特許 7399750 急速充電装置及び急速充電方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-08

(45)【発行日】2023-12-18

(54)【発明の名称】急速充電装置及び急速充電方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/04 20060101AFI20231211BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20231211BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20231211BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20231211BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20231211BHJP

   H01M 10/633 20140101ALI20231211BHJP

   H01M 10/6568 20140101ALI20231211BHJP

   H01M 10/6556 20140101ALI20231211BHJP

   H01M 10/615 20140101ALI20231211BHJP

   H01M 10/6571 20140101ALI20231211BHJP

   B60L 53/30 20190101ALI20231211BHJP

   B60L 58/26 20190101ALI20231211BHJP

【ＦＩ】

H02J7/04 L

H01M10/44 Q

H01M10/48 301

H01M10/613

H01M10/625

H01M10/633

H01M10/6568

H01M10/6556

H01M10/615

H01M10/6571

B60L53/30

B60L58/26

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020036194

(22)【出願日】2020-03-03

(65)【公開番号】P2021141674

(43)【公開日】2021-09-16

【審査請求日】2022-11-28

(73)【特許権者】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106002

【弁理士】

【氏名又は名称】正林 真之

(74)【代理人】

【識別番号】100120891

【弁理士】

【氏名又は名称】林 一好

(74)【代理人】

【識別番号】100160794

【弁理士】

【氏名又は名称】星野 寛明

(72)【発明者】

【氏名】谷内 拓哉

(72)【発明者】

【氏名】大田 正弘

【審査官】清水 祐樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－２７７８３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２１９２２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５２６１２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０１０５０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２７３３４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－００５６６２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ １０／４２ － １０／６６７

Ｈ０２Ｊ ７／００ － ７／１２

Ｈ０２Ｊ ７／３４ － ７／３６

Ｂ６０Ｌ １／００ － ３／１２

Ｂ６０Ｌ ７／００ － １３／００

Ｂ６０Ｌ １５／００ － ５８／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

二次電池としての固体電池に電流を供給する充電部と、
前記固体電池の温度を取得する温度取得部と、
前記温度取得部により取得された温度が所定温度以上である場合、前記固体電池を冷却する制御を行う制御部と、を有し、
前記制御部は、前記固体電池の内部抵抗に対する前記固体電池の温度変化を示す曲線において、複数の変曲点を検出し、
前記所定温度は、前記複数の変曲点のうち、最も高温側の変曲点に対応する温度である、急速充電装置。

【請求項2】

前記温度取得部により取得される固体電池の温度は、タブ温度である、請求項１に記載の急速充電装置。

【請求項3】

前記二次電池の種類を識別する識別部を有し、
前記制御部は、前記識別部により前記二次電池が固体電池であると識別され、かつ、前記温度取得部により取得された温度が所定温度以上である場合に、前記固体電池を冷却する制御を行う、請求項１又は２に記載の急速充電装置。

【請求項4】

二次電池としての固体電池の温度を取得する温度取得ステップと、
前記温度取得ステップにより取得された温度が所定温度以上であるか否かを判定する判定ステップと、
前記固体電池及び冷却システムのうち少なくともいずれかに電流を供給する給電ステップと、を有し、
前記給電ステップでは、前記温度取得ステップにより取得された温度が前記所定温度以上である場合、前記冷却システムに対してのみ給電を行い、前記固体電池を冷却し、
前記所定温度は、前記固体電池の内部抵抗に対する前記固体電池の温度変化を示す曲線における、複数の変曲点のうち、最も高温側の変曲点に対応する温度である、急速充電方法。

【請求項5】

前記温度取得ステップにより取得される固体電池の温度は、タブ温度である、請求項４に記載の急速充電方法。

【請求項6】

前記二次電池の種類を識別する識別ステップを有する、請求項４又は５に記載の急速充電方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、急速充電装置及び急速充電方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、二次電池を充電する充電装置に関する技術が提案されている。例えば、高出力かつ大容量の二次電池を電気自動車やハイブリッド電気自動車のモータ駆動用等の用途に用いる場合、二次電池を急速充電する必要が生じる。従って、二次電池を急速充電可能な急速充電装置や急速充電方法に関する技術が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１０－１０４１０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１には、ハイブリッド車両の制御方法として、バッテリが充電される可能性があると判定されたときに、バッテリ冷却手段によりバッテリを冷却するバッテリ冷却工程を含むハイブリッド車両の制御方法が開示されている。また、上記バッテリ冷却工程として、バッテリが急速充電される可能性があると判定されたとき、バッテリ冷却手段の冷却力を大きくする構成が開示されている。

【0005】

上記バッテリとしては、従来からリチウムイオン電池が主に用いられている。リチウムイオン電池の電解液は、通常、可燃性の有機溶媒であるため、熱に対する安全性を担保する必要がある。また、高温での充電により劣化反応が進行する。従って、特許文献１に開示されるように、急速充電の際はバッテリを冷却する必要がある。一方、高エネルギー密度を有し、かつ熱に対する安全性が高い固体電解質を用いた固体電池に関する技術が近年提案されている。しかし、固体電池を急速充電する急速充電装置及び急速充電方法についでは、十分な検討がなされていないのが現状である。

【0006】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、固体電池を急速充電する際の効率に優れる急速充電装置及び急速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】

【0007】

本発明は、二次電池としての固体電池に電流を供給する充電部と、前記固体電池の温度を取得する温度取得部と、前記温度取得部により取得された温度が所定温度以上である場合、前記固体電池を冷却する制御を行う制御部と、を有する急速充電装置に関する。

【0008】

前記制御部は、前記固体電池の内部抵抗に対する前記固体電池の温度変化を示す曲線において、複数の変曲点を検出し、前記所定温度は、前記複数の変曲点のうち、高温側の変曲点に対応する温度であることが好ましい。

【0009】

前記所定温度は６０℃であってもよい。

【0010】

前記所定温度は８０℃であってもよい。

【0011】

前記温度取得部により取得される固体電池の温度は、タブ温度であってもよい。

【0012】

前記二次電池の種類を識別する識別部を有し、前記制御部は、前記識別部により前記二次電池が固体電池であると識別され、かつ、前記温度取得部により取得された温度が所定温度以上である場合に、前記固体電池を冷却する制御を行うことが好ましい。

【0013】

また、本発明は、二次電池としての固体電池の温度を取得する温度取得ステップと、前記温度取得ステップにより取得された温度が所定温度以上であるか否かを判定する判定ステップと、前記固体電池及び冷却システムのうち少なくともいずれかに電流を供給する給電ステップと、を有し、前記固体電池の温度は、所定温度未満となるように維持される、急速充電方法に関する。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、固体電池を急速充電する際の効率に優れる急速充電装置及び急速充電方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本実施形態に係る急速充電装置により充電される二次電池モジュールを示す図である。

【図2】本実施形態に係る急速充電装置により充電される二次電池を示す図である。

【図3】本実施形態に係る急速充電装置により充電される二次電池の各種パラメータを模式的に示すグラフである。

【図4】本実施形態に係る急速充電方法を示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施形態について説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明を例示するものであって、本発明は以下に限定されるものではない。

【0017】

＜急速充電装置＞
本実施形態に係る急速充電装置は、二次電池としての固体電池の急速充電が可能な装置である。固体電池は、例えば大電流、高電圧を要する車載用等の用途に用いられる、複数の固体電池を組み合わせてモジュール化された固体電池モジュールである。
本実施形態に係る急速充電装置は、識別部と、温度取得部と、充電部と、制御部と、を有する。急速充電装置は、充電対象である固体電池及び固体電池を冷却する冷却システムと、ＣＡＮ通信等の通信手段により通信可能に構成される。

【0018】

識別部は、充電対象である二次電池の種類を識別する。識別部は、例えば二次電池とのＣＡＮ通信等の通信手段により得られる電池識別情報を取得することで、二次電池の種類を識別する。以下、識別部により識別された二次電池が固体電池であるものとして説明する。

【0019】

温度取得部は、固体電池の温度を取得する。温度取得部は、例えば、固体電池モジュールに備えられる温度センサにより測定されるタブ温度を取得可能である。タブ温度は、例えば、後述する固体電池モジュール１００の正極タブ１０４及び負極タブ１０９の温度である。温度取得部は、タブ温度等の温度を固体電池とのＣＡＮ通信等の通信手段により取得できる。温度取得部は、固体電池の充電電流、充電電圧、充電時間、外気温度、及び電池の劣化状態ＳＯＨのうち少なくともいずれかを含む測定値を取得し、上記測定値から固体電池の電池温度を推定してもよい。ＳＯＨは、固体電池の劣化状態を示す数値であり、固体電池の現在の満放電容量を初期の満放電容量で除算し、１００を乗じた数値である。

【0020】

充電部は、固体電池に電流を供給する。充電部は、例えば、外部の交流電源と電力線により接続され、外部の交流電源から供給される交流電力を直流電力に整流する整流回路を有する。また、充電部は、固体電池に供給される電流の大きさを調整可能である。充電部と固体電池は、例えばコネクタ等を介し電力線により接続される。

【0021】

冷却システムは、例えば急速充電装置の外部に設けられる、固体電池を冷却可能なシステムである。冷却システムは、例えば後述する固体電池モジュール１００に設けられる冷却水１１９を循環可能なポンプ等の循環装置を有し、固体電池モジュール１００から発生する熱を外部と熱交換可能な構成を有する。冷却システムは、例えば充電部と電力線により接続され、充電部から供給される電力により上記循環装置等を稼働できる。

【0022】

（制御部）
制御部は、上記識別部、温度取得部、充電部、及び外部に設けられる固体電池の冷却システムと通信可能に構成される。制御部は、温度取得部により取得された固体電池の温度が所定温度Ｔ２以上である場合、固体電池を冷却する制御を行う。例えば、上記冷却システムを稼働させる制御を行う。また、上記に加え、固体電池の急速充電時に固体電池に供給される充電電流Ｉ_１を低下させる制御を行ってもよい。上記制御により、固体電池の温度は所定温度Ｔ２に達した後、所定温度Ｔ２未満の一定の温度領域内に維持される。

【0023】

制御部は、温度取得部により取得された固体電池の温度が所定温度Ｔ０未満である場合、固体電池を加温する制御を行ってもよい。固体電池の温度が所定温度Ｔ０未満である場合、通常の条件で充電を行うと電析が起こるリスクがある。このため、制御部は、ヒーター等で固体電池を加温する制御を行ってもよい。又は、充電時のセル自体の発熱を利用し、固体電池の温度を所定温度Ｔ０以上に上昇させる制御を行うことができる。上記充電を行う場合、電析が起こるリスクを低下させるため、充電電流Ｉ_１を通常時よりも小さくすることが好ましい。

【0024】

制御部による、上記所定温度Ｔ０及びＴ２の検出方法について以下に説明する。制御部は、内部抵抗に対する固体電池の温度変化をグラフ上にプロットし、変曲点を検出する。具体的には、内部抵抗に関するパラメータをＹ軸：ｌｎＲ（Ｒ：内部抵抗）とし、温度に関するパラメータをＸ軸：１０００／Ｔ（Ｔ：温度（Ｋ））として、アレニウスプロットを作成し、該アレニウスプロットから近似曲線を求める。次に、該近似曲線の変曲点を２階微分法により求める。上記求めた複数の変曲点のうち、高温側の変曲点に対応する温度を所定温度Ｔ２とし、低温側の変曲点に対応する温度を所定温度Ｔ０とする。所定温度Ｔ２は、最も高温側の変曲点に対応する温度としてもよく、所定温度Ｔ０は、最も低温側の変曲点に対応する温度としてもよい。

【0025】

所定温度Ｔ２は、上記以外に例えば６０℃であることが好ましく、８０℃であってもよい。固体電池は、６０℃以上又は８０℃以上における充電効率に優れるため、上記構成により、好ましい充電効率が得られる。なお、固体電池を構成する部材の耐用温度を考慮し、所定温度Ｔ２を設定してもよい。

【0026】

制御部により行われる制御の内容について、図面を参照して以下説明する。図３は、固体電池が充電される際の固体電池の充電電流、充電器供給電流、及び電池平均温度の推移について、模式的に示すグラフである。図３上、点線で示す充電器供給電流及び、実線で示す充電電流は、図３の左側のＹ軸に示される電流（Ａ）に対応する。図３上、一点鎖線で示す電池平均温度は、図３の右側のＹ軸に示される電池平均温度（℃）に対応する。図３のＸ軸であるＳＯＣ（％）は、固体電池の充電率を示す。ＳＯＣは、固体電池の残容量を固体電池の満放電容量で除算し、１００を乗じた数値である。

【0027】

図３中の領域ａは、固体電池の充電開始直後から、固体電池の電池平均温度が所定温度Ｔ１（図３上では６０℃）に達するまでの領域である。領域ａでは、充電部から供給可能な最大電流が固体電池に供給される制御が行われる。領域ａでは、冷却システム等の固体電池を冷却する装置は作動しておらず、充電器供給電流と充電電流は等しい。領域ａでは、固体電池に電流が供給され、ＳＯＣが上昇するに従い、電池平均温度が上昇する。これにより、固体電池の電池平均温度を充電効率の高い温度領域にまで速やかに上昇させることができる。

【0028】

図３中の領域ｂは、固体電池の電池平均温度が所定温度Ｔ１に達した直後から、充電電流が低下されるまでの間の領域である。領域ｂでは、固体電池の冷却システムを稼働させる制御が行われる。即ち、充電器供給電流の一部が、冷却システムの稼働用に消費される。従って、充電器供給電流から上記冷却システム等の稼働用に消費される電流が差し引かれた電流が充電電流となり、充電器供給電流と充電電流との間に差が生じる。領域ｂでは、電池平均温度は所定温度Ｔ１に略維持される。

【0029】

図３中の領域ｃは、充電電流の低下開始後から、ＳＯＣが所定の数値に達して充電が完了するまでの間の領域である。領域ｃでは、固体電池に対する充電電流を低下させる制御が行われる。上記制御により、固体電池の発熱量を低下できる。領域ｃでは、冷却システム等の装置の稼働も継続される。充電電流の低下量や低下開始のタイミングは、例えば、冷却システム稼働用の電力が充電電流に対して大きくなり過ぎることによる充電効率の低下等を考慮して任意に決定できる。また、図３に示すように、冷却システム等の作動を継続させると共に、充電電流を徐々に低下させるような制御を行うことが好ましい。これにより、電池平均温度を所定温度Ｔ１に維持することができる。

【0030】

＜二次電池＞
本実施形態に係る急速充電装置の充電対象である二次電池としての固体電池は、固体の電解質を備える二次電池である。固体電池は、電解質が液体であるリチウムイオン電池等よりも耐熱性に優れ、高温での充電が可能である。例えば、電池劣化や安全性を考慮した場合、リチウムイオン電池の充電温度の上限は４０℃前後であるが、固体電池は充電温度を６０℃以上、又は８０℃以上とした場合に、優れた充電効率が得られる。
固体電池を大電流、高電圧を要する車載用等の用途に用いる場合、複数の固体電池を組み合わせてモジュール化した固体電池モジュールが用いられる。本実施形態に係る急速充電装置の充電対象である固体電池モジュールの構成に関して、図面を用いて以下説明する。

【0031】

（固体電池）
図１は、固体電池モジュール１００の構成を示す断面図である。固体電池モジュール１００は、複数の固体電池セル１０１と、モジュール構成部材１１０と、トップカバー１１３と、バインドバー１１４と、ロワープレート１１５と、セパレータ１１６と、エンドプレート１１７と、熱伝導材１１８と、冷却水１１９と、を備える。

【0032】

固体電池セル１０１は、正極層と、負極層と、正極層と負極層との間に配置される固体電解質層と、からなる積層体（図示省略）を備える。固体電池セル１０１の上記構成は特に制限されず、公知のものが用いられる。固体電池セル１０１は、図１に示すように、所定の方向に略平行となるように複数配置される。隣接する固体電池セル１０１間には、セパレータ１１６が配置される。セパレータ１１６により、隣接する固体電池セル１０１間を絶縁し、均等な圧力を付与できる。複数の固体電池セル１０１及びセパレータ１１６の両端には、エンドプレート１１７及びバインドバー１１４が配置される。エンドプレート１１７により、複数の固体電池セル１０１に面圧を付与して整列が維持され、バインドバー１１４により複数の固体電池セル１０１の結束性が高められる。

【0033】

固体電池モジュール１００の上面は、図１に示すように、トップカバー１１３で覆われ、電気絶縁性が保たれる。複数の固体電池セル１０１は、バインドバー１１４によってロワープレート１１５に固定され、形状が維持される。ロワープレート１１５は、固体電池モジュール１００の底面に配置される。ロワープレート１１５には、固体電池セル１０１の積層体からの熱を伝導させ、冷却する目的で、シリコーンコンパウンド等の熱伝導材１１８、及び冷却水１１９が配置される。冷却水１１９は、例えば冷却システムにおけるポンプ等の循環装置により循環可能であり、外部と熱交換可能に構成される。

【0034】

モジュール構成部材１１０は、固体電池モジュール１００の上部に配置される。図２は、図１におけるＡ－Ａ’断面図である。図２に示すように、モジュール構成部材１１０は、正極タブ１０４と、端子１０５と、バスバー１０６と、電圧検出線１０７と、サーミスタ１０８と、負極タブ１０９と、を含む。正極タブ１０４及び負極タブ１０９は、それぞれ固体電池セル１０１における正極層及び負極層と電気的に接続される。正極タブ１０４及び負極タブ１０９は、特に制限されないが、例えば積層体が収容される電池ケース１０３の内部に収容される。正極タブ１０４及び負極タブ１０９は、固体電池モジュール１００の中でも高温となる部位である。

【0035】

上記以外に、固体電池モジュール１００は、固体電池モジュール１００の温度、電圧、電流等を測定可能な複数のセンサ（図示省略）を有する。上記センサで測定可能な温度には、正極タブ１０４及び負極タブ１０９の温度が含まれる。
上記複数のセンサはセンサユニットとして構成されていてもよい。上記複数のセンサは、ＣＡＮ通信線（図示省略）により、急速充電装置における温度取得部とＣＡＮ通信可能に構成される。

【0036】

＜急速充電方法＞
本実施形態に係る急速充電方法について、図４に示すフロー図を用いて以下説明する。
図４に示すように、本実施形態に係る急速充電方法は、識別ステップＳ１と、ＳＯＣ取得ステップＳ２と、ＳＯＣ確認ステップＳ３及びＳ１１と、電池温度取得ステップＳ４と、電池温度確認ステップＳ５、Ｓ７及びＳ９と、加温ステップＳ６と、給電ステップＳ８、Ｓ１０、Ｓ１２及び１３と、を有する。

【0037】

識別ステップＳ１により、充電対象である二次電池の種類を識別する。本実施形態に係る急速充電方法の充電対象は、二次電池としての固体電池である。充電対象の二次電池として、リチウムイオン電池等の他の二次電池が含まれていてもよい。識別ステップＳ１により、充電対象の二次電池は固体電池であると識別した場合、ＳＯＣ取得ステップＳ２に進む。識別ステップＳ１により、充電対象の二次電池は固体電池以外であると識別した場合、処理を終了する。なお、処理終了後に、充電対象の二次電池に対応する他の急速充電方法を実行してもよい。

【0038】

ＳＯＣ取得ステップＳ２では、固体電池の充電率であるＳＯＣを取得する。ＳＯＣは、固体電池の充電率を示し、固体電池の残容量を固体電池の満放電容量で除算し、１００を乗じた数値である。ＳＯＣ取得ステップＳ２の後、ＳＯＣ確認ステップＳ３に進む。

【0039】

ＳＯＣ確認ステップＳ３では、Ｓ２で取得した固体電池のＳＯＣ（Ｘ）が、予め定めるＳＯＣ（Ｘ_２）未満であるか否かを判断する。Ｘ_２は、１００以下の任意の数値に設定できる。ＳＯＣ確認ステップＳ３でＹＥＳと判断された場合、即ち、ＳＯＣ（Ｘ）がＸ_２未満であると判断された場合、電池温度取得ステップＳ４に進む。ＳＯＣ（Ｘ）がＸ_２以上であると判別された場合、固体電池の充電は完了した、又は充電を要しない、と判断して、処理を終了する。

【0040】

温度取得ステップＳ４では、充電対象である固体電池の電池温度Ｔを取得する。温度取得ステップＳ４により取得される固体電池の温度は、固体電池の中でも高温となる、例えば、正極タブ１０４及び負極タブ１０９のうち少なくともいずれかの温度である。温度取得ステップＳ４では、複数の固体電池セル１０１の複数の正極タブ１０４及び負極タブ１０９の温度を取得して平均値を算出し、電池温度Ｔとしてもよい。又は、固体電池の充電電流、充電電圧、充電時間、外気温度、及び電池の劣化状態ＳＯＨのうち少なくともいずれかを含むパラメータから、固体電池の電池温度を推定してもよい。温度取得ステップＳ４の後、電池温度確認ステップＳ５に進む。

【0041】

電池温度確認ステップＳ５では、Ｓ４で取得した固体電池の電池温度Ｔが、温度Ｔ０以上であるか否かを判断する。この判断がＮＯである場合、即ち、電池温度ＴがＴ０未満である場合、通常の充電を行うと電析リスクがあるため、加温ステップＳ６に進む。この判断がＹＥＳである場合、即ち、電池温度ＴがＴ０以上である場合、電池温度確認ステップＳ７に進む。

【0042】

加温ステップＳ６では、ヒーター等を用いて固体電池の加温を行う。又は、充電電流Ｉ_１＝供給電流Ｉ_０、冷却システム電流Ｉ_２＝０として、固体電池の充電を行う。加温ステップ６により、固体電池の電池温度Ｔが、電析リスクのある温度域以上の温度域である、温度Ｔ０以上の温度域にまで速やかに上昇される。充電を行う場合の充電電流Ｉ_１は、電析が起こらないように、通常の充電における電流よりも小さい電流とすることが好ましい。加温ステップＳ６の後、温度取得ステップＳ４に進み、電池温度ＴがＴ０以上となるまで加温ステップＳ６を繰り返し行う。

【0043】

電池温度確認ステップＳ７では、Ｓ４で取得した固体電池の電池温度Ｔが、温度Ｔ１以上であるか否かを判断する。この判断がＮＯである場合、即ち、電池温度ＴがＴ０以上Ｔ１未満である場合、給電ステップＳ８に進む。この判断がＹＥＳである場合、電池温度確認ステップＳ９に進む。

【0044】

給電ステップＳ８では、充電電流Ｉ_１＝供給電流Ｉ_０、冷却システム電流Ｉ_２＝０として、固体電池の充電を行う。この場合、充電電流Ｉ_１＝供給電流Ｉ_０は、急速充電器の供給電力Ｐが最大電力（Ｐ_ｍａｘ）となる電流である。給電ステップＳ８により、充電時間を短縮できると共に、固体電池の電池温度Ｔが、充電効率の高い温度域である、温度Ｔ１以上の温度域に達するまでに要する時間を短縮できる。給電ステップＳ８の後、ＳＯＣ取得ステップＳ２に進み、充電が完了するまで処理を継続する。

【0045】

電池温度確認ステップＳ９では、Ｓ４で取得した固体電池の電池温度Ｔが、温度Ｔ２以上であるか否かを判断する。この判断がＮＯである場合、即ち、電池温度ＴがＴ１以上Ｔ２未満である場合、ＳＯＣ確認ステップＳ１１に進む。この判断がＹＥＳである場合、即ち、電池温度ＴがＴ２以上である場合、給電ステップＳ１０に進む。

【0046】

給電ステップＳ１０では、充電電流Ｉ_１＝０、冷却システム電流Ｉ_０＝Ｉ_２として、固体電池の充電を行う。給電ステップＳ１０により、固体電池の電池温度Ｔが、充電が禁止される温度域である温度Ｔ２以上の温度域である場合には充電が行われず、冷却システムに対してのみ給電が行われる。このため、固体電池の電池温度Ｔは、温度Ｔ２未満の温度域にまで速やかに下降される。給電ステップＳ１０の後、電池温度取得ステップＳ４に進み、電池温度がＴ２未満となるまで固体電池の冷却が行われる。

【0047】

ＳＯＣ確認ステップＳ１１では、Ｓ２で取得した固体電池のＳＯＣ（Ｘ）が、予め定めるＳＯＣ（Ｘ_１）以上であるか否かを判断する。この判断がＮＯである場合、給電ステップＳ１２に進む。この判断がＹＥＳである場合、給電ステップＳ１３に進む。

【0048】

給電ステップＳ１２では、充電電流Ｉ_１＝供給電流Ｉ_０－冷却システム電流Ｉ_２として充電を行う。なお、充電電流Ｉ_１＞冷却システム電流Ｉ_２となるようにする。給電ステップＳ１２により、固体電池の電池温度Ｔを、充電効率の高い温度域である、Ｔ１以上Ｔ２未満の温度域に維持できる。また、充電電流Ｉ_１＞冷却システム電流Ｉ_２となるように充電が行われるため、冷却システム電流Ｉ_２が充電電流Ｉ_１よりも高い、非効率な状態での充電が行われることがない。給電ステップＳ１２の後、ＳＯＣ取得ステップＳ２に進み、充電が完了するまで処理を継続する。

【0049】

給電ステップＳ１３では、充電電流Ｉ_１＝供給電流Ｉ_０、冷却システム電流Ｉ_２＝０として充電を行う。固体電池のＳＯＣ（Ｘ）がＸ_１以上である場合において、供給電力Ｐを最大電力（Ｐ_ｍａｘ）として充電を続行すると、充電効率が低下する。即ち、電池温度Ｔを充電温度上限であるＴ２未満に維持しようとする場合、冷却システム電流Ｉ_２＞充電電流Ｉ_１となる。このため、給電ステップＳ１３では、充電電流Ｉ_１＝供給電流Ｉ_０は、電池温度ＴがＴ２以上とならないよう、通常よりも電流を小さくするように制御される。更に、冷却システム電流Ｉ_２＝０となるように給電が行われるため、冷却システム電流Ｉ_２が充電電流Ｉ_１よりも高い、非効率な状態での充電が行われることがない。給電ステップＳ１３の後、ＳＯＣ取得ステップＳ２に進み、充電が完了するまで処理を継続する。なお、給電ステップ１３において電池温度Ｔが温度Ｔ２を超過した場合、電池温度確認ステップＳ９から給電ステップＳ１０に進み、電池温度がＴ２未満にまで下降される。

【0050】

以上、本発明の好ましい実施形態について説明した。しかし、本発明は、上記実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。

【0051】

本実施形態に係る急速充電装置を、二次電池としての固体電池の急速充電が可能な装置として説明した。しかし、上記に限定されない。本実施形態に係る急速充電装置は、固体電池を急速充電可能であると共に、固体電池以外の二次電池、例えばリチウムイオン電池やニッケル水素電池等の急速充電が可能である共用の急速充電装置であってもよい。また、急速充電以外の充電モードへの切り替えが可能であってもよい。例えば、冷却システムの稼働を要しない、充電コストを重視した充電モードへの切り替えが可能であってもよい。

【0052】

本実施形態に係る急速充電装置は、温度取得部と、制御部と、を有するものとして説明した。しかし、上記は必ずしも急速充電装置内に温度取得部や制御部を有するものには限定されない。例えば二次電池としての固体電池が車載用である場合、車両内部に温度取得部と、制御部とが設けられ、急速充電装置と通信可能に構成されていてもよい。

【0053】

本実施形態に係る急速充電装置及び急速充電方法の充電対象である固体電池モジュール１００の用途を、車載用等を例に挙げて説明した。しかし、上記に限定されない。固体電池モジュール１００の用途は特に限定されず、車載用以外の用途、例えば、ドローン等の無人航空機や家庭用電源に用いられるものであってもよい。

【符号の説明】

【0054】

１００ 固体電池モジュール（固体電池）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】