KR20130079419A - Power supply device and charge circuit - Google Patents
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Abstract
[과제] 이차전지의 과충전을 방지하고 각 이차전지의 전기 특성에 따라 최적인 충전을 행한다.
[해결 수단] 선택 스위치 전환회로(30)가, 각 이차전지체(10)와 각각에 접속되고, 그 이차전지체(10)를 충전하는 충전 경로를 개별적으로 구성 가능한 선택 스위치인 사이리스터(32)와, 복수의 사이리스터(32)의 ON/OFF를 제어하는 제어회로(40)를 갖고, 제어회로(40)가, 사이리스터(32)의 ON/OFF를 제어하는 것에 의해, 임의의 이차전지체(10)에 대한 충전 경로를 구성하는 동시에, 다른 이차전지에 대한 충전 경로를 해제하고, 정전류원 발생회로(20)는, 공급 출력 단자(OT) 및 공급 입력 단자(IT)의 사이에 접속된 리액터(L)와, 리액터(L)와 직렬로 접속되고, 제어회로(40)에서 ON/OFF를 제어하는 충전용 스위치(22)로 구성된 초퍼 회로를 구비하고 있으며, 초퍼 회로를 외부 전원(EP)과 접속하여, 이차전지체(10)를 충전한다.[Problem] The secondary battery is prevented from being overcharged and optimally charged according to the electrical characteristics of each secondary battery.
[Measurement] The thyristor 32, which is a selector switch, in which a selector switch switching circuit 30 is connected to each of the secondary battery bodies 10, respectively, and which can individually configure a charging path for charging the secondary battery bodies 10. And a control circuit 40 for controlling the ON / OFF of the plurality of thyristors 32, and the control circuit 40 controls the ON / OFF of the thyristor 32 to provide an arbitrary secondary battery body ( The charge path for 10) is released, and the charge path for the other secondary battery is released, and the constant current source generation circuit 20 is connected between the supply output terminal OT and the supply input terminal IT. (L) and a chopper circuit connected to the reactor (L) in series and composed of a charge switch (22) for controlling ON / OFF by the control circuit (40). And the secondary battery body 10 are charged.
Description
본 발명은, 충방전 가능한 이차전지를 충전하는 충전 회로를 구비하는 전원 장치 및 충전 회로에 관한 것이다. The present invention relates to a power supply device and a charging circuit including a charging circuit for charging a secondary battery that can be charged and discharged.
예를 들면, 전동 모터를 이용하여 주행하는 전기 자동차나, 엔진과 전동 모터를 병용하여 주행하는 하이브리드 전기 자동차에 있어서는, 니켈-수소 전지나 리튬 이온 전지, 납축전지와 같은 이차전지를 단위 셀로 하여 이것들을 복수개 직렬 접속한 조전지(組電池)가, 전동 모터의 전원으로서 이용되고 있다. 이러한 조전지에서는, 충방전을 반복하는 중에, 각 단위 셀의 충전 상태(State of Charge:SOC;잔용량 등으로도 불린다.)에 기초하는 단자전압에 격차가 생기고, 이것을 방치한 채로 충전을 행하면, 일부의 단위 셀이 과충전 상태로 되는 경우가 있다. 또 단위 셀의 열화(劣化)는 가속도적으로 진행되는데다가, 열화하면 가령 일부의 단위 셀뿐이어도, 조전지 전체가 사용 불가능하게 되어 버린다.For example, in an electric vehicle that runs using an electric motor, or a hybrid electric vehicle that runs in combination with an engine and an electric motor, a secondary cell such as a nickel-hydrogen battery, a lithium ion battery, or a lead acid battery is used as a unit cell. A plurality of battery packs connected in series is used as a power source for an electric motor. In such a battery pack, a gap occurs in the terminal voltage based on the state of charge (SOC; also referred to as residual capacity, etc.) of each unit cell while charging and discharging are repeated. Some unit cells may be in an overcharged state. Further, deterioration of the unit cell proceeds with acceleration, and when deteriorated, the entire assembled battery becomes unavailable even if only a part of the unit cell is deteriorated.
이러한 문제에 대해, 충전 완료된 조전지를 구성하는 복수의 단위 셀간에서의 충전 상태의 격차를 조정하는 방법으로서, 특허 문헌 1에 나타내는 것 같은 조전지의 충전 상태 조정 장치가 제안되고 있다. 이 충전 상태 조정 장치(90)는, 도 26에 도시하는 바와 같이, 이차전지로 이루어지는 단위 셀(91)을 복수개 직렬로 접속해서 구성되고, 부하나 충전기가 양단에 접속된 폐회로(閉回路) 상태에 있어서 충방전을 행하는 조전지의 충전 상태를 조정한다. 또 이 충전 상태 조정 장치(90)는, 부하나 충전기와는 절연해서 마련된 균등 충전용 콘덴서(92)와, 조전지의 개회로(開回路) 상태에 있어서 각 단위 셀(91)을 균등 충전용 콘덴서(92)에 사이클릭하게 접속하는 사이클릭 접속 수단(93)을 구비한다. 이것에 의해, 복수개 직렬로 접속되어서 조전지를 구성하는 단위 셀(91)의 상호간에 충전 상태의 격차가 생겨도, 셀 전압이 높은 단위 셀(91)로부터 균등 충전용 콘덴서(92)를 통해 셀 전압이 낮은 단위 셀(91)에 전하를 이동시키는 것으로, 전압차를 저감할 수 있다.In response to such a problem, as a method for adjusting the difference in the state of charge between a plurality of unit cells constituting the charged battery unit, a battery state of charge adjusting device as shown in Patent Document 1 has been proposed. As shown in FIG. 26, this state of
그러나, 도 26의 충전 상태 조정 장치(90)는, 어디까지나 충전 완료된 단위 셀(91)의 격차를 조정할 뿐이며, 일단 단위 셀(91)을 충전한 후에, 충전 상태 조정 장치(90)를 이용하여 격차를 억제하는 구성이기 때문에, 충전의 공정과 조정의 공정이 개별적으로 필요하게 되며, 시간이 걸리는데다가, 이것들 충전과 조정을 행하는 회로도 개별적으로 필요하게 되기 때문에, 회로 구성이 복잡화된다고 하는 문제도 있다.However, the charging state adjusting
또 이 충전 상태 조정 장치(90)에서는, 사이클릭하게 단위 셀(91)을 순차적으로 전환하면서 충전 상태를 조정할 수밖에 없기 때문에, 조전지의 전체의 충전을 끝내기까지 시간이 걸리고 효율이 나빠지게 된다고 하는 결점도 있다. 특히 최근의 조전지는, 대용량화의 요구에 수반하여 다수의 단위 셀(91)을 사용하는 경우도 많아지고 있으며, 이러한 사이클릭식의 전환 충전에서는 사용하는 이차전지수에 비례하여 충전 시간이 길어지는데다가, 단위 셀(91)의 전환 동작도 번잡하게 되어, 실용적이지 않다. 게다가 도 26의 회로예에서는 스위칭 소자에 포토 MOS 트랜지스터를 사용하기 때문에, 구동 회로가 복잡화되어 회로 비용이 비싸게 된다고 하는 문제도 있었다. 특히 각 단위 셀(91)의 균등 충전 제어를 행하기에는, 단위 셀(91)을 개별적으로 충전할 수 있는 충전 경로를 구성할 필요가 있는바, 이러한 회로의 구축에 트랜지스터를 이용하면, 회로 구성이 복잡화된다고 하는 문제가 생긴다.In addition, in this state of
게다가, 이 회로에서는 균등 충전용 콘덴서(92)를 통해 일단 전하를 축적한 후에, 단자전압이 낮은 단위 셀(91)에 축적 전하를 이동시키는 방식이기 때문에, 대용량의 균등 충전용 콘덴서(92)가 필수로 되는데다가, 이 균등 충전용 콘덴서(92)가, 충전 개시전의 시점에서, 각 단위 셀(91)의 만충전(滿充電) 상태에 있어서의 개회로 단자전압에 극히 가깝고, 또한 이것을 웃도는 일이 없는 단자전압으로 되도록, 미리 교류발전기(alternator) 등으로 충전되어 있을 필요가 있으며, 그러한 충전의 사전준비가 필수로 되고, 구성이 한층 복잡화된다고 하는 문제도 있다.In addition, in this circuit, since the accumulated charge is transferred to the
본 발명은, 종래의 이러한 문제점에 감안하여 이루어진 것이다. 본 발명의 주된 목적은, 보다 염가로, 이차전지의 과충전을 방지하고 최적인 충전이 가능한 전원 장치 및 충전 회로를 제공하는 것에 있다.This invention is made | formed in view of such a conventional problem. The main object of the present invention is to provide a power supply device and a charging circuit which can prevent overcharging of a secondary battery at a lower cost and enable optimal charging.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제 1의 측면에 관한 전원 장치에 의하면, 각각 양극과 음극을 구비하고, 상호 직렬 접속된 복수의 이차전지체(10)와, 상기 이차전지체(10)를 충전하기 위한 전력을 공급하는 공급 출력 단자(OT)와 공급 입력 단자(IT)를 구비하는 정전류원 발생회로(20)와, 상기 정전류원 발생회로(20)에서 각 이차전지체(10)에 대해, 개별적으로 다른 충전 전류를 공급 가능한 선택 스위치 전환회로(30)를 구비하고, 상기 선택 스위치 전환회로(30)가, 각 이차전지체(10)와 각각에 접속되고, 그 이차전지체(10)를 충전하는 충전 경로를 개별적으로 구성 가능한 선택 스위치(31)와, 상기 복수의 선택 스위치(31)의 ON/OFF를 제어하는 제어회로(40)를 갖고, 상기 제어회로(40)가, 상기 선택 스위치(31)의 ON/OFF를 제어하는 것에 의해, 임의의 이차전지체(10)에 대한 충전 경로를 구성하는 동시에, 다른 이차전지에 대한 충전 경로를 해제하는 것이며, 상기 정전류원 발생회로(20)는, 상기 공급 출력 단자(OT) 및 공급 입력 단자(IT)의 사이에 접속된 리액터(L)와, 상기 리액터(L)와 직렬로 접속되고, 상기 제어회로(40)에서 ON/OFF를 제어하는 충전용 스위치(22)로 구성된 초퍼(chopper) 회로를 구비하고 있으며, 상기 초퍼 회로를 외부 전원(EP)과 접속하고, 상기 이차전지체(10)를 충전하도록 구성할 수 있다. 이것에 의해, 하나의 정전류원 발생회로를 이용하여 임의의 이차전지체에 대해 충전이 가능하게 되고, 그 이차전지체의 전기 특성에 따른 적절한 충전을 개별적으로 행할 수 있는 이점을 얻을 수 있다. 또, 초퍼 회로에 의해서, 예를 들면 승압 초핑 동작으로서 낮은 전압의 외부 전원을 이용하여 이차전지체를 높은 전압으로 충전할 수 있다.In order to achieve the above object, according to the power supply apparatus according to the first aspect of the present invention, the plurality of
또, 제 2의 측면에 관한 전원 장치에 의하면, 각각 양극과 음극을 구비하고, 상호 직렬 접속된 복수의 이차전지체(10)와, 상기 이차전지체(10)를 충전하기 위한 전력을 공급하는 공급 출력 단자(OT)와 공급 입력 단자(IT)를 구비하는 정전류원 발생회로(20)와, 상기 정전류원 발생회로(20)에서 각 이차전지체(10)를 충전하기 위해, 각 이차전지체(10)의 양극과 상기 공급 출력 단자(OT)를 각각 접속한 복수의 양극측 충전 경로(PC)와, 각 이차전지체(10)의 음극과 상기 공급 입력 단자(IT)를 각각 접속한 복수의 음극측 충전 경로(NC)와, 상기 양극측 충전 경로(PC) 및 음극측 충전 경로(NC)에 각각 마련된 복수의 선택 스위치(31)와, 상기 복수의 선택 스위치(31)의 ON/OFF를 제어하는 제어회로(40)를 구비할 수 있다. 이것에 의해, 하나의 정전류원 발생회로를 이용하여 임의의 이차전지체에 대해 충전이 가능하게 되는 것에 더하여, 이차전지체의 잔용량에 따라 충전량을 조정할 수 있기 때문에, 직렬 접속된 이차전지체 전체로 충전하는 방식에 비해, 이차전지체간의 충전량의 격차를 저감하고, 과충전을 회피하여 장기간에 걸쳐 안전성이 높고 이차전지체를 이용할 수 있는 이점을 얻을 수 있다.Moreover, according to the power supply apparatus which concerns on a 2nd side surface, it is equipped with the positive electrode and the negative electrode, respectively, and supplies the electric power for charging the some
게다가, 제 3의 측면에 관한 전원 장치에 의하면, 더 상기 리액터(L)의 양단 전압을 검출하는 전압 검출 수단(26)을 구비하고 있으며, 상기 제어회로(40)가, 임의의 이차전지체(10)를, 그 이차전지체(10)와 상기 리액터(L)를 연결하는 양극측 충전 경로(PC) 및 음극측 충전 경로(NC)에 배치된 각 선택 스위치(31)를 각각 ON으로 전환하는 동시에, 다른 선택 스위치(31)를 OFF로 전환하는 것으로, 그 이차전지체(10)만을 상기 리액터(L)와 접속시키고, 이것에 의해 그 이차전지체(10)의 전지 전압을 상기 전압 검출 수단(26)으로 검출 가능하게 구성할 수 있다. 이것에 의해, 하나의 전압 검출 수단으로 임의의 이차전지체의 전지 전압을 검출할 수 있다. 즉, 각 이차전지체의 전지 전압을, 하나의 전압 검출 수단만으로 검출할 수 있기 때문에, 각 이차전지체마다 전압 센서를 개별적으로 마련할 필요성을 없게 하고, 회로를 대폭으로 간소화할 수 있는 이점을 얻을 수 있다.Moreover, according to the power supply apparatus which concerns on a 3rd side surface, it is provided with the voltage detection means 26 which detects the voltage of the both ends of the reactor L further, The said
게다가 또, 제 4의 측면에 관한 전원 장치에 의하면, 상기 제어회로(40)가, 시분할(時分割)로 각 이차전지체(10)의 전지 전압을 측정할 수 있다. 이것에 의해, 하나의 전압 검출 수단으로 모든 이차전지체의 전지 전압을 순차적으로 검출할 수 있다.Moreover, according to the power supply apparatus which concerns on a 4th side surface, the said
게다가 또, 제 5의 측면에 관한 전원 장치에 의하면, 상기 제어회로(40)가, 임의의 복수의 이차전지체(10)를 동시에 충전하도록 상기 선택 스위치(31)를 ON/OFF 제어 가능하게 구성할 수 있다. 이것에 의해 이차전지체를 복수 동시에 충전 제어할 수 있으며, 효율적으로 충전을 진행시킬 수 있다.Furthermore, according to the power supply device according to the fifth aspect, the
게다가 또, 제 6의 측면에 관한 전원 장치에 의하면, 상기 선택 스위치(31)가, 자기소호(自己消弧) 능력이 없는 소자로 할 수 있다. 이것에 의해, 초퍼 회로의 OFF 기간을 이용하여 선택 스위치의 소호가 가능하게 되며, 소호를 위한 특별한 부가 회로 등을 불필요하게 할 수 있다.In addition, according to the power supply device according to the sixth aspect, the
게다가 또, 제 7의 측면에 관한 전원 장치에 의하면, 상기 선택 스위치(31)를 사이리스터(thyristor)(32)로 구성할 수 있다. 이것에 의해, 신뢰성, 특히 역내압(逆耐壓) 특성에도 우수한 사이리스터를 이용하여, 직렬 접속된 이차전지체를, 이차전지체마다 충전 회로를 마련하는 일 없이, 개별적으로 충전할 수 있는 이점을 얻을 수 있다.In addition, according to the power supply apparatus according to the seventh aspect, the
게다가 또, 제 8의 측면에 관한 전원 장치에 의하면, 상기 이차전지체(10)를, 복수의 전지 셀을 직렬 또는 병렬로 접속해서 구성할 수 있다. 이것에 의해, 복수의 전지 셀로 구성된 이차전지체가 직렬 접속된 균등하게 충전하는 것이 가능하게 된다.In addition, according to the power supply device according to the eighth aspect, the
게다가 또, 제 9의 측면에 관한 충전 회로에 의하면, 각각 양극과 음극을 구비하고, 상호 직렬 접속된 복수의 이차전지체(10)를 충전 가능한 충전 회로로서, 이차전지체(10)를 충전하기 위한 전력을 공급하는 공급 출력 단자(OT)와 공급 입력 단자(IT)를 구비하는 정전류원 발생회로(20)와, 상기 정전류원 발생회로(20)에서 각 이차전지체(10)를 충전하기 위해, 각 이차전지체(10)의 양극과 상기 공급 출력 단자(OT)를 각각 접속 가능한 복수의 양극측 충전 경로(PC)와, 각 이차전지체(10)의 음극과 상기 공급 입력 단자(IT)를 각각 접속 가능한 복수의 음극측 충전 경로(NC)와, 상기 양극측 충전 경로(PC) 및 음극측 충전 경로(NC)에 각각 마련된 복수의 사이리스터(32)와, 상기 복수의 사이리스터(32)의 ON제어를 개별적으로 제어 가능한 제어회로(40)를 구비하고 있으며, 상기 정전류원 발생회로(20)는, 상기 공급 출력 단자(OT) 및 공급 입력 단자(IT)의 사이에 접속된 리액터(L)와, 상기 리액터(L)와 직렬로 접속되고, 상기 제어회로(40)에서 ON/OFF를 제어하는 충전용 스위치(22)로 구성된 초퍼 회로를 구비하고 있으며, 상기 초퍼 회로를 외부 전원(EP)과 접속하여, 상기 이차전지체(10)를 충전하도록 구성할 수 있다. 이것에 의해, 하나의 정전류원 발생회로를 이용하여 임의의 이차전지체에 대해 충전이 가능하게 되며, 이차전지체의 잔용량에 따라 충전량을 조정할 수 있기 때문에, 직렬 접속된 이차전지체 전체로 충전하는 방식에 비해, 이차전지체간의 충전량의 격차를 저감하고, 과충전을 회피하여 장기간에 걸쳐 안전성 높고 이차전지체를 이용할 수 있는 이점을 얻을 수 있다.Furthermore, according to the charging circuit according to the ninth aspect, the
도 1은, 본 발명의 실시의 형태에 관한 전원 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는, 도 1의 전원 장치를 나타내는 회로도이다.
도 3은, 도 2의 전원 장치에서 이차전지체(10A)를 충전하는 모습을 나타내는 회로도이다.
도 4는, 도 2의 전원 장치에서 이차전지체(10B)를 충전하는 모습을 나타내는 회로도이다.
도 5는, 도 2의 전원 장치에서 이차전지체(10C)를 충전하는 모습을 나타내는 회로도이다.
도 6은, 도 2의 전원 장치에서 이차전지체(10D)를 충전하는 모습을 나타내는 회로도이다.
도 7은, 도 2의 전원 장치에서 이차전지체(10A,10B)를 충전하는 모습을 나타내는 회로도이다.
도 8은, 도 2의 전원 장치에서 이차전지체(10A,10C)를 충전하는 모습을 나타내는 회로도이다.
도 9는, 도 2의 전원 장치에서 이차전지체(10A∼10D)를 충전하는 모습을 나타내는 회로도이다.
도 10은, 실시예 1에 관한 전원 장치를 나타내는 회로도이다.
도 11은, 도 10의 전원 장치의 회로예를 나타내는 회로도이다.
도 12는, 실시예 2에 관한 전원 장치를 나타내는 회로도이다.
도 13은, 도 12의 전원 장치의 회로예를 나타내는 회로도이다.
도 14는, 실시예 3에 관한 전원 장치를 나타내는 회로도이다.
도 15는, 도 14의 전원 장치의 회로예를 나타내는 회로도이다.
도 16은, 실시예 4에 관한 전원 장치를 나타내는 회로도이다.
도 17은, 도 16의 전원 장치의 회로예를 나타내는 회로도이다.
도 18은, 실시예 5에 관한 전원 장치를 나타내는 회로도이다.
도 19는, 도 18의 전원 장치의 회로예를 나타내는 회로도이다.
도 20은, 실시예 6에 관한 전원 장치를 나타내는 회로도이다.
도 21은, 도 20의 전원 장치의 회로예를 나타내는 회로도이다.
도 22는, 실시예 7에 관한 전원 장치를 나타내는 회로도이다.
도 23은, 도 22의 전원 장치의 회로예를 나타내는 회로도이다.
도 24는, 도 24(a)는 하나의 이차전지체를 충전하는 모습을 나타내는 타이밍 차트, 도 24(b)는 충전용 스위치가 ON일 때의 전류 경로, 도 24(c)는 충전용 스위치(22)가 OFF일 때의 전류 경로를, 각각 나타내는 회로도이다.
도 25는, 도 25(a)는 복수의 이차전지체를 순차적으로 충전하는 타이밍 차트, 도 25(b)는 충전용 스위치가 ON일 때, 도 25(c)는 제 1의 이차전지체가 선택되어 있을 때, 도 25(d)는 제 2의 이차전지체(10B)가 선택되어 있을 때, 도 25(e)는 제 N의 이차전지체가 선택되어 있을 때의 전류 경로를, 각각 나타내는 회로도이다.
도 26은, 종래의 조전지의 충전 상태 조정 장치를 나타내는 회로도이다.1 is a block diagram showing a power supply device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing the power supply device of FIG. 1.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a state of charging the
FIG. 4 is a circuit diagram showing a state in which the
FIG. 5 is a circuit diagram showing a state of charging the
FIG. 6 is a circuit diagram showing a state of charging the
FIG. 7 is a circuit diagram showing a state in which the
FIG. 8 is a circuit diagram showing a state of charging the
FIG. 9 is a circuit diagram showing a state of charging the
10 is a circuit diagram showing a power supply device according to the first embodiment.
FIG. 11 is a circuit diagram illustrating a circuit example of the power supply device of FIG. 10.
12 is a circuit diagram showing a power supply device according to the second embodiment.
FIG. 13 is a circuit diagram illustrating a circuit example of the power supply device of FIG. 12.
Fig. 14 is a circuit diagram showing a power supply device according to the third embodiment.
FIG. 15 is a circuit diagram illustrating a circuit example of the power supply device of FIG. 14.
16 is a circuit diagram showing a power supply device according to a fourth embodiment.
17 is a circuit diagram illustrating a circuit example of the power supply device of FIG. 16.
18 is a circuit diagram showing a power supply device according to a fifth embodiment.
19 is a circuit diagram illustrating a circuit example of the power supply device of FIG. 18.
20 is a circuit diagram showing a power supply device according to a sixth embodiment.
21 is a circuit diagram illustrating a circuit example of the power supply device of FIG. 20.
Fig. 22 is a circuit diagram showing a power supply device according to the seventh embodiment.
FIG. 23 is a circuit diagram illustrating a circuit example of the power supply device of FIG. 22.
24A is a timing chart showing how one secondary battery body is charged, FIG. 24B is a current path when the charging switch is ON, and FIG. 24C is a charging switch. It is a circuit diagram which respectively shows the current path | route when 22 is OFF.
FIG. 25 is a timing chart of sequentially charging a plurality of secondary battery bodies, and FIG. 25B is a diagram illustrating a first secondary battery assembly when the charging switch is ON. When selected, Fig. 25 (d) shows a current path when the second
It is a circuit diagram which shows the charging state adjustment apparatus of the conventional assembled battery.
이하, 본 발명의 실시의 형태를 도면에 기초하여 설명한다. 다만, 이하에 나타내는 실시의 형태는, 본 발명의 기술 사상을 구체화하기 위한 전원 장치 및 충전 회로를 예시하는 것으로서, 본 발명은 전원 장치 및 충전 회로를 이하의 것으로 특정하지 않는다. 한편, 특허 청구의 범위에 나타내는 부재를, 실시의 형태의 부재로 특정하는 것은 결코 아니다. 특히 실시의 형태에 기재되어 있는 구성 부재의 치수, 재질, 형상, 그 상대적 배치 등은 특별히 특정적인 기재가 없는 한은, 본 발명의 범위를 그것으로만 한정하는 취지가 아니고, 단순한 설명예에 지나지 않는다. 한편, 각 도면이 나타내는 부재의 크기나 위치 관계 등은, 설명을 명확하게 하기 위해 과장하고 있는 경우가 있다. 게다가 이하의 설명에 있어서, 동일한 명칭, 부호에 대해서는 동일 혹은 동질의 부재를 나타내고 있으며, 상세 설명을 적절히 생략한다. 게다가, 본 발명을 구성하는 각 요소는, 복수의 요소를 동일한 부재로 구성하고 하나의 부재로 복수의 요소를 겸용하는 형태로 해도 좋고, 반대로 하나의 부재의 기능을 복수의 부재로 분담해서 실현할 수도 있다. 또, 일부의 실시의 형태, 실시예에 있어서 설명된 내용은, 다른 실시예, 실시 형태 등으로 이용 가능한 것도 있다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described based on drawing. However, embodiment shown below illustrates the power supply device and charging circuit for embodying the technical idea of this invention, and this invention does not identify a power supply device and a charging circuit as the following. On the other hand, the member shown in the claims is never specified by the member of the embodiment. In particular, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc., of the constituent members described in the embodiments are not intended to limit the scope of the present invention to only those examples, unless specifically stated otherwise. . In addition, the magnitude | size, positional relationship, etc. of the member which each figure shows may be exaggerated for clarity. In addition, in the following description, about the same name and code | symbol, the same or same member is shown, and detailed description is abbreviate | omitted suitably. Moreover, each element which comprises this invention may be made into the form which comprises several elements by the same member, and combines several elements by one member, and conversely implements the function of one member by multiple members, and implements it. have. In addition, the content described in some embodiments and examples may be used in other examples, embodiments, and the like.
도 1∼도 10에, 일 실시의 형태에 관한 전원 장치(100)를 나타낸다. 이러한 도면에 있어서, 도 1은 전원 장치(100)의 블록도, 도 2는 도 1의 전원 장치(100)의 일례를 나타내는 회로도, 도 3은 도 2의 전원 장치(100)에서 이차전지체(10A)를 충전하는 모습을 나타내는 회로도, 도 4는 이차전지체(10B)를 충전하는 모습을 나타내는 회로도, 도 5는 이차전지체(10C)를 충전하는 모습을 나타내는 회로도, 도 6은 이차전지체(10D)를 충전하는 모습을 나타내는 회로도, 도 7은 이차전지체(10A,10B)를 충전하는 모습을 나타내는 회로도, 도 8은 이차전지체(10A,10C)를 충전하는 모습을 나타내는 회로도, 도 9는 이차전지체(10A∼10D)를 충전하는 모습을 나타내는 회로도, 도 10은 실시예 1에 관한 전원 장치(100)를 나타내는 회로도, 도 11은 도 10의 전원 장치(100)의 회로예를 나타내는 회로도를, 각각 나타내고 있다. 전원 장치(100)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 10A∼10N의 복수개의 이차전지체(10)와, 외부 전원(EP)과 접속되어 이차전지체(10)를 충전하기 위한 전력을 공급하는 정전류원 발생회로(20)와, 정전류원 발생회로(20)와 이차전지체(10)와의 사이에 접속되고, 각 이차전지체(10)에 대해 개별적으로 다른 충전 전류를 공급 가능한 선택 스위치 전환회로(30)를 구비한다. 이 전원 장치는, 부하(LD)에 접속되고 이것을 구동한다. 또 외부 전원(EP)은, 전원 장치에 충전을 위한 전력을 공급하는 전력원이며, 예를 들면 하이브리드차의 급속 충전 스테이션에 본 발명을 적용하는 경우는, 급속 충전 스테이션에 구비되는 하이브리드차 구동용 전지를 충전하기 위한 충전용 배터리가 해당된다. 또, 상용 전원을 정류(整流)한 것이나 상용 전원 그 자체를 외부 전원(EP)으로서 이용할 수도 있다. 이하의 예에서는, 외부 전원(EP)으로서 직류 전압원을 사용하고 있다.1-10, the
(이차전지체(10))(Secondary battery body 10)
각 이차전지체(10)는, 양극과 음극을 구비하고 있으며 복수의 이차전지체(10)를 직렬 접속하고 있다. 각 이차전지체(10)는, 한 개의 전지 셀로 구성하는 것 외, 복수의 전지 셀을 직렬 또는 병렬로 접속해서 구성하는 것도 가능하다. 전지 셀에는, 리튬 이온 이차전지나 니켈 수소 전지, 니켈 카드뮴 전지, 납축전지 등의 충전 가능한 이차전지를 이용할 수 있다. 특히 리튬 이온 이차전지는, 니켈 수소 전지에 비해 부피당 전기용량이 크고, 소형화, 고출력화가 우수하기 때문에 바람직하다. 한편 도 2∼도 11의 예에서는, 설명을 용이하게 하기 위해 이차전지체(10)를 10A∼10D의 4개 접속하는 구성을 나타내고 있지만, 이차전지체의 접속수는 이것으로 한정되는 것이 아니고, 5개 이상 혹은 3개 이하 등으로 하는 것은 말할 나위도 없다.Each
(정전류원 발생회로(20))(Constant Current Source Generation Circuit 20)
도 1의 정전류원 발생회로(20)는, 공급 출력 단자(OT)와 공급 입력 단자(IT)를 구비하고, 선택 스위치 전환회로(30)로써 각 이차전지체(10)를 충전한다. 이 때문에 정전류원 발생회로(20)는, 외부 전원(EP)의 전압을, 이차전지체(10)의 충전에 적절한 전류 또는 전압으로 전환하는 전환 회로를 구비한다. 여기에서는 정전류를 발생시키고 있다. 예를 들면 리튬 이온 이차전지를 충전하는 경우는, 이차전지체(10)의 전압이 제 1 전압보다도 낮은 상태에서는 정전류 충전을 행하고, 제 1 전압을 넘으면 정전압 충전으로 전환하고, 제 1 전압보다도 높은 제 2 전압에 이를 때까지 정전압 충전을 행하고, 제 2 전압에 이르면 만충전으로 판정하여 충전을 종료한다. 한편 충전 제어 방법은 일례이며, 사용하는 이차전지체의 종류 등에 따라서, 다른 기존의 충전 방법을 적절히 이용할 수 있다. 또 이러한 충전 제어는, 후술하는 충전용 스위치(22)를 ON/OFF 제어하는 것으로 행해진다.The constant current
(선택 스위치 전환회로(30))(Selection switch switching circuit 30)
선택 스위치 전환회로(30)는, 각 이차전지체(10)와 각각에 접속되고, 그 이차전지체(10)를 충전하는 충전 경로를 개별적으로 구성 가능한 선택 스위치(31)와, 복수의 선택 스위치(31)의 ON/OFF를 제어하는 제어회로(40)를 갖는다. 구체적으로는, 도 2의 회로예에 도시하는 바와 같이, 정전류원 발생회로(20)와 각 이차전지체(10)를 개별적으로 접속하는 충전 경로를, 복수의 선택 스위치(31)의 ON/OFF에 의해서 구성한다. 보다 구체적으로는, 선택 스위치 전환회로(30)는, 각 이차전지체(10)의 양극과 공급 출력 단자(OT)를 각각 접속한 복수의 양극측 충전 경로(PC)와, 각 이차전지체(10)의 음극과 공급 입력 단자(IT)를 각각 접속한 복수의 음극측 충전 경로(NC)와, 양극측 충전 경로(PC) 및 음극측 충전 경로(NC)에 각각 마련된 복수의 선택 스위치(31)와, 복수의 선택 스위치(31)의 ON/OFF를 제어하는 제어회로(40)로 구성된다. 이와 같이, 하나의 정전류원 발생회로(20)를 이용하면서, 선택 스위치(31)에 의해서 복수의 이차전지체(10)를 개별적으로 접속하고, 충전할 수 있다. 특히 각 이차전지를 개별적으로 정전류원 발생회로(20)와 접속하는 것으로, 그 이차전지체(10)의 잔용량에 따라 충전량을 조정할 수 있기 때문에, 직렬 접속된 이차전지체 전체로 충전하는 방식에 비해, 이차전지체간의 충전량의 격차를 저감하고, 과충전을 회피하여 장기간에 걸쳐 안전성 높고 이차전지체를 이용할 수 있는 이점을 얻을 수 있다. 한편, 이차전지체를 한 개씩 충전하는 구성으로 한정되지 않으며, 복수의 이차전지를 동시에 충전하는 것도 가능한 것은 말할 나위도 없다.The selection
(선택 스위치(31))(Selection switch (31))
선택 스위치(31)에는, 반도체 스위칭 소자를 이용할 수 있으며, 예를 들면 사이리스터나 GTO 사이리스터, IGBT, 바이폴러 트랜지스터(bipolar transistor), FET 등을 들 수 있다. 적합하게는 사이리스터를 이용한다. 단지, 자기소호 기능을 갖는 자기소호 소자, 예를 들면 GTO 사이리스터나 IGBT 등도 이용할 수 있다. 자기소호 기능에 의해 선택 스위치(31)의 ON/OFF 제어를 용이하게 행할 수 있기 때문이다. 한편 도 2∼도 10의 예에 있어서는, 선택 스위치(31)를 모식적으로 나타내고 있으며, 예를 들면 선택 스위치가 쌍방향으로 통전 가능한 경우는, 역방향으로의 통전을 저지하는 다이오드 등의 정류 소자를 충전 경로중에 적절히 부가할 수 있는 것은 말할 나위도 없다. 정류 소자는 충전 경로에 대해서 직렬로 삽입되고, 또 충전 경로중이면 임의의 위치에 마련할 수 있다. 또 선택 스위치로서, 사이리스터와 같은 정류 특성을 갖는 반도체소자를 이용하는 경우는, 이러한 정류 소자를 불필요하게 할 수 있다.A semiconductor switching element can be used for the
(사이리스터(32))(Thyristor (32))
여기서 도 10의 전원 장치(100)에 있어서, 선택 스위치(31)에 사이리스터(32)를 이용한 회로예를, 도 11에 나타낸다. 도 11에 있어서, 사이리스터(32A∼32H)는 각각 선택 스위치(31A∼31H)에 대응하고 있다. 각 사이리스터(32)를 ON시키기에는 제어회로(40)로부터 ON신호를 사이리스터(32)의 게이트 단자에 입력한다. 한편, 사이리스터(32)를 OFF시키기에는, 후술하는 충전용 스위치(22)를 OFF하여 초퍼 회로의 출력을 정지하고, 사이리스터(32)에 통전하는 전류량을 제로로 한다. 이러한 소호동작에 따라 사이리스터(32)를 OFF하고, 이차전지체(10)로의 충전을 정지할 수 있다. 또 사이리스터(32)는 역내압 특성이 우수하며, ON구동도 용이하고 구동 회로를 간소화할 수 있는 이점도 얻을 수 있다.Here, an example of a circuit using the
또 선택 스위치(31)에 IGBT를 사용하는 경우는, 자기소호 기능에 의해 ON/OFF의 전환 제어를 제어회로(40)로부터의 신호로 용이하게 행할 수 있다. 즉 상술한 사이리스터와 같은, 일단 전류를 정지하는 소호동작을 불필요하게 할 수 있다. 반면, 사이리스터 등에 비해 역내압 특성에서 뒤떨어지기 때문에, 보호용의 역저지 다이오드를 직렬로 접속하는 것이 바람직하다.When the IGBT is used for the
(제어회로(40))(Control circuit 40)
제어회로(40)는, 도 2에 도시하는 바와 같이 각 선택 스위치(31)의 ON/OFF를 제어한다. 이 제어회로는, ASIC 등에 의해 구성된다. 이 예에서는, 선택 스위치(31)의 전환에 의해 임의의 이차전지체(10)에 대한 충전 경로를 구성하는 동시에, 다른 이차전지에 대한 충전 경로를 해제한다. 예를 들면 도 3의 예에서는, 선택 스위치(31A,31C)만을 ON으로 하고, 다른 선택 스위치(31)를 OFF로 하는 것으로, 이차전지체(10A)만을 정전류원 발생회로(20)에 접속하고, 다른 이차전지체(10)는 정전류원 발생회로(20)로부터 떼어내는 것으로, 이차전지체(10A)의 특성에 따른 충전이 가능하게 된다. 그리고 이차전지체(10A)의 충전이 종료되면, 다음에 도 4에 도시하는 바와 같이 선택 스위치(31A,31C)를 OFF로 하고, 선택 스위치(31B 및 31E)를 ON으로 전환하는 것으로, 이차전지체(10B)만을 정전류원 발생회로(20)에 접속하고, 다른 이차전지체(10)는 정전류원 발생회로(20)로부터 떼어내는 것으로, 이차전지체(10B)의 특성에 따른 충전이 가능하게 된다. 마찬가지로, 이차전지체(10B)의 충전이 종료되면, 도 5에 도시하는 바와 같이 선택 스위치(31B 및 31E)를 OFF로 전환하는 동시에, 선택 스위치(31D 및 31G)를 ON으로 전환하고, 이차전지체(10C)의 충전을 개시한다. 게다가 이차전지체(10C)의 충전이 종료되면, 도 6에 도시하는 바와 같이 선택 스위치(31D 및 31G)를 OFF로 전환하는 동시에, 선택 스위치(31F 및 31H)를 ON으로 전환하고, 이차전지체(10D)의 충전을 개시한다. 이와 같이 하여, 순차적으로 선택 스위치(31)의 ON/OFF를 전환하는 것으로, 모든 이차전지체(10)를 충전할 수 있다.The
이와 같이, 하나의 정전류원 발생회로(20)를 이용하면서, 선택 스위치 전환회로(30)에 의해 임의의 이차전지체에 대해 적절한 충전이 가능하게 된다. 게다가 이 방법에서는, 충전되는 이차전지체만이 정전류원 발생장치와 접속되기 때문에, 충전 대상의 이차전지체를 병렬 접속하는 경우와 비교하여, 충전 대상의 각 이차전지체의 전기 특성 등에 따른 적절한 충전을 개별적으로 행할 수 있는 이점을 얻을 수 있다. 특히 각 이차전지의 잔용량이 다른 경우는, 동시에 동일 전류로 충전하면, 잔용량이 많은 특정의 이차전지체가 빠르게 충전되는 결과, 모든 이차전지체의 충전이 종료될 때까지 충전을 계속하면, 먼저 만충전으로 된 이차전지체가 과충전되고, 열화가 진행될 우려가 있다. 반대로, 잔용량이 적은 이차전지체에 합쳐서 충전을 종료하면, 이번은 만충전되지 않은 이차전지체가 발생하게 되고, 이용 가능한 전기용량이 적어지게 된다고 하는 문제도 생긴다. 그렇다고 해서, 각 이차전지체마다 전용의 충전 회로를 개별적으로 마련하는 것으로 되면, 회로 구성이 복잡하게 되는데다가 코스트도 커진다. 따라서 본 발명에서는, 하나의 정전류원 발생회로를 사용하면서, 선택 스위치 전환 회로에 의해 각 이차전지체와의 개별 접속을 가능하게 하는 것으로, 개별의 충전 회로를 마련하는 일 없이, 공통의 정전류원 발생회로로써 개별 충전을 가능하게 하고 있다.In this manner, while using one constant current
또 이 방법이면, 특히 음성 특성을 갖는 니켈 수소 전지나 니켈 카드뮴 전지의 충전에 적합하게 된다. 즉, 니켈 수소 전지 등은 만충전이 되면 전압이 저하되는 특성을 갖기 때문에, 니켈 수소 전지 등을 병렬 접속한 상태로 충전하려고 하면, 서서히 각 니켈 수소 전지 등의 전압이 상승하는 동시에, 먼저 만충전에 이른 니켈 수소 전지 등의 전압이 일단 저하되기 때문에, 이 전지에 전류가 많이 공급되게 되어서, 오히려 전압의 저하를 초래하고, 적절한 충전 전력의 공급이 곤란하게 된다고 하는 문제가 있었다. 이것에 대해서 상술의 본 실시의 형태에 관한 방법에 의하면, 이차전지체마다의 개별의 충전이 가능하게 되기 때문에, 이러한 일률(一律) 충전에 의한 문제를 해소할 수 있다고 하는 우수한 이점을 얻을 수 있다.This method is particularly suitable for charging nickel-metal hydride batteries or nickel-cadmium batteries with negative characteristics. That is, since nickel hydrogen batteries and the like have a characteristic that the voltage decreases when they are fully charged, when the nickel hydrogen batteries and the like are attempted to be charged while being connected in parallel, the voltages of the respective nickel hydrogen batteries and the like gradually increase, and the batteries are charged first. Since the voltage of a nickel hydride battery or the like decreases once, a large amount of current is supplied to the battery, which causes a decrease in the voltage and makes it difficult to supply appropriate charging power. On the other hand, according to the above-described method according to the present embodiment, since individual charging for each secondary battery body can be performed, an excellent advantage of eliminating such a problem caused by uniform charging can be obtained. .
또 이 충전 장치는, 이차전지체를 개별적으로 외부 전원과 접속하여 충전하는 것 외, 복수의 이차전지체를 동시에 외부 전원과 접속하여 충전할 수도 있다. 예를 들면 도 7에 나타내는 예에서는, 이차전지체(10A,10B)를 동시에 충전하기 위해, 선택 스위치(31A,E)를 ON하고, 다른 선택 스위치(31)를 OFF하고 있다. 이것에 의해, 인접하는 이차전지체(10)를 동시에 충전할 수 있다.In addition to charging the secondary battery body individually by connecting it to an external power source, the charging device can also charge a plurality of secondary battery bodies by connecting them to an external power source at the same time. For example, in the example shown in FIG. 7, the selection switches 31A and E are turned on and the other selection switches 31 are turned off in order to simultaneously charge the
또, 인접하는 이차전지체끼리로 한정되지 않고, 떨어진 이차전지체를 동시에 충전할 수도 있다. 예를 들면 도 8에 나타내는 예에서는, 선택 스위치(31A,31C,31D,31G)를 ON하고, 다른 선택 스위치(31)를 OFF로 하는 것으로, 이차전지체(10A,10C)를 동시에 충전할 수 있다. 게다가 도 9에 도시하는 바와 같이, 선택 스위치(31A,31H)를 ON하고, 다른 선택 스위치(31)를 OFF로 하는 것으로, 이차전지체(10A,10B,10C,10D)를 모두 동시에 충전할 수도 있다. 이와 같이 복수의 이차전지체를 동시에 충전하는 것으로, 효율적으로 이차전지체의 충전을 진행시킬 수 있다. 한편 이 회로예에서는, 외부 전원측으로부터 공급되는 전력은 일정하기 때문에, 충전에 필요한 시간의 단축화에는 이론상 연결되지 않는다.Moreover, it is not limited to the adjacent secondary battery bodies, It can also charge the separated secondary battery bodies simultaneously. For example, in the example shown in FIG. 8, the selection switches 31A, 31C, 31D, and 31G are turned ON, and the other selection switches 31 are turned OFF to charge the
(균등화 회생 동작)(Equalization regenerative motion)
이상의 충전 동작에서는, 개별의 이차전지체를 각각 적절한 조건으로 충전하는 것에 의해서, 결과적으로 얻어지는 이차전지체간의 전기용량의 격차를 저감시키는 균등화 충전을 실현할 수 있다. 한편, 복수의 이차전지체를 동시에 충전할 때에, 이차전지체간의 전기용량의 격차를 보다 직접적으로 억제할 수도 있다. 즉, 전기용량이 다른 복수의 이차전지체를 정전류원 발생회로에 접속한 상태에서는, 전지 전압이 높은 이차전지체에 흘러드는 전류량이 저감되고, 전지 전압이 낮은 이차전지체에 흘러드는 전류량이 그만큼 증가하기 때문에, 결과적으로 전지 전압이 낮은 이차전지체에 많이 충전되게 되고, 전기용량의 차이가 작아지는 방향으로 좌우된다.In the above charging operation, by charging the respective secondary battery bodies under appropriate conditions, it is possible to realize equalization charging to reduce the difference in capacitance between the secondary batteries obtained as a result. On the other hand, when charging a plurality of secondary battery bodies at the same time, the difference in capacitance between secondary battery bodies can be suppressed more directly. That is, in a state where a plurality of secondary battery bodies having different capacitances are connected to the constant current source generation circuit, the amount of current flowing into the secondary battery body having a high battery voltage is reduced, and the amount of current flowing into the secondary battery body having a low battery voltage is as much as that. As a result, the secondary battery body with a low battery voltage is consequently charged a lot and depends on the direction in which the difference in capacitance decreases.
또, 충전용의 전력을 공급하는 전원측이 회생 동작 가능한 경우는, 전기용량이 큰 이차전지체를 방전하고, 정전류원 발생회로측에 회생하여, 결과적으로 이 방전 에너지를 다른 이차전지체의 충전으로 돌릴 수도 있고, 이것에 의해서 더 전기용량의 차이를 저감할 수 있다. 이러한 회생 동작을, 본 명세서에서는 균등화 회생이라고도 부른다. 예를 들면, 하이브리드차나 플러그인 하이브리드차와 같은 회생 동작을 행하는 전원을 이용하는 경우에는, 이러한 회생 동작에 따라 이차전지체간의 균등화를 도모할 수 있기 때문에, 특히 유리하게 된다. 한편 회생 동작은, 이차전지체를 단독으로 정전류원 발생회로에 접속하고 있는 경우, 및 복수의 이차전지체를 정전류원 발생회로에 접속하고 있는 경우의 모두에서도 실현할 수 있는 것은 말할 나위도 없다.When the power supply side supplying the power for charging is capable of regenerative operation, the secondary battery body having a large capacitance is discharged and regenerated to the constant current source generation circuit side, and as a result, this discharge energy is charged to the charging of another secondary battery body. It can also be turned, and this can further reduce the difference in capacitance. This regeneration operation is also referred to as equalization regeneration in this specification. For example, when a power supply for regenerative operation such as a hybrid car or a plug-in hybrid car is used, equalization between secondary battery bodies can be achieved according to this regenerative operation, which is particularly advantageous. It goes without saying that the regenerative operation can be realized both in the case where the secondary battery body is connected to the constant current source generation circuit alone, and in the case where the plurality of secondary battery bodies are connected to the constant current source generation circuit.
이와 같이 하여, 이차전지체간의 전기용량의 격차를 충전의 단계에서 억제하는 것으로, 모든 이차전지체를 가능한 한의 전기용량까지 적절히 충전할 수 있으며, 게다가 일부의 이차전지체가 과충전되는 사태를 회피하고, 이차전지체를 보호하여 안정적으로 장기간에 걸쳐 높은 신뢰성으로 이용할 수 있다. 또 이 구성에 의하면, 충전과 용량 격차 조정을 동일 회로에서 실현할 수 있기 때문에, 회로 구성의 간소화와 함께 처리의 간소화를 도모할 수 있다.In this way, by suppressing the gap in the capacitance between the secondary battery bodies at the stage of charging, all secondary battery bodies can be appropriately charged up to the possible capacitance, and also avoiding the situation where some secondary battery bodies are overcharged. The secondary battery body can be protected and used stably for a long time with high reliability. According to this configuration, since charging and capacity gap adjustment can be realized in the same circuit, the processing can be simplified along with the circuit configuration.
(초퍼 회로)(Chopper circuit)
게다가 충전 회로의 상세한 회로예를, 실시예 1로 하여 도 10에 나타낸다. 이 도면에 나타내는 정전류원 발생회로(20)는, 리액터(L)와, 이 리액터(L)와 직렬로 접속된 충전용 스위치(22)로 구성된 초퍼 회로를 구비하고 있다. 충전용 스위치(22)는, 외부 전원(EP)과 리액터(L)에 대해 직렬로 접속되어 있으며, 충전용 스위치(22)의 ON에 의해, 외부 전원(EP), 리액터(L), 충전용 스위치(22)를 접속한 폐회로를 구성한다. 또 충전용 스위치(22)에는 반도체 스위칭 소자가 사용된다. 후술하는 도 11에 나타내는 구체적인 예에서는, 반도체 스위칭 소자로서 IGBT를 사용하고 있다. IGBT는 리액터(L)가 이차전지체(10)에 대해서 전력을 공급할 수 있는 방향으로(도 10에 있어서 오른쪽 방향) 전력 에너지를 축적할 수 있도록, 리액터(L)의 전류를 제어할 수 있다.Furthermore, the detailed circuit example of a charging circuit is shown in FIG. 10 as Example 1. FIG. The constant current
또 리액터(L)는, 공급 출력 단자(OT) 및 공급 입력 단자(IT)의 사이에 접속되어 있으며, 직렬 접속된 충전용 스위치(22)의 ON/OFF에 의해서, 외부 전원(EP)으로부터 공급되는 전력의 초핑 동작을 실현한다. 즉, 충전용 스위치(22)를 ON시키면, 외부 전원(EP)으로부터의 전력이 리액터(L)에만 공급되고, 이 상태로 충전용 스위치(22)를 ON에서 OFF로 전환하면, 리액터(L)에 축적된 전력 에너지가 방출되고, 충전 경로를 통해 이차전지체(10)측으로 흘러들고, 충전이 행해진다. 이러한 충전용 스위치(22)의 ON/OFF 동작을 반복하는 것으로, 단속적인 충전 전류가 이차전지체(10)에 공급되고, 펄스 충전이 실현된다. 충전용 스위치(22)의 ON/OFF는, 제어회로(40)에 의해 행해진다.In addition, the reactor L is connected between the supply output terminal OT and the supply input terminal IT, and is supplied from the external power source EP by ON / OFF of the charging
이 예에서는 정전류원 발생회로(20)는, 승압 초퍼 회로로 구성되어 있다. 승압 초퍼 회로는, 승압 초핑 동작에 따라 낮은 전압의 외부 전원(EP)을 이용하여 이차전지체(10)를 높은 전압으로 충전할 수 있다. 단지, 이 구성으로 한정되지 않고, 예를 들면 승강압 초퍼 회로를 이용할 수도 있다. 정전류원 발생회로(20)를 승압 초퍼로서 기능시키는 경우는, 외부 전원(EP)(예를 들면 20V)보다도 부하, 즉 충전 대상으로서 선택된 이차전지체(10)의 전지 전압(예를 들면 24V)이 높은 것이 조건으로 된다. 도 10의 예에서는, 정전류원 발생회로(20)는 승강압 초퍼로서 기능하기 때문에, 이러한 전압치의 제한이 없고, 보다 유연하게 이용할 수 있다. 또 도 10의 회로예에 있어서, 선택 스위치(31)에 사이리스터(32)를 사용한 회로예를, 도 11에 나타낸다. 이 구성에 의하면, 정전류원 발생회로(20)로서 이용하는 승압 초퍼의 OFF 기간을 이용하고, 선택 스위치(31)로서 이용하는 사이리스터를 OFF할 수 있기 때문에, 자기소호 능력이 없는 사이리스터의 소호를, 특별한 전류 회로 없이 실현할 수 있으며, 극히 적합하게 사이리스터를 이용한 충전 제어를 실현할 수 있다.In this example, the constant current
한편 도 2, 도 10 등의 예에서는, 하나의 제어회로(40)에서, 정전류원 발생회로(20)의 제어와, 선택 스위치 전환회로(30)의 제어를 행하고 있다. 단지, 이 구성으로 한정되는 것이 아니고, 예를 들면 정전류원 발생회로(20)의 제어를 행하는 정전류원 발생회로용 제어회로와, 선택 스위치 전환회로(30)의 제어를 행하는 선택 스위치 회로용 제어회로를, 개별적으로 마련하는 것도 가능한 것은 말할 나위도 없다.In the example of FIG. 2, FIG. 10, etc., in one
(실시예 2 균등화 충전 및 균등화 회생)Example 2 Equalization Filling and Equalization Regeneration
또, 도 10 등에서는 주로 균등화 충전을 행하는 회로예를 나타냈지만, 상술한 대로 회생 동작에 따라 균등화를 보다 진행한 균등화 회생도 실현할 수 있다. 이러한 균등화 충전 및 균등화 회생을 실현 가능한 전원 장치의 회로예를, 실시예 2로서 도 12의 회로도에 나타낸다. 한편 이하의 예에서도, 설명을 간소화하기 위해 이차전지체(10)를 3개(10A∼10C)만 도시하고, 다른 이차전지체의 도시를 생략하고 있지만, 이차전지체의 접속수를 임의로 설정할 수 있는 것은 상술한 바와 같다. 또 이 도면에 나타내는 전원 장치(200)는, 외부 전원(EP)으로서, 회생 동작 가능한 전원(예를 들면 급속 충전 스테이션에 설치된 리튬 이온 전지)을 접속하고 있다.Moreover, although the circuit example which performs equalization charging mainly was shown in FIG. 10 etc., the equalization regeneration which further advanced equalization according to the regenerative operation as mentioned above can also be implement | achieved. The circuit example of the power supply device which can realize such equalization charge and equalization regeneration is shown in FIG. 12 as a second embodiment. In addition, in the following example, only three (10A-10C) of the
(회생용 스위치(24))(Regeneration switch 24)
도 12의 정전류원 발생회로(20)는, 도 10의 충전용 스위치(22)에 더하여, 회생용 스위치(24)를 리액터(L)에 접속하고 있다. 회생용 스위치(24)도 충전용 스위치(22)와 동일하게, IGBT 등의 반도체 스위칭 소자를 이용할 수 있다. 회생용 스위치(24)는 충전용 스위치(22)와 역방향으로, 이차전지체(10)측으로부터 방전되는 방향으로(도 12에 있어서 왼쪽 방향) 전류가 리액터(L)를 흐르도록, 회생용 스위치(24)의 통전 방향을 규정한다. 이 때문에, 회생용 스위치(24)에 정류 기능을 갖게 하거나, 혹은 회생용 스위치(24)와 직렬로, 다이오드 등의 정류 소자를 회생용의 방전 경로에 접속한다. 도 12의 회로예에 있어서, 선택 스위치(31)로서 사이리스터(32)를, 충전용 스위치(22) 및 회생용 스위치(24)로서 IGBT를 사용한 회로예를, 도 13에 나타낸다. 이와 같이 충전용 스위치(22) 및 회생용 스위치(24)에 정류 소자를 이용하는 경우, 정류 소자는 불필요하게 할 수 있다. 또, 각 IGBT의 이미터 콜렉터간에, 각각 역병렬로 다이오드를 접속한다. 이러한 다이오드는, 리액터(L)에 축적한 에너지를 이차전지체(10)로 충전, 혹은 외부 전원(EP)으로 회생하기 위한 경로로서, 역내압 특성이 뒤떨어지는 IGBT를 보호하는 작용이 있다. 이 도면에 나타내는 전원 장치(200)의 충전 동작에 있어서, 외부 전원(EP)의 외부 전원 전압(EEP)과 이차전지체(10)의 전지 전압(E10)과의 관계는, 이차전지체(10)와 정전류원 발생회로(20)가 개별 접속되는 경우, EEP<E10으로 된다. 한편, 회생 동작에 있어서는, 이차전지체(10)의 직렬 접속수를 n개로 하고, 각 이차전지체의 전압 격차를 무시하면, EEP>E10*n으로 된다. 이와 같이, 충전 동작시는, 각 전지 전압보다 낮은 외부 전원 전압으로 충전 가능하고, 게다가 회생 동작에 따라 외부에 전력을 꺼낼 때에 있어서도, 외부 전원 전압은 직렬 접속된 전지 전압체의 총전압 이상으로 높은 것이 필요하게 되기 때문에, 반대로 말하면 낮은 전지 전압에서도 회생 동작을 행하는 것이 가능하게 되며, 이차전지체를 이용한 효과적인 충방전이 실현된다.In addition to the charging
(실시예 3)(Example 3)
또 회생용 스위치(24)는, 도 12의 접속예에 도시하는 바와 같이, 리액터(L)의 양단에 각각 접속하는 구성으로 한정되지 않고, 예를 들면 실시예 3에 관한 도 14에 도시하는 바와 같이, 리액터(L)의 일단에서 분기(分岐)시키도록 접속하는 것도 가능한 것은 말할 나위도 없다. 또 도 14의 전원 장치(300)의 회로예에 있어서, 선택 스위치(31)에 사이리스터(32)를, 충전용 스위치(22) 및 회생용 스위치(24)에 IGBT를 사용한 회로예를, 도 15에 나타낸다.Moreover, as shown in the connection example of FIG. 12, the
또 도시하지 않지만, 이러한 도면에 나타내는 회생용 스위치(24)도 제어회로(40)에 접속되어 있으며, 제어회로(40)에 의해서 ON/OFF가 제어된다. 도 12나 도 14에 나타내는 전원 장치(200,300)에서는, 이차전지체(10)에 대해서 충전용 스위치(22)를 통해 충전을 행할 때는, 회생용 스위치(24)는 OFF로 되도록 제어회로(40)에 의해서 설정된다. 한편, 이차전지체(10)의 잉여 전력을 외부 전원(EP)측에 방전하는 회생 동작시에는, 반대로 방전용 스위치가 OFF로 전환되고, 회생용 스위치(24)가 ON으로 되도록, 제어회로(40)에 의해서 전환된다. 이것에 의해, 이차전지체를 방전시켜 전기용량을 저감할 수 있는 동시에, 방전 에너지를 외부 전원에 공급하여 재이용할 수 있으며, 효율적으로 에너지를 이용할 수 있는 이점을 얻을 수 있다. 특히 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은, 높은 에너지 효율이 요구되는 용도에는, 극히 유효하게 된다.In addition, although not shown, the
(실시예 4)(Example 4)
반대로 회생 동작을 행하지 않는 경우는, 실시예 4로서 도 16에 나타내는 것 같은 회로 구성을 채용할 수 있다. 이 예에 나타내는 전원 장치(400)는, 도 10의 충전용 스위치(22)에 더하여, 리액터(L)의 일단(도면에 있어서 우측)과 공급 출력 단자(OT)와의 사이에, 충전용 다이오드(23)를 마련하고 있다. 충전용 다이오드(23)는 이차전지체(10)측으로부터 외부 전원(EP)측으로 전류가 흘러드는 것을 저지하기 위해, 이 회로에서는 회생 동작은 금지되고, 균등화 충전만이 행해지게 된다. 도 16의 회로예에 있어서, 선택 스위치(31)에 사이리스터(32)를, 충전용 스위치(22)에 IGBT를 사용한 예를, 도 17에 나타낸다.In contrast, when the regenerative operation is not performed, the circuit configuration shown in Fig. 16 can be adopted as the fourth embodiment. In addition to the charging
(실시예 5)(Example 5)
또 도 16의 회로예로 한정되지 않고, 실시예 5로서, 예를 들면 도 18과 같은 구성을 채용할 수도 있다. 도 18에 나타내는 전원 장치(500)의 예에서는, 리액터(L)의 단부에 접속하는 충전용 다이오드(23)를, 충전용 스위치(22)와 동일측이 아니라, 다른 단부에 접속하고 있다. 이 구성에서도, 동일하게 충전용 다이오드(23)가 이차전지체(10)측으로부터 외부 전원(EP)측으로의 전류의 유입을 금지할 수 있다. 도 18의 회로예에 있어서, 선택 스위치(31)에 사이리스터(32)를, 충전용 스위치(22)에 IGBT를 사용한 예를 도 19에 나타낸다.Moreover, it is not limited to the circuit example of FIG. 16. As Example 5, the structure similar to FIG. 18 can also be employ | adopted. In the example of the
(실시예 6)(Example 6)
게다가 한편으로, 균등화 회생 동작만을 행하기 위한 회로예를, 실시예 6으로서 도 20에 나타낸다. 이 회로예에 나타내는 전원 장치(600)에서는, 충전용 스위치를 마련하지 않고, 대신에 회생용 스위치(24)와, 회생용 다이오드(25)를 리액터(L)의 일단에 접속하고 있다. 도 20의 회로예에 있어서, 선택 스위치(31)에 사이리스터(32)를, 회생용 스위치(24)에 IGBT를 사용한 회로예를, 도 21에 나타낸다.On the other hand, a circuit example for performing only the equalization regenerative operation is shown in FIG. 20 as the sixth embodiment. In the
(실시예 7)(Example 7)
또 실시예 7로서, 도 22에 다른 전원 장치(700)의 회로예를 나타낸다. 실시예 7에서는, 이 도 22에 도시하는 바와 같이 회생용 스위치(24)의 접속 위치를, 리액터(L)의 단부에 대해서 회생용 다이오드(25)와 동일측이 아니라, 다른 단부측에 접속하고 있다. 이 구성에서도, 회생용 스위치(24)가 이차전지체(10)측으로부터 외부 전원(EP)측으로의 회생 동작을 허용하면서, 회생용 다이오드(25)가 충전 동작을 금지한다. 또 도 22의 회로예에 있어서, 선택 스위치(31)에 사이리스터(32)를, 회생용 스위치(24)에 IGBT를 사용한 회로예를, 도 23에 나타낸다.As a seventh embodiment, a circuit example of another
(전압 검출 수단(26))(Voltage detection means 26)
게다가 리액터(L)의 양단에는, 리액터 양단 전압을 검출하기 위한 전압 검출 수단(26)을 구비하고 있다. 이 전압 검출 수단(26)은, 예를 들면 차동(差動) 앰프나 저항기 등에 의해 구성할 수 있다. 전압 검출 수단(26)은, 정전류원 발생회로(20)를 선택 스위치 전환회로(30)에 의해서 임의의 이차전지체(10)와 접속한 상태로, 리액터 양단 전압을 검출하는 것으로, 이차전지체(10)의 전압을 검출할 수 있다. 예를 들면, 도 10의 회로예에 있어서는, 제어회로(40)의 제어에 의해 선택 스위치(31A) 및 선택 스위치(31C)만을 ON으로 하고, 다른 선택 스위치(31)를 OFF로 하고 있다. 이 상태로 이차전지체(10A)를 충전하면, 리액터 양단 전압에 나타나는 전압이 이차전지체(10)의 전지 전압과 동일하게 되기 때문에, 전압 검출 수단(26)에 의해서 이차전지체(10)의 전지 전압을 검출할 수 있다. 또, 제어회로(40)에 의해서 충전 경로를 전환하면, 각 이차전지체(10)의 전지 전압을 순차적으로 검출할 수 있다. 이와 같이 하여, 전압 검출 수단(26)은 제어회로(40)에 의해서 각 이차전지체(10)를 스캔하고, 즉 시분할로, 모든 이차전지체(10)의 전지 전압을 측정할 수 있다. 즉, 하나의 전압 검출 수단(26)으로써, 복수의 이차전지체(10)의 전지 전압을 검출할 수 있고, 게다가 이차전지체(10)의 전환은, 상술한 충전용의 선택 스위치(31)를 이용할 수 있기 때문에, 추가의 부품 점수가 대부분 불필요하게 되고, 모든 이차전지체(10)의 전지 전압을 검출하기 위한 회로 구성을 극히 간소화할 수 있는 이점을 얻을 수 있다.In addition, voltage detection means 26 for detecting the voltage across the reactor is provided at both ends of the reactor L. This voltage detection means 26 can be comprised by a differential amplifier, a resistor, etc., for example. The
한편, 각 이차전지체(10)의 전지 전압의 검출은, 바람직하게는 충전의 개시전에 행한다. 특히 이차전지체(10)의 전지 전압에 기초하여 SOC를 연산할 수 있기 때문에, 미리 각 이차전지체(10)의 잔용량을 파악한 후에, 적절한 충전 전류로 조정할 수 있다. 또, 충전중에, 적절한 타이밍, 예를 들면 일정 주기로 이차전지체(10)의 전지 전압을 전압 검출 수단(26)으로 검출하면서, 충전의 모습을 모니터할 수도 있다.On the other hand, detection of the battery voltage of each
이상과 같이 하여 이차전지체(10)의 전지 전압은, 충전 개시전이나, 충전중의 일정 주기 등, 소정의 타이밍으로 전지 전압이 검출된다. 그리고 이차전지체(10)의 전지 전압이 일정 전압에 이르렀을 때, 제어회로(40)는 선택 스위치(31)를 OFF로 하고, 이 이차전지에 대한 충전을 종료한다.As described above, the battery voltage of the
(타이밍 차트)(Timing chart)
다음에, 실시예 1에 관한 전원 장치의 동작을 나타내는 타이밍 차트를 도 24∼도 25에 나타낸다. 여기에서는, 충전용 스위치(22)가 ON일 때와 OFF일 때의 사이리스터(32A∼32N)의 각 선택 회로와 전류 경로를 나타내고 있다. 또 전원 장치는, 일례로서 전압 검출 수단(26)에 샘플 홀드 회로(SH)를 접속하고 있다. 이러한 도면에 있어서, 도 24(a)∼도 24(c)는 이차전지체(10A)에 충전을 행하는 모습을 나타내고 있으며, 도 24(a)는 각부의 파형을 나타내는 타이밍 차트를, 도 24(b)는 충전용 스위치(22)가 ON일 때의 전류 경로를, 도 24(c)는 충전용 스위치(22)가 OFF일 때의 전류 경로를, 각각 나타내고 있다. 도 24(a)에 있어서, 인덕턴스(L)의 전압 파형(ex)의 직사각형파의 항목에서 (b)로 나타내는 바와 같이, 충전용 스위치(22)가 ON일 때, 인덕턴스(L)로의 전류(IL)가 증가하고, 사이리스터(32A)에는 전류(I32A)가 흐르지 않게 되어 OFF로 된다. 한편, 도 24(a)의 ex의 항목에서 (c)로 나타내는 바와 같이 충전용 스위치(22)가 OFF일 때, 사이리스터(32A)는 게이트 신호에 따라 ON되어서 전류(I32A)가 흐르고, 인덕턴스(L)로의 전류(IL)가 감소된다. 한편 도 24(b)∼도 24(c)에 있어서, 사이리스터(32)의 ON상태를 검은 칠로, OFF상태를 희게 하여, 각각 나타내고 있다. 충전용 스위치(22)가 ON할 때마다 사이리스터(32A)는 OFF할 수 있다. 사이리스터(32A)의 전류(I32A)는 도 24(a)에 나타내는 펄스 파형으로 된다. 또 인덕턴스(L)의 양단의 전압(ex)은, 도 24(a)에 도시하는 바와 같이 외부 전원(EP)의 전압(EP)과 이차전지체(10A)의 전압(E10A)이 교대로 인가되는 직사각형파 형상으로 된다. 게다가 전압 검출 수단(26)에 대한 샘플 홀드 동작에 따라, 이차전지체(10A)의 전압(E10A)을 검출할 수 있다.Next, the timing chart which shows the operation | movement of the power supply apparatus which concerns on Example 1 is shown in FIG. Here, the selection circuits and the current paths of the
또 도 25(a)∼도 25(e)는 이차전지체(10A∼10N)에 충전을 행하는 모습을 나타내고 있다. 이 도면에 있어서 도 25(a)는 각부의 파형을 나타내는 타이밍 차트를, 도 25(b)는 충전용 스위치(22)가 ON일 때, 도 25(c)는 충전용 스위치(22)가 OFF이고 이차전지체(10A)가 선택되어 있을 때, 도 25(d)는 충전용 스위치(22)가 OFF이고 이차전지체(10B)가 선택되어 있을 때, 도 25(e)는 충전용 스위치(22)가 OFF이고 이차전지체(10N)가 선택되어 있을 때의 전류 경로를, 각각 나타내고 있다.25A to 25E show charging of the
도 25(a)에 있어서는, 이차전지체(10A)에 대한 충전을 행하는 기간을 (b)/(c)로 나타내고 있으며, 상술한 도 24의 동작이 행해진다. 이 기간에서는, 우선 도 25(b)에 도시하는 바와 같이 충전용 스위치(22)가 ON일 때, 인덕턴스(L)로의 전류(IL)가 증가하고, 사이리스터(32A∼32N)에는 전류는 흐르지 않게 되며 OFF로 된다. 또 도 25(c)에 도시하는 바와 같이 충전용 스위치(22)가 OFF이며 이차전지체(10A)가 선택되어 있을 때, 사이리스터(32A)는 게이트 신호에 따라 ON되어서 전류(I32A)가 흐르고, 인덕턴스(L)로의 전류(IL)가 감소한다. 이 사이에 있어서는, 이러한 도 25(b)와 도 25(c)의 동작이 반복되기 때문에, 인덕턴스(L)의 양단의 전압(ex)은, 외부 전원(EP)의 전압(EP)과 이차전지체(10A)의 전압(E10A)이 교대로 인가되는 직사각형파로 된다.In FIG. 25A, a period during which the
게다가 이차전지체(10B)에 대한 충전을 행하는 기간을, 도 25(a)에 있어서 (b)/(d)로 나타낸다. 이 (b)/(d) 기간에 있어서는, 상술한 (b)/(c) 기간과 동일하게, 도 25(b)에 도시하는 바와 같이 충전용 스위치(22)가 ON일 때는, 인덕턴스(L)로의 전류(IL)가 증가하고, 사이리스터(32A∼32N)에는 전류는 흐르지 않게 되며 OFF로 된다. 그리고 도 25(d)에 있어서, 충전용 스위치(22)가 OFF이며, 이차전지체(10B)가 선택되어 있을 때, 사이리스터(32B)는 게이트 신호에 따라 ON되어서 전류(I32B)가 흐르고, 인덕턴스(L)로의 전류(IL)가 감소한다. 이 (b)/(d) 기간에 있어서 인덕턴스(L)의 양단의 전압(ex)은, 외부 전원(EP)의 전압(EP)과 이차전지체(10B)의 전압(E10B)이 교대로 인가되는 직사각형파로 된다.Moreover, the period during which the
게다가 또 이차전지체(10N)에 대한 충전을 행하는 기간을, 도 25(a)에 있어서 (b)/(e)로 나타낸다. 이 (b)/(e) 기간에 있어서도, 상술한 (b)/(c) 기간이나 (b)/(d) 기간과 동일하게, 도 25(b)에 도시하는 바와 같이 충전용 스위치(22)가 ON일 때는, 인덕턴스(L)로의 전류(IL)가 증가하고, 사이리스터(32A∼32N)에는 전류는 흐르지 않게 되며 OFF로 된다. 그리고 도 25(e)에 있어서, 충전용 스위치(22)가 OFF이며, 이차전지체(10N)가 선택되어 있을 때, 사이리스터(32N)는 게이트 신호에 따라 ON되어서 전류(I32N)가 흐르고, 인덕턴스(L)로의 전류(IL)는 감소한다. 이 (b)/(e) 기간에 있어서의 인덕턴스(L)의 양단의 전압(ex)은, 외부 전원(EP)의 전압(EP)과 전압(E10N)이 교대로 인가된다.In addition, the period during which the
또, 도 25의 예에 있어서도 샘플 홀드 회로(SH)의 샘플 홀드 동작에 따라, 샘플 홀드 회로(SH)의 출력(eB)에는, 선택된 각 이차전지체의 전압(E10A∼E10N)을 검출할 수 있다. 한편, 전압 검출 수단은 샘플 홀드 회로로 한정되지 않고, 다른 구성도 적절히 이용할 수 있다.Also in the example of FIG. 25, according to the sample hold operation of the sample hold circuit SH, the outputs E B of the sample hold circuit SH are supplied with voltages E 10A to E 10N of the selected secondary battery bodies. Can be detected. On the other hand, the voltage detection means is not limited to the sample hold circuit, and other configurations can be suitably used.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 극히 간단한 회로 구성으로, 각 이차전지체의 균등화 충전 제어를 할 수 있기 때문에, 높은 전압을 필요로 하는 전기 자동차나, 무정전 전원 등의 직류 전압원을 구성하기에 있어서, 시스템 구성을 극히 간단화할 수 있는 동시에, 과충방전을 일으키지 않기 때문에 이차전지체의 장기 수명화나 안전성을 높일 수 있는 동시에 저비용화를 달성할 수 있다.As described above, according to the present invention, since it is possible to control equalization and charging of each secondary battery body with an extremely simple circuit configuration, it is possible to construct a DC voltage source such as an electric vehicle or an uninterruptible power supply requiring a high voltage. In this way, the system configuration can be extremely simplified, and since overcharge and discharge are not caused, the lifespan and safety of the secondary battery body can be increased, and the cost can be achieved.
[산업상의 이용 가능성][Industrial Availability]
본 발명에 관한 전원 장치 및 충전 회로는, 하이브리드차나 플러그인 하이브리드차, 전기 자동차 등의 구동용 전원에 적합하게 이용할 수 있다. 또 차량용 전원으로 한정하지 않고, 어시스트 자전거나 전동 공구, 무정전 전원(UPS), 공장의 구동용 전원 등에 이용되는 대용량의 축전지 뱅크 등, 그 외의 전원 장치에도 이용할 수 있다.The power supply device and the charging circuit according to the present invention can be suitably used for driving power sources for hybrid vehicles, plug-in hybrid vehicles, electric vehicles and the like. Moreover, it is not limited to a vehicle power supply, but can also be used for other power supply apparatuses, such as a large capacity battery bank used for an assist bicycle, an electric tool, an uninterruptible power supply (UPS), a power supply for driving in a factory, etc.
100, 200, 300, 400, 500, 600, 700 : 전원 장치
10, 10A, 10B, 10C, 10D, 10N : 이차전지체
20 : 정전류원 발생회로
22 : 충전용 스위치
23 : 충전용 다이오드
24 : 회생용 스위치
25 : 회생용 다이오드
26 : 전압 검출 수단
30 : 선택 스위치 전환 회로
31, 31A∼31H : 선택 스위치
32, 32A∼32H : 사이리스터
40 : 제어회로
90 : 충전 상태 조정 장치
91 : 단위 셀
92 : 균등 충전용 콘덴서
93 : 사이클릭 접속 수단
EP : 외부 전원
OT : 공급 출력 단자
IT : 공급 입력 단자
LD : 부하
PC : 양극측 충전 경로
NC : 음극측 충전 경로
L : 리액터100, 200, 300, 400, 500, 600, 700: power supply
10, 10A, 10B, 10C, 10D, 10N: secondary battery body
20: constant current source generation circuit
22: charging switch
23: charging diode
24: regenerative switch
25: regenerative diode
26: voltage detection means
30: selection switch switching circuit
31, 31A to 31H: Selection switch
32, 32A to 32H: Thyristor
40: control circuit
90: charge state adjusting device
91: unit cell
92: equal charging capacitor
93: cyclic connection means
EP: External Power
OT: Supply output terminal
IT: Supply input terminal
LD: Load
PC: anode side charge path
NC: negative side charge path
L: Reactor
Claims (9)
상기 이차전지체(10)를 충전하기 위한 전력을 공급하는 공급 출력 단자(OT)와 공급 입력 단자(IT)를 구비하는 정전류원 발생회로(20)와,
상기 정전류원 발생회로(20)에서 각 이차전지체(10)에 대해, 개별적으로 다른 충전 전류를 공급 가능한 선택 스위치 전환 회로(30)를 구비하고,
상기 선택 스위치 전환 회로(30)가, 각 이차전지체(10)와 각각에 접속되고, 그 이차전지체(10)를 충전하는 충전 경로를 개별적으로 구성 가능한 선택 스위치(31)와,
상기 복수의 선택 스위치(31)의 ON/OFF를 제어하는 제어회로(40)를 갖고,
상기 제어회로(40)가, 상기 선택 스위치(31)의 ON/OFF를 제어하는 것에 의해, 임의의 이차전지체(10)에 대한 충전 경로를 구성하는 동시에, 다른 이차전지에 대한 충전 경로를 해제하는 것이며,
상기 정전류원 발생회로(20)는,
상기 공급 출력 단자(OT) 및 공급 입력 단자(IT)의 사이에 접속된 리액터(L)와,
상기 리액터(L)와 직렬로 접속되고, 상기 제어회로(40)에서 ON/OFF를 제어하는 충전용 스위치(22)로 구성된 초퍼 회로를 구비하고 있으며,
상기 초퍼 회로를 외부 전원(EP)과 접속하고, 상기 이차전지체(10)를 충전하도록 구성해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 전원 장치.A plurality of secondary battery bodies 10 each having a positive electrode and a negative electrode and connected in series with each other;
A constant current source generation circuit 20 having a supply output terminal OT and a supply input terminal IT for supplying electric power for charging the secondary battery body 10;
In the constant current source generation circuit 20 is provided with a selection switch switching circuit 30 capable of supplying different charging currents individually to each of the secondary battery bodies 10,
The selection switch switching circuit 30 is connected to each of the secondary battery bodies 10 and the selection switch 31 which can individually configure a charging path for charging the secondary battery bodies 10,
It has a control circuit 40 for controlling the ON / OFF of the plurality of selection switches 31,
By controlling the ON / OFF of the selection switch 31, the control circuit 40 forms a charging path for an arbitrary secondary battery body 10 and releases the charging path for another secondary battery. To do that,
The constant current source generation circuit 20,
A reactor L connected between the supply output terminal OT and the supply input terminal IT;
And a chopper circuit connected in series with the reactor L and composed of a charge switch 22 for controlling ON / OFF in the control circuit 40,
And the chopper circuit connected to an external power source (EP) to charge the secondary battery body (10).
상기 이차전지체(10)를 충전하기 위한 전력을 공급하는 공급 출력 단자(OT)와 공급 입력 단자(IT)를 구비하는 정전류원 발생회로(20)와,
상기 정전류원 발생회로(20)에서 각 이차전지체(10)를 충전하기 위해,
각 이차전지체(10)의 양극과 상기 공급 출력 단자(OT)를 각각 접속한 복수의 양극측 충전 경로(PC)와,
각 이차전지체(10)의 음극과 상기 공급 입력 단자(IT)를 각각 접속한 복수의 음극측 충전 경로(NC)와,
상기 양극측 충전 경로(PC) 및 음극측 충전 경로(NC)에 각각 마련된 복수의 선택 스위치(31)와,
상기 복수의 선택 스위치(31)의 ON/OFF를 제어하는 제어회로(40)를 구비하는 것을 특징으로 하는 전원 장치.A plurality of secondary battery bodies 10 each having a positive electrode and a negative electrode and connected in series with each other;
A constant current source generation circuit 20 having a supply output terminal OT and a supply input terminal IT for supplying electric power for charging the secondary battery body 10;
In order to charge each secondary battery body 10 in the constant current source generation circuit 20,
A plurality of positive electrode side charge paths (PC) connecting the positive electrode of each secondary battery body 10 and the supply output terminal OT, respectively;
A plurality of negative electrode side charging paths NC connected to the negative electrode of each secondary battery body 10 and the supply input terminal IT, respectively;
A plurality of selection switches 31 provided in the anode side charging path PC and the cathode side charging path NC, respectively;
And a control circuit (40) for controlling ON / OFF of the plurality of selection switches (31).
상기 리액터(L)의 양단 전압을 검출하는 전압 검출 수단(26)을 구비하고 있으며,
상기 제어회로(40)가, 임의의 이차전지체(10)를, 그 이차전지체(10)와 상기 리액터(L)를 연결하는 양극측 충전 경로(PC) 및 음극측 충전 경로(NC)에 배치된 각 선택 스위치(31)를 각각 ON으로 전환하는 동시에, 다른 선택 스위치(31)를 OFF로 전환하는 것으로, 그 이차전지체(10)만을 상기 리액터(L)와 접속시키고, 이것에 의해 그 이차전지체(10)의 전지 전압을 상기 전압 검출 수단(26)으로 검출 가능하게 구성해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 전원 장치.The power supply device according to claim 1 or 2, furthermore,
And a voltage detecting means 26 for detecting a voltage at both ends of the reactor L,
The control circuit 40 connects the optional secondary battery body 10 to the positive side charge path PC and the negative side charge path NC connecting the secondary battery body 10 and the reactor L. By switching each of the arranged select switches 31 to ON and switching the other select switches 31 to OFF, only the secondary battery body 10 is connected to the reactor L, thereby A power supply device comprising the battery voltage of the secondary battery body (10) configured to be detectable by the voltage detecting means (26).
상기 제어회로(40)가, 시분할로 각 이차전지체(10)의 전지 전압을 측정해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 전원 장치.A power supply device according to any one of claims 1 to 3,
And the control circuit (40) measures the battery voltage of each secondary battery body (10) by time division.
상기 제어회로(40)가, 임의의 복수의 이차전지체(10)를 동시에 충전하도록 상기 선택 스위치(31)를 ON/OFF 제어 가능하게 구성해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 전원 장치.The power supply device according to any one of claims 1 to 4,
And the control circuit (40) is configured to enable ON / OFF control of the selection switch (31) so as to simultaneously charge any of a plurality of secondary battery bodies (10).
상기 선택 스위치(31)가, 자기소호 능력이 없는 소자인 것을 특징으로 하는 전원 장치.The power supply device according to any one of claims 1 to 5,
The power supply device characterized in that the selection switch (31) is an element having no self-protection capability.
상기 선택 스위치(31)가 사이리스터(32)인 것을 특징으로 하는 전원 장치.The power supply device according to any one of claims 1 to 6,
Power supply, characterized in that the selection switch (31) is a thyristor (32).
상기 이차전지체(10)가, 복수의 전지 셀을 직렬 또는 병렬로 접속해서 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 전원 장치.A power supply device according to any one of claims 1 to 7,
The secondary battery body (10) is configured by connecting a plurality of battery cells in series or in parallel.
이차전지체(10)를 충전하기 위한 전력을 공급하는 공급 출력 단자(OT)와 공급 입력 단자(IT)를 구비하는 정전류원 발생회로(20)와,
상기 정전류원 발생회로(20)에서 각 이차전지체(10)를 충전하기 위해,
각 이차전지체(10)의 양극과 상기 공급 출력 단자(OT)를 각각 접속 가능한 복수의 양극측 충전 경로(PC)와,
각 이차전지체(10)의 음극과 상기 공급 입력 단자(IT)를 각각 접속 가능한 복수의 음극측 충전 경로(NC)와,
상기 양극측 충전 경로(PC) 및 음극측 충전 경로(NC)에 각각 마련된 복수의 사이리스터(32)와,
상기 복수의 사이리스터(32)의 ON제어를 개별적으로 제어 가능한 제어회로(40)를 구비하고 있으며,
상기 정전류원 발생회로(20)는,
상기 공급 출력 단자(OT) 및 공급 입력 단자(IT)의 사이에 접속된 리액터(L)와,
상기 리액터(L)와 직렬로 접속되고, 상기 제어회로(40)에서 ON/OFF를 제어하는 충전용 스위치(22)로 구성된 초퍼 회로를 구비하고 있으며,
상기 초퍼 회로를 외부 전원(EP)과 접속하고, 상기 이차전지체(10)를 충전하도록 구성해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 충전 회로.As a charging circuit which has a positive electrode and a negative electrode, respectively, and can charge the some secondary battery body 10 connected in series,
A constant current source generating circuit 20 having a supply output terminal OT and a supply input terminal IT for supplying electric power for charging the secondary battery body 10,
In order to charge each secondary battery body 10 in the constant current source generation circuit 20,
A plurality of positive electrode side charge paths PCs each capable of connecting the positive electrode of each secondary battery body 10 and the supply output terminal OT, respectively;
A plurality of negative electrode side charge paths (NC) to which the negative electrode of each secondary battery body 10 and the supply input terminal IT are respectively connected;
A plurality of thyristors 32 respectively provided in the anode side charging path PC and the cathode side charging path NC;
A control circuit 40 capable of individually controlling ON control of the plurality of thyristors 32,
The constant current source generation circuit 20,
A reactor L connected between the supply output terminal OT and the supply input terminal IT;
And a chopper circuit connected in series with the reactor L and composed of a charge switch 22 for controlling ON / OFF in the control circuit 40,
And a chopper circuit connected to an external power source (EP) to charge the secondary battery body (10).
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