JP2004282960A - 容量バラツキ抑制回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数のブロックのうちで、電流値が一番高いブロック(2a〜2c)の消費電流に他のブロック(2d)の電流値を合わせるように計算された回路又は素子を、上記電流値が一番高いブロック(2a〜2c)以外のブロック(2d)の正負極間に挿入した。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、組電池を構成する電池の電圧を検出するために用いる検出線に電流が流れることにより、この検出線を境として前記組電池が複数のブロックに分かれた場合に、この分かれたブロック間で消費電流の差が生じるために発生するブロックの容量のバラツキを抑制する発明に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、リチウムイオン電池のように、直列に接続した複数の電池から構成される組電池において、任意電池の電圧を検出する場合には、検出線に流れる電流により検出線を境に上位ブロックと下位ブロックとの間で消費電流の差が生じ、容量のバラツキが発生する。即ち、図7に示すように、制御基板101に電圧検出回路3及びCPU(Central Processing Unit)4を取り付け、組電池2を構成する電池2dの電圧を検出する場合には、検出線7cに流れる電流(I2−I1)により検出線7cを境に上位ブロックである電池2dには電流I1が流れ、下位ブロックである電池2a,2b,2cから成る電池群2Aには電流I2が流れる。このように、上位ブロックと下位ブロックとの間で消費電流の差が生じ、電池の電圧にバラツキが発生する。尚、ここでは、電源線6は検出線も兼ねている。
【0003】
このようなバラツキが発生すると、電池の実力容量に対して使用できる容量が減少するため、発生したバラツキを補正するために、容量の高い電池(セル)、若しくはブロックを個別に放電させる必要があった。そのため、従来から、電池の電圧にバラツキが生じた場合には、このバラツキを検出して能動的にバラツキを抑えるようにしていた(例えば、特許文献1を参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開平6−253463号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来から提案されている容量のバランスを取るための技術は、電池の細かな制御が必要であり、複雑な構成となっていた。
【0006】
本発明は上述した事情を鑑みてなされたものであり、電池の電圧のバラツキ自体を抑制することにより、バラツキが生じた後に能動的にバラツキを抑える制御をするまでもない発明を提案することを目的としたものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するため、請求項1に係る発明は、組電池を構成する電池の電圧を検出するために用いる検出線に電流が流れることにより、この検出線を境として前記組電池が複数のブロックに分かれた場合に、前記分かれたブロック間で消費電流の差が生じるために発生するブロックの容量のバラツキを抑制する容量バラツキ抑制回路であって、前記複数のブロックのうちで、電流値が一番高いブロックの消費電流に他のブロックの電流値を合わせるように計算された回路又は素子であると共に、前記電流値が一番高いブロック以外のブロックの正負極間に挿入されていることを特徴とする容量バラツキ抑制回路である。
【0008】
請求項2に係る発明は、前記容量バラツキ抑制回路は、定電流ダイオード、定電流回路、又は、抵抗であることを特徴とする請求項1に記載の容量バラツキ抑制回路である。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、図1及び図2を用いて、本発明の一実施形態を説明する。
【0010】
図1は、図7におけるI2>I1のときに本発明を適用した実施形態を示しており、本発明の一実施形態に係る容量バラツキ抑制回路11を含んだ制御基板1及び組電池(パックバッテリ)2の構成図である。図2は、図7におけるI2<I1のときに本発明を適用した実施形態を示しており、同じく容量バラツキ抑制回路11’を含んだ制御基板1及び組電池2の構成図である。
【0011】
図1に示す制御基板1は、組電池2の充・放電制御と容量(残量)管理を行うために使用する基板である。制御基板1には、組電池2の電圧を検出するための電圧検出回路3と、検出結果を受けて次の処理に反映した命令を出すためのCPU4と、本実施形態の特徴部分である容量バラツキ抑制回路11が取り付けられている。また、この制御基板1はグランドGに接続されている。
【0012】
一方、組電池2は、本実施形態では、4つの電池2a,2b,2c,2dを直列接続して構成されている。組電池2の負極はグランドGに接続されており、組電池2の正極は、電源線を兼ねている検出線7dを介して容量バラツキ抑制回路11に接続されている。
【0013】
また、電池2cと電池2dの間には、電圧検出端子cdが設けられており、ここから検出線7cが電圧検出回路3に延出されている。検出線7dと検出線7cが組になって、電池2dの電圧、若しくは電池2a,2b,2c(電池群2A)の総電圧を検出することができる。
【0014】
更に、容量バラツキ制御回路11は、図7における電流値が低い電池2dの消費電流を、電流値が高い電池群2Aの電流値(I2)に合わせるように計算された回路又は素子であり、制御基板1上で電池2dの正負極間に挿入されている。
換言すると、上記ブロック(電池2d、電池群2A)のうちで、電流値が一番高いブロック(電池群2A)の消費電流に他のブロック(電池2d)の電流値を合わせるように計算された回路又は素子であると共に、電流値が一番高いブロック(電池群2A)以外のブロック(電池2d)の正負極間に容量バラツキ抑制回路11を挿入している。
【0015】
本実施形態では、初めから、ある程度のバラツキが分かっているため、それに合わせて容量バラツキ抑制回路11を所定位置に挿入しておけば、電圧のバラツキ自体を抑制することができ、バラツキが生じた後に能動的にバラツキを抑える制御をするまでもない。
【0016】
以上説明したように本実施形態によれば、上記所定位置に容量バラツキ抑制回路11を取り付けることで、組電池2を構成する全ての電池2a,2b,2c,2dを流れる電流が、電流値の大きい方のI2に合わせて等しく流れるため、各電池の容量のバラツキを抑制することができる。
【0017】
尚、図7において、I1>I2の場合は、電流値が大きい方のI1に合わせて電流を流す必要がある。そのため、図2に示すように、電池群2Aの消費電流を電池2dの消費電流と合わせるように計算された容量バラツキ抑制回路11’は、制御基板1’上で電池群2Aの正負極間に挿入される。この場合の電源線6は、検出線と兼ねていない。
【0018】
【実施例】
次に、上記実施形態を具体的に示した実施例について説明する。
【0019】
〔第1の実施例〕
以下、図3及び図4を用いて、本発明に係る第1の実施例を説明する。
【0020】
第1の実施例では、検出線の負荷が定電流負荷の場合を示している。図3は、本実施例の容量バラツキ抑制回路12を取り付けていない状態を示した図である。図4は、本実施例の容量バラツキ抑制回路12を取り付けた状態を示した図である。尚、上記実施形態と同一の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【0021】
図3に示すように、電圧検出回路3及びCPU4は、制御基板21に取り付けられている。また、本実施例では、4つ全ての電池2a,2b,2c,2dの電圧を検出するために、4つの検出線7a,7b,7c,7dが取り付けられている。即ち、電池2aと電池2bの間には、電圧検出端子abが設けられており、ここから検出線7aが電圧検出回路3に延出されている。電池2bと電池2cの間には、電圧検出端子bcが設けられており、ここから検出線7bが電圧検出回路3に延出されている。電池2cと電池2dの間には、電圧検出端子cdが設けられており、ここから検出線7cが電圧検出回路3に延出されている。また、電池2dの正極側から電源線を兼ねた検出線7dが電圧検出回路3に延出されている。これにより、グランドGと検出線7aが組になって電池2aの電圧を検出し、検出線7aと検出線7bが組になって電池2bの電圧を検出し、検出線7bと検出線7cが組になって電池2cの電圧を検出し、検出線7cと検出線7dが組になって電池2dの電圧を検出することができる。
【0022】
また、この実施例では、上記の如く、各検出線7a,7b,7c,7dの負荷が定電流負荷(I)の場合を示しており、容量バラツキ抑制回路12を取り付ける前においては、組電池2の各電池では、電池2aで4I(Iの4倍)、電池2bで3I(Iの3倍)、電池2cで2I(Iの2倍)、電池2dでIの電流が流れている。
【0023】
上記のような構成において本実施例では、図4に示すように、電池2b、2c、2dの消費電流を電池2aの消費電流と合わせるように計算された容量バラツキ抑制回路12を、制御基板21に取り付ける。この容量バラツキ抑制回路21は、例えば、3つの定電流ダイオード12b、12c、12dによって構成されている。このうち、定電流ダイオード12bは電池2bの正負極間に挿入され、定電流ダイオード12cは電池2cの正負極間に挿入され、定電流ダイオード12dは電池2dの正負極間に挿入されている。尚、定電流ダイオードの代わりに、定電流回路を取り付けてもよい。
【0024】
以上説明したように本実施例によれば、上記所定位置に容量バラツキ抑制回路12を取り付けることで、組電池2を構成する全ての電池2a,2b,2c,2dを流れる電流が、電流値の一番大きい4Iに合わせて等しく流れるため、各電池の容量のバラツキを抑制することができる。
【0025】
〔第2の実施例〕
以下、図5及び図6を用いて、本発明に係る第2の実施例を説明する。
【0026】
第2の実施例では、検出線の負荷が定抵抗負荷の場合を示している。図5は、本実施例の容量バラツキ抑制回路13を取り付けていない状態を示した図である。図6は、本実施例の容量バラツキ抑制回路13を取り付けた状態を示した図である。尚、上記実施形態及び実施例と同一の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【0027】
図5に示すように、電圧検出回路3’及びCPU4は、制御基板31に取り付けられている。本実施例の電圧検出回路3’は、差動増幅回路5と、同じ抵抗値Rの4つの分圧抵抗6a,6b,6c,6dによって構成されている。また、各抵抗は、何れもグランドGに接続されている。そして、差動増幅回路5は、各分圧抵抗を用いて検出した分圧値から各電池の電圧を検出することができる。
【0028】
また、組電池2を構成する4つの電池2a,2b,2c,2dの電圧は、それぞれV、2V(Vの2倍)、3V(Vの3倍)、4V(Vの4倍)である。また、容量バラツキ抑制回路13を取り付ける前においては、4つの電池2a,2b,2c,2dの電流が、それぞれ、10I(Iの10倍)、9I(Iの9倍)、7I(Iの7倍)、4I(Iの4倍)であり、4つの検出線7a,7b,7c,7dを流れる電流が、それぞれ、I、2I(Iの2倍)、3I(Iの3倍)、4I(Iの4倍)である。
【0029】
上記のような構成において本実施例では、図6に示すように、電池2b、2c、2dの消費電流を電池2aの消費電流と合わせるように計算された容量バラツキ抑制回路13を、制御基板31に取り付ける。この容量バラツキ抑制回路31は、例えば、3つの抵抗13b,13c,13dによって構成されている。このうち、抵抗13bは、抵抗値Rの抵抗であり、電池2bの正負極間に挿入されている。抵抗13cは、抵抗値R/3の抵抗であり、電池2cの正負極間に挿入されている。また、抵抗13dは、抵抗値R/6の抵抗であり、電池2dの正負極間に挿入されている。
【0030】
以上説明したように本実施例によれば、上記所定位置に容量バラツキ抑制回路13を取り付けることで、組電池2を構成する全ての電池2a,2b,2c,2dを流れる電流が、電流値の一番大きい10Iに合わせて等しく流れるため、各電池の容量のバラツキを抑制することができる。
【0031】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、上記所定位置に容量バラツキ抑制回路を取り付けることで、組電池を構成する全ての電池を流れる電流が、電流値の一番大きい電流値に合わせて等しく流れるため、各電池の容量のバラツキを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る容量バラツキ抑制回路11を含んだ制御基板1及び組電池(パックバッテリ)2の構成図。
【図2】本発明の一実施形態に係る容量バラツキ抑制回路11’を含んだ制御基板1及び組電池2の構成図である。
【図3】第1の実施例の容量バラツキ抑制回路12を取り付けていない状態を示した図。
【図4】第1の実施例の容量バラツキ抑制回路12を取り付けた状態を示した図。
【図5】第2の実施例の容量バラツキ抑制回路13を取り付けていない状態を示した図。
【図6】第2の本実施例の容量バラツキ抑制回路13を取り付けた状態を示した図。
【図7】容量バラツキ抑制回路11を含んでいない制御基板1及び組電池(パックバッテリ)2の構成図。
【符号の説明】
1 制御基板
2 組電池
2a,2b,2c,2d 電池
2A 電池群
3 電圧検出回路
3’ 電圧検出回路
4 CPU
5 差動増幅回路
6 電源線
7a,7b,7c,7d 検出線
8a,8b,8c,8d 抵抗
11 容量バラツキ抑制回路
11’ 容量バラツキ抑制回路
12 容量バラツキ抑制回路
12b,12c,12d 定電流素子
13 容量バラツキ抑制回路
13b,13c,13d 抵抗
Claims (2)
- 組電池を構成する電池の電圧を検出するために用いる検出線に電流が流れることにより、この検出線を境として前記組電池が複数のブロックに分かれた場合に、前記分かれたブロック間で消費電流の差が生じるために発生するブロックの容量のバラツキを抑制する容量バラツキ抑制回路であって、
前記複数のブロックのうちで、電流値が一番高いブロックの消費電流に他のブロックの電流値を合わせるように計算された回路又は素子であると共に、前記電流値が一番高いブロック以外のブロックの正負極間に挿入されていることを特徴とする容量バラツキ抑制回路。 - 前記容量バラツキ抑制回路は、定電流ダイオード、定電流回路、又は、抵抗であることを特徴とする請求項1に記載の容量バラツキ抑制回路。
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