JPH0984275A - 組電池の充電制御方法および装置 - Google Patents

組電池の充電制御方法および装置

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JPH0984275A
JPH0984275A JP7238077A JP23807795A JPH0984275A JP H0984275 A JPH0984275 A JP H0984275A JP 7238077 A JP7238077 A JP 7238077A JP 23807795 A JP23807795 A JP 23807795A JP H0984275 A JPH0984275 A JP H0984275A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電池セルの内部抵抗のばらつきに拘らず各電
池セルを一様に充分に充電し、組電池が効率よくフル充
電されるようにすること。 【解決手段】 複数個の電池セルを直列接続してなる組
電池の充電制御方法において、所定の初期充電電流値I
inをもって充電を開始し、充電中における各電池セル
の端子電圧値Vを検出し、充電電流値Icが所定値Is
et以上の状態では何れかの電池セルの端子電圧値Vが
所定値(バイパス開始電圧値)Vbに達すれば、充電電
流値Icを所定量ΔIだけ低減し、充電電流値Icが所
定値Iset以下の状態では何れかの電池セルの端子電
圧値がV所定のバイパス開始電圧値Vbに達すれば、そ
の電池セルに並列接続されているバイパス回路を閉成
し、バイパス電流値が飽和すれば、充電電流値Icを所
定量ΔIだけ低減し、充電電流値Icが充電完了電流値
Ieにまで低下することにより充電を終了する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、組電池の充電制
御方法および装置に関し、特に複数個の電池セルを直列
接続してなる組電池を急速充電するための充電制御方法
および装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】複数個の電池セルを直列接続してなる組
電池を急速充電するための充電制御方法の一つとして、
図5に示されているように、初期充電電流値Iinをも
って定電流充電を開始し、何れかの電池セルの端子電圧
値Vが所定のバイパス開始電圧値Vbに達すれば、その
電池セルに並列接続されているバイパス回路を閉成し、
バイパス電流値Ibが飽和すれば、充電電流値Icを所
定量ΔIだけ低減し、この動作を充電電流値Icが充電
完了電流値Ieにまで低下するまで繰り返し、充電電流
値Icが充電完了電流値Ieにまで低下することにより
充電を終了する充電制御方法が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】SOC(充電状態)が
大きい電池セル(他のものより充電状態が高い電池セ
ル)ほど端子電圧値Vが高いから、理論的には、バイパ
ス回路の閉成によって端子電圧値Vが高い電池セルに対
する通電をバイパスさせ、他の電池セルの充電を続行す
れば、効率よく各電池セルの充電状態の均等化が図られ
るはずであるが、しかし実際には、各電池セルの内部抵
抗のばらつきにより、特に充電電流値が大きい所では、
図6に示されているように、SOCが小さくても内部抵
抗が大きい電池セルでは、その内部抵抗に依存して端子
電圧値Vの上昇が急峻であることより端子電圧値Vがす
ぐにバイパス開始電圧値Vbに到達し、内部抵抗が小さ
い電池セルに比して高い充電状態が得られない。このこ
とは、内部抵抗の大きい電池セルのSOCをばらつか
せ、各電池セルが一様に充分に充電されること、即ち組
電池がフル充電されることを阻害する。
【0004】この発明は、上述の問題点に着目してなさ
れたものであり、電池セルの内部抵抗のばらつきに拘ら
ず各電池セルを一様に充分に充電し、組電池が効率よく
フル充電されるようにする組電池の充電制御方法および
装置を提供することを目的としている。
【0005】
【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、この発明の請求項1による組電池の充電制御方法
は、複数個の電池セルを直列接続してなる組電池の充電
制御方法において、所定の初期充電電流値をもって充電
を開始し、充電中における各電池セルの端子電圧値を検
出し、充電電流値が所定値以上の状態では何れかの電池
セルの端子電圧値が所定値に達すれば、充電電流値を所
定量低減し、充電電流値が所定値以下の状態では何れか
の電池セルの端子電圧値が所定のバイパス開始電圧値に
達すれば、その電池セルに並列接続されているバイパス
回路を閉成し、バイパス電流値が飽和すれば、充電電流
値を所定量低減し、充電電流値が充電完了電流値にまで
低下することにより充電を終了するものである。
【0006】また上述の目的を達成するために、この発
明の請求項2による組電池の充電制御方法は、請求項1
に記載の組電池の充電制御方法において、充電電流値が
所定値以上の状態において充電電流値を低減する端子電
圧値をバイパス開始電圧値と同値としている。
【0007】また上述の目的を達成するために、この発
明の請求項3による組電池の充電制御装置は、複数個の
電池セルを直列接続してなる組電池の充電制御装置にお
いて、各電池セルの端子電圧値を検出する端子電圧検出
手段と、所定の初期充電電流値を設定し前記端子電圧検
出手段によって検出される各電池セルの端子電圧値を取
り込み充電電流値が所定値以上の状態では何れかの電池
セルの端子電圧値が所定値に達すれば充電電流値を所定
量低減し充電電流値が所定値以下の状態では何れかの電
池セルの端子電圧値が所定のバイパス開始電圧値に達す
ればその電池セルに並列接続されているバイパス回路を
閉成しバイパス電流値が飽和すれば充電電流値を所定量
低減し充電電流値が充電完了電流値にまで低下すること
により充電を終了する制御を行う制御手段とを有してい
るものである。
【0008】また上述の目的を達成するために、この発
明の請求項4による組電池の充電制御装置は、請求項3
に記載の組電池の充電制御装置において、充電電流値が
所定値以上の状態において充電電流値を低減する端子電
圧値をバイパス開始電圧値と同値としている。
【0009】この発明による組電池の充電制御方法およ
び装置では、充電電流値が所定値にまで低下するまで
は、端子電圧値がバイパス開始電圧値になっても充電電
流のバイパスを行わず、端子電圧値が所定値、例えばバ
イパス開始電圧値と同等の電圧値に到達するたびに充電
電流値を所定量低減する段別充電を行い、充電電流値が
所定量にまで低下すれば、従来と同様に、端子電圧値が
バイパス開始電圧値になる度にバイパス回路を閉成して
充電電流をバイパスさせるバイパス制御を行う。換言す
れば、充電電流値が小さい領域においてのみ、バイパス
制御を行い、充電電流値が大きい領域にて電池セルの内
部抵抗のばらつきによって無駄な不必要な充電電流のバ
イパスが行われることを回避する。
【0010】充電電流値が所定値以上の状態において充
電電流値を低減する端子電圧値がバイパス開始電圧値と
同値に設定されていることにより、充電電流値が所定値
以上である場合も所定値以下である場合も端子電圧値が
バイパス開始電圧値以上に上昇することがない。
【0011】
【発明の実施の形態】以下に添付の図を参照してこの発
明を実施の形態について詳細に説明する。
【0012】図1はこの発明による組電池の充電制御装
置の一実施例を示している。図1において、1はマイク
ロコンピュータ等によるコントローラを、3はコントロ
ーラ1より充電電流指令値を入力し、この充電電流指令
値による充電電流値をもって充電を行う可変充電電流型
の充電器を、5は複数個の電池セル7を直列接続してな
る組電池を各々示している。電池セル7の各々にはスイ
ッチングトランジスタ9により開閉されるバイパス回路
11が並列接続されている。
【0013】組電池5の充電回路には充電電流値Icを
検出する電流計13が、各電池セル7には各電池セル7
の端子電圧Vを検出する電圧計15が、各バイパス回路
11にはバイパス回路11のバイパス電流値が飽和した
ことを検出するバイパス電流飽和検出器17が各々接続
されており、これらの出力信号はコントローラ1に入力
される。
【0014】コントローラ1は、所定の初期充電電流値
Iinを設定し、電流計13によって検出される充電電
流値Icが予め設定された所定値(バイパス開始電流
値)Iset以上の状態では、電圧計15により検出さ
れる何れかの電池セル7の端子電圧値Vが予め設定され
た所定値、この実施例ではバイパス開始電圧値Vbに達
する度に充電電流値Icを所定量ΔIだけ低減すること
を繰り返す制御を行う。
【0015】充電電流値Icが所定値Iset以下の状
態では、コントローラ1は、何れかの電池セル7の端子
電圧値Vが予め設定された所定のバイパス開始電圧値V
bに達すれば、その電池セル7のバイパス回路11をス
イッチングトランジスタ9によって閉成し、バイパス電
流飽和検出器17よりバイパス電流飽和信号を入力する
ことにより、充電電流値Icを所定量ΔIだけ低減する
ことを繰り返し、充電電流値Icが充電完了電流値Ie
にまで低下することにより、充電を終了する制御を行
う。
【0016】所定値Isetは、初期充電電流値Iin
より小さく、充電完了充電流値Ieより大きい値に設定
される。
【0017】次に図2に示されているフローチャートと
図3に示されているタイムチャートとを参照してこの発
明による組電池の充電制御方法の実施手順を説明する。
【0018】先ず、充電電流値Icを電池の特性や温度
等に応じて定められる初期充電電流値Iinとし、組電
池7の定電流急速充電を開始する(ステップS10)。
【0019】この充電下では、各電池セル9の電圧計1
5の出力信号によって各電池セル9の端子電圧値Vを監
視し、何れかの電池セル9の端子電圧値Vがバイパス開
始電圧値Vbに達したか否かを判別する(ステップS2
0)。
【0020】何れかの電池セル9の端子電圧値Vがバイ
パス開始電圧値Vbに達すれば、次に電流計13によっ
て検出される充電電流値Icが所定値Iset以下であ
るか否かを判別する(ステップS30)。
【0021】Ic<Isetでない場合(ステップS3
0否定)、即ち充電電流値Icが所定値Iset以上で
あれば、現在の充電電流値Icを所定量ΔIだけ低減す
る(ステップS40)。
【0022】充電電流値Icを所定量ΔIだけ低減すれ
ば、次に電流計13によって検出される充電電流値Ic
が充電完了電流値Ie以下であるか否かを判別する(ス
テップS50)。所定量ΔIだけ低減後の充電電流値I
cが充電完了充電流値Ie以下であれば、充電を終了
し、そうでない場合にはステップS20に戻り、各電池
セル9の端子電圧値Vを監視する。
【0023】Ic<Isetである場合(ステップS3
0肯定)、即ち充電電流値Icが所定値Iset以下で
あれば、この時点での充電電流値Icを維持して端子電
圧値Vがバイパス開始電圧値Vbに達した電池セル9の
バイパス回路11を閉じ(ステップS60)、充電電流
をバイパス回路11に流す。
【0024】バイパス回路11を閉じれば、バイパス電
流飽和検出器17よりのバイパス電流飽和信号を入力を
監視し(ステップS70)、バイパス電流飽和検出器1
7よりバイパス電流飽和信号を入力すれば、即ちバイパ
ス電流値Ibが飽和すれば、現在の充電電流値Icを所
定量ΔIだけ低減する(ステップS40)。
【0025】この場合も、充電電流値Icを所定量ΔI
だけ低減すれば、次に電流計13によって検出される充
電電流値Icが充電完了電流値Ie以下であるか否かを
判別し(ステップS50)、所定量ΔIだけ低減後の充
電電流値Icが充電完了充電流値Ie以下であれば、充
電を終了し、そうでない場合にはステップS20に戻
り、各電池セル9の端子電圧値Vを監視する。
【0026】上述の制御により、充電電流値Icが所定
値Iset以下の小さい領域においてのみ、バイパス制
御が行われ、充電電流値Icが大きい領域にて電池セル
9の内部抵抗のばらつきによって無駄な不必要な充電電
流のバイパスが行われることが回避される。
【0027】所定値Isetは、各電池セルの内部抵抗
のばらつきによる電圧上昇(ΔV=ΔRI)がSOCの
ばらつきによる電圧ばらつきを超えない充電電流値以下
で、充電電流のバイパスが行われ得るように設定されれ
ばよく、これにより充電電流値が大きい領域にて電池セ
ルの内部抵抗のばらつきによって無駄な不必要な充電電
流のバイパスが行われることが充電効率を低下させるこ
となく確実に回避される。
【0028】またSOCが高い電池セルについては、一
様に充電電流のバイパスを行い、SOCが小さい電池セ
ルの充電状態に近づける必要があることから、図4に示
されているように、内部抵抗の違いによるバイパス開始
電圧値Vbでの電流差δIがバイパス電流容量より小さ
い領域で充電電流のバイパスが行われ得るように、所定
値Isetは設定されればよく、これにより充電電流の
バイパスが効果的に行われるようになる。
【0029】これらのことにより、電池セルの内部抵抗
のばらつきに拘らず各電池セルが一様に充分に充電さ
れ、組電池が効率よくフル充電されることになる。
【0030】
【発明の効果】以上の説明から理解される如く、請求項
1、3による組電池の充電制御方法および装置では、充
電電流値が小さい領域においてのみ、バイパス制御を行
い、充電電流値が大きい領域にて電池セルの内部抵抗の
ばらつきによって無駄な不必要な充電電流のバイパスが
行われることがないから、電池セルの内部抵抗のばらつ
きに拘らず各電池セルが一様に充分に充電され、組電池
が効率よくフル充電されることなる。
【0031】請求項2、4による組電池の充電制御方法
および装置では、充電電流値が所定値以上の状態におい
て充電電流値を低減する端子電圧値がバイパス開始電圧
値と同値に設定されていることにより、充電電流値が所
定値以上である場合も所定値以下である場合も端子電圧
値がバイパス開始電圧値以上に上昇することがなく、電
池セルの耐久性が保証される。
【0032】請求項3、6による組電池の充電制御方法
および装置では、バイパス制御が行われる充電電流値
が、各電池セルの内部抵抗のばらつきによる電圧上昇が
SOCのばらつきによる電圧ばらつきを超えない充電電
流値以下に設定されることにより、充電電流値が大きい
領域にて電池セルの内部抵抗のばらつきによって無駄な
不必要な充電電流のバイパスが行われることが充電効率
を低下させることなく確実に回避され、またバイパス制
御が行われる充電電流値が、内部抵抗の違いによるバイ
パス開始電圧下での電流差がバイパス電流容量より小さ
い領域で充電電流のバイパスが行われ得るように設定さ
れることにより、充電電流のバイパスが効果的に行われ
るようになり、これらのことにより組電池の充電が電池
セルの内部抵抗のばらつきに拘らず、高い均等性をもっ
て効率よく行われることになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による組電池の充電制御装置の一実施
例を示すブロック線図である。
【図2】この発明による組電池の充電制御方法の実施手
順の一例を示すフローチャートである。
【図3】この発明による組電池の充電制御方法の実施手
順の一例を示すタイムチャートである。
【図4】内部抵抗の違いによる充電特性の違いを示すグ
ラフである。
【図5】従来の組電池の充電制御方法における充電要領
を示すタイムチャートである。
【図6】SOCと内部抵抗の違いによる充電特性の違い
を示すグラフである。
【符号の説明】
1 コントローラ 3 充電器 5 組電池 7 電池セル 9 スイッチングトランジスタ 11 バイパス回路 13 電流計 15 電圧計 17 バイパス電流飽和検出器

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数個の電池セルを直列接続してなる組
    電池の充電制御方法において、 所定の初期充電電流値をもって充電を開始し、充電中に
    おける各電池セルの端子電圧値を検出し、充電電流値が
    所定値以上の状態では何れかの電池セルの端子電圧値が
    所定値に達すれば、充電電流値を所定量低減し、充電電
    流値が所定値以下の状態では何れかの電池セルの端子電
    圧値が所定のバイパス開始電圧値に達すれば、その電池
    セルに並列接続されているバイパス回路を閉成し、バイ
    パス電流値が飽和すれば、充電電流値を所定量低減し、
    充電電流値が充電完了電流値にまで低下することにより
    充電を終了することを特徴とする組電池の充電制御方
    法。
  2. 【請求項2】 充電電流値が所定値以上の状態において
    充電電流値を低減する端子電圧値はバイパス開始電圧値
    と同値であることを特徴とする請求項1に記載の組電池
    の充電制御方法。
  3. 【請求項3】 各電池セルの内部抵抗のばらつきによる
    電圧上昇が各電池セルのSOCのばらつきによる電圧ば
    らつきを超えない充電電流値以下で、充電電流のバイパ
    スが行われる条件と、内部抵抗の違いによるバイパス開
    始電圧下での電流差がバイパス電流容量より小さい領域
    で充電電流のバイパスが行われる条件の少なくとも何れ
    か一つを満足するように前記所定値を設定することを特
    徴とする請求項1または2に記載の組電池の充電制御方
    法。
  4. 【請求項4】 複数個の電池セルを直列接続してなる組
    電池の充電制御装置において、 各電池セルの端子電圧値を検出する端子電圧検出手段
    と、 所定の初期充電電流値を設定し、前記端子電圧検出手段
    によって検出される各電池セルの端子電圧値を取り込
    み、充電電流値が所定値以上の状態では何れかの電池セ
    ルの端子電圧値が所定値に達すれば、充電電流値を所定
    量低減し、充電電流値が所定値以下の状態では何れかの
    電池セルの端子電圧値が所定のバイパス開始電圧値に達
    すれば、その電池セルに並列接続されているバイパス回
    路を閉成し、バイパス電流値が飽和すれば、充電電流値
    を所定量低減し、充電電流値が充電完了電流値にまで低
    下することにより充電を終了する制御を行う制御手段
    と、 を有していることを特徴とする組電池の充電制御装置。
  5. 【請求項5】 充電電流値が所定値以上の状態において
    充電電流値を低減する端子電圧値はバイパス開始電圧値
    と同値であることを特徴とする請求項4に記載の組電池
    の充電制御装置。
  6. 【請求項6】 各電池セルの内部抵抗のばらつきによる
    電圧上昇が各電池セルのSOCのばらつきによる電圧ば
    らつきを超えない充電電流値以下で、充電電流のバイパ
    スが行われる条件と、内部抵抗の違いによるバイパス開
    始電圧下での電流差がバイパス電流容量より小さい領域
    で充電電流のバイパスが行われる条件の少なくとも何れ
    か一つを満足するように前記所定値が設定されているこ
    とを特徴とする請求項4または5に記載の組電池の充電
    制御装置。
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