JP2003009411A - 組電池の充電率調整回路 - Google Patents
組電池の充電率調整回路Info
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
- H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
- H02J7/0016—Circuits for equalisation of charge between batteries using shunting, discharge or bypass circuits
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 １或いは複数の単電池からなる電池モジュー
ル11を直列に接続して構成される組電池１を対象とし
て、各電池モジュール11の充電率を均一化するための調
整時に、電池モジュール11の容量がほぼゼロとなるまで
放電が継続されることを防止する。 【解決手段】 本発明に係る組電池の充電率調整回路
は、各電池モジュール11の両極から引き出された一対の
放電線路12、13と、両放電線路12、13間に介在する放電
抵抗２及び開閉スイッチ３と、該開閉スイッチ３のゲー
トに制御信号を供給するＣＲ回路からなる時限保持回路
４と、放電指令に応じて時限保持回路４に保持動作を開
始させるフォトカプラー５とを具えている。
ル11を直列に接続して構成される組電池１を対象とし
て、各電池モジュール11の充電率を均一化するための調
整時に、電池モジュール11の容量がほぼゼロとなるまで
放電が継続されることを防止する。 【解決手段】 本発明に係る組電池の充電率調整回路
は、各電池モジュール11の両極から引き出された一対の
放電線路12、13と、両放電線路12、13間に介在する放電
抵抗２及び開閉スイッチ３と、該開閉スイッチ３のゲー
トに制御信号を供給するＣＲ回路からなる時限保持回路
４と、放電指令に応じて時限保持回路４に保持動作を開
始させるフォトカプラー５とを具えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハイブリッド車等
の電気自動車における走行用モータの電源等として用い
られる高電圧の組電池を対象として、組電池を構成する
複数の電池の充電率を調整する回路に関するものであ
る。
の電気自動車における走行用モータの電源等として用い
られる高電圧の組電池を対象として、組電池を構成する
複数の電池の充電率を調整する回路に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、ハイブリッド車等の電気自動車に
おいては、走行用モータの電源として、複数の二次電池
を直列に接続してなる組電池が搭載されている。この様
な組電池においては、通常、２００〜３００Ｖの高電圧
を発生する必要があるため、例えば１セル当りの出力が
約３.６Ｖのリチウム系の二次電池では６０〜８０セル
が直列に接続され、１セル当りの出力が約１.２ＶのＮ
ｉＭＨ系の二次電池では２００セル程度が直列に接続さ
れて、組電池が構成される。
おいては、走行用モータの電源として、複数の二次電池
を直列に接続してなる組電池が搭載されている。この様
な組電池においては、通常、２００〜３００Ｖの高電圧
を発生する必要があるため、例えば１セル当りの出力が
約３.６Ｖのリチウム系の二次電池では６０〜８０セル
が直列に接続され、１セル当りの出力が約１.２ＶのＮ
ｉＭＨ系の二次電池では２００セル程度が直列に接続さ
れて、組電池が構成される。
【０００３】この様な組電池においては、全ての二次電
池の充電状態が均等であることが望ましい。例えば１本
の二次電池が７０％の充電率であり、他の二次電池が５
０％の充電率である場合、充電可能な電気量は、充電率
７０％の二次電池が満充電になるまでの３０％相当であ
るため、仮に３０％相当を超えて充電を行なうと、充電
率が７０％であった二次電池は、充電率が１００％を超
えることとなって、寿命が大幅に短くなる。その結果、
組電池としての寿命も短くなる。
池の充電状態が均等であることが望ましい。例えば１本
の二次電池が７０％の充電率であり、他の二次電池が５
０％の充電率である場合、充電可能な電気量は、充電率
７０％の二次電池が満充電になるまでの３０％相当であ
るため、仮に３０％相当を超えて充電を行なうと、充電
率が７０％であった二次電池は、充電率が１００％を超
えることとなって、寿命が大幅に短くなる。その結果、
組電池としての寿命も短くなる。
【０００４】そこで、図４に示す如き電圧監視装置を構
成して、各二次電池の電圧を監視することが行なわれて
いる。該装置においては、複数個の二次電池を直列に接
続して電池モジュール(11)が構成され、更に複数の電池
モジュール(11)を直列に接続して組電池(１)が構成され
ている。
成して、各二次電池の電圧を監視することが行なわれて
いる。該装置においては、複数個の二次電池を直列に接
続して電池モジュール(11)が構成され、更に複数の電池
モジュール(11)を直列に接続して組電池(１)が構成され
ている。
【０００５】組電池(１)の両端及び電池モジュール(11)
どうしの連結点からはそれぞれ、電圧検出線が引き出さ
れ、これらの電圧検出線は電圧検出回路(７)に接続され
ている。電圧検出回路(７)によって検出された各電池モ
ジュール(11)の電圧は、全体制御回路(８)に入力され
る。又、温度検出回路(81)によって電池温度が検出され
ると共に、電流検出回路(82)によって電池に流れる電流
が検出され、これらの検出結果は全体制御回路(８)に入
力される。全体制御回路(８)は、上記の入力データに基
づいて、電池の残量を算出すると共に、電池に異常が発
生していないかどうかを監視し、監視結果は、通信線を
経て制御システム(図示省略)へ供給される。
どうしの連結点からはそれぞれ、電圧検出線が引き出さ
れ、これらの電圧検出線は電圧検出回路(７)に接続され
ている。電圧検出回路(７)によって検出された各電池モ
ジュール(11)の電圧は、全体制御回路(８)に入力され
る。又、温度検出回路(81)によって電池温度が検出され
ると共に、電流検出回路(82)によって電池に流れる電流
が検出され、これらの検出結果は全体制御回路(８)に入
力される。全体制御回路(８)は、上記の入力データに基
づいて、電池の残量を算出すると共に、電池に異常が発
生していないかどうかを監視し、監視結果は、通信線を
経て制御システム(図示省略)へ供給される。
【０００６】尚、電圧の監視は、ニッケル水素系の二次
電池では５〜１０セル毎に行なうことが可能であるが、
リチウム系の二次電池の場合、過充電や過放電が寿命を
著しく短くするので、1セル毎に行なわれる。
電池では５〜１０セル毎に行なうことが可能であるが、
リチウム系の二次電池の場合、過充電や過放電が寿命を
著しく短くするので、1セル毎に行なわれる。
【０００７】ところで、組電池の残量のばらつきは、各
二次電池の効率(充放電効率)のばらつきに依存する。例
えば組電池を構成する二次電池の充電効率を一律に１０
０％、放電効率を９９.０〜９９.５％と仮定した場合、
１０Ａｈの電荷を充電すると、全ての二次電池に１０Ａ
ｈの電荷が蓄積される。次いで１０Ａｈの電荷の放電を
行なうと、放電効率が９９.０％のセルでは１０.１Ａｈ
(＝１０Ａｈ／０.９９０)、９９.５％のセルでは１０.
０５Ａｈ(＝１０Ａｈ／０.９９５)の電荷の放電が行な
われたことになる。この場合、放電効率の良い９９.５
％の二次電池には０.０５Ａｈだけ多くの電荷が残るこ
とになる。従って、充放電が繰り返されることにより、
次第に二次電池間で残量がばらついてくる。特に充放電
効率が極めて高いリチウムイオン二次電池では、僅かな
充放電効率のばらつきによって、残量のばらつきが蓄積
される傾向が著しい。
二次電池の効率(充放電効率)のばらつきに依存する。例
えば組電池を構成する二次電池の充電効率を一律に１０
０％、放電効率を９９.０〜９９.５％と仮定した場合、
１０Ａｈの電荷を充電すると、全ての二次電池に１０Ａ
ｈの電荷が蓄積される。次いで１０Ａｈの電荷の放電を
行なうと、放電効率が９９.０％のセルでは１０.１Ａｈ
(＝１０Ａｈ／０.９９０)、９９.５％のセルでは１０.
０５Ａｈ(＝１０Ａｈ／０.９９５)の電荷の放電が行な
われたことになる。この場合、放電効率の良い９９.５
％の二次電池には０.０５Ａｈだけ多くの電荷が残るこ
とになる。従って、充放電が繰り返されることにより、
次第に二次電池間で残量がばらついてくる。特に充放電
効率が極めて高いリチウムイオン二次電池では、僅かな
充放電効率のばらつきによって、残量のばらつきが蓄積
される傾向が著しい。
【０００８】そこで、この問題を解決するために、放電
抵抗を用いて、電荷の多い二次電池から放電を行なっ
て、電荷の少ない二次電池に残量を合わせる方法が提案
されている(特開平8-19188、特開平10-322925等)。図５
は、上記方法を実現するための基本的な回路を表わして
おり、図示する回路が組電池(１)の各電池モジュール(1
1)に接続される。該回路において、フォトカプラー(54)
をオンにすると、ＭＯＳＦＥＴからなる開閉スイッチ(3
1)が閉じて、放電抵抗(21)に電池モジュール(11)からの
電流が流れる。これによって、電池モジュール(11)の充
電率を下げることが出来る。
抵抗を用いて、電荷の多い二次電池から放電を行なっ
て、電荷の少ない二次電池に残量を合わせる方法が提案
されている(特開平8-19188、特開平10-322925等)。図５
は、上記方法を実現するための基本的な回路を表わして
おり、図示する回路が組電池(１)の各電池モジュール(1
1)に接続される。該回路において、フォトカプラー(54)
をオンにすると、ＭＯＳＦＥＴからなる開閉スイッチ(3
1)が閉じて、放電抵抗(21)に電池モジュール(11)からの
電流が流れる。これによって、電池モジュール(11)の充
電率を下げることが出来る。
【０００９】従って、図４に示す如き電圧監視装置によ
って、各電池モジュール(11)の充電率を測定し、その結
果に応じて、充電率の高い電池モジュール(11)を特定
し、該電池モジュール(11)に接続されたフォトカプラー
(54)をオンとすることにより、該電池モジュール(11)の
充電率を下げて、全ての電池モジュール(11)の充電率を
一定の範囲内で均等化することが出来る。
って、各電池モジュール(11)の充電率を測定し、その結
果に応じて、充電率の高い電池モジュール(11)を特定
し、該電池モジュール(11)に接続されたフォトカプラー
(54)をオンとすることにより、該電池モジュール(11)の
充電率を下げて、全ての電池モジュール(11)の充電率を
一定の範囲内で均等化することが出来る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところで、自動車の制
御システムは、イグニッションスイッチがオンの状態で
動作するように構成されており、オフの場合は、バック
アップ等の極めて電流消費の少ない動作のみを許容する
ことによって、鉛蓄電池の消費を最低限に絞っている。
これは、その後にイグニッションスイッチがオンとされ
たとき、エンジンをスタートさせるために必要な電力を
鉛蓄電池に残す必要があるためである。
御システムは、イグニッションスイッチがオンの状態で
動作するように構成されており、オフの場合は、バック
アップ等の極めて電流消費の少ない動作のみを許容する
ことによって、鉛蓄電池の消費を最低限に絞っている。
これは、その後にイグニッションスイッチがオンとされ
たとき、エンジンをスタートさせるために必要な電力を
鉛蓄電池に残す必要があるためである。
【００１１】図５の回路は電池モジュール(11)の電圧を
利用して動作するため、開閉スイッチ(31)を動作させる
ための制御信号を電気的に絶縁する必要があり、このた
めにフォトカプラー(54)が装備されているが、該回路に
おいて、放電を継続させるためにはフォトカプラー(54)
をオンに保持する必要がある。通常、電気自動車は、待
機状態(イグニッションスイッチがオフの状態)よりも走
行中の状態(イグニッションスイッチがオンの状態)の方
がかなり短いため、ある程度の容量を限られた時間で放
電させるためには、放電抵抗(21)を出来るだけ低抵抗値
に設定して、大きな電流値で放電を行なう必要があっ
た。従って、放電抵抗(21)の放熱を如何にして行なうか
が課題となっていた。
利用して動作するため、開閉スイッチ(31)を動作させる
ための制御信号を電気的に絶縁する必要があり、このた
めにフォトカプラー(54)が装備されているが、該回路に
おいて、放電を継続させるためにはフォトカプラー(54)
をオンに保持する必要がある。通常、電気自動車は、待
機状態(イグニッションスイッチがオフの状態)よりも走
行中の状態(イグニッションスイッチがオンの状態)の方
がかなり短いため、ある程度の容量を限られた時間で放
電させるためには、放電抵抗(21)を出来るだけ低抵抗値
に設定して、大きな電流値で放電を行なう必要があっ
た。従って、放電抵抗(21)の放熱を如何にして行なうか
が課題となっていた。
【００１２】そこで、図６に示す如き回路が提案されて
いる(特開平10-322925参照)。該回路においては、開閉
スイッチ(31)のオン／オフ状態を保持するためにフリッ
プフロップ回路(９)が装備されており、オン用の第１フ
ォトカプラー(55)とオフ用の第２フォトカプラー(56)と
を用いて、外部からオン／オフを行なう。従って、両フ
ォトカプラー(55)(56)の駆動電流が消失した場合でも、
電池モジュール(11)の電圧によって放電を保持すること
が出来、イグニッションスイッチがオフの状態でも放電
を継続させることが出来る。これによって、長時間に亘
って放電を継続させることが可能となり、放電電流を小
さくすることが出来る。
いる(特開平10-322925参照)。該回路においては、開閉
スイッチ(31)のオン／オフ状態を保持するためにフリッ
プフロップ回路(９)が装備されており、オン用の第１フ
ォトカプラー(55)とオフ用の第２フォトカプラー(56)と
を用いて、外部からオン／オフを行なう。従って、両フ
ォトカプラー(55)(56)の駆動電流が消失した場合でも、
電池モジュール(11)の電圧によって放電を保持すること
が出来、イグニッションスイッチがオフの状態でも放電
を継続させることが出来る。これによって、長時間に亘
って放電を継続させることが可能となり、放電電流を小
さくすることが出来る。
【００１３】図６の回路によれば、図５の回路よりも放
電抵抗(21)の電力消費が少なくなるので、機器の小型化
に有利である。又、図６の回路においては、両フォトカ
プラー(55)(56)に接続されている制御システムが定期的
に起動して放電状態を監視するが、例えば監視時間を１
０秒、起動間隔を３０分とした場合、制御システムの消
費電流は１／１８０の大きさとなり、図５の回路と比較
して鉛蓄電池の消費を低く抑えることが出来る。
電抵抗(21)の電力消費が少なくなるので、機器の小型化
に有利である。又、図６の回路においては、両フォトカ
プラー(55)(56)に接続されている制御システムが定期的
に起動して放電状態を監視するが、例えば監視時間を１
０秒、起動間隔を３０分とした場合、制御システムの消
費電流は１／１８０の大きさとなり、図５の回路と比較
して鉛蓄電池の消費を低く抑えることが出来る。
【００１４】しかしながら、図６の回路では、第１フォ
トカプラー(55)及び第２フォトカプラー(56)に対する指
令が定期的に入力されることを前提にしているので、例
えばメンテナンス等のために制御システムに対する電力
供給が停止された場合、フリップフロップ回路(９)を止
めるための信号が入力されなくなるので、電池モジュー
ル(11)の容量がほぼゼロとなるまで放電が継続されてし
まう問題があった。
トカプラー(55)及び第２フォトカプラー(56)に対する指
令が定期的に入力されることを前提にしているので、例
えばメンテナンス等のために制御システムに対する電力
供給が停止された場合、フリップフロップ回路(９)を止
めるための信号が入力されなくなるので、電池モジュー
ル(11)の容量がほぼゼロとなるまで放電が継続されてし
まう問題があった。
【００１５】そこで本発明の目的は、システムメンテナ
ンス等のために制御システムに対する電力供給が停止さ
れた場合でも、放電開始後一定時間経過時点で、自動的
に放電が停止される組電池の充電率調整回路を提供し、
これによって、電池モジュールの容量がほぼゼロとなる
まで放電が継続されてしまう問題を解決することであ
る。
ンス等のために制御システムに対する電力供給が停止さ
れた場合でも、放電開始後一定時間経過時点で、自動的
に放電が停止される組電池の充電率調整回路を提供し、
これによって、電池モジュールの容量がほぼゼロとなる
まで放電が継続されてしまう問題を解決することであ
る。
【００１６】
【課題を解決する為の手段】本発明に係る組電池の充電
率調整回路は、１或いは複数の単電池からなる電池モジ
ュールを直列に接続して構成される組電池を対象とし
て、制御システムからの放電指令に応じて特定の電池モ
ジュールを放電させる回路であって、各電池モジュール
の両極に接続された放電回路と、各放電回路の動作を制
御する制御回路とを具えている。各制御回路は、放電回
路を開閉する開閉手段と、放電指令に応じ、開閉手段を
開き状態から閉じ状態に変化させる制御信号を生成して
該制御信号を一定時間に亘って保持し、開閉手段に供給
する制御手段とを具えている。
率調整回路は、１或いは複数の単電池からなる電池モジ
ュールを直列に接続して構成される組電池を対象とし
て、制御システムからの放電指令に応じて特定の電池モ
ジュールを放電させる回路であって、各電池モジュール
の両極に接続された放電回路と、各放電回路の動作を制
御する制御回路とを具えている。各制御回路は、放電回
路を開閉する開閉手段と、放電指令に応じ、開閉手段を
開き状態から閉じ状態に変化させる制御信号を生成して
該制御信号を一定時間に亘って保持し、開閉手段に供給
する制御手段とを具えている。
【００１７】上記本発明の充電率調整回路においては、
通常、全ての電池モジュールについての制御回路の開閉
手段が開き状態となり、これによって全ての放電回路は
開いている。従って、何れの電池モジュールについても
放電は行なわれない。電圧監視装置によって何れかの電
池モジュールの充電率が高いことが検知されると、制御
システムから、該電池モジュールに対して放電指令が発
せられる。
通常、全ての電池モジュールについての制御回路の開閉
手段が開き状態となり、これによって全ての放電回路は
開いている。従って、何れの電池モジュールについても
放電は行なわれない。電圧監視装置によって何れかの電
池モジュールの充電率が高いことが検知されると、制御
システムから、該電池モジュールに対して放電指令が発
せられる。
【００１８】該電池モジュールの制御回路に放電指令が
入力されると、制御手段は、開閉手段を開き状態から閉
じ状態に変化させる制御信号を生成して該制御信号を一
定時間に亘って保持し、開閉手段に供給する。これによ
って、開閉手段には、一定時間に亘って、開閉手段を開
き状態から閉じ状態に変化させる制御信号が供給される
こととなり、これに応じて開閉手段は一定時間に亘って
放電回路を閉じ、一定時間の経過後、放電回路を開く。
この結果、一定時間に亘って該電池モジュールの放電が
行なわれることになる。放電指令は、該電池モジュール
の充電率が他の電池モジュールの放電率と略等しくなる
まで繰り返し発せられ、これによって、全ての電池モジ
ュールの充電率が一定範囲内で均一化される。
入力されると、制御手段は、開閉手段を開き状態から閉
じ状態に変化させる制御信号を生成して該制御信号を一
定時間に亘って保持し、開閉手段に供給する。これによ
って、開閉手段には、一定時間に亘って、開閉手段を開
き状態から閉じ状態に変化させる制御信号が供給される
こととなり、これに応じて開閉手段は一定時間に亘って
放電回路を閉じ、一定時間の経過後、放電回路を開く。
この結果、一定時間に亘って該電池モジュールの放電が
行なわれることになる。放電指令は、該電池モジュール
の充電率が他の電池モジュールの放電率と略等しくなる
まで繰り返し発せられ、これによって、全ての電池モジ
ュールの充電率が一定範囲内で均一化される。
【００１９】仮に開閉手段が閉じている状態で、システ
ムメンテナンス等のために制御システムに対する電力供
給が停止された場合、開閉手段への制御信号は、一定時
間経過後には保持されなくなって消失し、これによって
開閉手段が放電回路を開き、自動的に放電が停止される
ことになる。
ムメンテナンス等のために制御システムに対する電力供
給が停止された場合、開閉手段への制御信号は、一定時
間経過後には保持されなくなって消失し、これによって
開閉手段が放電回路を開き、自動的に放電が停止される
ことになる。
【００２０】具体的構成において、放電回路は、各電池
モジュールの両極から引き出された一対の放電線路(12)
(13)と、両放電線路(12)(13)の間に介在する放電抵抗
(２)とによって構成されている。該具体的構成によれ
ば、放電回路が閉じることによって、電池モジュール放
電抵抗(２)に電流が流れて、電池モジュールの放電が行
なわれる。
モジュールの両極から引き出された一対の放電線路(12)
(13)と、両放電線路(12)(13)の間に介在する放電抵抗
(２)とによって構成されている。該具体的構成によれ
ば、放電回路が閉じることによって、電池モジュール放
電抵抗(２)に電流が流れて、電池モジュールの放電が行
なわれる。
【００２１】又、具体的構成において、制御回路の開閉
手段は、放電抵抗(21)に対して直列に接続された開閉ス
イッチ(３)によって構成され、該開閉スイッチ(３)は、
前記制御手段からの閉じ制御信号を受けて開き状態から
閉じ状態に変化する一方、前記制御手段からの開き制御
信号を受けて閉じ状態から開き状態に変化するものであ
る。該具体的構成によれば、開閉スイッチ(３)が閉じ制
御信号を受けることにより、放電回路が閉じられて、電
池モジュールの放電が行なわれる。これに対し、開閉ス
イッチ(３)が開き制御信号を受けることにより、放電回
路が開かれて、電池モジュールの放電が停止される。
手段は、放電抵抗(21)に対して直列に接続された開閉ス
イッチ(３)によって構成され、該開閉スイッチ(３)は、
前記制御手段からの閉じ制御信号を受けて開き状態から
閉じ状態に変化する一方、前記制御手段からの開き制御
信号を受けて閉じ状態から開き状態に変化するものであ
る。該具体的構成によれば、開閉スイッチ(３)が閉じ制
御信号を受けることにより、放電回路が閉じられて、電
池モジュールの放電が行なわれる。これに対し、開閉ス
イッチ(３)が開き制御信号を受けることにより、放電回
路が開かれて、電池モジュールの放電が停止される。
【００２２】又、具体的な構成において、制御回路の制
御手段は、電池モジュールの電力により充電されて、そ
の後の放電により開閉スイッチに対して前記閉じ制御信
号となる電圧を略一定時間に亘って印加する容量素子
と、放電指令に応じて容量素子を電池モジュールに接続
して容量素子を充電するための制御素子とを具えてい
る。該具体的構成においては、制御素子に放電指令が与
えられることによって、容量素子が電池モジュールに接
続されて、電池モジュールの電力によって容量素子が充
電される。その後、容量素子が放電することによって、
開閉スイッチ(３)に対して閉じ制御信号となる電圧が印
加され、開閉スイッチ(３)が閉じられる。この結果、電
池モジュールの放電が開始される。その後、容量素子の
電圧が放電によって低下すると、閉じ制御信号となる電
圧が印加されなくなって、開閉スイッチ(３)が開く。
御手段は、電池モジュールの電力により充電されて、そ
の後の放電により開閉スイッチに対して前記閉じ制御信
号となる電圧を略一定時間に亘って印加する容量素子
と、放電指令に応じて容量素子を電池モジュールに接続
して容量素子を充電するための制御素子とを具えてい
る。該具体的構成においては、制御素子に放電指令が与
えられることによって、容量素子が電池モジュールに接
続されて、電池モジュールの電力によって容量素子が充
電される。その後、容量素子が放電することによって、
開閉スイッチ(３)に対して閉じ制御信号となる電圧が印
加され、開閉スイッチ(３)が閉じられる。この結果、電
池モジュールの放電が開始される。その後、容量素子の
電圧が放電によって低下すると、閉じ制御信号となる電
圧が印加されなくなって、開閉スイッチ(３)が開く。
【００２３】更に具体的な構成において、制御回路の制
御手段は、電池モジュールの電力により前記一定時間に
亘って閉じ制御信号を生成し、開閉スイッチ(３)へ供給
することが可能な制御信号生成回路と、放電指令に応じ
て制御信号生成回路の動作を開始せしめる制御素子とを
具えている。該具体的構成においては、制御素子に放電
指令が与えられることによって、制御信号生成回路の動
作が開始して、電池モジュールからの電力により一定時
間に亘って閉じ制御信号が生成され、開閉スイッチ(３)
に供給される。これによって開閉スイッチ(３)が閉じ
て、電池モジュールの放電が開始される。その後、一定
時間が経過すると、閉じ制御信号が消失して、開閉スイ
ッチ(３)が開き、電池モジュールの放電が停止される。
御手段は、電池モジュールの電力により前記一定時間に
亘って閉じ制御信号を生成し、開閉スイッチ(３)へ供給
することが可能な制御信号生成回路と、放電指令に応じ
て制御信号生成回路の動作を開始せしめる制御素子とを
具えている。該具体的構成においては、制御素子に放電
指令が与えられることによって、制御信号生成回路の動
作が開始して、電池モジュールからの電力により一定時
間に亘って閉じ制御信号が生成され、開閉スイッチ(３)
に供給される。これによって開閉スイッチ(３)が閉じ
て、電池モジュールの放電が開始される。その後、一定
時間が経過すると、閉じ制御信号が消失して、開閉スイ
ッチ(３)が開き、電池モジュールの放電が停止される。
【００２４】
【発明の効果】本発明に係る組電池の充電率調整回路に
よれば、各電池モジュールの充電率を均一化するための
充電率の調整時に、制御システムに対する電力供給が停
止された場合でも、放電開始後一定時間経過時点で自動
的に放電が停止されるので、電池モジュールの容量がほ
ぼゼロとなるまで放電が継続されてしまう虞はない。
よれば、各電池モジュールの充電率を均一化するための
充電率の調整時に、制御システムに対する電力供給が停
止された場合でも、放電開始後一定時間経過時点で自動
的に放電が停止されるので、電池モジュールの容量がほ
ぼゼロとなるまで放電が継続されてしまう虞はない。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、図面に沿って具体的に説明する。第１実施例 本実施例の組電池の充電率調整回路は、図１に示す如
く、複数の二次電池からなる電池モジュール(11)を直列
に接続して構成される組電池(１)を対象として、制御シ
ステム(図示省略)から特定の電池モジュール(11)へ供給
される放電指令に応じて、該電池モジュール(11)の放電
を行なうものである。
き、図面に沿って具体的に説明する。第１実施例 本実施例の組電池の充電率調整回路は、図１に示す如
く、複数の二次電池からなる電池モジュール(11)を直列
に接続して構成される組電池(１)を対象として、制御シ
ステム(図示省略)から特定の電池モジュール(11)へ供給
される放電指令に応じて、該電池モジュール(11)の放電
を行なうものである。
【００２６】各電池モジュール(11)の両極からは一対の
放電線路(12)(13)が引き出され、両放電線路(12)(13)の
間には、比較的低い抵抗値の放電抵抗(２)と、ＭＯＳＦ
ＥＴからなる開閉スイッチ(３)とが介在し、開閉スイッ
チ(３)を閉じることにより電池モジュール(11)から放電
抵抗(２)に電流を流して、電池モジュール(11)を放電す
る放電回路が構成されている。一方の放電線路(12)と開
閉スイッチ(３)のゲートから伸びる制御信号線(14)には
フォトカプラー(５)の２次側が接続されている。又、制
御信号線(14)と他方の放電線路(13)との間には、コンデ
ンサ(41)及び抵抗(42)からなる時限保持回路(４)が接続
されている。
放電線路(12)(13)が引き出され、両放電線路(12)(13)の
間には、比較的低い抵抗値の放電抵抗(２)と、ＭＯＳＦ
ＥＴからなる開閉スイッチ(３)とが介在し、開閉スイッ
チ(３)を閉じることにより電池モジュール(11)から放電
抵抗(２)に電流を流して、電池モジュール(11)を放電す
る放電回路が構成されている。一方の放電線路(12)と開
閉スイッチ(３)のゲートから伸びる制御信号線(14)には
フォトカプラー(５)の２次側が接続されている。又、制
御信号線(14)と他方の放電線路(13)との間には、コンデ
ンサ(41)及び抵抗(42)からなる時限保持回路(４)が接続
されている。
【００２７】通常、フォトカプラー(５)はオフ、開閉ス
イッチ(３)は開いており、電池モジュール(11)の放電は
行なわれない。制御システム(図示省略)から特定のフォ
トカプラー(５)の１次側に放電指令(ハイ)が入力される
と、フォトカプラー(５)の二次側がオンとなって、電池
モジュール(11)から、放電線路(12)、フォトカプラー
(５)、時限保持回路(４)、及び放電線路(13)を経て、電
池モジュール(11)に戻る回路が形成されて、時限保持回
路(４)のコンデンサ(41)が瞬間的に充電されることにな
る。
イッチ(３)は開いており、電池モジュール(11)の放電は
行なわれない。制御システム(図示省略)から特定のフォ
トカプラー(５)の１次側に放電指令(ハイ)が入力される
と、フォトカプラー(５)の二次側がオンとなって、電池
モジュール(11)から、放電線路(12)、フォトカプラー
(５)、時限保持回路(４)、及び放電線路(13)を経て、電
池モジュール(11)に戻る回路が形成されて、時限保持回
路(４)のコンデンサ(41)が瞬間的に充電されることにな
る。
【００２８】その後、時限保持回路(４)のコンデンサ(4
1)が放電することによって、制御信号線(14)を経て開閉
スイッチ(３)のゲートへ一定電圧値を越える制御信号が
印加され、これによって開閉スイッチ(３)が閉じる(オ
ンとなる)ことになる。この結果、電池モジュール(11)
から、放電線路(12)、放電抵抗(２)、開閉スイッチ
(３)、及び放電線路(13)を経て、電池モジュール(11)に
戻る放電回路が閉じて、放電抵抗(２)によって電池モジ
ュール(11)の放電が開始される。尚、フォトカプラー
(５)への放電指令がハイからローとなった後も、コンデ
ンサ(41)の出力電圧によって開閉スイッチ(３)の閉じ状
態が維持されて、放電が継続される。
1)が放電することによって、制御信号線(14)を経て開閉
スイッチ(３)のゲートへ一定電圧値を越える制御信号が
印加され、これによって開閉スイッチ(３)が閉じる(オ
ンとなる)ことになる。この結果、電池モジュール(11)
から、放電線路(12)、放電抵抗(２)、開閉スイッチ
(３)、及び放電線路(13)を経て、電池モジュール(11)に
戻る放電回路が閉じて、放電抵抗(２)によって電池モジ
ュール(11)の放電が開始される。尚、フォトカプラー
(５)への放電指令がハイからローとなった後も、コンデ
ンサ(41)の出力電圧によって開閉スイッチ(３)の閉じ状
態が維持されて、放電が継続される。
【００２９】その後、時限保持回路(４)のコンデンサ(4
1)の放電が進んで、開閉スイッチ(３)に対する制御信号
の電圧が一定値を下回ると、開閉スイッチ(３)が開く
(オフとなる)ことになる。この結果、放電抵抗(２)によ
る電池モジュール(11)の放電が停止する。ここで、開閉
スイッチ(３)が閉じ状態を保持する時間は、時限保持回
路(４)の時定数によって決まるが、通常、開閉スイッチ
(３)としてＭＯＳＦＥＴを使用すれば、ゲートに流れ込
む電流は極めて小さいので、小容量のコンデンサ(41)を
用いたとしても、数十分間程度の保持が可能となる。
尚、時限保持回路(４)の抵抗(42)は原理的には不要であ
るが、抵抗(42)の装備によって保持時間を正確に規定す
ることが可能となる。
1)の放電が進んで、開閉スイッチ(３)に対する制御信号
の電圧が一定値を下回ると、開閉スイッチ(３)が開く
(オフとなる)ことになる。この結果、放電抵抗(２)によ
る電池モジュール(11)の放電が停止する。ここで、開閉
スイッチ(３)が閉じ状態を保持する時間は、時限保持回
路(４)の時定数によって決まるが、通常、開閉スイッチ
(３)としてＭＯＳＦＥＴを使用すれば、ゲートに流れ込
む電流は極めて小さいので、小容量のコンデンサ(41)を
用いたとしても、数十分間程度の保持が可能となる。
尚、時限保持回路(４)の抵抗(42)は原理的には不要であ
るが、抵抗(42)の装備によって保持時間を正確に規定す
ることが可能となる。
【００３０】上記の放電指令は、一定周期(例えば１回
／３０分間)で各電池モジュール(11)の電圧を監視しつ
つ、充電率の高い特定の電池モジュール(11)に対して繰
り返し供給される。この結果、全ての電池モジュール(1
1)の充電率が一定範囲内で均一化されることになる。
／３０分間)で各電池モジュール(11)の電圧を監視しつ
つ、充電率の高い特定の電池モジュール(11)に対して繰
り返し供給される。この結果、全ての電池モジュール(1
1)の充電率が一定範囲内で均一化されることになる。
【００３１】上記充電率調整回路によれば、開閉スイッ
チ(３)が閉じている状態で、フォトカプラー(５)に接続
されている制御システムがメンテナンス等のために停電
したとしても、コンデンサ(41)の電圧低下によって、開
閉スイッチ(３)は自動的に開き、放電が停止されるの
で、電池モジュールの容量がほぼゼロとなるまで放電が
継続されてしまうことはない。
チ(３)が閉じている状態で、フォトカプラー(５)に接続
されている制御システムがメンテナンス等のために停電
したとしても、コンデンサ(41)の電圧低下によって、開
閉スイッチ(３)は自動的に開き、放電が停止されるの
で、電池モジュールの容量がほぼゼロとなるまで放電が
継続されてしまうことはない。
【００３２】第２実施例
本実施例の組電池の充電率調整回路は、図２に示す如
く、第１実施例の充電率調整回路を改良したものであっ
て、一方の放電線路(12)と制御信号線(14)の間に、開閉
スイッチ(３)を閉じるための第１フォトカプラー(51)を
接続すると共に、制御信号線(14)と他方の放電線路(13)
の間に、開閉スイッチ(３)を開くための第２フォトカプ
ラー(52)を接続している。又、一方の放電線路(12)には
短絡防止抵抗(６)を介在させている。
く、第１実施例の充電率調整回路を改良したものであっ
て、一方の放電線路(12)と制御信号線(14)の間に、開閉
スイッチ(３)を閉じるための第１フォトカプラー(51)を
接続すると共に、制御信号線(14)と他方の放電線路(13)
の間に、開閉スイッチ(３)を開くための第２フォトカプ
ラー(52)を接続している。又、一方の放電線路(12)には
短絡防止抵抗(６)を介在させている。
【００３３】該充電率調整回路によれば、第１フォトカ
プラー(51)に対する放電指令により、開閉スイッチ(３)
を閉じて、電池モジュール(11)の放電を開始させること
が出来ると共に、第２フォトカプラー(52)に対する放電
停止指令により、開閉スイッチ(３)を開いて、電池モジ
ュール(11)の放電を停止させることが出来る。尚、短絡
防止抵抗(６)は、もし第１フォトカプラー(51)と第２フ
ォトカプラー(52)が同時にオンとなる事態が発生したと
き、電池モジュール(11)の短絡を防止するものである。
プラー(51)に対する放電指令により、開閉スイッチ(３)
を閉じて、電池モジュール(11)の放電を開始させること
が出来ると共に、第２フォトカプラー(52)に対する放電
停止指令により、開閉スイッチ(３)を開いて、電池モジ
ュール(11)の放電を停止させることが出来る。尚、短絡
防止抵抗(６)は、もし第１フォトカプラー(51)と第２フ
ォトカプラー(52)が同時にオンとなる事態が発生したと
き、電池モジュール(11)の短絡を防止するものである。
【００３４】上記充電率調整回路においても同様に、開
閉スイッチ(３)が閉じている状態で、フォトカプラー
(５)に接続されている制御システムがメンテナンス等の
ために停電したとしても、コンデンサ(41)の電圧低下に
よって、開閉スイッチ(３)は自動的に開き、放電が停止
されるので、電池モジュールの容量がほぼゼロとなるま
で放電が継続されてしまうことはない。
閉スイッチ(３)が閉じている状態で、フォトカプラー
(５)に接続されている制御システムがメンテナンス等の
ために停電したとしても、コンデンサ(41)の電圧低下に
よって、開閉スイッチ(３)は自動的に開き、放電が停止
されるので、電池モジュールの容量がほぼゼロとなるま
で放電が継続されてしまうことはない。
【００３５】第３実施例
本実施例の組電池の充電率調整回路は、図３に示す如
く、第１実施例のＣＲ回路からなる時限保持回路(４)に
代えて、ワンショットＩＣ(45)を具えた時限保持回路(4
6)を装備したものであって、ワンショットＩＣ(45)に
は、コンデンサ(43)及び抵抗(44)が接続されている。
く、第１実施例のＣＲ回路からなる時限保持回路(４)に
代えて、ワンショットＩＣ(45)を具えた時限保持回路(4
6)を装備したものであって、ワンショットＩＣ(45)に
は、コンデンサ(43)及び抵抗(44)が接続されている。
【００３６】制御システム(図示省略)から特定のフォト
カプラー(５)の１次側に放電指令(ハイ)が入力される
と、フォトカプラー(５)の二次側がオンとなって、時限
保持回路(46)のワンショットＩＣ(45)に対してトリガー
信号が供給され、これに応じてワンショットＩＣ(45)
は、コンデンサ(43)と抵抗(44)によって決まる時定数に
応じた一定時間だけハイとなる制御パルスを生成して、
開閉スイッチ(３)のゲートへ印加する。これによって、
開閉スイッチ(３)は前記一定時間だけ閉じることとな
り、放電抵抗(２)によって電池モジュール(11)の放電が
行なわれる。
カプラー(５)の１次側に放電指令(ハイ)が入力される
と、フォトカプラー(５)の二次側がオンとなって、時限
保持回路(46)のワンショットＩＣ(45)に対してトリガー
信号が供給され、これに応じてワンショットＩＣ(45)
は、コンデンサ(43)と抵抗(44)によって決まる時定数に
応じた一定時間だけハイとなる制御パルスを生成して、
開閉スイッチ(３)のゲートへ印加する。これによって、
開閉スイッチ(３)は前記一定時間だけ閉じることとな
り、放電抵抗(２)によって電池モジュール(11)の放電が
行なわれる。
【００３７】上記充電率調整回路においては、開閉スイ
ッチ(３)が閉じている状態で、フォトカプラー(５)に接
続されている制御システムがメンテナンス等のために停
電したとしても、ワンショットＩＣ(45)の出力パルスが
一定時間経過後にローとなることによって、開閉スイッ
チ(３)は自動的に開き、放電が停止されるので、電池モ
ジュールの容量がほぼゼロとなるまで放電が継続されて
しまうことはない。
ッチ(３)が閉じている状態で、フォトカプラー(５)に接
続されている制御システムがメンテナンス等のために停
電したとしても、ワンショットＩＣ(45)の出力パルスが
一定時間経過後にローとなることによって、開閉スイッ
チ(３)は自動的に開き、放電が停止されるので、電池モ
ジュールの容量がほぼゼロとなるまで放電が継続されて
しまうことはない。
【００３８】更に本実施例によれば、開閉スイッチ(３)
が閉じることとなるゲート電圧にばらつきがあったとし
ても、開閉スイッチ(３)を閉じ状態に保持する時間が、
ワンショットＩＣ(45)に接続されたコンデンサ(43)と抵
抗(44)の時定数によって決定されるので、放電時間を正
確に制御することが出来る。又、何らかの異常によって
放電停止指令が入力されなかった場合においても、放電
開始から正確に一定時間が経過した時点で放電が停止さ
れるので、電池モジュール(11)の充電率が極端に低下す
ることはない。
が閉じることとなるゲート電圧にばらつきがあったとし
ても、開閉スイッチ(３)を閉じ状態に保持する時間が、
ワンショットＩＣ(45)に接続されたコンデンサ(43)と抵
抗(44)の時定数によって決定されるので、放電時間を正
確に制御することが出来る。又、何らかの異常によって
放電停止指令が入力されなかった場合においても、放電
開始から正確に一定時間が経過した時点で放電が停止さ
れるので、電池モジュール(11)の充電率が極端に低下す
ることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す回路図である。
【図２】本発明の第２実施例を示す回路図である。
【図３】本発明の第３実施例を示す回路図である。
【図４】電圧監視装置のブロック図である。
【図５】従来の充電率調整回路を示す図である。
【図６】従来の他の充電率調整回路を示す図である。
(１) 組電池
(11) 電池モジュール
(12) 放電線路
(13) 放電線路
(14) 制御信号線
(２) 放電抵抗
(３) 開閉スイッチ
(４) 時限保持回路
(46) 時限保持回路
(５) フォトカプラー
(51) 第１フォトカプラー
(６) 短絡防止抵抗
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5G003 BA03 DA07 DA13 FA06 GA01
GA10
5H030 AA03 AA04 AS08 BB01 BB21
FF44
5H115 PA15 PC06 PG04 PI16 TI01
TI05 TI06 TU17
Claims (6)
- 【請求項１】 １或いは複数の単電池からなる電池モジ
ュールを直列に接続して構成される組電池において、互
いに直列に接続された複数の電池モジュールの充電率若
しくは電圧を均一化するべく、放電指令に応じて特定の
電池モジュールを放電させる充電率調整回路であって、
各電池モジュールの両極に接続された放電回路と、各放
電回路の動作を制御する制御回路とを具え、各制御回路
は、 放電回路を開閉する開閉手段と、 放電指令に応じ、開閉手段を開き状態から閉じ状態に変
化させる制御信号を生成して該制御信号を一定時間に亘
って保持し、開閉手段に供給する制御手段とを具えてい
ることを特徴とする組電池の充電率調整回路。 - 【請求項２】 放電回路は、各電池モジュールの両極か
ら引き出された一対の放電線路と、両放電線路の間に介
在する放電抵抗とによって構成されている請求項１に記
載の充電率調整回路。 - 【請求項３】 制御回路の開閉手段は、放電抵抗に対し
て直列に接続された開閉スイッチによって構成され、該
開閉スイッチは、前記制御手段からの閉じ制御信号を受
けて開き状態から閉じ状態に変化するものである請求項
２に記載の充電率調整回路。 - 【請求項４】 制御回路の開閉手段は、前記制御手段か
らの開き制御信号を受けて閉じ状態から開き状態に変化
するものである請求項３に記載の充電率調整回路。 - 【請求項５】 制御回路の制御手段は、電池モジュール
の電力により充電されて、その後の放電により開閉スイ
ッチに対して前記閉じ制御信号となる電圧を略一定時間
に亘って印加する容量素子と、放電指令に応じて容量素
子を電池モジュールに接続して容量素子を充電するため
の制御素子とを具えている請求項３又は請求項４に記載
の充電率調整回路。 - 【請求項６】 制御回路の制御手段は、電池モジュール
の電力により前記一定時間に亘って前記閉じ制御信号を
生成し、開閉スイッチへ供給することが可能な制御信号
生成回路と、放電指令に応じて制御信号生成回路の動作
を開始せしめる制御素子とを具えている請求項３又は請
求項４に記載の充電率調整回路。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001189430A JP3615500B2 (ja) | 2001-06-22 | 2001-06-22 | 組電池の充電率調整回路 |
| US10/175,280 US6661198B2 (en) | 2001-06-22 | 2002-06-20 | Circuit for adjusting charging rate of cells in combination |
| CNB021248974A CN1312821C (zh) | 2001-06-22 | 2002-06-24 | 电池组的充电率调整电路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001189430A JP3615500B2 (ja) | 2001-06-22 | 2001-06-22 | 組電池の充電率調整回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003009411A true JP2003009411A (ja) | 2003-01-10 |
| JP3615500B2 JP3615500B2 (ja) | 2005-02-02 |
Family
ID=19028349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001189430A Expired - Fee Related JP3615500B2 (ja) | 2001-06-22 | 2001-06-22 | 組電池の充電率調整回路 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6661198B2 (ja) |
| JP (1) | JP3615500B2 (ja) |
| CN (1) | CN1312821C (ja) |
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| JP2007250521A (ja) * | 2006-02-16 | 2007-09-27 | Denso Corp | 組電池の電圧調整装置 |
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| WO2009110244A1 (ja) * | 2008-03-07 | 2009-09-11 | 株式会社 東芝 | 電池システム |
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| JP2012228002A (ja) * | 2011-04-15 | 2012-11-15 | Lapis Semiconductor Co Ltd | 電池監視システム及び放電方法 |
| JP2013503593A (ja) * | 2009-08-27 | 2013-01-31 | フォイト パテント ゲーエムベーハー | 電気エネルギを蓄積するシステム |
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| JP2014102968A (ja) * | 2012-11-20 | 2014-06-05 | Sanyo Electric Co Ltd | 電池パックとその製造方法 |
| WO2014115310A1 (ja) * | 2013-01-25 | 2014-07-31 | 日立ビークルエナジー株式会社 | セルコントローラおよび電池監視装置 |
| JP2018074844A (ja) * | 2016-11-02 | 2018-05-10 | いすゞ自動車株式会社 | バッテリ装置 |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4065232B2 (ja) * | 2003-12-11 | 2008-03-19 | 三洋電機株式会社 | 電池の充電方法 |
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