JP2002354702A - 電池パックシステム - Google Patents

電池パックシステム

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電圧制御による充電制御を行なっている使用
機器側の改造を行なうことなく、容易に交換可能であ
る、電流制御による充電が必要な高性能な二次電池を含
む電池パックシステムを提供する。 【解決手段】 電池パックシステム１０に、ニッケル酸
化物を活物質として正極に含む二次電池である少なくと
も１つの単電池が組み合わされた組電池１３と、組電池
における充電状態を含む電池状態を検出する検出部１４
と、検出部により検出された充電状態に応じて充電電流
値を調整するために、組電池に直列接続された電流調整
部１５とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ニッケル−水素二
次電池などのニッケル酸化物を活物質として正極に含む
二次電池の電池パックシステムに関し、特に、鉛蓄電池
等に対するような電圧制御で充電を行なう機器に対して
も適用可能な電池パックシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の電池パックシステムについて、図
４を参照して説明する。
【０００３】図４は、従来の電池パックシステムの概略
構成図である。図４において、従来の電池パックシステ
ム４０は、使用機器側に接続される入出力端子である正
極端子４１、負極端子４２と、二次電池である少なくと
も１つの単電池を組み合わせた組電池４３と、組電池４
３の電池状態（例えば、電圧、電流、温度、充電状態
等）ＢＳを検出する検出部４４と、使用機器側に接続さ
れ、検出部４４から電池状態に関する情報ＢＩが出力さ
れる制御端子４５とからなる。
【０００４】かかる電池パックシステム４０において
は、通常、電池状態に関する情報ＢＩが、検出部４４か
ら制御端子４５を介して電池パックシステム４０を使用
する機器側に送信される。使用機器は、送信された電池
状態に関する情報ＢＩ（例えば、充電状態情報）に基づ
いて、電池パックシステム４０に対して充電や放電を制
御する構成をとっている。
【０００５】かかる電池パックシステム４０は、そのユ
ーザにとって、使用機器の高性能化や軽量化等を達成す
るために、使用機器側の充電装置の構成を変更せずに、
軽量、高出力性能、長寿命等の二次電池を含むものと容
易に交換できることが望ましい。
【０００６】例えば、特開平９−２８５０１８号公報に
は、電流制御で充電を行なうニッケル−カドミウム二次
電池を含む電池パックと充電時にも互換性があり、ニッ
ケル−カドミウム二次電池に比べてエネルギー密度が高
く（すなわち、コンパクトにエネルギーを蓄積でき
る）、電圧制御で充電を行なうリチウムイオン二次電池
を含む電池パックシステムが開示されている。
【０００７】この電池パックシステムを用いれば、ニッ
ケル−カドミウム二次電池を含む電池パックを使用して
いた機器側の充電装置の構成を変更しなくても、電池パ
ックの交換が可能になるという利点がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、電池パック
システムの使用機器が、鉛蓄電池やリチウムイオン二次
電池等の使用を目的として、電流制御に比べて構成が簡
単な電圧制御により充電制御を行なうように構成されて
おり、その使用機器に、高いエネルギー密度と高い出力
密度を兼ね備える高性能なニッケル−水素二次電池等を
含む電池パックシステムを搭載しようとした場合、使用
機器側は、検出部から送信される電池状態に関する情報
に基づいて充電制御を行なう必要があるため、大幅な充
電装置の改造が必要となり、コストアップにもつなが
る。
【０００９】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、従来の電圧制御による充電制
御を変更することなく、すなわち使用機器側の改造を行
なうことなく、容易に交換可能である、電流制御による
充電が必要な高性能な二次電池を含む電池パックシステ
ムを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明に係る電池パックシステムは、ニッケル酸化
物を活物質として正極に含む二次電池である少なくとも
１つの単電池が組み合わされた組電池と、組電池におけ
る充電状態を含む電池状態を検出する検出部と、検出部
により検出された充電状態に応じて充電電流値を調整す
るために、組電池に直列接続された電流調整部とを備え
たことを特徴とする。
【００１１】この電池パックシステムにおいて、電流調
整部は、検出部により検出された充電状態に応じて抵抗
値を変化させる可変抵抗手段を含むことが好ましい。
【００１２】この場合、可変抵抗手段は、複数のスイッ
チ素子と、各々が複数のスイッチ素子のそれぞれに対応
した複数の抵抗素子とを含み、検出部により検出された
充電状態に応じて複数のスイッチ素子が選択的に開閉制
御されることが好ましい。
【００１３】また、可変抵抗手段は、組電池に対する連
続充電時には、検出部により検出された充電状態に応じ
て抵抗値を増大させ、組電池の実使用時には抵抗値を減
少させることが好ましい。
【００１４】本発明に係る電池パックシステムは、電流
調整部に直列に接続され、組電池に対する充電方向の電
流のみを導通させる第１の整流素子と、電流調整部およ
び第１の整流素子と並列に接続され、組電池に対する放
電方向の電流のみを導通させる第２の整流素子とを備え
ることが好ましい。
【００１５】また、本発明に係る電池パックシステムに
おいて、検出部は、組電池の端子電圧、充電電流、およ
び温度に基づいて前記充電状態を検出することが好まし
い。
【００１６】また、本発明に係る電池パックシステムに
おいて、ニッケル−水素二次電池を用いることが好まし
い。
【００１７】上記の構成によれば、鉛畜電池等の使用を
目的として、電流制御に比べて構成が簡単な電圧制御に
より充電制御を行なっている機器に、高性能なニッケル
−水素二次電池等を含む電池パックシステムを搭載しよ
うとした場合、検出部が、二次電池の充電状態に応じ
て、電流調整部における可変抵抗手段の抵抗値を調整す
ることで、電池パックシステム自身で二次電池への充電
量を調整することができる。
【００１８】これにより、使用機器側で、電流制御によ
る充電制御のための改造を行なう必要がなく、従来の電
圧制御による充電制御のままで、高性能なニッケル−水
素二次電池等を含む電池パックシステムに交換すること
が可能になる。
【００１９】また、充電電流が流れる経路にのみ電流調
整部を設けることで、短期間で充電と放電が切り換わる
ようなハイブリッド車両等にも、本発明に係る電池パッ
クシステムを動力源として適用することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、図面を参照して説明する。
【００２１】（第１の実施形態）図１は、本発明の第１
の実施形態による電池パックシステムの概略構成図であ
る。
【００２２】図１において、電池パックシステム１０
は、使用機器側に接続される入出力端子である正極端子
１１、負極端子１２と、例えばニッケル−水素二次電池
からなる少なくとも１つの単電池を組み合わせた組電池
１３と、組電池１３の電池状態（例えば、電圧、電流、
温度等）ＢＳを検出し、充電状態を検出する検出部１４
と、検出部１４により検出された充電状態に応じた抵抗
値制御信号ＲＣにより、可変抵抗手段の抵抗値を可変設
定し、充電電流を調整する電流調整部１５とからなる。
【００２３】図２は、電流調整部１５を構成する可変抵
抗手段の一構成例を示すブロック図である。図２におい
て、１５１は、ｎ個のスイッチ素子１５１１、１５１
２、…、１５１ｎからなるスイッチ素子群であり、一端
が共通に接続されている。
【００２４】１５２１、１５２２、…、１５２ｎはｎ個
の抵抗素子であり、それぞれ、一端が対応するスイッチ
素子１５１１、１５１２、…、１５１ｎの他端に接続さ
れ、他端が共通に接続されている。抵抗素子１５２１、
１５２２、…、１５２ｎはそれぞれ、異なる抵抗値を有
する。
【００２５】１５３は、図１の検出部１４からの抵抗値
制御信号ＲＣを受けて、スイッチ素子群１５１の各スイ
ッチ素子１５１１、１５１２、…、１５１ｎを選択的に
開閉制御するスイッチ（ＳＷ）制御部である。
【００２６】次に、このように構成された電流調整部１
５の動作について説明する。
【００２７】まず、使用機器側から組電池１３への連続
充電時には、スイッチ制御部１５３は、検出部１４から
の抵抗値制御信号ＲＣに応じて、各スイッチ素子１５１
１、１５１２、…、１５１ｎを選択的に開閉制御して、
抵抗素子全体としての合成抵抗値を増大させる。これに
より、電流制御による充電制御を、使用機器側でなく、
電池パックシステム１０側で行なうことができる。
【００２８】一方、検出部１４が、組電池１３の充電状
態が満充電状態に達したことを検出すると、検出部１４
は、使用機器による組電池１３の実使用に対して、抵抗
値制御信号ＲＣを介して、電流調整部１５のスイッチ制
御部１５３に、各スイッチ素子１５１１、１５１２、
…、１５１ｎをすべて閉状態に制御して、抵抗素子全体
としての合成抵抗値を最低値にするよう指示する。
【００２９】（第２の実施形態）電池パックシステム
が、例えばハイブリッド車両等のような、短期間で充電
と放電が切り換わる機器に使用される場合に、かかる使
用機器に適用可能な電池パックシステムを第２の実施形
態として説明する。
【００３０】図３は、本発明の第２の実施形態による電
池パックシステムの概略構成図である。なお、図３にお
いて、図１と同様の構成要素には同一の符号を付して説
明を省略する。
【００３１】第２の実施形態が第１の実施形態と異なる
のは、図３に示すように、電流調整部１５と直列に接続
され、充電方向の電流のみを導通させる第１のダイオー
ド３６（第１の整流素子）と、第１のダイオード３６お
よび電流調整部１５と並列に接続され、放電方向の電流
のみを導通させる第２のダイオード３７（第２の整流素
子）とを設けた点にある。
【００３２】これにより、組電池１３に対する充電時に
のみ電流調整部１５を機能させることができ、短期間で
充電と放電とが切り換わる使用機器に対しても、組電池
１３の放電による電池出力性能を十分に確保することが
できる。
【００３３】なお、本実施形態では、スイッチ素子と抵
抗素子とを直列に接続し、それを並列に接続することで
可変抵抗手段を構成したが、本発明はこれに限定され
ず、スイッチ素子と抵抗素子を並列に接続し、それを直
列に接続すること等でも、可変抵抗手段を構成すること
ができる。また、それ以外の構成で同様の機能を実現す
るものであればよい。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電流制御に比べて構成が簡単な電圧制御により充電制御
を行なっている機器に、高性能なニッケル−水素二次電
池等を含む電池パックシステムを搭載しようとした場合
でも、電池パックシステム自身で二次電池への充電量を
調整することにより、使用機器側で、電流制御による充
電制御のための改造を行なう必要がなく、従来の電圧制
御による充電制御のままで、高性能なニッケル−水素二
次電池等を含む電池パックシステムに交換することが可
能になる、という格別な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態による電池パックシ
ステムの概略構成図
【図２】 図１の電流調整部１５の構成を示すブロック
図
【図３】 本発明の第２の実施形態による電池パックシ
ステムの概略構成図
【図４】 従来の電池パックシステムの概略構成図
【符号の説明】
１０、３０ 電池パックシステム １１ 正極端子 １２ 負極端子 １３ 組電池 １４ 検出部 １５ 電流調整部 １５１ スイッチ素子群 １５１１〜１５１ｎ スイッチ素子 １５２１〜１５２ｎ 抵抗素子 １５３ スイッチ（ＳＷ）制御部 ３６ 第１のダイオード（第１の整流素子） ３７ 第２のダイオード（第２の整流素子）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中西 利明 静岡県湖西市境宿555番地 パナソニック ＥＶエナジー株式会社内 Ｆターム(参考） 5G003 BA03 CA01 CA11 CB01 CC02 5H030 AA01 AS08 BB03 DD01 DD08 FF22 FF41 FF42 FF43 FF51 5H115 PA11 PG04 PI16 PU21 SE06 TI05 TI06 TR19 TU05 TU06 TU16 TU17

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ニッケル酸化物を活物質として正極に含
    む二次電池である少なくとも１つの単電池が組み合わさ
    れた組電池と、 前記組電池における充電状態を含む電池状態を検出する
    検出部と、 前記検出部により検出された充電状態に応じて充電電流
    値を調整するために、前記組電池に直列接続された電流
    調整部とを備えたことを特徴とする電池パックシステ
    ム。
  2. 【請求項２】 前記電流調整部は、前記検出部により検
    出された充電状態に応じて抵抗値を変化させる可変抵抗
    手段を含むことを特徴とする請求項１記載の電池パック
    システム。
  3. 【請求項３】 前記可変抵抗手段は、複数のスイッチ素
    子と、各々が前記複数のスイッチ素子のそれぞれに対応
    した複数の抵抗素子とを含み、前記検出部により検出さ
    れた充電状態に応じて前記複数のスイッチ素子が選択的
    に開閉制御されることを特徴とする請求項２記載の電池
    パックシステム。
  4. 【請求項４】 前記可変抵抗手段は、前記組電池に対す
    る連続充電時には、前記検出部により検出された充電状
    態に応じて抵抗値を増大させ、前記組電池の実使用時に
    は抵抗値を減少させることを特徴とする請求項２または
    ３記載の電池パックシステム。
  5. 【請求項５】 前記電池パックシステムは、前記電流調
    整部に直列に接続され、前記組電池に対する充電方向の
    電流のみを導通させる第１の整流素子と、前記電流調整
    部および前記第１の整流素子と並列に接続され、前記組
    電池に対する放電方向の電流のみを導通させる第２の整
    流素子とを備えたことを特徴とする請求項１記載の電池
    パックシステム。
  6. 【請求項６】 前記検出部は、前記組電池の端子電圧、
    充電電流、および温度に基づいて前記充電状態を検出す
    ることを特徴とする請求項１記載の電池パックシステ
    ム。
  7. 【請求項７】 前記二次電池は、ニッケル−水素二次電
    池であることを特徴とする請求項１記載の電池パックシ
    ステム。
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