JP6893813B2

JP6893813B2 - リフレッシュ放電装置

Info

Publication number: JP6893813B2
Application number: JP2017065988A
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: 2021-06-23
Anticipated expiration: 2037-03-29
Also published as: JP2018170850A

Description

本発明は、二次電池のリフレッシュ放電を実行するリフレッシュ放電装置に関する。

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、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る（例えば特許文献１を参照）。

特開２００５−１８４８９８号公報

リフレッシュ放電においては、比較的大きな電流が電流制限抵抗に流れるため、電流制限抵抗のオープン破壊やショート破壊等の故障が生ずる虞がある。そのため従来のリフレッシュ放電装置は、例えばリフレッシュ放電経路にヒューズが設けられており、電流制限抵抗のショート破壊が生じたときには、そのヒューズが溶断してリフレッシュ放電経路が遮断されることで安全性が確保されるように構成されている。

しかしながら例えば電流制限抵抗のオープン破壊が生じた場合には、そのままでも安全性は確保されるものの、そのことをユーザは認識できない。また例えば電流制限抵抗のショート破壊が生じたときには、ヒューズの溶断によって安全性は確保されるものの、やはりそのことをユーザは認識できない。つまり従来のリフレッシュ放電装置は、電流制限抵抗の故障によってリフレッシュ放電を実行することができない状態になっても、それをユーザは認識できないという課題がある。

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、電流制限抵抗の故障によってリフレッシュ放電を実行できない状態をユーザが認識できるリフレッシュ放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、二次電池のリフレッシュ放電経路の電流を制限する電流制限抵抗と、前記リフレッシュ放電経路をＯＮ／ＯＦＦするスイッチと、前記リフレッシュ放電経路の電流を検出する電流検出回路と、前記スイッチをＯＮして前記二次電池のリフレッシュ放電を実行する制御部と、前記制御部により表示が制御される表示部と、を備え、前記制御部は、前記二次電池のリフレッシュ放電を実行している間、前記電流検出回路が検出する電流に基づいて前記電流制限抵抗の故障の有無を判定し、前記電流制限抵抗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、リフレッシュ放電装置である。

リフレッシュ放電を実行している間、リフレッシュ放電経路の電流を検出することによって、その電流から電流制限抵抗の故障の有無を判定することができる。そして電流制限抵抗が故障していると判定したことを条件として、表示部で所定の表示を実行する。ユーザは、電流制限抵抗の故障によってリフレッシュ放電を実行することができない状態になっ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。

これにより本発明の第１の態様によれば、電流制限抵抗の故障によってリフレッシュ放電を実行できない状態をユーザが認識できるリフレッシュ放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、前記電流制限抵抗が故障していると判定したことを条件として前記スイッチをＯＦＦする、リフレッシュ放電装置である。
例えば電流制限抵抗がショート破壊して短絡している状態では、過電流が流れることによる二次電池の発熱や劣化等が生ずる虞がある。本発明の第２の態様によれば、電流制限抵抗が故障していると判定したことを条件としてスイッチがＯＦＦされることによって、リフレッシュ放電経路の電流が遮断されるので、過電流が流れることによる二次電池の発熱や劣化等を防止することができる。

＜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、前記二次電池のリフレッシュ放電を実行している間、前記リフレッシュ放電経路の電流が上限値以上であるか否かを判定し、前記リフレッシュ放電経路の電流が上限値以上であるときに前記電流制限抵抗が故障していると判定する、リフレッシュ放電装置である。
本発明の第３の態様によれば、リフレッシュ放電経路の電流の上限値を予め設定し、リフレッシュ放電経路の電流が上限値以上であるときに電流制限抵抗が故障していると判定することによって、電流制限抵抗のショート破壊による故障を検出することができる。

＜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、前記二次電池のリフレッシュ放電を実行している間、前記リフレッシュ放電経路の電流が下限値以下であるか否かを判定し、前記リフレッシュ放電経路の電流が下限値以下であるときに前記電流制限抵抗が故障していると判定する、リフレッシュ放電装置である。
本発明の第４の態様によれば、リフレッシュ放電経路の電流の下限値を予め設定し、リフレッシュ放電経路の電流が下限値以下であるときに電流制限抵抗が故障していると判定することによって、電流制限抵抗のオープン破壊による故障を検出することができる。

本発明によれば、電流制限抵抗の故障によってリフレッシュ放電を実行できない状態をユーザが認識できるリフレッシュ放電装置を提供することができる。

本発明に係るリフレッシュ放電装置を備える充電装置の回路図。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。

本発明に係るリフレッシュ放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、本発明に係るリフレッシュ放電装置を備え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、リフレッシュ放電回路３０、制御部４０、表示部５０、第１スイッチＱ１、第２スイッチＱ２、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第１接点ＴＰ１、二次電池２１の負極端子が当接する第２接点ＴＰ２を含む。

第１スイッチＱ１及び第２スイッチＱ２は、充電経路ＣＰをＯＮ／ＯＦＦするスイッチであり、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の第１接点ＴＰ１に接続されている。電池装着部２０の第２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。第１スイッチＱ１及び第２スイッチＱ２の制御端子は、制御部４０に接続されている。

リフレッシュ放電回路３０は、電池装着部２０に装着された二次電池２１をリフレッシュ放電する回路であり、第３スイッチＱ３、電流制限抵抗Ｒ１、電流検出抵抗Ｒ２を含む。電流制限抵抗Ｒ１は、二次電池２１のリフレッシュ放電経路ＤＰの電流を制限する抵抗である。第３スイッチＱ３は、リフレッシュ放電経路ＤＰをＯＮ／ＯＦＦするスイッチであり、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。「電流検出回路」としての電流検出抵抗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。

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３スイッチＱ３の制御端子は、制御部４０に接続されている。

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、図示していない充電状態検出回路が検出する二次電池２１の充電状態に基づいて、二次電池２１の充電制御を実行する。電池装着部２０に装着された二次電池２１は、第１スイッチＱ１及び第２スイッチＱ２をともにＯＮし、第３スイッチＱ３をＯＦＦした状態にすることによって、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０の出力電圧が印加されて充電される。また制御部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。電池装着部２０に装着された二次電池２１は、第１スイッチＱ１をＯＦＦし、第２スイッチＱ２及び第３スイッチＱ３をともにＯＮした状態にすることによって、リフレッシュ放電される。

制御部４０は、電池装着部２０の第１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制御を実行する。

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について、図２を参照しながら説明する。
図２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。

まずリフレッシュ放電スイッチＲＳＷがＯＮしているか否かを判定する（ステップＳ１）。リフレッシュ放電スイッチＲＳＷがＯＮしていない場合には（ステップＳ１でＮｏ）、そのまま当該手順を終了する。他方、リフレッシュ放電スイッチＲＳＷがＯＮしている場合には（ステップＳ１でＹｅｓ）、つづいて第２スイッチＱ２及び第３スイッチＱ３をＯＮしてリフレッシュ放電経路ＤＰを構成し、二次電池２１のリフレッシュ放電を開始する（ステップＳ２）。

制御部４０は、二次電池２１のリフレッシュ放電を実行している間、リフレッシュ放電経路ＤＰの電流に基づいて電流制限抵抗Ｒ１の故障の有無を判定する。そして制御部４０は、電流制限抵抗Ｒ１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。

電流制限抵抗Ｒ１の故障の有無の判定は、まずリフレッシュ放電経路ＤＰの電流を検出し（ステップＳ３）、つづいてリフレッシュ放電経路ＤＰの電流が予め設定されている上限値以上であるか否かを判定する（ステップＳ４）。このリフレッシュ放電経路ＤＰの電流の上限値は、電流制限抵抗Ｒ１のショート破壊を検出するためのものであり、少なくとも電流制限抵抗Ｒ１が故障していないときに流れる電流よりも大きい電流値に設定される。このようにリフレッシュ放電経路ＤＰの電流の上限値を予め設定し、リフレッシュ放電経路ＤＰの電流が上限値以上であるときに電流制限抵抗Ｒ１が故障していると判定することによって、電流制限抵抗Ｒ１のショート破壊による故障を検出することができる。そしてリフレッシュ放電経路ＤＰの電流が上限値以上である場合には（ステップＳ４でＹｅｓ）、電流制限抵抗Ｒ１がショート破壊していると判定し、第２スイッチＱ２及び第３スイッチＱ３をＯＦＦし（ステップＳ６）、表示部５０でエラー表示を実行する（ステップＳ７）。

他方、リフレッシュ放電経路ＤＰの電流が上限値未満である場合には（ステップＳ４でＮｏ）、つづいてリフレッシュ放電経路ＤＰの電流が予め設定されている下限値以下であるか否かを判定する（ステップＳ５）。このリフレッシュ放電経路ＤＰの電流の下限値は、電流制限抵抗Ｒ１のオープン破壊を検出するためのものであり、少なくとも電流制限抵抗Ｒ１が故障していないときに流れる電流よりも小さい電流値に設定される。このようにリフレッシュ放電経路ＤＰの電流の下限値を予め設定し、リフレッシュ放電経路ＤＰの電流が下限値以下であるときに電流制限抵抗Ｒ１が故障していると判定することによって、電流制限抵抗Ｒ１のオープン破壊による故障を検出することができる。そしてリフレッシュ放電経路ＤＰの電流が下限値以下である場合には（ステップＳ５でＹｅｓ）、電流制限抵抗Ｒ１がオープン破壊していると判定し、第２スイッチＱ２及び第３スイッチＱ３をＯＦＦし（ステップＳ６）、表示部５０でエラー表示を実行する（ステップＳ７）。

他方、リフレッシュ放電経路ＤＰの電流が下限値より大きい場合には（ステップＳ５でＮｏ）、電流制限抵抗Ｒ１の故障は発生していないと判定する。つづいて二次電池２１の電圧が終止電圧まで低下しているか否か、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Ｓ８）。二次電池２１の電圧が終止電圧まで低下していない場合には（ステップＳ８でＮｏ）、ステップＳ３へ戻る。そして二次電池２１の電圧が終止電圧まで低下している場合には（ステップＳ８でＹｅｓ）、第２スイッチＱ２及び第３スイッチＱ３をＯＦＦ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Ｓ９）。

以上説明したように、二次電池２１のリフレッシュ放電を実行している間、リフレッシュ放電経路ＤＰの電流を検出することによって、その電流から電流制限抵抗Ｒ１の故障の有無を判定することができる。そして電流制限抵抗Ｒ１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（エラー表示）を実行する。ユーザは、電流制限抵抗Ｒ１の故障によってリフレッシュ放電を実行することができない状態になっていることを表示部５０の表示を通じて認識することができる。このようにして本発明によれば、電流制限抵抗Ｒ１の故障によってリフレッシュ放電を実行できない状態をユーザが認識できるリフレッシュ放電装置を提供することができる。

また本発明に係るリフレッシュ放電装置は、上記実施例のように、電流制限抵抗Ｒ１が故障していると判定したことを条件として、少なくとも第３スイッチＱ３をＯＦＦするのが好ましい。それによってリフレッシュ放電経路ＤＰの電流が遮断されるので、例えば電流制限抵抗Ｒ１がショート破壊した場合に、過電流が流れることによる二次電池２１の発熱や劣化等を防止することができる。

１０ＤＣ−ＤＣコンバータ
２０電池装着部
２１二次電池
３０リフレッシュ放電回路
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
Ｒ１電流制限抵抗
Ｒ２電流検出抵抗

Claims

二次電池のリフレッシュ放電経路の電流を制限する電流制限抵抗と、
前記リフレッシュ放電経路をＯＮ／ＯＦＦするスイッチと、
前記リフレッシュ放電経路の電流を検出する電流検出回路と、
前記スイッチをＯＮして前記二次電池のリフレッシュ放電を実行する制御部と、
前記制御部により表示が制御される表示部と、を備え、
前記制御部は、前記二次電池のリフレッシュ放電を実行している間、前記電流検出回路が検出する電流に基づいて前記電流制限抵抗の故障の有無を判定し、前記電流制限抵抗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、リフレッシュ放電装置。
請求項１に記載のリフレッシュ放電装置において、前記制御部は、前記電流制限抵抗が故障していると判定したことを条件として前記スイッチをＯＦＦする、リフレッシュ放電装置。
請求項１又は２に記載のリフレッシュ放電装置において、前記制御部は、前記二次電池のリフレッシュ放電を実行している間、前記リフレッシュ放電経路の電流が上限値以上であるか否かを判定し、前記リフレッシュ放電経路の電流が上限値以上であるときに前記電流制限抵抗が故障していると判定する、リフレッシュ放電装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載のリフレッシュ放電装置において、前記制御部は、前記二次電池のリフレッシュ放電を実行している間、前記リフレッシュ放電経路の電流が下限値以下であるか否かを判定し、前記リフレッシュ放電経路の電流が下限値以下であるときに前記電流制限抵抗が故障していると判定する、リフレッシュ放電装置。
前記リフレッシュ放電経路において、前記電流制限抵抗と前記スイッチと前記電流検出回路とが、この順序で直列に接続されており、
前記二次電池のリフレッシュ放電を実行している間、前記電流制限抵抗の一端は前記二次電池の正極端子に接続されており、前記電流検出回路の一端は前記二次電池の負極端子に接続されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のリフレッシュ放電装置。