(57)【要約】【課題】複数の電池につき電池電圧にバラツキが生じることなく充電を完了すること。【解決手段】並列充電装置１０は、並列に接続される複数の電池１，２を定電圧充電する。この装置１０は、電源１１、測定部１２及び制御部１３を備える。測定部１２は、電流計測部２１及び電圧計測部２２を含む。制御部１３は、電流判定部３１及び電圧判定部３２を含む。複数の電池１，２は電源１１に対して並列に接続される。電源１１から出力される電源電流は抵抗４及び電流計測部２１により測定される。電流判定部３１は、測定される電源電流から各電池１，２に流れる電池電流を推定する。電圧判定部３２は、電圧計測部２２により測定される各電池１，２の電圧を監視する。制御部１３は、監視される電池電圧が所定値以上であること及び推定される電池電流が所定値以下であることを条件として各電池１，２への充電を完了するために電源１１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】
並列に接続される複数の電池を定電圧充電するように構成した並列充電装置であって、
電源と、
前記複数の電池が前記電源に対して並列に接続されることと、
前記電源から出力される電源電流を測定するための電源電流測定手段と、
前記測定される電源電流から前記各電池に流れる電池電流を推定するための電池電流推定手段と、
前記各電池の電圧を監視するための電池電圧監視手段と、
前記監視される電池電圧が所定値以上であること及び前記推定される電池電流が所定値以下であることを条件として前記各電池への充電を完了するための制御手段と
を備えたことを特徴とする並列充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、並列に接続された複数の電池を定電圧充電するように構成した並列充電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術として、例えば、下記の特許文献１に記載される技術が知られている。この技術は、並列に接続された複数の電池の電圧均等化装置であって、各電池の電圧（電池電圧）を監視し、電圧不均衡が発生した電池がある場合に、リレーを制御することで電池電圧を調整するようになっている。また、この装置では、各電池の電池電圧を監視し、それら電池電圧に基づいて充電の終了（完了）を判定するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２１２６９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１に記載の技術では、各電池の電池電圧に基づいて充電の完了を判定するものの、各電池に流れる電流（電池電流）に基づいて充電の完了を判定していないため、充電完了後の各電池の電池電圧にバラツキが生じるおそれがある。
【０００５】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、複数の電池につき電池電圧にバラツキが生じることなく充電を完了することを可能とした並列充電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、並列に接続される複数の電池を定電圧充電するように構成した並列充電装置であって、電源と、複数の電池が電源に対して並列に接続されることと、電源から出力される電源電流を測定するための電源電流測定手段と、測定される電源電流から各電池に流れる電池電流を推定するための電池電流推定手段と、各電池の電池電圧を監視するための電池電圧監視手段と、監視される電池電圧が所定値以上であること及び推定される電池電流が所定値以下であることを条件として各電池への充電を完了するための制御手段とを備えたことを趣旨とする。
【０００７】
上記発明の構成によれば、並列に接続される複数の電池は電源に対して並列に接続される。電源から出力される電流は、電源電流測定手段により測定される。測定される電源電流から各電池に流れる電池電流が電池電流推定手段により推定される。また、各電池の電池電圧は、電池監視手段により監視される。そして、制御手段は、監視される電池電圧が所定値以上であること及び推定される電池電流が所定値以下であることを条件として各電池への充電を完了する。従って、各電池の電池電圧が所定値以上であることに加え、各電池の電池電流が所定値以下であることを条件として各電池への充電が完了するので、各電池の電圧が相互に近付けられる。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、複数の電池につき電池電圧にバラツキが生じることなく充電を完了することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態に係り、並列充電装置を示すブロック回路図。
【図２】第１実施形態に係り、並列充電方法の手順を示すフローチャート。
【図３】第２実施形態に係り、並列充電装置を示すブロック回路図。
【図４】第２実施形態に係り、並列充電方法の手順を示すフローチャート。
【図５】第３実施形態に係り、電圧均等化装置を示すブロック回路図。
【図６】第３実施形態に係り、電圧均等化方法の手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の並列充電装置を具体化した第１実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
図１に、この実施形態の並列充電装置１０をブロック回路図により示す。この装置１０は、並列に接続される複数の電池１，２を定電圧充電するように構成される。図１には、便宜上、２つの電池１，２のみが示されるが、ここでは３つ以上の電池が接続されるものとする。また、各電池１，２の規格は共通することとする。この並列充電装置１０は、一つの電源１１、測定部１２及び制御部１３を備える。複数の電池１，２は、電源１１に対して並列に接続される。測定部１２は、電流計測部２１と電圧計測部２２を含む。電流計測部２１は、電源１１から出力される電源電流を測定するようになっている。すなわち、各電池１，２を並列に接続するための配線３には、抵抗４が設けられており、電流計測部２１は、その抵抗４を流れる電流を電源電流として計測するようになっている。この電流計測部２１と抵抗４は、本発明の電源電流測定手段の一例に相当する。電圧計測部２２は、各電池１，２それぞれの電池電圧を計測するようになっており、本発明の電池電圧監視手段に相当する。制御部１３は、電流判定部３１と電圧判定部３２を含む。電流判定部３１は、電流計測部２１により計測される電源電流が所定値以下であるか否かを判定すると共に、電源電流から各電池１，２に流れる電池電流を推定すると共に、その推定される電池電流が所定値以下であるか否かを判定するようになっている。一方、電圧判定部３２は、電圧計測部２２により監視される電池電圧が所定値以上であるか否かを判定するようになっている。そして、制御部１３は、電圧判定部３２により、監視される電池電圧が所定値以上であると判定されること、及び、電流判定部３１により、推定される電池電流が所定値以下であると判定されることを条件として、各電池１，２への充電を完了するために電源１１を制御するようになっている。電流判定部３１を及び電圧判定部３２を含む制御部１３は、本発明の電池電流推定手段及び制御手段の一例に相当する。
【００１２】
次に、上記した並列充電装置１０を使用した並列充電方法について説明する。図２に、その手順をフローチャートにより示す。
【００１３】
ステップ１００で、並列充電装置１０は、電圧計測部２２にて全ての電池１，２の電池電圧を個別に計測する。
【００１４】
次に、ステップ１１０で、並列充電装置１０は、電源１１から一定の電源電流を出力する。
【００１５】
次に、ステップ１２０で、並列充電装置１０は、複数の電池１，２のうち最高電圧となる電池１，２が所定の目標電圧（例えば、４Ｖ）となるように定電流定電圧充電（ＣＣＣＶ充電）を開始する。
【００１６】
次に、ステップ１３０で、制御部１３は、電源電流が所定値（例えば、５Ａ）以下になるのを待つ。ここで、電流判定部３１は、計測される電源電流が所定値以下か否かを判断する。ここで、電流判定部３１は、計測される電源電流から各電池１，２に流れる電池電流を推定することができる。この電池電流の推定は、計測される電源電流を、充電中の電池１，２の数で除算することで行うことができる。また、このステップ１３０では、推定される各電池電流が別の所定値（電池電流の所定値）以下となるか否かを判断することができる。
【００１７】
そして、電源電流が所定値以下になると、ステップ１４０で、制御部１３は、各電池１，２の電池電圧が所定値（例えば、４Ｖ±５ｍＶ）まで上昇しない電池１，２が有るか否かを判断する。ここで、電圧判定部３２は、計測される電池電圧が所定値以上か否かを判定する。制御部１３は、ステップ１４０の判断結果が肯定となる場合は処理をステップ１５０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ１８０へ移行する。
【００１８】
ステップ１５０では、制御部１３は、全ての電池１，２の平均電圧が所定の目標電圧になるように電源１１にＣＣＣＶ充電を行う。
【００１９】
次に、ステップ１６０で、制御部１３は、電池電流が所定値（例えば、５Ａ）以下か否かを判断する。ここで、電流判定部３１は、計測される電源電流から各電池１，２に流れる電池電流を推定し、その電池電流の大きさを判定することができる。制御部１３は、ステップ１６０の判断結果が肯定となる場合は処理をステップ１７０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ１９０へ移行する。
【００２０】
ステップ１７０では、制御部１３は、全ての電池１，２の電池電圧が所定値（例えば、４Ｖ±５ｍＶ）になっているかを判定する。制御部１３は、電圧判定部３２での判定結果を参照する。
【００２１】
その後、ステップ１８０で、制御部１３は、充電を完了する。すなわち、制御部１３は、監視される電池電圧が所定値以上であること及び推定される電池電流が所定値以下であることを条件として各電池１，２への充電を完了するように電源１１を制御する。
【００２２】
一方、ステップ１９０では、制御部１３は、過充電（例えば、４.５Ｖ以上に充電）された電池１，２が有るか否かを判断する。ここで、電圧判定部３２は、監視される電池電圧が所定値以上であるか否かを判定する。制御部１３は、ステップ１９０の判断結果が否定となる場合は処理をステップ１６０へ戻し、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ２００へ移行する。
【００２３】
そして、ステップ２００で、制御部１３は、電池１，２に異常があるとして充電を異常終了する。
【００２４】
以上説明したこの実施形態の並列充電装置１０によれば、並列に接続される複数の電池１，２が電源１１に対して並列に接続される。電源１１から出力される電源電流は、電流計測部２１により測定される。そして、測定される電源電流から各電池１，２に流れる電池電流が電流判定部３１により推定される。また、各電池１，２の電池電圧は、電圧計測部２２により計測され、電圧判定部３２により監視される。そして、制御部１３は、監視される電池電圧が所定値以上であること及び推定される電池電流が所定値以下であることを条件として各電池１，２への充電を完了する。従って、各電池１，２の電池電圧が所定値以上であることに加え、各電池１，２の電池電流が所定値以下であることを条件として各電池１，２への充電が完了するので、各電池１，２の電圧が相互に近付けられる。このため、複数の電池１，２につき電池電圧にバラツキが生じることなく充電を完了することができる。すなわち、各電池１，２相互の電圧均一化を図ることができる。
【００２５】
この実施形態の並列充電装置１０によれば、各電池１，２の電池電流を計測するために、一つの抵抗４と一つの電流計測部２１を設けるだけなので、各電池１，２それぞれの電池電流を計測する手段を複数設ける場合と比べ構成を簡素化できると共に、装置１０の低コスト化を図ることができる。
【００２６】
また、この実施形態の並列充電装置１０によれば、計測される電源電流から各電池１，２の電池電流を推測するので、その電池電流の大きさの判定を短時間に行うことができ、これによって各電池１，２の電池電圧の不均一を短時間に、一定時間で解消することができる。
【００２７】
この実施形態における図２に示す並列充電方法によれば、最高電圧となる電池１，２が目標電圧になるようにＣＣＣＶ充電を開始し、全ての電池１，２の平均電圧が目標電圧になるようにＣＣＣＶ充電を行うので、複数の電池１，２の電池電圧のバラツキを短時間に解消することができる。
【００２８】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の並列充電装置を具体化した第２実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００２９】
以下の説明では、第１実施形態と同等の構成要素については同一の符号を付して説明を省略し異なった点を中心に説明する。
【００３０】
この実施形態では、並列充電装置１０の構成の点で第１実施形態と異なる。図３に、その装置１０をブロック回路図により示す。図３に示すように、並列充電装置１０の測定部１２は、電流計測部２１及び電圧計測部２２の他に、タイマー２３を更に含む。また、制御部１３は、電流判定部３１及び電圧判定部３２の他に、タイマー２３で計測された時間を判定する時間判定部３３を更に含む。また、この実施形態では、各電池１，２のそれぞれにリレー６，７が設けられ、各リレー６，７を開閉することにより、各電池１，２に対する回路を個別に接続、開放するようになっている。
【００３１】
次に、上記した並列充電装置１０を使用した並列充電方法について説明する。図４に、その手順をフローチャートにより示す。
【００３２】
図４のフローチャートにおいて、ステップ１００〜ステップ１２０の処理内容は、図２のフローチャートのそれと同じである。
【００３３】
次に、ステップ３００で、制御部１３は、電池電圧が所定値（例えば、４Ｖ±５ｍＶ）まで上昇しない電池１，２が有るか否かを判断する。ここで、電圧判定部３２は、計測される電池電圧が所定値以上であるか否かを判定する。制御部１３は、ステップ３００の判断結果が肯定となる場合は同ステップ３００の判断を繰り返し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ３１０へ移行する。
【００３４】
ステップ３１０では、制御部１３は、過充電（例えば、４.５Ｖ以上に充電）された電池１，２が有るか否かを判断する。ここで、電圧判定部３２は、計測される電池電圧が所定値以上であるか否かを判定する。制御部１３は、ステップ３１０の判断結果が否定となる場合は処理をステップ３２０へ移行し、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ３７０へ移行する。
【００３５】
ステップ３２０では、制御部１３は、電池電流が所定値（例えば、１Ａ）以下の電池１，２が有るか否かを判断する。ここで、電流判定部３１は、計測される電源電流を、充電中の電池１，２の数で除算することにより電池電流を推定し、推定される電池電流が所定値以下であるか否かを判定する。制御部１３は、ステップ３２０の判断結果が否定となる場合は同ステップ３２０の判断を繰り返し、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ３３０へ移行する。
【００３６】
ステップ３３０では、制御部１３は、該当する電池１，２の電圧が最も高いか否かを判断する。制御部１３は、ステップ３３０の判断結果が否定となる場合は同ステップ３３０の判断を繰り返し、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ３４０へ移行する。
【００３７】
そして、ステップ３４０では、制御部１３は、該当する電池１，２、すなわち電池電流が所定値以下となり、かつ電池１，２の電圧が最も高い電池１，２からリレー６，７を開く。これにより、その電池１，２への通電が遮断される。
【００３８】
次に、ステップ３５０で、制御部１３は、全ての電池１，２について終了したか、すなわち全てのリレー６，７を開いたか否かを判断する。制御部１３は、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ３１０へ戻し、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ３６０へ移行する。
【００３９】
そして、ステップ３６０で、制御部１３は、充電を完了する。すなわち、制御部１３は、監視される電池電圧が所定値以上であること及び推定される電池電流が所定値以下であることを条件として各電池１，２への充電を完了するために電源１１を制御するのである。
【００４０】
一方、ステップ３１０から移行してステップ３７０では、該当する電池１，２、すなわち過充電された電池１，２のリレー６，７を開く。これにより、その電池１，２への通電が遮断される。
【００４１】
そして、ステップ３８０で、制御部１３は、電池１，２に異常があるとして充電を異常終了させる。
【００４２】
以上説明したこの実施形態の並列充電装置１０によれば、第１実施形態と同等の作用効果を得ることができる。また、この装置１０によれば、個々の電池１，２の回路をリレー６，７により接続又は開放できるので、各電池１，２の充電又は放電を個別に開始又は終了することができる。
【００４３】
この実施形態の図４に示す並列充電方法によれば、電池電流が所定値以下となった電池１，２については、リレー６，７を開くことで通電を遮断できるので、各電池１，２の電池電圧の不均一を高精度に解消することができる。
【００４４】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の並列充電装置とは構成が異なるが、並列充電装置と同様に複数の電池の電圧を均等化できる電圧均等化装置につき、第３実施形態において図面を参照して詳細に説明する。
【００４５】
図５に、電圧均等化装置４０をブロック回路図により示す。この装置４０は、並列に接続される複数の電池１，２の電圧を均等化するように構成される。この装置４０は、電源１１がなく、測定部１２及び制御部１３の他に、フィクスチャー部４１を備える。フィクスチャー部４１は、各電池１，２のそれぞれに対応して設けられ、各電池１，２に接続可能に設けられた電圧プローブピン４２及び電流プローブピン４３を含む。測定部１２は、タイマー２３と電圧計測部２２を含む。電圧計測部２２は、各電圧プローブピン４２を介して各電池１，２それぞれの電圧を計測するようになっている。制御部１３は、電圧判定部３２と時間判定部３３を含む。電圧判定部３２は、電圧計測部２２により監視される電池電圧が所定値以上であるか否かを判定するようになっている。時間判定部３３は、タイマー２３による計時結果を判定するようになっている。
【００４６】
次に、上記の電圧均等化装置４０を使用した電圧均等化方法について説明する。図６に、その手順をフローチャートにより示す。
【００４７】
先ず、ステップ５００で、フィクスチャー部４１の電圧プローブピン４２を各電池１，２に接触させる。
【００４８】
次に、ステップ５１０で、制御部１３は、全ての電池１，２の電池電圧を計測する。すなわち、各電池１，２の電池電圧を、電圧プローブピン４２を介して電圧計測部２２に計測させる。
【００４９】
次に、ステップ５２０で、制御部１３は、全ての電池１，２の電池電圧が所定値か否かを判断する。ここで、所定値として、例えば「３.８±１００（ｍＶ）」を当てはめることができる。制御部１３は、その電圧判定部３２にてその判定を行わせる。制御部１３は、ステップ５２０の判断結果が肯定となる場合は処理をステップ５３０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ５４０へ移行する。
【００５０】
ステップ５３０では、電流プローブピン４３を全ての電池１，２に接触させ、それらの電池１，２を並列に接続させる。
【００５１】
一方、ステップ５４０では、電流プローブピン４３を、電圧規格外の電池以外の電池１，２に接触させ、それら電池１，２を並列に接続させる。すなわち、電圧規格内の電池１，２に、電流プローブピン４３を接触させることで、それら電池１，２を並列に接続する。
【００５２】
その後、ステップ５３０又はステップ５４０から移行してステップ５５０で、制御部１３は、所定の時間放置する。すなわち、電流プローブピン４３の接触による電池１，２の並列接続状態を所定時間継続させる。この所定時間については、タイマー２３で計測される時間を時間判定部３３で判定することができる。ここで、所定時間として、例えば「１０分」を当てはめることができる。
【００５３】
次に、ステップ５６０で、制御部１３は、電池電圧が目標値か否かを判断する。この判断では、電圧判定部３２の判定結果を参照することができる。ここで、目標値として、例えば「±１０ｍＶ」を当てはめることができる。制御部１３は、ステップ５６０の判断結果が否定となる場合は処理をステップ５５０へ戻し、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ５７０へ移行する。
【００５４】
そして、ステップ５７０では、制御部１３は、各電池１，２の電圧均等化を完了する。
【００５５】
以上説明したこの実施形態の電圧均等化装置４０によれば、各電池１，２に対して外部から電流を供給する必要がなく、各電池１，２を自動で均等化することができる。
【００５６】
なお、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更して実施することができる。
【００５７】
（１）前記第１及び第２の実施形態では、図２及び図４のステップ１２０で、最高電圧となる電池１，２が所定の目標電圧となるようにＣＣＣＶ充電を開始した。これに対し、各電池の平均電圧が所定の目標電圧となるように、あるいは電圧中央値となる電池が所定の目標電圧となるように、あるいは最低電圧となる電池が所定の目標電圧となるように、あるいは任意に選択された電池が所定の目標電圧となるようにＣＣＣＶ充電を開始するように構成することもできる。
【００５８】
（２）前記各実施形態では、並列充電装置１０と電圧均等化装置４０を別々に使用したが、第１実施形態の並列充電装置１０に第３実施形態の電圧均等化装置４０のフィクスチャー部４１を組み合わせたり、第２実施形態の並列充電装置１０に第３実施形態の電圧均等化装置４０のフィクスチャー部４１を組み合わせたりすることもできる。
【００５９】
（３）前記第１及び第２の実施形態では、計測される電源電流を充電中の電池１，２の数で除算することにより各電池１，２の電池電流を推定するようにした。これに対し、計測される全ての電池電圧と電源電流から各電池の電池電流を推定したり、計測される電源電流と計測の経過時間に基づいて各電池の電池電流を推定したりすることもできる。
【００６０】
（４）前記各実施形態では、並列充電方法と電圧均等化方法を別々に実施したが、第１実施形態の並列充電方法を実施する前又は後に第３実施形態の電圧均等化方法を実施したり、第２実施形態の並列充電方法を実施する前又は後に第３実施形態の電圧均等化方法を実施したりすることもできる。このように並列充電方法と電圧均等化方法を組み合わせることで、複数の電池につき電圧を均一化したより高品質な電池を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
この発明は、電気自動車等で使用される２次電池の充電に利用することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１  電池
２  電池
４  抵抗（電源電流測定手段）
１０  並列充電装置
１１  電源
１２  測定部
１３  制御部（電池電流推定手段、制御手段）
２１  電流計測部（電源電流測定手段）
２２  電圧計測部（電池電圧監視手段）
３１  電流判定部
３２  電圧判定部
【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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