JP2010273440A - 直列接続電池組の充電回路 - Google Patents

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Abstract

【課題】電池に流れる電流の大きさと、電池に対する充電時間を正確に調節可能で、電池は安定的に充電され、過度に充電してしまうという状況の発生を回避することができる直列接続電池組の充電回路の提供。
【解決手段】直列接続電池組の充電回路1は、充電ユニット10、1組の電流抑制ユニット21、1組のスイッチユニット22、制御ユニット20、複数組の電池連接端30を備え、電流抑制ユニット21は電流を抑制し、スイッチユニット22は電流抑制ユニット21と一つ一つ対応して電気的に連接し、回路を導通させ電流を流通させ、制御ユニット20はスイッチユニット22の導通或いは切断を制御し、電池の電量が飽和していないか探知し、充電ユニット10を制御し、特定電流を電池に対して提供し充電し、または電力供給を停止する。
【選択図】図1

Description

本発明は充電回路に関し、特に直列接続電池組(Charge Circuit for Series Connection Battery Group)の充電回路に関する。
従来の電池充電回路には、特許文献1、2が掲示する放電用の回路、特許文献3が掲示する電圧安定用の回路、特許文献4が掲示するバイパス回路とする回路がある。
しかし上記した構造は、すべて簡単な電子部品による制御で、専門に制御する回路を備えない。そのため、従来の方式により電池を受電する時には、充電量が不正確であることで、充電量が不足、或いは過度に充電するなどの問題があった。
米国特許US5818201号明細書 米国特許US7408325号明細書 米国特許US6943530号明細書 米国特許US5387857号明細書
本発明は、電池の充電量を正確に制御可能な直列接続電池組の充電回路を提供することである。
本発明は下記の直列接続電池組の充電回路を提供する。
直列接続電池組の充電回路は、充電ユニット、電流抑制ユニット、スイッチユニット、複数組の電池連接端を備え、
該充電ユニットは、電池充電時に必要な電力を提供し、
該電流抑制ユニットは、電流を抑制し、
該スイッチユニットは、該電流抑制ユニットと一つ一つ対応して、電気的に連接し、回路を導通させ、電流を流通させ、
該複数組の電池連接端は、電池と連接し、該スイッチユニットと電気的に連接し、一組の連接端と該充電ユニットは連接し、相互に隣接する2組の電池連接端は、電気的に連接し、
直列接続電池組の充電回路は、充電ユニット、電流制御回路、複数組の電池連接端を備え、
該充電ユニットは、電池充電時に必要な電力を提供し、
該電流制御回路は、電流を抑制し、
該複数組の電池連接端は、電池と連接し、該電流制御回路と電気的に連接し、1組の連接端と該充電ユニットは連接し、相互に隣接する2組の電池連接端は、電気的に連接する。
本発明直列接続電池組の充電回路の充電過程において、電流抑制ユニットとスイッチユニット、或いは電流制御回路は、電池を流れる電流の大きさ、及び電池に対して充電する時間を制御し、これにより電池は安定的に充電され、しかも充電が飽和に達していない、或いは過度に充電してしまうという状況の発生を回避することができる
本発明直列接続電池組充電回路のロジック制御信号の概略図である。 図1に示す直列接続電池組充電回路の第一実施例の回路図である。 図2に示す電池連接端のすべてに電池を設置し、充電する時の作業状態図である。 図2に示す電池連接端のいつくかにに電池を設置し、充電する時の作業状態図である。 図2に示す電池連接端に設置した、ある電池の容量が飽和に達した後の作業状態図である。 図2に示す電池連接端に設置した、すべての電池の容量が飽和に達した後の作業状態図である。 図2に示す電池連接端に電池を未設置の作業状態図である。 本発明直列接続電池組充電回路の第二実施例の回路構造概略図である。
図1、2に示すように、本発明直列接続電池組の充電回路1は、充電ユニット10を備える。充電ユニット10の一端には、直列接続する若干組の電池連接端30を連接する。相互に隣接する2組の電池連接端30は、電気的に連接する。電池連接端30は、2個が相対する電池接点(図中のP1〜P2n)を備える。充電時には、各2個の電池接点間に、電池を設置する。充電ユニット10の反対端には、制御ユニット20を電気的に連接する。
電池連接端30の一端には、電流抑制ユニット21を連接し、制御ユニット20に電気的に連接する。電流抑制ユニット21は、電流の抑制に用いる。電流抑制ユニット21の一端には、1個ずつ対応して、スイッチユニット22を電気的に連接する。スイッチユニット22と、電池連接端30の反対端、及び制御ユニット20とは電気的に連接する。制御ユニット20とスイッチユニット22との間には、レジスター23を連接する。レジスター23は、スイッチユニット22とアースとの間の抵抗を低下させる。
電流抑制ユニット21は、レジスター、定電流回路、或いは限電流回路である。本実施例中では、電流抑制ユニット21は、レジスターである。スイッチユニット22は、パワーMOS(Power MOS)、リレー、トランジスター、或いは絶縁ゲートバイポーラトランジスター(IGBT)である。本実施例中では、スイッチユニット22は、トランジスターである。
電池連接端30の電池接点P1、P2…P2n-1、P2n中に、n個の電池をセット、すなわちP1とP2との間に電池をセットし、P3とP4との間に電池をセットし、これら電池に対して充電を開始すると、充電電池と充電ユニット10は、異なる状態の電圧探知信号及び電流探知信号を発し、制御ユニット20へと発信する。制御ユニット20は、これら信号に基づき調節を行い、異なる制御信号を発し、これにより各電池はみな、飽和にまで達し、しかも過度な充電を回避することができる。
電流探知信号と電圧探知信号は、電池の電流の大きさと電池両端の電圧の大きさ信号を通して、制御ユニット20は、その電池が飽和に達しているか否かを判断し、速やかに調節を行なうことができる。制御ユニット20は、様々な状況において、スイッチ制御信号を発し、スイッチユニット22の切断或いは閉鎖を制御する。すべての電池が飽和状態に達すると、制御ユニット20は、電流制御信号を充電ユニット10へと伝送し、これにより充電ユニット10は、細流電流だけを電池充電に対して提供する。
図2、3は、3個の電池をセット可能な直列接続電池組の充電回路を例として説明する。3個の電池のすべてがセットされ、充電を開始すると、制御ユニット20は、制御信号を充電ユニット10へと伝送し、電池充電に対する電力の提供を始める。同時に、制御ユニット20は、制御信号を各スイッチユニット22へも伝送し、これにより各スイッチユニット22は切断状態となる。この時、充電電流の流れる方向は、充電ユニット10から出力され、3個の電池へと直接流れ、それらに対して充電を行い、最後には回流する。
図4は、図2に示す回路中の電池連接端30すべてに、電池がセットされている訳ではない、すなわちP3とP4との間に電池がセットされていない状態を例として説明する。制御ユニット20は、スイッチ制御信号を、2個目のスイッチユニット22へと伝送し、2個目のスイッチユニット22を制御し導通させる。この時、充電電流は充電ユニット10から出力され、P1とP2との間の電池へと流れた後、2個目の電流抑制ユニット21と2個目のスイッチユニット22を経由し、さらにP5とP6との間の電池へと流れる。
図5は、図2に示す回路中の電池連接端30にセットされたある電池の電量が飽和に達した時、P3とP4との間にセットされる電池の電量が飽和になった状態を例として説明する。制御ユニット20は、2個目のスイッチユニット22を制御し導通させる。この時、充電電流は、充電ユニット10から出力され、P1とP2との間の電池に流れた後、2個目の電流抑制ユニット21の抑制作用により、一部の電流(抑制後の充電電流)だけが、2個目の電流抑制ユニット21と2個目のスイッチユニット22を通過する。2個目の電流抑制ユニット21により抑制後の、残った一部の電流(細流電流)は、P3とP4との間の電池へと流れる。続いて、P5とP6との間の電池へと流れる前に、抑制後の充電電流と細流電流は、充電電流を再度集成し、さらにP5とP6との間の電池へと流れる。
図6は、図2に示す回路中の電池連接端30にセットされた電池がすべて飽和に達した時について示す。制御ユニット20がスイッチ信号を3個のスイッチユニット22へと伝送し、3個のスイッチユニット22を制御し、すべて導通状態とし、或いは制御ユニット20は、電流制御信号を充電ユニット10へと伝送し、充電ユニット10を制御し、少量電流(細流電流)を提供し、3個の電池に対して、細流充電を行なう。本実施例中では、電池連接端30中にセットする電池のすべてが、飽和状態に達した時、制御ユニット20は電流制御信号を、充電ユニット10へと伝送し、電池に対して細流充電を行なう。
図7は、図2に示す回路中の電池連接端30にセットする電池が外された時について示す。制御ユニット20は、スイッチ制御信号を、3個のスイッチユニット22へと伝送し、3個のスイッチユニット22を制御し、すべて切断状態とし、或いは制御ユニット20は、電流制御信号を、充電ユニット10へと伝送し、充電ユニット10を制御し、電力の提供を停止させる。本実施例中では、図2に示す回路の電池連接端30中、電池のすべてが取り外された時、制御ユニット20は3個のスイッチユニット22を制御し、すべて切断状態とする。
本発明直列接続電池組充電回路1の第二実施例の回路図である図8に示すように、それは第一実施例の回路構造と相似しているが、第一実施例中の電流抑制ユニット21とスイッチユニット22が、電流制御回路40に置換されている。電流制御回路40は、定電流回路或いは限電流回路である。第二実施例の作動原理は、第一実施例と相同であるため、ここでは詳述しない。
本発明直列接続電池組の充電回路1は、制御ユニット20を通して充電ユニット10、電流抑制ユニット21、スイッチユニット22、或いは電流制御回路40に対して、正確な制御作用を及ぼす。こうして、各電池を流れる電流量を効果的に制御し、電池連接端30にセットする電池はすべて、安定的に充電され、しかも充電が飽和に達していない、或いは過度に充電してしまうという状況の発生を回避することができる。
1 直列接続電池組の充電回路
10 充電ユニット
20 制御ユニット
21 電流抑制ユニット
22 スイッチユニット
23 レジスター
30 電池連接端
40 電流制御回路
P1〜P2n 電池接点

Claims (7)

  1. 充電ユニット、電流抑制ユニット、スイッチユニット、複数組の電池連接端を備え、
    前記充電ユニットは、電池充電時に必要な電力を提供し、
    前記電流抑制ユニットは、電流を抑制し、
    前記スイッチユニットは、前記電流抑制ユニットと一つ一つ対応して、電気的に連接し、回路を導通させ、電流を流通させ、
    前記複数組の電池連接端は、電池と連接し、前記スイッチユニットと電気的に連接し、1組の連接端と前記充電ユニットは連接し、相互に隣接する2組の電池連接端は、電気的に連接することを特徴とする直列接続電池組の充電回路。
  2. 請求項1記載の直列接続電池組の充電回路において、前記直列接続電池組の充電回路はさらに、制御ユニットを備え、
    前記制御ユニットは、前記スイッチユニットの導通或いは切断を制御し、前記電池連接端中の電池が少なくないか探知し、電池の電量が飽和していないか探知し、或いは前記充電ユニットを制御し、特定電流を電池に対して提供し充電し、または電力供給を停止することを特徴とする直列接続電池組の充電回路。
  3. 請求項1記載の直列接続電池組の充電回路において、前記電流抑制ユニットは、レジスター、定電流回路、或いは限電流回路であることを特徴とする直列接続電池組の充電回路。
  4. 請求項1記載の直列接続電池組の充電回路において、前記スイッチユニットは、パワーMOS(Power MOS)、リレー、トランジスター、或いは絶縁ゲートバイポーラトランジスター(IGBT)であることを特徴とする直列接続電池組の充電回路。
  5. 直列接続電池組の充電回路は、充電ユニット、電流制御回路、複数組の電池連接端を備え、
    前記充電ユニットは、電池充電時に必要な電力を提供し、
    前記電流制御回路は、電流を抑制し、
    前記複数組の電池連接端は、電池と連接し、前記電流制御回路と電気的に連接し、1組の連接端と前記充電ユニットは連接し、相互に隣接する2組の電池連接端は、電気的に連接することを特徴とする直列接続電池組の充電回路。
  6. 請求項5記載の直列接続電池組の充電回路において、前記電流制御回路は、定電流回路、或いは限電流回路であることを特徴とする直列接続電池組の充電回路。
  7. 請求項5記載の直列接続電池組の充電回路において、前記直列接続電池組の充電回路はさらに、制御ユニットを備え、
    前記制御ユニットは、前記電流制御回路を制御し、前記電池連接端中の電池が少なくないか探知し、電池の電量が飽和していないか探知し、或いは前記充電ユニットを制御し、特定電流を電池に対して提供し充電し、または電力供給を停止することを特徴とする直列接続電池組の充電回路。
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