JPH10304588A - 電源装置 - Google Patents

電源装置

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JPH10304588A
JPH10304588A JP9335333A JP33533397A JPH10304588A JP H10304588 A JPH10304588 A JP H10304588A JP 9335333 A JP9335333 A JP 9335333A JP 33533397 A JP33533397 A JP 33533397A JP H10304588 A JPH10304588 A JP H10304588A
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JP
Japan
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power supply
capacity
supply unit
charging
control means
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JP9335333A
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Toshiaki Nakanishi
利明 中西
Yuji Torii
祐次 鳥井
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 二次電池の充放電において、各電池間の容量
バラツキがおきた際、容量がバラついたまま電池の劣化
がさらに進んだり、これに起因する電池の発熱がおき
る、また劣化していない電池にも満充電がなされないた
め、バッテリ部の容量が十分に引き出せないといった課
題があった。 【解決手段】 電源部１と、電源部１により充電され負
荷３に電力を供給する複数の二次電池５が直列接続され
たバッテリ部２と、バッテリ部２の充電状況を監視する
監視制御手段４とを有し、監視制御手段４は、電池間電
圧の容量バラツキが設定値より大きくなった場合に、本
来の充電量である第１の容量値より大きい第２の容量値
まで充電する信号をバッテリ部２に出力する構成とした
ものである。これにより各電池間の容量のバラツキを解
消することができ、バッテリ部２の容量を十分引き出す
ことができる電源装置を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電源装置に関するも
のであり、詳しくは直列接続された二次電池の電池間電
圧の容量バラツキを解消するための充放電制御に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】二次電池を多数直列に接続したバッテリ
部においては、電池の種類に関らず、充放電サイクルが
経過するに従って、各電池間の容量に自己放電やメモリ
ー効果等による電池性能の低下に伴う容量バラツキが生
じる。この容量バラツキによって電池がさらに加速度的
に劣化するのを防ぐための手段として、従来は特開平６
ー２３１８０５号公報に記載された発明があった。これ
は直列に接続した電池の総和や個々の電圧を測定するこ
とにより、電池間の容量バラツキが大きくなると、充電
時は充電を停止する設定電圧を低く補正し、また放電時
であれば放電をカットオフする設定電圧を高く補正して
いた。このようにすることで、電池の性能が加速度的に
低下するのを防止していた。
【０００３】図４を用いて従来の電源装置の充放電制御
の具体例を示す。同図において、３１は電源部、３２は
複数の直列接続された二次電池を有するバッテリ部、３
３はモータ等の負荷、３４はバッテリ部３２の状況を監
視して充放電制御を行う監視制御手段である。
【０００４】この構成における充電時の動作を図５のフ
ローチャートを用いて説明する。充電をスタートし、電
池間の容量バラツキが設定値以下である場合は、本来の
充電量である第５の容量値まで充電されて、正常に充電
終了する。しかし、電池間の容量バラツキが設定値以上
であると、制御手段３４により充電を停止する容量値を
通常時の第５の容量値より低く補正された第６の容量値
に変更し、第６の容量値まで充電されて、充電を終了し
ていた。
【０００５】同様に放電時の動作を図６のフローチャー
トを用いて説明する。放電をスタートし、電池間の容量
バラツキが設定値以下である場合は、本来の放電量であ
る第５の容量値まで放電されて、正常に放電終了する。
しかし、電池間の容量バラツキが設定値以上であると、
制御手段３４により放電を停止する容量値を通常時の第
７の容量値より高く補正された第８の容量値に変更し、
第８の容量値まで放電されて、放電を終了していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、電池の加速度的な劣化を防ぐことはできる
が、各電池間の容量バラツキや、メモリー効果の解消が
できないため、容量がバラついたままバラツキの中心点
でのみの制御を行うと、過充電や過放電による電池の劣
化がおきるという問題点があった。また劣化していない
電池にも満充電がなされないため、バッテリ部の容量が
十分に引き出せないという問題点もあった。
【０００７】本発明はこのような従来の問題点を解決す
るものであり、容量のバラツキやメモリー効果を解消で
き、バッテリ部の容量を十分に引き出すことができる電
源装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、電源部と、電源部により充電され負荷に電
力を供給する複数の二次電池が直列接続されたバッテリ
部と、バッテリ部の充電状況を監視する監視制御手段と
を有し、監視制御手段は、電池間の容量バラツキが設定
値より大きくなった場合に、本来の充電量である第１の
容量値より大きい第２の容量値まで充電する信号をバッ
テリ部に出力する構成としたものである。これにより各
電池間の容量のバラツキを解消することができ、バッテ
リ部の容量を十分引き出すことができる。
【０００９】またこの際、充電時の充電レートが０.３
Ｃ以下としておくと、充電時における内圧上昇を抑制す
ることができる。特に二次電池がニッケル水素電池であ
る場合には、充分な効果のある充電レートである。
【００１０】さらに上記構成に加え、バッテリ部の状況
を監視し各電池間の容量バラツキが設定値より大きくな
った場合に、監視制御手段はあらかじめ定められた第３
の容量値より小さい第４の容量値まで放電する信号をバ
ッテリ部に出力する構成としておくと、メモリー効果が
解消でき、バッテリ部の容量を十分引き出すことができ
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１２】図１は本発明の全体構成を表す構成図であ
る。同図において、１は電源部であり、バッテリ部２に
充電のための電力を供給し、３はバッテリ部２から電力
を供給され駆動する負荷であり、電気自動車の場合はモ
ーターである。そして４は監視制御手段であり、バッテ
リ部２の状態を常に監視しており、バッテリ部２から送
られてきた信号を基にしてバッテリ部２の充電回路１
２、放電回路１３へ制御信号を送る。
【００１３】監視制御手段４の監視制御について詳細に
説明する。まず監視制御手段４内の満充電検出回路１１
により、通常の満充電値である第１の容量値以上まで充
電されたかを検知する。第１の容量値まで充電されてお
れば、次のバラツキ検知の段階に移る。バッテリ部２内
には、複数の二次電池５が直列接続されており、一定個
数の二次電池毎の電池間電圧を監視制御手段４内の電圧
検出回路６〜９により検知する。
【００１４】電圧検出回路６〜９により検知される電圧
値のバラツキが設定値内であれば、正常に充電が行われ
たとして充電を終了する。しかし電圧値のバラツキが設
定値を超えている際は、電池間の容量バラツキを修正す
るために第１の容量値より大きい第２の容量値まで充電
を行う信号を充電回路１２に送り、第２の容量値まで充
電されると充電を終了する。ここで第２の容量値とは、
設定値である第１の容量値を３０％増量した容量として
いる。これ以上であると、過充電による弊害が考えら
れ、増量する容量が少ないと効果が現れないためであ
る。
【００１５】図１の構成図および図２のフローチャート
を用いて充電制御のフローを示す。まず満充電検出回路
１１により電池間電圧を検出しながら電池間の容量バラ
ツキがない通常時の満充電となる第１の容量値まで充電
を行う。第１の容量値に達していない時は、さらに充電
を継続する。第１の容量値以上に達しているときは次の
ステップに進み、制御回路１０が電池間電圧を検出する
電圧検出回路６〜９から送られてきた信号により電池間
電圧に容量バラツキがあるか否かを判断する。電池間の
容量バラツキが設定値以下である際は、ＮＯのステップ
を取り充電を完了する。しかし電池間電圧の容量バラツ
キが設定値以上である際は、さらに充電を続行し、第１
の容量値より大きい第２の容量値まで充電を行う。そし
て第２の容量値まで充電されると充電を終了する。この
制御により容量の大きい電池は容量の小さい電池より満
充電により近くなり充電効率が低下し、容量の電池間バ
ラツキが抑制される。これにより各電池間の容量バラツ
キを解消することができ、バッテリ部の容量を十分引き
出すことができる。またこの際、充電時の充電レートが
０.３Ｃ以下としておくと、充電時における内圧上昇を
抑制することができる。
【００１６】図１の構成図および図３のフローチャート
を用いて放電制御のステップを示す。まず負荷３のへ通
常の放電により、通常時の設定値である第３の容量値ま
で放電を行う。第３の容量値まで減じていない時は、さ
らに放電を継続する。第３の容量値以下に達していると
きは次のステップに進み、制御回路１０が電池間電圧を
検出する電圧検出回路６〜９から送られてきた信号によ
り電池間に容量バラツキがあるか否かを判断する。電池
間の容量バラツキが設定値以下である際は、ＮＯのステ
ップを取り放電を完了する。しかし電池間の容量バラツ
キが設定値以上である際は、放電回路１３に信号を送る
ことでさらに放電を続行し、第３の容量値より小さい第
４の容量値まで放電を行う。そして第４の容量値まで放
電されると放電を終了する。これによりメモリー効果が
解消され、バッテリ部の容量を十分引き出すことができ
る。
【００１７】本実施の形態においては、電池間の容量バ
ラツキを常に監視し、バラツキが生じた際に設定値以上
に充放電する構成としたが、容量のチェックを常に行う
のではなく、監視制御手段に充放電カウンターなどを設
け、一定の回数充放電がなされた場合や、タイマーを設
け容量のバラツキが広がると推定される予め決められた
一定時間経過する毎に第２の容量値までの充電、第４の
容量値までの放電を行う仕組みにしてもよい。
【００１８】このときタイマ値の設定に電池温度を加味
し、例えば電池が高温状況下におかれている等のバラツ
キの発生し易い状況である際や、電池内の温度バラツキ
が大きい場合にはタイマ値を短く設定すれば、より効率
よく容量バラツキの抑制ができる。
【００１９】また容量バラツキの解消の方策として、容
量バラツキの監視と共に一定回数もしくは一定時間毎
に、第２の容量値まで充電を行うもしくは第４の容量値
まで放電を行う方策を組み合わせればさらに良いことは
いうまでもない。
【００２０】なお、第２の容量値までの充電、第４の容
量値までの放電が行われた後はバラツキが解消されたと
判断できるので、その後の充放電は再び第１の容量値ま
での充電、第３の容量値までの放電がなされることはい
うまでもない。
【００２１】また、第４の容量値までの放電の行程は、
第２の容量値まで充電がなされた際に行うなど、充電制
御と絡めて行うようにしてもよい。
【００２２】また、電圧検出回路は４個に限ったもので
はないことはいうまでもない。本発明による効果として
は、バッテリ容量が十分引き出せる、電池電圧が充電不
足の状態で充電終了することがない、充放電時の容量バ
ラツキに起因する電池の発熱や劣化を防げるなど、シス
テムの信頼性向上が挙げられるが、特に大容量の出力を
必要とする電気自動車などに用いるとその有効性は顕著
である。
【００２３】
【発明の効果】上記実施の形態から明らかなように、本
発明によれば、バラツキが大きくなった際に、本来の充
電量である第１の容量値より大きい第２の容量値まで充
電する信号をバッテリ部に出力する監視制御手段を設け
たことにより、各電池間の容量のバラツキを解消するこ
とができ、バッテリ部の容量を十分引き出せると共に、
バッテリ電圧の急降下がなくなり均一化するため、シス
テムの信頼性が向上する。
【００２４】またこの際、充電時の充電レートが０.３
Ｃ以下としておくと、充電時における内圧上昇を抑制す
ることができる。
【００２５】さらに、バッテリ部の状況を監視し電池間
の容量バラツキが設定値より大きくなった場合に、監視
制御手段はあらかじめ定められた第３の容量値より小さ
い第４の容量値まで放電する信号をバッテリ部に出力す
る構成としておくと、メモリー効果が解消でき、バッテ
リ部の容量を十分引き出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態における電源装置の構成図
【図２】本実施の形態の充電制御を示すフローチャート
【図３】本実施の形態の放電制御を示すフローチャート
【図４】従来の電源装置の構成図
【図５】従来の充電制御を示すフローチャート
【図６】従来の放電制御を示すフローチャート
【符号の説明】
１ 電源部 ２ バッテリ部 ３ 負荷 ４ 監視制御手段 ５ 二次電池
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０２Ｊ 7/34 Ｈ０２Ｊ 7/34 Ｂ Ｄ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電源部と、前記電源部により充電され負
    荷に電力を供給する複数の二次電池が直列接続されたバ
    ッテリ部と、前記バッテリ部の充電状況を監視し、監視
    結果に応じて充電電流および放電電流を制御する監視制
    御手段とを有し、 前記監視制御手段は、前記電源部を構成する各電池間の
    容量バラツキが設定値より大きくなった場合に、本来の
    充電量である第１の容量値より大きい第２の容量値まで
    充電するよう前記電源部及び負荷を制御することを特徴
    とする電源装置。
  2. 【請求項２】 充電時の充電レートが０.３Ｃ以下であ
    ることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
  3. 【請求項３】 電源部と、前記電源部により充電され負
    荷に電力を供給する複数の二次電池が直列接続されたバ
    ッテリ部と、前記バッテリ部の充電状況を監視し、監視
    結果に応じて充電電流および放電電流を制御する監視制
    御手段とを有し、 前記監視制御手段は、前記電源部を構成する各電池間の
    容量バラツキが設定値より大きくなった場合に、本来の
    放電量である第３の容量値より小さい第４の容量値まで
    放電するよう前記電源部及び負荷を制御することを特徴
    とする電源装置。
  4. 【請求項４】 電源部と、前記電源部により充電され負
    荷に電力を供給する複数の二次電池が直列接続されたバ
    ッテリ部と、前記バッテリ部の充電状況を監視し、監視
    結果に応じて充電電流および放電電流を制御する監視制
    御手段とを有し、 前記監視制御手段は、一定の回数充電がなされた際に、
    本来の充電量である第１の容量値より大きい第２の容量
    値まで充電するよう前記電源部及び負荷を制御すること
    を特徴とする電源装置。
  5. 【請求項５】 電源部と、前記電源部により充電され負
    荷に電力を供給する複数の二次電池が直列接続されたバ
    ッテリ部と、前記バッテリ部の充電状況を監視し、監視
    結果に応じて充電電流および放電電流を制御する監視制
    御手段とを有し、 前記監視制御手段は、一定の回数放電がなされた際に、
    本来の放電量である第３の容量値より小さい第４の容量
    値まで放電するよう前記電源部及び負荷を制御すること
    を特徴とする電源装置。
  6. 【請求項６】 電源部と、前記電源部により充電され負
    荷に電力を供給する複数の二次電池が直列接続されたバ
    ッテリ部と、前記バッテリ部の充電状況を監視し、監視
    結果に応じて充電電流および放電電流を制御する監視制
    御手段とを有し、 前記監視制御手段は、一定時間経過後に充電がなされた
    際に、本来の充電量である第１の容量値より大きい第２
    の容量値まで充電するよう前記電源部及び負荷を制御す
    ることを特徴とする電源装置。
  7. 【請求項７】 電源部と、前記電源部により充電され負
    荷に電力を供給する複数の二次電池が直列接続されたバ
    ッテリ部と、前記バッテリ部の充電状況を監視し、監視
    結果に応じて充電電流および放電電流を制御する監視制
    御手段とを有し、 前記監視制御手段は、一定時間経過後に放電がなされた
    際に、本来の放電量である第３の容量値より小さい第４
    の容量値まで放電するよう前記電源部及び負荷を制御す
    ることを特徴とする電源装置。
  8. 【請求項８】 請求項１乃至３いずれかに記載の電源装
    置を用いたことを特徴とする電気自動車。
JP9335333A 1997-02-25 1997-12-05 電源装置 Pending JPH10304588A (ja)

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JP9335333A JPH10304588A (ja) 1997-02-25 1997-12-05 電源装置
US09/171,731 US6054840A (en) 1997-02-25 1998-02-23 Power supply device
PCT/JP1998/000743 WO1998038721A1 (en) 1997-02-25 1998-02-23 Power supply device
DE69820017T DE69820017T2 (de) 1997-02-25 1998-02-23 Stromversorgungseinrichtung
EP98904431A EP0926799B1 (en) 1997-02-25 1998-02-23 Power supply apparatus
CN98800185A CN1104771C (zh) 1997-02-25 1998-02-23 电源装置
KR1019980708541A KR100338293B1 (ko) 1997-02-25 1998-02-23 전원장치
KR1019980708541A KR20000030274A (en) 1997-02-25 1998-10-24 Power supply device

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4041197 1997-02-25
JP9-40411 1997-02-25
JP9335333A JPH10304588A (ja) 1997-02-25 1997-12-05 電源装置

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JPH10304588A true JPH10304588A (ja) 1998-11-13

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