JP2015100220A

JP2015100220A - 複数電池電源装置

Info

Publication number: JP2015100220A
Application number: JP2013239415A
Authority: JP
Inventors: 重美川瀬; Shigemi Kawase
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-11-20
Filing date: 2013-11-20
Publication date: 2015-05-28
Also published as: WO2015076188A1

Abstract

【課題】複数の二次電池を内蔵し、前記二次電池の充電状態に左右されることのない効率利用運転ができ、例えば、ソーラーパネルからの充電があっても、二次電池の使用に影響を受けることなく電池の切り替えができる。
【解決手段】充放電自在な二次電池Ａ，Ｂと負荷との間に断続自在な負荷スイッチＳＷＬが投入されたとき、二次電池Ａ，Ｂの各々に抵抗器ＲＡ，ＲＢを接続して放電を行い、その放電を行っているときに、二次電池Ａ，Ｂの個々の端子電圧を測定し、その二次電池Ａ，Ｂとの個々の端子電圧を記憶しておく。その記憶した端子電圧の高い順位（低い順位）から、負荷に電力を供給する二次電池Ａ，Ｂとして特定の二次電池Ａ，Ｂを選択し、当該二次電池Ａ，Ｂから負荷に電力を供給する。このとき、特定の電圧以下に負荷電圧が低下したときには、負荷に電力を供給する二次電池Ａ，Ｂを次に端子電圧の高い順位の二次電池Ａ，Ｂに切り替える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電池２個以上を搭載している電池内臓の電源装置に関するもので、複数電池からの出力方法、複数電池の充電方法に関する複数電池電源装置に関するものである。
なお、負荷に対する出力はＤＣ電圧でも、ＡＣ電圧でもよい。また、電圧についても、標準電圧が１０５Ｖ、２００Ｖであっても、１２Ｖ、２４Ｖであってもよい。本発明が使用される国の標準電圧であればよい。

特許文献１としては、アイドリングストップを行う車両の主電源と、前記主電源と電気的に接続される蓄電部と、前記蓄電部と電気的に接続され、前記蓄電部を充電する充電回路と、前記蓄電部と電気的に接続されるスタータと、前記蓄電部と電気的に接続され、蓄電部電圧を検出する蓄電部電圧検出回路と、前記充電回路、スタータ、及び蓄電部電圧検出回路と電気的に接続される制御回路とを備え、前記制御回路は、前記蓄電部電圧が、前記車両の走行状態に基いて決定される蓄電部充電電圧まで、前記蓄電部を前記充電回路で充電し、前記車両のアイドリングストップ後に、少なくとも前記蓄電部の電力で前記スタータを駆動するようにした電源装置に関するものである。

特許文献１の電源装置によれば、走行状態が緩やかであれば、蓄電部電圧が低くなるように充電できるので、その間は蓄電部の劣化進行を抑制することができる。したがって、さらなる高信頼性を得ることができる電源装置が得られるという効果を奏する。
また、本電源装置によれば、蓄電部が劣化限界に至る前の、劣化しつつある場合には、蓄電部電圧が低くなるように充電するので、その分、蓄電部の劣化進行を抑制することができる。更に、蓄電部が劣化しつつある際に、敢えて蓄電部電圧が低くなるように充電するので、エンジン再始動は可能であるが、クランキング期間が長くなる。その結果、蓄電部が劣化してエンジンの再始動ができなくなる前に、クランキング期間が長くなることで以って運転者に蓄電部の早期交換を促すことができ、延いては高信頼性を得ることができる電源装置が得られるという効果を奏するものである。

特許文献２の電源装置は、前記電源と前記電池とを交互に切り換えながら駆動部に電力を供給する電源装置であって、前記電源側の電圧を検出する電源側電圧検出手段及び前記電池側の電圧を検出する電池側電圧検出手段と、前記電源から前記電池に充電を行う充電回路と、前記駆動部に前記電池から放電を行う放電回路とを切り換える切換手段と、電池側電圧検出手段によって検出された電池側電圧を基準として設定された第一の電圧及び電池側電圧を基準として設定された第二の電圧を記憶する記憶手段と、電源側電圧が前記第一の電圧を上回ったことまたは電源側電圧が前記第二の電圧を下回ったことを判断し、前記電源側電圧が前記第一の電圧を上回ったときに電源から電池に充電を行い、前記電源側電圧が前記第二の電圧を下回ったときに、電池から放電するように前記切換手段に指令を出力するとともに、前記記憶部の前記第一の電圧及び前記第二の電圧を、前記電池側電圧検出手段によって検出された電池側電圧に基づいて書き換える制御手段と、前記電池に充電される充電電圧及び前記電池から放電される放電電圧を変圧する変圧手段とを有するものである。

したがって、特許文献２の電源装置は、電源装置を介して回路出力される電圧が常に一定以上に保たれ、電池電圧が一定以上あるときは、電源からの充電量を少なくして過充電を防止することができる。そのため、本発明は、既存の電源装置の電池をリチウムイオン電池等に置き換えることが容易になり、過充電や放電電圧の不足による不具合の発生を防止することができる。このように、特許文献２の電源装置では、ＤＣ−ＤＣコンバータに代表される変圧手段＋リチウイオン電池等に、従来の電源回路における鉛電池と同じ振る舞いをさせることができるという効果が得られる。

特開２０１３−１７９８０１特開２０１２−５０１８４

このように、特許文献１及び特許文献２は、電源装置のおかれた立場に応じて充放電を行い、かつ、充放電特性を電源装置に応じて変化させている。しかし、特許文献１及び特許文献２のように、特定の用途が決まっている電源装置であれば、その用途を前提として充電及び放電等の特性を決定すればよい。
しかし、電源装置を特定の目的に拘束されないで使用する場合は、放電特性及び充電特性を如何にすることが望ましいかが判然としない。また、ソーラーパネルから充電する場合と商用電源から充電する場合には、ソーラーパネルの内部インピーダンスが高いから、それを考慮して充電回路を形成しないと効率のよい充電ができないという問題が発生する。

即ち、独立した二次電池を２個使用する場合、個々に充電、放電を行うことができ、例えば、１個の放電時に、他を充電することができる。特に、独立した二次電池を２個用いる場合には、個別に充放電を行うことができるが、個々の充電回数、放電回数が忘れられ、効率の良い使用ができないという問題が生ずる。また、両方の二次電池の充電を忘れ、両方が使用できないという問題が生ずることもある。独立した二次電池が３個以上ある場合には、管理できなくなるのが普通である。

そこで、本発明は複数の二次電池を内蔵し、前記二次電池の充電状態に左右されることのない効率利用運転ができ、例えば、ソーラーパネルからの充電があっても、二次電池の使用に影響を受けることなく電池の切り替えができる複数電池電源装置の提供を課題とするものである。

請求項１の発明にかかる複数電池電源装置は、充放電自在な複数個の二次電池と、前記複数個の二次電池と負荷との間に断続自在な負荷スイッチとを具備し、前記負荷スイッチが投入されたとき、前記複数の二次電池の各々に抵抗器を接続して放電を行い、その放電を行っているときに、前記複数個の二次電池の個々の端子電圧を測定し、その前記複数個の二次電池の個々の端子電圧を記憶しておく。前記端子電圧記憶回路に記憶する端子電圧の高い順位（または低い順位）から、負荷に電力を供給する二次電池として特定の二次電池を選択し、当該二次電池から負荷に電力を供給する。このとき、特定の電圧以下に負荷電圧が低下したときには、負荷に電力を供給する二次電池を次に端子電圧の高い順位の二次電池に順次切り替えるものである。なお、ここで、上記充放電自在な複数個の二次電池とは、通常の充放電が可能な二次電池であればよい。

また、上記複数個の二次電池と負荷との間にあって断続自在な負荷スイッチとは、所定の耐電圧と電流容量を有しているスナップスイッチ、ナイフスイッチ等のスイッチであればよく、二次電池と負荷との間を断続できるスイッチであればよい。
そして、上記抵抗放電回路とは、負荷スイッチが投入されたとき、前記複数の二次電池の各々に抵抗器を接続して放電を行い、そのときの負荷抵抗の電圧降下から、二次電池の内部抵抗の大きさを推定するものである。ここでは、通電時間を１〜１０秒に特定して行っている。長時間の通電の方が正確になるが、元々抵抗値にも誤差があるので、通電時間を１〜１０秒の範囲内とした。前記抵抗放電回路は、二次電池と抵抗器が１対１に接続された並列回路であり、他に回路要素が入らないことから直列回路と見做すこともできる。

更に、上記電圧測定回路とは、前記抵抗放電回路で放電を行っているとき、前記複数個の二次電池の個々の端子電圧を測定する回路で、二次電池の出力電圧を測定するものであり、本願発明の測定は、発明の趣旨に合った比較論を採用した測定方法であればよく、精密測定を求めているものではない。
更にまた、上記端子電圧記憶回路とは、前記複数個の二次電池の個々の端子電圧の大きい、小さいを記憶するものであればよい。この記憶は、２個の二次電池であれば、どちらの端子電圧が高いか、または、３個の二次電池であれば３段階の端子電圧の大小関係が分かればよい。また、電位の高い順は、電位の低い順にも相当するので、それらは技術的に同一である。
加えて、上記選択回路は、前記端子電圧記憶回路に記憶する端子電圧の高い二次電池から順に負荷に電力を供給する二次電池として選択し、当該二次電池から負荷に電力を供給しているとき、特定の電圧以下に負荷電圧が低下したとき、負荷に電力を供給する二次電池を次に端子電圧の高い二次電池に順次切り替えるものである。

請求項２の発明にかかる複数電池電源装置の前記選択回路によって、二次電池から負荷に電力を供給しているとき、特定の電圧以下に負荷電圧が低下すると、現在負荷に電力を供給している二次電池を次の端子電圧の二次電池に切り替える特定の電圧以下とは、二次電池の定格電圧の８５〜９０％の電圧としたものである。
発明者らは、二次電池の放電の終了時の電圧を測定した。しかし、二次電池の定格電圧及び内部抵抗及び二次電池の種類及び付加電流の大きさによって誤差があり、また、二次電池の新しいものと古いものではその特性が変化するから、特性のバラツキを集約することができなかった。全体として、「二次電池の定格電圧の８５〜９０％の電圧」を「二次電池を充電したその充電の終了時の電圧」であると判断した。この判断は、二次電池の種類等が解析されると、その数値との間に論理が明確になるものと推定されるが、実機において支承のない運転ができた値である。

請求項３の発明にかかる複数電池電源装置は、充放電自在な複数個の二次電池と光−電変換するソーラーパネルとの間にあって断続自在な充電スイッチと、前記複数個の二次電池の各々に抵抗値を接続して放電を行う抵抗放電回路と、前記複数個の二次電池の個々の端子電圧を記憶する端子電圧記憶回路と、前記充電スイッチが接続されているとき、前記端子電圧記憶回路に記憶している端子電圧の低い順にソーラーパネルから充電を受ける二次電池として前記二次電池を選択する選択回路とを具備し、前記充電スイッチが投入されたとき、前記端子電圧記憶回路に記憶された端子電圧の低い順にソーラーパネルから充電を受ける二次電池を選択するものである。
ここで、上記充放電自在な複数個の二次電池とは、通常の充放電が可能な二次電池であればよい。

また、上記充電スイッチは、充放電自在な複数個の二次電池とソーラーパネルとの間にあって断続自在なスイッチであり、所定の電流容量を有しているスナップスイッチ、ナイフスイッチ等のスイッチで、二次電池と負荷との間を断続できればよい。
そして、上記抵抗放電回路とは、前記複数個の二次電池の各々に抵抗値を接続して放電を行う回路である。
更に、上記端子電圧記憶回路とは、前記複数個の二次電池の個々の端子電圧を記憶するものである。前記複数個の二次電池の個々の端子電圧の大きい、小さいを記憶するものであればよい。この記憶のタイミングは、最初に何れかのスイッチが操作されたとき、または最初にスイッチ操作された時間から所定の時間内であればよい。この記憶は、２個の二次電池であれば、どちらの端子電圧が高いか、または、３個の二次電池であれば３段階の端子電圧の大小関係が分かればよい。
更にまた、上記選択回路は、前記充電スイッチが接続されているとき、前記端子電圧記憶回路に記憶している端子電圧の低い順にソーラーパネルから充電を受ける二次電池として前記二次電池を選択する回路であり、前記充電スイッチが投入されたとき、前記端子電圧記憶回路に記憶する端子電圧の低い順にソーラーパネルから充電を受ける二次電池として選択する回路である。

請求項４の発明にかかる複数電池電源装置は、前記複数個の二次電池は２個の二次電池としたものである。
ここで、前記複数個の二次電池が２個と特定されたものであり、制御は交互動作になる。

請求項１の複数電池電源装置は、充放電自在な複数個の二次電池と、前記複数個の二次電池と負荷との間にあって断続自在な負荷スイッチとを具備し、負荷に電力を供給するため負荷スイッチが投入されると、抵抗放電回路は前記複数の二次電池の各々に抵抗値を接続して放電を行う。前記抵抗放電回路で放電を行っているとき、電圧測定回路で前記複数個の二次電池の個々の端子電圧を測定する。そして、複数個の二次電池の個々の端子電圧を端子電圧記憶回路に記憶する。更に、前記端子電圧記憶回路に記憶する端子電圧の高い順に負荷に電力を供給する二次電池として選択し、当該二次電池から負荷に電力を供給しているとき、特定の電圧以下に負荷電圧が低下したと選択回路が判断すると、負荷に電力を供給する二次電池を次に端子電圧の高い二次電池に順次切り替えるものである。

したがって、負荷がこの複数電池電源装置から電力を供給されるには、まず、複数の二次電池から電源電圧の高いものを選択し、それを電源とする。しかし、その電源の使用中に特定の電圧以下に負荷電圧が低下したと選択回路が判断すると、負荷に電力を供給する二次電池を次に端子電圧の高い二次電池に切り替える。よって、電池電圧が低下すると、順次、電池電圧の低い（電力量の少ない）二次電池を選択して電力の供給を継続する。
このように、複数電池電源装置は、２個以上の二次電池の電力の充電量の多い二次電池から使用するから、安定した電力の供給が行える。

請求項２の複数電池電源装置の前記選択回路は、二次電池から負荷に電力を供給しているとき、特定の電圧以下に負荷電圧が低下すると、現在負荷に電力を供給している二次電池を次の端子電圧の二次電池に切り替える特定の電圧以下とは、定格電圧の８５〜９０％の電圧としたものであるから、請求項１に記載の効果に加えて、特定の電圧以下に負荷電圧が低下するときを充電の終了時点として捉えることができるので、放電／充電の利用率がよくなる。

請求項３の複数電池電源装置は、充放電自在な複数個の二次電池と、前記複数個の二次電池とソーラーパネルとの間にあって断続自在な充電スイッチと、前記複数個の二次電池の各々に抵抗値を接続して放電を行う抵抗放電回路とを具備し、また、装置の有する何れかのスイッチが動作したとき、端子電圧記憶回路に前記複数個の二次電池の個々の端子電圧を記憶し、選択回路によって前記充電スイッチが接続されているとき、前記端子電圧記憶回路に記憶している端子電圧の低い順にソーラーパネルから充電を受ける二次電池として前記二次電池を選択するものである。
したがって、装置の有する何れかのスイッチが動作したとき、端子電圧記憶回路に複数個の二次電池の個々の端子電圧を記憶しておく。前記複数個の二次電池とソーラーパネルとの間にあって断続自在な充電スイッチが投入されていると、ソーラーパネルから二次電池を充電する。この二次電池の充電中に端子電圧記憶回路に記憶している端子電圧の低い順に、次のソーラーパネルから充電を受ける二次電池として選択をするものである。よって、充電が完了した二次電池が存在すると、次の二次電池の充電に入ることができる。

請求項４の複数電池電源装置は、前記複数個の二次電池は、２個の二次電池としたものであるから、請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の効果に加えて、交互に二次電池の切り替えが行われ、負荷側または電源側の制御が単純化できる。

図１は本発明の実施の形態の複数電池電源装置の二次電池と抵抗器及び充放電部分の回路図である。図２は本発明の実施の形態の複数電池電源装置の全体回路構成図である。図３は本発明の実施の形態の複数電池電源装置の全体動作を行うマイクロコンピュータが行うプログラムのフローチャートである。図４は本発明の実施の形態の複数電池電源装置の全体機能を示す機能構成図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。なお、実施の形態において、図示の同一記号及び同一符号は、同一または相当する機能部分であるから、ここではその重複する説明を省略する。

［実施の形態］
図１及び図２において、二次電池Ａ及び二次電池Ｂは、充電・放電を行うことのできる二次電池である。二次電池の具体的なものには、鉛蓄電池、リチウムイオン二次電池、リチウムイオンポリマー二次電池、ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・鉄蓄電池、ニッケル・亜鉛蓄電池、酸化銀・亜鉛蓄電池等がある。通常、二次電池Ａ及び二次電池Ｂは、同一規格の二次電池が用いられる。

二次電池Ａ及び二次電池Ｂには、主電源スイッチＭＳを構成する主電源接点ＭＳａ及び主電源接点ＭＳｂが直列接続されている。また、例えば、１２Ｖ使用において、２〜１０Ωが選択される抵抗ＲＡと抵抗ＲＢは、それら抵抗ＲＡと抵抗ＲＢに補助スイッチＳＳの補助接点ＳＳａまたは補助接点ＳＳｂが接続されている。
主電源スイッチＭＳを構成する２個の主電源接点ＭＳａ及び主電源接点ＭＳｂは、この複数電池電源装置を使用するか否かによって電源を入れるスイッチであり、使用する場合には投入が不可欠である。
そして、二次電池Ａ及び二次電池Ｂには、主電源スイッチＭＳを構成する主電源接点ＭＳａ及び主電源接点ＭＳｂに直列接続され、その直列接続に対して、抵抗ＲＡと抵抗ＲＢに補助スイッチＳＳの補助接点ＳＳａまたは補助接点ＳＳｂが直列接続した回路が並列接続されている。この並列回路は、他の回路要素がないことから、直列接続と見做すこともできる。

したがって、二次電池Ａと主電源スイッチＭＳを構成する主電源接点ＭＳａの直列回路の二次電池Ａの電圧はオペアンプＯＰ１の一方の入力電圧（図１の端子Ｃ）として検出できる。また、二次電池Ｂと主電源スイッチＭＳを構成する主電源接点ＭＳｂの直列回路の二次電池Ｂの電圧はオペアンプＯＰ２の一方の入力電圧（図１の端子Ｄ）として検出できる。
また、二次電池Ａと二次電池Ｂの電圧検出は、オペアンプＯＰ０の両端子（図１の端子Ａ，Ｂ）に入力される電圧の比較によって行うことができる。

二次電池Ａ及び／または二次電池Ｂから電力を取り出すには、負荷スイッチＳＷＬを投入する。負荷スイッチＳＷＬの投入により、電圧検出した二次電池Ａと二次電池Ｂの何れの電圧が高いか、低いかは、オペアンプＯＰ０の両端子の比較電圧の結果となるから、その端子電圧の高い方、オペアンプＯＰ０の出力は（“１”または“０”）から出力を取り出す。

二次電池Ａと二次電池Ｂに対する充電する際の入力は、商用電源５０からの充電と光−電変換するソーラーパネル５１からの充電に分かれる。
商用電源５０からの充電であると、その電圧及びその電流が任意の電圧及び電流とすることができるから、商用電源５０から充電する場合には、二次電池Ａと二次電池Ｂを同時に充電することになる。
また、ソーラーパネル５１のように比較的大きな面積を要しても、その定格電圧及びその定格電流が低くなるから、充電電圧とすべくパネル１個の容量を二次電池１個に合わせる場合が多い。したがって、ソーラーパネル５１の場合には、１対１で二次電池Ａまたは二次電池Ｂに充電することとする。

電気回路的には、二次電池Ａ側または二次電池Ｂ側に抵抗ＲＡと抵抗ＲＢを並列接続している。この抵抗ＲＡと抵抗ＲＢは、主電源スイッチＭＳの投入の３秒後にオペアンプＯＰ０の出力を監視し、１〜１０秒以内（通常は３〜５秒以内）に二次電池Ａまたは二次電池Ｂ側の電位が高いか否かを判断し、それをマイクロコンピュータＣＰＵの有している内蔵メモリに格納している。
なお、抵抗ＲＡと抵抗ＲＢは、品質管理が左右する（ＲＡ−ＲＢ）の誤差が少ないものであり、かつ、標準品に対しても抵抗ＲＡと抵抗ＲＢとの間に特性誤差が少ないものである。抵抗ＲＡと抵抗ＲＢの抵抗値は、１２Ｖ使用の場合で、２〜１０Ω程度の低抵抗であり、１０秒以内であれば、繰り返しの使用が可能な電力容量を具備している。

負荷スイッチＳＷＬは、本実施の形態の複数電池電源装置の二次電池Ａ及び二次電池Ｂから負荷に電力を供給するモードを実行する際に使用される。
負荷スイッチＳＷＬには、二次電池Ａまたは二次電池Ｂを選択するリレーＲｙ_-0が接続されている。このリレーＲｙ_-0は、オペアンプＯＰ０で検出される二次電池Ａと二次電池Ｂの起電力の大小によって接点の切り替えを行っている。即ち、オペアンプＯＰ１及びオペアンプＯＰ２の電圧降下の大小の検出にも該当する。
したがって、リレーＲｙ_-0の出力は負荷スイッチＳＷＬによって一義的に決定されるものではなく、他の条件によっても変化する。

また、ソーラーパネル５１から充電する充電スイッチＳＷＣ１及び充電スイッチＳＷＣ２は、本実施の形態の複数電池電源装置に充電を行うモードを実行する。
図１の充電回路には、商用電源５０から二次電池Ａ及び二次電池Ｂを同時に充電する充電スイッチＳＷＣ０を有する。具体的には、充電スイッチＳＷＣ１によりリレーＲｙ_-1が動作し、また、充電スイッチＳＷＣ２によりリレーＲｙ_-2が動作する。充電スイッチＳＷＣ１によりリレーＲｙ_-1及びリレーＲｙ_-2を同時に動作させるように構成することもできる。そして、充電スイッチＳＷＣ０によってリレーＲ_y-0が動作する。
なお、ソーラーパネル５１から充電する場合には、二次電池Ａまたは二次電池Ｂの内部充電量が少なくなったと推定される二次電池Ａまたは二次電池Ｂの出力電圧の低いものを充電対象として選択する。

二次電池Ａと二次電池Ｂの電圧検出出力は、オペアンプＯＰ０に入力され、そこでいずれの出力が大きいかを判定している。二次電池Ａと二次電池Ｂとの間の何れが大きいか、小さいかは、オペアンプＯＰ０の入力端子電圧の比較によって結論される。また、放電状態でオペアンプＯＰ１の電圧降下が大きくなったことは、オペアンプＯＰ１の一方の端子の電圧降下を検出し、そして、定電圧回路ＣＯ１の端子入力ＶZ1を比較して、電圧降下の端子入力の増大を検出している。同様に、放電状態でオペアンプＯＰ２の電圧降下が大きくなったことは、オペアンプＯＰ２の一方の端子の電圧降下を検出し、そして、定電圧回路ＣＯ１及び定電圧回路ＣＯ２の端子入力ＶZ2を比較して、電圧降下の端子入力の増大を検出している。

ここで、定電圧回路ＣＯ１及び定電圧回路ＣＯ２は、３本の抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ３及びツェナーダイオードＺＤからなり、図１のように簡単な定電圧回路を構成している。即ち、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ３の直列回路には、電源電圧＋Ｖｃｃが印加されている。ツェナーダイオードＺＤの電圧はＲ３／（Ｒ２＋Ｒ３）の割合でツェナー電圧が算出され、オペアンプＯＰ１とオペアンプＯＰ２の端子入力ＶZ1、端子入力ＶZ2となっている。オペアンプＯＰ１及びオペアンプＯＰ２の他方の入力には、二次電池Ａまたは二次電池Ｂの出力電圧が入力されている。
したがって、オペアンプＯＰ１及びオペアンプＯＰ２の出力は、二次電池Ａと二次電池Ｂの電圧が定電圧入力よりも低いとき、出力を“１”から“０”とするものである。

オペアンプＯＰ０乃至オペアンプＯＰ２の出力は、フォトカプラＰＨ１に送られる。フォトカプラＰＨ１とフォトカプラＰＨ２は、制御信号を絶縁するためのものであり、個々の回路構成を見ても信号が変化するものではない。
即ち、オペアンプＯＰ１乃至オペアンプＯＰ３の出力は、フォトカプラＰＨ１を介して、そのまま、即ち、“０”または“１”が変化することなく、マイクロコンピュータＣＰＵの入力となり、マイクロコンピュータＣＰＵで信号処理されて、フォトカプラＰＨ２の出力となる。

マイクロコンピュータＣＰＵには、オペアンプＯＰ０乃至オペアンプＯＰ２の出力がフォトカプラＰＨ１を介して入力され、また、負荷スイッチＳＷＬ、充電スイッチＳＷＣ０乃至充電スイッチＳＷＣ２が本実施の形態の複数電池電源装置の放電または充電を指示するのに使用されている。また、マイクロコンピュータＣＰＵの出力として、リレーＲＹ_-1、リレーＲＹ_-2、リレーＲＹ_-3の出力をフォトカプラＰＨ２を介して出力としている。

ここでマイクロコンピュータＣＰＵは、主電源スイッチＭＳの投入によってこのルーチンの処理が開始される。主電源スイッチＭＳの投入によって図３のプログラムの処理が開始され、図１及び図２からなる図４に示す機能が動作状態となる。
まず、２個の二次電池Ａ及び二次電池Ｂを有する場合には、ステップＳ１で二次電池Ａまたは二次電池Ｂの電圧降下の大きさを入力する。２個以上のときに、その個数だけ電圧の大きさ情報を書き込む。具体的には、各電池の電圧降下を検出して、放電状態が大きいか否かを判別し、電圧の高い順に並べる（対応する）か、低い順に並べる。なお、本発明を実施するに際し、正確な電圧の値が必要ではない。

ステップＳ２で負荷スイッチＳＷＬのオンが判断されるか、またはステップＳ３で本実施の形態の複数電池電源装置に充電しようと充電スイッチＳＷＣ０または充電スイッチＳＷＣ１で判断されるか、ステップＳ４で商用電源５０を使用して充電しようとしているかが判断される。即ち、ステップＳ２で負荷スイッチＳＷＬのオンが判断され、ステップＳ３で充電しようとしていると判断されるか、ステップＳ４で商用電源５０を使用して充電しようとしているかが判断される。

商用電源５０を使用して充電しようとする場合、充電電圧及び充電電流の選択が任意に設定できるから、通常、充電電圧及び充電電流が大きく取れるので、ステップＳ５で同時に複数個充電を開始する。例えば、ステップＳ５で全二次電池５２の充電を開始する。そして、ステップＳ６で二次電池の電圧降下が充電完了に相当する電圧Ｖｕであるか否かを判断し、ステップＳ７で電圧降下が充電完了に相当する電圧Ｖｕに上昇したかを判断し、電圧降下が充電完了に相当する電圧Ｖｕに上昇したとき、該当する二次電池５２を充電終了とする。

また、ステップＳ２で負荷スイッチＳＷＬが入ったことが検出されると、ステップＳ１０で電圧降下が充電完了に相当する電圧Ｖｕを維持している二次電池５２が選択され、ステップＳ１１でその二次電池を使用して出力が負荷に供給開始される。ステップＳ１１の放電は放電完了状態に相当する電圧降下Ｖｄに低下するまで、ステップＳ１０乃至ステップＳ１２のルーチンを繰り返し実行する。
そして、ステップＳ１２で電圧降下が放電完了に相当する電圧Ｖｄに低下すると、ステップＳ１３で二次電池５２の放電が完了する直前の電圧降下が充電完了に相当する電圧Ｖｕに相当する二次電池５２が存在しているか判断し、存在しているとき、ステップＳ１４で二次電池５２の放電が行われ、ステップＳ１５で電圧降下が放電完了に相当する電圧Ｖｄの存在がないとき、ステップＳ１５でそれが検出され、ステップＳ１６で二次電池５２の切り替えを終了する。

ステップＳ３で充電スイッチＳＷＣ０乃至充電スイッチＳＷＣ２が入ったことが検出されると、ステップＳ２１で電圧降下が充電完了に相当する電圧Ｖｄの大きな電池が選択されると、ステップＳ２２でその二次電池５２に対して充電が開始される。放電状態にある電圧降下の大きい電池が選択されると、ステップＳ２３で電圧降下が充電完了に相当する電圧Ｖｕに上昇したことを検知する。

ステップＳ２４で次に電圧降下が放電完了に相当する電圧Ｖｄの大きい電池選択を行い、該当する電池によりステップＳ２５でその二次電池５２に充電が開始される。ステップＳ２５で放電状態にある電池が選択されると、ステップＳ２６で電圧降下が充電完了に相当する電圧Ｖｕを上昇したか判定し、充電状態が完了して二次電池５２の充電が完了すると、ステップＳ２７で他の電池の存在をみて、存在していないことが確認すると、このルーチンを脱する。

図１乃至図３の実施の形態の複数電池電源装置に示した構成を機能的にみると、図４の機能図としてまとめることができる。
充放電自在な複数個の二次電池Ａまたは二次電池Ｂ等の二次電池５２と、二次電池５２と負荷との間にあって断続自在な負荷スイッチＳＷＬと、負荷スイッチＳＷＬが投入されているとき、二次電池５２の各々に抵抗ＲＡと抵抗ＲＢからなる抵抗器を接続して放電を行う二次電池Ａと抵抗ＲＡ、二次電池Ｂと抵抗ＲＢの並列回路からなる抵抗放電回路５３と、抵抗放電回路５３で放電しているとき、二次電池５２の個々の端子電圧を測定するオペアンプＯＰ０乃至オペアンプＯＰ２からなる電圧測定回路５５と、二次電池５２の個々の端子電圧を記憶するマイクロコンピュータＣＰＵの記憶部を含む端子電圧記憶回路５６と、端子電圧記憶回路５６に記憶する端子電圧順に負荷に電力を供給する二次電池５２として選択し、当該二次電池５２から負荷に電力を供給しているとき、特定の電圧以下に負荷電圧が低下すると、負荷に電力を供給する二次電池５２を次の端子電圧の二次電池５２に順次切り替えるマイクロコンピュータＣＰＵからなる選択回路５７を具備するものである。

したがって、負荷がこの複数電池電源装置から電力を供給されるには、まず、二次電池５２から電源電圧の高いものを選択し、それを電源とする。しかし、その電源の使用中に特定の電圧以下に負荷電圧が低下したと選択回路５７が判断すると、負荷に電力を供給する二次電池５２を、次に端子電圧の高い二次電池５２に切り替える。よって、電池電圧が低下すると、順次、電池電圧の低い（電力量の少ない）二次電池５２を選択して電力の供給を継続する。
このように、複数電池電源装置は、２個以上の二次電池５２の電力の充電量の多い二次電池５２から使用するから、安定した電力の供給が行える。

このように、複数電池電源装置は、充放電自在な複数個の二次電池５２と、複数個の二次電池５２と負荷との間にあって断続自在な負荷スイッチＳＷＬと、負荷スイッチＳＷＬが投入されているとき、複数の二次電池５２の各々に抵抗ＲＡと抵抗ＲＢからなる抵抗器を接続して放電を行う二次電池Ａと抵抗ＲＡ、二次電池Ｂと抵抗ＲＢの並列回路からなる抵抗放電回路５３と、前記抵抗放電回路５３で放電しているとき、複数個の二次電池５２の個々の端子電圧を測定するオペアンプＯＰ０〜オペアンプＯＰ２からなる電圧測定回路５５と、複数個の二次電池５２の個々の端子電圧を記憶するマイクロコンピュータＣＰＵの記憶部を含む端子電圧記憶回路５６と、端子電圧記憶回路５６に記憶する端子電圧順に負荷に電力を供給する二次電池５２として選択し、当該二次電池Ａと二次電池Ｂから負荷に電力を供給しているとき、特定の電圧以下に負荷電圧が低下すると、負荷に電力を供給する二次電池Ａまたは二次電池Ｂを次の端子電圧の二次電池Ａまたは二次電池Ｂに順次切り替えるマイクロコンピュータＣＰＵからなる選択回路５７を具備するものである。

したがって、負荷がこの複数電池電源装置から電力を供給されるには、まず、複数の二次電池５２から電源電圧の高いものを選択し、それを電源とする。しかし、その電源の使用中に特定の電圧以下に負荷電圧が低下したと選択回路５７が判断すると、負荷に電力を供給する二次電池５２を、次に端子電圧の高い二次電池に切り替える。したがって、電池電圧が低下すると、順次、電池電圧の低い（電力量の少ない）二次電池５２を選択して電力の供給を継続する。
このように、複数電池電源装置は、２個以上の二次電池５２の電力の充電量の多い二次電池５２から使用するから、安定した電力の供給が行える。

上記実施の形態の複数電池電源装置は、充放電自在な複数個の二次電池５２と、複数個の二次電池５２とソーラーパネル５１との間にあって断続自在な充電スイッチＳＷＣ０乃至ＳＷＣ３と、充電スイッチＳＷＣ０乃至充電スイッチＳＷＣ３が投入されているとき、端子電圧記憶回路５６に記憶する端子電圧の順にソーラーパネル５１から充電を受ける二次電池５２として選択する選択回路５７とを具備するものである。
このように、充放電自在な複数個の二次電池５２と、前記複数個の二次電池５２とソーラーパネル５１との間にあって断続自在な充電スイッチとを具備しているから、前記充電スイッチが投入されたとき、選択回路５７は端子電圧記憶回路５６に記憶する端子電圧の低い順にソーラーパネル５１から充電を受ける二次電池５２として選択される。特に、ソーラーパネル５１からの出力は、通常負荷に比較して非常に小さいから、同時に複数個の充電を行うことなく、対応する。

また、上記実施の形態の複数電池電源装置の前記複数個の二次電池５２は、２個の二次電池５２としたものであるから、交互に二次電池５２の切り替えが行われ、負荷側または電源側の制御が単純化できる。

そして、上記実施の形態の複数電池電源装置は、充放電自在な複数個の二次電池５２と、前記複数個の二次電池５２と商用電源５０との間にあって断続自在な充電スイッチＳＷＣ０乃至ＳＷＣ２と、充電スイッチＳＷＣ０乃至ＳＷＣ２が投入されたとき、全二次電池５２を充電する二次電池５２として選択する充放電自在な複数個の二次電池５２と、前記複数個の二次電池５２と商用電源５０との間にあって断続自在な充電スイッチＳＷＣ０乃至ＳＷＣ２と、前記充電スイッチＳＷＣ０乃至ＳＷＣ２が投入されたとき、全二次電池５２を充電される二次電池５２として選択するものであるから、商用電源５０から充放電自在な複数個の二次電池５２に充電する場合には、充電電流が自由に選択できるから、高速充電を行うことができる。

選択回路５７によって、二次電池５２から負荷に電力を供給しているとき、特定の電圧以下に負荷電圧が低下すると、現在負荷に電力を供給している二次電池５２を次の端子電圧の二次電池５２に切り替える特定の電圧以下とは、二次電池５２の定格電圧の８５〜９０％の電圧としたものである。
発明者らは、二次電池５２の放電の終了時の電圧を測定した。二次電池５２の定格電圧及び内部抵抗及び二次電池の種類及び付加電流の大きさによって誤差があり、また、二次電池５２の新しいものと古いものではその特性が変化するから、特性のバラツキを集約することができなかった。しかし、全体として、「二次電池５２の定格電圧の８５〜９０％の電圧」を「二次電池５２を充電したその充電の終了時の電圧」であると判断した。この判断は、二次電池５２の種類等が解析されると、その数値との間に論理が明確になるものと推定されるが、実機において支承のない運転ができた値である。

上記充放電自在な複数個の二次電池Ａまたは二次電池Ｂは、２個以上の二次電池５２とすることができる。
また、上記負荷スイッチＳＷＬは、複数個の二次電池５２とその負荷との間にあって開閉自在としたものである。そして、上記抵抗放電回路５３は、負荷スイッチＳＷＬが通電状態となったとき、前記複数の二次電池５２の各々に抵抗ＲＡ、抵抗ＲＢを接続して放電を行う回路であればよい。

更に、上記電圧測定回路５５は、抵抗放電回路５３で放電しているとき、複数個の二次電池５２の個々の端子電圧を測定する回路であればよい。更にまた、上記端子電圧記憶回路５６は、複数個の二次電池５２の個々の端子電圧を記憶するものであり、その記憶形態は特別の形態を特定するものではない。
また、上記端子電圧記憶回路５６は、装置に配設されている何れかのスイッチが動作したとき、複数個の二次電池５２の個々の端子電圧を記憶する機能を具備するものであればよい。

加えて、上記選択回路５７は、端子電圧記憶回路５６に記憶する端子電圧順に負荷に電力を供給する二次電池５２とし、二次電池５２から負荷に電力を供給しているとき、特定の電圧以下に負荷電圧が低下すると、現在負荷に電力を供給している二次電池５２を次の端子電圧の二次電池５２に切り替える回路であればよい。
また、上記選択回路５７は、充電スイッチＳＷＣ０〜ＳＷＣ２が接続されているとき、端子電圧記憶回路５２に記憶している端子電圧の低い順にソーラーパネル５１から充電を受ける二次電池５２として二次電池５２を選択する回路であればよい。
そして、上記充電スイッチＳＷＣ０〜ＳＷＣ２は、複数個の二次電池５２と光−電変換するソーラーパネル５１との間にあって断続自在なスイッチであればよい。

Ａ二次電池
Ｂ二次電池
ＲＡ抵抗
ＲＢ抵抗
ＳＳ補助スイッチ
ＭＳ主電源スイッチ
ＳＷＬ負荷スイッチ
ＯＰ０〜ＯＰ２オペアンプ
ＳＷＣ０〜ＳＷＣ２充電スイッチ
ＣＰＵマイクロコンピュータ
ＰＨ１、ＰＨ２フォトカプラ
ＣＰＵマイクロコンピュータ
ＣＯ１、ＣＯ２定電圧回路
Ｒｙ_-0〜Ｒｙ_-2 リレー
５０商用電源
５１ソーラーパネル
５２二次電池
５３抵抗放電回路
５５電圧測定回路
５６端子電圧記憶回路
５７選択回路

Claims

充放電自在な複数個の二次電池と、
前記複数個の二次電池とその負荷との間にあって断続自在な負荷スイッチと、
前記負荷スイッチが接続されたとき、前記複数の二次電池の各々に抵抗値を接続して放電を行う抵抗放電回路と、
前記抵抗放電回路で放電しているとき、前記複数個の二次電池の個々の端子電圧を測定する電圧測定回路と、
前記複数個の二次電池の前記個々の端子電圧を記憶する端子電圧記憶回路と、
前記端子電圧記憶回路に記憶する端子電圧順に負荷に電力を供給する二次電池とし、前記二次電池から負荷に電力を供給しているとき、特定の電圧以下に負荷電圧が低下すると、現在負荷に電力を供給している二次電池を次の端子電圧の二次電池に切り替える選択回路と
を具備することを特徴とする複数電池電源装置。
前記選択回路によって、二次電池から負荷に電力を供給しているとき、特定の電圧以下に負荷電圧が低下すると、現在負荷に電力を供給している二次電池を次の端子電圧の二次電池に切り替える特定の電圧以下とは、定格電圧の８５〜９０％の電圧としたことを特徴とする請求項１に記載の複数電池電源装置。
充放電自在な複数個の二次電池と、
前記複数個の二次電池と光−電変換するソーラーパネルとの間にあって断続自在な充電スイッチと、
前記複数個の二次電池の各々に抵抗値を接続して放電を行う抵抗放電回路と、
何れかのスイッチが動作したとき、前記複数個の二次電池の個々の端子電圧を記憶する端子電圧記憶回路と、
前記充電スイッチが接続されているとき、前記端子電圧記憶回路に記憶している端子電圧の低い順にソーラーパネルから充電を受ける二次電池として前記二次電池を選択する選択回路と
を具備することを特徴とする複数電池電源装置。
前記複数個の二次電池は、２個の二次電池としたことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の複数電池電源装置。