JP2014226018A - Lc直列共振を利用したバッテリセルモジュールのバランシング制御回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】直列接続された複数のバッテリセルを具備するバッテリセルモジュールと、該モジュールのバッテリセルから回収される電気エネルギーを充電し、この電気エネルギーを前記バッテリセルに供給するために直列接続されたインダクタおよびキャパシタを具備するが、前記インダクタおよびキャパシタのうちの1つ以上を可変型として具備し、バランシング速度を調整する直列共振回路と、前記バッテリセルから回収される電気エネルギーを前記直列共振回路のキャパシタに充電可能に電気エネルギー回収経路を提供し、前記充電された電気エネルギーを前記バッテリセルモジュールの当該バッテリセルに供給可能に電気エネルギー供給経路を提供するスイッチ部とを含む。
【選択図】図4
Description
図4は、本発明の実施形態にかかるLC直列共振を利用したバッテリセルモジュールのバランシング制御回路図であって、同図に示すように、バッテリセルモジュール410と、直列共振回路420と、第1スイッチ部431ないし第3スイッチ部433を具備するスイッチ部とを含む。
バッテリセルモジュール410は、直列接続された第1バッテリセルCELL1ないし第4バッテリセルCELL4を具備する。
第1スイッチ部431は、第1バッテリセルCELL1ないし第4バッテリセルCELL4から電気エネルギーを回収または供給するための経路を形成する。このために、第1スイッチ部431は、第1バッテリセルCELL1ないし第4バッテリセルCELL4の各端子に一側端子がそれぞれ接続され、他側端子が第1共通ノードN1に共通接続された第1スイッチSW1ないし第5スイッチSW5を具備する。
しかし、本発明の実施形態において、バッテリセルモジュール410の第1バッテリセルCELL1ないし第4バッテリセルCELL4を対象にバランシング動作を行う時、バランシング速度を調整できるように、上記説明のように、直列共振回路420に容量の可変が可能なインダクタ部Lvおよびキャパシタ部Cvを具備した。
すなわち、図5Aは、インダクタ部Lvを2つのインダクタL1、L2および第21スイッチSW21で実現した例を示すものである。第21スイッチSW21がターンオンされる場合、2つのインダクタL1、L2が第21スイッチSW21によって並列に接続され、インダクタンス値が調整(下降)される。しかし、第21スイッチSW21がターンオフされる場合、可変型インダクタ部Lvの値が1つのインダクタL1によって決定されるため、2つのインダクタL1、L2が並列に接続された場合に比べて高いインダクタンス値を有する。
上記のような一連の電気エネルギー回収および供給過程を通じてバッテリセルバランシングが行われる。
第1バッテリセルモジュール811は、直列接続された第1バッテリセルCELL11ないし第4バッテリセルCELL14を具備する。
直列共振回路812は、直列接続された第1インダクタLs1および第1キャパシタCs1を具備する。
第1スイッチ部813Aは、第1バッテリセルCELL11ないし第4バッテリセルCELL14から電気エネルギーを回収または供給するための経路を形成する。このために、第1スイッチ部813Aは、第1バッテリセルCELL11ないし第4バッテリセルCELL14の各端子に一側端子がそれぞれ接続され、他側端子が第1共通ノードN11に共通接続された第1スイッチSW1ないし第5スイッチSW5を具備する。
図13が図11と異なる点は、電気エネルギー回収モードにおいて、第1バッテリモジュール800_1の第3スイッチ部813Cの第11スイッチSW11ないし第14スイッチSW14のうちの第11スイッチSW11および第12スイッチSW12がターンオンされ、第13スイッチSW13および第14スイッチSW14がターンオフされることである。
410:バッテリセルモジュール
420:直列共振回路
431〜433:第1ないし第3スイッチ部
Claims (18)
- 直列接続された複数のバッテリセルを具備するバッテリセルモジュールと、
前記バッテリセルモジュールの当該バッテリセルから回収される電気エネルギーを充電し、前記充電された電気エネルギーを前記バッテリセルモジュールの当該バッテリセルに供給するために直列接続されたインダクタ部およびキャパシタ部を具備した直列共振回路と、
前記バッテリセルモジュールの当該バッテリセルから回収される電気エネルギーを前記直列共振回路のキャパシタに充電可能に電気エネルギー回収経路を提供し、前記充電された電気エネルギーを前記バッテリセルモジュールの当該バッテリセルに供給可能に電気エネルギー供給経路を提供するスイッチ部と、
を備えたことを特徴とするLC直列共振を利用したバッテリセルバランシング回路。 - 前記インダクタ部およびキャパシタ部のうちの1つ以上は、容量の調整が可能な可変型であることを特徴とする請求項1に記載のLC直列共振を利用したバッテリセルバランシング回路。
- 前記インダクタ部は、
複数のインダクタと、
前記複数のインダクタのうちの任意の個数のインダクタを並列に接続するための1つ以上のスイッチと、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載のLC直列共振を利用したバッテリセルバランシング回路。 - 前記インダクタ部は、
第1インダクタと、
第2インダクタと、
前記第1インダクタおよび第2インダクタが並列接続された形態に維持されたり、分離された形態に維持されるようにスイッチングする第21スイッチと、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載のLC直列共振を利用したバッテリセルバランシング回路。 - 前記キャパシタ部は、
複数のキャパシタと、
前記複数のキャパシタのうちの任意の個数のキャパシタを並列に接続するための1つ以上のスイッチと、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載のLC直列共振を利用したバッテリセルバランシング回路。 - 前記キャパシタ部は、
第1キャパシタと、
第2キャパシタと、
前記第1キャパシタおよび第2キャパシタが並列接続された形態に維持されたり、分離された形態に維持されるようにスイッチングする第22スイッチと、
を備えたことを特徴とする、請求項1に記載のLC直列共振を利用したバッテリセルバランシング回路。 - 前記スイッチ部は、
前記複数のバッテリセルの各端子と第1共通ノードとの間にそれぞれ接続された複数のスイッチを具備する第1スイッチ部と、
前記複数のバッテリセルの各端子と第2共通ノードとの間にそれぞれ接続されるスイッチを具備する第2スイッチ部と、
前記第1共通ノードと前記直列共振回路の両側端子との間に接続されるスイッチおよび、前記第2共通ノードと前記直列共振回路の両側端子との間に接続されるスイッチを具備する第3スイッチ部と、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載のLC直列共振を利用したバッテリセルバランシング回路。 - 前記第1スイッチ部ないし第3スイッチ部の各スイッチは、SPST(Single Pole Single Throw)およびMOSトランジスタのうちのいずれか1つ以上を備えたことを特徴とする請求項7に記載のLC直列共振を利用したバッテリセルバランシング回路。
- 前記バッテリセルモジュールの当該バッテリセルから回収される電気エネルギーは、前記バッテリセルモジュールのバッテリセルのうち、最も高い電気エネルギーが充電されたバッテリセルから回収される電気エネルギーであることを特徴とする請求項1に記載のLC直列共振を利用したバッテリセルバランシング回路。
- 前記充電された電気エネルギーが供給されるバッテリセルは、前記バッテリセルモジュールのバッテリセルのうち、最も低い電気エネルギーが充電されたバッテリセルであることを特徴とする請求項1に記載のLC直列共振を利用したバッテリセルバランシング回路。
- 直列接続された複数のバッテリセルを具備するバッテリセルモジュールと、
前記バッテリセルモジュールの当該バッテリセルから回収される電気エネルギーを充電し、前記充電された電気エネルギーを前記バッテリセルモジュールの当該バッテリセルに供給する直列共振回路と、
前記バッテリセルモジュールの当該バッテリセルから回収される電気エネルギーを前記直列共振回路のキャパシタに充電可能に電気エネルギー回収経路を提供し、前記充電された電気エネルギーを前記バッテリセルモジュールの当該バッテリセルに供給可能に電気エネルギー供給経路を提供するスイッチ部と、
前記キャパシタに並列接続されたトランスフォーマの巻線と、
をそれぞれ含む複数のバッテリモジュールを具備し、
前記バッテリセルモジュールが直列に接続され、
前記直列共振回路にそれぞれ備えられた前記巻線が磁気的に結合し、前記キャパシタに充電または放電される電気エネルギーのレベルを同一に変動させることを特徴とするLC直列共振を利用したバッテリセルバランシング回路。 - 前記スイッチ部は、
前記複数のバッテリセルの各端子と第1共通ノードとの間にそれぞれ接続された複数のスイッチを具備する第1スイッチ部と、
前記複数のバッテリセルの各端子と第2共通ノードとの間にそれぞれ接続されるスイッチを具備する第2スイッチ部と、
前記第1共通ノードと前記直列共振回路の両側端子との間に接続されるスイッチおよび、前記第2共通ノードと前記直列共振回路の両側端子との間に接続されるスイッチを具備する第3スイッチ部とを備えたことを特徴とする請求項11に記載のLC直列共振を利用したバッテリセルバランシング回路。 - 前記第1スイッチ部ないし第3スイッチ部の各スイッチは、SPST(Single Pole Single Throw)およびMOSトランジスタのうちのいずれか1つ以上を備えたことを特徴とする請求項12に記載のLC直列共振を利用したバッテリセルバランシング回路。
- 前記スイッチ部は、前記バッテリセルモジュールの当該バッテリセルから回収される電気エネルギーを充電し、前記充電された電気エネルギーを前記バッテリセルモジュールの当該バッテリセルに供給する時、前記トランスフォーマの巻線に両方向に交互に電圧が供給されるように経路を形成することを特徴とする請求項11に記載のLC直列共振を利用したバッテリセルバランシング回路。
- 前記トランスフォーマの巻線は、選択スイッチによって、当該バッテリモジュールで個別の電気エネルギーバランシング動作が行われる時、前記キャパシタと分離され、前記個別の電気エネルギーバランシング動作が行われた後、バッテリモジュールの間に電気エネルギーの交換が必要な時、前記キャパシタに連結されることを特徴とする請求項11に記載のLC直列共振を利用したバッテリセルバランシング回路。
- 前記複数のバッテリセルそれぞれの容量は、前記キャパシタの容量に比べて一定値以上大きいことを特徴とする請求項11に記載のLC直列共振を利用したバッテリセルバランシング回路。
- 前記バッテリセルモジュールの当該バッテリセルから回収される電気エネルギーは、前記バッテリセルモジュールのバッテリセルのうち、最も高い電気エネルギーが充電されたバッテリセルから回収される電気エネルギーであることを特徴とする請求項11に記載のLC直列共振を利用したバッテリセルバランシング回路。
- 前記充電された電気エネルギーが供給されるバッテリセルは、前記バッテリセルモジュールのバッテリセルのうち、最も低い電気エネルギーが充電されたバッテリセルであることを特徴とする請求項11に記載のLC直列共振を利用したバッテリセルバランシング回路。
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