JP2014207722A - Power supply device - Google Patents

Power supply device Download PDF

Info

Publication number
JP2014207722A
JP2014207722A JP2013082209A JP2013082209A JP2014207722A JP 2014207722 A JP2014207722 A JP 2014207722A JP 2013082209 A JP2013082209 A JP 2013082209A JP 2013082209 A JP2013082209 A JP 2013082209A JP 2014207722 A JP2014207722 A JP 2014207722A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
column
row
switch
selection
secondary battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2013082209A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
久保木 茂雄
Shigeo Kuboki
茂雄 久保木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to JP2013082209A priority Critical patent/JP2014207722A/en
Publication of JP2014207722A publication Critical patent/JP2014207722A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power supply device capable of charging a desired secondary battery body and monitoring a charging state in a secondary accumulator battery configured by connecting secondary battery bodies in series, and to achieve reduction in the number of selection switches, reduction in wiring load, and simplification of a logical structure.SOLUTION: A power supply device comprises: a secondary accumulator battery 10 configured by connecting a plurality of secondary battery bodies in series; a constant current generation circuit 12; and a selection switch changeover circuit 11 for forming a charging path. The selection switch changeover circuit 11 is configured by a matrix type switch part 14, a row selection signal generation circuit 15, and a column selection signal generation circuit 16. The matrix type switch part 14 consists of a row selection multiplexer part 17 and a column selection multiplexer part 18. A positive electrode terminal and a negative electrode terminal selected by a row selection signal XS and upper column and lower column selection signals YSH and YSL are electrically connected with a supply output terminal BVH and a supply input terminal BVL of the constant current generation circuit 12, respectively.

Description

本発明は、単位セルや組み電池を直列に接続して構成される二次電池の充電回路及び電源装置に関する。   The present invention relates to a charging circuit and a power supply device for a secondary battery configured by connecting unit cells and assembled batteries in series.

電気自動車やハイブリッド電気自動車用蓄電池、無停電電源装置、及び再生可能エネルギー支援用蓄電池等においては、鉛蓄電池、ニッケル水素電池やリチウム電池等の二次電池を単位セルとして、これらを複数個直列接続した組み電池が用いられている。このような組み電池では、充放電を繰り返すうちに充電状態(SOC:State of Charge、残容量)に基づき端子電圧にばらつきが生じ、これを放置したまま充放電を行なうと、一部の単位セルが過充電状態、または過放電になり、単位セルの劣化を招き電池電体の故障を引き起こすことがある。また、定格容量まで単位セルを十分に充電できずに、電池能力を使い切ることが困難になる問題がある。 In electric vehicles, hybrid electric vehicle storage batteries, uninterruptible power supply devices, and renewable energy support storage batteries, secondary batteries such as lead storage batteries, nickel-metal hydride batteries, and lithium batteries are used as unit cells, and these are connected in series. The assembled battery is used. In such an assembled battery, the terminal voltage varies depending on the state of charge (SOC: State of Charge) while charging and discharging are repeated. May become overcharged or overdischarged, resulting in deterioration of the unit cell and failure of the battery body. Further, there is a problem that it is difficult to fully use the battery capacity because the unit cell cannot be sufficiently charged to the rated capacity.

このような問題点に対し、特許文献1では、充電済みの組み電池を構成する複数の単位セル間での充電状態のばらつきを調整する方法として充電状態調整装置が提案されている。予め、満状態単位セル電圧に充電されたキャパシタを、サイクリックに各単位セルに接続するようにして、各単位セル間の電圧ばらつきを暫時軽減させるものである。 In order to solve such a problem, Patent Document 1 proposes a charge state adjustment device as a method for adjusting variation in the charge state among a plurality of unit cells constituting a charged assembled battery. A capacitor charged in advance to a full unit cell voltage is cyclically connected to each unit cell to temporarily reduce voltage variations between the unit cells.

一方、特許文献2には、図20に示すように、定電流源発生回路20、選択スイッチ切替回路30を設け、選択スイッチ31A―31Hをオン、オフ制御することにより任意の二次電池体10A―10Dに対し充電経路を形成するとともに、定電流発生回路の供給出力端子OT及び供給入力端子ITとの間に接続されたリアクトルLと、充電用スイッチ22からなるチョッパ回路を有する電源回路装置が提案されている。この場合、選択スイッチは、サイリスタやGTOサイリスタ、IGBT、バイポーラトランジスタ、MOSFET等の半導体スイッチング素子が使用される。 On the other hand, in Patent Document 2, as shown in FIG. 20, a constant current source generation circuit 20 and a selection switch switching circuit 30 are provided, and an arbitrary secondary battery body 10A is controlled by controlling the selection switches 31A-31H on and off. A power supply circuit device having a chopper circuit including a reactor L formed between a supply output terminal OT and a supply input terminal IT of the constant current generation circuit and a charging switch 22 while forming a charging path for 10D Proposed. In this case, the selection switch is a semiconductor switching element such as a thyristor, a GTO thyristor, an IGBT, a bipolar transistor, or a MOSFET.

しかしながら、以上に述べた従来の充電回路装置は、次に示すような問題点がある。特許文献1の場合充電の工程と調整の工程が個別に必要、複数回のサイクリック工数が必要なため充電時間がかかり、またダイナミック型回路であるため回路構成が複雑化する。また、大きな容量素子を必要とし、またスイッチング素子にフォトMOSトランジスタを使用するためコストが増大し、切替回路も複雑化する課題もある。   However, the conventional charging circuit device described above has the following problems. In the case of Patent Document 1, the charging process and the adjustment process are separately required, and a plurality of cyclic man-hours are required, so that charging time is required, and the circuit configuration is complicated because of the dynamic circuit. In addition, a large capacity element is required, and since a photo MOS transistor is used as the switching element, the cost increases and the switching circuit is complicated.

特許文献2においては、二次電池がNt個の二次電池体の直列接続回路からなる場合ほぼ2Nt個の選択スイッチを必要とし、回路規模が大きくなる問題点がある。例えば、Nt=64の場合128個の選択スイッチを必要とする。また、選択スイッチの制御回路が複雑になるとともに、定電流源発生回路の供給出力端子OT及び供給入力端子ITにそれぞれ多数の選択スイッチが接続されるため、信号配線やファンアウト数、ファンイン数が多くなり、寄生容量も大きくなる。そのため、スイッチング損失やサージ電圧の影響が無視できなくなるとともに、充電時間の増大を招く問題がある。   In Patent Document 2, when the secondary battery is composed of a series connection circuit of Nt secondary battery bodies, approximately 2Nt selection switches are required, and there is a problem that the circuit scale becomes large. For example, when Nt = 64, 128 selection switches are required. In addition, the control circuit of the selection switch becomes complicated, and a large number of selection switches are connected to the supply output terminal OT and the supply input terminal IT of the constant current source generation circuit, respectively. And parasitic capacitance increases. Therefore, there is a problem that the influence of switching loss and surge voltage cannot be ignored and the charging time is increased.

特開2002−17048号公報JP 2002-17048 A 特願2010−109711号公報(国際公開公報 WO2011/142369)Japanese Patent Application No. 2010-109711 (International Publication WO2011 / 142369)

本発明は、任意の単位セル、組み電池またはこれらの直列接続体の間の均等充電を可能にする二次蓄電池に係り、このような従来の構成が有していた問題を解決しようとするものであり、選択スイッチの個数を削減し、制御回路構成を単純化することにより回路規模の低減を実現し、また選択スイッチ信号線の寄生容量を低減することによりスイッチング損失、サージ電圧の抑制、充電時間の低減化を図ることを目的とする。   The present invention relates to a secondary storage battery that enables equal charging between arbitrary unit cells, assembled batteries, or a series connection body thereof, and intends to solve the problems of such a conventional configuration. Reduce the number of selection switches and simplify the control circuit configuration to reduce the circuit scale, and reduce the parasitic capacitance of the selection switch signal line to suppress switching loss, surge voltage, and charging The purpose is to reduce time.

第2の目的は、単位セル、組み電池またはこれらの直列接続体毎の端子電圧の監視、充放電制御、回生動作が容易な電源装置または充電回路を提供することである。以後、特に断らない限り、前記の単位セル、組み電池、またはこれらを直列接続した単位ユニットを二次電池体と呼ぶ。ここで、組み電池とは、単位セルを複数個直列接続して数十Vの電圧を得るものを指すが、本発明は何もこれらにとらわれることなく、ユニット型二次電池などの二次電池を直列接続した二次蓄電池をも適用対象とすることができる。 The second object is to provide a power supply device or a charging circuit that can easily monitor terminal voltage, charge / discharge control, and regenerative operation for each unit cell, assembled battery, or series connection body thereof. Hereinafter, unless otherwise specified, the unit cell, the assembled battery, or the unit unit in which these are connected in series is referred to as a secondary battery body. Here, the assembled battery refers to a battery in which a plurality of unit cells are connected in series to obtain a voltage of several tens of volts. However, the present invention is not limited to these, and a secondary battery such as a unit-type secondary battery. Secondary storage batteries that are connected in series can also be applied.

本発明は、二次電池体を直列接続した二次電池において、所望の二次電池体の正電極及び負電極を選択する選択スイッチを、列及び行の2次元アドレッシングを可能にするマトリックス型スイッチアレイで構成したことを最も主要な特徴とする。   The present invention relates to a secondary battery in which secondary battery bodies are connected in series, and a selection switch for selecting a positive electrode and a negative electrode of a desired secondary battery body, and a matrix type switch that enables two-dimensional addressing of columns and rows. The main feature is that it is composed of an array.

上記目的を達成するため、請求項1に記載の第1の手段による電源装置は、正電極端子及び負電極端子を備える二次電池体を複数個直列接続して構成される二次蓄電池と、供給出力端子、供給入力端子から前記二次電池体を充電する定電流発生回路と、前記供給出力端子、供給入力端子と前記二次電池体との間に個別に充電経路を形成するための選択スイッチ切替回路と、を備え、前記二次電池体の電極端子位置を特定するアドレスは、二次電池体群に分割された二次電池列を指定する列アドレスと、前記二次電池列における二次電池体の電極端子位置を指定する行アドレスから構成されてなる。 In order to achieve the above object, a power storage device according to the first means according to claim 1 is a secondary storage battery configured by connecting a plurality of secondary battery bodies each having a positive electrode terminal and a negative electrode terminal in series; A constant current generating circuit for charging the secondary battery body from the supply output terminal and the supply input terminal, and a selection for individually forming a charging path between the supply output terminal, the supply input terminal and the secondary battery body An address for specifying the electrode terminal position of the secondary battery body, a column address for designating a secondary battery string divided into secondary battery bodies, and an address in the secondary battery array. It consists of a row address that designates the electrode terminal position of the next battery body.

具体的には、選択スイッチ切替回路は、列スイッチと行スイッチの二次元選択スイッチで構成されるマトリックス型スイッチ部と、列選択信号発生回路と、行選択信号発生回路と、から構成される。列選択信号発生回路は、充電の対象とする正電極および負電極端子の位置を指定する列アドレス信号から列スイッチ選択信号を発生してなり、行選択信号発生回路は、充電の対象とする正電極端子および負電極端子の位置を指定するそれぞれ上位行アドレス信号、下位行アドレス信号から、上位行及び下位行スイッチ選択信号を発生する。   Specifically, the selection switch switching circuit includes a matrix type switch unit configured by a two-dimensional selection switch of a column switch and a row switch, a column selection signal generation circuit, and a row selection signal generation circuit. The column selection signal generation circuit generates a column switch selection signal from a column address signal that specifies the positions of the positive electrode and the negative electrode terminal to be charged, and the row selection signal generation circuit generates a positive signal to be charged. An upper row and lower row switch selection signal is generated from an upper row address signal and a lower row address signal that specify the positions of the electrode terminal and the negative electrode terminal, respectively.

さらに、前記マトリックス型スイッチ部は、各二次電池列の電極端子を入力とし、列スイッチ選択信号を選択制御信号とする、列スイッチ群からなる、複数の列マルチプレクサで構成される列選択マルチプレクサ部と、列選択マルチプレクサ部の出力線を入力とし、上位行及び下位行スイッチ選択信号により選択される、上位行及び下位行スイッチの信号端子を出力端子とする行選択マルチプレクサ部からなり、前記出力端子が、それぞれ前記供給出力端子、供給入力端子に接続されてなることを特徴とする。   Further, the matrix type switch unit is a column selection multiplexer unit composed of a plurality of column multiplexers, each of which includes a column switch group having the electrode terminal of each secondary battery column as an input and the column switch selection signal as a selection control signal. And an output line of the column selection multiplexer unit, and a row selection multiplexer unit selected by an upper row and lower row switch selection signal and having signal terminals of upper row and lower row switches as output terminals. Are connected to the supply output terminal and the supply input terminal, respectively.

このようにすることにより、列スイッチ選択信号及び上位行、下位行スイッチ選択信号によって選択された正電極端子及び負電極端子が、それぞれ供給出力端子、供給入力端子に電気的に接続される。列スイッチ、行スイッチのオン・オフ制御によって、少ないスイッチ数で、任意の電極端子間を充電することができる。   By doing so, the positive electrode terminal and the negative electrode terminal selected by the column switch selection signal and the upper row and lower row switch selection signal are electrically connected to the supply output terminal and the supply input terminal, respectively. By the on / off control of the column switch and the row switch, any electrode terminal can be charged with a small number of switches.

本発明の請求項2による第2の手段は、前記電源装置において、列選択信号発生回路は、充電の対象とする二次電池体の正電極端子、負電極端子位置を指定するそれぞれ上位、下位アドレス信号をデコードする、上位アドレスデコーダ、下位アドレスデコーダと、上位アドレスデコーダ、下位アドレスデコーダの各出力の論理和をとることにより列スイッチ選択信号を生成するオア論理ゲート回路からなり、行選択信号発生回路は、充電の対象とする二次電池体の正電極端子、負電極端子位置を指定する上位行、下位行アドレス信号をデコードしてそれぞれ上位行、下位行スイッチ選択信号を生成する上位行アドレスデコーダ、下位行アドレスデコーダからなる。   According to a second means of the present invention, in the power supply apparatus, the column selection signal generation circuit specifies the positions of the positive electrode terminal and the negative electrode terminal of the secondary battery body to be charged. A row selection signal is generated by an OR logic gate circuit that generates a column switch selection signal by taking the logical sum of outputs of an upper address decoder, a lower address decoder, and an upper address decoder and a lower address decoder. The circuit decodes the upper row and lower row address signals that specify the positions of the positive electrode terminal and negative electrode terminal of the secondary battery body to be charged and generates the upper row and lower row switch selection signals, respectively. It consists of a decoder and a lower row address decoder.

また、マトリックス型スイッチ部は、各二次電池列の等しい行アドレス値を有する電極端子を入力とし、列スイッチ選択信号を選択制御信号とする、複数の、列スイッチ群からなる列マルチプレクサから構成される、列選択マルチプレクサ部と、列選択マルチプレクサ部の出力線を入力とし、上位行、下位行スイッチ選択信号を選択制御信号とする、それぞれ上位行マルチプレクサ、下位行マルチプレクサからなる行選択マルチプレクサ部から構成される。   The matrix type switch unit is composed of a plurality of column multiplexers each including a group of column switches, each of which has an electrode terminal having the same row address value of each secondary battery column and a column switch selection signal as a selection control signal. The column selection multiplexer unit and the column selection multiplexer unit are used as inputs and the upper row multiplexer and the lower row switch selection signal are used as selection control signals. Is done.

さらに、上位行及び下位行マルチプレクサの出力端子が、それぞれ供給出力端子、供給入力端子に接続されてなることを特徴とする。列選択信号発生回路の構成により、上位アドレス信号、下位アドレスに相当するそれぞれ正電極端子、負電極端子に接続された2個の列スイッチのみがオンになる。このため、同一行アドレスの電極端子間を除いて、任意の電極端子間が充電対象として設定可能になる(後述)。   Further, the output terminals of the upper row and lower row multiplexers are connected to a supply output terminal and a supply input terminal, respectively. Due to the configuration of the column selection signal generation circuit, only two column switches connected to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal respectively corresponding to the upper address signal and the lower address are turned on. For this reason, any electrode terminal can be set as a charge target except between electrode terminals of the same row address (described later).

本発明の請求項3による第3の手段は、第2の手段に記載の電源装置において、マトリックス型スイッチ部は、各二次電池列の等しい列アドレス値を有する電極端子を入力とし、列スイッチ選択信号を選択制御信号とする、複数の列マルチプレクサで構成される、列選択マルチプレクサ部と、列選択マルチプレクサ部の出力線を入力とし、それぞれ上位行、下位行スイッチ選択信号を選択制御信号とする、上位行マルチプレクサ、下位行マルチプレクサから構成される行選択マルチプレクサ部からなる。
そして、上位行及び下位行マルチプレクサの出力端子が、それぞれ供給出力端子、供給入力端子に接続されてなることを特徴とする。この場合、各二次電池列において、各一つの電極端子信号が選択出力されるので、異なる二次電池列における所望の正電極端子と負電極端子間に充電経路が形成される。
According to a third means of the present invention, in the power supply device according to the second means, the matrix type switch unit receives an electrode terminal having an equal column address value of each secondary battery column as an input, and the column switch A column selection multiplexer unit composed of a plurality of column multiplexers that use a selection signal as a selection control signal and an output line of the column selection multiplexer unit as inputs, and the upper row and lower row switch selection signals are used as selection control signals, respectively. , And a row selection multiplexer unit including an upper row multiplexer and a lower row multiplexer.
The output terminals of the upper row and lower row multiplexers are connected to a supply output terminal and a supply input terminal, respectively. In this case, since one electrode terminal signal is selectively output in each secondary battery row, a charging path is formed between desired positive electrode terminals and negative electrode terminals in different secondary battery rows.

本発明の請求項4による第4の手段は、第1の手段に記載の電源装置において、列選択信号発生回路は、充電の対象とする二次電池体の正電極端子、負電極端子位置を指定する列アドレス信号をデコードして列スイッチ選択信号を生成するアドレスデコーダからなり、行選択信号発生回路は、充電の対象とする二次電池体の正電極端子および負電極端子の位置を指定する上位行、下位行アドレス信号をデコードしてそれぞれ上位行、下位行スイッチ選択信号を出力する上位行アドレスデコーダ、下位行アドレスデコーダからなる。 According to a fourth means of the present invention, in the power supply device according to the first means, the column selection signal generating circuit determines the positions of the positive electrode terminal and the negative electrode terminal of the secondary battery body to be charged. It consists of an address decoder that decodes a designated column address signal to generate a column switch selection signal, and the row selection signal generation circuit designates the positions of the positive electrode terminal and the negative electrode terminal of the secondary battery body to be charged. It consists of an upper row address decoder and a lower row address decoder that decode the upper row and lower row address signals and output the upper row and lower row switch selection signals, respectively.

また、マトリックス型スイッチ部は、二次電池列の各電極端子を入力とし、列スイッチ選択信号を選択制御信号とする、複数の、列スイッチ群からなる列マルチプレクサで構成される、列選択マルチプレクサ部と、列選択マルチプレクサ部の出力線を入力とし、上位および下位行スイッチ選択信号をそれぞれ選択制御信号とする、上位行マルチプレクサ、下位行マルチプレクサから構成される行選択マルチプレクサ部からなる。そして、上位行及び下位行マルチプレクサの出力端子が、それぞれ供給出力端子、供給入力端子に接続されてなることを特徴とする。 Further, the matrix type switch unit includes a column multiplexer composed of a plurality of column switch groups, each of which has each electrode terminal of the secondary battery column as an input and a column switch selection signal as a selection control signal. And a row selection multiplexer unit including an upper row multiplexer and a lower row multiplexer, each having an output line of the column selection multiplexer unit as an input and upper and lower row switch selection signals as selection control signals. The output terminals of the upper row and lower row multiplexers are connected to a supply output terminal and a supply input terminal, respectively.

本手段においては、列マルチプレクサは、1本の列スイッチ選択信号で制御され、列マルチプレクサ部内の列スイッチは同時にオン、オフされる。したがって、各二次電池列内において所望の電極端子間に充電経路が形成される。列スイッチ選択信号線数が少なく、また列スイッチ選択信号線、行信号線及びスイッチ素子をメモリ状に規則的に配置・配線することが容易で、回路を小型にでき、拡張性に優れる利点がある。 In this means, the column multiplexer is controlled by one column switch selection signal, and the column switches in the column multiplexer section are simultaneously turned on and off. Therefore, a charging path is formed between desired electrode terminals in each secondary battery row. The number of column switch selection signal lines is small, and the column switch selection signal lines, row signal lines, and switch elements can be arranged and wired regularly like a memory. is there.

発明の請求項8による第5の手段は、前記第1の手段に記載の電源装置において、第1の基本構成(図1)と異なるところは、行と列スイッチの役割を逆転し、各二次電池列の電極端子を所望の行スイッチを介して列信号線に接続し、列信号線のデータを列選択マルチプレクサ部により入出力制御することである。行選択信号発生回路は、充電の対象とする正電極端子、負電極端子の位置を指定する行アドレス信号から行スイッチ選択信号を発生してなり、列選択信号発生回路は、充電の対象とする正電極端子、負電極端子の位置を指定する上位列アドレス信号、下位列アドレス信号から、それぞれ上位列及び下位列スイッチ選択信号を発生してなる。 A fifth means according to an eighth aspect of the present invention differs from the first basic configuration (FIG. 1) in the power supply device according to the first means except that the roles of the row and column switches are reversed. The electrode terminal of the secondary battery column is connected to the column signal line via a desired row switch, and the column signal line data is input / output controlled by the column selection multiplexer unit. The row selection signal generation circuit generates a row switch selection signal from a row address signal that specifies the positions of a positive electrode terminal and a negative electrode terminal to be charged, and the column selection signal generation circuit is a charge target. An upper column and lower column switch selection signal is generated from an upper column address signal and a lower column address signal that specify the positions of the positive electrode terminal and the negative electrode terminal, respectively.

また、マトリックス型スイッチ部は、二次電池列の電極端子を入力とし、行スイッチ選択信号を選択制御信号とする、複数の、行スイッチ群からなる行マルチプレクサで構成される行選択マルチプレクサ部と、行選択マルチプレクサ部の出力線を入力とし、上位列、下位列スイッチ選択信号を選択制御信号として、選択された上位列及び下位列スイッチ信号端子を出力端子とする、列選択マルチプレクサ部からなる。そして、列選択マルチプレクサ部の前記出力端子が、それぞれ前記供給出力端子、供給入力端子に接続されてなることを特徴とする。 In addition, the matrix type switch unit has a row selection multiplexer unit composed of a plurality of row multiplexers each composed of a row switch group, with the electrode terminal of the secondary battery column as an input and the row switch selection signal as a selection control signal. It consists of a column selection multiplexer unit that takes the output line of the row selection multiplexer unit as input, uses the upper column and lower column switch selection signals as selection control signals, and uses the selected upper column and lower column switch signal terminals as output terminals. . The output terminals of the column selection multiplexer unit are connected to the supply output terminal and the supply input terminal, respectively.

行スイッチ選択信号及び上位列、下位列スイッチ選択信号によって選択された正電極端子及び負電極端子が、それぞれ供給出力端子、供給入力端子に電気的に接続される。この場合、等しい行アドレス値をもつ行スイッチがオンとなり、異なる二次電池列間で等しい行アドレス値をもつ電極端子間に充電経路が形成される。 The positive electrode terminal and the negative electrode terminal selected by the row switch selection signal, the upper column, and the lower column switch selection signal are electrically connected to the supply output terminal and the supply input terminal, respectively. In this case, the row switch having the same row address value is turned on, and a charging path is formed between the electrode terminals having the same row address value between different secondary battery columns.

これらの構成により、より少ないスイッチ数で、所望の電極端子間の充放電が可能になる。例えば、二次電池が2個の二次電池体からなるとすれば、Nが大きくなるにつれ、スイッチ数は従来例の50%近くまで削減していき、小型化、コスト低減が図られる(後述)。また、電池やその制御配線がメモリ状に規則的にレイアウトできるので、回路構成の単純化、コンパクト化が得られ、故障の発見も容易になる利点がある。さらに、配線容量やファイン・ファンアウト数の低減が図られる。上記効果は、消費電力やスイッチング損失の低減、およびサージ電圧の抑制に有用である。 With these configurations, charging / discharging between desired electrode terminals can be performed with a smaller number of switches. For example, if the secondary battery is composed of 2N secondary battery bodies, as N increases, the number of switches is reduced to nearly 50% of that of the conventional example, thereby reducing the size and cost (described later). ). Further, since the battery and its control wiring can be regularly laid out in the form of a memory, there is an advantage that the circuit configuration can be simplified and compact, and the failure can be easily found. Furthermore, the wiring capacity and the number of fine fanouts can be reduced. The above effects are useful for reducing power consumption and switching loss and suppressing surge voltage.

選択スイッチは、通常IGBT、サイリスタ、MOSトランジスタ、またはバイポーラトランジスタなどで構成されるが、何も半導体スイッチに限ることなく、電磁リレーなども適用できる。なお、二次電池の一括充電も可能であることは以下に説明する実施例から明らかになる。 The selection switch is usually composed of an IGBT, a thyristor, a MOS transistor, or a bipolar transistor. However, the selection switch is not limited to a semiconductor switch, and an electromagnetic relay or the like can also be applied. In addition, it becomes clear from the Example demonstrated below that the batch charge of a secondary battery is also possible.

本発明による電源装置を示す第1の基本構成である。1 is a first basic configuration showing a power supply device according to the present invention; 電極端子を指定するアドレスビットフォーマットである。This is an address bit format for designating electrode terminals. 実施例1を示す電源装置のブロック図である。1 is a block diagram of a power supply device illustrating Example 1. FIG. 実施例1を示す電源装置の回路図である。1 is a circuit diagram of a power supply device showing Example 1. FIG. 実施例1の動作を説明するタイムチャートである。3 is a time chart for explaining the operation of the first embodiment. 実施例2を示す電源装置のブロック図である。FIG. 6 is a block diagram of a power supply device showing a second embodiment. 実施例2を示す電源装置の回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram of a power supply device showing a second embodiment. 実施例3を示す電源装置のブロック図である。FIG. 6 is a block diagram of a power supply device showing a third embodiment. 実施例3を示す電源装置の回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram of a power supply device showing Example 3. 実施例4を示す電源装置の回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram of a power supply device showing a fourth embodiment. 実施例5を示す電源装置の回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram of a power supply device showing a fifth embodiment. 実施例6を示す行選択信号発生回路の回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram of a row selection signal generation circuit showing a sixth embodiment. 本発明による電源装置を示す第2の基本構成である。It is a 2nd basic composition which shows the power supply device by this invention. 実施例7を示す電源装置の回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram of a power supply device showing Example 7. 選択スイッチの例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the example of a selection switch. 実施例8を示す、選択スイッチとしてIGBTを使用した電源装置の回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram of a power supply device using an IGBT as a selection switch, showing an eighth embodiment. 実施例9を示す、選択スイッチとしてサイリスタを使用した電源装置の回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram of a power supply device using a thyristor as a selection switch, showing a ninth embodiment. 定電流発生回路の実施例1を示す回路図である。1 is a circuit diagram illustrating a first embodiment of a constant current generating circuit. FIG. 定電流発生回路の実施例2を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram illustrating a constant current generating circuit according to a second embodiment. 従来の電源装置の例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the example of the conventional power supply device.

以下、本発明の実施形態について図1−19を使って説明する。
本発明による電源装置の第1の基本構成を図1に示す。電源装置9は、複数の二次電池体10A―10Dを直列接続してなる二次蓄電池10、供給出力端子BVH、供給入力端子BVLを通して二次電池体を充電する定電流発生回路12、及び二次電池10との間で任意の充電用経路を形成する選択スイッチ切替回路11(一点鎖線部分)からなる。さらに充電電圧監視用増幅回路13を設けてもよい。ここで、二次電池体とは、単位セル、組み電池、またはこれらを直列接続した単位電池ユニットを指すものとする。選択スイッチ切替回路11は、行スイッチ及び列スイッチで構成されるマトリックス型スイッチ部14(破線部分)、列選択信号発生回路15、および行選択信号発生回路16からなる。そして、マトリックス型スイッチ部14は、列選択マルチプレクサ部17と行選択マルチプレクサ部18から構成される。二次電池体数は、説明の便宜上4個を表示してあるが、これ以上の個数、例えば数十から数百で構成されてよいことは勿論である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
A first basic configuration of a power supply device according to the present invention is shown in FIG. The power supply device 9 includes a secondary storage battery 10 formed by connecting a plurality of secondary battery bodies 10A to 10D in series, a supply output terminal BVH, a constant current generation circuit 12 that charges the secondary battery body through the supply input terminal BVL, and two It consists of a selection switch switching circuit 11 (one-dot chain line portion) that forms an arbitrary charging path with the secondary battery 10. Further, a charging voltage monitoring amplifier circuit 13 may be provided. Here, the secondary battery body refers to a unit cell, an assembled battery, or a unit battery unit in which these are connected in series. The selection switch switching circuit 11 includes a matrix type switch unit 14 (broken line portion) composed of a row switch and a column switch, a column selection signal generation circuit 15, and a row selection signal generation circuit 16. The matrix switch unit 14 includes a column selection multiplexer unit 17 and a row selection multiplexer unit 18. Although the number of secondary battery bodies is four for convenience of explanation, it is needless to say that the number of secondary battery bodies may be composed of more than this, for example, several tens to several hundreds.

二次蓄電池10の各二次電池体は、複数個の二次電池体にグループ分けされた二次電池列に分割され、二次電池体の電極端子位置は、二次電池列を示す列アドレスと、二次電池列内の電極端子位置を示す行アドレスからなる二次元アドレスで表される。図2は、2×2個の二次電池体からなる二次蓄電池において、電極端子位置を指定するアドレスフォーマットとビット名称を示す。図2(a)は正電極端子アドレス(上位アドレス)、図2(b)は負電極端子アドレス(下位アドレス)を示す。ここで、充電対象となる1個、または直列接続された複数個の二次電池体において、供給出力端子から電力が供給される正電極端子のアドレスを上位アドレス、供給入力端子から電力が供給される負電極端子のアドレスを下位アドレスと呼ぶことにする。 Each secondary battery body of the secondary storage battery 10 is divided into secondary battery rows grouped into a plurality of secondary battery bodies, and the electrode terminal positions of the secondary battery bodies are column addresses indicating the secondary battery rows. And a two-dimensional address composed of row addresses indicating electrode terminal positions in the secondary battery column. FIG. 2 shows an address format and a bit name for designating electrode terminal positions in a secondary storage battery composed of 2 m × 2 n secondary battery bodies. 2A shows the positive electrode terminal address (upper address), and FIG. 2B shows the negative electrode terminal address (lower address). Here, in one or more secondary battery bodies to be charged, the address of the positive electrode terminal to which power is supplied from the supply output terminal is the upper address, and power is supplied from the supply input terminal. The address of the negative electrode terminal is called a lower address.

全体アドレスビット数Nは、列アドレスビット数mと行アドレスビット数nの和、m+nで表され、この場合最大2×2個の二次電池体のアドレッシングが可能である。上位アドレスは、mビットの上位列アドレスXAH(m−1)―XAH0と、nビットの上位行アドレスYAH(n−1)―YAH0からなり、下位アドレスは、mビットの下位列アドレスXAL(m−1)―XAL0と、nビットの下位行アドレスYAL(n−1)―YAL0からなる。 The total address bit number N is represented by m + n, which is the sum of the column address bit number m and the row address bit number n. In this case, a maximum of 2 m × 2 n secondary battery bodies can be addressed. The upper address consists of an m-bit upper column address XAH (m-1) -XAH0 and an n-bit upper row address YAH (n-1) -YAH0, and the lower address is an m-bit lower column address XAL ( m-1) -XAL0 and n-bit lower row address YAL (n-1) -YAL0.

なお、説明の便宜上、例えば信号名XAH4−XAH0を単にXAH4−0またはXAHと表記することがある。また、実施形態によっては、上位列アドレスXAHと下位列アドレスXALが同一、または上位行アドレスYAHと下位行アドレスYALが同一の場合がある。これらの場合、特に断らない限り、列アドレスはXA、行アドレスはYAと表記することがある。 For convenience of explanation, for example, the signal names XAH4-XAH0 may be simply expressed as XAH4-0 or XAH. In some embodiments, the upper column address XAH and the lower column address XAL are the same, or the upper row address YAH and the lower row address YAL are the same. In these cases, the column address may be expressed as XA and the row address as YA unless otherwise specified.

図1において、二次蓄電池10が2個の二次電池体からなる、電源装置9の動作について説明する。列選択信号発生回路15は、m本の列アドレス信号XAをデコードして2本の列スイッチ選択信号XSを発生し、列選択マルチプレクサ部17は、列スイッチ選択信号XSにより2個の二次電池列(図示せず)から2本の行信号線YDを選択出力し、行選択マルチプレクサ部18に供給する。一方、行選択信号発生回路16は、n本の上位行アドレス信号YAHと、n本の下位行アドレス信号YALをデコードしてそれぞれ2本の上位行スイッチ選択信号YSH、下位行スイッチ選択信号YSLを生成する。行選択マルチプレクサ部18は、上位行スイッチ選択信号YSH、下位行スイッチ選択信号YSLにより、行信号線YDのうちから、充電対象とする上位行、下位行信号線を選択してそれぞれ供給出力端子BVH、供給入力端子BVLに接続することにより、充電経路を形成する。所望の電極端子間の二次電池体は、前述したのと逆の経路をたどって充電され、電圧の読出しは前述した経路に沿って行なわれる。なお、二次電池体数が2のべき乗に合致しなくても本発明の有効性を損なうものではない。 In FIG. 1, the operation of the power supply device 9 in which the secondary storage battery 10 is composed of 2N secondary battery bodies will be described. The column selection signal generation circuit 15 decodes m column address signals XA to generate 2 m column switch selection signals XS, and the column selection multiplexer unit 17 receives 2 m two-column signals in response to the column switch selection signal XS. 2n row signal lines YD are selectively output from the next battery column (not shown) and supplied to the row selection multiplexer unit 18. On the other hand, the row selection signal generation circuit 16 decodes n upper row address signals YAH and n lower row address signals YAL, and 2 n upper row switch selection signals YSH and lower row switch selection signals YSL, respectively. Is generated. The row selection multiplexer unit 18 selects the upper row and lower row signal lines to be charged from among the row signal lines YD by the upper row switch selection signal YSH and the lower row switch selection signal YSL, and supplies the supply output terminal BVH respectively. The charging path is formed by connecting to the supply input terminal BVL. The secondary battery body between the desired electrode terminals is charged through a path opposite to that described above, and voltage reading is performed along the path described above. Even if the number of secondary battery bodies does not match the power of 2, the effectiveness of the present invention is not impaired.

本基本構成によれば、2列×2行構成のマトリックス型スイッチ部では、必要なスイッチ数は基本的に列選択マルチプレクサ部のスイッチ数2×2と、行選択マルチプレクサ部スイッチ数2×2の和、(2+2)×2で表され、従来技術例によるスイッチ数、例えば2m+n+1に比べて減数化、コスト低減を図ることができる。特に、二次電池体数が大きくなるにつれこの効果は大きくなり、64個以上の場合56%以下に減数できることが分かる(表3)。 According to this basic configuration, in the matrix type switch unit having 2 m columns × 2 n rows, the number of necessary switches is basically the number of switches 2 m × 2 n in the column selection multiplexer unit and the number of switches in the row selection multiplexer unit. It is represented by the sum of 2 n × 2, (2 m +2) × 2 n , and can be reduced in number and cost compared to the number of switches according to the prior art example, for example, 2 m + n + 1 . In particular, this effect increases as the number of secondary battery bodies increases, and it can be seen that the number can be reduced to 56% or less when the number is 64 or more (Table 3).

図3、図4は、本発明の第1の基本構成に基づく、第1の実施例を示すブロック図及びその回路図を示したものである。図4においては、図面を簡略化するため定電流発生回路及び電圧監視用増幅器は省略してある。以後、実施例を説明する図では、説明の便宜上、特に断らない限り二次蓄電池10は16個(2=2個、m=n=2)の二次電池体が直列接続されてなり、各々4個の二次電池体からなる4個の二次電池列10A―10Dからなるものとするが、これ以上の数の二次電池体で構成することができ、m、nも適宜選択可能であることは言うまでもない。なお、以後前出のものと同一もしくは同等物については特に断らない限り同じ符合で表記することとし、前出と重複した構成、機能については説明を省略する。 3 and 4 are a block diagram and a circuit diagram showing a first embodiment based on the first basic configuration of the present invention. In FIG. 4, the constant current generating circuit and the voltage monitoring amplifier are omitted for the sake of simplicity. Hereinafter, in the drawings for explaining the embodiments, for convenience of explanation, unless otherwise specified, 16 secondary battery bodies (2 N = 2 4 , m = n = 2) are connected in series. , Consisting of four secondary battery arrays 10A-10D each consisting of four secondary battery bodies, but can be composed of a larger number of secondary battery bodies, and m and n are also selected as appropriate It goes without saying that it is possible. Hereinafter, unless otherwise specified, the same or equivalent components as those described above will be denoted by the same reference numerals, and descriptions of configurations and functions overlapping those described above will be omitted.

図3において、列選択信号発生回路15は、上位アドレスデコーダ15H((N+1)×2N+1=5×32デコーダ)、下位アドレスデコーダ15L(N×2N=4×16デコーダ)、2入力オア論理ゲート回路19、及びドライバ回路20からなる。行選択信号発生回路16(点線部分)は、上位行アドレスデコーダ16H((n+1)×2(n+1)=3×8デコーダ)、下位行アドレスデコーダ16L(n×2=2×4デコーダ)、ドライバ回路21、22から構成される。ここで、a本の選択制御線によって2(=A)入力から1出力を選択するマルチプレクサをA×1マルチプレクサと表記することにする。列選択マルチプレクサ部17(破線部分)は、二次電池列10A−10Dの各4本の電極端子が入力端子に接続されたセレクタ17A−17Dから構成され、セレクタ17A−17Dの出力4(=2)本は各々ワイアードオア接続されて行信号線YD3−0に接続される。セレクタ17Dの出力(行信号線)だけが5本となっているのは、最上位電極端子BPの信号を出力する行信号線YD4を特別に追加しているためである。行選択マルチプレクサ部18は、行信号線YD3−0を入力とする、上位行マルチプレクサ18H及び下位行マルチプレクサ18Lから構成される。ただし、上位行マルチプレクサ18Hは、上記理由により行信号線YD4も入力端子に接続される。 In FIG. 3, a column selection signal generation circuit 15 includes an upper address decoder 15H ((N + 1) × 2 N + 1 = 5 × 32 decoder), a lower address decoder 15L (N × 2 N = 4 × 16 decoder), and two inputs. It consists of an OR logic gate circuit 19 and a driver circuit 20. The row selection signal generation circuit 16 (dotted line portion) includes an upper row address decoder 16H ((n + 1) × 2 (n + 1) = 3 × 8 decoder), a lower row address decoder 16L (n × 2 n = 2 × 4 decoder), It consists of driver circuits 21 and 22. Here, a multiplexer that selects one output from 2 a (= A) inputs by a number of selection control lines will be referred to as an A × 1 multiplexer. The column selection multiplexer unit 17 (broken line portion) includes a selector 17A-17D in which each of the four electrode terminals of the secondary battery columns 10A-10D is connected to an input terminal, and an output 4 (= 2) of the selector 17A-17D. n ) Each of these lines is wired OR connected to the row signal line YD3-0. The reason why there are only five outputs (row signal lines) from the selector 17D is that a row signal line YD4 for outputting the signal of the uppermost electrode terminal BP is specially added. The row selection multiplexer unit 18 includes an upper row multiplexer 18H and a lower row multiplexer 18L that receive the row signal lines YD3-0. However, in the upper row multiplexer 18H, the row signal line YD4 is also connected to the input terminal for the above reason.

次に、動作について説明する。上位アドレスデコーダ15Hは、5ビット上位アドレス信号(XAH2―0、YAH1、YAH0)をデコードし、下位アドレスデコーダ15Lは、4ビット下位アドレス信号(XAL1、XAL0、YAL1、YAL0)をデコードし、各デコード出力のオア論理出力により列スイッチ選択信号XS15-XS0を生成する。上位アドレス信号が5ビットなのは、上位アドレスデコーダの2デコード出力すなわち列スイッチ選択信号XS16を生成し、列スイッチと行スイッチをオン、オフ制御するためである。一方、上位行アドレスデコーダ16Hは、3ビット上位行アドレス信号(XAH2、YAH1、YAH0)をデコードし、下位行アドレスデコーダ16Lは、2ビット下位行アドレス信号(YAL1、YAL0)をデコードし、それぞれ上位行スイッチ選択信号YSH4−0(YSH4は図示せず)、下位行スイッチ選択信号YSL3−0を出力する。 Next, the operation will be described. The upper address decoder 15H decodes the 5-bit upper address signal (XAH2-0, YAH1, YAH0), and the lower address decoder 15L decodes the 4-bit lower address signal (XAL1, XAL0, YAL1, YAL0) and decodes each of them. Column switch selection signals XS15-XS0 are generated by the output OR logic output. Upper address signal is 5 bits Nanoha, generates two 4 decoding output or column switch selection signal XS16 upper address decoder, turns on the column switch and line switch, in order to off control. On the other hand, the upper row address decoder 16H decodes the 3-bit upper row address signal (XAH2, YAH1, YAH0), and the lower row address decoder 16L decodes the 2-bit lower row address signal (YAL1, YAL0). A row switch selection signal YSH4-0 (YSH4 is not shown) and a lower row switch selection signal YSL3-0 are output.

列スイッチ選択信号XS16-XS0のうち、いずれか2本がアクティブ・レベルとなり、上位アドレス、下位アドレスに相当する2個の列スイッチがオンとなることにより、選択された電極端子が行信号線YDに電気的に接続される。ただし、設定されるアドレスは、上位アドレス値(XAH2-0、YAH1、YAH0)>下位アドレス値(XAL1、XAL0、YAL1、YAL0)の大小関係を維持する必要がある。また、各二次電池列の所定の信号線(セレクタ出力)がワイアードオア接続されているので、信号線上でデータが競合するのを防止するため、上位、下位アドレス値の差が4(=2)の設定は禁止される。これによる二次電池体選択上の制約は、本発明の有効性を損なうものではない。表1にアドレスの設定条件を示す。 Any two of the column switch selection signals XS16 to XS0 are set to the active level, and two column switches corresponding to the upper address and the lower address are turned on, so that the selected electrode terminal is connected to the row signal line YD. Is electrically connected. However, the set address needs to maintain the magnitude relationship of the higher address value (XAH2-0, YAH1, YAH0)> the lower address value (XAL1, XAL0, YAL1, YAL0). In addition, since a predetermined signal line (selector output) of each secondary battery row is wired or connected, the difference between the upper and lower address values is 4 (= 2) in order to prevent data from competing on the signal line. n ) is prohibited. The restriction on the selection of the secondary battery body by this does not impair the effectiveness of the present invention. Table 1 shows the address setting conditions.

Figure 2014207722
Figure 2014207722

第1の実施例を示す回路図4において具体的に説明する。セレクタ17Aは列スイッチSW3−0、セレクタ17Bは列スイッチSW7−4、セレクタ17Cは列スイッチSW11−8、セレクタDは列スイッチSW16−12から構成される。また、上位行マルチプレクサ18Hは、行信号線YD4-0を入力とする5×1マルチプレクサを構成し、下位行マルチプレクサ18Lは、行信号線YD3-0を入力とする4×1マルチプレクサを構成する。20、21、及び22はスイッチを駆動するドライバ回路であり、レベルシフト回路や絶縁用フォトカプラを内蔵したドライバICが使用される。 A specific description will be given with reference to the circuit diagram 4 of the first embodiment. The selector 17A includes a column switch SW3-0, the selector 17B includes a column switch SW7-4, the selector 17C includes a column switch SW11-8, and the selector D includes a column switch SW16-12. The upper row multiplexer 18H constitutes a 5 × 1 multiplexer with the row signal line YD4-0 as an input, and the lower row multiplexer 18L constitutes a 4 × 1 multiplexer with the row signal line YD3-0 as an input. Reference numerals 20, 21 and 22 denote driver circuits for driving the switches, and driver ICs incorporating a level shift circuit and an insulating photocoupler are used.

上位アドレス信号を5ビットとすることにより、列スイッチ選択信号XS16を生成し、この信号によって列スイッチSW16と行スイッチSWH4をオンにし、最上位電極の端子BPの選択経路を確保する。なお、上位行アドレス信号を、行アドレス(YAH1、YAH0)に全体アドレスのMSBビットXAH2を加えた3ビット構成とするのは、行スイッチSWH4がオンするとき他の上位行スイッチSWH3−SWH0をオフにするためである。なお、上位行スイッチSWH4の行スイッチ選択信号として、XS16の代わりに上位行アドレスデコーダ16Hの2デコード出力である、行スイッチ選択信号YSH4(図示せず)を使用してもよい。表2に電極端子番号に対する列アドレス・行アドレスの関係と、設定できるアドレスの範囲を示す。 By setting the upper address signal to 5 bits, a column switch selection signal XS16 is generated, and the column switch SW16 and the row switch SWH4 are turned on by this signal to secure a selection path for the terminal BP of the highest electrode. Note that the upper row address signal has a 3-bit configuration in which the MSB bit XAH2 of the entire address is added to the row address (YAH1, YAH0). When the row switch SWH4 is turned on, the other upper row switches SWH3-SWH0 are turned off It is to make it. As the row switch selection signal of the upper row switch SWH4, a 2 second decode output of the upper row address decoder 16H instead of XS16, it may be used row switch selection signal YSH4 (not shown). Table 2 shows the relationship between the column address and row address with respect to the electrode terminal number, and the range of addresses that can be set.

Figure 2014207722
Figure 2014207722

例えば、上位アドレス信号(XAH2―0、YAH1、YAH0)=(01111)、下位アドレス信号(XAL1、XAL0、YAL1、YAL0)=(1101)と設定した場合、列スイッチ選択信号XS15=“1”、XS13=“1”となるため、列スイッチSW13、SW15がオンとなり、行スイッチ選択信号YSH3=“1”、YSL1=“1”となるため、上位行スイッチSWH3、下位行スイッチSWL1がオンとなり、破線で示される充電経路が構成され、二次電池体BC14とBC15が充電される。一括充電(二次蓄電池端子BP、BN間の充電)する場合は、上位、下位アドレスを(XAH2―0、YAH1、YAH0)=(10000)、(XAL1、XAL0、YAL1、YAL0)=(0000)と設定すればよい。なお、以後、実施例を示す回路図においても、同じ充電経路の例を破線で示すが、説明は割愛する。 For example, when the upper address signals (XAH2-0, YAH1, YAH0) = (01111) and the lower address signals (XAL1, XAL0, YAL1, YAL0) = (1101) are set, the column switch selection signal XS15 = “1”, Since XS13 = “1”, the column switches SW13 and SW15 are turned on, and the row switch selection signal YSH3 = “1” and YSL1 = “1”. Therefore, the upper row switch SWH3 and the lower row switch SWL1 are turned on. A charging path indicated by a broken line is formed, and the secondary battery bodies BC14 and BC15 are charged. When performing batch charging (charging between secondary storage battery terminals BP and BN), the upper and lower addresses are (XAH2-0, YAH1, YAH0) = (10000), (XAL1, XAL0, YAL1, YAL0) = (0000) Should be set. In the following, in the circuit diagrams showing the embodiments, examples of the same charging path are indicated by broken lines, but the description is omitted.

図5に各二次電池体を逐次充電する場合の動作タイムチャートの例を示す。各アドレスは、上位アドレス=下位アドレス+1の関係を維持しながら一定周期Tで順次カウントアップしていく。列スイッチ選択信号は、上位及び下位アドレスデコーダの論理和出力となるため、最上位ビット選択信号XS16を除いて、そのパルス幅は周期Tの2倍となる。この場合、パルス幅の中央部でハザードが出ないように、上位アドレス信号は下位アドレス信号よりも遅らせることが望ましい。スイッチング損失やサージ電圧、消費電力を抑制するためのパワーエレクトロニクス回路で採られる通常の技術が適用できる。なお、上位アドレス信号は“16”まで一巡してから“1”に、下位アドレス信号は“15”まで一巡してから“0”に戻るようにする。二次電池体の逐次充電一巡後のダミーサイクルDMYまたは初期設定サイクル(図示せず)においては、上位アドレス値>下位アドレス値に設定する、あるいはアドレスデコーダをディスエーブルにして全スイッチ選択信号を非アクティブ・レベルにする必要がある。本タームチャートでは、各二次電池体を逐次充電する場合を示したが、任意の個数の二次電池体を単位とした逐次充電や、電圧(電流)測定期間と充電期間を交互に繰り返す充電等、任意のシーケンスが可能である。 FIG. 5 shows an example of an operation time chart when each secondary battery body is sequentially charged. Each address is sequentially counted up at a fixed period T while maintaining the relationship of upper address = lower address + 1. Since the column switch selection signal is a logical sum output of the upper and lower address decoders, the pulse width thereof is twice the period T except for the most significant bit selection signal XS16. In this case, it is desirable to delay the upper address signal from the lower address signal so that no hazard occurs at the center of the pulse width. The usual technology adopted in power electronics circuits for suppressing switching loss, surge voltage, and power consumption can be applied. The upper address signal makes a round to “16” and then returns to “1”, and the lower address signal makes a round to “15” and then returns to “0”. In a dummy cycle DMY or initial setting cycle (not shown) after one round of sequential charging of the secondary battery body, the upper address value> the lower address value is set, or the address decoder is disabled and all switch selection signals are turned off. Must be active level. This term chart shows the case where each secondary battery body is sequentially charged, but sequential charging with an arbitrary number of secondary battery bodies as a unit, or charging in which the voltage (current) measurement period and the charging period are alternately repeated. Any sequence is possible.

低消費電力化などのためにイネーブル機能付きアドレスデコーダを使うことが望ましい。すなわち、休止状態や前記ダミーサイクルにおいて、アドレスデコーダをディスイネーブルにして、出力を非アクティブ状態にすることが、動作の安定性や低消費電力化のために有効である(図示せず)。また、スイッチの同時オンによる電源の短絡を防止するため、またスイッチング時の信号の整定時間を確保するため各サイクル間にダミー時間を設けるとよい。なお、充電電極間隔が予め決まっている用途に対しても、本発明は、その基本構成を保持したまま、列選択信号発生回路および行選択信号発生回路を組合わせ回路や記憶回路等で構成することにより適用できることは明らかである。 It is desirable to use an address decoder with an enable function in order to reduce power consumption. That is, it is effective for disabling the address decoder and making the output inactive in the sleep state or the dummy cycle in order to stabilize the operation and reduce power consumption (not shown). Further, in order to prevent a short circuit of the power source due to the simultaneous turning on of the switches, and to ensure a signal settling time at the time of switching, it is preferable to provide a dummy time between each cycle. Note that the present invention is configured by combining a column selection signal generation circuit and a row selection signal generation circuit with a combination circuit, a storage circuit, or the like while maintaining the basic configuration even for applications where the charging electrode interval is predetermined. Obviously, it can be applied.

スイッチ数の従来との比較表を表3に示す。二次電池体の個数が多いほど小型化の効果は大きめになり、64個以上の場合52〜63%程度に削減できることが分かる。また(m、n)によっても変わり、mが大きいほど(二次電池列の数が多くなるほど)小型化の傾向が認められる。 Table 3 shows a comparison table of the number of switches with the conventional one. It can be seen that as the number of secondary battery bodies increases, the effect of miniaturization becomes larger, and when the number of secondary battery bodies is 64 or more, it can be reduced to about 52 to 63%. Moreover, it changes also with (m, n), and the tendency of size reduction is recognized, so that m is large (the number of secondary battery rows increases).

Figure 2014207722
Figure 2014207722

図6に第2の実施例を示す電源装置の詳細ブロック図を、図7にその回路図を示す。全体構成は第1の実施例と同じである。異なるところは、列選択マルチプレクサ部17(破線部分)を構成する、セレクタ17A−17Dがそれぞれ4×1マルチプレクサを構成し、4本のマルチプレクサの出力線(行信号線)YD3−0が上位行マルチプレクサ18H、下位行マルチプレクサ18Lの入力に接続されることである。なお、前述と同様に、最上位電極端子BPの充電経路を確保するため、セレクタ17D(列マルチプレクサ)は端子BPを追加入力とし、行信号線YD4を追加出力端子とする、5×2マルチプレクサとなっている。図7において、行スイッチSWH4の行スイッチ選択信号は、上位行アドレスデコーダ16Hの(100)デコード出力信号YSH4を使用している。 FIG. 6 is a detailed block diagram of the power supply apparatus according to the second embodiment, and FIG. 7 is a circuit diagram thereof. The overall configuration is the same as in the first embodiment. The difference is that the selectors 17A-17D constituting the column selection multiplexer unit 17 (broken line portion) each constitute a 4 × 1 multiplexer, and the output lines (row signal lines) YD3-0 of the four multiplexers are upper row multiplexers. 18H, connected to the input of the lower row multiplexer 18L. Similarly to the above, in order to secure a charging path for the uppermost electrode terminal BP, the selector 17D (column multiplexer) has a 5 × 2 multiplexer having the terminal BP as an additional input and the row signal line YD4 as an additional output terminal. It has become. In FIG. 7, the row switch selection signal of the row switch SWH4 uses the (100) decode output signal YSH4 of the upper row address decoder 16H.

この実施例では、同一二次電池列内の電極端子間の充電経路は形成できないが、異なる二次電池列間の任意の電極端子間の充電経路を形成できる。二次電池列間の相対的ばらつき、変動をモニターしながら充電するのに向いている。 In this embodiment, a charging path between electrode terminals in the same secondary battery row cannot be formed, but a charging path between arbitrary electrode terminals between different secondary battery rows can be formed. It is suitable for charging while monitoring relative variations and fluctuations between secondary battery arrays.

第3の実施例を示す電源装置の詳細ブロック図を図8に、その回路図を図9に示す。列選択マルチプレクサ部17(破線部)は、セレクタ17A−17Dの各データ線が各々ワイアードオア接続されて構成され、行選択マルチプレクサ部18は、前記ワイアードオア接続された行信号線YDを入力とする、上位行選択マルチプレクサ18H及び下位行選択マルチプレクサ18Lから構成される。以下、前出の実施例と異なるところを重点的に説明する。 FIG. 8 shows a detailed block diagram of a power supply apparatus according to the third embodiment, and FIG. 9 shows a circuit diagram thereof. The column selection multiplexer unit 17 (broken line portion) is configured by wire OR connection of the data lines of the selectors 17A-17D, and the row selection multiplexer unit 18 receives the row signal line YD connected by the wired OR connection. The upper row selection multiplexer 18H and the lower row selection multiplexer 18L. In the following, points different from the previous embodiment will be mainly described.

列選択信号発生回路15は、実施例1、2と異なり2ビットの列アドレス信号XA1、XA0から列スイッチ選択信号XS3−XS0を生成する列アドレスデコーダ15D(2×4デコーダ)とドライバ回路20からなる。行選択信号発生回路16(点線部)は、前出の実施例と同様に、上位行アドレスデコーダ16H(3×8デコーダ)、下位行アドレスデコーダ16L(2×4デコーダ)、ドライバ回路21、22から構成され、上位行スイッチ選択信号YSH、下位行スイッチ選択信号YSLを出力する。列選択マルチプレクサ部17において、各セレクタ17A−17Dは、それぞれ二次電池列の5本の電極端子がデータ端子に、他方のデータ端子に行信号線YD0−4が接続され、列スイッチ選択信号XS0−XS3が各選択制御端子に入力される。行選択マルチプレクサ部18は、行信号線YDを入力とし、行スイッチ選択信号YSH、YSLを選択制御信号とする、それぞれ上位行マルチプレクサ18Hと下位行マルチプレクサ18Lからなる。上位行及び下位行マルチプレクサ18H、18Lの出力端子は、それぞれ供給出力端子BVH、供給入力端子BVLへ接続される。所望の電極端子間の二次電池体は、前述したのと逆の経路をたどって充電され、電圧の読出しは前述した順に沿って行なわれる。 Unlike the first and second embodiments, the column selection signal generation circuit 15 includes a column address decoder 15D (2 × 4 decoder) that generates column switch selection signals XS3 to XS0 from 2-bit column address signals XA1 and XA0 and a driver circuit 20. Become. The row selection signal generation circuit 16 (dotted line portion) includes an upper row address decoder 16H (3 × 8 decoder), a lower row address decoder 16L (2 × 4 decoder), and driver circuits 21 and 22 as in the previous embodiment. The upper row switch selection signal YSH and the lower row switch selection signal YSL are output. In the column selection multiplexer unit 17, each of the selectors 17 </ b> A to 17 </ b> D has the five electrode terminals of the secondary battery column connected to the data terminal and the other data terminal connected to the row signal lines YD <b> 0-4, and the column switch selection signal XS <b> 0. -XS3 is input to each selection control terminal. The row selection multiplexer unit 18 includes an upper row multiplexer 18H and a lower row multiplexer 18L, each of which receives the row signal line YD and uses the row switch selection signals YSH and YSL as selection control signals. The output terminals of the upper row and lower row multiplexers 18H and 18L are connected to the supply output terminal BVH and the supply input terminal BVL, respectively. The secondary battery body between the desired electrode terminals is charged along the reverse path as described above, and the voltage is read in the order described above.

図9の回路図において、SW4D、SW8D、SW12D、SW16は、二次電池列内の直列接続された4個の二次電池体から最上位電極端子の信号を取り出すための追加的なスイッチである。隣接する二次電池列の接続点には、最上位電極および最下位電極選択用の2個の列スイッチが接続される。SW4DとSW4、SW8DとSW8、SW12とSW12がこれに該当する。各セレクタ17A−17Dの最下位電極端子出力(列スイッチSW0、SW4、SW8、SW12の出力)は行信号線YD0に、最上位電極端子出力(列スイッチSW4D、SW8D、SW12D、SW16の出力)は行信号線YD4に、接続される。 In the circuit diagram of FIG. 9, SW4D, SW8D, SW12D, and SW16 are additional switches for taking out the signal of the uppermost electrode terminal from the four secondary battery bodies connected in series in the secondary battery array. . Two column switches for selecting the uppermost electrode and the lowermost electrode are connected to a connection point between adjacent secondary battery columns. SW4D and SW4, SW8D and SW8, SW12 and SW12 correspond to this. The lowermost electrode terminal outputs (outputs of the column switches SW0, SW4, SW8, SW12) of the selectors 17A-17D are output to the row signal line YD0, and the uppermost electrode terminal outputs (outputs of the column switches SW4D, SW8D, SW12D, SW16) are Connected to the row signal line YD4.

本実施例では、上位行マルチプレクサ18Hの二次電池列の最下位行選択スイッチSWH0(図示せず)、及び下位行マルチプレクサ18Lの二次電池列の最上位行選択スイッチSWL4(図示せず)は冗長であるので、行選択マルチプレクサ部は8個の行スイッチで構成される。そのため、上位行アドレスデコーダ入力は、(YAH2−0)の3ビットとし、上位行スイッチ選択信号としてYSH4(100デコード出力)−YSH1(001デコード出力)を使用する。 In this embodiment, the lowest row selection switch SWH0 (not shown) of the secondary battery column of the upper row multiplexer 18H and the highest row selection switch SWL4 (not shown) of the secondary battery column of the lower row multiplexer 18L are provided. Since it is redundant, the row selection multiplexer section is composed of eight row switches. Therefore, the upper row address decoder input is 3 bits (YAH2-0), and YSH4 (100 decode output) -YSH1 (001 decode output) is used as the upper row switch selection signal.

表4に各電極端子番号に対する設定列アドレス、行アドレスの関係を示す真理値表を掲げる。ただし、これは実際の設定アドレスの組み合わせを表したものではないことに注意する。以後に示される真理値表についても同様である。表中で網掛けしたところが各二次電池列の最上位電極端子の設定アドレスに相当する。このように、同一の二次電池列の最上位電極位置を選択する場合、列アドレスは変化させないよう2ビット列アドレスを制御する。(列選択信号発生回路15には図示せず)。例えば、端子番号4の場合、列アドレス(XA1、XA0)は、通常では(01)にインクリメントされるが、この場合、前の状態(00)を保持し、上位行アドレスYAH2−0のみ(100)にインクリメントする。 Table 4 shows a truth table showing the relationship between the set column address and the row address for each electrode terminal number. Note that this is not a representation of the actual set address combination. The same applies to the truth table shown below. The shaded area in the table corresponds to the set address of the uppermost electrode terminal of each secondary battery column. Thus, when selecting the highest electrode position of the same secondary battery column, the 2-bit column address is controlled so as not to change the column address. (Not shown in the column selection signal generation circuit 15). For example, in the case of terminal number 4, the column address (XA1, XA0) is normally incremented to (01), but in this case, the previous state (00) is retained and only the upper row address YAH2-0 (100 Increment to).

Figure 2014207722
Figure 2014207722

本実施例では、二次電池列内における所望の電極端子間の充電が可能になり、二次電池列を順次スキャンしながら二次電池全体の充電を行なうことができる。異なる種類の二次電池を直列接続した二次蓄電池用電源装置としても有用である。また、制御信号線、特に列スイッチ選択信号線数が少なく、またアドレッシング回路が簡単で、コンパクトに形成できる効果がある。 In this embodiment, charging between desired electrode terminals in the secondary battery array is possible, and the entire secondary battery can be charged while sequentially scanning the secondary battery array. It is also useful as a power supply device for a secondary storage battery in which different types of secondary batteries are connected in series. In addition, the number of control signal lines, particularly the column switch selection signal lines is small, the addressing circuit is simple, and there is an effect that it can be formed compactly.

図10は、実施例3の電源装置回路において、二次電池体、列スイッチ、および行スイッチをマトリックス状に配置、実装した、第4の実施例を示す回路図である。34(1点鎖線部)は、二次蓄電池10と列選択マルチプレクサ部17を1体化したブロックである。二次電池体ユニット33(破線部)は、二次電池体と、一端が正電極端子(または負電極端子)に接続された列スイッチから構成される。この二次電池体ユニットを直列接続して二次電池体ユニット列を構成し、前記二次電池体ユニット列を行方向に併設する。そして、隣接する各二次電池体ユニット列は、折り返し配線パターンによって直列に結線される。この場合、メモリ状に二次電池が構成、実装され、回路構成の単純化と小型化が得られる効果がある。 FIG. 10 is a circuit diagram illustrating a fourth embodiment in which the secondary battery body, the column switch, and the row switch are arranged and mounted in a matrix in the power supply device circuit according to the third embodiment. 34 (one-dot chain line portion) is a block in which the secondary storage battery 10 and the column selection multiplexer unit 17 are integrated. The secondary battery body unit 33 (broken line portion) includes a secondary battery body and a column switch having one end connected to a positive electrode terminal (or negative electrode terminal). The secondary battery body units are connected in series to form a secondary battery body unit row, and the secondary battery body unit row is provided side by side in the row direction. And each adjacent secondary battery body unit row | line | column is connected in series by the return | turnback wiring pattern. In this case, there is an effect that the secondary battery is configured and mounted in a memory shape, and the circuit configuration can be simplified and downsized.

実施例5を図11に示す。本実施例では、実施例4と違い、隣接する二次電池体ユニット列は、互いに列方向に略反対称的に配置して並設される。すなわち、二次電池体列が交互に上下反転して並設され、隣接する各二次電池列間は短い配線パターンによって結線される。行選択信号発生回路16は、上位行ドレス信号YAH、下位行アドレス信号YALの2の補数生成回路(図示せず)を備え、上位行アドレスデコーダ16H、下位行アドレスデコーダ16Lは、奇数二次電池列選択信号OD/EVNにより、奇数列アドレスの二次電池列選択時には、2の補数生成回路(図示せず)の補数出力を上位行及び下位行アドレス信号とすることにより、隣接二次電池列間で行アドレス配列順序を逆転させることを特徴とする。奇数二次電池列選択信号OD/EVNは、列アドレスの最下位ビットXA0を使用すればよい。 Example 5 is shown in FIG. In the present embodiment, unlike the fourth embodiment, adjacent secondary battery body unit rows are arranged in parallel in a substantially antisymmetric manner in the row direction. That is, the secondary battery arrays are alternately arranged upside down, and adjacent secondary battery arrays are connected by a short wiring pattern. The row selection signal generation circuit 16 includes a two's complement generation circuit (not shown) of the upper row address signal YAH and the lower row address signal YAL. The upper row address decoder 16H and the lower row address decoder 16L are odd secondary When a secondary battery column having an odd column address is selected by the battery column selection signal OD / EVN, the complement output of a 2's complement generation circuit (not shown) is used as an upper row and lower row address signal, thereby allowing adjacent secondary batteries The row address arrangement order is reversed between columns. The odd-numbered secondary battery column selection signal OD / EVN may use the least significant bit XA0 of the column address.

表5に電極端子番号に対する設定列アドレス・行アドレスの関係を示す。奇数アドレス列では表中の補数行アドレスが採用される。なお、二次電池列における最上位電極端子の設定アドレスは、前述したように列アドレスは変更せず、行アドレスのみ変更する。本実施例では、二次電池列を接続する配線パターン長が短くでき、二次電池列間配線抵抗値の低減、小型化が可能となる。 Table 5 shows the relationship between the set column address and the row address with respect to the electrode terminal number. In the odd address column, the complement row address in the table is adopted. As described above, the setting address of the uppermost electrode terminal in the secondary battery column does not change the column address but only the row address. In this embodiment, the wiring pattern length for connecting the secondary battery rows can be shortened, and the wiring resistance value between the secondary battery rows can be reduced and the size can be reduced.

Figure 2014207722
Figure 2014207722

第6の実施例を示す行信号発生回路を図12に掲げる。行選択信号発生回路16は、上位行アドレスデコーダ16H、下位行アドレスデコーダ16L、加算器42、増分アドレス設定レジスタ41、及び下位行アドレス設定レジスタ40、及びドライバ回路21、22からなる。
下位行アドレス設定レジスタ40には下位行アドレスYALが設定され、増分アドレス設定レジスタ41には充電対象となる負電極端子アドレスに対する正電極端子アドレスの増分値YADすなわち、二次電池体の数が設定され、加算器42は両アドレス値の加算値を上位行アドレスYAHとして出力する。この行選択信号発生回路16は、前述の実施例に、その機能、効果を逸脱することなく適宜変更を加えることにより適用可能である。
A row signal generating circuit showing the sixth embodiment is shown in FIG. The row selection signal generation circuit 16 includes an upper row address decoder 16H, a lower row address decoder 16L, an adder 42, an increment address setting register 41, a lower row address setting register 40, and driver circuits 21 and 22.
A lower row address YAL is set in the lower row address setting register 40, and an increment value YAD of the positive electrode terminal address with respect to the negative electrode terminal address to be charged, that is, the number of secondary battery bodies is set in the incremental address setting register 41. The adder 42 outputs the addition value of both address values as the upper row address YAH. The row selection signal generation circuit 16 can be applied to the above-described embodiment by appropriately changing the function and effect without departing from the function and effect thereof.

図13は、本発明による電源装置の第2の基本構成を示したものである。前述した第1の基本構成(図1)と異なるところは、行と列スイッチの役割を逆転し、各二次電池列の電極端子を所望の行スイッチを介して列信号線に接続し、列信号線を列選択マルチプレクサ部の入力端に接続して入出力制御することである。
電源装置50において、選択スイッチ切替回路11(一点鎖線部)は、行スイッチと列スイッチで構成される、マトリックス型スイッチ部14(破線部)、列選択信号発生回路35、行選択信号発生回路36から構成される。行選択信号発生回路36は、n本の行アドレス信号YAをデコードして2本の行スイッチ選択信号YSを発生する、デコーダ回路である。一方、列選択信号発生回路35は、正電極端子位置を示すm本の上位列アドレス信号XAH、負電極端子位置を示すm本の下位列アドレス信号XALをデコードして、それぞれ2本の上位列スイッチ選択信号XSH、下位列スイッチ選択信号XSLを生成する。
FIG. 13 shows a second basic configuration of the power supply device according to the present invention. The difference from the first basic configuration (FIG. 1) described above is that the roles of the row and column switches are reversed, and the electrode terminals of the respective secondary battery columns are connected to the column signal lines via the desired row switches. The signal line is connected to the input terminal of the column selection multiplexer unit for input / output control.
In the power supply device 50, the selection switch switching circuit 11 (one-dot chain line portion) includes a matrix type switch portion 14 (broken line portion), a column selection signal generation circuit 35, and a row selection signal generation circuit 36, each composed of a row switch and a column switch. Consists of The row selection signal generation circuit 36 is a decoder circuit that decodes n row address signals YA to generate 2 n row switch selection signals YS. On the other hand, the column selection signal generation circuit 35 decodes the m upper column address signals XAH indicating the positive electrode terminal positions and the m lower column address signals XAL indicating the negative electrode terminal positions, and 2 m lines each. An upper column switch selection signal XSH and a lower column switch selection signal XSL are generated.

マトリックス型スイッチ部14は、行選択マルチプレクサ部51と、列選択マルチプレクサ部52から構成される。行選択マルチプレクサ部51は、行スイッチ選択信号YSを選択制御信号とし、各二次電池列の2本の電極端子を入力とする2個の2×1マルチプレクサで構成され、2本の出力線、すなわち列信号線XDを列選択マルチプレクサ部52の入力に接続する。列選択マルチプレクサ部52は、列信号線XDを入力する入力端子、上位列スイッチ選択信号XSH、下位列スイッチ選択信号XSLを入力する選択制御信号端子、及び上位列、下位列信号を伝送する出力端子を有する。前記出力端子がそれぞれ供給出力端子BVH、供給入力端子BVLに接続されることにより充放電経路を形成する。 The matrix switch unit 14 includes a row selection multiplexer unit 51 and a column selection multiplexer unit 52. The row selection multiplexer 51, and a selection control signal to the row switch selection signal YS, is composed by 2 m pieces of 2 n × 1 multiplexers for receiving the electrode terminals of the 2 n the each secondary cell column, 2 m the Output line, that is, the column signal line XD is connected to the input of the column selection multiplexer unit 52. The column selection multiplexer unit 52 transmits an input terminal for inputting a column signal line XD, a selection control signal terminal for inputting an upper column switch selection signal XSH, and a lower column switch selection signal XSL, and upper and lower column signals. It has an output terminal. The output terminals are connected to a supply output terminal BVH and a supply input terminal BVL, respectively, thereby forming a charge / discharge path.

第2の基本構成に基づく第7の実施例を示す回路図を図14に掲げる。列選択信号発生回路は、上位行アドレスデコーダ35Hと下位行アドレスデコーダ35Lからなり、それぞれ上位列、下位列スイッチ選択信号XSH、XSLを生成する。列選択マルチプレクサ部52において、上位列マルチプレクサ52H、下位列マルチプレクサ52Lは、列信号線XD3−0線を入力とし、それぞれ出力を供給出力端子BVH、供給入力端子BVLに接続する。二次蓄電池10と行選択マルチプレクサ部を含むブロック51(1点鎖線部)において、一つの行マルチプレクサは、例えば、それぞれ二次電池体BC1−BC4の電極端子を入力とする、行スイッチSW0―SW3、SW4Dで構成される。行スイッチ選択信号線YS4によって駆動される行スイッチのSW4D、SW8D、SW12D、SW16は、各二次電池列の最上位電極端子の充電経路を確保するために設けてある。本実施例では、異なる二次電池列間で同一行の電極端子間の(2個の電池体列単位で)充電経路を構成する。このように、本発明の第2の基本構成は、第1の基本構成において、行と列の制御・データ入出力関係を入れ替えたものであり、本発明の趣旨に沿って、前述した基本構成1に対する実施例に相当する実施例が可能である。また、充電電圧、読出し電圧の演算処理を行なうことにより、個々の二次電池体の充電状態を設定、監視することができる。 FIG. 14 is a circuit diagram showing a seventh embodiment based on the second basic configuration. The column selection signal generation circuit includes an upper row address decoder 35H and a lower row address decoder 35L, and generates upper column and lower column switch selection signals XSH and XSL, respectively. In the column selection multiplexer unit 52, the upper column multiplexer 52H and the lower column multiplexer 52L have the column signal lines XD3-0 as inputs and connect the outputs to the supply output terminal BVH and the supply input terminal BVL, respectively. In the block 51 (one-dot chain line portion) including the secondary storage battery 10 and the row selection multiplexer unit, one row multiplexer receives, for example, the electrode terminals of the secondary battery bodies BC1 to BC4 as row switches SW0 to SW3. , SW4D. The row switches SW4D, SW8D, SW12D, and SW16 driven by the row switch selection signal line YS4 are provided to secure a charging path for the uppermost electrode terminal of each secondary battery column. In this embodiment, a charging path is configured between electrode terminals in the same row (in units of 2 n battery body columns) between different secondary battery columns. As described above, the second basic configuration of the present invention is obtained by replacing the row and column control / data input / output relationships in the first basic configuration, and in accordance with the spirit of the present invention, the basic configuration described above. An embodiment corresponding to that for 1 is possible. In addition, the charging state of each secondary battery body can be set and monitored by performing calculation processing of the charging voltage and the reading voltage.

今まで述べてきた実施例において、列スイッチや行スイッチには、電磁リレーなどの他、半導体スイッチング素子が利用でき、例えばサイリスタやGTOサイリスタ、IGBT、バイポーラトランジスタ、MOSFETなどがあげられる。特に、自己消弧素子であるGTOサイリスタ、IGBTはオン、オフのスイッチ制御が容易である利点がある。本発明の基本構成1では、列スイッチ(行スイッチ)は双方向性スイッチである必要があるが、行スイッチ(列スイッチ)は、通常上位行選択スイッチ(上位列選択スイッチ)と下位行選択スイッチ(下位列選択スイッチ)で電流の流れる方向が決まっているので単方向スイッチでもよい。ここで、括弧内は本発明の基本構成2の場合を示す。単方向性スイッチとしては、前記半導体スイッチング素子単体が使用できる。
基本構成1の場合、行スイッチ(基本構成2の場合は列スイッチ)も双方向性スイッチを使用すれば、後述するように、充電用の電力を供給する電源側が回生動作可能な場合、電気容量の大きい二次電池体を放電して定電流発生回路側に回生し、結果的にこの放電エネルギーを他の二次電池体の充電に振り向けることもできる。
In the embodiments described so far, the column switch and the row switch can use semiconductor switching elements in addition to electromagnetic relays, for example, thyristors, GTO thyristors, IGBTs, bipolar transistors, MOSFETs, and the like. In particular, GTO thyristors and IGBTs that are self-extinguishing elements have the advantage of easy on / off switch control. In the basic configuration 1 of the present invention, the column switch (row switch) needs to be a bidirectional switch, but the row switch (column switch) is usually an upper row selection switch (upper column selection switch) and a lower row selection switch. Since the direction of current flow is determined by the (lower column selection switch), a unidirectional switch may be used. Here, the parentheses indicate the case of the basic configuration 2 of the present invention. As the unidirectional switch, the semiconductor switching element alone can be used.
In the case of the basic configuration 1, if the row switch (column switch in the case of the basic configuration 2) is also a bidirectional switch, as will be described later, if the power supply side that supplies the charging power can be regeneratively operated, The secondary battery body having a large current can be discharged and regenerated to the constant current generating circuit side, and as a result, the discharge energy can be used for charging other secondary battery bodies.

双方向性スイッチの例を図15に示す。通常、IGBT素子やMOSFETは逆耐圧特性をもたないため、逆方向への通電を阻止するダイオードが直列接続される。逆耐圧特性を有する逆阻止形IGBTの場合ダイオードは不要であるため、ダイオードの導通損失が少ない利点を有する。図15(a)はサイリスタCR1、CR2を逆並列接続した回路、図15(b)は逆耐圧特性をもたないIGBT素子IG1、IG2にそれぞれ保護用ダイオードD1、D2を直列接続した回路を逆並列接続した回路(破線で示した配線を施してもよい)、同図(c)は逆耐圧特性を有するIGBT素子IG3、IG4を逆並列接続した回路、同図(d)はNMOSFETのNM1とNM2を直列接続した回路、同図(e)はPMOSのPM1、PM2を直列接続した回路である。ここで、XSP、XSDはゲート制御信号端子、BT、DTはスイッチの電極端子を示す。この他に、同図(b)のIGBTによる双方向スイッチと同様に、直列接続されたMOSFETと保護用ダイオードを逆並列接続した回路やCMOS構成のMOSFETが使用できる。耐圧の点から使用する電圧領域を考慮して選択する必要がある。 An example of a bidirectional switch is shown in FIG. Usually, since an IGBT element or a MOSFET does not have a reverse breakdown voltage characteristic, a diode that prevents energization in the reverse direction is connected in series. In the case of a reverse-blocking IGBT having reverse breakdown voltage characteristics, a diode is unnecessary, and therefore, there is an advantage that the conduction loss of the diode is small. 15A is a circuit in which thyristors CR1 and CR2 are connected in antiparallel, and FIG. 15B is an inverted circuit in which protective diodes D1 and D2 are connected in series to IGBT elements IG1 and IG2 that do not have reverse withstand voltage characteristics. A circuit connected in parallel (wiring shown by a broken line may be applied), FIG. 5C is a circuit in which IGBT elements IG3 and IG4 having reverse breakdown voltage characteristics are connected in reverse parallel, and FIG. A circuit in which NM2 is connected in series, FIG. 5E is a circuit in which PMOSs PM1 and PM2 are connected in series. Here, XSP and XSD represent gate control signal terminals, and BT and DT represent switch electrode terminals. In addition, a circuit in which a MOSFET connected in series and a protective diode are connected in antiparallel, or a MOSFET having a CMOS structure can be used, as in the bidirectional switch using the IGBT shown in FIG. It is necessary to select the voltage region to be used in consideration of the withstand voltage.

図16は、図15(c)に示すIGBT回路スイッチを、第4の実施例(図10)に適用した第8の実施例を示したものである。列選択スイッチの制御信号XSP、XSD(信号線を点線で示す)は、列アドレスデコーダ15Dによって生成され、上位行、下位行選択スイッチの制御信号YSH、YSL(信号線を点線で示す)は、それぞれ、上位行アドレスデコーダ16H、下位行アドレスデコーダ16Lによって生成される。この場合、列スイッチの他に行スイッチも双方スイッチで構成されているため、充電回路12側の外部電源(図示せず)と二次蓄電池10の間で、電力の回生動作が可能である。なお、充電制御のみである場合は、行スイッチSWH4−1、SWL3−0は単方向性スイッチでよい。定電流発生回路の出力供給端子BVH、及び入力供給端子BVLに電池電圧監視用増幅器13を接続し、充電電圧をモニターしながら充電または放電を行なう。 FIG. 16 shows an eighth embodiment in which the IGBT circuit switch shown in FIG. 15C is applied to the fourth embodiment (FIG. 10). The column selection switch control signals XSP and XSD (signal lines are indicated by dotted lines) are generated by the column address decoder 15D, and the upper row and lower row selection switch control signals YSH and YSL (signal lines are indicated by dotted lines) are: They are generated by the upper row address decoder 16H and the lower row address decoder 16L, respectively. In this case, in addition to the column switch, the row switch is also composed of both switches, so that a power regeneration operation is possible between the external power supply (not shown) on the charging circuit 12 side and the secondary storage battery 10. In the case of only charging control, the row switches SWH4-1 and SWL3-0 may be unidirectional switches. The battery voltage monitoring amplifier 13 is connected to the output supply terminal BVH and the input supply terminal BVL of the constant current generating circuit, and charging or discharging is performed while monitoring the charging voltage.

第9の実施例を示す図17は、第4の実施例(図10)に、図15(a)に掲げるサイリスタ回路スイッチを適用したものである。
定電流発生回路12は、周知技術の降圧チョッパ回路や昇圧チョッパ回路で構成される。図18は昇圧チョッパ回路の例を示したもので、外部電源Ed、インダクタンスL1、及びIGBT(IG5)からなる閉回路、IGBT(IG5)のコレクタ、エミッタ間に直列接続されたダイオードD3及び容量C1を備え、ダイオードD3のカソード端子と容量C1との接続点が供給出力端子BVH、容量C1の他端子が供給入力端子BVLとなる。
FIG. 17 showing the ninth embodiment is obtained by applying the thyristor circuit switch shown in FIG. 15A to the fourth embodiment (FIG. 10).
The constant current generating circuit 12 includes a well-known step-down chopper circuit or step-up chopper circuit. FIG. 18 shows an example of a step-up chopper circuit. A closed circuit including an external power supply Ed, an inductance L1, and an IGBT (IG5), a diode D3 and a capacitor C1 connected in series between the collector and emitter of the IGBT (IG5). The connection point between the cathode terminal of the diode D3 and the capacitor C1 is the supply output terminal BVH, and the other terminal of the capacitor C1 is the supply input terminal BVL.

スイッチIG5がオンするとEd−L1−IG5の閉回路に電流が流れ、インダクタンスL1にエネルギーが蓄えられる。次に電流値が一定に達したところでスイッチをオフにすると、蓄えられたエネルギーはダイオードD3を通してC1、負荷(図示せず)からなる負荷回路へ移りC1を充電する。これを繰り返し、ゲートGE1の駆動信号のオン・デューティを変化させることにより昇圧作用を生じる。 When the switch IG5 is turned on, a current flows through the closed circuit of Ed-L1-IG5, and energy is stored in the inductance L1. Next, when the switch is turned off when the current value reaches a constant value, the stored energy passes through the diode D3 to a load circuit composed of C1 and a load (not shown) to charge C1. By repeating this, the on-duty of the drive signal of the gate GE1 is changed to produce a boosting action.

以上説明した例は、電圧、電流ともに一方向の非可逆形であるが、電圧、電流の通電方向が変わっても対応できるよう拡張された可逆チョッパを使えば、力行(充電)モードのほかに回生モード(二次電池から外部電源Edへの電力返還)が可能になる。図19に電流可逆チョッパ回路の例を示す。この電流可逆チョッパ回路は、外部電源Ed、各々ダイオードD4、D5が並列に逆接続された2個のIGBT(IG6、IG7)からなる閉回路、及び2個のIGBTの接続点に直列接続されるインダクタンスL2と抵抗R1からなる負荷を備え、負荷の出力端子を供給出力端子BVH、IGBT(IG7)のエミッタ電極端子を供給入力端子BVLとする。 In the example described above, both the voltage and current are irreversible in one direction, but if you use a reversible chopper that has been expanded to handle changes in the direction of voltage and current flow, in addition to the powering (charging) mode, The regeneration mode (returning power from the secondary battery to the external power supply Ed) becomes possible. FIG. 19 shows an example of a current reversible chopper circuit. This current reversible chopper circuit is connected in series to an external power supply Ed, a closed circuit composed of two IGBTs (IG6, IG7) each having diodes D4, D5 connected in reverse, and a connection point of the two IGBTs. A load including an inductance L2 and a resistor R1 is provided, and an output terminal of the load is a supply output terminal BVH, and an emitter electrode terminal of the IGBT (IG7) is a supply input terminal BVL.

本定電流発生回路では、スイッチIG6とダイオードD5で降圧チョッパ回路が構成され、外部電源から負荷(二次電池)に電力が供給される充電(力行)モードになる。また、スイッチIG7とダイオードD4で昇圧チョッパ回路が構成され、負荷(二次電池)の起電力が外部電源Edに返還される回生モードになる。このように、電源電流と負荷電流の両者を即時に逆転でき、スムーズに電力の移行ができる。例えば、降圧チョッパ動作、すなわち充電モード時はゲートGE2の駆動信号のオン・デューティによって充電電圧を制御する。負帰還回路を追加してオン・デューティを変化させることにより定電流・低電圧充電制御を行うことは自明である。この他、定電流発生回路として、パワートランジスタを外付けした、電圧レギュレータICやDC−DCコンバータ制御ICなどを使うことができる。 In this constant current generating circuit, a step-down chopper circuit is configured by the switch IG6 and the diode D5, and a charging (powering) mode in which power is supplied from an external power source to a load (secondary battery) is set. Further, a boost chopper circuit is configured by the switch IG7 and the diode D4, and a regenerative mode is entered in which the electromotive force of the load (secondary battery) is returned to the external power supply Ed. In this way, both the power supply current and the load current can be reversed immediately, and power can be transferred smoothly. For example, in the step-down chopper operation, that is, in the charging mode, the charging voltage is controlled by the on-duty of the driving signal for the gate GE2. It is self-evident that constant current / low voltage charging control is performed by adding a negative feedback circuit to change the on-duty. In addition, a voltage regulator IC or a DC-DC converter control IC with an external power transistor can be used as the constant current generating circuit.

本発明によれば、複数の二次電池体を直列に接続して構成される二次電池の充電回路及び電源装置において、少ないスイッチ数で任意の二次電池体の充電、放電制御が可能となり、均等充電や過電圧・過電流充電防止、過放電防止などを実現できる。そのため、回路規模の低減、コスト削減を達成できる。また、半導体メモリと同じような、二次電池体・スイッチの二次元配列、回路制御が可能となり、回路構成の簡易化、コンパクト化が図られる。同時に、行サイズ、列サイズを変更することにより、配線・駆動ゲート負荷を最小にすることにより、高速化が得られる。さらに、二次電池体の電圧・電流をモニターし、個々の二次電池体の充電状態のばらつきや分布、及びインピーダンスを測定することにより、電池動作の評価・不良解析をきめ細かく実施することができる。なお、本発明は、単位セルまたは単位モジュールを直列接続した太陽電池などの蓄電素子において、任意の電極端子間の電圧読み出し、分圧電圧取り出しが可能な電源回路としても利用できることは言うまでもない。   According to the present invention, in a charging circuit and a power supply device for a secondary battery configured by connecting a plurality of secondary battery bodies in series, charging and discharging control of an arbitrary secondary battery body can be performed with a small number of switches. Even charge, overvoltage / overcurrent charge prevention, overdischarge prevention, etc. can be realized. Therefore, reduction in circuit scale and cost reduction can be achieved. In addition, a two-dimensional array of secondary battery bodies and switches and circuit control similar to a semiconductor memory can be performed, and the circuit configuration can be simplified and made compact. At the same time, by changing the row size and the column size, the wiring / driving gate load can be minimized, thereby increasing the speed. Furthermore, by monitoring the voltage and current of the secondary battery body and measuring the variation and distribution of the charging state and the impedance of each secondary battery body, it is possible to perform detailed evaluation and failure analysis of battery operation. . Needless to say, the present invention can also be used as a power supply circuit capable of reading a voltage between arbitrary electrode terminals and extracting a divided voltage in a power storage element such as a solar battery in which unit cells or unit modules are connected in series.

9、50 電源装置
10 二次蓄電池
10A−10D 二次電池列
BC1−BC16 二次電池体
BP 二次蓄電池正電極端子(最上位電極端子)
BN 二次蓄電池負電極端子
11 選択スイッチ切替回路
12 定電流発生回路
13 電圧監視用増幅器
14 マトリックス型スイッチ部
15、35 列選択信号発生回路
15H 上位アドレスデコーダ(上位列アドレスデコーダ)
15L 下位アドレスデコーダ(下位列アドレスデコーダ)
15D 列アドレスデコーダ
35H 上位列アドレスデコーダ
35L 下位列アドレスデコーダ
16、36 行選択信号発生回路
16H 上位行アドレスデコーダ
16L 下位行アドレスデコーダ
17、52 列選択マルチプレクサ部
52H 上位列マルチプレクサ
52L 下位列マルチプレクサ
17A−17D セレクタ
18、51 行選択マルチプレクサ部
18H 上位行マルチプレクサ
18L 下位行マルチプレクサ
19 2入力オア論理ゲート回路
20、21、22 ドライバ回路
SW0−SW16、SW4D、SW8D、SW12D 列スイッチ(行スイッチ)
SWH0−SWH4 上位行スイッチ
SWL0−SWL3 下位行スイッチ
40 下位行アドレス設定レジスタ
41 増分アドレス設定レジスタ
42 加算器
9, 50 Power supply device 10 Secondary storage battery 10A-10D Secondary battery row BC1-BC16 Secondary battery body BP Secondary storage battery positive electrode terminal (uppermost electrode terminal)
BN secondary battery negative electrode terminal 11 selection switch switching circuit 12 constant current generation circuit 13 voltage monitoring amplifier 14 matrix type switch unit 15, 35 column selection signal generation circuit 15H upper address decoder (upper column address decoder)
15L Lower address decoder (lower column address decoder)
15D Column address decoder 35H Upper column address decoder 35L Lower column address decoder 16, 36 Row selection signal generation circuit 16H Upper row address decoder 16L Lower row address decoder 17, 52 Column selection multiplexer unit 52H Upper column multiplexer 52L Lower column multiplexer 17A -17D selector 18, 51 row selection multiplexer unit 18H upper row multiplexer 18L lower row multiplexer 19 2-input OR logic gate circuit 20, 21, 22 driver circuit SW0-SW16, SW4D, SW8D, SW12D column switch (row switch)
SWH0 to SWH4 Upper row switches SWL0 to SWL3 Lower row switches 40 Lower row address setting register 41 Increment address setting register 42 Adder

Claims (16)

正電極端子及び負電極端子を備える二次電池体を複数個直列接続して構成される二次蓄電池と、供給出力端子、供給入力端子から前記二次電池体を充電する定電流発生回路と、前記供給出力端子、供給入力端子と前記二次電池体との間に個別に充電経路を形成する選択スイッチ切替回路と、を備え、
前記二次電池体の電極端子位置を特定するアドレスは、二次電池体群に分割された二次電池列を指定する列アドレスと、前記二次電池列における二次電池体の電極端子位置を指定する行アドレスから構成されてなり、
前記選択スイッチ切替回路は、列スイッチと行スイッチの二次元選択スイッチで構成されるマトリックス型スイッチ部と、列選択信号発生回路と、行選択信号発生回路と、から構成され、
前記列選択信号発生回路は、充電の対象とする前記正電極および/または負電極端子の位置を指定する列アドレス信号から列スイッチ選択信号を発生してなり、
前記行選択信号発生回路は、充電の対象とする前記正電極端子および負電極端子の位置を指定するそれぞれ上位行アドレス信号、下位行アドレス信号から、上位行及び下位行スイッチ選択信号を発生してなり、
前記マトリックス型スイッチ部は、
前記各二次電池列の電極端子を入力とし、前記列スイッチ選択信号を選択制御信号とする、前記列スイッチ群からなる、複数の列マルチプレクサで構成される列選択マルチプレクサ部と、
前記列選択マルチプレクサ部の出力線を入力とし、前記上位行及び下位行スイッチ選択信号により選択される、前記上位行及び下位行スイッチの信号端子をそれぞれ出力端子とする行選択マルチプレクサ部からなり、
前記行選択マルチプレクサ部の前記出力端子が、それぞれ前記供給出力端子、供給入力端子に接続されてなることを特徴とする電源装置。
A secondary storage battery comprising a plurality of secondary battery bodies each having a positive electrode terminal and a negative electrode terminal connected in series; a supply output terminal; a constant current generation circuit for charging the secondary battery body from a supply input terminal; A selection switch switching circuit that individually forms a charging path between the supply output terminal, the supply input terminal, and the secondary battery body;
The address specifying the electrode terminal position of the secondary battery body includes a column address designating a secondary battery array divided into secondary battery bodies, and an electrode terminal position of the secondary battery body in the secondary battery array. Consists of a specified line address,
The selection switch switching circuit is composed of a matrix type switch unit composed of a two-dimensional selection switch of a column switch and a row switch, a column selection signal generation circuit, and a row selection signal generation circuit,
The column selection signal generation circuit generates a column switch selection signal from a column address signal that specifies the position of the positive electrode and / or the negative electrode terminal to be charged,
The row selection signal generation circuit generates an upper row and lower row switch selection signal from an upper row address signal and a lower row address signal that respectively specify the positions of the positive electrode terminal and the negative electrode terminal to be charged. Become
The matrix type switch part is
A column selection multiplexer unit including a plurality of column multiplexers, each of which includes the column switch group, wherein the electrode terminals of each of the secondary battery columns are input and the column switch selection signal is a selection control signal;
An output line of the column selection multiplexer unit is used as an input, and is selected by the upper row and lower row switch selection signals. The row selection multiplexer unit has signal terminals of the upper row and lower row switches as output terminals, respectively.
The power supply apparatus, wherein the output terminals of the row selection multiplexer unit are connected to the supply output terminal and the supply input terminal, respectively.
正電極端子及び負電極端子を備える二次電池体を複数個直列接続して構成される二次蓄電池と、供給出力端子、供給入力端子から前記二次電池体を充電する定電流発生回路と、前記供給出力端子、供給入力端子と前記二次電池体との間に個別に充電経路を形成するための選択スイッチ切替回路と、を備え、
前記二次電池体の電極端子位置を特定するアドレスは、二次電池体群に分割された二次電池列を指定する列アドレスと、前記二次電池列における二次電池体の電極端子位置を指定する行アドレスから構成されてなり、
前記選択スイッチ切替回路は、列スイッチと行スイッチの2次元選択スイッチで構成されるマトリックス型スイッチ部と、列選択信号発生回路と、行選択信号発生回路と、から構成され、
前記列選択信号発生回路は、充電の対象とする前記二次電池体の正電極端子、負電極端子位置を指定するそれぞれ上位、下位アドレス信号をデコードする、上位アドレスデコーダ、下位アドレスデコーダと、
前記上位アドレスデコーダ、下位アドレスデコーダの各出力の論理和をとることにより列スイッチ選択信号を生成するオア論理ゲート回路からなり、
前記行選択信号発生回路は、充電の対象とする前記二次電池体の正電極端子、負電極端子位置を指定する上位行、下位行アドレス信号をデコードしてそれぞれ上位行、下位行スイッチ選択信号を生成する上位行アドレスデコーダ、下位行アドレスデコーダからなり、
前記マトリックス型スイッチ部は、
前記各二次電池列の等しい行アドレス値を有する電極端子を入力とし、前記列スイッチ選択信号を選択制御信号とする、複数の、列スイッチ群からなる列マルチプレクサから構成される、列選択マルチプレクサ部と、
前記列選択マルチプレクサ部の出力線を入力とし、前記上位行、下位行スイッチ選択信号を選択制御信号とする、それぞれ上位行マルチプレクサ、下位行マルチプレクサから構成される行選択マルチプレクサ部からなり、
前記上位行及び下位行マルチプレクサの出力端子が、それぞれ前記供給出力端子、供給入力端子に接続されてなることを特徴とする電源装置。
A secondary storage battery comprising a plurality of secondary battery bodies each having a positive electrode terminal and a negative electrode terminal connected in series; a supply output terminal; a constant current generation circuit for charging the secondary battery body from a supply input terminal; A selection switch switching circuit for individually forming a charging path between the supply output terminal, the supply input terminal and the secondary battery body,
The address specifying the electrode terminal position of the secondary battery body includes a column address designating a secondary battery array divided into secondary battery bodies, and an electrode terminal position of the secondary battery body in the secondary battery array. Consists of a specified line address,
The selection switch switching circuit is composed of a matrix type switch unit composed of a two-dimensional selection switch of a column switch and a row switch, a column selection signal generation circuit, and a row selection signal generation circuit,
The column selection signal generation circuit decodes upper and lower address signals that respectively specify a positive electrode terminal and a negative electrode terminal position of the secondary battery body to be charged, an upper address decoder, a lower address decoder;
An OR logic gate circuit that generates a column switch selection signal by taking the logical sum of the outputs of the upper address decoder and the lower address decoder,
The row selection signal generation circuit decodes the upper row and lower row address signals that specify the positions of the positive electrode terminal and the negative electrode terminal of the secondary battery body to be charged, and the upper row and lower row switch selection signals, respectively. It consists of an upper row address decoder and a lower row address decoder that generate
The matrix type switch part is
A column selection multiplexer unit including a plurality of column multiplexers each including a group of column switches, each having an electrode terminal having an equal row address value of each secondary battery column as an input and the column switch selection signal as a selection control signal. When,
An output line of the column selection multiplexer unit is used as an input, and the upper row and lower row switch selection signals are used as selection control signals.The row selection multiplexer unit includes an upper row multiplexer and a lower row multiplexer, respectively.
The power supply apparatus, wherein output terminals of the upper row and lower row multiplexers are connected to the supply output terminal and the supply input terminal, respectively.
前記マトリックス型スイッチ部は、
前記二次電池列の等しい列アドレス値を有する電極端子を入力とし、前記列スイッチ選択信号を選択制御信号とする、複数の、列スイッチ群からなるマルチプレクサから構成される、列選択マルチプレクサ部と、
前記列選択マルチプレクサ部の出力線を入力とし、前記上位行及び下位行スイッチ選択信号を選択制御信号とする、それぞれ上位行、下位行マルチプレクサからなる行選択マルチプレクサ部からなり、
前記上位行及び下位行マルチプレクサの出力端子が、それぞれ前記供給出力端子、供給入力端子に接続されてなることを特徴とする請求項2に記載の電源装置。
The matrix type switch part is
A column selection multiplexer unit including a plurality of multiplexers each including a group of column switches, the electrode terminals having equal column address values of the secondary battery columns being input and the column switch selection signal being a selection control signal;
An output line of the column selection multiplexer unit is used as an input, and the upper row and lower row switch selection signals are used as selection control signals.The row selection multiplexer unit includes upper row and lower row multiplexers, respectively.
The power supply apparatus according to claim 2, wherein output terminals of the upper row and lower row multiplexers are connected to the supply output terminal and the supply input terminal, respectively.
前記列選択信号発生回路は、充電の対象とする前記二次電池体の正電極端子、負電極端子位置を指定する列アドレス信号をデコードして列スイッチ選択信号を生成するアドレスデコーダからなり、
前記行選択信号発生回路は、充電の対象とする前記二次電池体の正電極端子および負電極端子の位置を指定する上位行、下位行アドレス信号をデコードしてそれぞれ上位行、下位行スイッチ選択信号を出力する上位行アドレスデコーダ、下位行アドレスデコーダからなり、
前記マトリックス型スイッチ部は、
二次電池列の各電極端子を入力とし、前記列スイッチ選択信号を選択制御信号とする、複数の、前記列スイッチ群からなる列マルチプレクサから構成される、列選択マルチプレクサ部と、
前記列選択マルチプレクサ部の出力線を入力とし、前記上位行及び下位行スイッチ選択信号をそれぞれ選択制御信号とする、上位行、下位行マルチプレクサからなる行選択マルチプレクサ部からなり、
前記上位行及び下位行マルチプレクサの出力端子が、それぞれ前記供給出力端子、供給入力端子に接続されてなることを特徴とする請求項1に記載の電源装置。
The column selection signal generation circuit comprises an address decoder that generates a column switch selection signal by decoding a column address signal that specifies a positive electrode terminal and a negative electrode terminal position of the secondary battery body to be charged,
The row selection signal generation circuit decodes the upper row and lower row address signals that specify the positions of the positive electrode terminal and the negative electrode terminal of the secondary battery body to be charged, and selects the upper row and lower row switches, respectively. It consists of an upper row address decoder and a lower row address decoder that output signals,
The matrix type switch part is
A column selection multiplexer unit configured by a plurality of column multiplexers each including the column switch group, each electrode terminal of the secondary battery column being an input and the column switch selection signal being a selection control signal;
An output line of the column selection multiplexer unit is used as an input, and the upper row and lower row switch selection signals are respectively selected control signals.The row selection multiplexer unit includes upper row and lower row multiplexers.
The power supply apparatus according to claim 1, wherein output terminals of the upper row and lower row multiplexers are connected to the supply output terminal and the supply input terminal, respectively.
前記二次蓄電池および前記列選択マルチプレクサ部は、前記二次電池体と、一端が正電極端子または負電極端子に接続された列スイッチからなる、二次電池体ユニットを、直列接続して二次電池体ユニット列を構成し、前記二次電池体ユニット列を行方向に併設してなることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の電源装置。 The secondary storage battery and the column selection multiplexer unit include a secondary battery body unit including a secondary battery body and a column switch having one end connected to a positive electrode terminal or a negative electrode terminal. 5. The power supply device according to claim 1, wherein the battery unit unit row is configured and the secondary battery unit unit row is provided side by side in a row direction. 前記二次蓄電池および前記列選択マルチプレクサ部は、前記二次電池体と、一端が正電極端子または負電極端子に接続された列スイッチからなる、二次電池体ユニットを、直列接続して二次電池体ユニット列を構成してなり、
隣接する前記二次電池体ユニット列は、互いに列方向に略反対称的に配置して、並設され、前記行選択信号発生回路は、前記上位行アドレス信号、下位行アドレス信号の補数生成回路を備え、奇数列アドレスの二次電池列選択時には、前記補数生成回路の出力を前記上位行ドレス信号、下位行アドレス信号とすることにより、隣接二次電池列間で行アドレス配列順を逆転させることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の電源装置。
The secondary storage battery and the column selection multiplexer unit include a secondary battery body unit including a secondary battery body and a column switch having one end connected to a positive electrode terminal or a negative electrode terminal. A battery unit unit row,
Adjacent secondary battery unit columns are arranged in parallel in a substantially antisymmetric manner in the column direction, and the row selection signal generation circuit is a complement generation circuit for the upper row address signal and lower row address signal. When the secondary battery column of the odd column address is selected, the output of the complement generation circuit is used as the upper row address signal and the lower row address signal, thereby reversing the row address arrangement order between the adjacent secondary battery columns. The power supply device according to claim 1, wherein the power supply device is a power supply device.
前記行選択信号発生回路は、下位行アドレス設定レジスタと、下位行アドレス値に対する上位行アドレス値の増分値を指定する、増分行アドレス設定レジスタと、前記両レジスタの格納値を加算する加算器とを備え、
前記加算器の出力を、上位行アドレス信号とすることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の電源装置。
The row selection signal generation circuit includes: a lower row address setting register; an increment row address setting register that specifies an increment value of an upper row address value with respect to a lower row address value; and an adder that adds storage values of both registers; With
7. The power supply device according to claim 1, wherein the output of the adder is an upper row address signal.
正電極端子及び負電極端子を備える二次電池体を複数個直列接続して構成される二次蓄電池と、供給出力端子、供給入力端子から前記二次電池体を充電する定電流発生回路と、前記供給出力端子、供給入力端子と前記二次電池体との間に個別に充電経路を形成するための選択スイッチ切替回路と、を備え、
前記二次電池体の電極端子位置を特定するアドレスは、二次電池体群に分割された二次電池列を指定する列アドレスと、前記二次電池列における二次電池体の電極端子位置を指定する行アドレスから構成されてなり、
前記選択スイッチ切替回路は、列スイッチと行スイッチの2次元選択スイッチで構成されるマトリックス型スイッチ部と、列選択信号発生回路と、行選択信号発生回路と、から構成され、
前記行選択信号発生回路は、充電の対象とする前記行アドレス信号から行スイッチ選択信号を発生してなり、
前記列選択信号発生回路は、充電の対象とする正電極端子、負電極端子の位置を指定する上位列アドレス信号、下位列アドレス信号から、それぞれ上位列及び下位列スイッチ選択信号を発生してなり、
前記マトリックス型スイッチ部は、
前記二次電池列の前記電極端子を入力とし、前記行スイッチ選択信号を選択制御信号とする、複数の、行スイッチ群からなる行マルチプレクサで構成される、行選択マルチプレクサ部と、
前記行選択マルチプレクサ部の出力線を入力とし、前記上位列及び下位列スイッチ選択信号を選択制御信号として、選択される上位列及び下位列スイッチの信号を出力する出力端子を有する列選択マルチプレクサ部からなり、
前記列選択マルチプレクサ部の前記出力端子が、それぞれ前記供給出力端子、供給入力端子に接続されてなることを特徴とする電源装置。
A secondary storage battery comprising a plurality of secondary battery bodies each having a positive electrode terminal and a negative electrode terminal connected in series; a supply output terminal; a constant current generation circuit for charging the secondary battery body from a supply input terminal; A selection switch switching circuit for individually forming a charging path between the supply output terminal, the supply input terminal and the secondary battery body,
The address specifying the electrode terminal position of the secondary battery body includes a column address designating a secondary battery array divided into secondary battery bodies, and an electrode terminal position of the secondary battery body in the secondary battery array. Consists of a specified line address,
The selection switch switching circuit is composed of a matrix type switch unit composed of a two-dimensional selection switch of a column switch and a row switch, a column selection signal generation circuit, and a row selection signal generation circuit,
The row selection signal generation circuit generates a row switch selection signal from the row address signal to be charged,
The column selection signal generation circuit generates an upper column and a lower column switch selection signal from an upper column address signal and a lower column address signal that specify positions of a positive electrode terminal and a negative electrode terminal to be charged, respectively. And
The matrix type switch part is
A row selection multiplexer unit configured by a plurality of row multiplexers each including a row switch group, wherein the electrode terminals of the secondary battery columns are input and the row switch selection signal is a selection control signal;
A column selection multiplexer having an output terminal for outputting a signal of the selected upper column and lower column switch, using the output line of the row selection multiplexer unit as an input, and using the upper column and lower column switch selection signal as a selection control signal. Consists of parts
The power supply apparatus, wherein the output terminal of the column selection multiplexer unit is connected to the supply output terminal and the supply input terminal, respectively.
前記列選択信号発生回路は、前記上位列アドレス信号と前記下位列アドレス信号を入力としてそれぞれ前記上位列、下位列スイッチ選択信号を生成する上位列アドレスデコーダと下位列アドレスデコーダからなり、
列選択マルチプレクサ部は、前記行選択マルチプレクサ部の出力線を入力とし、前記上位列及び下位列スイッチ選択信号を選択制御信号とする、それぞれ上位列、下位列マルチプレクサからなり、
前記上位列及び下位列マルチプレクサの出力端子が、それぞれ前記供給出力端子、供給入力端子に接続されてなることを特徴とする請求項8記載の電源装置。
The column selection signal generation circuit includes an upper column address decoder and a lower column address decoder that generate the upper column and lower column switch selection signals, respectively, with the upper column address signal and the lower column address signal as inputs.
The column selection multiplexer unit includes an upper column and a lower column multiplexer, each having an output line of the row selection multiplexer unit as an input and the upper column and lower column switch selection signals as selection control signals.
9. The power supply apparatus according to claim 8, wherein output terminals of the upper column and lower column multiplexers are connected to the supply output terminal and the supply input terminal, respectively.
前記マトリックス型スイッチ部の前記列スイッチ、行スイッチは、サイリスタ、GTOサイリスタ、IGBT、MOSFET、バイポーラトランジスタのいずれかで構成したことを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載の電源装置。 10. The power supply device according to claim 1, wherein the column switch and the row switch of the matrix type switch unit are configured by any of a thyristor, a GTO thyristor, an IGBT, a MOSFET, and a bipolar transistor. 前記マトリックス型スイッチ部の前記列スイッチおよび/または行スイッチは、双方向スイッチであることを特徴とする請求項10に記載の電源装置。 The power supply apparatus according to claim 10, wherein the column switch and / or the row switch of the matrix type switch unit are bidirectional switches. 前記定電流発生回路は、降圧チョッパ回路、昇圧チョッパ回路、または可逆チョッパ回路からなることを特徴とする請求項1から11のいずれかに記載の電源装置。 The power supply apparatus according to claim 1, wherein the constant current generation circuit includes a step-down chopper circuit, a step-up chopper circuit, or a reversible chopper circuit. 前記定電流発生回路は、少なくとも外部電源と、インダクタンス及びチョッパスイッチからなる閉回路と、前記チョッパスイッチの両端に直列接続されたダイオード及び容量とを具備し、前記インダクタンスと前記チョッパスイッチの接続点にダイオードのアノードが接続され、ダイオードのカソードとチョッパスイッチの他端に前記容量が接続されてなり、容量の正電極端子及び負電極端子がそれぞれ前記供給出力端子及び前記供給入力端子に接続されてなることを特徴とする請求項12記載の電源装置。 The constant current generating circuit includes at least an external power source, a closed circuit including an inductance and a chopper switch, and a diode and a capacitor connected in series to both ends of the chopper switch, and a connection point between the inductance and the chopper switch. The anode of the diode is connected, the capacitor is connected to the cathode of the diode and the other end of the chopper switch, and the positive electrode terminal and the negative electrode terminal of the capacitor are connected to the supply output terminal and the supply input terminal, respectively. The power supply apparatus according to claim 12. 前記定電流発生回路は、少なくとも外部電源、各々ダイオードが並列に逆接続された2個のスイッチからなる閉回路、及び前記スイッチの接続点に直列接続されるインダクタンスと抵抗からなる負荷を備え、
前記負荷の出力端子が前記供給出力端子に、前記外部電源の負極端子と前記スイッチの接続点が前記供給入力端子に接続されてなることを特徴とする請求項12記載の電源装置。
The constant current generating circuit includes at least an external power source, a closed circuit including two switches each having a diode reversely connected in parallel, and a load including an inductance and a resistor connected in series to a connection point of the switches,
The power supply apparatus according to claim 12, wherein an output terminal of the load is connected to the supply output terminal, and a connection point between the negative terminal of the external power supply and the switch is connected to the supply input terminal.
前記スイッチがIGBT素子からなることを特徴とする請求項13又は14に記載の電源装置。 The power supply device according to claim 13 or 14, wherein the switch includes an IGBT element. 前記供給出力端子及び前記供給入力端子に電源電圧監視用の電圧増幅器の入出力端子を接続したことを特徴とする請求項1から15のいずれかに記載の電源装置。 16. The power supply device according to claim 1, wherein an input / output terminal of a voltage amplifier for monitoring a power supply voltage is connected to the supply output terminal and the supply input terminal.
JP2013082209A 2013-04-10 2013-04-10 Power supply device Pending JP2014207722A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013082209A JP2014207722A (en) 2013-04-10 2013-04-10 Power supply device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013082209A JP2014207722A (en) 2013-04-10 2013-04-10 Power supply device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014207722A true JP2014207722A (en) 2014-10-30

Family

ID=52120883

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013082209A Pending JP2014207722A (en) 2013-04-10 2013-04-10 Power supply device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2014207722A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108321869A (en) * 2018-01-30 2018-07-24 西安特锐德智能充电科技有限公司 A kind of charging equipment of electric automobile
JP2018185975A (en) * 2017-04-26 2018-11-22 株式会社デンソー Battery pack monitoring integrated circuit device
CN114572004A (en) * 2022-03-10 2022-06-03 河南交通职业技术学院 New forms of energy car power battery high voltage protection device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018185975A (en) * 2017-04-26 2018-11-22 株式会社デンソー Battery pack monitoring integrated circuit device
CN108321869A (en) * 2018-01-30 2018-07-24 西安特锐德智能充电科技有限公司 A kind of charging equipment of electric automobile
CN114572004A (en) * 2022-03-10 2022-06-03 河南交通职业技术学院 New forms of energy car power battery high voltage protection device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI499161B (en) A balanced charging circuit for series power storage units
US8415905B2 (en) Battery power system
EP2413460B1 (en) Battery heating circuit
CN101160687B (en) Switching circuit for balancing of battery cell
Baek et al. Solid state Marx generator using series-connected IGBTs
JP5645732B2 (en) Battery voltage control device
US9120394B2 (en) Battery heating circuits and methods based on battery discharging and charging using resonance components in series and multiple charge storage components
JP2018026973A (en) Power supply device for vehicle
US20120013194A1 (en) Remaining capacity equalizing device and method, and remaining capacity equalizing device set
EP1993185A3 (en) Cell controller, battery module and power supply system
CN100350256C (en) Voltage measuring apparatus
JP2012257440A (en) Circuit having switch with mosfet structure in serial-parallel switchable type cell voltage balance circuit, and driving circuit for the same
JP2014207722A (en) Power supply device
JP2006025518A (en) Power converter and dual power supply vehicle mounting it
JPH0746850A (en) Circuit device for transforming double voltage direct current into alternating current
RU2018128391A (en) POWER SUPPLY DEVICE
CN1210397A (en) Constant voltage generation circuit
JP2010080548A (en) Solar photovoltaic power generation module
Chinnaiyan et al. Design and implementation of high power DC-DC converter and speed control of DC motor using TMS320F240 DSP
JP5931366B2 (en) Power converter
JP5353791B2 (en) Power converter
JP5199730B2 (en) Power converter
CN101819816B (en) Phase change memory
JP2010220373A (en) Balancing circuit of energy storage element
JP3892752B2 (en) Electric double layer capacitor charger