JP2010088210A - Method of controlling charge of hybrid battery - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To detect the normal operation of a main apparatus while switching the charge of battery units quickly. <P>SOLUTION: A method of controlling the charge includes: a switching request process, in which, when a hybrid battery 10 switches charging the battery units 11, charging the stop-side battery unit 11 being charged is stopped and a switching request signal is outputted to the main apparatus 20; a charge stopping process, in which the main apparatus 20 stops the output of charging electric power by the switching request signal; a switching process, in which, in a state that the main apparatus 20 stops the charging electric power, the hybrid battery 10 resumes the charging the stop-side battery unit 11 temporarily, checks the stop of the charging electric power of the main apparatus 20 with a charging current of the stop-side battery unit 11, and outputs a charge resumption signal to the main apparatus 20 by switching the battery unit 11 to be charged to the switched-side battery unit 11; and a charge starting process, in which the main apparatus 20 detects the charge resumption signal and outputs electric power for charging the switched-side battery unit 11. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、複数組の電池ユニットを内蔵するハイブリッドバッテリを本体機器で充電する充電制御方法に関し、とくに、充電している電池ユニットを最適な状態で切り換えるハイブリッドバッテリの充電制御方法に関する。   The present invention relates to a charge control method for charging a hybrid battery containing a plurality of sets of battery units with a main device, and more particularly to a charge control method for a hybrid battery that switches a charged battery unit in an optimum state.

複数の電池ユニットを内蔵するハイブリッドバッテリは開発されている（特許文献１参照）。この構造のハイブリッドバッテリは、各々の電池ユニットを本体機器から供給される電力で切り換えて充電している。たとえば、充電している電池ユニットの電圧が最高電圧まで上昇すると、別の電池ユニットの充電に切り換えられる。電池ユニットの切り換えは以下の工程で処理している。   A hybrid battery incorporating a plurality of battery units has been developed (see Patent Document 1). The hybrid battery having this structure is charged by switching each battery unit with electric power supplied from the main device. For example, when the voltage of the battery unit being charged rises to the maximum voltage, the battery unit can be switched to charge another battery unit. Battery unit switching is performed in the following steps.

（１）ハイブリッドバッテリが、たとえば充電している停止側の電池ユニットの電圧が最高電圧まで上昇すると、充電する電池ユニットを切り換えるために、ハイブリッドバッテリから本体機器に切換要求信号を出力する。
（２）本体機器は、ハイブリッドバッテリから入力される切換要求信号を検出して、ハイブリッドバッテリに充電電力を出力するスイッチング素子をオフに切り換えて、出力を遮断する。
（３）ハイブリッドバッテリは、本体機器が充電電力を遮断する時間よりも長い時間経過した後、たとえば切換要求信号を出力して２ｓｅｃ経過した後、停止側の電池ユニットの充電電流が遮断されたことを確認して、充電する電池ユニットを停止側の電池ユニットから切換側の電池ユニットに切り換える。この工程は、停止側の電池ユニットと直列に接続している充電スイッチング素子をオフに切り換えて、切換側の電池ユニットと直列に接続している充電スイッチング素子をオンに切り換える。その後、ハイブリッドバッテリは、本体機器に充電再開信号を出力する。
（４）本体機器は、ハイブリッドバッテリから入力される充電再開信号を検出して、切換側の電池ユニットを充電する電力を出力するように制御する。
特開２００８−１２５１９９号公報 (1) When the voltage of the battery unit on the stop side that is being charged by the hybrid battery, for example, rises to the maximum voltage, a switch request signal is output from the hybrid battery to the main device in order to switch the battery unit to be charged.
(2) The main device detects a switching request signal input from the hybrid battery, switches off the switching element that outputs charging power to the hybrid battery, and shuts off the output.
(3) In the hybrid battery, after a time longer than the time when the main device cuts off the charging power, for example, after 2 seconds have passed since the switching request signal was output, the charging current of the battery unit on the stop side was cut off Confirm that the battery unit to be charged is switched from the battery unit on the stop side to the battery unit on the switching side. In this step, the charging switching element connected in series with the battery unit on the stop side is switched off, and the charging switching element connected in series with the battery unit on the switching side is switched on. Thereafter, the hybrid battery outputs a charge restart signal to the main device.
(4) The main device detects a charge resumption signal input from the hybrid battery and controls to output electric power for charging the battery unit on the switching side.
JP 2008-125199 A

以上の工程で充電する電池ユニットを切り換える方法は、電池ユニットの切り換えに時間がかかる欠点がある。それは、ハイブリッドバッテリが充電している電池ユニットの切り換えを検出した後、本体機器に切換要求信号を出力し、その後、所定の時間後に本体機器が充電電力を遮断したことを検出して、充電している電池ユニットの充電を停止するからである。この方法は、本体機器が切換要求信号を検出して充電電力を遮断する時間を待つ必要があり、さらに、その後に充電している電池ユニットの充電電流を検出することで、本体機器が充電を遮断したことを確認して、電池ユニットの充電を停止する。したがって、切換要求信号を出力してから充電電流の検出を開始するまでの時間と、充電電流から充電電流が遮断されたことを検出する時間とを加算した時間が、充電を切り換えることを検出してから切り換えるまでの時間遅れとなる。ハイブリッドバッテリは、充電している電池ユニットの状態によっては、速やかに切り換えることが要求される。たとえば、充電している電池ユニットの電圧や温度が異常な状態まで高くなる状態では、速やかに充電を切り換えることが大切である。しかしながら、従来のハイブリッドバッテリは、本体機器が充電を停止したことを検出してから充電を切り換えるので、切り換えに時間がかかる欠点を解消できない。   The method of switching the battery unit to be charged in the above steps has a drawback that it takes time to switch the battery unit. It detects the switching of the battery unit that is being charged by the hybrid battery, then outputs a switching request signal to the main unit, and then detects that the main unit has cut off the charging power after a predetermined time. This is because charging of the battery unit is stopped. In this method, it is necessary to wait for the time for the main device to detect the switching request signal and cut off the charging power. Further, the main device can be charged by detecting the charging current of the battery unit that is being charged thereafter. Confirm that the battery has been shut off, and stop charging the battery unit. Therefore, it is detected that the time from the output of the switching request signal to the start of detection of the charging current and the time of detecting that the charging current is cut off from the charging current is switching the charging. There is a delay in the time from switching to switching. The hybrid battery is required to be switched quickly depending on the state of the battery unit being charged. For example, in a state where the voltage or temperature of the battery unit being charged rises to an abnormal state, it is important to quickly switch charging. However, since the conventional hybrid battery switches charging after detecting that the main device has stopped charging, it cannot solve the disadvantage that switching takes time.

以上のハイブリッドバッテリは、本体機器が充電電力を遮断したことを検出しないで、電池ユニットの充電を停止することで、充電している電池ユニットの充電を速やかに停止できる。ただ、電池ユニットの充電を停止すると、本体機器が充電を停止したかどうかを検出できなくなる。本体機器が正常に充電を停止しない状態で、ハイブリッドバッテリが充電する電池ユニットを切り換えると、種々の弊害が発生することがある。たとえば、３個のリチウムイオン電池を直列に接続している電池ユニットと、４個のリチウムイオン電池を直列に接続している電池ユニットとを内蔵するハイブリッドバッテリにあっては、電池ユニットを充電する電圧が異なる。３直の電池ユニットは、１２．６Ｖの充電電圧で充電され、４直の電池ユニットは１６．８Ｖの充電電圧で充電される。本体機器が正常に動作しない状態となって、ハイブリッドバッテリが充電する電池ユニットを切り換えて、本体機器が充電電圧を切り換えできないと、電池ユニットが異常な電圧で充電される弊害が発生する。このため、ハイブリッドバッテリが充電する電池ユニットを切り換えるとき、本体機器が正常に動作したかどうかをハイブリッドバッテリ側で確認して切り換えることが大切である。したがって、ハイブリッドバッテリは、本体機器が電池ユニットの充電を確実に停止したことを検出して、充電する電池ユニットを切り換える必要があり、この処理に時間がかかる欠点がある。   The above hybrid battery can stop charging the battery unit being charged quickly by stopping charging the battery unit without detecting that the main device has cut off the charging power. However, when charging of the battery unit is stopped, it becomes impossible to detect whether the main device has stopped charging. If the battery unit charged by the hybrid battery is switched while the main device does not normally stop charging, various adverse effects may occur. For example, in a hybrid battery including a battery unit in which three lithium ion batteries are connected in series and a battery unit in which four lithium ion batteries are connected in series, the battery unit is charged. The voltage is different. The three battery units are charged with a charge voltage of 12.6V, and the four battery units are charged with a charge voltage of 16.8V. If the main unit does not operate normally and the battery unit charged by the hybrid battery is switched and the main unit cannot switch the charging voltage, the battery unit is charged with an abnormal voltage. For this reason, when switching the battery unit charged by the hybrid battery, it is important to check on the hybrid battery side whether or not the main device has operated normally. Therefore, it is necessary for the hybrid battery to detect that the main device has stopped charging the battery unit reliably and to switch the battery unit to be charged, and there is a drawback that this process takes time.

本発明は、以上の欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、電池ユニットの充電を速やかに切り換えしながら、本体機器が正常に動作したことを検出できるハイブリッドバッテリの充電制御方法を提供することにある。   The present invention has been developed for the purpose of solving the above drawbacks. An important object of the present invention is to provide a charge control method for a hybrid battery that can detect that the main device has normally operated while quickly switching the charge of the battery unit.

課題を解決するための手段及び発明の効果Means for Solving the Problems and Effects of the Invention

本発明の充電制御方法は、複数の電池ユニット１１の充電を備えるハイブリッドバッテリ１０を本体機器２０に接続して、本体機器２０でハイブリッドバッテリ１０を充電する。充電制御方法は、ハイブリッドバッテリ１０が充電している電池ユニット１１の充電を切り換えるときに、充電している停止側の電池ユニット１１の充電を停止すると共に、本体機器２０に切換要求信号を出力する切換要求工程と、本体機器２０が、入力される切換要求信号でもってハイブリッドバッテリ１０への充電電力の出力を停止するように制御する充電停止工程と、本体機器２０がハイブリッドバッテリ１０への充電電力を停止するように制御する状態で、ハイブリッドバッテリ１０が停止側の電池ユニット１１の充電を一時的に再開して、停止側の電池ユニット１１の充電電流でもって本体機器２０が充電電力の出力を停止したことを確認して、充電する電池ユニット１１を停止側の電池ユニット１１から切換側の電池ユニット１１に切り換え、さらに本体機器２０に充電再開信号を出力する切換工程と、本体機器２０が充電再開信号を検出して、ハイブリッドバッテリ１０の切換側の電池ユニット１１を充電する電力を出力するように制御する充電開始工程とからなる。   In the charging control method of the present invention, the hybrid battery 10 including charging of the plurality of battery units 11 is connected to the main device 20 and the main device 20 charges the hybrid battery 10. In the charge control method, when the charging of the battery unit 11 charged by the hybrid battery 10 is switched, the charging of the charging-side battery unit 11 is stopped and a switching request signal is output to the main device 20. A switching request step, a charging stop step in which the main device 20 controls to stop the output of charging power to the hybrid battery 10 with an input switching request signal, and the main device 20 charges the hybrid battery 10 The hybrid battery 10 temporarily resumes charging of the battery unit 11 on the stop side in a state of controlling to stop the battery, and the main device 20 outputs the charging power with the charging current of the battery unit 11 on the stop side. After confirming that it has stopped, the battery unit 11 to be charged is changed from the battery unit 11 on the stop side to the battery unit 1 on the switching side. And switching so that the charging restart signal is output to the main device 20, and the main device 20 detects the charging restart signal and outputs power for charging the battery unit 11 on the switching side of the hybrid battery 10. A charge starting step.

以上のハイブリッドバッテリの充電制御方法は、電池ユニットの充電を速やかに切り換えながら、本体機器が正常に動作したことを検出できる特徴がある。それは本発明のハイブリッドバッテリの充電制御方法が、ハイブリッドバッテリを充電する電池ユニットの充電を切り換えて切換要求信号を本体機器に出力して、本体機器が切換要求信号で電池ユニットの充電電力を遮断し、さらにその後に、ハイブリッドバッテリ側で充電していた電池の電池ユニットの充電を一時的に再開して、本体機器が充電電力を遮断したことを確認するからである。   The above-described hybrid battery charge control method has a feature that it can detect that the main device operates normally while quickly switching the charge of the battery unit. The hybrid battery charging control method of the present invention switches the charging of the battery unit for charging the hybrid battery, outputs a switching request signal to the main device, and the main device cuts off the charging power of the battery unit by the switching request signal. This is because, after that, charging of the battery unit of the battery that has been charged on the hybrid battery side is temporarily resumed to confirm that the main device has cut off the charging power.

本発明のハイブリッドバッテリの充電制御方法は、切換工程において、停止側の電池ユニット１１の充電を再開する時間を１００ｍｓｅｃないし１ｓｅｃとすることができる。
以上の充電制御方法は、短時間に充電を再開して、本体機器が充電電力を遮断したことをハイブリッドバッテリ側で確認できる。 In the hybrid battery charging control method of the present invention, in the switching step, the time for resuming the charging of the battery unit 11 on the stop side can be set to 100 msec to 1 sec.
With the above charging control method, charging can be resumed in a short time, and it can be confirmed on the hybrid battery side that the main device has cut off the charging power.

本発明のハイブリッドバッテリの充電制御方法は、切換要求工程において、ハイブリッドバッテリが、充電している停止側の電池ユニット１１の電圧と温度と残容量と充電サイクルのいずれかを検出して、充電している電池ユニット１１を切り換えると判定することができる。
以上の充電制御方法は、充電している電池ユニットの電圧と、温度と、残容量と、充電サイクルを検出して、充電する電池ユニットを切り換えるので、電圧と温度を検出して切り換える方法にあっては、安全性を向上しながら速やかに切り換えでき、残容量を検出して切り換える方法にあっては、電池ユニットを速やかに効率よく充電でき、さらに、充電サイクルを検出して切り換える方法にあっては、各々の電池ユニットの劣化を均一にして寿命を長くできる。 In the hybrid battery charge control method of the present invention, in the switching request step, the hybrid battery detects one of the voltage, temperature, remaining capacity, and charge cycle of the battery unit 11 on the stop side that is being charged. It can be determined that the battery unit 11 is switched.
The above charge control method detects the voltage, temperature, remaining capacity, and charge cycle of the battery unit being charged, and switches the battery unit to be charged. Therefore, it is possible to quickly switch while improving safety, and to detect and switch the remaining capacity, the battery unit can be charged quickly and efficiently. Can make the deterioration of each battery unit uniform and extend the life.

本発明のハイブリッドバッテリの充電制御方法は、ハイブリッドバッテリ１０が、出力電圧が異なる複数の電池ユニット１１を内蔵することができる。
以上の充電制御方法は、充電電圧が異なる複数の電池ユニットを、確実に最適な電圧で充電できる特徴がある。 In the hybrid battery charge control method of the present invention, the hybrid battery 10 can incorporate a plurality of battery units 11 having different output voltages.
The above charging control method has a feature that a plurality of battery units having different charging voltages can be reliably charged with an optimum voltage.

本発明のハイブリッドバッテリの充電制御方法は、ハイブリッドバッテリ１０が、充電容量が異なる複数の電池ユニット１１を内蔵することができる。
以上の充電制御方法は、充電容量が異なる複数の電池ユニットを、確実に最適な充電電流で充電できる特徴がある。 In the hybrid battery charging control method of the present invention, the hybrid battery 10 can incorporate a plurality of battery units 11 having different charging capacities.
The above charge control method is characterized in that a plurality of battery units having different charge capacities can be reliably charged with an optimal charge current.

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのハイブリッドバッテリの充電制御方法を例示するものであって、本発明はハイブリッドバッテリの充電制御方法を以下のものに特定しない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the embodiments described below exemplify a hybrid battery charge control method for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention does not specify the hybrid battery charge control method as follows. .

さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。   Further, in this specification, in order to facilitate understanding of the scope of claims, numbers corresponding to the members shown in the examples are indicated in the “claims” and “means for solving problems” sections. It is added to the members. However, the members shown in the claims are not limited to the members in the embodiments.

本発明の実施例を、図を用いて詳細に説明する。図１に示すように、本実施例においては、ハイブリッドバッテリ１０と、これを充電する電源を備える本体機器２０である携帯機器ＰＣとを備えている。携帯機器ＰＣは、例えばラップトップ型のような携帯型パーソナルコンピュータである。ハイブリッドバッテリ１０は、通常、携帯機器ＰＣに着脱自在に装着される構造である。本体機器２０の携帯機器ＰＣには、コンセントからの交流商用電力を直流電力に変換するアダプター（図示せず）から出力される直流電力が供給され、この電力を制御して供給するマイコンを内蔵する制御・電源手段２１を備えている。制御・電源手段２１からの電力出力は、ハイブリッドバッテリ１０を充電するのに利用されたり、本体機器２０である携帯機器ＰＣの負荷２２に電力供給される。また、商用電力より電力供給がない場合は、ハイブリッドバッテリ１０より電力が供給され、制御・電源手段２１及び負荷２２を駆動させる。   Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the present embodiment includes a hybrid battery 10 and a portable device PC that is a main device 20 including a power source for charging the hybrid battery 10. The portable device PC is a portable personal computer such as a laptop. The hybrid battery 10 is usually configured to be detachably attached to the portable device PC. The portable device PC of the main unit 20 is supplied with DC power output from an adapter (not shown) that converts AC commercial power from the outlet into DC power, and has a built-in microcomputer that controls and supplies this power. Control / power supply means 21 is provided. The power output from the control / power supply means 21 is used to charge the hybrid battery 10 or is supplied to the load 22 of the portable device PC which is the main device 20. Further, when there is no power supply from commercial power, power is supplied from the hybrid battery 10 to drive the control / power supply means 21 and the load 22.

ハイブリッドバッテリ１０は、第１の電池ユニット１１Ａと第２の電池ユニット１１Ｂからなる２組の電池ユニット１１を備える。図１のハイブリッドバッテリ１０は、２組の電池ユニット１１を並列に接続しているが、３組以上の電池ユニットを備える構造とすることもできる。各々の電池ユニット１１は、充電できる複数の素電池１を直列に接続している。各々の電池ユニット１１は、充放電を制御する充電用のスイッチング素子２と放電用のスイッチング素子３を直列に接続している。さらに、ハイブリッドバッテリ１０は、充電用のスイッチング素子２と放電用のスイッチング素子３を制御する制御回路５と、各々の電池ユニット１１の電流を検出する電流検出回路６を備える。   The hybrid battery 10 includes two sets of battery units 11 including a first battery unit 11A and a second battery unit 11B. The hybrid battery 10 in FIG. 1 has two battery units 11 connected in parallel, but may have a structure including three or more battery units. Each battery unit 11 has a plurality of rechargeable cells 1 connected in series. Each battery unit 11 has a switching element 2 for charging and a switching element 3 for discharging for controlling charging / discharging connected in series. The hybrid battery 10 further includes a control circuit 5 that controls the switching element 2 for charging and the switching element 3 for discharge, and a current detection circuit 6 that detects the current of each battery unit 11.

図のハイブリッドバッテリは、第１の電池ユニット１１Ａに４個の素電池１を直列に接続して、第２の電池ユニット１１Ｂに３個の素電池１を直列に接続している。以下の実施例は、素電池１をリチウムイオン電池として詳述する。ただし、素電池にはリチウムイオン電池に代わって、リチウムポリマー電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等の充電できる全ての二次電池とすることができる。   In the illustrated hybrid battery, four unit cells 1 are connected in series to the first battery unit 11A, and three unit cells 1 are connected in series to the second battery unit 11B. In the following examples, the unit cell 1 will be described in detail as a lithium ion battery. However, the unit cell may be any rechargeable secondary battery such as a lithium polymer battery, a nickel hydride battery, or a nickel cadmium battery, instead of the lithium ion battery.

各々の電池ユニット１１は、充電用のスイッチング素子２と放電用のスイッチング素子３としてＦＥＴを直列に接続している。ＦＥＴは順方向の電流を遮断する状態においても、寄生ダイオードによって逆方向の電流を許容する。したがって、オフ状態にある充電用のスイッチング素子２は放電電流を流すことができ、オフ状態にある放電用のスイッチング素子３は充電電流を流すことができる。したがって、充電用のスイッチング素子２と放電用のスイッチング素子３を直列に接続して、これを電池ユニット１１と直列に接続する回路構成によって、各々の電池ユニット１１の充電と放電とを独立してコントロールできる。すなわち、充電用のスイッチング素子２のオンオフに関係なく、放電用のスイッチング素子３をオンオフに制御して放電を制御でき、また、放電用のスイッチング素子３のオンオフに関係なく、充電用のスイッチング素子２をオンオフに制御して充電を制御できる。   Each battery unit 11 has FETs connected in series as a switching element 2 for charging and a switching element 3 for discharging. The FET allows the reverse current by the parasitic diode even in the state of blocking the forward current. Accordingly, the charging switching element 2 in the off state can flow a discharging current, and the discharging switching element 3 in the off state can flow a charging current. Therefore, the charging switching element 2 and the discharging switching element 3 are connected in series, and the circuit configuration in which the switching element 2 is connected in series with the battery unit 11 allows charging and discharging of each battery unit 11 independently. You can control. That is, the discharge switching element 3 can be controlled to be turned on / off regardless of whether the charging switching element 2 is on or off, and the charging switching element can be controlled regardless of whether the discharging switching element 3 is on or off. It is possible to control charging by controlling 2 on and off.

制御回路５は、スイッチング素子２をオンオフに制御して、充電する電池ユニット１１を切り換える。制御回路５は、充電用のスイッチング素子２をオンにして電池ユニット１１を充電できる状態とし、また、充電用のスイッチング素子２をオフにして電池ユニット１１の充電を停止する状態とし、さらに、放電用のスイッチング素子３をオンにして電池ユニット１１を放電できる状態とし、また、放電用のスイッチング素子３をオフにして電池ユニット１１を放電しない状態とする。ハイブリッドバッテリ１０を充電するとき、制御回路５は、いずれかひとつの充電用のスイッチング素子２をオンにして、この充電用のスイッチング素子２に接続している電池ユニット１１を充電する。また、制御回路５は、いずれかひとつの放電用のスイッチング素子３をオンにして、この放電用のスイッチング素子３に接続している電池ユニット１１を放電する状態とする。   The control circuit 5 controls the switching element 2 to be turned on and off to switch the battery unit 11 to be charged. The control circuit 5 turns on the charging switching element 2 so as to charge the battery unit 11, turns off the charging switching element 2 and stops charging the battery unit 11, and discharges the battery unit 11. The battery switching unit 3 is turned on so that the battery unit 11 can be discharged, and the battery switching unit 3 is turned off so that the battery unit 11 is not discharged. When charging the hybrid battery 10, the control circuit 5 turns on any one of the charging switching elements 2 and charges the battery unit 11 connected to the charging switching element 2. Further, the control circuit 5 turns on one of the discharge switching elements 3 to discharge the battery unit 11 connected to the discharge switching element 3.

制御回路５は、各々の電池ユニット１１のトータル電圧と素電池１の電圧を所定のサンプリング周期、たとえば１００ｍｓｅｃ〜５００ｍｓｅｃの周期で検出する。また、所定の周期で充電電流と放電電流を検出し、検出する充電電流と放電電流を積算して残容量を演算する。残容量は、充電電流の積算値から放電容量の積算値を減算して演算される。さらに、制御回路５は、充電電流を積算して充電サイクルを演算する。充電サイクルは、積算する充電容量が満充電容量になると１サイクルとして演算できる。   The control circuit 5 detects the total voltage of each battery unit 11 and the voltage of the unit cell 1 at a predetermined sampling cycle, for example, a cycle of 100 msec to 500 msec. Further, charging current and discharging current are detected at a predetermined cycle, and the remaining capacity is calculated by integrating the detected charging current and discharging current. The remaining capacity is calculated by subtracting the integrated value of the discharge capacity from the integrated value of the charging current. Further, the control circuit 5 calculates the charge cycle by integrating the charge current. The charge cycle can be calculated as one cycle when the accumulated charge capacity reaches the full charge capacity.

制御回路５は、各々の電池ユニット１１のトータル電圧、電池ユニット１１を構成する各々の素電池１の電圧、電池ユニット１１の温度、各々の電池ユニット１１の残容量、各々の電池ユニット１１の充電サイクルを検出して、検出する情報で充電する電池ユニット１１を切り換える。たとえば、制御回路５は、以下の状態で、充電している電池ユニット１１を切り換える。
（１）充電している電池ユニット１１のトータル電圧、または素電池１の電圧があらかじめ記憶している最高電圧を超える状態で、充電している電池ユニット１１を切り換える。
制御回路５は、充電している電池ユニット１１のトータル電圧が、４．２５Ｖ×素電池数の電圧以上となり、あるいは素電池１の電圧が４．２５Ｖ以上となることを検出すると、充電している電池ユニット１１を切り換える。
制御回路５で充電している電池ユニット１１を切り換える電圧は、温度により変化させる。たとえば、電池ユニット１１の温度が０℃以上で４５℃以下の範囲においては、充電している素電池１の電圧が４．２５Ｖ以上になると充電する電池ユニット１１を切り換えるが、電池ユニット１１の温度が４５℃を超えて６０℃以下の範囲になると、充電してい電池ユニット１１を切り換える電圧を４．２５Ｖから４．１５Ｖに低下させる。
（２）充電している電池ユニット１１の温度が、あらかじめ記憶している設定温度よりも高くなることを検出すると、充電している電池ユニット１１を切り換える。たとえば、充電している電池ユニット１１の温度が６０℃以上になり、あるいは０℃以下になると充電している電池ユニット１１を切り換える。
（３）充電している電池ユニット１１の残容量が設定容量、たとえば８０％を超えると、充電する電池ユニット１１を切り換える。リチウムイオン電池は、約８０％までは定電流充電して速やかに充電できることから、充電している電池ユニット１１の残容量が８０％になると、充電する電池ユニット１１を切り換えて、残容量の少ない電池ユニット１１を充電することで、電池ユニット１１を効率よく速やかに充電できる。
（４）充電している電池ユニット１１の充電サイクルの差を検出すると、充電サイクルの少ない電池ユニット１１に充電を切り換える。充電サイクルは、充電容量を積算して演算される。電池ユニット１１は、充電サイクルに差ができると劣化がアンバランスになるので、充電サイクルを均等化することで、電池ユニット１１の劣化を均等にする。 The control circuit 5 controls the total voltage of each battery unit 11, the voltage of each unit cell 1 constituting the battery unit 11, the temperature of the battery unit 11, the remaining capacity of each battery unit 11, and the charging of each battery unit 11. The cycle is detected, and the battery unit 11 to be charged is switched with the detected information. For example, the control circuit 5 switches the battery unit 11 being charged in the following state.
(1) The charged battery unit 11 is switched in a state where the total voltage of the charged battery unit 11 or the voltage of the unit cell 1 exceeds the maximum voltage stored in advance.
When the control circuit 5 detects that the total voltage of the battery unit 11 being charged is equal to or higher than 4.25 V × the number of unit cells, or the voltage of the unit cell 1 is equal to or higher than 4.25 V, the control circuit 5 performs charging. The battery unit 11 that is present is switched.
The voltage for switching the battery unit 11 charged by the control circuit 5 is changed depending on the temperature. For example, when the temperature of the battery unit 11 is 0 ° C. or more and 45 ° C. or less, the battery unit 11 to be charged is switched when the voltage of the charged unit cell 1 is 4.25 V or more. When the temperature exceeds 45 ° C. and falls within the range of 60 ° C. or lower, the voltage for switching the charged battery unit 11 is reduced from 4.25V to 4.15V.
(2) When it is detected that the temperature of the battery unit 11 being charged is higher than the preset temperature stored in advance, the battery unit 11 being charged is switched. For example, the charged battery unit 11 is switched when the temperature of the charged battery unit 11 is 60 ° C. or higher or 0 ° C. or lower.
(3) When the remaining capacity of the battery unit 11 being charged exceeds a set capacity, for example, 80%, the battery unit 11 to be charged is switched. Since the lithium ion battery can be charged quickly with constant current charging up to about 80%, when the remaining capacity of the battery unit 11 being charged reaches 80%, the battery unit 11 to be charged is switched to reduce the remaining capacity. By charging the battery unit 11, the battery unit 11 can be charged efficiently and promptly.
(4) When a difference in the charging cycle of the battery unit 11 being charged is detected, the charging is switched to the battery unit 11 having a small charging cycle. The charge cycle is calculated by integrating the charge capacity. If the battery unit 11 has a difference in charge cycle, the deterioration becomes unbalanced. Therefore, by equalizing the charge cycle, the deterioration of the battery unit 11 is made uniform.

さらに、制御回路５は、通信ライン１２を介して、本体機器２０のコントロール回路２４に接続しており、充電する電池ユニット１１を切り換えるときに、切換要求信号を本体機器２０に出力する。また、制御回路５は、本体機器２０が充電電力を遮断したことを確認した後は、充電再開信号を本体機器２０のコントロール回路２４に出力する。   Further, the control circuit 5 is connected to the control circuit 24 of the main device 20 via the communication line 12, and outputs a switching request signal to the main device 20 when switching the battery unit 11 to be charged. Further, after confirming that the main device 20 has cut off the charging power, the control circuit 5 outputs a charge resumption signal to the control circuit 24 of the main device 20.

ハイブリッドバッテリ１０は、本体機器２０に商用電力を供給する状態で、本体機器２０から供給される充電電力で各々の電池ユニット１１を切り換えて充電する。図１に示す本体機器２０は、第１の電池ユニット１１Ａを充電する第１の充電回路２５Ａと、第２の電池ユニット１１Ｂを充電する第２の充電回路２５Ｂと、各々の充電回路２５の充電電力の出力側に接続している第１の電源スイッチング素子２６Ａと第２の電源スイッチング素子２６Ｂと、各々の電源スイッチング素子２６をオンオフに制御するコントロール回路２４とを備えている。   The hybrid battery 10 switches and charges each battery unit 11 with charging power supplied from the main device 20 while supplying commercial power to the main device 20. The main device 20 shown in FIG. 1 includes a first charging circuit 25A for charging the first battery unit 11A, a second charging circuit 25B for charging the second battery unit 11B, and charging of each charging circuit 25. A first power switching element 26A and a second power switching element 26B connected to the power output side, and a control circuit 24 for controlling each power switching element 26 on and off are provided.

コントロール回路２４は、第１の電源スイッチング素子２６Ａをオン、第２の電源スイッチング素子２６Ｂをオフとして、ハイブリッドバッテリ１０の第１の電池ユニット１１Ａを充電する。また、第１の電源スイッチング素子２６Ａをオフ、第２の電源スイッチング素子２６Ｂをオンとして、ハイブリッドバッテリ１０の第２の電池ユニット１１Ｂを充電する。第１の充電回路２５Ａは、第１の電池ユニット１１Ａを充電する電圧と電流に出力電圧と電流を設定している。また、第２の充電回路２５Ｂは、第２の電池ユニット１１Ｂを充電する電圧と電流に出力電圧と電流を設定している。この図は、わかりやすくするために、第１の充電回路２５Ａと第２の充電回路２５Ｂを別々に設けているが、ひとつの充電回路でもって、出力電圧と出力電流を変更して、第１の電池ユニットと第２の電池ユニットを充電することもできる。たとえば、ＤＣ／ＤＣコンバータからなる充電回路は、フィードバック回路を変更して、出力電圧と出力電流を、第１の電池ユニットと第２の電池ユニットを充電する値に変更できる。ひとつの充電回路を備える本体機器は、充電回路の出力側に電源スイッチング素子を設けて、ハイブリッドバッテリに充電電力を出力するのを制御する。   The control circuit 24 charges the first battery unit 11A of the hybrid battery 10 by turning on the first power switching element 26A and turning off the second power switching element 26B. Further, the first power switching element 26A is turned off and the second power switching element 26B is turned on to charge the second battery unit 11B of the hybrid battery 10. The first charging circuit 25A sets the output voltage and current to the voltage and current for charging the first battery unit 11A. In addition, the second charging circuit 25B sets the output voltage and current to the voltage and current for charging the second battery unit 11B. In this figure, for the sake of clarity, the first charging circuit 25A and the second charging circuit 25B are provided separately. However, the first charging circuit 25A and the second charging circuit 25B can be changed by changing the output voltage and the output current with one charging circuit. The battery unit and the second battery unit can be charged. For example, a charging circuit including a DC / DC converter can change the feedback circuit to change the output voltage and the output current to values for charging the first battery unit and the second battery unit. The main device including one charging circuit is provided with a power switching element on the output side of the charging circuit, and controls the output of charging power to the hybrid battery.

コントロール回路２４は、通信ライン１２を介して、ハイブリッドバッテリ１０から入力される信号で、電源スイッチング素子２６を制御して、ハイブリッドバッテリ１０に充電電力を出力する。また、コントロール回路２４は、ハイブリッドバッテリ１０から入力される切換要求信号を検出して、電源スイッチング素子２６を制御する。さらに、コントロール回路２４は、第１の充電回路２５Ａと第２の充電回路２５Ｂの動作状態を制御して、第１の電源スイッチング素子２６Ａをオンに切り換えるときに第１の充電回路２５Ａを動作状態として第２の充電回路２５Ｂを休止状態とし、また、第２の電源スイッチング素子２６Ｂをオンに切り換えるときには、第２の充電回路２５Ｂを動作状態として第１の充電回路２５Ａを休止状態に制御する。ただし、第１の充電回路２５Ａと第２の充電回路２５Ｂは、商用電源が入力される状態で、つねに動作状態とすることもできる。   The control circuit 24 controls the power switching element 26 with a signal input from the hybrid battery 10 via the communication line 12 and outputs charging power to the hybrid battery 10. Further, the control circuit 24 detects the switching request signal input from the hybrid battery 10 and controls the power supply switching element 26. Further, the control circuit 24 controls the operating state of the first charging circuit 25A and the second charging circuit 25B, and sets the first charging circuit 25A to the operating state when the first power supply switching element 26A is switched on. The second charging circuit 25B is set in a dormant state, and when the second power supply switching element 26B is switched on, the second charging circuit 25B is set in an operating state and the first charging circuit 25A is controlled in a dormant state. However, the first charging circuit 25 </ b> A and the second charging circuit 25 </ b> B can always be in an operating state in a state where commercial power is input.

ハイブリッドバッテリ１０が本体機器２０に接続され、本体機器２０に商用電源やＡＣアダプタから電源電力が入力される状態で、ハイブリッドバッテリ１０はいずれか一方の電池ユニット１１を充電する。電池ユニット１１を充電している状態で、電池ユニット１１の電圧、温度、残容量、充電サイクルから充電する電池ユニット１１を切り換えるとき、以下の工程で電池ユニット１１の充電が切り換えられる。以下、充電する電池ユニット１１を第１の電池ユニット１１Ａから第２の電池ユニット１１Ｂに切り換える工程を記載する。ただし、第２の電池ユニット１１Ｂから第１の電池ユニット１１Ａへの切り換えも同じようにして処理できる。   The hybrid battery 10 is connected to the main device 20, and the hybrid battery 10 charges one of the battery units 11 in a state where power is input to the main device 20 from a commercial power source or an AC adapter. When the battery unit 11 to be charged is switched from the voltage, temperature, remaining capacity, and charge cycle of the battery unit 11 while the battery unit 11 is being charged, the charging of the battery unit 11 is switched in the following steps. Hereinafter, a step of switching the battery unit 11 to be charged from the first battery unit 11A to the second battery unit 11B will be described. However, switching from the second battery unit 11B to the first battery unit 11A can be processed in the same manner.

［切換要求工程］
（１）ハイブリッドバッテリ１０が、充電する電池ユニット１１を切り換える状態を検出すると、ハイブリッドバッテリ１０の制御回路５は、充電している停止側である第１の電池ユニット１１Ａに接続している第１の充電用のスイッチング素子２Ａをオフに切り換えると共に、通信ライン１２を介して本体機器２０のコントロール回路２４に切換要求信号を出力する。
この工程で、ハイブリッドバッテリ１０の制御回路５は、本体機器２０から充電電力を遮断したことを確認することなく、停止側である第１の電池ユニット１１Ａに接続している第１の充電用のスイッチング素子２Ａをオフに切り換える。したがって、この工程で直ちに停止側の電池ユニット１１の充電は停止される。この工程では、第１の電池ユニット１１Ａを充電しているので、第２の充電用のスイッチング素子２Ｂはオフ、また、本体機器２０に設けている第２の電源スイッチング素子２６Ｂもオフ状態にある。 [Switching request process]
(1) When the hybrid battery 10 detects a state in which the battery unit 11 to be charged is switched, the control circuit 5 of the hybrid battery 10 is connected to the first battery unit 11A on the stop side that is being charged. The switching element 2A for charging is switched off and a switching request signal is output to the control circuit 24 of the main device 20 via the communication line 12.
In this step, the control circuit 5 of the hybrid battery 10 does not confirm that the charging power is cut off from the main body device 20, and the first charging unit connected to the first battery unit 11A on the stop side is used. The switching element 2A is switched off. Therefore, charging of the battery unit 11 on the stop side is immediately stopped in this step. In this step, since the first battery unit 11A is charged, the second charging switching element 2B is turned off, and the second power switching element 26B provided in the main device 20 is also turned off. .

［充電停止工程］
（２）本体機器２０のコントロール回路２４は、ハイブリッドバッテリ１０の制御回路５から通信ライン１２を介して入力される切換要求信号を検出して、ハイブリッドバッテリ１０に充電電力を出力する第１の電源スイッチング素子２６Ａをオフに切り換えて、出力を遮断する。 [Charging stop process]
(2) The control circuit 24 of the main device 20 detects a switching request signal input from the control circuit 5 of the hybrid battery 10 via the communication line 12 and outputs a charging power to the hybrid battery 10. The switching element 26A is switched off to cut off the output.

［切換工程］
（３）ハイブリッドバッテリ１０は、停止側である第１の電池ユニット１１Ａに接続している第１の充電用のスイッチング素子２Ａを一時的にオンに切り換え、このスイッチング素子をオンとする状態で、第１の電池ユニット１１Ａの充電電流を検出する。出力電流は、電池ユニット１１と直列に接続している電流検出抵抗６Ａの両端に誘導される電圧を差動アンプ６Ｂで増幅して制御回路５に入力して検出される。制御回路５は、差動アンプ６Ｂから入力される電圧が設定電圧よりも小さいと、充電電流が流れていないと判定する。すなわち、本体機器２０の第１の電源スイッチング素子２６Ａがオフに切り換えられたことを確認する。充電電流から充電電流が遮断されたことを検出する時間は、本実施例では、約２秒である。このように、切換工程において、停止側の電池ユニット１１の充電を再開する時間は、例えば、１００ｍｓｅｃないし２ｓｅｃである。この時間は、１００ｍｓｅｃないし１ｓｅｃとすることもできる。また、本実施例においては、切換要求信号を出力してから充電電流の検出を開始するまでの時間は、約７秒である。この値は、約３〜１５秒とすることもできる。
（４）ハイブリッドバッテリ１０の制御回路５は、本体機器２０の第１の電源スイッチング素子２６Ａがオフに切り換えられたことを確認した後、切換側である第２の電池ユニット１１Ｂと直列に接続している第２の充電用のスイッチング素子２Ｂをオンに切り換え、さらに本体機器のコントロール回路２４に、通信ライン１２を介して充電再開信号を出力する。 [Switching process]
(3) The hybrid battery 10 temporarily switches on the first charging switching element 2A connected to the first battery unit 11A on the stop side and turns on the switching element. The charging current of the first battery unit 11A is detected. The output current is detected by amplifying the voltage induced at both ends of the current detection resistor 6A connected in series with the battery unit 11 by the differential amplifier 6B and inputting it to the control circuit 5. When the voltage input from the differential amplifier 6B is smaller than the set voltage, the control circuit 5 determines that no charging current is flowing. That is, it is confirmed that the first power supply switching element 26A of the main device 20 has been switched off. In this embodiment, the time for detecting that the charging current is cut off from the charging current is about 2 seconds. Thus, in the switching step, the time for resuming the charging of the battery unit 11 on the stop side is, for example, 100 msec to 2 sec. This time can also be set to 100 msec to 1 sec. In this embodiment, the time from the output of the switching request signal to the start of detection of the charging current is about 7 seconds. This value can also be about 3-15 seconds.
(4) After confirming that the first power supply switching element 26A of the main device 20 has been switched off, the control circuit 5 of the hybrid battery 10 is connected in series with the second battery unit 11B on the switching side. The second charging switching element 2B is turned on, and a charge resumption signal is output to the control circuit 24 of the main device via the communication line 12.

［充電開始工程］
（５）本体機器２０のコントロール回路２４は、ハイブリッドバッテリ１０から入力される充電再開信号を検出して、第２の充電回路２５Ｂを動作状態とすると共に、第２の電池ユニット１１Ｂを充電する第２の電源スイッチング素子２６Ｂをオンに切り換えて、切換側である第２の電池ユニット１１Ｂを充電する電力を出力するように制御する。この状態で、ハイブリッドバッテリ１０の第２の電池ユニット１１Ｂが充電される状態に切り換えられる。第２の電池ユニット１１Ｂを充電する状態で、第１の電池ユニット１１Ａは充電されないので、ハイブリッドバッテリ１０に内蔵している第１の充電用のスイッチング素子２Ａと、本体機器２０に内蔵される第１の電源スイッチング素子２６Ａはオフ状態に保持される。 [Charging start process]
(5) The control circuit 24 of the main device 20 detects the charging resumption signal input from the hybrid battery 10 to place the second charging circuit 25B in the operating state and charge the second battery unit 11B. The second power supply switching element 26B is switched on, and control is performed so as to output power for charging the second battery unit 11B on the switching side. In this state, the second battery unit 11B of the hybrid battery 10 is switched to a charged state. Since the first battery unit 11A is not charged while charging the second battery unit 11B, the first charging switching element 2A built in the hybrid battery 10 and the first built-in device 20 are incorporated. One power switching element 26A is held in the off state.

以上の工程で、ハイブリッドバッテリは、充電する電池ユニット１１を第１の電池ユニット１１Ａから第２の電池ユニット１１Ｂに切り換える。   Through the above steps, the hybrid battery switches the battery unit 11 to be charged from the first battery unit 11A to the second battery unit 11B.

本発明の一実施例にかかるハイブリッドバッテリの充電制御方法に使用するハイブリッドバッテリと本体機器のブロック回路図である。1 is a block circuit diagram of a hybrid battery and a main device used in a method for controlling charging of a hybrid battery according to an embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

１…素電池
２…充電用のスイッチング素子 ２Ａ…第１の充電用のスイッチング素子
２Ｂ…第２の充電用のスイッチング素子
３…放電用のスイッチング素子
５…制御回路
６…電流検出回路 ６Ａ…電流検出抵抗
６Ｂ…差動アンプ
１０…ハイブリッドバッテリ
１１…電池ユニット １１Ａ…第１の電池ユニット
１１Ｂ…第２の電池ユニット
１２…通信ライン
２０…本体機器
２１…制御・電源手段
２２…負荷
２４…コントロール回路
２５…充電回路 ２５Ａ…第１の充電回路
２５Ｂ…第２の充電回路
２６…電源スイッチング素子 ２６Ａ…第１の電源スイッチング素子
２６Ｂ…第２の電源スイッチング素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Unit cell 2 ... Switching element for charge 2A ... Switching element for 1st charge
2B ... second charging switching element 3 ... discharging switching element 5 ... control circuit 6 ... current detection circuit 6A ... current detection resistor
6B ... Differential amplifier 10 ... Hybrid battery 11 ... Battery unit 11A ... First battery unit
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11B ... 2nd battery unit 12 ... Communication line 20 ... Main body equipment 21 ... Control and power supply means 22 ... Load 24 ... Control circuit 25 ... Charging circuit 25A ... 1st charging circuit
25B ... 2nd charging circuit 26 ... Power supply switching element 26A ... 1st power supply switching element
26B ... Second power switching element

Claims (5)

複数の電池ユニット(11)の充電を備えるハイブリッドバッテリ(10)を本体機器(20)に接続して、本体機器(20)でハイブリッドバッテリ(10)を充電する充電制御方法であって、
ハイブリッドバッテリ(10)が充電している電池ユニット(11)の充電を切り換えるときに、充電している停止側の電池ユニット(11)の充電を停止すると共に、本体機器(20)に切換要求信号を出力する切換要求工程と、
本体機器(20)が、入力される切換要求信号でもってハイブリッドバッテリ(10)への充電電力の出力を停止するように制御する充電停止工程と、
本体機器(20)がハイブリッドバッテリ(10)への充電電力を停止するように制御する状態で、ハイブリッドバッテリ(10)が停止側の電池ユニット(11)の充電を一時的に再開して、停止側の電池ユニット(11)の充電電流でもって本体機器(20)が充電電力の出力を停止したことを確認して、充電する電池ユニット(11)を停止側の電池ユニット(11)から切換側の電池ユニット(11)に切り換え、さらに本体機器(20)に充電再開信号を出力する切換工程と、
本体機器(20)が充電再開信号を検出して、ハイブリッドバッテリ(10)の切換側の電池ユニット(11)を充電する電力を出力するように制御する充電開始工程とからなるハイブリッドバッテリの充電制御方法。 A charge control method for charging a hybrid battery (10) with a main device (20) by connecting a hybrid battery (10) comprising charging of a plurality of battery units (11) to the main device (20),
When switching the charging of the battery unit (11) charged by the hybrid battery (10), the charging of the charging-side battery unit (11) is stopped and a switching request signal is sent to the main device (20). Switching request process for outputting
A charge stopping step for controlling the main device (20) to stop the output of the charging power to the hybrid battery (10) with the input switching request signal;
With the main device (20) controlling to stop charging power to the hybrid battery (10), the hybrid battery (10) temporarily resumes and stops charging the battery unit (11) on the stop side. Check that the main unit (20) has stopped outputting charging power with the charging current of the battery unit (11) on the side, and switch the battery unit (11) to be charged from the battery unit (11) on the switching side to the switching side. Switching to a battery unit (11), and a switching step of outputting a charge resumption signal to the main device (20);
Charge control of the hybrid battery comprising a charge start process in which the main device (20) detects a charge resumption signal and controls to output power for charging the battery unit (11) on the switching side of the hybrid battery (10) Method. 前記切換工程において、停止側の電池ユニット(11)の充電を再開する時間が１００ｍｓｅｃないし１ｓｅｃである請求項１に記載されるハイブリッドバッテリの充電制御方法。   The method for controlling charging of a hybrid battery according to claim 1, wherein, in the switching step, the time for resuming charging of the battery unit (11) on the stop side is 100 msec to 1 sec. 前記切換要求工程において、前記ハイブリッドバッテリ(10)は、充電している停止側の電池ユニット(11)の電圧と温度と残容量と充電サイクルのいずれかを検出して、充電している電池ユニット(11)を切り換えると判定する請求項１に記載されるハイブリッドバッテリの充電制御方法。   In the switching request step, the hybrid battery (10) is charged by detecting any one of a voltage, a temperature, a remaining capacity, and a charge cycle of the battery unit (11) on the stop side being charged. The charging control method for a hybrid battery according to claim 1, wherein it is determined to switch (11). 前記ハイブリッドバッテリ(10)が、出力電圧が異なる複数の電池ユニット(11)を内蔵している請求項１に記載されるハイブリッドバッテリの充電制御方法。   The hybrid battery charging control method according to claim 1, wherein the hybrid battery (10) includes a plurality of battery units (11) having different output voltages. 前記ハイブリッドバッテリ(10)が、充電容量が異なる複数の電池ユニット(11)を内蔵している請求項１に記載されるハイブリッドバッテリの充電制御方法。   The hybrid battery charging control method according to claim 1, wherein the hybrid battery (10) includes a plurality of battery units (11) having different charging capacities.
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