JPH0888944A - Charging equipment of combined battery - Google Patents
Charging equipment of combined batteryInfo
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- JPH0888944A JPH0888944A JP6221500A JP22150094A JPH0888944A JP H0888944 A JPH0888944 A JP H0888944A JP 6221500 A JP6221500 A JP 6221500A JP 22150094 A JP22150094 A JP 22150094A JP H0888944 A JPH0888944 A JP H0888944A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、複数個の二次電池を直
列接続または直並列接続して用いる組電池の充電装置に
関し、特にリチウムイオン二次電池のような非水系電解
質二次電池の組電池に好適な充電装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a battery charger for a battery pack in which a plurality of secondary batteries are connected in series or in series and parallel, and more particularly to a non-aqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion secondary battery. The present invention relates to a charging device suitable for an assembled battery.
【0002】[0002]
【従来技術】電気自動車等においては、複数個の二次電
池を直列または直並列に接続した組電池が用いられる。
このような組電池の場合には、放電容量(放電可能な電
気量)の減少程度が各電池によって異なっている。例え
ば各電池間には製造バラツキがあり、また組電池で使用
した場合の温度分布が均一でない等の理由により、自己
放電量や充電受入率(充放電効率)に差があるので、放
電容量の減少程度が各電池によって異なっている。その
ためDOD(放電深度:全放電で100%、満充電で0
%)0%からの放電容量には各電池にバラツキが生じ、
それによって組電池としての放電容量が減少する。すな
わち、放電時には、放電容量の小さくなった電池は早く
放電終了して過放電状態となり、この過放電になってい
る電池が他の電池の負荷となって、全ての電池がDOD
100%にならないうちに電圧が低下し、組電池として
は放電終了になってしまう。また、電池の放電末期に
は、内部抵抗が増大して内部発熱が大きくなることに
よる劣化、電池系物質が不安定なるための劣化、局
所的に大きな電流が流れることによる劣化、等の原因で
電池の劣化が進むので、上記の過放電状態となった電池
は、寿命の劣化の程度が大きくなる。2. Description of the Related Art In an electric vehicle or the like, an assembled battery in which a plurality of secondary batteries are connected in series or in series parallel is used.
In the case of such an assembled battery, the degree of decrease in discharge capacity (the amount of electricity that can be discharged) differs depending on each battery. For example, due to variations in manufacturing among batteries and uneven temperature distribution when used in assembled batteries, there are differences in the self-discharge amount and charge acceptance rate (charge / discharge efficiency). The degree of decrease differs for each battery. Therefore, DOD (depth of discharge: 100% at full discharge, 0 at full charge)
%) The discharge capacity from 0% varies from battery to battery,
As a result, the discharge capacity of the assembled battery is reduced. That is, at the time of discharging, a battery whose discharge capacity has become small is quickly discharged and becomes an over-discharged state, and this over-discharged battery becomes a load of other batteries, and all the batteries become DOD.
The voltage drops before it reaches 100%, and the battery pack ends discharging. Also, at the end of discharge of the battery, the internal resistance increases and the internal heat generation increases, which deteriorates due to the instability of the battery materials and the deterioration caused by the local flow of a large current. Since the deterioration of the battery progresses, the life of the battery in the over-discharged state becomes large.
【0003】一方、充電時には、放電時にDOD100
%にならなかった電池が先にDOD0%に達して電圧が
上昇し、充電が終了してしまうが、放電時に過放電にな
った電池はDOD0%にならないままで充電が終了する
ので、DODの差は広がり、各電池の放電容量の差も広
がる。したがって、充放電を繰り返すと、放電容量の小
さかった電池は常に充電不足になるので、バラツキが大
きくなって組電池全体としての放電容量が減少する。な
お、一般に二次電池の場合には、充電終止電圧を越えて
過充電したり、放電終止電圧を過ぎて過放電すると、寿
命が低下するが、特にリチウムイオン電池のような非水
系電解質二次電池の場合にはその傾向が強いので、組電
池中の1個でも充電終止電圧や放電終止電圧に達した場
合には、組電池としての充電、放電を終了する必要があ
る。上記のように、複数の二次電池を直列接続した組電
池においては、放電容量やDODがばらついて、組電池
全体としての放電容量が低下するという問題や特定の電
池が特に劣化するという問題があった。On the other hand, during charging and discharging, DOD100
Batteries that did not reach% reached DOD0% first and the voltage rises, and charging ends. However, batteries that are over-discharged during discharging do not reach DOD0% and charging ends. The difference widens, and the difference in discharge capacity of each battery also widens. Therefore, when charging and discharging are repeated, the battery having a small discharge capacity is always insufficiently charged, and the variation becomes large, and the discharge capacity of the entire assembled battery decreases. Generally, in the case of secondary batteries, if they are overcharged beyond the end-of-charge voltage or over-discharged beyond the end-of-discharge voltage, the life will be shortened, but especially non-aqueous electrolyte secondary batteries such as lithium ion batteries Since this tendency is strong in the case of batteries, when even one of the assembled batteries reaches the charge end voltage or the discharge end voltage, it is necessary to terminate the charging and discharging as the assembled battery. As described above, in an assembled battery in which a plurality of secondary batteries are connected in series, there are problems that the discharge capacity and the DOD are varied, the discharge capacity of the entire assembled battery is reduced, and a particular battery is particularly deteriorated. there were.
【0004】上記の問題に対処するための第1の従来例
としては、例えば、特開昭51−85437号公報に記
載されたものがある。この装置は、組電池を構成する各
電池の電圧のバラツキが大きくなると、充電電圧もしく
は充電電流を大きくして均等充電を行うものである。ま
た、第2の従来例としては、特開昭61−206179
号公報に記載されたものがある。この装置は、組電池を
構成する各電池に並列にバイパス回路を接続し、満充電
になった電池はバイパス回路を導通させて充電電流を低
下させ、充電終了していない電池は充電を継続すること
によってバラツキを減少させるものである。また、第3
の従来例としては、特開平5−64377号公報に記載
されたものがある。この従来例には、組電池を構成する
各電池のうち、1個でも満充電に達したら充電を停止さ
せるもの、および満充電に達した電池は充電電流をバイ
パスさせる回路を設けるものが記載されている。図12
は、上記のごとく満充電(充電終止電圧)に達した電池
のバイパス回路を作動させる場合における電池電圧V
b、電池を流れる電流Ib、バイパス回路を流れる電流I
bpの変化を示す特性図である。図12に示すように、充
電開始から時点t1までは、バイパス回路をオフにし、
充電回路の電流をそのまま電池電流Ibとする。そして
充電によって電池電圧Vbが次第に上昇し、充電終止電
圧に達した時点t1でバイパス回路を作動させる。それ
以後は、電池電圧Vbが充電終止電圧を越えないように
バイパス回路を流れる電流Ibpを次第に増加させ、電池
電流Ibを次第に減少させる。時点t2では充電電流が0
になっている。上記のように、満充電(充電終止電圧)
に達した電池については、バイパス回路を作動させて充
電電流を減少させ、他の満充電に達しない電池について
は通常の充電を継続することにより、バラツキを解消す
ることが出来る。As a first conventional example for dealing with the above problem, there is, for example, one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 51-85437. This device increases the charging voltage or the charging current when the variations in the voltages of the batteries forming the assembled battery increase, and performs uniform charging. A second conventional example is Japanese Patent Laid-Open No. 61-206179.
Is described in Japanese Patent Application Publication No. In this device, a bypass circuit is connected in parallel to each of the batteries that make up the assembled battery, a fully charged battery conducts the bypass circuit to reduce the charging current, and a battery that has not finished charging continues to be charged. By doing so, the variation is reduced. Also, the third
As a conventional example of the above, there is one described in JP-A-5-64377. In this conventional example, among the respective batteries constituting the assembled battery, one that stops charging when it reaches full charge, and one that has a circuit that bypasses the charging current when the battery reaches full charge are described. ing. 12
Is the battery voltage V when operating the bypass circuit of the battery which has reached full charge (end-of-charge voltage) as described above.
b, current Ib flowing through the battery, current I flowing through the bypass circuit
It is a characteristic view which shows the change of bp. As shown in FIG. 12, from the start of charging to time t 1 , the bypass circuit is turned off,
The current of the charging circuit is directly used as the battery current Ib. Then, the battery voltage Vb gradually rises due to the charging, and the bypass circuit is activated at the time t 1 when the charging end voltage is reached. After that, the current Ibp flowing through the bypass circuit is gradually increased and the battery current Ib is gradually decreased so that the battery voltage Vb does not exceed the end-of-charge voltage. At time t 2 , the charging current is 0
It has become. As mentioned above, full charge (end-of-charge voltage)
The variation can be eliminated by operating the bypass circuit to reduce the charging current for the batteries that have reached the above condition, and continuing normal charging for the other batteries that have not reached the full charge.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし、第1の従来例
に記載の方法は、鉛−酸二次電池の場合には各電池を満
充電にすることが出来るが、リチウム電池のような非水
系電解質二次電池の場合には、第1の従来例のように過
電圧を印加すると、前記のごとく電池の寿命に重大な悪
影響を及ぼすという問題がある。また、第2の従来例お
よび第3の従来例では、共に満充電になった電池の充電
電流をバイパスするものであるため、次のごとき問題が
ある。すなわち、充電時には常に満充電になるまで充電
するとは限らず、途中で充電を終了する場合も多いが、
上記従来例では、満充電にならなければバラツキ解消機
能が働かないので、各電池のバラツキを常に解消するこ
とは困難である。また、第1〜第3の従来例のように、
充電時に各電池を満充電にしたとしても、前記のように
製造バラツキや温度差等に起因する放電容量の差および
内部抵抗の差によって、各電池の実際の放電容量はそれ
ぞれ異なるので、放電末期に達するのに差が生じる。例
えば、図13に示すように、各電池を満充電から放電さ
せた場合でも、それぞれの電池の放電容量と内部抵抗の
差によって放電終止電圧に達する時点は異なり、特性A
の電池が最も早く放電末期に達する。そのため、前記の
ごとく、特性Aの電池の劣化が進むと共に組電池全体と
しての放電容量も減少するという問題があった。However, in the case of the lead-acid secondary battery, the method described in the first conventional example can charge each battery to a full charge. In the case of the water-based electrolyte secondary battery, when an overvoltage is applied as in the first conventional example, there is a problem that the life of the battery is seriously adversely affected as described above. Further, in both the second conventional example and the third conventional example, since the charging current of the fully charged battery is bypassed, there are the following problems. That is, when charging, the battery is not always charged until it is fully charged, and in many cases charging is terminated halfway,
In the above-mentioned conventional example, the variation eliminating function does not work until the battery is fully charged, so it is difficult to always eliminate the variation of each battery. In addition, like the first to third conventional examples,
Even if each battery is fully charged during charging, the actual discharge capacity of each battery will be different due to the difference in discharge capacity and the difference in internal resistance due to manufacturing variations, temperature differences, etc. as described above. There is a difference in reaching. For example, as shown in FIG. 13, even when each battery is discharged from full charge, the time point at which the discharge end voltage reaches the discharge end voltage differs due to the difference between the discharge capacity and the internal resistance of each battery.
Battery reaches the end of discharge fastest. Therefore, as described above, there is a problem that the deterioration of the battery having the characteristic A progresses and the discharge capacity of the entire assembled battery decreases.
【0006】本発明は、上記のような従来技術の問題を
解決するためになされたものであり、組電池としての放
電容量を増加させると共に特定の電池が劣化するのを抑
制することの出来る組電池の充電装置を提供するを目的
とする。The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art as described above, and it is possible to increase the discharge capacity of a battery pack and suppress deterioration of a specific battery. An object is to provide a battery charging device.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明においては、特許請求の範囲に記載するよう
に構成している。すなわち、請求項1に記載の発明にお
いては、一つの二次電池からなるセルまたは複数のセル
からなるモジュールを、複数個直列または直並列に接続
した組電池と、上記セルまたはモジュールの電圧を検出
する電圧検出手段と、上記セルまたはモジュールを流れ
る電流を検出する電流検出手段と、上記の検出した電圧
値および電流値に基づき、各セルまたは各モジュール毎
に補充すべき充電量を演算する演算手段と、上記演算手
段の演算結果に応じて各セルまたは各モジュール毎に選
択的に補充充電を行なう制御手段と、を備えている。な
お、上記の構成は、例えば後記図1で説明する実施例に
相当する。In order to achieve the above object, the present invention is constructed as described in the claims. That is, in the invention according to claim 1, an assembled battery in which a plurality of cells each composed of one secondary battery or a module each composed of a plurality of cells are connected in series or series-parallel, and the voltage of the cells or modules is detected. Voltage detecting means, current detecting means for detecting a current flowing through the cell or module, and calculating means for calculating a charge amount to be replenished for each cell or each module based on the detected voltage value and current value. And a control means for selectively performing supplemental charging for each cell or each module according to the calculation result of the calculation means. The above configuration corresponds to, for example, the embodiment described later with reference to FIG.
【0008】また、請求項2に記載のように、上記演算
装置は、内部抵抗増大による放電容量低下分ΔQrと、
劣化による放電容量低下分ΔQcと、初期充電不足分に
よる放電容量低下分ΔQdとの和ΔQ=ΔQr+ΔQc
+ΔQdを求め、そのΔQを補充すべき充電量とするも
のである。また、請求項3に記載のように、上記演算装
置は、内部抵抗が特に大きくなった電池については、予
め定められた所定値または内部抵抗値に対応した充電量
ΔQeを上記ΔQに加えたΔQ+ΔQeを補充すべき充
電量とするものである。或いは、請求項4に記載のよう
に、上記演算手段は、予め定めた複数の電流値のそれぞ
れにおける各セルまたは各モジュールの電圧と、組電池
全体の電圧から求めた上記複数の電流値のそれぞれにお
けるセルまたはモジュール1個についての平均電圧とに
基づいて規定電流値における不足電気量を算出し、それ
を補充充電量とするものである。なお、上記の構成は、
例えば後記図6の実施例に相当する。或いは、請求項5
に記載のように、上記演算手段は、所定の電流値におけ
る各セルまたは各モジュールの電圧と、組電池全体の電
圧から求めたセルまたはモジュール1個についての平均
電圧とに基づいて規定電流値における不足電気量を算出
し、それを補充充電量とするものである。According to a second aspect of the present invention, in the arithmetic unit, the discharge capacity decrease ΔQr due to an increase in internal resistance,
Sum of discharge capacity decrease ΔQc due to deterioration and discharge capacity decrease ΔQd due to insufficient initial charge ΔQ = ΔQr + ΔQc
+ ΔQd is calculated, and ΔQ is used as the charge amount to be replenished. Further, as described in claim 3, the arithmetic unit adds ΔQ + ΔQe to the above ΔQ by adding a charge amount ΔQe corresponding to a predetermined value or an internal resistance value to a battery having a particularly large internal resistance. Is the charge amount to be replenished. Alternatively, as set forth in claim 4, the arithmetic means respectively calculates the voltage of each cell or module at each of a plurality of predetermined current values and each of the plurality of current values obtained from the voltage of the entire assembled battery. The amount of insufficient electricity at the specified current value is calculated on the basis of the average voltage of one cell or one module in 1 above and is used as the supplementary charge amount. The above configuration is
For example, this corresponds to the embodiment shown in FIG. 6 described later. Alternatively, claim 5
As described in (1), the calculating means calculates the voltage of each cell or each module at a predetermined current value, and the average voltage of one cell or one module obtained from the voltage of the entire assembled battery at the specified current value. The shortage of electricity is calculated and used as the supplementary charge.
【0009】また、請求項6に記載の発明においては、
組電池の負荷が走行車両の駆動装置である場合におい
て、上記補充充電は、走行車両の減速時または制動時に
行なわれる回生充電によって行なうように構成してい
る。なお、上記の構成は、例えば後記図8の実施例に相
当する。また、請求項7に記載の発明においては、上記
各セルまたは各モジュール毎に設けられた、それぞれ他
と異なる個別の共振周波数を有する共振回路およびその
出力を整流する整流回路と、組電池の全ての上記共振回
路および整流回路に全体として一つ接続された可変周波
数電源と、上記可変周波数電源の周波数を上記演算手段
で求めた補充充電の必要なセルまたはモジュールの共振
回路の共振周波数に一致させるように制御する周波数設
定手段と、を備え、上記の電源周波数に共振した共振回
路のセルまたはモジュールのみを選択的に補充充電する
ように構成している。なお、上記の構成は、例えば後記
図9および図11の実施例に相当する。また、請求項8
に記載のように、上記二次電池は、非水系電解質二次電
池(例えばリチウムイオン二次電池)である。ただし、
鉛−酸二次電池等の他の二次電池の組電池においても本
発明を適用することが出来る。According to the invention of claim 6,
When the load of the battery pack is the drive device of the traveling vehicle, the supplementary charging is performed by regenerative charging performed when the traveling vehicle is decelerated or braked. The above configuration corresponds to, for example, the embodiment shown in FIG. 8 described later. Further, in the invention according to claim 7, all of the assembled battery and a resonant circuit provided for each cell or each module having a different resonant frequency from the others, and a rectifying circuit for rectifying the output thereof Of the variable frequency power source connected to the resonant circuit and the rectifier circuit as a whole, and the frequency of the variable frequency power source is made to match the resonant frequency of the resonant circuit of the cell or module requiring supplementary charging, which is obtained by the computing means. And a frequency setting means for controlling so that only the cells or modules of the resonance circuit resonating at the power supply frequency are selectively replenished and charged. The above configuration corresponds to, for example, the embodiments shown in FIGS. 9 and 11 described later. Further, claim 8
As described above, the secondary battery is a non-aqueous electrolyte secondary battery (for example, a lithium ion secondary battery). However,
The present invention can be applied to an assembled battery of other secondary batteries such as a lead-acid secondary battery.
【0010】[0010]
【作用】請求項1に記載の発明においては、一つの二次
電池からなるセルまたは複数のセルからなるモジュール
を、複数個直列または直並列に接続した組電池1を充電
する場合に、上記セルまたはモジュールの電圧値と電流
値に基づいて、各セルまたはモジュール毎に、補充すべ
き充電量を演算し、各セルまたはモジュールごとに補充
充電を行なうものである。そのため、常に各セルまたは
モジュールの放電容量を均一にすることが出来るので、
組電池全体としての放電容量を増加させることが出来る
と共に特定の電池が劣化するのを抑制することが出来
る。上記の補充すべき充電量は、例えば、請求項2に記
載のように、内部抵抗増大による放電容量低下分ΔQr
と、劣化による放電容量低下分ΔQcと、初期充電不足
分による放電容量低下分ΔQdとの和ΔQとする。ま
た、請求項3の発明は、内部抵抗が特に大きくなった電
池については、余裕代の充電量ΔQeを上記ΔQに付加
したものである。In the invention described in claim 1, when charging the assembled battery 1 in which a plurality of cells each consisting of one secondary battery or a module consisting of a plurality of cells are connected in series or series-parallel, the above-mentioned cells are charged. Alternatively, the amount of charge to be replenished is calculated for each cell or module based on the voltage value and current value of the module, and replenishment charging is performed for each cell or module. Therefore, the discharge capacity of each cell or module can always be made uniform,
It is possible to increase the discharge capacity of the whole assembled battery and suppress deterioration of a specific battery. The charge amount to be replenished is, for example, as described in claim 2, a discharge capacity decrease ΔQr due to an increase in internal resistance.
And the discharge capacity decrease ΔQc due to deterioration and the discharge capacity decrease ΔQd due to insufficient initial charge are taken as ΔQ. Further, the invention of claim 3 is such that, for a battery having a particularly large internal resistance, the charge amount ΔQe in the margin is added to the above ΔQ.
【0011】また、請求項4の発明は、電池の平均電圧
と放電量との関係が放電電流に応じて変動することに着
目し、複数の電流値(例えば、“大”“中”“小”の3
値をとる)における平均電圧とそのときの各セルの実際
の電圧との差に基づいて補充充電量を算出するものであ
る。また、請求項5の発明は、上記複数の電流値のうち
の一つによって算出するものである。また、請求項6の
発明は、上記の補充充電を回生充電によって行なうよう
に構成したものであり、負荷駆動の合間に補充充電を行
なうことが出来るので、常に各電池の放電容量を均一に
保つことが出来る。また、請求項7の発明は、補充充電
を行なうセルまたはモジュールを選択する手段として共
振回路を用いたものであり、スイッチング素子のような
電流制御素子を用いることなしに、各電池を選択的に充
電することが出来る。なお、請求項1においては、補充
充電のみについて規定しているが、補充充電以外に通常
の基本充電(例えば、全てのセルまたはモジュールを同
じ条件で充電する)も行なうように構成してもよい。基
本充電は、例えば所定時間のあいだ、または充電終止電
圧に達した電池が検出されるまでの間、制御手段を開状
態にして充電電流を供給する。Further, the invention of claim 4 pays attention to the fact that the relationship between the average voltage of the battery and the discharge amount varies depending on the discharge current, and a plurality of current values (for example, "large", "medium", "small"). Of 3
The replenishment charge amount is calculated on the basis of the difference between the average voltage when the value is taken) and the actual voltage of each cell at that time. Further, the invention of claim 5 is to calculate by one of the plurality of current values. Further, the invention of claim 6 is configured such that the above-mentioned supplementary charging is performed by regenerative charging, and since the supplemental charging can be performed between load driving, the discharge capacity of each battery is always kept uniform. You can According to the invention of claim 7, a resonance circuit is used as a means for selecting a cell or a module for performing supplementary charging, and each battery is selectively selected without using a current control element such as a switching element. Can be charged. In addition, in claim 1, only the supplementary charging is specified, but in addition to the supplementary charging, a normal basic charging (for example, all cells or modules are charged under the same conditions) may be performed. . In the basic charging, the control means is opened to supply the charging current, for example, for a predetermined time or until the battery which reaches the end-of-charge voltage is detected.
【0012】[0012]
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明
する。図1は本発明の第1の実施例図である。図1にお
いて、1は組電池であり、1a〜1nからなる各電池
(単一の電池からなるセルまたは複数のセルからなるモ
ジュール)を直列に接続したものである。なお、直並列
に接続したものでもよい。また、2は制御装置であり、
組電池1の電力で負荷3を駆動する際の電力供給を制御
するものである。例えば、制御装置2は電気自動車にお
ける直流−交流変換用コンバータと制御用コンピュータ
からなる回路であり、負荷3は電気自動車駆動用モータ
である。なお、上記の制御装置2と負荷3の部分は組電
池の出力(放電)回路であり、以下に記載する4以下が
本実施例の充電回路の部分である。4は各電池の電圧を
検出する電圧センサ、5は電池を流れる電流を検出する
電流センサである。なお、電圧センサ4と電流センサ5
は電池から離して表示してあるが、各電池に接続されて
いる。例えば、電圧は単に電池の端子を演算装置6に接
続し、演算装置6で電圧値を検出するようにしてもよい
し、電流センサ5は各単電池に共通のセンサを1個設け
ればよい。また、6は演算装置(詳細後述)、7はメモ
リ、8は電流制御回路であり、演算装置6の演算結果に
基づいて電流制御素子9を制御する。電流制御素子9は
トランジスタ等からなる開閉素子、可変抵抗または可変
容量ダイオード等であり、開閉素子の場合はオン時間を
制御する、可変抵抗の場合は抵抗値を変える、可変容量
ダイオードの場合は容量を変化させて蓄積される電気量
を制御することにより、流れる電流値を制御する。ま
た、10は過電圧防止用のツェナダイオード、11は整
流用のダイオード、12、13は抵抗、14は変圧器で
ある。上記の4〜14は、充電制御回路を構成し、図中
にサフィックスa〜nを付したように、各電池1a〜1
nごとにそれぞれ設けられている。ただし、演算装置6
とメモリ7は全体として1個設けてもよい。また、各電
池1a〜1nを流れる電流は同一なので、電流センサ5
も組電池1全体に1個設ければよい。また、15は全て
の充電制御回路に電力を供給する交流電源である。EXAMPLES The present invention will be described in detail below based on examples. FIG. 1 is a diagram of a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an assembled battery, in which batteries 1a to 1n (cells formed of a single battery or a module formed of a plurality of cells) are connected in series. It should be noted that they may be connected in series and parallel. 2 is a control device,
The electric power supply is controlled when the load 3 is driven by the electric power of the assembled battery 1. For example, the control device 2 is a circuit including a DC / AC converter and a control computer in an electric vehicle, and the load 3 is an electric vehicle driving motor. The control device 2 and the load 3 are the output (discharge) circuit of the assembled battery, and the parts 4 and below described below are the parts of the charging circuit of this embodiment. Reference numeral 4 is a voltage sensor that detects the voltage of each battery, and 5 is a current sensor that detects the current flowing through the battery. The voltage sensor 4 and the current sensor 5
Is shown separated from the batteries, but is connected to each battery. For example, as for the voltage, the terminal of the battery may be simply connected to the arithmetic unit 6 and the voltage value may be detected by the arithmetic unit 6, or the current sensor 5 may be provided with one sensor common to each unit cell. . Further, 6 is an arithmetic unit (details will be described later), 7 is a memory, and 8 is a current control circuit, which controls the current control element 9 based on the arithmetic result of the arithmetic unit 6. The current control element 9 is an opening / closing element composed of a transistor or the like, a variable resistance or a variable capacitance diode, etc., and controls the ON time in the case of the switching element, changes the resistance value in the case of a variable resistance, and changes the capacitance in the case of a variable capacitance diode. Is controlled to control the amount of electricity stored, thereby controlling the value of the flowing current. Further, 10 is a Zener diode for preventing overvoltage, 11 is a rectifying diode, 12 and 13 are resistors, and 14 is a transformer. The above 4 to 14 constitute a charge control circuit, and as shown by suffixes a to n in the figure, the batteries 1a to 1 are attached.
It is provided for each n. However, the arithmetic unit 6
The memory 7 may be provided as a whole. Further, since the currents flowing through the batteries 1a to 1n are the same, the current sensor 5
Also, one may be provided for the entire assembled battery 1. Reference numeral 15 is an AC power supply that supplies power to all charging control circuits.
【0013】次に、作用を説明する。なお、電池1aを
例として説明するが、他の電池においても全く同様であ
る。交流電源15から与えられた交流電力は、変圧器1
4aから電流制御素子9aを介してダイオード11aで
整流された後、電池1aに与えられる。演算装置6aは
電圧センサ4aと電流センサ5aで求めた電圧値と電流
値に基づいて補充充電量を演算(詳細後述)し、その結
果をメモリ7aに記憶しておき、その値に応じて電流制
御回路8aを制御する。電流制御回路8aは上記演算結
果に応じて電流制御素子9aを開閉制御し、必要な補充
充電量分だけ電池1aを充電する。なお、補充充電以外
の基本充電(例えば、全ての電池1a〜1nを同じ条件
で充電する)の場合には、例えば所定時間のあいだ、ま
たは充電終止電圧に達した電池が検出されるまでの間、
電流制御素子9a〜9nを開状態に保つように制御す
る。また、ツェナダイオード10aは、電池1aの端子
電圧が所定値以上に達した場合に導通し、過電圧が印加
されるのを防止する。上記のようにして、各電池ごとに
充電が行なわれる。Next, the operation will be described. The battery 1a will be described as an example, but the same applies to other batteries. The AC power supplied from the AC power supply 15 is supplied to the transformer 1
It is supplied to the battery 1a after being rectified from the diode 4a via the current control element 9a from the diode 4a. The calculation device 6a calculates a supplementary charge amount based on the voltage value and the current value obtained by the voltage sensor 4a and the current sensor 5a (details will be described later), stores the result in the memory 7a, and calculates the current according to the value. It controls the control circuit 8a. The current control circuit 8a controls the opening and closing of the current control element 9a according to the above calculation result, and charges the battery 1a by the necessary supplementary charge amount. In the case of basic charging other than replenishment charging (for example, all the batteries 1a to 1n are charged under the same conditions), for example, during a predetermined time or until a battery that reaches the end-of-charge voltage is detected. ,
The current control elements 9a to 9n are controlled so as to be kept open. Further, the Zener diode 10a conducts when the terminal voltage of the battery 1a reaches or exceeds a predetermined value and prevents overvoltage from being applied. As described above, each battery is charged.
【0014】以下、上記の演算装置6aにおける補充充
電量の演算について説明する。補充充電量は、基本点に
は、内部抵抗増大による放電容量低下分ΔQrと、電池
の劣化による放電容量低下分ΔQcと、初期充電不足分
による放電容量低下分ΔQdとの和ΔQ=ΔQr+ΔQ
c+ΔQdとして演算する。図2〜図4は、上記の各放
電容量低下分ΔQr、ΔQc、ΔQdを説明するための
放電特性曲線図であり、縦軸は電圧、横軸は放電時間で
ある。まず、図2に示すごとく、電池の内部抵抗Δrが
大きくなると、早く放電末期に達するので、放電容量は
小さくなる。この場合の放電容量低下分(欠損)がΔQ
rである。また、図3に示すごとく、電池が劣化する
と、その分だけ早く放電末期に達するので、放電容量は
小さくなる。この場合の放電容量低下分(欠損)がΔQ
cである。また、図4に示すごとく、前回の充電で満充
電まで達しなかった場合には、初期充電量が不足し、そ
の分だけ早く放電末期に達するので、放電容量は小さく
なる。この場合の放電容量低下分(欠損)がΔQdであ
る。演算装置6aは、上記の各放電容量低下分を算出
し、それらを合計したものを補充充電量ΔQとする。The calculation of the replenishment charge amount in the calculation device 6a will be described below. The replenishment charge amount is basically the sum of the decrease ΔQr in discharge capacity due to an increase in internal resistance, the decrease ΔQc in discharge capacity due to deterioration of the battery, and the decrease ΔQd in discharge capacity due to insufficient initial charge ΔQ = ΔQr + ΔQ
It is calculated as c + ΔQd. 2 to 4 are discharge characteristic curve diagrams for explaining the above-mentioned respective decrease amounts ΔQr, ΔQc, and ΔQd of the discharge capacity, where the vertical axis is the voltage and the horizontal axis is the discharge time. First, as shown in FIG. 2, when the internal resistance Δr of the battery increases, the end of discharge is reached early, and the discharge capacity decreases. In this case, the discharge capacity decrease (loss) is ΔQ
r. Further, as shown in FIG. 3, when the battery deteriorates, the end of discharge reaches that much earlier, so the discharge capacity becomes smaller. In this case, the discharge capacity decrease (loss) is ΔQ
c. Further, as shown in FIG. 4, when the full charge has not been reached in the previous charge, the initial charge amount becomes insufficient and the end of discharge reaches that much earlier, so the discharge capacity becomes smaller. In this case, the reduced amount (deficiency) of the discharge capacity is ΔQd. The arithmetic unit 6a calculates the above-mentioned respective amounts of decrease in the discharge capacity, and sums them to obtain the supplementary charge amount ΔQ.
【0015】以下、図2〜図4に基づいて、上記の各放
電容量低下分の算出方法について説明する。図2は、内
部抵抗による放電容量低下分ΔQrの算出方法を説明す
るための放電特性曲線図である。まず、二つの電流値I
1とI2における電圧値V1とV2をそれぞれ求め、下記
(数1)式によって内部抵抗値rを求める。 ΔV=|V2−V1| ΔI=|I2−I1| …(数1) ΔV/ΔI=r 次に、予め定められた規定最大電流値をIregとした場
合、下記(数2)式によって最大降下電圧ΔVmaxを求
める。 ΔVmax=r×Ireg …(数2) 次に、図2に示す放電特性曲線において、実線で示す規
定放電特性曲線から最大降下電圧ΔVmax分だけ平行に
移動させた特性曲線(破線で示す)が放電終止電圧に達
する電気量Q’を求め、規定放電特性曲線におけるQ0
との差から放電容量低下分ΔQrを求める。すなわち、 ΔQr=Q0−Q’ である。Hereinafter, a method of calculating the above-mentioned respective discharge capacity reduction amounts will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a discharge characteristic curve diagram for explaining a method of calculating the discharge capacity decrease ΔQr due to the internal resistance. First, two current values I
The voltage values V 1 and V 2 at 1 and I 2 are calculated respectively, and the internal resistance value r is calculated by the following equation (1). ΔV = | V 2 −V 1 | ΔI = | I 2 −I 1 | (Equation 1) ΔV / ΔI = r Next, when the prescribed maximum current value determined in advance is Ireg, the following (Equation 2) The maximum drop voltage ΔVmax is calculated by the formula. ΔVmax = r × Ireg (Equation 2) Next, in the discharge characteristic curve shown in FIG. 2, the characteristic curve (shown by the broken line) that is moved in parallel by the maximum drop voltage ΔVmax from the specified discharge characteristic curve shown by the solid line is discharged. The amount of electricity Q ′ that reaches the cutoff voltage is obtained, and Q 0 in the specified discharge characteristic curve
Then, the decrease ΔQr in the discharge capacity is calculated from the difference between and. That is, ΔQr = Q 0 −Q ′.
【0016】次に、図3は、電池の劣化による放電容量
低下分ΔQcの算出方法を説明するための放電特性曲線
図である。まず、前記ΔQrの場合と同様にして、内部
抵抗値rを求める。次に、内部抵抗値rから開放電圧
(電池の端子を開放した場合の端子電圧)を推定する。
これは放電時における電圧に内部抵抗による電圧降下分
を加算することによって推定できる。次に、或る放電量
の時における実際の電圧と規定放電曲線における同じ放
電量の時の電圧とを比較することにより、図3の実線で
示す規定放電曲線に対する実際の放電曲線(破線で示
す)を算出し、その曲線が放電終止電圧に達するときの
放電量Q”を求め、規定放電特性曲線におけるQ0との
差から放電容量低下分ΔQcを求める。すなわち、 ΔQc=Q0−Q” である。Next, FIG. 3 is a discharge characteristic curve diagram for explaining a method of calculating the discharge capacity decrease ΔQc due to the deterioration of the battery. First, the internal resistance value r is obtained in the same manner as in the case of ΔQr. Next, the open circuit voltage (terminal voltage when the battery terminal is opened) is estimated from the internal resistance value r.
This can be estimated by adding the voltage drop due to the internal resistance to the voltage at the time of discharge. Next, by comparing the actual voltage at a certain discharge amount with the voltage at the same discharge amount on the specified discharge curve, the actual discharge curve (shown by the broken line) with respect to the specified discharge curve shown by the solid line in FIG. ) Is calculated, the discharge amount Q ″ when the curve reaches the discharge end voltage is obtained, and the discharge capacity decrease ΔQc is obtained from the difference from Q 0 in the specified discharge characteristic curve. That is, ΔQc = Q 0 −Q ″ Is.
【0017】次に、図4は、初期充電不足分による放電
容量低下分ΔQdの算出方法を説明するための放電特性
曲線図である。まず、充電終了後に電池の開放電圧を測
定し、その値を放電量0として規定放電曲線と比較す
る。放電容量が低下していれば、図4に示すように、そ
の電池の開放電圧は規定電圧よりも低下しているので、
その値をx軸方向に平行に延ばして規定放電曲線と交わ
った点の放電量Q*が初期充電不足分による放電容量低
下分ΔQdとなる。上記のようにして求めたΔQrとΔ
QcとΔQdを加算することにより、補充充電量ΔQを
求める。Next, FIG. 4 is a discharge characteristic curve diagram for explaining a method of calculating the discharge capacity decrease ΔQd due to the initial charge shortage. First, after completion of charging, the open circuit voltage of the battery is measured, and the value is set as the discharge amount 0 and compared with the specified discharge curve. If the discharge capacity is reduced, the open circuit voltage of the battery is lower than the specified voltage as shown in FIG.
The discharge amount Q * at the point where the value is extended in parallel to the x-axis direction and intersects with the specified discharge curve becomes the discharge capacity decrease ΔQd due to the insufficient initial charge. ΔQr and Δ obtained as described above
The supplementary charge amount ΔQ is obtained by adding Qc and ΔQd.
【0018】次に、補充充電量ΔQの他の演算方法につ
いて説明する。図5(a)は、放電末期における内部抵
抗の増大を示す特性図である。図5に示すように、放電
末期(kQiの部分)においては、内部抵抗が増大する
のに伴って電池温度が上昇し、劣化が促進される。した
がって放電容量の小さな電池は、先に放電末期に達する
ので、他の電池よりも劣化が生じやすい。上記の問題を
解決するため、図5(b)に示すように、放電容量の小
さな電池についてΔQだけ補充充電を行なうことによ
り、放電末期の内部抵抗増大域を破線で示すようにシフ
トさせ、劣化を抑制することが出来る。上記の補充充電
量ΔQは下記(数3)式で算出する。 ΔQ=Q−(1−k)Qi …(数3) ただし Qi:i番目の電池の総放電量 Q :組電池システムとしてi番目の電池が要求される
総放電量 k :内部抵抗増大領域の割合を示す係数 上記の係数kは、下記(数4)式で示される。 k=|Qi0−Qi'|/Qi0 …(数4) ただし Qi0:i番目の電池が放電終止電圧に達す
るまでの放電量 Qi':内部抵抗が上昇し始めるときまでの放電量 次に、補充充電量ΔQのさらに他の演算方法について説
明する。Next, another method of calculating the supplementary charge amount ΔQ will be described. FIG. 5A is a characteristic diagram showing an increase in internal resistance at the end of discharge. As shown in FIG. 5, in the final stage of discharge (portion of kQi), the battery temperature rises as the internal resistance increases, and the deterioration is promoted. Therefore, a battery with a small discharge capacity reaches the end of discharge first, and thus is more likely to deteriorate than other batteries. In order to solve the above problem, as shown in FIG. 5 (b), a battery having a small discharge capacity is replenished and charged by ΔQ to shift the internal resistance increase region at the end of discharge as shown by a broken line to deteriorate. Can be suppressed. The above-mentioned supplementary charge amount ΔQ is calculated by the following equation (3). ΔQ = Q- (1-k) Qi (Equation 3) where Qi: total discharge amount of i-th battery Q: total discharge amount required of i-th battery as assembled battery system k: internal resistance increasing region Coefficient indicating ratio The above coefficient k is expressed by the following equation (4). k = | Qi 0 −Qi ′ | / Qi 0 (Equation 4) where Qi 0 : Discharge amount until the i-th battery reaches the discharge end voltage Qi ′: Discharge amount until the internal resistance starts to increase Next, still another calculation method of the supplementary charge amount ΔQ will be described.
【0019】この実施例は、前記の基本的な補充充電量
ΔQ=ΔQr+ΔQc+ΔQdにさらに余裕代の補充量
ΔQeを加算するものである。この場合の補充充電量
は、ΔQ=ΔQr+ΔQc+ΔQd+ΔQeとなる。上
記の余裕代の補充量ΔQeは、例えば内部抵抗の特に増
大した電池に対して予め定めた所定値、または内部抵抗
増大分に対応した値に設定する。このように構成するこ
とにより、前記図5の場合と同様に、放電末期の内部抵
抗増大域を破線で示すようにシフトさせ、劣化を抑制す
ることが出来る。In this embodiment, the basic replenishment charge amount ΔQ = ΔQr + ΔQc + ΔQd is further added with a margin replenishment amount ΔQe. In this case, the supplementary charge amount is ΔQ = ΔQr + ΔQc + ΔQd + ΔQe. The replenishment amount ΔQe for the allowance is set to, for example, a predetermined value set for a battery having an increased internal resistance or a value corresponding to the increased internal resistance. With this configuration, as in the case of FIG. 5, the internal resistance increase region at the end of discharge can be shifted as shown by the broken line, and deterioration can be suppressed.
【0020】次に、図6は本発明の第2の実施例図であ
る。この実施例は、サンプリングのタイミングを放電量
と相関のある放電電流値に基づいて行なうように構成し
たものである。図6において、16は組電池1の総電圧
から各電池の平均電圧を求めて出力する平均電圧検出回
路である。なお、上記総電圧とは、電池1aの+端子か
ら電池1nの−端子までの電圧であり、図示しない電圧
センサで求めるか、または1aと1nの端子電圧を入力
して平均電圧検出回路16で演算する。また、17は組
電池1を流れる電流値が所定値(詳細後述)になったと
きタイミング信号を発生するタイミング信号発生回路で
ある。その他、前記図1と同符号は同様のものを示す。Next, FIG. 6 shows a second embodiment of the present invention. In this embodiment, the sampling timing is configured based on the discharge current value having a correlation with the discharge amount. In FIG. 6, reference numeral 16 is an average voltage detection circuit for obtaining and outputting the average voltage of each battery from the total voltage of the battery pack 1. The total voltage is the voltage from the + terminal of the battery 1a to the-terminal of the battery 1n, and is calculated by a voltage sensor (not shown) or by inputting the terminal voltages of 1a and 1n to the average voltage detection circuit 16. Calculate Reference numeral 17 denotes a timing signal generation circuit that generates a timing signal when the current value flowing through the battery pack 1 reaches a predetermined value (details will be described later). In addition, the same reference numerals as those in FIG.
【0021】図7は、各電池の平均電圧と放電量との関
係を示す特性図である。図7に示すごとく、大電流放電
(負荷が大)のあった場合には平均電圧の低下が大き
く、平均電圧の変動は放電電流に対応することが判る。
したがって予め定めた“大”“中”“小”の3種の電流
値における平均電圧を測定すれば、図6の特性から概略
の放電量を算出することが出来る。図6の実施例は、上
記の考察に基づくものであり、予め定めた“大”“中”
“小”の3種の電流値IH、IM、ILが検出された場合
に、タイミング信号発生回路17からそれぞれのタイミ
ング信号SH、SM、SLを送り、平均電圧検出回路16
で総電圧から平均電圧を検出する。平均電圧は、上記電
流値IH、IM、ILに応じてVH、VM、VLの3種があ
る。そして上記のタイミング信号と平均電圧とを各演算
装置6a〜6nに送る。各演算装置6a〜6nでは、次
のごとき演算を行なって補充充電量を求める。例えば、
i番目の演算装置6iでは、それぞれのタイミング信号
SH、SM、SLが与えられた時点における電池1iの電
圧を検出する。この電圧も上記電流値IH、IM、ILに
応じてVH1、VM1、VL1の3種がある。次に、演算装置
6iでは、下記(数5)式に基づいて電池1iの補充充
電量を算出する。FIG. 7 is a characteristic diagram showing the relationship between the average voltage and the discharge amount of each battery. As shown in FIG. 7, it can be seen that when there is a large current discharge (the load is large), the average voltage drops significantly, and the fluctuation of the average voltage corresponds to the discharge current.
Therefore, if the average voltage at three predetermined current values of "large", "medium", and "small" is measured, the approximate discharge amount can be calculated from the characteristics of FIG. The embodiment of FIG. 6 is based on the above consideration, and has a predetermined “large” or “medium”.
When three types of “small” current values I H , I M , and IL are detected, the timing signal generation circuit 17 sends respective timing signals S H , S M , and S L to the average voltage detection circuit 16
The average voltage is detected from the total voltage with. Average voltage, the current value I H, I M, there are three types of V H, V M, V L according to I L. Then, the timing signal and the average voltage described above are sent to the arithmetic units 6a to 6n. Each of the arithmetic devices 6a to 6n performs the following arithmetic operation to obtain the supplementary charge amount. For example,
The i-th arithmetic unit 6i detects the voltage of the battery 1i at the time when the respective timing signals S H , S M , and S L are given. This voltage also has three of the current value I H, I M, V according to I L H1, V M1, V L1. Next, the computing device 6i calculates the supplementary charge amount of the battery 1i based on the following equation (5).
【0022】 QH=(VHi−VH)/IH QM=(VMi−VM)/IM …(数5) QL=(VLi−VL)/IL 上記電流値IH、IM、ILのいずれかが検出されるごと
に上記の演算を行ない、それに対応した(数5)式のい
ずれかの補充充電量を算出し、それに応じた補充充電を
行なう。なお、上記3種の補充充電量QH、QM、QLを
全て算出し、それらを加算した値を補充充電量としても
よいし、或いは、いずれか1個のみを算出して補充充電
量としてもよい。[0022] Q H = (V Hi -V H ) / I H Q M = (V Mi -V M) / I M ... ( number 5) Q L = (V Li -V L) / I L above the current value I H, I M, performs the above operation every time any one of I L is detected, it calculates either the replenishment amount of charge of the corresponding (number 5), performs replenishment charging accordingly. The above three kinds of replenishing the charge amount Q H, Q M, the Q L calculated all, to a value obtained by adding them may be replenished amount of charge, or replenishment of charge by calculating only one either May be
【0023】次に、図8は、本発明の第3の実施例図で
ある。本実施例は、補充充電を実際に行なう構成を示し
たものであり、回生発電を用いて補充充電を行なうもの
である。図8において、18は回生発電装置であり、例
えば電気自動車の場合には駆動用モータとその制御装置
に相当する。19は回生電力分配回路であり、回生発電
装置18から送られる回生電力を主回生充電回路20と
副回生充電回路22とに分配する。主回生充電回路20
は組電池1全体に均一の充電を行なう回路である。蓄電
装置21は回生電力分配回路19から送られた回生電力
を一時的に蓄える装置であり、例えば蓄電池や大容量の
コンデンサ等である。副回生充電回路22は蓄電装置2
1から送られた電力を交流電源15へ送る。なお、副回
生充電回路22から直流電力を送り、交流電源15で交
流電力に変換するように構成してもよいし、或いは副回
生充電回路22で交流電力に変化し、それを直接に各変
圧器14a〜14nに送るように構成してもよい。この
場合には交流電源15は不用である。その他、図1と同
符号は同一物を示す。また、図1の負荷系統(制御装置
2と負荷3)は図示を省略している。Next, FIG. 8 is a diagram showing a third embodiment of the present invention. The present embodiment shows a configuration in which replenishment charging is actually performed, and replenishment charging is performed using regenerative power generation. In FIG. 8, reference numeral 18 denotes a regenerative power generation device, which corresponds to a drive motor and its control device in the case of an electric vehicle, for example. Reference numeral 19 denotes a regenerative power distribution circuit that distributes regenerative power sent from the regenerative power generator 18 to the main regenerative charging circuit 20 and the sub regenerative charging circuit 22. Main regenerative charging circuit 20
Is a circuit for uniformly charging the entire assembled battery 1. The power storage device 21 is a device that temporarily stores the regenerative power sent from the regenerative power distribution circuit 19, and is, for example, a storage battery or a large-capacity capacitor. The sub-regenerative charging circuit 22 is the power storage device 2
The power sent from 1 is sent to the AC power supply 15. The sub-regenerative charging circuit 22 may be configured to send DC power and be converted into AC power by the AC power supply 15, or may be converted into AC power by the sub-regenerative charging circuit 22 and directly converted into AC power. It may be configured to send to the vessels 14a to 14n. In this case, the AC power supply 15 is unnecessary. In addition, the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same things. The load system (control device 2 and load 3) in FIG. 1 is omitted in the drawing.
【0024】以下、作用を説明する。例えば、電気自動
車の場合には、回生発電は車両の制動時や減速時に発生
するので、その継続時間は数秒〜数十秒程度である。回
生電力分配回路19は、回生発電装置18で発生した回
生電力を、例えば主回生充電回路80%、副回生充電回
路20%程度に分配する。主回生充電回路20では、上
記80%の電力で、組電池1の各電池1a〜1nを共通
に充電する。これは前記の基本充電に相当する。上記の
ように、回生発電の継続時間は数秒〜数十秒程度である
から、主回生充電回路20は回生発電の行なわれる度に
組電池1全体に充電を行なう。なお、本実施例では記載
を省略しているが、過充電防止用の回路を設けてもよ
い。過充電防止回路としては、例えば組電池1中の少な
くとも1個の電池が充電終止電圧に達した場合に主回生
充電回路20による充電を停止する回路を用いることが
出来る。一方、蓄電装置21は、上記のように数秒〜数
十秒程度づつ与えられる電力の20%を蓄電し、数分〜
1時間程度のあいだに継続して出力する。そして副回生
充電回路22と交流電源15とによってその電力を4〜
14の各要素で構成する各充電制御回路に与え、前記の
ようにして演算した補充充電量ΔQに相当する量だけ各
電池を補充充電する。上記のように、負荷駆動(放電
時)の合間に生じる回生電力を用いて必要な補充充電を
行なうように構成したことにより、常に各電池の放電容
量を均一に保つことが出来るので、放電容量の低下や特
定の電池に生じる劣化を抑制することが出来る。The operation will be described below. For example, in the case of an electric vehicle, regenerative power generation occurs at the time of braking or decelerating the vehicle, and the duration is about several seconds to several tens of seconds. The regenerative power distribution circuit 19 distributes the regenerative power generated in the regenerative power generator 18 to, for example, about 80% of the main regenerative charging circuit and about 20% of the sub regenerative charging circuit. In the main regenerative charging circuit 20, each of the batteries 1a to 1n of the assembled battery 1 is commonly charged with the above 80% power. This corresponds to the basic charging described above. As described above, since the duration of regenerative power generation is about several seconds to several tens of seconds, the main regenerative charging circuit 20 charges the entire assembled battery 1 each time regenerative power generation is performed. Although not described in this embodiment, a circuit for preventing overcharge may be provided. As the overcharge prevention circuit, for example, a circuit that stops charging by the main regenerative charging circuit 20 when at least one battery in the assembled battery 1 reaches the end-of-charge voltage can be used. On the other hand, the power storage device 21 stores 20% of the electric power supplied every several seconds to several tens of seconds as described above, and stores several minutes to several minutes.
Output continuously for about 1 hour. Then, the sub regenerative charging circuit 22 and the AC power supply 15 supply the electric power of 4 to
Each battery is supplied to each charge control circuit composed of 14 elements to replenish each battery by an amount corresponding to the replenishment charge amount ΔQ calculated as described above. As described above, since the required replenishment charging is performed by using the regenerative electric power generated during the load driving (during discharge), the discharge capacity of each battery can be always kept uniform. It is possible to suppress deterioration of the battery and deterioration that occurs in a specific battery.
【0025】次に、図9は、本発明の第4の実施例図で
ある。図9において、31は整流用のダイオード、32
はコンデンサ、33はコイル、34は過電圧防止用のツ
ェナダイオード、35は抵抗、36は変圧器、37は交
流電源、38は各電池の電圧を検出する電圧検出回路、
39は制御装置、40は可変周波数発振器である。その
他、図1と同符号は同一物を示す。上記の回路におい
て、コンデンサ32とコイル33は共振回路を構成して
おり、かつ、各充電制御回路(31〜36からなる部
分)は、それぞれ異なった共振周波数となるように設定
されている。例えば、電池1aに接続された充電制御回
路の共振周波数をωaとし、同様に電池1bがωb、電
池1cがωcとすると、各充電制御回路における電力の
透過率は、図10に示すようになる。したがって交流電
源37から与えられる電力の周波数を変えることによ
り、任意の電池にのみ電力を供給して充電することが出
来る。Next, FIG. 9 is a diagram showing a fourth embodiment of the present invention. In FIG. 9, 31 is a rectifying diode, 32
Is a capacitor, 33 is a coil, 34 is a Zener diode for preventing overvoltage, 35 is a resistor, 36 is a transformer, 37 is an AC power supply, 38 is a voltage detection circuit for detecting the voltage of each battery,
Reference numeral 39 is a control device, and 40 is a variable frequency oscillator. In addition, the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same things. In the above circuit, the capacitor 32 and the coil 33 form a resonance circuit, and the charge control circuits (portions including 31 to 36) are set to have different resonance frequencies. For example, assuming that the resonance frequency of the charge control circuit connected to the battery 1a is ωa, the battery 1b is ωb, and the battery 1c is ωc, the power transmission rate of each charge control circuit is as shown in FIG. . Therefore, by changing the frequency of the electric power supplied from the AC power supply 37, it is possible to supply the electric power only to an arbitrary battery and charge it.
【0026】本実施例においては、電圧検出回路39に
よって各電池の電圧を検出し、制御装置39によって電
圧が低下している電池を判断し、その電池の共振周波数
を可変周波数発振器40で発生させる。この周波数の信
号で交流電源37を駆動し、当該周波数の交流電力を発
生させる。それによってその共振周波数に対応した充電
制御回路のみに電力が与えられ、当該電池のみが選択的
に充電される。上記のように構成すれば、前記図1の電
流制御素子9のような手段を用いることなしに、各電池
を選択的に充電することが出来る。リチウムイオン電池
のような非水系電解質二次電池においては、前記のよう
に過充電や過放電は電池の寿命に重大な影響を及ぼすの
で、充電制御装置の動作には十分な安定性が望まれる
が、本実施例の場合には電流制御素子9のような単一の
素子で電流制御を行なわず、回路の共振周波数を用いて
いるので、長期間安定した制御を行なうことが出来、安
全性が高い。特に、電気自動車や潜水船などの組電池の
ように、多数の単位電池を有し、しかも長期間取り替え
ることのない組電池においては、本実施例のような安定
性の高い制御装置が有効である。In the present embodiment, the voltage detection circuit 39 detects the voltage of each battery, the control device 39 determines which battery has the reduced voltage, and the variable frequency oscillator 40 generates the resonance frequency of the battery. . The AC power supply 37 is driven by the signal of this frequency to generate the AC power of the frequency. As a result, power is supplied only to the charge control circuit corresponding to the resonance frequency, and only the battery is selectively charged. With the above configuration, each battery can be selectively charged without using a means such as the current control element 9 shown in FIG. In a non-aqueous electrolyte secondary battery such as a lithium-ion battery, overcharging or overdischarging seriously affects the life of the battery as described above, and thus sufficient stability is desired for the operation of the charge control device. However, in the case of the present embodiment, current control is not performed by a single element such as the current control element 9, but the resonance frequency of the circuit is used, so stable control can be performed for a long period of time, and safety is improved. Is high. In particular, in a battery pack that has a large number of unit batteries and is not replaced for a long period of time, such as battery packs for electric vehicles and submarines, a highly stable control device like this embodiment is effective. is there.
【0027】次に、図11は、本発明の第5の実施例図
である。この実施例は、前記図9の実施例において、共
振回路を構成するコイル33を変圧器36の巻線で兼用
したものである。このようにすることにより、構成部品
を省略して構成を簡素化し、小型で安価にすることがで
きる。その他の作用効果は、図9の実施例と同様であ
る。Next, FIG. 11 shows a fifth embodiment of the present invention. In this embodiment, in the embodiment shown in FIG. 9, the coil 33 forming the resonance circuit is also used as the winding of the transformer 36. By doing so, the components can be omitted, the configuration can be simplified, and the size and cost can be reduced. Other functions and effects are similar to those of the embodiment shown in FIG.
【0028】[0028]
【発明の効果】以上説明したごとく、本発明において
は、各セルまたはモジュールごとに補充充電量を算出
し、それに応じた補充充電を行なうように構成したこと
により、常に各セルまたはモジュールの放電容量を均一
にすることが出来るので、組電池全体としての放電容量
を増加させると共に特定の電池が劣化するのを抑制する
ことが出来る、という効果が得られる。また、回生充電
によって補充充電を行なうように構成したものにおいて
は、負荷駆動の合間に補充充電を行なうことが出来るの
で、常に各電池の放電容量を均一に保つことができ、放
電容量の低下や特定の電池に生じる劣化を抑制すること
が出来る。また、共振回路を用いて選択的に充電するよ
うに構成したものにおいては、電流制御素子を用いるこ
となしに、各電池を選択的に充電することが出来るの
で、長期間安定した制御を行なうことが出来、安全性が
高いという効果が得られる。As described above, in the present invention, the supplementary charge amount is calculated for each cell or module, and the supplemental charge is performed accordingly, so that the discharge capacity of each cell or module is always maintained. Therefore, it is possible to obtain the effects that the discharge capacity of the entire battery pack can be increased and the deterioration of a specific battery can be suppressed, because the battery pack can be made uniform. In addition, in the case where the replenishment charging is performed by the regenerative charging, the replenishment charging can be performed between the load driving, so that the discharge capacity of each battery can be always kept uniform, and the discharge capacity can be reduced. It is possible to suppress deterioration that occurs in a specific battery. Also, in the case of using a resonance circuit to selectively charge, each battery can be selectively charged without using a current control element, so stable control can be performed for a long period of time. It is possible to obtain the effect of being highly safe.
【図1】本発明の第1の実施例図。FIG. 1 is a diagram of a first embodiment of the present invention.
【図2】内部抵抗の増加による補充充電量ΔQrの算出
方法を説明するための特性図。FIG. 2 is a characteristic diagram for explaining a method of calculating a supplementary charge amount ΔQr due to an increase in internal resistance.
【図3】放電容量の低下による補充充電量ΔQcの算出
方法を説明するための特性図。FIG. 3 is a characteristic diagram for explaining a method of calculating a supplementary charge amount ΔQc due to a decrease in discharge capacity.
【図4】初期充電量の欠損による補充充電量ΔQdの算
出方法を説明するための特性図。FIG. 4 is a characteristic diagram for explaining a method of calculating a supplementary charge amount ΔQd due to a lack of an initial charge amount.
【図5】補充充電量の他の算出方法を説明するための放
電量と内部抵抗値との関係を示す特性図。FIG. 5 is a characteristic diagram showing a relationship between a discharge amount and an internal resistance value for explaining another method of calculating a supplementary charge amount.
【図6】本発明の第2の実施例図。FIG. 6 is a diagram of a second embodiment of the present invention.
【図7】放電量とセルの平均電圧との関係を示す特性
図。FIG. 7 is a characteristic diagram showing the relationship between the amount of discharge and the average voltage of cells.
【図8】本発明の第3の実施例図。FIG. 8 is a diagram showing a third embodiment of the present invention.
【図9】本発明の第4の実施例図。FIG. 9 is a diagram of a fourth embodiment of the present invention.
【図10】共振周波数と透過率との関係を示す特性図。FIG. 10 is a characteristic diagram showing the relationship between resonance frequency and transmittance.
【図11】本発明の第5の実施例図。FIG. 11 is a diagram showing a fifth embodiment of the present invention.
【図12】従来例における充電電流を示す特性図。FIG. 12 is a characteristic diagram showing a charging current in a conventional example.
【図13】放電容量と電圧との関係を示す特性図。FIG. 13 is a characteristic diagram showing the relationship between discharge capacity and voltage.
1…組電池 5…電流センサ 1a〜1n…単電池 6…演算装置 2…制御装置 7…メモリ 3…負荷 8…電流制御回路 4…電圧センサ 9…電流制御素子 10…ツェナダイオード 15…交流電源 11…ダイオード 16…平均電圧検出
回路 12…抵抗 17…タイミング信
号発生回路 13…抵抗 18…回生発電装置 14…変圧器 19…回生電力分配
回路 20…主回生充電回路 21…蓄電装置 22…副回生充電回路 35…抵抗 31…ダイオード 36…変圧器 32…コンデンサ 37…交流電源 33…コイル 38…電圧検出回路 34…ツェナダイオード 39…制御装置 40…可変周波数発振器 41…抵抗DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Assembly battery 5 ... Current sensor 1a-1n ... Single battery 6 ... Arithmetic device 2 ... Control device 7 ... Memory 3 ... Load 8 ... Current control circuit 4 ... Voltage sensor 9 ... Current control element 10 ... Zener diode 15 ... AC power supply 11 ... Diode 16 ... Average voltage detection circuit 12 ... Resistor 17 ... Timing signal generation circuit 13 ... Resistor 18 ... Regenerative power generator 14 ... Transformer 19 ... Regenerative power distribution circuit 20 ... Main regenerative charging circuit 21 ... Power storage device 22 ... Sub regenerative device Charging circuit 35 ... Resistor 31 ... Diode 36 ... Transformer 32 ... Capacitor 37 ... AC power supply 33 ... Coil 38 ... Voltage detection circuit 34 ... Zener diode 39 ... Control device 40 ... Variable frequency oscillator 41 ... Resistor
Claims (8)
セルからなるモジュールを、複数個直列または直並列に
接続した組電池と、 上記セルまたはモジュールの電圧を検出する電圧検出手
段と、 上記セルまたはモジュールを流れる電流を検出する電流
検出手段と、 上記の検出した電圧値および電流値に基づき、各セルま
たは各モジュール毎に補充すべき充電量を演算する演算
手段と、 上記演算手段の演算結果に応じて各セルまたは各モジュ
ール毎に選択的に補充充電を行なう制御手段と、 を備えたことを特徴とする組電池の充電装置。1. An assembled battery in which a plurality of cells each comprising one secondary battery or a module each comprising a plurality of cells are connected in series or series-parallel, and voltage detection means for detecting a voltage of the cells or modules, A current detecting means for detecting a current flowing through a cell or a module, a calculating means for calculating a charge amount to be replenished for each cell or each module based on the detected voltage value and current value, and an operation of the calculating means. A battery charger for an assembled battery, comprising: a control unit for selectively performing supplemental charging for each cell or each module according to a result.
容量低下分ΔQrと、劣化による放電容量低下分ΔQc
と、初期充電不足分による放電容量低下分ΔQdとの和
ΔQ=ΔQr+ΔQc+ΔQdを求め、そのΔQを補充
すべき充電量とするものである、ことを特徴とする請求
項1に記載の組電池の充電装置。2. The calculation means comprises a discharge capacity decrease ΔQr due to an increase in internal resistance and a discharge capacity decrease ΔQc due to deterioration.
2. The charging of the assembled battery according to claim 1, wherein the sum ΔQ = ΔQr + ΔQc + ΔQd of the discharge capacity decrease ΔQd due to the initial charge shortage is obtained and the ΔQ is set as the amount of charge to be replenished. apparatus.
った電池については、予め定められた所定値または内部
抵抗値に対応した充電量ΔQeを上記ΔQに加えたΔQ
+ΔQeを補充すべき充電量とするものである、ことを
特徴とする請求項2に記載の組電池の充電装置。3. The calculation means adds ΔQe to a charge amount ΔQe corresponding to a predetermined value or an internal resistance value for a battery having a particularly large internal resistance, and ΔQ.
The battery charger for an assembled battery according to claim 2, wherein + ΔQe is a charge amount to be replenished.
のそれぞれにおける各セルまたは各モジュールの電圧
と、組電池全体の電圧から求めた上記複数の電流値のそ
れぞれにおけるセルまたはモジュール1個についての平
均電圧とに基づいて規定電流値における不足電気量を算
出し、それを補充充電量とするものである、ことを特徴
とする請求項1に記載の組電池の充電装置。4. The calculation means comprises one cell or module at each of the plurality of current values obtained from the voltage of each cell or each module at each of a plurality of predetermined current values and the voltage of the entire assembled battery. 2. The battery pack charging apparatus according to claim 1, wherein the shortage electricity amount at the specified current value is calculated based on the average voltage of the above, and is used as the supplementary charge amount.
セルまたは各モジュールの電圧と、組電池全体の電圧か
ら求めたセルまたはモジュール1個についての平均電圧
とに基づいて規定電流値における不足電気量を算出し、
それを補充充電量とするものである、ことを特徴とする
請求項1に記載の組電池の充電装置。5. The deficiency in the specified current value is based on the voltage of each cell or module at a predetermined current value and the average voltage for one cell or module obtained from the voltage of the entire battery pack. Calculate the amount of electricity,
The battery charger for an assembled battery according to claim 1, wherein the charging amount is used as a supplementary charge amount.
場合において、上記補充充電は、走行車両の減速時また
は制動時に行なわれる回生充電によって行なうことを特
徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の組電
池の充電装置。6. When the load of the assembled battery is a driving device for a traveling vehicle, the supplementary charging is performed by regenerative charging performed during deceleration or braking of the traveling vehicle. 5. The assembled battery charging device according to any one of 5 above.
れた、それぞれ他と異なる個別の共振周波数を有する共
振回路およびその出力を整流する整流回路と、 組電池の全ての上記共振回路および整流回路に全体とし
て一つ接続された可変周波数電源と、 上記可変周波数電源の周波数を上記演算手段で求めた補
充充電の必要なセルまたはモジュールの共振回路の共振
周波数に一致させるように制御する周波数設定手段と、 を備え、上記の電源周波数に共振した共振回路のセルま
たはモジュールのみを選択的に補充充電することを特徴
とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の組電池
の充電装置。7. A resonance circuit, which is provided for each cell or each module, having a resonance frequency different from the others, and a rectifying circuit for rectifying the output thereof, and all the resonance circuits and rectifying circuits of the assembled battery. A variable frequency power source connected to the whole as a whole, and a frequency setting means for controlling the frequency of the variable frequency power source so as to match the resonance frequency of the resonance circuit of the cell or module requiring replenishment charging calculated by the arithmetic means. 7. The battery charger for an assembled battery according to claim 1, further comprising: and selectively replenishing and charging only cells or modules of the resonance circuit that resonates at the power supply frequency.
あることを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れかに
記載の組電池の充電装置。8. The battery pack charging apparatus according to claim 1, wherein the secondary battery is a non-aqueous electrolyte secondary battery.
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