JP4713513B2 - 充放電装置 - Google Patents

Description

本発明は、組電池の充電および放電を行う充放電装置に関する。

従来より、個々の電池を個別に充電したり、放電したりする装置が提案されている。

特許文献１には、複数の電池を個別に充電するための充電用電源および個別に放電するための放電用負荷をそれぞれ１つずつ設け、スイッチにより充電あるいは放電対象の電池を切り替える充放電装置が開示されている。

特許文献２には、装着された電池の残容量を検出する残容量検出部と、残容量検出部で検出された残容量を表示する残容量表示部と、複数の電池を並列接続して同時に充電する充電電源部と、を備え、電池の残容量を検出した後、そのまま充電できる充電器が開示されている。

特許文献３には、組電池を構成する複数の電池ブロックに対して、電池ブロック単位に電圧を検出する装置が開示されている。

特開平６−２０５５４０号公報 特開２００５−１５１７４０号公報 特開２００２−１５７８１号公報

ところで、組電池を構成する複数の電池ブロックを個別に充電するための充電回路および個別に放電するための放電回路をそれぞれ１つ設けた充放電装置では、一度に複数の電池ブロックに対して充電や放電を行うことができない。また、電池ブロックごとに充電回路および放電回路を独立して設けると、部品点数が増加し、コストの増加を招く。

本発明は、組電池を構成する複数の電池ブロックを個別かつ同時に複数の電池ブロックに対して充電や放電を行う充放電装置を安価に提供することを目的とする。

本発明に係る充放電装置は、組電池を構成する直列接続された電池ブロック群の両端および電池ブロック間の接続点にそれぞれ一本ずつ接続される導線群と、互いに第１スイッチを介して直列接続されるとともに前記電池ブロックに前記導線および第２スイッチを介して並列接続され、前記電池ブロックの放電を行う電池ブロックごとに設けられた放電回路群と、互いに第３スイッチを介して直列接続されるとともに前記放電回路に前記導線を介して並列接続され、かつ、前記電池ブロックに前記導線および前記第２スイッチを介して並列接続され、前記電池ブロックの充電を行う電池ブロックごとに設けられた充電回路群と、前記第１スイッチの少なくともいずれかをオン制御することで放電回路群の中から少なくとも１つ選択され、あるいは前記第３スイッチの少なくともいずれかをオン制御することで充電回路群の中から少なくとも１つ選択された放電回路もしくは充電回路に対して、選択された放電回路もしくは充電回路に接続された前記第２スイッチをオン制御することで放電あるいは充電を実行させる充放電制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、各放電回路および各充電回路をそれぞれ直列接続するとともに、充電回路と放電回路とを並列接続することで、電池ブロックとの接続に必要な導線の本数を削減することができる。よって、組電池を構成する複数の電池ブロックを個別かつ同時に複数の電池ブロックに対して充電や放電を行う充放電装置を安価に提供することができる。

本発明を実施するための最良の形態を具体的に示す実施形態について、以下図面を用いて説明する。

図１は、本実施形態に係る充放電装置１０と充放電の対象となる組電池２０との接続構成を示す図である。

図１において、組電池２０は、ｎ個の電池ブロックＢ１〜Ｂｎを直列に接続して構成される。電池ブロックはそれぞれ、２個の電池モジュールを電気的に直列接続して構成されており、更に、各電池モジュールは、６個の単電池を電気的に直列に接続して構成されている。各単電池としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等を用いることができる。なお、電池ブロック、電池モジュール、単電池の数は特に限定されるものではない。組電池の構成も上記した例に限定されるものではない。

電池ブロックＢの各端子には、それぞれ一本ずつ導線Ｌが接続される。さらに、電池ブロックＢの各端子には、導線Ｌを介して放電回路Ｄと充電回路Ｃとが並列接続される。各放電回路Ｄは互いに直列接続され放電回路群１２を構成する。充電回路Ｃも互いに直列接続され充電回路群１４を構成する。導線Ｌには電池ブロックＢを放電回路Ｄおよび充電回路Ｃと電気的に遮断するための遮断スイッチＳＷａが設けられている。

放電回路Ｄには、スイッチＳＷｄと、定電流回路を備える負荷部とが設けられ、スイッチＳＷｄをオンすることで、放電回路Ｄに並列接続された電池ブロックＢに対して定電流での放電が行われる。

充電回路Ｃには、スイッチＳＷｃと電源部とが設けられ、スイッチＳｗｃをオンすることで、充電回路Ｃに並列接続された電池ブロックＢの充電が行われる。

充放電制御部１６は、導線Ｌに設けられたスイッチＳｗａ、放電回路Ｄに設けられたスイッチＳＷｄ、充電回路Ｃに設けられたスイッチＳＷｃのオンオフを制御することで、所定の電池ブロックの放電あるいは充電を行う。

例えば、電池ブロックＢ１を放電する場合には、充放電制御部１６は、スイッチＳＷａ１、ＳＷａ２、ＳＷｄ１をそれぞれオンすればよい。また、電池ブロックＢ２を充電する場合には、充放電制御部１６は、スイッチＳＷａ２、ＳＷａ３、ＳＷｃ２をオンすればよい。

上記のように、各放電回路Ｄおよび各充電回路Ｃをそれぞれ直列接続するとともに、充電回路Ｃと放電回路Ｄとを並列接続することで、電池ブロックＢとの接続に必要な導線Ｌ（ワイヤーハーネス）の本数を削減することができる。

また、各電池ブロックＢに対してそれぞれ個別に放電回路Ｄおよび充電回路Ｃが設けられているため、複数の電池ブロックＢを個別かつ同時に充電あるいは放電することができる。例えば、充放電制御部１６は、スイッチＳＷａ１、ＳＷａ２、ＳＷａ３、ＳＷａ４、ＳＷｄ１、ＳＷｄ３をオンすることで、電池ブロックＢ１と電池ブロックＢ３とを個別かつ同時に放電することができる。よって、複数の電池ブロックＢを充電あるいは放電する時間を短縮することができる。さらに、周辺温度変化の影響によるばらつきが低減し、電池ブロック間の性能の差が明確になる。また、リチウムイオン電池により構成された組電池の場合、組電池全体を定電圧で充電すると、一部の電池ブロックが過充電に陥るおそれがある。しかし、本実施形態では、各電池ブロックＢを個別に充電制御することができるため、一部の電池ブロックが過充電に陥るおそれが低減することができる。

なお、複数の電池ブロックＢを個別かつ同時に充電あるいは放電する場合には、回路構成上、充電あるいは放電対象となる電池ブロック間には、少なくとも１つの他の電池ブロックが接続されている必要がある。例えば、電池ブロックＢ１と電池ブロックＢ２との間には他の電池ブロックが接続されていないため、個別かつ同時に充電あるいは放電することはできない。

さらに、電池ブロックＢに対して放電回路Ｄと充電回路Ｃとが並列接続されているため、１つの電池ブロックＢに対して連続して放電と充電を行うことができる。また、組電池２０の中で、放電を行う電池ブロックＢと充電を行う電池ブロックＢを同時に設定することができる。

また、各スイッチのオンオフのタイミングを示したテーブルを予め作成してメモリに登録しておき、充放電制御部１６がそのメモリに登録されたテーブルを参照して、スイッチ制御を行ってもよい。テーブルは、例えば図２に示すように、所定の周期ごとに各スイッチのオンオフの状態を示しておけばよい。図２では、「１」がオン状態、「０」がオフ状態を示す。充放電制御部１６は、所定の周期ごとに図２に示すようなテーブルを参照して各スイッチのオンオフを制御する。このように、本実施形態によれば、各電池ブロックＢに対してそれぞれ個別に放電回路Ｄおよび充電回路Ｃが設けられており、スイッチのオンオフを制御することで、任意の電池ブロックＢに対して適宜充電や放電を行うことができる。

本実施形態に係る充放電装置の回路構成を示す図である。 充電制御部が各スイッチのオンオフを制御する際に参照するテーブルの一例を示す図である。

符号の説明

１０ 充放電装置、１２ 放電回路群、１３ 負荷部、１４ 充電回路群、１６ 充放電制御部、２０ 組電池。

Claims (1)

1. 組電池を構成する直列接続された電池ブロック群の両端および電池ブロック間の接続点にそれぞれ一本ずつ接続される導線群と、
   互いに第１スイッチを介して直列接続されるとともに前記電池ブロックに前記導線および第２スイッチを介して並列接続され、前記電池ブロックの放電を行う電池ブロックごとに設けられた放電回路群と、
   互いに第３スイッチを介して直列接続されるとともに前記放電回路に前記導線を介して並列接続され、かつ、前記電池ブロックに前記導線および前記第２スイッチを介して並列接続され、前記電池ブロックの充電を行う電池ブロックごとに設けられた充電回路群と、
   前記第１スイッチの少なくともいずれかをオン制御することで放電回路群の中から少なくとも１つ選択され、あるいは前記第３スイッチの少なくともいずれかをオン制御することで充電回路群の中から少なくとも１つ選択された放電回路もしくは充電回路に対して、選択された放電回路もしくは充電回路に接続された前記第２スイッチをオン制御することで放電あるいは充電を実行させる充放電制御部と、
   を備える充放電装置。

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