JP2023055500A

JP2023055500A - 電池電圧調整装置

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Publication number: JP2023055500A
Application number: JP2021164931A
Authority: JP
Inventors: 昇海老澤; Noboru Ebisawa; 一郎宗像; Ichiro Munakata; 寿春湯浅; Toshiharu Yuasa; 秀樹庄司; Hideki Shoji
Original assignee: Toyo System Co Ltd
Current assignee: Toyo System Co Ltd
Priority date: 2021-10-06
Filing date: 2021-10-06
Publication date: 2023-04-18

Abstract

【課題】複数の電池の正負端子間電圧を安全かつ効率良く互い近付けることができる電池電圧調整装置を提供する。【解決手段】電池電圧調整装置は、電池パック１１の正負端子間電圧と、電池パック１２の正負端子間電圧との電圧差を検出する電圧差検出部２５と、電池パック１１の正端子１１＋と電池パック２の正端子１２＋との間及び電池パック１１の負端子１１－と電池パック１２の負端子１２－との間のうちの何れか一方の間に接続された可変抵抗器２３と、電池パック１１の正端子１１＋と電池パック１２の正端子１２＋との間及び電池パック１１の負端子１１ーと電池パック１２の負端子１２－との間のうちの他方の間を接続する接続線２０と、電圧差の大きさの低下に応じて可変抵抗器の抵抗値を減少させる抵抗値制御を行う制御部２２と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、複数の電池の正負端子間電圧を互いに近づけるように調整する電池電圧調整装置に関する。

複数の電池セルを直列接続した電池パックを並列に接続し、更にその並列接続の電池パックを複数直列に接続した構成にすることにより、個々の電池パックの正負端子間電圧より高い高電圧を生成しかつ容量を増大させることが行われている。例えば、１０個の電池セルを直列に接続した単一の電池パックが正負端子間電圧３６[Ｖ]、容量１０[Ａｈ](３６０［Ｗｈ］)であるとし、その電池パックを２並列接続でかつ３直列接続の構成にしたならば、電圧１０８[Ｖ]、容量２０[Ａｈ](２１６０［Ｗｈ］)を得ることができる。

電池パックにおいて直列接続された電池セル各々に充電状態のバラツキがあると、所望の電圧を得ることができなくなるので、電池パックの電池セル各々の両端の電圧の均等化を行う電池電圧調整装置が特許文献１に示されている。

特開２０１４－１０３８０５号公報

ところで、複数の電池パックを並列に接続する場合には各電池パックの正負端子間電圧が互いに等しいことが望ましい。電池パック間で電圧差がある状態で並列に接続してしまうと、その電圧差の大きさによっては電池パック間で大電流が流れるからである。それを解消するために、従来、電池パックの並列接続前に充電器及び電子負荷を用いて電池パック毎に設定電圧に調整することが行われていた。具体的には、担当者が電池パックの正負端子間電圧を電圧測定装置によって測定し、その測定電圧が設定電圧より低い場合には充電器を用いて電池パックを充電させ、一方、測定電圧が設定電圧より高い場合には電池パックの正負端子間に電子負荷を接続して電池パックの蓄積電荷を放電させていた。

しかしながら、従来の調整方法では、担当者による煩わしい操作が必要であり、複数の電池パックの正負端子間電圧を安全かつ効率良く互いに近付けることが難しいという問題があった。

そこで、本発明の目的は、複数の電池の正負端子間電圧を安全かつ効率良く互い近付けることができる電池電圧調整装置を提供することである。

本発明の電池電圧調整装置は、第１の電池と第２の電池との間で電流を流すことにより前記第１の電池の正負端子間電圧及び前記第２の電池の正負端子間電圧を互いに近づけるように調整する電池電圧調整装置であって、前記第１の電池の正負端子間電圧と前記第２の電池の正負端子間電圧との電圧差を検出する電圧差検出部と、前記第１の電池の正端子と前記第２の電池の正端子との間、及び前記第１の電池の負端子と前記第２の電池の負端子との間のうちのいずれか一方の間に接続された可変抵抗器と、前記第１の電池の正端子と前記第２の電池の正端子との間、及び前記第１の電池の負端子と前記第２の電池の負端子との間のうちの他方の間を接続する接続線と、前記電圧差の大きさの低下に応じて前記可変抵抗器の抵抗値を減少させる抵抗値制御を行う制御部と、を備えることを特徴としている。

本発明の電池電圧調整装置によれば、第１の電池の正負端子間電圧と第２の電池の正負端子間電圧との電圧差の大きさが大であるほど、可変抵抗器の抵抗値は高くなり、第１の電池と第２の電池との間を流れる電流が過大となることが制限され、一方、その電圧差の大きさが小さいほど、可変抵抗器の抵抗値は低くなるので、第１及び第２の電池の正負端子間電圧を安全に互い近付けることができる。

本発明が適用された電池電圧調整装置の構成を示す図である。図１の装置内の制御部の抵抗値制御を示すフローチャートである。図１の装置内のスイッチ素子のオン期間、制御部への定電圧化電圧の供給期間、電池パック各々の正負端子間電圧の電圧差の変化、及び電池パック間を流れる電流の変化を示す図である。図１の装置を複数用いて３個以上電池パック各々の正負端子間電圧を同時に調整する構成を示す図である。

以下、本発明の実施例を、図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は本発明の実施例である電池電圧調整装置１０を示している。電池電圧調整装置１０には２つの電池パックを外部接続するための２組の正負接続端子Ａ＋、Ａ－、Ｂ＋、Ｂ－が備えられている。本実施例では正負接続端子Ａ＋、Ａ－には電池パック１１の正負端子１１＋、１１－が接続され、正負接続端子Ｂ＋、Ｂ－には電池パック１２の正負端子１２＋、１２－が接続されるとする。電池パック１１、１２は第１の電池及び第２の電池に相当し、同一の数の電池セルが直列に接続された同一仕様の電池パックである。なお、「第１の電池及び第２の電池」でいう電池は電池パックに限らず、単電池を含む表現である。

電池電圧調整装置１０は、接続線２０、電源回路２１、制御部２２、可変抵抗器２３、切替スイッチ２４、電圧検出部２５、起動スイッチ２６、及び起動ＬＥＤ２７を含んでいる。

接続線２０は負接続端子Ａ－とＢ－との間を接続している。

電源回路２１はＤＣ－ＤＣコンバータからなり、正負接続端子Ａ＋、Ａ－に接続されている。電源回路２１には、正負接続端子Ａ＋、Ａ－に接続される電池パック１１の正負端子１１＋、１１－間の直流電圧が供給される。電源回路２１は、電池パック１１の正負端子１１＋、１１－間の直流電圧を定電圧化して制御部２２の動作電圧として出力する。すなわち、電源回路２１の正負出力端子が制御部２２に接続され、正負出力端子から定電圧化電圧である動作電圧が制御部２２に供給される。制御部２２は動作電圧が供給されると以下に示す可変抵抗器２３の抵抗値制御を開始することができる。

可変抵抗器２３は正接続端子Ａ＋、Ｂ＋間に接続されている。可変抵抗器２３はスイッチ素子ＳＷ１～ＳＷ４（第１～第４のスイッチ素子）及び抵抗Ｒ１～Ｒ３（第１～第３の抵抗）を有する。スイッチ素子ＳＷ１～ＳＷ４は双方向に電流を流すことができるＦＥＴ（電界効果トランジスタ）やリレースイッチからなる。抵抗Ｒ１の抵抗値が最も大きく、抵抗Ｒ３の抵抗値が最も小さい。抵抗Ｒ２の抵抗値は抵抗Ｒ１の抵抗値より小さく、抵抗Ｒ３の抵抗値より大きい。正接続端子Ａ＋、Ｂ＋間に、第１の接続部であるスイッチ素子ＳＷ１と抵抗Ｒ１との直列回路が接続され、第２の接続部であるスイッチ素子ＳＷ２と抵抗Ｒ２との直列回路が接続され、第３の接続部であるスイッチ素子ＳＷ３と抵抗Ｒ３との直列回路が接続されている。第４の接続部であるスイッチ素子ＳＷ４はそのまま正接続端子Ａ＋、Ｂ＋間に接続されている。

制御部２２は、例えば、マイクロコンピュータからなるディジタル処理回路を含み、制御対象の可変抵抗器２３に接続されている。具体的には制御部２２はスイッチ素子ＳＷ１～ＳＷ４の制御端に個別に接続されている。スイッチ素子ＳＷ１～ＳＷ４がＦＥＴであるならば、制御端はＦＥＴのゲートである。制御部２２は、電源回路２１によって安定化電圧が印加されると、可変抵抗器２３の抵抗値を変化させる抵抗値制御を開始可能となる。制御部２２が抵抗値制御を実行することにより電池電圧調整装置１０は電池電圧調整動作を可能としている。

切替回路２４はリレースイッチ２４ａ及びリレーコイル２４ｂを有するリレー回路である。リレースイッチ２４ａは可動接点２４ｍと２つの固定接点２４ｘ、２４ｙとを有する。リレースイッチ２４ａの固定接点２４ｘは接続線２０に接続され、固定接点２４ｙは正接続端子Ｂ＋に接続されている。リレースイッチ２４ａの可動接点２４ｍは、２つの固定接点２４ｘ、２４ｙのうちのいずれか一方に接触される。リレーコイル２４ｂは正接続端子Ｂ＋と接続線２０との間に接続されている。電池パック１２の正負端子１２＋、１２－が正負接続端子Ｂ＋、Ｂ－には接続されると、リレーコイル２４ｂに電流が流れ、リレーコイル２４ｂは励磁されるようになっている。リレーコイル２４ｂの励磁・非励磁によりリレースイッチ２４ａが切替動作する。すなわち、切替動作ではリレーコイル２４ｂの非励磁時にはリレースイッチ２４ａの可動接点２４ｍは固定接点２４ｘに接触し、リレーコイル２４ｂの励磁時にはリレースイッチ２４ａの可動接点２４ｍが固定接点２４ｘから離れて固定接点２４ｙに接触する。

電圧検出部２５は正接続端子Ａ＋とリレースイッチ２４ａの可動接点２４ｍとの間に接続されている。電圧検出部２５は、正接続端子Ａ＋とリレースイッチ２４ａの可動接点２４ｍとの間の電圧を検出し、検出した電圧のレベル表示を行うと共にその電圧レベルをデータとして制御部２２に供給する。リレーコイル２４ｂの非励磁時でリレースイッチ２４ａの可動接点２４ｍが固定接点２４ｘに接触している時に、電圧検出部２５は電池パック１１の正負端子１１＋、１１－の直流電圧を検出する。リレーコイル２４ｂの励磁時でリレースイッチ２４ａの可動接点２４ｍが固定接点２４ｙに接触している時には、電圧検出部２５は電池パック１１の正負端子１１＋、１１－間の直流電圧と電池パック１２の正負端子１２＋、１２－間の直流電圧との電圧差を検出する電圧差検出部として動作する。

起動スイッチ２６及び起動ＬＥＤ２７は制御部２２に接続されている。起動スイッチ２６は押圧式のスイッチであり、電池パック１１、１２に対する電圧調整動作の開始を制御部２２に指令する。制御部２２は起動スイッチ２６から電圧調整動作の開始指令を受けると抵抗値制御を開始する。起動ＬＥＤ２７は制御部２２の制御により電池電圧調整動作中に点灯する。

次に、かかる構成の電池電圧調整装置１０の電池電圧調整動作について説明する。ここで、電池パック１１、１２の各々には電荷が蓄積されており、電池パック１１の正負端子１１＋、１１－間電圧及び電池パック１２の正負端子１２＋、１２－間電圧が各々あるとする。電池パック１１の正負端子１１＋、１１－間電圧をＶ１、電池パック１２の正負端子１２＋、１２－間電圧をＶ２とする。

先ず、電池電圧調整動作の開始前に、ユーザが電池パック１１を電池電圧調整装置１０に接続する。すなわち、電池パック１１の正負端子１１＋、１１－が正負接続端子Ａ＋、Ａ－に接続される。このように電池パック１１が電池電圧調整装置１０に接続されると、電圧検出部２５にはリレースイッチ２４ａを介して電池パック１１の正負端子１１＋、１１－間電圧Ｖ１が供給されるので、電圧検出部２５は電池パック１１の正負端子１１＋、１１－間電圧Ｖ１を検出してその電圧値を表示する。なお、この状態では電池パック１２が接続されていないのでリレーコイル２４ｂは非励磁であり、リレースイッチ２４ａの可動接点２４ｍは固定接点２４ｘに接触している。

電源回路２１には電池パック１１の正負端子１１＋、１１－間電圧Ｖ１が印加されるので、電源回路２１はその印加電圧を定電圧化して制御部２２の動作電圧として出力する。よって、制御部２２は可変抵抗器２３の抵抗値制御を開始可能となる。

次いで、ユーザは電池パック１２を電池電圧調整装置１０に接続する。すなわち、電池パック１２の正負端子１２＋、１２－が正負接続端子Ｂ＋、Ｂ－に接続される。このように電池パック１２が電池電圧調整装置１０に接続されると、リレーコイル２４ｂに電池パック１２から電流が流れるので、リレーコイル２４ｂが励磁されてリレースイッチ２４ａの可動接点２４ｍは固定接点２４ｙに接触する。この状態では制御部２２による抵抗値制御開始前であるので、可変抵抗器２３のスイッチ素子ＳＷ１～ＳＷ４は全てオフである。よって、可変抵抗器２３を介して電流は流れないので、電圧検出部２５の電圧検出はない。

ユーザは、電池パック１１、１２の電池電圧調整装置１０への接続が完了すると、起動スイッチ２６を押圧操作する。起動スイッチ２６の操作により電池電圧調整動作の開始指令が信号として制御部２２に伝達される。制御部２２は電池電圧調整動作の開始指令に応答して抵抗値制御を開始する。

図２に示すように、制御部２２は、抵抗値制御では先ず、スイッチ素子ＳＷ１をオンさせ（ステップＳ１１）、起動ＬＥＤ２７を点灯させる（ステップＳ１２）。ステップＳ１１のスイッチ素子ＳＷ１のオンにより、電池パック１１の正負端子１１＋、１１－間電圧Ｖ１と電池パック１２の正負端子１２＋、１２－間電圧Ｖ２との間に電圧差ΔＶがあるならば、スイッチ素子ＳＷ１及び抵抗Ｒ１を介して電流が流れることになる。この電流の流れにより電池パック１１の正負端子１１＋、１１－間電圧Ｖ１と電池パック１２の正負端子１２＋、１２－間電圧Ｖ２との電圧差ΔＶ＝Ｖ１－Ｖ２が電圧検出部２５によって検出される。検出された電圧差ΔＶは電圧検出部２５に表示されると共にデータとして制御部２２に供給される。ステップＳ１２の起動ＬＥＤ２７の点灯により電池電圧調整動作中であることがユーザ等に示される。

制御部２２は、電圧検出部２５から供給される電圧差データを読み込み（ステップＳ１３）、電圧差データが示す電圧差ΔＶの大きさ｜ΔＶ｜が閾値電圧Ｖth1以上であるか否かを判別する（ステップＳ１４）。｜ΔＶ｜≧Ｖth1であるならば、スイッチ素子ＳＷ１をオンさせる（ステップＳ１５）。ステップＳ１５は、ステップＳ１１の実行によりスイッチ素子ＳＷ１が既にオンであるならば、実行されなくても良い。一方、｜ΔＶ｜＜Ｖth1であるならば、電圧差ΔＶの大きさ｜ΔＶ｜が閾値電圧Ｖth2以上であるか否かを判別する（ステップＳ１６）。閾値電圧Ｖth2はＶth1＞Ｖth2の関係を有している。

制御部２２は、ステップＳ１６において｜ΔＶ｜≧Ｖth2であるならば、スイッチ素子ＳＷ１が現在オンであるか否かを判別する（ステップＳ１７）。ステップＳ１７の実行時点でスイッチ素子ＳＷ１がオンであるならば、スイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ２のオンオフの切替が必要であるので、スイッチ素子ＳＷ１～ＳＷ４を全てオフさせ（ステップＳ１８）、そしてスイッチ素子ＳＷ２をオンさせる（ステップＳ１９）。ステップＳ１７ではスイッチ素子ＳＷ２以外のスイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ３、ＳＷ４のいずれかがオンであるか否かを判別しても良い。ステップＳ１８のスイッチ素子ＳＷ１～ＳＷ４のオフ期間は予め定められた短時間である。これは後述するステップＳ２２、Ｓ２４におけるスイッチ素子ＳＷ１～ＳＷ４のオフ期間においても同様である。

ステップＳ１８においてスイッチ素子ＳＷ１～ＳＷ４を全てオフさせることは、スイッチ素子ＳＷ１～ＳＷ４のオンオフの切替時に２以上のスイッチ素子が同時にオンとなることを防止するためである。スイッチ素子ＳＷ１～ＳＷ４のうちの２以上のスイッチ素子が同時にオンとなると、電池パック１１、１２間に大電流が流れる可能性があり、それを阻止するためである。ステップＳ１７においてスイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ２のオンオフの切替が必要でないならば、ステップＳ１８の実行が迂回される。スイッチ素子ＳＷ２が既にオンの場合にはステップＳ１８、Ｓ１９の両方の実行を迂回しても良い。

制御部２２は、ステップＳ１６において｜ΔＶ｜＜Ｖth2であるならば、電圧差ΔＶの大きさ｜ΔＶ｜が閾値電圧Ｖth3以上であるか否かを判別する（ステップＳ２０）。閾値電圧Ｖth3はＶth2＞Ｖth3の関係を有している。｜ΔＶ｜≧Ｖth3であるならば、スイッチ素子ＳＷ２が現在オンであるか否かを判別する（ステップＳ２１）。ステップＳ２１の実行時点でスイッチ素子ＳＷ２がオンであるならば、スイッチ素子ＳＷ２、ＳＷ３のオンオフの切替が必要であるので、スイッチ素子ＳＷ１～ＳＷ４を全てオフさせ（ステップＳ２２）、そしてスイッチ素子ＳＷ３をオンさせる（ステップＳ２３）。ステップＳ２１ではスイッチ素子ＳＷ３以外のスイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４のいずれかがオンであるか否かを判別しても良い。

制御部２２は、ステップＳ１５、Ｓ１９及びＳ２３のいずれかのステップの実行後にはステップＳ１３に戻って電圧検出部２５から供給される電圧差データを新たに読み込み、それに続く、上記したステップを実行する。なお、ステップＳ１３の戻りは直ちではなく、所定の繰り返し時間の経過を判別してから行っても良い。

一方、制御部２２は、ステップＳ２０において｜ΔＶ｜＜Ｖth3であるならば、スイッチ素子ＳＷ１～ＳＷ４を全てオフさせ（ステップＳ２４）、そしてスイッチ素子ＳＷ４をオンさせる（ステップＳ２５）。スイッチ素子ＳＷ４のオンにより電池パック１１の正負端子１１＋、１１－間と電池パック１２の正負端子１２＋、１２－間とが、スイッチ素子ＳＷ４のオン抵抗以外の抵抗がない状態で接続されることになる。

制御部２２は、電圧検出部２５から供給される電圧差データを読み込み（ステップＳ２６）、電圧差データが示す電圧差ΔＶの大きさ｜ΔＶ｜が０[Ｖ]であるか否かを判別する（ステップＳ２７）。この０[Ｖ]には正の許容値が含まれても良い。｜ΔＶ｜＝０[Ｖ]でないならば、ステップＳ２６、Ｓ２７が繰り返される。電圧差ΔＶの大きさ｜ΔＶ｜が減少して｜ΔＶ｜＝０[Ｖ]となったならば、電池パック１１の正負端子１１＋、１１－間電圧Ｖ１と電池パック１２の正負端子１２＋、１２－間電圧Ｖ２とが等しくなったことを意味する。この場合には、制御部２２は、スイッチ素子ＳＷ４をオフさせ（ステップＳ２８）、電池電圧調整動作の終了を表すために起動ＬＥＤ２７を消灯させる（ステップＳ２９）。これにより制御部２２の抵抗値制御が終了する。なお、ステップＳ２７において｜ΔＶ｜＝０[Ｖ]を判別してから若干の時間をおいてからスイッチ素子ＳＷ４をオフさせても良い。

次に、かかる電池電圧調整動作における、スイッチ素子ＳＷ１～ＳＷ４各々のオン期間、制御部２２への定電圧化電圧の供給期間、電圧差ΔＶの変化、及び電池パック１１、１２間を流れる電流の変化の関係を説明する。なお、電池パック１１の正負端子１１＋、１１－間電圧Ｖ１が電池パック１２の正負端子１２＋、１２－間電圧Ｖ２より高いとする。

図３に太実線で示すように、時点ｔ１において電池パック１１の正負端子１１＋、１１－が電池電圧調整装置１０の正負接続端子Ａ＋、Ａ－に接続されると、電源回路２１には電池パック１１の正負端子１１＋、１１－間電圧が印加されるので、電源回路２１は定電圧化電圧を制御部２２に供給する。これにより制御部２２は抵抗値制御を開始可能となる。

時点ｔ２において電池パック１２の正負端子１２＋、１２－が電池電圧調整装置１０の正負接続端子Ｂ＋、Ｂ－に接続されると、リレーコイル２４ｂに電池パック１２から電流Ｉが流れるので、リレーコイル２４ｂが励磁され、リレースイッチ２４ａの可動接点２４ｍは固定接点２４ｘから離れて固定接点２４ｙに接触する。この時点ｔ２では可変抵抗器２３のスイッチ素子ＳＷ１～ＳＷ４は全てオフである。なお、図３には時点ｔ２から電圧差ΔＶ＝Ｖ１－Ｖ２を示しているが、次の時点ｔ３までは電圧差ΔＶは電圧検出部２５によって検出されない。

時点ｔ３においてユーザによって起動スイッチ２６が押圧操作されると、電池電圧調整動作の開始指令が生成され、制御部２２がステップＳ１１の実行によりスイッチ素子ＳＷ１をオンさせる。スイッチ素子ＳＷ１のオンにより電流Ｉが電池パック１１の正端子１１＋から、正接続端子Ａ＋、スイッチ素子ＳＷ１、抵抗Ｒ１、正接続端子Ｂ＋、電池パック１２の正負端子１２＋、１２－間、負接続端子Ｂ－、接続線２０、及び負接続端子Ａ－を各々介して電池パック１１の負端子１１－へ流れ込む。時点ｔ３から電圧差ΔＶ＝Ｖ１－Ｖ２が電圧検出部２５によって検出される。電池パック１１は放電状態となり、電池パック１１の正負端子１１＋、１１－間電圧Ｖ１が低下し、逆に電池パック１２は充電状態となり、電池パック１２の正負端子１２＋、１２－間電圧Ｖ２が上昇するので、その電圧差ΔＶは徐々に低下し、電圧差ΔＶの低下と共に電流Ｉは減少する。

なお、電流Ｉの電流値は電池パック１１、１２に負担がないように最大０.２Ｃ程度に設定することが望ましく、電流上限値以下になるように予め設定されている。ここで、Ｃは電池パックの充放電能力を表すシーレートである。

時点ｔ４において電圧差ΔＶが閾値電圧Ｖth1を下回ると、制御部２２がステップＳ１８の実行によりスイッチ素子ＳＷ１～ＳＷ４を全てオフさせる。上述したようにスイッチ素子ＳＷ１～ＳＷ４のオンオフの切替時に２以上のスイッチ素子が同時にオンとなることを防止するためである。スイッチ素子ＳＷ１～ＳＷ４が全てオフの期間には電流Ｉは流れない。また、スイッチ素子ＳＷ１～ＳＷ４が全てオフの期間には電圧差ΔＶが電圧検出部２５によって検出されない。

時点ｔ５において制御部２２がステップＳ１９の実行によりスイッチ素子ＳＷ２をオンさせる。スイッチ素子ＳＷ２のオンにより電流Ｉが電池パック１１の正端子１１＋から、正接続端子Ａ＋、スイッチ素子ＳＷ２、抵抗Ｒ２（抵抗Ｒ１より抵抗値が小）、正接続端子Ｂ＋、電池パック１２の正負端子１２＋、１２－間、負接続端子Ｂ－、接続線２０、及び負接続端子Ａ－を各々介して電池パック１１の負端子１１－へ流れ込む。時点ｔ５から電圧差ΔＶが電圧検出部２５によって検出される。その電圧差ΔＶは徐々に低下し、電圧差ΔＶの低下と共に電流Ｉは減少する。

時点ｔ６において電圧差ΔＶが閾値電圧Ｖth2（Ｖth2＜Ｖth1）を下回ると、制御部２２がステップＳ２２の実行によりスイッチ素子ＳＷ１～ＳＷ４を全てオフさせる。

時点ｔ７において制御部２２がステップＳ２３の実行によりスイッチ素子ＳＷ３をオンさせる。スイッチ素子ＳＷ３のオンにより電流Ｉが電池パック１１の正端子１１＋から、正接続端子Ａ＋、スイッチ素子ＳＷ３、抵抗Ｒ３（抵抗Ｒ２より抵抗値が小）、正接続端子Ｂ＋、電池パック１２の正負端子１２＋、１２－間、負接続端子Ｂ－、接続線２０、及び負接続端子Ａ－を各々介して電池パック１１の負端子１１－へ流れ込む。時点ｔ７から電圧差ΔＶが電圧検出部２５によって検出される。その電圧差ΔＶは徐々に低下し、電圧差ΔＶの低下と共に電流Ｉは減少する。

時点ｔ８において電圧差ΔＶが閾値電圧Ｖth3（Ｖth3＜Ｖth2）を下回ると、制御部２２がステップＳ２４の実行によりスイッチ素子ＳＷ１～ＳＷ４を全てオフさせる。

時点ｔ９において制御部２２がステップＳ２５の実行によりスイッチ素子ＳＷ４をオンさせる。スイッチ素子ＳＷ４のオンにより電流Ｉが電池パック１１の正端子１１＋から、正接続端子Ａ＋、スイッチ素子ＳＷ４、正接続端子Ｂ＋、電池パック１２の正負端子１２＋、１２－間、負接続端子Ｂ－、接続線２０、及び負接続端子Ａ－を各々介して電池パック１１の負端子１１－へ流れ込む。時点ｔ９から電圧差ΔＶが電圧検出部２５によって検出される。その電圧差ΔＶは徐々に低下し、電圧差ΔＶの低下と共に電流Ｉは減少する。

時点ｔ１０において電圧差ΔＶは０[Ｖ]に達し、電流Ｉは流れない状態となる。この時点ｔ１０において電池パック１１の正負端子１１＋、１１－間電圧Ｖ１と電池パック１２の正負端子１２＋、１２－間電圧Ｖ２とは互いに等しくなる。

時点ｔ１１において制御部２２がステップＳ２８の実行によりスイッチ素子ＳＷ４をオフさせる。

時点ｔ１２において電池パック１２の正負端子１２＋、１２－が正負接続端子Ｂ＋、Ｂ－から外され、電池パック１２と電池電圧調整装置１０とが非接続状態とされる。

時点ｔ１３において電池パック１１の正負端子１１＋、１１－が正負接続端子Ａ＋、Ａ－から外され、電池パック１１と電池電圧調整装置１０とが非接続状態とされる。電源回路２１には電池パック１１の正負端子１１＋、１１－間電圧が印加されなくなるので、電源回路２１は制御部２２への定電圧化電圧の供給を停止する。

電池パック１１の正負端子１１＋、１１－間電圧Ｖ１が電池パック１２の正負端子１２＋、１２－間電圧Ｖ２より低い場合には、電圧差ΔＶ及び電流Ｉは、図３に太破線で示すように各々変化する。電流Ｉは、例えば、スイッチ素子ＳＷ１がオンである時には、電池パック１２の正端子１２＋から、正接続端子Ｂ＋、抵抗Ｒ１、スイッチ素子ＳＷ１、正接続端子Ａ＋、電池パック１１の正負端子１１＋、１１－間、負接続端子Ａ－、接続線２０、及び負接続端子Ｂ－を各々介して電池パック１２の負端子１２－へ流れ込む。電池パック１１が充電状態となり、電池パック１２が放電状態となる。スイッチ素子ＳＷ２、ＳＷ３、又はＳＷ４がオンである時も同様の方向に電流Ｉは流れる。この場合の電流Ｉの電流値は電流下限値以上になるように予め設定されている。

上記した実施例においては、電池パック１１の正負端子１１＋、１１－間電圧Ｖ１と電池パック１２の正負端子１２＋、１２－間電圧Ｖ２との電圧差ΔＶの大きさ｜ΔＶ｜が大であるほど、可変抵抗器２３の抵抗値は高くなり、電池パック１１と電池パック１２との間を流れる電流Ｉが図３に示したように電流上限値以下、又は電流下限値以上となり、過大となることが制限される。一方、その電圧差ΔＶの大きさ｜ΔＶ｜が小さいほど、可変抵抗器２３の抵抗値は低くなるので、電流Ｉの電流値を電流上限値から電流下限値の範囲で適切に確保して電圧差ΔＶの大きさ｜ΔＶ｜を急速に小さくすることができる。よって、電池パック１１の正負端子１１＋、１１－間電圧Ｖ１と電池パック１２の正負端子１２＋、１２－間電圧Ｖ２を安全にかつ急速に互い近付けることができる。これにより電池パック１１、１２間で大電流が流れるといった問題を起こすことなく電池パック１１、１２を並列接続して使用することが可能となる。

なお、上記した実施例においては、電圧差ΔＶの大きさ｜ΔＶ｜の低下に従って可変抵抗器２３の抵抗値を段階的に減少させているが、可変抵抗器２３の抵抗値を連続的に減少させても良い。

本発明の電池電圧調整装置を複数用いることにより並列接続される３個以上の電池パックの正負端子間電圧を同一電圧値に調整することができる。例えば、図４に示すように、ｎ個（ｎは３以上の整数）の電池パック３１_１～３１_ｎに対してｎ－１個の電池電圧調整装置３２_１～３２_ｎ－１が用いられる。電池電圧調整装置３２_１～３２_ｎ－１の各々は上記した電池電圧調整装置１０と同一構成であるとすると、電池電圧調整装置３２_１の正負接続端子Ａ＋、Ａ－には電池パック３１_１の正負端子３１_１＋、３１_１－が接続され、正負接続端子Ｂ＋、Ｂ－には電池パック３１_２の正負端子３１_２＋、３１_２－が接続され、電池電圧調整装置３２_２の正負接続端子Ａ＋、Ａ－には電池パック３１_２の正負端子３１_２＋、３１_２－が接続され、正負接続端子Ｂ＋、Ｂ－には電池パック３１_３の正負端子３１_３＋、３１_３－が接続される。図示しない電池電圧調整装置３２_３～３２_ｎ－２についても同様に電池パック３１_３～３１_ｎ－１が接続され、電池電圧調整装置３２_ｎ－１の正負接続端子Ａ＋、Ａ－には電池パック３１_ｎ－１の正負端子３１_ｎ－１＋、３１_ｎ－１－が接続され、正負接続端子Ｂ＋、Ｂ－には電池パック３１_ｎの正負端子３１_ｎ＋、３１_ｎ－が接続される。このように構成して電池電圧調整装置３２_１～３２_ｎ－１を同時に動作させることにより、並列接続される電池パック３１_１～３１_ｎの正負端子間電圧が互いに異なっても電池パック３１_１～３１_ｎの正負端子間電圧を同一電圧値に一度に調整することができる。

１０、３２_１～３２_ｎ－１電池電圧調整装置
１１、１２、３１_１～３１_ｎ電池パック
１１＋、１２＋正端子
１１－、１２－負端子
２０接続線
２１電源回路
２２制御部
２３可変抵抗器
２４切替スイッチ
２４ａリレースイッチ
２４ｂリレーコイル
２４ｍ可動接点
２４ｘ、２４ｙ固定接点
２５電圧検出部
２６起動スイッチ
２７起動ＬＥＤ
Ａ＋、Ｂ＋正接続端子
Ａ－、Ｂ－負接続端子
Ｒ１～Ｒ３抵抗
ＳＷ１～ＳＷ４スイッチ素子

Claims

第１の電池と第２の電池との間で電流を流すことにより前記第１の電池の正負端子間電圧及び前記第２の電池の正負端子間電圧を互いに近づけるように調整する電池電圧調整装置であって、
前記第１の電池の正負端子間電圧と前記第２の電池の正負端子間電圧との電圧差を検出する電圧差検出部と、
前記第１の電池の正端子と前記第２の電池の正端子との間、及び前記第１の電池の負端子と前記第２の電池の負端子との間のうちのいずれか一方の間に接続された可変抵抗器と、
前記第１の電池の正端子と前記第２の電池の正端子との間、及び前記第１の電池の負端子と前記第２の電池の負端子との間のうちの他方の間を接続する接続線と、
前記電圧差の大きさの低下に応じて前記可変抵抗器の抵抗値を減少させる抵抗値制御を行う制御部と、を備えることを特徴とする電池電圧調整装置。
前記制御部は、前記電圧差の大きさの低下に応じて前記可変抵抗器の抵抗値を段階的に減少させることを特徴とする請求項１記載の電池電圧調整装置。
前記可変抵抗器は、
前記一方の間に互いに直列に接続された第１の抵抗と第１のスイッチ素子とからなる第１の接続部と、
前記一方の間に互いに直列に接続された第２のスイッチ素子と前記第１の抵抗よりも抵抗値の小さい第２の抵抗とからなる第２の接続部と、
前記一方の間に互いに直列に接続された第３のスイッチ素子と前記第２の抵抗よりも抵抗値の小さい第３の抵抗とからなる第３の接続部と、
前記一方の間に接続された第４のスイッチ素子からなる第４の接続部と、を含み、
前記制御部は、
前記抵抗値制御の開始時に、前記第１のスイッチ素子をオンにしかつ前記第２のスイッチ素子、前記第３のスイッチ素子及び前記第４のスイッチ素子をオフにし、前記電圧差検出部から前記電圧差を取得し、
その後、
前記電圧差の大きさが第１の閾値電圧以上の場合には前記第１のスイッチ素子をオンにしかつ前記第２のスイッチ素子、前記第３のスイッチ素子及び前記第４のスイッチ素子をオフにし、
前記電圧差の大きさが前記第１の閾値電圧未満でありかつ前記第１の閾値電圧より小なる第２の閾値電圧以上である場合には前記第２のスイッチ素子をオンにしかつ前記第１のスイッチ素子、前記第３のスイッチ素子及び前記第４のスイッチ素子をオフにし、
前記電圧差の大きさが前記第２の閾値電圧未満でありかつ前記第２の閾値電圧より小でありかつ０［Ｖ］より大なる第３の閾値電圧以上である場合には前記第３のスイッチ素子をオンにしかつ前記第１のスイッチ素子、前記第２のスイッチ素子及び前記第４のスイッチ素子をオフにし、
前記電圧差の大きさが前記第３の閾値電圧未満にある場合には前記第４のスイッチ素子をオンにしかつ前記第１のスイッチ素子、前記第２のスイッチ素子及び前記第３のスイッチ素子をオフにすることを特徴とする請求項１又は２記載の電池電圧調整装置。
前記制御部は、前記第１のスイッチ素子乃至前記第４のスイッチ素子のうちのいずれか１つのスイッチ素子のみがオンである状態から前記第１のスイッチ素子乃至前記第４のスイッチ素子のうちの前記１つのスイッチ素子以外の他の１つのスイッチ素子のみがオンである状態に切り替える際に、前記第１のスイッチ素子乃至前記第４のスイッチ素子の全てを一旦オフにしてから切り替えることを特徴とする請求項３記載の電池電圧調整装置。