(57)【要約】【課題】バイパス回路の発熱やエネルギーロスのないセルバランス動作を行うと共に低コストの充電制御システムを提供する。【解決手段】マイコン６により、電圧測定時に、対象単電池に接続されたスイッチ７−１〜７−４のいずれかがオン状態とされることでコンデンサ１１が充電され、スイッチ９がオン状態とされることでコンデンサ１１とマイコン６とが接続されてマイコン６による測定対象単電池の電圧測定が許容される。充電時に、スイッチ８がオン状態とされると共に、スイッチ７−１〜７−４のうち充電対象の単電池に接続されたスイッチがオン状態に制御され、各単電池は同一の充電用電源１２が切り替えられて定電圧充電される。単電池１個について２５ｍｓで電圧測定及び充電を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の二次電池が直列に接続された組電池を充電する充電制御システムにおいて、
前記各二次電池を二次電池毎に定電圧充電するための第１電源と、
一端が前記各二次電池の＋端子に接続され、他端が前記第１電源の＋端子に接続された第１スイッチ素子群と、
一端が前記各二次電池の−端子に接続され、他端が前記第１電源の−端子に接続された第２スイッチ素子群と、
前記各二次電池を充電対象の二次電池毎に前記第１電源に接続して充電するように前記第１及び第２スイッチ素子群のうちそれぞれ１のスイッチ素子を順次オン状態に制御する制御手段と、
を備えた充電制御システム。
【請求項２】
複数個の二次電池が直列に接続された組電池を充電する充電制御システムにおいて、
前記各二次電池を二次電池毎に定電圧充電するための第１電源と、
前記各二次電池の電池電圧を検出するためのコンデンサと、
前記各二次電池の電池電圧を測定するための電圧測定回路と、
一端が前記各二次電池の＋端子に接続され、他端が前記コンデンサの一端に接続された第１スイッチ素子群と、
一端が前記各二次電池の−端子に接続され、他端が前記コンデンサの他端に接続された第２スイッチ素子群と、
一端が前記コンデンサの一端に接続され他端が前記充電用電源の＋端子に接続されたスイッチ素子と、一端が前記コンデンサの他端に接続され他端が前記充電用電源の−端子に接続されたスイッチ素子とを有する第３スイッチ素子と、
一端が前記コンデンサの一端に接続され他端が前記電圧測定回路の一端に接続されたスイッチ素子と、一端が前記コンデンサの他端に接続され他端が前記電圧測定回路の他端に接続されたスイッチ素子とを有する第４スイッチ素子と、
前記各二次電池の電圧測定時に、前記第１及び第２スイッチ素子群のうち測定対象の二次電池に接続されたそれぞれ１のスイッチ素子をオン状態として該測定対象の二次電池の電池電圧で前記コンデンサを充電した後前記それぞれ１のスイッチ素子をオフ状態としてから前記第４スイッチ素子をオン状態とし前記電圧測定回路による前記各二次電池の電池電圧の測定を許容し、前記各二次電池の充電時に、前記第３スイッチ素子をオン状態とすると共に、前記各二次電池を充電対象の二次電池毎に前記第１電源に接続して充電するように前記第１及び第２スイッチ素子群のうちそれぞれ１のスイッチ素子をオン状態に制御する制御手段と、
を備えた充電制御システム。
【請求項３】
前記制御手段は、前記各二次電池を二次電池毎に前記電圧測定と前記充電とを切り替えて順次充電することを特徴とする請求項２に記載の充電システム。
【請求項４】
前記組電池を充電するための第２電源を更に備え、前記制御回路は、前記第２電源で充電末期又は充電末期近傍まで充電された組電池について更に満充電となるまで、前記各二次電池を充電対象の二次電池毎に前記第１電源に接続して充電するように前記第１及び第２スイッチ素子群のうちそれぞれ１のスイッチ素子をオン状態に制御することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の充電制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は充電制御システムに係り、特に、複数個の二次電池が直列に接続された組電池を充電する充電制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数個の二次電池が直列接続された組電池を充電するには、各二次電池の電圧を測定しかつセルバランスをとって充電する充電制御システムが用いられてきた。特に、エネルギー密度が高く過充電に配慮を要するリチウムイオン電池では、安全性を確保するために各二次電池の電圧検出が不可欠である。また、リチウムイオン電池は、ニッケル水素電池のように過充電によりセルバランスをとることができないため、二次電池間の充電状態が異なってくると、組電池として充放電可能な容量が少なくなると共に、二次電池の劣化状態が異なる結果、組電池としての寿命も短くなるので、二次電池間の充電状態を揃えるセルバランス機能が不可欠である。
【０００３】
このため、リチウムイオン電池の充電では、単電池と並列にバイパス抵抗を接続してバイパス放電を行って充電状態を揃える、つまりセルバランス動作を行う技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この技術では、例えば、図５に示すように、４直列の電池でバイパス放電を行って充電状態を行い、単電池１にバイパス抵抗２及びスイッチング素子３を接続する構成となっている。また、単電池１の電圧は差動増幅器４を用いて組電池の−端子をグランドとする電圧に変換され、変換出力はマルチプレクサ５を通じてマイコン６のＡ／Ｄコンバータ入力に接続される。マイコン６のポート出力はマルチプレクサの入力チャンネルすなわち単電池を選択すると共に、スイッチング素子３の制御出力にもなっている。マイコン６は、システム起動時に単電池１の開放電圧をマルチプレクサを制御しながら切り替えてＡ／Ｄコンバータで測定し、単電池１の開放電圧から計算される残存容量を計算し、４個の単電池の最少の残存容量との差分の容量のみスイッチング素子３を制御してバイパス放電動作を行う。
【０００４】
また、組電池では単電池が直列に接続されているので、Ａ／Ｄコンバータの電源を絶縁して測定入力を切り替えない限り、Ａ／Ｄコンバータで単セル電圧を直接高精度に測定することができないため、Ａ／Ｄコンバータのグランド端子を組電池の最下位単電池の−端子と接続し、単電池の電圧をグランド端子レベルに変換する電圧検出回路が用いられてきた（例えば、特許文献２参照）。このような電圧検出回路は、分圧回路と差動増幅回路とが組み合わされている。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−９２７３２号公報
【特許文献２】特開２００１−２３１１７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の技術では、バイパス放電を行うため、充電エネルギーが熱としてエネルギーロスが生じると共に、バイパス抵抗に比較的大電流を流すため部品が大型化し、また、単電池電圧の測定回路が複雑となりコスト高となる、という問題がある。
【０００７】
また、特許文献２の技術では、±５０ｍＶ程度の電圧検出精度を確保するためには高精度の抵抗及び低オフセット電圧のオペアンプが必要なため、回路構成的に複雑になると共にコスト高の要因となっていた。
【０００８】
本発明は上記事案に鑑み、バイパス回路の発熱やエネルギーロスのないセルバランス動作を行うと共に低コストの充電制御システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、複数個の二次電池が直列に接続された組電池を充電する充電制御システムにおいて、前記各二次電池を二次電池毎に定電圧充電するための第１電源と、一端が前記各二次電池の＋端子に接続され、他端が前記第１電源の＋端子に接続された第１スイッチ素子群と、一端が前記各二次電池の−端子に接続され、他端が前記第１電源の−端子に接続された第２スイッチ素子群と、前記各二次電池を充電対象の二次電池毎に前記第１電源に接続して充電するように前記第１及び第２スイッチ素子群のうちそれぞれ１のスイッチ素子を順次オン状態に制御する制御手段と、を備える。
【００１０】
第１の態様では、制御手段により第１及び第２スイッチ素子群のうち充電対象の二次電池に接続されたそれぞれ１のスイッチ素子が順次オン状態に制御されるため、各二次電池は同一の第１電源が切り替えられて定電圧充電されるので、バイパス放電を行わずにセルバランスをとることができる。従って、バイパス回路の発熱やエネルギーロスのないセルバランス動作を実現できる。
【００１１】
また、上記課題を解決するために、本発明の第２の態様は、複数個の二次電池が直列に接続された組電池を充電する充電制御システムにおいて、前記各二次電池を二次電池毎に定電圧充電するための第１電源と、前記各二次電池の電池電圧を検出するためのコンデンサと、前記各二次電池の電池電圧を測定するための電圧測定回路と、一端が前記各二次電池の＋端子に接続され、他端が前記コンデンサの一端に接続された第１スイッチ素子群と、一端が前記各二次電池の−端子に接続され、他端が前記コンデンサの他端に接続された第２スイッチ素子群と、一端が前記コンデンサの一端に接続され他端が前記充電用電源の＋端子に接続されたスイッチ素子と、一端が前記コンデンサの他端に接続され他端が前記充電用電源の−端子に接続されたスイッチ素子とを有する第３スイッチ素子と、一端が前記コンデンサの一端に接続され他端が前記電圧測定回路の一端に接続されたスイッチ素子と、一端が前記コンデンサの他端に接続され他端が前記電圧測定回路の他端に接続されたスイッチ素子とを有する第４スイッチ素子と、前記各二次電池の電圧測定時に、前記第１及び第２スイッチ素子群のうち測定対象の二次電池に接続されたそれぞれ１のスイッチ素子をオン状態として該測定対象の二次電池の電池電圧で前記コンデンサを充電した後前記それぞれ１のスイッチ素子をオフ状態としてから前記第４スイッチ素子をオン状態とし前記電圧測定回路による前記各二次電池の電池電圧の測定を許容し、前記各二次電池の充電時に、前記第３スイッチ素子をオン状態とすると共に、前記各二次電池を充電対象の二次電池毎に前記第１電源に接続して充電するように前記第１及び第２スイッチ素子群のうちそれぞれ１のスイッチ素子をオン状態に制御する制御手段と、を備える。
【００１２】
第２の態様では、制御手段により、電圧測定時には、第１及び第２スイッチ素子群のうち測定対象の二次電池に接続されたそれぞれ１のスイッチ素子がオン状態とされることでコンデンサが充電され、第４スイッチ素子がオン状態とされることで電圧測定回路とコンデンサとが接続されて電圧測定回路による各二次電池の電池電圧の測定が許容されるので、組電池の−端子をグランドとする１個の電圧測定回路及びコンデンサで各二次電池の電池電圧を測定でき、マルチプレクサ等のコスト高となる部品が不要なため、充電制御システムの低コスト化を図ることができると共に、充電時には、第３スイッチ素子がオン状態とされ、第１及び第２スイッチ素子群のうち充電対象の二次電池に接続されたそれぞれ１のスイッチ素子がオン状態に制御されるため、各二次電池は同一の第１電源が切り替えられて定電圧充電されるので、バイパス放電を行わずにセルバランスをとることができる。このとき、制御手段は、各二次電池を二次電池毎に電圧測定と充電とを切り替えて順次充電するようにしてもよい。
【００１３】
上記第１及び第２の態様において、組電池を充電するための第２電源を更に備え、制御回路が、第２電源で充電末期又は充電末期近傍まで充電された組電池について更に満充電となるまで、各二次電池を充電対象の二次電池毎に第１電源に接続して充電するように第１及び第２スイッチ素子群のうちそれぞれ１のスイッチ素子をオン状態に制御すれば、第２電源で組電池全体を同時に充電できるので、充電時間を短縮することができると共に、充電末期又は充電末期近傍から満充電までの間に各二次電池のセルバランスをとればよいので、第１電源の小容量化及び低コスト化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の第１の態様によれば、制御手段により第１及び第２スイッチ素子群のうち充電対象の二次電池に接続されたそれぞれ１のスイッチ素子が順次オン状態に制御されるため、各二次電池は同一の第１電源が切り替えられて定電圧充電されるので、バイパス放電を行わずにセルバランスをとることができる、という効果を得ることができる。
【００１５】
本発明の第２の態様によれば、制御手段により、電圧測定時には、第１及び第２スイッチ素子群のうち測定対象の二次電池に接続されたそれぞれ１のスイッチ素子がオン状態とされることでコンデンサが充電され、第４スイッチ素子がオン状態とされることで電圧測定回路とコンデンサとが接続されて電圧測定回路による各二次電池の電池電圧の測定が許容されるので、組電池の−端子をグランドとする１個の電圧測定回路及びコンデンサで各二次電池の電池電圧を測定でき、マルチプレクサ等のコスト高となる部品が不要なため、充電制御システムの低コスト化を図ることができると共に、充電時には、第３スイッチ素子がオン状態とされ、第１及び第２スイッチ素子群のうち充電対象の二次電池に接続されたそれぞれ１のスイッチ素子がオン状態に制御されるため、各二次電池は同一の第１電源が切り替えられて定電圧充電されるので、バイパス放電を行わずにセルバランスをとることができる、という効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して、本発明を充放電制御システムに適用した第１の実施の形態について説明する。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態の充放電制御システム２０は、充放電制御システム２０全体を制御するマイクロコンピュータ（以下、マイコンという。）６と、直列に接続され組電池１を構成する二次電池（以下、単電池という。）１−１、１−２、１−３、１−４を単電池毎に定電圧で充電するための充電用回路１２（第１電源）と、各単電池の電池電圧を検出するためのコンデンサ１１と、ＦＥＴ等で構成された複数のスイッチ素子とを有して構成されている。
【００１８】
単電池１−１の正極端子にはスイッチ素子の一端が接続されており、スイッチ素子の他端はコンデンサ１１の一端に接続されている。また、単電池１−１の負極端子には別のスイッチ素子の一端が接続されており、このスイッチ素子の他端はコンデンサ１１の他端に接続されている。これら２つのスイッチ素子は、スイッチ７−１を構成している。同様に、単電池１−２及びコンデンサ１１の間、単電池１−３及びコンデンサ１１の間、及び、単電池１−４及びコンデンサ１１の間にも、それぞれスイッチ７−２、７−３、７−４が接続されている。これらスイッチ７−１〜７−４は、一端が各単電池の正極端子に接続され他端がコンデンサ１１の一端に接続されたスイッチ素子群（第１スイッチ素子群）と、一端が各単電池の負極端子に接続され他端がコンデンサ１１の他端に接続されたスイッチ素子群（第２スイッチ素子群）とを構成しており、各単電池に対応して一対の連動スイッチとして機能する。
【００１９】
また、コンデンサ１１の一端は他端が充電用電源１２の＋端子に接続されたスイッチ素子の一端に接続されており、コンデンサ１１の他端は他端が充電用電源１２の−端子に接続された別のスイッチ素子の一端に接続されている。これら２つのスイッチ素子は、連動する一対のスイッチ８（第３スイッチ素子）を構成している。
【００２０】
更に、コンデンサ１１の一端は他端がマイコン６に接続されたスイッチ素子の一端に接続されており、コンデンサ１１の他端は他端が組電池１のグランド（単電池１−４の負極端子）に接続された別のスイッチ素子の一端に接続されている。これら２つのスイッチ素子は、連動する一対のスイッチ９（第４スイッチ素子）を構成している。
【００２１】
マイコン６は、演算処理を行うＣＰＵ、制御プログラムや後述するテーブル等を格納したＲＯＭ、ＣＰＵのワークエリアとして働くＲＡＭ、及び、アナログ電圧をデジタル変換する電圧測定回路の一部としてのＡ／Ｄコンバータを含んで構成されている。スイッチ９を構成する２つのスイッチ素子の他端は、それぞれ、マイコン６のＡ／Ｄコンバータの入力側となるＡ／Ｄ入力及びグランドに接続されている。また、マイコン６は、上述したスイッチ７−１〜７−４、８、９を構成するスイッチ素子にハイレベル信号を出力しこれらのスイッチをオン状態とするための出力ポートを有している。
【００２２】
また、各単電池には、負極活物質に非晶質炭素材、正極活物質にマンガン含有複酸化物を用いたリチウムイオン電池が用いられており、各単電池の定格電圧は３．６Ｖ、定格容量は１０００ｍＡｈである。また、充電用電源１２には４．２Ｖ、４Ａ制限のものが用いられている。
【００２３】
次に、本実施形態の充放電制御システム２０の充電動作についてマイコン６のＣＰＵを主体として説明する。なお、初期状態では、上述したスイッチ素子は全てオフ状態とされている。
【００２４】
ＣＰＵは、スイッチ７−１に接続された出力ポートに所定時間（例えば、１ｍｓ）ハイレベル信号を出力し、スイッチ７−１をオン状態とした後、スイッチ７−１に接続された出力ポートの出力信号をローレベルとしスイッチ７−１をオフ状態とする。これにより、コンデンサ１１には単電池１−１の電池電圧（開放電圧）が印加（充電）される。
【００２５】
次に、スイッチ９に接続された出力ポートにハイレベル信号を出力してスイッチ９をオン状態とし、Ａ／Ｄコンバータでデジタル電圧に変換されたコンデンサ１１の両端電圧を単電池１−１の電池電圧として取り込み、スイッチ９に接続された出力ポートの出力信号をローレベルとしスイッチ９をオフ状態とする。初期状態でＲＡＭには単電池の開放電圧（ＯＣＶ）と充電状態（ＳＯＣ）との関係テーブル（又は関係式）が展開されており、取得した電池電圧により単電池１−１の充電状態を演算し、電圧測定対象の単電池（単電池１−１）が満充電状態か否かを判断する。この間の動作時間も１ｍｓに設定されている。なお、コンデンサ１１はＡ／Ｄコンバータの作動により残存電荷が小さくなるように容量が設定されている。
【００２６】
単電池１−１が満充電状態でないときは、出力ポートを介してスイッチ７−１、８をオン状態とし、単電池１−１と充電用電源１２とを接続する。これにより、単電池１−１は充電用電源１２により定電圧充電される。充電時間は約２３ｍｓに設定されている。充電時間が経過すると、スイッチ７−１、８をオフ状態とし、スイッチ９をオン状態としてコンデンサ１１に充電された電荷をマイコン６内でＡ／Ｄ入力からグランドに逃がした後、スイッチ９をオフ状態とし、同様に、単電池１−２、１−３、１−４について電圧測定及び充電を行い、単電池１−４の充電が終了すると、再度単電池１−１から同じ動作を実行する。なお、ＣＰＵは、単電池１個について２５ｍｓで電圧測定及び充電を終了し、次の（下位の）単電池の電圧測定及び充電を実行する。
【００２７】
一方、対象単電池（例えば、単電池１−１）が満充電状態のときは、過充電に対する安全性を確保するため対象単電池については充電を行わず、次の対象単電池（例えば、単電池１−２）について電圧測定乃至充電を実行する。ＣＰＵは、組電池１を構成する全単電池が満充電状態となったときに、以上の充電ルーチンを終了する。なお、下表１はＣＰＵが制御するスイッチの動作を表している。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
次に、本実施形態の充放電制御システム２０について行った充電試験の結果について説明する。本試験では、意図的に単電池１−１〜１−４の充電容量を異ならせた組電池１を用意して上述した充電ルーチンを実行した。
【００３０】
図２に、試験結果として、充電時の各単電池の平均電圧及び平均電流の特性線図を示す。図２に示すように、全単電池は、充電末期には全て定電圧状態となっており、電圧が全て揃った状態で充電が終了することが確認された。
【００３１】
以上のように、本実施形態の充放電制御システム２０では、単電池１−１〜１−４の電圧測定時に、マイコン６により、測定対象の単電池に接続されたスイッチ７−１〜７−４のいずれかがオン状態とされることでコンデンサ１１が充電され、スイッチ９がオン状態とされることでコンデンサ１１とマイコン６とが接続されてマイコン６による測定対象単電池の電圧測定が許容される。このため、組電池１の−端子をグランドとするマイコン６内の１個の電圧測定回路とコンデンサ１１とで各単電池の電圧測定ができ、マルチプレクサ等のコスト高となる部品が不要なため、充放電制御システムの低コスト化を図ることができる。
【００３２】
また、本実施形態の充放電制御システム２０では、単電池１−１〜１−４の充電時に、スイッチ８がオン状態とされると共に、スイッチ７−１〜７−４のうち充電対象の単電池に接続されたスイッチがオン状態に制御され、各単電池は同一の充電用電源１２が切り替えられて定電圧充電される。このため、従来技術のようにバイパス放電を行わずにセルバランスをとることができるので、バイパス回路が不要となり、バイパス回路の発熱やエネルギーロスを生ずることもない。しかも、試験結果（図３）に示したように、全単電池の電圧が全て揃った状態で充電を終了させることができる。
【００３３】
更に、本実施形態の充放電制御システム２０では、単電池当たり２５ｍｓの短時間で電圧測定及び充電を行っている。このため、組電池１が突然放電状態となっても各単電池の電圧はほぼ揃っており、単電池間の充電状態が異なることに起因する組電池１全体の容量低下や劣化の問題を生ずることもない。
【００３４】
（第２実施形態）
次に、本発明を充放電制御システムに適用した第２の実施の形態について説明する。なお、本実施形態以下の実施形態において、第１実施形態と同一構成には同一符号を付してその説明を省略し、異なる箇所のみ説明する。
【００３５】
図３に示すように、本実施形態の充放電制御システムでは、組電池１の＋端子（単電池１−１の正極端子）と端子Ａとの間にＦＥＴ等で構成されたスイッチ１０が挿入されている。スイッチ１０は、通常はオン状態であり、マイコン６の出力ポートからのハイレベル信号の出力によりオフ状態となる。端子Ａ、Ｂの間には、組電池１を定電圧充電するための組電池充電用電源（第２電源）が接続される。
【００３６】
本実施形態では、端子Ａ、Ｂ間に組電池充電用電源が接続されると、ＣＰＵは、組電池充電用電源で組電池１を構成する各単電池を充電末期近傍（例えば、４．０Ｖ）まで充電した後、スイッチ１０をオフ状態とし、その後、第１実施形態で説明したように、単電池毎に電圧測定及び充電用電源１２による充電を行い、満充電まで充電する。ＣＰＵによる組電池１の充電末期近傍まで充電されたか否かの判断は、例えば、組電池充電用電源接続前に各単電池の充電状態を演算しておき、組電池充電用電源が接続されたときに、各単電池の充電状態により組電池１の充電末期近傍までの推定充電時間を演算してその間スイッチ１０をオン状態としておくようにしてもよいし、所定時間毎にスイッチ１０をオフ状態として各単電池の開放電圧を測定して組電池１の充電状態を把握するようにしてもよい。
【００３７】
本実施形態の充放電制御システムでは、上述した第１実施形態の充放電システム２０の作用効果に加え、組電池充電用電源により組電池１を構成する各単電池が同時に充電末期近傍まで充電されるので、単電池全体に対する充電時間を短くすることができる。また、本実施形態の充放電制御システムでは、充電末期から満充電の間のみ各単電池のセルバランスをとればよいので、充電用電源１２の小容量化及び低コスト化を図ることができる。
【００３８】
（第３実施形態）
次に、本発明を充放電制御システムに適用した第３の実施の形態について説明する。なお、本実施形態は第１実施形態の組電池１が複数個直列に接続されたときの充放電制御システムの例である。
【００３９】
図４に示すように、本実施形態の充放電制御システムは、複数個の充放電制御システム２０と、各充放電制御システム２０を制御する上位制御ユニット３０とを有している。
【００４０】
上位制御ユニット３０は、高速で演算処理を行うＣＰＵ、制御プログラムやテーブル等を格納したＲＯＭ、ＣＰＵのワークエリアとして働くＲＡＭ、及び、各充放電制御システム２０のマイコン６と通信線３３を介して情報の授受を行うための通信ポートを有している。これに対応して、各充放電システム２０のマイコン６にも通信ポートが設けられている。
【００４１】
最上位の組電池１の＋端子は、組電池１全体が放電状態、充電状態、休止状態のいずれの状態にあるかを検出するためのホール素子３１の一端に接続されており、ホール素子３１の他端はＦＥＴ等で構成されたスイッチ３２の一端に接続されている。また、ホール素子３１の出力側は上位制御ユニット３０に接続されている。スイッチ３２の他端は組電池１全体の正極端子となる端子Ａに接続されている。スイッチ３２は、上位制御ユニット３０の出力ポートに接続されており、上位制御ユニット３０のＣＰＵによりオン状態又はオフ状態に制御される。なおスイッチ３２は、通常はオン状態であり、上位制御ユニット３０の出力ポートからのハイレベル信号の出力によりオフ状態となる。また、最下位の組電池１の−端子は、組電池１全体の負極端子となる端子Ｂに接続されている。
【００４２】
各充放電制御システム２０のマイコン６は、第１実施形態の場合と異なり、組電池１を構成する各単電池の電圧測定及び充電を行うが、測定した電圧から各単電池の充電状態の演算は行わず、通信線３３を介して測定した各単電池の電圧を上位制御ユニット３０に報知し、上位制御ユニット３０が各組電池１を構成する各単電池の充電状態を演算する構成が採られている。
【００４３】
上位制御ユニット３０は、ホール素子３１の出力を監視しており、端子Ａ、Ｂ間に組電池１全体を充電する充電用電源が接続されると、組電池１全体が充電状態となったことを把握し、組電池１が満充電状態か否かを判断する。肯定判断のときは過充電を防止するためにスイッチ３２をオフ状態し、否定判断のときは、スイッチ３２をオン状態のまま維持する。
【００４４】
上位制御ユニット３０は、上述したように、各組電池１を構成する各単電池の充電状態を把握しているので、充電用電源により各組電池１が充電末期近傍まで充電される推定充電時間を演算して、当該時間が経過するとスイッチ３２をオフ状態とする。これにより、組電池１全体は充放電休止状態となる。上位制御ユニット３０は、通信線３３を介して各充放電制御ユニット２０のマイコン６に各単電池の電圧測定及び充電を指示する。これにより、第１実施形態と同様に、各組電池１を構成する各単電池は満充電まで充電される。
【００４５】
なお、第３実施形態の充放電制御システムは、上述した第２実施形態の充放電制御システムと同様の作用効果を奏する。また、第２実施形態に示した組電池１が充電末期近傍にあるかの判断及びスイッチ１０のオンオフ制御は、必ずしもマイコン６で行う必要はなく、第３実施形態に示したように、上位制御ユニット３０等マイコン６の外部で行うようにしてもよい。
【００４６】
また、上記実施形態では、マイコン６のＣＰＵが各単電池の電圧を全てデジタル値として取得することができるので、マイコン６又は上位制御ユニット３０は電圧測定結果を各単電池の異常判定や組電池１に対する充電停止判定に用いるようにしてもよい。
【００４７】
また、上記実施形態では、各単電池について電圧測定と充電とを続けて行う例を示したが、全単電池の電圧測定を行った後、単電池毎に充電を行うようにしてもよい。
【００４８】
更に、上記実施形態では、単電池に過充電に注意を要するリチウムイオン電池を例示し、充放電制御システム２０にスイッチ８、９、コンデンサ１１を設けた例を示したが、過充電に配慮のいらない二次電池では、スイッチ８、９やコンデンサ１１を欠く構成を採るようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の充電制御システムは、バイパス回路の発熱やエネルギーロスのないセルバランス動作を行うと共に低コストのため、製造、販売等に寄与し、産業上利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明が適用可能な第１実施形態の充放電制御システムのブロック回路図である。
【図２】第１実施形態の充放電制御システムで充電を行ったときの各単電池の平均電圧及び平均電流の推移を示す特性線図である。
【図３】本発明が適用可能な第２実施形態の充放電制御システムのブロック回路図である。
【図４】本発明が適用可能な第３実施形態の充放電制御システムのブロック回路図である。
【図５】従来技術の充放電制御システムのブロック回路図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  組電池
１−１、１−２、１−３、１−４  単電池（二次電池）
６  マイクロコンピュータ（制御手段、電圧測定回路）
７−１、７−２、７−３、７−４  スイッチ（第１スイッチ群、第２スイッチ群）
８  スイッチ（第３スイッチ素子）
９  スイッチ（第４スイッチ素子）
１１  コンデンサ
１２  充電用電源（第１電源）
２０  充放電制御システム
【図１】
2005086867.tif 000004
【図２】
2005086867.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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