(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリの充電量が第１の充電量になるまで前記バッテリに対する充電を第１の所定電流で行う第１の充電制御手段と、
前記バッテリの充電量が前記第１の充電量より小さい第２の充電量になるまで前記バッテリに対する充電を前記第１の所定電流より大きな第２の所定電流で行う第２の充電制御手段と、
前記第１の充電制御手段による充電処理または前記第２の充電制御手段による充電処理を選択する選択手段と、
バッテリ温度を検出する温度検出手段を有し、
前記選択手段は、前記温度検出手段により検出されたバッテリ温度に基づき前記いずれかの充電処理を選択する
ことを特徴とするバッテリ充電装置。
【請求項２】
請求項１記載のバッテリ充電装置において、
さらに、外部操作手段を有し、
前記選択手段は、前記外部操作手段の操作指示に基づき前記いずれかの充電処理を選択する
ことを特徴とするバッテリ充電装置。
【請求項３】
請求項２記載のバッテリ充電装置において、
前記バッテリ温度が所定値より高い場合、前記選択手段は、前記外部操作手段の操作指示に優先して前記第１の充電制御手段による充電処理を選択する
ことを特徴とするバッテリ充電装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のバッテリ充電装置において、
前記選択手段により選択された充電処理を知らせる表示手段を有する
ことを特徴とするバッテリ充電装置。
【請求項５】
バッテリの充電量が第１の充電量になるまで前記バッテリに対する充電を行う第１の充電制御手段と、
前記バッテリの充電量が前記第１の充電量より小さい第２の充電量になるまで前記バッテリに対する充電を行う第２の充電制御手段と、
前記第１の充電制御手段による充電処理または前記第２の充電制御手段による充電処理を選択する選択手段と、
バッテリ温度を検出する温度検出手段を有し、
前記選択手段は、前記温度検出手段により検出されたバッテリ温度に基づき前記いずれかの充電処理を選択する
ことを特徴とするバッテリ充電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、電気車両等に搭載される動力源等としてのバッテリに対する充電制御を行うバッテリ充電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、バッテリに対して充電を行う場合、該バッテリが満充電状態となるまで、言い換えれば、該バッテリの充電量を表すＳＯＣ（ｓｔａｔｅ  ｏｆ  ｃｈａｒｇｅ  ：充電状態）が、ＳＯＣ＝約１００％〜１０３％となるまで充電を行っていた。このように、バッテリが満充電状態となるまで充電を行うことで、該バッテリの放電電流量（単位はＡｈ）を十分に確保することができるという利点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、バッテリが満充電状態となるまで充電を行った場合、該バッテリの放電電流量を十分に確保することができるが、該バッテリの容量を超えて充電が行われるため、充電末期における充電用電力が無駄に消費されるという問題や、前記バッテリに劣化が生じやすくなるという問題が懸念されている。
【０００４】
また、充電時間が長時間となるため、必要なときにバッテリを使用することができなくなるおそれ、具体的例としては、バッテリにより推進される電気車両等を使用することができなくなるおそれがある。
【０００５】
この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、充電コストの削減及び充電時間の短縮を可能とするバッテリ充電装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、温度検出手段により検出されたバッテリ温度に基づき、選択手段により、バッテリの充電量が第１の充電量になるまで該バッテリに対する充電を第１の所定電流で行う第１の充電制御手段による充電処理、または前記バッテリの充電量が前記第１の充電量より小さい第２の充電量になるまで該バッテリに対する充電を前記第１の所定電流より大きな第２の所定電流で行う第２の充電制御手段による充電処理とを選択できるように構成している（請求項１記載の発明）。
【０００７】
これにより、第１の充電制御手段による充電処理で得られる、バッテリに対して使用時間の確保を優先した充電を行うか、第２の充電制御手段による充電処理で得られる、充電コストの削減及び充電時間の短縮を優先した充電を行うかを選択することができる。
【０００８】
この場合、バッテリ温度を検出する温度検出手段を設け、該温度検出手段から得られるバッテリ温度に基づいて、前記選択手段の選択を行うように構成することで、バッテリ温度に応じて適切な充電処理を選択することができる。
【０００９】
例えば、バッテリ温度が所定温度、例えば、３５℃より低い場合、第２の充電制御手段による充電処理を優先的に選択し、バッテリ温度が３５℃より高い場合、言い換えれば、この第２の充電制御手段による処理を行うことができない場合のみ前記第１の充電制御手段による処理を選択するようにすることによって、充電コストの削減及び充電時間の短縮を優先した充電を行うことが可能である。
【００１０】
さらに、選択手段が、外部操作手段の操作指示に基づき充電処理を選択するように構成することで、バッテリに対して使用時間の確保を優先した充電を行うか、充電コストの削減及び充電時間の短縮を優先した充電を行うかの選択を、該バッテリの使用者の意志に基づいて行うことができる（請求項２記載の発明）。
【００１１】
なお、バッテリ温度が所定値より高い場合、選択手段は、外部操作手段に対する操作指示に優先して第１の充電制御手段による充電処理を選択するように構成することで、第２の充電制御手段による充電処理を行うことができないバッテリ温度であるにもかかわらず、該第２の充電制御手段による処理が選択されることを回避することができる（請求項３記載の発明）。
【００１２】
さらに、選択手段により選択された充電処理を知らせる表示手段を有することで、バッテリの使用者は、該バッテリに対していずれの充電処理で充電が行われているかを視認することができる（請求項４記載の発明）。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、この発明の一実施の形態が適用されたバッテリ充電装置１０の構成を示している。
【００１５】
このバッテリ充電装置１０は、バッテリ１２に対して充電を行うための充電器１４を有する。充電器１４は、充電状態において、予め充電用コネクタ１５を介して外部のＡＣ２００Ｖ等の電源に接続されている。また、バッテリ１２の近傍には、該バッテリ１２を冷却するための冷却ファン１６と、該バッテリ１２を加熱するためのヒータ１８とが設けられている。
【００１６】
バッテリ１２には、充電開始時の該バッテリ１２の温度（バッテリ温度Ｔｂ１）及び充電中の該バッテリ１２の温度（バッテリ温度Ｔｂ２）を検出するバッテリ温度検出手段（温度検出手段）２０と、該バッテリ１２の電圧（バッテリ電圧Ｖｂ）を検出するバッテリ電圧検出手段２２とが接続されている。
【００１７】
また、バッテリ充電装置１０は、制御、判断、処理、計算、計時等の各手段として動作するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ  ）３０を有する。このＥＣＵ３０は、中央処理装置としてのＣＰＵと、システムプログラムや残容量検出のためのアプリケーションプログラム等が記憶される記憶手段（メモリ）であるＲＯＭと、作業用等として使用される記憶手段（メモリ）であるＲＡＭと、計時用のタイマ（計時手段）、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器等の入出力インタフェース等が含まれるマイクロコンピュータにより構成されている。
【００１８】
ＥＣＵ３０には、前記バッテリ温度検出手段２０からのバッテリ温度Ｔｂ１、Ｔｂ２及び前記バッテリ電圧検出手段２２からのバッテリ電圧Ｖｂが供給され、さらに、後述する充電モード（充電処理）の選択を手動で行うための充電モード選択スイッチ（外部操作手段）３２からのハイレベルまたはローレベル信号であるモード信号Ｍｏが供給される。
【００１９】
ＥＣＵ３０は、これらの信号に基づいて充電器１４、冷却ファン１６及びヒータ１８を制御する。この場合、冷却ファン１６の動作状態としては、高速回転状態（強駆動状態）と低速回転状態（弱駆動状態）とが選択される。
【００２０】
ここで、ＥＣＵ３０には、バッテリ１２に対して通常充電モードで充電を行うための通常充電制御部（第１の充電制御手段）３４と、前記バッテリ１２に対してアンダー充電モードで充電を行うためのアンダー充電制御部（第２の充電制御手段）３６と、前記通常充電制御部３４とアンダー充電制御部３６との出力経路を切り換えることによって充電モードの選択を行うモード切換制御手段（選択手段）３８とが設けられている。この場合、モード切換制御手段３８は、前記バッテリ温度検出手段２０からのバッテリ温度Ｔｂ１、Ｔｂ２、前記バッテリ電圧検出手段２２からのバッテリ電圧Ｖｂ及び前記充電モード選択スイッチ３２からのモード信号Ｍｏに基づいて前記出力経路の切り換えを行う。そして、選択された充電モードがインジケータとして機能する充電状態表示手段（表示手段）４０に表示される。
【００２１】
ここで、図１例の動作説明に先立ち、この発明の理解を容易化するために、通常充電モード及びアンダー充電モードのそれぞれの特徴について、以下に示す表１を参照しながら詳しく説明する。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
通常充電モードでは、バッテリ１２に対して、該バッテリ１２の充電量を表すＳＯＣ（ｓｔａｔｅ  ｏｆ  ｃｈａｒｇｅ  ：充電状態）が、ＳＯＣ＝約１００％〜１０３％（第１の充電量）になるまで充電が行われる。この通常充電モードで充電を行った場合、バッテリ１２の容量を超えて充電が行われるため、充電末期における充電用電力が無駄に消費される結果、充電効率が低下するとともに、充電時間が長くなる。これに対して、バッテリ１２の放電電流量は大きくなる。
【００２４】
一方、アンダー充電モードでは、バッテリ１２に対して、ＳＯＣ＝約９０％〜９５％（第２の充電量）になるまで充電が行われる。このため、アンダー充電モードで充電を行った場合、充電時間が短くなり、充電効率も高くなるが、放電電流量が小さくなる。
【００２５】
即ち、通常充電モードでは、バッテリ１２の使用時間の確保を優先した充電が行われ、アンダー充電モードでは、充電コストの削減及び充電時間の短縮を優先した充電が行われる。
【００２６】
また、アンダー充電モードでは、バッテリ電圧Ｖｂの時間変化率（バッテリ電圧変化ｄＶｂ／ｄｔ）に基づいて充電終了の判定が行われる。これに対して、通常充電モードでは、充電中のバッテリ温度Ｔｂ２の時間変化率（バッテリ温度変化ｄＴｂ２／ｄｔ）に基づいて充電終了の判定が行われる。これは、バッテリ電圧変化ｄＶｂ／ｄｔは、図２に示すように、ＳＯＣ＝約９０％〜９５％となる時点で急激に上昇し始めるのに対して、バッテリ温度変化ｄＴｂ２／ｄｔは、図３に示すように、ＳＯＣ＝約１００％〜１０３％となる時点で急激に上昇し始めるためである。
【００２７】
なお、アンダー充電モードでは、充電電流が約０．３ｃ｛ｃは、バッテリ１２の定格容量（Ａｈ）｝で充電が行われるのに対して、通常充電モードでは、充電電流が約０．２ｃで充電が行われる。
【００２８】
次に、図１に示すバッテリ充電装置１０について、ＥＣＵ３０による、主に、充電制御に係わる制御処理について図４〜図７に示すフローチャートをも参照して説明する。
【００２９】
まず、図４に示す、第１の処理動作例について説明する。
【００３０】
バッテリ１２に対する充電が開始されると、バッテリ温度検出手段２０によって検出された充電開始時点のバッテリ温度Ｔｂ１に基づいて、通常充電モードまたはアンダー充電モードの充電モードの選択が行われる（ステップＳ１）。具体的には、バッテリ温度Ｔｂ１が３５℃より高いか否かの判定が行われ、バッテリ温度Ｔｂ１が３５℃以下である場合には、モード切換制御手段３８においてアンダー充電制御部３６が選択され、前記バッテリ温度Ｔｂ１が３５℃より高い場合には、前記モード切換制御手段３８において通常充電制御部３４が選択される。
【００３１】
前記ステップＳ１においてアンダー充電制御部３６が選択された場合、バッテリ１２に対してアンダー充電モードで充電が行われる（ステップＳ２）。この場合、充電終了の判定は、バッテリ電圧変化ｄＶｂ／ｄｔに基づいて行われる。一方、前記ステップＳ１において通常充電制御部３４が選択された場合、バッテリ１２に対して通常充電モードで充電が行われる（ステップＳ３）。この場合、充電終了の判定は、バッテリ温度変化ｄＴｂ２／ｄｔに基づいて行われる。
【００３２】
前記ステップＳ１において、充電開始時点におけるバッテリ温度Ｔｂ１が３５℃より高い場合にアンダー充電モードを選択しないようにするのは、図２に示したように、バッテリ温度Ｔｂ１の上昇に伴って、ＳＯＣ＝約９０％〜９５％でのバッテリ電圧変化ｄＶｂ／ｄｔの上昇が鈍化し、充電終了の判定を行うことが困難になるためである。
【００３３】
このように、第１の処理動作例では、ＥＣＵ３０の標準設定であるデフォルトとしてアンダー充電モードを選択し、バッテリ１２に対してこのアンダー充電モードでの充電を行うことができない場合、即ち、充電開始時点におけるバッテリ温度Ｔｂ１が３５℃より高い場合のみ通常充電モードに切り換えるようにすることによって、前記バッテリ１２に対して充電コストの削減及び充電時間の短縮を優先した充電を行うことができる。
【００３４】
次に、図５に示す、第２の処理動作例について説明する。
【００３５】
バッテリ１２に対する充電が開始されると、充電モード選択スイッチ３２に対して行われた操作指示に基づいて、通常充電モードまたはアンダー充電モードの充電モードの選択が行われる（ステップＳ１１）。具体的には、充電モード選択スイッチ３２でアンダー充電モードが指示された場合、従って、モード信号Ｍｏがハイレベルである場合には、モード切換制御手段３８においてアンダー充電制御部３６が選択される。一方、充電モード選択スイッチ３２で通常充電モードが指示された場合、従って、モード信号Ｍｏがローレベルである場合には、前記モード切換制御手段３８において通常充電制御部３４が選択される（ステップＳ１１）。
【００３６】
前記ステップＳ１１においてアンダー充電制御部３６が選択された場合、バッテリ１２に対してアンダー充電モードで充電が行われる（ステップＳ１２）。アンダー充電モードにおける充電終了の判定は、上述したように、バッテリ電圧変化ｄＶｂ／ｄｔに基づいて行われる。一方、前記ステップＳ１１において通常充電制御部３４が選択された場合、バッテリ１２に対して通常充電モードで充電が行われる（ステップＳ１３）。通常充電モードにおける充電終了の判定は、バッテリ温度変化ｄＴｂ２／ｄｔに基づいて行われる。
【００３７】
このように、第２の処理動作例では、充電モード選択スイッチ３２に対してなされた操作指示に基づいて充電モードを切り換えるようにすることによって、バッテリ１２に対して使用時間の確保を優先した充電を行うか、充電コストの削減及び充電時間の短縮を優先した充電を行うかの選択を、該バッテリ１２の使用者の意志に基づいて行うことができる。
【００３８】
次に、図６及び図７に示す、第３の処理動作例について説明する。
【００３９】
まず、充電開始処理動作が行われる。
【００４０】
始めに、充電モード選択スイッチ３２に対して、通常充電モードまたはアンダー充電モードの充電モードの選択が行われる（ステップＳ２１）。ここで、充電モード選択スイッチ３２でアンダー充電モードが指示された場合、モード信号Ｍｏはハイレベルとなり、前記充電モード選択スイッチ３２で通常充電モードが指示された場合、前記モード信号Ｍｏはローレベルとなる。
【００４１】
続いて、バッテリ温度検出手段２０によって充電開始時点のバッテリ温度Ｔｂ１が検出され（ステップＳ２２）、このバッテリ温度Ｔｂ１がＥＣＵ３０中のＲＡＭに格納される。
【００４２】
次に、充電処理動作が行われる。
【００４３】
始めに、バッテリ温度検出手段２０によって、バッテリ１２の現在（充電中）のバッテリ温度Ｔｂ２が検出され（ステップＳ３１）、続いて、バッテリ電圧検出手段２２によって、前記バッテリ１２のバッテリ電圧Ｖｂが検出される（ステップＳ３２）。
【００４４】
次いで、バッテリ１２に対する充電停止条件の判定が行われる（ステップＳ３３）。具体的には、バッテリ温度Ｔｂ２が４５℃より高いか否かの判定が行われ、前記バッテリ温度Ｔｂ２が４５℃より高い場合には、後述する充電停止動作が行われる。一方、前記バッテリ温度Ｔｂ２が４５℃以下である場合には、充電が継続される。
【００４５】
前記ステップＳ３３において、充電を継続する判定がなされた場合、続いて、アンダー充電モードの禁止条件の判定が行われる（ステップＳ３４）。具体的には、ＲＡＭに格納されている充電開始時点のバッテリ温度Ｔｂ１が３５℃より高いか否かの判定が行われ、前記バッテリ温度Ｔｂ１が３５℃より高い場合には、アンダー充電モードの禁止状態とされ、後述する通常充電モードでの充電が行われる。一方、前記バッテリ温度Ｔｂ１が３５℃以下である場合には、後段のステップＳ３５に移行する。
【００４６】
このステップＳ３５では、ヒータ１８の作動条件の判定が行われる。具体的には、前記バッテリ温度Ｔｂ１が−５℃より低いか否かの判定が行われ、このバッテリ温度Ｔｂ１が−５℃より低い場合には、ヒータ１８が作動される（ステップＳ３６）。一方、前記バッテリ温度Ｔｂ１が−５℃以上である場合には、ヒータ１８は作動されない。
【００４７】
続いて、通常充電モードまたはアンダー充電モードの充電モードの選択が行われる（ステップＳ３７）。具体的には、モード信号Ｍｏがハイレベルである場合には、モード切換制御手段３８においてアンダー充電制御部３６が選択され、前記モード信号Ｍｏがローレベルである場合には、前記モード切換制御手段３８において通常充電制御部３４が選択される。
【００４８】
前記ステップＳ３７においてアンダー充電制御部３６が選択された場合、バッテリ１２に対してアンダー充電モードでの充電が行われる（ステップＳ４１）。また、このとき、充電状態表示手段４０には、アンダー充電モードで充電が行われていることが表示される（ステップＳ４２）。この場合、充電終了の判定は、バッテリ電圧変化ｄＶｂ／ｄｔに基づいて行われる。
【００４９】
一方、前記ステップＳ３７において通常充電制御部３４が選択された場合、バッテリ１２に対して通常充電モードでの充電が行われる（ステップＳ４３）。また、このとき、充電状態表示手段４０には、通常充電モードで充電が行われていることが表示される（ステップＳ４４）。この場合、充電終了の判定は、バッテリ温度変化ｄＴｂ２／ｄｔに基づいて行われる。ただし、前記充電終了の判定を、バッテリ電圧変化ｄＶｂ／ｄｔに基づいて行われる充電終了の判定時点から所定時間経過後に行うようにしてもよい。
【００５０】
前記ステップＳ３４において、アンダー充電モードの禁止状態と判定された場合、モード切換制御手段３８では通常充電制御部３４が選択され、バッテリ１２に対して通常充電モードでの充電が行われる（ステップＳ５１）。このとき、冷却ファン１６が弱駆動状態で駆動されるとともに（ステップＳ５２）、充電状態表示手段４０に通常充電モードで充電が行われていることが表示される（ステップＳ５３）。この場合、充電終了の判定は、バッテリ温度変化ｄＴｂ２／ｄｔに基づいて行われる。
【００５１】
前記ステップＳ３３において、充電停止の判定が行われた場合、充電停止動作が行われる（ステップＳ６１）。このとき、冷却ファン１６が強駆動状態で駆動されるとともに（ステップＳ６２）、充電状態表示手段４０に充電停止の表示がなされる（ステップＳ６３）。
【００５２】
このように、第３の処理動作例では、充電開始時点のバッテリ温度Ｔｂ１が所定値より高い場合、アンダー充電モードを選択することが禁止されるため、バッテリ１２に対してアンダー充電モードでの充電を行うことができないときにこのアンダー充電モードが選択されることを回避することができる。
【００５３】
また、充電モードが充電状態表示手段４０に表示されるため、バッテリ１２の使用者は、該バッテリ１２に対してどの充電モードでの充電が行われているかを確認することができる。
【００５４】
上述したように、この実施の形態によれば、通常充電制御部３４とアンダー充電制御部３６とをモード切換制御手段３８によって切り換えることによって充電モードの選択を行うようにしているため、バッテリ１２に対して使用時間の確保を優先した充電処理を行うか、充電コストの削減及び充電時間の短縮を優先した充電処理を行うかを選択することができる。
【００５５】
なお、この発明は、上述の実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【００５６】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、バッテリに対して使用時間の確保を優先した充電処理を行うか、充電コストの削減及び充電時間の短縮を優先した充電処理を行うかを選択することができるという効果が達成される。
【００５７】
請求項２記載の発明によれば、バッテリ温度に基づいて前記選択を行うことによって、適切な充電処理を選択することができるという効果が達成される。
【００５８】
請求項３記載の発明によれば、前記選択をバッテリの使用者の意志に基づいて行うことができるという効果が達成される。
【００５９】
請求項４記載の発明によれば、実施不能な充電処理が選択されることを回避することができるという効果が達成される。
【００６０】
請求項５記載の発明によれば、バッテリの使用者は、該バッテリに対していずれの充電処理で充電が行われているかを視認することができるという効果が達成される。
【００６１】
従って、請求項１〜５記載の発明によれば、充電コストの削減及び充電時間の短縮を図ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】バッテリ充電装置の構成を示すブロック図である。
【図２】充電開始時点におけるバッテリ温度に対するバッテリ電圧変化の特性を示すグラフである。
【図３】充電開始時点におけるバッテリ温度に対するバッテリ温度変化の特性を示すグラフである。
【図４】第１の処理動作例を示すフローチャートである。
【図５】第２の処理動作例を示すフローチャートである。
【図６】第３の処理動作例における充電開始処理動作を示すフローチャートである。
【図７】第３の処理動作例における充電処理動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０…バッテリ充電装置            １２…バッテリ
１４…充電器                      １６…冷却ファン
１８…ヒータ
２０…バッテリ温度検出手段（温度検出手段）
２２…バッテリ電圧検出手段        ３０…ＥＣＵ
３２…充電モード選択スイッチ（外部操作手段）
３４…通常充電制御部（第１の充電制御手段）
３６…アンダー充電制御部（第２の充電制御手段）
３８…モード切換制御手段（選択手段）
４０…充電状態表示手段（表示手段）
Ｔｂ１、Ｔｂ２…バッテリ温度      Ｖｂ…バッテリ電圧
ｄＶｂ／ｄｔ…バッテリ電圧変化    ｄＴｂ２／ｄｔ…バッテリ温度変化
ＳＯＣ…充電状態（充電量）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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