JP7301208B1 - バッテリ用交流電流供給回路 - Google Patents
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Abstract
Description
第1実施例が図1を参照して説明される。内部抵抗1rをもつバッテリ1の正極端子は、降圧トランス3の二次コイル32を通じて3相インバータ4の高電位側の直流電源端子41に接続されている。バッテリ1の負極端子は、3相インバータ4の低電位側の直流電源端子42に接続されている。平滑キャパシタ5が、3相インバータ4の一対の直流電源端子41及び42に接続されている。降圧トランス3の二次コイル32は、一次コイル31と磁気結合している。たとえば、一次コイル31は二次コイル32の25倍の巻数値をもつ。一次コイル31に交流電圧を印加するオシレータ6はコントローラ7により制御される。バッテリ1はオシレータ6に直流電力を供給している。
第2実施例が図3を参照して説明される。この実施例によれば、バッテリ1は、直列接続されたサブバッテリ11及び12からなる。同様に、平滑キャパシタ5は、直列接続されたサブキャパシタ51及び52からなる。それぞれほぼ等しい電圧をもつサブバッテリ11及び12の接続点13は、バッテリ1の中間端子と呼ばれる。同様に、それぞれほぼ等しい静電容量をもつサブキャパシタ51及び52の接続点53は、平滑キャパシタ5の中間端子と呼ばれる。2つの中間端子13及び53は、降圧トランス3の二次コイル32により接続されている。バッテリ1は、並列接続された3相インバータ4及び平滑キャパシタ5にバッテリ電圧を印加している。
第3実施例が図4を参照して説明される。この実施例によれば、降圧トランス3は、それぞれ一次コイル31と磁気結合する2つの二次コイル33及び34をもつ。二次コイル33及び34は互いに同じ向きに巻かれている。これは、降圧トランス3の二次コイルが中間端子35をもつことと同じである。
第4実施例が図7を参照して説明される。この実施例によれば、互いに並列接続された2つのバッテリ1及び8が、3相インバータのような電気負荷(図示せず)に接続される。バッテリ1及び8はそれぞれ、バッテリユニットと呼ばれることができる。バッテリ1は、直列接続されたサブバッテリ11及び12からなる。同様に、バッテリ8は、直列接続されたサブバッテリ81及び82からなる。それぞれほぼ等しい電圧をもつサブバッテリ11及び12の接続点13は、バッテリ1の中間端子と呼ばれる。同様に、それぞれほぼ等しい電圧をもつサブバッテリ81及び82の接続点83は、バッテリ8の中間端子と呼ばれる。2つの中間端子13及び83は、降圧トランス3の二次コイル32により接続されている。
既述された各実施例において、バッテリに印加される交流電圧の振幅値を変更することが好ましい。さらに、バッテリに印加される交流電圧の正半波成分及び負半波成分が互いに異なる電圧値をもつことも好適である。たとえば、バッテリの放電側のパルス電圧が、充電側のパルス電圧よりも高い電圧値と短い持続期間とをもつケースは、デンドライト抑制に有利である。この実施例によれば、バッテリに印加される交流電圧の振幅を変更可能なシンプルなバッテリ用交流電流供給回路が開示される。
既述された各実施例を用いるデンドライト抑制技術が図9-図11を参照して説明される。図9は、バッテリ1の一つの二次電池セルにおいて、デンドライトが正極近傍まで到達した状態を示す模式断面図である。この二次電池セルは、負極集電体91、負極92、セパレータ94、正極96、正極集電体97をもち、電解液が負極92と正極96との間に充填されている。その結果、負極92とセパレータ94との間の隙間93に電解液が充填されている。同様に、正極96とセパレータ94との間の隙間95に電解液が充填されている。図9において、負極92から成長したデンドライト9の先端部98は、隙間95内にて狭い隙間99を挟んで正極96と対面している。
既述された各実施例を用いるもう一つのデンドライト抑制技術が図12を参照して説明される。図12は、バッテリ1に印加される交流電圧Vac及びバッテリ1に供給される交流電流Iacを示す。交流電圧Vacは、交互に繰り返される正パルス電圧Vp及び負パルス電圧Vnからなる。
Claims (13)
- 電気負荷に直流電力を供給するためのバッテリに接続される二次コイルを有する降圧トランスと、
一次交流電圧を前記降圧トランスの一次コイルに印加することにより前記一次コイルに一次交流電流を供給するオシレータと、
前記オシレータを制御するコントローラと、
前記二次コイルを通じて前記バッテリと接続される蓄電素子と、
を備えるバッテリ用交流電流供給回路において、
前記バッテリは、前記蓄電素子として働くための少なくとも2つのバッテリユニットを含み、
前記2つのバッテリユニットは、前記二次コイルを通じて互いに接続されることを特徴とするバッテリ用交流電流供給回路。 - 前記電気負荷は、前記二次コイルの中間端子に接続される請求項1記載のバッテリ用交流電流供給回路。
- 前記2つのバッテリユニットはそれぞれ、前記二次コイルを通じて互いに接続される中間端子をもつ請求項1記載のバッテリ用交流電流供給回路。
- 前記コントローラは、前記バッテリの温度が所定値未満である場合に、前記一次交流電圧を前記一次コイルに印加することにより、前記バッテリを加温するバッテリ加温モードをもつ請求項1記載のバッテリ用交流電流供給回路。
- 前記コントローラは、前記バッテリを放電する正パルス電圧と前記バッテリを充電する負パルス電圧とを交互に繰り返す前記一次交流電圧を前記一次コイルに印加することにより、前記バッテリ内のデンドライトの成長を抑制するデンドライト抑制モードをもつ請求項1記載のバッテリ用交流電流供給回路。
- 前記正パルス電圧は、前記負パルス電圧よりも高い振幅値と、より短い持続時間とをもつ請求項5記載のバッテリ用交流電流供給回路。
- 前記降圧トランスは、直列接続された複数の一次コイルをもち、
前記オシレータは、前記各一次コイルの端部に別々に接続される3個以上のハーフブリッジをもち、
前記コントローラは、前記ハーフブリッジの選択により前記降圧トランスの降圧比を変更する請求項1記載のバッテリ用交流電流供給回路。 - 電気負荷に直流電力を供給するためのバッテリに接続される二次コイルを有する降圧トランスと、
一次交流電圧を前記降圧トランスの一次コイルに印加することにより前記一次コイルに一次交流電流を供給するオシレータと、
前記オシレータを制御するコントローラと、
前記二次コイルを通じて前記バッテリと交流電力を授受する蓄電素子と、
を備えるバッテリ用交流電流供給回路において、
前記蓄電素子は、前記電気負荷としてのパワースイッチング回路の一対の直流入力端を接続する平滑キャパシタからなることを特徴とするバッテリ用交流電流供給回路。 - 前記バッテリ及び前記平滑キャパシタはそれぞれ、前記二次コイルを通じて互いに接続される中間端子をもつ請求項8記載のバッテリ用交流電流供給回路。
- 前記コントローラは、前記バッテリの温度が所定値未満である場合に、前記一次交流電圧を前記一次コイルに印加することにより、前記バッテリを加温するバッテリ加温モードをもつ請求項8記載のバッテリ用交流電流供給回路。
- 前記コントローラは、前記バッテリを放電する正パルス電圧と前記バッテリを充電する負パルス電圧とを交互に繰り返す前記一次交流電圧を前記一次コイルに印加することにより、前記バッテリ内のデンドライトの成長を抑制するデンドライト抑制モードをもつ請求項8記載のバッテリ用交流電流供給回路。
- 前記正パルス電圧は、前記負パルス電圧よりも高い振幅値と、より短い持続時間とをもつ請求項11記載のバッテリ用交流電流供給回路。
- 前記降圧トランスは、直列接続された複数の一次コイルをもち、
前記オシレータは、前記各一次コイルの端部に別々に接続される3個以上のハーフブリッジをもち、
前記コントローラは、前記ハーフブリッジの選択により前記降圧トランスの降圧比を変更する請求項8記載のバッテリ用交流電流供給回路。
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