JP2010288447A5 - - Google Patents

Claims (33)

1. 複数の直列結合されたバッテリセルを充電してバランスするための装置であって、
   前記複数の直列結合されたバッテリセルに充電電圧を供給する第一及び第二の入力端子、
   前記充電電圧と連携する一次側と、前記複数の直列結合されたバッテリセルのうち少なくとも二つのバッテリセルのそれぞれの両端子間にそれぞれ結合された複数の部分を含む二次側とを含む変圧器、
   複数の第一のスイッチであって、前記二次側の各部分と、前記複数の直列結合されたバッテリセルの前記少なくとも二つのうちの対応する第一のバッテリセルとの間にそれぞれ結合され、前記変圧器の前記一次側の電流のサイクルの第一の半分中に、充電電流を前記第一のバッテリセルに供給するようにそれぞれ構成された前記複数の第一のスイッチ、及び
   複数の第二のスイッチであって、前記二次側の前記各部分と、前記複数の直列結合されたバッテリセルの前記少なくとも二つのうちの対応する第二のバッテリセルとの間にそれぞれ結合され、前記変圧器の前記一次側の前記電流の前記サイクルの第二の半分中に、充電電流を前記第二のバッテリセルに供給するようにそれぞれ構成された前記複数の第二のスイッチ、を含み、
   前記二次側の前記複数の部分の各々は、前記電流の前記サイクルの前記第一の半分中に第一の極性を有し、前記電流の前記サイクルの前記第二の半分中に前記第一の極性とは逆の第二の極性を有するように構成されることを特徴とする装置。
2. 充電モードにおいて、前記一次側からの前記充電電圧が前記二次側の前記部分と連携する前記第一の又は第二のバッテリセルが必要とする充電量に比例して前記二次側の前記複数の部分間で分圧されるように前記一次側の充電を前記二次側の前記複数の部分に移動すべく前記一次側が構成され、放電モードにおいて、前記変圧器の前記一次側への入力が前記複数の直列結合されたバッテリセルの総直列電圧を受けるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記変圧器の前記一次側と前記第一及び第二の入力端子との間に結合された共振回路を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. 前記第一の入力端子と前記共振回路との間に結合された第一のスイッチ、及び
   前記第二の入力端子と前記共振回路との間に結合された第二のスイッチを含むスイッチング回路を更に含むことを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 前記第一の入力端子と前記共振回路との間に結合された第一のダイオード、及び
   前記第二の入力端子と前記共振回路との間に結合された第二のダイオードを更に含むことを特徴とする請求項３に記載の装置。
6. 前記第一のスイッチ及び前記第二のスイッチはそれぞれ、ＭＯＳＦＥＴトランジスタを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
7. 前記第一のバッテリセル及び前記第二のバッテリセルへ充電電流を供給する前記第一のスイッチ及び前記第二のスイッチと連携するダイオードを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
8. 複数の直列結合されたバッテリセルを充電してバランスするための装置であって、
   前記複数の直列結合されたバッテリセルへ充電電圧を供給するように構成された第一及び第二の入力端子、
   前記充電電圧と連携する一次側、及び前記複数の直列結合されたバッテリセルのうち少なくとも二つのバッテリセルのそれぞれの両端子間にそれぞれ結合された複数の部分を含む二次側を含む変圧器、
   複数の第一のダイオードであって、前記二次側の前記各部分と、前記複数の直列結合されたバッテリセルの前記少なくとも二つのうちの対応する第一のバッテリセルとの間に直列にそれぞれ結合され、前記変圧器の前記一次側の電流のサイクルの第一の半分中に、充電電流を前記第一のバッテリセルに供給するようにそれぞれ構成された前記複数の第一のダイオード、及び
   複数の第二のダイオードであって、前記二次側の前記各部分と、前記複数の直列結合されたバッテリセルの前記少なくとも二つのうちの対応する第二のバッテリセルとの間に直列にそれぞれ結合され、前記変圧器の前記一次側の前記電流の前記サイクルの第二の半分中に、充電電流を前記第二のバッテリセルに供給するようにそれぞれ構成された前記複数の第二のダイオード、を含み、
   前記二次側の前記複数の部分の各々は、前記電流の前記サイクルの前記第一の半分中に第一の極性を有し、前記電流の前記サイクルの前記第二の半分中に前記第一の極性とは逆の第二の極性を有するように構成されることを特徴とする装置。
9. 充電モードにおいて、前記一次側からの前記充電電圧が前記二次側の前記部分と連携する前記第一の又は第二のバッテリセルが必要とする充電量に比例して前記二次側の前記複数の部分間で分圧されるように前記一次側の充電を前記二次側の前記複数の部分に移動すべく前記一次側が構成され、放電モードにおいて、前記変圧器の前記一次側への入力が前記複数の直列結合されたバッテリセルの総直列電圧を受けるように構成されることを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 前記変圧器の前記一次側と前記第一及び第二の入力端子との間に結合された共振回路を更に含むことを特徴とする請求項８に記載の装置。
11. 前記第一の入力端子と前記共振回路との間に結合された第一のスイッチ、及び
    前記第二の入力端子と前記共振回路との間に結合された第二のスイッチを含むスイッチング回路を更に含むことを特徴とする請求項１０に記載の装置。
12. 前記第一の入力端子と前記共振回路との間に結合された第一のダイオード、及び
    前記第二の入力端子と前記共振回路との間に結合された第二のダイオードを更に含むことを特徴とする請求項１０に記載の装置。
13. 第一の複数の直列結合されたバッテリセルの両端子間に結合されるように構成された第一及び第二のノード、
    直列に結合されたインダクタ及びキャパシタであって、前記第二のノードに結合された第三のノードを有すると共に、第四のノードを有する前記直列に結合されたインダクタ及びキャパシタ、
    前記第二のノードと前記第四のノードとの間に結合された第一の一次側を有すると共に、前記複数の直列結合されたバッテリセルのうち一つ以上のバッテリセルのそれぞれの両端子間にそれぞれ結合されている複数の部分を含む第一の二次側を有する変圧器、
    前記バッテリセルのうち一つ以上のバッテリセルの充電を、前記バッテリセルのうちの他の一つ以上のバッテリセルの充電に相対的にバランスするべく構成された前記変圧器並びに前記直列に結合されたインダクタ及びキャパシタ、及び
    前記二次側の前記複数の部分の各々と、前記複数の直列結合されたバッテリセルのうちの前記一つ以上のバッテリセルのそれぞれとの間にそれぞれ直列結合された第一の電子デバイスであって、前記変圧器並びに前記直列に結合されたインダクタ及びキャパシタが前記複数の直列結合されたバッテリセルのうち前記一つ以上のバッテリセルの充電をバランスしている間、前記二次側の前記部分と前記複数の直列結合されたバッテリセルのうち前記一つ以上のバッテリセルとの間のインピーダンスを減少させるようにそれぞれ構成された前記第一の電子デバイスを含むことを特徴とする装置。
14. 充電モードにおいて、前記一次側における充電が前記二次側の前記複数の部分に移動され、前記一次側からの電圧が前記二次側の前記部分と連携する前記第一の又は第二のバッテリセルが必要とする充電量に比例して前記二次側の前記複数の部分間で分圧され、放電モードにおいて、前記変圧器の前記一次側への入力が前記複数の直列結合されたバッテリセルの総直列電圧を含むことを特徴とする請求項１３に記載の装置。
15. 前記第二のノードと前記第三のノードとの間に結合されたスイッチ又はダイオードを更に含むことを特徴とする請求項１３に記載の装置。
16. 前記第一のノードと前記第三のノードとの間に結合された第一のスイッチ、及び
    前記第二のノードと前記第三のノードとの間に結合された第二のスイッチを含むスイッチング回路を更に含むことを特徴とする請求項１３に記載の装置。
17. 前記第一のノードと前記第三のノードとの間に結合された第一のダイオード、及び
    前記第二のノードと前記第三のノードとの間に結合された第二のダイオードを更に含むことを特徴とする請求項１３に記載の装置。
18. 前記第一のスイッチと前記第二のスイッチは、それぞれＭＯＳＦＥＴトランジスタを含むことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
19. 前記二次側の前記複数の部分の各々と前記複数の直列結合されたバッテリセルのうち前記一つ以上のバッテリセルとの間にそれぞれ直列結合された前記第一の電子デバイスの各々とそれぞれ並列結合されたキャパシタを更に備えることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
20. 前記第一のノードと前記第二のノードは、直列に結合された前記第一の複数の直列結合されたバッテリセルと第二の複数の直列結合されたバッテリセルとの両端子間に結合されるように構成され、
    前記変圧器は、前記第一の一次側と直列に結合された第二の一次側を有すると共に、前記第二の複数の直列結合されたバッテリセルのうち一つ以上のバッテリセルのそれぞれの両端子間にそれぞれ結合されている複数の部分を含む第二の二次側を有し、前記変圧器並びに前記直列に結合されたインダクタ及びキャパシタは、前記第二の複数のバッテリセルのうち一つ以上のバッテリセルの充電を、前記第二の複数のバッテリセルのうちの他の一つ以上のバッテリセルの充電に相対的にバランスするべく構成されており、
    前記第二の二次側の前記複数の部分の各々と、前記第二の複数の直列結合されたバッテリセルのうちの前記一つ以上のバッテリセルのそれぞれとの間にそれぞれ直列結合された第二の電子デバイスであって、前記変圧器並びに前記直列に結合されたインダクタ及びキャパシタが前記第二の複数の直列結合されたバッテリセルのうち前記一つ以上のバッテリセルの充電をバランスしている間、前記第二の二次側の前記部分と前記第二の複数の直列結合されたバッテリセルのうち前記一つ以上のバッテリセルとの間のインピーダンスを減少させるようにそれぞれ構成された前記第二の電子デバイスを更に備えることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
21. 複数の直列結合されたバッテリセルを充電してバランスするための装置であって、
    前記複数の直列結合されたバッテリセルに充電電圧を供給する第一及び第二の入力端子、
    前記充電電圧と連携する一次側及び複数の部分を含む二次側を含み、前記複数の部分の各々が前記複数の直列結合されたバッテリセルのうち一つ以上のバッテリセルのそれぞれの両端子間に結合されている変圧器、
    前記変圧器の前記一次側と前記第一及び第二の入力端子の少なくとも一方との間に結合された直列共振回路、及び
    前記二次側の前記複数の部分の各々と、前記複数の直列結合されたバッテリセルのうちの前記一つ以上のバッテリセルのそれぞれとの間にそれぞれ直列に結合され、第一の状態において、前記二次側の前記部分と前記複数の直列結合されたバッテリセルのうちの前記一つ以上のバッテリセルとの間のインピーダンスを増加させ、第二の状態において、前記二次側の前記部分と前記複数の直列結合されたバッテリセルのうち前記一つ以上のバッテリセルとの間の前記インピーダンスを減少させるスイッチを含み、
    充電モードにおいて、前記一次側における充電が、前記二次側の前記複数の部分に移動され、前記一次側からの前記充電が、前記二次側の前記部分と連携する前記一つ以上のバッテリセルが必要とする充電量に比例して前記二次側の前記複数の部分間で分けられ、放電モードにおいて、前記変圧器の前記一次側は、前記複数の直列結合されたバッテリセルの総直列電圧に結合されており、
    前記複数の直列結合されたバッテリセルのうち前記一つ以上のバッテリセルの各々は、
    第二の複数の直列結合されたバッテリセル、
    前記第二の複数の直列結合されたバッテリセルの一つとそれぞれ連携して前記第二の複数の直列結合されたバッテリセルへ第二の充電電圧を供給する一対以上の第二及び第三の入力端子、
    前記第二の複数の直列結合されたバッテリセルの一つとそれぞれ連携する一つ以上の第二の変圧器であって、前記第二の充電電圧と連携する第二の一次側、及び前記第二の複数の直列結合されたバッテリセルのうち連携するバッテリセルの両端子間にそれぞれ結合された第二の複数の部分を含む第二の二次側を含む前記一つ以上の第二の変圧器、及び
    前記二次側の前記第二の複数の部分の各々と、前記連携するバッテリセルとの間にそれぞれ直列に結合され、第一の状態において、前記二次側の前記第二の部分と前記連携するバッテリセルとの間のインピーダンスを増加させ、第二の状態において、前記二次側の前記第二の部分と前記連携するバッテリセルとの間の前記インピーダンスを減少させる一つ以上の第二のスイッチを含むことを特徴とする装置。
22. 前記第一の入力端子と前記共振回路との間に結合された第一のスイッチ、及び
    前記第二の入力端子と前記共振回路との間に結合された第二のスイッチを含むスイッチング回路を更に含むことを特徴とする請求項２１に記載の装置。
23. 前記第一の入力端子と前記共振回路との間に結合された第一のダイオード、及び
    前記第二の入力端子と前記共振回路との間に結合された第二のダイオードを更に含むことを特徴とする請求項２１に記載の装置。
24. 前記スイッチは、ＭＯＳＦＥＴトランジスタを含むことを特徴とする請求項２１に記載の装置。
25. 前記二次側の前記複数の部分の各々と前記複数の直列結合されたバッテリセルのうち前記一つ以上のバッテリセルとの間に直列結合された前記スイッチと並列結合されたキャパシタを更に備えることを特徴とする請求項２１に記載の装置。
26. 複数の直列結合されたバッテリセルを充電してバランスするための方法であって、
    前記複数の直列結合されたバッテリセル用の充電電圧を受信するステップ、
    前記充電電圧に応答して変圧器の一次側への共振入力を生成することにより充電モードにおいて、前記変圧器の前記一次側から二次側の複数の部分へ充電を移動するステップ、
    前記二次側の前記部分と連携する一つ以上のバッテリセルが必要とする充電量に比例して、前記一次側からの前記充電電圧を前記二次側の前記複数の部分間で分圧するステップ、
    放電モードにおいて、前記複数の直列結合されたバッテリセルの総直列電圧を前記変圧器の前記一次側に結合するステップ、
    第一の状態において、前記二次側の前記部分と前記複数の直列結合されたバッテリセルのうちの前記一つ以上のバッテリセルとの間のインピーダンスを増加させるステップ、及び
    第二の状態において、前記二次側の前記部分と前記複数の直列結合されたバッテリセルのうちの前記一つ以上のバッテリセルとの間の前記インピーダンスを減少させるステップを含むことを特徴とする方法。
27. 前記充電電圧を、前記共振入力を供給する共振回路へ切り替えるステップを更に含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
28. 前記移動するステップは、
    前記複数の直列結合されたバッテリセルの一部で前記充電電圧を受信するステップ、
    充電モードにおいて、第二の変圧器の第二の一次側から第二の二次側の複数の部分へ移動するステップであって、前記複数の部分の各々が前記第二の二次側における隣接部分と逆極性を有する前記移動するステップ、
    前記第二の二次側の前記部分と連携する一つ以上のバッテリセルが必要とする充電量に比例して、前記第二の一次側からの前記充電電圧を前記第二の二次側の前記複数の部分間で分圧するステップ、
    放電モードにおいて、前記複数の直列結合されたバッテリセルの総直列電圧を前記変圧器の前記第二の一次側に結合するステップ、
    第一の状態において、前記第二の二次側の前記部分と前記複数の直列結合されたバッテリセルのうちの前記一つ以上のバッテリセルとの間のインピーダンスを増加させるステップ、及び
    第二の状態において、前記第二の二次側の前記部分と前記複数の直列結合されたバッテリセルのうちの前記一つ以上のバッテリセルとの間の前記インピーダンスを減少させるステップを含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
29. 複数の直列結合されたバッテリセルを充電してバランスするための方法であって、
    前記複数の直列結合されたバッテリセル用の充電電圧を受信するステップ、
    変圧器の一次側から前記変圧器の二次側の複数の部分へ前記充電電圧を移動するステップ、
    前記変圧器の前記一次側の電流のサイクルの第一の半分中に、前記充電電圧を、第一の極性にある前記二次側の前記複数の部分の各々から前記複数の直列結合されたバッテリセルの第一の部分へ供給するステップ、
    前記変圧器の前記二次側の前記複数の部分の電圧の極性を前記第一の極性から前記第一の極性とは逆の第二の極性へ切り替えるステップ、及び
    前記変圧器の前記一次側の電流のサイクルの第二の半分中に、前記充電電圧を、前記第一の極性とは逆の前記第二の極性にある前記二次側の前記複数の部分の各々から前記複数の直列結合されたバッテリセルの第二の部分へ供給するステップを含むことを特徴とする方法。
30. 前記複数の直列結合されたバッテリセルの前記第一の部分へ供給する前記ステップは、
    前記変圧器の前記一次側の前記電流のサイクルの前記第一の半分中に、前記複数の直列結合されたバッテリセルの前記第一の部分を前記二次側の前記複数の部分に結合するステップ、
    前記変圧器の前記一次側の前記電流のサイクルの前記第一の半分中に、前記複数の直列結合されたバッテリセルの前記第二の部分を前記二次側の前記複数の部分から切り離すステップ、及び
    前記変圧器の前記一次側の前記電流のサイクルの前記第一の半分中に、前記複数の直列結合されたバッテリセルの前記第一の部分を充電するステップを更に含むことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
31. 前記複数の直列結合されたバッテリセルの前記第二の部分へ供給する前記ステップは、
    前記変圧器の前記一次側の前記電流のサイクルの前記第二の半分中に、前記複数の直列結合されたバッテリセルの前記第二の部分を前記二次側の前記複数の部分に結合するステップ、
    前記変圧器の前記一次側の前記電流のサイクルの前記第二の半分中に、前記複数の直列結合されたバッテリセルの前記第一の部分を前記二次側の前記複数の部分から切り離すステップ、及び
    前記変圧器の前記一次側の前記電流のサイクルの前記第一の半分中に、前記複数の直列結合されたバッテリセルの前記第一の部分を充電するステップを更に含むことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
32. 前記充電電圧に応答して前記変圧器の前記一次側への共振入力を生成するステップを更に含むことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
33. 前記充電電圧を、前記共振入力を供給する共振回路へ切り替えるステップを更に含むことを特徴とする請求項２９に記載の方法。