JP3229696B2 - 電池の充電方法 - Google Patents
電池の充電方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、複数の電池を直列に接
続して充電する方法に関する。
続して充電する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】複数の電池を内蔵するパック電池は、内
蔵する電池を直列に接続した状態で充電される。電池に
非水系二次電池を使用するパック電池は、最初に定電流
充電した後、定電圧充電して満充電している。例えば、
リチウムイオン二次電池は約４．２Ｖで満充電になるの
で、２個のリチウムイオン二次電池を直列に接続したパ
ック電池は、定電圧充電の設定電圧を８．４Ｖに設定す
る。２個の電池が正常であるとき、同じ電圧で満充電さ
れる。
蔵する電池を直列に接続した状態で充電される。電池に
非水系二次電池を使用するパック電池は、最初に定電流
充電した後、定電圧充電して満充電している。例えば、
リチウムイオン二次電池は約４．２Ｖで満充電になるの
で、２個のリチウムイオン二次電池を直列に接続したパ
ック電池は、定電圧充電の設定電圧を８．４Ｖに設定す
る。２個の電池が正常であるとき、同じ電圧で満充電さ
れる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、２個の
電池の容量に差があると、一方の電池が４．５Ｖ、他方
の電池が３．９Ｖとなって電圧に差ができることがあ
る。この場合、４．５Ｖに電圧が上昇した電池は過充電
となって電池性能が著しく低下する。定電圧充電の設定
電圧を低くして、小容量の電池の電圧が４．２Ｖよりも
上昇しないようにできるが、このように設定すると、正
常な電池を満充電できなくなる。このため、定電圧充電
する設定電圧を低くすることはできず、容量差によって
過充電されるのを防止できない。
電池の容量に差があると、一方の電池が４．５Ｖ、他方
の電池が３．９Ｖとなって電圧に差ができることがあ
る。この場合、４．５Ｖに電圧が上昇した電池は過充電
となって電池性能が著しく低下する。定電圧充電の設定
電圧を低くして、小容量の電池の電圧が４．２Ｖよりも
上昇しないようにできるが、このように設定すると、正
常な電池を満充電できなくなる。このため、定電圧充電
する設定電圧を低くすることはできず、容量差によって
過充電されるのを防止できない。
【０００４】このように、内蔵する電池に容量差のある
パック電池は、充、放電サイクルを重ねるにしたがって
何回も過充電が繰り返され、これが累積されて著しく劣
化する性質がある。とくに、リチウムイオン二次電池等
の非水系二次電池は、過充電して電圧が上昇すると、電
解液を電気分解する副反応がおこる。副反応は電池性能
を低下させるに止まらず、内圧を異常に上昇させる。内
圧の異常上昇は、弁作動を引き起こし、電解液漏れを発
生させる。このため、非水系二次電池は、過充電による
弊害が大きく、これを防止することが極めて大切であ
る。
パック電池は、充、放電サイクルを重ねるにしたがって
何回も過充電が繰り返され、これが累積されて著しく劣
化する性質がある。とくに、リチウムイオン二次電池等
の非水系二次電池は、過充電して電圧が上昇すると、電
解液を電気分解する副反応がおこる。副反応は電池性能
を低下させるに止まらず、内圧を異常に上昇させる。内
圧の異常上昇は、弁作動を引き起こし、電解液漏れを発
生させる。このため、非水系二次電池は、過充電による
弊害が大きく、これを防止することが極めて大切であ
る。
【０００５】この欠点は、内蔵する個々の電池を並列に
接続して充電することによって解消できる。このことを
実現するためには、充電するときに電池の接続を変更す
る必要がある。電池の接続を変更するためには、切換ス
イッチを必要とする。このため、使用中に接触不良等の
故障が発生しやすくなる。また、充電電流が大きくなっ
て充電器のコストアップや発熱の問題が発生し、回路の
信頼性が劣る欠点がある。
接続して充電することによって解消できる。このことを
実現するためには、充電するときに電池の接続を変更す
る必要がある。電池の接続を変更するためには、切換ス
イッチを必要とする。このため、使用中に接触不良等の
故障が発生しやすくなる。また、充電電流が大きくなっ
て充電器のコストアップや発熱の問題が発生し、回路の
信頼性が劣る欠点がある。
【０００６】したがって、この欠点を避けるために、個
々の電池電圧を検出して、電池電圧差が設定値になると
異常表示して、充電を停止する方法がとられている。こ
の方法は、電圧差のある電池の充電を停止できるが、劣
化するのを防止して充電することはできない。
々の電池電圧を検出して、電池電圧差が設定値になると
異常表示して、充電を停止する方法がとられている。こ
の方法は、電圧差のある電池の充電を停止できるが、劣
化するのを防止して充電することはできない。
【０００７】本発明は、こ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、直列
に接続された電池の電圧バランスを揃えて充電できる充
電方法を提供することにある。
に開発されたものである。本発明の重要な目的は、直列
に接続された電池の電圧バランスを揃えて充電できる充
電方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の電池の充電方法
は、前述の目的を達成するために下記のようにして電池
を充電する。本発明の充電方法は、複数の電池を直列に
接続して充電する充電方法を改良したもので、充電中
に、あるいは充電が完了したときに、各電池の電圧を検
出する。検出した電池電圧に差があると、高い電池の電
圧を低下させ、あるいは、低い電池の電圧を上昇させて
各電池の電圧差を少なくする。このことを実現するため
に、電圧の高い電池を放電し、あるいは電圧の低い電池
の充電電流を電圧の高い電池の充電電流よりも多くする
バランス充電又はバランス放電を行う。電圧の高い電池
を放電する場合、電圧の低い電池は放電しない。ただ、
電圧の高い電池の放電電流を、電圧の低い電池の放電電
流よりも多くして、電池の電圧差を少なくすることもで
きる。バランス充電又はバランス放電によって各電池の
電圧差を少なくして充電する。バランス充電又はバラン
ス放電は充電の途中で行い、あるいは、充電の終期で行
うことができる。充電の途中でバランス充電又はバラン
ス放電をする方法は、バランス充電又はバランス放電の
後さらに充電して満充電できる。
は、前述の目的を達成するために下記のようにして電池
を充電する。本発明の充電方法は、複数の電池を直列に
接続して充電する充電方法を改良したもので、充電中
に、あるいは充電が完了したときに、各電池の電圧を検
出する。検出した電池電圧に差があると、高い電池の電
圧を低下させ、あるいは、低い電池の電圧を上昇させて
各電池の電圧差を少なくする。このことを実現するため
に、電圧の高い電池を放電し、あるいは電圧の低い電池
の充電電流を電圧の高い電池の充電電流よりも多くする
バランス充電又はバランス放電を行う。電圧の高い電池
を放電する場合、電圧の低い電池は放電しない。ただ、
電圧の高い電池の放電電流を、電圧の低い電池の放電電
流よりも多くして、電池の電圧差を少なくすることもで
きる。バランス充電又はバランス放電によって各電池の
電圧差を少なくして充電する。バランス充電又はバラン
ス放電は充電の途中で行い、あるいは、充電の終期で行
うことができる。充電の途中でバランス充電又はバラン
ス放電をする方法は、バランス充電又はバランス放電の
後さらに充電して満充電できる。
【０００９】
【作用】本発明の電池の充電方法は、複数の電池を直列
に接続して充電する。充電するときに電池電圧に差がで
きると、バランス充電又はバランス放電によって電圧差
を少なくする。バランス充電又はバランス放電は、電圧
の高い電池を放電して電圧を低下し、あるいは、電圧の
低い電池を充電して電圧を高くする。たとえば、リチウ
ムイオン二次電池を２個直列に接続したパック電池は下
記のようにして電圧差を少なくする。 設定電圧を
８．４Ｖとして、２個の電池を直列に接続して定電圧充
電する。 充電電流が設定値に減少して電池が満充電
され、あるいは、満充電に近づくと各電池の電圧を検出
する。 電圧の高い電池を放電し、電池電圧を設定電
圧まで低下させる。このとき、電圧が低い電池は放電し
ない。 その後、必要ならばさらに設定電圧を８．４
Ｖとしてパック電池を充電する。
に接続して充電する。充電するときに電池電圧に差がで
きると、バランス充電又はバランス放電によって電圧差
を少なくする。バランス充電又はバランス放電は、電圧
の高い電池を放電して電圧を低下し、あるいは、電圧の
低い電池を充電して電圧を高くする。たとえば、リチウ
ムイオン二次電池を２個直列に接続したパック電池は下
記のようにして電圧差を少なくする。 設定電圧を
８．４Ｖとして、２個の電池を直列に接続して定電圧充
電する。 充電電流が設定値に減少して電池が満充電
され、あるいは、満充電に近づくと各電池の電圧を検出
する。 電圧の高い電池を放電し、電池電圧を設定電
圧まで低下させる。このとき、電圧が低い電池は放電し
ない。 その後、必要ならばさらに設定電圧を８．４
Ｖとしてパック電池を充電する。
【００１０】以上の例は、電池を放電するバランス放電
によって電圧差を少なくしている。ただ、一方の電池を
充電するバランス充電によって電圧差を少なくすること
もできる。電池を充電するバランス放電は、電池を満充
電する前にするのがよい。それは、満充電した電池をさ
らに充電すると過充電となるからである。
によって電圧差を少なくしている。ただ、一方の電池を
充電するバランス充電によって電圧差を少なくすること
もできる。電池を充電するバランス放電は、電池を満充
電する前にするのがよい。それは、満充電した電池をさ
らに充電すると過充電となるからである。
【００１１】本発明の電池の充電方法は、このように電
池の電圧差を少なくして満充電するので、電圧が過電圧
に上昇してサイクル寿命が短くなったり、あるいは、内
圧が異常に上昇するのを防止できる。
池の電圧差を少なくして満充電するので、電圧が過電圧
に上昇してサイクル寿命が短くなったり、あるいは、内
圧が異常に上昇するのを防止できる。
【００１２】
【実施例】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方法を例示するものであって、本発
明の充電方法は、充電条件、充電回路、電池の形式等を
下記のものに特定するものでない。本発明の充電方法
は、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で変更することが
できる。
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方法を例示するものであって、本発
明の充電方法は、充電条件、充電回路、電池の形式等を
下記のものに特定するものでない。本発明の充電方法
は、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で変更することが
できる。
【００１３】本発明の電池の充電方法に使用する充電回
路を図１に示し、この充電回路を使用して電池を充電す
る方法を詳述する。さらに、本発明の電池の充電方法
は、リチウムイオン二次電池等の非水系二次電池の充電
に最適であるので、以下リチウムイオン二次電池を充電
する回路と方法とを詳述する。ただ、非水系二次電池に
限らず、ニッケルカドミウム電池等の二次電池にも使用
できるのは言うまでもない。
路を図１に示し、この充電回路を使用して電池を充電す
る方法を詳述する。さらに、本発明の電池の充電方法
は、リチウムイオン二次電池等の非水系二次電池の充電
に最適であるので、以下リチウムイオン二次電池を充電
する回路と方法とを詳述する。ただ、非水系二次電池に
限らず、ニッケルカドミウム電池等の二次電池にも使用
できるのは言うまでもない。
【００１４】図１に示す充電回路は、充電用の直流電源
１と、電池の充電電流を制御し、また、パック電池６の
電圧を検出し、パック電池６の電圧が設定電圧以上に上
昇するのを監視して充電する充電回路２と、電池が満充
電されると充電を停止するメインスイッチＳＷmと、電
池をバランス放電する放電手段４Ａ、４Ｂと、メインス
イッチＳＷmと放電手段４Ａ、４Ｂとを制御するマイコ
ン５とを備えている。
１と、電池の充電電流を制御し、また、パック電池６の
電圧を検出し、パック電池６の電圧が設定電圧以上に上
昇するのを監視して充電する充電回路２と、電池が満充
電されると充電を停止するメインスイッチＳＷmと、電
池をバランス放電する放電手段４Ａ、４Ｂと、メインス
イッチＳＷmと放電手段４Ａ、４Ｂとを制御するマイコ
ン５とを備えている。
【００１５】充電回路２は、最初にパック電池６を定電
流充電し、パック電池６の電圧が設定電圧に上昇する
と、定電圧充電する。したがって、定電流充電回路と、
定電圧充電回路とを内蔵している。
流充電し、パック電池６の電圧が設定電圧に上昇する
と、定電圧充電する。したがって、定電流充電回路と、
定電圧充電回路とを内蔵している。
【００１６】メインスイッチＳＷmは、マイコン５で制
御される。マイコン５は、電池を充電するときにメイン
スイッチＳＷmをオンとし、パック電池６が満充電され
ると、オフに切り換えて充電を停止する。
御される。マイコン５は、電池を充電するときにメイン
スイッチＳＷmをオンとし、パック電池６が満充電され
ると、オフに切り換えて充電を停止する。
【００１７】放電手段４Ａ、４Ｂは、互いに直列に接続
されている放電抵抗７Ａ、７Ｂと放電スイッチ８Ａ、８
Ｂとで構成される。放電手段４Ａ、４Ｂは、２個の非水
系二次電池に並列に接続されて、それぞれの電池を単独
で放電できるようになっている。したがって、２個の電
池を直列に接続したパック電池６を充電する回路は、２
組の放電手段４Ａ、４Ｂを備える。放電手段４Ａ、４Ｂ
の電池の放電電流は、放電抵抗７Ａ、７Ｂで調整され
る。放電抵抗７Ａ、７Ｂを小さくすると放電電流は大き
くなる。放電電流が小さ過ぎると、電池の電圧を低下す
るのに必要な時間が長くなる。反対に、電池の放電電流
が大き過ぎると電池特性を低下させる。したがって、電
池の放電電流は、電池の容量と放電時間とを考慮して最
適値に設定される。
されている放電抵抗７Ａ、７Ｂと放電スイッチ８Ａ、８
Ｂとで構成される。放電手段４Ａ、４Ｂは、２個の非水
系二次電池に並列に接続されて、それぞれの電池を単独
で放電できるようになっている。したがって、２個の電
池を直列に接続したパック電池６を充電する回路は、２
組の放電手段４Ａ、４Ｂを備える。放電手段４Ａ、４Ｂ
の電池の放電電流は、放電抵抗７Ａ、７Ｂで調整され
る。放電抵抗７Ａ、７Ｂを小さくすると放電電流は大き
くなる。放電電流が小さ過ぎると、電池の電圧を低下す
るのに必要な時間が長くなる。反対に、電池の放電電流
が大き過ぎると電池特性を低下させる。したがって、電
池の放電電流は、電池の容量と放電時間とを考慮して最
適値に設定される。
【００１８】放電手段４Ａ、４Ｂの放電スイッチ８Ａ、
８Ｂは、マイコン５で制御される。マイコン５は、放電
スイッチ８Ａ、８Ｂを制御するために、２個の電池電圧
を検出する。したがって、マイコン５は、電圧検出端子
９を２個の電池の＋側に接続している。マイコン５は、
電池検出端子９に入力された電圧をデジタル信号に変換
するために、Ａ／Ｄコンバータ（図示せず）を内蔵す
る。Ａ／Ｄコンバータでデジタル信号に変換された電圧
値は、マイコン５の演算回路で演算される。マイコン５
は、２個の電池電圧を比較し、一方の電池電圧が設定電
圧よりも高いと判断したときに、高いと判定した電池に
接続した放電スイッチ８Ａまたは８Ｂをオンとして放電
する。電池を放電して、電圧が設定電圧に低下すると、
放電スイッチ８Ａまたは８Ｂをオフに切り換えて、電池
の放電を停止する。
８Ｂは、マイコン５で制御される。マイコン５は、放電
スイッチ８Ａ、８Ｂを制御するために、２個の電池電圧
を検出する。したがって、マイコン５は、電圧検出端子
９を２個の電池の＋側に接続している。マイコン５は、
電池検出端子９に入力された電圧をデジタル信号に変換
するために、Ａ／Ｄコンバータ（図示せず）を内蔵す
る。Ａ／Ｄコンバータでデジタル信号に変換された電圧
値は、マイコン５の演算回路で演算される。マイコン５
は、２個の電池電圧を比較し、一方の電池電圧が設定電
圧よりも高いと判断したときに、高いと判定した電池に
接続した放電スイッチ８Ａまたは８Ｂをオンとして放電
する。電池を放電して、電圧が設定電圧に低下すると、
放電スイッチ８Ａまたは８Ｂをオフに切り換えて、電池
の放電を停止する。
【００１９】図１に示す充電回路２は、図２に示すフロ
ーチャートで、リチウムイオン二次電池等の非水系二次
電池を内蔵するパック電池を充電する。 ［Ｎ１のステップ］ マイコン５が、メインスイッチＳＷmをオンにして、パ
ック電池６の充電をスタートする。 ［Ｎ２のステップ］ パック電池６は、最初に定電流充電し、その後に定電圧
充電されて、通常充電がおこなわれる。
ーチャートで、リチウムイオン二次電池等の非水系二次
電池を内蔵するパック電池を充電する。 ［Ｎ１のステップ］ マイコン５が、メインスイッチＳＷmをオンにして、パ
ック電池６の充電をスタートする。 ［Ｎ２のステップ］ パック電池６は、最初に定電流充電し、その後に定電圧
充電されて、通常充電がおこなわれる。
【００２０】［Ｎ３のステップ］ パック電池６が満充電されると、マイコン５がそのこと
を検出して、メインスイッチＳＷmをオフにして充電を
停止する。マイコン５は、パック電池６の充電電流を検
出して満充電を検出する。非水系二次電池を内蔵するパ
ック電池は、定電圧充電されると、満充電に近づくにし
たがって充電電流が減少する性質がある。このため、パ
ック電池は、満充電になると、充電電流は極めて小さく
なってほとんど０となる。マイコン５は、充電電流が設
定値以下になると満充電したと判断して、メインスイッ
チＳＷmをオフにする。図１に示す充電回路２は、パッ
ク電池６の充電電流を検出する回路を省略して図示して
いない。パック電池の充電電流を検出する回路は、すで
に使用されている全ての回路を使用できる。たとえば、
パック電池の直列に電流検出抵抗を接続し、この電流検
出抵抗の両端の電圧を検出して充電電流を検出できる。
を検出して、メインスイッチＳＷmをオフにして充電を
停止する。マイコン５は、パック電池６の充電電流を検
出して満充電を検出する。非水系二次電池を内蔵するパ
ック電池は、定電圧充電されると、満充電に近づくにし
たがって充電電流が減少する性質がある。このため、パ
ック電池は、満充電になると、充電電流は極めて小さく
なってほとんど０となる。マイコン５は、充電電流が設
定値以下になると満充電したと判断して、メインスイッ
チＳＷmをオフにする。図１に示す充電回路２は、パッ
ク電池６の充電電流を検出する回路を省略して図示して
いない。パック電池の充電電流を検出する回路は、すで
に使用されている全ての回路を使用できる。たとえば、
パック電池の直列に電流検出抵抗を接続し、この電流検
出抵抗の両端の電圧を検出して充電電流を検出できる。
【００２１】［Ｎ４のステップ］ マイコン５が、パック電池６に内蔵される２個の電池
Ａ、Ｂの電圧Ｖ1、Ｖ2を検出する。 ［Ｎ５のステップ］ 検出した電池電圧Ｖ1、Ｖ2が、Ｖ1＞Ｖ2の条件を満足す
るかどうかを判断する。すなわち、電池Ａの電圧が、電
池Ｂよりも高いかどうかを判定する。 ［Ｎ６のステップ］電圧Ｖ1、Ｖ2が、Ｖ1＞Ｖ2の条件を
満足するとき、すなわち、電池Ａの電圧が電池Ｂよりも
高いとき、マイコン５は、放電手段４Ａの放電スイッチ
８Ａをオンに切り換える。このとき、放電スイッチ８Ｂ
はオフに保持される。この状態で、電圧Ｖ1の高い電池
Ａが放電される。電圧Ｖ2が低い電池Ｂは放電されな
い。したがって、電池Ａの電圧が低下される。 ［Ｎ７のステップ］ 電池Ａを放電した後、マイコン５は、再び電池ＡとＢ
の、電圧Ｖ1、Ｖ2を検出する。 ［Ｎ８のステップ］検出した電圧Ｖ1、Ｖ2が電圧Ｖ1＝
Ｖ2を満足するかどうかを判定する。すなわち、電池Ａ
を放電して、両方の電池電圧が等しくなったかどうかを
判定する。電池電圧Ｖ1、Ｖ2が等しくないとき、Ｎ６の
ステップにループして、電池Ａの放電を継続する。 ［Ｎ９のステップ］ 両方の電池Ａ、Ｂの電圧が等しくなって、Ｖ1＝Ｖ2とな
ると、マイコン５は放電スイッチ８Ａをオフに切り換え
る。したがって、電池Ａの放電は停止される。この状態
で、電池Ａ、Ｂの電圧は等しく調整される。
Ａ、Ｂの電圧Ｖ1、Ｖ2を検出する。 ［Ｎ５のステップ］ 検出した電池電圧Ｖ1、Ｖ2が、Ｖ1＞Ｖ2の条件を満足す
るかどうかを判断する。すなわち、電池Ａの電圧が、電
池Ｂよりも高いかどうかを判定する。 ［Ｎ６のステップ］電圧Ｖ1、Ｖ2が、Ｖ1＞Ｖ2の条件を
満足するとき、すなわち、電池Ａの電圧が電池Ｂよりも
高いとき、マイコン５は、放電手段４Ａの放電スイッチ
８Ａをオンに切り換える。このとき、放電スイッチ８Ｂ
はオフに保持される。この状態で、電圧Ｖ1の高い電池
Ａが放電される。電圧Ｖ2が低い電池Ｂは放電されな
い。したがって、電池Ａの電圧が低下される。 ［Ｎ７のステップ］ 電池Ａを放電した後、マイコン５は、再び電池ＡとＢ
の、電圧Ｖ1、Ｖ2を検出する。 ［Ｎ８のステップ］検出した電圧Ｖ1、Ｖ2が電圧Ｖ1＝
Ｖ2を満足するかどうかを判定する。すなわち、電池Ａ
を放電して、両方の電池電圧が等しくなったかどうかを
判定する。電池電圧Ｖ1、Ｖ2が等しくないとき、Ｎ６の
ステップにループして、電池Ａの放電を継続する。 ［Ｎ９のステップ］ 両方の電池Ａ、Ｂの電圧が等しくなって、Ｖ1＝Ｖ2とな
ると、マイコン５は放電スイッチ８Ａをオフに切り換え
る。したがって、電池Ａの放電は停止される。この状態
で、電池Ａ、Ｂの電圧は等しく調整される。
【００２２】［Ｎ１０のステップ］ Ｎ５のステップで、Ｖ1＞Ｖ2でないと判定されると、マ
イコン５は、Ｖ1＜Ｖ2であるかどうか、すなわち、電池
Ｂの電圧が電池Ａよりも高いかどうかを判定する。電池
電圧が、Ｖ1＞Ｖ2でなく、また、Ｖ1＜Ｖ2でもないとき
は、両方の電池Ａ、Ｂの電圧が等しいので、放電手段４
Ａ、４Ｂで放電することなく終了する。 ［Ｎ１１のステップ］ 電池電圧がＶ1＜Ｖ2を満足するときは、電池Ｂの電圧が
電池Ａよりも高いので、放電スイッチ８Ｂをオンにし
て、電池Ｂを放電する。このとき、放電スイッチ８Ａ、
はオフに保持される。この状態で、電圧Ｖ2の高い電池
Ｂが放電される。電圧が低い電池Ａは放電されない。し
たがって、電池Ｂの電圧が低下する。 ［Ｎ１２のステップ］ 電池Ｂを放電した後、マイコン５は、再び電池電圧Ｖ
1、Ｖ2を検出する。 ［Ｎ１３のステップ］ 検出した電圧Ｖ1、Ｖ2が電圧Ｖ1＝Ｖ2を満足するかどう
かを判定する。すなわち、電池Ｂを放電して、両方の電
池電圧が等しくなったかどうかを判定する。電池電圧Ｖ
1、Ｖ2が等しくないとき、Ｎ１１のステップにループし
て、電池Ｂの放電を継続する。 ［Ｎ１４のステップ］ 電池Ａと電池Ｂの電圧が等しくなって、Ｖ1＝Ｖ2となる
と、マイコン５は放電スイッチ８Ｂをオフに切り換え
る。したがって、電池Ｂの放電は停止される。この状態
で、電池Ａ、Ｂの電圧は等しく調整される。
イコン５は、Ｖ1＜Ｖ2であるかどうか、すなわち、電池
Ｂの電圧が電池Ａよりも高いかどうかを判定する。電池
電圧が、Ｖ1＞Ｖ2でなく、また、Ｖ1＜Ｖ2でもないとき
は、両方の電池Ａ、Ｂの電圧が等しいので、放電手段４
Ａ、４Ｂで放電することなく終了する。 ［Ｎ１１のステップ］ 電池電圧がＶ1＜Ｖ2を満足するときは、電池Ｂの電圧が
電池Ａよりも高いので、放電スイッチ８Ｂをオンにし
て、電池Ｂを放電する。このとき、放電スイッチ８Ａ、
はオフに保持される。この状態で、電圧Ｖ2の高い電池
Ｂが放電される。電圧が低い電池Ａは放電されない。し
たがって、電池Ｂの電圧が低下する。 ［Ｎ１２のステップ］ 電池Ｂを放電した後、マイコン５は、再び電池電圧Ｖ
1、Ｖ2を検出する。 ［Ｎ１３のステップ］ 検出した電圧Ｖ1、Ｖ2が電圧Ｖ1＝Ｖ2を満足するかどう
かを判定する。すなわち、電池Ｂを放電して、両方の電
池電圧が等しくなったかどうかを判定する。電池電圧Ｖ
1、Ｖ2が等しくないとき、Ｎ１１のステップにループし
て、電池Ｂの放電を継続する。 ［Ｎ１４のステップ］ 電池Ａと電池Ｂの電圧が等しくなって、Ｖ1＝Ｖ2となる
と、マイコン５は放電スイッチ８Ｂをオフに切り換え
る。したがって、電池Ｂの放電は停止される。この状態
で、電池Ａ、Ｂの電圧は等しく調整される。
【００２３】以上の電池の充電方法は、電池を満充電し
た後、一方の電池を放電するバランス放電して電圧差を
０とする。ただ、電池を充電する途中でバランス充電又
はバランス放電して電池電圧を等しくした後、再び充電
することもできるのはいうまでもない。また、充電の途
中で複数回バランス充電又はバランス放電して電池電圧
を等しくしながら充電することもできる。
た後、一方の電池を放電するバランス放電して電圧差を
０とする。ただ、電池を充電する途中でバランス充電又
はバランス放電して電池電圧を等しくした後、再び充電
することもできるのはいうまでもない。また、充電の途
中で複数回バランス充電又はバランス放電して電池電圧
を等しくしながら充電することもできる。
【００２４】さらに、電池を放電して電圧を等しくする
方法として、それぞれの電池を異なる放電電流で放電し
て電圧を等しくすることもできる。それは、一方の電池
を他方の電池よりも大電流で放電すると、大電流で放電
する電池の電圧が、小電流で放電する電池よりも低くな
るからである。
方法として、それぞれの電池を異なる放電電流で放電し
て電圧を等しくすることもできる。それは、一方の電池
を他方の電池よりも大電流で放電すると、大電流で放電
する電池の電圧が、小電流で放電する電池よりも低くな
るからである。
【００２５】図３には、一方の電池を充電して、電池電
圧を等しくする充電回路を示している。この充電回路
は、マイコン５に制御される２組の充電手段１０Ａ、１
０Ｂを備える。２組の充電手段１０Ａ、１０Ｂは、独立
して２個の電池を充電する。すなわち、電池Ａと電池Ｂ
とを単独で充電する。したがって、充電手段１０Ａ、１
０Ｂは、独立電源１１Ａ、１１Ｂと充電スイッチ１２
Ａ、１２ａ、１２Ｂとを備えている。充電手段１０Ａ
は、独立電源１１Ａを二つの充電スイッチ１２Ａ、１２
ａを介して電池Ａの＋−極に接続している。充電手段１
０Ｂは、ひとつの充電スイッチ１２Ｂを介して電池Ｂの
＋側に接続している。電池Ｂの−側は、常に充電手段１
０Ｂの−側に接続している。
圧を等しくする充電回路を示している。この充電回路
は、マイコン５に制御される２組の充電手段１０Ａ、１
０Ｂを備える。２組の充電手段１０Ａ、１０Ｂは、独立
して２個の電池を充電する。すなわち、電池Ａと電池Ｂ
とを単独で充電する。したがって、充電手段１０Ａ、１
０Ｂは、独立電源１１Ａ、１１Ｂと充電スイッチ１２
Ａ、１２ａ、１２Ｂとを備えている。充電手段１０Ａ
は、独立電源１１Ａを二つの充電スイッチ１２Ａ、１２
ａを介して電池Ａの＋−極に接続している。充電手段１
０Ｂは、ひとつの充電スイッチ１２Ｂを介して電池Ｂの
＋側に接続している。電池Ｂの−側は、常に充電手段１
０Ｂの−側に接続している。
【００２６】この充電回路、充電手段１０Ａの充電スイ
ッチ１２Ａ、１２ａがオンになると、電池Ａが充電さ
れ、充電手段１０Ｂの充電スイッチ１２Ｂがオンになる
と、電池Ｂが充電される。一方の電池を充電するとき、
他方の電池は充電されない。この充電回路は、電池を充
電するバランス充電によって電池電圧を等しく制御す
る。この充電回路は、パック電池を満充電する前に、バ
ランス充電して電池電圧を等しくする。それは、パック
電池を満充電してさらに、一方の電池を満充電すると、
過充電するからである。この充電回路は、パック電池を
定電圧充電する設定電圧を低くして充電し、充電電流が
減少した状態でバランス充電して電池電圧を揃え、その
後に設定電圧を高くしてパック電池を満充電することも
できる。
ッチ１２Ａ、１２ａがオンになると、電池Ａが充電さ
れ、充電手段１０Ｂの充電スイッチ１２Ｂがオンになる
と、電池Ｂが充電される。一方の電池を充電するとき、
他方の電池は充電されない。この充電回路は、電池を充
電するバランス充電によって電池電圧を等しく制御す
る。この充電回路は、パック電池を満充電する前に、バ
ランス充電して電池電圧を等しくする。それは、パック
電池を満充電してさらに、一方の電池を満充電すると、
過充電するからである。この充電回路は、パック電池を
定電圧充電する設定電圧を低くして充電し、充電電流が
減少した状態でバランス充電して電池電圧を揃え、その
後に設定電圧を高くしてパック電池を満充電することも
できる。
【００２７】図３の充電回路は図４に示す下記のフロー
チャートで非水系二次電池のパック電池を充電する。 ［Ｎ１のステップ］ マイコン５がメインスイッチＳＷmをオンにして、パッ
ク電池６の充電をスタートする。 ［Ｎ２のステップ］ パック電池６は、最初に定電流充電し、その後に定電圧
充電して通常充電する。定電圧充電する設定電圧は、満
充電する設定電圧よりも低く設定する。 ［Ｎ３のステップ］ パック電池６が所定量充電されると、マイコン５がその
ことを検出して、メインスイッチＳＷmをオフにして充
電を停止する。マイコン５は、パック電池６の充電電流
を検出し、充電電流が設定値以下になると充電を停止す
る。 ［Ｎ４のステップ］ マイコン５が、パック電池６に内蔵される２個の電池
Ａ、Ｂの電圧Ｖ1、Ｖ2を検出する。
チャートで非水系二次電池のパック電池を充電する。 ［Ｎ１のステップ］ マイコン５がメインスイッチＳＷmをオンにして、パッ
ク電池６の充電をスタートする。 ［Ｎ２のステップ］ パック電池６は、最初に定電流充電し、その後に定電圧
充電して通常充電する。定電圧充電する設定電圧は、満
充電する設定電圧よりも低く設定する。 ［Ｎ３のステップ］ パック電池６が所定量充電されると、マイコン５がその
ことを検出して、メインスイッチＳＷmをオフにして充
電を停止する。マイコン５は、パック電池６の充電電流
を検出し、充電電流が設定値以下になると充電を停止す
る。 ［Ｎ４のステップ］ マイコン５が、パック電池６に内蔵される２個の電池
Ａ、Ｂの電圧Ｖ1、Ｖ2を検出する。
【００２８】［Ｎ５のステップ］ 検出した電池電圧Ｖ1、Ｖ2が、Ｖ1＞Ｖ2の条件を満足す
るかどうかを判断する。 ［Ｎ６のステップ］ 電圧Ｖ1、Ｖ2が、Ｖ1＞Ｖ2の条件を満足するとき、すな
わち、電池Ａの電圧が電池Ｂより高いとき、マイコン５
は、充電手段１０Ｂの充電スイッチ１２Ｂをオンに切り
換える。このとき、充電スイッチ１２Ａ、１２ａはオフ
に保持される。この状態で、電圧Ｖ2の低い電池Ｂが充
電される。電圧が高い電池Ａは充電されない。したがっ
て、電池Ｂの電圧が上昇する。 ［Ｎ７のステップ］ 電池Ｂを充電した後、マイコン５は、再び電池電圧Ｖ
1、Ｖ2を検出する。 ［Ｎ８のステップ］ 検出した電圧Ｖ1、Ｖ2が電圧Ｖ1＝Ｖ2を満足するかどう
かを判定する。すなわち、電池Ｂを充電して、両方の電
池電圧が等しくなったかどうかを判定する。電池電圧Ｖ
1、Ｖ2が等しくないとき、Ｎ６のステップにループし
て、電池Ｂの充電を継続する。 ［Ｎ９のステップ］ 両方の電池Ａと電池Ｂの電圧が等しくなって、Ｖ1＝Ｖ2
となると、マイコン５は充電スイッチ１２Ｂをオフに切
り換える。この状態で、電池Ａ、Ｂの電池は等しく調整
される。
るかどうかを判断する。 ［Ｎ６のステップ］ 電圧Ｖ1、Ｖ2が、Ｖ1＞Ｖ2の条件を満足するとき、すな
わち、電池Ａの電圧が電池Ｂより高いとき、マイコン５
は、充電手段１０Ｂの充電スイッチ１２Ｂをオンに切り
換える。このとき、充電スイッチ１２Ａ、１２ａはオフ
に保持される。この状態で、電圧Ｖ2の低い電池Ｂが充
電される。電圧が高い電池Ａは充電されない。したがっ
て、電池Ｂの電圧が上昇する。 ［Ｎ７のステップ］ 電池Ｂを充電した後、マイコン５は、再び電池電圧Ｖ
1、Ｖ2を検出する。 ［Ｎ８のステップ］ 検出した電圧Ｖ1、Ｖ2が電圧Ｖ1＝Ｖ2を満足するかどう
かを判定する。すなわち、電池Ｂを充電して、両方の電
池電圧が等しくなったかどうかを判定する。電池電圧Ｖ
1、Ｖ2が等しくないとき、Ｎ６のステップにループし
て、電池Ｂの充電を継続する。 ［Ｎ９のステップ］ 両方の電池Ａと電池Ｂの電圧が等しくなって、Ｖ1＝Ｖ2
となると、マイコン５は充電スイッチ１２Ｂをオフに切
り換える。この状態で、電池Ａ、Ｂの電池は等しく調整
される。
【００２９】［Ｎ１０のステップ］ Ｎ５のステップで、Ｖ1＞Ｖ2でないと判定されると、マ
イコン５は、Ｖ1＜Ｖ2であるかどうか、すなわち、電池
Ｂの電圧が電池Ａよりも高いかどうかを判定する。電池
電圧が、Ｖ1＞Ｖ2でなく、また、Ｖ1＜Ｖ2でもないとと
きは、両方の電池Ａ、Ｂの電圧が等しいので、充電手段
１０Ａ、１０Ｂで充電することなく、Ｎ１５のステップ
にジャンプする。 ［Ｎ１１のステップ］ 電池電圧がＶ1＜Ｖ2を満足するとき、電池Ａの電圧が電
池Ｂよりも低いので、充電スイッチ１２Ａ、１２ａをオ
ンにして、電池Ａを充電する。このとき、充電スイッチ
１２Ｂはオフに保持される。この状態で、電圧Ｖ1の低
い電池Ａが充電される。電圧Ｖ2が高い電池Ｂは充電さ
れない。したがって、電池Ａの電圧が上昇する。 ［Ｎ１２のステップ］ 電池Ａを充電した後、マイコン５は、再び電池電圧Ｖ
1、Ｖ2を検出する。 ［Ｎ１３のステップ］ 検出した電圧Ｖ1、Ｖ2が電圧Ｖ1＝Ｖ2を満足するかどう
かを判定する。すなわち、電池Ａを充電して、両方の電
池電圧が等しくなったかどうかを判定する。電池電圧Ｖ
1、Ｖ2が等しくないとき、Ｎ１１のステップにループし
て、電池Ａの充電を継続する。 ［Ｎ１４のステップ］ 両方の電池Ａ、Ｂの電圧が等しくなって、Ｖ1＝Ｖ2とな
ると、マイコン５は充電スイッチ１２Ａ、１２ａをオフ
に切り換える。したがって、電池Ａの充電は停止され
る。この状態で、電池Ａ、Ｂの電圧は等しく調整され
る。
イコン５は、Ｖ1＜Ｖ2であるかどうか、すなわち、電池
Ｂの電圧が電池Ａよりも高いかどうかを判定する。電池
電圧が、Ｖ1＞Ｖ2でなく、また、Ｖ1＜Ｖ2でもないとと
きは、両方の電池Ａ、Ｂの電圧が等しいので、充電手段
１０Ａ、１０Ｂで充電することなく、Ｎ１５のステップ
にジャンプする。 ［Ｎ１１のステップ］ 電池電圧がＶ1＜Ｖ2を満足するとき、電池Ａの電圧が電
池Ｂよりも低いので、充電スイッチ１２Ａ、１２ａをオ
ンにして、電池Ａを充電する。このとき、充電スイッチ
１２Ｂはオフに保持される。この状態で、電圧Ｖ1の低
い電池Ａが充電される。電圧Ｖ2が高い電池Ｂは充電さ
れない。したがって、電池Ａの電圧が上昇する。 ［Ｎ１２のステップ］ 電池Ａを充電した後、マイコン５は、再び電池電圧Ｖ
1、Ｖ2を検出する。 ［Ｎ１３のステップ］ 検出した電圧Ｖ1、Ｖ2が電圧Ｖ1＝Ｖ2を満足するかどう
かを判定する。すなわち、電池Ａを充電して、両方の電
池電圧が等しくなったかどうかを判定する。電池電圧Ｖ
1、Ｖ2が等しくないとき、Ｎ１１のステップにループし
て、電池Ａの充電を継続する。 ［Ｎ１４のステップ］ 両方の電池Ａ、Ｂの電圧が等しくなって、Ｖ1＝Ｖ2とな
ると、マイコン５は充電スイッチ１２Ａ、１２ａをオフ
に切り換える。したがって、電池Ａの充電は停止され
る。この状態で、電池Ａ、Ｂの電圧は等しく調整され
る。
【００３０】［Ｎ１５のステップ］ 電圧を等しく調整した電池Ａ、Ｂは、メインスイッチＳ
Ｗmをオンにして再び充電を開始する。このときの設定
電圧は、Ｎ２のステップにおける設定電圧よりも高く設
定する。［Ｎ１６のステップ］ パック電池６が満充電になると、メインスイッチＳＷm
をオフにして充電を終了する。
Ｗmをオンにして再び充電を開始する。このときの設定
電圧は、Ｎ２のステップにおける設定電圧よりも高く設
定する。［Ｎ１６のステップ］ パック電池６が満充電になると、メインスイッチＳＷm
をオフにして充電を終了する。
【００３１】
【発明の効果】本発明の電池の充電方法は、バランス充
電又はバランス放電によって電池の電圧差を少なくして
満充電する。このため、電池を充電するときに、容量差
の有る複数の電池の性能が低下するのを防止できる特長
がある。複数の電池を直列に接続して充電するとき、
充、放電のサイクル数が多くなると、各電池に電圧のバ
ラツキができる。充、放電を繰返すとこれが累積され
て、高電圧に充電される電池の性能が加速度的に低下す
る。また、高電圧に充電される電池は内圧が異常に上昇
することもある。本発明の充電方法は、電池の電圧差を
少なくして満充電するので、何れかの電池が異常に高い
電圧に上昇して、過充電されるのを防止できる。毎回、
本発明の方法で電池を充電すると、電圧差を等しくして
満充電できるので、サイクル寿命を延長して、電池性能
の低下を少なくし、さらに、内圧の異常な上昇も防止で
きる。
電又はバランス放電によって電池の電圧差を少なくして
満充電する。このため、電池を充電するときに、容量差
の有る複数の電池の性能が低下するのを防止できる特長
がある。複数の電池を直列に接続して充電するとき、
充、放電のサイクル数が多くなると、各電池に電圧のバ
ラツキができる。充、放電を繰返すとこれが累積され
て、高電圧に充電される電池の性能が加速度的に低下す
る。また、高電圧に充電される電池は内圧が異常に上昇
することもある。本発明の充電方法は、電池の電圧差を
少なくして満充電するので、何れかの電池が異常に高い
電圧に上昇して、過充電されるのを防止できる。毎回、
本発明の方法で電池を充電すると、電圧差を等しくして
満充電できるので、サイクル寿命を延長して、電池性能
の低下を少なくし、さらに、内圧の異常な上昇も防止で
きる。
【図１】本発明に使用する充電回路の一例を示す回路図
【図２】図１に示す充電回路を使用してパック電池を充
電するフローチャート図
電するフローチャート図
【図３】本発明に使用する他の充電回路を示す回路図
【図４】図３に示す充電回路を使用してパック電池を充
電するフローチャート図
電するフローチャート図
１………………………………直流電源 ２………………………………充電回路 ４Ａ、４Ｂ……………………放電手段 ５………………………………マイコン ６………………………………パック電池 ７Ａ、７Ｂ……………………放電抵抗 ８Ａ、８Ｂ……………………放電スイッチ ９………………………………電圧検出端子 １０Ａ、１０Ｂ………………充電手段 １１Ａ、１１Ｂ………………独立電源 １２Ａ、１２ａ、１２Ｂ……充電スイッチ ＳＷm………………………… メインスイッチ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−15076（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−299032（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−49181（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−64377（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−322131（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−331426（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−29336（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−173323（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−15539（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02J 7/02 - 7/10
Claims (4)
- 【請求項１】 複数の電池を直列に接続して充電する充
電方法において、 各電池の電圧を検出し、電圧の高い電池を放電して各電
池の電圧差を少なくするバランス放電を行い、充電の途
中でバランス放電して各電池の電圧差を少なくした後、
さらに充電することを特徴とする電池の充電方法。 - 【請求項２】 複数の電池を直列に接続して充電する充
電方法において、 各電池の電圧を検出し、電圧の高い電池の放電電流を、
電圧の低い電池の放電電流よりも多くして各電池の電圧
差が少なくなるようにバランス放電した後、さらに充電
することを特徴とする電池の充電方法。 - 【請求項３】 複数の電池を直列に接続しているパック
電池を充電する充電方法において、パック電池を満充電
した後、充電を停止して、各電池の電圧を検出し、電圧
の高い電池を放電して電池の電圧差を少なくするバラン
ス放電を行うことを特徴とする電池の充電方法。 - 【請求項４】 複数の電池を直列に接続して充電する充
電方法において、 各電池の電圧を検出し、電圧の低い電池の充電電流を電
圧の高い電池の充電電流よりも多くして各電池の電圧差
を少なくするバランス充電を行い、充電の途中でバラン
ス充電して各電池の電圧差を少なくした後、さらに充電
することを特徴とする電池の充電方法 。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03670293A JP3229696B2 (ja) | 1993-02-25 | 1993-02-25 | 電池の充電方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03670293A JP3229696B2 (ja) | 1993-02-25 | 1993-02-25 | 電池の充電方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06253463A JPH06253463A (ja) | 1994-09-09 |
| JP3229696B2 true JP3229696B2 (ja) | 2001-11-19 |
Family
ID=12477106
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03670293A Expired - Fee Related JP3229696B2 (ja) | 1993-02-25 | 1993-02-25 | 電池の充電方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3229696B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP2010055886A (ja) * | 2008-08-27 | 2010-03-11 | Canon Inc | バッテリーパック |
| US8120319B2 (en) | 2006-12-14 | 2012-02-21 | Panasonic Corporation | Set battery control method and set battery control circuit as well as charging circuit and battery pack having the set battery control circuit |
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| JP2004282960A (ja) * | 2003-03-18 | 2004-10-07 | Yamaha Motor Co Ltd | 容量バラツキ抑制回路 |
| JP2005160251A (ja) * | 2003-11-27 | 2005-06-16 | Ntt Power & Building Facilities Inc | 電力供給システム |
| JP4137842B2 (ja) | 2004-05-19 | 2008-08-20 | パナソニックＥｖエナジー株式会社 | 二次電池の容量均等化装置 |
| US7126312B2 (en) * | 2004-07-28 | 2006-10-24 | Enerdel, Inc. | Method and apparatus for balancing multi-cell lithium battery systems |
| JP4237804B2 (ja) * | 2007-03-28 | 2009-03-11 | 株式会社東芝 | 組電池の保護装置及び電池パック装置 |
| KR100993110B1 (ko) | 2007-07-26 | 2010-11-08 | 주식회사 엘지화학 | 배터리 셀의 충전량 밸런싱 장치 및 방법 |
| US8461806B2 (en) | 2007-10-15 | 2013-06-11 | O2Micro Inc | Systems and methods for cell balancing |
| JP2009081989A (ja) * | 2007-09-25 | 2009-04-16 | O2 Micro Inc | セルバランスのためのシステムおよび方法 |
| JP5448408B2 (ja) | 2008-10-15 | 2014-03-19 | 三菱重工業株式会社 | 二次電池制御システム |
| JP2013055719A (ja) | 2011-09-01 | 2013-03-21 | Omron Automotive Electronics Co Ltd | 組電池の充電制御装置および充電制御方法 |
| JP2014146418A (ja) * | 2013-01-25 | 2014-08-14 | Toyota Motor Corp | 組電池の処理装置及び組電池の処理方法 |
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| CN105993094B (zh) * | 2014-06-18 | 2017-10-24 | 皇家飞利浦有限公司 | 用于控制电池组的多个电池的设备和方法 |
| JP6787214B2 (ja) | 2017-03-27 | 2020-11-18 | ブラザー工業株式会社 | 充電器及び充電制御方法 |
| CN108736559A (zh) * | 2017-04-24 | 2018-11-02 | 西华大学 | 一种基于忆阻器的太阳能蓄电池充放电控制器 |
| CN209447975U (zh) | 2018-11-13 | 2019-09-27 | 深圳市华思旭科技有限公司 | 带车辆启动功能的电动工具电源 |
| US11837901B2 (en) | 2018-11-13 | 2023-12-05 | Shenzhen Carku Technology Co., Limited | Electric tool power supply having vehicle starting function |
| CN113783239A (zh) * | 2020-06-09 | 2021-12-10 | 中兴通讯股份有限公司 | 混联电池充放电方法及混联电池系统 |
| CN115411789A (zh) * | 2021-05-26 | 2022-11-29 | 北京小米移动软件有限公司 | 充电电路、充电控制方法及电子设备 |
-
1993
- 1993-02-25 JP JP03670293A patent/JP3229696B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| WO2010018644A1 (ja) | 2008-08-13 | 2010-02-18 | 三菱重工業株式会社 | 蓄電システム |
| US8653792B2 (en) | 2008-08-13 | 2014-02-18 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Power storage system including a plurality of battery modules and on/off devices or voltage converters |
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|---|---|
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