JP2008042970A - Multiple serial storage cell - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enable easy and accurate monitoring of the status of all cells with a low-cost configuration in a multiple serial storage cell, thereby accurately preventing overcharge or overdischarge. <P>SOLUTION: In the multiple serial storage cell, many storage cells (B1-B2n) are connected in series and used. The storage cell is provided with voltage balance correcting circuits 31, 32 for mutually equalizing the voltage of each of the storage cells; and a monitoring circuit for detecting a specific cell voltage appearing in some specific storage cells selected from among the storage cells in the multiple serial storage cell, and monitoring the status of the multiple serial storage cell on the basis of a result of the detection. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、多数の蓄電セルを直列接続して使用する多直列蓄電セルに関し、とくに、過充電や過放電等の監視機能を備えたものに関する。   The present invention relates to a multi-series energy storage cell that uses a large number of energy storage cells connected in series, and particularly relates to a cell having a monitoring function such as overcharge and overdischarge.

キャパシタや二次電池などの蓄電セルを使用する場合、その蓄電セルが過充電または過放電の状態に陥らないよう、セルの状態を常時監視する必要がある。また、電気自動車やパソコンなどでは、各セルにそれぞれ蓄電されている電気容量の残量も常時監視することが望ましい。   When a storage cell such as a capacitor or a secondary battery is used, it is necessary to constantly monitor the state of the cell so that the storage cell does not fall into an overcharge or overdischarge state. In an electric vehicle or a personal computer, it is desirable to constantly monitor the remaining amount of electric capacity stored in each cell.

キャパシタや二次電池などの蓄電セルは多数を直列に接続して使用する場合が多い。多数の蓄電セルが直列接続された多直列蓄電セルでは、図8または図9に示すように、直列接続されたセルB1〜B4のすべてに対してセル電圧を検出し、この検出に基づいて過充電や過放電の有無を判定し、この判定に基づいて充電または放電を停止させるシステムが提案されている(特許文献1参照)。   In many cases, a large number of storage cells such as capacitors and secondary batteries are connected in series. In a multi-series energy storage cell in which a large number of energy storage cells are connected in series, as shown in FIG. 8 or FIG. 9, the cell voltage is detected for all of the cells B1 to B4 connected in series, and the excess voltage is detected based on this detection. A system has been proposed in which the presence or absence of charging or overdischarge is determined, and charging or discharging is stopped based on this determination (see Patent Document 1).

図8は、従来技術による過充電防止システムの構成例を示す。同図に示すシステムでは、直列接続された蓄電セル(B1〜B4)の直列端が通電制御回路41を介して負荷機器100に接続されている。負荷機器100は、たとえば電気自動車の電動機などのように、充電のための発電機能を備えている。   FIG. 8 shows a configuration example of an overcharge prevention system according to the prior art. In the system shown in the figure, the serial ends of the storage cells (B1 to B4) connected in series are connected to the load device 100 via the energization control circuit 41. The load device 100 has a power generation function for charging, such as an electric motor of an electric vehicle.

通電制御回路41はスイッチング素子であるMOS−FETを用いて構成され、監視回路55から発せられる過充電検出信号x1によってオン・オフ制御される。ここで使用する監視回路55は、電圧検出器35と論理回路(OR論理)38を用いて構成される。   The energization control circuit 41 is configured using a MOS-FET which is a switching element, and is on / off controlled by an overcharge detection signal x1 emitted from the monitoring circuit 55. The monitoring circuit 55 used here is configured using a voltage detector 35 and a logic circuit (OR logic) 38.

電圧検出器35は直列接続された全セル(B1〜B4)にそれぞれ設置されている。いずれか1つのセルの電圧が所定の過充電判定基準電圧Vmよりも高くなると、そのセルに設置された電圧検出器35から2値論理の過充電検出信号x1が発せられる。この検出信号x1は論理回路38を介して通電制御回路41に与えられる。通電制御回路41は、検出信号x1を受けることによりオンからオフに切換わって充電電流を遮断する。これにより、セル(B1〜B4)の過充電が自動的に防止される。   The voltage detector 35 is installed in each of all cells (B1 to B4) connected in series. When the voltage of any one cell becomes higher than a predetermined overcharge determination reference voltage Vm, a binary logic overcharge detection signal x1 is generated from the voltage detector 35 installed in the cell. This detection signal x1 is given to the energization control circuit 41 via the logic circuit 38. Upon receiving the detection signal x1, the energization control circuit 41 is switched from on to off to cut off the charging current. Thereby, overcharging of the cells (B1 to B4) is automatically prevented.

図9は、従来技術による過放電防止システムの構成例を示す。同図に示すシステムでは、直列接続された蓄電セル(B1〜B4)の直列端が通電制御回路42を介して負荷機器100に接続されている。   FIG. 9 shows a configuration example of an overdischarge prevention system according to the prior art. In the system shown in the figure, the series ends of the storage cells (B1 to B4) connected in series are connected to the load device 100 via the energization control circuit 42.

通電制御回路42はスイッチング素子であるMOS−FETを用いて構成され、監視回路56から発せられる過放電検出信号y1によってオン・オフ制御される。ここで使用する監視回路56は電圧検出器36と論理回路(OR論理)39を用いて構成される。   The energization control circuit 42 is configured by using a MOS-FET which is a switching element, and is on / off controlled by an overdischarge detection signal y <b> 1 emitted from the monitoring circuit 56. The monitoring circuit 56 used here is configured using a voltage detector 36 and a logic circuit (OR logic) 39.

電圧検出器36は、上記過充電防止システムと同様、直列接続された全セル(B1〜B4)にそれぞれ設置されている。この過放電防止システムでは、いずれか1つのセルの電圧が所定の過放電判定基準電圧Vsよりも低くなると、そのセルに設置された電圧検出器36から2値論理の過放電検出信号y1が発せられる。この検出信号y1は論理回路39を介して通電制御回路42および負荷機器100に与えられる。通電制御回路42は、検出信号y1を受けることによりオンからオフに切換わって放電電流を遮断する。これにより、セル(B1〜B4)の過放電が自動的に防止される。
特開2004−88878
The voltage detectors 36 are respectively installed in all the cells (B1 to B4) connected in series as in the overcharge prevention system. In this overdischarge prevention system, when the voltage of any one cell becomes lower than a predetermined overdischarge determination reference voltage Vs, a binary logic overdischarge detection signal y1 is generated from the voltage detector 36 installed in the cell. It is done. This detection signal y1 is given to the energization control circuit 42 and the load device 100 via the logic circuit 39. Upon receiving the detection signal y1, the energization control circuit 42 is switched from on to off to cut off the discharge current. Thereby, the overdischarge of the cells (B1 to B4) is automatically prevented.
JP 2004-88878 A

上述した多直列蓄電セルでは、セル状態の監視回路55,56が電圧検出器35,36を用いて構成されている。その電圧検出器35,36は多直列蓄電セル(B1〜B4)の全セルにそれぞれ設置されている。しかし、この構成には次のような問題があった。   In the above-described multi-series storage cell, cell state monitoring circuits 55 and 56 are configured using voltage detectors 35 and 36. The voltage detectors 35 and 36 are installed in all of the multi-series storage cells (B1 to B4), respectively. However, this configuration has the following problems.

すなわち、電圧検出器35,36は反転入力(−)と非反転入力(+)を有する差動演算アンプを用いて構成され、セル電圧を所定の判定基準電圧Vm,Vsと比較することによりセルの状態を検出する。この検出を全セルにて行わせるためには、電圧検出器35,36をセルごとに設置するとともに、判定基準電圧Vm,Vsもセルごとに作成する必要がある。   That is, the voltage detectors 35 and 36 are configured using a differential operational amplifier having an inverting input (-) and a non-inverting input (+), and the cell voltage is compared with predetermined determination reference voltages Vm and Vs. Detect the state of. In order to perform this detection in all the cells, it is necessary to install the voltage detectors 35 and 36 for each cell and to create the determination reference voltages Vm and Vs for each cell.

この場合、留意しなければいけないのは、直列接続されているセルの端子に現れる電圧には、そのセルの電圧だけではなく、セルの直列接続位置によって段階的に異なる電圧いわゆるオフセット電圧が加算されていることである。したがって、セルの電圧だけを基準電圧Vm,Vsと比較させるためには、そのオフセット電圧をキャンセルさせるような回路手段(たとえばバイアス回路)をセルごとに設置しなければならないという面倒が生じる。   In this case, it should be noted that the voltage appearing at the terminals of the cells connected in series is added not only to the voltage of the cells but also to a voltage that varies step by step depending on the series connection position of the cells. It is that. Therefore, in order to compare only the cell voltage with the reference voltages Vm and Vs, there is a trouble that circuit means (for example, a bias circuit) for canceling the offset voltage must be provided for each cell.

蓄電セルの直列接続数が少ない場合は、上記オフセット電圧をセルごとにキャンセルさせることもそれほど困難ではないが、たとえば電気自動車の動力電源や負荷平準化用の蓄電システムなどでは、数十〜数百といった多数の蓄電セルを直列接続して使用する場合が多い。このような多直列蓄電セルにおいてセルごとにオフセット電圧のキャンセルを適正に行わせることは、回路が著しく複雑化するため、実施が極めて困難である。   If the number of storage cells connected in series is small, it is not so difficult to cancel the offset voltage for each cell. For example, in power storage systems for electric vehicles and load storage power storage systems, several tens to several hundreds In many cases, a large number of such storage cells are connected in series. In such a multi-series energy storage cell, it is extremely difficult to appropriately cancel the offset voltage for each cell because the circuit becomes extremely complicated.

本発明は以上のような技術背景を鑑みたものであって、その目的は、全セルの状態を簡単かつ低コストな構成で的確に監視できるようにした多直列蓄電セルを提供することにある。さらに、その監視に基づいて、過充電または過放電を的確に防止できるようにした多直列蓄電セルを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above technical background, and an object of the present invention is to provide a multi-series energy storage cell that can accurately monitor the state of all cells with a simple and low-cost configuration. . It is another object of the present invention to provide a multi-series storage cell that can prevent overcharge or overdischarge accurately based on the monitoring.

本発明の上記以外の目的および構成については、本明細書の記述および添付図面からあきらかにする。   Other objects and configurations of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

本発明が提供する解決手段は以下のとおりである。   The solution provided by the present invention is as follows.

(1)多数の蓄電セルを直列接続して使用する多直列蓄電セルであって、各蓄電セルの電圧を相互に均等化させる電圧バランス補正回路と、多直列蓄電セルの中から選択された一部の特定蓄電セルに現れる特定セル電圧を検出し、この検出に基づいて上記多直列蓄電セルの状態を監視する監視回路を備えたことを特徴とする多直列蓄電セル。   (1) A multi-series storage cell that uses a large number of storage cells connected in series, and a voltage balance correction circuit that equalizes the voltages of the storage cells to each other, and one selected from the multi-series storage cells A multi-series storage cell comprising a monitoring circuit that detects a specific cell voltage appearing in a specific storage cell of the unit and monitors the state of the multi-series storage cell based on the detection.

(2)上記手段(1)において、監視回路の動作に基づいて全セルに対する充電電流または放電電流を制御する通電制御回路を備えたことを特徴とする多直列蓄電セル。   (2) The multi-series storage cell according to (1), further comprising an energization control circuit that controls charging current or discharging current for all cells based on the operation of the monitoring circuit.

(3)上記手段(1または2)において、監視回路は、いずれか1つの特定セル電圧が所定の判定基準値を越えたときに、監視信号である過充電検出信号を出力することを特徴とする多直列蓄電セル。   (3) In the above means (1 or 2), the monitoring circuit outputs an overcharge detection signal as a monitoring signal when any one of the specific cell voltages exceeds a predetermined determination reference value. Multi-series energy storage cell.

(4)上記手段(1)〜(3)のいずれかにおいて、監視回路は、いずれか1つの特定セル電圧が所定の判定基準値を下回ったときに、監視信号である過放電検出信号を出力する論理回路を備えたことを特徴とする多直列蓄電セル。   (4) In any one of the above means (1) to (3), the monitoring circuit outputs an overdischarge detection signal which is a monitoring signal when any one specific cell voltage falls below a predetermined determination reference value. A multi-series storage cell comprising a logic circuit for performing the above operation.

(5)上記手段(4)において、過放電検出信号を所定時間遅延させる遅延回路を備え、この遅延回路で遅延させられた検出信号を、放電電流を制御する通電制御回路に制御信号として与えるとともに、上記遅延回路で遅延されていない検出信号を負荷機器へ監視信号として発信するようにしたことを特徴とする多直列蓄電セル。   (5) The above means (4) includes a delay circuit for delaying the overdischarge detection signal for a predetermined time, and provides the detection signal delayed by this delay circuit as a control signal to the energization control circuit for controlling the discharge current. A multi-series storage cell, wherein a detection signal not delayed by the delay circuit is transmitted to a load device as a monitoring signal.

(6)上記手段(1)〜(5)のいずれかにおいて、
電圧バランス補正回路は、直列接続順で隣接する奇数番目と偶数番目の2つの蓄電セルを対として各対ごとにインダクタを設置し、このインダクタを上記対内の2つのセルに交互に接続させることにより、上記対内の2つのセル間で電圧均等化動作を行うとともに、各対のインダクタを共通の磁心によって相互に誘導結合させることにより、対間での電圧均等化動作を行うように構成され、
監視回路は、上記直列接続列の奇数番目から選択された特定蓄電セルと偶数番目から選択された特定蓄電セルにそれぞれに現れる特定セル電圧を検出し、この検出に基づいて監視信号を生成する
ことを特徴とする多直列蓄電セル。
(6) In any one of the above means (1) to (5),
The voltage balance correction circuit installs an inductor for each pair of two odd-numbered and even-numbered storage cells adjacent in series connection order, and alternately connects the inductor to the two cells in the pair. The voltage equalization operation is performed between the two cells in the pair, and the voltage equalization operation between the pairs is performed by inductively coupling the inductors of each pair with a common magnetic core.
The monitoring circuit detects a specific cell voltage appearing in each of the specific power storage cells selected from the odd-numbered and the specific power storage cells selected from the even-numbered serial connection columns, and generates a monitoring signal based on the detection. A multi-series storage cell characterized by

(7)上記手段(1)〜(6)のいずれかにおいて、多直列蓄電セルが複数のモジュールにグループ分けされている場合に、監視回路は、モジュールごとに選択された特定蓄電セルに現れる特定セル電圧を検出し、この検出に基づいて監視信号を生成することを特徴とする多直列蓄電セル。   (7) In any one of the above means (1) to (6), when the multi-series storage cells are grouped into a plurality of modules, the monitoring circuit specifies the specific power cells that appear in the specific power storage cells selected for each module A multi-series storage cell that detects a cell voltage and generates a monitoring signal based on the detection.

(8)上記手段(1)〜(6)のいずれかにおいて、監視回路は、直列接続列の端部に位置する蓄電セルから検出される特定セル電圧に基づいて監視信号を生成することを特徴とする多直列蓄電セル。   (8) In any one of the above means (1) to (6), the monitoring circuit generates a monitoring signal based on a specific cell voltage detected from the storage cell located at the end of the series connection column. A multi-series storage cell.

(9)上記手段(1)〜(8)のいずれかにおいて、監視回路は、検出された特定セル電圧のアナログレベルをセル容量信号として出力することを特徴とする多直列蓄電セル。   (9) In any of the above means (1) to (8), the monitoring circuit outputs the detected analog level of the specific cell voltage as a cell capacity signal.

(10)上記手段(1)〜(9)のいずれかにおいて、監視回路は、複数の特定セル電圧の平均電圧に基づいて監視信号を生成することを特徴とする多直列蓄電セル。   (10) In any one of the means (1) to (9), the monitoring circuit generates a monitoring signal based on an average voltage of a plurality of specific cell voltages.

多直列蓄電セルの全セルの状態を簡単かつ低コストな構成で的確に監視することが可能になり、これにより、過充電または過放電を確実に防止させることができる。   It is possible to accurately monitor the state of all the cells of the multi-series energy storage cell with a simple and low-cost configuration, and it is possible to reliably prevent overcharge or overdischarge.

上記以外の作用/効果については、本明細書の記述および添付図面からあきらかにする。   The operations / effects other than the above will be clarified from the description of the present specification and the accompanying drawings.

図1は、本発明の第1実施形態による多直列蓄電セルを示す。同図に示す多直列蓄電セルは、偶数(2n)個の蓄電セル(B1〜B2n)が直列接続されるとともに、電圧バランス補正回路31、通電制御回路41、および過充電監視回路51が設置されている。   FIG. 1 shows a multi-series storage cell according to a first embodiment of the present invention. In the multi-series storage cell shown in the figure, an even number (2n) of storage cells (B1 to B2n) are connected in series, and a voltage balance correction circuit 31, an energization control circuit 41, and an overcharge monitoring circuit 51 are installed. ing.

電圧バランス補正回路31は、インダクタ(Lc1,Lc2,・・・,Lcn)とスイッチング回路Sa,Sbを用いて構成されている。この電圧バランス補正回路31では、直列接続順で隣接する奇数番目と偶数番目の2つの蓄電セル(B1,B3,・・・,B2n−1とB2,B4,・・・,B2n)を対とし、各対ごとにインダクタ(Lc1,Lc2,・・・,Lcn)を設置してある。   The voltage balance correction circuit 31 includes inductors (Lc1, Lc2,..., Lcn) and switching circuits Sa and Sb. In this voltage balance correction circuit 31, two odd-numbered and even-numbered storage cells (B1, B3,..., B2n-1 and B2, B4,..., B2n) adjacent in series connection are paired. Inductors (Lc1, Lc2,..., Lcn) are provided for each pair.

各インダクタ(Lc1,Lc2,・・・,Lcn)はそれぞれ、スイッチング回路Sa,Sbを介して、奇数番目と偶数番目のセル(B1,B3,・・・,B2n−1とB2,B4,・・・,B2n)に交互に接続されるようになっている。   The inductors (Lc1, Lc2,..., Lcn) are connected to the odd-numbered and even-numbered cells (B1, B3,..., B2n−1 and B2, B4,. .., B2n) are alternately connected.

スイッチング回路Sa,SbはMOS−FETを用いて構成され、図示を省略する2相パルス信号によって相補的にオン・オフさせられる。各スイッチング回路Sa,Sbにはそれぞれダイオードが並列に接続されているが、このダイオードはMOS−FETのソース・ドレイン間に等価的に形成される寄生ダイオード(ボディーダイオード)によって形成されている。このダイオードは蓄電セルの電圧に対しては逆方向となるが、インダクタ電流に対しては順方向となるように接続している。   The switching circuits Sa and Sb are configured using MOS-FETs and are complementarily turned on / off by a two-phase pulse signal (not shown). A diode is connected in parallel to each of the switching circuits Sa and Sb. This diode is formed by a parasitic diode (body diode) formed equivalently between the source and drain of the MOS-FET. This diode is connected in the reverse direction with respect to the voltage of the storage cell, but in the forward direction with respect to the inductor current.

一方のスイッチング回路Saがオンのときは、奇数番目のセル(B1,B3,・・・,B2n−1)からインダクタ(Lc1〜Lcn)にインダクタ電流が充電される。このとき、他方のスイッチング回路Sbはオフとなっている。   When one switching circuit Sa is on, inductor current is charged from the odd-numbered cells (B1, B3,..., B2n-1) to the inductors (Lc1 to Lcn). At this time, the other switching circuit Sb is off.

一方のスイッチング回路Saがオンからオフに切換えられ、かつ他方のスイッチング回路Sbがオフからオンに切換えられると、インダクタ(Lc1〜Lcn)に充電されたインダクタ電流は、他方のスイッチング回路Sbを通して偶数番目のセル(B2,B4,・・・,Bn)を充電しながら放電されるようになる。   When one switching circuit Sa is switched from on to off and the other switching circuit Sb is switched from off to on, the inductor current charged in the inductors (Lc1 to Lcn) is even-numbered through the other switching circuit Sb. The cells (B2, B4,..., Bn) are discharged while being charged.

これにより、各対ごとに、2つのセル(B1,B3,・・・,B2n−1とB2,B4,・・・,B2n)の電圧を相互に均等化させる電圧バランス補正が行われる。   Thereby, for each pair, voltage balance correction is performed to equalize the voltages of the two cells (B1, B3,..., B2n-1 and B2, B4,..., B2n).

さらに、この実施形態では、2つのセルごとに設置されているインダクタ(Lc1〜Lcn)を共通の磁心22によって相互に誘導結合させている。これにより、各インダクタ(Lc1,Lc2,・・・,Lcn)は互いに1対1の変圧比でトランス結合されている。   Furthermore, in this embodiment, the inductors (Lc1 to Lcn) installed for every two cells are inductively coupled to each other by the common magnetic core 22. Accordingly, the inductors (Lc1, Lc2,..., Lcn) are transformer-coupled with each other at a one-to-one transformation ratio.

ここで、奇数番目のセル(B1,B3,・・・,B2n−1)はそれぞれ、スイッチング回路Saを介してインダクタ(Lc1,Lc2,・・・,Lcn)に接続されている。スイッチング回路Saは同相でオン・オフ動作するので、奇数番目のセル(B1,B3,・・・,B2n−1)は、インダクタ(Lc1,Lc2,・・・,Lcn)間のトランス結合により、互いに交流結合される。この交流結合により、奇数番目のセル(B1,B3,・・・,B2n−1)間で電圧バランス補正動作が行われる。   Here, the odd-numbered cells (B1, B3,..., B2n-1) are connected to the inductors (Lc1, Lc2,..., Lcn) via the switching circuit Sa, respectively. Since the switching circuit Sa is turned on / off in the same phase, the odd-numbered cells (B1, B3,..., B2n-1) are transformed by the transformer coupling between the inductors (Lc1, Lc2,..., Lcn). AC coupled to each other. By this AC coupling, a voltage balance correction operation is performed between odd-numbered cells (B1, B3,..., B2n-1).

偶数番目のセル(B2,B4,・・・,B2n)もそれぞれ、スイッチング回路Sbを介してインダクタ(Lc1,Lc2,・・・,Lcn)に接続されることにより、互いに交流結合される。そして、この交流結合により、偶数番目のセル(B2,B4,・・・,B2n)間でも電圧バランス補正動作が行われる。   Even-numbered cells (B2, B4,..., B2n) are also connected to inductors (Lc1, Lc2,..., Lcn) via the switching circuit Sb, thereby being AC-coupled to each other. And by this alternating current coupling, voltage balance correction | amendment operation | movement is performed also between even-numbered cells (B2, B4, ..., B2n).

このように、図1に示した電圧バランス補正回路31では、奇数番目のセル(B1,B3,・・・,B2n−1)間および偶数番目のセル(B2,B4,・・・,B2n)間でそれぞれに電圧バランス補正が行われるとともに、奇数番目のセル(B1,B3,・・・,B2n−1)と偶数番目のセル(B2,B4,・・・,B2n)間でも電圧バランス補正が行われることにより、全セル(B1〜B2n)の電圧バランス補正が行われる。   As described above, in the voltage balance correction circuit 31 shown in FIG. 1, between the odd-numbered cells (B1, B3,..., B2n-1) and the even-numbered cells (B2, B4,..., B2n). Voltage balance correction is performed between each cell, and voltage balance correction is also performed between odd-numbered cells (B1, B3,..., B2n-1) and even-numbered cells (B2, B4,..., B2n). Is performed, voltage balance correction of all cells (B1 to B2n) is performed.

通電制御回路41はスイッチング素子であるパワーMOS−FETを用いて構成され、発電機能を有する負荷機器100と多直列蓄電セル(B1〜Bn)の直列接続端との間に介在して充電電流の通電をオン・オフ制御する。この通電制御回路41は、過充電監視回路55から発せられる監視信号x1によってオン・オフ操作される。過充電監視回路55は、電圧検出器35と論理回路(OR論理)38を用いて構成される。電圧検出器35は、反転入力(−)と非反転入力(+)を有する差動演算アンプを用いて構成されている。   The energization control circuit 41 is configured by using a power MOS-FET that is a switching element, and is interposed between the load device 100 having a power generation function and the series connection end of the multi-series storage cells (B1 to Bn). Energization is turned on / off. The energization control circuit 41 is turned on / off by a monitoring signal x 1 generated from the overcharge monitoring circuit 55. The overcharge monitoring circuit 55 is configured using a voltage detector 35 and a logic circuit (OR logic) 38. The voltage detector 35 is configured using a differential operational amplifier having an inverting input (−) and a non-inverting input (+).

電圧検出器35は、奇数番目のセル(B1,B3,・・・,B2n−1)の中の2n−1番目のセルB2n−1と、偶数番目のセル(B2,B4,・・・,B2n)の中の2n番目のセルB2nだけに設置されている。つまり、奇数番目列と偶数番目列にそれぞれ1つの計2つだけが設置し、他のセルに設置されていない。   The voltage detector 35 includes 2n-1th cells B2n-1 and odd-numbered cells (B2, B4,..., B2n-1) among odd-numbered cells (B1, B3,..., B2n-1). B2n) is installed only in the 2n-th cell B2n. That is, only a total of two are installed in each of the odd-numbered columns and the even-numbered columns, and are not installed in other cells.

2つの電圧検出器35はそれぞれ、セル(Bn−1,Bn)の電圧を所定の過充電判定基準電圧Vmと比較することにより、そのセル(Bn−1,Bn)における過充電の有無を判定する。判定結果は2値論理で出力される。論理回路38は、2つの電圧検出器35の判定出力の論理和を監視信号x1として出力し、通電制御回路41にオン・オフ制御信号として与える。   The two voltage detectors 35 respectively determine the presence or absence of overcharge in the cell (Bn-1, Bn) by comparing the voltage of the cell (Bn-1, Bn) with a predetermined overcharge determination reference voltage Vm. To do. The determination result is output in binary logic. The logic circuit 38 outputs a logical sum of the determination outputs of the two voltage detectors 35 as a monitoring signal x1, and gives it to the energization control circuit 41 as an on / off control signal.

これにより、通電制御回路41は、2つのセル(Bn−1,Bn)のいずれかが過充電状態になると、過充電監視回路55からの監視信号x1によりオンからオフの状態に切換えられて充電電流を遮断する。   As a result, when one of the two cells (Bn−1, Bn) is overcharged, the energization control circuit 41 is switched from on to off by the monitoring signal x1 from the overcharge monitoring circuit 55 and charged. Cut off current.

上述した過充電防止の動作は、2つのセル(Bn−1,Bn)の電圧を検出して行われる。ここで、電圧検出器35が2つのセル(Bn−1,Bn)にしか設置されていないことにより、他のセルの電圧を検出することは行われない。しかし、電圧バランス補正回路31により、全セル(B1〜B2n)の電圧は常に、互いに同電圧となるようにバランス補正されている。   The overcharge prevention operation described above is performed by detecting the voltages of the two cells (Bn−1, Bn). Here, since the voltage detector 35 is installed only in the two cells (Bn−1, Bn), the voltage of other cells is not detected. However, the voltage balance correction circuit 31 performs the balance correction so that the voltages of all the cells (B1 to B2n) are always the same voltage.

したがって、その電圧のバランス補正が行われているセル(B1,B3,・・・,B2n−1とB2,B4,・・・,B2n)の中では、どのセルから検出される電圧にも、セル全体の電圧が反映されている。つまり、いずれのセルの電圧にもセル全体の状態が反映される。これにより、特定のセル(Bn−1,Bn)の電圧だけを監視し、この監視に基づいて過充電防止を行うことで、セル全体に対する過充電防止を確実に行わせることができる。   Therefore, in the cells (B1, B3,..., B2n-1 and B2, B4,..., B2n) in which the voltage balance is corrected, the voltage detected from any cell is The voltage of the whole cell is reflected. That is, the state of the whole cell is reflected in the voltage of any cell. Thereby, only the voltage of a specific cell (Bn-1, Bn) is monitored, and overcharge prevention is performed based on this monitoring, so that overcharge can be reliably prevented for the entire cell.

以上のようにして、全セルの状態を簡単かつ低コストな構成で的確に検出することができる。そして、その検出に基づいて過充電を確実に防止できる。   As described above, the state of all cells can be accurately detected with a simple and low-cost configuration. And overcharge can be reliably prevented based on the detection.

また、上記実施形態では、特定セルとして奇数番目のセル(B2n−1)と偶数番目のセル(Bn)を選択したが、これは次のような理由による。   In the above embodiment, the odd-numbered cell (B2n-1) and the even-numbered cell (Bn) are selected as the specific cells, for the following reason.

すなわち、上記実施形態では、(1)奇数番目のセル(B1,B3,・・・,B2n−1)間および偶数番目のセル(B2,B4,・・・,B2n)間でそれぞれに電圧バランス補正が行われるとともに、(2)奇数番目のセル(B1,B3,・・・,B2n−1)と偶数番目のセル(B2,B4,・・・,B2n)間で電圧バランス補正が行われることにより、全セル(B1〜B2n)の電圧バランス補正が行われる。   That is, in the above embodiment, (1) voltage balance between the odd-numbered cells (B1, B3,..., B2n-1) and between the even-numbered cells (B2, B4,..., B2n). In addition to correction, (2) voltage balance correction is performed between odd-numbered cells (B1, B3,..., B2n-1) and even-numbered cells (B2, B4,..., B2n). Thus, the voltage balance correction of all the cells (B1 to B2n) is performed.

この場合、(1)の補正による電圧均等化の作用は、(2)の補正よる電圧均等化の作用よりも急速に現れる。したがって、この場合は、奇数番目のセル(B1,B3,・・・,B2n−1)の代表である2n−1番目のセルB2n−1と、偶数番目のセル(B2,B4,・・・,B2n)の代表である2n番目のセルB2nとの2つに対して、電圧検出器35による過充電監視を行うことにより、全セル(B1〜B2n)の過充電監視を迅速かつ的確に行うことができる。そして、これにより、全セル(B1〜B2n)に対する過充電防止を一層確実に行わせることができる。   In this case, the voltage equalization operation by the correction (1) appears more rapidly than the voltage equalization operation by the correction (2). Accordingly, in this case, the 2n-1 cell B2n-1 which is a representative of the odd cells (B1, B3,..., B2n-1) and the even cells (B2, B4,. , B2n) and the 2n-th cell B2n, which is a representative of the cells, perform overcharge monitoring by the voltage detector 35 to quickly and accurately monitor all cells (B1 to B2n). be able to. As a result, overcharge prevention for all cells (B1 to B2n) can be performed more reliably.

さらに、上記実施形態では、直列接続列の端部に位置する蓄電セルB2n−1,B2nから検出される特定セル電圧に基づいて監視信号x1を生成するようにしている。直列接続列の端部に位置するセル(B2n−1,B2n)では、直列接続列の中間に位置するセルに比べて、セル電圧に加算されるオフセット電圧が小さい。したがって、その位置のセル(B2n−1,B2n)は、オフセット電圧をキャンセルしてセル電圧だけを検出するのに都合がよい。   Furthermore, in the said embodiment, it is made to produce | generate the monitoring signal x1 based on the specific cell voltage detected from electrical storage cell B2n-1, B2n located in the edge part of a serial connection row | line | column. In the cells (B2n-1, B2n) located at the end of the series connection row, the offset voltage added to the cell voltage is smaller than that of the cell located in the middle of the series connection row. Therefore, the cell (B2n-1, B2n) at that position is convenient for canceling the offset voltage and detecting only the cell voltage.

図2は、本発明の第2実施形態による多直列蓄電セルを示す。この第2実施形態の基本的構成は上記第1実施形態と同様である。第1実施形態との相違に着目すると、この第2実施形態では、通電制御回路42が放電電流の通電をオン・オフ制御し、監視回路52が過放電の有無を判定する過放電監視回路として構成されている。   FIG. 2 shows a multi-series storage cell according to the second embodiment of the present invention. The basic configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment. Focusing on the difference from the first embodiment, in the second embodiment, the energization control circuit 42 controls on / off of energization of the discharge current, and the monitoring circuit 52 is an overdischarge monitoring circuit that determines the presence or absence of overdischarge. It is configured.

放電電流の通電制御回路42は、充電電流の通電制御回路41と同様、スイッチング素子であるパワーMOS−FETを用いて構成され、過放電監視回路52から発せられる監視信号y1によってオン・オフ制御される。   Similarly to the charging current energization control circuit 41, the discharge current energization control circuit 42 is configured using a power MOS-FET as a switching element, and is on / off controlled by a monitoring signal y <b> 1 emitted from the overdischarge monitoring circuit 52. The

監視回路52は、電圧検出器36と論理回路(OR論理)39を用いて構成される。電圧検出器36は、奇数番目のセル(B1,B3,・・・,B2n−1)の中の2n−1番目のセルB2n−1と、偶数番目のセル(B2,B4,・・・,B2n)の中の2n番目のセルB2nだけに設置されている。   The monitoring circuit 52 is configured using a voltage detector 36 and a logic circuit (OR logic) 39. The voltage detector 36 includes 2n-1 cells B2n-1 and odd cells (B2, B4,..., B2n-1) among odd cells (B1, B3,..., B2n-1). B2n) is installed only in the 2n-th cell B2n.

2つの電圧検出器36はそれぞれ、セル(Bn−1,Bn)の電圧を所定の過放電判定基準電圧Vsと比較することにより、そのセル(Bn−1,Bn)における過放電の有無を判定する。判定結果は2値論理で出力される。論理回路39は、各電圧検出器36の判定出力の論理和を監視信号y1として出力する。   Each of the two voltage detectors 36 compares the voltage of the cell (Bn−1, Bn) with a predetermined overdischarge determination reference voltage Vs to determine whether or not there is an overdischarge in the cell (Bn−1, Bn). To do. The determination result is output in binary logic. The logic circuit 39 outputs the logical sum of the determination outputs of the voltage detectors 36 as the monitoring signal y1.

この監視信号y1は、多直列蓄電セル(B1〜B2n)から電流供給を受けている負荷機器100へ送られるとともに、遅延回路45を介して通電制御回路42に制御信号として与えられる。   The monitoring signal y1 is sent to the load device 100 that is supplied with current from the multi-series storage cells (B1 to B2n), and is given as a control signal to the energization control circuit 42 via the delay circuit 45.

これにより、多直列蓄電セル(B1〜B2n)が過放電状態になると、この状態が負荷機器100に通知されるとともに、その通知から所定の遅延時間を経てから通電制御回路42がオンからオフの状態に切換える。または、通知を受けた後に負荷装置から切断の許可を得た後、放電電流を遮断する。   As a result, when the multi-series storage cells (B1 to B2n) are overdischarged, this state is notified to the load device 100, and the energization control circuit 42 is switched from on to off after a predetermined delay time from the notification. Switch to state. Alternatively, after receiving the notification and obtaining permission for disconnection from the load device, the discharge current is cut off.

この強制遮断は上記遅延回路45にて設定される所定の猶予時間を置いて行われる。この猶予時間の間、負荷機器100側では、電源遮断に先立って必要となるシーケンス処理、あるいは重負荷の切り離し等の処理を実行することができる。   This forced shut-off is performed with a predetermined grace time set by the delay circuit 45. During this grace period, the load device 100 side can execute processing such as sequence processing required before power-off or disconnection of heavy loads.

図3は、本発明の第3実施形態による多直列蓄電セルを示す。この第3実施形態の基本的構成も上記第1または第2の実施形態とほぼ同様である。第1実施形態との相違に着目すると、この実施形態では、充電と放電の両電流をオン・オフ制御する通電制御回路43と、セルに蓄電されている電気容量をアナログ的に検出するためのセル容量監視回路53が設置されている。   FIG. 3 shows a multi-series storage cell according to the third embodiment of the present invention. The basic configuration of the third embodiment is substantially the same as that of the first or second embodiment. Focusing on the difference from the first embodiment, in this embodiment, an energization control circuit 43 that controls on / off of both charging and discharging currents, and an analog for detecting the electric capacity stored in the cell. A cell capacity monitoring circuit 53 is installed.

通電制御回路43は、充電電流と放電電流をそれぞれにオンオフ制御する双方向の方向性スイッチ回路であって、MOS−FETを用いて構成されている。セル容量監視回路53は、アナログ電圧検出器37を用いて構成されている。このアナログ電圧検出器37は、多直列蓄電セル(B1〜B2n)の列端に位置するセルB2nに設置され、このセルB2nの電圧と所定の基準電圧Vrとの差分をアナログレベルの形で出力する。このアナログレベル信号がセル容量監視信号z1として、負荷機器100へ送信されるようになっている。   The energization control circuit 43 is a bidirectional directional switch circuit that controls on / off of a charging current and a discharging current, and is configured using a MOS-FET. The cell capacity monitoring circuit 53 is configured using an analog voltage detector 37. The analog voltage detector 37 is installed in the cell B2n located at the column end of the multi-series storage cells (B1 to B2n), and outputs the difference between the voltage of the cell B2n and a predetermined reference voltage Vr in the form of an analog level. To do. This analog level signal is transmitted to the load device 100 as the cell capacity monitoring signal z1.

キャパシタや二次電池などの蓄電セルの電圧は、そのセルに蓄電されている電気容量の残量に応じて増減する。したがって、各セルにおける電気容量はそのセル電圧をアナログ検出することにより、定量的に検出することができる。   The voltage of a storage cell such as a capacitor or a secondary battery increases or decreases according to the remaining amount of electric capacity stored in the cell. Therefore, the electric capacity in each cell can be quantitatively detected by analog detection of the cell voltage.

全セル(B1〜B2n)における残り容量を的確に監視するためには、全セルに対してそれぞれセル電圧を検出する必要が生じるが、電圧バランス補正回路31との組み合わせにより、少なくともいずれか1つのセルB2nのセル電圧をアナログ検出することにより、全セル(B1〜B2n)における容量を的確に監視することができる。これは、電圧バランス補正回路31の動作によって全セル(B1〜B2n)の電圧が互いに均等化されていることによる。   In order to accurately monitor the remaining capacity in all the cells (B1 to B2n), it is necessary to detect the cell voltages for all the cells. However, depending on the combination with the voltage balance correction circuit 31, at least one of them is detected. By detecting the cell voltage of the cell B2n in analog, the capacity in all the cells (B1 to B2n) can be accurately monitored. This is because the voltages of all the cells (B1 to B2n) are equalized by the operation of the voltage balance correction circuit 31.

上記により、負荷機器100は、上記セル容量監視信号z1に基づいて蓄電セルの残り容量を的確に判定することができ、必要ならば、たとえば容量切れアラーム発信などの処理を実行することができる。また、セル容量監視信号z1に基づいて過充電または過放電の有無を判定し、この判定に基づいて通電制御回路43を制御することにより、過充電防止または過放電防止も的確に行わせることができる。   As described above, the load device 100 can accurately determine the remaining capacity of the storage cell based on the cell capacity monitoring signal z1, and can execute processing such as a capacity out alarm transmission, if necessary. Further, it is possible to accurately prevent overcharge or overdischarge by determining the presence or absence of overcharge or overdischarge based on the cell capacity monitoring signal z1 and controlling the energization control circuit 43 based on this determination. it can.

図4は、本発明の第4実施形態による多直列蓄電セルを示す。この第4実施形態の基本的構成も上記第1〜第3の実施形態とほぼ同様である。それらの実施形態との相違に着目すると、この第4実施形態では、上記第1〜3の実施形態における監視回路51〜53の全機能を備えた複合監視回路54が設置されている。   FIG. 4 shows a multi-series storage cell according to the fourth embodiment of the present invention. The basic configuration of the fourth embodiment is substantially the same as that of the first to third embodiments. Paying attention to the difference from these embodiments, in this fourth embodiment, a composite monitoring circuit 54 having all the functions of the monitoring circuits 51 to 53 in the first to third embodiments is installed.

この複合監視回路54は、過充電、過放電、およびセル容量の各状態をそれぞれに検出するセル状態検出回路541を用いて構成される。この検出回路541は前述した電圧検出器35,36,37の機能を包含し、多直列蓄電セル(B1〜Bn)の中から選択された一部の特定セルに現れる電圧に基づいて、過充電または過放電の有無とセル容量の大小をそれぞれに検出する。各検出結果はそれぞれ監視信号x1,y1,z1として出力され、負荷機器100へ送信される。   The composite monitoring circuit 54 is configured using a cell state detection circuit 541 that detects each of overcharge, overdischarge, and cell capacity. The detection circuit 541 includes the functions of the voltage detectors 35, 36, and 37 described above, and is overcharged based on voltages appearing in some specific cells selected from among the multi-series storage cells (B1 to Bn). Alternatively, the presence or absence of overdischarge and the size of the cell capacity are detected. The detection results are output as monitoring signals x1, y1, and z1, respectively, and transmitted to the load device 100.

この実施形態では、上記特定セルとして、直列接続列の端部にて互いに隣接する2つのセル(B2n−1,B2n)を選択してある。この2つのセル(B2n−1,B2n)の直列電圧が抵抗R1,R2で1/2分圧されてセル状態検出回路541に入力されるようになっている。セル状態検出回路541は、その分圧電圧に基づいて3種類の監視信号x1,y1,z1を生成し、負荷機器100へ送る。負荷機器100は上記監視信号x1,y1,z1に基づいて、過充電または過放電の有無と蓄電セルの残り容量をそれぞれ的確に判定することができる。   In this embodiment, two cells (B2n-1, B2n) adjacent to each other at the end of the series connection row are selected as the specific cells. The series voltage of these two cells (B2n-1, B2n) is divided by 1/2 by the resistors R1, R2 and input to the cell state detection circuit 541. The cell state detection circuit 541 generates three types of monitoring signals x1, y1, and z1 based on the divided voltage and sends them to the load device 100. The load device 100 can accurately determine the presence or absence of overcharge or overdischarge and the remaining capacity of the storage cell based on the monitoring signals x1, y1, and z1.

この場合、上記判定は2つのセル(B2n−1,B2n)にそれぞれに現れるセル電圧の平均値に基づいて行われる。これにより、2つのセル(B2n−1,B2n)の状態を1つの検出回路541で監視させることができる。このことは部品数およびコストの低減に有効である。また、2つのセル(B2n−1,B2n)の間に固体差によるバラツキあるいは誤差があったとしても、両セルの状態が平均化されて検出されることにより、そのバラツキや誤差からの影響を低減させることができる。   In this case, the above determination is made based on the average value of the cell voltages appearing in the two cells (B2n-1, B2n). Thereby, the state of two cells (B2n-1, B2n) can be monitored by one detection circuit 541. This is effective in reducing the number of parts and cost. Also, even if there are variations or errors due to individual differences between the two cells (B2n-1, B2n), the state of both cells is averaged and detected, so that the effects of the variations and errors are eliminated. Can be reduced.

上記実施形態は1つの典型例であって、検出回路541は、過充電、過放電、残り容量のいずれか1つまたは2つだけに対応する検出回路に置き換えることが可能である。   The above embodiment is one typical example, and the detection circuit 541 can be replaced with a detection circuit corresponding to any one or two of overcharge, overdischarge, and remaining capacity.

図5は、本発明の第5実施形態による多直列蓄電セルを示す。この第5実施形態では、多直列蓄電セル(B1〜B4,B5〜B8)が複数(2つ)のモジュールM1,M2にグループ分けされている。つまり、2つの多直列蓄電セル(B1〜B4)が直列接続されている。各モジュールM1,M2にはそれぞれ、磁心22によって互いに誘導結合されたインダクタLc1,Lc2とスイッチング回路Sa,Sbとによる電圧バランス補正回路31が設置されている。   FIG. 5 shows a multi-series storage cell according to the fifth embodiment of the present invention. In the fifth embodiment, the multi-series storage cells (B1 to B4, B5 to B8) are grouped into a plurality (two) of modules M1 and M2. That is, two multi-series storage cells (B1 to B4) are connected in series. Each module M1, M2 is provided with a voltage balance correction circuit 31 including inductors Lc1, Lc2 and switching circuits Sa, Sb inductively coupled to each other by a magnetic core 22.

監視回路54は、モジュールM1,M2ごとに設置されたセル状態検出回路541を用いて構成されている。セル状態検出回路541は、モジュールM1,M2内でそれぞれ1つだけの特定蓄電セルB4に現れる特定セル電圧を検出し、この検出に基づいて、過充電、過放電、およびセル容量の各状態を検出する。過充電と過放電の検出結果はモジュールM1,M2ごとに2値論理で出力される。   The monitoring circuit 54 is configured using a cell state detection circuit 541 installed for each of the modules M1 and M2. The cell state detection circuit 541 detects a specific cell voltage appearing in only one specific power storage cell B4 in each of the modules M1 and M2, and based on this detection, states of overcharge, overdischarge, and cell capacity are detected. To detect. The overcharge and overdischarge detection results are output in binary logic for each of the modules M1 and M2.

各モジュールM1,M2からの2値検出信号は論理回路38,39に入力されて、監視項目ごとに論理和をとられる。この論理和信号が過充電および過放電の監視信号x1,y1として負荷機器へ送信される。   The binary detection signals from the modules M1 and M2 are input to the logic circuits 38 and 39, and a logical sum is taken for each monitoring item. This logical sum signal is transmitted to the load device as overcharge and overdischarge monitoring signals x1 and y1.

また、セル容量の検出結果はモジュールM1,M2ごとにアナログレベルで出力され、セル容量の監視信号z1,z2として負荷機器へ送信される。   The detection result of the cell capacity is output at an analog level for each of the modules M1 and M2, and is transmitted to the load device as cell capacity monitoring signals z1 and z2.

図6は、本発明の第6実施形態による多直列蓄電セルを示す。この第6実施形態では、多直列蓄電セル(B1〜B4)の各セル電圧を均等化される電圧バランス補正回路31が、トランスT1を用いたトランス結合方式で構成されている。   FIG. 6 shows a multi-series storage cell according to the sixth embodiment of the present invention. In the sixth embodiment, the voltage balance correction circuit 31 that equalizes the cell voltages of the multi-series storage cells (B1 to B4) is configured by a transformer coupling method using a transformer T1.

この方式の電圧バランス補正回路31は、同一磁心21に同一巻数で巻回されて相互に1対1の変圧比をなす複数のトランス・コイル(L1〜L4)と、互いに同相でオン・オフ動作させられるスイッチング回路Scを用いて構成されている。スイッチング回路ScはMOS−FETを用いて構成され、図示を省略する制御回路から与えられる一定周期のパルス信号(クロック信号)により、互いに同相でオン・オフ動作する。   The voltage balance correction circuit 31 of this system is turned on and off in the same phase with a plurality of transformer coils (L1 to L4) wound around the same magnetic core 21 with the same number of turns and having a one-to-one transformation ratio. The switching circuit Sc is configured to be used. The switching circuit Sc is configured by using a MOS-FET, and is turned on / off in phase with each other in response to a pulse signal (clock signal) having a fixed period supplied from a control circuit (not shown).

各セル(B1〜B4)はそれぞれスイッチング回路Scを介してトランス・コイル(L1〜L4)に接続されることにより、互いに1対1の変圧比で交流結合される。これにより、各セル(B1〜B4)の電圧が同電圧となるようなバランス補正が行われる。この場合、監視回路54は、直列接続された蓄電セル(B1〜B4)の1つに設置されたセル状態検出回路541を用いて構成することができる。   Each cell (B1 to B4) is connected to the transformer coil (L1 to L4) via the switching circuit Sc, thereby being AC-coupled with each other at a transformation ratio of 1: 1. Thereby, the balance correction is performed so that the voltages of the cells (B1 to B4) become the same voltage. In this case, the monitoring circuit 54 can be configured by using a cell state detection circuit 541 installed in one of the storage cells (B1 to B4) connected in series.

図7は、本発明の第7実施形態による多直列蓄電セルを示す。この第7実施形態では、多直列蓄電セル(B1〜B2n)が複数(2つ)のモジュールM1,M2にグループ分けされ、各セル電圧の均等化は第1および第2の2つの電圧バランス補正回路31,32を用いて行われるようになっている。   FIG. 7 shows a multi-series storage cell according to the seventh embodiment of the present invention. In the seventh embodiment, the multi-series storage cells (B1 to B2n) are grouped into a plurality (two) of modules M1 and M2, and each cell voltage is equalized by the first and second voltage balance corrections. The circuits 31 and 32 are used.

第1の電圧バランス補正回路31は、詳細な図示を省力するが、モジュールM1,M2内のセル間で電圧バランス補正を行う。第2の電圧バランス補正回路32はトランス結合方式であって、モジュールM1,M2間で電圧バランス補正を行う。これにより、全セル(B1〜B2n)の電圧が均等化されるようになっている。この場合、監視回路54を構成するセル状態検出回路541は、いずれか1つのモジュールM2内の少なくとも1つのセルB2nに対してだけ設置すればよい。   The first voltage balance correction circuit 31 saves detailed illustration, but performs voltage balance correction between the cells in the modules M1 and M2. The second voltage balance correction circuit 32 is a transformer coupling method and performs voltage balance correction between the modules M1 and M2. Thereby, the voltages of all the cells (B1 to B2n) are equalized. In this case, the cell state detection circuit 541 constituting the monitoring circuit 54 may be installed only for at least one cell B2n in any one module M2.

以上、本発明をその代表的な実施例に基づいて説明したが、本発明は上述した以外にも種々の態様が可能である。   As described above, the present invention has been described based on the typical embodiments. However, the present invention can have various modes other than those described above.

多直列蓄電セルの全セルの状態を簡単かつ低コストな構成で的確に監視することが可能になり、これにより、過充電または過放電を確実に防止させることができる。   It is possible to accurately monitor the state of all the cells of the multi-series energy storage cell with a simple and low-cost configuration, and it is possible to reliably prevent overcharge or overdischarge.

本発明による多直列蓄電セルの第1実施形態を示す要部回路図である。It is a principal part circuit diagram which shows 1st Embodiment of the multi series electrical storage cell by this invention. 本発明による多直列蓄電セルの第1実施形態を示す要部回路図である。It is a principal part circuit diagram which shows 1st Embodiment of the multi series electrical storage cell by this invention. 本発明による多直列蓄電セルの第1実施形態を示す要部回路図である。It is a principal part circuit diagram which shows 1st Embodiment of the multi series electrical storage cell by this invention. 本発明による多直列蓄電セルの第1実施形態を示す要部回路図である。It is a principal part circuit diagram which shows 1st Embodiment of the multi series electrical storage cell by this invention. 本発明による多直列蓄電セルの第1実施形態を示す要部回路図である。It is a principal part circuit diagram which shows 1st Embodiment of the multi series electrical storage cell by this invention. 本発明による多直列蓄電セルの第1実施形態を示す要部回路図である。It is a principal part circuit diagram which shows 1st Embodiment of the multi series electrical storage cell by this invention. 本発明による多直列蓄電セルの第1実施形態を示す要部回路図である。It is a principal part circuit diagram which shows 1st Embodiment of the multi series electrical storage cell by this invention. 従来の多直列蓄電セルの第1構成例を示す要部回路図である。It is a principal part circuit diagram which shows the 1st structural example of the conventional multi-series electrical storage cell. 従来の多直列蓄電セルの第2構成例を示す要部回路図である。It is a principal part circuit diagram which shows the 2nd structural example of the conventional multi-series electrical storage cell.

符号の説明Explanation of symbols

100 負荷機器
21,22 磁心
31,32 電圧バランス補正回路
35 電圧検出器(過充電監視用)
36 電圧検出器(過放電監視用)
37 電圧検出器(セル容量監視用)
38,39 論理回路
41,42,43 通電制御回路
51,55 過充電監視回路
52,56 過放電監視回路
53 セル容量監視回路
54 複合監視回路
541 セル状態検出回路
B1〜B2n 蓄電セル
M1,M2 モジュール
Lc1〜Lcn インダクタ
L1〜L4 トランス・コイル
Sa,Sb,Sc スイッチング回路
T1 トランス
Vm 過充電判定基準電圧
Vs 過放電判定基準電圧
100 Load device 21, 22 Magnetic core 31, 32 Voltage balance correction circuit 35 Voltage detector (for overcharge monitoring)
36 Voltage detector (for overdischarge monitoring)
37 Voltage detector (for cell capacity monitoring)
38, 39 Logic circuit 41, 42, 43 Energization control circuit 51, 55 Overcharge monitoring circuit 52, 56 Overdischarge monitoring circuit 53 Cell capacity monitoring circuit 54 Composite monitoring circuit 541 Cell state detection circuit B1-B2n Storage cell M1, M2 module Lc1 to Lcn Inductor L1 to L4 Transformer coil Sa, Sb, Sc Switching circuit T1 Transformer Vm Overcharge determination reference voltage Vs Overdischarge determination reference voltage

Claims (10)

多数の蓄電セルを直列接続して使用する多直列蓄電セルであって、各蓄電セルの電圧を相互に均等化させる電圧バランス補正回路と、多直列蓄電セルの中から選択された一部の特定蓄電セルに現れる特定セル電圧を検出し、この検出に基づいて上記多直列蓄電セルの状態を監視する監視回路を備えたことを特徴とする多直列蓄電セル。   A multi-series energy storage cell that uses a large number of energy storage cells connected in series, and a voltage balance correction circuit that equalizes the voltages of the energy storage cells to each other and a specific part selected from among the multi-series energy storage cells A multi-series storage cell comprising a monitoring circuit that detects a specific cell voltage appearing in the storage cell and monitors the state of the multi-series storage cell based on the detection. 請求項1において、監視回路の動作に基づいて全セルに対する充電電流または放電電流を制御する通電制御回路を備えたことを特徴とする多直列蓄電セル。   2. The multi-series storage cell according to claim 1, further comprising an energization control circuit that controls charging current or discharging current for all cells based on an operation of the monitoring circuit. 請求項1または2において、監視回路は、いずれか1つの特定セル電圧が所定の判定基準値を越えたときに、監視信号である過充電検出信号を出力することを特徴とする多直列蓄電セル。   3. The multi-series storage cell according to claim 1, wherein the monitoring circuit outputs an overcharge detection signal as a monitoring signal when any one specific cell voltage exceeds a predetermined determination reference value. . 請求項1〜3のいずれかにおいて、監視回路は、いずれか1つの特定セル電圧が所定の判定基準値を下回ったときに、監視信号である過放電検出信号を出力する論理回路を備えたことを特徴とする多直列蓄電セル。   4. The monitoring circuit according to claim 1, further comprising a logic circuit that outputs an overdischarge detection signal that is a monitoring signal when any one of the specific cell voltages falls below a predetermined determination reference value. A multi-series storage cell characterized by 請求項4において、過放電検出信号を所定時間遅延させる遅延回路を備え、この遅延回路で遅延させられた検出信号を、放電電流を制御する通電制御回路に制御信号として与えるとともに、上記遅延回路で遅延されていない検出信号を負荷機器へ監視信号として発信するようにしたことを特徴とする多直列蓄電セル。   5. The delay circuit according to claim 4, further comprising a delay circuit that delays the overdischarge detection signal for a predetermined time. The detection signal delayed by the delay circuit is provided as a control signal to an energization control circuit that controls the discharge current. A multi-series storage cell, characterized in that a detection signal that is not delayed is transmitted to a load device as a monitoring signal. 請求項1〜5のいずれかにおいて、
電圧バランス補正回路は、直列接続順で隣接する奇数番目と偶数番目の2つの蓄電セルを対として各対ごとにインダクタを設置し、このインダクタを上記対内の2つのセルに交互に接続させることにより、上記対内の2つのセル間で電圧均等化動作を行うとともに、各対のインダクタを共通の磁心によって相互に誘導結合させることにより、対間での電圧均等化動作を行うように構成され、
監視回路は、上記直列接続列の奇数番目から選択された特定蓄電セルと偶数番目から選択された特定蓄電セルにそれぞれに現れる特定セル電圧を検出し、この検出に基づいて監視信号を生成する
ことを特徴とする多直列蓄電セル。
In any one of Claims 1-5,
The voltage balance correction circuit installs an inductor for each pair of two odd-numbered and even-numbered storage cells adjacent in series connection order, and alternately connects the inductor to the two cells in the pair. The voltage equalization operation is performed between the two cells in the pair, and the voltage equalization operation between the pairs is performed by inductively coupling the inductors of each pair with a common magnetic core.
The monitoring circuit detects a specific cell voltage appearing in each of the specific power storage cells selected from the odd-numbered and the specific power storage cells selected from the even-numbered serial connection columns, and generates a monitoring signal based on the detection. A multi-series storage cell characterized by
請求項1〜6のいずれかにおいて、多直列蓄電セルが複数のモジュールにグループ分けされている場合に、監視回路は、モジュールごとに選択された特定蓄電セルに現れる特定セル電圧を検出し、この検出に基づいて監視信号を生成することを特徴とする多直列蓄電セル。   In any one of Claims 1-6, when the multi-series storage cell is grouped into a plurality of modules, the monitoring circuit detects a specific cell voltage appearing in the specific storage cell selected for each module, and this A multi-series energy storage cell that generates a monitoring signal based on detection. 請求項1〜6のいずれかにおいて、監視回路は、直列接続列の端部に位置する蓄電セルから検出される特定セル電圧に基づいて監視信号を生成することを特徴とする多直列蓄電セル。   7. The multi-series storage cell according to claim 1, wherein the monitoring circuit generates a monitoring signal based on a specific cell voltage detected from the storage cell located at an end of the series connection row. 請求項1〜8のいずれかにおいて、監視回路は、検出された特定セル電圧のアナログレベルをセル容量信号として出力することを特徴とする多直列蓄電セル。   9. The multi-series storage cell according to claim 1, wherein the monitoring circuit outputs an analog level of the detected specific cell voltage as a cell capacity signal. 請求項1〜9のいずれかにおいて、監視回路は、複数の特定セル電圧の平均電圧に基づいて監視信号を生成することを特徴とする多直列蓄電セル。

The multi-series storage cell according to claim 1, wherein the monitoring circuit generates a monitoring signal based on an average voltage of a plurality of specific cell voltages.

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