JP2011041467A - Method for correcting voltage balance of power storage system, and power storage system - Google Patents

Method for correcting voltage balance of power storage system, and power storage system Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently equalize voltages of a plurality of power storage cells connected in series without great power loss. <P>SOLUTION: In the power storage system, one end of an inductor L1 is connected to an intermediate connection point of two cells, B1 and B2 alternately arranged in the order of series connection, and the other end is connected to one end and the other end of series connection of the cells B1 and B2 through switching elements respectively. By turning both switching elements S1 and S2 on or off alternately, charging the inductor with an inductor current iL from one of the cells and discharging the inductor current iL through a route for charging the other cell is switched alternately. A pause td is provided to turn off both switching elements S1 and S2 when a voltage difference Vx between at least two cells decreases. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、直列セルの電圧バランス補正回路に関し、とくに、二次電池やキャパシタ等の蓄電セルを多数直列接続して使用する場合に用いて有効な技術に関する。   The present invention relates to a voltage balance correction circuit for series cells, and more particularly to a technique that is effective when a plurality of storage cells such as secondary batteries and capacitors are connected in series.

二次電池やキャパシタ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。たとえば電気自動車の動力電源あるいや負荷平準化用の蓄電システムなどでは、数十〜数百のセルを直列接続して使用する場合が多い。   In many cases, a large number of storage cells such as secondary batteries and capacitors are connected in series. For example, in motive power sources for electric vehicles or power storage systems for load leveling, tens to hundreds of cells are often connected in series.

このような場合、セル間に電圧バラツキが生じると、特定のセルに電圧が集中することによりセルの寿命が短くなってしまうという問題が生じる。この問題は直列接続数が多くなるほど顕著になる。したがって、蓄電セルの直列接続使用では、各セルの電圧の均等化が重要な課題となる。   In such a case, when voltage variation occurs between cells, there is a problem that the life of the cell is shortened due to the concentration of voltage in a specific cell. This problem becomes more prominent as the number of series connections increases. Therefore, equalization of the voltage of each cell is an important issue when using the storage cells connected in series.

直列接続された蓄電セルの電圧を均等化させる有効な手段としては、図12の(a)に示すように、インダクタL1、第1および第2のスイッチング素子S1,S2、および2相パルス発生器11を用いた電圧バランス補正回路が知られている(たとえば特許文献1,2参照)。   As an effective means for equalizing the voltages of the storage cells connected in series, as shown in FIG. 12A, an inductor L1, first and second switching elements S1, S2, and a two-phase pulse generator 11 is known (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

同図において、インダクタL1は、その一端が、直列接続順で前後する第1のセルB1と第2のセルB2の中間接続点N1に接続されている。第1のスイッチング素子S1は、上記インダクタL1の他端と2つのセルB1,B2の一方の直列接続端との間に介在して開閉回路を形成する。   In the figure, one end of the inductor L1 is connected to an intermediate connection point N1 between the first cell B1 and the second cell B2 that are back and forth in the order of series connection. The first switching element S1 is interposed between the other end of the inductor L1 and one series connection end of the two cells B1 and B2 to form a switching circuit.

同様に、第2のスイッチング素子S2は、上記インダクタL1の他端と2つのセルB1,B2の他方の直列接続端との間に介在して開閉回路を形成する。2相パルス発生器11は、互いに相補の方形波パルス信号+Φ1,−Φ1(正負符号は論理または位相極性を示す)を発生して第1と第2のスイッチング素子S1,S2を相補的にオン・オフさせる。   Similarly, the second switching element S2 is interposed between the other end of the inductor L1 and the other series connection end of the two cells B1 and B2 to form a switching circuit. The two-phase pulse generator 11 generates complementary square wave pulse signals + Φ1 and −Φ1 (the positive and negative signs indicate logic or phase polarity) to complementarily turn on the first and second switching elements S1 and S2.・ Turn it off.

同図の(b)は上記電圧バランス補正回路の主要部における動作波形チャートを示す。同図において、第1のセルB1の電圧が第2のセルB2よりも高い場合(B1>B2)は、S1がオンのときに、第1のセルB1からインダクタL1に、B1−S1−L1−N1の電流経路でインダクタ電流Liが実線矢印方向に充電(蓄積)される。   FIG. 2B shows an operation waveform chart in the main part of the voltage balance correction circuit. In the figure, when the voltage of the first cell B1 is higher than that of the second cell B2 (B1> B2), when S1 is on, the first cell B1 transfers to the inductor L1, and B1-S1-L1 The inductor current Li is charged (stored) in the direction of the solid arrow in the current path of −N1.

この後、S1がオフでS2がオンになると、インダクタL1に充電されたインダクタ電流Liが、N1−B2−S2−L1の電流経路で放電される。この放電は、第2のセルB2を充電しながら行われる。   Thereafter, when S1 is turned off and S2 is turned on, the inductor current Li charged in the inductor L1 is discharged through the current path N1-B2-S2-L1. This discharge is performed while charging the second cell B2.

上記とは反対に、第2のセルB2の電圧が第1のセルB1のそれよりも高い場合(B1<B2)は、S2がオンのときに、第2のセルB2からインダクタL1に、B2−N1−L1−S2の電流経路でインダクタ電流Liが破線矢印方向に充電される。   Contrary to the above, when the voltage of the second cell B2 is higher than that of the first cell B1 (B1 <B2), when S2 is on, the second cell B2 to the inductor L1 The inductor current Li is charged in the direction of the broken line arrow through the current path of -N1-L1-S2.

この後、S2がオフでS1がオンになると、インダクタL1に充電されたインダクタ電流Liが、S1−B1−N1−L1の電流経路で放電される。この放電は、第1のセルB1を充電しながら行われる。   Thereafter, when S2 is turned off and S1 is turned on, the inductor current Li charged in the inductor L1 is discharged through the current path of S1-B1-N1-L1. This discharge is performed while charging the first cell B1.

上記のように、2つのセルB1,B2間では、インダクタL1を介した電気エネルギーの授受が行われる。これにより、各セルB1,B2の電圧が均等化される。   As described above, electrical energy is transferred between the two cells B1 and B2 via the inductor L1. Thereby, the voltages of the cells B1 and B2 are equalized.

この均等化動作において、インダクタ電流iLは放電により時間と共に減少するが、この放電電流がゼロになると、今度はその放電電流とは逆方向の充電電流が流れるようになる。したがって、2つのセルB1,B2の電圧がほぼ等しいバランス状態(B1≒B2)にある場合、S1,S2のオン期間ごとに、インダクタ電流iLの放電と充電がほぼ等量ずつ行われるようになる。つまり、インダクタL1を介して行われる電気エネルギーの授受が、2つのセルB1,B2間でほぼ等量ずつ行われる。これにより、電圧バランス状態が維持される。   In this equalization operation, the inductor current iL decreases with time due to discharge, but when this discharge current becomes zero, a charging current in a direction opposite to the discharge current flows. Therefore, when the voltages of the two cells B1 and B2 are in a substantially equal balance state (B1≈B2), the inductor current iL is discharged and charged approximately equally by the ON period of S1 and S2. . That is, the transfer of electrical energy performed through the inductor L1 is performed approximately equally between the two cells B1 and B2. Thereby, a voltage balance state is maintained.

特開2001−185229JP 2001-185229 A 特開2006−67742JP 2006-67742 A

上述した電圧バランス補正回路には次のような問題のあることが本発明者によって明らかとされた。
すなわち、上述した電圧バランス補正回路では、たとえば図12の(b)に示すように、2つのセルB1,B2の電圧がほぼ等しくなるバランス状態になった場合でも、インダクタ電流iLの充電と放電が、そのバランス状態になる前と同じように行われている。つまり、電圧バランス補正回路は、バランス補正の必要性の有無あるいは程度にかかわらず、常にフル稼動状態にある。
It has been made clear by the present inventors that the voltage balance correction circuit described above has the following problems.
That is, in the voltage balance correction circuit described above, for example, as shown in FIG. 12B, charging and discharging of the inductor current iL are performed even in a balanced state where the voltages of the two cells B1 and B2 are substantially equal. It ’s done just as it was before it was in balance. That is, the voltage balance correction circuit is always in a full operation state regardless of whether or not the balance correction is necessary.

しかし、インダクタ電流iLの充電と放電には、たとえばインダクタL1やスイッチング素子S1,S2に寄生する抵抗等のインピーダンス成分による何がしかの電力損失をともなう。このため、上述した電圧バランス補正回路には無駄な電力損失が多いという問題があった。   However, charging and discharging of the inductor current iL involve some power loss due to impedance components such as resistors parasitic on the inductor L1 and the switching elements S1 and S2, for example. For this reason, the voltage balance correction circuit described above has a problem that there is a lot of wasted power loss.

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、直列接続された複数の蓄電セルの電圧を、大きな電力損失をともなうことなく、効率良く均等化させることができる蓄電システムをを提供することにある。   The present invention has been made in view of the technical background as described above, and an object of the present invention is to efficiently equalize the voltages of a plurality of storage cells connected in series without causing a large power loss. It is to provide a power storage system.

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なるであろう。   Other objects and configurations of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

この発明に係る蓄電システムは、2つの蓄電セルの直列回路と2つのスイッチの直列回路とが並列接続されるとともに、2つの蓄電セルの中間点と2つのスイッチの中間点との間にインダクタが接続された蓄電システムであって、2つの蓄電セルの電圧差が所定より大きい場合には以下の第1動作と第2動作を繰り返し、2つの蓄電セルの電圧差が所定より小さくなった場合には以下の第1動作と第2動作と第3動作をこの順番で繰り返し、2つの蓄電セルの電圧差がなくなった場合には以下の第3動作を維持することを特徴とするものである。
(1)第1動作は、電圧の高い蓄電セル側のスイッチをオンとし、他方のスイッチをオフとし、当該蓄電セルと当該スイッチと前記インダクタの閉回路に電流を流して前記インダクタを充電すること
(2)第2動作は、電圧の高い蓄電セル側のスイッチをオフとし、他方のスイッチをオンとし、他方の蓄電セルと他方のスイッチと前記インダクタの閉回路に前記インダクタからの放電電流を流して他方の蓄電セルを充電すること
(3)第3動作は、2つのスイッチをともにオフとして前記インダクタに電流を流さないこと
In the power storage system according to the present invention, a series circuit of two storage cells and a series circuit of two switches are connected in parallel, and an inductor is provided between the intermediate point of the two storage cells and the intermediate point of the two switches. In the connected power storage system, when the voltage difference between the two power storage cells is larger than a predetermined value, the following first operation and second operation are repeated, and the voltage difference between the two power storage cells becomes smaller than the predetermined value. The following first operation, second operation, and third operation are repeated in this order, and when the voltage difference between the two storage cells disappears, the following third operation is maintained.
(1) The first operation is to turn on the switch on the high-voltage storage cell side, turn off the other switch, and charge the inductor by passing a current through the closed circuit of the storage cell, the switch, and the inductor. (2) In the second operation, the switch on the side of the high-voltage storage cell is turned off, the other switch is turned on, and the discharge current from the inductor is passed through the closed circuit of the other storage cell, the other switch, and the inductor. (3) In the third operation, the two switches are both turned off and no current flows through the inductor.

直列接続された複数の蓄電セルの電圧を、大きな電力損失をともなうことなく、効率良く均等化させることができる。   The voltages of a plurality of storage cells connected in series can be equalized efficiently without causing a large power loss.

本発明による電圧バランス補正回路の第1実施形態を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a first embodiment of a voltage balance correction circuit according to the present invention. FIG. 図1に示したバランス補正回路の要部における動作波形チャートである。2 is an operation waveform chart in a main part of the balance correction circuit shown in FIG. 1. 本発明による電圧バランス補正回路の第2実施形態を示す回路図およびその構成部分の動作波形チャートである。It is the circuit diagram which shows 2nd Embodiment of the voltage balance correction circuit by this invention, and the operation | movement waveform chart of the component. 図3に示した波形発生回路の動作波形チャートである。4 is an operation waveform chart of the waveform generation circuit shown in FIG. 3. 図3に示したバランス補正回路の動作波形チャートである。4 is an operation waveform chart of the balance correction circuit shown in FIG. 3. 本発明による電圧バランス補正回路の第3実施形態を示す動作波形チャートである。It is an operation | movement waveform chart which shows 3rd Embodiment of the voltage balance correction circuit by this invention. 本発明による電圧バランス補正回路の第4実施形態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows 4th Embodiment of the voltage balance correction circuit by this invention. 図8は、本発明による電圧バランス補正回路の第5実施形態を示す回路図および動作波形チャートである。FIG. 8 is a circuit diagram and an operation waveform chart showing a fifth embodiment of the voltage balance correction circuit according to the present invention. 本発明による電圧バランス補正回路の第6実施形態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows 6th Embodiment of the voltage balance correction circuit by this invention. 本発明による電圧バランス補正回路の第7実施形態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows 7th Embodiment of the voltage balance correction circuit by this invention. 本発明の電圧バランス補正回路を3個以上の多直列セルに適用する場合を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the case where the voltage balance correction circuit of this invention is applied to three or more multi-series cells. 従来の電圧バランス補正回路の構成を示す回路図および動作波形チャートである。It is the circuit diagram which shows the structure of the conventional voltage balance correction circuit, and an operation | movement waveform chart.

図1は、本発明の技術が適用された電圧バランス補正回路の第1実施形態を示す。同図に示す電圧バランス補正回路は、直列接続された複数の蓄電セルの各電圧を均等化させるものであって、インダクタL1、第1および第2のスイッチング素子S1,S2、および補正制御回路20を備える。   FIG. 1 shows a first embodiment of a voltage balance correction circuit to which the technique of the present invention is applied. The voltage balance correction circuit shown in FIG. 1 equalizes each voltage of a plurality of storage cells connected in series, and includes an inductor L1, first and second switching elements S1, S2, and a correction control circuit 20. Is provided.

インダクタL1は、その一端が、直列接続順で前後する第1のセルB1と第2のセルB2の中間接続点N1に接続する。その他端は、第1および第2の2つのスイッチング素子S1,S2の共通接続点に接続されている。 One end of the inductor L1 is connected to an intermediate connection point N1 between the first cell B1 and the second cell B2 that are moved back and forth in the series connection order. The other end is connected to a common connection point of the first and second switching elements S1, S2.

第1のスイッチング素子S1は、上記2つのセルB1,B2の一方B1の直列接続端と上記インダクタL1の他端との間に介在して開閉回路を形成する。第2のスイッチング素子S2は、上記2つのセルB1,B2の他方の直列接続端と上記インダクタL1の他端との間に介在して開閉回路を形成する。   The first switching element S1 is interposed between the series connection end of one B1 of the two cells B1 and B2 and the other end of the inductor L1 to form a switching circuit. The second switching element S2 is interposed between the other series connection end of the two cells B1 and B2 and the other end of the inductor L1 to form a switching circuit.

補正制御回路20は、抵抗R1,R2、アナログ差動増幅回路21、可変パルス発生回路12により構成されている。抵抗R1,R2は、上記2つのセルB1,B2の直列電圧を等分割する分圧回路を形成する。このため、抵抗R1とR2は等値に設定されている。   The correction control circuit 20 includes resistors R1 and R2, an analog differential amplifier circuit 21, and a variable pulse generation circuit 12. The resistors R1 and R2 form a voltage dividing circuit that equally divides the series voltage of the two cells B1 and B2. For this reason, the resistors R1 and R2 are set to be equal.

差動増幅回路21は、セルB1,B2の中間接続点N1に現れる電圧Vmと抵抗R1,R2の分圧電圧Vnとの電圧差Vx(=Vm−Vn)を所定利得でリニア増幅伝達する。   The differential amplifier circuit 21 linearly amplifies and transmits the voltage difference Vx (= Vm−Vn) between the voltage Vm appearing at the intermediate connection point N1 of the cells B1 and B2 and the divided voltage Vn of the resistors R1 and R2 with a predetermined gain.

可変パルス発生回路12は、第1および第2のスイッチング素子S1,S2を交互にオン・オフさせる一定周期のパルス信号Φ1,Φ2を生成するとともに、図2に示すように、その制御パルス信号Φ1,Φ2のデューティ幅tw(S1およびS2のオン期間)を上記電圧差Vxに応じて可変制御するように構成されている。   The variable pulse generation circuit 12 generates pulse signals Φ1 and Φ2 having a constant period for alternately turning on and off the first and second switching elements S1 and S2, and also, as shown in FIG. 2, the control pulse signal Φ1 , Φ2 duty width tw (ON period of S1 and S2) is variably controlled according to the voltage difference Vx.

図2は、上記バランス補正回路の要部における動作波形チャートを示す。同図において、(a)と(e)は、第1のセルB1と第2のセルB2間に比較的大きな電圧差が現れた場合の動作(B1>B2またはB1<B2)を示す。   FIG. 2 shows an operation waveform chart in the main part of the balance correction circuit. In the figure, (a) and (e) show the operation (B1> B2 or B1 <B2) when a relatively large voltage difference appears between the first cell B1 and the second cell B2.

この場合、第1および第2のスイッチング素子S1,S2は一定周期(tw+td)で交互にオン・オフさせられる。これにより、一方のセルB1(またはB2)からインダクタL1にインダクタ電流iLを充電させる充電期間と、そのインダクタ電流iLで他方のセルB2(またはB1)充電する放電期間とが交互に切換設定される。   In this case, the first and second switching elements S1 and S2 are alternately turned on and off at a constant period (tw + td). Thereby, the charging period in which the inductor current iL is charged in the inductor L1 from one cell B1 (or B2) and the discharging period in which the other cell B2 (or B1) is charged with the inductor current iL are alternately switched. .

さらに、S1,S2のいずれかがオンとなる充放電期間(tw)が、S1,S2が共にオフとなる休止期間tdに比べて十分に大きくなるように設定される。これにより、インダクタL1を介して行われるセルB1(またはB2)からセルB2(またはB1)への充電量(電気エネルギー)が大きくなって、両セルB1,B2間の電圧が急速に均等化されるようになる。   Furthermore, the charging / discharging period (tw) in which one of S1 and S2 is turned on is set to be sufficiently longer than the suspension period td in which both S1 and S2 are turned off. As a result, the amount of charge (electric energy) from the cell B1 (or B2) to the cell B2 (or B1) performed via the inductor L1 increases, and the voltage between the cells B1 and B2 is rapidly equalized. Become so.

(b)と(d)はそれぞれ、2つのセルB1,B2の電圧差が縮小した場合(B1≒B2)の動作を示す。この場合、スイッチング素子S1,S2は一定周期でオン・オフされるが、S1,S2のいずれかがオンとなる充放電期間(tw)は短縮され、代わりに、S1,S2が共にオフとなる休止期間tdが長く設定される。   (B) and (d) show operations when the voltage difference between the two cells B1 and B2 is reduced (B1≈B2), respectively. In this case, the switching elements S1 and S2 are turned on / off at a constant cycle, but the charge / discharge period (tw) in which either S1 or S2 is turned on is shortened, and instead, both S1 and S2 are turned off. The pause period td is set longer.

(c)は、セルB1,B2の電圧が完全にバランスした場合の動作(B1≒B2)を示す。この場合、スイッチング素子S1,S2は共にオフ状態を継続し、インダクタL1への充放電がまったく行われない休止期間tdだけとなる。   (C) shows the operation (B1≈B2) when the voltages of the cells B1 and B2 are perfectly balanced. In this case, both of the switching elements S1 and S2 continue to be in the off state, and only the idle period td in which the charging and discharging of the inductor L1 is not performed at all.

上記ように、2つのセルB1,B2間の電圧差Vxが縮小したときに、第1および第2のスイッチング素子S1,S2を共にオフにさせる休止期間tdを置くことにより、電力損失を増大させる過剰動作を回避させることができる。これにより、直列接続された複数の蓄電セルの電圧を、大きな電力損失をともなうことなく、効率良く均等化させることができる。   As described above, when the voltage difference Vx between the two cells B1 and B2 is reduced, the power loss is increased by setting the idle period td in which both the first and second switching elements S1 and S2 are turned off. Excessive operation can be avoided. Thereby, the voltage of the some electrical storage cell connected in series can be equalized efficiently, without accompanying a big power loss.

また、上記構成では、インダクタ電流iLの放電期間と充電期間を一定周期で切換設定するとともに、その充電期間および放電期間のデューティ幅twの伸縮によってS1,S2が共にオフとなる休止期間tdを可変設定するようにしているが、これにより、セルB1,B2の電圧バランスは常に一定周期で監視され、電圧バランスの補正が必要な状態になった場合は、その補正の動作が直ちに過不足なく適正に行われる。   In the above configuration, the discharging period and the charging period of the inductor current iL are switched and set at a constant cycle, and the idle period td in which both S1 and S2 are turned off by the expansion and contraction of the duty width tw of the charging period and the discharging period is variable. As a result, the voltage balance of the cells B1 and B2 is always monitored at a fixed period, and when the voltage balance needs to be corrected, the correction operation is immediately performed properly without excess or deficiency. To be done.

さらに、図1に示した回路では、スイッチング素子S1,S2にそれぞれ、電流方向に応じてスイッチング動作する整流ダイオードD1,D2が並列接続されている。このダイオードD1,D2は、セルB1,B2の電圧に対しては逆方向となるが、インダクタ電流iLに対しては順方向となる。   Furthermore, in the circuit shown in FIG. 1, rectifier diodes D1 and D2 that perform switching operations in accordance with the current direction are connected in parallel to the switching elements S1 and S2, respectively. The diodes D1 and D2 are in the reverse direction with respect to the voltages of the cells B1 and B2, but are in the forward direction with respect to the inductor current iL.

スイッチS1,S2が共にオフとなった期間にインダクタ電流iLが残留していた場合、その残留インダクタ電流iLはダイオードD1またはD2を通して流れ続けることができる。これにより、インダクタLにいったん生じたインダクタ電流iLを電圧均等化動作に無駄なく利用できるとともに、そのインダクタ電流iLを遮断した場合に生じるサージ電圧の発生を確実に抑えることができる。   If the inductor current iL remains during the period when both the switches S1 and S2 are off, the residual inductor current iL can continue to flow through the diode D1 or D2. Thereby, the inductor current iL once generated in the inductor L can be used for the voltage equalizing operation without waste, and the generation of the surge voltage generated when the inductor current iL is cut off can be surely suppressed.

スイッチング素子S1,S2としてはパワーMOS−FETの使用が好適である。パワーMOS−FETには通常、そのソース・ドレインに並列なダイオードが等価的に形成されている。このダイオードは寄生ダイオードまたは内部ダイオードなどと呼ばれているが、このダイオードを上記ダイオードD1,D2として利用することにより、回路構成の簡単化および素子数の低減が可能になる。   Use of power MOS-FETs is suitable as the switching elements S1 and S2. In power MOS-FETs, a diode parallel to the source and drain is normally formed. This diode is called a parasitic diode or an internal diode. By using this diode as the diodes D1 and D2, the circuit configuration can be simplified and the number of elements can be reduced.

図3は、本発明による電圧バランス補正回路の第2実施形態を示す。同図において、(a)はバランス補正回路の要部を示す回路図、(b)はその一部の動作波形チャートを示す。   FIG. 3 shows a second embodiment of the voltage balance correction circuit according to the present invention. In the figure, (a) is a circuit diagram showing the main part of the balance correction circuit, and (b) shows a partial operation waveform chart.

この実施形態の基本的構成は上述した実施形態と同様である。その相違点に着目して説明すると、同図に示す電圧バランス補正回路は、(a)に示すように、多出力の波形発生回路31、電圧比較回路41〜44、論理ゲート(OR論理)45,46などを用いて構成された可変パルス発生回路13を備えている。   The basic configuration of this embodiment is the same as that of the above-described embodiment. The voltage balance correction circuit shown in FIG. 1 will be described with attention to the difference. As shown in FIG. 4A, the multi-output waveform generation circuit 31, voltage comparison circuits 41 to 44, and logic gate (OR logic) 45 , 46 and the like, the variable pulse generation circuit 13 is provided.

波形発生回路31は、三角波発生回路32、アナログゲート(あるいはアナログスイッチ)33、位相反転およびレベルシフト回路34などを用いて構成され、クロック発生回路35から与えられる基準クロック信号CKに同期して、(b)に示すように、以下に示す第1〜第4の変動基準電圧f1〜f4を生成する。   The waveform generation circuit 31 is configured using a triangular wave generation circuit 32, an analog gate (or analog switch) 33, a phase inversion and level shift circuit 34, and the like, in synchronization with a reference clock signal CK provided from the clock generation circuit 35, As shown in (b), the following first to fourth fluctuation reference voltages f1 to f4 are generated.

第1の変動基準電圧f1:電圧が所定の高レベル基準電圧VHから第1の中間レベル電圧VHMに向けて線形減少することを周期的に繰り返す鋸波状の非正弦波電圧。
第2の変動基準電圧f2:上記第1の変動基準電圧f1に対して半周期の位相差で出現し、電圧が上記第1の中間レベル電圧VMHから上記高レベル基準電圧VHに向けて線形増加することを周期的に繰り返す鋸波状の非正弦波電圧。
第3の変動基準電圧f3:上記第2の変動基準電圧f2に対して同相で出現し、電圧が所定の低レベル基準電圧VLから第2の中間レベル電圧VMLに向けて線形増加することを周期的に繰り返す鋸波状の非正弦波電圧。
第4の変動基準電圧f4:上記第3の変動基準電圧f3に対して半周期の位相差で出現し、電圧が上記第2の中間レベル電圧VMLから上記低レベル基準電圧VLに向けて線形減少することを周期的に繰り返す鋸波状の非正弦波電圧。
First fluctuation reference voltage f1: A sawtooth non-sinusoidal voltage that periodically repeats a linear decrease from a predetermined high level reference voltage VH toward a first intermediate level voltage VHM.
Second fluctuation reference voltage f2: Appears with a half-cycle phase difference with respect to the first fluctuation reference voltage f1, and the voltage increases linearly from the first intermediate level voltage VMH toward the high level reference voltage VH. A sawtooth non-sinusoidal voltage that repeats periodically.
Third fluctuation reference voltage f3: Appears in phase with respect to the second fluctuation reference voltage f2, and a period in which the voltage linearly increases from the predetermined low level reference voltage VL toward the second intermediate level voltage VML. Repetitively sawtooth non-sinusoidal voltage.
Fourth fluctuation reference voltage f4: Appears with a half-cycle phase difference with respect to the third fluctuation reference voltage f3, and the voltage decreases linearly from the second intermediate level voltage VML toward the low level reference voltage VL. A sawtooth non-sinusoidal voltage that repeats periodically.

電圧比較回路41〜44は、直列接続順で前後する2つのセルB1,B2間の電圧差Vxを上記変動基準電圧f1〜f4とそれぞれに電圧比較する。比較結果は2値論理信号p1〜p4として出力される。論理ゲート(OR論理)45,46は上記比較結果p1〜p4に基づいて、第1および第2のスイッチング素子S1,S2をオン・オフ制御するパルス信号Φ1,Φ2を論理生成する。   The voltage comparison circuits 41 to 44 compare the voltage difference Vx between the two cells B1 and B2 moving back and forth in series connection order with the fluctuation reference voltages f1 to f4, respectively. The comparison result is output as binary logic signals p1 to p4. Based on the comparison results p1 to p4, the logic gates (OR logic) 45 and 46 logically generate pulse signals Φ1 and Φ2 for controlling on and off of the first and second switching elements S1 and S2.

この場合、f1<VxのときはS1がオンとなり、f2<VxのときはS2がオンとなる。また、f3>VxのときはS2がオンとなり、f4>VxのときはS1がオンとなる。   In this case, S1 is turned on when f1 <Vx, and S2 is turned on when f2 <Vx. When f3> Vx, S2 is turned on, and when f4> Vx, S1 is turned on.

電圧差Vxは、前述した実施形態と同様、抵抗R1,R2とアナログ差動増幅回路21を用いて検出される。   The voltage difference Vx is detected using the resistors R1 and R2 and the analog differential amplifier circuit 21 as in the above-described embodiment.

図4は、図3に示した波形発生回路31の動作波形チャートを示す。図3および図4において、クロック発生回路35からは、2相の基準クロック信号CK(CK1,CK2)が波形発生回路31に与えられる。このクロック信号CK(CK1,CK2)は一定の周期taとデューティ幅w1,w2を有する。   FIG. 4 shows an operation waveform chart of the waveform generation circuit 31 shown in FIG. 3 and 4, the clock generation circuit 35 supplies a two-phase reference clock signal CK (CK 1, CK 2) to the waveform generation circuit 31. The clock signal CK (CK1, CK2) has a constant period ta and duty widths w1, w2.

波形発生回路31では、まず、三角波発生回路32が上記クロック信号CK(CK1,CK2)に同期して2相三角波状電圧g10,g20を生成する。一方の相の三角波状電圧g10は、アナログゲート33にて半周期ごとにスイッチング振り分けされることにより、第1と第2の鋸波状電圧g11,g12に分離される。   In the waveform generation circuit 31, first, the triangular wave generation circuit 32 generates two-phase triangular wave voltages g10 and g20 in synchronization with the clock signal CK (CK1, CK2). The triangular wave voltage g10 of one phase is separated into the first and second sawtooth voltages g11 and g12 by switching distribution every half cycle by the analog gate 33.

この鋸波状電圧g11,g12が位相反転およびレベルシフト回路34で上記第1および第2の変動基準電圧f1,f2に変換される。他方の相の三角波状電圧g20は、半周期ごとにスイッチング振り分けされることにより、上記第3および第4の変動基準電圧f1,f2に変換される。   The sawtooth voltages g11 and g12 are converted by the phase inversion and level shift circuit 34 into the first and second fluctuation reference voltages f1 and f2. The triangular phase voltage g20 of the other phase is converted into the third and fourth fluctuation reference voltages f1 and f2 by switching distribution every half cycle.

図5は、図3に示したバランス補正回路の動作波形チャートを示す。同図(a)は、第1のセルB1の電圧が第2のセルB2のそれよりも高い場合(B1>B2)の動作波形を示す。この場合、Vx>f1となる期間とVx>f2となる期間が交互に現れ、Vx>f1の期間ではS1がオンとなり、Vx>f2の期間ではS2がオンとなる。   FIG. 5 shows an operation waveform chart of the balance correction circuit shown in FIG. FIG. 4A shows an operation waveform when the voltage of the first cell B1 is higher than that of the second cell B2 (B1> B2). In this case, the period in which Vx> f1 and the period in which Vx> f2 appear alternately, S1 is turned on during the period of Vx> f1, and S2 is turned on during the period of Vx> f2.

図5(b)は、第1のセルB1の電圧が第2のセルB2のそれよりも低い場合(B1<B2)の動作波形を示す。この場合、Vx<f4となる期間とVx<f3となる期間が交互に現れ、Vx<f4の期間ではS1がオンとなり、Vx<f3の期間ではS2がオンとなる。   FIG. 5B shows an operation waveform when the voltage of the first cell B1 is lower than that of the second cell B2 (B1 <B2). In this case, the period where Vx <f4 and the period where Vx <f3 appear alternately, S1 is turned on during the period Vx <f4, and S2 is turned on during the period Vx <f3.

図5(c)は、第1のセルB1と第2のセルB2がほぼ同電圧の場合(B1≒B2)の動作波形を示す。この場合、Vxは2つのセルB1,B2の中間電圧Vn付近にあり、f1とf2のどちらの電圧に対しても常に低く、かつf4とf3のどちらの電圧に対しても常に高い状態にある。したがって、S1,S2はどちらもオンとならず、共にオフ状態を維持する。   FIG. 5C shows an operation waveform when the first cell B1 and the second cell B2 have substantially the same voltage (B1≈B2). In this case, Vx is in the vicinity of the intermediate voltage Vn between the two cells B1 and B2, is always low for both voltages f1 and f2, and is always high for both voltages f4 and f3. . Accordingly, neither S1 nor S2 is turned on, and both remain off.

上記により、インダクタ電流iLの放電期間と充電期間を一定周期で切換設定するとともに、その充電期間および放電期間のデューティ幅の伸縮によってS1,S2が共にオフとなる休止期間tdが可変設定される。   As described above, the discharging period and the charging period of the inductor current iL are switched and set at a constant cycle, and the idle period td in which both S1 and S2 are turned off is variably set by the expansion and contraction of the duty width of the charging period and the discharging period.

また、この実施形態では、f1,f2の低レベル側ピーク電圧である第1の中間レベル電圧VMHが、f3,f4の高レベル側ピーク電圧である第2の中間レベル電圧VMLよりも高く、両中間レベル電圧VMHとVMLの間には所定の電圧差幅Vhが設定されている。   In this embodiment, the first intermediate level voltage VMH that is the low level side peak voltage of f1 and f2 is higher than the second intermediate level voltage VML that is the high level side peak voltage of f3 and f4. A predetermined voltage difference width Vh is set between the intermediate level voltages VMH and VML.

これにより、セルB1,B2の電圧がほぼバランス状態にあって均等化動作の必要がないときには、S1,S2のどちらもがオンしない完全な非動作状態が確実に維持される。この非動作状態では、インダクタLでのインダクタ電流iLの充放電がまったく行われず、いわゆる無効電流を皆無にすることができる。   As a result, when the voltages of the cells B1 and B2 are almost in a balanced state and the equalizing operation is not necessary, a completely non-operating state in which neither S1 nor S2 is turned on is reliably maintained. In this non-operating state, charging and discharging of the inductor current iL in the inductor L is not performed at all, and so-called reactive current can be completely eliminated.

上記非動作状態が生じる条件は、上記電圧差幅Vhによって任意に設定することができる。これにより、セルB1,B2の電圧バランス補正を任意の精度で効率良く行わせることができる。   The condition for generating the non-operation state can be arbitrarily set by the voltage difference width Vh. Thereby, the voltage balance correction of the cells B1 and B2 can be efficiently performed with arbitrary accuracy.

図6は、本発明による電圧バランス補正回路の第3実施形態をその要部における動作波形チャートによって示す。この実施形態もその基本的構成は上述した実施形態(図3参照)と同様である。その相違点に着目して説明すると、同図に示す実施形態では、第2および第4の変動基準電圧f2,f4の波形傾斜が第1および第3の変動基準電圧f1,f2のそれよりも急となるように構成されている。   FIG. 6 shows a third embodiment of the voltage balance correction circuit according to the present invention by an operation waveform chart in the main part thereof. The basic configuration of this embodiment is the same as that of the above-described embodiment (see FIG. 3). To explain the difference, in the embodiment shown in the figure, the waveform slopes of the second and fourth fluctuation reference voltages f2 and f4 are larger than those of the first and third fluctuation reference voltages f1 and f2. It is configured to be steep.

この実施形態では、図6(a)または(b)に示すよう、電圧均等化動作が行われる場合に、インダクタ電流iLの充電期間taに比べて、その放電期間tbが短縮されている。インダクタ電流iLの放電期間tbは、電圧の低いセル(B1またはB2)への充電期間であるが、このセル(B1またはB2)への充電電流は、インダクタ電流iLの放電開始直後に多く集中する。   In this embodiment, as shown in FIG. 6A or 6B, when the voltage equalizing operation is performed, the discharge period tb is shortened compared to the charging period ta of the inductor current iL. The discharge period tb of the inductor current iL is a charge period for the low voltage cell (B1 or B2), but the charge current to the cell (B1 or B2) is concentrated immediately after the start of the discharge of the inductor current iL. .

すなわち、第1のセルB1の電圧が第2のセルB2のそれよりも高い場合(B1>B2)は、(a)に示すように、S1のオンによってB1からインダクタLにインダクダ電流iLが充電された後、S2のオンによってそのインダクタ電流iLがB2に充電される。この充電電流はS2のオン直後が最大ピークで、その後は時間とともに減少する。   That is, when the voltage of the first cell B1 is higher than that of the second cell B2 (B1> B2), the inductor current iL is charged from B1 to the inductor L by turning on S1, as shown in (a). After that, the inductor current iL is charged to B2 by turning on S2. The charging current has a maximum peak immediately after S2 is turned on, and thereafter decreases with time.

また、第1のセルB1の電圧が第2のセルB2のそれよりも低い場合(B1<B2)は、図6(b)に示すように、S2のオンによってB2からインダクタLにインダクダ電流iLが充電された後、S1のオンによってそのインダクタ電流iLがB1に充電される。この充電電流もS1のオン直後が最大ピークで、その後は時間とともに減少する。   When the voltage of the first cell B1 is lower than that of the second cell B2 (B1 <B2), the inductor current iL from B2 to the inductor L is turned on by turning on S2, as shown in FIG. 6B. Is charged, the inductor current iL is charged to B1 by turning on S1. This charging current also has a maximum peak immediately after S1 is turned on, and thereafter decreases with time.

したがって、図6(a)または(b)に示すように、セル(B1またはB2)に充電電流を供給するインダクタ電流iLの放電期間tbは、そのインダクタ電流iLの充電期間taより短くしても、セル(B1またはB2)への充電効果(充電量)はそれほど減らない。   Therefore, as shown in FIG. 6A or 6B, the discharge period tb of the inductor current iL that supplies the charging current to the cell (B1 or B2) may be shorter than the charging period ta of the inductor current iL. The charging effect (charge amount) on the cell (B1 or B2) does not decrease so much.

これにより、インダクタ電流iLの放電期間tbすなわちセル(B1またはB2)への充電期間を短縮させても、図6(c)に示すようなバランス状態へ速やかに移行させることができる。このことは、インダクタ電流iLの充放電による均等化動作のサイクルを短縮化して、セル電圧のバランス補正動作を高速化させるのに有効である。   Thereby, even if the discharge period tb of the inductor current iL, that is, the charge period to the cell (B1 or B2) is shortened, the balance state as shown in FIG. This is effective in shortening the equalization operation cycle by charging / discharging the inductor current iL and speeding up the cell voltage balance correction operation.

図7は、本発明による電圧バランス補正回路の第4実施形態を示す。上述した実施形態との相違点に着目すると、この実施形態では、2つのセルB1,B2間の電圧差Vxを比較回路41〜44に入力させるまでの信号伝達経路に、直流利得を選択的に増大させる増幅回路22を設けたことを特徴とする。   FIG. 7 shows a fourth embodiment of the voltage balance correction circuit according to the present invention. Focusing on the difference from the above-described embodiment, in this embodiment, a direct current gain is selectively applied to the signal transmission path until the voltage difference Vx between the two cells B1 and B2 is input to the comparison circuits 41 to 44. An amplifying circuit 22 for increasing is provided.

増幅回路22は、たとえば同図に示すように、電圧差Vxを増幅伝達するアナログ差動増幅回路21に抵抗R11,R12とキャパシタCtによる積分時定数を設けることにより簡単に形成することができる。   For example, as shown in the figure, the amplifier circuit 22 can be easily formed by providing the analog differential amplifier circuit 21 for amplifying and transmitting the voltage difference Vx with an integration time constant of resistors R11 and R12 and a capacitor Ct.

これにより、電圧差Vxをゼロに収束させるフィードバック制御ループの直流利得が増大し、その電圧差Vxがゼロ付近に収束したときの状態を安定に維持させることができる。   As a result, the DC gain of the feedback control loop that converges the voltage difference Vx to zero increases, and the state when the voltage difference Vx converges near zero can be stably maintained.

図8は、本発明による電圧バランス補正回路の第5実施形態を示す。上述した実施形態との相違点に着目すると、この実施形態では、図8(a)に示すように、2つのセルB1,B2間の電圧差Vxを比較回路41〜44に入力させる際に、その入力電圧Vxを、前記高レベル基準電圧VHよりも低い高レベル制限電圧VHLと前記低レベル基準電圧VLよりも高い低レベル制限電圧VLLの範囲内に抑える電圧制限回路23を設けたことを特徴とする。   FIG. 8 shows a fifth embodiment of the voltage balance correction circuit according to the present invention. Focusing on the difference from the above-described embodiment, in this embodiment, when the voltage difference Vx between the two cells B1 and B2 is input to the comparison circuits 41 to 44, as shown in FIG. A voltage limiting circuit 23 is provided that suppresses the input voltage Vx within a range between a high level limiting voltage VHL lower than the high level reference voltage VH and a low level limiting voltage VLL higher than the low level reference voltage VL. And

セルB1,B2の電圧が大きく異なっていた場合、比較回路41〜44に入力される電圧差Vxが、前記変動基準電圧f1〜f4の電圧レンジを越え、S1,S2が同時にオンとなって貫通電流が流れてしまう恐れが生じる。   When the voltages of the cells B1 and B2 are greatly different, the voltage difference Vx input to the comparison circuits 41 to 44 exceeds the voltage range of the fluctuation reference voltages f1 to f4, and S1 and S2 are simultaneously turned on and penetrated. There is a risk of current flowing.

しかし、この実施形態では、図8(b)に示すように、比較回路41〜44に入力される電圧差Vxの電圧レンジが確実に変動基準電圧f1〜f4の電圧レンジ内となるように制限されるので、S1,S2の同時オンは確実に防止される。そして、セルB1,B2の電圧がそれぞれどのように異なっても、それを補正する均等化動作を確実に行わせることができる。   However, in this embodiment, as shown in FIG. 8B, the voltage range of the voltage difference Vx input to the comparison circuits 41 to 44 is limited to be surely within the voltage range of the fluctuation reference voltages f1 to f4. Therefore, the simultaneous ON of S1 and S2 is surely prevented. Even if the voltages of the cells B1 and B2 are different from each other, it is possible to reliably perform an equalizing operation for correcting the voltages.

図9は、本発明による電圧バランス補正回路の第6実施形態を示す。この実施形態では、前記休止期間td(図2参照)を可変設定するための制御パラメータとして、インダクタ電流iLを用いることを特徴とする。   FIG. 9 shows a sixth embodiment of the voltage balance correction circuit according to the present invention. In this embodiment, an inductor current iL is used as a control parameter for variably setting the idle period td (see FIG. 2).

インダクタ電流iLを検出するため、スイッチング素子S1,S2に電流検出回路25を直列に介在させてある。この電流検出回路25は、スイッチング素子S1,S2をなすMOS−FETの一部に形成されている。   In order to detect the inductor current iL, a current detection circuit 25 is interposed in series in the switching elements S1 and S2. The current detection circuit 25 is formed in a part of the MOS-FET that forms the switching elements S1 and S2.

スイッチング素子S1,S2はパワーMOS−FETを用いて形成されているが、このパワーMOS−FETは、半導体基板上に集積形成されたMOS−FETセル群によって形成されている。このMOS−FETセル群の一部を用いて上記電流検出回路25を形成することにより、回路の簡単化および素子数の低減による低コスト化をはかることができる。   The switching elements S1 and S2 are formed using power MOS-FETs, and the power MOS-FETs are formed by a group of MOS-FET cells integrated on a semiconductor substrate. By forming the current detection circuit 25 using a part of the MOS-FET cell group, the cost can be reduced by simplifying the circuit and reducing the number of elements.

同図に示す回路は、上記電流検出回路25の検出に基づいてスイッチング素子S1,S2のオン期間を可変設定する可変パルス発生回路14が設けられている。この可変パルス発生回路14は、インダクタ電流iLの放電モードすなわちセルB1またはB2の充電モードにおいて、そのインダクタ電流iLがゼロになった時点でスイッチング素子S1またはS2をオンからオフに切り替える。   The circuit shown in the figure is provided with a variable pulse generation circuit 14 that variably sets the ON period of the switching elements S1 and S2 based on the detection of the current detection circuit 25. The variable pulse generation circuit 14 switches the switching element S1 or S2 from ON to OFF when the inductor current iL becomes zero in the discharge mode of the inductor current iL, that is, the charging mode of the cell B1 or B2.

インダクタ電流iLは、電圧の高いセル(B1またはB2)によって充電され、この充電されたインダクタ電流iLが電圧の低いセル(B2またはB1)に充電電流として流れながら放電されるが、セルB1,B2間の電圧差がそれほど大きくない場合、インダクタ電流iL(実線矢印方向)によるセル(B2またはB1)の充電は早期に終わり、その後は、電圧の低いセル(B2またはB1)から逆方向にインダクタ電流iL(破線矢印方向)が充電されるようになる。   The inductor current iL is charged by the high voltage cell (B1 or B2), and the charged inductor current iL is discharged while flowing as a charging current in the low voltage cell (B2 or B1). When the voltage difference between them is not so large, the charging of the cell (B2 or B1) by the inductor current iL (in the direction of the solid arrow) ends early, and thereafter the inductor current from the low voltage cell (B2 or B1) in the reverse direction. iL (broken arrow direction) is charged.

この逆方向のインダクタ電流iLは、セルB1,B2の電圧均等化に寄与しない無効電流である。この無効電流は、インダクタ電流iLがゼロになった時点でスイッチング素子S1,S2のオン期間を終了させることにより回避することができる。   This reverse inductor current iL is a reactive current that does not contribute to voltage equalization of the cells B1 and B2. This reactive current can be avoided by ending the ON period of the switching elements S1 and S2 when the inductor current iL becomes zero.

このように、この実施形態では、インダクタ電流iLを制御パラメータにして前記休止期間tdを可変設定することにより、インダクタLiに無効電流が流れることによる電力損失を効果的に抑制することができる。   Thus, in this embodiment, by variably setting the pause period td using the inductor current iL as a control parameter, it is possible to effectively suppress power loss due to the reactive current flowing through the inductor Li.

図10は、本発明による電圧バランス補正回路の第7実施形態を示す。この実施形態では、前記休止期間td(図2参照)を可変設定するための制御パラメータとして、インダクタLの両端に現れるインダクタ電圧Viを用いることを特徴とする。   FIG. 10 shows a seventh embodiment of the voltage balance correction circuit according to the present invention. In this embodiment, an inductor voltage Vi appearing at both ends of the inductor L is used as a control parameter for variably setting the idle period td (see FIG. 2).

このため、同図のバランス補正回路では、インダクタLの両端からインダクタ電圧Viを検出するアナログ差動増幅回路27と、そのインダクタ電圧Viに基づいてスイッチング素子S1,S2のオン期間を可変設定する可変パルス発生回路15を備えている。   For this reason, in the balance correction circuit of the figure, the analog differential amplifier circuit 27 that detects the inductor voltage Vi from both ends of the inductor L, and the variable that sets the ON period of the switching elements S1 and S2 variably based on the inductor voltage Vi. A pulse generation circuit 15 is provided.

インダクタ電流iLは、Lの端子電圧を積分した値に比例している事から、可変パルス発生回路15は、その演算値がゼロとなった時点から次のインダクタ電流iLの充電開始までの間を、スイッチング素子S1,S2が共にオフとなる休止期間とするように動作する。   Since the inductor current iL is proportional to the value obtained by integrating the terminal voltage of L, the variable pulse generation circuit 15 performs the period from the time when the calculated value becomes zero until the start of charging of the next inductor current iL. The switching elements S1 and S2 operate so as to be in a rest period in which both are turned off.

これにより、第6実施形態の場合と同様、インダクタLiに無効電流が流れることによる電力損失を効果的に抑制することができる。   Thereby, similarly to the case of the sixth embodiment, it is possible to effectively suppress the power loss due to the reactive current flowing through the inductor Li.

図11は、上述してきた電圧バランス補正回路を3個以上の多直列セルB1〜B6,・・・に適用する場合の結線例を示す。同図に示すように、3個以上の多直列セルB1〜B6,・・・における電圧バランス補正は、セル間の接続点ごとにインダクタLを設置するとともに、インダクタLごとに第1および第2のスイッチング素子S1,S2を設置し、さらに各スイッチング素子S1,S2の組ごとに上述した補正制御回路20を設けることにより、すべてのセルB1〜B6,・・・間で電圧バランス補正を行わせることができる。   FIG. 11 shows a connection example when the voltage balance correction circuit described above is applied to three or more multi-series cells B1 to B6,. As shown in the figure, in the voltage balance correction in three or more multi-series cells B1 to B6,..., An inductor L is installed at each connection point between the cells, and first and second for each inductor L. Switching elements S1 and S2 are provided, and the correction control circuit 20 described above is provided for each of the switching elements S1 and S2 so that voltage balance correction is performed among all the cells B1 to B6,. be able to.

以上、本発明をその代表的な実施形態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。たとえば、第1〜第4の変動基準電圧f1〜f4は、デジタルデータとして記憶された電圧波形情報を所定のサンプリング期間ごとにDA変換して出力させることによっても簡単に生成することができる。   As described above, the present invention has been described based on the representative embodiments, but the present invention can have various modes other than those described above. For example, the first to fourth fluctuation reference voltages f1 to f4 can be easily generated by performing DA conversion on voltage waveform information stored as digital data for each predetermined sampling period and outputting it.

12〜15 可変パルス発生回路、20 補正制御回路、
21 差動増幅回路、22 増幅回路、
23 電圧制限回路、25 電流検出回路、
27 差動増幅回路、31 波形発生回路、
32 三角波発生回路、33 アナログゲート、
34 位相反転およびレベルシフト回路、35 クロック発生回路、
41〜44 電圧比較回路、45,46 論理ゲート(OR論理)、
B1〜B6 セル、CK 基準クロック信号、
Ct キャパシタ(時定数)、D1,D2 ダイオード、
f1〜f4 第1〜第4の変動基準電圧、iL インダクタ電流、
L1 インダクタ、N1 中間接続点、
p1〜p4 2値論理信号(比較出力)、R1,R2 抵抗(分圧回路)、
R11,R12 抵抗(時定数)、S1,S2 スイッチング素子、
ta インダクタ電流iLの充電期間、tb インダクタ電流iLの放電期間、
Vx セルの電圧差、VH 高レベル基準電圧、
VL 低高レベル基準電圧、VMH 第1の中間レベル電圧、
VML 第2の中間レベル電圧、Vh 電圧差幅(オフセット)、
VHL 高レベル制限電圧、VLL 低レベル制限電圧、
Vi インダクタ電圧、Φ1,Φ2 パルス信号
12 to 15 variable pulse generation circuit, 20 correction control circuit,
21 differential amplifier circuit, 22 amplifier circuit,
23 voltage limiting circuit, 25 current detection circuit,
27 differential amplifier circuit, 31 waveform generator circuit,
32 triangular wave generation circuit, 33 analog gate,
34 phase inversion and level shift circuit, 35 clock generation circuit,
41-44 voltage comparison circuit, 45, 46 logic gate (OR logic),
B1-B6 cells, CK reference clock signal,
Ct capacitor (time constant), D1, D2 diode,
f1 to f4, first to fourth fluctuation reference voltages, iL inductor current,
L1 inductor, N1 intermediate connection point,
p1 to p4 binary logic signal (comparison output), R1, R2 resistors (voltage divider circuit),
R11, R12 resistance (time constant), S1, S2 switching elements,
ta charging period of the inductor current iL, tb discharging period of the inductor current iL,
Vx cell voltage difference, VH high level reference voltage,
VL low high level reference voltage, VMH first intermediate level voltage,
VML second intermediate level voltage, Vh voltage difference width (offset),
VHL high level limit voltage, VLL low level limit voltage,
Vi Inductor voltage, Φ1, Φ2 pulse signal

Claims (1)

2つの蓄電セルの直列回路と2つのスイッチの直列回路とが並列接続されるとともに、2つの蓄電セルの中間点と2つのスイッチの中間点との間にインダクタが接続された蓄電システムであって、2つの蓄電セルの電圧差が所定より大きい場合には以下の第1動作と第2動作を繰り返し、2つの蓄電セルの電圧差が所定より小さくなった場合には以下の第1動作と第2動作と第3動作をこの順番で繰り返し、2つの蓄電セルの電圧差がなくなった場合には以下の第3動作を維持することを特徴とする蓄電システム。
(1)第1動作は、電圧の高い蓄電セル側のスイッチをオンとし、他方のスイッチをオフとし、当該蓄電セルと当該スイッチと前記インダクタの閉回路に電流を流して前記インダクタを充電すること
(2)第2動作は、電圧の高い蓄電セル側のスイッチをオフとし、他方のスイッチをオンとし、他方の蓄電セルと他方のスイッチと前記インダクタの閉回路に前記インダクタからの放電電流を流して他方の蓄電セルを充電すること
(3)第3動作は、2つのスイッチをともにオフとして前記インダクタに電流を流さないこと
A storage system in which a series circuit of two storage cells and a series circuit of two switches are connected in parallel, and an inductor is connected between an intermediate point of the two storage cells and an intermediate point of the two switches. When the voltage difference between the two storage cells is larger than a predetermined value, the following first operation and second operation are repeated. When the voltage difference between the two storage cells becomes smaller than the predetermined value, the following first operation and second operation are performed. The second operation and the third operation are repeated in this order, and the following third operation is maintained when the voltage difference between the two storage cells disappears.
(1) The first operation is to turn on the switch on the high-voltage storage cell side, turn off the other switch, and charge the inductor by passing a current through the closed circuit of the storage cell, the switch, and the inductor. (2) In the second operation, the switch on the side of the high-voltage storage cell is turned off, the other switch is turned on, and the discharge current from the inductor is passed through the closed circuit of the other storage cell, the other switch, and the inductor. (3) In the third operation, the two switches are both turned off and no current flows through the inductor.
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