JP6376003B2 - Charge control device and charge control method - Google Patents
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Description
本発明は、電池の充電を制御する充電制御装置及び充電制御方法に関する。 The present invention relates to a charge control device and a charge control method for controlling charging of a battery.
従来、定電流充電(CC(Constant Current)充電)をしたのち定電圧充電(CV(Constant Voltage)充電)に切り替えて充電をする定電流定電圧充電(CCCV(Constant Current, Constant Voltage)充電)が知られている。しかし、CV充電を終了する際には、(1)充電器の制約条件などにより終止電流を完全に絞ることができない(終止電流=0[A]になるまで充電できない)、(2)目標とするSOC(State of Charge)に相当する目標電圧に到達して充電を終了しても、電池の内部抵抗などによる電圧降下が生じ、目標電圧まで充電ができない、という問題がある。そこで、CCCV充電の一つとして、CV充電において電池に印加する定電圧を、充電終了後の内部抵抗などによる電圧降下分を見込んで、目標電圧より高い電圧(閾値電圧)に設定し、CV充電をするオーバーシュート充電が知られている。 Conventionally, constant current charging (CCCV (Constant Current) charging) is performed by switching to constant voltage charging (CV (Constant Voltage) charging) and then charging. Are known. However, when terminating CV charging, (1) the termination current cannot be completely reduced due to the restrictions of the charger (cannot be charged until the termination current = 0 [A]), (2) Even when the target voltage corresponding to SOC (State of Charge) is reached and charging is terminated, there is a problem that a voltage drop occurs due to the internal resistance of the battery and charging cannot be performed to the target voltage. Therefore, as one of the CCCV charging, the constant voltage applied to the battery in the CV charging is set to a voltage (threshold voltage) higher than the target voltage in consideration of the voltage drop due to the internal resistance after the charging is completed. Overshoot charging is known.
オーバーシュート充電における閾値電圧は、CC充電からCV充電に切り替わる前の電池の内部抵抗、温度、終止電流により決定される。
しかしながら、CC充電中は電池を大電流で充電しているため電池の発熱が大きくなり、CV充電に切り替わると急激に電流が絞られ電池の発熱が小さくなる。そのためCV充電中の電池の温度はCC充電中より下がることがある。そうするとCV充電を終了する頃、すなわち終止電流まで絞られる頃には、CV充電前に決定した閾値電圧が最適値でなくなり、充電終了後に目標電圧に至らない可能性がある。
The threshold voltage in overshoot charging is determined by the internal resistance, temperature, and end current of the battery before switching from CC charging to CV charging.
However, since the battery is charged with a large current during CC charging, the battery heat generation increases, and when switching to CV charging, the current is rapidly reduced and the battery heat generation decreases. Therefore, the temperature of the battery during CV charging may be lower than during CC charging. Then, when CV charging ends, that is, when the current is reduced to the end current, the threshold voltage determined before CV charging is not an optimal value, and may not reach the target voltage after charging ends.
関連する技術として、CCCV充電のCV充電中の温度に応じて目標電圧を切り替える充電制御装置が開示されている。特許文献1を参照。
また、関連する技術として、CCCV充電のCV充電中の温度に応じて終止電流を切り替える充電制御方法が開示されている。特許文献2を参照。
As a related technique, a charging control device that switches a target voltage according to a temperature during CV charging of CCCV charging is disclosed. See US Pat.
In addition, as a related technique, a charge control method is disclosed in which the end current is switched according to the temperature during CV charge of CCCV charge. See US Pat.
本発明の一側面に係る目的は、オーバーシュート充電を用いたCCCV充電のCV充電中において、電池の温度に応じて終止電流又は閾値電圧を変えることで、目標電圧に近づける精度を向上させる充電制御装置及び充電制御方法を提供することである。 An object according to one aspect of the present invention is to perform charge control that improves the accuracy of approaching a target voltage by changing a termination current or a threshold voltage according to the battery temperature during CV charging of CCCV charging using overshoot charging. An apparatus and a charge control method are provided.
本発明に係る一つの形態であるオーバーシュート充電を用いて定電流定電圧充電を行う充電制御装置は、記憶部及び制御部を有する。記憶部は、電池の温度と、定電流定電圧充電において定電圧充電を終了する終止電流と、を関連付けた電池特性情報を記憶する。制御部は、定電圧充電中に、計測した電池の温度を取得し、電池特性情報を参照して、終止電流を決定する。 A charge control device that performs constant-current constant-voltage charging using overshoot charging that is one form according to the present invention includes a storage unit and a control unit. The storage unit stores battery characteristic information in which the temperature of the battery is associated with the end current for ending constant voltage charging in constant current constant voltage charging. The control unit acquires the measured battery temperature during constant voltage charging, and determines the termination current with reference to the battery characteristic information.
また、制御部は、定電圧充電中に計測した電池の温度が下がると、終止電流を下げる。
また、記憶部は、電池の温度と、定電圧充電に用いる仮閾値電圧と、終止電流と、を関連付けた仮閾値特性情報、及び、電池の温度と、電池が劣化する限界を示す限界電圧と、を関連付けた劣化限界情報、を記憶する。制御部は、計測した電池の温度と終止電流とを取得し、仮閾値特性情報と劣化限界情報とを参照して、仮閾値電圧が限界電圧以上である場合、終止電流を下げる。
In addition, the control unit lowers the termination current when the temperature of the battery measured during constant voltage charging decreases.
The storage unit also includes temporary threshold characteristic information that associates the battery temperature, the temporary threshold voltage used for constant voltage charging, and the termination current, the battery temperature, and a limit voltage that indicates a limit at which the battery deteriorates. , Is stored. The control unit acquires the measured battery temperature and end current, refers to the temporary threshold characteristic information and the degradation limit information, and lowers the end current when the temporary threshold voltage is equal to or higher than the limit voltage.
本発明に係る一つの形態であるオーバーシュート充電を用いて定電流定電圧充電を行う充電制御装置は、記憶部及び制御部を有する。記憶部は、初期の終止電流と、電池の温度と、温度に応じて変える閾値電圧と、を関連付けた第二の電池特性情報を記憶する。定電圧充電の前に決定した初期の終止電流に基づいて初期の閾値電圧を決定し、定電圧充電中に、計測した電池の温度を取得し、第二の電池特性情報を参照して、閾値電圧を決定する。 A charge control device that performs constant-current constant-voltage charging using overshoot charging that is one form according to the present invention includes a storage unit and a control unit. The storage unit stores second battery characteristic information in which an initial end current, a battery temperature, and a threshold voltage that changes according to the temperature are associated with each other. The initial threshold voltage is determined based on the initial cutoff current determined before the constant voltage charging, the measured battery temperature is obtained during the constant voltage charging, and the threshold value is obtained by referring to the second battery characteristic information. Determine the voltage.
オーバーシュート充電を用いたCCCV充電のCV充電中において、電池の温度に応じて終止電流又は閾値電圧を変えることで、目標電圧に近づける精度を向上させることができる。 During CV charging of CCCV charging using overshoot charging, the accuracy of approaching the target voltage can be improved by changing the termination current or the threshold voltage according to the battery temperature.
以下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。
<実施形態1>
図1に充電制御装置の構成を示す。図1は、充電制御装置の一実施例を示す図である。図1に示すオーバーシュート充電を用いてCCCV充電を行う充電制御装置1は、例えば、電池パックである。本例において充電制御装置1は、一つ以上の電池4を有する組電池2、充電制御装置1を制御する制御部3、電池4の電圧を計測する電圧計5、組電池2に流れる電流を計測する電流計6、組電池2又は電池4の温度又は周辺温度などを計測する温度計7、を有している。電池4はリチウムイオン電池などの二次電池又は蓄電素子などである。
Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.
<Embodiment 1>
FIG. 1 shows the configuration of the charge control device. FIG. 1 is a diagram illustrating an embodiment of a charge control device. The charge control device 1 that performs CCCV charging using overshoot charging shown in FIG. 1 is, for example, a battery pack. In this example, the charging control device 1 includes an assembled
制御部3は、オーバーシュート充電を用いたCCCV充電のCV充電中に、計測した電池4の温度を取得し、電池4の温度と、CCCV充電においてCV充電を終了する終止電流と、を関連付けた電池特性情報を参照して、終止電流を決定する制御を行う。制御部3は、CV充電中に計測した電池4の温度が下がると、終止電流を下げる制御を行う。なお、電池特性情報は、予め実験又はシミュレーションなどにより求める。また、制御部3は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、マルチコアCPU、プログラマブルなデバイス(FPGA(Field Programmable Gate Array)やPLD(Programmable Logic Device)など)を用いた回路である。なお、本例においては制御部3を用いて説明をするが、制御部3が実行する制御を、例えば車両に搭載されている一つ以上のECU(Electronic Control Unit)などに行わせてもよい。記憶部8は電池特性情報を記憶する。なお、記憶部8は、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)などのメモリで、制御部3と別に設けてもよい。
The
充電制御装置の動作について説明する。
CC充電中において、電池4は大電流で充電されるため、電池4の発熱(電流I2×内部抵抗R)が大きくなる。また、CC充電中においては、電池4の発熱により、電池4の温度は上がり、内部抵抗は下がる。
The operation of the charge control device will be described.
Since the battery 4 is charged with a large current during CC charging, the heat generation of the battery 4 (current I 2 × internal resistance R) increases. Further, during the CC charging, the temperature of the battery 4 increases and the internal resistance decreases due to the heat generation of the battery 4.
図2は、オーバーシュート充電をした場合の電流、電圧、温度、内部抵抗の関係を示す図で、縦軸には電流、電圧、温度、内部抵抗を示し、横軸には時間を示している。図2に示す時間t0からt1(CC充電中)においては、従来のオーバーシュート充電の電流曲線201(破線)も、本発明のオーバーシュート充電の電流曲線202(実線)も、同じように定電流I1で充電をしているため、電流曲線201に対応する電圧曲線204(破線)も、電流曲線201に対応する電圧曲線203(実線)も、同じように電圧が目標電圧V2より高い閾値電圧V1になるまで上がる。このとき電池4は発熱し、電池4の温度は図2の温度曲線205に示すように上がり、内部抵抗は図2の抵抗曲線206に示すように下がる。なお、目標電圧V2は、例えば、満充電に対応する電圧であるが、それに限定されない。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between current, voltage, temperature, and internal resistance when overshoot charging is performed. The vertical axis shows current, voltage, temperature, and internal resistance, and the horizontal axis shows time. . From time t0 to t1 (during CC charging) shown in FIG. 2, the current curve 201 (broken line) of the conventional overshoot charging and the current curve 202 (solid line) of the overshoot charging of the present invention are similarly constant currents. Since charging is performed at I1, the voltage curve 204 (broken line) corresponding to the
続いて、電圧が閾値電圧V1(初期の閾値電圧)に到達して、時間t1においてCC充電からCV充電に切り替わりCV充電に移行すると、従来のオーバーシュート充電では、図2の電流曲線201と電圧曲線204に示すように時間t1から定電圧V1でCV充電を開始し、終止電流がI2になるまで、すなわち時間t2までCV充電をする。充電終了後、時間t2からt4にかけて内部抵抗による電圧降下(IRドロップ)と分極などが解消し、目標電圧V2に近づくはずである。しかし、従来のオーバーシュート充電では、CV充電中には急激に電流が絞られ発熱も小さくなり、温度曲線205に示すように電池4の温度が下がり、抵抗曲線206に示すように内部抵抗は上がるため、CV充電が終了する時間t2の頃にはCV充電前に決定した閾値電圧V1が最適値ではなくなる。そのため、時間t4において、電池4の電圧が目標電圧に至らない可能性がある。
Subsequently, when the voltage reaches the threshold voltage V1 (initial threshold voltage) and switches from CC charging to CV charging at time t1 and shifts to CV charging, the
そこで、本発明のオーバーシュート充電では、(1)CV充電中に温度に応じて終止電流を変える(第一の処理)、又は、(2)CV充電中に温度に応じて閾値電圧を変える(第二の処理)。又は、(3)計測した温度と、計測した温度に応じた閾値電圧と、に基づいて終止電流を変える(第三の処理)。
(1)第一の処理では、CV充電に移行した後も、温度計7を用いて電池4の温度を計測し、計測した電池4の温度に応じてCV充電中も終止電流を変える。図2の電流曲線202に示すように、時間t1から電池4の温度が下がるのに伴い終止電流をI2からI3まで引下げていく。なお、第一の処理の場合には閾値電圧を変えないで、閾値電圧V1のままにする。また、第一の処理におけるCV充電中の終止電流の決定は、例えば、CV充電前に決定した終止電流(初期の終止電流)ごとに、CV充電中に計測した電池4の温度と、CV充電前に決定した閾値電圧と、に関連付けられている終止電流を有する第一の電池特性情報を参照して、終止電流を決定する。なお、第一の電池特性情報は、予め実験又はシミュレーションなどにより求める。
Therefore, in the overshoot charging of the present invention, (1) the end current is changed according to the temperature during CV charging (first processing), or (2) the threshold voltage is changed according to the temperature during CV charging ( Second processing). Alternatively, (3) changing the termination current based on the measured temperature and the threshold voltage corresponding to the measured temperature (third process).
(1) In the first process, the temperature of the battery 4 is measured using the
図3は、第一電池特性情報のデータ構造の一例を示す図である。図3の例では、三種類の初期の終止電流に対応する第一の電池特性情報300aから300cを有している。例えば、第一の電池特性情報300aは初期の終止電流Ibに対応している。また、第一の電池特性情報300aは、初期の終止電流を示す「Ib」を記憶する「初期の終止電流」301と、CV充電中の終止電流を決定する表302と、を有する。表302には、電池4の温度を示す情報(「Tem0」から「Tem7」など)と、閾値電圧を示す情報(「Vl0」から「Vl8」など)と、に関連付けられたCV充電中に変える終止電流がそれぞれ記憶されている。例えば、CV充電中の温度が「Tem0」で、CV充電前に決定した閾値電圧が「Vl0」である場合、「Tem0」と「Vl0」に関連付けられている終止電流が選択される。なお、表302に示したようなテーブルでなく、計算式などを用いて求めてもよい。
(2)第二の処理では、CV充電に移行した後も、温度計7を用いて電池4の温度を計測し、計測した電池4の温度を用いて、CV充電中の温度に応じてCV充電中も閾値電圧を変える。図2の電圧曲線203に示すように、時間t1から電池4の温度が下がるのに伴い閾値電圧をV1からV3まで引上げていく。なお、第二の処理の場合には終止電流は変えないで、終止電流I2のままにする。また、第二の処理におけるCV充電中の閾値電圧の決定は、初期の終止電流ごとに、電池4の温度と、温度に応じて変える閾値電圧と、を関連付けた第二の電池特性情報を参照して、閾値電圧を決定する。例えば、初期の終止電流と、電池4の温度と、温度に応じて変える閾値電圧と、を関連付けた第二の電池特性情報を、記憶部8に記憶し、制御部3が、CV充電の前に決定した初期の終止電流に基づいて初期の閾値電圧を決定し、CV充電中に、計測した電池4の温度を取得し、第二の電池特性情報を参照して、閾値電圧を決定する。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a data structure of the first battery characteristic information. In the example of FIG. 3, the first battery
(2) In the second process, even after shifting to CV charging, the temperature of the battery 4 is measured using the
なお、第二の電池特性情報は、予め実験又はシミュレーションなどにより求める。また、第二の電池特性情報における温度と閾値電圧の関係は、テーブルを用いて表してもよいし、計算式などを用いて表してもよい。
(3)第三の処理では、CV充電に移行した後も、温度計7を用いて電池4の温度を計測し、計測した電池4の温度と、計測した温度に応じて変えられた閾値電圧と、に基づいて、CV充電中に終止電流を変える。図2の電圧曲線203に示すように、時間t1からt3において、電池4の温度が下がるのに伴い閾値電圧V1をV3まで引上げ、それに基づいて終止電流もI2からI3まで引下げていく。また、第三の処理におけるCV充電中の閾値電圧と終止電流の決定は、例えば、第二の電池特性情報を参照して、閾値電圧を決定し、続いて、第一の電池特性情報を参照して、終止電流を決定する。
The second battery characteristic information is obtained in advance by experiments or simulations. Further, the relationship between the temperature and the threshold voltage in the second battery characteristic information may be expressed using a table, or may be expressed using a calculation formula or the like.
(3) In the third process, even after shifting to CV charging, the temperature of the battery 4 is measured using the
制御部の動作について説明する。
図4は、実施形態1の充電制御装置の動作の一実施例を示すフロー図である。
ステップS1では、制御部3が初期の終止電流を取得する。すなわち、CV充電に切り替わる前に決定した終止電流を取得する。図2の時間t0からt1において、初期の終止電流I2を取得する。
The operation of the control unit will be described.
FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of the operation of the charge control device according to the first embodiment.
In step S1, the
ステップS2で制御部3はCV充電に移行する。すなわち、電池4の電圧が閾値電圧V1に到達すると、CC充電からCV充電に切り替わる。図2の時間t1において、CV充電に切り替わる。
In step S2, the
ステップS3では、制御部3が電池4の温度を取得する。温度計7を用いて電池4の温度を計測する。
ステップS4では、制御部3がCV充電中の閾値電圧を決定する。ステップS5では、制御部3がCV充電中の終止電流を決定する。
In step S <b> 3, the
In step S4, the
ただし、第一の処理を実施する場合、ステップS4の処理は実行しなくてもよい。ステップS3の処理を実行した後、ステップS5に移行して、第一の電池特性情報を参照して、終止電流を決定する。 However, when the first process is performed, the process of step S4 may not be executed. After performing the process of step S3, it transfers to step S5 and determines a termination current with reference to 1st battery characteristic information.
また、第二の処理を実施する場合、ステップS5の処理は実行しなくてもよい。ステップS3の処理を実行した後、ステップS4に移行して、第二の電池特性情報を参照して、閾値電圧を決定する。 Moreover, when implementing a 2nd process, the process of step S5 does not need to be performed. After performing the process of step S3, it transfers to step S4 and determines a threshold voltage with reference to 2nd battery characteristic information.
また、第三の処理を実施する場合、ステップS4、S5の処理を実行する。ステップS3の処理を実行した後、ステップS4に移行して閾値電圧を決定し、続いて、ステップS5に移行して終止電流を決定する。 Moreover, when implementing a 3rd process, the process of step S4, S5 is performed. After performing the process of step S3, it transfers to step S4 and determines a threshold voltage, and it transfers to step S5 and determines final current.
ステップS6では、電流計6が計測した電流を取得し、取得した電流が終止電流であるか否かを制御部3が判定し、終止電流である場合(Yes)にはCV充電を終了する。終止電流でない場合(No)にはステップS3に移行する。
In step S6, the current measured by the ammeter 6 is acquired, and the
実施形態1によれば、CV充電中の温度に応じた閾値電圧又は終止電流を決定できる。その結果、CV充電中も閾値電圧又は終止電流を最適値にできるため、充電終了後、内部抵抗による電圧降下と分極などが解消した後、従来のオーバーシュート充電が終了したときよりも、電池4の電圧を目標電圧に近づける精度を向上させることができる。
<実施形態2>
実施形態2では、実施形態1で説明した処理を実行する際に、閾値電圧が、電池4が劣化する限界電圧に達した場合、限界電圧を超えないように閾値電圧を決める。また、その閾値電圧に応じて終止電流を変える処理を実行する。
According to the first embodiment, it is possible to determine the threshold voltage or the end current according to the temperature during CV charging. As a result, since the threshold voltage or the termination current can be set to the optimum value even during CV charging, the battery 4 is more than after the conventional overshoot charging is terminated after the voltage drop and polarization due to the internal resistance are resolved after the charging is terminated. The accuracy with which the voltage is brought close to the target voltage can be improved.
<
In the second embodiment, when the process described in the first embodiment is executed, when the threshold voltage reaches a limit voltage at which the battery 4 deteriorates, the threshold voltage is determined so as not to exceed the limit voltage. Moreover, the process which changes a termination current according to the threshold voltage is performed.
実施形態2の構成について説明する。
実施形態2の構成は実施形態1の構成と同じであるので、実施形態1と異なる構成についてのみ説明をする。実施形態2における記憶部8は、電池4の温度と、CV充電に用いる仮閾値電圧と、終止電流と、を関連付けた仮閾値特性情報、及び、電池4の温度と、電池4が劣化する限界を示す限界電圧と、を関連付けた劣化限界情報、を記憶している。ここで、仮閾値電圧は、実際にCV充電中に用いる閾値電圧を決定する前に仮に用いる閾値電圧で、限界電圧との比較に用いる。また、仮閾値電圧は電池4の温度と終止電流とにより決まる。
The configuration of the second embodiment will be described.
Since the configuration of the second embodiment is the same as the configuration of the first embodiment, only the configuration different from the first embodiment will be described. The
また、実施形態2における制御部3は、計測した電池4の温度と終止電流とを取得し、仮閾値特性情報と劣化限界情報とを参照して、仮閾値電圧が限界電圧以上である場合に、終止電流を下げる。
Further, the
充電制御装置の動作について説明する。
図5は、実施形態2のオーバーシュート充電をした場合の電流、電圧、温度、内部抵抗の関係を示す図である。縦軸には電流、電圧、温度、内部抵抗を示し、横軸には時間を示している。また、図5に示す電流曲線201(破線)、電圧曲線204(破線)、温度曲線205、抵抗曲線206は、図2で説明したものと同じである。
The operation of the charge control device will be described.
FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship among current, voltage, temperature, and internal resistance when overshoot charging is performed according to the second embodiment. The vertical axis represents current, voltage, temperature, and internal resistance, and the horizontal axis represents time. Further, the current curve 201 (broken line), voltage curve 204 (broken line),
図5に示す時間t0からt1(CC充電中)において、定電流I1で充電をしているため、実施形態2のオーバーシュート充電の電流曲線501に対応する電圧曲線502(実線)は、電圧曲線204と同じように電圧が目標電圧V2より高い閾値電圧V1になるまで上げる。
Since charging is performed with a constant current I1 from time t0 to t1 (during CC charging) shown in FIG. 5, a voltage curve 502 (solid line) corresponding to the overshoot charging
続いて、電池4の電圧が閾値電圧V1(初期の閾値電圧)に到達して、時間t1においてCC充電からCV充電に切り替わりCV充電に移行すると、第一の処理から第三の処理のいずれか一つの処理を開始する。その際に、電池4が劣化する限界電圧に閾値電圧が達した場合、図5では時間t2で閾値電圧が限界電圧に達すると、時間t2から限界電圧を超えないように閾値電圧又は終止電流を決める。 Subsequently, when the voltage of the battery 4 reaches the threshold voltage V1 (the initial threshold voltage) and switches from CC charging to CV charging at time t1 and shifts to CV charging, any one of the first processing to the third processing is performed. Start one process. At this time, when the threshold voltage reaches the limit voltage at which the battery 4 deteriorates, in FIG. 5, when the threshold voltage reaches the limit voltage at time t2, the threshold voltage or the stop current is set so as not to exceed the limit voltage from time t2. Decide.
閾値電圧を決める方法について説明する。
図6は、温度と終止電流と閾値電圧との関係を示した図である。図6に示すグラフは、縦軸に閾値電圧を示し、横軸に温度[℃]を示している。図6の劣化限界線601は、温度と、電池4が劣化しはじめる電圧と、の関係を示している。また、劣化限界線601は電池4が低温になるほど低電圧でも劣化することが示されている。図6の閾値電圧線602から604は、終止電流ごとの温度と閾値電圧との関係を示している。なお、閾値電圧線604の終止電流<閾値電圧線603の終止電流<閾値電圧線602の終止電流である。
A method for determining the threshold voltage will be described.
FIG. 6 is a diagram showing the relationship among temperature, end current, and threshold voltage. In the graph shown in FIG. 6, the vertical axis indicates the threshold voltage, and the horizontal axis indicates the temperature [° C.]. A
CV充電前に決定した初期の終止電流によって、終止電流に対応する閾値電圧線602から604のいずれかを選択する。以降、閾値電圧線603を選択したとして説明する。続いて、計測した温度に応じて、選択された閾値電圧線上の閾値電圧、すなわち仮閾値電圧を選択する。また、計測した温度に応じて、劣化限界線601上の限界電圧を選択する。続いて、仮閾値電圧と限界電圧とを比較し、実際にCV充電中に用いる閾値電圧を決定する。
One of the
閾値の決定は、例えば、仮閾値電圧≧限界電圧であるか否かを判定し、仮閾値電圧が限界電圧以上である場合、制御部3は限界電圧をCV充電で用いる閾値電圧に決定する。図6においては、温度15[℃]を取得すると、温度と仮閾値電圧に関する情報が記憶されている仮閾値特性情報を参照して、温度15[℃]のときの仮閾値電圧Vs15を求める。また、温度と限界電圧に関する情報が記憶されている劣化限界情報を参照して、温度15℃のときの限界電圧Vl15を求める。図6において仮閾値電圧Vs15≧限界電圧Vl15であるので、制御部3は限界電圧Vl15をCV充電で用いる閾値電圧に決定する。
For example, the threshold is determined by determining whether or not the provisional threshold voltage ≧ the limit voltage. If the provisional threshold voltage is equal to or higher than the limit voltage, the
また、仮閾値電圧が限界電圧未満である場合、制御部3は仮閾値電圧をCV充電で用いる閾値電圧に決定する。図6において、温度30[℃]を取得すると、温度と仮閾値電圧に関する情報が記憶されている仮閾値特性情報を参照して、温度30[℃]のときの仮閾値電圧Vs30を求める。また、温度と限界電圧に関する情報が記憶されている劣化限界情報を参照して、温度30℃のときの限界電圧Vl30を求める。図6において仮閾値電圧Vs30<限界電圧Vl30であるので、制御部3は仮閾値電圧Vs30をCV充電で用いる閾値電圧に決定する。
When the temporary threshold voltage is less than the limit voltage, the
なお、閾値電圧線603において、CV充電中に温度が30[℃]から15[℃]に下がる場合に、温度が20[℃]になると、閾値電圧線603と劣化限界線601とが交差する。すなわち、図5における時間t2のタイミングである。
In the
図7は、仮閾値特性情報と劣化限界情報のデータ構造の一実施例を示した図である。図7の仮閾値特性情報703には、終止電流ごとに、温度と仮閾値電圧とを関連付けた情報が示されている。すなわち、仮閾値電圧は、電池4の温度と終止電流とにより決まる。図7の例では、終止電流Ibに対応する閾値電圧線上の電圧を仮閾値電圧として用いている。図7の劣化限界情報704には、温度と限界電圧とを関連付けた情報が示されている。図7の例では、図6に示した劣化限界線601上の限界電圧を用いている。また図7の終止電流に関する情報を記憶する「初期の終止電流」702には、終止電流が図6の閾値電圧線603に対応する「Ib」が記憶されている。「温度」「仮閾値電圧」に関する情報が記憶される仮閾値特性情報703には、温度を示す情報(「tem0」から「tem8」など)と、仮閾値電圧を示す情報(「Vs0」から「Vs8」など)と、が関連付けられ記憶されている。「温度」「限界電圧」に関する情報が記憶される劣化限界情報704には、温度を示す情報(「tem0」から「tem8」など」と、限界電圧を示す情報(「Vl0」から「Vl8」など)と、が関連付けられ記憶されている。なお、仮閾値特性情報703及び劣化限界情報704に示したようなテーブルを用いなくてもよく、計算式などを用いて求めてもよい。
FIG. 7 is a diagram showing an example of the data structure of temporary threshold characteristic information and deterioration limit information. In the temporary threshold
続いて、図5における時間t2から、終止電流、温度、決定した閾値電圧を用いて、第一の処理では閾値電圧を変えずに終止電流を下げる。
図5と図6を使って説明する。図5の電流曲線501は時間t1から温度が下がるため、実施形態1と同様に終止電流を下げる。閾値電圧線603と劣化限界線601とが交差する時間t2までは仮閾値電圧<限界電圧であるので、閾値電圧603に沿って閾値電圧を上げる代わりに終止電流をI2からI2より低い値まで下げる。そして、時間t2以降も温度が下がるが、閾値電圧線603と劣化限界線601とが交差する点よりも低い温度では仮閾値電圧≧限界電圧であるので、時間t2以降は劣化限界線601に沿って閾値電圧を下げる代わりに終止電流をI2より低い値からさらに低いI4まで下げる。
Subsequently, from time t2 in FIG. 5, using the end current, temperature, and the determined threshold voltage, the end current is lowered without changing the threshold voltage in the first process.
This will be described with reference to FIGS. Since the temperature of the
つまり、仮閾値電圧が限界電圧以上である場合、終止電流を下げる。より好ましくは、仮閾値電圧が限界電圧以上である場合、温度が下がるにつれ、終止電流も下げる。
ただし、第一の処理の場合、CV充電中に閾値電圧を変えないで終止電流を下げるため、CV充電の前、すなわち時間t1の前で既に閾値電圧が限界電圧に達している場合、限界電圧を超えないように閾値電圧は決められる。その場合には、決められた閾値電圧を用いて、第一の処理を開始する。
That is, when the temporary threshold voltage is equal to or higher than the limit voltage, the end current is lowered. More preferably, when the temporary threshold voltage is equal to or higher than the limit voltage, the end current is also lowered as the temperature decreases.
However, in the case of the first process, the threshold voltage is not changed during CV charging, and the end current is lowered. Therefore, if the threshold voltage has already reached the limit voltage before CV charging, that is, before time t1, The threshold voltage is determined so as not to exceed. In that case, the first process is started using the determined threshold voltage.
また、第二の処理では終止電流を変えずに閾値電圧を下げる。
図5と図6を使って説明する。図5の電圧曲線502は時間t1から温度が下がるため、実施形態1と同様に閾値電圧を上げる。閾値電圧線603と劣化限界線601とが交差する時間t2までは仮閾値電圧<限界電圧であるので、閾値電圧603に沿って閾値電圧をV1からV4まで上げる。そして、時間t2以降も温度が下がるが、閾値電圧線603と劣化限界線601とが交差する点よりも低い温度では仮閾値電圧≧限界電圧であるので、時間t2以降は劣化限界線601に沿って閾値電圧をV4から下げる。
In the second process, the threshold voltage is lowered without changing the end current.
This will be described with reference to FIGS. Since the temperature of the
つまり、仮閾値電圧が限界電圧以上である場合、閾値電圧を下げる。より好ましくは、仮閾値電圧が限界電圧以上である場合、温度が下がるにつれ、閾値電圧も下げる。
ただし、第二の処理の場合、CV充電中に終止電流を変えないで閾値電圧を下げるため、CV充電の前、すなわち時間t1の前で既に閾値電圧が限界電圧に達し、限界電圧を超えないように閾値電圧が決められているときには、その閾値電圧を用いて第二の処理を開始するので、時間t1から閾値電圧を下げることになる。
That is, when the temporary threshold voltage is equal to or higher than the limit voltage, the threshold voltage is lowered. More preferably, when the temporary threshold voltage is equal to or higher than the limit voltage, the threshold voltage is also lowered as the temperature decreases.
However, in the case of the second process, the threshold voltage is lowered without changing the termination current during CV charging, so the threshold voltage has already reached the limit voltage before CV charging, that is, before time t1, and does not exceed the limit voltage. When the threshold voltage is determined as described above, the second process is started using the threshold voltage, and thus the threshold voltage is decreased from time t1.
また、第三の処理では閾値電圧と終止電流を下げる。第三の処理の場合、CV充電の前、すなわち時間t1の前で既に閾値電圧が限界電圧に達し、限界電圧を超えないように閾値電圧が決められているとき、決められた閾値電圧を用いて、第三の処理を開始する。 In the third process, the threshold voltage and the end current are lowered. In the case of the third process, when the threshold voltage has already reached the limit voltage before CV charging, that is, before time t1, and the threshold voltage is determined so as not to exceed the limit voltage, the determined threshold voltage is used. Then, the third process is started.
制御部の動作について説明する。
図8は、実施形態2の充電制御装置の動作の一実施例を示すフロー図である。
図8のステップS1からS3及びS6の処理は、実施形態1で説明した制御部3の処理と同じであるので、簡単に説明をする。ステップS1では、制御部3が初期の終止電流を取得する。図5の時間t0からt1において、初期の終止電流I2を取得する。ステップS2で制御部3はCV充電に移行する。図5の時間t1において、CV充電に切り替わる。ステップS3では、制御部3が電池4の温度を取得する。
The operation of the control unit will be described.
FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of the operation of the charge control device according to the second embodiment.
Since the processing of steps S1 to S3 and S6 in FIG. 8 is the same as the processing of the
ステップS801では、制御部3が電池4の温度と終止電流とを用いて、仮閾値特性情報と劣化限界情報とを参照し、仮閾値電圧と限界電圧とを求める。
ステップS802では、制御部3が仮閾値電圧≧限界電圧であるか否かを判定し、仮閾値電圧≧限界電圧である場合(Yes)にはステップS803に移行し、仮閾値電圧<限界電圧である場合(No)にはステップS804に移行する。
In step S801, the
In step S802, the
ステップS803では、仮閾値電圧が限界電圧以上であるので、制御部3はCV充電で用いる閾値電圧を、ステップS801で求めた限界電圧にする。
ステップS804では、仮閾値電圧が限界電圧未満であるので、制御部3はCV充電で用いる閾値電圧を、ステップS801で求めた仮閾値電圧にする。
In step S803, since the temporary threshold voltage is equal to or higher than the limit voltage, the
In step S804, since the temporary threshold voltage is less than the limit voltage, the
ステップS805では、制御部3がCV充電中の終止電流を決定する。
ただし、第一の処理を実施する場合、電池4の温度と決定した閾値電圧を用いて、終止電流を変える。また、第二の処理を実施する場合、ステップS805の処理を実行しなくてもよい。また、第三の処理を実施する場合、ステップS803からステップS805に移行した場合には、電池4の温度と決定した閾値電圧(限界電圧)に基づいて、終止電流を変える。また、ステップS804からステップS805に移行した場合には、電池4の温度と閾値電圧(仮閾値電圧)に基づいて、終止電流を変える。
In step S805, the
However, when the first process is performed, the end current is changed using the temperature of the battery 4 and the determined threshold voltage. Further, when the second process is performed, the process of step S805 may not be executed. When the third process is performed, when the process proceeds from step S803 to step S805, the end current is changed based on the temperature of the battery 4 and the determined threshold voltage (limit voltage). Further, when the process proceeds from step S804 to step S805, the end current is changed based on the temperature of the battery 4 and the threshold voltage (temporary threshold voltage).
ステップS6では、電流計6が計測した電流を取得し、取得した電流が終止電流であるか否かを制御部3が判定し、終止電流である場合(Yes)にはCV充電を終了する。終止電流でない場合(No)にはステップS3に移行する。
In step S6, the current measured by the ammeter 6 is acquired, and the
実施形態2によれば、電池4の仮閾値電圧が限界電圧に達した場合に、電池を劣化させない閾値電圧を決定し、電池4の温度と決定した閾値電圧を用いて、CV充電中の温度に応じた閾値電圧又は終止電流を決定できる。その結果、CV充電中も閾値電圧又は終止電流を最適値にできるため、充電終了後、内部抵抗による電圧降下と分極などが解消した後、従来のオーバーシュート充電が終了したときよりも、充電終了後に電池4の電圧を目標電圧に近づける精度を向上させることができる。 According to the second embodiment, when the temporary threshold voltage of the battery 4 reaches the limit voltage, a threshold voltage that does not deteriorate the battery is determined, and the temperature during the CV charging is determined using the temperature of the battery 4 and the determined threshold voltage. A threshold voltage or a cutoff current can be determined according to As a result, the threshold voltage or end current can be set to the optimum value even during CV charging. After the charging is completed, the voltage drop and polarization due to the internal resistance are eliminated, and then the charging is completed more than when the conventional overshoot charging ends. The accuracy with which the voltage of the battery 4 is brought close to the target voltage later can be improved.
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。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements and modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
1 充電制御装置
2 組電池
3 制御部
4 電池
5 電圧計
6 電流計
7 温度計
8 記憶部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
初期の終止電流と、電池の温度と、温度に応じて変える閾値電圧と、を関連付けた第二の電池特性情報を記憶する記憶部と、
前記電池の電圧が初期の閾値電圧に到達すると、前記定電流充電から前記定電圧充電に移行し、前記定電圧充電中に、前記電池の電圧を前記閾値電圧に制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記定電圧充電の前に決定した前記初期の終止電流に基づいて前記初期の閾値電圧を決定し、前記定電圧充電中に、計測した前記電池の温度を取得し、前記第二の電池特性情報を参照して、前記閾値電圧を決定する
ことを特徴とする充電制御装置。 A charge control device that performs constant current charging or constant voltage charging using overshoot charging,
A storage unit that stores second battery characteristic information in which an initial end current, a battery temperature, and a threshold voltage that changes according to the temperature are associated;
When the voltage of the battery reaches an initial threshold voltage, the control unit shifts from the constant current charging to the constant voltage charging, and controls the battery voltage to the threshold voltage during the constant voltage charging;
With
The control unit determines the initial threshold voltage based on the initial cutoff current determined before the constant voltage charge, acquires the measured temperature of the battery during the constant voltage charge, and The threshold voltage is determined with reference to second battery characteristic information.
前記制御部は、前記定電圧充電中に計測した前記電池の温度が下がると、前記閾値電圧を上げる、ことを特徴とする充電制御装置。 The charge control device according to claim 1 ,
The controller is configured to increase the threshold voltage when the temperature of the battery measured during the constant voltage charging decreases.
前記記憶部は、
前記電池の温度と、前記定電圧充電に用いる仮閾値電圧と、終止電流と、を関連付けた仮閾値特性情報、及び、前記電池の温度と、前記電池が劣化する限界を示す限界電圧と、を関連付けた劣化限界情報、を記憶し、
前記制御部は、
計測した前記電池の温度と前記初期の終止電流とを取得し、前記仮閾値特性情報と前記劣化限界情報とを参照して、前記仮閾値電圧が前記限界電圧以上である場合、前記閾値電圧を下げる、
ことを特徴とする充電制御装置。
The charge control device according to claim 1 or 2 ,
The storage unit
Temporary threshold characteristic information that associates the temperature of the battery, the temporary threshold voltage used for the constant voltage charging, and the termination current, and the temperature of the battery and a limit voltage that indicates a limit at which the battery deteriorates. Store the associated degradation limit information,
The controller is
Obtain the measured temperature of the battery and the initial cutoff current, and refer to the temporary threshold characteristic information and the deterioration limit information, and if the temporary threshold voltage is equal to or higher than the limit voltage, the threshold voltage is Lower,
The charge control apparatus characterized by the above-mentioned.
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