組電池装置
【課題】ＳＯＣの変化に対して電圧変動が小さく安定した出力特性領域において充電状態の高精度な検出を可能とする組電池装置を提供する。
【解決手段】組電池装置２００は、ＳＯＣ（充電状態）に対する電圧変化幅が所定の値以下である低変化領域を有する充電特性を備える複数個の二次電池１０と、二次電池１０への充電の際に、二次電池１０について検出された電圧及び電流を用いて、二次電池１０のＳＯＣを算出する演算装置４２と、を少なくとも備える。演算装置４２は、低変化領域において充電を実施する際に、電圧の時間変化率が予め定めた閾値を所定の時間、上回った場合に、二次電池１０のＳＯＣを、当該予め定めた閾値に対して予め対応付けられたＳＯＣの規定値に決定する。
【解決手段】組電池装置２００は、ＳＯＣ（充電状態）に対する電圧変化幅が所定の値以下である低変化領域を有する充電特性を備える複数個の二次電池１０と、二次電池１０への充電の際に、二次電池１０について検出された電圧及び電流を用いて、二次電池１０のＳＯＣを算出する演算装置４２と、を少なくとも備える。演算装置４２は、低変化領域において充電を実施する際に、電圧の時間変化率が予め定めた閾値を所定の時間、上回った場合に、二次電池１０のＳＯＣを、当該予め定めた閾値に対して予め対応付けられたＳＯＣの規定値に決定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＯＣ（state of charge、充電状態）の変化に対して電圧変動が小さく、安定した出力特性領域を有する組電池装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の従来技術は、フラットな充放電容量範囲を確保できる特性を有するリチウムイオン電池である。このリチウムイオン電池は、理論電気容量全体の５０％以上の容量範囲（例えば、理論電気容量の２０％〜８０％に相当する容量範囲）にわたり、電流値１Ｃの大きさの電流で充電及び放電したときに、端子間電圧の変動がいずれも０．２Ｖ以下である容量範囲を確保できる特性を有している。
【０００３】
したがって、このリチウムイオン電池によれば、少なくともフラットな充放電容量範囲内では、電圧変化を小さくして充放電させることができ、出力変動の小さい安定した出力特性（ＩＶ特性）を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１２９６４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の技術では、出力変動の小さい電圧変化フラット領域（端子間電圧が３．２５〜３．４５Ｖの領域）においては電流積算によるＳＯＣ推定を実施し、端子間電圧の電気量変化率が閾値を超えるときには電圧を用いてＳＯＣ推定を実施する。つまり、ＳＯＣが例えば１５％〜９５％においては電流積算によりＳＯＣ推定を実施するため、この方法では電圧による電気量の算出に比べて一般に誤差が大きくなり、ＳＯＣ検出の精度が好ましくないという問題がある。
【０００６】
したがって、ＳＯＣ検出の精度を確保するには、ＳＯＣが１５％〜９５％の範囲を除く、完全充電または完全放電に近い状態でＳＯＣの補正を実施する必要がある。しかしながら、実際の充放電時には、完全充電または完全放電とするには時間を要し、また使用条件によっては、完全充電または完全放電以外の領域で電池を使用する可能性があるため、電圧変化フラット領域におけるＳＯＣの高精度検出が課題となる。
【０００７】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＳＯＣの変化に対して電圧変動が小さく安定した出力特性の領域において充電状態の高精度な検出を可能とする組電池装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１の組電池装置に係る発明は、充電状態に対する電圧変化幅が所定の値以下である低変化領域を有する充電特性を備える複数個の二次電池と、二次電池への充電の際に、二次電池について検出された電圧、電流を用いて、二次電池に蓄えられた充電状態を算出する演算装置と、を備え、
演算装置は、低変化領域において充電を実施する際に、電圧の時間変化率が所定の時間、予め定めた閾値を上回った場合に、または電圧の電気量変化率が所定の時間、予め定めた閾値を上回った場合に、二次電池の充電状態を、当該予め定めた閾値に対して予め対応付けられた充電状態の規定値に決定することを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、電圧の時間変化率または電圧の電気量変化率がそれぞれに対応する所定の条件を満たす場合に、二次電池の充電状態を予め対応付けられた充電状態の規定値に決定することにより、二次電池の充電状態を検出することができる。このため、ＳＯＣの変化に対して電圧変動が小さく安定した出力特性の領域において充電状態の高精度な検出を可能とする組電池装置を提供することができる。
【００１０】
請求項２の組電池装置に係る発明は、充電状態に対する電圧変化が所定の値以下である低変化領域を含む充電特性を有する複数個の二次電池と、二次電池への充電の際に、二次電池について検出された電圧、電流を用いて、二次電池に蓄えられた充電状態を算出する演算装置と、を備え、
演算装置は、低変化領域において充電を実施する際に、電圧の時間変化率が所定の時間、予め定めた閾値を上回った場合に、二次電池の充電状態を、当該予め定めた閾値に対して予め対応付けられ電圧の時間変化率と充電状態との間に満たされる関係式から算出した充電状態の値に決定することを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、電圧の時間変化率が対応する所定の条件を満たす場合に、二次電池の充電状態を予め対応付けられ、電圧の時間変化率と充電状態との間に満たされる関係式から算出した充電状態の値に決定することにより、二次電池の充電状態を検出することができる。このため、ＳＯＣの変化に対して電圧変動が小さく安定した出力特性の領域において充電状態の高精度な検出を可能とする組電池装置を提供することができる。
【００１２】
請求項３によると、演算装置は、充電中に、二次電池のそれぞれについて求めた充電状態から当該二次電池間の充電状態の差である充電状態のずれ量を検出し、当該充電状態のずれ量を抑制するために選定した二次電池について充電電流を低減することを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、充電中に二次電池間の充電状態のずれ量を検出して選定した二次電池について充電電流の低減を行うことにより、当該選定した二次電池の充電量を抑制し、組電池を構成する電池間の充電量差を小さくして、均等な充電状態に近づけることができる。このため、充電終了後、まもなく二次電池の電力を使用する場合には、充電終了後の放電の機会が得られないが、このような場合であっても、選定した二次電池について充電中の充電量抑制を実施することによって、複数個の二次電池の充電状態について均等化を図ることができ、非常に有用な組電池装置を提供できる。
【００１４】
請求項４によると、請求項３に記載の発明に加え、演算装置は、さらに充電終了後に、二次電池のそれぞれについて求めた充電状態から当該二次電池間の充電状態の差である充電状態のずれ量を判定し、当該充電状態のずれ量を抑制するために選定した二次電池について放電を実施することを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、請求項３の発明で実施する充電中の充電量抑制に加えて、充電終了後に、選定した二次電池について放電を実施することにより、当該充電中の充電量抑制では充電状態の均等化が十分に図れなかった場合に、この状態を解消できる有用な放電ステップを提供できる。
【００１６】
請求項５によると、二次電池の正極は、オリビン構造を有するリチウム金属リン酸塩を含むことを特徴とする。この発明によれば、高い充放電容量域において電圧に基づく容量検出が可能な範囲を確保する上で好ましい。また、オリビン構造のリチウム金属リン酸塩は、高温等の過負荷状態において、酸素を発生し難いため、熱的、化学的に安定な組電池を提供することに寄与する。
【００１７】
請求項６によると、リチウム金属リン酸塩は、ＬｉＭＰＯ４で表される化合物であり、ＭはＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉから選択された少なくとも１種以上の金属元素であることが好ましい。
【００１８】
請求項７によると、上記ＭはＭｎ、Ｆｅの金属元素であることが好ましい。この発明によれば、Ｍｎ及びＦｅの金属元素を有するリチウム金属リン酸塩を正極活物質として備えることにより、少なくとも２箇所の低変化領域を有する充電特性の組電池を提供できる。
【００１９】
請求項８によると、二次電池の負極は、リチウム金属、炭素系材料、チタン酸化物、合金系材料のいずれかを含むことが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明を適用する組電池装置の構成を示した概略図である。
【図２】組電池装置に含まれる組電池の二次電池１個あたりの充電特性を示す図である。
【図３】第１実施形態に係る充電運転の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】図３のフローチャートにおける「ＳＯＣ均等化制御」ステップの処理手順を示すサブルーチンである。
【図５】第２実施形態に係る充電運転の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】図５のフローチャートにおける「ＳＯＣ均等化制御」ステップの処理手順を示すサブルーチンである。
【図７】第３実施形態に係る組電池の二次電池１個あたりの充電特性を示す図である。
【図８】第３実施形態に係る充電運転の処理手順を示すフローチャートである。
【図９】第４実施形態に係る組電池の二次電池１個あたりの充電特性を示す図である。
【図１０】第４実施形態に係る充電運転の処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】第５実施形態に係る充電運転の処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（第１実施形態）
本発明に係る組電池装置を適用した第１実施形態について説明する。組電池装置２００は、ＳＯＣ（state of charge、充電状態、または充電状態を表す充電率）に対する電圧変化幅が所定の値以下である低変化領域を有する充電特性を備える複数個のリチウムイオン二次電池１０（以下、単に「二次電池１０」ともいう）と、これらの二次電池１０への充電の際に、二次電池１０について検出された電圧及び電流を用いて、当該二次電池１０に蓄えられた充電状態を算出する演算装置４２と、を少なくとも備えて構成される。
【００２２】
組電池１００は、複数個の二次電池１０を直列接続して構成されている。組電池１００は、例えば、電動機のみによって走行する電気自動車（ＥＶ）、電動機と内燃機関とを併用して走行駆動力とするプラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）等に搭載されるバッテリとして用いることができる。
【００２３】
図１は、本発明を適用する組電池装置２００の構成を示した概略図である。組電池装置２００は、例えばハイブリッド自動車に搭載され、走行のための電動機と接続されている。この組電池装置２００は、図１に示すように、組電池１００と、電流検出装置２０と、電圧検出装置３０と、電池制御装置４０とを備えている。
【００２４】
電池制御装置４０は、入力部４１、演算装置４２、記憶部４３、出力部４４等を備えている。電流検出装置２０は、組電池１００を構成する複数の二次電池１０を流れる電流値を検出する。電圧検出装置３０は、各二次電池１０の端子間電圧を検出する。電流検出装置２０が検出する電流値や、電圧検出装置３０が検出する端子間電圧は、入力部４１に入力される。ＳＯＣは、例えば記憶部４３に記憶されたマップ、所定のプログラム等を用いた演算によって演算装置４２によって求められる。演算装置４２は、電圧検出装置３０が検出する端子間電圧と、記憶部４３に記憶されている組電池１００固有の充電特性を示したマップ（例えば図２参照）とを用いて、所定のプログラムにしたがった演算によって組電池１００に蓄えられているＳＯＣ（充電状態）を求める。図２は、組電池装置２００に含まれる組電池１００の二次電池１個あたりの充電特性を示す充電特性図である。
【００２５】
出力部４４は、当該演算結果に基づいて組電池１００の充電を制御する。したがって、電池制御装置４０は、組電池１００全体または各二次電池１０を流れる電流値、各二次電池１０における端子間電圧等を用いて、充電状態、すなわち、ＳＯＣを検出するとともに、検出したＳＯＣを用いて組電池１００の充電を制御する。
【００２６】
二次電池１０は、充電時のＳＯＣと端子間電圧とに関する充電特性を示す固有の充電特性図において、ＳＯＣに対する電圧変化幅が所定の値以下（例えば、０．４Ｖ以下）である低変化領域を有する。例えば、図２に示すように、組電池１００を構成する二次電池１個あたりの端子間電圧は、ＳＯＣに対する電圧変化幅が、３．２５Ｖ〜３．４５Ｖである低変化領域を有する。このような特徴を有する二次電池１０を直列接続してなる組電池１００によれば、安定した出力特性（ＩＶ特性）とともに、電池の充電状態の正確な検出を確実に実現できる。
【００２７】
ＳＯＣと二次電池１個あたりの電圧及び電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔとの関係は、例えば、図２の充電特性図に示されている。当該充電特性図は、ＳＯＣが０％〜約７％の範囲に電圧変化幅の大きい第１の高変化領域を有し、ＳＯＣが約７％〜約９５％の範囲に電圧変化幅が所定の値以下（０．２Ｖ以下）である低変化領域を有し、ＳＯＣが約９５％〜１００％の範囲に電圧変化幅の大きい第２の高変化領域を有している。当該低変化領域は、電圧変化量が小さく、電圧増加曲線がなだらかな電圧フラット領域でもある。
【００２８】
図２の上には、当該電圧フラット領域について、ＳＯＣに対する電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔの変移が示されている。当該ｄＶ／ｄｔの変移は、予め定めた閾値Ｖｔｈを超える範囲を二つ有する。当該二つの範囲は、例えば、ＳＯＣが１５％〜３５％の範囲と７５％〜８０％の範囲である。当該二つの範囲のうちＳＯＣの小さい方の範囲は、ｄＶ／ｄｔがＳＯＣの増加に伴い所定の閾値Ｖｔｈを超えようとするＰ１点と、ＳＯＣの増加に伴い所定の閾値Ｖｔｈを下回ろうとするＰ２点との間の範囲である。当該二つの範囲のうちＳＯＣの大きい方の範囲は、ｄＶ／ｄｔがＳＯＣの増加に伴い所定の閾値Ｖｔｈを超えようとするＰ３点と、ＳＯＣの増加に伴い所定の閾値Ｖｔｈを下回ろうとするＰ４点との間の範囲である。また、これら二つの範囲は、例えば、充電回数の増加に伴う電池劣化によっても変動しない二次電池１０固有の範囲である。
【００２９】
組電池１００のＳＯＣは、所定の条件が満たされた場合に、これら４つのＰ１点〜Ｐ４点のそれぞれに対応付けられたＳＯＣの規定値により求められ、また、電流積算により求めたＳＯＣの演算により求められる。
【００３０】
本実施形態では、具体的には、演算装置４２は、図２に示すように、上記の低変化領域において充電を実施する際に、電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔが所定の時間、予め定めた閾値Ｖｔｈを上回った場合に、閾値Ｖｔｈに対して予め対応付けられたＳＯＣの規定値（例えばＰ１点またはＰ３点に対応付けられたＳＯＣ）に、二次電池１０のＳＯＣを決定する。すなわち、演算装置４２は、電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔが閾値Ｖｔｈを超えてから所定の時間経過後のＳＯＣを、当該閾値Ｖｔｈに予め対応付けた所定の規定値に決定することにより、二次電池１０のＳＯＣを検出する。
【００３１】
リチウムイオン二次電池１０は、正極と負極とそれら正負極間に介在する電解質とその他必要な部材とを有する。以下、各要素について説明する。
【００３２】
（正極）
リチウムイオン二次電池１０に含まれる正極の活物質としては、オリビン構造を有するオリビン型リチウム化合物、例えば、リン酸化合物の一つであるリチウム金属リン酸塩を用いることが望ましい。リチウム金属リン酸塩は、例えば、ＬｉＭＰＯ４で表される化合物とする。当該Ｍには、Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉから選択された少なくとも１種以上の金属元素であることが望ましい。
【００３３】
さらに好ましくは、当該Ｍは、Ｍｎ、Ｆｅの金属元素とすることである。このような金属元素を採用すれば、充放電特性図において、使用電圧範囲が大きくならず、適度な範囲に設定することが可能であり、ＳＯＣの検出にとって有効で扱いやすい二次電池を提供することができる。
【００３４】
その他に有することができる要素としては導電材、結着材、集電体などが挙げられる。正極活物質は、導電材、結着材などと混合した状態で集電体の表面に層状に形成された活物質層を形成することができる。例えば、正極活物質と結着材と導電材等とを水、Ｎメチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）等の溶媒中で混合した後、集電体上に塗布して形成することができる。
【００３５】
導電材は、活物質から生成される電子の授受を行う材料であり、導電性を有するものであればよい。例えば炭素材料や導電性高分子材料が挙げられる。炭素材料としてはケッチェンブラック、アセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト、カーボンナノチューブ、非晶質炭素等を採用できる。また、導電性高分子材料としてはポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリアセンを採用できる。
【００３６】
結着材は活物質等の構成要素を結合させて電極を形作る材料である。種々の高分子材料を採用することができ、化学的・物理的安定性が高いものが望ましい。例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、フッ素ゴム等が挙げられる。また、導電材として導電性高分子材料を採用すると、導電材の作用に加え結着材の作用を発現させることができる。集電体はアルミニウム等の金属から形成される金属箔などを採用することができる。
【００３７】
（負極）
負極の構成は特に限定されないが、適正な負極活物質を有することができる。負極活物質の種類によっては結着材や集電体などを用いる場合もある。結着材は正極にて説明したものと同様のものが採用できる。集電体は銅等の金属から形成される金属箔などを採用することができる。
【００３８】
リチウムイオン二次電池１０を構成する場合には、負極の活物質としては、リチウムイオンを吸蔵及び放出できる化合物を単独または組み合わせて用いることができる。リチウムイオンを吸蔵及び放出できる化合物の一例としてはリチウム等の金属材料、ケイ素、スズ、銅等を含有する合金系材料、グラファイト、コークス等の炭素系材料、チタン酸化物等がある。また、チタン酸化物は、ブロンズ構造を有するもの、ブロンズ構造を有さないその他のものを採用することができる。したがって、リチウムイオン二次電池１０の負極は、リチウム金属、グラファイト等の炭素系材料、チタン酸化物、合金系材料のいずれかを含むものである。また、これらの活物質は単独で用いるだけでなく、これらを複数種類混合して用いることもできる。
【００３９】
例えば、負極活物質としてリチウム金属箔を用いる場合、銅等の金属からなる集電体の表面にリチウム箔を圧着することで形成できる。また負極活物質として合金材料、炭素材料を用いる場合は、負極活物質と結着材等とを水、ＮＭＰ等の溶媒中で混合した後、銅等の金属からなる集電体上に塗布して形成することができる。
【００４０】
（電解質）
電解質は正極及び負極の間のイオン等の荷電担体の輸送を行う媒体であり、特に限定しないが、リチウムイオン二次電池１０が使用される雰囲気下で物理的、化学的、電気的に安定なものが望ましい。
【００４１】
例えば、電解質としては、ＬｉＢＦ４，ＬｉＰＦ６，ＬｉＣＦ３ＳＯ３，ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２，ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２，ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）の中から選ばれた１種以上を支持電解質とし、これを有機溶媒に溶解させた電解液が好ましい。有機溶媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、１，２−ジメトキシエタン、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等及びこれらの混合物が例示できる。中でもカーボネート系溶媒を含む電解液は、高温での安定性が高いことから好ましい。また、ポリエチレンオキサイドなどの固体高分子に上記の電解質を含んだ固体高分子電解質やリチウムイオン伝導性を有する高分子材料、セラミック、ガラス等の固体電解質も使用可能である。
【００４２】
（その他必要な部材）
その他必要な部材としては、セパレータ、ケース、電極端子等が二次電池の構成や使用形態に応じて選択される。
【００４３】
正極と負極との間には電気的な絶縁作用とイオン伝導作用とを両立する部材であるセパレータを介装することが望ましい。電解質が液状である場合にはセパレータは、液状の電解質を保持する役割をも果たす。セパレータとしては、多孔質合成樹脂膜、特にポリオレフィン系高分子（ポリエチレン、ポリプロピレン）やガラス繊維からなる多孔質膜、不織布を採用できる。さらに、セパレータは、正極及び負極の間の絶縁を担保する目的で、正極及び負極よりもさらに大型の形態を採用することが好ましい。
【００４４】
正極、負極、電解質、セパレータ等は何らかのケース内に収納することが一般的である。ケースは、特に限定されるものではなく、種々の材料、形態で作成することができる。ケースにはケースの内外で電力の授受を行う電極端子が設けられる。
【００４５】
次に、組電池装置２００における組電池１００の充電を制御する充電制御方法について、図３のフローチャートにしたがって説明する。
【００４６】
まずステップ１０において、電池制御装置４０の制御により、組電池１００を構成する複数の二次電池１０の充電を開始すると、ステップ２０に進み、電流検出装置２０によって検出された電流値を積算して、二次電池１０のＳＯＣを算出する。次にステップ３０で、算出したＳＯＣが５０％未満で、かつ電圧検出装置３０で検出した電圧Ｖに基づく電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔが閾値Ｖｔｈを所定時間、上回っているか否かを判定する。
【００４７】
ステップ３０の条件をＹＥＳと判定すると、ステップ４０でＳＯＣをＰ１点の値にセットする。これにより、ｄＶ／ｄｔが閾値Ｖｔｈを所定時間、上回っていることを確認してからＳＯＣをＰ１点に対応する値に規定するのである。換言すれば、ＳＯＣのセット処理は、ｄＶ／ｄｔが閾値Ｖｔｈを上回る状態を所定時間（例えば１秒間）経ることにより、ｄＶ／ｄｔを複数回（例えば１０回）チェックしてから、ＳＯＣをＰ１点に対応する１５％に規定するのである。
【００４８】
そして、ステップ５０において、電流検出装置２０によって検出された電流値の積算によって、二次電池１０のＳＯＣを算出する。次にステップ６０で、算出したＳＯＣが５０％以上で、かつ電圧検出装置３０で検出した電圧Ｖに基づく電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔが閾値Ｖｔｈを所定時間、上回っているか否かを判定する。
【００４９】
ステップ６０の条件をＮＯと判定すると、ステップ５０に戻り、ＳＯＣを電流積算により算出する。ステップ６０でＹＥＳと判定すると、ステップ７０でＳＯＣをＰ３点の値にセットする。これにより、ｄＶ／ｄｔが閾値Ｖｔｈを所定時間、上回っていることを確認してからＳＯＣをＰ３点に対応する値に規定するのである。換言すれば、ＳＯＣのセット処理は、ｄＶ／ｄｔが閾値Ｖｔｈを上回る状態を所定時間（例えば１秒間）経ることにより、ｄＶ／ｄｔを複数回（例えば１０回）チェックしてから、ＳＯＣをＰ３点に対応する７５％に規定するのである。
【００５０】
そして、ステップ８０において、電流検出装置２０によって検出された電流値の積算によって、二次電池１０のＳＯＣを算出する。次にステップ９０で、電池制御装置４０は、算出した二次電池１０のＳＯＣが充電上限電圧（例えば、充電設定値）に達したか否かを判定する。この判定は、ＳＯＣが充電上限電圧に達するまで繰り返される。電池制御装置４０は、ステップ９０でＹＥＳと判定すると、充電を停止し、ＳＯＣを１００％にセットする処理を実行する。
【００５１】
充電終了後には、ステップＥ１で組電池１００を構成するすべての二次電池１０について、ＳＯＣを均等にするＳＯＣ均等化制御を実行し、図３のフローチャートを終了する。
【００５２】
上記のステップ３０でＮＯと判定すると、次にステップ３２で、算出したＳＯＣが５０％以上で、かつ電圧検出装置３０で検出した電圧Ｖに基づく電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔが閾値Ｖｔｈを所定時間、上回っているか否かを判定する。
【００５３】
ステップ３２の条件をＮＯと判定すると、ステップ３４に進み、電池制御装置４０は、算出した二次電池１０のＳＯＣが充電上限電圧（例えば、充電設定値）に達したか否かを判定する。電池制御装置４０は、ステップ３４でＹＥＳと判定するとステップ１００に進み、充電停止等、ＳＯＣ均等化制御を実行し、図３のフローチャートを終了する。ステップ３４でＮＯと判定すると、ステップ２０に戻る。一方、ステップ３２の条件をＹＥＳと判定すると、ステップ７０に進み、以降のステップを順に実行していき、図３のフローチャートを終了する。
【００５４】
次に、図３のステップＥ１の「ＳＯＣ均等化制御」ステップを、図４のサブルーチンにしたがって説明する。
【００５５】
まずステップＥ１０において、ＳＯＣをＰ３点に対応する値（７５％）にセットする。次にステップＥ１１で、組電池１００を構成するすべての二次電池１０についてＳＯＣの算出を開始し、ステップＥ１２で充電を一時停止する。次に、ステップＥ１３で、すべての電池についてＳＯＣがＰ３点に対応する７５％以上であるか否かを判定する。
【００５６】
ステップＥ１３でＮＯと判定すると、ＳＯＣが７５％以上であると判定された電池についてバイパス放電を実施する（ステップＥ１４）。当該バイパス放電は、ステップＥ１５で、均等化対象電池のＳＯＣがＰ３点相当の７５％になるまで行われる。ステップＥ１５で、ＹＥＳと判定すると、本サブルーチンを終了する。
【００５７】
ステップＥ１３でＹＥＳと判定すると、ステップＥ１６で、最低のＳＯＣである二次電池１０を決定し、他の二次電池１０それぞれについて、最低ＳＯＣの二次電池１０との差であるＳＯＣずれ量（充電状態のずれ量）を算出する。そして、各二次電池１０のＳＯＣずれ量のいずれかが所定値ＤＳＯＣ以上であるか否かを判定する。
【００５８】
ステップＥ１６でＮＯと判定すると、ＳＯＣ均等化をする必要のある電池セルは存在しないため、本サブルーチンを終了する。ステップＥ１６でＹＥＳと判定すると、先のステップＥ１６でＹＥＳと判定されて均等化処理の対象と選定された二次電池１０のみについて、バイパス放電を実施する（ステップＥ１７）。当該バイパス放電は、ステップＥ１８で、均等化対象電池のＳＯＣが上記の最低ＳＯＣと同等になったと判定するまで行われる。ステップＥ１８で、ＹＥＳと判定すると、本サブルーチンを終了する。
【００５９】
以上のように、ＳＯＣ均等化制御ステップでは、充電終了後に、各二次電池１０について、充電容量差分をバイパス放電して、複数個の二次電池１０のＳＯＣを最低のＳＯＣの二次電池に合わせて均等化を図るのである。
【００６０】
本実施形態の組電池装置２００がもたらす作用効果について説明する。組電池装置２００は、ＳＯＣ（充電状態）に対する電圧変化幅が所定の値以下である低変化領域を有する充電特性を備える複数個の二次電池１０と、二次電池１０への充電の際に、二次電池１０について検出された電圧等を用いて、二次電池１０のＳＯＣを算出する演算装置４２と、を少なくとも備える。演算装置４２は、低変化領域において充電を実施する際に、電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔが予め定めた閾値Ｖｔｈを所定の時間、上回った場合に、二次電池１０のＳＯＣを、当該予め定めた閾値Ｖｔｈに対して予め対応付けられたＳＯＣの規定値に決定する（ステップ４０，７０）。
【００６１】
これによれば、電圧の時間変化率または電圧の電気量変化率がそれぞれに対応する所定の条件を満たす場合に、二次電池の充電状態を予め対応付けられた充電状態の規定値に決定することにより、二次電池の充電状態を高精度に検出する。このため、ＳＯＣの変化に対して電圧変動が小さく安定した出力特性の領域において充電状態の高精度な検出を可能とする組電池装置２００を提供することができる。また、このように充電中の高精度のＳＯＣ検出を可能にするため、ＳＯＣ検出のために充電を停止する必要がなく、充電完了までの時間を短縮でき、有効に使用することができる。
【００６２】
また、低変化領域において高精度のＳＯＣ（充電状態）検出を可能にするため、満充電付近だけではなく、幅広い充電容量範囲で電池間のＳＯＣのばらつきを検出することも可能になる。
【００６３】
演算装置４２は、さらに充電終了後に、二次電池１０のそれぞれについて求めたＳＯＣから二次電池間のＳＯＣの差であるＳＯＣのずれ量（充電状態のずれ量）を判定し、ＳＯＣのずれ量を抑制するために選定した二次電池１０について放電を実施する（ステップＥ１４，Ｅ１７）。
【００６４】
この制御によれば、充電終了後に、選定した二次電池１０について放電を実施することにより、個々の電池の劣化進行度合い等のために、均等に充電されなかった状態を改善することができ、電池の劣化進行を抑制することにも寄与する。また、ＳＯＣのばらつきを判定することが満充電付近以外の幅広い充電容量範囲で実施可能であるため、二次電池１０の劣化促進を抑制できるという効果を奏する。
【００６５】
また、リチウムイオン二次電池１０の正極は、オリビン構造を有するリチウム金属リン酸塩を含む。これによれば、高い充電容量域において電圧に基づく容量検出が可能な範囲を確保する上で好ましい。また、オリビン構造のリチウム金属リン酸塩は、高温等の過負荷状態において、酸素を発生し難いため、熱的、化学的に安定な組電池１００を得ることができる。
【００６６】
さらにＭは、Ｍｎ、Ｆｅの金属元素であることが好ましい。これによれば、Ｍｎ及びＦｅの金属元素を有するリチウム金属リン酸塩を正極活物質として備えることにより、充放電特性曲線において少なくとも２箇所の電圧変化の高変化領域によって形成される電圧変動範囲を抑制することができる。電圧変動幅が大きいと、組電池としての出力特性の安定性が下がり、また電解液の分解性が高くなり、分解した場合には電池が機能しなくなることがある。そこで、電圧変動範囲の抑制効果により、組電池１００における出力特性の安定性と充放電容量の検出性との両立の観点から有効な組電池１００が得られる。
【００６７】
（第２実施形態）
第２実施形態では、第１実施形態で説明した充電制御の他の形態として、第２実施形態に記載する特徴的な充電制御を図５及び図６を参照して説明する。図５は、第２実施形態に係る充電運転の処理手順を示すフローチャートである。図６は、図５のフローチャートにおける「ＳＯＣ均等化制御」ステップの処理手順を示すサブルーチンである。本実施形態で特に説明しない構成、制御等は、第１実施形態と同様であるとし、その作用効果も同様である。
【００６８】
本実施形態に記載する特徴的な充電制御は、第１実施形態の充電制御に対して、ステップＥ２の「ＳＯＣ均等化制御」が、充電終了ではなく、充電中に実行される点が異なる。さらにこの差異に伴い、「ＳＯＣ均等化制御」のサブルーチンが図６にしたがって行われる。
【００６９】
以下、第１実施形態の充電制御と異なる点について説明する。第２実施形態のフローチャートでは、ステップ７０の後であって、ステップ９０でＳＯＣが充電上限電圧に到達したか否かを判定する前に、すなわち充電開始後、充電終了前にステップＥ２で組電池１００を構成するすべての二次電池１０について、ＳＯＣを均等にするＳＯＣ均等化制御を実行する。
【００７０】
ステップＥ２の「ＳＯＣ均等化制御」ステップを、図６のサブルーチンにしたがって説明する。まず、ステップＥ２０において、ＳＯＣをＰ３点に対応する値（７５％）にセットする。次にステップＥ２１で、組電池１００を構成するすべての二次電池１０についてＳＯＣの算出を開始する。ステップＥ２２で、最低のＳＯＣである二次電池１０を決定し、他の二次電池１０それぞれについて、最低ＳＯＣの二次電池１０との差であるＳＯＣずれ量（充電状態のずれ量）を算出する。そして、各二次電池１０のＳＯＣずれ量のいずれかが所定値ＤＳＯＣ以上であるか否かを判定する。
【００７１】
ステップＥ２２でＮＯと判定すると、ＳＯＣの均等化をする必要のある電池セルは存在しないため、本サブルーチンを終了する。ステップＥ２２でＹＥＳと判定すると、先のステップＥ２２でＹＥＳと判定されて均等化処理の対象と選定された二次電池１０のみについて、バイパス充電を実施する（ステップＥ２３）。
【００７２】
バイパス充電は、二次電池に対して電気抵抗を通して電流を流すことにより、充電電流を低下させることによって、当該二次電池への充電量を低減させるものである。このバイパス充電によって、二次電池のＳＯＣからみれば、ＳＯＣの抑制という前述のバイパス放電と同様の効果が得られるのである。当該バイパス充電は、ステップＥ２４で、均等化対象電池のＳＯＣが上記の所定値ＤＳＯＣ未満になったと判定するまで行われる。ステップＥ２４で、ＹＥＳと判定すると、本サブルーチンを終了する。
【００７３】
以上のように、ＳＯＣ均等化制御ステップでは、充電中に、充電容量が他の電池よりも所定量以上大きい二次電池１０について充電量を抑制する。これにより、複数個の二次電池１０のＳＯＣを最低のＳＯＣの二次電池に合わせ、組電池１００を構成する二次電池１０についてＳＯＣの均等化を図るのである。
【００７４】
本実施形態の組電池装置２００がもたらす作用効果について説明する。演算装置４２は、充電中に、二次電池１０のそれぞれについて求めたＳＯＣから当該二次電池間のＳＯＣのずれ量を検出し、当該ＳＯＣのずれ量に基づいて選定した二次電池１０について充電電流を低減する（ステップＥ２２，Ｅ２３）。
【００７５】
この制御によれば、充電中に二次電池間のＳＯＣのずれ量を検出して選定した二次電池１０について充電電流の低減を行うことにより、当該選定した二次電池１０の充電量を抑制し、組電池１００を構成する電池間の充電量差を小さくして、均等な充電状態に近づけることができる。このため、充電終了後、まもなく二次電池１０の電力を使用する場合には、充電終了後の放電の機会が得られないが、このような場合であっても、選定した二次電池１０について充電中の充電量抑制を行うことによって、複数個の二次電池１０のＳＯＣについて均等化を図ることができる。
【００７６】
また、充電中または充電終了後に検出する二次電池間のＳＯＣのずれ量は、ＳＯＣが最低の二次電池１０を検出し、他の二次電池１０それぞれのＳＯＣと当該最低ＳＯＣとの差に基づいて、充電電流を低減する対象となる二次電池１０を選定する。この処理によれば、当該選定した二次電池１０の充電量を最低のＳＯＣに合わせることになるため、組電池１００を構成する電池間の充電量差をほぼなくし、均等な充電状態にできる。したがって、組電池１００を構成する複数個の二次電池１０間の電池劣化度合いに大きな差を生じにくくする充電制御を提供できる。
【００７７】
（第３実施形態）
第３実施形態では、第１実施形態で説明した充電制御の他の形態として、第３実施形態に記載する特徴的な充電制御を図７及び図８を参照して説明する。図７は、第３実施形態に係る組電池１００の二次電池１個あたりの充電特性を示す図である。図８は、第３実施形態に係る充電運転の処理手順を示すフローチャートである。本実施形態で特に説明しない構成、制御等は、第１実施形態と同様であるとし、その作用効果も同様である。
【００７８】
本実施形態に記載する特徴的な充電制御は、図７及び図８に示すように、第１実施形態の充電制御に対して、ステップ４０Ａ及びステップ７０Ａの「ＳＯＣの算出方法」が異なる。
【００７９】
以下、第１実施形態の充電制御と異なる点について説明する。本実施形態においても演算装置４２は、電圧検出装置３０が検出する端子間電圧と、記憶部４３に記憶されている組電池１００固有の充電特性を示したマップ（例えば図７参照）とを用いて、所定のプログラムにしたがった演算によって組電池１００に蓄えられているＳＯＣ（充電状態）を求める。
【００８０】
図７に示す充電特性図と電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔの変移は、第１実施形態で説明した図２に示すものと同様である。図７に図示するように、ｄＶ／ｄｔの変移は、予め定めた閾値Ｖｔｈを超える範囲を二つ有し、当該二つの範囲のうち、ＳＯＣの小さい方の範囲においてｄＶ／ｄｔがＳＯＣの増加に伴い所定の閾値Ｖｔｈを超えようとする点（図２のＰ１点に相当）には、所定の関係式が対応付けられている。当該所定の関係式は、予め定めた閾値Ｖｔｈに対して予め対応付けられ、電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔと充電状態ＳＯＣの間に満たされる関係式Ｆ１であり、予め記憶部４３に記憶されている。
【００８１】
さらに、当該二つの範囲のうち、ＳＯＣの大きい方の範囲においてｄＶ／ｄｔがＳＯＣの増加に伴い所定の閾値Ｖｔｈを超えようとする点（図２のＰ３点に相当）には、所定の関係式が対応付けられている。当該所定の関係式は、予め定めた閾値Ｖｔｈに対して予め対応付けられ、電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔと充電状態ＳＯＣの間に満たされる関係式Ｆ３であり、予め記憶部４３に記憶されている。これらの所定の関係式は、閾値Ｖｔｈを上回った点から変曲点までを直線または多項式曲線によって表した近似式である。
【００８２】
本実施形態では、所定の関係式Ｆ１，Ｆ３は、それぞれ以下の式で表される。
【００８３】
（Ｆ１） ｄＶ／ｄｔ＝（５．９６×１０−６）×ＳＯＣ（％）−７．３３×１０−５
（Ｆ３） ｄＶ／ｄｔ＝（２．８４×１０−６）×ＳＯＣ（％）−１．９３×１０−４
具体的には、演算装置４２は、図７に示すように、上記の低変化領域において充電を実施する際に、電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔが所定の時間、予め定めた閾値Ｖｔｈを上回った場合に、閾値Ｖｔｈに対して予め対応付けられた所定の関係式、すなわち、Ｆ１式、Ｆ３式を用いて算出したＳＯＣに、二次電池１０のＳＯＣを決定する。すなわち、演算装置４２は、電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔが閾値Ｖｔｈを超えてから所定の時間経過後のＳＯＣを、当該所定の関係式から算出したＳＯＣの値に決定することにより、二次電池１０のＳＯＣを検出する。
【００８４】
図８に示すように、第３実施形態のフローチャートでは、ステップ３０でＹＥＳと判定した後に、ステップ４０Ａで、上記のＦ１式を用いてＳＯＣを算出し、ステップ３０の条件を満たす状態のＳＯＣをＦ１式によって算出された値にセットする。さらに、第３実施形態のフローチャートでは、ステップ６０でＹＥＳと判定した後に、ステップ７０Ａで、上記のＦ３式を用いてＳＯＣを算出し、ステップ６０の条件を満たす状態のＳＯＣをＦ３式によって算出された値にセットする。
【００８５】
本実施形態の組電池装置２００がもたらす作用効果について説明する。組電池装置２００は、ＳＯＣ（充電状態）に対する電圧変化幅が所定の値以下である低変化領域を含む充電特性を有する複数個の二次電池１０と、二次電池１０への充電の際に、二次電池１０について検出された電圧及び電流を用いて、二次電池１０に蓄えられたＳＯＣを算出する演算装置４２と、を備える。演算装置４２は、低変化領域において充電を実施する際に、電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔが所定の時間、予め定めた閾値Ｖｔｈを上回った場合に、二次電池１０のＳＯＣを、予め定めた閾値Ｖｔｈに対して予め対応付けられ電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔとＳＯＣの間に満たされる関係式（例えば上記Ｆ１，Ｆ３）から算出したＳＯＣの値に決定する（ステップ４０Ａ，７０Ａ）。
【００８６】
これによれば、電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔが対応する所定の条件を満たす場合に、二次電池１０のＳＯＣを、予め対応付けられ電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔとＳＯＣとの間に満たされる関係式（例えば上記Ｆ１，Ｆ３）から算出したＳＯＣの値に決定することにより、二次電池１０の充電状態を高精度に検出することができる。このため、ＳＯＣの変化に対して電圧変動が小さく安定した出力特性の領域において充電状態の高精度な検出を可能とする組電池装置２００を提供できる。
【００８７】
（第４実施形態）
第４実施形態では、第１実施形態で説明した充電制御の他の形態として、第４実施形態に記載する特徴的な充電制御を図９及び図１０を参照して説明する。図９は、第４実施形態に係る組電池１００の二次電池１個あたりの充電特性を示す図である。図１０は、第４実施形態に係る充電運転の処理手順を示すフローチャートである。本実施形態で特に説明しない構成、制御等は、第１実施形態と同様であるとし、その作用効果も同様である。
【００８８】
本実施形態に記載する特徴的な充電制御は、図９及び図１０に示すように、第１実施形態の充電制御に対して、ステップ３０Ａ、ステップ３２Ａ、及びステップ６０Ａが異なる。
【００８９】
以下、第１実施形態の充電制御と異なる点について説明する。本実施形態においても演算装置４２は、電圧検出装置３０が検出する端子間電圧と、記憶部４３に記憶されている組電池１００固有の充電特性を示したマップ（例えば図９参照）とを用いて、所定のプログラムにしたがった演算によって組電池１００に蓄えられているＳＯＣ（充電状態）を求める。
【００９０】
二次電池１０は、充電時のＳＯＣと端子間電圧とに関する充電特性を示す固有の充電特性図において、ＳＯＣに対する電圧変化幅が所定の値以下（例えば、０．４Ｖ以下）である低変化領域を有する。当該充電特性図は、第１実施形態の図２と同様に、ＳＯＣが０％〜約７％の範囲に電圧変化幅の大きい第１の高変化領域を有し、ＳＯＣが約７％〜約９５％の範囲に電圧変化幅が所定の値以下（０．２Ｖ以下）である低変化領域を有し、ＳＯＣが約９５％〜１００％の範囲に電圧変化幅の大きい第２の高変化領域を有している。
【００９１】
図９の上には、電圧フラット領域について、ＳＯＣに対する電圧の電気量変化率ｄＶ／ｄＡｈの変移が示されている。当該ｄＶ／ｄＡｈの変移は、予め定めた閾値ＶＡｈを超える範囲を二つ有し、第１実施形態のｄＶ／ｄｔの変移と同様である。当該二つの範囲は、例えば、ＳＯＣが１５％〜３５％の範囲と７５％〜８０％の範囲である。当該二つの範囲のうちＳＯＣの小さい方の範囲は、ｄＶ／ｄＡｈがＳＯＣの増加に伴い所定の閾値ＶＡｈを超えようとするＰ１点と、ＳＯＣの増加に伴い所定の閾値ＶＡｈを下回ろうとするＰ２点との間の範囲である。当該二つの範囲のうちＳＯＣの大きい方の範囲は、ｄＶ／ｄＡｈがＳＯＣの増加に伴い所定の閾値ＶＡｈを超えようとするＰ３点と、ＳＯＣの増加に伴い所定の閾値ＶＡｈを下回ろうとするＰ４点との間の範囲である。また、これら二つの範囲は、例えば、充電回数の増加に伴う電池劣化によっても変動しない二次電池１０固有の範囲である。
【００９２】
組電池１００のＳＯＣは、所定の条件が満たされた場合に、これら４つのＰ１点〜Ｐ４点のそれぞれに対応付けられたＳＯＣの規定値により求められ、また、電流積算により求めたＳＯＣの演算により求められる。
【００９３】
本実施形態では、具体的には、演算装置４２は、図９に示すように、上記の低変化領域において充電を実施する際に、電圧の電気量変化率ｄＶ／ｄＡｈが所定の時間、予め定めた閾値ＶＡｈを上回った場合に、閾値ＶＡｈに対して予め対応付けられたＳＯＣの規定値（例えばＰ１点またはＰ３点に対応付けられたＳＯＣ）に、二次電池１０のＳＯＣを決定する。すなわち、演算装置４２は、電圧の電気量変化率ｄＶ／ｄＡｈが閾値ＶＡｈを超えてから所定の時間経過後のＳＯＣを、当該閾値ＶＡｈに予め対応付けた所定の規定値に決定することにより、二次電池１０のＳＯＣを検出する。なお、充電が一定の電流で行われる場合には、電圧の電気量変化率ｄＶ／ｄＡｈは、第１実施形態の電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔと同じ変移を呈するようになり、両者は技術的には同様の意義を持つものである。
【００９４】
図１０に示すように、第４実施形態のフローチャートでは、ステップ２０の後に、ステップ３０Ａで、算出したＳＯＣが５０％未満で、かつ電圧検出装置３０で検出した電圧Ｖに基づく電圧の電気量変化率ｄＶ／ｄＡｈが閾値ＶＡｈを所定時間、上回っているか否かを判定する。ステップ３０Ａの条件をＹＥＳと判定すると、ステップ４０に進み、ＮＯと判定すると、ステップ３２Ａに進む。
【００９５】
ステップ３２Ａでは、算出したＳＯＣが５０％以上で、かつ電圧検出装置３０で検出した電圧Ｖに基づく電圧の電気量変化率ｄＶ／ｄＡｈが閾値ＶＡｈを所定時間、上回っているか否かを判定する。同様に、ステップ６０Ａでは、算出したＳＯＣが５０％以上で、かつ電圧検出装置３０で検出した電圧Ｖに基づく電圧の電気量変化率ｄＶ／ｄＡｈが閾値ＶＡｈを所定時間、上回っているか否かを判定する。
【００９６】
本実施形態の組電池装置２００がもたらす作用効果について説明する。組電池装置２００は、ＳＯＣ（充電状態）に対する電圧変化幅が所定の値以下である低変化領域を有する充電特性を備える複数個の二次電池１０と、二次電池１０への充電の際に、二次電池１０について検出された電圧等を用いて、二次電池１０のＳＯＣを算出する演算装置４２と、を少なくとも備える。演算装置４２は、低変化領域において充電を実施する際に、電圧の電気量変化率ｄＶ／ｄＡｈが予め定めた閾値ＶＡｈを所定の時間、上回った場合に、二次電池１０のＳＯＣを、当該予め定めた閾値ＶＡｈに対して予め対応付けられたＳＯＣの規定値に決定する（ステップ４０，７０）。
【００９７】
これによれば、電圧の電気量変化率ｄＶ／ｄＡｈが対応する所定の条件を満たす場合に、二次電池１０のＳＯＣを予め対応付けられたＳＯＣの規定値に決定することにより、二次電池１０の充電状態を検出する。このため、ＳＯＣの変化に対して電圧変動が小さく安定した出力特性の低変化領域において充電状態の高精度な検出を可能とする組電池装置２００が得られる。また、低変化領域において高精度のＳＯＣ検出を可能にするため、満充電付近だけではなく、幅広い充電容量範囲で電池間のＳＯＣのばらつきを検出することも可能になる。
【００９８】
（第５実施形態）
第５実施形態では、第１実施形態で説明した充電制御の他の形態として、第５実施形態に記載する特徴的な充電制御を図１１を参照して説明する。図１１は、第５実施形態に係る充電運転の処理手順を示すフローチャートである。本実施形態で特に説明しない構成、制御等は、第１実施形態と同様であるとし、その作用効果も同様である。
【００９９】
本実施形態に記載する特徴的な充電制御は、第１実施形態の充電制御に対して、ステップＥ２の充電中に実行される「ＳＯＣ均等化制御」が、さらに加わる点が異なる。このステップＥ２は、第２実施形態で説明した図６のサブルーチンにしたがって行われる。
【０１００】
本実施形態がもたらす作用効果について説明する。演算装置４２は、充電中に実施するステップＥ２による「ＳＯＣ均等化制御」に加え、さらに充電終了後に、二次電池１０それぞれについて求めたＳＯＣ（充電状態）から二次電池間のＳＯＣのずれ量（充電状態のずれ量）を判定し、当該ＳＯＣのずれ量に基づいて選定した二次電池１０について放電を実施する（ステップＥ１）。
【０１０１】
この制御によれば、充電中の充電量抑制に係るステップ（ステップＥ２）に加えて、充電終了後に、選定した二次電池１０について放電を実施することにより、当該ステップＥ２ではＳＯＣの均等化が十分に図れなかった場合に、この状態を解消できる有用な放電ステップを提供できる。
【０１０２】
（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
【０１０３】
上記実施形態において、組電池１００における二次電池１個あたりの充電特性は、図２に示す形態に限定するものではない。図２に示した充電特性は、ＳＯＣ（充電状態）に対する電圧変化幅が所定の値以下である低変化領域を一つ有するものである。しかしながら、本発明に係る組電池１００は、このような低変化領域を２個以上有する充電特性を持つものであってもよい。このような充電特性を持つ組電池であれば、ＳＯＣの高精度検出のポイントをさらに多く設定できるため、ＳＯＣが高精度に検出できる範囲を広くすることができる。
【符号の説明】
【０１０４】
１０…リチウムイオン二次電池（二次電池）
４２・・・演算装置
１００…組電池
２００…組電池装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＯＣ（state of charge、充電状態）の変化に対して電圧変動が小さく、安定した出力特性領域を有する組電池装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の従来技術は、フラットな充放電容量範囲を確保できる特性を有するリチウムイオン電池である。このリチウムイオン電池は、理論電気容量全体の５０％以上の容量範囲（例えば、理論電気容量の２０％〜８０％に相当する容量範囲）にわたり、電流値１Ｃの大きさの電流で充電及び放電したときに、端子間電圧の変動がいずれも０．２Ｖ以下である容量範囲を確保できる特性を有している。
【０００３】
したがって、このリチウムイオン電池によれば、少なくともフラットな充放電容量範囲内では、電圧変化を小さくして充放電させることができ、出力変動の小さい安定した出力特性（ＩＶ特性）を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１２９６４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の技術では、出力変動の小さい電圧変化フラット領域（端子間電圧が３．２５〜３．４５Ｖの領域）においては電流積算によるＳＯＣ推定を実施し、端子間電圧の電気量変化率が閾値を超えるときには電圧を用いてＳＯＣ推定を実施する。つまり、ＳＯＣが例えば１５％〜９５％においては電流積算によりＳＯＣ推定を実施するため、この方法では電圧による電気量の算出に比べて一般に誤差が大きくなり、ＳＯＣ検出の精度が好ましくないという問題がある。
【０００６】
したがって、ＳＯＣ検出の精度を確保するには、ＳＯＣが１５％〜９５％の範囲を除く、完全充電または完全放電に近い状態でＳＯＣの補正を実施する必要がある。しかしながら、実際の充放電時には、完全充電または完全放電とするには時間を要し、また使用条件によっては、完全充電または完全放電以外の領域で電池を使用する可能性があるため、電圧変化フラット領域におけるＳＯＣの高精度検出が課題となる。
【０００７】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＳＯＣの変化に対して電圧変動が小さく安定した出力特性の領域において充電状態の高精度な検出を可能とする組電池装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１の組電池装置に係る発明は、充電状態に対する電圧変化幅が所定の値以下である低変化領域を有する充電特性を備える複数個の二次電池と、二次電池への充電の際に、二次電池について検出された電圧、電流を用いて、二次電池に蓄えられた充電状態を算出する演算装置と、を備え、
演算装置は、低変化領域において充電を実施する際に、電圧の時間変化率が所定の時間、予め定めた閾値を上回った場合に、または電圧の電気量変化率が所定の時間、予め定めた閾値を上回った場合に、二次電池の充電状態を、当該予め定めた閾値に対して予め対応付けられた充電状態の規定値に決定することを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、電圧の時間変化率または電圧の電気量変化率がそれぞれに対応する所定の条件を満たす場合に、二次電池の充電状態を予め対応付けられた充電状態の規定値に決定することにより、二次電池の充電状態を検出することができる。このため、ＳＯＣの変化に対して電圧変動が小さく安定した出力特性の領域において充電状態の高精度な検出を可能とする組電池装置を提供することができる。
【００１０】
請求項２の組電池装置に係る発明は、充電状態に対する電圧変化が所定の値以下である低変化領域を含む充電特性を有する複数個の二次電池と、二次電池への充電の際に、二次電池について検出された電圧、電流を用いて、二次電池に蓄えられた充電状態を算出する演算装置と、を備え、
演算装置は、低変化領域において充電を実施する際に、電圧の時間変化率が所定の時間、予め定めた閾値を上回った場合に、二次電池の充電状態を、当該予め定めた閾値に対して予め対応付けられ電圧の時間変化率と充電状態との間に満たされる関係式から算出した充電状態の値に決定することを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、電圧の時間変化率が対応する所定の条件を満たす場合に、二次電池の充電状態を予め対応付けられ、電圧の時間変化率と充電状態との間に満たされる関係式から算出した充電状態の値に決定することにより、二次電池の充電状態を検出することができる。このため、ＳＯＣの変化に対して電圧変動が小さく安定した出力特性の領域において充電状態の高精度な検出を可能とする組電池装置を提供することができる。
【００１２】
請求項３によると、演算装置は、充電中に、二次電池のそれぞれについて求めた充電状態から当該二次電池間の充電状態の差である充電状態のずれ量を検出し、当該充電状態のずれ量を抑制するために選定した二次電池について充電電流を低減することを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、充電中に二次電池間の充電状態のずれ量を検出して選定した二次電池について充電電流の低減を行うことにより、当該選定した二次電池の充電量を抑制し、組電池を構成する電池間の充電量差を小さくして、均等な充電状態に近づけることができる。このため、充電終了後、まもなく二次電池の電力を使用する場合には、充電終了後の放電の機会が得られないが、このような場合であっても、選定した二次電池について充電中の充電量抑制を実施することによって、複数個の二次電池の充電状態について均等化を図ることができ、非常に有用な組電池装置を提供できる。
【００１４】
請求項４によると、請求項３に記載の発明に加え、演算装置は、さらに充電終了後に、二次電池のそれぞれについて求めた充電状態から当該二次電池間の充電状態の差である充電状態のずれ量を判定し、当該充電状態のずれ量を抑制するために選定した二次電池について放電を実施することを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、請求項３の発明で実施する充電中の充電量抑制に加えて、充電終了後に、選定した二次電池について放電を実施することにより、当該充電中の充電量抑制では充電状態の均等化が十分に図れなかった場合に、この状態を解消できる有用な放電ステップを提供できる。
【００１６】
請求項５によると、二次電池の正極は、オリビン構造を有するリチウム金属リン酸塩を含むことを特徴とする。この発明によれば、高い充放電容量域において電圧に基づく容量検出が可能な範囲を確保する上で好ましい。また、オリビン構造のリチウム金属リン酸塩は、高温等の過負荷状態において、酸素を発生し難いため、熱的、化学的に安定な組電池を提供することに寄与する。
【００１７】
請求項６によると、リチウム金属リン酸塩は、ＬｉＭＰＯ４で表される化合物であり、ＭはＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉから選択された少なくとも１種以上の金属元素であることが好ましい。
【００１８】
請求項７によると、上記ＭはＭｎ、Ｆｅの金属元素であることが好ましい。この発明によれば、Ｍｎ及びＦｅの金属元素を有するリチウム金属リン酸塩を正極活物質として備えることにより、少なくとも２箇所の低変化領域を有する充電特性の組電池を提供できる。
【００１９】
請求項８によると、二次電池の負極は、リチウム金属、炭素系材料、チタン酸化物、合金系材料のいずれかを含むことが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明を適用する組電池装置の構成を示した概略図である。
【図２】組電池装置に含まれる組電池の二次電池１個あたりの充電特性を示す図である。
【図３】第１実施形態に係る充電運転の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】図３のフローチャートにおける「ＳＯＣ均等化制御」ステップの処理手順を示すサブルーチンである。
【図５】第２実施形態に係る充電運転の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】図５のフローチャートにおける「ＳＯＣ均等化制御」ステップの処理手順を示すサブルーチンである。
【図７】第３実施形態に係る組電池の二次電池１個あたりの充電特性を示す図である。
【図８】第３実施形態に係る充電運転の処理手順を示すフローチャートである。
【図９】第４実施形態に係る組電池の二次電池１個あたりの充電特性を示す図である。
【図１０】第４実施形態に係る充電運転の処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】第５実施形態に係る充電運転の処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（第１実施形態）
本発明に係る組電池装置を適用した第１実施形態について説明する。組電池装置２００は、ＳＯＣ（state of charge、充電状態、または充電状態を表す充電率）に対する電圧変化幅が所定の値以下である低変化領域を有する充電特性を備える複数個のリチウムイオン二次電池１０（以下、単に「二次電池１０」ともいう）と、これらの二次電池１０への充電の際に、二次電池１０について検出された電圧及び電流を用いて、当該二次電池１０に蓄えられた充電状態を算出する演算装置４２と、を少なくとも備えて構成される。
【００２２】
組電池１００は、複数個の二次電池１０を直列接続して構成されている。組電池１００は、例えば、電動機のみによって走行する電気自動車（ＥＶ）、電動機と内燃機関とを併用して走行駆動力とするプラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）等に搭載されるバッテリとして用いることができる。
【００２３】
図１は、本発明を適用する組電池装置２００の構成を示した概略図である。組電池装置２００は、例えばハイブリッド自動車に搭載され、走行のための電動機と接続されている。この組電池装置２００は、図１に示すように、組電池１００と、電流検出装置２０と、電圧検出装置３０と、電池制御装置４０とを備えている。
【００２４】
電池制御装置４０は、入力部４１、演算装置４２、記憶部４３、出力部４４等を備えている。電流検出装置２０は、組電池１００を構成する複数の二次電池１０を流れる電流値を検出する。電圧検出装置３０は、各二次電池１０の端子間電圧を検出する。電流検出装置２０が検出する電流値や、電圧検出装置３０が検出する端子間電圧は、入力部４１に入力される。ＳＯＣは、例えば記憶部４３に記憶されたマップ、所定のプログラム等を用いた演算によって演算装置４２によって求められる。演算装置４２は、電圧検出装置３０が検出する端子間電圧と、記憶部４３に記憶されている組電池１００固有の充電特性を示したマップ（例えば図２参照）とを用いて、所定のプログラムにしたがった演算によって組電池１００に蓄えられているＳＯＣ（充電状態）を求める。図２は、組電池装置２００に含まれる組電池１００の二次電池１個あたりの充電特性を示す充電特性図である。
【００２５】
出力部４４は、当該演算結果に基づいて組電池１００の充電を制御する。したがって、電池制御装置４０は、組電池１００全体または各二次電池１０を流れる電流値、各二次電池１０における端子間電圧等を用いて、充電状態、すなわち、ＳＯＣを検出するとともに、検出したＳＯＣを用いて組電池１００の充電を制御する。
【００２６】
二次電池１０は、充電時のＳＯＣと端子間電圧とに関する充電特性を示す固有の充電特性図において、ＳＯＣに対する電圧変化幅が所定の値以下（例えば、０．４Ｖ以下）である低変化領域を有する。例えば、図２に示すように、組電池１００を構成する二次電池１個あたりの端子間電圧は、ＳＯＣに対する電圧変化幅が、３．２５Ｖ〜３．４５Ｖである低変化領域を有する。このような特徴を有する二次電池１０を直列接続してなる組電池１００によれば、安定した出力特性（ＩＶ特性）とともに、電池の充電状態の正確な検出を確実に実現できる。
【００２７】
ＳＯＣと二次電池１個あたりの電圧及び電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔとの関係は、例えば、図２の充電特性図に示されている。当該充電特性図は、ＳＯＣが０％〜約７％の範囲に電圧変化幅の大きい第１の高変化領域を有し、ＳＯＣが約７％〜約９５％の範囲に電圧変化幅が所定の値以下（０．２Ｖ以下）である低変化領域を有し、ＳＯＣが約９５％〜１００％の範囲に電圧変化幅の大きい第２の高変化領域を有している。当該低変化領域は、電圧変化量が小さく、電圧増加曲線がなだらかな電圧フラット領域でもある。
【００２８】
図２の上には、当該電圧フラット領域について、ＳＯＣに対する電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔの変移が示されている。当該ｄＶ／ｄｔの変移は、予め定めた閾値Ｖｔｈを超える範囲を二つ有する。当該二つの範囲は、例えば、ＳＯＣが１５％〜３５％の範囲と７５％〜８０％の範囲である。当該二つの範囲のうちＳＯＣの小さい方の範囲は、ｄＶ／ｄｔがＳＯＣの増加に伴い所定の閾値Ｖｔｈを超えようとするＰ１点と、ＳＯＣの増加に伴い所定の閾値Ｖｔｈを下回ろうとするＰ２点との間の範囲である。当該二つの範囲のうちＳＯＣの大きい方の範囲は、ｄＶ／ｄｔがＳＯＣの増加に伴い所定の閾値Ｖｔｈを超えようとするＰ３点と、ＳＯＣの増加に伴い所定の閾値Ｖｔｈを下回ろうとするＰ４点との間の範囲である。また、これら二つの範囲は、例えば、充電回数の増加に伴う電池劣化によっても変動しない二次電池１０固有の範囲である。
【００２９】
組電池１００のＳＯＣは、所定の条件が満たされた場合に、これら４つのＰ１点〜Ｐ４点のそれぞれに対応付けられたＳＯＣの規定値により求められ、また、電流積算により求めたＳＯＣの演算により求められる。
【００３０】
本実施形態では、具体的には、演算装置４２は、図２に示すように、上記の低変化領域において充電を実施する際に、電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔが所定の時間、予め定めた閾値Ｖｔｈを上回った場合に、閾値Ｖｔｈに対して予め対応付けられたＳＯＣの規定値（例えばＰ１点またはＰ３点に対応付けられたＳＯＣ）に、二次電池１０のＳＯＣを決定する。すなわち、演算装置４２は、電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔが閾値Ｖｔｈを超えてから所定の時間経過後のＳＯＣを、当該閾値Ｖｔｈに予め対応付けた所定の規定値に決定することにより、二次電池１０のＳＯＣを検出する。
【００３１】
リチウムイオン二次電池１０は、正極と負極とそれら正負極間に介在する電解質とその他必要な部材とを有する。以下、各要素について説明する。
【００３２】
（正極）
リチウムイオン二次電池１０に含まれる正極の活物質としては、オリビン構造を有するオリビン型リチウム化合物、例えば、リン酸化合物の一つであるリチウム金属リン酸塩を用いることが望ましい。リチウム金属リン酸塩は、例えば、ＬｉＭＰＯ４で表される化合物とする。当該Ｍには、Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉから選択された少なくとも１種以上の金属元素であることが望ましい。
【００３３】
さらに好ましくは、当該Ｍは、Ｍｎ、Ｆｅの金属元素とすることである。このような金属元素を採用すれば、充放電特性図において、使用電圧範囲が大きくならず、適度な範囲に設定することが可能であり、ＳＯＣの検出にとって有効で扱いやすい二次電池を提供することができる。
【００３４】
その他に有することができる要素としては導電材、結着材、集電体などが挙げられる。正極活物質は、導電材、結着材などと混合した状態で集電体の表面に層状に形成された活物質層を形成することができる。例えば、正極活物質と結着材と導電材等とを水、Ｎメチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）等の溶媒中で混合した後、集電体上に塗布して形成することができる。
【００３５】
導電材は、活物質から生成される電子の授受を行う材料であり、導電性を有するものであればよい。例えば炭素材料や導電性高分子材料が挙げられる。炭素材料としてはケッチェンブラック、アセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト、カーボンナノチューブ、非晶質炭素等を採用できる。また、導電性高分子材料としてはポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリアセンを採用できる。
【００３６】
結着材は活物質等の構成要素を結合させて電極を形作る材料である。種々の高分子材料を採用することができ、化学的・物理的安定性が高いものが望ましい。例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、フッ素ゴム等が挙げられる。また、導電材として導電性高分子材料を採用すると、導電材の作用に加え結着材の作用を発現させることができる。集電体はアルミニウム等の金属から形成される金属箔などを採用することができる。
【００３７】
（負極）
負極の構成は特に限定されないが、適正な負極活物質を有することができる。負極活物質の種類によっては結着材や集電体などを用いる場合もある。結着材は正極にて説明したものと同様のものが採用できる。集電体は銅等の金属から形成される金属箔などを採用することができる。
【００３８】
リチウムイオン二次電池１０を構成する場合には、負極の活物質としては、リチウムイオンを吸蔵及び放出できる化合物を単独または組み合わせて用いることができる。リチウムイオンを吸蔵及び放出できる化合物の一例としてはリチウム等の金属材料、ケイ素、スズ、銅等を含有する合金系材料、グラファイト、コークス等の炭素系材料、チタン酸化物等がある。また、チタン酸化物は、ブロンズ構造を有するもの、ブロンズ構造を有さないその他のものを採用することができる。したがって、リチウムイオン二次電池１０の負極は、リチウム金属、グラファイト等の炭素系材料、チタン酸化物、合金系材料のいずれかを含むものである。また、これらの活物質は単独で用いるだけでなく、これらを複数種類混合して用いることもできる。
【００３９】
例えば、負極活物質としてリチウム金属箔を用いる場合、銅等の金属からなる集電体の表面にリチウム箔を圧着することで形成できる。また負極活物質として合金材料、炭素材料を用いる場合は、負極活物質と結着材等とを水、ＮＭＰ等の溶媒中で混合した後、銅等の金属からなる集電体上に塗布して形成することができる。
【００４０】
（電解質）
電解質は正極及び負極の間のイオン等の荷電担体の輸送を行う媒体であり、特に限定しないが、リチウムイオン二次電池１０が使用される雰囲気下で物理的、化学的、電気的に安定なものが望ましい。
【００４１】
例えば、電解質としては、ＬｉＢＦ４，ＬｉＰＦ６，ＬｉＣＦ３ＳＯ３，ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２，ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２，ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）の中から選ばれた１種以上を支持電解質とし、これを有機溶媒に溶解させた電解液が好ましい。有機溶媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、１，２−ジメトキシエタン、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等及びこれらの混合物が例示できる。中でもカーボネート系溶媒を含む電解液は、高温での安定性が高いことから好ましい。また、ポリエチレンオキサイドなどの固体高分子に上記の電解質を含んだ固体高分子電解質やリチウムイオン伝導性を有する高分子材料、セラミック、ガラス等の固体電解質も使用可能である。
【００４２】
（その他必要な部材）
その他必要な部材としては、セパレータ、ケース、電極端子等が二次電池の構成や使用形態に応じて選択される。
【００４３】
正極と負極との間には電気的な絶縁作用とイオン伝導作用とを両立する部材であるセパレータを介装することが望ましい。電解質が液状である場合にはセパレータは、液状の電解質を保持する役割をも果たす。セパレータとしては、多孔質合成樹脂膜、特にポリオレフィン系高分子（ポリエチレン、ポリプロピレン）やガラス繊維からなる多孔質膜、不織布を採用できる。さらに、セパレータは、正極及び負極の間の絶縁を担保する目的で、正極及び負極よりもさらに大型の形態を採用することが好ましい。
【００４４】
正極、負極、電解質、セパレータ等は何らかのケース内に収納することが一般的である。ケースは、特に限定されるものではなく、種々の材料、形態で作成することができる。ケースにはケースの内外で電力の授受を行う電極端子が設けられる。
【００４５】
次に、組電池装置２００における組電池１００の充電を制御する充電制御方法について、図３のフローチャートにしたがって説明する。
【００４６】
まずステップ１０において、電池制御装置４０の制御により、組電池１００を構成する複数の二次電池１０の充電を開始すると、ステップ２０に進み、電流検出装置２０によって検出された電流値を積算して、二次電池１０のＳＯＣを算出する。次にステップ３０で、算出したＳＯＣが５０％未満で、かつ電圧検出装置３０で検出した電圧Ｖに基づく電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔが閾値Ｖｔｈを所定時間、上回っているか否かを判定する。
【００４７】
ステップ３０の条件をＹＥＳと判定すると、ステップ４０でＳＯＣをＰ１点の値にセットする。これにより、ｄＶ／ｄｔが閾値Ｖｔｈを所定時間、上回っていることを確認してからＳＯＣをＰ１点に対応する値に規定するのである。換言すれば、ＳＯＣのセット処理は、ｄＶ／ｄｔが閾値Ｖｔｈを上回る状態を所定時間（例えば１秒間）経ることにより、ｄＶ／ｄｔを複数回（例えば１０回）チェックしてから、ＳＯＣをＰ１点に対応する１５％に規定するのである。
【００４８】
そして、ステップ５０において、電流検出装置２０によって検出された電流値の積算によって、二次電池１０のＳＯＣを算出する。次にステップ６０で、算出したＳＯＣが５０％以上で、かつ電圧検出装置３０で検出した電圧Ｖに基づく電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔが閾値Ｖｔｈを所定時間、上回っているか否かを判定する。
【００４９】
ステップ６０の条件をＮＯと判定すると、ステップ５０に戻り、ＳＯＣを電流積算により算出する。ステップ６０でＹＥＳと判定すると、ステップ７０でＳＯＣをＰ３点の値にセットする。これにより、ｄＶ／ｄｔが閾値Ｖｔｈを所定時間、上回っていることを確認してからＳＯＣをＰ３点に対応する値に規定するのである。換言すれば、ＳＯＣのセット処理は、ｄＶ／ｄｔが閾値Ｖｔｈを上回る状態を所定時間（例えば１秒間）経ることにより、ｄＶ／ｄｔを複数回（例えば１０回）チェックしてから、ＳＯＣをＰ３点に対応する７５％に規定するのである。
【００５０】
そして、ステップ８０において、電流検出装置２０によって検出された電流値の積算によって、二次電池１０のＳＯＣを算出する。次にステップ９０で、電池制御装置４０は、算出した二次電池１０のＳＯＣが充電上限電圧（例えば、充電設定値）に達したか否かを判定する。この判定は、ＳＯＣが充電上限電圧に達するまで繰り返される。電池制御装置４０は、ステップ９０でＹＥＳと判定すると、充電を停止し、ＳＯＣを１００％にセットする処理を実行する。
【００５１】
充電終了後には、ステップＥ１で組電池１００を構成するすべての二次電池１０について、ＳＯＣを均等にするＳＯＣ均等化制御を実行し、図３のフローチャートを終了する。
【００５２】
上記のステップ３０でＮＯと判定すると、次にステップ３２で、算出したＳＯＣが５０％以上で、かつ電圧検出装置３０で検出した電圧Ｖに基づく電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔが閾値Ｖｔｈを所定時間、上回っているか否かを判定する。
【００５３】
ステップ３２の条件をＮＯと判定すると、ステップ３４に進み、電池制御装置４０は、算出した二次電池１０のＳＯＣが充電上限電圧（例えば、充電設定値）に達したか否かを判定する。電池制御装置４０は、ステップ３４でＹＥＳと判定するとステップ１００に進み、充電停止等、ＳＯＣ均等化制御を実行し、図３のフローチャートを終了する。ステップ３４でＮＯと判定すると、ステップ２０に戻る。一方、ステップ３２の条件をＹＥＳと判定すると、ステップ７０に進み、以降のステップを順に実行していき、図３のフローチャートを終了する。
【００５４】
次に、図３のステップＥ１の「ＳＯＣ均等化制御」ステップを、図４のサブルーチンにしたがって説明する。
【００５５】
まずステップＥ１０において、ＳＯＣをＰ３点に対応する値（７５％）にセットする。次にステップＥ１１で、組電池１００を構成するすべての二次電池１０についてＳＯＣの算出を開始し、ステップＥ１２で充電を一時停止する。次に、ステップＥ１３で、すべての電池についてＳＯＣがＰ３点に対応する７５％以上であるか否かを判定する。
【００５６】
ステップＥ１３でＮＯと判定すると、ＳＯＣが７５％以上であると判定された電池についてバイパス放電を実施する（ステップＥ１４）。当該バイパス放電は、ステップＥ１５で、均等化対象電池のＳＯＣがＰ３点相当の７５％になるまで行われる。ステップＥ１５で、ＹＥＳと判定すると、本サブルーチンを終了する。
【００５７】
ステップＥ１３でＹＥＳと判定すると、ステップＥ１６で、最低のＳＯＣである二次電池１０を決定し、他の二次電池１０それぞれについて、最低ＳＯＣの二次電池１０との差であるＳＯＣずれ量（充電状態のずれ量）を算出する。そして、各二次電池１０のＳＯＣずれ量のいずれかが所定値ＤＳＯＣ以上であるか否かを判定する。
【００５８】
ステップＥ１６でＮＯと判定すると、ＳＯＣ均等化をする必要のある電池セルは存在しないため、本サブルーチンを終了する。ステップＥ１６でＹＥＳと判定すると、先のステップＥ１６でＹＥＳと判定されて均等化処理の対象と選定された二次電池１０のみについて、バイパス放電を実施する（ステップＥ１７）。当該バイパス放電は、ステップＥ１８で、均等化対象電池のＳＯＣが上記の最低ＳＯＣと同等になったと判定するまで行われる。ステップＥ１８で、ＹＥＳと判定すると、本サブルーチンを終了する。
【００５９】
以上のように、ＳＯＣ均等化制御ステップでは、充電終了後に、各二次電池１０について、充電容量差分をバイパス放電して、複数個の二次電池１０のＳＯＣを最低のＳＯＣの二次電池に合わせて均等化を図るのである。
【００６０】
本実施形態の組電池装置２００がもたらす作用効果について説明する。組電池装置２００は、ＳＯＣ（充電状態）に対する電圧変化幅が所定の値以下である低変化領域を有する充電特性を備える複数個の二次電池１０と、二次電池１０への充電の際に、二次電池１０について検出された電圧等を用いて、二次電池１０のＳＯＣを算出する演算装置４２と、を少なくとも備える。演算装置４２は、低変化領域において充電を実施する際に、電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔが予め定めた閾値Ｖｔｈを所定の時間、上回った場合に、二次電池１０のＳＯＣを、当該予め定めた閾値Ｖｔｈに対して予め対応付けられたＳＯＣの規定値に決定する（ステップ４０，７０）。
【００６１】
これによれば、電圧の時間変化率または電圧の電気量変化率がそれぞれに対応する所定の条件を満たす場合に、二次電池の充電状態を予め対応付けられた充電状態の規定値に決定することにより、二次電池の充電状態を高精度に検出する。このため、ＳＯＣの変化に対して電圧変動が小さく安定した出力特性の領域において充電状態の高精度な検出を可能とする組電池装置２００を提供することができる。また、このように充電中の高精度のＳＯＣ検出を可能にするため、ＳＯＣ検出のために充電を停止する必要がなく、充電完了までの時間を短縮でき、有効に使用することができる。
【００６２】
また、低変化領域において高精度のＳＯＣ（充電状態）検出を可能にするため、満充電付近だけではなく、幅広い充電容量範囲で電池間のＳＯＣのばらつきを検出することも可能になる。
【００６３】
演算装置４２は、さらに充電終了後に、二次電池１０のそれぞれについて求めたＳＯＣから二次電池間のＳＯＣの差であるＳＯＣのずれ量（充電状態のずれ量）を判定し、ＳＯＣのずれ量を抑制するために選定した二次電池１０について放電を実施する（ステップＥ１４，Ｅ１７）。
【００６４】
この制御によれば、充電終了後に、選定した二次電池１０について放電を実施することにより、個々の電池の劣化進行度合い等のために、均等に充電されなかった状態を改善することができ、電池の劣化進行を抑制することにも寄与する。また、ＳＯＣのばらつきを判定することが満充電付近以外の幅広い充電容量範囲で実施可能であるため、二次電池１０の劣化促進を抑制できるという効果を奏する。
【００６５】
また、リチウムイオン二次電池１０の正極は、オリビン構造を有するリチウム金属リン酸塩を含む。これによれば、高い充電容量域において電圧に基づく容量検出が可能な範囲を確保する上で好ましい。また、オリビン構造のリチウム金属リン酸塩は、高温等の過負荷状態において、酸素を発生し難いため、熱的、化学的に安定な組電池１００を得ることができる。
【００６６】
さらにＭは、Ｍｎ、Ｆｅの金属元素であることが好ましい。これによれば、Ｍｎ及びＦｅの金属元素を有するリチウム金属リン酸塩を正極活物質として備えることにより、充放電特性曲線において少なくとも２箇所の電圧変化の高変化領域によって形成される電圧変動範囲を抑制することができる。電圧変動幅が大きいと、組電池としての出力特性の安定性が下がり、また電解液の分解性が高くなり、分解した場合には電池が機能しなくなることがある。そこで、電圧変動範囲の抑制効果により、組電池１００における出力特性の安定性と充放電容量の検出性との両立の観点から有効な組電池１００が得られる。
【００６７】
（第２実施形態）
第２実施形態では、第１実施形態で説明した充電制御の他の形態として、第２実施形態に記載する特徴的な充電制御を図５及び図６を参照して説明する。図５は、第２実施形態に係る充電運転の処理手順を示すフローチャートである。図６は、図５のフローチャートにおける「ＳＯＣ均等化制御」ステップの処理手順を示すサブルーチンである。本実施形態で特に説明しない構成、制御等は、第１実施形態と同様であるとし、その作用効果も同様である。
【００６８】
本実施形態に記載する特徴的な充電制御は、第１実施形態の充電制御に対して、ステップＥ２の「ＳＯＣ均等化制御」が、充電終了ではなく、充電中に実行される点が異なる。さらにこの差異に伴い、「ＳＯＣ均等化制御」のサブルーチンが図６にしたがって行われる。
【００６９】
以下、第１実施形態の充電制御と異なる点について説明する。第２実施形態のフローチャートでは、ステップ７０の後であって、ステップ９０でＳＯＣが充電上限電圧に到達したか否かを判定する前に、すなわち充電開始後、充電終了前にステップＥ２で組電池１００を構成するすべての二次電池１０について、ＳＯＣを均等にするＳＯＣ均等化制御を実行する。
【００７０】
ステップＥ２の「ＳＯＣ均等化制御」ステップを、図６のサブルーチンにしたがって説明する。まず、ステップＥ２０において、ＳＯＣをＰ３点に対応する値（７５％）にセットする。次にステップＥ２１で、組電池１００を構成するすべての二次電池１０についてＳＯＣの算出を開始する。ステップＥ２２で、最低のＳＯＣである二次電池１０を決定し、他の二次電池１０それぞれについて、最低ＳＯＣの二次電池１０との差であるＳＯＣずれ量（充電状態のずれ量）を算出する。そして、各二次電池１０のＳＯＣずれ量のいずれかが所定値ＤＳＯＣ以上であるか否かを判定する。
【００７１】
ステップＥ２２でＮＯと判定すると、ＳＯＣの均等化をする必要のある電池セルは存在しないため、本サブルーチンを終了する。ステップＥ２２でＹＥＳと判定すると、先のステップＥ２２でＹＥＳと判定されて均等化処理の対象と選定された二次電池１０のみについて、バイパス充電を実施する（ステップＥ２３）。
【００７２】
バイパス充電は、二次電池に対して電気抵抗を通して電流を流すことにより、充電電流を低下させることによって、当該二次電池への充電量を低減させるものである。このバイパス充電によって、二次電池のＳＯＣからみれば、ＳＯＣの抑制という前述のバイパス放電と同様の効果が得られるのである。当該バイパス充電は、ステップＥ２４で、均等化対象電池のＳＯＣが上記の所定値ＤＳＯＣ未満になったと判定するまで行われる。ステップＥ２４で、ＹＥＳと判定すると、本サブルーチンを終了する。
【００７３】
以上のように、ＳＯＣ均等化制御ステップでは、充電中に、充電容量が他の電池よりも所定量以上大きい二次電池１０について充電量を抑制する。これにより、複数個の二次電池１０のＳＯＣを最低のＳＯＣの二次電池に合わせ、組電池１００を構成する二次電池１０についてＳＯＣの均等化を図るのである。
【００７４】
本実施形態の組電池装置２００がもたらす作用効果について説明する。演算装置４２は、充電中に、二次電池１０のそれぞれについて求めたＳＯＣから当該二次電池間のＳＯＣのずれ量を検出し、当該ＳＯＣのずれ量に基づいて選定した二次電池１０について充電電流を低減する（ステップＥ２２，Ｅ２３）。
【００７５】
この制御によれば、充電中に二次電池間のＳＯＣのずれ量を検出して選定した二次電池１０について充電電流の低減を行うことにより、当該選定した二次電池１０の充電量を抑制し、組電池１００を構成する電池間の充電量差を小さくして、均等な充電状態に近づけることができる。このため、充電終了後、まもなく二次電池１０の電力を使用する場合には、充電終了後の放電の機会が得られないが、このような場合であっても、選定した二次電池１０について充電中の充電量抑制を行うことによって、複数個の二次電池１０のＳＯＣについて均等化を図ることができる。
【００７６】
また、充電中または充電終了後に検出する二次電池間のＳＯＣのずれ量は、ＳＯＣが最低の二次電池１０を検出し、他の二次電池１０それぞれのＳＯＣと当該最低ＳＯＣとの差に基づいて、充電電流を低減する対象となる二次電池１０を選定する。この処理によれば、当該選定した二次電池１０の充電量を最低のＳＯＣに合わせることになるため、組電池１００を構成する電池間の充電量差をほぼなくし、均等な充電状態にできる。したがって、組電池１００を構成する複数個の二次電池１０間の電池劣化度合いに大きな差を生じにくくする充電制御を提供できる。
【００７７】
（第３実施形態）
第３実施形態では、第１実施形態で説明した充電制御の他の形態として、第３実施形態に記載する特徴的な充電制御を図７及び図８を参照して説明する。図７は、第３実施形態に係る組電池１００の二次電池１個あたりの充電特性を示す図である。図８は、第３実施形態に係る充電運転の処理手順を示すフローチャートである。本実施形態で特に説明しない構成、制御等は、第１実施形態と同様であるとし、その作用効果も同様である。
【００７８】
本実施形態に記載する特徴的な充電制御は、図７及び図８に示すように、第１実施形態の充電制御に対して、ステップ４０Ａ及びステップ７０Ａの「ＳＯＣの算出方法」が異なる。
【００７９】
以下、第１実施形態の充電制御と異なる点について説明する。本実施形態においても演算装置４２は、電圧検出装置３０が検出する端子間電圧と、記憶部４３に記憶されている組電池１００固有の充電特性を示したマップ（例えば図７参照）とを用いて、所定のプログラムにしたがった演算によって組電池１００に蓄えられているＳＯＣ（充電状態）を求める。
【００８０】
図７に示す充電特性図と電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔの変移は、第１実施形態で説明した図２に示すものと同様である。図７に図示するように、ｄＶ／ｄｔの変移は、予め定めた閾値Ｖｔｈを超える範囲を二つ有し、当該二つの範囲のうち、ＳＯＣの小さい方の範囲においてｄＶ／ｄｔがＳＯＣの増加に伴い所定の閾値Ｖｔｈを超えようとする点（図２のＰ１点に相当）には、所定の関係式が対応付けられている。当該所定の関係式は、予め定めた閾値Ｖｔｈに対して予め対応付けられ、電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔと充電状態ＳＯＣの間に満たされる関係式Ｆ１であり、予め記憶部４３に記憶されている。
【００８１】
さらに、当該二つの範囲のうち、ＳＯＣの大きい方の範囲においてｄＶ／ｄｔがＳＯＣの増加に伴い所定の閾値Ｖｔｈを超えようとする点（図２のＰ３点に相当）には、所定の関係式が対応付けられている。当該所定の関係式は、予め定めた閾値Ｖｔｈに対して予め対応付けられ、電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔと充電状態ＳＯＣの間に満たされる関係式Ｆ３であり、予め記憶部４３に記憶されている。これらの所定の関係式は、閾値Ｖｔｈを上回った点から変曲点までを直線または多項式曲線によって表した近似式である。
【００８２】
本実施形態では、所定の関係式Ｆ１，Ｆ３は、それぞれ以下の式で表される。
【００８３】
（Ｆ１） ｄＶ／ｄｔ＝（５．９６×１０−６）×ＳＯＣ（％）−７．３３×１０−５
（Ｆ３） ｄＶ／ｄｔ＝（２．８４×１０−６）×ＳＯＣ（％）−１．９３×１０−４
具体的には、演算装置４２は、図７に示すように、上記の低変化領域において充電を実施する際に、電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔが所定の時間、予め定めた閾値Ｖｔｈを上回った場合に、閾値Ｖｔｈに対して予め対応付けられた所定の関係式、すなわち、Ｆ１式、Ｆ３式を用いて算出したＳＯＣに、二次電池１０のＳＯＣを決定する。すなわち、演算装置４２は、電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔが閾値Ｖｔｈを超えてから所定の時間経過後のＳＯＣを、当該所定の関係式から算出したＳＯＣの値に決定することにより、二次電池１０のＳＯＣを検出する。
【００８４】
図８に示すように、第３実施形態のフローチャートでは、ステップ３０でＹＥＳと判定した後に、ステップ４０Ａで、上記のＦ１式を用いてＳＯＣを算出し、ステップ３０の条件を満たす状態のＳＯＣをＦ１式によって算出された値にセットする。さらに、第３実施形態のフローチャートでは、ステップ６０でＹＥＳと判定した後に、ステップ７０Ａで、上記のＦ３式を用いてＳＯＣを算出し、ステップ６０の条件を満たす状態のＳＯＣをＦ３式によって算出された値にセットする。
【００８５】
本実施形態の組電池装置２００がもたらす作用効果について説明する。組電池装置２００は、ＳＯＣ（充電状態）に対する電圧変化幅が所定の値以下である低変化領域を含む充電特性を有する複数個の二次電池１０と、二次電池１０への充電の際に、二次電池１０について検出された電圧及び電流を用いて、二次電池１０に蓄えられたＳＯＣを算出する演算装置４２と、を備える。演算装置４２は、低変化領域において充電を実施する際に、電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔが所定の時間、予め定めた閾値Ｖｔｈを上回った場合に、二次電池１０のＳＯＣを、予め定めた閾値Ｖｔｈに対して予め対応付けられ電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔとＳＯＣの間に満たされる関係式（例えば上記Ｆ１，Ｆ３）から算出したＳＯＣの値に決定する（ステップ４０Ａ，７０Ａ）。
【００８６】
これによれば、電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔが対応する所定の条件を満たす場合に、二次電池１０のＳＯＣを、予め対応付けられ電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔとＳＯＣとの間に満たされる関係式（例えば上記Ｆ１，Ｆ３）から算出したＳＯＣの値に決定することにより、二次電池１０の充電状態を高精度に検出することができる。このため、ＳＯＣの変化に対して電圧変動が小さく安定した出力特性の領域において充電状態の高精度な検出を可能とする組電池装置２００を提供できる。
【００８７】
（第４実施形態）
第４実施形態では、第１実施形態で説明した充電制御の他の形態として、第４実施形態に記載する特徴的な充電制御を図９及び図１０を参照して説明する。図９は、第４実施形態に係る組電池１００の二次電池１個あたりの充電特性を示す図である。図１０は、第４実施形態に係る充電運転の処理手順を示すフローチャートである。本実施形態で特に説明しない構成、制御等は、第１実施形態と同様であるとし、その作用効果も同様である。
【００８８】
本実施形態に記載する特徴的な充電制御は、図９及び図１０に示すように、第１実施形態の充電制御に対して、ステップ３０Ａ、ステップ３２Ａ、及びステップ６０Ａが異なる。
【００８９】
以下、第１実施形態の充電制御と異なる点について説明する。本実施形態においても演算装置４２は、電圧検出装置３０が検出する端子間電圧と、記憶部４３に記憶されている組電池１００固有の充電特性を示したマップ（例えば図９参照）とを用いて、所定のプログラムにしたがった演算によって組電池１００に蓄えられているＳＯＣ（充電状態）を求める。
【００９０】
二次電池１０は、充電時のＳＯＣと端子間電圧とに関する充電特性を示す固有の充電特性図において、ＳＯＣに対する電圧変化幅が所定の値以下（例えば、０．４Ｖ以下）である低変化領域を有する。当該充電特性図は、第１実施形態の図２と同様に、ＳＯＣが０％〜約７％の範囲に電圧変化幅の大きい第１の高変化領域を有し、ＳＯＣが約７％〜約９５％の範囲に電圧変化幅が所定の値以下（０．２Ｖ以下）である低変化領域を有し、ＳＯＣが約９５％〜１００％の範囲に電圧変化幅の大きい第２の高変化領域を有している。
【００９１】
図９の上には、電圧フラット領域について、ＳＯＣに対する電圧の電気量変化率ｄＶ／ｄＡｈの変移が示されている。当該ｄＶ／ｄＡｈの変移は、予め定めた閾値ＶＡｈを超える範囲を二つ有し、第１実施形態のｄＶ／ｄｔの変移と同様である。当該二つの範囲は、例えば、ＳＯＣが１５％〜３５％の範囲と７５％〜８０％の範囲である。当該二つの範囲のうちＳＯＣの小さい方の範囲は、ｄＶ／ｄＡｈがＳＯＣの増加に伴い所定の閾値ＶＡｈを超えようとするＰ１点と、ＳＯＣの増加に伴い所定の閾値ＶＡｈを下回ろうとするＰ２点との間の範囲である。当該二つの範囲のうちＳＯＣの大きい方の範囲は、ｄＶ／ｄＡｈがＳＯＣの増加に伴い所定の閾値ＶＡｈを超えようとするＰ３点と、ＳＯＣの増加に伴い所定の閾値ＶＡｈを下回ろうとするＰ４点との間の範囲である。また、これら二つの範囲は、例えば、充電回数の増加に伴う電池劣化によっても変動しない二次電池１０固有の範囲である。
【００９２】
組電池１００のＳＯＣは、所定の条件が満たされた場合に、これら４つのＰ１点〜Ｐ４点のそれぞれに対応付けられたＳＯＣの規定値により求められ、また、電流積算により求めたＳＯＣの演算により求められる。
【００９３】
本実施形態では、具体的には、演算装置４２は、図９に示すように、上記の低変化領域において充電を実施する際に、電圧の電気量変化率ｄＶ／ｄＡｈが所定の時間、予め定めた閾値ＶＡｈを上回った場合に、閾値ＶＡｈに対して予め対応付けられたＳＯＣの規定値（例えばＰ１点またはＰ３点に対応付けられたＳＯＣ）に、二次電池１０のＳＯＣを決定する。すなわち、演算装置４２は、電圧の電気量変化率ｄＶ／ｄＡｈが閾値ＶＡｈを超えてから所定の時間経過後のＳＯＣを、当該閾値ＶＡｈに予め対応付けた所定の規定値に決定することにより、二次電池１０のＳＯＣを検出する。なお、充電が一定の電流で行われる場合には、電圧の電気量変化率ｄＶ／ｄＡｈは、第１実施形態の電圧の時間変化率ｄＶ／ｄｔと同じ変移を呈するようになり、両者は技術的には同様の意義を持つものである。
【００９４】
図１０に示すように、第４実施形態のフローチャートでは、ステップ２０の後に、ステップ３０Ａで、算出したＳＯＣが５０％未満で、かつ電圧検出装置３０で検出した電圧Ｖに基づく電圧の電気量変化率ｄＶ／ｄＡｈが閾値ＶＡｈを所定時間、上回っているか否かを判定する。ステップ３０Ａの条件をＹＥＳと判定すると、ステップ４０に進み、ＮＯと判定すると、ステップ３２Ａに進む。
【００９５】
ステップ３２Ａでは、算出したＳＯＣが５０％以上で、かつ電圧検出装置３０で検出した電圧Ｖに基づく電圧の電気量変化率ｄＶ／ｄＡｈが閾値ＶＡｈを所定時間、上回っているか否かを判定する。同様に、ステップ６０Ａでは、算出したＳＯＣが５０％以上で、かつ電圧検出装置３０で検出した電圧Ｖに基づく電圧の電気量変化率ｄＶ／ｄＡｈが閾値ＶＡｈを所定時間、上回っているか否かを判定する。
【００９６】
本実施形態の組電池装置２００がもたらす作用効果について説明する。組電池装置２００は、ＳＯＣ（充電状態）に対する電圧変化幅が所定の値以下である低変化領域を有する充電特性を備える複数個の二次電池１０と、二次電池１０への充電の際に、二次電池１０について検出された電圧等を用いて、二次電池１０のＳＯＣを算出する演算装置４２と、を少なくとも備える。演算装置４２は、低変化領域において充電を実施する際に、電圧の電気量変化率ｄＶ／ｄＡｈが予め定めた閾値ＶＡｈを所定の時間、上回った場合に、二次電池１０のＳＯＣを、当該予め定めた閾値ＶＡｈに対して予め対応付けられたＳＯＣの規定値に決定する（ステップ４０，７０）。
【００９７】
これによれば、電圧の電気量変化率ｄＶ／ｄＡｈが対応する所定の条件を満たす場合に、二次電池１０のＳＯＣを予め対応付けられたＳＯＣの規定値に決定することにより、二次電池１０の充電状態を検出する。このため、ＳＯＣの変化に対して電圧変動が小さく安定した出力特性の低変化領域において充電状態の高精度な検出を可能とする組電池装置２００が得られる。また、低変化領域において高精度のＳＯＣ検出を可能にするため、満充電付近だけではなく、幅広い充電容量範囲で電池間のＳＯＣのばらつきを検出することも可能になる。
【００９８】
（第５実施形態）
第５実施形態では、第１実施形態で説明した充電制御の他の形態として、第５実施形態に記載する特徴的な充電制御を図１１を参照して説明する。図１１は、第５実施形態に係る充電運転の処理手順を示すフローチャートである。本実施形態で特に説明しない構成、制御等は、第１実施形態と同様であるとし、その作用効果も同様である。
【００９９】
本実施形態に記載する特徴的な充電制御は、第１実施形態の充電制御に対して、ステップＥ２の充電中に実行される「ＳＯＣ均等化制御」が、さらに加わる点が異なる。このステップＥ２は、第２実施形態で説明した図６のサブルーチンにしたがって行われる。
【０１００】
本実施形態がもたらす作用効果について説明する。演算装置４２は、充電中に実施するステップＥ２による「ＳＯＣ均等化制御」に加え、さらに充電終了後に、二次電池１０それぞれについて求めたＳＯＣ（充電状態）から二次電池間のＳＯＣのずれ量（充電状態のずれ量）を判定し、当該ＳＯＣのずれ量に基づいて選定した二次電池１０について放電を実施する（ステップＥ１）。
【０１０１】
この制御によれば、充電中の充電量抑制に係るステップ（ステップＥ２）に加えて、充電終了後に、選定した二次電池１０について放電を実施することにより、当該ステップＥ２ではＳＯＣの均等化が十分に図れなかった場合に、この状態を解消できる有用な放電ステップを提供できる。
【０１０２】
（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
【０１０３】
上記実施形態において、組電池１００における二次電池１個あたりの充電特性は、図２に示す形態に限定するものではない。図２に示した充電特性は、ＳＯＣ（充電状態）に対する電圧変化幅が所定の値以下である低変化領域を一つ有するものである。しかしながら、本発明に係る組電池１００は、このような低変化領域を２個以上有する充電特性を持つものであってもよい。このような充電特性を持つ組電池であれば、ＳＯＣの高精度検出のポイントをさらに多く設定できるため、ＳＯＣが高精度に検出できる範囲を広くすることができる。
【符号の説明】
【０１０４】
１０…リチウムイオン二次電池（二次電池）
４２・・・演算装置
１００…組電池
２００…組電池装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電状態に対する電圧変化幅が所定の値以下である低変化領域を有する充電特性を備える複数個の二次電池と、
前記二次電池への充電の際に、前記二次電池について検出された電圧、電流を用いて、前記二次電池に蓄えられた充電状態を算出する演算装置と、を備え、
前記演算装置は、前記低変化領域において充電を実施する際に、電圧の時間変化率が所定の時間、予め定めた閾値を上回った場合に、または電圧の電気量変化率が所定の時間、予め定めた閾値を上回った場合に、前記二次電池の充電状態を、当該予め定めた閾値に対して予め対応付けられた充電状態の規定値に決定することを特徴とする組電池装置。
【請求項２】
充電状態に対する電圧変化が所定の値以下である低変化領域を含む充電特性を有する複数個の二次電池と、
前記二次電池への充電の際に、前記二次電池について検出された電圧、電流を用いて、前記二次電池に蓄えられた充電状態を算出する演算装置と、を備え、
前記演算装置は、前記低変化領域において充電を実施する際に、電圧の時間変化率が所定の時間、予め定めた閾値を上回った場合に、前記二次電池の充電状態を、当該予め定めた閾値に対して予め対応付けられ前記電圧の時間変化率と充電状態との間に満たされる関係式から算出した充電状態の値に決定することを特徴とする組電池装置。
【請求項３】
前記演算装置は、充電中に、前記二次電池それぞれについて求めた充電状態から当該二次電池間の充電状態の差である充電状態のずれ量を検出し、当該充電状態のずれ量を抑制するために選定した二次電池について充電電流を低減することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の組電池装置。
【請求項４】
前記演算装置は、さらに充電終了後に、前記二次電池それぞれについて求めた充電状態から当該二次電池間の充電状態の差である充電状態のずれ量を判定し、当該充電状態のずれ量を抑制するために選定した二次電池について放電を実施することを特徴とする請求項３に記載の組電池装置。
【請求項５】
前記二次電池の正極は、オリビン構造を有するリチウム金属リン酸塩を含むことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の組電池装置。
【請求項６】
前記リチウム金属リン酸塩は、ＬｉＭＰＯ４で表される化合物であり、ＭはＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉから選択された少なくとも１種以上の金属元素であることを特徴とする請求項５に記載の組電池装置。
【請求項７】
前記ＭはＭｎ、Ｆｅの金属元素であることを特徴とする請求項６に記載の組電池装置。
【請求項８】
前記二次電池の負極は、リチウム金属、炭素系材料、チタン酸化物、合金系材料のいずれかを含むことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の組電池装置。
【請求項１】
充電状態に対する電圧変化幅が所定の値以下である低変化領域を有する充電特性を備える複数個の二次電池と、
前記二次電池への充電の際に、前記二次電池について検出された電圧、電流を用いて、前記二次電池に蓄えられた充電状態を算出する演算装置と、を備え、
前記演算装置は、前記低変化領域において充電を実施する際に、電圧の時間変化率が所定の時間、予め定めた閾値を上回った場合に、または電圧の電気量変化率が所定の時間、予め定めた閾値を上回った場合に、前記二次電池の充電状態を、当該予め定めた閾値に対して予め対応付けられた充電状態の規定値に決定することを特徴とする組電池装置。
【請求項２】
充電状態に対する電圧変化が所定の値以下である低変化領域を含む充電特性を有する複数個の二次電池と、
前記二次電池への充電の際に、前記二次電池について検出された電圧、電流を用いて、前記二次電池に蓄えられた充電状態を算出する演算装置と、を備え、
前記演算装置は、前記低変化領域において充電を実施する際に、電圧の時間変化率が所定の時間、予め定めた閾値を上回った場合に、前記二次電池の充電状態を、当該予め定めた閾値に対して予め対応付けられ前記電圧の時間変化率と充電状態との間に満たされる関係式から算出した充電状態の値に決定することを特徴とする組電池装置。
【請求項３】
前記演算装置は、充電中に、前記二次電池それぞれについて求めた充電状態から当該二次電池間の充電状態の差である充電状態のずれ量を検出し、当該充電状態のずれ量を抑制するために選定した二次電池について充電電流を低減することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の組電池装置。
【請求項４】
前記演算装置は、さらに充電終了後に、前記二次電池それぞれについて求めた充電状態から当該二次電池間の充電状態の差である充電状態のずれ量を判定し、当該充電状態のずれ量を抑制するために選定した二次電池について放電を実施することを特徴とする請求項３に記載の組電池装置。
【請求項５】
前記二次電池の正極は、オリビン構造を有するリチウム金属リン酸塩を含むことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の組電池装置。
【請求項６】
前記リチウム金属リン酸塩は、ＬｉＭＰＯ４で表される化合物であり、ＭはＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉから選択された少なくとも１種以上の金属元素であることを特徴とする請求項５に記載の組電池装置。
【請求項７】
前記ＭはＭｎ、Ｆｅの金属元素であることを特徴とする請求項６に記載の組電池装置。
【請求項８】
前記二次電池の負極は、リチウム金属、炭素系材料、チタン酸化物、合金系材料のいずれかを含むことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の組電池装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１７３０４８（Ｐ２０１２−１７３０４８Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３３４６４（Ｐ２０１１−３３４６４）
【出願日】平成２３年２月１８日（２０１１．２．１８）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１８日（２０１１．２．１８）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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