JP2009540793A - 多重変圧器の2次巻線を並列に接続した電荷均等化装置 - Google Patents
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Abstract
Description
らの一つが図1に示されている。
する。
、直列接続バッテリーセルの全体電圧を2次巻線に印加することにより、変圧器の飽和を防いでいるが、このような構成では変圧器の巻数比を1:N(ここで、Nは直列接続バッテリーの数)にする場合、第1スイッチの電圧ストレスは低くなるが、ダイオードの電圧ストレスが増加し、バッテリーセルの数が増加するほど変圧器の2次巻線の製作には難しさが伴う。ところが、本発明では、第1スイッチがオフされる間に、自動車に基本的に装着された14Vバッテリーの電圧を2次巻線に印加することにより、変圧器の飽和を防ぐと共に第2スイッチの電圧ストレスを減らし、変圧器の巻数比を低くして変圧器の2次巻線の実現を容易にした。
チ駆動回路部230が接続されている。ここでは、説明の便宜上、第1スイッチS1〜SNをMOSFET(MF1〜MFN)と本体ダイオードBD1〜BDNに分けたが、実質的に本体ダイオードBD1〜BDNはMOSFET(MF1〜MFN)の本質的な特性によって互いに分離できない。このような第1スイッチS1〜SNは、一例としてMOSFETスイッチを挙げたが、ダイオード、BJTスイッチ、リレースイッチなども使用可能である。
最も高い電位のバッテリーセル(B1〜BNのいずれか一つ)に接続された第1スイッ
チ(S1〜SNのいずれか一つ)のみをオンさせる場合について説明すると、まず、当該第1スイッチ(S1〜SNのいずれか一つ)が所定の時比率でオンされるとき、当該変圧器(T1〜TNのいずれか一つ)の1次巻線(MN11〜M1Nのいずれか一つ)には最も高い電圧が印加される。
まず、全ての第1スイッチS1〜SNが所定の時比率でオンされるとき、全ての変圧器T1〜TNの1次巻線M11〜M1Nには当該バッテリーセルB1〜BNの電圧がそのまま印加されようとする。そして、1次巻線M11〜M1Nに印加された電圧は変圧器T1〜TNを介して2次巻線M21〜M2Nに誘導される。
まず、選択されたバッテリーセルB1〜BNの第1スイッチS1〜SNが所定の時比率で同時にオンされるとき、当該変圧器T1〜TNの1次巻線M11〜M1NにはバッテリーセルB1〜BNの電圧がそのまま印加されようとする。
一方、本発明では、直列接続バッテリーセルに電気的充電装置または電気的負荷が接続されていない状況で直列接続バッテリーセルのそれぞれのバッテリーセルの電位が相異なる場合に電荷均等化の動作が行われるようにする。ところが、電気的充電装置または電気的負荷が接続されているとしても、変圧器の1次巻線とスイッチが迂回回路として作用する程度に電流収容容量が大きい場合、或いは充電電流または放電電流の大きさが小さい場合には、電気的充電装置または電気的負荷が接続される状況でも行われ得る。
M11〜M1N、MO1:1次巻線
M21〜M2N、MO2:2次巻線
S1〜SN、SO:スイッチ
B1〜BN:バッテリーセル
BO:バッテリー
D、D1、D2:ダイオード
C:キャパシタ
Claims (16)
- 1次巻線と2次巻線がそれぞれ巻き付けられており、前記1次巻線がバッテリーに並列に接続されており、前記2次巻線が互いに並列に接続されている複数の変圧器と、
前記複数の変圧器の前記1次巻線のそれぞれに直列に接続され、前記1次巻線の第1方向と第2方向の電流流れを制御する複数の第1スイッチと、
互いに直列に接続されており、それぞれは前記複数の変圧器の1次巻線にそれぞれ並列に接続されている複数のバッテリーセルと、
前記複数のバッテリーセルの電圧をセンシングして前記第1スイッチをオン/オフする電圧センシングおよびスイッチドライブ信号発生部とを含み、
前記複数の第1スイッチの少なくとも一つがオンされると、オンされた前記第1スイッチに接続された前記第1巻線の少なくとも一つに第1方向に電流が流れて前記第2巻線に電流が誘導され、前記第2巻線に誘導された電流によって前記第1巻線に電流が誘導されることにより、前記複数のバッテリーセルに均等な電荷が分配されることを特徴とする、電荷均等化装置。 - 前記複数の変圧器の前記1次巻線と前記2次巻線はフライバックコンバータの構造を形成することを特徴とする、請求項1に記載の電荷均等化装置。
- 前記複数の変圧器のそれぞれの巻線比は同一であることを特徴とする、請求項1に記載の電荷均等化装置。
- 前記複数の第1スイッチは、MOSFETスイッチ、BJTスイッチ、およびリレースイッチの中から選ばれたいずれか一つであって、両方向性を持つことを特徴とする、請求項1に記載の電荷均等化装置。
- 並列に接続された前記2次巻線に並列に接続されている電荷充電手段と、並列に接続された前記2次巻線の一端と前記バッテリーとの間に接続されており、前記2次巻線から前記バッテリーへの電流の流れと前記バッテリーから前記2次巻線への電流の流れを制御する第2スイッチとを含んでなることを特徴とする、請求項1に記載の電荷均等化装置。
- 並列に接続された前記2次巻線に並列に接続されている電荷充電手段と、並列に接続された前記2次巻線の一端と前記バッテリーとの間に接続されており、前記2次巻線から前記バッテリーへの電流の流れを提供する電流伝達素子とを含んでなることを特徴とする、請求項1に記載の電荷均等化装置。
- 前記電荷充電手段に1次巻線が接続されており、2次巻線は前記直列接続されたバッテリーセルに接続されている第2変圧器と、
前記第2変圧器の前記1次巻線に直列に接続されている第3スイッチと、
前記第2変圧器の前記2次巻線と前記バッテリーセルとの間に接続されている第2電流伝達素子とを含んでなることを特徴とする、請求項6に記載の電荷均等化装置。 - 並列に接続された前記2次巻線の一端と前記直列に接続されたバッテリーセルの一端との間に接続されており、前記2次巻線から前記バッテリーセルへの電流の流れと前記バッテリーセルから前記2次巻線への電流の流れを制御する第2スイッチを含んでなることを特徴とする、請求項1に記載の電荷均等化装置。
- 並列に接続された前記2次巻線の一端と前記直列に接続されたバッテリーセルの一端との間に接続されており、前記2次巻線から前記バッテリーセルへの電流の流れを制御する電流伝達素子を含んでなることを特徴とする、請求項1に記載の電荷均等化装置。
- 一つのコアに複数の1次巻線と一つの2次巻線がそれぞれ巻き付けられており、前記1次巻線がバッテリーセルに並列に接続されており、前記2次巻線が互いに並列に接続されている複数の変圧器と、
前記複数の変圧器の前記1次巻線のそれぞれに直列に接続され、前記1次巻線の第1方向と第2方向の電流流れを制御する複数の第1スイッチと、
互いに直列に接続されており、それぞれは前記複数の変圧器の1次巻線にそれぞれ並列に接続されている複数のバッテリーセルと、
前記複数のバッテリーセルの電圧をセンシングし、前記複数の第1スイッチをオン/オフする電圧センシングおよびスイッチドライブ信号発生部とを含み、
前記複数の第1スイッチの少なくとも一つがオンされると、オンされた前記第1スイッチに接続された前記第1巻線の少なくとも一つに第1方向に電流が流れて前記第2巻線に電流が誘導され、前記第2巻線に誘導された電流によって前記第1巻線に電流が誘導されることにより、前記複数のバッテリーセルに均等な電荷が分配されることを特徴とする、電荷均等化装置。 - 前記複数の変圧器の前記1次巻線と前記2次巻線はフライバックコンバータの構造を形成することを特徴とする、請求項10に記載の電荷均等化装置。
- 並列に接続された前記2次巻線に並列に接続されている電荷充電手段と、並列に接続された前記2次巻線の一端と前記バッテリーとの間に接続されており、前記2次巻線から前記バッテリーへの電流の流れと前記バッテリーから前記2次巻線への電流の流れを制御する第2スイッチとを含んでなることを特徴とする、請求項10に記載の電荷均等化装置。
- 並列に接続された前記2次巻線に並列に接続されている電荷充電手段と、並列に接続された前記2次巻線の一端と前記バッテリーとの間に接続されており、前記2次巻線から前記バッテリーへの電流の流れを提供する電流伝達素子とを含んでなることを特徴とする、請求項10に記載の電荷均等化装置。
- 前記電荷充電手段に1次巻線が接続されており、2次巻線は前記直列接続されたバッテリーセルに接続されている第2変圧器と、
前記第2変圧器の前記1次巻線に直列に接続されている第3スイッチと、
前記第2変圧器の前記2次巻線と前記バッテリーセルとの間に接続されている第2電流伝達素子とを含んでなることを特徴とする、請求項10に記載の電荷均等化装置。 - 並列に接続された前記2次巻線の一端と前記直列に接続されたバッテリーセルの一端との間に接続されており、前記2次巻線から前記バッテリーセルへの電流の流れと前記バッテリーセルから前記2次巻線への電流の流れを制御する第2スイッチを含んでなることを特徴とする、請求項10に記載の電荷均等化装置。
- 並列に接続された前記2次巻線の一端と前記直列に接続されたバッテリーセルの一端との間に接続されており、前記2次巻線から前記バッテリーセルへの電流の流れを制御する電流伝達素子を含んでなることを特徴とする、請求項10に記載の電荷均等化装置。
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