JP2002159146A - 直列に接続した蓄電器の電圧平衡装置及びその方法 - Google Patents
直列に接続した蓄電器の電圧平衡装置及びその方法Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 直列された蓄電器に対して充電する場合、該
蓄電器の電圧のバランスを取る装置とその方法を提供す
る。 【解決手段】 直列体である蓄電器セットにおけるそれ
ぞれの蓄電器に対して並列に接続される可動スイッチ
と、 両端が該可変スイッチに接続されるとともに、該
可変スイッチの開閉によって該直列体である蓄電器セッ
トを構成するそれぞれの蓄電器に対して並列的に接続さ
れる蓄電器調整手段とを具えてなる。該蓄電器セットの
電圧平衡装置を作動させる場合、該可変スイッチを順に
開閉し、該蓄電器セットを構成するそれぞれの蓄電器に
対して調整を行う度に、当該蓄電器のみに電圧調整手段
を並列に接続して、該調整を行う蓄電器の一部の電気量
を吸収、もしくは供給し、次の蓄電器に並列に接続し係
る動作を繰り返し、該蓄電器調整手段の往復のキャリア
電気量を利用して該直列体である蓄電器セットを構成す
るそれぞれの蓄電器が常時略一致した電圧を保持する。
蓄電器の電圧のバランスを取る装置とその方法を提供す
る。 【解決手段】 直列体である蓄電器セットにおけるそれ
ぞれの蓄電器に対して並列に接続される可動スイッチ
と、 両端が該可変スイッチに接続されるとともに、該
可変スイッチの開閉によって該直列体である蓄電器セッ
トを構成するそれぞれの蓄電器に対して並列的に接続さ
れる蓄電器調整手段とを具えてなる。該蓄電器セットの
電圧平衡装置を作動させる場合、該可変スイッチを順に
開閉し、該蓄電器セットを構成するそれぞれの蓄電器に
対して調整を行う度に、当該蓄電器のみに電圧調整手段
を並列に接続して、該調整を行う蓄電器の一部の電気量
を吸収、もしくは供給し、次の蓄電器に並列に接続し係
る動作を繰り返し、該蓄電器調整手段の往復のキャリア
電気量を利用して該直列体である蓄電器セットを構成す
るそれぞれの蓄電器が常時略一致した電圧を保持する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、直列された蓄電器
の電圧平衡装置及びその方法に関わり、特に蓄電器調整
手段と可変スイッチとによってそれぞれの蓄電器の電圧
のバランスを取るための装置と、その手段に関する。
の電圧平衡装置及びその方法に関わり、特に蓄電器調整
手段と可変スイッチとによってそれぞれの蓄電器の電圧
のバランスを取るための装置と、その手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】いわゆる蓄電器とは、一般に二次電池、
もしくはバッテリーを指すものである。これらを以下に
おいて電池と略称し、かつ電池を例として説明する。一
般に電池の電圧は大体５ボルトより低くなるが、実際に
電池を使用する場合、必要とされる電圧は往々にして一
電池の具える電圧値を超過するため、複数の電池を直列
して使用する。しかし、複数の電池をセットとして使用
する場合には、先決条件が存在する。即ち、それぞれの
電池の電気量が同等でなければならず、且つ充電／放電
効率も一致したものでなければならない。さもなけれ
ば、充放電を繰り返すと。該電池セットにおけるそれぞ
れの電池が充電過剰や放電過剰などの状況を生じるよう
になる。よって、電池の性能劣化と寿命の低減を招くの
みならず、電池の安全性を低下させることにもなる。
もしくはバッテリーを指すものである。これらを以下に
おいて電池と略称し、かつ電池を例として説明する。一
般に電池の電圧は大体５ボルトより低くなるが、実際に
電池を使用する場合、必要とされる電圧は往々にして一
電池の具える電圧値を超過するため、複数の電池を直列
して使用する。しかし、複数の電池をセットとして使用
する場合には、先決条件が存在する。即ち、それぞれの
電池の電気量が同等でなければならず、且つ充電／放電
効率も一致したものでなければならない。さもなけれ
ば、充放電を繰り返すと。該電池セットにおけるそれぞ
れの電池が充電過剰や放電過剰などの状況を生じるよう
になる。よって、電池の性能劣化と寿命の低減を招くの
みならず、電池の安全性を低下させることにもなる。
【０００３】電池に係るシステムにおいて、上述の問題
を解決するために、充電過剰の方式によって電池セット
を構成するそれぞれの電池を完全に充電された状態に回
復さ方法もある。但し、この種の方法を採用する場合
は、該電池システム自身が充電過剰に耐えることのでき
る機能を有していなければならない。例えば、鉛電池や
ニッケル水素電池、もしくはニッカド電池などは、いず
れも充電時の気体の生成と反応によってこのような機能
を達成することができる。
を解決するために、充電過剰の方式によって電池セット
を構成するそれぞれの電池を完全に充電された状態に回
復さ方法もある。但し、この種の方法を採用する場合
は、該電池システム自身が充電過剰に耐えることのでき
る機能を有していなければならない。例えば、鉛電池や
ニッケル水素電池、もしくはニッカド電池などは、いず
れも充電時の気体の生成と反応によってこのような機能
を達成することができる。
【０００４】但し、このような方法は強制的に過充電を
実行することによって電池のリセットを行わなければな
らない。強制的に充電過剰を実行すると、電池の性能の
劣化を招き、寿命を短縮することになり、このため安全
性にも影響を与える。
実行することによって電池のリセットを行わなければな
らない。強制的に充電過剰を実行すると、電池の性能の
劣化を招き、寿命を短縮することになり、このため安全
性にも影響を与える。
【０００５】当然のことながら、電池システムが上述の
充電過剰に耐えることのできる機能を具えていないか、
もしくは僅かしか具えていない場合は、このような方法
によって電池をリセットすることができない。よって、
このような場合は、外部の手段電池のリセットを行わな
ければならない。例えば、電池セットにおけるそれぞれ
の単独の電池と、電池の最高充電電圧を有するゼナーダ
イオード（Zener Diode）とを並列に接続することによ
って、電池の電圧が設定電圧に達すると、ゼナーダイオ
ードが導電を始め、一部の電流を分担して充電過剰の程
度が減少される。しかし、単にゼナーダイオードの機能
だけでは、上述の充電過剰に耐えることのできる機能を
完全に得ることができない。即ち、一旦長時間の充電過
剰となった場合、ゼナーダイオードにおける崩壊電流が
持続的に導電され、ゼナーダイオードの温度を上昇させ
る。甚だしくは、ゼナーダイオードの短絡を招くことも
あり、さらに大きな損害を生じる場合がある。
充電過剰に耐えることのできる機能を具えていないか、
もしくは僅かしか具えていない場合は、このような方法
によって電池をリセットすることができない。よって、
このような場合は、外部の手段電池のリセットを行わな
ければならない。例えば、電池セットにおけるそれぞれ
の単独の電池と、電池の最高充電電圧を有するゼナーダ
イオード（Zener Diode）とを並列に接続することによ
って、電池の電圧が設定電圧に達すると、ゼナーダイオ
ードが導電を始め、一部の電流を分担して充電過剰の程
度が減少される。しかし、単にゼナーダイオードの機能
だけでは、上述の充電過剰に耐えることのできる機能を
完全に得ることができない。即ち、一旦長時間の充電過
剰となった場合、ゼナーダイオードにおける崩壊電流が
持続的に導電され、ゼナーダイオードの温度を上昇させ
る。甚だしくは、ゼナーダイオードの短絡を招くことも
あり、さらに大きな損害を生じる場合がある。
【０００６】この他、一般の充電保護手段は、単に電圧
の検知と制御を利用してそれぞれの電池の充放電におけ
る電圧を所定の範囲に下げることによって危険性を避け
るものであるが、バランシング方式によってそれぞれの
電池に対して逐次累積的に電圧の差を補償するための何
ら手段も具えない。
の検知と制御を利用してそれぞれの電池の充放電におけ
る電圧を所定の範囲に下げることによって危険性を避け
るものであるが、バランシング方式によってそれぞれの
電池に対して逐次累積的に電圧の差を補償するための何
ら手段も具えない。
【０００７】また、一般の大電流の充電時においては、
前記のような従来の方式を用いることができない。この
場合は、先に仮充電（電池セットに比してはるかに高い
電圧を電池セットの両端へ印加し、瞬時に電池の電圧を
たかめ、大電流充電の効果を得る方式）を行い、所定の
時間だけ高速充電した後、さらに均一充電（電池セット
充電完了後の電圧に相当する電圧を電池セットの両端に
印加し、小電流で充電する方式）する方式で電池セット
に充電を行う。この種の方式は、一見優れた方式に見ら
れるが、やはり難点を有する。即ち、どの時点まで仮充
電を行うべきか、どの時点から均一充電を行うべきか確
実に判断することができない。電池の蓄電量は測定によ
って得た電圧を基準として判断することはできないから
である。仮充電の時間が長すぎると、電池は電圧が高す
ぎるため危険性を招く恐れがあり、逆に充電の時間が短
い場合、リセットの目的を達成することができない。
前記のような従来の方式を用いることができない。この
場合は、先に仮充電（電池セットに比してはるかに高い
電圧を電池セットの両端へ印加し、瞬時に電池の電圧を
たかめ、大電流充電の効果を得る方式）を行い、所定の
時間だけ高速充電した後、さらに均一充電（電池セット
充電完了後の電圧に相当する電圧を電池セットの両端に
印加し、小電流で充電する方式）する方式で電池セット
に充電を行う。この種の方式は、一見優れた方式に見ら
れるが、やはり難点を有する。即ち、どの時点まで仮充
電を行うべきか、どの時点から均一充電を行うべきか確
実に判断することができない。電池の蓄電量は測定によ
って得た電圧を基準として判断することはできないから
である。仮充電の時間が長すぎると、電池は電圧が高す
ぎるため危険性を招く恐れがあり、逆に充電の時間が短
い場合、リセットの目的を達成することができない。
【０００８】したがって、蓄電器の直列体において、そ
れぞれの電圧を平衡する装置とその方法を提供すること
は、それぞれの蓄電池の電圧を平衡するとともに、それ
ぞれの蓄電器同間において徐々に発生する累積差値を補
償することができ、また短絡の発生を防ぐことができ
る。これこそ、ユーザーの期待するところであって、本
発明者が解決しようとする課題である。本発明者は長年
にわたり鋭意研究を重ねる努力した結果、この発明によ
る直列蓄電器の電圧平衡装置及びその方法に成功し、前
記の蓄電器の充電に係る問題に対して、これを解決する
ための有効な装置と、その方法を提示した。
れぞれの電圧を平衡する装置とその方法を提供すること
は、それぞれの蓄電池の電圧を平衡するとともに、それ
ぞれの蓄電器同間において徐々に発生する累積差値を補
償することができ、また短絡の発生を防ぐことができ
る。これこそ、ユーザーの期待するところであって、本
発明者が解決しようとする課題である。本発明者は長年
にわたり鋭意研究を重ねる努力した結果、この発明によ
る直列蓄電器の電圧平衡装置及びその方法に成功し、前
記の蓄電器の充電に係る問題に対して、これを解決する
ための有効な装置と、その方法を提示した。
【０００９】即ち、この本発明は、直列した蓄電器に充
電する場合、それぞれの蓄電池の電圧を効果的に平衡す
るバランス効果を有する直列蓄電器の電圧平衡装置及び
その方法であって、即ちそれぞれの蓄電器に対して順序
にしたがって電圧のバランスを取り、かつほぼ同等の電
圧を常時保持することができ、短絡の発生するおそれの
ないバランス効果を有する直列蓄電器の電圧平衡装置及
びその方法を提供することを目的とする。
電する場合、それぞれの蓄電池の電圧を効果的に平衡す
るバランス効果を有する直列蓄電器の電圧平衡装置及び
その方法であって、即ちそれぞれの蓄電器に対して順序
にしたがって電圧のバランスを取り、かつほぼ同等の電
圧を常時保持することができ、短絡の発生するおそれの
ないバランス効果を有する直列蓄電器の電圧平衡装置及
びその方法を提供することを目的とする。
【００１０】また、この発明は、充電時において直列し
たそれぞれの蓄電器に対して電圧のバランスを取るのみ
ならず、放電時においてもそれぞれの蓄電器の電圧のバ
ランスをとることのできる直列蓄電器の電圧平衡装置及
びその方法を提供することを目的とする。
たそれぞれの蓄電器に対して電圧のバランスを取るのみ
ならず、放電時においてもそれぞれの蓄電器の電圧のバ
ランスをとることのできる直列蓄電器の電圧平衡装置及
びその方法を提供することを目的とする。
【００１１】また、この発明は、直列したそれぞれ蓄電
器の電圧を平衡し、かつ電気量を調整する方式によっ
て、地域の温度差によって発生する蓄電池セットの性能
の差を減少することのできる直列蓄電器の電圧平衡装置
及びその方法を提供することを目的とする。
器の電圧を平衡し、かつ電気量を調整する方式によっ
て、地域の温度差によって発生する蓄電池セットの性能
の差を減少することのできる直列蓄電器の電圧平衡装置
及びその方法を提供することを目的とする。
【００１２】また、この発明は蓄電器の充電条件が異な
っていても、それら蓄電器を直列体に組み合わせて用い
ることのできる直列蓄電器の電圧平衡装置及びその方法
を提供することを目的とする。
っていても、それら蓄電器を直列体に組み合わせて用い
ることのできる直列蓄電器の電圧平衡装置及びその方法
を提供することを目的とする。
【００１３】また、この発明は、ユーザーの必要に応じ
て蓄電器の配列を調整して並列、もしくは直列にするこ
とのできる直列蓄電器の電圧平衡装置及びその方法を提
供することを目的とする。
て蓄電器の配列を調整して並列、もしくは直列にするこ
とのできる直列蓄電器の電圧平衡装置及びその方法を提
供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】この発明による直列した
蓄電器の電圧平衡装置は、直列体である蓄電器セットに
おけるそれぞれの蓄電器に対して並列に接続される可動
スイッチと、 両端が該可変スイッチに接続されるとと
もに、該可変スイッチの開閉によって該直列体である電
器セットを構成するそれぞれの蓄電器に対して並列的に
接続される蓄電器調整手段とを具えてなる。該蓄電器セ
ットの電圧平衡装置を作動させる場合、該可変スイッチ
を順に開閉させることによって、該蓄電器セットを構成
するそれぞれの蓄電器に対して調整を行う度に、当該蓄
電器のみに該蓄電器調整手段を並列に接続して、該調整
を行う蓄電器の一部の電気量を吸収、もしくは供給し、
次いで次の蓄電器に並列に接続し係る動作を繰り返し、
該蓄電器調整手段の往復のキャリア電気量を利用して該
直列体である蓄電器セットを構成するそれぞれの蓄電器
が常時略一致した電圧を保持する。
蓄電器の電圧平衡装置は、直列体である蓄電器セットに
おけるそれぞれの蓄電器に対して並列に接続される可動
スイッチと、 両端が該可変スイッチに接続されるとと
もに、該可変スイッチの開閉によって該直列体である電
器セットを構成するそれぞれの蓄電器に対して並列的に
接続される蓄電器調整手段とを具えてなる。該蓄電器セ
ットの電圧平衡装置を作動させる場合、該可変スイッチ
を順に開閉させることによって、該蓄電器セットを構成
するそれぞれの蓄電器に対して調整を行う度に、当該蓄
電器のみに該蓄電器調整手段を並列に接続して、該調整
を行う蓄電器の一部の電気量を吸収、もしくは供給し、
次いで次の蓄電器に並列に接続し係る動作を繰り返し、
該蓄電器調整手段の往復のキャリア電気量を利用して該
直列体である蓄電器セットを構成するそれぞれの蓄電器
が常時略一致した電圧を保持する。
【００１５】かかる蓄電器の電圧平衡装置によって電圧
のバランスを取る方法は、次に掲げるａからｇのステッ
プを含んでなる。即ち、ａのステップにおいて、複数の
連動スイッチング素子を具えてなる可変スイッチの第１
連動スイッチング素子をオフにして、蓄電器調整手段と
第１の蓄電器とを該可変スイッチに対して並列に接続す
る。ｂのステップにおいて、第１の連動スイッチング素
子をオンに切り換えて蓄電器調整手段をオンにする。ｃ
のステップにおいて、第２の連動スイッチング素子をオ
フにして、蓄電器調整手段と第２の蓄電器とを該可変ス
イッチに対して並列に接続する。ｂのステップにおい
て、第２の連動スイッチング素子をオンに切り換えて蓄
電器調整手段をオンにする。ｅのステップにおいて、配
列の順序にしたがって第Ｎの連動スイッチング素子をオ
フにして、蓄電器調整手段と第Ｎの蓄電器とを該可変ス
イッチに対して並列に接続する。ｆのステップにおい
て、第Ｎの連動スイッチング素子をオンに切り換えて蓄
電器調整手段をオンにする。ｇのステップにおいて、ａ
のステップに戻り、繰り返してそれぞれのステップを実
施する。
のバランスを取る方法は、次に掲げるａからｇのステッ
プを含んでなる。即ち、ａのステップにおいて、複数の
連動スイッチング素子を具えてなる可変スイッチの第１
連動スイッチング素子をオフにして、蓄電器調整手段と
第１の蓄電器とを該可変スイッチに対して並列に接続す
る。ｂのステップにおいて、第１の連動スイッチング素
子をオンに切り換えて蓄電器調整手段をオンにする。ｃ
のステップにおいて、第２の連動スイッチング素子をオ
フにして、蓄電器調整手段と第２の蓄電器とを該可変ス
イッチに対して並列に接続する。ｂのステップにおい
て、第２の連動スイッチング素子をオンに切り換えて蓄
電器調整手段をオンにする。ｅのステップにおいて、配
列の順序にしたがって第Ｎの連動スイッチング素子をオ
フにして、蓄電器調整手段と第Ｎの蓄電器とを該可変ス
イッチに対して並列に接続する。ｆのステップにおい
て、第Ｎの連動スイッチング素子をオンに切り換えて蓄
電器調整手段をオンにする。ｇのステップにおいて、ａ
のステップに戻り、繰り返してそれぞれのステップを実
施する。
【００１６】
【実施例】この発明の目的、特徴及び効果を説明するた
めに、具体的な実施例を挙げ、図示を参照して以下に詳
述する。 図１は、この発明による直列した蓄電器の電
圧平衡装置において、コンデンサを蓄電器調整手段とし
て、電池セットと並列に配列した例を示す説明図であ
る。図示に開示するように、電池セット（１０）は、少
なくとも１以上の電池（１２）を配列して直列体とし、
別途コンデンサ（１４）を設ける。該コンデンサ（１
４）は、それぞれの電池（１２）に対して並列に設けら
れ、電池（１２）の両端に電気的に接続して電圧のバラ
ンスを取るために用いる。即ち、コンデンサ（１４）
は、第１の電池（１２０）に対して並列に接続して電圧
のバランスをとり、ついで第２の電池（１２２）に並列
に接続して電圧のバランスを取る。この場合、第１の電
池（１２０）と第２の電池（１２２）との間は通電状態
となる。以下、同様にコンデンサ（１４）は配列順序に
従って直列体である電池セット（１０）を構成するそれ
ぞれの電池（１２）に対して電圧のバランスを取る動作
を繰り返し、それぞれの電池（１２）が略一致した電圧
を常時保持できるようにする。
めに、具体的な実施例を挙げ、図示を参照して以下に詳
述する。 図１は、この発明による直列した蓄電器の電
圧平衡装置において、コンデンサを蓄電器調整手段とし
て、電池セットと並列に配列した例を示す説明図であ
る。図示に開示するように、電池セット（１０）は、少
なくとも１以上の電池（１２）を配列して直列体とし、
別途コンデンサ（１４）を設ける。該コンデンサ（１
４）は、それぞれの電池（１２）に対して並列に設けら
れ、電池（１２）の両端に電気的に接続して電圧のバラ
ンスを取るために用いる。即ち、コンデンサ（１４）
は、第１の電池（１２０）に対して並列に接続して電圧
のバランスをとり、ついで第２の電池（１２２）に並列
に接続して電圧のバランスを取る。この場合、第１の電
池（１２０）と第２の電池（１２２）との間は通電状態
となる。以下、同様にコンデンサ（１４）は配列順序に
従って直列体である電池セット（１０）を構成するそれ
ぞれの電池（１２）に対して電圧のバランスを取る動作
を繰り返し、それぞれの電池（１２）が略一致した電圧
を常時保持できるようにする。
【００１７】上述の電池（１２）は、一次電池であって
も、二次電池であってもよく、またコンデンサ、もしく
はスーパーコンデンサなどを包括する蓄電器であり、い
ずれの場合においても、同様にこの発明による電圧平衡
装置の優れた電圧バランス効果を得ることができる。
も、二次電池であってもよく、またコンデンサ、もしく
はスーパーコンデンサなどを包括する蓄電器であり、い
ずれの場合においても、同様にこの発明による電圧平衡
装置の優れた電圧バランス効果を得ることができる。
【００１８】また、この実施例においては、前述のとお
りコンデンサ（１４）を蓄電器調整手段とするが、蓄電
器調整手段は、電気量を蓄えることができ、蓄電器の一
部の電気量を吸収、もしくは供給しそれぞれの蓄電器の
電圧を調整すること、即ち往復のキャリア電気量を利用
して電池セット（１０）を構成するそれぞれの電池の電
圧のバランスを取ることを目的とするのであって、かか
る機能を具える電気素子であれば、その他蓄電器調整手
段を採用してもよい。
りコンデンサ（１４）を蓄電器調整手段とするが、蓄電
器調整手段は、電気量を蓄えることができ、蓄電器の一
部の電気量を吸収、もしくは供給しそれぞれの蓄電器の
電圧を調整すること、即ち往復のキャリア電気量を利用
して電池セット（１０）を構成するそれぞれの電池の電
圧のバランスを取ることを目的とするのであって、かか
る機能を具える電気素子であれば、その他蓄電器調整手
段を採用してもよい。
【００１９】図２は、図１の配列例に変化を加えた他の
形態であって、電圧のバランスを取る速度を変更する場
合の例を示す説明図である。図示に開示するように、電
池セット（２０）は、少なくとも１以上の電池（２２）
を配列して直列体とし、別途コンデンサ（２４）と抵抗
（２６）直列に接続して電圧平衡手段を構成して、該電
圧平衡手段をそれぞれの電池（２２）の両端に電気的に
接続して順に電圧のバランスを取る。即ち、第１の電池
（２２０）に対して並列に接続して電圧のバランスをと
り、ついで第２の電池（２２２）に並列に接続して電圧
のバランスを取る。この場合、第１の電池（２２０）と
第２の電池（２２２）との間は通電状態となる。以下、
同様に該コンデンサ（２４）と抵抗（２６）とによって
構成される電圧平衡手段は、配列順序に従って直列体で
ある電池セット（２０）を構成するそれぞれの電池（２
２）に対して電圧のバランスを取る動作を繰り返し、そ
れぞれの電池（２２）が略一致した電圧を常時保持でき
るようにする。また、該コンデンサ（２４）と抵抗（２
６）とは、必要とする電圧のバランスを取る速度に応じ
て変調する。
形態であって、電圧のバランスを取る速度を変更する場
合の例を示す説明図である。図示に開示するように、電
池セット（２０）は、少なくとも１以上の電池（２２）
を配列して直列体とし、別途コンデンサ（２４）と抵抗
（２６）直列に接続して電圧平衡手段を構成して、該電
圧平衡手段をそれぞれの電池（２２）の両端に電気的に
接続して順に電圧のバランスを取る。即ち、第１の電池
（２２０）に対して並列に接続して電圧のバランスをと
り、ついで第２の電池（２２２）に並列に接続して電圧
のバランスを取る。この場合、第１の電池（２２０）と
第２の電池（２２２）との間は通電状態となる。以下、
同様に該コンデンサ（２４）と抵抗（２６）とによって
構成される電圧平衡手段は、配列順序に従って直列体で
ある電池セット（２０）を構成するそれぞれの電池（２
２）に対して電圧のバランスを取る動作を繰り返し、そ
れぞれの電池（２２）が略一致した電圧を常時保持でき
るようにする。また、該コンデンサ（２４）と抵抗（２
６）とは、必要とする電圧のバランスを取る速度に応じ
て変調する。
【００２０】図３は、図１、もしくは図２に開示する蓄
電器セットである電池セットと、蓄電器調整手段である
コンデンサとの配列に、さらに可変スイッチを取り入れ
た例を示す説明図である。図示によれば、直列体である
電池セット（３０）は、第１の電池（３００）と第２の
電池（３０２）と、第３の電池（３０４）とによってな
り、可変スイッチ（３２）は、連動スイッチング素子Ａ
と、連動スイッチング素子Ｂと、連動スイッチング素子
Ｃとによってなり、かつコンデンサ（３０）を並列に接
続し、かつ該電池セット（３０）に対して並列に接続す
る。かかる手段によって実施する場合、まず連動スイッ
チング素子Ａをオフにして、連動スイッチング素子Ｂと
連動スイッチング素子Ｃをオンにする。この場合、コン
デンサ（３４）と第１の電池（３００）とは並列に接続
され、第１の電池（３００）に対して電圧のバランスが
取られる。
電器セットである電池セットと、蓄電器調整手段である
コンデンサとの配列に、さらに可変スイッチを取り入れ
た例を示す説明図である。図示によれば、直列体である
電池セット（３０）は、第１の電池（３００）と第２の
電池（３０２）と、第３の電池（３０４）とによってな
り、可変スイッチ（３２）は、連動スイッチング素子Ａ
と、連動スイッチング素子Ｂと、連動スイッチング素子
Ｃとによってなり、かつコンデンサ（３０）を並列に接
続し、かつ該電池セット（３０）に対して並列に接続す
る。かかる手段によって実施する場合、まず連動スイッ
チング素子Ａをオフにして、連動スイッチング素子Ｂと
連動スイッチング素子Ｃをオンにする。この場合、コン
デンサ（３４）と第１の電池（３００）とは並列に接続
され、第１の電池（３００）に対して電圧のバランスが
取られる。
【００２１】次いで、連動スイッチング素子Ａをオフに
して連動スイッチング素子Ｂをオフに切り換え、且つ連
動スイッチング素子Ｃはオフの状態を維持する。この場
合、コンデンサ（３４）第２の電池（３０２）と並列に
接続し、第２の電池（３０２）に対して電圧のバランス
が取られる。
して連動スイッチング素子Ｂをオフに切り換え、且つ連
動スイッチング素子Ｃはオフの状態を維持する。この場
合、コンデンサ（３４）第２の電池（３０２）と並列に
接続し、第２の電池（３０２）に対して電圧のバランス
が取られる。
【００２２】次に、連動スイッチング素子Ｂをオンに切
り換えて、連動スイッチング素子Ｃをオフに切り換え、
且つ連動スイッチング素子Ａがオンの状態を維持する。
この場合、コンデンサ（３４）と第３の電池（３０４）
とは並列に接続し、第３の電池（３０４）に対して電圧
のバランスが取られる。
り換えて、連動スイッチング素子Ｃをオフに切り換え、
且つ連動スイッチング素子Ａがオンの状態を維持する。
この場合、コンデンサ（３４）と第３の電池（３０４）
とは並列に接続し、第３の電池（３０４）に対して電圧
のバランスが取られる。
【００２３】即ち、可変スイッチ（３２）を構成する複
数の連動スイッチング素子を順序に従って開閉させるこ
とによって、直列体である電池セット（３０）の充電及
び放電の過程において、電池セット（３０）を構成する
それぞれの電池の電圧の差を最小値にすることができ
る。
数の連動スイッチング素子を順序に従って開閉させるこ
とによって、直列体である電池セット（３０）の充電及
び放電の過程において、電池セット（３０）を構成する
それぞれの電池の電圧の差を最小値にすることができ
る。
【００２４】上述のそれぞれの連動スイッチング素子
は、スイッチングによって電圧の調整を行う蓄電器と蓄
電池調整手段を接続すること目的とする。よって、この
目的を達することのできるスイッチング素子であれば、
電子式のスイッチング素子であっても、機械式のスイッ
チング素子であってもかまわない。
は、スイッチングによって電圧の調整を行う蓄電器と蓄
電池調整手段を接続すること目的とする。よって、この
目的を達することのできるスイッチング素子であれば、
電子式のスイッチング素子であっても、機械式のスイッ
チング素子であってもかまわない。
【００２５】以上の電圧平衡装置は、蓄電器セットに対
して単独で用いても優れた効果を得ることができるが、
複数の電圧平衡装置を１セットにまとめて、それぞれを
並列に接続して電圧のバランスを取った場合、電圧のバ
ランスを取る速度を高めることができる。また、複数の
複数の電圧平衡装置を１セットにまとめて、それぞれを
直列に接続して電圧のバランスを取った場合、蓄電器セ
ットの電圧を高めることができる。このような応用例
（図示しない）は、実際に使用する場合の必要に応じて
変更させることができる。よって、この発明による電圧
平衡装置は、使用形態において優れた対応性を具える。
して単独で用いても優れた効果を得ることができるが、
複数の電圧平衡装置を１セットにまとめて、それぞれを
並列に接続して電圧のバランスを取った場合、電圧のバ
ランスを取る速度を高めることができる。また、複数の
複数の電圧平衡装置を１セットにまとめて、それぞれを
直列に接続して電圧のバランスを取った場合、蓄電器セ
ットの電圧を高めることができる。このような応用例
（図示しない）は、実際に使用する場合の必要に応じて
変更させることができる。よって、この発明による電圧
平衡装置は、使用形態において優れた対応性を具える。
【００２６】以上の構成による蓄電池の電圧平衡装置
は、他のデバイスに組み入れて用いることができる。こ
の場合各種電子製品、電機製品、機械製品などと幅広く
応用することができ、また、電池を保護する製品、もし
くは蓄電器の充放電装置に用いてもよい。さらに、直列
体をなす蓄電器セット、もしくはスーパーコンデンサに
直接とりつけてもよい。さらに、太陽電池などにも応用
することができる。
は、他のデバイスに組み入れて用いることができる。こ
の場合各種電子製品、電機製品、機械製品などと幅広く
応用することができ、また、電池を保護する製品、もし
くは蓄電器の充放電装置に用いてもよい。さらに、直列
体をなす蓄電器セット、もしくはスーパーコンデンサに
直接とりつけてもよい。さらに、太陽電池などにも応用
することができる。
【００２７】図４は、第３の実施例における電圧のバラ
ンスを取るための処理行程を示すフローチャートであ
る。図示によれば、その主なステップにおいては次の通
りである。４１のステップにおいて、連動スイッチング
素子１をオフにする。この場合、コンデンサと第１の電
池とが可変スイッチに対して並列に接続され、第１の電
池に対して電圧のバランスが取られる。４２のステップ
において、連動スイッチング素子１をオンにする、この
場合、コンデンサはオンの状態になる。４３のステップ
において、連動スイッチング素子２オフにする、この場
合、コンデンサと第２の電池とが可変スイッチに対して
並列に接続され、第２の電池に対して電圧のバランスが
取られる。４４のステップにおいて、連動スイッチング
素子２をオンにする、この場合、コンデンサはオンの状
態になる。４５のステップにおいて、順序にしたがい連
動スイッチング素子をオン／オフにスイッチングする。
この場合、連動スイッチング素子Ｎをオフにすると、コ
ンデンサと第Ｎの電池とが可変スイッチに対して並列に
接続され、第Ｎの電池に対して電圧のバランスが取られ
る。４６のステップにおいて、連動スイッチング素子Ｎ
をオンにする、この場合、コンデンサはオンの状態にな
り、ついで４１のステップに戻り、継続してそれぞれの
ステップを実施する。
ンスを取るための処理行程を示すフローチャートであ
る。図示によれば、その主なステップにおいては次の通
りである。４１のステップにおいて、連動スイッチング
素子１をオフにする。この場合、コンデンサと第１の電
池とが可変スイッチに対して並列に接続され、第１の電
池に対して電圧のバランスが取られる。４２のステップ
において、連動スイッチング素子１をオンにする、この
場合、コンデンサはオンの状態になる。４３のステップ
において、連動スイッチング素子２オフにする、この場
合、コンデンサと第２の電池とが可変スイッチに対して
並列に接続され、第２の電池に対して電圧のバランスが
取られる。４４のステップにおいて、連動スイッチング
素子２をオンにする、この場合、コンデンサはオンの状
態になる。４５のステップにおいて、順序にしたがい連
動スイッチング素子をオン／オフにスイッチングする。
この場合、連動スイッチング素子Ｎをオフにすると、コ
ンデンサと第Ｎの電池とが可変スイッチに対して並列に
接続され、第Ｎの電池に対して電圧のバランスが取られ
る。４６のステップにおいて、連動スイッチング素子Ｎ
をオンにする、この場合、コンデンサはオンの状態にな
り、ついで４１のステップに戻り、継続してそれぞれの
ステップを実施する。
【００２８】上述のステップにおいて、Ｎは蓄電器の総
数であって、直列体を構成するため、整数の２である
か、もしくは整数の２を越える数字である。
数であって、直列体を構成するため、整数の２である
か、もしくは整数の２を越える数字である。
【００２９】この発明を実施する場合は、可変スイッチ
を利用して通電位置を逐次変更する。この場合、それぞ
れの蓄電器の測定によって得られる電圧が異なるため、
可変スイッチのそれぞれの蓄電器に対する通電時間も相
対的に異なり、また可変スイッチを経てそれぞれの蓄電
器に通電する電気量も相対的に異なる。よって、それぞ
れの蓄電器の電器量を同等にする目的を達成することが
できる。別途、蓄電器調整手段に電源供給手段を電気的
に接続することによって、蓄電器調整手段を順序にした
がって蓄電器にガイドして接続し、それぞれの蓄電器に
対して定電圧の充電を行うことができる。可変スイッチ
を構成するスイッチング素子は、前述のとおり電子式、
もしくは機械式のスイッチング素子であってもよい。
を利用して通電位置を逐次変更する。この場合、それぞ
れの蓄電器の測定によって得られる電圧が異なるため、
可変スイッチのそれぞれの蓄電器に対する通電時間も相
対的に異なり、また可変スイッチを経てそれぞれの蓄電
器に通電する電気量も相対的に異なる。よって、それぞ
れの蓄電器の電器量を同等にする目的を達成することが
できる。別途、蓄電器調整手段に電源供給手段を電気的
に接続することによって、蓄電器調整手段を順序にした
がって蓄電器にガイドして接続し、それぞれの蓄電器に
対して定電圧の充電を行うことができる。可変スイッチ
を構成するスイッチング素子は、前述のとおり電子式、
もしくは機械式のスイッチング素子であってもよい。
【００３０】以上は、この発明の好ましい実施例であっ
て、この発明の実施の範囲を限定するものではない。よ
って、特許請求の範囲に記載される形状、構造、特徴、
及びその精神に対して均等の効果を有する修正、もしく
は変更などは、いずれもこの発明の特許請求の範囲に含
まれるものとする。
て、この発明の実施の範囲を限定するものではない。よ
って、特許請求の範囲に記載される形状、構造、特徴、
及びその精神に対して均等の効果を有する修正、もしく
は変更などは、いずれもこの発明の特許請求の範囲に含
まれるものとする。
【００３１】
【発明の効果】この本発明は、充電時において蓄電器の
電圧のバランスを取る装置とその方法を提供するもので
あって、放電時及び通電時においても電圧のバランス調
整を行うことができ、電池セットを構成するそれぞれ蓄
電器の完全放電を達成することができる。また、電圧の
バランスを取る際の速度も、ユーザーのニーズに応じて
変更することができるので、蓄電器の電気的性質と寿命
に影響を与えることがない。
電圧のバランスを取る装置とその方法を提供するもので
あって、放電時及び通電時においても電圧のバランス調
整を行うことができ、電池セットを構成するそれぞれ蓄
電器の完全放電を達成することができる。また、電圧の
バランスを取る際の速度も、ユーザーのニーズに応じて
変更することができるので、蓄電器の電気的性質と寿命
に影響を与えることがない。
【図１】 この発明において、コンデンサを蓄電器調整
手段として電池セットに対して並列的に接続した例を示
す説明図である。
手段として電池セットに対して並列的に接続した例を示
す説明図である。
【図２】 この本発明において、電圧バランスを取る速
度を変更する場合の例を示す説明図である。
度を変更する場合の例を示す説明図である。
【図３】 この発明において、可動スイッチを用いた例
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図４】 この発明において、電圧のバランスを取るた
めの処理工程を示すフローチャートである。
めの処理工程を示すフローチャートである。
１０ 電池セット １２ 電池 １２０ 第１の電池 １２２ 第２の電池 １４ コンデンサ ２０ 電池セット ２２ 電池 ２２０ 第１の電池 ２２２ 第２の電池 ２４ コンデンサ ２６ 抵抗 ３０ 電池セット ３００ 第１の電池 ３０２ 第２の電池 ３０４ 第３の電池 ３２ 可動スイッチ ３４ コンデンサ ４１ 電圧のバランスを取るための一処理工程 ４２ 電圧のバランスを取るための一処理工程 ４３ 電圧のバランスを取るための一処理工程 ４４ 電圧のバランスを取るための一処理工程 ４５ 電圧のバランスを取るための一処理工程 ４６ 電圧のバランスを取るための一処理工程
Claims (25)
- 【請求項１】 直列体である蓄電器セットにおけるそれ
ぞれの蓄電器に対して並列的に接続される可動スイッチ
と、 両端が該可変スイッチに接続されるとともに、該可変ス
イッチの開閉によって該直列体である電器セットを構成
するそれぞれの蓄電器に対して並列的に接続される蓄電
器調整手段と、を具えてなる蓄電器の電圧平衡装置にお
いて、 該蓄電器セットの電圧平衡装置を作動させる場合、該可
変スイッチを順に開閉させることによって、該蓄電器セ
ットを構成するそれぞれの蓄電器に対して調整を行う度
に、当該蓄電器のみに該蓄電器調整手段を並列に接続し
て、該調整を行う蓄電器の一部の電気量を吸収、もしく
は供給し、次いで次の蓄電器に並列に接続し係る動作を
繰り返し、該蓄電器調整手段の往復のキャリア電気量を
利用して該直列体である蓄電器セットを構成するそれぞ
れの蓄電器が常時略一致した電圧を保持するようにする
ことを特徴とする直列に接続した蓄電器の電圧平衡装
置。 - 【請求項２】 前記蓄電器調整手段には電圧のバランス
を取る速度を変更するために、さらに抵抗を直列的に接
続することを特徴とする請求項１に記載の直列に接続し
た蓄電器の電圧平衡装置 - 【請求項３】 前記直列体である蓄電器セットを構成す
る蓄電器が一次電池であることを特徴とする請求項１に
記載の直列に接続した蓄電器の電圧平衡装置。 - 【請求項４】 前記直列体である蓄電器セットを構成す
る蓄電器が二次電池であることを特徴とする請求項１に
記載の直列に接続した蓄電器の電圧平衡装置。 - 【請求項５】 前記直列体である蓄電器セットにおける
蓄電器がコンデンサであることを特徴とする請求項１に
記載の直列に接続した蓄電器の電圧平衡装置。 - 【請求項６】 前記直列体である蓄電器セットにおける
蓄電器がスーパーコンデンサであることを特徴とする請
求項１に記載の直列に接続した蓄電器の電圧平衡装置。 - 【請求項７】 前記可動スイッチが電子式のスイッチン
グ素子であることを特徴とする請求項１に記載の直列に
接続した蓄電器の電圧平衡装置。 - 【請求項８】 前記可動スイッチが機械式のスイッチン
グ素子であることを特徴とする請求項１に記載の直列に
接続した蓄電器の電圧平衡装置。 - 【請求項９】 前記蓄電器調整手段は、電気量を蓄える
ことのできる電気素子であることを特徴とする請求項１
に記載の直列に接続した蓄電器の電圧平衡装置。 - 【請求項１０】 前記蓄電器調整手段は電気量を出力で
きる電気素子であることを特徴とする請求項１に記載の
直列に接続した蓄電器の電圧平衡装置。 - 【請求項１１】 複数の前記蓄電器の電圧平衡装置を１
セットにまとめ、それぞれの電圧平衡装置を並列に接続
して電圧のバランスを取る速度を高めるようにすること
を特徴とする請求項１に記載の直列に接続した蓄電器の
電圧平衡装置。 - 【請求項１２】 複数の前記蓄電器の電圧平衡装置を１
セットにまとめ、それぞれの電圧平衡装置を直列に接続
して直列体である蓄電器セットの電圧を高めるようにす
ることを特徴とする請求項１に記載の直列に接続した蓄
電器の電圧平衡装置。 - 【請求項１３】 前記可変スイッチの作動時間は、測定
によって得られたそれぞれの蓄電器の電圧値の大小に基
づいて変調することを特徴とする請求項１に記載の直列
に接続した蓄電器の電圧平衡装置。 - 【請求項１４】 前記蓄電器調整手段には、さらに電源
供給手段を電気的に接続し、該蓄電器調整手段を順序に
したがって蓄電器にガイドして接続し、それぞれの蓄電
器に対して定電圧の充電を行うことを特徴とする請求項
１に記載の直列に接続した蓄電器の電圧平衡装置。 - 【請求項１５】 前記蓄電器の電圧平衡装置は、電子製
品に取り付けられて使用されることを特徴とする請求項
１に記載の直列に接続した蓄電器の電圧平衡装置。 - 【請求項１６】 前記蓄電器の電圧平衡装置は、電機製
品に取り付けられて使用されることを特徴とする請求項
１に記載の直列に接続した蓄電器の電圧平衡装置。 - 【請求項１７】 前記蓄電器の電圧平衡装置は、機械製
品に取り付けられて使用されることを特徴とする請求項
１に記載の直列に接続した蓄電器の電圧平衡装置。 - 【請求項１８】 前記蓄電器の電圧平衡装置は、電池保
護用の製品に取り付けられて使用されることを特徴とす
る請求項１に記載の直列に接続した蓄電器の電圧平衡装
置。 - 【請求項１９】 前記蓄電器の電圧平衡装置は、充放電
器に取り付けられて使用されることを特徴とする請求項
１に記載の直列に接続した蓄電器の電圧平衡装置。 - 【請求項２０】 前記蓄電器の電圧平衡装置は、直列し
た蓄電器セットに使用されることを特徴とする請求項１
に記載の直列に接続した蓄電器の電圧平衡装置。 - 【請求項２１】 前記蓄電器の電圧平衡装置は、直列し
たスーパーコンデンサのセットに使用されることを特徴
とする請求項１に記載の直列に接続した蓄電器の電圧平
衡装置。 - 【請求項２２】 前記蓄電器の電圧平衡装置は、直列し
た太陽電池に使用されることを特徴とする請求項１に記
載の直列に接続した蓄電器の電圧平衡装置。 - 【請求項２３】 直列に接続した蓄電器の電圧平衡装置
を利用して該蓄電器の電圧のバランスを取る方法であっ
て、次に掲げるａからｇのステップを含んでなり、 ａのステップにおいて、複数の連動スイッチング素子を
具えてなる可変スイッチの第１連動スイッチング素子を
オフにして、蓄電器調整手段と第１の蓄電器とを該可変
スイッチに対して並列に接続し、 ｂのステップにおいて、第１の連動スイッチング素子を
オンに切り換えて蓄電器調整手段をオンにして、 ｃのステップにおいて、第２の連動スイッチング素子を
オフにして、蓄電器調整手段と第２の蓄電器とを該可変
スイッチに対して並列に接続し、 ｂのステップにおいて、第２の連動スイッチング素子を
オンに切り換えて蓄電器調整手段をオンにして、 ｅのステップにおいて、配列の順序にしたがって第Ｎの
連動スイッチング素子をオフにして、蓄電器調整手段と
第Ｎの蓄電器とを該可変スイッチに対して並列に接続
し、 ｆのステップにおいて、第Ｎの連動スイッチング素子を
オンに切り換えて蓄電器調整手段をオンにして、 ｇのステップにおいて、ａのステップに戻り、繰り返し
てそれぞれのステップを実施することを特徴とする直列
に接続した蓄電器の電圧のバランスを取る方法。 - 【請求項２４】 前記ｅのステップにおいて、該Ｎは直
列した蓄電器の総数であることを特徴とする請求項２３
に記載の直列に接続した蓄電器の電圧のバランスを取る
方法。 - 【請求項２５】 前記ｅのステップにおいて、該Ｎは整
数の２に等しいか、もしくは整数の２に比して大きい数
であることを特徴とする請求項２４に記載の直列に接続
した蓄電器の電圧のバランスを取る方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW89119758 | 2000-09-25 | ||
| TW89119758 | 2000-09-25 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002159146A true JP2002159146A (ja) | 2002-05-31 |
Family
ID=21661309
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001125857A Pending JP2002159146A (ja) | 2000-09-25 | 2001-04-24 | 直列に接続した蓄電器の電圧平衡装置及びその方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002159146A (ja) |
| DE (1) | DE10101542A1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| WO2009041180A1 (en) * | 2007-09-26 | 2009-04-02 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Protection device for assembled battery and assembled battery system containing the same |
| WO2010076955A3 (ko) * | 2008-10-27 | 2010-08-19 | 킴스테크날리지 주식회사 | 전기에너지 저장장치의 전압균등화회로 |
| KR101093597B1 (ko) | 2009-01-30 | 2011-12-15 | 한국과학기술원 | 정전압원을 이용한 자동전하균일 장치 |
| CN103904736A (zh) * | 2014-03-14 | 2014-07-02 | 南车南京浦镇车辆有限公司 | 电压均衡型超级电容储能装置 |
| CN104882642A (zh) * | 2015-05-22 | 2015-09-02 | 武汉巨能集群科技有限公司 | 有利于实现非能耗式电量均衡的车用锂电池模块 |
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| CN114784910A (zh) * | 2022-04-29 | 2022-07-22 | 浙江吉利控股集团有限公司 | 电池模块均衡方法、电池模块、电动车及可变电容器 |
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| JP5564864B2 (ja) * | 2008-12-19 | 2014-08-06 | 日産自動車株式会社 | 二次電池システム |
| US8933665B2 (en) | 2009-08-05 | 2015-01-13 | Apple Inc. | Balancing voltages between battery banks |
| EP2312724A1 (en) | 2009-10-19 | 2011-04-20 | 4ESys NV | A system and method for balancing energy storage devices |
| CN102074991B (zh) * | 2011-01-24 | 2013-01-09 | 启明信息技术股份有限公司 | 电动汽车的动力电池全均衡控制方法及装置 |
| DE102011100151B4 (de) * | 2011-04-29 | 2018-10-11 | Thyssenkrupp System Engineering Gmbh | Verfahren zum Abgleichen wenigstens zweier elektrischer Energiespeicherzellen und Abgleichvorrichtung |
| WO2013115947A2 (en) * | 2012-01-30 | 2013-08-08 | Apple Inc. | Balancing voltages between battery banks |
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-
2001
- 2001-01-15 DE DE10101542A patent/DE10101542A1/de not_active Withdrawn
- 2001-04-24 JP JP2001125857A patent/JP2002159146A/ja active Pending
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| KR101093597B1 (ko) | 2009-01-30 | 2011-12-15 | 한국과학기술원 | 정전압원을 이용한 자동전하균일 장치 |
| CN103904736A (zh) * | 2014-03-14 | 2014-07-02 | 南车南京浦镇车辆有限公司 | 电压均衡型超级电容储能装置 |
| CN104882642A (zh) * | 2015-05-22 | 2015-09-02 | 武汉巨能集群科技有限公司 | 有利于实现非能耗式电量均衡的车用锂电池模块 |
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