JP2017211253A - 並列型の充電装置および該充電装置の校正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも正確な校正が可能な充電装置、および該充電装置における校正方法を提供する。【解決手段】充電装置１の制御部４は、時刻ｔａに電源部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに指令信号を送出して電流の出力を開始させ、暖機期間ｔ１が経過した時刻ｔｂに、電源部３ｂ，３ｃ，３ｄに指令信号を送出して電流の出力を休止させ、検知期間ｔ２の間に第１電源部３ａの電圧信号を読み取り、時刻ｔｃに電源部３ｂ，３ｃ，３ｄに指令信号を送出して電流の出力を再開させ、再暖機期間ｔ３が経過した時刻ｔｄに、電源部３ａ，３ｃ，３ｄに指令信号を送出して電流の出力を休止させ、検知期間ｔ４の間に第２電源部３ｂの電圧信号を読み取り、同様にして第３電源部３ｃおよび第４電源部３ｄの電圧信号を順次読み取ることにより電流の校正を行う。再暖機期間ｔ３は暖機期間ｔ１よりも短い。【選択図】図１

Description

本発明は、互いに並列に接続された複数の電源部を備えた充電装置、および該充電装置の各電源部を校正する校正方法に関する。

近年の二次電池の大容量化に伴い、大電流を出力することができる充電装置の需要が高まってきている。そして、この需要に応えるべく、互いに並列に接続された複数の電源部を備えたタイプの充電装置が種々検討されている。このタイプの充電装置によれば、電源部の数を増加させるだけで、容易に大電流を出力することが可能となる。すなわち、このタイプの充電装置によれば、電源部を再設計することなく、大電流化の要求を満足させることできる。

充電装置は、自分自身が出力する電流を校正する校正機能を有している場合がある。校正は、通常、電源部（複数の電源部を備えている場合は、各電源部）に内蔵されたシャント抵抗に予め定められた電流を通流させたときの電圧降下値と基準電圧値とを比較することにより行われる。電圧降下値が基準電圧値を下回っている場合、電流は低めにずれている。一方、電圧降下値が基準電圧値を上回っている場合、電流は高めにずれている。

ところで、シャント抵抗は、温度によって抵抗値が若干ではあるが変動する。また、電流を通流させると、シャント抵抗の温度は上昇する。このため、校正の正確性を増すためには、電圧降下値の検知の前にシャント抵抗に検知時と同じ量の電流を通流させて、シャント抵抗の温度を飽和点まで上昇させておく必要がある。事前に電流を通流させて温度を安定させることを、本明細書では「暖機」と称する。

校正は、例えば、図３および図４に示したタイミングチャートにしたがって行われる。これらの図において、Ｉｒａ，Ｉｒｂ，Ｉｒｃ，Ｉｒｄは、互いに並列に接続された第１〜第４電源部に設けられたシャント抵抗Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄを通流する電流である。また、ｔ１，ｔ３，ｔ５，ｔ７は暖機期間であり、ｔ２，ｔ４，ｔ６，ｔ８は検知期間である。暖機期間ｔ１，ｔ３，ｔ５，ｔ７は同一の長さを有する。検知期間ｔ２，ｔ４，ｔ６，ｔ８も同一の長さを有する。

図３に示す一例では、暖機期間ｔ１，ｔ３，ｔ５，ｔ７および検知期間ｔ２，ｔ４，ｔ６，ｔ８が時間的に重ならないように配置されている。一方、図４に示す一例では、校正時間を短縮するために、暖機期間ｔ１，ｔ３，ｔ５，ｔ７および検知期間ｔ２，ｔ４，ｔ６，ｔ８が時間的に重なるように配置されている。ただし、図４においても、検知期間ｔ２，ｔ４，ｔ６，ｔ８同士は重ならない。

なお、このようなタイミングチャートは、例えば、特許文献１に開示されている。ただし、特許文献１は、充電装置に関する文献ではない。

特開２０１４−１９６９３１号公報

しかしながら、図４のタイミングチャートにしたがった校正は、検知期間ｔ２，ｔ４，ｔ６，ｔ８における環境が実使用時の環境と相違するため、正確性にやや問題があった。すなわち、実使用においては全ての電源部が同時に動作して熱的に影響を及ぼし合うところ、図４のタイミングチャートでは、特に第４電源部の検知期間ｔ８において他の電源部が動作を停止しており、該他の電源部がシャント抵抗Ｒｄに及ぼす影響が少なくなっているので、電流Ｉｒｄの校正が正確性に欠けるという問題があった。図３のタイミングチャートにも同様の問題がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、従来よりも正確な校正が可能な充電装置、および該充電装置における校正方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る充電装置は、出力する電流に対応する電圧信号を生じさせる電流検知部を有する、互いに並列に接続されたＮ個（ただし、Ｎは２以上の整数）の電源部と、電源部に指令信号を送出して該電源部が出力する電流を制御する制御部とを備えた並列型の充電装置であって、制御部は、（１）第１時刻に、Ｎ個の電源部に指令信号を送出して電流の出力を開始させ、（２）第１時刻から予め定められた暖機期間が経過した第２時刻に、１個の電源部を除くＮ−１個の電源部に指令信号を送出して電流の出力を休止させ、（３）第２時刻と該第２時刻から予め定められた検知期間が経過した第３時刻との間に、該１個の電源部の電圧信号を読み取り、（４）第３時刻に、該Ｎ−１個の電源部に指令信号を送出して電流の出力を再開させ、（５）第３時刻から予め定められた再暖機期間が経過した第４時刻に、該１個の電源部とは別の１個の電源部を除くＮ−１個の電源部に指令信号を送出して電流の出力を休止させ、（６）第４時刻と該第４時刻から検知期間が経過した第５時刻との間に、該別の１個の電源部の電圧信号を読み取り、（７）第５時刻に、該Ｎ−１個の電源部に指令信号を送出して電流の出力を再開させる、ことにより電流の校正を行うよう構成されており、かつ、再暖機期間は暖機期間よりも短いことを特徴とする。

また、上記課題を解決するために、本発明に係る校正方法は、出力する電流に対応する電圧信号を生じさせる電流検知部を有する、互いに並列に接続されたＮ個（ただし、Ｎは２以上の整数）の電源部を備えた並列型の充電装置において、電流を校正する校正方法であって、（１）第１時刻に、Ｎ個の電源部に電流の出力を開始させるステップと、（２）第１時刻から予め定められた暖機期間が経過した第２時刻に、１個の電源部を除くＮ−１個の電源部に電流の出力を休止させるステップと、（３）第２時刻と該第２時刻から予め定められた検知期間が経過した第３時刻との間に、該１個の電源部の電圧信号を読み取るステップと、（４）第３時刻に、該Ｎ−１個の電源部に電流の出力を再開させるステップと、（５）第３時刻から予め定められた再暖機期間が経過した第４時刻に、該１個の電源部とは別の１個の電源部を除くＮ−１個の電源部に電流の出力を休止させるステップと、（６）第４時刻と該第４時刻から検知期間が経過した第５時刻との間に、該別の１個の電源部の電圧信号を読み取るステップと、（７）第５時刻に、該Ｎ−１個の電源部に電流の出力を再開させるステップと、を含み、再暖機期間は暖機期間よりも短いことを特徴とする。

これらの構成によれば、校正される電源部以外の電源部が検知期間の直前まで電流を出力し続けるので、検知期間における環境が従来よりも実使用時の環境に似通ったものとなり、校正の正確性が向上する。なお、校正を行う１個の電源部を除くＮ−１個の電源部の電流の出力を一旦休止させるのは、各電源部の出力が集約された箇所（例えば、充電対象たる二次電池の直前）で各電源部から出力された電流を個別に検知したい場合があるとの事情による。

なお、上記充電装置および校正方法では、電流検知部をシャント抵抗で構成することができるが、これには限定されない。

本発明によれば、従来よりも正確な校正が可能な充電装置、および該充電装置における校正方法を提供することができる。

本発明の実施例に係る充電装置のブロック図である。 本発明の実施例に係る充電装置の校正に関するタイミングチャートであって、（Ａ）は、各電源部の電流検知部を通流する電流を示し、（Ｂ）は、（Ａ）に対応する各電源部の電流検知部の温度を示す。 従来の校正に関するタイミングチャートである。 従来の校正に関する別のタイミングチャートである。

以下、添付図面を参照しながら、本発明に係る充電装置および校正方法の実施例について説明する。

図１に、本発明の実施例に係る充電装置１を示す。同図に示すように、充電装置１は、商用交流電源１０が出力する交流電圧を直流化するＡＣ／ＤＣコンバータ２と、互いに並列に接続された４個の同一の電源部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと、制御部４とを備えている。各電源部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、入力側がＡＣ／ＤＣコンバータ２に接続され、出力側が充電対象としての二次電池１１に接続されている。

４個の電源部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、本発明の電流検知部としてのシャント抵抗Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄを有している。より詳しくは、第１電源部３ａはシャント抵抗Ｒａを有し、第２電源部３ｂはシャント抵抗Ｒｂを有し、第３電源部３ｃはシャント抵抗Ｒｃを有し、第４電源部３ｄはシャント抵抗Ｒｄを有している。シャント抵抗Ｒａには、第１電源部３ａが二次電池１１に向けて出力する電流が通流する。他のシャント抵抗Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄについても同様である。

制御部４は、各電源部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに指令信号を送出することにより該各電源部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが出力する電流を制御する。具体的には、制御部４は、４個の電源部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの全部に指令信号を送出して電流の出力を一斉に開始／停止させたり、電源部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄのいずれかに個別に指令信号を送出して該電源部の電流の出力だけを開始／停止させたりすることができる。もちろん、制御部４は、電流値も指令することができる。

また、制御部４は、任意のタイミングで各電源部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄのシャント抵抗Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄにおける電圧降下値（言い換えると、シャント抵抗Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄが生じさせた電圧信号）を読み取り、読み取った値と基準電圧値とを比較した結果を記憶部５に格納することもできる。例えば、第１電源部３ａに１０［Ａ］の電流を出力させているときにシャント抵抗Ｒａの電圧降下値が９．８［Ａ］に対応する値を示している場合、制御部４は、−０．２［Ａ］または９８［％］を記憶部５に格納する。制御部４は、実使用時に、記憶部５に格納された情報に基づいて補正した指令信号を各電源部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに送出する。

図２に、充電装置１の校正に関するタイミングチャートを示す。同図（Ａ）は、各電源部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄのシャント抵抗Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄを通流する電流Ｉｒａ，Ｉｒｂ，Ｉｒｃ，Ｉｒｄを示し、同図（Ｂ）は、（Ａ）に対応するシャント抵抗Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄの温度Ｔｒａ，Ｔｒｂ，Ｔｒｃ，Ｔｒｄを示す。

制御部４は、まず、時刻ｔａにおいて、各電源部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに指令信号を送出して該電源部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに電流Ｉｒａ，Ｉｒｂ，Ｉｒｃ，Ｉｒｄの出力を開始させる。これにより、シャント抵抗Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄの温度Ｔｒａ，Ｔｒｂ，Ｔｒｃ，Ｔｒｄは、飽和点に向かって上昇を始める。

時刻ｔａから予め定められた暖機期間ｔ１が経過した時刻ｔｂにおいて、制御部４は、第１電源部３ａを除く３個の電源部３ｂ，３ｃ，３ｄに指令信号を送出して電流Ｉｒｂ，Ｉｒｃ，Ｉｒｄの出力を休止させる。これにより、シャント抵抗Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄの温度Ｔｒｂ，Ｔｒｃ，Ｔｒｄは、緩やかに下降を始める。このように、第１電源部３ａの電流Ｉｒａを校正する際に他の電源部３ｂ，３ｃ，３ｄの電流Ｉｒｂ，Ｉｒｃ，Ｉｒｄの出力を休止させるのは、本校正と並行して、各電源部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの出力が集約された箇所、言い換えると電流Ｉｒａ，Ｉｒｂ，Ｉｒｃ，Ｉｒｄが合流する箇所で校正中の電源部（第１電源部３ａ）の電流（電流Ｉｒａ）を個別に検知したい場合があるからである。

時刻ｔｂから始まる検知期間ｔ２において、制御部４は、シャント抵抗Ｒａの電圧降下値を読み取り、これと基準電圧値とを比較した結果を記憶部５に格納する。このとき、温度Ｔｒｂ，Ｔｒｃ，Ｔｒｄは、時刻ｔｂにおける温度からほとんど低下していない。このため、シャント抵抗Ｒａの電圧降下値の読み取りは、電源部３ｂ，３ｃ，３ｄが電流を出力し続けている場合と同等の環境において行われる。

検知期間ｔ２が経過した時刻ｔｃにおいて、制御部４は、３個の電源部３ｂ，３ｃ，３ｄに指令信号を送出して電流Ｉｒｂ，Ｉｒｃ，Ｉｒｄの出力を再開させる。これにより、温度Ｔｒｂ，Ｔｒｃ，Ｔｒｄが、時刻ｔｄまでの間に飽和点に復帰する。なお、第１電源部３ａの校正（電流Ｉｒａの検知）が終了した後にも電流Ｉｒａを出力させるのは、電流Ｉｒｂ（Ｉｒｃ，Ｉｒｄ）を検知する際の環境を実使用時の環境に近づけるためである。実使用においては、全電源部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが同一条件で電流を出力することが多いところ、この構成によれば、ある電源部（例えば、第２電源部３ｂ）の校正の直前まで当該電源部を除く他の電源部（例えば、電源部３ａ，３ｃ，３ｄ）において暖機が継続されるので、実使用に近い温度環境が保たれ、校正の正確性が向上する。

前述の通り、検知期間ｔ２の間に、温度Ｔｒｂ，Ｔｒｃ，Ｔｒｄは僅かにしか低下しない。したがって、時刻ｔｃから時刻ｔｄまでの期間ｔ３（以下、「再暖機期間」という）は、暖機期間ｔ１よりも遙かに短くてもよく、これにより、図３に示す従来の校正よりも校正時間が大幅に短縮される。

時刻ｔｄにおいて、制御部４は、第２電源部３ｂを除く３個の電源部３ａ，３ｃ，３ｄに指令信号を送出して電流Ｉｒａ，Ｉｒｃ，Ｉｒｄの出力を休止させる。これにより、シャント抵抗Ｒａ，Ｒｃ，Ｒｄの温度Ｔｒａ，Ｔｒｃ，Ｔｒｄは、緩やかに下降を始める。

時刻ｔｄから始まる検知期間ｔ４において、制御部４は、シャント抵抗Ｒｂの電圧降下値を読み取り、これと基準電圧値とを比較した結果を記憶部５に格納する。このとき、温度Ｔｒａ，Ｔｒｃ，Ｔｒｄは、時刻ｔｄにおける温度からほとんど低下していない。このため、シャント抵抗Ｒｂの電圧降下値の読み取りは、電源部３ａ，３ｃ，３ｄが電流を出力し続けている場合と同等の環境において行われる。

検知期間ｔ４が経過した時刻ｔｅにおいて、制御部４は、３個の電源部３ａ，３ｃ，３ｄに指令信号を送出して電流Ｉｒａ，Ｉｒｃ，Ｉｒｄの出力を再開させる。これにより、温度Ｔｒａ，Ｔｒｃ，Ｔｒｄが、時刻ｔｆまでの間に飽和点に復帰する。

同様にして、第３電源部３ｃのシャント抵抗Ｒｃおよび第４電源部３ｄのシャント抵抗Ｒｄの電圧降下値の読み取りが順次行われ、校正は終了する。

なお、検知期間ｔ２，ｔ４，ｔ６，ｔ８の長さは同一である。また、再暖機期間ｔ３，ｔ５，ｔ７の長さも同一である。

以上のように、本発明に係る充電装置および校正方法では、検知期間（例えば、検知期間ｔ４）において他の電源部（例えば、電源部３ａ，３ｃ，３ｄ）の電流の出力が休止されるが、その直前までは他の電源部が電流を出力し続ける。このため、本発明によれば、他の電源部が電流を出力し続けている場合と同等の環境で電圧降下値の読み取りを行うことができ、校正の正確性を向上させることできる。

なお、本発明の構成は、上記実施例の構成に限定されるものではない。

例えば、シャント抵抗は、通流する電流に対応する電圧信号を生じさせる電流検知部の一例に過ぎず、同等の機能を有する回路または素子に置き換えることができる。

また、互いに並列に接続された電源部の数は４に限定されず、２以上の整数であってもよい。

１ 充電装置
２ ＡＣ／ＤＣコンバータ
３ａ 第１電源部
３ｂ 第２電源部
３ｃ 第３電源部
３ｄ 第４電源部
４ 制御部
５ 記憶部
１０ 商用交流電源
１１ 二次電池
Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄ シャント抵抗（電流検知部）

Claims (4)

1. 出力する電流に対応する電圧信号を生じさせる電流検知部を有する、互いに並列に接続されたＮ個（ただし、Ｎは２以上の整数）の電源部と、前記電源部に指令信号を送出して該電源部が出力する電流を制御する制御部とを備えた並列型の充電装置であって、
   前記制御部は、
   （１）第１時刻に、前記Ｎ個の電源部に前記指令信号を送出して前記電流の出力を開始させ、
   （２）前記第１時刻から予め定められた暖機期間が経過した第２時刻に、１個の前記電源部を除くＮ−１個の前記電源部に前記指令信号を送出して前記電流の出力を休止させ、
   （３）前記第２時刻と該第２時刻から予め定められた検知期間が経過した第３時刻との間に、前記１個の電源部の前記電圧信号を読み取り、
   （４）前記第３時刻に、前記Ｎ−１個の電源部に前記指令信号を送出して前記電流の出力を再開させ、
   （５）前記第３時刻から予め定められた再暖機期間が経過した第４時刻に、前記１個の電源部とは別の１個の前記電源部を除くＮ−１個の前記電源部に前記指令信号を送出して前記電流の出力を休止させ、
   （６）前記第４時刻と該第４時刻から前記検知期間が経過した第５時刻との間に、前記別の１個の電源部の前記電圧信号を読み取り、
   （７）前記第５時刻に、前記Ｎ−１個の電源部に前記指令信号を送出して前記電流の出力を再開させる、
   ことにより前記電流の校正を行うよう構成されており、かつ、前記再暖機期間は前記暖機期間よりも短いことを特徴とする充電装置。
2. 前記電流検知部は、シャント抵抗であることを特徴とする請求項１に記載の充電装置。
3. 出力する電流に対応する電圧信号を生じさせる電流検知部を有する、互いに並列に接続されたＮ個（ただし、Ｎは２以上の整数）の電源部を備えた並列型の充電装置において、前記電流を校正する校正方法であって、
   （１）第１時刻に、前記Ｎ個の電源部に前記電流の出力を開始させるステップと、
   （２）前記第１時刻から予め定められた暖機期間が経過した第２時刻に、１個の前記電源部を除くＮ−１個の前記電源部に前記電流の出力を休止させるステップと、
   （３）前記第２時刻と該第２時刻から予め定められた検知期間が経過した第３時刻との間に、前記１個の電源部の前記電圧信号を読み取るステップと、
   （４）前記第３時刻に、前記Ｎ−１個の電源部に前記電流の出力を再開させるステップと、
   （５）前記第３時刻から予め定められた再暖機期間が経過した第４時刻に、前記１個の電源部とは別の１個の前記電源部を除くＮ−１個の前記電源部に前記電流の出力を休止させるステップと、
   （６）前記第４時刻と該第４時刻から前記検知期間が経過した第５時刻との間に、前記別の１個の電源部の前記電圧信号を読み取るステップと、
   （７）前記第５時刻に、前記Ｎ−１個の電源部に前記電流の出力を再開させるステップと、
   を含み、前記再暖機期間は前記暖機期間よりも短いことを特徴とする校正方法。
4. 前記電流検知部として、シャント抵抗を使用することを特徴とする請求項３に記載の校正方法。

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