JP7108904B2 - 蓄電システム - Google Patents

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Description

本発明は、直列接続された複数の蓄電モジュールを備える蓄電システムに関する。
直列接続された複数の蓄電モジュールと、これらの蓄電モジュールを管理する管理装置とを備える蓄電システムが知られている。各蓄電モジュールにおいて、管理装置と通信する通信部は、絶縁素子によって電池セルから電気的に絶縁されている。絶縁素子の耐圧は、直列接続された蓄電モジュールの両端電圧(システム電圧とも称す)程度に設定する必要がある。そのため、システム電圧が高い場合には、一般的な絶縁素子を利用できず、高耐圧の特別な絶縁素子を用いる必要がある。
特許文献1には、直列接続された複数の組電池のそれぞれが絶縁インターフェースとコントローラとを有し、各組電池のコントローラは、絶縁インターフェースを介して上位の組電池または下位の組電池との通信を行う電池システムが開示されている。最下位の組電池は、絶縁インターフェースを介して統合コントローラと通信を行う。この構成では、それぞれの絶縁インターフェースの耐圧は各組電池の電圧程度でよいため、絶縁インターフェースとして一般的な絶縁素子を利用できる。
特開2011-259545号公報
特許文献1に記載の電池システムでは、複数の絶縁インターフェースを介して通信が行われるため、通信遅延が増加する。よって、通信周期が長くなる。
本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、通信遅延の増加を抑制した上で、絶縁素子の耐圧を低減させることができる技術を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある態様の蓄電システムは、少なくとも1つのセルをそれぞれ有し、直列接続された複数の蓄電モジュールと、複数の蓄電モジュールを管理する管理装置と、を備える。複数の蓄電モジュールは、それぞれ、複数の蓄電モジュールの一端の電圧と他端の電圧の間の予め定められた基準電圧を基準とする信号であって、少なくとも1つのセルの情報を含む信号を通信線に出力する、一次側と二次側が絶縁された第1絶縁部を有する。管理装置は、一次側と二次側が絶縁された第2絶縁部と、前記第2絶縁部により前記通信線と絶縁される回路部とを有する。
本発明によれば、通信遅延の増加を抑制した上で、絶縁素子の耐圧を低減させることができる。
第1の実施形態に係る蓄電システムの構成を示すブロック図である。 第2の実施形態に係る蓄電システムの構成を示すブロック図である。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る蓄電システム10の構成を示すブロック図である。蓄電システム10は、複数の蓄電モジュール100と、管理装置200とを備える。
複数の蓄電モジュール100は、直列接続されている。本実施形態では、20台の蓄電モジュール100が直列接続されている一例について説明するが、蓄電モジュール100の数は限定されない。最も低電圧側の最下位の蓄電モジュール100から最も高電圧側の最上位の蓄電モジュール100に向かって、N=1の蓄電モジュール100、・・・、N=20の蓄電モジュール100とも称す。
複数の蓄電モジュール100は、それぞれ同一の構成を有しているため、以下ではN=20の蓄電モジュール100について説明する。蓄電モジュール100は、組電池102と、電圧検出部104と、DC/DCコンバータ106と、第1制御部108と、第1絶縁部110と、第1通信部112と、高電圧端子THと、低電圧端子TLと、電源端子T11と、通信端子T12と、基準電圧端子T13と、を有する。
組電池102は、充放電可能な二次電池である直列接続された複数の電池セルC1を有する。組電池102は、複数の電池セルC1を所定の並列数で並列接続したものをさらに所定の直列数で直列接続して構成されてもよい。電池セルC1の種類としては、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等が挙げられる。
組電池102の高圧側のノードは、高電圧端子THに接続されている。組電池102の低圧側のノードは、低電圧端子TLに接続されている。組電池102の電圧、即ち高電圧端子THの電圧と低電圧端子TLの電圧との電位差は、モジュール電圧とも称される。モジュール電圧は、特に限定されないが、ここでは50Vであると仮定する。
電圧検出部104は、組電池102の電池セルC1の各セル電圧を検出し、第1制御部108に出力する。電圧検出部104は、低電圧端子TLの電圧と高電圧端子THの電圧との電位差を電源電圧として動作する。
DC/DCコンバータ106は、高電圧端子THの電圧を降圧して、降圧された電圧を第1制御部108と第1絶縁部110に供給する。
第1制御部108は、電圧検出部104の動作を制御し、電圧検出部104から出力されるセル電圧のデータを管理装置200の処理に適したデータに変換し、組電池102のSOC(State Of Charge)を求める。第1制御部108は、電池セルC1の情報を含む信号を第1絶縁部110に出力する。第1制御部108は、DC/DCコンバータ106で降圧された電圧と、低電圧端子TLの電圧との電位差を電源電圧として動作する。第1制御部108は、CPUもしくはロジック回路、またはそれらの組み合わせで構成される。
第1絶縁部110は、一次側と二次側が電気的に絶縁されており、第1制御部108と第1通信部112との間で信号を双方向に伝送する。つまり第1絶縁部110は、電池セルC1の情報を含む信号を第1通信部112に出力する。第1絶縁部110は、少なくとも1つの絶縁素子を含み、絶縁素子としては、例えば、一次側と二次側が磁気結合して信号を伝送するデジタルアイソレータ、または、一次側にフォトダイオードを用い、二次側にフォトトランジスタを用いた光絶縁型のフォトカプラが用いられる。
第1絶縁部110には、DC/DCコンバータ106で降圧された電圧と、低電圧端子TLの電圧と、電源端子T11の電源電圧V2と、基準電圧端子T13の基準電圧GND2とが供給される。基準電圧GND2は、複数の蓄電モジュール100の一端の高圧側電圧Voutと他端の低圧側電圧GND1の間の予め定められた電圧である。即ち基準電圧GND2は、低圧側電圧GND1より高く、高圧側電圧Voutより低い。電源電圧V2は、基準電圧GND2より予め定められた電圧だけ高い。第1絶縁部110と第1制御部108との間の信号は、DC/DCコンバータ106で降圧された電圧をハイレベルとし、低電圧端子TLの電圧をローレベルとする。第1絶縁部110と第1通信部112との間の信号は、電源電圧V2をハイレベルとし、基準電圧GND2をローレベルとする。つまり、第1絶縁部110と第1通信部112との間の信号は、基準電圧GND2を基準とする信号である。このように、第1絶縁部110は信号レベルの変換を行う。
第1通信部112は、後述する管理装置200の第2通信部202と通信を行う。第1通信部112は、第1絶縁部110から供給される信号を通信端子T12を介して第2通信部202に送信し、第2通信部202から送信される信号を通信端子T12を介して受信し、受信した信号を第1絶縁部110に出力する。
第1通信部112は、基準電圧GND2と電源電圧V2との電位差を電源電圧として動作する。第1通信部112と第2通信部202との間で伝送される信号も、基準電圧GND2を基準とする信号であり、電源電圧V2をハイレベルとし、基準電圧GND2をローレベルとする。
N=1からN=19の各蓄電モジュール100の高電圧端子THは、1つ上位の蓄電モジュール100の低電圧端子TLに接続されている。これにより、複数の組電池102が直列接続されている。N=20の蓄電モジュール100の高電圧端子THは、複数の蓄電モジュール100の一端であり、その電圧は高圧側電圧Voutである。N=1の蓄電モジュール100の低電圧端子TLは、複数の蓄電モジュール100の他端であり、その電圧は、低圧側電圧GND1である。高圧側電圧Voutと低圧側電圧GND1は、図示しないパワーコンディショナに供給される。複数の蓄電モジュール100の両端電圧、即ち高圧側電圧Voutと低圧側電圧GND1の電位差は、システム電圧とも称される。本実施形態では、システム電圧は1000Vである。
複数の蓄電モジュール100の電源端子T11は、後述する管理装置200の電源端子T21に電力線L1で接続されており、管理装置200から電源電圧V2が供給される。複数の蓄電モジュール100の通信端子T12は、後述する管理装置200の通信端子T22に通信線L2で接続されている。複数の蓄電モジュール100の基準電圧端子T13は、後述する管理装置200の基準電圧端子T23に電力線L3で接続されていると共に、予め定められた隣接する2つの蓄電モジュール100の間のノードn1にも接続されており、ノードn1から基準電圧GND2が供給される。予め定められた隣接する2つの蓄電モジュール100は、ここでは、N=10の蓄電モジュール100と、N=11の蓄電モジュール100である。従って、基準電圧GND2は、高圧側電圧Voutと低圧側電圧GND1の中点電圧である。高圧側電圧Voutと低圧側電圧GND1の中点電圧とは、高圧側電圧Voutと低圧側電圧GND1の和の1/2である。例えば、高圧側電圧Voutが1000V、低圧側電圧GND1が0Vである場合、基準電圧GND2は500Vである。
管理装置200は、複数の蓄電モジュール100を管理する。管理装置200は、第2通信部202と、第2絶縁部204と、第2制御部(回路部)206と、インバータ(電源回路)208と、電源端子T21と、通信端子T22と、基準電圧端子T23と、を有する。
第2通信部202は、各蓄電モジュール100の第1通信部112から送信される信号を通信端子T22を介して受信し、受信した信号を第2絶縁部204に出力する。また、第2通信部202は、第2絶縁部204から供給される信号を通信端子T22を介して各蓄電モジュール100の第1通信部112に送信する。第2通信部202は、基準電圧端子T23の基準電圧GND2と電源端子T21の電源電圧V2との電位差を電源電圧として動作する。
第2絶縁部204は、一次側と二次側が電気的に絶縁されており、第2通信部202と第2制御部206との間を絶縁し、第2通信部202と第2制御部206との間で信号を双方向に伝送する。つまり第2絶縁部204には、第2通信部202を介して通信線L2の信号が入力される。第2絶縁部204は、少なくとも1つの絶縁素子を含み、絶縁素子としては、例えば、第1絶縁部110と同様にデジタルアイソレータまたは光絶縁型のフォトカプラが用いられる。
第2絶縁部204には、電源電圧V2と、基準電圧GND2と、電源電圧V3と、基準電圧GND3とが供給される。基準電圧GND3と電源電圧V3は、図示しない電源回路から供給される。第2通信部202と第2絶縁部204との間の信号は、電源電圧V2をハイレベルとし、基準電圧GND2をローレベルとする。第2絶縁部204と第2制御部206との間の信号は、電源電圧V3をハイレベルとし、基準電圧GND3をローレベルとする。このように、第2絶縁部204も信号レベルの変換を行う。
第2制御部206は、前述のように第2絶縁部204により通信線L2と絶縁される。第2制御部206は、第2通信部202および第2絶縁部204を介して、複数の蓄電モジュール100を制御するための信号を送信し、複数の蓄電モジュール100の第1制御部108から送信されるセル電圧やSOCなどに関するデータを受信する。第2制御部206は、受信したデータに基づいて、各蓄電モジュール100の状態に関する信号を、図示しない外部の制御装置に出力する。外部の制御装置は、第2制御部206から出力された信号に基づいて、複数の蓄電モジュール100の両端に接続されたパワーコンディショナを制御する。これにより、複数の蓄電モジュール100の充放電が制御される。第2制御部206は、CPUもしくはロジック回路、またはそれらの組み合わせで構成される。第2制御部206は、基準電圧GND3と電源電圧V3との電位差を電源電圧として動作する。
インバータ208は、絶縁型のインバータであり、外部の交流電源12の交流電力を直流電力に変換し、第1絶縁部110と第2絶縁部204に駆動電力を供給する。インバータ208は、基準電圧GND2を基準とした電源電圧V2を、第2通信部202と第2絶縁部204に供給すると共に、電源端子T21を介して第1通信部112と第1絶縁部110に供給する。つまり、複数の蓄電モジュール100と管理装置200との間の信号伝送は、管理装置200内部のインバータ208の電力供給で行われる。管理装置200がインバータ208を有することで、電源電圧V2を適切に供給できる。
電源電圧V2および基準電圧GND2は、電源電圧V3および基準電圧GND3から電気的に絶縁されている。高圧側電圧Voutおよび低圧側電圧GND1も、電源電圧V3および基準電圧GND3から電気的に絶縁されている。高圧側電圧Voutおよび低圧側電圧GND1が基準電圧GND3から絶縁されているため、基準電圧GND3を0Vとして、高圧側電圧Voutおよび低圧側電圧GND1は、接続されるパワーコンディショナの特性に応じて負電圧から正電圧で変動しうる。
次に、各蓄電モジュール100の第1絶縁部110の耐圧について説明する。例えば、N=20の蓄電モジュール100の第1絶縁部110には、最大で基準電圧GND2とDC/DCコンバータ106で降圧された電圧との差程度の電圧が印加される。DC/DCコンバータ106で降圧された電圧を955Vと仮定すると、第1絶縁部110には概ね455Vが印加される。従って、この第1絶縁部110は、概ね455V以上の耐圧を有する必要がある。
N=1の蓄電モジュール100の第1絶縁部110には、最大で低圧側電圧GND1と電源電圧V2との差程度の電圧が印加される。電源電圧V2を510Vと仮定すると、第1絶縁部110には概ね510Vが印加される。従って、この第1絶縁部110は、概ね510V以上の耐圧を有する必要がある。他の蓄電モジュール100の第1絶縁部110に印加される電圧は、N=1の蓄電モジュール100の第1絶縁部110に印加される電圧より低い。そのため、他の蓄電モジュール100の第1絶縁部110の耐圧はこの値より低くてもよい。
なお、前述のように、基準電圧GND3を0Vとして、高圧側電圧Voutおよび低圧側電圧GND1は負電圧から正電圧で変動しうるため、電源電圧V2および基準電圧GND2も変動しうる。そのため、第2絶縁部204の耐圧は、電源電圧V2の絶対値と基準電圧GND2の絶対値のいずれか大きい値程度となる。
以上で説明したように、本実施形態によれば、各蓄電モジュール100の第1絶縁部110は、高圧側電圧Voutと低圧側電圧GND1の中点電圧である基準電圧GND2を基準とする信号を、第1通信部112を介して通信線L2に出力する。そのため、それぞれの第1絶縁部110の耐圧は、概ね高圧側電圧Voutと基準電圧GND2との差、即ち低圧側電圧GND1と基準電圧GND2との差であるシステム電圧の1/2(=500V)程度でよい。よって、第1絶縁部110の耐圧をシステム電圧(=1000V)よりも低減させることができるので、第1絶縁部110として一般的な絶縁素子を利用できる。また、基準電圧GND2は中点電圧であるため、第1絶縁部110の耐圧を最小に近づけることができる。
また、各蓄電モジュール100の第1制御部108は、第1絶縁部110と第2絶縁部204とを介して管理装置200の第2制御部206と通信し、各蓄電モジュール100の第1絶縁部110を複数段重ねて介することがないため、通信遅延を増加させる恐れがない。そのため、各組電池のコントローラが絶縁インターフェースを介して上位の組電池または下位の組電池との通信を行う既存の電池システムと比較して、より短い通信周期でセル電圧等の情報を取得できる。よって、既存の電池システムと比較して、セル電圧を複数回計測する場合、短期間で計測でき、各セル電圧の計測時刻のばらつきを少なくできる。
従って、通信遅延の増加を抑制した上で、第1絶縁部110の耐圧を低減させることができる。
(第2の実施形態)
第2の実施形態では、基準電圧GND2を分圧回路で生成する点において、第1の実施形態と異なる。以下では、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。
図2は、第2の実施形態に係る蓄電システム10Aの構成を示すブロック図である。図2に示すように、蓄電システム10Aでは、N=10の蓄電モジュール100とN=11の蓄電モジュール100の間のノードは、基準電圧端子T13に接続されていない。また、管理装置200Aは、図1の構成に加え、分圧回路210と、電圧検出部212と、端子T24と、端子T25とをさらに有する。
分圧回路210は、複数の蓄電モジュール100の両端電圧を分圧して、基準電圧GND2を出力する。分圧回路210は、抵抗R1と、抵抗R2とを有する。抵抗R1の一端は、端子T24を介してN=20の蓄電モジュール100の高電圧端子THに接続されている。抵抗R1の他端は、抵抗R2の一端および基準電圧端子T23に接続され、基準電圧GND2を出力する。抵抗R2の他端は、端子T25を介してN=1の蓄電モジュール100の低電圧端子TLに接続されている。
抵抗R1の値は、抵抗R2の値と実質的に等しく設定されている。よって、第1の実施形態と同様に、基準電圧GND2は、高圧側電圧Voutと低圧側電圧GND1の中点電圧である。
電圧検出部212は、複数の蓄電モジュール100の両端電圧を検出する。検出された両端電圧は、図示を省略した絶縁部を介して、第2制御部206に供給される。第2制御部206は、検出された両端電圧に基づいて、パワーコンディショナを制御する。
ここで、第1の実施形態では、例えば、複数の蓄電モジュール100で検出された各セル電圧に基づいて複数の蓄電モジュール100の両端電圧を算出することができる。これに対して、第2の実施形態によれば、第1の実施形態と比較して、より短時間で両端電圧を検出できる。これにより、パワーコンディショナの制御をより迅速に行うことができる。
また、本実施形態によれば、管理装置200Aの電圧検出部212に供給される高圧側電圧Voutと低圧側電圧GND1に基づいて分圧回路210が基準電圧GND2を生成するので、隣接する2つの蓄電モジュール100の間のノードに電力線を接続する必要がない。また、分圧回路210により、基準電圧GND2を任意の値に容易に設定できる。
以上、本発明を実施形態をもとに説明した。これら実施形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
例えば、第1の実施形態では、基準電圧GND2は、N=10の蓄電モジュール100とN=11の蓄電モジュール100の間のノードn1の電圧、即ち高圧側電圧Voutと低圧側電圧GND1の中点電圧である一例について説明したが、これに限らない。基準電圧GND2は、高圧側電圧Voutと低圧側電圧GND1の間の電圧であればよく、第1絶縁部110の耐圧が所望の値になる限り、高圧側電圧Voutと低圧側電圧GND1の中点電圧より高くてもよいし、低くてもよい。また前述のように、第2絶縁部204の耐圧は、電源電圧V2の絶対値と基準電圧GND2の絶対値のいずれか大きい値程度となるため、パワーコンディショナの特性に応じて基準電圧GND2を中点電圧以外に設定することにより、第2絶縁部204の耐圧を低減できる場合がある。これらのことは、第2の実施形態でも同様であり、抵抗R1の値は抵抗R2の値と異なっていてもよい。
また、電池セルC1は、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ等のキャパシタ(コンデンサ)であってもよい。
なお、実施の形態は、以下の項目によって特定されてもよい。
[項目1]
少なくとも1つのセル(C1)をそれぞれ有し、直列接続された複数の蓄電モジュール(100)と、
前記複数の蓄電モジュール(100)を管理する管理装置(200,200A)と、を備え、
前記複数の蓄電モジュール(100)は、それぞれ、前記複数の蓄電モジュール(100)の一端の電圧(Vout)と他端の電圧(GND1)の間の予め定められた基準電圧(GND2)を基準とする信号であって、前記少なくとも1つのセル(C1)の情報を含む信号を通信線(L2)に出力する、一次側と二次側が絶縁された第1絶縁部(110)を有し、
前記管理装置(200,200A)は、一次側と二次側が絶縁された第2絶縁部(204)と、前記第2絶縁部(204)により前記通信線(L2)と絶縁される回路部(206)とを有することを特徴とする蓄電システム(10,10A)。
これによれば、通信遅延の増加を抑制した上で、第1絶縁部(110)の耐圧を低減させることができる。
[項目2]
前記基準電圧(GND2)は、予め定められた隣接する2つの蓄電モジュール(100)の間のノード(n1)の電圧であることを特徴とする項目1に記載の蓄電システム(10)。
これによれば、基準電圧(GND2)を簡単な構成で取得できる。
[項目3]
前記管理装置(200A)は、前記複数の蓄電モジュール(100)の両端電圧を分圧して、前記基準電圧(GND2)を出力する分圧回路(210)を備えることを特徴とする項目1に記載の蓄電システム(10A)。
これによれば、基準電圧(GND2)を任意の値に容易に設定できる。
[項目4]
前記基準電圧(GND2)は、前記複数の蓄電モジュール(100)の一端の電圧(Vout)と他端の電圧(GND1)の中点電圧であることを特徴とする項目1から3のいずれかに記載の蓄電システム(10,10A)。
これによれば、第1絶縁部(110)の耐圧を最小に近づけることができる。
[項目5]
前記管理装置(200,200A)は、前記第1絶縁部(110)と前記第2絶縁部(204)に駆動電力を供給する電源回路(208)を有し、
前記複数の蓄電モジュール(100)と前記管理装置(200,200A)の間の信号伝送は、前記電源回路(208)の電力供給で行われることを特徴とする項目1から4のいずれかに記載の蓄電システム(10,10A)。
これによれば、電源電圧(V2)を適切に供給できる。
10,10A…蓄電システム、100…蓄電モジュール、C1…電池セル、102…組電池、108…第1制御部、110…第1絶縁部、112…第1通信部、200,200A…管理装置、202…第2通信部、204…第2絶縁部、206…第2制御部、208…インバータ(電源回路)、210…分圧回路、L2…通信線。

Claims (5)

  1. 少なくとも1つのセルをそれぞれ有し、直列接続された複数の蓄電モジュールと、
    前記複数の蓄電モジュールを管理する管理装置と、を備え、
    前記複数の蓄電モジュールは、それぞれ、前記セルを有する一次側と前記セルの情報を含む信号を通信線に出力する第1通信部を有する二次側とを絶縁する第1絶縁部を有し、
    前記管理装置は、前記第1通信部と通信する第2通信部を有する一次側と二次側とを絶縁する第2絶縁部と、前記第2絶縁部により前記通信線と絶縁される回路部とを有し、
    前記複数の蓄電モジュールのそれぞれの二次側と前記管理装置の一次側の電源電圧の基準電圧は、前記複数の蓄電モジュールにより発生される電圧により生成され、前記複数の蓄電モジュールの一端の高圧側電圧と他端の低圧側電圧の間の予め定められた電圧に共通に設定される、
    ことを特徴とする蓄電システム。
  2. 前記基準電圧は、予め定められた隣接する2つの蓄電モジュールの間のノードの電圧であることを特徴とする請求項1に記載の蓄電システム。
  3. 前記管理装置は、前記複数の蓄電モジュールの両端電圧を分圧して、前記基準電圧を出力する分圧回路を備えることを特徴とする請求項1に記載の蓄電システム。
  4. 前記基準電圧は、前記複数の蓄電モジュールの一端の電圧と他端の電圧の中点電圧であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の蓄電システム。
  5. 前記管理装置は、前記第1絶縁部と前記第2絶縁部に駆動電力を供給する電源回路を有し、
    前記複数の蓄電モジュールと前記管理装置の間の信号伝送は、前記電源回路の電力供給で行われ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蓄電システム。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000009784A (ja) 1998-06-22 2000-01-14 Denso Corp 組み電池駆動回路の漏電検出装置
JP2009017663A (ja) 2007-07-04 2009-01-22 Yazaki Corp 異常検出装置
WO2016114115A1 (ja) 2015-01-16 2016-07-21 パナソニックIpマネジメント株式会社 蓄電池制御システム

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101199094B (zh) * 2006-04-11 2011-01-05 三菱电机株式会社 蓄电系统
JP4978342B2 (ja) * 2007-07-02 2012-07-18 日産自動車株式会社 給電ユニット
JP2011200095A (ja) * 2010-02-26 2011-10-06 Sanyo Electric Co Ltd 電池システム
JP5640474B2 (ja) 2010-06-07 2014-12-17 ソニー株式会社 電池システム
JP5671937B2 (ja) * 2010-10-22 2015-02-18 ソニー株式会社 蓄電システムおよび出力コントローラ
WO2012117503A1 (ja) * 2011-02-28 2012-09-07 日立ビークルエナジー株式会社 電池制御装置
JP2013238472A (ja) * 2012-05-15 2013-11-28 Renesas Electronics Corp 半導体装置および電圧測定装置
JP6038499B2 (ja) * 2012-06-20 2016-12-07 シャープ株式会社 充電装置
WO2015156648A1 (ko) * 2014-04-11 2015-10-15 주식회사 아이티엠반도체 콘덴서 충전방식의 셀전압 측정회로를 이용한 능동형 셀 밸런싱 회로
CN105305516B (zh) * 2014-07-28 2020-07-03 王东奎 一种充电系统及其对接充电的电动汽车
WO2016114116A1 (ja) * 2015-01-16 2016-07-21 パナソニックIpマネジメント株式会社 蓄電池制御システム
JP6540790B2 (ja) * 2015-02-17 2019-07-10 株式会社村田製作所 蓄電システム、制御方法、電子機器、電動車両および電力システム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000009784A (ja) 1998-06-22 2000-01-14 Denso Corp 組み電池駆動回路の漏電検出装置
JP2009017663A (ja) 2007-07-04 2009-01-22 Yazaki Corp 異常検出装置
WO2016114115A1 (ja) 2015-01-16 2016-07-21 パナソニックIpマネジメント株式会社 蓄電池制御システム

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