JPH09507378A - 蓄電池アセンブリの充電を制御する方法ならびにその方法を使用する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本方法および本装置は、電圧を測定することと、電池に関し測定した電圧がしきい値よりも高い時、充電電流の一部を分路することと、測定信号を充電器の制御ユニット（４）に送ることとを可能にする個別インタフェース（５）を具備する複数の電池（２）で構成されるアセンブリ（１）に、充電器（３）によって印加される電流の制御を行うためのものである。インタフェースのうちのいずれか一つが電流の分路を行っているとの信号を送出した時点で充電電流の降下が命じられ、その状態は、インタフェースによって分路され得る電流値の合計よりも印加電流の方が大きい限り維持される。次いで、全てのインタフェースが電流の分路を行っているとの信号を送出するまで、充電電流は同じ電流値に維持される。

Description

【発明の詳細な説明】 蓄電池アセンブリの充電を制御する方法 ならびにその方法を使用する装置 本発明は、蓄電池型アセンブリの充電を制御する方法ならびにその方法を使用 するための装置に関する。 既知のように、このようなアセンブリは従来、一個または複数の同一の電気化 学要素からなり、それぞれの電源端子により直列に接続される複数の電池で構成 される。 このようなアセンブリの端部の端子に接続した充電器を使用するアセンブリの 充電は、一般に全ての電池について一様には行われない。実際、同一のアセンブ リの電池の電気的特性および化学的特性は、時間の経過およびアセンブリの使用 条件によって変化する。その結果、特に、再充電時、同一のアセンブリの種々の 電池が同時にはフル充電に到達しないという状態になる。 従って、再充電が最も遅い電池も含め全ての電池を完全に充電するため、複数 の電池を含むアセンブリの充電終了時においても電流を維持する方法が知られて いる。しかしながらこのような方法では欠点を免れない。というのは、電池を加 熱し、ガ スの発生、および場合によっては密閉要素から成る電池の場合は過剰圧力をきた すおそれのある充電電流が、最初にフル充電状態に達した電池の内部を無意味に 通過するからである。 これを防止するための既知の方法は、ある電池の充電終了時、その充電を示す 電圧のしきい値に達した時点以降、電流の増加部分を電池外に分路することを可 能にする回路により、それぞれの電池の端子にある電圧に応じて各電池の充電電 流を制御するものである。しかしながらこのような方法は、例えば、駆動のため に電気エネルギが供給される車両用のアセンブリなどのように、高い電流値をも つ電流を発生するための大容量アセンブリの場合には完全に満足のゆくものでは ない。実際、このようなアセンブリの再充電に必要な電流そのものの電流値も高 くなる場合があり、その結果、分路すべき電流の電流値も高くなり、充電終了時 において調整のために散逸される出力も大きくなる。 従って本発明は、各電池が、電源端子間に存在する電圧を測定する手段を含む 個別のインタフェースを具備する時、一個または複数の同一の電気化学要素から なり、それぞれの電源端子によって直列に接続された複数の電池で構成される蓄 電池型ア センブリの末端の端子における充電器によって印加される電流を制御する方法と 、測定電圧がしきい値よりも高い時に電池に供給される充電電流の一部を分路す る手段ならびに充電器の制御ユニットに測定信号を送る手段を提案する。 本発明の一つの特徴によれば、本方法は、インタフェースのうちの少なくとも 一つから、そのインタフェースのレベルで分路された電流の存在を示す電流測定 信号を受信した際、アセンブリに供給される充電電流がインタフェースによって 分路され得る電流の合計よりも大きい限り、アセンブリの充電器の制御ユニット により充電電流をしだいに減少させ、その後、アセンブリの電池のインタフェー ス全てについて分路手段が動作していることを示す電流測定信号を受信するまで 、充電電流を同一の電流値に維持するものである。 本発明はまた、一個または複数の同一の電気化学要素からなり、それぞれの電 源端子によって直列に接続された複数の電池で構成される蓄電池型アセンブリの 充電器を、この充電器が接続される末端の端子に少なくとも一時的に結合させる 装置を提案する。 アセンブリの各電池は、電源端子間に存在する電圧を測定す る手段と、測定電圧がしきい値よりも高い時に電池に供給される充電電流の一部 を分路する手段と、充電器の制御ユニットに測定信号を送る手段とを含む個別の インタフェースを具備する。 本発明の一つの特徴によれば、各インタフェースの測定信号を送出する手段は 、当該のインタフェースのレベルで分路される充電電流を示す電流信号を送出す る。 本発明の別の特徴によれば、本装置は、各インタフェースの測定信号を送信す る手段を連続的および周期的に起動させることを可能にするクロック手段を含み 、このクロック手段は、充電器の制御ユニットに対してインタフェースの役割を 果たす同一のトランスデューサに、それぞれの電流測定信号を供給する。 本発明と、その特徴およびその長所は、添付の図面を伴って行う以下の説明か ら明らかになろう。 第１図は、本発明による、蓄電池アセンブリ用の充電装置の概略図である。 第２図は、本発明による充電方法に関するタイムチャートである。 第１図に示す装置は、蓄電池型であって、「＋」および「−」の記号が付して あるそれぞれの電源端子によって直列に接続さ れた複数の同一の電池２で構成されると仮定する、モジュール式アセンブリ１を 示す。 同図における電池は、実質的に同一の一個または複数の電気化学要素から成る 。 アセンブリ１は、端部の端子ＡおよびＢによりアセンブリが電源端子に接続さ れる充電器３に、少なくとも一時的に接続することが可能である。充電器は、既 知の型のものとすることができ、特に、充電器がアセンブリ１に印加する充電電 流値Ｉの調整が可能な制御ユニット４を具備するものとする。制御ユニット４は 、特にアセンブリの充電状態の進行に応じた充電器の制御を可能にする測定信号 を受信し、本来の意味での充電器に制御信号を送信するための入出力ゲートを含 む、図示しないマイクロコントローラの周囲に編成される。これら種々の要素は 当業者にとっては既知であるので、ここでは詳しく説明しないことにする。想定 する実施例では、個別インタフェース５がアセンブリ１のそれぞれの電池２に割 り当てられ、割り当て先の電池２の電源端子「＋」、「−」に接続される。 それぞれのインタフェース５は特に、そのインタフェースが接続される電池２ の電源端子「＋」、「−」間に存在する電圧 Ｖをインタフェースが測定できるようにする手段を含む。これら手段は例えば、 電池の端子「＋」、「−」間に接続されたディバイディングブリッジの二つの抵 抗８および９の共通点に反転端子が接続され、非反転端子が、前記端子「−」お よび「＋」間に直列に接続されたツェナーダイオード１０および抵抗１１を含む 回路の共通点に接続される、差動増幅器７で構成され、その結果、電池の端子に おいて測定される電圧Ｖが、ダイオード１０によって設定されるしきい値ＶＳを 超えると、増幅器の出力側からトランジスタ１２のベースに制御信号が印加され る。 ＰＮＰ型のトランジスタ１２は、そのコレクタにより、抵抗１３を経由して、 電池の端子「−」に接続され、そのエミッタによりこの電池の端子「＋」に接続 される。トランジスタにより、トランジスタの割り当て先の電池に充電器３によ って印加される充電電流Ｉｃの一部を分路することが可能である。この放電は、 この電池の端子で得られる電圧がしきい値ＶＳを超えるとき電流吸収素子になる 抵抗内で行われ、しきい値は、充電終了時に、過大な充電電流Ｉが不用意かつ危 険な状態でアセンブリ内を通過しないように選定される。 それぞれのインタフェース５はまた、インタフェースが電流 測定信号を送出できるようにする手段も含む。ここではこれら手段は、インタフ ェースにおいて分路電流Ｉｄが存在することを示す測定信号ｉを、トランジスタ １２を介して抵抗１３に送出する。ここではこの測定信号ｉは、それぞれのイン タフェースについての通信開始スイッチ１５を経由して、それぞれのインタフェ ース５のトランジスタ１２のコレクタに接続される、装置の測定トランスデュー サ１４に送信される電流である。それぞれのインタフェースのスイッチ１５は、 例えば装置のクロック手段１６を介して定期的に制御され、クロック手段は例え ばシーケンサを含むが、ここではシーケンサは、場合によってはそのシーケンサ が内蔵される充電器の制御ユニット４に結合されるものとする。 好ましい実施形態ではシーケンサは、制御パルス列を送出することにより、共 通制御リンク１７により直列に接続される種々のインタフェース５を連続的に制 御する。 それぞれのインタフェース５は、一定の最低時間の経過後、第一制御パルスを 受信して少なくとも一つの測定信号の送出を開始する既知の起動手段１８を含む 。ここではこれら起動手段１８は、自身が受信する最初の制御パルスだけを考慮 し、直後 に、リンク１７上で下流側に位置し、これらのパルスの目的地である一個または 複数のインタフェース５に宛てた一個または複数のパルスがある場合これを送信 するよう、既知の方法で配設されるものとする。 測定トランスデューサ１４は、インタフェース５から連続的に送出される測定 信号を受信し、ここでは電流の形態のこれら信号は、実施した測定値をリンク２ １を経由して制御ユニット４に送信する前に例えばこれら測定値をデジタル化し 場合によっては前処理することを可能にする測定装置２０に結合された測定抵抗 １９に供給される。 アセンブリ１の充電または再充電の開始時であって、線図２Ａの部分Ｉに示す ように、充電器３によってこのアセンブリ１に印加される電流Ｉが最大であると きには、これら電池の端子における電圧は、線図２Ｂの部分Ｉの電池について示 すように、時間の経過とともに増加するが、これはアセンブリの端子における電 圧でも同様である。 充電中、電池２のうちの少なくとも一つの電池の端子における電圧Ｖが、線図 ２Ｃに例示するようにトランジスタ１２の導通により、トランジスタ１２のエミ ッタ−コレクタ結合および 結合されたインタフェース５の抵抗１３を経由して、その電池のための充電電流 の一部Ｉｄの分路が開始するしきい値ＶＳに達する瞬間がある。 そのときこのインタフェースは、トランジスタ１２と抵抗１３とに共通な点に おける電流の採取により構成され、スイッチ１５がインタフェースの起動手段１ ８を介して制御されるときに採取される測定信号ｉを、トランスデューサ１４に 送出し、これら起動手段は、装置のクロック手段１６により定期的に起動される 。 ここではパルス状である測定信号は、場合によっては測定装置２０において前 処理されデジタル化された後、制御ユニット４に取り込まれる。線図２ＤのＩＩ に示すような制御信号は、制御ユニット４から充電器３に送信され、この充電器 からアセンブリ１に印加される電流値を低下させる。 その結果、前記において既に想定した電池についての線図２ＢのＩＩにおいて わかるように、電池およびアセンブリの端子電圧は降下する。 一実施形態では、インタフェースから得られる測定信号が、アセンブリ１の電 池のインタフェース５のいずれにおいてもも はや電流の分路がないことを示した時点でこの電圧降下は停止され、そのとき、 個別にとる電池全ての電源端子間にそれぞれ存在する電圧は全てしきい値ＶＳよ りも低い。 その後は、降下が停止された時点で規定された電流レベルに対応する電流レベ ルで、電池の充電が続行する。アセンブリ１にこの充電電流Ｉを供給し続けるこ とにより、電池２の端子にそれぞれ存在する電圧が再びしだいに上昇し、前記に 説明した動作段階と同様のアセンブリ１および充電器の動作段階が生じる。第２ 図の線図上に示すこの新しい動作段階ＩＩＩは、この第２図に示すように、一回 または数回反復されることがある。 充電または再充電作業の終了時に近くなると、充電器によって印加される電流 が減少することにより、この電流が、インタフェースにより分路され得る電流の 合計に相当するしきい値ＩＳよりも低くなる場合がある。 そのとき、少なくとも電池のうちの幾つかはフル充電することが可能であり、 電池から、それぞれの分路手段の動作を示す電流測定信号が送出される。他の電 池は依然として追加の充電を必要とするので、第２図の線図の段階ＩＶで例示す るように、充電器によりアセンブリに印加される電流は維持され、しかも これは、前に充電電流を再度低下させた電流測定信号がある場合でも維持される 。 次に、全てのインタフェースが、分路手段が動作していることを示す電流測定 信号を送出すると、制御ユニット４は、充電電流Ｉの切断、あるいは場合によっ ては、充電電流値よりもはるかに微弱な保守電流への移行を命じるが、第２図の Ｖに示すように、場合によっては、この切断または降下が遅延されることもある 。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．一個または複数の同一の電気化学要素からなり、それぞれの電源端子により 直列に接続される複数の電池（２）で構成される蓄電池型アセンブリ（１）の端 部の端子における充電器（３）によって印加される電流を制御する方法であって 、それぞれの電池が、電源端子間に存在する電圧（Ｖ）を測定する手段と、測定 電圧がしきい値（ＶＳ）よりも高い時、電池に印加される充電電流（Ｉ）の一部 （Ｉｄ）を分路する手段（１２、１３）と、充電器の制御ユニット（４）に測定 信号を送る手段（１５）とを含む個別のインタフェース（５）を具備し、インタ フェースのうちの少なくとも一つから、そのインタフェースにおいて分路された 電流（Ｉｄ）が存在することを示す電流測定信号（ｉ）を受信した際、アセンブ リに印加される充電電流（Ｉ）がインタフェースによって分路され得る電流（Ｉ ｄ）の合計よりも大きい限り、アセンブリの充電器の制御ユニットにより充電電 流をしだいに減少させ、次いで、アセンブリの電池のインタフェース全てについ て分路手段が動作していることを示す電流測定信号を受信するまで、充電電流（ Ｉ）が同一の電 流値に維持されることを特徴とする方法。 ２．それぞれの電源端子（＋、−）により直列に接続される複数の同一の電気化 学電池（２）から成る蓄電池型アセンブリ（１）の充電器（３）を、この充電器 が接続される端部の端子（Ａ、Ｂ）に少なくとも一時的に結合させる装置であっ て、アセンブリのそれぞれの電池が、電源端子間に存在する電圧（Ｖ）を測定す る手段（７〜１１）と、測定電圧（Ｖ）がしきい値（ＶＳ）よりも高い時、電池 に印加される充電電流の一部を分路する手段（１２、１３）と、充電器の制御ユ ニット（４）に測定信号を送る手段（１５）とを含む個別のインタフェース（５ ）を具備し、それぞれのインタフェースの測定信号を送信する手段が、当該のイ ンタフェースにおいて分路される充電電流（Ｉｄ）を示す電流信号（ｉ）を送信 することを特徴とする装置。 ３．それぞれのインタフェースの測定信号を送信する手段（１５）を連続的およ び周期的に起動させることを可能にするクロック手段（１６）を含むことと、こ れら手段が、充電器の制御ユニット（４）に対してインタフェースの役割を果た す同 一のトランスデューサ（１４）に、それぞれの電流測定信号を送信することを特 徴とする請求の範囲第２項に記載の装置。