JP2002313439A - 組電池パック - Google Patents
組電池パックInfo
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- JP2002313439A JP2002313439A JP2001116571A JP2001116571A JP2002313439A JP 2002313439 A JP2002313439 A JP 2002313439A JP 2001116571 A JP2001116571 A JP 2001116571A JP 2001116571 A JP2001116571 A JP 2001116571A JP 2002313439 A JP2002313439 A JP 2002313439A
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- charging
- battery pack
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Mounting, Suspending (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来方式での組電池パックの充電制御方法で
は、内部の各電池ブロックを同時に充電制御しているた
め、電池パックの外部より熱あおりを受ける電池ブロッ
クは自己放電量が大きくなり、同一パック内の電池に容
量の差ができて、容量の残っている電池に合わせた充電
制御を行うと容量の少ない電池に十分な充電がされず、
バックアップ時に十分な電気量が貯えられていないとい
う課題や、また容量の少ない電池に合わせた充電制御を
行うと容量の残っている電池が過充電され劣化の要因と
なるという課題があった。 【解決手段】 各直列電池２毎に充電を制御するスイッ
チ素子６を備え、各直列電池２毎の電池温度の状態によ
り充電を制御することにより、組電池パック１内での電
池の容量差が解消され、充電不足や過充電による劣化を
防止することができる組電池パック１を提供できる。
は、内部の各電池ブロックを同時に充電制御しているた
め、電池パックの外部より熱あおりを受ける電池ブロッ
クは自己放電量が大きくなり、同一パック内の電池に容
量の差ができて、容量の残っている電池に合わせた充電
制御を行うと容量の少ない電池に十分な充電がされず、
バックアップ時に十分な電気量が貯えられていないとい
う課題や、また容量の少ない電池に合わせた充電制御を
行うと容量の残っている電池が過充電され劣化の要因と
なるという課題があった。 【解決手段】 各直列電池２毎に充電を制御するスイッ
チ素子６を備え、各直列電池２毎の電池温度の状態によ
り充電を制御することにより、組電池パック１内での電
池の容量差が解消され、充電不足や過充電による劣化を
防止することができる組電池パック１を提供できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は無停電電源装置（Ｕ
ＰＳ）などのバックアップ電源用途に用いられる組電池
パックに関するものである。
ＰＳ）などのバックアップ電源用途に用いられる組電池
パックに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】無停電電源装置や非常灯用電源などバッ
クアップ電源用の電池として、シール鉛蓄電池やニッケ
ルカドミウム蓄電池などが用いられている。その電池は
バックアップ電源がバックアップ時に確実に動作するた
め、常に所定容量が充電されている必要がある。電池の
構成としては必要なバックアップ時間を確保するため、
多直列多並列の組電池構成となっている。そこで、組電
池構成に対する適切な充電方法が求められている。
クアップ電源用の電池として、シール鉛蓄電池やニッケ
ルカドミウム蓄電池などが用いられている。その電池は
バックアップ電源がバックアップ時に確実に動作するた
め、常に所定容量が充電されている必要がある。電池の
構成としては必要なバックアップ時間を確保するため、
多直列多並列の組電池構成となっている。そこで、組電
池構成に対する適切な充電方法が求められている。
【０００３】図４に従来例の組電池パックの構成を示
す。組電池パック１は５直列電池を３並列接続した組電
池２と、充電電源を入力する充電端子３と、負荷へ電力
を供給する放電端子４と、共通の負極端子５と、充電を
制御するスイッチ素子６と、スイッチ素子６を制御する
制御部７と、組電池の温度を検出するサーミスタ８と、
組電池の温度を検出して制御部７へ出力する温度検出手
段９とからなる。
す。組電池パック１は５直列電池を３並列接続した組電
池２と、充電電源を入力する充電端子３と、負荷へ電力
を供給する放電端子４と、共通の負極端子５と、充電を
制御するスイッチ素子６と、スイッチ素子６を制御する
制御部７と、組電池の温度を検出するサーミスタ８と、
組電池の温度を検出して制御部７へ出力する温度検出手
段９とからなる。
【０００４】次にその動作について説明する。制御部７
はサーミスタ８を介して温度検出手段９より得られる組
電池の温度に応じた組電池の自己放電量を演算し、所定
の電気量が減算されるとスイッチ素子６をオンして、自
己放電量を補う充電量を充電し、常に適切な容量を貯え
てバックアップ時に備える。各５直列電池ブロックへは
充電端子３から供給される電流の１／３の電流で同時並
行的に充電されることになる。このように、常に適切な
容量を貯えることにより、バックアップ時には放電端子
４より組電池２からの電力が負荷へ供給することができ
るものである。
はサーミスタ８を介して温度検出手段９より得られる組
電池の温度に応じた組電池の自己放電量を演算し、所定
の電気量が減算されるとスイッチ素子６をオンして、自
己放電量を補う充電量を充電し、常に適切な容量を貯え
てバックアップ時に備える。各５直列電池ブロックへは
充電端子３から供給される電流の１／３の電流で同時並
行的に充電されることになる。このように、常に適切な
容量を貯えることにより、バックアップ時には放電端子
４より組電池２からの電力が負荷へ供給することができ
るものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来方
式での組電池パックの充電制御方法では、内部の各電池
ブロックを同時に充電制御しているため、電池パックの
外部から熱あおりを受ける特定の電池ブロックは自己放
電量が大きくなり、同一パック内の電池に容量の差がで
きてしまう。この際に、容量の残っている電池に合わせ
た充電制御を行うと容量の少ない電池に十分な充電がさ
れず、バックアップ時に十分な電気量が貯えられていな
いという問題点が生じ、また容量の少ない電池に合わせ
た充電制御を行うと容量の残っている電池が過充電され
劣化の要因となる問題点が生じていた。
式での組電池パックの充電制御方法では、内部の各電池
ブロックを同時に充電制御しているため、電池パックの
外部から熱あおりを受ける特定の電池ブロックは自己放
電量が大きくなり、同一パック内の電池に容量の差がで
きてしまう。この際に、容量の残っている電池に合わせ
た充電制御を行うと容量の少ない電池に十分な充電がさ
れず、バックアップ時に十分な電気量が貯えられていな
いという問題点が生じ、また容量の少ない電池に合わせ
た充電制御を行うと容量の残っている電池が過充電され
劣化の要因となる問題点が生じていた。
【０００６】また、複数個の直列電池を複数個並列に組
み合わせてなる組電池のうちある電池が内部短絡等の故
障を起こした場合、直列電池ブロック間で電圧差が生
じ、電池パック内で正常な直列電池ブロックから内部短
絡が生じた電圧の低い直列電池ブロックへの電流の流入
が生じ、これが大電流となれば危険性が増すという問題
点があった。
み合わせてなる組電池のうちある電池が内部短絡等の故
障を起こした場合、直列電池ブロック間で電圧差が生
じ、電池パック内で正常な直列電池ブロックから内部短
絡が生じた電圧の低い直列電池ブロックへの電流の流入
が生じ、これが大電流となれば危険性が増すという問題
点があった。
【０００７】本発明は上記問題点を解決するもので、組
電池を効率的に適切な容量まで充電できる組電池パック
を提供するものである。
電池を効率的に適切な容量まで充電できる組電池パック
を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の組電池パックは
これらの課題を解決するために、単一または複数で構成
された直列電池を複数個並列に組み合わせてなる組電池
パックにおいて、充電電源を入力する充電端子と、負荷
へ電力を供給する放電端子と、共通の負極端子と、直列
電池の各正極側の充電経路に配設した複数のスイッチ素
子と、前記スイッチ素子により充電制御を行う制御部
と、各直列電池毎の温度を検出する複数の温度検出手段
とを備えたことを特徴とするものである。この構成にお
いて、制御部は複数のスイッチ素子を周期的に順送りに
オンとオフを繰り返すことにより、単一のスイッチ素子
のみオンにして充電を行うことを特徴とするものであ
る。
これらの課題を解決するために、単一または複数で構成
された直列電池を複数個並列に組み合わせてなる組電池
パックにおいて、充電電源を入力する充電端子と、負荷
へ電力を供給する放電端子と、共通の負極端子と、直列
電池の各正極側の充電経路に配設した複数のスイッチ素
子と、前記スイッチ素子により充電制御を行う制御部
と、各直列電池毎の温度を検出する複数の温度検出手段
とを備えたことを特徴とするものである。この構成にお
いて、制御部は複数のスイッチ素子を周期的に順送りに
オンとオフを繰り返すことにより、単一のスイッチ素子
のみオンにして充電を行うことを特徴とするものであ
る。
【０００９】このように順次充電を繰り返すことにより
各直列電池ブロック間の容量を揃えることができ、また
供給される電流が他の電池へ分配されず高い充電レート
で充電できるので充電効率も良くすることができる。
各直列電池ブロック間の容量を揃えることができ、また
供給される電流が他の電池へ分配されず高い充電レート
で充電できるので充電効率も良くすることができる。
【００１０】また、制御部は各直列電池毎に独立して充
電終了制御及び充電開始制御を行うことを特徴とするも
のである。これにより、各直列電池毎の電池温度の状態
により、各直列電池毎に充電を制御することができ、組
電池内での電池の容量差が解消され、充電不足や過充電
による劣化を防止できる。
電終了制御及び充電開始制御を行うことを特徴とするも
のである。これにより、各直列電池毎の電池温度の状態
により、各直列電池毎に充電を制御することができ、組
電池内での電池の容量差が解消され、充電不足や過充電
による劣化を防止できる。
【００１１】さらに、電池の各正極側の充電経路に配設
された逆流防止ダイオードと、電池の各正極側の放電経
路に配設された逆流防止ダイオードとを備えたことを特
徴とするものである。これにより、電池の内部短絡故障
による組電池パック内での大電流ループの危険をなくす
ことができる。
された逆流防止ダイオードと、電池の各正極側の放電経
路に配設された逆流防止ダイオードとを備えたことを特
徴とするものである。これにより、電池の内部短絡故障
による組電池パック内での大電流ループの危険をなくす
ことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図１を参照しながら本発明
の第一の実施の形態について説明する。図１において組
電池パック１は５直列電池ブロック２ａ，２ｂ，２ｃが
３並列に組み合わされた組電池２と、充電電源を入力す
る充電端子３と、負荷へ電力を供給する放電端子４と、
共通の負極端子５と、電池ブロック２ａ，２ｂ，２ｃの
充電をそれぞれ制御するスイッチ素子６ａ，６ｂ，６ｃ
と、各スイッチ素子を制御する制御部７と、電池ブロッ
ク２ａ，２ｂ，２ｃの温度をそれぞれ検出するサーミス
タ８ａ，８ｂ，８ｃと、各電池ブロックの温度を制御部
７へ出力する温度検出手段９と、各電池ブロック毎の充
電経路の充電電流の逆流を防止する充電逆流防止ダイオ
ード１０ａ，１０ｂ，１０ｃと、各電池ブロック毎の放
電経路の放電電流の逆流を防止する放電逆流防止ダイオ
ード１１ａ，１１ｂ，１１ｃとからなる。
の第一の実施の形態について説明する。図１において組
電池パック１は５直列電池ブロック２ａ，２ｂ，２ｃが
３並列に組み合わされた組電池２と、充電電源を入力す
る充電端子３と、負荷へ電力を供給する放電端子４と、
共通の負極端子５と、電池ブロック２ａ，２ｂ，２ｃの
充電をそれぞれ制御するスイッチ素子６ａ，６ｂ，６ｃ
と、各スイッチ素子を制御する制御部７と、電池ブロッ
ク２ａ，２ｂ，２ｃの温度をそれぞれ検出するサーミス
タ８ａ，８ｂ，８ｃと、各電池ブロックの温度を制御部
７へ出力する温度検出手段９と、各電池ブロック毎の充
電経路の充電電流の逆流を防止する充電逆流防止ダイオ
ード１０ａ，１０ｂ，１０ｃと、各電池ブロック毎の放
電経路の放電電流の逆流を防止する放電逆流防止ダイオ
ード１１ａ，１１ｂ，１１ｃとからなる。
【００１３】続いてその動作について説明する。バック
アップ用組電池１はバックアップ電源に設置されると、
初期状態では充電されていないので、まず満充電状態に
される。その動作は図２に示すように制御部７にてスイ
ッチ素子６ａ、６ｂ、６ｃを順送りにオンして行う。各
オン時間は例えば２秒毎とする。そして各５直列電池ブ
ロックの公称容量と充電端子３から供給される電流で決
まる時間の間、充電を行う。例えば５直列電池ブロック
の公称容量が３０００ｍＡｈで、充電端子３から供給さ
れる電流が３００ｍＡとすると、５直列電池ブロック当
り１０時間充電であるが、電池ブロック２ａ，２ｂ，２
ｃの３ブロックを順次充電していくので、組電池パック
１として、３０時間で満充電となる。
アップ用組電池１はバックアップ電源に設置されると、
初期状態では充電されていないので、まず満充電状態に
される。その動作は図２に示すように制御部７にてスイ
ッチ素子６ａ、６ｂ、６ｃを順送りにオンして行う。各
オン時間は例えば２秒毎とする。そして各５直列電池ブ
ロックの公称容量と充電端子３から供給される電流で決
まる時間の間、充電を行う。例えば５直列電池ブロック
の公称容量が３０００ｍＡｈで、充電端子３から供給さ
れる電流が３００ｍＡとすると、５直列電池ブロック当
り１０時間充電であるが、電池ブロック２ａ，２ｂ，２
ｃの３ブロックを順次充電していくので、組電池パック
１として、３０時間で満充電となる。
【００１４】ここで充電制御をオン時間２秒で順次充電
することにより各直列電池ブロック間の容量を揃えるこ
とができ、また供給される電流が他の直列電池へ分配さ
れず高い充電レートで充電できるので充電効率も良くす
ることができる。
することにより各直列電池ブロック間の容量を揃えるこ
とができ、また供給される電流が他の直列電池へ分配さ
れず高い充電レートで充電できるので充電効率も良くす
ることができる。
【００１５】次に満充電後、サーミスタ８で得られる電
池温度で決まる自己放電量を制御部７で演算を行い、例
えば２０％分の６００ｍＡｈという所定量が減少した
ら、再びスイッチ素子６ａ、６ｂ、６ｃを順送りにオン
して行う。充電時間は６００ｍＡｈ分なので６時間とな
る。ここで５直列電池ブロックの電池温度に温度差があ
り、電池ブロック２ａのみ電池温度が高くなっていた場
合、電池ブロック２ａが早く６００ｍＡｈ減少する。す
ると図３に示すようにスイッチ素子６ａのみ制御して充
電を行う。スイッチ素子のオンタイミングは図２と同じ
であるので、電池ブロック２ａが満充電になる時間は６
時間となる。同様に電池ブロック２ｂあるいは電池ブロ
ック２ｃはその電池容量が満充電状態より６００ｍＡｈ
減少した時点でスイッチ素子６ｂあるいは６ｃがオンオ
フ制御されそれぞれを独立して充電を行うことで、常に
電池容量を所定量貯えておくことができる。また、充電
逆流防止ダイオード１０ａ，１０ｂ，１０ｃおよび放電
逆流防止ダイオード１１ａ，１１ｂ，１１ｃを設けるこ
とで、組電池パック内で並列接続により電池の内部短絡
故障によっても組電池パック内での大電流ループの危険
をなくすことができる。
池温度で決まる自己放電量を制御部７で演算を行い、例
えば２０％分の６００ｍＡｈという所定量が減少した
ら、再びスイッチ素子６ａ、６ｂ、６ｃを順送りにオン
して行う。充電時間は６００ｍＡｈ分なので６時間とな
る。ここで５直列電池ブロックの電池温度に温度差があ
り、電池ブロック２ａのみ電池温度が高くなっていた場
合、電池ブロック２ａが早く６００ｍＡｈ減少する。す
ると図３に示すようにスイッチ素子６ａのみ制御して充
電を行う。スイッチ素子のオンタイミングは図２と同じ
であるので、電池ブロック２ａが満充電になる時間は６
時間となる。同様に電池ブロック２ｂあるいは電池ブロ
ック２ｃはその電池容量が満充電状態より６００ｍＡｈ
減少した時点でスイッチ素子６ｂあるいは６ｃがオンオ
フ制御されそれぞれを独立して充電を行うことで、常に
電池容量を所定量貯えておくことができる。また、充電
逆流防止ダイオード１０ａ，１０ｂ，１０ｃおよび放電
逆流防止ダイオード１１ａ，１１ｂ，１１ｃを設けるこ
とで、組電池パック内で並列接続により電池の内部短絡
故障によっても組電池パック内での大電流ループの危険
をなくすことができる。
【００１６】本実施の形態においては、制御部の構成を
簡素化するために、各スイッチ素子のオンタイミングは
常に２秒で一定としてきたが、制御部７として複雑な制
御を行えるマイコンなどを搭載できる際には、単一の電
池ブロックのみ充電する際には、常時オンとするといっ
た制御を行うこともできる。
簡素化するために、各スイッチ素子のオンタイミングは
常に２秒で一定としてきたが、制御部７として複雑な制
御を行えるマイコンなどを搭載できる際には、単一の電
池ブロックのみ充電する際には、常時オンとするといっ
た制御を行うこともできる。
【００１７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、複数個の
直列電池を複数個並列に組み合わせてなる組電池パック
において、各直列電池毎に充電を制御するスイッチ素子
を備え、各直列毎の電池温度の状態により、各直列電池
毎に充電を制御することにより、組電池内での電池の容
量差が解消され、充電不足や過充電による劣化を防止で
き、また電池の内部短絡故障による組電池パック内での
大電流ループの危険をなくすことが可能となる。
直列電池を複数個並列に組み合わせてなる組電池パック
において、各直列電池毎に充電を制御するスイッチ素子
を備え、各直列毎の電池温度の状態により、各直列電池
毎に充電を制御することにより、組電池内での電池の容
量差が解消され、充電不足や過充電による劣化を防止で
き、また電池の内部短絡故障による組電池パック内での
大電流ループの危険をなくすことが可能となる。
【図１】本発明の組電池パックを表すブロック図
【図２】各直列電池ブロックのスイッチ素子の第一の制
御を示す図
御を示す図
【図３】各直列電池ブロックのスイッチ素子の第二の制
御を示す図
御を示す図
【図４】従来の組電池パックの構成図
１ 組電池パック ２ ５直列電池ブロック ３ 充電端子 ４ 放電端子 ５ 負極端子 ６ スイッチ素子 ７ 制御部 ８ サーミスタ ９ 温度検出手段 １０ 充電逆流防止ダイオード １１ 放電逆流防止ダイオード
───────────────────────────────────────────────────── 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 7/10 Ｈ０２Ｊ 7/10 Ｌ
Claims (4)
- 【請求項１】 単一または複数で構成された直列電池を
複数個並列に組み合わせてなる組電池パックにおいて、
充電電源を入力する充電端子と、負荷へ電力を供給する
放電端子と、共通の負極端子と、直列電池の各正極側の
充電経路に配設した複数のスイッチ素子と、前記スイッ
チ素子により充電制御を行う制御部と、各直列電池毎の
温度を検出する複数の温度検出手段とを備えたことを特
徴とする組電池パック。 - 【請求項２】 制御部は複数のスイッチ素子を周期的に
順送りにオンとオフを繰り返すことにより、単一のスイ
ッチ素子のみオンにして充電を行うことを特徴とする請
求項１記載の組電池パック。 - 【請求項３】 制御部は各直列電池毎に独立して充電終
了制御及び充電開始制御を行うことを特徴とする請求項
１または２いずれかに記載の組電池パック。 - 【請求項４】 電池の各正極側の充電経路に配設された
逆流防止ダイオードと、電池の各正極側の放電経路に配
設された逆流防止ダイオードとを備えたことを特徴とす
る請求項１乃至３いずれかに記載の組電池パック。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001116571A JP2002313439A (ja) | 2001-04-16 | 2001-04-16 | 組電池パック |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001116571A JP2002313439A (ja) | 2001-04-16 | 2001-04-16 | 組電池パック |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002313439A true JP2002313439A (ja) | 2002-10-25 |
Family
ID=18967288
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001116571A Pending JP2002313439A (ja) | 2001-04-16 | 2001-04-16 | 組電池パック |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002313439A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN109510225A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-03-22 | 杭州禾迈电力电子技术有限公司 | 模块化储能系统及控制方法 |
-
2001
- 2001-04-16 JP JP2001116571A patent/JP2002313439A/ja active Pending
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