JP2004215322A - Discharge control circuit, charge control circuit, and charge and discharge circuit for battery - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、バッテリの放電回路、充電回路および充放電制御回路に関するものであり、特に、バッテリの効果的な使用状態を確保し、バッテリの使用コストを低減させるバッテリの放電回路、充電回路および充放電制御回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
所望のバッテリ容量を確保する場合、小容量のバッテリを多数直列に接続して使用することが多々ある。このように多数直列接続のバッテリを使用するような場合では、それぞれのバッテリが、充電や放電が多数繰り返された状態で使用されることから、それぞれのバッテリ間で充電容量のバラツキが生じていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このバッテリ間の充電容量のバラツキは、バッテリ全体の容量劣化を引き起こしやすいという問題点があった。一方、この容量劣化を起こした小数の不良バッテリを特定するためには、個々のバッテリの内部抵抗などを測定する必要があり、時間の伴う作業を強いられていた。特に、無停電電源装置（ＵＰＳ）などに用いられる場合には、迅速な交換を余儀なくされるので、良好なバッテリが存在しているにもかかわらずバッテリ全体の交換を行うことが多々あり、経済性に欠けるという欠点があった。
【０００４】
また、充電容量のバラツキをなくすために、バッテリを定期的（例えば、１週間ぐらい）に均等充電（低電流で長時間充電）をすることもよく行われており、すべてのバッテリに対して一律に充電を行っていた。
【０００５】
しかしながら、この均等充電ではすべてのバッテリに対して一律に充電を行うので、無駄な電力消費が起こるとともに、良好なバッテリまでもが過充電になり寿命劣化を促進するという問題点があった。
【０００６】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、多数直列接続されたバッテリにおいて、バッテリ個々の劣化状態のモニタを可能にするとともに、バッテリ間の寿命劣化を均一化させ、長時間使用を可能にするバッテリの充放電制御回路を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかるバッテリの放電制御回路にあっては、複数のバッテリを直列に接続させた多数接続バッテリの放電を制御するバッテリの放電制御回路において、前記複数のバッテリの個々の端子電圧に等しい電圧をそれぞれ検出するバッテリ電圧検出回路と、前記複数のバッテリの個々の端子電圧をそれぞれ保持するバッテリ端子電圧保持回路と、前記複数のバッテリの個々の端子電圧の平均値を保持するバッテリ平均端子電圧保持回路と、前記バッテリ端子電圧保持回路の出力と前記バッテリ平均端子電圧保持回路の出力を比較する比較器と、前記比較器の出力に基づき前記複数のバッテリの個々のバッテリが放電する電流の一部をそれぞれ分流させる分流回路とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、バッテリ電圧検出回路は複数のバッテリの個々の端子電圧に等しい電圧をそれぞれ検出し、バッテリ端子電圧保持回路は複数のバッテリの個々の端子電圧をそれぞれ保持し、バッテリ平均端子電圧保持回路は複数のバッテリの個々の端子電圧の平均値を保持し、比較器はバッテリ端子電圧保持回路の出力とバッテリ平均端子電圧保持回路の出力を比較し、分流回路は比較器の出力に基づき複数のバッテリの個々のバッテリが放電する電流の一部をそれぞれ分流させる。
【０００９】
つぎの発明にかかる放電制御回路にあっては、前記分流回路は、この分流回路の導通／非導通を切り換えるスイッチング素子を備え、このスイッチング素子は、前記比較器の出力信号を用いて、前記分流回路を導通状態にすることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、分流回路の導通／非導通を切り換えるために分流回路に備えられたスイッチング素子が、比較器の出力信号を用いて、この分流回路を導通状態にする。
【００１１】
つぎの発明にかかる放電制御回路にあっては、前記比較器は、前記バッテリ端子電圧保持回路の電圧が前記バッテリ平均端子電圧保持回路の電圧よりも大きいときに、出力信号を出力することを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、比較器は、バッテリ端子電圧保持回路の電圧がバッテリ平均端子電圧保持回路の電圧よりも大きいときに出力信号を出力する。
【００１３】
つぎの発明にかかる放電制御回路にあっては、前記バッテリ電圧検出回路は、変成器を備え、パルス信号が入力されたときに前記変成器に生ずる電圧変化を利用して、前記複数のバッテリの個々の端子電圧に等しい電圧を検出することを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、バッテリ電圧検出回路に備えられた変成器は、パルス信号が入力されたときに、自身に生ずる電圧変化を利用して複数のバッテリの個々の端子電圧に等しい電圧を検出する。
【００１５】
つぎの発明にかかる充電制御回路にあっては、複数のバッテリを直列に接続させた多数接続バッテリの充電を制御するバッテリの充電制御回路において、前記複数のバッテリの個々の端子電圧に等しい電圧をそれぞれ検出するバッテリ電圧検出回路と、前記複数のバッテリの個々の端子電圧をそれぞれ保持するバッテリ端子電圧保持回路と、前記複数のバッテリの個々の端子電圧の平均値を保持するバッテリ平均端子電圧保持回路と、前記バッテリ端子電圧保持回路の電圧と前記バッテリ平均端子電圧保持回路の電圧を比較する比較器と、前記比較器の出力に基づき前記複数のバッテリの個々のバッテリを充電する電流の一部をそれぞれ分流させる分流回路とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、バッテリ電圧検出回路は複数のバッテリの個々の端子電圧に等しい電圧をそれぞれ検出し、バッテリ端子電圧保持回路は複数のバッテリの個々の端子電圧をそれぞれ保持し、バッテリ平均端子電圧保持回路は複数のバッテリの個々の端子電圧の平均値を保持し、比較器はバッテリ端子電圧保持回路の出力とバッテリ平均端子電圧保持回路の出力を比較し、分流回路は比較器の出力に基づき複数のバッテリの個々のバッテリを充電する電流の一部をそれぞれ分流させる。
【００１７】
つぎの発明にかかる充電制御回路にあっては、前記分流回路は、この分流回路の導通／非導通を切り換えるスイッチング素子を備え、このスイッチング素子は、前記比較器の出力信号を用いて、前記分流回路を導通状態にすることを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、分流回路の導通／非導通を切り換えるために分流回路に備えられたスイッチング素子が、比較器の出力信号を用いて、この分流回路を導通状態にする。
【００１９】
つぎの発明にかかる充電制御回路にあっては、前記比較器は、前記バッテリ端子電圧保持回路の電圧が前記バッテリ平均端子電圧保持回路の電圧よりも大きいときに、出力信号を出力することを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、比較器は、バッテリ端子電圧保持回路の電圧がバッテリ平均端子電圧保持回路の電圧よりも大きいときに出力信号を出力する。
【００２１】
つぎの発明にかかる充電制御回路にあっては、前記バッテリ電圧検出回路は、変成器を備え、パルス信号が入力されたときに前記変成器に生ずる電圧変化を利用して、前記複数のバッテリの個々の端子電圧に等しい電圧を検出することを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、バッテリ電圧検出回路に備えられた変成器は、パルス信号が入力されたときに、自身に生ずる電圧変化を利用して複数のバッテリの個々の端子電圧に等しい電圧を検出する。
【００２３】
つぎの発明にかかる充放電制御回路にあっては、複数のバッテリを直列に接続させた多数接続バッテリの放電および充電を制御するバッテリの充放電制御回路において、前記複数のバッテリの個々の端子電圧に等しい電圧をそれぞれ検出するバッテリ電圧検出回路と、前記複数のバッテリの個々の端子電圧をそれぞれ保持するバッテリ端子電圧保持回路と、前記複数のバッテリの個々の端子電圧の平均値を保持するバッテリ平均端子電圧保持回路と、前記バッテリ端子電圧保持回路の出力と前記バッテリ平均端子電圧保持回路の出力を比較する比較器と、前記比較器の出力に基づいて、前記複数のバッテリの個々のバッテリが放電する電流の一部をそれぞれ分流させ、かつ、前記複数のバッテリの個々のバッテリを充電する電流の一部をそれぞれ分流させる分流回路とを備えたことを特徴とする。
【００２４】
この発明によれば、バッテリ電圧検出回路は複数のバッテリの個々の端子電圧に等しい電圧をそれぞれ検出し、バッテリ端子電圧保持回路は複数のバッテリの個々の端子電圧をそれぞれ保持し、バッテリ平均端子電圧保持回路は複数のバッテリの個々の端子電圧の平均値を保持し、比較器はバッテリ端子電圧保持回路の出力とバッテリ平均端子電圧保持回路の出力を比較し、分流回路は比較器の出力に基づいて、複数のバッテリの個々のバッテリが放電する電流の一部をそれぞれ分流させ、かつ、複数のバッテリの個々のバッテリを充電する電流の一部をそれぞれ分流させる。
【００２５】
つぎの発明にかかる充放電制御回路にあっては、前記分流回路は、この分流回路の導通／非導通を切り換えるスイッチング素子を備え、このスイッチング素子は、前記比較器の出力信号を用いて、前記分流回路を導通状態にすることを特徴とする。
【００２６】
この発明によれば、分流回路の導通／非導通を切り換えるために分流回路に備えられたスイッチング素子が、比較器の出力信号を用いて、この分流回路を導通状態にする。
【００２７】
つぎの発明にかかる充放電制御回路にあっては、前記比較器は、前記バッテリ端子電圧保持回路の電圧が前記バッテリ平均端子電圧保持回路の電圧よりも大きいときに、出力信号を出力することを特徴とする。
【００２８】
この発明によれば、比較器は、バッテリ端子電圧保持回路の電圧がバッテリ平均端子電圧保持回路の電圧よりも大きいときに出力信号を出力する。
【００２９】
つぎの発明にかかる充放電制御回路にあっては、前記バッテリ電圧検出回路は、変成器を備え、パルス信号が入力されたときに前記変成器に生ずる電圧変化を利用して、前記複数のバッテリの個々の端子電圧に等しい電圧を検出することを特徴とする。
【００３０】
この発明によれば、バッテリ電圧検出回路に備えられた変成器は、パルス信号が入力されたときに、自身に生ずる電圧変化を利用して複数のバッテリの個々の端子電圧に等しい電圧を検出する。
【００３１】
つぎの発明にかかる充放電制御回路にあっては、前記比較器の出力信号を検出する目視手段をさらに備えることを特徴とする。
【００３２】
この発明によれば、目視手段は、比較器の出力信号を検出することによって、バッテリの端子電圧の低下または上昇を視認することができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかるバッテリの放電制御回路、充電制御回路および充放電制御回路の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００３４】
図１は、この発明にかかるバッテリの充放電制御回路の使用例を示すブロック図である。同図において、複数直列接続されたバッテリ１２は、スイッチ１３が開の状態で、スイッチ１４が閉の状態のときに、負荷１１に対して電力を供給する。一方、このバッテリ１２は、スイッチ１３が閉の状態で、スイッチ１４が開の状態のときに、直流電源１０によって充電される。充放電制御回路２０は、この複数直列接続されたバッテリ１２を構成する個々のバッテリの電圧をモニタして、個々のバッテリ電圧のバラツキがなくなるように、すなわち個々のバッテリ電圧が等しくなるように制御を行う。
【００３５】
図２は、図１に示した充放電制御回路２０の具体的な構成例を示す回路図である。同図に示すように、この充放電制御回路２０は、トランジスタ、ダイオード、抵抗、コンデンサ、変成器などを組み合わせた回路をｎ段並列に並べて構成されている。充放電制御回路２０の各段の回路は、ｎ個の直列接続された個々のバッテリに対して接続されており、それぞれの回路に接続されているバッテリの充放電を制御するように動作する。なお、これらの個々のバッテリは、当初、同容量で同一電圧のもので構成されているが、充放電の繰り返しによって、バッテリ間でバッテリ電圧のバラツキが生ずることを想定している。また、このバラツキが生じたときのバッテリ端子電圧を、それぞれＥ１、・・・、Ｅｎとして同図に示している。
【００３６】
ここで、図２に示す充放電制御回路２０の構成について説明する。まず、バッテリ１２−１に接続されている最上段の回路において、変成器Ｔ１は、一次巻線とこの一次巻線に誘導結合された二次巻線とを備えている。変成器Ｔ１の一次巻線の一端は、抵抗Ｒ２−１の一端とダイオードＤ２−１のアノード端子の一端が接続されている端子に接続されており、他端は、この充放電制御回路２０に共通に用いられる電池Ｅｘの正極側に接続されている。変成器Ｔ１の二次巻線の一端は、ダイオードＤ１−１のアノード端子に接続されており、他端はバッテリ１２−１の負極側に接続されている。
【００３７】
なお、変成器Ｔ１の一次巻線と二次巻線とは、一次巻線に流れる電流の変化に伴って電圧が発生するとき、一次巻線の一端に発生する電圧と二次巻線の一端に発生する電圧とが同極性の電圧となるように結合されている。
【００３８】
変成器Ｔ１の二次巻線側では、ダイオードＤ１−１が変成器Ｔ１の二次巻線の一端と抵抗Ｒ１−１の一端との間に挿入され、抵抗Ｒ１−１の一端とダイオードＤ１−１のカソード端子とがバッテリ１２−１の正極側に接続されている。抵抗Ｒ１−１の他端は、トランジスタＴｒ１−１のコレクタ端子に接続され、このトランジスタＴｒ１−１のエミッタ端子は、バッテリ１２−１の負極側に接続されている。
【００３９】
変成器Ｔ１の一次巻線側では、ダイオードＤ２−１のカソード端子と抵抗Ｒ３−１の一端およびコンデンサＣ１−１の一端が接続されており、このダイオードＤ２−１を介して変成器Ｔ１の一次巻線の一端とそれぞれ接続されている。また、抵抗Ｒ３−１の他端およびコンデンサＣ１−１の他端は、変成器Ｔ１の他端と接続されている。
【００４０】
コンデンサＣ１−１の一端には抵抗Ｒ４−１の一端が接続され、この抵抗Ｒ４−１の他端は比較器２１−１の負極側の入力端子と接続されている。一方、この比較器２１−１の正極側の入力端子にはダイオードＤ２−１のカソード端子、抵抗Ｒ３−１の一端およびコンデンサＣ１−１の一端が接続されている。
【００４１】
比較器２１−１の出力端子には抵抗Ｒ５−１と視認用の発光ダイオードＬＥＤ１−１と起動用の発光ダイオードＬＥＤ２−１の直列回路が接続されている。すなわち、抵抗Ｒ５−１の一端が比較器２１−１の出力端子に接続され、抵抗Ｒ５−１の他端が発光ダイオードＬＥＤ１−１の一端に接続されている。発光ダイオードＬＥＤ２−１の一端は発光ダイオードＬＥＤ１−１の他端に接続され、発光ダイオードＬＥＤ２−１の他端は変成器Ｔ１の一次巻線側の他端および電池Ｅｘの正極側に接続されている。また、発光ダイオードＬＥＤ２−１の出力は図示しないフォトカプラでトランジスタＴｒ１−１のベースに結合されている。
【００４２】
このように、バッテリ１２−１には、上述した構成の回路が接続されている。また、図２に示すように、バッテリ１２−１に接続した回路と同一素子で構成した回路がバッテリ１２−ｎに対しても接続されている。同図には示していないが、バッテリ１２−２〜１２−（ｎ−１）についても、この回路と同一素子で構成した回路がバッテリ１２−２〜１２−ｎのそれぞれに接続される。
【００４３】
これまでは、バッテリ１２−１〜１２−ｎにそれぞれ接続された部分の回路構成に関して説明してきたが、つぎに、これらの回路に共通な部分の構成について説明する。
【００４４】
図２において、抵抗Ｒ２−１〜Ｒ２−ｎのそれぞれの他端にはダイオードＤ３−１〜Ｄ３−ｎのそれぞれのアノード端子が接続され、これらのダイオードＤ３−１〜Ｄ３−ｎのそれぞれのカソード端子にはトランジスタＴｒｘのコレクタ端子が接続されている。一方、トランジスタＴｒｘのエミッタ端子は、電池Ｅｘの負極側に接続されている。また、コンデンサＣｘの他端は電池Ｅｘの正極側に接続され、コンデンサＣｘの一端は比較器２１−１〜２１−ｎの負極側の入力端子のすべてと接続されている。
【００４５】
つぎに、図２に示す充放電制御回路２０の動作について説明する。図３は、スイッチングパルスが印加されたときの回路動作を説明するための回路図である。図３に示した太線の部分が、回路に流れる電流を示している。同図において、スイッチングパルスがトランジスタＴｒｘのベースに印加されるとトランジスタＴｒｘが導通状態になるので、電池Ｅｘからの電流が、変成器Ｔ１の一次巻線、抵抗Ｒ２−１、ダイオードＤ３−１、Ｔｒｘを通じて流れる。また、他のバッテリに接続された各段の回路においても、この電流と同様な電流が流れる。例えば、バッテリ１２−ｎに接続された回路では、同図に示すように、変成器Ｔｎの一次巻線、抵抗Ｒ２−ｎ、ダイオードＤ３−ｎ、Ｔｒｘを通じた電流が流れる。
【００４６】
これらの各段の回路においては、変成器、抵抗、コンデンサ、ダイオードなどの回路素子のそれぞれは、それぞれに対応する箇所において同一の抵抗値および容量値並びに同一の特性のものを用いた対称形の回路なので、各段に流れる電流は基本的に同一の電流が流れると考えてよい。なお、これ以降、冗長な説明を避けるため、各段の回路で異なる動作をしない限りにおいて、バッテリ１２−１に接続された回路のみの説明を行うものとし、他の各段の回路の動作は同一の動作を行うものとしてその説明を省略する。
【００４７】
図３において、スイッチングパルスがトランジスタＴｒｘのベースに印加されるとき、スイッチングパルスの立ち上がり時に変成器Ｔ１の一次巻線の両端に一時的に電圧が誘起される。この誘起電圧の極性は変成器Ｔ１の下側（黒丸印の反対側）が正となる向きの電圧であり、この誘起電圧は他の回路素子（抵抗Ｒ２−１、ダイオードＤ３−１以外の素子）には影響を与えない。また、このとき、変成器Ｔ１の二次巻線の両端にも同一の極性（変成器Ｔ１の下側が正）の電圧が誘起される。この誘起電圧も、ダイオードＤ１−１を導通させる向きとは逆の電圧であり、変成器Ｔ１の二次巻線側の回路には影響を与えない。
【００４８】
図４は、スイッチングパルスがオンからオフになるときの回路動作を説明するための回路図である。図４において、トランジスタＴｒｘのベースに印加されたスイッチングパルスがオンからオフに移るとき、トランジスタＴｒｘが非導通状態に変わるので、電池Ｅｘから、変成器Ｔ１の一次巻線、抵抗Ｒ２−１、ダイオードＤ３−１、Ｔｒｘを通じて流れていた電流が流れなくなる。このとき、変成器Ｔ１の一次巻線には、上記の誘起電圧とは逆向きの電圧が誘起される。この誘起電圧の向きは、今まで流れていた電流の流れを維持させようとする向きであり、同図に示すように、変成器Ｔ１の一次巻線の上側（黒丸印側）が正となる向きの電圧が誘起される。
【００４９】
この変成器Ｔ１の一次巻線に誘起される電圧の大きさは、バッテリ１２−１の端子電圧に比例した電圧である。なぜなら、変成器Ｔ１の一次巻線に図４に示す向きの電圧が誘起されるとき、変成器Ｔ１の二次巻線にも同一極性の電圧が誘起される。この誘起された電圧は、ダイオードＤ１−１を導通させる向きの電圧であり、また、ダイオードＤ１−１の順方向の抵抗値は極めて小さいので、変成器Ｔ１の二次巻線の両端の電圧は瞬間的にバッテリ１２−１の端子電圧に調整される。このとき、変成器Ｔ１の一次巻線の両端の電圧は、変成器Ｔ１の一次巻線と二次巻線の巻数比に応じた電圧が誘起される。もし、この巻数比が１：１であれば、変成器Ｔ１の一次巻線の両端の電圧はバッテリ１２−１の電圧に等しくなる。後述する内容から明らかとなるが、変成器Ｔ１の一次巻線と二次巻線の巻数比は任意に設定することができる。ただし、変成器Ｔ１〜Ｔｎの巻数比は同一に設定する必要がある。なお、これ以降の説明は、変成器Ｔ１〜Ｔｎの巻数比が１対１に設定されているものとして説明をする。
【００５０】
図４において、この変成器Ｔ１の一次巻線に誘起された電圧によって、ダイオードＤ２−１を通じてコンデンサＣ１−１を充電する向きの電流が流れる。このとき、コンデンサＣ１−１の両端の電圧はバッテリの端子電圧Ｅ１の値に充電される。
【００５１】
一方、ダイオードＤ２−１、抵抗Ｒ４−１を通じてコンデンサＣｘを充電する向きの電流も流れる。また、このコンデンサＣｘには、バッテリ１２−２〜１２−ｎに接続された回路を構成するそれぞれの変成器Ｔ２〜Ｔｎに誘起された電圧に基づき、同様な向きの電流が流れる。これらの変成器Ｔ２〜Ｔｎは変成器Ｔ１と同じ巻数比（ここでは１対１の巻数比）に設定されているので、変成器Ｔ２〜Ｔｎの両端に誘起される電圧は、それぞれバッテリ１２−２〜１２−ｎのそれぞれの端子電圧Ｅ２〜Ｅｎとなる。図４に示すように、コンデンサＣｘには、誘起されたこれらの端子電圧Ｅ１〜Ｅｎが並列に印加されることになるので、コンデンサＣｘの両端の電圧は、バッテリの端子電圧Ｅ１〜Ｅｎの平均電圧Ｅａ、［Ｅａ＝（Ｅ１＋Ｅ２＋・・・＋Ｅｎ）／ｎ］の値に充電されることになる。
【００５２】
図５は、バッテリ１２−１の端子電圧Ｅ１が低下した場合の回路動作を説明するための回路図である。いま、過放電あるいは寿命劣化による内部抵抗の上昇などにより、バッテリ１２−１の端子電圧Ｅ１だけが低下してＥ１’（Ｅ１’＜Ｅ２、Ｅ１’＜Ｅ３、・・・、Ｅ１’＜Ｅｎ、Ｅ２≒Ｅ３≒・・・≒Ｅｎ）となった状態を考える。このとき、変成器Ｔ１の二次巻線からダイオードＤ１−１を通じて電流が流れ、変成器Ｔ１の二次巻線の端子電圧はＥ１’に低下する。この電圧低下に連動して、変成器Ｔ１の一次巻線の端子電圧もＥ１’に低下し、コンデンサＣ１−１に充電された電圧も抵抗Ｒ３−１を通じて放電される。
【００５３】
しかし、変成器Ｔ１の一次巻線の一端とコンデンサＣ１−１の一端とがダイオードＤ２−１を通じて接続されているので、コンデンサＣ１−１の端子電圧がＥ１’になったときに、この放電は停止する。このような回路動作によって、比較器２１−１の正極側入力の端子電圧はＥ１’となり、負極側入力の端子電圧はＥａ’［Ｅａ’＝（Ｅ１’＋Ｅ２＋・・・＋Ｅｎ）／ｎ］となる。同時に、比較器２１−１以外の正極側入力の端子電圧は変化せず、負極側入力の端子電圧はすべてＥａ’となる。
【００５４】
このとき、比較器２１−１の正極側入力の端子電圧と負極側入力の端子電圧との差Ｅ１’−Ｅａ’は、Ｅ１’−Ｅａ’＝−（１／ｎ）×［（Ｅ２−Ｅ１’）＋（Ｅ３−Ｅ１’）＋・・・＋（Ｅｎ−Ｅ１’）］であり、Ｅ１’＜Ｅ２、Ｅ１’＜Ｅ３、・・・、Ｅ１’＜Ｅｎの関係があるので、比較器２１−１からの電流は流れず、トランジスタＴｒ１−１はオフの状態となる。
【００５５】
一方、比較器２１−ｎの正極側入力の端子電圧は変化せず、負極側入力の端子電圧はＥａ’となる。このとき、正極側入力の端子電圧と負極側入力の端子電圧との差Ｅｎ−Ｅａ’は、Ｅｎ−Ｅａ’＝（１／ｎ）×［（Ｅｎ−Ｅ１’）＋（Ｅｎ−Ｅ２）＋・・・＋（Ｅｎ−（Ｅｎ−１））］≒（１／ｎ）×（Ｅｎ−Ｅ１’）であり、Ｅ１’＜Ｅｎの関係があるので、比較器２１−ｎからの電流が流れ、図示しないフォトカプラを通じてトランジスタＴｒ１−ｎがオンの状態になる。このトランジスタＴｒ１−ｎがオンのとき、抵抗Ｒ１−ｎとトランジスタＴｒ１−ｎとが、バッテリの端子電圧の一部を放電させる分流回路を構成する。
【００５６】
図６は、図５に示す状態時において、バッテリ１２が直流電源１０によって充電されるときの回路動作を説明するための回路図である。同図おいて、スイッチ１３が閉じられ、一方、スイッチ１４は開放されていて、直流電源１０によってバッテリ１２が充電される状態にある。また、同図には、充放電制御回路２０の一部の回路構成とともに、図５に示す状態、すなわち、バッテリ１２−１の端子電圧Ｅ１が低下してＥ１’（Ｅ１＞Ｅ１’）になり、その結果、トランジスタＴｒ１−１以外のトランジスタＴｒ１−２〜Ｔｒ１−ｎがオンの状態（図６ではトランジスタＴｒ１−ｎのみを図示）を示している。
【００５７】
図６に示す状態では、バッテリ１２−１を充電する電流の方が、バッテリ１２−ｎを充電する電流よりも大きくなる。なぜなら、バッテリ１２−１を充電する電流の一部は、バッテリ１２−ｎの分流回路に一部が流れ込むからである。その結果、バッテリ１２−１は他のバッテリに比べて充電量が多くなるので、バッテリ１２−１の端子電圧Ｅ１は他のバッテリ端子電圧と比べて回復が速くなる。
【００５８】
このような状態、すなわち、バッテリ１２−１を充電する電流の方がバッテリ１２−１以外のバッテリを充電する電流よりも大きい状態が続くと、逆に、バッテリ１２−１の端子電圧が他のバッテリの端子電圧よりも大きい状態となる。この状態時に、スイッチングパルスがトランジスタＴｒｘのベースに印加されると、図５および図６の状態とは逆の状態、すなわち、トランジスタＴｒ１−１がオンの状態であり、トランジスタＴｒ１−２〜Ｔｒ１−ｎがオフの状態となる。この状態では、バッテリ１２−１が抵抗Ｒ１−１およびトランジスタＴｒ１−１で構成される分流回路を通じて放電するので、結局、すべてのバッテリの端子電圧は適正電圧に設定されて定常状態に落ち着くことになる。
【００５９】
このように、バッテリ１２−１〜１２−ｎに接続された充放電制御回路２０によって、それぞれのバッテリの端子電圧Ｅ１〜Ｅｎが等しくなるような充電制御または放電制御が行われる。
【００６０】
なお、この分流回路上にある抵抗Ｒ１−１〜Ｒ−ｎの大きさは、バッテリの内部抵抗よりも大きい所定の大きさの抵抗を選択する必要がある。なぜなら、バッテリの内部抵抗と同等あるいは小さな抵抗では、分流回路に流れる電流が大きくなって、効率のよいバッテリの充電制御または放電制御が実施できないからである。
【００６１】
図７は、バッテリ１２−１の端子電圧Ｅ１が上昇した状態において、スイッチングパルスがトランジスタＴｒｘのべ−スに印加されたときの回路動作を説明するための回路図である。いま、バッテリ１２−１の端子電圧Ｅ１だけが上昇してＥ１’（Ｅ１’＞Ｅ２、Ｅ１’＞Ｅ３、・・・、Ｅ１’＞Ｅｎ、Ｅ２≒Ｅ３≒・・・≒Ｅｎ）となった状態を考える。このとき、スイッチングパルスがトランジスタＴｒｘのべ−スに印加されると、上述した回路動作によって、変成器Ｔ１の二次巻線には端子電圧Ｅ１”に等しい電圧が誘起され、変成器Ｔ１の一次巻線の端子電圧もＥ１”に設定される。
【００６２】
また、上述したように、変成器Ｔ１の一次巻線の一端とコンデンサＣ１−１の一端とがダイオードＤ２−１を通じて接続されているので、コンデンサＣ１−１の端子電圧、すなわち比較器２１−１の正極側入力の端子電圧がＥ１”に設定され、また、コンデンサＣｘの端子電圧、すなわち比較器２１−１の負極側入力の端子電圧がＥａ”（Ｅａ”＝（Ｅ１”＋Ｅ２＋・・・＋Ｅｎ）／ｎ）に設定される。
【００６３】
このとき、比較器の負極側入力の端子電圧よりも、比較器の正極側入力の端子電圧の方が高い状態にあるのは、比較器２１−１のみであり、この比較器２１−１からの電流が出力され、トランジスタＴｒ１−１のみがオンの状態となる。
【００６４】
図８は、図６に示す状態時において、バッテリ１２から負荷１１に電力を供給するときの回路動作を説明するための回路図である。同図おいて、スイッチ１３は開放され、一方、スイッチ１４は閉じられていて、バッテリ１２から負荷１１に電力が供給される状態にある。また、同図には、充放電制御回路２０の一部の回路構成とともに、図７に示す状態、すなわち、バッテリ１２−１の端子電圧が上昇した状態にあり、その結果、トランジスタＴｒ１−１がオンの状態で、トランジスタＴｒ１−１以外のトランジスタＴｒ１−２〜Ｔｒ１−ｎがオフの状態（図８ではトランジスタＴｒ１−ｎのみを図示）を示している。
【００６５】
図８において、バッテリ１２−１が負荷に供給する電流の方が、他のバッテリ１２−２〜１２−ｎが負荷に供給する電流よりも大きくなる。なぜなら、バッテリ１２−１が供給する電流は、負荷に供給する電流と抵抗Ｒ１−１およびトランジスタＴｒ１−１で構成される分流回路に流す電流との両者の和となるからである。その結果、バッテリ１２−１は他のバッテリに比べて放電量が多くなるので、バッテリ１２−１の端子電圧は他のバッテリ端子電圧と比べて低下が速くなる。
【００６６】
バッテリ１２−１が負荷に供給する電流の方が、バッテリ１２−１以外のバッテリが負荷に供給する電流よりも大きい状態が続くと、逆に、バッテリ１２−１の端子電圧が他のバッテリの端子電圧よりも小さい状態となる。この状態時に、スイッチングパルスがトランジスタＴｒｘのベースに印加されると、図７および図８の状態とは逆の状態、すなわち、トランジスタＴｒ１−１がオフの状態であり、トランジスタＴｒ１−２〜Ｔｒ１−ｎがオンの状態となる。この状態では、バッテリ１２−１から抵抗Ｒ１−１およびトランジスタＴｒ１−１で構成される分流回路を通じた放電が停止し、逆に、バッテリ１２−１以外のバッテリから、それぞれの分流回路を通じた電流が流れるので、結局、すべてのバッテリの端子電圧は適正電圧に設定され、定常状態に落ち着くことになる。
【００６７】
なお、この分流回路上にある抵抗Ｒ１−ｎの大きさは、負荷抵抗の内部抵抗よりも大きい所定の大きさの抵抗を選択する必要がある。なぜなら、負荷抵抗の内部抵抗と同等あるいは小さな抵抗では、分流回路に流れる電流が大きくなって、負荷への電力供給を効率よく実施できないからである。
【００６８】
このように、バッテリ１２−１〜１２−ｎに接続された充放電制御回路２０によって、それぞれのバッテリの端子電圧が等しくなるような充放電制御が行われる。なお、この充放電制御回路２０は、スイッチングパルスの入力制御によって充電のみの制御あるいは放電のみの制御も行うことができ、充電制御回路および放電制御回路としても用いることができる。
【００６９】
上述してきたように、電池Ｅｘと、トランジスタＴｒｘと、変成器Ｔ１〜Ｔｎのそれぞれと、抵抗Ｒ２−１〜Ｒ２−ｎのそれぞれと、ダイオードＤ１−１〜Ｄ１−ｎのそれぞれとが、個々のバッテリの端子電圧に等しい電圧を検出し、この検出した電圧を発生させるバッテリ電圧検出回路を構成する。なお、このトランジスタＴｒｘに変えて単なるスイッチを用いるものであってもよい。また、電池Ｅｘの電圧のオンまたはオフを切り換えるように動作するものであれば、他の構成であっても構わない。さらに、抵抗Ｒ２−１〜Ｒ２−ｎは電流制限抵抗であり、トランジスタＴｒｘ、変成器Ｔ１〜Ｔｎ、ダイオードＤ１−１〜Ｄ１−ｎの特性に応じた適正なものを選択すればよい。
【００７０】
また、抵抗Ｒ１−１〜Ｒ１−ｎのそれぞれと、トランジスタＴｒ１−１〜Ｔｒ１−ｎのそれぞれと、発光ダイオードＬＥＤ２−１〜ＬＥＤ２−ｎとが、個々のバッテリの端子電圧の一部を放電させる分流回路を構成する。なお、発光ダイオードＬＥＤ２−１〜ＬＥＤ２−ｎを用いずに比較器の出力を検出してトランジスタＴｒ１−１〜Ｔｒ１−ｎをオンさせることができればどんな構成でもよい。また、トランジスタＴｒ１−１〜Ｔｒ１−ｎに変えて、単なるスイッチを用いてもよい。
【００７１】
さらに、電池Ｅｘと、変成器Ｔ１〜Ｔｎのそれぞれと、ダイオードＤ２−１〜Ｄ２−ｎのそれぞれと、コンデンサＣ１−１〜Ｃ１−ｎのそれぞれとが、個々のバッテリの端子電圧を保持するバッテリ端子電圧保持回路を構成する。なお、このダイオードＤ２−１は、コンデンサＣ１−１〜Ｃ１−ｎのそれぞれから変成器Ｔ１〜Ｔｎのそれぞれへの電流を阻止するものであれば他のどのような素子を用いてもよい。
【００７２】
また、電池Ｅｘと、変成器Ｔ１〜Ｔｎのそれぞれと、ダイオードＤ２−１〜Ｄ２−ｎのそれぞれと、抵抗Ｒ４−１〜Ｒ４−ｎのそれぞれと、コンデンサＣｘとが、個々のバッテリ端子電圧の平均値を保持するバッテリ平均端子電圧保持回路を構成する。なお、このダイオードＤ２−１も、コンデンサＣｘから変成器Ｔ１〜Ｔｎのそれぞれへの電流を阻止するものであれば他のどのような素子を用いてもよい。なお、抵抗Ｒ４−１〜Ｒ４−ｎはコンデンサＣｘとコンデンサＣ１−１〜Ｃ１−ｎとの間の急激な電流の流れを防止するものであり、コンデンサＣｘとコンデンサＣ１−１〜Ｃ１−ｎの容量に応じた適正なものを選択すればよい。
【００７３】
そして、発光ダイオードＬＥＤ１−１〜ＬＥＤ１−ｎのそれぞれは、バッテリ端子電圧の低下または上昇を判断するための目視手段である。この発光ダイオードＬＥＤ１−１〜ＬＥＤ１−ｎに変えて、電流計などの他の手段を用いてもよい。
【００７４】
また、抵抗Ｒ５−１〜Ｒ５−ｎは電流制限抵抗であり、変成器Ｔ１〜Ｔｎ、ダイオードＤ２−１〜Ｄ２−ｎ、比較器２１−１〜２１−ｎ、発光ダイオードＬＥＤ１−１〜ＬＥＤ１−ｎおよび発光ダイオードＬＥＤ２−１〜ＬＥＤ２−ｎの特性に応じた適正なものを選択すればよい。
【００７５】
そして、抵抗Ｒ３−１〜Ｒ３−ｎは、バッテリ１２−１〜１２−ｎの端子電圧の変動に追随させるために、コンデンサＣ１−１〜Ｃ１−ｎに充電された電荷の一部を分流させるための分流抵抗であり、コンデンサＣ１−１〜Ｃ１−ｎの容量に応じた適正なものを選択すればよい。
【００７６】
なお、この実施の形態にかかる充放電制御回路２０は、図１に示すような電源システム、すなわち、バッテリ１２から電力を供給するとともに、バッテリ１２の電圧が低下したときに直流電源１０がバッテリ１２を充電するように動作する電源システムに適用する例について示したが、この使用形態に限定されるものではない。例えば、通常時には、直流電源１０から負荷１１に対して電力を供給し、直流電源１０の停止時には、バッテリ１２から負荷１１に電力を供給する方式に適用することもできる。また、通常時には、直流電源１０とバッテリ１２の両者から電力を供給し、直流電源１０の停止時には、バッテリ１２のみから電力を供給する方式などにも適用することができる。
【００７７】
以上説明したように、この実施の形態によれば、バッテリ電圧検出回路は複数のバッテリの個々の端子電圧に等しい電圧をそれぞれ検出し、バッテリ端子電圧保持回路は複数のバッテリの個々の端子電圧をそれぞれ保持し、バッテリ平均端子電圧保持回路は複数のバッテリの個々の端子電圧の平均値を保持し、比較器はバッテリ端子電圧保持回路の出力とバッテリ平均端子電圧保持回路の出力を比較し、分流回路は比較器の出力に基づいて、複数のバッテリの個々のバッテリが放電する電流の一部をそれぞれ分流させ、かつ、複数のバッテリの個々のバッテリを充電する電流の一部をそれぞれ分流させるようにしているので、複数接続されたバッテリであっても、バラツキの発生を防止することができ、弱いバッテリの急速な劣化を防止することができ、バッテリ全体としての寿命を大幅に延ばすことができるという効果を奏する。また、均等充電が不要となるので、良好なバッテリを傷めることがなく、バッテリ全体としての寿命を大幅に延ばすことができるという効果を奏する。さらに、定期的なバッテリ容量の確認試験が不要、あるいは確認試験の期間を大幅に延長させることができるので、バッテリの保守費用を大幅に削減できるという効果を奏する。
【００７８】
また、この実施の形態によれば、分流回路の導通／非導通を切り換えるために分流回路に備えられたスイッチング素子が、比較器の出力信号を用いて、この分流回路を導通状態にするようにしているので、複数接続されたバッテリであっても、バラツキの発生を防止することができ、弱いバッテリの急速な劣化を防止することができ、バッテリ全体としての寿命を大幅に延ばすことができるという効果を奏する。また、均等充電が不要となるので、良好なバッテリを傷めることがなく、バッテリ全体としての寿命を大幅に延ばすことができるという効果を奏する。さらに、定期的なバッテリ容量の確認試験が不要、あるいは確認試験の期間を大幅に延長させることができるので、バッテリの保守費用を大幅に削減できるという効果を奏する。
【００７９】
また、この実施の形態によれば、比較器は、バッテリ端子電圧保持回路の電圧がバッテリ平均端子電圧保持回路の電圧よりも大きいときに出力信号を出力するようにしているので、複数接続されたバッテリであっても、バラツキの発生を防止することができ、弱いバッテリの急速な劣化を防止することができ、バッテリ全体としての寿命を大幅に延ばすことができるという効果を奏する。また、均等充電が不要となるので、良好なバッテリを傷めることがなく、バッテリ全体としての寿命を大幅に延ばすことができるという効果を奏する。さらに、定期的なバッテリ容量の確認試験が不要、あるいは確認試験の期間を大幅に延長させることができるので、バッテリの保守費用を大幅に削減できるという効果を奏する。
【００８０】
また、この実施の形態によれば、バッテリ電圧検出回路に備えられた変成器は、パルス信号が入力されたときに、自身に生ずる電圧変化を利用して複数のバッテリの個々の端子電圧に等しい電圧を検出するようにしているので、複数接続されたバッテリであっても、バラツキの発生を防止することができ、弱いバッテリの急速な劣化を防止することができ、バッテリ全体としての寿命を大幅に延ばすことができるという効果を奏する。また、均等充電が不要となるので、良好なバッテリを傷めることがなく、バッテリ全体としての寿命を大幅に延ばすことができるという効果を奏する。さらに、定期的なバッテリ容量の確認試験が不要、あるいは確認試験の期間を大幅に延長させることができるので、バッテリの保守費用を大幅に削減できるという効果を奏する。
【００８１】
また、この実施の形態によれば、目視手段は、比較器の出力信号を検出することによって、バッテリの端子電圧の低下または上昇を視認するようにしているので、バッテリ不良が発生した場合であっても、該当バッテリを目視で視認できるので、バッテリの交換が容易、かつ、迅速に交換することができる。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、複数のバッテリの個々の端子電圧に等しい電圧をそれぞれ検出し、複数のバッテリの個々の端子電圧をそれぞれ保持し、複数のバッテリの個々の端子電圧の平均値を保持し、バッテリ端子電圧保持回路の出力とバッテリ平均端子電圧保持回路の出力の比較出力に基づいて、個々のバッテリが放電する電流の一部をそれぞれ分流させ、個々のバッテリを充電する電流の一部をそれぞれ分流させるようにしているので、バッテリ間のバラツキの発生を防止するとともに、弱いバッテリの急速な劣化を防止し、バッテリ全体としての寿命を大幅に延ばすことができるという効果を奏する。また、均等充電が不要となるので、良好なバッテリを傷めることがなく、バッテリ全体としての寿命を大幅に延ばすことができるという効果を奏する。さらに、定期的なバッテリ容量の確認試験が不要、あるいは確認試験の期間を大幅に延長させることができるので、バッテリの保守費用を大幅に削減できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかるバッテリの充放電制御回路の使用例を示すブロック図である。
【図２】図１に示した充放電制御回路の具体的な構成例を示す回路図である。
【図３】スイッチングパルスが印加されたときの回路動作を説明するための回路図である。
【図４】スイッチングパルスがオンからオフになるときの回路動作を説明するための回路図である。
【図５】バッテリの端子電圧が低下した場合の回路動作を説明するための回路図である。
【図６】図５に示す状態時において、バッテリが直流電源によって充電されるときの回路動作を説明するための回路図である。
【図７】バッテリの端子電圧が上昇した状態において、スイッチングパルスがトランジスタのべ−スに印加されたときの回路動作を説明するための回路図である。
【図８】図６に示す状態時において、バッテリから負荷に電力を供給するときの回路動作を説明するための回路図である。
【符号の説明】
１０ 直流電源
１１ 負荷
１２，１２−１，１２−ｎ バッテリ
１３，１４ スイッチ
２０ 充放電制御回路
２１−１，２１−ｎ 比較器
Ｃ１−１，Ｃ１−ｎ、Ｃｘ コンデンサ
Ｄ１−１，Ｄ１−ｎ，Ｄ２−１，Ｄ２−ｎ，Ｄ３−１，Ｄ３−ｎ ダイオード
Ｅ１，Ｅ２，Ｅｎ バッテリ端子電圧
Ｅａ 平均電圧
Ｅｘ 電池
ＬＥＤ１−１，ＬＥＤ１−ｎ，ＬＥＤ２−１，ＬＥＤ１−ｎ 発光ダイオード
Ｒ１−１，Ｒ１−ｎ，Ｒ２−１，Ｒ２−ｎ，Ｒ３−１，Ｒ３−ｎ，Ｒ４−１，Ｒ４−ｎ，Ｒ５−１，Ｒ５−ｎ 抵抗
Ｔ１，Ｔ２，Ｔｎ 変成器
Ｔｒ１−１，Ｔｒ１−ｎ，Ｔｒｘ トランジスタ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a battery discharge circuit, a charge circuit, and a charge / discharge control circuit, and more particularly to a battery discharge circuit, a charge circuit, and a charge circuit that ensure an effective use state of a battery and reduce the use cost of the battery. The present invention relates to a discharge control circuit.
[0002]
[Prior art]
In order to secure a desired battery capacity, many small-capacity batteries are often connected in series and used. In such a case where a large number of series-connected batteries are used, since each battery is used in a state where charging and discharging are repeated many times, the charge capacity varies among the batteries. .
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, there is a problem that the variation in the charge capacity between the batteries easily causes deterioration of the capacity of the entire battery. On the other hand, in order to identify a small number of defective batteries that have caused the capacity deterioration, it is necessary to measure the internal resistance and the like of each battery, which requires time-consuming work. In particular, when the battery is used in an uninterruptible power supply (UPS) or the like, quick replacement is inevitable. Therefore, even when a good battery is present, the entire battery is often replaced. There was a drawback of lacking in sex.
[0004]
Also, in order to eliminate variations in charging capacity, it is common practice to charge the battery periodically (for example, for about one week) and evenly charge it (for a long time with a low current). Had been charged.
[0005]
However, in this uniform charging, since all the batteries are charged uniformly, there is a problem that wasteful power consumption occurs, and even a good battery becomes overcharged and accelerates the life deterioration.
[0006]
The present invention has been made in view of the above, and in a large number of batteries connected in series, it is possible to monitor the deterioration state of each battery, make the life degradation between the batteries uniform, and use the battery for a long time. It is an object of the present invention to obtain a battery charge / discharge control circuit that enables the control.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, a battery discharge control circuit according to the present invention includes a battery discharge control circuit for controlling discharge of a multi-connected battery in which a plurality of batteries are connected in series. A battery voltage detection circuit that detects a voltage equal to an individual terminal voltage of each of the plurality of batteries, a battery terminal voltage holding circuit that holds each of the individual terminal voltages of the plurality of batteries, and an individual one of the plurality of batteries. A battery average terminal voltage holding circuit that holds an average value of the terminal voltages of the battery terminals, a comparator that compares an output of the battery terminal voltage holding circuit with an output of the battery average terminal voltage holding circuit, and that based on an output of the comparator. And a shunt circuit for shunting a part of the current discharged by each of the plurality of batteries. .
[0008]
According to the present invention, the battery voltage detection circuit detects voltages equal to the individual terminal voltages of the plurality of batteries, respectively, and the battery terminal voltage holding circuit holds the individual terminal voltages of the plurality of batteries, respectively. The holding circuit holds the average value of the individual terminal voltages of the plurality of batteries, the comparator compares the output of the battery terminal voltage holding circuit with the output of the battery average terminal voltage holding circuit, and the shunt circuit based on the output of the comparator. A part of the current discharged from each of the plurality of batteries is divided.
[0009]
In the discharge control circuit according to the next invention, the shunt circuit includes a switching element for switching conduction / non-conduction of the shunt circuit, and the switching element uses the output signal of the comparator to perform the shunting. The circuit is made conductive.
[0010]
According to the present invention, the switching element provided in the shunt circuit for switching the conduction / non-conduction of the shunt circuit turns on the shunt circuit using the output signal of the comparator.
[0011]
In the discharge control circuit according to the next invention, the comparator outputs an output signal when the voltage of the battery terminal voltage holding circuit is higher than the voltage of the battery average terminal voltage holding circuit. And
[0012]
According to the present invention, the comparator outputs an output signal when the voltage of the battery terminal voltage holding circuit is higher than the voltage of the battery average terminal voltage holding circuit.
[0013]
In the discharge control circuit according to the next invention, the battery voltage detection circuit includes a transformer, and utilizes a voltage change generated in the transformer when a pulse signal is input, to control the plurality of batteries. It is characterized in that voltages equal to individual terminal voltages are detected.
[0014]
According to the present invention, when a pulse signal is input, the transformer provided in the battery voltage detection circuit detects a voltage equal to the individual terminal voltages of the plurality of batteries by using a voltage change generated therein. .
[0015]
In the charge control circuit according to the next invention, in a battery charge control circuit that controls charging of a multi-connection battery in which a plurality of batteries are connected in series, a voltage equal to each terminal voltage of the plurality of batteries is set. A battery voltage detection circuit for detecting each of the plurality of batteries, a battery terminal voltage holding circuit for respectively holding individual terminal voltages of the plurality of batteries, and a battery average terminal voltage holding circuit for holding an average value of the individual terminal voltages of the plurality of batteries And a comparator for comparing the voltage of the battery terminal voltage holding circuit with the voltage of the battery average terminal voltage holding circuit, and a part of the current for charging the individual batteries of the plurality of batteries based on the output of the comparator. And a shunt circuit for shunting each.
[0016]
According to the present invention, the battery voltage detection circuit detects voltages equal to the individual terminal voltages of the plurality of batteries, respectively, and the battery terminal voltage holding circuit holds the individual terminal voltages of the plurality of batteries, respectively. The holding circuit holds the average value of the individual terminal voltages of the plurality of batteries, the comparator compares the output of the battery terminal voltage holding circuit with the output of the battery average terminal voltage holding circuit, and the shunt circuit based on the output of the comparator. A part of the current for charging each of the plurality of batteries is divided.
[0017]
In the charge control circuit according to the next invention, the shunt circuit includes a switching element that switches conduction / non-conduction of the shunt circuit, and the switching element uses the output signal of the comparator to perform the shunting. The circuit is made conductive.
[0018]
According to the present invention, the switching element provided in the shunt circuit for switching the conduction / non-conduction of the shunt circuit turns on the shunt circuit using the output signal of the comparator.
[0019]
In the charge control circuit according to the next invention, the comparator outputs an output signal when a voltage of the battery terminal voltage holding circuit is higher than a voltage of the battery average terminal voltage holding circuit. And
[0020]
According to the present invention, the comparator outputs an output signal when the voltage of the battery terminal voltage holding circuit is higher than the voltage of the battery average terminal voltage holding circuit.
[0021]
In the charge control circuit according to the next invention, the battery voltage detection circuit includes a transformer, and utilizes a voltage change that occurs in the transformer when a pulse signal is input, to control the plurality of batteries. It is characterized in that voltages equal to individual terminal voltages are detected.
[0022]
According to the present invention, when a pulse signal is input, the transformer provided in the battery voltage detection circuit detects a voltage equal to the individual terminal voltages of the plurality of batteries by using a voltage change generated therein. .
[0023]
In a charge / discharge control circuit according to the next invention, in a battery charge / discharge control circuit for controlling discharge and charge of a multi-connected battery in which a plurality of batteries are connected in series, individual terminal voltages of the plurality of batteries are connected. A battery voltage detection circuit that detects a voltage equal to each of the following; a battery terminal voltage holding circuit that holds respective terminal voltages of the plurality of batteries; and a battery average that holds an average value of the individual terminal voltages of the plurality of batteries. A terminal voltage holding circuit, a comparator for comparing the output of the battery terminal voltage holding circuit with the output of the battery average terminal voltage holding circuit, and discharging the individual batteries of the plurality of batteries based on the output of the comparator. And diverting a part of the current for charging each of the plurality of batteries. It is characterized by comprising a shunt circuit for shunting.
[0024]
According to the present invention, the battery voltage detection circuit detects voltages equal to the individual terminal voltages of the plurality of batteries, respectively, and the battery terminal voltage holding circuit holds the individual terminal voltages of the plurality of batteries, respectively. The holding circuit holds the average value of the individual terminal voltages of a plurality of batteries, the comparator compares the output of the battery terminal voltage holding circuit with the output of the battery average terminal voltage holding circuit, and the shunt circuit based on the output of the comparator. Thus, a part of the current discharged from each of the plurality of batteries is divided, and a part of the current charged to each of the plurality of batteries is divided.
[0025]
In the charge / discharge control circuit according to the next invention, the shunt circuit includes a switching element that switches conduction / non-conduction of the shunt circuit, and the switching element uses an output signal of the comparator to perform the switching. The shunt circuit is set to a conductive state.
[0026]
According to the present invention, the switching element provided in the shunt circuit for switching the conduction / non-conduction of the shunt circuit turns on the shunt circuit using the output signal of the comparator.
[0027]
In the charge / discharge control circuit according to the next invention, the comparator outputs an output signal when a voltage of the battery terminal voltage holding circuit is higher than a voltage of the battery average terminal voltage holding circuit. Features.
[0028]
According to the present invention, the comparator outputs an output signal when the voltage of the battery terminal voltage holding circuit is higher than the voltage of the battery average terminal voltage holding circuit.
[0029]
In the charge / discharge control circuit according to the next invention, the battery voltage detection circuit includes a transformer, and utilizes a voltage change generated in the transformer when a pulse signal is input, to utilize the plurality of batteries. And detecting a voltage equal to the individual terminal voltage.
[0030]
According to the present invention, when a pulse signal is input, the transformer provided in the battery voltage detection circuit detects a voltage equal to the individual terminal voltages of the plurality of batteries by using a voltage change generated therein. .
[0031]
The charge / discharge control circuit according to the next invention is characterized by further comprising visual means for detecting an output signal of the comparator.
[0032]
According to the present invention, the visual unit can visually recognize a drop or a rise in the terminal voltage of the battery by detecting the output signal of the comparator.
[0033]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a battery discharge control circuit, a charge control circuit, and a charge / discharge control circuit according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited by the embodiment.
[0034]
FIG. 1 is a block diagram showing an example of use of a battery charge / discharge control circuit according to the present invention. In the figure, a plurality of
[0035]
FIG. 2 is a circuit diagram showing a specific configuration example of the charge /
[0036]
Here, the configuration of the charge /
[0037]
The primary winding and the secondary winding of the transformer T1 are connected to a voltage generated at one end of the primary winding and one end of the secondary winding when a voltage is generated in accordance with a change in current flowing through the primary winding. Are generated so as to have the same polarity.
[0038]
On the secondary winding side of the transformer T1, the diode D1-1 is inserted between one end of the secondary winding of the transformer T1 and one end of the resistor R1-1, and one end of the resistor R1-1 and the diode D1- 1 is connected to the positive electrode side of the battery 12-1. The other end of the resistor R1-1 is connected to the collector terminal of the transistor Tr1-1, and the emitter terminal of the transistor Tr1-1 is connected to the negative side of the battery 12-1.
[0039]
On the primary winding side of the transformer T1, the cathode terminal of the diode D2-1 is connected to one end of the resistor R3-1 and one end of the capacitor C1-1, and the primary of the transformer T1 is connected via the diode D2-1. Each is connected to one end of a winding. The other end of the resistor R3-1 and the other end of the capacitor C1-1 are connected to the other end of the transformer T1.
[0040]
One end of the capacitor C1-1 is connected to one end of a resistor R4-1, and the other end of the resistor R4-1 is connected to an input terminal on the negative side of the comparator 21-1. On the other hand, the cathode terminal of the diode D2-1, one end of the resistor R3-1, and one end of the capacitor C1-1 are connected to the positive input terminal of the comparator 21-1.
[0041]
A series circuit of a resistor R5-1, a light emitting diode LED1-1 for visual recognition, and a light emitting diode LED2-1 for starting is connected to an output terminal of the comparator 21-1. That is, one end of the resistor R5-1 is connected to the output terminal of the comparator 21-1, and the other end of the resistor R5-1 is connected to one end of the light emitting diode LED1-1. One end of the light emitting diode LED2-1 is connected to the other end of the light emitting diode LED1-1, and the other end of the light emitting diode LED2-1 is connected to the other end on the primary winding side of the transformer T1 and the positive electrode side of the battery Ex. I have. The output of the light emitting diode LED2-1 is coupled to the base of the transistor Tr1-1 by a photocoupler (not shown).
[0042]
As described above, the circuit having the above-described configuration is connected to the battery 12-1. Further, as shown in FIG. 2, a circuit composed of the same elements as the circuit connected to the battery 12-1 is also connected to the battery 12-n. Although not shown in the figure, for the batteries 12-2 to 12- (n-1) as well, circuits composed of the same elements as this circuit are connected to the batteries 12-2 to 12-n, respectively.
[0043]
So far, the circuit configuration of the parts connected to the batteries 12-1 to 12-n has been described. Next, the configuration of the parts common to these circuits will be described.
[0044]
In FIG. 2, anode terminals of diodes D3-1 to D3-n are connected to the other ends of the resistors R2-1 to R2-n, respectively, and cathodes of the diodes D3-1 to D3-n. The terminal is connected to the collector terminal of the transistor Trx. On the other hand, the emitter terminal of the transistor Trx is connected to the negative electrode of the battery Ex. The other end of the capacitor Cx is connected to the positive electrode of the battery Ex, and one end of the capacitor Cx is connected to all of the negative input terminals of the comparators 21-1 to 21-n.
[0045]
Next, the operation of the charge /
[0046]
In each of these circuits, each of the circuit elements such as transformers, resistors, capacitors, and diodes has a symmetrical shape using the same resistance and capacitance values and the same characteristics at the corresponding locations. Since the circuit is a circuit, it can be considered that the same current flows in each stage. Hereinafter, in order to avoid redundant description, only the circuit connected to the battery 12-1 will be described unless the circuit in each stage performs a different operation. The description is omitted assuming that the same operation is performed.
[0047]
In FIG. 3, when a switching pulse is applied to the base of the transistor Trx, a voltage is temporarily induced across the primary winding of the transformer T1 when the switching pulse rises. The polarity of this induced voltage is a voltage in which the lower side of the transformer T1 (the side opposite to the black circle) is positive, and this induced voltage is applied to other circuit elements (elements other than the resistor R2-1 and the diode D3-1). ) Is not affected. At this time, a voltage of the same polarity (positive on the lower side of the transformer T1) is also induced at both ends of the secondary winding of the transformer T1. This induced voltage is also a voltage opposite to the direction in which the diode D1-1 conducts, and does not affect the circuit on the secondary winding side of the transformer T1.
[0048]
FIG. 4 is a circuit diagram for explaining a circuit operation when the switching pulse changes from on to off. In FIG. 4, when the switching pulse applied to the base of the transistor Trx goes from on to off, the transistor Trx changes to a non-conducting state, so that the primary winding of the transformer T1, the resistor R2-1, the diode D3-1, the current flowing through Trx stops flowing. At this time, a voltage opposite to the above-described induced voltage is induced in the primary winding of the transformer T1. The direction of the induced voltage is a direction in which the current flowing so far is to be maintained, and as shown in the figure, the upper side (the black circle side) of the primary winding of the transformer T1 is positive. A directional voltage is induced.
[0049]
The magnitude of the voltage induced in the primary winding of the transformer T1 is a voltage proportional to the terminal voltage of the battery 12-1. This is because, when a voltage in the direction shown in FIG. 4 is induced in the primary winding of the transformer T1, a voltage of the same polarity is also induced in the secondary winding of the transformer T1. The induced voltage is a voltage for conducting the diode D1-1, and the forward resistance of the diode D1-1 is extremely small, so that the voltage across the secondary winding of the transformer T1 is It is instantaneously adjusted to the terminal voltage of the battery 12-1. At this time, a voltage corresponding to the turns ratio of the primary winding and the secondary winding of the transformer T1 is induced as the voltage across the primary winding of the transformer T1. If the turns ratio is 1: 1, the voltage across the primary winding of transformer T1 is equal to the voltage of battery 12-1. As will be apparent from the contents described later, the turns ratio between the primary winding and the secondary winding of the transformer T1 can be arbitrarily set. However, the turns ratio of the transformers T1 to Tn needs to be set to be the same. In the following description, it is assumed that the turns ratio of the transformers T1 to Tn is set to 1: 1.
[0050]
In FIG. 4, a current induced in the primary winding of the transformer T1 causes a current to flow through the diode D2-1 to charge the capacitor C1-1. At this time, the voltage across the capacitor C1-1 is charged to the value of the terminal voltage E1 of the battery.
[0051]
On the other hand, a current for charging the capacitor Cx also flows through the diode D2-1 and the resistor R4-1. In addition, a current in the same direction flows through the capacitor Cx based on the voltages induced in the respective transformers T2 to Tn constituting the circuits connected to the batteries 12-2 to 12-n. Since these transformers T2 to Tn are set to have the same turns ratio as transformer T1 (here, a one-to-one turns ratio), the voltages induced at both ends of transformers T2 to Tn are respectively applied to batteries 12-Tn. The terminal voltages become E2 to En, respectively. As shown in FIG. 4, these induced terminal voltages E1 to En are applied in parallel to the capacitor Cx, so that the voltage across the capacitor Cx is the average of the terminal voltages E1 to En of the battery. The voltage Ea is charged to the value of [Ea = (E1 + E2 +... + En) / n].
[0052]
FIG. 5 is a circuit diagram for explaining a circuit operation when terminal voltage E1 of battery 12-1 is reduced. Now, only the terminal voltage E1 of the battery 12-1 is reduced due to an increase in internal resistance due to overdischarge or deterioration of life, and E1 ′ (E1 ′ <E2, E1 ′ <E3,..., E1 ′ <En, Consider the state where E2 {E3}... {En). At this time, current flows from the secondary winding of the transformer T1 through the diode D1-1, and the terminal voltage of the secondary winding of the transformer T1 drops to E1 '. In conjunction with this voltage drop, the terminal voltage of the primary winding of the transformer T1 also drops to E1 ', and the voltage charged in the capacitor C1-1 is discharged through the resistor R3-1.
[0053]
However, since one end of the primary winding of the transformer T1 and one end of the capacitor C1-1 are connected through the diode D2-1, when the terminal voltage of the capacitor C1-1 becomes E1 ', this discharge will occur. Stop. By such a circuit operation, the terminal voltage of the positive input of the comparator 21-1 becomes E1 ', and the terminal voltage of the negative input becomes Ea' [Ea '= (E1' + E2 +... + En) / n]. Become. At the same time, the terminal voltages of the positive side input other than the comparator 21-1 do not change, and all the terminal voltages of the negative side input become Ea '.
[0054]
At this time, the difference E1′−Ea ′ between the terminal voltage of the positive input and the terminal voltage of the negative input of the comparator 21-1 is E1′−Ea ′ = − (1 / n) × [(E2−E1 +) (E3−E1 ′) +... + (En−E1 ′)], and there is a relationship of E1 ′ <E2, E1 ′ <E3,..., E1 ′ <En. The current from 21-1 does not flow, and the transistor Tr1-1 is turned off.
[0055]
On the other hand, the terminal voltage of the positive input of the comparator 21-n does not change, and the terminal voltage of the negative input becomes Ea '. At this time, the difference En−Ea ′ between the terminal voltage of the positive input and the terminal voltage of the negative input is En−Ea ′ = (1 / n) × [(En−E1 ′) + (En−E2) + .. + (En− (En−1))] ≒ (1 / n) × (En−E1 ′), and there is a relationship of E1 ′ <En, so that a current flows from the comparator 21-n. , The transistor Tr1-n is turned on through a photocoupler (not shown). When the transistor Tr1-n is turned on, the resistor R1-n and the transistor Tr1-n form a shunt circuit that discharges part of the battery terminal voltage.
[0056]
FIG. 6 is a circuit diagram for explaining a circuit operation when
[0057]
In the state shown in FIG. 6, the current for charging battery 12-1 is larger than the current for charging battery 12-n. This is because part of the current for charging the battery 12-1 flows into the shunt circuit of the battery 12-n. As a result, the charge amount of the battery 12-1 is larger than that of the other batteries, so that the terminal voltage E1 of the battery 12-1 recovers faster than the other battery terminal voltages.
[0058]
If such a state, that is, a state where the current for charging the battery 12-1 continues to be larger than the current for charging the batteries other than the battery 12-1, the terminal voltage of the battery 12-1 is changed to the other level. The state becomes higher than the terminal voltage of the battery. In this state, when the switching pulse is applied to the base of the transistor Trx, the state opposite to the state of FIGS. 5 and 6, that is, the transistor Tr1-1 is on, and the transistors Tr1-2 to Tr1- n is turned off. In this state, the battery 12-1 discharges through the shunt circuit composed of the resistor R1-1 and the transistor Tr1-1. As a result, the terminal voltages of all the batteries are set to appropriate voltages and settle in a steady state. Become.
[0059]
As described above, the charge / discharge control is performed by the charge /
[0060]
The resistors R1-1 to R-n on the shunt circuit need to select a resistor having a predetermined magnitude larger than the internal resistance of the battery. This is because if the resistance is equal to or smaller than the internal resistance of the battery, the current flowing through the shunt circuit becomes large, and efficient charge control or discharge control of the battery cannot be performed.
[0061]
FIG. 7 is a circuit diagram for explaining a circuit operation when a switching pulse is applied to the base of the transistor Trx in a state where the terminal voltage E1 of the battery 12-1 has increased. Now, only the terminal voltage E1 of the battery 12-1 rises to E1 ′ (E1 ′> E2, E1 ′> E3,..., E1 ′> En, E2 ≒ E3 ≒... ≒ En). Consider the state. At this time, when the switching pulse is applied to the base of the transistor Trx, a voltage equal to the terminal voltage E1 "is induced in the secondary winding of the transformer T1 by the above-described circuit operation, and the primary of the transformer T1 is primary. The terminal voltage of the winding is also set to E1 ".
[0062]
Further, as described above, since one end of the primary winding of the transformer T1 and one end of the capacitor C1-1 are connected through the diode D2-1, the terminal voltage of the capacitor C1-1, that is, the comparator 21-1 Is set to E1 ″, and the terminal voltage of the capacitor Cx, that is, the terminal voltage of the negative input of the comparator 21-1 is Ea ″ (Ea ″ = (E1 ″ + E2 +... + En) ) / N).
[0063]
At this time, only the comparator 21-1 is in a state where the terminal voltage of the positive input of the comparator is higher than the terminal voltage of the negative input of the comparator. Is output, and only the transistor Tr1-1 is turned on.
[0064]
FIG. 8 is a circuit diagram for explaining a circuit operation when power is supplied from
[0065]
8, the current supplied from the battery 12-1 to the load is larger than the current supplied from the other batteries 12-2 to 12-n to the load. This is because the current supplied by the battery 12-1 is the sum of the current supplied to the load and the current supplied to the shunt circuit formed by the resistor R1-1 and the transistor Tr1-1. As a result, the battery 12-1 discharges more than the other batteries, so that the terminal voltage of the battery 12-1 drops faster than the other battery terminal voltages.
[0066]
If the current supplied to the load by the battery 12-1 continues to be larger than the current supplied by the batteries other than the battery 12-1 to the load, on the contrary, the terminal voltage of the battery 12-1 becomes higher than that of the other batteries. The state becomes smaller than the terminal voltage. In this state, when the switching pulse is applied to the base of the transistor Trx, the state opposite to the state of FIGS. 7 and 8, that is, the transistor Tr1-1 is off, and the transistors Tr1-2 to Tr1- n is turned on. In this state, the discharge from the battery 12-1 through the shunt circuit composed of the resistor R1-1 and the transistor Tr1-1 stops, and conversely, the current flowing from the batteries other than the battery 12-1 through the respective shunt circuits. After all, the terminal voltages of all the batteries are set to appropriate voltages, and settle in a steady state.
[0067]
Note that the resistance of the resistor R1-n on the shunt circuit needs to select a resistor having a predetermined size larger than the internal resistance of the load resistor. This is because if the resistance is equal to or smaller than the internal resistance of the load resistance, the current flowing in the shunt circuit becomes large, and power cannot be efficiently supplied to the load.
[0068]
As described above, the charge /
[0069]
As described above, the battery Ex, the transistor Trx, each of the transformers T1 to Tn, each of the resistors R2-1 to R2-n, and each of the diodes D1-1 to D1-n are individually A battery voltage detection circuit is configured to detect a voltage equal to the terminal voltage of the battery and generate the detected voltage. Note that a simple switch may be used instead of the transistor Trx. Further, another configuration may be used as long as it operates to switch the voltage of the battery Ex on or off. Further, the resistors R2-1 to R2-n are current limiting resistors, and an appropriate resistor may be selected according to the characteristics of the transistor Trx, the transformers T1 to Tn, and the diodes D1-1 to D1-n.
[0070]
Further, each of the resistors R1-1 to R1-n, each of the transistors Tr1-1 to Tr1-n, and the light emitting diodes LED2-1 to LED2-n discharge a part of the terminal voltage of each battery. Configure a shunt circuit. Note that any configuration may be used as long as the output of the comparator can be detected and the transistors Tr1-1 to Tr1-n can be turned on without using the light emitting diodes LED2-1 to LED2-n. Further, a simple switch may be used instead of the transistors Tr1-1 to Tr1-n.
[0071]
Further, the battery Ex, each of the transformers T1 to Tn, each of the diodes D2-1 to D2-n, and each of the capacitors C1-1 to C1-n include a battery that holds the terminal voltage of each battery. Construct a terminal voltage holding circuit. The diode D2-1 may be any other element that blocks current from each of the capacitors C1-1 to C1-n to each of the transformers T1 to Tn.
[0072]
Further, the battery Ex, each of the transformers T1 to Tn, each of the diodes D2-1 to D2-n, each of the resistors R4-1 to R4-n, and the capacitor Cx are connected to the respective battery terminal voltages. A battery average terminal voltage holding circuit that holds an average value is configured. The diode D2-1 may be any other element that blocks current from the capacitor Cx to each of the transformers T1 to Tn. The resistors R4-1 to R4-n are used to prevent a rapid current flow between the capacitor Cx and the capacitors C1-1 to C1-n. What is necessary is just to select an appropriate one according to the capacity.
[0073]
Each of the light emitting diodes LED1-1 to LED1-n is a visual unit for determining whether the battery terminal voltage has decreased or increased. Instead of the light emitting diodes LED1-1 to LED1-n, other means such as an ammeter may be used.
[0074]
The resistors R5-1 to R5-n are current limiting resistors, and include transformers T1 to Tn, diodes D2-1 to D2-n, comparators 21-1 to 21-n, and light emitting diodes LED1-1 to LED1-. An appropriate one may be selected according to the characteristics of n and the light emitting diodes LED2-1 to LED2-n.
[0075]
Then, the resistors R3-1 to R3-n divert a part of the electric charges charged in the capacitors C1-1 to C1-n in order to follow the fluctuation of the terminal voltage of the batteries 12-1 to 12-n. And a shunt resistor appropriate for the capacitance of the capacitors C1-1 to C1-n.
[0076]
The charging / discharging
[0077]
As described above, according to this embodiment, the battery voltage detection circuit detects voltages equal to the individual terminal voltages of the batteries, and the battery terminal voltage holding circuit detects the individual terminal voltages of the batteries. The battery average terminal voltage holding circuit holds the average value of the individual terminal voltages of a plurality of batteries, and the comparator compares the output of the battery terminal voltage holding circuit with the output of the battery average terminal voltage holding circuit. The circuit shunts a portion of the current discharged by each of the plurality of batteries based on an output of the comparator, and shunts a portion of the current charging each of the plurality of batteries. , It is possible to prevent the occurrence of variations even with a plurality of connected batteries, and to prevent rapid deterioration of a weak battery. Bets can be an effect that the life of the entire battery can be extended significantly. In addition, since uniform charging is not required, a good battery is not damaged, and the life of the battery as a whole can be greatly extended. Furthermore, since a periodic battery capacity confirmation test is not required or the period of the confirmation test can be greatly extended, there is an effect that the maintenance cost of the battery can be greatly reduced.
[0078]
Further, according to this embodiment, the switching element provided in the shunt circuit for switching the conduction / non-conduction of the shunt circuit is made conductive by using the output signal of the comparator. Therefore, even with a plurality of connected batteries, it is possible to prevent the occurrence of variation, prevent the rapid deterioration of a weak battery, and significantly extend the life of the entire battery. It works. In addition, since uniform charging is not required, a good battery is not damaged, and the life of the battery as a whole can be greatly extended. Furthermore, since a periodic battery capacity confirmation test is not required or the period of the confirmation test can be greatly extended, there is an effect that the maintenance cost of the battery can be greatly reduced.
[0079]
Further, according to this embodiment, since the comparator outputs an output signal when the voltage of the battery terminal voltage holding circuit is higher than the voltage of the battery average terminal voltage holding circuit, a plurality of comparators are connected. Even in the case of a battery, it is possible to prevent the occurrence of variation, to prevent rapid deterioration of a weak battery, and to greatly extend the life of the battery as a whole. In addition, since uniform charging is not required, a favorable battery is not damaged, and the life of the battery as a whole can be greatly extended. Furthermore, since a periodic battery capacity confirmation test is not required or the period of the confirmation test can be greatly extended, there is an effect that the maintenance cost of the battery can be significantly reduced.
[0080]
Further, according to this embodiment, the transformer provided in the battery voltage detection circuit, when a pulse signal is input, makes use of the voltage change occurring therein to equal the individual terminal voltages of the plurality of batteries. Since the voltage is detected, even if the battery is connected to a plurality of batteries, it is possible to prevent the occurrence of the variation, prevent the rapid deterioration of the weak battery, and greatly increase the life of the battery as a whole. The effect that it can be extended. In addition, since uniform charging is not required, a good battery is not damaged, and the life of the battery as a whole can be greatly extended. Furthermore, since a periodic battery capacity confirmation test is not required or the period of the confirmation test can be greatly extended, there is an effect that the maintenance cost of the battery can be greatly reduced.
[0081]
Further, according to this embodiment, the visual means detects the output signal of the comparator to visually recognize a drop or a rise in the terminal voltage of the battery. Even so, the battery can be visually recognized, so that the battery can be replaced easily and quickly.
[0082]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, voltages equal to the individual terminal voltages of a plurality of batteries are respectively detected, the individual terminal voltages of the plurality of batteries are held, and the individual terminal voltages of the plurality of batteries are detected. The average value is held, and based on a comparison output between the output of the battery terminal voltage holding circuit and the output of the battery average terminal voltage holding circuit, a part of the current discharged by each battery is shunted to charge each battery. Since a part of the current is shunted separately, it prevents the occurrence of variations between batteries, prevents the rapid deterioration of weak batteries, and significantly extends the life of the entire battery. Play. In addition, since uniform charging is not required, a good battery is not damaged, and the life of the battery as a whole can be greatly extended. Furthermore, since a periodic battery capacity confirmation test is not required or the period of the confirmation test can be greatly extended, there is an effect that the maintenance cost of the battery can be greatly reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an example of use of a battery charge / discharge control circuit according to the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a specific configuration example of the charge / discharge control circuit shown in FIG.
FIG. 3 is a circuit diagram for explaining a circuit operation when a switching pulse is applied.
FIG. 4 is a circuit diagram for explaining a circuit operation when a switching pulse changes from on to off.
FIG. 5 is a circuit diagram for explaining a circuit operation when a terminal voltage of a battery is reduced.
6 is a circuit diagram for explaining a circuit operation when the battery is charged by the DC power supply in the state shown in FIG.
FIG. 7 is a circuit diagram for explaining a circuit operation when a switching pulse is applied to a base of a transistor in a state where a terminal voltage of a battery is increased.
FIG. 8 is a circuit diagram for explaining a circuit operation when power is supplied from a battery to a load in the state shown in FIG. 6;
[Explanation of symbols]
10 DC power supply
11 Load
12,12-1,12-n battery
13,14 switch
20 Charge / discharge control circuit
21-1, 21-n comparator
C1-1, C1-n, Cx capacitor
D1-1, D1-n, D2-1, D2-n, D3-1, D3-n Diode
E1, E2, En Battery terminal voltage
Ea average voltage
Ex battery
LED1-1, LED1-n, LED2-1, LED1-n Light emitting diode
R1-1, R1-n, R2-1, R2-n, R3-1, R3-n, R4-1, R4-n, R5-1, R5-n Resistance
T1, T2, Tn transformer
Tr1-1, Tr1-n, Trx transistors
Claims (13)
前記複数のバッテリの個々の端子電圧に等しい電圧をそれぞれ検出するバッテリ電圧検出回路と、
前記複数のバッテリの個々の端子電圧をそれぞれ保持するバッテリ端子電圧保持回路と、
前記複数のバッテリの個々の端子電圧の平均値を保持するバッテリ平均端子電圧保持回路と、
前記バッテリ端子電圧保持回路の出力と前記バッテリ平均端子電圧保持回路の出力を比較する比較器と、
前記比較器の出力に基づき前記複数のバッテリの個々のバッテリが放電する電流の一部をそれぞれ分流させる分流回路と、
を備えたことを特徴とするバッテリの放電制御回路。In a battery discharge control circuit that controls discharge of a multi-connection battery in which a plurality of batteries are connected in series,
A battery voltage detection circuit for detecting a voltage equal to each terminal voltage of the plurality of batteries,
A battery terminal voltage holding circuit that holds individual terminal voltages of the plurality of batteries,
A battery average terminal voltage holding circuit that holds an average value of individual terminal voltages of the plurality of batteries,
A comparator for comparing the output of the battery terminal voltage holding circuit with the output of the battery average terminal voltage holding circuit,
A shunt circuit that shunts a part of the current discharged by each of the plurality of batteries based on the output of the comparator,
A discharge control circuit for a battery, comprising:
このスイッチング素子は、前記比較器の出力信号を用いて、前記分流回路を導通状態にすることを特徴とする請求項１に記載のバッテリの放電制御回路。The shunt circuit includes a switching element that switches conduction / non-conduction of the shunt circuit,
2. The battery discharge control circuit according to claim 1, wherein the switching element turns on the shunt circuit using an output signal of the comparator.
パルス信号が入力されたときに前記変成器に生ずる電圧変化を利用して、前記複数のバッテリの個々の端子電圧に等しい電圧を検出することを特徴とする請求項２または３に記載のバッテリの放電制御回路。The battery voltage detection circuit includes a transformer,
4. The battery according to claim 2, wherein a voltage equal to an individual terminal voltage of the plurality of batteries is detected using a voltage change generated in the transformer when a pulse signal is input. Discharge control circuit.
前記複数のバッテリの個々の端子電圧に等しい電圧をそれぞれ検出するバッテリ電圧検出回路と、
前記複数のバッテリの個々の端子電圧をそれぞれ保持するバッテリ端子電圧保持回路と、
前記複数のバッテリの個々の端子電圧の平均値を保持するバッテリ平均端子電圧保持回路と、
前記バッテリ端子電圧保持回路の電圧と前記バッテリ平均端子電圧保持回路の電圧を比較する比較器と、
前記比較器の出力に基づき前記複数のバッテリの個々のバッテリを充電する電流の一部をそれぞれ分流させる分流回路と、
を備えたことを特徴とするバッテリの充電制御回路。In a battery charge control circuit that controls charging of a multi-connection battery in which a plurality of batteries are connected in series,
A battery voltage detection circuit for detecting a voltage equal to each terminal voltage of the plurality of batteries,
A battery terminal voltage holding circuit that holds individual terminal voltages of the plurality of batteries,
A battery average terminal voltage holding circuit that holds an average value of individual terminal voltages of the plurality of batteries,
A comparator for comparing the voltage of the battery terminal voltage holding circuit with the voltage of the battery average terminal voltage holding circuit,
A shunt circuit that shunts a part of the current that charges each of the plurality of batteries based on the output of the comparator,
A charge control circuit for a battery, comprising:
このスイッチング素子は、前記比較器の出力信号を用いて、前記分流回路を導通状態にすることを特徴とする請求項５に記載のバッテリの充電制御回路。The shunt circuit includes a switching element that switches conduction / non-conduction of the shunt circuit,
6. The battery charge control circuit according to claim 5, wherein the switching element makes the shunt circuit conductive by using an output signal of the comparator.
パルス信号が入力されたときに前記変成器に生ずる電圧変化を利用して、前記複数のバッテリの個々の端子電圧に等しい電圧を検出することを特徴とする請求項６または７に記載のバッテリの充電制御回路。The battery voltage detection circuit includes a transformer,
8. The battery according to claim 6, wherein a voltage equal to individual terminal voltages of the plurality of batteries is detected using a voltage change generated in the transformer when a pulse signal is input. Charge control circuit.
前記複数のバッテリの個々の端子電圧に等しい電圧をそれぞれ検出するバッテリ電圧検出回路と、
前記複数のバッテリの個々の端子電圧をそれぞれ保持するバッテリ端子電圧保持回路と、
前記複数のバッテリの個々の端子電圧の平均値を保持するバッテリ平均端子電圧保持回路と、
前記バッテリ端子電圧保持回路の出力と前記バッテリ平均端子電圧保持回路の出力を比較する比較器と、
前記比較器の出力に基づいて、前記複数のバッテリの個々のバッテリが放電する電流の一部をそれぞれ分流させ、かつ、前記複数のバッテリの個々のバッテリを充電する電流の一部をそれぞれ分流させる分流回路と、
を備えたことを特徴とするバッテリの充放電制御回路。In a battery charge and discharge control circuit that controls discharge and charge of a multi-connection battery in which a plurality of batteries are connected in series,
A battery voltage detection circuit for detecting a voltage equal to each terminal voltage of the plurality of batteries,
A battery terminal voltage holding circuit that holds individual terminal voltages of the plurality of batteries,
A battery average terminal voltage holding circuit that holds an average value of individual terminal voltages of the plurality of batteries,
A comparator for comparing the output of the battery terminal voltage holding circuit with the output of the battery average terminal voltage holding circuit,
Based on an output of the comparator, a part of a current discharged from each of the plurality of batteries is divided, and a part of a current charged to each of the plurality of batteries is divided. A shunt circuit,
A charge / discharge control circuit for a battery, comprising:
このスイッチング素子は、前記比較器の出力信号を用いて、前記分流回路を導通状態にすることを特徴とする請求項９に記載のバッテリの充放電制御回路。The shunt circuit includes a switching element that switches conduction / non-conduction of the shunt circuit,
The battery charge / discharge control circuit according to claim 9, wherein the switching element turns on the shunt circuit using an output signal of the comparator.
パルス信号が入力されたときに前記変成器に生ずる電圧変化を利用して、前記複数のバッテリの個々の端子電圧に等しい電圧を検出することを特徴とする請求項１０または１１に記載のバッテリの充放電制御回路。The battery voltage detection circuit includes a transformer,
12. The battery according to claim 10, wherein a voltage equal to individual terminal voltages of the plurality of batteries is detected using a voltage change generated in the transformer when a pulse signal is input. Charge / discharge control circuit.
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