JP2004048991A - Capacitor controlling device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リチウム二次電池や電気二重層キャパシタなどの蓄電器や蓄電器が多数直列に接続された蓄電装置、および、これらを評価する評価装置、これらの製造装置の蓄電器制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、直列接続された二次電池の各電圧を検出し、いずれかの二次電池が満充電に達したら充電を停止する電池保護回路があった。このような技術は、例えば、特開平8−78060号公報に記載されている。
【0003】
図13は従来の電池保護回路を示す図である。図に於いて、1301は二次電池、1302は電圧検出回路、1303は抵抗、1304はコンパレータ、1305はFETである。
【0004】
二次電池1301が2個直列に接続され、それぞれの二次電池1301の両端に電圧検出回路1302および2個直列接続された抵抗1303が接続されている。直列接続された抵抗1303は二次電池1301の電圧を分圧し、基準となる電圧を作っている。
【0005】
そして、直列接続された二次電池1301の両端に2個のコンパレータ1304の電源がそれぞれ接続され、コンパレータ1304の入力には、抵抗分圧による基準電圧および電圧検出回路1302の出力がそれぞれ接続されている。また、コンパレータ1304の出力は共に、二次電池1301と直列に挿入された
FET1305 のゲートに接続されている。
【0006】
これは、二次電池1301の電圧を電圧検出回路1302で検出し、検出値と抵抗分圧による基準電圧とをコンパレータ1304で比較する。そして、いずれかの二次電池1301が満充電に達し、電圧検出回路1302の検出値が、基準電圧を超えたら、コンパレータ1304の出力はローとなり、FET1305 をOFFして、充電を停止する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電池保護回路に於いて、各電圧検出回路1302の検出値は、直列接続された二次電池1301の最下マイナス端子を基準とする電位レベルがそれぞれ異なる。このため、満充電を規定する基準電圧を作る直列接続された抵抗1303は各二次電池1301にそれぞれ専用に設ける必要がある。この様に、各二次電池に対し同じ目的の機能を果たす回路も、それぞれの電位レベルに合った回路がそれぞれの二次電池毎に必要となってしまう。また、これらを結合するコンパレータ1304の耐圧は直列接続された電池1301の合計の電圧が必要となる。
【0008】
仮に、複数の電池1301を更に直列接続すると、それぞれの電位レベルに合わせた回路の数が増加し、これを実現する際のコスト及びサイズ,消費電力も増加してしまう。また、直列接続された電池の合計電圧を満たす耐圧のコンパレータ1304などの部品は、現実的に存在しなくなり、この回路を実現することは不可能となる。
【0009】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、複数の蓄電器が直列接続された回路に於いて、回路数を少なくできる蓄電器制御装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる蓄電器制御装置は、複数の蓄電器が直列に接続され、或る単位に区切られた単位蓄電器列と、前記単位蓄電器列の最高プラス端子と最下マイナス端子に接続される基本耐圧回路と、前記基本耐圧回路より低い耐圧の低耐圧回路とを備え、前記基本耐圧回路は基本耐圧差動増幅器を有し、前記基本耐圧差動増幅器は各蓄電器の電圧を前記単位蓄電器列の最下マイナス端子を基準に変換し、前記低耐圧回路に入力する。
【0011】
そして、前記基本耐圧回路は、電圧レベルを変換するレベルシフト回路を有し、前記基本耐圧差動増幅器は電源遮断回路を備え、前記低耐圧回路は、前記レベルシフト回路を介して前記電源遮断回路を制御しても良い。
【0012】
または、前記蓄電器のそれぞれの両端を定電圧を生成する定電圧生成回路を介して前記低耐圧回路と接続する。
【0013】
更に、前記単位蓄電器列と前記低耐圧回路の合計の耐圧を満たす高耐圧差動増幅器を介して、上下の前記低耐圧回路間を接続する。
【0014】
或いは、前記蓄電器の両端をA/D変換器のアナログ入力にそれぞれ接続し、前記A/D変換器のデジタル出力をデジタルレベルシフトを介して前記低耐圧回路と接続する。
【0015】
そして、前記単位蓄電器列と前記低耐圧回路の合計の耐圧を満たすデジタルレベルシフトを介して、上下の前記低耐圧回路間を接続する。
【0016】
そしてこれらは、前記単位蓄電器列を流れる電流を検出する電流検出回路を付加し、前記低耐圧回路の入力は、前記電流検出回路が検出した電流の変動と同期して入力すると良い。
【0017】
また、これらの前記低耐圧回路をCMOSプロセス、または、バイポーラプロセスで、前記単位蓄電器列を除いたそれ以外の回路をバイポーラプロセスでIC化しても良い。
【0018】
更に、温度検出回路を付加し、前記低耐圧回路はマイコンを有し、マイコンは各電流と各温度における、充放電時の充放電時間と前記蓄電器の電圧のデータを有し、各蓄電器電圧の検出値を前記データと比較演算し、補正する。
【0019】
また、前記蓄電器列を流れる電流は周期tcのリップルを含んだ電流の場合、前記低耐圧回路は前記単位蓄電器列の各蓄電器の電圧を周期trのサイクルで順番に読み取る回路を有し、前記tcとtrとの間にはtc≧2trなる関係を成立させる。
【0020】
上記構成の蓄電器制御装置は、基本耐圧差動増幅器により、電位レベルの異なる各蓄電器の電圧を、単位蓄電器列の最下マイナス端子を基準にそれぞれ変換し、耐圧の低い低耐圧回路に入力する。
【0021】
そして、蓄電器の電圧を低耐圧回路に入力する必要が無い時、低耐圧回路の信号に基づき、レベルシフト回路を介して電源遮断回路を制御し、基本耐圧差動増幅器の電力消費を遮断する。
【0022】
また、蓄電器のそれぞれの両端を定電圧生成回路を介して低耐圧回路と接続する場合は、定電圧生成回路によって、各蓄電器の両端の電位差を変えないで、その電位レベルを低耐圧回路の電位レベルまで低下させる。
【0023】
或いは、蓄電器の両端をA/D変換器のアナログ入力にそれぞれ接続し、A/D変換器のデジタル出力をデジタルレベルシフトを介して低耐圧回路と接続する場合では、各蓄電器の電圧をそれぞれの電位レベルでデジタル値に変換し、これらの電位レベルをデジタルレベルシフトにより低耐圧回路の電位レベルに変換する。
【0024】
更に、上下の単位蓄電器列の低耐圧回路間を接続する場合は、単位蓄電器列と低耐圧回路の合計の耐圧を満たす高耐圧差動増幅器、または、デジタルレベルシフトにより、その電位レベルの差を変換する。
【0025】
そして、各蓄電器の電圧の低耐圧回路への入力は、電流検出回路が検出した電流の変動と同期して入力される。
【0026】
更に、各蓄電器電圧の検出値は、各電流と各温度における、充放電時の充放電時間と蓄電器の電圧のデータと比較演算され補正される。
【0027】
これらにより、回路数が少なく安価で小型,低消費電力で、かつ制御精度,ノイズマージンが高く信頼性の高い蓄電器制御装置の実現が可能となる。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明する。図に於いて同一の部分が2つ以上あるものに関しては同一の符号を付し、説明を省略している。
【0029】
図1は、本発明の第1の実施例を示す図である。図に於いて、101は蓄電器、102は単位蓄電器列、103は最高プラス端子、104は最下マイナス端子、105は基本耐圧回路、106は低耐圧回路、107は基本耐圧差動増幅器、108は低電圧源である。
【0030】
蓄電器101が4個直列接続され、単位蓄電器列102を構成している。そして、単位蓄電器列102は基本耐圧回路105を介して、低電圧源108を電源とする低耐圧回路106に接続されている。
【0031】
基本耐圧回路105は4個の基本耐圧差動増幅器107を含み、これらの基本耐圧差動増幅器107の電源は、いずれも最高プラス端子103及び最下マイナス端子104に接続されている。そして、それぞれの蓄電器101の両端は、基本耐圧差動増幅器107の入力に接続されている。基本耐圧差動増幅器107は、電位レベルの異なる各蓄電器101の端子間電圧を、最下マイナス端子104の電位レベルを基準に変換する。そしてこれらの出力は低耐圧回路106にそれぞれ接続されている。
【0032】
低耐圧回路106では、変換された端子間電圧を基準値と比較し、充放電の制御信号を出力したり、各端子間電圧を比較して、各端子間電圧にばらつきが生じた場合に、そのばらつきを解消する制御信号を出力する。
【0033】
仮に、蓄電器101をリチウム二次電池とすると、その平均電圧は3.6V であり、最高プラス端子103の電位は、最下マイナス端子104を基準として
13.6V となる。また、低耐圧回路106を電源電圧定格が一般的な5VのA/D変換器とMCU(マイコン)で構成すると、低電圧源108は5Vの電圧を生成し、これらに供給する。ここで明らかな様に最高プラス端子104をそのまま低耐圧回路106に接続すると、低耐圧回路106の耐圧を上回る電圧が印加されることになり低耐圧回路106は破壊してしまう。しかし、本発明では、基本耐圧差動増幅器107により、各蓄電器101の電圧を、最下マイナス端子
104の電位レベルを基準に変換し、平均電圧3.6V の各蓄電器101の端子間電圧を入力するため、電源電圧定格が5Vと耐圧が低い一般的なA/D変換器やMCUと問題なく接続することが可能となる。そして、検出された端子間電圧は、共通の低耐圧回路106で処理されるため、回路数を削減できる。また、低耐圧回路106の電源電圧は低いため、消費電力も少なくて済む。更に、一般に、耐圧の低い回路は、耐圧の高い回路に比べて安価で、サイズも小さく構成できる。
【0034】
また、基本耐圧差動増幅器107は蓄電器101の端子間電圧を直接差動で受け、電位レベルのみを変換して出力する。そして、その変換過程で端子間電圧を変換することはない。このため、変換された端子間電圧に含まれる誤差は少なく精度の良い電圧検出を行うことが可能となる。更に、平均電圧3.6V と低耐圧回路106のフル入力5Vに近い電圧を入力するため、検出値のノイズ耐性も確保される。
【0035】
この様に、本発明によれば、回路数が少なく安価で小型,低消費電力で、かつ制御精度,ノイズ耐性が高く信頼性の高い蓄電器制御装置を実現することができる。
【0036】
ここで、図では単位蓄電器列102は蓄電器101が4個直列に接続されているが、その他の直列接続数でも実現可能である。但し、単位蓄電器列102の直列接続数は、単位蓄電器列102の電圧が一般的な半導体デバイスの定格内になる様に設定すれば、基本耐圧回路105を安価に構成することができる。例えば、リチウム二次電池に於いては、最高起電圧を4.2Vとして、4直列で16.8V、8直列で33.6V であり、18Vと36Vの一般的な半導体デバイスの使用に適する。また、これらの直列接続数以内で構成すれば、これらの回路を同一チップのICまたはハイブリッドICで実現することが容易で、部品点数を削減でき、更に安価に実現できる。
【0037】
特に、IC化に当っては、低耐圧回路106は耐圧が小さくて済むため、CMOSプロセスが採用できる。また、蓄電器列102を除いたその他の回路は耐圧が比較的高いバイポーラプロセスを採用すると良い。
【0038】
図2は、本発明の第2の実施例を示す図である。図に於いて、201はMUX(マルチプレクサ)である。
【0039】
低耐圧回路106はMUX201とA/D変換器、MCUで構成され、基本耐圧差動増幅器107のそれぞれの出力はMUX201により順次1つ選択され、A/D変換器に入力される。これによると、A/D変換器及びMCUの入力は1チャンネルに絞られ、チャンネル数が削減できる。
【0040】
この様に、検出された端子間電圧が共通の電位レベルに変換されているため、類似の機能を果たす回路は共用することが可能で、回路数を削減できる。また、低耐圧回路106は汎用の回路構成が採用でき、回路構成のバリエーションを拡大できる。
【0041】
図3は、本発明の第3の実施例を示す図である。図に於いて、301はレベルシフト回路、302は電源遮断回路である。
【0042】
基本耐圧差動増幅器107は、その定電流源であるP型MOSトランジスタ
Q1が電源遮断回路302を兼用している。また、低耐圧回路106に含まれるMUX201はP型MOSトランジスタQTで構成されるトランスファーゲートと、
QTを選択しQTのゲートをドライブするデコーダーDECで構成されている。更に、DECの出力、即ちQTのゲートは、レベルシフト回路301を介して、電源遮断回路302と接続されている。
【0043】
レベルシフト回路301は、抵抗RUH,RULとN型MOSトランジスタ
QUとが最高プラス端子103と最下マイナス端子104の間に直列に接続され、QUのゲートが入力、RUHとRULの共通接続点が出力となっている。そして、QUがON,OFFするとRUH,RULの分圧比に応じた振幅を出力する。即ち、低耐圧回路106の低電圧電位レベルを基本耐圧回路105の電圧,電位レベルに変換する。
【0044】
これにより、MUX201と電源遮断回路302が連動する。そして、蓄電器101の端子間電圧を読み取らない、即ちMUX201が選択されない時に、基本耐圧差動増幅器107の消費電流が遮断される。これにより、低消費電力が図られる。
【0045】
図4は、本発明の第4の実施例を示す図である。図に於いて、401は定電圧生成回路であり、ここでは複数のダイオードで構成されている。ダイオードは順方向に通電されているとき、ビルトインポテンシャルにより、1素子あたり約
0.7V の定電圧が生じる。同様に、ツェナーダイオードの降伏電圧を利用した回路等も定電圧を生成する回路として利用できる。
【0046】
蓄電器101の両端はそれぞれ同じ素子数のダイオードから成る定電圧生成回路401を介して低耐圧回路106に接続される。また、蓄電器101同士の共通接続点に繋がる定電圧生成回路401の共通部分は1つにまとめられている。
【0047】
これにより、各蓄電器101の端子間の電位レベルは、低耐圧回路106の電位レベルまで端子間電圧を変えることなく、それぞれドロップされる。
【0048】
このため、回路数が少なく安価で小型,低消費電力で、かつ制御精度,ノイズ耐性が高く信頼性の高い蓄電器制御装置を実現することができる。
【0049】
図5は、本発明の第5の実施例を示す図である。図に於いて、501は単位ユニット、502は高耐圧差動増幅器である。
【0050】
高耐圧差動増幅器502は、単位蓄電器列102と低耐圧回106の合計の耐圧を有する差動増幅器から成る。
【0051】
また、単位ユニット501は、単位蓄電器列102と、その最下マイナス端子104を基準電位とする基本耐圧回路105や低耐圧回路106とで構成されている。
【0052】
そして、電位レベルの異なる2つの単位ユニット501内の低耐圧回路106を高耐圧差動増幅器502により、電位レベルのみ変換し、連結している。
【0053】
同様に、単位ユニット501が更に複数直列に接続された場合も、高耐圧差動増幅器502を複数段設けることにより、低耐圧回路106を連結することが可能である。
【0054】
この様に、各単位ユニット501間を高耐圧差動増幅器502により連結することで、複数の低耐圧回路106の出力を最終段の低耐圧回路106の1つの出力に統合することが可能となる。これは、特に低耐圧回路106にアナログ素子を含む場合に好適である。
【0055】
図6は、本発明の第6の実施例を示す図である。図に於いて、601はA/D変換器、602はデジタルレベルシフトである。
【0056】
それぞれの蓄電器101の両端にA/D変換器601が接続され、蓄電器101のアナログ端子電圧がデジタル値に変換される。また、各A/D変換器601の出力はデジタルレベルシフト602を介して、低耐圧回路106と接続されている。
【0057】
デジタルレベルシフト602は、P型MOSトランジスタQDと抵抗RDH,RDLとが最高プラス端子103と最下マイナス端子104の間に直列に接続され、QDのゲートが入力、RUHとRULの共通接続点が出力となっている。そして、QDがON,OFFするとRUH,RULの分圧比に応じた振幅を出力する。即ち、各A/D変換器601の電位レベルが異なるデジタル出力を、低耐圧回路106の電位レベルに変換,統一する。
【0058】
ここでは、A/D変換器601が蓄電器101のそれぞれの両端に接続されているため、A/D変換器601の耐圧は蓄電器101の端子間電圧分の小さい値で済む。また、蓄電器101の端子間電圧のアナログ値をデジタル値に変換するため、その値を低耐圧回路106に伝送するまでのノイズ耐性や信頼性が向上する。
【0059】
図7は、本発明の第7の実施例を示す図である。図に於いて、701はデジタルレベルシフトであり、P型MOSトランジスタQDOと抵抗RDH,RDLの直列接続、及び、抵抗RUH,RULとN型MOSトランジスタQUOの直列接続で構成されている。
【0060】
また、単位ユニット501は、単位蓄電器列102と、その最下マイナス端子104を基準電位とする基本耐圧回路105や低耐圧回路106とで構成されている。
【0061】
そして、デジタルレベルシフト701は、QDO,QUOのゲートが入力、
RDH,RDLの共通接続点及びRUH,RULの共通接続点が出力となり、低耐圧回路106間を双方向に連結している。
【0062】
これらの動作は、QDOがON,OFFするとRDH,RDLの分圧比に応じた振幅及び電圧レベルに降圧する。また、QUOがON,OFFするとRUH,RULの分圧比に応じた振幅及び電圧レベルに昇圧する。
【0063】
同様に、単位ユニット501が更に複数直列に接続された場合も、デジタルレベルシフト701を複数段設けることにより、低耐圧回路106を連結することが可能である。
【0064】
この様に、各単位ユニット501間をデジタルレベルシフト701により連結することで、複数の低耐圧回路106の出力を連結することが可能となる。特に、低耐圧回路106にMCUを含む場合は相互に通信を行うことが可能となる。
【0065】
図8は、本発明の第8の実施例を示す図である。この実施例における蓄電器
101の構成は前述の図6とほぼ等しい。即ち、蓄電器101が直列に接続された単位蓄電器列102に対して、それぞれA/D変換器601を備え、A/D変換器601の出力はデジタルレベルシフト602を介して最下マイナス端子104を基準電位とするデジタル信号に変換される。デジタルレベルシフト602の出力はMUX201に於いて選択的にMCUに伝達される。
【0066】
本実施例の特徴は、MUX201で単位蓄電器列102の電圧を選択的にMCUへ伝達する際のタイミングの取り方にある。即ち、直列に接続された単位蓄電器列
102の電流を電流検出回路801に設けたシャント抵抗RSを用いて測定し、シャント抵抗RSの電圧降下を801に備えた増幅器AMPSにより増幅し、
AMPSの出力に応じてMUX201、或いはMCUを用いた選択を行う。
【0067】
単位蓄電器列102の内部にはインピーダンスが存在し、高周波に於いてこのインピーダンスは誘導性の特性を示す。この為、単位蓄電器列102に電流時間変化(di/dt)の大きい充電電流、或いは放電電流が流れるとインピーダンスdi/dtの積で決まるノイズ電圧が発生し、このノイズ電圧によって蓄電器101の正確な電圧が測定できないという問題があった。
【0068】
本実施例では、充電電流、或いは放電電流が流れるタイミングを電流検出回路801で検出し、このタイミングに応じて次の図9に示す様に、MUX201が蓄電器101の電圧を取込む。
【0069】
尚、電流検出回路801に備える電流検出手段はシャント抵抗以外にカレントトランス等の方法でも良い。
【0070】
或いは後述する様に、単位蓄電器列102を流れる電流は蓄電器101の外部に設けられた充放電装置によって制御される為、この充放電装置が電流を制御するタイミング(即ち、パルス幅制御等の変調波周波数)に応じてMUX201で蓄電器101の電圧を取込む方法であっても良い。
【0071】
図8の実施例で電流検出回路801以外に新たに設けた回路手段としては温度検出回路802があり、温度検出回路802は単位蓄電器列102周辺の温度を計測し、MCUに伝える。温度検出回路802の使用法については後述する。
【0072】
図9にMUXの選択タイミングに関する具体的な実施例を示す。この図でMUXの信号として表示したV1〜V4はそれぞれ電圧測定される蓄電器101を表しており、V1〜V4までの選択に関わる時間をtrとして、周期的に選択動作が繰り返される。
【0073】
また、電流Iは単位蓄電器列102を流れる充電電流、或いは放電電流であり、外部で電流Iを制御する充放電装置の制御周期をtcとする。ここでは充放電装置は一般的なパルス幅制御(PWM制御)により電流Iを制御していることを想定している。
【0074】
図9の実施例ではPWM制御のパルス幅がほぼ50%程度の場合を例示しており、tcの前半50%で電流Iが増加し、後半50%でIは減少する。この例でV1〜V4までの選択に関わる時間trが充放電制御周期tcの約1/2程度であれば、tcの前半50%にMUXで選択されMCUに伝えられた電圧情報には蓄電器101の内部インピーダンスとdi/dtの積で決まるノイズ電圧ΔVが重畳している。また、後半50%の電流は減少傾向にある為、di/dtは負の値になり、この期間にMCUに伝えられた電圧情報には−ΔVのノイズ電圧が重畳する。そこで、MCUでは充放電制御周期tcの期間内に受け取った電圧情報を比較して、それぞれに含まれるノイズ電圧成分を取り去る。
【0075】
この方法としては同じ蓄電器101に関わる電圧情報から演算する(例えば平均値を取る)、或いは充電と放電に応じていずれか1つを選ぶ、等の方法でtcの期間内における単位蓄電器の電圧情報を1つに決める。この方法はMUXの選択に関わる時間tr或いは充放電制御周期tcを一種のフィルタ期間として利用していることであり、電流Iが脈動するような状況ではこのフィルタ期間を用いることで過渡現象の影響がない精度に優れた検出が可能になる。
【0076】
図10には蓄電器101の一例としてリチウム二次電池の充放電特性を示す。充放電特性では充電,休止,放電,休止,充電というサイクルが繰り返される。ここで休止から充電に移る際には電池電圧が時間に対して急激に増加し、逆に休止期間から放電に移ると、電池電圧は時間に対して急激に減少する。これらはいずれも充電電流、或いは放電電流が流れたことによる電池内部インピーダンスの電圧降下分が重畳している為である。即ち、充電期間中に測定した電池電圧は内部インピーダンスの電圧降下分だけ電圧が高めに測定され、逆に放電期間中に測定した電池電圧は内部インピーダンスの電圧降下分だけ電圧が低めに測定されていることを示している。前述の充放電制御周期tcは充電、或いは放電期間を更に微小時間に分割した場合に相当する。即ち、微小な充放電制御周期tc(例えば0.1ms)に於いては内部インピーダンスは誘導性の特性を示し、図10に示したような分単位の時間に於いてはインピーダンスは抵抗性になる。
【0077】
図9に於いて充放電制御周期tcにおけるフィルタリング効果により電圧測定精度を上げることを説明したが、図10のような長時間における抵抗性のインピーダンスの影響を取り除く為には、図8に示した電流検出回路801で電流Iの絶対値を計測し、この電流値をMCUに伝え、電流Iの絶対値と予めデータを蓄積した電池の内部抵抗の積を求めた後、MUXから伝達された電圧情報に対し減算、或いは加算することが望ましい。
【0078】
図11には図10の充放電特性に対する内部抵抗分の補正と温度影響分の補正に関わる制御のフローを示す。尚、図8の実施例に示した温度検出回路802は、この制御フローで用いる温度の計測の為に備えている。
【0079】
図11に於いて、始めに電流検出回路801により単位蓄電器列102を流れる電流を検出する。次に検出した電流の極性と絶対値から図10の休止期間,充電期間,放電期間のいずれに該当するかを判別する。ここで、休止期間の場合にはMUXからMCUに伝達された蓄電器101の電圧情報はそのまま用いる。次に、充電期間、或いは放電期間の場合には前述の様に、電流Iの絶対値と予めデータを蓄積した電池の内部抵抗の積を求めた後、MUXから伝達された電圧情報に対し減算、或いは加算する。ここでは以上の処理を休止,充電、及び放電のパターン処理と呼ぶ。
【0080】
次に温度検出回路802により単位蓄電器の周囲温度を計測し、電圧補正演算に於いて内部抵抗の影響,温度による特性変化等を先に検出した単位蓄電器の電圧情報に対し加減算等の処理で補正を行う。この制御フローは図10に示した充電,休止,放電,休止の各サイクルの中で繰り返し行う。
【0081】
図12は、本発明の第12の実施例を示す図である。図に於いて、1201は商用電源、1202は太陽光発電装置、1203は負荷装置、1204は制御変換器、1205は切替器である。
【0082】
複数の蓄電器101が直列接続され、A/D変換器601が蓄電器101の両端にそれぞれ接続され、その出力はデジタルレベルシフト602を介して低耐圧回路106に接続されている。また、単位蓄電器列102の両端に制御変換器
1204が接続され、低耐圧回路106内のMCUと制御変換器1204内の
MCUが相互に接続されている。
【0083】
更に、太陽光発電装置1202,負荷装置1203,制御変換器1204は、それぞれ切替器1205を介して共通の商用電源1201に接続されている。同時に、太陽光発電装置1202,負荷装置1203,制御変換器1204,切替器1205,低耐圧回路106は双方向の信号系で結ばれている。
【0084】
太陽光発電装置1202は太陽電池により、太陽光を直流電力に変換し、インバータ装置により交流電力を出力する装置である。
【0085】
また、負荷装置1203は、エアコン,冷蔵庫,電子レンジ,照明などの家電品や、モータ,コンピュータ,医療機器などの電気機器である。そして、制御変換器1204は交流電力を直流電力に変換、または、直流電力を交流電力に変換する充放電器である。また、これら充放電の制御や上述の太陽光発電装置1202,負荷装置1203などの機器を制御する制御器を兼ねる。
【0086】
ここで、これらの機器は装置内に切替器1205を有することもある。また、本発明の蓄電装置は図示した構成以外の制御変換器1204や、その他の機器の接続形態をとることも可能である。
【0087】
本構成によれば、負荷装置1203が必要とする電力を商用電源1201や太陽光発電装置1202で賄い切れない時、制御変換器1204を介して蓄電器
101から電力を供給する。そして、商用電源1201や太陽光発電装置1202からの電力供給が過剰となっている時に、制御変換器1204を介して蓄電器101に蓄電する。
【0088】
これらの動作の中で、蓄電器101の端子間電圧が放電停止や充電停止レベルに達すると、低耐圧回路106はその信号を制御変換器1204に送り、制御変換器1204は充放電等を制御する。
【0089】
これらの構成では、商用電源1201の契約電力や消費電力,太陽光発電装置102の発電定格を下げることが可能となり、設備費やランニングコストの削減が図られる。
【0090】
また、消費電力がある時間帯に集中している時に、蓄電器101から商用電源1201に電力を供給し、消費電力が少ない時に、蓄電装置に蓄電することで、消費電力の集中を緩和し、消費電力の平準化を図ることが可能となる。
【0091】
更に、制御変換器1204は負荷装置1203の電力消費を監視し、負荷装置1203を制御するため、省エネや電力の有効利用が達成できる。
【0092】
図14には本発明の第13の実施例を示す。4個の蓄電器を直列に接続した単位蓄電器列102に於いて、それぞれの蓄電器101の正極と負極にそれぞれスイッチ素子S1AからSDを備える。ここで、最高プラス端子103と最下マイナス端子104を除く他の端子にはそれぞれ2ヶのスイッチ素子が並列になった構成で設けている。各スイッチ手段の出力端子は抵抗R1からR8を接続し、各抵抗は基準電位に接続された抵抗R9或いはR10と接続する。ここで、最下マイナス端子104から上位に接続された蓄電器101の電圧を順にV1,V2,V3,V4と定義する。
【0093】
このような構成で、例えばスイッチ手段S2AとS2BがONし、残りのスイッチ素子がOFF状態に選択されると、電圧検出回路である差動増幅器1401の(+)入力電位VPには(V1+V2)の電圧をR4とR10で分圧した電圧値が、また(−)入力電位VNにはV1の電圧をR3とR9で分圧した電圧値が入力される。
【0094】
このようにスイッチ手段S1A〜S2Dは複数の蓄電器101に対して差動増幅器1401を共通に使用する為のマルチプレクサの機能を果たしている。但し、前述のマルチプレクサ(MUX)は大部分がマイコン(MCU)と同じ低耐圧であったが、本実施例のS2Dは単位蓄電器列102の電圧(V1+V2+V3+V4)よりも高い耐圧を有する高耐圧素子である。また、例えばS2DがON、S2AがOFFしている場合、S2Aには(V2+V3+V4)の逆耐圧が印加される。そこで、S1A〜S2Dは正逆の高耐圧を許容するスイッチ素子が望ましい。
【0095】
次に、S1A〜S2Dのスイッチ素子を選択的にONさせる制御法について述べる。
【0096】
本実施例のように直列に接続された任意の蓄電器電圧、例えばV4を測定する場合、最下マイナス電位から被測定蓄電器の負極電位(V1+V2+V3)は差動増幅器1401にとってのコモンモード電圧となる。
【0097】
この電圧が差動増幅器1401の精度に及ぼす影響について、電子情報通信学会論文誌(C−II Vol.J74−C−II,No.1,pp1−10,1991)に記載され、コモンモード電圧を除去する方法としてコモンモードサンプリング帰還法を紹介している。
【0098】
本実施例は、この論文に紹介されたコモンモードサンプリング帰還法を蓄電器制御に応用したことが特徴である。即ち、差動増幅器1401の入力に並列スイッチ素子S3を備え、出力側には直列スイッチ素子S4を介して積分器1402を接続し、その出力を差動増幅器1401のOFFセット調整端子へ負帰還させる構成である。
【0099】
本実施例では上記コモンモードサンプリング帰還法とS1A〜S2Dの高圧マルチプレクサ型分圧回路を組み合わせたことが特徴である。
【0100】
図15に、各スイッチ素子がONする順序を示す。各スイッチ素子のON切り替えはクロック信号に応じて制御する。電圧V1を有する最下位の蓄電器101の電圧を検出する場合を例にすると、始めに、クロック1発分の期間にS1AをONし、同時にS3とS4をONする。この間、他のスイッチ素子はOFF状態である。この期間がコモンモード電圧のサンプルホールド期間である。即ち、
S3によって入力を短絡した状態でコモンモード電圧(この場合、基準電位)のみが差動増幅器1401に入力される。また、S4もONしている為、差動増幅器1401のOFFセット電圧は積分器1402を介して負帰還されOFFセット電圧を0にするよう働く。次のクロックが0になる期間にS3とS4はOFFに切り替わり、S1AとS2AがONする。この結果、コモンモード電圧を除去した状態でV1の入力電圧を増幅する。
【0101】
図15にはV1に続いてV2の電圧を同様な順序で選択,検出する方法を示しているが、本実施例の特徴は上記サンプルホールド期間がS1A〜S2Dによるマルチプレクサ動作に先立って行われることであり、各蓄電器に対するサンプルホールド期間は差動増幅器1401に対する一種のリセット期間となっている。こうしたリセット期間を設けたことにより各蓄電器101の電圧はOFFセット,温度ドリフト等の影響がない精度の良い検出が可能になる。
【0102】
【発明の効果】
以上説明した様に本発明によれば、複数の蓄電器が直列接続された回路に於いて、回路数が少なく安価で小型,低消費電力で、かつ制御精度,ノイズマージンが高く信頼性の高い蓄電器制御装置を実現できる。
【0103】
このため特に、リチウム二次電池や電気二重層キャパシタなどの蓄電器や蓄電器が多数直列に接続された蓄電装置、および、これらを評価する評価装置、これらの製造装置の蓄電器制御装置で有益である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す図である。
【図2】本発明の第2の実施例を示す図である。
【図3】本発明の第3の実施例を示す図である。
【図4】本発明の第4の実施例を示す図である。
【図5】本発明の第5の実施例を示す図である。
【図6】本発明の第6の実施例を示す図である。
【図7】本発明の第7の実施例を示す図である。
【図8】本発明の第8の実施例を示す図である。
【図9】MUXの選択タイミングに関する具体的な実施例を示す図である。
【図10】リチウム二次電池の充放電特性を示す図である。
【図11】充放電特性に対する内部抵抗分の補正と温度影響分の補正に関わる制御のフローを示す図である。
【図12】本発明の第12の実施例を示す図である。
【図13】従来の電池保護回路を示す図である。
【図14】本発明の第13の実施例を示す図である。
【図15】各スイッチ素子がONする順序を示す図である。
【符号の説明】
101…蓄電器、102…単位蓄電器列、103…最高プラス端子、104…最下マイナス端子、105…基本耐圧回路、106…低耐圧回路、107…基本耐圧差動増幅器、108…低電圧源、201…MUX、301…レベルシフト回路、302…電源遮断回路、401…定電圧生成回路、501…単位ユニット、502…高耐圧差動増幅器、601…A/D変換器、602,701…デジタルレベルシフト、801…電流検出回路、802…温度検出回路、1201…商用電源、1202…太陽光発電装置、1203…負荷装置、1204…制御変換器、1205…切替器、1301…二次電池、1302…電圧検出回路、1303…抵抗、1304…コンパレータ、1305…FET、1401…差動増幅器、1402…積分器。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power storage device such as a lithium secondary battery and an electric double layer capacitor, a power storage device in which a large number of power storage devices are connected in series, an evaluation device for evaluating these, and a power storage control device for a manufacturing device for these devices.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, there has been a battery protection circuit that detects each voltage of a series-connected secondary battery and stops charging when any of the secondary batteries reaches a full charge. Such a technique is described, for example, in JP-A-8-78060.
[0003]
FIG. 13 shows a conventional battery protection circuit. In the figure, 1301 is a secondary battery, 1302 is a voltage detection circuit, 1303 is a resistor, 1304 is a comparator, and 1305 is a FET.
[0004]
Two secondary batteries 1301 are connected in series, and a
[0005]
The power supplies of the two
It is connected to the gate of FET1305.
[0006]
In this case, the voltage of the secondary battery 1301 is detected by the
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional battery protection circuit, the detection values of the respective
[0008]
If a plurality of batteries 1301 are further connected in series, the number of circuits corresponding to each potential level increases, and the cost, size, and power consumption for realizing this increase. Further, components such as the
[0009]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a battery control device capable of reducing the number of circuits in a circuit in which a plurality of capacitors are connected in series.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
A battery control device according to the present invention includes a plurality of capacitors connected in series, a unit capacitor row divided into a certain unit, and a basic withstand voltage circuit connected to the highest plus terminal and the lowest minus terminal of the unit capacitor row. And a low-withstand voltage circuit having a lower withstand voltage than the basic withstand voltage circuit, wherein the basic withstand voltage circuit has a basic withstand voltage differential amplifier, and the basic withstand voltage differential amplifier determines the voltage of each capacitor at the bottom of the unit capacitor row. The signal is converted with the minus terminal as a reference and input to the low withstand voltage circuit.
[0011]
The basic withstand voltage circuit includes a level shift circuit for converting a voltage level, the basic withstand voltage differential amplifier includes a power cutoff circuit, and the low withstand voltage circuit includes the power cutoff circuit via the level shift circuit. May be controlled.
[0012]
Alternatively, both ends of the capacitor are connected to the low withstand voltage circuit via a constant voltage generating circuit for generating a constant voltage.
[0013]
Furthermore, the upper and lower low-voltage circuits are connected via a high-voltage differential amplifier that satisfies the total withstand voltage of the unit capacitor row and the low-voltage circuit.
[0014]
Alternatively, both ends of the battery are respectively connected to analog inputs of an A / D converter, and a digital output of the A / D converter is connected to the low withstand voltage circuit via a digital level shift.
[0015]
Then, the upper and lower low-voltage circuits are connected via a digital level shift that satisfies the total withstand voltage of the unit capacitor row and the low-voltage circuit.
[0016]
In these, it is preferable to add a current detection circuit for detecting a current flowing through the unit battery array, and to input the input of the low withstand voltage circuit in synchronization with a change in the current detected by the current detection circuit.
[0017]
Further, these low-voltage circuits may be formed by a CMOS process or a bipolar process, and circuits other than the unit capacitor row may be formed into ICs by a bipolar process.
[0018]
Further, a temperature detection circuit is added, the low voltage circuit has a microcomputer, and the microcomputer has charge / discharge time at the time of charge / discharge and data of the voltage of the capacitor at each current and each temperature. The detected value is compared with the data to calculate and correct.
[0019]
In the case where the current flowing through the capacitor row is a current including a ripple having a cycle of tc, the low withstand voltage circuit has a circuit for sequentially reading the voltage of each capacitor in the unit capacitor row in a cycle of a cycle of tr. And tr, a relationship of tc ≧ 2tr is established.
[0020]
In the battery control device having the above-described configuration, the voltages of the capacitors having different potential levels are converted by the basic withstand voltage differential amplifier with reference to the lowest negative terminal of the unit battery row, and input to the low withstand voltage circuit having a low withstand voltage.
[0021]
When it is not necessary to input the voltage of the capacitor to the low withstand voltage circuit, the power cutoff circuit is controlled via the level shift circuit based on the signal of the low withstand voltage circuit to cut off the power consumption of the basic withstand voltage differential amplifier.
[0022]
When both ends of the capacitor are connected to a low withstand voltage circuit via a constant voltage generating circuit, the potential level of the low withstand voltage circuit is changed by the constant voltage generating circuit without changing the potential difference between both ends of the capacitor. Lower to the level.
[0023]
Alternatively, when both ends of the capacitor are connected to the analog input of the A / D converter, and the digital output of the A / D converter is connected to the low-voltage circuit via the digital level shift, the voltage of each capacitor is set to the respective voltage. The potential levels are converted into digital values, and these potential levels are converted into the potential levels of the low breakdown voltage circuit by digital level shift.
[0024]
Furthermore, when connecting between the low withstand voltage circuits of the upper and lower unit capacitor arrays, a high withstand voltage differential amplifier that satisfies the total withstand voltage of the unit capacitor array and the low withstand voltage circuit, or a digital level shift is used to determine the difference in the potential level. Convert.
[0025]
Then, the input of the voltage of each capacitor to the low withstand voltage circuit is input in synchronization with the fluctuation of the current detected by the current detection circuit.
[0026]
Further, the detected value of each battery voltage is compared with the data of the charge / discharge time and the voltage of the battery at each current and each temperature and corrected.
[0027]
As a result, it becomes possible to realize a low-cost, small-sized, low-power-consumption, high-precision, high-noise margin, high-reliability battery control device with a small number of circuits.
[0028]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the figure, the same reference numerals are given to those having two or more identical parts, and the description is omitted.
[0029]
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention. In the figure, 101 is a capacitor, 102 is a unit capacitor row, 103 is the highest plus terminal, 104 is the lowest minus terminal, 105 is a basic withstand voltage circuit, 106 is a low withstand voltage circuit, 107 is a basic withstand voltage differential amplifier, and 108 is a basic withstand voltage differential amplifier. It is a low voltage source.
[0030]
Four
[0031]
The basic withstand
[0032]
The low withstand
[0033]
Assuming that the
It becomes 13.6V. When the low-
Since the voltage between the terminals is converted based on the potential level of the
[0034]
Further, the basic withstand
[0035]
Thus, according to the present invention, an inexpensive, small-sized, low-power-consumption, low-power, high-accuracy, high-accuracy, high-reliability battery control device can be realized.
[0036]
Here, in the figure, the four
[0037]
In particular, in the case of an IC, since the low withstand
[0038]
FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment of the present invention. In the figure,
[0039]
The low withstand
[0040]
As described above, since the detected inter-terminal voltage is converted to a common potential level, circuits that perform similar functions can be shared, and the number of circuits can be reduced. In addition, a general-purpose circuit configuration can be employed for the low-withstand-
[0041]
FIG. 3 is a diagram showing a third embodiment of the present invention. In the figure, 301 is a level shift circuit, and 302 is a power cutoff circuit.
[0042]
The basic withstand
Q <b> 1 also serves as the
The decoder DEC selects the QT and drives the gate of the QT. Further, the output of the DEC, that is, the gate of the QT is connected to the
[0043]
The level shift circuit 301 includes resistors RUH and RUL and an N-type MOS transistor
The QU is connected in series between the
[0044]
Thus, the
[0045]
FIG. 4 is a diagram showing a fourth embodiment of the present invention. In the figure,
A constant voltage of 0.7V results. Similarly, a circuit using the breakdown voltage of the Zener diode can be used as a circuit for generating a constant voltage.
[0046]
Both ends of the
[0047]
As a result, the potential level between the terminals of the
[0048]
For this reason, it is possible to realize a low-cost, small-sized, low-power-consumption, highly-accurate, highly-tolerant, and highly-reliable capacitor control device with a small number of circuits.
[0049]
FIG. 5 is a diagram showing a fifth embodiment of the present invention. In the figure, 501 is a unit unit, and 502 is a high voltage differential amplifier.
[0050]
The high withstand voltage differential amplifier 502 is composed of a differential amplifier having a total withstand voltage of the
[0051]
The
[0052]
Then, the low withstand
[0053]
Similarly, even when a plurality of
[0054]
In this way, by connecting the
[0055]
FIG. 6 is a diagram showing a sixth embodiment of the present invention. In the figure,
[0056]
An A /
[0057]
In the
[0058]
Here, since the A /
[0059]
FIG. 7 is a diagram showing a seventh embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 701 denotes a digital level shift, which is constituted by a series connection of a P-type MOS transistor QDO and resistors RDH and RDL, and a series connection of resistors RUH and RUL and an N-type MOS transistor QUAO.
[0060]
The
[0061]
Then, the digital level shift 701 receives the gates of QDO and QUAO as inputs,
A common connection point of RDH and RDL and a common connection point of RUH and RUL are output, and bidirectionally connect the low
[0062]
In these operations, when QDO turns ON and OFF, the voltage drops to an amplitude and a voltage level corresponding to the voltage division ratio of RDH and RDL. When the QUAO is turned ON and OFF, the voltage is increased to an amplitude and a voltage level corresponding to the division ratio of RUH and RUL.
[0063]
Similarly, when a plurality of
[0064]
In this way, by connecting the
[0065]
FIG. 8 is a diagram showing an eighth embodiment of the present invention. Battery in this embodiment
The configuration of 101 is almost the same as that of FIG. That is, an A /
[0066]
The feature of this embodiment lies in how to take timing when the
The current of 102 is measured using a shunt resistor RS provided in a current detection circuit 801, and the voltage drop of the shunt resistor RS is amplified by an amplifier AMPS provided in 801,
The selection using the
[0067]
There is an impedance inside the
[0068]
In the present embodiment, the timing at which the charging current or the discharging current flows is detected by the current detection circuit 801, and the
[0069]
The current detection means provided in the current detection circuit 801 may be a method such as a current transformer instead of the shunt resistor.
[0070]
Alternatively, as will be described later, since the current flowing through the
[0071]
In the embodiment of FIG. 8, there is a temperature detecting circuit 802 as a newly provided circuit means other than the current detecting circuit 801. The temperature detecting circuit 802 measures the temperature around the
[0072]
FIG. 9 shows a specific example of the MUX selection timing. In this figure, V1 to V4 displayed as MUX signals represent the
[0073]
The current I is a charging current or a discharging current flowing through the
[0074]
The embodiment of FIG. 9 illustrates a case where the pulse width of the PWM control is approximately 50%. The current I increases in the first half of tc, and decreases in the second half of tc. In this example, if the time tr relating to the selection of V1 to V4 is about の of the charge / discharge control cycle tc, the voltage information selected by the MUX and transmitted to the MCU in the first half of tc is stored in the
[0075]
As this method, the voltage information of the unit capacitor in the period of tc is calculated by calculating from the voltage information related to the same capacitor 101 (for example, taking an average value), or selecting one according to charging and discharging. To one. This method uses the time tr related to the selection of the MUX or the charge / discharge control cycle tc as a kind of filter period. In a situation where the current I pulsates, the influence of the transient phenomenon can be obtained by using this filter period. Detecting with excellent accuracy is possible.
[0076]
FIG. 10 shows charge / discharge characteristics of a lithium secondary battery as an example of the
[0077]
In FIG. 9, it has been described that the voltage measurement accuracy is increased by the filtering effect in the charge / discharge control cycle tc. However, in order to remove the influence of the resistive impedance over a long time as shown in FIG. The current detection circuit 801 measures the absolute value of the current I, transmits this current value to the MCU, calculates the product of the absolute value of the current I and the internal resistance of the battery in which data is stored in advance, and then obtains the voltage transmitted from the MUX. It is desirable to subtract or add to the information.
[0078]
FIG. 11 shows a control flow relating to the correction of the internal resistance and the correction of the temperature effect for the charge / discharge characteristics of FIG. The temperature detection circuit 802 shown in the embodiment of FIG. 8 is provided for measuring the temperature used in this control flow.
[0079]
In FIG. 11, first, a current flowing through the
[0080]
Next, the ambient temperature of the unit capacitor is measured by the temperature detecting circuit 802, and the influence of the internal resistance, the characteristic change due to the temperature, and the like are corrected in the voltage correction operation by adding or subtracting the voltage information of the unit capacitor. I do. This control flow is repeatedly performed in each cycle of charge, pause, discharge, and pause shown in FIG.
[0081]
FIG. 12 is a diagram showing a twelfth embodiment of the present invention. In the figure, 1201 is a commercial power supply, 1202 is a photovoltaic power generator, 1203 is a load device, 1204 is a control converter, and 1205 is a switch.
[0082]
A plurality of
1204 is connected, the MCU in the low withstand
The MCUs are interconnected.
[0083]
Further, the photovoltaic power generator 1202, the
[0084]
The solar power generation device 1202 is a device that converts sunlight into DC power using a solar cell and outputs AC power using an inverter device.
[0085]
The
[0086]
Here, these devices may include a
[0087]
According to this configuration, when the electric power required by the
Power is supplied from 101. Then, when the power supply from the commercial power supply 1201 or the solar power generation device 1202 is excessive, the power is stored in the
[0088]
In these operations, when the voltage between the terminals of the
[0089]
In these configurations, the contract power and power consumption of the commercial power supply 1201 and the power generation rating of the
[0090]
In addition, when the power consumption is concentrated in a certain time zone, power is supplied from the
[0091]
Furthermore, since the control converter 1204 monitors the power consumption of the
[0092]
FIG. 14 shows a thirteenth embodiment of the present invention. In a
[0093]
With such a configuration, for example, when the switch means S2A and S2B are turned on and the remaining switch elements are selected to be in the OFF state, the (+) input potential VP of the differential amplifier 1401 as the voltage detection circuit becomes (V1 + V2). Is divided by R4 and R10, and the (-) input potential VN is a voltage obtained by dividing the voltage of V1 by R3 and R9.
[0094]
As described above, the switch means S1A to S2D function as a multiplexer for commonly using the differential amplifier 1401 for the plurality of
[0095]
Next, a control method for selectively turning on the switch elements S1A to S2D will be described.
[0096]
When measuring an arbitrary capacitor voltage, for example, V4, connected in series as in the present embodiment, the negative potential (V1 + V2 + V3) of the capacitor to be measured becomes the common mode voltage for the differential amplifier 1401 from the lowest negative potential.
[0097]
The effect of this voltage on the accuracy of the differential amplifier 1401 is described in IEICE Transactions (C-II Vol. J74-C-II, No. 1, pp 1-10, 1991). The common mode sampling feedback method is introduced as a method of removing.
[0098]
This embodiment is characterized in that the common mode sampling feedback method introduced in this paper is applied to battery control. That is, a parallel switch element S3 is provided at the input of the differential amplifier 1401, and an integrator 1402 is connected to the output side via a series switch element S4, and the output is negatively fed back to the OFF set adjustment terminal of the differential amplifier 1401. Configuration.
[0099]
The present embodiment is characterized in that the common mode sampling feedback method is combined with a high voltage multiplexer type voltage divider circuit of S1A to S2D.
[0100]
FIG. 15 shows the order in which the switch elements are turned on. ON switching of each switch element is controlled according to a clock signal. Taking the case where the voltage of the
With the input short-circuited by S3, only the common mode voltage (in this case, the reference potential) is input to the differential amplifier 1401. Further, since S4 is also ON, the OFF set voltage of the differential amplifier 1401 is negatively fed back via the integrator 1402 and works to make the OFF set voltage zero. During the period when the next clock becomes 0, S3 and S4 are turned off, and S1A and S2A are turned on. As a result, the input voltage of V1 is amplified with the common mode voltage removed.
[0101]
FIG. 15 shows a method of selecting and detecting the voltage of V2 following V1 in the same order. The feature of this embodiment is that the sample hold period is performed prior to the multiplexer operation by S1A to S2D. The sample hold period for each capacitor is a kind of reset period for the differential amplifier 1401. By providing such a reset period, the voltage of each
[0102]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a circuit in which a plurality of capacitors are connected in series, the number of circuits is small, the cost is small, the power consumption is low, the control accuracy, the noise margin is high, and the reliability is high. A control device can be realized.
[0103]
Therefore, the present invention is particularly useful for a storage device such as a lithium secondary battery or an electric double layer capacitor, a storage device in which a large number of storage devices are connected in series, an evaluation device for evaluating these, and a storage control device for these manufacturing devices.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing a specific example regarding a MUX selection timing.
FIG. 10 is a diagram showing charge / discharge characteristics of a lithium secondary battery.
FIG. 11 is a diagram showing a flow of control relating to correction of internal resistance and correction of temperature effect for charge / discharge characteristics.
FIG. 12 is a diagram showing a twelfth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a diagram showing a conventional battery protection circuit.
FIG. 14 is a diagram showing a thirteenth embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a diagram showing an order in which each switch element is turned on.
[Explanation of symbols]
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008067520A (en) * | 2006-09-07 | 2008-03-21 | Sanyo Electric Co Ltd | Power supply unit |
US7528581B2 (en) | 2001-08-29 | 2009-05-05 | Shin-Kobe Electric Machinery Co., Ltd. | Battery apparatus for controlling plural batteries and control method of plural batteries |
JPWO2015045050A1 (en) * | 2013-09-26 | 2017-03-02 | 富士電機株式会社 | Capacitor parallel monitor circuit |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4472820B2 (en) | 2000-01-18 | 2010-06-02 | パナソニック株式会社 | Battery voltage detection device and detection method |
JP2001224138A (en) * | 2000-02-07 | 2001-08-17 | Hitachi Ltd | Electricity storage device and detecting method for voltage of capacitor |
JP2004336919A (en) * | 2003-05-09 | 2004-11-25 | Ricoh Co Ltd | Capacitor charging circuit and semiconductor device with the same |
JP2005318751A (en) | 2004-04-30 | 2005-11-10 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | Multi-serial battery control system |
JP4092580B2 (en) | 2004-04-30 | 2008-05-28 | 新神戸電機株式会社 | Multi-series battery control system |
TWI320241B (en) * | 2005-05-27 | 2010-02-01 | Method and apparatus of detecting voltage for battery pack | |
JP5021561B2 (en) * | 2008-05-20 | 2012-09-12 | 本田技研工業株式会社 | Charge control device for battery pack |
JP5355979B2 (en) * | 2008-09-26 | 2013-11-27 | 株式会社東芝 | Battery information acquisition device |
JP5504964B2 (en) * | 2010-02-22 | 2014-05-28 | ミツミ電機株式会社 | Protection monitoring circuit and battery pack |
JP2012073043A (en) * | 2010-09-27 | 2012-04-12 | Panasonic Eco Solutions Power Tools Co Ltd | Control circuit for battery pack |
JP5939702B2 (en) * | 2011-11-30 | 2016-06-22 | 矢崎総業株式会社 | Equalization equipment |
KR101619483B1 (en) | 2014-12-15 | 2016-05-10 | 현대오트론 주식회사 | Apparatus for diagnosing voltage measurement circuit of battery and method thereof |
CN111684291B (en) | 2018-02-23 | 2023-07-07 | 松下知识产权经营株式会社 | Management device and power storage system |
CN109991901A (en) * | 2019-04-08 | 2019-07-09 | 奇瑞汽车股份有限公司 | A kind of the number circuit and method of battery management system |
WO2022162887A1 (en) * | 2021-01-29 | 2022-08-04 | 株式会社日立ハイテク | Battery diagnosis device, battery diagnosis method, and battery diagnosis program |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63245216A (en) * | 1987-03-30 | 1988-10-12 | 株式会社東芝 | Battery reconditioning circuit |
JPS63294216A (en) * | 1987-05-22 | 1988-11-30 | Hitachi Koki Co Ltd | Battery-operated feeder circuit |
US5206578A (en) * | 1991-10-15 | 1993-04-27 | Norvik Technologies Inc. | Monitoring system for batteries during charge and discharge |
JP3312422B2 (en) * | 1993-06-15 | 2002-08-05 | ソニー株式会社 | Secondary battery protection device and secondary battery pack |
JPH0878060A (en) * | 1994-09-06 | 1996-03-22 | Sony Corp | Battery protection circuit |
JP2928732B2 (en) * | 1994-11-09 | 1999-08-03 | 東京電力株式会社 | High temperature secondary battery scanning device |
JP3371588B2 (en) * | 1994-12-26 | 2003-01-27 | 日産自動車株式会社 | Remaining battery capacity display |
JP3435613B2 (en) * | 1994-12-26 | 2003-08-11 | 日産自動車株式会社 | Battery pack charging device |
JPH08294238A (en) * | 1995-04-20 | 1996-11-05 | Seiko Instr Inc | Charging/discharging control circuit |
JPH08317572A (en) * | 1995-05-15 | 1996-11-29 | Nippondenso Co Ltd | Controller of charge state of battery assembly |
JPH09203773A (en) * | 1996-01-26 | 1997-08-05 | Nissan Motor Co Ltd | Residual capacity meter of cell-assembly |
JPH09236624A (en) * | 1996-02-29 | 1997-09-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Insulation type voltage measuring apparatus |
JPH09318679A (en) * | 1996-05-27 | 1997-12-12 | Honda Motor Co Ltd | Power voltage detecting device for electric vehicle |
JPH1014122A (en) * | 1996-06-21 | 1998-01-16 | Sony Corp | Battery pack and control thereof |
JPH11262188A (en) * | 1998-03-13 | 1999-09-24 | Denso Corp | Equipment and method for correcting variations in series connected battery |
-
1998
- 1998-06-23 JP JP17557498A patent/JP3508551B2/en not_active Expired - Lifetime
-
2003
- 2003-07-31 JP JP2003204223A patent/JP3948440B2/en not_active Expired - Lifetime
-
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-
2008
- 2008-01-18 JP JP2008008614A patent/JP4798140B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7528581B2 (en) | 2001-08-29 | 2009-05-05 | Shin-Kobe Electric Machinery Co., Ltd. | Battery apparatus for controlling plural batteries and control method of plural batteries |
US8098047B2 (en) | 2001-08-29 | 2012-01-17 | Hitachi, Ltd. | Battery apparatus for controlling plural batteries and control method of plural batteries |
US8106661B2 (en) | 2001-08-29 | 2012-01-31 | Hitachi, Ltd. | Battery apparatus for controlling plural batteries and control method of plural batteries |
US8253382B2 (en) | 2001-08-29 | 2012-08-28 | Hitachi, Ltd. | Battery apparatus for controlling plural batteries and control method of plural batteries |
US8896273B2 (en) | 2001-08-29 | 2014-11-25 | Hitachi, Ltd. | Battery apparatus for controlling plural batteries and control method of plural batteries |
JP2008067520A (en) * | 2006-09-07 | 2008-03-21 | Sanyo Electric Co Ltd | Power supply unit |
JPWO2015045050A1 (en) * | 2013-09-26 | 2017-03-02 | 富士電機株式会社 | Capacitor parallel monitor circuit |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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