JP2012210109A - 電池電圧制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】電圧バランス制御時におけるエネルギー効率の向上を実現可能な電池電圧制御装置を提供する。
【解決手段】各電池セルによって電圧検出用コンデンサの充電後に、該電圧検出用コンデンサの端子間電圧を出力する電圧検出回路と、各電圧検出回路の出力電圧を各電池セルの電圧検出結果として取り込み、前記電圧検出結果を基に各電池セルの電圧バランス制御を行う電圧制御部と、を有する電池電圧制御装置であって、前記電圧制御部による制御に応じて、電圧検出用コンデンサから電荷移動用コンデンサへ電荷を移動させ、前記電荷移動用コンデンサから電圧検出用コンデンサへ電荷を移動させる電荷移動回路を備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、電池電圧制御装置に関する。
周知のように、電気自動車やハイブリッド自動車などの車両には、動力源となるモータと、該モータに電力を供給する高電圧・大容量のバッテリが搭載されている。このバッテリは、リチウムイオン電池或いは水素ニッケル電池等からなる電池セルを直列に複数接続して構成されるものである。従来では、バッテリの性能を維持するために、各電池セルのセル電圧を監視して各セル電圧を均一化する電圧バランス制御を行っている。
従来では、バイパス抵抗とスイッチング素子との直列接続からなる放電回路を電池セルの各々に並列接続しておき、過充電状態の電池セルに接続された放電回路のスイッチング素子をオン状態に制御することにより、上記過充電状態の電池セルを放電させてセル電圧の均一化を図る技術が知られている(下記特許文献1及び2参照)。
特開2008−21589号公報 特開2010−88179号公報
上述したように、従来技術では、セル電圧の均一化を図るために、過充電状態の電池セルに蓄積されている電荷の一部を放電回路によって放電させていた。つまり、従来技術では、電池セルに蓄積されている電気エネルギーの一部が熱エネルギーとして無駄に消費されており、エネルギー効率の観点から改善の必要があった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、電圧バランス制御時におけるエネルギー効率の向上を実現可能な電池電圧制御装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明では、電池電圧制御装置に係る第1の解決手段として、各電池セルによって電圧検出用コンデンサの充電後に、該電圧検出用コンデンサの端子間電圧を出力する電圧検出回路と、各電圧検出回路の出力電圧を各電池セルの電圧検出結果として取り込み、前記電圧検出結果を基に各電池セルの電圧バランス制御を行う電圧制御部と、を有する電池電圧制御装置であって、前記電圧制御部による制御に応じて、電圧検出用コンデンサから電荷移動用コンデンサへ電荷を移動させ、前記電荷移動用コンデンサから電圧検出用コンデンサへ電荷を移動させる電荷移動回路を備えることを特徴とする。
また、本発明では、電池電圧制御装置に係る第2の解決手段として、上記第1の解決手段において、前記電圧制御部は、前記電圧検出結果を基に他の電池セルよりセル電圧の高い電池セルが有る場合、前記セル電圧の高い電池セルによって充電された電圧検出用コンデンサを電荷の移動元として決定し、該移動元として決定した電圧検出用コンデンサから前記電荷移動用コンデンサへ電荷が移動するよう前記電荷移動回路を制御することを特徴とする。
また、本発明では、電池電圧制御装置に係る第3の解決手段として、上記第2の解決手段において、前記電圧制御部は、前記電荷移動用コンデンサの端子間電圧を監視し、前記移動元として決定した電圧検出用コンデンサの端子間電圧が前記電荷移動用コンデンサの端子間電圧より高い場合に、前記移動元として決定した電圧検出用コンデンサから前記電荷移動用コンデンサへ電荷が移動するよう前記電荷移動回路を制御することを特徴とする。
また、本発明では、電池電圧制御装置に係る第4の解決手段として、上記第1の解決手段において、前記電圧制御部は、前記電圧検出結果を基に他の電池セルよりセル電圧の低い電池セルが有る場合、前記セル電圧の低い電池セルによって充電された電圧検出用コンデンサを電荷の移動先として決定し、前記電荷移動用コンデンサから前記移動先として決定した電圧検出用コンデンサへ電荷が移動するよう前記電荷移動回路を制御することを特徴とする。
また、本発明では、電池電圧制御装置に係る第5の解決手段として、上記第4の解決手段において、前記電圧制御部は、前記電荷移動用コンデンサの端子間電圧を監視し、前記移動先として決定した電圧検出用コンデンサの端子間電圧が前記電荷移動用コンデンサの端子間電圧より低い場合に、前記電荷移動用コンデンサから前記移動先として決定した電圧検出用コンデンサへ電荷が移動するよう前記電荷移動回路を制御することを特徴とする。
さらに、本発明では、電池電圧制御装置に係る第6の解決手段として、上記第1〜第5のいずれか1つの解決手段において、前記電荷移動用コンデンサの高電位側端子は回生用スイッチを介して電源電圧線と接続されており、前記電圧制御部は、前記電圧検出結果を基に全ての電池セルが満充電状態にあると判断した場合、前記回生用スイッチをオン状態に制御することを特徴とする。
本発明によれば、従来では熱エネルギーとして無駄に消費されていた電池セルの電気エネルギーの一部、つまり電池セルに蓄積された電荷を、電圧検出用コンデンサ及び電荷移動用コンデンサを用いて、セル電圧の高い(SOCの高い)電池セルからセル電圧の低い(SOCの低い)電池セルへ移動させてセル電圧の均一化を図ることができるため、電圧バランス制御時におけるエネルギー効率の向上を実現することが可能となる。
本実施形態における電池電圧制御装置1の構成概略図である。 電池電圧制御装置1の動作に関する第1説明図である。 電池電圧制御装置1の動作に関する第2説明図である。 電池電圧制御装置1の動作に関する第3説明図である。
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本実施形態における電池電圧制御装置1の構成概略図である。この図1に示すように、電池電圧制御装置1は、直列接続されたN個(例えばN=12)の電池セルB1〜BNの各セル電圧を検出し、そのセル電圧検出結果に基づいて各電池セルB1〜BNの電圧バランス制御を行うECU(Electronic Control Unit)であり、電池セルB1〜BNの各々に個別に設けられたセル電圧検出回路D1〜DNと、電荷移動回路Eと、マイコン(電圧制御部)Mとを備えている。
各セル電圧検出回路D1〜DNは、全て共通の回路構成となっている。つまり、n番目(nは1からNまでの整数)のセル電圧検出回路の符号をDnとすると、セル電圧検出回路Dnは、フライングキャパシタ(電圧検出用コンデンサ)FCn、第1入力スイッチSna、第2入力スイッチSnb、第1出力スイッチSnc及び第2出力スイッチSndから構成されている。
フライングキャパシタFCnは、n番目の電池セルBnの端子間電圧(セル電圧)の電荷を一時的に蓄えるためのコンデンサである。第1入力スイッチSna、第2入力スイッチSnb、第1出力スイッチSnc及び第2出力スイッチSndは、例えばMOS−FET(Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor)等の、マイコンMによってそのオン/オフ状態が制御されるスイッチング素子である。
電荷移動回路Eは、電荷移動用コンデンサMC、N個の第1電荷移動用スイッチSX1〜SXN、2個の第2電荷移動用スイッチSY1、SY2、回生用スイッチSZ及び2個の分圧抵抗R1、R2から構成されている。電荷移動用コンデンサMCは、フライングキャパシタ間の電荷の移動に用いられるコンデンサである。第1電荷移動用スイッチSX1〜SXN、第2電荷移動用スイッチSY1、SY2及び回生用スイッチSZは、例えばMOS−FET等の、マイコンMによってそのオン/オフ状態が制御されるスイッチング素子である。
フライングキャパシタFCnの一方の端子は、第1入力スイッチSnaを介して電池セルBnの正極端子に接続されていると共に、第1出力スイッチSncを介してマイコンMのn番目のセル電圧入力ポートPnに接続されている。また、このフライングキャパシタFCnの一方の端子は、第1出力スイッチSnc及びn番目の第1電荷移動用スイッチSXnを介して電荷移動用コンデンサMCの一方の端子に接続されている。
フライングキャパシタFCnの他方の端子は、第2入力スイッチSnbを介して電池セルBnの負極端子に接続されていると共に、第2出力スイッチSnd及び第2電荷移動用スイッチSY1を介して電池電圧制御装置1内の電源電圧線(例えば5VのVccライン)に接続されている。また、このフライングキャパシタFCnの他方の端子は、第2出力スイッチSnd及び第2電荷移動用スイッチSY2を介して電池電圧制御装置1内の共通電位線(例えばグランドライン)に接続されている。
電荷移動用コンデンサMCの一方の端子は、第1電荷移動用スイッチSX1〜SXNとの接続の他、回生用スイッチSZを介してVccラインに接続されていると共に分圧抵抗R1の一端に接続されており、他方の端子はグランドラインに接続されている。分圧抵抗R1と分圧抵抗R2は直列接続されており、分圧抵抗R2の一端はグランドラインに接続されている。また、分圧抵抗R2の高電位側端子(分圧抵抗R1に接続された端子)は、マイコンMのモニタ電圧入力ポートPmに接続されている。
以上、n番目のセル電圧検出回路Dnに着目して電荷移動回路Eとの回路的な接続状態について説明したが、この回路的な接続状態は全てのセル電圧検出回路D1〜DNに共通する。例えば、1番目(n=1)のセル電圧検出回路D1に着目すると、フライングキャパシタFC1の一方の端子は、第1入力スイッチS1aを介して電池セルB1の正極端子に接続されていると共に、第1出力スイッチS1cを介してマイコンMのセル電圧入力ポートP1に接続されている。また、このフライングキャパシタFC1の一方の端子は、第1出力スイッチS1c及び第1電荷移動用スイッチSX1を介して電荷移動用コンデンサMCの一方の端子に接続されている。
フライングキャパシタFC1の他方の端子は、第2入力スイッチS1bを介して電池セルB1の負極端子に接続されていると共に、第2出力スイッチS1d及び第2電荷移動用スイッチSY1を介してVccラインに接続されている。また、このフライングキャパシタFC1の他方の端子は、第2出力スイッチS1d及び第2電荷移動用スイッチSY2を介してグランドラインに接続されている。
他のセル電圧検出回路D2〜DNについても同様である(nに当てはめる数字を代えれば良い)ので説明を省略する。
詳細は後述するが、上記のように構成されたセル電圧検出回路Dnは、マイコンMによるスイッチ制御の下、電池セルBnによるフライングキャパシタFCnの充電後に、該フライングキャパシタFCnの端子間電圧V_FCnをマイコンMのセル電圧入力ポートPnに出力するものである(全てのセル電圧検出回路D1〜DNに共通)。また、電荷移動回路Eは、マイコンMによるスイッチ制御の下、電荷の移動元となるフライングキャパシタから電荷移動用コンデンサMCへ電荷を移動させ、電荷移動用コンデンサMCから電荷の移動先となるフライングキャパシタへ電荷を移動させるものである。
マイコンMは、ROM及びRAM等のメモリ、CPU(Central Processing Unit)、A/D変換回路、入出力インターフェースなどが一体的に組み込まれたマイクロコントローラである。このマイコンMは、各スイッチのオン/オフ状態を制御することにより、各セル電圧検出回路D1〜DNの出力電圧(フライングキャパシタFC1〜FCNの端子間電圧)を各電池セルB1〜BNの電圧検出結果として取り込み、この電圧検出結果を基に各電池セルB1〜BNの電圧バランス制御を行う。
次に、上記のように構成された電池電圧制御装置1の動作について詳細に説明する。
<セル電圧検出動作>
まず、電池電圧制御装置1のセル電圧検出動作について説明する。図2は、各電池セルB1〜BNのセル電圧検出時における各スイッチのオン/オフ状態を示す図である。なお、図2では、説明の便宜上、図1から1番目の電池セルB1、セル電圧検出回路D1、第2電荷移動用スイッチSY1、SY2及びマイコンMのみを抜粋しているが、セル電圧検出時における各セル電圧検出回路D1〜DNのスイッチ状態は全て共通である。
まず、図2(a)に示すように、マイコンMは、セル電圧検出回路D1の第1入力スイッチS1a及び第2入力スイッチS1bをオン状態に制御する(他のスイッチは全てオフ状態)。これにより、セル電圧検出回路D1のフライングキャパシタFC1が電池セルB1に並列接続され、図示の径路で流れる充電電流I_B1によってフライングキャパシタFC1が充電される。そして、フライングキャパシタFC1の端子間電圧V_FC1が電池セルB1の端子間電圧(セル電圧)V_B1と等しくなると、フライングキャパシタFC1は満充電状態となって充電が完了する。
マイコンMは、上記のように電池セルB1によるフライングキャパシタFC1の充電が完了すると、図2(b)に示すように、セル電圧検出回路D1の第1入力スイッチS1a及び第2入力スイッチS1bをオフ状態に制御すると共に、第1出力スイッチS1c及び第2出力スイッチS1dと第2電荷移動用スイッチSY2をオン状態に制御する。これにより、フライングキャパシタFC1の一方の端子がマイコンMのセル電圧入力ポートP1に接続されると共に他方の端子がグランドラインに接続されて、フライングキャパシタFC1の端子間電圧V_FC1がマイコンMのセル電圧入力ポートP1に出力される。
マイコンMは、セル電圧入力ポートP1の入力電圧(フライングキャパシタFC1の端子間電圧V_FC1)を、1番目の電池セルB1のセル電圧V_B1として取り込み、このセル電圧V_B1をA/D変換回路によってCPU処理可能なデジタルデータに変換した後、電池セルB1のセル電圧検出結果として内部メモリ(例えばRAM)に記憶する。
マイコンMは、上述したスイッチ制御及び信号処理を各セル電圧検出回路D1〜DNの全てについて行うことで、各電池セルB1〜BNのセル電圧検出結果(V_B1〜V_BN)を得る。
<電圧バランス制御動作>
続いて、電池電圧制御装置1の電圧バランス制御動作について説明する。
マイコンMは、上記のように内部メモリに記憶した各電池セルB1〜BNのセル電圧検出結果(V_B1〜V_BN)を基に、他の電池セルよりセル電圧の高い(SOCの高い)電池セルが有る場合、そのセル電圧の高い電池セルによって充電されたフライングキャパシタを電荷の移動元として決定する。以下では、フライングキャパシタFC1が電荷の移動元として決定されたと仮定して説明する。
そして、マイコンMは、モニタ電圧入力ポートPmの入力電圧(分圧抵抗R2の端子間電圧Vm)をモニタ電圧として取り込み、このモニタ電圧VmをA/D変換回路によってCPU処理可能なデジタルデータに変換した後、下記(1)式を用いてモニタ電圧Vmから電荷移動用コンデンサMCの端子間電圧V_MCを算出する。なお、下記(1)式において、r1は分圧抵抗R1の抵抗値であり、r2は分圧抵抗R2の抵抗値である。
V_MC=(r1+r2)・Vm/r2 ・・・(1)
マイコンMは、上記のように算出した電荷移動用コンデンサMCの端子間電圧V_MCと、電荷の移動元として決定したフライングキャパシタFC1の端子間電圧V_FC1(つまりセル電圧V_B1)とを比較し、V_FC1がV_MCより高い場合に、電荷の移動元として決定したフライングキャパシタFC1から電荷移動用コンデンサMCへ電荷が移動するよう電荷移動回路Eを制御する。
具体的には、図3(a)に示すように、マイコンMは、V_FC1がV_MCより高い場合、電荷移動回路Eの第1電荷移動用スイッチSX1及び第2電荷移動用スイッチSY1をオン状態に制御すると共に、第2電荷移動用スイッチSY2をオフ状態に制御する。これにより、フライングキャパシタFC1の一方の端子は電荷移動用コンデンサMCに接続され、他方の端子はVccラインに接続される。この時、フライングキャパシタFC1に蓄積されている電荷は電荷移動用コンデンサMCへ移動し、図示の経路で流れる充電電流Icによって電荷移動用コンデンサMCが充電される。
一方、マイコンMは、上記のように内部メモリに記憶した各電池セルB1〜BNのセル電圧検出結果(V_B1〜V_BN)を基に、他の電池セルよりセル電圧の低い(SOCの低い)電池セルが有る場合、そのセル電圧の低い電池セルによって充電されたフライングキャパシタを電荷の移動先として決定する。以下では、フライングキャパシタFC3が電荷の移動元として決定されたと仮定して説明する。
マイコンMは、上記のように算出した電荷移動用コンデンサMCの端子間電圧V_MCと、電荷の移動先として決定したフライングキャパシタFC3の端子間電圧V_FC3(つまりセル電圧V_B3)とを比較し、V_FC3がV_MCより低い場合に、電荷移動用コンデンサMCから電荷の移動先として決定したフライングキャパシタFC3へ電荷が移動するよう電荷移動回路Eを制御する。
具体的には、図3(b)に示すように、マイコンMは、V_FC3がV_MCより低い場合、電荷移動回路Eの第1電荷移動用スイッチSX3及び第2電荷移動用スイッチSY2をオン状態に制御すると共に、第2電荷移動用スイッチSY1をオフ状態に制御する。これにより、フライングキャパシタFC3の一方の端子は電荷移動用コンデンサMCに接続され、他方の端子はグランドラインに接続される。この時、電荷移動用コンデンサMCに蓄積されている電荷がフライングキャパシタFC3へ移動し、図示の経路で流れる充電電流IrcによってフライングキャパシタFC3は充電される。
充電後のフライングキャパシタFC3の端子間電圧V_FC3は、電池セルB3のセル電圧V_B3より高くなっている。従って、図4(a)に示すように、次回、セル電圧検出動作が実施されて、セル電圧検出回路D3の第1入力スイッチS1a及び第2入力スイッチS1bがオン状態に制御される(他のスイッチはオフ状態)と、図示の径路で流れる充電電流I_FC3によって電池セルB3が充電され、電池セルB3のセル電圧V_B3は上昇することになる(つまり、セル電圧の均一化が実現される)。
このように、本実施形態では、従来では熱エネルギーとして無駄に消費されていた電池セルの電気エネルギーの一部、つまり電池セルに蓄積された電荷を、フライングキャパシタFC1〜FCN及び電荷移動用コンデンサMCを用いて、セル電圧の高い(SOCの高い)電池セルからセル電圧の低い(SOCの低い)電池セルへ移動させてセル電圧の均一化を図ることができるため、電圧バランス制御時におけるエネルギー効率の向上を実現することが可能となる。
また、マイコンMは、上記のように内部メモリに記憶した各電池セルB1〜BNのセル電圧検出結果(V_B1〜V_BN)を基に、全ての電池セルB1〜BNが満充電状態にあると判断した場合(つまり、電圧バランス制御を行う必要がない場合)、回生用スイッチSZをオン状態に制御する。これにより、図4(b)に示すように、電荷移動用コンデンサMCの一方の端子がVccラインに接続され、図示の径路で回生電流IrgがマイコンMに流れることになる。つまり、電圧バランス制御を行う必要がない場合には、電荷移動用コンデンサMCに蓄積された電荷、つまり電気エネルギーをVccラインに回生させることにより、電池電圧制御装置1の省電力化を実現できる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、この実施形態はあくまで一例であって本発明の趣旨を逸脱しない範囲において実施形態の細部を種々変更可能であることは勿論である。例えば、上記実施形態では、図1に示すような回路構成の電荷移動回路Eを例示したが、電荷の移動元となるフライングキャパシタから電荷移動用コンデンサへ電荷を移動させ、電荷移動用コンデンサから電荷の移動先となるフライングキャパシタへ電荷を移動させることができるならば、どのような回路構成を採用しても良い。
1…電池電圧制御装置、B1〜BN…電池セル、D1〜DN…セル電圧検出回路、M…マイコン(電圧制御部)、E…電荷移動回路、FC…フライングキャパシタ(電圧検出用コンデンサ)、MC…電荷移動用コンデンサ

Claims (6)

  1. 各電池セルによって電圧検出用コンデンサの充電後に、該電圧検出用コンデンサの端子間電圧を出力する電圧検出回路と、
    各電圧検出回路の出力電圧を各電池セルの電圧検出結果として取り込み、前記電圧検出結果を基に各電池セルの電圧バランス制御を行う電圧制御部と、を有する電池電圧制御装置であって、
    前記電圧制御部による制御に応じて、電圧検出用コンデンサから電荷移動用コンデンサへ電荷を移動させ、前記電荷移動用コンデンサから電圧検出用コンデンサへ電荷を移動させる電荷移動回路を備えることを特徴とする電池電圧制御装置。
  2. 前記電圧制御部は、前記電圧検出結果を基に他の電池セルよりセル電圧の高い電池セルが有る場合、前記セル電圧の高い電池セルによって充電された電圧検出用コンデンサを電荷の移動元として決定し、該移動元として決定した電圧検出用コンデンサから前記電荷移動用コンデンサへ電荷が移動するよう前記電荷移動回路を制御することを特徴とする請求項1に記載の電池電圧制御装置。
  3. 前記電圧制御部は、前記電荷移動用コンデンサの端子間電圧を監視し、前記移動元として決定した電圧検出用コンデンサの端子間電圧が前記電荷移動用コンデンサの端子間電圧より高い場合に、前記移動元として決定した電圧検出用コンデンサから前記電荷移動用コンデンサへ電荷が移動するよう前記電荷移動回路を制御することを特徴とする請求項2に記載の電池電圧制御装置。
  4. 前記電圧制御部は、前記電圧検出結果を基に他の電池セルよりセル電圧の低い電池セルが有る場合、前記セル電圧の低い電池セルによって充電された電圧検出用コンデンサを電荷の移動先として決定し、前記電荷移動用コンデンサから前記移動先として決定した電圧検出用コンデンサへ電荷が移動するよう前記電荷移動回路を制御することを特徴とする請求項1に記載の電池電圧制御装置。
  5. 前記電圧制御部は、前記電荷移動用コンデンサの端子間電圧を監視し、前記移動先として決定した電圧検出用コンデンサの端子間電圧が前記電荷移動用コンデンサの端子間電圧より低い場合に、前記電荷移動用コンデンサから前記移動先として決定した電圧検出用コンデンサへ電荷が移動するよう前記電荷移動回路を制御することを特徴とする請求項4に記載の電池電圧制御装置。
  6. 前記電荷移動用コンデンサの高電位側端子は回生用スイッチを介して電源電圧線と接続されており、
    前記電圧制御部は、前記電圧検出結果を基に全ての電池セルが満充電状態にあると判断した場合、前記回生用スイッチをオン状態に制御することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の電池電圧制御装置。
JP2011074933A 2011-03-30 2011-03-30 電池電圧制御装置 Active JP5645732B2 (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015195636A (ja) * 2014-03-31 2015-11-05 Tocキャパシタ株式会社 蓄電モジュール電圧均等化回路
JP2016082849A (ja) * 2014-10-22 2016-05-16 矢崎総業株式会社 電圧均等化装置及び電圧均等化方法
JP2017198598A (ja) * 2016-04-28 2017-11-02 矢崎総業株式会社 電荷回収装置および電源回収方法
US10581121B2 (en) 2014-06-25 2020-03-03 Next-E Solutions Inc. Balance correction control apparatus, balance correction system and electric storage system
WO2021106762A1 (ja) * 2019-11-25 2021-06-03 株式会社村田製作所 電池モジュール、電池ユニット及びコンバータ装置
DE112020005397T5 (de) 2019-11-01 2022-08-11 Next-E Solutions Inc. Elektrisches speichersystem

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9966584B2 (en) 2013-03-11 2018-05-08 Atieva, Inc. Bus bar for battery packs
US10063071B2 (en) 2013-03-15 2018-08-28 Atieva, Inc. Balance resistor and low pass filter
US20140266003A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Atieva, Inc. Cell balancing through a switched capacitor level shifter
US9041454B2 (en) 2013-03-15 2015-05-26 Atieva, Inc. Bias circuit for a switched capacitor level shifter
US10901019B2 (en) 2013-03-15 2021-01-26 Atieva, Inc. Method of connecting cell voltage sensors
US10084214B2 (en) 2013-03-15 2018-09-25 Atieva, Inc. Automatic switchover from cell voltage to interconnect voltage monitoring
DE112014001885T5 (de) 2013-04-09 2016-01-21 Evtd Inc. Spannungsausgleichsvorrichtung und elektrisches Speichersystem
US10374442B2 (en) 2013-10-17 2019-08-06 Bosch Battery Systems, Llc Integrated multiple voltage energy storage system and method
DE102015117744A1 (de) 2015-10-19 2017-04-20 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Batteriesystem
CN109347173B (zh) * 2018-11-21 2022-05-24 西南交通大学 一种基于开关电容的电池组均衡控制电路及方法
CN111551780B (zh) * 2020-05-15 2022-05-13 苏州佳智彩光电科技有限公司 一种双向的负载高精度电流电压检测及监控方法与系统
CN111679216B (zh) * 2020-06-24 2022-08-02 重庆长安新能源汽车科技有限公司 一种检测动力电池高压连接可靠性的装置和方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1084627A (ja) * 1996-09-10 1998-03-31 Honda Motor Co Ltd 蓄電器の電圧制御装置
JP2004120871A (ja) * 2002-09-25 2004-04-15 Yazaki Corp 組電池の充電状態調整方法及びその装置
JP2007006552A (ja) * 2005-06-21 2007-01-11 Denso Corp 組電池用均等化回路
EP2017939A2 (en) * 2007-07-19 2009-01-21 Hitachi Vehicle Energy, Ltd. Cell controller
JP2009081949A (ja) * 2007-09-26 2009-04-16 Toshiba Corp 組電池の保護装置及びこれを含む組電池システム

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7288919B2 (en) * 2001-10-01 2007-10-30 Sanken Electric Co., Ltd. Voltage balance circuit, voltage detective circuit, voltage balancing method, and voltage detecting method
US7193390B2 (en) * 2002-05-17 2007-03-20 Sony Corporation Apparatus for connecting secondary battery cells in series and method for controlling secondary battery cells connected in series
JP4509852B2 (ja) * 2005-05-17 2010-07-21 株式会社東芝 組電池装置とその電圧検出装置
JP2007040842A (ja) * 2005-08-03 2007-02-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電圧計測装置及び電動工具
JP5114885B2 (ja) 2006-07-14 2013-01-09 日産自動車株式会社 容量調整装置
KR100993080B1 (ko) * 2007-08-08 2010-11-08 주식회사 엘지화학 절연 캐패시터를 이용한 배터리 셀 전압 측정 장치 및 방법
JP5549121B2 (ja) * 2008-06-17 2014-07-16 三洋電機株式会社 組電池の電圧検出装置及びこれを具えたバッテリシステム
JP2010088179A (ja) 2008-09-30 2010-04-15 Panasonic Corp 電池均等化回路、及び電池電源装置
JP5498113B2 (ja) 2009-09-29 2014-05-21 アズビル株式会社 制御弁および制御弁の実開度変換特性校正方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1084627A (ja) * 1996-09-10 1998-03-31 Honda Motor Co Ltd 蓄電器の電圧制御装置
JP2004120871A (ja) * 2002-09-25 2004-04-15 Yazaki Corp 組電池の充電状態調整方法及びその装置
JP2007006552A (ja) * 2005-06-21 2007-01-11 Denso Corp 組電池用均等化回路
EP2017939A2 (en) * 2007-07-19 2009-01-21 Hitachi Vehicle Energy, Ltd. Cell controller
JP2009081949A (ja) * 2007-09-26 2009-04-16 Toshiba Corp 組電池の保護装置及びこれを含む組電池システム

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015195636A (ja) * 2014-03-31 2015-11-05 Tocキャパシタ株式会社 蓄電モジュール電圧均等化回路
US10581121B2 (en) 2014-06-25 2020-03-03 Next-E Solutions Inc. Balance correction control apparatus, balance correction system and electric storage system
JP2016082849A (ja) * 2014-10-22 2016-05-16 矢崎総業株式会社 電圧均等化装置及び電圧均等化方法
JP2017198598A (ja) * 2016-04-28 2017-11-02 矢崎総業株式会社 電荷回収装置および電源回収方法
US10236704B2 (en) 2016-04-28 2019-03-19 Yazaki Corporation Charge collection device and power collection method
DE112020005397T5 (de) 2019-11-01 2022-08-11 Next-E Solutions Inc. Elektrisches speichersystem
WO2021106762A1 (ja) * 2019-11-25 2021-06-03 株式会社村田製作所 電池モジュール、電池ユニット及びコンバータ装置

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