(57)【要約】  【課題】各蓄電手段の充電状態にバラツキがある場合でも、蓄電手段毎の過充電を回避しつつ定電流充電から定電圧充電に切り換えて効率良く満充電を可能とする電源装置と蓄電手段の充電方法の提供。  【解決手段】複数の蓄電手段毎に並列接続され、充電方向にのみ通電可能な半導体素子Ｔと、各蓄電手段の端子電圧Ｖｉを充電時に検出する電圧検出手段と、電圧検出手段からの検出値に基づいて半導体素子Ｔの抵抗値を制御する制御手段とを備え、制御手段１２は、充電処理開始時より半導体素子Ｔをオフ状態に維持して充電制御を行った後、電圧検出手段の検出値が予め設定された所定電圧に達した蓄電手段に対しては順次定電圧充電を行うよう当該蓄電手段に並列接続された半導体素子の抵抗値をそれぞれ制御する第１の制御を行い、所定電圧に達した最後の蓄電手段に対しては所定電圧が印加されるよう外部電源１３からの充電電流を制御する第２の制御を行う。  【選択図】  図１
2010063198.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の蓄電手段を直列接続した状態で外部電源からの充電電流の供給により充電を行う電源装置において、
前記蓄電手段毎に並列接続され、充電方向にのみ通電可能な半導体素子と、
各蓄電手段の端子電圧を充電時に検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段からの検出値に基づいて前記半導体素子の抵抗値を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、充電処理開始時より前記半導体素子をオフ状態に維持して充電制御を行った後、前記蓄電手段の中で前記電圧検出手段の検出値が予め設定された所定電圧に達した蓄電手段に対しては順次定電圧充電を行うよう当該蓄電手段に並列接続された半導体素子の抵抗値をそれぞれ制御する第１の制御を行い、
所定電圧に達した最後の蓄電手段に対して所定電圧が印加されるよう前記外部電源からの充電電流を制御する第２の制御を行うことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記第１の制御は、
前記半導体素子の抵抗値を制御し、前記半導体素子に所定電圧を発生させることにより、前記蓄電手段の端子電圧を所定電圧に維持する制御であり、
前記第２の制御は、
最後に所定電圧に達した前記蓄電手段と並列接続された前記半導体素子をオフ状態に維持した状態で、最後に所定電圧に達した前記蓄電手段の端子電圧を所定電圧に維持する制御であることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記第２の制御を開始した後、所定時間経過後に全蓄電手段の充電制御を終了させることを特徴とする請求項１又は２記載の電源装置。
【請求項４】
前記制御手段は所定電圧に達した蓄電手段が最後の蓄電手段であるかどうかを判断し、最後の蓄電手段でないと判断した場合は前記第１の制御を開始し、最後の蓄電手段と判断した場合は前記第２の制御を開始するよう各半導体素子を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の電源装置。
【請求項５】
前記蓄電手段はリチウムイオン電池であり、前記所定電圧は前記リチウムイオン電池の上限電圧であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の電源装置。
【請求項６】
複数の蓄電手段を直列接続した状態で外部電源からの充電電流の供給により充電を行う蓄電手段の充電方法において、
充電処理開始時においては定電流制御を行うとともに、
各蓄電手段の端子電圧を夫々検出し、検出値が予め設定された所定電圧に達した蓄電手段に対して順次定電圧充電を開始して、当該蓄電手段の端子電圧をそれぞれ所定電圧に維持する第１の制御を行い、
所定電圧に達した最後の蓄電手段に対して所定電圧が印加されるよう前記外部電源からの充電電流を制御する第２の制御を行うことを特徴とする蓄電手段の充電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電源装置及び蓄電手段の充電方法に関し、特に、複数の蓄電手段を直列接続した状態で充電を行う電源装置と、この電源装置を用いて複数の蓄電手段を充電する蓄電手段の充電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電源装置としては、例えば、特許文献１に開示された蓄電装置の電圧均等化装置及び該装置を備えた電力貯蔵システムが知られている。
この電力貯蔵システムにおいて、蓄電装置は、図５に示すように、複数のセル（二次電池）２１Ａ、２１Ｂが直列接続されて構成されるモジュール電池をさらに複数直列に接続されて構成されている。
蓄電装置の電圧均等化装置２０は、複数のセル（二次電池）２１Ａ、２１Ｂと一対一対応で並列接続されている。
セル２１Ａと並列に分圧抵抗Ｒ３とＶＲが接続されており、分圧抵抗の中点がシャントレギュレータ２３のレファレンス端子Ｒに接続されている。
シャントレギュレータ２３のアノード端子Ａは、セル２１Ａのマイナス側に接続され、カソード端子Ｋは、直列抵抗Ｒ１、Ｒ２とを介してセル２１Ａのプラス側に接続されている。
抵抗Ｒ１、Ｒ２の中点がコレクタ接地型のバイポーラトランジスタ２４のベース端子Ｂに接続され、そのエミッタ端子Ｅがセル２１Ａのプラス側に、コレクタ端子Ｃがセル２１Ａのマイナス側に接続されている。
【０００３】
この蓄電装置の電圧均等化装置２０では、充電が進みセル２１Ａの端子電圧が満充電電圧に達すると、満充電電圧は分圧抵抗Ｒ３、ＶＲによって分圧され、シャントレギュレータ２３のレファレンス端子Ｒに印加される。
シャントレギュレータ２３は導通し、カソード端子Ｋからアノード端子Ａに向けて電流が流れる。
これにより、抵抗Ｒ１の両端に電圧差が生じることとなり、バイポーラトランジスタ２４のエミッタ端子Ｅとベース端子Ｂとの間に電位差が生じ、今までオフ状態であったバイポーラトランジスタ２４が作動状態となる。
この結果、バイポーラトランジスタ２４を介するバイパス電流路Ｑが形成され、このバイパス電流路Ｑを流れた充電電流がセル２１Ｂへ供給される。
各セルが満充電電圧に達した時点で充電電流はバイパス電流路Ｑを経由して流れるので、満充電状態に達したセルにおいては、過充電を防止することができ、また、満充電状態に達していないセルについては充電を継続して行うことが可能となる。この結果、蓄電装置を構成するセルの充電状態にバラツキがあったとしても、全てのセルを確実に満充電状態とすることが可能となる。
【特許文献１】特開２００３−２８９６２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された従来の技術は、各セルに並列接続された過充電防止のバイパス回路を備えるだけであって、各セルの充電状態にバラツキがある場合でも、定電流充電から定電圧充電に切り換える充電制御を行うとはされていない。
また、従来の技術では、充電状態にバラツキがある各セルを満充電電圧で充電することができるものの、電圧均等化装置では、バイポーラトランジスタの抵抗値を変化させて、バイパス電流路Ｑの電流値を制御するから、電圧均等化装置毎の損失が大きいものとなる。
【０００５】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、各蓄電手段の充電状態にバラツキがある場合でも、蓄電手段毎の過充電を回避しつつ定電流充電から定電圧充電に切り換えて効率良く満充電を可能とするほか、充電時の損失による電力ロスを従来よりも低減できる電源装置と蓄電手段の充電方法の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成するため、本発明は、複数の蓄電手段を直列接続した状態で外部電源からの充電電流の供給により充電を行う電源装置において、前記蓄電手段毎に並列接続され、充電方向にのみ通電可能な半導体素子と、各蓄電手段の端子電圧を充電時に検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段からの検出値に基づいて前記半導体素子の抵抗値を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、充電処理開始時より前記半導体素子をオフ状態に維持して充電制御を行った後、前記蓄電手段の中で前記電圧検出手段の検出値が予め設定された所定電圧に達した蓄電手段に対しては順次定電圧充電を行うよう当該蓄電手段に並列接続された半導体素子の抵抗値をそれぞれ制御する第１の制御を行い、所定電圧に達した最後の蓄電手段に対して所定電圧が印加されるよう前記外部電源からの充電電流を制御する第２の制御を行うことを特徴とする。
なお、ここでいう蓄電手段とは、充電可能な二次電池及びキャパシタを意味する場合と、複数の二次電池により構成される電池モジュールを意味する場合がある。
【０００７】
本発明に係る電源装置及び蓄電手段の充電方法によれば、複数の蓄電手段が直列接続された状態で充電される。
制御手段は、充電処理開始時より半導体素子をオフ状態に維持して充電制御する。
充電時に各蓄電手段の電圧検出手段により端子電圧は検出されており、蓄電手段が順に所定電圧に達すると、制御手段は、順次定電圧充電を行うよう所定電圧に達した蓄電手段に並列接続された半導体素子の抵抗値をそれぞれ制御する第１の制御を行う。
さらに、制御手段は、所定電圧に達した最後の蓄電手段に対して所定電圧が印加されるよう外部電源からの充電電流を制御する第２の制御を行う。
本発明では、第１の制御及び第２の制御といった２種類の制御を行うことから、各蓄電手段の充電状態にバラツキがある場合でも、蓄電手段毎に過充電を回避しつつ定電流充電から定電圧充電に切り換えて効率良く満充電を可能とする。
【０００８】
また、本発明では、上記の電源装置において、前記第１の制御は、前記半導体素子の抵抗値を制御し、前記半導体素子に所定電圧を発生させることにより、前記蓄電手段の端子電圧を所定電圧に維持する制御であり、前記第２の制御は、最後に所定電圧に達した前記蓄電手段と並列接続された前記半導体素子をオフ状態に維持した状態で、前記第１の制御で制御されている前記半導体素子を用いて最後に所定電圧に達した前記蓄電手段の端子電圧を所定電圧に維持する制御であってもよい。
【０００９】
この場合、第１の制御を受ける蓄電手段と並列接続された半導体素子の抵抗値が制御され、半導体素子の抵抗値の制御により、半導体素子において所定電圧を発生させることにより、蓄電手段の端子電圧は所定電圧に維持される。
半導体素子を通る電流は所定電圧に達していない他の蓄電手段の充電に使用され、半導体素子では通電による損失が発生する。
また、第２の制御を受ける蓄電手段と並列接続された半導体素子の通電が遮断され、この蓄電手段の端子電圧は半導体素子の通電遮断の状態で定電圧充電により所定電圧に維持される。
従って、第２の制御を受ける蓄電手段と並列接続された半導体素子の通電は遮断されているので、半導体素子における損失は発生せず、第２の制御を受ける蓄電手段の充電において電力ロスは殆ど生じない。
また、所定電圧に達した最後の蓄電手段は、損失を発生せずに定電圧充電により所定電圧を維持することから、各蓄電手段の充電毎に損失を発生する従来の電源装置と比較して、充電時間の短縮化が期待できる。
【００１０】
また、本発明では、上記の電源装置において、前記制御手段は、前記第２の制御を開始した後、所定時間経過後に全蓄電手段の充電制御を終了させてもよい。
この場合、第２の制御を開始して所定時間が経過すると全蓄電手段の充電制御が終了されるから、満充電の状態で同時に各蓄電手段の充電を終了することができる。
【００１１】
また、本発明では、上記の電源装置において、前記制御手段は所定電圧に達した蓄電手段が最後の蓄電手段であるかどうかを判断し、最後の蓄電手段でないと判断した場合は前記第１の制御を開始し、最後の蓄電手段と判断した場合は前記第２の制御を開始するよう各半導体素子を制御してもよい。
この場合、制御手段では、例えば、ソフトウエアを用いて所定電圧に達した蓄電手段が最後に所定電圧に達した蓄電手段であるかどうかを判断することができるから、接続回路側でハード的に判断する要素を設けた構成と比較すると、電源装置における回路構成の簡素化を図ることができる。
【００１２】
また、本発明では、上記の電源装置において、前記蓄電手段はリチウムイオン電池であり、前記所定電圧は前記リチウムイオン電池の上限電圧であってもよい。
この場合、充電時における上限電圧の管理が厳しく要求されるリチウムイオン電池を用いても、各リチウムイオン電池の上限電圧を大きく超過することなく充電することができる。
【００１３】
また、本発明は、複数の蓄電手段を直列接続した状態で外部電源からの充電電流の供給により充電を行う蓄電手段の充電方法において、充電処理開始時においては定電流制御を行うとともに、各蓄電手段の端子電圧を夫々検出し、検出値が予め設定された所定電圧に達した蓄電手段に対して順次定電圧充電を開始して、当該蓄電手段の端子電圧をそれぞれ所定電圧に維持する第１の制御を行い、所定電圧に達した最後の蓄電手段に対して所定電圧が印加されるよう前記外部電源からの充電電流を制御する第２の制御を行うことを特徴とする。
本発明によれば、各蓄電手段の充電状態にバラツキがある場合でも、蓄電手段毎に過充電を回避しつつ定電流充電から定電圧充電に切り換えて効率良く満充電を可能とする。
また、充電時の損失による電力ロスを従来よりも低減することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、各蓄電手段の充電状態にバラツキがある場合でも、蓄電手段毎の過充電を回避しつつ定電流充電から定電圧充電に切り換えて効率良く満充電を可能とするほか、充電時の損失による電力ロスを従来よりも低減できる電源装置と蓄電手段の充電方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態に係る電源装置について図１〜図４に基づき説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る電源装置の構成を示す回路図であり、図２は電源装置に用いた充電の手順を示すフロー図であり、図３は電源装置における第１の制御を説明する回路図であり、図４は電源装置における第２の制御を説明する回路図である。
なお、図３及び図４は便宜的に電源装置において通電される部分のみを図示している。
この実施形態に係る電源装置は、車両に搭載された電源装置として説明する。
【００１６】
電源装置は、図１に示すように、３個の電池モジュールＢＴ（ＢＴ１〜ＢＴ３）を直列接続する接続する接続回路１０を備えている。
電池モジュールＢＴは、３個の単電池（二次電池）１１を並列接続することにより構成されている。
この実施形態では、電池モジュールＢＴが蓄電手段に相当する。
この実施形態の単電池１１は充電可能なリチウムイオン電池である。
接続回路１０の端子は、放電時にはインバータ（図示せず）を介して負荷としての走行駆動用の電動モータ（図示せず）と接続される。
接続回路１０の端子は、図１に示すように、充電時には電源装置が備えるコンバータ１５を介して充電用の外部電源１３と接続される。
【００１７】
各電池モジュールＢＴの端子は、接続回路１０と別に設置された制御回路１２に接続されており、各電池モジュールＢＴの端子電圧Ｖｉ（Ｖ１〜Ｖ３）は制御回路１２より検出される。
制御回路１２は、端子電圧Ｖ１〜Ｖ３を検出する電圧検出手段としての機能を備えているほか、タイマ手段としての機能を備えている。
また、制御回路１２は制御手段としてコンバータ１５を制御して外部電源１３を制御する。
【００１８】
電源装置は、電池モジュールＢＴ毎に並列接続される半導体素子Ｔ（Ｔ１〜Ｔ３）を備えている。
半導体素子Ｔは単方向にのみ通電可能な半導体素子であり、この実施形態ではＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）１４を用いている。
半導体素子Ｔは、電池モジュールＢＴの放電時に通電されない向きに配設されており、半導体素子Ｔは充電時に通電可能である。
【００１９】
電池モジュールＢＴと並列接続されている半導体素子Ｔでは、ＩＧＢＴ１４のエミッタ端子Ｅｉ（Ｅ１〜Ｅ３）は、電池モジュールＢＴの負極に接続されている。
各ＩＧＢＴ１４のコレクタ端子Ｃｉ（Ｃ１〜Ｃ３）は、電池モジュールＢＴの正極に接続され、夫々のゲート端子Ｇｉ（Ｇ１〜Ｇ３）は制御回路１２に接続されている。
ゲート端子Ｇ１〜Ｇ３は制御回路１２からの通電を受けてコレクタ端子Ｃからエミッタ端子Ｅへの通電を可能とする。
つまり、制御回路１２は、制御手段として半導体素子Ｔの通電を制御する機能を有する。
【００２０】
次に、本発明の実施形態に係る電源装置を用いた電池モジュールＢＴの充電について、図２〜図４を参照して説明する。
電動モータは駆動停止状態としつつ、車両のキースイッチがオンの状態を維持し、充電用の外部電源１３と電源装置を接続し、各電池モジュールＢＴへの充電を行う。
図２は電源装置を用いた電池モジュールＢＴ毎の充電処理の手順を示すフロー図である。
【００２１】
最初に、電池モジュールＢＴ１〜ＢＴ３が直列接続された状態で定電流充電（図２において「ＣＣ充電」と表記する。）を行う（図２におけるＳ１を参照。）。
定電流充電では、接続回路１０に流れる充電電流は一定であり、各電池モジュールＢＴの端子電圧Ｖｉは充電時間に応じて高くなる。
各電池モジュールＢＴが予め設定された所定電圧としての上限電圧Ｖｕｐに達しない状態では、半導体素子Ｔのゲート端子Ｇｉには電圧が印加されず、全半導体素子Ｔは通電されないオフ状態にある（図２におけるＳ２を参照）。
【００２２】
制御回路１２は、定電流充電による充電中の各電池モジュールＢＴの端子電圧Ｖｉを検出している。
具体的には、制御回路１２がプログラム制御を受けて所定のタイミングで端子電圧Ｖｉを検出する。
電池モジュールＢＴの端子電圧Ｖｉは、定電流充電を開始して比較的短時間で上限電圧Ｖｕｐに達するが、例えば、電池モジュールＢＴ毎の劣化状態が異なると、電池モジュールＢＴ毎に上限電圧Ｖｕｐに達するまでの時間は異なる。
【００２３】
この実施形態では、制御回路１２が、予め設定した上限電圧Ｖｕｐに達した端子電圧Ｖｉの電池モジュールＢＴが存在するか判断する（図２におけるＳ３を参照。）。
上限電圧Ｖｕｐに達した端子電圧Ｖｉが存在しない場合は、全ての半導体素子Ｔをオフ状態にして定電流充電を継続する。
【００２４】
上限電圧Ｖｕｐに達した端子電圧Ｖｉが存在する場合、その端子電圧Ｖｉの電池モジュールＢＴが、最後以外のタイミング（この実施形態では最初又は２番目）で順に上限電圧Ｖｕｐに達した電池モジュールＢＴであるか、最後（３番目）に上限電圧Ｖｕｐに達した電池モジュールＢＴであるかを、制御回路１２が判断する（図２におけるＳ４を参照。）。
【００２５】
上限電圧Ｖｕｐに達した端子電圧Ｖｉの電池モジュールＢＴが、最後以外のタイミングで順に上限電圧Ｖｕｐに達した電池モジュールＢＴであると制御回路１２により判断された場合、制御回路１２は、この電池モジュールＢＴの端子電圧Ｖｉが上限電圧Ｖｕｐとなるように、この電池モジュールＢＴと並列接続された半導体素子Ｔのゲート端子Ｇｉへ電圧を印加して、半導体素子Ｔを通電する電流を制御する（図２におけるＳ６を参照）。
ゲート端子Ｇｉへ印加する電圧の多寡により半導体素子Ｔの抵抗値が変動し、抵抗値に応じた電流が半導体素子Ｔを通り、半導体素子Ｔはオン状態になる。
この半導体素子Ｔに上限電圧Ｖｕｐが発生し、これにより、最後以外のタイミングで順に上限電圧Ｖｕｐに達した電池モジュールＢＴに対して端子電圧Ｖｉが上限電圧Ｖｕｐに維持され、定電圧充電に係る充電制御が開始される。
この電池モジュールＢＴに対して端子電圧Ｖｉを上限電圧Ｖｕｐに維持する制御回路１２による制御は、第１の制御に相当する。
さらに言うと、第１の制御は、充電処理開始時より半導体素子Ｔをオフ状態に維持して充電制御を行った後、電池モジュールＢＴの中で制御回路１２の検出値が予め設定された所定電圧に達した電池モジュールＢＴに対しては順次定電圧充電を行うよう当該電池モジュールＢＴに並列接続された半導体素子Ｔの抵抗値をそれぞれ制御する制御である。
【００２６】
第１の制御により、上限電圧Ｖｕｐに達した端子電圧Ｖｉの電池モジュールＢＴの過充電が回避されるとともに、定電圧充電に係る充電制御によって当該電池モジュールＢＴには、定電流充電時の充電電流と比べて小さな充電電流が流れる。
また、前記電池モジュールＢＴに流れない電流の大半は、オン状態の半導体素子Ｔを通って上限電圧Ｖｕｐに達していない他の電池モジュールＢＴの充電に使われる。
制御回路１２は、充電終了かどうかの判断を行う（図２におけるＳ８を参照）。
充電終了ではない場合には、ゲート端子Ｇｉへの電圧の印加による半導体素子Ｔの通電が継続され、充電終了の場合には充電の処理が終了されている。
【００２７】
上限電圧Ｖｕｐに達した端子電圧Ｖｉの電池モジュールＢＴは、順次上記の制御を開始していき、最後に上限電圧Ｖｕｐに達した電池モジュールＢＴであると制御回路１２により判断された場合、この電池モジュールＢＴの端子電圧Ｖｉが上限電圧Ｖｕｐとなるように、制御回路１２はコンバータ１５を制御して外部電源１３の電流を制御する（図２におけるＳ５を参照。）
オン状態の半導体素子Ｔは、対応する並列の電池モジュールＢＴの定電圧充電を制御するとともに、オフ状態の半導体素子Ｔと並列の電池モジュールＢＴ（最後に上限電圧に達した電池モジュール）の充電制御を行う。
また、最後に上限電圧Ｖｕｐに達した電池モジュールＢＴと並列接続された半導体素子Ｔｉは、オフ状態で通電されない。
このときの電池モジュールＢＴの充電は、制御回路１２により電流値が制御されて端子電圧Ｖｉが一定の電圧値（Ｖｕｐ）となる定電圧充電（図２において「ＣＶ充電」と表記する。）である。
定電圧充電では、時間経過とともに電流が絞られて電流値は０に近づく。
【００２８】
この電池モジュールＢＴと並列接続された半導体素子Ｔの通電を遮断した状態で、電池モジュールＢＴの端子電圧Ｖｉは定電圧充電により上限電圧Ｖｕｐに維持される。
この電池モジュールＢＴと並列接続された半導体素子Ｔの通電を遮断した状態で、電池モジュールＢＴの端子電圧Ｖｉを定電圧充電により上限電圧Ｖｕｐに維持する制御回路１２による制御は、第２の制御に相当する。
さらに言うと、第２の制御は、上限電圧Ｖｕｐに達した最後の電池モジュールＢＴに対して上限電圧Ｖｕｐが印加されるよう外部電源１３からの充電電流を制御する制御であって、最後に上限電圧Ｖｕｐに達した電池モジュールＢＴと並列接続された半導体素子Ｔをオフ状態に維持した状態で、最後に上限電圧Ｖｕｐに達した電池モジュールＢＴの端子電圧Ｖｉを上限電圧Ｖｕｐに維持する制御である。
【００２９】
定電圧充電による電池モジュールＢＴの充電では、制御回路１２は、予め設定された所定時間（定電圧充電時間）を経過したか判断する（図２におけるＳ７を参照）。
定電圧充電に係る所定時間は、定電圧充電による充電を行う時間であり、電池モジュールＢＴ１〜ＢＴ３の種類・性能に応じて設定される時間である。
所定時間が経過していない場合、制御回路１２は定電圧充電によるＢＴの充電を継続する。
所定時間が経過した場合、制御回路１２は充電の終了を要求する（図２におけるＳ９を参照）。
そして、制御回路１２の制御を受けて外部電源１３からの電流の供給が止まる。
図２に示す一連のステップＳ１〜Ｓ９は、各電池モジュールＢＴ毎に対応して並行的に処理される。
【００３０】
ここで、電池モジュールＢＴ１〜ＢＴ３の充電の具体例として、端子電圧Ｖ３、Ｖ２、Ｖ１の順で上限電圧Ｖｕｐに達する場合について説明する。
電池モジュールＢＴ３の端子電圧Ｖ３が最初に上限電圧Ｖｕｐに達すると、制御回路１２は第１の制御を行い、電池モジュールＢＴ３と並列接続された半導体素子Ｔ３のゲート端子Ｇ３に電圧を印加し、半導体素子Ｔ３をオン状態にする。
このとき、制御回路１２は、半導体素子Ｔ３の電圧が上限電圧Ｖｕｐとなるように、このゲート端子Ｇ３に印加する電圧を制御する。
半導体素子Ｔ３の電圧が上限電圧Ｖｕｐとなることにより、半導体素子Ｔ３と並列接続された電池モジュールＢＴ３の端子電圧Ｖ３が上限電圧Ｖｕｐとなる。
つまり、制御回路１２は、第１の制御により電池モジュールＢＴ３に対して端子電圧Ｖ３を上限電圧Ｖｕｐに維持する。
ゲート端子Ｇ３に電圧を印加することにより、半導体素子Ｔ３には上限電圧Ｖｕｐに対応する抵抗値が生じ、抵抗値に応じた電流が半導体素子Ｔ３を通る。
半導体素子Ｔ３には通電時の損失が発生する。
図３に示すように、半導体素子Ｔ３を通る電流は、上限電圧Ｖｕｐに達していない電池モジュールＢＴ１、ＢＴ２の充電に使われる。
【００３１】
次に、電池モジュールＢＴ２の端子電圧Ｖ２が、電池モジュールＢＴ３に次いで上限電圧Ｖｕｐに達すると、制御回路１２は第１の制御を行う。
制御回路１２は、電池モジュールＢＴ２と並列接続された半導体素子Ｔ２のゲート端子Ｇ２に電圧を印加し、半導体素子Ｔ２をオン状態にする。
このとき、制御回路１２は、半導体素子Ｔ２の電圧が上限電圧Ｖｕｐとなるように、このゲート端子Ｇ２に印加する電圧を制御する。
半導体素子Ｔ２の電圧が上限電圧Ｖｕｐとなることにより、半導体素子Ｔ２と並列接続された電池モジュールＢＴ２の端子電圧Ｖ２が上限電圧Ｖｕｐとなる。
つまり、制御回路１２は、第１の制御により電池モジュールＢＴ２に対して端子電圧Ｖ２を上限電圧Ｖｕｐに維持する。
半導体素子Ｔ２には通電時の損失が発生する。
半導体素子Ｔ２、Ｔ３を通る電流は、上限電圧Ｖｕｐに達していない電池モジュールＢＴ１の充電に使われる。
【００３２】
電池モジュールＢＴ１が最後に上限電圧Ｖｕｐに達すると、制御回路１２は、第２の制御を行い、電池モジュールＢＴ１に上限電圧Ｖｕｐとなるように電流を制御する。
電池モジュールＢＴ１と並列接続された半導体素子Ｔ１は、オフ状態で通電されない状態にあり、このときの電池モジュールＢＴ１は、端子電圧Ｖ１が一定の電圧値（Ｖｕｐ）となる定電圧充電により充電される。
制御回路１２は、図４に示すように、定電圧充電による充電電流を電池モジュールＢＴ１へ供給する制御を行う。
つまり、制御回路１２は、第２の制御により電池モジュールＢＴ１に対して端子電圧Ｖ１を上限電圧Ｖｕｐに維持する。
半導体素子Ｔ１はオフ状態にあるから半導体素子Ｔ１において通電時の損失は発生しない。
【００３３】
定電圧充電による電池モジュールＢＴ１の充電は予め設定された所定時間継続される。
このとき、電池モジュールＢＴ２、ＢＴ３では、端子電圧Ｖ２、Ｖ３が上限電圧Ｖｕｐとなるように、ゲート端子Ｇ２、Ｇ３への通電が継続されている。
所定時間が経過した場合、制御回路１２の制御を受けて外部電源１３からの電流の供給が止まり、制御回路１２による第１の制御、第２の制御は解除され、電池モジュールＢＴ１〜ＢＴ３の充電が終了する。
電池モジュールＢＴ１〜ＢＴ３の充電が終了すると、コンバータ１５と外部電源１３が切り離される。
因みに、車両走行時には、電池モジュールＢＴ１〜ＢＴ３の電流は放電電流としてインバータを介して走行駆動用の電動モータへ電流が供給される。
【００３４】
この実施形態に係る圧縮機によれば以下の効果を奏する。
（１）第１の制御及び第２の制御といった２種類の制御を行うことから、各電池モジュールＢＴの充電状態にバラツキがある場合でも、電池モジュールＢＴ毎に過充電を回避しつつ定電流充電から定電圧充電に切り換えて効率良く満充電を可能とする。また、定電流充電から定電圧充電に切り換える際、電池モジュールの接続状態を直列接続から並列接続へ切り換える必要がない。
（２）第１の制御を受ける電池モジュールＢＴと並列接続された半導体素子Ｔでは、半導体素子Ｔに通電時の損失が発生するが、第２の制御では、半導体素子Ｔの通電遮断の状態で電池モジュールＢＴの端子電圧Ｖｉを定電圧充電により上限電圧Ｖｕｐに維持する。従って、第２の制御を受ける電池モジュールＢＴと並列接続された半導体素子Ｔの通電は遮断されているので、半導体素子Ｔにおける損失は発生せず、第２の制御では電力ロスは殆ど生じない。
【００３５】
（３）最後に上限電圧Ｖｕｐに達した電池モジュールＢＴは、損失は発生せずに定電圧充電により上限電圧Ｖｕｐを維持することから、各電池モジュールＢＴの充電毎に損失を発生する従来の電源装置と比較して、充電時間の短縮化が期待できる。また、上限電圧Ｖｕｐに達した電池モジュールＢＴから定電圧充電の電流が流れ、この電流が徐々に低下して電流が０になった電池モジュールＢＴから満充電となるから、充電時間の短縮化を図ることができる。
【００３６】
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能である。
○上記の実施形態では、単方向へ通電する半導体素子としてＩＧＢＴを用いたが、この半導体素子としては単方向へ通電する機能を有するバイポーラトランジスタやＭＯＳＦＥＴを用いてもよい。
○上記の実施形態では、蓄電手段として充電可能な複数のリチウムイオン電池を組み合わせた電池モジュールとしたが、蓄電手段はリチウムイオン電池以外の充電可能な単電池（例えば、ニッカド電池やニッケル水素電池）を組み合わせた電池モジュールであってもよい。あるいは、単電池自体を蓄電手段としてもよく、また、キャパシタを蓄電手段としてもよい。
○上記の実施形態では、電源装置を車両に搭載されるとしたが、電源装置は車両以外の移動体に搭載するものとしてもよいし、移動体でない設備に電源装置を設けるようにしてもよい。
○上記の実施形態では、電池モジュールを構成する単電池１１や電池モジュールを３個としたが、複数であればよく、単電池や電池モジュールの数は限定されない。
○上記の実施形態では、制御回路が、電圧検出手段、タイマ手段及び制御手段の機能を全て備えたが、電圧検出手段、タイマ手段及び制御手段を互いに独立して設置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態に係る電源装置の構成を示す回路図である。
【図２】電源装置による電池モジュールの充電処理の手順を示すフロー図である。
【図３】電源装置における第１の制御を説明する回路図である。
【図４】電源装置における第２の制御を説明する回路図である。
【図５】従来の電源装置の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  接続回路
１１  単電池
１２  制御回路
１３  外部電源
１４  ＩＧＢＴ
１５  コンバータ
ＢＴ（ＢＴ１、ＢＴ２、ＢＴ３）  電池モジュール
Ｔ（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）  半導体素子
Ｃｉ（Ｃ１〜Ｃ３）  コレクタ端子
Ｅｉ（Ｅ１〜Ｅ３）  エミッタ端子
Ｇｉ（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３）  ゲート端子
Ｖｉ（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３）  電池モジュール毎の端子電圧
２０  電圧均等化装置
２１Ａ、２１Ｂ  セル
２３  シャントレギュレータ
２４  バイポーラトランジスタ
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、ＲＶ  抵抗
【図１】
2010063198.tif 000003
【図２】
2010063198.tif 000004
【図３】
2010063198.tif 000005
【図４】
2010063198.tif 000006
【図５】
2010063198.tif 000007