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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-12-26
(45)【発行日】2023-01-10
(54)【発明の名称】バッテリー試験装置及びバッテリー充電試験方法
(51)【国際特許分類】
H02J 7/00 20060101AFI20221227BHJP
H02J 7/10 20060101ALI20221227BHJP
H01M 10/44 20060101ALI20221227BHJP
H01M 10/48 20060101ALI20221227BHJP
G01R 31/385 20190101ALI20221227BHJP
【ＦＩ】
H02J7/00 Q
H02J7/10 B
H02J7/10 H
H01M10/44 P
H01M10/48 P
G01R31/385
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2021094564
(22)【出願日】2021-06-04
(65)【公開番号】P2022186381
(43)【公開日】2022-12-15
【審査請求日】2022-06-16
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】595098011
【氏名又は名称】東洋システム株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000800
【氏名又は名称】特許業務法人創成国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】冨澤 豊
(72)【発明者】
【氏名】中嶋 茂樹
(72)【発明者】
【氏名】高木 利彦
(72)【発明者】
【氏名】庄司 秀樹
【審査官】山本 香奈絵
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１４－２２０８９６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－１０２８９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０６－１４１４７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－１８４８８０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－２５９６３２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｊ ７／００
Ｈ０２Ｊ ７／１０
Ｈ０１Ｍ １０／４４
Ｈ０１Ｍ １０／４８
Ｇ０１Ｒ ３１／３８５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
直流電圧を出力する直流電源部と、複数のスイッチング素子と、前記直流電圧が印加される２つの入力端子と、バッテリーの正端子及び負端子が接続される２つの出力端子とを有するフルブリッジ回路と、
前記フルブリッジ回路の前記複数のスイッチング素子各々のオンオフを所定の周期でデューティ比制御し、充電試験モード時に前記フルブリッジ回路を介して前記バッテリーに充電電流を供給させることにより前記バッテリーを充電させる制御部と、を備えるバッテリー試験装置であって、
前記制御部は、
前記充電試験モードにおける定電流・定電圧制御の開始指令に応答して前記充電電流が設定電流値に等しくなるように前記充電電流を前記バッテリーに供給させる定電流充電制御を実行し、
前記定電流充電制御の実行中に前記バッテリーの前記正端子及び前記負端子の端子間電圧が設定電圧値まで上昇したときに前記定電流充電制御を停止し、前記端子間電圧が前記設定電圧値に維持されるように前記充電電流を前記バッテリーに供給させる定電圧充電制御を実行し、
前記定電圧充電制御の実行中に前記充電電流が０[Ａ]まで低下したときに前記定電圧充電制御を停止し、前記充電電流を０[Ａ]に維持させるゼロアンペア制御を実行し、
前記ゼロアンペア制御の実行中に前記端子間電圧が前記設定電圧値より上昇したときに前記ゼロアンペア制御を停止し、前記バッテリーから微小の放電電流を流し出させる微小放電制御を実行することを特徴とするバッテリー試験装置。
【請求項2】
前記制御部は、前記微小放電制御の実行中に前記端子間電圧が前記設定電圧値まで低下したときに前記微小放電制御を停止し、前記ゼロアンペア制御を実行することを特徴とする請求項１記載のバッテリー試験装置。
【請求項3】
前記フルブリッジ回路は、第１スイッチング素子、第２スイッチング素子、第３スイッチング素子及び第４スイッチング素子からなり、前記第１スイッチング素子の一端と前記第３スイッチング素子の一端とが前記２つの入力端子の一方に接続され、
前記第２スイッチング素子の一端と前記第４スイッチング素子の一端とが前記２つの入力端子の他方に接続され、
前記第１スイッチング素子の他端と前記第２スイッチング素子の他端とが前記２つの出力端子の一方に接続され、
前記第３スイッチング素子の他端と前記第４スイッチング素子の他端とが前記２つの出力端子の他方に接続され、
前記２つの出力端子がインダクタ及びキャパシタを含む平滑回路を介して前記バッテリーの前記正端子及び前記負端子に各々接続され、
前記制御部は、
前記所定の周期内に充電電流期間、前記充電電流期間の終了直後の第１転流電流期間、放電電流期間、前記放電電流期間の終了直後の第２転流電流期間を構成し、
前記充電電流期間において前記第１スイッチング素子及び前記第４スイッチング素子をオンに制御し、前記第２スイッチング素子及び前記第３スイッチング素子をオフに制御して前記バッテリーに前記充電電流を供給させ、
前記第１転流電流期間において前記第１乃至前記第４スイッチング素子をオフに制御して前記インダクタに蓄積されたエネルギーにより前記充電電流の方向に第１転流電流を前記第２スイッチング素子及び前記第３スイッチング素子各々の還流ダイオードを介して流させ、
前記放電電流期間において前記第１スイッチング素子及び前記第４スイッチング素子をオフに制御し、前記第２スイッチング素子及び前記第３スイッチング素子をオンに制御して前記バッテリーから前記放電電流を流させ、
前記第２転流電流期間において前記第１乃至前記第４スイッチング素子をオフに制御して前記インダクタに蓄積されたエネルギーにより前記放電電流の方向に第２転流電流を前記第１スイッチング素子及び前記第４スイッチング素子各々の還流ダイオードを介して流させ、
前記充電電流期間と前記放電電流期間との比率によって前記デューティ比制御を行うことを特徴とする請求項１又は２記載のバッテリー試験装置。
【請求項4】
前記ゼロアンペア制御の実行中には前記充電電流期間は前記放電電流期間より大であることを特徴とする請求項３記載のバッテリー試験装置。
【請求項5】
直流電圧を出力する直流電源部と、複数のスイッチング素子と、前記直流電圧が印加される２つの入力端子と、バッテリーの正端子及び負端子が接続される２つの出力端子とを有するフルブリッジ回路と、
前記フルブリッジ回路の前記複数のスイッチング素子各々のオンオフを所定の周期でデューティ比制御し、充電試験モード時に前記フルブリッジ回路を介して前記バッテリーに充電電流を供給させることにより前記バッテリーを充電させる制御部と、を備えるバッテリー試験装置のバッテリー充電試験方法であって、
前記制御部は、
前記充電試験モードにおける定電流・定電圧制御の開始指令に応答して前記充電電流が設定電流値に等しくなるように前記充電電流を前記バッテリーに供給させる定電流充電制御を実行するステップと、
前記定電流充電制御の実行中に前記バッテリーの前記正端子及び前記負端子の端子間電圧が設定電圧値まで上昇したときに前記定電流充電制御を停止し、前記端子間電圧が前記設定電圧値に維持されるように前記充電電流を前記バッテリーに供給させる定電圧充電制御を実行するステップと、
前記定電圧充電制御の実行中に前記充電電流が０[Ａ]まで低下したときに前記定電圧充電制御を停止し、前記充電電流を０[Ａ]に維持させるゼロアンペア制御を実行するステップと、
前記ゼロアンペア制御の実行中に前記端子間電圧が前記設定電圧値より上昇したときに前記ゼロアンペア制御を停止し、前記バッテリーから微小の放電電流を流し出させる微小放電制御を実行するステップと、を含むことを特徴とするバッテリー充電試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、バッテリーの特性試験のためにバッテリーの充電を制御するバッテリー試験装置及びバッテリー充電試験方法に関する。
【背景技術】
【0002】
バッテリー試験装置は、試験対象のバッテリーに対して充電試験及び放電試験を各々行っての充放電特性を測定するものである。バッテリー試験装置としては、特許文献１に開示されているように、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータが用いられているものがある。双方向ＤＣ－ＤＣコンバータは、４つのスイッチング素子をブリッジ接続したフルブリッジ回路からなる。双方向ＤＣ－ＤＣコンバータの一方の端子に直流電源が接続され、他方の端子にチョークコイルを介してバッテリーが接続される。双方向ＤＣ－ＤＣコンバータの各スイッチング素子のオンオフは制御部によって所定の周期でデューティ比制御される。デューティ比制御では、直流電源から双方向ＤＣ－ＤＣコンバータのフルブリッジ回路、そしてチョークコイルを介してバッテリーに充電電流を供給する充電電流期間と、バッテリーからの放電電流をチョークコイル、そして双方向ＤＣ－ＤＣコンバータのフルブリッジ回路を介して直流電源側の回路に供給する放電電流期間との割合が制御される。通常、バッテリーに対する充電試験モードでは充電電流期間が放電電流期間より大きくなり、所定の周期毎にバッテリーが充電され、バッテリーに対する放電試験モードでは放電電流期間が充電電流期間より大きくなり、所定の周期毎にバッテリーが放電される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００８－３５６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
バッテリー試験装置においては、充電試験モードにおける定電流・定電圧制御では、バッテリーの端子間電圧が予め定められた設定電圧値に達するまでバッテリーを充電させ、その後、バッテリーの端子間電圧を設定電圧値のままで長時間に亘って維持させることが行われている。
【0005】
しかしながら、充電試験モードにおける定電流・定電圧制御では時間経過と共にバッテリーが設定電圧値まで充電された後は微小な充電電流の増減により、端子間電圧が比較的変動し易くなるので、バッテリーの充電制御及びその後のバッテリーの端子間電圧の維持制御が高精度で実行されることが望まれていた。
【0006】
そこで、本発明の目的は、充電試験モードおいてバッテリーの充電制御及びその後のバッテリーの端子間電圧の維持制御を高精度で実行することができるバッテリー試験装置及びバッテリー充電試験方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明のバッテリー試験装置は、直流電圧を出力する直流電源部と、複数のスイッチング素子と、前記直流電圧が印加される２つの入力端子と、バッテリーの正端子及び負端子が接続される２つの出力端子とを有するフルブリッジ回路と、前記フルブリッジ回路の前記複数のスイッチング素子各々のオンオフを所定の周期でデューティ比制御し、充電試験モード時に前記フルブリッジ回路を介して前記バッテリーに充電電流を供給させることにより前記バッテリーを充電させる制御部と、を備えるバッテリー試験装置であって、前記制御部は、前記充電試験モードの開始指令に応答して前記充電電流が設定電流値に等しくなるように前記充電電流を前記バッテリーに供給させる定電流充電制御を実行し、前記定電流充電制御の実行中に前記バッテリーの前記正端子及び前記負端子の端子間電圧が設定電圧値まで上昇したときに前記定電流充電制御を停止し、前記端子間電圧が前記設定電圧値に維持されるように前記充電電流を前記バッテリーに供給させる定電圧充電制御を実行し、前記定電圧充電制御の実行中に前記充電電流が０[Ａ]まで低下したときに前記定電圧充電制御を停止し、前記充電電流を０[Ａ]に維持させるゼロアンペア制御を実行し、前記ゼロアンペア制御の実行中に前記端子間電圧が前記設定電圧値より上昇したときに前記ゼロアンペア制御を停止し、前記バッテリーから微小の放電電流を流し出させる微小放電制御を実行することを特徴としている。
【0008】
本発明のバッテリー充電試験方法は、直流電圧を出力する直流電源部と、複数のスイッチング素子と、前記直流電圧が印加される２つの入力端子と、バッテリーの正端子及び負端子が接続される２つの出力端子とを有するフルブリッジ回路と、前記フルブリッジ回路の前記複数のスイッチング素子各々のオンオフを所定の周期でデューティ比制御し、充電試験モード時に前記フルブリッジ回路を介して前記バッテリーに充電電流を供給させることにより前記バッテリーを充電させる制御部と、を備えるバッテリー試験装置のバッテリー充電試験方法であって、前記制御部は、前記充電試験モードの開始指令に応答して前記充電電流が設定電流値に等しくなるように前記充電電流を前記バッテリーに供給させる定電流充電制御を実行するステップと、前記定電流充電制御の実行中に前記バッテリーの前記正端子及び前記負端子の端子間電圧が設定電圧値まで上昇したときに前記定電流充電制御を停止し、前記端子間電圧が前記設定電圧値に維持されるように前記充電電流を前記バッテリーに供給させる定電圧充電制御を実行するステップと、前記定電圧充電制御の実行中に前記充電電流が０[Ａ]まで低下したときに前記定電圧充電制御を停止し、前記充電電流を０[Ａ]に維持させるゼロアンペア制御を実行するステップと、前記ゼロアンペア制御の実行中に前記端子間電圧が前記設定電圧値より上昇したときに前記ゼロアンペア制御を停止し、前記バッテリーから微小の放電電流を流し出させる微小放電制御を実行するステップと、を含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【0009】
本発明のバッテリー試験装置及びバッテリー充電試験方法によれば、定電流充電制御及び定電圧充電制御を実行してバッテリーの端子間電圧が設定電圧値に達するようにバッテリーを効率良くかつ高精度で充電させることができ、定電流充電制御及び定電圧充電制御の終了後、ゼロアンペア制御及び微小放電制御を実行するのでバッテリーの端子間電圧を設定電圧値に高精度で維持させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明が適用されたバッテリー充放電試験装置の回路構成を示す図である。
【図8】ゼロアンペア制御中のフルブリッジ回路内のスイッチング素子のオンオフ状態を示すタイムチャートである。
【図9】制御部の制御動作によるバッテリーの端子間電圧及びバッテリーを流れる電流の変化を示す図である。
【図10】微小放電制御を設けない充電試験モードでの制御動作の場合にバッテリーの端子間電圧及びバッテリーを流れる電流の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の実施例を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【0012】
図１は本発明が適用されたバッテリー充放電試験装置を示している。このバッテリー充放電試験装置は、バッテリーに対して充電試験と共に放電試験を可能にしている。バッテリー充放電試験装置は、１次電源である交流電源１１の供給を受けて試験対象のバッテリー１５に対して充放電試験を行う部分である。バッテリー１５の定格電圧は例えば、４.０[Ｖ]であるが、それ以下の電圧でも良い。
【0013】
バッテリー充放電試験装置は、ＡＣ／ＤＣ変換部２１と、フルブリッジ回路３５と、チョークコイル３６、３７、コンデンサ３８、３９、電流検出部４０と、電圧検出部５０と、制御部５１とを含む。
【0014】
ＡＣ／ＤＣ変換部２１は、直流電源部を構成し、交流電源１１に接続されている。ＡＣ／ＤＣ変換部２１は、交流電源１１の出力交流電圧が入力端子２１Ａ、２１Ｂに入力されると、交流電圧を整流することにより所定の直流電圧に変換し、その直流電圧を出力端子２１Ｃ、２１Ｄから出力する。交流電源１１の交流電圧は例えば、１００[Ｖ]、又は２００[Ｖ]である。ＡＣ／ＤＣ変換部２１の出力直流電圧は例えば、２４.０[Ｖ]である。
【0015】
ＡＣ／ＤＣ変換部２１の正極側の出力端子２１Ｃと負極側の出力端子２１Ｄとの間には、コンデンサ３８が接続されている。また、その正極側及び負極側の出力端子２１Ｃ、２１Ｄ間には、フルブリッジ回路３５が接続されている。フルブリッジ回路３５は、４個のＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）等の半導体スイッチング素子３１～３４（第１～第４スイッチング素子）からなる。
【0016】
フルブリッジ回路３５では、スイッチング素子３１、３３の一端（入力端子３５Ａ）が出力端子２１Ｃに接続され、スイッチング素子３２、３４の一端（入力端子３５Ｂ）が出力端子２１Ｄに接続されている。スイッチング素子３１、３２の他端（出力端子３５Ｃ）が互いに接続され、その接続点がチョークコイル３６、そして電流検出部４０を直列に介してバッテリー１５の正端子に接続されている。また、スイッチング素子３３、３４の他端（出力端子３５Ｄ）が互いに接続され、その接続点がチョークコイル３７を介してバッテリー１５の負端子に接続されている。バッテリー１５の正端子及び負端子間にはコンデンサ３９が接続されている。インダクタであるチョークコイル３６、３７とキャパシタであるコンデンサ３９は平滑回路を構成している。
【0017】
スイッチング素子３１～３４は、構造上の理由から寄生ダイオード(ボディダイオード)が形成されるため、ターンオフ時の破損を防ぐ還流ダイオード（フリーホイーリングダイオード）４１～４４を各々有している。具体的にはスイッチング素子３１～３４に環流ダイオード４１～４４が各々並列接続されている。この還流ダイオードは、半導体スイッチング素子としてＩＧＢＴを用いた場合には、ＩＧＢＴのコレクタに環流ダイオードのカソードを接続し、エミッタに環流ダイオードのアノードを接続している。
【0018】
フルブリッジ回路３５は、基本的に、スイッチング素子３１、３４がオンであり、スイッチング素子３２、３３がオフである充電電流期間ＴＡと、スイッチング素子３１～３４がオフであり、ダイオード４２、４３がオンとなる転流電流期間ＴＢと、スイッチング素子３１、３４がオフであり、スイッチング素子３２、３３がオンである放電電流期間ＴＣと、スイッチング素子３１～３４がオフであり、ダイオード４１、４４がオンとなる転流電流期間ＴＤとかなる期間を１周期Ｔ１（所定の周期）とし、それを繰り返す。スイッチング素子３１～３４のオンオフ（スイッチング）は制御部５１によって制御される。充電電流期間ＴＡと放電電流期間ＴＣとはデューティ比制御される。本実施例では、この制御部５１のデューティ比はＤＲで表され、充電電流期間ＴＡと転流期間ＴＢと放電電流期間ＴＣと転流期間ＴＤとの合計期間に対応する充電電流期間ＴＡの割合である。
【0019】
電流検出部４０はフルブリッジ回路３５とバッテリー１５との間を流れる電流値を検出し、それをバッテリー電流Ｉdecとして出力する。すなわち、充電試験モードではバッテリー１５を充電させる充電電流値を検出し、放電試験モードではバッテリー１５の放電の際の放電電流値を検出する。電流検出部４０は例えば、抵抗や電流センサからなる。電圧検出部５０はバッテリー１５の正負の端子間電圧Ｖdecを検出する。
【0020】
制御部５１は例えば、マイクロコンピュータから構成される。制御部５１には電流検出部４０及び電圧検出部５０の各々の検出出力が接続され、電流検出部４０によって検出されたバッテリー電流Ｉdec及び電圧検出部５０によって検出された端子間電圧Ｖdecが供給される。制御部５１はフルブリッジ回路３５に接続され、フルブリッジ回路３５内の半導体スイッチング素子３１～３４のオンオフを制御する制御信号を生成する。制御信号はフルブリッジ回路３５内において半導体スイッチング素子３１～３４のゲートに供給される。
【0021】
次に、このような構成を有する本発明によるバッテリー充放電試験装置の動作について説明する。
【0022】
交流電源１１の出力交流電圧がＡＣ／ＤＣ変換部２１に供給されると、ＡＣ／ＤＣ変換部２１は直流電圧を出力する。ＡＣ／ＤＣ変換部２１の出力直流電圧はフルブリッジ回路３５の入力端子３５Ａ、３５Ｂ間に供給される。入力端子３５Ａに正電位２４．０[Ｖ]が印加され、入力端子３５Ｂに電位０[Ｖ]が印加される。
【0023】
制御部５１は、例えば、一定間隔毎に、電流検出部４０から得られる充電電流又は放電電流であるバッテリー電流Ｉdecと、電圧検出部５０から得られるバッテリー１５の端子間電圧Ｖdecとに応じて、例えば、バッテリー１５の端子間電圧Ｖdecが予め定められた設定電圧値になるように、又は充電電流及び放電電流の各々が予め定められた設定電流値になるようにデューティ比ＤＲを決定し、そのデューティ比ＤＲを示す制御信号をフルブリッジ回路３５に供給する。
【0024】
図２に示すように、フルブリッジ回路３５ではスイッチング素子３１～３４のオンオフ制御は充電電流期間ＴＡ、転流電流期間ＴＢ（第１転流電流期間）、放電電流期間ＴＣ、転流電流期間ＴＤ（第２転流電流期間）を１周期Ｔ１として繰り返し行われている。充電電流期間ＴＡではスイッチング素子３１、３４がオンであり、スイッチング素子３２、３３がオフであり、放電電流期間ＴＣではスイッチング素子３１、３４がオフであり、スイッチング素子３２、３３がオンである。充電電流期間ＴＡの終了直後の転流電流期間ＴＢではスイッチング素子３１～３４が全てオフとなる。同様に放電電流期間ＴＣの終了直後の転流電流期間ＴＤでもスイッチング素子３１～３４が全てオフとなる。デューティ比ＤＲが例えば、５０％である場合の制御では、充電電流期間ＴＡと放電電流期間ＴＢとは互いに等しい長さ{Ｔ１－(ＴＢ＋ＴＤ)}／２である。
【0025】
図３に矢印ＭＡで示すように、充電電流期間ＴＡには充電電流がＡＣ／ＤＣ変換部２１の出力端子２１Ｃ、スイッチング素子３１、チョークコイル３６、電流検出部４０を順に介してバッテリー１５の正端子からバッテリー１５内に流れ込み、そして、バッテリー１５の負端子からチョークコイル３７、スイッチング素子３４、そしてＡＣ／ＤＣ変換部２１の出力端子２１Ｄの順に流れる。この充電電流の流れによりバッテリー１５は充電され、バッテリー１５に電荷が蓄電される。
【0026】
図４に矢印ＭＢで示すように、転流電流期間ＴＢには、充電電流期間ＴＡにチョークコイル３６、３７に蓄積されたエネルギーが充電電流の流れ方向に転流電流を流す。この転流電流期間ＴＢにはダイオード４２、４３がオンとなり、転流電流はＡＣ／ＤＣ変換部２１の出力端子２１Ｄ、ダイオード４２、チョークコイル３６、電流検出部４０、バッテリー１５、チョークコイル３７、ダイオード４３、そしてＡＣ／ＤＣ変換部２１の出力端子２１Ｃの経路を流れ、バッテリー１５を充電させる。
【0027】
図５に矢印ＭＣで示すように、放電電流期間ＴＣには放電電流がＡＣ／ＤＣ変換部２１の出力端子２１Ｃ、スイッチング素子３３、チョークコイル３７、バッテリー１５の負端子に流れ、更にバッテリー１５の正端子から電流検出部４０、チョークコイル３６、スイッチング素子３２を順に介してＡＣ／ＤＣ変換部２１の出力端子２１Ｄに至る。この放電電流はバッテリー１５から流れ出る電流であり、バッテリー１５の蓄電電荷を放電させる。
【0028】
図６に矢印ＭＤで示すように、転流電流期間ＴＤには、放電電流期間ＴＣにチョークコイル３６、３７に蓄積されたエネルギーが放電電流の流れ方向に転流電流を流す。転流電流期間ＴＤにはダイオード４１、４４がオンとなり、転流電流はＡＣ／ＤＣ変換部２１の出力端子２１Ｄからダイオード４４、チョークコイル３７、バッテリー１５、電流検出部４０、チョークコイル３６、ダイオード４１、そしてＡＣ／ＤＣ変換部２１の出力端子２１Ｃの経路を流れ、出力端子２１Ｃ、２１Ｄ間において転流による放電電力が回生電力として得られる。出力端子２１Ｃ、２１Ｄ間には、チョークコイル３６の端子間電圧、バッテリー１５の端子間電圧、及びチョークコイル３７の端子間電圧の合算電圧が回生電圧として生じる。
【0029】
上記した充電電流期間ＴＡと放電電流期間ＴＣとの１周期Ｔ１内の比率であるデューティ比ＤＲに応じて１周期Ｔ１の動作が充電試験モードとなるか、逆に放電試験モードとなるかが決定される。充電試験モードのデューティ比ＤＲの制御では、１周期Ｔ１において充電電流期間ＴＡが増大される一方、放電電流期間ＴＣが減少されるので、充電電流期間ＴＡの充電電流によるバッテリー１５への充電電荷量が放電電流期間ＴＣの放電電流によるバッテリー１５からの放電電荷量を越える。よって、結果的に１周期Ｔ１においてバッテリー１５には充電電流が流れ込んだこととなり、バッテリー１５は充電される。
【0030】
逆に放電試験モードのデューティ比ＤＲの制御では、１周期Ｔ１において充電電流期間ＴＡが減少される一方、放電電流期間ＴＣが増大されるので、放電電流期間ＴＣの放電電流によるバッテリー１５からの放電電荷量が充電電流期間ＴＡの充電電流による充電電荷量を越える。よって、結果的に１周期Ｔ１においてバッテリー１５から放電電流が流れ出たこととなり、バッテリー１５は放電される。
【0031】
制御部５１は、定電流・定電圧制御の充電試験開始の指令を外部から受けると、定電圧・定電流充電試験モードとなる。充電試験モードでは、図７に示すように、制御部５１は、先ず、定電流充電制御を実行する（ステップＳ１１）。定電流充電制御はバッテリー１５に供給される充電電流が定電流値、すなわち設定電流値Ｉsetに等しくなるように充電電流を供給させることによりバッテリー１５を充電させる制御である。定電流充電制御では一定間隔毎に電流検出部４０によって検出されるバッテリー電流Ｉdecが設定電流値Ｉset、例えば、１[Ａ]となるようにデューティ比ＤＲが制御される。例えば、バッテリー電流Ｉdecが設定電流値Ｉsetより高ければデューティ比ＤＲが制御変位値ΔＤＲ１だけ低下され、バッテリー電流Ｉdecが設定電流値Ｉsetより低ければデューティ比ＤＲが制御変位値ΔＤＲ１だけ増加され、バッテリー電流Ｉdecが設定電流値Ｉsetに等しければ、そのときのデューティ比ＤＲが維持される。
【0032】
制御部５１は、定電流充電制御の実行中には、バッテリー１５の端子間電圧（バッテリー電圧）Ｖdecが設定電圧値Ｖsetに達したか否かを判別する（ステップＳ１２）。バッテリー１５の端子間電圧Ｖdecは上記したように電圧検出部５０によって検出される。Ｖdec＜Ｖsetならば、ステップＳ１１の定電流充電制御を継続する。Ｖdec≧Ｖsetならば、制御部５１は、定電流充電制御を停止し、定電圧充電制御を実行する（ステップＳ１３）。定電圧充電制御はバッテリー１５の端子間電圧Ｖdecが定電圧値、すなわち設定電圧値Ｖsetに維持されるようにバッテリー１５に充電電流を供給させることによりバッテリー１５を充電させる制御である。定電圧充電制御では一定間隔毎に電圧検出部５０によって検出される端子間電圧Ｖdecが設定電圧値Ｖset、例えば、４.０[Ｖ]となるようにデューティ比ＤＲが制御される。例えば、端子間電圧Ｖdecが設定電圧値Ｖsetより高ければデューティ比ＤＲが制御変位値ΔＤＲ２だけ低下され、検出電圧Ｖdecが設定電圧値Ｖsetより低ければデューティ比ＤＲが制御変位値ΔＤＲ２だけ増加され、検出電圧Ｖdecが設定電圧値Ｖsetに等しければ、そのときのデューティ比ＤＲが維持される。
【0033】
制御部５１は、定電圧充電制御の実行中には、電流検出部４０によって検出されるバッテリー電流Ｉdecが０[Ａ]に達したか否かを判別する（ステップＳ１４）。Ｉdec＞０[Ａ]ならば、ステップＳ１３の定電圧充電制御を継続する。一方、Ｉdec≦０[Ａ]ならば、制御部５１は、ゼロアンペア制御を実行する（ステップＳ１５）。ゼロアンペア制御はバッテリー１５への充電電流を０[Ａ]とし、バッテリー１５に対して充電をほぼ行わない制御である。ゼロアンペア制御では、周期Ｔ１毎のデューティ比ＤＲは現在値に維持される。しかしながら、バッテリー電流Ｉdecが０[Ａ]より低下するとデューティ比ＤＲを制御変位値ΔＤＲ３だけ増加することが可能である。制御変位値ΔＤＲ３は制御変位値ΔＤＲ１、ΔＤＲ２に比べて非常に小さい微小値である。
【0034】
ゼロアンペア制御中においては、バッテリー１５の端子間電圧Ｖdecが設定電圧値Ｖset、例えば、４.０[Ｖ]になっているので、バッテリー１５に流れる電流を０[Ａ]に維持させるためには、図８に示すように、１周期Ｔ１内のスイッチング素子３１～３４のオンオフによって定まる充電電流期間ＴＡは放電電流期間ＴＣより大きくなる。すなわちＴＡ＞ＴＣとなるようにデューティ比ＤＲが設定される。
【0035】
制御部５１は、ゼロアンペア制御の実行中には、バッテリー１５の端子間電圧Ｖdecが設定電圧値Ｖsetより高いか否かを判別する（ステップＳ１６）。Ｖdec＞Ｖsetであるならば、制御部５１は、ゼロアンペア制御を停止し、微小放電制御を実行する（ステップＳ１７）。微小放電制御はバッテリー１５から微小の放電電流を流し出させる制御である。微小放電制御では、周期Ｔ１毎のデューティ比ＤＲは現在値から制御変位値ΔＤＲ４だけ減少される。ΔＤＲ４は制御変位値ΔＤＲ３と同じ微小値でも良い。
【0036】
制御部５１は、微小放電制御の実行中には、ステップＳ１６に進んでバッテリー１５の端子間電圧Ｖdecが設定電圧値Ｖsetより高いか否かを判別する。微小放電制御の実行中にＶdec＞Ｖsetであるならば、微小放電制御が継続される。
【0037】
制御部５１は、ステップＳ１６においてＶdec≦Ｖsetならば、充電試験の終了であるか否かを判別する（ステップＳ１８）。制御部５１は、充電試験終了の指令を外部から受けた場合、或いは予め決められた充電試験時間が経過した場合には充電試験の終了と判別する。制御部５１は、充電試験終了の指令を外部から受けていない場合には充電試験の終了ではないと判別し、ステップＳ１５のゼロアンペア制御を実行する。よって、微小放電制御の実行によってＶdec≦Ｖsetとなり、更に充電試験終了でない場合には微小放電制御が停止され、ゼロアンペア制御が再開されることになる。
【0038】
制御部５１は、ステップＳ１８において充電試験の終了と判別した場合には、ゼロアンペア制御又は微小放電制御を含む充電試験の制御動作を停止する（ステップＳ１９）。
【0039】
上記した制御部５１の制御動作によって充電試験モードにおけるバッテリー１５の端子間電圧Ｖdec及びバッテリー電流Ｉdec各々は図９に示すように時間経過と共に変化する。図９において充電試験が時点ｔ０において開始されると、先ず、ステップＳ１１の定電流充電制御が実行される。定電流充電制御中においてはバッテリー１５に供給される充電電流が設定電流値Ｉsetに制御され、一定とされる。このような一定の充電電流が供給されるバッテリー１５の端子間電圧Ｖdecは徐々に増加する。
【0040】
時点ｔ１においてバッテリー１５の端子間電圧Ｖdecが設定電圧値Ｖsetに達すると、定電流充電制御が停止され、代わってステップＳ１３の定電圧充電制御が開始される。定電圧充電制御中においてはバッテリー１５の端子間電圧Ｖdecが設定電圧値Ｖsetに維持されるように充電電流がバッテリー１５に供給される。これにより充電電流、すなわちバッテリー電流Ｉdecは低下していくことになる。
【0041】
時点ｔ２において充電電流が０[Ａ]まで低下すると、定電圧充電制御が停止され、代わってステップＳ１５のゼロアンペア制御が開始される。ゼロアンペア制御中においては周期Ｔ１における実質的に充電電流を流さない。しかしながら、ゼロアンペア制御においてもフルブリッジ回路３５のスイッチング素子３１～３４のオンオフ動作は続けて行われるので、そのオンオフ動作によるノイズ等により微小の充電電流がバッテリー１５に流れることが起きることがある。そのように微小の充電電流が流れると、バッテリー１５は充電されるのでバッテリー１５の端子間電圧Ｖdecが設定電圧値Ｖsetより上昇する。この端子間電圧Ｖdecの上昇は電圧検出部５０を介して制御部５１に伝わるので、ゼロアンペア制御が停止され、代わってステップＳ１７の微小放電制御が開始される。
【0042】
ところで、ステップＳ１７の微小放電制御を設けない充電試験モードでは、図１０に示すように、時点ｔ２以降においてゼロアンペア制御が継続されるので、スイッチング素子３１～３４のオンオフ動作によるノイズ等により微小の充電電流（図１０の符号Ｘ）がバッテリー１５に断続的に流れる。その断続的な微小の充電電流はバッテリー１５は充電させるので、図１０に符号Ｙで示すようにバッテリー１５の端子間電圧Ｖdecが設定電圧値Ｖsetより徐々に上昇していくことになる。よって、バッテリー１５の端子間電圧Ｖdecを設定電圧値Ｖsetに維持させることができなくなる。
【0043】
一方、本発明の実施例ではステップＳ１７の微小放電制御を設けたので、ゼロアンペア制御中にバッテリー１５の端子間電圧Ｖdecが設定電圧値Ｖsetより上昇すると、上記したようにゼロアンペア制御に代わってステップＳ１７の微小放電制御が開始される。図９においては微小放電制御中の電流特性の一部分の特性Ｐ１が拡大されて特性Ｐ２として示されている。その拡大特性Ｐ２に符号Ｚで示すように、微小放電制御中にＶdec＞Ｖsetであるとバッテリー１５から微小の放電電流が流れ出るので、バッテリー１５は僅かに放電されることになり、バッテリー１５の端子間電圧Ｖdecは低下する。よって、図９に示すように、時点ｔ２以降においては、ゼロアンペア制御と微小放電制御とが繰り返されることにより、０[Ａ]を境界にして微小充電電流と微小放電電流とが流れるので、その結果、バッテリー１５の端子間電圧Ｖdecを設定電圧値Ｖsetに高精度で維持させることができる。
【0044】
なお、上記した実施例では、ステップＳ１６においてバッテリー１５の端子間電圧Ｖdecが設定電圧値Ｖsetより高くなると微小放電制御が実行されるが、設定電圧値Ｖsetに許容幅を設けても良い。すなわち、バッテリー１５の端子間電圧Ｖdecが設定電圧値Ｖset＋許容幅ΔＶより高くなった場合に微小放電制御を実行するようにしても良い。
【0045】
また、上記した実施例におけるＡＣ／ＤＣ変換部２１の出力直流電圧値、設定電圧値Ｖset、設定電流値Ｉset等の具体的な数値は本発明における一例に過ぎず、本発明はそれらの数値に限定されない。本発明においてそれらの数値が、使用されるバッテリーの特性や充放電条件等によって変更されても良いことは勿論である。
【符号の説明】
【0046】
１１ 交流電源
１５ バッテリー
２１ ＡＣ／ＤＣ変換部
３１～３４ 半導体スイッチング素子
３５ フルブリッジ回路
３６、３７ チョークコイル
３８、３９ コンデンサ
４０ 電流検出部
４１～４４ 還流ダイオード
５０ 電圧検出部
５１ 制御部
１５ バッテリー
２１ ＡＣ／ＤＣ変換部
３１～３４ 半導体スイッチング素子
３５ フルブリッジ回路
３６、３７ チョークコイル
３８、３９ コンデンサ
４０ 電流検出部
４１～４４ 還流ダイオード
５０ 電圧検出部
５１ 制御部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】