特開 2024-155274 充電器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024155274

(43)【公開日】2024-10-31

(54)【発明の名称】充電器

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20241024BHJP

   H02J 7/04 20060101ALI20241024BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20241024BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20241024BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 303C

H02J7/00 302C

H02J7/04 A

H01M10/44 Q

H01M10/48 P

H02J7/00 Y

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023069873

(22)【出願日】2023-04-21

(71)【出願人】

【識別番号】514105011

【氏名又は名称】株式会社東光高岳

(74)【代理人】

【識別番号】100107836

【弁理士】

【氏名又は名称】西 和哉

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 恵一

(72)【発明者】

【氏名】瀬古 典之

【テーマコード（参考）】

5G503

5H030

【Ｆターム（参考）】

5G503AA04

5G503BA04

5G503BB02

5G503CA01

5G503CC02

5G503DA18

5G503GD03

5H030AA10

5H030AS08

5H030AS18

5H030BB01

5H030FF22

5H030FF41

5H030FF42

5H030FF43

5H030FF44

5H030FF52

(57)【要約】

【課題】大きな定格入力容量のコンバータを用いることなく、充電対象の二次電池に効率良く電気エネルギーを供給する。
【解決手段】本発明の一態様においては、充電対象の二次電池に電気エネルギーを供給する充電器が提供される。充電器は、充電対象の二次電池に電気エネルギーを供給するための電池であって、並列に接続された複数の二次電池を有する組電池を備える。充電器は、組電池が有する二次電池の起電力及び内部抵抗の推定値に応じて、組電池が有する二次電池のうち、電気エネルギーを供給するために用いられる二次電池の組み合わせが異なる。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

充電対象の二次電池に電気エネルギーを供給する充電器であって、
充電対象の二次電池に電気エネルギーを供給するための電池であって、並列に接続された複数の二次電池を有する組電池を備え、
前記組電池が有する二次電池の起電力及び内部抵抗の推定値に応じて、前記組電池が有する二次電池のうち、電気エネルギーを供給するために用いられる二次電池の組み合わせが異なる、充電器。

【請求項2】

充電対象の二次電池の状態が第１状態であるときと第２状態であるときとで、電気エネルギーを供給するために用いられる二次電池の組み合わせが異なる、請求項１に記載の充電器。

【請求項3】

充電対象の二次電池の状態が変化したときに、電気エネルギーを供給するために用いられる二次電池の組み合わせが切り替わる、請求項１に記載の充電器。

【請求項4】

充電対象の二次電池を充電するときの許容電流が第１値であるときと第２値であるときとで、電気エネルギーを供給するために用いられる二次電池の組み合わせが異なる、請求項１に記載の充電器。

【請求項5】

充電対象の二次電池を充電するときの許容電流が変化したときに、電気エネルギーを供給するために用いられる二次電池の組み合わせが切り替わる、請求項１に記載の充電器。

【請求項6】

充電対象の二次電池における電流スルーレートが第１割合であるときと第２割合であるときとで、電気エネルギーを供給するために用いられる二次電池の組み合わせが異なる、請求項１に記載の充電器。

【請求項7】

充電対象の二次電池における電流スルーレートが変化したときに、電気エネルギーを供給するために用いられる二次電池の組み合わせが切り替わる、請求項１に記載の充電器。

【請求項8】

前記組電池が有する二次電池の充放電回数に基づいて推定される前記起電力及び前記内部抵抗の推定値に応じて、電気エネルギーを供給するために用いられる二次電池の組み合わせが異なる、請求項１に記載の充電器。

【請求項9】

前記組電池が有する二次電池を最後に充電又は放電したときの電池状態に基づいて推定される前記起電力及び前記内部抵抗の推定値に応じて、電気エネルギーを供給するために用いられる二次電池の組み合わせが異なる、請求項１に記載の充電器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、充電器に関するものである。

【背景技術】

【0002】

電気自動車のバッテリーなど、メインバッテリーとして使用される二次電池は、充電に時間がかかる。特許文献１から特許文献３に記載の技術は、二次電池の充電器に関する技術である。

【0003】

特許文献１に記載の技術は、充電対象の二次電池に充電するときの充電電圧と充電電流との関係性を利用して、充電に必要な最大電流を出力することにより、充電対象の二次電池を短時間で充電する。

【0004】

特許文献２に記載の技術は、充電対象の二次電池と、予め満充電された充電器の二次電池とを直結させて、短時間で充電する。

【0005】

特許文献３に記載の技術は、充電器の二次電池と充電対象の二次電池とを直結する前に、充電器の二次電池の第１電圧と充電対象の二次電池の第２電圧とを測定する。そして、特許文献３に記載の技術は、許容電流の範囲内となる場合に、充電器の二次電池を使用して充電を開始する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００７－２７３１９２号公報

【特許文献2】特開２０１０－２７３４２７号公報

【特許文献3】特開２０１７－１０８５５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１に記載の技術は、例えば電気自動車のバッテリーのような二次電池を充電するために使用するとなると、充電に必要な最大電流が大きいことから、大きな定格入力容量のコンバータが必要となる。大きな定格入力容量のコンバータは、大きな設置コストがかかるだけでなく、高圧設備のための電気保安体制が必要になる。なお、充電に必要な最大電流は、充電対象の二次電池が接続されたときにのみ必要となる。

【0008】

特許文献２に記載の技術は、二次電池を備える充電器であり、電力需要の平準化が期待できる。しかし、特許文献２に記載の技術は、充電器の二次電池と充電対象の二次電池とを直結させるため、充電対象の二次電池の許容電流を超える可能性、及び過充電となる可能性がある。

【0009】

特許文献３に記載の技術は、許容電流について考慮されている。しかし、充電器の二次電池の第１電圧と充電対象の二次電池の第２電圧とは、充電器の二次電池と充電対象の二次電池とを直結すると同じ値となる。そのため、特許文献３に記載の技術は、充電中に許容電流が変化しても、許容電流を超えないように制御できない。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の一態様においては、充電対象の二次電池に電気エネルギーを供給する充電器が提供される。充電器は、充電対象の二次電池に電気エネルギーを供給するための電池であって、並列に接続された複数の二次電池を有する組電池を備える。充電器は、組電池が有する二次電池の起電力及び内部抵抗の推定値に応じて、組電池が有する二次電池のうち、電気エネルギーを供給するために用いられる二次電池の組み合わせが異なる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】充電スタンド１００の構成の一例を示す図である。

【図2】第１単位電池１１１Ａ、第２単位電池１１１Ｂ及び第３単位電池１１１Ｃの状態と、充電電流との関係を説明するための図である。

【図3】第１単位電池１１１Ａ、第２単位電池１１１Ｂ及び第３単位電池１１１Ｃの状態と、充電電流との関係を説明するための図である。

【図4】第１単位電池１１１Ａ、第２単位電池１１１Ｂ及び第３単位電池１１１Ｃの状態と、充電電流との関係を説明するための図である。

【図5】第１単位電池１１１Ａ、第２単位電池１１１Ｂ及び第３単位電池１１１Ｃの状態と、充電電流との関係を説明するための図である。

【図6】第１単位電池１１１Ａ、第２単位電池１１１Ｂ及び第３単位電池１１１Ｃの状態と、充電電流との関係を説明するための図である。

【図7】充電コントローラ１２０による制御の一例を示す図である。

【図8】二次電池の充放電回数と起電力との関係の一例を示す図である。

【図9】二次電池の充電回数と内部抵抗との関係の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、発明の実施形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は、特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせは、全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお、同一又は類似の部分については、図面において同一の参照番号を付して、重複する説明を省く場合がある。

【0013】

図１は、充電スタンド１００（ｃｈａｒｇｉｎｇ ｓｔａｔｉｏｎ）の構成の一例を示す図である。充電スタンド１００は、電気自動車ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ）のための充電設備である。充電スタンド１００は、例えば、エコ・ステーション（Ｅｃｏ－Ｓｔａｔｉｏｎ）に設けられる。エコ・ステーションは、低公害自動車用エネルギー供給施設である。充電スタンド１００は、電気自動車用電池ＥＶＢ（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ ｂａｔｔｅｒｙ）に充電ケーブルＯＣ（ｏｕｔｌｅｔ ｃａｂｌｅ）を介して電気エネルギーを供給する。電気自動車ＥＶは、原動機として電動機を備えている自動車である。電気自動車ＥＶは、ＥＶとも称される。電気自動車用電池ＥＶＢは、電気自動車ＥＶの主電池として使用される電池である。充電ケーブルＯＣは、電気自動車ＥＶに充電するために接続する接続線である。充電スタンド１００は、充電器の一例である。電気自動車用電池ＥＶＢは、充電対象の二次電池の一例である。

【0014】

充電スタンド１００は、バッテリパック１１０（ｂａｔｔｅｒｙ ｐａｃｋ）、充電コントローラ１２０（ｃｈａｒｇｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、及びコンバータ１３０（ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を備える。

【0015】

バッテリパック１１０は、２個以上の単位電池（ｂａｔｔｅｒｙ ｍｏｄｕｌｅ）を並列に接続した１組の電池である。図１に示すバッテリパック１１０は、電気自動車用電池ＥＶＢに電気エネルギーを供給するための電池であって、並列に接続された第１単位電池１１１Ａ、第２単位電池１１１Ｂ及び第３単位電池１１１Ｃを備える。単位電池は、複数の単電池（ｃｅｌｌ）を並列又は直列に接合して、一つのモジュールにした電池である。単位電池は、モジュールとも称される。単電池は、電池を構成する最小単位である。単電池は、セルとも称される。バッテリパック１１０は、組電池の一例である。第１単位電池１１１Ａ、第２単位電池１１１Ｂ及び第３単位電池１１１Ｃは、組電池が有する二次電池の一例である。

【0016】

単位電池は、例えば、リチウムイオン電池（ｌｉｔｈｉｕｍ ｉｏｎ ｂａｔｔｅｒｙ）、鉛電池（ｌｅａｄ－ａｃｉｄ ｂａｔｔｅｒｙ）等である。鉛電池は、正極活物質に二酸化鉛、負極活物質に海綿状鉛、電解液に希硫酸を用いた二次電池である。リチウムイオン電池は、一般には正極にリチウムを含む化合物を、負極にリチウムを含まない炭素材料を、電解液にリチウム塩を有機溶媒に溶かしたものを用い、リチウムをイオンとして使用している二次電池である。リチウムイオン電池は、鉛電池と比較して内部抵抗が小さい。鉛電池は、リチウムイオン電池と比較して内部抵抗が大きい。複数の単位電池は、通常、互いに同じ種類であって、個々の単位電池が劣化していない状態において、互いに同じ内部抵抗である。しかし、複数の単位電池は、個々の単位電池の劣化の度合いに応じて、互いに内部抵抗が異なり得る。

【0017】

バッテリパック１１０は、第１開閉器１１２Ａ、第２開閉器１１２Ｂ及び第３開閉器１１２Ｃを備える。第１開閉器１１２Ａは、第１単位電池１１１Ａの出力端に設けられ、バッテリパック１１０の出力端と第１単位電池１１１Ａとを電気的に区分するための装置である。第２開閉器１１２Ｂは、第２単位電池１１１Ｂの出力端に設けられ、バッテリパック１１０の出力端と第２単位電池１１１Ｂとを電気的に区分するための装置である。第３開閉器１１２Ｃは、第３単位電池１１１Ｃの出力端に設けられ、バッテリパック１１０の出力端と第３単位電池１１１Ｃとを電気的に区分するための装置である。

【0018】

充電コントローラ１２０は、電池の電圧、電流、温度等の数値データを収集し、充電スタンド１００を制御する装置である。充電コントローラ１２０は、第１開閉器１１２Ａ、第２開閉器１１２Ｂ及び第３開閉器１１２Ｃのオン、オフを制御することにより、電気自動車用電池ＥＶＢを充電するために用いる単位電池の組み合わせを切り替える。

【0019】

充電コントローラ１２０は、電気自動車ＥＶの電池管理システムＢＭＳ（ｂａｔｔｅｒｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ）と通信接続される。電池管理システムＢＭＳは、電池状態を監視制御する、又は他の制御装置に情報伝達する装置である。電池管理システムＢＭＳは、電池監視装置、バッテリマネージメントシステムとも称される。

【0020】

充電コントローラ１２０は、電気自動車用電池ＥＶＢの状態を特定可能な数値データを、電池管理システムＢＭＳから収集する。充電コントローラ１２０は、電気自動車用電池ＥＶＢの状態を特定可能な数値データとして、例えば電気自動車用電池ＥＶＢを充電するときの許容電流（ａｌｌｏｗａｂｌｅ ｃｕｒｒｅｎｔ）を示す数値データを収集する。許容電流は、電気自動車用電池ＥＶＢの充電において連続的に許容できる充電電流である。充電コントローラ１２０は、電気自動車用電池ＥＶＢの状態を特定可能な数値データとして、例えば、電気自動車用電池ＥＶＢにおける電流スルーレートを示す数値データを収集する。電流スルーレートは、充電電流の応答速度を表すパラメータで、単位時間あたりの電流変化率を意味する。

【0021】

コンバータ１３０は、交流から直流に変えるための変換器である。コンバータ１３０は、バッテリパック１１０を充電するために用いられる。コンバータ１３０の定格入力容量（ｒａｔｅｄ ｉｎｐｕｔ ｃａｐａｃｉｔｙ）は、バッテリパック１１０を充電するために必要十分な値に設定される。定格入力容量は、定格出力でバッテリパック１１０を充電したときの入力容量である。コンバータ１３０は、電気自動車用電池ＥＶＢを充電するためには用いられない。

【0022】

図２から図６は、第１単位電池１１１Ａ、第２単位電池１１１Ｂ及び第３単位電池１１１Ｃの状態と、充電電流との関係を説明するための図である。充電電流（ｃｈａｒｇｅ ｃｕｒｒｅｎｔ）は、充電時に電気自動車用電池ＥＶＢに流れる電流である。図２から図６を参照する説明は、第１単位電池１１１Ａ、第２単位電池１１１Ｂ及び第３単位電池１１１Ｃの状態と、充電電流との関係に関する。

【0023】

分かり易く要点を図示することを目的として、図２から図６は、バッテリパック１１０以外の充電スタンド１００の構成、及び電気自動車ＥＶの電池管理システムＢＭＳが図示されていない。また、分かり易く要点を説明することを目的として、図２から図６は、第１単位電池１１１Ａ、第２単位電池１１１Ｂ、第３単位電池１１１Ｃ及び電気自動車用電池ＥＶＢの起電力（ｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｉｖｅ ｆｏｒｃｅ）が図示されている。起電力は、実際には検出されない。また、分かり易く要点を説明することを目的として、図２から図６は、第１単位電池１１１Ａ、第２単位電池１１１Ｂ、第３単位電池１１１Ｃ及び電気自動車用電池ＥＶＢの内部抵抗が図示されている。内部抵抗（ｉｎｔｅｒｎａｌ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）は、電池内部における抵抗のことで、電解液、正・負極群、隔離板等の抵抗の総和である。内部抵抗は、実際には検出されない。

【0024】

図２は、電気自動車用電池ＥＶＢに充電ケーブルＯＣが接続されていない状態を示す。分かり易く要点を説明することを目的として、図２に示す第１単位電池１１１Ａ、第２単位電池１１１Ｂ及び第３単位電池１１１Ｃは、同じ状態の単位電池としている。図２に示す第１単位電池１１１Ａ、第２単位電池１１１Ｂ及び第３単位電池１１１Ｃの起電力は、Ｅ１（Ｖ）である。図２に示す第１単位電池１１１Ａ、第２単位電池１１１Ｂ及び第３単位電池１１１Ｃの内部抵抗は、Ｒ１（Ω）である。第１開閉器１１２Ａは、オンになっている。第２開閉器１１２Ｂ及び第３開閉器１１２Ｃは、オフになっている。第１開閉器１１２Ａがオンであり、充電ケーブルＯＣが接続されていないため、バッテリパック１１０の放電口の電圧は、第１単位電池１１１Ａの起電力と同じ電圧であるＥ１（Ｖ）となる。図２に示す電気自動車用電池ＥＶＢの起電力は、Ｅ０（Ｖ）である。図２に示す電気自動車用電池ＥＶＢの内部抵抗は、Ｒ０（Ω）である。電気自動車用電池ＥＶＢの充電口の電圧は、電気自動車用電池ＥＶＢの起電力と同じＥ０（Ｖ）となる。充電ケーブルＯＣが接続されていないため、第１単位電池１１１Ａ、第２単位電池１１１Ｂ及び第３単位電池１１１Ｃの放電電流は、０（Ａ）となる。放電電流（ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｃｕｒｒｅｎｔ）は、放電時に電池から流れる電流である。第１単位電池１１１Ａ、第２単位電池１１１Ｂ及び第３単位電池１１１Ｃの放電電流が０（Ａ）であるため、充電電流は、０（Ａ）となる。

【0025】

図３は、電気自動車用電池ＥＶＢに充電ケーブルＯＣが接続された状態を示す。図３に示す第１単位電池１１１Ａ、第２単位電池１１１Ｂ、第３単位電池１１１Ｃ及び電気自動車用電池ＥＶＢの状態は、図２示す状態と同じ状態である。第１開閉器１１２Ａは、オンになっている。第２開閉器１１２Ｂ及び第３開閉器１１２Ｃは、オフになっている。充電ケーブルＯＣが接続されているため、バッテリパック１１０の放電口の電圧、及び電気自動車用電池ＥＶＢの充電口の電圧は、同じ電圧となる。図３に示す放電口及び充電口の電圧は、第１単位電池１１１Ａの起電力のＥ１（Ｖ）よりも小さく、電気自動車用電池ＥＶＢの起電力のＥ０（Ｖ）よりも大きいＥ１０（Ｖ）となっている。図３に示す放電口及び充電口の電圧は、第１単位電池１１１Ａ及び電気自動車用電池ＥＶＢの起電力及び内部抵抗に基づいてキルヒホッフの法則により求められる値となる。充電ケーブルＯＣが接続されており、第１開閉器１１２Ａがオンとなっているため、第１単位電池１１１Ａの放電電流は、Ｉ１（Ａ）となっている。第２開閉器１１２Ｂがオフとなっているため、第２単位電池１１１Ｂの放電電流は、０（Ａ）となる。第３開閉器１１２Ｃがオフとなっているため、第３単位電池１１１Ｃの放電電流は、０（Ａ）となる。第１単位電池１１１Ａの放電電流がＩ１（Ａ）、第２単位電池１１１Ｂ及び第３単位電池１１１Ｃの放電電流が０（Ａ）であるため、充電電流は、Ｉ１（Ａ）となる。

【0026】

図４は、第１単位電池１１１Ａが図２及び図３に示す状態から劣化して内部抵抗が上がった状態を示す。図４に示す第１単位電池１１１Ａの内部抵抗は、第１単位電池１１１Ａが劣化していないときの内部抵抗のＲ１（Ω）よりも大きいＲ２（Ω）となっている。図４に示す第１単位電池１１１Ａの起電力は、図２及び図３に示す起電力と同じＥ１（Ｖ）である。図４に示す第２単位電池１１１Ｂ、第３単位電池１１１Ｃ及び電気自動車用電池ＥＶＢの状態は、図２及び図３に示す状態と同じ状態である。第１開閉器１１２Ａは、オンになっている。第２開閉器１１２Ｂ及び第３開閉器１１２Ｃは、オフになっている。充電ケーブルＯＣが接続されているため、バッテリパック１１０の放電口の電圧、及び電気自動車用電池ＥＶＢの充電口の電圧は、同じ電圧となる。第１単位電池１１１Ａの内部抵抗が上がっているため、図４に示す放電口及び充電口の電圧は、第１単位電池１１１Ａが劣化していないときの電圧のＥ１０（Ｖ）よりも小さいＥ２０（Ｖ）となっている。第１単位電池１１１Ａの内部抵抗が上がっているため、図４に示す第１単位電池１１１Ａの放電電流は、第１単位電池１１１Ａが劣化していないときの放電電流のＩ１（Ａ）よりも小さいＩ２（Ａ）となっている。第１単位電池１１１Ａの放電電流がＩ２（Ａ）、第２単位電池１１１Ｂ及び第３単位電池１１１Ｃの放電電流が０（Ａ）であるため、充電電流は、Ｉ２（Ａ）となる。

【0027】

図５は、第１単位電池１１１Ａが図４に示す状態から更に劣化して起電力が下がった状態を示す。図５に示す第１単位電池１１１Ａの起電力は、第１単位電池１１１Ａが劣化していないときの起電力のＥ１（Ｖ）よりも小さいＥ２（Ｖ）となっている。図５に示す第１単位電池１１１Ａの内部抵抗は、図４に示す内部抵抗と同じＲ２（Ω）である。図５に示す第２単位電池１１１Ｂ、第３単位電池１１１Ｃ及び電気自動車用電池ＥＶＢの状態は、図２から図４に示す状態と同じ状態である。第１開閉器１１２Ａは、オンになっている。第２開閉器１１２Ｂ及び第３開閉器１１２Ｃは、オフになっている。充電ケーブルＯＣが接続されているため、バッテリパック１１０の放電口の電圧、及び電気自動車用電池ＥＶＢの充電口の電圧は、同じ電圧となる。第１単位電池１１１Ａの起電力が下がっているため、図５に示す放電口及び充電口の電圧は、図４に示す状態の放電口及び充電口の電圧のＥ２０（Ｖ）よりも小さいＥ３０（Ｖ）となっている。第１単位電池１１１Ａの起電力が下がっているため、図５に示す第１単位電池１１１Ａの放電電流は、図４に示す状態の第１単位電池１１１Ａの放電電流のＩ２（Ａ）よりも小さいＩ３（Ａ）となっている。第１単位電池１１１Ａの放電電流がＩ３（Ａ）、第２単位電池１１１Ｂ及び第３単位電池１１１Ｃの放電電流が０（Ａ）であるため、充電電流は、Ｉ３（Ａ）となる。

【0028】

図６は、第１開閉器１１２Ａに加えて第２開閉器１１２Ｂをオンにした状態を示す。第３開閉器１１２Ｃは、オフになっている。図６に示す第１単位電池１１１Ａ、第２単位電池１１１Ｂ、第３単位電池１１１Ｃ及び電気自動車用電池ＥＶＢの状態は、図５に示す状態と同じ状態である。充電ケーブルＯＣが接続されているため、バッテリパック１１０の放電口の電圧、及び電気自動車用電池ＥＶＢの充電口の電圧は、同じ電圧となる。第１開閉器１１２Ａ及び第２開閉器１１２Ｂがオンになっているため、図６に示す放電口及び充電口の電圧は、図５に示す状態の放電口及び充電口の電圧のＥ３０（Ｖ）よりも大きいＥ４０（Ｖ）となっている。第２開閉器１１２Ｂがオンになっているため、図６に示す第１単位電池１１１Ａの放電電流は、Ｉ５（Ａ）となっている。図６に示す第２単位電池１１１Ｂの放電電流は、Ｉ４（Ａ）となっている。第１単位電池１１１Ａの放電電流がＩ５（Ａ）、第２単位電池１１１Ｂの放電電流がＩ４（Ａ）、第３単位電池１１１Ｃの放電電流が０（Ａ）であるため、充電電流は、Ｉ５（Ａ）＋Ｉ４（Ａ）＝Ｉ６（Ａ）となる。第１単位電池１１１Ａ及び第２単位電池１１１Ｂの放電電流は、第１単位電池１１１Ａ、第２単位電池１１１Ｂ及び電気自動車用電池ＥＶＢの起電力及び内部抵抗に基づいてキルヒホッフの法則により求められる値となる。

【0029】

図７は、充電コントローラ１２０による制御の一例を示す図である。充電コントローラ１２０は、電気自動車用電池ＥＶＢの充電を開始するにあたり、図７に示す制御を実行する。また、充電コントローラ１２０は、電気自動車用電池ＥＶＢの充電を行っているときに、図７に示す制御を繰り返し実行する。

【0030】

電気自動車用電池ＥＶＢの充電を開始するにあたり、充電コントローラ１２０は、バッテリパック１１０が有する各単位電池の起電力及び内部抵抗を推定する（Ｓ１０１）。Ｓ１０１において、充電コントローラ１２０は、例えば、単位電池の充放電回数（ｃｙｃｌｅ ｎｕｍｂｅｒ）に基づいて、各単位電池の起電力及び内部抵抗を推定する。充放電回数は、充電放電を繰り返した場合の充放電の回数である。

【0031】

図８は、二次電池の充放電回数と起電力との関係の一例を示す図である。二次電池の起電力は、充放電回数が多くなるにつれて小さくなるが、ある程度充電放電が繰り返されると、しばらく安定する。しかし、二次電池の起電力は、充放電回数が多くなるに伴い二次電池の劣化の度合いが大きくなると、急激に小さくなる。

【0032】

充電コントローラ１２０は、例えば、バッテリパック１１０に使用される単位電池に関する充放電回数と起電力との関係を特定可能なデータを用いて、各単位電池の起電力を推定する。充電コントローラ１２０は、例えば、バッテリパック１１０に使用される単位電池に関する充放電回数と起電力との関係を特定可能なデータとして、充放電回数と起電力との関係を示すデータベースを用いる。また、充電コントローラ１２０は、例えば、バッテリパック１１０に使用される単位電池に関する充放電回数と起電力との関係を特定可能なデータとして、充放電回数と起電力との関係を示す関数を用いる。充電コントローラ１２０は、例えば、バッテリパック１１０に使用される単位電池に関する充放電回数と起電力との関係を特定可能なデータを記憶装置に記憶しておく。また、充電コントローラ１２０は、例えば、バッテリパック１１０に使用される単位電池に関する充放電回数と起電力との関係を特定可能なデータを、起電力を推定するときに外部のコンピュータから収集する。

【0033】

図９は、二次電池の充電回数と内部抵抗との関係の一例を示す図である。二次電池の内部抵抗は、充放電回数が多くなるにつれて大きくなるが、ある程度充電放電が繰り返されると、しばらく安定する。しかし、二次電池の内部抵抗は、充放電回数が多くなるに伴い二次電池の劣化の度合いが大きくなると、急激に大きくなる。

【0034】

充電コントローラ１２０は、例えば、バッテリパック１１０に使用される単位電池に関する充放電回数と内部抵抗との関係を特定可能なデータを用いて、各単位電池の内部抵抗を推定する。充電コントローラ１２０は、例えば、バッテリパック１１０に使用される単位電池に関する充放電回数と内部抵抗との関係を特定可能なデータとして、充放電回数と内部抵抗との関係を示すデータベースを用いる。また、充電コントローラ１２０は、例えば、バッテリパック１１０に使用される単位電池に関する充放電回数と内部抵抗との関係を特定可能なデータとして、充放電回数と内部抵抗との関係を示す関数を用いる。充電コントローラ１２０は、例えば、バッテリパック１１０に使用される単位電池に関する充放電回数と内部抵抗との関係を特定可能なデータを記憶装置に記憶しておく。また、充電コントローラ１２０は、例えば、バッテリパック１１０に使用される単位電池に関する充放電回数と内部抵抗との関係を特定可能なデータを、起電力を推定するときに外部のコンピュータから収集する。

【0035】

また、電気自動車用電池ＥＶＢの充電を開始するにあたり、充電コントローラ１２０は、電気自動車用電池ＥＶＢの状態を特定可能な数値データを収集する（Ｓ１０２）。Ｓ１０２において、充電コントローラ１２０は、電気自動車用電池ＥＶＢの状態を特定可能な数値データを、例えば、電池管理システムＢＭＳから収集する。充電コントローラ１２０は、電気自動車用電池ＥＶＢの状態を特定可能な数値データとして、例えば、電気自動車用電池ＥＶＢを充電するときの許容電流を示す数値データを収集する。充電コントローラ１２０は、電気自動車用電池ＥＶＢの状態を特定可能な数値データとして、例えば、電気自動車用電池ＥＶＢにおける電流スルーレートを示す数値データを収集する。

【0036】

次に、充電コントローラ１２０は、充電電流に関する制約を充足し得る単位電池の組み合わせの候補を導出する（Ｓ１０３）。充電電流に関する制約は、例えば、充電電流が許容電流以下でなければならない、という条件である。また、充電電流に関する制約は、例えば、電気自動車用電池ＥＶＢにおける電流スルーレートを超えてはいけない、という条件である。また、充電電流に関する制約は、例えば、充電電流が許容電流以下でなければならず、電気自動車用電池ＥＶＢにおける電流スルーレートを超えてはいけない、という条件である。

【0037】

Ｓ１０３において、充電コントローラ１２０は、Ｓ１０１にて推定した各単位電池の起電力及び内部抵抗に基づいて、各単位電池を用いたときの放電電流の推定値を算出する。充電コントローラ１２０は、電気自動車用電池ＥＶＢの状態を特定可能な数値データと、各単位電池の放電電流の推定値とを用いて、充電電流に関する制約を充足し得る単位電池の組み合わせの候補を導出する。

【0038】

充電電流に関する制約を充足し得る単位電池の組み合わせがある場合（Ｓ１０４；ＹＥＳ）、充電コントローラ１２０は、適切な充電電流となり得る単位電池の組み合わせを候補から選択する（Ｓ１０５）。Ｓ１０５にて充電コントローラ１２０は、組み合わせに含まれる単位電池の放電電流の推定値を加算して、単位電池の組み合わせ毎に充電電流を算出する。充電コントローラ１２０は、適切な充電電流となり得る単位電池の組み合わせを選択する。適切な充電電流となり得る単位電池の組み合わせは、例えば、充電電流が最も大きくなる単位電池の組み合わせや、充電効率が最も高くなる単位電池の組み合わせである。適切な充電電流となり得る単位電池の組み合わせは、充電の目的に応じて設定されればよい。

【0039】

そして、充電コントローラ１２０は、Ｓ１０５にて選択された組み合わせに含まれる単位電池に対応する開閉器をオンにし、その他の開閉器をオフにする（Ｓ１０６）。Ｓ１０６の制御が実行されることにより、充電スタンド１００は、電気自動車用電池ＥＶＢの充電を開始する。

【0040】

充電スタンド１００は、充電開始前にＳ１０１からＳ１０５の制御を実行することにより、充電開始時の充電電流に関する制約を充足し、適切な充電電流となり得る組み合わせの単位電池を用いて充電を開始できる。

【0041】

ところで、バッテリパック１１０に含まれる各単位電池の起電力は、前述のとおり、充放電回数が多くなるにつれて小さくなる。また、バッテリパック１１０に含まれる各単位電池の内部抵抗は、前述のとおり、充放電回数が多くなるにつれて大きくなる。また、電気自動車用電池ＥＶＢを充電するときの充電電流に関する制約は、充電しているときにも変化する。そこで、充電コントローラ１２０は、充電しているときにも、Ｓ１０１からＳ１０６の制御を繰り返し実行する。

【0042】

充電コントローラ１２０は、Ｓ１０６の制御を実行した後、単位電池の組み合わせを見直す契機となる条件が成立したかを判定する（Ｓ１０７）。単位電池の組み合わせを見直す契機となる条件は、例えば、特定時間が経過したことである。充電コントローラ１２０は、例えば、特定時間が経過したときに、単位電池の組み合わせを見直す契機となる条件が成立したと判定する。また、単位電池の組み合わせを見直す契機となる条件は、例えば、充電電流に関する制約が変わることである。充電コントローラ１２０は、例えば、電気自動車用電池ＥＶＢの許容電流が変わったときに、充電電流に関する制約が変わり、単位電池の組み合わせを見直す契機となる条件が成立したと判定する。また、充電コントローラ１２０は、例えば、電気自動車用電池ＥＶＢの電流スルーレートが変わったときに、充電電流に関する制約が変わり、単位電池の組み合わせを見直す契機となる条件が成立したと判定する。

【0043】

Ｓ１０７にて単位電池の組み合わせを見直す契機となる条件が成立していない場合（Ｓ１０７）、充電コントローラ１２０は、条件が成立するまで待機する。

【0044】

単位電池の組み合わせを見直す契機となる条件が成立した場合（Ｓ１０７；ＹＥＳ）、充電コントローラ１２０は、Ｓ１０１以降の制御を再び実行する。Ｓ１０７の制御を実行した後にＳ１０１以降の制御を再び実行する場合、充電コントローラ１２０は、充電しているときにＳ１０１以降の処理を実行していることになる。

【0045】

充電スタンド１００は、充電時にもＳ１０１からＳ１０５の制御を実行することにより、充電時の充電電流に関する制約を充足し、適切な充電電流となり得る組み合わせの単位電池を用いて充電を継続できる。

【0046】

Ｓ１０１にて推定された各単位電池の起電力又は内部抵抗が変化し、Ｓ１０６の処理が再び実行される場合、単位電池の組み合わせは、現在の組み合わせとは異なる組み合わせとなり得る。換言すれば、充電スタンド１００は、バッテリパック１１０が有する単位電池の起電力及び内部抵抗の推定値に応じて、各単位電池のうち、電気エネルギーを供給するために用いられる単位電池の組み合わせが異なる。例えば、電気エネルギーを供給するために用いられる単位電池の組み合わせは、バッテリパック１１０が有する単位電池の充放電回数に基づいて推定される起電力及び内部抵抗の推定値に応じて異なる。

【0047】

Ｓ１０２にて収集された電気自動車用電池ＥＶＢの状態を特定可能な数値データが変化し、Ｓ１０６の処理が再び実行される場合、単位電池の組み合わせは、現在の組み合わせとは異なる組み合わせとなり得る。換言すれば、充電スタンド１００は、電気自動車用電池ＥＶＢの状態が第１状態であるときと第２状態であるときとで、電気エネルギーを供給するために用いられる単位電池の組み合わせが異なる。更に換言すれば、充電スタンド１００は、電気自動車用電池ＥＶＢの状態が変化したときに、電気エネルギーを供給するために用いられる二次電池の組み合わせが切り替わる。

【0048】

Ｓ１０２にて収集された電気自動車用電池ＥＶＢの許容電流を示す数値データが変化し、Ｓ１０６の処理が再び実行される場合、単位電池の組み合わせは、現在の組み合わせとは異なる組み合わせとなり得る。換言すれば、充電スタンド１００は、電気自動車用電池ＥＶＢを充電するときの許容電流が第１値であるときと第２値であるときとで、電気エネルギーを供給するために用いられる単位電池の組み合わせが異なる。更に換言すれば、充電スタンド１００は、電気自動車用電池ＥＶＢを充電するときの許容電流が変化したときに、電気エネルギーを供給するために用いられる単位電池の組み合わせが切り替わる。

【0049】

Ｓ１０２にて収集された電気自動車用電池ＥＶＢにおける電流スルーレートを示す数値データが変化しＳ１０６の処理が再び実行される場合、単位電池の組み合わせは、現在の組み合わせとは異なる組み合わせとなり得る。換言すれば、充電スタンド１００は、電気自動車用電池ＥＶＢにおける電流スルーレートが第１割合であるときと第２割合であるときとで、電気エネルギーを供給するために用いられる単位電池の組み合わせが異なる。更に換言すれば、電気自動車用電池ＥＶＢにおける電流スルーレートが変化したときに、電気エネルギーを供給するために用いられる単位電池の組み合わせが切り替わる。

【0050】

Ｓ１０１からＳ１０７の制御は、Ｓ１０４にて充電電流に関する制約を充足し得る単位電池の組み合わせがなくなるまで繰り返し実行される。Ｓ１０４にて充電電流に関する制約を充足し得る単位電池の組み合わせがない場合（Ｓ１０４；ＮＯ）、充電コントローラ１２０は、図７に示す制御を終了する。ここで、充電電流に関する制約は、完全充電に近づくにつれて厳しくなる。したがって、充電電流に関する制約を充足し得る単位電池の組み合わせは、電気自動車用電池ＥＶＢが完全充電されたときに導出できなくなる。完全充電（ｆｕｌｌ ｃｈａｒｇｅ）は、反応し得る全ての活物質が、放電前の状態に戻るまで充電することである。完全充電は、満充電とも称される。Ｓ１０４の制御を実行されることにより、電気自動車用電池ＥＶＢは、過充電（ｏｖｅｒｃｈａｒｇｅ）となることがない。過充電は、完全充電状態に達した後の充電である。

【0051】

以上、本発明について実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は、上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に多様な変更又は改良を加えることが可能であることは、当業者に明らかである。また、技術的に矛盾しない範囲において、特定の実施形態について説明した事項は、他の実施形態に適用することができる。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることは、特許請求の範囲の記載から明らかである。

【0052】

上記実施形態における充電スタンド１００は、充電器の一例である。充電器は、充電スタンド１００に限定されない。充電器は、例えば、ＵＳＢ充電器であってよい。ＵＳＢ充電器（ＵＳＢ Ｂａｔｔｅｒｙ ｃｈａｒｇｅｒ）は、電子機器の内蔵バッテリーに充電する装置のうち、接続方式にＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）を採用しているものである。充電器がＵＳＢ充電器である場合、充電対象の二次電池は、例えば、電子機器の内蔵バッテリーであってよい。

【0053】

上記実施形態において、充電スタンド１００は、充電ケーブルＯＣを介して電気エネルギーを供給する。しかし、充電スタンド１００が電気エネルギーを供給する方式は、コンダクティブ充電に限定されない。コンダクティブ充電（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｃｈａｒｇｅｒ）は、接触器を用いて充電電力を供給する方式である。充電スタンド１００は、インダクティブ充電により電気エネルギーを供給してよい。インダクティブ充電（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ ｃｈａｒｇｅｒ）は、電磁誘導を利用して充電電力を供給する方式である。インダクティブ充電は、非接触式充電とも称される。インダクティブ充電により電気エネルギーを供給する場合、充電スタンド１００は、無線通式を備えていればよい。無線通信機（ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ）は、インタラクティブ方式の充電スタンド１００と、電気自動車ＥＶの電池管理システムＢＭＳとの間の充電制御信号伝達に使用する装置である。無線通信機は、トランシーバ、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）モジュールとも称される。

【0054】

上記実施形態におけるバッテリパック１１０は、複数の単位電池を並列に接続した１組の電池である。バッテリパック１１０は、複数の単位電池を並列に接続した１組の電池に限定されない。バッテリパック１１０は、例えば、複数の単電池を並列に接続した１組の電池であってよい。単電池は、組電池が有する二次電池の一例である。

【0055】

上記実施形態における複数の単位電池は、互いに同じ種類であり、個々の単位電池が劣化していない状態において、互いに同じ内部抵抗である。しかし、複数の単位電池は、互いに異なる種類であって、個々の単位電池が劣化していない状態において、互いの内部抵抗が異なっていてよい。

【0056】

上記実施形態において、充電コントローラ１２０は、電気自動車用電池ＥＶＢを充電するときの許容電流を示す数値データ、及び電気自動車用電池ＥＶＢにおける電流スルーレートを示す数値データを収集する。しかし、充電コントローラ１２０は、許容電流を示す数値データと、電流スルーレートを示す数値データとのうち、いずれか一方の数値データを収集してよい。

【0057】

上記実施形態において、充電コントローラ１２０は、電気自動車用電池ＥＶＢを充電するときの許容電流を示す数値データ、及び電気自動車用電池ＥＶＢにおける電流スルーレートを示す数値データを収集する。しかし、充電コントローラ１２０は、電気自動車用電池ＥＶＢの状態を特定可能な数値データとして、許容電流を示す数値データ、及び電流スルーレートを示す数値データ以外の数値データを収集してよい。充電コントローラ１２０は、電気自動車用電池ＥＶＢの状態を特定可能な数値データとして、例えば、充電電流を示す数値データを収集してよい。

【0058】

上記実施形態において、コンバータ１３０は、電気自動車用電池ＥＶＢを充電するためには用いられない。しかし、コンバータ１３０は、電気自動車用電池ＥＶＢを充電するために用いられてよい。電気自動車用電池ＥＶＢを充電するためにコンバータ１３０を用いる場合であっても、コンバータ１３０の定格入力容量は、バッテリパック１１０を充電するために必要十分な値に設定される。

【0059】

上記実施形態において、充電コントローラ１２０は、単位電池の充放電回数に基づいて、各単位電池の起電力及び内部抵抗を推定する。しかし、各単位電池の起電力及び内部抵抗を推定する方法は、単位電池の充放電回数に基づいて推定する方法に限定されない。充電コントローラ１２０は、例えば、バッテリパック１１０が有する単位電池を最後に充電又は放電したときの電池状態に基づいて起電力及び内部抵抗を推定してよい。単位電池を最後に充電又は放電したときの電池状態に基づいて起電力及び内部抵抗を推定する場合、バッテリパック１１０は、各単位電池が充電放電したときの放電電流を検出可能な電流センサを備えていればよい。電流センサ（ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｅｎｓｏｒ）は、電流を検出して電圧信号に変換する機器である。また、バッテリパック１１０は、各単位電池が充電放電したときの放電電圧を検出可能な電圧センサを備えていればよい。電圧センサ（ｖｏｌｔａｇｅ ｓｅｎｓｏｒ）は、電圧を検出して電圧信号に変換する機器である。バッテリパック１１０に使用される単位電池の起電力は、単位電池の放電電流が０（Ａ）となるときの単位電池の放電口の電圧値である。電圧センサを用いる場合、充電コントローラ１２０は、単位電池の起電力を推定するにあたり、電圧センサによる計測値を用いて推定値を補正してよい。もしくは、電圧センサを用いる場合、充電コントローラ１２０は、電圧センサによる計測値を単位電池の起電力とみなしてよい。また、単位電池の内部抵抗は、単位電池の放電口の電流値及び電圧値を用いて算出できる。電流センサ及び電圧センサを用いる場合、充電コントローラ１２０は、単位電池の内部抵抗を推定するにあたり、電流センサ及び電圧センサによる計測値を用いて推定値を補正してよい。もしくは、電流センサ及び電圧センサを用いる場合、充電コントローラ１２０は、電流センサ及び電圧センサによる計測値を用いて推定値を算出してよい。

【0060】

上記実施形態において、第１単位電池１１１Ａ、第２単位電池１１１Ｂ及び第３単位電池１１１Ｃは、互いに同じ種類であってもよいし、互いに異なる種類であってもよい。

【0061】

上記実施形態において、充電コントローラ１２０は、バッテリパック１１０が有する各単位電池の起電力及び内部抵抗の推定値を用いることにより、バッテリパック１１０が劣化しているかを診断できる。例えば、充電スタンド１００の管理者は、充電コントローラ１２０によりバッテリパック１１０が劣化していると診断された場合、バッテリパック１１０を交換すればよい。

【0062】

上記実施形態において、充電コントローラ１２０は、バッテリパック１１０が有する各単位電池の起電力及び内部抵抗の推定値を用いることにより、各単位電池が劣化しているかを診断できる。例えば、充電スタンド１００の管理者は、充電コントローラ１２０により劣化している診断された単位電池を交換すればよい。例えば、充電スタンド１００の管理者は、充電コントローラ１２０により劣化している診断された単位電池がある場合、バッテリパック１１０を交換すればよい。

【0063】

特許請求の範囲、明細書、及び図面中において示した事項における動作、手順、ステップ及び段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示していない。また、各処理の実行順序は、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現し得ることに留意すべきである。各処理の実行順序は、特許請求の範囲、明細書、及び図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

【符号の説明】

【0064】

１００ 充電スタンド
１１０ バッテリパック
１１１Ａ 第１単位電池
１１１Ｂ 第２単位電池
１１１Ｃ 第３単位電池
１１２Ａ 第１開閉器
１１２Ｂ 第２開閉器
１１２Ｃ 第３開閉器
１２０ 充電コントローラ
１３０ コンバータ
ＢＭＳ 電池管理システム
ＥＶ 電気自動車
ＥＶＢ 電気自動車用電池
ＯＣ 充電ケーブル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】