JP2009153233A - Stored power amount equalizer for battery packs - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、組電池を充電する蓄積電力量均等化装置に関する。 The present invention relates to an accumulated power amount equalizing apparatus for charging an assembled battery.
近年、複数の単電池を直列に接続した組電池が様々な分野で用いられている。このような組電池は、寿命の観点から、単電池それぞれの電圧のばらつきが問題となる。また、それぞれの単電池に対して、過充電しないように、適切な処理を施すことが重要視されている。 In recent years, assembled batteries in which a plurality of single cells are connected in series have been used in various fields. In such an assembled battery, there is a problem of variations in voltage of each single cell from the viewpoint of life. Further, it is important to perform appropriate processing so that each unit cell is not overcharged.
従来の装置は、組電池とは別に予備2次電池を設け、組電池を構成する各単電池の端子間電圧を検知して、端子間電圧が低い単電池にのみ予備2次電池を端子間電圧が所定の水準になるまで電流制限手段を介して選択並列接続して、端子間電圧の低い単電池に予備2次電池により充電することで蓄積電力量均等化することを特徴としている。(例えば特許文献1参照)。
しかしながら、特許文献1に記載された装置は、組電池とは別に予備2次電池を用いて、組電池を構成する各単電池の端子間電圧を調整するため、この予備2次電池の端子間電圧や温度状態を監視して安全に運用する必要があり、回路は複雑化する問題があった。 However, the apparatus described in Patent Document 1 uses a spare secondary battery separately from the battery pack to adjust the voltage between the terminals of each unit cell constituting the battery pack. It is necessary to monitor the voltage and temperature state for safe operation, and there is a problem that the circuit becomes complicated.
そこで、本発明の目的は、組電池を構成する各単電池を効率よく充電することである。 Therefore, an object of the present invention is to efficiently charge each single battery constituting the assembled battery.
上記課題を解決するために、組電池を構成する各単電池を充電するため、電流制限抵抗とツェナーダイオードを並列に接続してから検出線を引き出した電圧検出線を備え、電圧検出線から各単電池の端子間電圧を検出するとともに、蓄積電力量の少ない単電池はこの電圧検出線から充電する。 In order to solve the above-mentioned problem, in order to charge each unit cell constituting the assembled battery, a current detection resistor and a Zener diode are connected in parallel, and then a detection line is provided and a voltage detection line is provided. While detecting the voltage between the terminals of the unit cell, the unit cell with a small amount of stored power is charged from this voltage detection line.
本発明の実施形態に係る蓄積電力量均等化装置は、単電池を複数個直列接続した組電池を用いた蓄電装置において、各単電池の端子間に電流制限手段とツェナーダイオードを並列に接続してから検出線を引き出した電圧検出線を備え、各単電池の端子間電圧を電圧検出線から検出するとともに、蓄積電力量の少ない単電池は電圧検出線から充電する。 In a power storage device using an assembled battery in which a plurality of cells are connected in series, a stored power amount equalizing device according to an embodiment of the present invention connects a current limiting means and a Zener diode in parallel between the terminals of each cell. In addition, a voltage detection line from which the detection line is drawn is provided, and the voltage between the terminals of each single battery is detected from the voltage detection line, and the single battery with a small amount of stored power is charged from the voltage detection line.
また、本発明の実施形態に係る蓄積電力量均等化装置は、単電池を複数個直列接続した組電池を用いた蓄電装置において、各単電池の端子間に電流制限手段とダイオードを並列に接続してから検出線を引き出した電圧検出線と、各単電池の端子間からダイオードとロータリースイッチを介して接続される充電線を備え、各単電池の端子間電圧を電圧検出線から検出するとともに、蓄積電力量の少ない単電池は電圧検出線と充電線から充電する。 Further, the stored power amount equalizing apparatus according to the embodiment of the present invention is a power storage device using an assembled battery in which a plurality of cells are connected in series, and a current limiting means and a diode are connected in parallel between the terminals of each cell. And a charging line connected between the terminals of each unit cell via a diode and a rotary switch, and detects the voltage between the terminals of each unit cell from the voltage detection line. A cell with a small amount of stored power is charged from the voltage detection line and the charging line.
本発明の実施形態に係る蓄積電力量均等化装置は、電圧検出線を介した短絡事故時に対して短絡電流を制限して各単電池を過電流から保護するとともに、外部電源等を用いて電圧検出線から容量の少ない単電池を短時間で充電することができる。また、組電池の各単電池間にて蓄積電力量のばらつきが生じたときに蓄積電力量の少ない電池を簡単に充電して蓄積電力量を均等化することができる。 The stored power amount equalizing apparatus according to the embodiment of the present invention protects each single cell from overcurrent by limiting the short-circuit current in the event of a short-circuit accident through the voltage detection line, and using an external power source or the like A single battery having a small capacity can be charged from the detection line in a short time. In addition, when there is a variation in the amount of stored electric power among the individual cells of the assembled battery, it is possible to easily charge a battery with a small amount of stored power and equalize the stored power.
本発明の第1の実施例について図1を用いて説明する。図1において、蓄積電力量均等化装置は、単電池1、組電池2、電流制限手段3、ツェナーダイオード4、電圧検出線5、電圧検出端子6、正電極7、負電極8を有する。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1, the stored power amount equalizing apparatus includes a single battery 1, a battery pack 2, a current limiting unit 3, a Zener diode 4, a
破線で囲まれた部分は、単電池1を複数個(ここでは4個)直列に接続してなる組電池2である。電圧検出線5は、各単電池2の端子間電圧を検出することを目的に、単電池1の端子間と、単電池1と正電極7の間もしくは単電池1と負電力8の間に接続される。電圧検出線5の出力側は電圧検出端子6と接続され、簡単に外部装置へ電圧情報を出力できる構造となっている。
A portion surrounded by a broken line is an assembled battery 2 formed by connecting a plurality of (in this case, four) unit cells 1 in series. The
電圧検出端子6の外部に接続される電圧検出装置の故障、外部装置への接続ミスや電圧計測時のプローブ接触といった人為的ミスにより、電圧検出端子6の外部は電圧検出線5を介して単電池1を短絡させる可能性がある。したがって、電流制限手段3を電圧検出線4の単電池1側に接続することで、電圧検出線5を介した単電池1の短絡で単電池1および電圧検出線5に過大な電流が流れることを防ぐことができる。
The outside of the
しかし、この電圧検出線5を用いて蓄積電力量の少ない電池1を充電しようとすると、電流制限手段3が短絡電流を制限したのと同様に充電電流も制限してしまい微小な充電電流しか単電池1に流すことができない。
However, if it is attempted to charge the battery 1 with a small amount of stored power using the
そこで、電流制限手段3と並列にツェナーダイオード4を接続して電圧検出線5を介して単電池1を充電する。ツェナーダイオード4の動作電圧レベルを単電池1の満充電レベルより大きい電圧値とすれば、電圧検出線1を介する単電池1の短絡を防止しつつ、単電池1とツェナーダイオード4の和以上の電圧を外部から印加することで単電池1を電圧検出線5から充電できる。
Therefore, the zener diode 4 is connected in parallel with the current limiting means 3 and the unit cell 1 is charged via the
単電池1を充電する場合を例にして、具体的に説明する。具体的には、充電対象の単電池1の正電極7側に接続された電圧検出線5が接続されている電圧検出端子6に外部機器である充電器のプラス電極を接続し、また、負電極8側に接続された電圧検出線5が接続されている電圧検出端子6に外部機器である充電器のマイナス電極を接続する。
The case where the unit cell 1 is charged will be specifically described as an example. Specifically, the positive electrode of the charger, which is an external device, is connected to the
充電器のプラス電極とマイナス電極の電圧検出端子6または負電極8への接続の切換は、それぞれの単電池1の端子間電圧に応じて、外部機器によって電気的または機械的に切換タイミングおよび充電器で充電する電圧も制御されている。
The switching of the connection between the positive electrode and the negative electrode of the charger to the
外部機器としての充電器が充電電圧を単電池1に印加したとき、正電極7側のツェナーダイオード4は順バイアスにて電流を導通するので並列に接続する電流制限手段3で電流制限を受けることなく充電電流を流し、負電極8側のツェナーダイオード4は逆バイアスとなり、並列に接続された電流制限手段3により充電電流は制限を受ける。
When a charger as an external device applies a charging voltage to the unit cell 1, the Zener diode 4 on the
ここで、負電極8側のツェナーダイオード4に動作電圧レベル以上の電圧が生じるとツェナーダイオード4は導通状態に変化して充電電流が流れるようになる。ツェナーダイオード4の動作電圧レベルを単電池1の満充電レベルより大きい電圧値としているため、単電池1が満充電状態で電圧検出線5を介して短絡しても、逆バイアス状態となるツェナーダイオード4は導通せず、電流制限手段3が働くので短絡電流は制限される。
Here, when a voltage equal to or higher than the operating voltage level is generated in the Zener diode 4 on the
これにより、蓄積電力量の少ない単電池1について、電圧検出線5を介して外部機器としての充電器で充電することができ、それぞれの単電池1について簡単に蓄積電力量の均等化を図ることができる。
As a result, the unit cells 1 with a small amount of stored power can be charged by the charger as an external device via the
ここで、図1に示すような並列に接続されたツェナーダイオード4と電流制限手段3との組み合わせた回路のうち、回路Iと回路IVを取り除いて、回路IIと回路IIIを残した場合であっても同様の効果が得られる。 Here, the circuit I and the circuit IV are removed from the combined circuit of the zener diode 4 and the current limiting means 3 connected in parallel as shown in FIG. 1, and the circuit II and the circuit III are left. However, the same effect can be obtained.
本発明の第2の実施例について図2を用いて説明する。図2において、蓄積電力量均等化装置は、図1に示す第1の実施例の蓄積電力量均等化装置について、電流制限手段3と並列に接続されたツェナーダイオード4をダイオード9に置き換え、さらに、単電池1と単電池1の端子間からダイオード10を順方向に接続し、さらに、充電線11、ロータリースイッチ12、充電端子13を有している。その他は、図1と同じである。
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the stored power amount equalizing apparatus replaces the Zener diode 4 connected in parallel with the current limiting means 3 with a
ダイオード9は図1のツェナーダイオード4から変更して接続する。電流は、電圧検出端子6から組電池2へ流れる。
The
ロータリースイッチ12の入力側は充電線11とダイオード10を介して単電池1の端子間に接続する。ロータリースイッチ12の出力側は充電端子13と接続し、この充電端子13は間違って正電極7や負電極8、また電圧検出端子6と短絡させることの無いよう十分な間隔を持って配置する。
The input side of the rotary switch 12 is connected between the terminals of the unit cell 1 via the charging line 11 and the
単電池1の充電は、充電対象単電池1の正電極7側に接続された電圧検出線5が接続されている電圧検出端子6に外部機器である充電器のプラス電極を接続し、充電器のマイナス電極は充電端子13に接続して、充電器のマイナス端子と充電対象単電池1の負極端子がつながるようロータリースイッチ12を切替える。
The battery 1 is charged by connecting a positive electrode of a charger, which is an external device, to the
この状態で充電器から充電することで、電圧検出線5および充電線11には順バイアスのダイオードしかなく、蓄電電力量の小さな充電対象単電池を大きな電流で充電することが可能となる。
By charging from the charger in this state, the
正電極7もしくは負電極8に接した単電池1は正電極7もしくは負電極8を充電線として使用する。電圧検出線5や電圧検出端子6で短絡した場合は、電流制限手段3で短絡電流は制限される。また充電線11やロータリースイッチ12で短絡した場合は、ダイオード9が逆バイアスとなるので短絡電流は流れない。ロータリースイッチ12の入力端子は単電池1の電極に接続されないオープン端子を用意し、充電しない場合はロータリースイッチ12をオープン端子に接続しておくと、充電端子13は短絡状態にならず安全性が向上する。
The unit cell 1 in contact with the
上記説明したように、蓄積電力量の少ない単電池1を電圧検出線5から充電することができ、簡単に蓄積電力量の均等化を図ることができる。
As described above, the unit cell 1 with a small amount of stored power can be charged from the
なお、本願発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, the embodiments may be appropriately combined as much as possible, and in that case, the combined effect can be obtained. Further, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and the effect described in the column of the effect of the invention Can be obtained as an invention.
1…単電池、2…組電池、3…電流制限手段、4…ツェナーダイオード、5…電圧検出線、6…電圧検出端子、7…正電極、8…負電極、9…ダイオード、10…ダイオード、11…充電線、12…ロータリースイッチ、13…充電端子。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Single cell, 2 ... Assembly battery, 3 ... Current limiting means, 4 ... Zener diode, 5 ... Voltage detection line, 6 ... Voltage detection terminal, 7 ... Positive electrode, 8 ... Negative electrode, 9 ... Diode, 10 ... Diode , 11 ... charging line, 12 ... rotary switch, 13 ... charging terminal.
Claims (2)
各単電池の端子間に電流制限手段とツェナーダイオードを並列に接続してから検出線を引き出した電圧検出線を備え、
各単電池の端子間電圧を電圧検出線から検出するとともに、蓄積電力量の少ない単電池は電圧検出線から充電することを特徴とする組電池の蓄積電力量均等化装置。 In a power storage device using an assembled battery in which a plurality of cells are connected in series,
Provided with a voltage detection line in which the detection line is drawn out after connecting the current limiting means and the Zener diode in parallel between the terminals of each unit cell,
An apparatus for equalizing stored electric energy of an assembled battery, wherein a voltage between terminals of each single battery is detected from a voltage detection line, and a single battery having a small amount of stored electric power is charged from the voltage detection line.
各単電池の端子間に電流制限手段とダイオードを並列に接続してから検出線を引き出した電圧検出線と、各単電池の端子間からダイオードとロータリースイッチを介して接続される充電線を備え、
各単電池の端子間電圧を電圧検出線から検出するとともに、蓄積電力量の少ない単電池は電圧検出線と充電線から充電することを特徴とする組電池の蓄積電力量均等化装置。 In a power storage device using an assembled battery in which a plurality of cells are connected in series,
A voltage detection line in which a detection line is pulled out after connecting a current limiting means and a diode in parallel between the terminals of each unit cell, and a charging line connected between the terminals of each unit cell via a diode and a rotary switch ,
An apparatus for equalizing stored electric energy of an assembled battery, wherein a voltage between terminals of each single battery is detected from a voltage detection line, and a single battery having a small amount of stored electric power is charged from the voltage detection line and a charging line.
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