(57)【要約】【課題】電池としての特性が揃っていない単電池を用いて組電池を構成する場合、全ての単電池の充電状態は同じではない。いずれかの単電池が充電不足となれば、組電池全体としての性能を十分に発揮できないという問題を生じる。【解決手段】複数の二次電池を直列に接続した組電池において、二次電池と並列に接続される一つの蓄電素子と、一つの蓄電素子を二次電池の一つに逐次接続を行う切替器と、切替器の切替動作を制御する制御装置とを備えた組電池の均等充電システムを提供する。ここに、蓄電素子として電気二重層キャパシタもしくは二次電池を用いる。 【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の二次電池を直列に接続した組電池において、
前記二次電池と並列に接続される蓄電素子と、
当該蓄電素子を前記二次電池に逐次接続を行う切替器と、
当該切替器の切替動作を制御する制御装置とを備えた組電池の均等充電システム
【請求項２】
前記切替器が、前記二次電池の正極端子と前記蓄電素子の一方の端子とを接続／遮断する正極側スイッチと、前記二次電池の負極端子と前記蓄電素子の他方の端子とを接続／遮断する負極側スイッチとを有しており、前記正極側スイッチの遮断後に隣接する二次電池の正極端子と前記蓄電素子の正極端子とを接続し、かつ、前記負極側スイッチの遮断後に隣接する二次電池の負極端子と前記蓄電素子の負極端子とを接続する請求項１に記載の組電池の均等充電システム。
【請求項３】
前記制御装置はタイマー回路を有していて、当該タイマー回路からの信号に同期して、前記正極側スイッチと前記負極側スイッチが、切替動作を行う請求項１または２のいずれか一項に記載の組電池の均等充電システム。
【請求項４】
前記制御装置はシーケンス切替回路を有していて、当該シーケンス切替回路からの指令に基づき、組電池を構成する前記二次電池が、前記蓄電素子に逐次接続される請求項１〜３のいずれか一項に記載の組電池の均等充電システム。
【請求項５】
前記制御装置に前記二次電池の充電状態のバラツキを調べる判定回路が内蔵されていて、当該判定回路からの信号により、前記シーケンス切替回路の動作の停止を行う請求項１〜４のいずれか一項に記載の組電池の均等充電システム。
【請求項６】
前記二次電池には電圧計が取付けられており、前記制御装置は前記電圧計の信号を受けてＳＯＣの計算を行うＳＯＣ計算回路を有しており、当該ＳＯＣ計算回路の信号を受けて前記判定回路が動作する請求項１〜５のいずれか一項に記載の組電池の均等充電システム。
【請求項７】
前記蓄電素子が電気二重層キャパシターである請求項１に記載の組電池の均等充電システム。
【請求項８】
前記蓄電素子が二次電池である請求項１に記載の組電池の均等充電システム。
【請求項９】
複数の単電池を直列に接続してなる組電池を充電する充電器と、
マイクロコンピュータと、
前記単電池の電圧を測定する電圧検出器と、
前記組電池と前記充電器の間にあって、多数のスイッチで構成されたセル選択回路とを備えた充電システムであって、
前記充電器の電源が前記組電池から供給され、
前記セル選択回路は前記マイクロコンピュータの指令に基づき前記スイッチを接続／遮断することにより、前記単電池の１もしくは２以上を前記充電器に選択的に接続し、あるいは、前記単電池の１を前記電圧検出器に選択的に接続し、
前記電圧検出器で検出された電圧が所定の値より低い単電池を、前記セル選択回路で選択して、前記充電器に接続して充電を行う組電池の均等充電システム。
【請求項１０】
前記セル選択回路で選択される単電池が、互いに直列に接続された複数の単電池であり、当該複数の単電池を同時に充電する請求項９に記載の組電池の均等充電システム。
【請求項１１】
組電池を構成する全ての単電池の端子電圧を測定して、
測定された電圧値の平均値を計算して、
計算した平均値より所定の電圧だけ低い単電池を選択して、
選択した単電池を同時に定電流で充電する組電池の均等充電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の二次電池を直列接続した組電池システムに関するものであり、詳しくは、組電池の充放電制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モバイルＰＣ、携帯情報端末、デジタルビデオカメラなど、さまざまな製品に電池が使われている。この種の電子機器は高機能化が進んでおり、比較的消費電力が大きい。そのため、このような電子機器に用いられる電池は、大きな電気容量を必要とするため、単電池を複数個接続した組電池がしばしば用いられる。組電池は、所定個数の単電池を電池ケースに収納して構成される。
【０００３】
また、近年ではハイブリッド自動車などの車両にも電池が搭載される。このような電池は、電子機器に用いられるものよりも、さらに大きな電気容量が要求される。例えば、ハイブリッド自動車に搭載される電池では２０１．６Ｖの電圧を要するものがあり、この電圧を得るために、例えば１．２Ｖの単電池を６セル直列接続した７．２Ｖの組電池を２８ユニット直列接続して電池モジュールを構成して、合計１６８個の単電池を直列接続した電池スタックを用いている。
また地上の蓄電設備においては、より大きな電池容量を確保するために、直列接続された電池モジュールを並列接続して使用されることがある。
【０００４】
このような組電池を構成する単電池の特性は均一でなく、充放電を繰り返すことにより、その充電状態（ＳＯＣ；Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）にバラツキが生じる。このため、いずれか１つの単電池が満充電状態になると、過充電を防止するために他の単電池は満充電でなくても充電を停止させる必要がある。また、充電深度が最も低い単電池が放電限界に達すると、過放電を防止するために、その他の単電池は残量があっても放電を停止させる必要がある。そうすると、組電池は十分な性能を発揮しない。
【０００５】
このような問題に対処する手段として、特許文献１には、複数の二次電池と、複数のキャパシタを互いに直列に接続した蓄電部と、を備えた二次電池充放電装置において、蓄電部の放電により二次電池を充電するときは、複数のキャパシタから選択したキャパシタを、複数の二次電池から選択した二次電池と接続し、二次電池の放電により蓄電部を充電するときは、一の二次電池を複数のキャパシタに順次接続して充電する技術が開示されている。なお、以下の説明において、組電池と対比の上で一つの電池をいうときは単電池と称し、一般的にいうときは二次電池と称すことがある。
【０００６】
また特許文献２には、組電池を構成する二次電池に並列に接続したバイパス回路を備えることにより、過充電を防止し、単電池間のＳＯＣばらつきを抑制する技術が開示されている。更には、光通信を用いて充電残量のバラツキを防止する技術（例えば、特許文献３）や、温度センサーを用いて均等放電を行う技術（例えば、特許文献４、５）が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−７０４８７号公報
【特許文献２】特開２０１２−４３６８２号公報
【特許文献３】特開２０１１−７８２０１号公報
【特許文献４】特開２００７−３２５４５８号公報
【特許文献５】特開平８−９８４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
組電池を構成する各単電池の特性は必ずしも均一なものでないので、組電池全体として充放電を行ったとしても、各単電池の充電状態及び放電状態は同じではない。このように、組電池を構成する各単電池の充電状態あるいは放電状態が異なっていると、組電池全体として充電する場合に、過充電される単電池や、充電不足の単電池が生じ、組電池全体の性能が低下する。したがって、組電池を充電する場合、組電池を構成する各単電池の充電状態を均等化して充電する必要がある。
【０００９】
このように、単電池としての特性にバラツキがある多数の単電池を用いて組電池を構成する場合、いずれかの単電池がいわば全体の足を引っ張る形になって、組電池としての性能を十分に発揮できない。組電池を充電する場合、充電不足の単電池や、過充電の単電池が生じることとなる。充電状態のバラツキを解消させる方法として、全ての電池を個々に満充電するか、又は逆に空にすることにより、一時的に充電状態を揃えることは可能である。しかし、これには特殊な作業が必要となり（例えば、特許文献１）、手間がかかる。また、組電池を過充電もしくは過放電することにより、単電池の充電状態の均一化を図ることは可能であるが、充電深度の小さな単電池は過放電となり、充電深度の大きな単電池は過充電となり、電池寿命が短くなるという問題がある。
【００１０】
本発明は、以上のような課題に鑑みてなされたものであり、組電池を構成する単電池の過充電を防止して、単電池間の充電状態（ＳＯＣ）のバラツキを抑制することが可能な組電池の充電システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記した目的を達成するために、本発明に係る組電池の均等充電システムは、複数の二次電池を直列に接続した組電池において、前記二次電池と並列に接続される蓄電素子と、当該蓄電素子を前記二次電池に逐次接続を行う切替器と、当該切替器の切替動作を制御する制御装置とを備えている（請求項１）。
この構成によれば、蓄電素子は電気を蓄える機能を備えたものであればよい。二次電池やキャパシターであってもよい。単電池の電圧は低いので、直列に接続して組電池として高電圧電源とする。
【００１２】
本発明に係る組電池の均等充電システムは、前記切替器が、前記二次電池の正極端子と前記蓄電素子の一方の端子とを接続／遮断する正極側スイッチと、前記二次電池の負極端子と前記蓄電素子の他方の端子とを接続／遮断する負極側スイッチとを有しており、前記正極側スイッチの遮断後に隣接する二次電池の正極端子と前記蓄電素子の正極端子とを接続し、かつ、前記負極側スイッチの遮断後に隣接する二次電池の負極端子と前記蓄電素子の負極端子とを接続することが好ましい（請求項２）。
この構成によれば、切替スイッチは機械式の継電器（リレー）であってもよく、好ましくは半導体スイッチにより構成される。蓄電素子が極性を有している場合は、上記において一方の端子は正極側であり、他方は負極側の端子となる。
【００１３】
本発明に係る組電池の均等充電システムは、前記制御装置はタイマー回路を有していて、当該タイマー回路からの信号に同期して、前記正極側スイッチと前記負極側スイッチが、切替動作を行うことが好ましい（請求項３）。
この構成によれば、一定の時間間隔で二次電池が逐次蓄電素子に接続される。この時間間隔は、二次電池と蓄電素子の間の電荷の移動に要する時間で決められる。
【００１４】
本発明に係る組電池の均等充電システムは、前記制御装置はシーケンス切替回路を有していて、当該シーケンス切替回路からの指令に基づき、組電池を構成する前記二次電池が、前記蓄電素子に逐次接続されることが好ましい（請求項４）。
この構成によれば、切替器を構成する多数の正極側スイッチと負極側スイッチの接続／遮断の制御を、シーケンス切替回路からの指令で行う。
【００１５】
本発明に係る組電池の均等充電システムは、前記制御装置に前記二次電池の充電状態のバラツキを調べる判定回路が内蔵されていて、当該判定回路からの信号により、前記シーケンス切替回路の動作の停止を行うことが好ましい（請求項５）。
この構成によれば、判定回路は二次電池が均等な充電状態に達したことを判定する回路である。均等な充電状態は、二次電池の充電状態のバラツキをもって判断される。バラツキが少なくなれば、シーケンス切替回路はその動作を停止する。
【００１６】
本発明に係る組電池の均等充電システムは、前記二次電池には電圧計が取付けられており、前記制御装置は前記電圧計の信号を受けてＳＯＣの計算を行うＳＯＣ計算回路を有しており、当該ＳＯＣ計算回路の信号を受けて前記判定回路が動作することが好ましい（請求項６）。
この構成によれば、二次電池の充電状態は、二次電池の電圧から求めたＳＯＣに基づいて、判断される。
本発明に係る組電池の均等充電システムは、前記蓄電素子が電気二重層キャパシターであることが好ましい（請求項７）。
本発明に係る組電池の均等充電システムは、前記蓄電素子が二次電池であってもよい（請求項８）。
【００１７】
本発明に係る組電池の均等充電システムは、複数の単電池を直列に接続してなる組電池を充電する充電器と、マイクロコンピュータと、前記単電池の電圧を測定する電圧検出器と、前記組電池と前記充電器の間にあって、多数のスイッチで構成されたセル選択回路とを備えた充電システムであって、前記充電器の電源が前記組電池から供給され、前記セル選択回路は前記マイクロコンピュータの指令に基づき前記スイッチを接続／遮断することにより、前記単電池の１もしくは２以上を前記充電器に選択的に接続し、あるいは、前記単電池の１を前記電圧検出器に選択的に接続し、前記電圧検出器で検出された電圧が所定の値より低い単電池を、前記セル選択回路で選択して、前記充電器に接続して充電を行うことが好ましい（請求項９）。
本発明に係る組電池の均等充電システムは、前記セル選択回路で選択される単電池が、互いに直列に接続された複数の単電池であり、当該複数の単電池を同時に充電することが好ましい（請求項１０）。この構成によれば、直列に接続された連続する単電池を同時に充電する。
本発明に係る組電池の均等充電方法は、組電池を構成する全ての単電池の端子電圧を測定して、測定された電圧値の平均値を計算して、計算した平均値より所定の電圧だけ低い単電池を選択して、選択した単電池を同時に定電流で充電する（請求項１１）。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、複数の二次電池を直列に接続してなる組電池において、その構成要素の単電池の過充電、過放電を防止して、単電池間の充電状態のバラツキを補正もしくは均等化することが可能な組電池システムを提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る組電池の均等充電システムにおいて、組電池と切替器と蓄電素子の接続状況を説明する図面である。
【図２】切替器の動作を説明するための図面である。
【図３】切替器がロータリースイッチの場合の接続状況を説明する図面である。
【図４】本発明に係る組電池の均等充電システムの機器構成を説明する系統図である。
【図５】単電池の充電特性（ＳＯＣ）の例を示す図面である。
【図６】バランサの制御系統図である。
【図７】バランサの回路構成図である。
【図８】バランサの動作を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る実施形態を図面に従って説明するが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。
【００２１】
図１に組電池１、切替器３および蓄電素子４の接続状況を示す。組電池１は複数の単電池２が直列に接続されて構成されている。図１ではＣ１〜Ｃｎまでのｎ個の単電池で組電池が構成されている。組電池１の電気は、両端に設けた出力端子から図示しないケーブルを介して外部に取り出すことができるようになっている。単電池２にはそれぞれ電圧計８が取付けられており、各単電池２の端子電圧が計測可能となっている。また、組電池１の内部には温度計９が取付けられており、およそ中央に位置する単電池２の温度が計測可能となっている。
【００２２】
単電池２の両端は配線３０を介して組電池１に設けた単電池端子２１に接続されている。ここに単電池２の正極側の配線３０および単電池端子２１は、合い隣り合う単電池の負極側の配線３０および単電池端子２１と兼用されることとなる。
組電池１と蓄電素子４との間には、切替器３が配置されている。切替器３は多数の切替スイッチ１８から構成されている。
蓄電素子４は電気二重層キャパシターから構成されていて、その両端は蓄電素子端子２３を介して、切替器３に接続されている。
【００２３】
図１に示すように、切替器３は、２ｎ個の切替スイッチ１８で構成されている。そして、切替器３は、ｎ＋１個の単電池端子２１と、２つの蓄電素子端子２３とを接続、あるいは遮断可能となっている。もう少し詳細に説明すると、負極側の切替スイッチ１８ｂの両端の端子のうち一方の端子（図１で上側の端子）は単電池２の負極側に接続されている。そして、切替スイッチ１８ｂの他方の端子（図１で下側の端子）は蓄電素子４の蓄電素子端子２３ｂに接続されている。そして、正極側の切替スイッチ１８ａの一方の端子は単電池２の正極側に接続され、切替スイッチ１８ａの他方の端子は蓄電素子４の蓄電素子端子２３ａに接続されている。なお、図１において、切替スイッチ１８はいずれも開路状態にあり、単電池２と蓄電素子４とは接続されていない状態を示す。
【００２４】
次に図２を用いて、図１に示した切替器３の切替動作について説明する。図２（ａ）は、左端のスイッチと左から３番目のスイッチが閉路しており、左端の単電池Ｃ１の両端が切替器３を介して、蓄電素子４の両端に接続されている。単電池Ｃ１の電位（端子電圧）が高ければ、単電池Ｃ１が放電して、電荷が蓄電素子４に移動して蓄電素子４は充電される。逆に単電池Ｃ１の電位が低ければ、電荷は単電池Ｃ１に移動して単電池Ｃ１は充電される。電位差がなくなれば電荷の移動はなくなる。
【００２５】
所定の時間経過後に、切替器３のスイッチの状態は図２（ｂ）に示す状態に移行する。この状態では、スイッチ１８はいずれも開路した遮断状態になっており、蓄電素子４は完全に単電池と切り離された状態になっている。この状態においては、蓄電素子４の両端の電圧と、単電池Ｃ１の両端の電圧はほぼ等しくなっている。図２（ｂ）に示す接続状態は、図２（ａ）の接続状態から図２（ｃ）の接続状態に移行する過渡状態であり、短い時間である。
【００２６】
次に図２（ｃ）に示すように、左から２番目のスイッチと５番目のスイッチが閉路して、蓄電素子４は単電池Ｃ１の隣の単電池Ｃ２に接続される。このとき、蓄電素子４の端子電圧が単電池Ｃ２の端子電圧より高ければ、蓄電素子４の電荷は単電池Ｃ２に移動し、逆に蓄電素子４の電圧が単電池Ｃ２の電圧より低ければ、単電池Ｃ２の電荷は蓄電素子４に移動する。ここで重要なことは、スイッチ１８が、図２（ａ）の接続状態から図２（ｃ）の接続状態に移行するに当たり、図２（ｂ）に示すように全てが開路状態を経由していることである。
【００２７】
上記のような切替動作が、順次、組電池１を構成する全ての単電池２について実施される。単電池２と蓄電素子４が接続している時間を所定の時間と説明したが、具体的には、この時間は単電池２と蓄電素子４の閉路状態における回路時定数（Ｔ）のおよそ４倍としている。なお、回路時定数（Ｔ）は、内部抵抗（Ｒ）と電気二重層キャパシターの静電容量（Ｃ）の積（Ｔ＝ＲｘＣ）として求められる。
【００２８】
図１および図２において、蓄電素子４が電気二重層キャパシターで実現された場合について説明したが、蓄電素子４は単電池２と同じタイプの二次電池であってもよい。ただし、蓄電素子４が二次電池である場合は、蓄電素子４の極性は、蓄電素子４の正極と単電池２の正極とが接続され、蓄電素子４の負極と単電池２の負極とが接続されるようになっていなければならない。
【００２９】
次に、本発明に係る別の実施例について説明する。図３は切替器３をロータリースイッチ２５で構成した場合の接続状況を示す。図３に示したロータリー切替器１６は、上下２段の２回路からなるロータリースイッチ２５ａ，ｂで構成される。上下２段の回路は連動して作動する。ロータリー切替器１６を回転させることにより、中心端子ｃが順次周辺端子（１，２，３，・・・）に接続される。なお、図３には蓄電素子として二次電池が用いられているが、電気二重層キャパシターであってもよい。
【００３０】
ロータリー切替器１６の２つの回路の中心端子ｃには、それぞれ蓄電素子端子２３を介して蓄電素子４が接続されている。そして、負極側のロータリースイッチ２５ａの周辺端子には、それぞれ単電池端子１〜ｎが接続されている。正極側のロータリースイッチ２５ｂの周辺端子ｃには、それぞれ単電池端子２〜ｎ＋１が接続されている。切替の途中においては中心端子ｃはいずれの周辺端子とも接続されず開放状態となっている。ロータリー切替器１６を回転させることにより、蓄電素子４は、順次、単電池Ｃ１〜Ｃｎに接続される。なお、図３においては、単電池Ｃ２が蓄電素子４に接続されている。
【００３１】
なお、図１に示す切替器３は、機械式のリレー接点でスイッチを構成した場合について図示して説明したが、切替器３に用いるスイッチは半導体スイッチで構成するのが望ましい。半導体スイッチであれば、信頼性が高く、メンテナンスも不要となる。
【００３２】
次に、図４に示す組電池の均等充電システムの制御系統図を用いて、本発明の作用及び効果について説明する。組電池１に取付けた電圧計８および温度計９は、伝送器６を介して、制御装置５に接続されている。伝送器６は工業用計装設備によく用いられる計器であって、検出器（例えば、電圧計や温度計）からの信号を４−２０ｍＡの電流信号に変換して、制御装置等に伝送する。
【００３３】
制御装置５は、ＳＯＣ計算回路１４、判定回路１３、シーケンス切替回路１２およびタイマー回路１１を有している。電圧計８および温度計９からの信号は、制御装置５内のＳＯＣ計算回路１４に伝えられる。ＳＯＣ計算回路１４は、電圧計８からの電圧信号と、温度計からの温度信号に基づき、各単電池２の充電状態（ＳＯＣ）を算出する。電池の充電状態は、図５に示すようなＳＯＣ特性図として表される。図５に示すＳＯＣ特性は基準温度に対するものであり、電池温度による補正を行なう必要がある。すなわち、電池のＳＯＣ特性を用いて、電池の電圧と温度から、ＳＯＣを計算する。
【００３４】
制御装置５のシーケンス切替回路１２からの切替指令に基づき、切替器３を構成するスイッチ群の開／閉が制御される。具体的には、シーケンス切替回路１２は、切替器３を構成するスイッチ群に開／閉指令信号を送る。これにより、切替器３は、単電池２の両端を蓄電素子４の両端に選択的に接続する。図２は、単電池Ｃ１から単電池Ｃ２への切替であり、（ａ）→（ｂ）→（ｃ）の手順に従ってスイッチ群が開／閉して、単電池Ｃ２の両端は蓄電素子４の両端に接続される。タイマー回路１１は、所定の時間間隔でシーケンス切替回路１２にタイムアップ信号を送る。このタイムアップ信号に同期して単電池２が切替えられる。タイマー回路は発信器とカウンタにより構成されているが、所定の時間を計測するものであれば他の形式であってもよい。ここに、所定の時間は予め定められた時間であって、少なくとも回路時定数の４倍以上の時間であって、スイッチの切替動作時間を考慮して定められる。試験に基づいて決めてもよい。
【００３５】
以上のようにして、シーケンス切替回路１２は、所定の時間間隔で、蓄電素子４に接続する単電池２を、逐次、切替えて行く。ｎ個の単電池の最後の単電池Ｃｎまで切替が進むと、最初の単電池Ｃ１に戻り、切替が行なわれる。判定回路１３は、切替え動作を継続するか否かの判定を行い、シーケンス切替回路１２に伝える。判定回路１３から、「継続」信号がＯＮであれば、タイマー回路１１からのタイムアップ信号に応じて、シーケンス切替回路１２は、切替器３のスイッチ群に開／閉信号を送り、蓄電素子４の接続状態を、単電池Ｃｉから単電池Ｃｉ＋１に切替える。判定回路１３からの「継続」信号がＯＦＦとなれば、シーケンス切替回路１２は、切替器３のスイッチ群を全て「開」状態とし、切替動作を終了する。
【００３６】
判定回路１３は、ＳＯＣ計算回路１４からの信号に基づき、各単電池２の充電状態が均一化したと判断すれば、「継続」信号の送出を停止し、各単電池２の充電状態が均一化していないと判断すれば、「継続」信号を送出する。判定方法としては、全ての単電池２のＳＯＣが、平均値の上下５％以内にあるときをもって判定する。他の方法であってもよい。
【００３７】
図４に示した均等充電システムは電気二重層キャパシタもしくは単電池を用いて、組電池を構成する複数の単電池を均等に充電する方法である。この方法によれば、確実に均等充電は可能であるが、単電池を一つずつ切替えて充電するので充電に時間がかかる。そこで、複数の単電池を同時に充電する方法の開発に成功したので、これについて述べる。
【００３８】
組電池を構成する単電池を均等に充電するバランサの制御系統図を図６に示す。単電池５０を直列に接続した組電池５１が配線７３を介してバランサ６０に接続されている。  バランサ６０は、セル選択回路６１、充電器６３、マイクロコンピュータ６６を主要な構成要素として備えている。充電器６３にはパワースイッチ５５を介して、組電池５１から直流電力が供給可能となっている。複数の組電池を直列に接続して電池スタックを構成する場合は、電池スタックから充電器６３に直流電力を供給してもよい。
【００３９】
充電器６３は配線７２を介してセル選択回路６１に接続されている。そして、セル選択回路６１は、配線７３を介して組電池５１に接続されている。また、充電器６３の出力には電圧検出器６４が接続されていて、単電池（セル）５０の電圧が測定可能になっている。電圧検出器６４の出力は、１２ビットのＡＤ変換器６５が接続されていて、マイクロコンピュータ６６は、単電池の電圧が読み込み可能になっている。セル選択回路６１は、配線７１を介してマイクロコンピュータ６６からの指令を受けて、組電池５１を構成する単電池５０と充電器６３とを選択的に接続する。同様に、セル選択回路６１は、マイクロコンピュータ６６からの指令を受けて、単電池５０と電圧検出器６４とを選択的に接続する。マイクロコンピュータ６６にはＬＥＤ表示器６７が接続されていて、バランサ６０の作動状況を表示するようになっている。
【００４０】
次に、バランサ６０の回路について説明する。図７は、バランサ６０の回路構成を示す図面である。１台のバランサ６０が受け持つ組電池の数には、耐電圧上の問題を除き、特に制限はない。図７には２台の組電池５１からなる電池スタック５２がバランサ６０に接続されている。上側の組電池５１ａは、Ｃ１〜Ｃ２０の２０個の単電池５０が直列に接続されて、構成されている。下側の組電池５１ｂは、Ｃ２１〜Ｃ４０の２０個の単電池５０が直列に接続されて、構成されている。各単電池５０の両端は、セル選択回路６１を介して充電器６３に接続可能となっている。セル選択回路６１は、多数の半導体スイッチから構成されていて、マイクロコンピュータ６６からの指令に基づきＯＮ／ＯＦＦする。
【００４１】
例えば、充電を行う場合、マイクロコンピュータ６６が、Ｃ１８とＣ１９を選択したとすると、図中のスイッチ１８ｐとスイッチ１９ｎがＯＮとなり、他のスイッチはＯＦＦの状態を維持する。これにより、単電池Ｃ１８のプラス極が、充電器６３のプラス側に接続され、単電池Ｃ１９のマイナス極が、充電器６３のマイナス側に接続される。単電池Ｃ１８とＣ１９は充電可能な状態となる。充電器６３はマイクロコンピュータ６６からの指令を受けて、所定の電流（本実施例においては４Ａ）を単電池Ｃ１８、Ｃ１９に供給する。すなわち、充電器６３は、定電流源として動作し、単電池５０を定電流で充電する。単電池５０の充電状態にバラツキがなくなった後は、充電器６３は充電を停止する。
【００４２】
単電池５０の電圧測定を行う場合、マイクロコンピュータ６６がＣ１８を選択したとすると、図中のスイッチ１８ｐと１８ｎがＯＮとなり、他のスイッチはＯＦＦの状態を維持する。これにより、単電池Ｃ１８のプラス極が、電圧検出器６４のプラス側に接続され、単電池Ｃ１８のマイナス極が、電圧検出器６４のマイナス側に接続される。これで、Ｃ１８の電圧が電圧検出器６４により検出される。ＡＤ変換器６５でディジタル信号に変換され、マイクロコンピュータ６６に読み込み可能となる。なお、単電池５０の電圧検出を行っているときは、充電器６３は、マイクロコンピュータ６６からの指令により、ＯＦＦ状態となっている。このとき、充電器６３の出力インピーダンスは非常に高く、電流は流出しないので、電圧検出に誤差は生じない。
【００４３】
図８に示すフローチャートを用いて、バランサ６０の動作について説明する。ステップ１０（以下、ステップをＳと略す）にて、組電池５１を構成する全ての単電池５０の電圧（セル電圧）が測定される。Ｓ２０にて、組電池単位でセル電圧の低い順に並べられる。図７に示す実施例では組電池５１ａ、５１ｂのそれぞれに付いて、セル電圧の低い順に並べられる。Ｓ３０にて、基準電圧よりも低い電圧のセル（単電池）の数を調べる。ここに、基準電圧とは、その組電池を構成するセルの電圧値の平均より、５％低い電圧を言う。
【００４４】
Ｓ４０で基準電圧より低い連続したセルの数が４以上であれば、Ｓ１００に進み、そうでなければＳ５０に進む。Ｓ５０で基準電圧より低いセルの数が、３であればＳ１１０に進み、そうでなければＳ６０に進む。Ｓ６０で基準電圧より低い連続したセルの数が、２であればＳ１２０に進み、そうでなければＳ７０に進む。Ｓ７０で基準電圧より低いセルの数が１であれば、Ｓ１３０に進み、そうでなければ開始に戻る。
【００４５】
Ｓ１００では、電圧の低い順に連続した４つのセル（単電池）を選定して、Ｓ１４０に進む。Ｓ１１０では、基準電圧より低い３つのセルを選定して、Ｓ１４０に進む。Ｓ１２０では、基準電圧より低い２つのセルを選定して、Ｓ１４０に進む。Ｓ１３０では、基準電圧より低い１つのセルを選定して、Ｓ１４０に進む。Ｓ１４０では、選定したセルを４Ａで充電を開始する。Ｓ１５０で、１分経過するのを待ってＳ１６０に進む。Ｓ１６０では充電を停止して、開始に戻る。
以上に説明したように、本発明に係るバランサ６０を用いることにより、一度に複数のセルの充電を行なうことができ、生産性の向上が期待できる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明に係る組電池の均等充電システムは、産業用のみならず民生用の組電池に対して適用可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１  組電池
２  単電池
３  切替器
４  蓄電素子
５  制御装置
６  伝送器
８  電圧計
９  温度計
１１  タイマー回路
１２  シーケンス切替回路
１３  判定回路
１４  ＳＯＣ計算回路
１６  ロータリー切替器
１８  切替スイッチ（ａ；正極側、ｂ；負極側）
２１  単電池端子
２３  蓄電素子端子
２５  ロータリースイッチ
２７  正極側スイッチ
２８  負極側スイッチ
３０  配線
５０  単電池
５１  組電池
５２  電池スタック
５５  パワースイッチ
６０  バランサ
６１  セル選択回路
６３  充電器
６４  電圧検出器
６５  ＡＤ変換器
６６  マイクロコンピュータ
６７  ＬＥＤ表示器
７１、７２、７３  配線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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