JP2000354334A - 組電池の充電方法 - Google Patents

組電池の充電方法

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JP2000354334A
JP2000354334A JP11161906A JP16190699A JP2000354334A JP 2000354334 A JP2000354334 A JP 2000354334A JP 11161906 A JP11161906 A JP 11161906A JP 16190699 A JP16190699 A JP 16190699A JP 2000354334 A JP2000354334 A JP 2000354334A
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JP
Japan
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battery
charging
generator
voltage
lead storage
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Application number
JP11161906A
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English (en)
Inventor
Kiichi Koike
喜一 小池
Nobuyuki Takami
宣行 高見
Ayako Hirao
亜矢子 平尾
Yasuyuki Yoshihara
靖之 吉原
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Secondary Cells (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の電圧系出力を得る組電池を用いた充電
システムにおいて使用される負荷の差によるセル間のば
らつきを低減して優れた寿命特性を発揮できる構成を得
ること。 【解決手段】 直列接続されて複数のセルを有する組電
池の途中から端子部を引き出して得た第1の電圧系出力
により第1の負荷を駆動し、直列接続された前記組電池
により得た第2の電圧系出力により第2の負荷を駆動す
る組電池の充電システムにおいて第1のDC−DCコン
バータを備え、この第1のDC−DCコンバータによっ
て前記第1の電圧系出力に対応する電池要素を補正充電
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は組電池を充電する方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】車両用電池の充電システムとして種々の
方式のものが提案されてきている。一般的には発動機を
始動するセルモータは12V系もしくは24V系の鉛蓄
電池が接続されている。そして発動機の出力の一部を発
電機により変換されて得られた電気エネルギーにより鉛
蓄電池の充電が行われる。この鉛蓄電池はセルモータの
回転、すなわち発動機の始動に用いられるだけではな
く、ライトや各種メモリーバックアップ用電源、窓の開
閉やワイパー動作用のモータ用電源としても用いられて
いる。
【0003】近年、環境の面あるいは合理化の面で発動
機やその周辺機器である補機の効率化が広く求められて
きている。たとえば始動用セルモータは12V系のもの
が主流であるがさらに高電圧化することにより効率を高
めることができる。このように高電圧化した場合には通
電電流を少なくできるので結線抵抗による熱損失を低減
するとともに結線用の導線自体もより細いものを使用で
きるのでシステム全体を軽量化したりより安価にするこ
とができる。
【0004】しかしながら、高電圧化することによる不
利点ももちろん存在する。例えばライト用などは現在の
12V系のほうが効率よく安価なものが得られる。ま
た、メモリーバックアップ用としてはLSI自体が電源
電圧としてより低い数ボルト程度の電圧しか要求しない
ため、高電圧を降圧させる手間が必要であり、高電圧化
することによりむしろデメリットが発生すると考えられ
る。このように用途により高電圧が適当な負荷と従来の
12V程度の電圧が適当な負荷とが同一システムに混在
しているのが現状である。
【0005】このような種々の特性を有する負荷に適用
するために実開平1−76153号公報には12Vバッ
テリの2個を直列に接続し、負荷に応じて12系と24
V系の出力が得られる構成としたものが提案されてい
る。この場合にはそれぞれの電圧系で充電を行うよう1
2Vレギュレータと24Vレギュレータが設けられてい
る。このような場合には12V系出力に対応するバッテ
リは必然的に24V系出力時にも使用されるため、24
V系出力のみに対応するバッテリに比較して使用される
頻度も高い。そして12V系出力のみに対応するバッテ
リーはその出力電圧から各種メモリーバックアップ用途
に用いられることになる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このようなメモリーバ
ックアップは車両を使用しない状態でも必要であり、メ
モリーバックアップ用の電流により12V系出力に対応
するバッテリーがより使用されることになる。これは2
4V系の電池として見た場合に一部のセルが他のセルに
比較して使用頻度が高く、また劣化をうけることから2
4V系電池を構成するセルのばらつきを拡大させ、結果
として電池寿命を早期に低下させるという問題があっ
た。
【0007】また、バッテリーが従来の発動機始動用と
しての用途からハイブリッド車両のように発動機とモー
タが走行時の仕事を分担するシステムにおいてバッテリ
はより深い放電負荷が要求されるようになり、このバッ
テリーを構成するセル間ばらつきによる寿命低下の問題
が顕著になってきた。
【0008】本発明は前記したような複数の電圧系出力
を得る組電池を用いた充電システムにおいて使用される
負荷の差によるセル間のばらつきを低減して優れた寿命
特性を発揮できる構成を得ることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記した課題を解決する
ために本発明の請求項1の発明は直列接続されて複数の
セルを有する組電池の途中から端子部を引き出して得た
第1の電圧系出力により第1の負荷を駆動し、直列接続
された前記組電池により得た第2の電圧系出力により第
2の負荷を駆動する組電池の充電システムにおいて第1
のDC−DCコンバータを備え、この第1のDC−DC
コンバータによって前記第1の電圧系出力に対応する電
池要素を補正充電することを特徴とする組電池の充電シ
ステムを示すものである。
【0010】本発明の請求項2の発明は請求項1による
組電池の充電システムにおいて前記第1の電圧系出力に
対応する前記電池要素を充電する第1の発電機を備える
とともに前記組電池を充電する第2の発電機を備えたも
のである。本発明の請求項3の発明は請求項1による組
電池の充電システムにおいて、前記組電池を充電する第
2の発電機を備え、前記第2の発電機に入力接続された
第2のDC−DCコンバータによって前記第1の電圧系
出力に対応する電池要素を充電するものである。
【0011】本発明の請求項4の発明は請求項1による
組電池の充電システムにおいて前記第1の電圧系出力に
対応する前記電池要素を充電する第1の発電機を備え、
前記第1の発電機にカスケード接続されて前記組電池の
うち前記電池要素を除く部分を充電する第3の発電機を
備えたことを示すものである。
【0012】
【発明の実施の形態】(第1の実施の形態)本発明の第
1の実施の形態による組電池の充電システムを図1に示
す。組電池1は24V系の鉛蓄電池1aと12V系の鉛
蓄電池1bとが直列接続されて36V系(第2の電圧系
出力)の組電池1を構成している。鉛蓄電池1aと鉛蓄
電池1bの間の端子1cからは12V系出力(第1の電
圧系出力)が取り出されて第1の負荷2aが接続されて
いる。この第1の負荷2aとしてはライト、ラジオ、各
種制御用コンピュータそしてこれらを含む各種メモリー
バックアップがあげられる。組電池1には第2の負荷2
bが接続されている。このような構成により12V系出
力に対応する電池要素、すなわち鉛蓄電池1aは第1の
負荷2aと第2の負荷2bの両方に用いられる。
【0013】一方、組電池1の12V系出力に対応する
電池要素をのぞいた部分である鉛蓄電池1bは第2の負
荷2bのみに対応することになる。このような使用形態
においては当然鉛蓄電池1aと鉛蓄電池1bとの間に放
電状態のばらつきが発生する。本発明によれば第1のD
C−DCコンバータ3を介して鉛蓄電池1bにより鉛蓄
電池1aの補正充電を行い、これら鉛蓄電池間の放電状
態を均等化せしめるものである。これにより組電池を構
成するセル間の性能ばらつきに起因する組電池の寿命低
下を抑制し、組電池が本来有している寿命特性を有効に
発揮させることが可能となる。
【0014】ここで組電池1の12V系出力に対応する
電池要素(鉛蓄電池1aに対応)を充電する第1の発電
機4と組電池1を充電する第2の発電機が設けられてい
る。また、ここで第1の発電機4と第2の発電機5とは
鉛蓄電池1bもしくは組電池1に接続されているが、電
池と発電機との間には通常充電電圧制御回路(図示せ
ず)が組み込まれて最適な充電電圧が組電池1および鉛
蓄電池1bに印加されることは言うまでもない。
【0015】(第2の実施形態)本発明の第2の実施の
形態による組電池の充電システムを図2に示す。第2の
実施の形態は前記した第1の実施の形態による組電池の
充電システムにおいて第1の発電機4の変わりとして第
2の発電機出力5を第2のDC−DCコンバーター6で
降圧させて組電池1の12V系出力に対応する電池要素
(鉛蓄電池1a)を充電するものである。このような構
成によれば発電機の数を減らすことができる。一方、D
C−DCコンバータの数は増えるため、必要とする電
流、電圧に応じてコストが最小となるよう前記した第1
の実施の形態と比較・選択する必要がある。
【0016】また、この第2の実施の形態による組電池
の充電システムは重量的に非常に大きい発電機を1台と
することができるので、特に軽量化が要求される場合に
は有効である。反対に軽量化要求がそれ程重要とされな
い場合にはコンバータに比較して安価な発電機を多く使
用する第1の実施の形態を採用することが望ましい。
【0017】(第3の実施の形態)本発明の第2の実施
の形態による組電池の充電システムを図3に示す。第3
の実施の形態は前記した第1の実施の形態による組電池
の充電システムにおいて組電池1を充電する第2の発電
機5の代わりとして第1の発電機4にカスケード接続さ
れた第3の発電機7を備えたものである。
【0018】第3の発電機7は組電池1の中で第1の電
圧系出力(12V系出力)に対応する鉛蓄電池1aを除
いた部分すなわち鉛蓄電池1bのみを充電する構成とし
たものである。この第3の形態によれば第1の発電機4
と第3の発電機7とを鉛蓄電池1aと鉛蓄電池1bとで
一対一対応で接続されるので充電制御回路を検討する上
で容易である利点を有している。
【0019】
【実施例】前記した第1の実施の形態による組電池の充
電システムと従来例による組電池の充電システムとの比
較を行った。
【0020】図4は実開平1−76153号公報に示さ
れた従来の組電池の充電システムを示す図である。組電
池10は12V系出力(第1の電圧系出力)を有する鉛蓄
電池10bと24V系の鉛蓄電池10aが直列接続され
ることにより36V系出力(第2の電圧系出力)を有し
ている。組電池10全体には負荷11bが接続され、鉛
蓄電池10bのみに負荷11aが接続されている。鉛蓄
電池10bには発電機8が接続されるとともに、組電池
10には組電池10全体を充電する発電機9が接続され
ている。
【0021】組電池1および組電池10としてはいずれ
も全く同等の36V20Ahの密閉形鉛蓄電池を用い、
直列接続された途中から端子1cを取り出し、36V系
出力と12V系出力を得ている。この組電池を本発明の
第1の実施の形態による組電池の充電システムと図4で
示した従来の組電池の充電システムに接続した。これら
を、それぞれ本実施例および従来例とする。そしてこれ
ら両者の充電システムは発動機と電気モータでー運転さ
れるハイブリッド車両に適用されている。
【0022】ここで負荷2b、11bにはセルモータ等
の使用時以外には電流消費が発生しない負荷から構成さ
れている。負荷2a、11aはライト等の負荷に加えて
車両を使用しない時にも電流消費が発生するメモリーバ
ックアップ用の負荷が接続されている。このメモリーバ
ックアップ用の負荷は20mAである。なお、DC−D
Cコンバータ3は鉛蓄電池1a(24V系)の入力によ
り−12V系の出力をするものであり、変換効率は定格
出力480mWの50%負荷で90%である。環境温度
は25℃であった。
【0023】この本実施例と従来例の組電池の充電シス
テムを車両を使用せずに放置した場合での鉛蓄電池1
a,10aおよび鉛蓄電池1b、10bの放電深度
(S.O.C)を放置期間別に測定したその結果を図5
に示す。図5に示した結果から本実施例では鉛蓄電池1
aと鉛蓄電池1bとは同等の放電深度を維持してセル間
のばらつきがほとんどないことをがわかる。
【0024】一方、従来例においては負荷11aによる
20mAの連続負荷により鉛蓄電池10bの放電深度は
急激に低下して20日程度で組電池10として発動機の
始動能力がなくなった。これは鉛蓄電池10aが良好な
充電状態を維持しているのにかかわらず、発動機始動時
の負荷(負荷11bの一部)により鉛蓄電池10bの電
圧が急激に低下して組電池としてセルモータを回転する
に可能な電圧を維持できなくなったためである。
【0025】本実施例によれば、DC−DCコンバータ
3を介して鉛蓄電池1aから鉛蓄電池1bに補正充電さ
れるために鉛蓄電池1aと鉛蓄電池1bとの放電深度の
ばらつきを抑制し、組電池としては3ヵ月間の放置によ
っても発動機の始動が可能であった。
【0026】つぎに本実施例と従来例の組電池システム
を搭載したハイブリッド車両を10.5日間放置、0.
5日使用の運転試験を行い、30日ごとに組電池を取り
出して容量検査を行った。その結果を図6に示す。な
お、横軸は放置期間と使用期間の合計である試験期間を
示し、縦軸は試験前の放電容量に対する組電池の容量を
示すものである。図6に示した結果から従来例によるも
のは使用期間が2年以内で容量が50%以下に低下した
が、本実施例においては2年時点でも85%の容量を維
持しており、良好な寿命特性が発揮できることがわかっ
た。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば複数の電圧系出力を得る
組電池を用いの充電システムにおいて使用される負荷の
差によるセル間のばらつきを低減することによって組電
池としての寿命特性を良好に維持できることから工業
上、極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態による組電池の充電
システムを示す図
【図2】本発明の第2の実施の形態による組電池の充電
システムを示す図
【図3】本発明の第3の実施の形態による組電池の充電
システムを示す図
【図4】従来例の組電池の充電システムを示す図
【図5】本実施例と従来例の放置期間と組電池を構成す
る鉛蓄電池の放電深度との関係を示す図
【図6】本実施例と従来例の使用期間による組電池の容
量とを示す図
【符号の説明】
1 組電池 1a 鉛蓄電池 1b 鉛蓄電池 1c 端子 2a (第1の)負荷 2b (第2の)負荷 3 (第1の)DC−DCコンバータ 4 (第1の)発電機 5 (第2の)発電機 6 (第2の)DC−DCコンバータ 7 (第3の)発電機 8、9 発電機 10 組電池 10a 鉛蓄電池 10b 鉛蓄電池 10c 端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平尾 亜矢子 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 吉原 靖之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5G003 AA07 BA03 DA04 DA16 DA17 FA06 GB03 5H030 AA03 AS08 BB04 BB10 DD08 FF43

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直列接続された組電池の途中から端子部
    を引き出して得た第1の電圧系出力により第1の負荷を
    駆動し、直列接続された前記組電池により得た第2の電
    圧系出力により第2の負荷を駆動する組電池の充電シス
    テムにおいて第1のDC−DCコンバータを備え、この
    第1のDC−DCコンバータによって前記第1の電圧系
    出力に対応する電池要素を補正充電することを特徴とす
    る組電池の充電方法。
  2. 【請求項2】 前記第1の電圧系出力に対応する前記電
    池要素を充電する第1の発電機を備えるとともに前記組
    電池を充電する第2の発電機を備えたことを特徴とする
    請求項1に記載の組電池の充電方法。
  3. 【請求項3】 前記組電池を充電する第2の発電機を備
    え、前記第2の発電機に入力接続された第2のDC−D
    Cコンバータによって前記第1の電圧系出力に対応する
    電池要素を充電することを特徴とする請求項1に記載の
    組電池の充電方法。
  4. 【請求項4】 前記第1の電圧系出力に対応する前記電
    池要素を充電する第1の発電機を備え、前記第1の発電
    機にカスケード接続されて前記組電池のうち前記電池要
    素を除く部分を充電する第3の発電機を備えたことを特
    徴とする請求項1に記載の組電池の充電方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6583602B2 (en) 2001-05-11 2003-06-24 Denso Corporation Vehicular power supply apparatus and method of controlling the same
EP1830448A3 (en) * 2001-05-10 2010-03-17 Nisshinbo Industries, Inc. A capacitor system for a vehicle
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