JPH10123225A

JPH10123225A - 並列電池の放電装置及び充放電装置

Info

Publication number: JPH10123225A
Application number: JP8278161A
Authority: JP
Inventors: Fumiaki Nakao; 文昭中尾; Tetsuya Suzuki; 徹也鈴木; Katsuo Yamada; 克夫山田
Original assignee: FDK Corp
Current assignee: FDK Corp
Priority date: 1996-10-21
Filing date: 1996-10-21
Publication date: 1998-05-15

Abstract

(57)【要約】【課題】残存容量の的確な検出ができるとともに、メ
モリー効果の発生を防止でき、且つある電池に異常が発
生してもそのまま充放電が続行できる。【解決手段】充放電制御回路Ｍは、放電中ではある一
つのスイッチング素子Ｓｉをオンにしてこれに対応する
電池Ｖｉのみを放電させ、且つこの電池が放電完了電圧
以下になって第１の電圧検出器Ｄｉの出力が反転すると
対応するスイッチング素子をオフにし、他の一つのスイ
ッチング素子Ｓｉをオンにする。充電動作では出力の反
転した第１電圧検出器Ｄｉに対応するスイッチング素子
Ｓｉのみをオンにし放電完了状態の電池を充電し、第２
電圧検出器Ｄｉの出力が反転して電池の異常状態が検出
されると対応するスイッチング素子Ｓｉをオフにし他の
電池の充放電電流路から切り離す。

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、ニッカド電池や
ニッケル水素電池等の二次電池を並列して接続した電池
群の残存容量検出、メモリー効果防止または異常検出を
行う放電装置及び充放電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ニッカド電池やニッケル水素電池等の二
次電池は、ノート型パソコン等の駆動用電源として採用
されており、また電気自動車用としても採用が検討され
つつある。いずれの用途にしても、長時間の使用を可能
とするため大きな容量が必要とされるが、一個の電池だ
けでは不足するためこれを複数個並列に繋げて並列電池
群とし容量アップを図っている。

【０００３】このような並列電池群を負荷に接続して放
電させる場合には、負荷への安定な電力供給が途切れる
ことのないように、充放電装置で個々の電池の残存容量
を監視しておき、全体として容量が残り少なくなれば使
用者に警告ランプで充電を促すようにしている。この時
その残存容量を監視するにあたり個々の電池電圧に基づ
いて残存容量を割り出すといった方式が一般的である。

【０００４】この割り出し方式にあっては、電池電圧に
対する容量特性を示す曲線を予め求めておき、計測した
電池電圧をこの曲線にあてはめて残存容量を算出するよ
うにしている。

【０００５】しかしながら、例えばニッカド電池やニッ
ケル水素電池にあっては、容量特性を示す曲線が放電完
了電圧付近を除けばほぼ平坦であるため、精度のよい残
存容量が得難い。したがってなるべく精度を上げるため
電池電圧を極めて高精度に検出してようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、それでも残
存容量の割り出し精度は満足のゆくものではなかった。
特に前記のような電池は、完全放電せずに途中で充電し
ては浅い放電を繰り返すといった使い方をしているとメ
モリー効果が生じて容量特性が変化しまうことが多く、
まだ容量がある程度残っていると見越していた電圧領域
で突然急峻な電圧降下が起き、容量がほんのわずかとい
った事態になることがある。このため前述したような電
池電圧に対する容量特性をあてにした残存容量の割り出
しはあまり信頼し難く、このような割り出しを行う充放
電装置に電池を組み込んだ電源は十分に安心して利用す
ることができないといった問題があった。

【０００７】また、前述したような浅い充放電を繰り返
すことによってメモリー効果が蓄積していき、電池寿命
が短くなってしまうといった問題もあった。

【０００８】さらに、従来の充放電装置にあっては、並
列電池群のうち一つでも異常が発生した場合、他の電池
が無事であるにも関わらずに突然その場で使用ができな
くなってしまうことがあり、非常に不便であった。

【０００９】本発明は、前述したような問題を鑑みてな
されたものであり、その目的は、残存容量の的確な検出
ができるとともに、メモリー効果を発生せさることな
く、常に充電状態になることを可能とし、且つある電池
に異常が発生してもそのまま充放電が続行できる並列電
池の放電装及び充放電装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る並列電池
の放電装置においては、並列接続されてなる予め実質的
に満充電された複数個の電池にそれぞれ直列接続され、
各電池の放電電流路をオンオフする複数のスイッチング
素子と、前記各電池のそれぞれに付設され、その端子電
圧が放電完了状態を示す放電完了電圧以下になると出力
が反転する複数の電圧検出器と、前記各電圧検出器から
の出力を監視する放電制御回路とを備え、前記放電制御
回路は、ある一つの前記スイッチング素子をオンにして
これに対応する前記電池のみを放電させ、且つこの電池
が前記放電完了電圧以下になってその電圧検出器の出力
が反転すると、対応する前記スイッチング素子をオフに
するとともに他の一つの前記スイッチング素子をオンに
するようにしてなる。

【００１１】請求項２に係る並列電池の充放電装置にお
いては、並列接続されてなる複数個の電池にそれぞれ直
列接続され、各電池の充電電流路をオンオフする複数の
スイッチング素子と、前記各電池のそれぞれに付設さ
れ、その端子電圧が放電完了状態を示す放電完了電圧以
下になると出力が反転する複数の電圧検出器と、前記各
電圧検出器からの出力を監視する充電制御回路を備え、
前記充電制御回路は、前記出力の反転した前記電圧検出
器に対応する前記スイッチング素子のみをオンにして放
電完了状態の電池を充電するようにしてなる。

【００１２】請求項３に係る並列電池の充放電装置にお
いては、並列接続されてなる複数個の電池にそれぞれ直
列接続され、各電池の充放電電流路をオンオフする複数
のスイッチング素子と、前記各電池のそれぞれに付設さ
れ、その端子電圧が異常状態を示す異常電圧以下になる
と出力が反転する複数の電圧検出器と、前記各電圧検出
器からの出力を監視する充放電制御回路とを備え、前記
充放電制御回路は、前記電圧検出器の出力が反転して前
記電池の異常状態が検出されるとこれに対応する前記ス
イッチング素子をオフにして他の前記電池の前記充放電
電流路から切り離すとともに他のスイッチング素子をオ
ンにするようにしてなる。

【００１３】請求項４に係る並列電池の充放電装置にお
いては、並列接続されてなる予め実質的に満充電された
複数個の電池にそれぞれ直列接続され、各電池の放電電
流路をオンオフする複数のスイッチング素子と、前記各
電池のそれぞれに付設される複数の第１、２の電圧検出
器と、前記各第１、２の電圧検出器からの出力を監視す
る充放電制御回路とを備えた並列電池の充放電装置であ
って、前記第１の電圧検出器は前記電池の端子電圧が放
電完了状態を示す放電完了電圧以下になるとその出力が
反転するとともに、前記第２の電圧検出器は前記電池の
前記端子電圧が異常状態を示す異常電圧以下になるとそ
の出力が反転し、前記充放電制御回路は、放電動作中で
は、ある一つの前記スイッチング素子をオンにしてこれ
に対応する前記電池のみを放電させ、且つこの電池が前
記放電完了電圧以下になって前記第１の電圧検出器の出
力が反転すると、対応する前記スイッチング素子をオフ
にするとともに他の一つの前記スイッチング素子をオン
にする一方、充電動作を行う場合には、出力の反転した
前記第１の電圧検出器に対応する前記スイッチング素子
をオンにして放電完了状態の電池を充電するとともに、
前記第２の電圧検出器の出力が反転して前記電池の異常
状態が検出されると、これに対応する前記スイッチング
素子をオフにして他の電池の前記充放電電流路から切り
離すようにしてなる。

【００１４】以上の構成の本発明にあっては次のような
作用を奏する。

【００１５】請求項１に係る並列電池の放電装置にあっ
ては、放電動作中はある一つの電池のみを放電させる。
そして放電中の電池が放電完了電圧以下になると対応す
るスイッチング素子をオフにするとともに、他の一つの
電池のみを放電させるようにする。つまり放電する電池
が交代する場合には、放電していた電池が放電完了状態
になって初めて他の一つの電池から放電が始まる。

【００１６】請求項２に係る並列電池の充放電装置にあ
っては、充電動作を行う場合には放電完了状態のものを
充電し、放電途中のものは充電しない。

【００１７】請求項３に係る並列電池の充放電装置にあ
っては、並列接続された複数個の電池のうち、端子電圧
が異常電圧以下となった電池に対応した前記スイッチン
グ素子をオフにして前記他の電池の充放電電流路から切
り離すとともに他のスイッチング素子をオンにして充電
動作あるいは放電動作を続行する。

【００１８】請求項４に係る並列電池の充放電装置にあ
っては、前述した請求項１〜３に係る本発明のものをす
べて合わせた作用を奏する。

【００１９】

【発明の実施の形態】先ず本発明の第１実施形態につき
図１〜図３を参照にして説明する。図１のブロック回路
図に示すように、ｎ個の電池Ｖ１〜Ｖｎが互いに並列接
続されることによって並列電池群が構成されており、こ
の電池群に対して充放電装置の各回路要素が接続され
る。

【００２０】各電池Ｖ１〜Ｖｎには、共通の充電用電源
ＣＨ及び放電用負荷Ｒが充放電電流路を介して並列接続
されるとともに、各電池の充放電電流路をオンオフする
ＦＥＴからなるスイッチング素子Ｓ１〜Ｓｎがそれぞれ
直列に接続されるようになっている。また、各電池Ｖ１
〜Ｖｎには電圧検出器Ｄ１〜Ｄｎが各入力端子ａ１〜ａ
ｎ，ｂ１〜ｂｎを介して並列にそれぞれ接続され、これ
ら各電圧検出器Ｄ１〜Ｄｎの出力端子Ｃ１〜Ｃｎがマイ
コンからなる充放電制御回路Ｍに接続されている。この
充放電制御回路Ｍは充電用電源に接続されている。

【００２１】電圧検出器Ｄｉ（ｉ＝１〜ｎ）は、図２に
示すように、放電検出用比較器ＣＯ１及び基準電圧Ｖｒ
１から構成され、比較器ＣＯ１のプラス側入力端子には
基準電圧源Ｖｒ１の高圧側が接続される一方、比較器Ｃ
Ｏ１のマイナス側入力端子ａｉ（ｉ＝１〜ｎ）には図１
の電池Ｖｉ（ｉ＝１〜ｎ）の高圧側が接続されている。
この比較器ＣＯ１の出力端子Ｃｉ（ｉ＝１〜ｎ）は充放
電制御回路Ｍの入力端子に接続され、基準電圧源Ｖｒ１
の低圧側ｂｉは電池Ｖｉの低圧側が接続されている。こ
の基準電圧源Ｖｒ１の出力電圧は電池Ｖｉの放電完了状
態を示す電圧に予め設定されている。

【００２２】充放電制御回路Ｍは、各電圧検出器Ｄ１〜
Ｄｎからの出力を監視するとともにこの出力に基づいて
各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓｎをオンオフさせたり、充
電する場合には充電用電源ＣＨに指令信号を送る。

【００２３】以上の構成の充放電装置につきその動作に
ついて説明すると、先ず最初に満充電状態の各電池Ｖ１
〜Ｖｎを充放電装置にセットする。このとき、充電状態
の不明なものがある場合には全てのスイッチング素子Ｓ
ｉをオンにして満充電状態にする。そして全ての電池Ｖ
ｉを満充電とした後、全てのスイッチング素子Ｓｉをオ
フにしておく。

【００２４】次に、負荷Ｒに対して電力を供給するため
放電動作を行うにあたり、電池Ｖｉを一つずつ放電させ
ていきこれが放電完了状態に至ると、他の満充電状態の
電池の放電に移りこれを放電完了状態まで放電させてい
く。即ち、複数の電池Ｖｉを同時に放電させたり、他の
電池を放電途中のまま放置した状態で別の電池を放電さ
せるといった動作は決して行わない。

【００２５】具体的に電池の数が４個の場合を例にとり
説明すると、充放電制御回路Ｍは、スイッチング素子Ｓ
１だけをオンにして他の素子をオフの状態にし、電池Ｖ
１だけで放電を開始させる。そしてこの電池Ｖ１の放電
が進み放電完了状態となり放電完了電圧以下になると、
図２の放電検出用比較器ＣＯ１の出力がローからハイへ
反転する。この出力信号を監視している充放電制御回路
Ｍは、比較器ＣＯ１の出力が反転すると、対応するスイ
ッチング素子Ｓ１をオフにすると同時に他の一つのスイ
ッチング素子例えばＳ２をオンにし、満充電状態の電池
Ｖ２の放電を開始する。そして電池Ｖ２が放電完了状態
に至ると次は満充電状態の電池Ｖ３の放電を開始すると
いった具合に満充電状態の電池を１つずつ順次放電完了
状態にしていくのである。

【００２６】以上説明した動作により負荷Ｒに印加され
る電圧Ｖの様子を図３に示す。満充電状態の各電池Ｖ１
〜Ｖ４が順々に放電完了電圧Ｖｒ１へ到達するとスイッ
チング素子Ｓ１〜Ｓ４がオンオフ動作して放電動作を交
代していっている。つまり負荷Ｒには放電完了電圧Ｖｒ
１以上の電圧が放電中常に印加される。例えばこの時、
ニッカド電池あるいはニッケル水素電池のセルが３個直
列接続されたものを一つの電池Ｖ１〜Ｖｎとすれば、そ
の放電完了電圧Ｖｒ１は２．５Ｖ程度に設定しておけば
よい。

【００２７】また、ある電池が放電完了状態に至らない
放電途中でこれが打ち切られた場合、この電池を記憶し
ておき、再度放電する場合には放電の打ち切られた電池
から放電していく。

【００２８】この放電する電池Ｖｉが順次交代していく
過程において、放電完了状態に至った電池Ｖｉは、一度
オンした後比較器ＣＯｉの出力がハイに反転してオフ動
作を行ったスイッチング素子Ｓｉに対応するものであ
る。この放電完了状態の電池を除けばその残りの電池は
満充電状態のもの及び放電途中の一つである。このた
め、満充電状態から放電を開始した並列電池群全体の残
存容量というものは、放電完了状態に至ったものの個数
に基づいて把握できる。つまり図３の例で言えば、電池
Ｖ１の放電中は７５％以上の残存容量があり、電池Ｖ２
の放電中は７５％未満５０％以上、電池Ｖ３の放電中は
５０％未満２５％以上、及び電池Ｖ３の放電中は２５％
未満の残存容量があるといった具合に、十分実用に耐え
る的確な残存容量の把握ができる。しかもその残存容量
は電池の個数を増やせば増やすほど精度を高くして検出
できるとともに、並列電池群全体としての容量が増加
し、負荷Ｒへの電力供給時間を長くできる。

【００２９】以上説明した第１の実施形態において充電
に関する構成要素は必須のものではなく、充電用電源Ｃ
Ｈを省いて充放電制御回路Ｍを放電専用の制御回路Ｍと
し、装置全体も充放電装置に代えて放電装置とできる。

【００３０】次に本発明の第２実施形態につき図１及び
図４を参照にして説明する。本形態の構成の主要部は前
述した第１実施形態のそれと共通している。その共通部
分は図１で示したブロック図に相当する。この共通部分
の説明は重複するので相違する部分を中心にして本形態
を説明する。

【００３１】本形態の充放電装置は、図１に示すよう
に、ｎ個の電池Ｖ１〜Ｖｎが互いに並列接続された並列
電池群に対して本形態の充放電装置の各回路要素が接続
されており、充放電回路Ｍの動作及び電圧検出器Ｄ１〜
Ｄｎの構成が前記の相違部分に相当する。特に充放電回
路Ｍにあっては前述した第１形態の機能に対して電池Ｖ
１〜Ｖｎの充電を制御するといった機能が追加されてい
る。先ず電圧検出器Ｄ１〜Ｄｎについて図４を参照して
説明すると、電圧検出器Ｄ１〜Ｄｎは、前記第１実施形
態で説明した一対の放電検出用比較器ＣＯ１及び基準電
圧源Ｖｒ１に対して一対の充電検出用比較器ＣＯ２及び
基準電圧源Ｖｒ２が付帯した構成となっている。

【００３２】前述したように、比較器ＣＯ１のプラス側
入力端子には基準電圧源Ｖｒ１の高圧側が接続される一
方、比較器ＣＯ１のマイナス側入力端子ａｉには図１の
電池Ｖｉの高圧側が接続されている。この比較器ＣＯ１
の出力端子Ｃｉ１（Ｃｉ）は充放電制御回路Ｍの入力端
子に接続され、基準電圧源Ｖｒ１の低圧側ｂｉは電池Ｖ
ｉの低圧側が接続されている。

【００３３】また、充電検出用比較器ＣＯ２のプラス側
入力端子ａｉ（ｉ＝１〜ｎ）には図１の電池Ｖｉの高圧
側が接続されるとともに、そのマイナス側入力端子には
基準電圧源Ｖｒ２の高圧側が接続されている。また比較
器ＣＯ２の出力端子Ｃｉ２（Ｃｉ）は充放電制御回路Ｍ
の入力端子に接続され、基準電圧源Ｖｒ２の低圧側は電
池Ｖｉの低圧側に接続されている。この基準電圧源Ｖｒ
２の出力電圧は電池Ｖｉの充電完了状態を示す電圧に予
め設定されている。例えば、ニッカド電池あるいはニッ
ケル水素電池のセルが３個直列接続されたものを一つの
電池Ｖ１〜Ｖｎとすれば、基準電圧Ｖｒ２の出力電圧は
４．２Ｖ程度に設定しておけばよい。

【００３４】次に装置全体の動作を説明すると、放電が
開始されて負荷Ｒに電力が供給されていくと、前記第１
実施形態で説明したように、電池Ｖ１〜Ｖｎが順々に放
電が完了していき、それぞれに対応した放電用比較器Ｃ
Ｏ２の出力が反転してハイとなっている。

【００３５】この状態で充電を開始すると、充電充電制
御回路Ｍは、充電用電源に電力供給の指令を発すととも
に、反転した出力に基づいてこれに対応するスイッチン
グ素子Ｓ１〜Ｓｎをオンにして放電完了状態の電池Ｖｉ
のみを一つずつ充電する。このとき、出力がローのまま
の放電用比較器ＣＯ１に対応する電池、即ち満充電状態
あるいは放電完了状態に至らない放電途中のものには決
して充電しない。そして充電中の電池Ｖｉの端子電圧が
充電完了電圧Ｖｒ２に至ると、充電検出用比較器ＣＯ２
の出力がローからハイへ反転する。すると充電充電制御
回路Ｍは、これに対応するスイッチング素子Ｓｉをオフ
にして充電用電源ＣＨとの電流路を遮断し、この電池Ｖ
ｉに対する充電を終了する。そして、次の放電完了状態
の電池の充電に移行して同様の動作を行って満充電状態
とする。この充電する際には、負荷Ｒに電力を供給しな
がら充電してもよいし、負荷Ｒを回路的に切り離した上
で充電してもよい。

【００３６】また、ある電池が充電途中で充電完了状態
に至っていない状態で充電が打ち切られた場合、即ち回
路動作的には放電用検出器ＣＯ１の出力がハイからロー
に変わり且つ充電用検出器ＣＯ２の出力がローのままで
充電が打ち切られた場合であるが、このような動作を行
った電圧検出器Ｄｉに対応する電池を充放電制御回路Ｍ
が記憶しておく。この状態で放電動作に移行する場合に
は、前記第１実施形態で説明したように、途中で充電の
打ち切られた電池を避けて充電完了状態のもの、あるい
は放電途中だったものから放電していく。そして改めて
充電する場合には、充電の打ち切られた電池から充電し
ていき、これが放電に用いられることを必ず避ける。こ
のため充放電の過程において、充電途中だった電池Ｖ１
〜Ｖｎが放電に用いられることがなく、深度の浅い充放
電動作をなくすことができる。

【００３７】電池の個数を４個とした場合を例にとり説
明すると、電池Ｖ１及びＶ２が放電完了電圧に至ってそ
の残存容量が０％であるとともに、電池Ｖ３が放電完了
状態に至らずに放電途中のままで放電の打ち切られてお
り、かつ電池Ｖ４が放電せずに満充電状態であった場合
には、電池Ｖ３及びＶ４には充電を行わず、電池Ｖ１及
びＶ２を充電してこれらの残存容量をそれぞれ１００％
にする。この場合、強制放電といった動作を改めて行う
ことなく、（４−１）／４＊１００＝７５％以上の容量
を確保できる充電が可能となる。これをｎ個の電池とす
ると（ｎ−１）／ｎ［％］以上の容量で充電が可能とな
る。また強制放電を行わずに済むことで電池寿命を長く
できる。

【００３８】なお、放電完了状態の複数の電池Ｖｉを充
電するにあたり、これらを一括して同時に充電させて
も、深度の浅い充放電動作をなくすといった効果を奏す
ることができる。

【００３９】次に本発明の第３実施形態につき図１及び
図５を参照にして説明する。本形態の構成の主要部は前
述した第１実施形態のそれと共通している。その共通部
分は図１で示したブロック図に相当する。この共通部分
の説明は重複するので相違する部分を中心にして本形態
を説明する。

【００４０】本形態の充放電装置は、図１に示すよう
に、ｎ個の電池Ｖ１〜Ｖｎが互いに並列接続された並列
電池群に対して本形態の充放電装置の各回路要素が接続
されており、充放電回路Ｍの動作及び電圧検出器Ｄ１〜
Ｄｎの構成が前記相違部分に相当する。先ず電圧検出器
Ｄ１〜Ｄｎについて図５を参照して説明すると、電圧検
出器Ｄ１〜Ｄｎは、前記第１実施形態で説明した一対の
放電検出用比較器ＣＯ１及び基準電圧源Ｖｒ１に代えて
一対の異常検出用比較器ＣＯ３及び基準電圧源Ｖｒ３か
らなる構成となっている。

【００４１】異常検出用比較器ＣＯ３は、電池Ｖ１〜Ｖ
ｎが異常に低い端子電圧Ｖｒ３となる過放電状態を検出
するものであって、そのマイナス側入力端子ａｉ（ｉ＝
１〜ｎ）には図１の電池Ｖｉの高圧側が接続されるとと
もに、そのプラス側入力端子には基準電圧源Ｖｒ３の高
圧側が接続されている。また、比較器ＣＯ３の出力端子
Ｃｉ３（Ｃｉ）は充放電制御回路Ｍの入力端子に接続さ
れ、基準電圧源Ｖｒ３の低圧側ｂｉは電池Ｖｉの低圧側
に接続されている。この基準電圧源Ｖｒ３の出力電圧は
電池Ｖｉの異常な過放電状態を示す電圧（異常電圧）に
予め設定されている。例えば、ニッカド電池あるいはニ
ッケル水素電池のセルが３個直列接続されたものを一つ
の電池Ｖ１〜Ｖｎとすれば、基準電圧電源Ｖｒ３の出力
電圧は０．８Ｖ程度に設定しておけばよい。

【００４２】次に装置全体の動作を説明すると、放電中
あるいは充電中に限らずに、ある電池Ｖｉが短絡状態に
なり容量をほとんど使い切ってしまって過放電状態に陥
ると、その端子電圧が極めて低くなり基準電圧電源Ｖｒ
３の出力電圧以下になる。すると、比較器ＣＯ３の出力
がローからハイに反転し、充放電制御回路Ｍは対応する
電池Ｖ１〜Ｖｎを記憶するとともにスイッチング素子Ｓ
１〜Ｓｎをオフにして他の電池の充放電電流路から回路
的に切り離す。また放電または充電の動作中であれば、
同時に他のスイッチング素子Ｓｉをオンにしてその動作
を他の電池Ｖｉに交代して並列電池群全体として途切れ
ることなく続行するようにする。

【００４３】このとき、充放電制御回路Ｍは異常の発生
した電池Ｖｉを記憶しているので以後の動作において対
応するスイッチング素子はオフのままを保持し、再びこ
の電池Ｖｉに充放電動作を行うことはない。

【００４４】なお、電池ｉの異常状態として短絡などに
よる過放電状態を想定したがこれに限らずに、電池Ｖｉ
の端子電圧で検出できる異常であれば電圧検出器の構成
を変更することにより種々の異常状態に対応できる。

【００４５】次に本発明の第４実施形態につき図１及び
図６を参照にして説明する。本形態の構成の主要部は前
述した第１実施形態のそれと共通しており、その共通部
分は図１で示したブロック図に相当する。この共通部分
の説明は重複するので相違する部分を中心にして説明す
る。また、本形態は前述した第１〜３形態を組み合わせ
た構成となっている。

【００４６】本形態の充放電装置は、図１に示すよう
に、ｎ個の電池Ｖ１〜Ｖｎが互いに並列接続された並列
電池群に対して本形態の充放電装置の各回路要素が接続
されており、充放電回路Ｍの動作及び電圧検出器Ｄ１〜
Ｄｎの構成が前記の相違部分に相当する。特に充放電回
路Ｍにあっては前述した第１〜３形態のものの機能を全
て組み合わせたものになっている。先ず電圧検出器Ｄｉ
について図６を参照して説明すると、電圧検出器Ｄｉ
は、前記第１，２実施形態で説明した比較器ＣＯ１及び
基準電圧源Ｖｒ１の一対（第１の電圧検出器）、比較器
ＣＯ２及び基準電圧源Ｖｒ２の一対、及び比較器ＣＯ３
及び基準電圧源Ｖｒ３の一対（第２の電圧検出器）を並
列に接続した構成となっている。

【００４７】具体的に説明すると、図１及び図６に示す
ように、放電検出用比較器ＣＯ１，異常検出用比較器Ｃ
Ｏ３のプラス側入力端子及び充電検出用比較器ＣＯ２の
マイナス側入力端子にはそれぞれ基準電圧源Ｖｒ１〜Ｖ
ｒ３の高圧側が接続される一方、比較器ＣＯ１，ＣＯ３
のマイナス側入力端子ａｉ及び比較器ＣＯ２のプラス側
入力端子ａｉには図１の電池Ｖｉの高圧側が接続されて
いる。これら比較器ＣＯ１〜ＣＯ３の出力端子Ｃｉ１〜
Ｃｉ３（Ｃｉ）は充放電制御回路Ｍの入力端子に接続さ
れ、基準電圧源Ｖｒ１〜Ｖｒ３の低圧側ｂｉは電池Ｖｉ
の低圧側が接続されている。

【００４８】前述した通り、基準電圧源Ｖｒ１〜Ｖｒ３
の出力電圧はそれぞれ放電完了電圧、充電完了電圧及び
過放電電圧に予め設定されている。

【００４９】次に装置全体の動作を説明すると、その動
作は前記第１〜３形態のものを組み合わせたものであっ
て、各検出器ＣＯ１〜ＣＯ３、スイッチング素子Ｓ１〜
Ｓ３及び充放電制御装置Ｍの各動作は前述した通りであ
る。

【００５０】つまり、負荷Ｒに対して電力を供給するた
め放電動作を行う場合には、電池Ｖｉを一つずつ放電さ
せていきこれが放電完了状態に至ると、他の満充電状態
の電池の放電に移りこれを放電完了状態まで放電させて
いく。即ち、複数の電池Ｖｉを同時に放電させたり、他
の電池を放電途中のまま放置した状態で別の電池を放電
させるといった動作は決して行わない。

【００５１】また電池Ｖｉの充電動作を行う場合には、
充電充電制御回路Ｍは、充電用電源に電力供給の指令を
発すとともに、放電完了状態の電池のみを一つずつ充電
していく。このとき、満充電状態あるいは放電完了状態
に至らない放電途中のものには決して充電しない。

【００５２】さらに放電中あるいは充電中に限らず、あ
る電池Ｖｉが短絡状態になり容量をほとんど使い切って
しまって過放電状態に陥った場合には、充放電制御回路
Ｍは対応する電池Ｖｉを記憶するとともにスイッチング
素子Ｓｉをオフにして他の電池の充放電電流路から回路
的に切り離す。また放電または充電の動作中であれば、
同時に他のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓｎをオンにしてそ
の動作を他の電池Ｖ１〜Ｖｎに交代して並列電池群全体
として途切れることなく続行するようにする。

【００５３】なお、以上説明した第１〜４実施形態にお
いて種々の変形が可能であり、例えば図７に示すよう
に、各電圧検出器ＤｉをＡ／Ｄコンバータで構成して電
池Ｖｉの端子電圧を入力端子ａｉ，ｂｉから得てディジ
タル信号として出力端子Ｃｉから充放電制御回路Ｍへ出
力して、この制御回路Ｍの内部で充放電状態や異常状態
の有無を確認するようにしてもよい。この場合、特に周
知のマイナスデルタＶ検出を行えば、電池Ｖｉの端子電
圧がピークを生じた後に下降する時を捉えることにより
精度良く充電を完了させることができる。

【００５４】また、第１〜４実施形態のものに周知のデ
ルタＴ検出を行えるようにしてもよく、図８に示すよう
に、各電池Ｖｉの表面温度をサーミスタＴＨで計測して
この出力をＡ／Ｄコンバータでディジタル信号として充
放電制御回路Ｍに出力するようにする。またサーミスタ
ＴＨには定電流源ＣＣから電力を供給する。充放電制御
回路Ｍは電池Ｖｉの計測された表面温度に基づいて充電
完了期の温度上昇を捉えることにより精度良く充電を完
了させることができる。

【００５５】さらにスイッチング素子としては前記ＦＥ
Ｔの他に公知のものが適用できる。さらにまた充放電経
路を充電用と放電用との２系統に分け、それぞれにスイ
ッチング素子を設けるようにする。

【００５６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、請求項１に
係る並列電池の放電装置においては、放電完了状態の電
池は一度オンオフ動作を行ったスイッチング素子に対応
したものであり、この放電完了状態の電池を除いたもの
が満充電状態のもの及び放電途中の一つである。このた
め、満充電状態から放電を開始した複数個の並列電池群
全体の残存容量を放電完了したものの個数に基づいて的
確に把握することができる。しかもその残存容量は並列
接続した電池の個数に応じた精度で確実に検出できる。
このとき、各電池の端子電圧を高精度に計測する必要も
なく構成を簡単にできる。

【００５７】請求項２に係る並列電池の充放電装置にお
いては、放電完了状態に至らなかった放電途中の電池を
充電するといった深度の浅い充放電動作を確実に防止す
ることができる。したがって、電池のメモリー効果を確
実に防ぐことができ、電池寿命を極めて長くできる。

【００５８】請求項３に係る並列電池の充放電装置にお
いては、並列接続される複数個の電池のうちどれかが異
常となっても電池群全体が使用不能となることを確実に
防止でき、放電や充電の動作を続行できる。

【００５９】請求項４に係る並列電池の充放電装置にあ
っては、前述した請求項１〜３に係る本発明のものをす
べて合わせた効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る並列電池の放電装置及び充放電装
置のブロック回路図である。

【図２】本発明の第１形態の電圧検出器の構成図であ
る。

【図３】本発明の第１形態の装置による放電動作を示す
説明図である。

【図４】本発明の第２形態の電圧検出器の構成図であ
る。

【図５】本発明の第３形態の電圧検出器の構成図であ
る。

【図６】本発明の第４形態の電圧検出器の構成図であ
る。

【図７】本発明の電圧検出器の変形例を示す構成図であ
る。

【図８】本発明に係る並列電池の放電装置及び充放電装
置の変形例を示す構成図である。

【符号の説明】

Ｖｉ（ｉ＝１〜ｎ）電池Ｄｉ（ｉ＝１〜ｎ）電圧検出器Ｓｉ（ｉ＝１〜ｎ）スイッチング素子Ｒ負荷ＣＨ充電用電源Ｍ充放電制御回路ＣＯ１〜３比較器Ｖｒ１〜３基準電圧源ＴＨサーミスタＣＣ定電流源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０２Ｊ 7/02 Ｈ０２Ｊ 7/02 Ｊ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】並列接続されてなる予め実質的に満充電
された複数個の電池（Ｖ１〜Ｖｎ）にそれぞれ直列接続
され、各電池の放電電流路をオンオフする複数のスイッ
チング素子（Ｓ１〜Ｓｎ）と、該各電池（Ｖ１〜Ｖｎ）
のそれぞれに付設され、その端子電圧が放電完了状態を
示す放電完了電圧以下になると出力が反転する複数の電
圧検出器（Ｄ１〜Ｄｎ）と、該各電圧検出器（Ｄ１〜Ｄ
ｎ）からの出力を監視する放電制御回路（Ｍ）とを備
え、該放電制御回路（Ｍ）は、ある一つの該スイッチン
グ素子（Ｓ１〜Ｓｎ）をオンにしてこれに対応する該電
池（Ｖ１〜Ｖｎ）のみを放電させ、且つこの電池が該放
電完了電圧以下になってその電圧検出器の出力が反転す
ると、対応する該スイッチング素子（Ｓ１〜Ｓｎ）をオ
フにするとともに他の一つの該スイッチング素子（Ｓ１
〜Ｓｎ）をオンにするようにしてなることを特徴とする
並列電池の放電装置。
【請求項２】並列接続されてなる複数個の電池（Ｖ１
〜Ｖｎ）にそれぞれ直列接続され、各電池の充電電流路
をオンオフする複数のスイッチング素子（Ｓ１〜Ｓｎ）
と、該各電池（Ｖ１〜Ｖｎ）のそれぞれに付設され、そ
の端子電圧が放電完了状態を示す放電完了電圧以下にな
ると出力が反転する複数の電圧検出器（Ｄ１〜Ｄｎ）
と、該各電圧検出器（Ｄ１〜Ｄｎ）からの出力を監視す
る充電制御回路（Ｍ）を備え、該充電制御回路（Ｍ）
は、該出力の反転した該電圧検出器（Ｄ１〜Ｄｎ）に対
応する該スイッチング素子（Ｓ１〜Ｓｎ）のみをオンに
して放電完了状態の電池を充電するようにしてなること
を特徴とする並列電池の充放電装置。
【請求項３】並列接続されてなる複数個の電池（Ｖ１
〜Ｖｎ）にそれぞれ直列接続され、各電池の充放電電流
路をオンオフする複数のスイッチング素子（Ｓ１〜Ｓ
ｎ）と、該各電池（Ｖ１〜Ｖｎ）のそれぞれに付設さ
れ、その端子電圧が異常状態を示す異常電圧以下になる
と出力が反転する複数の電圧検出器（Ｄ１〜Ｄｎ）と、
該各電圧検出器（Ｄ１〜Ｄｎ）からの出力を監視する充
放電制御回路（Ｍ）とを備え、該充放電制御回路（Ｍ）
は、該電圧検出器（Ｄ１〜Ｄｎ）の該出力が反転して該
電池（Ｖ１〜Ｖｎ）の異常状態が検出されるとこれに対
応する該スイッチング素子（Ｓ１〜Ｓｎ）をオフにして
他の該電池の該充放電電流路から切り離すとともに他の
スイッチング素子をオンにするようにしてなることを特
徴とする並列電池の充放電装置。
【請求項４】並列接続されてなる予め実質的に満充電
された複数個の電池（Ｖ１〜Ｖｎ）にそれぞれ直列接続
され、各電池の放電電流路をオンオフする複数のスイッ
チング素子（Ｓ１〜Ｓｎ）と、該各電池（Ｖ１〜Ｖｎ）
のそれぞれに付設される複数の第１、２の電圧検出器
（Ｄ１〜Ｄｎ）と、該各第１、２の電圧検出器（Ｄ１〜
Ｄｎ）からの出力を監視する充放電制御回路（Ｍ）とを
備えた並列電池の充放電装置であって、該第１の電圧検出器（ＣＯ１，Ｖｒ１）は該電池の端子
電圧が放電完了状態を示す放電完了電圧以下になるとそ
の出力が反転するとともに、該第２の電圧検出器（ＣＯ
３，Ｖｒ３）は該電池の該端子電圧が異常状態を示す異
常電圧以下になるとその出力が反転し、該充放電制御回路（Ｍ）は、放電動作中では、ある一つ
の該スイッチング素子（Ｓ１〜Ｓｎ）をオンにしてこれ
に対応する該電池のみを放電させ、且つこの電池が該放
電完了電圧以下になって該第１の電圧検出器（ＣＯ１，
Ｖｒ１）の出力が反転すると、対応する該スイッチング
素子（Ｓ１〜Ｓｎ）をオフにするとともに他の一つの該
スイッチング素子（Ｓ１〜Ｓｎ）をオンにする一方、充
電動作を行う場合には、出力の反転した該第１の電圧検
出器（ＣＯ１，Ｖｒ１）に対応する該スイッチング素子
（Ｓ１〜Ｓｎ）のみをオンにして放電完了状態の電池を
充電するとともに、該第２の電圧検出器（ＣＯ３，Ｖｒ
３）の出力が反転して該電池の異常状態が検出される
と、これに対応する該スイッチング素子（Ｓ１〜Ｓｎ）
をオフにして他の電池の該充放電電流路から切り離すよ
うにしてなることを特徴とする並列電池の充放電装置。