JP6328454B2 - Equalization equipment - Google Patents

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  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Description

本発明は、均等化装置に関するものである。   The present invention relates to an equalization apparatus.

近年、電動モータによって走行するハイブリッド自動車(以下HEV)や電気自動車(以下EV)が普及してきている。これらHEV又はEVには、電動モータ駆動用の高圧バッテリが搭載されている。この高圧バッテリは、ニッケル−水素電池やリチウム電池などの二次電池から構成された二次電池セルを複数直列接続して高電圧を得ている。   In recent years, hybrid vehicles (hereinafter referred to as HEV) and electric vehicles (hereinafter referred to as EV) that are driven by an electric motor have become widespread. These HEVs or EVs are equipped with a high voltage battery for driving an electric motor. This high voltage battery obtains a high voltage by connecting a plurality of secondary battery cells composed of secondary batteries such as nickel-hydrogen batteries and lithium batteries in series.

上述した高圧バッテリは充放電を繰り返すうちに各単位セルの両端電圧、即ち充電状態(SOC)にばらつきが生じる。このようにSOCがばらつくと、二次電池セルの劣化が加速的に進行したり、利用可能なエネルギー量が低下したりする。そこで、各二次電池セルにツェナーダイオードを接続して、ツェナーダイオードのツェナー電圧に均等化する電池回路が提案されている(特許文献1)。   In the above-described high voltage battery, the voltage across the unit cell, that is, the state of charge (SOC) varies as charging and discharging are repeated. When the SOC varies in this way, the deterioration of the secondary battery cell proceeds at an accelerated rate, or the amount of available energy decreases. Therefore, a battery circuit in which a Zener diode is connected to each secondary battery cell to equalize the Zener voltage of the Zener diode has been proposed (Patent Document 1).

上述した従来の電池回路は、ツェナー電圧を二次電池セルの満充電電圧やSOCの60%に固定し、充電時に二次電池セルをツェナーダイオードに接続することにより均等化を行っている。このため、従来の電池回路では、充電するタイミングでしか二次電池セルを均等化することができない。   In the conventional battery circuit described above, the Zener voltage is fixed to 60% of the full charge voltage or SOC of the secondary battery cell, and equalization is performed by connecting the secondary battery cell to the Zener diode during charging. For this reason, in the conventional battery circuit, the secondary battery cells can be equalized only at the timing of charging.

このため、現在の二次電池セルの充電状態や、充電中か、充電又は放電終了後かなどの状況に合わせた値にツェナー電圧を設定することができないため、効率が悪いという問題があった。   For this reason, the Zener voltage cannot be set to a value that matches the current state of charge of the secondary battery cell, whether it is being charged, or after the end of charging or discharging. .

特開2010−45963号公報JP 2010-45963 A

そこで、本発明は、任意にツェナー電圧を設定することにより、効率よく均等化することができる均等化装置を提供することを課題とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide an equalizing device that can efficiently equalize by arbitrarily setting a Zener voltage.

上述した課題を解決するための請求項1記載の発明は、互いに直列接続された複数の二次電池セルの両端に各々、ツェナーダイオードを接続することにより、前記複数の二次電池セルの両端電圧を前記ツェナーダイオードのツェナー電圧に均等化する均等化装置であって、前記ツェナーダイオードが、前記二次電池セルの各々に対して複数個ずつ接続され、前記二次電池セルの各々に対して接続されるツェナーダイオードのツェナー電圧を可変にするためのスイッチと、前記スイッチを制御するスイッチ制御手段と、を備えたことを特徴とする均等化装置に存する。   The invention according to claim 1 for solving the above-described problem is characterized in that a voltage across both ends of the plurality of secondary battery cells is obtained by connecting Zener diodes to both ends of the plurality of secondary battery cells connected in series to each other. Is equalized to the Zener voltage of the Zener diode, wherein a plurality of Zener diodes are connected to each of the secondary battery cells and connected to each of the secondary battery cells. The equalizing apparatus includes a switch for making a Zener voltage of the Zener diode to be variable, and switch control means for controlling the switch.

請求項2記載の発明は、前記スイッチ制御手段は、充電又は放電が終了した後、連続して接続された複数の二次電池セルの両端電圧の平均を求め、当該連続して接続された複数の二次電池セルに接続される前記ツェナーダイオードのツェナー電圧が、前記求めた平均に基づいた目標値になるように、前記スイッチを制御することを特徴とする請求項1に記載の均等化装置に存する。   The invention according to claim 2 is characterized in that the switch control means obtains an average of the voltages at both ends of a plurality of secondary battery cells connected continuously after the completion of charging or discharging, and the plurality of devices connected continuously. 2. The equalization apparatus according to claim 1, wherein the switch is controlled so that a Zener voltage of the Zener diode connected to the secondary battery cell becomes a target value based on the obtained average. Exist.

請求項3記載の発明は、前記スイッチ制御手段が、充電中において、前記ツェナーダイオードのツェナー電圧が前記複数の二次電池セルの両端電圧の最高値又は満充電電圧に基づいた目標値になるように、前記スイッチを制御することを特徴とする請求項1に記載の均等化装置に存する。   According to a third aspect of the present invention, the switch control means is configured such that, during charging, the Zener voltage of the Zener diode becomes a target value based on a maximum value or a full charge voltage of the both-end voltages of the plurality of secondary battery cells. The equalizing apparatus according to claim 1, wherein the switch is controlled.

請求項4記載の発明は、前記スイッチ制御手段が、充電中において、前記ツェナーダイオードのツェナー電圧が段階的に増加するように、前記スイッチを制御することを特徴とする請求項1に記載の均等化装置に存する。   The invention according to claim 4 is characterized in that the switch control means controls the switch so that the Zener voltage of the Zener diode increases stepwise during charging. It exists in the conversion device.

以上説明したように請求項1記載の発明によれば、二次電池セルに複数個ずつツェナーダイオードを接続し、スイッチによりツェナーダイオードのツェナー電圧を可変とすることにより、任意にツェナー電圧を設定することができ、効率よく均等化することができる。   As described above, according to the first aspect of the present invention, a plurality of zener diodes are connected to the secondary battery cells, and the zener voltage of the zener diode is made variable by a switch, so that the zener voltage is arbitrarily set. Can be equalized efficiently.

請求項2記載の発明によれば、充電又は放電が終了した後、連続して接続された複数の二次電池セルの両端電圧の平均に基づいた目標値に均等化することができる。これにより、目標値よりも高い二次電池セルが放電され、その放電電流により目標値よりも低い二次電池セルが充電されるため、効率よく均等化することができる。   According to the second aspect of the present invention, it is possible to equalize the target value based on the average of the voltages at both ends of a plurality of continuously connected secondary battery cells after charging or discharging is completed. Thereby, since the secondary battery cell higher than a target value is discharged and the secondary battery cell lower than a target value is charged by the discharge current, it can equalize efficiently.

請求項3記載の発明によれば、充電中は、複数の二次電池セルの両端電圧の最高値又は満充電電圧に基づいた目標値に均等化することができる。これにより、目標値に達していない二次電池セルのみを充電することができ、目標値に達している二次電池セルについては充電されることがなく、劣化を軽減できる。   According to the third aspect of the present invention, during charging, it is possible to equalize the maximum value of the voltages across the secondary battery cells or the target value based on the full charge voltage. Thereby, only the secondary battery cell that has not reached the target value can be charged, and the secondary battery cell that has reached the target value is not charged, and deterioration can be reduced.

請求項4記載の発明によれば、充電中、ツェナー電圧を段階的に増加させることにより、段階的に均等化させつつ二次電池セルを充電することができる。   According to the fourth aspect of the present invention, the secondary battery cells can be charged while being equalized stepwise by increasing the zener voltage stepwise during charging.

本発明の均等化装置の一実施形態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows one Embodiment of the equalization apparatus of this invention. 充電又は放電終了時の均等化の詳細を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the detail of equalization at the time of completion | finish of charge or discharge. 充電中の均等化の詳細を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the detail of equalization during charge. 充電時間と目標値との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between charging time and a target value. 他の実施形態における本発明の均等化装置を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the equalization apparatus of this invention in other embodiment.

(第1実施形態)
以下、第1実施形態における本発明の均等化装置について図1を参照して説明する。図1は、本発明の均等化装置の一実施形態を示す回路図である。図1に示すように、均等化装置1は、互いに直列接続された複数の二次電池セルC1〜Cnの両端電圧を均等化する装置である。二次電池セルC1〜Cnは、本実施形態では、1つの二次電池から構成されているが、複数の二次電池から構成されていてもよい。
(First embodiment)
Hereinafter, the equalization apparatus of the present invention in the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the equalization apparatus of the present invention. As shown in FIG. 1, the equalizing device 1 is a device that equalizes the voltage across the secondary battery cells C <b> 1 to Cn connected in series with each other. In the present embodiment, the secondary battery cells C1 to Cn are configured from one secondary battery, but may be configured from a plurality of secondary batteries.

上記複数の二次電池セルC1〜Cnは、例えば、電動モータ(図示せず)を走行駆動源として用いるHEVやEVにおいて電動モータの電源として用いられ、その両端には、電動モータが必要に応じて負荷として接続されると共に、オルタネータ等(図示せず)が必要に応じて充電器として接続される。   The plurality of secondary battery cells C1 to Cn are used as a power source of an electric motor in, for example, an HEV or EV that uses an electric motor (not shown) as a travel drive source, and electric motors are provided at both ends as necessary. Are connected as a load, and an alternator or the like (not shown) is connected as a charger as required.

均等化装置1は、複数のツェナーユニットU11〜U1nと、複数のスイッチユニットU21〜U2nと、マイコン2と、を備えている。ツェナーユニットU11〜U1nは、二次電池セルC1〜Cn毎に設けられ、二次電池セルC1〜Cnの両端に各々接続された複数個のツェナーダイオードZDから各々、構成されている。   The equalizing apparatus 1 includes a plurality of Zener units U11 to U1n, a plurality of switch units U21 to U2n, and a microcomputer 2. The Zener units U11 to U1n are provided for each of the secondary battery cells C1 to Cn, and are configured by a plurality of Zener diodes ZD respectively connected to both ends of the secondary battery cells C1 to Cn.

本実施形態においては、ツェナーユニットU11〜U1nは各々、互いに並列接続された6個のツェナーダイオードZDから構成されている。即ち、ツェナーダイオードZDが、二次電池セルC1〜Cnの各々に対して6個ずつ接続されている。これら6個のツェナーダイオードZDは、互いに異なるツェナー電圧となっている。   In the present embodiment, the Zener units U11 to U1n are each composed of six Zener diodes ZD connected in parallel to each other. That is, six Zener diodes ZD are connected to each of the secondary battery cells C1 to Cn. These six Zener diodes ZD have different Zener voltages.

スイッチユニットU21〜U2nは、二次電池セルC1〜Cn毎に設けられ、二次電池セルC1〜Cnの各々に対して接続されるツェナーダイオードZDのツェナー電圧を可変にするための複数のスイッチSWから構成されている。このスイッチSWは、各ユニットU11〜U1nを構成する6個のツェナーダイオードZDの各々に対して直列接続されている。即ち、本実施形態において、スイッチユニットU21〜U2nは各々、6個のスイッチSWから構成されている。   The switch units U21 to U2n are provided for each of the secondary battery cells C1 to Cn, and a plurality of switches SW for changing the Zener voltage of the Zener diode ZD connected to each of the secondary battery cells C1 to Cn. It is composed of The switch SW is connected in series to each of the six Zener diodes ZD constituting each of the units U11 to U1n. That is, in the present embodiment, each of the switch units U21 to U2n is composed of six switches SW.

マイコン2は、周知のCPU、ROM、RAMなどから構成されている。マイコン2は、スイッチ制御手段として働き、スイッチSWのオンオフを制御することにより、二次電池セルC1〜Cnに接続されるツェナーダイオードZDを切り替える。これにより、二次電池セルC1〜Cnに接続されるツェナーダイオードZDのツェナー電圧が可変となる。また、マイコン2には、図示しない電圧検出部が検出した各二次電池セルC1〜Cnの両端電圧が供給されている。   The microcomputer 2 includes a known CPU, ROM, RAM, and the like. The microcomputer 2 functions as switch control means, and switches the Zener diode ZD connected to the secondary battery cells C1 to Cn by controlling on / off of the switch SW. Thereby, the Zener voltage of the Zener diode ZD connected to the secondary battery cells C1 to Cn becomes variable. Moreover, the both-ends voltage of each secondary battery cell C1-Cn which the voltage detection part which is not shown in figure detected by the microcomputer 2 is supplied.

次に、上述した構成の均等化装置1の動作について参照して説明する。マイコン2は、二次電池セルC1〜Cnの充電又は放電が終了して、放電も充電もされていない状態になる毎に、図示しない電圧検出部により各二次電池セルC1〜Cnの両端電圧を検出する。   Next, the operation of the equalization apparatus 1 having the above configuration will be described with reference to FIG. Each time the microcomputer 2 finishes charging or discharging of the secondary battery cells C1 to Cn and is in a state of neither being discharged nor charged, the voltage detection unit (not shown) causes the voltage across each of the secondary battery cells C1 to Cn. Is detected.

次に、マイコン2は、上記両端電圧の検出結果から二次電池セルC1〜Cnにばらつきが生じているか否かを判定する。ばらつき判定の一例としては、マイコン2は、二次電池セルC1〜Cnの両端電圧のうち最低値と最高値との差が一定値以上であれば、ばらつきがあると判定し、一定値未満であれば、ばらつきがないと判定する。   Next, the microcomputer 2 determines whether or not there are variations in the secondary battery cells C1 to Cn from the detection result of the both-end voltages. As an example of the variation determination, the microcomputer 2 determines that there is variation if the difference between the lowest value and the highest value among the voltages at both ends of the secondary battery cells C1 to Cn is equal to or greater than a certain value. If there is, it is determined that there is no variation.

マイコン2は、ばらつきがあると判定すると、上記両端電圧の検出結果から二次電池セルC1〜Cnの両端電圧の平均を求めて、求めた平均を均等化の目標値として設定する。そして、マイコン2は、各二次電池セルC1〜Cnの両端に接続されるツェナーダイオードZDのツェナー電圧が上記目標値になるようにスイッチSWをオンオフ制御する。   If the microcomputer 2 determines that there is a variation, the microcomputer 2 obtains the average of the voltage across the secondary battery cells C1 to Cn from the detection result of the voltage across the both ends, and sets the obtained average as a target value for equalization. Then, the microcomputer 2 performs on / off control of the switch SW so that the Zener voltage of the Zener diode ZD connected to both ends of each of the secondary battery cells C1 to Cn becomes the target value.

このスイッチSWのオンオフ制御について詳しく説明すると、マイコン2は、各ツェナーユニットU11〜U1nを構成する6個のツェナーダイオードZDのうちツェナー電圧が目標値に近いものに直列接続されたスイッチSWをオンして、その他のスイッチSWをオフする。マイコン2は、例えば充電又は放電が開始されるまで、又は、定期的に二次電池セルC1〜Cnの両端電圧を監視して、ばらつきが解消されるまで、上記スイッチSWのオンオフ状態を維持する。   Explaining in detail the on / off control of the switch SW, the microcomputer 2 turns on the switch SW connected in series with the Zener diode ZD that constitutes each of the Zener units U11 to U1n so that the Zener voltage is close to the target value. Then, the other switches SW are turned off. The microcomputer 2 maintains the on / off state of the switch SW until, for example, charging or discharging is started or periodically monitoring the voltage across the secondary battery cells C1 to Cn until the variation is eliminated. .

これにより、平均よりも高い両端電圧の二次電池セルC1〜Cnはツェナー電圧(=平均)にクランプされて放電される。このときの放電電流は下位(なお、本実施形態では、二次電池セルC1〜Cnのマイナス側を下位、二次電池セルC1〜Cnのプラス側を上位とする。)の二次電池セルC1〜Cnに流れ、平均よりも低い両端電圧の二次電池セルC1〜Cnが充電される。結果、二次電池セルC1〜Cnのばらつきが低減される。   As a result, the secondary battery cells C1 to Cn having both end voltages higher than the average are clamped at the Zener voltage (= average) and discharged. The discharge current at this time is the lower secondary battery cell C1 (in this embodiment, the negative side of the secondary battery cells C1 to Cn is the lower side and the positive side of the secondary battery cells C1 to Cn is the upper side). To Cn, the secondary battery cells C1 to Cn having both-end voltages lower than the average are charged. As a result, variations in the secondary battery cells C1 to Cn are reduced.

この充電又は放電終了時における均等化の詳細について、図2を参照して説明する。図2では説明を簡単にするために4つの二次電池セルC1〜C4を平均に均等化した場合について例示している。まず、図2(A)に示すように、二次電池セルC1の両端電圧が平均よりも低く、二次電池セルC2の両端電圧が平均と等しく、二次電池セルC3、C4の両端電圧が平均よりも高い場合について説明する。   Details of equalization at the end of charging or discharging will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the case where the four secondary battery cells C1 to C4 are equalized to an average is illustrated for simplicity of explanation. First, as shown in FIG. 2A, the voltage across the secondary battery cell C1 is lower than the average, the voltage across the secondary battery cell C2 is equal to the average, and the voltage across the secondary battery cells C3 and C4 is A case where the average is higher than the average will be described.

図2(A)に示す場合、平均よりも両端電圧が高い二次電池セルC3、C4は、ツェナーダイオードZDにより平均にクランプされ、放電される。二次電池セルC4の放電電流は自身よりも下位の二次電池セルC3〜C1に供給されるが、二次電池セルC3、C2は、ツェナーダイオードZDによりクランプされるため充電されない。一方、平均よりも低い両端電圧の二次電池セルC1は、ツェナーダイオードZDにクランプされないため、充電される。   In the case shown in FIG. 2A, the secondary battery cells C3 and C4 having a voltage at both ends higher than the average are clamped to the average by the Zener diode ZD and discharged. The discharge current of the secondary battery cell C4 is supplied to the secondary battery cells C3 to C1 lower than itself, but the secondary battery cells C3 and C2 are not charged because they are clamped by the Zener diode ZD. On the other hand, the secondary battery cell C1 having a lower-end voltage than the average is not charged by the Zener diode ZD and is charged.

また、二次電池セルC3の放電電流は自身よりも下位の二次電池セルC2、C1に供給されるが、同様に、二次電池セルC2は充電されず、二次電池セルC1は充電される。即ち、平均よりも両端電圧が高い二次電池セルC3、C4に蓄電されたエネルギーを平均よりも両端電圧が低い二次電池セルC1に移動することができ、二次電池セルC1〜C4が無駄に放電されることがなくなり、より効率よく均等化することができる。   Further, the discharge current of the secondary battery cell C3 is supplied to the secondary battery cells C2 and C1 lower than itself, but similarly, the secondary battery cell C2 is not charged and the secondary battery cell C1 is charged. The That is, the energy stored in the secondary battery cells C3 and C4 having a higher voltage at both ends than the average can be transferred to the secondary battery cell C1 having a lower voltage than the average, and the secondary battery cells C1 to C4 are wasted. It is possible to equalize more efficiently.

次に、図2(B)に示すように、二次電池セルC1、C2、C4の両端電圧が平均よりも高く、二次電池セルC3の両端電圧が平均よりも低い場合について説明する。図2(B)に示す場合、平均よりも両端電圧が高い二次電池セルC1、C2、C4は、ツェナーダイオードZDにより平均にクランプされ、放電される。二次電池セルC4の放電電流は自身よりも下位の二次電池セルC3〜C1に供給されるが、二次電池セルC1、C2は、ツェナーダイオードZDによりクランプされるため充電されない。一方、平均よりも低い両端電圧の二次電池セルC3は、ツェナーダイオードZDにクランプされないため、充電される。この場合、二次電池セルC1、C2は自身より下位に平均よりも高い両端電圧を持つセルがないため、その放電電流で他のセルを充電することはできないものの、二次電池セルC4についてはその放電電流で二次電池セルC3を充電することができるため、同様に、効率よく均等化することができる。   Next, as shown in FIG. 2B, the case where the voltage across the secondary battery cells C1, C2, C4 is higher than the average and the voltage across the secondary battery cell C3 is lower than the average will be described. In the case shown in FIG. 2 (B), the secondary battery cells C1, C2, and C4 whose end-to-end voltage is higher than the average are clamped to the average by the Zener diode ZD and discharged. The discharge current of the secondary battery cell C4 is supplied to the secondary battery cells C3 to C1 lower than itself, but the secondary battery cells C1 and C2 are not charged because they are clamped by the Zener diode ZD. On the other hand, the secondary battery cell C3 having a voltage at both ends lower than the average is not clamped by the Zener diode ZD and is charged. In this case, since the secondary battery cells C1 and C2 do not have a cell having a higher end voltage than the average below them, other cells cannot be charged by the discharge current, but the secondary battery cell C4 Since the secondary battery cell C3 can be charged with the discharge current, similarly, equalization can be performed efficiently.

上述した第1実施形態によれば、二次電池セルC1〜Cnに複数個ずつツェナーダイオードZDを接続し、スイッチSWによりツェナーダイオードZDのツェナー電圧を可変とすることにより、任意にツェナー電圧を設定することができ、効率よく均等化することができる。   According to the above-described first embodiment, a plurality of zener diodes ZD are connected to the secondary battery cells C1 to Cn, and the zener voltage of the zener diode ZD is made variable by the switch SW, thereby arbitrarily setting the zener voltage. And can be equalized efficiently.

また、上述した第1実施形態によれば、充電又は放電が終了した後、複数の二次電池セルC1〜Cnの両端電圧の平均に基づいた目標値にツェナー電圧を設定して、均等化することができる。これにより、目標値よりも高い二次電池セルC1〜Cnが放電され、その放電電流により目標値よりも低い二次電池セルC1〜Cnが充電されるため、効率よく均等化することができる。   Moreover, according to 1st Embodiment mentioned above, after charge or discharge is complete | finished, a Zener voltage is set and equalized to the target value based on the average of the both-ends voltage of the some secondary battery cell C1-Cn. be able to. Thereby, the secondary battery cells C1 to Cn that are higher than the target value are discharged, and the secondary battery cells C1 to Cn that are lower than the target value are charged by the discharge current, so that equalization can be performed efficiently.

上述した実施形態によれば、充電又は放電が終わって均等化を行うときに、平均を目標値としていたが、これに限ったものではない。充電又は放電が終わって均等化を行うときは、平均に基づいた値に目標値を設定すればよく、例えば、平均+α、または、平均−α(αは所定値)を目標値に設定することも考えられる。   According to the above-described embodiment, the average is set as the target value when equalization is performed after charging or discharging is finished, but the present invention is not limited to this. When equalization is performed after charging or discharging is completed, a target value may be set to a value based on an average. For example, an average + α or an average −α (α is a predetermined value) is set as a target value. Is also possible.

(第2実施形態)
次に、第2実施形態における均等化装置1について説明する。上述した第1実施形態によれば、充電又は放電が終わる毎に均等化を行っていたが、これに限ったものではない。充電中に均等化することも考えられる。このときの動作について以下説明する。
(Second Embodiment)
Next, the equalization apparatus 1 in 2nd Embodiment is demonstrated. According to the first embodiment described above, the equalization is performed every time charging or discharging ends, but the present invention is not limited to this. It is also possible to equalize during charging. The operation at this time will be described below.

マイコン2は、二次電池セルC1〜Cnの充電中であれば、図示しない電圧検出部により各二次電池セルC1〜Cnの両端電圧を検出する。次に、マイコン2は、上記両端電圧の検出結果から二次電池セルC1〜Cnにばらつきが生じているか否かを判定する。   If the secondary battery cells C1 to Cn are being charged, the microcomputer 2 detects the voltage across the secondary battery cells C1 to Cn by a voltage detector (not shown). Next, the microcomputer 2 determines whether or not there are variations in the secondary battery cells C1 to Cn from the detection result of the both-end voltages.

マイコン2は、ばらつきがあると判定すると、上記両端電圧の検出結果から二次電池セルC1〜Cnの両端電圧のうち最高値を求めて、求めた最高値を均等化の目標値として設定する。そして、マイコン2は、各二次電池セルC1〜Cnの両端に接続されるツェナーダイオードZDのツェナー電圧が上記目標値となるようにスイッチSWをオンオフ制御する。   If the microcomputer 2 determines that there is a variation, the microcomputer 2 obtains the maximum value among the voltages across the secondary battery cells C1 to Cn from the detection result of the both-ends voltage, and sets the obtained maximum value as a target value for equalization. Then, the microcomputer 2 performs on / off control of the switch SW so that the Zener voltage of the Zener diode ZD connected to both ends of the secondary battery cells C1 to Cn becomes the target value.

このスイッチSWのオンオフ制御について詳しく説明すると、マイコン2は、各ツェナーユニットU11〜U1nを構成する6個のツェナーダイオードZDのうちツェナー電圧が目標値に近いものに直列接続されたスイッチSWをオンして、その他のスイッチSWをオフする。マイコン2は、例えば充電が終了するまで、又は、定期的に二次電池セルC1〜Cnの両端電圧を監視して、ばらつきが解消されるまで、上記スイッチSWのオンオフ状態を維持する。   Explaining in detail the on / off control of the switch SW, the microcomputer 2 turns on the switch SW connected in series with the Zener diode ZD that constitutes each of the Zener units U11 to U1n so that the Zener voltage is close to the target value. Then, the other switches SW are turned off. The microcomputer 2 maintains the on / off state of the switch SW until, for example, charging ends or periodically monitors the voltage across the secondary battery cells C1 to Cn until the variation is eliminated.

これにより、充電中は、複数の二次電池セルC1〜Cnの両端電圧の最高値に均等化することができる。これにより、最高値に達していない二次電池セルC1〜Cnのみを充電することができ、最高値に達している二次電池セルC1〜Cnについては充電されることがなく、劣化を軽減できる。   Thereby, during charge, it can equalize to the highest value of the both-ends voltage of a plurality of secondary battery cells C1-Cn. As a result, only the secondary battery cells C1 to Cn that have not reached the maximum value can be charged, and the secondary battery cells C1 to Cn that have reached the maximum value are not charged, thereby reducing deterioration. .

この充電中における均等化の詳細について、図3を参照して説明する。図3では説明を簡単にするために3つの二次電池セルC1〜C3を最高値に均等化した場合について例示している。まず、図3に示すように、二次電池セルC1の両端電圧が最高値であり、二次電池セルC2よりも二次電池セルC3の両端電圧が低い場合について説明する。   The details of the equalization during charging will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the case where the three secondary battery cells C1 to C3 are equalized to the maximum value is illustrated for the sake of simplicity. First, as shown in FIG. 3, the case where the both-ends voltage of the secondary battery cell C1 is the highest value and the both-ends voltage of the secondary battery cell C3 is lower than the secondary battery cell C2 will be described.

図示しない充電器により二次電池セルC1〜C3に充電電流が供給されるが、二次電池セルC1はツェナーダイオードZDによりクランプされるため充電されず、最高値を保ったままである。一方、二次電池セルC2、C3は充電される。充電された結果、二次電池セルC3よりも先に二次電池セルC2が最高値に達すると、ツェナーダイオードZDによりクランプされ充電されず、最高値を保つ。最後に、二次電池セルC3が最高値に達すると、ツェナーダイオードZDによりクランプされ、充電が行われないようになり、二次電池セルC1〜C3の両端電圧が最高値に均等化される。   Although a charging current is supplied to the secondary battery cells C1 to C3 by a charger (not shown), the secondary battery cell C1 is not charged because it is clamped by the Zener diode ZD, and remains at the maximum value. On the other hand, the secondary battery cells C2 and C3 are charged. As a result of the charging, when the secondary battery cell C2 reaches the maximum value before the secondary battery cell C3, it is clamped by the Zener diode ZD and is not charged, and the maximum value is maintained. Finally, when the secondary battery cell C3 reaches the maximum value, it is clamped by the Zener diode ZD and is not charged, and the voltage across the secondary battery cells C1 to C3 is equalized to the maximum value.

上述した第2実施形態によれば、充電中は、複数の二次電池セルC1〜Cnの両端電圧の最高値に基づいた目標値に均等化することができる。これにより、目標値に達していない二次電池セルC1〜Cnのみを充電することができ、目標値に達している二次電池セルC1〜Cnについては充電されることがなく、劣化を軽減できる。   According to 2nd Embodiment mentioned above, during charge, it can equalize to the target value based on the highest value of the both-ends voltage of the some secondary battery cell C1-Cn. Thereby, only the secondary battery cells C1 to Cn that have not reached the target value can be charged, and the secondary battery cells C1 to Cn that have reached the target value are not charged, and the deterioration can be reduced. .

なお、上述した第2実施形態によれば、充電中に均等化を行うときに、最高値を目標値としていたが、これに限ったものではない。充電中に均等化を行うときは、最高値に基づいた値に目標値を設定すればよく、例えば、最高値+αを目標値に設定することも考えられる。さらに、二次電池セルC1〜Cnの満充電電圧や満充電電圧の60%などを目標値に設定することも考えられる。   In addition, according to 2nd Embodiment mentioned above, when equalizing during charge, although the maximum value was made into the target value, it is not restricted to this. When equalization is performed during charging, the target value may be set to a value based on the maximum value. For example, the maximum value + α may be set to the target value. Furthermore, it is conceivable to set the full charge voltage of the secondary battery cells C1 to Cn, 60% of the full charge voltage, or the like as a target value.

また、上述した実施形態によれば、充電中は目標値を二次電池セルC1〜Cnの最高値や満充電電圧に固定していたが、これに限ったものではない。例えば、図4に示すように、所定時間毎に段階的に目標値を増加させて最高値や満充電電圧に達するようにスイッチSWをオンオフ制御することが考えられる。これによれば、二次電池セルC1〜Cnがばらばらのタイミングで最高値や満充電電圧に到達することなく、同じタイミングで最高値や満充電電圧に到達することができ、より均等な状態を長く保つことができる。この場合、目標値を増加させるタイミングは、所定時間毎だけでなく、二次電池セルC1〜Cnの両端電圧を検出して、全ての二次電池セルC1〜Cnの両端電圧が設定した目標値に対して所定範囲以内に近づいたら目標値を増加させるようにしてもよい。   Further, according to the above-described embodiment, the target value is fixed to the maximum value or the full charge voltage of the secondary battery cells C1 to Cn during charging, but is not limited thereto. For example, as shown in FIG. 4, it is conceivable that the switch SW is turned on / off so that the target value is increased step by step at a predetermined time to reach the maximum value or the full charge voltage. According to this, the secondary battery cells C1 to Cn can reach the maximum value or the full charge voltage at the same timing without reaching the maximum value or the full charge voltage at a disjoint timing, and a more uniform state can be achieved. Can keep long. In this case, the target value is increased not only at a predetermined time interval, but also by detecting the voltage across the secondary battery cells C1 to Cn and setting the voltage across all the secondary battery cells C1 to Cn. On the other hand, the target value may be increased when approaching within a predetermined range.

(第3実施形態)
次に、第3実施形態における本発明の均等化装置1について説明する。上述した第1実施形態によれば充電又は放電終了時のみ、第2実施形態によれば充電中のみに均等化を行っていたが、これに限ったものではない。例えば、充電又は放電終了時の二次電池セルC1〜Cnの両端電圧に基づいて、充電又は放電終了時に均等化を行うか、次の充電時に均等化を行うか、を選択できるようにしてもよい。このときの動作について以下説明する。
(Third embodiment)
Next, the equalization apparatus 1 of the present invention in the third embodiment will be described. According to the first embodiment described above, equalization is performed only at the end of charging or discharging, and according to the second embodiment, only during charging, the equalization is performed, but this is not a limitation. For example, based on the voltage across the secondary battery cells C1 to Cn at the end of charging or discharging, it is possible to select whether to equalize at the end of charging or discharging or to perform equalization at the next charging. Good. The operation at this time will be described below.

まず、マイコン4は、充電又は放電終了が終了して、放電も充電もされていない状態になる毎に、図示しない電圧検出部により各二次電池セルC1〜Cnの両端電圧を検出し、ばらつきが生じているか否かを判定する。マイコン4は、ばらつきが生じていると判定すると、そのときの二次電池セルC1〜Cnの両端電圧に基づいて、今(充電又は放電終了時)、ツェナー電圧を二次電池セルC1〜Cnの両端電圧の平均値に設定して均等化するか、今均等化しないで次の充電時にツェナー電圧を二次電池セルC1〜Cnの両端電圧の最高値に設定して均等化するか、を判定する。   First, the microcomputer 4 detects the voltage across the secondary battery cells C1 to Cn by a voltage detector (not shown) every time charging or discharging ends and the battery is not discharged or charged. Whether or not has occurred. If the microcomputer 4 determines that the variation has occurred, the Zener voltage of the secondary battery cells C1 to Cn is now determined (at the end of charging or discharging) based on the voltage across the secondary battery cells C1 to Cn at that time. Decide whether to set the average value of the voltage at both ends to equalize or not equalize now and set the Zener voltage to the highest value of the voltage across the secondary battery cells C1 to Cn at the next charging To do.

この判定の一例について説明する。例えば、充電又は放電終了時に、図3に示すように、下位になるに従って二次電池セルC1〜Cnの両端電圧が徐々に高くなる場合について考えてみる。このような場合、ツェナー電圧を平均値に設定して均等化を行うと、平均よりも高い両端電圧の二次電池セルC1〜Cnは、放電されるだけで下位の二次電池セルC1〜Cnの充電には一切使われないため、効率が悪い。そこで、図4に示すような場合、充電又は放電終了時に均等化を行わずに、次の充電でツェナー電圧を最高値に設定して均等化すると、判定させる。   An example of this determination will be described. For example, consider the case where the voltage across the secondary battery cells C1 to Cn gradually increases as it becomes lower as shown in FIG. 3 at the end of charging or discharging. In such a case, when the Zener voltage is set to an average value and equalization is performed, the secondary battery cells C1 to Cn having a higher end voltage than the average are merely discharged, and the lower secondary battery cells C1 to Cn are discharged. Since it is not used at all for charging, it is inefficient. Therefore, in the case shown in FIG. 4, it is determined that the equalization is performed by setting the Zener voltage to the highest value in the next charging without performing equalization at the end of charging or discharging.

マイコン4は、この判定で、充電又は放電終了時に均等化すると判定すると、ツェナー電圧を平均値に設定して第1実施形態と同様に均等化を行う。一方、次の充電時に均等かすると判定すると、次の充電時にツェナー電圧を最高値に設定して第2実施形態と同様に均等化を行う。   If the microcomputer 4 determines that the charge is equalized at the end of charging or discharging in this determination, the microcomputer 4 sets the Zener voltage to an average value and performs equalization as in the first embodiment. On the other hand, if it is determined to be equal during the next charge, the Zener voltage is set to the highest value during the next charge, and equalization is performed as in the second embodiment.

なお、上述した第1〜第3実施形態によれば、ツェナーユニットU11〜U1nを構成する複数のツェナーダイオードZDは互いに並列に接続されていたが、これに限ったものではない。例えば、図5に示すように、二次電池セルC1〜Cnの各々に対して複数のツェナーダイオードZDが直列接続することも考えられる。この場合、スイッチSWは、隣接するツェナーダイオードZD間に設けられ、隣接するツェナーダイオードZD同志を接続するか又は隣接するツェナーダイオードZDの下位側(一方)と二次電池セルC1〜Cnの+端子(一端)とを接続するか切り替える。これにより、二次電池セルC1〜Cnに接続されるツェナーダイオードZDの個数を制御して、ツェナー電圧を可変にすることができる。   In addition, according to 1st-3rd embodiment mentioned above, although several Zener diode ZD which comprises Zener unit U11-U1n was mutually connected in parallel, it is not restricted to this. For example, as shown in FIG. 5, a plurality of Zener diodes ZD may be connected in series to each of the secondary battery cells C1 to Cn. In this case, the switch SW is provided between the adjacent Zener diodes ZD and connects adjacent Zener diodes ZD or the lower side (one side) of the adjacent Zener diodes ZD and the positive terminals of the secondary battery cells C1 to Cn. (One end) is connected or switched. Thereby, the number of Zener diodes ZD connected to the secondary battery cells C1 to Cn can be controlled to make the Zener voltage variable.

また、例えば二次電池セルC1〜Cnの温度が急上昇したり、搭載している車両が衝突するなど二次電池セルC1〜Cnに異常が発生した場合、ツェナー電圧を二次電池セルC1〜Cnの最低値に設定して、最低値以外の二次電池セルC1〜Cnを放電させて、迅速に均等化を行うようにしてもよい。   Further, for example, when an abnormality occurs in the secondary battery cells C1 to Cn, such as when the temperature of the secondary battery cells C1 to Cn suddenly rises or the mounted vehicle collides, the Zener voltage is set to the secondary battery cells C1 to Cn. Alternatively, the secondary battery cells C1 to Cn other than the lowest value may be discharged to perform equalization quickly.

また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。   Further, the above-described embodiments are merely representative forms of the present invention, and the present invention is not limited to the embodiments. That is, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

1 均等化装置
2 マイコン(スイッチ制御手段)
C1〜Cn 二次電池セル
ZD ツェナーダイオード
SW スイッチ
1 Equalizing device 2 Microcomputer (switch control means)
C1 to Cn Secondary battery cell ZD Zener diode SW switch

Claims (4)

互いに直列接続された複数の二次電池セルの両端に各々、ツェナーダイオードを接続することにより、前記複数の二次電池セルの両端電圧を前記ツェナーダイオードのツェナー電圧に均等化する均等化装置であって、
前記ツェナーダイオードが、前記二次電池セルの各々に対して複数個ずつ接続され、
前記二次電池セルの各々に対して接続されるツェナーダイオードのツェナー電圧を可変にするためのスイッチと、
前記スイッチを制御するスイッチ制御手段と、
を備えたことを特徴とする均等化装置。
An equalizing device that equalizes the voltage across the plurality of secondary battery cells to the Zener voltage across the plurality of secondary battery cells by connecting Zener diodes to both ends of the plurality of secondary battery cells connected in series with each other. And
A plurality of the zener diodes are connected to each of the secondary battery cells;
A switch for making the Zener voltage of a Zener diode connected to each of the secondary battery cells variable;
Switch control means for controlling the switch;
An equalizing device comprising:
前記スイッチ制御手段は、充電又は放電が終了した後、連続して接続された複数の二次電池セルの両端電圧の平均を求め、当該連続して接続された複数の二次電池セルに接続される前記ツェナーダイオードのツェナー電圧が、前記求めた平均に基づいた目標値になるように、前記スイッチを制御する
ことを特徴とする請求項1に記載の均等化装置。
The switch control means obtains an average of both-end voltages of a plurality of secondary battery cells connected continuously after charging or discharging ends, and is connected to the plurality of secondary battery cells connected continuously. 2. The equalization apparatus according to claim 1, wherein the switch is controlled so that a Zener voltage of the Zener diode becomes a target value based on the obtained average.
前記スイッチ制御手段が、充電中において、前記ツェナーダイオードのツェナー電圧が前記複数の二次電池セルの両端電圧の最高値又は満充電電圧に基づいた目標値になるように、前記スイッチを制御する
ことを特徴とする請求項1に記載の均等化装置。
The switch control means controls the switch so that a Zener voltage of the Zener diode becomes a target value based on a maximum value or a full charge voltage of both terminals of the plurality of secondary battery cells during charging. The equalizing apparatus according to claim 1.
前記スイッチ制御手段が、充電中において、前記ツェナーダイオードのツェナー電圧が段階的に増加するように、前記スイッチを制御する
ことを特徴とする請求項1に記載の均等化装置。
The equalization apparatus according to claim 1, wherein the switch control unit controls the switch so that a Zener voltage of the Zener diode increases stepwise during charging.
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