特許 7505182 充電装置、及び、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】2024-06-17

(45)【発行日】2024-06-25

(54)【発明の名称】充電装置、及び、充電方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/02 20160101AFI20240618BHJP

   H02J 7/10 20060101ALI20240618BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20240618BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20240618BHJP

【ＦＩ】

H02J7/02 H

H02J7/10 H

H01M10/48 P

H01M10/44 Q

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019224554

(22)【出願日】2019-12-12

(65)【公開番号】P2021093333

(43)【公開日】2021-06-17

【審査請求日】2022-10-28

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100124062

【弁理士】

【氏名又は名称】三上 敬史

(74)【代理人】

【識別番号】100148013

【弁理士】

【氏名又は名称】中山 浩光

(72)【発明者】

【氏名】小田切 俊雄

【審査官】大濱 伸也

(56)【参考文献】

【文献】特開平０９－２６６６３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－３２５７９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１８９４９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０５４１５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－３２２１３１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ７／００－７／１２

Ｈ０２Ｊ ７／３４－７／３６

Ｈ０１Ｍ １０／４２－１０／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに積層されて直列接続された複数の蓄電セルを含む蓄電モジュールを充電するための充電装置であって、
前記蓄電モジュールのモジュール端子に接続され、前記複数の蓄電セルを一括して充電するための第１充電器と、
前記複数の蓄電セルのそれぞれのセル端子に接続され、前記複数の蓄電セルのそれぞれを個別に充電するための第２充電器と、
前記第１充電器による充電を行った後に、前記第２充電器による充電を行うように、前記第１充電器及び前記第２充電器を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第１充電器により定電流充電を行う第１処理と、
前記第１処理の後に、前記第２充電器による充電を行う第２処理と、
を実行し、
前記制御部は、前記第１処理の後に前記第１充電器により定電圧充電を行う第３処理を実行すると共に、前記第３処理において電流値が閾値以下になったときに、前記第３処理を終了して前記第２処理を実行する、
充電装置。

【請求項2】

互いに積層されて直列接続された複数の蓄電セルを含む蓄電モジュールを充電するための充電装置であって、
前記蓄電モジュールのモジュール端子に接続され、前記複数の蓄電セルを一括して充電するための第１充電器と、
前記複数の蓄電セルのそれぞれのセル端子に接続され、前記複数の蓄電セルのそれぞれを個別に充電するための第２充電器と、
前記第１充電器による充電を行った後に、前記第２充電器による充電を行うように、前記第１充電器及び前記第２充電器を制御する制御部と、
を備え、
前記複数の蓄電セルのそれぞれは、互に積層されてシール部材により一体化された一対のバイポーラ電極によって構成されており、
前記バイポーラ電極は、第１面及び第１面の反対側の第２面を含む電極板と、前記第１面に形成された正極層と、前記第２面に形成された負極層と、を有し、
前記セル端子は、前記電極板のそれぞれに設けられると共に前記シール部材の外側まで延在しており、
前記第２充電器は、前記セル端子における前記シール部材の外側に位置する部分に接続されている、
充電装置。

【請求項3】

前記複数の蓄電セルのそれぞれは、互に積層されてシール部材により一体化された一対のバイポーラ電極によって構成されており、
前記バイポーラ電極は、第１面及び第１面の反対側の第２面を含む電極板と、前記第１面に形成された正極層と、前記第２面に形成された負極層と、を有し、
前記セル端子は、前記電極板のそれぞれに設けられると共に前記シール部材の外側まで延在しており、
前記第２充電器は、前記セル端子における前記シール部材の外側に位置する部分に接続されている、
請求項１に記載の充電装置。

【請求項4】

互いに積層されて直列接続された複数の蓄電セルを含む蓄電モジュールを充電するための充電方法であって、
前記蓄電モジュールのモジュール端子を用いて、前記複数の蓄電セルを一括して充電する第１工程と、
前記第１工程の後に、前記複数の蓄電セルのそれぞれを個別に充電する第２工程と、
を備え、
前記第１工程において定電流充電を行った後に前記複数の蓄電セルの一括した定電圧充電を実施し、電流値が閾値以下になったときに、前記定電圧充電を終了して前記第２工程を実施する、
充電方法。

【請求項5】

互いに積層されて直列接続された複数の蓄電セルを含む蓄電モジュールを充電するための充電方法であって、
前記蓄電モジュールのモジュール端子を用いて、前記複数の蓄電セルを一括して充電する第１工程と、
前記第１工程の後に、前記複数の蓄電セルのそれぞれのセル端子を用いて、前記複数の蓄電セルのそれぞれを個別に充電する第２工程と、
を備え、
前記複数の蓄電セルのそれぞれは、互に積層されてシール部材により一体化された一対のバイポーラ電極によって構成されており、
前記バイポーラ電極は、第１面及び第１面の反対側の第２面を含む電極板と、前記第１面に形成された正極層と、前記第２面に形成された負極層と、を有し、
前記セル端子は、前記電極板のそれぞれに設けられると共に前記シール部材の外側まで延在しており、
前記第２工程では、前記セル端子における前記シール部材の外側に位置する部分を介して、前記複数の蓄電セルのそれぞれを個別に充電する、
充電方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、充電装置、及び、充電方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、双極型二次電池が記載されている。この双極型二次電池は、長方形のＳＵＳ箔からなる集電体の一方の面に正極層が形成され、他方の面に負極層が形成された双極型電極を、セパレータに電解質を保持させてなる電解質層を挟んで積層し、複数枚直列に配設した構成を有している。この双極型二次電池においては、正極層と負極層との間に電解質層を挟んだ積層構造により単電池層が構成されている。集電体には、ＳＵＳが露出した露出部が形成されている。露出部には、導電性接着剤を用いてリード線が電気的に接続されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００８－１１７６２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述したような二次電池を充電する際には、例えば、積層方向の両端部に位置する単電池層の集電体を端子とし用いることにより、複数の単電池層を一括して充電することが考えられる。しかしながら、この場合には、双極型電極の製造バラつきに起因して、各単電池層の電圧にバラツキが発生する結果、単電池層のそれぞれの充電状態が不均一となるおそれがある。一方で、単電池層のそれぞれを構成する集電体の露出部に設けられたリード線を用いて、単電池層のそれぞれを個別に充電しようとすると、リード線の抵抗値に応じて最大電流値が制限されることから、長時間の充電が必要となる。

【0005】

そこで、本発明は、充電時間を短縮しつつ複数の蓄電セルを均等に充電可能な充電装置、及び、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】

本発明に係る充電装置は、互いに積層されて直列接続された複数の蓄電セルを含む蓄電モジュールを充電するための充電装置であって、蓄電モジュールのモジュール端子に接続され、複数の蓄電セルを一括して充電するための第１充電器と、複数の蓄電セルのそれぞれのセル端子に接続され、複数の蓄電セルのそれぞれを個別に充電するための第２充電器と、第１充電器による充電を行った後に、第２充電器による充電を行うように、第１充電器及び第２充電器を制御する制御部と、を備える。

【0007】

本発明に係る充電方法は、互いに積層されて直列接続された複数の蓄電セルを含む蓄電モジュールを充電するための充電方法であって、蓄電モジュールのモジュール端子を用いて、複数の蓄電セルを一括して充電する第１工程と、第１工程の後に、複数の蓄電セルのそれぞれを個別に充電する第２工程と、を備える。

【0008】

これらの充電装置及び充電方法においては、蓄電モジュールを構成する複数の蓄電セルを一括して充電した後に、複数の蓄電セルのそれぞれを個別に充電する。したがって、複数の蓄電セルを一括して充電するのみの場合と比較して、蓄電セルを均等に充電可能である。また、複数の蓄電セルのそれぞれを個別に充電するのみの場合と比較して、充電時間を短縮可能である。

【0009】

本発明に係る充電装置では、制御部は、第１充電器により定電流充電を行う第１処理と、第１処理の後に、第２充電器による充電を行う第２処理と、を実行してもよい。このように、比較的大きな電流を流しやすい一括した充電で定電流充電を利用することにより、充電時間を確実に短縮可能である。

【0010】

本発明に係る充電装置では、制御部は、第１処理の後に第１充電器により定電圧充電を行う第３処理を実行すると共に、第３処理において電流値が閾値以下になったときに、第３処理を終了して第２処理を実行してもよい。このように、電流値が一定以下となった後に定電圧充電を利用した個別の充電に移行することにより、より確実に充電時間を短縮可能である。

【0011】

本発明に係る充電装置では、複数の蓄電セルのそれぞれは、互に積層されてシール部材により一体化された一対のバイポーラ電極によって構成されており、バイポーラ電極は、第１面及び第１面の反対側の第２面を含む電極板と、第１面に形成された正極層と、第２面に形成された負極層と、を有し、セル端子は、電極板のそれぞれに設けられると共にシール部材の外側まで延在しており、第２充電器は、セル端子におけるシール部材の外側に位置する部分に接続されていてもよい。このように、個別の充電に用いられるセル端子は、蓄電セルを構成するバイポーラ電極の電極箔のそれぞれに設けられてもよい。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、充電時間を短縮しつつ複数の蓄電セルを均等に充電可能な充電装置、及び、充電方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、本実施形態に係る蓄電モジュール、及び、充電装置を示す模式的な図である。

【図2】図２は、充電中の各蓄電セルの（ａ）電圧値及び（ｂ）電流知の変化を示すグラフである。

【図3】図３は、充電中の各蓄電セルの（ａ）電圧値及び（ｂ）電流知の変化を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図面の説明においては、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。

【0015】

図１は、本実施形態に係る蓄電モジュール、及び、充電装置を示す模式的な図である。図１に示される蓄電モジュール１１は、一例として、フォークリフト、ハイブリッド自動車、電気自動車等の各種車両のバッテリの一部として用いられ得る。蓄電モジュール１１は、略直方体形状を呈する単電池である。蓄電モジュール１１は、例えば、ニッケル水素二次電池やリチウムイオン二次電池等の二次電池である。蓄電モジュール１１は、電気二重層キャパシタであってもよい。蓄電モジュール１１は、全固体電池であってもよい。

【0016】

ここでは、蓄電モジュール１１は、バイポーラ型のリチウムイオン二次電池である。蓄電モジュール１１は、積層方向において正極集電板１２と負極集電板１３とによって挟まれており、正極集電板１２及び負極集電板１３を介して後述する充電器１１０に電気的に接続され得る。

【0017】

蓄電モジュール１１は、積層体（電極積層体）１４と、シール部材１５と、を備えている。積層体１４は、複数のバイポーラ電極１６、複数のセパレータ１７、１つの正極終端電極１８、及び、１つの負極終端電極１９を有している。複数のバイポーラ電極１６は、ここでは、一方向に互いに積層されている。以下では、バイポーラ電極１６の積層方向を単に「積層方向」という場合がある。積層体１４は、積層方向に沿った側面１４ｓを有している。

【0018】

正極終端電極１８は、積層方向における積層体１４の一端において、バイポーラ電極１６に積層されている。負極終端電極１９は、積層方向における積層体１４の他端において、バイポーラ電極１６に積層されている。セパレータ１７は、隣り合うバイポーラ電極１６の間、バイポーラ電極１６と正極終端電極１８との間、及び、バイポーラ電極１６と負極終端電極１９との間に介在されている。

【0019】

バイポーラ電極１６は、電極板２１、正極層（電極層）２２、及び、負極層（電極層）２３を有している。電極板２１は、積層方向に交差する第１面２１ａ及び第１面２１ａの反対側の第２面２１ｂを含む。第１面２１ａには正極層２２が設けられ、第２面２１ｂには負極層２３が設けられている。すなわち、電極板２１は、積層方向に沿って正極層２２と負極層２３とによって挟まれている。なお、バイポーラ電極１６は、一方の面に正極層２２が形成された導電板と、一方の面に負極層２３が形成された別の導電板とを、電極層が形成されていない面同士が接触するように重ね合されて形成されてもよい。

【0020】

電極板２１は、箔状の導電部材であり、略矩形状を呈している。電極板２１は、例えば、金属箔又は合金箔である。金属箔は、例えば、銅箔、アルミニウム箔、チタン箔、又は、ニッケル箔等である。合金箔は、例えば、ステンレス鋼箔（例えば、ＪＩＳ Ｇ ４３０５：２０１５にて規定されるＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０４等）、メッキ処理が施された鋼板（例えばＪＩＳ Ｇ ３１４１：２００５にて規定される冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ等））メッキ処理が施されたステンレス鋼板、又は、上記金属の合金箔である。電極板２１が合金箔である場合、或いは、電極板２１がアルミニウム箔以外の金属箔である場合、電極板２１の表面はアルミニウムで被覆されていてもよい。電極板２１の厚さは、例えば、５μｍ以上７０μｍ以下である。

【0021】

正極層２２は、正極活物質と導電助剤と結着剤とを含む層状部材であり、略矩形状を呈している。本実施形態の正極活物質は、例えば、複合酸化物、金属リチウム、及び硫黄等である。複合酸化物の組成には、例えば、鉄、マンガン、チタン、ニッケル、コバルト、及びアルミニウムの少なくとも１つと、リチウムとが含まれる。複合酸化物の例には、オリビン型リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ４）が挙げられる。結着剤は、活物質又は導電助剤を集電体の表面に繋ぎ止め、電極中の導電ネットワークを維持する役割を果たすものである。

【0022】

結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等のイミド系樹脂、アルコキシシリル基含有樹脂、ポリ（メタ）アクリル酸等のアクリル系樹脂、スチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸アンモニウム等のアルギン酸塩、水溶性セルロースエステル架橋体、デンプン－アクリル酸グラフト重合体を例示することができる。これらの結着剤を単独で又は複数で採用すれば良い。導電助剤は、例えば、アセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト等である。粘度調整溶媒は、例えば、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）等である。

【0023】

負極層２３は、負極活物質と導電助剤と結着剤とを含む層状部材であり、略矩形状を呈している。本実施形態の負極活物質は、例えば、黒鉛、人造黒鉛、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ、ハードカーボン、ソフトカーボン等のカーボン、金属化合物、リチウムと合金化可能な元素もしくはその化合物、ホウ素添加炭素等である。リチウムと合金化可能な元素の例としては、シリコン（ケイ素）及びスズが挙げられる。導電助剤及び結着剤は正極層２２と同様のものを用いることができる。

【0024】

正極終端電極１８は、電極板２１と、電極板２１の第１面２１ａに形成された正極層２２と、含む。正極終端電極１８においては、電極板２１の第２面２１ｂには負極層２３等の電極層が形成されていない。正極終端電極１８は、電極板２１の第１面２１ａ及び正極層２２がバイポーラ電極１６側（積層体１４の内側）に向くようにバイポーラ電極１６に積層されている。

【0025】

負極終端電極１９は、電極板２１と、電極板２１の第２面２１ｂに形成された負極層２３と、を含む。負極終端電極１９においては、電極板２１の第１面２１ａには、正極層２２等の電極層が形成されていない。負極終端電極１９は、電極板２１の第２面２１ｂ及び負極層２３がバイポーラ電極１６側（積層体１４の内側）に向くようにバイポーラ電極１６に積層されている。

【0026】

セパレータ１７は、隣り合うバイポーラ電極１６の間、バイポーラ電極１６と正極終端電極１８との間、及びバイポーラ電極１６と負極終端電極１９との間に介在された層状部材であり、略矩形状を呈している。セパレータ１７は、隣り合うバイポーラ電極１６の間、バイポーラ電極１６と正極終端電極１８との間、及びバイポーラ電極１６と負極終端電極１９との間の短絡を防止する部材である。セパレータ１７は、正極層２２及び負極層２３に含まれる電解質によって構成されている。セパレータ１７は、固体電解質によって構成される場合、略矩形板形状を呈してもよい。

【0027】

セパレータ１７は、例えばポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルムである。セパレータ１７は、ポリプロピレン、メチルセルロース等からなる織布又は不織布等でもよい。セパレータ１７は、フッ化ビニリデン樹脂化合物で補強されてもよい。

【0028】

シール部材１５は、積層体１４に含まれる複数のバイポーラ電極１６、複数のセパレータ１７、正極終端電極１８、及び負極終端電極１９を保持する部材であり、絶縁性を有している。より詳細には、シール部材１５は、バイポーラ電極１６、正極終端電極１８、及び負極終端電極１９を構成する電極板２１を保持している。シール部材１５は、積層体１４の側面１４ｓを封止する。

【0029】

シール部材１５は、積層方向からみたとき、電極板２１の外形に倣う外形の枠状（ここでは矩形枠状）を呈しており、電極板２１の外縁部２１ｃにおいて、積層方向に隣り合う電極板２１の間に介在されている。電極板２１の間に介在するシール部材１５は、電極板２１の外縁部２１ｃにおいて第１面２１ａに接合（例えば溶着）されている。なお、シール部材１５は、電極板２１の第２面２１ｂにさらに接合（例えば溶着）されていてもよいし、シール部材１５同士が互いに接合（例えば溶着）されていてもよい。

【0030】

一方、シール部材１５は、積層方向における積層体１４の一端では、正極終端電極１８の電極板２１の積層体１４の外側に臨む第２面２１ｂ上にも配置され、当該第２面２１ｂにも接合（例えば溶着）されている。さらに、シール部材１５は、負極終端電極１９の電極板２１の積層体１４の外側に臨む第１面２１ａ上に配置され、当該第１面２１ａに接合（例えば溶着）されている。

【0031】

積層方向からみて、正極終端電極１８の電極板２１の第２面２１ｂにおけるシール部材１５に囲われる領域には、正極集電板１２が配置されている。すなわち、積層方向における積層体１４の一端には、積層方向からみて正極集電板１２を囲うようにシール部材１５が配置されることとなる。また、積層方向からみて、負極終端電極１９の電極板２１の第１面２１ａにおけるシール部材１５に囲われる領域には、負極集電板１３が配置されている。すなわち、積層方向における積層体１４の他端には、積層方向からみて負極集電板１３を囲うようにシール部材１５が配置されることとなる。

【0032】

シール部材１５を形成する材料は、耐熱性を示す樹脂部材等である。耐熱性を示す樹脂部材の例としては、ポリイミド、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、変性ポリフェニレンエーテル（変性ＰＰＥ）及びＰＡ６６等が挙げられる。

【0033】

シール部材１５によって封止された空間（シール部材１５と電極板２１とによって囲われた領域）Ｓには、図示しない電解液が収容されている。電解液の例は、環状カーボネート、環状エステル、鎖状カーボネート、鎖状エステル、エーテル類等が使用できる。電解液に含まれる支持塩は、例えばリチウム塩である。リチウム塩は、例えば、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＮ（ＦＳＯ_２）_２、ＬｉＮ（ＳＯ_２ＣＦ_３）_２、ＬｉＮ（ＳＯ_２Ｃ_２Ｆ_５）_２、もしくはこれらの混合物である。

【0034】

ここで、蓄電モジュール１１では、互に隣り合う一対の電極板２１によって１つの蓄電セル５０が構成されている。すなわち、蓄電モジュール１１は、互に積層されて直列接続された複数の蓄電セル５０を含む。複数の蓄電セル５０のそれぞれは、互に積層されてシール部材１５により一体化された一対のバイポーラ電極１６等によって構成されている。そして、蓄電モジュール１１では、この蓄電セル５０のそれぞれが個別に後述する充電器１２０に電気的に接続可能とされている。

【0035】

より具体的には、バイポーラ電極１６等の電極板２１の外縁部２１ｃには、板状（箔状）の導電部材２４（例えばリード線）が接合されて一体化されており、当該導電部材２４がシール部材１５の側面１４ｓに沿った外側面１５ｓから外部に突出している。すなわち、導電部材２４は、電極板２１のそれぞれに設けられると共にシール部材１５の外側まで延在したセル端子である。蓄電セル５０のそれぞれは、この導電部材２４を介して充電器１２０に接続され得る。なお、導電部材２４を接合することなく、集電板（電極板２１）の一部がシール部材１５の側面１４ｓに沿った外側面１５ｓから外部に突出し、セル端子として構成されてもよい。

【0036】

一方で、蓄電モジュール１１では、正極集電板１２及び負極集電板１３が、複数の蓄電セル５０の一括した電気的な接続を可能とするモジュール端子として機能する。なお、ここでは、バイポーラ電極１６等とは、バイポーラ電極１６、正極終端電極１８、及び、負極終端電極１９を意味する。

【0037】

引き続いて、図１に示された充電装置１００について説明する。充電装置１００は、充電器（第１充電器）１１０、複数の充電器（第２充電器）１２０、及び、制御部１３０を備えている。充電器１１０は、複数の蓄電セル５０のモジュール端子としての正極集電板１２及び負極集電板１３のそれぞれに電気的に接続されている。これにより、充電器１１０は、蓄電モジュール１１を構成する複数の蓄電セル５０を一括して充電可能とされている。

【0038】

充電器１２０は、複数の蓄電セル５０のセル端子としての導電部材２４のそれぞれに電気的に接続されている。充電器１２０は、導電部材２４におけるシール部材１５の外側に位置する部分に接続されている。これにより、充電器１２０は、蓄電モジュール１１を構成する複数の蓄電セル５０のそれぞれを個別に充電可能とされている。制御部１３０は、充電器１１０を用いた充電、及び、充電器１２０を用いた充電を制御する。

【0039】

そのために、制御部１３０は、充電器１１０及び充電器１２０と少なくとも電気的に接続されると共に、蓄電セル５０の電圧等の充電状態を示す情報を取得可能とされている。そのために、導電部材２４のそれぞれに対して、充電器１２０による充電のための２つの配線に加えて、蓄電セル５０の電圧等を計測するための２つの配線を設けることができる。制御部１３０は、充電器１１０又は充電器１２０と一体に構成されていてもよいし、充電器１１０及び充電器１２０と別体に構成されていてもよい。

【0040】

制御部１３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、主記憶装置であるＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、データ送受信デバイスである通信モジュール、出力装置、及び、入力装置等を含むコンピュータシステムとして構成され得る。制御部１３０の以下の処理は、ＣＰＵ、ＲＡＭ等のハードウェア上に、所定のプログラムを読み込ませることにより、ＣＰＵの制御のもとで、通信モジュール、出力装置及び入力装置等を動作させるとともに、ＲＡＭ等におけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで実現され得る。

【0041】

充電装置１００による以下の充電は、例えば、蓄電モジュール１１のコンディショニング工程として実施され得る。コンディショニング工程は、蓄電モジュール１１を最初に満充電状態まで充電する工程（初充電）である。コンディショニング工程において、蓄電セル５０のそれぞれが均等に充電されず、電圧が低いままの蓄電セル５０が発生すると、その後のエージング工程にて、当該蓄電セル５０にＳＥＩ（Solid Electrolyte Interface）被膜が均一に形成され難くなるおそれがある。そこで、充電装置１００では、以下のように蓄電モジュール１１の充電を行う。

【0042】

すなわち、制御部１３０は、充電器１１０による複数の蓄電セル５０の一括した充電を行った後に、充電器１２０による複数の蓄電セル５０の個別の充電を行うように、充電器１１０及び充電器１２０を制御する。より具体的には、まず、制御部１３０が、充電器１１０による複数の蓄電セル５０の一括した定電流充電を行う処理（第１処理）Ａを実行する。図２及び図３は、充電中の各蓄電セルの（ａ）電圧値及び（ｂ）電流知の変化を示すグラフである。図２に示されるように、ここでは、処理Ａによって、電流値（充電電流）ＩＡを一定値Ｉａとしつつ複数の蓄電セル５０の一括した定電流充電が行われる。

【0043】

これにより、蓄電セル５０のそれぞれの電圧値が上昇する。ただし、蓄電セル５０の製造時に発生する容量のバラつきに起因して、蓄電セル５０の電圧値の変化にもバラつきが生じる。ここでは、複数の蓄電セル５０のうち、電圧変化の異なる３つの蓄電セル５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃの電圧値ＶＡ，ＶＢ，ＶＣを例示する（蓄電セル５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃについては不図示）。

【0044】

制御部１３０は、最も変化（上昇率）の大きい蓄電セル５０Ａの電圧値ＶＡが規定の電圧値Ｖａに到達した時点ｔａにおいて処理Ａを終了すると共に、充電器１１０による複数の蓄電セル５０の一括した定電圧充電を行う処理（第３処理）Ｂを実行する。ここでは、処理Ｂによって、時点ｔａにおけるそれぞれの電圧値ＶＡ，ＶＢ，ＶＣをもって、複数の蓄電セル５０の一括した定電圧充電が行われる。これにより、蓄電セル５０の充電量の上昇に伴い電流値ＩＡが低下していく。

【0045】

その後、図２，３に示されるように、制御部１３０は、電流値ＩＡが一定値Ｉａから閾値Ｉｂ以下に減少した時点ｔｂにおいて処理Ｂを終了すると共に、充電器１２０による複数の蓄電セル５０のそれぞれの個別の充電を行う処理（第２処理）Ｃを実行する。処理Ｃの開始時においては、複数の蓄電セル５０の全てについて、処理Ｂが終了した時点の電流値（例えば閾値Ｉｂ）での充電とされる。処理Ｃの開始時の電流値は、処理Ａの開始時の電流値よりも小さな値である。

【0046】

この処理Ｃでは、すでに規定の電圧値Ｖａに到達している蓄電セル５０Ａについては、処理Ｂから継続して、電圧値Ｖａでの定電圧充電が行われる。一方、処理Ｃでは、未だ規定の電圧値Ｖａに到達していない蓄電セル５０Ｂ，５０Ｃについては、処理Ｂの終了の時点ｔｂにおける電流値（例えば閾値Ｉｂ）での定電流充電が行われる。

【0047】

したがって、処理Ｃが開始された後には、蓄電セル５０Ａについては電流値ＩＡが減少を続けるが、蓄電セル５０Ｂ，５０Ｃについては、電流値ＩＢ，ＩＣが例えば閾値Ｉｂで一定とされると共に、それぞれの電圧値ＶＢ，ＶＣが上昇される。その後、制御部１３０は、蓄電セル５０Ｂ，５０Ｃの電圧値ＶＢが規定の電圧値Ｖａに到達した時点ｔｃで、蓄電セル５０Ｂの充電方式を定電圧充電に切り替える。

【0048】

さらに、制御部１３０は、蓄電セル５０Ｃの電圧値ＶＣが規定の電圧値Ｖａに到達した時点ｔｄで、蓄電セル５０Ｃの充電方式を定電圧充電に切り替える。すなわち、制御部１３０は、処理Ｃにおいて、複数の蓄電セル５０のうちの電圧値が規定の電圧値Ｖａに到達したもののから順に、充電方式を定電流充電から定電圧充電に切り替える。その後、制御部１３０は、満充電状態となった蓄電セル５０から順に充電器１２０による充電を終了する。

【0049】

以上のように、制御部１３０では、蓄電モジュール１１のモジュール端子である正極集電板１２及び負極集電板１３を用いて、複数の蓄電セル５０を一括して充電する第１工程（処理Ａ）と、第１工程の後に、複数の蓄電セル５０のそれぞれのセル端子である導電部材２４を用いて、複数の蓄電セル５０のそれぞれを個別に充電する第２工程と、を備える充電方法が実施されることとなる。

【0050】

以上説明したように、本実施形態に係る充電装置１００及びその充電方法においては、蓄電モジュール１１を構成する複数の蓄電セル５０を一括して充電した後に、複数の蓄電セル５０のそれぞれを個別に充電する。したがって、複数の蓄電セル５０のそれぞれを個別に充電するのみの場合と比較して、充電時間を短縮可能である。また、複数の蓄電セル５０を一括して充電するのみの場合と比較して、蓄電セル５０を均等に充電可能である。

【0051】

また、充電装置１００では、制御部１３０が、充電器１１０により定電流充電を行う処理Ａと、処理Ａの後に、充電器１２０による充電を行う処理Ｃと、を実行する。このように、比較的大きな電流を流しやすい一括した充電で定電流充電を利用すると共に、比較的大きな電流を流しにくい個別の充電で定電圧充電を利用することにより、確実に、充電時間を短縮しつつ均等な充電が可能となる。

【0052】

また、充電装置１００では、制御部１３０が、処理Ａの後に充電器１１０により定電圧充電を行う処理Ｂを実行すると共に、処理Ｂにおいて電流値が閾値以下になったときに、処理Ｂを終了して処理Ｃを実行する。このように、電流値が一定以下となった後に定電圧充電を利用した個別の充電に移行することにより、より確実に充電時間を短縮可能である。

【0053】

以上の実施形態は、本発明の一側面を説明したものである。したがって、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、任意に変形され得る。

【0054】

例えば、上記実施形態では、制御部１３０が、処理Ａで定電流充電を行い、処理Ｂで定電圧充電を行い、処理Ｃで定電流充電及び定電圧充電を行う例を挙げたが、各処理での充電方式はこれらの例に限定されない。

【0055】

また、上記実施形態では、充電器１１０による複数の蓄電セル５０の一括した充電の終了時の電流値と、充電器１２０による複数の蓄電セル５０のそれぞれの個別の充電の開始時の電流値とが連続する例を挙げた。しかしながら、制御部１３０は、充電器１１０による複数の蓄電セル５０の一括した充電から充電器１２０による複数の蓄電セル５０のそれぞれの個別の充電に切り替える際に、電流値を、導電部材２４の抵抗値に応じた電流値に不連続に変化させる（減少させる）ようにしてもよい。

【0056】

この場合、処理Ａと処理Ｃとの間の処理Ｂを省略してもよい。すなわち、処理Ａにおいて定電流充電を行った後に、電流値を、導電部材２４の抵抗値に応じた電流値に不連続に減少させつつ、処理Ｃを実行することができる。

【符号の説明】

【0057】

１１…蓄電モジュール、１２…正極集電板（モジュール端子）、１３…負極集電板（モジュール端子）、１５…シール部材、１６…バイポーラ電極、２１…電極板、２１ａ…第１面、２１ｂ…第２面、２２…正極層、２３…負極層、２４…導電部材（セル端子）、５０…蓄電セル、１００…充電装置、１１０…充電器（第１充電器）、１２０…充電器（第２充電器）、１３０…制御部。

【図1】

【図2】

【図3】