JP6791796B2

JP6791796B2 - 充電装置

Info

Publication number: JP6791796B2
Application number: JP2017065989A
Authority: JP
Inventors: 謙治北村; 康成溝口
Original assignee: FDK Corp
Current assignee: FDK Corp
Priority date: 2017-03-29
Filing date: 2017-03-29
Publication date: 2020-11-25
Anticipated expiration: 2037-03-29
Also published as: JP2018170851A

Description

本発明は、二次電池を充電する充電装置に関し、特に二次電池のリフレッシュ放電機能を備える充電装置に関する。

ニッケル水素二次電池やニッケルカドミウム二次電池等のアルカリ二次電池は、充電装置を用いて充電することにより繰り返し使うことが可能である。一般に充電装置には、例えば過充電を防止するために、二次電池への充電経路をＯＮ／ＯＦＦするスイッチが設けられている。しかし例えば二次電池への充電経路をＯＮ／ＯＦＦするスイッチにショート破壊による故障が生ずると、二次電池の過充電の虞が生ずる。そのような過充電を防止するために、直列に接続した２つのスイッチで充電経路をＯＮ／ＯＦＦするフェールセーフ構成の回路を採用する充電装置が公知である（例えば特許文献１を参照）。

他方、アルカリ二次電池は、浅い充放電を頻繁に繰り返すと、いわゆるメモリ効果によって、電池容量が見かけ上減少し、放電できる容量が実質的に小さくなる性質を有する。このメモリ効果による見かけ上の電池容量の減少は、例えば二次電池の深放電を行うリフレッシュ放電によって解消することができる。具体的にはリフレッシュ放電は、例えば電流制限抵抗を介して二次電池を強制的に放電することにより行われ、そのようなリフレッシュ放電機能を備える充電装置が公知である（例えば特許文献２を参照）。

特開２０１６−１１８５７１号公報特開２００５−１８４８９８号公報

一般に充電装置のリフレッシュ放電回路は、例えば二次電池の過放電を防止するために、そのリフレッシュ放電経路をＯＮ／ＯＦＦするスイッチが設けられているのが通常である。したがってリフレッシュ放電機能を備える充電装置においては、リフレッシュ放電経路をＯＮ／ＯＦＦするスイッチについても、二次電池の過放電を防止するために、スイッチのショート破壊による故障に対するフェールセーフ構成であるのが望ましい。

しかしながら上記の特許文献１に開示されている充電装置は、リフレッシュ放電機能を備えておらず、従って特許文献１には、リフレッシュ放電経路をＯＮ／ＯＦＦするスイッチのショート破壊による故障に対するフェールセーフ構成については何ら一切開示されていない。また上記の特許文献２に開示されている充電装置は、リフレッシュ放電機能を備えているものの、特許文献２には、スイッチのショート破壊による故障に対するフェールセーフ構成については何ら一切開示されていない。

このような状況に鑑み本発明はなされたものであり、その目的は、二次電池の充電及びリフレッシュ放電のいずれにおいてもスイッチのショート破壊による故障に対するフェールセーフ構成を有する充電装置を提供することにある。

＜本発明の第１の態様＞
本発明の第１の態様は、定電圧電源と、二次電池の正極端子が接する正極接点と、前記定電圧電源のグランド端子に接続され、前記二次電池の負極端子が接する負極接点と、前記定電圧電源の電圧出力端子からの電力供給をＯＮ／ＯＦＦする第１スイッチと、前記第１スイッチに直列に接続され、前記第１スイッチと前記正極接点との接続をＯＮ／ＯＦＦする第２スイッチと、前記第１スイッチと前記第２スイッチとの接続点と前記負極接点との接続をＯＮ／ＯＦＦする第３スイッチと、前記第１〜第３スイッチのＯＮ／ＯＦＦ制御を実行する制御部と、を備える充電装置である。

定電圧電源から供給される電力で二次電池を充電する充電経路は、第１スイッチ及び第２スイッチがともにＯＮしている状態でのみ構成される。したがって例えば第１スイッチがショート破壊した場合には、第２スイッチをＯＦＦすることによって、二次電池の充電電流を遮断して二次電池の過充電を防止することができる。他方、例えば第２スイッチがショート破壊した場合には、第１スイッチをＯＦＦすることによって、二次電池の充電電流を遮断して二次電池の過充電を防止することができる。つまり第１スイッチ及び第２スイッチは、二次電池の充電においてスイッチのショート破壊による故障に対するフェールセーフ構成を実現する。

また二次電池を放電するリフレッシュ放電経路は、第２スイッチ及び第３スイッチがともにＯＮしている状態でのみ構成される。したがって例えば第２スイッチがショート破壊した場合には、第３スイッチをＯＦＦすることによって、二次電池のリフレッシュ放電電流を遮断して二次電池の過放電を防止することができる。他方、例えば第３スイッチがショート破壊した場合には、第２スイッチをＯＦＦすることによって、二次電池のリフレッシュ放電電流を遮断して二次電池の過放電を防止することができる。つまり第２スイッチ及び第３スイッチは、二次電池のリフレッシュ放電においてスイッチのショート破壊による故障に対するフェールセーフ構成を実現する。

これにより本発明の第１の態様によれば、二次電池の充電及びリフレッシュ放電のいずれにおいてもスイッチのショート破壊による故障に対するフェールセーフ構成を有する充電装置を提供できるという作用効果が得られる。

＜本発明の第２の態様＞
本発明の第２の態様は、前述した本発明の第１の態様において、前記制御部は、前記第１〜第３スイッチを全てＯＦＦ制御している状態で前記二次電池の電圧を第１電池電圧として検出し、前記第１スイッチのみＯＮ制御している状態で前記二次電池の電圧を第２電池電圧として検出し、前記第１電池電圧と前記第２電池電圧との差分に基づいて、前記第２スイッチが故障しているか否かを判定する、充電装置である。

二次電池は、その内部抵抗等によって電圧降下が生ずるため、充電電流が流れている状態と流れていない状態とで電圧が異なる。第１電池電圧は、二次電池に充電電流が流れていない状態における二次電池の電圧である。そして第２電池電圧は、本来的には第２スイッチがＯＦＦしているはずであるから、やはり二次電池に充電電流が流れていない状態における二次電池の電圧となるはずである。他方、第２スイッチがショート破壊により故障している場合には、第２電池電圧は、二次電池に充電電流が流れている状態における二次電池の電圧となる。したがって第１電池電圧と第２電池電圧との差分から、第２スイッチがショート破壊により故障している否かを判定することができる。

＜本発明の第３の態様＞
本発明の第３の態様は、前述した本発明の第１の態様又は第２の態様において、前記制御部は、前記第１〜第３スイッチを全てＯＦＦ制御している状態で前記二次電池の電圧を第１電池電圧として検出し、前記第２スイッチのみＯＮ制御している状態で前記二次電池の電圧を第３電池電圧として検出し、前記第１電池電圧と前記第３電池電圧との差分に基づいて、前記第１スイッチが故障しているか否かを判定する、充電装置である。

第１電池電圧は、二次電池に充電電流が流れていない状態における二次電池の電圧である。そして第３電池電圧は、本来的には第１スイッチがＯＦＦしているはずであるから、やはり二次電池に充電電流が流れていない状態における二次電池の電圧となるはずである。他方、第１スイッチがショート破壊により故障している場合には、第３電池電圧は、二次電池に充電電流が流れている状態における二次電池の電圧となる。したがって第１電池電圧と第３電池電圧との差分から、第１スイッチがショート破壊により故障している否かを判定することができる。

＜本発明の第４の態様＞
本発明の第４の態様は、前述した本発明の第１〜第３の態様のいずれかにおいて、前記制御部は、前記第１〜第３スイッチを全てＯＦＦ制御している状態で前記二次電池の電圧を第１電池電圧として検出し、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのみＯＮ制御している状態で前記二次電池の電圧を第４電池電圧として検出し、前記第１電池電圧と前記第４電池電圧との差分に基づいて、前記第１スイッチ又は前記第２スイッチの少なくともいずれか一方が故障しているか否かを判定する、充電装置である。

第１電池電圧は、二次電池に充電電流が流れていない状態における二次電池の電圧である。そして第４電池電圧は、本来的には第１スイッチ及び第２スイッチがともにＯＮしているはずであるから、二次電池に充電電流が流れている状態における二次電池の電圧となるはずである。他方、第１スイッチ又は第２スイッチの少なくともいずれか一方がオープン破壊により故障している場合には、第４電池電圧は、二次電池に充電電流が流れていない状態における二次電池の電圧となる。したがって第１電池電圧と第４電池電圧との差分から、第１スイッチ又は第２スイッチの少なくともいずれか一方がオープン破壊により故障している否かを判定することができる。

＜本発明の第５の態様＞
本発明の第５の態様は、前述した本発明の第１〜第４の態様のいずれかにおいて、前記制御部は、前記第２スイッチのみＯＮ制御している状態における前記二次電池の放電電流の有無に基づいて、前記第３スイッチが故障しているか否かを判定する、充電装置である。

第２スイッチのみＯＮ制御している状態では、本来的には二次電池を放電するリフレッシュ放電経路が構成されないため、二次電池の放電電流は流れないはずである。他方、第３スイッチがショート破壊により故障している場合には、第２スイッチのみＯＮ制御している状態であっても、二次電池を放電するリフレッシュ放電経路が構成されることになる。したがって第２スイッチのみＯＮ制御している状態における二次電池の放電電流の有無から、第３スイッチがショート破壊により故障しているか否かを判定することができる。

＜本発明の第６の態様＞
本発明の第６の態様は、前述した本発明の第１〜第５の態様のいずれかにおいて、前記制御部は、前記第３スイッチのみＯＮ制御している状態における前記二次電池の放電電流の有無に基づいて、前記第２スイッチが故障しているか否かを判定する、充電装置である。

第３スイッチのみＯＮ制御している状態では、本来的には二次電池を放電するリフレッシュ放電経路が構成されないため、二次電池の放電電流は流れないはずである。他方、第２スイッチがショート破壊により故障している場合には、第３スイッチのみＯＮ制御している状態であっても、二次電池を放電するリフレッシュ放電経路が構成されることになる。したがって第３スイッチのみＯＮ制御している状態における二次電池の放電電流の有無から、第２スイッチがショート破壊により故障しているか否かを判定することができる。

＜本発明の第７の態様＞
本発明の第７の態様は、前述した本発明の第１〜第６の態様のいずれかにおいて、前記制御部は、前記第２スイッチ及び第３スイッチのみＯＮ制御している状態における前記二次電池の放電電流の有無に基づいて、前記第２スイッチ又は前記第３スイッチの少なくともいずれか一方が故障しているか否かを判定する、充電装置である。

第２スイッチ及び第３スイッチのみＯＮ制御している状態では、本来的には二次電池を放電するリフレッシュ放電経路が構成されるため、二次電池の放電電流は流れるはずである。他方、第２スイッチ又は第３スイッチの少なくともいずれか一方がオープン破壊により故障している場合には、第２スイッチ及び第３スイッチのみＯＮ制御している状態であっても、二次電池を放電するリフレッシュ放電経路が構成されないことになる。したがって第２スイッチ及び第３スイッチのみＯＮ制御している状態における二次電池の放電電流の有無から、第２スイッチ又は第３スイッチの少なくともいずれか一方がオープン破壊により故障しているか否かを判定することができる。

＜本発明の第８の態様＞
本発明の第８の態様は、前述した本発明の第１〜第７の態様のいずれかにおいて、前記制御部により表示が制御される表示部をさらに備え、前記制御部は、前記第１〜第３スイッチの少なくともいずれか１つが故障していると判定したことを条件として、前記表示部で所定の表示を実行する、充電装置である。
本発明の第８の態様によれば、ユーザは、第１〜第３スイッチの少なくともいずれか１つが故障していることを表示部の表示を通じて認識することができる。

本発明によれば、二次電池の充電及びリフレッシュ放電のいずれにおいてもスイッチのショート破壊による故障に対するフェールセーフ構成を有する充電装置を提供することができる。

本発明に係る充電装置の回路図。二次電池の充電制御の手順を図示したフローチャート。二次電池の充電制御の手順を図示したフローチャート。二次電池のリフレッシュ放電制御の手順を図示したフローチャート。二次電池のリフレッシュ放電制御の手順を図示したフローチャート。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
尚、本発明は、以下説明する実施例に特に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変形が可能であることは言うまでもない。

本発明に係る充電装置の構成について、図１を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る充電装置の回路図である。

充電装置は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０、電池装着部２０、充放電回路３０、制御部４０、表示部５０、リフレッシュ放電スイッチＲＳＷを備える。

ＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、入力される直流電圧を二次電池２１の充電電圧に変換して出力する「定電圧電源」である。電池装着部２０は、二次電池２１が装着される。電池装着部２０は、二次電池２１の正極端子が当接する正極接点ＴＰ１、二次電池２１の負極端子が当接する負極接点ＴＰ２を含む。負極接点ＴＰ２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０の出力側グランド端子ＧＮＤに接続されている。

充放電回路３０は、電池装着部２０に装着された二次電池２１の充電及びリフレッシュ放電を行う回路であり、第１〜第３スイッチＱ１〜Ｑ３、電流制限抵抗Ｒ１、電流検出抵抗Ｒ２を含む。

第１〜第３スイッチＱ１〜Ｑ３は、例えばバイポーラトランジスタや電界効果トランジスタ等の半導体スイッチである。第１スイッチＱ１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０の電圧出力端子Ｖｏｕｔからの電力供給をＯＮ／ＯＦＦするスイッチである。第２スイッチＱ２は、第１スイッチＱ１に直列に接続され、第１スイッチＱ１と正極接点ＴＰ１との接続をＯＮ／ＯＦＦするスイッチである。第３スイッチＱ３は、第１スイッチＱ１と第２スイッチＱ２との接続点と負極接点ＴＰ２との接続をＯＮ／ＯＦＦするスイッチである。電流制限抵抗Ｒ１は、二次電池２１を放電するリフレッシュ放電経路ＤＰの電流を制限する抵抗である。電流検出抵抗Ｒ２は、リフレッシュ放電経路ＤＰの電流を検出するための抵抗である。

より具体的には第１スイッチＱ１の一方の接点は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０の電圧出力端子Ｖｏｕｔに接続されている。第１スイッチＱ１の他方の接点は、第２スイッチＱ２の一方の接点に接続されている。第２スイッチＱ２の他方の接点は、電池装着部２０の正極接点ＴＰ１に接続されている。電流制限抵抗Ｒ１の一端は、第１スイッチＱ１と第２スイッチＱ２との接続点に接続されている。電流制限抵抗Ｒ１の他端は、第３スイッチＱ３の一方の接点に接続されている。第３スイッチＱ３の他方の接点は、電流検出抵抗Ｒ２の一端に接続されている。電流検出抵抗Ｒ２の他端は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０の出力側グランド端子ＧＮＤに接続されている。第１〜第３スイッチＱ１〜Ｑ３の制御端子は、制御部４０にそれぞれ接続されている。

リフレッシュ放電スイッチＲＳＷは、電池装着部２０に装着された二次電池２１のリフレッシュ放電を実行する操作をユーザが行うためのスイッチである。リフレッシュ放電スイッチＲＳＷは、一方の接点が制御部４０に接続されており、他方の接点がグランドに接続されている。制御部４０は、例えば公知のマイコン制御回路や制御ＩＣ（Integrated Circuit）であり、第１〜第３スイッチＱ１〜Ｑ３のＯＮ／ＯＦＦ制御を実行する。表示部５０は、例えばＬＥＤ表示灯や液晶ディスプレイ等の表示器を含み、制御部４０により表示が制御される。制御部４０は、例えば第１〜第３スイッチＱ１〜Ｑ３の少なくともいずれか１つが故障していると判定したことを条件として、表示部５０で所定の表示を実行する。この所定の表示は、例えばエラー表示であり、より具体的には、例えば所定のＬＥＤ表示灯を点灯又は点滅させたり、液晶ディスプレイにエラーである旨の文字等を表示させたりすることを意味する。

制御部４０は、二次電池２１の充電状態（例えば二次電池２１の電圧）に基づいて二次電池２１の充電制御を実行する。より具体的には制御部４０は、第１スイッチＱ１及び第２スイッチＱ２をともにＯＮ制御し、第３スイッチＱ３をＯＦＦ制御することによって、二次電池２１の充電経路ＣＰを構成する。それによって電池装着部２０に装着された二次電池２１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０の出力電圧が印加されて充電される。

制御部４０は、リフレッシュ放電スイッチＲＳＷが操作されたことを条件として、電池装着部２０に装着された二次電池２１のリフレッシュ放電を実行する。より具体的には制御部４０は、第１スイッチＱ１をＯＦＦ制御し、第２スイッチＱ２及び第３スイッチＱ３をともにＯＮ制御することによってリフレッシュ放電経路ＤＰを構成する。それによって電池装着部２０に装着された二次電池２１は、電流制限抵抗Ｒ１を介してリフレッシュ放電される。

制御部４０は、電池装着部２０の正極接点ＴＰ１に接続されており、電池装着部２０に装着されている二次電池２１の電圧を検出する。また制御部４０は、第３スイッチＱ３の接点と電流検出抵抗Ｒ２との接続点に接続されており、電流検出抵抗Ｒ２で生ずる電位差に基づいてリフレッシュ放電経路ＤＰの電流を検出する。制御部４０は、二次電池２１の電圧及びリフレッシュ放電経路ＤＰの電流に基づいて、二次電池２１のリフレッシュ放電を制御する。

つづいて制御部４０が実行する二次電池２１の充電制御の手順について、図２及び図３を参照しながら説明する。
図２及び図３は、二次電池２１の充電制御の手順を図示したフローチャートである。当該フローチャートに図示した手順は、定周期で繰り返し実行される手順である。また当該フローチャートに図示した手順を実行している間は、第３スイッチＱ３は常時ＯＦＦ制御している状態とする。

まず電池装着部２０に二次電池２１が装着されているか否かを判定する（ステップＳ１）。電池装着部２０に二次電池２１が装着されていない場合には（ステップＳ１でＮｏ）、そのまま当該手順を終了する。他方、電池装着部２０に二次電池２１が装着されている場合には、つづいて第１スイッチＱ１及び第２スイッチＱ２をともにＯＦＦ制御している状態で、二次電池２１の電圧を検出し、これを第１電池電圧Ｖｂａｔ１とする（ステップＳ２）。つづいて第１スイッチＱ１をＯＮ制御、第２スイッチＱ２をＯＦＦ制御している状態で、二次電池２１の電圧を検出し、これを第２電池電圧Ｖｂａｔ２とする（ステップＳ３）。

つづいて第１電池電圧Ｖｂａｔ１と第２電池電圧Ｖｂａｔ２との差分が閾値ΔＶ／２より大きいか否かを判定する（ステップＳ４）。二次電池２１は、その内部抵抗等によって電圧降下が生ずるため、充電電流が流れている状態と流れていない状態とで電圧が異なる。閾値ΔＶ／２は、二次電池２１に充電電流が流れている状態であるか否かを二次電池２１の電圧から判定するために予め設定される閾値である。ΔＶは、二次電池２１に充電電流が流れていない状態における二次電池２１の電圧と二次電池２１に充電電流が流れている状態における二次電池２１の電圧との差分に相当する。当該実施例の閾値ΔＶ／２は、あくまでも一例であり、二次電池２１に充電電流が流れている状態であるか否かを二次電池２１の電圧から判定可能な閾値であれば、どのような閾値を設定してもよい。

第１電池電圧Ｖｂａｔ１は、二次電池２１に充電電流が流れていない状態における二次電池２１の電圧である。そして第２電池電圧Ｖｂａｔ２は、本来的には第２スイッチＱ２がＯＦＦしているはずであるから、やはり二次電池２１に充電電流が流れていない状態における二次電池２１の電圧となるはずである。他方、第２スイッチＱ２がショート破壊により故障している場合には、第２電池電圧Ｖｂａｔ２は、二次電池２１に充電電流が流れている状態における二次電池２１の電圧となる。したがって第１電池電圧Ｖｂａｔ１と第２電池電圧Ｖｂａｔ２との差分から、第２スイッチＱ２がショート破壊により故障している否かを判定することができる。

第１電池電圧Ｖｂａｔ１と第２電池電圧Ｖｂａｔ２との差分が閾値ΔＶ／２より大きい場合には（ステップＳ４でＹｅｓ）、二次電池２１に充電電流が流れている状態であることになる。したがってこの場合には、第２スイッチＱ２がショート破壊により故障していると判定する。そして第１スイッチＱ１及び第２スイッチＱ２をともにＯＦＦ制御し（ステップＳ１１）、表示部５０にエラーを表示して二次電池２１の充電を中止する（ステップＳ１２）。またこの場合、さらにＤＣ−ＤＣコンバータ１０の動作を停止させるか、或いはＤＣ−ＤＣコンバータ１０の出力電圧を定格電圧より低い電圧に低下させる制御を制御部４０が実行するようにすれば、安全性の面でより好ましい。

他方、第１電池電圧Ｖｂａｔ１と第２電池電圧Ｖｂａｔ２との差分が閾値ΔＶ／２以下である場合には（ステップＳ４でＮｏ）、つづいて第１スイッチＱ１をＯＦＦ制御、第２スイッチＱ２をＯＮ制御している状態で、二次電池２１の電圧を検出し、これを第３電池電圧Ｖｂａｔ３とする（ステップＳ５）。つづいて第１電池電圧Ｖｂａｔ１と第３電池電圧Ｖｂａｔ３との差分が閾値ΔＶ／２より大きいか否かを判定する（ステップＳ６）。

第１電池電圧Ｖｂａｔ１は、二次電池２１に充電電流が流れていない状態における二次電池２１の電圧である。そして第３電池電圧Ｖｂａｔ３は、本来的には第１スイッチＱ１がＯＦＦしているはずであるから、やはり二次電池２１に充電電流が流れていない状態における二次電池２１の電圧となるはずである。他方、第１スイッチＱ１がショート破壊により故障している場合には、第３電池電圧Ｖｂａｔ３は、二次電池２１に充電電流が流れている状態における二次電池２１の電圧となる。したがって第１電池電圧Ｖｂａｔ１と第３電池電圧Ｖｂａｔ３との差分から、第１スイッチＱ１がショート破壊により故障している否かを判定することができる。

第１電池電圧Ｖｂａｔ１と第３電池電圧Ｖｂａｔ３との差分が閾値ΔＶ／２より大きい場合には（ステップＳ６でＹｅｓ）、二次電池２１に充電電流が流れている状態であることになる。したがってこの場合には、第１スイッチＱ１がショート破壊により故障していると判定する。そして第１スイッチＱ１及び第２スイッチＱ２をともにＯＦＦ制御し（ステップＳ１１）、表示部５０にエラーを表示して二次電池２１の充電を中止する（ステップＳ１２）。またこの場合、さらにＤＣ−ＤＣコンバータ１０の動作を停止させるか、或いはＤＣ−ＤＣコンバータ１０の出力電圧を定格電圧より低い電圧に低下させる制御を制御部４０が実行するようにすれば、安全性の面でより好ましい。

他方、第１電池電圧Ｖｂａｔ１と第３電池電圧Ｖｂａｔ３との差分が閾値ΔＶ／２以下である場合には（ステップＳ６でＮｏ）、つづいて第１スイッチＱ１及び第２スイッチＱ２をともにＯＮ制御している状態で、二次電池２１の電圧を検出し、これを第４電池電圧Ｖｂａｔ４とする（ステップＳ７）。つづいて第１電池電圧Ｖｂａｔ１と第４電池電圧Ｖｂａｔ４との差分が閾値ΔＶ／２より大きいか否かを判定する（ステップＳ８）。

第１電池電圧Ｖｂａｔ１は、二次電池２１に充電電流が流れていない状態における二次電池２１の電圧である。そして第４電池電圧Ｖｂａｔ４は、本来的には第１スイッチＱ１及び第２スイッチＱ２がともにＯＮしているはずであるから、二次電池２１に充電電流が流れている状態における二次電池２１の電圧となるはずである。他方、第１スイッチＱ１又は第２スイッチＱ２の少なくともいずれか一方がオープン破壊により故障している場合には、第４電池電圧Ｖｂａｔ４は、二次電池２１に充電電流が流れていない状態における二次電池２１の電圧となる。したがって第１電池電圧Ｖｂａｔ１と第４電池電圧Ｖｂａｔ４との差分から、第１スイッチＱ１又は第２スイッチＱ２の少なくともいずれか一方がオープン破壊により故障している否かを判定することができる。

第１電池電圧Ｖｂａｔ１と第４電池電圧Ｖｂａｔ４との差分が閾値ΔＶ／２以下である場合には（ステップＳ６でＮｏ）、二次電池２１に充電電流が流れていない状態であることになる。したがってこの場合には、第１スイッチＱ１又は第２スイッチＱ２の少なくともいずれか一方がオープン破壊により故障していると判定する。そして第１スイッチＱ１及び第２スイッチＱ２をともにＯＦＦ制御し（ステップＳ１１）、表示部５０にエラーを表示して二次電池２１の充電を中止する（ステップＳ１２）。

他方、第１電池電圧Ｖｂａｔ１と第４電池電圧Ｖｂａｔ４との差分が閾値ΔＶ／２より大きい場合には（ステップＳ８でＹｅｓ）、つづいて二次電池２１の電圧が満充電電圧であるか、すなわち二次電池２１の充電が完了しているか否かを判定する（ステップＳ９）。二次電池２１の電圧が満充電電圧でない場合には（ステップＳ９でＮｏ）、ステップＳ１へ戻り、二次電池２１の充電を継続する。そして二次電池２１の電圧が満充電電圧である場合には（ステップＳ９でＹｅｓ）、第１スイッチＱ１及び第２スイッチＱ２をともにＯＦＦ制御して二次電池２１の充電を終了する（ステップＳ１０）。

つづいて制御部４０が実行する二次電池２１のリフレッシュ放電制御の手順について、図４及び図５を参照しながら説明する。
図４及び図５は、二次電池２１のリフレッシュ放電制御の手順を図示したフローチャートである。当該フローチャートに図示した手順は、定周期で繰り返し実行される手順である。また当該フローチャートに図示した手順を実行している間は、第１スイッチＱ１は常時ＯＦＦ制御している状態とする。

まず電池装着部２０に二次電池２１が装着されている状態で、リフレッシュ放電スイッチＲＳＷが操作された否かを判定する（ステップＳ２１）。リフレッシュ放電スイッチＲＳＷが操作されていない場合には（ステップＳ２１でＮｏ）、そのまま当該手順を終了する。他方、リフレッシュ放電スイッチＲＳＷが操作されている場合には（ステップＳ２１でＹｅｓ）、つづいて第２スイッチＱ２をＯＮ制御、第３スイッチＱ３をＯＦＦ制御している状態で、リフレッシュ放電経路ＤＰの電流を検出し（ステップＳ２２）、二次電池２１の放電電流の有無を判定する（ステップＳ２３）。

第２スイッチＱ２のみＯＮ制御している状態では、本来的にはリフレッシュ放電経路ＤＰが構成されないため、二次電池２１の放電電流は流れないはずである。他方、第３スイッチＱ３がショート破壊により故障している場合には、第２スイッチＱ２のみＯＮ制御している状態であってもリフレッシュ放電経路ＤＰが構成されることになる。したがって第２スイッチＱ２のみＯＮ制御している状態における二次電池２１の放電電流の有無から、第３スイッチＱ３がショート破壊により故障しているか否かを判定することができる。

二次電池２１の放電電流が流れている場合には（ステップＳ２３でＹｅｓ）、リフレッシュ放電経路ＤＰが構成されていることになる。したがってこの場合には、第３スイッチＱ３がショート破壊により故障していると判定する。そして第２スイッチＱ２及び第３スイッチＱ３をともにＯＦＦ制御し（ステップＳ３０）、表示部５０にエラーを表示して二次電池２１のリフレッシュ放電を中止する（ステップＳ３１）。

他方、二次電池２１の放電電流が流れていない場合には（ステップＳ２３でＮｏ）、つづいて第２スイッチＱ２をＯＦＦ制御、第３スイッチＱ３をＯＮ制御している状態で、リフレッシュ放電経路ＤＰの電流を検出し（ステップＳ２４）、二次電池２１の放電電流の有無を判定する（ステップＳ２５）。

第３スイッチＱ３のみＯＮ制御している状態では、本来的にはリフレッシュ放電経路ＤＰが構成されないため、二次電池２１の放電電流は流れないはずである。他方、第２スイッチＱ２がショート破壊により故障している場合には、第３スイッチＱ３のみＯＮ制御している状態であってもリフレッシュ放電経路ＤＰが構成されることになる。したがって第３スイッチＱ３のみＯＮ制御している状態における二次電池２１の放電電流の有無から、第２スイッチＱ２がショート破壊により故障しているか否かを判定することができる。

二次電池２１の放電電流が流れている場合には（ステップＳ２５でＹｅｓ）、リフレッシュ放電経路ＤＰが構成されていることになる。したがってこの場合には、第２スイッチＱ２がショート破壊により故障していると判定する。そして第２スイッチＱ２及び第３スイッチＱ３をともにＯＦＦ制御し（ステップＳ３０）、表示部５０にエラーを表示して二次電池２１のリフレッシュ放電を中止する（ステップＳ３１）。

他方、二次電池２１の放電電流が流れていない場合には（ステップＳ２５でＮｏ）、つづいて第２スイッチＱ２及び第３スイッチＱ３をともにＯＮ制御している状態で、リフレッシュ放電経路ＤＰの電流を検出し（ステップＳ２６）、二次電池２１の放電電流の有無を判定する（ステップＳ２７）。

第２スイッチＱ２及び第３スイッチＱ３をともにＯＮ制御している状態では、本来的にはリフレッシュ放電経路ＤＰが構成されるため、二次電池２１の放電電流は流れるはずである。他方、第２スイッチＱ２又は第３スイッチＱ３の少なくともいずれか一方がオープン破壊により故障している場合には、第２スイッチＱ２及び第３スイッチＱ３をともにＯＮ制御している状態であってもリフレッシュ放電経路ＤＰが構成されないことになる。したがって第２スイッチＱ２及び第３スイッチＱ３をともにＯＮ制御している状態における二次電池２１の放電電流の有無から、第２スイッチＱ２又は第３スイッチＱ３の少なくともいずれか一方がオープン破壊により故障しているか否かを判定することができる。

二次電池２１の放電電流が流れていない場合には（ステップＳ２７でＮｏ）、リフレッシュ放電経路ＤＰが構成されていないことになる。したがってこの場合には、第２スイッチＱ２又は第３スイッチＱ３の少なくともいずれか一方がオープン破壊により故障していると判定する。そして第２スイッチＱ２及び第３スイッチＱ３をともにＯＦＦ制御し（ステップＳ３０）、表示部５０にエラーを表示して二次電池２１のリフレッシュ放電を中止する（ステップＳ３１）。

他方、二次電池２１の放電電流が流れている場合には（ステップＳ２７でＹｅｓ）、二次電池２１の電圧が終止電圧であるか、すなわち二次電池２１のリフレッシュ放電が完了しているか否かを判定する（ステップＳ２８）。二次電池２１の電圧が終止電圧でない場合には（ステップＳ２８でＮｏ）、ステップＳ２２へ戻り、二次電池２１のリフレッシュ放電を継続する。そして二次電池２１の電圧が終止電圧である場合には（ステップＳ２８でＹｅｓ）、第２スイッチＱ２及び第３スイッチＱ３をともにＯＦＦ制御して二次電池２１のリフレッシュ放電を終了する（ステップＳ２９）。

上記説明したように本発明に係る充電装置は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０から供給される電力で二次電池２１を充電する充電経路ＣＰは、第１スイッチＱ１及び第２スイッチＱ２がともにＯＮしている状態でのみ構成される。したがって例えば第１スイッチＱ１がショート破壊した場合には、第２スイッチＱ２をＯＦＦすることによって、二次電池２１の充電電流を遮断して二次電池２１の過充電を防止することができる。他方、例えば第２スイッチＱ２がショート破壊した場合には、第１スイッチＱ１をＯＦＦすることによって、二次電池２１の充電電流を遮断して二次電池２１の過充電を防止することができる。つまり第１スイッチＱ１及び第２スイッチＱ２は、二次電池２１の充電においてスイッチのショート破壊による故障に対するフェールセーフ構成を実現する。

またリフレッシュ放電経路ＤＰは、第２スイッチＱ２及び第３スイッチＱ３がともにＯＮしている状態でのみ構成される。したがって例えば第２スイッチＱ２がショート破壊した場合には、第３スイッチＱ３をＯＦＦすることによって、二次電池２１のリフレッシュ放電電流を遮断して二次電池２１の過放電を防止することができる。他方、例えば第３スイッチＱ３がショート破壊した場合には、第２スイッチＱ２をＯＦＦすることによって、二次電池２１のリフレッシュ放電電流を遮断して二次電池２１の過放電を防止することができる。つまり第２スイッチＱ２及び第３スイッチＱ３は、二次電池２１のリフレッシュ放電においてスイッチのショート破壊による故障に対するフェールセーフ構成を実現する。

このようにして本発明によれば、二次電池２１の充電及びリフレッシュ放電のいずれにおいてもスイッチのショート破壊による故障に対するフェールセーフ構成を有する充電装置を提供することができる。

また本発明に係る充電装置は、上記説明した実施例のように、二次電池２１の充電制御又はリフレッシュ放電制御において第１〜第３スイッチＱ１〜Ｑ３の故障の有無を判定するのが好ましい。そして少なくとも第１〜第３スイッチＱ１〜Ｑ３のいずれか１つが故障していると判定した場合には、二次電池２１の充電制御又はリフレッシュ放電制御を中止するのが好ましい。それによって第１〜第３スイッチＱ１〜Ｑ３の故障に起因する二次電池２１の過充電及び過放電を防止することができる。さらに少なくとも第１〜第３スイッチＱ１〜Ｑ３のいずれか１つが故障していると判定した場合には、表示部５０にエラーを表示するのが好ましい。それによってユーザは、第１〜第３スイッチＱ１〜Ｑ３の故障の有無を表示部５０の表示を通じて認識することができる。

１０ＤＣ−ＤＣコンバータ
２０電池装着部
２１二次電池
３０充放電回路
４０制御部
５０表示部
ＣＰ充電経路
ＤＰリフレッシュ放電経路
Ｑ１〜Ｑ３第１〜第３スイッチ
ＴＰ１正極接点
ＴＰ２負極接点

Claims

定電圧電源と、
二次電池の正極端子が接する正極接点と、
前記定電圧電源のグランド端子に接続され、前記二次電池の負極端子が接する負極接点と、
前記定電圧電源の電圧出力端子からの電力供給をＯＮ／ＯＦＦする第１スイッチと、
前記第１スイッチに直列に接続され、前記第１スイッチと前記正極接点との接続をＯＮ／ＯＦＦする第２スイッチと、
前記第１スイッチと前記第２スイッチとの接続点と前記負極接点との接続をＯＮ／ＯＦＦする第３スイッチと、
前記第１〜第３スイッチのＯＮ／ＯＦＦ制御を実行する制御部と、を備える充電装置。
請求項１に記載の充電装置において、前記制御部は、前記第１〜第３スイッチを全てＯＦＦ制御している状態で前記二次電池の電圧を第１電池電圧として検出し、前記第１スイッチのみＯＮ制御している状態で前記二次電池の電圧を第２電池電圧として検出し、前記第１電池電圧と前記第２電池電圧との差分に基づいて、前記第２スイッチが故障しているか否かを判定する、充電装置。
請求項１又は２に記載の充電装置において、前記制御部は、前記第１〜第３スイッチを全てＯＦＦ制御している状態で前記二次電池の電圧を第１電池電圧として検出し、前記第２スイッチのみＯＮ制御している状態で前記二次電池の電圧を第３電池電圧として検出し、前記第１電池電圧と前記第３電池電圧との差分に基づいて、前記第１スイッチが故障しているか否かを判定する、充電装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の充電装置において、前記制御部は、前記第１〜第３スイッチを全てＯＦＦ制御している状態で前記二次電池の電圧を第１電池電圧として検出し、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのみＯＮ制御している状態で前記二次電池の電圧を第４電池電圧として検出し、前記第１電池電圧と前記第４電池電圧との差分に基づいて、前記第１スイッチ又は前記第２スイッチの少なくともいずれか一方が故障しているか否かを判定する、充電装置。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の充電装置において、前記制御部は、前記第２スイッチのみＯＮ制御している状態における前記二次電池の放電電流の有無に基づいて、前記第３スイッチが故障しているか否かを判定する、充電装置。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の充電装置において、前記制御部は、前記第３スイッチのみＯＮ制御している状態における前記二次電池の放電電流の有無に基づいて、前記第２スイッチが故障しているか否かを判定する、充電装置。
請求項１〜６のいずれか１項に記載の充電装置において、前記制御部は、前記第２スイッチ及び第３スイッチのみＯＮ制御している状態における前記二次電池の放電電流の有無に基づいて、前記第２スイッチ又は前記第３スイッチの少なくともいずれか一方が故障しているか否かを判定する、充電装置。
請求項１〜７のいずれか１項に記載の充電装置において、前記制御部により表示が制御される表示部をさらに備え、
前記制御部は、前記第１〜第３スイッチの少なくともいずれか１つが故障していると判定したことを条件として、前記表示部で所定の表示を実行する、充電装置。