(57)【要約】【課題】電流の指令値に従って充電電流を出力するよう制御し、充電装置が出力することができる電流の最小値より小さい指令値に対して、安定した充電を行うことができる充電装置及び充電電流制御方法を提供する。【解決手段】充電電流供給回路１１と、該充電電流供給回路１１の出力電流を制御する充電制御ユニット１２とを備えた充電装置１０であって、充電制御ユニット１２は、電池パック２０の電池制御ユニット２２から通知される充電電流の指令値が、充電電流供給回路１１の出力可能な電流の最小値より大きいときに、該指令値の電流を出力するよう、充電電流供給回路１１の出力電流を制御し、該指令値が充電電流供給回路１１の出力可能な電流の最小値より小さく、ゼロより大きいときに、充電電流供給回路１１の出力可能な電流の最小値の電流を出力するよう、充電電流供給回路１１の出力電流を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電電流供給回路と、該充電電流供給回路の出力電流を制御する充電制御ユニットとを備えた充電装置であって、
前記充電制御ユニットは、外部から通知される充電電流の指令値が、前記充電電流供給回路の出力可能な電流の最小値より大きいときに、前記指令値の電流を出力するよう、前記充電電流供給回路の出力電流を制御し、前記指令値が前記充電電流供給回路の出力可能な電流の最小値より小さく、ゼロより大きいときに、前記最小値の電流を出力するよう、前記充電電流供給回路の出力電流を制御する
ことを特徴とする充電装置。
【請求項２】
充電電流供給回路の出力電流を充電制御ユニットにより制御する充電電流制御方法であって、
前記充電制御ユニットに外部から通知される充電電流の指令値が、前記充電電流供給回路の出力可能な電流の最小値より大きいときに、前記指令値の電流を出力するよう、前記充電電流供給回路の出力電流を制御し、前記指令値が前記充電電流供給回路の出力可能な電流の最小値より小さく、ゼロより大きいときに、前記最小値の電流を出力するよう、前記充電電流供給回路の出力電流を制御する
ことを特徴とする充電電流制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池を充電する充電装置及びその充電電流制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動フォークリフト、ハイブリッド車又は電気自動車やその他の種々の装置に搭載されるリチウムイオン電池やニッケル水素電池や鉛電池等の電池を充電する充電装置として、商用交流電力を充電対象の電池に適した電流又は電圧に変換して出力する充電装置が用いられる。
【０００３】
図５に従来の充電装置の充電制御の構成例を示す。充電装置１０は、充電電流供給回路１１及び充電制御ユニット１２を備える。充電電流供給回路１１は、充電制御ユニット１２により制御され、その出力電流も充電制御ユニット１２により制御される。
【０００４】
一方、該充電装置１０により充電される電池パック２０の電池２１は、電池制御ユニット２２とともに電池パック２０に収容される。電池制御ユニット２２は、電池ＥＣＵ（Electronic Control Unit）とも称され、電池２１の電圧、電流及び温度等の電池状態情報を基に、電池２１の充放電を制御・管理し、マイクロコントローラ等の集積回路によって構成される。
【０００５】
充電装置１０により電池パック２０の電池２１を充電するときは、図示省略のコネクタを介して電力線３１により充電電流供給回路１１と電池２１とが接続され、また、通信線３２により充電制御ユニット１２と電池制御ユニット２２とが接続される。
【０００６】
充電電流供給回路１１は、定電流源及び定電圧源の回路機能を備え、定電流源又は定電圧源からの出力電流は充電制御ユニット１２によって制御される。充電電流供給回路１１の出力電流は、電力線３１を通して電池２１に充電電流として供給される。
【０００７】
充電制御ユニット１２は、通信線３２を通して電池制御ユニット２２から充電電流の指令値が通知される。充電制御ユニット１２は、該充電電流の指令値に従って充電電流供給回路１１の出力電流を制御し、充電電流供給回路１１から該指令値の電流を出力させる。
【０００８】
充電電流の指令値としては、一般に、電池２１の電圧が低い充電開始時には、許容可能な最大の一定電流で充電を行う定電流充電の指令値が通知され、電池２１の電圧が上昇し所定の電圧に達した後は、所定の一定電圧で徐々に低減する電流で充電を行う定電圧充電の電流の指令値が通知される。
【０００９】
本発明に関連する先行技術として、電池に最初に定電流充電を行い、次に定電圧充電を行って電池の充電を完了し、該充電の完了後、該電池が使用されない期間中、充電装置の最低電流値で該電池を充電する充電装置について、下記の特許文献１等に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特表２０１０−５０４７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
充電装置１０の充電電流供給回路１１は、数百アンペア程度の大電流を出力することができるが、数アンペア程度以下の微小の電流を出力することは、充電電流供給回路１１の電流センサの感度や利得制御能力等の制約により困難であり、充電電流供給回路１１が出力可能な電流の最小値は定まっており、該最小値より小さい充電電流を出力することはできない。
【００１２】
一方、充電対象の電池２１によっては、電池２１の温度や充電状態（ＳＯＣ：State of Charge）や電圧等による要因で、微小な電流に絞って電池２１を充電しなければならない場合がある。その場合、電池制御ユニット２２は、充電電流供給回路１１の出力可能な電流の最小値より小さい指令値を、充電制御ユニット１２に通知することがある。
【００１３】
充電装置１０は、充電電流の供給中に電池制御ユニット２２から通知される電流の指令値が、充電電流供給回路１１の出力可能な電流の最小値より小さくなった場合、該指令値の充電電流の出力を継続することができず、充電エラーとして充電動作を停止してしまうことがある。
【００１４】
また、充電装置１０は、充電開始時に電池制御ユニット２２から通知される電流の指令値が、充電電流供給回路１１の出力可能な電流の最小値より小さい場合、該指令値の充電電流を出力することができないため、充電電流供給回路１１を立ち上げることができないことがある。
【００１５】
上記課題に鑑み、本発明は、電流の指令値に従って充電電流を出力する充電装置において、該充電装置が出力することができる電流の最小値より小さい指令値に対して、安定した充電を行うことができる充電装置及び充電電流制御方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に一つの形態に係る充電装置は、充電電流供給回路と、該充電電流供給回路の出力電流を制御する充電制御ユニットとを備えた充電装置であって、前記充電制御ユニットは、外部から通知される充電電流の指令値が、前記充電電流供給回路の出力可能な電流の最小値より大きいときに、前記指令値の電流を出力するよう、前記充電電流供給回路の出力電流を制御し、前記指令値が前記充電電流供給回路の出力可能な電流の最小値より小さく、ゼロより大きいときに、前記最小値の電流を出力するよう、前記充電電流供給回路の出力電流を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、電池制御ユニットから通知される指令値が、充電電流供給回路の出力可能な電流の最小値より小さいときに、該出力可能な電流の最小値の電流を充電電流供給回路から出力させるように制御することにより、高価な電流センサを使用することなく、低電流の指令値に対して、充電装置が立ち上がらなかったり、エラー停止によるシャットダウンしたりすることを防ぎ、安定した充電を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態の充電装置の充電制御の構成例を示す図である。
【図２】指令値が低下したときの充電装置の出力電流の制御の例を示す図である。
【図３】低い指令値で充電が開始されたときの充電装置の出力電流の制御の例を示す図である。
【図４】本実施形態の充電電流制御の動作フローの例を示す図である。
【図５】従来の充電装置の充電制御の構成例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態の充電装置の充電制御の構成例を示す。充電装置１０は、充電電流供給回路１１及び充電制御ユニット１２を備える。一方、該充電装置１０により充電される電池２１は、電池制御ユニット２２とともに電池パック２０に収容される。
【００２０】
充電装置１０及び電池パック２０の各構成要素は、充電制御ユニット１２を除いて、図５で説明した構成要素と同様であるので、同様の構成要素には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００２１】
充電装置１０により電池パック２０を充電するときは、図示省略のコネクタを介して電力線３１により充電電流供給回路１１と電池２１とが接続され、また、通信線３２により充電制御ユニット１２と電池制御ユニット２２とが接続される。
【００２２】
充電電流供給回路１１の出力電流は、充電制御ユニット１２によって制御される。充電電流供給回路１１から出力される電流は、電力線３１を通して電池２１に充電電流として供給される。
【００２３】
充電制御ユニット１２は、通信線３２を通して電池制御ユニット２２から充電電流の指令値が通知される。充電制御ユニット１２は、該充電電流の指令値に従って充電電流供給回路１１の出力電流を制御し、充電電流供給回路１１から該指令値の電流を出力させる。
【００２４】
図２は指令値が低下したときの充電装置の出力電流の制御の例を示す。図２において、横軸は充電時間を表し、左側の縦軸は電流を表し、右側の縦軸は電池の２１の温度を表している。また、一点鎖線の折線２０１は充電電流の指令値を表し、実線の折線２０２は充電装置１０の出力電流を表し、破線の曲線２０３は電池２１の温度を表している。
【００２５】
一点鎖線の折線２０１で示すように、電池制御ユニット２２から最初、一定電流Ａ１で充電を行う定電流充電の指令値が通知され、その後、破線の曲線２０３で示すように、電池２１の温度が上昇し、所定の温度閾値Ｔ１を超えたため、その時刻ｔ１以降、徐々に低減する指令値が通知され、時刻ｔ２で電流値ゼロの指令値が通知されたものとする。
【００２６】
充電制御ユニット１２は、折線２０１で示す指令値が充電電流供給回路１１の出力可能な電流の最小値Ａ２以上の場合には、折線２０２で示すように、指令値に追従した電流値の電流を充電電流供給回路１１から出力させるよう、充電電流供給回路１１の出力電流を制御する。
【００２７】
一方、指令値が充電電流供給回路１１の出力可能な電流の最小値Ａ２より小さい場合には、充電制御ユニット１２は、充電電流供給回路１１の出力可能な電流の最小値Ａ２の電流を充電電流供給回路１１から出力させるよう、充電電流供給回路１１の出力電流を制御する。そして、電流値ゼロの指令値が通知されると、充電電流供給回路１１に対して電流の出力を停止させる。
【００２８】
なお、指令値の折線２０１と充電装置１０の出力電流の折線２０２とは、指令値が最小値Ａ２より大きい範囲では、一致した電流値となり重なった折線となるが、それらを明示的に表示するために、僅かにずらして図示している。
【００２９】
このように、充電中に電池制御ユニット２２から通知される電流の指令値が、充電電流供給回路１１の出力可能な電流の最小値より小さくなった場合、該指令値に対して出力可能な最小の電流を出力させるように制御することにより、充電装置１０が充電エラーとして充電動作を停止してしまうのを防ぎ、安定した充電を行うことができる。
【００３０】
次に出力可能な電流の最小値より低い指令値で充電が開始されたときの充電装置の出力電流の制御の例を、図３を参照して説明する。図３において、横軸は充電時間を表し、左側の縦軸は電流を表し、右側の縦軸は電池の２１の温度を表している。また、一点鎖線の折線３０１は充電電流の指令値を表し、実線の折線３０２は充電装置１０の出力電流を表し、破線の曲線３０３は電池２１の温度を表している。
【００３１】
一点鎖線の折線３０１で示すように、電池制御ユニット２２から最初、電池２１の温度が低いため、充電電流供給回路１１の出力可能な電流の最小値Ａ２より小さい電流値Ａ３に絞った指令値が通知されたものとする。
【００３２】
指令値が充電電流供給回路１１の出力可能な電流の最小値Ａ２より小さい時刻ｔ３までの間は、充電制御ユニット１２は、折線３０２で示すように、充電電流供給回路１１の出力可能な電流の最小値Ａ２の電流を充電電流供給回路１１から出力させるよう、充電電流供給回路１１の出力電流を制御する。
【００３３】
時刻ｔ３の後、電池２１の温度が曲線３０３で示すように上昇し、電池制御ユニット２２から、充電電流供給回路１１の出力可能な電流の最小値Ａ２以上の指令値が通知されると、充電制御ユニット１２は、折線３０２で示すように、折線３０１の指令値に追従した電流値の電流を充電電流供給回路１１から出力させるよう、充電電流供給回路１１の出力電流を制御する。
【００３４】
その後、時刻ｔ４で充電電流を絞る必要が無い温度Ｔ２に電池２１の温度が戻ると、電池制御ユニット２２は、一定電流Ａ１で充電を行う定電流充電の指令値を通知し、充電制御ユニット１２は、折線３０２で示すように、該指令値に追従した電流値の電流を充電電流供給回路１１から出力させるよう、充電電流供給回路１１の出力電流を制御する。
【００３５】
なお、指令値の折線３０１と充電装置１０の出力電流の折線３０２とは、指令値が最小値Ａ２より大きい範囲では、一致した電流値となり重なった折線となるが、それらを明示的に表示するために、僅かにずらして図示している。
【００３６】
このように、充電開始時に電池制御ユニット２２から通知される電流の指令値が、充電電流供給回路１１の出力可能な電流の最小値より小さい場合、該指令値に対して出力可能な最小の電流を出力させるように制御することにより、充電装置１０の充電電流供給回路１１の立ち上げの失敗又は誤動作等の不具合を防ぎ、安定した充電を行うことができる。
【００３７】
図４に本実施形態の充電電流制御の動作フローの例を示す。図４に示すように、充電制御ユニット１２は、電池制御ユニット２２から通知される指令値が、充電電流供給回路１１の出力可能な電流の最小値より小さいか否かを判定し（Ｓ４１）、該指令値が該最小値以上の場合（Ｓ４１でＮＯ）、充電制御ユニット１２は、該指令値の電流を出力するよう、充電電流供給回路１１の出力電流を制御する（Ｓ４２）。
【００３８】
一方、電池制御ユニット２２からの指令値が充電電流供給回路１１の出力可能な電流の最小値より小さい場合（Ｓ４１でＹＥＳ）、該指令値がゼロより大きい値であるか否かを判定し（Ｓ４３）、該指令値がゼロより大きい値である場合（Ｓ４３でＹＥＳ）、充電制御ユニット１２は、充電電流供給回路１１の出力可能な電流の最小値の電流を出力するよう、充電電流供給回路１１の出力電流を制御する（Ｓ４４）。
【００３９】
該指令値がゼロである場合（Ｓ４３でＮＯ）、充電制御ユニット１２は、充電電流供給回路１１からの電流の出力を停止するよう、充電電流供給回路１１の出力電流を制御する（Ｓ４５）。ステップＳ４２，Ｓ４４，Ｓ４５による電流出力制御の指令を充電電流供給回路１１に送出した後、充電制御ユニット１２は、ステップＳ４１に戻って、同様の処理を繰り返す。
【００４０】
電池制御ユニット２２から通知される指令値が、充電電流供給回路１１の出力可能な電流の最小値より小さいときに、該出力可能な電流の最小値の電流を充電電流供給回路１１から出力させるように制御することにより、充電装置１０が立ち上がらなかったり、エラー停止によるシャットダウンしたりすることを防ぎ、安定した充電を行うことを可能にする。
【００４１】
したがって、電池２１の温度の上昇に伴い、充電電流の指令値が低下する場合、充電装置１０がシャットダウンしたり、低温状態の電池２１の充電を開始し、電池２１の温度上昇に伴って徐々に充電電流の指令値を上昇させて充電する場合に、充電装置１０が立ち上がらなかったりすることを防ぎ、安定した充電を行うことを可能にする。
【００４２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、以上に述べた実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成または実施形態を取ることができる。
【符号の説明】
【００４３】
１０    充電装置
１１    充電電流供給回路
１２    充電制御ユニット
２０    電池パック
２１    電池
２２    電池制御ユニット
３１    電力線
３２    通信線
【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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