JP2002010517A - Inverter unit system - Google Patents

Inverter unit system

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JP2002010517A
JP2002010517A JP2000192528A JP2000192528A JP2002010517A JP 2002010517 A JP2002010517 A JP 2002010517A JP 2000192528 A JP2000192528 A JP 2000192528A JP 2000192528 A JP2000192528 A JP 2000192528A JP 2002010517 A JP2002010517 A JP 2002010517A
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Japan
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circuit
inverter
voltage
battery
charging
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Toshitaka Takei
敏孝 丈井
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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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a portable inverter unit system which is small-sized, light- weight, low-cost too, and outputs large current by solving such problems of an inverter unit system heretofore in use as that a circuit portion is also a factor of increase in weight and cost, since the inverter unit system has a charging circuit and an inverter circuit independently, and that with respect to a battery, a lithium ion battery is not used though it is the most favorable for weight reduction, since a protecting circuit and a cell balancing circuit for ensuring safety are complicated and cause further cost increase. SOLUTION: The voltage of a battery pack is made equivalent to the voltage of a commercial AC power source, and a voltage converting circuit which uses a heavy transformer, etc., is omitted. Besides, a charging circuit and an inverter circuit are shared. Moreover, a new balancing circuit 16 and a new protecting circuit 18 are used, or mechanical switches 35 are used for switches and the like, and use of the lithium ion battery is also facilitated. By the synergetic effect of these, a portable inverter unit system which is more small- sized and lighter than ever, low-cost too, and produces a larger output on top of that, becomes available.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は電池を使って家庭用
商用AC電源と同等の出力を得るインバーター装置シス
テムにおいて、小型軽量化とコストダウンを計り、ポー
タブル性を向上する技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technology for improving the portability of an inverter system using a battery to obtain an output equivalent to that of a commercial AC power source for home use by reducing the size, weight, and cost.

【0002】[0002]

【従来の技術】電池のDC出力をAC出力に変換するイ
ンバーター装置システムの一つに、無停電電源装置があ
る。それは単電池を直列に接続して所定の容量と電圧を
持った組電池を構成し、充電回路とインバーター回路を
付加して、一つのケースに組み込む構成が一般的であ
る。電池は従来から主に鉛電池やニッカド電池が使用さ
れている。ところで無停電電源の回路は図1に示すよう
なフロート方式、あるいは図2に示すような直流スイッ
チ方式が用いられている。特に図2に示す直流スイッチ
方式では充電回路1-1は直接インバーター回路に入力
し、充電検出回路で組電池3の充電が必要になった事を
検出すればスイッチを充電の方に切り替えて、充電回路
1-2で充電する。いずれにしても充電回路1とインバー
ター回路2は別々に構成されている。また通常、組電池
3の定格電圧は商用AC電源4の電圧より高くしてあ
り、商用AC電源4を昇圧して充電DC電圧を作り組電
池3を充電する。従って、組電池3からインバーター回
路2を通って出るAC出力は、組電池3の電圧から降圧
して出力する必要がある。但し、カー用品コーナー等で
販売されているポータブルタイプのインバーター装置シ
ステムでは、組電池3の定格電圧は商用AC電源電圧4
より低い場合が多い。従ってインバーター回路2では電
圧をステップアップして、商用電源電圧と同等の周波数
と電圧を得ている。また二つ目のインバーターシステム
の例としては、車のバッテリーからAC出力を得るイン
バーター装置をあげることができる。すなわち車のシガ
ーライターにプラグを刺し込んで、車のバッテリーから
得られる出力を昇圧して商用AC電源と同等の電圧を得
るインバーター装置が販売されている。これは車の発電
機とレギュレーターが充電器に当たり、バッテリーは電
池電圧2Vの鉛電池を6個あるいは12個シリーズ接続し
た12V系あるいは24V系の鉛組電池であり、シガー
ライターを通してインバーター装置に接続したインバー
ター装置システムと言える。この場合は一つのケースに
収まっていない、別々の商品が組み合わされてインバー
ター装置システムになった形態である。そしてこの二つ
目の例も充電回路は車に付属し、インバーター回路の入
ったインバーター装置はシガーライターに接続するので
充電回路とインバーター回路は、それぞれ独立の回路で
構成されている。さて商用AC電源は世界中で見ると日
本やUSAに代表される100V系の地域と、ヨーロッ
パで代表されるように200V系の地域に区分けでき
る。従って無停電電源では組電池を構成し、シリーズ接
続する電池の数や充電電圧はさまざまであるが、インバ
ーター電源の出力電圧は100V前後と200V前後で
なくてはならない。次に電池に関してはコスト的に有利
な鉛電池が一般的に使用されているほか、ニッカド電池
も寿命やメンテナンスの良さから使用される事が多くな
っている。ニッケル水素電池も使用されるようになって
きているが、その使用方法はほぼニッカド電池と同じと
見なせる。一方パソコンや携帯電話等、DC出力を使用
する他の用途ではエネルギー密度の高いリチウムイオン
電池も多く使用されている。しかし軽量化と小型化でき
る可能性の有るリチウムイオン電池ではあるが、直列接
続した場合に安全性を確保するための保護回路が複雑で
コストが高くなる事等からインバーター装置システムに
は使用されていない。
2. Description of the Related Art An uninterruptible power supply is one of inverter systems for converting a DC output of a battery into an AC output. In general, a unit cell is connected in series to form an assembled battery having a predetermined capacity and voltage, and a charging circuit and an inverter circuit are added to be incorporated in one case. Conventionally, lead batteries and nickel-cadmium batteries have been mainly used. Meanwhile, the uninterruptible power supply circuit uses a float system as shown in FIG. 1 or a DC switch system as shown in FIG. In particular, in the DC switch system shown in FIG. 2, the charging circuit 1-1 is directly input to the inverter circuit, and when the charging detection circuit detects that the battery pack 3 needs to be charged, the switch is switched to the charging side. Charging circuit
Charge with 1-2. In any case, the charging circuit 1 and the inverter circuit 2 are configured separately. Normally, the rated voltage of the battery pack 3 is higher than the voltage of the commercial AC power supply 4, and the commercial AC power supply 4 is boosted to generate a charging DC voltage and charge the battery pack 3. Therefore, the AC output from the battery pack 3 through the inverter circuit 2 needs to be stepped down from the voltage of the battery pack 3 and output. However, in a portable type inverter device system sold at a car article corner, etc., the rated voltage of the battery pack 3 is the commercial AC power supply voltage 4.
Often lower. Therefore, the inverter circuit 2 steps up the voltage to obtain a frequency and a voltage equivalent to the commercial power supply voltage. An example of the second inverter system is an inverter device that obtains an AC output from a car battery. In other words, an inverter device is available in which a plug is inserted into a cigarette lighter of a car to increase the output obtained from the battery of the car to obtain a voltage equivalent to that of a commercial AC power supply. This is a car generator and a regulator hit the charger. The battery is a 12V or 24V lead battery with a series connection of 6 or 12 batteries of 2V battery voltage, connected to the inverter device through a cigarette lighter. It can be called an inverter device system. In this case, different products that are not included in one case are combined to form an inverter device system. In the second example as well, the charging circuit is attached to the car, and the inverter device containing the inverter circuit is connected to the cigar lighter, so that the charging circuit and the inverter circuit are configured as independent circuits. In the world, commercial AC power supplies can be classified into 100 V regions represented by Japan and USA, and 200 V regions represented by Europe. Therefore, an uninterruptible power supply forms a battery pack, and the number of batteries connected in series and the charging voltage vary, but the output voltage of the inverter power supply must be around 100V and around 200V. Next, regarding batteries, lead batteries, which are advantageous in terms of cost, are generally used, and nickel-cadmium batteries are often used because of their good life and good maintenance. Nickel-metal hydride batteries have also been used, but their use can be considered almost the same as for nickel-cadmium batteries. On the other hand, lithium ion batteries having a high energy density are often used in other applications using a DC output, such as personal computers and mobile phones. However, although lithium-ion batteries have the potential to be lighter and smaller, they are used in inverter device systems because of the complexity and high cost of protection circuits that ensure safety when connected in series. Absent.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】無停電電源の回路は図
1に示すようなフロート方式、あるいは図2に示すような
直流スイッチ方式が用いられているが、いずれも充電回
路とインバーター回路は別々に構成されていて共用でき
ない。その理由は、充電回路のDC出力を一定電圧に制
御する回路部分に昇圧あるいは降圧の電圧変換回路が入
るので、逆に組電池のDC出力を元の商用AC電源出力
の電圧に変換する事が困難になるからである。そのため
に充電回路とインバーター回路を独立に持つので、回路
部分もコストアップと重量増の要因になっている。また
従来の無停電電源の問題点はコストダウンのために鉛電
池やニッカド電池を使用するのが一般的で重くなる問題
点がある。また電池に関してはニッケル水素電池やリチ
ウムイオン電池はエネルギー密度が高いので、小型化に
は有利になるがニッケル水素電池は重い欠点が有る。リ
チウムイオン電池はもっとも軽量化には適しているが、
安全性を確保するための保護回路が必要でる。さらに直
列接続すると各電池間の電圧バランスが崩れてきて、電
池容量の低下が激しくなり、いわゆるセルバランスが悪
化する信頼性の問題点がある。そのためのセルバランス
回路が複雑でコストアップの要因になっている。また大
きな電流を出力できるようにするためには、電圧を昇圧
したり降圧する回路に、大きな部品を使用する必要が有
り、その点でも重くコストアップになる。従ってポータ
ブル性を持たせるためには、小さな電流負荷の低出力の
装置になっているのが現状である。一方、一般家庭用の
電気機器、例えば掃除機等を動作させるインバーター装
置システムも要望されていているが、実現するために
は、大きな電流を流せると同時に、ポータブル性とコス
トを安くする事が必要である。そのためには力のない人
でも肩などにぶら下げて使用できるようにする軽量化技
術と、コストを安くできる技術を提供する事が課題にな
る。
FIG. 1 is a circuit diagram of an uninterruptible power supply.
A float system as shown in FIG. 1 or a DC switch system as shown in FIG. 2 is used, but in each case, the charging circuit and the inverter circuit are separately configured and cannot be shared. The reason is that a step-up or step-down voltage conversion circuit is inserted in a circuit portion for controlling the DC output of the charging circuit to a constant voltage. Because it becomes difficult. For this reason, since the charging circuit and the inverter circuit are independently provided, the circuit portion also causes an increase in cost and weight. In addition, a problem of the conventional uninterruptible power supply is that a lead battery or a nickel-cadmium battery is generally used for the purpose of cost reduction, which is heavy. As for batteries, nickel-metal hydride batteries and lithium-ion batteries have a high energy density, which is advantageous for miniaturization, but nickel-metal hydride batteries have a heavy disadvantage. Lithium-ion batteries are most suitable for weight reduction,
A protection circuit is required to ensure safety. Further, if the batteries are connected in series, the voltage balance between the batteries will be lost, and the battery capacity will be greatly reduced. The cell balance circuit for that purpose is complicated and causes a cost increase. In order to output a large current, it is necessary to use a large component in a circuit for increasing or decreasing the voltage, which also increases the cost and weight. Therefore, in order to provide portability, the current situation is that the device has a low output with a small current load. On the other hand, there is also a demand for an inverter device system for operating general household electric appliances, for example, a vacuum cleaner, but in order to realize such a system, it is necessary to be able to supply a large current and at the same time to reduce portability and cost. It is. For that purpose, it is an issue to provide a technology for reducing the weight so that a person with no power can hang it on a shoulder or the like and a technology for reducing the cost.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明において
は、電池を直列に接続して、組電池の最大電圧を商用A
C電源の電圧の実効値の85%とピーク電圧値の間に設
定する事に特徴がある。するとコストアップと重くなる
大きな原因である、充電回路とインバーター回路の昇圧
あるいは降圧回路を省略あるいは簡略化できる効果があ
る。
According to the first aspect of the present invention, batteries are connected in series, and the maximum voltage of the
It is characterized in that it is set between 85% of the effective value of the voltage of the C power supply and the peak voltage value. Then, there is an effect that the step-up or step-down circuit of the charging circuit and the inverter circuit, which is a major cause of the increase in cost, can be omitted or simplified.

【0005】請求項2の発明においては、充電回路に昇
圧や降圧の電圧変換回路を持たない事を特徴としてい
る。大きな電流を流す事の可能な昇圧や降圧回路では、
トランス等重くかさばる部品を使用する必要が有り、従
来のインバーター装置システムが重くて大きいと言う課
題の原因になっている。請求項1の組電池の最大電圧を
商用AC電源の電圧の実効値の85%とピーク電圧値の
間に設定する事と本発明によって、トランス等重い部品
を排除できる。但し過大電圧と過大電流が組電池に印加
するのを防ぐために、電圧および電流リミッター回路は
入れても良い。電圧リミッター回路は降圧回路ではな
く、高い電圧を単に遮断する回路であり、特に重く大き
な部品を使用する必要はない。
[0005] The invention of claim 2 is characterized in that the charging circuit does not have a step-up or step-down voltage conversion circuit. In a booster or step-down circuit that can pass a large current,
It is necessary to use heavy and bulky parts such as a transformer, which causes the problem that the conventional inverter device system is heavy and large. By setting the maximum voltage of the battery pack of claim 1 between 85% of the effective value of the voltage of the commercial AC power supply and the peak voltage value, the present invention can eliminate heavy parts such as a transformer. However, in order to prevent excessive voltage and excessive current from being applied to the battery pack, a voltage and current limiter circuit may be provided. The voltage limiter circuit is not a step-down circuit but a circuit that simply cuts off a high voltage, and does not require the use of particularly heavy and large components.

【0006】請求項3の発明においては、組電池のDC
出力をAC出力に変換する際、昇圧や降圧の電圧変換回
路を持たないインバーター回路を使用する事に特徴があ
る。請求項1で組電池の最大電圧を商用AC電源の電圧
の実効値の85%とピーク電圧値の間に設定したので、
組電池の電圧は商用AC電源の電圧と同等の値である。
従って単にDC出力をAC電源の周波数と同等にするイ
ンバーター回路があれば良い。この事は請求項と同様に
トランス等重い部品を排除できる効果がある。
According to the third aspect of the present invention, the DC of the battery pack is
When an output is converted into an AC output, an inverter circuit having no step-up or step-down voltage conversion circuit is used. Since the maximum voltage of the battery pack is set between 85% of the effective value of the voltage of the commercial AC power supply and the peak voltage value in claim 1,
The voltage of the battery pack is equal to the voltage of the commercial AC power supply.
Therefore, an inverter circuit that simply makes the DC output equal to the frequency of the AC power supply is sufficient. This has the effect that heavy parts such as transformers can be eliminated as in the claims.

【0007】請求項4の発明においては、充電回路を構
成する同期整流用のスイッチをインバーター回路のスイ
ッチとしても利用する事に特徴がある。部品の削減と小
型軽量化に効果がある。
[0007] The invention of claim 4 is characterized in that a switch for synchronous rectification constituting a charging circuit is also used as a switch of an inverter circuit. This is effective in reducing the number of parts and reducing the size and weight.

【0008】請求項5の発明においては、請求項4の充
電回路とインバーター回路を共用する構成において、組
電池と充電回路の間に充電スイッチと放電スイッチを挿
入する。充電する時は充電スイッチをオンし、放電スイ
ッチをオフする。また充電回路をインバーター回路とし
て利用し、AC出力する時は、充電スイッチをオフし、
放電スイッチをオンする特徴を有する。
According to a fifth aspect of the present invention, in the configuration in which the charging circuit and the inverter circuit of the fourth aspect are shared, a charging switch and a discharging switch are inserted between the battery pack and the charging circuit. When charging, turn on the charge switch and turn off the discharge switch. Also, when using the charging circuit as an inverter circuit and outputting AC, turn off the charging switch,
It has the feature of turning on the discharge switch.

【0009】請求項6の発明においては、インバーター
回路からAC出力するためのコンセントに、充電時に商
用AC電源に挿入するプラグから伸びるコードを接続す
る事を特徴としている。するとインバーター回路からの
出力を利用しないで、商用AC電源の電力をそのまま外
部の機器に接続して利用する事も可能になる。
The invention according to claim 6 is characterized in that a cord extending from a plug inserted into a commercial AC power supply during charging is connected to an outlet for outputting AC from the inverter circuit. Then, the power of the commercial AC power supply can be directly connected to an external device and used without using the output from the inverter circuit.

【0010】請求項7の発明においては、組電池にセル
バランス回路を入れた事を特徴としている。すると特に
リチウムイオン電池を使用する場合にセルバランスが崩
れて、組電池の電池容量が急激に低下するのを防ぐ効果
がある。
The invention according to claim 7 is characterized in that a cell balance circuit is provided in the battery pack. Then, particularly when a lithium ion battery is used, there is an effect that the cell balance is broken and the battery capacity of the assembled battery is prevented from sharply decreasing.

【0011】請求項8の発明においては、ほぼ同じ抵抗
値のバランス抵抗を各電池に並列に接続し、さらに過放
電保護ツェナーダイオードを各バランス抵抗に直列に接
続するセルバランス回路とし、セルバランス回路の簡略
化とコストダウンを図った事に特徴がある。従来のセル
バランス回路は各電池電圧を検出し、各電池の電圧差が
所定電圧以上になると、充電をストップし、電圧の高い
電池の電池容量を並列に接続した抵抗で放出する。それ
は電圧検出回路と電圧差を算出する複雑な回路が必要
で、高耐電圧のスイッチを各抵抗に直列に接続する必要
も有るので、コストアップの要因の一つになっていた。
According to the present invention, a cell balance circuit is provided in which a balance resistor having substantially the same resistance value is connected in parallel to each battery, and an overdischarge protection Zener diode is connected in series to each balance resistor. Is characterized by the simplification and cost reduction. A conventional cell balance circuit detects the voltage of each battery, and when the voltage difference between the batteries exceeds a predetermined voltage, stops charging and discharges the battery capacity of the battery with the higher voltage through a resistor connected in parallel. This requires a voltage detection circuit and a complicated circuit for calculating the voltage difference, and it is necessary to connect a switch with a high withstand voltage in series with each resistor, which has been one of the factors of cost increase.

【0012】請求項9の発明においては、バランス抵抗
と過放電保護ツェナーダイオードに直列にバランススイ
ッチを挿入した事を特徴としている。従来のバランスス
イッチは電圧検出回路に接続され、各電池の電圧差計算
を経た後、各電池の各バランススイッチが独立にオンオ
フしていた。しかし本発明におけるバランススイッチ
は、複雑な計算抜きでオンオフする特徴がある。従って
コントロール回路を簡略化でき、コストダウンになる効
果がある。
The invention according to claim 9 is characterized in that a balance switch is inserted in series with the balance resistor and the overdischarge protection zener diode. A conventional balance switch is connected to a voltage detection circuit, and after calculating a voltage difference between each battery, each balance switch of each battery is independently turned on and off. However, the balance switch according to the present invention is characterized in that it is turned on and off without complicated calculations. Therefore, the control circuit can be simplified and the cost can be reduced.

【0013】請求項10の発明においては、各電池を直列
接続から並列接続に切り替え可能とした事を特徴として
いる。すると各電池を並列接続した時、電圧の高い電池
から、電圧の低い電池に電流が流れて、各電池で電圧が
平滑化される。すなわち並列接続回路がセルバランス回
路になる特徴がある。
The invention according to claim 10 is characterized in that each battery can be switched from series connection to parallel connection. Then, when the batteries are connected in parallel, current flows from the battery with the higher voltage to the battery with the lower voltage, and the voltage is smoothed in each battery. That is, there is a feature that the parallel connection circuit becomes a cell balance circuit.

【0014】請求項11の発明においては、各電池を並列
接続した時、各電池間に抵抗を挿入して、各電池間に平
滑用の急激な電流が流れるのを防止する効果がある。
According to the eleventh aspect of the present invention, when the batteries are connected in parallel, a resistor is inserted between the batteries to prevent an abrupt current for smoothing from flowing between the batteries.

【0015】請求項12の発明においては、請求項9のバ
ランススイッチをほぼ同時にオンオフするセルバランス
回路とした事を特徴としている。各バランススイッチを
別々に管理する必要がなくなり、セルバランス回路をさ
らに簡略化できる効果がある。
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a cell balance circuit which turns on and off the balance switch of the ninth aspect substantially simultaneously. There is no need to manage each balance switch separately, and there is an effect that the cell balance circuit can be further simplified.

【0016】請求項13の発明においては、バランススイ
ッチをメカスイッチにした事に特徴がある。高耐電圧の
値段の高い電子式スイッチを使用しないので、コストダ
ウンの効果は大きい。
The invention of claim 13 is characterized in that the balance switch is a mechanical switch. Since an expensive electronic switch with a high withstand voltage is not used, the effect of cost reduction is great.

【0017】請求項14の発明によれば、バランススイッ
チをメカスイッチとし、モーターで駆動してオンオフす
る事に特徴がある。メカスイッチを手動で動かさなくと
も、電気的にボタンスイッチ等のオンオフで動作できる
ので操作性が向上する。
The invention according to claim 14 is characterized in that the balance switch is a mechanical switch and is driven by a motor to turn on and off. The operability is improved because the button switch or the like can be electrically operated on / off without manually moving the mechanical switch.

【0018】請求項15の発明によれば、組電池に保護回
路を入れた事を特徴としている。特にリチウムイオン電
池では、多数の電池を直列あるいは並列に接続すると安
全性が損なわれる危険がある。そこで保護回路を入れる
事で安全性を保証する事ができる。
According to a fifteenth aspect of the present invention, a protection circuit is provided in the battery pack. Particularly, in a lithium ion battery, there is a risk that safety is impaired if many batteries are connected in series or in parallel. Therefore, safety can be guaranteed by inserting a protection circuit.

【0019】請求項16の発明によれば、電流制限抵抗と
過電圧保護ツェナーダイオードを直列に接続した回路
を、各電池に並列に接続して保護回路とした事に特徴が
ある。請求項8のセルバランス回路と同様に保護回路の
簡略化とコストダウンを図っている。従来の保護回路は
各電池電圧を検出し、各電池の内いずれかの電池の電圧
が所定電圧以上になると、充電をストップするコントロ
ール回路を必要としていた。
According to the sixteenth aspect, a circuit in which a current limiting resistor and an overvoltage protection zener diode are connected in series is connected to each battery in parallel to form a protection circuit. As with the cell balance circuit of claim 8, the protection circuit is simplified and the cost is reduced. Conventional protection circuits require a control circuit that detects the voltage of each battery and stops charging when the voltage of any of the batteries exceeds a predetermined voltage.

【0020】請求項17の発明によれば、請求項16の電流
制限抵抗と過電圧保護ツェナーダイオードに直列に発光
素子を接続する。また別回路に受光素子を設け、充電時
に電池電圧が所定電圧以上になると過電圧保護ツェナー
ダイオードが電流を流すようになり、発光素子に電流が
流れて発光する。すると受光素子に信号が発生し、充電
をストップする。電池が過電圧になると充電を完全に停
止できるので、安全性の向上に寄与する。また安い部品
で構成するのでコストダウンにも寄与する保護回路とし
た事を特徴としている。
According to the seventeenth aspect, a light emitting element is connected in series with the current limiting resistor and the overvoltage protection zener diode of the sixteenth aspect. Further, a light receiving element is provided in another circuit, and when the battery voltage exceeds a predetermined voltage during charging, the overvoltage protection zener diode causes a current to flow, and the current flows to the light emitting element to emit light. Then, a signal is generated in the light receiving element, and charging is stopped. If the battery becomes overvoltage, charging can be completely stopped, which contributes to improvement of safety. Also, it is characterized by a protection circuit that is made up of cheap parts and contributes to cost reduction.

【0021】請求項18の発明によれば、過電圧保護ツェ
ナーダイオードに温度検出素子を近接し、所定温度以上
になると温度検出素子の信号で、充電をストップする保
護回路とした。温度検出素子は過電圧保護ツェナーダイ
オードに流れる電流の検出だけでなく、他の異常で組電
池が温度上昇しても充電をストップするので、二重に安
全性を保証する効果がある。
According to the eighteenth aspect of the present invention, there is provided a protection circuit in which the temperature detecting element is brought close to the overvoltage protection zener diode and charging is stopped by a signal from the temperature detecting element when the temperature reaches a predetermined temperature or higher. The temperature detection element not only detects the current flowing through the overvoltage protection zener diode, but also stops charging even if the temperature of the battery pack rises due to other abnormalities, and thus has the effect of double assurance of safety.

【0022】請求項19の発明によれば、充電、放電、休
止のモードの切り替え時、あるいは過電圧検出時の少な
くとも一つのタイミングに該セルバランス回路をオンす
る事を特徴としている。すると意識しなくとも、頻繁に
セルバランス回路がオンする事になり、セルバランスを
常に正常に保つ事ができる。特に過電圧検出時にオンす
ると、電池が過電圧になったまま保存されるのを防ぐ事
ができて、安全性の向上になる。
According to a nineteenth aspect of the present invention, the cell balance circuit is turned on at least at one of the timings when switching between the charging, discharging, and resting modes or when detecting an overvoltage. Then, the cell balance circuit is frequently turned on without being conscious, and the cell balance can always be kept normal. In particular, when the battery is turned on when an overvoltage is detected, it is possible to prevent the battery from being stored with the overvoltage, thereby improving safety.

【0023】請求項20の発明によれば、各該電池の片面
から正極と負極を取り出し、片面が同じ方向になるよう
に各電池を積み重ね、各電池を接続する配線の大部分を
片面上の正極と負極の間に配置する事を特徴としてい
る。本発明の課題の一つとして大電流を取り出す事が有
る。そのためには各電池を接続する配線を極力短くする
必要がある。さらに回路の配置も簡潔にして小型軽量に
するために、電池の正極と負極を片面から取り出し、正
極と負極の間に保護回路やセルバランス回路配置して配
線を簡潔にした。
According to the twentieth aspect of the present invention, the positive electrode and the negative electrode are taken out from one side of each of the batteries, and the batteries are stacked so that one side is in the same direction, and most of the wiring connecting each battery is placed on one side. It is characterized by being arranged between a positive electrode and a negative electrode. One of the objects of the present invention is to take out a large current. For that purpose, it is necessary to make the wiring connecting each battery as short as possible. Furthermore, in order to simplify the circuit arrangement and make it smaller and lighter, the positive and negative electrodes of the battery were taken out from one side, and a protective circuit and a cell balance circuit were arranged between the positive and negative electrodes to simplify the wiring.

【0024】請求項21の発明によれば、組電池の一部の
電池の直列電池電圧を検出して、充電をコントロールす
る事を特徴としている。従来の組電池の充電では組電池
トータルの電圧を見ながら満充電検出している。本発明
のインバーター装置システムでは、組電池の最大電圧が
100V以上と高いので、その電圧を監視するIC等の
検出素子の耐電圧を高くするする必要が有る。そこで本
発明では一部の電池の直列電池電圧だけを監視して充電
する事で、耐電圧の低い検出素子を使えるようにし、コ
ストダウンができるようにした。
According to the present invention, the charging is controlled by detecting the series battery voltage of a part of the batteries in the assembled battery. In conventional charging of a battery pack, full charge is detected while checking the total voltage of the battery pack. In the inverter device system of the present invention, since the maximum voltage of the battery pack is as high as 100 V or more, it is necessary to increase the withstand voltage of a detection element such as an IC for monitoring the voltage. Therefore, in the present invention, by monitoring and charging only the series battery voltage of some batteries, a detection element having a low withstand voltage can be used, and the cost can be reduced.

【0025】請求項22の発明によれば、組電池の一部の
電池の直列電池電圧を検出して、組電池トータルの残容
量算出をする事を特徴としている。従来組電池の残容量
算出には組電池トータルの電圧を検出して行っていた。
従って請求項21と同じ理由でコストダウンの効果があ
る。
According to a twenty-second aspect of the present invention, the remaining battery capacity of the assembled battery is calculated by detecting the series battery voltage of a part of the batteries in the assembled battery. Conventionally, the remaining capacity of an assembled battery is calculated by detecting the total voltage of the assembled battery.
Therefore, there is an effect of cost reduction for the same reason as in claim 21.

【0026】請求項23の発明によれば、商用AC電源か
らコンセントに電流が流れている時には、インバーター
回路が動作中でもインバーター回路の動作を停止する事
を特徴としている。商用AC電源出力とインバーター回
路からの出力が重なるのを防止する。
According to a twenty-third aspect of the present invention, when current is flowing from the commercial AC power supply to the outlet, the operation of the inverter circuit is stopped even while the inverter circuit is operating. The output of the commercial AC power supply and the output from the inverter circuit are prevented from overlapping.

【0027】請求項24の発明によれば、請求項23と同じ
理由で、インバーター回路が動作中には、請求項21とは
逆に、商用AC電源からの入力を遮断する事を特徴とし
ている。
According to the twenty-fourth aspect, for the same reason as in the twenty-third aspect, the input from the commercial AC power supply is shut off while the inverter circuit is operating, contrary to the twenty-first aspect. .

【0028】請求項25の発明によれば、充電回路とイン
バーター回路と組電池とコンセントを一つのケースに組
み込んで、ポータブル性を持たせた特徴がある。
According to the twenty-fifth aspect of the invention, there is a feature that the charging circuit, the inverter circuit, the battery pack, and the outlet are incorporated in one case to make it portable.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】図3のブロック図を使って本発明
の実施の形態1を詳細に説明する。先ず複数の電池1を
直列に接続して組電池3を作る。電池の数は商用AC電
源4の電圧と同等になるように設定する。商用AC電源4
は日本、米国等では100V系であるが、変動分を考慮
すると一般に85Vから120Vの範囲になる。但しこ
の電圧は商用AC電源4の出力の実効値であるからピー
ク電圧値はその約1.42倍で120Vから170Vに
なる。そこで組電池3の最大電圧が約115Vになるよ
うに電池を直列に接続する。この電圧は鉛電池では約5
3個、ニッカド電池やニッケル水素電池であれば約89
個、リチウムイオン電池であれば約28個を直列に接続
した時の最大電圧に相当する。そして組電池3に充電回
路1とインバーター回路2を接続する。充電回路1には
商用AC電源4を入力し、インバーター回路はコンセン
ト5に出力する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 of the present invention will be described in detail with reference to the block diagram of FIG. First, a battery pack 3 is made by connecting a plurality of batteries 1 in series. The number of batteries is set to be equal to the voltage of the commercial AC power supply 4. Commercial AC power supply 4
Is a 100 V system in Japan and the United States, but generally ranges from 85 V to 120 V in consideration of fluctuation. However, since this voltage is the effective value of the output of the commercial AC power supply 4, the peak voltage value is about 1.42 times that of 120V to 170V. Therefore, the batteries are connected in series so that the maximum voltage of the battery pack 3 becomes about 115V. This voltage is about 5 for lead-acid batteries.
3 pieces, about 89 for NiCad or NiMH batteries
For a lithium ion battery, this corresponds to the maximum voltage when about 28 batteries are connected in series. Then, the charging circuit 1 and the inverter circuit 2 are connected to the battery pack 3. The commercial AC power supply 4 is input to the charging circuit 1, and the inverter circuit outputs to the outlet 5.

【0030】次にその作用を図3と図4と図5を使って
説明する。図4に破線で示す商用AC電源4の出力波形6
を、図5で示す充電回路1の一部である全波整流回路7
等で実線で示すような電圧波形8に整流する。そしてシ
リーズレギュレーター等で平滑化して、組電池3の最大
電圧Vmaxとほぼ同等な定電圧に電圧リミットして充電
する。充電の完了は通常の電池の充電と同様に電圧や−
ΔVや充電電流の減少を検出して行う事ができる。次に
図3に示すように、充電された組電池3にインバーター
回路2を接続して、商用AC電源4と同等な実効電圧と周
波数を出力する。すなわち本実施例は充電に使用する商
用AC電源4の実効電圧Vefと組電池3の最大電圧Vmax
をほぼ同等にする事で、充電回路1やインバーター回路
2において電圧を昇圧したり降圧する回路を省略できる
事に特徴がある。インバーター回路2において昇圧回路
あるいは降圧回路を通さないので、コストを上げる事な
く、組電池3から最大限に電流を取り出す事ができる。
また小型化と軽量化に寄与する。
Next, the operation will be described with reference to FIGS. 3, 4 and 5. The output waveform 6 of the commercial AC power supply 4 shown by the broken line in FIG.
To a full-wave rectifier circuit 7 which is a part of the charging circuit 1 shown in FIG.
The voltage is rectified into a voltage waveform 8 as shown by a solid line. The smoothed series regulator or the like, and the voltage limit to charge substantially equivalent to the constant voltage and the maximum voltage V max of the battery pack 3. Completion of charging is performed in the same manner as charging a normal battery.
This can be performed by detecting a decrease in ΔV or charging current. Next, as shown in FIG. 3, the inverter circuit 2 is connected to the charged battery pack 3, and an effective voltage and a frequency equivalent to those of the commercial AC power supply 4 are output. That is, in this embodiment, the effective voltage V ef of the commercial AC power supply 4 used for charging and the maximum voltage V max of the battery pack 3 are used.
Is characterized in that the circuits for increasing or decreasing the voltage in the charging circuit 1 and the inverter circuit 2 can be omitted. Since the inverter circuit 2 does not pass through the step-up circuit or the step-down circuit, the current can be extracted from the battery pack 3 to the maximum without increasing the cost.
It also contributes to downsizing and weight reduction.

【0031】次に実施の形態2では充電回路1の昇圧回
路あるいは降圧回路を省略する方法をさらに具体的に説
明する。その方法を図5に示す回路図を使って説明す
る。商用AC電源4のAC出力を4個のダイオード7-1,
7-2,7-3,7-4で構成するダイオード7に入力して全波整
流する。この方法は従来から実施されている整流方法で
ある。全波整流した後、電流検出抵抗9と充電スイッチ1
0を通して組電池3を充電する。コントロールIC11は電
流検出抵抗9の両端に発生する電圧を検出して流れる電
流を監視するのと、組電池3の両端に印加される電圧の
監視をする。この実施の形態2の説明の中で、ダイオー
ド7-1,7-2,7-3,7-4のごとく末尾を付けて末尾を通し
番号としたが、同じ名称で同じ機能の部品は同一符号と
した。また紛らわしくない場合は末尾を付けないで全体
を表現するか、一つを代表して表現した。以下の説明で
も同様である。
Next, in Embodiment 2, a method of omitting the booster circuit or the step-down circuit of the charging circuit 1 will be described more specifically. The method will be described with reference to the circuit diagram shown in FIG. The AC output of the commercial AC power supply 4 is connected to four diodes 7-1,
Input to the diode 7 composed of 7-2, 7-3, 7-4 to perform full-wave rectification. This method is a rectification method that has been conventionally performed. After full-wave rectification, current detection resistor 9 and charge switch 1
Charge the battery pack 3 through 0. The control IC 11 monitors the current flowing by detecting the voltage generated across the current detecting resistor 9 and monitors the voltage applied across the assembled battery 3. In the description of the second embodiment, the suffixes such as diodes 7-1, 7-2, 7-3, and 7-4 are assigned to the serial numbers. And In addition, when it is not confusing, the whole was expressed without a suffix, or one was represented. The same applies to the following description.

【0032】その作用を図4と図5を用いて説明する。
組電池3の電圧がVBであると、電圧波形8がVBの下に
ある間は充電されないが、VBより上になると充電が始
まる。但し組電池3が鉛電池やリチウムイオン電池で構
成されている場合は、組電池3が充電されて行って、最
大電圧Vmaxに達した後は充電をストップするか、充電
電圧を最大電圧Vmaxより上げない事が電池の安全性あ
るいは信頼性上重要になる。そこで組電池3の両端電圧
Bを監視し、組電池3の両端電圧が最大電圧Vmaxより
上がればコントロールIC11で充電スイッチ10をオフ
し、オフしている間にVBが所定電圧まで下がると充電
スイッチ10をオンして充電を再開する。これはリチウム
イオン電池の充電に一般に用いられているパルス充電方
法に分類される。しかし本発明では組電池3の最大電圧
maxを、あらかじめ商用AC電源4の実効電圧Vefの8
5%とピーク電圧Vpの間に設定した。それは商用AC
電源4のピーク電圧Vpが組電池3の最大電圧Vmaxより
高くなる期間Tを作るのが大きな理由である。すなわち
期間Tの間にパルス充電動作させて充電できる事が大き
な特徴である。一方組電池3がニッカド電池やニッケル
水素電池で構成されている場合は、最大電圧Vmaxより
高い電圧で充電するのが一般的である。従ってコントロ
ールIC11で電圧VBを監視して最大電圧Vmaxになった
ところで充電スイッチ11をオフするコントロールは必要
でなく、ピーク電圧Vpで充電しても差し支えない。但
しニッカド電池やニッケル水素電池であっても、単電池
当たり2V以上の電圧で充電するのは好ましくない。そ
こで組電池3が、仕様外の高い電圧で充電された場合の
過電圧保護のために、コントロールIC11で電圧VB
監視する事が必要になる。いずれにしても実施の形態2
では充電回路1の中に電圧制限回路は有するが、電圧の
昇圧回路や降圧回路を含まない事で、インバーター装置
システムのコストダウンや小型、軽量化に効果を発揮す
る。
The operation will be described with reference to FIGS.
When the voltage of the assembled battery 3 is at V B, while the voltage waveform 8 under the V B is not charged, charging and becomes above V B begins. However, if the battery pack 3 is composed of a lead battery and lithium ion battery is performed assembled battery 3 is charged, or after reaching the maximum voltage V max is stop charging maximum voltage the charging voltage V It is important not to raise it more than max in battery safety or reliability. Therefore monitoring the voltage across V B of the battery 3, and turns off the charge switch 10 in the control IC11 Invite rises the voltage across the battery pack 3 than the maximum voltage V max, V B decreases to a predetermined voltage while off Then, the charging switch 10 is turned on to restart charging. This is classified as a pulse charging method generally used for charging a lithium ion battery. But the maximum voltage V max of the battery 3 in the present invention, in advance of the commercial AC power source 4 of the effective voltage V ef 8
It was set between 5% and a peak voltage V p. It is a commercial AC
Peak voltage V p of the power source 4 is largely because at making period T which is higher than the maximum voltage V max of the battery pack 3. That is, it is a great feature that the charging can be performed by performing the pulse charging operation during the period T. On the other hand, if the battery pack 3 is constituted by a nickel-cadmium battery or a nickel hydrogen battery, to charge higher than the maximum voltage V max voltage are common. Thus the maximum voltage control that turns off the charging switch 11 upon reaching the V max is not necessary to monitor the voltage V B at the control IC 11, no problem even if charged at the peak voltage V p. However, it is not preferable to charge a nickel-cadmium battery or a nickel-metal hydride battery at a voltage of 2 V or more per cell. So assembled battery 3, for overvoltage protection when it is charged at a high out of specification voltages, becomes necessary to monitor the voltage V B at the control IC 11. In any case, Embodiment 2
Although the charging circuit 1 includes a voltage limiting circuit, the voltage boosting circuit and the step-down circuit are not included, which is effective in reducing the cost, size, and weight of the inverter device system.

【0033】次に充電回路1とインバーター回路2を共
用する実施の形態3を図6に示す。実施の形態3は請求
項4だけでなく請求項3の形態でもあるので、ここでま
とめて説明する。先ずダイオード7の各ダイオード7-
1,7-2,7-3,7-4に並列にインバータースイッチ12-1,
12-2,12-3,12-4を接続する。またプラグ13から伸びる
コード14をソケット5に並列に接続し、ソケット5はダ
イオード7-1と7-3の間とインバーター用スイッチ12-1と
12-3の間、及びダイオード7-2と7-4の間とインバーター
用スイッチ12-2と12-4の間に接続する。次に組電池3に
請求項5の発明である充電スイッチ10と放電スイッチ15
と電流検出抵抗9を接続する。次にコントロールIC11
を設置する。コントロールIC11は電流検出抵抗9に流
れる電流の検出と組電池3の電圧を検出する。またコン
トロールIC11から充電スイッチ10と放電スイッチ15と
インバータースイッチ12に配線する。但し図6では充電
スイッチ10と放電スイッチ15にバイポーラートランジス
ターを使用しているために、それぞれ向きを逆にして並
列に接続している。このバイポーラートランジスターに
替えてMOS−FETを使用すれば、図には示さない
が、それぞれ向きを逆にして直列に接続する。
FIG. 6 shows a third embodiment in which the charging circuit 1 and the inverter circuit 2 are shared. Since the third embodiment is not only the fourth embodiment but also the third embodiment, they will be described here collectively. First, each diode 7-
1, 7-2, 7-3, 7-4 in parallel with the inverter switch 12-1,
Connect 12-2, 12-3 and 12-4. A cord 14 extending from the plug 13 is connected in parallel to the socket 5, and the socket 5 is connected between the diodes 7-1 and 7-3 and the inverter switch 12-1.
It is connected between 12-3, between diodes 7-2 and 7-4, and between inverter switches 12-2 and 12-4. Next, the charging switch 10 and the discharging switch 15 according to the fifth embodiment of the present invention
And the current detection resistor 9 are connected. Next, control IC 11
Is installed. The control IC 11 detects the current flowing through the current detection resistor 9 and detects the voltage of the battery pack 3. In addition, wiring is performed from the control IC 11 to the charge switch 10, the discharge switch 15, and the inverter switch 12. However, in FIG. 6, since the charge switch 10 and the discharge switch 15 use bipolar transistors, they are connected in parallel with their directions reversed. If a MOS-FET is used instead of the bipolar transistor, they are connected in series with their directions reversed, though not shown in the figure.

【0034】次に実施の形態3の作用を、先ず充電時に
ついて図6を使って説明する。充電時にはコントロール
IC11の指令でインバータースイッチ12-1,12-2,12-
3,12-4と放電スイッチ15をオフする。すると図5に示
す充電回路と同等になるので、作用は実施の形態2と同
じである。この時コンセント5に、使用する機器が接続
されていたとすると、商用AC電源4の出力が直接機器
に入力する。もちろん同時に組電池3の充電も可能であ
る。次に組電池3からAC出力を取り出すインバーター
動作について説明する。この場合組電池3は満充電した
時の開放電圧が115Vになるように直列に組んである
ものとして説明を進める。充電スイッチ10をオフし、放
電スイッチ15をオンする。次いでインバータースイッチ
12-1,12-4をオンし、12-2,12-3をオフする接続と、オ
ンオフを切り替える接続を50サイクルの周期で繰り返
す。すると商用AC電源4と同等の周波数50サイクル
のAC出力が得られる。ただし、電圧波形は使用する機
器にもよるが、商用AC電源4の波形とは異なる場合も
発生する。しかしほとんどの機器の使用において問題に
はならない。このように組電池3の電圧をインバーター
スイッチ12-1,12-2,12-3,12-4で切替えるだけなの
で、組電池3の電圧の昇圧も降圧も行っていない。トラ
ンス等重い部品を使用しないので小型軽量化に効果があ
るし、容易に大電流を流す事ができる効果もある。
Next, the operation of the third embodiment will be described with reference to FIG. At the time of charging, the inverter switches 12-1, 12-2, 12-
3, 12-4 and the discharge switch 15 are turned off. Then, the operation becomes the same as that of the charging circuit shown in FIG. 5, and the operation is the same as that of the second embodiment. At this time, if a device to be used is connected to the outlet 5, the output of the commercial AC power supply 4 is directly input to the device. Of course, the battery pack 3 can be charged at the same time. Next, an inverter operation for extracting an AC output from the battery pack 3 will be described. In this case, the description will proceed assuming that the assembled batteries 3 are assembled in series such that the open-circuit voltage when fully charged is 115 V. The charge switch 10 is turned off, and the discharge switch 15 is turned on. Then the inverter switch
The connection that turns on 12-1 and 12-4 and turns off 12-2 and 12-3 and the connection that turns on and off are repeated with a cycle of 50 cycles. Then, an AC output having a frequency of 50 cycles equivalent to that of the commercial AC power supply 4 is obtained. However, the voltage waveform may differ from the waveform of the commercial AC power supply 4 depending on the device used. However, this is not a problem in the use of most devices. Since the voltage of the battery pack 3 is simply switched by the inverter switches 12-1, 12-2, 12-3, and 12-4, the voltage of the battery pack 3 is not increased or decreased. Since a heavy component such as a transformer is not used, there is an effect of reducing the size and weight, and there is also an effect that a large current can easily flow.

【0035】次に実施の形態3に、従来から使用されて
いるセルバランス回路16を追加したのが、図7に示す実
施の形態4である。実施の形態4の作用を図7で説明す
る。セルバランス回路は、従来から複数のリチウムイオ
ン電池を直列に接続して組電池にしたノートパソコン用
のバッテリーパックに用いられている。例えばマルチプ
レクサで各電池17の電圧を監視し、その電圧情報をコン
トロールIC11に送る。もし各電池17の電圧のバランス
が崩れていれば、充電スイッチ10をオフして充電を停止
すると共に、電圧の高い電池17を、抵抗を通した放電回
路で電圧のもっとも低い電池の電圧まで放電させてそろ
える。
Next, a fourth embodiment shown in FIG. 7 is obtained by adding a conventionally used cell balance circuit 16 to the third embodiment. The operation of the fourth embodiment will be described with reference to FIG. A cell balance circuit is conventionally used in a battery pack for a notebook personal computer in which a plurality of lithium-ion batteries are connected in series to form an assembled battery. For example, the voltage of each battery 17 is monitored by a multiplexer, and the voltage information is sent to the control IC 11. If the voltage of each battery 17 is out of balance, the charging switch 10 is turned off to stop charging, and the high voltage battery 17 is discharged to the voltage of the lowest voltage battery by a discharge circuit through a resistor. Let it align.

【0036】次にセルバランス回路16を簡略化する工夫
をしたものが、図8に示す実施の形態5である。先ずバ
ランス抵抗19-1と過放電保護ツェナーダイオード20-1を
直列に接続し、電池17-1に並列に接続する。電池17がリ
チウムイオン電池の場合、電池17-1に並列に接続するバ
ランス抵抗の値は100Ω前後が適当である。また過放
電保護ツェナーダイオード20は2V前後のしきい値が適
当である。図8ではさらにバランススイッチ21-1をバラ
ンス抵抗19-1と過放電保護ツェナーダイオード20-1に直
列に接続して放電回路22-1とする。順次、電池17-28ま
で同様に放電回路22-28を作ってセルバランス回路16と
する。バランススイッチ21は、コントロールIC11に接
続する。
Next, a device devised to simplify the cell balance circuit 16 is the fifth embodiment shown in FIG. First, the balance resistor 19-1 and the overdischarge protection zener diode 20-1 are connected in series, and connected in parallel to the battery 17-1. When the battery 17 is a lithium ion battery, the value of the balance resistance connected in parallel with the battery 17-1 is appropriately around 100Ω. The threshold value of the overdischarge protection zener diode 20 is preferably about 2V. In FIG. 8, the balance switch 21-1 is further connected in series to the balance resistor 19-1 and the overdischarge protection zener diode 20-1 to form a discharge circuit 22-1. Discharge circuits 22-28 are similarly made up to the batteries 17-28 in sequence to form the cell balance circuit 16. The balance switch 21 is connected to the control IC 11.

【0037】次に実施の形態5の作用を図8を使用し
て、リチウムイオン電池17が28個直列に接続されてい
る場合について説明する。各電池17は初期から容量にバ
ラツキが有り、劣化の進む程度の差や微小な内部ショー
ト等の要因で次第に容量のバラツキが拡大して行く。リ
チウムイオン電池の場合充電量の割合にほぼ比例して電
圧も変化するので、各電池17の電圧のバラツキとなって
しまう。このような組電池3を放電すると容量の小さ
な、例えば電池17-1が早く終止電圧になり、容量の大き
な、例えば電池17-28は容量が残るので、高目の電圧で
放電が終了する。このアンバランスは充放電サイクルを
重ねるごとに進展する。この進展を抑えるために、実施
の形態4では従来のセルバランス回路16を使用してい
る。すなわち各電池17-28の電圧をコントロールIC11
で監視し、アンバランスが発生すると、電圧の高い電池
17-28だけ放電して電圧の低い電池17-1の電圧に合わせ
るようにしている。従って従来のセルバランス回路16
は、この各電池17の電圧を監視する必要がある事と、各
電池17の放電回路22のバランススイッチ21を個別に動作
させるために、回路が複雑になり、コストアップの要因
になっている。一方実施の形態5では、しきい値が2V
前後の過放電防止ツェナーダイオード20を各電池17に並
列に接続する。そしてこの放電回路22で電池17が放電し
て、過放電防止ツェナーダイオード20のしきい値になる
と放電が止まる。バランス抵抗19は放電回路22に流れる
電流を制限する。50Ωのバランス抵抗19を接続すると
80mA程度の電流が放電回路22に流れる。すると、組
電池3が2Ah程度の容量であれば満充電されていて
も、1日もあれば全ての電池17の電圧が過放電防止ツェ
ナーダイオード20のしきい値2Vになるまで放電して、
電圧バランスが修正される。但し放電回路22が常時閉じ
ていると、商用AC電源4に接続して充電していない時
にはいつのまにか放電していて、使いたい時に使えない
不具合がある。また常時100Vで80mA流れると8
Wもの損失があることになるので好ましくない。そこで
バランススイッチ21を挿入して所定のタイミングだけオ
ンにしてバランスをとる。この所定のタイミングはバラ
ンススイッチ21をメカスイッチにして人がマニュアルで
操作しても良いし、充電前に必ずバランスをとるモード
に入るようにしても良い。
Next, the operation of the fifth embodiment will be described with reference to FIG. 8 in the case where 28 lithium-ion batteries 17 are connected in series. The capacity of each battery 17 varies from the beginning, and the variation in capacity gradually increases due to a difference in the degree of progress of deterioration and a small internal short circuit. In the case of a lithium ion battery, the voltage changes substantially in proportion to the proportion of the charged amount, and thus the voltage of each battery 17 varies. When such a battery pack 3 is discharged, a battery having a small capacity, for example, the battery 17-1 quickly reaches the cutoff voltage, and a battery having a large capacity, for example, the battery 17-28, has a remaining capacity. Therefore, the discharge ends at a higher voltage. This imbalance develops with each charge / discharge cycle. In order to suppress this progress, the fourth embodiment uses the conventional cell balance circuit 16. That is, the voltage of each battery 17-28 is controlled by the control IC 11
Monitoring, and when imbalance occurs, the battery with high voltage
It discharges only 17-28 to match the voltage of battery 17-1 with low voltage. Therefore, the conventional cell balance circuit 16
Is necessary to monitor the voltage of each battery 17 and individually operate the balance switch 21 of the discharge circuit 22 of each battery 17, which complicates the circuit and causes a cost increase. . On the other hand, in the fifth embodiment, the threshold value is 2 V
The front and rear overdischarge prevention Zener diodes 20 are connected in parallel to each battery 17. When the battery 17 is discharged by the discharge circuit 22 and reaches the threshold value of the overdischarge prevention Zener diode 20, the discharge stops. The balance resistor 19 limits the current flowing through the discharge circuit 22. When a 50Ω balance resistor 19 is connected, a current of about 80 mA flows to the discharge circuit 22. Then, if the battery pack 3 has a capacity of about 2 Ah, even if it is fully charged, the battery 17 is discharged until the voltage of all the batteries 17 reaches the threshold value 2 V of the overdischarge prevention zener diode 20 within one day.
The voltage balance is corrected. However, if the discharge circuit 22 is always closed, when the battery is not connected to the commercial AC power supply 4 and is not charged, the battery is discharged somehow, so that there is a problem that it cannot be used when desired. In addition, 8 when constant current of 80 mA flows at 100 V
It is not preferable because there is a loss of W. Therefore, the balance switch 21 is inserted and turned on only at a predetermined timing to achieve balance. At this predetermined timing, the balance switch 21 may be a mechanical switch and manually operated by a person, or the balance switch 21 may be set to a balancing mode before charging.

【0038】次に実施の形態6は、実施の形態5のセル
バランス回路16を図9に示す別の新規なセルバランス回
路16に置き換えたものである。従って図9についてだけ
説明する。先ず組電池3の各電池17を直列に接続する回
路に直列接続スイッチ22を挿入する。また各電池17の正
極同士および負極同士を並列接続する回路も作る。この
並列接続する回路に正極側並列接続スイッチ23とバラン
ス抵抗19、および負極側並列接続スイッチ24を挿入す
る。これら直列接続スイッチ22と正極側並列接続スイッ
チ23と負極側並列接続スイッチ24はコントロールIC11
に接続してオンオフのコントロールを受ける。
Next, the sixth embodiment is obtained by replacing the cell balance circuit 16 of the fifth embodiment with another novel cell balance circuit 16 shown in FIG. Therefore, only FIG. 9 will be described. First, the series connection switch 22 is inserted into a circuit for connecting the batteries 17 of the battery pack 3 in series. Further, a circuit for connecting the positive electrodes and the negative electrodes of each battery 17 in parallel is also made. The positive side parallel connection switch 23, the balance resistor 19, and the negative side parallel connection switch 24 are inserted into this parallel connection circuit. The series connection switch 22, the positive side parallel connection switch 23, and the negative side parallel connection switch 24
Connect to and get on / off control.

【0039】実施の形態6の作用を説明すると、充電時
および機器使用の放電時には直列接続スイッチ22をオン
すると共に、正極側並列接続スイッチ23と負極側並列接
続用スイッチ24をオフする事で、これまでの実施例で述
べた充電と放電のAC出力が可能になる。次に機器の使
用が終了すると、直列接続スイッチ22をオフすると共
に、正極側並列接続スイッチ23と負極側並列接続スイッ
チ24をオンする。すると各バランス抵抗19に、各電池17
の電池電圧を平滑化する電流が流れて、セルバランスが
保たれる。ところで実施の形態5ではセルバランスが取
れるのは最終的には2V近辺であった。従って満充電あ
たりからセルバランスを取り始めると、終了するまでに
長時間を要する。しかし実施の形態6では電圧の高い、
例えば電池17-1から、低い、例えば電池17-28に流れる
だけであり、2Vより高い電圧値でも平滑化するので、
短時間でセルバランスの平滑化が終了する効果が有る。
The operation of the sixth embodiment will be described. When the battery is charged and the device is discharged, the series connection switch 22 is turned on, and the positive side parallel connection switch 23 and the negative side parallel connection switch 24 are turned off. The charging and discharging AC outputs described in the above embodiments can be performed. Next, when the use of the device is completed, the series connection switch 22 is turned off, and the positive side parallel connection switch 23 and the negative side parallel connection switch 24 are turned on. Then, each balance resistor 19, each battery 17
A current for smoothing the battery voltage flows, and the cell balance is maintained. By the way, in the fifth embodiment, the cell balance can be finally obtained around 2V. Therefore, when the cell balance is started from the time of full charge, it takes a long time to finish. However, in Embodiment 6, the voltage is high.
For example, since the battery 17-1 only flows to a lower battery, for example, the battery 17-28, and smoothes even a voltage value higher than 2V,
There is an effect that the smoothing of the cell balance is completed in a short time.

【0040】さてこのセルバランス回路16を動作させる
タイミングに関する発明が請求項19である。充電、放
電、休止のモードの切り替え時、あるいは過電圧検出時
の少なくとも一つのタイミングにセルバランス回路16を
自動的にオンする。すると意識しなくとも頻繁にセルバ
ランス回路16がオンする事になり、セルバランスを常に
正常に保つ事ができる。特に過電圧検出時にオンする
と、電池が過電圧になったまま保存されるのを防ぐ事が
できて、安全性の向上にもっとも効果がある。
The invention relating to the timing for operating the cell balance circuit 16 is claim 19. The cell balance circuit 16 is automatically turned on at least at the time of switching between the modes of charging, discharging, and rest, or at the time of detecting an overvoltage. Then, the cell balance circuit 16 is frequently turned on without being conscious, and the cell balance can always be kept normal. In particular, when turned on at the time of overvoltage detection, it is possible to prevent the battery from being stored while being overvoltage, and this is most effective in improving safety.

【0041】ところで図9を見れば分かるように、実施
の形態6では充電時には各電池17の正極と隣接する電池
17の負極を接続して直列接続し、セルバランスをとる時
には隣接する電池17の正極同士、および負極同士を並列
接続する。従って組電池3の中で、接続するリード線25
をできるだけ短くするような電池17の配置をとる必要が
ある。特に大きな電流が流れる電池17の直列接続では、
極力リード線25は太く短くして接続インピーダンスを小
さくする必要がある。
As can be seen from FIG. 9, in the sixth embodiment, the battery adjacent to the positive electrode of each battery 17 is charged at the time of charging.
The negative electrodes of the batteries 17 are connected in series, and when balancing the cells, the positive electrodes of the adjacent batteries 17 and the negative electrodes are connected in parallel. Therefore, in the battery pack 3, the connecting lead wire 25
It is necessary to arrange the batteries 17 so that the length of the battery 17 is as short as possible. Especially in the series connection of batteries 17 through which a large current flows,
It is necessary to make the lead wire 25 as thick and short as possible to reduce the connection impedance.

【0042】そのための方法を実施の形態7として図10
に示す。先ず電池17の正極26と負極27を電池17の片面28
の方向から取り出す。図10は片面28の方向から見た平面
図である。各電池17の正極26と負極27が互い違いになる
ように重ねる。次に外装管29に内装管30を挿入する。外
装管29の長さ方向の対面する二つのラインに、重ねた各
電池17の間隔と同じ間隔で負電極33-1から33-28、およ
び正電極34-1から34-28を設ける。また内装管30には、
内装管30を回転したりスライドした時に所定位置になる
と、電極34-1と33-2および34-2と33-3等をショートして
各電池17を直列に接続するように内装管30の外面に配線
31を施す。また内装管30を回転あるいはスライドして別
の所定位置になると各電池17の正極同士と負極同士をバ
ランス抵抗19を通してショートするように内装管30の外
面に配線32を施す。こうしてメカスイッチ35を作る。そ
してこの内装管30を挿入した外装管29を、片面28上の正
極26と負極27の間に固定する。但し内装管30の外面の配
線31,32は図面には示さないが、別に設けた基板に形成
しても良い。メカスイッチ35にはプッシュ式、あるいは
回転式のボタン36を付けたり、電動式のモーター37を付
ける。モーター37の変わりに、電磁式のソレノイドであ
っても良い。
A method for that is shown as a seventh embodiment in FIG.
Shown in First, the positive electrode 26 and the negative electrode 27 of the battery 17 are
Remove from the direction. FIG. 10 is a plan view seen from the direction of one side 28. The positive electrode 26 and the negative electrode 27 of each battery 17 are stacked so as to be alternated. Next, the inner tube 30 is inserted into the outer tube 29. Negative electrodes 33-1 to 33-28 and positive electrodes 34-1 to 34-28 are provided on the two facing lines in the longitudinal direction of the outer tube 29 at the same interval as the interval between the stacked batteries 17. Also, in the interior tube 30,
When the inner tube 30 is rotated or slid and reaches a predetermined position, the electrodes 34-1 and 33-2 and 34-2 and 33-3 are short-circuited so that the batteries 17 are connected in series. Wiring on outer surface
Apply 31. When the inner tube 30 is rotated or slid to another predetermined position, the wiring 32 is provided on the outer surface of the inner tube 30 so that the positive electrodes and the negative electrodes of the batteries 17 are short-circuited through the balance resistor 19. Thus, the mechanical switch 35 is made. Then, the outer tube 29 into which the inner tube 30 is inserted is fixed between the positive electrode 26 and the negative electrode 27 on one surface 28. However, the wirings 31, 32 on the outer surface of the inner tube 30 are not shown in the drawing, but may be formed on a separately provided substrate. The mechanical switch 35 has a push-type or rotary button 36 or an electric motor 37. Instead of the motor 37, an electromagnetic solenoid may be used.

【0043】次に実施の形態7の作用を説明する。メカ
スイッチ35の内装管30を回したりスライドさせて、充電
時の所定の位置にセットすると電池17-1の正極26-1と電
池17-2の負極27-2が内装管30の外側あるいは別基板に付
けた配線31でショートする。同様に電池17-28まで各電
池が直列に接続する。メカスイッチ35を片面28の上の正
極26と負極27の間に配置しているので、全ての直列接続
を最短距離にする事ができる。次に内装管30をセルバラ
ンス時の配線32の位置に設定すると、各電池17の正極26
同士と負極27同士が配線32でショートして並列接続す
る。この時各正極26同士の間、あるいは各負極27同士の
間にバランス抵抗19が挿入されているので、徐々に各バ
ランス抵抗19間の電池17の電圧が平滑化して行く。
Next, the operation of the seventh embodiment will be described. When the inner tube 30 of the mechanical switch 35 is turned or slid and set at a predetermined position during charging, the positive electrode 26-1 of the battery 17-1 and the negative electrode 27-2 of the battery 17-2 are located outside the inner tube 30 or separately. Short-circuit at the wiring 31 attached to the substrate. Similarly, batteries 17 to 28 are connected in series. Since the mechanical switch 35 is disposed between the positive electrode 26 and the negative electrode 27 on one surface 28, all the series connections can be made the shortest distance. Next, when the inner tube 30 is set at the position of the wiring 32 at the time of cell balance, the positive electrode 26 of each battery 17 is set.
And the negative electrodes 27 are short-circuited by the wiring 32 and connected in parallel. At this time, since the balance resistor 19 is inserted between the respective positive electrodes 26 or between the respective negative electrodes 27, the voltage of the battery 17 between the respective balance resistors 19 is gradually smoothed.

【0044】次に電池17に、リチウムイオン電池等保護
回路を要する電池17を用いた場合、安全性を確保するた
めに必要な保護回路を新規にした実施の形態8を図8を
用いて説明する。各電池17のそれぞれに並列に過電圧保
護回路38を付ける。この過電圧保護回路38は過電圧保護
ツェナーダイオード39と電流制限抵抗40と発光ダイオー
ド41を直列に接続する。また受光部42をコントロールI
C11に接続する。過電圧保護ツェナーダイオード39のし
きい値は電池17がリチウムイオン電池の場合4.5Vか
ら5Vが適当である。
Next, in the case where a battery 17 requiring a protection circuit such as a lithium ion battery is used as the battery 17, an eighth embodiment in which a protection circuit necessary for ensuring safety is newly described with reference to FIG. I do. An overvoltage protection circuit 38 is attached to each of the batteries 17 in parallel. The overvoltage protection circuit 38 connects an overvoltage protection zener diode 39, a current limiting resistor 40, and a light emitting diode 41 in series. In addition, control the light receiving section 42
Connect to C11. When the battery 17 is a lithium ion battery, the threshold value of the overvoltage protection zener diode 39 is suitably 4.5 V to 5 V.

【0045】実施の形態8の作用を説明すると、充電ス
イッチ10がオンして組電池3が充電されて行く。そこで
セルバランスが崩れていたり、100VAC系の設計で
あるのに、200VAC系が入力されたりすると、電池1
7がリチウムイオン電池である場合、電池17に許容され
る最大電圧を超えてしまう。電池17当たり5V以上にな
ると、それだけで破裂等の危険性が出てくる。しかし過
電圧保護ツェナーダイオード39のしきい値を4.5Vか
ら5Vに設定しているので、そのしきい値を超える電圧
の電池、例えば17-1が発生すると、その電池の過電圧保
護回路38-1に電流が流れる。すると発光ダイオード41-1
が発光し、受光部42に信号が発生してコントロールIC
11に入力し、充電スイッチ10をオフする。過電圧は過電
圧保護回路38の中で処理されるので、発光ダイオード41
は必ずしも必要ではない。しかし充電を停止しないと、
電池17が最大電圧付近に維持されてしまうので好ましく
ない。そのために発光ダイオード41で過電圧情報を発信
して、充電スイッチ10で充電をオフした方がより安全性
向上の効果が出る。
The operation of the eighth embodiment will be described. The charging switch 10 is turned on and the battery pack 3 is charged. Therefore, if the cell balance is lost or the 200 VAC system is input in spite of the 100 VAC system design, the battery 1
When 7 is a lithium ion battery, the voltage exceeds the maximum voltage allowed for the battery 17. If the voltage exceeds 5 V per battery 17, there is a risk of explosion or the like by itself. However, since the threshold of the overvoltage protection zener diode 39 is set from 4.5 V to 5 V, when a battery having a voltage exceeding the threshold, for example, 17-1 is generated, the overvoltage protection circuit 38-1 of the battery is generated. Current flows through Then the light emitting diode 41-1
Emits light, a signal is generated in the light receiving section 42, and the control IC
Input to 11, and turn off the charge switch 10. Since the overvoltage is processed in the overvoltage protection circuit 38, the light emitting diode 41
Is not necessary. But if you do not stop charging,
It is not preferable because the battery 17 is maintained near the maximum voltage. Therefore, it is more effective to transmit the overvoltage information by the light emitting diode 41 and turn off the charging by the charging switch 10 to improve the safety.

【0046】次に実施の形態9についても、図8を使用
して説明する。先ず過電圧保護ツェナーダイオード39に
近接して温度センサー43を設置する。温度センサー43に
発生した信号はコントロールIC11に入力する。
Next, a ninth embodiment will be described with reference to FIG. First, the temperature sensor 43 is installed near the overvoltage protection zener diode 39. The signal generated by the temperature sensor 43 is input to the control IC 11.

【0047】その作用を説明する。電池17が過電圧充電
されて、過電圧保護ツェナーダイオード39のしきい値を
超えると過電圧保護回路38に電流が流れて、過電圧保護
ツェナーダイオード39が加熱する。すると温度センサー
43に信号が発生し、コントロールIC11に入力し、充電
スイッチ10をオフする。従って温度センサー43は発光ダ
イオード41の替わりになる。
The operation will be described. When the battery 17 is overcharged and exceeds the threshold value of the overvoltage protection zener diode 39, a current flows through the overvoltage protection circuit 38, and the overvoltage protection zener diode 39 is heated. Then the temperature sensor
A signal is generated at 43 and input to the control IC 11 to turn off the charge switch 10. Therefore, the temperature sensor 43 replaces the light emitting diode 41.

【0048】ここまでの実施の形態の説明では、コント
ロールIC11は組電池3全体の電圧を監視し、充電の制
御を行ってきた。従ってコントロールIC11およびその
周辺回路部品には高い耐電圧が必要になるので、それだ
けコストアップの要因になる。そこで実施の形態10では
組電池3全体の電圧を監視するのではなく、できるだけ
少ない電池17の直列接続数の電圧でコントロールIC11
を駆動する。図11ではコントロールIC11の電源44は2
個目の電池17-27の正極から取り、電圧検出端子45には
電池17-28の電池電圧を入力している。充電スイッチ10
と放電スイッチ15はnpnタイプのトランジスターをア
ース40に持ってきて並列接続する。もちろん従来のリチ
ウムイオン電池パックの中の保護回路に用いられている
ように、図面には示さないがnpnタイプのFET2個
を,ソースとドレインをそれぞれ逆にして直列に接続
し、充電スイッチ10と放電スイッチ15として使用しても
良い。
In the above description of the embodiment, the control IC 11 monitors the voltage of the whole assembled battery 3 and controls the charging. Accordingly, a high withstand voltage is required for the control IC 11 and its peripheral circuit components, which causes a cost increase. Therefore, in the tenth embodiment, instead of monitoring the entire voltage of the assembled battery 3, the control IC
Drive. In FIG. 11, the power supply 44 of the control IC 11 is 2
The voltage is taken from the positive electrode of the battery 17-27, and the battery voltage of the battery 17-28 is input to the voltage detection terminal 45. Charge switch 10
And the discharge switch 15 bring an npn type transistor to the ground 40 and connect it in parallel. Of course, as shown in the drawing, two npn-type FETs are connected in series with the source and the drain reversed, and used as a protection circuit in a conventional lithium ion battery pack. It may be used as the discharge switch 15.

【0049】実施の形態10の作用を図11を使用して説明
する。先ず充電時において充電が実施の形態3の方法で
行われる場合で説明する。組電池3には図4で示す商用
AC電源4を全波整流した電圧が印加される。また組電
池3が28個のリチウムイオン電池17を直列接続した場合
を想定すると、コントロールIC11の電源44には電池17
-28と電池17-27の二つの電池の直列電圧、すなわち組電
池3の電圧を28で割って2倍した電圧になる。それはほ
ぼ5Vから8.4Vの動作電圧としてコントロールIC
11に供給される。同じように電圧検出端子45には電池17
-28の電圧、すなわち組電池3の電圧を28で割った電圧
になる。そこで商用AC電源4の実効電圧が100Vで
あり、ピーク電圧が142Vである場合に、本実施の形
態10におけるコントロールIC11がコントロールする電
圧波形を、図4の電圧値記号に実数値を入れて示すと図
12になる。その動作は、電池17-28の電圧をVB 28とし
て、電圧波形8がVB28の下にある間は充電されない
が、VB28より上になると充電が始まる。電池17-28が充
電されて行って、最大電圧4.2Vに達した後は充電を
ストップする。そして電池17-28の両端電圧VB28を監視
し、最大電圧4.2Vより上がればコントロールIC11
で充電スイッチ10をオフし、オフしている間にVB28
所定電圧まで下がると充電スイッチ10をオンして充電を
再開する。これはリチウムイオン電池の充電に一般に用
いられているパルス充電方法に分類される。しかし本実
施の形態10は組電池3の全体を監視するのではなく、組
電池3を構成する一部の電池17を監視する事に特徴があ
る。そうしてコントロールIC等の部品の耐電圧を低く
して、小型化とコストダウンに貢献する。本実施の形態
10では電池17-28の最大電圧Vmax28を、あらかじめ商用
AC電源4の実効電圧Vef を28で割った値の85%とピ
ーク電圧Vpを28で割った値の間に設定した。それは商
用AC電源4のピーク電圧Vpを28で割った値が電池17-
28の最大電圧Vmax28より高くなる期間Tを作るのが大
きな理由である。すなわち期間Tの間にパルス充電動作
させて充電できる事が大きな特徴である。但し組電池3
がニッカド電池やニッケル水素電池で構成されている場
合は、単電池の最大電圧1.3Vより高い電圧で充電す
るのが一般的である。従ってコントロールIC11で電圧
B28を監視して最大電圧1.3Vになったところで充
電スイッチ10をオフするコントロールは必要ではなく、
ピーク電圧1.6Vでも充電して差し支えない。しかし
実施の形態2と同じように過電圧充電の保護の目的で一
部の電池17の電圧を監視するのは、安全性の向上に効果
が有る。
The operation of the tenth embodiment will be described with reference to FIG. First, a case where charging is performed by the method of the third embodiment during charging will be described. A voltage obtained by full-wave rectification of the commercial AC power supply 4 shown in FIG. Assuming that the battery pack 3 has 28 lithium-ion batteries 17 connected in series, the power supply 44 of the control IC 11 has
-28 and the series voltage of two batteries 17-27, that is, the voltage of the battery pack 3 divided by 28 and doubled. It is a control IC with an operating voltage of approximately 5V to 8.4V.
Supplied to 11. Similarly, the battery 17 is connected to the voltage detection terminal 45.
The voltage is -28, that is, the voltage of the battery pack 3 divided by 28. Therefore, when the effective voltage of the commercial AC power supply 4 is 100 V and the peak voltage is 142 V, a voltage waveform controlled by the control IC 11 in the tenth embodiment is shown by putting real values into the voltage value symbols in FIG. And figure
It becomes 12. Its operation is as V B 28 a voltage of the battery 17-28, while the voltage waveform 8 under the V B28 is not charged, charging and becomes above V B28 begins. After the batteries 17-28 are charged and reach a maximum voltage of 4.2V, the charging is stopped. Then, the voltage V B28 across the batteries 17-28 is monitored, and if it exceeds the maximum voltage of 4.2V, the control IC 11
Then, the charge switch 10 is turned off, and if the voltage VB28 drops to a predetermined voltage while the charge switch 10 is turned off, the charge switch 10 is turned on to restart charging. This is classified as a pulse charging method generally used for charging a lithium ion battery. However, the tenth embodiment is characterized in that a part of the batteries 17 constituting the assembled battery 3 is monitored instead of monitoring the entire assembled battery 3. As a result, the withstand voltage of components such as the control IC is reduced, which contributes to downsizing and cost reduction. This embodiment
10 The maximum voltage V Max28 batteries 17-28 were set between the value obtained by dividing the 85% and a peak voltage V p of the divided advance the effective voltage V ef of the commercial AC power source 4 at 28 values at 28. The value obtained by dividing the peak voltage V p of the commercial AC power supply 4 by 28 is
The main reason is to make the period T higher than the maximum voltage Vmax28 of 28. That is, it is a great feature that the charging can be performed by performing the pulse charging operation during the period T. However, battery pack 3
When the battery is composed of a nickel-cadmium battery or a nickel-metal hydride battery, the battery is generally charged at a voltage higher than the maximum voltage of 1.3 V of the unit cell. Thus control that turns off the charge switch 10 upon reaching the maximum voltage 1.3V monitors the voltage V B28 in the control IC11 is not required,
Charging may be performed with a peak voltage of 1.6 V. However, monitoring the voltages of some of the batteries 17 for the purpose of protecting against overvoltage charging as in the second embodiment is effective in improving safety.

【0050】実施の形態11は組電池3の残容量を従来の
電圧方法で算出するのに、実施の形態10と同様に一部の
電池17の電圧だけを検出して、残容量の算出あるいは変
換に使用する。従ってその構成は実施の形態10と同じで
ある。また実施の形態10と同様に小型化とコストダウン
に寄与する。
In the eleventh embodiment, the remaining capacity of the battery pack 3 is calculated by the conventional voltage method. However, as in the tenth embodiment, only the voltages of some of the batteries 17 are detected, and the remaining capacity is calculated or calculated. Used for conversion. Therefore, the configuration is the same as that of the tenth embodiment. Further, as in the tenth embodiment, it contributes to downsizing and cost reduction.

【0051】次に実施の形態12を図6を使って説明す
る。コード14に電流検出手段46を設ける。そして電流検
出手段46に発生する信号をコントロールIC11に入力
し、インバーター用スイッチ12をオフする。
Next, a twelfth embodiment will be described with reference to FIG. The code 14 is provided with a current detecting means 46. Then, the signal generated in the current detecting means 46 is input to the control IC 11 and the inverter switch 12 is turned off.

【0052】その作用を説明すると、コード14に電流が
流れるのは充電時だけにする必要がある。もし放電時す
なわちインバーター回路2が動作中にコード14に電流が
流れると、商用AC電源4に組電池3からインバーター
回路2で作られたAC出力が入る事になる。すると少々
異なる二つのAC出力が衝突する事になるので好ましく
ない。そこで実施の形態12のインバーター装置システム
では、プラグ13が商用電源4に接続し、商用AC電源4
の電力が入力ている時はインバーター用スイッチ12をオ
フする。
Explaining the operation, the current needs to flow through the cord 14 only during charging. If a current flows through the cord 14 at the time of discharging, that is, while the inverter circuit 2 is operating, the AC output generated by the inverter circuit 2 from the battery pack 3 enters the commercial AC power supply 4. Then, two slightly different AC outputs collide, which is not preferable. Therefore, in the inverter device system according to the twelfth embodiment, the plug 13 is connected to the commercial power
When the power is input, the inverter switch 12 is turned off.

【0053】また実施の形態13においては、図6に示す
ようにコード14に電源遮断スイッチ47を挿入し、コント
ロールIC11に接続する。
In the thirteenth embodiment, a power cutoff switch 47 is inserted into the cord 14 as shown in FIG.

【0054】その作用を説明すると電流検出手段46が電
流を検出し、しかもインバーター回路2が動作中である
と、電源遮断スイッチ47をオフする。すなわち実施の形
態12と異なり、商用AC電源4の方をオフして、コンセ
ント5には、組電池3からインバーター回路2を通して
作ったACのみを出力する。
The operation will be described. When the current detecting means 46 detects the current and the inverter circuit 2 is operating, the power cutoff switch 47 is turned off. That is, unlike the twelfth embodiment, the commercial AC power supply 4 is turned off, and only the AC generated from the battery pack 3 through the inverter circuit 2 is output to the outlet 5.

【0055】実施の形態13では、これまでに説明した一
連の実施の形態を一つのケース48に収納した。
In the thirteenth embodiment, a series of the embodiments described above are housed in one case 48.

【0056】その作用は、充電回路1とインバーター回
路2と組電池3と商用AC電源に利用されているコンセ
ント5を一つのケースに入れた時に、最大のポータブル
性を発揮する。また図3、図6、図7に示すように商用
AC電源4に接続するためのプラグ13とコード14も一つ
のケース48に納めても良いが、コード14は外せても良い
ので、特に一体にする必要はない。
The operation is maximized when the charging circuit 1, the inverter circuit 2, the battery pack 3, and the outlet 5 used for the commercial AC power supply are put in one case. As shown in FIGS. 3, 6, and 7, the plug 13 and the cord 14 for connecting to the commercial AC power supply 4 may be housed in one case 48, but the cord 14 may be detached, so You don't have to.

【0057】[0057]

【発明の効果】以上説明したように、充電回路1とイン
バーター回路2を共用した事。また重いトランス等を使
用する電圧変換回路をもたない事で、小型軽量化とコス
トダウンの効果を導いた。また電圧変換回路をもたない
ので、本発明の目的の一つである、大電流を出力できる
ようにすると言う課題を解決する効果もある。また本発
明の中で説明した新規なバランス回路16や新規な保護回
路18あるいはスイッチ類にメカスイッチ35を採用する事
で、さらに小型軽量化とコストダウンに効果を発揮す
る。これらの本発明によって、これまでコスト的に採用
が困難であった小型軽量な電池、特にリチウムイオン電
池の採用を容易にする。従ってこれらの要因の相乗効果
で、今までになく小型軽量で、コストも低くて、しかも
大きな出力を出すポータブルなインバーター装置システ
ムにする事が可能になる。
As described above, the charging circuit 1 and the inverter circuit 2 are shared. In addition, the absence of a voltage conversion circuit using a heavy transformer or the like led to a reduction in size and weight and cost reduction. Further, since there is no voltage conversion circuit, there is also an effect of solving the problem that one of the objects of the present invention is to output a large current. Further, by adopting the mechanical switch 35 for the new balance circuit 16, the new protection circuit 18, or the switches described in the present invention, the effect of further reducing the size and weight and reducing the cost can be exhibited. According to the present invention, it is possible to easily adopt a small and lightweight battery, especially a lithium ion battery, which has been difficult to adopt in terms of cost. Therefore, a synergistic effect of these factors makes it possible to make a portable inverter device system which is smaller and lighter than ever, has low cost, and outputs a large output.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来のインバーター装置システムのブロック図
である。
FIG. 1 is a block diagram of a conventional inverter device system.

【図2】従来の別のインバーター装置システムのブロッ
ク図である。
FIG. 2 is a block diagram of another conventional inverter device system.

【図3】本発明のインバーター装置システムのブロック
図である。
FIG. 3 is a block diagram of the inverter device system of the present invention.

【図4】本発明の充電動作を説明する電圧波形である。FIG. 4 is a voltage waveform illustrating a charging operation of the present invention.

【図5】本発明の充電回路を示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing a charging circuit of the present invention.

【図6】本発明の充電回路とインバーター回路の共用を
示す回路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram showing sharing of the charging circuit and the inverter circuit of the present invention.

【図7】保護回路を入れた本発明の回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram of the present invention including a protection circuit.

【図8】新規なバランス回路と保護回路を示す回路図で
ある。
FIG. 8 is a circuit diagram showing a novel balance circuit and a protection circuit.

【図9】別の新規なバランス回路を示す回路図である。FIG. 9 is a circuit diagram showing another novel balance circuit.

【図10】新規なメカスイッチを示す平面図である。FIG. 10 is a plan view showing a novel mechanical switch.

【図11】新規な保護回路を示す回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram showing a novel protection circuit.

【図12】本発明の別の充電動作を説明する電圧波形で
ある。
FIG. 12 is a voltage waveform illustrating another charging operation of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1は充電回路 2はインバーター回路 11はコントロールIC 12はインバータースイッチ 17は電池 22はバランス回路 38は保護回路 35はメカスイッチ 48はケース 1 is a charging circuit 2 is an inverter circuit 11 is a control IC 12 is an inverter switch 17 is a battery 22 is a balance circuit 38 is a protection circuit 35 is a mechanical switch 48 is a case

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H02J 7/02 H02J 7/02 H 9/06 503 9/06 503B 504 504A H02M 7/48 H02M 7/48 N ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H02J 7/02 H02J 7/02 H 9/06 503 9/06 503B 504 504A H02M 7/48 H02M 7/48 N

Claims (25)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】電池を直列に接続する直列接続回路で組電
池を構成し、該組電池の最大電圧を商用AC電源の電圧
の実効値の85%とピーク電圧値の間に設定し、さらに
充電回路とインバーター回路を該組電池に接続し、該イ
ンバーター回路を通して出力するAC出力の周波数は、
該商用AC電源出力と同等であるインバーター装置シス
テム。
An assembled battery is constituted by a series connection circuit for connecting batteries in series, and a maximum voltage of the assembled battery is set between 85% of an effective value of a voltage of a commercial AC power supply and a peak voltage value. The charging circuit and the inverter circuit are connected to the battery pack, and the frequency of the AC output output through the inverter circuit is:
An inverter system that is equivalent to the commercial AC power output.
【請求項2】該充電回路は該商用AC電源の電圧が所定
電圧以上にならないようにする電圧リミッター回路を有
するが、昇圧や降圧の電圧変換回路を持たない請求項1
のインバーター装置システム。
2. The charging circuit according to claim 1, wherein the charging circuit has a voltage limiter circuit for preventing the voltage of the commercial AC power supply from exceeding a predetermined voltage, but does not have a step-up or step-down voltage conversion circuit.
Inverter equipment system.
【請求項3】該組電池のDC出力を該商用AC電源の周
波数とほぼ同じ周波数にAC変換する回路を有するが、
昇圧や降圧の電圧変換回路を持たない該インバーター回
路とした請求項1のインバーター装置システム。
3. A circuit for converting the DC output of the battery pack to an AC frequency substantially equal to the frequency of the commercial AC power supply.
2. The inverter device system according to claim 1, wherein said inverter circuit does not have a step-up or step-down voltage conversion circuit.
【請求項4】 該インバーター回路を構成するスイッチ
の動作を切替える事で、該充電回路と共用して使用する
請求項1のインバーター装置システム。
4. The inverter device system according to claim 1, wherein an operation of a switch constituting said inverter circuit is switched to be used in common with said charging circuit.
【請求項5】該充電回路と該組電池の間に充電スイッチ
と放電スイッチを挿入した請求項4のインバーター装置
システム。
5. The inverter system according to claim 4, wherein a charge switch and a discharge switch are inserted between said charging circuit and said battery pack.
【請求項6】該商用AC電源に挿入するプラグから伸び
るコードと該インバーター回路からの出力を同じコンセ
ントに接続した請求項1のインバーター装置システム。
6. The inverter system according to claim 1, wherein a cord extending from a plug inserted into the commercial AC power supply and an output from the inverter circuit are connected to the same outlet.
【請求項7】セルバランス回路を有する該組電池とした
請求項1のインバーター装置システム。
7. The inverter system according to claim 1, wherein said battery pack has a cell balance circuit.
【請求項8】 ほぼ同じ抵抗値のバランス抵抗を各該電
池に並列に接続し、さらに過放電保護ツェナーダイオー
ドを各該バランス抵抗に直列に接続する該セルバランス
回路とした請求項7のインバーター装置システム。
8. The inverter device according to claim 7, wherein a balance resistor having substantially the same resistance value is connected in parallel to each of the batteries, and an overdischarge protection Zener diode is connected in series to each of the balance resistors. system.
【請求項9】該バランス抵抗と該過放電保護ツェナーダ
イオードに直列に、バランススイッチを挿入した該セル
バランス回路とした請求項7のインバーター装置システ
ム。
9. The inverter system according to claim 7, wherein said cell balance circuit comprises a balance switch inserted in series with said balance resistor and said overdischarge protection zener diode.
【請求項10】各該電池の間に直列接続スイッチを設け
た該直列接続回路にすると共に、各該電池を並列に接続
する並列接続回路を作り、該並列接続回路をオン、オフ
する並列接続スイッチを設けて該バランススイッチと
し、該直列接続回路を該並列接続回路に切り替える該セ
ルバランス回路とした請求項7のインバーター装置シス
テム。
10. A parallel connection circuit comprising a series connection circuit provided with a series connection switch between each of said batteries, a parallel connection circuit for connecting each of said batteries in parallel, and turning on and off said parallel connection circuit. 8. The inverter system according to claim 7, wherein a switch is provided as the balance switch, and the series connection circuit is switched to the parallel connection circuit as the cell balance circuit.
【請求項11】該並列接続スイッチに直列に並列接続抵
抗を設けた該並列接続回路とした請求項10のインバータ
ー装置システム。
11. The inverter device system according to claim 10, wherein the parallel connection switch is provided with a parallel connection resistor in series with the parallel connection switch.
【請求項12】該バランススイッチをほぼ同時にオン、
オフする該セルバランス回路とした請求項7のインバー
ター装置システム。
12. The balance switch is turned on almost simultaneously.
The inverter device system according to claim 7, wherein the cell balance circuit is turned off.
【請求項13】メカニカルな該バランススイッチとした
請求項9あるいは請求項10のインバーター装置システ
ム。
13. The inverter device system according to claim 9, wherein said balance switch is mechanical.
【請求項14】モーターで駆動する該バランススイッチ
とした請求項13のインバーター装置システム。
14. The inverter system according to claim 13, wherein said balance switch is driven by a motor.
【請求項15】保護回路を有する該組電池とした請求項
1のインバーター装置システム。
15. The inverter system according to claim 1, wherein the battery pack has a protection circuit.
【請求項16】電流制限抵抗と過電圧保護ツェナーダイ
オードを直列に接続した回路を、各該電池に並列に接続
して該保護回路とした請求項15のインバーター装置シス
テム。
16. The inverter system according to claim 15, wherein a circuit in which a current limiting resistor and an overvoltage protection zener diode are connected in series is connected in parallel to each of said batteries to form said protection circuit.
【請求項17】該電流制限抵抗と該過電圧保護ツェナー
ダイオードに直列に発光素子を接続すると共に、別回路
に受光素子を設け、充電時に所定電圧以上になると該過
電圧保護ツェナーダイオードが電流を流すようになり、
該発光素子に電流が流れて発光すると、該受光素子に信
号が発生し、充電をストップする該保護回路とした請求
項15のインバーター装置システム。
17. A light emitting element is connected in series with the current limiting resistor and the overvoltage protection zener diode, and a light receiving element is provided in another circuit so that the current flows through the overvoltage protection zener diode when the voltage exceeds a predetermined voltage during charging. become,
16. The inverter device system according to claim 15, wherein when the current flows through the light emitting element to emit light, a signal is generated in the light receiving element to stop charging.
【請求項18】該過電圧保護ツェナーダイオードに温度
検出素子を近接し、所定温度以上になると該温度検出素
子の信号で、充電をストップする該保護回路とした請求
項15のインバーター装置システム。
18. The inverter system according to claim 15, wherein a temperature detecting element is brought close to the overvoltage protection zener diode, and when the temperature exceeds a predetermined temperature, charging is stopped by a signal from the temperature detecting element.
【請求項19】充電、放電、休止のモードの切り替え
時、あるいは過電圧検出時の少なくとも一つのタイミン
グに該セルバランス回路をオンする請求項1のインバー
ター装置システム。
19. The inverter device system according to claim 1, wherein the cell balance circuit is turned on at least at the time of switching between a mode of charging, discharging, and resting, or at the time of detecting an overvoltage.
【請求項20】各該電池の片面から正極と負極を取り出
し、該片面が同じ面方向になるように各該電池を積み重
ね、各該電池を接続する配線の大部分を該片面上の該正
極と該負極の間に配置する請求項1のインバーター装置
システム。
20. A positive electrode and a negative electrode are taken out from one surface of each of the batteries, and the batteries are stacked so that the one surface is in the same plane direction, and most of the wiring connecting each battery is connected to the positive electrode on the one surface. 2. The inverter device system according to claim 1, wherein the inverter device system is disposed between the negative electrode and the negative electrode.
【請求項21】該組電池を構成する該電池の内の一部の
該電池の直列電池電圧を検出監視して、充電をコントロ
ールする該充電回路とした請求項1のインバーター装置
システム。
21. The inverter device system according to claim 1, wherein said charging circuit controls charging by detecting and monitoring a series battery voltage of a part of said batteries constituting said assembled battery.
【請求項22】該組電池を構成する該電池の内の一部の
該電池の直列電池電圧を検出監視して、残容量の算出を
行う請求項1のインバーター装置システム。
22. The inverter system according to claim 1, wherein the remaining battery capacity is calculated by detecting and monitoring the series battery voltage of a part of the batteries constituting the battery pack.
【請求項23】該コードに電流検出手段を設け該電流検
出手段が電流を検出すると、該インバーター回路の動作
を停止する請求項1のインバーター装置システム。
23. The inverter system according to claim 1, wherein a current detecting means is provided on the cord, and when the current detecting means detects a current, the operation of the inverter circuit is stopped.
【請求項24】該インバーター回路が動作中、該電流検
出手段が電流を検出すると、該コードに設けた電流遮断
スイッチをオフする請求項1のインバーター装置システ
ム。
24. The inverter device system according to claim 1, wherein when the current detection means detects a current while the inverter circuit is operating, a current cutoff switch provided on the cord is turned off.
【請求項25】該充電回路と該インバーター回路と該組
電池と該コンセントを一つのケースに組み込んだ請求項
1のインバーター装置システム。
25. The inverter device system according to claim 1, wherein said charging circuit, said inverter circuit, said battery pack and said outlet are incorporated in one case.
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