モジュール1の充電を行う装置である。
【0022】
電圧センサ4は、蓄電モジュール1の端子間にかかる電圧を測定するセンサである。制御装置2は、電圧センサ4の測定値を参照することが可能なように、電圧センサ4と接続されている。制御装置2は、電圧センサ4の測定値を参照することにより、蓄電モジュール1の電圧値を適宜把握することができる。
【0023】
まず、本実施形態の充電方法の概要について説明する。図2は、複数のセル11間で容量のばらつきがある場合において、容量が高いセル11(以下「高容量セル」)及び容量が低いセル11(以下「低容量セル」)のそれぞれの充電時における閉回路電圧(以下「CCV(Closed Circuit Voltage)」)及びOCVの一例を模式的に示した図である。図2において、CCV1及びOCV1は、高容量セルのCCV及びOCVである。CCV2及びOCV2は、低容量セルのCCV及びOCVである。
【0024】
時刻t1から時刻t2までの期間P1は、充電電圧(蓄電モジュール1の端子間にかかる電圧)が予め定められた電圧値V1に到達するまで、一定の電流値C1に設定された充電電流により蓄電モジュール1の定電流充電(CC(Constant Current)充電)を行う期間である。ここで、電圧値V1は、例えば、蓄電モジュール1の満充電時のOCV(全てのセル11のOCVの総和)と安全率とに基づいて設定された電圧閾値である。具体的には、電圧値V1は、蓄電モジュール1の満充電電圧(つまり、100[%]の充電状態(SOC)に相当する電圧)であってもよいし、安全率を考慮して満充電電圧よりも低い電圧に設定されてもよい。
【0025】
時刻t2から時刻t3までの期間P2は、予め定められた終了条件を満たすまで、充電電圧がV1に維持されるように充電電流を徐々に絞ることにより、蓄電モジュール1の定電圧充電(CV(Constant Voltage)充電)を行う期間である。ここでの終了条件は、充電電流の電流値が電流値C2(<C1)まで低下することである。期間P1及び期間P2を併せた充電は、定電流定電圧充電(CCCV充電)と呼ばれる従来一般的な充電方式である。
【0026】
図2に示されるように、CCCV充電が完了した時点(時刻t3)では、高容量セルの容量(OCV1)と低容量セルの容量(OCV2)との差(OCV1−OCV2)が比較的大きい。そこで、本実施形態の充電方法では、CCCV充電の完了後に、蓄電モジュール1にパルス状の電流(パルス電流)を複数回供給することによる充電(以下「パルス充電」)を実行する。このようなパルス充電を実施することにより、高容量セルと低容量セルとの容量差(OCV1−OCV2)を低減できる。これについて、図3を参照して詳細に説明する。
【0027】
図3は、高容量セル及び低容量セルの電圧及び抵抗の関係を示す図である。図3において、3つの実線は、ほぼ理想的な充電がされているセル(すなわち、上述した高容量セル)の電圧又は抵抗を示している。一方、1つの破線は、容量ずれが生じているセル(すなわち、上述した低容量セル)の電圧又は抵抗を示している。図3の(A)は、充電時間に対する電圧を示している。図3の(B)は、充電時間に対する抵抗値を示している。図3に示されるように、時刻tにおいて、電圧が高く充電状態(SOC)が高い高容量セル(3つの実線)は、電圧が低く充電状態(SOC)が低い低容量セル(1つの破線)よりも大きい抵抗を有する。また、各セルは直列接続されているため、高容量セル及び低容量セルには、同じ大きさの電流が流れる。このため、高容量セルにおいて発熱によって消費されるエネルギー量(電流の2乗と抵抗との積)は、低容量セルにおいて発熱によって消費されるエネルギー量よりも大きくなる。従って、高容量セルと低容量セルとが混在する状態(すなわち、セル間の容量のばらつきがある状態)で上述したパルス充電を実行することにより、高容量セルよりも低容量セルを効率的に充電されることになる。その結果、上述したパルス充電を実施することにより、高容量セルの電圧(OCV1,CCV1)と低容量セルの電圧(OCV2,CCV2)との差を小さくすることができる。このように、本実施形態の充電方法は、高容量セルと低容量セルとの間で発熱によるエネルギー消費量の差が生じるという知見に基づいて、通常の充電(ここではCCCV充電)の完了後に更にパルス充電を実施することにより、高容量セルと低容量セルとの容量差(OCV1−OCV2)を低減する。
【0028】
続いて、図4を参照して、本実施形態の充電方法の一例について説明する。図4に示されるように、まず、期間P1(時刻t1〜t2)において、充電電圧が予め定められた電圧値V1(第1電圧値)に到達するまで、予め定められた電流値C1(第1電流値)に設定された充電電流により、蓄電モジュール1の定電流充電が行われる(第1ステップ)。続いて、期間P2(時刻t2〜t3)において、予め定められた終了条件を満たすまで、充電電圧が電圧値V1に維持されるように充電電流を徐々に絞ることにより、蓄電モジュール1の定電圧充電が行われる(第2ステップ)。本実施形態では、上記終了条件は、充電電流の電流値が電流値C1よりも小さい電流値C2(第2電流値)まで低下することである。電流値C2は、終止電流値として予め定められた電流値である。
【0029】
続いて、上記CCCV充電(期間P1,P2)の完了後に、上述したパルス充電(期間P3)が行われる(第3ステップ)。パルス電流の大きさは特に限定されないが、例えば図4に示されるように、電流値C2よりも大きい電流値に設定され得る。このように、パルス電流は、可能な範囲でなるべく大きく設定されてもよい。パルス電流をなるべく大きく設定することにより、高容量セルと低容量セルとの間のエネルギー消費量の差をなるべく大きくすることができ、高容量セルと低容量セルとの容量差を効果的に低減できる。
【0030】
図4に示されるように、パルス充電中においては、各パルス電流の終了条件を、パルス電流の供給時の充電電圧が電圧値V1に到達するまでとする。パルス充電中は、電流を流さない期間があるため、分極電圧が徐々に解消される。すなわち、パルス電流の供給時とパルス電流を遮断した後の充電電圧の変化幅は徐々に小さくなる。そこで、パルス充電は、1回のパルス電流の供給に応じた充電電圧の変化幅D(パルス電流の遮断時における電圧降下の大きさ)が予め定められた閾値以下となった場合に終了してもよい。この場合、パルス充電の終了条件を容易に設定することができる。また、当該終了条件を満たしてパルス充電を終了した時点においては、分極電圧がある程度解消され、充電電圧がOCV(各セル11のOCVの総和)に近い電圧となっていることが期待できる。これにより、例えば、後述するばらつき判定をパルス充電の終了後に実施する場合(すなわち、パルス充電後にセル間のばらつきが解消されたか否かを確認するために後述するばらつき判定を実施する場合)に、よりOCVに近い電圧に基づいて当該ばらつき判定をより精度良く行うことが可能となる。
【0031】
また、各パルス電流の終了条件を、パルス電流の供給時の充電電圧が電圧値V1に到達するまでとする場合、充電電圧の変化幅が徐々に小さくなるに従い、1回のパルス電流の供給時間も徐々に短くなる。そこで、パルス充電は、1回のパルス電流の供給時間が予め定められた閾値以下となった場合に終了してもよい。
【0032】
ただし、パルス充電の終了条件は上記に限られない。例えば、充電電圧と予め定められた電圧閾値とに基づいてパルス充電の終了条件を定めてもよい。例えば、パルス充電時の電圧が電圧値V1を超えてもよい。具体的には、パルス状に変化する充電電圧の下限値(パルス電流を遮断した際に降下した後の値)が予め定められた閾値(例えば、電圧値V1よりも高い電圧値)に到達した場合に、パルス充電を終了してもよい。これにより、蓄電モジュール1の充電率をより一層高めることができる。また、パルス充電時の充電電圧(パルス電流の供給時における電圧値)が予め定められた閾値(例えば、電圧値V1よりも高い電圧値)に到達した場合に、パルス充電を終了してもよい。この場合、各パルスのオン時間は、パルス充電時の充電電圧が電圧値V1よりも高い電圧値になるような時間に設定される。また、例えば、各パルスのオン時間を一定にし、パルス回数が予め定められた閾値(≧2)に到達した場合に、パルス充電を終了してもよい。
【0033】
図4の例では、パルス電流の形状は矩形状であるが、パルス電流の形状はこれに限られない。例えば、パルス電流は、図5の(A)に示されるような三角形状であってもよいし、図5の(B)に示されるように瞬間的に上昇した電流値が徐々に低下するような形状であってもよい。電流制御の容易さの観点からは、パルス電流の形状は、矩形状であることが好ましい。
【0034】
以上述べた本実施形態の充電方法では、第1ステップ及び第2ステップの充電(期間P1,P2におけるCCCV充電)の完了後、更にパルス充電(期間P3)が実施される。上述したように、第2ステップの完了時点(時刻t3)では、蓄電モジュール1に含まれる複数のセル11間で、充電容量(OCV)にばらつきが生じている場合がある。このようなばらつきが生じている場合、容量が大きいセル(高容量セル)は、容量が小さいセル(低容量セル)よりも内部抵抗が大きいため、発熱によって消費されるエネルギー量が大きい。このため、CCCV充電の後に更にパルス充電を行うことにより、低容量セルの方が、高容量セルよりも効率良く充電されることになる。その結果、セル11間の容量のばらつきが低減される。つまり、上述したパルス充電は、セル11間の容量のばらつきを補正するための充電モードとして機能する。また、上記充電方法では、従来技術のようにセル11毎に並列接続される均等化回路を設ける必要がない。従って、上記充電方法によれば、複数のセル11を含む蓄電モジュール1の充電において、より簡易な構成によってセル11間の容量のばらつきを低減することができる。これにより、低容量セルの容量を高容量セルの容量に近づけることができ、蓄電モジュール1全体の使用可能容量を増やすことができる。
【0035】
なお、上述したパルス充電(第3ステップ)は、第2ステップ完了時点(時刻t3)において十分に充電されているセル11にとっては過充電となるが、本実施形態では、過充電耐性の高いLTOを負極材料として用いたリチウムイオン二次電池を充電対象としている。これにより、既に十分に充電されているセル11に対する過充電による悪影響を抑制しつつ、セル11間の容量のばらつきを低減できる。すなわち、本実施形態の充電方法は、過充電耐性の高いLTOを負極材料として用いたリチウムイオン二次電池に対して好適な充電方法である。
【0036】
[変形例]
図6は、変形例に係る充電方法の手順を示すフローチャートである。図6に示されるように、変形例に係る充電方法は、上述した期間P1におけるCC充電を行う第1ステップ(S1)と上述した期間P2におけるCV充電を行う第2ステップ(S2)とを実行した後に、上述した期間P3におけるパルス充電を行う第3ステップ(S4)を実行するか否かを判定する判定ステップ(S3)を含む。本実施形態では、第2ステップと判定ステップとの間に、充電電流の電流値が0となる期間が設けられる。当該期間は、例えば、パルス電流の1周期(すなわち、1つのパルスのオン時間とオフ時間とを足し合わせた時間)よりも長い期間であってもよい。具体的には、判定ステップにおいては、第2ステップの後の蓄電モジュール1の電圧値(充電電流を切った後(電圧降下後)の電圧値)に基づいて、蓄電モジュール1に含まれる複数のセル11間で容量のばらつきが生じているか否かが判定される。そして、上述したパルス充電は、判定ステップにおいてばらつきが生じていると判定された場合(S3:YES)に実行される。一方、判定ステップにおいてばらつきが生じていると判定されなかった場合(S3:NO)には、上述したパルス充電は実行されない。この場合には、従来の充電方式と同様に、通常のCCCV充電のみが実行されることになる。
【0037】
上記判定ステップは、例えば以下のようにして実施される。図1に示されるように、本実施形態では一例として、制御装置2は、蓄電モジュール1の端子間電圧を測定するための電圧センサ4と接続されている。これにより、制御装置2は、第2ステップの後の蓄電モジュール1の電圧値を取得することができる。ここで、複数のセル11間で容量のばらつきが生じている場合(すなわち、他のセルと比較して一定以上容量が小さい低容量セルが存在する場合)、複数のセル11間で容量が均等になるように充電されている場合と比較して、蓄電モジュール1全体の容量(電圧)は小さくなる。制御装置2は、このような特性を利用することにより、例えば以下のようにして上記判定を実行してもよい。例えば、制御装置2は、複数のセル11間で容量のばらつきが生じていない場合(すなわち、理想的な充電が完了した場合)における蓄電モジュール1の電圧値(理想電圧値IV)を予め保持しておく。そして、制御装置2は、電圧センサ4により測定された第2ステップの後の蓄電モジュール1の電圧値Vと理想電圧値IVとを比較することにより、複数のセル11間で容量のばらつきが生じているか否かを判定し得る。例えば、制御装置2は、理想電圧値IVと電圧値Vとの差(理想電圧値IV−電圧値V)が予め定められた閾値以上である(或いは閾値より大きい)場合に、複数のセル11間で容量のばらつきが生じていると判定し、上記差が上記閾値未満(或いは上記閾値以下)である場合に、複数のセル11間で容量のばらつきは生じていないと判定し得る。また、他の一例として、充電システム100は、蓄電モジュール1の端子間電圧を測定するための電圧センサ4以外に、任意の1つのセル11の電圧を測定するための電圧センサを備えていてもよい。この場合、1つのセル11の電圧値がセル満充電電圧(セル11のSOC=100[%]に相当する電圧)であるときに、蓄電モジュール1の電圧値Vと理想電圧値IVとを比較することにより、複数のセル11間で容量のばらつきが生じているか否かを判定し得る。その後の判定手順は、上述した判定手順と同じである。また、他の一例として、蓄電モジュール1の電圧値Vが理想電圧値IVであるときに、1つのセル11の電圧値とセル満充電電圧とを比較することにより、複数のセル11間で容量のばらつきが生じているか否かを判定し得る。例えば、制御装置2は、1つのセル11の電圧値とセル満充電電圧との差が予め定められた閾値以上である(或いは閾値より大きい)場合に、複数のセル11間で容量のばらつきが生じていると判定し、上記差が上記閾値未満(或いは上記閾値以下)である場合に、複数のセル11間で容量のばらつきは生じていないと判定し得る。
【0038】
上記変形例に係る充電方法によれば、不要な過充電(すなわち、セル11間の容量のばらつきが生じていない場合に上述したパルス充電を実行すること)を適切に防止することができる。すなわち、セル11間のばらつき補正(容量均等化)が必要な場合にのみ上述したパルス充電を適切に実行することが可能となる。また、上記のように、判定ステップの前に充電電流の電流値を0にする(すなわち、電流を蓄電モジュール1に流さないようにする)ことにより、蓄電モジュール1に電流が流れているときに生じる電圧変動をなくすことができる。その結果、判定ステップにおいて、セル11間の容量のばらつきが生じているか否かをより一層精度良く判定することが可能となる。
【0039】
図7は、変形例に係る充電システム100Aを示す概略構成図である。充電システム100Aでは、複数の蓄電モジュール1が充電装置3と直列接続されている。これにより、充電システム100Aでは、充電装置3から供給される充電電流によって、複数の蓄電モジュール1が同時に充電される。また、蓄電モジュール1毎に、各蓄電モジュール1の端子間電圧を測定するための電圧センサ4が設けられている。制御装置2は、各電圧センサ4と接続されている。これにより、制御装置2は、各蓄電モジュール1の電圧値を取得することができる。
【0040】
充電システム100Aにおいては、制御装置2は、例えば以下のようにして上記判定ステップ(図6のS3)における判定処理を実行し得る。すなわち、制御装置2は、第2ステップの後に複数の蓄電モジュール1の各々の電圧値を取得し、蓄電モジュール1間の電圧値の比較結果に基づいて、複数の蓄電モジュール1のうちにばらつきが生じている蓄電モジュール1が存在するか否かを判定する。そして、上述したパルス充電は、判定ステップにおいてばらつきが生じている蓄電モジュール1が存在すると判定された場合(S3:YES)に実行される。一方、判定ステップにおいてばらつきが生じている蓄電モジュール1が存在すると判定されなかった場合(S3:NO)には、上述したパルス充電は実行されない。
【0041】
例えば、制御装置2は、複数の電圧値のうちから最大の電圧値Vmaxと最小の電圧値Vminとを抽出する。そして、制御装置2は、最大の電圧値Vmaxと最小の電圧値Vminとの差(Vmax−Vmin)が予め定められた閾値以上である(或いは閾値より大きい)場合に、ばらつきが生じている蓄電モジュール1(すなわち、最小の電圧値Vminの蓄電モジュール1)が存在すると判定し、上記差が上記閾値未満(或いは上記閾値以下)である場合に、ばらつきが生じている蓄電モジュール1は存在しないと判定し得る。
【0042】
上述したように、複数の蓄電モジュール1が充電装置3と直列接続される充電システム100Aにおいては、蓄電モジュール1間の電圧値の比較結果に基づいて、セル11間の容量のばらつきが生じている蓄電モジュール1が存在するか否かを簡易に判定できる。その結果、不要な過充電(すなわち、セル11間の容量のばらつきが生じている蓄電モジュール1が存在しない場合に上述したパルス充電を実行すること)を適切に防止することができる。
【0043】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られない。例えば、上記実施形態(変形例)では、第2ステップの後の蓄電モジュール1の電圧値に基づいてパルス充電を実施するか否かが決定されたが、パルス充電を実施するか否かの判断基準は、上記に限定されない。例えば、蓄電モジュール1の使用年数又は充電回数等に基づいてパルス充電を実施するか否かが決定されてもよい。例えば、蓄電モジュール1の使用年数又は充電回数等が増加すると蓄電モジュール1の劣化が進み、セル間の容量のばらつきが生じ易くなるという観点に基づいて、使用年数又は充電回数等が所定の閾値以上である場合に、パルス充電が実施されてもよい。
【0044】
また、パルス充電を実施するか否かは、オペレータ等の手動操作(例えば制御装置2に対する入力操作)によって選択されてもよい。また、パルス充電を実施するか否かの判定結果は、オペレータが確認できるように制御装置2が備える出力装置(モニタ等)に一旦出力されてもよい。この場合、その後のオペレータからの入力操作に基づいてパルス充電が開始されてもよい。
【0045】
また、充電システム100Aのように複数の蓄電モジュール1を直列接続して充電を行う場合には、ばらつきが生じていると判定された蓄電モジュール1(例えば、他の蓄電モジュール1と比較して電圧が一定の基準以上低い蓄電モジュール1)を抽出し、抽出された蓄電モジュール1のみを充電装置3と直列接続した後に上述したパルス充電を実施してもよい。
【符号の説明】
【0046】
1…蓄電モジュール、2…制御装置、3…充電装置、4…電圧センサ、11…セル、100,100A…充電システム、C1…電流値(第1電流値)、C2…電流値(第2電流値)、V1…電圧値(第1電圧値)。

関連特許

株式会社豊田自動織機
圧縮機
株式会社豊田自動織機
圧縮機
株式会社豊田自動織機
搬送車
株式会社豊田自動織機
圧縮機
株式会社豊田自動織機
圧縮機
株式会社豊田自動織機
圧縮機
株式会社豊田自動織機
圧縮機
株式会社豊田自動織機
蓄電装置
株式会社豊田自動織機
蓄電装置
株式会社豊田自動織機
蓄電装置
株式会社豊田自動織機
蓄電装置
株式会社豊田自動織機
蓄電装置
株式会社豊田自動織機
蓄電装置
株式会社豊田自動織機
充電装置
株式会社豊田自動織機
蓄電装置
株式会社豊田自動織機
蓄電装置
株式会社豊田自動織機
蓄電装置
株式会社豊田自動織機
蓄電装置
株式会社豊田自動織機
蓄電装置
株式会社豊田自動織機
蓄電装置
株式会社豊田自動織機
蓄電装置
株式会社豊田自動織機
充電方法
株式会社豊田自動織機
蓄電装置
株式会社豊田自動織機
熱交換器