JPH07336905A - 組電池の充電装置 - Google Patents
組電池の充電装置Info
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- JPH07336905A JPH07336905A JP6150517A JP15051794A JPH07336905A JP H07336905 A JPH07336905 A JP H07336905A JP 6150517 A JP6150517 A JP 6150517A JP 15051794 A JP15051794 A JP 15051794A JP H07336905 A JPH07336905 A JP H07336905A
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/46—Accumulators structurally combined with charging apparatus
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/44—Methods for charging or discharging
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
- H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
- H02J7/0016—Circuits for equalisation of charge between batteries using shunting, discharge or bypass circuits
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
(57)【要約】
【目的】 バイパス容量を抑さえ、大電流充電可能な組
電池の充電装置とする。 【構成】 複数の単電池１が直列に接続された組電池に
充電器６が接続されるとともに、各単電池１に定電圧制
御部２と電流飽和検出部３からなる定電圧回路４が並列
に接続される。定電圧制御部２は端子電圧を検出して、
検出値を内蔵の設定電圧と比較し、その比較した誤差に
応じて充電電流をバイパスさせることによって、端子電
圧を一定に保つように制御する。そして電流飽和検出部
３はバイパス電流が飽和したときに０Ｒ回路を通して充
電器６に指令信号を出力し、充電器６はその指令信号を
受けて充電電流を減少する。これにより、バイパス電流
の容量を小さく設定することができるとともに大電流充
電が可能である。
電池の充電装置とする。 【構成】 複数の単電池１が直列に接続された組電池に
充電器６が接続されるとともに、各単電池１に定電圧制
御部２と電流飽和検出部３からなる定電圧回路４が並列
に接続される。定電圧制御部２は端子電圧を検出して、
検出値を内蔵の設定電圧と比較し、その比較した誤差に
応じて充電電流をバイパスさせることによって、端子電
圧を一定に保つように制御する。そして電流飽和検出部
３はバイパス電流が飽和したときに０Ｒ回路を通して充
電器６に指令信号を出力し、充電器６はその指令信号を
受けて充電電流を減少する。これにより、バイパス電流
の容量を小さく設定することができるとともに大電流充
電が可能である。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、複数個の単電池を直
例に接続した組電池の充電装置に関するものである。
例に接続した組電池の充電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の組電池の充電装置としては、例え
ば特開昭６１−２０６１７９号公報に開示されているよ
うなものがある。これは、組電池を構成する各単電池に
充電を均等化するためのツェナーダイオードが逆バイア
ス電流方向で並列に接続されて、組電池を充電する際、
各単電池の端子電圧の上昇に応じてツェナーダイオード
のブレーク・ダウンによって、充電電流をバイパスし充
電の進行を調整する構成である。
ば特開昭６１−２０６１７９号公報に開示されているよ
うなものがある。これは、組電池を構成する各単電池に
充電を均等化するためのツェナーダイオードが逆バイア
ス電流方向で並列に接続されて、組電池を充電する際、
各単電池の端子電圧の上昇に応じてツェナーダイオード
のブレーク・ダウンによって、充電電流をバイパスし充
電の進行を調整する構成である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のものにあっては、ツェナーダイオードのブレ
ーク・ダウンを利用したもので、ツェナー電圧を予め単
電池の充電終止電圧に合わせて選定する必要がある。そ
して過充電を防止するには、充電器からの充電電流を完
全に単電池に流さないようにバイパスする必要がある。
このため、急速充電、または大容量電池の場合など充電
電流の大きいときには、ツェナーダイオードなどのバイ
パス回路がそれに相応する大容量のものでなければなら
ず、この結果バイパス電流による熱の放散対策などやコ
スト上昇といった問題があった。さらにこの大容量のツ
ェナーダイオードは各単電池に配置される必要があるた
め、スペースを大きくとるといった問題も有している。
従って、本発明は上記のような従来の問題点に鑑み、バ
イパス回路の電流容量を抑え、しかも大電流充電可能な
組電池の充電装置を提供することを目的としている。
うな従来のものにあっては、ツェナーダイオードのブレ
ーク・ダウンを利用したもので、ツェナー電圧を予め単
電池の充電終止電圧に合わせて選定する必要がある。そ
して過充電を防止するには、充電器からの充電電流を完
全に単電池に流さないようにバイパスする必要がある。
このため、急速充電、または大容量電池の場合など充電
電流の大きいときには、ツェナーダイオードなどのバイ
パス回路がそれに相応する大容量のものでなければなら
ず、この結果バイパス電流による熱の放散対策などやコ
スト上昇といった問題があった。さらにこの大容量のツ
ェナーダイオードは各単電池に配置される必要があるた
め、スペースを大きくとるといった問題も有している。
従って、本発明は上記のような従来の問題点に鑑み、バ
イパス回路の電流容量を抑え、しかも大電流充電可能な
組電池の充電装置を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の発明は、複数の単電池がそれぞれ直列に接続された組
電池の充電装置であって、前記組電池を充電し充電電流
の制御可能な充電手段と、前記各単電池の端子電圧を検
出する電圧検出手段と、前記各単電池に設置され単電池
の充電電流をバイパスさせることによって単電池の端子
電圧を制御する定電圧手段と、前記バイパス電流が飽和
したことを検出する電流飽和検出手段と、前記電流飽和
検出手段の出力に基づいて充電電流を減少させるように
前記充電手段を制御する制御手段とを有するものとし
た。
の発明は、複数の単電池がそれぞれ直列に接続された組
電池の充電装置であって、前記組電池を充電し充電電流
の制御可能な充電手段と、前記各単電池の端子電圧を検
出する電圧検出手段と、前記各単電池に設置され単電池
の充電電流をバイパスさせることによって単電池の端子
電圧を制御する定電圧手段と、前記バイパス電流が飽和
したことを検出する電流飽和検出手段と、前記電流飽和
検出手段の出力に基づいて充電電流を減少させるように
前記充電手段を制御する制御手段とを有するものとし
た。
【０００５】請求項２記載の発明は、複数の単電池がそ
れぞれ直列に接続された組電池の充電装置であって、前
記組電池を充電し充電電流の制御可能な充電手段と、前
記各単電池の端子電圧を検出する電圧検出手段と、前記
各単電池に設置され単電池の充電電流をバイパスさせる
ことによって単電池の端子電圧を制御する定電圧手段
と、前記バイパス電流が飽和したことを検出する電流飽
和検出手段とを備え、前記電流飽和検出手段の出力に応
じて少なくとも１個が出力すると飽和信号を出力する論
理回路と、論理回路の出力に基づいて充電電流を減少さ
せるように前記充電手段を制御する制御手段とを有する
ものとした。
れぞれ直列に接続された組電池の充電装置であって、前
記組電池を充電し充電電流の制御可能な充電手段と、前
記各単電池の端子電圧を検出する電圧検出手段と、前記
各単電池に設置され単電池の充電電流をバイパスさせる
ことによって単電池の端子電圧を制御する定電圧手段
と、前記バイパス電流が飽和したことを検出する電流飽
和検出手段とを備え、前記電流飽和検出手段の出力に応
じて少なくとも１個が出力すると飽和信号を出力する論
理回路と、論理回路の出力に基づいて充電電流を減少さ
せるように前記充電手段を制御する制御手段とを有する
ものとした。
【０００６】請求項３記載の発明は、複数の単電池がそ
れぞれ直列に接続された組電池の充電装置であって、前
記組電池を充電し充電電流の制御可能な充電手段と、前
記各単電池の端子電圧を検出する電圧検出手段と、前記
各単電池に設置され単電池の充電電流をバイパスさせる
ことによって単電池の端子電圧を制御する定電圧手段
と、前記バイパス電流が飽和したことを検出する電流飽
和検出手段とを備え、前記複数の単電池が所定数の単位
ブロックに分割され、各単位ブロックの中少なくとも１
個の前記電流飽和検出手段が出力すると飽和信号を出力
する論理回路と、論理回路の出力に基づいて充電電流を
減少させるように前記充電手段を制御する制御手段とを
有するものとした。
れぞれ直列に接続された組電池の充電装置であって、前
記組電池を充電し充電電流の制御可能な充電手段と、前
記各単電池の端子電圧を検出する電圧検出手段と、前記
各単電池に設置され単電池の充電電流をバイパスさせる
ことによって単電池の端子電圧を制御する定電圧手段
と、前記バイパス電流が飽和したことを検出する電流飽
和検出手段とを備え、前記複数の単電池が所定数の単位
ブロックに分割され、各単位ブロックの中少なくとも１
個の前記電流飽和検出手段が出力すると飽和信号を出力
する論理回路と、論理回路の出力に基づいて充電電流を
減少させるように前記充電手段を制御する制御手段とを
有するものとした。
【０００７】
【作用】請求項１記載の発明では、各単電池に接続され
る定電圧手段はその端子電圧に基づいて単電池の充電電
流をバイパスすることによって、端子電圧を定電圧に制
御し、電流飽和検出手段は定電圧手段の動作を監視し、
バイパス電流が飽和するときに飽和信号を出力し、制御
手段は飽和信号に応じて充電電流を減少させるように充
電手段を制御するから、バイパス電流の容量設定が充電
電流より小さくても、定電圧手段は常に制御可能状態に
あり、端子電圧を制御する。これによって、定電圧手段
は電流容量の小さい素子で構成することができる。請求
項２記載の発明では、論理回路は、各電流飽和検出手段
の出力に対して論理演算をし、少なくとも一個の定電圧
回路が飽和すると、制御手段に飽和信号を出力して制御
手段を動作させるから、各単電池の端子電圧を均一に制
御することができる。
る定電圧手段はその端子電圧に基づいて単電池の充電電
流をバイパスすることによって、端子電圧を定電圧に制
御し、電流飽和検出手段は定電圧手段の動作を監視し、
バイパス電流が飽和するときに飽和信号を出力し、制御
手段は飽和信号に応じて充電電流を減少させるように充
電手段を制御するから、バイパス電流の容量設定が充電
電流より小さくても、定電圧手段は常に制御可能状態に
あり、端子電圧を制御する。これによって、定電圧手段
は電流容量の小さい素子で構成することができる。請求
項２記載の発明では、論理回路は、各電流飽和検出手段
の出力に対して論理演算をし、少なくとも一個の定電圧
回路が飽和すると、制御手段に飽和信号を出力して制御
手段を動作させるから、各単電池の端子電圧を均一に制
御することができる。
【０００８】請求項３記載の発明では、論理回路は、ブ
ロック化された単電池に対して論理演算をし、各単位ブ
ロックの中少なくとも１個の定電圧回路が飽和すると、
制御手段に飽和信号を出力して制御手段を動作させるか
ら、バランスの崩れた１個の単電池の端子電圧の上昇に
よる組電池全体の充電電流が絞られることを防止するこ
とができる。
ロック化された単電池に対して論理演算をし、各単位ブ
ロックの中少なくとも１個の定電圧回路が飽和すると、
制御手段に飽和信号を出力して制御手段を動作させるか
ら、バランスの崩れた１個の単電池の端子電圧の上昇に
よる組電池全体の充電電流が絞られることを防止するこ
とができる。
【０００９】そして各定電圧手段の電源供給は、それぞ
れ設置された単電池から行なわれるときには単電池と定
電圧回路を一体化することができる。そして充電手段
は、定電流充電を行ない、制御手段は、前記充電手段の
充電電流を段階的に減少させるように制御すると、満充
電になるまでの充電時間を短縮することができる。そし
て充電電流の段階毎の減少量は、前記定電圧手段のバイ
パス電流容量以上で、かつ２倍以下と設定されると、定
電圧手段が常に動作する必要がなく、バイパス電流によ
る発熱を抑さえることができるとともに充電時間の増加
を防止することができる。
れ設置された単電池から行なわれるときには単電池と定
電圧回路を一体化することができる。そして充電手段
は、定電流充電を行ない、制御手段は、前記充電手段の
充電電流を段階的に減少させるように制御すると、満充
電になるまでの充電時間を短縮することができる。そし
て充電電流の段階毎の減少量は、前記定電圧手段のバイ
パス電流容量以上で、かつ２倍以下と設定されると、定
電圧手段が常に動作する必要がなく、バイパス電流によ
る発熱を抑さえることができるとともに充電時間の増加
を防止することができる。
【００１０】
【実施例】図１は、本発明の第１の実施例を示す。 ま
ず構成を説明する。複数の単電池１ａ、１ｂ、…、１ｎ
が直列に接続されて組電池を構成するとともに、各単電
池に定電圧回路４ａ、４ｂ、…４ｎが並列に接続され
る。各定電圧回路４ａ、４ｂ、…、４ｎの出力はＯＲ回
路５を介して充電器６と接続される。充電器６の出力端
子は組電池のＡ、Ｂ端子に接続される。定電圧回路４
（４ａ、４ｂ、…、４ｎ）は、図１のように端子電圧制
御部２（２ａ、２ｂ、…、２ｎ）と、電流飽和検出部３
（３ａ、３ｂ、…、３ｎ）から構成され、端子電圧制御
部２は単電池１の電圧を検出して、その検出値を内蔵の
設定電圧と比較し、比較した誤差に応じて充電電流をバ
イパスさせることによって、端子電圧を一定に保つよう
制御する。電流飽和検出部３は単電池の端子電圧を検出
してその検出値から端子電圧制御部２に流れるバイパス
電流が飽和したことを判断して、組電池への充電電流を
減少させる指令信号を出力する。そしてこの指令信号
は、ＯＲ回路５で論理化されて充電器６に出力される。
ず構成を説明する。複数の単電池１ａ、１ｂ、…、１ｎ
が直列に接続されて組電池を構成するとともに、各単電
池に定電圧回路４ａ、４ｂ、…４ｎが並列に接続され
る。各定電圧回路４ａ、４ｂ、…、４ｎの出力はＯＲ回
路５を介して充電器６と接続される。充電器６の出力端
子は組電池のＡ、Ｂ端子に接続される。定電圧回路４
（４ａ、４ｂ、…、４ｎ）は、図１のように端子電圧制
御部２（２ａ、２ｂ、…、２ｎ）と、電流飽和検出部３
（３ａ、３ｂ、…、３ｎ）から構成され、端子電圧制御
部２は単電池１の電圧を検出して、その検出値を内蔵の
設定電圧と比較し、比較した誤差に応じて充電電流をバ
イパスさせることによって、端子電圧を一定に保つよう
制御する。電流飽和検出部３は単電池の端子電圧を検出
してその検出値から端子電圧制御部２に流れるバイパス
電流が飽和したことを判断して、組電池への充電電流を
減少させる指令信号を出力する。そしてこの指令信号
は、ＯＲ回路５で論理化されて充電器６に出力される。
【００１１】充電器６は、図２に示すように、ＯＲ回路
５からの信号を受けて、接点Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の
動作を制御する制御部６７と、定電圧−定電流発生器を
構成する増幅器６１、ＮＰＮ形トランジスタ６５、抵抗
６６と、前記接点Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を介して増幅器６１
の正端子に接続され定電圧を発生するための基準電圧発
生器６２、６３、６４から構成される。
５からの信号を受けて、接点Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の
動作を制御する制御部６７と、定電圧−定電流発生器を
構成する増幅器６１、ＮＰＮ形トランジスタ６５、抵抗
６６と、前記接点Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を介して増幅器６１
の正端子に接続され定電圧を発生するための基準電圧発
生器６２、６３、６４から構成される。
【００１２】電池６２、６３、６４におけるそれぞれの
電圧には一定の差を設け、そしてその差は最低電圧の２
倍に設定されている。例えば電池６４が２Ｖのとき、電
池６３が６Ｖで、電池６２が１０Ｖであるように設定さ
れる。充電電流は増幅器６１の正端子に接続される電池
の電圧値とシャント抵抗６６の抵抗値の比で決定され
る。例えば本実施例では、充電電流が２５Ａを必要とす
るため、上記の電圧値を用いると、シャント抵抗６６を
０．４Ωに設定する。従ってこの場合、接点Ｓ２、Ｓ
３、Ｓ４の切り替えにより最高２５Ａの他、１５Ａ、５
Ａを発生することができる。
電圧には一定の差を設け、そしてその差は最低電圧の２
倍に設定されている。例えば電池６４が２Ｖのとき、電
池６３が６Ｖで、電池６２が１０Ｖであるように設定さ
れる。充電電流は増幅器６１の正端子に接続される電池
の電圧値とシャント抵抗６６の抵抗値の比で決定され
る。例えば本実施例では、充電電流が２５Ａを必要とす
るため、上記の電圧値を用いると、シャント抵抗６６を
０．４Ωに設定する。従ってこの場合、接点Ｓ２、Ｓ
３、Ｓ４の切り替えにより最高２５Ａの他、１５Ａ、５
Ａを発生することができる。
【００１３】充電するときには、まず接点Ｓ１、Ｓ２が
閉じられ、２５Ａの充電電流が発生するとともにＡ、Ｂ
端子より組電池に出力される。制御部６７は内部にカウ
ンターとタイマーを有して、ＯＲ回路５から指令信号が
入力されるとカウンターが作動し指令信号の入力回数を
カウントする。そのカウント数に応じて、予め対応させ
てある接点が閉じる。
閉じられ、２５Ａの充電電流が発生するとともにＡ、Ｂ
端子より組電池に出力される。制御部６７は内部にカウ
ンターとタイマーを有して、ＯＲ回路５から指令信号が
入力されるとカウンターが作動し指令信号の入力回数を
カウントする。そのカウント数に応じて、予め対応させ
てある接点が閉じる。
【００１４】本実施例では、カウント数が０のときにＳ
２、１のときにＳ３、２のときにＳ４を閉じるように対
応させてある。従って指令信号入力数の増加に従って充
電電流は２５Ａから１５Ａ、５Ａへ段階的に減少する。
そして接点Ｓ４が閉じると同時にタイマーが動作するよ
うになっており、その設定時間が過ぎると接点Ｓ１が開
かれ、組電池への充電を終了する。
２、１のときにＳ３、２のときにＳ４を閉じるように対
応させてある。従って指令信号入力数の増加に従って充
電電流は２５Ａから１５Ａ、５Ａへ段階的に減少する。
そして接点Ｓ４が閉じると同時にタイマーが動作するよ
うになっており、その設定時間が過ぎると接点Ｓ１が開
かれ、組電池への充電を終了する。
【００１５】図３は、定電圧回路４を構成する端子電圧
制御部２と電流飽和検出部３の構成を示す。ツェナーダ
イオード４２と抵抗４１は基準電圧を発生するものであ
り、入力保護抵抗４６、４８を介して増幅器４７、５０
の反転入力端子に基準電圧を入力する。可変抵抗４３は
単電池１の端子電圧を分圧する抵抗であり、入力保護抵
抗４５を介して増幅器４７の非反転入力端子に入力し電
池の端子電圧と設定電圧との間の電位差を検出する回路
を構成する。ベースが増幅器４７の出力端子に接続され
るＮＰＮ形トランジスタ５３はそのベース、エミッタ間
に印加される電圧に応じて抵抗５２を流れるコレクター
電流を制御する。比較器５０とその非反転入力端子に接
続される入力保護抵抗４９と端子電圧を分圧する可変抵
抗４４は端子電圧値により出力極性を反転させる電流飽
和検出回路を構成する。その検出信号は比較器５０の出
力端子に接続されるフォトカプラ５５によってＯＲ回路
５に出力される。抵抗５４はフォトカプラ５５の動作電
流を制限するためのものである。
制御部２と電流飽和検出部３の構成を示す。ツェナーダ
イオード４２と抵抗４１は基準電圧を発生するものであ
り、入力保護抵抗４６、４８を介して増幅器４７、５０
の反転入力端子に基準電圧を入力する。可変抵抗４３は
単電池１の端子電圧を分圧する抵抗であり、入力保護抵
抗４５を介して増幅器４７の非反転入力端子に入力し電
池の端子電圧と設定電圧との間の電位差を検出する回路
を構成する。ベースが増幅器４７の出力端子に接続され
るＮＰＮ形トランジスタ５３はそのベース、エミッタ間
に印加される電圧に応じて抵抗５２を流れるコレクター
電流を制御する。比較器５０とその非反転入力端子に接
続される入力保護抵抗４９と端子電圧を分圧する可変抵
抗４４は端子電圧値により出力極性を反転させる電流飽
和検出回路を構成する。その検出信号は比較器５０の出
力端子に接続されるフォトカプラ５５によってＯＲ回路
５に出力される。抵抗５４はフォトカプラ５５の動作電
流を制限するためのものである。
【００１６】組電池を充電する間、充電時間の経過に従
い各単電池の端子電圧は上昇していく。単電池１の端子
電圧が設定電圧に達しない間は、増幅器４７の出力電圧
は負となり、ＮＰＮ形トラジスタ５３は遮断状態で抵抗
５２には充電電流は流れない。単電池１の端子電圧が設
定電圧に達すると、増幅器４７の出力は正となり、ＮＰ
Ｎ形トランジスタ５３が導通し抵抗５２には充電電流の
一部がバイパスされ流れる。この場合端子電圧が大きけ
ればベース、エミッター間に印加される電圧が大きいの
で、抵抗５２を流れる電流も大きい。最終的に単電池１
の端子電圧が一定に保たれる。
い各単電池の端子電圧は上昇していく。単電池１の端子
電圧が設定電圧に達しない間は、増幅器４７の出力電圧
は負となり、ＮＰＮ形トラジスタ５３は遮断状態で抵抗
５２には充電電流は流れない。単電池１の端子電圧が設
定電圧に達すると、増幅器４７の出力は正となり、ＮＰ
Ｎ形トランジスタ５３が導通し抵抗５２には充電電流の
一部がバイパスされ流れる。この場合端子電圧が大きけ
ればベース、エミッター間に印加される電圧が大きいの
で、抵抗５２を流れる電流も大きい。最終的に単電池１
の端子電圧が一定に保たれる。
【００１７】さらに時間が経過すると、ＮＰＮ形トラン
ジスタ５３が次第に電流飽和領域に入り、単電池の端子
電圧を制御することができなくなる。そうすると、単電
池１の端子電圧は再び上昇し始める。端子電圧が比較器
５０の反転電圧値まで上昇すると、比較器５０が反転
し、フォトカプラ５５が通電され、充電電流を減少させ
るための指令信号をＯＲ回路に出力する。この信号を受
けて充電器６は充電電流を減少する。これによって、単
電池１の内部抵抗による電圧降下が減少し端子間電圧が
設定電圧を下回り、トランジスタ５３は遮断状態に戻
り、定電圧回路４は制御可能な状態に戻る。
ジスタ５３が次第に電流飽和領域に入り、単電池の端子
電圧を制御することができなくなる。そうすると、単電
池１の端子電圧は再び上昇し始める。端子電圧が比較器
５０の反転電圧値まで上昇すると、比較器５０が反転
し、フォトカプラ５５が通電され、充電電流を減少させ
るための指令信号をＯＲ回路に出力する。この信号を受
けて充電器６は充電電流を減少する。これによって、単
電池１の内部抵抗による電圧降下が減少し端子間電圧が
設定電圧を下回り、トランジスタ５３は遮断状態に戻
り、定電圧回路４は制御可能な状態に戻る。
【００１８】図４は、上記の構成における制御動作を示
すフローチャートである。図５は容量５０Ａｈの単電池
１４４個で組電池を構成したときの単電池に流れる充電
電流の変化を示す。図６はその単電池の端子電圧の変化
を示す。充電する際、まず、タイマー時間を設定する。
充電を開始すると、ステップ１００で、制御部６７はリ
セット信号を出力してカウンターをクリアして、カウン
ト数を０にしておく。接点Ｓ１を閉じて、充電電流を出
力できる状態にしておく。ステップ１０１において、カ
ウント数に応じて接点Ｓ２が閉じ、充電電流が２５Ａに
設定され出力される。ステップ１０２では、充電電流は
最終段階の５Ａであるかがチェックされる。５Ａでない
場合、ステップ１０３へ進む。
すフローチャートである。図５は容量５０Ａｈの単電池
１４４個で組電池を構成したときの単電池に流れる充電
電流の変化を示す。図６はその単電池の端子電圧の変化
を示す。充電する際、まず、タイマー時間を設定する。
充電を開始すると、ステップ１００で、制御部６７はリ
セット信号を出力してカウンターをクリアして、カウン
ト数を０にしておく。接点Ｓ１を閉じて、充電電流を出
力できる状態にしておく。ステップ１０１において、カ
ウント数に応じて接点Ｓ２が閉じ、充電電流が２５Ａに
設定され出力される。ステップ１０２では、充電電流は
最終段階の５Ａであるかがチェックされる。５Ａでない
場合、ステップ１０３へ進む。
【００１９】ステップ１０３では、各定電圧回路４は単
電池１の端子電圧を検出する。ステップ１０４では、そ
の検出された端子電圧を設定電圧と比較する。比較の結
果、図６のａ’線のような端子電圧が設定電圧より小さ
い間はステップ１０４が繰り返され、時々刻々の端子電
圧で新たな比較が行なわれる。このときに単電池１に流
れる電流は図５のａ線のように充電電流と同じ２５Ａで
ある。端子電圧が設定電圧より大きくなるとステップ１
０５へ進んで、定電圧回路４は端子電圧と設定電圧との
電圧差に基づいてバイパス電流を制御し定電圧制御を行
なう。このときに単電池１に流れる電流は図５のｂ線の
ように充電の経過とともに充電電流がバイパスされて減
少していく。ハッチングの部分はバイパスされた０．１
４Ａｈの電気量を示す。そのときの端子電圧は図６の
ｂ’線で示されているように一定に保たれている。
電池１の端子電圧を検出する。ステップ１０４では、そ
の検出された端子電圧を設定電圧と比較する。比較の結
果、図６のａ’線のような端子電圧が設定電圧より小さ
い間はステップ１０４が繰り返され、時々刻々の端子電
圧で新たな比較が行なわれる。このときに単電池１に流
れる電流は図５のａ線のように充電電流と同じ２５Ａで
ある。端子電圧が設定電圧より大きくなるとステップ１
０５へ進んで、定電圧回路４は端子電圧と設定電圧との
電圧差に基づいてバイパス電流を制御し定電圧制御を行
なう。このときに単電池１に流れる電流は図５のｂ線の
ように充電の経過とともに充電電流がバイパスされて減
少していく。ハッチングの部分はバイパスされた０．１
４Ａｈの電気量を示す。そのときの端子電圧は図６の
ｂ’線で示されているように一定に保たれている。
【００２０】ステップ１０６において、定電圧回路４は
端子電圧からバイパス電流が飽和したか否かを判断し、
バイパス電流が飽和しない間はステップ１０６が繰り返
され、新たな判断が行なわれる。バイパス電流が飽和し
たら、定電圧回路４は飽和信号を出力する。この飽和信
号はＯＲ回路５を通して充電器６に出力される。ステッ
プ１０７では、制御部６７はＯＲ回路５からの飽和信号
を入力する。そしてステップ１０８では、飽和信号の入
力回数をカウントする。最初のサイクルではカウント数
１となる。このあとステップ１０１に戻り、そのカウン
ト数１に対応して、接点Ｓ２が開かれ、接点Ｓ３を閉
じ、図５のｃ線のように２５Ａであった充電電流が１５
Ａに減少される。その端子電圧は図６のｃ’線のように
充電電流の減少に伴なって設定電圧以下に下がる。定電
圧回路４は制御可能に回復される。その後の制御は上記
と同じように行なわれる。
端子電圧からバイパス電流が飽和したか否かを判断し、
バイパス電流が飽和しない間はステップ１０６が繰り返
され、新たな判断が行なわれる。バイパス電流が飽和し
たら、定電圧回路４は飽和信号を出力する。この飽和信
号はＯＲ回路５を通して充電器６に出力される。ステッ
プ１０７では、制御部６７はＯＲ回路５からの飽和信号
を入力する。そしてステップ１０８では、飽和信号の入
力回数をカウントする。最初のサイクルではカウント数
１となる。このあとステップ１０１に戻り、そのカウン
ト数１に対応して、接点Ｓ２が開かれ、接点Ｓ３を閉
じ、図５のｃ線のように２５Ａであった充電電流が１５
Ａに減少される。その端子電圧は図６のｃ’線のように
充電電流の減少に伴なって設定電圧以下に下がる。定電
圧回路４は制御可能に回復される。その後の制御は上記
と同じように行なわれる。
【００２１】サイクルが繰り返されて、カウント数が２
になると、充電電流が５Ａとなり、ステップ１０２か
ら、ステップ１０９へ進んで、タイマーが計時し始め
る。ステップ１１０からステップ１１２までの制御は上
記ステップ１０３からステップ１０５のと同じものであ
る。そして最後のステップ１１３では、制御部６７はタ
イマーの計時数から設定時間が経過したことを判断し
て、接点Ｓ１を開いて充電を終了する。
になると、充電電流が５Ａとなり、ステップ１０２か
ら、ステップ１０９へ進んで、タイマーが計時し始め
る。ステップ１１０からステップ１１２までの制御は上
記ステップ１０３からステップ１０５のと同じものであ
る。そして最後のステップ１１３では、制御部６７はタ
イマーの計時数から設定時間が経過したことを判断し
て、接点Ｓ１を開いて充電を終了する。
【００２２】本実施例は、以上のように構成され、均等
充電のための定電圧回路４が飽和するときに、その飽和
したことを充電器６に知らせて、充電電流を絞らせるよ
うにしたから、定電圧回路４の電流容量を小さくするこ
とができる。そして定電圧回路４を付加したことで、図
５のハッチング部分で示される電気量がバイパスされた
から、少なくともその合計分０．２７Ａｈのバランスを
とることができる。これにより、短時間に個々の単電池
１を均等に充電できるとともに定電圧回路４の電流容量
を小さくすることができる。
充電のための定電圧回路４が飽和するときに、その飽和
したことを充電器６に知らせて、充電電流を絞らせるよ
うにしたから、定電圧回路４の電流容量を小さくするこ
とができる。そして定電圧回路４を付加したことで、図
５のハッチング部分で示される電気量がバイパスされた
から、少なくともその合計分０．２７Ａｈのバランスを
とることができる。これにより、短時間に個々の単電池
１を均等に充電できるとともに定電圧回路４の電流容量
を小さくすることができる。
【００２３】図７は本発明の第２の実施例を示す。 こ
の実施例は、図１に示した第１の実施例のＯＲ回路５の
代わりに論理回路９を用いたものである。その他の構成
は、第１の実施例と同じである。複数の単電池は均等に
２つのブロックに分割されて、一方のブロックは単電池
１ａ、…、１ｇで構成され、各定電圧回路４ａ、…、４
ｇの出力は０Ｒ回路５ａに接続され、他方のブロックは
単電池１ｈ、…、１ｎで構成され、各定電圧回路４ｈ、
…、４ｎの出力はＯＲ回路５ｂに接続されている。なお
本実施例では、単電池の総数を１４４とし、２つのブロ
ックは７２個つづの単電池で構成される。ＯＲ回路５
ａ、５ｂの出力はＡＮＤ回路７に接続されるとともに、
ＡＮＤ回路の出力は充電器６に接続される。充電時に
は、両方のブロック内で少なくとも１個以上の定電圧回
路が飽和信号を出力するときにＡＮＤ回路は飽和信号を
出力して、充電電流を減少させる作用する。
の実施例は、図１に示した第１の実施例のＯＲ回路５の
代わりに論理回路９を用いたものである。その他の構成
は、第１の実施例と同じである。複数の単電池は均等に
２つのブロックに分割されて、一方のブロックは単電池
１ａ、…、１ｇで構成され、各定電圧回路４ａ、…、４
ｇの出力は０Ｒ回路５ａに接続され、他方のブロックは
単電池１ｈ、…、１ｎで構成され、各定電圧回路４ｈ、
…、４ｎの出力はＯＲ回路５ｂに接続されている。なお
本実施例では、単電池の総数を１４４とし、２つのブロ
ックは７２個つづの単電池で構成される。ＯＲ回路５
ａ、５ｂの出力はＡＮＤ回路７に接続されるとともに、
ＡＮＤ回路の出力は充電器６に接続される。充電時に
は、両方のブロック内で少なくとも１個以上の定電圧回
路が飽和信号を出力するときにＡＮＤ回路は飽和信号を
出力して、充電電流を減少させる作用する。
【００２４】本実施例は以上のように構成され、複数の
定電圧回路が飽和信号を出力したときに充電電流を減少
するようにしたから、第１の実施例と同様の効果を有す
る他に、１個の単電池の充電バランスが崩れても、その
端子電圧の上昇による組電池全体の充電電流が絞りこま
れることを防ぐことができ、充電時間の延びを防止する
ことができる。
定電圧回路が飽和信号を出力したときに充電電流を減少
するようにしたから、第１の実施例と同様の効果を有す
る他に、１個の単電池の充電バランスが崩れても、その
端子電圧の上昇による組電池全体の充電電流が絞りこま
れることを防ぐことができ、充電時間の延びを防止する
ことができる。
【００２５】
【発明の効果】以上の通り、本発明は、定電圧手段が単
電池の端子電圧に基づいて充電電流をバイパスさせるこ
とによって、各単電池の充電を均等化に制御し、電流飽
和検出手段が定電圧手段の動作を監視して飽和するとき
に飽和信号を出力し、制御手段が飽和信号に応じて充電
手段を制御し充電電流を減少させることによって、定電
圧手段の飽和を解消するようにしたから、定電圧手段を
小容量の素子で構成することができる。しかも短時間に
充電できるという効果が得られる。そして各電流飽和検
出手段の出力に対して論理回路は、少なくとも１個の定
電圧回路が飽和したとき、制御手段に飽和信号を出力す
るようにしたときには、各単電池を均等に充電すること
ができる。これにより、各単電池の過充電を防止するこ
とができ、組電池のサイクル寿命が延びる。また各単電
池が所定数の単位ブロックに分割され、各単位ブロック
の中少なくとも１個の定電圧回路が飽和するときに、論
理回路が飽和信号を制御手段に出力して充電電流を減少
させるようしたときには、バランスの崩れた１個の単電
池の端子電圧の上昇による組電池全体の充電電流が絞ら
れることを防止することができ、充電時間の延びを防止
する効果が得られる。
電池の端子電圧に基づいて充電電流をバイパスさせるこ
とによって、各単電池の充電を均等化に制御し、電流飽
和検出手段が定電圧手段の動作を監視して飽和するとき
に飽和信号を出力し、制御手段が飽和信号に応じて充電
手段を制御し充電電流を減少させることによって、定電
圧手段の飽和を解消するようにしたから、定電圧手段を
小容量の素子で構成することができる。しかも短時間に
充電できるという効果が得られる。そして各電流飽和検
出手段の出力に対して論理回路は、少なくとも１個の定
電圧回路が飽和したとき、制御手段に飽和信号を出力す
るようにしたときには、各単電池を均等に充電すること
ができる。これにより、各単電池の過充電を防止するこ
とができ、組電池のサイクル寿命が延びる。また各単電
池が所定数の単位ブロックに分割され、各単位ブロック
の中少なくとも１個の定電圧回路が飽和するときに、論
理回路が飽和信号を制御手段に出力して充電電流を減少
させるようしたときには、バランスの崩れた１個の単電
池の端子電圧の上昇による組電池全体の充電電流が絞ら
れることを防止することができ、充電時間の延びを防止
する効果が得られる。
【図１】本発明の第１の実施例の構成を示す図である。
【図２】充電器の構成を示す図である。
【図３】定電圧回路の構成を示す図である。
【図４】各回路の制御動作を示すフローチャートであ
る。
る。
【図５】充電電流の変化を示す図である。
【図６】単電池の端子電圧の変化を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施例を示す図である。
１（１ａ、…、１ｎ）、 単電池 ２（２ａ、…、２ｎ）、 定電圧制御部 ３（３ａ、…、３ｎ）、 飽和電流検出部 ４（４ａ、…、４ｎ）、 定電圧回路 ５、５ａ、５ｂ、 ＯＲ回路 ６、 充電器 ７、 ＡＮＤ回路 ９、 論理回路 ４１、４４、４５、４６、４８、 抵抗 ４９、５１、５２、５４、６６、 抵抗 ４２、 ダイオード ４３、４４、 可変抵抗 ４７、６１、 増幅器 ５０、 比較器 ５５、フォトカプラ ５３、６５、 トランジスタ ６２、６３、６４、 基準電圧発生器 ６７、 制御部 Ａ、Ｂ 組電池の端子 Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、 接点 Ｖｃｃ、 充電回路電圧
Claims (6)
- 【請求項１】 複数の単電池がそれぞれ直列に接続され
た組電池の充電装置であって、前記組電池を充電し充電
電流の制御可能な充電手段と、前記各単電池の端子電圧
を検出する電圧検出手段と、前記各単電池に設置され単
電池の充電電流をバイパスさせることによって単電池の
端子電圧を制御する定電圧手段と、前記バイパス電流が
飽和したことを検出する電流飽和検出手段と、前記電流
飽和検出手段の出力に基づいて充電電流を減少させるよ
うに前記充電手段を制御する制御手段とを有することを
特徴とする組電池の充電装置。 - 【請求項２】 複数の単電池がそれぞれ直列に接続され
た組電池の充電装置であって、前記組電池を充電し充電
電流の制御可能な充電手段と、前記各単電池の端子電圧
を検出する電圧検出手段と、前記各単電池に設置され単
電池の充電電流をバイパスさせることによって単電池の
端子電圧を制御する定電圧手段と、前記バイパス電流が
飽和したことを検出する電流飽和検出手段とを備え、前
記電流飽和検出手段の出力に応じて少なくとも１個が出
力すると飽和信号を出力する論理回路と、論理回路の出
力に基づいて充電電流を減少させるように前記充電手段
を制御する制御手段とを有することを特徴とする組電池
の充電装置。 - 【請求項３】 複数の単電池がそれぞれ直列に接続され
た組電池の充電装置であって、前記組電池を充電し充電
電流の制御可能な充電手段と、前記各単電池の端子電圧
を検出する電圧検出手段と、前記各単電池に設置され単
電池の充電電流をバイパスさせることによって単電池の
端子電圧を制御する定電圧手段と、前記バイパス電流が
飽和したことを検出する電流飽和検出手段とを備え、前
記複数の単電池が所定数の単位ブロックに分割され、各
単位ブロックの中少なくとも１個の前記電流飽和検出手
段が出力すると飽和信号を出力する論理回路と、論理回
路の出力に基づいて充電電流を減少させるように前記充
電手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする
組電池の充電装置。 - 【請求項４】 前記定電圧手段は、それが設置された単
電池から電源供給を受けることを特徴とする請求項１、
２または３記載の組電池の充電装置。 - 【請求項５】 前記充電手段は、定電流充電を行ない、
前記充電手段の制御手段は、前記電流飽和検出手段の出
力または論理回路の出力に基づいて前記充電手段の充電
電流を段階的に減少させるよう前記充電手段を制御する
ことを特徴とする請求項１、２、３または４記載の組電
池の充電装置。 - 【請求項６】 前記充電電流の段階毎の減少量は、前記
定電圧手段のバイパス電流容量以上で、かつ２倍以下と
することを特徴とする請求項５記載の組電池の充電装
置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6150517A JPH07336905A (ja) | 1994-06-08 | 1994-06-08 | 組電池の充電装置 |
| US08/453,428 US5578914A (en) | 1994-06-08 | 1995-05-30 | Charging system for multi-cell battery |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6150517A JPH07336905A (ja) | 1994-06-08 | 1994-06-08 | 組電池の充電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07336905A true JPH07336905A (ja) | 1995-12-22 |
Family
ID=15498595
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6150517A Withdrawn JPH07336905A (ja) | 1994-06-08 | 1994-06-08 | 組電池の充電装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5578914A (ja) |
| JP (1) | JPH07336905A (ja) |
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| CN109842176A (zh) * | 2019-02-01 | 2019-06-04 | 浙江普蓝新能源科技有限责任公司 | 一种可调恒压输出电池组及可调恒压输出方法 |
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