JP2004040869A - 二次電池制御装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】充電時、放電時に短時間で複数の二次電池のバランスを整える。
【解決手段】二次電池Ｅ１およびＥ２が直列に接続されている。トランスＴの巻き線Ｌ１の一端には、二次電池Ｅ１の＋側が接続され、その他端と二次電池Ｅ２の−側との間に、スイッチング電源回路１が設けられている。巻き線Ｌ２には、ダイオードＤ１およびコンデンサＣ１から構成される整流回路が設けられ、その整流回路の出力に充電器ＣＧ１が設けられている。充電器ＣＧ１は、二次電池Ｅ１を充電するように接続されている。巻き線Ｌ３には、ダイオードＤ２およびコンデンサＣ２から構成される整流回路が設けられ、その整流回路の出力に充電器ＣＧ２が設けられている。充電器ＣＧ２は、二次電池Ｅ２を充電するように接続されている。充電器ＣＧ０は、直列に接続された二次電池Ｅ１およびＥ２を充電させるためのものである。端子ＴＭ１、ＴＭ２の間に入力電源Ｅ０が接続されている。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数の二次電池のそれぞれ異なる容量を短時間で揃えることができる二次電池制御装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、多くの電子機器では、複数の二次電池が直列および／または並列に接続され、駆動電源として使用されている。この二次電池は、全く同じ構成の二次電池であっても二次電池毎に異なる充電特性および放電特性を有する。従って、全ての二次電池が同じように満充電された状態で使用されても、それぞれ異なる容量となる。また、二次電池の構成や特性だけでなく、内部の漏れ電流、外部の消費電力によっても、二次電池はそれぞれ異なる容量となる。このように、電子機器に備えられた複数の二次電池の容量が異なる状態を、以下二次電池のバランスが崩れると称する。
【０００３】
このように、二次電池のバランスが崩れた状態で、全ての二次電池を充電すると、一番最初に満充電となる二次電池に合わせて全ての二次電池の充電が終了する。このとき、満充電になる二次電池と満充電にならない二次電池とが発生する。
【０００４】
そして、このバランスが崩れた状態で複数の二次電池を使用すると、満充電にならなかった二次電池は、満充電になった二次電池と比較すると、一般的に再充電が必要となる下限の容量に到達するのが速い。このとき、満充電となった二次電池は、再充電が必要となる下限の容量には未だ到達していない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従って、複数の二次電池のバランスの崩れた状態では、一番最初に満充電となる二次電池から、一番最初に再充電が必要となる下限の容量に到達する二次電池までの間でしか使用することができないという問題があった。
【０００６】
そこで、バランスの崩れた複数の二次電池を放電させて、その容量を揃え、すなわちバランスをとった後、全ての二次電池を充電する方法がある。例えば、図１９Ａに示すように、負荷抵抗が接続される端子６１および６２との間に、二次電池６３および６４が直列に設けられる。二次電池６３および６４の容量がそれぞれ異なる場合、スイッチ回路６５および６８を制御して、容量の多い二次電池６３または６４を放電させる。このように、二次電池６３および６４の容量を等しくすることができる。
【０００７】
また、バランスの崩れた複数の二次電池を充電する場合、複数の二次電池を１個毎に充電することによって、全ての二次電池を満充電にする方法がある。例えば、図１９Ｂに示すように、スイッチング電源回路７１によって、直列に接続された二次電池７２および７３がそれぞれ個別に充電される。
【０００８】
しかしながら、これらの方式では、二次電池の数が増加するとバランスをとるのに時間がかかる問題があった。
【０００９】
従って、この発明の目的は、直列に接続されている複数の二次電池の充電時および放電時に、それぞれの二次電池の容量を短時間で揃えることができる二次電池制御装置および方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を達成するために請求項１の発明は、直列に接続された複数の二次電池の容量を制御する二次電池制御装置において、直列に接続された複数の二次電池を充電するために複数の二次電池毎に設けられた充電器と、複数の二次電池の電池電圧または複数の二次電池のそれぞれの電池電圧を検出する検出手段と、充電器に電力を供給するスイッチング電源手段とを有し、検出された電池電圧に基づいて複数の二次電池の充電が必要と判断した場合、スイッチング電源手段を動作させ、充電器によって複数の二次電池を充電するようにしたことを特徴とする二次電池制御装置である。
【００１１】
請求項９に記載の発明は、直列に接続された複数の二次電池の容量を制御する二次電池制御方法において、直列に接続された複数の二次電池を充電するために複数の二次電池毎に設けられた充電器と、複数の二次電池の電池電圧または複数の二次電池のそれぞれの電池電圧を検出する検出手段と、充電器に電力を供給するスイッチング電源手段とを有する二次電池制御装置であって、検出された電池電圧に基づいて複数の二次電池の充電が必要と判断した場合、スイッチング電源手段を動作させ、充電器によって複数の二次電池を充電するようにしたことを特徴とする二次電池制御方法である。
【００１２】
このように構成することによって、二次電池の容量がそれぞれ異なっていても、充電時には、容量の最も少ない二次電池に、より多くの充電電流を流すことができるので、全ての二次電池のバランスをとりながら、短時間で全ての二次電池を満充電とすることができる。さらに、放電時も同様に、容量の最も少ない二次電池に、より多くの充電電流を流すことができるので、短時間で全ての二次電池のバランスをとることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、この発明が適用された第１の実施形態の全体的構成を示す。この図１に示す第１の実施形態では、充電可能な二次電池Ｅ１およびＥ２が直列に接続されている。トランスＴの巻き線Ｌ１の一端には、二次電池Ｅ１の＋側が接続され、その他端と二次電池Ｅ２の−側との間に、スイッチング電源回路１が設けられている。
【００１４】
トランスＴの巻き線Ｌ２には、ダイオードＤ１およびコンデンサＣ１から構成される整流回路が設けられている。その整流回路の出力に充電器ＣＧ１が設けられている。充電器ＣＧ１は、二次電池Ｅ１を充電するように接続されている。
【００１５】
トランスＴの巻き線Ｌ３には、ダイオードＤ２およびコンデンサＣ２から構成される整流回路が設けられている。その整流回路の出力に充電器ＣＧ２が設けられている。充電器ＣＧ２は、二次電池Ｅ２を充電するように接続されている。
【００１６】
充電器ＣＧ０は、直列に接続された二次電池Ｅ１およびＥ２を充電させるためのものである。端子ＴＭ１およびＴＭ２の間に入力電源Ｅ０が接続されている。なお、トランスＴの巻き線Ｌ２およびＬ３は、同じ巻き数とするので、同じ電圧および電流が出力される。
【００１７】
ただし、容量の少ない二次電池は、電池電圧が低くなるため、二次電池Ｅ１およびＥ２の容量が異なる場合、電池電圧の低い二次電池には、より多くの充電電流が流れる。例えば、充電時に二次電池Ｅ１およびＥ２のそれぞれの容量が
Ｅ１　＜　Ｅ２
となっている場合、二次電池Ｅ１に供給される充電電流Ｉ１と、二次電池Ｅ２に供給される充電電流Ｉ２は、
Ｉ１　＞　Ｉ２
となる。
【００１８】
このように、スイッチング電源回路を使用することによって、二次電池Ｅ１およびＥ２の容量の少ない何れか一方に、より多くの充電電流が供給されるような動作がなされるので、二次電池Ｅ１およびＥ２の容量を短時間で揃えることができる。ただし、充電器ＣＧ０、ＣＧ１、およびＣＧ２には、定電流回路が含まれているので、二次電池Ｅ１およびＥ２の規格外の電流は流れないので安全性も充分に考慮されている。
【００１９】
このように、二次電池を充電するまたは二次電池のバランスをとる場合に、二次電池毎に充電器を設け、二次電池毎に充電することができる構成であるため、様々な容量の二次電池に対する制御を行うことができる。
【００２０】
ここで、この第１の実施形態の変形例を図２を参照して説明する。この図２では、定電圧回路および定電流回路から構成される定電圧・定電流回路ＣＧ１’およびＣＧ２’が充電器として用いられている。この定電圧・定電流回路ＣＧ１’およびＣＧ２’は、二次電池Ｅ１およびＥ２を充電するために使用されている。検出回路２では、二次電池Ｅ１の電池電圧および二次電池Ｅ２の電池電圧が検出される。検出回路２の検出結果は、制御回路３へ供給される。制御回路３では、供給された検出結果に基づいてスイッチング電源回路１を制御する制御信号が出力される。スイッチング電源回路１では、供給された制御信号に基づいてオン／オフのタイミングが制御され、所望の電圧および電流が出力されるようにスイッチングが制御される。
【００２１】
上述したように、二次電池Ｅ１またはＥ２の容量が少ないと判断された二次電池に集中して充電することができる。特に、大幅に容量が異なる場合、または段数が増加した場合などに一部に集中して充電することができる。従って、短時間で全ての二次電池を満充電とすることができる。上述したように、この第１の実施形態の場合、定電流制御によって安定化させているので、二次電池に対して悪い影響を与えることがない。
【００２２】
この発明の第２の実施形態を図３を参照して説明する。電圧検出回路１１において、直列に接続された二次電池Ｅ１およびＥ２の電池電圧が検出される。検出された電池電圧は、スイッチ制御回路１２へ供給される。スイッチ制御回路１２では、供給された電池電圧に基づいてスイッチ回路１３のスイッチ１３ａおよび１３ｂが制御される。二次電池Ｅ１およびＥ２を直列した状態で充電する場合、スイッチ１３ｂをオンとさせ、充電器ＣＧ０を動作させる。充電動作中の充電電圧または充電していないときの二次電池の電池電圧が基準電圧以上となったときに、充電器ＣＧ０の動作を停止させ、スイッチ１３ｂをオフさせ、スイッチ１３ａをオンさせる。セット負荷検出回路１４では、電子機器のセットが接続されたか否かが判断される。
【００２３】
ここで、この第２の実施形態の動作を図４のフローチャートを参照して説明する。ステップＳ１では、電圧検出回路１１において二次電池Ｅ１およびＥ２の電池電圧が検出される。ステップＳ２では、検出された電池電圧が基準電圧以上か否かが判断される。検出された電池電圧が基準電圧以上と判断されると、ステップＳ３へ制御が移り、検出された電池電圧は基準電圧未満であると判断されると、ステップＳ５へ制御が移る。ステップＳ３では、充電器ＣＧ０が動作する。ステップＳ４では、スイッチ回路１３のスイッチ１３ｂがオンとなる。そして、ステップＳ１へ制御が戻る。
【００２４】
ステップＳ５では、充電器ＣＧ０の動作が停止し、スイッチ回路１３のスイッチ１３ｂがオフとなる。ステップＳ６では、スイッチ回路１３のスイッチ１３ａがオンとなる。ステップＳ７では、スイッチング電源回路１が動作する。ステップＳ８では、充電器ＣＧ１およびＣＧ２を動作させる。そして、ステップＳ１へ制御が戻る。
【００２５】
この発明の第３の実施形態を図５を参照して説明する。この第３の実施形態は、ｎ個の二次電池Ｅ１〜Ｅｎを備えたものである。トランスＴの巻き線Ｌ２〜Ｌｎ＋１と、ダイオードＤ１〜ＤｎおよびコンデンサＣ１〜Ｃｎから構成される整流回路と、充電器ＣＧ１〜ＣＧｎとがｎ個の二次電池Ｅ１〜Ｅｎのぞれぞれに設けられてる。電圧検出回路１１では、ｎ個の二次電池Ｅ１〜Ｅｎの電池電圧が検出される。
【００２６】
トランスＴの巻き線Ｌ１の一端は、端子ＴＭ３を介して入力電源Ｅａの＋側と接続され、他端は、ＮＰＮ型のトランジスタ２１のコレクタと接続される。トランジスタ２１のエミッタは抵抗２２を介して端子ＴＭ４と接続され、そのベースはスイッチング制御回路２６と接続される。
【００２７】
抵抗２２と並列して設けられている検出回路２３では、電流が検出される。検出回路２３で検出された電流は、停止回路２４へ供給される。停止回路２４では、電圧検出回路１１から供給される電池電圧、および／または検出回路２３から供給される電流に基づいてトランジスタ２１の動作を停止させるための停止信号がスイッチング制御回路２６へ供給される。スイッチング制御回路２６では、供給された停止信号に基づいてトランジスタ２１の動作が停止される。
【００２８】
例えば、電圧検出回路１１からの電池電圧が満充電電圧に近い電圧になると、全ての二次電池の容量のバランスがとられ、満充電であると判断し、充電を停止する。同様に、検出回路２３で検出される電流からも二次電池が満充電か否かを検出することができる。これは、図６に示すように、まず充電電流を供給する期間があり、その後定電圧を供給する期間があり、そして充電完了となる。従って、直列に接続された全ての二次電池が満充電になると、供給する充電電流の量が微小になる。そこで、出力される電圧が定電圧期間になって、供給する充電電流が微小になったときは、全ての二次電池が満充電になったと判断し、トランジスタ２１の動作を停止させる。このような状態は、全ての二次電池のバランスがとれている。
【００２９】
トランスＴの巻き線Ｌａの一端はスイッチング制御回路２６に接続され、その他端は端子ＴＭ４と接続される。端子ＴＭ４は入力電源Ｅａの−側と接続されている。
【００３０】
また、巻き線Ｌａのパルス電圧を検出する検出回路２５を設けるようにしても良い。この検出回路２５で検出されたパルス電圧は、停止回路２４へ供給される。停止回路２４では、電圧検出回路１１からの電池電圧、検出回路２３からの電流、および／または検出回路２４からのパルス電圧に基づいてトランジスタ２１の動作を停止させるための停止信号がスイッチング制御回路２６へ供給される。スイッチング制御回路２６では、供給された停止信号に基づいてトランジスタ２１の動作が停止される。
【００３１】
なお、この第３の実施形態では、電圧検出回路１１において、ｎ個の二次電池Ｅ１〜Ｅｎの全ての電池電圧が検出されるようにしているが、それぞれ個別に電池電圧を検出するようにしても良い。
【００３２】
この第３の実施形態の制御アルゴリズムを図７のフローチャートを参照して説明する。ステップＳ１１では、スイッチング電源回路１が動作する。ステップＳ１２では、充電器ＣＧ１〜ＣＧｎによって二次電池Ｅ１〜Ｅｎがそれぞれ充電される。ステップＳ１３では、後述する検出処理の制御アルゴリズムが呼び出される。そして、呼び出された制御アルゴリズムから制御が戻ってくると、ステップＳ１４へ制御が移る。
【００３３】
ステップＳ１４では、スイッチング電源回路１のスイッチング動作が停止される。ステップＳ１５では、二次電池Ｅ１〜Ｅｎの充電が停止される。ステップＳ１６では、電圧検出回路１１において電池電圧が検出される。ステップＳ１７では、検出された電池電圧が所定電圧以下か否かが判断される。検出された電池電圧が所定電圧以下であると判断されると、ステップＳ１１へ制御が戻り、検出された電池電圧が所定電圧を超えていると判断されると、ステップＳ１６へ制御が戻る。
【００３４】
図８を参照して、上述のステップＳ１３で呼び出される検出処理の第１の例の制御アルゴリズムを説明する。ステップＳ２１では、検出回路２３において、電流が検出される。ステップＳ２２では、検出された電流が基準電流以下か否かが判断される。検出された電流が基準電流以下であると判断されると、この制御アルゴリズムを呼び出したステップＳ１３へ制御が戻り、検出された電流が基準電流を超えていると判断されると、ステップＳ２１へ制御が戻る。
【００３５】
図９を参照して、上述のステップＳ１３で呼び出される検出処理の第２の例の制御アルゴリズムを説明する。ステップＳ２５では、電圧検出回路１１において、二次電池Ｅ１〜Ｅｎの電池電圧が検出される。ステップＳ２６では、検出された電池電圧が基準電圧以上か否かが判断される。検出された電池電圧が基準電圧以上であると判断されると、この制御アルゴリズムを呼び出したステップＳ１３へ制御が戻り、検出された電池電圧が基準電圧未満であると判断されると、ステップＳ２５へ制御が戻る。
【００３６】
図１０を参照して、上述のステップＳ１３で呼び出される検出処理の第３の例の制御アルゴリズムを説明する。ステップＳ２９では、検出回路２５において、パルス電圧が検出される。ステップＳ３０では、検出されたパルス電圧が基準パルス電圧以下か否かが判断される。検出されたパルス電圧が基準パルス電圧以下であると判断されると、この制御アルゴリズムを呼び出したステップＳ１３へ制御が戻り、検出されたパルス電圧が基準パルス電圧を超えていると判断されると、ステップＳ２９へ制御が戻る。
【００３７】
このように、ステップＳ１３で呼び出される検出処理の第１、第２、および第３の例の制御アルゴリズムは、適宜選択されて個別に呼び出されるようにしても良いし、適宜組み合わされて２つまたは３つ並行して呼び出されるようにしても良い。
【００３８】
この発明の第４の実施形態を図１１を参照して説明する。入力電源有無検出回路３４では、端子ＴＭ３およびＴＭ４から入力電源が供給されているか否かが検出される。その検出結果は、入力電源有無検出回路３４から動作制御回路３５へ供給される。動作制御回路３５では、供給された検出結果に応じた信号が電源制御回路３３へ供給される。電源制御回路３３では、供給された信号に応じて、動作させる制御信号か、その動作を停止させる制御信号がスイッチング電源回路１へ供給される。具体的には、入力電源が供給されなかった場合、スイッチング電源回路１のスイッチング動作を完全に停止させるための制御回路である。
【００３９】
また、動作制御回路３５には、電圧検出回路１１で検出される電池電圧が供給され、ｎ個の二次電池Ｅ１〜Ｅｎが全て満充電になったか否かが判断される。満充電になったと判断されると、電源制御回路３３を介してスイッチング電源回路１のスイッチング動作が停止される。
【００４０】
さらに、電圧検出回路１１で検出された電池電圧は、電圧増加量検出回路３１へ供給される。電圧増加量検出回路３１では、Δｔ時間に電池電圧がどの程度増加したかが検出される。二次電池Ｅ１〜Ｅｎの充電中では、Δｔ時間で電池電圧がΔＶずつ増加する。この電池電圧がΔｔ時間でΔＶの増加がなかった場合、二次電池の一部がショートしたか、二次電池の内部抵抗が低い場合である。従って、検出された電池電圧がΔｔ時間でΔＶの増加がなかった場合、充電を続けると安全性に問題が発生するので、充電を停止させる。
【００４１】
そのため、電圧増加量検出回路３１では、供給されたこの電池電圧がΔｔ時間でΔＶの増加が検出されなかった場合、動作停止回路３２へ信号が供給される。動作停止回路３２では、電源制御回路３３へスイッチング電源回路１のスイッチング動作を停止させるための制御信号が供給される。電源制御回路３３では、動作停止回路３２から制御信号が供給されると、スイッチング電源回路１のスイッチング動作を停止させる。
【００４２】
また、図１２に示すように、電圧増加量検出回路３１は、電圧検出回路１１と並列となるように配置しても良い。
【００４３】
このように、二次電池Ｅ１〜Ｅｎの中の電池電圧の低い二次電池から順番に充電される。充電器ＣＧ１〜ＣＧｎには、それぞれ定電圧回路が設けられているので、定電圧の電圧に二次電池の容量が揃う。従って、ｎ個の二次電池Ｅ１〜Ｅｎが４．２Ｖのｎ倍の電池電圧に正確になっているかを判断すれば、満充電か否かを判断することができる。もし、１個でもショートした二次電池が含まれていたり、内部抵抗の低い二次電池が含まれていたりした場合、Δｔ時間でΔＶの増加をしないので、上述したように充電を停止する。
【００４４】
この第４の実施形態の制御アルゴリズムを図１３のフローチャートを参照して説明する。ステップＳ３１では、負荷となる例えば電子機器のセットの接続が検出される。このとき、電流を検出することによって負荷が接続されたか否かを検出するようにしても良いし、メカ的に負荷を検出するようにしても良いし、電源を供給する端子とは異なる制御端子を備えその制御端子を介して負荷を検出するようにしても良い。また、その他の検出方法によって負荷を検出するようにしても良い。
【００４５】
ステップＳ３２では、検出結果から負荷が接続されていると判断されると、ステップＳ３３へ制御が移り、負荷が接続されていないと判断されると、ステップＳ３１へ制御が戻る。ステップＳ３３では、スイッチング電源回路１の動作が開始される。ステップＳ３４では、ｎ個の二次電池Ｅ１〜Ｅｎ毎に充電が開始される。
【００４６】
ステップＳ３５では、上述した図８に示す検出処理の制御アルゴリズムおよび／または図９に示す検出処理の制御アルゴリズムが呼び出される。そして、呼び出された制御アルゴリズムから制御が戻ってくると、ステップＳ３６へ制御が移る。
【００４７】
ステップＳ３６では、スイッチング電源回路１の動作が停止される。ステップＳ３７では、ｎ個の二次電池Ｅ１〜Ｅｎへの充電が停止される。ステップＳ３８では、電圧検出回路１１において電池電圧が検出される。ステップＳ３９では、検出結果からｎ個の二次電池Ｅ１〜Ｅｎへ未だ充電する必要があるか否かが判断される。ｎ個の二次電池Ｅ１〜Ｅｎへ未だ充電する必要があると判断されると、ステップＳ３３へ制御が戻り、ｎ個の二次電池Ｅ１〜Ｅｎへの充電はもう必要ないと判断すると、ステップＳ３７へ制御が戻る。
【００４８】
この第４の実施形態の他の例の制御アルゴリズムを図１４のフローチャートを参照して説明する。ステップＳ４１では、負荷となる例えば電子機器のセットの接続が検出される。このとき、電流を検出することによって負荷が接続されたか否かを検出するようにしても良いし、メカ的に負荷を検出するようにしても良いし、電源を供給する端子とは異なる制御端子を備えその制御端子を介して負荷を検出するようにしても良い。また、その他の検出方法によって負荷を検出するようにしても良い。
【００４９】
ステップＳ４２では、検出結果から負荷が接続されていると判断されると、ステップＳ４３へ制御が移り、負荷が接続されていないと判断されると、ステップＳ４１へ制御が戻る。ステップＳ４３では、スイッチング電源回路の動作が開始される。ステップＳ４４では、ｎ個の二次電池Ｅ１〜Ｅｎ毎に充電が開始される。
【００５０】
ステップＳ４５では、ステップＳ４５では、電圧検出回路１１において、電池電圧のΔｔ時間の増加量が検出される。ステップＳ４６では、検出された電池電圧にΔＶの増加量があると判断されると、ステップＳ４７へ制御が移り、ΔＶの増加量はないと判断されると、ステップＳ４５へ制御が移る。ステップＳ４７では、スイッチング電源回路１の動作が停止される。ステップＳ４８では、ｎ個の二次電池Ｅ１〜Ｅｎへの充電が停止される。そして、この制御アルゴリズムは終了する。
【００５１】
この第４の実施形態の他の例の制御アルゴリズムは、充電中ある時間毎に電池電圧を検出し、電池電圧がΔｔ時間でΔＶの増加がなかった場合、二次電池は不良であると判断し、充電を停止させ、二度と充電させないようにする。
【００５２】
二次電池Ｅ１の内部抵抗が低くなったときおよびショートしたときは、二次電池Ｅ１に供給される充電電流Ｉ１が大きく、二次電池Ｅ２に供給される充電電流Ｉ２はほとんど流れない。このとき、二次電池Ｅ２およびその他の二次電池は充電されず、全体のｎ個の二次電池Ｅ１〜Ｅｎの電池電圧が上がる率が低いので、二次電池Ｅ１の不良が分かる。
【００５３】
参照符号４１で示す負荷抵抗が接続された一例を図１５に示す。この一例では、二次電池Ｅ１と並列になるように負荷抵抗４１が接続されている。
【００５４】
図１６を参照して、この発明の第５の実施形態を説明する。この第５の実施形態では、ｎ個の二次電池の放電時にスイッチング電源を動作させて、ｎ個の二次電池のバランスをとるものである。
【００５５】
直列に接続されているｎ個の二次電池Ｅ１〜Ｅｎと並列になるように、負荷回路５１および抵抗５２が設けられている。放電検出回路５３および電流検出回路５４も抵抗５２と並列になるように設けられている。放電検出回路５３では、放電電流が検出され、その検出された放電電流によってｎ個の二次電池Ｅ１〜Ｅｎが放電しているか否かが判断される。検出結果から二次電池Ｅ１〜Ｅｎが放電していると判断されると、スイッチング電源回路１を動作させるための制御信号がオン・オフ動作制御回路５６からスイッチング電源回路１へ供給される。検出結果から二次電池Ｅ１〜Ｅｎは放電していないと判断されると、スイッチング電源回路１の動作を停止させるための制御信号がオン・オフ制御回路５６からスイッチング電源回路１へ供給される。スイッチング電源回路１では、オン・オフ制御回路５６からの制御信号に応じて、その動作と停止とが制御される。
【００５６】
このように、二次電池Ｅ１〜Ｅｎが放電している期間に、スイッチング電源回路１を動作させ、充電器ＣＧ１〜ＣＧｎによって、二次電池Ｅ１〜Ｅｎの充電を行いながら、それぞれの二次電池Ｅ１〜Ｅｎのバランスをとることができる。上述したように、容量の少ない二次電池に充電電流がより多く供給されるので、放電しながらそれぞれの容量が揃うように、充電を行うことができる。
【００５７】
電流検出回路５４では、負荷電流Ｉｂが検出される。検出された負荷電流Ｉｂは、制御モード切り替え回路５５へ供給される。制御モード切り替え回路５５では、電流検出回路５４からの負荷電流Ｉｂと、電圧検出回路１１からの電池電圧Ｖｂとが供給され、供給された負荷電流Ｉｂまたは電池電圧Ｖｂに基づいて、スイッチング電源回路１の制御モードが切り替えられる。制御モード切り替え回路５５から切り替え信号がスイッチング電源制御回路５７へ供給される。
【００５８】
スイッチング電源回路１と二次電池Ｅｎの−側との間に、抵抗５８が設けられている。電流検出回路５９では、抵抗５８の両端と接続され、電流Ｉｓｗが検出される。この電流Ｉｓｗは、スイッチング電源回路１から出力される定電流制御された電流値である。検出された電流Ｉｓｗは、スイッチング電源制御回路５７へ供給される。
【００５９】
スイッチング電源制御回路５７では、制御モード切り替え回路５５から、例えば負荷電流Ｉｂが供給されると、図１７Ａに示すような特性となるように、スイッチング電源回路１を動作させる制御信号がスイッチング電源回路１へ供給される。また、スイッチング電源制御回路５７では、制御モード切り替え回路５５から、例えば電池電圧Ｖｂが供給されると、図１７Ｂに示すような特性となるように、スイッチング電源回路１を動作させるように、制御信号がスイッチング電源回路１へ供給される。
【００６０】
この図１７Ａおよび図１７Ｂは、図中に点線で示すように、段階ずつに切り替えても良い。また、１個の二次電池毎に電池電圧Ｖｂを検出して電池電圧の差が大きくなったときに、スイッチング電源回路１を動作させるようにしても良い。
【００６１】
負荷電流Ｉｂが基準電流値より大きくなったときに、スイッチング電源回路１を、上述した第１、第２、第３、または第４の実施形態のように動作させるようにしても良い。
【００６２】
図１８を参照して、この第５の実施形態の制御アルゴリズムを説明する。ステップＳ５１では、放電検出回路５３において放電電流が検出される。ステップＳ５２では、検出された放電電流からｎ個の二次電池Ｅ１〜Ｅｎが放電していると判断されると、ステップＳ５３へ制御が移り、ｎ個の二次電池Ｅ１〜Ｅｎは放電していないと判断されると、ステップＳ５１へ制御が戻る。
【００６３】
ステップＳ５３では、スイッチング電源回路１が動作する。ステップＳ５４では、電流検出回路５４において、負荷電流Ｉｂが検出される。
【００６４】
ステップＳ５５では、検出された負荷電流Ｉｂは、所定の電流Ａとなるか否かが判断される。検出された負荷電流Ｉｂが所定の電流Ａとなると判断されると、ステップＳ５６へ制御が移り、検出された負荷電流Ｉｂは所定の電流Ａとはならないと判断されると、ステップＳ５８へ制御が移る。ステップＳ５６では、電流検出回路５９においてａ電流が検出される。ステップＳ５７では、スイッチング電源制御回路５７においてａ電流が定電流として出力されるように、スイッチング電源回路１の制御が切り替えられる。そして、ステップＳ５４へ制御が戻る。
【００６５】
ステップＳ５８では、検出された負荷電流Ｉｂは、所定の電流Ｂとなるか否かが判断される。検出された負荷電流Ｉｂが所定の電流Ｂとなると判断されると、ステップＳ５９へ制御が移り、検出された負荷電流Ｉｂは所定の電流Ｂとはならないと判断されると、ステップＳ６１へ制御が移る。ステップＳ５９では、電流検出回路５９においてｂ電流が検出される。ステップＳ６０では、スイッチング電源制御回路５７においてｂ電流が定電流として出力されるように、スイッチング電源回路１の制御が切り替えられる。そして、ステップＳ５４へ制御が戻る。
【００６６】
ステップＳ６１では、検出された負荷電流Ｉｂは、所定の電流Ｃとなるか否かが判断される。検出された負荷電流Ｉｂが所定の電流Ｃとなると判断されると、ステップＳ６２へ制御が移り、検出された負荷電流Ｉｂは所定の電流Ｃとはならないと判断されると、ステップＳ５４へ制御が戻る。ステップＳ６２では、電流検出回路５９においてｃ電流が検出される。ステップＳ６３では、スイッチング電源制御回路５７においてｃ電流が定電流として出力されるように、スイッチング電源回路１の制御が切り替えられる。そして、ステップＳ５４へ制御が戻る。
【００６７】
この実施形態では、所定の電流Ａと、所定の電流Ｂと、所定の電流Ｃとの関係は、
所定の電流Ａ　＞　所定の電流Ｂ　＞　所定の電流Ｃ
となる。
【００６８】
このように、放電検出回路５３において、検出される放電電流によってスイッチング電源回路１の定電流制御の大きさを切り替えることができる。つまり、二次電池からの放電電流が大きいと判断されると、スイッチング電源回路１から出力する定電流を大きくするように制御がなされる。これによって、スイッチング電源回路１からの出力が、電池電圧の低い電圧により多く供給される、すなわち充電されるので、ｎ個の二次電池Ｅ１〜Ｅｎの容量を短時間で揃えることができる。
【００６９】
この第５の実施形態では、放電時であっても、容量の少ない二次電池に、より多くの充電電流が流れるので、複数の二次電池の容量を短時間で揃えることができる。
【００７０】
この発明は、上述したこの発明の一実施形態等に限定されるものでは無く、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
【００７１】
【発明の効果】
この発明に依れば、充電時には、複数の二次電池の容量がそれぞれ異なっていてバランスが崩れていても、容量の少ない二次電池に、より多くの充電電流が流れるので、全ての二次電池のバランスをとり、短時間で満充電とすることができる。
【００７２】
この発明に依れば、放電時には、複数の二次電池の容量がそれぞれ異なっていてバランスが崩れていても、容量の少ない二次電池に、より多くの充電電流が流れるので、短時間で全ての二次電池のバランスをとることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態の構成を説明するためのブロック図である。
【図２】この発明の第１の実施形態の変形例を説明するためのブロック図である。
【図３】この発明の第２の実施形態の構成を説明するためのブロック図である。
【図４】この発明の第２の実施形態の制御アルゴリズムを説明するためのフローチャートである。
【図５】この発明の第３の実施形態の構成を説明するためのブロック図である。
【図６】この発明を説明するための二次電池の充電特性を示す特性図である。
【図７】この発明の第３の実施形態の制御アルゴリズムを説明するためのフローチャートである。
【図８】この発明の検出動作の制御アルゴリズムを説明するためのフローチャートである。
【図９】この発明の検出動作の制御アルゴリズムを説明するためのフローチャートである。
【図１０】この発明の検出動作の制御アルゴリズムを説明するためのフローチャートである。
【図１１】この発明の第４の実施形態の構成を説明するためのブロック図である。
【図１２】この発明の第４の実施形態の変形例を説明するためのブロック図である。
【図１３】この発明の第４の実施形態の制御アルゴリズムを説明するためのフローチャートである。
【図１４】この発明の第４の実施形態の他の例の制御アルゴリズムを説明するためのフローチャートである。
【図１５】この発明の負荷検出を説明するためのブロック図である。
【図１６】この発明の第５の実施形態の構成を説明するためのブロック図である。
【図１７】この発明の第５の実施形態における制御モードを説明するための特性図である。
【図１８】この発明の第５の実施形態の制御アルゴリズムを説明するためのフローチャートである。
【図１９】従来の二次電池の充電方法を説明するためのブロック図である。
【符号の説明】
１・・・スイッチング電源回路、Ｔ・・・トランス、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３・・・巻き線、Ｄ１、Ｄ２・・・ダイオード、Ｃ１、Ｃ２・・・コンデンサ、ＣＧ０、ＣＧ１、ＣＧ２・・・充電器、Ｅ０・・・入力電源、Ｅ１、Ｅ２・・・二次電池、ＴＭ１、ＴＭ２・・・端子

Claims (16)

1. 直列に接続された複数の二次電池の容量を制御する二次電池制御装置において、
   直列に接続された複数の二次電池を充電するために上記複数の二次電池毎に設けられた充電器と、
   上記複数の二次電池の電池電圧または上記複数の二次電池のそれぞれの電池電圧を検出する検出手段と、
   上記充電器に電力を供給するスイッチング電源手段とを有し、
   上記検出された電池電圧に基づいて上記複数の二次電池の充電が必要と判断した場合、上記スイッチング電源手段を動作させ、上記充電器によって上記複数の二次電池を充電するようにしたことを特徴とする二次電池制御装置。
2. 上記複数の二次電池の充電時に、上記複数の二次電池の電池電圧が基準電圧以上と判断した場合、上記充電器の動作を停止させた後、上記スイッチング電源手段の動作を停止させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の二次電池制御装置。
3. 上記スイッチング電源手段には、電流検出手段が設けられ、
   上記電流検出手段で検出された電流が基準電流以下となるときに、上記複数の二次電池が満充電であると判断した場合、上記スイッチング電源手段の動作を停止させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の二次電池制御装置。
4. 上記電流検出手段で検出された電流と、上記検出手段で検出された電池電圧とに基づいて上記スイッチング電源手段の制御モードを切り替えるようにしたことを特徴とする請求項３に記載の二次電池制御装置。
5. さらに、負荷に流れる負荷電流を検出する負荷電流検出手段を有し、
   上記電流検出手段で検出された電流と、上記負荷電流検出手段で検出された負荷電流とに基づいて上記スイッチング電源手段の制御モードを切り替えるようにしたことを特徴とする請求項３に記載の二次電池制御装置。
6. 上記スイッチング電源手段には、電圧検出手段を有し、
   上記電圧検出手段で検出されたパルス電圧から上記複数の二次電池が満充電であると判断した場合、上記スイッチング電源手段の動作を停止させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の二次電池制御装置。
7. さらに、所定間隔で上記検出手段で検出された電池電圧の増加量を検出する電圧増加量検出手段を有し、
   上記所定間隔で上記検出された電池電圧の増加量がない場合、上記スイッチング電源手段の動作を停止させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の二次電池制御装置。
8. さらに、入力電源の有無を検出する入力電源検出手段を有し、
   上記入力電源があると判断されると、上記スイッチング電源手段の動作を可能とさせ、
   上記入力電源がないと判断されると、スイッチング電源手段の動作を停止させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の二次電池制御装置。
9. 直列に接続された複数の二次電池の容量を制御する二次電池制御方法において、
   直列に接続された複数の二次電池を充電するために上記複数の二次電池毎に設けられた充電器と、
   上記複数の二次電池の電池電圧または上記複数の二次電池のそれぞれの電池電圧を検出する検出手段と、
   上記充電器に電力を供給するスイッチング電源手段とを有する二次電池制御装置であって、
   上記検出された電池電圧に基づいて上記複数の二次電池の充電が必要と判断した場合、上記スイッチング電源手段を動作させ、上記充電器によって上記複数の二次電池を充電するようにしたことを特徴とする二次電池制御方法。
10. 上記複数の二次電池の充電時に、上記複数の二次電池の電池電圧が基準電圧以上と判断した場合、上記充電器の動作を停止させた後、上記スイッチング電源手段の動作を停止させるようにしたことを特徴とする請求項９に記載の二次電池制御方法。
11. 上記スイッチング電源手段には、電流検出手段が設けられ、
    上記電流検出手段で検出された電流が基準電流以下となるときに、上記複数の二次電池が満充電であると判断した場合、上記スイッチング電源手段の動作を停止させるようにしたことを特徴とする請求項９に記載の二次電池制御方法。
12. 上記電流検出手段で検出された電流と、上記検出手段で検出された電池電圧とに基づいて上記スイッチング電源手段の制御モードを切り替えるようにしたことを特徴とする請求項１１に記載の二次電池制御方法。
13. さらに、負荷に流れる負荷電流を検出する負荷電流検出手段を有し、
    上記電流検出手段で検出された電流と、上記負荷電流検出手段で検出された負荷電流とに基づいて上記スイッチング電源手段の制御モードを切り替えるようにしたことを特徴とする請求項１１に記載の二次電池制御方法。
14. 上記スイッチング電源手段には、電圧検出手段を有し、
    上記電圧検出手段で検出されたパルス電圧から上記複数の二次電池が満充電であると判断した場合、上記スイッチング電源手段の動作を停止させるようにしたことを特徴とする請求項９に記載の二次電池制御方法。
15. さらに、所定間隔で上記検出手段で検出された電池電圧の増加量を検出する電圧増加量検出手段を有し、
    上記所定間隔で上記検出された電池電圧の増加量がない場合、上記スイッチング電源手段の動作を停止させるようにしたことを特徴とする請求項９に記載の二次電池制御方法。
16. さらに、入力電源の有無を検出する入力電源検出手段を有し、
    上記入力電源があると判断されると、上記スイッチング電源手段の動作を可能とさせ、
    上記入力電源がないと判断されると、スイッチング電源手段の動作を停止させるようにしたことを特徴とする請求項９に記載の二次電池制御方法。

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