CN101501956B - 蓄电装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种即使蓄电元件的两端电压的离散幅度较大，也能在短时间内获得电压平衡，且能抑制不必要的耗电的蓄电装置。为此，设置与蓄电元件并联的包含平衡电阻器、连接在蓄电元件和平衡电阻器之间的平衡开关、与蓄电元件并联连接的电阻值比平衡电阻器的小的放电电阻器、以及连接在蓄电元件和放电电阻器之间的放电开关的电压均衡电路。并且，充电时，使全部平衡开关和放电开关接通之后，只要获得了蓄电元件的电压平衡，就仅使放电开关全部断开。

Description

蓄电装置

技术领域

本发明涉及使用了蓄电元件的蓄电装置。 

背景技术

近年，一种因对环境的考虑和燃油费上涨等原因而搭载有在停车时停止发动机驱动的无空转功能或用于减轻发动机负荷的电动助力转向系统的汽车正在被销售。此外，预计用于积极地辅助发动机驱动的混合动力系统或电动涡轮系统等在今后会被普及。并且，关于车辆的制动也提出了各种从历来的机械油压控制向电气油压控制转变的提案。 

这样，今后汽车所需要的电能极有可能会大幅增加，但仅使用现有的作为电能供给源的电池难以进行瞬时大电能供给，因此在无法提供充足的电能，电池异常时，系统可能会不动作等。 

对此，一种作为包括电池异常时也能供给充足的电能的辅助电源的蓄电装置例如在专利文献1中被提出。 

图13是该种现有的蓄电装置的概略电路图。蓄电元件使用由大电容量双电层电容器构成的电容器单元110。串联连接多个这些电容器单元110，从而构成电容器组112(capacitor pack)。电容器组112与电池等电源连接，因此通过该电源，电容器单元110被充电。 

为了获得各电容器单元110的两端电压的平衡，各电容器元件110与平衡电阻器114这样的负载并联连接。各电容器单元110和各平衡电阻器114之间连接有继电器开关116。继电器开关116由形成开关部分的常开继电器接点116a和驱动开关部分的电磁线圈116b构成。各电磁线圈116b并联连接在电源和接地之间，辅助开关118连接在电源侧。因此，如果使辅助开关118接通，则全部电磁线圈116b得到驱动，继电器开关116接通。 

接着，说明这样的蓄电装置的概略动作。 

启动车辆，则通过点火钥匙辅助开关118变成接通。其结果是如上述那样，全部继电器开关116变成接通，平衡电阻器114与电容器单元110并联 连接。因此，电源被施加到各电容器单元110，充电开始，并且平衡电阻器114变成被连接的状态，所以各电容器单元110的两端电压被自动调整为相等。由此，可防止对电容器单元110的过充电从而实现长寿命化。 

接着，停止车辆，则辅助开关118变成断开。由此，全部继电器开关116变成断开，电容器单元110和平衡电阻器114的连接被切断。其结果是各电容器单元110从布线独立，因此变成保持车辆停止前为止所充电的电荷的状态。由此，防止从电容器单元110的不必要的放电，长期持续蓄电。通过这样的动作，为发动机再发动而准备的电能供给成为可能。 

根据上述蓄电装置，能够防止电容器单元110的过充电从而实现长寿命化，此外能够抑制车辆停止时电容器元件110的不必要的放电，在发动机再发动时可进行电能供给。但是，车辆停止时，长时间放置保持蓄电的电容器单元110的话，会引起自然放电，两端电压会慢慢下降。此时，因电容器单元110存在特性离散，所以自然放电导致电容器单元110的两端电压也变得离散。以这种状态启动车辆，则继电器开关116变成接通，平衡电阻器114与电容器单元110连接，由此，离散的电容器单元110的两端电压被平衡电阻器114自动调整为一定值。将此时的电容器单元110的两端电压的经时变化表示在图14中。图14中，横轴和纵轴分别表示时间和电容器单元两端电压。 

如图14所示，在车辆启动时即时间t0时，即使两端电压在表示为“离散隔度”的幅度内离散，也能一边由平衡电阻器114调整离散一边进行充电，由此各电容器单元110的两端电压上升。并且，在时间t2时，各电容器单元110的两端电压变成大致相等的电压V1。 

但是，离散幅度越大达到电压V1的时间t2越长，因此如果是车辆停止时的停放时间较短的情况，则离散幅度也较小，即使是现有的结构也能在比较短的时间内达到电压V1。但是，如在车辆停止的状态下长时间停放，则因电容器单元110自身放电的离散，到获得电压平衡为止的时间(以下称“平衡时间”)为数小时的程度，变得非常长。该平衡时间由根据电容器单元110的电容值和平衡电阻器114的电阻值得到的时间常数决定，但是，这种情况下，作为车辆用辅助电源必要的蓄电装置的电容值已经决定，因此平衡电阻器114的电阻值影响平衡时间。 

为了尽量抑制从电容器单元110的放电，减少不必要的耗电，优选平衡电阻器114的电阻值为较大的电阻值，但是，过大时，平衡时间变长，因此必须决定某一适当的电阻值。因此，由于车辆长时间停放导致的电容器单元110的两端电压的离散幅度，所以存在车辆启动时的平衡时间变长的问题。其结果是，在获得电压平衡为止的时间内电容器单元110被过充电的时间变长，有可能缩短电容器单元110的寿命。 

专利文献1：日本专利特开平10-201091号公报 

发明内容

本发明提供一种解决上述现有课题的、即使蓄电元件的两端电压的离散幅度较大，也能在短时间内获得电压平衡，且能抑制不必要的耗电的蓄电装置。 

为了解决现有的课题，本发明的蓄电装置设置与蓄电元件并联连接的电压均衡电路，在蓄电元件的充电时，从充电开始到经过既定时间(t1)为止，或蓄电元件的电压大致达到既定电压(V1)为止，用电压均衡电路使充电的电流的一部分或全部放电，之后，减小放电电流进行充电。 

根据本结构，即使充电时的蓄电元件的两端电压离散幅度较大，通过电压均衡电路使充电的电流的一部分或全部放电，由此存储在蓄电元件中的电能的一部分被放电。此外，作为获得电压平衡的条件的经过既定时间(t1)或蓄电元件的电压大致达到既定电压(V1)成立时，则以后减小放电电流进行充电。其结果是，即使蓄电元件的两端电压的离散幅度较大，也能在短时间内获得电压平衡，且能抑制不必要的耗电。 

此外，本发明的蓄电装置中，具备串联或混联连接的多个蓄电元件以及与所述蓄电元件连接的电压均衡电路，其中，所述电压均衡电路包括：与每个所述蓄电元件并联连接，或将多个所述蓄电元件作为一个整体而与其并联连接的平衡电阻器；分别连接在所述蓄电元件的一端和所述平衡电阻器之间的平衡开关；以及经由放电开关与所述平衡电阻器并联连接的放电电阻器；所述放电电阻器的电阻值比所述平衡电阻器的电阻值小，所述蓄电装置，在从外部的充电装置通过充电电路对所述蓄电元件充电时，从充电开始到经过既定时间为止，或所述蓄电元件的电压达到既定电压为止，接通所述平衡开关和放电开关，用所述电压均衡电路使充电的电流的一部分或全部放电，并在经过了所述既定时间时或达到所述既定电压时，断开所述放电开关，并通 过来自充电电路充电电流，进行所述蓄电元件的充电。 

根据本结构，充电中，任意的蓄电元件的两端电压与两端电压最小的蓄电元件的当前的两端电压变成在既定差值以内时，能够反复进行减小该蓄电元件的放电量的控制直至全部的放电开关变成断开，因此，以与两端电压最小的蓄电元件的充电特性重合的方式，各蓄电元件依次被充电。其结果是， 即使蓄电元件的两端电压的离散幅度较大，也能在更短的时间内获得电压平衡，且能进一步抑制不必要的耗电。 

此外，本发明的蓄电装置具备串联或混联连接的多个蓄电元件以及与所述蓄电元件连接的电压均衡电路，其中，所述电压均衡电路具备：与每个所述蓄电元件并联连接的平衡电阻器，或将多个所述蓄电元件作为一个整体，与每个所述整体并联连接的平衡电阻器；分别连接在所述蓄电元件的一端和所述平衡电阻器之间的平衡开关；分别连接在所述蓄电元件的一端和所述平衡电阻器之间的平衡开关；与所述平衡电阻器并联连接的放电电阻器；以及分别连接在所述蓄电元件的一端和所述放电电阻器之间的放电开关，所述放电电阻器的电阻值比所述平衡电阻器的电阻值小。 

此外，本发明的蓄电装置中，具备从外部的充电装置通过充电电路被充电的串联或混联连接的多个蓄电元件以及与所述蓄电元件连接的电压均衡电路，所述电压均衡电路具备：与每个所述蓄电元件并联连接的平衡电阻器，或将多个所述蓄电元件作为一个整体，与每个所述整体并联连接的平衡电阻器；分别连接在所述蓄电元件的一端和所述平衡电阻器之间的平衡开关；以及经由放电开关与所述平衡电阻器并联连接的放电电阻器，所述放电电阻器的电阻值比所述平衡电阻器的电阻值小，并且，所述蓄电装置具备与所述电压均衡电路连接的、测定所述蓄电元件的两端电压，控制所述平衡开关及所述放电开关的接通断开的控制部。 

根据本结构，充电中任意蓄电元件的两端电压与两端电压最小的蓄电元件的当前的两端电压变成在既定差值以内时，能够反复进行减小该蓄电元件的放电量的控制直至全部的放电开关变成断开，因此，以与两端电压最小的蓄电元件的充电特性重合的方式，各蓄电元件依次被充电。其结果是，即使蓄电元件的两端电压的离散幅度较大，也能在更短的时间内获得电压平衡，且能进一步抑制不必要的耗电。 

此外，本发明的蓄电装置中，具备从外部的充电装置通过充电电路被充 电的串联或混联连接的多个蓄电元件以及与所述蓄电元件连接的电压均衡电路，所述电压均衡电路具备：与每个所述蓄电元件并联连接的平衡电阻器，或将多个所述蓄电元件作为一个整体，与每个所述整体并联连接的平衡电阻器；分别连接在所述蓄电元件的一端和所述平衡电阻器之间的平衡开关，与所述蓄电元件并联连接的放电电阻器；以及分别连接在所述蓄电元件的一端和所述放电电阻器之间的放电开关，所述放电电阻器的电阻值比所述平衡电阻器的电阻值小，并且，所述蓄电装置具备与所述电压均衡电路连接的、测定所述蓄电元件的两端电压，控制所述平衡开关及所述放电开关的接通断开的控制部。 

根据本发明的蓄电装置，能够实现如下的蓄电装置，其通过在充电时使存储在蓄电元件中的电能的一部分或全部被放电来获得电压平衡，因此即使蓄电元件的两端电压的离散幅度较大，也能在短时间内获得电压平衡，并且在获得电压平衡之后减小放电电流进行充电，因此可抑制以后不必要的耗电。 

附图说明

图1是本发明第一实施方式中的蓄电装置的概略电路图。 

图2是本发明第一实施方式中的蓄电装置的充电电流比放电电流大的情况下的蓄电元件两端电压的经时变化图。 

图3是本发明第一实施方式中的蓄电装置的充电电流比放电电流小的情况下的蓄电元件两端电压的经时变化图。 

图4是本发明第一实施方式中的蓄电装置的另一概略电路图。 

图5是本发明第二实施方式中的蓄电装置的概略电路图。 

图6是本发明第二实施方式中的蓄电装置的蓄电元件两端电压的经时变化图。 

图7是本发明第二实施方式中的蓄电装置的另一概略电路图。 

图8是本发明第三实施方式中的蓄电装置的概略电路图。 

图9是本发明第三实施方式中的蓄电装置的充电电流比放电电流大的情况下的蓄电元件两端电压的经时变化图。 

图10是本发明第三实施方式中的蓄电装置的充电电流比放电电流小的情况下的蓄电元件两端电压的经时变化图。 

图11是本发明第三实施方式中的蓄电装置的另一概略电路图。 

图12A是相对于一个电压均衡电路并联连接多个蓄电元件的情况下的连接电路图。 

图12B是相对于一个电压均衡电路混联连接多个蓄电元件的情况下的连接电路图。 

图13是现有的蓄电装置的概略电路图。 

图14是现有的蓄电装置的电容器单元两端电压的经时变化图。 

附图标记说明 

1    蓄电元件 

2    电压均衡电路 

3    平衡电阻器 

5    平衡开关 

7    放电电阻器 

9    放电开关 

10   控制部 

11   蓄电装置 

具体实施方式

以下，一边参照附图一边说明实施本发明的最佳方式。另外，此处叙述将蓄电装置应用于车辆的情况。本发明并不限于该实施方式。 

(第一实施方式) 

图1是本发明第一实施方式中的蓄电装置的概略电路图。图2是本发明第一实施方式中的蓄电装置的、充电电流比放电电流大的情况下的蓄电元件两端电压的经时变化图。图3是本发明第一实施方式中的蓄电装置的、充电电流比放电电流小的情况下的蓄电元件两端电压的经时变化图。图4是本发明第一实施方式中的蓄电装置的另一概略电路图。 

在图1中，蓄电元件1由额定电压为2.5V的双电层电容器构成，串联连接多个该蓄电元件1从而提供必要的电能。电压均衡电路2分别与蓄电元件1并联连接。电压均衡电路2的详细结构如后述。 

首先，平衡电阻器3与各蓄电元件1并联连接。此处，各平衡电阻器3的电阻值大致相等地设定，为了抑制获得电压平衡时的放电电流，降低不必要的耗电，使其绝对值为100Ω的程度。 

各平衡开关5被连接到蓄电元件1的一端与平衡电阻器3之间的布线上。平衡开关5只要是如现有的继电器开关那样可由外部进行接通断开控制即可。另外，在本第一实施方式中，图1的各平衡开关5如用虚线表示的那样，为同时接通断开的结构。 

此外，放电电阻器7分别与各平衡电阻器3并联连接。由此，放电电阻器7也与蓄电元件1并联连接。各放电电阻器7的电阻值大致相等地设定，其绝对值比平衡电阻器3的电阻值低，具体而言为数Ω。这样，平衡电阻器3的电阻值比放电电阻器7的电阻值大10倍以上。 

放电开关9被连接到蓄电元件1和放电电阻器7之间的布线上。放电开关9也与平衡开关5一样只要是可由外部进行接通断开控制即可。另外，图1的各放电开关9如用虚线表示的那样，其也为同时接通断开的结构。这样构成电压均衡电路2。 

因此，同时接通平衡开关5和放电开关9时，因放电电阻器7的电阻值非常小，所以电压均衡电路2能够通过放电电阻器7使存储在蓄电元件1中的电能以大电流放电。此外，在该状态下通过只断开放电开关9，因平衡电阻器3的电阻值比放电电阻器7的电阻值大10倍以上，所以能够减小从蓄电元件1放电的电流量(放电电流)。 

平衡开关5及放电开关9由控制部10进行接通断开控制。另外，控制部10的详细动作后述。 

如以上构成的蓄电装置11经由负责对蓄电元件1进行充电的充电电路12以及车辆的点火开关13与电池15连接。另外，可统称这些为充电装置17。此外，虽未图示，但蓄电装置11上也连接有供给该电能的负载。 

其次，说明这样的蓄电装置11的动作。启动车辆时，点火开关13变成接通。其结果是充电电路12控制电池15的电能，蓄电元件1的充电开始。此时，与点火开关13的接通连动，通过控制部10的控制，平衡开关5和放 电开关9全部变成接通。另外，在图1的结构中，放电电阻器7经由放电开关9与平衡电阻器3连接，因此为了用电阻值小的放电电阻器7使蓄电元件1放电，必须在使放电开关9接通的同时也使平衡开关5接通。 

由此，变成平衡电阻器3和放电电阻器7与各蓄电元件1并联连接的状态。因此，上次车辆停止时所存储的各蓄电元件1的电能通过平衡电阻器3和放电电阻器7被放电，但是因平衡电阻器3的电阻值比放电电阻器7的电阻值大10倍以上，所以大电流流向放电电阻器7。 

将此时的蓄电元件1的两端电压的经时变化表示在图2、图3中。在图2、图3中，横轴和纵轴分别表示时间和蓄电元件两端电压。另外，图2表示充电开始时的充电电流比流向放电电阻器7的放电电流大的情况。 

这种情况相当于启动时存储在蓄电元件1中的电荷较少，虽然通过放电电阻器7进行放电，但充电电流比其更大的状态。由此，充电开始时，充电电流中的一部分与流向放电电阻器7的放电电流相抵消，因此，表面上看是充电电流的一部分被放电。 

此外，图3表示充电开始时的充电电流比流向放电电阻器7的放电电流小的情况。这种情况相当于启动时存储在蓄电元件1中的电荷较多，虽然通过充电电路12进行充电，但放电电阻器7的放电电流比其更大的状态。由此，在充电开始时，充电电流与流向放电电阻器7的放电电流全部抵消，因此表面上看是充电电流全部被放电。 

此处，首先说明图2的情况。例如长时间停放车辆，在启动时的时间t0，蓄电元件1的两端电压的离散幅度为图2所示的幅度。此时，因充电电流比放电电流大，所以该两端电压如图2的实线所示那样到时间t1为止持续被充电(两端电压上升)，从而迅速达到电压V1。该时间t1在本第一实施方式中为数秒左右，可见与图2中用虚线表示的现有的蓄电装置的平衡时间t2(数小时的程度)相比为非常短的时间。其理由是因为放电电阻器7的电阻值非常小，通过该放电电阻器7以大电流放电，各蓄电元件1的两端电压迅速相等。 

其次，说明图3的情况。启动时(t0)的蓄电元件1的两端电压离散幅度为图3所示的幅度。此时，因放电电流比充电电流大，所以该两端电压如图3所示，到时间t1为止持续被放电(两端电压下降)，从而迅速达到电压V1。该时间t1与图2相同也为数秒左右，因此与现有的平衡时间t2相比为 非常短的时间。 

故，在本第一实施方式中，到时间t1为止获得蓄电元件1的电压平衡，因此之后仅使放电开关9全部断开。另外，平衡开关5已经接通，因此继续保持接通。由此，减小蓄电元件1的放电电流。另外，该种情况下，通过使平衡开关5保持接通，能够以较少的放电量持续获得各蓄电元件1的电压平衡。因此，与现有技术相同，能够抑制不必要的耗电，并且防止蓄电元件1的过电压从而实现长寿命化。 

此处，叙述使放电开关9全部断开并且使平衡开关5全部接通的条件。该动作的前提条件是已经获得各蓄电元件1的电压平衡。因此，最简单的是可预先求出从充电开始到获得电压平衡为止的既定时间t1，将经过了既定时间t1时作为放电开关9断开，且平衡开关5接通的条件即可。 

但是，在该方法中，因蓄电元件1的状态(温度或劣化程度等)，时间t1可能会变化，因此正确的是优选用未图示的电压检测电路检测各蓄电元件1的两端电压，将全部的蓄电元件1的两端电压大致达到了既定电压V1时作为条件。另外，使全部的蓄电元件1的两端电压正确地达到既定电压V1较困难，因此在离散幅度容许的范围内，只要大致达到既定电压V1便进入以下的动作。 

到从充电开始经过了既定时间t1时，或蓄电元件1的电压大致达到了既定电压V1时中的任意一个条件成立为止，使放电开关9和平衡开关5全部接通，以使用电压均衡电路2将充电电流的一部分或全部放电。之后，控制部10使放电开关9全部断开，并且使平衡开关5全部接通。由此，电压均衡电路2刚启动后放电的大电流，如果前述条件成立则在其之后变得非常小。另外，本第一实施方式构成为使电压均衡电路2刚启动后放电的大电流比条件成立后的消耗电流大10倍以上。 

之后(时间t1以后)通过来自充电电路12的充电电流，蓄电元件1被充电。该种情况下，不进行通过放电电阻器7的放电，并且通过平衡电阻器3的放电电流非常小，因此时间t1以后的充电电压的斜率变大。 

其次，关于车辆停止的情况，即蓄电装置11使用结束时，是与现有大致相同的动作。即，为了停止车辆而使点火开关13断开时，与之连动控制部10使全部的放电开关9及平衡开关5断开，从而切断蓄电元件1与平衡电阻器3和放电电阻器7的连接。 

其结果是，各蓄电元件1从布线独立，因此不产生放电，各蓄电元件1变成保持车辆停止前为止所充电的电荷的状态。由此，防止从蓄电元件1的不必要的放电，从而长期持续蓄电。通过这样的动作，例如，可进行用于发动机再启动时的电能供给。 

通过以上的结构、动作，将电阻值比平衡电阻器3小的放电电阻器7与蓄电元件1并联设置，充电时，能够通过放电电阻器7将充电电流的一部分或全部放电，获得电压平衡。这样，能够实现即使蓄电元件1的两端电压的离散幅度较大，也可在短时间内获得电压平衡，从而抑制不必要的耗电的蓄电装置。 

另外，图1的蓄电装置11的电路结构为首先将平衡电阻器3与各蓄电元件1的两端连接，再将放电电阻器7与平衡电阻器3的两端连接的结构。但是，也可以是如图4所示，将平衡电阻器3与蓄电元件1的两端连接，并且放电电阻器7仅经由放电开关9也与蓄电元件1的两端连接的结构。即，可以是具备与每个蓄电元件1并联连接的平衡电阻器3，及分别连接在蓄电元件1和平衡电阻器3之间的平衡开关5，且具备与蓄电元件1并联连接的、电阻值比平衡电阻器3小的放电电阻器7，及分别连接在蓄电元件1和放电电阻器7之间的放电开关9的结构。 

由此，在图1的结构中，为了将放电电阻器7与蓄电元件1连接，必须使平衡开关5和放电开关9这两方接通，但是在图4的结构中只使放电开关9接通便能连接放电电阻器7和蓄电元件1。其结果是，在图1的结构中，充电时有时大电流也流向平衡开关5，因此需要使平衡开关5成为应对大电流的结构，但是在图4的结构中大电流不流向平衡开关5，因此能够使用耐电流值较小的开关。 

图4的蓄电装置11的动作可与图1的蓄电装置11的动作相同，但也可如下地动作，对蓄电元件1进行充电，即在充电开始时获得电压平衡的时间只使放电开关9全部接通，从充电开始经过了既定时间t1时，或蓄电元件1的各自的电压大致变成了既定电压V1时，使放电开关9全部断开，并且使平衡开关5全部接通。因此，充电时，在图1的结构中必须使平衡开关5也全部接通，但是在图4的结构中不一定需要使平衡开关5接通。因此，通过蓄电装置11的电路结构，可根据需要使平衡开关5全部接通即可。另外，蓄电装置11使用结束时与图1的结构一样，进行使平衡开关5和放电开关9全 部断开的动作，抑制不必要的耗电。 

(第二实施方式) 

图5是本发明第二实施方式中的蓄电装置的概略电路图。图6是本发明第二实施方式中的蓄电装置的蓄电元件两端电压的经时变化图。图7是本发明第二实施方式中的蓄电装置的另一概略电路图。 

在图5中，对于与图1相同的结构赋予相同的编号并省略其详细说明。即，本第二实施方式的结构上的特征是以下两点：如图5所示，将控制线19连接在控制部10和充电电路12之间，使控制部10能够控制充电电路12的输出的接通断开，以及能够用控制部10来测定蓄电元件1的两端电压。 

其次，说明这样的蓄电装置的动作。因车辆启动，点火开关13变成接通，则电池15的电能被充电电路12控制，蓄电元件1的充电开始。另外，充电电路12被设定为能够供给比放电开关9以及平衡开关5全部接通时的全部蓄电元件1的放电电流大的充电电流。因此，被设定为如第一实施方式1中的图2所述那样，充电电流总是比流向放电电阻器7的放电电流大。 

此外，与点火开关13的接通连动，平衡开关5和放电开关9被控制部10控制为全部接通。由此，与第一实施方式相同，上次车辆停止时所存储的各蓄电元件1的电能通过平衡电阻器3和放电电阻器7被放电，但是因平衡电阻器3的电阻值比放电电阻器7的电阻值大10倍以上，所以大电流流向放电电阻器7。 

将此时的蓄电元件1的两端电压的经时变化表示在图6中。在图6中，横轴和纵轴分别表示时间和蓄电元件两端电压。另外，图6与图2相同，充电开始时的充电电流比流向放电电阻器7的放电电流大，因此充电电流中的一部分与流向放电电阻器7的放电电流相抵消，表面上看是充电电流的一部分被放电。 

在图6中，在启动时的时间t0，蓄电元件1的两端电压的离散幅度为如图6所示的幅度的话，则因充电电流比放电电流大，所以各蓄电元件1被充电(两端电压上升)，使得两端电压的离散幅度变小。由此，只要经过一段时间，全部蓄电元件1的两端电压便会超过必要电压V2。此处，必要电压V2是指在用于获得蓄电装置11所需要的最低限度输出电压的各蓄电元件1的两端电压V3的基础上有既定裕度的电压。另外，裕度可预先根据蓄电元件1的放电特性来决定。 

在全部蓄电元件1的两端电压超过了必要电压V2的时间点，两端电压的离散幅度还没有收敛在一个足够窄的范围内。于是，控制部10测定各蓄电元件1的两端电压，当全部蓄电元件1的两端电压超过必要电压V2时，经由控制线19使充电电路12的输出断开。此时，平衡开关5和放电开关9全部依然为接通状态，因此蓄电元件1中存储的电能大部分流向放电电阻器7，全部的蓄电元件1的两端电压迅速下降。 

由此，在极短的时间t3蓄电元件1的两端电压的离散被降低，达到电压V3。因此，经过了既定时间t3时，或蓄电元件1的各自的电压大致变成了既定电压V3时，控制部10经由控制线19再次使充电电路12的输出接通。此外，此时获得蓄电元件1的电压平衡，因此同时使放电开关9全部断开。之后，以该状态对蓄电元件1进行充电。此时放电开关9断开，因此放电电流仅流向平衡电阻器3，但是因平衡电阻器3的电阻值比放电电阻器7的电阻值大10倍以上，所以通过上述控制能够减小放电电流，高效率地进行充电。另外，再次使充电电路12的输出接通的条件是经过了既定时间t3时，或蓄电元件1的各自的电压大致变成了既定电压V3时，但是如在第一实施方式中所述的那样，后者更正确，因此优选。 

通过上述那样暂时停止充电，与第一实施方式相比，能够更快地获得电压平衡。此外，以在充电开始时必须使蓄电元件1的电压上升的方式设置充电电路12，因此能够迅速地达到必要电压V2，并且即使在此状态下停止充电而导致电压从V2跌落到V3，因确保了蓄电装置11所需最低输出，因此蓄电装置11能较快地可靠地发挥作用。 

另外，车辆停止的情况，即蓄电装置11使用结束时的动作与第一实施方式相同，控制部10使平衡开关5全部断开。此时放电开关9已经全部断开，因此各蓄电元件1变成保持车辆停止前为止所充电的电荷的状态。由此，防止从蓄电元件1的不必要的放电，长期持续蓄电。 

根据以上的结构、动作，通过在第一实施方式的控制的基础上，在充电时进行暂时停止充电电流的控制，能够实现即使蓄电元件1的两端电压的离散幅度较大，也可在更短的时间内获得电压平衡，从而抑制不必要的耗电的蓄电装置。 

另外，图5的蓄电装置11的电路结构也可是如图7所示的，具备与每个蓄电元件1并联连接的平衡电阻器3，及分别连接在蓄电元件1的一端和平 衡电阻器3之间的平衡开关5，且具备与蓄电元件1并联连接的、电阻值比平衡电阻器3小的放电电阻器7，及分别连接在蓄电元件1的一端和放电电阻器7之间的放电开关9的结构。这种情况下控制线19也连接在控制部10和充电电路12之间。其他的结构与图5相同。通过这样的结构，能够得到与第一实施方式的图4所述的情况相同的效果。 

图7的蓄电装置11的动作可与图5的动作相同。但是，在充电开始时获得电压平衡时仅使放电开关9全部接通，通过充电，蓄电元件1的各自的电压超过了必要电压V2时，使充电电路12的输出断开，之后经过了既定时间t3时，或蓄电元件1的各自的电压大致变成了既定电压V3时，使充电电路12的输出接通。与此同时，可以在放电开关9全部断开且平衡开关5全部接通的状态下对蓄电元件1充电那样进行动作。另外，蓄电装置11使用结束时与图5的结构相同，进行使全部平衡开关5断开的动作，抑制不必要的耗电。 

(第三实施方式) 

图8是本发明第三实施方式中的蓄电装置的概略电路图。图9是本发明第三实施方式中的蓄电装置的充电电流比放电电流大的情况下的蓄电元件两端电压的经时变化图。图10是本发明第三实施方式中的蓄电装置的充电电流比放电电流小的情况下的蓄电元件两端电压的经时变化图。图11是本发明第三实施方式中的蓄电装置的另一概略电路图。图12A是在本发明第三实施方式的蓄电装置中，对一个电压均衡电路并联连接多个蓄电元件的情况下的连接电路图。图12B是在本发明第三实施方式的蓄电装置中，对一个电压均衡电路混联连接多个蓄电元件的情况下的连接电路图。 

在图8中，对于与图1相同的结构要素使用相同的附图标记，并省略其说明。即，图8的结构上的特征部分是下面的(a)～(c)。 

(a)测定各个蓄电元件1的两端电压的结构。 

(b)能够个别接通断开各放电开关9的结构。 

(c)设置了具有蓄电元件1的两端电压的测定功能、及平衡开关5及放电开关9的接通断开控制功能的控制部10。 

其次，说明这样的蓄电装置11的动作。因车辆启动，点火开关13变成接通，则由充电电路12控制电池15的电能，蓄电元件1的充电开始。此时，控制部10同时使全部的平衡开关5接通，并且测定各蓄电元件1的两端电压，使除了与具有最小的两端电压的蓄电元件1连接的放电开关9以外的其他放 电开关9全部接通。其结果是，除了两端电压最小的蓄电元件1以外的蓄电元件1都通过放电电阻器7开始放电。此时，与第一实施方式相同，平衡电阻器3的电阻值比放电电阻器7的电阻值大10倍以上，因此用接通状态的放电开关9所连接的放电电阻器7放电的电流是大电流。具体而言，比流向平衡电阻器3的电流大10倍以上。 

将此时的蓄电元件1的两端电压的经时变化表示在图9、图10中。在图9、图10中，横轴和纵轴分别表示时间和蓄电元件两端电压。另外，图9、图10中的充电电流和放电电流的状态分别与图2、图3相同。 

接着，首先说明图9的情况，即充电电流比放电电阻器7的放电电流大的情况。在启动时的时间t0，蓄电元件1的两端电压的离散幅度为图9所示的幅度。在这种状态下开始充电。此时，具有最小两端电压(离散幅度最下边的电压)的蓄电元件1为未与放电电阻器7连接的状态，流向平衡电阻器3的放电电流非常少，因此从时间t0开始，基本上只进行充电，电压迅速上升。另一方面，其他的蓄电元件1与放电电阻器7连接，流出放电电流，但此处是充电电流比放电电流大的状态，因此与基本上只进行充电的情况相比虽然电压的斜率变小，但是电压上升。 

其结果是，两端电压最小的蓄电元件1的两端电压在极短的时间内接近具有从离散幅度下边数第二个电压的蓄电元件1的当前(时间t01)的两端电压。控制部10一直测定该两端电压的变化，在任意蓄电元件1的两端电压与两端电压最小的蓄电元件1的当前的两端电压的差变成了既定值以内(本第三实施方式中，为在蓄电元件1的额定充电电压的5％以内)的时间t01(将此作为既定条件)，通过使与具有从离散幅度下边数第二个电压的蓄电元件1连接的放电元件9断开，进行控制以减小该蓄电元件1的放电电流。由此，具有从下边数第二个电压的蓄电元件1停止放电电阻器7的放电电流，因此，在时间t01以后，与两端电压最小的蓄电元件1相同，基本上只进行充电。此时，具有从下边数第二个电压的蓄电元件1的两端电压与两端电压最小的蓄电元件1的两端电压大致相等，因此如图9所示，具有从下边数第二个电压的蓄电元件1的两端电压以与两端电压最小的蓄电元件1的充电特性重合的方式以相同的斜率上升。由此，两者的离散在时间t01被消除。 

以下同样地，如果在具有从离散幅度下边数第三个电压的蓄电元件1的两端电压与具有离散幅度最下边的电压的蓄电元件1的当前的两端电压的差 在时间t02变成既定值以内，则控制部10使与具有从下边数第三个电压的蓄电元件1连接的放电开关9断开。由此，该蓄电元件1在时间t02以后基本上只进行充电，但是，此时的具有从下边数第三个电压的蓄电元件1的两端电压与两端电压最小的蓄电元件1的当前(t02)的两端电压大致相等，因此两者的离散在时间t02被消除，如图9所示，这之后以相同的斜率上升。 

控制部10反复上述动作直至全部的放电开关9变成断开。由此，离散的各蓄电元件1的两端电压依次被消除离散，在时间t1全部的放电开关9变成断开，则时间t1以后几乎没有离散，以放电电流减小后的状态继续高效率地对各蓄电元件1进行充电。此时，全部的平衡开关5依然保持接通，不失去电压平衡地进行充电。 

通过这样的动作，与现有技术相比能够极快地获得蓄电元件1的两端电压平衡，并且与第一实施方式相比依次抑制离散，因此，相应减小了放电电阻器7的不必要的耗电。这是因为在第一实施方式中，到获得全部蓄电元件1的平衡为止放电电阻器7一直是保持接通的，但是在本第三实施方式中，因依次使与已经获得平衡的蓄电元件1连接的放电开关9断开，所以流向放电电阻器7的电流也依次减小。 

其次叙述图10的情况，即充电电流比放电电阻器7的放电电流小的情况。 

在启动时的时间t0，蓄电元件1的两端电压的离散幅度为图10所示的幅度。在这种状态下开始充电。此时，与图9的情况相同，具有最小两端电压(离散幅度最下边的电压)的蓄电元件1为未与放电电阻器7连接的状态，因此从时间t0开始，基本上只进行充电，电压上升。另一方面，其他的蓄电元件1与放电电阻器7连接，放电电流流出，但此处是充电电流比放电电流小的状态，因此它们的两端电压随时间降低。 

其结果是，具有从离散幅度下边数第二个电压的蓄电元件1的两端电压与具有离散幅度最下边的电压的蓄电元件1的当前(时间t01)的两端电压的差在非常短的时间内变成既定值以内。该既定条件成立后的动作与图9的情况完全相同，控制部10通过使与具有从下边数第二个电压的蓄电元件1连接的放电元件9断开，进行控制以减小具有从下边数第二个电压的蓄电元件1的放电电流。 

由此，具有从下边数第二个电压的蓄电元件1在时间t01以后，基本上只进行充电。但是，此时的具有从下边数第二个电压的蓄电元件1的两端电 压与两端电压最小的蓄电元件1的当前(t01)的两端电压大致相等，因此两者的离散在时间t01被消除，如图10所示，两者在时间t01以后以相同的斜率上升。 

控制部10依次反复上述动作直至全部的放电开关9变成断开，由此，在时间t1全部的放电开关9变成断开。在时间t1以后与图9相同，几乎没有离散，以放电电流已减小的状态继续高效率地对各蓄电元件1进行充电。此时，全部的平衡开关5依然保持接通，因此不失去电压平衡地进行充电。 

其次，关于停止车辆时，即，蓄电装置11使用结束时，其动作与第一实施方式的相同，控制部10使全部的放电开关9及平衡开关5断开。由此抑制不必要的耗电。 

总结这些动作的话如下：控制部10在充电时使除了具有最低两端电压的蓄电元件1以外的蓄电元件1以大电流放电，每当既定条件(具有最低两端电压的蓄电元件1的当前的两端电压与其他的蓄电元件1的两端电压的差在既定值内)成立时，依次使放电开关9断开，减小放电电流。 

根据以上的结构、动作，将电阻值比平衡电阻器3小的放电电阻器7与蓄电元件1并联设置，在充电时通过放电电阻器7使除具有最低两端电压的蓄电元件1以外的蓄电元件1放电，依次获得电压平衡，由此能够实现即使蓄电元件1的两端电压的离散幅度较大，也可在短时间内获得电压平衡，从而抑制不必要的耗电的蓄电装置。 

另外，图8的蓄电装置11的平衡电阻器3和放电电阻器7的电路结构也可以是如图11所示的，具备与每个蓄电元件1并联连接的平衡电阻器3，及分别连接在蓄电元件1的一端和平衡电阻器3之间的平衡开关5，且具备与蓄电元件1并联连接的、电阻值比平衡电阻器3小的放电电阻器7，及分别连接在蓄电元件1的一端和放电电阻器7之间的放电开关9的结构。其他的结构与图8相同。通过这样的结构，得到与第一实施方式的图4所述的情况相同的效果。 

此外，在第一实施方式～第三实施方式中，蓄电元件1是串联连接的，但是根据所需要的电能规格，其也可混联连接。将这种情况下的蓄电元件1和电压均衡电路2的连接电路图表示在图12A、图12B中。 

首先，图12A表示对一个电压均衡电路2并联连接3个蓄电元件1的情况。这种情况，混联连接中，并联连接部分的3个蓄电元件1的两端电压相 等，因此电压均衡电路2没有必要与各个蓄电元件1连接，与因并联连接而两端电压相等的蓄电元件1的共用端子连接即可。 

此外，图12B表示对一个电压均衡电路2串联连接两级并联连接了3个蓄电元件1的电路的情况。这种情况下，串联连接部分中的蓄电元件1的两端电压不同，但是蓄电元件1的性能离散越小，则即使是串联连接使用的情况，两端电压的离散幅度也越小，因此，不需要将电压均衡电路2与各个蓄电元件1个别连接。因此，如图12B所示，可以将一个电压均衡电路2与例如每6个蓄电元件1连接。 

这样电压均衡电路2不一定需要与各个蓄电元件1个别连接，可将多个蓄电元件1作为一个整体，将一个电压均衡电路2与每个整体连接。 

此外，在第一实施方式～第三实施方式中，用平衡电阻器3、平衡开关5、放电电阻器7、以及放电开关9构成电压均衡电路2，但是并不限于此结构，也可使用能够从外部改变放电电流的电路，如电子负载电路或恒流电路等。 

此外，在第一实施方式～第三实施方式中，以作为发动机再启动时的辅助电源的蓄电装置为例进行了说明，但是并不限于此，也可用于无空转、电动助力转向、电动涡轮、混合动力等的各系统中的车辆用辅助电源，或不限于车辆用的一般非常用备用电源等。 

产业利用可能性 

本发明的蓄电装置能在充电时在短时间内获得蓄电元件的电压平衡，因此特别是作为车辆用的辅助电源或非常用备用电源的蓄电装置等有用。 

Claims (10)

1.一种蓄电装置，具备串联或混联连接的多个蓄电元件以及与所述蓄电元件连接的电压均衡电路，其中，

所述电压均衡电路包括：

与每个所述蓄电元件并联连接，或将多个所述蓄电元件作为一个整体而与其并联连接的平衡电阻器；

分别连接在所述蓄电元件的一端和所述平衡电阻器之间的平衡开关；以及

经由放电开关与所述平衡电阻器并联连接的放电电阻器；

所述放电电阻器的电阻值比所述平衡电阻器的电阻值小，

所述蓄电装置，在从外部的充电装置通过充电电路对所述蓄电元件充电时，从充电开始到经过既定时间为止，或所述蓄电元件的电压达到既定电压为止，接通所述平衡开关和放电开关，用所述电压均衡电路使充电的电流的一部分或全部放电，并在经过了所述既定时间时或达到所述既定电压时，断开所述放电开关，并通过来自充电电路充电电流，进行所述蓄电元件的充电。

2.根据权利要求1所述的蓄电装置，其中，其具备控制部，

所述控制部在充电开始时使所述电压均衡电路的所述放电开关及所述平衡开关全部接通，

从充电开始经过了既定时间时或所述蓄电元件的各自的电压变成了既定电压时，

在所述放电开关全部断开的状态下对所述蓄电元件充电，

在使用结束时，使所述平衡开关全部断开。

3.根据权利要求1所述的蓄电装置，其中，其还具备充电电路和控制部，

所述充电电路被设定为能够供给比使所述放电开关及所述平衡开关全部接通时的全部所述蓄电元件的放电电流大的充电电流，并且，

所述控制部，在充电开始时使所述电压均衡电路的所述放电开关及所述平衡开关全部接通，在由于充电所述蓄电元件的各自的电压超过了必要电压时，使所述充电电路的输出断开，之后，在经过了既定时间时或所述蓄电元件的各自的电压变成了既定电压时，在所述充电电路的输出接通，并且所述放电开关全部断开的状态下对所述蓄电元件充电，在使用结束时，使所述平衡开关全部断开。

4.一种蓄电装置，具备串联或混联连接的多个蓄电元件以及与所述蓄电元件连接的电压均衡电路，其中，

所述电压均衡电路具备：与每个所述蓄电元件并联连接的平衡电阻器，或将多个所述蓄电元件作为一个整体，与每个所述整体并联连接的平衡电阻器；分别连接在所述蓄电元件的一端和所述平衡电阻器之间的平衡开关；

分别连接在所述蓄电元件的一端和所述平衡电阻器之间的平衡开关；与所述平衡电阻器并联连接的放电电阻器；以及

分别连接在所述蓄电元件的一端和所述放电电阻器之间的放电开关，

所述放电电阻器的电阻值比所述平衡电阻器的电阻值小。

5.根据权利要求4所述的蓄电装置，其中，其具备控制部，

所述控制部在充电开始时使所述电压均衡电路的所述放电开关全部接通，在从充电开始经过了既定时间时或所述蓄电元件的各自的电压变成了既定电压时，在所述放电开关全部断开，并且所述平衡开关全部接通的状态下对所述蓄电元件充电，

在使用结束时，使所述平衡开关全部断开。

6.根据权利要求4所述的蓄电装置，其中，其还具备充电电路和控制部，

所述充电电路被设定为能够供给比所述放电开关及所述平衡开关全部接通时的全部所述蓄电元件的放电电流大的充电电流，并且，

所述控制部，在充电开始时使所述电压均衡电路的所述放电开关全部接通，在由于充电所述蓄电元件的各自的电压超过了必要电压时，使所述充电电路的输出断开，之后，在经过了既定时间时或所述蓄电元件的各自的电压变成了既定电压时，使所述充电电路的输出接通的同时使所述放电开关全部断开，且在所述平衡开关全部接通的状态下对所述蓄电元件充电，在使用结束时，使所述平衡开关全部断开。

7.一种蓄电装置，具备从外部的充电装置通过充电电路被充电的串联或混联连接的多个蓄电元件以及与所述蓄电元件连接的电压均衡电路，其中，

所述电压均衡电路具备：

与每个所述蓄电元件并联连接的平衡电阻器，或将多个所述蓄电元件作为一个整体，与每个所述整体并联连接的平衡电阻器；

分别连接在所述蓄电元件的一端和所述平衡电阻器之间的平衡开关；以及

经由放电开关与所述平衡电阻器并联连接的放电电阻器，

所述放电电阻器的电阻值比所述平衡电阻器的电阻值小，并且，

所述蓄电装置具备与所述电压均衡电路连接的、测定所述蓄电元件的两端电压，控制所述平衡开关及所述放电开关的接通断开的控制部。

8.一种蓄电装置，具备从外部的充电装置通过充电电路被充电的串联或混联连接的多个蓄电元件以及与所述蓄电元件连接的电压均衡电路，其中，

所述电压均衡电路具备：

与每个所述蓄电元件并联连接的平衡电阻器，或将多个所述蓄电元件作为一个整体，与每个所述整体并联连接的平衡电阻器；分别连接在所述蓄电元件的一端和所述平衡电阻器之间的平衡开关，

与所述蓄电元件并联连接的放电电阻器；以及

分别连接在所述蓄电元件的一端和所述放电电阻器之间的放电开关，

所述放电电阻器的电阻值比所述平衡电阻器的电阻值小，并且，

所述蓄电装置具备与所述电压均衡电路连接的、测定所述蓄电元件的两端电压，控制所述平衡开关及所述放电开关的接通断开的控制部。

9.根据权利要求7或8所述的蓄电装置，其中，

所述控制部，在所述蓄电元件的充电开始时，使全部的所述平衡开关接通，并且使除了与两端电压最小的所述蓄电元件连接的所述放电开关以外的所述放电开关接通，

充电中，如果任意蓄电元件的两端电压与所述两端电压最小的蓄电元件的当前的两端电压的差变成在既定值以内，则通过使与所述任意蓄电元件连接的放电开关断开，反复进行减小所述任意蓄电元件的放电电流的控制直至全部的所述放电开关变成断开，

之后在所述放电电流已减小的状态下进行充电，

在使用结束时，使所述放电开关及所述平衡开关全部断开。

10.根据权利要求1～8的任一项所述的蓄电装置，其中，所述平衡电阻器的电阻值比所述放电电阻器的电阻值大10倍以上。

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