JP2012178899A - 充電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】種々の外部電源と接続する充電装置において、充電時間を短縮することができる、充電装置を提供する。
【解決手段】種々の外部電源から充電が可能な充電装置であって、二次電池の温度を検出する温度センサ７と、二次電池を加熱する加熱手段と、二次電池及び加熱手段に電力を供給し、二次電池を充電し、加熱手段を作動させる充電器２と、充電器２から、二次電池及び加熱手段への電力供給量を調整する調整手段とを備え、調整手段は、温度センサ７により検出される検出温度が、外部電源と接続した際の充電器２の最大出力電力に応じて設定される、外部電源と接続した際の充電器２の最大出力電力により二次電池を充電できる閾値温度より低い場合には、充電器２から出力される電力を加熱手段へ供給し、検出温度が閾値温度以上の場合には、加熱手段への電力供給を停止し、充電器２から出力される電力を前記二次電池へ供給する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、充電装置に関するものである。

被充電リチウム電池に充電電流を供給する電源供給手段と、電源供給手段に電気的に接続され、被充電リチウム電池に流す充電電流を制御する充電電流制御手段と、被充電リチウム電池の周囲温度を検出する温度検出センサと、加熱手段を有し前記被充電リチウム電池の周囲温度を調整する温度調整手段と、温度調整手段に電流を流す定電圧電源と、電源供給手段、充電電流制御手段及び温度調整手段を制御する制御手段を備え、制御手段は、被充電リチウム電池の周囲温度が充電可能温度範囲になるように温度調整手段を制御し、かつ被充電リチウム電池の周囲温度が充電可能温度範囲にある場合、充電可能温度範囲の温度区分に従って段階的に充電電流を供給するように充電電流制御手段を制御する、リチウム電池用充電装置が知られている（特許文献１）。

特開２００６−２８８１５０号公報

しかしながら、外部電源の電力が種々異なる充電装置に、上記リチウム電池用充電装置を適用した場合には、被充電リチウム電池の温度が充電可能温度範囲内である状態で、被充電リチウム電池への充電電力が不足し、充電時間が長時間になる、という問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、種々の外部電源と接続する充電装置において、充電時間を短縮することができる、充電装置を提供することである。

本発明は、二次電池の検出温度が、外部電源と接続した際の充電器の最大出力電力に応じて設定される、外部電源と接続した際の充電器の最大出力電力により二次電池を充電できる閾値温度より低い場合には、充電器から出力される電力を加熱手段へ供給し、検出温度が前記閾値温度以上の場合には、加熱手段への電力供給を停止し、充電器から出力される電力を前記二次電池へ供給することによって上記課題を解決する。

本発明によれば、外部電源と接続した際の充電器の最大出力電力に応じて、加熱手段への電力の供給及び停止と、充電器から二次電池への充電電力とが制御されるため、二次電池の劣化を抑制しつつ短時間で充電することができる。

本発明の実施形態に係る充電装置を示すブロック図である。 図１の充電装置における、充電器２の出力電力、スイッチ５のオン及びオフ状態、電池３の充電電力、電池電圧及び電池温度の時間特性を示すグラフである。 図１の充電装置の制御手順を示すフローチャートである。 図１の充電装置の制御手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

《第１実施形態》
図１は、本発明の実施形態に係る充電装置を示すブロック図である。以下、本例の充電装置は電気自動車等の車両に用いられるが、本発明は、二次電池を搭載する車両以外のものを充電する充電装置に適用してもよい。

図１に示すように、本例の充電装置は、商用電源への差し込みプラグ１と、充電器２と、電池３と、電圧センサ４と、スイッチ５と、ＰＴＣヒータ６と、温度センサ７と、バッテリコントローラ（ＢＣ）８とを備えている。プラグ１は、ＡＣ１００Ｖ又はＡＣ２００Ｖの商用電源に差し込まれ、充電器２と当該商用電源とを電気的に導通させる差し込み部である。充電器２は、商用電源より入力される交流電力を直流電力に整流して、電力を電池３及びＰＴＣに供給し、電池３を充電し、ＰＴＣヒータ６を作動させる。充電器２は、整流回路及びトランス等を備えており、商用電源から入力される電流を、電池３の充電及びＰＴＣヒータの作動に適した電流に変換して、電池３及びＰＴＣヒータ６に供給する。充電器２から出力される電力は、予め設定された出力範囲内で、後述するバッテリコントローラ８による制御に応じて、設定される。

電池３は二次電池であり、充電器２に接続されている。また電池３には、例えば複数のリチウムイオン電池が接続されている。

ここで、二次電池の容量と充電器２の最大出力電力との関係について説明する。電池３は、本例の充電装置を備える車両の動力源となる二次電池あって、大容量の電池である。また、プラグ１は、上記のとおり、電力が種々異なる外部電源に接続され、充電器２の最大出力電力は、プラグ１の接続先の出力電力により異なる。そのため、いわゆる普通充電の場合には、充電器２の最大出力電力容量は電池３の容量より小さくなり、一方、いわゆる急速充電の場合には、充電器２の最大出力電力容量は電池３の容量以上となる。言い換えると、普通充電の場合には、充電器２が最大電流で規定時間の間、流した時の充電容量が、二次電池の満充電容量より小さくなり、急速充電の場合には、充電器２が最大電流で規定時間の間、流した時の充電容量が、二次電池の満充電容量以上となる。なお、当該規定時間は、二次電池の容量を示す単位時間であり、容量をＡｈで表す場合には１時間、容量をＡｍｉｎで表す場合には１分間、容量をＡｓｅｃで表す場合には１秒間となる。

電圧センサ４は、電池３の電池電圧を検出するセンサであって、電池３に電気的に接続されている。スイッチ５は、充電器２から電池３及びＰＴＣヒータ６に供給される電力を切り換えるスイッチであり、充電器２と、電池３及びＰＴＣヒータ６との間に接続されている。ＰＴＣヒータ６は、充電器２から供給される電力を熱にかえて、電池３を加熱する発熱体であり、電池３の付近に設けられている。ＰＴＣヒータ６はスイッチ５を介して充電器２に接続されており、スイッチ５のオン及びオフに応じて作動する。温度センサ７は、電池３の電池温度を検出するセンサであり、電池３の付近に設けられている。

バッテリコントローラ（ＢＣ）８は、本例の充電装置の全体を制御する制御部分であって、充電器２、スイッチ５、ＰＴＣヒータ６を制御し、充電器２から電池３及びＰＴＣヒータ６に供給される電力を調整する。バッテリコントローラ８は、電圧センサ７により検出された検出電圧から電池３の電池電圧を検出し、温度センサ７により検出された検出温度から電池３の電池温度を検出する。バッテリコントローラ８は、温度センサ７の検出温度に応じて、スイッチング５のオン及びオフを切り換えて、充電器２からＰＴＣヒータ６に供給される電力を切り換える。また、バッテリコントローラ８は、電圧センサ４の検出電圧に応じて、スイッチング５のオン及びオフを切り換える。また、バッテリコントローラ８は、温度センサ７の検出温度及び電圧センサ４の検出電圧に応じて、充電器２の出力を設定する。バッテリコントローラ８は、スイッチ５をオン状態にして、ＰＴＣヒータ６を作動させることで、電池３を加熱し、電池３の温度を制御する。

図１に示すように、充電器２から出力される電力ラインは、電池３とＰＴＣヒータ６に分岐して接続されており、充電器２とＰＴＣヒータ６との間に、スイッチ５が接続されている。そのため、スイッチ５がオフ状態である場合には、充電器２から出力される電力は、電池３に供給され、ＰＴＣヒータ６には供給されない。スイッチ５がオン状態である場合には、充電器２から出力される電力は、電池３に供給され、ＰＴＣヒータ６に供給される。充電器２から出力される電力を一定にして比較すると、スイッチ５がオン状態の時に電池３に流れる充電電流は、スイッチ５がオフ状態の時に電池３に流れる電流より小さくなる。そのため、本例は、スイッチ５をオンにすることで、充電器２から電池３に供給される電力を下げることができ、スイッチ５のオン及びオフを切り換えることで、充電器２から電池３に供給される電力を調整することができる。

次に、本例の充電装置の制御について詳述する。バッテリコントローラ８は、本例の充電装置が普通充電下で駆動されるか、充電装置が急速充電下で駆動されるかに応じて、第１閾値温度（Ｔ_１）を設定し、充電装置が普通充電下で駆動される場合には、充電装置が急速充電下で駆動される場合と比較して、第１閾値温度（Ｔ_１）を低く設定する。充電装置が急速充電下で駆動されるか、あるいは、充電装置が普通充電下で駆動されるかは、バッテリコントローラ８が、例えばプラグ１の接続先からの制御信号に基づき判断してもよく、もしくは、予めプラグ１の接続口が普通充電用と急速充電用との２つが予め用意されている場合には、接続された接続口に応じて判断してもよい。第１閾値温度（Ｔ_１）は、充電を許可するための閾値の温度であって、充電器２の電力の出力範囲内のうち、最大出力電力により電池３を充電器できる温度を示している。そして、電池３が第１閾値温度（Ｔ_１）より高い場合には、充電器２の最大出力電力が電池３に供給され、電池３が充電される。

またバッテリコントローラ８には、電池３から出力される電力が最大となる電池温度の閾値温度として、第１閾値温度（Ｔ_１）より高い第２閾値温度（Ｔ_２）が予め設定されている。電池３の電池温度が第２閾値温度（Ｔ_２）である場合には、電池３から電力を入出力する際に、高い電力を入出力させることができる。ゆえに、第２閾値温度（Ｔ_２）に相当する電池温度は、電池３を本例の車両において使用する際に適した温度を示している。またバッテリコントローラ８には、電池３の満充電を示すための閾値の電圧として、満充電閾値電圧（Ｖ_ｍ）が設定されている。

ここで、電池２の温度と上記の閾値温度との関係について説明する。まず普通充電の場合について説明する。上記の通り、普通充電の場合には、電池の容量が充電器の最大出力電力容量より、十分に大きいため、電池２の温度が第１閾値温度（Ｔ_１）より高ければ、充電器２の最大出力電力で電池３を充電しても、電池３に流れる電流は小さく、電池２が低温であっても、電池３の劣化に大きな影響はない。むしろ、かかる状態で、電池３への充電電力を不要に制限した場合には、充電時間が長期化してしまう。そのため、本例では、充電装置を普通充電下で駆動させ、電池２の検出温度が第１閾値温度（Ｔ_１）より高い場合には、バッテリコントローラ８は、ＰＴＣヒータ６への電力の供給を停止し、充電器２の最大出力電力で電池３を充電する。これにより、本例は電池３の劣化を防ぎつつ、充電時間を短縮することができる。

次に、急速充電の場合について説明する。上記の通り、急速充電の場合には、電池の容量が充電器の最大出力電力容量より小さい。そのため、電池２の温度が、普通充電時の第１閾値温度（Ｔ_１）より低い場合に、充電器２の最大出力電力で電池３を充電すると、電池３が劣化するおそれがある。本例では、バッテリコントローラ８は、急速充電下で充電器２の最大出力電力容量で充電可能な第１閾値温度（Ｔ_１）を普通充電時の第１閾値温度（Ｔ_１）より高く設定する。これにより、本例は、電池３の保護を図ることができる。 電池３を充電する場合には、バッテリコントローラ８は、充電器２の出力電力を最大出力電力に設定して、電池３の充電を開始し、その後、充電器２の出力電力を段階的に下げて電池３を満充電にする。充電器２による充電は、例えば、定電流充電で開始し、多段定電流充電又は多段定電圧充電に切り換える方式で行われる。

バッテリコントローラ８は、温度センサ７の検出温度と、第１閾値温度（Ｔ_１）及び第２閾値温度（Ｔ_２）とを比較する。温度センサ７の検出温度が第１閾値温度（Ｔ_１）以下である場合には、バッテリコントローラ８は、スイッチ５を制御することでＰＴＣヒータ６への電力ラインをオンにして、ＰＴＣヒータ６を作動させ、電池３への電力の供給を禁止する電池３への電力の供給は停止され、電池３は充電されないが、ＰＴＣヒータ６が作動しているため、電池３の電池温度は時間に伴い上昇する。

一方、温度センサ７の検出温度が第２の閾値温度（Ｔ_２）以上である場合には、バッテリコントローラ８は、スイッチ５を制御することでＰＴＣヒータ６への電力ラインをオフにし、充電器２を作動させ、ＰＴＣヒータ６を作動させない。充電器２からの出力電力は最大出力電力に設定される。電池３の電池温度が第２の閾値温度（Ｔ_２）以上である場合には、電池温度をこれ以上上げなくてもよいため、バッテリコントローラ８は、スイッチ５を制御することでＰＴＣヒータ６への電力ラインをオフにし、充電器２の最大出力電力を電池３に供給する。

温度センサ７の検出温度が第１閾値温度（Ｔ_１）より高く、第２の閾値温度（Ｔ_２）より低い場合には、バッテリコントローラ８は、電圧センサ４の検出電圧に応じて、スイッチ５を制御しＰＴＣヒータ６への電力ラインのオン及びオフを切り換える。バッテリコントローラ８は、充電器２の出力電力を最大出力電力に設定して電池３を充電しつつ、電圧センサ４の検出電圧と満充電閾値電圧（Ｖ_ｍ）とを比較する。電圧センサ４の検出電圧が満充電閾値電圧（Ｖ_ｍ）以下である場合には、バッテリコントローラ８は、スイッチ５を制御することでＰＴＣヒータ６への電力ラインをオフにして、充電器２の最大出力電力を電池３に供給し、電池３を充電する。

一方、電圧センサ４の検出電圧が満充電閾値電圧（Ｖ_ｍ）より高く、充電器２からＰＴＣヒータ６への電力ラインがオフ状態である場合には、バッテリコントローラ８は、充電器２の最大出力電力を維持しつつ、スイッチ５を制御しＰＴＣヒータ６への電力ラインをオンにする。これにより、充電器２から電池３に供給される電力は最大出力電力より低くなるため、電池３の充電電力を絞ることができる。すなわち、本例は、充電器２の出力側で段階的に電力を下げずに、ＰＴＣヒータ６への電力ラインをオンにすることで、電池３の充電の電力を下げる。また、バッテリコントローラ８は、ＰＴＣヒータ６への電力ラインをオンにし、ＰＴＣヒータ６を作動させるため、電池３の電池温度は上昇する。

充電器２からＰＴＣヒータ６への電力ラインがオン状態で、電圧センサ４の検出電圧が満充電閾値電圧（Ｖ_ｍ）より高い場合には、バッテリコントローラ８は、充電器２の出力電力を最大出力電力より低い電力に段階的に下げて、電池３を充電する。そして、電池３の容量が満充電の容量に達した場合に、バッテリコントローラ８は、充電器２からの電力の出力を終了し、充電が終了する。なお、電池３の容量は、バッテリコントローラ８において、電圧センサ４の検出電圧から算出してもよく、また電池３の充電電流を検出するためのセンサを設け、充電電流の積算値から算出してもよい。

次に、図２を用いて、電池３の電池温度が第１閾値温度（Ｔ_１）より低く、かつ、電池３に充電されている容量が少ない状態から、電池３の電池温度を第２の閾値温度（Ｔ_２）まで上げつつ電池３を満充電の状態にするまでの、充電器２の出力電力、充電器２からＰＴＣヒータ６への電力ラインのオン及びオフ状態、電池３の充電電力、電池電圧及び電池温度の推移を説明する。図２は、充電器２の出力電力、充電器２からＰＴＣヒータ６への電力ラインのオン及びオフ状態、電池３の充電電力、電池電圧及び電池温度の時間特性を示すグラフである。

図２に示すように、初期の条件（時間＝０）として、電池３の電池温度は第１閾値温度（Ｔ_１）より低く、電池３の電圧は満充電閾値電圧（Ｖ_ｍ）より低い。この状態から、本例の充電装置を駆動させる。時間（ｔ_１）の時点で、電池温度は第１閾値温度（Ｔ_１）より低いため、バッテリコントローラ８は、スイッチ５を制御し、充電器２の出力を最大出力電力に設定し、ＰＴＣヒータ６を作動させ、電池３へは電力を供給しない。電池３の電池温度は上昇する。そして、時間（ｔ_２）の時点で、電池３の電池温度が第１閾値温度（Ｔ_１）まで上昇する。電池３の電池温度は第１閾値温度（Ｔ_１）より高くなったが、電池３の電圧は満充電閾値電圧（Ｖ_ｍ）より低いため、バッテリコントローラ８はスイッチ５を制御し充電器２からＰＴＣヒータ６への電力ラインをオフにし、充電器２の最大出力電力を電池３に供給する。

そして、時間（ｔ_３）の時点で、電池３の電池電圧が満充電閾値電圧（Ｖ_ｍ）に到達する。時間（ｔ_３）の直前より、スイッチ５はオフ状態であり、時間（ｔ_３）の到達時点で電池３の電池電圧が満充電閾値電圧（Ｖ_ｍ）より高くなったため、バッテリコントローラ８は、スイッチ５を制御し充電器２からＰＴＣヒータ６への電力ラインをオンにし、充電器２から出力される最大出力の電力を分岐させて、電池３及びＰＴＣヒータ６に供給する。電池３の充電電力は最大出力電力より小さくなる。二次電池の特性により、電池３の充電電力を下げると、電池３の電圧は、一端下がり（時間（ｔ_３）の時点に相当）、その後、上昇する。また電池温度も上昇する。

時間（ｔ_４）の時点で、電池３の電池電圧が再び満充電閾値電圧（Ｖ_ｍ）に到達する。この時、電池温度は第２の閾値温度（Ｔ_２）より低い状態であるため、充電器２からＰＴＣヒータ６への電力ラインのオン状態は維持され、スイッチ５を制御することでＰＴＣヒータ６への電力ラインのオン及びオフを切り換えることによる、電池３の充電電力を調整しない。そのため、時間（ｔ_４）の到達時点で、バッテリコントローラ８は充電器２から出力電力を、最大出力電力から一段下げる。電池３の充電電力は、時間（ｔ_３）の時点のスイッチ５のオンにより既に一段下がっており、時間（ｔ_４）の時点で、さらに下がることになる。

そして、時間（ｔ_５）の時点で、電池３の電池電圧が再び満充電閾値電圧（Ｖ_ｍ）に達し、バッテリコントローラ８は充電器２から出力電力をさらに一段さげる。その後、時間（ｔ_６）の時点で、電池３の電池電圧が再び満充電閾値電圧（Ｖ_ｍ）に達し、バッテリコントローラ８は充電器２から出力電力をさらに一段さげる。

時間（ｔ_７）の時点で、電池３の電池温度が第２の閾値温度（Ｔ_２）に達し、バッテリコントローラ８はスイッチ５を制御し充電器２からＰＴＣヒータ６への電力ラインをオフにする。そして、時間（ｔ_８）の時点で、電池３の充電容量が満充電の容量に達したため、本例の充電を終了する。

次に、図３ａ及び図３ｂを用いて、本例の充電装置の制御手順を説明する。図３ａ及び図３ｂは本例の充電装置の制御手順を示すフローチャートである。

最初にステップＳ１００にて、バッテリコントローラ８は、普通充電下で駆動させるか、急速充電下で駆動させるかを判定した上で、第１閾値温度（Ｔ_１）を設定する。ステップＳ１にて、温度センサ７は、所定のサンプリング周期で、電池３の電池温度を検出する。ステップＳ２にて、電圧センサ４は、所定のサンプリング周期で、電池３の電圧を検出する。ステップＳ３にて、バッテリコントローラ８は温度センサ７の検出温度と第１閾値温度（Ｔ_１）とを比較する。温度センサ７の検出温度が第１閾値温度（Ｔ_１）以下である場合には、バッテリコントローラ８はスイッチ５を制御し、ＰＴＣヒータ６への電力ラインをオンにする（ステップＳ３１）。すなわち、最大出力電力で電池３を充電することができる第１閾値温度（Ｔ_１）まで高くし、充電時間を短くするために、ステップＳ３１において、ＰＴＣヒータ６への電力ラインをオンにして電池温度を高める。ステップＳ３２にて、バッテリコントローラ８は電圧センサ４の検出電圧と満充電閾値電圧（Ｖ_ｍ）とを比較する。電圧センサ４の検出電圧が満充電閾値電圧（Ｖ_ｍ）以下である場合には、ステップＳ３２１にて、バッテリコントローラ８は、充電器２の出力電力をゼロに設定し、ステップＳ１に戻る。一方、電圧センサ４の検出電圧が満充電閾値電圧（Ｖ_ｍ）より高い場合には、図３ｂのステップＳ９に遷る。

温度センサ７の検出温度が第１閾値温度（Ｔ_１）より高い場合（ステップＳ３）には、ステップＳ４にて、バッテリコントローラ８は温度センサ７の検出温度と第２の閾値温度（Ｔ_２）とを比較する。温度センサ７の検出温度が第２の閾値温度（Ｔ_２）以上である場合には、バッテリコントローラ８はスイッチ５を制御し、ＰＴＣヒータ６への電力ラインをオフにする（ステップＳ４１）。すなわち、電池３の電池温度が第２の閾値温度（Ｔ_２）以上である場合には、電池３から最大の電力を入出力することができ、電池の３は適温状態であるため、ステップＳ４１において、スイッチ５をオフにして電池温度を維持させる。ステップＳ４２にて、バッテリコントローラ８は電圧センサ４の検出電圧と満充電閾値電圧（Ｖ_ｍ）とを比較する。電圧センサ４の検出電圧が満充電閾値電圧（Ｖ_ｍ）以下である場合には、ステップＳ４２１にて、バッテリコントローラ８は、充電器２の出力電力を最大出力電力に設定して、電池３を充電し、ステップＳ１に戻る。一方、電圧センサ４の検出電圧が満充電閾値電圧（Ｖ_ｍ）より高い場合には、バッテリコントローラ８は、充電器２の出力電力を最大出力電力から一段階下げて、電池３を充電し（ステップＳ４３）、図３ｂのステップＳ９に遷る。

ステップＳ５にて、バッテリコントローラ８は電圧センサ４の検出電圧と満充電閾値電圧（Ｖ_ｍ）とを比較する。電圧センサ４の検出電圧が満充電閾値電圧（Ｖ_ｍ）未満である場合には、バッテリコントローラ８はスイッチ５を制御し、ＰＴＣヒータ６への電力ラインをオフにする（ステップＳ５１）。そして、ステップＳ５２にて、バッテリコントローラ８は、充電器２の出力電力を最大出力電力に設定して、電池３を充電し、ステップＳ１に戻る。この際、電池３には、充電器２の最大出力電力が供給される。

一方、電圧センサ４の検出電圧が満充電閾値電圧（Ｖ_ｍ）より高い場合には、ステップＳ６にて、バッテリコントローラ８はＰＴＣヒータ６への電力ラインのオン及びオフ状態を確認する。ＰＴＣヒータ６への電力ラインがオン状態である場合には、ＰＴＣヒータ６への電力ラインをオンさせることで電池３の充電電力を調整することができないため、ステップＳ６１にて、充電器２の出力電力を最大出力電力から一段階下げて、電池３を充電し、図３ｂのステップＳ９に遷る。ＰＴＣヒータ６への電力ラインがオフ状態である場合には、スイッチ５を制御しＰＴＣヒータ６への電力ラインをオンさせることで電池３の充電電力を調整することができるため、オンにする（ステップＳ７）。そして、ステップＳ８にて、バッテリコントローラ８は、充電器２の出力電力を最大出力電力に設定して、電池３を充電し、ステップＳ１に戻る。この際、電池３には、充電器２の最大出力電力より低い電力が供給される。

充電器２の出力電力を最大出力電力から一段階下げられると（ステップＳ３３、Ｓ４３、Ｓ６１）、図３ｂに示すように、ステップＳ９にて、温度センサ７は所定のサンプリング周期で電池３の電池温度を検出し、ステップＳ１０にて電圧センサ４は、所定のサンプリング周期で、電池３の電圧を検出する。なおステップＳ９及びステップＳ１０の制御は、ステップＳ１及びステップＳ２の制御にそれぞれ相当する。

ステップＳ１１にて、バッテリコントローラ８は温度センサ７の検出温度と第２の閾値温度（Ｔ_２）とを比較する。温度センサ７の検出温度が第２の閾値温度（Ｔ_２）以上である場合には、バッテリコントローラ８はスイッチ５を制御し、ＰＴＣヒータ６への電力ラインをオフにする（ステップＳ１１２）。図３ａに示す充電制御のループ処理を行うことで、電池３の電池電圧が第２の閾値温度（Ｔ_２）以上になった場合には、ＰＴＣヒータ６を作動させて電池温度を高めなくてもよいため、ステップＳ１１及びステップＳ１１２により、スイッチ５を制御し、ＰＴＣヒータ６への電力ラインをオフにする。これにより、充電器２から分岐されてＰＴＣヒータ６に供給されていた電力が、電池３に供給されるため、電池３の充電時間を短くすることができる。一方、温度センサ７の検出温度が第２の閾値温度（Ｔ_２）より低い場合には、バッテリコントローラ８はスイッチ５を制御し、ＰＴＣヒータ６への電力ラインをオンにする（ステップＳ１１１）。

ステップＳ１２にて、バッテリコントローラ８は電圧センサ４の検出電圧と満充電閾値電圧（Ｖ_ｍ）とを比較する。電圧センサ４の検出電圧が満充電閾値電圧（Ｖ_ｍ）以下である場合には、ステップＳ９に戻り、現在の充電電力で電池３を充電する。一方、電圧センサ４の検出電圧が満充電閾値電圧（Ｖ_ｍ）より高い場合には、ステップＳ１３にて、バッテリコントローラ８は、充電が終了したか否かを確認する。充電が終了していない場合には、ステップＳ１３１にて、充電器２の出力電力をさらに一段階下げて、電池３を充電し、ステップＳ９に戻る。充電が終了した場合には、本例の充電制御を終了する。

上記のように、本例は、電池温度が、プラグ１を介して外部電源と接続した際の充電器２の最大出力電力に応じて設定される、当該外部電源と接続した際の充電器２の最大出力電力により電池３を充電できる閾値温度（Ｔ_１）より低い場合には、充電器２から出力される電力をＰＴＣヒータ６へ供給し、電池温度が閾値温度（Ｔ_１）以上の場合には、ＰＴＣヒータ６への電力供給を停止し、充電器２から出力される電力を電池３へ供給する。これにより、電池２の劣化を防ぎつつ、充電時間の短縮化を図ることができる。

ところで、例えば電気自動車などに搭載される充電装置においては、外部電源の電力が種々異なるため、閾値温度（Ｔ_１）を高い温度に設定すると、普通充電下では、当該温度以下でも十分に高い電力で充電可能なケースが生じるため、不要に充電時間が長くなる。一方、急速充電下では、当該温度では急速充電上、低温すぎて電池を劣化する可能性がある。本例では、電池温度が外部電源と接続した際の充電器２の最大出力電力に応じて設定される閾値温度（Ｔ_１）より低い場合に電力をＰＴＣヒータ６へ供給し、電池温度が閾値温度（Ｔ_１）以上の場合にＰＴＣヒータ６への電力供給を停止し、充電器２から出力される電力を電池３へ供給することにより、電池３の劣化を防ぎつつ、短時間で充電を可能にすることができる。

また本例は、温度センサ７の検出温度が第１閾値温度（Ｔ_１）より高い場合には、スイッチ５をオフにし、充電器２から出力される電力を電池３に供給する。これにより、電池３の電池温度が、充電器２の最大出力電力により電池３を充電できる温度になった時点で、スイッチ５をオフにし、ＰＴＣヒータ６が停止されるため、電池３の充電電力を高めることができ、充電時間を短縮させることができる。

また本例は、温度センサ７の検出温度が第１閾値温度（Ｔ_１）より低い場合には、充電器２からＰＴＣヒータへの電力ラインをオンにし、充電器２から出力される電力をＰＴＣヒータ６に供給する。これにより、電池３の温度状態に応じて、適切な電力を電池３に供給することができ、電池温度を高めることができる。

また本例は、温度センサ７の検出温度が第１閾値温度（Ｔ_１）より低い場合には、充電器２からＰＴＣヒータへの電力ラインをオンにし、温度センサ７の検出温度が第１閾値温度（Ｔ_１）より高い場合には、スイッチ５をオフにし、充電器２から最大出力電力を出力させ、最大出力電力を電池３に供給する。これにより、充電器２の最大出力電力により充電できない電池３に対して、電池３を加熱することができるため、電池３の温度状態に応じて、適切な電力を電池３に供給することができ、電池温度を高めることができる。また、電池３の電池温度が、充電器２の最大出力電力により電池３を充電できる温度になった時点で、充電器２からＰＴＣヒータへの電力ラインをオフにし、ＰＴＣヒータ６が停止して、電池３を最大出力電力で充電するため、充電時間を短縮させることができる。

また本例は、電圧センサ４の検出電圧が満充電閾値電圧（Ｖ_ｍ）に達した場合には、充電器２から最大出力電力を出力させ、再度ＰＴＣヒータ６に電力を供給することで、最大出力電力より低い電力を電池３に供給する。これにより、電池３の電圧が満充電閾値電圧に達し、多段階の充電制御に切り換える場合に、充電器２の出力は変えずに、ＰＴＣヒータ６に電力を供給することで、電池３に供給される電力を下げるため、ＰＴＣヒータ６への供給電力の制御により、多段階の充電制御を実現することができる。その結果として、充電時間の短縮化を図ることができる。

また本例は、ＰＴＣヒータ６への電力供給を再度開始した後に、再び電圧センサ４の検出温度が満充電閾値電圧（Ｖ_ｍ）に到達した場合には、充電器２の出力を低減させる。これにより、電池２の劣化を抑制しつつ、満充電電圧まで充電することができる。

また本例において、第１閾値温度（Ｔ_１）は、外部電源と接続した際の充電器２の最大出力電力が電池３の容量より小さい場合には、閾値温度に設定され、外部電源と接続した際の充電器２の最大出力電力が電池３の容量以上の場合には前記閾値温度より高い閾値温度に設定されている。これにより、プラグ１を介して接続される外部電源に応じて、最大出力電力により充電可能な最適の充電温度が設定されるため、電池３の劣化を抑制しつつ、充電時間を短縮化することができる。

また本例は、電池３の検出温度に応じて、スイッチ５を制御し、ＰＴＣヒータ６への電力ラインのオン及びオフを切り替えることで、充電器２から電池３及びＰＴＣヒータ６へ供給される電力を調整する。これにより、充電器２から出力される電力が電池３とＰＴＣヒータ６とに分岐して供給され、スイッチ５を制御することで充電器２から電池３へ供給される電力が調整されるため、充電器２の出力不足を解消しつつ電池３の電池温度を高めることができる。また、本例は、温度センサ７の検出温度に応じてＰＴＣヒータ６への電力ラインのオン及びオフを切り換えるため、電池３の電池温度に応じて電池３に適切な充電電力を供給することができ、充電時間を短くすることができる。また本例は、電池３及びＰＴＣヒータ６に電力を供給するための電源を充電器２により統合しているため、ＰＴＣヒータ６用の電源及び電池３の充電用の電源を別々に設ける必要がなく、原価を低減することができる。 また本例は、温度センサ７の検出温度に応じて、ＰＴＣヒータ６への電力ラインのオン及びオフを切り換えることで、充電器２から電池３へ供給される電力を調整する。これにより、充電器２の出力電力を維持させながら、電池２へ供給される電力を調整することができるため、充電器２の出力電力の不足を防ぐことができる。

また本例は、温度センサ７の検出温度が第１閾値温度（Ｔ_１）より高い場合には、充電器２から出力される最大出力電力を電池３に供給する。これにより、電池３の電池温度が、充電器２の最大出力電力により電池３を充電できる温度になった時点で、ＰＴＣヒータ６への電力ラインをオフにし、ＰＴＣヒータ６が停止されるため、電池３の充電電力を高めることができ、充電時間を短縮させることができる。

また本例は、温度センサ７の検出温度が第１閾値温度（Ｔ_１）より低い場合には、充電器２から電池３への電力の供給を禁止し、ＰＴＣヒータ６に供給する。これにより、充電器２の最大出力電力により充電できない電池３に対して、電池３を加熱することができるため、電池３の温度状態に応じて、電池温度を高め、早期に最大出力電力で充電を開始できるよう制御することができる。

なお本例は、電池３を加熱するためにＰＴＣヒータ６を用いたが、他のセラミックヒータでもよく、また電熱線等の他の加熱装置でもよい。また充電器２と電池３との間の電力ライン及び充電器２とＰＴＣヒータ６との間の電力ラインには、スイッチング素子等の他の電子部品を接続してもよく、少なくとも充電器２から出力される電力が、電池３及びＰＴＣヒータ６に供給されるように、充電器２が電池３及びＰＴＣヒータ６に電気的に接続され、充電器２とＰＴＣヒータ６との間の電力ラインにスイッチ５が接続されればよい。

また本例では、普通充電か急速充電かに応じて、第１閾値温度（Ｔ_１）を設定するが、急速充電の場合には、本例の充電制御を行わないように制御してもよい。

なお、本例の電池３は本発明に係る「二次電池」に相当し、スイッチ５がスイッチング手段に、ＰＴＣヒータ６が「加熱手段」に、バッテリコントローラ８が「調整手段」に、普通充電下で設定される第１閾値温度（Ｔ_１）が「第１の閾値温度」に、急速充電下で設定される第１閾値温度（Ｔ_１）が「第２の閾値温度」に相当する。

１…プラグ
２…充電器
３…電池
４…電圧センサ
５…スイッチ
６…ＰＴＣヒータ
７…温度センサ
８…バッテリコントローラ

Claims (6)

1. 種々の外部電源から充電が可能な充電装置であって、
   二次電池の温度を検出する温度センサと、
   前記二次電池を加熱する加熱手段と、
   前記二次電池及び前記加熱手段に電力を供給し、前記二次電池を充電し、前記加熱手段を作動させる充電器と、
   前記充電器から、前記二次電池及び前記加熱手段への電力供給量を調整する調整手段とを備え、
   前記調整手段は、
   前記温度センサにより検出される検出温度が、前記外部電源と接続した際の前記充電器の最大出力電力に応じて設定される、前記外部電源と接続した際の前記充電器の最大出力電力により前記二次電池を充電できる閾値温度より低い場合には、前記充電器から出力される電力を前記加熱手段へ供給し、
   前記検出温度が前記閾値温度以上の場合には、前記加熱手段への電力供給を停止し、前記充電器から出力される電力を前記二次電池へ供給する
   ことを特徴とする充電装置。
2. 前記二次電池の電圧を検出する電圧検出手段をさらに備え、
   前記調整手段は、
   前記電圧検出手段により検出される前記二次電池の検出電圧が、前記二次電池の満充電を示す閾値電圧に到達した場合には、前記充電器から最大出力電力を出力し、再度前記加熱手段への電力供給を開始することで、前記最大出力電力より低い電力を前記二次電池に供給する
   ことを特徴とする請求項１に記載の充電装置。
3. 前記調整手段は、
   前記加熱手段への電力供給を再度開始した後に、再び前記電圧検出手段により検出される前記二次電池の検出電圧が、前記二次電池の満充電を示す閾値電圧に到達した場合には、前記充電器の出力電力を低減させることを特徴とする請求項２に記載の充電装置。
4. 前記閾値温度は、
   前記外部電源と接続した際の前記充電器の最大出力電力で規定時間の間、電流を流した時の充電容量が前記二次電池の容量より小さい場合には、第１の閾値温度に設定され、
   前記外部電源と接続した際の前記充電器の最大出力電力で規定時間の間、電流を流した時の充電容量が前記二次電池の容量以上の場合には前記第１の閾値温度より高い第２の閾値温度に設定する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の充電装置。
5. 前記調整手段は、
   前記充電器から前記加熱手段への電力供給を切り換えるスイッチング手段を有し、
   前記温度センサにより検出される前記二次電池の検出温度に応じて、前記スイッチング手段のオン及びオフを切り換えることで、前記充電器から前記二次電池及び前記加熱手段へ供給される電力を調整する
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の充電装置。
6. 前記調整手段は、
   前記外部電源と接続した際の前記充電器の最大出力電力で規定時間の間、電流を流した時の充電容量が前記二次電池の容量に対して小さく、かつ、前記検出温度が前記閾値温度より低い場合には、前記二次電池への充電を停止し、前記充電器から出力される電力を前記加熱手段へ供給し、
   前記外部電源と接続した際の前記充電器の最大出力電力で規定時間の間、電流を流した時の充電容量が前記二次電池の容量に対して小さく、かつ、前記検出温度が前記閾値温度以上の場合には、前記加熱手段への電力供給を停止し、前記充電器から出力される最大出力電力を前記二次電池へ供給する
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の充電装置。

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