(57)【要約】      （修正有）【課題】相対的に低い電圧で急速充電できる電池を提供する。【解決手段】充電状態と放電状態を切り替え可能な低電圧で急速充電可能な電池であって、複数の電池セル１００と電力管理回路とを備える。各電池セル１００は電池正端１１０と電池負端１２０とを有し、電池セル１００は、電池正端１１０と電池負端１２０とを順次に対応させて電池セル配列を形成し、電池セル１００はそれぞれ電力管理回路に接続され、電力管理回路は、負荷に接続するための負荷正端２５０と負荷負端２６０とを有し、放電モードにおいて、電力管理回路は、電池セル１００を直列接続状態に切り替えるとともに、負荷正端２５０と負荷負端２６０に接続させ、充電モードにおいて、電力管理回路は、電池セル１００が個別に充電電源Ｖに接続されて充電されるように切り替え、且つ電池セル１００を直列接続しない。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電状態と放電状態を切り替え可能な低電圧で急速充電可能な電池であって、
電池正端と電池負端とを有し、電池正端と電池負端とが順次に対応させて電池セル配列を形成する複数の電池セルと、
電池セルがそれぞれ接続されており、負荷に接続されるための負荷正端と負荷負端とを有する電力管理回路と、を備え、
放電モードにおいて、電力管理回路は電池セルを直列接続状態に切り替え、負荷正端と負荷負端に接続させ、充電モードにおいて、電力管理回路は、電池セルが個別に充電電源に接続されて充電されるように切り替え、且つ電池セルを直列接続しないことを特徴とする低電圧で急速充電可能な電池。
【請求項２】
電力管理回路は、
複数の第１切り替えユニットと複数の第２切り替えユニットとを備え、各電池セルの電池正端は、第１切り替えユニットの中の１つに接続され、第１切り替えユニットは、電池セル配列における前の電池セルの電池負端、負荷正端又は充電電源の１つの出力端に選択的に切り替えて接続され、
各電池セルの電池負端は、第２切り替えユニットの中の１つに接続され、第２切り替えユニットは電池負端を接地又は非接地に切り替えることができることを特徴とする請求項１に記載の低電圧で急速充電可能な電池。
【請求項３】
放電モードにおいて、各電池セルの電池正端に対応する第１切り替えユニットは、電池セル配列における前の電池セルの電池負端又は負荷正端に切り替えて接続されるとともに、各電池セルの電池負端に対応する第２切り替えユニットは、電池負端を非接地に切り替えることにより、電池セル配列を直列接続状態にするとともに、負荷正端と負荷負端に接続させ、
充電モードにおいて、各電池セルの電池正端に対応する第１切り替えユニットは、充電電源の出力端に切り替えて接続されるとともに、各電池セルの電池負端に対応する第２切り替えユニットは、電池負端を接地に切り替えることを特徴とする請求項２に記載の低電圧で急速充電可能な電池。
【請求項４】
第１切り替えユニットと第２切り替えユニットとの切り替えを制御するための切り替え器をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の低電圧で急速充電可能な電池。
【請求項５】
低電圧で急速充電可能な電池は、通常に放電状態を維持しており、切り替え器は、充電電源の出力端で触発されることにより第１切り替えユニットと第２切り替えユニットの作動を制御し、低電圧で急速充電可能な電池を充電状態に切り替えるための自動切り替え器であることを特徴とする請求項４に記載の低電圧で急速充電可能な電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池に関し、特に低電圧で急速充電可能な電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１に示すように、電池とは、乾電池以外、実際に全ては複数の電池セル１を直列接続してなる電池セルスタック２である。個別の電池セル１は一定の出力電圧を有し、且つ一定の最大電流の出力を有する。電池の出力電圧と最大電流を増加しようとすると、電池セル１の出力電圧と最大出力電流を累加して、十分な出力電圧と最大出力電流を取得できるように、複数の電池セル１００を直列接続して電池セルスタック２を形成する必要がある。
【０００３】
例を挙げると、一般的なニッケル水素電池セルの出力電圧が１．２Ｖであり、最大出力電流が約１アンペア（１Ａ）であり、１０個のニッケル水素電池セルを直列接続して単一の電池セルスタックとしてパッケージすると、１２Ｖの出力電圧を取得することができ、且つ１０Ａの最大出力電流を有する。しかし、前記の電池セルスタックが充電する際、直接に直列回路全体に充電電流を印加しなければならず、このため、充電の電位を１２Ｖよりも大きくする必要がある。同時に、直列回路により、本出願では、相対的に大きなインピーダンスを形成するので、充電時間が長くなり、単一の電池セル１００に対する充電時間よりもはるかに大きくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１３４４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記問題に鑑み、本発明は、相対的に低い電圧で電池を急速充電することができる低電圧で急速充電が可能な電池を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、充電状態と放電状態を切り替え可能な低電圧で急速充電可能な電池であって、複数の電池セルと電力管理回路とを備え、各電池セルは電池正端と電池負と端を有し、電池セルは、電池正端と電池負端とを順次に対応させて電池セル配列を形成し、電池セルはそれぞれ電力管理回路に接続され、電力管理回路は、負荷に接続するための負荷正端と負荷負端とを有し、放電モードにおいて、電力管理回路は、電池セルを直列接続状態に切り替えるとともに、負荷正端と負荷負端に接続させ、充電モードにおいて、電力管理回路は、電池セルが個別に充電電源に接続されて充電されるように切り替え、且つ電池セルを直列接続しない低電圧で急速充電可能な電池を提案する。
【０００７】
好ましくは、電力管理回路は、複数の第１切り替えユニットと複数の第２切り替えユニットとを備え、各電池セルの電池正端が第１切り替えユニットの中の１つに接続され、第１切り替えユニットが電池セル配列における前の電池セルの電池負端、負荷正端又は充電電源の１つの出力端に選択的に切り替えて接続され、各電池セルの電池負端が第２切り替えユニットの中の１つに接続され、第２切り替えユニットは、電池負端を接地又は非接地に切り替えることができる。
【０００８】
好ましくは、放電モードにおいて、各電池セルの電池正端に対応する第１切り替えユニットは、電池セル配列における前の電池セルの電池負端又は負荷正端に切り替えて接続されるとともに、各電池セルの電池負端に対応する第２切り替えユニットは、電池負端を非接地に切り替えることにより、電池セル配列を直列接続状態にし、負荷正端と負荷負端に接続させる。
【０００９】
充電モードにおいて、各電池セルの電池正端に対応する第１切り替えユニットは、充電電源の出力端に切り替えて接続されるとともに、各電池セルの電池負端に対応する第２切り替えユニットは、電池負端を接地に切り替える。
好ましくは、低電圧で急速充電可能な電池は、第１切り替えユニットと第２切り替えユニットとの切り替えを制御するための切り替え器をさらに備える。
【００１０】
好ましくは、低電圧で急速充電可能な電池は、通常に放電状態を維持しており、切り替え器は、充電電源の出力端で触発されることにより第１切り替えユニットと第２切り替えユニットの作動を制御し、低電圧で急速充電可能な電池を充電状態に切り替えるための自動切り替え器である。
【００１１】
本発明において、充電状態において、電池セルは個別に充電電源に接続され、つまり、単一の電池セルに対する充電状態に相当し、且つ単一の電池セルのインピーダンスが低いので、低電圧で急速充電可能な電池は相対的に短い時間内に、相対的に低い充電電圧で充電を完成することができる。また、放電状態において、電池セルを直列接続することにより、必要な高電圧出力を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は従来の公知技術の電池の回路図である。
【図２】図２は本発明の実施例のブロック図である。
【図３】図３は本発明の実施例の回路図である。
【図４】図４は図３の回路が放電モードに切り替えられる図である。
【図５】図５は図３の回路が充電モードに切り替えられる図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図２に示すように、本発明の実施例による低電圧で急速充電可能な電池１０００は、充電状態と放電状態とを切り替えることができる。低電圧で急速充電可能な電池１０００は、複数の電池セル１００と電力管理回路２００とを備える。電池セル１００はそれぞれ電力管理回路２００に接続されている。電力管理回路２００は、負荷正端２５０と負荷負端２６０とを有し、負荷正端２５０と負荷負端２６０は、電圧と電流出力を提供するように、負荷に接続されるためのものである。
【００１４】
低電圧で急速充電可能な電池１０００は、電気を必要とする装置に取り付けられる場合、低電圧で急速充電可能な電池１０００が放電モードに切り替えられるとともに、負荷正端２５０と負荷負端２６０が前記装置で提供された負荷に接続される。放電モードにおいて、電力管理回路２００は、電池セル１００を直列接続状態に切り替えるとともに、負荷正端２５０と負荷負端２６０に接続されることにより、電池セル１００は最大電圧と最大電流を提供することができる。
【００１５】
電力管理回路２００は充電電源Ｖに接続される場合、低電圧で急速充電可能な電池１０００が充電モードに切り替えられ、この際、電力管理回路２００は、電池セル１００が個別に充電電源Ｖに接続されて充電されるように切り替え、電池セル１００を直列接続しない。このとき、電池セル１００は、直列接続状態で充電されることなく、個別に充電されるので、そのインピーダンスが相対的に低く、単一の電池セル１００に対する充電状態に相当し、それにより、低電圧で急速充電可能な電池１０００は相対的に短い時間内に充電を完成することができる。
【００１６】
図３に示すように、電力管理回路２００は複数の第１切り替えユニット２１０と、複数の第２切り替えユニット２２０とを有する。充電電源Ｖは、出力端Ｖ１と接地端ＶＧとを有する。
【００１７】
図３に示すように、各電池セル１００は電池正端１１０と電池負端１２０とを有し、前記の電池セル１００は、電池正端１１０と電池負端１２０とを順次に対応させて電池セル配列を形成している。各電池セル１００は、１つの第１切り替えユニット２１０と１つの第２切り替えユニット２２０とにそれぞれ割り当てられる。
【００１８】
図３に示すように、各電池セル１００の電池正端１１０は第１切り替えユニット２１０の中の１つに接続され、前記第１切り替えユニット２１０は電池セル配列における前の電池セル１００の電池負端１２０、負荷正端２５０又は充電電源Ｖの出力端Ｖ１に選択的に切り替えて接続され、それにより電池セル１００の電池正端１１０は、電池セル配列における前の電池セル１００の電池負端、又は負荷正端２５０、又は充電電源Ｖの出力端Ｖ１に選択的に接続される。
【００１９】
図３に示すように、各電池セル１００の電池負端１２０は第２切り替えユニット２２０の中の１つに接続され、前記第２切り替えユニット２２０は、電池負端１２０を接地又は非接地に切り替えることができる。
【００２０】
図３に示すように、電力管理装置２００は、第１切り替えユニット２１０と第２切り替えユニット２２０との切り替えを制御するための切り替え器２３０をさらに備える。前記切り替え器２３０は、手動切り替え器であってもよいし、充電電源Ｖで触発されることにより切り替え作業を実行する自動切り替え器であってもよい。
【００２１】
図４に示すように、低電圧で急速充電可能な電池１０００は通常に放電モードにある。放電モードにおいて、低電圧で急速充電可能な電池１０００は充電電源Ｖに接続されなく、いつでも負荷に接続されて放電することができる。
【００２２】
図４に示すように、放電モードにおいて、各電池セル１００の電池正端に対応する第１切り替えユニット２１０は、配列における前の電池セル１００の電池負端１２０又は負荷正端２５０に切り替えて接続され、それにより電池セル１００の電池正端１１０が電池セル配列における前の電池セル１００の電池負端又は負荷正端２５０に接続される。それと同時に、各電池セル１００の電池負端１２０に対応する第２切り替えユニット２２０は、電池負端１２０を非接地に切り替える。この際、電池セル配列は直列接続状態になり、電池セル配列が負荷正端２５０と負荷負端２６０に接続され、高電圧と大電流出力を提供する。
【００２３】
図５に示すように、充電モードにおいて、各電池セル１００の電池正端に対応する第１切り替えユニット２１０は、充電電源Ｖの出力端Ｖ１に切り替えて接続され、それにより電池セル１００の電池正端１１０が充電電源Ｖの出力端Ｖ１に接続される。それと同時に、各電池セル１００の電池負端１２０に対応する第２切り替えユニット２２０は、電池負端１２０を接地に切り替える。この際、電池セル配列において電池セル１００が個別に充電電源Ｖに接続されることにより、電池セル１００が個別に充電され、且つ相対的に低い電圧で充電されることができる。
【００２４】
具体的な実施例において、低電圧で急速充電可能な電池１０００は、通常に放電状態を維持するとともに、切り替え器１００は、充電電源Ｖの出力端Ｖ１で触発可能な自動切り替え器である。切り替え器１００は充電電源Ｖの出力端Ｖ１の出力を受けると、切り替え器２３０が第１切り替えユニット２１０と第２切り替えユニット２２０の作動を制御することで、低電圧で急速充電可能な電池１０００を充電状態に切り替えることができる。
【００２５】
本発明において、充電状態において、電池セル１００は個別に充電電源に接続され、単一の電池セル１００に対する充電状態に相当し、且つ単一の電池セル１００のインピーダンスが低いことにより、低電圧で急速充電可能な電池１０００が相対的に短い時間内に充電を完成することができる。また、放電状態において、電池セル１００を直列接続することにより、必要な高電圧出力を維持することができる。
【符号の説明】
【００２６】
１：電池セル
２：電池セルスタック
１０００：低電圧で急速充電可能な電池
１００：電池セル
１１０：電池正端
１２０：電池負端
２００：電力管理回路
２１０：第１切り替えユニット
２２０：第２切り替えユニット
２３０：切り替え器
２５０：負荷正端
２６０：負荷負端
Ｖ：充電電源
Ｖ１：出力端
ＶＧ：接地端
【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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