JP5059876B2 - 電荷均等化装置 - Google Patents
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Description
あり、高温のバッテリーが低温のバッテリーより通常高い自己放電率を表す。その結果、高温のバッテリーは低温のバッテリーより時間に対する低充電状態を表す。
1次巻線の巻数比が直列で連結されたバッテリーの数だけ増加するため、バッテリーの数が増加するほど1次巻線の製作が難しくなる問題がある。
されたN個の第2半導体スイッチング素子;及び前記直列で連結されたN個のバッテリーの各電圧を検出し、検出された電圧によって前記充放電制御スイッチング部及び再分配スイッチを駆動させるための駆動信号を生成して、前記充放電制御スイッチング部及び再分配スイッチの駆動を制御する電圧検出及び駆動信号生成部を含む電荷均等化装置が提供される。
たN個のバッテリーB1〜Bnにそれぞれ並列で連結されたN個の変圧器T1〜Tn、N個の変圧器T1〜Tnの1次巻線の一端と直列で連結されたN個のバッテリーB1〜Bnの第1バッテリーB1の陽極(+)との間にそれぞれ直列で連結されたN個の充放電制御スイッチSW1〜SWn及びN個の第1半導体スイッチング素子D11〜D1n、N個の変圧器T1〜Tnの2次巻線の一端とバッテリーB1〜Bnの陽極との間にそれぞれ直列で連結されたN個の第2半導体スイッチング素子D21〜D2n、変圧器T1〜Tnの1次巻線の他端の共通端子と接地(GND)との間に連結された再分配スイッチ(CSW)、及びバッテリーB1〜Bnの電圧を検出し、検出された値を用いて充放電制御スイッチSW1〜SWn及び再分配スイッチ(CSW)の動作を制御する電圧検出及び駆動信号生成部100を含む。
駆動信号を受信する。
ともできる。
1種で構成されることもできる。
た電圧が基準電圧より高いか高くなるおそれがあると判断される場合、バッテリーを充/放電させるための充放電制御スイッチSW1〜SWn及び再分配スイッチ(CSW)のオン/オフ時間を設定する。
する程度に電流収容量が大きいか充電または放電される電流の大きさが小さい場合には、直列で連結されたバッテリーB1〜Bnに電気的充電装置または電気的負荷がかかっていても、直列で連結されたバッテリーB1〜Bnの電荷を均等化することができる。
チはオンされる。
odulation)で形成された第3駆動信号及び第4駆動信号を再分配スイッチ(CSW)に供給する。これは、現在充電されているバッテリーに電流が過度に流れることを防ぐために、直列で連結されたN個のバッテリーで最初から少量の電荷を放電させるためである。
電制御スイッチSW1〜SWnにそれぞれ連結され、他端(ドットが形成されていない端子)は共通に連結されて第1電荷充電装置C1と第2電荷充電装置C2の間の共通端子にそれぞれ連結される。
テリーにエネルギーを保存するために、バッテリーB1〜Bnに並列で連結された第1再分配スイッチCSW1及び第2再分配スイッチCSW2にハイ状態の第1駆動信号とロー状態の第2駆動信号を交番に供給する。
放電制御スイッチSWnはオンされ、第2再分配スイッチCSW2と第2充放電制御スイッチSW2〜第N−1充放電制御スイッチSWn−1はオフされる。
102:センシング部 104:マイクロプロセッサ
106:スイッチ駆動回路部
Claims (21)
- 直列で連結されたN個のバッテリーにそれぞれ並列で連結され、前記N個のバッテリーの中で過充電されたバッテリーから放電されたエネルギーを保存し、保存されたエネルギーで前記過充電されたバッテリーを除いた残りのバッテリーを充電させるN個の変圧器;
前記直列で連結されたN個のバッテリーからの電荷を前記N個の変圧器のそれぞれの1次巻線に供給するために、前記N個の変圧器のそれぞれの1次巻線の一端と前記バッテリーの中で第1バッテリーの陽極との間にそれぞれ連結されたN個の充放電制御スイッチング部;
前記直列で連結されたN個のバッテリーからの電荷を前記N個の変圧器のそれぞれの1次巻線に供給するために、前記N個の変圧器の1次巻線の他端の共通端子と接地との間に連結された再分配スイッチ;
前記N個の変圧器のそれぞれの2次巻線の一端と前記バッテリーの陽極との間にそれぞれ連結されたN個の第1半導体スイッチング素子;及び
前記直列で連結されたN個のバッテリーの各電圧を検出し、検出された電圧によって前記充放電制御スイッチング部及び再分配スイッチを駆動させるための駆動信号を生成して、前記充放電制御スイッチング部及び再分配スイッチの駆動を制御する電圧検出及び駆動信号生成部;を含むことを特徴とする、電荷均等化装置。 - 前記N個の変圧器のそれぞれの1次巻線及び2次巻線の巻線比はN1:N2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N1は前記N2より大きいことを特徴とする、請求項2に記載の電荷均等化装置。
- 前記N個の第1半導体スイッチング素子と前記N個のバッテリー陽極との間にそれぞれ連結されたN個のインダクタ;及び
前記N個のバッテリー陰極と前記第1半導体スイッチング素子及び前記インダクタの共通端との間に連結された第2半導体スイッチング素子をさらに含むことを特徴とする、請求項3に記載の電荷均等化装置。 - 前記充放電制御スイッチング部は、
前記過充電されたバッテリーに並列で連結された変圧器の1次巻線に直列で連結されたN個のバッテリーからの電荷が供給されることを防止し、前記過充電されたバッテリーを除いた残りのバッテリーに前記直列で連結されたN個のバッテリーからの電荷が供給されるように駆動される充放電制御スイッチ;及び
前記変圧器の1次巻線からの電荷が前記直列で連結されたN個のバッテリーに供給されることを防止する第3半導体スイッチング素子を含むことを特徴とする、請求項4に記載の電荷均等化装置。 - 前記第3半導体スイッチング素子は、前記充放電制御スイッチと前記変圧器の1次巻線の一端との間に連結されるか、あるいは前記直列で連結されたN個のバッテリーの中で第1バッテリーの陽極と前記充放電制御スイッチの間に連結されることを特徴とする、請求項5に記載の電荷均等化装置。
- 前記変圧器は、1次巻線に形成されたドットの位置と2次巻線に形成されたドットの位置が互いに異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。
- 前記変圧器は、1次巻線に形成されたドットの位置と2次巻線に形成されたドットの位置が同一であることを特徴とする、請求項6に記載の電荷均等化装置。
- 前記第1半導体スイッチング素子、第2半導体スイッチング素子及び第3半導体スイッチング素子は、MOSFET、BJT、リレー、及びダイオードのいずれか1種であることを特徴とする、請求項6に記載の電荷均等化装置。
- 前記第1半導体スイッチング素子、第2半導体スイッチング素子及び第3半導体スイッチング素子はダイオードであることを特徴とする、請求項9に記載の電荷均等化装置。
- 前記充放電制御スイッチ及び再分配スイッチは、MOSFET、BJT、及びリレーのいずれか1種であることを特徴とする、請求項6に記載の電荷均等化装置。
- 前記充放電制御スイッチ及び再分配スイッチは、N型MOSFETであることを特徴とする、請求項11に記載の電荷均等化装置。
- 前記電圧検出及び駆動信号生成部は、
N個のバッテリー電圧を検出するセンシング部;
前記センシング部で検出された電圧によって前記充放電制御スイッチ及び再分配スイッチのオン/オフ時間を設定するマイクロプロセッサ;及び
前記マイクロプロセッサから入力される信号に応じて前記充放電制御スイッチ及び再分配スイッチを駆動させるための駆動信号を生成するスイッチ駆動回路部を含むことを特徴とする、請求項1に記載の電荷均等化装置。 - 一つの1次巻線と二つの2次巻線を備え、過充電されたバッテリーから放電されたエネルギーを過充電されたバッテリーを除いた残りのバッテリーに充電させるために、直列で連結されたN個のバッテリーにそれぞれ並列で連結されたN個の変圧器;
前記直列で連結されたN個のバッテリーに並列で連結された第1電荷充電装置及び第2電荷充電装置;
前記直列で連結されたN個のバッテリーに並列で連結され、前記直列で連結されたN個のバッテリーからの電荷を前記N個の変圧器のそれぞれの1次巻線に供給する第1再分配スイッチ及び第2再分配スイッチ;
前記直列で連結されたN個のバッテリーからの電荷を前記N個の変圧器のそれぞれの1次巻線に供給するために、前記第1再分配スイッチ及び第2再分配スイッチの共通端と前記変圧器の1次巻線の一端との間にそれぞれ連結されたN個の充放電制御スイッチング部;
前記N個の変圧器の第1の2次巻線と前記バッテリーの陽極との間にそれぞれ連結されたN個の第1半導体スイッチング素子;
前記N個の変圧器の第2の2次巻線と前記バッテリーの陽極との間にそれぞれ連結されたN個の第2半導体スイッチング素子;及び
前記直列で連結されたN個のバッテリーの各電圧を検出し、検出された電圧によって前記充放電制御スイッチング部及び再分配スイッチを駆動させるための駆動信号を生成し、前記充放電制御スイッチング部及び再分配スイッチの駆動を制御する電圧検出及び駆動信号生成部;を含むことを特徴とする電荷均等化装置。 - 前記N個の変圧器のそれぞれの1次巻線と2次巻線の巻線比はN1:N2であり、第1の2次巻線と第2の2次巻線の巻線比は同一であることを特徴とする、請求項14に記載の電荷均等化装置。
- 前記N1は前記N2より大きいことを特徴とする、請求項15に記載の電荷均等化装置。
- 前記変圧器の1次巻線に形成されたドットの位置と前記第1の2次巻線及び第2の2次
巻線に形成されたドットの位置が同一であることを特徴とする、請求項16に記載の電荷均等化装置。 - 前記第1半導体スイッチング素子及び第2半導体スイッチング素子は、MOSFET、BJT、リレー、及びダイオードのいずれか1種であることを特徴とする、請求項14に記載の電荷均等化装置。
- 前記第1半導体スイッチング素子及び第2半導体スイッチング素子は、ダイオードであることを特徴とする、請求項18に記載の電荷均等化装置。
- 前記再分配スイッチは、MOSFET、BJT、及びリレーのいずれか1種であることを特徴とする、請求項19に記載の電荷均等化装置。
- 前記電圧検出及び駆動信号生成部は、
N個のバッテリー電圧を検出するセンシング部;
前記センシング部で検出された電圧によって前記充放電制御スイッチ及び再分配スイッチのオン/オフ時間を設定するマイクロプロセッサ;及び
前記マイクロプロセッサから入力される信号に応じて前記充放電制御スイッチ及び再分配スイッチを駆動させるための駆動信号を生成するスイッチ駆動回路部を含むことを特徴とする、請求項14に記載の電荷均等化装置。
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