CN105794074B - 平衡校正装置以及蓄电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的平衡校正电路(1)具备多个转换器方式的平衡校正组件，通过对2个开关元件以互补方式进行导通截止控制来控制针对多个单体蓄电池的电流的提供，从而通过电感器在单体蓄电池间产生电力的交换而使单体蓄电池间的电压均衡化，在该平衡校正电路中，向上述平衡校正组件分别提供用于生成开关元件的控制信号的公共的定时信号。例如，平衡校正电路(1)基于向通过由第2平衡校正组件生成的控制信号与该平衡校正组件的第2单体蓄电池的正极之间产生的电压差而被充电的电容元件所施加的电压的变化，来生成向第1平衡校正组件提供的定时信号。

Description

平衡校正装置以及蓄电装置
技术领域
本发明涉及在由串联连接的多个单体蓄电池(cell)组成的组合电池中使单体蓄电池间或由串联连接的多个单体蓄电池组成的蓄电模块间的电压均衡化的平衡校正装置以及蓄电装置。
背景技术
在将多个单体蓄电池串联连接而构成的组合电池中，为了防止放电能力的下降或寿命的缩短，需要抑制单体蓄电池间的电压(电动势)的不均。尤其关于像用于电动汽车等的蓄电装置那样由大量单体蓄电池组成的组合电池，抑制单体蓄电池间的电压不均的要求更严格。
作为使单体蓄电池间的电压均衡化的机制，例如在专利文献1中公开了通过在适当的期间内执行按每个短期间交替地反复第1模式与第2模式的动作(开关动作)来使电池B1与电池B2的电压均衡化的所谓的转换器方式的平衡校正方法。其中，第1模式是在第1闭合电路中通电流的模式，第1闭合电路是将电感器L的一端连接于串联连接的2次电池B1、B2的连接点、且将电感器L的另一端连接于电池B1的另一端而形成的，第2模式是在第2闭合电路中通电流的模式，第2闭合电路是将电感器L的一端连接于串联连接的2次电池B1、B2的连接点、且将电感器L的另一端连接于电池B2的另一端而形成的。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2001-185229号公报
发明内容
发明要解决的课题
图23示出转换器方式的平衡校正电路7的一例。如图23所示，单体蓄电池B1与B2串联连接而构成了组合电池3。在单体蓄电池B1的正负端子间，连接有开关元件S1以及电容元件C1，在单体蓄电池B2的正负端子间，连接有开关元件S2以及电容元件C2。另外，在开关元件S1、S2的公共连接点J3与单体蓄电池B1、B2的连接点J1之间连接有电感器L。
开关元件S1、S2通过栅极驱动器G1、G2而进行当一方的开关元件导通时另一方的开关元件截止这样的互补式的动作，栅极驱动器G1、G2被控制电路10生成的控制信号φ1、φ2控制。设置电容元件C1、C2的目的例如在于，削减因开关元件的导通截止动作而产生的噪声，以及平缓因开关元件的导通截止动作而在单体蓄电池B1、B2产生的电压变化等。
控制电路10通过控制信号φ1、φ2控制栅极驱动器G1、G2，从而将开关元件S1以及开关元件S2以给定的占空比进行交替导通截止控制。由此，通过电感器L而在单体蓄电池B1与单体蓄电池B2之间交换能量，其结果是，使单体蓄电池B1与单体蓄电池B2的电压均衡化。
图24(a)是控制电路10在进行开关元件S1、S2的导通截止控制的期间生成的控制信号φ1、φ2的波形。在上述期间中，控制电路10例如生成图24(a)所示的同一周期内互补式导通截止的方波所构成的控制信号φ1、φ2。
图24(b)～(d)是在进行开关元件S1、S2的导通截止控制的期间在电感器L中流动的电流iL(以下，也称为再生电流。)的波形。其中，图24(b)是在单体蓄电池B1的电压E1高于单体蓄电池B2的电压E2时在电感器L中流动的电流iL的波形，图24(c)是在单体蓄电池B1的电压E1低于单体蓄电池B2的电压E2时在电感器L中流动的电流iL的波形，图24(d)是在单体蓄电池B1的电压E1与单体蓄电池B2的电压E2均衡(大致相等)时在电感器L中流动的电流iL的波形。
在2个单体蓄电池B1、B2存在电压差的情况下，使电流iL交替流过第1路径以及第2路径，从而在单体蓄电池B1与单体蓄电池B2之间进行能量的交换，其结果是，两者的电压被均衡化从而确保电池平衡。
在此，虽然以上所示的构成是单体蓄电池的数量为2个的情况，但也能扩展至单体蓄电池为3个以上的情况。
图25是与3个单体蓄电池B1～B3的电压的均衡化对应的平衡校正电路7的一例。在图25中，控制电路10A使开关元件S1、S2互补式导通截止从而使单体蓄电池B1的电压与单体蓄电池B2的电压均衡化，另外，控制电路10B使开关元件S3、S4互补式导通截止从而使单体蓄电池B2的电压与单体蓄电池B3的电压均衡化。通过这些控制，单体蓄电池B2的电压与2个单体蓄电池B1、B3的双方的电压均衡化，其结果是，使3个单体蓄电池B1、B2、B3的电压均衡化。
在此，在图25所示的平衡校正电路7中，控制电路10A与控制电路10B独立，即，还能与控制电路10A所执行的开关元件S1、S2的导通截止控制并行地，进行控制电路10B所执行的开关元件S3、S4的导通截止控制(以下，也称为并行控制。)。但在进行并行控制的情况下，当各控制电路10A、10B进行开关元件的导通截止控制时输入至开关元件的(施加至开关元件的栅极)控制信号的频率不同步时，例如会产生如下的问题。
图26例示了在进行上述并行控制时的开关元件S2的控制信号φ2的波形、开关元件S3的控制信号φ3的波形、图25的连接点J42的电压的波形(因控制电路10A对开关元件S1、S2进行导通截止控制而发生的波形(标号(a)所示的波形)、因控制电路10B对开关元件S3、S4进行导通截止控制而发生的波形(标号(b)所示的波形)、以及对标号(a)所示的波形与标号(b)所示的波形进行叠加(合成)而得到的波形(标号(c)所示的波形))。此外，虽然图26中未示出开关元件S1、S4的控制信号φ1、φ4的波形，但控制信号φ1的波形与控制信号φ2的波形互为反相位，控制信号φ4的波形与控制信号φ3的波形互为反相位。
如图26所示，由于控制信号φ2与控制信号φ3未同步，因此两者的相位差随时间经过而变化。另外，标号(a)所示的波形与标号(b)所示的波形的相位差也随之变化。故而，实际在连接点J42出现的电压波形(c)成为含多个频率分量的在时间上不稳定的紊乱的波形。在此，这样的电压波形会成为产生噪声或噪音、再生电流的异常、异常振荡等问题的原因。
本发明为了解决上述课题而提出，其目的在于，提供一种平衡校正装置以及蓄电装置，能防止因对开关元件进行控制的信号在控制电路间未同步而产生的问题。
用于解决课题的手段
为了达成上述目的，本发明的一种形态是一种平衡校正装置，使由串联连接的多个单体蓄电池组成的组合电池中的所述单体蓄电池间或蓄电模块间的电压均衡化，该蓄电模块由串联连接的多个所述单体蓄电池组成，所述平衡校正装置具备多个平衡校正组件，所述平衡校正组件具备：电感器，其一端连接于串联连接的第1所述蓄电模块与第2所述蓄电模块的连接点；第1开关元件，其与所述电感器一起串联连接于所述第1蓄电模块的正负端子间；第2开关元件，其与所述电感器一起串联连接于所述第2蓄电模块的正负端子间；以及开关控制部，其通过对所述第1开关元件以及所述第2开关元件进行导通截止控制来控制针对各所述蓄电模块的电流的提供，从而经由所述电感器在所述蓄电模块间产生电力的交换而使所述蓄电模块间的电压均衡化。一个所述平衡校正组件的所述第1蓄电模块与另一个所述平衡校正组件的所述第2蓄电模块进行接线以成为同一所述蓄电模块。所述平衡校正装置还具备定时信号提供部，为了针对各所述平衡校正组件的所述开关控制部来对所述第1开关元件以及所述第2开关元件进行导通截止控制，所述定时信号提供部提供公共的定时信号，该公共的定时信号用于生成向所述第1开关元件以及所述第2开关元件输入的控制信号。
本发明的另一形态是在上述平衡校正装置的基础上，所述定时信号提供部对各所述平衡校正组件的所述开关控制部直接提供所述定时信号。
本发明的另一形态是在上述平衡校正装置的基础上，所述定时信号提供部具备：第1电路，其向第2所述平衡校正组件的所述开关控制部提供所述定时信号；以及第2电路，其将所述第2平衡校正组件被所述定时信号提供部提供的所述定时信号向第1所述平衡校正组件的所述开关控制部提供。
本发明的另一形态是在上述平衡校正装置的基础上，所述第2电路基于由所述第2平衡校正组件的所述开关控制部生成的所述控制信号来生成定时信号，并将生成的所述定时信号提供给所述第1平衡校正组件的所述开关控制部。
本发明的另一形态是在上述平衡校正装置的基础上，所述第2电路基于施加至电容元件的电压的变化来生成所述定时信号，该电容元件通过由所述第2平衡校正组件的所述开关控制部生成的所述控制信号与该第2平衡校正组件的所述第2蓄电模块的正极之间产生的电压差而被充电。
本发明的另一形态是在上述平衡校正装置的基础上，所述第2电路通过对施加至所述电容元件的电压进行整流而得到的电压来对所述电容元件进行充电。
本发明的另一形态是在上述平衡校正装置的基础上，所述第2电路基于通过对施加至所述电容元件的电压进行分压而得到的分压电压来生成所述定时信号。
本发明的另一形态是在上述平衡校正装置的基础上，所述第2电路基于在公共连接部生成的电压来生成所述定时信号，该公共连接部是所述第2平衡校正组件的所述开关控制部的所述第1开关元件、所述第2开关元件以及所述电感器所公共连接的部分。
本发明的另一形态是在上述平衡校正装置的基础上，所述第2电路基于通过对在所述公共连接部生成的电压进行整流而得到的电压的变化来生成所述定时信号。
本发明的另一形态是在上述平衡校正装置的基础上，所述第2电路基于通过对在所述公共连接部生成的电压进行分压而得到的电压的变化来生成所述定时信号。
本发明的另一形态是一种蓄电装置，具备所述多个单体蓄电池和上述平衡校正装置。
此外，本发明公开的课题及其解决方法通过具体实施方式以及附图而明确。
发明效果
根据本发明，能防止因对开关元件进行控制的信号在控制电路间未取得同步而引起的问题。
附图说明
图1是平衡校正电路1的一例。
图2(a)是控制电路10在第1期间输出的控制信号φ1、φ2的波形，(b)至(d)是在第1期间在电感器L中流动的电流的波形。
图3是与3个单体蓄电池B1～B3的电压的均衡化对应的平衡校正电路1的一例。
图4是与4个单体蓄电池B1～B4的电压的均衡化对应的平衡校正电路1的一例。
图5是作为第1实施例而示出的平衡校正电路1。
图6是作为第1实施例而示出的平衡校正电路1的变形例。
图7是作为第1实施例而示出的平衡校正电路1的变形例。
图8是作为第2实施例而示出的平衡校正电路1(单体蓄电池为3个的情况)。
图9是控制信号φ4的电压波形以及向控制电路10A提供的定时信号的电压波形的一例。
图10是作为第2实施例而示出的平衡校正电路1的变形例。
图11是作为第2实施例而示出的平衡校正电路1(单体蓄电池为4个的情况)。
图12是控制信号φ6的电压波形以及向控制电路10B提供的定时信号的电压波形的一例。
图13是控制信号φ4的电压波形以及向控制电路10A提供的定时信号的电压波形的一例。
图14是作为第3实施例而示出的平衡校正电路1(单体蓄电池为3个的情况)。
图15是第2平衡校正组件的公共连接点J64的电压波形以及向控制电路10A提供的定时信号的电压波形的一例。
图16是作为第3实施例而示出的平衡校正电路1的变形例。
图17是作为第3实施例而示出的平衡校正电路1(单体蓄电池为4个的情况)。
图18是控制信号φ6的电压波形以及向控制电路10B提供的定时信号的电压波形的一例。
图19是控制信号φ4的电压波形以及向控制电路10A提供的定时信号的电压波形的一例。
图20是说明控制电路10生成与定时信号同步的控制信号的机制的图。
图21是说明控制信号生成电路101生成控制信号φi、φi+1的状况的图。
图22是说明锯齿波生成电路1011生成与定时信号同步的锯齿波的机制的图。
图23是转换器方式的平衡校正电路7的一例。
图24(a)是控制电路10在第1期间输出的控制信号φ1、φ2的波形，(b)至(d)是在第1期间在电感器L中流动的电流的波形。
图25是与3个单体蓄电池B1～B3的电压的均衡化对应的平衡校正电路7的一例。
图26是在控制信号的频率未同步的情况下在连接点J42产生的波形的一例。
具体实施方式
关联申请的相互参照
本申请基于2013年11月18日申请的日本专利申请特愿2013-238225主张优先权，并援引其内容。
以下，说明本发明的实施方式。此外，在以下的说明中，有时对相同或类似的部分赋予同一标号并省略重复的说明。另外，有时省略标号的下标部分而总称为同一构成要素(例如，将控制电路10A、10B、10C总称为控制电路10)。
[平衡校正电路的基本构成]
图1示出了转换器方式的平衡校正电路1(平衡校正装置)的一例。平衡校正电路1例如应用于利用由串联连接的多个单体蓄电池组成的组合电池的蓄电装置(电动汽车、混合动力汽车、电气两轮车、铁道车辆、升降机、并网用蓄电装置、个人计算机、台式计算机、便携式电话机、智能手机、PDA设备等)。单体蓄电池例如是锂离子二次电池、锂离子聚合物二次电池等，但也可以是电双重层电容器等其他种类的蓄电元件。
在制造品质或劣化的程度在构成组合电池的单体蓄电池间不同的情况下，有时会在单体蓄电池间的电池特性(电池容量、放电电压特性)中产生差异，因该电池特性的差异，有时在充放电时等会在单体蓄电池间的电压中发生不均。为此，为了抑制这样的不均的发生，平衡校正电路1进行动作以使单体蓄电池间的电压或由串联连接的多个单体蓄电池组成的蓄电模块间的电压均衡化(确保电池平衡)。
如图1所示，通过串联连接的单体蓄电池B1、B2来构成了组合电池3。在组合电池3的正负端子31、32，例如连接有向组合电池3提供充电电流的电流提供源(例如，充电器、再生电路等)、利用组合电池3的电动势来起作用的负载(例如，电动机、电子电路、电气制品等)等。
在对单体蓄电池B1的负极与单体蓄电池B2的正极进行连结的线路(包含单体蓄电池B1、B2的串联连接点的线路)，连接有电感器L的一端。在对电感器L的另一端与单体蓄电池B1的正极进行连结的线路，设置有开关元件S1。在对电感器L的另一端与单体蓄电池B2的负极进行连结的线路，设置有开关元件S2。
开关元件S1、S2使用MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor；金属氧化物半导体场效应晶体管)而构成。开关元件S1、S2通过栅极驱动器G1、G2来按照在一方的开关元件导通时另一方的开关元件截止的方式彼此互补地动作，该栅极驱动器G1、G2是通过由控制电路10(开关控制部)生成的控制信号φ1、φ2来控制的。此外，开关元件S1、S2还能使用双极型晶体管来构成。
在电感器L的一端与单体蓄电池B1的正极之间设置有电容元件C1，在电感器L的一端与单体蓄电池B2的负极之间设置有电容元件C2。设置这些电容元件C1、C2的目的例如在于，削减因开关元件的导通截止动作而产生的噪声、使因开关元件的导通截止动作而在单体蓄电池B1、B2发生的电压变化平缓等。此外，电容元件C1例如可以设置在单体蓄电池B1的正极与单体蓄电池B2的负极之间等。
控制电路10具备：控制信号生成电路101、占空比控制电路102以及计测电路103(电压计测部)。控制电路10例如能使用具备运算装置(CPU(Central Processing Unit；中央处理器)、MPU(Micro Processing Unit；微处理器)等)以及存储装置(RAM(RandomAccess Memory；随机存取存储器)、ROM(Read Only Memory；只读存储器)等)的微型计算机来实现。
控制信号生成电路101生成向栅极驱动器G1、G2各自提供的2相的控制信号φ1、φ2。更具体而言，控制信号生成电路101根据从占空比控制电路102输入的后述的占空比控制信号来生成控制信号φ1、φ2。在本实施方式中，控制信号φ1、φ2是给定的占空比的2相(高电平(High level)、低电平(Low level))的方波(例如PWM脉冲(PWM:Pulse WidthModulation；脉宽调制)。
占空比控制电路102生成用于控制由控制信号生成电路101生成的控制信号φ1、φ2的信号(以下，称为占空比控制信号)，并将生成的占空比控制信号输入至控制信号生成电路101。占空比控制电路102例如根据从计测电路103的计测值中获取的单体蓄电池B1、B2的电压，生成占空比控制信号，以从提高迅速性、安全性、效率等的观点出发，使单体蓄电池B1、B2间的电压被适当均衡化。
计测电路103实时获取构成平衡校正电路1的线路的给定部位的电压(例如，连接点J4-J2间的电压、连接点J2-J7间的电压等)的计测值，并将获取到的计测值传递给控制信号生成电路101、占空比控制电路102。
接下来，参照图2来说明基于以上构成的平衡校正电路1的基本动作。
图2(a)是控制电路10在进行开关元件S1、S2的导通截止控制的期间生成的控制信号φ1、φ2的波形。在上述期间，控制电路10例如生成在同一周期内以互补方式导通截止的方波所构成的控制信号φ1、φ2。
图2(b)～(d)是在进行开关元件S1、S2的导通截止控制的期间在电感器L中流动的电流iL(以下，也称为再生电流。)的波形。其中，图2(b)是在单体蓄电池B1的电压E1高于单体蓄电池B2的电压E2时在电感器L中流动的电流iL的波形，图2(c)是在单体蓄电池B1的电压E1低于单体蓄电池B2的电压E2时在电感器L中流动的电流iL的波形，图2(d)是在单体蓄电池B1的电压E1与单体蓄电池B2的电压E2均衡(大致相等)时在电感器L中流动的电流iL的波形。
如图2(b)所示，在单体蓄电池B1的电压E1高于单体蓄电池B2的电压E2时(E1＞E2)，在开关元件S1导通且开关元件S2截止的期间中，电流iL主要以单体蓄电池B1的正极→连接点J5→连接点J4→开关元件S1→连接点J3→电感器L→连接点J2→连接点J1→单体蓄电池B1的负极的路径(以下，将其称为第1路径。)进行流动。也就是，在该期间中，电流iL主要在图1所示的实线箭头的方向上流动从而在电感器L蓄积能量。
其后，若开关元件S1截止且开关元件S2导通，则蓄积在电感器L中的能量以电感器L→连接点J2→连接点J1→单体蓄电池B2的正极→单体蓄电池B2的负极→连接点J6→连接点J7→开关元件S2→连接点J3→电感器L的路径进行释放，由此对单体蓄电池B2进行充电。然后，在电感器L的能量耗尽时，电流iL开始在电感器L中反向(图1所示的虚线箭头的方向)流动。
如图2(c)所示，在单体蓄电池B1的电压E1低于单体蓄电池B2的电压E2的情况下(E1＜E2)，在开关元件S1截止且开关元件S2导通的期间中，电流iL主要以单体蓄电池B2的正极→连接点J1→连接点J2→电感器L→连接点J3→开关元件S2→连接点J7→连接点J6→单体蓄电池B2的负极的路径(以下，将其称为第2路径。)进行流动。也就是，在该期间中，电流iL主要以图1所示的虚线箭头的方向流动从而在电感器L中蓄积能量。
其后，在开关元件S2截止且开关元件S1导通时，蓄积在电感器L中的能量以电感器L→连接点J3→开关元件S1→连接点J4→连接点J5→单体蓄电池B1的正极→单体蓄电池B1的负极→连接点J1→连接点J2→电感器L的路径进行释放，由此对单体蓄电池B1进行充电。然后，在电感器L的能量耗尽时，电流iL开始在电感器L中反向(图1所示的实线箭头的方向)流动。
如此，在单体蓄电池B1、B2间存在电压差的情况下，通过使电流iL在第1路径以及第2路径上交替流动，从而在单体蓄电池B1与单体蓄电池B2之间进行能量的交换，其结果是，使两者的电压均衡化从而确保电池平衡。此外，如图2(d)所示，在单体蓄电池B1的电压E1与单体蓄电池B2的电压E2均衡的情况下(E1＝E2)，随着开关元件S1、S2的导通截止控制，单体蓄电池B1、B2间交换的能量的收支趋于平衡，单体蓄电池B1、B2间的电压保持均衡。
控制电路10实时监测由计测电路103计测的电压(单体蓄电池B1、B2各自的端子间的电压(例如，连接点J4-J2间的电压、连接点J2-J7的间的电压等)，在探测到单体蓄电池B1、B2的电压均衡(大致一致)时，停止开关元件S1、S2的导通截止控制。
此外，从提高迅速性、安全性、效率等的观点出发，为了使单体蓄电池B1、B2间的电压适当地均衡化，控制电路10例如可以根据从计测电路103的计测值中获取的单体蓄电池B1、B2的电压值来对控制信号φ1、φ2的占空比进行控制。
[单体蓄电池为3个以上的情况]
以上说明的平衡校正电路1的构成还能扩展至单体蓄电池为3个以上的情况。
图3是与3个单体蓄电池B1～B3的电压的均衡化对应的平衡校正电路1的一例。如图3所示，该平衡校正电路1具备：对单体蓄电池B1、B2的充放电进行控制的、包含控制电路10A、栅极驱动器G1、G2、开关元件S1、S2、电感器L1以及电容元件C1、C2而构成的电路(以下，将该电路也称为第1平衡校正组件。)；以及对单体蓄电池B2、B3的充放电进行控制的、包含控制电路10B、栅极驱动器G3、G4、开关元件S3、S4、电感器L2以及电容元件C3、C4而构成的电路(以下，将该电路也称为第2平衡校正组件。)。
在图3中，控制电路10A使开关元件S1、S2以互补方式导通截止来使单体蓄电池B1的电压与单体蓄电池B2的电压均衡化，另外，控制电路10B使开关元件S3、S4以互补方式导通截止来使单体蓄电池B2的电压与单体蓄电池B3的电压均衡化。通过进行这些控制，单体蓄电池B2的电压与2个单体蓄电池B1、B3的双方的电压均衡化，其结果是，3个单体蓄电池B1、B2、B3的电压被均衡化。
在图3中，设置电容元件C1～C4的目的均在于，削减因开关元件S1～S4的导通截止动作而产生的噪声、使在单体蓄电池B1～B3各自发生的电压变化平缓等。
图4是与4个单体蓄电池B1～B4的电压的均衡化对应的平衡校正电路1的一例。如图4所示，该平衡校正电路1具备：对单体蓄电池B1、B2的充放电进行控制的、包含控制电路10A、栅极驱动器G1、G2、开关元件S1、S2、电感器L1以及电容元件C1、C2而构成的电路(以下，将该电路也称为第1平衡校正组件。)；对单体蓄电池B2、B3的充放电进行控制的、包含控制电路10B、栅极驱动器G3、G4、开关元件S3、S4、电感器L2以及电容元件C3、C4而构成的电路(以下，将该电路也称为第2平衡校正组件。)；以及对单体蓄电池B3、B4的充放电进行控制的、包含控制电路10C、栅极驱动器G5、G6、开关元件S5、S6、电感器L3以及电容元件C5、C6而构成的电路(以下，将该电路也称为第3平衡校正组件。)。
在图4中，控制电路10A使开关元件S1、S2以互补方式导通截止来使单体蓄电池B1的电压与单体蓄电池B2的电压均衡化，控制电路10B使开关元件S3、S4以互补方式导通截止来使单体蓄电池B2的电压与单体蓄电池B3的电压均衡化，控制电路10C使开关元件S5、S6以互补方式导通截止来使单体蓄电池B3的电压与单体蓄电池B4的电压均衡化。通过进行这些控制，单体蓄电池B2的电压与2个单体蓄电池B1、B3的双方的电压均衡化，另外，单体蓄电池B3的电压与2个单体蓄电池B2、B4的双方的电压均衡化，其结果是，4个单体蓄电池B1、B2、B3、B4的电压被均衡化。
此外，在图4中，设置电容元件C1～C6的目的均在于，削减因开关元件S1～S6的导通截止动作而产生的噪声、使在单体蓄电池B1～B4各自中发生的电压变化平缓等。
[在并行控制中发生的问题]
在图3或图4所示的平衡校正电路1中，各控制电路10(10A～10C)能独立动作，也能进行如下控制：即，与一个控制电路10所执行的开关元件的导通截止控制并行地，进行其他的控制电路10所执行的开关元件的导通截止控制(以下，将该控制也称为并行控制。)。
而各控制电路10A、10B、10C在开关元件的导通截止控制时输入至开关元件(施加至开关元件的栅极)的控制信号的频率未取得同步的情况下，在前述的并行控制时有可能产生问题。即，例如，若是图3的情况，则在连接点J42出现含有多个频率分量的在时间上不稳定的紊乱的电压波形，若是图4的情况，则在连接点J42、J67出现含有多个频率分量的在时间上不稳定的紊乱的电压波形，有可能出现噪声或噪音的发生、再生电流的异常、异常振荡等的问题。以下，针对用于防止这些问题发生的具体的构成进行说明。
[第1实施例]
图5是作为第1实施例而示出的平衡校正电路1。该平衡校正电路1是将与图4所示的4个单体蓄电池B1～B4的电压的均衡化对应的平衡校正电路1作为基本部分来构成的。
在该平衡校正电路1中，将在定时信号提供装置100(定时信号提供部)中生成的公共的定时信号(例如，由振荡电路等生成的方波的时钟信号)直接提供给各控制电路10A～10C，各控制电路10A～10C基于从定时信号提供装置100提供的公共的定时信号，生成用于对各成为控制对象的开关元件S1～S6进行导通截止控制的控制信号φ1～φ6。此外，尽管定时信号提供装置100例如使用微型计算机、振荡电路、时钟发生器等而构成，但定时信号提供装置100也可以构成为任一控制电路10的一部分。
如此，在该平衡校正电路1中，各控制电路10A～10C基于分别从同一定时信号提供装置100直接提供的公共的定时信号来生成控制信号φ1～φ6，因此各控制电路10A～10C生成的控制信号将准确地同步，能防止前述问题的发生。
图6以及图7是图5所示的平衡校正电路1的变形例。在图6所示的平衡校正电路1中，可以将从定时信号提供装置100的同一端口输出的定时信号通过公共连接的分支线路进行分配而提供给各控制电路10A～10C。另外，在图7所示的平衡校正电路1中，从定时信号提供装置100仅对一个控制电路10(在图7中，控制电路10C)直接提供定时信号，从该控制电路10(控制电路10C)向另一个控制电路(在图7中为控制电路10B)提供该控制电路10被提供的定时信号，并从该控制电路(控制电路10B)向另一个控制电路(控制电路10A)提供该控制电路10被提供的定时信号，即，将从定时信号提供装置100输出的定时信号以所谓的戽链(bucket brigade)方式向各控制电路10A～10C提供。在设为了图6或图7的电路构成的情况下，定时信号提供装置100的定时信号的输出端口的个数为1个即可，因此能有效利用定时信号提供装置100的资源。
[第2实施例]
图8是作为第2实施例而示出的平衡校正电路1。该平衡校正电路1是以与图3所示的3个单体蓄电池B1～B3的电压的均衡化对应的平衡校正电路1为基础而构成的。
在该平衡校正电路1中，可以基于由第2平衡校正组件的控制电路10B生成的控制信号φ4来生成定时信号，并将该定时信号提供给第1平衡校正组件的控制电路10A。更具体而言，第2平衡校正组件按如下方式来生成定时信号。
如图8所示，在该平衡校正电路1中，在第2平衡校正组件的控制信号φ4向开关元件S4的提供线路与单体蓄电池B3的正极(连接点J67)之间，设置有电容元件C81。另外，在单体蓄电池B3的正极与电容元件C81的单体蓄电池B3的正极侧的端子(连接点J69侧的端子)之间，设置有整流元件D1(二极管等)，该整流元件D1仅使电流在从单体蓄电池B3的正极向电容元件C81的单体蓄电池B3的正极侧的端子的方向通过。然后，为使电容元件C81的单体蓄电池B3的正极侧的端子的电压作为定时信号被提供给控制电路10A，对电容元件C81的单体蓄电池B3的正极侧的端子与控制电路10A的定时信号的输入端子进行接线。
在以上的构成中，在控制信号φ4为低电平时，电容元件C81被充电，在控制信号φ4为高电平时，电容元件C81的单体蓄电池B3的正极侧的端子的电压成为单体蓄电池B3的正极的电位与控制信号φ4的电压的和值。
图9例示了控制信号φ4的波形以及向控制电路10A提供的定时信号的波形。如图9所示，向控制电路10A提供的定时信号成为与控制信号φ4同步的波形。另外，如图9所示，定时信号在控制信号φ4为低电平时呈低电平(单体蓄电池B3的正极的电位)，在控制信号φ4为高电平时呈高电平(单体蓄电池B3的正极的电位加上通过控制信号φ4而充电后的电容元件C81的端子间的电压而得到的电位)。此外，控制电路10A基于定时信号生成控制信号φ1、φ2的具体的机制将后述。
第1平衡校正组件的控制电路10A如上所述与从第2平衡校正组件提供的定时信号同步地生成控制信号φ1、φ2。此外，在需要调整定时信号的电压电平的情况下，例如，如图10所示，将通过电阻元件R1、R2对整流元件D1的端子间电压进行分压后的电压作为定时信号提供给控制电路10A即可。
同样的机制能扩展至与4个以上的单体蓄电池对应的平衡校正电路1。图11是应用于与4个单体蓄电池B1～B4的电压的均衡化对应的平衡校正电路1的情况的一例。此外，该平衡校正电路1以图4所示的平衡校正电路1为基础而构成。
如图11所示，在该平衡校正电路1中，可以基于由第3平衡校正组件的控制电路10C生成的控制信号φ6来生成定时信号，并将该定时信号提供给第2平衡校正组件的控制电路10B。另外，根据由第2平衡校正组件的控制电路10B基于上述定时信号而生成的控制信号φ4，来生成定时信号，并将该定时信号提供给第1平衡校正组件的控制电路10A。
图12示出控制信号φ6的波形以及向控制电路10B提供的定时信号的波形的一例。如图12所示，向控制电路10B提供的定时信号成为与控制信号φ6同步的波形。另外，如图12所示，定时信号在控制信号φ6为低电平时呈低电平(单体蓄电池B4的正极的电位)，在控制信号φ6为高电平时呈高电平(单体蓄电池B4的正极的电位加上通过控制信号φ6而充电后的电容元件C81的端子间的电压所得到的电位)。
图13例示了控制信号φ4的波形以及提供给控制电路10A的定时信号的波形。如图13所示，向控制电路10A提供的定时信号成为与控制信号φ4同步的波形。另外，如图13所示，定时信号在控制信号φ4为低电平时呈低电平(单体蓄电池B3的正极的电位)，在控制信号φ4为高电平时呈高电平(单体蓄电池B3的正极的电位加上通过控制信号φ4而充电后的电容元件C82的端子间的电压所得到的电位)。此外，控制电路10A基于定时信号生成控制信号φ1、φ2的具体的机制将后述。
第2平衡校正组件的控制电路10B如上所述，与从第3平衡校正组件提供的定时信号同步地生成控制信号φ3、φ4。另外，第1平衡校正组件的控制电路10A如上所述，与从第2平衡校正组件提供的定时信号同步地生成控制信号φ1、φ2。
此外，在需要调整定时信号的电压电平的情况下，与3个单体蓄电池所对应的平衡校正电路1的情况同样，将对整流元件D1(或整流元件D2)的端子间电压进行分压后的电压作为定时信号提供给控制电路10B(或控制电路10A)即可。
如以上说明，根据第2实施例的平衡校正电路1，将基于由一个平衡校正组件的控制电路10生成的控制信号而生成的定时信号提供给其他平衡校正组件的控制电路10，并由其他平衡校正组件来生成该定时信号，因此能使控制信号在控制电路10间准确地同步。故而，能防止因控制信号未同步而引起的前述问题的发生。
[第3实施例]
图14是作为第3实施例而示出的平衡校正电路1。该平衡校正电路1以与图3所示的3个单体蓄电池B1～B3的电压的均衡化对应的平衡校正电路1为基础而构成。
在该平衡校正电路1中，基于由第2平衡校正组件的控制电路10B生成的控制信号φ3、φ4来生成定时信号，并将该定时信号提供给第1平衡校正组件的控制电路10A。更具体而言，在该平衡校正电路1中，将第2平衡校正组件的控制电路10B的开关元件S1、开关元件S2以及电感器L2的公共连接点J64(包含公共连接点的线路)的电压经由整流元件D1(二极管等)提供给控制电路10A。
图15例示了公共连接点J64的波形以及向控制电路10A提供的定时信号的波形。如图15所示，向控制电路10A提供的定时信号成为与公共连接点J64的波形同步的波形，即，与控制信号φ3、φ4同步的波形。另外，如图15所示，定时信号在公共连接点J64的波形为低电平时呈低电平(单体蓄电池B3的正极的电位)，在公共连接点J64的波形为高电平时呈高电平(单体蓄电池B2的正极的电位)。
第1平衡校正组件的控制电路10A如上所述，与从第2平衡校正组件提供的定时信号同步地生成控制信号φ1、φ2。此外，在根据控制电路10A侧的构成而需要调整定时信号的电压电平的情况下，例如，如图16所示，在公共连接点J64与控制电路10A的定时信号的输入端子之间串联插入电阻元件R1并在单体蓄电池B3的正极与控制电路10A的定时信号的输入端子之间插入电阻元件R2来调整电压电平即可。
同样的机制能扩展至与4个以上的单体蓄电池对应的平衡校正电路1。图17是应用于与4个单体蓄电池B1～B4的电压的均衡化对应的平衡校正电路1的情况的一例。此外，该平衡校正电路1以图4所示的平衡校正电路1为基础而构成。
如图17所示，在该平衡校正电路1中，基于由第3平衡校正组件的控制电路10C生成的控制信号φ5、φ6来生成定时信号，并将该定时信号提供给第2平衡校正组件的控制电路10B。另外，根据由第2平衡校正组件的控制电路10B基于从第3平衡校正组件提供的上述定时信号而生成的控制信号φ3、φ4来生成定时信号，并将该定时信号提供给第1平衡校正组件的控制电路10A。
图18示出公共连接点J74的波形以及向控制电路10B提供的定时信号的波形的一例。如图18所示，向控制电路10B提供的定时信号是与公共连接点J74的波形同步的波形，即，与控制信号φ5、φ6同步的波形。另外，如图18所示，定时信号在公共连接点J74的波形为低电平时呈低电平(单体蓄电池B4的正极的电位)，在公共连接点J74的波形为高电平时呈高电平(单体蓄电池B3的正极的电位)。
图19示出公共连接点J64的波形以及向控制电路10A提供的定时信号的波形的一例。如图19所示，向控制电路10A提供的定时信号是与公共连接点J64的波形同步的波形，即，与控制信号φ3、φ4同步的波形。另外，如图19所示，定时信号在公共连接点J64的波形为低电平时呈低电平(单体蓄电池B3的正极的电位)，在公共连接点J64的波形为高电平时呈高电平(单体蓄电池B2的正极的电位)。
如以上说明，根据第3实施例的平衡校正电路1，将基于由一个平衡校正组件的控制电路10生成的控制信号而生成的定时信号提供给其他平衡校正组件的控制电路10，并由其他平衡校正组件根据该定时信号来生成控制信号，因此能使控制信号在控制电路10间准确同步。故而，能防止因控制信号未取得同步而引起的前述问题的发生。
另外，第3实施例的平衡校正电路1将基于在一个平衡校正组件的控制电路10的2个开关元件S1与电感器L的公共连接点处的电压而生成的定时信号提供给其他平衡校正组件的控制电路10，因此无需像第2实施例那样设置电容元件，能以更简单的构成来实现使控制信号在控制电路10间准确同步的机制。
[与定时信号同步的控制信号的生成方法]
在以上说明的实施例中，控制电路10根据所提供的定时信号，例如按如下方式来生成控制信号。
图20是第1至第3实施例中说明的平衡校正组件1的构成(在图20中，将平衡校正组件1一般性地描画)。如图20所示，控制电路10具备：控制信号生成电路101、占空比控制电路102以及计测电路103。这些电路的基本构成如前所述。如图20所示，控制信号生成电路101具备锯齿波生成电路1011。锯齿波生成电路1011生成与所输入的定时信号同步的锯齿波。
如图21所示，控制信号生成电路101通过将从占空比控制电路102输入的占空比控制信号与由锯齿波生成电路1011生成的锯齿波进行比较，来生成控制信号φi(i＝1，3，5…)以及与φi反相的控制信号φi+1。此外，为了简化说明，图21中仅示出了φi。
锯齿波生成电路1011例如如图22所示，通过在定时信号从低电平向高电平(也可以是反逻辑(从高电平向低电平))转移的定时将锯齿波复位至最大值(或最小值)，从而生成与定时信号同步的锯齿波。
如上所述，控制电路10能基于从外部输入的定时信号，来生成与之同步的控制信号(控制信号φi、φi+1)。
然而，以上的实施方式的说明只是为了便于本发明的理解，并不是为了限定本发明。本发明在不脱离其主旨的范围内能进行变更、改良，而且本发明还包含等同替换方式，这是不言自明的。
例如，本发明的平衡校正电路既可以与单体蓄电池分体设置，也可以与单体蓄电池一体化来构成电池组等。
标号说明
1平衡校正电路、10A～10C控制电路、101控制信号生成电路、1011锯齿波生成电路、102占空比控制电路、103计测电路、100定时信号提供装置、L1～L3电感器、C1～C6电容元件、B1～B4单体蓄电池、S1～S6开关元件、D1、D2整流元件。

Claims (11)

1.一种平衡校正装置，使由串联连接的多个单体蓄电池组成的组合电池中的所述单体蓄电池间或蓄电模块间的电压均衡化，该蓄电模块由串联连接的多个所述单体蓄电池组成，
所述平衡校正装置具备多个平衡校正组件，所述平衡校正组件具备：
电感器，其一端连接于串联连接的第1所述蓄电模块与第2所述蓄电模块的连接点；
第1开关元件，其与所述电感器一起串联连接于所述第1蓄电模块的正负端子间；
第2开关元件，其与所述电感器一起串联连接于所述第2蓄电模块的正负端子间；以及
开关控制部，其通过对所述第1开关元件以及所述第2开关元件进行导通截止控制来控制针对各所述蓄电模块的电流的提供，从而经由所述电感器在所述蓄电模块间产生电力的交换而使所述蓄电模块间的电压均衡化，
一个所述平衡校正组件的所述第1蓄电模块与另一个所述平衡校正组件的所述第2蓄电模块进行接线以成为同一所述蓄电模块，
所述平衡校正装置还具备定时信号提供部，为了针对各所述平衡校正组件的所述开关控制部来对所述第1开关元件以及所述第2开关元件进行导通截止控制，所述定时信号提供部提供公共的定时信号，该公共的定时信号用于生成向所述第1开关元件以及所述第2开关元件输入的控制信号。
2.根据权利要求1所述的平衡校正装置，其中，
所述定时信号提供部对各所述平衡校正组件的所述开关控制部直接提供所述定时信号。
3.根据权利要求1所述的平衡校正装置，其中，
所述定时信号提供部具备：
第1电路，其向第2所述平衡校正组件的所述开关控制部提供所述定时信号；以及
第2电路，其将所述第2平衡校正组件被所述定时信号提供部提供的所述定时信号提供给第1所述平衡校正组件的所述开关控制部。
4.根据权利要求3所述的平衡校正装置，其中，
所述第2电路基于由所述第2平衡校正组件的所述开关控制部生成的所述控制信号来生成定时信号，并将生成的所述定时信号提供给所述第1平衡校正组件的所述开关控制部。
5.根据权利要求4所述的平衡校正装置，其中，
所述第2电路基于施加至电容元件的电压的变化来生成所述定时信号，该电容元件通过由所述第2平衡校正组件的所述开关控制部生成的所述控制信号与该第2平衡校正组件的所述第2蓄电模块的正极之间产生的电压差而被充电。
6.根据权利要求5所述的平衡校正装置，其中，
所述第2电路通过对施加至所述电容元件的电压进行整流而得到的电压来对所述电容元件进行充电。
7.根据权利要求6所述的平衡校正装置，其中，
所述第2电路基于通过对施加至所述电容元件的电压进行分压而得到的分压电压来生成所述定时信号。
8.根据权利要求3所述的平衡校正装置，其中，
所述第2电路基于在公共连接部生成的电压来生成所述定时信号，该公共连接部是所述第2平衡校正组件的所述开关控制部的所述第1开关元件、所述第2开关元件以及所述电感器所公共连接的部分。
9.根据权利要求8所述的平衡校正装置，其中，
所述第2电路基于通过对在所述公共连接部生成的电压进行整流而得到的电压的变化来生成所述定时信号。
10.根据权利要求9所述的平衡校正装置，其中，
所述第2电路基于通过对在所述公共连接部生成的电压进行分压而得到的电压的变化来生成所述定时信号。
11.一种蓄电装置，具备多个单体蓄电池以及权利要求1至10中任一项所述的平衡校正装置。
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