(57)【要約】【課題】充電時における発熱に伴う劣化を抑制しつつ、充電を継続することができる充電装置及び充電方法を提供すること。【解決手段】充電装置１は、外部電源２から供給される電力により蓄電池３を充電する充電回路１０と、蓄電池３の電池温度Ｔを計測する温度計３０と、温度計３０から電池温度Ｔを取得すると共に、充電回路１０を制御する制御装置２０と、を備え、制御装置２０は、電池温度Ｔが閾値温度Ｔｔｈ以上であるかを判定する温度判定部２２と、電池温度Ｔが閾値温度Ｔｔｈ未満である場合に蓄電池３を定電流で充電し、電池温度Ｔが閾値温度Ｔｔｈ以上である場合に蓄電池３をＰＷＭ制御で充電するように充電回路１０を制御する充電制御部２１と、を含み、充電制御部２１は、蓄電池３をＰＷＭ制御で充電する場合に、電池温度Ｔが蓄電池３の制限温度Ｔｌｉｍを超えない範囲でＤｕｔｙ比を調整する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部電源から供給される電力により蓄電池を充電する充電回路と、
前記蓄電池の電池温度を計測する温度計と、
前記温度計から前記電池温度を取得すると共に、前記充電回路を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記電池温度が閾値温度以上であるかを判定する温度判定部と、
前記電池温度が前記閾値温度未満である場合に前記蓄電池を定電流で充電し、前記電池温度が前記閾値温度以上である場合に前記蓄電池をＰＷＭ制御で充電するように前記充電回路を制御する充電制御部と、を含み、
前記充電制御部は、前記蓄電池をＰＷＭ制御で充電する場合に、前記電池温度が前記蓄電池の制限温度を超えない範囲で前記ＰＷＭ制御のＤｕｔｙ比を調整する、充電装置。
【請求項２】
前記充電制御部は、前記電池温度及び前記電池温度の変化量に基づいて前記ＰＷＭ制御のＤｕｔｙ比を調整する、請求項１に記載の充電装置。
【請求項３】
前記蓄電池の配置環境における気温を計測する気温計を備え、
前記制御装置は、前記気温に基づいて前記閾値温度を調整する、請求項１又は２に記載の充電装置。
【請求項４】
前記制御装置は、隣接して配置される複数の前記蓄電池が充電される場合に、それぞれの前記蓄電池の状態に基づいて前記蓄電池を個別に充電するよう充電回路を制御する、請求項１乃至３のいずれかに記載の充電装置。
【請求項５】
外部電源から供給される電力により蓄電池を充電する充電方法であって、
充電時における前記蓄電池の電池温度を計測し、
前記電池温度が閾値温度未満である場合に前記蓄電池を定電流で充電し、
前記電池温度が閾値温度以上である場合に、前記電池温度が前記蓄電池の制限温度を超えない範囲でＤｕｔｙ比が調整されるＰＷＭ制御により前記蓄電池を充電する、充電方法。
【請求項６】
前記Ｄｕｔｙ比は、前記電池温度及び前記電池温度の変化量に基づいて調整される、請求項５に記載の充電方法。
【請求項７】
充電時における前記蓄電池の配置環境の気温を計測し、
前記気温に基づいて前記閾値温度を調整する、請求項５又は６に記載の充電方法。
【請求項８】
隣接して配置される複数の前記蓄電池が充電される場合に、それぞれの前記蓄電池の状態に基づいて前記蓄電池を個別に充電する、請求項５乃至７のいずれかに記載の充電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電池を充電する充電装置及び充電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
停電時の電力供給や電力ピークカットを行う一つの手段として、ＵＰＳ等の蓄電システムが利用されている。一般的に蓄電システムは、所望の電力量に応じた数の蓄電池の集合体に商用電源や自然エネルギーからの電力を充電し、必要に応じて負荷に電力を供給する。蓄電池が充放電を行う際の化学反応は発熱を伴うため、蓄電システムの稼働時には蓄電池の温度が上昇することになる。しかし、このような蓄電池は、例えば温度が上昇したまま充電を継続した場合には、熱によるダメージにより劣化が進行して寿命や充放電特性が低下してしまう虞がある。このため、蓄電システムの蓄電池は、所定の温度に到達した場合に充電を停止して冷却するなどの発熱対策が行われることが多い。例えば、特許文献１には、充電中の蓄電池が所定の設定温度を超えた場合に、所定の時間ごとに充電スイッチのＯＮとＯＦＦとを切り替え、蓄電池の冷却期間を設けるパック電池が開示されている。
【０００３】
より詳しくは、特許文献１のパック電池は、蓄電池の温度が設定温度よりも低いときに蓄電池を定電圧定電流で充電し、蓄電池の温度が設定温度よりも高いときに蓄電池をパルス充電する。また、当該パック電池は、充電中の蓄電池の電圧が所定の設定電圧よりも高くなる時間をカウントし、当該時間が所定の第１設定時間よりも長くなる場合に、パルス充電を切り替える充電スイッチをＯＦＦにして蓄電池の冷却期間を設け、充電の中断時間が所定の第２設定時間よりも長くなる場合に、充電スイッチをＯＮにしてパルス充電を再開している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１９９６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した特許文献１の従来技術では、蓄電池の電圧に基づいて充電をＯＦＦにする第１設定時間を設けていることにより、当該期間において蓄電池の電圧が低下して非効率な充電が行われる虞が生じる。
【０００６】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、充電時における発熱に伴う劣化を抑制しつつ、充電を継続することができる充電装置及び充電方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
＜本発明の第１の態様＞
本発明の第１の態様は、外部電源から供給される電力により蓄電池を充電する充電回路と、前記蓄電池の電池温度を計測する温度計と、前記温度計から前記電池温度を取得すると共に、前記充電回路を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記電池温度が閾値温度以上であるかを判定する温度判定部と、前記電池温度が前記閾値温度未満である場合に前記蓄電池を定電流で充電し、前記電池温度が前記閾値温度以上である場合に前記蓄電池をＰＷＭ制御で充電するように前記充電回路を制御する充電制御部と、を含み、前記充電制御部は、前記蓄電池をＰＷＭ制御で充電する場合に、前記電池温度が前記蓄電池の制限温度を超えない範囲で前記ＰＷＭ制御のＤｕｔｙ比を調整する、充電装置である。
【０００８】
充電装置は、蓄電池の充電時において蓄電池の電池温度を計測し、設定された閾値温度よりも当該電池温度が低い場合には、定電流により蓄電池を充電する。また、充電装置は、電池温度が閾値温度以上である場合に、ＰＷＭ制御により蓄電池を充電する。このとき、ＰＷＭ制御のＤｕｔｙ比は、充電に伴う発熱から蓄電池を保護するための制限温度を超えない範囲で、例えばＰＷＭ制御のＯＮ時間が最も長くなるように調整される。
【０００９】
これにより本発明の第１の態様によれば、充電時において蓄電池の電池温度が制限温度を超過することなく、また、充電時における電圧低下を招来する充電停止期間を設ける必要がないことから、充電時における発熱に伴う劣化を抑制しつつ、充電を継続することができる充電装置を提供することができるという作用効果が得られる。
【００１０】
＜本発明の第２の態様＞
本発明の第２の態様は、前述した本発明の第１の態様において、前記充電制御部は、前記電池温度及び前記電池温度の変化量に基づいて前記ＰＷＭ制御のＤｕｔｙ比を調整する、充電装置である。
【００１１】
これにより本発明の第２の態様によれば、上記したＰＷＭ制御のＤｕｔｙ比が、蓄電池の電池温度だけでなくその変化量に基づいて調整されていることにより、電池温度の変動を的確に捉えながら制限温度に沿った効率的な充電を行うことができるという作用効果が得られる。
【００１２】
＜本発明の第３の態様＞
本発明の第３の態様は、前述した本発明の第１又は２の態様において、前記蓄電池の配置環境における気温を計測する気温計を備え、前記制御装置は、前記気温に基づいて前記閾値温度を調整する、充電装置である。
【００１３】
本発明の第３の態様によれば、定電流充電からＰＷＭ制御へ充電方式が切り替わる閾値温度が、蓄電池の配置環境における気温に基づいて調整される。これにより、充電装置は、例えば充電時の電池温度の上昇率が緩和される低温環境において蓄電池を充電する場合に、定電流充電による充電時間を出来る限り長くすることができる。従って、本発明の第３の態様によれば、充電時における蓄電池の電池温度を制限温度未満に維持する範囲内で、出来る限り定電流充電を行う効率的な充電が可能になるという作用効果が得られる。
【００１４】
＜本発明の第４の態様＞
本発明の第４の態様は、前述した本発明の第１乃至３のいずれかの態様において、前記制御装置は、隣接して配置される複数の前記蓄電池が充電される場合に、それぞれの前記蓄電池の状態に基づいて前記蓄電池を個別に充電するよう充電回路を制御する、充電装置である。
【００１５】
集合電池のように、隣接して配置される複数の蓄電池を充電する場合、充電装置は、各蓄電池の電池温度及び電池電圧等の状態を個別に計測しつつ、各蓄電池を個別の制御により充電する。このとき、例えば集合電池の内部に配置された蓄電池は、その周辺に配置された蓄電池による発熱の影響を受けることにより、一般的に充電時の温度上昇率が高くなる。本発明の第４の態様によれば、これらの各蓄電池の電池温度に基づき個別に充電方式及びＰＷＭ制御のＤｕｔｙ比を制御することにより、各蓄電池が閾値温度以上となった場合には制限温度未満においてそれぞれの電池温度を均等化することができるという作用効果が得られる。
【００１６】
＜本発明の第５の態様＞
本発明の第５の態様は、外部電源から供給される電力により蓄電池を充電する充電方法であって、充電時における前記蓄電池の電池温度を計測し、前記電池温度が閾値温度未満である場合に前記蓄電池を定電流で充電し、前記電池温度が閾値温度以上である場合に、前記電池温度が前記蓄電池の制限温度を超えない範囲でＤｕｔｙ比が調整されるＰＷＭ制御により前記蓄電池を充電する、充電方法である。
【００１７】
本発明の充電方法によれば、蓄電池は、充電中における電池温度が計測されると共に、設定された閾値温度よりも当該電池温度が低い場合には定電流により充電される。また、蓄電池は、電池温度が閾値温度以上である場合に、ＰＷＭ制御により充電される。このとき、ＰＷＭ制御のＤｕｔｙ比は、充電に伴う発熱から蓄電池を保護するための制限温度を超えない範囲で、例えばＰＷＭ制御のＯＮ時間が最も長くなるように調整される。
【００１８】
これにより本発明の第５の態様によれば、充電時において蓄電池の電池温度が制限温度を超過することなく、また、充電時における電圧低下を招来する充電停止期間を設ける必要がないことから、充電時における発熱に伴う劣化を抑制しつつ、充電を継続することができる充電方法を提供することができるという作用効果が得られる。
【００１９】
＜本発明の第６の態様＞
本発明の第６の態様は、前述した本発明の第５の態様において、前記Ｄｕｔｙ比は、前記電池温度及び前記電池温度の変化量に基づいて調整される、充電方法である。
【００２０】
これにより本発明の第６の態様によれば、上記したＰＷＭ制御のＤｕｔｙ比が、蓄電池の電池温度だけでなくその変化量に基づいて調整されていることにより、電池温度の変動を的確に捉えながら制限温度に沿った効率的な充電を行うことができるという作用効果が得られる。
【００２１】
＜本発明の第７の態様＞
本発明の第７の態様は、前述した本発明の第５又は６の態様において、充電時における前記蓄電池の配置環境の気温を計測し、前記気温に基づいて前記閾値温度を調整する、充電方法である。
【００２２】
本発明の第７の態様によれば、定電流充電からＰＷＭ制御へ充電方式が切り替わる閾値温度が、蓄電池の配置環境における気温に基づいて調整される。これにより、蓄電池は、例えば充電時の電池温度の上昇率が緩和される低温環境において充電される場合に、定電流充電による充電時間が出来る限り長く確保されることになる。従って、本発明の第７の態様によれば、充電時における蓄電池の電池温度を制限温度未満に維持する範囲内で、出来る限り定電流充電を行う効率的な充電が可能になるという作用効果が得られる。
【００２３】
＜本発明の第８の態様＞
本発明の第８の態様は、前述した本発明の第５乃至７のいずれかの態様において、隣接して配置される複数の前記蓄電池が充電される場合に、それぞれの前記蓄電池の状態に基づいて前記蓄電池を個別に充電する、充電方法である。
【００２４】
集合電池のように、隣接して配置される複数の蓄電池を充電する場合、各蓄電池は、それぞれの電池温度及び電池電圧等の状態が個別に計測されると共に、個別の制御により充電される。これにより、本発明の第８の態様によれば、これらの各蓄電池の電池温度に基づき個別に充電方式及びＰＷＭ制御のＤｕｔｙ比が制御されることにより、各蓄電池が閾値温度以上となった場合には制限温度未満においてそれぞれの電池温度が均等化されるという作用効果が得られる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、充電時における発熱に伴う劣化を抑制しつつ、充電を継続することができる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】
【００２６】
【図１】本発明に係る充電装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る制御装置の実行制御を示すフローチャートである。
【図３】本発明の充電装置により充電される蓄電池の電池電圧、電池温度、及び充電電流のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、実施の形態の説明に用いる図面は、いずれも構成部材を模式的に示すものであって、理解を深めるべく部分的な強調、拡大、縮小、または省略などを行っており、構成部材の縮尺や形状等を正確に表すものとはなっていない場合がある。
【００２８】
図１は、本発明に係る充電装置１の構成を示すブロック図である。充電装置１は、外部電源２及び蓄電池３にそれぞれ接続され、外部電源２から供給される電力により蓄電池３を充電することができる。
【００２９】
本実施形態においては、外部電源２は、交流の商用電源であり、充電装置１に定格電圧の電力を供給する。また、本実施形態においては、蓄電池３は、ニッケル水素電池であり、隣接して配置される複数の蓄電部Ｂ１〜Ｂ３からなる集合電池を構成する。ここで、それぞれの蓄電部Ｂ１〜Ｂ３は、充電装置１からそれぞれ異なる電力ラインで直流電力が供給されることにより独立して充電される。但し、蓄電池３が含む蓄電部の数量は１以上であればよく、また、複数の蓄電部Ｂ１〜Ｂ３の配置形態は一直線上に並ぶ形態に限られるものではない。
【００３０】
充電装置１は、充電回路１０、制御装置２０、温度計３０、電圧計４０、及び気温計５０を備える。
【００３１】
充電回路１０は、コンバータ１１、及びスイッチング素子１２を含む。コンバータ１１は、外部電源２から供給される交流電力を、蓄電池３の充電に適した電圧の直流電力に変換する。また、スイッチング素子１２は、例えばＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）からなり、制御装置２０からの制御に基づいて、蓄電池３へ供給する充電電力を調整する。
【００３２】
制御装置２０は、蓄電池３の状態を蓄電部Ｂ１〜Ｂ３ごとに監視すると共に、詳細を後述するように、蓄電池３の状態に応じて充電回路１０へ出力する制御信号を切り替えることにより、蓄電池３に対する充電方式を切り替える。
【００３３】
ここで、蓄電池３の状態監視は、温度計３０、電圧計４０、及び気温計５０の各センサにより行われる。温度計３０及び電圧計４０は、蓄電部Ｂ１〜Ｂ３のそれぞれの温度及び電圧を計測する。また、気温計５０は、蓄電池３の配置環境における気温を計測する。尚、気温計５０については、気候や蓄電池３の周囲の熱環境などのように、蓄電池３に対する外的な要因による影響を監視するものであるため、蓄電部Ｂ１〜Ｂ３に対して個別に計測する必要はない。
【００３４】
制御装置２０は、公知のマイコン制御回路からなり、充電制御部２１、温度判定部２２、温度変化算出部２３、及びＤｕｔｙ比算出部２４を含む。
【００３５】
充電制御部２１は、制御装置２０の全体を統括制御すると共に、上記した各センサから蓄電池３の状態データを取得することにより状態監視を行い、蓄電池３の充電制御を行うために充電回路１０に制御信号を出力する。ここで、充電制御部２１は、蓄電池３の電池温度Ｔが後述する閾値温度Ｔｔｈ未満である場合に蓄電池３を定電流で充電し、電池温度Ｔが閾値温度Ｔｔｈ以上である場合に蓄電池３をＰＷＭ制御で充電するよう、充電方式に応じて充電回路１０を制御する。
【００３６】
温度判定部２２は、温度計３０により計測された蓄電池３の電池温度Ｔが、温度判定部２２に設定された閾値温度Ｔｔｈ以上であるか否かを判定する。ここで、温度判定部２２は、蓄電池３を保護するために予め設定される蓄電池３の上限温度を制限温度Ｔｌｉｍとして記憶し、制限温度Ｔｌｉｍよりも低い温度として閾値温度Ｔｔｈが設定される。本実施形態においては、閾値温度Ｔｔｈは、詳細を後述するように、気温計５０が計測する気温に基づいて調整される変動値であるが、事前に設定される固定値であってもよい。
【００３７】
温度変化算出部２３は、蓄電池３がＰＷＭ制御により充電される場合に、温度計３０により計測された電池温度Ｔの時間差分としての変化量ΔＴを逐次算出する。
【００３８】
Ｄｕｔｙ比算出部２４は、蓄電池３がＰＷＭ制御により充電される場合に、温度計３０により計測された電池温度Ｔに基づいて、電池温度Ｔが制限温度Ｔｌｉｍ未満、且つ最大限ＯＮ時間が長くなるようなＤｕｔｙ比を算出する。
【００３９】
次に、蓄電池３を充電するための充電方法として、制御装置２０が実行する制御手順を説明する。図２は、本発明に係る制御装置２０の実行制御を示すフローチャートである。制御装置２０は、充電装置１が外部電源２及び蓄電池３にそれぞれ接続された場合に、蓄電池３の充電制御をスタートする。
【００４０】
制御装置２０は、充電制御がスタートすると、蓄電池３の充電方式を定電流による充電からＰＷＭ制御による充電へ切り替える際のトリガ―としての閾値温度Ｔｔｈを設定する（ステップＳ１）。より詳しくは、制御装置２０は、蓄電池３の充電時に電池温度Ｔが制限温度Ｔｌｉｍを超過しないようにするため、制限温度Ｔｌｉｍよりも低い温度として閾値温度Ｔｔｈを設定する。
【００４１】
ここで、閾値温度Ｔｔｈの設定方法の一例としては、次のような手順で設定することができる。まず、任意の標準気温をＡｓ℃（例えば２５℃）とした場合に、Ａｓ℃環境下で蓄電池３を定電流充電したときの温度特性を事前に計測する。このとき、どの電池温度Ｔに達した時点で定電流充電を停止すれば電池温度Ｔが制限温度Ｔｌｉｍを超えないかを確認し、その電池温度Ｔを標準閾値温度Ｔｓとして温度判定部２２に記憶させておく。そして、本発明の充電装置１により蓄電池３を充電する場合には、Ｔｔｈ＝Ｔｓ＋α×（Ａｓ−Ａｍ）の計算式により算出された閾値温度Ｔｔｈを設定する。ここで、係数αは、想定される充電環境において閾値温度Ｔｔｈが制限温度Ｔｌｉｍを超えないよう適宜設定される正数である。
【００４２】
閾値温度Ｔｔｈが上記の計算式により設定される場合、例えば、充電時の気温Ａｍが標準気温Ａｓよりも低い場合には、その温度差（Ａｓ−Ｔｍ）の大きさに応じて、閾値温度Ｔｔｈが標準閾値温度Ｔｓよりも高く設定されることになる。すなわち、蓄電池３の充電時における電池温度Ｔの上昇率が緩和される低温環境である程、閾値温度Ｔｔｈが高く設定され、それにより定電流充電による充電時間を出来る限り長くすることができるため、効率的な充電が可能になる。
【００４３】
閾値温度Ｔｔｈの設定が完了すると、制御装置２０は、温度計３０により蓄電池３の電池温度Ｔの計測を開始すると共に、電圧計４０により蓄電池３の電池電圧Ｖの計測を開始する（ステップＳ２）。
【００４４】
また、制御装置２０は、定電流による充電を開始するための制御信号を充電回路１０に出力することにより、蓄電池３の定電流充電を開始する（ステップＳ３）。より具体的には、制御装置２０は、充電制御部２１がスイッチング素子１２をＯＮ制御する制御信号を継続して出力することにより、充電回路１０から蓄電池３へ一定の充電電流Ｉを供給する。
【００４５】
蓄電池３の充電中においては、制御装置２０は、電圧計４０により計測される電池電圧Ｖを監視することにより、蓄電池３の充電が完了したか否かを確認する（ステップＳ４）。ここで、蓄電池３が満充電に達して充電が完了したか否かは、公知の−ΔＶ検知により判定することができる。
【００４６】
制御装置２０は、蓄電池３が満充電に達して充電が完了した場合には（ステップＳ４でＹｅｓ）、充電回路１０に対する制御を終了し、充電制御の制御手順を完了する。
【００４７】
一方、蓄電池３が満充電に達するまでは充電を継続しつつ、蓄電池３の電池温度Ｔが上記した閾値温度Ｔｔｈ以上であるか否かを判定する（ステップＳ５）。
【００４８】
電池温度Ｔが上記した閾値温度Ｔｔｈ以上となった場合には（ステップＳ５でＹｅｓ）、制御装置２０は、蓄電池３の充電を定電流による充電からＰＷＭ制御による充電に切り替える（ステップＳ６）。
【００４９】
一方、計測温度Ｔが閾値温度Ｔｔｈ未満である間は（ステップＳ５でＮｏ）、制御装置２０は、ステップＳ５及びステップＳ６において電池電圧Ｖと電池温度Ｔを監視しつつ、蓄電池３の定電流充電を継続する。
【００５０】
ステップＳ６において、定電流による充電からＰＷＭ制御による充電に切り替えられると、制御装置２０は、温度変化算出部２３において、温度計３０で計測される電池温度Ｔに基づいて、その変化量ΔＴの算出を開始する（ステップＳ７）。
【００５１】
また、制御装置２０は、温度変化算出部２３が算出した変化量ΔＴに基づいて、ＰＷＭ制御により蓄電池３の充電を行うためのＤｕｔｙ比をＤｕｔｙ比算出部２４において算出する（ステップＳ８）。より具体的には、Ｄｕｔｙ比算出部２４は、電池温度Ｔとその変化量ΔＴとに基づいて、電池温度Ｔが制限温度Ｔｌｉｍに達しない範囲でＰＷＭ制御のＯＮ時間が最も長くなるように各サイクルのＤｕｔｙ比を設定する。
【００５２】
そして、制御装置２０は、ステップＳ８で算出したＤｕｔｙ比のＰＷＭ信号を充電回路１０に出力することにより、蓄電池３をＰＷＭ制御により充電する（ステップＳ９）。
【００５３】
ＰＷＭ制御による充電についても、上記した定電流充電と同様に、蓄電池３が満充電に達して充電が完了したか否かを−ΔＶ検知により判定する（ステップＳ１０）。そして、制御装置２０は、蓄電池３が満充電に達するまではステップＳ７からステップＳ１０までのＰＷＭ制御による充電を継続し（ステップＳ１０でＮｏ）、−ΔＶ検知がなされた場合には充電回路１０に対する制御を終了して充電制御の制御手順を完了する（ステップＳ１０でＹｅｓ）。
【００５４】
続いて、上記の充電制御により充電が実行された場合の蓄電池３の温度変化について説明する。図３は、本発明の充電装置１により充電される蓄電池３の電池電圧Ｖ、電池温度Ｔ、及び充電電流Ｉのタイミングチャートである。
【００５５】
図３において、横軸は充電の経過時間を示し、充電開始のタイミングを時刻ｔ０、充電方式を切り替えるタイミングを時刻ｔ１、充電終了のタイミングを時刻ｔ２としてそれぞれ表している。
【００５６】
時刻ｔ０において充電が開始されると、充電回路１０から蓄電池３に一定の電流値の充電電流Ｉが供給される。このとき、蓄電池３の電池電圧Ｖ及び電池電圧Ｔは、充電の進行と共に徐々に上昇する。
【００５７】
蓄電池３の電池温度Ｔは、閾値温度Ｔｔｈに達する時刻ｔ１において定電流充電からＰＷＭ制御による充電に切り替わることにより、温度上昇率が緩和されて制限温度Ｔｌｉｍを超過することが防止される。
【００５８】
また、時刻ｔ１から時刻ｔ２までのＰＷＭ制御による充電においては、蓄電池３の電池温度Ｔ及びその変化量ΔＴに基づいてＤｕｔｙ比が制御されることにより、電池温度Ｔを制限温度Ｔｌｉｍ未満に維持しつつ、蓄電池３に最大限電流を供給しながら充電を継続する。ここで、蓄電池３は、その充電特性に伴い、どの程度まで充電が進行しているかによって変化量ΔＴが変動する可能性があるが、本発明においては当該変化量ΔＴに基づいてＰＷＭ制御のＤｕｔｙ比を調整していることにより、制限温度Ｔｌｉｍの制約の下で効率的な充電が可能になる。
【００５９】
そして、時刻ｔ２において電池電圧Ｖの低下傾向が検出されると、蓄電池３が満充電に達したことにより充電が完了する。
【００６０】
以上のように、本発明に係る充電装置１によれば、電池温度Ｔが閾値温度Ｔｔｈ未満の間は定電流充電により充電し、電池温度Ｔが閾値温度Ｔｔｈ以上の場合にＰＷＭ制御により充電する。このとき、ＰＷＭ制御による充電においては、電池温度Ｔが制限温度Ｔｌｉｍを超えない範囲でＰＷＭ制御のＯＮ時間が最も長くなるようＤｕｔｙ比を制御する。これにより、本発明に係る充電装置１は、充電時における発熱に伴う劣化を抑制しつつ、充電を継続することができるため、充電時における電圧低下を招来する充電停止期間を設ける必要がなく、効率的な充電が可能になる。
【００６１】
また、本発明に係る充電装置１によれば、上記したＰＷＭ制御のＤｕｔｙ比が、蓄電池３の電池温度Ｔだけでなくその変化量ΔＴに基づいて調整されていることにより、電池温度Ｔの変動を的確に捉えながら制限温度Ｔｌｉｍに沿った効率的な充電を行うことができる。
【００６２】
さらに、本発明に係る充電装置１によれば、定電流充電からＰＷＭ制御により充電に切り替わる閾値温度Ｔｔｈが、蓄電池３の配置環境における気温に基づいて調整される。これにより、充電装置１は、例えば充電時の電池温度Ｔの上昇率が緩和される低温環境において定電流充電による充電時間を出来る限り長くすることができ、充電時における発熱に伴う劣化を抑制しつつ効率的な充電が可能になる。
【００６３】
また、本発明に係る充電装置１によれば、組電池のような隣接して配置される複数の蓄電池３、すなわち、本実施形態においては蓄電部Ｂ１〜Ｂ３を充電する場合に、蓄電部Ｂ１〜Ｂ３の状態をそれぞれの電池電圧Ｖ及び電池温度Ｔにより個別に監視しながら蓄電部Ｂ１〜Ｂ３を個別に充電する。これにより、本発明に係る充電装置１によれば、例えば、蓄電部Ｂ２が蓄電部Ｂ１とＢ３とに挟まれて配置されていることにより蓄電部Ｂ１及びＢ３に対して電池温度Ｔが上昇し易い場合であっても、蓄電部Ｂ１及びＢ３よりも先にＰＷＭ制御による充電に切り替えられる。これにより、充電装置１は、充電の進行に伴い蓄電部Ｂ１〜Ｂ３の充電方式がいずれもＰＷＭ制御による充電に切り替わった後は、蓄電部Ｂ１〜Ｂ３の温度分布を制限温度Ｔｌｉｍ未満において均等化することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１  充電装置
２  外部電源
３  蓄電池
１０  充電回路
２０  制御装置
２１  充電制御部
２２  温度判定部
３０  温度計
【図１】
2019092321.tif 000003
【図２】
2019092321.tif 000004
【図３】
2019092321.tif 000005