(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続された複数の二次電池の充電量をバランスさせる
方法において、電池電圧が放電末期に近い末期電圧よりも低いことを検出して、二次電池をトリクル充電して夫々の電池電圧を検出し、所定のバランス電圧よりも低い電圧の二次電池を放電させないで、バランス電圧より高い二次電池をバランス放電させることを特徴とする二次電池の充電量をバランスさせる方法。
【請求項２】
直列に接続している複数の二次電池のトータル電圧を検出して、放電末期に近い末期電圧よりも低いかどうかを判定する請求項１に記載の二次電池の充電量をバランスさせる方法。
【請求項３】
バランス電圧が夫々の電池電圧の最も高い値に設定される請求項１に記載の二次電池の充電量をバランスさせる方法。
【請求項４】
バランス放電する放電電流が、トリクル充電電流よりも大きい請求項１に記載の二次電池の充電量をバランスさせる方法。
【請求項５】
全ての電池電圧がバランス電圧よりも高くなると、急速充電を開始する請求項１に記載の二次電池の充電量をバランスさせる方法。
【請求項６】
全ての電池電圧がバランス電圧に等しくなると、急速充電を開始する請求項１に記載の二次電池の充電量をバランスさせる方法。
【請求項７】
バランス放電する放電電流が、トリクル充電電流よりも小さい請求項１に記載の二次電池の充電量をバランスさせる方法。
【請求項８】
トータル電圧が、予め設定している充電開始電圧よりも高くなると、急速充電を開始する請求項１に記載の二次電池の充電量をバランスさせる方法。
【請求項９】
直列に接続された複数の二次電池の充電量をバランスさせる方法において、夫々の電池電圧がある第１設定電圧まで、または複数の電池のトータル電圧がある第２設定電圧まで低下すると直列接続された二次電池からの放電を遮断する遮断回路を備えており、この遮断回路により二次電池の放電を遮断した状態で二次電池の充電を行い、所定のバランス電圧よりも低い電圧の二次電池を放電させないで、バランス電圧より高い二次電池を該電池に並列接続されたスイッチをオンにしてバランス放電させることを特徴とする二次電池の充電量をバランスさせる方法。
【請求項１０】
二次電池の放電を遮断した状態での二次電池の充電は、トリクル充電である請求項９に記載の二次電池の充電量をバランスさせる方法。
【請求項１１】
全ての電池電圧がバランス電圧よりも高くなると、二次電池の放電遮断を解除する請求項９に記載の二次電池の充電量をバランスさせる方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、互いに直列に接続している複数の二次電池の充電量をバランスさせる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の二次電池を直列に接続して充放電する時、全ての電池を同じ状態で充放電できない。例えば、自己放電の差で電圧バランスが崩れることがある。自己放電の大きい電池は、自己放電の小さい電池に比較して電池電圧が低下する。電圧バランスが崩れた状態で、複数の電池を直列に接続して充放電すると、電圧の低い電池は過放電となり、電圧の高い電池は過充電される。電池は、過充電しても、また過放電させても電池性能が著しく低下する。電池性能の低下を少なくするために、複数の電池を直列に接続して使用する時には、各電池をバランス良く充放電することが大切である。
【０００３】
また、複数の電池を直列に接続したパック電池が、マイコン等の電子機器の電源に使用されるとき、別の問題が発生することがある。電気機器は、パック電池の出力電圧がシャットダウン電圧になるまで放電されると、強制的に電源スイッチをオフにして、放電を停止させる機能を備える。このとき、パック電池の出力電圧がシャットダウン電圧になる前に、パック電池に内蔵される過放電保護回路が働いて、出力電圧を０Ｖにすることがある。
【０００４】
例えば、２個の電池を直列に接続しているパック電池のシャットダウン電圧を６Ｖとする。そして、パック電池に内蔵される過放電保護回路は、各電池の電圧が、２．５Ｖ以下になった時に強制的に放電を停止するように設計しているとする。前述した自己放電の差により、一方の電池電圧が３．６Ｖ、他方の電池電圧が２．５Ｖになると、過放電保護回路が働いて、パック電池の出力電圧を０Ｖにしてしまう。この時、パック電池の出力電圧はシャットダウン電圧よりも高いので、電子機器側では、データを保存するなど、電源をオフにする準備ができていないことがある。この弊害は、過放電保護電圧を低くして回避できる。しかし乍ら、過放電保護電圧を低くすると、電池が過放電されて電池特性が劣化する弊害がある。
【０００５】
この弊害を避けるために、直列に接続している複数の電池をバランスさせる技術が、特開平５−１１１１７７号公報に記載されている。この公報に記載されている方法は、保護回路の過充電保護や過放電保護と連動させて電圧バランスを取っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述の公報に記載されているように、過充電時に電圧バランスを取る方法は、何れかの電池電圧がカット電圧まで上昇した時に、充電量の大きい電池を放電させて、全体の電池電圧を等しくする。この方法では、各電池の充電量を実質的に均等にするのが難しい。それは、満充電されるに従って、電池電圧の変化が緩やかになるからである。特に、グラファイト系のリチウムイオン二次電池等においては、満充電される時の電圧変化は極めて小さい。
【０００７】
反対に、過放電時に電圧バランスを取る方法は、電圧が高い電池を放電させる。この方法は、全ての電池電圧を低くして電圧バランスを取るので、その後に、長期に放置されると、全ての電池が過放電されて性能が低下する。このため、電圧バランスを取らないで、長期に放置させるよりも、更に劣化する電池の個数が多くなる弊害である。
【０００８】
本発明は、このような欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、理想的な状態で、直列に接続された電池の充電量のバランスをとることができる、二次電池の充電量をバランスさせる方法を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の重要な目的は、各電池を保護回路で過放電から保護するようにして、電子機器の電源に使用しても、シャットダウン電圧の前に保護回路が働くのを有効に防止できる、二次電池の充電量をバランスさせる方法を提供することにある。
【００１０】
また、本発明の他の重要な目的は、実質的な充電量をより均等にでき、しかも、長期に放置された時の電池性能の低下を有効的に防止できる、二次電池の充電量をバランスさせる方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、直列に接続された複数の二次電池の充電量をバランスさせるものである。特に、本発明の方法は、電池電圧が放電末期に近い末期電圧よりも低いことを検出して、二次電池をトリクル充電して夫々の電池電圧を検出し、所定のバランス電圧よりも低い電圧の二次電池を放電させないで、バランス電圧より高い二次電池をバランス放電させることを特徴とする。
【００１２】
放電末期に近い末期電圧とは、二次電池を放電させる放電電圧カーブにおいて、電池電圧の低下が、緩やかな傾斜から急峻な傾斜に変化する電圧よりの低い電圧、例えば、リチウムイオン二次電池においては、３．５Ｖ／セル以下、ニッケル−水素電池やニッケル−カドミウム電池にあっては、１．１５Ｖ／セル以下の電圧である。
【００１３】
本発明の請求項２の方法は、直列に接続している複数の二次電池のトータル電圧を検出して、放電末期に近い末期電圧よりも低いかどうかを判定する。
【００１４】
本発明の請求項３の方法は、バランス電圧が夫々の電位電圧の最も高い値に設定される。
【００１５】
本発明の請求項４の方法は、バランス放電電流を、トリクル充電電流よりも大きくする。
【００１６】
本発明の請求項５の方法は、全ての電池電圧がバランス電圧よりも高くなると、急速充電を開始する。更に、本発明の請求項６の方法は、全ての電池電圧がバランス電圧に等しくなると、急速充電を開始する。
【００１７】
本発明の請求項７の方法は、バランス放電電流を、トリクル充電電流よりも小さく設定する。  本発明の請求項８の方法は、直列接続している電池のトータル電圧が、予め設定している充電開始電圧よりも高くなると、急速充電を開始する。
【００１８】
更に、本発明の請求項９の方法は、夫々の電池電圧がある第１設定電圧まで、または複数の電池のトータル電圧がある第２設定電圧まで低下すると直列接続された二次電池からの放電を遮断する遮断回路を備えている。そして、この遮断回路により二次電池の放電を遮断した状態で二次電池の充電を行い、所定のバランス電圧よりも低い電圧の二次電池を放電させないで、バランス電圧より高い二次電池を該電池に並列接続されたスイッチをオンにしてバランス放電させることを特徴とする。
【００１９】
本発明の請求項１０の方法は、二次電池の放電を遮断した状態において、二次電池がトリクル充電されるものである。
【００２０】
本発明の請求項１１の方法は、全ての電池電圧がバランス電圧よりも高くなると、二次電池の放電遮断を解除するものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。但し、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための方法を例示するものであって、本発明の方法を以下のものに限定しない。  図１は本発明の方法に使用する充電回路を示す。この充電回路は、３個の電池１を直列に接続して充電量をバランスさせる。但し、本発明の方法は、２個、あるいは４個以上の電池を直列に接続して充電量を同じようにバランスさせることもできる。
【００２２】
直列に接続された各電池１Ａ、１Ｂ、１Ｃには、バランス放電させるための放電回路２を並列に接続している。放電回路２の各々は、放電抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３と放電スイッチＳＷＨ、ＳＷＭ、ＳＷＬとを直列に接続している。放電抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３はバランス放電させる放電電流を決定する。バランス放電電流は、トリクル充電電流に略等しく、あるいは、トリクル充電電流よりも多少は大きく、あるいは多少は小さく（この場合、電池１は実質的にバランス放電電流とトリクル充電電流との差電流で充電される）設定される。バランス放電電流は、トリクル充電電流の０．２〜５倍、好ましくは０．３〜３倍、より好ましくは０．５〜１．５倍に設定される。放電スイッチＳＷＨ、ＳＷＭ、ＳＷＬは、制御回路３に制御されて、オンオフに切り換えられる。
【００２３】
充電回路は、電池１をトリクル充電するトリクル充電スイッチＳＷ２と、急速充電する急速充電スイッチＳＷ１とを備える。トリクル充電スイッチＳＷ２にはトリクル充電抵抗Ｒｔｒを直列に接続し、トリクル充電スイッチＳＷ２と急速充電スイッチＳＷ１とは、並列に接続している。急速充電スイッチＳＷ１がオフで、トリクル充電スイッチＳＷ２がオンになると、電池１はトリクル充電される。急速充電スイッチＳＷ１がオンになると、電池１は急速充電される。
【００２４】
トリクル充電スイッチＳＷ２と急速充電スイッチＳＷ１とは、電池１と充電電源との間に接続されている。充電電源は、電池１を定電流定電圧で充電する電源である。トリクル充電スイッチＳＷ２と急速充電スイッチＳＷ１は、制御回路３により制御されてオンオフに切り換えられる。  制御回路３は、各電池１の電圧を独立して検出し、更に、直列に接続している電池１のトータル電圧も検出して、放電スイッチＳＷＨ、ＳＷＭ、ＳＷＬと、トリクル充電スイッチＳＷ２と、急速充電スイッチＳＷ１とをオンオフに制御する。制御回路３は、電池１の充電量をバランスさせるときに、トリクル充電スイッチＳＷ２をオン、急速充電スイッチＳＷ１をオフとして、電池１をトリクル充電する。電池１の充電量のバランスが終了した後、トリクル充電スイッチＳＷ２をオフ、急速充電スイッチＳＷ１をオンにして、電池１を急速充電する。急速充電する時、トリクル充電スイッチＳＷ２はオンにしておいても良い。
【００２５】
制御回路３は、トリクル充電している時に、各電池１の電圧を検出し、検出した電圧をバランス電圧に比較する。バランス電圧よりも高い電圧の電池１に並列接続された放電スイッチをオンにして、この電池１をバランス放電させる。バランス電圧よりも低い電圧の電池１に並列に接続している放電スイッチは、オフに保持されてバランス放電させない。各電池１の電圧がバランス電圧よりも高くなり、あるいは、トータル電圧が充電開始電圧よりも高くなると、充電量のバランスが取れたとして、急速充電を開始する。
【００２６】
図１の回路は、図２に示すフローチャートで、複数の二次電池の充電量をバランスさせる。
【００２７】
ｎ＝１のステップにおいて、直列接続している電池１のトータル電圧が、放電末期に近い末期電圧よりも低いかどうかを判定する。この例では、放電末期に近い末期電圧を９Ｖとしている。３個の電池１を直列に接続しているので、３Ｖ／セルとしている。トータル電圧が、末期電圧よりも高い場合、放電末期に近い状態でないと判定して、急速充電スイッチＳＷ１をオンにして急速充電を開始する。トータル電圧が末期電圧よりも低い電池１は、放電末期に近い状態として次のステップに進む。
【００２８】
ｎ＝２のステップでは、トリクル充電スイッチＳＷ２をオンにし、急速充電スイッチＳＷ１をオフにして、直列に接続している全ての電池１をトリクル充電する。
【００２９】
ｎ＝３以下のステップでは、順番に各電池１の電圧を検出して、バランス電圧に比較する。まず、ｎ＝３のステップでは、第１の電池１Ａの電圧ＶＨを検出して、バランス電圧に比較する。バランス電圧は３Ｖに設定している。
【００３０】
ｎ＝４のステップでは、第１の電池１Ａの電圧ＶＨが、バランス電圧よりも高くない、即ち３Ｖ以下であると、第１の電池１Ａに並列に接続している放電スイッチＳＷＨをオフにして、第１の電池１Ａをバランス放電させないようにする。
【００３１】
ｎ＝５のステップでは、第１の電池１Ａの電圧ＶＨが、バランス電圧である３Ｖよりも高い時、第１の電池１Ａに並列に接続している放電スイッチＳＷＨをオンにして、第１の電池１Ａをバランス放電させる。
【００３２】
ｎ＝６のステップは、第２の電池１Ｂの電圧でＶＭを検出して、バランス電圧（即ち、３Ｖ）に比較する。
【００３３】
ｎ＝７のステップでは、第２の電池１Ｂの電圧ＶＭが、バランス電圧よりも高くない、即ち３Ｖ以下であると、第２の電池１Ｂに並列に接続している放電スイッチＳＷＭをオフにして、第２の電池１Ｂをバランス放電させないようにする。
【００３４】
ｎ＝８のステップでは、第２の電池１Ｂの電圧ＶＭが、バランス電圧である３Ｖよりも高い時、第２の電池１Ｂに並列に接続している放電スイッチＳＷＭをオンにして、第２の電池１Ｂをバランス放電させる。
【００３５】
ｎ＝９のステップは、第３の電池１Ｃの電圧ＶＬを検出して、バランス電圧３Ｖに比較する。  ｎ＝１０のステップでは、第３の電池１Ｃの電圧ＶＬが、バランス電圧よりも高くない、即ち３Ｖ以下であると、第３の電池１Ｃに並列に接続している放電スイッチＳＷＬをオフにして、第３の電池１Ｃをバランス放電させないようにする。
【００３６】
ｎ＝１１のステップでは、第３の電池１Ｃの電圧ＶＬが、バランス電圧である３Ｖよりも高い時、第３の電池１Ｃに並列に接続している放電スイッチＳＷＬをオンにして、第３の電池１Ｃをバランス放電させる。
【００３７】
その後、ｎ＝１のステップにジャンプして、トータル電圧を末期電圧である９Ｖに比較する。トータル電圧が末期電圧以上になるまで、ｎ＝１〜ｎ＝１１のステップをループし、トータル電圧が末期電圧以上になると、急速充電を開始する。この時、放電スイッチＳＷＨ、ＳＷＭ、ＳＷＬはオフにして、電池１のバランス制御は終了する。
【００３８】
以上のステップで、複数の二次電池の充電量をバランスさせた時に、各電池の電圧が変化する特性を図３に示す。この図は、最初に、第１と第２の電池１Ａ、１Ｂの電圧がバランス電圧よりも高く、第３の電池１Ｃの電圧がバランス電圧よりも低い状態を示している。更に、この図は、トリクル充電電流よりもバランス放電電流を大きくして、充電量をバランスさせる方法を示している。
【００３９】
電池電圧がバランス電圧よりも高い第１と第２の電池１Ａ、１Ｂは、トリクル充電しながらバランス放電されるが、トリクル充電電流よりのバランス放電電流が大きいので、電池電圧が次第に低下する。第３の電池１Ｃは、電池電圧がバランス電圧よりも低いのでバランス放電されることなく、トリクル充電されて電池電圧が次第に上昇する。第３の電池１Ｃの電圧が上昇して、トータル電圧が末期電圧である９Ｖより高くなると、放電スイッチＳＷＨ、ＳＷＭ、ＳＷＬの全てをオフにして、第１〜第３の電池の１Ａ〜１Ｃバランス放電を終了し、トリクル充電から急速充電に切り換えられて、電池電圧は急激に上昇する。
【００４０】
図４は、バランス放電電流をトリクル充電電流よりも小さくして、複数の二次電池の充電量をバランスさせる状態を示す。この図は、最初に、第１の電池１Ａの電圧がバランス電圧よりも高く、第２と第３の電池１Ｂ、１Ｃの電圧がバランス電圧よりも低い状態を示している。特に、第３の電池１Ｃは、第２の電池１Ｂよりも更に電圧が低い状態を示している。
【００４１】
電池電圧がバランス電圧よりも高い第１の電池１Ａは、トリクル充電しながらバランス放電される。バランス放電電流がトリクル充電電流よりも小さいので、第１の電池１Ａは結果的に充電されて、電圧はゆっくりと上昇する。第２の電池１Ｂは、バランス電圧よりも低いので、バランス放電されることなくトリクル充電されて、電圧が上昇する。電圧がバランス電圧まで上昇すると、トリクル充電しながらバランス放電されるようになって、電池電圧の上昇は緩やかになる。  また、第３の電池１Ｃは、電池電圧がバランス電圧よりも低いのでバランス放電されることなく、トリクル充電されて電池電圧が次第に上昇する。第１〜第３の電池１Ａ〜１Ｃの電圧が上昇して、トータル電圧が末期電圧である９Ｖより高くなると、放電スイッチＳＷＨ、ＳＷＭ、ＳＷＬの全てをオフにして、第１〜第３の電池の１Ａ〜１Ｃバランス放電を終了し、トリクル充電から急速充電に切り換えられて、電池電圧は急激に上昇する。
【００４２】
図１の回路は、図５に示すフローチャートで、以下のようにして、複数の二次電池の充電量をバランスさせることもできる。
【００４３】
ｎ＝１のステップにおいて、直列に接続している電池１のトータル電圧が、放電末期に近い末期電圧よりも低いかどうかを判定する。この例では、放電末期に近い末期電圧を１０Ｖとしている。トータル電圧が、末期電圧よりも高いと、電池１が放電末期に近い状態でないと判定して、急速充電スイッチＳＷ１をオンにして急速充電を開始する。トータル電圧が末期電圧よりも低いと、電池１が放電末期に近い状態として次のステップに進む。
【００４４】
ｎ＝２〜１１のステップでは、図２のステップと同じようにして、各電池１の充電量をバランスさせる。
【００４５】
ｎ＝１２のステップでは、全ての電池１の電圧がバランス電圧（即ち、３Ｖ）以上であるかどうかを判定する。全ての電池１の電圧がバランス電圧以上であると、急速充電スイッチＳＷ１をオンにして急速充電を開始する。何れかの電池１の電圧がバランス電圧よりも低いと、ｎ＝３のステップにジャンプして、各電池１の電圧がバランス電圧以上になるまでトリクル充電する。
【００４６】
図５に示すフローチャートで電池１の充電量をバランスさせる方法は、ｎ＝１２のステップで、全ての電池１の電圧がバランス電圧に等しくなった時に、急速充電を開始するようにするか、あるいは、全ての電池１の電圧がバランス電圧よりも高くなった時に、急速充電を開始するようにすることができる。
【００４７】
全ての電池１の電圧がバランス電圧に等しくなった時に、急速充電を開始する方法は、バランス放電電流をトリクル充電電流よりも大きくする。バランス電圧よりも高い電池の電圧をバランス電圧まで低下する必要があるからである。
【００４８】
図６と図７は、全ての電池電圧がバランス電圧になった時に急速充電を開始する方法における各電池電圧の変化を示すグラフである。図６は、最初に、第１と第２の電池１Ａ、１Ｂの電圧がバランス電圧よりも高く、第３の電池１Ｃの電圧がバランス電圧よりも低い状態を示している。バランス電圧よりも高い第１と第２の電池１Ａ、１Ｂは、トリクル充電しながらバランス放電されるので、電池電圧が次第に低下する。電池電圧がバランス電圧になると、この電圧に保持させる。正確には、バランス電圧になった第１と第２の電池１Ａ、１Ｂは、バランス放電が断続されて、バランス電圧に保持される。第３の電池１Ｃの電圧は、バランス電圧よりも低いのでバランス放電されることなく、トリクル充電されて電池電圧が次第に上昇する。第３の電池１Ｃの電圧が上昇して、全ての電池１Ａ、１Ｂ、１Ｃの電圧がバランス電圧以上になると、トリクル充電から急速充電に切り換えられて、電池電圧は急激に上昇する。
【００４９】
更に、図７は、全ての電池の電圧がバランス電圧よりも低い状態で、充電量をバランスさせる時の電池電圧の変化を示している。全ての電池の電圧がバランス電圧よりも低いので、各電池はバランス放電されることなくトリクル充電されて、電池電圧が次第に上昇する。電池電圧は第１の電池１Ａ、第２の電池１Ｂ、第３の電池１Ｃと次第に低いので、最初に第１の電池１Ａの電圧がバランス電圧まで上昇する。バランス電圧になると、断続的にバランス放電されて、電池電圧はバランス電圧に保持される。第１の電池１Ａがバランス電圧に上昇した後、第２の電池１Ｂがバランス電圧となり、続いて第３の電池１Ｃがバランス電圧になる。そして、全ての電池１Ａ、１Ｂ、１Ｃの電圧ＶＨ、ＶＭ、がバランス電圧になると、トリクル充電から急速充電に切り換えられて、電池電圧は急激に上昇する。
【００５０】
図８と図９は、全ての電池の電圧がバランス電圧よりも高くなった時に急速充電を開始する方法における各電池の電圧の変化を示すグラフである。図８は、バランス放電電流をトリクル充電電流より小さくし、図９はバランス放電電流をトリクル充電電流よりも大きくした状態を示す。  図８は、最初に、第１の電池電圧がバランス電圧よりも高く、第２と第３の電池電圧がバランス電圧よりも低い状態を示している。バランス電圧よりも高い第１の電池１Ａは、トリクル充電しながらバランス放電されるので、電池電圧は緩やかに上昇する。バランス放電電流がトリクル充電電流よりも小さいので、バランス放電電流とトリクル充電電流との差電流で充電されるからである。第２と第３の電池１Ｂ、１Ｃは、バランス電圧よりも低いので、バランス放電されることなくトリクル充電され、電池電圧が第１の電池１Ａよりも早く、急勾配で上昇する。第２の電池電圧は第３の電池電圧よりも高いので、第２の電池１Ｂは第３の電池１Ｃよりも早くバランス電圧まで上昇する。バランス電圧に到達した第２の電池１Ｂは、バランス放電されながらトリクル充電されるので、電池電圧の上昇は緩やかになる。第３の電池１Ｃは、電池電圧が最も低いので、バランス放電されることなく、バランス電圧になるまで充電される。第３の電池１Ｃの電圧が上昇し、全ての電池１Ａ、１Ｂ、１Ｃの電圧がバランス電圧よりも高くなると、トリクル充電から急速充電に切り換えられて、電池電圧は急激に上昇する。
【００５１】
更に、図９は、第１と第２の電池電圧がバランス電圧よりも高く、第３の電池電圧がバランス電圧よりも低い状態で、充電量をバランスさせる時の電池電圧の変化を示している。第１と第２の電池１Ａ、１Ｂの電圧は、バランス電圧よりも高いので、バランス放電されて電池電圧は次第に低下する。トリクル充電電流とバランス放電電流との差に相当する電流で放電されるからである。第３の電池１Ｃの電圧は、バランス電圧よりも低いので、バランス放電されることなく速やかに上昇する。第３の電池１Ｃの電圧がバランス電圧まで上昇すると、全ての電池電圧がバランス電圧よりも高くなるので、トリクル充電から急速充電に切り換えられて、電池電圧は急激に上昇する。
【００５２】
以上の方法は、電池１をトリクル充電している状態でバランス放電させて、電池電圧を調整する。この方法は、各電池１に放電回路２を並列に接続して、電池電圧を調整できるので、簡単な回路で充電量をバランスできる特徴がある。ただ、本発明の方法は、バランス放電させる時に、必ずしもトリクル充電する必要はない。バランス放電させる電池は、トリクル充電を中断し、バランス放電させない電池のみをトリクル充電して、充電量をバランスさせることもできる。電池１の充放電サイクルが所定回数（例えば、５０回）に達すると、または、各電池１の電池電圧の差が所定値以上になると、あるいは、任意の特に、充電電源が接続されると、最初に全ての電池を一旦放電し（例えば、全ての電池電圧がバランス電圧以下になるまで放電し）、その後、本発明によるバランスを取るようにしても良い。
【００５３】
更に、図１０は、本発明の方法に使用する他の充電回路を示している。この充電回路も、３個の電池１０１を直列に接続して充電量をバランスさせる。但し、本発明の方法は、２個、あるいは４個以上の電池を直列に接続して充電量を同じにバランスさせることもできる。
【００５４】
直列に接続された各電池１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃには、バイパス回路１０２を並列に接続している。バイパス回路１０２は、抵抗Ｒ１０１、Ｒ１０２、Ｒ１０３とスイッチＳＷＨ、ＳＷＭ、ＳＷＬとを直列に接続している。スイッチＳＷＨ、ＳＷＭ、ＳＷＬは、制御回路１０３に制御されて、オンオフに切り換えられる。
【００５５】
充電回路は、電池１０１の放電をオンオフする放電制御スイッチＴＲ１を備える。放電制御スイッチＴＲ１はＭＯＳＦＥＴからなり、このスイッチＴＲ1がオンになると、電池１０１は放電される。放電制御スイッチＴＲ１がオフになると、電池１０１の放電は停止される。但し、放電制御スイッチＴＲ１の寄生ダイオードを通して、電池１０１の充電は可能である。
【００５６】
放電制御スイッチＴＲ１は、電池１０１と充電電源との間に接続されている。充電電源は、電池１０１を定電流定電圧で充電する電源である。放電制御スイッチＴＲ１は、制御回路１０３により制御されてオンオフに切り換えられる。
【００５７】
制御回路１０３は、各電池１０１の電圧を独立して検出し、更に、直列に接続しているトータル電圧も検出して、放電制御スイッチＴＲ１と、スイッチＳＷＨ、ＳＷＭ、ＳＷＬとをオンオフに制御する。制御回路１０３は、各電池１０１の放電時において、各電池１０１の電圧がある設定電圧まで低下すると、または電池１０１のトータル電圧がある設定電圧まで低下すると、放電制御スイッチＴＲ１をオフとする。
【００５８】
制御回路１０３は、放電制御スイッチＴＲ１がオフ状態にあり、各電池１０１の放電が遮断された状態で、各電池１０１をトリクル充電している時に、各電池１０１の電圧を検出し、検出した電圧をバランス電圧に比較する。バランス電圧よりも高い電圧の電池１０１に並列接続されたスイッチをオンにして、この電池１０１をバランス放電させる。バランス電圧よりも低い電圧の電池１０１に並列に接続しているスイッチは、オフに保持されてバランス放電されない。各電池１０１の電圧がバランス電圧よりも高くなると、充電量のバランスが取れたとして、放電制御スイッチＴＲ１をオンとして、放電の遮断を解除する。
【００５９】
更に、制御回路１０３は、放電制御スイッチＴＲ１の両端電圧ＶＴＲ１を検出することにより、電池１０１の放電が遮断（即ち、放電制御スイッチＴＲ１がオフ）された状態で、電池１０１の充電が開始されたか否かを検出する。
【００６０】
図１１は、図１０に示す回路における充電量のバランスを取るためのフローチャートを示している。
【００６１】
ｎ＝１のステップでは、放電制御スイッチＴＲ１はオンされており、各電池１０１は放電可能な状態にある。この時、スイッチＳＷＨ、ＳＷＭ、ＳＷＬはオフとされている。
【００６２】
ｎ＝２のステップでは、電池１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃの各電池電圧ＶＨ、ＶＭ、ＶＬが２Ｖ以下になったか、または各電池１０１のトータル電圧ＶＴＯＴが７．８Ｖ以下になったかどうかを判定する。各電池電圧またはトータル電圧の何れかが所定の設定電圧以下になると、次のステップに進む。
【００６３】
ｎ＝３のステップでは、各電池１０１の過放電を防止するために、放電制御スイッチＴＲ１がオフされて、各電池１０１の放電を遮断する。
【００６４】
ｎ＝４のステップでは、放電制御スイッチＴＲ１の両端電圧ＶＴＲ１が０．１Ｖ以上であるか否かが判定される。電池１０１の放電が遮断（即ち、放電制御スイッチＴＲ１がオフ）された状態で、電池１０１の充電が開始されると、充電電流は放電制御スイッチＴＲ１の寄生ダイオードを通じて流れるため、放電制御スイッチＴＲ１に約０．６Ｖの両端電圧ＶＴＲ１が発生する。従って、両端電圧ＶＴＲ１が０．１Ｖ以上であると判定されたことは、電池１０１の充電が行われていることを表わしている。なお、この時の充電電流はトリクル充電電流である。
【００６５】
ｎ＝５以下のステップでは、順番に各電池１０１の電圧を検出して、バランス電圧に比較する。ｎ＝５のステップでは、第１の電池１０１Ａの電圧であるＶＨを検出して、バランス電圧に比較する。バランス電圧は３Ｖに設定している。そして、第１の電池１０１Ａの電圧ＶＨが、３Ｖ以下であると、第１の電池１０１Ａに並列に接続しているスイッチＳＷＨのオフを維持して、第１の電池１０１Ａのバランス制御を行わない。
【００６６】
ｎ＝６のステップでは、第１の電池１０１Ａの電圧ＶＨが、バランス電圧である３Ｖよりも高い時、第１の電池１０１Ａに並列に接続しているスイッチＳＷＨをオンにして、第１の電池１０１Ａのバランス制御を行う。
【００６７】
ｎ＝７のステップは、第２の電池１０１Ｂの電圧であるＶＭを検出して、バランス電圧である３Ｖに比較する。第２の電池１０１Ｂの電圧ＶＭが、バランス電圧よりも高くない、即ち３Ｖ以下であると、第２の電池１０１Ｂに並列に接続しているスイッチＳＷＭのオフを維持して、第２の電池１０１Ｂのバランス制御を行わない。
【００６８】
ｎ＝８のステップでは、第２の電池１０１Ｂの電圧ＶＭが、バランス電圧である３Ｖよりも高い時、第２の電池１０１Ｂに並列に接続しているスイッチＳＷＭをオンにして、第２の電池１０１Ｂのバランス制御を行う。
【００６９】
ｎ＝９のステップは、第３の電池１０１Ｃの電圧であるＶＬを検出して、バランス電圧である３Ｖに比較する。第３の電池１０１Ｃの電圧ＶＬが、バランス電圧よりも高くない、即ち３Ｖ以下であると、第３の電池１０１Ｃに並列に接続しているスイッチＳＷＬをオフに維持して、第３の電池１０１Ｃのバランス制御は行わない。
【００７０】
ｎ＝１０のステップでは、第３の電池１０１Ｃの電圧ＶＬが、バランス電圧である３Ｖよりも高い時、第３の電池１０１Ｃに並列に接続しているスイッチＳＷＬをオンにして、第３の電池１０１Ｃのバランス制御を行う。
【００７１】
ｎ＝１１のステップでは、各電池１０１の電圧ＶＨ、ＶＭ、ＶＬをバランス電圧である３Ｖに比較する。全ての電圧がバランス電圧以上になると、ｎ＝１のステップにジャンプし、放電制御スイッチＴＲ１をオンして電池１０１の放電遮断状態を解除すると共に、スイッチＳＷＨ、ＳＷＭ、ＳＷＬを全てオフしてバランス制御を終了する。更に、電池１０１の急速充電を開始する。
【００７２】
【発明の効果】
本発明の方法は、理想的な状態で、直列に接続された電池の充電量のバランスを取ることができる。それは、本発明の方法が、放電末期に近い末期電圧の状態にある時に、電池をトリクル充電して、あるいは電池の充電を行い、バランス電圧に調整するからである。放電末期に近い末期電圧にある電池は、充電量に対する電圧の変化が大きい。従って、この部分で電池電圧をバランスさせる方法は、充電量をより均等にできる特徴がある。
【００７３】
このため、本発明の方法は、保護回路で各電池を過放電から保護するようにして、電子機器の電源に使用する構成においては、従来のように、保護回路が動作するよりも前に、シャットダウンするのを防止することができる。各電池の電圧バランスをより均等にできるからである。
【００７４】
更に、本発明の方法は、単に電池を放電して充電量をバランスさせるのではなく、放電末期に近い末期電圧の電池をトリクル充電して、あるいは電池の充電を行い、充電量をバランスさせるために、実質的な充電量をより均等にできることに加えて、長期にわたって放置された時の電池性能の低下を有効に防止できる特徴も実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の方法に使用される充電回路の回路図
【図２】図１に示す充電回路を使用して電池の充電量をバランスさせる工程を示すフローチャート図
【図３】図２のフローチャートで充電量をバランスさせるときの電池電圧の変化を示すグラフ
【図４】図２のフローチャートで充電量をバランスさせるときの電池電圧の変化を示すグラフ
【図５】図１に示す充電回路を使用して電池の充電量をバランスさせる他の工程を示すフローチャート図
【図６】図５のフローチャートで充電量をバランスさせるときの電池電圧の変化を示すグラフ
【図７】図５のフローチャートで充電量をバランスさせるときの電池電圧の変化を示すグラフ
【図８】図５のフローチャートで充電量をバランスさせるときの電池電圧の変化を示すグラフ
【図９】図５のフローチャートで充電量をバランスさせるときの電池電圧の変化を示すグラフ
【図１０】本発明の実施例の方法に使用される他の充電回路の回路図
【図１１】図１０に示す充電回路を使用して電池の充電量をバランスさせる工程を示すフローチャート図
【符号の説明】
１、１０１  電池
２、１０２  放電回路
３、１０３  制御回路
ＳＷ２  トリクル充電スイッチ
ＳＷ１  急速充電スイッチ
ＴＲ１  放電制御スイッチ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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