JP2001286072A - Device making voltage uniform - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、直列接続された複
数の蓄電素子の各々にエネルギーを供給することによ
り、その複数の蓄電素子各々の端子間電圧を互いにほぼ
等しい電圧に均一化する電圧均一化装置に関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a voltage uniforming device for supplying energy to each of a plurality of storage elements connected in series to equalize voltages between terminals of the plurality of storage elements to substantially equal voltages. The present invention relates to a gasifier.
【0002】[0002]
【従来の技術】この種の電圧均一化装置として、例え
ば、特開平7−322516号公報に記載された電圧均
一化装置が従来から知られている。この電圧均一化装置
31は、図4に示すように、直列接続された複数のコン
デンサC1〜C4のうちの任意の1つの蓄積エネルギー
を他のコンデンサに移送することによってコンデンサC
1〜C4の端子間電圧を均一化可能に構成されている。
具体的には、電圧均一化装置31は、コンデンサC1に
並列接続されたチョークコイルL1およびスイッチSW
1の直列回路と、チョークコイルL1を介してコンデン
サC2に接続されたスイッチSW21と、コンデンサC
2に並列接続されたチョークコイルL2およびスイッチ
SW22の直列回路と、コンデンサC3に並列接続され
たチョークコイルL3およびスイッチSW31の直列回
路と、チョークコイルL2を介してコンデンサC3に接
続されたスイッチSW32と、チョークコイルL3を介
してコンデンサC4に接続されたスイッチSW4とを備
えている。2. Description of the Related Art As a voltage equalizing device of this type, for example, a voltage equalizing device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-322516 has been conventionally known. As shown in FIG. 4, the voltage equalizing device 31 transfers the stored energy of any one of a plurality of capacitors C1 to C4 connected in series to another capacitor by transferring the stored energy to another capacitor.
The voltage between terminals 1 to C4 can be made uniform.
Specifically, the voltage equalizing device 31 includes a choke coil L1 and a switch SW connected in parallel with the capacitor C1.
1, a switch SW21 connected to a capacitor C2 via a choke coil L1, and a capacitor C
2, a series circuit of the choke coil L2 and the switch SW22 connected in parallel to the capacitor C3, a series circuit of the choke coil L3 and the switch SW31 connected in parallel to the capacitor C3, and a switch SW32 connected to the capacitor C3 via the choke coil L2. , And a switch SW4 connected to the capacitor C4 via the choke coil L3.
【0003】この電圧均一化装置31では、例えば、コ
ンデンサC4の蓄積エネルギーをコンデンサC1に移送
する際には、まず、スイッチSW4をオン状態に制御す
る。この際には、同図に示すように電流I31が流れるこ
とによってチョークコイルL3が励磁される。次いで、
スイッチSW4およびスイッチSW31を同時にオフ状
態およびオン状態にそれぞれ制御することにより、チョ
ークコイルL3の励磁エネルギーに基づく電流I32が流
れてコンデンサC3が充電される。次に、スイッチSW
31をオフ状態に制御した後、スイッチSW32をオン
状態に制御する。これにより、電流I33が流れることに
よってチョークコイルL2が励磁される。続いて、スイ
ッチSW32およびスイッチSW22を同時にオフ状態
およびオン状態にそれぞれ制御することにより、チョー
クコイルL2の励磁エネルギーに基づく電流I34が流れ
てコンデンサC2が充電される。次いで、スイッチSW
22をオフ状態に制御した後、スイッチSW21をオン
状態に制御する。これにより、電流I35が流れることに
よってチョークコイルL1が励磁される。最後に、スイ
ッチSW21およびスイッチSW1を同時にオフ状態お
よびオン状態にそれぞれ制御することにより、チョーク
コイルL1の励磁エネルギーに基づく電流I36が流れて
コンデンサC1が充電される。この結果、コンデンサC
4の蓄積エネルギーがコンデンサC1に移送される。In the voltage equalizing device 31, for example, when transferring the energy stored in the capacitor C4 to the capacitor C1, the switch SW4 is first turned on. At this time, the current I31 flows to excite the choke coil L3 as shown in FIG. Then
By simultaneously controlling the switch SW4 and the switch SW31 to the off state and the on state, respectively, the current I32 based on the excitation energy of the choke coil L3 flows, and the capacitor C3 is charged. Next, switch SW
After the switch 31 is turned off, the switch SW32 is turned on. Thus, the current I33 flows to excite the choke coil L2. Subsequently, by simultaneously controlling the switch SW32 and the switch SW22 to the off state and the on state, respectively, the current I34 based on the excitation energy of the choke coil L2 flows, and the capacitor C2 is charged. Then, switch SW
After the switch 22 is turned off, the switch SW21 is turned on. As a result, the current I35 flows to excite the choke coil L1. Finally, by simultaneously controlling the switch SW21 and the switch SW1 to the off state and the on state, respectively, the current I36 based on the excitation energy of the choke coil L1 flows, and the capacitor C1 is charged. As a result, the capacitor C
4 is transferred to the capacitor C1.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところが、この従来の
電圧均一化装置31には、以下の問題点がある。すなわ
ち、電圧均一化装置31では、例えば、コンデンサC4
からコンデンサC3にエネルギーを移送する際に、スイ
ッチSW4およびスイッチSW31を同時にオフ状態お
よびオン状態に制御する必要がある。この場合、スイッ
チSW4のオフ状態に先立ってスイッチSW31がオン
状態に制御されると、コンデンサC3,C4がスイッチ
SW4,SW31を介して短絡することによって、両コ
ンデンサC3,C4の蓄積エネルギーが損失する。一
方、スイッチSW31のオン状態に先立ってスイッチS
W4がオフ状態に制御されると、スイッチSW4の両端
に極めて高電圧が発生することによって、スイッチSW
4が破損する。このように、従来の電圧均一化装置31
には、スイッチS1〜SW4のスイッチング制御のタイ
ミングが少しでもずれると、回路の短絡や回路部品の破
損を招くと共にエネルギーを移送することができないと
いう問題点がある。However, the conventional voltage equalizing device 31 has the following problems. That is, in the voltage equalizing device 31, for example, the capacitor C4
When transferring energy from the capacitor C3 to the capacitor C3, it is necessary to simultaneously control the switches SW4 and SW31 to the off state and the on state. In this case, if the switch SW31 is controlled to the on state prior to the off state of the switch SW4, the capacitors C3 and C4 are short-circuited via the switches SW4 and SW31, so that the energy stored in the capacitors C3 and C4 is lost. . On the other hand, prior to the ON state of the switch SW31, the switch S
When the switch W4 is turned off, an extremely high voltage is generated across the switch SW4.
4 is damaged. Thus, the conventional voltage equalizing device 31
However, if the timing of the switching control of the switches S1 to SW4 is slightly deviated, there is a problem that a short circuit of a circuit or damage of a circuit component is caused and energy cannot be transferred.
【0005】また、コンデンサC4からコンデンサC1
にエネルギーを移送する際に、スイッチSW4〜SW1
を正確なタイミングで何度もスイッチング制御しなけれ
ばならない。特に、すべてのコンデンサC1〜C4の端
子間電圧を均一化するためには、各コンデンサC1〜C
4相互間で極めて数多くのスイッチング制御を必要とす
るため、電圧均一化装置31には、スイッチの制御が煩
雑であるという問題点も存在する。加えて、各コンデン
サC1〜C4の端子間電圧を均一化するために各コンデ
ンサC1〜C4相互間で移送させるべきエネルギー量を
算出する処理も非常に煩雑であるという問題点が存在す
る。[0005] The capacitor C4 is connected to the capacitor C1.
Switches SW4 to SW1 when transferring energy to
Must be controlled many times with precise timing. In particular, in order to equalize the voltage between the terminals of all the capacitors C1 to C4, the capacitors C1 to C4
Since a very large number of switching controls are required among the four devices, the voltage equalizing device 31 also has a problem that the control of the switches is complicated. In addition, there is a problem that the process of calculating the amount of energy to be transferred between the capacitors C1 to C4 in order to equalize the voltage between the terminals of the capacitors C1 to C4 is very complicated.
【0006】さらに、電圧均一化装置31では、4つの
コンデンサC1〜C4相互間においてエネルギーを移送
するために6つのスイッチSW1〜SW4を使用する必
要がある。この場合、多数のコンデンサ相互間でのエネ
ルギー移送を考えると、スイッチの数は、そのコンデン
サの数の約2倍となる。このため、従来の電圧均一化装
置31には、スイッチ数が多く、高価で大型化するとい
う問題点もある。Further, in the voltage equalizing device 31, it is necessary to use six switches SW1 to SW4 in order to transfer energy between the four capacitors C1 to C4. In this case, considering the energy transfer between a number of capacitors, the number of switches is about twice that of the capacitors. For this reason, the conventional voltage equalizing device 31 has a problem that the number of switches is large, and the device is expensive and large.
【0007】本発明は、かかる問題点を解決すべくなさ
れたものであり、高い信頼性を有し確実かつ容易に複数
の蓄電素子の各端子間電圧を均一化でき、加えて安価で
小型に構成できる電圧均一化装置を提供することを主目
的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and has high reliability, can reliably and easily equalize voltages between terminals of a plurality of power storage elements, and is inexpensive and compact. It is a main object to provide a voltage equalizing device that can be configured.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく本
発明に係る電圧均一化装置は、直列接続された複数の蓄
電素子の各々にエネルギーを供給することにより、各蓄
電素子の端子間電圧を互いにほぼ等しい電圧に均一化す
る電圧均一化装置において、直流電源に接続される入力
巻線および互いにほぼ同一巻数に巻き回された複数の出
力巻線を有するトランスと、入力巻線に直列接続された
スイッチ手段と、各出力巻線および各蓄電素子の間にそ
れぞれ接続されてトランスの蓄積エネルギーを蓄電素子
に供給可能とする複数の一方向性素子と、直列接続され
た複数の蓄電素子のそれぞれの端子間電圧を検出する電
圧検出手段とを備えていることを特徴とする。なお、本
発明における蓄電素子には、コンデンサや二次電池が含
まれる。この場合、コンデンサには、電気二重層コンデ
ンサなどが含まれ、二次電池には、リチウムイオン電池
やリチウムポリマ電池などが含まれる。また、一方向性
素子には、ダイオード、電界効果トランジスタおよびバ
イポーラトランジスタなどが含まれ、スイッチ手段に
は、電界効果トランジスタおよびバイポーラトランジス
タなどが含まれる。In order to achieve the above object, a voltage equalizing apparatus according to the present invention supplies energy to each of a plurality of storage elements connected in series, thereby providing a voltage between terminals of each storage element. A transformer having an input winding connected to a DC power supply and a plurality of output windings wound with substantially the same number of turns, and a series connection to the input winding. Switch means, a plurality of unidirectional elements each connected between each output winding and each storage element and capable of supplying the storage energy of the transformer to the storage element, and a plurality of storage elements connected in series. Voltage detecting means for detecting the voltage between the terminals. Note that the storage element in the present invention includes a capacitor and a secondary battery. In this case, the capacitor includes an electric double layer capacitor and the like, and the secondary battery includes a lithium ion battery and a lithium polymer battery. In addition, the unidirectional element includes a diode, a field effect transistor, a bipolar transistor, and the like, and the switching means includes a field effect transistor, a bipolar transistor, and the like.
【0009】この場合、スイッチ手段は、電圧検出手段
の検出結果に基づき、複数の蓄電素子における端子間電
圧のばらつきが所定の電圧範囲を外れたときにスイッチ
ングが開始され、かつ端子間電圧のばらつきが所定の電
圧範囲内のときにスイッチングが停止されることが好ま
しい。また、スイッチ手段は、電圧検出手段の検出結果
に基づき、複数の蓄電素子のいずれか1つ以上の端子間
電圧が、蓄電素子の充電許容最高電圧に基づいて設定さ
れた所定電圧に達したときに、そのスイッチングが停止
されることが好ましい。In this case, the switching means starts switching when the variation of the voltage between the terminals of the plurality of power storage elements falls outside a predetermined voltage range based on the detection result of the voltage detecting means, and the variation of the voltage between the terminals. It is preferable that the switching is stopped when is within a predetermined voltage range. In addition, the switch means, when the voltage between any one or more terminals of the plurality of power storage elements reaches a predetermined voltage set based on the maximum chargeable voltage of the power storage element based on the detection result of the voltage detection means. Preferably, the switching is stopped.
【0010】また、本発明に係る電圧均一化装置は、直
列接続された複数の蓄電素子の各々にエネルギーを供給
することにより、各蓄電素子の端子間電圧を互いにほぼ
等しい電圧に均一化する電圧均一化装置において、直流
電源に接続される入力巻線および互いにほぼ同一巻数に
巻き回された複数の出力巻線を有するトランスと、トラ
ンスの入力巻線に直列接続されたスイッチ手段と、トラ
ンスの各出力巻線および各蓄電素子の間にそれぞれ接続
されてトランスの蓄積エネルギーを蓄電素子に供給可能
とする複数の一方向性素子と、各一方向性素子を介して
各蓄電素子に供給される電流を検出する電流検出手段と
を備えていることを特徴とするFurther, the voltage equalizing device according to the present invention supplies energy to each of a plurality of power storage elements connected in series, thereby equalizing the voltage between terminals of each power storage element to a voltage substantially equal to each other. In the equalizing apparatus, a transformer having an input winding connected to a DC power supply and a plurality of output windings wound with substantially the same number of turns, switch means serially connected to the input winding of the transformer, A plurality of unidirectional elements connected between the respective output windings and the respective storage elements and capable of supplying the storage energy of the transformer to the storage elements, and are supplied to the respective storage elements via the respective unidirectional elements. Current detecting means for detecting a current.
【0011】この場合、スイッチ手段は、電流検出手段
の検出結果に基づき、各蓄電素子に供給される電流のば
らつきが所定範囲内のときに、スイッチングが停止され
ることが好ましい。また、スイッチ手段を間欠的にスイ
ッチングさせ、電流検出手段の検出結果に基づき、ばら
つきが所定範囲内と判別したときにスイッチ手段をオフ
状態に制御し、かつ所定範囲を外れていると判別したと
きにスイッチ手段に対するスイッチングを続行する制御
回路を備えるのが、さらに好ましい。In this case, it is preferable that the switching means stops the switching when the variation of the current supplied to each power storage element is within a predetermined range based on the detection result of the current detecting means. Further, when the switching means is intermittently switched, based on the detection result of the current detecting means, when the variation is determined to be within a predetermined range, the switching means is controlled to an off state, and when it is determined that the deviation is out of the predetermined range. It is further preferable to provide a control circuit for continuing the switching to the switch means.
【0012】さらに、直流電源を複数の蓄電素子によっ
て構成することが可能である。また、直列接続された複
数の蓄電素子を直接的に充電する充電機能部をさらに備
えていることが好ましい。さらに、一方向性素子をダイ
オードで構成するのが、より好ましい。Further, the DC power supply can be constituted by a plurality of storage elements. Further, it is preferable that a charging function unit that directly charges a plurality of power storage elements connected in series is further provided. Further, it is more preferable that the one-way element is constituted by a diode.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明に係る電圧均一化装置の好適な実施の形態について説
明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of a voltage equalizing apparatus according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【0014】最初に、本発明に係る電圧均一化装置の基
本的な動作原理について、図1を参照して説明する。First, the basic operation principle of the voltage equalizing device according to the present invention will be described with reference to FIG.
【0015】同図に示すように、電圧均一化装置1は、
例えば、図外の充電器によって直接的に充電される充電
可能な蓄電素子としての3つの電池B1〜B3(以下、
区別しないときには、「電池B」という)の各端子間電
圧VB1,VB2,VB3(以下、区別しないときには、「端
子間電圧VB 」という)を均一化可能に構成されてい
る。具体的には、電圧均一化装置1は、入力巻線として
機能する巻数N1の巻線2aと、互いに同一の巻数N2
で巻き回されて出力巻線として機能する3つの巻線2b
〜2dとが鉄芯によって互いに磁気的結合されたトラン
ス2を備えている。このトランス2は、リーケージイン
ダクタンスを有しており、いわゆるフライバック用トラ
ンスとして機能する。さらに、電圧均一化装置1は、本
発明におけるスイッチ手段に相当するスイッチS1を備
えている。このスイッチS1は、例えば、FETまたは
バイポーラトランジスタで構成され、図外のスイッチン
グ制御回路によってスイッチングが制御される。また、
スイッチS1は、等価的には、その一端が巻線2aの巻
き終わり側端子に接続されると共にその他端が直流電源
PSのマイナス側出力端子に接続される。さらに、電圧
均一化装置1は、各巻線2b〜2dの巻き終わり側端子
にアノードが接続された3つのダイオードD1〜D3
(以下、区別しないときには「ダイオードD」という)
を備えている。As shown in FIG. 1, the voltage equalizing apparatus 1 comprises:
For example, three batteries B1 to B3 (hereinafter, referred to as chargeable power storage elements) directly charged by a charger (not shown)
When no distinction is made, the voltages VB1, VB2, VB3 between the terminals of the "battery B" (hereinafter referred to as "the voltage VB between the terminals when not distinguished") can be made uniform. Specifically, the voltage equalizing device 1 includes a winding 2a having the number of turns N1 functioning as an input winding and a winding number N2 equal to the number of turns N2.
Three windings 2b which are wound by and function as output windings
To 2d are provided with a transformer 2 magnetically coupled to each other by an iron core. This transformer 2 has leakage inductance and functions as a so-called flyback transformer. Further, the voltage equalizing device 1 includes a switch S1 corresponding to the switch unit in the present invention. The switch S1 is composed of, for example, an FET or a bipolar transistor, and switching is controlled by a switching control circuit (not shown). Also,
Equivalently, one end of the switch S1 is connected to the winding end terminal of the winding 2a, and the other end is connected to the minus output terminal of the DC power supply PS. Further, the voltage equalizing device 1 includes three diodes D1 to D3 each having an anode connected to the winding end terminal of each of the windings 2b to 2d.
(Hereinafter referred to as "diode D" when not distinguished)
It has.
【0016】次に、電圧均一化装置1の動作について説
明する。まず、巻線2aの巻始め側端子を直流電源PS
のプラス側出力端子に接続すると共に、スイッチS1の
他端を直流電源PSのマイナス側出力端子に接続する。
また、各ダイオードD1〜D3のカソードと、各電池B
1〜B3のプラス側端子とをそれぞれ接続すると共に、
各巻線2b〜2dの各巻始め側端子と、各電池B1〜B
3のマイナス側端子とをそれぞれ接続する。次いで、ス
イッチS1をオン/オフ制御する。この場合、スイッチ
S1のスイッチングオン時には、図1に示すように、直
流電源PSのプラス側出力端子、巻線2a、スイッチS
1、および直流電源PSのマイナス側出力端子からなる
電流経路を直流電源PSの出力電圧VINに基づく電流I
INが流れる。この際に、各ダイオードD1〜D3が各巻
線2b〜2dからの電流の放出を阻止するため、巻線2
aを流れた電流IINによってトランス2にエネルギーが
蓄積される。Next, the operation of the voltage equalizing device 1 will be described. First, the winding start side terminal of the winding 2a is connected to the DC power supply PS.
And the other end of the switch S1 is connected to the negative output terminal of the DC power supply PS.
The cathodes of the diodes D1 to D3 and the batteries B
1 to B3 plus terminals, respectively,
Each winding start side terminal of each winding 2b-2d, and each battery B1-B
3 is connected to the negative terminal. Next, the switch S1 is turned on / off. In this case, when the switch S1 is turned on, as shown in FIG. 1, the plus output terminal of the DC power supply PS, the winding 2a, and the switch S
1, and a current path formed by the negative output terminal of the DC power supply PS is a current I based on the output voltage VIN of the DC power supply PS.
IN flows. At this time, the diodes D1 to D3 prevent the current from being released from the windings 2b to 2d.
The energy is stored in the transformer 2 by the current IIN flowing through a.
【0017】次いで、スイッチS1がオフ状態に制御さ
れると、トランス2の蓄積エネルギーを放出すべく、各
巻線2b〜2dに電圧VO がそれぞれ誘起する。この場
合、電圧VO が、各電池Bのうちの最も低い端子間電圧
VBMINを有する電池Bにエネルギーを放出できる電圧
(正確には、端子間電圧VBMINにダイオードDの順方向
電圧を加えた電圧)まで瞬時に上昇し、かつ、トランス
2の励磁エネルギーが、その電池Bに放出される。この
ため、電圧VO は、上昇を停止して、その電圧にクラン
プされる。同時に、複数の巻線2b〜2dの1つがその
電圧にクランプされ、かつ各巻線2b〜2dの巻数が互
いに等しいため、すべての巻線2b〜2dが同じ電圧と
なる。この結果、例えば、電池B1の端子間電圧VB が
最も低い電圧とすれば、当初は、巻線2bに誘起した電
圧VO に基づく電流I1 が、巻線2bの巻き終わり側端
子、ダイオードD1、電池B1、および巻線2bの巻き
始め側端子からなる電流経路をそれぞれ流れる。次い
で、電池B1の端子間電圧VBが、他の電池Bの端子間
電圧VB と等しい電圧まで上昇した時点で、電流I2 ,
I3 が順次流れ、これにより、各電池Bの各端子間電圧
VB が均一化される。Next, when the switch S1 is controlled to be turned off, a voltage VO is induced in each of the windings 2b to 2d to release the energy stored in the transformer 2. In this case, the voltage VO is a voltage at which energy can be released to the battery B having the lowest terminal voltage VBMIN among the batteries B (more precisely, the voltage obtained by adding the forward voltage of the diode D to the terminal voltage VBMIN). And the exciting energy of the transformer 2 is discharged to the battery B. Therefore, the voltage VO stops rising and is clamped at that voltage. At the same time, one of the plurality of windings 2b to 2d is clamped to that voltage and the number of turns of each winding 2b to 2d is equal to each other, so that all windings 2b to 2d have the same voltage. As a result, for example, assuming that the terminal voltage VB of the battery B1 is the lowest voltage, initially, the current I1 based on the voltage VO induced in the winding 2b is initially supplied to the winding end terminal of the winding 2b, the diode D1, and the battery D1. B1 and a current path composed of a winding start terminal of the winding 2b. Next, when the terminal voltage VB of the battery B1 rises to a voltage equal to the terminal voltage VB of the other battery B, the current I2,
I3 flows sequentially, whereby the voltage VB between the terminals of each battery B is equalized.
【0018】このように、この電圧均一化装置1によれ
ば、1つのスイッチS1と、蓄電素子としての電池Bと
ほぼ同数の巻線2a〜2dを有するトランス2と、電池
Bと同数のダイオードDとで構成することができるた
め、回路部品数を少なくすることができる結果、装置の
小型、低価格化を達成することができる。また、1つの
スイッチS1をオン/オフ制御するだけで、複数の電池
Bの端子間電圧VB を自動的に均一化することができる
ため、そのスイッチングの制御が容易になる。加えて、
短絡事故を招くことがないため、各電池Bの端子間電圧
VB に対する電圧均一化処理を確実かつ高い信頼性で行
うことができる。なお、この電圧均一化装置1は、電流
I1 〜I3 を供給して電池B1〜B3を直接的に充電す
ることを意図するものでない。これは、電圧均一化装置
1によって電池B1〜B3を直接的に充電しようとする
場合、各電流I1 〜I3 が電池B1〜B3に供給される
際に各ダイオードD1〜D3による損失が発生して充電
効率の低下を招くのが、その理由である。したがって、
各電池B1〜B3を充電器で直接的に充電し、その端子
間電圧VB1〜VB3がばらついたときに、電圧均一化装置
1によって均一化するのが好ましい。As described above, according to the voltage equalizing apparatus 1, one switch S1, a transformer 2 having approximately the same number of windings 2a to 2d as the battery B as a storage element, and the same number of diodes as the battery B D, the number of circuit components can be reduced, and as a result, the size and cost of the device can be reduced. Further, the terminal voltages VB of the plurality of batteries B can be automatically equalized by only turning on / off one switch S1, thereby facilitating the switching control. in addition,
Since a short circuit accident does not occur, the voltage equalizing process for the terminal voltage VB of each battery B can be performed reliably and with high reliability. The voltage equalizing device 1 is not intended to supply the currents I1 to I3 to directly charge the batteries B1 to B3. This is because, when the batteries B1 to B3 are to be directly charged by the voltage equalizing device 1, when the currents I1 to I3 are supplied to the batteries B1 to B3, losses due to the diodes D1 to D3 occur. The reason is that the charging efficiency is reduced. Therefore,
Preferably, each of the batteries B1 to B3 is directly charged by a charger, and when the inter-terminal voltages VB1 to VB3 vary, it is preferable that the voltages are equalized by the voltage equalizing device 1.
【0019】次に、図2を参照して他の実施の形態に係
る電圧均一化装置11について説明する。なお、以下、
電圧均一化装置1と同一の構成要素については同一の符
号を付して重複した説明を省略し、同一の動作について
も重複した説明を省略する。Next, a voltage equalizing apparatus 11 according to another embodiment will be described with reference to FIG. Note that
The same components as those of the voltage equalizing device 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted, and redundant description of the same operation will be omitted.
【0020】最初に、電圧均一化装置11の構成につい
て説明する。図2に示すように、電圧均一化装置11
は、電圧均一化装置1とは異なり、巻線2aの巻始め側
端子、およびスイッチS1の他端が、電池B1のプラス
側端子、および電池B3のマイナス側端子にそれぞれ接
続される。また、電圧均一化装置11は、スイッチS1
のスイッチングを制御するスイッチング制御回路12
と、本発明における電圧検出手段に相当し、各電池Bの
端子間電圧VB を検出すると共に、その検出結果に基づ
いてスイッチング制御回路12の起動を制御する起動制
御回路13とを備えている。さらに、各電池B1〜B3
には、充電機能部CHが接続され、この充電機能部CH
は、直流電圧を電池Bに供給して直接的に充電する。こ
の電圧均一化装置11では、電圧均一化装置1とは異な
り、直流電源PSに代えて、充電機能部CHから出力さ
れるエネルギー、または電池B1〜B3の蓄積エネルギ
ー自体を均一化用のエネルギーとして使用可能な構成が
採用されている。したがって、例えば、各電池Bが自動
車用バッテリーの場合などにおいて、駐車時などのエン
ジンが停止している状態において、充電機能部CHから
エネルギーが供給されない状態であっても、電池B1〜
B3の蓄積エネルギーを用いることにより、各電池Bに
おける端子間電圧の均一化処理を継続することができ
る。また、各電池Bに接続されている充電機能部CHか
ら出力されるエネルギーを電圧均一化用のエネルギーに
兼用することができるため、直流電源PSが不要になる
分、装置の小型低価格化を図ることができる。First, the configuration of the voltage equalizing device 11 will be described. As shown in FIG.
Is different from the voltage equalizing device 1, the winding start side terminal of the winding 2a and the other end of the switch S1 are connected to the plus side terminal of the battery B1 and the minus side terminal of the battery B3, respectively. Further, the voltage equalizing device 11 includes a switch S1
Switching control circuit 12 for controlling the switching of
And a start control circuit 13 for detecting the voltage VB between the terminals of each battery B and controlling the start of the switching control circuit 12 based on the detection result. Further, each of the batteries B1 to B3
Is connected to a charging function unit CH.
Supplies a DC voltage to the battery B to directly charge the battery. In the voltage equalization device 11, unlike the voltage equalization device 1, the energy output from the charging function unit CH or the stored energy itself of the batteries B1 to B3 is used as the energy for equalization instead of the DC power supply PS. A usable configuration is employed. Therefore, for example, when each battery B is a car battery, and when no energy is supplied from the charging function unit CH in a state where the engine is stopped, such as when parking, the batteries B1 to B1.
By using the stored energy of B3, the process of equalizing the voltage between terminals in each battery B can be continued. Further, since the energy output from the charging function unit CH connected to each battery B can also be used for the energy for voltage equalization, the DC power supply PS becomes unnecessary, so that the size and cost of the device can be reduced. Can be planned.
【0021】次に、電圧均一化装置11の動作について
説明する。まず、充電機能部CHの出力端子およびアー
ス端子を電池B1のプラス側端子および電池B3のマイ
ナス側端子にそれぞれ接続する。次いで、充電機能部C
Hに対して電池B1〜B3の充電を開始させる。この際
に、この電圧均一化装置11では、起動制御回路13
が、アース電位VE に対する電池B1〜B3のプラス側
端子の端子電圧V1 〜V3 を入力し、その各端子電圧V
1 〜V3 に基づいて、各電池B1〜B3の端子間電圧V
B1〜VB3を得る。次いで、起動制御回路13は、その各
端子間電圧VB1〜VB3相互間における差電圧のばらつき
幅が例えば0(V)〜Va(V)の電圧範囲(本発明に
おける所定の電圧範囲に相当する)を外れたときに制御
信号SC をスイッチング制御回路12に出力する。具体
的には、各電池B1〜B3の端子間電圧VB1〜VB3のう
ち最高電圧および最低電圧をそれぞれVMAX およびVMI
N とし、かつ各電池B1〜B3が許容最大限まで充電さ
れたときの充電許容最高電圧の例えば90%に相当する
充電終始電圧をVAMとする。この場合に、起動制御回路
13は、最高電圧VMAX と最低電圧VMIN との差電圧
が、ばらつき幅の上限電圧Vaを超え、かつ、すべての
電池Bの端子間電圧VB が充電終始電圧VAM以下(また
は未満)の条件を満たすときに、制御信号SC を出力す
る。したがって、各電池B1〜B3の端子間電圧VB1〜
VB3が充電終始電圧VAMよりも十分に低い電圧のときで
あっても、上記の条件が成立しないときには制御信号S
C を出力しない。この点、各電池B1〜B3の端子間電
圧VB1〜VB3のばらつきに関係なく充電対象体を充電す
る一般的な充電装置とは異なる。なお、上記のばらつき
幅の上限電圧Vaは、例えば、電池B1〜B3の充電許
容最高電圧に対して10%程度の電圧値に設定される。Next, the operation of the voltage equalizing device 11 will be described. First, the output terminal and the ground terminal of the charging function unit CH are connected to the plus terminal of the battery B1 and the minus terminal of the battery B3, respectively. Next, the charging function unit C
H starts charging the batteries B1 to B3. At this time, in the voltage equalizing device 11, the start control circuit 13
Input the terminal voltages V1 to V3 of the positive terminals of the batteries B1 to B3 with respect to the ground potential VE, and input the respective terminal voltages V1 to V3.
1 to V3, the terminal voltage V of each of the batteries B1 to B3.
B1 to VB3 are obtained. Next, the start-up control circuit 13 sets the variation range of the difference voltage between the terminal voltages VB1 to VB3 to a voltage range of, for example, 0 (V) to Va (V) (corresponding to a predetermined voltage range in the present invention). , The control signal SC is output to the switching control circuit 12. Specifically, among the voltages VB1 to VB3 between the terminals of the batteries B1 to B3, the highest voltage and the lowest voltage are VMAX and VMI, respectively.
N, and VAM is the charging start voltage corresponding to, for example, 90% of the maximum charge allowable voltage when each of the batteries B1 to B3 is charged to the maximum allowable. In this case, the start-up control circuit 13 determines that the difference voltage between the maximum voltage VMAX and the minimum voltage VMIN exceeds the upper limit voltage Va of the variation width, and that the inter-terminal voltages VB of all the batteries B are equal to or lower than the charge end voltage VAM ( Or less), the control signal SC is output. Therefore, the terminal voltages VB1 to VB1 of the batteries B1 to B3
Even when VB3 is a voltage sufficiently lower than the charge end voltage VAM, if the above condition is not satisfied, the control signal S
Do not output C. This point is different from a general charging device that charges a charging target irrespective of variations in the inter-terminal voltages VB1 to VB3 of the batteries B1 to B3. The upper limit voltage Va of the variation width is set to, for example, a voltage value of about 10% of the maximum chargeable voltage of the batteries B1 to B3.
【0022】起動制御回路13から制御信号SC が出力
されると、スイッチング制御回路12は、制御信号SC
の入力を検知して、スイッチS1に対してスイッチング
制御信号SS を出力することにより、スイッチS1をオ
ン/オフ制御する。これにより、スイッチS1を介し
て、充電機能部CHまたは電池B1〜B3の直列回路か
ら出力される電流が巻線2aに供給される。この後、電
圧均一化装置11では、上記した端子間電圧VB の電圧
均一化処理が実行される。When the control signal SC is output from the activation control circuit 13, the switching control circuit 12 controls the control signal SC.
The switch S1 is turned on / off by detecting the input of the switch S1 and outputting a switching control signal SS to the switch S1. Thus, the current output from the charging function unit CH or the series circuit of the batteries B1 to B3 is supplied to the winding 2a via the switch S1. Thereafter, the voltage equalizing device 11 performs the above-described voltage equalizing process of the inter-terminal voltage VB.
【0023】一方、起動制御回路13は、上記の条件の
少なくとも一方が成立しなくなった時点で、制御信号S
C の出力を停止する。この際には、スイッチング制御回
路12がスイッチS1に対するスイッチングの制御を停
止することにより、スイッチングS1がオフ状態を維持
する。これにより、スイッチS1のスイッチング損失
や、ダイオードDを電流I1 〜I3 が通過する際の損失
などの電圧均一化処理時における僅かな損失をも防止す
ることができる。On the other hand, when at least one of the above conditions is not satisfied, the start control circuit 13 outputs the control signal S
Stop output of C. At this time, the switching control circuit 12 stops the switching control of the switch S1, so that the switching S1 is kept in the off state. As a result, it is possible to prevent a small loss during the voltage equalization processing such as a switching loss of the switch S1 and a loss when the currents I1 to I3 pass through the diode D.
【0024】このように、この電圧均一化装置11によ
れば、端子間電圧VB がより低電圧の電池Bに、充電機
能部CHのエネルギー、または電池B1〜B3の直列回
路全体に蓄積されているエネルギーを分配してすべての
電池Bの端子間電圧VB を均一化する。このため、直流
電源PSを必要とせずに電圧均一化処理を行うことがで
きる。また、すべての電池Bの端子間電圧VB が均一化
されているときには、スイッチS1のスイッチングが停
止されるため、電圧均一化処理による僅かな損失も防止
することができる結果、極めて高効率で蓄電素子の電圧
を均一化することができる。さらに、各電池B1〜B3
のいずれの端子間電圧VB も電圧VAMを超えないときに
のみ電圧均一化処理を行うことにより、電池Bに対する
必要以上の充電を防止することができる。一方、充電機
能部CHを電圧均一化装置11に内蔵させることで、充
電装置を構成することもでき、この場合には、電池Bの
端子間電圧VB を均一化しつつ、充電機能部CHによっ
て充電することができるため、効率よく、しかも最も多
くの電気エネルギーを各電池Bに蓄積させることができ
る。As described above, according to the voltage equalizing apparatus 11, the terminal voltage VB is stored in the battery B having a lower voltage, in the energy of the charging function unit CH, or in the entire series circuit of the batteries B1 to B3. And distributing the energy, the voltage VB between the terminals of all the batteries B is equalized. Therefore, the voltage equalizing process can be performed without the need for the DC power supply PS. Further, when the inter-terminal voltages VB of all the batteries B are equalized, the switching of the switch S1 is stopped, so that a slight loss due to the voltage equalizing process can be prevented. The voltage of the element can be made uniform. Further, each of the batteries B1 to B3
By performing the voltage equalizing process only when any of the terminal voltages VB does not exceed the voltage VAM, it is possible to prevent the battery B from being charged more than necessary. On the other hand, a charging device can also be configured by incorporating the charging function unit CH in the voltage equalizing device 11. In this case, the charging function unit CH performs charging while equalizing the inter-terminal voltage VB of the battery B. Therefore, the most electric energy can be efficiently stored in each battery B.
【0025】次に、図3を参照して、さらに他の形態に
係る電圧均一化装置21について説明する。なお、以
下、電圧均一化装置1,11と同一の構成要素について
は同一の符号を付して重複した説明を省略し、同一の動
作についても重複した説明を省略する。Next, a voltage equalizing device 21 according to still another embodiment will be described with reference to FIG. Hereinafter, the same components as those of the voltage equalizing devices 1 and 11 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted, and redundant description of the same operation will be omitted.
【0026】図3に示すように、電圧均一化装置21
は、電圧均一化装置1,11とは異なり、カレントトラ
ンスCT1〜CT3(以下、区別しないときには「カレ
ントトランスCT」という)、抵抗R1〜R3、および
起動制御回路23を備えている。この場合、カレントト
ランスCT1〜CT3は、抵抗R1〜R3と相俟って本
発明における電流検出手段を構成し各ダイオードDに流
れる電流を検出して検出信号SCT1 〜SCT3 (以下、区
別しないときには「検出信号SCT」という)を生成す
る。また、抵抗R1〜R3は、カレントトランスCT1
〜CT3の各二次巻線にそれぞれ並列接続されて二次巻
線に流れる電流を電圧変換する。さらに、起動制御回路
23は、スイッチング制御回路12と相俟って本発明に
おける制御回路を構成すると共に各電池Bに供給される
電流の供給状態を判別する電流供給状態判別手段として
機能し、検出信号SCT1 〜SCT3 に基づいて各電池Bに
供給されている電流の電流値に応じてスイッチング制御
回路12の起動を制御する。なお、同図では、電池B、
充電機能部CH、および巻線2a側の一次回路などの電
圧均一化装置11と同一の構成については、その図示を
省略する。As shown in FIG. 3, the voltage equalizing device 21
Differs from the voltage equalization devices 1 and 11 in that it includes current transformers CT1 to CT3 (hereinafter, referred to as “current transformer CT” when not distinguished), resistors R1 to R3, and a startup control circuit 23. In this case, the current transformers CT1 to CT3, together with the resistors R1 to R3, constitute a current detecting means in the present invention, detect the current flowing through each diode D, and detect the detection signals SCT1 to SCT3 (hereinafter, when not distinguished, " A detection signal SCT ”). The resistors R1 to R3 are connected to the current transformer CT1.
To CT3, which are connected in parallel to the respective secondary windings and convert the current flowing through the secondary windings into a voltage. Further, the start-up control circuit 23 constitutes a control circuit according to the present invention in cooperation with the switching control circuit 12, and functions as a current supply state determining means for determining a supply state of the current supplied to each battery B. The activation of the switching control circuit 12 is controlled according to the current value of the current supplied to each battery B based on the signals SCT1 to SCT3. Note that in FIG.
The illustration of the same configuration as the voltage equalizing device 11 such as the charging function unit CH and the primary circuit on the winding 2a side is omitted.
【0027】この電圧均一化装置21では、起動制御回
路23が、制御信号SC を間欠的に出力する。これによ
り、スイッチング制御回路12が、まず、スイッチS1
を1回オン/オフスイッチングさせる。この際に、スイ
ッチS1がスイッチング制御回路12によってオフ状態
に制御されると、各巻線2b〜2dに誘起した電圧VO
に基づき、各電池B1〜B3の端子間電圧VB に応じ
て、いずれか1つ以上の電池Bに電流I1 〜I3 が供給
される。この場合、各ダイオードD1〜D3の順方向電
圧に対する順方向電流特性がほぼ等しく、かつすべての
電池B1〜B3の各端子間電圧VB がほぼ等しく、加え
て、各巻線2b〜2dに誘起した電圧VOがほぼ等しい
ときには、すべての電池B1〜B3にほぼ等しい電流値
の電流I1〜I3 がそれぞれ供給される。一方、いずれ
かの電池Bの端子間電圧VB が他の電池Bの端子間電圧
VB と比較して高い電圧のときには、電流が供給されな
いか、またはその供給量が極めて小さくなる。この際
に、各カレントトランスCT1〜CT3の出力巻線に
は、抵抗R1〜R3の抵抗値および入力巻線を流れる電
流I1 〜I3 の電流値に応じた電圧の検出信号SCT1 〜
SCT3 が発生する。この場合、抵抗R1〜R3の抵抗値
が固定値のため、検出信号SCT1 〜SCT3 の電圧値は電
流I1 〜I3 の電流値にほぼ比例する。したがって、起
動制御回路23は、その検出信号SCTの電圧値に基づい
て、各電池Bへの電流I1 〜I3 の供給状態を判別す
る。In the voltage equalizing device 21, the start control circuit 23 outputs the control signal SC intermittently. As a result, the switching control circuit 12 first switches the switch S1
Is turned on / off once. At this time, when the switch S1 is turned off by the switching control circuit 12, the voltage VO induced on each of the windings 2b to 2d is obtained.
, The currents I1 to I3 are supplied to any one or more batteries B in accordance with the terminal voltage VB of each of the batteries B1 to B3. In this case, the forward current characteristics of the diodes D1 to D3 with respect to the forward voltage are substantially equal, the voltages VB between the terminals of all the batteries B1 to B3 are substantially equal, and in addition, the voltage induced in the windings 2b to 2d. When VO is substantially equal, currents I1 to I3 having substantially the same current value are supplied to all batteries B1 to B3, respectively. On the other hand, when the inter-terminal voltage VB of one of the batteries B is higher than the inter-terminal voltage VB of the other battery B, no current is supplied or the supplied amount is extremely small. At this time, detection signals SCT1 to SCT1 to V3 corresponding to the resistance values of the resistors R1 to R3 and the current values of the currents I1 to I3 flowing through the input windings are applied to the output windings of the current transformers CT1 to CT3.
SCT3 occurs. In this case, since the resistance values of the resistors R1 to R3 are fixed values, the voltage values of the detection signals SCT1 to SCT3 are almost proportional to the current values of the currents I1 to I3. Therefore, the startup control circuit 23 determines the supply state of the currents I1 to I3 to each battery B based on the voltage value of the detection signal SCT.
【0028】具体的には、起動制御回路23は、例え
ば、最も高電圧の検出信号SCTのその電圧値および他の
検出信号SCTの電圧値の相互間における差電圧のばらつ
き幅が所定範囲内(例えば最も高電圧の検出信号SCTの
電圧値に対して0〜10%の範囲内、つまり電流I1 〜
I3 のうちの最も大きい電流値に対して0〜10%の範
囲内)であるかを判別する。この場合、起動制御回路2
3は、いずれかの検出信号SCTの電圧値がその所定範囲
を外れているときには、いずれかの電池Bの端子間電圧
VB が均一化されていないと判別し、制御信号SC を継
続して出力することにより、スイッチング制御回路12
に対してスイッチS1のスイッチングを続行させる。な
お、起動制御回路23が、電圧均一化装置11における
起動制御回路13と同じようにして各電池B1〜B3の
各端子間電圧VB を検出し、各電池B1〜B3のいずれ
の端子間電圧VB も上記した電圧VAMを超えないときに
のみ制御信号SC を出力するのが好ましい。一方、起動
制御回路23は、他の検出信号SCTの電圧値がその所定
範囲内のときには、すべての電池Bの端子間電圧VBが
ほぼ均一化されていると判別し、制御信号SC の出力を
停止することにより、スイッチング制御回路12に対し
てスイッチS1をオフ状態に維持させる。この後、起動
制御回路23は、制御信号SC をスイッチング制御回路
12に間欠的に出力することにより、上記の処理を繰り
返す。Specifically, for example, the start-up control circuit 23 determines that the variation width of the difference voltage between the voltage value of the highest voltage detection signal SCT and the voltage value of the other detection signals SCT is within a predetermined range ( For example, the voltage of the highest voltage detection signal SCT is in the range of 0 to 10%, that is, the current I1
It is determined whether or not the maximum current value of I3 is within the range of 0 to 10%. In this case, the start control circuit 2
3, when the voltage value of any of the detection signals SCT is out of the predetermined range, it is determined that the inter-terminal voltage VB of any of the batteries B is not uniform, and the control signal SC is continuously output. By doing so, the switching control circuit 12
, The switching of the switch S1 is continued. The start control circuit 23 detects the terminal voltage VB of each of the batteries B1 to B3 in the same manner as the start control circuit 13 of the voltage equalizing device 11, and detects any terminal voltage VB of each of the batteries B1 to B3. It is preferable to output the control signal SC only when the voltage does not exceed the voltage VAM. On the other hand, when the voltage values of the other detection signals SCT are within the predetermined range, the activation control circuit 23 determines that the inter-terminal voltages VB of all the batteries B are substantially uniform, and switches the output of the control signal SC. Stopping causes the switching control circuit 12 to keep the switch S1 in the off state. Thereafter, the activation control circuit 23 repeats the above processing by intermittently outputting the control signal SC to the switching control circuit 12.
【0029】このように、この電圧均一化装置21によ
れば、各電池Bへの電流の供給状態を判別して電圧均一
化処理を実行し、すべての電池Bの端子間電圧VB がほ
ぼ均一化されているときにスイッチS1のスイッチング
を停止することにより、電圧均一化処理による僅かな損
失も防止することができる。この結果、電圧均一化装置
11と同様にして、極めて高効率で各電池Bの端子間電
圧VB1〜VB3を均一化することができる。As described above, according to the voltage equalizing device 21, the state of current supply to each battery B is determined and the voltage equalizing process is executed, so that the terminal voltages VB of all the batteries B are substantially uniform. By stopping the switching of the switch S1 when the switching is performed, a slight loss due to the voltage equalization process can be prevented. As a result, the terminal voltages VB1 to VB3 of the batteries B can be equalized with extremely high efficiency in the same manner as the voltage equalizing device 11.
【0030】なお、本発明は、上記した発明の実施の形
態に限定されず、適宜変更が可能である。例えば、本発
明の実施の形態では、本発明における電圧検出手段およ
び電流検出手段の検出結果に応じて起動制御回路13,
23が制御信号SC の出力および出力停止のいずれかを
行う例について説明したが、これに限らず、例えば、そ
の検出結果を装置外部に出力することにより、装置外部
の制御装置が電圧均一化装置11,21全体としての動
作の作動および作動停止を制御することもできる。ま
た、電圧均一化装置1では、スイッチング制御回路12
がスイッチS1をオン/オフさせることによって電池B
に供給するエネルギー量を調整しているが、スイッチン
グ制御回路12がスイッチS1のオン期間のデューティ
ー比を変更することによって電池Bに供給するエネルギ
ー量を調整可能に構成することもできる。また、各巻線
2b〜2dの巻数比を適宜変更することによって、蓄電
素子としての電池Bの各端子間電圧VB を異なる電圧に
維持することもできる。さらに、本発明における蓄電素
子には、二次電池のみならず、コンデンサも含まれる。
また、均一化可能な蓄電素子の数は、特に限定されず、
数多くの蓄電素子の端子間電圧を均一化する場合には、
その蓄電素子の数に応じた数の出力巻線を有するトラン
スを用いればよい。It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment of the present invention, but can be appropriately modified. For example, in the embodiment of the present invention, the start-up control circuit 13 and the start control circuit 13 according to the detection results of the voltage detecting means and the current detecting means in the present invention.
Although the example in which the control signal SC outputs or stops the output of the control signal SC has been described, the present invention is not limited to this. For example, by outputting the detection result to the outside of the device, the control device outside the device can control the voltage equalizing device. It is also possible to control the activation and deactivation of the operation as a whole 11 and 21. Further, in the voltage equalizing device 1, the switching control circuit 12
Turns on / off the switch S1 so that the battery B
Although the amount of energy supplied to the battery B is adjusted, the switching control circuit 12 can adjust the amount of energy supplied to the battery B by changing the duty ratio during the ON period of the switch S1. Further, by appropriately changing the turns ratio of each of the windings 2b to 2d, the voltage VB between the terminals of the battery B as a power storage element can be maintained at a different voltage. Furthermore, the storage element in the present invention includes not only a secondary battery but also a capacitor.
The number of storage elements that can be made uniform is not particularly limited,
To equalize the voltage between terminals of many storage elements,
A transformer having a number of output windings corresponding to the number of the storage elements may be used.
【0031】[0031]
【発明の効果】以上のように、請求項1記載の電圧均一
化装置によれば、1つのスイッチ手段をスイッチングさ
せてスイッチングオフ時にトランスの出力巻線および一
方向性素子を介して蓄電素子にエネルギーを供給するこ
とにより、各蓄電素子の各端子間電圧を確実かつ極めて
容易に均一化することができる。また、短絡事故を招く
ことなく、高い信頼性で蓄電素子の端子間電圧を均一化
することができる。加えて、1つのスイッチ手段と、蓄
電素子とほぼ同数の巻線を有するトランスと、蓄電素子
と同数の一方向性素子とで構成できるため、回路部品数
を少なくすることができる結果、装置の小型、低価格化
を達成することができる。さらに、電圧検出手段が複数
の蓄電素子のそれぞれの端子間電圧を検出することによ
り、その端子間電圧の状態に応じてスイッチ手段を制御
したり、装置外部から電圧均一化装置全体の動作を制御
したりすることもできる。As described above, according to the voltage equalizing device of the first aspect, one switch means is switched so that when the switching is turned off, the voltage is applied to the electric storage element via the output winding of the transformer and the one-way element. By supplying the energy, the voltage between the terminals of each power storage element can be reliably and extremely easily equalized. Further, the voltage between terminals of the power storage element can be made uniform with high reliability without causing a short circuit accident. In addition, since one switch means, a transformer having approximately the same number of windings as the power storage element, and the same number of unidirectional elements as the power storage element can be used, the number of circuit components can be reduced, and as a result, the device Small size and low cost can be achieved. Further, the voltage detecting means detects the voltage between the terminals of the plurality of power storage elements, thereby controlling the switch means according to the state of the voltage between the terminals or controlling the operation of the entire voltage equalizing apparatus from outside the apparatus. You can also do.
【0032】また、スイッチ手段に対して、電圧検出手
段の検出結果に基づき、複数の蓄電素子における端子間
電圧のばらつきが所定の電圧範囲を外れたときにスイッ
チングを開始させ、端子間電圧のばらつきが所定の電圧
範囲内のときにスイッチングを停止させることにより、
電圧均一化処理による僅かな損失をも防止することがで
き、これにより、極めて高効率で蓄電素子の端子間電圧
を均一化することができる。Further, the switching means is caused to start switching based on the detection result of the voltage detecting means when the variation of the voltage between the terminals of the plurality of storage elements is out of a predetermined voltage range, and By stopping switching when is within a predetermined voltage range,
Even a slight loss due to the voltage equalization process can be prevented, and thus the voltage between terminals of the storage element can be equalized with extremely high efficiency.
【0033】さらに、電圧検出手段の検出結果に基づ
き、複数の蓄電素子のいずれか1つ以上の端子間電圧が
所定電圧に達したときに、スイッチ手段のスイッチング
を停止させることにより、蓄電素子に対する必要以上の
充電を回避することができる。Further, when the voltage between any one or more terminals of the plurality of power storage elements reaches a predetermined voltage based on the detection result of the voltage detection means, the switching of the switch means is stopped, so that the power storage element can be controlled. Unnecessary charging can be avoided.
【0034】また、請求項4記載の電圧均一化装置によ
れば、請求項1記載の電圧均一化装置と同様にして、各
蓄電素子の各端子間電圧を確実かつ極めて容易に均一化
することができると共に短絡事故を招くことなく、高い
信頼性で蓄電素子の端子間電圧を均一化することがで
き、かつ、装置の小型、低価格化を達成することができ
る。さらに、電流検出手段が複数の蓄電素子に供給され
る各電流を検出することにより、その検出電流の状態に
応じてスイッチ手段を制御したり、装置外部から電圧均
一化装置全体の動作を制御したりすることもできる。According to the voltage equalizing device of the fourth aspect, it is possible to reliably and extremely easily equalize the voltage between the terminals of each storage element in the same manner as the voltage equalizing device of the first aspect. The voltage between terminals of the power storage element can be made uniform with high reliability without causing a short circuit accident, and the size and cost of the device can be reduced. Further, the current detecting means detects each current supplied to the plurality of storage elements, thereby controlling the switch means in accordance with the state of the detected current, or controlling the operation of the entire voltage equalizing apparatus from outside the apparatus. You can also.
【0035】また、電流検出手段の検出結果に基づき、
各蓄電素子に供給される電流が所定範囲内のときに、ス
イッチ手段のスイッチングを停止させることにより、電
圧均一化処理による僅かな損失をも防止することがで
き、これにより、極めて高効率で蓄電素子の端子間電圧
を均一化することができる。さらに、制御回路が、スイ
ッチ手段を間欠的にスイッチングさせることにより、各
蓄電素子に対する端子間電圧の均一化処理が必要か否か
を確実に判別することができる。Further, based on the detection result of the current detecting means,
By stopping the switching of the switch means when the current supplied to each storage element is within a predetermined range, it is possible to prevent even a slight loss due to the voltage equalization processing, and thereby, the storage efficiency is extremely high. The voltage between the terminals of the element can be made uniform. Further, the control circuit intermittently switches the switch means, so that it is possible to reliably determine whether or not the process of equalizing the voltage between terminals for each storage element is necessary.
【0036】加えて、複数の蓄電素子によって直流電源
を構成したことにより、他の直流電源を用いることな
く、電圧均一化処理を行うことができる。この結果、装
置を小型化できると共にコストを低減することができ
る。一方、直列接続された複数の蓄電素子を直接的に充
電する充電機能部を備えることにより、蓄電素子の端子
間電圧を均一化しつつ充電することができ、これによ
り、最も多くの電気エネルギーを効率よく蓄電素子に蓄
積させることができる。また、ダイオードで一方向性素
子を構成したことにより、FETやバイポーラトランジ
スタを用いる場合と比較して、その制御が不要になると
共に、安価に構成することができる。In addition, since a DC power supply is constituted by a plurality of power storage elements, voltage equalization processing can be performed without using another DC power supply. As a result, the size of the device can be reduced and the cost can be reduced. On the other hand, by providing a charging function unit that directly charges a plurality of power storage elements connected in series, it is possible to perform charging while equalizing the voltage between the terminals of the power storage elements. It can be stored well in a storage element. Further, since the one-way element is formed by the diode, the control becomes unnecessary and the configuration can be made inexpensively as compared with the case where the FET or the bipolar transistor is used.
【図1】本発明の基本的な動作原理を説明するための電
圧均一化装置1の基本回路図である。FIG. 1 is a basic circuit diagram of a voltage equalizing device 1 for explaining a basic operation principle of the present invention.
【図2】本発明の他の実施の形態に係る電圧均一化装置
11の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of a voltage equalizing device 11 according to another embodiment of the present invention.
【図3】本発明のさらに他の実施の形態に係る電圧均一
化装置21の一部の回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of a part of a voltage equalizing device 21 according to still another embodiment of the present invention.
【図4】従来の電圧均一化装置31の回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram of a conventional voltage equalizing device 31.
1,11,21 電圧均一化装置 2 トランス 2a〜2d 巻線 12 スイッチング制御回路 13,23 起動制御回路 B1〜B3 電池 CT1〜CT3 カレントトランス CH 充電機能部 D1〜D3 ダイオード R1〜R3 抵抗 S1 スイッチ VB1〜VB3 端子間電圧 1,11,21 Voltage equalizer 2 Transformer 2a-2d winding 12 Switching control circuit 13,23 Start-up control circuit B1-B3 Battery CT1-CT3 Current transformer CH Charging function unit D1-D3 Diode R1-R3 Resistance S1 switch VB1 To VB3 terminal voltage
Claims (9)
エネルギーを供給することにより、当該各蓄電素子の端
子間電圧を互いにほぼ等しい電圧に均一化する電圧均一
化装置において、 直流電源に接続される入力巻線および互いにほぼ同一巻
数に巻き回された複数の出力巻線を有するトランスと、
前記入力巻線に直列接続されたスイッチ手段と、前記各
出力巻線および前記各蓄電素子の間にそれぞれ接続され
て前記トランスの蓄積エネルギーを前記蓄電素子に供給
可能とする複数の一方向性素子と、前記直列接続された
複数の蓄電素子のそれぞれの前記端子間電圧を検出する
電圧検出手段とを備えていることを特徴とする電圧均一
化装置。1. A voltage equalizing device for supplying energy to each of a plurality of power storage elements connected in series to equalize voltages between terminals of the power storage elements to voltages substantially equal to each other. Having a plurality of input windings and a plurality of output windings wound with substantially the same number of turns,
Switch means connected in series to the input winding; and a plurality of unidirectional elements connected between the output windings and the power storage elements, respectively, for supplying the storage energy of the transformer to the power storage elements. And a voltage detecting means for detecting the inter-terminal voltage of each of the plurality of power storage elements connected in series.
の検出結果に基づき、前記複数の蓄電素子における前記
端子間電圧のばらつきが所定の電圧範囲を外れたときに
スイッチングが開始され、かつ前記端子間電圧のばらつ
きが前記所定の電圧範囲内のときにスイッチングが停止
されることを特徴とする請求項1記載の電圧均一化装
置。2. The switching means starts switching when a variation in the voltage between the terminals of the plurality of power storage elements is out of a predetermined voltage range based on a detection result of the voltage detecting means, and 2. The voltage equalizing device according to claim 1, wherein the switching is stopped when the variation of the inter-voltage is within the predetermined voltage range.
の検出結果に基づき、前記複数の蓄電素子のいずれか1
つ以上の前記端子間電圧が、当該蓄電素子の充電許容最
高電圧に基づいて設定された所定電圧に達したときに、
そのスイッチングが停止されることを特徴とする請求項
1または2記載の電圧均一化装置。3. The method according to claim 1, wherein the switch is configured to output one of the plurality of storage elements based on a detection result of the voltage detector.
When one or more of the inter-terminal voltages reaches a predetermined voltage set based on the maximum chargeable voltage of the power storage element,
3. The voltage equalizing device according to claim 1, wherein the switching is stopped.
エネルギーを供給することにより、当該各蓄電素子の端
子間電圧を互いにほぼ等しい電圧に均一化する電圧均一
化装置において、 直流電源に接続される入力巻線および互いにほぼ同一巻
数に巻き回された複数の出力巻線を有するトランスと、
前記トランスの前記入力巻線に直列接続されたスイッチ
手段と、当該トランスの前記各出力巻線および前記各蓄
電素子の間にそれぞれ接続されて前記トランスの蓄積エ
ネルギーを前記蓄電素子に供給可能とする複数の一方向
性素子と、前記各一方向性素子を介して前記各蓄電素子
に供給される電流を検出する電流検出手段とを備えてい
ることを特徴とする電圧均一化装置。4. A voltage equalizing device for supplying energy to each of a plurality of power storage elements connected in series to equalize voltages between terminals of the power storage elements to voltages substantially equal to each other. Having a plurality of input windings and a plurality of output windings wound with substantially the same number of turns,
Switch means connected in series to the input winding of the transformer and each of the output windings of the transformer and each of the power storage elements are connected to enable the storage energy of the transformer to be supplied to the power storage element. A voltage equalizing device comprising: a plurality of one-way elements; and current detecting means for detecting a current supplied to each of the power storage elements via each of the one-way elements.
の検出結果に基づき、前記各蓄電素子に供給される電流
のばらつきが所定範囲内のときに、スイッチングが停止
されることを特徴とする請求項4記載の電圧均一化装
置。5. The switching device according to claim 1, wherein the switching is stopped when a variation in the current supplied to each of the power storage elements is within a predetermined range based on a detection result of the current detecting device. Item 5. A voltage equalizing device according to Item 4.
グさせ、前記電流検出手段の検出結果に基づき、前記ば
らつきが前記所定範囲内と判別したときに当該スイッチ
手段をオフ状態に制御し、かつ当該所定範囲を外れてい
ると判別したときに当該スイッチ手段に対するスイッチ
ングを続行する制御回路を備えていることを特徴とする
請求項5記載の電圧均一化装置。6. The switch means is intermittently switched, and when the variation is determined to be within the predetermined range based on a detection result of the current detecting means, the switch means is controlled to an off state, and 6. The voltage equalizing device according to claim 5, further comprising a control circuit that continues switching to the switch means when it is determined that the voltage is out of the range.
よって構成されていることを特徴とする請求項1から6
のいずれかに記載の電圧均一化装置。7. The power supply according to claim 1, wherein the DC power supply includes the plurality of power storage elements.
The voltage equalizing device according to any one of the above.
接的に充電する充電機能部をさらに備えていることを特
徴とする請求項1から7のいずれかに記載の電圧均一化
装置。8. The voltage equalizing device according to claim 1, further comprising a charging function unit that directly charges the plurality of power storage elements connected in series.
されていることを特徴とする請求項1から8のいずれか
に記載の電圧均一化装置。9. The voltage equalizing device according to claim 1, wherein the one-way element is formed of a diode.
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