JPH09215215A

JPH09215215A - 電源装置

Info

Publication number: JPH09215215A
Application number: JP8015957A
Authority: JP
Inventors: Koichi Sawada; 浩一沢田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-01-31
Filing date: 1996-01-31
Publication date: 1997-08-15

Abstract

(57)【要約】【課題】セルコントローラを備えた充電可能な電源装
置について、セルコントローラに対するメンテナンスを
不要にし、且つ、セルコントローラからの発熱を少なく
する。【解決手段】本発明の電源装置は、２次電池を備えた
複数の電池セルを備えるとともに、専用の２次電池によ
って駆動され、電池セルの状態を監視するとともに、電
池セルを充電する際に電池セルに供給される充電用電流
を制御するセルコントローラとを備えている。そして、
電池セルを充電する際に発生する余剰電流により、セル
コントローラの２次電池を充電する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種電子機器や電
気自動車等を駆動するための電源として利用される充電
可能な電源装置に関し、特に、セルコントローラを備え
た電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子技術の進歩により、電子機器
の高性能化、小型化、ポータブル化が進んでおり、これ
に伴い、これら電子機器に使用される２次電池に対して
高エネルギー密度が要求されるようなってきている。

【０００３】また、省エネルギーや環境保護等の点か
ら、電力貯蔵装置や電気自動車等に使用可能な２次電
池、すなわち、数十〜数百ボルトの高電圧を得ることが
可能な高エネルギー密度の２次電池の開発が強く望まれ
ている。

【０００４】ところで、このような高エネルギー密度の
２次電池では、高エネルギーを有するため、特に安全信
頼性を高めることが求められる。

【０００５】そこで、このような２次電池を備えた電源
装置として、高エネルギー密度の２次電池を備えた電池
セルに対してセルコントローラを設けたものが開発され
ている。ここで、セルコントローラは、電池セルの状態
を監視するとともに、電池セルの２次電池を充電する際
に電池セルに供給される充電用電流を制御するものであ
る。セルコントローラによる充電用電流の制御は、例え
ば、電池セルに対して並列に設けられたバイパス回路を
セルコントローラに設け、外部電源から充電用電流が電
源装置に供給されたときに、電池セルの充電状態を監視
して、電池セルのが充電中のときには、電池セルに充電
用電流が流れるようにし、電池セルの充電が完了した
ら、電池セルが過充電とならないように、充電用電流が
バイパス回路に流れるようにする。

【０００６】このような電源装置では、セルコントロー
ラにより、電池セルの状態が常に監視されるとともに、
電池セルを充電する際に、セルコントローラによって充
電状態が監視され、電池セルが過充電とならないよう
に、充電用電流が制御される。したがって、このような
セルコントローラを設けることにより、電池セルの状態
を常に監視することが可能となり、また、電池セルの過
充電を防止することが可能となるので、電源装置の安全
信頼性を高めることが可能となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
なセルコントローラを備えた電源装置では、セルコント
ローラを駆動するための電源が必要である。そこで、セ
ルコントローラを備えた電源装置では、通常、電池セル
とは別に、２次電池をセルコントローラ内に組み込み、
この２次電池をセルコントローラを駆動するための電源
としている。

【０００８】このような電源装置では、セルコントロー
ラに組み込まれた２次電池を定期的に充電する必要があ
る。そこで、従来、このような電源装置では、セルコン
トローラのメンテナンスとして、定期的に電源装置から
セルコントローラを取り外し、セルコントローラの２次
電池を充電していた。

【０００９】しかし、通常、電力貯蔵装置や電気自動車
等に用いる電源装置では、セルコントローラの取り外し
に、かなりの手間がかかる。しかも、電力貯蔵装置や電
気自動車等に用いる電源装置からセルコントローラを取
り外すには、特別な技術が必要であり、誰でもが自由に
行えるわけではない。このように、従来の電源装置で
は、セルコントローラに対して、手間のかかるメンテナ
ンスを行う必要があるという問題があった。

【００１０】なお、セルコントローラによって制御及び
監視をすべき電池セル自体を、セルコントローラを駆動
するための電源とする方法もあるが、この方法では、セ
ルコントローラの駆動により、電源装置内で消費される
暗電流が発生するため、電池セルからの電圧が徐々に低
下してしまうという問題がある。したがって、電源装置
にセルコントローラを設ける際には、上述したように、
セルコントローラに専用の２次電池を設ける方法が一般
的である。

【００１１】また、上述したように、セルコントローラ
は、外部電源から必要以上の充電用電流が供給されたと
きには、電池セルが過充電とならないように、電池セル
に対して並列に設けられたバイパス回路に充電用電流が
流れるようにしている。このとき、バイパス回路に流れ
た電流は、バイパス回路内の電子負荷によって熱として
消費される。そのため、従来の電源装置では、外部電源
から必要以上の充電用電流が供給されたときに、セルコ
ントローラが発熱してしまうという問題があった。

【００１２】本発明は、以上のような従来の実情に鑑み
て提案されたものであり、セルコントローラに対して手
間のかかるメンテナンスを行う必要がなく、しかも、セ
ルコントローラからの発熱が少ない電源装置を提供する
ことを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに完成された本発明に係る電源装置は、２次電池を備
えた複数の電池セルと、専用の２次電池によって駆動さ
れ、電池セルの状態を監視するとともに、電池セルを充
電する際に電池セルに供給される充電用電流を制御する
セルコントローラとを備え、電池セルを充電する際に発
生する余剰電流により、セルコントローラの２次電池を
充電することを特徴とするものである。

【００１４】上記電源装置では、例えば、セルコントロ
ーラに、各電池セルに対してそれぞれ並列に配された複
数の２次電池を設け、電池セルを充電する際に、セルコ
ントローラの各２次電池に充電用電流が順次供給される
ようにする。そして、このときは、例えば、ある電池セ
ルの充電が完了した後、セルコントローラの２次電池の
うち、充電が完了した電池セルに対して並列に配された
２次電池に充電用電流が供給されるようにする。

【００１５】なお、上記電源装置のセルコントローラ
は、各電池セルに対してそれぞれ並列に配された複数の
電子負荷を備えていることが好ましい。

【００１６】以上のような本発明に係る電源装置では、
電池セルを充電する際に発生する余剰電流により、セル
コントローラの２次電池を充電するので、電池セルを充
電する際に、セルコントローラの２次電池も充電するこ
とができる。

【００１７】また、上記電源装置では、電池セルを充電
する際に発生する余剰電流が、セルコントローラの２次
電池の充電に使用されるので、セルコントローラで無駄
に消費される電流が減少し、セルコントローラからの発
熱が少なくなる。

【００１８】なお、上記電源装置では、セルコントロー
ラを駆動する電源として、電池セルとは別に、専用の２
次電池を備えているので、セルコントローラの駆動によ
って電池セルの２次電池が消耗するようなことはない。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した具体的な
実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明す
る。なお、本発明は以下の例に限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、回路構成等を任
意に変更可能であることは言うまでもない。

【００２０】本実施の形態に係る電源装置は、図１に示
すように、２次電池を備えた４つの電池セル１，２，
３，４と、専用の２次電池によって駆動されるセルコン
トローラ５とを備えている。このセルコントローラ５
は、電池セル１，２，３，４の状態を監視するととも
に、充電時に電池セル１，２，３，４に供給される充電
用電流を制御する。そして、このセルコントローラ５の
２次電池は、後述するように、電池セル１，２，３，４
を充電する際に発生する余剰電流によって充電される。
なお、本実施の形態では、４つの電池セル１，２，３，
４を備えた電源装置を例に挙げるが、電池セルの数はこ
れ以上でも、これ以下でも良いことは言うまでもない。

【００２１】上記セルコントローラ５は、図２に示すよ
うな略直方体のコントローラボックス６を有しており、
このコントローラボックス６の中に、電気回路等が配さ
れている。このコントローラボックス６は、塩化ビニル
等のように加工性の良い高分子材料から作られたコント
ローラケース７と、コントローラケース７の上面を覆う
カバー８とから構成される。ここで、コントローラボッ
クス６のカバー８は、アルミ等のように、比重が軽く、
熱伝導性の高い材料で形成する。このように、コントロ
ーラボックス６のカバー８を比重が軽い材料で形成する
ことにより、電源装置の軽量化を図ることができ、ま
た、コントローラボックス６のカバー８を熱伝導性の高
い材料で形成することにより、セルコントローラ５から
の熱を効率良く発散することができる。

【００２２】つぎに、上記電源装置の回路構成につい
て、図３を参照しながら詳細に説明する。ここで、図３
は、電源装置を充電するために、電源装置を外部回路９
に接続した状態を示しており、充電用電流を供給する外
部回路９についても図示している。

【００２３】この電源装置は、図３に示すように、直列
に接続された４つの電池セル１，２，３，４と、これら
の電池セル１，２，３，４に接続されたセルコントロー
ラ５とを備えている。そして、セルコントローラ５は、
各電池セル１，２，３，４に対してそれぞれ並列に配さ
れたバイパス回路部１１，１２，１３，１４と、バイパ
ス回路部１１，１２，１３，１４に設けられた電子負荷
を制御するための電子負荷コントローラ１５と、バイパ
ス回路部１１，１２，１３，１４に流れる電流量をそれ
ぞれ測定するための電流センサ１６，１７，１８，１９
と、外部回路９から供給される電流量を制御するための
電源コントローラ２０とを備えている。

【００２４】一方、外部回路９は、外部電源２１を備え
ており、この外部電源２１から電源装置に充電用電流が
供給される。また、外部回路９は、電流センサ２２を備
えており、この電流センサ２２は、外部電源２１から電
源装置に供給している電流量を測定し、セルコントロー
ラ５の電源コントローラ２０に送出する。

【００２５】この電源コントローラ２０は、外部回路９
の電流センサ２２によって測定された、外部電源２１か
ら電源装置に供給されている電流量と、セルコントロー
ラ５の電流センサ１６，１７，１８，１９によって測定
された、バイパス回路部１１，１２，１３，１４に流れ
ている電流量とに基づいて、外部電源２１を制御し、所
定のレベルの電流が外部電源２１から電源装置に供給さ
れるようにする。

【００２６】上記電源装置の電池セル１，２，３，４
は、高エネルギー密度のリチウムイオン２次電池をそれ
ぞれ備えており、これらの電池セル１，２，３，４から
の出力が、この電源装置からの出力となる。そして、充
電時には、図３に示すように、直列に接続された電池セ
ル１，２，３，４の両端２３，２４が外部回路９に接続
され、外部回路９から充電用電流が供給される。

【００２７】そして、セルコントローラ５のバイパス回
路部１１，１２，１３，１４は、これらの電池セル１，
２，３，４に対して、それぞれ並列に配されている。こ
こで、４つのバイパス回路部１，２，３，４は、それぞ
れ同様な構成となっているので、以下の説明では、電池
セル１に対して並列に接続されたバイパス回路部１１に
ついてだけ、詳細に説明する。

【００２８】このバイパス回路部１１は、電池セル１に
印加される電圧を制御するための電子負荷２５と、セル
コントローラ５を駆動するための２次電池２６と、２次
電池２６から電子負荷２５へ電流が流れるのを防ぐため
の逆流防止用素子２７と、２次電池２６の両端電圧を検
出するための第１の電圧センサ２８と、第１の電圧セン
サ２８で検出された２次電池２６の両端電圧を上限電圧
と比較する第１のコンパレータ２９と、電池セル１の両
端電圧を検出するための第２の電圧センサ３０と、第２
の電圧センサ３０で検出された電池セル１の両端電圧を
設定電圧と比較する第２のコンパレータ３１と、バイパ
ス回路部１１の動作を切り換えるためのスイッチ３２と
を備えている。

【００２９】上記電子負荷２５は、電子負荷コントロー
ラ１５からの制御信号に基づいて、その抵抗値を変化さ
せる。これにより、電子負荷２５に流れ込む電流量が変
化しても、その両端の電圧が変わらないようにするとと
もに、電池セル１の両端電圧が予め設定された値よりも
大きくならないようにする。そして、この電子負荷２５
の一端２５ａは、電池セル１の正極側１ａに接続されて
おり、また、電子負荷２５の他端２５ｂは、ダイオード
等からなる逆流防止用素子２７を介して２次電池２６の
正極側２６ａに接続されているとともに、スイッチ３２
の第１の端子３２ａに接続されている。

【００３０】また、この電子負荷２５には、上述したよ
うに、バイパス回路部１１に流れる電流を測定するため
の電流センサ１６が接続されている。そして、この電流
センサ１６は、上述したように、バイパス回路部１１に
流れる電流を測定した結果を電源コントローラ２０に送
出する。

【００３１】一方、正極側２６ａが逆流防止用素子２７
を介して電子負荷２５に接続された２次電池２６は、セ
ルコントローラ１１を駆動するためのものであり、その
負極側２６ｂは、スイッチ３２の第２の端子３２ｂに接
続されている。ここで、本実施の形態では、この２次電
池２６として、満充電時の出力が４．１０Ｖ、容量が約
３Ａｈのリチウムイオン２次電池を使用した。そして、
この２次電池２６は、セルコントローラ１１を駆動する
ためのものであり、セルコントローラ１１の主回路（図
示せず）に接続されている。図３中の配線Ｈは、各バイ
パス回路部１１，１２，１３，１４の２次電池からの配
線がセルコントローラ５の主回路へと導出されている様
子を示している。

【００３２】そして、この２次電池２６の両端電圧を測
定するための第１の電圧センサ２８は、２次電池２６に
対して並列に接続されている。そして、この第１の電圧
センサ２８は、２次電池２６の両端電圧を測定した結果
を第１のコンパレータ２９に送出する。

【００３３】第１のコンパレータ２９は、第１の電圧セ
ンサ２８によって測定された２次電池２６の両端電圧
と、予め設定されている上限電圧とを比較し、その結果
に基づいて、スイッチ３２に対して切り換え信号を送出
する。

【００３４】そして、この切り換え信号に基づいて動作
するスイッチ３２は、３つの端子３２ａ，３２ｂ，３２
ｃを備えており、上述したように、第１の端子３２ａが
電子負荷２５に接続されており、第２の端子３２ｂが２
次電池２６に接続されている。そして、このスイッチ３
２の第３の端子３２ｃは、電池セル１の負極側１ｂに接
続されている。このスイッチ３２は、例えば、コントロ
ールリレーのように、電圧が印加されている間だけオン
又はオフとなるようなものを使用する。

【００３５】一方、第２の電圧センサ３０は、電池セル
１に対して並列に接続されており、電池セル１の両端電
圧を測定する。そして、この第２の電圧センサ３０は、
電池セル１の両端電圧を測定した結果を第２のコンパレ
ータ３１に送出する。

【００３６】第２のコンパレータ３１は、第２の電圧セ
ンサ３０によって測定された電池セル１の両端電圧と、
予め設定されている設定電圧とを比較し、その結果を電
子負荷コントローラ１５に送出する。そして、この結果
に基づいて、電子負荷コントローラ１５から、電子負荷
２５に制御信号が送出される。

【００３７】つぎに、外部回路９の外部電源２１から充
電用電流を供給して、上記電源装置を充電するときの動
作について説明する。

【００３８】電源装置を充電するときは、先ず、バイパ
ス回路部１１，１２，１３，１４のスイッチがオフの状
態で、外部電源２１から電源装置に充電用電流を供給す
る。このとき、外部回路９の電流センサ２２は、外部電
源２１から供給される電流量を測定し、この結果を電源
コントローラ２０に送出する。そして、電源コントロー
ラ２０は、電流センサ２２によって測定された電流量に
基づいて、所定のレベルの充電用電流を供給するように
外部電源２１に指示を送る。これにより、外部電源２１
から電源装置に、所定のレベルの充電用電流が供給され
る。

【００３９】このように充電用電流が供給されたとき、
バイパス回路部１１，１２，１３，１４のスイッチがオ
フとされているので、電池セル１，２，３，４に充電用
電流が供給され、これにより、電池セル１，２，３，４
が充電される。このとき、各電池セル１，２，３，４の
両端電圧は、セルコントローラ５内の第２の電圧センサ
によって測定される。そして、何れかの電池セル１，
２，３又は４の両端電圧が予め設定された設定電圧に到
達したら、すなわち何れかの電池セル１，２，３又は４
の充電が完了したら、その電池セルに対して並列に接続
されたバイパス回路部１１，１２，１３又は１４に充電
用電流が流れるようにスイッチが切り替わる。

【００４０】以下、電池セル１の充電が完了し、バイパ
ス回路部１１に充電用電流が流れるときを例に挙げて説
明する。

【００４１】バイパス回路部１１に充電用電流が流れた
とき、セルコントローラ５の電流センサ１６は、このバ
イパス回路部１１に流れる電流量を測定し、この結果を
電源コントローラ２０に送出する。そして、電源コント
ローラ２０は、電流センサ１６によって測定された電流
量に基づいて、バイパス回路部１１に流れる電流が所定
の設定範囲内となるように、外部電源２１に指示を送
る。これにより、所定の設定範囲を超えるような電流が
バイパス回路部１１に流れるのが防止される。

【００４２】このようにバイパス回路部１１に充電用電
流が流れたときの動作について、図３中の点線５Ａで囲
った充電制御部を拡大した図である図４及び図５を参照
しながら説明する。

【００４３】電池セル１の充電が完了したら、図４に示
すように、スイッチ３２の第２の端子３２ｂと第３の端
子３２ｃとが接続され、これにより、電子負荷２５を備
えたバイパス回路部１１に充電用電流が流れる。すなわ
ち、この電源装置では、電池セル１の充電が完了した
ら、その電池セル１に対して並列に配されたバイパス回
路部１１に充電用電流が供給される。これにより、電池
セル１の過充電が防止され、安全性が確保される。

【００４４】このとき、電子負荷２５は、後述するよう
に、充電が完了した電池セル１の両端電圧を保持するた
めに、電子負荷コントローラ１５からの制御信号に基づ
いて抵抗値等を制御する。このような動作により、充電
過程において、どの電池セル１，２，３，４にも過電圧
がかかることなく、全ての電池セル１，２，３，４が過
不足無く充電される。

【００４５】そして、バイパス回路部１１に流れる電流
は、電子負荷２５を介して２次電池２６に供給され、こ
の２次電池２６を充電する。すなわち、この電源装置で
は、電池セル１の充電が完了したら、その電池セル１に
対して並列に配されたバイパス回路部１１内の２次電池
２６に充電用電流を供給し、この２次電池２６を充電す
る。

【００４６】このように、本実施の形態に係る電源装置
では、従来の電源装置では電子負荷によって熱として消
費されていた電力が、セルコントローラ５の２次電池２
６の充電に有効に利用されることとなる。しかも、従来
の電源装置では電子負荷によって熱として消費されてい
た電力が、セルコントローラ５の２次電池２６の充電に
有効に利用されるため、この電源装置ではセルコントロ
ーラ５からの発熱が減少する。

【００４７】このように２次電池２６に充電用電流を供
給しているとき、第１の電圧センサ２８は、２次電池２
６の両端電圧を測定し、この結果を第１のコンパレータ
２９に送出する。そして、第１のコンパレータ２９は、
第１の電圧センサ２８によって測定された２次電池２６
の両端電圧と、予め設定されている上限電圧とを比較す
る。ここで、上限電圧は、２次電池２６の満充電時の出
力に対応した電圧、すなわち、本実施の形態では、４．
１０Ｖに設定しておく。そして、２次電池２６の両端電
圧が上限電圧に到達したら、すなわち２次電池２６の充
電が完了したら、第１のコンパレータ２９は、スイッチ
３２の第１の端子３２ａと第３の端子３２ｃとを接続す
るように、スイッチ３２に対して切り換え信号を送出す
る。

【００４８】これにより、図５に示すように、スイッチ
３２の第１の端子３２ａと第３の端子３２ｃとが接続
し、２次電池２６への充電用電流の供給が停止する。そ
の結果、２次電池２６の過充電が防止され、安全性が確
保される。ここで、電子負荷２５と２次電池２６の間に
は、逆流防止用素子２７が配されているので、２次電池
２６から電子負荷２５に電流が流れることはない。すな
わち、この電源装置では、電子負荷２５と２次電池２６
の間に逆流防止用素子２７を備えているので、２次電池
２６の電力が無駄に消費されるようなことはない。

【００４９】以上で、電池セル１と、電池セル１に対し
て並列に配されたバイパス回路部１１内の２次電池２６
との充電が完了したので、その後は、図５に示すよう
に、電子負荷２５によって電池セル１の両端電圧を保持
しておく。そして、全てのバイパス回路部１１，１２，
１３，１４について、図５に示すような状態となるま
で、外部電源２１から充電用電流を供給する。これによ
り、この電源装置の全ての電池セル１，２，３，４と、
全てのバイパス回路部１１，１２，１３，１４内の２次
電池について、無駄に電流を消費することなく、満充電
がなされる。

【００５０】つぎに、電子負荷による電池セルの両端電
圧の保持について説明する。

【００５１】単一の電池セルを充電するときには、通
常、図６に示すように、電池セルの両端電圧Ｖａが予め
設定された設定電圧Ｖ０に達するまで、すなわち図６の
範囲Ａの部分においては、一定のレベルの充電用電流Ｉ
を電池セルに供給する。ここで、充電用電流Ｉは、電池
セルに対して充電可能な最大の電流値以下に設定され、
設定電圧Ｖ０は、電池セルを満充電したときの出力電
圧、すなわち、電池セルに対して充電可能な最大値に設
定される。そして、電池セルの両端電圧Ｖａが設定電圧
Ｖ０に達した後、すなわち図６の範囲Ｂの部分において
は、電池セルに供給する充電用電流Ｉを減少させる。こ
のとき、電池セルに供給する充電用電流Ｉは、電池セル
の両端電圧Ｖａが設定電圧Ｖ０を保持する程度とする。
これにより、電池セルは、過不足無く満充電されること
となる。そして、このような充電は、電池セルが１つだ
けのときには、定電圧定電流電源、すなわちＣＶＣＣ電
源を用いれば可能である。

【００５２】ところで、電池セルを充電するときは、充
電用電流Ｉが電池セルに対して充電可能な最大の電流値
以下であることと、電池セルの両端電圧Ｖａが電池セル
に対して充電可能な最大値を超えないことが重要であ
り、これらの条件を満たしていれば、安全に充電するこ
とができる。

【００５３】そして、上記電源装置では、上述のような
制御を、直列に接続された複数の電池セル１，２，３，
４のそれぞれに対して行う必要がある。

【００５４】ここで、全ての電池セル１，２，３，４が
全く同様に充電されるのならば、充電用電流Ｉについて
は、電池セルが１つのときと同様として、設定電圧Ｖ０
については、電池セルが１つのときの設定電圧に電池セ
ルの数を乗じた電圧値として、ＣＶＣＣ電源から充電用
電流Ｉを供給すればよい。

【００５５】しかし、通常は、電池セル１，２，３，４
によって充電過程での両端電圧の変化にばらつきがあ
り、全ての電池セル１，２，３，４が全く同様に充電さ
れるとは限らない。そのため、単にＣＶＣＣ電源から電
池セル１，２，３，４に充電用電流Ｉを供給したので
は、電池セル１，２，３，４の両端電圧が、電池セル
１，２，３，４に対して充電可能な最大値を超えてしま
う可能性がある。

【００５６】そこで、上記電源装置では、電池セル毎の
両端電圧の変化のばらつきを吸収するために、各電池セ
ル１，２，３，４に対して並列に電子負荷を取り付けて
いる。以下、この電子負荷に関する動作について、図３
中の点線５Ｂで囲った電子負荷制御部を拡大した図であ
る図７を参照しながら説明する。

【００５７】電池セル１に充電用電流Ｉが供給されてい
るとき、第２の電圧センサ３０は、電池セル１の両端電
圧Ｖａを測定し、その結果を第２のコンパレータ３１に
送出する。第２のコンパレータ３１は、第２の電圧セン
サ３０によって測定された電池セル１の両端電圧Ｖａ
と、予め設定されている設定電圧Ｖ０とを比較し、その
結果を電子負荷コントローラ１５に送出する。そして、
この結果に基づいて、電子負荷コントローラ１５から、
電子負荷２５に制御信号が送出される。電子負荷２５
は、この制御信号に基づいて、その抵抗値等を変化さ
せ、電池セル１に流れる充電用電流ｉ１の大きさを制御
する。

【００５８】ここで、電子負荷コントローラ１５による
電子負荷２５の制御は、電池セル１の両端電圧Ｖａが設
定電圧Ｖ０に達していないときには、充電用電流Ｉが電
池セル１にだけ流れ、電子負荷２５には流れないように
する。

【００５９】そして、電池セル１の両端電圧Ｖａが設定
電圧Ｖ０に達したら、図８に示すように、充電用電流Ｉ
のうち、電池セル１の側には電池セル１の両端電圧Ｖａ
を保持するのに必要な電流ｉ１だけが流れるようにし、
残りの電流Ｉ−ｉ１は電子負荷２５の側に流れるように
する。

【００６０】すなわち、例えば、図９に示すように、電
池セル１の両端電圧Ｖａが予め設定された設定電圧Ｖ０
に達するまで、すなわち図９の範囲Ａの部分において
は、充電用電流Ｉをそのまま電池セル１に供給する。そ
して、電池セル１の両端電圧Ｖａが設定電圧Ｖ０に達し
た後、すなわち図９の範囲Ｂの部分においては、電池セ
ル１の両端電圧Ｖａが設定電圧Ｖ０を保持するのに必要
な電流ｉ１だけが電池セル１に流れるようにし、他の電
流Ｉ−ｉ１は電子負荷２５の側に流れるようにする。

【００６１】これにより、電池セル１は、過電圧がかか
ることなく、満充電される。そして、上記電源装置で
は、以上のような電子負荷を各電池セル１，２，３，４
に対して並列に設けているので、全ての電池セル１，
２，３，４について、過電圧がかかるようなことなく、
満充電することができる。すなわち、このように充電用
電流を制御することにより、各電池セル１，２，３，４
の充電状態のばらつきを減少させ、その信頼性及び性能
を高めることが可能となる。

【００６２】なお、図８では、電子負荷２５だけが電池
セル１に対して並列に接続している状態を示して説明し
たが、図１０に示すように、セルコントローラ５の２次
電池２６を充電するときも、上述の制御は同様に行われ
る。すなわち、電池セル１の両端電圧Ｖａが設定電圧Ｖ
０に達していないときには、充電用電流Ｉは、電池セル
１にだけ流れ、電子負荷２５や２次電池２６には流れな
いようにされる。そして、電池セル１の両端電圧Ｖａが
設定電圧Ｖ０に達したら、図１０に示すように、充電用
電流Ｉのうち、電池セル１の側には電池セル１の両端電
圧Ｖａを保持するのに必要な電流ｉ１だけが流れ、他の
電流Ｉ−ｉ１は電子負荷２５及び２次電池２６の側に流
れるようにされる。

【００６３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る電源装置では、電池セルを充電する際に発生する
余剰電流により、セルコントローラの２次電池を充電す
るので、電池セルを充電する際に、セルコントローラの
２次電池も充電することができる。したがって、本発明
によれば、電源装置からセルコントローラを取り外し
て、その２次電池を充電するというような手間のかかる
メンテナンスが不要となり、電源装置のメンテナンスフ
リーを実現することができる。

【００６４】また、本発明に係る電源装置では、電池セ
ルを充電する際に発生する余剰電流が、セルコントロー
ラの２次電池の充電に使用されるので、セルコントロー
ラからの発熱は少なくなる。したがって、本発明によれ
ば、充電時の発熱量が少なく、安全信頼性に優れた電源
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した電源装置の一構成例を示すブ
ロック図である。

【図２】本発明を適用した電源装置のコントローラボッ
クスの外観を示す斜視図である。

【図３】本発明を適用した電源装置の一構成例を示す回
路図である。

【図４】図３に示した電源装置について、セルコントロ
ーラの２次電池を充電しているときの充電制御部の状態
を示す回路図である。

【図５】図３に示した電源装置について、セルコントロ
ーラの２次電池の充電が完了した後の充電制御部の状態
を示す回路図である。

【図６】単一の電池セルに充電するときの充電用電流
と、電池セルの両端電圧とについて、それらの時間変化
を示す図である。

【図７】図３に示した電源装置の電子負荷制御部を示す
回路図である。

【図８】電子負荷による充電用電流の制御の様子を示す
模式図である。

【図９】図３に示した電源装置の電池セルを充電すると
きの充電用電流と、電池セルの両端電圧とについて、そ
れらの時間変化を示す図である。

【図１０】電子負荷による充電用電流の制御の様子を示
す模式図である。

【符号の説明】

１，２，３，４電池セル５セルコントローラ５Ａ充電制御部５Ｂ電子負荷制御部６コントローラボックス７コントローラケース８カバー９外部回路１１，１２，１３，１４バイパス回路部１５電子負荷コントローラ１６，１７，１８，１９電流センサ２０電源コントローラ２１外部電源２２電流センサ２３，２４電池セルの両端２５電子負荷２６２次電池２７逆流防止用素子２８第１の電圧センサ２９第１のコンパレータ３０第２の電圧センサ３１第２のコンパレータ３２スイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２次電池を備えた複数の電池セルと、専用の２次電池によって駆動され、電池セルの状態を監
視するとともに、電池セルを充電する際に電池セルに供
給される充電用電流を制御するセルコントローラとを備
え、電池セルを充電する際に発生する余剰電流により、セル
コントローラの２次電池が充電されることを特徴とする
電源装置。
【請求項２】前記セルコントローラが、各電池セルに
対してそれぞれ並列に配された複数の２次電池を備え、電池セルを充電する際に、セルコントローラの各２次電
池に充電用電流が順次供給されることを特徴とする請求
項１記載の電源装置。
【請求項３】電池セルを充電する際に、ある電池セル
の充電が完了した後、セルコントローラの２次電池のう
ち、充電が完了した電池セルに対して並列に配された２
次電池に充電用電流が供給されることを特徴とする請求
項２記載の電源装置。
【請求項４】前記セルコントローラが、各電池セルに
対してそれぞれ並列に配された複数の電子負荷を備えて
いることを特徴とする請求項３記載の電源装置。