JP6123046B2 - 充電電流制御回路 - Google Patents

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Description

本発明は、定電流源から蓄電池に供給される充電電流を制御する充電電流制御回路に関する。
従来、リチウムイオン電池といった、充電と放電とを繰り返すことのできる電池(以下、「蓄電池」と称する。)が、様々な機器や装置で用いられている。この蓄電池は、定電流源から供給される充電電流により充電され、充電電流は、充電電流制御回路により制御される。定電流源としては、例えば太陽電池が適用される(例えば、特許文献1参照)。
図11は、太陽電池の電流電圧特性を示す図である。太陽電池から出力される定電流は、太陽電池から出力される電圧が高くなるに従って、減少する。
図12は、従来例に係る充電電流制御回路100の回路図である。充電電流制御回路100は、定電流源としての太陽電池PVから蓄電池BATに供給される充電電流Ichgを制御する。この充電電流制御回路100は、電圧測定部110および電流制御部120を備える。
電圧測定部110は、蓄電池BATの電圧を測定する。
電流制御部120は、電圧測定部110により測定された電圧に応じて充電電流Ichgを制御する。この電流制御部120は、スイッチング制御部121と、NチャネルMOSFETで構成されるスイッチ素子Qと、を備える。
スイッチ素子Qは、太陽電池PVと並列接続される。スイッチ素子Qがオフ状態である場合には、太陽電池PVから出力された電流Ipvが、ダイオードDを介して蓄電池BATに供給され、蓄電池BATが充電される。一方、スイッチ素子Qがオン状態である場合には、電流Ipvの全てが抵抗値の低いオン状態のスイッチ素子Qを流れるため、蓄電池BATに流れる充電電流Ichgがゼロになり、蓄電池BATの充電が停止される。スイッチ素子Qのオンオフは、スイッチング制御部121により制御される。
スイッチング制御部121には、満充電の状態である場合の蓄電池BATの電圧が、閾値電圧として予め記憶されている。そして、スイッチング制御部121は、電圧測定部110により測定された電圧が閾値電圧より低い場合には、蓄電池BATが満充電の状態ではないとして、スイッチ素子Qをオフ状態にする。一方、電圧測定部110により測定された電圧が閾値電圧以上である場合には、蓄電池BATが満充電の状態であるとして、スイッチ素子Qをオン状態にする。
これによれば、蓄電池BATが満充電の状態になると、スイッチ素子Qがオン状態になり、充電電流Ichgがゼロになる。このため、蓄電池BATが過充電の状態になってしまうのを防止できる。
特開平8−84443号公報
図13および図14は、リン酸鉄リチウムイオン電池の内部インピーダンス特性を示す図である。図13、14において、縦軸は、リン酸鉄リチウムイオン電池の内部インピーダンスを示す。図13において、横軸は、リン酸鉄リチウムイオン電池の充電量を示し、図14において、横軸は、リン酸鉄リチウムイオン電池の温度を示す。
図13、14に示されるように、特に充電量が少ない場合に、蓄電池BATの温度が低いほど内部インピーダンスが高くなる。このため、蓄電池BATが低温である場合に、蓄電池BATに充電電流Ichgが供給されると、内部インピーダンスの両端に生じる電位差が大きくなり、満充電の状態ではないにもかかわらず、電圧測定部110で測定される蓄電池BATの電圧が閾値電圧以上になってしまうおそれがある。
満充電の状態ではないにもかかわらず蓄電池BATの電圧が閾値電圧以上になると、スイッチング制御部121は、上述のようにスイッチ素子Qをオン状態にして、充電を停止する。すると、内部インピーダンスの両端に生じていた電位差がなくなるので、蓄電池BATの電圧は、閾値電圧より低くなる。蓄電池BATの電圧が閾値電圧より低くなると、スイッチング制御部121は、スイッチ素子Qをオフ状態にして、充電を再開する。
以上のように、従来例に係る充電電流制御回路100では、蓄電池BATの温度が低下すると、蓄電池BATが満充電になる前に、スイッチ素子Qがオン状態とオフ状態とを繰り返し、頻繁にスイッチングしてしまう。
そこで、本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、蓄電池の温度が低下しても、蓄電池の過充電を防止するために設けられたスイッチ素子が頻繁にスイッチングしてしまうのを抑制できる充電電流制御回路を提供することを目的とする。
本発明は、上述の課題を解決するために、以下の事項を提案している。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
(1) 本発明は、定電流源(例えば、図1の太陽電池PV1、PV2に相当)から蓄電池(例えば、図1の蓄電池BATに相当)に供給される充電電流(例えば、図1の充電電流Ichgに相当)を制御する充電電流制御回路(例えば、図1の充電電流制御回路1に相当)であって、前記蓄電池の電圧を測定する電圧測定手段(例えば、図1の電圧測定部10に相当)と、前記蓄電池の温度を測定する温度測定手段(例えば、図1の温度測定部20に相当)と、前記電圧測定手段により測定された電圧と、前記温度測定手段により測定された温度と、に応じて前記充電電流を制御する電流制御手段(例えば、図1の電流制御部30に相当)と、を備えることを特徴とする充電電流制御回路を提案している。
この発明によれば、電圧測定手段により蓄電池の電圧を測定し、電流制御手段により、電圧測定手段で測定された電圧に応じて充電電流を制御することとした。このため、蓄電池の電圧により蓄電池が満充電の状態にあるか否かを判別し、満充電の状態であると判別した場合には、充電電流を減少させることができる。したがって、蓄電池が過充電の状態になってしまうのを防止できる。
また、この発明によれば、温度測定手段により蓄電池の温度を測定し、電流制御手段により、温度測定手段で測定された温度に応じて充電電流を制御することとした。このため、蓄電池の温度が低下した際に、充電電流を減少させることができる。これによれば、蓄電池の内部インピーダンスの両端に生じる電位差が小さくなるので、蓄電池が低温である場合に、満充電の状態ではないにもかかわらず蓄電池の電圧が閾値電圧以上になってしまうのを抑制できる。よって、蓄電池の過充電を防止するためにスイッチを設けた場合に、このスイッチが頻繁にスイッチングしてしまうのを抑制できる。
(2) 本発明は、(1)の充電電流制御回路において、前記定電流源は複数存在し、前記電流制御手段は、前記複数の定電流源と対に設けられた複数のスイッチ素子(例えば、図1のスイッチSW1、SW2に相当)と、前記電圧測定手段により測定された電圧と、前記温度測定手段により測定された温度と、に応じて、前記複数のスイッチ素子のそれぞれのオンオフを制御するスイッチング制御手段(例えば、図1のスイッチング制御部31に相当)と、を備えることを特徴とする充電電流制御回路を提案している。
この発明によれば、(1)の充電電流制御回路において、スイッチング制御手段により、電圧測定手段で測定された電圧と、温度測定手段で測定された温度とに応じて、複数の定電流源と対に設けられた複数のスイッチ素子のそれぞれのオンオフを制御することとした。このため、複数のスイッチ素子のそれぞれのオンオフを制御することで、複数の定電流源のそれぞれから出力される定電流を蓄電池に供給するか否かを制御することができる。したがって、上述した効果と同様の効果を奏することができる。
(3) 本発明は、(2)の充電電流制御回路において、前記複数のスイッチ素子のそれぞれは、前記複数の定電流源のうち対に設けられたものと直列接続されて直列接続部(例えば、図1のスイッチSW1および太陽電池PV1に相当)を構成し、前記直列接続部同士は、並列接続されることを特徴とする充電電流制御回路を提案している。
この発明によれば、(2)の充電電流制御回路において、対に設けられたスイッチ素子と定電流源とを直列接続して直列接続部を構成し、これら直列接続部同士を並列接続することとした。このため、上述した効果と同様の効果を奏することができる。
(4) 本発明は、(3)の充電電流制御回路において、前記複数の定電流源(例えば、図2の太陽電池PV1〜PV3に相当)のそれぞれから出力される定電流値は、互いに等しく、前記スイッチング制御手段は、前記電圧測定手段により測定された電圧が予め定められた閾値電圧より低い場合には、前記温度測定手段により測定された温度が低下するに従って、前記複数のスイッチ素子のうちオン状態であるものの数を減少させ、前記電圧測定手段により測定された電圧が前記閾値電圧以上である場合には、前記複数のスイッチ素子の全てをオフ状態にすることを特徴とする充電電流制御回路を提案している。
この発明によれば、(3)の充電電流制御回路において、電圧測定手段で測定された電圧が閾値電圧以上である場合には、複数のスイッチ素子の全てをオフ状態にすることとした。このため、蓄電池の電圧が閾値電圧以上である場合に、充電電流をゼロにすることができ、上述した効果と同様の効果を奏することができる。
また、この発明によれば、(3)の充電電流制御回路において、電圧測定手段で測定された電圧が閾値電圧より低い場合には、温度測定手段で測定された温度が低下するに従って、複数のスイッチ素子のうちオン状態であるものの数を減少させることとした。このため、蓄電池の温度が低下するに従って、充電電流を段階的に減少させることができ、上述した効果と同様の効果を奏することができる。
また、この発明によれば、(3)の充電電流制御回路において、上述のように充電電流を段階的に減少させることができる。このため、蓄電池の温度に応じて細かく充電電流を制御できるので、低温下であっても蓄電池を満充電の状態にすることができる。
(5) 本発明は、(3)の充電電流制御回路において、前記電流制御手段は、前記スイッチ素子をn個備え(nは、n≧2を満たす整数)(例えば、図3のスイッチSW1〜SW3に相当)、予め定められた電流値をIrefとすると、m番目(mは、1≦m≦nを満たす任意の整数)の前記定電流源から出力される定電流値Ipvmは、下記数式(1)で表され、前記スイッチング制御手段は、前記電圧測定手段により測定された電圧が予め定められた閾値電圧より低い場合には、前記温度測定手段により測定された温度に応じて、前記n個のスイッチ素子のそれぞれのオンオフを制御し、前記電圧測定手段により測定された電圧が前記閾値電圧以上である場合には、前記複数のスイッチ素子の全てをオフ状態にすることを特徴とする充電電流制御回路を提案している。
Figure 0006123046
この発明によれば、(3)の充電電流制御回路において、電圧測定手段で測定された電圧が閾値電圧以上である場合には、複数のスイッチ素子の全てをオフ状態にすることとした。このため、蓄電池の電圧が閾値電圧以上である場合に、充電電流をゼロにすることができ、上述した効果と同様の効果を奏することができる。
また、この発明によれば、(3)の充電電流制御回路において、電圧測定手段で測定された電圧が閾値電圧より低い場合には、温度測定手段により測定された温度に応じて、n個のスイッチ素子のそれぞれのオンオフを制御することとした。このため、蓄電池の温度が低下するに従って、充電電流を段階的に減少させることができ、上述した効果と同様の効果を奏することができる。
また、この発明によれば、(3)の充電電流制御回路において、m番目の定電流源から出力される定電流値Ipvmは、数式(1)で表されるものとした。このため、n個のスイッチ素子について、オン状態であるものとオフ状態であるものとを変化させることによって、充電電流を多様に制御できる。したがって、スイッチ素子を増加させることなく、低温下であっても蓄電池を満充電の状態にすることができる。
(6) 本発明は、(2)の充電電流制御回路について、前記複数のスイッチ素子のそれぞれは、前記複数の定電流源のうち対に設けられたものと並列接続されて並列接続部(例えば、図7のスイッチ素子Q1および太陽電池PV1に相当)を構成し、前記並列接続部同士は、並列接続されることを特徴とする充電電流制御回路を提案している。
この発明によれば、(2)の充電電流制御回路において、対に設けられたスイッチ素子と定電流源とを並列接続して並列接続部を構成し、これら並列接続部同士を並列接続することとした。このため、上述した効果と同様の効果を奏することができる。
(7) 本発明は、(6)の充電電流制御回路において、前記複数の定電流源(例えば、図8の太陽電池PV1〜PV3に相当)のそれぞれから出力される定電流値は、互いに等しく、前記スイッチング制御手段は、前記電圧測定手段により測定された電圧が予め定められた閾値電圧より低い場合には、前記温度測定手段により測定された温度が低下するに従って、前記複数のスイッチ素子のうちオン状態であるものの数を増加させ、前記電圧測定手段により測定された電圧が前記閾値電圧以上である場合には、前記複数のスイッチ素子の全てをオン状態にすることを特徴とする充電電流制御回路を提案している。
この発明によれば、(6)の充電電流制御回路において、電圧測定手段で測定された電圧が閾値電圧以上である場合には、複数のスイッチ素子の全てをオン状態にすることとした。このため、蓄電池の電圧が閾値電圧以上である場合に、充電電流をゼロにすることができ、上述した効果と同様の効果を奏することができる。
また、この発明によれば、(6)の充電電流制御回路において、電圧測定手段で測定された電圧が閾値電圧より低い場合には、温度測定手段で測定された温度が低下するに従って、複数のスイッチ素子のうちオン状態であるものの数を増加させることとした。このため、蓄電池の温度が低下するに従って、充電電流を段階的に減少させることができ、上述した効果と同様の効果を奏することができる。
また、この発明によれば、(6)の充電電流制御回路において、上述のように充電電流を段階的に減少させることができる。このため、蓄電池の温度に応じて細かく充電電流を制御できるので、短時間で蓄電池を満充電の状態にすることも可能となる。
(8) 本発明は、(6)の充電電流制御回路において、前記電流制御手段は、前記スイッチ素子をn個備え(nは、n≧2を満たす整数)(例えば、図9のスイッチ素子Q1〜Q3に相当)、予め定められた電流値をIrefとすると、m番目(mは、1≦m≦nを満たす任意の整数)の前記定電流源から出力される定電流値Ipvmは、下記数式(2)で表され、前記スイッチング制御手段は、前記電圧測定手段により測定された電圧が予め定められた閾値電圧より低い場合には、前記温度測定手段により測定された温度に応じて、前記n個のスイッチ素子のそれぞれのオンオフを制御し、前記電圧測定手段により測定された電圧が前記閾値電圧以上である場合には、前記複数のスイッチ素子の全てをオフ状態にすることを特徴とする充電電流制御回路を提案している。
Figure 0006123046
を提案している。
この発明によれば、(6)の充電電流制御回路において、電圧測定手段で測定された電圧が閾値電圧以上である場合には、複数のスイッチ素子の全てをオフ状態にすることとした。このため、蓄電池の電圧が閾値電圧以上である場合に、充電電流をゼロにすることができ、上述した効果と同様の効果を奏することができる。
また、この発明によれば、(6)の充電電流制御回路において、電圧測定手段で測定された電圧が閾値電圧より低い場合には、温度測定手段で測定された温度に応じて、n個のスイッチ素子のそれぞれのオンオフを制御することとした。このため、蓄電池の温度が低下するに従って、充電電流を段階的に減少させることができ、上述した効果と同様の効果を奏することができる。
また、この発明によれば、(6)の充電電流制御回路において、m番目の定電流源から出力される定電流値Ipvmは、数式(2)で表されるものとした。このため、n個のスイッチ素子について、オン状態であるものとオフ状態であるものとを変化させることによって、充電電流を多様に制御できる。したがって、スイッチ素子を増加させることなく、低温下であっても蓄電池を満充電の状態にすることができる。
(9) 本発明は、(1)の充電電流制御回路について、前記電流制御手段は、スイッチ素子(例えば、図4のスイッチ素子Qに相当)を有し、前記定電流源と並列接続される第1のシャント回路部と、スイッチ素子(例えば、図4のスイッチ素子Q1に相当)と、当該スイッチ素子に直列接続された抵抗(例えば、図4の抵抗R1に相当)と、を有し、前記定電流源と並列接続される第2のシャント回路部と、前記電圧測定手段により測定された電圧と、前記温度測定手段により測定された温度と、に応じて、前記第1のシャント回路部に設けられたスイッチ素子と、前記第2のシャント回路部に設けられたスイッチ素子と、のそれぞれのオンオフを制御するスイッチング制御手段と、を備えることを特徴とする充電電流制御回路を提案している。
この発明によれば、(1)の充電電流制御回路において、電流制御手段に第1のシャント回路部を設けた。このため、蓄電池の電圧が閾値電圧以上である場合に、第1のシャント回路部に設けられたスイッチ素子をオン状態にすることによって、充電電流をゼロにすることができ、上述した効果と同様の効果を奏することができる。
また、この発明によれば、(1)の充電電流制御回路において、電流制御手段に第2のシャント回路部を設けた。このため、蓄電池の温度の低下に応じて、第2のシャント回路部に設けられたスイッチ素子をオン状態にすることによって、充電電流を減少させることができ、上述した効果と同様の効果を奏することができる。
(10) 本発明は、(9)の充電電流制御回路において、前記第1のシャント回路部を1つ備える(例えば、図5のスイッチ素子Qに相当)とともに、前記第2のシャント回路部を複数備え(例えば、図5のスイッチ素子Q1および抵抗R1と、スイッチ素子Q2および抵抗R2と、に相当)、前記複数の第2のシャント回路部のそれぞれに設けられた抵抗の抵抗値は、互いに等しく、前記電圧測定手段により測定された電圧が予め定められた閾値電圧より低い場合には、前記第1のシャント回路部に設けられたスイッチ素子をオフ状態にするとともに、前記温度測定手段により測定された温度が低下するに従って、前記複数の第2のシャント回路部に設けられた複数のスイッチ素子のうちオン状態であるものの数を増加させ、前記電圧測定手段により測定された電圧が前記閾値電圧以上である場合には、前記第1のシャント回路部に設けられたスイッチ素子をオン状態にすることを特徴とする充電電流制御回路を提案している。
この発明によれば、(9)の充電電流制御回路において、電圧測定手段で測定された電圧が閾値電圧以上である場合には、第1のシャント回路部に設けられたスイッチ素子をオン状態にすることとした。このため、蓄電池の電圧が閾値電圧以上である場合に、充電電流をゼロにすることができ、上述した効果と同様の効果を奏することができる。
また、この発明によれば、(9)の充電電流制御回路において、電圧測定手段で測定された電圧が閾値電圧より低い場合には、第1のシャント回路部に設けられたスイッチ素子をオフ状態にするとともに、温度測定手段で測定された温度が低下するに従って、複数の第2のシャント回路部に設けられた複数のスイッチ素子のうちオン状態であるものの数を増加させることとした。このため、蓄電池の温度が低下するに従って、充電電流を段階的に減少させることができ、上述した効果と同様の効果を奏することができる。
また、この発明によれば、(9)の充電電流制御回路において、上述のように充電電流を段階的に減少させることができる。このため、蓄電池の温度に応じて細かく充電電流を制御できるので、低温下であっても蓄電池を満充電の状態にすることができる。
(11) 本発明は、(9)の充電電流制御回路において、前記第2のシャント回路部をn個備え(nは、n≧2を満たす整数)(例えば、図6のスイッチ素子Q1および抵抗R1と、スイッチ素子Q2および抵抗R2と、に相当)、予め定められた抵抗値をRrefとすると、前記n個の第2のシャント回路部それぞれに設けられたn個の抵抗のうち、m番目(mは、1≦m≦nを満たす任意の整数)の抵抗の抵抗値Rmは、下記数式(3)で表され、前記スイッチング制御手段は、前記電圧測定手段により測定された電圧が予め定められた閾値電圧より低い場合には、前記第1のシャント回路部に設けられたスイッチ素子をオフ状態にするとともに、前記温度測定手段により測定された温度に応じて、前記n個の第2のシャント回路部に設けられたn個のスイッチ素子のそれぞれのオンオフを制御し、前記電圧測定手段により測定された電圧が前記閾値電圧以上である場合には、前記第1のシャント回路部に設けられたスイッチ素子をオン状態にすることを特徴とする充電電流制御回路を提案している。
Figure 0006123046
この発明によれば、(9)の充電電流制御回路において、電圧測定手段で測定された電圧が閾値電圧以上である場合には、第1のシャント回路部に設けられたスイッチ素子をオン状態にすることとした。このため、蓄電池の電圧が閾値電圧以上である場合に、充電電流をゼロにすることができ、上述した効果と同様の効果を奏することができる。
また、この発明によれば、(9)の充電電流制御回路において、電圧測定手段で測定された電圧が閾値電圧より低い場合には、第1のシャント回路部に設けられたスイッチ素子をオフ状態にするとともに、温度測定手段で測定された温度に応じて、n個の第2のシャント回路部に設けられたn個のスイッチ素子のそれぞれのオンオフを制御することとした。このため、蓄電池の温度が低下するに従って、充電電流を段階的に減少させることができ、上述した効果と同様の効果を奏することができる。
また、この発明によれば、(9)の充電電流制御回路において、m番目の定電流源から出力される定電流値Ipvmは、数式(3)で表されるものとした。このため、n個のスイッチ素子について、オン状態であるものとオフ状態であるものとを変化させることによって、充電電流を多様に制御できる。したがって、スイッチ素子を増加させることなく、低温下において蓄電池を満充電の状態にすることができる。
(12) 本発明は、(1)の充電電流制御回路において、複数の前記定電流源(例えば、図10の太陽電池PV1〜PV3に相当)が直列接続され、前記電流制御手段は、前記複数の定電流源と対に設けられた複数のスイッチ素子(例えば、図10のスイッチSW1〜SW3に相当)と、前記電圧測定手段により測定された電圧と、前記温度測定手段により測定された温度と、に応じて、前記複数のスイッチ素子のそれぞれのオンオフを制御するスイッチング制御手段(例えば、図10のスイッチング制御部31Iに相当)と、を備え、前記複数のスイッチ素子のそれぞれは、前記複数の定電流源のうち対に設けられたものと並列接続されることを特徴とする充電電流制御回路を提案している。
この発明によれば、(1)の充電電流制御回路において、電圧測定手段で測定された電圧と、温度測定手段により測定された温度と、に応じて、複数のスイッチ素子のそれぞれのオンオフを制御することとした。このため、上述した効果と同様の効果を奏することができる。
本発明によれば、蓄電池が過充電の状態になってしまうのを防止できるとともに、蓄電池の過充電を防止するために設けられたスイッチが頻繁にスイッチングしてしまうのを抑制できる。
本発明の第1実施形態に係る充電電流制御回路の回路図である。 本発明の第2実施形態に係る充電電流制御回路の回路図である。 本発明の第3実施形態に係る充電電流制御回路の回路図である。 本発明の第4実施形態に係る充電電流制御回路の回路図である。 本発明の第5実施形態に係る充電電流制御回路の回路図である。 本発明の第6実施形態に係る充電電流制御回路の回路図である。 本発明の第7実施形態に係る充電電流制御回路の回路図である。 本発明の第8実施形態に係る充電電流制御回路の回路図である。 本発明の第9実施形態に係る充電電流制御回路の回路図である。 本発明の第10実施形態に係る充電電流制御回路の回路図である。 従来例に係る充電電流制御回路の回路図である。 太陽電池の電流電圧特性を示す図である。 リン酸鉄リチウムイオン電池の内部インピーダンス特性を示す図である。 リン酸鉄リチウムイオン電池の内部インピーダンス特性を示す図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて、詳細に説明する。なお、以下の実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素などとの置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組み合わせを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、以下の実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る充電電流制御回路1の回路図である。充電電流制御回路1は、定電流源としての太陽電池PV1、PV2からそれぞれ発生される電流Ipv1、Ipv2に基づく蓄電池BATに供給される充電電流Ichg(=Ipv1+Ipv2)を制御する。この充電電流制御回路1は、電圧測定部10、温度測定部20、および電流制御部30を備える。
なお、本実施形態において、太陽電池PV1、PV2の電流発生能力は同程度であるものとし、太陽電池PV1が発生し得る電流Ipv1と、太陽電池PV2が発生し得る電流Ipv2とは、等しいものとする。また、電流Ipv1、Ipv2の合計値は、図12におけるIpvに等しいものとする。つまり、太陽電池PV1、PV2は、図12における太陽電池PVを複数(2つ)に分割して制御しているものに相当する。
電圧測定部10は、蓄電池BATの電圧を測定し、温度測定部20は、蓄電池BATの温度を測定する。なお、本実施形態では、蓄電池BATは、1つの電池セルで構成される場合と、所定の蓄電容量の電池セルを複数個接続した組電池で構成される場合と、を含むものとする。
電流制御部30は、電圧測定部10により測定された電圧と、温度測定部20により測定された温度と、に応じて充電電流Ichgを制御する。この電流制御部30は、スイッチング制御部31と、スイッチSW1、SW2と、を備える。
スイッチSW1は、太陽電池PV1と対に設けられ、太陽電池PV1と直列接続される。スイッチSW1がオン状態であれば、太陽電池PV1から出力された電流Ipv1が、ダイオードD4を介して蓄電池BATに供給される。
スイッチSW2は、太陽電池PV2と対に設けられ、太陽電池PV2と直列接続される。スイッチSW2がオン状態であれば、太陽電池PV2から出力された電流Ipv2が、ダイオードD4を介して蓄電池BATに供給される。
スイッチSW1および太陽電池PV1を直列接続したものと、スイッチSW2および太陽電池PV2を直列接続したものとは、並列接続される。これらスイッチSW1、SW2のオンオフは、スイッチング制御部31により制御される。
スイッチング制御部31には、メモリやレジスタなどで構成される記憶手段が内蔵されており、この記憶手段には、閾値電圧として、満充電の状態である場合の蓄電池BATの電圧が記憶されているとともに、閾値温度として、予め定められた温度が記憶されている。この予め定められた温度の値は、例えば、図12のスイッチ素子Q1が頻繁にスイッチングしてしまうような、蓄電池BATにおける内部インピーダンスの上昇が起こる温度になることを検出可能な値に設定される。上述の閾値電圧および閾値温度は、本発明の充電電流制御回路および蓄電池BATが搭載される機器やシステムの設置環境に応じて任意に設定できることが好ましい。
このスイッチング制御部31は、電圧測定部10により測定された電圧が閾値電圧より低く、かつ、温度測定部20により測定された温度が閾値温度以上である場合には、スイッチSW1、SW2をともにオン状態にする。また、電圧測定部10により測定された電圧が閾値電圧より低く、かつ、温度測定部20により測定された温度が閾値温度より低い場合には、スイッチSW1、SW2のうち、一方をオン状態にするとともに他方をオフ状態にする。一方、電圧測定部10により測定された電圧が閾値電圧以上である場合には、スイッチSW1、SW2をともにオフ状態にする。
これによれば、蓄電池BATの電圧が閾値電圧より低い場合には、蓄電池BATの温度が閾値温度より低くなると、充電電流Ichgが減少する。また、蓄電池BATの電圧が閾値電圧以上である場合には、充電電流Ichgがゼロになる。
なお、本実施形態では、電流Ipv1の電流値と、電流Ipv2の電流値とは、上述のように等しいため、蓄電池BATの電圧が閾値電圧より低い場合に、蓄電池BATの温度が閾値温度より低くなると、蓄電池BATの温度が閾値温度以上である場合と比べて、充電電流Ichgが半分になる。
以上の充電電流制御回路1によれば、以下の効果を奏することができる。
充電電流制御回路1は、電圧測定部10で測定された蓄電池BATの電圧を、閾値電圧と比較する。そして、蓄電池BATの電圧が閾値電圧以上である場合には、蓄電池BATが満充電の状態にあるとして、スイッチSW1、SW2をともにオフ状態にし、充電電流Ichgをゼロにする。このため、蓄電池BATが過充電の状態になってしまうのを防止できる。
また、充電電流制御回路1は、温度測定部20で測定された蓄電池BATの温度を、閾値温度と比較する。そして、蓄電池BATの電圧が閾値電圧より低い場合に、蓄電池BATの温度が閾値温度より低くなると、蓄電池BATの温度が閾値温度以上である場合と比べて、充電電流Ichgを半分にする。このため、蓄電池BATの温度が閾値温度より低くなると、蓄電池BATの温度が閾値温度以上である場合と比べて、蓄電池BATの内部インピーダンスの両端に生じる電位差が半分になる。したがって、蓄電池BATが低温である場合に、満充電の状態ではないにもかかわらず蓄電池BATの電圧が閾値電圧以上になってしまうのを抑制できる。よって、蓄電池BATの過充電を防止するために設けられたスイッチSW1、SW2が、頻繁にスイッチングしてしまうのを抑制できる。この結果、低温下であっても満充電に向けて蓄電池BATへの充電を継続して行うことができる。
<第2実施形態>
図2は、本発明の第2実施形態に係る充電電流制御回路1Aの回路図である。充電電流制御回路1Aは、定電流源としての太陽電池PV1〜PV3からそれぞれ発生される電流Ipv1〜Ipv3に基づく蓄電池BATに供給される充電電流Ichg(=Ipv1+Ipv2+Ipv3)を制御する。この充電電流制御回路1Aは、図1に示した本発明の第1実施形態に係る充電電流制御回路1とは、電流制御部30の代わりに電流制御部30Aを備える点が異なる。なお、充電電流制御回路1Aにおいて、充電電流制御回路1と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
なお、本実施形態において、太陽電池PV1〜PV3の電流発生能力は同程度であるものとし、太陽電池PV1が発生し得る電流Ipv1と、太陽電池PV2が発生し得る電流Ipv2と、太陽電池PV3が発生し得る電流Ipv3とは、等しいものとする。また、電流Ipv1〜Ipv3の合計値は、図12におけるIpvに等しいものとする。つまり、太陽電池PV1〜PV3は、図12における太陽電池PVを複数(3つ)に分割して制御しているものに相当する。
電流制御部30Aは、電圧測定部10により測定された電圧と、温度測定部20により測定された温度と、に応じて充電電流Ichgを制御する。この電流制御部30Aは、スイッチング制御部31Aと、スイッチSW1〜SW3と、を備える。
スイッチSW3は、スイッチSW1やスイッチSW2と同様に、太陽電池PV3と対に設けられ、太陽電池PV3と直列接続される。スイッチSW3がオン状態であれば、太陽電池PV3から出力された電流Ipv3が、ダイオードD4を介して蓄電池BATに供給される。
スイッチSW1および太陽電池PV1を直列接続したものと、スイッチSW2および太陽電池PV2を直列接続したものと、スイッチSW3および太陽電池PV3を直列接続したものとは、並列接続される。これらスイッチSW1〜SW3のオンオフは、スイッチング制御部31Aにより制御される。
スイッチング制御部31Aには、メモリやレジスタなどで構成される記憶手段が内蔵されており、この記憶手段には、閾値電圧として、満充電の状態である場合の蓄電池BATの電圧が記憶されている。また、この記憶手段には、第1の閾値温度として、予め定められた温度が記憶されているとともに、第2の閾値温度として、第1の閾値温度よりも低い温度が記憶されている。
このスイッチング制御部31Aは、電圧測定部10により測定された電圧が閾値電圧より低く、かつ、温度測定部20により測定された温度が第1の閾値温度以上である場合には、スイッチSW1〜SW3の全てをオン状態にする。また、電圧測定部10により測定された電圧が閾値電圧より低く、かつ、温度測定部20により測定された温度が第1の閾値温度より低く第2の閾値温度以上である場合には、スイッチSW1〜SW3のうち、2つをオン状態にするとともに1つをオフ状態にする。また、電圧測定部10により測定された電圧が閾値電圧より低く、かつ、温度測定部20により測定された温度が第2の閾値温度より低い場合には、スイッチSW1〜SW3のうち、1つをオン状態にするとともに2つをオフ状態にする。一方、電圧測定部10により測定された電圧が閾値電圧以上である場合には、スイッチSW1〜SW3の全てをオフ状態にする。
これによれば、蓄電池BATの電圧が閾値電圧より低い場合には、蓄電池BATの温度が低下するに従って、充電電流Ichgが2段階で減少する。また、蓄電池BATの電圧が閾値電圧以上である場合には、充電電流Ichgがゼロになる。
なお、本実施形態では、電流Ipv1の電流値と、電流Ipv2の電流値と、電流Ipv3の電流値とは、上述のように等しいため、蓄電池BATの電圧が閾値電圧より低い場合に、蓄電池BATの温度が第1の閾値温度以上である場合と比べて、蓄電池BATの温度が第1の閾値温度より低くなると、充電電流Ichgが2/3になり、蓄電池BATの温度が第2の閾値温度より低くなると、充電電流Ichgが1/3になる。
以上の充電電流制御回路1Aによれば、以下の効果を奏することができる。
充電電流制御回路1Aは、電圧測定部10で測定された蓄電池BATの電圧を、閾値電圧と比較する。そして、蓄電池BATの電圧が閾値電圧以上である場合には、蓄電池BATが満充電の状態にあるとして、スイッチSW1〜SW3の全てをオフ状態にし、充電電流Ichgをゼロにする。このため、蓄電池BATが過充電の状態になってしまうのを防止できる。
また、充電電流制御回路1Aは、温度測定部20で測定された蓄電池BATの温度を、閾値温度と比較する。そして、蓄電池BATの電圧が閾値電圧より低い場合には、蓄電池BATの温度が低下するに従って、スイッチSW1〜SW3のうちオン状態であるものの数を減少させて、充電電流Ichgを2段階で減少させる。このため、蓄電池BATの温度が低下するに従って、蓄電池BATの内部インピーダンスの両端に生じる電位差が2段階で低くなる。したがって、蓄電池BATが低温である場合に、満充電の状態ではないにもかかわらず蓄電池BATの電圧が閾値電圧以上になってしまうのを抑制できる。よって、蓄電池BATの過充電を防止するために設けられたスイッチSW1〜SW3が、頻繁にスイッチングしてしまうのを抑制できる。この結果、低温下であっても満充電に向けて蓄電池BATへの充電を継続して行うことができる。
また、充電電流制御回路1Aは、上述のように、蓄電池BATの電圧が閾値電圧より低い場合には、蓄電池BATの温度が低下するに従って、充電電流Ichgを2段階で減少させる。このため、充電電流制御回路1と比べて、蓄電池BATの温度に応じて細かく充電電流Ichgを制御できるので、低温下であっても蓄電池BATを満充電の状態にすることができる。
<第3実施形態>
図3は、本発明の第3実施形態に係る充電電流制御回路1Bの回路図である。充電電流制御回路1Bは、定電流源としての太陽電池PV11〜PV13からそれぞれ発生される電流Ipv11〜Ipv13に基づく蓄電池BATに供給される充電電流Ichg(=Ipv11+Ipv12+Ipv13)を制御する。この充電電流制御回路1Bは、図2に示した本発明の第2実施形態に係る充電電流制御回路1Aとは、電流Ipv11〜Ipv13が後述の数式(4)に示すように等しくない点と、電流制御部30Aの代わりに電流制御部30Bを備える点とが異なる。なお、充電電流制御回路1Bにおいて、充電電流制御回路1Aと同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
電流制御部30Bは、電圧測定部10により測定された電圧と、温度測定部20により測定された温度と、に応じて充電電流Ichgを制御する。この電流制御部30Bは、スイッチング制御部31Bと、スイッチSW1〜SW3と、を備える。
スイッチング制御部31Bには、メモリやレジスタなどで構成される記憶手段が内蔵されており、この記憶手段には、閾値電圧として、満充電の状態である場合の蓄電池BATの電圧が記憶されている。また、この記憶手段には、予め定められた6種類の温度が、温度の高いものから順に第1〜第6の閾値温度として、記憶されている。
このスイッチング制御部31Bは、電圧測定部10により測定された電圧が閾値電圧より低い場合には、温度測定部20により測定された温度が、第1〜第6の閾値温度のうちどの閾値温度より低かったりどの閾値温度以上であったりするかに応じて、スイッチSW1〜SW3のそれぞれのオンオフを制御して、温度測定部20により測定された温度が低くなるに従って、充電電流Ichgを段階的に減少させる。一方、電圧測定部10により測定された電圧が閾値電圧以上である場合には、スイッチSW1〜SW3の全てをオフ状態にして、充電電流Ichgをゼロにする。
これによれば、蓄電池BATの電圧が閾値電圧より低い場合には、蓄電池BATの温度が低下するに従って、充電電流Ichgが6段階で減少する。また、蓄電池BATの電圧が閾値電圧以上である場合には、充電電流Ichgがゼロになる。
なお、本実施形態では、太陽電池PV11から出力される電流Ipv11の電流値と、太陽電池PV12から出力される電流Ipv12の電流値と、太陽電池PV13から出力される電流Ipv13の電流値と、の間には、下記数式(4)の関係が成り立つものとする。
Figure 0006123046
すなわち、電流Ipv11〜Ipv13のそれぞれの電流値の間には、2進数において、1ビット目を電流Ipv11の電流値、2ビット目を電流Ipv12の電流値、3ビット目をIpv13の電流値とした場合の関係、すなわちバイナリコード的な関係があるものとする。このため、電流Ipv11の電流値をIrefとすると、電流Ipv1mの電流値(mは、1≦m≦3を満たす整数)は、下記数式(5)のように表すことができる。
Figure 0006123046
以上の充電電流制御回路1Bによれば、以下の効果を奏することができる。
充電電流制御回路1Bは、電圧測定部10で測定された蓄電池BATの電圧を、閾値電圧と比較する。そして、蓄電池BATの電圧が閾値電圧以上である場合には、蓄電池BATが満充電の状態にあるとして、スイッチSW1〜SW3の全てをオフ状態にし、充電電流Ichgをゼロにする。このため、蓄電池BATが過充電の状態になってしまうのを防止できる。
また、充電電流制御回路1Bは、温度測定部20で測定された蓄電池BATの温度を、閾値温度と比較する。そして、蓄電池BATの電圧が閾値電圧より低い場合には、蓄電池BATの温度が低下するに従って、充電電流Ichgを6段階で減少させる。このため、蓄電池BATの温度が低下するに従って、蓄電池BATの内部インピーダンスの両端に生じる電位差が6段階で低くなる。したがって、蓄電池BATが低温である場合に、満充電の状態ではないにもかかわらず蓄電池BATの電圧が閾値電圧以上になってしまうのを抑制できる。よって、蓄電池BATの過充電を防止するために設けられたスイッチSW1〜SW3が、頻繁にスイッチングしてしまうのを抑制できる。この結果、低温下であっても満充電に向けて蓄電池BATへの充電を継続して行うことができる。
また、充電電流制御回路1Bは、上述のように、蓄電池BATの電圧が閾値電圧より低い場合には、蓄電池BATの温度が低下するに従って、充電電流Ichgを6段階で減少させる。このため、充電電流制御回路1Aと比べて、スイッチを増加させることなく、蓄電池BATの温度に応じて細かく充電電流Ichgを制御できる。したがって、充電電流制御回路1Aと比べて、スイッチを増加させることなく、低温下であっても蓄電池BATを満充電の状態にすることができる。
<第4実施形態>
図4は、本発明の第4実施形態に係る充電電流制御回路1Cの回路図である。充電電流制御回路1Cは、定電流源としての太陽電池PVから発生される電流Ipvに基づく蓄電池BATに供給される充電電流Ichg(=Ipv)を制御する。この充電電流制御回路1Cは、図1に示した本発明の第1実施形態に係る充電電流制御回路1とは、太陽電池PV1、PV2の代わりにこれら太陽電池PV1、PV2をまとめた太陽電池PVが接続される点と、電流制御部30の代わりに電流制御部30Cを備える点とが異なる。なお、充電電流制御回路1Cにおいて、充電電流制御回路1と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
電流制御部30Cは、電圧測定部10により測定された電圧と、温度測定部20により測定された温度と、に応じて充電電流Ichgを制御する。この電流制御部30Cは、スイッチング制御部31Cと、抵抗R1と、NチャネルMOSFETで構成されるスイッチ素子Q、Q1と、を備える。
スイッチ素子Q1は、抵抗R1と直列接続される。スイッチ素子Q1および抵抗R1を直列接続したものと、スイッチ素子Qと、太陽電池PVとは、並列接続される。
スイッチ素子Q、Q1がともにオフ状態である場合には、太陽電池PVから出力された電流Ipが、ダイオードD4を介して蓄電池BATに供給される。スイッチ素子Qがオフ状態で、かつ、スイッチ素子Q1がオン状態である場合には、電流Ipvの一部が抵抗R1およびスイッチ素子Q1を流れるため、充電電流Ichgが減少する。一方、スイッチ素子Qがオン状態である場合には、電流Ipvの全てがスイッチ素子Qを流れるため、充電電流Ichgがゼロになる。これらスイッチ素子Q、Q1のオンオフは、スイッチング制御部31Cにより制御される。
スイッチング制御部31Cには、メモリやレジスタなどで構成される記憶手段が内蔵されており、この記憶手段には、閾値電圧として、満充電の状態である場合の蓄電池BATの電圧が記憶されているとともに、閾値温度として、予め定められた温度が記憶されている。
このスイッチング制御部31Cは、電圧測定部10により測定された電圧が閾値電圧より低く、かつ、温度測定部20により測定された温度が閾値温度以上である場合には、スイッチ素子Q、Q1をともにオフ状態にする。また、電圧測定部10により測定された電圧が閾値電圧より低く、かつ、温度測定部20により測定された温度が閾値温度より低い場合には、スイッチ素子Qをオフ状態にするとともに、スイッチ素子Q1をオン状態にする。一方、電圧測定部10により測定された電圧が閾値電圧以上である場合には、スイッチ素子Qをオン状態にする。
これによれば、蓄電池BATの電圧が閾値電圧より低い場合には、蓄電池BATの温度が閾値温度より低くなると、充電電流Ichgが減少する。また、蓄電池BATの電圧が閾値電圧以上である場合には、充電電流Ichgがゼロになる。
以上の充電電流制御回路1Cによれば、以下の効果を奏することができる。
充電電流制御回路1Cは、電圧測定部10で測定された蓄電池BATの電圧を、閾値電圧と比較する。そして、蓄電池BATの電圧が閾値電圧以上である場合には、蓄電池BATが満充電の状態にあるとして、スイッチ素子Qをオン状態にし、充電電流Ichgをゼロにする。このため、蓄電池BATが過充電の状態になってしまうのを防止できる。
また、充電電流制御回路1Cは、温度測定部20で測定された蓄電池BATの温度を、閾値温度と比較する。そして、蓄電池BATの電圧が閾値電圧より低い場合に、蓄電池BATの温度が閾値温度より低くなると、充電電流Ichgを減少させる。このため、蓄電池BATの温度が閾値温度より低くなると、蓄電池BATの内部インピーダンスの両端に生じる電位差が減少する。したがって、蓄電池BATが低温である場合に、満充電の状態ではないにもかかわらず蓄電池BATの電圧が閾値電圧以上になってしまうのを抑制できる。よって、蓄電池BATの過充電を防止するために設けられたスイッチ素子Q、Q1が、頻繁にスイッチングしてしまうのを抑制できる。この結果、低温下であっても満充電に向けて蓄電池BATへの充電を継続して行うことができる。
<第5実施形態>
図5は、本発明の第5実施形態に係る充電電流制御回路1Dの回路図である。充電電流制御回路1Dは、定電流源としての太陽電池PVから発生される電流Ipvに基づく蓄電池BATに供給される充電電流Ichg(=Ipv)を制御する。この充電電流制御回路1Dは、図4に示した本発明の第4実施形態に係る充電電流制御回路1Cとは、電流制御部30Cの代わりに電流制御部30Dを備える点が異なる。なお、充電電流制御回路1Dにおいて、充電電流制御回路1Cと同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
電流制御部30Dは、電圧測定部10により測定された電圧と、温度測定部20により測定された温度と、に応じて充電電流Ichgを制御する。この電流制御部30Dは、スイッチング制御部31Dと、抵抗R1、R2と、NチャネルMOSFETで構成されるスイッチ素子Q、Q1、Q2と、を備える。
スイッチ素子Q1は、抵抗R1と直列接続され、スイッチ素子Q2は、抵抗R2と直列接続される。スイッチ素子Q1および抵抗R1を直列接続したものと、スイッチ素子Q2および抵抗R2を直列接続したものと、スイッチ素子Qとは、太陽電池PVと並列接続される。
スイッチ素子Q、Q1、Q2の全てがオフ状態である場合には、太陽電池PVから出力された電流Ipvが、ダイオードD4を介して蓄電池BATに供給される。スイッチ素子Qがオフ状態で、かつ、スイッチ素子Q1、Q2のうち一方がオン状態であるとともに他方がオフ状態である場合には、スイッチ素子Q1、Q2のうちオン状態であるものと、抵抗R1、R2のうちオン状態のスイッチ素子に直列接続されているものと、を電流Ipvの一部が流れるため、充電電流Ichgが減少する。スイッチ素子Qがオフ状態で、かつ、スイッチ素子Q1、Q2がともにオン状態である場合には、抵抗R1およびスイッチ素子Q1と、抵抗R2およびスイッチ素子Q2と、を電流Ipvの一部が流れるため、充電電流Ichgがさらに減少する。一方、スイッチ素子Qがオン状態である場合には、電流Ipvの全てがスイッチ素子Qを流れるため、充電電流Ichgがゼロになる。これらスイッチ素子Q、Q1、Q2のオンオフは、スイッチング制御部31Dにより制御される。
スイッチング制御部31Dには、メモリやレジスタなどで構成される記憶手段が内蔵されており、この記憶手段には、閾値電圧として、満充電の状態である場合の蓄電池BATの電圧が記憶されている。また、この記憶手段には、第1の閾値温度として、予め定められた温度が記憶されているとともに、第2の閾値電圧として、第1の閾値温度よりも低い温度が記憶されている。
このスイッチング制御部31Dは、電圧測定部10により測定された電圧が閾値電圧より低く、かつ、温度測定部20により測定された温度が第1の閾値温度以上である場合には、スイッチ素子Q、Q1、Q2の全てをオフ状態にする。また、電圧測定部10により測定された電圧が閾値電圧より低く、かつ、温度測定部20により測定された温度が第1の閾値温度より低く第2の閾値温度以上である場合には、スイッチ素子Qをオフ状態にするとともに、スイッチ素子Q1、Q2のうち、一方をオフ状態にするとともに他方をオン状態にする。また、電圧測定部10により測定された電圧が閾値電圧より低く、かつ、温度測定部20により測定された温度が第2の閾値温度より低い場合には、スイッチ素子Qをオフ状態にするとともに、スイッチ素子Q1、Q2をともにオン状態にする。一方、電圧測定部10により測定された電圧が閾値電圧以上である場合には、スイッチ素子Qをオン状態にする。
これによれば、蓄電池BATの電圧が閾値電圧より低い場合には、蓄電池BATの温度が低下するに従って、充電電流Ichgが2段階で減少する。また、蓄電池BATの電圧が閾値電圧以上である場合には、充電電流Ichgがゼロになる。
なお、本実施形態では、抵抗R1の抵抗値と、抵抗R2の抵抗値とは、等しいものとする。このため、電流Ish1と電流Ish2とは、等しいものとなる。
以上の充電電流制御回路1Dによれば、以下の効果を奏することができる。
充電電流制御回路1Dは、電圧測定部10で測定された蓄電池BATの電圧を、閾値電圧と比較する。そして、蓄電池BATの電圧が閾値電圧以上である場合には、蓄電池BATが満充電の状態にあるとして、スイッチ素子Qをオン状態にし、充電電流Ichgをゼロにする。このため、蓄電池BATが過充電の状態になってしまうのを防止できる。
また、充電電流制御回路1Dは、温度測定部20で測定された蓄電池BATの温度を、閾値温度と比較する。そして、蓄電池BATの電圧が閾値電圧より低い場合には、蓄電池BATの温度が低下するに従って、スイッチ素子Q1、Q2のうちオン状態であるものの数を増加させて、充電電流Ichgを2段階で減少させる。このため、蓄電池BATの温度が低下するに従って、蓄電池BATの内部インピーダンスの両端に生じる電位差が2段階で低くなる。したがって、蓄電池BATが低温である場合に、満充電の状態ではないにもかかわらず蓄電池BATの電圧が閾値電圧以上になってしまうのを抑制できる。よって、蓄電池BATの過充電を防止するために設けられたスイッチ素子Q、Q1、Q2が、頻繁にスイッチングしてしまうのを抑制できる。この結果、低温下であっても満充電に向けて蓄電池BATへの充電を継続して行うことができる。
また、充電電流制御回路1Dは、上述のように、蓄電池BATの電圧が閾値電圧より低い場合には、蓄電池BATの温度が低下するに従って、充電電流Ichgを2段階で減少させる。このため、充電電流制御回路1Cと比べて、蓄電池BATの温度に応じて細かく充電電流Ichgを制御できるので、低温下であっても蓄電池BATを満充電の状態にすることができる。
<第6実施形態>
図6は、本発明の第6実施形態に係る充電電流制御回路1Eの回路図である。充電電流制御回路1Eは、定電流源としての太陽電池PVから発生される電流Ipvに基づく蓄電池BATに供給される充電電流Ichg(=Ipv)を制御する。この充電電流制御回路1Eは、図5に示した本発明の第5実施形態に係る充電電流制御回路1Dとは、電流制御部30Dの代わりに電流制御部30Eを備える点が異なる。なお、充電電流制御回路1Eにおいて、充電電流制御回路1Dと同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
電流制御部30Eは、電圧測定部10により測定された電圧と、温度測定部20により測定された温度と、に応じて充電電流Ichgを制御する。この電流制御部30Eは、スイッチング制御部31Eと、抵抗R1、R2と、NチャネルMOSFETで構成されるスイッチ素子Q、Q1、Q2と、を備える。スイッチ素子Q1、Q2、Q、抵抗R1、R2、太陽電池PVの接続関係は、図5と同様である。
スイッチング制御部31Eには、メモリやレジスタなどで構成される記憶手段が内蔵されており、この記憶手段には、閾値電圧として、満充電の状態である場合の蓄電池BATの電圧が記憶されている。また、この記憶手段には、予め定められた3種類の温度が、温度の高いものから順に第1〜第3の閾値温度として、記憶されている。
このスイッチング制御部31Eは、電圧測定部10により測定された電圧が閾値電圧より低い場合には、温度測定部20により測定された温度が、第1〜第3の閾値温度のうちどの閾値温度より低かったりどの閾値温度以上であったりするかに応じて、スイッチ素子Q1、Q2のそれぞれのオンオフを制御して、温度測定部20により測定された温度が低くなるに従って、充電電流Ichgを段階的に減少させる。一方、電圧測定部10により測定された電圧が閾値電圧以上である場合には、スイッチ素子Qをオン状態にして、充電電流Ichgをゼロにする。
これによれば、蓄電池BATの電圧が閾値電圧より低い場合には、蓄電池BATの温度が低下するに従って、充電電流Ichgが3段階で減少する。また、蓄電池BATの電圧が閾値電圧以上である場合には、充電電流Ichgがゼロになる。
なお、本実施形態では、抵抗R1の抵抗値と、抵抗R2の抵抗値と、の間には、下記数式(6)の関係が成り立つものとする。
Figure 0006123046
すなわち、抵抗R1、R2のそれぞれの抵抗値の間には、2進数において、1ビット目を抵抗R1の抵抗値、2ビット目を抵抗R2の抵抗値とした場合の関係、すなわちバイナリコード的な関係があるものとする。このため、抵抗R1の抵抗値をRrefとすると、抵抗Rmの抵抗値(mは、1≦m≦2を満たす整数)は、下記数式(7)のように表すことができる。
Figure 0006123046
以上の充電電流制御回路1Eによれば、以下の効果を奏することができる。
充電電流制御回路1Eは、電圧測定部10で測定された蓄電池BATの電圧を、閾値電圧と比較する。そして、蓄電池BATの電圧が閾値電圧以上である場合には、蓄電池BATが満充電の状態にあるとして、スイッチ素子Qをオン状態にし、充電電流Ichgをゼロにする。このため、蓄電池BATが過充電の状態になってしまうのを防止できる。
また、充電電流制御回路1Eは、温度測定部20で測定された蓄電池BATの温度を、閾値温度と比較する。そして、蓄電池BATの電圧が閾値電圧より低い場合には、蓄電池BATの温度が低下するに従って、充電電流Ichgを3段階で減少させる。このため、蓄電池BATの温度が低下するに従って、蓄電池BATの内部インピーダンスの両端に生じる電位差が3段階で低くなる。したがって、蓄電池BATが低温である場合に、満充電の状態ではないにもかかわらず蓄電池BATの電圧が閾値電圧以上になってしまうのを抑制できる。よって、蓄電池BATの過充電を防止するために設けられたスイッチ素子Q、Q1、Q2が、頻繁にスイッチングしてしまうのを抑制できる。この結果、低温下であっても満充電に向けて蓄電池BATへの充電を継続して行うことができる。
また、充電電流制御回路1Eは、上述のように、蓄電池BATの電圧が閾値電圧より低い場合には、蓄電池BATの温度が低下するに従って、充電電流Ichgを3段階で減少させる。このため、充電電流制御回路1Dと比べて、スイッチ素子を増加させることなく、蓄電池BATの温度に応じて細かく充電電流Ichgを制御できる。したがって、充電電流制御回路1Dと比べて、スイッチ素子を増加させることなく、低温下であっても蓄電池BATを満充電の状態にすることができる。
<第7実施形態>
図7は、本発明の第7実施形態に係る充電電流制御回路1Fの回路図である。充電電流制御回路1Fは、定電流源としての太陽電池PV1、PV2からそれぞれ発生される電流Ipv1、Ipv2に基づく蓄電池BATに供給される充電電流Ichg(=Ipv1+Ipv2)を制御する。この充電電流制御回路1Fは、図1に示した本発明の第1実施形態に係る充電電流制御回路1とは、電流制御部30の代わりに電流制御部30Fを備える点が異なる。なお、充電電流制御回路1Fにおいて、充電電流制御回路1と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
電流制御部30Fは、電圧測定部10により測定された電圧と、温度測定部20により測定された温度と、に応じて充電電流Ichgを制御する。この電流制御部30Fは、スイッチング制御部31Fと、NチャネルMOSFETで構成されるスイッチ素子Q1、Q2と、ダイオードD1、D2と、を備える。
スイッチ素子Q1は、太陽電池PV1と対に設けられ、太陽電池PV1と並列接続される。スイッチ素子Q1がオフ状態であれば、太陽電池PV1から出力された電流Ipv1が、ダイオードD1およびダイオードD4を介して蓄電池BATに供給される。
スイッチ素子Q2は、太陽電池PV2と対に設けられ、太陽電池PV2と並列接続される。スイッチ素子Q2がオフ状態であれば、太陽電池PV2から出力された電流Ipv2が、ダイオードD2およびダイオードD4を介して蓄電池BATに供給される。
スイッチ素子Q1および太陽電池PV1を並列接続したものと、スイッチ素子Q2および太陽電池PV2を並列接続したものとは、ダイオードD1、D2を介して並列接続される。これらスイッチ素子Q1、Q2のオンオフは、スイッチング制御部31Fにより制御される。
スイッチング制御部31Fには、メモリやレジスタなどで構成される記憶手段が内蔵されており、この記憶手段には、閾値電圧として、満充電の状態である場合の蓄電池BATの電圧が記憶されているとともに、閾値温度として、予め定められた温度が記憶されている。
このスイッチング制御部31Fは、電圧測定部10により測定された電圧が閾値電圧より低く、かつ、温度測定部20により測定された温度が閾値温度以上である場合には、スイッチ素子Q1、Q2をともにオフ状態にする。また、電圧測定部10により測定された電圧が閾値電圧より低く、かつ、温度測定部20により測定された温度が閾値温度より低い場合には、スイッチ素子Q1、Q2のうち、一方をオフ状態にするとともに他方をオン状態にする。一方、電圧測定部10により測定された電圧が閾値電圧以上である場合には、スイッチ素子Q1、Q2をともにオン状態にする。
これによれば、蓄電池BATの電圧が閾値電圧より低い場合には、蓄電池BATの温度が閾値温度より低くなると、充電電流Ichgが減少する。また、蓄電池BATの電圧が閾値電圧以上である場合には、充電電流Ichgがゼロになる。
なお、本実施形態では、電流Ipv1の電流値と、電流Ipv2の電流値とは、等しいものとする。このため、蓄電池BATの電圧が閾値電圧より低い場合に、蓄電池BATの温度が閾値温度より低くなると、蓄電池BATの温度が閾値温度以上である場合と比べて、充電電流Ichgが半分になる。
以上の充電電流制御回路1Fによれば、以下の効果を奏することができる。
充電電流制御回路1Fは、電圧測定部10で測定された蓄電池BATの電圧を、閾値電圧と比較する。そして、蓄電池BATの電圧が閾値電圧以上である場合には、蓄電池BATが満充電の状態にあるとして、スイッチ素子Q1、Q2をともにオン状態にし、充電電流Ichgをゼロにする。このため、蓄電池BATが過充電の状態になってしまうのを防止できる。
また、充電電流制御回路1Fは、温度測定部20で測定された蓄電池BATの温度を、閾値温度と比較する。そして、蓄電池BATの電圧が閾値電圧より低い場合に、蓄電池BATの温度が閾値温度より低くなると、蓄電池BATの温度が閾値温度以上である場合と比べて、充電電流Ichgを半分にする。このため、蓄電池BATの温度が閾値温度より低くなると、蓄電池BATの温度が閾値温度以上である場合と比べて、蓄電池BATの内部インピーダンスの両端に生じる電位差が半分になる。したがって、蓄電池BATが低温である場合に、満充電の状態ではないにもかかわらず蓄電池BATの電圧が閾値電圧以上になってしまうのを抑制できる。よって、蓄電池BATの過充電を防止するために設けられたスイッチ素子Q1、Q2が、頻繁にスイッチングしてしまうのを抑制できる。この結果、低温下であっても満充電に向けて蓄電池BATへの充電を継続して行うことができる。
<第8実施形態>
図8は、本発明の第8実施形態に係る充電電流制御回路1Gの回路図である。充電電流制御回路1Gは、定電流源としての太陽電池PV1〜PV3からそれぞれ発生される電流Ipv1〜Ipv3に基づく蓄電池BATに供給される充電電流Ichg(=Ipv1+Ipv2+Ipv3)を制御する。この充電電流制御回路1Gは、図7に示した本発明の第7実施形態に係る充電電流制御回路1Fとは、電流制御部30Fの代わりに電流制御部30Gを備える点が異なる。なお、充電電流制御回路1Gにおいて、充電電流制御回路1Fと同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
なお、本実施形態において、太陽電池PV1〜PV3の電流発生能力は同程度であるものとし、太陽電池PV1が発生し得る電流Ipv1と、太陽電池PV2が発生し得る電流Ipv2と、太陽電池PV3が発生し得る電流Ipv3とは、等しいものとする。また、電流Ipv1〜Ipv3の合計値は、図12におけるIpvに等しいものとする。つまり、太陽電池PV1〜PV3は、図12における太陽電池PVを複数(3つ)に分割して制御しているものに相当する。
電流制御部30Gは、電圧測定部10により測定された電圧と、温度測定部20により測定された温度と、に応じて充電電流Ichgを制御する。この電流制御部30Gは、スイッチング制御部31Gと、NチャネルMOSFETで構成されるスイッチ素子Q1〜Q3と、ダイオードD1〜D3と、を備える。
スイッチ素子Q1、Q2は、図7と同様に、それぞれ太陽電池PV1、PV2とついに設けられ、それぞれ太陽電池PV1、PV2と並列接続される。スイッチ素子Q3は、スイッチ素子Q1やスイッチ素子Q2と同様に、太陽電池PV3と対に設けられ、太陽電池PV3と並列接続される。スイッチ素子Q1がオフ状態であれば、太陽電池PV1から出力された電流Ipv1が、ダイオードD1およびダイオードD4を介して蓄電池BATに供給される。スイッチ素子Q2がオフ状態であれば、太陽電池PV2から出力された電流Ipv2が、ダイオードD2およびダイオードD4を介して蓄電池BATに供給される。スイッチ素子Q3がオフ状態であれば、太陽電池PV3から出力された電流Ipv3が、ダイオードD3およびダイオードD4を介して蓄電池BATに供給される。
スイッチ素子Q1および太陽電池PV1を並列接続したものと、スイッチ素子Q2および太陽電池PV2を並列接続したものと、スイッチ素子Q3および太陽電池PV3を並列接続したものとは、ダイオードD1〜D3を介して並列接続される。これらスイッチ素子Q1〜Q3のオンオフは、スイッチング制御部31Gにより制御される。
スイッチング制御部31Gには、メモリやレジスタなどで構成される記憶手段が内蔵されており、この記憶手段には、閾値電圧として、満充電の状態である場合の蓄電池BATの電圧が記憶されている。また、この記憶手段には、第1の閾値温度として、予め定められた温度が記憶されているとともに、第2の閾値温度として、第1の閾値温度よりも低い温度が記憶されている。
このスイッチング制御部31Gは、電圧測定部10により測定された電圧が閾値電圧より低く、かつ、温度測定部20により測定された温度が第1の閾値温度以上である場合には、スイッチ素子Q1〜Q3の全てをオフ状態にする。また、電圧測定部10により測定された電圧が閾値電圧より低く、かつ、温度測定部20により測定された温度が第1の閾値温度より低く第2の閾値温度以上である場合には、スイッチ素子Q1〜Q3のうち、2つをオフ状態にするとともに1つをオン状態にする。また、電圧測定部10により測定された電圧が閾値電圧より低く、かつ、温度測定部20により測定された温度が第2の閾値温度より低い場合には、スイッチ素子Q1〜Q3のうち、1つをオフ状態にするとともに2つをオン状態にする。一方、電圧測定部10により測定された電圧が閾値電圧以上である場合には、スイッチ素子Q1〜Q3の全てをオン状態にする。
これによれば、蓄電池BATの電圧が閾値電圧より低い場合には、蓄電池BATの温度が低下するに従って、充電電流Ichgが2段階で減少する。また、蓄電池BATの電圧が閾値電圧以上である場合には、充電電流Ichgがゼロになる。
なお、本実施形態では、電流Ipv1の電流値と、電流Ipv2の電流値と、電流Ipv3の電流値とは、等しいものとする。このため、蓄電池BATの電圧が閾値電圧より低い場合に、蓄電池BATの温度が第1の閾値温度以上である場合と比べて、蓄電池BATの温度が第1の閾値温度より低くなると、充電電流Ichgが2/3になり、蓄電池BATの温度が第2の閾値温度より低くなると、充電電流Ichgが1/3になる。
以上の充電電流制御回路1Gによれば、以下の効果を奏することができる。
充電電流制御回路1Gは、電圧測定部10で測定された蓄電池BATの電圧を、閾値電圧と比較する。そして、蓄電池BATの電圧が閾値電圧以上である場合には、蓄電池BATが満充電の状態にあるとして、スイッチ素子Q1〜Q3の全てをオン状態にし、充電電流Ichgをゼロにする。このため、蓄電池BATが過充電の状態になってしまうのを防止できる。
また、充電電流制御回路1Gは、温度測定部20で測定された蓄電池BATの温度を、閾値温度と比較する。そして、蓄電池BATの電圧が閾値電圧より低い場合には、蓄電池BATの温度が低下するに従って、スイッチ素子Q1〜Q3のうちオン状態であるものの数を増加させて、充電電流Ichgを2段階で減少させる。このため、蓄電池BATの温度が低下するに従って、蓄電池BATの内部インピーダンスの両端に生じる電位差が2段階で低くなる。したがって、蓄電池BATが低温である場合に、満充電の状態ではないにもかかわらず蓄電池BATの電圧が閾値電圧以上になってしまうのを抑制できる。よって、蓄電池BATの過充電を防止するために設けられたスイッチ素子Q1〜Q3が、頻繁にスイッチングしてしまうのを抑制できる。この結果、低温下であっても満充電に向けて蓄電池BATへの充電を継続して行うことができる。
また、充電電流制御回路1Gは、上述のように、蓄電池BATの電圧が閾値電圧より低い場合には、蓄電池BATの温度が低下するに従って、充電電流Ichgを2段階で減少させる。このため、充電電流制御回路1Fと比べて、蓄電池BATの温度に応じて細かく充電電流Ichgを制御できるので、低温下であっても蓄電池BATを満充電の状態にすることができる。
<第9実施形態>
図9は、本発明の第9実施形態に係る充電電流制御回路1Hの回路図である。充電電流制御回路1Hは、定電流源としての太陽電池PV1〜PV3からそれぞれ発生される電流Ipv1〜Ipv3に基づく蓄電池BATに供給される充電電流Ichg(=Ipv1+Ipv2+Ipv3)を制御する。この充電電流制御回路1Hは、図8に示した本発明の第8実施形態に係る充電電流制御回路1Gとは、電流Ipv11〜Ipv13が上述の数式(4)に示すように等しくない点と、電流制御部30Gの代わりに電流制御部30Hを備える点とが異なる。なお、充電電流制御回路1Hにおいて、充電電流制御回路1Gと同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
電流制御部30Hは、電圧測定部10により測定された電圧と、温度測定部20により測定された温度と、に応じて充電電流Ichgを制御する。この電流制御部30Hは、スイッチング制御部31Hと、NチャネルMOSFETで構成されるスイッチ素子Q1〜Q3と、ダイオードD1〜D3と、を備える。
スイッチング制御部31Hには、メモリやレジスタなどで構成される記憶手段が内蔵されており、この記憶手段には、閾値電圧として、満充電の状態である場合の蓄電池BATの電圧が記憶されている。また、スイッチング制御部31Hには、予め定められた6種類の温度が、温度の高いものから順に第1〜第6の閾値温度として、記憶されている。
このスイッチング制御部31Hは、電圧測定部10により測定された電圧が閾値電圧より低い場合には、温度測定部20により測定された温度が、第1〜第6の閾値温度のうちどの閾値温度より低かったりどの閾値温度以上であったりするかに応じて、スイッチ素子Q1〜Q3のそれぞれのオンオフを制御して、温度測定部20により測定された温度が低くなるに従って、充電電流Ichgを段階的に減少させる。一方、電圧測定部10により測定された電圧が閾値電圧以上である場合には、スイッチ素子Q1〜Q3の全てをオン状態にして、充電電流Ichgをゼロにする。
これによれば、蓄電池BATの電圧が閾値電圧より低い場合には、蓄電池BATの温度が低下するに従って、充電電流Ichgが6段階で減少する。また、蓄電池BATの電圧が閾値電圧以上である場合には、充電電流Ichgがゼロになる。
なお、本実施形態では、太陽電池PV11から出力される電流Ipv11の電流値と、太陽電池PV12から出力される電流Ipv12の電流値と、太陽電池PV13から出力される電流Ipv13の電流値と、の間には、上述の数式(4)の関係が成り立つものとする。このため、電流Ipv11の電流値をIrefとすると、電流Ipv1mの電流値(mは、1≦m≦3を満たす整数)は、上述の数式(5)のように表すことができる。
以上の充電電流制御回路1Hによれば、以下の効果を奏することができる。
充電電流制御回路1Hは、電圧測定部10で測定された蓄電池BATの電圧を、閾値電圧と比較する。そして、蓄電池BATの電圧が閾値電圧以上である場合には、蓄電池BATが満充電の状態にあるとして、スイッチ素子Q1〜Q3の全てをオン状態にし、充電電流Ichgをゼロにする。このため、蓄電池BATが過充電の状態になってしまうのを防止できる。
また、充電電流制御回路1Hは、温度測定部20で測定された蓄電池BATの温度を、閾値温度と比較する。そして、蓄電池BATの電圧が閾値電圧より低い場合には、蓄電池BATの温度が低下するに従って、充電電流Ichgを6段階で減少させる。このため、蓄電池BATの温度が低下するに従って、蓄電池BATの内部インピーダンスの両端に生じる電位差が6段階で低くなる。したがって、蓄電池BATが低温である場合に、満充電の状態ではないにもかかわらず蓄電池BATの電圧が閾値電圧以上になってしまうのを抑制できる。よって、蓄電池BATの過充電を防止するために設けられたスイッチ素子Q1〜Q3が、頻繁にスイッチングしてしまうのを抑制できる。この結果、低温下であっても満充電に向けて蓄電池BATへの充電を継続して行うことができる。
また、充電電流制御回路1Hは、上述のように、蓄電池BATの電圧が閾値電圧より低い場合には、蓄電池BATの温度が低下するに従って、充電電流Ichgを6段階で減少させる。このため、充電電流制御回路1Gと比べて、スイッチを増加させることなく、蓄電池BATの温度に応じて細かく充電電流Ichgを制御できる。したがって、充電電流制御回路1Gと比べて、スイッチを増加させることなく、低温下であっても蓄電池BATを満充電の状態にすることができる。
<第10実施形態>
図10は、本発明の第10実施形態に係る充電電流制御回路1Iの回路図である。充電電流制御回路1Iは、定電流源としての太陽電池PV1〜PV3からそれぞれ発生される電流Ipv1〜Ipv3に基づく蓄電池BATに供給される充電電流Ichg(=Ipv1+Ipv2+Ipv3)を制御する。この充電電流制御回路1Iは、図1に示した本発明の第1実施形態に係る充電電流制御回路1とは、電流制御部30の代わりに電流制御部30Iを備える点が異なる。なお、充電電流制御回路1Iにおいて、充電電流制御回路1と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
電流制御部30Iは、電圧測定部10により測定された電圧と、温度測定部20により測定された温度と、に応じて充電電流Ichgを制御する。この電流制御部30Iは、スイッチング制御部31Iと、スイッチSW1〜SW3と、を備える。
スイッチSW1〜SW3のそれぞれは、太陽電池PV1〜PV3のそれぞれと対に設けられ、太陽電池PV1〜PV3のそれぞれと並列接続される。
スイッチSW1および太陽電池PV1を並列接続したものと、スイッチSW2および太陽電池PV2を並列接続したものと、スイッチSW3および太陽電池PV3を並列接続したものとは、直列接続される。
ここで、スイッチSW1〜SW3の全てがオフ状態である場合には、太陽電池PV1〜PV3のそれぞれから出力される電圧の総和が、蓄電池BATの電圧に等しくなる。これに対して、例えばスイッチSW1、SW2がオフ状態であるとともにスイッチSW3がオン状態である場合には、太陽電池PV1、PV2のそれぞれから出力される電圧の総和が、蓄電池BATの電圧に等しくなる。このため、スイッチSW3がオン状態になると、太陽電池PV1、PV2のそれぞれから出力される電圧は、高くなる。
太陽電池PV1から出力される電圧が高くなると、図11を用いて上述したように、Ipv1は減少する。Ipv2についても、Ipv1と同様に、太陽電池PV1から出力される電圧が高くなると減少する。このため、充電電流Ichgが減少する。
以上のように、スイッチSW1〜SW3のうち少なくとも1つがオン状態になって、スイッチSW1〜SW3のうちオフ状態であるものと対に設けられた太陽電池から出力される電圧が高くなるに従って、充電電流Ichgが減少する。そして、スイッチSW1〜SW3の全てがオン状態である場合には、蓄電池BATに供給される電圧がゼロになる。これらスイッチSW1〜SW3のオンオフは、スイッチング制御部31Iにより制御される。
スイッチング制御部31Iには、メモリやレジスタなどで構成される記憶手段が内蔵されており、この記憶手段には、閾値電圧として、満充電の状態である場合の蓄電池BATの電圧が記憶されている。また、この記憶手段には、第1の閾値温度として、予め定められた温度が記憶されているとともに、第2の閾値温度として、第1の閾値温度よりも低い温度が記憶されている。
このスイッチング制御部31Iは、電圧測定部10により測定された電圧が閾値電圧より低く、かつ、温度測定部20により測定された温度が第1の閾値温度以上である場合には、スイッチSW1〜SW3の全てをオフ状態にする。また、電圧測定部10により測定された電圧が閾値電圧より低く、かつ、温度測定部20により測定された温度が第1の閾値温度より低く第2の閾値温度以上である場合には、スイッチSW1〜SW3のうち、2つをオフ状態にするとともに1つをオン状態にする。また、電圧測定部10により測定された電圧が閾値電圧より低く、かつ、温度測定部20により測定された温度が第2の閾値温度より低い場合には、スイッチSW1〜SW3のうち、1つをオフ状態にするとともに2つをオン状態にする。一方、電圧測定部10により測定された電圧が閾値電圧以上である場合には、スイッチSW1〜SW3の全てをオン状態にする。
これによれば、蓄電池BATの電圧が閾値電圧より低い場合には、蓄電池BATの温度が低下するに従って、充電電流Ichgが2段階で減少する。また、蓄電池BATの電圧が閾値電圧以上である場合には、充電電流Ichgがゼロになる。
以上の充電電流制御回路1Iによれば、以下の効果を奏することができる。
充電電流制御回路1Iは、電圧測定部10で測定された蓄電池BATの電圧を、閾値電圧と比較する。そして、蓄電池BATの電圧が閾値電圧以上である場合には、蓄電池BATが満充電の状態にあるとして、スイッチSW1〜SW3の全てをオン状態にし、充電電流Ichgをゼロにする。このため、蓄電池BATが過充電の状態になってしまうのを防止できる。
また、充電電流制御回路1Iは、温度測定部20で測定された蓄電池BATの温度を、閾値温度と比較する。そして、蓄電池BATの電圧が閾値電圧より低い場合には、蓄電池BATの温度が低下するに従って、スイッチSW1〜SW3のうちオン状態であるものの数を増加させて、充電電流Ichgを2段階で減少させる。このため、蓄電池BATの温度が低下するに従って、蓄電池BATの内部インピーダンスの両端に生じる電位差が2段階で低くなる。したがって、蓄電池BATが低温である場合に、満充電の状態ではないにもかかわらず蓄電池BATの電圧が閾値電圧以上になってしまうのを抑制できる。よって、蓄電池BATの過充電を防止するために設けられたスイッチSW1〜SW3が、頻繁にスイッチングしてしまうのを抑制できる。この結果、低温下であっても満充電に向けて蓄電池BATへの充電を継続して行うことができる。
以上、この発明の実施形態につき、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計なども含まれる。
例えば、上述の各実施形態では、定電流源として太陽電池を用いることとしたが、これに限らず、定電流を出力できるものであればよい。
また、上述の各実施形態では、蓄電池BATの電圧と閾値電圧とを比較するものとしたが、これら電圧の比較は、例えばコンパレータを用いて行うことができ、コンパレータは、ヒステリシス特性を有するものとしてもよい。これによれば、蓄電池BATの電圧が閾値電圧近傍で上下している場合であっても、スイッチSW1〜SW3やスイッチ素子Q1〜Q3が頻繁にスイッチングしてしまうのを抑制できる。
また、上述の各実施形態において、蓄電池BATとしてリチウムイオン電池を適用してもよい。
また、上述の各実施形態では、説明を分かり易くするために、太陽電池を定電流源として説明したが、太陽電池は太陽光など太陽エネルギーを用いて電流を発生するものであることから、天候や太陽光等が太陽電池に当たっているか否かにより発生する電流量がばらつくこともある。そのため、例えば、図1〜3、図7〜9のように、複数の太陽電池を有する構成の場合、各太陽電池から発生する電流の量を測定し、充電電流Ichgを減らす場合に、発生する電流量の大きいものから順に、あるいはその逆に、発生する電流量の小さいものから順にIchgへの寄与をなくすように制御してもよい。
1、1A〜1I、100;充電電流制御回路
10、110;電圧測定部
20;温度測定部
30、30A〜30I、120;電流制御部
31、31A〜31I、121;スイッチング制御部
BAT;蓄電池
Ichg;充電電流
PV、PV1〜PV3、PV11〜PV13;太陽電池
Q、Q1〜Q3;スイッチ素子
R1、R2;抵抗
SW1〜SW3;スイッチ

Claims (10)

  1. 定電流源から蓄電池に供給される充電電流を制御する充電電流制御回路であって、
    前記蓄電池の電圧を測定する電圧測定手段と、
    前記蓄電池の温度を測定する温度測定手段と、
    前記電圧測定手段により測定された電圧と、前記温度測定手段により測定された温度と、に応じて前記充電電流を制御する電流制御手段と、
    を備え
    前記定電流源は複数存在し、
    前記電流制御手段は、
    前記複数の定電流源と対に設けられた複数のスイッチ素子と、
    前記電圧測定手段により測定された電圧と、前記温度測定手段により測定された温度と、に応じて、前記複数のスイッチ素子のそれぞれのオンオフを制御するスイッチング制御手段と、
    を備え、
    前記複数のスイッチ素子のそれぞれは、前記複数の定電流源のうち対に設けられたものと直列接続されて直列接続部を構成し、
    前記直列接続部同士は、並列接続され、
    前記複数の定電流源のそれぞれから出力される定電流値は、互いに等しく、
    前記スイッチング制御手段は、
    前記電圧測定手段により測定された電圧が予め定められた閾値電圧より低い場合には、前記温度測定手段により測定された温度が低下するに従って、前記複数のスイッチ素子のうちオン状態であるものの数を減少させ、
    前記電圧測定手段により測定された電圧が前記閾値電圧以上である場合には、前記複数のスイッチ素子の全てをオフ状態にすることを特徴とする充電電流制御回路。
  2. 定電流源から蓄電池に供給される充電電流を制御する充電電流制御回路であって、
    前記蓄電池の電圧を測定する電圧測定手段と、
    前記蓄電池の温度を測定する温度測定手段と、
    前記電圧測定手段により測定された電圧と、前記温度測定手段により測定された温度と、に応じて前記充電電流を制御する電流制御手段と、
    を備え、
    前記定電流源は複数存在し、
    前記電流制御手段は、
    前記複数の定電流源と対に設けられた複数のスイッチ素子と、
    前記電圧測定手段により測定された電圧と、前記温度測定手段により測定された温度と、に応じて、前記複数のスイッチ素子のそれぞれのオンオフを制御するスイッチング制御手段と、
    を備え、
    前記複数のスイッチ素子のそれぞれは、前記複数の定電流源のうち対に設けられたものと直列接続されて直列接続部を構成し、
    前記直列接続部同士は、並列接続され、
    前記電流制御手段は、前記スイッチ素子をn個備え(nは、n≧2を満たす整数)、
    予め定められた電流値をIrefとすると、m番目(mは、1≦m≦nを満たす任意の整数)の前記定電流源から出力される定電流値Ipvmは、下記数式(1)で表され、
    前記スイッチング制御手段は、
    前記電圧測定手段により測定された電圧が予め定められた閾値電圧より低い場合には、前記温度測定手段により測定された温度に応じて、前記n個のスイッチ素子のそれぞれのオンオフを制御し、
    前記電圧測定手段により測定された電圧が前記閾値電圧以上である場合には、前記複数のスイッチ素子の全てをオフ状態にすることを特徴とする充電電流制御回路。
    Figure 0006123046
  3. 定電流源から蓄電池に供給される充電電流を制御する充電電流制御回路であって、
    前記蓄電池の電圧を測定する電圧測定手段と、
    前記蓄電池の温度を測定する温度測定手段と、
    前記電圧測定手段により測定された電圧と、前記温度測定手段により測定された温度と、に応じて前記充電電流を制御する電流制御手段と、
    を備え、
    前記定電流源は複数存在し、
    前記電流制御手段は、
    前記複数の定電流源と対に設けられた複数のスイッチ素子と、
    前記電圧測定手段により測定された電圧と、前記温度測定手段により測定された温度と、に応じて、前記複数のスイッチ素子のそれぞれのオンオフを制御するスイッチング制御手段と、
    を備え、
    前記複数のスイッチ素子のそれぞれは、前記複数の定電流源のうち対に設けられたものと並列接続されて並列接続部を構成し、
    前記並列接続部同士は、並列接続され
    前記複数の定電流源のそれぞれから出力される定電流値は、互いに等しく、
    前記スイッチング制御手段は、
    前記電圧測定手段により測定された電圧が予め定められた閾値電圧より低い場合には、前記温度測定手段により測定された温度が低下するに従って、前記複数のスイッチ素子のうちオン状態であるものの数を増加させ、
    前記電圧測定手段により測定された電圧が前記閾値電圧以上である場合には、前記複数のスイッチ素子の全てをオン状態にすることを特徴とする充電電流制御回路。
  4. 定電流源から蓄電池に供給される充電電流を制御する充電電流制御回路であって、
    前記蓄電池の電圧を測定する電圧測定手段と、
    前記蓄電池の温度を測定する温度測定手段と、
    前記電圧測定手段により測定された電圧と、前記温度測定手段により測定された温度と、に応じて前記充電電流を制御する電流制御手段と、
    を備え、
    前記定電流源は複数存在し、
    前記電流制御手段は、
    前記複数の定電流源と対に設けられた複数のスイッチ素子と、
    前記電圧測定手段により測定された電圧と、前記温度測定手段により測定された温度と、に応じて、前記複数のスイッチ素子のそれぞれのオンオフを制御するスイッチング制御手段と、
    を備え、
    前記複数のスイッチ素子のそれぞれは、前記複数の定電流源のうち対に設けられたものと並列接続されて並列接続部を構成し、
    前記並列接続部同士は、並列接続され、
    前記電流制御手段は、前記スイッチ素子をn個備え(nは、n≧2を満たす整数)、
    予め定められた電流値をIrefとすると、m番目(mは、1≦m≦nを満たす任意の整数)の前記定電流源から出力される定電流値Ipvmは、下記数式(2)で表され、
    前記スイッチング制御手段は、
    前記電圧測定手段により測定された電圧が予め定められた閾値電圧より低い場合には、前記温度測定手段により測定された温度に応じて、前記n個のスイッチ素子のそれぞれのオンオフを制御し、
    前記電圧測定手段により測定された電圧が前記閾値電圧以上である場合には、前記複数のスイッチ素子の全てをオン状態にすることを特徴とする充電電流制御回路。
    Figure 0006123046
  5. 定電流源から蓄電池に供給される充電電流を制御する充電電流制御回路であって、
    前記蓄電池の電圧を測定する電圧測定手段と、
    前記蓄電池の温度を測定する温度測定手段と、
    前記電圧測定手段により測定された電圧と、前記温度測定手段により測定された温度と、に応じて前記充電電流を制御する電流制御手段と、
    を備え、
    前記電流制御手段は、
    スイッチ素子を有し、前記定電流源と並列接続される第1のシャント回路部と、
    スイッチ素子と、当該スイッチ素子に直列接続された抵抗と、を有し、前記定電流源と並列接続される第2のシャント回路部と、
    前記電圧測定手段により測定された電圧と、前記温度測定手段により測定された温度と、に応じて、前記第1のシャント回路部に設けられたスイッチ素子と、前記第2のシャント回路部に設けられたスイッチ素子と、のそれぞれのオンオフを制御するスイッチング制御手段と、
    を備え、
    前記第1のシャント回路部を1つ備えるとともに、前記第2のシャント回路部を複数備え、
    前記複数の第2のシャント回路部のそれぞれに設けられた抵抗の抵抗値は、互いに等しく、
    前記電圧測定手段により測定された電圧が予め定められた閾値電圧より低い場合には、前記第1のシャント回路部に設けられたスイッチ素子をオフ状態にするとともに、前記温度測定手段により測定された温度が低下するに従って、前記複数の第2のシャント回路部に設けられた複数のスイッチ素子のうちオン状態であるものの数を増加させ、
    前記電圧測定手段により測定された電圧が前記閾値電圧以上である場合には、前記第1のシャント回路部に設けられたスイッチ素子をオン状態にすることを特徴とする充電電流制御回路。
  6. 定電流源から蓄電池に供給される充電電流を制御する充電電流制御回路であって、
    前記蓄電池の電圧を測定する電圧測定手段と、
    前記蓄電池の温度を測定する温度測定手段と、
    前記電圧測定手段により測定された電圧と、前記温度測定手段により測定された温度と、に応じて前記充電電流を制御する電流制御手段と、
    を備え、
    前記電流制御手段は、
    スイッチ素子を有し、前記定電流源と並列接続される第1のシャント回路部と、
    スイッチ素子と、当該スイッチ素子に直列接続された抵抗と、を有し、前記定電流源と並列接続される第2のシャント回路部と、
    前記電圧測定手段により測定された電圧と、前記温度測定手段により測定された温度と、に応じて、前記第1のシャント回路部に設けられたスイッチ素子と、前記第2のシャント回路部に設けられたスイッチ素子と、のそれぞれのオンオフを制御するスイッチング制御手段と、
    を備え、
    前記第2のシャント回路部をn個備え(nは、n≧2を満たす整数)、
    予め定められた抵抗値をRrefとすると、前記n個の第2のシャント回路部それぞれに設けられたn個の抵抗のうち、m番目(mは、1≦m≦nを満たす任意の整数)の抵抗の抵抗値Rmは、下記数式(3)で表され、
    前記スイッチング制御手段は、
    前記電圧測定手段により測定された電圧が予め定められた閾値電圧より低い場合には、前記第1のシャント回路部に設けられたスイッチ素子をオフ状態にするとともに、前記温度測定手段により測定された温度に応じて、前記n個の第2のシャント回路部に設けられたn個のスイッチ素子のそれぞれのオンオフを制御し、
    前記電圧測定手段により測定された電圧が前記閾値電圧以上である場合には、前記第1のシャント回路部に設けられたスイッチ素子をオン状態にすることを特徴とする充電電流制御回路。
    Figure 0006123046
  7. 定電流源から蓄電池に供給される充電電流を制御する充電電流制御回路であって、
    前記蓄電池の電圧を測定する電圧測定手段と、
    前記蓄電池の温度を測定する温度測定手段と、
    前記電圧測定手段により測定された電圧と、前記温度測定手段により測定された温度と、に応じて前記充電電流を制御する電流制御手段と、
    を備え、
    前記定電流源は複数存在し、
    前記電流制御手段は、
    前記複数の定電流源と対に設けられた複数のスイッチ素子と、
    前記電圧測定手段により測定された電圧と、前記温度測定手段により測定された温度と、に応じて、前記複数のスイッチ素子のそれぞれのオンオフを制御するスイッチング制御手段と、
    を備え、
    前記複数のスイッチ素子のそれぞれは、前記複数の定電流源のうち対に設けられたものと直列接続されて直列接続部を構成し、
    前記直列接続部同士は、並列接続され、
    前記スイッチング制御手段は、前記電圧測定手段により測定された電圧が予め定められた閾値電圧より低い場合には、前記温度測定手段により測定された温度の低下に応じて前記蓄電池に供給される充電電流を減少させるよう前記スイッチング制御手段を制御し、前記電圧測定手段により測定された電圧が予め定められた閾値電圧以上の場合には、前記蓄電池に充電電流が供給されないよう前記スイッチング制御手段を制御することを特徴とする充電電流制御回路。
  8. 定電流源から蓄電池に供給される充電電流を制御する充電電流制御回路であって、
    前記蓄電池の電圧を測定する電圧測定手段と、
    前記蓄電池の温度を測定する温度測定手段と、
    前記電圧測定手段により測定された電圧と、前記温度測定手段により測定された温度と、に応じて前記充電電流を制御する電流制御手段と、
    を備え、
    前記定電流源は複数存在し、
    前記電流制御手段は、
    前記複数の定電流源と対に設けられた複数のスイッチ素子と、
    前記電圧測定手段により測定された電圧と、前記温度測定手段により測定された温度と、に応じて、前記複数のスイッチ素子のそれぞれのオンオフを制御するスイッチング制御手段と、
    を備え、
    前記複数のスイッチ素子のそれぞれは、前記複数の定電流源のうち対に設けられたものと並列接続されて並列接続部を構成し、
    前記並列接続部同士は、並列接続され、
    前記スイッチング制御手段は、前記電圧測定手段により測定された電圧が予め定められた閾値電圧より低い場合には、前記温度測定手段により測定された温度の低下に応じて前記蓄電池に供給される充電電流を減少させるよう前記スイッチング制御手段を制御し、前記電圧測定手段により測定された電圧が予め定められた閾値電圧以上の場合には、前記蓄電池に充電電流が供給されないよう前記スイッチング制御手段を制御することを特徴とする充電電流制御回路。
  9. 定電流源から蓄電池に供給される充電電流を制御する充電電流制御回路であって、
    前記蓄電池の電圧を測定する電圧測定手段と、
    前記蓄電池の温度を測定する温度測定手段と、
    前記電圧測定手段により測定された電圧と、前記温度測定手段により測定された温度と、に応じて前記充電電流を制御する電流制御手段と、
    を備え、
    前記電流制御手段は、
    スイッチ素子を有し、前記定電流源と並列接続される第1のシャント回路部と、
    スイッチ素子と、当該スイッチ素子に直列接続された抵抗と、を有し、前記定電流源と並列接続される第2のシャント回路部と、
    前記電圧測定手段により測定された電圧と、前記温度測定手段により測定された温度と、に応じて、前記第1のシャント回路部に設けられたスイッチ素子と、前記第2のシャント回路部に設けられたスイッチ素子と、のそれぞれのオンオフを制御するスイッチング制御手段と、
    を備え、
    前記スイッチング制御手段は、前記電圧測定手段により測定された電圧が予め定められた閾値電圧より低い場合には、前記温度測定手段により測定された温度の低下に応じて前記蓄電池に供給される充電電流を減少させるよう前記スイッチング制御手段を制御し、前記電圧測定手段により測定された電圧が予め定められた閾値電圧以上の場合には、前記蓄電池に充電電流が供給されないよう前記スイッチング制御手段を制御することを特徴とする充電電流制御回路。
  10. 定電流源から蓄電池に供給される充電電流を制御する充電電流制御回路であって、
    前記蓄電池の電圧を測定する電圧測定手段と、
    前記蓄電池の温度を測定する温度測定手段と、
    前記電圧測定手段により測定された電圧と、前記温度測定手段により測定された温度と、に応じて前記充電電流を制御する電流制御手段と、
    を備え、
    複数の前記定電流源が直列接続され、
    前記電流制御手段は、
    前記複数の定電流源と対に設けられた複数のスイッチ素子と、
    前記電圧測定手段により測定された電圧と、前記温度測定手段により測定された温度と、に応じて、前記複数のスイッチ素子のそれぞれのオンオフを制御するスイッチング制御手段と、を備え、
    前記複数のスイッチ素子のそれぞれは、前記複数の定電流源のうち対に設けられたものと並列接続され、
    前記スイッチング制御手段は、前記電圧測定手段により測定された電圧が予め定められた閾値電圧より低い場合には、前記温度測定手段により測定された温度の低下に応じて前記蓄電池に供給される充電電流を減少させるよう前記スイッチング制御手段を制御し、前記電圧測定手段により測定された電圧が予め定められた閾値電圧以上の場合には、前記蓄電池に充電電流が供給されないよう前記スイッチング制御手段を制御することを特徴とする充電電流制御回路。
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