JPH1032936A

JPH1032936A - 電源装置の制御システムおよび制御方法

Info

Publication number: JPH1032936A
Application number: JP8203249A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Fukuda; 哲夫福田; Nobuyuki Kasuga; 信幸春日
Original assignee: Tokyo R&D Co Ltd
Current assignee: Tokyo R&D Co Ltd
Priority date: 1996-07-12
Filing date: 1996-07-12
Publication date: 1998-02-03
Anticipated expiration: 2016-07-12
Also published as: JP3922655B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電気自動車等に搭載される組電池を構成する
各電池要素の残存容量の均等化を適時に行うことができ
る、電源装置の制御システムおよび制御方法を提供す
る。【解決手段】電源として、複数個の電池要素が直列接
続されてなる組電池Ｅを持つ電源装置の制御システムで
あって、前記各電池要素ｅ_１〜ｅ_ｎの残存容量の検出を
個別に行う残存容量検出手段２、前記各電池要素の充電
および／または放電を個別に行う電池要素切換手段３
１，３２、前記残存容量検出手段２による検出結果を取
り込み、前記各電池要素の残存容量の差が小さくなるよ
うに前記電池要素切換手段に前記各電池要素の充電およ
び／または放電を個別に行わせる制御手段４１を含むこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電源として、複数
の電池要素により構成した組電池を持つ電源装置の制御
システムおよび制御方法に関し、特に、電気自動車等に
搭載される組電池を構成する各電池要素の残存容量に差
がある場合に、各電池要素の残存容量の差を小さくする
ことで、前記組電池の全容量を有効に利用することがで
き、各電池要素の過充電または過放電を防止することが
できる上記制御システムおよび制御方法に関する。

【０００２】

【技術背景】たとえば、電気自動車（電動機により駆動
される、ビークル、スクータ、フォークリフト、ゴルフ
カート等の車両）では、必要な高電圧を得るために、電
源として、組電池と呼ばれる複数の電池要素（単電池ま
たは、複数の単電池の直列接続の組）を直列に接続した
電池群が使用される。これらの電池要素は、仕様が同一
であったとしても、製造の際の品質のばらつきにより、
同一条件で充電や放電を行った場合の、残存容量の増加
や減少の特性が必ずしも同じではない。また、各電池要
素は、このような製造の際の品質のばらつきの他、使用
雰囲気（温度，湿度等）の微妙な差異等によっても、上
記残存容量の増加や減少の特性が異なってしまう。

【０００３】各電池要素により残存容量に差があると、
以下に述べるように、組電池の全容量を有効に利用でき
なかったり、充・放電を繰り返すうちに、組電池が短命
化する。

【０００４】たとえば、組電池全体の充電に際して、特
定の電池要素が、他の電池要素よりも早期に満充電とな
ることがある。この場合に、組電池の充電を継続して行
うと、既に満充電となった電池要素が過充電となり、そ
の電池要素の短命化を招く。この過充電を防止するため
には、ある電池要素が満充電となったと判断されるとき
に、組電池の充電を終了すれば、上記の過充電は防止で
きる。しかし、この場合、電池要素の中には未だ満充電
とはなっていないものもあるため、充電を終了してしま
うと、未だ満充電とはなっていない電池要素の、未充電
容量部分を利用することができない。

【０００５】また、もともと充電終了時において各電池
要素の残存容量に差がある組電池では、その放電によ
り、特定の電池要素が他の電池要素よりも早期に残存容
量がなくなる。この場合に、組電池の放電（負荷への電
力供給）を継続して行うと、既に残存容量がなくなった
電池要素が過放電となり、その電池要素の短命化を招
く。この過放電を防止するためには、ある電池要素の残
存容量がなくなったと判断されるときに、組電池の放電
（電気自動車の走行）を中止して充電を行うようにすれ
ば、上記の過放電は防止できる。しかし、この場合、電
池要素の中には未だ残存容量があるものもあるため、放
電を中止してしまうと未だ残存容量がある電池要素の当
該残存容量を利用することができない。

【０００６】現在の電気自動車では、１回の充電で走行
できる距離をできるだけ長くしなければならない要請が
ある。現状では特定の電池要素の寿命を犠牲にしても、
組電池全体の容量をできるだけ利用するようにしてい
る。このため、特定の電池要素に、上記の過放電や過充
電が繰り返して行われることは避けられず、当該電池要
素に集中してストレスが加わり、その短命化が助長され
る。

【０００７】また、各電池要素の寿命は、組電池の管理
（たとえば、組電池の交換）等の観点から同時期に終了
することが好ましい。しかし、上記のような特定の電池
要素の短命化により、上記各電池要素の寿命にばらつき
が生じ、組電池の管理等に支障が生じる。なお、組電池
を構成する電池要素のうち、特定の電池要素の残存容量
が、常に他の電池要素と比較して少なかったり多かった
りする場合にも、各電池要素の寿命にばらつきを生じさ
せる原因となる。

【０００８】従来、組電池の充電に関しては、上述のよ
うな不都合を解消するための技術として、次のような方
式が知られている。（１）充電末期に組電池全体に微弱電流を流す方式この方式では、図７に示すように、複数の電池要素ｅ_１
〜ｅ_ｎからなる組電池Ｅの両端に、組電池充電器１を接
続する。そして、一部の電池要素は満充電となっている
が、他の電池要素は満充電とはなっていない程度まで、
当該組電池Ｅ全体の充電を一括して行う。この後、さら
に組電池Ｅ全体に微弱電流を流し、未だ満充電となって
いないであろう電池要素が満充電となるように充電し、
各電池要素の残存容量の差を小さくする（以下、この残
存容量の差を小さくする処理を「残存容量の均等化」と
言う）。微弱電流の値としては、既に満充電に達してい
る電池要素に短命化等の影響を与えず、かつ未だ満充電
に達していない電池要素を効率よく充電できるような、
最適の大きさが選ばれる。

【０００９】しかし、この方式による場合には、既に満
充電となっている電池要素が必要以上に発熱し、充電の
効率が低下する。また、充電に際して先に満充電となる
電池要素は、通常、特定の電池要素であるため、上記の
発熱により当該電池要素が短命化する危険性が高くな
る。特定の電池要素が短命化すると、上述したように、
各電池要素の寿命にばらつきが生じ、組電池の管理が容
易ではなくなる。また、残存容量の均等化が行われるの
は、少なくとも、特定の電池要素が満充電となった後
（すなわち、通常、充電の末期）である。このため、残
存容量の均等化が行われるまでには、充電開始から長時
間を要する。充電を途中で終了すると、残存容量の均等
化は行われないことになり、その後に組電池全体の放電
（電気自動車の走行）を行うと、前述したように特定の
電池が短命化したり、放電に際して組電池全体の容量を
有効に利用できなくなる等の不都合が生じる。

【００１０】（２）電池要素ごとに個別充電器を設ける
方式この方式では、図８に示すように、電池要素ｅ_１〜ｅ_ｎ
ごとに専用の個別充電器１′（１）〜１′（ｎ）を設
け、独立した充電を行う。充電の際には、これらの個別
充電器を同時に動作させ、満充電に達した電池要素から
順に充電を終了する。しかし、この方式では電池要素ｅ
_１〜ｅ_ｎと個別充電器１′（１）〜１′（ｎ）との間の
接続ケーブル数が増加し、特に、個別充電器を別置きタ
イプ（電気自動車には搭載しないタイプ）とする場合に
は、電池要素と個別充電器との間のケーブルの接続が複
雑となる。また、上記接続ケーブル数の増加に伴い、個
別充電器の接続端子数も増加するため、汎用の充電器を
用いることができず、また電気自動車に設ける充電器と
の接続端子部分を専用に設計しなければならない。さら
に、（１）の場合と同様、充電開始から残存容量の均等
化までには長時間を要し、充電を途中で終了すると、残
存容量の均等化は行われないことになり、特定の電池が
短命化したり、放電に際して組電池全体の容量を有効に
利用できなくなる等の不都合が生じる。

【００１１】

【発明の目的】本発明の目的は、電気自動車等に搭載さ
れる組電池を構成する各電池要素の残存容量の均等化を
適時に行うことができる、電源装置の制御システムおよ
び制御方法を提供することである。本発明の他の目的
は、上記残存容量の均等化により上記各電池要素の過充
電または過放電を防止して当該電池要素の短命化を防止
し、さらには上記組電池全体の容量を有効に利用するこ
とができる、電源装置の制御システムおよび制御方法を
提供することである。

【００１２】

【発明の概要】本発明の制御システムは、電源として、
複数個の電池要素が直列接続されてなる組電池を持つ電
源装置に適用される。

【００１３】本発明の電源装置の制御システムは、残存
容量検出手段、電池要素切換手段、および制御手段を含
んで構成される。組電池は、複数個の電池要素が直列接
続されて構成されるものであり、電池要素は、単電池で
あることもあるし、複数の単電池の組であることもあ
る。

【００１４】残存容量検出手段は、各電池要素の残存容
量の検出を個別に行う。この残存容量の個別の検出に
は、たとえば、各電池要素の電力を積算する手法、電池
要素の内部抵抗を求める手法等、種々の方法が採用され
る。また、残存容量の検出に際して、必要に応じて補正
（温度補正等）を行うこともできる。残存容量検出手段
は、各電池要素それぞれに対応する数の検出部を持つこ
ともできる。また、たとえば残存容量の個別の検出方法
として、各電池要素の内部抵抗を求める手法を採用する
場合には、検出部を１つとし、切換器により順次各電池
要素を選択して、その残存容量を検出するようにしても
よい。

【００１５】電池要素切換手段は、各電池要素の充電お
よび／または放電を個別に行う。電池要素切換手段は、
少なくとも１つ（通常は、１つであるが、同時に２つ以
上とすることもできる）の電池要素を切換器により選択
して、その充電および／または放電を個別に行うことが
できる。

【００１６】本発明の制御システムは、典型的には、組
電池の充電に際して、組電池充電器等からの外部電力に
より、選択された電池要素の充電を行う。また、この充
電は、上記組電池充電器等と電池要素切換手段との間に
設けられた直流／直流変換器を介して行うこともでき
る。電気自動車では、その電源装置を、組電池とこれに
並列に接続した副電源とにより構成することがあるが、
この場合には副電源により電池要素の充電を行うことも
できる。本発明の制御システムは、組電池の充電時のみ
ならず、組電池の放電時や、これら以外の時にも稼働で
きる。すなわち、組電池の充電時等の適時に、選択され
た電池要素からの電力により、放電や上記副電源の充電
等を行うことができる。この放電や、副電源の充電等
は、電池要素切換手段と負荷との間に設けられた直流／
直流変換器を介して行うこともできる。

【００１７】電池要素切換手段は、少なくとも１つ（通
常は、１つであるが、同時に２つ以上とすることもでき
る）の電池要素を切換器により選択して、その充電また
は放電を個別に行うことができる。また、電池要素切換
手段は、２つ以上の電池要素を切換器により選択して、
その充電および放電を個別に行うことができる。さら
に、電池要素切換手段は、充電を個別に行うための電池
要素と、放電を個別に行うための電池要素を同時に選択
し、放電を行う電池要素からの電力により、充電を行う
電池要素を充電するようにすることもできる。

【００１８】制御手段は、残存容量検出手段による検出
結果を取り込み、各電池要素の残存容量の差が小さくな
るように（すなわち、残存容量の均等化が行われるよう
に）、電池要素切換手段に、上述した各電池要素の充電
および／または放電を個別に行わせる。残存容量の少な
い電池要素をどの程度まで充電するか、または残存容量
の多い電池要素をどの程度まで放電するかは、組電池を
構成する電池要素の個数、各組電池の容量等により異な
る。残存容量が少ない電池要素を、たとえば一番残存容
量が多い電池要素の当該残存容量の値まで充電すること
もできるし、残存容量が多い電池要素を、たとえば残存
容量が最も少ない電池要素の当該残存容量の値まで放電
することもできる。

【００１９】なお、たとえば、各電池要素の個別の充電
と、従来の組電池の一括充電とを併用することができ
る。すなわち、組電池の一括充電を行いつつ、各電池要
素の個別の充電や放電を行う（すなわち、残存容量の均
等化を行う）こともできるし、全充電期間のうち一部の
期間（たとえば、充電開始後、残存容量の均等化がなさ
れるまでの期間）に各電池要素の個別の充電や放電を行
い、残りの期間（たとえば、上記残存容量の均等化がな
された後、充電を終えるまで）に組電池の一括充電を行
うこともできる。

【００２０】以上のようにして、本発明の制御システム
では、残存容量が少ない電池要素を、所定の残存容量に
なるまで充電することもできるし、残存容量が多い電池
要素を、所定の残存容量となるまで放電することもでき
る。したがって、各電池要素の過充電または過放電が防
止され、当該電池要素の短命化が防止され、さらには上
記組電池全体の容量が有効に利用される。

【００２１】本発明の組電池の制御方法は、上記のよう
な制御システムに適用することができる。すなわち、本
発明の制御方法は、電源として、複数個の電池要素が直
列接続されてなる組電池を持つ電源装置の制御に関する
ものであり、前記各電池要素の残存容量の検出を個別に
行い、前記の残存容量の検出結果に基づき、前記各電池
要素の残存容量の差が小さくなるように前記各電池要素
の充電および／または放電を個別に行うことを特徴とす
る。この制御方法においては、組電池充電器等からの外
部電力を、直流／直流変換して前記各電池要素の個別の
充電を行い、または前記各電池要素からの電力を直流／
直流変換して負荷等への個別の放電を行うこともでき
る。

【００２２】

【実施例】図１は、本発明の制御システムの、電池要素
の充電により残存容量の均等化を行う実施例（以下、
「第１実施例」と言う）を示す説明図である。図１にお
いて、電源装置である組電池Ｅは、複数個の電池要素ｅ
_１〜ｅ_ｎが直列接続されて構成され、組電池Ｅ全体に
は、組電池充電器１が接続されている。各電池要素ｅ_１
〜ｅ_ｎには残存容量検出手段２、および電池要素切換手
段（ここでは、充電切換手段３１）が接続されている。
また、制御手段４１が、残存容量検出手段２と、充電切
換手段３１との間に設けられている。また、負荷６が組
電池Ｅの端子間に接続され、この負荷（図示はしない
が、インバータおよびこれを介して接続された電動機
等）６と充電切換手段３１との間には直流／直流変換器
５１が接続されている。これらの組電池Ｅ、組電池充電
器１、残存容量検出手段２、充電切換手段３１、制御手
段４１、直流／直流変換器５１により制御システムが構
成される。

【００２３】残存容量検出手段２は、各電池要素ｅ_１〜
ｅ_ｎの端子電圧Ｖ_１〜Ｖ_ｎの変化と、該電池要素を流れ
る電流Ｉ_１〜Ｉ_ｎの変化とを測定し、電池要素ｅ_１〜ｅ
_ｎの内部抵抗ｒ_１〜ｒ_ｎを求めることができる。図１で
は残存容量検出手段２は、電池要素ｅ_１〜ｅ_ｎを流れる
電流Ｉ_１〜Ｉ_ｎを個別に測定しているが、組電池の充電
を個別に行っていないときには、残存容量検出手段２
は、組電池の端子間を流れる電流Ｉを測定する。しがた
って、必ずしも電流Ｉ_１〜Ｉ_ｎを個別に測定しなくて
も、電池要素ｅ_１〜ｅ_ｎの内部抵抗ｒ_１〜ｒ_ｎを順次求
めることができる。電流Ｉ_１〜Ｉ_ｎは、電池要素ｅ_１〜
ｅ_ｎの充電を個別に行っているときには、上記Ｉとは異
なった値となる。このため、図１では、電池要素ｅ_１〜
ｅ_ｎの内部抵抗ｒ_１〜ｒ_ｎを順次個別に求めることにし
ている。

【００２４】また、図１では、残存容量検出手段２に検
出部２１を１つだけ設け、切換器２２により電池要素ｅ
_１〜ｅ_ｎを順次選択して、上記内部抵抗ｒ_１〜ｒ_ｎを順
次求めるようにしているが、切換器２２を設けずに、電
池要素ｅ_１〜ｅ_ｎについて１つずつ検出部を設けるよう
にもできる。

【００２５】図１では、残存容量Ｑ１〜Ｑｎの算出は、
図示しない残存容量検出用テーブルを参照して、図示し
ないプロセッサにより行われる。残存容量検出用テーブ
ルは、電池要素ｅ_１〜ｅ_ｎと同一仕様の電池要素ｅ_ｓに
ついての、放電時の内部抵抗ｒ_ｓと残存容量Ｑ_ｓとを関
係づけるもので、各電池要素ｅ_１〜ｅ_ｎの放電時の内部
抵抗ｒ_１〜ｒ_ｎから、その残存容量Ｑ_１〜Ｑ_ｎをそれぞ
れ算出することができる。

【００２６】充電切換手段３１は、後述するように制御
手段４１により指示された、電池要素ｅ_１〜ｅ_ｎの何れ
かを選択することができる。

【００２７】また、直流／直流変換器５１は、組電池充
電器１の電圧を降圧して、充電切換手段３１の端子間に
印加できるように構成されている。これにより、直流／
直流変換器５１は、組電池充電器１からの電力を、充電
切換手段３１を介して、該充電切換手段３１により選択
された電池要素に供給することができる。直流／直流変
換器５１に記載した矢印により、電力の変換方向を示
す。なお、直流／直流変換器５１は、組電池充電器１の
電圧、電池要素の個数（ｎ）等、システムの条件によっ
ては、必ずしも設けなくてもよい。

【００２８】制御手段４１は、残存容量検出手段２の検
出結果（残存容量Ｑ_１〜Ｑ_ｎ）を取り込み、これらの差
が小さくなるように、充電切換手段３１に電池要素ｅ_１
〜ｅ_ｎの充電を個別に行わせることができる。

【００２９】第１実施例では、組電池Ｅの充電に際し、
まず、組電池Ｅ全体の一括充電を行い、各電池要素ｅ_１
〜ｅ_ｎに充電電流Ｉを流す。残存容量検出手段２は、端
子電圧Ｖ_１〜Ｖ_ｎと、電流Ｉ_１〜Ｉ_ｎ（＝Ｉ）とを測定
し、内部抵抗ｒ_１〜ｒ_ｎを求め、残存容量Ｑ１〜Ｑｎの
検出を順次行う。

【００３０】制御手段４１は、残存容量検出手段２の検
出結果を取込み、残存容量Ｑ１〜Ｑｎが最も少ない電池
要素ｅ_ｍを特定し、充電切換手段３１が電池要素ｅ_ｍを
充電するように、当該充電切換手段３１に制御信号を送
出する。電池要素ｅ_ｍの個別充電を行っているときに
も、その残存容量Ｑ_ｍは、残存容量検出手段２により検
出され、制御手段４１がこの検出値に基づく制御信号を
充電切換手段３１に送出し、充電切換手段３１がこの検
出値に基づき、電池要素ｅ_ｍを「所定容量」まで充電す
る。この「所定容量」は、他の電池要素の残存容量を超
えない範囲で設定することが好ましい。たとえば電池要
素ｅ_ｍのみの残存容量Ｑ_ｍが、他の電池要素の残存容量
よりも少なく、他の電池要素の残存容量がほぼ同一であ
るときには、電池要素ｅ_ｍの残存容量は、他の電池要素
の残存容量と等しくなるまで充電される。

【００３１】上記のようにして、充電開始の際に電池要
素ｅ_ｍの残存容量のみが少なく、他の電池要素ｅ_ｉ（ｉ
＝１，２，・・・，ｎ、ただしｎ≠ｍ）の残存容量が同
一である場合において、均等化を行ったときの様子を図
２（Ａ）に、また対比のために、図８に示した従来技術
による充電の様子を図２（Ｂ）に示す。図２（Ａ），
（Ｂ）から明らかなように、残存容量の均等化は、従来
の充電技術では充電期間の末期に行われるのに対して、
第１実施例では、充電期間の比較的早期に行われる。し
たがって、全ての電池要素ｅ_１〜ｅ_ｎは、ほぼ同時期に
満充電となるので、特定の電池要素が過充電となること
はない。

【００３２】図３は、本発明の制御システムの、電池要
素の放電により残存容量の均等化を行う実施例（以下、
「第２実施例」と言う）を示す説明図である。図３で
は、制御手段４２（図１では、符号４１で示されてい
る）および直流／直流変換器５２（図１では、符号５１
で示されている）の動作が、図１のものとは異なる。な
お、図３の電池要素切換手段（ここでは、放電切換手段
３２）は、図１の放電切換手段３１と同様に機能する
が、説明の便宜上、符号を異ならせて示してある。その
他、図３に示す制御システムにおいて、図１に示した構
成要素と同一の符号を付した構成要素の機能は、当該図
１に示した構成要素の機能と同じである。また、図３に
おいても、図１におけると同様、組電池Ｅ、組電池充電
器１、残存容量検出手段２、充電切換手段３２、制御手
段４２、直流／直流変換器５２により制御システムが構
成される。

【００３３】また、直流／直流変換器５２は、充電切換
手段３２の端子間に現れる電圧を昇圧して、充電切換手
段３２の端子間に印加できるように構成されている。こ
れにより、直流／直流変換器５２は、充電切換手段３２
により選択された電池要素からの電力を、該充電切換手
段３２を介して、負荷６に供給することができる。な
お、直流／直流変換器５２は、組電池充電器１の電圧、
電池要素の個数（ｎ）等、システムの条件によっては、
必ずしも設けなくてもよいことは、図１の場合と同様で
ある。たとえば、直流／直流変換器５２を設けない場合
には、充電切換手段３２を、図示しない抵抗負荷に接続
して、残存容量の多い電池要素の電力を消費させること
もできる。

【００３４】制御手段４２は、残存容量検出手段２の検
出結果（残存容量Ｑ_１〜Ｑ_ｎ）を取り込み、これらの差
が小さくなるように、充電切換手段３２に電池要素ｅ_１
〜ｅ_ｎの放電を個別に行わせることができる。

【００３５】第２実施例でも、組電池Ｅの充電に際し、
まず、組電池Ｅ全体の一括充電を行う。これにより、各
電池要素ｅ_１〜ｅ_ｎには、充電電流Ｉが流される。残存
容量検出手段２は、第１実施例と同様にして、残存容量
Ｑ_１〜Ｑ_ｎの検出を順次行う。

【００３６】制御手段４２は、残存容量検出手段２の検
出結果を取込み、残存容量Ｑ_１〜Ｑ_ｎが最も多い電池要
素ｅ_ｍを特定し、当該充電切換手段３２に制御信号を送
出する。電池要素ｅ_Ｍの個別放電を行っているときに
も、その残存容量Ｑ_Ｍは、残存容量検出手段２により検
出され、制御手段４２がこの検出値に基づく制御信号を
充電切換手段３２に送出し、充電切換手段３２がこの検
出値に基づき、電池要素ｅＭを放電する。この「所定容
量」は、他の電池要素の残存容量以下とならない範囲で
設定することが好ましい。たとえば電池要素ｅ_Ｍのみの
残存容量Ｑ_Ｍが、他の電池要素の残存容量よりも多く、
当該他の電池要素の残存容量がほぼ同一であるときに
は、電池要素ｅ_Ｍの残存容量は、他の電池要素の残存容
量と等しくなるまで放電される。

【００３７】上記のようにして、充電開始の際に電池要
素ｅＭの残存容量のみが多く、他の電池要素ｅ_ｉ（ｉ＝
１，２，・・・，ｎ、ただしｎ≠Ｍ）の残存容量が同一
である場合において、均等化を行ったときの様子を図４
（Ａ）に、また対比のために、図８に示した従来技術に
よる充電の様子を図４（Ｂ）に示す。図４（Ａ），
（Ｂ）から明らかなように、残存容量の均等化は、第２
実施例においても、第１実施例と同様に、充電期間の比
較的早期に行われる。したがって、第２実施例において
も、第１実施例と同様、全ての電池要素ｅ_１〜ｅ_ｎは、
ほぼ同時期に満充電となるので、特定の電池要素が過充
電となることはない。

【００３８】本発明では、図１に示した制御システム
と、図３に示した制御システムとを統合して、１つの制
御システムとすることもできる。図５は、このようにし
て統合された実施例（以下、「第３実施例」と言う）を
示す説明図である。図５では、残存容量検出手段２から
の残存容量Ｑ_１〜Ｑ_ｎの検出信号は、制御手段４３に取
り込まれる。制御手段４３は、残存容量が最も少ない電
池要素ｅ_ｍ、および残存容量が最も少ない電池要素ｅ_Ｍ
をそれぞれ特定し、放電切換手段３１が電池要素ｅ_ｍを
充電するように、また充電切換手段３２が電池要素ｅ_Ｍ
を放電するように、当該充電切換手段３１および放電切
換手段３２に制御信号をそれぞれ送出する。

【００３９】充電切換手段３１は、制御手段４３からの
制御信号に基づき、電池要素ｅｍを「所定容量」まで充
電し、放電切換手段３２は、制御手段４３からの制御信
号に基づき、電池要素ｅ_Ｍを「所定容量」（ｅ_ｍについ
ての「所定容量」とは異なっていてもよいし、同じであ
ってもよい）まで放電する。なお、図５においては、電
池要素ｅ_ｍの充電は、図１の制御システムと同様、組電
池充電器１からの電力により直流／直流変換器５１を介
して行われる。また、電池要素ｅ_Ｍの放電による電力
は、図３の制御システムとは異なり、負荷６には供給さ
れず、直接、放電切換手段３２を介して抵抗負荷７に供
給され熱に変換される。

【００４０】図６は、第３実施例の変形実施例（以下、
「第４実施例」と言う）を示す説明図である。第４実施
例では、直流／直流変換器５１には組電池１は接続され
ておらず、放電切換手段３２の負荷側の両端子が直流／
直流変換器（ここでは、符号５３で示す）の入力端子に
接続されており、第３実施例のように、残存容量の多い
電池要素ｅ_Ｍの放電による電力は、熱に変換されること
なく、残存容量の少ない電池要素ｅ_ｍの充電に供され
る。

【００４１】なお、本発明では、残存容量が少ない電池
要素を、適宜の手段に記憶しておくことで、電池要素の
不良や寿命を検出することもできる。上記実施例におい
ては、残存容量検出手段２や制御手段４１〜４３は、機
能的に示したものであり、たとえば残存容量検出手段２
における検出器２１の機能や制御手段４１〜４３の機能
は、適宜の部位に設けたマイクロプロセッサや記憶手段
により一括して実現できることは言うまでもない。

【００４２】

【発明の効果】組電池の充電に際し、各電池要素の残存
容量の均等化を、適宜の時期（たとえば充電または放電
の初期）に行うことができる。これにより、各電池要素
の過充電または過放電を防止し、電池要素の短命化を防
止でき、さらには組電池全体の容量を有効に利用するこ
とができる。また、図８に示したような従来のシステム
と比較して、組電池用充電器の構成が簡略化され、ケー
ブル数も少なくて済むので、既存の組電池用充電器を使
用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電池要素の充電を行うことで残存容量の均等化
を行う、本発明の制御システムの第１実施例を示す説明
図である。

【図２】残存容量が少ない電池要素が含まれる組電池の
充電の様子を示す図であり、（Ａ）は、図１の制御シス
テムによる各電池要素の充電の様子を示す図、（Ｂ）は
図８に示した従来技術による充電の様子を示す図であ
る。

【図３】電池要素の放電を行うことで残存容量の均等化
を行う、本発明の制御システムの第２実施例を示す説明
図である。

【図４】残存容量が多い電池要素が含まれる組電池の充
電の様子を示す図であり、（Ａ）は、図３の制御システ
ムによる各電池要素の充電の様子を示す図、（Ｂ）は残
存容量の均等化を充電の末期に行う従来の充電方法によ
る充電の様子を示す図である。

【図５】図１の制御システムと図３の制御システムとを
統合した、本発明の制御システムの第３実施例を示す説
明図である。

【図６】図５に示した第３実施例を変形させた、本発明
の制御システムの第４実施例を示す説明図である。

【図７】充電末期に組電池全体に微弱電流を流す方式の
従来技術の説明図である。

【図８】電池要素ごとに個別の充電器を設ける方式の従
来技術の説明図である。

【符号の説明】

１組電池充電器２残存容量検出手段２１検出部２２切換器３１充電切換手段３２放電切換手段４１〜４３制御手段５１〜５３直流／直流変換器６負荷７抵抗負荷Ｅ組電池ｅ_１〜ｅ_ｎ電池要素Ｖ_１〜Ｖ_ｎ電池要素の端子電圧Ｉ_１〜Ｉ_ｎ電池要素の電流ｒ_１〜ｒ_ｎ電池要素の内部抵抗Ｑ_１〜Ｑ_ｎ電池要素の残存容量

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０２Ｊ 7/00 ３０２Ｈ０２Ｊ 7/00 ３０２Ｃ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電源として、複数個の電池要素が直列接
続されてなる組電池を持つ電源装置の制御システムであ
って、前記各電池要素の残存容量の検出を個別に行う残存容量
検出手段、前記各電池要素の充電および／または放電を個別に行う
電池要素切換手段、前記残存容量検出手段による検出結果を取り込み、前記
各電池要素の残存容量の差が小さくなるように前記電池
要素切換手段に前記各電池要素の充電および／または放
電を個別に行わせる制御手段、を含むことを特徴とする
電源装置の制御システム。
【請求項２】前記各電池要素の個別の充電および／ま
たは放電を、直流／直流変換器を介して行うことを特徴
とする請求項１に記載の電源装置の制御システム。
【請求項３】電源として、複数個の電池要素が直列接
続されてなる組電池を持つ電源装置の制御方法であっ
て、前記各電池要素の残存容量の検出を個別に行い、前記の残存容量の検出結果に基づき、前記各電池要素の
残存容量の差が小さくなるように前記各電池要素の充電
および／または放電を個別に行う、ことを特徴とする電
源装置の制御方法。
【請求項４】外部電力を直流／直流変換して前記各電
池要素の個別の充電を行い、または前記各電池要素から
の電力を直流／直流変換して個別の放電を行うことを特
徴とする請求項３に記載の電源装置の制御方法。