JP2004047407A - ２次電池直列接続装置および直列接続された２次電池の制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】直列接続された２次電池の制御を適切に行う。
【解決手段】２次電池Ｅ１の出力電圧を求める際には、ＳＷ１及び２のみオンとして２次電池Ｅ１でコンデンサＣ１を充電する。時間ΔＴ後にＳＷ１及び２をオフ、ＳＷ４及び５をオンとして、コンデンサＣ１の電荷をコンデンサＣ２に移動させる。この動作を繰り返し、コンデンサＣ２の電位が２次電池Ｅ１の出力電圧と略等しくなったら、電圧検出器１１でコンデンサＣ２の電位を検出する。コンデンサＣ２は、片側がアース電位に接続されており、安定的に電圧を検出できる。２次電池Ｅ２では、ＳＷ５のみオンとして２次電池Ｅ２によりコンデンサＣ２を充電し、電圧検出器１１によりコンデンサＣ２の電位を検出する。２次電池Ｅ１及び２に対し電圧検出器１１が共通化され、検出バラツキが無くなる。また、この方法を利用して、コンデンサＣ２により回路電源を供給することもできる。
【選択図】 図２
【解決手段】２次電池Ｅ１の出力電圧を求める際には、ＳＷ１及び２のみオンとして２次電池Ｅ１でコンデンサＣ１を充電する。時間ΔＴ後にＳＷ１及び２をオフ、ＳＷ４及び５をオンとして、コンデンサＣ１の電荷をコンデンサＣ２に移動させる。この動作を繰り返し、コンデンサＣ２の電位が２次電池Ｅ１の出力電圧と略等しくなったら、電圧検出器１１でコンデンサＣ２の電位を検出する。コンデンサＣ２は、片側がアース電位に接続されており、安定的に電圧を検出できる。２次電池Ｅ２では、ＳＷ５のみオンとして２次電池Ｅ２によりコンデンサＣ２を充電し、電圧検出器１１によりコンデンサＣ２の電位を検出する。２次電池Ｅ１及び２に対し電圧検出器１１が共通化され、検出バラツキが無くなる。また、この方法を利用して、コンデンサＣ２により回路電源を供給することもできる。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、直列接続された２次電池の制御を適切に行うための２次電池直列接続装置および直列接続された２次電池の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、携帯可能なようにされた電話端末装置やオーディオ再生装置、ノート型パーソナルコンピュータなどの普及により、充電可能な２次電池の重要性が増している。しかも、これらの携帯可能な機器の高機能化などにより、機器の消費電力が増加し、より長時間にわたり高出力を維持できることが求められている。一方で、２次電池は、構造的に、取り出せる最高の電圧値が決まっている。そのため、より高電圧が必要とされる場合は、数個乃至十数個の２次電池を直列接続することが行われる。
【０００３】
なお、２次電池は、近年では、リチウム・イオン電池やポリマー・リチウム電池といったリチウム系電池を用いるのが主流になりつつある。
【０００４】
２次電池を直列接続して用いる場合、電力の消費による電池容量の消耗などにより、接続された電池それぞれの出力電圧が異なり、電池バランスが崩れることがある。直列接続では、一方の電池の負極に他方の電池の正極が接続されるが、電池バランスが崩れると、出力電圧の高い電池から低い電池に対して、逆充電、すなわち極性の異なる電極による充電が起きてしまう。したがって、電池バランスが崩れた状態で放置しておくと、逆充電により出力電圧が低い方の電池が危険な状態になるおそれがある。
【０００５】
また、電池バランスが崩れた状態で、直列接続された２次電池に対して充電を行う場合にも、問題が生じる。例えば、共に容量が４．２Ｖの２次電池が２個、直列接続された電池パックに対して充電を行うことを考える。２個の２次電池のうち一方は、出力電圧が４．０Ｖに低下しているものとする。他方の電池の出力電圧は、４．２Ｖのままである。電池パック自体の出力電圧は、８．２Ｖとなっている。
【０００６】
充電器は、電池パック本来の出力電圧である８．４Ｖになるように、０．２Ｖ分が電池パックに充電されるように、充電を制御する。その結果、一方及び他方の電池にそれぞれ０．１Ｖずつが充電され、出力が低下していた一方の電池が４．１Ｖに、出力が低下していない他方の電池が４．３Ｖに、それぞれ充電される。したがって、他方の電池が本来の容量である４．２Ｖに対して過充電になってしまい、過充電された側が危険な状態になるおそれがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような、電池バランスが崩れることによる問題を防止するために、直列接続された２次電池それぞれの電池電圧を検出すると共に、検出された電圧に基づき電池バランスをとる必要がある。電池電圧の検出方法としては、直列接続された２次電池それぞれの電圧を単独で検出する方法と、２箇所以上で電圧値を計測し、計算により検出する方法とがある。
【０００８】
図３９は、従来技術による、直列接続された２次電池それぞれの電圧を検出し、電池バランスをとる一例の構成を示す。２次電池Ｅ３００およびＥ３０１が直列接続されている。これら２次電池Ｅ３００およびＥ３０１の電圧は、検出回路３００および３０１によりそれぞれ検出される。検出結果は、制御回路３０３にそれぞれ供給される。放電回路３０４および３０５は、制御回路３０３の制御に基づき、２次電池Ｅ３００およびＥ３０１をそれぞれ放電させる。制御回路３０３の電源は、２次電池Ｅ３００およびＥ３０１の直列接続の電圧出力を、電圧ダウン回路３０２で所定の電圧まで降下させることで得られる。電圧ダウン回路３０２は、電圧の安定化の役目も担っている。
【０００９】
図３９の構成では、２次電池Ｅ３００およびＥ３０１の電圧を検出回路３００および３０１でそれぞれ検出し、検出結果に基づき制御回路３０３の制御により、放電回路３０４および３０５で２次電池Ｅ３００およびＥ３０１をそれぞれ放電させ、２次電池Ｅ３００およびＥ３０１の電池バランスをとる。
【００１０】
この方法では、２次電池Ｅ３００およびＥ３０１をそれぞれ放電させながら電池バランスをとるため、バランスが取れるまで時間がかかるという問題点があった。
【００１１】
図４０は、図３９における、２次電池Ｅ３００およびＥ３０１のバランスをとるための一例の構成を概略的に示す。２次電池Ｅ３００に対して、スイッチＳＷ３０５を介して抵抗Ｒ３００が接続される。同様に、２次電池Ｅ３０１に対して、スイッチＳＷ３０６を介して抵抗Ｒ３０１が接続される。２次電池Ｅ３００およびＥ３０１のバランスをとるためには、２次電池Ｅ３００およびＥ３０１それぞれの電圧を検出しつつスイッチＳＷ３０５およびＳＷ３０６を制御し、２次電池Ｅ３００およびＥ３０１を抵抗Ｒ３００およびＲ３０１を用いて放電させる。この方法では、抵抗Ｒ３００およびＲ３０１による放電損失があるため、放電電流を大きくすることができず、２次電池Ｅ３００およびおよびＥ３０１のバランスを取るのに時間がかかる。
【００１２】
また、制御回路３０３の電源を、２次電池Ｅ３００およびＥ３０１を直列させた出力を電圧ダウン回路３０２で降圧することで供給しているため、損失が多くなってしまうという問題点があった。
【００１３】
さらに、２次電池Ｅ３００およびＥ３０１の電圧検出にも問題があった。図４１は、図３９の電圧検出部分を抜き出した図である。このように、従来の方法では、電圧を検出するための検出回路が検出回路３００および３０１というように、２個、用いられていた。そのため、検出回路３００および３０１の検出特性のバラツキが発生し、制御回路３０３による２次電池Ｅ３００およびＥ３０１の放電を正確に制御することができないという問題点があった。
【００１４】
また、この方法では、２次電池Ｅ３００の電圧を検出する際に、検出部分がアース電位から浮くことになる。そのため、２次電池Ｅ３０１の電圧が上乗せされた状態で２次電池Ｅ３００の電圧が検出されることになり、検出結果に誤差が生じてしまうという問題点があった。
【００１５】
これを避けるために、単独の検出回路で２次電池Ｅ３００およびＥ３０１の出力電圧をそれぞれ計測することも可能である。図４２は、単独の検出回路を用いた場合の構成を示す。２次電池Ｅ３００の電圧を検出するときには、スイッチＳＷ３００およびＳＷ３０２をオン、スイッチＳＷ３０１およびＳＷ３０３をオフとする。２次電池Ｅ３０１の電圧を検出するときには、ＳＷ３０１およびＳＷ３０３をオンとし、ＳＷ３００およびＳＷ３０２をオフとする。このようにスイッチを制御することで、単独の検出回路３０２により、２次電池Ｅ３００およびＥ３０１の電圧をそれぞれ検出することができる。
【００１６】
しかしながら、この方法でも、２次電池Ｅ３００の電圧を検出する際に、上述の図４１の構成の場合と同様に、検出部分がアース電位から浮き、２次電池Ｅ３０１の電圧が上乗せされた状態で２次電池Ｅ３００の電圧が検出されることになり、検出結果に誤差が生じてしまうという問題点があった。
【００１７】
したがって、この発明の目的は、直列接続された２次電池の制御を適切に行うことができる２次電池直列接続装置および直列接続された２次電池の制御方法を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、上述した課題を解決するために、２次電池を直列接続して用いるようにした２次電池直列接続装置において、直列接続された第１および第２の２次電池のうち、片側がアース電位に接続されない第１の２次電池と第１のコンデンサとを並列接続する第１の接続手段と、第１のコンデンサと片側がアース電位に接続された第２のコンデンサとを並列接続する第２の接続手段とを有し、第２のコンデンサから電圧を取り出すようにしたことを特徴とする２次電池直列接続装置である。
【００１９】
また、請求項１０に記載の発明は、直列接続された第１および第２の２次電池のうち、片側がアース電位に接続されない第１の２次電池と第１のコンデンサとを並列接続する第１の接続のステップと、第１のコンデンサと片側がアース電位に接続された第２のコンデンサとを並列接続する第２の接続のステップとを有し、第２のコンデンサから電圧を取り出すようにしたことを特徴とする直列接続された２次電池の制御方法である。
【００２０】
また、請求項１１に記載の発明は、２次電池を直列接続して用いるようにした２次電池直列接続装置において、直列接続された第１および第２の２次電池のうち第１の２次電池とコンデンサとを並列接続する第１の接続手段と、第２の２次電池とコンデンサとを並列接続する第２の接続手段と、コンデンサの片側をアース電位に接続する第３の接続手段とを有し、第３の接続手段によりコンデンサの片側をアース電位に接続した状態でコンデンサから電圧を取り出すようにしたことを特徴とする２次電池直列接続装置である。
【００２１】
また、請求項１２に記載の発明は、２次電池を直列接続して用いるようにした２次電池の制御方法において、直列接続された第１および第２の２次電池のうち第１の２次電池とコンデンサとを並列接続する第１の接続のステップと、第２の２次電池とコンデンサとを並列接続する第２の接続のステップと、コンデンサの片側をアース電位に接続する第３の接続のステップとを有し、第３の接続のステップによりコンデンサの片側をアース電位に接続した状態でコンデンサから電圧を取り出すようにしたことを特徴とする２次電池の制御方法である。
【００２２】
また、請求項１３に記載の発明は、直列接続された２次電池を充電する２次電池直列接続装置において、充電電源と片側がアース電位と接続されたコンデンサとを並列接続する第１の接続手段と、直列接続された２次電池のうち選択された１の２次電池とコンデンサとを並列接続する第２の接続手段とを有し、第１の接続手段により充電電源とコンデンサとを並列接続して充電電源でコンデンサを充電し、第１の接続手段による並列接続を切り離して第２の接続手段によりコンデンサと選択された２次電池とを並列接続し、コンデンサを用いて選択された２次電池を充電するようにしたことを特徴とする２次電池直列接続装置である。
【００２３】
また、請求項１６に記載の発明は、直列接続された２次電池を充電する際の直列接続された２次電池の制御方法において、充電電源と片側がアース電位と接続されたコンデンサとを並列接続する第１の接続のステップと、直列接続された２次電池のうち選択された１の２次電池とコンデンサとを並列接続する第２の接続のステップとを有し、第１の接続のステップにより充電電源とコンデンサとを並列接続して充電電源でコンデンサを充電し、第１の接続のステップによる並列接続を切り離して第２の接続のステップによりコンデンサと選択された２次電池とを並列接続し、コンデンサを用いて選択された２次電池を充電するようにしたことを特徴とする直列接続された２次電池の制御方法である。
【００２４】
また、請求項１７に記載の発明は、２次電池を直列接続して用いるようにした２次電池直列接続装置において、直列接続された２次電池のうち１を選択可能なスイッチ手段と、入力された電圧を昇圧して出力するチャージポンプとを有し、スイッチ手段で選択された第１の２次電池の出力電圧をチャージポンプで昇圧して得られた電圧で、スイッチ手段で選択された第２の２次電池を充電するようにしたことを特徴とする２次電池直列接続装置である。
【００２５】
また、請求項２６に記載の発明は、２次電池を直列接続して用いるようにした２次電池直列接続装置での２次電池の制御方法において、直列接続された２次電池のうち１を選択可能な選択のステップと、チャージポンプにより入力された電圧を昇圧して出力する昇圧のステップとを有し、選択のステップで選択された第１の２次電池の出力電圧を昇圧のステップで昇圧して得られた電圧で、選択のステップで選択された第２の２次電池を充電するようにしたことを特徴とする２次電池の制御方法である。
【００２６】
また、請求項２７に記載の発明は、２次電池を直列接続して用いるようにした２次電池直列接続装置において、コンデンサと、直列接続された２次電池のうち１または複数を選択可能なスイッチ手段とを有し、スイッチ手段により選択された複数の２次電池の直列接続によりコンデンサを充電し、充電されたコンデンサによりスイッチ手段により選択された１の２次電池が充電されるようにしたことを特徴とする２次電池直列接続装置である。
【００２７】
また、請求項３０に記載の発明は、２次電池を直列接続して用いるようにした２次電池直列接続装置での２次電池の制御方法において、コンデンサと、直列接続された２次電池のうち１または複数を選択可能な選択のステップとを有し、直列接続された２次電池のうち１または複数を選択可能な選択のステップにより選択された複数の２次電池の直列接続によりコンデンサを充電し、充電されたコンデンサにより選択のステップにより選択された１の２次電池が充電されるようにしたことを特徴とする２次電池の制御方法である。
【００２８】
上述したように、請求項１または１０に記載の発明は、直列接続された第１および第２の２次電池のうち、片側がアース電位に接続されない第１の２次電池と第１のコンデンサとが並列接続され、また、第１のコンデンサと片側がアース電位に接続された第２のコンデンサとが並列接続され、第２のコンデンサから電圧が取り出されるようにされているため、第１のコンデンサに並列接続された２次電池の出力電圧に対応する電圧を安定的に取り出すことができる。
【００２９】
また、請求項１１または１２に記載の発明は、直列接続された第１および第２の２次電池のうち第１の２次電池とコンデンサとが並列接続され、また、第２の２次電池とコンデンサとが並列接続され、コンデンサの片側をアース電位に接続した状態でコンデンサから電圧を取り出すようにされているため、コンデンサに並列接続された第１および第２の２次電池の出力電圧に対応する電圧を安定的に取り出すことができる。
【００３０】
また、請求項１３または１６に記載の発明は、充電電源と片側がアース電位と接続されたコンデンサとが並列接続されてコンデンサが充電電源により充電され、充電電源とコンデンサとの並列接続を切り離して、直列接続された２次電池のうち選択された１の２次電池とコンデンサとが並列接続され、選択された２次電池がコンデンサにより充電されるようにしているため、直列接続された２次電池の充電を電池バランスを取りながら行うことができる。
【００３１】
また、請求項１７または２６に記載の発明は、直列接続された２次電池からス選択された第１の２次電池の出力電圧をチャージポンプで昇圧して得られた電圧で、選択された第２の２次電池を充電するようにしているため、第２の２次電池を速やかに所定の電圧まで充電することができる。
【００３２】
また、請求項２７および３０に記載の発明は、直列接続された２次電池から選択された複数の２次電池の直列接続によりコンデンサを充電し、充電されたコンデンサにより、直列接続された２次電池から選択された１の２次電池が充電されるようにしているため、多くの部品を用いることなく、選択された１の２次電池を速やかに所定の電圧まで充電することができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の第１の形態による２次電池電圧検出を行う一例の構成を示す。２次電池Ｅ１およびＥ２が直列接続され、２次電池Ｅ２の負極がアース電位に接続される。２次電池Ｅ１の正極がトランジスタなどの半導体によるスイッチング素子からなるスイッチＳＷ１の一方の端子に接続され、スイッチＳＷ１の他方の端子は、コンデンサＣ１の一方の端子に接続されると共に、スイッチＳＷ４およびスイッチＳＷ６の一方の端子にそれぞれ接続される。スイッチＳＷ４の他方の端子は、片側をアース電位に接続されたコンデンサＣ２に接続される。コンデンサＣ１の他方の端子は、スイッチＳＷ３を介してアース電位に接続される。
【００３４】
２次電池Ｅ１の負極および２次電池Ｅ２の正極の接続点がスイッチＳＷ６の他方の端子、スイッチＳＷ２およびＳＷ５の一方の端子にそれぞれ接続される。スイッチＳＷ２の他方の端子は、コンデンサＣ１およびスイッチＳＷ３の接続点に接続される。スイッチＳＷ５の他方の端子は、スイッチＳＷ４およびコンデンサＣ２の接続点に接続される。
【００３５】
コンデンサＣ２の両端が電池電圧検出・回路電源供給部１０に接続される。すなわち、電池電圧検出・回路電源供給部１０の検出端子がスイッチＳＷ４およびコンデンサＣ２の接続点に接続され、アース端子がアース電位に接続される。
【００３６】
この図１に示される構成によれば、スイッチＳＷ１〜ＳＷ６のオン／オフを適切に制御することで、２次電池Ｅ１に関して、２次電池Ｅ１とコンデンサＣ１とを他と独立させて並列接続可能にされ、さらに、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを他と独立させて並列接続することが可能とされる。一方、２次電池Ｅ２については、他と独立させてコンデンサＣ１およびＣ２とそれぞれ並列接続することが可能とされる。
【００３７】
したがって、２次電池Ｅ１とコンデンサＣ１とを並列接続して、コンデンサＣ１を２次電池Ｅ１の出力電圧により充電し、その後、コンデンサＣ１とＣ２とを並列接続することで、コンデンサＣ１によりコンデンサＣ２が充電される。この充電によりコンデンサＣ１およびＣ２の電荷が平衡された後に、コンデンサＣ２の両端の電位を検出する。検出されたコンデンサＣ２の電位に基づき、２次電池Ｅ１の出力電圧を求めることができる。コンデンサＣ２は、一端がアース電位に接続されているため、電位の検出を安定的に行うことができる。
【００３８】
すなわち、２次電池Ｅ１の電圧を求めるときには、先ず、スイッチＳＷ１およびＳＷ２をオン、他のスイッチＳＷ３およびＳＷ４をオフにする。なお、スイッチＳＷ５およびＳＷ６は、常時オフである。コンデンサＣ１が２次電池Ｅ１により充電されたら、スイッチＳＷ１およびＳＷ２をオフ、スイッチＳＷ３およびＳＷ４をオンにする。コンデンサＣ１およびＣ２の平衡が取れたら、スイッチＳＷ３をオフにして、電池電圧検出／回路電源供給部１０によりコンデンサＣ２の電位を検出する。検出後は、例えば電池電圧検出／回路電源供給部１０により、コンデンサＣ２を放電させる。
【００３９】
２次電池Ｅ２についても、同様である。すなわち、２次電池Ｅ２とコンデンサＣ１とを並列接続して上述と同様の処理を行い、コンデンサＣ２の電位を検出することで、２次電池Ｅ２の出力電圧を求めることができる。
【００４０】
すなわち、２次電池Ｅ２の電圧を求めるときには、先ず、スイッチＳＷ１およびＳＷ２、ならびに、スイッチＳＷ５およびＳＷ４をオフ、スイッチＳＷ３およびＳＷ４をオンにする。コンデンサＣ１が２次電池Ｅ２により充電されたら、スイッチＳＷ６をオフ、スイッチＳＷ４をオンとする。コンデンサＣ１およびＣ２の平衡が取れたら、スイッチＳＷ３をオフにして、電池電圧検出／回路電源供給部１０によりコンデンサＣ２の電位を検出する。検出後は、例えば電池電圧検出／回路電源供給部１０により、コンデンサＣ２を放電させる。
【００４１】
なお、２次電池Ｅ２は、負極がアース電位に接続されているため、スイッチＳＷ５のみをオンとしてコンデンサＣ２を充電し、その後、スイッチＳＷ５をオフにして、電圧検出／回路電源供給部１０によりコンデンサＣ２の電位を検出してもよい。このとき、スイッチＳＷ６、ＳＷ２を用いてコンデンサＣ１を予め放電させておき、スイッチＳＷ５をオンとしてコンデンサＣ２を充電した後にスイッチＳＷ５をオフ、スイッチＳＷ３およびＳＷ４をオンとしてコンデンサＣ２およびＣ１の平衡を取って、コンデンサＣ２の電位を検出するようにしてもよい。
【００４２】
この発明では、このように、２次電池の出力電圧をコンデンサに充電される電荷に変換し、その電荷を、片側がアース電位に接続された他のコンデンサにさらに移動させる。そして、当該他のコンデンサの電位を検出することで、２次電池の出力電圧を求めている。そのため、直列接続された２次電池のうちアース電位に接続されていない側の２次電池の出力電圧を、安定的に求めることができる。
【００４３】
また、直列接続された２次電池Ｅ１およびＥ２それぞれの出力電圧は、電池電圧検出／回路電源供給部１０により共通して求められる。そのため、２次電池Ｅ１およびＥ２の出力電圧それぞれの出力電圧を、少ない誤差で求めることができる。
【００４４】
さらに、図１には示されていないが、上述のようにして、直列接続された２次電池Ｅ１およびＥ２のそれぞれについて検出された出力電圧に基づき、２次電池Ｅ１およびＥ２の放電および充電を制御することで、２次電池Ｅ１およびＥ２の電池バランスを取ることができる。
【００４５】
なお、図１では、２個の２次電池Ｅ１およびＥ２が直列接続された例について説明したが、これはこの例に限定されない。すなわち、直列接続される２次電池の数が３個以上になっても、この実施の第１の形態を適用することができる。
【００４６】
図２は、この発明の実施の第１の形態の変形例による２次電池電圧検出を行う一例の構成を示す。この図２の構成においては、図１を用いて上述した実施の第１の形態による充電装置から、スイッチＳＷ６が省略されている。なお、図２において、上述した図１と共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００４７】
この図２に一例が示される構成では、スイッチＳＷ１およびＳＷ２のみをオンとすると、２次電池Ｅ１およびコンデンサＣ１が並列接続される。スイッチＳＷ３およびＳＷ４のみをオンとすると、コンデンサＣ１およびＣ２が並列接続される。スイッチＳＷ５のみをオンとすると、２次電池Ｅ２およびコンデンサＣ２が並列接続される。
【００４８】
先ず、２次電池Ｅ１の出力電圧を求める場合について説明する。先ず、スイッチＳＷ１およびＳＷ２をオン、他のスイッチすなわちスイッチＳＷ３、ＳＷ４およびＳＷ５をオフにする。すると、２次電池Ｅ１およびコンデンサＣ１が並列接続され、２次電池Ｅ１の出力電圧によりコンデンサＣ１が充電される。コンデンサＣ１が完全に充電されると、スイッチＳＷ１およびＳＷ２がオフ、スイッチＳＷ３およびＳＷ４がオンにされる。スイッチＳＷ５はオフのままである。コンデンサＣ１およびＣ２が並列接続され、コンデンサＣ１およびＣ２が平衡状態となるまで、コンデンサＣ１の電荷によりコンデンサＣ２が充電される。
【００４９】
この、２次電池Ｅ１およびコンデンサＣ１の並列接続と、コンデンサＣ１およびコンデンサＣ２の並列接続の動作を繰り返すことで、コンデンサＣ２の電位が２次電池Ｅ１の出力電圧と略等しくなる。このことについて、概略的に説明する。例えば、コンデンサＣ１およびＣ２の容量が等しく、共にＣであるとする。また、コンデンサＣ２には、最初、電荷は充電されていないものとする。
【００５０】
最初の２次電池Ｅ１（出力電圧をＥとする）による充電で、Ｃ×Ｅ＝Ｑの電荷がコンデンサＣ１に充電される。ここで、コンデンサＣ１およびＣ２を並列接続することで、コンデンサＣ１およびＣ２の電位が同電位Ｅ’になるように電荷が移動され、平衡が取られる。電荷Ｑの総量には変化は無いため、Ｑ＝ＣＥ’（コンデンサＣ１）＋ＣＥ’（コンデンサＣ２）であり、コンデンサＣ１およびＣ２それぞれに充電される電荷は、Ｑ／２となる。
【００５１】
次に、コンデンサＣ１およびＣ２を切り離すと共に、コンデンサＣ１を２次電池Ｅ１と並列接続させる。すると、コンデンサＣ１には、電荷がＣ×Ｅ＝Ｑとなるように再び充電される。この状態で、コンデンサＣ１を２次電池Ｅ１との並列接続からコンデンサＣ２との並列接続に切り換える。コンデンサＣ２には、上述した、前回の動作により既にＱ／２の電荷が充電されているため、コンデンサＣ１およびコンデンサＣ２全体の電荷は、Ｑ＋Ｑ／２となる。この電荷に基づきコンデンサＣ１およびＣ２が同電位となるようにコンデンサＣ１およびＣ２間で平衡が取られ、コンデンサＣ１およびＣ２それぞれの電荷は、３／４×Ｑとなる。
【００５２】
この動作を繰り返すことで、コンデンサＣ２に充電される電荷は、次第にＱに近づくことになり、コンデンサＣ２の電位が２次電池Ｅ１の出力電圧と略等しくなる。したがって、コンデンサＣ２の電位を電圧検出器１１で検出することで、２次電池Ｅ１の出力電圧を検出するのと同等な結果を得ることができる。なお、コンデンサＣ２の電位の検出の際には、少なくともスイッチＳＷ４およびＳＷ５をオフにするとよい。
【００５３】
実際には、スイッチ制御により並列接続されたコンデンサＣ１およびＣ２の平衡が取れたときに電圧検出器１１でコンデンサＣ２の電位を検出する動作を、上述の動作の繰り返し毎に行い、コンデンサＣ２の電圧に変化が無くなったタイミングで検出されたコンデンサＣ２の電位を、２次電池Ｅ１の出力電圧であるとする。これに限らず、予めコンデンサＣ２の電位が略飽和する繰り返し回数を求めておき、この繰り返し回数を超えたときのコンデンサＣ２の電位を２次電池Ｅ１の出力電圧としてもよい。
【００５４】
ここでは、コンデンサＣ１およびＣ２の容量を等しいとして説明したが、コンデンサＣ１およびＣ２の容量が異なっていても、上述の動作は成り立つことは明らかである。
【００５５】
一方、２次電池Ｅ２の出力電圧を求める際には、先ず、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３およびＳＷ４をオフ、スイッチＳＷ５をオンにし、２次電池Ｅ２およびコンデンサＣ２を並列接続する。２次電池Ｅ２の出力電圧によりコンデンサＣ２が充電されたら、スイッチＳＷ５をオフにして、電圧検出器１１でコンデンサＣ２の電位を検出する。検出されたコンデンサＣ２の電位が２次電池Ｅ２の出力電圧に対応する。
【００５６】
上述した図１の構成では、コンデンサＣ１およびＣ２の電荷を平衡させて、コンデンサＣ２の電位を検出していた。すなわち、例えばコンデンサＣ１およびＣ２の容量が同一であれば、コンデンサＣ２の電位は、求める２次電池Ｅ１や２次電池Ｅ２の出力電圧の１／２の値となるはずである。しかしながら、実際には、コンデンサＣ１やＣ２の容量のバラツキなどにより、上述の１／２の値に対して誤差が生じてしまう。
【００５７】
この実施の第１の形態の変形例の構成では、コンデンサＣ１およびＣ２の容量とは無関係に２次電池Ｅ１およびＥ２の出力電圧を検出できるという利点がある。また、２次電池Ｅ１およびＥ２の出力電圧の検出を、共通の電圧検出器１１により行うので、２次電池Ｅ１およびＥ２それぞれの検出結果のバラツキが小さくなるという利点がある。
【００５８】
図３は、上述の図２におけるスイッチＳＷ１〜ＳＷ５の一例の動作タイミングを示すタイムチャートである。２次電池Ｅ１によるコンデンサＣ１の充電が終了すると、スイッチＳＷ１およびＳＷ２がオフされ、スイッチＳＷ３およびＳＷ４がオンされる。このとき、スイッチＳＷ３およびＳＷ４のオンのタイミングは、図３に一例が示されるように、スイッチＳＷ１およびＳＷ２がオフされてから所定の時間ΔＴだけ遅らされる。同様に、スイッチＳＷ３およびＳＷ４がオフされてΔＴだけ遅らされて、スイッチＳＷ５がオンされる。
【００５９】
このように、スイッチのオフから次のスイッチのオンまでの間にΔＴの遅延を設け、スイッチのオン状態がタイミング的に重ならないようにすることで、コンデンサに対して電荷が急激に流れ込むのを防ぐことができる。このスイッチオン／オフのタイミング制御は、後述する各例において同様に適用される。
【００６０】
図４は、図３の制御を行う際の一例の動作を示すフローチャートである。スイッチＳＷ１およびＳＷ２がオンされた状態（Ｓ４０）からオフに制御が切り替わる。スイッチＳＷ１およびＳＷ２のオフ状態が検出されたら（Ｓ４１）、時間ΔＴ後に、スイッチＳＷ３およびＳＷ４がオン制御される（Ｓ４２）。スイッチＳＷ３およびＳＷ４がオンのときは、スイッチＳＷ５はオフとされる。スイッチＳＷ３およびＳＷ４がオフ制御に切り替えられ、スイッチＳＷ３およびＳＷ４のオフ状態が検出されたら（Ｓ４３）、時間ΔＴ後にスイッチＳＷ５がオン制御される（Ｓ４５）。スイッチＳＷ５がオフに切り替えられ、スイッチＳＷ５のオフ状態が検出されたら（Ｓ４６）、動作はステップＳ４０に戻され、時間ΔＴ後にスイッチＳＷ１およびＳＷ２がオン制御される。このように、あるシーケンスでスイッチがオンしてオフされたことが確認されたら、次のスイッチのオン制御を行う。
【００６１】
上述の図２では、２個の２次電池Ｅ１およびＥ２が直列接続された例について説明したが、これはこの例に限定されない。すなわち、直列接続される２次電池の数が３個以上になっても、この実施の第１の形態の変形例を適用することができる。
【００６２】
図５は、３個の２次電池Ｅ１１、Ｅ１２およびＥ１３が直列接続された場合の、直列接続された２次電池の電池電圧を検出する一例の構成を示す。この図５にに一例が示される構成では、スイッチＳＷ１１およびＳＷ１２のみをオンとすると、２次電池Ｅ１１およびコンデンサＣ１１が並列接続される。スイッチＳＷ１３およびＳＷ１４のみをオンとすると、２次電池Ｅ１２およびコンデンサＣ１２が並列接続される。スイッチＳＷ１５のみをオンとすると、２次電池Ｅ１３およびコンデンサＣ１３が並列接続される。スイッチＳＷ１６およびＳＷ１９のみをオンとすると、コンデンサＣ１１およびＣ１３が並列接続される。スイッチＳＷ１７およびＳＷ１８のみをオンとすると、コンデンサＣ１２およびＣ１３が並列接続される。
【００６３】
２次電池Ｅ１１の出力電圧を検出する場合は、先ず、スイッチＳＷ１６およびＳＷ１９をオフ、スイッチＳＷ１１およびＳＷ１２をオンに制御することで２次電池Ｅ１１およびコンデンサＣ１１を並列に接続してコンデンサＣ１１を充電し、次いでスイッチＳＷ１１およびＳＷ１２をオフ、スイッチＳＷ１６およびＳＷ１９をオンに制御してコンデンサＣ１１およびコンデンサＣ１３を並列接続し、コンデンサＣ１１およびＣ１３間で電荷を移動させて平衡を取る。この動作を繰り返し、コンデンサＣ１３の電位が２次電池Ｅ１１の出力電圧と略等しくなったところで、スイッチＳＷ１６およびＳＷ１９をオフにし、コンデンサＣ１３の電位を電圧検出器１２で検出する。
【００６４】
なお、２次電池Ｅ１１の出力電圧の検出動作中は、スイッチＳＷ１３、ＳＷ１４、ＳＷ１５、ＳＷ１７およびＳＷ１８は、オフ状態に制御される。
【００６５】
２次電池Ｅ１２の出力電圧を検出する場合は、スイッチＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ１５、ＳＷ１６およびＳＷ１９をオフ状態に制御する。その状態で、先ず、スイッチＳＷ１７およびＳＷ１８をオフ、スイッチＳＷ１３およびＳＷ１４をオンに制御することで２次電池Ｅ１２およびコンデンサＣ１２を並列に接続してコンデンサＣ１２を充電し、次いでスイッチＳＷ１３およびＳＷ１４をオフ、スイッチＳＷ１７およびＳＷ１８をオンに制御してコンデンサＣ１２およびコンデンサＣ１３を並列接続し、コンデンサＣ１２およびＣ１３間で電荷を移動させて平衡を取る。この動作を繰り返し、コンデンサＣ１３の電位が２次電池Ｅ１２の出力電圧と略等しくなったところで、スイッチＳＷ１７およびＳＷ１８をオフにし、コンデンサＣ１３の電位を電圧検出器１２で検出する。
【００６６】
２次電池Ｅ１３の出力電圧を検出する場合には、スイッチＳＷ１５のみをオン、スイッチＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ１３、ＳＷ１４、ＳＷ１６、ＳＷ１７、ＳＷ１８およびＳＷ１９を全てオフとして、２次電池Ｅ１３およびコンデンサ１３を並列接続する。コンデンサ１３が２次電池Ｅ１３の出力電圧により充電されたら、スイッチＳＷ１５をオフにして、電圧検出器１２によりコンデンサＣ１３の電位を検出する。
【００６７】
このようにして、スイッチ制御により、負極がアース電位に接続されていない２次電池とコンデンサとの並列接続をそれぞれ構成すると共に、当該コンデンサと、電位検出のために電圧検出器の直前に設けられたコンデンサとの並列接続をそれぞれ構成する。このようにすることで、３個以上の２次電池が直列接続された場合でも、この発明を適用することができる。
【００６８】
次に、この発明の実施の第２の形態について説明する。この発明の実施の第２の形態は、直列接続された複数の２次電池間で、電池バランスを取る方法に関するものである。例えば直列接続された２個の２次電池の電池バランスが崩れている場合、電池容量の大きい方の２次電池から小さい方の２次電池へと充電すればよい。上述したようにして、直列接続された２次電池それぞれの出力電圧すなわち電池容量を検出し、検出結果に基づき２次電池それぞれの放電および充電を制御することで、電池バランスを取る。
【００６９】
図６は、直列接続された２個の２次電池Ｅ２１およびＥ２２の電池バランスを取る一例の構成を示す。なお、この図６の構成は、上述した図２の検出系の構成と共に用いられるものであるが、ここでは、繁雑さを避けるために、検出系の構成を省略する。
【００７０】
２次電池Ｅ２１の負極および２次電池Ｅ２２の正極が接続され、これら２次電池Ｅ２１およびＥ２２が直列接続される。２次電池Ｅ２１の正極がスイッチＳＷ２１の一方の端子に接続され、スイッチＳＷ２１の他方の端子がコンデンサＣ２１の一方の端子およびスイッチＳＷ２７の一方の端子にそれぞれ接続される。スイッチＳＷ２７の他方の端子がスイッチＳＷ２６の一方の端子に接続されると共に、スイッチＳＷ２２およびＳＷ２３の一方の端子、ならびに、２次電池Ｅ２１およびＥ２２の接続点にそれぞれ接続される。
【００７１】
スイッチＳＷ２６の他方の端子は、コンデンサＣ２２の一方の端子およびスイッチＳＷ２４の他方の端子に接続される。コンデンサＣ２２の他方の端子がスイッチＳＷ２３の他方の端子に接続される。２次電池Ｅ２１およびスイッチＳ２１の接続点がスイッチＳＷ２５を介してコンデンサＣ２２およびスイッチＳＷ２３の接続点に接続される。２次電池Ｅ２２およびスイッチＳＷ２４の接続点がスイッチＳＷ２８を介してコンデンサＣ２１およびスイッチＳＷ２２の接続点に接続される。
【００７２】
すなわち、この図６の構成では、スイッチＳＷ２１およびＳＷ２２のみをオンとすると、２次電池Ｅ２１およびコンデンサＣ２１が並列接続される。スイッチＳＷ２５およびＳＷ２６のみをオンとすると、２次電池Ｅ２１およびコンデンサＣ２２が並列接続される。スイッチＳＷ２７およびＳＷ２８のみをオンとすると、２次電池Ｅ２２およびコンデンサＣ２１が並列接続される。スイッチＳＷ２３およびＳＷ２４のみをオンとすると、２次電池Ｅ２２およびコンデンサＣ２２が並列接続される。
【００７３】
このような構成において、２次電池Ｅ２１およびＥ２２の出力電圧（それぞれＶ２１およびＶ２２とする）を検出した結果がＶ２１＞Ｖ２２である場合について説明する。この場合、出力電圧の高い２次電池Ｅ２１を放電させ、出力電圧の低い２次電池Ｅ２２を充電させるように各スイッチを制御する。すなわち、２次電池Ｅ２１の出力電圧でコンデンサＣ２１を充電し、その後、コンデンサＣ２１の電荷で２次電池Ｅ２２を充電するように、各スイッチを制御する。
【００７４】
より具体的には、先ず、スイッチＳＷ２１およびＳＷ２２のみをオンとして、２次電池Ｅ２１の出力電圧でコンデンサＣ２１を充電する。２次電池Ｅ２１が放電され、コンデンサＣ２１は、２次電池Ｅ２１の出力電圧と同電位になるように充電される。充電後スイッチＳＷ２１およびＳＷ２２をオフにして、所定の時間ΔＴ後にスイッチＳＷ２７およびＳＷ２８のみをオンにする。コンデンサＣ２１は、Ｖ２１＞Ｖ２２である２次電池Ｅ２１と同電位に充電されているため、コンデンサＣ２１に充電された電荷を用いて２次電池Ｅ２２を充電することができる。
【００７５】
２次電池Ｅ２１およびＥ２２の出力電圧の検出結果がＶ２１＜Ｖ２２である場合も、同様にして２次電池Ｅ２１およびＥ２２の放電および充電が行われる。すなわち、出力電圧の高い２次電池Ｅ２２でコンデンサＣ２２を充電し、コンデンサＣ２２の電荷で２次電池Ｅ２１を充電するように、各スイッチを制御する。
【００７６】
より具体的には、先ず、スイッチＳＷ２３およびＳＷ２４のみをオンとして、２次電池Ｅ２２を放電させてコンデンサＣ２２を充電する。充電後、スイッチＳＷ２３およびＳＷ２４をオフにして、所定の時間ΔＴ後にスイッチＳＷ２５およびＳＷ２６のみをオンにして、コンデンサＣ２２に充電された電荷を用いて２次電池Ｅ２１を充電する。
【００７７】
この、２次電池Ｅ２１およびＥ２２の、コンデンサＣ２２を用いた充電および放電を、２次電池Ｅ２１およびＥ２２の出力電圧を常に監視しながら、略Ｖ２１＝Ｖ２２になるまで継続することで、２次電池Ｅ２１およびＥ２２の電池バランスを取ることができる。
【００７８】
例えば、最初に２次電池Ｅ２１およびＥ２２の出力電圧をそれぞれ検出する。検出の結果、２次電池Ｅ２１およびＥ２２の電池バランスが崩れていると判断されれば、各スイッチを所定に制御して、検出結果に基づき出力電圧の高い方の２次電池（２次電池Ｅ２１とする）を上述した方法によりコンデンサＣ２１に対して放電し、コンデンサ２１により出力電圧の低い２次電池（２次電池Ｅ２２）に充電する。充電が終了したら、２次電池Ｅ２１およびＥ２２の出力電圧をそれぞれ検出し、検出結果に基づき電池バランスが取れていると判断されれば、動作が停止され、電池バランスが崩れていると判断されれば、再び２次電池Ｅ２１およびＥ２２の放電および充電が行われる。
【００７９】
図７は、この発明の実施の第２の形態の変形例である、直列接続された３個の２次電池Ｅ３１、Ｅ３２およびＥ３３の電池バランスを取る構成において、両方向性スイッチを用いた一例の構成を示す。上述の図６の構成では、各スイッチＳＷ２１〜ＳＷ２８には、それぞれ一方向にしか電流が流れないように構成されている。そのため、各スイッチＳＷ２１〜ＳＷ２８としては、オン状態で一方向にしか電流が流れない、一方向性スイッチを用いることができる。スイッチとして、オン状態で両方向に電流を流すことができる両方向性スイッチを用いることができると、回路構成をより簡素なものとすることができる。
【００８０】
図７の構成では、スイッチＳＷ３１およびＳＷ３３のみをオンとすることで、２次電池Ｅ３１およびコンデンサＣ３１が並列接続される。スイッチＳＷ３２およびＳＷ３５のみをオンとすることで、２次電池Ｅ３２およびコンデンサＣ３１が並列接続される。スイッチＳＷ３３およびＳＷ３６のみをオンとすることで、２次電池Ｅ３３およびコンデンサＣ３１が並列接続される。
【００８１】
このような構成において、例えばＶ３１＝Ｖ３２＞Ｖ３３である場合について考える。この場合には、例えば、２次電池Ｅ３１からコンデンサＣ３１を介して２次電池Ｅ３３に電荷を移動させ、次に、２次電池Ｅ３２からコンデンサＣ３１を介して２次電池Ｅ３３に電荷を移動させる。この動作を、２次電池Ｅ３１、Ｅ３２およびＥ３３の出力電圧を上述のようにして検出しつつ行い、検出結果に基づき、略Ｖ３１＝Ｖ３２＝Ｖ３３になるまで繰り返す。
【００８２】
より具体的には、先ず、スイッチＳＷ３１およびＳＷ３３のみをオンとして、２次電池Ｅ３１の出力電圧でコンデンサＣ３１を充電する。充電後スイッチＳＷ３１およびＳＷ３３をオフし、所定の時間ΔＴ後にスイッチＳＷ３４およびＳＷ３６をオンして、コンデンサＣ３１に充電された電荷によって２次電池Ｅ３３を充電する。充電後、スイッチＳＷ３４およびＳＷ３６をオフし、時間ΔＴ後にスイッチＳＷ３２およびＳＷ３５をオンして、２次電池Ｅ３２の出力電圧でコンデンサＣ３１を充電する。充電後スイッチＳＷ３２およびＳＷ３５をオフし、所定の時間ΔＴ後にスイッチＳＷ３４およびＳＷ３６をオンして、コンデンサＣ３１に充電された電荷によって２次電池Ｅ３３を充電する。その後、スイッチＳＷ３４およびＳＷ３６をオフし、時間ΔＴ後に、再び、スイッチＳＷ３１およびＳＷ３３のみをオンとして、２次電池Ｅ３１の出力電圧でコンデンサＣ３１を充電する。この動作を、略Ｖ３１＝Ｖ３２＝Ｖ３３になるまで繰り返す。
【００８３】
このように、両方向性スイッチを用いた場合は、充電用のコンデンサがコンデンサＣ３１の１個で済み、簡素な構成が実現できる。なお、図８に一例が示されるように、２個の一方向性スイッチを互いに逆方向に接続し、電流の方向によりオン／オフするスイッチを適切に制御することで、両方向性スイッチと同等の機能を実現することができる。このように一組の一方向性スイッチで構成されたスイッチを、上述の図７の例に適用することができる。２次電池Ｅ３１、Ｅ３２およびＥ３３からコンデンサＣ３１へ充電を行うときと、コンデンサＣ３１から２次電池Ｅ３１、Ｅ３２およびＥ３３へ充電のときとで異なる方向性のスイッチが選択される。
【００８４】
次に、この発明の実施の第３の形態について説明する。この発明の実施の第３の形態は、制御回路や電圧検出回路などへの回路電源の供給方法に関するものである。２次電池を直列接続した場合に、各２次電池の出力電圧を検出する。そして、検出結果に基づき、出力電圧の高い２次電池から優先的に、回路電源の供給を行うようにする。
【００８５】
図９は、この実施の第３の形態による、２次電池Ｅ４１、Ｅ４２およびＥ４３の３個が直列接続された場合において、出力電圧の高い２次電池から優先的に回路電源の供給を行うようにした一例の構成を示す。この場合も、上述した２次電圧それぞれの電圧検出や、電池バランスの例と同様に、各２次電池Ｅ４１、Ｅ４２およびＥ４３により先ずコンデンサＣ４１を充電し、そのコンデンサＣ４１でコンデンサＣ４２を充電する。そして、コンデンサＣ４２により、制御回路や電圧検出回路などの回路電源１３を供給する。
【００８６】
直列接続された２次電池Ｅ４１、Ｅ４２およびＥ４３において、２次電池Ｅ４３の負極がアース電位に接続される。２次電池Ｅ４１の正極がスイッチＳＷ４１を介してスイッチＳＷ４２、コンデンサＣ４１およびスイッチＳＷ４７それぞれの一方の端子に接続される。２次電池Ｅ４１およびＥ４２の接続点がスイッチＳＷ４２の他方の端子およびスイッチＳＷ４３の一方の端子に接続される。スイッチＳＷ４３の他方の端子がスイッチＳＷ４４の一方の端子およびコンデンサＣ４１の他方の端子に接続されると共に、スイッチＳＷ４６を介してアース電位に接続される。２次電池Ｅ４２およびＥ４３の接続点がスイッチＳＷ４４の他方の端子およびスイッチＳＷ４５の一方の端子に接続される。スイッチＳＷ４５の他方の端子がスイッチＳＷ４７の他方の端子に接続されると共に、片側がアース電位に接続されたコンデンサＣ４２に接続される。コンデンサＣ４２の両端から回路電源１３が供給される。
【００８７】
図９に示す構成により回路電源１３を供給する方法は、以下のようになる。２次電池Ｅ４１で回路電源１３を供給する場合には、先ず、スイッチＳＷ４１およびＳＷ４３のみをオンとし、２次電池Ｅ４１の出力電圧によりコンデンサＣ４１を充電する。コンデンサＣ４１の充電が終了したら、スイッチＳＷ４１およびＳＷ４３をオフ、スイッチＳＷ４６およびＳＷ４７をオンとし、コンデンサＣ４１の電荷によりコンデンサＣ４２を充電する。このコンデンサＣ４２に充電された電荷が回路電源１３として供給される。なお、コンデンサＣ４２の充電が終了したら、スイッチＳＷ４６およびＳＷ４７をオフにすると好ましい。
【００８８】
２次電池Ｅ４２により回路電源１３を供給する場合も、２次電池Ｅ４１で供給する場合と同様である。この場合、先ず、スイッチＳＷ４２およびＳＷ４４のみをオンとし、２次電池Ｅ４２の出力電圧によりコンデンサＣ４１を充電する。コンデンサＣ４１の充電が終了したら、スイッチＳＷ４２およびＳＷ４４をオフ、スイッチＳＷ４６およびＳＷ４７をオンとし、コンデンサＣ４１の電荷によりコンデンサＣ４２を充電する。２次電池Ｅ４３で回路電源１３を供給する場合には、スイッチＳＷ４５のみをオンとして、２次電池Ｅ４３の出力電圧によりコンデンサＣ４２を充電する。
【００８９】
このように各スイッチＳＷ４１〜ＳＷ４７が制御されて２次電池Ｅ４１、Ｅ４２およびＥ４３のそれぞれにより回路電源１３が供給される際に、各２次電池Ｅ４１、Ｅ４２およびＥ４３それぞれの出力電圧が図示されない電圧検出回路により検出される。検出結果に基づき、２次電池Ｅ４１、Ｅ４２およびＥ４３のうち出力電圧の高い方から優先的に、コンデンサＣ４２に対して多く充電を行うようにする。これにより、直列接続された各２次電池Ｅ４１、Ｅ４２およびＥ４３の電池バランスを保ちながら、回路電源１３を供給することができる。
【００９０】
図１０は、この実施の第３の形態の変形例である、直列接続された各２次電池Ｅ５１およびＥ５２それぞれの出力電圧を検出しながら、回路電源１４を供給するようにした一例の構成を示す。この図１０に示される構成は、上述の図２に示される電圧検出回路と、電圧検出回路と同等の構成によりなる回路電源供給回路とが１の回路にまとめられている。
【００９１】
この図１０の構成によれば、２次電池Ｅ５１およびＥ５２それぞれの出力電圧を検出し、その検出結果に基づき回路電源１４の供給を行う。このとき、出力電圧の高い方の２次電池から優先的に回路電源１４の供給を行うことで、回路電源１４の供給と共に、２次電池Ｅ５１およびＥ５２の電池バランスを取ることができる。
【００９２】
電圧検出回路側から説明する。直列接続された２次電池Ｅ５１およびＥ５２において、２次電池Ｅ５２の負極がアース電位に接続される。２次電池Ｅ５１の正極がスイッチＳＷ５１およびＳＷ５２の一方の端子に接続される。このうち、スイッチＳＷ５２側が電圧検出回路である。スイッチＳＷ５２の他方の端子がコンデンサＣ５１およびスイッチＳＷ５５の一方の端子に接続される。２次電池Ｅ５１およびＥ５２の接続点がスイッチＳＷ５３、ＳＷ５４、ＳＷ５７およびＳＷ５８の一方の端子に接続される。これらのうち、スイッチＳＷ５３およびＳＷ５８が電圧検出回路である。スイッチＳＷ５３の他方の端子がコンデンサＣ５１の他方の端子に接続されると共に、スイッチＳＷ５９を介してアース電位に接続される。スイッチＳＷ５８の他方の端子がスイッチＳＷ５５の他方の端子に接続されると共に、片側がアース電位に接続されるコンデンサＣ５３に接続される。コンデンサＣ５３の両端が電圧検出器１５に接続される。電圧検出器１５の検出結果は、スイッチ（ＳＷ）制御回路１６に供給される。
【００９３】
次に、回路電源供給回路側について説明する。上述したスイッチＳＷ５１の他方の端子がコンデンサＣ５２およびスイッチＳＷ５６の一方の端子に接続される。また、上述したスイッチＳＷ５４の他方の端子がコンデンサＣ５２の他方の端子に接続されると共に、スイッチＳＷ６０を介してアース電位に接続される。さらに、上述したスイッチＳＷ５７の他方の端子がスイッチＳＷ５６の他方の端子に接続されると共に、片側がアース電位に接続されたコンデンサＣ５４に接続される。コンデンサＣ５４の両端から回路電源１４に供給される。回路電源１４は、例えばスイッチ制御回路１６の駆動用の電源である。
【００９４】
このような構成において、２次電池Ｅ５１の出力電圧の検出は、上述の図２における２次電池Ｅ１の出力電圧の検出と同様にして行われる。先ず、スイッチＳＷ５２およびＳＷ５３のみをオンとして、２次電池Ｅ５１の出力電圧によりコンデンサＣ５１を充電する。コンデンサＣ５１が充電されたら、スイッチＳＷ５２およびＳＷ５３をオフとし、時間ΔＴ後にスイッチＳＷ５５およびＳＷ５９をオンとして、コンデンサＣ５１の電荷により、コンデンサＣ５１およびコンデンサＣ５３が平衡状態となるまでコンデンサＣ５３を充電する。この２次電池Ｅ５１によるコンデンサＣ５１の充電と、コンデンサＣ５１によるコンデンサＣ５３の充電の動作が所定回数、繰り返され、２次電池Ｅ５１の出力電圧とコンデンサＣ５３の電位とが略等しくなったところで、電圧検出器１５によりコンデンサＣ５３の電位が検出される。
【００９５】
２次電池Ｅ５２の出力電圧の検出も、上述の図２における２次電池Ｅ２の出力電圧の検出と同様にして行われる。すなわち、スイッチＳＷ５８のみがオンとされ、２次電池Ｅ５２によりコンデンサＣ５３が充電される。コンデンサＣ５３が充電されると、スイッチＳＷ５８がオフとされ、電圧検出器１５によりコンデンサＣ５３の電位が検出される。
【００９６】
電圧検出器１５による２次電池Ｅ５１およびＥ５２の出力電圧の検出結果は、スイッチ制御回路１６に供給される。スイッチ制御回路１６では、供給された検出結果に基づき、スイッチＳＷ５１〜ＳＷ６０のオン／オフをそれぞれ制御する。
【００９７】
回路電源１４の供給も、上述の２次電池Ｅ５１およびＥ５２の電圧検出と略同様にして行われる。２次電池Ｅ５１による回路電源１４の供給は、先ず、スイッチＳＷ５１およびＳＷ５４のみをオンとして、２次電池Ｅ５１によりコンデンサＣ５２を充電する。コンデンサＣ５２が充電されたら、スイッチＳＷ５１およびＳＷ５４をオフとし、時間ΔＴ後にスイッチＳＷ５６およびＳＷ６０をオンとして、コンデンサＣ５２の電荷によりコンデンサＣ５４を充電する。コンデンサＣ５４が充電されたら、スイッチＳＷ５６およびＳＷ６０をオフとして、コンデンサＣ５４の電荷により回路電源１４を供給する。なお、スイッチＳＷ５６およびＳＷ６０をオンとした時点で回路電源１４の供給を開始するようにしてもよい。
【００９８】
２次電池Ｅ５２による回路電源１４の供給は、スイッチＳＷ５７のみがオンとされ、２次電池Ｅ５２によりコンデンサＣ５４が充電される。コンデンサＣ５４が充電されると、スイッチＳＷ５７がオフとされ、コンデンサＣ５４の電荷により回路電源１４が供給される。
【００９９】
既に述べたように、この、２次電池Ｅ５１およびＥ５２による回路電源１４の供給を、上述の２次電源Ｅ５１およびＥ５２の出力電圧の検出結果に基づき、２次電池Ｅ５１およびＥ５２のうち出力電圧の高い方から優先的に行うことで、２次電池Ｅ５１およびＥ５２の電池バランスを取ることができる。ここで、２次電池Ｅ５１およびＥ５２の出力電圧の検出は、他の方法を用いて行ってもよいが、この実施の一形態による検出方法の方が、より正確に電圧の検出ができて好ましい。
【０１００】
また、図１０では、電圧検出の回路と回路電源供給回路とが１の回路中に並列的に設けられているが、これはこの例に限らず、両者を共通的に構成することも可能である。しかしながら、回路および検出インピーダンスが低いと、電圧検出において誤動作を起こす場合があるため、図１０のように電圧検出回路と回路電源供給回路とを別個に設けるのがより好ましい。
【０１０１】
図１１、図１２および図１３は、図１０の構成における動作を説明するためのフローチャートである。なお、図１１、図１２および図１３において、符号Ａ、ＢおよびＣは、図１１、図１２および図１３間において対応する符号に処理が移行することを示す。この図１１、図１２および図１３のフローチャートによる動作は、例えば２次電池Ｅ５１およびＥ５２の充電または放電動作をさせた際に行われる。また例えば、２次電池Ｅ５１およびＥ５２において電池のアンバランスが生じた際に行われるようにもできる。
【０１０２】
図１１において、フローチャートの処理に先立って、電池バランスを検出する場合は、電圧検出回路が例えば所定の間隔で動作され、２次電池Ｅ５１およびＥ５２の出力電圧が監視される。２次電池Ｅ５１およびＥ５２の放電および充電動作を行うか、または、電池アンバランスが大きい、すなわち電池バランスが崩れている際の動作を行う場合（ステップＳ１０）、電圧検出回路が動作されて２次電池Ｅ５１およびＥ５２それぞれの出力電圧が求められ、電池バランスが検出される（ステップＳ１１）。次のステップＳ１２では、電池バランスの検出結果に基づき２次電池Ｅ５１およびＥ５２の出力電圧にアンバランスが存在するか否かが判断される。
【０１０３】
その結果、電池バランスが取れており、アンバランスが無いと判断されれば、動作は図１２のステップＳ２０に移行され、回路電源１４の供給を、２次電池Ｅ５１およびＥ５２それぞれから平均的に行うものとされる。回路電源供給回路により、２次電池Ｅ５１およびＥ５２が順に切り替えられて、回路電源１４が供給される。
【０１０４】
回路電源１４が供給されると、ステップＳ２１で各２次電池Ｅ５１およびＥ５２の出力電圧がそれぞれ検出されて電池バランスが検出され、次のステップＳ２２で、電池バランスが取れているかどうかが判断される。
【０１０５】
若し、電池バランスが取れていなければ、図６を用いて説明したようにして、コンデンサを介して、２次電池Ｅ５１およびＥ５２のうち出力電圧が高い方の２次電池が放電され、出力電圧が低い方の２次電池に充電される。なお、図１０では、図６の充電／放電のための構成は、繁雑さを避けるために、省略されている。２次電池Ｅ５１およびＥ５２の充電／放電が終了したら、動作はステップＳ２１に戻され、再び電池バランスが検出される。
【０１０６】
一方、ステップＳ２２で、電池バランスが取れていると判断されれば、動作はステップＳ２３に移行され、２次電池Ｅ５１およびＥ５２の充電／放電動作が停止され、ステップＳ２４で、回路の動作が停止される。
【０１０７】
なお、図１２に点線で示されるように、２次電池Ｅ５１およびＥ５２の充電／放電動作無しで電池バランスが取れている場合は、動作は、ステップＳ２４に移行され、回路の動作が停止される。その後、動作は図１１のステップＳ１０に戻され、再び電池バランス検出などの動作が繰り返される。
【０１０８】
上述のステップＳ１２で、電池バランスの検出結果に基づき２次電池Ｅ５１およびＥ５２の出力電圧にアンバランスが存在とされた場合、動作は図１３のステップＳ３０に移行される。ステップＳ３０では、回路電源１４の供給を、出力電圧の高い方の２次電池により行うものとされ、２次電池Ｅ５１およびＥ５２のうち出力電圧の高い方が選択され、図１０を用いて上述したような方法により、回路電源１４が供給される。
【０１０９】
次のステップＳ３１で２次電池Ｅ５１およびＥ５２の出力電圧がそれぞれ検出され、ステップＳ３２で、電池バランスが取れたか否かが判断される。
【０１１０】
若し、電池バランスが取れていなければ、図６を用いて説明したようにして、コンデンサを介して、２次電池Ｅ５１およびＥ５２のうち出力電圧が高い方の２次電池が放電され、出力電圧が低い方の２次電池に充電される。２次電池Ｅ５１およびＥ５２の充電／放電が終了したら、動作はステップＳ３１に戻され、再び電池バランスが検出される。
【０１１１】
一方、ステップＳ３２で、電池バランスが取れていると判断されれば、動作はステップＳ３３に移行され、２次電池Ｅ５１およびＥ５２の充電／放電動作が停止され、ステップＳ３５で、回路の動作が停止される。その後、動作は図１１のステップＳ１０に戻され、再び電池バランス検出などの動作が繰り返される。
【０１１２】
なお、上述のステップＳ３２において、一度もステップＳ３１に戻ること無しにステップＳ３３に移行した場合には、充電・放電動作無しで電池バランスが取れたとされる（ステップＳ３４）。
【０１１３】
また、図１２のステップＳ２２や図１３のステップＳ３２において、電池バランスが取れたとされた場合、回路の動作が互いの動作フローに移行される。すなわち、ステップＳ２２で電池バランスが取れたとされた場合には、ステップＳ２３以降の動作が行われると共に、図１３のステップＳ３０の動作に移行される。同様に、ステップＳ３２で電池バランスが取れたとされた場合には、ステップＳ３３以降の動作が行われると共に、図１２のステップＳ２０の動作に移行される。
【０１１４】
次に、この発明の実施の第４の形態について説明する。この発明の実施の第４の形態では、直列接続された複数の２次電池の電池バランスを取る際に、充電器による充電を利用するようにしている。図１４は、この実施の第４の形態による、充電器による充電を利用して電池バランスを取る一例の構成を示す。なお、図１４では、繁雑さを避けるために、２次電池Ｅ７１およびＥ７２それぞれの出力電圧を検出する電圧検出手段が省略されている。電圧検出手段としては、例えば上述の図１に示される構成を適用することができる。
【０１１５】
充電器２０は、電源Ｅ３７の出力により２次電池Ｅ７１（出力電圧をＶ７１とする）および２次電池Ｅ７２（出力電圧をＶ７２とする）の充電を行う。充電器２０の制御端子は、アース電位に接続される。充電器２０の出力端がスイッチＳＷ７７を介してコンデンサＣ７１の一方の端子に接続され、コンデンサＣ７１の他方の端子がスイッチＳＷ７８を介して、片側がアース電位に接続されたコンデンサＣ７２に接続される。
【０１１６】
スイッチＳＷ７７およびコンデンサＣ７１の接続点がスイッチＳＷ７１、ＳＷ７３およびＳＷ７５の一方の端子にそれぞれ接続される。コンデンサＣ７１およびスイッチＳＷ７８の接続点がスイッチＳＷ７２、ＳＷ７４およびＳＷ７６の一方の端子にそれぞれ接続される。スイッチＳＷ７６の他方の端子は、アース電位に接続される。
【０１１７】
直列接続された２次電池Ｅ７１およびＥ７２において、２次電池Ｅ７１の正極がスイッチＳＷ７１の他方の端子に接続される。２次電池Ｅ７１およびＥ７２の接続点がスイッチＳＷ７２およびＳＷ７３の他方の端子にそれぞれ接続される。２次電池Ｅ７２の負極がスイッチＳＷ７４の他方の端子に接続される。
【０１１８】
このような構成において、先ず、スイッチＳＷ７７およびＳＷ７８のみがオンとされ、充電器２０によりコンデンサＣ７１およびＣ７２が充電される。所定の時間Ｔ後に、スイッチＳＷ７７およびＳＷ７８がオフされる。ここで、電圧検出手段による検出結果に基づき、Ｖ７１＜Ｖ７２であるとされれば、スイッチＳＷ７５およびＳＷ７６、ならびに、スイッチＳＷ７１およびＳＷ７２がそれぞれオンとされ、コンデンサＣ７２の電荷により２次電池Ｅ７１が充電される。
【０１１９】
ここで、電圧検出手段により２次電池Ｅ７１およびＥ７２それぞれの出力電圧が検出され、電池バランスが取れていない、すなわち、Ｖ７１＜Ｖ７２であれば、スイッチＳＷ７１、ＳＷ７２、ＳＷ７５およびＳＷ７６がオフ、スイッチＳＷ７７およびＳＷ７８がオンとされ、再びコンデンサＣ７１およびＣ７２が充電され、上述の手順に従って各スイッチが制御されて、略Ｖ７１＝Ｖ７２になるまで２次電池Ｅ７１が充電される。
【０１２０】
すなわち、図１５に一例が示されるように、２次電池Ｅ７１の出力電圧Ｖ７１が２次電池Ｅ７２の出力電圧Ｖ７２を下回っている間、上述したスイッチＳＷ７７およびＳＷ７８、ならびに、スイッチＳＷ７１、ＳＷ７２、ＳＷ７５およびＳＷ７６によるスイッチング動作が繰り返される。電圧Ｖ７１とＶ７２とが略等しくなったら、スイッチング動作が停止され、充電が完了される。
【０１２１】
電圧検出手段による検出結果により、Ｖ７１＞Ｖ７２である場合も、同様にして２次電池Ｅ７２の充電が行われる。すなわち、スイッチＳＷ７７およびＳＷ７８のみがオンとされ、充電器２０によりコンデンサＣ７１およびＣ７２が充電される。所定の時間Ｔ後に、スイッチＳＷ７７およびＳＷ７８がオフされる。そして、スイッチＳＷ７５およびＳＷ７６、ならびに、スイッチＳＷ７３およびＳＷ７４がそれぞれオンとされ、コンデンサＣ７２の電荷により２次電池Ｅ７２が充電される。
【０１２２】
ここで、電圧検出手段により２次電池Ｅ７１およびＥ７２それぞれの出力電圧が検出され、電池バランスが取れていない、すなわち、Ｖ７１＞Ｖ７２であれば、スイッチＳＷ７３、ＳＷ７４、ＳＷ７５およびＳＷ７６がオフ、スイッチＳＷ７７およびＳＷ７８がオンとされ、再びコンデンサＣ７１およびＣ７２が充電され、上述の手順に従って各スイッチが制御されて、略Ｖ７１＝Ｖ７２になるまで２次電池Ｅ７２が充電される。
【０１２３】
図１４の構成において、２次電池Ｅ７１およびＥ７２それぞれの充電を、電源Ｅ７３から充電器２０を介してコンデンサＣ７１およびＣ７２に充電した電荷を用いて行う場合、コンデンサＣ７１およびＣ７２により、２次電池Ｅ７１およびＥ７２をそれぞれ充電しながら電池バランスを取るようにしてもよい。
【０１２４】
例えば、最初スイッチＳＷ７７およびＳＷ７８のみをオンし、電源Ｅ７３から充電器２０を介してコンデンサＣ７１およびＣ７２をそれぞれ充電する。時間Ｔ後にスイッチＳＷ７７およびＳＷ７８がオフされ、コンデンサＣ７１が２次電池Ｅ７１を、コンデンサＣ７２が２次電池Ｅ７２を、それぞれ充電するように、スイッチＳＷ７１〜ＳＷ７６が制御される。
【０１２５】
一例として、先ずスイッチＳＷ７１およびＳＷ７２のみをオンとして、コンデンサＣ７１により２次電池Ｅ７１を充電し、次にスイッチＳＷ７１およびＳＷ７２をオフ、スイッチＳＷ７３およびＳＷ７５、ならびに、スイッチＳＷ７４およびＳＷ７６をオンとして、コンデンサＣ７２で２次電池Ｅ７２を充電する。コンデンサＣ７１およびＣ７２による充電が終了したら、再びスイッチＳＷ７７およびＳＷ７８のみがオンとされ、コンデンサＣ７１およびＣ７２が充電される。この動作を、２次電池Ｅ７１およびＥ７２が所定の容量に充電されるまで、繰り返す。
【０１２６】
このときに、コンデンサＣ７１およびＣ７２の容量を等しくすれば、コンデンサＣ７１およびＣ７２の電圧バランスが取れるため、安全に充電することができる。
【０１２７】
図１４の構成において、電源Ｅ７３により、コンデンサＣ７１およびＣ７２に直接的に充電可能な期間がある。電池容量が少ない充電の場合で、２次電池Ｅ７１およびＥ７２がフル充電に近くなった場合に、充電器２０後、すなわち、コンデンサＣ７１およびＣ７２に充電された電荷を用いて２次電池Ｅ７１およびＥ７２の充電を行う。２次電池Ｅ７１がフル充電近くなったら、電源Ｅ７３による充電を停止し、コンデンサＣ７１およびＣ７２を用いて充電し、２次電池Ｅ７１に対する充電が足りない分を埋めるようにする。
【０１２８】
このとき、例えば、最初は図１４に点線で示されるように、充電器２０の出力端を２次電池Ｅ７１の正極に直接的に接続することができる。スイッチＳＷ７４およびＳＷ７６のみをオンとして２次電池Ｅ７２の負極をアース電位に接続することで、電源Ｅ７３および充電器２０により、２次電池Ｅ７１およびＥ７２を直接的に充電することができる。
【０１２９】
図１４の構成の変形例として、図１６に一例が示されるように、充電器２０を制御して２次電池Ｅ７１およびＥ７２の電池バランスを取るように構成することができる。なお、図１６において、上述の図１４を共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【０１３０】
図１６では、図１４の構成に対し、２次電池Ｅ７１およびＥ７２の出力電圧をそれぞれ検出可能な電池電圧検出器２２が設けられている。電池電圧検出器２２の検出結果は、充電器２０の制御信号として充電器２０に供給される。電池電圧検出器２２により、直列接続された２次電池Ｅ７１およびＥ７２それぞれの出力電圧を検出する。検出結果に基づき、直列接続された２次電池の中で最も出力電圧が高いものと略同一の出力電圧になるように他の２次電池を充電するように、充電器２０の動作を制御する。
【０１３１】
なお、スイッチＳＷ７１〜ＳＷ７８は、充電器２０により充電される２次電池に応じて、上述の図１４の例と同様にしてオン／オフが制御される。このとき、充電器２０によりコンデンサＣ７１およびＣ７２を充電する際には、スイッチＳＷ７７およびＳＷ７８がオンとされると共に、スイッチＳＷ８０がオンとされる。
【０１３２】
また、この場合、充電器２０の出力電圧は、２次電池Ｅ７１およびＥ７２を直列接続して充電した場合に電池バランスを取る際の電圧とは異なる。そのため、図１６において、充電器２１をさらに設け、点線で示されるように、充電器２１の出力端を２次電池Ｅ７１の正極に接続するようにできる。スイッチＳＷ７１、ＳＷ７２、ＳＷ７３およびＳＷ７４、ならびに、スイッチＳＷ８０をオフとすることにより、充電器２１により、電源Ｅ７３での充電を２次電池Ｅ７１およびＥ７２に対して直列的に行うことができる。
【０１３３】
なお、上述では、図１に示す実施の第１の形態の一例の構成において、２次電池Ｅ１またはＥ２の電荷を一旦コンデンサＣ１に充電し、コンデンサＣ１に蓄積された電荷をコンデンサＣ２に移動させ、その後、コンデンサＣ２の電位を検出することで、２次電池Ｅ１またはＥ２の電圧を検出している。これは、この例に限定されず、例えば図１の構成においてコンデンサＣ２を用いないで、２次電池Ｅ１またはＥ２の電圧を検出するようにできる。
【０１３４】
図１７は、上述の図１の構成からコンデンサＣ２を省いた、この発明の実施の第１の形態の他の変形例の一例の構成を示す。なお、図１７において、図１と共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【０１３５】
この図１７の構成において、２次電池Ｅ１の出力電圧を求める場合には、先ず、スイッチＳＷ１およびＳＷ２をオン、他のスイッチＳＷ３〜ＳＷ６をオフにする。コンデンサＣ１が２次電池Ｅ１により充電されたら、スイッチＳＷ１およびＳＷ２をオフ、ＳＷ３およびＳＷ４をオンとして、電池電圧検出／回路電源供給部１０によりコンデンサＣ１の電位を検出する。検出されたコンデンサＣ１の電位が２次電池Ｅ１の出力電圧に対応する。検出後は、例えば電池電圧検出／回路電源供給部１０により、コンデンサＣ１を放電させる。
【０１３６】
２次電池Ｅ２の出力電圧を求めるときには、先ず、スイッチＳＷ６およびＳＷ３をオン、他のスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４およびＳＷ５をオフにする。このようにすることで、２次電池Ｅ２によりコンデンサＣ１が充電される。コンデンサＣ１が２次電池Ｅ２により充電されたら、スイッチＳＷ６およびＳＷ３をオフ、スイッチＳＷ３およびＳＷ４をオンとして、電池電圧検出／回路電源供給部１０によりコンデンサＣ１の電位を検出する。検出されたコンデンサＣ１の電位が２次電池Ｅ２の出力電圧に対応する。検出後は、例えば電池電圧検出／回路電源供給部１０により、コンデンサＣ１を放電させる。
【０１３７】
この図１７の例でも、電池電圧検出／回路電源供給部１０によるコンデンサＣ１の電位検出の際には、コンデンサＣ１の一端がアース電位に接続されているため、安定的に電位を検出することができる。
【０１３８】
なお、この図１７の構成においては、上述の実施の第３の形態で説明したような、２次電池Ｅ１およびＥ２による回路電源のコンデンサを介しての供給は、難しい。
【０１３９】
次に、この発明の実施の第５の形態について説明する。上述した、例えばこの発明の実施の第２の形態では、直列接続された複数の２次電池間の電池バランスの調整を、出力電圧の高い方の２次電池から低い方の２次電池へと充電することで行っていた。図１８を用いて概略的に説明すると、２次電池Ｅ８１およびＥ８２の出力電圧をＶ８１およびＶ８２とし、Ｖ８１＞Ｖ８２であるとき、先ず、スイッチＳＷ８１、ＳＷ８３をオン、スイッチＳＷ８２、ＳＷ８４をオフとして、コンデンサＣ８１を２次電池Ｅ８１の出力電圧で充電し、次に、スイッチＳＷ８１、ＳＷ８３をオフ、スイッチＳＷ８２、ＳＷ８４をオンとして、コンデンサＣ８１の電荷で２次電池Ｅ８２を充電する。この方法では、各２次電池Ｅ８１、Ｅ８２間の出力電圧の差が例えば０．５Ｖ以下といったように比較的小さい場合、コンデンサＣ８１の電荷による２次電池Ｅ８２の充電が上手くいかないおそれがある。
【０１４０】
そこで、この発明の実施の第５の形態では、直列接続された複数の２次電池間の電池バランスを、充電される２次電池の電圧よりも明らかに高い電圧を用いて調整する。この実施の第５の形態では、１個の２次電池からその２次電池の出力電圧よりも高い電圧を得るために、チャージポンプを用いる。チャージポンプは、周知のように、例えば並列接続された複数のコンデンサにそれぞれ充電した後、充電された複数のコンデンサの接続を切り換えて直列接続にして、充電時の電圧よりも高い電圧を取り出すことができるようにしたものである。
【０１４１】
図１９は、このようなチャージポンプ２００の一例の構成を示す。端子２０１がスイッチＳＷ２０１およびＳＷ２０３の一方の端子にそれぞれ接続される。スイッチＳＷ２０１の他方の端子がコンデンサＣ２０２の一方の端子およびスイッチＳＷ２０５の一方の端子にそれぞれ接続される。スイッチＳＷ２０５の他方の端子がコンデンサＣ２０１の一方の端子に接続される。コンデンサＣ２０２の他方の端子がスイッチＳＷ２０２およびＳＷ２０４の一方の端子に接続され、スイッチＳＷ２０４の他方の端子がスイッチＳＷ２０３の他方の端子およびコンデンサＣ２０３の一方の端子に接続される。コンデンサＣ２０３の他方の端子がスイッチＳＷ２０２の他方の端子およびコンデンサＣ２０１の他方の端子それぞれに接続されると共に、端子２０２に接続される。コンデンサＣ２０１は、チャージポンプ２００の出力電圧が取り出される出力コンデンサである。
【０１４２】
このような構成において、端子２０１および２０２間に電圧ＶＩＮを印可する。このとき、スイッチＳＷ２０１、ＳＷ２０２、ＳＷ２０３をオン、スイッチＳＷ２０４および２０５をオフとして、コンデンサＣ２０２およびＣ２０３を並列接続し、コンデンサＣ２０２およびＣ２０３をそれぞれ電圧ＶＩＮで充電する。充電が完了したら、スイッチＳＷ２０１、ＳＷ２０２およびＳＷ２０３をオフ、スイッチＳＷ２０４およびＳＷ２０５をオンとして、充電されたコンデンサＣ２０２およびＣ２０３を直列接続する。例えばコンデンサＣ２０２およびＣ２０３の容量が等しい場合、直列接続された両端の電圧は、理論値で２×ＶＩＮとなる。
【０１４３】
直列接続されたコンデンサＣ２０２およびＣ２０３でコンデンサＣ２０１を充電し、スイッチＳＷ２０２、ＳＷ２０３およびＳＷ２０４をオフ、スイッチＳＷ２０１およびＳＷ２０５をオンとすることで、出力コンデンサであるコンデンサＣ２０１が端子２０１および２０２と接続され、端子２０１および２０２から、理論値で２×ＶＩＮの電圧を取り出すことができる。このように、チャージポンプ２００を用いることで、入力時の電圧よりも高い電圧を取り出すことができる。
【０１４４】
なお、図１９中、「■（四角）」で示される各端子ａ〜ｄは、後述するチャージポンプ２００を用いた構成において同一の符号が付される各端子にそれぞれ対応する。また、チャージポンプ２００における上述のようなスイッチ制御は、例えば図示されないマイクロコンピュータ（以下、マイコン）や、所定の制御回路により制御される。
【０１４５】
図２０は、この実施の第５の形態による、チャージポンプ２００を用いて電池バランスを調整する一例の構成を示す。なお、図２０では、図１９に一例が示されるチャージポンプ２００の構成のうち、出力コンデンサＣ２０１、コンデンサＣ２０２およびＣ２０３がチャージポンプ２００の外部に接続されるように示されている。
【０１４６】
２次電池Ｅ２０１およびＥ２０２（それぞれ出力電圧がＶ２０１およびＶ２０２とする）が直列接続される。２次電池Ｅ２０１の正極がスイッチＳＷ２１１の一方の端子に接続される。２次電池Ｅ２０１およびＥ２０２の接続点がスイッチＳＷ２１２およびＳＷ２１３それぞれの一方の端子に接続される。２次電池Ｅ２０２の負極がスイッチＳＷ２１４の一方の端子に接続される。
【０１４７】
スイッチＳＷ２１１の他方の端子がチャージポンプ２００の端子２０１と、スイッチＳＷ２１５の一方の端子とに接続される。それと共に、スイッチＳＷ２１１の他方の端子がスイッチＳＷ２１２の他方の端子およびコンデンサＣ２１１の一方の端子に接続される。スイッチＳＷ２１５の他方の端子がチャージポンプ２００の端子ｄに接続されると共に、出力コンデンサＣ２０１の一方の端子に接続される。チャージポンプ２００の端子ｃがコンデンサＣ２０３の一方の端子に接続される。コンデンサＣ２０２の両端が端子ａおよびｂにそれぞれ接続される。
【０１４８】
チャージポンプ２００の端子２０２がコンデンサＣ２０１およびＣ２０３それぞれの他方の端子に接続される。それと共に、チャージポンプ２００の端子２０２がコンデンサＣ２１１、スイッチＳＷ２１３およびＳＷ２１４それぞれの他方の端子に接続される。
【０１４９】
なお、２次電池Ｅ２０１の正極が端子２０２に、２次電池Ｅ２０２の負極が端子２０３にそれぞれ接続される。端子２０２および２０３から２次電池Ｅ２０１およびＥ２０２の直列接続の出力電圧が取り出される。端子２０２および２０３を介して２次電池Ｅ２０１およびＥ２０２を充電することもできる。
【０１５０】
ここで、出力コンデンサＣ２０１の容量は、コンデンサＣ２０２、Ｃ２０３およびＣ２１１の何れの容量よりも大きいものとする。すなわち、コンデンサＣ２０１、Ｃ２０２、Ｃ２０３、Ｃ２１１の容量をそれぞれＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４としたとき、Ｃ１＞Ｃ２、且つ、Ｃ１＞Ｃ３、且つ、Ｃ１＞Ｃ４である。
【０１５１】
このような構成において、Ｖ２０１＞Ｖ２０２の場合に、２次電池Ｅ２０１およびＥ２０２の電池バランスを取る際には、各スイッチＳＷ２１１〜ＳＷ２１５およびチャージポンプ２００を次のように制御する。先ず、スイッチＳＷ２１１およびＳＷ２１３をオン、スイッチＳＷ２１２、ＳＷ２１４、ＳＷ２１５をオフとし、２次電池Ｅ２０１の出力電圧でコンデンサＣ２１１を充電する。
【０１５２】
次に、スイッチＳＷ２１１〜ＳＷ２１５をオフとして、コンデンサＣ２１１の出力電圧により上述のチャージポンプ２００での動作を行う。すなわち、チャージポンプ２００においてスイッチＳＷ２０１〜ＳＷ２０５が上述のようにして制御され、コンデンサＣ２１１の電荷により、並列的に接続されたコンデンサＣ２０２およびＣ２０３がそれぞれ充電され、所定のタイミングの後にコンデンサＣ２０２およびＣ２０３が直列接続とされ、直列接続されたコンデンサＣ２０２およびＣ２０３により出力コンデンサＣ２０１が充電される。
【０１５３】
チャージポンプ２００の動作により出力コンデンサＣ２０１が充電されると、スイッチＳＷ２１１およびＳＷ２１３がオフ、スイッチＳＷ２１５、ＳＷ２１２およびＳＷ２１４がオンとされ、コンデンサＣ２０１の出力電圧により２次電池Ｅ２０２が充電される。出力コンデンサＣ２０１は、チャージポンプ２００の動作により、２次電池Ｅ２０１の出力電圧に対して略２倍の電圧で充電されているので、２次電池Ｅ２０２は、所定の電圧まで速やかに充電される。
【０１５４】
なお、図２１に一例が示されるように、図２０に対してコンデンサＣ２１１を用いない構成でも、上述の図２０の場合と同様にして、チャージポンプ２００を用いた電池バランスの調整を行うことができる。この場合、図２０を用いて説明したようにしてスイッチＳＷ２１１〜ＳＷ２１５が制御され、チャージポンプ２００の充電時には、２次電池Ｅ２０１またはＥ２０２のうち出力電圧の高い２次電池が選択され、出力電圧がチャージポンプ２００の端子２０１および２０２に直接的に供給される。チャージポンプ２００の出力コンデンサＣ２０１による２次電池Ｅ２０１またはＥ２０２の充電も、同様にして行われる。
【０１５５】
図２２を用いて、この発明の実施の第５の形態によるチャージポンプ２００の動作について、より詳細に説明する。図２２に概略的に示されるチャージポンプ２００の構成において、コンデンサＣ１は、出力コンデンサであって、上述の出力コンデンサＣ２０１に対応し、コンデンサＣ２、Ｃ３が上述のコンデンサＣ２０２およびＣ２０３にそれぞれ対応する。１個の２次電池により、コンデンサＣ２およびＣ３が並列的に充電される。その後、充電に用いた２次電池が切り離され、スイッチＳＷ−Ｂがオンにされると、コンデンサＣ２およびＣ３が直列接続される。さらにスイッチＳＷ−Ａがオンにされると、直列接続されたコンデンサＣ２およびＣ３により、コンデンサＣ１が充電される。
【０１５６】
この実施の第５の形態では、コンデンサＣ１、Ｃ２およびＣ３の容量を、次式（１）に示される条件を満たすように選定する。
（Ｃ２×Ｃ３）／（Ｃ２＋Ｃ３）≦Ｃ１ ・・・（１）
すなわち、コンデンサＣ２およびＣ３を直列接続したときの合成容量よりも、出力コンデンサＣ１の容量の方が大きくなるように、コンデンサＣ１、Ｃ２およびＣ３の容量を選定する。この式（１）の条件を満たしながら、コンデンサＣ１、Ｃ２およびＣ３の容量をそれぞれ適当に選定することで、コンデンサＣ１により得られる電圧を選択することができる。
【０１５７】
直列接続の両端の電圧は、実際には、コンデンサＣ２およびＣ３にそれぞれ充電されたときの電圧の２倍とはならず、２倍以下の電圧となる。しかしながら、１個の２次電池による充電時の電圧より明らかに高い電圧が得られる。上述のようにしてコンデンサＣ１、Ｃ２およびＣ３の容量を適当に選定することで、使用条件に適合する電圧を得ることができる。
【０１５８】
また、出力コンデンサＣ１から得られる電圧は、チャージポンプ２００による出力コンデンサＣ１に対する充電回数でも変化する。図２３は、充電回数によるコンデンサＣ１の電圧変化について概略的に示す。このように、チャージポンプ２００により出力コンデンサＣ１に充電を行う毎に、コンデンサＣ１により得られる電圧がコンデンサＣ２、Ｃ３を直列接続した際の、直列接続の両端で得られる電圧に近づく。出力コンデンサＣ１に対する充電を繰り返すと、出力コンデンサＣ１で得られる電圧は、コンデンサＣ２、Ｃ３を直列接続した際の、直列接続の両端で得られる電圧と略等しくなる。すなわち、チャージポンプ２００による出力コンデンサＣ１に対する充電回数により、出力コンデンサＣ１から得られる電圧を制御することができる。
【０１５９】
さらに、図２４に示されるように、同じ充電回数において、出力コンデンサＣ１の容量によってコンデンサＣ１から得られる電圧値が変化する。出力コンデンサＣ１の容量がより小さい（Ｃ１’＜Ｃ１）ときは、より少ない充電回数で、出力コンデンサＣ１から得られる電圧値を、コンデンサＣ２、Ｃ３を直列接続した際の、直列接続の両端で得られる電圧と略等しくできる。一方、出力コンデンサＣ１の容量が大きい（Ｃ１”＞Ｃ１）ときは、出力コンデンサＣ１から得られる電圧値を、コンデンサＣ２、Ｃ３を直列接続した際の、直列接続の両端で得られる電圧と略等しくするためには、より多くの充電回数が必要とされる。
【０１６０】
この、チャージポンプ２００を構成するコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３の容量や、コンデンサＣ１に充電する回数を適当に選定することで、電池バランスの調整を制御することができる。また、同様にして、回路への電源供給を制御することができる。
【０１６１】
例えば、上述した図２０の例では、直列接続で用いられる２次電池Ｅ２０１、Ｅ２０２の仕様に応じて、適当と思われるコンデンサＣ２０１、Ｃ２０２、Ｃ２０３の容量を予め設定する。実際の使用に際しては、２次電池Ｅ２０１およびＥ２０２の出力電圧をそれぞれ検出し、充電が必要な方の２次電池を求めると共に、当該２次電池に充電すべき電圧を求める。そして、求められた電圧を充電するのに最適になるように、出力コンデンサＣ２０１への充電回数を制御する。この充電回数の制御は、例えば図示されないマイコンなどにより、チャージポンプ２００が制御され、行われる。
【０１６２】
図２５は、この実施の第５の形態の第１の応用例の一例の構成を示す。図２５は、チャージポンプ２００を用いて、直列接続された２次電池Ｅ２１１、Ｅ２１２およびＥ２１３の電池バランスを調整すると共に、回路電源を供給する場合の例である。２次電池Ｅ２１１、Ｅ２１２およびＥ２１３が直列接続される。２次電池Ｅ２１１の正極がスイッチ回路２１０の端子ｐに接続される。２次電池Ｅ２１１およびＥ２１２の接続点がスイッチ回路２１０の端子ｑに、２次電池Ｅ２１２およびＥ２１３の接続点がスイッチ回路２１０の端子ｒに、それぞれ接続される。直列接続の負極がスイッチ回路２１０の端子ｔ、検出回路２１１の第２入力端およびコンデンサＣ２２０の一方の端子、回路電源２１２の第２入力端およびコンデンサＣ２２１の一方の端子にそれぞれ接続される。
【０１６３】
スイッチ回路２１０の端子ｖおよびｕがチャージポンプ２００の端子２０１および２０２にそれぞれ接続される。スイッチ回路２１０の端子ｓが検出回路２１１の第１入力端およびコンデンサＣ２２０の他方の端子に接続される。スイッチ回路２１０の端子ｓ’が回路電源２１２の第１入力端およびコンデンサＣ２２１の他方の端子に接続される。チャージポンプ２００、出力コンデンサＣ２０１、コンデンサＣ２０２およびＣ２０３の接続は、上述の図２０と同一であるので、繁雑さを避けるため、説明を省略する。
【０１６４】
なお、２次電池Ｅ２１１、Ｅ２１２およびＥ２１３の直列接続の正極および負極が端子２１３および２１４にそれぞれ接続される。２次電池Ｅ２１１、Ｅ２１２およびＥ２１３の直列接続の出力電圧が端子２１３および２１４から取り出される。また、端子２１３および２１４を介して２次電池Ｅ２１１、Ｅ２１２およびＥ２１３を充電することもできる。
【０１６５】
図２５において、スイッチ回路（ＳＷ回路）２１０は、直列接続された２次電池Ｅ２１１、Ｅ２１２およびＥ２１３をそれぞれ独立して選択することが可能とされたものである。図２６は、スイッチ回路２１０の一例の構成を示す。端子ｐがスイッチＳＷ２２０の一方の端子に接続される。端子ｑがスイッチＳＷ２２１およびＳＷ２２３それぞれの一方の端子に接続され、端子ｒがスイッチＳＷ２２２およびＳＷ２２４それぞれの一方の端子に接続される。スイッチＳＷ２２０、ＳＷ２２１およびＳＷ２２２の他方の端子は、端子ｖに接続されると共に、それぞれスイッチＳＷ２２６、ＳＷ２２７およびＳＷ２２８を介して端子ｗ、ｓ’およびｓに接続される。スイッチＳＷ２２３およびＳＷ２２４の他方の端子は、端子ｕに接続されると共に、スイッチＳＷ２２５を介して端子ｔに接続される。
【０１６６】
このような構成において、例えばスイッチＳＷ２２１、ＳＷ２２４をオン、他をオフとすれば、例えば図２５の例で２次電池Ｅ２１２の出力電圧を端子ｕ、ｖから取り出すことができる。また、必要に応じてスイッチＳＷ２２７やＳＷ２２８をオンすることで、端子ｓ’や端子ｓからも、選択された２次電池の出力電圧を取り出すことができる。
【０１６７】
図２５の説明に戻り、検出回路２１１は、スイッチ回路２１０で選択された２次電池の出力電圧を検出するための回路である。この検出回路２１１では、上述した実施の第１の形態の他の変形例による電圧検出方法が適用される。すなわち、先ず検出回路２１１とコンデンサＣ２２０とが図示されないスイッチ手段により切り離され、スイッチ回路２１０の端子ｓおよびｔの出力電圧により、検出回路２１１の直前に設けられたコンデンサＣ２２０が充電される。次に、スイッチ回路２１０においてスイッチＳＷ２２５およびＳＷ２２８がオフとされると共に、コンデンサＣ２２０と検出回路２１１とが接続され、検出回路２１１により、充電されたコンデンサＣ２２０の電圧が検出され、スイッチ回路２１０で選択された２次電池の出力電圧が求められ、端子２１１Ａから出力される。
【０１６８】
検出回路２１１の検出結果を用いて２次電池Ｅ２１１、Ｅ２１２およびＥ２１３の電池バランスを取るときには、例えば、スイッチ回路２１０において２次電池Ｅ２１１、Ｅ２１２およびＥ２１３が順次選択されると共に、スイッチＳＷ２２８がオンされ、検出回路２１１の端子２１１Ａからの出力に基づき、２次電池Ｅ２１１、Ｅ２１２およびＥ２１３のうち出力電圧の最も低いもの（２次電池Ｅ２１２とする）が検出される。それと共に、スイッチ回路２１０により、２次電池Ｅ２１１、Ｅ２１２およびＥ２１３のうち何れか、例えば検出回路２１１により出力電圧が最も高いとされた２次電池の出力電圧が選択され、チャージポンプ２００に供給される。
【０１６９】
チャージポンプ２００では、上述したようにして、先ずコンデンサＣ２０２およびＣ２０３が並列接続され、スイッチ回路２１０から供給された２次電池出力により並列接続されたコンデンサＣ２０２およびＣ２０３がそれぞれ充電される。その後、それぞれ充電されたコンデンサＣ２０２およびＣ２０３が直列接続され、直列接続されたコンデンサＣ２０２およびＣ２０３により出力コンデンサＣ２０１が充電される。出力コンデンサＣ２０１が充電されると、スイッチ回路２１０において、スイッチＳＷ２２６、ＳＷ２２１およびＳＷ２２４をオン、他をオフとして２次電池Ｅ２１２が選択され、出力コンデンサＣ２０１により２次電池Ｅ２１２が充電される。
【０１７０】
また、回路電源２１２は、スイッチ回路２１０で選択された２次電池の出力電圧を用いて、例えば図２５に示される回路の全体に対して電源を供給するための回路である。図２５の例では、上述した実施の第３の形態の変形例による電源供給方法を適用することができる。すなわち、スイッチ回路２１０により２次電池Ｅ２１１、Ｅ２１２およびＥ２１３を順次選択し、検出回路２１１により２次電池Ｅ２１１、Ｅ２１２およびＥ２１３それぞれの出力電圧が検出される。この検出結果に基づき、２次電池２次電池Ｅ２１１、Ｅ２１２およびＥ２１３のうち最も出力電圧の高いもの（２次電池Ｅ２１１とする）が選択される。
【０１７１】
スイッチ回路２１０においてスイッチＳＷ２２０、ＳＷ２２３、ＳＷ２２５およびＳＷ２２７がオン、他のスイッチＳＷがオフとされると共に、回路電源２１２とコンデンサＣ２２１とが図示されないスイッチ手段により切り離され、スイッチ回路２１０で選択された２次電池Ｅ２１１の出力電圧が回路電源２１２の第１および第２の入力端に接続されたコンデンサＣ２２１が充電される。次に、スイッチ回路２１０においてスイッチＳＷ２２７およびＳＷ２２８がオフとされると共に、コンデンサＣ２２１と回路電源２１２とが接続され、回路電源２１２により、コンデンサＣ２２１に充電された電荷を用いて、回路全体に供給する電源電圧が生成される。
【０１７２】
図２７は、この実施の第５の形態の第２の応用例の一例の構成を示す。図２７は、チャージポンプ２００における出力コンデンサＣ２０１の電圧および出力電流を検出し、検出結果に基づきチャージポンプ２００での出力コンデンサＣ２０１に対する充電回数を制御する場合の例である。なお、この図２７において、上述した図２５と対応する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【０１７３】
出力コンデンサＣ２０１の両端の電圧が検出回路２１８により検出されると共に、出力コンデンサＣ２０１による出力電流が電流検出回路２１９により検出される。検出回路２１８および電流検出回路２１９による検出結果がチャージポンプ制御回路２１７に供給される。回路電源２１２の出力電圧および電流が検出回路２１５および電流検出回路２１６でそれぞれ検出され、検出結果がチャージポンプ制御回路２１７に供給される。
【０１７４】
チャージポンプ制御回路２１７では、検出回路２１５および２１８、ならびに、電流検出回路２１６および２１９の検出結果に基づき、チャージポンプ２００における各スイッチのオン／オフを制御することで出力コンデンサＣ２０１への充電回数が制御される。図２３および図２４を用いて既に説明したように、出力コンデンサＣ２０１への充電回数を制御することで、出力コンデンサＣ２０１から所望の電圧を取り出すことができる。
【０１７５】
例えば、チャージポンプ２００における出力コンデンサＣ２０１への充電回数を、検出回路２１８および電流検出回路２１９の検出結果に基づき制御することで、２次電池Ｅ２１１、Ｅ２１２およびＥ２１３のうちスイッチ回路２１０で選択された２次電池に対する充電の制御を行うことができる。
【０１７６】
このとき、スイッチ回路２１０で選択された２次電池に対する充電後にスイッチ回路２１０により２次電池Ｅ２１１、Ｅ２１２およびＥ２１３を順次選択し、選択された２次電池の出力電圧を検出回路２１１により検出して検出結果をチャージポンプ制御回路２１７に供給することで、電池バランスの調整を行うことができる。
【０１７７】
また、出力コンデンサＣ２０１への充電回数を、検出回路２１５および電流検出回路２１６の検出結果に基づき制御することで、回路電源２１２により回路に供給される電源の制御を行うことができる。
【０１７８】
図２８は、上述の図２７の構成における、チャージポンプ２００によるコンデンサＣ２０１への充電回数を制御する一例の処理を示すフローチャートである。電池バランス調整および回路電源供給が開始されると、最初のステップＳ５０で、チャージポンプ２００の動作が開始される。すなわち、ステップＳ５０では、（１）コンデンサＣ２０２およびＣ２０３の並列接続によるコンデンサＣ２０２およびＣ２０３への充電、（２）コンデンサＣ２０２およびＣ２０３を並列接続から直列接続へ、接続変更、（３）直列接続されたコンデンサＣ２０２およびＣ２０３による、出力コンデンサＣ２０１への充電、の一連の処理が行われる。
【０１７９】
電池バランスの調整処理では、スイッチ回路２１０により巡回的に選択された２次電池Ｅ２１１、Ｅ２１２およびＥ２１３の出力電圧が順次、検出回路２１１で検出され（ステップＳ５１）、出力電圧が基準電圧値以下の２次電池があるか否かが判断される（ステップＳ５２）。若し、出力電圧が基準電圧値以下の２次電池があると判断されたら、処理はステップＳ５３に移行される。ステップＳ５３では、上述のステップＳ５１およびＳ５２での検出回路２１１による２次電池の出力電圧の検出結果に基づき、チャージポンプ２００における出力コンデンサＣ２０１の充電回数が設定される。
【０１８０】
一方、回路電源供給処理では、回路電源２１２の出力電圧および電流が検出回路２１５および電流検出回路２１６により検出され（ステップＳ５５）、出力電圧および／または電流が基準値以下であるか否かが判断される（ステップＳ５６）。若し、回路電源２１２の出力電圧および／または電流が基準値以下であった場合、処理はステップＳ５７に移行される。ステップＳ５７では、上述のステップＳ５５およびＳ５６での検出回路２１５および電流検出回路２１６による回路電源２１２の出力電圧および／または電流の検出結果に基づき、チャージポンプ２００における出力コンデンサＣ２０１の充電回数が設定される。
【０１８１】
なお、上述のステップＳ５１〜Ｓ５３による電池バランスに関する処理と、ステップＳ５５〜５７による回路電源に関する処理は、並列的に実行することができる。
【０１８２】
上述のステップＳ５３およびＳ５７で、それぞれの処理における、チャージポンプ２００によるコンデンサＣ２０１の充電回数が設定されたら、処理はステップＳ５８に移行される。ステップＳ５８では、ステップＳ５３およびＳ５７で設定された充電回数が制御回路、例えば図示されないマイコンに渡され、ステップＳ５３およびＳ５７でそれぞれ設定された充電回数に基づき、実際に出力コンデンサＣ２０１を充電する回数が決定される。
【０１８３】
ステップＳ５８での、出力コンデンサＣ２０１に対する充電回数の設定方法は、様々に考えられる。例えば、ステップＳ５３およびＳ５７で設定された充電回数のうち多い方、あるいは、少ない方を実際の充電回数に決定する、処理の優先順位と設定された充電回数の多寡により実際の充電回数を決定する、などが考えられる。実際に出力コンデンサＣ２０１を充電する回数を決定する方法は、これに限られない。さらに、例えば、ステップＳ５１および／またはＳ５５の検出結果を充電回数決定のための情報として用いることもできる。
【０１８４】
次のステップＳ５９で、ステップＳ５８で決定された充電回数で以てチャージポンプ２００での出力コンデンサＣ２０１の充電が行われるように、チャージポンプ制御回路２１７が設定される。そして、処理はステップＳ５０に戻され、ステップＳ５９でチャージポンプ２００による出力コンデンサＣ２０１の充電回数が設定されたチャージポンプ制御回路２１７により、チャージポンプ２００が制御される。
【０１８５】
次に、この発明の実施の第５の形態の変形例について説明する。上述した実施の第５の形態では、充電される２次電池の電圧よりも明らかに高い電圧を得るために、チャージポンプを用いている。この実施の第５の形態の変形例では、直列接続された複数の２次電池の電池バランスを、複数の２次電池を直列接続して得られた電圧を用いて、電圧の低い１個の２次電池を充電することで調整する。
【０１８６】
図２９は、この実施の第５の形態の変形例により、直列接続された２個の２次電池Ｅ２２０およびＥ２２１の電池バランスを調整する一例の構成を示す。２次電池Ｅ２２０（出力電圧をＶ２２０とする）およびＥ２２１（出力電圧をＶ２２１とする）が直列接続される。２次電池Ｅ２２０の正極がスイッチＳＷ２４０の一方の端子に接続される。２次電池Ｅ２２０およびＥ２２１の接続点がスイッチＳＷ２４１およびＳＷ２４２の一方の端子に接続される。２次電池Ｅ２２１の負極がスイッチＳＷ２４３の一方の端子に接続される。スイッチＳＷ２４０およびＳＷ２４１の他方の端子がコンデンサＣ２３０の一方の端子に接続され、スイッチＳＷ２４２およびＳＷ２４３の他方の端子がコンデンサＣ２３０の他方の端子に接続される。
【０１８７】
なお、２次電池Ｅ２２０およびＥ２２１の直列接続の正極および負極は、充電器２７０の出力端にも接続され、２次電池Ｅ２２０およびＥ２２１は、充電器２７０により充電される。
【０１８８】
このような構成において、２次電池Ｅ２２０およびＥ２２１の電池バランスを調整する場合、先ず、スイッチＳＷ２４０およびＳＷ２４３をオン、スイッチＳＷ２４１およびＳＷ２４２をオフとして、直列接続された２次電池Ｅ２２０およびＥ２２１によりコンデンサＣ２３０を充電する。すなわち、コンデンサＣ２３０は、電圧（Ｖ２２０＋Ｖ２２１）で充電されることになる。
【０１８９】
そして、例えばＶ２２０＜Ｖ２２１の場合、スイッチＳＷ２４０およびＳＷ２４２をオン、スイッチＳＷ２４１およびＳＷ２４３をオフとして、コンデンサＣ２３０の電荷で２次電池Ｅ２２０を充電する。また例えば、Ｖ２２０＞Ｖ２２１の場合、スイッチＳＷ２４１およびＳＷ２４３をオン、スイッチＳＷ２４０およびＳＷ２４３をオフとして、コンデンサＣ２３０の電荷で２次電池Ｅ２２１を充電する。
【０１９０】
２個の２次電池Ｅ２２０およびＥ２２１を用いて電圧（Ｖ２２０＋Ｖ２２１）で充電されたコンデンサＣ２３０により、１個の２次電池Ｅ２２０またはＥ２２１が充電されることになる。したがって、２次電池Ｅ２２０およびＥ２２１の電池バランスを、より適切に調整することができる。
【０１９１】
なお、この実施の第５の形態の変形例によれば、上述した実施の第５の形態のように、チャージポンプなどの部品を用いることなく、より高い充電電圧を得ることができる。そのため、より低コストで装置を提供することが可能とされる。
【０１９２】
図３０は、この実施の第５の形態の変形例により、直列接続された３個の２次電池Ｅ２２２、Ｅ２２３およびＥ２２４の電池バランスを調整する一例の構成を示す。２次電池Ｅ２２２、Ｅ２２３およびＥ２２４（それぞれ出力電圧をＶ２２２、Ｖ２２３およびＶ２２４とする）が直列接続される。２次電池Ｅ２２２の正極がスイッチＳＷ２４５の一方の端子に接続される。２次電池Ｅ２２４の負極がスイッチＳＷ２５０の一方の端子に接続される。２次電池Ｅ２２２およびＥ２２３の接続点がスイッチＳＷ２４６およびＳＷ２４８それぞれの一方の端子に接続される。２次電池Ｅ２２３およびＥ２２４の接続点がスイッチＳＷ２４７およびＳＷ２４９それぞれの一方の端子に接続される。
【０１９３】
スイッチＳＷ２４５、ＳＷ２４６およびＳＷ２４７の他方の端子がコンデンサＣ２３１の一方の端子に接続されると共に、スイッチＳＷ２５２の一方の端子に接続される。コンデンサＣ２３１の他方の端子がスイッチＳＷ２５１およびＳＷ２５３それぞれの一方の端子に接続される。スイッチＳＷ２５１およびＳＷ２５２それぞれの他方の端子がコンデンサＣ２３２の一方の端子に接続される。スイッチＳＷ２５３およびコンデンサＣ２３２それぞれの他方の端子がスイッチＳＷ２４８、ＳＷ２４９およびＳＷ２５０の他方の端子に接続される。
【０１９４】
なお、２次電池Ｅ２２２、Ｅ２２３およびＥ２２４の直列接続の正極および負極は、充電器２７０の出力端にも接続され、２次電池Ｅ２２２、Ｅ２２３およびＥ２２４は、充電器２７０により充電される。
【０１９５】
このような構成において、２次電池Ｅ２２２、Ｅ２２３およびＥ２２４の電池バランスを調整する場合、先ず、スイッチＳＷ２４５、ＳＷ２５０およびＳＷ２５１をオン、他のスイッチＳＷをオフとして、直列接続された２次電池Ｅ２２２、Ｅ２２３およびＥ２２４により、コンデンサＣ２３１およびＣ２３２を充電する。すなわち、コンデンサＣ２３１およびＣ２３２は、それぞれ電圧（Ｖ２２２＋Ｖ２２３＋Ｖ２２４）／２で充電されることになる。
【０１９６】
コンデンサＣ２３１およびＣ２３２の充電後、スイッチＳＷ２４５、ＳＷ２５０およびＳＷ２５１をオフとする。そして、直列接続された２次電池Ｅ２２２、Ｅ２２３およびＥ２２４のうち、例えば２次電池Ｅ２２３が最も出力電圧が低い場合、スイッチＳＷ２４６およびＳＷ２４９がオンとされる。それと共に、スイッチＳＷ２５２およびＳＷ２５３がオンとされ、コンデンサＣ２３１およびＣ２３２が並列接続される。この並列接続されたコンデンサＣ２３１およびＣ２３２により、２次電池Ｅ２２３が充電される。
【０１９７】
すなわち、３個の２次電池Ｅ２２２、Ｅ２２３およびＥ２２４を用いて電圧（Ｖ２２２＋Ｖ２２３＋Ｖ２２４）／２で充電されたコンデンサＣ２３１およびＣ２３２により、１個の２次電池Ｅ２２３（または２次電池Ｅ２２２、Ｅ２２４）が充電されることになる。したがって、２次電池Ｅ２２２、Ｅ２２３およびＥ２２４の電池バランスを、より適切に調整することができる。
【０１９８】
次に、上述したこの発明の実施の第１の形態、第２の形態、第３の形態、第３の形態の変形例、第５の形態および第５の形態の変形例に対応する、より実際的な例について説明する。図３１は、上述の実施の第１の形態に対応する、直列接続された２次電池それぞれの出力電圧を検出する際の、より実際的な構成の一例を示す。
【０１９９】
２次電池Ｅ１００およびＥ１０１が直列接続される。２次電池Ｅ１００の正極がスイッチＳＷ１００の一方の端子に接続される。２次電池Ｅ１００およびＥ１０１の接続点がスイッチＳＷ１０２およびＳＷ１０３それぞれの一方の端子に接続される。スイッチＳＷ１００およびＳＷ１０２それぞれの他方の端子がコンデンサＣ１００およびスイッチＳＷ１０５の一方の端子に接続される。スイッチＳＷ１０３の他方の端子がコンデンサＣ１００の他方の端子およびスイッチＳＷ１０４の一方の端子に接続される。スイッチＳＷ１０５の他方の端子がコンデンサＣ１０１の一方の端子に接続される。コンデンサＣ１０１の他方の端子がスイッチＳＷ１０４の他方の端子および２次電池Ｅ１０１の負極に接続される。
【０２００】
なお、２次電池Ｅ１００およびＥ１０１の直列接続の正極および負極がそれぞれ端子ＶＯＵＴ１およびＶＯＵＴ２に接続され、出力電圧が取り出される。端子ＶＯＵＴ１およびＶＯＵＴ２を介して２次電池Ｅ１００およびＥ１０１を充電することもできる。
【０２０１】
このような構成において、例えば２次電池Ｅ１００の出力電圧を検出する際には、先ず、スイッチＳＷ１００およびＳＷ１０２をオン、スイッチＳＷ１０３、ＳＷ１０４およびＳＷ１０５をオフとし、２次電池Ｅ１００の出力電圧でコンデンサＣ１００を充電する。コンデンサＣ１００が充電されたら、スイッチＳＷ１００およびＳＷ１０３、ならびに、スイッチＳＷ１０２をオフ、スイッチＳＷ１０４およびＳＷ１０５をオンして、コンデンサＣ１００の電荷によりコンデンサＣ１０１を充電する。このコンデンサＣ１０１の両端の電圧が２次電池Ｅ１００の出力電圧に対応する。コンデンサＣ１０１の両端から取り出された電圧が２次電池Ｅ１００の出力電圧の検出結果とされる。
【０２０２】
図３２は、上述の実施の第２の形態に対応する、直列接続された２次電池間で電池バランスを調整する際の、より実際的な構成の一例を示す。なお、図３２において、上述の図３１と共通する部分に同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【０２０３】
コンデンサＣ１０１の両端が検出回路１００の検出入力端にそれぞれ接続される。スイッチＳＷ１００〜ＳＷ１０５のオン／オフが図３１を用いて説明したようにして制御され、検出回路１００により２次電池Ｅ１００（出力電圧をＶ１００とする）およびＥ１０１（出力電圧をＶ１０１とする）の出力電圧がそれぞれ検出される。
【０２０４】
検出回路１００による検出結果は、電池バランス検出信号出力回路１０１に供給される。電池バランス検出信号出力回路１０１では、検出回路１００による検出結果に基づき検出信号ＤＥＴが出力される。検出信号ＤＥＴは、例えば２次電池Ｅ１００およびＥ１０１のうち出力電圧が低い方の２次電池を示す信号である。そして、検出信号ＤＥＴに基づき、図示されないスイッチ制御回路によりスイッチＳＷ１００〜ＳＷ１０５のオン／オフが制御され、出力電圧の低い方の２次電池に対して、出力電圧の高い方の２次電池の出力電圧を用いて充電が行われ、２次電池Ｅ１００およびＥ１０１の電池バランスが調整される。
【０２０５】
例えば、検出回路１００により２次電池Ｅ１００およびＥ１０１の出力電圧をそれぞれ検出した結果、Ｖ１００＞Ｖ１０１であったとする。この場合、先ず、スイッチＳＷ１００およびＳＷ１０３がオン、スイッチＳＷ１０２、ＳＷ１０４およびＳＷ１０５がそれぞれオフとされ、出力電圧が高いとされた２次電池Ｅ１００によりコンデンサＣ１００が充電される。そして、次にスイッチＳＷ１００およびスイッチＳＷ１０３、ならびに、スイッチＳＷ１０５がそれぞれオフ、スイッチＳＷ１０２およびＳＷ１０４がそれぞれオンとされ、コンデンサＣ１００の電荷により２次電池Ｅ１０１が充電される。
【０２０６】
図３３は、上述の実施の第３の形態に対応する、直列接続された２次電池それぞれの出力電圧を検出すると共に、制御回路や電圧検出回路などに対する回路電源を供給する際の、より実際的な構成の一例を示す。
【０２０７】
２次電池Ｅ１１０、Ｅ１１１およびＥ１１２が直列接続される。２次電池Ｅ１１０の正極がスイッチＳＷ１１０の一方の端子に接続される。２次電池Ｅ１１０およびＥ１１１の接続点がスイッチＳＷ１１１およびＳＷ１１３それぞれの一方の端子に接続される。２次電池Ｅ１１１およびＥ１１２の接続点がスイッチＳＷ１１２およびＳＷ１１４それぞれの一方の端子に接続される。
【０２０８】
スイッチＳＷ１１０の他方の端子がスイッチＳＷ１１１およびＳＷ１１２の他方の端子と接続される。それと共に、スイッチＳＷ１１０の他方の端子がコンデンサＣ１１０、スイッチＳＷ１１６およびＳＷ１１７それぞれの一方の端子に接続される。スイッチＳＷ１１３の他方の端子がコンデンサＣ１１０およびスイッチＳＷ１１４それぞれの他方の端子に接続されると共に、スイッチＳＷ１１５の一方の端子に接続される。スイッチＳＷ１１５の他方の端子が２次電池Ｅ１１２の負極に接続される。
【０２０９】
スイッチＳＷ１１６の他方の端子がコンデンサＣ１１２および回路電源供給回路１１３それぞれの一方の端子に接続される。コンデンサＣ１１２および回路電源供給回路１１３それぞれの他方の端子が２次電池Ｅ１１２の負極に接続される。スイッチＳＷ１１７の他方の端子がコンデンサＣ１１１および検出回路１１４それぞれの一方の端子に接続される。コンデンサＣ１１１および検出回路１１４それぞれの他方の端子が２次電池Ｅ１１２の負極に接続される。
【０２１０】
検出回路１１４の出力が検出信号出力回路１１１に供給され、検出回路１１４の出力に基づく検出信号が検出信号出力回路１１１からスイッチ（ＳＷ）制御回路１１２に供給される。
【０２１１】
一方、上述したスイッチＳＷ１１０〜ＳＷ１１７により、スイッチ回路１１０が構成される。上述したコンデンサＣ１１０は、例えばこのスイッチ回路１１０に外付けで接続されている。スイッチ制御回路１１２では、このスイッチ回路１１０を制御するための制御信号が出力される。
【０２１２】
このような構成において、例えば２次電池Ｅ１１０の出力電圧を検出する際には、先ず、スイッチ制御回路１１２の制御に基づき、スイッチ回路１１０において、スイッチＳＷ１１０およびＳＷ１１３がオン、他のスイッチＳＷがオフとされ、２次電池Ｅ１１０の出力電圧でコンデンサＣ１１０が充電される。次に、スイッチＳＷ１１０およびＳＷ１１３がオフ、スイッチＳＷ１１５およびＳＷ１１７がオンとされ、コンデンサＣ１１０の電荷でコンデンサＣ１１１が充電される。このコンデンサＣ１１１の両端の電圧が２次電池Ｅ１１０の出力電圧に対応する。検出回路１１４によりコンデンサＣ１１１の両端の電圧が取り出され、２次電池Ｅ１１０の出力電圧の検出結果とされる。検出回路１１４による検出結果は、検出信号出力回路１１１に供給される。検出信号出力回路１１１では、供給された検出結果に基づく検出信号が出力される。
【０２１３】
同様にして、スイッチ制御回路１１２の制御に基づき、スイッチ回路１１０において、スイッチＳＷ１１０〜ＳＷ１１５およびスイッチＳＷ１１７が制御され、２次電池Ｅ１１１およびＥ１１２の出力電圧がそれぞれ検出される。すなわち、２次電池Ｅ１１１の出力電圧が検出される際には、スイッチＳＷ１１１およびＳＷ１１４がオンとされ、２次電池Ｅ１１１の出力電圧でコンデンサＣ１１０が充電される。同様に、２次電池Ｅ１１２の出力電圧が検出される際には、スイッチＳＷ１１２およびＳＷ１１５がオンとされ、２次電池Ｅ１１２の出力電圧でコンデンサＣ１１０が充電される。そして、スイッチＳＷ１１５およびＳＷ１１７をオン、他のスイッチＳＷがオフとされてコンデンサＣ１１０の電荷でコンデンサＣ１１１が充電され、コンデンサＣ１１１の両端の電圧が検出回路１１４で検出される。
【０２１４】
回路電源供給回路１１３による回路電源供給の制御は、次のようにして行われる。例えば２次電池Ｅ１１０の出力電圧により回路電源を供給する際には、スイッチ制御回路１１２の制御に基づき、スイッチＳＷ１１０およびＳＷ１１３がオン、他のスイッチＳＷがオフとされて２次電池Ｅ１１０によりコンデンサＣ１１０が充電され、次にスイッチＳＷ１１０およびＳＷ１１３がオフ、スイッチＳＷ１１５およびＳＷ１１６がオンとされて、コンデンサＣ１１０の電荷でコンデンサＣ１１２が充電される。このコンデンサＣ１１２に充電された電荷を用いて、回路電源供給回路１１３により、上述のスイッチ制御回路１１２や図示されないマイコン回路などに電源が供給される。
【０２１５】
同様にして、スイッチ制御回路１１２によりスイッチ回路１１０が制御され、２次電池Ｅ１１１、Ｅ１１２の出力電圧を用いた、回路電源供給回路１１３による電源供給がなされる。このときのスイッチ回路１１０の制御は、上述した２次電池Ｅ１１１およびＥ１１２の出力電圧を検出する場合と略同様であるので、繁雑さを避けるために、詳細な説明を省略する。
【０２１６】
図３４は、上述の実施の第３の形態の変形例に対応する、直列接続された２次電池それぞれの出力電圧を検出すると共に、検出結果に基づき制御回路や電圧検出回路などに対して回路電源を供給し、さらに各２次電池の電池バランスを調整する際の、より実際的な構成の一例を示す。なお、この図３４において、上述の図３３と対応する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【０２１７】
この図３４の構成においては、検出信号出力回路１１１から出力された検出信号が電池電圧差検出回路１１６に供給される。電池電圧差検出回路１１６では、例えば２次電池Ｅ１１０、Ｅ１１１およびＥ１１２それぞれの出力電圧の検出結果に基づく検出信号により、２次電池Ｅ１１０、Ｅ１１１およびＥ１１２間の出力電圧の差が検出される。
【０２１８】
検出の結果、例えば２次電池Ｅ１１０、Ｅ１１１およびＥ１１２のうち最も出力電圧が高い２次電池を示す信号がスイッチ制御回路１１２に供給される。この信号に基づき、スイッチ制御回路１１２により、２次電池Ｅ１１０、Ｅ１１１およびＥ１１２から選択された２次電池の出力電圧を用いて回路電源供給回路１１５による回路電流の供給が行えるように、スイッチ回路１１０が制御される。スイッチ回路１１０は、上述した図３３の場合と同様にして、スイッチ制御回路１１２により制御される。
【０２１９】
図３５は、上述の実施の第５の形態に対応する、直列接続された複数の２次電池の電池バランスを、チャージポンプを用いて調整する際の、より実際的な構成の一例を示す。直列接続された複数の２次電池間の出力電圧差が小さい場合、各２次電池間の電池バランスを調整する際に２次電池の内部インピーダンスの影響を受けてしまう。電池バランスの調整を、チャージポンプにより昇圧された電圧を用いて行うことで、この内部インピーダンスの影響を小さくする。
【０２２０】
図３５において、２次電池Ｅ１２０およびＥ１２１が直列接続される。２次電池Ｅ１２０の正極がスイッチＳＷ１２０の一方の端子に接続される。２次電池Ｅ１２０およびＥ１２１の接続点がスイッチＳＷ１２１およびＳＷ１２２それぞれの一方の端子に接続される。２次電池Ｅ１２１の負極がスイッチＳＷ１２３の一方の端子に接続される。スイッチＳＷ１２０の他方の端子がスイッチＳＷ１２１の他方の端子に接続されると共に、チャージポンプ１２０の入出力端に接続される。スイッチＳＷ１２２の他方の端子がスイッチＳＷ１２３の他方の端子に接続される。
【０２２１】
スイッチＳＷ１２０〜ＳＷ１２３により、スイッチ回路１２２が構成される。スイッチＳＷ１２０〜ＳＷ１２３のオン／オフは、制御回路１２１から供給されるスイッチ制御信号により制御される。
【０２２２】
チャージポンプ１２０に対して出力コンデンサＣ１２１、コンデンサＣ１２２およびＣ１２３が接続される。チャージポンプ１２０では、先ず、入出力端子に入力された電圧により、並列接続されたコンデンサＣ１２２およびＣ１２３がそれぞれ充電され、その後、コンデンサＣ１２２およびＣ１２３の接続を直列接続に切り換えて、直列接続されたコンデンサＣ１２２およびＣ１２３により出力コンデンサＣ１２１が充電される。この出力コンデンサＣ１２１の両端の電圧が出力電圧として取り出され、入出力端子から出力される。チャージポンプ１２０のこのような動作は、制御回路１１２から供給されるチャージポンプ制御信号により制御される。
【０２２３】
なお、２次電池Ｅ１２０およびＥ１２１の直列接続の出力電圧は、端子ＶＯＵＴ１およびＶＯＵＴ２から取り出される。また、端子ＶＯＵＴ１およびＶＯＵＴ２を介して２次電池Ｅ１２０およびＥ１２１を充電することもできる。２次電池Ｅ１２０およびＥ１２１それぞれの出力電圧は、例えば図３１に一例が示される構成をこの図３５の構成に併設し、上述したような方法で以て検出することが可能である。
【０２２４】
図３６は、上述の図３５の構成における動作を概略的に示す。また、図３６において、図３５の構成に適用できるチャージポンプ１２０の一例の構成が示される。なお、この図３６では、便宜上、コンデンサＣ１２２およびＣ１２３がチャージポンプ１２０に含まれるものとして示されている。また、スイッチ回路１２２は、信号経路のみを概略的に示す。
【０２２５】
チャージポンプ１２０において、入出力端１２３がスイッチＳＷ１２５、ＳＷ１２６およびＳＷ１２８の一方の端子にそれぞれ接続される。スイッチＳＷ１２５の他方の端子がスイッチＳＷ１２４の一方の端子に接続されると共に、コンデンサＣ１２１の一方の端子に接続される。スイッチＳＷ１２６の他方の端子がスイッチＳＷ１２４の他方の端子に接続されると共に、コンデンサＣ１２２の一方の端子に接続される。スイッチＳＷ１２８の他方の端子がスイッチＳＷ１２９の一方の端子に接続されると共に、コンデンサＣ１２３の一方の端子に接続される。コンデンサＣ１２２の他方の端子がスイッチＳＷ１２７の一方の端子に接続されると共に、スイッチＳＷ１２９の他方の端子に接続される。スイッチＳＷ１２７の他方の端子が入出力端１２４に接続されると共に、コンデンサＣ１２３および出力コンデンサＣ１２１それぞれの他方の端子に接続される。
【０２２６】
このような構成において、２次電池Ｅ１２１の出力電圧（電圧Ｖ１２１とする）が２次電池Ｅ１２０の出力電圧（電圧Ｖ１２０とする）より高い場合に、２次電池Ｅ１２０およびＥ１２１間で電池バランスを調整することを考える。この場合、スイッチ回路１２２において、制御回路１２１により図中に点線で示される信号経路となるように各スイッチＳＷ１２０〜ＳＷ１２３のオン／オフが制御され、２次電池Ｅ１２１の出力電圧Ｖ１２１がチャージポンプ１２０の入出力端１２３および１２４に供給される。
【０２２７】
次に、制御回路１２１によりチャージポンプ１２０が制御され、先ず、スイッチＳＷ１２６、ＳＷ１２７およびＳＷ１２８がオン、スイッチＳＷ１２４、ＳＷ１２５およびＳＷ１２９がオフとされ、コンデンサＣ１２２およびＣ１２３が並列接続され、それぞれ電圧Ｖ１２１により充電される。充電が完了されると、スイッチＳＷ１２５、ＳＷ１２６、ＳＷ１２７およびＳＷ１２８がオフ、スイッチＳＷ１２４およびＳＷ１２９がオンとされ、コンデンサＣ１２２およびＣ１２３が直列接続されると共に、直列接続されたコンデンサＣ１２２およびＣ１２３により出力コンデンサＣ１２１が充電される。そして、スイッチＳＷ１２５がオン、他のスイッチＳＷがオフとされ、コンデンサＣ１２１の両端の電圧がチャージポンプ１２０の出力として、入出力端１２３および１２４から取り出される。
【０２２８】
このとき、スイッチ回路１２２では、制御回路１２１により図中に実線で示される信号経路となるように各スイッチＳＷ１２０〜ＳＷ１２３のオン／オフが制御される。これにより、入出力端１２３および１２４から取り出された電圧により、２次電池Ｅ１２０が充電される。
【０２２９】
なお、この図３５および図３６に示される例でも、上述したように、出力コンデンサＣ１２１、コンデンサＣ１２２およびＣ１２３それぞれの容量をＣ１、Ｃ２およびＣ３としたとき、
（Ｃ２×Ｃ３）／（Ｃ２＋Ｃ３）≦Ｃ１
このようになるように、出力コンデンサＣ１２１、コンデンサＣ１２２およびＣ１２３が選定される。図２３および図２４を用いて既に説明したように、この条件の下で出力コンデンサＣ１２１、コンデンサＣ１２２およびＣ１２３の容量を適当に選択することで、出力コンデンサＣ１２１による充電電圧を設定することができる。
【０２３０】
図３７は、上述の実施の第５の形態の変形例に対応する、直列接続された複数の２次電池の電池バランスを、複数の２次電池を直列接続して得られた電圧を用いて、電圧の低い１個の２次電池を充電することで調整する際の、より実際的な構成の一例を示す。
【０２３１】
２次電池Ｅ１３０、Ｅ１３１およびＥ１３２が直列接続される。２次電池Ｅ１３０の正極がスイッチＳＷ１３０の一方の端子に接続される。２次電池Ｅ１３０およびＥ１３１の接続点がスイッチＳＷ１３１およびＳＷ１３３それぞれの一方の端子に接続される。２次電池Ｅ１３１およびＥ１３２の接続点がスイッチＳＷ１３２およびＳＷ１３４それぞれの一方の端子に接続される。２次電池Ｅ１３２の負極がスイッチＳＷ１３５の一方の端子に接続される。スイッチＳＷ１３０、ＳＷ１３１およびＳＷ１３２それぞれの他方の端子がコンデンサＣ１３０の一方の端子に接続される。コンデンサＣ１３０の他方の端子がスイッチＳＷ１３３、ＳＷ１３４およびＳＷ１３５それぞれの他方の端子に接続される。スイッチＳＷ１３０〜ＳＷ１３５でスイッチ回路１３０が構成され、スイッチ回路１３０は、スイッチ制御回路１３１により、各スイッチＳＷのオン／オフが制御される。
【０２３２】
なお、２次電池Ｅ１３０、Ｅ１３１およびＥ１３２の直列接続の出力電圧は、端子ＶＯＵＴ１およびＶＯＵＴ２から取り出される。端子ＶＯＵＴ１およびＶＯＵＴ２を介して２次電池Ｅ１３０、Ｅ１３１およびＥ１３２を充電することもできる。また、２次電池Ｅ１３０、Ｅ１３１およびＥ１３２それぞれの出力電圧は、例えば図３３に一例が示される構成をこの図３７の構成に併設し、上述したような方法で以て検出することが可能である。
【０２３３】
このような構成において、２次電池Ｅ１３０、Ｅ１３１およびＥ１３２のうち例えば２次電池Ｅ１３２の出力電圧が最も低い場合、先ず、スイッチＳＷ１３０およびＳＷ１３５がオン、他のスイッチＳＷがオフとされ、２次電池Ｅ１３０、Ｅ１３１およびＥ１３２の直列接続の出力電圧でコンデンサＣ１３０が充電される。コンデンサＣ１３０の充電が完了したら、スイッチＳＷ１３０およびＳＷ１３５がオフ、スイッチＳＷ１３２およびＳＷ１３５がオンとされ、コンデンサＣ１３０の電荷で２次電池Ｅ１３２が充電される。
【０２３４】
図３８は、上述の図３７に示される構成の変形例である。２次電池Ｅ１４０、１４１およびＥ１４２が直列接続される。２次電池Ｅ１４０の正極がスイッチＳＷ１４０の一方の端子に接続される。２次電池Ｅ１４０およびＥ１４１の接続点がスイッチＳＷ１４１およびＳＷ１４３それぞれの一方の端子に接続される。２次電池Ｅ１４１およびＥ１４２の接続点がスイッチＳＷ１４２およびＳＷ１４４それぞれの一方の端子に接続される。スイッチＳＷ１４０、ＳＷ１４１およびＳＷ１４２の他方の端子がスイッチＳＷ１４７の一方の端子に接続されると共に、コンデンサＣ１４２の一方の端子に接続される。スイッチＳＷ１４７の他方の端子がスイッチＳＷ１４８の一方の端子に接続されると共に、コンデンサＣ１４１の一方の端子に接続される。
【０２３５】
コンデンサＣ１４１の他方の端子がスイッチＳＷ１４３およびＳＷ１４４それぞれの他方の端子に接続されると共に、スイッチＳＷ１４５およびＳＷ１４６それぞれの一方の端子に接続される。スイッチＳＷ１４５の他方の端子が２次電池Ｅ１４２の負極に接続される。スイッチＳＷ１４６の他方の端子がスイッチＳＷ１４８の他方の端子に接続されると共に、コンデンサＣ１４２の他方の端子に接続される。スイッチＳＷ１４０〜ＳＷ１４８によりスイッチ回路１４０が構成され、スイッチ回路１４０は、スイッチ制御回路１４１により、各スイッチＳＷのオン／オフが制御される。
【０２３６】
なお、２次電池Ｅ１４０、Ｅ１４１およびＥ１４２の直列接続の出力電圧は、端子ＶＯＵＴ１およびＶＯＵＴ２から取り出される。端子ＶＯＵＴ１およびＶＯＵＴ２を介して２次電池Ｅ１４０、Ｅ１４１およびＥ１４２を充電することもできる。また、２次電池Ｅ１４０、Ｅ１４１およびＥ１４２それぞれの出力電圧は、例えば図３３に一例が示される構成をこの図３８の構成に併設し、上述したような方法で以て検出することが可能である。
【０２３７】
このような構成において、２次電池Ｅ１４０、Ｅ１４１およびＥ１４２のうち例えば２次電池Ｅ１４２の出力電圧が最も低い場合、先ず、スイッチＳＷ１４０、ＳＷ１４３およびＳＷ１４７がオン、他のスイッチＳＷがオフとされ、２次電池Ｅ１４０でコンデンサＣ１４１が充電される。次に、スイッチＳＷ１４０、ＳＷ１４３およびＳＷ１４７がオフ、スイッチＳＷ１４１、ＳＷ１４４およびＳＷ１４６がオンとされ、２次電池Ｅ１４１でコンデンサＣ１４２が充電される。そして、スイッチＳＷ１４１、ＳＷ１４４およびＳＷ１４６がオフ、スイッチＳＷ１４２、ＳＷ１４５およびＳＷ１４８がオンとされ、コンデンサＣ１４１およびＣ１４２が直列接続される。この直列接続されたコンデンサＣ１４１およびＣ１４２の電荷により、２次電池Ｅ１４２が充電される。
【０２３８】
この図３８の例では、このように、２次電池Ｅ１４０、Ｅ１４１およびＥ１４２のうち最も出力電圧が低い２次電池を、それ以外の２次電池の出力電圧を用いて充電するようにしているため、２次電池Ｅ１４０、Ｅ１４１およびＥ１４２の電池バランスの調整を容易に行うことができる。
【０２３９】
なお、図３１〜図３８を用いて説明した、この発明の実施の第１の形態、第２の形態、第３の形態、第３の形態の変形例、第５の形態および第５の形態の変形例のより実際的な例では、例えば図３１および図３２におけるスイッチＳＷ１００〜ＳＷ１０５で構成されるスイッチ回路、ならびに、図３５におけるスイッチ回路１２２は、共通の構成とされている。同様に、図３３、図３４、図３７および図３８に示される、スイッチ回路１１０、１３０および１４０は、略共通の構成で実現可能である。
【０２４０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の実施の第１の形態では、直列接続された２次電池それぞれの出力電圧検出を、１の検出回路で行うようにしている。そのため、直列接続された２次電池それぞれの出力電圧を検出する際のバラツキを少なくすることができる効果がある。
【０２４１】
また、この発明の実施の第２の形態では、直列接続された２次電池の電池バランスが崩れた際に、出力電圧の高い２次電池から出力電圧の低い２次電池に充電することで、電池バランスを取るようにしている。そのため、２次電池の容量の損失を少なく抑えることができると共に、より速く電池バランスを取ることができる効果がある。
【０２４２】
さらに、この発明の第３の形態では、電圧検出回路やスイッチング制御回路の回路電源を、直列接続された２次電池それぞれの出力電圧を検出し、検出結果に基づき、出力電圧の高い２次電池から回路電源を供給するようにしている。そのため、２次電池の損失を抑えつつ回路電源を供給することができる効果がある。
【０２４３】
またこのとき、回路電源の供給と共に電池バランスを取ることができる効果がある。
【０２４４】
さらにまた、この発明の実施の第４の形態では、直列接続された２次電池を充電する際に、２次電池のそれぞれの出力電圧を検出し、検出結果に基づき、出力電圧の低い２次電池の出力電圧が、出力電圧の高い２次電池の出力電圧と同等になるように、出力電圧の低い２次電池に充電するようにしている。そのため、直列接続された２次電池の電池バランスを保ちながら充電を行うことができる効果がある。
【０２４５】
また、この発明の実施の第５の形態では、チャージポンプにより昇圧された電圧を用いて直列接続された２次電池の電池バランスを調整しているため、より速やかに電池バランスを取ることができるという効果がある。
【０２４６】
さらに、チャージポンプにおいて、コンデンサに充電する回数や、チャージポンプを構成するコンデンサの容量の関係を変えることで、取り出される電圧が変化される。そのため、コンデンサへの充電回数や、コンデンサの容量を適当に選択することで、仕様に合った電圧を容易に得ることができるという効果がある。
【０２４７】
さらに、この発明の実施の第５の形態の変形例では、複数の２次電池の直列接続により得られた電圧を用いて電池バランスの調整を行っているため、多くの部品を用いることなく、より速やかに電池バランスを取ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の第１の形態による２次電池電圧検出を行う一例の構成を示す回路図である。
【図２】実施の第１の形態の変形例による２次電池電圧検出を行う一例の構成を示す回路図である。
【図３】実施の第１の形態の変形例による構成における各スイッチの一例の動作タイミングを示すタイムチャートである。
【図４】実施の第１の形態の変形例による構成における制御を行う際の一例の動作を示すフローチャートである。
【図５】３個の２次電池が直列接続された場合の電池電圧を検出する一例の構成を示す回路図である。
【図６】この発明の実施の第２の形態による電池バランスを取る一例の構成を示す回路図である。
【図７】両方向性スイッチを用いた一例の構成を示す回路図である。
【図８】一方向性スイッチを用いて両方向性スイッチの機能を実現することを説明するための図である。
【図９】この発明の実施の第３の形態による、直列接続された２次電池から回路電源の供給を行うようにした一例の構成を示す回路図である。
【図１０】実施の第３の形態の変形例による、直列接続された２次電池それぞれの出力電圧を検出しながら回路電源の供給を行うようにした一例の構成を示す回路図である。
【図１１】実施の第３の形態の変形例による、直列接続された２次電池それぞれの出力電圧を検出しながら回路電源の供給を行うようにした一例の構成における動作を示すフローチャートである。
【図１２】実施の第３の形態の変形例による、直列接続された２次電池それぞれの出力電圧を検出しながら回路電源の供給を行うようにした一例の構成における動作を示すフローチャートである。
【図１３】実施の第３の形態の変形例による、直列接続された２次電池それぞれの出力電圧を検出しながら回路電源の供給を行うようにした一例の構成における動作を示すフローチャートである。
【図１４】この発明の実施の第４の形態による、充電を利用して電池バランスを取る一例の構成を示す回路図である。
【図１５】２次電池の出力電圧に基づくスイッチング動作を説明するための図である。
【図１６】充電器を制御して２次電池の電池バランスを取るようにした一例の構成を示す回路図である。
【図１７】この発明の実施の第１の形態の他の変形例の一例の構成を示す回路図である。
【図１８】実施の第２の形態での電池バランスの調整方法を説明するための図である。
【図１９】チャージポンプの一例の構成を示す回路図である。
【図２０】この実施の第５の形態によるチャージポンプを用いて電池バランスを調整する一例の構成を示す回路図である。
【図２１】この実施の第５の形態によるチャージポンプを用いて電池バランスを調整する一例の構成を示す回路図である。
【図２２】チャージポンプの動作を説明するための図である。
【図２３】充電回数によるコンデンサＣ１の電圧変化について概略的に示す略線図である。
【図２４】充電回数およびコンデンサＣ１の容量によるコンデンサＣ１の電圧変化について概略的に示す略線図である。
【図２５】実施の第５の形態の第１の応用例の一例の構成を示す回路図である。
【図２６】スイッチ回路の一例の構成を示す回路図である。
【図２７】実施の第５の形態の第２の応用例の一例の構成を示す回路図である。
【図２８】上述の図２７の構成における、チャージポンプ２００によるコンデンサＣ２０１への充電回数を制御する一例の処理を示すフローチャートである。
【図２９】実施の第５の形態の変形例により直列接続された２個の２次電池の電池バランスを調整する一例の構成を示す回路図である。
【図３０】この実施の第５の形態の変形例により直列接続された３個の２次電池の電池バランスを調整する一例の構成を示す回路図である。
【図３１】直列接続された２次電池それぞれの出力電圧を検出する際のより実際的な構成の一例を示す回路図である。
【図３２】直列接続された２次電池間で電池バランスを調整する際のより実際的な構成の一例を示す回路図である。
【図３３】直列接続された２次電池それぞれの出力電圧を検出すると共に、制御回路や電圧検出回路などに対する回路電源を供給する際の、より実際的な構成の一例を示す回路図である。
【図３４】直列接続された２次電池それぞれの出力電圧を検出すると共に、検出結果に基づき制御回路や電圧検出回路などに対して回路電源を供給し、さらに各２次電池の電池バランスを調整する際の、より実際的な構成の一例を示す回路図である。
【図３５】直列接続された複数の２次電池の電池バランスを、チャージポンプを用いて調整する際の、より実際的な構成の一例を示す回路図である。
【図３６】直列接続された複数の２次電池の電池バランスを、チャージポンプを用いて調整する際の、より実際的な構成における動作を説明するための図である。
【図３７】直列接続された複数の２次電池の電池バランスを、複数の２次電池を直列接続して得られた電圧を用いて、電圧の低い１個の２次電池を充電することで調整する際の、より実際的な構成の一例を示す回路図である。
【図３８】直列接続された複数の２次電池の電池バランスを、複数の２次電池を直列接続して得られた電圧を用いて、電圧の低い１個の２次電池を充電することで調整する際の、より実際的な構成の一例を示す回路図である。
【図３９】従来技術による、直列接続された２次電池それぞれの電圧を検出し、電池バランスをとる一例の構成を示すブロック図である。
【図４０】従来技術による、直列接続された２次電池の電池バランスをとるための一例の構成を概略的に示す回路図である。
【図４１】従来技術による２次電池の電圧検出を説明するための図である。
【図４２】従来技術による２次電池の電圧検出を説明するための図である。
【符号の説明】
Ｅ１，Ｅ２，Ｅ１１〜Ｅ１３，Ｅ２１，Ｅ２２，Ｅ３１〜Ｅ３３，Ｅ４１〜Ｅ４３，Ｅ５１，Ｅ５２，Ｅ７１，Ｅ７２・・・２次電池、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ１１〜Ｃ１３，Ｃ２１，Ｃ２２，Ｃ３１，Ｃ４１，Ｃ４２，Ｃ５１〜Ｃ５３，Ｃ７１，Ｃ７２・・・コンデンサ、ＳＷ１〜ＳＷ６，ＳＷ１１〜ＳＷ１９，ＳＷ２１〜ＳＷ２７，ＳＷ３１〜ＳＷ３６，ＳＷ４１〜ＳＷ４７，ＳＷ５１〜ＳＷ５８，ＳＷ７１〜ＳＷ７８，ＳＷ８０・・・スイッチ、１１，１２，１５・・・電圧検出器、１６・・・スイッチ制御回路、２０，２１・・・充電器、２２・・・電池電圧検出器
【発明の属する技術分野】
この発明は、直列接続された２次電池の制御を適切に行うための２次電池直列接続装置および直列接続された２次電池の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、携帯可能なようにされた電話端末装置やオーディオ再生装置、ノート型パーソナルコンピュータなどの普及により、充電可能な２次電池の重要性が増している。しかも、これらの携帯可能な機器の高機能化などにより、機器の消費電力が増加し、より長時間にわたり高出力を維持できることが求められている。一方で、２次電池は、構造的に、取り出せる最高の電圧値が決まっている。そのため、より高電圧が必要とされる場合は、数個乃至十数個の２次電池を直列接続することが行われる。
【０００３】
なお、２次電池は、近年では、リチウム・イオン電池やポリマー・リチウム電池といったリチウム系電池を用いるのが主流になりつつある。
【０００４】
２次電池を直列接続して用いる場合、電力の消費による電池容量の消耗などにより、接続された電池それぞれの出力電圧が異なり、電池バランスが崩れることがある。直列接続では、一方の電池の負極に他方の電池の正極が接続されるが、電池バランスが崩れると、出力電圧の高い電池から低い電池に対して、逆充電、すなわち極性の異なる電極による充電が起きてしまう。したがって、電池バランスが崩れた状態で放置しておくと、逆充電により出力電圧が低い方の電池が危険な状態になるおそれがある。
【０００５】
また、電池バランスが崩れた状態で、直列接続された２次電池に対して充電を行う場合にも、問題が生じる。例えば、共に容量が４．２Ｖの２次電池が２個、直列接続された電池パックに対して充電を行うことを考える。２個の２次電池のうち一方は、出力電圧が４．０Ｖに低下しているものとする。他方の電池の出力電圧は、４．２Ｖのままである。電池パック自体の出力電圧は、８．２Ｖとなっている。
【０００６】
充電器は、電池パック本来の出力電圧である８．４Ｖになるように、０．２Ｖ分が電池パックに充電されるように、充電を制御する。その結果、一方及び他方の電池にそれぞれ０．１Ｖずつが充電され、出力が低下していた一方の電池が４．１Ｖに、出力が低下していない他方の電池が４．３Ｖに、それぞれ充電される。したがって、他方の電池が本来の容量である４．２Ｖに対して過充電になってしまい、過充電された側が危険な状態になるおそれがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような、電池バランスが崩れることによる問題を防止するために、直列接続された２次電池それぞれの電池電圧を検出すると共に、検出された電圧に基づき電池バランスをとる必要がある。電池電圧の検出方法としては、直列接続された２次電池それぞれの電圧を単独で検出する方法と、２箇所以上で電圧値を計測し、計算により検出する方法とがある。
【０００８】
図３９は、従来技術による、直列接続された２次電池それぞれの電圧を検出し、電池バランスをとる一例の構成を示す。２次電池Ｅ３００およびＥ３０１が直列接続されている。これら２次電池Ｅ３００およびＥ３０１の電圧は、検出回路３００および３０１によりそれぞれ検出される。検出結果は、制御回路３０３にそれぞれ供給される。放電回路３０４および３０５は、制御回路３０３の制御に基づき、２次電池Ｅ３００およびＥ３０１をそれぞれ放電させる。制御回路３０３の電源は、２次電池Ｅ３００およびＥ３０１の直列接続の電圧出力を、電圧ダウン回路３０２で所定の電圧まで降下させることで得られる。電圧ダウン回路３０２は、電圧の安定化の役目も担っている。
【０００９】
図３９の構成では、２次電池Ｅ３００およびＥ３０１の電圧を検出回路３００および３０１でそれぞれ検出し、検出結果に基づき制御回路３０３の制御により、放電回路３０４および３０５で２次電池Ｅ３００およびＥ３０１をそれぞれ放電させ、２次電池Ｅ３００およびＥ３０１の電池バランスをとる。
【００１０】
この方法では、２次電池Ｅ３００およびＥ３０１をそれぞれ放電させながら電池バランスをとるため、バランスが取れるまで時間がかかるという問題点があった。
【００１１】
図４０は、図３９における、２次電池Ｅ３００およびＥ３０１のバランスをとるための一例の構成を概略的に示す。２次電池Ｅ３００に対して、スイッチＳＷ３０５を介して抵抗Ｒ３００が接続される。同様に、２次電池Ｅ３０１に対して、スイッチＳＷ３０６を介して抵抗Ｒ３０１が接続される。２次電池Ｅ３００およびＥ３０１のバランスをとるためには、２次電池Ｅ３００およびＥ３０１それぞれの電圧を検出しつつスイッチＳＷ３０５およびＳＷ３０６を制御し、２次電池Ｅ３００およびＥ３０１を抵抗Ｒ３００およびＲ３０１を用いて放電させる。この方法では、抵抗Ｒ３００およびＲ３０１による放電損失があるため、放電電流を大きくすることができず、２次電池Ｅ３００およびおよびＥ３０１のバランスを取るのに時間がかかる。
【００１２】
また、制御回路３０３の電源を、２次電池Ｅ３００およびＥ３０１を直列させた出力を電圧ダウン回路３０２で降圧することで供給しているため、損失が多くなってしまうという問題点があった。
【００１３】
さらに、２次電池Ｅ３００およびＥ３０１の電圧検出にも問題があった。図４１は、図３９の電圧検出部分を抜き出した図である。このように、従来の方法では、電圧を検出するための検出回路が検出回路３００および３０１というように、２個、用いられていた。そのため、検出回路３００および３０１の検出特性のバラツキが発生し、制御回路３０３による２次電池Ｅ３００およびＥ３０１の放電を正確に制御することができないという問題点があった。
【００１４】
また、この方法では、２次電池Ｅ３００の電圧を検出する際に、検出部分がアース電位から浮くことになる。そのため、２次電池Ｅ３０１の電圧が上乗せされた状態で２次電池Ｅ３００の電圧が検出されることになり、検出結果に誤差が生じてしまうという問題点があった。
【００１５】
これを避けるために、単独の検出回路で２次電池Ｅ３００およびＥ３０１の出力電圧をそれぞれ計測することも可能である。図４２は、単独の検出回路を用いた場合の構成を示す。２次電池Ｅ３００の電圧を検出するときには、スイッチＳＷ３００およびＳＷ３０２をオン、スイッチＳＷ３０１およびＳＷ３０３をオフとする。２次電池Ｅ３０１の電圧を検出するときには、ＳＷ３０１およびＳＷ３０３をオンとし、ＳＷ３００およびＳＷ３０２をオフとする。このようにスイッチを制御することで、単独の検出回路３０２により、２次電池Ｅ３００およびＥ３０１の電圧をそれぞれ検出することができる。
【００１６】
しかしながら、この方法でも、２次電池Ｅ３００の電圧を検出する際に、上述の図４１の構成の場合と同様に、検出部分がアース電位から浮き、２次電池Ｅ３０１の電圧が上乗せされた状態で２次電池Ｅ３００の電圧が検出されることになり、検出結果に誤差が生じてしまうという問題点があった。
【００１７】
したがって、この発明の目的は、直列接続された２次電池の制御を適切に行うことができる２次電池直列接続装置および直列接続された２次電池の制御方法を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、上述した課題を解決するために、２次電池を直列接続して用いるようにした２次電池直列接続装置において、直列接続された第１および第２の２次電池のうち、片側がアース電位に接続されない第１の２次電池と第１のコンデンサとを並列接続する第１の接続手段と、第１のコンデンサと片側がアース電位に接続された第２のコンデンサとを並列接続する第２の接続手段とを有し、第２のコンデンサから電圧を取り出すようにしたことを特徴とする２次電池直列接続装置である。
【００１９】
また、請求項１０に記載の発明は、直列接続された第１および第２の２次電池のうち、片側がアース電位に接続されない第１の２次電池と第１のコンデンサとを並列接続する第１の接続のステップと、第１のコンデンサと片側がアース電位に接続された第２のコンデンサとを並列接続する第２の接続のステップとを有し、第２のコンデンサから電圧を取り出すようにしたことを特徴とする直列接続された２次電池の制御方法である。
【００２０】
また、請求項１１に記載の発明は、２次電池を直列接続して用いるようにした２次電池直列接続装置において、直列接続された第１および第２の２次電池のうち第１の２次電池とコンデンサとを並列接続する第１の接続手段と、第２の２次電池とコンデンサとを並列接続する第２の接続手段と、コンデンサの片側をアース電位に接続する第３の接続手段とを有し、第３の接続手段によりコンデンサの片側をアース電位に接続した状態でコンデンサから電圧を取り出すようにしたことを特徴とする２次電池直列接続装置である。
【００２１】
また、請求項１２に記載の発明は、２次電池を直列接続して用いるようにした２次電池の制御方法において、直列接続された第１および第２の２次電池のうち第１の２次電池とコンデンサとを並列接続する第１の接続のステップと、第２の２次電池とコンデンサとを並列接続する第２の接続のステップと、コンデンサの片側をアース電位に接続する第３の接続のステップとを有し、第３の接続のステップによりコンデンサの片側をアース電位に接続した状態でコンデンサから電圧を取り出すようにしたことを特徴とする２次電池の制御方法である。
【００２２】
また、請求項１３に記載の発明は、直列接続された２次電池を充電する２次電池直列接続装置において、充電電源と片側がアース電位と接続されたコンデンサとを並列接続する第１の接続手段と、直列接続された２次電池のうち選択された１の２次電池とコンデンサとを並列接続する第２の接続手段とを有し、第１の接続手段により充電電源とコンデンサとを並列接続して充電電源でコンデンサを充電し、第１の接続手段による並列接続を切り離して第２の接続手段によりコンデンサと選択された２次電池とを並列接続し、コンデンサを用いて選択された２次電池を充電するようにしたことを特徴とする２次電池直列接続装置である。
【００２３】
また、請求項１６に記載の発明は、直列接続された２次電池を充電する際の直列接続された２次電池の制御方法において、充電電源と片側がアース電位と接続されたコンデンサとを並列接続する第１の接続のステップと、直列接続された２次電池のうち選択された１の２次電池とコンデンサとを並列接続する第２の接続のステップとを有し、第１の接続のステップにより充電電源とコンデンサとを並列接続して充電電源でコンデンサを充電し、第１の接続のステップによる並列接続を切り離して第２の接続のステップによりコンデンサと選択された２次電池とを並列接続し、コンデンサを用いて選択された２次電池を充電するようにしたことを特徴とする直列接続された２次電池の制御方法である。
【００２４】
また、請求項１７に記載の発明は、２次電池を直列接続して用いるようにした２次電池直列接続装置において、直列接続された２次電池のうち１を選択可能なスイッチ手段と、入力された電圧を昇圧して出力するチャージポンプとを有し、スイッチ手段で選択された第１の２次電池の出力電圧をチャージポンプで昇圧して得られた電圧で、スイッチ手段で選択された第２の２次電池を充電するようにしたことを特徴とする２次電池直列接続装置である。
【００２５】
また、請求項２６に記載の発明は、２次電池を直列接続して用いるようにした２次電池直列接続装置での２次電池の制御方法において、直列接続された２次電池のうち１を選択可能な選択のステップと、チャージポンプにより入力された電圧を昇圧して出力する昇圧のステップとを有し、選択のステップで選択された第１の２次電池の出力電圧を昇圧のステップで昇圧して得られた電圧で、選択のステップで選択された第２の２次電池を充電するようにしたことを特徴とする２次電池の制御方法である。
【００２６】
また、請求項２７に記載の発明は、２次電池を直列接続して用いるようにした２次電池直列接続装置において、コンデンサと、直列接続された２次電池のうち１または複数を選択可能なスイッチ手段とを有し、スイッチ手段により選択された複数の２次電池の直列接続によりコンデンサを充電し、充電されたコンデンサによりスイッチ手段により選択された１の２次電池が充電されるようにしたことを特徴とする２次電池直列接続装置である。
【００２７】
また、請求項３０に記載の発明は、２次電池を直列接続して用いるようにした２次電池直列接続装置での２次電池の制御方法において、コンデンサと、直列接続された２次電池のうち１または複数を選択可能な選択のステップとを有し、直列接続された２次電池のうち１または複数を選択可能な選択のステップにより選択された複数の２次電池の直列接続によりコンデンサを充電し、充電されたコンデンサにより選択のステップにより選択された１の２次電池が充電されるようにしたことを特徴とする２次電池の制御方法である。
【００２８】
上述したように、請求項１または１０に記載の発明は、直列接続された第１および第２の２次電池のうち、片側がアース電位に接続されない第１の２次電池と第１のコンデンサとが並列接続され、また、第１のコンデンサと片側がアース電位に接続された第２のコンデンサとが並列接続され、第２のコンデンサから電圧が取り出されるようにされているため、第１のコンデンサに並列接続された２次電池の出力電圧に対応する電圧を安定的に取り出すことができる。
【００２９】
また、請求項１１または１２に記載の発明は、直列接続された第１および第２の２次電池のうち第１の２次電池とコンデンサとが並列接続され、また、第２の２次電池とコンデンサとが並列接続され、コンデンサの片側をアース電位に接続した状態でコンデンサから電圧を取り出すようにされているため、コンデンサに並列接続された第１および第２の２次電池の出力電圧に対応する電圧を安定的に取り出すことができる。
【００３０】
また、請求項１３または１６に記載の発明は、充電電源と片側がアース電位と接続されたコンデンサとが並列接続されてコンデンサが充電電源により充電され、充電電源とコンデンサとの並列接続を切り離して、直列接続された２次電池のうち選択された１の２次電池とコンデンサとが並列接続され、選択された２次電池がコンデンサにより充電されるようにしているため、直列接続された２次電池の充電を電池バランスを取りながら行うことができる。
【００３１】
また、請求項１７または２６に記載の発明は、直列接続された２次電池からス選択された第１の２次電池の出力電圧をチャージポンプで昇圧して得られた電圧で、選択された第２の２次電池を充電するようにしているため、第２の２次電池を速やかに所定の電圧まで充電することができる。
【００３２】
また、請求項２７および３０に記載の発明は、直列接続された２次電池から選択された複数の２次電池の直列接続によりコンデンサを充電し、充電されたコンデンサにより、直列接続された２次電池から選択された１の２次電池が充電されるようにしているため、多くの部品を用いることなく、選択された１の２次電池を速やかに所定の電圧まで充電することができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の第１の形態による２次電池電圧検出を行う一例の構成を示す。２次電池Ｅ１およびＥ２が直列接続され、２次電池Ｅ２の負極がアース電位に接続される。２次電池Ｅ１の正極がトランジスタなどの半導体によるスイッチング素子からなるスイッチＳＷ１の一方の端子に接続され、スイッチＳＷ１の他方の端子は、コンデンサＣ１の一方の端子に接続されると共に、スイッチＳＷ４およびスイッチＳＷ６の一方の端子にそれぞれ接続される。スイッチＳＷ４の他方の端子は、片側をアース電位に接続されたコンデンサＣ２に接続される。コンデンサＣ１の他方の端子は、スイッチＳＷ３を介してアース電位に接続される。
【００３４】
２次電池Ｅ１の負極および２次電池Ｅ２の正極の接続点がスイッチＳＷ６の他方の端子、スイッチＳＷ２およびＳＷ５の一方の端子にそれぞれ接続される。スイッチＳＷ２の他方の端子は、コンデンサＣ１およびスイッチＳＷ３の接続点に接続される。スイッチＳＷ５の他方の端子は、スイッチＳＷ４およびコンデンサＣ２の接続点に接続される。
【００３５】
コンデンサＣ２の両端が電池電圧検出・回路電源供給部１０に接続される。すなわち、電池電圧検出・回路電源供給部１０の検出端子がスイッチＳＷ４およびコンデンサＣ２の接続点に接続され、アース端子がアース電位に接続される。
【００３６】
この図１に示される構成によれば、スイッチＳＷ１〜ＳＷ６のオン／オフを適切に制御することで、２次電池Ｅ１に関して、２次電池Ｅ１とコンデンサＣ１とを他と独立させて並列接続可能にされ、さらに、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを他と独立させて並列接続することが可能とされる。一方、２次電池Ｅ２については、他と独立させてコンデンサＣ１およびＣ２とそれぞれ並列接続することが可能とされる。
【００３７】
したがって、２次電池Ｅ１とコンデンサＣ１とを並列接続して、コンデンサＣ１を２次電池Ｅ１の出力電圧により充電し、その後、コンデンサＣ１とＣ２とを並列接続することで、コンデンサＣ１によりコンデンサＣ２が充電される。この充電によりコンデンサＣ１およびＣ２の電荷が平衡された後に、コンデンサＣ２の両端の電位を検出する。検出されたコンデンサＣ２の電位に基づき、２次電池Ｅ１の出力電圧を求めることができる。コンデンサＣ２は、一端がアース電位に接続されているため、電位の検出を安定的に行うことができる。
【００３８】
すなわち、２次電池Ｅ１の電圧を求めるときには、先ず、スイッチＳＷ１およびＳＷ２をオン、他のスイッチＳＷ３およびＳＷ４をオフにする。なお、スイッチＳＷ５およびＳＷ６は、常時オフである。コンデンサＣ１が２次電池Ｅ１により充電されたら、スイッチＳＷ１およびＳＷ２をオフ、スイッチＳＷ３およびＳＷ４をオンにする。コンデンサＣ１およびＣ２の平衡が取れたら、スイッチＳＷ３をオフにして、電池電圧検出／回路電源供給部１０によりコンデンサＣ２の電位を検出する。検出後は、例えば電池電圧検出／回路電源供給部１０により、コンデンサＣ２を放電させる。
【００３９】
２次電池Ｅ２についても、同様である。すなわち、２次電池Ｅ２とコンデンサＣ１とを並列接続して上述と同様の処理を行い、コンデンサＣ２の電位を検出することで、２次電池Ｅ２の出力電圧を求めることができる。
【００４０】
すなわち、２次電池Ｅ２の電圧を求めるときには、先ず、スイッチＳＷ１およびＳＷ２、ならびに、スイッチＳＷ５およびＳＷ４をオフ、スイッチＳＷ３およびＳＷ４をオンにする。コンデンサＣ１が２次電池Ｅ２により充電されたら、スイッチＳＷ６をオフ、スイッチＳＷ４をオンとする。コンデンサＣ１およびＣ２の平衡が取れたら、スイッチＳＷ３をオフにして、電池電圧検出／回路電源供給部１０によりコンデンサＣ２の電位を検出する。検出後は、例えば電池電圧検出／回路電源供給部１０により、コンデンサＣ２を放電させる。
【００４１】
なお、２次電池Ｅ２は、負極がアース電位に接続されているため、スイッチＳＷ５のみをオンとしてコンデンサＣ２を充電し、その後、スイッチＳＷ５をオフにして、電圧検出／回路電源供給部１０によりコンデンサＣ２の電位を検出してもよい。このとき、スイッチＳＷ６、ＳＷ２を用いてコンデンサＣ１を予め放電させておき、スイッチＳＷ５をオンとしてコンデンサＣ２を充電した後にスイッチＳＷ５をオフ、スイッチＳＷ３およびＳＷ４をオンとしてコンデンサＣ２およびＣ１の平衡を取って、コンデンサＣ２の電位を検出するようにしてもよい。
【００４２】
この発明では、このように、２次電池の出力電圧をコンデンサに充電される電荷に変換し、その電荷を、片側がアース電位に接続された他のコンデンサにさらに移動させる。そして、当該他のコンデンサの電位を検出することで、２次電池の出力電圧を求めている。そのため、直列接続された２次電池のうちアース電位に接続されていない側の２次電池の出力電圧を、安定的に求めることができる。
【００４３】
また、直列接続された２次電池Ｅ１およびＥ２それぞれの出力電圧は、電池電圧検出／回路電源供給部１０により共通して求められる。そのため、２次電池Ｅ１およびＥ２の出力電圧それぞれの出力電圧を、少ない誤差で求めることができる。
【００４４】
さらに、図１には示されていないが、上述のようにして、直列接続された２次電池Ｅ１およびＥ２のそれぞれについて検出された出力電圧に基づき、２次電池Ｅ１およびＥ２の放電および充電を制御することで、２次電池Ｅ１およびＥ２の電池バランスを取ることができる。
【００４５】
なお、図１では、２個の２次電池Ｅ１およびＥ２が直列接続された例について説明したが、これはこの例に限定されない。すなわち、直列接続される２次電池の数が３個以上になっても、この実施の第１の形態を適用することができる。
【００４６】
図２は、この発明の実施の第１の形態の変形例による２次電池電圧検出を行う一例の構成を示す。この図２の構成においては、図１を用いて上述した実施の第１の形態による充電装置から、スイッチＳＷ６が省略されている。なお、図２において、上述した図１と共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００４７】
この図２に一例が示される構成では、スイッチＳＷ１およびＳＷ２のみをオンとすると、２次電池Ｅ１およびコンデンサＣ１が並列接続される。スイッチＳＷ３およびＳＷ４のみをオンとすると、コンデンサＣ１およびＣ２が並列接続される。スイッチＳＷ５のみをオンとすると、２次電池Ｅ２およびコンデンサＣ２が並列接続される。
【００４８】
先ず、２次電池Ｅ１の出力電圧を求める場合について説明する。先ず、スイッチＳＷ１およびＳＷ２をオン、他のスイッチすなわちスイッチＳＷ３、ＳＷ４およびＳＷ５をオフにする。すると、２次電池Ｅ１およびコンデンサＣ１が並列接続され、２次電池Ｅ１の出力電圧によりコンデンサＣ１が充電される。コンデンサＣ１が完全に充電されると、スイッチＳＷ１およびＳＷ２がオフ、スイッチＳＷ３およびＳＷ４がオンにされる。スイッチＳＷ５はオフのままである。コンデンサＣ１およびＣ２が並列接続され、コンデンサＣ１およびＣ２が平衡状態となるまで、コンデンサＣ１の電荷によりコンデンサＣ２が充電される。
【００４９】
この、２次電池Ｅ１およびコンデンサＣ１の並列接続と、コンデンサＣ１およびコンデンサＣ２の並列接続の動作を繰り返すことで、コンデンサＣ２の電位が２次電池Ｅ１の出力電圧と略等しくなる。このことについて、概略的に説明する。例えば、コンデンサＣ１およびＣ２の容量が等しく、共にＣであるとする。また、コンデンサＣ２には、最初、電荷は充電されていないものとする。
【００５０】
最初の２次電池Ｅ１（出力電圧をＥとする）による充電で、Ｃ×Ｅ＝Ｑの電荷がコンデンサＣ１に充電される。ここで、コンデンサＣ１およびＣ２を並列接続することで、コンデンサＣ１およびＣ２の電位が同電位Ｅ’になるように電荷が移動され、平衡が取られる。電荷Ｑの総量には変化は無いため、Ｑ＝ＣＥ’（コンデンサＣ１）＋ＣＥ’（コンデンサＣ２）であり、コンデンサＣ１およびＣ２それぞれに充電される電荷は、Ｑ／２となる。
【００５１】
次に、コンデンサＣ１およびＣ２を切り離すと共に、コンデンサＣ１を２次電池Ｅ１と並列接続させる。すると、コンデンサＣ１には、電荷がＣ×Ｅ＝Ｑとなるように再び充電される。この状態で、コンデンサＣ１を２次電池Ｅ１との並列接続からコンデンサＣ２との並列接続に切り換える。コンデンサＣ２には、上述した、前回の動作により既にＱ／２の電荷が充電されているため、コンデンサＣ１およびコンデンサＣ２全体の電荷は、Ｑ＋Ｑ／２となる。この電荷に基づきコンデンサＣ１およびＣ２が同電位となるようにコンデンサＣ１およびＣ２間で平衡が取られ、コンデンサＣ１およびＣ２それぞれの電荷は、３／４×Ｑとなる。
【００５２】
この動作を繰り返すことで、コンデンサＣ２に充電される電荷は、次第にＱに近づくことになり、コンデンサＣ２の電位が２次電池Ｅ１の出力電圧と略等しくなる。したがって、コンデンサＣ２の電位を電圧検出器１１で検出することで、２次電池Ｅ１の出力電圧を検出するのと同等な結果を得ることができる。なお、コンデンサＣ２の電位の検出の際には、少なくともスイッチＳＷ４およびＳＷ５をオフにするとよい。
【００５３】
実際には、スイッチ制御により並列接続されたコンデンサＣ１およびＣ２の平衡が取れたときに電圧検出器１１でコンデンサＣ２の電位を検出する動作を、上述の動作の繰り返し毎に行い、コンデンサＣ２の電圧に変化が無くなったタイミングで検出されたコンデンサＣ２の電位を、２次電池Ｅ１の出力電圧であるとする。これに限らず、予めコンデンサＣ２の電位が略飽和する繰り返し回数を求めておき、この繰り返し回数を超えたときのコンデンサＣ２の電位を２次電池Ｅ１の出力電圧としてもよい。
【００５４】
ここでは、コンデンサＣ１およびＣ２の容量を等しいとして説明したが、コンデンサＣ１およびＣ２の容量が異なっていても、上述の動作は成り立つことは明らかである。
【００５５】
一方、２次電池Ｅ２の出力電圧を求める際には、先ず、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３およびＳＷ４をオフ、スイッチＳＷ５をオンにし、２次電池Ｅ２およびコンデンサＣ２を並列接続する。２次電池Ｅ２の出力電圧によりコンデンサＣ２が充電されたら、スイッチＳＷ５をオフにして、電圧検出器１１でコンデンサＣ２の電位を検出する。検出されたコンデンサＣ２の電位が２次電池Ｅ２の出力電圧に対応する。
【００５６】
上述した図１の構成では、コンデンサＣ１およびＣ２の電荷を平衡させて、コンデンサＣ２の電位を検出していた。すなわち、例えばコンデンサＣ１およびＣ２の容量が同一であれば、コンデンサＣ２の電位は、求める２次電池Ｅ１や２次電池Ｅ２の出力電圧の１／２の値となるはずである。しかしながら、実際には、コンデンサＣ１やＣ２の容量のバラツキなどにより、上述の１／２の値に対して誤差が生じてしまう。
【００５７】
この実施の第１の形態の変形例の構成では、コンデンサＣ１およびＣ２の容量とは無関係に２次電池Ｅ１およびＥ２の出力電圧を検出できるという利点がある。また、２次電池Ｅ１およびＥ２の出力電圧の検出を、共通の電圧検出器１１により行うので、２次電池Ｅ１およびＥ２それぞれの検出結果のバラツキが小さくなるという利点がある。
【００５８】
図３は、上述の図２におけるスイッチＳＷ１〜ＳＷ５の一例の動作タイミングを示すタイムチャートである。２次電池Ｅ１によるコンデンサＣ１の充電が終了すると、スイッチＳＷ１およびＳＷ２がオフされ、スイッチＳＷ３およびＳＷ４がオンされる。このとき、スイッチＳＷ３およびＳＷ４のオンのタイミングは、図３に一例が示されるように、スイッチＳＷ１およびＳＷ２がオフされてから所定の時間ΔＴだけ遅らされる。同様に、スイッチＳＷ３およびＳＷ４がオフされてΔＴだけ遅らされて、スイッチＳＷ５がオンされる。
【００５９】
このように、スイッチのオフから次のスイッチのオンまでの間にΔＴの遅延を設け、スイッチのオン状態がタイミング的に重ならないようにすることで、コンデンサに対して電荷が急激に流れ込むのを防ぐことができる。このスイッチオン／オフのタイミング制御は、後述する各例において同様に適用される。
【００６０】
図４は、図３の制御を行う際の一例の動作を示すフローチャートである。スイッチＳＷ１およびＳＷ２がオンされた状態（Ｓ４０）からオフに制御が切り替わる。スイッチＳＷ１およびＳＷ２のオフ状態が検出されたら（Ｓ４１）、時間ΔＴ後に、スイッチＳＷ３およびＳＷ４がオン制御される（Ｓ４２）。スイッチＳＷ３およびＳＷ４がオンのときは、スイッチＳＷ５はオフとされる。スイッチＳＷ３およびＳＷ４がオフ制御に切り替えられ、スイッチＳＷ３およびＳＷ４のオフ状態が検出されたら（Ｓ４３）、時間ΔＴ後にスイッチＳＷ５がオン制御される（Ｓ４５）。スイッチＳＷ５がオフに切り替えられ、スイッチＳＷ５のオフ状態が検出されたら（Ｓ４６）、動作はステップＳ４０に戻され、時間ΔＴ後にスイッチＳＷ１およびＳＷ２がオン制御される。このように、あるシーケンスでスイッチがオンしてオフされたことが確認されたら、次のスイッチのオン制御を行う。
【００６１】
上述の図２では、２個の２次電池Ｅ１およびＥ２が直列接続された例について説明したが、これはこの例に限定されない。すなわち、直列接続される２次電池の数が３個以上になっても、この実施の第１の形態の変形例を適用することができる。
【００６２】
図５は、３個の２次電池Ｅ１１、Ｅ１２およびＥ１３が直列接続された場合の、直列接続された２次電池の電池電圧を検出する一例の構成を示す。この図５にに一例が示される構成では、スイッチＳＷ１１およびＳＷ１２のみをオンとすると、２次電池Ｅ１１およびコンデンサＣ１１が並列接続される。スイッチＳＷ１３およびＳＷ１４のみをオンとすると、２次電池Ｅ１２およびコンデンサＣ１２が並列接続される。スイッチＳＷ１５のみをオンとすると、２次電池Ｅ１３およびコンデンサＣ１３が並列接続される。スイッチＳＷ１６およびＳＷ１９のみをオンとすると、コンデンサＣ１１およびＣ１３が並列接続される。スイッチＳＷ１７およびＳＷ１８のみをオンとすると、コンデンサＣ１２およびＣ１３が並列接続される。
【００６３】
２次電池Ｅ１１の出力電圧を検出する場合は、先ず、スイッチＳＷ１６およびＳＷ１９をオフ、スイッチＳＷ１１およびＳＷ１２をオンに制御することで２次電池Ｅ１１およびコンデンサＣ１１を並列に接続してコンデンサＣ１１を充電し、次いでスイッチＳＷ１１およびＳＷ１２をオフ、スイッチＳＷ１６およびＳＷ１９をオンに制御してコンデンサＣ１１およびコンデンサＣ１３を並列接続し、コンデンサＣ１１およびＣ１３間で電荷を移動させて平衡を取る。この動作を繰り返し、コンデンサＣ１３の電位が２次電池Ｅ１１の出力電圧と略等しくなったところで、スイッチＳＷ１６およびＳＷ１９をオフにし、コンデンサＣ１３の電位を電圧検出器１２で検出する。
【００６４】
なお、２次電池Ｅ１１の出力電圧の検出動作中は、スイッチＳＷ１３、ＳＷ１４、ＳＷ１５、ＳＷ１７およびＳＷ１８は、オフ状態に制御される。
【００６５】
２次電池Ｅ１２の出力電圧を検出する場合は、スイッチＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ１５、ＳＷ１６およびＳＷ１９をオフ状態に制御する。その状態で、先ず、スイッチＳＷ１７およびＳＷ１８をオフ、スイッチＳＷ１３およびＳＷ１４をオンに制御することで２次電池Ｅ１２およびコンデンサＣ１２を並列に接続してコンデンサＣ１２を充電し、次いでスイッチＳＷ１３およびＳＷ１４をオフ、スイッチＳＷ１７およびＳＷ１８をオンに制御してコンデンサＣ１２およびコンデンサＣ１３を並列接続し、コンデンサＣ１２およびＣ１３間で電荷を移動させて平衡を取る。この動作を繰り返し、コンデンサＣ１３の電位が２次電池Ｅ１２の出力電圧と略等しくなったところで、スイッチＳＷ１７およびＳＷ１８をオフにし、コンデンサＣ１３の電位を電圧検出器１２で検出する。
【００６６】
２次電池Ｅ１３の出力電圧を検出する場合には、スイッチＳＷ１５のみをオン、スイッチＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ１３、ＳＷ１４、ＳＷ１６、ＳＷ１７、ＳＷ１８およびＳＷ１９を全てオフとして、２次電池Ｅ１３およびコンデンサ１３を並列接続する。コンデンサ１３が２次電池Ｅ１３の出力電圧により充電されたら、スイッチＳＷ１５をオフにして、電圧検出器１２によりコンデンサＣ１３の電位を検出する。
【００６７】
このようにして、スイッチ制御により、負極がアース電位に接続されていない２次電池とコンデンサとの並列接続をそれぞれ構成すると共に、当該コンデンサと、電位検出のために電圧検出器の直前に設けられたコンデンサとの並列接続をそれぞれ構成する。このようにすることで、３個以上の２次電池が直列接続された場合でも、この発明を適用することができる。
【００６８】
次に、この発明の実施の第２の形態について説明する。この発明の実施の第２の形態は、直列接続された複数の２次電池間で、電池バランスを取る方法に関するものである。例えば直列接続された２個の２次電池の電池バランスが崩れている場合、電池容量の大きい方の２次電池から小さい方の２次電池へと充電すればよい。上述したようにして、直列接続された２次電池それぞれの出力電圧すなわち電池容量を検出し、検出結果に基づき２次電池それぞれの放電および充電を制御することで、電池バランスを取る。
【００６９】
図６は、直列接続された２個の２次電池Ｅ２１およびＥ２２の電池バランスを取る一例の構成を示す。なお、この図６の構成は、上述した図２の検出系の構成と共に用いられるものであるが、ここでは、繁雑さを避けるために、検出系の構成を省略する。
【００７０】
２次電池Ｅ２１の負極および２次電池Ｅ２２の正極が接続され、これら２次電池Ｅ２１およびＥ２２が直列接続される。２次電池Ｅ２１の正極がスイッチＳＷ２１の一方の端子に接続され、スイッチＳＷ２１の他方の端子がコンデンサＣ２１の一方の端子およびスイッチＳＷ２７の一方の端子にそれぞれ接続される。スイッチＳＷ２７の他方の端子がスイッチＳＷ２６の一方の端子に接続されると共に、スイッチＳＷ２２およびＳＷ２３の一方の端子、ならびに、２次電池Ｅ２１およびＥ２２の接続点にそれぞれ接続される。
【００７１】
スイッチＳＷ２６の他方の端子は、コンデンサＣ２２の一方の端子およびスイッチＳＷ２４の他方の端子に接続される。コンデンサＣ２２の他方の端子がスイッチＳＷ２３の他方の端子に接続される。２次電池Ｅ２１およびスイッチＳ２１の接続点がスイッチＳＷ２５を介してコンデンサＣ２２およびスイッチＳＷ２３の接続点に接続される。２次電池Ｅ２２およびスイッチＳＷ２４の接続点がスイッチＳＷ２８を介してコンデンサＣ２１およびスイッチＳＷ２２の接続点に接続される。
【００７２】
すなわち、この図６の構成では、スイッチＳＷ２１およびＳＷ２２のみをオンとすると、２次電池Ｅ２１およびコンデンサＣ２１が並列接続される。スイッチＳＷ２５およびＳＷ２６のみをオンとすると、２次電池Ｅ２１およびコンデンサＣ２２が並列接続される。スイッチＳＷ２７およびＳＷ２８のみをオンとすると、２次電池Ｅ２２およびコンデンサＣ２１が並列接続される。スイッチＳＷ２３およびＳＷ２４のみをオンとすると、２次電池Ｅ２２およびコンデンサＣ２２が並列接続される。
【００７３】
このような構成において、２次電池Ｅ２１およびＥ２２の出力電圧（それぞれＶ２１およびＶ２２とする）を検出した結果がＶ２１＞Ｖ２２である場合について説明する。この場合、出力電圧の高い２次電池Ｅ２１を放電させ、出力電圧の低い２次電池Ｅ２２を充電させるように各スイッチを制御する。すなわち、２次電池Ｅ２１の出力電圧でコンデンサＣ２１を充電し、その後、コンデンサＣ２１の電荷で２次電池Ｅ２２を充電するように、各スイッチを制御する。
【００７４】
より具体的には、先ず、スイッチＳＷ２１およびＳＷ２２のみをオンとして、２次電池Ｅ２１の出力電圧でコンデンサＣ２１を充電する。２次電池Ｅ２１が放電され、コンデンサＣ２１は、２次電池Ｅ２１の出力電圧と同電位になるように充電される。充電後スイッチＳＷ２１およびＳＷ２２をオフにして、所定の時間ΔＴ後にスイッチＳＷ２７およびＳＷ２８のみをオンにする。コンデンサＣ２１は、Ｖ２１＞Ｖ２２である２次電池Ｅ２１と同電位に充電されているため、コンデンサＣ２１に充電された電荷を用いて２次電池Ｅ２２を充電することができる。
【００７５】
２次電池Ｅ２１およびＥ２２の出力電圧の検出結果がＶ２１＜Ｖ２２である場合も、同様にして２次電池Ｅ２１およびＥ２２の放電および充電が行われる。すなわち、出力電圧の高い２次電池Ｅ２２でコンデンサＣ２２を充電し、コンデンサＣ２２の電荷で２次電池Ｅ２１を充電するように、各スイッチを制御する。
【００７６】
より具体的には、先ず、スイッチＳＷ２３およびＳＷ２４のみをオンとして、２次電池Ｅ２２を放電させてコンデンサＣ２２を充電する。充電後、スイッチＳＷ２３およびＳＷ２４をオフにして、所定の時間ΔＴ後にスイッチＳＷ２５およびＳＷ２６のみをオンにして、コンデンサＣ２２に充電された電荷を用いて２次電池Ｅ２１を充電する。
【００７７】
この、２次電池Ｅ２１およびＥ２２の、コンデンサＣ２２を用いた充電および放電を、２次電池Ｅ２１およびＥ２２の出力電圧を常に監視しながら、略Ｖ２１＝Ｖ２２になるまで継続することで、２次電池Ｅ２１およびＥ２２の電池バランスを取ることができる。
【００７８】
例えば、最初に２次電池Ｅ２１およびＥ２２の出力電圧をそれぞれ検出する。検出の結果、２次電池Ｅ２１およびＥ２２の電池バランスが崩れていると判断されれば、各スイッチを所定に制御して、検出結果に基づき出力電圧の高い方の２次電池（２次電池Ｅ２１とする）を上述した方法によりコンデンサＣ２１に対して放電し、コンデンサ２１により出力電圧の低い２次電池（２次電池Ｅ２２）に充電する。充電が終了したら、２次電池Ｅ２１およびＥ２２の出力電圧をそれぞれ検出し、検出結果に基づき電池バランスが取れていると判断されれば、動作が停止され、電池バランスが崩れていると判断されれば、再び２次電池Ｅ２１およびＥ２２の放電および充電が行われる。
【００７９】
図７は、この発明の実施の第２の形態の変形例である、直列接続された３個の２次電池Ｅ３１、Ｅ３２およびＥ３３の電池バランスを取る構成において、両方向性スイッチを用いた一例の構成を示す。上述の図６の構成では、各スイッチＳＷ２１〜ＳＷ２８には、それぞれ一方向にしか電流が流れないように構成されている。そのため、各スイッチＳＷ２１〜ＳＷ２８としては、オン状態で一方向にしか電流が流れない、一方向性スイッチを用いることができる。スイッチとして、オン状態で両方向に電流を流すことができる両方向性スイッチを用いることができると、回路構成をより簡素なものとすることができる。
【００８０】
図７の構成では、スイッチＳＷ３１およびＳＷ３３のみをオンとすることで、２次電池Ｅ３１およびコンデンサＣ３１が並列接続される。スイッチＳＷ３２およびＳＷ３５のみをオンとすることで、２次電池Ｅ３２およびコンデンサＣ３１が並列接続される。スイッチＳＷ３３およびＳＷ３６のみをオンとすることで、２次電池Ｅ３３およびコンデンサＣ３１が並列接続される。
【００８１】
このような構成において、例えばＶ３１＝Ｖ３２＞Ｖ３３である場合について考える。この場合には、例えば、２次電池Ｅ３１からコンデンサＣ３１を介して２次電池Ｅ３３に電荷を移動させ、次に、２次電池Ｅ３２からコンデンサＣ３１を介して２次電池Ｅ３３に電荷を移動させる。この動作を、２次電池Ｅ３１、Ｅ３２およびＥ３３の出力電圧を上述のようにして検出しつつ行い、検出結果に基づき、略Ｖ３１＝Ｖ３２＝Ｖ３３になるまで繰り返す。
【００８２】
より具体的には、先ず、スイッチＳＷ３１およびＳＷ３３のみをオンとして、２次電池Ｅ３１の出力電圧でコンデンサＣ３１を充電する。充電後スイッチＳＷ３１およびＳＷ３３をオフし、所定の時間ΔＴ後にスイッチＳＷ３４およびＳＷ３６をオンして、コンデンサＣ３１に充電された電荷によって２次電池Ｅ３３を充電する。充電後、スイッチＳＷ３４およびＳＷ３６をオフし、時間ΔＴ後にスイッチＳＷ３２およびＳＷ３５をオンして、２次電池Ｅ３２の出力電圧でコンデンサＣ３１を充電する。充電後スイッチＳＷ３２およびＳＷ３５をオフし、所定の時間ΔＴ後にスイッチＳＷ３４およびＳＷ３６をオンして、コンデンサＣ３１に充電された電荷によって２次電池Ｅ３３を充電する。その後、スイッチＳＷ３４およびＳＷ３６をオフし、時間ΔＴ後に、再び、スイッチＳＷ３１およびＳＷ３３のみをオンとして、２次電池Ｅ３１の出力電圧でコンデンサＣ３１を充電する。この動作を、略Ｖ３１＝Ｖ３２＝Ｖ３３になるまで繰り返す。
【００８３】
このように、両方向性スイッチを用いた場合は、充電用のコンデンサがコンデンサＣ３１の１個で済み、簡素な構成が実現できる。なお、図８に一例が示されるように、２個の一方向性スイッチを互いに逆方向に接続し、電流の方向によりオン／オフするスイッチを適切に制御することで、両方向性スイッチと同等の機能を実現することができる。このように一組の一方向性スイッチで構成されたスイッチを、上述の図７の例に適用することができる。２次電池Ｅ３１、Ｅ３２およびＥ３３からコンデンサＣ３１へ充電を行うときと、コンデンサＣ３１から２次電池Ｅ３１、Ｅ３２およびＥ３３へ充電のときとで異なる方向性のスイッチが選択される。
【００８４】
次に、この発明の実施の第３の形態について説明する。この発明の実施の第３の形態は、制御回路や電圧検出回路などへの回路電源の供給方法に関するものである。２次電池を直列接続した場合に、各２次電池の出力電圧を検出する。そして、検出結果に基づき、出力電圧の高い２次電池から優先的に、回路電源の供給を行うようにする。
【００８５】
図９は、この実施の第３の形態による、２次電池Ｅ４１、Ｅ４２およびＥ４３の３個が直列接続された場合において、出力電圧の高い２次電池から優先的に回路電源の供給を行うようにした一例の構成を示す。この場合も、上述した２次電圧それぞれの電圧検出や、電池バランスの例と同様に、各２次電池Ｅ４１、Ｅ４２およびＥ４３により先ずコンデンサＣ４１を充電し、そのコンデンサＣ４１でコンデンサＣ４２を充電する。そして、コンデンサＣ４２により、制御回路や電圧検出回路などの回路電源１３を供給する。
【００８６】
直列接続された２次電池Ｅ４１、Ｅ４２およびＥ４３において、２次電池Ｅ４３の負極がアース電位に接続される。２次電池Ｅ４１の正極がスイッチＳＷ４１を介してスイッチＳＷ４２、コンデンサＣ４１およびスイッチＳＷ４７それぞれの一方の端子に接続される。２次電池Ｅ４１およびＥ４２の接続点がスイッチＳＷ４２の他方の端子およびスイッチＳＷ４３の一方の端子に接続される。スイッチＳＷ４３の他方の端子がスイッチＳＷ４４の一方の端子およびコンデンサＣ４１の他方の端子に接続されると共に、スイッチＳＷ４６を介してアース電位に接続される。２次電池Ｅ４２およびＥ４３の接続点がスイッチＳＷ４４の他方の端子およびスイッチＳＷ４５の一方の端子に接続される。スイッチＳＷ４５の他方の端子がスイッチＳＷ４７の他方の端子に接続されると共に、片側がアース電位に接続されたコンデンサＣ４２に接続される。コンデンサＣ４２の両端から回路電源１３が供給される。
【００８７】
図９に示す構成により回路電源１３を供給する方法は、以下のようになる。２次電池Ｅ４１で回路電源１３を供給する場合には、先ず、スイッチＳＷ４１およびＳＷ４３のみをオンとし、２次電池Ｅ４１の出力電圧によりコンデンサＣ４１を充電する。コンデンサＣ４１の充電が終了したら、スイッチＳＷ４１およびＳＷ４３をオフ、スイッチＳＷ４６およびＳＷ４７をオンとし、コンデンサＣ４１の電荷によりコンデンサＣ４２を充電する。このコンデンサＣ４２に充電された電荷が回路電源１３として供給される。なお、コンデンサＣ４２の充電が終了したら、スイッチＳＷ４６およびＳＷ４７をオフにすると好ましい。
【００８８】
２次電池Ｅ４２により回路電源１３を供給する場合も、２次電池Ｅ４１で供給する場合と同様である。この場合、先ず、スイッチＳＷ４２およびＳＷ４４のみをオンとし、２次電池Ｅ４２の出力電圧によりコンデンサＣ４１を充電する。コンデンサＣ４１の充電が終了したら、スイッチＳＷ４２およびＳＷ４４をオフ、スイッチＳＷ４６およびＳＷ４７をオンとし、コンデンサＣ４１の電荷によりコンデンサＣ４２を充電する。２次電池Ｅ４３で回路電源１３を供給する場合には、スイッチＳＷ４５のみをオンとして、２次電池Ｅ４３の出力電圧によりコンデンサＣ４２を充電する。
【００８９】
このように各スイッチＳＷ４１〜ＳＷ４７が制御されて２次電池Ｅ４１、Ｅ４２およびＥ４３のそれぞれにより回路電源１３が供給される際に、各２次電池Ｅ４１、Ｅ４２およびＥ４３それぞれの出力電圧が図示されない電圧検出回路により検出される。検出結果に基づき、２次電池Ｅ４１、Ｅ４２およびＥ４３のうち出力電圧の高い方から優先的に、コンデンサＣ４２に対して多く充電を行うようにする。これにより、直列接続された各２次電池Ｅ４１、Ｅ４２およびＥ４３の電池バランスを保ちながら、回路電源１３を供給することができる。
【００９０】
図１０は、この実施の第３の形態の変形例である、直列接続された各２次電池Ｅ５１およびＥ５２それぞれの出力電圧を検出しながら、回路電源１４を供給するようにした一例の構成を示す。この図１０に示される構成は、上述の図２に示される電圧検出回路と、電圧検出回路と同等の構成によりなる回路電源供給回路とが１の回路にまとめられている。
【００９１】
この図１０の構成によれば、２次電池Ｅ５１およびＥ５２それぞれの出力電圧を検出し、その検出結果に基づき回路電源１４の供給を行う。このとき、出力電圧の高い方の２次電池から優先的に回路電源１４の供給を行うことで、回路電源１４の供給と共に、２次電池Ｅ５１およびＥ５２の電池バランスを取ることができる。
【００９２】
電圧検出回路側から説明する。直列接続された２次電池Ｅ５１およびＥ５２において、２次電池Ｅ５２の負極がアース電位に接続される。２次電池Ｅ５１の正極がスイッチＳＷ５１およびＳＷ５２の一方の端子に接続される。このうち、スイッチＳＷ５２側が電圧検出回路である。スイッチＳＷ５２の他方の端子がコンデンサＣ５１およびスイッチＳＷ５５の一方の端子に接続される。２次電池Ｅ５１およびＥ５２の接続点がスイッチＳＷ５３、ＳＷ５４、ＳＷ５７およびＳＷ５８の一方の端子に接続される。これらのうち、スイッチＳＷ５３およびＳＷ５８が電圧検出回路である。スイッチＳＷ５３の他方の端子がコンデンサＣ５１の他方の端子に接続されると共に、スイッチＳＷ５９を介してアース電位に接続される。スイッチＳＷ５８の他方の端子がスイッチＳＷ５５の他方の端子に接続されると共に、片側がアース電位に接続されるコンデンサＣ５３に接続される。コンデンサＣ５３の両端が電圧検出器１５に接続される。電圧検出器１５の検出結果は、スイッチ（ＳＷ）制御回路１６に供給される。
【００９３】
次に、回路電源供給回路側について説明する。上述したスイッチＳＷ５１の他方の端子がコンデンサＣ５２およびスイッチＳＷ５６の一方の端子に接続される。また、上述したスイッチＳＷ５４の他方の端子がコンデンサＣ５２の他方の端子に接続されると共に、スイッチＳＷ６０を介してアース電位に接続される。さらに、上述したスイッチＳＷ５７の他方の端子がスイッチＳＷ５６の他方の端子に接続されると共に、片側がアース電位に接続されたコンデンサＣ５４に接続される。コンデンサＣ５４の両端から回路電源１４に供給される。回路電源１４は、例えばスイッチ制御回路１６の駆動用の電源である。
【００９４】
このような構成において、２次電池Ｅ５１の出力電圧の検出は、上述の図２における２次電池Ｅ１の出力電圧の検出と同様にして行われる。先ず、スイッチＳＷ５２およびＳＷ５３のみをオンとして、２次電池Ｅ５１の出力電圧によりコンデンサＣ５１を充電する。コンデンサＣ５１が充電されたら、スイッチＳＷ５２およびＳＷ５３をオフとし、時間ΔＴ後にスイッチＳＷ５５およびＳＷ５９をオンとして、コンデンサＣ５１の電荷により、コンデンサＣ５１およびコンデンサＣ５３が平衡状態となるまでコンデンサＣ５３を充電する。この２次電池Ｅ５１によるコンデンサＣ５１の充電と、コンデンサＣ５１によるコンデンサＣ５３の充電の動作が所定回数、繰り返され、２次電池Ｅ５１の出力電圧とコンデンサＣ５３の電位とが略等しくなったところで、電圧検出器１５によりコンデンサＣ５３の電位が検出される。
【００９５】
２次電池Ｅ５２の出力電圧の検出も、上述の図２における２次電池Ｅ２の出力電圧の検出と同様にして行われる。すなわち、スイッチＳＷ５８のみがオンとされ、２次電池Ｅ５２によりコンデンサＣ５３が充電される。コンデンサＣ５３が充電されると、スイッチＳＷ５８がオフとされ、電圧検出器１５によりコンデンサＣ５３の電位が検出される。
【００９６】
電圧検出器１５による２次電池Ｅ５１およびＥ５２の出力電圧の検出結果は、スイッチ制御回路１６に供給される。スイッチ制御回路１６では、供給された検出結果に基づき、スイッチＳＷ５１〜ＳＷ６０のオン／オフをそれぞれ制御する。
【００９７】
回路電源１４の供給も、上述の２次電池Ｅ５１およびＥ５２の電圧検出と略同様にして行われる。２次電池Ｅ５１による回路電源１４の供給は、先ず、スイッチＳＷ５１およびＳＷ５４のみをオンとして、２次電池Ｅ５１によりコンデンサＣ５２を充電する。コンデンサＣ５２が充電されたら、スイッチＳＷ５１およびＳＷ５４をオフとし、時間ΔＴ後にスイッチＳＷ５６およびＳＷ６０をオンとして、コンデンサＣ５２の電荷によりコンデンサＣ５４を充電する。コンデンサＣ５４が充電されたら、スイッチＳＷ５６およびＳＷ６０をオフとして、コンデンサＣ５４の電荷により回路電源１４を供給する。なお、スイッチＳＷ５６およびＳＷ６０をオンとした時点で回路電源１４の供給を開始するようにしてもよい。
【００９８】
２次電池Ｅ５２による回路電源１４の供給は、スイッチＳＷ５７のみがオンとされ、２次電池Ｅ５２によりコンデンサＣ５４が充電される。コンデンサＣ５４が充電されると、スイッチＳＷ５７がオフとされ、コンデンサＣ５４の電荷により回路電源１４が供給される。
【００９９】
既に述べたように、この、２次電池Ｅ５１およびＥ５２による回路電源１４の供給を、上述の２次電源Ｅ５１およびＥ５２の出力電圧の検出結果に基づき、２次電池Ｅ５１およびＥ５２のうち出力電圧の高い方から優先的に行うことで、２次電池Ｅ５１およびＥ５２の電池バランスを取ることができる。ここで、２次電池Ｅ５１およびＥ５２の出力電圧の検出は、他の方法を用いて行ってもよいが、この実施の一形態による検出方法の方が、より正確に電圧の検出ができて好ましい。
【０１００】
また、図１０では、電圧検出の回路と回路電源供給回路とが１の回路中に並列的に設けられているが、これはこの例に限らず、両者を共通的に構成することも可能である。しかしながら、回路および検出インピーダンスが低いと、電圧検出において誤動作を起こす場合があるため、図１０のように電圧検出回路と回路電源供給回路とを別個に設けるのがより好ましい。
【０１０１】
図１１、図１２および図１３は、図１０の構成における動作を説明するためのフローチャートである。なお、図１１、図１２および図１３において、符号Ａ、ＢおよびＣは、図１１、図１２および図１３間において対応する符号に処理が移行することを示す。この図１１、図１２および図１３のフローチャートによる動作は、例えば２次電池Ｅ５１およびＥ５２の充電または放電動作をさせた際に行われる。また例えば、２次電池Ｅ５１およびＥ５２において電池のアンバランスが生じた際に行われるようにもできる。
【０１０２】
図１１において、フローチャートの処理に先立って、電池バランスを検出する場合は、電圧検出回路が例えば所定の間隔で動作され、２次電池Ｅ５１およびＥ５２の出力電圧が監視される。２次電池Ｅ５１およびＥ５２の放電および充電動作を行うか、または、電池アンバランスが大きい、すなわち電池バランスが崩れている際の動作を行う場合（ステップＳ１０）、電圧検出回路が動作されて２次電池Ｅ５１およびＥ５２それぞれの出力電圧が求められ、電池バランスが検出される（ステップＳ１１）。次のステップＳ１２では、電池バランスの検出結果に基づき２次電池Ｅ５１およびＥ５２の出力電圧にアンバランスが存在するか否かが判断される。
【０１０３】
その結果、電池バランスが取れており、アンバランスが無いと判断されれば、動作は図１２のステップＳ２０に移行され、回路電源１４の供給を、２次電池Ｅ５１およびＥ５２それぞれから平均的に行うものとされる。回路電源供給回路により、２次電池Ｅ５１およびＥ５２が順に切り替えられて、回路電源１４が供給される。
【０１０４】
回路電源１４が供給されると、ステップＳ２１で各２次電池Ｅ５１およびＥ５２の出力電圧がそれぞれ検出されて電池バランスが検出され、次のステップＳ２２で、電池バランスが取れているかどうかが判断される。
【０１０５】
若し、電池バランスが取れていなければ、図６を用いて説明したようにして、コンデンサを介して、２次電池Ｅ５１およびＥ５２のうち出力電圧が高い方の２次電池が放電され、出力電圧が低い方の２次電池に充電される。なお、図１０では、図６の充電／放電のための構成は、繁雑さを避けるために、省略されている。２次電池Ｅ５１およびＥ５２の充電／放電が終了したら、動作はステップＳ２１に戻され、再び電池バランスが検出される。
【０１０６】
一方、ステップＳ２２で、電池バランスが取れていると判断されれば、動作はステップＳ２３に移行され、２次電池Ｅ５１およびＥ５２の充電／放電動作が停止され、ステップＳ２４で、回路の動作が停止される。
【０１０７】
なお、図１２に点線で示されるように、２次電池Ｅ５１およびＥ５２の充電／放電動作無しで電池バランスが取れている場合は、動作は、ステップＳ２４に移行され、回路の動作が停止される。その後、動作は図１１のステップＳ１０に戻され、再び電池バランス検出などの動作が繰り返される。
【０１０８】
上述のステップＳ１２で、電池バランスの検出結果に基づき２次電池Ｅ５１およびＥ５２の出力電圧にアンバランスが存在とされた場合、動作は図１３のステップＳ３０に移行される。ステップＳ３０では、回路電源１４の供給を、出力電圧の高い方の２次電池により行うものとされ、２次電池Ｅ５１およびＥ５２のうち出力電圧の高い方が選択され、図１０を用いて上述したような方法により、回路電源１４が供給される。
【０１０９】
次のステップＳ３１で２次電池Ｅ５１およびＥ５２の出力電圧がそれぞれ検出され、ステップＳ３２で、電池バランスが取れたか否かが判断される。
【０１１０】
若し、電池バランスが取れていなければ、図６を用いて説明したようにして、コンデンサを介して、２次電池Ｅ５１およびＥ５２のうち出力電圧が高い方の２次電池が放電され、出力電圧が低い方の２次電池に充電される。２次電池Ｅ５１およびＥ５２の充電／放電が終了したら、動作はステップＳ３１に戻され、再び電池バランスが検出される。
【０１１１】
一方、ステップＳ３２で、電池バランスが取れていると判断されれば、動作はステップＳ３３に移行され、２次電池Ｅ５１およびＥ５２の充電／放電動作が停止され、ステップＳ３５で、回路の動作が停止される。その後、動作は図１１のステップＳ１０に戻され、再び電池バランス検出などの動作が繰り返される。
【０１１２】
なお、上述のステップＳ３２において、一度もステップＳ３１に戻ること無しにステップＳ３３に移行した場合には、充電・放電動作無しで電池バランスが取れたとされる（ステップＳ３４）。
【０１１３】
また、図１２のステップＳ２２や図１３のステップＳ３２において、電池バランスが取れたとされた場合、回路の動作が互いの動作フローに移行される。すなわち、ステップＳ２２で電池バランスが取れたとされた場合には、ステップＳ２３以降の動作が行われると共に、図１３のステップＳ３０の動作に移行される。同様に、ステップＳ３２で電池バランスが取れたとされた場合には、ステップＳ３３以降の動作が行われると共に、図１２のステップＳ２０の動作に移行される。
【０１１４】
次に、この発明の実施の第４の形態について説明する。この発明の実施の第４の形態では、直列接続された複数の２次電池の電池バランスを取る際に、充電器による充電を利用するようにしている。図１４は、この実施の第４の形態による、充電器による充電を利用して電池バランスを取る一例の構成を示す。なお、図１４では、繁雑さを避けるために、２次電池Ｅ７１およびＥ７２それぞれの出力電圧を検出する電圧検出手段が省略されている。電圧検出手段としては、例えば上述の図１に示される構成を適用することができる。
【０１１５】
充電器２０は、電源Ｅ３７の出力により２次電池Ｅ７１（出力電圧をＶ７１とする）および２次電池Ｅ７２（出力電圧をＶ７２とする）の充電を行う。充電器２０の制御端子は、アース電位に接続される。充電器２０の出力端がスイッチＳＷ７７を介してコンデンサＣ７１の一方の端子に接続され、コンデンサＣ７１の他方の端子がスイッチＳＷ７８を介して、片側がアース電位に接続されたコンデンサＣ７２に接続される。
【０１１６】
スイッチＳＷ７７およびコンデンサＣ７１の接続点がスイッチＳＷ７１、ＳＷ７３およびＳＷ７５の一方の端子にそれぞれ接続される。コンデンサＣ７１およびスイッチＳＷ７８の接続点がスイッチＳＷ７２、ＳＷ７４およびＳＷ７６の一方の端子にそれぞれ接続される。スイッチＳＷ７６の他方の端子は、アース電位に接続される。
【０１１７】
直列接続された２次電池Ｅ７１およびＥ７２において、２次電池Ｅ７１の正極がスイッチＳＷ７１の他方の端子に接続される。２次電池Ｅ７１およびＥ７２の接続点がスイッチＳＷ７２およびＳＷ７３の他方の端子にそれぞれ接続される。２次電池Ｅ７２の負極がスイッチＳＷ７４の他方の端子に接続される。
【０１１８】
このような構成において、先ず、スイッチＳＷ７７およびＳＷ７８のみがオンとされ、充電器２０によりコンデンサＣ７１およびＣ７２が充電される。所定の時間Ｔ後に、スイッチＳＷ７７およびＳＷ７８がオフされる。ここで、電圧検出手段による検出結果に基づき、Ｖ７１＜Ｖ７２であるとされれば、スイッチＳＷ７５およびＳＷ７６、ならびに、スイッチＳＷ７１およびＳＷ７２がそれぞれオンとされ、コンデンサＣ７２の電荷により２次電池Ｅ７１が充電される。
【０１１９】
ここで、電圧検出手段により２次電池Ｅ７１およびＥ７２それぞれの出力電圧が検出され、電池バランスが取れていない、すなわち、Ｖ７１＜Ｖ７２であれば、スイッチＳＷ７１、ＳＷ７２、ＳＷ７５およびＳＷ７６がオフ、スイッチＳＷ７７およびＳＷ７８がオンとされ、再びコンデンサＣ７１およびＣ７２が充電され、上述の手順に従って各スイッチが制御されて、略Ｖ７１＝Ｖ７２になるまで２次電池Ｅ７１が充電される。
【０１２０】
すなわち、図１５に一例が示されるように、２次電池Ｅ７１の出力電圧Ｖ７１が２次電池Ｅ７２の出力電圧Ｖ７２を下回っている間、上述したスイッチＳＷ７７およびＳＷ７８、ならびに、スイッチＳＷ７１、ＳＷ７２、ＳＷ７５およびＳＷ７６によるスイッチング動作が繰り返される。電圧Ｖ７１とＶ７２とが略等しくなったら、スイッチング動作が停止され、充電が完了される。
【０１２１】
電圧検出手段による検出結果により、Ｖ７１＞Ｖ７２である場合も、同様にして２次電池Ｅ７２の充電が行われる。すなわち、スイッチＳＷ７７およびＳＷ７８のみがオンとされ、充電器２０によりコンデンサＣ７１およびＣ７２が充電される。所定の時間Ｔ後に、スイッチＳＷ７７およびＳＷ７８がオフされる。そして、スイッチＳＷ７５およびＳＷ７６、ならびに、スイッチＳＷ７３およびＳＷ７４がそれぞれオンとされ、コンデンサＣ７２の電荷により２次電池Ｅ７２が充電される。
【０１２２】
ここで、電圧検出手段により２次電池Ｅ７１およびＥ７２それぞれの出力電圧が検出され、電池バランスが取れていない、すなわち、Ｖ７１＞Ｖ７２であれば、スイッチＳＷ７３、ＳＷ７４、ＳＷ７５およびＳＷ７６がオフ、スイッチＳＷ７７およびＳＷ７８がオンとされ、再びコンデンサＣ７１およびＣ７２が充電され、上述の手順に従って各スイッチが制御されて、略Ｖ７１＝Ｖ７２になるまで２次電池Ｅ７２が充電される。
【０１２３】
図１４の構成において、２次電池Ｅ７１およびＥ７２それぞれの充電を、電源Ｅ７３から充電器２０を介してコンデンサＣ７１およびＣ７２に充電した電荷を用いて行う場合、コンデンサＣ７１およびＣ７２により、２次電池Ｅ７１およびＥ７２をそれぞれ充電しながら電池バランスを取るようにしてもよい。
【０１２４】
例えば、最初スイッチＳＷ７７およびＳＷ７８のみをオンし、電源Ｅ７３から充電器２０を介してコンデンサＣ７１およびＣ７２をそれぞれ充電する。時間Ｔ後にスイッチＳＷ７７およびＳＷ７８がオフされ、コンデンサＣ７１が２次電池Ｅ７１を、コンデンサＣ７２が２次電池Ｅ７２を、それぞれ充電するように、スイッチＳＷ７１〜ＳＷ７６が制御される。
【０１２５】
一例として、先ずスイッチＳＷ７１およびＳＷ７２のみをオンとして、コンデンサＣ７１により２次電池Ｅ７１を充電し、次にスイッチＳＷ７１およびＳＷ７２をオフ、スイッチＳＷ７３およびＳＷ７５、ならびに、スイッチＳＷ７４およびＳＷ７６をオンとして、コンデンサＣ７２で２次電池Ｅ７２を充電する。コンデンサＣ７１およびＣ７２による充電が終了したら、再びスイッチＳＷ７７およびＳＷ７８のみがオンとされ、コンデンサＣ７１およびＣ７２が充電される。この動作を、２次電池Ｅ７１およびＥ７２が所定の容量に充電されるまで、繰り返す。
【０１２６】
このときに、コンデンサＣ７１およびＣ７２の容量を等しくすれば、コンデンサＣ７１およびＣ７２の電圧バランスが取れるため、安全に充電することができる。
【０１２７】
図１４の構成において、電源Ｅ７３により、コンデンサＣ７１およびＣ７２に直接的に充電可能な期間がある。電池容量が少ない充電の場合で、２次電池Ｅ７１およびＥ７２がフル充電に近くなった場合に、充電器２０後、すなわち、コンデンサＣ７１およびＣ７２に充電された電荷を用いて２次電池Ｅ７１およびＥ７２の充電を行う。２次電池Ｅ７１がフル充電近くなったら、電源Ｅ７３による充電を停止し、コンデンサＣ７１およびＣ７２を用いて充電し、２次電池Ｅ７１に対する充電が足りない分を埋めるようにする。
【０１２８】
このとき、例えば、最初は図１４に点線で示されるように、充電器２０の出力端を２次電池Ｅ７１の正極に直接的に接続することができる。スイッチＳＷ７４およびＳＷ７６のみをオンとして２次電池Ｅ７２の負極をアース電位に接続することで、電源Ｅ７３および充電器２０により、２次電池Ｅ７１およびＥ７２を直接的に充電することができる。
【０１２９】
図１４の構成の変形例として、図１６に一例が示されるように、充電器２０を制御して２次電池Ｅ７１およびＥ７２の電池バランスを取るように構成することができる。なお、図１６において、上述の図１４を共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【０１３０】
図１６では、図１４の構成に対し、２次電池Ｅ７１およびＥ７２の出力電圧をそれぞれ検出可能な電池電圧検出器２２が設けられている。電池電圧検出器２２の検出結果は、充電器２０の制御信号として充電器２０に供給される。電池電圧検出器２２により、直列接続された２次電池Ｅ７１およびＥ７２それぞれの出力電圧を検出する。検出結果に基づき、直列接続された２次電池の中で最も出力電圧が高いものと略同一の出力電圧になるように他の２次電池を充電するように、充電器２０の動作を制御する。
【０１３１】
なお、スイッチＳＷ７１〜ＳＷ７８は、充電器２０により充電される２次電池に応じて、上述の図１４の例と同様にしてオン／オフが制御される。このとき、充電器２０によりコンデンサＣ７１およびＣ７２を充電する際には、スイッチＳＷ７７およびＳＷ７８がオンとされると共に、スイッチＳＷ８０がオンとされる。
【０１３２】
また、この場合、充電器２０の出力電圧は、２次電池Ｅ７１およびＥ７２を直列接続して充電した場合に電池バランスを取る際の電圧とは異なる。そのため、図１６において、充電器２１をさらに設け、点線で示されるように、充電器２１の出力端を２次電池Ｅ７１の正極に接続するようにできる。スイッチＳＷ７１、ＳＷ７２、ＳＷ７３およびＳＷ７４、ならびに、スイッチＳＷ８０をオフとすることにより、充電器２１により、電源Ｅ７３での充電を２次電池Ｅ７１およびＥ７２に対して直列的に行うことができる。
【０１３３】
なお、上述では、図１に示す実施の第１の形態の一例の構成において、２次電池Ｅ１またはＥ２の電荷を一旦コンデンサＣ１に充電し、コンデンサＣ１に蓄積された電荷をコンデンサＣ２に移動させ、その後、コンデンサＣ２の電位を検出することで、２次電池Ｅ１またはＥ２の電圧を検出している。これは、この例に限定されず、例えば図１の構成においてコンデンサＣ２を用いないで、２次電池Ｅ１またはＥ２の電圧を検出するようにできる。
【０１３４】
図１７は、上述の図１の構成からコンデンサＣ２を省いた、この発明の実施の第１の形態の他の変形例の一例の構成を示す。なお、図１７において、図１と共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【０１３５】
この図１７の構成において、２次電池Ｅ１の出力電圧を求める場合には、先ず、スイッチＳＷ１およびＳＷ２をオン、他のスイッチＳＷ３〜ＳＷ６をオフにする。コンデンサＣ１が２次電池Ｅ１により充電されたら、スイッチＳＷ１およびＳＷ２をオフ、ＳＷ３およびＳＷ４をオンとして、電池電圧検出／回路電源供給部１０によりコンデンサＣ１の電位を検出する。検出されたコンデンサＣ１の電位が２次電池Ｅ１の出力電圧に対応する。検出後は、例えば電池電圧検出／回路電源供給部１０により、コンデンサＣ１を放電させる。
【０１３６】
２次電池Ｅ２の出力電圧を求めるときには、先ず、スイッチＳＷ６およびＳＷ３をオン、他のスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４およびＳＷ５をオフにする。このようにすることで、２次電池Ｅ２によりコンデンサＣ１が充電される。コンデンサＣ１が２次電池Ｅ２により充電されたら、スイッチＳＷ６およびＳＷ３をオフ、スイッチＳＷ３およびＳＷ４をオンとして、電池電圧検出／回路電源供給部１０によりコンデンサＣ１の電位を検出する。検出されたコンデンサＣ１の電位が２次電池Ｅ２の出力電圧に対応する。検出後は、例えば電池電圧検出／回路電源供給部１０により、コンデンサＣ１を放電させる。
【０１３７】
この図１７の例でも、電池電圧検出／回路電源供給部１０によるコンデンサＣ１の電位検出の際には、コンデンサＣ１の一端がアース電位に接続されているため、安定的に電位を検出することができる。
【０１３８】
なお、この図１７の構成においては、上述の実施の第３の形態で説明したような、２次電池Ｅ１およびＥ２による回路電源のコンデンサを介しての供給は、難しい。
【０１３９】
次に、この発明の実施の第５の形態について説明する。上述した、例えばこの発明の実施の第２の形態では、直列接続された複数の２次電池間の電池バランスの調整を、出力電圧の高い方の２次電池から低い方の２次電池へと充電することで行っていた。図１８を用いて概略的に説明すると、２次電池Ｅ８１およびＥ８２の出力電圧をＶ８１およびＶ８２とし、Ｖ８１＞Ｖ８２であるとき、先ず、スイッチＳＷ８１、ＳＷ８３をオン、スイッチＳＷ８２、ＳＷ８４をオフとして、コンデンサＣ８１を２次電池Ｅ８１の出力電圧で充電し、次に、スイッチＳＷ８１、ＳＷ８３をオフ、スイッチＳＷ８２、ＳＷ８４をオンとして、コンデンサＣ８１の電荷で２次電池Ｅ８２を充電する。この方法では、各２次電池Ｅ８１、Ｅ８２間の出力電圧の差が例えば０．５Ｖ以下といったように比較的小さい場合、コンデンサＣ８１の電荷による２次電池Ｅ８２の充電が上手くいかないおそれがある。
【０１４０】
そこで、この発明の実施の第５の形態では、直列接続された複数の２次電池間の電池バランスを、充電される２次電池の電圧よりも明らかに高い電圧を用いて調整する。この実施の第５の形態では、１個の２次電池からその２次電池の出力電圧よりも高い電圧を得るために、チャージポンプを用いる。チャージポンプは、周知のように、例えば並列接続された複数のコンデンサにそれぞれ充電した後、充電された複数のコンデンサの接続を切り換えて直列接続にして、充電時の電圧よりも高い電圧を取り出すことができるようにしたものである。
【０１４１】
図１９は、このようなチャージポンプ２００の一例の構成を示す。端子２０１がスイッチＳＷ２０１およびＳＷ２０３の一方の端子にそれぞれ接続される。スイッチＳＷ２０１の他方の端子がコンデンサＣ２０２の一方の端子およびスイッチＳＷ２０５の一方の端子にそれぞれ接続される。スイッチＳＷ２０５の他方の端子がコンデンサＣ２０１の一方の端子に接続される。コンデンサＣ２０２の他方の端子がスイッチＳＷ２０２およびＳＷ２０４の一方の端子に接続され、スイッチＳＷ２０４の他方の端子がスイッチＳＷ２０３の他方の端子およびコンデンサＣ２０３の一方の端子に接続される。コンデンサＣ２０３の他方の端子がスイッチＳＷ２０２の他方の端子およびコンデンサＣ２０１の他方の端子それぞれに接続されると共に、端子２０２に接続される。コンデンサＣ２０１は、チャージポンプ２００の出力電圧が取り出される出力コンデンサである。
【０１４２】
このような構成において、端子２０１および２０２間に電圧ＶＩＮを印可する。このとき、スイッチＳＷ２０１、ＳＷ２０２、ＳＷ２０３をオン、スイッチＳＷ２０４および２０５をオフとして、コンデンサＣ２０２およびＣ２０３を並列接続し、コンデンサＣ２０２およびＣ２０３をそれぞれ電圧ＶＩＮで充電する。充電が完了したら、スイッチＳＷ２０１、ＳＷ２０２およびＳＷ２０３をオフ、スイッチＳＷ２０４およびＳＷ２０５をオンとして、充電されたコンデンサＣ２０２およびＣ２０３を直列接続する。例えばコンデンサＣ２０２およびＣ２０３の容量が等しい場合、直列接続された両端の電圧は、理論値で２×ＶＩＮとなる。
【０１４３】
直列接続されたコンデンサＣ２０２およびＣ２０３でコンデンサＣ２０１を充電し、スイッチＳＷ２０２、ＳＷ２０３およびＳＷ２０４をオフ、スイッチＳＷ２０１およびＳＷ２０５をオンとすることで、出力コンデンサであるコンデンサＣ２０１が端子２０１および２０２と接続され、端子２０１および２０２から、理論値で２×ＶＩＮの電圧を取り出すことができる。このように、チャージポンプ２００を用いることで、入力時の電圧よりも高い電圧を取り出すことができる。
【０１４４】
なお、図１９中、「■（四角）」で示される各端子ａ〜ｄは、後述するチャージポンプ２００を用いた構成において同一の符号が付される各端子にそれぞれ対応する。また、チャージポンプ２００における上述のようなスイッチ制御は、例えば図示されないマイクロコンピュータ（以下、マイコン）や、所定の制御回路により制御される。
【０１４５】
図２０は、この実施の第５の形態による、チャージポンプ２００を用いて電池バランスを調整する一例の構成を示す。なお、図２０では、図１９に一例が示されるチャージポンプ２００の構成のうち、出力コンデンサＣ２０１、コンデンサＣ２０２およびＣ２０３がチャージポンプ２００の外部に接続されるように示されている。
【０１４６】
２次電池Ｅ２０１およびＥ２０２（それぞれ出力電圧がＶ２０１およびＶ２０２とする）が直列接続される。２次電池Ｅ２０１の正極がスイッチＳＷ２１１の一方の端子に接続される。２次電池Ｅ２０１およびＥ２０２の接続点がスイッチＳＷ２１２およびＳＷ２１３それぞれの一方の端子に接続される。２次電池Ｅ２０２の負極がスイッチＳＷ２１４の一方の端子に接続される。
【０１４７】
スイッチＳＷ２１１の他方の端子がチャージポンプ２００の端子２０１と、スイッチＳＷ２１５の一方の端子とに接続される。それと共に、スイッチＳＷ２１１の他方の端子がスイッチＳＷ２１２の他方の端子およびコンデンサＣ２１１の一方の端子に接続される。スイッチＳＷ２１５の他方の端子がチャージポンプ２００の端子ｄに接続されると共に、出力コンデンサＣ２０１の一方の端子に接続される。チャージポンプ２００の端子ｃがコンデンサＣ２０３の一方の端子に接続される。コンデンサＣ２０２の両端が端子ａおよびｂにそれぞれ接続される。
【０１４８】
チャージポンプ２００の端子２０２がコンデンサＣ２０１およびＣ２０３それぞれの他方の端子に接続される。それと共に、チャージポンプ２００の端子２０２がコンデンサＣ２１１、スイッチＳＷ２１３およびＳＷ２１４それぞれの他方の端子に接続される。
【０１４９】
なお、２次電池Ｅ２０１の正極が端子２０２に、２次電池Ｅ２０２の負極が端子２０３にそれぞれ接続される。端子２０２および２０３から２次電池Ｅ２０１およびＥ２０２の直列接続の出力電圧が取り出される。端子２０２および２０３を介して２次電池Ｅ２０１およびＥ２０２を充電することもできる。
【０１５０】
ここで、出力コンデンサＣ２０１の容量は、コンデンサＣ２０２、Ｃ２０３およびＣ２１１の何れの容量よりも大きいものとする。すなわち、コンデンサＣ２０１、Ｃ２０２、Ｃ２０３、Ｃ２１１の容量をそれぞれＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４としたとき、Ｃ１＞Ｃ２、且つ、Ｃ１＞Ｃ３、且つ、Ｃ１＞Ｃ４である。
【０１５１】
このような構成において、Ｖ２０１＞Ｖ２０２の場合に、２次電池Ｅ２０１およびＥ２０２の電池バランスを取る際には、各スイッチＳＷ２１１〜ＳＷ２１５およびチャージポンプ２００を次のように制御する。先ず、スイッチＳＷ２１１およびＳＷ２１３をオン、スイッチＳＷ２１２、ＳＷ２１４、ＳＷ２１５をオフとし、２次電池Ｅ２０１の出力電圧でコンデンサＣ２１１を充電する。
【０１５２】
次に、スイッチＳＷ２１１〜ＳＷ２１５をオフとして、コンデンサＣ２１１の出力電圧により上述のチャージポンプ２００での動作を行う。すなわち、チャージポンプ２００においてスイッチＳＷ２０１〜ＳＷ２０５が上述のようにして制御され、コンデンサＣ２１１の電荷により、並列的に接続されたコンデンサＣ２０２およびＣ２０３がそれぞれ充電され、所定のタイミングの後にコンデンサＣ２０２およびＣ２０３が直列接続とされ、直列接続されたコンデンサＣ２０２およびＣ２０３により出力コンデンサＣ２０１が充電される。
【０１５３】
チャージポンプ２００の動作により出力コンデンサＣ２０１が充電されると、スイッチＳＷ２１１およびＳＷ２１３がオフ、スイッチＳＷ２１５、ＳＷ２１２およびＳＷ２１４がオンとされ、コンデンサＣ２０１の出力電圧により２次電池Ｅ２０２が充電される。出力コンデンサＣ２０１は、チャージポンプ２００の動作により、２次電池Ｅ２０１の出力電圧に対して略２倍の電圧で充電されているので、２次電池Ｅ２０２は、所定の電圧まで速やかに充電される。
【０１５４】
なお、図２１に一例が示されるように、図２０に対してコンデンサＣ２１１を用いない構成でも、上述の図２０の場合と同様にして、チャージポンプ２００を用いた電池バランスの調整を行うことができる。この場合、図２０を用いて説明したようにしてスイッチＳＷ２１１〜ＳＷ２１５が制御され、チャージポンプ２００の充電時には、２次電池Ｅ２０１またはＥ２０２のうち出力電圧の高い２次電池が選択され、出力電圧がチャージポンプ２００の端子２０１および２０２に直接的に供給される。チャージポンプ２００の出力コンデンサＣ２０１による２次電池Ｅ２０１またはＥ２０２の充電も、同様にして行われる。
【０１５５】
図２２を用いて、この発明の実施の第５の形態によるチャージポンプ２００の動作について、より詳細に説明する。図２２に概略的に示されるチャージポンプ２００の構成において、コンデンサＣ１は、出力コンデンサであって、上述の出力コンデンサＣ２０１に対応し、コンデンサＣ２、Ｃ３が上述のコンデンサＣ２０２およびＣ２０３にそれぞれ対応する。１個の２次電池により、コンデンサＣ２およびＣ３が並列的に充電される。その後、充電に用いた２次電池が切り離され、スイッチＳＷ−Ｂがオンにされると、コンデンサＣ２およびＣ３が直列接続される。さらにスイッチＳＷ−Ａがオンにされると、直列接続されたコンデンサＣ２およびＣ３により、コンデンサＣ１が充電される。
【０１５６】
この実施の第５の形態では、コンデンサＣ１、Ｃ２およびＣ３の容量を、次式（１）に示される条件を満たすように選定する。
（Ｃ２×Ｃ３）／（Ｃ２＋Ｃ３）≦Ｃ１ ・・・（１）
すなわち、コンデンサＣ２およびＣ３を直列接続したときの合成容量よりも、出力コンデンサＣ１の容量の方が大きくなるように、コンデンサＣ１、Ｃ２およびＣ３の容量を選定する。この式（１）の条件を満たしながら、コンデンサＣ１、Ｃ２およびＣ３の容量をそれぞれ適当に選定することで、コンデンサＣ１により得られる電圧を選択することができる。
【０１５７】
直列接続の両端の電圧は、実際には、コンデンサＣ２およびＣ３にそれぞれ充電されたときの電圧の２倍とはならず、２倍以下の電圧となる。しかしながら、１個の２次電池による充電時の電圧より明らかに高い電圧が得られる。上述のようにしてコンデンサＣ１、Ｃ２およびＣ３の容量を適当に選定することで、使用条件に適合する電圧を得ることができる。
【０１５８】
また、出力コンデンサＣ１から得られる電圧は、チャージポンプ２００による出力コンデンサＣ１に対する充電回数でも変化する。図２３は、充電回数によるコンデンサＣ１の電圧変化について概略的に示す。このように、チャージポンプ２００により出力コンデンサＣ１に充電を行う毎に、コンデンサＣ１により得られる電圧がコンデンサＣ２、Ｃ３を直列接続した際の、直列接続の両端で得られる電圧に近づく。出力コンデンサＣ１に対する充電を繰り返すと、出力コンデンサＣ１で得られる電圧は、コンデンサＣ２、Ｃ３を直列接続した際の、直列接続の両端で得られる電圧と略等しくなる。すなわち、チャージポンプ２００による出力コンデンサＣ１に対する充電回数により、出力コンデンサＣ１から得られる電圧を制御することができる。
【０１５９】
さらに、図２４に示されるように、同じ充電回数において、出力コンデンサＣ１の容量によってコンデンサＣ１から得られる電圧値が変化する。出力コンデンサＣ１の容量がより小さい（Ｃ１’＜Ｃ１）ときは、より少ない充電回数で、出力コンデンサＣ１から得られる電圧値を、コンデンサＣ２、Ｃ３を直列接続した際の、直列接続の両端で得られる電圧と略等しくできる。一方、出力コンデンサＣ１の容量が大きい（Ｃ１”＞Ｃ１）ときは、出力コンデンサＣ１から得られる電圧値を、コンデンサＣ２、Ｃ３を直列接続した際の、直列接続の両端で得られる電圧と略等しくするためには、より多くの充電回数が必要とされる。
【０１６０】
この、チャージポンプ２００を構成するコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３の容量や、コンデンサＣ１に充電する回数を適当に選定することで、電池バランスの調整を制御することができる。また、同様にして、回路への電源供給を制御することができる。
【０１６１】
例えば、上述した図２０の例では、直列接続で用いられる２次電池Ｅ２０１、Ｅ２０２の仕様に応じて、適当と思われるコンデンサＣ２０１、Ｃ２０２、Ｃ２０３の容量を予め設定する。実際の使用に際しては、２次電池Ｅ２０１およびＥ２０２の出力電圧をそれぞれ検出し、充電が必要な方の２次電池を求めると共に、当該２次電池に充電すべき電圧を求める。そして、求められた電圧を充電するのに最適になるように、出力コンデンサＣ２０１への充電回数を制御する。この充電回数の制御は、例えば図示されないマイコンなどにより、チャージポンプ２００が制御され、行われる。
【０１６２】
図２５は、この実施の第５の形態の第１の応用例の一例の構成を示す。図２５は、チャージポンプ２００を用いて、直列接続された２次電池Ｅ２１１、Ｅ２１２およびＥ２１３の電池バランスを調整すると共に、回路電源を供給する場合の例である。２次電池Ｅ２１１、Ｅ２１２およびＥ２１３が直列接続される。２次電池Ｅ２１１の正極がスイッチ回路２１０の端子ｐに接続される。２次電池Ｅ２１１およびＥ２１２の接続点がスイッチ回路２１０の端子ｑに、２次電池Ｅ２１２およびＥ２１３の接続点がスイッチ回路２１０の端子ｒに、それぞれ接続される。直列接続の負極がスイッチ回路２１０の端子ｔ、検出回路２１１の第２入力端およびコンデンサＣ２２０の一方の端子、回路電源２１２の第２入力端およびコンデンサＣ２２１の一方の端子にそれぞれ接続される。
【０１６３】
スイッチ回路２１０の端子ｖおよびｕがチャージポンプ２００の端子２０１および２０２にそれぞれ接続される。スイッチ回路２１０の端子ｓが検出回路２１１の第１入力端およびコンデンサＣ２２０の他方の端子に接続される。スイッチ回路２１０の端子ｓ’が回路電源２１２の第１入力端およびコンデンサＣ２２１の他方の端子に接続される。チャージポンプ２００、出力コンデンサＣ２０１、コンデンサＣ２０２およびＣ２０３の接続は、上述の図２０と同一であるので、繁雑さを避けるため、説明を省略する。
【０１６４】
なお、２次電池Ｅ２１１、Ｅ２１２およびＥ２１３の直列接続の正極および負極が端子２１３および２１４にそれぞれ接続される。２次電池Ｅ２１１、Ｅ２１２およびＥ２１３の直列接続の出力電圧が端子２１３および２１４から取り出される。また、端子２１３および２１４を介して２次電池Ｅ２１１、Ｅ２１２およびＥ２１３を充電することもできる。
【０１６５】
図２５において、スイッチ回路（ＳＷ回路）２１０は、直列接続された２次電池Ｅ２１１、Ｅ２１２およびＥ２１３をそれぞれ独立して選択することが可能とされたものである。図２６は、スイッチ回路２１０の一例の構成を示す。端子ｐがスイッチＳＷ２２０の一方の端子に接続される。端子ｑがスイッチＳＷ２２１およびＳＷ２２３それぞれの一方の端子に接続され、端子ｒがスイッチＳＷ２２２およびＳＷ２２４それぞれの一方の端子に接続される。スイッチＳＷ２２０、ＳＷ２２１およびＳＷ２２２の他方の端子は、端子ｖに接続されると共に、それぞれスイッチＳＷ２２６、ＳＷ２２７およびＳＷ２２８を介して端子ｗ、ｓ’およびｓに接続される。スイッチＳＷ２２３およびＳＷ２２４の他方の端子は、端子ｕに接続されると共に、スイッチＳＷ２２５を介して端子ｔに接続される。
【０１６６】
このような構成において、例えばスイッチＳＷ２２１、ＳＷ２２４をオン、他をオフとすれば、例えば図２５の例で２次電池Ｅ２１２の出力電圧を端子ｕ、ｖから取り出すことができる。また、必要に応じてスイッチＳＷ２２７やＳＷ２２８をオンすることで、端子ｓ’や端子ｓからも、選択された２次電池の出力電圧を取り出すことができる。
【０１６７】
図２５の説明に戻り、検出回路２１１は、スイッチ回路２１０で選択された２次電池の出力電圧を検出するための回路である。この検出回路２１１では、上述した実施の第１の形態の他の変形例による電圧検出方法が適用される。すなわち、先ず検出回路２１１とコンデンサＣ２２０とが図示されないスイッチ手段により切り離され、スイッチ回路２１０の端子ｓおよびｔの出力電圧により、検出回路２１１の直前に設けられたコンデンサＣ２２０が充電される。次に、スイッチ回路２１０においてスイッチＳＷ２２５およびＳＷ２２８がオフとされると共に、コンデンサＣ２２０と検出回路２１１とが接続され、検出回路２１１により、充電されたコンデンサＣ２２０の電圧が検出され、スイッチ回路２１０で選択された２次電池の出力電圧が求められ、端子２１１Ａから出力される。
【０１６８】
検出回路２１１の検出結果を用いて２次電池Ｅ２１１、Ｅ２１２およびＥ２１３の電池バランスを取るときには、例えば、スイッチ回路２１０において２次電池Ｅ２１１、Ｅ２１２およびＥ２１３が順次選択されると共に、スイッチＳＷ２２８がオンされ、検出回路２１１の端子２１１Ａからの出力に基づき、２次電池Ｅ２１１、Ｅ２１２およびＥ２１３のうち出力電圧の最も低いもの（２次電池Ｅ２１２とする）が検出される。それと共に、スイッチ回路２１０により、２次電池Ｅ２１１、Ｅ２１２およびＥ２１３のうち何れか、例えば検出回路２１１により出力電圧が最も高いとされた２次電池の出力電圧が選択され、チャージポンプ２００に供給される。
【０１６９】
チャージポンプ２００では、上述したようにして、先ずコンデンサＣ２０２およびＣ２０３が並列接続され、スイッチ回路２１０から供給された２次電池出力により並列接続されたコンデンサＣ２０２およびＣ２０３がそれぞれ充電される。その後、それぞれ充電されたコンデンサＣ２０２およびＣ２０３が直列接続され、直列接続されたコンデンサＣ２０２およびＣ２０３により出力コンデンサＣ２０１が充電される。出力コンデンサＣ２０１が充電されると、スイッチ回路２１０において、スイッチＳＷ２２６、ＳＷ２２１およびＳＷ２２４をオン、他をオフとして２次電池Ｅ２１２が選択され、出力コンデンサＣ２０１により２次電池Ｅ２１２が充電される。
【０１７０】
また、回路電源２１２は、スイッチ回路２１０で選択された２次電池の出力電圧を用いて、例えば図２５に示される回路の全体に対して電源を供給するための回路である。図２５の例では、上述した実施の第３の形態の変形例による電源供給方法を適用することができる。すなわち、スイッチ回路２１０により２次電池Ｅ２１１、Ｅ２１２およびＥ２１３を順次選択し、検出回路２１１により２次電池Ｅ２１１、Ｅ２１２およびＥ２１３それぞれの出力電圧が検出される。この検出結果に基づき、２次電池２次電池Ｅ２１１、Ｅ２１２およびＥ２１３のうち最も出力電圧の高いもの（２次電池Ｅ２１１とする）が選択される。
【０１７１】
スイッチ回路２１０においてスイッチＳＷ２２０、ＳＷ２２３、ＳＷ２２５およびＳＷ２２７がオン、他のスイッチＳＷがオフとされると共に、回路電源２１２とコンデンサＣ２２１とが図示されないスイッチ手段により切り離され、スイッチ回路２１０で選択された２次電池Ｅ２１１の出力電圧が回路電源２１２の第１および第２の入力端に接続されたコンデンサＣ２２１が充電される。次に、スイッチ回路２１０においてスイッチＳＷ２２７およびＳＷ２２８がオフとされると共に、コンデンサＣ２２１と回路電源２１２とが接続され、回路電源２１２により、コンデンサＣ２２１に充電された電荷を用いて、回路全体に供給する電源電圧が生成される。
【０１７２】
図２７は、この実施の第５の形態の第２の応用例の一例の構成を示す。図２７は、チャージポンプ２００における出力コンデンサＣ２０１の電圧および出力電流を検出し、検出結果に基づきチャージポンプ２００での出力コンデンサＣ２０１に対する充電回数を制御する場合の例である。なお、この図２７において、上述した図２５と対応する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【０１７３】
出力コンデンサＣ２０１の両端の電圧が検出回路２１８により検出されると共に、出力コンデンサＣ２０１による出力電流が電流検出回路２１９により検出される。検出回路２１８および電流検出回路２１９による検出結果がチャージポンプ制御回路２１７に供給される。回路電源２１２の出力電圧および電流が検出回路２１５および電流検出回路２１６でそれぞれ検出され、検出結果がチャージポンプ制御回路２１７に供給される。
【０１７４】
チャージポンプ制御回路２１７では、検出回路２１５および２１８、ならびに、電流検出回路２１６および２１９の検出結果に基づき、チャージポンプ２００における各スイッチのオン／オフを制御することで出力コンデンサＣ２０１への充電回数が制御される。図２３および図２４を用いて既に説明したように、出力コンデンサＣ２０１への充電回数を制御することで、出力コンデンサＣ２０１から所望の電圧を取り出すことができる。
【０１７５】
例えば、チャージポンプ２００における出力コンデンサＣ２０１への充電回数を、検出回路２１８および電流検出回路２１９の検出結果に基づき制御することで、２次電池Ｅ２１１、Ｅ２１２およびＥ２１３のうちスイッチ回路２１０で選択された２次電池に対する充電の制御を行うことができる。
【０１７６】
このとき、スイッチ回路２１０で選択された２次電池に対する充電後にスイッチ回路２１０により２次電池Ｅ２１１、Ｅ２１２およびＥ２１３を順次選択し、選択された２次電池の出力電圧を検出回路２１１により検出して検出結果をチャージポンプ制御回路２１７に供給することで、電池バランスの調整を行うことができる。
【０１７７】
また、出力コンデンサＣ２０１への充電回数を、検出回路２１５および電流検出回路２１６の検出結果に基づき制御することで、回路電源２１２により回路に供給される電源の制御を行うことができる。
【０１７８】
図２８は、上述の図２７の構成における、チャージポンプ２００によるコンデンサＣ２０１への充電回数を制御する一例の処理を示すフローチャートである。電池バランス調整および回路電源供給が開始されると、最初のステップＳ５０で、チャージポンプ２００の動作が開始される。すなわち、ステップＳ５０では、（１）コンデンサＣ２０２およびＣ２０３の並列接続によるコンデンサＣ２０２およびＣ２０３への充電、（２）コンデンサＣ２０２およびＣ２０３を並列接続から直列接続へ、接続変更、（３）直列接続されたコンデンサＣ２０２およびＣ２０３による、出力コンデンサＣ２０１への充電、の一連の処理が行われる。
【０１７９】
電池バランスの調整処理では、スイッチ回路２１０により巡回的に選択された２次電池Ｅ２１１、Ｅ２１２およびＥ２１３の出力電圧が順次、検出回路２１１で検出され（ステップＳ５１）、出力電圧が基準電圧値以下の２次電池があるか否かが判断される（ステップＳ５２）。若し、出力電圧が基準電圧値以下の２次電池があると判断されたら、処理はステップＳ５３に移行される。ステップＳ５３では、上述のステップＳ５１およびＳ５２での検出回路２１１による２次電池の出力電圧の検出結果に基づき、チャージポンプ２００における出力コンデンサＣ２０１の充電回数が設定される。
【０１８０】
一方、回路電源供給処理では、回路電源２１２の出力電圧および電流が検出回路２１５および電流検出回路２１６により検出され（ステップＳ５５）、出力電圧および／または電流が基準値以下であるか否かが判断される（ステップＳ５６）。若し、回路電源２１２の出力電圧および／または電流が基準値以下であった場合、処理はステップＳ５７に移行される。ステップＳ５７では、上述のステップＳ５５およびＳ５６での検出回路２１５および電流検出回路２１６による回路電源２１２の出力電圧および／または電流の検出結果に基づき、チャージポンプ２００における出力コンデンサＣ２０１の充電回数が設定される。
【０１８１】
なお、上述のステップＳ５１〜Ｓ５３による電池バランスに関する処理と、ステップＳ５５〜５７による回路電源に関する処理は、並列的に実行することができる。
【０１８２】
上述のステップＳ５３およびＳ５７で、それぞれの処理における、チャージポンプ２００によるコンデンサＣ２０１の充電回数が設定されたら、処理はステップＳ５８に移行される。ステップＳ５８では、ステップＳ５３およびＳ５７で設定された充電回数が制御回路、例えば図示されないマイコンに渡され、ステップＳ５３およびＳ５７でそれぞれ設定された充電回数に基づき、実際に出力コンデンサＣ２０１を充電する回数が決定される。
【０１８３】
ステップＳ５８での、出力コンデンサＣ２０１に対する充電回数の設定方法は、様々に考えられる。例えば、ステップＳ５３およびＳ５７で設定された充電回数のうち多い方、あるいは、少ない方を実際の充電回数に決定する、処理の優先順位と設定された充電回数の多寡により実際の充電回数を決定する、などが考えられる。実際に出力コンデンサＣ２０１を充電する回数を決定する方法は、これに限られない。さらに、例えば、ステップＳ５１および／またはＳ５５の検出結果を充電回数決定のための情報として用いることもできる。
【０１８４】
次のステップＳ５９で、ステップＳ５８で決定された充電回数で以てチャージポンプ２００での出力コンデンサＣ２０１の充電が行われるように、チャージポンプ制御回路２１７が設定される。そして、処理はステップＳ５０に戻され、ステップＳ５９でチャージポンプ２００による出力コンデンサＣ２０１の充電回数が設定されたチャージポンプ制御回路２１７により、チャージポンプ２００が制御される。
【０１８５】
次に、この発明の実施の第５の形態の変形例について説明する。上述した実施の第５の形態では、充電される２次電池の電圧よりも明らかに高い電圧を得るために、チャージポンプを用いている。この実施の第５の形態の変形例では、直列接続された複数の２次電池の電池バランスを、複数の２次電池を直列接続して得られた電圧を用いて、電圧の低い１個の２次電池を充電することで調整する。
【０１８６】
図２９は、この実施の第５の形態の変形例により、直列接続された２個の２次電池Ｅ２２０およびＥ２２１の電池バランスを調整する一例の構成を示す。２次電池Ｅ２２０（出力電圧をＶ２２０とする）およびＥ２２１（出力電圧をＶ２２１とする）が直列接続される。２次電池Ｅ２２０の正極がスイッチＳＷ２４０の一方の端子に接続される。２次電池Ｅ２２０およびＥ２２１の接続点がスイッチＳＷ２４１およびＳＷ２４２の一方の端子に接続される。２次電池Ｅ２２１の負極がスイッチＳＷ２４３の一方の端子に接続される。スイッチＳＷ２４０およびＳＷ２４１の他方の端子がコンデンサＣ２３０の一方の端子に接続され、スイッチＳＷ２４２およびＳＷ２４３の他方の端子がコンデンサＣ２３０の他方の端子に接続される。
【０１８７】
なお、２次電池Ｅ２２０およびＥ２２１の直列接続の正極および負極は、充電器２７０の出力端にも接続され、２次電池Ｅ２２０およびＥ２２１は、充電器２７０により充電される。
【０１８８】
このような構成において、２次電池Ｅ２２０およびＥ２２１の電池バランスを調整する場合、先ず、スイッチＳＷ２４０およびＳＷ２４３をオン、スイッチＳＷ２４１およびＳＷ２４２をオフとして、直列接続された２次電池Ｅ２２０およびＥ２２１によりコンデンサＣ２３０を充電する。すなわち、コンデンサＣ２３０は、電圧（Ｖ２２０＋Ｖ２２１）で充電されることになる。
【０１８９】
そして、例えばＶ２２０＜Ｖ２２１の場合、スイッチＳＷ２４０およびＳＷ２４２をオン、スイッチＳＷ２４１およびＳＷ２４３をオフとして、コンデンサＣ２３０の電荷で２次電池Ｅ２２０を充電する。また例えば、Ｖ２２０＞Ｖ２２１の場合、スイッチＳＷ２４１およびＳＷ２４３をオン、スイッチＳＷ２４０およびＳＷ２４３をオフとして、コンデンサＣ２３０の電荷で２次電池Ｅ２２１を充電する。
【０１９０】
２個の２次電池Ｅ２２０およびＥ２２１を用いて電圧（Ｖ２２０＋Ｖ２２１）で充電されたコンデンサＣ２３０により、１個の２次電池Ｅ２２０またはＥ２２１が充電されることになる。したがって、２次電池Ｅ２２０およびＥ２２１の電池バランスを、より適切に調整することができる。
【０１９１】
なお、この実施の第５の形態の変形例によれば、上述した実施の第５の形態のように、チャージポンプなどの部品を用いることなく、より高い充電電圧を得ることができる。そのため、より低コストで装置を提供することが可能とされる。
【０１９２】
図３０は、この実施の第５の形態の変形例により、直列接続された３個の２次電池Ｅ２２２、Ｅ２２３およびＥ２２４の電池バランスを調整する一例の構成を示す。２次電池Ｅ２２２、Ｅ２２３およびＥ２２４（それぞれ出力電圧をＶ２２２、Ｖ２２３およびＶ２２４とする）が直列接続される。２次電池Ｅ２２２の正極がスイッチＳＷ２４５の一方の端子に接続される。２次電池Ｅ２２４の負極がスイッチＳＷ２５０の一方の端子に接続される。２次電池Ｅ２２２およびＥ２２３の接続点がスイッチＳＷ２４６およびＳＷ２４８それぞれの一方の端子に接続される。２次電池Ｅ２２３およびＥ２２４の接続点がスイッチＳＷ２４７およびＳＷ２４９それぞれの一方の端子に接続される。
【０１９３】
スイッチＳＷ２４５、ＳＷ２４６およびＳＷ２４７の他方の端子がコンデンサＣ２３１の一方の端子に接続されると共に、スイッチＳＷ２５２の一方の端子に接続される。コンデンサＣ２３１の他方の端子がスイッチＳＷ２５１およびＳＷ２５３それぞれの一方の端子に接続される。スイッチＳＷ２５１およびＳＷ２５２それぞれの他方の端子がコンデンサＣ２３２の一方の端子に接続される。スイッチＳＷ２５３およびコンデンサＣ２３２それぞれの他方の端子がスイッチＳＷ２４８、ＳＷ２４９およびＳＷ２５０の他方の端子に接続される。
【０１９４】
なお、２次電池Ｅ２２２、Ｅ２２３およびＥ２２４の直列接続の正極および負極は、充電器２７０の出力端にも接続され、２次電池Ｅ２２２、Ｅ２２３およびＥ２２４は、充電器２７０により充電される。
【０１９５】
このような構成において、２次電池Ｅ２２２、Ｅ２２３およびＥ２２４の電池バランスを調整する場合、先ず、スイッチＳＷ２４５、ＳＷ２５０およびＳＷ２５１をオン、他のスイッチＳＷをオフとして、直列接続された２次電池Ｅ２２２、Ｅ２２３およびＥ２２４により、コンデンサＣ２３１およびＣ２３２を充電する。すなわち、コンデンサＣ２３１およびＣ２３２は、それぞれ電圧（Ｖ２２２＋Ｖ２２３＋Ｖ２２４）／２で充電されることになる。
【０１９６】
コンデンサＣ２３１およびＣ２３２の充電後、スイッチＳＷ２４５、ＳＷ２５０およびＳＷ２５１をオフとする。そして、直列接続された２次電池Ｅ２２２、Ｅ２２３およびＥ２２４のうち、例えば２次電池Ｅ２２３が最も出力電圧が低い場合、スイッチＳＷ２４６およびＳＷ２４９がオンとされる。それと共に、スイッチＳＷ２５２およびＳＷ２５３がオンとされ、コンデンサＣ２３１およびＣ２３２が並列接続される。この並列接続されたコンデンサＣ２３１およびＣ２３２により、２次電池Ｅ２２３が充電される。
【０１９７】
すなわち、３個の２次電池Ｅ２２２、Ｅ２２３およびＥ２２４を用いて電圧（Ｖ２２２＋Ｖ２２３＋Ｖ２２４）／２で充電されたコンデンサＣ２３１およびＣ２３２により、１個の２次電池Ｅ２２３（または２次電池Ｅ２２２、Ｅ２２４）が充電されることになる。したがって、２次電池Ｅ２２２、Ｅ２２３およびＥ２２４の電池バランスを、より適切に調整することができる。
【０１９８】
次に、上述したこの発明の実施の第１の形態、第２の形態、第３の形態、第３の形態の変形例、第５の形態および第５の形態の変形例に対応する、より実際的な例について説明する。図３１は、上述の実施の第１の形態に対応する、直列接続された２次電池それぞれの出力電圧を検出する際の、より実際的な構成の一例を示す。
【０１９９】
２次電池Ｅ１００およびＥ１０１が直列接続される。２次電池Ｅ１００の正極がスイッチＳＷ１００の一方の端子に接続される。２次電池Ｅ１００およびＥ１０１の接続点がスイッチＳＷ１０２およびＳＷ１０３それぞれの一方の端子に接続される。スイッチＳＷ１００およびＳＷ１０２それぞれの他方の端子がコンデンサＣ１００およびスイッチＳＷ１０５の一方の端子に接続される。スイッチＳＷ１０３の他方の端子がコンデンサＣ１００の他方の端子およびスイッチＳＷ１０４の一方の端子に接続される。スイッチＳＷ１０５の他方の端子がコンデンサＣ１０１の一方の端子に接続される。コンデンサＣ１０１の他方の端子がスイッチＳＷ１０４の他方の端子および２次電池Ｅ１０１の負極に接続される。
【０２００】
なお、２次電池Ｅ１００およびＥ１０１の直列接続の正極および負極がそれぞれ端子ＶＯＵＴ１およびＶＯＵＴ２に接続され、出力電圧が取り出される。端子ＶＯＵＴ１およびＶＯＵＴ２を介して２次電池Ｅ１００およびＥ１０１を充電することもできる。
【０２０１】
このような構成において、例えば２次電池Ｅ１００の出力電圧を検出する際には、先ず、スイッチＳＷ１００およびＳＷ１０２をオン、スイッチＳＷ１０３、ＳＷ１０４およびＳＷ１０５をオフとし、２次電池Ｅ１００の出力電圧でコンデンサＣ１００を充電する。コンデンサＣ１００が充電されたら、スイッチＳＷ１００およびＳＷ１０３、ならびに、スイッチＳＷ１０２をオフ、スイッチＳＷ１０４およびＳＷ１０５をオンして、コンデンサＣ１００の電荷によりコンデンサＣ１０１を充電する。このコンデンサＣ１０１の両端の電圧が２次電池Ｅ１００の出力電圧に対応する。コンデンサＣ１０１の両端から取り出された電圧が２次電池Ｅ１００の出力電圧の検出結果とされる。
【０２０２】
図３２は、上述の実施の第２の形態に対応する、直列接続された２次電池間で電池バランスを調整する際の、より実際的な構成の一例を示す。なお、図３２において、上述の図３１と共通する部分に同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【０２０３】
コンデンサＣ１０１の両端が検出回路１００の検出入力端にそれぞれ接続される。スイッチＳＷ１００〜ＳＷ１０５のオン／オフが図３１を用いて説明したようにして制御され、検出回路１００により２次電池Ｅ１００（出力電圧をＶ１００とする）およびＥ１０１（出力電圧をＶ１０１とする）の出力電圧がそれぞれ検出される。
【０２０４】
検出回路１００による検出結果は、電池バランス検出信号出力回路１０１に供給される。電池バランス検出信号出力回路１０１では、検出回路１００による検出結果に基づき検出信号ＤＥＴが出力される。検出信号ＤＥＴは、例えば２次電池Ｅ１００およびＥ１０１のうち出力電圧が低い方の２次電池を示す信号である。そして、検出信号ＤＥＴに基づき、図示されないスイッチ制御回路によりスイッチＳＷ１００〜ＳＷ１０５のオン／オフが制御され、出力電圧の低い方の２次電池に対して、出力電圧の高い方の２次電池の出力電圧を用いて充電が行われ、２次電池Ｅ１００およびＥ１０１の電池バランスが調整される。
【０２０５】
例えば、検出回路１００により２次電池Ｅ１００およびＥ１０１の出力電圧をそれぞれ検出した結果、Ｖ１００＞Ｖ１０１であったとする。この場合、先ず、スイッチＳＷ１００およびＳＷ１０３がオン、スイッチＳＷ１０２、ＳＷ１０４およびＳＷ１０５がそれぞれオフとされ、出力電圧が高いとされた２次電池Ｅ１００によりコンデンサＣ１００が充電される。そして、次にスイッチＳＷ１００およびスイッチＳＷ１０３、ならびに、スイッチＳＷ１０５がそれぞれオフ、スイッチＳＷ１０２およびＳＷ１０４がそれぞれオンとされ、コンデンサＣ１００の電荷により２次電池Ｅ１０１が充電される。
【０２０６】
図３３は、上述の実施の第３の形態に対応する、直列接続された２次電池それぞれの出力電圧を検出すると共に、制御回路や電圧検出回路などに対する回路電源を供給する際の、より実際的な構成の一例を示す。
【０２０７】
２次電池Ｅ１１０、Ｅ１１１およびＥ１１２が直列接続される。２次電池Ｅ１１０の正極がスイッチＳＷ１１０の一方の端子に接続される。２次電池Ｅ１１０およびＥ１１１の接続点がスイッチＳＷ１１１およびＳＷ１１３それぞれの一方の端子に接続される。２次電池Ｅ１１１およびＥ１１２の接続点がスイッチＳＷ１１２およびＳＷ１１４それぞれの一方の端子に接続される。
【０２０８】
スイッチＳＷ１１０の他方の端子がスイッチＳＷ１１１およびＳＷ１１２の他方の端子と接続される。それと共に、スイッチＳＷ１１０の他方の端子がコンデンサＣ１１０、スイッチＳＷ１１６およびＳＷ１１７それぞれの一方の端子に接続される。スイッチＳＷ１１３の他方の端子がコンデンサＣ１１０およびスイッチＳＷ１１４それぞれの他方の端子に接続されると共に、スイッチＳＷ１１５の一方の端子に接続される。スイッチＳＷ１１５の他方の端子が２次電池Ｅ１１２の負極に接続される。
【０２０９】
スイッチＳＷ１１６の他方の端子がコンデンサＣ１１２および回路電源供給回路１１３それぞれの一方の端子に接続される。コンデンサＣ１１２および回路電源供給回路１１３それぞれの他方の端子が２次電池Ｅ１１２の負極に接続される。スイッチＳＷ１１７の他方の端子がコンデンサＣ１１１および検出回路１１４それぞれの一方の端子に接続される。コンデンサＣ１１１および検出回路１１４それぞれの他方の端子が２次電池Ｅ１１２の負極に接続される。
【０２１０】
検出回路１１４の出力が検出信号出力回路１１１に供給され、検出回路１１４の出力に基づく検出信号が検出信号出力回路１１１からスイッチ（ＳＷ）制御回路１１２に供給される。
【０２１１】
一方、上述したスイッチＳＷ１１０〜ＳＷ１１７により、スイッチ回路１１０が構成される。上述したコンデンサＣ１１０は、例えばこのスイッチ回路１１０に外付けで接続されている。スイッチ制御回路１１２では、このスイッチ回路１１０を制御するための制御信号が出力される。
【０２１２】
このような構成において、例えば２次電池Ｅ１１０の出力電圧を検出する際には、先ず、スイッチ制御回路１１２の制御に基づき、スイッチ回路１１０において、スイッチＳＷ１１０およびＳＷ１１３がオン、他のスイッチＳＷがオフとされ、２次電池Ｅ１１０の出力電圧でコンデンサＣ１１０が充電される。次に、スイッチＳＷ１１０およびＳＷ１１３がオフ、スイッチＳＷ１１５およびＳＷ１１７がオンとされ、コンデンサＣ１１０の電荷でコンデンサＣ１１１が充電される。このコンデンサＣ１１１の両端の電圧が２次電池Ｅ１１０の出力電圧に対応する。検出回路１１４によりコンデンサＣ１１１の両端の電圧が取り出され、２次電池Ｅ１１０の出力電圧の検出結果とされる。検出回路１１４による検出結果は、検出信号出力回路１１１に供給される。検出信号出力回路１１１では、供給された検出結果に基づく検出信号が出力される。
【０２１３】
同様にして、スイッチ制御回路１１２の制御に基づき、スイッチ回路１１０において、スイッチＳＷ１１０〜ＳＷ１１５およびスイッチＳＷ１１７が制御され、２次電池Ｅ１１１およびＥ１１２の出力電圧がそれぞれ検出される。すなわち、２次電池Ｅ１１１の出力電圧が検出される際には、スイッチＳＷ１１１およびＳＷ１１４がオンとされ、２次電池Ｅ１１１の出力電圧でコンデンサＣ１１０が充電される。同様に、２次電池Ｅ１１２の出力電圧が検出される際には、スイッチＳＷ１１２およびＳＷ１１５がオンとされ、２次電池Ｅ１１２の出力電圧でコンデンサＣ１１０が充電される。そして、スイッチＳＷ１１５およびＳＷ１１７をオン、他のスイッチＳＷがオフとされてコンデンサＣ１１０の電荷でコンデンサＣ１１１が充電され、コンデンサＣ１１１の両端の電圧が検出回路１１４で検出される。
【０２１４】
回路電源供給回路１１３による回路電源供給の制御は、次のようにして行われる。例えば２次電池Ｅ１１０の出力電圧により回路電源を供給する際には、スイッチ制御回路１１２の制御に基づき、スイッチＳＷ１１０およびＳＷ１１３がオン、他のスイッチＳＷがオフとされて２次電池Ｅ１１０によりコンデンサＣ１１０が充電され、次にスイッチＳＷ１１０およびＳＷ１１３がオフ、スイッチＳＷ１１５およびＳＷ１１６がオンとされて、コンデンサＣ１１０の電荷でコンデンサＣ１１２が充電される。このコンデンサＣ１１２に充電された電荷を用いて、回路電源供給回路１１３により、上述のスイッチ制御回路１１２や図示されないマイコン回路などに電源が供給される。
【０２１５】
同様にして、スイッチ制御回路１１２によりスイッチ回路１１０が制御され、２次電池Ｅ１１１、Ｅ１１２の出力電圧を用いた、回路電源供給回路１１３による電源供給がなされる。このときのスイッチ回路１１０の制御は、上述した２次電池Ｅ１１１およびＥ１１２の出力電圧を検出する場合と略同様であるので、繁雑さを避けるために、詳細な説明を省略する。
【０２１６】
図３４は、上述の実施の第３の形態の変形例に対応する、直列接続された２次電池それぞれの出力電圧を検出すると共に、検出結果に基づき制御回路や電圧検出回路などに対して回路電源を供給し、さらに各２次電池の電池バランスを調整する際の、より実際的な構成の一例を示す。なお、この図３４において、上述の図３３と対応する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【０２１７】
この図３４の構成においては、検出信号出力回路１１１から出力された検出信号が電池電圧差検出回路１１６に供給される。電池電圧差検出回路１１６では、例えば２次電池Ｅ１１０、Ｅ１１１およびＥ１１２それぞれの出力電圧の検出結果に基づく検出信号により、２次電池Ｅ１１０、Ｅ１１１およびＥ１１２間の出力電圧の差が検出される。
【０２１８】
検出の結果、例えば２次電池Ｅ１１０、Ｅ１１１およびＥ１１２のうち最も出力電圧が高い２次電池を示す信号がスイッチ制御回路１１２に供給される。この信号に基づき、スイッチ制御回路１１２により、２次電池Ｅ１１０、Ｅ１１１およびＥ１１２から選択された２次電池の出力電圧を用いて回路電源供給回路１１５による回路電流の供給が行えるように、スイッチ回路１１０が制御される。スイッチ回路１１０は、上述した図３３の場合と同様にして、スイッチ制御回路１１２により制御される。
【０２１９】
図３５は、上述の実施の第５の形態に対応する、直列接続された複数の２次電池の電池バランスを、チャージポンプを用いて調整する際の、より実際的な構成の一例を示す。直列接続された複数の２次電池間の出力電圧差が小さい場合、各２次電池間の電池バランスを調整する際に２次電池の内部インピーダンスの影響を受けてしまう。電池バランスの調整を、チャージポンプにより昇圧された電圧を用いて行うことで、この内部インピーダンスの影響を小さくする。
【０２２０】
図３５において、２次電池Ｅ１２０およびＥ１２１が直列接続される。２次電池Ｅ１２０の正極がスイッチＳＷ１２０の一方の端子に接続される。２次電池Ｅ１２０およびＥ１２１の接続点がスイッチＳＷ１２１およびＳＷ１２２それぞれの一方の端子に接続される。２次電池Ｅ１２１の負極がスイッチＳＷ１２３の一方の端子に接続される。スイッチＳＷ１２０の他方の端子がスイッチＳＷ１２１の他方の端子に接続されると共に、チャージポンプ１２０の入出力端に接続される。スイッチＳＷ１２２の他方の端子がスイッチＳＷ１２３の他方の端子に接続される。
【０２２１】
スイッチＳＷ１２０〜ＳＷ１２３により、スイッチ回路１２２が構成される。スイッチＳＷ１２０〜ＳＷ１２３のオン／オフは、制御回路１２１から供給されるスイッチ制御信号により制御される。
【０２２２】
チャージポンプ１２０に対して出力コンデンサＣ１２１、コンデンサＣ１２２およびＣ１２３が接続される。チャージポンプ１２０では、先ず、入出力端子に入力された電圧により、並列接続されたコンデンサＣ１２２およびＣ１２３がそれぞれ充電され、その後、コンデンサＣ１２２およびＣ１２３の接続を直列接続に切り換えて、直列接続されたコンデンサＣ１２２およびＣ１２３により出力コンデンサＣ１２１が充電される。この出力コンデンサＣ１２１の両端の電圧が出力電圧として取り出され、入出力端子から出力される。チャージポンプ１２０のこのような動作は、制御回路１１２から供給されるチャージポンプ制御信号により制御される。
【０２２３】
なお、２次電池Ｅ１２０およびＥ１２１の直列接続の出力電圧は、端子ＶＯＵＴ１およびＶＯＵＴ２から取り出される。また、端子ＶＯＵＴ１およびＶＯＵＴ２を介して２次電池Ｅ１２０およびＥ１２１を充電することもできる。２次電池Ｅ１２０およびＥ１２１それぞれの出力電圧は、例えば図３１に一例が示される構成をこの図３５の構成に併設し、上述したような方法で以て検出することが可能である。
【０２２４】
図３６は、上述の図３５の構成における動作を概略的に示す。また、図３６において、図３５の構成に適用できるチャージポンプ１２０の一例の構成が示される。なお、この図３６では、便宜上、コンデンサＣ１２２およびＣ１２３がチャージポンプ１２０に含まれるものとして示されている。また、スイッチ回路１２２は、信号経路のみを概略的に示す。
【０２２５】
チャージポンプ１２０において、入出力端１２３がスイッチＳＷ１２５、ＳＷ１２６およびＳＷ１２８の一方の端子にそれぞれ接続される。スイッチＳＷ１２５の他方の端子がスイッチＳＷ１２４の一方の端子に接続されると共に、コンデンサＣ１２１の一方の端子に接続される。スイッチＳＷ１２６の他方の端子がスイッチＳＷ１２４の他方の端子に接続されると共に、コンデンサＣ１２２の一方の端子に接続される。スイッチＳＷ１２８の他方の端子がスイッチＳＷ１２９の一方の端子に接続されると共に、コンデンサＣ１２３の一方の端子に接続される。コンデンサＣ１２２の他方の端子がスイッチＳＷ１２７の一方の端子に接続されると共に、スイッチＳＷ１２９の他方の端子に接続される。スイッチＳＷ１２７の他方の端子が入出力端１２４に接続されると共に、コンデンサＣ１２３および出力コンデンサＣ１２１それぞれの他方の端子に接続される。
【０２２６】
このような構成において、２次電池Ｅ１２１の出力電圧（電圧Ｖ１２１とする）が２次電池Ｅ１２０の出力電圧（電圧Ｖ１２０とする）より高い場合に、２次電池Ｅ１２０およびＥ１２１間で電池バランスを調整することを考える。この場合、スイッチ回路１２２において、制御回路１２１により図中に点線で示される信号経路となるように各スイッチＳＷ１２０〜ＳＷ１２３のオン／オフが制御され、２次電池Ｅ１２１の出力電圧Ｖ１２１がチャージポンプ１２０の入出力端１２３および１２４に供給される。
【０２２７】
次に、制御回路１２１によりチャージポンプ１２０が制御され、先ず、スイッチＳＷ１２６、ＳＷ１２７およびＳＷ１２８がオン、スイッチＳＷ１２４、ＳＷ１２５およびＳＷ１２９がオフとされ、コンデンサＣ１２２およびＣ１２３が並列接続され、それぞれ電圧Ｖ１２１により充電される。充電が完了されると、スイッチＳＷ１２５、ＳＷ１２６、ＳＷ１２７およびＳＷ１２８がオフ、スイッチＳＷ１２４およびＳＷ１２９がオンとされ、コンデンサＣ１２２およびＣ１２３が直列接続されると共に、直列接続されたコンデンサＣ１２２およびＣ１２３により出力コンデンサＣ１２１が充電される。そして、スイッチＳＷ１２５がオン、他のスイッチＳＷがオフとされ、コンデンサＣ１２１の両端の電圧がチャージポンプ１２０の出力として、入出力端１２３および１２４から取り出される。
【０２２８】
このとき、スイッチ回路１２２では、制御回路１２１により図中に実線で示される信号経路となるように各スイッチＳＷ１２０〜ＳＷ１２３のオン／オフが制御される。これにより、入出力端１２３および１２４から取り出された電圧により、２次電池Ｅ１２０が充電される。
【０２２９】
なお、この図３５および図３６に示される例でも、上述したように、出力コンデンサＣ１２１、コンデンサＣ１２２およびＣ１２３それぞれの容量をＣ１、Ｃ２およびＣ３としたとき、
（Ｃ２×Ｃ３）／（Ｃ２＋Ｃ３）≦Ｃ１
このようになるように、出力コンデンサＣ１２１、コンデンサＣ１２２およびＣ１２３が選定される。図２３および図２４を用いて既に説明したように、この条件の下で出力コンデンサＣ１２１、コンデンサＣ１２２およびＣ１２３の容量を適当に選択することで、出力コンデンサＣ１２１による充電電圧を設定することができる。
【０２３０】
図３７は、上述の実施の第５の形態の変形例に対応する、直列接続された複数の２次電池の電池バランスを、複数の２次電池を直列接続して得られた電圧を用いて、電圧の低い１個の２次電池を充電することで調整する際の、より実際的な構成の一例を示す。
【０２３１】
２次電池Ｅ１３０、Ｅ１３１およびＥ１３２が直列接続される。２次電池Ｅ１３０の正極がスイッチＳＷ１３０の一方の端子に接続される。２次電池Ｅ１３０およびＥ１３１の接続点がスイッチＳＷ１３１およびＳＷ１３３それぞれの一方の端子に接続される。２次電池Ｅ１３１およびＥ１３２の接続点がスイッチＳＷ１３２およびＳＷ１３４それぞれの一方の端子に接続される。２次電池Ｅ１３２の負極がスイッチＳＷ１３５の一方の端子に接続される。スイッチＳＷ１３０、ＳＷ１３１およびＳＷ１３２それぞれの他方の端子がコンデンサＣ１３０の一方の端子に接続される。コンデンサＣ１３０の他方の端子がスイッチＳＷ１３３、ＳＷ１３４およびＳＷ１３５それぞれの他方の端子に接続される。スイッチＳＷ１３０〜ＳＷ１３５でスイッチ回路１３０が構成され、スイッチ回路１３０は、スイッチ制御回路１３１により、各スイッチＳＷのオン／オフが制御される。
【０２３２】
なお、２次電池Ｅ１３０、Ｅ１３１およびＥ１３２の直列接続の出力電圧は、端子ＶＯＵＴ１およびＶＯＵＴ２から取り出される。端子ＶＯＵＴ１およびＶＯＵＴ２を介して２次電池Ｅ１３０、Ｅ１３１およびＥ１３２を充電することもできる。また、２次電池Ｅ１３０、Ｅ１３１およびＥ１３２それぞれの出力電圧は、例えば図３３に一例が示される構成をこの図３７の構成に併設し、上述したような方法で以て検出することが可能である。
【０２３３】
このような構成において、２次電池Ｅ１３０、Ｅ１３１およびＥ１３２のうち例えば２次電池Ｅ１３２の出力電圧が最も低い場合、先ず、スイッチＳＷ１３０およびＳＷ１３５がオン、他のスイッチＳＷがオフとされ、２次電池Ｅ１３０、Ｅ１３１およびＥ１３２の直列接続の出力電圧でコンデンサＣ１３０が充電される。コンデンサＣ１３０の充電が完了したら、スイッチＳＷ１３０およびＳＷ１３５がオフ、スイッチＳＷ１３２およびＳＷ１３５がオンとされ、コンデンサＣ１３０の電荷で２次電池Ｅ１３２が充電される。
【０２３４】
図３８は、上述の図３７に示される構成の変形例である。２次電池Ｅ１４０、１４１およびＥ１４２が直列接続される。２次電池Ｅ１４０の正極がスイッチＳＷ１４０の一方の端子に接続される。２次電池Ｅ１４０およびＥ１４１の接続点がスイッチＳＷ１４１およびＳＷ１４３それぞれの一方の端子に接続される。２次電池Ｅ１４１およびＥ１４２の接続点がスイッチＳＷ１４２およびＳＷ１４４それぞれの一方の端子に接続される。スイッチＳＷ１４０、ＳＷ１４１およびＳＷ１４２の他方の端子がスイッチＳＷ１４７の一方の端子に接続されると共に、コンデンサＣ１４２の一方の端子に接続される。スイッチＳＷ１４７の他方の端子がスイッチＳＷ１４８の一方の端子に接続されると共に、コンデンサＣ１４１の一方の端子に接続される。
【０２３５】
コンデンサＣ１４１の他方の端子がスイッチＳＷ１４３およびＳＷ１４４それぞれの他方の端子に接続されると共に、スイッチＳＷ１４５およびＳＷ１４６それぞれの一方の端子に接続される。スイッチＳＷ１４５の他方の端子が２次電池Ｅ１４２の負極に接続される。スイッチＳＷ１４６の他方の端子がスイッチＳＷ１４８の他方の端子に接続されると共に、コンデンサＣ１４２の他方の端子に接続される。スイッチＳＷ１４０〜ＳＷ１４８によりスイッチ回路１４０が構成され、スイッチ回路１４０は、スイッチ制御回路１４１により、各スイッチＳＷのオン／オフが制御される。
【０２３６】
なお、２次電池Ｅ１４０、Ｅ１４１およびＥ１４２の直列接続の出力電圧は、端子ＶＯＵＴ１およびＶＯＵＴ２から取り出される。端子ＶＯＵＴ１およびＶＯＵＴ２を介して２次電池Ｅ１４０、Ｅ１４１およびＥ１４２を充電することもできる。また、２次電池Ｅ１４０、Ｅ１４１およびＥ１４２それぞれの出力電圧は、例えば図３３に一例が示される構成をこの図３８の構成に併設し、上述したような方法で以て検出することが可能である。
【０２３７】
このような構成において、２次電池Ｅ１４０、Ｅ１４１およびＥ１４２のうち例えば２次電池Ｅ１４２の出力電圧が最も低い場合、先ず、スイッチＳＷ１４０、ＳＷ１４３およびＳＷ１４７がオン、他のスイッチＳＷがオフとされ、２次電池Ｅ１４０でコンデンサＣ１４１が充電される。次に、スイッチＳＷ１４０、ＳＷ１４３およびＳＷ１４７がオフ、スイッチＳＷ１４１、ＳＷ１４４およびＳＷ１４６がオンとされ、２次電池Ｅ１４１でコンデンサＣ１４２が充電される。そして、スイッチＳＷ１４１、ＳＷ１４４およびＳＷ１４６がオフ、スイッチＳＷ１４２、ＳＷ１４５およびＳＷ１４８がオンとされ、コンデンサＣ１４１およびＣ１４２が直列接続される。この直列接続されたコンデンサＣ１４１およびＣ１４２の電荷により、２次電池Ｅ１４２が充電される。
【０２３８】
この図３８の例では、このように、２次電池Ｅ１４０、Ｅ１４１およびＥ１４２のうち最も出力電圧が低い２次電池を、それ以外の２次電池の出力電圧を用いて充電するようにしているため、２次電池Ｅ１４０、Ｅ１４１およびＥ１４２の電池バランスの調整を容易に行うことができる。
【０２３９】
なお、図３１〜図３８を用いて説明した、この発明の実施の第１の形態、第２の形態、第３の形態、第３の形態の変形例、第５の形態および第５の形態の変形例のより実際的な例では、例えば図３１および図３２におけるスイッチＳＷ１００〜ＳＷ１０５で構成されるスイッチ回路、ならびに、図３５におけるスイッチ回路１２２は、共通の構成とされている。同様に、図３３、図３４、図３７および図３８に示される、スイッチ回路１１０、１３０および１４０は、略共通の構成で実現可能である。
【０２４０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の実施の第１の形態では、直列接続された２次電池それぞれの出力電圧検出を、１の検出回路で行うようにしている。そのため、直列接続された２次電池それぞれの出力電圧を検出する際のバラツキを少なくすることができる効果がある。
【０２４１】
また、この発明の実施の第２の形態では、直列接続された２次電池の電池バランスが崩れた際に、出力電圧の高い２次電池から出力電圧の低い２次電池に充電することで、電池バランスを取るようにしている。そのため、２次電池の容量の損失を少なく抑えることができると共に、より速く電池バランスを取ることができる効果がある。
【０２４２】
さらに、この発明の第３の形態では、電圧検出回路やスイッチング制御回路の回路電源を、直列接続された２次電池それぞれの出力電圧を検出し、検出結果に基づき、出力電圧の高い２次電池から回路電源を供給するようにしている。そのため、２次電池の損失を抑えつつ回路電源を供給することができる効果がある。
【０２４３】
またこのとき、回路電源の供給と共に電池バランスを取ることができる効果がある。
【０２４４】
さらにまた、この発明の実施の第４の形態では、直列接続された２次電池を充電する際に、２次電池のそれぞれの出力電圧を検出し、検出結果に基づき、出力電圧の低い２次電池の出力電圧が、出力電圧の高い２次電池の出力電圧と同等になるように、出力電圧の低い２次電池に充電するようにしている。そのため、直列接続された２次電池の電池バランスを保ちながら充電を行うことができる効果がある。
【０２４５】
また、この発明の実施の第５の形態では、チャージポンプにより昇圧された電圧を用いて直列接続された２次電池の電池バランスを調整しているため、より速やかに電池バランスを取ることができるという効果がある。
【０２４６】
さらに、チャージポンプにおいて、コンデンサに充電する回数や、チャージポンプを構成するコンデンサの容量の関係を変えることで、取り出される電圧が変化される。そのため、コンデンサへの充電回数や、コンデンサの容量を適当に選択することで、仕様に合った電圧を容易に得ることができるという効果がある。
【０２４７】
さらに、この発明の実施の第５の形態の変形例では、複数の２次電池の直列接続により得られた電圧を用いて電池バランスの調整を行っているため、多くの部品を用いることなく、より速やかに電池バランスを取ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の第１の形態による２次電池電圧検出を行う一例の構成を示す回路図である。
【図２】実施の第１の形態の変形例による２次電池電圧検出を行う一例の構成を示す回路図である。
【図３】実施の第１の形態の変形例による構成における各スイッチの一例の動作タイミングを示すタイムチャートである。
【図４】実施の第１の形態の変形例による構成における制御を行う際の一例の動作を示すフローチャートである。
【図５】３個の２次電池が直列接続された場合の電池電圧を検出する一例の構成を示す回路図である。
【図６】この発明の実施の第２の形態による電池バランスを取る一例の構成を示す回路図である。
【図７】両方向性スイッチを用いた一例の構成を示す回路図である。
【図８】一方向性スイッチを用いて両方向性スイッチの機能を実現することを説明するための図である。
【図９】この発明の実施の第３の形態による、直列接続された２次電池から回路電源の供給を行うようにした一例の構成を示す回路図である。
【図１０】実施の第３の形態の変形例による、直列接続された２次電池それぞれの出力電圧を検出しながら回路電源の供給を行うようにした一例の構成を示す回路図である。
【図１１】実施の第３の形態の変形例による、直列接続された２次電池それぞれの出力電圧を検出しながら回路電源の供給を行うようにした一例の構成における動作を示すフローチャートである。
【図１２】実施の第３の形態の変形例による、直列接続された２次電池それぞれの出力電圧を検出しながら回路電源の供給を行うようにした一例の構成における動作を示すフローチャートである。
【図１３】実施の第３の形態の変形例による、直列接続された２次電池それぞれの出力電圧を検出しながら回路電源の供給を行うようにした一例の構成における動作を示すフローチャートである。
【図１４】この発明の実施の第４の形態による、充電を利用して電池バランスを取る一例の構成を示す回路図である。
【図１５】２次電池の出力電圧に基づくスイッチング動作を説明するための図である。
【図１６】充電器を制御して２次電池の電池バランスを取るようにした一例の構成を示す回路図である。
【図１７】この発明の実施の第１の形態の他の変形例の一例の構成を示す回路図である。
【図１８】実施の第２の形態での電池バランスの調整方法を説明するための図である。
【図１９】チャージポンプの一例の構成を示す回路図である。
【図２０】この実施の第５の形態によるチャージポンプを用いて電池バランスを調整する一例の構成を示す回路図である。
【図２１】この実施の第５の形態によるチャージポンプを用いて電池バランスを調整する一例の構成を示す回路図である。
【図２２】チャージポンプの動作を説明するための図である。
【図２３】充電回数によるコンデンサＣ１の電圧変化について概略的に示す略線図である。
【図２４】充電回数およびコンデンサＣ１の容量によるコンデンサＣ１の電圧変化について概略的に示す略線図である。
【図２５】実施の第５の形態の第１の応用例の一例の構成を示す回路図である。
【図２６】スイッチ回路の一例の構成を示す回路図である。
【図２７】実施の第５の形態の第２の応用例の一例の構成を示す回路図である。
【図２８】上述の図２７の構成における、チャージポンプ２００によるコンデンサＣ２０１への充電回数を制御する一例の処理を示すフローチャートである。
【図２９】実施の第５の形態の変形例により直列接続された２個の２次電池の電池バランスを調整する一例の構成を示す回路図である。
【図３０】この実施の第５の形態の変形例により直列接続された３個の２次電池の電池バランスを調整する一例の構成を示す回路図である。
【図３１】直列接続された２次電池それぞれの出力電圧を検出する際のより実際的な構成の一例を示す回路図である。
【図３２】直列接続された２次電池間で電池バランスを調整する際のより実際的な構成の一例を示す回路図である。
【図３３】直列接続された２次電池それぞれの出力電圧を検出すると共に、制御回路や電圧検出回路などに対する回路電源を供給する際の、より実際的な構成の一例を示す回路図である。
【図３４】直列接続された２次電池それぞれの出力電圧を検出すると共に、検出結果に基づき制御回路や電圧検出回路などに対して回路電源を供給し、さらに各２次電池の電池バランスを調整する際の、より実際的な構成の一例を示す回路図である。
【図３５】直列接続された複数の２次電池の電池バランスを、チャージポンプを用いて調整する際の、より実際的な構成の一例を示す回路図である。
【図３６】直列接続された複数の２次電池の電池バランスを、チャージポンプを用いて調整する際の、より実際的な構成における動作を説明するための図である。
【図３７】直列接続された複数の２次電池の電池バランスを、複数の２次電池を直列接続して得られた電圧を用いて、電圧の低い１個の２次電池を充電することで調整する際の、より実際的な構成の一例を示す回路図である。
【図３８】直列接続された複数の２次電池の電池バランスを、複数の２次電池を直列接続して得られた電圧を用いて、電圧の低い１個の２次電池を充電することで調整する際の、より実際的な構成の一例を示す回路図である。
【図３９】従来技術による、直列接続された２次電池それぞれの電圧を検出し、電池バランスをとる一例の構成を示すブロック図である。
【図４０】従来技術による、直列接続された２次電池の電池バランスをとるための一例の構成を概略的に示す回路図である。
【図４１】従来技術による２次電池の電圧検出を説明するための図である。
【図４２】従来技術による２次電池の電圧検出を説明するための図である。
【符号の説明】
Ｅ１，Ｅ２，Ｅ１１〜Ｅ１３，Ｅ２１，Ｅ２２，Ｅ３１〜Ｅ３３，Ｅ４１〜Ｅ４３，Ｅ５１，Ｅ５２，Ｅ７１，Ｅ７２・・・２次電池、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ１１〜Ｃ１３，Ｃ２１，Ｃ２２，Ｃ３１，Ｃ４１，Ｃ４２，Ｃ５１〜Ｃ５３，Ｃ７１，Ｃ７２・・・コンデンサ、ＳＷ１〜ＳＷ６，ＳＷ１１〜ＳＷ１９，ＳＷ２１〜ＳＷ２７，ＳＷ３１〜ＳＷ３６，ＳＷ４１〜ＳＷ４７，ＳＷ５１〜ＳＷ５８，ＳＷ７１〜ＳＷ７８，ＳＷ８０・・・スイッチ、１１，１２，１５・・・電圧検出器、１６・・・スイッチ制御回路、２０，２１・・・充電器、２２・・・電池電圧検出器
Claims (30)
- ２次電池を直列接続して用いるようにした２次電池直列接続装置において、
直列接続された第１および第２の２次電池のうち、片側がアース電位に接続されない上記第１の２次電池と第１のコンデンサとを並列接続する第１の接続手段と、
上記第１のコンデンサと片側がアース電位に接続された第２のコンデンサとを並列接続する第２の接続手段と
を有し、
上記第２のコンデンサから電圧を取り出すようにしたことを特徴とする２次電池直列接続装置。 - 請求項１に記載の２次電池直列接続装置において、
上記第１の接続手段により上記第１の２次電池と上記第１のコンデンサとが上記並列接続され上記第１のコンデンサが上記第１の２次電池により充電されたら、上記第１の接続手段による接続を切り離すと共に上記第２の接続手段により上記第１のコンデンサと上記第２のコンデンサとを並列接続し、上記第１のコンデンサに充電された電荷を上記第２のコンデンサに移動させ、上記第２のコンデンサから電圧を取り出すようにしたことを特徴とする２次電池直列接続装置。 - 請求項２に記載の２次電池直列接続装置において、
上記第１の接続手段により上記第１の２次電池と上記第１のコンデンサとが上記並列接続され、上記第１のコンデンサが上記第１の２次電池により充電されたら、上記第１の接続手段による接続を切り離すと共に上記第２の接続手段により上記第１のコンデンサと上記第２のコンデンサとを並列接続し、上記第１のコンデンサに充電された電荷を上記第２のコンデンサに移動させる動作を、上記第１の２次電池の出力電圧と上記第２のコンデンサの電位とが略等しくなるまで繰り返すようにしたことを特徴とする２次電池直列接続装置。 - 請求項１に記載の２次電池直列接続装置において、
直列接続された第１および第２の２次電池のうち片側がアース電位に接続された上記第２の２次電池と上記第２のコンデンサとを並列接続する第３の接続手段をさらに有し、
上記第３の接続手段で上記第２のコンデンサと並列接続された上記第２の２次電池により充電された上記第２のコンデンサからも電圧を取り出すようにしたことを特徴とする２次電池直列接続装置。 - 請求項１に記載の２次電池直列接続装置において、
上記第２のコンデンサから上記取り出した電圧を検出し、上記第２のコンデンサに対する充電に対応する上記２次電池の出力電圧を求めるようにしたことを特徴とする２次電池直列接続装置。 - 請求項１に記載の２次電池直列接続装置において、
上記直列接続された上記第１および第２の２次電池のうち上記第２のコンデンサに充電を行った上記２次電池よりも出力電圧の低い２次電池に対し、上記第２のコンデンサから上記取り出した電圧を用いて充電を行うようにしたことを特徴とする２次電池直列接続装置。 - 請求項６に記載の２次電池直列接続装置において、
上記直列接続された上記第１および第２の２次電池それぞれの出力電圧が略等しくなるように、上記第２のコンデンサから取り出した電圧を用いて上記充電を行うようにしたことを特徴とする２次電池直列接続装置。 - 請求項１に記載の２次電池直列接続装置において、
上記第２のコンデンサから上記取り出した電圧を電源電圧として用いることを特徴とする２次電池直列接続装置。 - 請求項８に記載の２次電池直列接続装置において、
上記直列接続された上記第１および第２の２次電池のうち出力電圧の高い一方の上記２次電池に基づき上記第２のコンデンサから上記取り出した電圧を上記電源電圧として用いることを特徴とする２次電池直列接続装置。 - 直列接続された第１および第２の２次電池のうち、片側がアース電位に接続されない上記第１の２次電池と第１のコンデンサとを並列接続する第１の接続のステップと、
上記第１のコンデンサと片側がアース電位に接続された第２のコンデンサとを並列接続する第２の接続のステップと
を有し、
上記第２のコンデンサから電圧を取り出すようにしたことを特徴とする直列接続された２次電池の制御方法。 - ２次電池を直列接続して用いるようにした２次電池直列接続装置において、
直列接続された第１および第２の２次電池のうち上記第１の２次電池とコンデンサとを並列接続する第１の接続手段と、
上記第２の２次電池と上記コンデンサとを並列接続する第２の接続手段と、
上記コンデンサの片側をアース電位に接続する第３の接続手段と
を有し、
上記第３の接続手段により上記コンデンサの片側を上記アース電位に接続した状態で上記コンデンサから電圧を取り出すようにしたことを特徴とする２次電池直列接続装置。 - ２次電池を直列接続して用いるようにした２次電池の制御方法において、
直列接続された第１および第２の２次電池のうち上記第１の２次電池とコンデンサとを並列接続する第１の接続のステップと、
上記第２の２次電池と上記コンデンサとを並列接続する第２の接続のステップと、
上記コンデンサの片側をアース電位に接続する第３の接続のステップと
を有し、
上記第３の接続のステップにより上記コンデンサの片側を上記アース電位に接続した状態で上記コンデンサから電圧を取り出すようにしたことを特徴とする２次電池の制御方法。 - 直列接続された２次電池を充電する２次電池直列接続装置において、
充電電源と片側がアース電位と接続されたコンデンサとを並列接続する第１の接続手段と、
直列接続された２次電池のうち選択された１の上記２次電池と上記コンデンサとを並列接続する第２の接続手段と
を有し、
上記第１の接続手段により上記充電電源と上記コンデンサとを並列接続して上記充電電源で上記コンデンサを充電し、上記第１の接続手段による上記並列接続を切り離して上記第２の接続手段により上記コンデンサと選択された上記２次電池とを並列接続し、上記コンデンサを用いて上記選択された２次電池を充電するようにしたことを特徴とする２次電池直列接続装置。 - 請求項１３に記載の２次電池直列接続装置において、
上記直列接続された２次電池それぞれの出力電圧を検出する検出手段をさらに有し、
上記検出手段による検出結果に基づき、上記直列接続された２次電池のうち出力電圧の低い上記２次電池を選択し、上記第２の接続手段により、選択された該２次電池と上記コンデンサと並列接続して、該２次電池の出力電圧が上記直列接続された２次電池のうち最も出力電圧の高い上記２次電池の出力電圧と略等しくなるまで該２次電池に充電するようにしたことを特徴とする２次電池直列接続装置。 - 請求項１４に記載の２次電池直列接続装置において、
上記検出手段による検出結果に基づき、上記直列接続された２次電池のうち最も高い出力電圧に、上記直列接続された２次電池のそれぞれが充電されるように、上記充電電源による充電電圧を制御するようにしたことを特徴とする２次電池直列接続装置。 - 直列接続された２次電池を充電する際の直列接続された２次電池の制御方法において、
充電電源と片側がアース電位と接続されたコンデンサとを並列接続する第１の接続のステップと、
直列接続された２次電池のうち選択された１の上記２次電池と上記コンデンサとを並列接続する第２の接続のステップと
を有し、
上記第１の接続のステップにより上記充電電源と上記コンデンサとを並列接続して上記充電電源で上記コンデンサを充電し、上記第１の接続のステップによる上記並列接続を切り離して上記第２の接続のステップにより上記コンデンサと選択された上記２次電池とを並列接続し、上記コンデンサを用いて上記選択された２次電池を充電するようにしたことを特徴とする直列接続された２次電池の制御方法。 - ２次電池を直列接続して用いるようにした２次電池直列接続装置において、
直列接続された２次電池のうち１を選択可能なスイッチ手段と、
入力された電圧を昇圧して出力するチャージポンプと
を有し、
上記スイッチ手段で選択された第１の上記２次電池の出力電圧を上記チャージポンプで昇圧して得られた電圧で、上記スイッチ手段で選択された第２の上記２次電池を充電するようにしたことを特徴とする２次電池直列接続装置。 - 請求項１７に記載の２次電池直列接続装置において、
上記直列接続された２次電池それぞれの出力電圧を検出する電圧検出手段をさらに有し、
上記電圧検出手段による検出結果に基づき、上記直列接続された２次電池のうち最も出力電圧の低い上記２次電池に対し、上記チャージポンプで昇圧された電圧による上記充電を行うようにしたことを特徴とする２次電池直列接続装置。 - 請求項１８に記載の２次電池直列接続装置において、
上記直列接続された２次電池それぞれの出力電圧が略等しくなるように、上記チャージポンプによる上記充電を行うようにしたことを特徴とする２次電池直列接続装置。 - 請求項１７に記載の２次電池直列接続装置において、
上記チャージポンプは、
第１のコンデンサと、
第２のコンデンサと、
上記第１および第２のコンデンサを並列接続および直列接続とを切り換え可能に接続する接続手段と、
上記並列接続された上記第１および第２のコンデンサにそれぞれ充電された後に上記直列接続に切り換えられた該第１および第２のコンデンサにより充電され、出力が取り出される出力コンデンサと
を備え、
上記直列接続された上記第１および第２のコンデンサによる上記出力コンデンサに対する充電回数を制御することで、上記第２の２次電池に対する充電電圧を制御するようにしたことを特徴とする２次電池直列接続装置。 - 請求項２０に記載の２次電池直列接続装置において、
上記出力コンデンサの出力電圧を検出する電圧検出手段と、
上記出力コンデンサの出力電流を検出する電流検出手段と
をさらに有し、
上記電圧検出手段および上記電流検出手段の検出結果に基づき上記充電回数を制御するようにしたことを特徴とする２次電池直列接続装置。 - 請求項１７に記載の２次電池直列接続装置において、
上記チャージポンプで昇圧して得られた電圧を、回路電源としてさらに用いるようにしたことを特徴とする２次電池直列接続装置。 - 請求項２２に記載の２次電池直列接続装置において、
上記チャージポンプは、
第１のコンデンサと、
第２のコンデンサと、
上記第１および第２のコンデンサを並列接続および直列接続とを切り換え可能に接続する接続手段と、
上記並列接続された上記第１および第２のコンデンサにそれぞれ充電された後に上記直列接続に切り換えられた該第１および第２のコンデンサにより充電され、出力電圧が取り出される出力コンデンサと
を備え、
上記直列接続された上記第１および第２のコンデンサによる上記出力コンデンサに対する充電回数を制御することで、上記回路電源を制御するようにしたことを特徴とする２次電池直列接続装置。 - 請求項２３に記載の２次電池直列接続装置において、
上記回路電源の電圧を検出する電圧検出手段と、
上記回路電源の電流を検出する電流検出手段と
をさらに有し、
上記電圧検出手段および上記電流検出手段の検出結果に基づき上記充電回数を制御するようにしたことを特徴とする２次電池直列接続装置。 - 請求項１７に記載の２次電池直列接続装置において、
上記チャージポンプは、
第１のコンデンサと、
第２のコンデンサと、
上記第１および第２のコンデンサを並列接続および直列接続とを切り換え可能に接続する接続手段と、
上記並列接続された上記第１および第２のコンデンサにそれぞれ充電された後に上記直列接続に切り換えられた該第１および第２のコンデンサにより充電され、出力電圧が取り出される出力コンデンサと
を備え、
上記出力コンデンサの容量は、上記第１および第２のコンデンサの直列接続による合成容量以上としたことを特徴とする２次電池直列接続装置。 - ２次電池を直列接続して用いるようにした２次電池直列接続装置での２次電池の制御方法において、
直列接続された２次電池のうち１を選択可能な選択のステップと、
チャージポンプにより入力された電圧を昇圧して出力する昇圧のステップと
を有し、
上記選択のステップで選択された第１の上記２次電池の出力電圧を上記昇圧のステップで昇圧して得られた電圧で、上記選択のステップで選択された第２の上記２次電池を充電するようにしたことを特徴とする２次電池の制御方法。 - ２次電池を直列接続して用いるようにした２次電池直列接続装置において、
コンデンサと、
直列接続された２次電池のうち１または複数を選択可能なスイッチ手段と
を有し、
上記スイッチ手段により選択された複数の上記２次電池の直列接続により上記コンデンサを充電し、充電された該コンデンサにより上記スイッチ手段により選択された１の上記２次電池が充電されるようにしたことを特徴とする２次電池直列接続装置。 - 請求項２７に記載の２次電池直列接続装置において、
上記直列接続された２次電池それぞれの出力電圧を検出する電圧検出手段をさらに有し、
上記電圧検出手段による検出結果に基づき、上記直列接続された２次電池のうち最も出力電圧の低い上記１の２次電池に対し、上記コンデンサによる充電を行うようにしたことを特徴とする２次電池直列接続装置。 - 請求項２８に記載の２次電池直列接続装置において、
上記直列接続された２次電池それぞれの出力電圧が略等しくなるように、上記コンデンサによる上記充電を行うようにしたことを特徴とする２次電池直列接続装置。 - ２次電池を直列接続して用いるようにした２次電池直列接続装置での２次電池の制御方法において、
コンデンサと、
直列接続された２次電池のうち１または複数を選択可能な選択のステップと
を有し、
直列接続された２次電池のうち１または複数を選択可能な選択のステップにより選択された複数の上記２次電池の直列接続によりコンデンサを充電し、充電された該コンデンサにより上記選択のステップにより選択された１の上記２次電池が充電されるようにしたことを特徴とする２次電池の制御方法。
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