TW201236310A - Cell balance apparatus and battery system - Google Patents

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201236310 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於取得串聯連接之二次電池之自平衡的自 平衡裝置及電池系統，尤其關於以低價構成取得自平衡之 可以提升速度的自平衡裝置及電池系統。 【先前技術】 第7圖係表示以往之自平衡調整電路之電路圖。具備 以往之自平衡調整電路之自平衡裝置設置有串聯連接複數 成爲基本之二次電池單元（以下，稱爲單元）401〜406之 組電池的部分，和在各單元之連接部分連接一方之接點的 開關 411〜462° 開關 411、 421 、 431 、 441 、 451 、 461 之 另一方之接點連接於屬於電壓保持裝置之電容器407之一 方的電極，開關 412、 422、 432、 442、 452、 462之非單 元側的接點連接於電壓保持裝置407之另外的電極。在組 電池之兩端連接負荷電路或充電電路40 8。 各開關之開啓關閉訊號被連接成開關4 1 1和開關4 1 2 同時動作。同樣，將以開關421和開關422、開關431和 開關432、開關441和開關442、開關451和開關45 2、開 關46 1和開關462各對應之兩個當作一組的開關，被連接 同時進行開啓關閉動作之訊號。再者，開啓關閉訊號係以 使開關41 1和開關412開啓關閉（ON/OFF )—使開關421 和開關422開啓關閉—使開關43 1和開關432開啓關閉— 使開關441和開關442開啓關閉—使開關451和開關452 201236310 開啓關閉—使開關46 1和開關462開啓關閉之 接續的開啓關閉。當結束開關46 1和開關462 時，返回最初之開關4 1〗和開關4 1 2之開啓關 重複持續性進行開關之開啓關閉的開啓關閉訊 各自的開關之控制部。 接著，針對動作予以說明。藉由一面在串 接之單元和電壓保持裝置407之間形成並聯連 一方向依序掃描開關之切換，在串聯連接全部 壓保持裝置407之間依序形成並聯連接。然後 爲控制對象之組電池內所有之單元的並聯連接 藉由返回最初之單元重複進行同樣之切換動作 衡。 開關4 1 1和4 1 2成爲接受同時進行開啓關 號的構成，開關421和開關422也成爲同時進 動作之構成。以下同樣，在開關43 1和開關 441和開關442、開關451和開關452、開關 4 62之各開關之組合中同時進行開啓關閉動 4 11和開關4 1 2依序進行開啓關閉，於開關 4 62之開啓關閉結束後，再次開始開關4 1 1和 開啓關閉，依序重複該動作。在所有之單元中 狀態，單元之電壓爲相同之時，在電壓保持裝 元之間中不產生電荷之收授。即使進行各開關 動作，各個單元之狀態也不受到任何影響。另 之平衡偏離之時，發揮平衡調整功能。 順序，進行 之開啓關閉 閉動作，將 號各連接於 聯連接而鄰 接，一面在 的單元和電 ，於完成成 之形成後， ，調整自平 閉動作之訊 行開啓關閉 432 、開關 4 6 1和開關 作。從開關 4 6 1和開關 開關4 1 2之 ，維持平衡 置407和單 之開啓關閉 外，於單元 -6- 201236310 〔先行技術文獻〕 〔專利文獻〕 〔專利文獻1〕日本特開2001-178008號公報 【發明內容】 〔發明所欲解決之課題〕 但是’以往之技術中，對於應取得平衡之單元數，因 電壓保持裝置（電容器）僅一個，故有電池系統之平衡能 力低（平衡速度慢）之課題。並且，當連接於自平衡裝置 之二次電池數增加時，因施加於自平衡裝置之電壓變高， 故必須以高耐壓製程製造自平衡裝置，故有成本變高之課 題。 本發明係爲了解決上述般之課題而硏究出，提供可以 提高自平衡能力，不需要高耐壓製程之自平衡裝置及電池 系統。 〔用以解決課題之手段〕 爲了解決以往之課題，本發明之自平衡及電池系統設 爲下述般之構成 爲一種自平衡裝置及具備其自平衡裝置之電池系統， 其係調整被串聯連接之複數之蓄電器的自平衡，其特徵爲 :上述自平衡裝置具備：連接上述被串聯連接之複數之蓄 電器的連接點或兩端的複數之蓄電器連接端子；連接電壓 保持裝置之電壓保持裝置連接端子；被設置在上述複數之 201236310 蓄電器連接端子和上述電壓保持裝置之間的複數之開關電 路： 接收同步訊號之接收端子：發送上述同步訊號之發送 端子：及根據上述同步訊號控制上述複數之開關電路之開 啓關閉的控制電路，上述控制電路係當接收上述同步訊號 時，依序對上述複數之開關電路進行開啓關閉控制。 〔發明效果〕 若藉由本發明，可以提供具有下述般之效果的電池系 統。 可以提高電池系統之自平衡能力。再者，即使二次電 池之數量變動，亦可以容易設計對應於此之電池系統。再 者，因不需要高耐壓製程，故可以降低電池系統之成本。 【實施方式】 [第1實施型態] 第1圖爲具備第一實施型態之自平衡裝置的電池系統 之電路圖。第2圖爲第一實施型態之自平衡裝置之電路圖 〇 第一實施型態之電池系統10具備有時脈產生電路102 、被串聯連接之n+1個之二次電池A1〜An+l、n個之自 平衡裝置B1〜Bn、η·1個之電壓保持裝置（電容器）C1〜 Cn-Ι和充電器1〇Γ或連接負荷之外部端子（η爲2以上之 整數）。 -8- 201236310 第1號之自平衡裝置B1係由開關電路S11、 S31，和控制電路201，和端子ΤΙ 1、T21、T31、 T51、T61所構成。其他之自平衡裝置B2〜Bn也相 自平衡裝置B1係端子T11連接於二次電池a 極，端子T21連接於二次電池A1之正極及自平衡| 之端子T12，端子T31連接於二次電池A2之正極 衡裝置B2之端子T2 2，端子T4 1連接於電壓保持眷 之一方之端子’端子T5 1連接於時脈產生電路1〇2 ，端子T6 1連接於自平衡裝置B2之端子T52。自 置B2係端子T22連接於自平衡裝置B3之端子T13 T32連接於二次電池A3之正極及自平衡裝置B3 T23，端子T4 2連接於電壓保持裝置C2之一方之端 壓保持裝置C1之另一方之端子，端子T6 2連接於 裝置B3之端子T53。然後，至第n-l號之自平衡裝 1，同樣與自平衡裝置B2連接。自平衡裝置Bn Tin連接於二次電池An之負極，端子T2η連接於 池An之正極及自平衡裝置Bn-Ι之端子Τ3η-1，端 連接於二次電池Αη+1之正極，端子Τ4ιι連接於電 裝置Cn-Ι。 自平衡裝置B1係開關電路S11連接於端子T1 子T41，開關電路S21連接於端子T21及端子T41 電路S31連接於端子T3 1及端子T41。開關電路S1 、S 13係藉由控制電路201之訊號而被開啓關閉控 他之自平衡裝置B2〜Bn也相同被連接。 S21、 T41、 同。 1之負 妄置B2 及自平 妄置C1 之輸出 平衡裝 ，端子 之端子 子及電 自平衡 置Β η -係端子 二次電 子Τ3η 壓保持 1及端 ，開關 1、S 1 2 制。其 -9- 201236310 接著’針對第一實施型態之電池裝置1 0之動作予以 說明。第3圖爲表示第一實施型態之自平衡裝置之訊號之 時序圖。 在時刻to中，當在電池系統10之外部端子連接充電 器101時’時脈產生電路丨〇2則輸出時脈訊號CLK。自平 衡裝置B1係當端子T5 1接收時脈訊號CLK時，控制電路 201與時脈訊號CLK同步而產生開啓開關電路S11〜S31 之訊號’依序進行輸出。再者，控制電路201係將時脈訊 號CLK輸出至端子T61。接著的自平衡裝置B2係在端子 T52從自平衡裝置B1接收時脈訊號CLK。如此一來，時 脈訊號CLK被傳達至自平衡裝置Bn，全部的自平衡裝置 B1〜Bn可以取得同步。因此，開關電路S11〜Sin、開關 電路S21〜S2n、開關電路$31〜S3n被控制成同步依序開 啓。 在時刻11中，當開關電路S 1 1〜S 1 η全部開啓，開關 電路S2 1〜S2n和開關電路S31〜S3n全部關閉時，二次電 池 A1〜An-Ι各與電壓保持裝置C1〜Cn-Ι並聯連接《然 後，二次電池 A1〜An-Ι和電壓保持裝置C1〜Cn-Ι各自 進行放電或者充電。 在時刻t2中，當開關電路S2 1〜S2n全部開啓，開關 電路S11〜Sin和開關電路S31〜S3n全部關閉時，二次電 池A2〜An各與電壓保持裝置C1〜Cn-Ι並聯連接。然後 ，二次電池 A2〜An和電壓保持裝置C1〜Cn-Ι各自進行 放電或者充電。 -10- 201236310 在時刻t3中，當開關電路S3 1〜S3n全部開啓 電路S11〜Sin和開關電路S21〜S2n全部關閉時， 池A3〜An+1各與電壓保持裝置C1〜Cn-Ι並聯連 後，二次電池A3〜An+1和電壓保持裝置C1〜Cn· 進行放電或者充電。 然後，全部之自平衡裝置B1〜Bn係將3時脈 週期重複同樣之動作。 然後，當充電器1〇1從電池系統10之外部端 下時，時脈產生電路102停止時脈訊號CLK之輸 束自平衡之動作。 如此一來，藉由在二次電池A1〜An+1和電壓 置C1〜Cn-Ι之間重複進行充放電，可以使二次電3 An+ 1之電壓平均化，可以減少電壓之偏差。然後 照應取得平衡之二次電池數而設爲具備複數之電壓 置的構成，故可以提高自平衡裝置之平衡能力（可 取得平衡之速度）。 再者，因使自平衡裝置及電壓保持裝置縱向堆 成自平衡系統，故相對於二次電池之數量的增減可 對應。然後，即使增加二次電池之數量，因連接於 平衡裝置之二次電池數不會改變，故自平衡裝置不 耐壓製程，可以降低製造成本。 並且，在本實施型態中，雖然以具備有二次電 池系統1 0當作蓄電器而予以說明，但是蓄電器即 性2重疊電容或電.容器亦亦可以構成相同。 ，開關 二次電 接。然 1各自 當作一 子被拆 出而結 保持裝 A 1〜 ，因依 保持裝 以加快 疊而構 以簡單 一個自 需要高 池的電 使爲電 -11 - 201236310 再者，於電池系統10連接充電器101之時，雖然以 進行自平衡動作之構成而予以說明，但是即使於檢測出二 次電池之過放電之時，構成進行自平衡動作亦可。電池系 統1 〇係藉由於二次過放電之時取得自平衡，故可以增長 動作時間。 再者，就以取得自平衡裝置B1〜Bn之同步的方法而 言，雖然爲接收發送時脈訊號CLK之構成，但是並不限 定於該方法。例如，即使將時脈訊號CLK並列地輸入至 自平衡裝置B1〜Bn亦可。再者，時脈訊號CLK即使成爲 規格與提高週期開始之第1時脈的峰値，或是使duty變 化等之其他時脈不同.的時脈而取得每週期之同步亦可。再 者，時脈訊號CLK即使插入規格與上述其他時脈不同之 重置時脈，而取得每週期之同步亦可。再者，即使時脈產 生電路102將輸出取得週期之同步的訊號和時脈訊號CLK 之構成’自平衡裝置B1〜Bn設爲輸入取得週期之同步的 訊號和時脈訊號CLK之構成亦可。再者，即使時脈產生 電路102設爲輸出取得週期之同步的訊號，自平衡裝置 B1〜Bn設爲藉由取得週期之同步的訊號而產生開啓開關 電路之訊號的構成亦可。 如上述說明般’若藉由具備有第一實施型態之自平衡 裝置的電池系統時’因可以提高自平衡裝置之平衡能力， 故可以更快取得自平衡。再者，即使增加二次電池之數量 ’因連接於一個自平衡裝置之二次電池數不會改變，故不 需要高耐壓製程，可以降低製造成本。然後，相對於二次 -12- 201236310 電池之數量之增減可以簡單對應。 [第2實施型態] 第4圖爲具備第二實施型態之自平衡裝置的電池系統 之電路圖。第5圖爲第二實施型態之自平衡裝置之電路圖 。與第一實施型態不同的係增加自平衡裝置所使用之開關 電路之數量，對應此而變更電池系統之配線的點。 第二實施型態之電池系統11具備有時脈產生電路 102a、串聯連接之2n + l個之二次電池A1〜A2n+l、n個 自平衡裝置D1〜Du、2^1個之電壓保持裝置（電容器） C1〜C2n-l(n爲2以上之整數）。 弟1號之自平衡裝置D1係由開關電路Sill、S121、 S131、S141、S151、S161，和控制電路 201，和端子 Till 、T121 、 T131 、 T141 、 T151 、 T161 、 T171 、 T181 所構成 。其他之自平衡裝置D2〜Dn也相同。 自平衡裝置D1係端子T1U連接於二次電池A1之負 極，端子T121連接於二次電池A1之正極，端子T131連 接於二次電池A2之正極及自平衡裝置D2之端子T112, 端子T141連接於二次電池A3之正極及自平衡裝置D2之 端子T122，端子T171連接於電壓保持裝置C1之一方之 端子，端子T181連接於電壓保持裝置C1之另一方之端子 及電壓保持裝置C2之一方之端子，端子T151連接於時脈 產生電路l〇2a之輸出，端子T161連接於自平衡裝置D2 之端子T152。 -13- 201236310 自平衡裝置D2係端子T112連接於二次電池A3之負 極，端子T122連接於二次電池A3之正極，端子T132連 接於二次電池A4之正極及自平衡裝置D3之端子T113, 端子T1 42連接於二次電池A5之正極及自平衡裝置D3之 端子T123,端子T172連接於電壓保持裝置C2之另一方 之端子及電壓保持裝置C3之一方之端子，端子T182連接 於電壓保持裝置C3之另一方之端子及電壓保持裝置C4之 一方之端子，端子T152連接於自平衡裝置D1之端子 T161，端子T162連接於自平衡裝置D3之端子T153。 然後，自平衡裝置Dn係端子Tlln連接於二次電池 A2n-1之負極及自平衡裝置Dn-1之端子T13n-1，端子 Τ12η連接於二次電池Α2η-1之正極及自平衡裝置Dn-Ι之 端子T14n-1，端子T13n連接於二次電池A2n之正極，端 子T14n連接於二次電池A2n+1之正極，端子T17ri連接 於電壓保持裝置C2n-2及電壓保持裝置C2n-1之一方之端 子，端子T18n連接於電壓保持裝置C2n-1之另一方之端 子，端子T15n連接於自平衡裝置Dn-Ι之端子ΤΙ 6ιι。 自平衡裝置D1係開關電路S111連接於端子Till及 端子T171，開關電路S121連接於端子T121及端子T171 ，開關電路S131連接於端子T131及端子T171，開關電 路S141連接於端子T121及端子T181，開關電路S151連 接於端子T131及端子T181，開關電路S161連接於端子 T141及端子T181。開關電路S111〜S161係藉由控制電路 20 1之訊號而被開啓關閉控制。其他之自平衡裝置D2〜 -14 - 201236310

Dn也相同被連接。 接著，針對第二實施型態之電池裝置11之動作予以 說明。第6圖爲表示第二實施型態之自平衡裝置之訊號之 時序圖。 在時刻to中’當在電池系統1 1之外部端子連接充電 器1 01時，時脈產生電路1 02a則輸出時脈訊號CLKa。自 平衡裝置D1係當端子T151接收時脈訊號CLKa時，控制 電路201與時脈訊號CLKa同步而產生開啓開關電路S111 〜S161之訊號，依序進行輸出。再者，控制電路201係 將時脈訊號CLKa輸出至端子T161。接著的自平衡裝置 D2係在端子T1 52從自平衡裝置D1接收時脈訊號CLKa。 如此一來，時脈訊號CLKa被傳達至自平衡裝置Dn，全部 的自平衡裝置D1〜Dn可以取得同步。因此，開關電路 S111〜Slln及 S141〜Sl4n，和開關電路 S121〜S12n及 S151〜S15n，和開關電路S131〜S13n及S161〜S16n係被 控制成依序開啓。 在時刻tl中，當開關電路S111〜Slln及S141〜S14n 全部開啓，開關電路S121〜S12n及S151〜S15n和開關電 路S131〜S13n及S161〜S16n全部關閉時，二次電池A1 〜An-Ι各與電壓保持裝置C1〜Cn-1並聯連接。然後，二 次電池A1〜An-Ι和電壓保持裝置C1〜Cn-Ι各自進行放 電或者充電。 ‘ 在時刻t2中，當開關電路S121〜S12n及S151〜S15n 全部開啓，開關電路S 1 1 1〜S 1 1 η及S 1 4 1〜S 1 4η和開關電 -15- 201236310 路S131〜S13n及S161〜S16n全部關閉時，二次電池A2 〜An各與電壓保持裝置C1〜Cn-Ι並聯連接》然後，二次 電池A2〜An和電壓保持裝置C1〜Cn-Ι各自進行放電或 者充電。 在時刻t3中，當開關電路S131〜S13n及S161〜S16n 全部開啓，開關電路S 1 1 1〜S 1 1 η及S 1 4 1〜S 1 4n和開關電 路S121〜S12n及S151〜S15n全部關閉時，二次電池A3 〜An+1各與電壓保持裝置C1〜Cn-Ι並聯連接。然後，二 次電池A3〜An+1和電壓保持裝置C1〜Cn-Ι各自進行放 電或者充電。 然後，全部之自平衡裝置D1〜Dn係將3時脈當作一 週期重複同樣之動作。 然後，當充電器1 〇 1從電池系統1 1之外部端子被拆 下時，時脈產生電路l〇2a停止時脈訊號CLKa之輸出而結 束自平衡之動作。 如此一來，藉由在二次電池A1〜An+1和電壓保持裝 置C1〜Cn-Ι之間重複進行充放電，可以使二次電池A1〜 An+1之電壓平均化，可以減少電壓之偏差。然後，因依 照應取得平衡之二次電池數而設爲具備複數之電壓保持裝 置的構成，故可以提高自平衡裝置之平衡能力（可以加快 取得平衡之速度）。 在此，時脈產生電路l〇2a輸出之時脈訊號CLKa改變 週期開始之第1時脈的峰値。例如，使高位準之峰値成爲 其他時脈之1/2。藉由設爲如此之時脈訊號CLKa，自平衡 -16- 201236310 裝置D1〜Dn可以取得週期之同步，可以降低誤動作之可 能性。 並且，雖然無圖示但即使又增加自平衡裝置內之開關 電路，亦可以同樣動作成取得自平衡。 再者，具備第二實施型態之自平衡裝置的電池系統係 與第一實施型態相同，並不限定於在此所說明之構成。 如上述說明般，若藉由具備有第二實施型態之自平衡 裝置的電池系統時，因可以提高自平衡裝置之平衡能力， 故可以更快取得自平衡。再者，即使增加二次電池之數量 ，因連接於一個自平衡裝置之二次電池數不會改變，故不 需要高耐壓製程，可以降低製造成本。然後，相對於二次 電池之數量之增減可以簡單對應。 [第3實施型態] 第8圖爲具備第三實施型態之自平衡裝置的電池系統 之電路圖。第9圖爲第三實施型態之自平衡裝置之電路圖 〇 第三實施型態之電池系統1 〇具備有時脈產生電路1 02 、被串聯連接之n+1個之二次電池A1〜An+l、n個之自 平衡裝置E1〜En' n-1個之電壓保持裝置（電容器）C1〜 Cn-Ι和充電器101或連接負荷之外部端子（n爲2以上之 整數）。 第1號之自平衡裝置Ε1係由開關電路S11、S21、 S3 1，和控制電路201，和端子ΤΙ 1、T21、T3 1、T41、 -17- 201236310 Τ51、Τ61、Τ71、Τ81所構成。端子Τ71爲重置訊號接收 端子，端子Τ8 1爲重置訊號接收端子。其他之自平衡裝置 Ε2〜Εη也相同。 自平衡裝置Ε1係端子Τ11及端子Τ7 1連接於二次電 池Α1之負極，端子Τ2 1連接於二次電池Α1之正極及自 平衡裝置Ε2之端子Τ12，端子Τ3 1連接於二次電池Α2之 正極及自平衡裝置Ε2之端子Τ22，端子Τ41連接於電壓 保持裝置C1之一方之端子，端子Τ5 1連接於時脈產生電 路102之輸出，端子Τ61連接於自平衡裝置Ε2之端子 Τ52，端子Τ81連接於自平衡裝置Ε2之端子Τ72。自平衡 裝置Ε2係端子Τ2 2連接於自平衡裝置Ε3之端子Τ13，端 子Τ32連接於二次電池A3之正極及自平衡裝置Ε3之端 子Τ2 3,端子Τ42連接於電壓保持裝置C2之一方之端子 及電壓保持裝置C1之另一方之端子，端子Τ62連接於自 平衡裝置Ε3之端子Τ5 3，端子Τ82連接於自平衡裝置Ε3 之端子Τ73。然後，至第η-1號之自平衡裝置Εη-I，同樣 與自平衡裝置Ε2連接。自平衡裝置Εη係端子Tin連接於 二次電池An之負極，端子T2n連接於二次電池An之正 極及自平衡裝置Εη-l之端子T3n-1，端子T3n連接於二次 電池Αη+1之正極，端子Τ4η連接於電壓保持裝置Cn-Ι。 自平衡裝置E1係開關電路S11連接於端子T11及端 子T41，開關電路S21連接於端子T21及端子T41，開關 電路S31連接於端子T31及端子T41。開關電路SI 1、S12 、S 1 3係藉由控制電路20 1之訊號而被開啓關閉控制。其 -18- 201236310 他之自平衡裝置E2〜En也相同被連接。 接著，針對第三實施型態之電池裝置1 0之動作予以 說明。第10圖爲表示第三實施型態之自平衡裝置之訊號 之時序圖。 當在電池系統1 〇之外部端子連接充電器1 0 1時，時 脈產生電路102則輸出時脈訊號CLK。在自平衡裝置E1 中當時脈訊號CLK被輸入至端子T51時，控制電路201 則從端子T61輸出同樣之時脈訊號CLK。再者，控制電路 201係與時脈訊號CLK同步，重複下述1循環之動作。 1循環 t〇 :初期狀態 tl : S11開啓訊號（ON signal)輸出（Hi之訊號） t2 : S21開啓訊號輸出（Hi之訊號） t3: S31開啓訊號輸出（Hi之訊號） t4: RESET 1訊號輸出（Hi之訊號）-> 重置訊號輸 出（端子T81 ) 控制電路2 01內之0 R電路2 1 1係以〇 R方式控制與 時脈訊號CLK同步而被輸出之內部節點RES ET1訊號和被 輸入至端子T71之訊號，且從端子T81輸出重置訊號（Hi 之訊號）。再者，該重置訊號也被輸入至控制電路201， 將控制電路201返回至t0之初期狀態。從自平衡裝置E2 至En及從控制電路202至20η也各自進行同樣之動作。 在此，如第8圖及第9圖所示般，在電池系統1〇中 ，各自連接端子Τ61和端子Τ52及端子Τ81和端子Τ72, -19- 201236310 以下同樣’至端子Τ6η-1和端子Τ5η及端子Τ8η·1和端子 Τ7η，各自連續被連接。因此，時脈訊號CLK和重置訊號 通訊，如下述般，從自平衡裝置Ε1取得Εη之同步，可以 在二次電池Α1〜An-Ι和電壓保持裝置C1〜Cn-Ι之間進 行電荷交換。 在時刻tl中，當開關電路S11〜Sin全部開啓，開關 電路S2 1〜S2n和開關電路S31〜S3n全部關閉時，二次電 池A1〜An-Ι各與電壓保持裝置C1〜Cn-Ι並聯連接。然 後，二次電池A1〜An-Ι和電壓保持裝置C1〜Cn-Ι各自 進行放電或者充電。 在時刻12中，當開關電路S 2 1〜S 2 η全部開啓，開關 電路S11〜Sin和開關電路S31〜S3n全部關閉時，二次電 池A2〜An各與電壓保持裝置C1〜Cn-Ι並聯連接。然後 ，二次電池A2〜An和電壓保持裝置C1〜Cn-Ι各自進行 放電或者充電。 在時刻t3中，當開關電路S3 1〜S3n全部開啓，開關 電路S11〜Sin和開關電路S2 1〜S2n全部關閉時，二次電 池A3〜An+1各與電壓保持裝置C1〜Cn-Ι並聯連接。然 後，二次電池A3〜An+1和電壓保持裝置C1〜Cn-Ι各自 進行放電或者充電。 在時刻t4中，從端子T81〜T8n之全部輸出重置訊號 ，藉由重置訊號，全部之自平衡裝置E1〜Εη可取得再同 步。然後，全部之自平衡裝置E1〜Εη係重複上述1循環 (4時脈）之同步動作》 -20- 201236310 如此一來，藉由在二次電池A 1〜An+ 1和電壓保持裝 置C1〜Cn-Ι之間重複進行充放電，可以使二次電池A1〜 An+ 1之電壓平均化，可以減少電壓之偏差（可以取得自 平衡）。 然後，當充電器1 〇 1從電池系統1 〇之外部端子被拆 下時，時脈產生電路1〇2停止時脈訊號CLK之輸出而結 束自平衡之動作。 在此，當在例如端子T52混入外部雜訊時，則在時脈 訊號CLK產生散亂，有一時無法取得自平衡裝置E1和自 平衡裝置E2〜En的同步之情形。即是，因自平衡裝置E1 在tl之狀態下SI 1開啓，故自平衡裝置E2〜En成爲t2 之狀態，有S22〜S 2η呈開啓之情形等。即使在該情形下 ，因在上述1循環之t4中從端子Τ8 1被輸出之重置訊號 經OR電路212〜21η被通訊，故自平衡裝置E1〜En同時 成爲初期狀態，可以取得自平衡裝置E 1〜En之再同步。 如此一來，本發明之自平衡裝置及電池系統因成爲可 以取得各自平衡裝置之再同步，故對外部雜訊變強，可以 提高自平衡能力。再者，因依照應取得平衡之二次電池數 而設爲具備複數之電壓保持裝置的構成，故可以提高自平 衡裝置之平衡能力（可以加快取得平衡之速度）。再者， 因使自平衡裝置及電壓保持裝置縱向堆曼而構成自平衡系 統，故相對於二次電池之數量的增減可以簡單對應。然後 ，即使增加二次電池之數量，因連接於一個自平衡裝置之 二次電池數不會改變，故自平衡裝置不需要高耐壓製程， -21 - 201236310 可以降低製造成本。 並且，在本實施型態中，雖然以具備有二次電池的電 池系Μ 1 〇當作蓄電器而予以說明，但是蓄電器即使爲電 性2重疊電容或電容器亦可以構成相同。 再者，於電池系統10連接充電器101之時，雖然以 進行自平衡動作之構成而予以說明，但是即使於檢測出二 次電池之過放電之時，構成進行自平衡動作亦可。並且， 於充電後之充電器被拆下時，即使進行自平衡動作亦可， 並不限定於自平衡動作之狀態。電池系統1 〇係不管充電 器連接時或過放電狀態，藉由取得自平衡，可以增長動作 時間。 如上述說明般，若藉由具備有第三實施型態之自平衡 裝置的電池系統時，因可以提高自平衡裝置之平衡能力， 故可以更快取得自平衡。再者，即使增加二次電池之數量 ，因連接於一個自平衡裝置之二次電池數不會改變，故不 需要高耐壓製程，可以降低製造成本。然後，相對於二次 電池之數量之增減可以簡單對應。並且，藉由從自平衡裝 置輸出重置訊號，可以取得全部之自平衡裝置同步。 [第4實施型態] 第11圖爲具備第四實施型態之自平衡裝置的電池系 統之電路圖。第12圖爲第四實施型態之自平衡裝置之電 路圖。 第四實施型態之電池系統1 1具備有時脈產生電路 -22- 201236310 102a、串聯連接之2n+l個之二次電池A1〜Α2η+1、η個 自平衡裝置F1〜Fn、2 η-1個之電壓保持裝置（電容器） C1〜C2n-l(n爲2以上之整數）。 第1號之自平衡裝置F1係由開關電路S 1 1 1、S 1 2 1、 S131、S141、S151、S161，和控制電路 201，和端子 Till 、T121 ' T131、T141、T151、T161、T171、T181、T191 、T101所構成。端子T191爲重置訊號接收端子，端子 Τ101爲重置訊號接收端子。其他之自平衡裝置F2〜Fn也 相同。 自平衡裝置F1係端子Till及端子T191連接於二次 電池A1之負極，端子T121連接於二次電池A1之正極， 端子T131連接於二次電池A2之正極及自平衡裝置F2之 端子T112,端子T141連接於二次電池A3之正極及自平 衡裝置F2之端子T122，端子T171連接於電壓保持裝置 C1之一方之端子，端子ΤΊ81連接於電壓保持裝置C1之 另一方之端子及電壓保持裝置C2之一方之端子，端子 T151連接於時脈產生電路102a之輸出，端子T161連接 於自平衡裝置F2之端子T152,端子T101連接於自平衡 裝置F2之端子T192。 自平衡裝置F2係端子T112連接於二次電池A3之負 極，端子T122連接於二次電池A3之正極，端子T132連 接於二次電池A4之正極及自平衡裝置F3之端子T113, 端子T142連接於二次電池A5之正極及自平衡裝置F3之 端子T123，端子T172連接於電壓保持裝置C2之另一方 -23- 201236310 之端子及電壓保持裝置C3之一方之端子，端子T182連接 於電壓保持裝置C3之另一方之端子及電壓保持裝置C4之 —方之端子，端子T1 52連接於自平衡裝置F1之端子 T161，端子T192連接於自平衡裝置F1之端子T101，端 子T162連接於自平衡裝置F3之端子T153，端子T102連 接於自平衡裝置F3之端子T1 93» 然後，自平衡裝置Fn係端子Tlln連接於二次電池 A2H-1之負極及自平衡裝置Fn-1之端子T13n-1，端子 T12ri連接於二次電池A2n-1之正極及自平衡裝置Fn-Ι之 端子T14n-1，端子T13n連接於二次電池A2n之正極，端 子T14n連接於二次電池A2n+1之正極，端子T17n連接 於電壓保持裝置C2n-2及電壓保持裝置C2n-1之一方之端 子，端子T18n連接於電壓保持裝置C2n-1之另一方之端 子，端子T15n連接於自平衡裝置Fn-Ι之端子T16n。 自平衡裝置F1係開關電路Sill連接於端子Till及 端子T171，開關電路S121連接於端子T121及端子T171 ，開關電路S131連接於端子T131及端子T171，開關電 路S141連接於端子T121極端子T181，開關電路S151連 接於端子T131及端子T181，開關電路S161連接於端子 T141及端子T181。開關電路S111〜S161係藉由控制電路 201之訊號而被開啓關閉控制。其他之自平衡裝置F2〜Fn 也相同被連接。 接著，針對第四實施型態之電池裝置1 1之動作予以 說明。第13圖爲表示第四實施型態之自平衡裝置之訊號 -24 - 201236310 之時序圖。 當在電池系統Π之外部端子連接充電器101時，時 脈產生電路102a則輸出時脈訊號CLKa。在自平衡裝置 F1中當時脈訊號CLKa被輸入至端子T151時，控制電路 201則從端子T161輸出同樣之時脈訊號CLKa。再者，控 制電路201係與時脈訊號CLKa同步，重複下述1循環之 動作。 1循環 t〇 :初期狀態 tl: Sill、S141開啓訊號輸出（Hi之訊號） t2 : S121、S151開啓訊號輸出（Hi之訊號） t3: S131、S161開啓訊號輸出（Hi之訊號） t4 : RESET1訊號輸出（Hi之訊號）—重置訊號輸 出（端子T101 ) 控制電路2 0 1內之Ο R電路2 1 1係以0 R方式控制與 時脈訊號CLKa同步而被輸出之內部節點RESET1訊號和 被輸入至端子T191之訊號，且從端子T101輸出重置訊號 (Hi之訊號）。再者，該重置訊號也被輸入至控制電路 201，將控制電路201返回至t0之初期狀態。從自平衡裝 置F2至Fn及從控制電路202至20η也各自進行同樣之動 作。 在此，如第1 1圖及第1 2圖所示般，在電池系統1 1 中，各自連接端子Τ161和端子Τ152及端子Τ101和端子 Τ192，以下同樣，至端子Τ16Π-1和端子Τ15η及端子 -25- 201236310 T10n-1和端子Τ19η，各自連續被連接。因此，時脈訊號 CLKa和重置訊號通訊，如下述般，從自平衡裝置F1取得 Fn之同步，可以在二次電池A1〜An-Ι和電壓保持裝置 C1〜Cn」l之間進行電荷交換。 在時刻tl中，當開關電路SU1〜Slln及S141〜S14n 全部開啓，開關電路S121〜S12n及S151〜S15n和開關電 路S131〜S13n及S161〜S16n全部關閉時，二次電池A1 〜An-Ι各與電壓保持裝置C1〜Cn-Ι並聯連接。然後，二 次電池A1〜An-Ι和電壓保持裝置C1〜Cn-Ι各自進行放 電或者充電。 在時刻t2中，當開關電路S121〜S12ii及S151〜SI 5n 全部開啓，開關電路S 1 1 1〜S 1 1 η及S 1 4 1〜S 1 4n和開關電 路S131〜S13n及S161〜S16n全部關閉時，二次電池A2 〜An各與電壓保持裝置C1〜Cn-Ι並聯連接。然後，二次 電池A2〜An和電壓保持裝置C1〜Cn-Ι各自進行放電或 者充電》 在時刻t3中，當開關電路S131〜S13n及S161〜S16n 全部開啓，開關電路Sill〜Slln及S141〜S14n和開關電 路S121〜S12n及S151〜S15n全部關閉時，二次電池A3 〜Αη+l各與電壓保持裝置C1〜Cn-Ι並聯連接。然後，二 次電池A3〜An+1和電壓保持裝置C1〜Cn-Ι各自進行放 電或者充電。 在時刻t4中，從端子T101〜TIOn之全部輸出重置訊 號，藉由重置訊號，全部之自平衡裝置F1〜Fn可取得再 -26- 201236310 同步。然後，全部之自平衡裝置F1〜Fn係重複上述1循 環（4時脈）之同步動作。 如此一來，藉由在二次電池A1〜An+1和電壓保持裝 置C1〜Cn-1之間重複進行充放電，可以使二次電池A1〜 An+ 1之電壓平均化，可以減少電壓之偏差（可以取得自 平衡）。 然後，當充電器1 01從電池系統1 1之外部端子被拆 下時，時脈產生電路102a停止時脈訊號CLKa之輸出而結 束自平衡之動作。 在此，當在例如端子T1 52混入外部雜訊時，則在時 脈訊號CLKa產生散亂，有一時無法取得自平衡裝置F1 和自平衡裝置F2〜Fn的同步之情形。即是，因自平衡裝 置F1在tl之狀態下S111開啓，故自平衡裝置F2〜Fn成 爲t2之狀態，有S 1 22〜S 1 2n呈開啓之情形等。即使在該 情形下，因在上述1循環之t4中從端子T101被輸出之重 置訊號經.OR電路212〜21η被通訊，故自平衡裝置F1〜 Fn同時成爲初期狀態，可以取得自平衡裝置F 1〜Fn之再 同步。 如此一來，本發明之自平衡裝置及電池系統因成爲可 以取得各自平衡裝置之再同步，故外部雜訊變強，可以提 高自平衡能力。再者，因依照應取得平衡之二次電池數而 設爲具備複數之電壓保持裝置的構成，故可以提高自平衡 裝置之平衡能力（可以加快取得平衡之速度）。 並且，雖然無圖示但即使又增加自平衡裝置內之開關 -27- 201236310 電路’亦可以同樣動作成取得自平衡。 再者’具備第四實施型態之自平衡裝置的電池系統係 與第三實施型態相同，並不限定於在此所說明之構成。 如上述說明般，若藉由具備有第四實施型態之自平衡 裝置的電池系統時，因可以提高自平衡裝置之平衡能力， 故可以更快取得自平衡。再者，即使增加二次電池之數量 ，因連接於一個自平衡裝置之二次電池數不會改變，故不 需要高耐壓製程’可以降低製造成本。然後，相對於二次 電池之數量之增減可以簡單對應。並且，藉由從自平衡裝 置輸出重置訊號’可以取得全部之自平衡裝置同步。 【圖式簡單說明】 第1圖爲具備第一實施型態之電池裝置的電池系統之 電路圖。 第2圖爲第一實施型態之自平衡裝置之電路圖。 第3圖爲表示第一實施型態之自平衡裝置之訊號之時 序圖。 第4圖爲具備第二實施型態之自平衡裝置的電池系統 之電路圖。 第5圖爲第二實施型態之自平衡裝置的電路圖。 第6圖爲表示第二實施型態之自平衡裝置之訊號的時 序圖》 第7圖爲具備以往之自平衡調整電路的自平衡裝置之 電路圖。 -28- 201236310 第8圖爲具備第三實施型態之自平衡裝置的電池系統 之電路圖。 第9圖爲第三實施型態之自平衡裝置之電路圖。 第10圖爲表示第三實施型態之自平衡裝置之訊號之 時序圖。 第Π圖爲具備第四實施型態之自平衡裝置的電池系 統之電路圖。 第12圖爲第四實施型態之自平衡裝置之電路圖。 第13圖爲表示第四實施型態之自平衡裝置之訊號之 時序圖。 【主要元件符號說明】 A 1〜 A2n+1 :二次電池 B 1〜 Bn: 自平衡裝置 C 1〜 C2n- 1 :電壓保持裝置 D 1〜 Dn : 自平衡裝置 E 1〜 En : 自平衡裝置 F 1〜 Fn ： 自平衡裝置 101 : 充電器 102、 1 02 a =時脈產生電路 20 1、 -20η :控制電路 -29-

Claims (1)

1. 201236310 七、申請專利範圍： 1. 一種自平衡裝置，調整被串聯連接之複數之蓄電器 的自平衡，其特徵爲： 上述自平衡裝置具備： 連接上述被串聯連接之複數之蓄電器的連接點或兩端 的複數之蓄電器連接端子； 連接電壓保持裝置之電壓保持裝置連接端子； 被設置在上述複數之蓄電器連接端子和上述電壓保持 裝置之間的複數之開關電路； 接收同步訊號之接收端子： 發送上述同步訊號之發送端子；及 根據上述同步訊號控制上述複數之開關電路之開啓關 閉（ON/OFF )的控制電路， 上述控制電路係當接收上述同步訊號時，依序對上述 複數之開關電路進行開啓關閉控制。 2. 如申請專利範圍第1項所記載之自平衡裝置，其中 上述蓄電器連接端子具備第一、第二、第三之蓄電器 連接端子， 上述開關電路具備第一、第二、第三之開關電路， 於上述第一蓄電器連接端子和上述電壓保持裝置連接 端子之間連接上述第一開關電路， 於上述第二蓄電器連接端子和上述電壓保持裝置連接 端子之間連接上述第二開關電路， 於上述第三蓄電器連接端子和上述電壓保持裝置連接 -30- 201236310 端子之間連接上述第二開關電路， 根據上述同步訊號依序使上述第一開關電路、上述第 二開關電路、上述第三開關電路開啓關閉。 3 .如申請專利範圍第2項所記載之自平衡裝置，其中 上述蓄電器連接端子又具備第四之蓄電器連接端子， 上述開關電路又具備第四、第五、第六之開關電路， 上述電壓保持裝置連接端子又具備第二之電壓保持裝 置連接端子， 於上述第二蓄電器連接端子和上述第二電壓保持裝置 連接端子之間連接上述第四開關電路， 於上述第三蓄電器連接端子和上述第二電壓保持裝置 連接端子之間連接上述第五開關電路， 於上述第四蓄電器連接端子和上述第二電壓保持裝置 連接端子之間連接上述第六開關電路， 根據上述同步訊號依序使上述第一及第四開關電路、 上述第二及第五開關電路、上述第三及第六開關電路開啓 關閉。 4.如申請專利範圍第1項所記載之自平衡裝置，其中 上述同步訊號爲時脈訊號。 5 .如申請專利範圍第1項所記載之自平衡裝置，其中 上述自平衡裝置又具備： 接收第一重置訊號之重置訊號接收端子；和 發送第二重置訊號之重置訊號發送端子。 6.如申請專利範圍第5項所記載之自平衡裝置，其中 -31 - 201236310 上述控制電路係當上述接收端子接收到上述同步訊號 時’於以規定數計數上述同步訊號之後，從上述重置訊號 發送端子發送上述第二重置訊號，或是當在上述重置訊號 接收端子接收到上述第一重置訊號時，從上述重置訊號發 送端子發送上述第二重置訊號。 7. —種電池系統，其特徵爲：具備 被串聯連接之複數之蓄電器： 被串聯連接之複數之如申請專利範圍第1至6項中之 任一項所記載之自平衡裝置； 被串聯連接之複數之電壓保持裝置； 輸出上述同步訊號之時脈產生電路， 上述自平衡裝置係在上述蓄電器連接端子連接上述蓄 電器之兩端，在上述電壓保持裝置連接端子連接上述電壓 保持裝置之一端或兩端。 8. 如申請專利範圍第7項所記載之電池系統，其中 初段之自平衡裝置之上述接收端子係與上述時脈產生 電路之輸出端子連接， 2段以後之自平衡裝置之上述發送端子係與下一段之 上述接收端子連接。 9 ·如申請專利範圍第7項所記載之電池系統’其中 上述複數之自平衡裝置之上述接收端子係與上述時脈 產生電路之輸出端子連接。 1 0.如申請專利範圍第7項所記載之電池系統’其中 上述時脈產生電路係檢測在上述電池系統之外部端子 -32- 201236310 連接充電器而輸出上述同步訊號 -33