JP7375437B2 - 充電率設定方法、充電率設定装置 - Google Patents

Description

本発明は、充電率設定方法、充電率設定装置に関する。

車両に搭載される電池パックとして、充電率－開回路電圧曲線（ＳＯＣ－ＯＣＶ曲線）を用いて、電池の放電終了後または充電終了後、電池の開回路電圧（ＯＣＶ（Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ））から電池の充電率（ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ））を推定するものがある。

例えば、電池電圧がある一定電圧以上となった時点で、その電池の充電率を１００％と判定するものがある。例えば、特許文献１参照。

特開２０１７－１９８４５５号公報

電池の電圧Ｖは、開回路電圧Ｖｏｃｖと、内部抵抗ｒと、電流Ｉを用いて算出される。したがって、充電率の推定に電池の電圧Ｖだけを考慮すると、電池の内部抵抗（ｒＩ成分）が含まれるため、誤差が生じる可能性がある。また、充電終了後に取得される電池の開回路電圧Ｖｏｃｖは、電池の分極の影響を受けるため、正確な値でない可能性がある。そのため、充電が終了してから一定の時間が経過するまでは、電池の残容量の推定精度が低くなるおそれがある。特に、例えば産業車両のような頻繁に継ぎ足し充電が行われるような使われ方では、残容量の推定精度の向上を早期に実施できることが求められる。

本発明の一側面に係る目的は、電池の充電率を早期に推定することができるとともに、充電率の推定精度を向上することが可能な充電率設定方法を提供することである。

本発明に係る一つの態様の充電率設定方法は、二次電池の電圧が基準電圧に上昇したときに定電圧充電制御が実行される充電率設定方法であって、第１ステップと、第２ステップと、第３ステップとを有する。第１ステップは、定電圧充電制御が終了してから所定時間が経過したことを判定する。第２ステップは、所定時間が経過した後の二次電池の電圧が、基準電圧よりも低く、かつ、二次電池に対し定電流充電制御のみが実行された場合に推定される定電流充電制御が終了した後の二次電池の推定電圧よりも高いことを検出する。第３ステップは、所定時間が経過した後の二次電池の電圧が、基準電圧よりも低く、かつ、推定電圧よりも高い場合に、二次電池の充電率を１００％に設定する。

上記の充電率設定方法において、二次電池の電圧が基準電圧よりも低い場合には、充電制御が終了し分極が解消したことを判定することができる。また、二次電池の電圧が定電流充電制御のみが実行された場合に推定される推定電圧よりも高い場合には、定電流充電制御ではなく、定電圧充電制御が実行されたことを判定することができる。したがって、二次電池の電圧が基準電圧よりも低く、推定電圧よりも高い場合には、定電圧充電制御が実行されたと判定して、二次電池の充電率を１００％に設定（リセット）する。これにより、二次電池の内部抵抗（ｒＩ成分）の影響により生じた誤差をリセットすることができ、二次電池の充電率の推定精度を向上することができる。さらに、分極解消まで待たずに二次電池の充電率を１００％に設定することができるため、二次電池の充電率を早期に推定することができる。

また、第１ステップは、定電圧充電制御が終了してから二次電池の分極解消時間よりも短い所定時間が経過したことを判定してもよい。

上記の充電率設定方法において、所定時間は二次電池の分極解消時間よりも短いため、分極解消まで待たずに二次電池の充電率を１００％に設定することができる。このため二次電池の充電率を早期に推定することができる。

また、二次電池は、直列に配置された複数のセルにより構成される。また、第２ステップは、所定時間が経過した後の二次電池の各セルの電圧が、それぞれ、基準電圧よりも低く、かつ、推定電圧よりもそれぞれ高いことを検出する。そして、第３ステップは、所定時間が経過した後の二次電池のセルの電圧が、基準電圧よりも低く、かつ、推定電圧よりも高いと判定された二次電池のセルの充電率を１００％に設定する。このため、セル単位で二次電池の充電率を設定することができるため、充電率の推定精度を向上することができる。

また、二次電池は、正極材料をリン酸鉄リチウムとするリチウムイオン二次電池であってもよい。リン酸鉄リチウムを正極材料するリチウムイオン電池は、充電率の変化に伴う開回路電圧の変化が微小な範囲が広く、開回路電圧から充電率を推定すると測定誤差の影響を受けやすい。しかしながら、本発明に係る充電率設定方法は、定電圧充電制御が実行されたと判定された場合には、二次電池の充電率を１００％に設定（リセット）する。これにより、充電率の推定が難しい二次電池に対する充電率の推定精度を向上することができる。

また、二次電池は、産業用の車両に電力を供給していてもよい。産業用の車両は、継ぎ足し充電が頻繁に行われることが求められるため、より効果的に二次電池の充電率の推定精度を向上することができる。

また、所定時間は、二次電池の温度により変動するパラメータであってもよい。したがって、二次電池の温度が変化することにより二次電池の内部抵抗が変動した場合であっても、温度に追随して充電率を１００％に設定することができるため、充電率の推定精度を向上することができる。

また、本発明に係る一つの態様の充電率設定装置は、充電制御部と、推定部とを備える。充電制御部は、二次電池の電圧が基準電圧に上昇したときに定電圧充電制御を実行する。推定部は、定電圧充電制御が終了してから所定時間が経過したことを判定し、所定時間が経過した後の二次電池の電圧が、基準電圧よりも低く、かつ、二次電池に対し定電流充電制御のみが実行された場合に推定される定電流充電制御が終了した後の二次電池の推定電圧よりも高いことを検出し、所定時間が経過した後の二次電池の電圧が、基準電圧よりも低く、かつ、推定電圧よりも高い場合に、二次電池の充電率を１００％に設定する。

上記構成の充電率設定装置において、電池の電圧が基準電圧よりも低い場合には、推定部は、定電圧充電制御が終了したことを判定することができる。また、電池の電圧が定電流充電制御のみが実行された場合に推定される推定電圧よりも高い場合には、推定部は、定電流充電制御ではなく、定電圧充電制御が実行されたことを判定することができる。したがって、電池の電圧が基準電圧よりも低く、推定電圧よりも高い場合には、推定部は、定電圧充電制御が実行されたと判定して、二次電池の充電率を１００％に設定（リセット）する。これにより、二次電池の内部抵抗（ｒＩ成分）の影響により生じた誤差をリセットすることができ、二次電池の充電率の推定精度を向上することができる。さらに、分極解消まで待たずに二次電池の充電率を１００％に設定することができるため、二次電池の充電率を早期に推定することができる。

本発明によれば、電池の充電率を早期に推定することができるとともに、充電率の推定精度を向上することができる。

本発明の実施形態に係わる電池パックの使用例を示す図である。 ＣＣＣＶ充電を説明するための図である。 開回路電圧に基づき充電率を推定する方法を説明するための図である。 電池の充電率を１００％に設定する方法を説明するための図である。 電池の充電率を１００％に設定する一例を示すフローチャートである。

以下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。
図１は、実施形態の充電率設定装置を含む電池パックの一例を示す図である。

図１に示す電池パック１は、例えば、電動フォークリフトなどの産業用の車両Ｖｅに搭載され、駆動用モータを駆動するインバータなどの負荷へ電力を供給する。

また、電池パック１は、複数の電池モジュール２と、電池ＥＣＵ（充電率設定装置）３と、記憶部４とを備える。なお、記憶部４は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）などにより構成される。

各電池モジュール２は、それぞれ、電池スタックＳと、スイッチＳＷと、電流検出部２１と、温度検出部２２と、監視ＥＣＵ２３とを備える。なお、各電池モジュール２のそれぞれの電池スタックＳは、互いに並列接続され、組電池を構成する。

電池スタックＳは、直列接続される複数の電池セルＢ（例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池などの充放電可能な二次電池）により構成される。なお、以下の記載では、各電池モジュール２または各電池セルＢを単に「電池Ｂ」と呼ぶことがある。なお、各電池スタックＳは、それぞれ、１つの電池セルＢで構成されてもよい。また、電池Ｂ、スイッチＳＷのそれぞれの数は３つに限定されない。

スイッチＳＷは、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）などの半導体リレーや電磁式リレーにより構成される。充電器Ｃｈから電池パック１へ電力が供給されているとき、スイッチＳＷがオンしている電池モジュール２が有する電池Ｂが充電され、その電池Ｂの電圧が上昇する。

電流検出部２１は、例えば、ホール素子やシャント抵抗により構成され、各電池Ｂに流れる電流を検出する。

温度検出部２２は、例えば、サーミスタにより構成され、各電池Ｂの温度を電池セルＢ単位で検出する。

監視ＥＣＵ２３は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）またはプログラマブルデバイス（ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）など）により構成され、各電池セルＢの電圧を検出する。また、監視ＥＣＵ２３は、電池ＥＣＵ３から送られてくる指示により、スイッチＳＷのオン、オフを制御する。また、監視ＥＣＵ２３は、各電池Ｂの電圧、電流検出部２１により検出される電流、及び温度検出部２２により検出される温度を示す電池状態情報を電池ＥＣＵ３に送る。

電池ＥＣＵ３は、所定の充電制御を行うことで各電池Ｂを充電させる充電制御部３１と、各電池Ｂの充電率を設定する推定部３２とを備える。充電制御部３１は、所定の充電制御として、例えば、定電流定電圧充電制御（以下、「ＣＣＣＶ（Constant Current Constant Voltage）充電」とも呼ぶ）、定電流充電制御（以下、「ＣＣ（Constant Current）充電」とも呼ぶ）、定電圧充電制御（以下、「ＣＶ（Constant Voltage）充電」とも呼ぶ）などを実行する。なお、電池ＥＣＵ３は、例えば、ＣＰＵまたはプログラマブルなデバイス（ＦＰＧＡやＰＬＤ）などにより構成される。電池ＥＣＵ３は、ＣＰＵまたはプログラマブルデバイスが所定のプログラムを実行することによって、充電制御部３１及び推定部３２が実現される。また、充電率設定装置は、例えば、少なくとも充電制御部３１及び推定部３２を備えて構成される。

図２は、ＣＣＣＶ充電を説明するための図である。なお、図２（ａ）に示すグラフの横軸は時間を示し、縦軸は電池Ｂの電圧Ｖを示している。また、図２（ｂ）に示すグラフの横軸は時間を示し、縦軸は電池Ｂに流れる電流Ｉを示している。

まず、充電制御部３１は、充電開始から電圧Ｖが基準電圧Ｖｃに上昇するまでの間（ｔ０～ｔ１）、電流Ｉを一定電流Ｉｃに保ちつつ、電池Ｂの電圧Ｖが基準電圧Ｖｃまで徐々に上昇するように、電流指令値を充電器Ｃｈへ送ることで電池Ｂを充電させるＣＣ充電を実行する。

次に、充電制御部３１は、電圧Ｖが基準電圧Ｖｃまで上昇してから電流Ｉが終了電流Ｉｆに減少するまでの間（ｔ１～ｔ２）、電圧Ｖを基準電圧Ｖｃ以上に保ちつつ、電流Ｉが終了電流Ｉｆまで徐々に減少するように、電流指令値を充電器Ｃｈへ送ることで電池Ｂを充電させるＣＶ充電を実行する。また、充電器Ｃｈは電源の電圧等の情報を充電制御部３１に送る。

そして、充電制御部３１は、組電池の各電池Ｂのうちの少なくとも１つの電池Ｂの電圧Ｖが基準電圧Ｖｃ以上で、かつ、その電池Ｂに流れる電流Ｉが終了電流Ｉｆ以下になると、その電池Ｂが満充電判定条件を満たしたと判断しＣＶ充電を終了する。

ＣＶ充電が終了すると、充電制御部３１は、ＣＣＣＶ充電を終了し、充電停止指示を充電器Ｃｈに送るとともに、すべてのスイッチＳＷをオンからオフに切り替える。充電器Ｃｈは、充電停止指示を受け取ると、電池パック１への電力供給を停止する。

図３は、開回路電圧に基づき充電率を推定する方法を説明するための図である。図３に示すグラフの横軸は充電率（ＳＯＣ）を示し、図３に示すグラフの縦軸は開回路電圧（ＯＣＶ）を示している。図３に示す一点鎖線は、曲線Ｖ１を示し、二点鎖線は、曲線Ｃ２を示している。

曲線Ｖ１は、ＬＦＰ（リン酸鉄リチウム：LiFePO₄）を正極材料として使用しているリチウムイオン電池（以下、「ＬＦＰ系電池」と呼ぶ）の充電率－開回路電圧曲線を示している。曲線Ｖ２は、ＮＭＣ（三元系：LiNi_xMn_yCo_zO₂）を正極材料として使用しているリチウムイオン電池（以下、「ＮＭＣ系電池」と呼ぶ）の充電率－開回路電圧曲線を示している。

図３に示すように、ＬＦＰ系電池はＮＭＣ系電池などと比較して、充電率の変化に伴う開回路電圧の変化が微小な範囲（以下「フラット領域」と呼ぶ）が広く、開回路電圧から充電率を推定すると測定誤差の影響を受けやすい。このため、特にＬＦＰ系電池は、ＮＭＣ系電池などと比較して測定誤差が蓄積されやすい。

また、電池の電圧Ｖは、開回路電圧Ｖｏｃｖと、内部抵抗ｒと、電流Ｉを用いて算出される。式１参照。
Ｖ＝Ｖｏｃｖ＋ｒＩ・・・式１

したがって、充電率の推定に電池Ｂの電圧Ｖだけを考慮すると、電池Ｂの内部抵抗（ｒＩ成分）が含まれるため、誤差が生じる可能性がある。また、充電終了後に取得される電池の開回路電圧Ｖｏｃｖは、電池Ｂの分極の影響を受けるため、正確な値でない可能性がある。そのため、充電が終了してから一定の時間が経過して分極が解消するまでは、電池Ｂの残容量の推定精度が低くなるおそれがある。

また、ＬＦＰ系電池は、ＮＭＣ系電池などと比較して分極解消時間が長いため、電池Ｂの電圧を測定するまでに時間がかかるという問題がある。特に、電動フォークリフトなどの産業用の車両では、朝から晩まで休みなく使用されるため継ぎ足し充電が頻繁に行われることが求められるため、充電終了後から分極解消まで待たずに早期に充電率を推定することが望まれる。そこで本実施形態においては、制御部３１は、ＣＣＣＶ充電が実行されたと判定された場合には、電池Ｂの充電率を１００％に設定（リセット）する。

図４は、電池の充電率を１００％に設定する方法を説明するための図である。なお、図４に示すグラフの横軸は時間を示し、縦軸は電池Ｂの電圧Ｖを示している。時間ｔａは、充電制御部３１が充電を終了した時間を示している。図４に示す点線は、電圧波形Ｃ１を示し、一点鎖線は、電圧波形Ｃ２を示している。

電圧波形Ｃ１は、電池Ｂに対しＣＣＣＶ充電のＣＶ充電が実行された場合に測定されるＣＣＣＶ充電が終了した後の電池Ｂの測定電圧の波形の一例を示している。ＣＣＣＶ充電では、ＣＶ充電が実行された後にＣＶ充電が実行される。したがって、電圧波形Ｃ１はＣＣＣＶ充電のうちＣＶ充電が終了した後の波形を示している。

図４に示す電圧波形Ｃ２は、電池Ｂに対しＣＣ充電のみが実行された場合に推定されるＣＣ充電が終了した後の電池Ｂの推定電圧の波形の一例を示している。電圧波形Ｃ２の情報は、実験により蓄積された実測値に基づき算出された情報であり、予め記憶部４に記憶されている。なお、電圧波形Ｃ２の情報は、電池Ｂの温度に依存するパラメータである。記憶部４には、複数の温度に基づき異なる電圧波形Ｃ２の情報を記憶していてもよい。したがって、例えば屋外で使用されるフォーリフトは外気の影響を強く受けやすい。このような場合に電池Ｂの温度が変化して電池Ｂの内部抵抗が変動した場合であっても、温度に追随して充電率を１００％に設定することができるため、充電率の推定精度を向上することができる。

電池Ｂに対するＣＣＣＶ充電のＣＶ充電が終了すると、ＣＣ充電が実行された後の電圧は、図４の電圧波形Ｃ１に示すように、基準電圧Ｖｃから緩やかに下降し、分極解消時間ｔｂを経過すると電圧Ｖｘに収束する。電圧波形Ｃ１の電圧の下降は、主に電池Ｂの分極解消に伴う電圧降下に起因するものである。分極の特性は、予め既知であり、分極解消に伴う電圧Ｖｘの値は、予め見込み量が記憶部４に記憶されている。

これに対し、ＣＣ充電のみが実行された後に推定される推定電圧は、図４の電圧波形Ｃ２に示すように、電圧波形Ｃ１の電圧と比較して基準電圧Ｖｃから短時間で急峻に下降する。電圧波形Ｃ２の電圧の急峻な下降は、主に電池Ｂの内部抵抗（ｒＩ成分）が減ることにより起こる電圧降下の影響に起因するものである。その後、電圧波形Ｃ２の電圧波形は、緩やかに下降する。その後の電圧波形Ｃ２の緩やかな電圧波形の下降は、主に電池Ｂの分極の解消に伴う電圧降下に起因するものである。

したがって、図４に示すように、ＣＶ充電が終了してから所定時間ｔｃにおける電圧波形Ｃ１の電圧Ｖ１は、基準電圧Ｖｃよりも低く、かつ、電圧波形Ｃ２の推定電圧Ｖ２よりも高くなる。所定時間ｔｃは、電池Ｂの分極解消時間ｔｂよりも短い時間が設定される。

したがって、所定時間ｔｃが経過した後の電池Ｂの電圧が、基準電圧Ｖｃよりも低く、かつ、電圧波形Ｃ２に示す推定電圧Ｖ２よりも高い場合、すなわち、基準電圧Ｖｃと推定電圧Ｖ２の範囲Ｖｄ内である場合には、推定部３２は充電制御部３１によりＣＣＣＶ充電が実行されたと判定する。また、推定部３２は、所定時間ｔｃが経過した後の電池Ｂの電圧が、基準電圧Ｖｃよりも所定の電圧分低く、かつ、電圧波形Ｃ２に示す推定電圧Ｖ２よりも所定の電圧分高い場合に、充電制御部３１によりＣＣＣＶ充電が実行されたと判定してもよい。なお、ＣＣ充電の条件は無数に存在するため、判定に用いる推定電圧は、電圧波形Ｃ２の推定電圧Ｖ２よりも高い値に設定することも含まれる。その場合、どの程度高い値に設定するかを、電圧波形Ｃ２の結果を基に統計的処理等を用いることにより導き出すのが好ましい。

ＣＣＣＶ充電が実行されたと判定された場合、推定部３２は、電池Ｂの充電率を１００％に設定（リセット）する。具体的には、推定部３２は、所定時間ｔｃから分極解消時間ｔｂまでに変動する電池Ｂの電圧幅（Ｖ１－Ｖｘ）の情報を記憶部４から取り出し、その取り出した情報を参照して、分極解消時間ｔｂにおける分極が解消した後の電池Ｂの電圧Ｖｘを１００％に設定する。所定時間ｔｃから分極解消時間ｔｂまでに変動する電池Ｂの電圧幅（Ｖ１－Ｖｘ）の情報は、予め記憶部４に記憶されている。

図５は、電池の充電率を１００％に設定する一例を示すフローチャートである。まず、電池ＥＣＵ３の充電制御部３１は、ＣＣ充電を開始する（Ｓ１０１）。充電制御部３１は、電池Ｂの電圧Ｖが基準電圧Ｖｃ（図２（ａ）参照）に上昇するまで処理を待機し（Ｓ１０２：ＮＯ）、電池Ｂの電圧Ｖが基準電圧Ｖｃまで上昇するとＣＣ充電を終了する（Ｓ１０３）。ＣＣ充電を終了すると、充電制御部３１は、ＣＶ充電を開始する（Ｓ１０４）。

充電制御部３１は、電池Ｂの電圧Ｖが基準電圧Ｖｃまで上昇してから電流Ｉが終了電流Ｉｆに減少するまで処理を待機し（Ｓ１０５：ＮＯ）、電流Ｉが終了電流Ｉｆに減少すると（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、ＣＶ充電を終了する（Ｓ１０６）。

推定部３２は、ＣＶ充電が終了してから所定時間ｔｃ（図４参照）が経過したか否かを判定する（Ｓ１０７）。Ｓ１０７の処理は、本実施形態の第１ステップに相当する。ＣＶ充電が終了してから所定時間ｔｃ（図４参照）が経過していない場合（Ｓ１０７：ＮＯ）には、推定部３２は、所定時間ｔｃが経過するまで処理を待機する。ＣＶ充電が終了してから所定時間ｔｃが経過した場合（Ｓ１０７：ＹＥＳ）には、推定部３２は、電池Ｂの電圧が基準電圧Ｖｃよりも低いか否かを判定する（Ｓ１０８）。この場合、推定部３２は、電池セルＢ単位で、電池Ｂの電圧が基準電圧Ｖｃよりも低いか否かを判定する。

電池Ｂの電圧が基準電圧Ｖｃよりも高い場合（Ｓ１０８：ＮＯ）には、推定部３２は、電池Ｂに異常があると判定して、処理を終了する。このため、推定部３２は、電池セルＢ単位で電池の充電率を設定することができるため、充電率の推定精度を向上することができる。また、推定部３２は、電池セルＢ単位で電池Ｂの異常を判定してもよい。推定部３２は、電池Ｂに異常があると判定した場合には、車両ＥＣＵ５に接続されたランプを通じて整備士やユーザに異常を通知してもよい。また、１つ１つの電池セルＢが、直列で接続されているときであっても、電池セルＢ単位で電圧を判定することによって、異常の電池セルＢを具体的に特定することができる。これにより、異常がある電池セルＢのみを交換することができ、電池パック１または電池スタックＳ単位で電池Ｂを交換する場合と比較して、コストの低減を図ることができる。これによりユーザの金銭的負担を軽減することができる。

電池Ｂの電圧が基準電圧Ｖｃよりも低い場合（Ｓ１０８：ＹＥＳ）には、推定部３２は、電池Ｂの電圧が推定電圧よりも高いか否かを判定する（Ｓ１０９）。電池Ｂの電圧が推定電圧よりも低い場合（Ｓ１０９：ＮＯ）には、推定部３２は、ＣＣ充電が実行されたと判定し、処理を終了する。Ｓ１０８、Ｓ１０９の処理は本実施形態の第２ステップに相当する。電池Ｂの電圧が推定電圧よりも高い場合（Ｓ１０９：ＹＥＳ）には、推定部３２は、ＣＣＣＶ充電が実行されたと判定（Ｓ１１０）し、電池Ｂの充電率を１００％の設定（リセット）する（Ｓ１１１）。Ｓ１１１の処理は、本実施形態の第３ステップに相当する。この処理が終了すると、処理は終了となる。

以上の構成から、推定部３２は、ＣＶ充電が終了してから所定時間ｔｃが経過したことを判定する。そして推定部３２は、所定時間ｔｃが経過した後の電池Ｂの電圧が、基準電圧Ｖｃよりも低く、かつ、電池Ｂに対しＣＣ充電のみが実行された場合に推定されるＣＶ充電が終了した後の電池Ｂの推定電圧Ｖ２よりも高いことを検出する。そして推定部３２は、所定時間ｔｃが経過した後の電池Ｂの電圧が、基準電圧Ｖｃよりも低く、かつ、推定電圧Ｖ２よりも高い場合に、電池Ｂの充電率を１００％に設定する。

推定部３２は、電池Ｂの電圧が基準電圧Ｖｃよりも低い場合には、ＣＶ充電が終了したことを判定することができる。また、電池Ｂの電圧がＣＣ充電のみが実行された場合に推定される推定電圧Ｖ２よりも高い場合には、ＣＣ充電ではなく、ＣＶ充電が実行されたことを判定することができる。したがって、電池Ｂの電圧が基準電圧Ｖｃよりも低く、推定電圧Ｖ２よりも高い場合には、ＣＶ充電が実行されたと判定して、電池Ｂの充電率を１００％に設定（リセット）する。これにより、電池Ｂの内部抵抗（ｒＩ成分）の影響により生じた誤差をリセットすることができ、電池Ｂの推定精度を向上することができる。さらに、分極解消まで待たずに電池Ｂの充電率を１００％に設定することができるため、電池Ｂの充電率を早期に推定することができる。

また、電池Ｂは、直列に配置された複数の電池セルＢにより構成される。また、推定部３２は、所定時間ｔｃが経過した後の電池Ｂの各電池セルＢの電圧が、それぞれ、基準電圧Ｖｃよりも低く、かつ、推定電圧Ｖ２よりもそれぞれ高いことを検出する。そして、推定部３２は、所定時間ｔｃが経過した後の電池Ｂの電池セルＢの電圧が、基準電圧Ｖｃよりも低く、かつ、推定電圧Ｖ２よりも高いと判定された電池Ｂの電池セルＢの充電率を１００％に設定する。このため、電池セルＢ単位で電池Ｂの充電率を設定することができるため、充電率の推定精度を向上することができる。

また、推定部３２は、所定時間ｔｃが経過した後の電池Ｂの電圧が、基準電圧Ｖｃよりも低く、かつ、推定電圧Ｖ２よりも高い場合に、電池ＢがＣＣＣＶ充電により充電されたと判定して、電池Ｂの充電率を１００％に設定する。これにより、電池Ｂの内部抵抗（ｒＩ成分）の影響により生じた誤差をリセットすることができ、電池Ｂの推定精度を向上することができる。

また、電池Ｂは、正極材料をリン酸鉄リチウムとするリチウムイオン二次電池である。リン酸鉄リチウムを正極材料するリチウムイオン電池は、充電率の変化に伴う開回路電圧の変化が微小な範囲が広く、開回路電圧から充電率を推定すると測定誤差の影響を受けやすい。この点本実施形態の推定部３２は、ＣＶ充電が実行されたと判定された場合には、電池Ｂの充電率を１００％に設定（リセット）する。これにより、電池の種別によらずに充電率の推定精度を向上することができる。

また、所定時間ｔｃは、電池Ｂの温度により変動するパラメータである。したがって、電池Ｂの温度が変化することにより電池Ｂの内部抵抗が変動した場合であっても、温度に追随して充電率を１００％に設定することができるため、充電率の推定精度を向上することができる。

また、電池パック１は駆動用モータを駆動するインバータなどの負荷へ電力を供給する例を示したが、油圧ポンプを駆動する荷役用モータ等であってもよい。

また、本発明は、以上の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。

１ 電池パック
２ 電池モジュール
３ 電池ＥＣＵ（充電率推定装置）
４ 記憶部
５ 車両ＥＣＵ
２１ 電流検出部
２２ 温度検出部
２３ 監視ＥＣＵ
３１ 充電制御部
３２ 推定部
Ｓ 電池スタック
Ｂ 電池セル
ＳＷ スイッチ
Ｃｈ 充電器
Ｖｅ 車両

Claims (3)

1. 定電流充電制御が実行された後に定電圧充電制御が実行される二次電池の充電率設定方法であって、
   前記定電圧充電制御時に前記二次電池を構成する複数の電池セルのうちの少なくとも１つの電池セルの電圧が基準電圧以上で、かつ、前記少なくとも１つの電池セルに流れる電流が終了電流以下になると、前記複数の電池セルへの電力供給を停止して前記定電圧充電制御を終了する第１ステップと、
   前記第１ステップにより前記定電圧充電制御が終了したときから前記二次電池の分極解消時間よりも短い所定時間が経過した時点において、前記複数の電池セルのうち、電圧が前記基準電圧以下で、かつ、推定電圧より高い電池セルの充電率を１００％に設定する第２ステップと、
   を有し、
   前記推定電圧は、実験により蓄積された実測値に基づき算出され、予め記憶部に記憶されている値であり、前記定電流充電制御が終了したときから前記所定時間が経過した時点における前記電池セルの電圧であり、
   前記電池セルは、正極材料をリン酸鉄リチウムとするリチウムイオン二次電池であり、
   前記二次電池は、産業用の車両に電力を供給する
   ことを特徴とする充電率設定方法。
2. 前記所定時間は、前記電池セルの温度により変動するパラメータである
   ことを特徴とする請求項１に記載の充電率設定方法。
3. 二次電池の定電流充電制御を実行した後に定電圧充電制御を実行する充電制御部と、
   前記二次電池の充電率を推定する推定部と、
   を備え、
   前記充電制御部は、前記定電圧充電制御時に前記二次電池を構成する複数の電池セルのうちの少なくとも１つの電池セルの電圧が基準電圧以上で、かつ、前記少なくとも１つの電池セルに流れる電流が終了電流以下になると、前記複数の電池セルへの電力供給を停止して前記定電圧充電制御を終了し、
   前記推定部は、前記充電制御部により前記定電圧充電制御が終了したときから前記二次電池の分極解消時間よりも短い所定時間が経過した時点において、前記複数の電池セルのうち、電圧が前記基準電圧以下で、かつ、推定電圧より高い電池セルの充電率を１００％に設定し、
   前記推定電圧は、実験により蓄積された実測値に基づき算出され、予め記憶部に記憶されている値であり、前記定電流充電制御が終了したときから前記所定時間が経過した時点における前記電池セルの電圧であり、
   前記電池セルは、正極材料をリン酸鉄リチウムとするリチウムイオン二次電池であり、
   前記二次電池は、産業用の車両に電力を供給する
   ことを特徴とする充電率設定装置。
   

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