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公開番号2025116506
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-08
出願番号2024010972
出願日2024-01-29
発明の名称充電システム
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人弁理士法人深見特許事務所
主分類H02J 7/04 20060101AFI20250801BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】リチウム析出を抑制しつつ充電時間を適切に短縮する。
【解決手段】ECU40は、車両1の外部の電力設備5からの給電電力を用いて電池20を充電する外部充電を制御する。メモリ42は、各々が、電池20の所定のパラメータと給電電力の電流の設定値SVとの対応関係を表し、かつ、電池20の負極の電位である負極電位に関連付けられた複数のマップを記憶する。ECU40は、外部充電を開始するための充電開始条件が成立した時の負極電位である充電開始負極電位を取得し、複数のマップの中から、充電開始負極電位に関連付けられたマップを選択し、選択されたマップにおいてパラメータに対応する設定値SVに従って外部充電を制御する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
リチウムイオン電池が搭載される車両の外部の電力設備からの給電電力を用いて前記リチウムイオン電池を充電する外部充電を制御する制御装置と、
各々が、前記リチウムイオン電池の所定のパラメータと前記給電電力の電流の設定値との対応関係を表し、かつ、前記リチウムイオン電池の負極の電位である負極電位に関連付けられた複数のマップを記憶する記憶装置とを備え、
前記制御装置は、
前記外部充電を開始するための充電開始条件が成立した時の前記負極電位である充電開始負極電位を取得し、
前記複数のマップの中から、前記充電開始負極電位に関連付けられたマップを選択し、
前記選択されたマップにおいて前記パラメータに対応する前記設定値に従って前記外部充電を制御する、充電システム。
続きを表示（約 530 文字）【請求項２】
前記パラメータは、前記リチウムイオン電池のＳＯＣおよび温度を含む、請求項１に記載の充電システム。
【請求項３】
前記充電開始負極電位は、第１から第Ｎの電位を含み、第ｉの電位（２≦ｉ≦Ｎ）は、ｉの各値について、第（ｉ－１）の電位よりも高く、
前記複数のマップは、前記第１から第Ｎの電位にそれぞれ関連付けられた第１から第Ｎのマップを含み、
前記ｉの各値について、第ｉマップにおける前記設定値は、同一の前記ＳＯＣおよび温度に対する、第（ｉ－１）マップにおける前記設定値以上である、請求項２に記載の充電システム。
【請求項４】
前記複数のマップの各々において、前記設定値は、前記負極電位が、前記負極でリチウムが析出する電位である基準電位よりも高くなるように定められる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の充電システム。
【請求項５】
前記電力設備は、前記給電電力としての直流電力を前記車両に供給するように構成された直流電力設備であり、
前記外部充電は、前記直流電力設備からの前記直流電力を用いて前記リチウムイオン電池を充電することである、請求項１に記載の充電システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、充電システムに関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
特開２０２２－１４７３２３号公報（特許文献１）は、充電制御装置を開示する。充電制御装置は、車両外部の電力設備からの給電電力（充電電流）を用いて車載の蓄電装置を充電する外部充電（急速充電）を実行可能な車両に搭載されており、算出部と、充電制御部とを備える。算出部は、蓄電装置を急速充電することによる蓄電装置へのダメージの蓄積量を示すダメージ蓄積量を算出する。充電制御部は、ダメージ蓄積量が閾値未満の場合には蓄電装置への急速充電を許可し、ダメージ蓄積量が閾値以上の場合には、ダメージ蓄積量が閾値未満の場合よりも蓄電装置への急速充電を制限する。ダメージ蓄積量は、急速充電開始後に算出され、急速充電中の蓄電装置の電流値である充電電流値が所定値より大きい期間が長くなるほど大きい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－１４７３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
リチウムイオン二次電池では、その負極表面にリチウムが析出する現象であるリチウム析出が起こり得る。リチウム析出は、例えば、リチウムイオン二次電池の大電流（ハイレート）での充電が行なわれる場合に起こりやすく、電池の熱的安定性の低下を招く。
【０００５】
リチウム析出が起こるか否かは、外部充電中に蓄電装置に大電流が供給されているか否かのみならず、外部充電開始時点での蓄電装置の状態（充電履歴）にも依存する。具体的には、外部充電の開始直前まで蓄電装置が充電過多であった場合、外部充電の開始の長時間前から外部充電の開始直前にわたって蓄電装置の充電が停止されていた場合よりも、外部充電開始後にリチウム析出が起こりやすい。特許文献１では、この点について検討されていない。外部充電開始後にリチウム析出が常に起こりやすいという仮定の下で、給電電力の電流の大きさを常に制限して外部充電を実行することでリチウム析出を抑制することはできる。しかしながら、この場合、電池の充電電流が過度に制限されて外部充電が長引く可能性がある。
【０００６】
本開示は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、リチウム析出を抑制しつつ充電時間を適切に短縮するための充電システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の充電システムは、制御装置と、記憶装置とを備える。制御装置は、リチウムイオン電池が搭載される車両の外部の電力設備からの給電電力を用いてリチウムイオン電池を充電する外部充電を制御する。記憶装置は、各々が、リチウムイオン電池の所定のパラメータと給電電力の電流の設定値との対応関係を表し、かつ、リチウムイオン電池の負極の電位である負極電位に関連付けられた複数のマップを記憶する。制御装置は、外部充電を開始するための充電開始条件が成立した時の負極電位である充電開始負極電位を取得し、複数のマップの中から、充電開始負極電位に関連付けられたマップを選択し、選択されたマップにおいてパラメータに対応する設定値に従って外部充電を制御する。
【０００８】
リチウム析出は、負極電位が基準電位を下回ることで起こる。よって、充電開始負極電位が低い場合には外部充電開始後にリチウム析出が起こりやすいが、充電開始負極電位が高い場合には外部充電開始後にリチウム析出が起こりにくい。充電開始負極電位は、外部充電開始前の蓄電装置の状態（充電履歴）を反映する。具体的には、外部充電の開始直前まで蓄電装置が充電過多であった場合には充電開始負極電位が相対的に低い一方で、外部充電の開始の長時間前から外部充電の開始直前にわたって蓄電装置の充電が停止されていた場合には充電開始負極電位が相対的に高い。上記の構成とすることにより、充電開始負極電位が上記の設定値に反映される。例えば、充電開始負極電位が低い（リチウム析出が起こりやすい）場合に、充電開始負極電位が高い場合よりも設定値を小さくすることで給電電力の電流の大きさが制限される。これにより、蓄電装置の充電電流が制限されるため、負極の活物質に入る電子が減少して、負極のカソード分極が軽減される。その結果、充電開始後の負極電位の低下が抑えられ、リチウム析出を効果的に抑制することができる。他方、負極電位が高い（リチウム析出が起こりにくい）場合に、負極電位が低い場合よりも設定値を大きくすることで充電電流が増大する。これにより、充電電流が過度に制限される事態が回避されて充電時間を短縮することができる。以上のように、上記の構成によれば、リチウム析出を効果的に抑制しつつ充電時間を適切に短縮することができる。
【０００９】
ある局面において、パラメータは、リチウムイオン電池のＳＯＣおよび温度を含む。
ある局面において、充電開始負極電位は、第１から第Ｎの電位を含む。第ｉの電位（２≦ｉ≦Ｎ）は、ｉの各値について、第（ｉ－１）の電位よりも高い。複数のマップは、第１から第Ｎの電位にそれぞれ関連付けられた第１から第Ｎのマップを含む。ｉの各値について、第ｉマップにおける設定値は、同一のＳＯＣおよび温度に対する、第（ｉ－１）マップにおける設定値以上である。
【００１０】
ある局面において、複数のマップの各々において、設定値は、負極電位が、負極でリチウムが析出する電位である基準電位よりも高くなるように定められる。
（【００１１】以降は省略されています）

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