TWI499161B - A balanced charging circuit for series power storage units - Google Patents

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Masami Aiura
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Description

串聯蓄電單元之平衡充電電路
本發明係關於一種串聯蓄電單元之平衡充電電路。
二次電池與電容等之蓄電單元(以下，稱為單元)，串聯連接而使用之情形較多。串聯連接單元後，因串聯單元之兩端之電壓升高，故將串聯單元作為單一之模組、即、作為單一之封包時，為了以低電壓之電源充電串聯單元，需要使用電感器等之升壓型之充電電路。圖109中之充電電路503係自先前一般周知之串聯單元之充電電路。
充電電路503具備線圈(電感器)L1、開關S1、開關S2、及充電用控制電路Control5，且於輸入端子501連接有線圈L1之一端，於輸出端子502連接有開關S1之一端，於基準電壓端子連接有開關S2之一端。且，於開關S1之另一端與開關S2之另一端連接有線圈L1之另一端。又，充電用控制電路Control5控制開關S1與開關S2之連接斷開。再者，串聯單元連接於開關S1之一端。
利用充電用控制電路Control5，使開關S2接通。且，利用輸入端子501輸入輸入電壓Vin，將用於對串聯單元充電以電荷之充電電流蓄積於線圈L1中。
接著，利用充電用控制電路Control5，使開關S2斷開。使開關S1接通。且，利用充電於線圈L1中之充電電流對串聯單元充電以電荷。
藉此，可充電串聯單元。
但，蓄電單元基於製造步驟，其電容值會發生不均。
如此之情形，若串聯單元間之電容值有不均，則進行充電後，會發生串聯單元間之電壓不均。若發生電壓不均，則電壓會集中於串聯單元之一方之單元中，從而產生壽命縮短之問題。為解決該問題，周知有使串聯單元之各單元之電壓均等化而保持電壓平衡之串聯單元之電壓平衡修正電路(單元平衡電路)(例如，參照專利文獻1)。
圖109中之單元平衡電路504係專利文獻1中揭示之先前之單元平衡電路。
單元平衡電路504具備線圈L2、開關S3、開關S4、單元Cell1、單元Cell2、及單元平衡用控制電路Control6。單元Cell1與單元Cell2串聯連接，串聯端之一方連接於輸出端子502，另一方連接於基準電壓端子。且，於單元Cell1與單元Cell2之接點連接有線圈L2之一端，於輸出端子502連接有開關S3之一端，於基準電壓端子連接有開關S4之一端，於開關S3之另一端與開關S4之另一端連接有線圈L2之另一端。又，單元平衡用充電電路Control6控制開關S3與開關S4之接通斷開。
利用單元平衡用控制電路Control6，使開關S4接通。且，使充電於單元Cell2中之電荷之中、用以保持串聯單元間之電壓之平衡之電荷流入線圈L2中，而蓄積充電電流。
接著，利用單元平衡用控制電路Control6，使開關S4斷開。使開關S3接通。且，利用充電於線圈L2中之充電電流對單元Cell1充電以電荷，保持串聯單元間之電壓之平衡。
如上述般，充電電路及單元平衡電路各自需要一個線圈。
若兼備上述之充電電路與單元平衡電路之雙方，則成為充電串聯單元而保持各單元之電壓之平衡之串聯單元之平衡充電電路。
圖109之整體係顯示先前之串聯單元之平衡充電電路之圖。先前之串聯單元之平衡充電電路係由充電串聯單元之充電電路503與保持各單元之電壓之平衡之單元平衡電路504而構成。
充電電路503具備線圈(電感器)L1、開關S1、開關S2、及充電用控制電路Control5，且於輸入端子501連接有線圈L1之一端，於輸出端子502連接有開關S1之一端，於基準電壓端子連接有開關S2之一端。且，於開關S1之另一端與開關S2之另一端連接有線圈L1之另一端。又，充電用控制電路Control5控制開關S1與開關S2之連接斷開。
單元平衡電路504具備線圈L2、開關S3、開關S4、單元Cell1、單元Cell2、及單元平衡用控制電路Control6，且單元Cell1與單元Cell2串聯連接，於輸出端子502連接有串聯端之一方，於基準電壓端子連接有另一方。且，於單元Cell1與單元Cell2之接點連接有線圈L2之一端，於輸出端子502連接有開關S3之一端，於基準電壓端子連接有開關S4之一端，於開關S3之另一端與開關S4之另一端連接有線圈L2之另一端。又，單元平衡用充電電路Control6控制開關S3與開關S4之接通斷開。
圖110~圖113係用以說明先前之串聯單元之平衡充電電路之動作之圖。
首先，利用充電用控制電路Control5，使開關S2接通。且，利用輸入端子501輸入輸入電壓Vin，於線圈L1中蓄積用以對串聯單元充電以電荷之充電電流。以圖110之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
接著，利用充電用控制電路Control5，使開關S2斷開。使開關S1接通。且，將充電於線圈L1中之充電電流充電於串聯單元中。以圖111之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
與上述之充電用控制電路Control5之動作平行，利用單元平衡用控制電路Control6，使開關S4接通。且，使充電於單元Cell2中之電荷之中、用以保持串聯單元間之電壓之平衡之電荷流入線圈L2中，而蓄積充電電流。以圖112之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
接著，利用單元平衡用控制電路Control6，使開關S4斷開。使開關S3接通。且，將充電於線圈L2中之充電電流充電於單元Cell1中，保持串聯單元間之電壓之平衡。以圖113之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
在先前之串聯單元之平衡充電電路中，藉此，對串聯單元充電以電荷，且保持串聯單元間之電壓之平衡，利用輸出端子502可獲得輸出電壓Vout。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2008-17605號公報
但，在先前之專利文獻1中所揭示之串聯單元之平衡充電電路中，有如下之問題。在先前之串聯單元之平衡充電電路中，需要用以對串聯單元充電以電荷之一個線圈、及用以保持串聯單元間之電壓之平衡之一個線圈、合計兩個線圈。即，因線圈與開關等零件相比規模較大，故有多用線圈會招致電路整體之大型化之問題。
又，為利用先前之串聯單元之平衡充電電路而保持串聯單元間之電壓之平衡，如參照圖109說明般，另行需要充電電路。即，經過進行利用該充電電路之充電後(參照圖110、圖111)、藉由平衡電路之動作保持串聯單元間之電壓之平衡(參照圖112、圖113)之兩階段之動作，串聯單元間之充電電壓之平衡得以保持。如此般，除了平衡充電電路，有必要設置充電電路，從而有招致電路整體之大型化之問題。
本發明係鑒於上述之點而進行者，目的在於提供一種使用以對串聯單元充電以電荷之線圈、及用以保持串聯單元間之電壓之平衡之線圈共有化、即、以一個線圈可實現，而電路整體之構成更小型化之串聯蓄電單元之平衡充電電路。
本發明之一實施態樣之串聯蓄電單元之平衡充電電路，其特徵在於，其係將串聯連接且串聯端之一方連接於輸出 端子、另一方連接於基準電壓端子之第1蓄電單元與第2蓄電單元平衡充電者，且包含：線圈，其係對上述第1蓄電單元及上述第2蓄電單元共通地設置，且暫時蓄積用以將上述第1蓄電單元及上述第2蓄電單元充電而自電源供給之電力；及開關部，其係用以將上述線圈電性連接於上述第1蓄電單元及上述第2蓄電單元之一方而進行充電，其後將上述線圈電性連接於上述第1蓄電單元及上述第2蓄電單元之另一方而進行充電。藉由採用該構成，沒有必要設置複數個線圈，而可使平衡充電電路整體之構成更小型。
較理想為，在上述串聯蓄電單元之平衡充電電路中，上述開關部包含切換流入上述線圈中之充電電流之路徑之複數個開關，且該平衡充電電路進而具備控制電路，其控制上述複數個開關之接通斷開，依序重複設定將用以充電上述第2單元之充電電流充電於上述線圈之第1充電期間、將已充電於上述線圈之充電電流充電於上述第2單元中之第2充電期間、將用以充電上述第1單元之充電電流充電於上述線圈之第3充電期間、及將已充電於上述線圈之充電電流充電於上述第1單元之第4充電期間，且上述控制電路在上述第1充電期間，以形成通過上述線圈流入上述基準電壓端子之充電電流之路徑之方式，控制上述複數個開關之接通斷開，在上述第2充電期間，以形成自上述線圈流入上述第2單元之充電電流之路徑之方式，控制上述複數個開關之接通斷開，在上述第3充電期間，以形成通過上述線圈流入上述基準電壓端子之充電電流之路徑之方式，控 制上述複數個開關之接通斷開，在上述第4充電期間，以使上述線圈之一端與上述第1單元之一端導通、使上述線圈之另一端與上述第1單元之另一端導通、而形成自上述線圈流入上述第1單元之充電電流之路徑之方式，控制上述複數個開關之接通斷開。藉由採用該構成，沒有必要設置複數個線圈，而可使平衡充電電路整體之構成更小型。
可行的是，上述複數個開關包含一端連接於連接上述第1單元與上述第2單元之接點之第1開關、一端連接於輸入端子之第2開關、一端連接於上述基準電壓端子之第3開關、一端連接於上述輸出端子之第4開關、一端連接於上述基準電壓端子之第5開關、及一端連接於連接上述第1單元與上述第2單元之接點之第6開關；且上述線圈其一端連接於上述第1開關之另一端、上述第2開關之另一端、及上述第3開關之另一端，其另一端連接於上述第4開關之另一端、上述第5開關之另一端、及上述第6開關之另一端，上述控制電路在上述第1充電期間，接通上述第2、及第6開關，斷開上述第1、第3、第4、及第5開關，在上述第2充電期間，接通上述第3、及第6開關，斷開上述第1、第2、第4、及第5開關，在上述第3充電期間，接通上述第2、及第5開關，斷開上述第1、第3、第4、及第6開關，在上述第4充電期間，接通上述第1、及第4開關，斷開上述第2、第3、第5、及第6開關。藉由採用該構成，沒有必要設置複數個線圈，而可使平衡充電電路整體之構成更小型。
又，可行的是，上述複數個開關包含一端連接於連接上 述第1單元與上述第2單元之接點之第1開關、一端連接於輸入端子之第2開關、一端連接於上述基準電壓端子之第3開關、一端連接於上述輸出端子之第4開關、一端連接於上述基準電壓端子之第5開關、及一端連接於連接上述第1單元與上述第2單元之接點之第6開關；且上述線圈其一端連接於上述第1開關之另一端、上述第2開關之另一端、及上述第3開關之另一端，其另一端連接於上述第4開關之另一端、上述第5開關之另一端、及上述第6開關之另一端，上述控制電路在上述第1充電期間，接通上述第2、及第5開關，斷開上述第1、第3、第4、及第6開關，在上述第2充電期間，接通上述第3、及第6開關，斷開上述第1、第2、第4、及第5開關，在上述第3充電期間，接通上述第2、及第5開關，斷開上述第1、第3、第4、及第6開關，在上述第4充電期間，接通上述第1、及第4開關，斷開上述第2、第3、第5、及第6開關。藉由採用該構成，沒有必要設置複數個線圈，而可使平衡充電電路整體之構成更小型。
可行的是，上述複數個開關包含一端連接於上述輸出端子之第1開關、一端連接於輸入端子之第2開關、一端連接於上述基準電壓端子之第3開關、一端連接於上述輸入端子之第4開關、及一端連接於連接上述第1單元與上述第2單元之接點之第5開關；且上述線圈其一端連接於上述第1開關之另一端、上述第2開關之另一端、及上述第3開關之另一端，其另一端連接於上述第4開關之另一端、及上述 第5開關之另一端，上述控制電路在上述第1充電期間，接通上述第2、及第5開關，斷開上述第1、第3、及第4開關，在上述第2充電期間，接通上述第3、及第5開關，斷開上述第1、第2、及第4開關，在上述第3充電期間，接通上述第3、及第4開關，斷開上述第1、第2、及第5開關，在上述第4充電期間，接通上述第1、及第5開關，斷開上述第2、第3、及第4開關。藉由採用該構成，沒有必要設置複數個線圈，而可使平衡充電電路整體之構成更小型。
可行的是，上述複數個開關包含一端連接於上述輸出端子之第1開關、一端連接於輸入端子之第2開關、及一端連接於上述基準電壓端子之第3開關；且上述線圈其一端連接於上述第1開關之另一端、上述第2開關之另一端、及上述第3開關之另一端，其另一端連接於連接上述第1單元與上述第2單元之接點，上述控制電路在上述第1充電期間，接通上述第2開關，斷開上述第1、及第3開關，在上述第2充電期間，接通上述第3開關，斷開上述第1、及第2開關，在上述第3充電期間，接通上述第3開關，斷開上述第1、及第2開關，在上述第4充電期間，接通上述第1開關，斷開上述第2、及第3開關。藉由採用該構成，沒有必要設置複數個線圈，且，因可進一步削減開關個數，故可使平衡充電電路整體之構成更小型。
可行的是，上述複數個開關包含一端連接於上述輸出端子之第1開關、一端連接於輸入端子之第2開關、及一端連接於上述基準電壓端子之第3開關；且該平衡充電電路進 而具備一端連接於上述基準電壓端子之電容、及陰極連接於連接上述第1單元與上述第2單元之接點之二極體；上述線圈其一端連接於上述第1開關之另一端、上述第2開關之另一端、及上述第3開關之另一端，其另一端連接於上述電容之另一端、及上述二極體之陽極，上述控制電路在上述第1充電期間，接通上述第2開關，斷開上述第1、及第3開關，在上述第2充電期間，接通上述第3開關，斷開上述第1、及第2開關，在上述第3充電期間，接通上述第3開關，斷開上述第1、及第2開關，在上述第4充電期間，接通上述第1開關，斷開上述第2、及第3開關。藉由採用該構成，沒有必要設置複數個線圈，且，因可進一步削減開關個數，故可使平衡充電電路整體之構成更小型。
另，較理想為，上述控制電路於上述第2及第4充電期間結束時以使上述線圈之充電電流成為零之方式，設定在上述第2及第4充電期間內使開關接通之時間。藉由採用該構成，可削除於第1及第3充電期間開始時消除第2及第4充電期間結束時之線圈之殘留電流之時間。再者，亦可防止因向電源側之再生電流流入第1及第3充電期間之電流路徑中之各元件之寄生電阻而產生之電力損失。
本發明之另一實施態樣之串聯蓄電單元之平衡充電電路，其特徵在於，其係將串聯連接且串聯端之一方連接於輸出端子、另一方連接於基準電壓端子之第1~第N(N為2以上之整數，以下同)之蓄電單元平衡充電者，且包含：
線圈，其係對上述第1~第N蓄電單元共通地設置，且暫 時蓄積用以將上述第1~第N蓄電單元充電而自連接於輸入端子之電源供給之電力；第1複數個開關，其用以將上述線圈電性連接於上述輸入端子與上述基準電壓之間；及第2複數個開關，其用以將上述線圈之兩端電性連接於上述第1~第N蓄電單元之各自之兩端而進行充電。
藉由採用該構成，沒有必要設置複數個線圈，而可使平衡充電電路整體之構成更小型。
在上述串聯蓄電單元之平衡充電電路中，較理想為進而具備控制電路，其係將控制上述第1複數個開關之接通斷開而將用以充電上述第k(1≦k≦N)蓄電單元之充電電流充電於上述線圈之第k線圈充電期間、及控制上述第2複數個開關之接通斷開而將在上述第k線圈充電期間已充電於上述線圈之充電電流充電於上述第k蓄電單元之第k蓄電單元充電期間，作為充電上述第k蓄電單元之第k充電期間，而以隨機順序重複設定上述第1~第N充電期間之各者，且
上述控制電路在上述第k線圈充電期間，以形成通過上述線圈自上述輸入端子流入上述基準電壓端子之充電電流之路徑之方式，控制上述第1複數個開關之接通斷開，在上述第k蓄電單元充電期間，以形成自上述線圈流入上述第k蓄電單元之充電電流之路徑之方式，控制上述第2複數個開關之接通斷開。藉由採用該構成，沒有必要設置複數個線圈，而可使平衡充電電路整體之構成更小型。
較理想為，上述第1複數個開關包含一端連接於上述輸 入端子、另一端連接於上述線圈之一端之第1線圈連接開關、及一端連接於上述線圈之另一端、另一端連接於上述基準電壓端子之第2線圈連接開關，上述第2複數個開關包含一端連接於上述第1~第N蓄電單元之各自之下側、另一端連接於上述線圈之一端之第1~第N蓄電單元下側連接開關、及一端連接於上述第1~第(N-1)蓄電單元之各自之上側、另一端連接於上述線圈之另一端之第1~第(N-1)蓄電單元上側連接開關。藉由採用該構成，沒有必要設置複數個線圈，而可使平衡充電電路整體之構成更小型。
可行的是，上述控制電路在上述第k線圈充電期間，接通上述第1、及第2線圈連接開關，斷開上述第1~第N蓄電單元下側連接開關、及上述第1~第(N-1)蓄電單元上側連接開關，在上述第k蓄電單元充電期間，斷開上述第1、及第2線圈連接開關，接通上述第k蓄電單元下側連接開關與上述第k蓄電單元上側連接開關，斷開上述第2~第N蓄電單元下側連接開關之中上述第k蓄電單元下側連接開關以外之開關、及上述第1~第(N-1)蓄電單元上側連接開關之中上述第k蓄電單元上側連接開關以外之開關。藉由採用該構成，沒有必要設置複數個線圈，而可使平衡充電電路整體之構成更小型。
可行的是，上述控制電路在上述第1線圈充電期間，接通上述第1、及第2線圈連接開關，接通上述第1蓄電單元上側連接開關，斷開上述第1~第N蓄電單元下側連接開關、及上述第3~第(N-1)蓄電單元上側連接開關，在上述 第M(2≦M≦N)線圈充電期間，接通上述第1、及第2線圈連接開關，斷開上述第1~第N蓄電單元下側連接開關、及上述第3~第(N-1)蓄電單元上側連接開關，在上述第M蓄電單元充電期間，斷開上述第1、及第2線圈連接開關，接通上述第M蓄電單元下側連接開關與上述第M蓄電單元上側連接開關，斷開上述第1~第N蓄電單元下側連接開關之中上述第M蓄電單元下側連接開關以外之開關、及上述第1~第(N-1)蓄電單元上側連接開關之中上述第M蓄電單元上側連接開關以外之開關。藉由採用該構成，沒有必要設置複數個線圈，而可使平衡充電電路整體之構成更小型。
可行的是，上述控制電路在上述第1蓄電單元充電期間，接通上述第1線圈連接開關，接通上述第1蓄電單元上側連接開關，斷開上述上述第2線圈連接開關、第1~第N蓄電單元下側連接開關、及上述第2~第(N-1)蓄電單元上側連接開關，在上述第M線圈充電期間，接通上述第1、及第2線圈連接開關，斷開上述第1~第N蓄電單元下側連接開關、及上述第1~第(N-1)蓄電單元上側連接開關，在上述第M蓄電單元充電期間，斷開上述第1、及第2線圈連接開關，接通上述第M蓄電單元下側連接開關與上述第M蓄電單元上側連接開關，斷開上述第1~第N蓄電單元下側連接開關之中上述第M蓄電單元下側連接開關以外之開關、及上述第1~第(N-1)蓄電單元上側連接開關之中上述第M蓄電單元上側連接開關以外之開關。藉由採用該構成，沒有必要設置複數個線圈，而可使平衡充電電路整體之構成更小 型。
可行的是，上述控制電路在上述第1線圈充電期間，取代接通上述第2線圈連接開關，接通上述第1蓄電單元上側連接開關。藉由採用該構成，沒有必要設置複數個線圈，而可使平衡充電電路整體之構成更小型。
可行的是，上述控制電路在上述第k線圈充電期間，接通上述第1、及第2線圈連接開關，斷開上述第1~第N蓄電單元下側連接開關、及上述第1~第(N-1)蓄電單元上側連接開關，在上述第1蓄電單元充電期間，接通上述第1線圈連接開關及上述第1蓄電單元上側連接開關，斷開上述第2線圈連接開關、上述第1~第N蓄電單元下側連接開關、及上述第1~第(N-1)蓄電單元上側連接開關之中上述第1蓄電單元上側連接開關以外之開關，在上述第k(k≧2)蓄電單元充電期間，斷開上述第1、及第2線圈連接開關，接通上述第k蓄電單元下側連接開關與上述第k蓄電單元上側連接開關，斷開上述第1~第N蓄電單元下側連接開關之中上述第k蓄電單元下側連接開關以外之開關、及上述第1~第(N-1)蓄電單元上側連接開關之中上述第k蓄電單元上側連接開關以外之開關。藉由採用該構成，沒有必要設置複數個線圈，而可使平衡充電電路整體之構成更小型。
可行的是，上述第1複數個開關包含一端連接於上述輸入端子且另一端連接於上述線圈之一端之第1線圈連接開關、一端連接於上述線圈之另一端且另一端連接於上述基準電壓端子之第2線圈連接開關、一端連接於上述輸入端 子且另一端連接於上述線圈之另一端之第3線圈連接開關、及一端連接於上述線圈之一端且另一端連接於上述基準電壓端子之第4線圈連接開關，上述第2複數個開關包含一端連接於上述第1~第N蓄電單元之各自之下側且另一端連接於上述線圈之一端之第k(k為偶數)蓄電單元下側連接開關、及一端連接於上述第1~第(N-1)蓄電單元之各自之上側且另一端連接於上述線圈之另一端之第k(k為奇數)蓄電單元上側連接開關。藉由採用該構成，沒有必要設置複數個線圈，而可使平衡充電電路整體之構成更小型。
可行的是，上述控制電路在上述第k(k為奇數)線圈充電期間，接通上述第1及第2線圈連接開關，斷開上述第1~第N蓄電單元下側連接開關、及上述第1~第(N-1)蓄電單元上側連接開關，在上述第k(k為偶數)線圈充電期間，接通上述第3及第4線圈連接開關，斷開上述第1~第N蓄電單元下側連接開關、及上述第1~第(N-1)蓄電單元上側連接開關，在上述第k(k為奇數)蓄電單元充電期間，接通上述第k蓄電單元上側連接開關與上述第(k+1)蓄電單元下側連接開關，斷開上述第1至上述第4線圈連接開關，斷開上述第1~第(N-1)蓄電單元上側連接開關之中上述第k蓄電單元上側連接開關以外之開關與上述第1~第N蓄電單元下側連接開關之中上述第(k+1)蓄電單元下側連接開關以外之開關，在上述第k(k為偶數)蓄電單元充電期間，接通上述第k蓄電單元下側連接開關與上述第(k-1)蓄電單元上側連接開關，斷開上述第1至上述第4線圈連接開關，斷開上述第1~ 第N蓄電單元下側連接開關之中上述第k蓄電單元下側連接開關以外之開關與上述第1~第(N-1)蓄電單元上側連接開關之中上述第(k-1)蓄電單元上側連接開關以外之開關。藉由採用該構成，沒有必要設置複數個線圈，而可使平衡充電電路整體之構成更小型。
可行的是，上述控制電路在上述第1線圈充電期間，取代接通上述第2線圈連接開關，接通上述第1蓄電單元上側連接開關。藉由採用該構成，沒有必要設置複數個線圈，而可使平衡充電電路整體之構成更小型。
可行的是，上述控制電路在上述第1蓄電單元充電期間，取代接通上述第4線圈連接開關，接通上述第1線圈連接開關。藉由採用該構成，沒有必要設置複數個線圈，而可使平衡充電電路整體之構成更小型。
可行的是，上述第1複數個開關包含一端連接於上述輸入端子且另一端連接於上述線圈之一端之第1線圈連接開關、一端連接於上述輸入端子且另一端連接於上述線圈之另一端之第3線圈連接開關、及一端連接於上述線圈之一端且另一端連接於上述基準電壓端子之第4線圈連接開關，上述第2複數個開關包含一端連接於上述第3~第N蓄電單元之各自之下側且另一端連接於上述線圈之一端之第3~第N蓄電單元下側連接開關、及一端連接於上述第1~第(N-1)蓄電單元之各自之上側且另一端連接於上述線圈之另一端之第1~第(N-1)蓄電單元上側連接開關。藉由採用該構成，沒有必要設置複數個線圈，而可使平衡充電電路整體 之構成更小型。
可行的是，上述控制電路在上述第1線圈充電期間，接通上述第1線圈連接開關及上述第1蓄電單元上側連接開關，在上述第2~第N線圈充電期間，接通上述第3及第4線圈連接開關，斷開上述第3~第N蓄電單元下側連接開關、及上述第1~第(N-1)蓄電單元上側連接開關，在上述第1蓄電單元充電期間，接通上述第4線圈連接開關，接通上述第1蓄電單元上側連接開關，斷開上述第3~第N蓄電單元下側連接開關、及上述第1~第(N-1)蓄電單元上側連接開關之中上述第1蓄電單元上側連接開關以外之開關，在上述第k(k≧2)蓄電單元充電期間，斷開上述第1~第3線圈連接開關，接通上述第(k+1)蓄電單元下側連接開關與上述第k蓄電單元上側連接開關，斷開上述第1~第N蓄電單元下側連接開關之中上述第(k+1)蓄電單元下側連接開關以外之開關、及上述第1~第(N-1)蓄電單元上側連接開關之中上述第k蓄電單元上側連接開關以外之開關。藉由採用該構成，沒有必要設置複數個線圈，而可使平衡充電電路整體之構成更小型。
可行的是，上述第1複數個開關包含一端連接於上述輸入端子且另一端連接於上述線圈之一端之第1線圈連接開關、及一端連接於上述線圈之一端且另一端連接於上述基準電壓端子之第4線圈連接開關，上述第2複數個開關包含一端連接於上述第3~第N蓄電單元之各自之下側且另一端連接於上述線圈之一端之第3~第N蓄電單元下側連接開 關、及一端連接於上述第1~第(N-1)蓄電單元之各自之上側且另一端連接於上述線圈之一端之第1~第(N-1)蓄電單元上側連接開關。藉由採用該構成，沒有必要設置複數個線圈，而可使平衡充電電路整體之構成更小型。
可行的是，上述控制電路在上述第1線圈充電期間，接通上述第1線圈連接開關及上述第1蓄電單元上側連接開關，在上述第2~第N線圈充電期間，接通上述第4線圈連接開關及上述第1蓄電單元上側連接開關，斷開上述第3~第N蓄電單元下側連接開關、及上述第1~第(N-1)蓄電單元上側連接開關，在上述第1蓄電單元充電期間，接通上述第4線圈連接開關，接通上述第1蓄電單元上側連接開關，斷開上述第3~第N蓄電單元下側連接開關、及上述第1~第(N-1)蓄電單元上側連接開關之中上述第1蓄電單元上側連接開關以外之開關，在上述第k(k≧2)蓄電單元充電期間，斷開上述第1~第3線圈連接開關，接通上述第(k+1)蓄電單元下側連接開關與上述第k蓄電單元上側連接開關，斷開上述第1~第N蓄電單元下側連接開關之中上述第(k+1)蓄電單元下側連接開關以外之開關、及上述第1~第(N-1)蓄電單元上側連接開關之中上述第k蓄電單元上側連接開關以外之開關。藉由採用該構成，沒有必要設置複數個線圈，而可使平衡充電電路整體之構成更小型。
可行的是，上述控制電路在上述第k(2≦k=N)線圈充電期間，接通上述第4線圈連接開關及上述第(k-1)蓄電單元上側連接開關，斷開上述第3~第N蓄電單元下側連接開 關、及上述第2~第N蓄電單元上側連接開關之中上述第(k-1)蓄電單元上側連接開關以外之開關。藉由採用該構成，沒有必要設置複數個線圈，而可使平衡充電電路整體之構成更小型。
可行的是，上述第1複數個開關包含一端連接於上述輸入端子且另一端連接於上述線圈之一端之第1線圈連接開關、及一端連接於上述線圈之一端且另一端連接於上述基準電壓端子之第4線圈連接開關，上述第2複數個開關包含一端連接於上述第3~第N蓄電單元之各自之下側且另一端連接於上述線圈之一端之第3~第N蓄電單元下側連接開關、及一端連接於上述第1~第(N-1)蓄電單元之各自之上側且另一端連接於上述線圈之另一端之第1~第(N-1)蓄電單元上側連接開關；且該平衡充電電路進而包含陰極連接於上述第1蓄電單元之上側且陽極連接於上述第1蓄電單元上側連接開關之二極體、及連接於上述二極體之陽極與上述基準電壓端子之間之電容。藉由採用該構成，沒有必要設置複數個線圈，而可使平衡充電電路整體之構成更小型。
可行的是，上述第1複數個開關包含一端連接於上述輸入端子且另一端連接於上述線圈之一端之第1線圈連接開關、及一端連接於上述線圈之一端且另一端連接於上述基準電壓端子之第4線圈連接開關，上述第2複數個開關包含一端連接於上述第3~第N蓄電單元之各自之下側且另一端連接於上述線圈之一端之第3~第N蓄電單元下側連接開 關、及一端連接於上述第1~第(N-1)蓄電單元之各自之上側且另一端連接於上述線圈之一端之第1~第(N-1)蓄電單元上側連接開關；且該平衡充電電路進而包含：陰極分別對應於上述第1~第(N-1)蓄電單元而設置、且連接於對應之蓄電單元之各自之上側，且陽極連接於上述第1~第(N-1)蓄電單元上側連接開關之第1~第(N-1)二極體；及分別對應於上述第1~第(N-1)二極體而設置、且連接於對應之二極體之陽極與基準電壓端子之間之第1~第(N-1)電容器。藉由採用該構成，沒有必要設置複數個線圈，而可使平衡充電電路整體之構成更小型。
可行的是，上述控制電路在上述第1線圈充電期間，接通上述第1線圈連接開關及上述第1蓄電單元上側連接開關，在上述第2~第N線圈充電期間，接通上述第4線圈連接開關及上述第1蓄電單元上側連接開關，斷開上述第3~第N蓄電單元下側連接開關、及上述第1~第(N-1)蓄電單元上側連接開關，在上述第1蓄電單元充電期間，接通上述第4線圈連接開關，接通上述第1蓄電單元上側連接開關，斷開上述第3~第N蓄電單元下側連接開關、及上述第1~第(N-1)蓄電單元上側連接開關之中上述第1蓄電單元上側連接開關以外之開關，在上述第k(k≧2)蓄電單元充電期間，斷開上述第1~第3線圈連接開關，接通上述第(k+1)蓄電單元下側連接開關與上述第k蓄電單元上側連接開關，斷開上述第1~第N蓄電單元下側連接開關之中上述第(k+1)蓄電單元下側連接開關以外之開關、及上述第1~第(N-1)蓄電單 元上側連接開關之中上述第k蓄電單元上側連接開關以外之開關。藉由採用該構成，沒有必要設置複數個線圈，而可使平衡充電電路整體之構成更小型。
可行的是，進而具備一端連接於上述第N蓄電單元之上側、另一端連接於上述線圈之一端之第(N+1)蓄電單元下側連接開關，且充電上述第N蓄電單元之情形時，一併接通上述第N上側連接開關與第(N+1)蓄電單元下側連接開關。藉由採用該構成，沒有必要設置複數個線圈，而可使平衡充電電路整體之構成更小型。
可行的是，上述第1複數個開關包含一端連接於上述輸入端子且另一端連接於上述線圈之一端之第1線圈連接開關、及一端連接於上述線圈之另一端且另一端連接於上述基準電壓端子之第2線圈連接開關，上述第2複數個開關包含一端連接於上述第1~第N蓄電單元之各自之下側且另一端連接於上述線圈之一端之第1~第N蓄電單元下側連接開關、及一端連接於上述第1~第N蓄電單元之各自之上側且另一端連接於上述線圈之另一端之第1~第N蓄電單元上側連接開關。藉由採用該構成，沒有必要設置複數個線圈，而可使平衡充電電路整體之構成更小型。
可行的是，上述控制電路在上述第1~第N線圈充電期間，接通上述第1線圈連接開關及上述第2線圈連接開關，在上述第k(1≦k≦N)蓄電單元充電期間，接通上述第k蓄電單元下側連接開關與上述第k蓄電單元上側連接開關，斷開上述第1~第N蓄電單元下側連接開關之中上述第k蓄電 單元下側連接開關以外之開關、及上述第1~第N蓄電單元上側連接開關之中上述第k蓄電單元上側連接開關以外之開關。藉由採用該構成，沒有必要設置複數個線圈，而可使平衡充電電路整體之構成更小型。
可行的是，上述控制電路，相當於上述第k(k為奇數)線圈充電期間及上述第k(k為奇數)蓄電單元充電期間之動作全部完成後，以進行相當於上述第k(k為偶數)線圈充電期間及上述第k(k為偶數)蓄電單元充電期間之動作之方式控制上述開關。藉由採用該構成，沒有必要設置複數個線圈，而可使平衡充電電路整體之構成更小型。又，流入線圈中之電流之方向變化之次數變成僅一次，電力消耗之效率較好。
可行的是，上述控制電路針對上述第1~第N蓄電單元，使上述第P(P為1~N之任一者)蓄電單元與上述第Q(Q為1~N中之任一者且排除P)蓄電單元之上側彼此電性連接，以保持上述第P蓄電單元與上述第Q蓄電單元之充電電壓之平衡之方式控制上述開關。藉由採用該構成，沒有必要設置複數個線圈，而可使平衡充電電路整體之構成更小型。
再者，本發明之串聯蓄電單元之平衡充電方法，其特徵係自連接於輸入端子之電源供給電力，平衡充電於輸出端子與基準電壓端子之間利用上述基準電壓端子依序串聯連接之第1~第N(N為2以上之整數，以下同)蓄電單元，且具備：第1步驟，其係將線圈電性連接於上述輸入端子與上述基準電壓端子之間，而將用以充電上述第k(1≦k≦N)蓄 電單元之充電電流充電於上述線圈中；第2步驟，其係將上述線圈電性連接於上述第k蓄電單元之兩側，而將在上述第1步驟充電於上述線圈中之充電電流充電於上述第k蓄電單元中；第3步驟，其係重複實行上述第1及第2步驟，而將上述第1~第N蓄電單元逐一充電。
根據本發明，將取得如下之效果。因可使用以對串聯單元充電以電荷之線圈、及用以保持串聯單元間之電壓之平衡之線圈共有化、即、以一個線圈可實現，故可更小型地構成電路整體。
又，將取得如下之效果。因一方面保持電壓之平衡並充電串聯單元，故沒有必要另行設置充電電路，而可更小型地構成電路整體。
以下，關於本發明之實施形態，參照圖式進行說明。另，在以下之說明中，在參照之各圖中，與其他圖等同部分利用同一符號表示，且適當省略關於等同部分之說明。
(第1實施形態之平衡充電電路之構成)
首先，茲說明本發明之第1實施形態之串聯單元之平衡充電電路之構成。圖1係顯示本發明之第1實施形態之電路圖。
本發明之第1實施形態之串聯單元之平衡充電電路具備線圈(電感器)L1、開關S1~S6、控制電路Control1、單元Cell1、及單元Cell2。單元Cell1與單元Cell2係串聯連接， 串聯端之一方連接於輸出端子102，另一方連接於基準電壓端子。且，開關S1之一端、開關S2之一端、開關S3之一端、開關S4之一端、開關S5之一端、及開關S6之一端分別連接於單元Cell1與單元Cell2之接點、輸入端子101、基準電壓端子、輸出端子102、基準電壓端子、及單元Cell1與單元Cell2之接點。又，線圈L1之一端連接於開關S1~S3之另一端，另一端連接於開關S4~S6之另一端。再者，控制電路Control1連接於開關S1~S6之控制端子，控制接通斷開。控制電路Control1可利用例如使用周知之閘極電路之順序電路、及產生依據各單元中之電流及電壓之脈波寬度之PWM信號之PWM信號產生電路實現。
此處，開關S1~S6可以N通道MOS電晶體、P通道MOS電晶體、NPN型雙極電晶體、及PNP型雙極電晶體等之半導體元件實現。
作為開關，採用N通道MOS電晶體、及P通道MOS電晶體之情形，開關之一端成為源極或汲極之任一方，另一端成為源極或汲極之任一方之另一方。又，控制端子成為閘極。
作為開關，採用NPN型雙極電晶體、及PNP型雙極電晶體之情形，開關之一端成為射極或集極之任一方，另一端成為射極或集極之任一方之另一方。又，控制端子成為基極。
作為開關，採用N通道MOS電晶體、及NPN型雙極電晶體之情形，控制端子於高電壓時接通，低電壓時斷開。
作為開關，採用P通道MOS電晶體、及PNP型雙極電晶體之情形，控制端子於低電壓時接通，高電壓時斷開。
控制電路Control1將輸出電壓Vout、單元Cell1與單元Cell2之接點電壓Vmid、及基準電壓Vcom進行輸入，求出單元Cell1與單元Cell2之兩端電壓。又，控制電路Control1利用電流監視電路M1、M2監視流入單元Cell1、單元Cell2之各者之充電電流，並輸入所監視之電流值。且，控制電路Control1基於所求之兩端電壓與所監視之電流值，以使平衡充電單元Cell1與單元Cell2之各者之方式，控制開關S1~S6之接通斷開之時間。
電流監視電路M1、M2可以使用感測電阻或電流鏡電路等之電流感測器實現。
(第1實施形態之平衡充電電路之動作)
接著，茲說明本發明之第1實施形態之串聯單元之平衡充電電路之動作。圖2~圖6係用以說明本發明之第1實施形態之動作之圖。
本發明之第1實施形態之串聯單元之平衡充電電路將串聯單元進行充電，且為保持串聯單元間之電壓之平衡，利用控制電路Control1，設定第1~第4充電期間。
首先，在第1充電期間，控制電路Control1使開關S2與開關S6接通。且，利用輸入端子101輸入輸入電壓Vin，將用以對單元Cell2充電以電荷之充電電流蓄積於線圈L1中。以圖2之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
另，在第1充電期間，控制電路Control1，如圖3所示， 可以使開關S2與開關S5接通之方式構成。且，利用輸入端子101輸入輸入電壓Vin，將用以對單元Cell2充電以電荷之充電電流蓄積於線圈L1中。以圖3之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
接著，在第2充電期間，控制電路Control1使開關S2斷開，使開關S3與開關S6接通。且，將充電於線圈L1中之充電電流充電於單元Cell2中。以圖4之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
另，控制電路Control1在第1充電期間如圖3般以使開關S2與開關S5接通之方式構成之情形，在第2充電期間，控制電路Control1使開關S2與開關S5斷開。
其後，在第3充電期間，控制電路Control1使開關S3與開關S6斷開，使開關S2與開關S5接通。且，將用以對單元Cell1充電以電荷之充電電流蓄積於線圈L1中。以圖5之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
進而，在第4充電期間，控制電路Control1使開關S2與開關S5斷開，使開關S1與開關S4接通。且，將充電於線圈L1中之充電電流充電於單元Cell1中。圖6中顯示充電電流之路徑。
此處，參照圖7說明利用控制電路Control1之控制內容。圖7係顯示控制電路Control1分別在第1~第4充電期間T1~T4使圖1中之開關S1~S6接通者。即，利用控制電路Control1使開關S1~S6之中對應於同圖中之記載為「ON」之欄之開關為接通狀態，其以外之開關為斷開狀態。
如圖7般，在第1充電期間T1，如上述般，使開關S2及S6接通。接著，在第2充電期間T2，使開關S3及S6接通。又，在第3充電期間T3，使開關S2及S5接通。進而，在第4充電期間T4，使開關S1及S4接通。
因控制電路Control1以上述之第1~第4充電期間T1~T4之方式重複進行使開關S1~S6接通之控制，故可實現使用一個線圈L1之平衡充電電路。
但，如參照圖3所說明般，在第1充電期間，使開關S2與開關S5接通之情形，利用控制電路Control1之控制內容成為如圖8般。即，利用控制電路Control1使開關S1~S6之中對應於同圖中之記載為「ON」之欄之開關為接通狀態，其以外之開關為斷開狀態。
在圖8中，在第1充電期間T1，如上述般，使開關S2及S5接通。接著，在第2充電期間T2，使開關S3及S6接通。又，在第3充電期間T3，使開關S2及S5接通。進而，在第4充電期間T4，使開關S1及S4接通。
本發明之第1實施形態之串聯單元之平衡充電電路，如上述般，為充電單元Cell1及單元Cell2，對單元Cell1與單元Cell2共通地設置有暫時蓄積自電源供給之電力之單一之線圈。且，在第1充電期間及第2充電期間，進行單元Cell2之充電，在第3及第4充電期間，進行單元Cell1之充電。即，由於可獨立充電單元Cell1與單元Cell2，依據單元Cell1之電容值與單元Cell2之電容值之不均，設定在第1~第4充電期間接通開關之時間，藉此對串聯單元充電以電 荷，且可保持串聯單元間之電壓之平衡。
例如，單元Cell1之電容值大於單元Cell2之電容值之情形，相較於在第1及第2充電期間使開關接通之時間，可較長地設定在第3及第4充電期間使開關接通之時間。另一方面，單元Cell1之電容值小於單元Cell2之電容值之情形，相較於在第1及第2充電期間使開關接通之時間，可較短地設定在第3及第4充電期間使開關接通之時間。且，利用控制電路Control1依序重複設定第1~第4充電期間，藉此對串聯單元充電以電荷，且保持串聯單元間之電壓之平衡，從而可利用輸出端子102獲得輸出電壓Vout。
本發明之第1實施形態之串聯單元之平衡充電電路，因可利用上述之構成及動作，而使用以對串聯單元充電以電荷之線圈、與用以保持串聯單元間之電壓之平衡之線圈共有化、即、以一個線圈實現，故將取得電路整體為小型之效果。
再者，因串聯單元之各單元在第1~第4充電期間之任一期間皆無放電，故對充電次數受限之串聯單元充電以電荷，且亦將取得可保持串聯單元間之電壓之平衡之效果。
(第2實施形態之平衡充電電路之構成)
接著，茲說明本發明之第2實施形態之串聯單元之平衡充電電路之構成。圖9係顯示本發明之第2實施形態之電路圖。
本發明之第2實施形態之串聯單元之平衡充電電路具備線圈L1、開關S1~S5、控制電路Control2、單元Cell1、及 單元Cell2，單元Cell1與單元Cell2係串聯連接，串聯端之一方連接於輸出端子202，另一方連接於基準電壓端子。且，開關S1之一端、開關S2之一端、開關S3之一端、開關S4之一端、及開關S5之一端分別連接於輸出端子202、輸入端子201、基準電壓端子、輸入端子201、及單元Cell1與單元Cell2之接點。又，線圈L1之一端連接於開關S1~S3之另一端，另一端連接於開關S4~S5之另一端。再者，控制電路Control2連接於開關S1~S5之控制端子，控制接通斷開。控制電路Control2可利用例如使用周知之閘極電路之順序電路、及產生依據各單元中之電流及電壓之脈波寬度之PWM信號之PWM信號產生電路實現。
與本發明之第1實施形態之串聯單元之平衡充電電路相同，開關S1~S5可以N通道MOS電晶體、P通道MOS電晶體、NPN型雙極電晶體、及PNP型雙極電晶體等之半導體元件實現。
作為開關，採用N通道MOS電晶體、及P通道MOS電晶體之情形，開關之一端成為源極或汲極之任一方，另一端成為源極或汲極之任一方之另一方。又，控制端子成為閘極。
作為開關，採用NPN型雙極電晶體、及PNP型雙極電晶體之情形，開關之一端成為射極或集極之任一方，另一端成為射極或集極之任一方之另一方。又，控制端子成為基極。
作為開關，採用N通道MOS電晶體、及NPN型雙極電晶 體之情形，控制端子於高電壓時接通，低電壓時斷開。
作為開關，採用P通道MOS電晶體、及PNP型雙極電晶體之情形，控制端子於低電壓時接通，高電壓時斷開。
控制電路Control2將輸出電壓Vout、單元Cell1與單元Cell2之接點電壓Vmid、及基準電壓Vcom進行輸入，求出單元Cell1與單元Cell2之兩端電壓。又，控制電路Control2利用電流監視電路M1、M2監視流入單元Cell1、單元Cell2之各者之充電電流，並輸入所監視之電流值。且，控制電路Control2基於所求之兩端電壓與所監視之電流值，以使單元Cell1與單元Cell2之各者平衡充電之方式，控制開關S1~S5之接通斷開之時間。
電流監視電路M1、M2可以使用感測電阻或電流鏡電路等之電流感測器實現。
(第2實施形態之平衡充電電路之動作)
接著，茲說明本發明之第2實施形態之串聯單元之平衡充電電路之動作。圖10~圖13係用以說明本發明之第2實施形態之動作之圖。
本發明之第2實施形態之串聯單元之平衡充電電路將串聯單元進行充電，且為保持串聯單元間之電壓之平衡，利用控制電路Control2，設定第1~第4充電期間。
首先，在第1充電期間，控制電路Control2使開關S2與開關S5接通。且，利用輸入端子201輸入輸入電壓Vin，將用以對單元Cell2充電以電荷之充電電流蓄積於線圈L1中。以圖10之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
接著，在第2充電期間，控制電路Control2使開關S2斷開，使開關S3與開關S5接通。且，將充電於線圈L1中之充電電流充電於單元Cell2中。以圖11之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
其後，在第3充電期間，控制電路Control2使開關S3與開關S5斷開，使開關S3與開關S4接通。且，將用以對單元Cell1充電以電荷之充電電流蓄積於線圈L1中。以圖12之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
進而，在第4充電期間，控制電路Control2使開關S3與開關S4斷開，使開關S1與開關S5接通。且，將充電於線圈L1中之充電電流充電於單元Cell1中。圖13中顯示充電電流之路徑。
此處，參照圖14說明利用控制電路Control2之控制內容。同圖係顯示控制電路Control2分別在第1~第4充電期間T1~T4使圖9中之開關S1~S5接通者。即，利用控制電路Control2使開關S1~S5之中對應於同圖中之記載為「ON」之欄之開關為接通狀態，其以外之開關為斷開狀態。
如圖14般，在第1充電期間T1，如上述般，使開關S2及S5接通。接著，在第2充電期間T2，使開關S3及S5接通。又，在第3充電期間T3，使開關S3及S4接通。進而，在第4充電期間T4，使開關S1及S5接通。
因控制電路Control2以上述之第1~第4充電期間T1~T4之方式重複進行使開關S1~S5接通之控制，故可實現使用一個線圈L1之平衡充電電路。
本發明之第2實施形態之串聯單元之平衡充電電路，如上述般，為充電單元Cell1及單元Cell2，對單元Cell1與單元Cell2共通地設置有暫時蓄積自電源供給之電力之單一之線圈。且，在第1充電期間及第2充電期間，進行單元Cell2之充電，在第3及第4充電期間，進行單元Cell1之充電。即，由於可獨立充電單元Cell1與單元Cell2，依據單元Cell1之電容值與單元Cell2之電容值之不均，設定在第1~第4充電期間接通開關之時間，藉此對串聯單元充電以電荷，且可保持串聯單元間之電壓之平衡。
例如，單元Cell1之電容值大於單元Cell2之電容值之情形，相較於在第1及第2充電期間使開關接通之時間，可較長地設定在第3及第4充電期間使開關接通之時間。另一方面，單元Cell1之電容值小於單元Cell2之電容值之情形，相較於在第1及第2充電期間使開關接通之時間，可較短地設定在第3及第4充電期間使開關接通之時間。且，利用控制電路Control2依序重複設定第1~第4充電期間，藉此對串聯單元充電以電荷，且保持串聯單元間之電壓之平衡，從而可利用輸出端子202獲得輸出電壓Vout。又，若以使第2及第4充電期間結束時線圈L1之充電電流成為零之方式設定在第2及第4充電期間使開關接通之時間，則可削除第1及第3充電期間開始時消除第2及第4充電期間結束時之線圈L1之殘留電流之時間。再者，亦可防止因向電源側之再生電流流入第1及第3充電期間之電流路徑中之各元件之寄生電阻而產生之電力損失。
本發明之第2實施形態之串聯單元之平衡充電電路，因可利用上述之構成及動作，而使用以對串聯單元充電以電荷之線圈、與用以保持串聯單元間之電壓之平衡之線圈共有化、即、以一個線圈實現，故將取得電路整體為小型之效果。
又，因相較於本發明之第1實施形態之串聯單元之平衡充電電路，開關之數少一個，故將取得可使電路整體更小型之效果。
再者，因串聯單元之各單元在第1~第4充電期間之任一期間皆無放電，故對充電次數受限之串聯單元充電以電荷，且亦將取得可保持串聯單元間之電壓之平衡之效果。
(第3實施形態之平衡充電電路之構成)
接著，茲說明本發明之第3實施形態之串聯單元之平衡充電電路之構成。圖15係顯示本發明之第3實施形態之電路圖。
本發明之第3實施形態之串聯單元之平衡充電電路具備線圈L1、開關S1~S3、控制電路Control3、單元Cell1、及單元Cell2，單元Cell1與單元Cell2係串聯連接，串聯端之一方連接於輸出端子302，另一方連接於基準電壓端子。且，開關S1之一端、開關S2之一端、及開關S3之一端分別連接於輸出端子302、輸入端子301、及基準電壓端子。又，線圈L1之一端連接於開關S1~S3之另一端，另一端連接於單元Cell1與單元Cell2之接點。再者，控制電路Control3連接於開關S1~S3之控制端子，控制接通斷開。 控制電路Control3可利用例如使用周知之閘極電路之順序電路、及產生依據各單元中之電流及電壓之脈波寬度之PWM信號之PWM信號產生電路實現。
與本發明之第1實施形態之串聯單元之平衡充電電路相同，開關S1~S3可以N通道MOS電晶體、P通道MOS電晶體、NPN型雙極電晶體、及PNP型雙極電晶體等之半導體元件實現。
作為開關，採用N通道MOS電晶體、及P通道MOS電晶體之情形，開關之一端成為源極或汲極之任一方，另一端成為源極或汲極之任一方之另一方。又，控制端子成為閘極。
作為開關，採用NPN型雙極電晶體、及PNP型雙極電晶體之情形，開關之一端成為射極或集極之任一方，另一端成為射極或集極之任一方之另一方。又，控制端子成為基極。
作為開關，採用N通道MOS電晶體、及NPN型雙極電晶體之情形，控制端子於高電壓時接通，低電壓時斷開。
作為開關，採用P通道MOS電晶體、及PNP型雙極電晶體之情形，控制端子於低電壓時接通，高電壓時斷開。
控制電路Control3將輸出電壓Vout、單元Cell1與單元Cell2之接點電壓Vmid、及基準電壓Vcom進行輸入，求出單元Cell1與單元Cell2之兩端電壓。又，控制電路Control3利用電流監視電路M1、M2監視流入單元Cell1、單元Cell2之各者之充電電流，並輸入所監視之電流值。且，控制電 路Control3基於所求之兩端電壓與所監視之電流值，以使單元Cell1與單元Cell2之各者平衡充電之方式，控制開關S1~S3之接通斷開之時間。
電流監視電路M1、M2可以使用感測電阻或電流鏡電路等之電流感測器實現。
(第3實施形態之平衡充電電路之動作)
接著，茲說明本發明之第3實施形態之串聯單元之平衡充電電路之動作。圖16~圖19係用以說明本發明之第3實施形態之動作之圖。
本發明之第3實施形態之串聯單元之平衡充電電路將串聯單元進行充電，且為保持串聯單元間之電壓之平衡，利用控制電路Control3，設定第1~第4充電期間。
首先，在第1充電期間，控制電路Control3使開關S2接通。且，利用輸入端子301輸入輸入電壓Vin，將用以對單元Cell2充電以電荷之充電電流蓄積於線圈L1中。以圖16之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
接著，在第2充電期間，控制電路Control3使開關S2斷開，使開關S3接通。且，將充電於線圈L1中之充電電流充電於單元Cell2中。以圖17之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
其後，在第3充電期間，控制電路Control3使開關S3接通。且，利用單元Cell2將用以對單元Cell1充電以電荷之充電電流蓄積於線圈L1中。以圖18之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
進而，在第4充電期間，控制電路Control3使開關S3斷開，使開關S1接通。且，將充電於線圈L1中之充電電流充電於單元Cell1中。圖19中顯示充電電流之路徑。
此處，參照圖20說明利用控制電路Control3之控制內容。同圖係顯示控制電路Control3分別在第1~第4充電期間T1~T4使圖15中之開關S1~S3接通者。即，利用控制電路Control3使開關S1~S3之中對應於同圖中之記載為「ON」之欄之開關為接通狀態，其以外之開關為斷開狀態。
如圖20般，在第1充電期間T1，如上述般，使開關S2接通。接著，在第2充電期間T2，使開關S3接通。又，在第3充電期間T3，使開關S3接通。進而，在第4充電期間T4，使開關S1接通。
因控制電路Control3以上述之第1~第4充電期間T1~T4之方式重複進行使開關S1~S3接通之控制，故可實現使用一個線圈L1之平衡充電電路。
本發明之第3實施形態之串聯單元之平衡充電電路，如上述般，為充電單元Cell1及單元Cell2，對單元Cell1與單元Cell2共通地設置有暫時蓄積自電源供給之電力之單一之線圈。且，在第1充電期間及第2充電期間，進行單元Cell2之充電，在第3及第4充電期間，進行單元Cell1之充電。即，由於可獨立充電單元Cell1與單元Cell2，依據單元Cell1之電容值與單元Cell2之電容值之不均，設定在第1~第4充電期間接通開關之時間，藉此對串聯單元充電以電荷，且可保持串聯單元間之電壓之平衡。
例如，單元Cell1之電容值大於單元Cell2之電容值之情形，相較於在第1及第2充電期間使開關接通之時間，可較長地設定在第3及第4充電期間使開關接通之時間。另一方面，單元Cell1之電容值小於單元Cell2之電容值之情形，相較於在第1及第2充電期間使開關接通之時間，可較短地設定在第3及第4充電期間使開關接通之時間。且，利用控制電路Control3依序重複設定第1~第4充電期間，藉此對串聯單元充電以電荷，且保持串聯單元間之電壓之平衡，從而可利用輸出端子302獲得輸出電壓Vout。又，若以使第2及第4充電期間結束時線圈L1之充電電流成為零之方式設定在第2及第4充電期間使開關接通之時間，則可削除第1及第3充電期間開始時消除第2及第4充電期間結束時之線圈L1之殘留電流之時間。再者，亦可防止因向電源側之再生電流流入第1及第3充電期間之電流路徑中之各元件之寄生電阻而產生之電力損失。
本發明之第3實施形態之串聯單元之平衡充電電路，因可利用上述之構成及動作，而使用以對串聯單元充電以電荷之線圈、與用以保持串聯單元間之電壓之平衡之線圈共有化、即、以一個線圈實現，故將取得電路整體為小型之效果。
又，因相較於本發明之第2實施形態之串聯單元之平衡充電電路，開關之數少兩個，故將取得可使電路整體更小型之效果。
(第4實施形態之平衡充電電路之構成)
接著，茲說明本發明之第4實施形態之串聯單元之平衡充電電路之構成。圖21係顯示本發明之第4實施形態之電路圖。
本發明之第4實施形態之串聯單元之平衡充電電路具備線圈L1、開關S1~S3、控制電路Control4、電容C1、二極體D1、單元Cell1、及單元Cell2，單元Cell1與單元Cell2係串聯連接，串聯端之一方連接於輸出端子402，另一方連接於基準電壓端子。且，開關S1之一端、開關S2之一端、及開關S3之一端分別連接於輸出端子402、輸入端子401、及基準電壓端子。又，電容C1之一端、二極體D1之陰極分別連接於基準電壓端子、單元Cell1與單元Cell2之接點。線圈L1之一端連接於開關S1~S3之另一端，另一端連接於電容C1之另一端與二極體D1之陽極。再者，控制電路Control4連接於開關S1~S3之控制端子，控制接通斷開。控制電路Control4可利用例如使用周知之閘極電路之順序電路、及產生依據各單元中之電流及電壓之脈波寬度之PWM信號之PWM信號產生電路實現。
與本發明之第1實施形態之串聯單元之平衡充電電路相同，開關S1~S3可以N通道MOS電晶體、P通道MOS電晶體、NPN型雙極電晶體、及PNP型雙極電晶體等之半導體元件實現。
作為開關，採用N通道MOS電晶體、及P通道MOS電晶體之情形，開關之一端成為源極或汲極之任一方，另一端成為源極或汲極之任一方之另一方。又，控制端子成為閘 極。
作為開關，採用NPN型雙極電晶體、及PNP型雙極電晶體之情形，開關之一端成為射極或集極之任一方，另一端成為射極或集極之任一方之另一方。又，控制端子成為基極。
作為開關，採用N通道MOS電晶體、及NPN型雙極電晶體之情形，控制端子於高電壓時接通，低電壓時斷開。
作為開關，採用P通道MOS電晶體、及PNP型雙極電晶體之情形，控制端子於低電壓時接通，高電壓時斷開。
控制電路Control4將輸出電壓Vout、單元Cell1與單元Cell2之接點電壓Vmid、及基準電壓Vcom進行輸入，求出單元Cell1與單元Cell2之兩端電壓。又，控制電路Control4利用電流監視電路M1、M2監視流入單元Cell1、單元Cell2之各者之充電電流，並輸入所監視之電流值。且，控制電路Control4基於所求之兩端電壓與所監視之電流值，以使單元Cell1與單元Cell2之各者平衡充電之方式，控制開關S1~S3之接通斷開之時間。
電流監視電路M1、M2可以使用感測電阻或電流鏡電路等之電流感測器實現。
又，二極體D1可以PN接合二極體、及肖特基能障二極體等實現。
(第4實施形態之平衡充電電路之動作)
接著，茲說明本發明之第4實施形態之串聯單元之平衡充電電路之動作。圖22~圖25係用以說明本發明之第4實施 形態之動作之圖。
本發明之第4實施形態之串聯單元之平衡充電電路將串聯單元進行充電，且為保持串聯單元間之電壓之平衡，利用控制電路Control4，設定第1~第4充電期間。
首先，在第1充電期間，控制電路Control4使開關S2接通。且，利用輸入端子401輸入輸入電壓Vin，將用以對電容C1與單元Cell2充電以電荷之充電電流蓄積於線圈L1中。以圖22之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
接著，在第2充電期間，控制電路Control4使開關S2斷開，使開關S3接通。且，將充電於線圈L1中之充電電流充電於電容C1與單元Cell2中。以圖23之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
其後，在第3充電期間，控制電路Control4使開關S3接通。且，利用電容C1將用以對單元Cell1充電以電荷之充電電流蓄積於線圈L1中。其時，利用二極體D1之逆流防止功能，單元Cell2之電荷不會流動至線圈L1地被保持。以圖24之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
進而，在第4充電期間，控制電路Control4使開關S3斷開，使開關S1接通。且，將充電於線圈L1中之充電電流充電於單元Cell1中。圖25中顯示充電電流之路徑。
此處，參照圖26說明利用控制電路Control4之控制內容。同圖係顯示控制電路Control4分別在第1~第4充電期間T1~T4使圖21中之開關S1~S3接通者。即，利用控制電路Control4使開關S1~S3之中對應於同圖中之記載為「ON」 之欄之開關為接通狀態，其以外之開關為斷開狀態。
如圖26般，在第1充電期間T1，如上述般，使開關S2接通。接著，在第2充電期間T2，使開關S3接通。又，在第3充電期間T3，使開關S3接通。進而，在第4充電期間T4，使開關S1接通。
因控制電路Control4以上述之第1~第4充電期間T1~T4之方式重複進行使開關S1~S3接通之控制，故可實現使用一個線圈L1之平衡充電電路。
本發明之第4實施形態之串聯單元之平衡充電電路，如上述般，為充電單元Cell1及單元Cell2，對單元Cell1與單元Cell2共通地設置有暫時蓄積自電源供給之電力之單一之線圈。且，在第1充電期間及第2充電期間，進行單元Cell2之充電，在第3及第4充電期間，進行單元Cell1之充電。即，由於可獨立充電單元Cell1與單元Cell2，依據單元Cell1之電容值與單元Cell2之電容值之不均，設定在第1~第4充電期間接通開關之時間，藉此對串聯單元充電以電荷，且可保持串聯單元間之電壓之平衡。
例如，單元Cell1之電容值大於單元Cell2之電容值之情形，相較於在第1及第2充電期間使開關接通之時間，可較長地設定在第3及第4充電期間使開關接通之時間。另一方面，單元Cell1之電容值小於單元Cell2之電容值之情形，相較於在第1及第2充電期間使開關接通之時間，可較短地設定在第3及第4充電期間使開關接通之時間。且，利用控制電路Control4依序重複設定第1~第4充電期間，藉此對串 聯單元充電以電荷，且保持串聯單元間之電壓之平衡，從而可利用輸出端子402獲得輸出電壓Vout。又，若以使第2及第4充電期間結束時線圈L1之充電電流成為零之方式設定在第2及第4充電期間使開關接通之時間，則可削除第1及第3充電期間開始時消除第2及第4充電期間結束時之線圈L1之殘留電流之時間。再者，亦可防止因向電源側之再生電流流入第1及第3充電期間之電流路徑中之各元件之寄生電阻而產生之電力損失。
本發明之第4實施形態之串聯單元之平衡充電電路，因可利用上述之構成及動作，而使用以對串聯單元充電以電荷之線圈、與用以保持串聯單元間之電壓之平衡之線圈共有化、即、以一個線圈實現，故將取得電路整體為小型之效果。
再者，因串聯單元之各單元在第1~第4充電期間之任一期間皆無放電，故對充電次數受限之串聯單元充電以電荷，且亦將取得可保持串聯單元間之電壓之平衡之效果。
(單元為三個以上之情形)
然而，上述雖針對串聯之蓄電單元之數N為「2」之情形進行說明，但蓄電單元之數N可為「3」以上之整數。
以下，茲說明蓄電單元之數N為3以上(N≧3)之情形。在參照以下之各圖進行之說明中，從方便作圖而言，關於控制電路、及電流監視電路，省略圖示。即，在以下之說明中參照之各圖中，與上述之情形相同，於圖中之下方設置有未圖示之控制電路。又，在以下之說明中參照之各圖 中，與上述之情形相同，於各蓄電單元彼此之間設置有未圖示之電流監視電路。
且，未圖示之控制電路將輸出電壓Vout、鄰接之單元間之接點電壓Vmid1~VmidN-1、及基準電壓Vcom進行輸入，求出两單元间之兩端電壓。又，该未图示之控制電路利用未图示之電流監視電路監視流入單元各者之充電電流，並輸入所監視之電流值。且，該未圖示之控制電路基於所求之兩端電壓與所監視之電流值，以使該等單元各者平衡充電之方式，控制各開關之接通斷開之時間。未圖示之電流監視電路可以使用感測電阻或電流鏡電路等之電流感測器實現。
在關於以後之各實施形態之說明中使用之各開關，與本發明之第1實施形態之串聯單元之平衡充電電路同樣可以N通道MOS電晶體、P通道MOS電晶體、NPN型雙極電晶體、及PNP型雙極電晶體等之半導體元件實現。
作為開關，採用N通道MOS電晶體、及P通道MOS電晶體之情形，開關之一端成為源極或汲極之任一方，另一端成為源極或汲極之任一方之另一方。又，控制端子成為閘極。
作為開關，採用NPN型雙極電晶體、及PNP型雙極電晶體之情形，開關之一端成為射極或集極之任一方，另一端成為射極或集極之任一方之另一方。又，控制端子成為基極。
作為開關，採用N通道MOS電晶體、及NPN型雙極電晶 體之情形，控制端子於高電壓時接通，低電壓時斷開。
作為開關，採用P通道MOS電晶體、及PNP型雙極電晶體之情形，控制端子於低電壓時接通，高電壓時斷開。
未圖示之控制電路使聯結於線圈L1之兩端之任意之開關對接通，對線圈L1充電電流，其後，使與該開關不同之聯結於線圈L1之兩端與蓄電單元之開關對接通，利用線圈L1之電流充電蓄電單元。又，未圖示之控制電路，利用未圖示之電流監視電路監視各蓄電單元之電壓，以使各個蓄電單元之電壓相等之方式控制開關對之接通斷開時間。
(第5實施形態之平衡充電電路之構成)
圖27係顯示使用單一之線圈L1充電串聯連接之N個蓄電單元Cell1~CellN之平衡充電電路之構成例之電路圖。在圖27中，平衡充電電路具備單一之線圈L1、用以使線圈L1電性連接於輸入充電電壓之輸入端子101與基準電壓端子之間之開關群SW1、及用以電性連接蓄電單元Cell1~CellN之各者之兩端與線圈L1之兩端之開關群SW2。
開關群SW1具備開關Sa1及開關Sa2、與開關Sb1及開關Sb2。開關Sa1及開關Sa2，一端各自連接於輸入端子101，另一端各自連接於線圈L1之一端與另一端。開關Sb1及開關Sb2，一端各自連接於基準電壓端子，另一端連接於線圈L1之另一端與一端。
開關群SW2具備開關Sc1~ScN+1、與開關Sd1~SdN+1。開關Sc1~ScN+1，一端連接於N個蓄電單元Cell1~CellN之連接點以及輸出端子102及基準電壓端子，另一端連接於 線圈L1之一端。開關Sd1~SdN+1，一端連接於N個蓄電單元Cell1~CellN之連接點以及輸出端子102及基準電壓端子，另一端連接於線圈L1之另一端。
(第5實施形態之平衡充電電路之動作)
接著，茲說明本發明之第5實施形態之串聯單元之平衡充電電路之動作。本實施形態之串聯單元之平衡充電電路係使聯結於線圈L1之兩端之任意之開關對接通，對線圈L1充電電流，其後，使與上述開關對不同之聯結於線圈L1之兩端與蓄電單元之開關對接通，使線圈L1之電流充電於蓄電單元之充放電電路，且監視各蓄電單元之電壓，以使各個蓄電單元之電壓相等之方式控制開關對之接通時間。
圖28~圖32係用以說明本發明之第5實施形態之動作之圖。
本發明之第5實施形態之串聯單元之平衡充電電路將串聯之蓄電單元進行充電，且為保持串聯單元間之電壓之平衡，利用未圖示之控制電路，設定第1~第N充電期間。第1~第N充電期間各者之前半為線圈充電期間(以下之各實施形態中亦相同)。第1~第N充電期間各者之後半為蓄電單元充電期間(以下之各實施形態中亦相同)。
首先，在第1充電期間之前半，未圖示之控制電路使開關Sa1及Sb1接通。且，利用輸入端子101輸入輸入電壓Vin，將用以對單元Cell1充電以電荷之充電電流蓄積於線圈L1中。以圖28之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
接著，在第1充電期間之後半，未圖示之控制電路使開 關Sa1及Sb1斷開，使開關Sc1及Sd2接通。且，利用充電於線圈L1中之充電電流充電單元Cell1。以圖29之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
其後，在第2充電期間之前半，未圖示之控制電路使開關Sc1及Sd2斷開，使開關Sa1及Sb1接通。且，利用輸入端子101輸入輸入電壓Vin，將用以對單元Cell2充電以電荷之充電電流蓄積於線圈L1中。該狀態與圖28之狀態相同，以圖28之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
接著，在第2充電期間之後半，使開關Sa1及Sb1斷開，使開關Sc2及Sd3接通。且，利用充電於線圈L1中之充電電流充電單元Cell2。以圖30之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
以下，重複相同之動作，在各充電期間之前半，使開關Sa1及Sb1接通，且將用以對蓄電單元充電以電荷之充電電流蓄積於線圈L1中。接著，在各充電期間之後半，藉由使對應於各單元之兩端之開關接通，而利用充電於線圈L1中之充電電流充電該單元。因此，在充電單元CellN之狀態下，使開關ScN及SdN+1接通。以圖31之虛線箭頭表示該狀態之充電電流之路徑。
此處，參照圖32說明利用未圖示之控制電路之控制內容。圖32係顯示未圖示之控制電路分別在第1~第N充電期間T1~TN使圖27中之各開關接通者。即，利用未圖示之控制電路，使各開關之中對應於同圖中之記載為「ON」之欄之開關為接通狀態，其以外之開關為斷開狀態。
如圖32般，在各充電期間T1~TN之前半，如上述般，使開關Sa1及Sb1接通。接著，在各充電期間T1~TN之後半，如上述般，使對應於各單元之兩端之開關接通。如此般，因未圖示之控制電路以上述之第1~第N充電期間T1~TN之方式重複進行使各開關接通之控制，故可實現使用一個線圈L1之平衡充電電路。
(第6實施形態之平衡充電電路之構成)
圖33係顯示使用單一之線圈L1充電串聯連接之N個蓄電單元Cell1~CellN之平衡充電電路之構成例之電路圖。在圖33中，平衡充電電路具備單一之線圈L1、用以使線圈L1電性連接於輸入充電電壓之輸入端子101與基準電壓端子之間之開關群SW1、及用以電性連接蓄電單元Cell1~CellN之各者之兩端與線圈L1之兩端之開關群SW2。該圖33之平衡充電電路之構成係在上述圖1及圖8之構成中單元之數為N個之情形之平衡充電電路之構成。
開關群SW1具備開關Sa1及開關Sb1。開關Sa1一端連接於輸入端子101，另一端連接於線圈L1之一端。開關Sb1一端連接於基準電壓端子，另一端連接於線圈L1之另一端。
開關群SW2具備開關Sc1~ScN、與開關Sd2~SdN+1。開關Sc1~ScN，一端連接於N個蓄電單元Cell1~CellN之連接點以及基準電壓端子，另一端連接於線圈L1之一端。開關Sd2~SdN+1，一端連接於N個蓄電單元Cell1~CellN之連接點以及輸出端子102，另一端連接於線圈L1之另一端。
如以上般，本實施形態之平衡充電電路具備於蓄電單元 之數之兩倍之數添加「2」之數之開關。即，於蓄電單元之數之兩倍之數添加「2」之數之開關係包含連接各個蓄電單元之兩端與線圈L1之2N個開關之開關群SW2、及由使線圈L1之兩端連接於輸入端子與基準電壓端子之間之開關對所組成之開關群SW1。
未圖示之控制電路之充電期間包含：連接線圈之一端與充電電源輸入端子(Vin)之開關Sa1、與連接線圈之另一端與基準電壓端子(Vcom)之開關Sb1接通之期間TJa(J=1~N)，及連接第J蓄電單元之高電壓端子與線圈之另一端之開關SdJ+1、與連接第J蓄電單元之低電壓端子與線圈之一端之開關ScJ接通之期間TJb(J=1~N)，且監視各個蓄電單元之電壓，以使各個蓄電單元之電壓相等之方式控制期間T1a~TNa之長度、及期間T1b~TNb之長度。
未圖示之控制電路之放電期間，包含具有監視各個蓄電單元之電壓，各自選擇自電壓較高之蓄電單元之第1蓄電單元數序號P、及自電壓較低之蓄電單元之第1蓄電單元數序號Q而成之蓄電單元，接通連接電壓較高之蓄電單元之高電壓端子與線圈之一端之開關(ScP+1)、與連接電壓較高之蓄電單元之低電壓端子與線圈之另一端之開關(SdP)，而對線圈充電電流之期間Txa，及接通連接電壓較低之蓄電單元之高電壓端子與線圈之另一端之開關(SdQ+1)、與連接電壓較低之蓄電單元之低電壓端子與線圈之一端之開關(ScQ)，而利用蓄積於線圈中之電流充電電壓較低之蓄電單元之期間Txb之期間Tx，且未圖示之控 制電路以使各個蓄電單元之電壓相等之方式重複控制上述期間之長度。
(第6實施形態之平衡充電電路之動作)
接著，茲說明本發明之第6實施形態之串聯單元之平衡充電電路之動作。本實施形態之串聯單元之平衡充電電路在充電時，具有連接線圈L1之一端與充電電源輸入端子(Vin)之開關Sa1、及連接線圈L1之另一端與基準電壓端子(Vcom)之開關Sb1接通之期間TJa(J=1~N)，及連接第J蓄電單元之高電壓端子與線圈L1之另一端之開關SdJ+1、及連接第J蓄電單元之低電壓端子與線圈L1之一端之開關ScJ接通之期間TJb(J=1~N)，監視各個蓄電單元之電壓，以使各個蓄電單元之電壓相等之方式控制期間T1a~TNa、及期間T1b~TNb之長度。又，本實施形態之串聯單元之平衡充電電路在驅動連接於輸出端子102之負荷之放電時，監視各個蓄電單元之電壓，各自選擇自電壓較高之蓄電單元之第1蓄電單元數序號P而成之蓄電單元、及自電壓較低之蓄電單元之第1蓄電單元數序號Q而成之蓄電單元，具有包含接通連接電壓較高之蓄電單元之高電壓端子與線圈L1之一端之開關(ScP+1)、與連接電壓較高之蓄電單元之低電壓端子與線圈L1之另一端之開關(SdP)，而對線圈L1充電電流之期間Txa、及接通連接電壓較低之蓄電單元之高電壓端子與線圈L1之另一端之開關(SdQ+1)、與連接電壓較低之蓄電單元之低電壓端子與線圈L1之一端之開關(ScQ)，而將上述流入線圈L1中之電流充電於電壓較低之蓄電單元中 之期間Txb之期間Tx，以使各個蓄電單元電壓相等之方式重複控制上述期間之長度。
圖34~圖38係用以說明本發明之第6實施形態之動作之圖。
本發明之第6實施形態之串聯單元之平衡充電電路將串聯之蓄電單元進行充電，且為保持串聯單元間之電壓之平衡，利用未圖示之控制電路，設定第1~第N充電期間。
首先，在第1充電期間之前半，未圖示之控制電路使開關Sa1及Sb1接通。且，利用輸入端子101輸入輸入電壓Vin，將用以對單元Cell1充電以電荷之充電電流蓄積於線圈L1中。以圖34之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
接著，在第1充電期間之後半，未圖示之控制電路使開關Sa1及Sb1斷開，使開關Sc1及Sd2接通。且，利用充電於線圈L1中之充電電流充電單元Cell1。以圖35之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
其後，在第2充電期間之前半，未圖示之控制電路使開關Sc1及Sd2斷開，使開關Sa1及Sb1接通。且，利用輸入端子101輸入輸入電壓Vin，將用以對單元Cell2充電以電荷之充電電流蓄積於線圈L1中。該狀態與圖34之狀態相同，以圖34之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
接著，在第2充電期間之後半，使開關Sa1及Sb1斷開，使開關Sc2及Sd3接通。且，利用充電於線圈L1中之充電電流充電單元Cell2。以圖36之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
以下，重複相同之動作，在各充電期間之前半，使開關Sa1及Sb1接通，且將用以對蓄電單元充電以電荷之充電電流蓄積於線圈L1中。接著，在各充電期間之後半，藉由使對應於各單元之兩端之開關接通，而利用充電於線圈L1中之充電電流充電該單元。因此，在充電單元CellN之狀態下，使開關ScN及SdN+1接通。以圖37之虛線箭頭表示該狀態之充電電流之路徑。
此處，參照圖38說明利用未圖示之控制電路之控制內容。圖38係顯示未圖示之控制電路分別在第1~第N充電期間T1~TN使圖33中之各開關接通者。即，利用未圖示之控制電路，使各開關之中對應於同圖中之記載為「ON」之欄之開關為接通狀態，其以外之開關為斷開狀態。
如圖38般，在各充電期間T1~TN之前半，如上述般，使開關Sa1及Sb1接通。接著，在各充電期間T1~TN之後半，如上述般，使對應於各單元之兩端之開關接通。如此般，因未圖示之控制電路以上述之第1~第N充電期間T1~TN之方式重複進行使各開關接通之控制，故可實現使用一個線圈L1進行升降壓動作之平衡充電電路。
再者，因串聯單元之各單元在各充電期間T1~TN之任一期間皆無放電，故對充電次數受限之串聯單元充電以電荷，且亦將取得可保持串聯單元間之電壓之平衡之效果。
(第7實施形態之平衡充電電路之構成)
圖39係顯示使用單一之線圈L1充電串聯連接之N個蓄電單元Cell1~CellN之平衡充電電路之構成例之電路圖。在圖 39中，平衡充電電路具備單一之線圈L1、用以使線圈L1電性連接於輸入充電電壓之輸入端子101與基準電壓端子之間之開關群SW1、及用以電性連接蓄電單元Cell1~CellN之各者之兩端與線圈L1之兩端之開關群SW2。該圖39之平衡充電電路之構成係在上述圖1及圖7之構成中單元之數為N個之情形之平衡充電電路之構成。
該圖39之平衡充電電路之構成本身雖與參照圖33所說明之平衡充電電路之構成相同，但利用未圖示之控制電路之開關之控制內容之一部分不同，從而實現降壓動作。
(第7實施形態之平衡充電電路之動作)
接著，茲說明本發明之第7實施形態之串聯單元之平衡充電電路之動作。圖40~圖45係用以說明本發明之第7實施形態之動作之圖。
本發明之第7實施形態之串聯單元之平衡充電電路將串聯之蓄電單元進行充電，且為保持串聯單元間之電壓之平衡，利用未圖示之控制電路，設定第1~第N充電期間。且，在第1充電期間接通之開關與第6實施形態之情形不同。
即，在第1充電期間之前半，未圖示之控制電路使開關Sa1及Sd2接通。該點加以接通之開關與第6實施形態之情形不同。且，利用輸入端子101輸入輸入電壓Vin，一方面將充電電流蓄積於線圈L1中，並充電單元Cell1。以圖40之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
接著，在第1充電期間之後半，未圖示之控制電路使開 關Sa1斷開，保持Sd2接通，使開關Sc1接通。且，利用充電於線圈L1中之充電電流充電單元Cell1。以圖41之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
其後，在第2充電期間之前半，未圖示之控制電路使開關Sc1及Sd2斷開，使開關Sa1及Sb1接通。且，利用輸入端子101輸入輸入電壓Vin，將用以對單元Cell2充電以電荷之充電電流蓄積於線圈L1中。以圖42之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
接著，在第2充電期間之後半，使開關Sa1及Sb1斷開，使開關Sc2及Sd3接通。且，利用充電於線圈L1中之充電電流充電單元Cell2。以圖43之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
以下，重複相同之動作，關於第2充電期間以後，在各充電期間之前半，使開關Sa1及Sb1接通，且將用以對蓄電單元充電以電荷之充電電流蓄積於線圈L1中。接著，在各充電期間之後半，藉由使對應於各單元之兩端之開關接通，而利用充電於線圈L1中之充電電流充電該單元。因此，在充電單元CellN之狀態下，使開關ScN及SdN+1接通。以圖44之虛線箭頭表示該狀態之充電電流之路徑。
此處，參照圖45說明利用未圖示之控制電路之控制內容。圖45係顯示未圖示之控制電路分別在第1~第N充電期間T1~TN使圖39中之各開關接通者。即，利用未圖示之控制電路，使各開關之中對應於同圖中之記載為「ON」之欄之開關為接通狀態，其以外之開關為斷開狀態。
如圖45般，在各充電期間T1~TN之前半，在第1充電期間之前半，使開關Sa1及Sd2接通，在第2充電期間以後之前半，使開關Sa1及Sb1接通。接著，在各充電期間T1~TN之後半，如上述般，使對應於各單元之兩端之開關接通。如此般，因未圖示之控制電路以上述之第1~第N充電期間T1~TN之方式重複進行使各開關接通之控制，故可實現使用一個線圈L1之平衡充電電路。
再者，因串聯單元之各單元在各充電期間T1~TN之任一期間皆無放電，故對充電次數受限之串聯單元充電以電荷，且亦將取得可保持串聯單元間之電壓之平衡之效果。
(第8實施形態之平衡充電電路之構成)
圖46係顯示使用單一之線圈L1充電串聯連接之N個蓄電單元Cell1~CellN之平衡充電電路之構成例之電路圖。在圖46中，平衡充電電路具備單一之線圈L1、用以使線圈L1電性連接於輸入充電電壓之輸入端子101與基準電壓端子之間之開關群SW1、及用以電性連接蓄電單元Cell1~CellN之各者之兩端與線圈L1之兩端之開關群SW2。
該圖46之平衡充電電路之構成本身雖與參照圖33所說明之平衡充電電路之構成相同，但利用未圖示之控制電路之開關之控制內容之一部分不同，從而實現升壓動作。
(第8實施形態之平衡充電電路之動作)
接著，茲說明本發明之第8實施形態之串聯單元之平衡充電電路之動作。圖47~圖51係用以說明本發明之第8實施形態之動作之圖。
本發明之第8實施形態之串聯單元之平衡充電電路將串聯之蓄電單元進行充電，且為保持串聯單元間之電壓之平衡，利用未圖示之控制電路，設定第1~第N充電期間。且，在第1充電期間接通之開關與第6實施形態之情形不同。
即，在第1充電期間之前半，未圖示之控制電路使開關Sa1及Sb1接通。且，利用輸入端子101輸入輸入電壓Vin，將用以對單元Cell1充電以電荷之充電電流蓄積於線圈L1中。以圖47之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
接著，在第1充電期間之後半，未圖示之控制電路使開關Sb1斷開，保持Sa1接通，使開關Sd2接通。且，利用充電於線圈L1中之充電電流充電單元Cell1。以圖48之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
其後，在第2充電期間之前半，未圖示之控制電路使開關Sd2斷開，保持開關Sa1接通，使開關Sb1接通。且，利用輸入端子101輸入輸入電壓Vin，將用以對單元Cell2充電以電荷之充電電流蓄積於線圈L1中。該狀態與圖47之狀態相同，以圖47之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
接著，在第2充電期間之後半，使開關Sa1及Sb1斷開，使開關Sc2及Sd3接通。且，利用充電於線圈L1中之充電電流充電單元Cell2。以圖49之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
以下，重複相同之動作，在各充電期間之前半，使開關Sa1及Sb1接通，且將用以對蓄電單元充電以電荷之充電電 流蓄積於線圈L1中。接著，在各充電期間之後半，藉由使對應於各單元之兩端之開關接通，而利用充電於線圈L1中之充電電流充電該單元。因此，在充電單元CellN之狀態下，使開關ScN及SdN+1接通。以圖50之虛線箭頭表示該狀態之充電電流之路徑。
此處，參照圖51說明利用未圖示之控制電路之控制內容。圖51係顯示未圖示之控制電路分別在第1~第N充電期間T1~TN使圖46中之各開關接通者。即，利用未圖示之控制電路，使各開關之中對應於同圖中之記載為「ON」之欄之開關為接通狀態，其以外之開關為斷開狀態。
如圖51所示，在各充電期間T1~TN之前半，如上述般，使開關Sa1及Sb1接通。接著，在各充電期間T1~TN，在第1充電期間之後半，使開關Sa1及Sd2接通，在第2充電期間以後之後半，使對應於各單元之兩端之開關接通。如此般，因未圖示之控制電路以上述之第1~第N充電期間T1~TN之方式重複進行使各開關接通之控制，故可實現使用一個線圈L1之平衡充電電路。
再者，因串聯單元之各單元在各充電期間T1~TN之任一期間皆無放電，故對充電次數受限之串聯單元充電以電荷，且亦將取得可保持串聯單元間之電壓之平衡之效果。
(第9實施形態之平衡充電電路之構成)
圖52係顯示使用單一之線圈L1充電串聯連接之N個蓄電單元Cell1~CellN之平衡充電電路之構成例之電路圖。在圖52中，平衡充電電路具備單一之線圈L1、用以使線圈L1電 性連接於輸入充電電壓之輸入端子101與基準電壓端子之間之開關群SW1、及用以電性連接蓄電單元Cell1~CellN之各者之兩端與線圈L1之兩端之開關群SW2。
開關群SW1具備開關Sa1及開關Sa2、開關Sf0及開關Sb1。開關Sa1及開關Sa2，一端分別連接於輸入端子101，另一端分別連接於線圈L1之一端與另一端。開關Sf0及開關Sb1，一端分別連接於基準電壓端子，另一端分別連接於線圈L1之另一端與一端。
開關群SW2具備開關Sf1~SfN。開關Sf1~SfN之中奇數序號之開關Sf1、Sf3、...、SfN-1，一端連接於N個蓄電單元Cell1~CellN之連接點，另一端連接於線圈L1之另一端。又，開關Sf1~SfN之中偶數序號之開關Sf2、Sf4、...、SfN，一端連接於N個蓄電單元Cell1~CellN之連接點以及輸出端子102，另一端連接於線圈L1之一端。
如以上般，本實施形態之平衡充電電路具備於蓄電單元之數添加「4」之數之開關。即，於蓄電單元之數添加「4」之數之開關係包含連接各個蓄電單元之兩端與線圈L1之N個開關之開關群SW2、及包含連接輸入端子101與線圈L1之四個開關之開關群SW1。開關群SW2具有連接自第1蓄電單元數偶數序號之高電壓端子與線圈之一端之開關Sf2~SfM(連接於偶數序號之蓄電單元之開關Sf2、Sf4、...、SfM(M為N以下之最大偶數))、及自第1蓄電單元數奇數序號之高電壓端子與線圈之另一端之開關Sf1~SfL(連接於奇數序號之蓄電單元之開關Sf1、 Sf3、...、SfL(L為N以下之最大奇數))。
(第9實施形態之平衡充電電路之動作)
接著，茲說明本發明之第9實施形態之串聯單元之平衡充電電路之動作。圖53~圖58係用以說明本發明之第9實施形態之動作之圖。
本發明之第9實施形態之串聯單元之平衡充電電路將串聯之蓄電單元進行充電，且為保持串聯單元間之電壓之平衡，利用未圖示之控制電路，設定第1~第N充電期間。
首先，在第1充電期間之前半，未圖示之控制電路使開關Sa1及Sb1接通。且，利用輸入端子101輸入輸入電壓Vin，將用以對單元Cell1充電以電荷之充電電流蓄積於線圈L1中。以圖53之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
接著，在第1充電期間之後半，未圖示之控制電路使開關Sa1及Sb1斷開，使開關Sf0及Sf1接通。且，利用充電於線圈L1中之充電電流充電單元Cell1。以圖54之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
其後，在第2充電期間之前半，未圖示之控制電路使開關Sf0及Sf1斷開，使開關Sa2及Sf0接通。且，利用輸入端子101輸入輸入電壓Vin，將用以對單元Cell2充電以電荷之充電電流蓄積於線圈L1中。以圖55之虛線箭頭表示充電電流之路徑。圖55之情形之充電電流之路徑與圖53之情形之充電電流之路徑為相反方向。
接著，在第2充電期間之後半，使開關Sa2及Sf0斷開，使開關Sf1及Sf2接通。且，利用充電於線圈L1中之充電電 流充電單元Cell2。以圖56之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
其後，在第3充電期間之前半，未圖示之控制電路使開關Sf1及Sf2斷開，使開關Sf0及Sf1接通。且，利用輸入端子101輸入輸入電壓Vin，將用以對單元Cell3充電以電荷之充電電流蓄積於線圈L1中。該狀態與圖53之狀態相同，以圖53之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
接著，在第3充電期間之後半，使開關Sa1及Sb1斷開，使開關Sf2及Sf3接通。且，利用充電於線圈L1中之充電電流充電單元Cell3。以圖57之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
以下，重複相同之動作，在各充電期間之前半，使蓄積於線圈L1中之充電電流之流向在奇數序號之充電期間與偶數序號之充電期間交互變化。接著，在各充電期間之後半，藉由使對應於各單元之兩端之開關接通，而利用充電於線圈L1中之充電電流充電該單元。因此，在充電單元CellN之偶數序號之充電期間，使開關SfN-1及SfN接通。以圖58之虛線箭頭表示該狀態之充電電流之路徑。
此處，參照圖59說明利用未圖示之控制電路之控制內容。圖59係顯示未圖示之控制電路分別在第1~第N充電期間T1~TN使圖52中之各開關接通者。即，利用未圖示之控制電路，使各開關之中對應於同圖中之記載為「ON」之欄之開關為接通狀態，其以外之開關為斷開狀態。
如圖59般，在奇數序號之充電期間之前半，使開關 Sa1、Sb1接通，在偶數序號之充電期間之前半，使開關Sa2、Sf0接通，使蓄積於線圈L1中之充電電流之流向交互變化。且，在各充電期間T1~TN之後半，如上述般，使對應於各單元之兩端之開關接通。
即，未圖示之控制電路之充電期間包含：充電期間T1，其包含僅使開關Sa1、Sb1接通而將充電電流充電於線圈L1中之期間T1a、及僅使開關Sf0、Sf1接通而將所充電之線圈之電流充電於第1蓄電單元中之期間T1b；充電期間T2，其包含同樣僅使開關Sa2、Sf0接通而將充電電流充電於線圈L1中之期間T2a、及僅使開關Sf1、Sf2接通而將所充電之線圈L1之電流充電於第2蓄電單元中之期間T2b；及充電期間T3~TN，其包含與充電期間T1、T2同樣使開關Sa1、Sb1、Sa2、Sf0及Sf2~SfN接通斷開而將線圈L1之電流充電於第3~第N蓄電單元中。且，監視各個蓄電單元之電壓，以使各個蓄電單元之電壓相等之方式控制期間T1a~TNa、及期間T1b~TNb之長度。
又，未圖示之控制電路之放電期間，監視各個蓄電單元之電壓，各自選擇自電壓較高之蓄電單元之第1蓄電單元數序號P與自電壓較低之蓄電單元之第1蓄電單元數序號Q之合計成為奇數之蓄電單元，包含具有接通連接電壓較高之第P蓄電單元之高電壓端子與線圈L之另一端之開關SfP、與連接電壓較高之第P蓄電單元之低電壓端子與線圈L之一端之開關Sf(P-1)，而對線圈L1充電電流之期間Txa、及接通連接電壓較低之第Q蓄電單元之高電壓端子與 線圈L之另一端之開關SfQ與連接電壓較低之第Q蓄電單元之低電壓端子與線圈之一端之開關Sf(Q-1)，而將線圈電流充電於電壓較低之單元之期間Txb之期間Tx，未圖示之控制電路驅動連接於輸出端子102之負荷時，以使各個蓄電單元之電壓相等之方式重複控制上述期間之長度。
如此般，因未圖示之控制電路以上述之第1~第N充電期間T1~TN之方式重複進行使各開關接通之控制，故可實現使用單一之線圈L1進行升降壓動作之平衡充電電路。
又，因串聯單元之各單元在各充電期間T1~TN之任一期間皆無放電，故對充電次數受限之串聯單元充電以電荷，且亦將取得可保持串聯單元間之電壓之平衡之效果。
再者，由於開關之數係於蓄電單元之數N添加「4」之數，故可以極少之元件數實現串聯蓄電單元之平衡充電電路。
(第9實施形態之變形)
在上述第9實施形態中，未圖示之控制電路可如以下般，變更在充電期間T1之開關之控制。即，圖60~圖62係顯示在上述第9實施形態中，利用未圖示之控制電路之開關Sa1、Sa2、Sb1、Sf0、Sf1、及Sf2之接通斷開控制狀態之圖。
參照圖60，在充電期間T1之前半，使開關Sa1及Sb1接通而將電流蓄積於線圈L1中。接著，在充電期間T1之後半，藉由使開關Sf0及Sf1接通，而利用蓄積於線圈L1中之電流充電單元Cell1。
接著，在充電期間T2之前半，使開關Sa2及Sf0接通而將電流蓄積於線圈L1中。接著，在充電期間T2之後半，藉由使開關Sf1及Sf2接通，而利用蓄積於線圈L1中之電流充電單元Cell2。
如以上般，藉由使開關接通斷開，可實現平衡充電電路之升降壓動作。
又，參照圖61，在充電期間T1之前半，使開關Sa1及Sf1接通而將電流蓄積於線圈L1中。接著，在充電期間T1之後半，藉由使開關Sf0及Sf1接通，而利用蓄積於線圈L1中之電流充電單元Cell1。
接著，在充電期間T2之前半，使開關Sa2及Sf0接通而將電流蓄積於線圈L1中。接著，在充電期間T2之後半，藉由使開關Sf1及Sf2接通，而利用蓄積於線圈L1中之電流充電單元Cell2。
如以上般，藉由使開關接通斷開，可實現平衡充電電路之降壓動作。
再者，參照圖62，在充電期間T1之前半，使開關Sa1及Sb1接通而將電流蓄積於線圈L1中。接著，在充電期間T1之後半，藉由使開關Sa1及Sf1接通，而利用蓄積於線圈L1中之電流充電單元Cell1。
接著，在充電期間T2之前半，使開關Sa2及Sf0接通而將電流蓄積於線圈L1中。接著，在充電期間T2之後半，藉由使開關Sf1及Sf2接通，而利用蓄積於線圈L1中之電流充電單元Cell2。
如以上般，藉由使開關接通斷開，可實現平衡充電電路之升壓動作。
另，可進行將奇數序號之蓄電單元與偶數序號之蓄電單元交互作為充電對象之控制，可進行首先將奇數序號之蓄電單元與偶數序號之蓄電單元之任一方全部作為充電對象而以隨機順序即任意之順序完成充電，其後將另一方全部作為充電對象而以隨機順序即任意之順序完成充電之控制。採用前者之控制之情形，每當改變作為充電對象之蓄電單元時，電流之流向會變化，採用後者之控制之情形，自奇數序號向偶數序號(或向其逆向)之切換時，電流之流向僅變化一次。因此，採用後者之控制之情形，相較於採用前者之控制之情形，電力消耗之效率更好。
(第10實施形態之平衡充電電路之構成)
圖63係顯示使用單一之線圈L1充電串聯連接之N個蓄電單元Cell1~CellN之平衡充電電路之構成例之電路圖。在圖63中，平衡充電電路具備單一之線圈L1、用以使線圈L1電性連接於輸入充電電壓之輸入端子101與基準電壓端子之間之開關群SW1、及用以電性連接蓄電單元Cell1~CellN之各者之兩端與線圈L1之兩端之開關群SW2。
開關群SW1具備開關Sa1及開關Sa2、與開關Sb2。開關Sa1及開關Sa2，一端各自連接於輸入端子101，另一端各自連接於線圈L1之一端與另一端。開關Sb2一端連接於基準電壓端子，另一端連接於線圈L1之另一端。
開關群SW2具備開關Sc3~ScN+1、與開關Sd2~SdN。開 關Sc3~ScN+1，一端連接於N個蓄電單元Cell2~CellN之連接點以及輸出端子102，另一端連接於線圈L1之一端。開關Sd2~SdN，一端連接於N個蓄電單元Cell1~CellN之連接點，另一端連接於線圈L1之另一端。
如以上般，本實施形態之平衡充電電路係在參照圖46所說明之第8實施形態之平衡充電電路中削除開關Sc2之構成。
(第10實施形態之平衡充電電路之動作)
接著，茲說明本發明之第10實施形態之串聯單元之平衡充電電路之動作。圖64~圖69係用以說明本發明之第10實施形態之動作之圖。
本發明之第10實施形態之串聯單元之平衡充電電路將串聯連接之蓄電單元進行充電，且為保持串聯單元間之電壓之平衡，利用未圖示之控制電路，設定第1~第N充電期間。
在第1充電期間之前半，未圖示之控制電路使開關Sa1及Sd2接通。且，利用輸入端子101輸入輸入電壓Vin，一方面將充電電流蓄積於線圈L1中，並充電單元Cell1。以圖64之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
接著，在第1充電期間之後半，未圖示之控制電路使開關Sa1斷開，保持Sd2接通，使開關Sb2接通。且，利用充電於線圈L1中之充電電流充電單元Cell1。以圖65之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
其後，在第2充電期間之前半，未圖示之控制電路使開 關Sd2斷開，使開關Sa2及Sb2接通。且，利用輸入端子101輸入輸入電壓Vin，將用以對單元Cell2充電以電荷之充電電流蓄積於線圈L1中。以圖66之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
接著，在第2充電期間之後半，使開關Sa2及Sb2斷開，使開關Sc3及Sd2接通。且，利用充電於線圈L1中之充電電流充電單元Cell2。以圖67之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
以下，重複相同之動作，在第2充電期間以後，在各充電期間之前半，使開關Sa2及Sb2接通，且將用以對蓄電單元充電以電荷之充電電流蓄積於線圈L1中。接著，在各充電期間之後半，藉由使對應於各單元之兩端之開關接通，而利用充電於線圈L1中之充電電流充電該單元。因此，在充電單元CellN之狀態下，使開關ScN+1及SdN接通。以圖68之虛線箭頭表示該狀態之充電電流之路徑。
此處，參照圖69說明利用未圖示之控制電路之控制內容。圖69係顯示未圖示之控制電路分別在第1~第N充電期間T1~TN使圖63中之各開關接通者。即，利用未圖示之控制電路，使各開關之中對應於同圖中之記載為「ON」之欄之開關為接通狀態，其以外之開關為斷開狀態。
如圖69般，在各充電期間T1~TN，在第1充電期間之前半，使開關Sa1及Sd2接通，在第2充電期間以後之前半，使開關Sa2及Sb2接通。接著，在各充電期間T1~TN之後半，如上述般，使對應於各單元之兩端之開關接通。如此 般，因未圖示之控制電路以上述之第1~第N充電期間T1~TN之方式重複進行使各開關接通之控制，故可實現使用一個線圈L1之平衡充電電路。
另，因上述之第1充電期間T1為降壓動作，故輸入電壓Vin大於單元Cell1之充電電壓、且向單元Cell1之充電電流之方向與向單元Cell2~CellN之充電電流之方向可不同之情形時，可應用本實施形態。
(第11實施形態之平衡充電電路之構成)
圖70係顯示使用單一之線圈L1充電串聯連接之N個蓄電單元Cell1~CellN之平衡充電電路之構成例之電路圖。在圖70中，平衡充電電路具備單一之線圈L1、用以電性連接輸入充電電壓之輸入端子101與線圈L1之開關群SW1、及用以電性連接蓄電單元Cell1~CellN之各者之兩端與線圈L1之開關群SW2。
開關群SW1具備開關Sa1、與開關Sb2。開關Sa1一端連接於輸入端子101，另一端連接於線圈L1之一端。開關Sb2一端連接於基準電壓端子，另一端連接於線圈L1之一端。
開關群SW2具備開關Sc3~ScN+1、與開關Sd2~SdN。開關Sc3~ScN+1，一端連接於N個蓄電單元Cell2~CellN之連接點以及輸出端子102，另一端連接於線圈L1之一端。開關Sd2~SdN，一端連接於N個蓄電單元Cell1~CellN之連接點，另一端連接於線圈L1之另一端。
如以上般，本實施形態之平衡充電電路係在參照圖46所說明之第8實施形態之平衡充電電路中削除開關Sc2之構 成。
(第11實施形態之平衡充電電路之動作)
接著，茲說明本發明之第11實施形態之串聯單元之平衡充電電路之動作。圖71~圖76係用以說明本發明之第11實施形態之動作之圖。
本發明之第11實施形態之串聯單元之平衡充電電路將串聯之蓄電單元進行充電，且為保持串聯單元間之電壓之平衡，利用未圖示之控制電路，設定第1~第N充電期間。
在第1充電期間之前半，未圖示之控制電路使開關Sa1及Sd2接通。且，利用輸入端子101輸入輸入電壓Vin，一方面將充電電流蓄積於線圈L1中，並充電單元Cell1。以圖71之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
接著，在第1充電期間之後半，未圖示之控制電路使開關Sa1斷開，保持Sd2接通，使開關Sb2接通。且，利用充電於線圈L1中之充電電流充電單元Cell1。以圖72之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
其後，在第2充電期間之前半，未圖示之控制電路使開關Sd2及Sb2保持接通。然後，自單元Cell1進行放電，將用以對單元Cell2充電以電荷之充電電流蓄積於線圈L1中。以圖73之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
接著，在第2充電期間之後半，使開關Sb2斷開，使開關Sd2保持接通，使開關Sc3接通。且，利用充電於線圈L1中之充電電流充電單元Cell2。以圖74之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
以下，重複相同之動作，關於第2充電期間以後，在各充電期間之前半，使開關Sb2及Sd2接通，藉由自單元Cell1放電，將用以對其他單元Cell2~CellN充電以電荷之充電電流蓄積於線圈L1中。因此，在充電單元CellN之狀態下，使開關ScN+1及SdN接通。以圖75之虛線箭頭表示該狀態之充電電流之路徑。
此處，參照圖76說明利用未圖示之控制電路之控制內容。圖76係顯示未圖示之控制電路分別在第1~第N充電期間T1~TN使圖70中之各開關接通者。即，利用未圖示之控制電路，使各開關之中對應於同圖中之記載為「ON」之欄之開關為接通狀態，其以外之開關為斷開狀態。
如圖76般，在各充電期間T1~TN，在第1充電期間之前半，使開關Sa1及Sd2接通而充電單元Cell1，在第2充電期間以後之前半，使開關Sb2及Sd2接通而藉由來自Cell1之放電，將用以對其他單元Cell2~CellN充電以電荷之充電電流蓄積於線圈L1中。接著，在各充電期間T1~TN之後半，如上述般，使對應於各單元之兩端之開關接通而充電其他單元Cell2~CellN。如此般，因未圖示之控制電路以上述之第1~第N充電期間T1~TN之方式重複進行使各開關接通之控制，故可實現使用一個線圈L1之平衡充電電路。
另，因上述之第1充電期間T1為降壓動作，故輸入電壓Vin大於單元Cell1之充電電壓、且容許單元Cell1之放電之情形時，可應用本實施形態。
(第12實施形態之平衡充電電路之構成)
圖77係顯示使用單一之線圈L1充電串聯連接之N個蓄電單元Cell1~CellN之平衡充電電路之構成例之電路圖。在圖77中，平衡充電電路具備單一之線圈L1、用以電性連接輸入充電電壓之輸入端子101與線圈L1之開關群SW1、及用以電性連接蓄電單元Cell1~CellN之各者之兩端與線圈L1之開關群SW2。
開關群SW1具備開關Sa1、與開關Sb2。開關Sa1一端連接於輸入端子101，另一端連接於線圈L1之一端。開關Sb2一端連接於基準電壓端子，另一端連接於線圈L1之一端。
開關群SW2具備開關Sc3~ScN+1、與開關Sd2~SdN。開關Sc3~ScN+1，一端連接於N個蓄電單元Cell2~CellN之連接點以及輸出端子102，另一端連接於線圈L1之一端。開關Sd2~SdN，一端連接於N個蓄電單元Cell1~CellN之連接點，另一端連接於線圈L1之另一端。
如以上般，本實施形態之平衡充電電路係在參照圖46所說明之第8實施形態之平衡充電電路中削除開關Sc2之構成。
該圖77之平衡充電電路之構成本身雖與參照圖70所說明之平衡充電電路之構成相同，但利用未圖示之控制電路之開關之控制內容之一部分不同。
(第12實施形態之平衡充電電路之動作)
接著，茲說明本發明之第12實施形態之串聯單元之平衡充電電路之動作。圖77~圖84係用以說明本發明之第12實施形態之動作之圖。
本發明之第12實施形態之串聯單元之平衡充電電路將串聯之蓄電單元進行充電，且為保持串聯單元間之電壓之平衡，利用未圖示之控制電路，設定第1~第N充電期間。
在第1充電期間之前半，未圖示之控制電路使開關Sa1及Sd2接通。且，利用輸入端子101輸入輸入電壓Vin，一方面將充電電流蓄積於線圈L1中，並充電單元Cell1。以圖78之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
接著，在第1充電期間之後半，未圖示之控制電路使開關Sa1斷開，使開關Sd2保持接通，使開關Sb2接通。且，利用充電於線圈L1中之充電電流充電單元Cell1。以圖79之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
其後，在第2充電期間之前半，未圖示之控制電路使開關Sd2及Sb2保持接通。然後，自單元Cell1進行放電，將用以對單元Cell2充電以電荷之充電電流蓄積於線圈L1中。以圖80之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
接著，在第2充電期間之後半，使開關Sb2斷開，使開關Sd2保持接通，使開關Sc3接通。且，利用充電於線圈L1中之充電電流充電單元Cell2。以圖81之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
接著，第3充電期間以後，在充電期間之前半，未圖示之控制電路使開關Sb2、及開關Sd3~SdN接通，自單元Cell2~CellN-1進行放電，將用以對單元Cell3~CellN充電以電荷之充電電流蓄積於線圈L1中。因此，在充電期間TN，在充電期間TN之前半，未圖示之控制電路使開關Sb2 及開關SdN接通，自單元CellN-1進行放電，將用以對單元CellN充電以電荷之充電電流蓄積於線圈L1中。以圖82之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
接著，在充電期間TN之後半，未圖示之控制電路使開關SdN及ScN+1接通，利用充電於線圈L1中之充電電流充電單元CellN。以圖83之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
此處，參照圖84說明利用未圖示之控制電路之控制內容。圖84係顯示未圖示之控制電路分別在第1~第N充電期間T1~TN使圖77中之各開關接通者。即，利用未圖示之控制電路，使各開關之中對應於同圖中之記載為「ON」之欄之開關為接通狀態，其以外之開關為斷開狀態。
如圖84般，在各充電期間T1~TN，在第1充電期間之前半，使開關Sa1及Sd2接通而充電單元Cell1，在第2充電期間以後之前半，除了開關Sb2，使用以使單元Cell1~CellN-1依序放電之開關接通而將充電電流蓄積於線圈L1中。接著，在各充電期間T1~TN之後半，如上述般，使對應於各單元之兩端之開關接通而充電單元Cell2~CellN。如此般，因未圖示之控制電路以上述之第1~第N充電期間T1~TN之方式重複進行使各開關接通之控制，故可實現使用一個線圈L1之平衡充電電路。
在上述之第11實施形態中，放電之單元固定於單元Cell1，與此相對，在本實施形態中，因放電之單元並非固定，故可減少單元Cell1之負擔。
另，容許單元Cell1~CellN-1之放電之情形時，可應用本 實施形態。
(第13實施形態之平衡充電電路之構成)
圖85係顯示使用單一之線圈L1充電串聯連接之N個蓄電單元Cell1~CellN之平衡充電電路之構成例之電路圖。在圖85中，平衡充電電路具備單一之線圈L1、用以電性連接輸入充電電壓之輸入端子101與線圈L1之開關群SW1、用以電性連接蓄電單元Cell1~CellN之各者之兩端與線圈L1之開關群SW2、二極體D1、及電容C1。
開關群SW1具備開關Sa1、與開關Sb2。開關Sa1一端連接於輸入端子101，另一端連接於線圈L1之一端。開關Sb2一端連接於基準電壓端子，另一端連接於線圈L1之另一端。
開關群SW2具備開關Sc3~ScN+1、與開關Sd2~SdN。開關Sc3~ScN+1，一端連接於N個蓄電單元Cell2~CellN之連接點以及輸出端子102，另一端連接於線圈L1之一端。開關Sd2~SdN，一端連接於N個蓄電單元Cell1~CellN之連接點，另一端連接於線圈L1之另一端。
二極體D1陽極連接於開關Sd2之一端，陰極連接於蓄電單元Cell1與蓄電單元Cell2之連接點。該二極體D1係為抑制來自蓄電單元Cell1之放電而設置。
電容C1連接於二極體D1之陽極與基準電壓端子之間。該電容C1暫且蓄積電荷，係為藉由所蓄積之電荷之放電而將用以充電蓄電單元Cell2~CellN之電流蓄積於線圈L1中而設置。
(第13實施形態之平衡充電電路之動作)
接著，茲說明本發明之第13實施形態之串聯單元之平衡充電電路之動作。圖86~圖91係用以說明本發明之第13實施形態之動作之圖。
本發明之第13實施形態之串聯單元之平衡充電電路將串聯之蓄電單元進行充電，且為保持串聯單元間之電壓之平衡，利用未圖示之控制電路，設定第1~第N充電期間。
在第1充電期間之前半，未圖示之控制電路使開關Sa1及Sd2接通。且，利用輸入端子101輸入輸入電壓Vin，一方面將充電電流蓄積於線圈L1中，並充電單元Cell1。以圖86之虛線箭頭表示充電電流之路徑。該單元Cell1之充電時，於電容C1中蓄積電荷。
接著，在第1充電期間之後半，未圖示之控制電路使開關Sa1斷開，使開關Sd2保持接通，使開關Sb2接通。且，利用充電於線圈L1中之充電電流充電單元Cell1。以圖87之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
其後，在第2充電期間之前半，未圖示之控制電路使開關Sd2及Sb2保持接通。然後，自電容C1進行放電，將用以對單元Cell2充電以電荷之充電電流蓄積於線圈L1中。其時，利用二極體D1抑制來自單元Cell1之放電。以圖88之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
接著，在第2充電期間之後半，使開關Sb2斷開，使開關Sd2保持接通，使開關Sc3接通。且，利用充電於線圈L1中之充電電流充電單元Cell2。以圖89之虛線箭頭表示充電電 流之路徑。
接著，第3充電期間以後，在充電期間之前半，未圖示之控制電路使開關Sb2、及開關Sd2接通，自電容C1進行放電，將用以對單元Cell3~CellN充電以電荷之充電電流蓄積於線圈L1中。因此，在充電期間TN，在充電期間TN之前半，未圖示之控制電路使開關Sb2及Sd2接通，自電容C1進行放電，將用以對單元CellN充電以電荷之充電電流蓄積於線圈L1中。該狀態與圖88之狀態相同，以圖88之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
接著，在充電期間TN之後半，未圖示之控制電路使開關SdN及ScN+1接通，利用充電於線圈L1中之充電電流充電單元CellN。以圖90之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
此處，參照圖91說明利用未圖示之控制電路之控制內容。圖91係顯示未圖示之控制電路分別在第1~第N充電期間T1~TN使圖85中之各開關接通者。即，利用未圖示之控制電路，使各開關之中對應於同圖中之記載為「ON」之欄之開關為接通狀態，其以外之開關為斷開狀態。
如圖91般，在各充電期間T1~TN，在第1充電期間之前半，使開關Sa1及Sd2接通而充電單元Cell1且將電荷蓄積於電容C1中，在第2充電期間以後之前半，使開關Sb2及Sd2接通而將充電電流蓄積於線圈L1中。接著，在各充電期間T1~TN之後半，如上述般，使對應於各單元之兩端之開關接通而充電單元Cell2~CellN。如此般，因未圖示之控制電路以上述之第1~第N充電期間T1~TN之方式重複進行 使各開關接通之控制，故可實現使用一個線圈L1之平衡充電電路。
另，需要抑制單元Cell1之放電之情形時，可應用本實施形態。
(第14實施形態之平衡充電電路之構成)
圖92係顯示使用單一之線圈L1充電串聯連接之N個蓄電單元Cell1~CellN之平衡充電電路之構成例之電路圖。在圖92中，平衡充電電路具備單一之線圈L1、用以電性連接輸入充電電壓之輸入端子101與線圈L1之開關群SW1、用以電性連接蓄電單元Cell1~CellN之各者之兩端與線圈L1之開關群SW2、N-1個二極體D1~DN-1、及N-1個電容C1~CN-1。
開關群SW1具備開關Sa1、與開關Sb2。開關Sa1一端連接於輸入端子101，另一端連接於線圈L1之一端。開關Sb2一端連接於基準電壓端子，另一端連接於線圈L1之另一端。
開關群SW2具備開關Sc3~ScN+1、與開關Sd2~SdN。開關Sc3~ScN+1，一端連接於N個蓄電單元Cell2~CellN之連接點以及輸出端子102，另一端連接於線圈L1之一端。開關Sd2~SdN，一端連接於N個蓄電單元Cell1~CellN之連接點，另一端連接於線圈L1之另一端。
二極體D1~DN-1係與各開關Sd2~SdN、及各蓄電單元Cell1~CellN-1對應而設置。二極體D1~DN-1，陽極連接於對應之開關Sd2~SdN之一端，陰極連接於對應之蓄電單元 與其他蓄電單元之連接點。該等二極體D1~DN-1係為抑制來自對應之蓄電單元之放電而設置。
電容C1~CN-1暫且蓄積電荷，係為藉由所蓄積之電荷之放電而將用以充電對應之蓄電單元Cell2~CellN之電流蓄積於線圈L1中而設置。
(第14實施形態之平衡充電電路之動作)
接著，茲說明本發明之第14實施形態之串聯單元之平衡充電電路之動作。圖93~圖99係用以說明本發明之第14實施形態之動作之圖。
本發明之第14實施形態之串聯單元之平衡充電電路將串聯之蓄電單元進行充電，且為保持串聯單元間之電壓之平衡，利用未圖示之控制電路，設定第1~第N充電期間。
在第1充電期間之前半，未圖示之控制電路使開關Sa1及Sd2接通。且，利用輸入端子101輸入輸入電壓Vin，一方面將充電電流蓄積於線圈L1中，並充電單元Cell1。以圖93之虛線箭頭表示充電電流之路徑。該單元Cell1之充電時，於電容C1中蓄積電荷。
接著，在第1充電期間之後半，未圖示之控制電路使開關Sa1斷開，使開關Sd2保持接通，使開關Sb2接通。且，利用充電於線圈L1中之充電電流充電單元Cell1。以圖94之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
其後，在第2充電期間之前半，未圖示之控制電路使開關Sd2及Sb2保持接通。然後，自電容C1進行放電，將用以對單元Cell2充電以電荷之充電電流蓄積於線圈L1中。其 時，利用二極體D1抑制來自單元Cell1之放電。以圖95之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
接著，在第2充電期間之後半，使開關Sb2斷開，使開關Sd2保持接通，使開關Sc3接通。且，利用充電於線圈L1中之充電電流充電單元Cell2。以圖96之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
接著，第3充電期間以後，在充電期間之前半，未圖示之控制電路使開關Sb2、及與電容器C2~CN-1對應之開關接通，自該電容器進行放電，將用以對單元Cell3~CellN充電以電荷之充電電流蓄積於線圈L1中。因此，在充電期間TN，在充電期間TN之前半，未圖示之控制電路使開關Sb2及SdN接通，自電容器CN-1進行放電，將用以對單元CellN充電以電荷之充電電流蓄積於線圈L1中。以圖97之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
接著，在充電期間TN之後半，未圖示之控制電路使開關SdN及ScN+1接通，利用充電於線圈L1中之充電電流充電單元CellN。以圖98之虛線箭頭表示充電電流之路徑。
此處，參照圖99說明利用未圖示之控制電路之控制內容。圖99係顯示未圖示之控制電路分別在第1~第N充電期間T1~TN使圖92中之各開關接通者。即，利用未圖示之控制電路，使各開關之中對應於同圖中之記載為「ON」之欄之開關為接通狀態，其以外之開關為斷開狀態。
如圖99般，在各充電期間T1~TN，在第1充電期間之前半，使開關Sa1及Sd2接通而充電單元Cell1且將電荷蓄積 於電容C1中，在第2充電期間以後之前半，使開關Sb2及對應於各電容器之開關接通而將充電電流蓄積於線圈L1中。接著，在各充電期間T1~TN之後半，如上述般，使對應於各單元之兩端之開關接通而充電單元Cell2~CellN。如此般，因未圖示之控制電路以上述之第1~第N充電期間T1~TN之方式重複進行使各開關接通之控制，故可實現使用一個線圈L1之平衡充電電路。
另，需要抑制單元Cell1~CellN之放電之情形時，可應用本實施形態。
(放電時之單元平衡控制之其一)
關於利用上述之串聯單元之平衡充電電路而得以充電之串聯單元，在放電時即負荷驅動時，若偏向構成串聯單元之特定之蓄電單元而加以放電，則有縮短該單元之壽命之狀況。因此，在串聯單元之放電時，較理想為使構成串聯單元之各蓄電單元之充電電壓平衡地放電。
使蓄電單元之充電電壓平衡地放電時，利用電流監視電路檢索充電電壓較高之蓄電單元及充電電壓較低之蓄電單元，可進行以下之動作。
例如，在分別參照圖33、圖39、及圖46所說明之平衡充電電路中，檢索電壓較高之蓄電單元CellP(P=1~N)、及電壓較低之蓄電單元CellQ(Q=1~N，且排除P)，進行以下之動作(1)及(2)，使各蓄電單元電壓平衡。
(1)在充電期間Txa，使開關ScP+1、及開關SdP接通而使電流自蓄電單元CellP蓄積於線圈L1中。
(2)在充電期間Txb，使開關ScQ、及開關SdQ+1接通而以在期間Txa蓄積於線圈L1中之電流充電蓄電單元CellQ。
即，如圖100般，在充電期間Tx之前半之期間Txa，利用未圖示之控制電路使開關SdP及開關ScP+1接通。又，在充電期間Tx之後半之期間Txb，利用未圖示之控制電路使開關SdQ+1及開關ScQ接通。
(放電時之單元平衡控制之其二)
關於分別參照圖33、圖39、及圖46所說明之平衡充電電路，在放電時，檢索電壓較高之蓄電單元CellP(P=1~N)、及電壓較低之蓄電單元CellQ(Q=1~N，且排除P)，可如以下般控制開關。例如，在充電期間Tx之前半之期間Txa，利用未圖示之控制電路使開關ScP及開關SdP+1接通，使電流自蓄電單元CellP蓄積於線圈L1中。接著，在充電期間Tx之後半之期間Txb，利用未圖示之控制電路使開關ScQ+1及開關SdQ接通，以蓄積於線圈L1中之電流充電蓄電單元CellQ。
即，若Q>1，則如圖101般，在充電期間Tx之前半之期間Txa，利用未圖示之控制電路使開關ScP及開關SdP+1接通。又，在充電期間Tx之後半之期間Txb，利用未圖示之控制電路使開關SdQ及開關ScQ+1接通。且，若Q=1，則如圖102般，在充電期間Tx之後半之期間Txb，利用未圖示之控制電路使開關Sb1及開關Sc2接通。
(放電時之單元平衡控制之其三)
關於參照圖52所說明之平衡充電電路，放電時之單元平 衡，於自奇數序號之蓄電單元向偶數序號之蓄電單元、或其逆向之電荷移動時受限制。檢索電壓較高之蓄電單元單元CellP(P=1~N)、及電壓較低之蓄電單元單元CellQ(Q=1~N，且P+Q為奇數)，進行以下之動作(1)及(2)，使各蓄電單元電壓平衡。
(1)在充電期間Tx之前半之期間Txa，使開關SfP-1、及開關SfP接通而使電流自蓄電單元CellP蓄積於線圈L1中。
(2)在充電期間Tx之後半之期間Txb，使開關SfQ-1、及開關SfQ接通而以在期間Txa蓄積於線圈L1中之電流充電蓄電單元CellQ。
即，如圖103般，在充電期間Tx之前半之期間Txa，利用未圖示之控制電路使開關SfP-1及開關SfP接通。又，在充電期間Tx之後半之期間Txb，利用未圖示之控制電路使開關SfQ-1及開關SfQ接通。
(放電時之單元平衡控制之其四)
關於參照圖63所說明之平衡充電電路，在放電時，檢索電壓較高之蓄電單元單元CellP(P=1~N)、及電壓較低之蓄電單元單元CellQ(Q=1~N，且排除P)，可如圖104~圖106般控制開關。
即，若P>1，則如圖104般，在充電期間Tx之前半之期間Txa，利用未圖示之控制電路使開關SdP及開關ScP+1接通。又，在充電期間Tx之後半之期間Txb，利用未圖示之控制電路使開關ScQ及開關SdQ+1接通。
其中，若P=1，則如圖105般，在充電期間Tx之前半之期 間Txa，利用未圖示之控制電路使開關Sb2及開關Sd2接通。又，在充電期間Tx之後半之期間Txb，利用未圖示之控制電路使開關ScQ及開關SdQ+1接通。
再者，若Q=1，則如圖106般，在充電期間Tx之前半之期間Txa，利用未圖示之控制電路使開關SdP及開關ScP+1接通。又，在充電期間Tx之後半之期間Txb，利用未圖示之控制電路使開關Sd2及開關Sb2接通。
(放電時之單元平衡控制之其五)
關於參照圖85所說明之平衡充電電路，在放電時，檢索電壓較高之蓄電單元單元CellP(P=2~N)、及電壓較低之蓄電單元單元CellQ(Q=1~N，且排除P)，可如圖107、及圖108般控制開關。
即，若P>1，則如圖107般，在充電期間Tx之前半之期間Txa，利用未圖示之控制電路使開關SdP及開關ScP+1接通。又，在充電期間Tx之後半之期間Txb，利用未圖示之控制電路使開關ScQ及開關SdQ+1接通。
再者，若Q=1，則如圖108般，在充電期間Tx之前半之期間Txa，利用未圖示之控制電路使開關SdP及開關ScP+1接通。又，在充電期間Tx之後半之期間Txb，利用未圖示之控制電路使開關Sd2及開關Sb2接通。
關於以上說明之參照圖85而說明之平衡充電電路，設置有二極體D1。因此，P=1之情形，無法於放電時進行單元平衡。
另，關於參照圖92所說明之平衡充電電路，設置有二極 體D1~DN-1，因此，無法於放電時進行單元平衡。
(串聯蓄電單元之平衡充電方法)
在上述之各實施形態之串聯蓄電單元之平衡充電電路中，以下之串聯蓄電單元之平衡充電方法得以實現。即，一種串聯蓄電單元之平衡充電方法，其係自連接於輸入端子之電源供給電力，平衡充電於輸出端子與基準電壓端子之間利用上述基準電壓端子依序串聯連接之第1~第N(N為2以上之整數，以下同)蓄電單元，且具備：第1步驟，其係使線圈電性連接於上述輸入端子與上述基準電壓端子之間，將用以充電上述第k(1≦k≦N)蓄電單元之充電電流充電於上述線圈中；第2步驟，其係使上述線圈電性連接於上述第k蓄電單元之兩端，而將上述第1步驟中充電於上述線圈中之充電電流充電於上述第k蓄電單元中；及第3步驟，其重複實行上述第1及第2步驟，而逐一充電上述第1~第N蓄電單元。藉由採用該方法，沒有必要設置複數個線圈，而可以一個線圈平衡充電串聯蓄電單元。
[產業上之可利用性]
本發明之串聯單元之平衡充電電路在蓄電系統等之領域可適於利用。
101‧‧‧輸入端子
102‧‧‧輸出端子
201‧‧‧輸入端子
202‧‧‧輸出端子
301‧‧‧輸入端子
302‧‧‧輸出端子
401‧‧‧輸入端子
402‧‧‧輸出端子
501‧‧‧輸入端子
502‧‧‧輸出端子
503‧‧‧充電用控制電路
504‧‧‧單元平衡電路
C1~CN-1‧‧‧電容
Cell1~CellN‧‧‧蓄電單元
Control1~Control6‧‧‧控制電路
D1~DN-1‧‧‧二極體
L1‧‧‧線圈
L2‧‧‧線圈
M1‧‧‧電流監視電路
M2‧‧‧電流監視電路
S1~S6‧‧‧開關
Vcom‧‧‧基準電壓
Vin‧‧‧輸入電壓
Vmid‧‧‧接點電壓
Vout‧‧‧輸出電壓
圖1係顯示本發明之第1實施形態之電路圖。
圖2係用以說明本發明之第1實施形態之動作之圖。
圖3係用以說明本發明之第1實施形態之動作之圖。
圖4係用以說明本發明之第1實施形態之動作之圖。
圖5係用以說明本發明之第1實施形態之動作之圖。
圖6係用以說明本發明之第1實施形態之動作之圖。
圖7係顯示本發明之第1實施形態中之控制電路之控制內容之圖。
圖8係顯示本發明之第1實施形態中之控制電路之控制內容之圖。
圖9係顯示本發明之第2實施形態之電路圖。
圖10係用以說明本發明之第2實施形態之動作之圖。
圖11係用以說明本發明之第2實施形態之動作之圖。
圖12係用以說明本發明之第2實施形態之動作之圖。
圖13係用以說明本發明之第2實施形態之動作之圖。
圖14係顯示本發明之第2實施形態中之控制電路之控制內容之圖。
圖15係顯示本發明之第3實施形態之電路圖。
圖16係用以說明本發明之第3實施形態之動作之圖。
圖17係用以說明本發明之第3實施形態之動作之圖。
圖18係用以說明本發明之第3實施形態之動作之圖。
圖19係用以說明本發明之第3實施形態之動作之圖。
圖20係顯示本發明之第3實施形態中之控制電路之控制內容之圖。
圖21係顯示本發明之第4實施形態之電路圖。
圖22係用以說明本發明之第4實施形態之動作之圖。
圖23係用以說明本發明之第4實施形態之動作之圖。
圖24係用以說明本發明之第4實施形態之動作之圖。
圖25係用以說明本發明之第4實施形態之動作之圖。
圖26係顯示本發明之第4實施形態中之控制電路之控制內容之圖。
圖27係顯示本發明之第5實施形態之電路圖。
圖28係用以說明本發明之第5實施形態之動作之圖。
圖29係用以說明本發明之第5實施形態之動作之圖。
圖30係用以說明本發明之第5實施形態之動作之圖。
圖31係用以說明本發明之第5實施形態之動作之圖。
圖32係顯示本發明之第5實施形態中之控制電路之控制內容之圖。
圖33係顯示本發明之第6實施形態之電路圖。
圖34係用以說明本發明之第6實施形態之動作之圖。
圖35係用以說明本發明之第6實施形態之動作之圖。
圖36係用以說明本發明之第6實施形態之動作之圖。
圖37係用以說明本發明之第6實施形態之動作之圖。
圖38係顯示本發明之第6實施形態中之控制電路之控制內容之圖。
圖39係顯示本發明之第7實施形態之電路圖。
圖40係用以說明本發明之第7實施形態之動作之圖。
圖41係用以說明本發明之第7實施形態之動作之圖。
圖42係用以說明本發明之第7實施形態之動作之圖。
圖43係用以說明本發明之第7實施形態之動作之圖。
圖44係用以說明本發明之第7實施形態之動作之圖。
圖45係顯示本發明之第7實施形態中之控制電路之控制 內容之圖。
圖46係顯示本發明之第8實施形態之電路圖。
圖47係用以說明本發明之第8實施形態之動作之圖。
圖48係用以說明本發明之第8實施形態之動作之圖。
圖49係用以說明本發明之第8實施形態之動作之圖。
圖50係用以說明本發明之第8實施形態之動作之圖。
圖51係顯示本發明之第8實施形態中之控制電路之控制內容之圖。
圖52係顯示本發明之第9實施形態之電路圖。
圖53係用以說明本發明之第9實施形態之動作之圖。
圖54係用以說明本發明之第9實施形態之動作之圖。
圖55係用以說明本發明之第9實施形態之動作之圖。
圖56係用以說明本發明之第9實施形態之動作之圖。
圖57係用以說明本發明之第9實施形態之動作之圖。
圖58係用以說明本發明之第9實施形態之動作之圖。
圖59係顯示本發明之第9實施形態中之控制電路之控制內容之圖。
圖60係顯示本發明之第9實施形態之變形例中之控制電路之控制內容之圖。
圖61係顯示本發明之第9實施形態之變形例中之控制電路之控制內容之圖。
圖62係顯示本發明之第9實施形態之變形例中之控制電路之控制內容之圖。
圖63係顯示本發明之第10實施形態之電路圖。
圖64係用以說明本發明之第10實施形態之動作之圖。
圖65係用以說明本發明之第10實施形態之動作之圖。
圖66係用以說明本發明之第10實施形態之動作之圖。
圖67係用以說明本發明之第10實施形態之動作之圖。
圖68係用以說明本發明之第10實施形態之動作之圖。
圖69係顯示本發明之第10實施形態中之控制電路之控制內容之圖。
圖70係顯示本發明之第11實施形態之電路圖。
圖71係用以說明本發明之第11實施形態之動作之圖。
圖72係用以說明本發明之第11實施形態之動作之圖。
圖73係用以說明本發明之第11實施形態之動作之圖。
圖74係用以說明本發明之第11實施形態之動作之圖。
圖75係用以說明本發明之第11實施形態之動作之圖。
圖76係顯示本發明之第11實施形態中之控制電路之控制內容之圖。
圖77係顯示本發明之第12實施形態之電路圖。
圖78係用以說明本發明之第12實施形態之動作之圖。
圖79係用以說明本發明之第12實施形態之動作之圖。
圖80係用以說明本發明之第12實施形態之動作之圖。
圖81係用以說明本發明之第12實施形態之動作之圖。
圖82係用以說明本發明之第12實施形態之動作之圖。
圖83係用以說明本發明之第12實施形態之動作之圖。
圖84係顯示本發明之第12實施形態中之控制電路之控制內容之圖。
圖85係顯示本發明之第13實施形態之電路圖。
圖86係用以說明本發明之第13實施形態之動作之圖。
圖87係用以說明本發明之第13實施形態之動作之圖。
圖88係用以說明本發明之第13實施形態之動作之圖。
圖89係用以說明本發明之第13實施形態之動作之圖。
圖90係用以說明本發明之第13實施形態之動作之圖。
圖91係顯示本發明之第13實施形態中之控制電路之控制內容之圖。
圖92係顯示本發明之第14實施形態之電路圖。
圖93係用以說明本發明之第14實施形態之動作之圖。
圖94係用以說明本發明之第14實施形態之動作之圖。
圖95係用以說明本發明之第14實施形態之動作之圖。
圖96係用以說明本發明之第14實施形態之動作之圖。
圖97係用以說明本發明之第14實施形態之動作之圖。
圖98係用以說明本發明之第14實施形態之動作之圖。
圖99係顯示本發明之第14實施形態中之控制電路之控制內容之圖。
圖100係顯示放電時之單元平衡控制之例之圖。
圖101係顯示放電時之單元平衡控制之例之圖。
圖102係顯示放電時之單元平衡控制之例之圖。
圖103係顯示放電時之單元平衡控制之例之圖。
圖104係顯示放電時之單元平衡控制之例之圖。
圖105係顯示放電時之單元平衡控制之例之圖。
圖106係顯示放電時之單元平衡控制之例之圖。
圖107係顯示放電時之單元平衡控制之例之圖。
圖108係顯示放電時之單元平衡控制之例之圖。
圖109係顯示先前之串聯單元之平衡充電電路之電路圖。
圖110係用以說明先前之串聯單元之平衡充電電路之動作之圖。
圖111係用以說明先前之串聯單元之平衡充電電路之動作之圖。
圖112係用以說明先前之串聯單元之平衡充電電路之動作之圖。
圖113係用以說明先前之串聯單元之平衡充電電路之動作之圖。
101‧‧‧輸入端子
102‧‧‧輸出端子
Cell1‧‧‧蓄電單元
Cell2‧‧‧蓄電單元
Control1‧‧‧控制電路
L1‧‧‧線圈
M1‧‧‧電流監視電路
M2‧‧‧電流監視電路
S1‧‧‧開關
S2‧‧‧開關
S3‧‧‧開關
S4‧‧‧開關
S5‧‧‧開關
S6‧‧‧開關
Vcom‧‧‧基準電壓
Vin‧‧‧輸入電壓
Vmid‧‧‧接點電壓
Vout‧‧‧輸出電壓

Claims (13)

  1. 一種串聯蓄電單元之平衡充電電路，其特徵為其係將串聯連接且串聯端之一方連接於輸出端子、另一方連接於基準電壓端子之第1蓄電單元與第2蓄電單元平衡充電者，且包含：線圈，其係對上述第1蓄電單元及上述第2蓄電單元共通地設置，且暫時蓄積用以將上述第1蓄電單元及上述第2蓄電單元充電而自電源供給之電力；及開關部，其係用以將上述線圈電性連接於上述第1蓄電單元及上述第2蓄電單元之一方而進行充電，其後將上述線圈電性連接於上述第1蓄電單元及上述第2蓄電單元之另一方而進行充電；其中上述開關部包含切換流入上述線圈之充電電流之路徑之複數個開關；且該平衡充電電路進而包含：控制電路，其控制上述複數個開關之接通斷開，依序重複設定將用以充電上述第2蓄電單元之充電電流充電於上述線圈之第1充電期間、將已充電於上述線圈中之充電電流充電於上述第2蓄電單元之第2充電期間、將用以充電上述第1蓄電單元之充電電流充電於上述線圈之第3充電期間、及將已充電於上述線圈之充電電流充電於上述第1蓄電單元之第4充電期間；且上述控制電路在上述第1充電期間，以形成通過上述線圈流入上述基準電壓端子之充電電流之路徑之方式，控制上述複數 個開關之接通斷開；在上述第2充電期間，以形成自上述線圈流入上述第2蓄電單元之充電電流之路徑之方式，控制上述複數個開關之接通斷開；在上述第3充電期間，以形成通過上述線圈流入上述基準電壓端子之充電電流之路徑之方式，控制上述複數個開關之接通斷開；在上述第4充電期間，以使上述線圈之一端與上述第1蓄電單元之一端導通、使上述線圈之另一端與上述第1蓄電單元之另一端導通、而形成自上述線圈流入上述第1蓄電單元之充電電流之路徑之方式，控制上述複數個開關之接通斷開；其中上述複數個開關包含：一端連接於上述輸出端子之第1開關；一端連接於輸入端子之第2開關；及一端連接於上述基準電壓端子之第3開關；且該平衡充電電路進而包含：一端連接於上述基準電壓端子之電容；及陰極連接於連接上述第1蓄電單元與上述第2蓄電單元之接點之二極體；上述線圈其一端連接於上述第1開關之另一端、上述第2開關之另一端、及上述第3開關之另一端，其另一端連接於上述電容之另一端、及上述二極體之陽極；上述控制電路 在上述第1充電期間，接通上述第2開關，斷開上述第1、及第3開關；在上述第2充電期間，接通上述第3開關，斷開上述第1、及第2開關；在上述第3充電期間，接通上述第3開關，斷開上述第1、及第2開關；在上述第4充電期間，接通上述第1開關，斷開上述第2、及第3開關。
  2. 如請求項1之串聯蓄電單元之平衡充電電路，其中上述控制電路於上述第2及第4充電期間結束時以使上述線圈之充電電流成為零之方式，設定在上述第2及第4充電期間內使開關接通之時間。
  3. 一種串聯蓄電單元之平衡充電電路，其特徵為其係自連接於輸入端子之電源供給電力，將於輸出端子與基準電壓端子之間自上述基準電壓端子依序串聯連接之第1~第N(N為2以上之整數，以下同)之蓄電單元平衡充電者，且包含：線圈，其蓄積自上述電源供給之電力，用以將上述第1~第N蓄電單元充電；第1開關群，其用以將上述線圈電性連接於上述輸入端子與上述基準電壓端子之間；及第2開關群，其用以將上述線圈電性連接於上述第1~第N蓄電單元之各自之兩端而進行充電；且上述第1~第N蓄電單元係逐一充電； 其中進而具備控制電路，其係將控制上述第1開關群之接通斷開而將用以充電上述第k(1≦k≦N)蓄電單元之充電電流充電於上述線圈之第k線圈充電期間、及控制上述第2開關群之接通斷開而將在上述第k線圈充電期間已充電於上述線圈之充電電流充電於上述第k蓄電單元之第k蓄電單元充電期間，作為充電上述第k蓄電單元之第k充電期間，而重複設定上述第1~第N充電期間之各者；且上述控制電路在上述第k線圈充電期間，以形成通過上述線圈流入上述基準電壓端子之充電電流之路徑之方式，控制上述第1開關群之接通斷開；在上述第k蓄電單元充電期間，以形成自上述線圈流入上述第k蓄電單元之充電電流之路徑之方式，控制上述第2開關群之接通斷開；其中上述第1開關群包含：一端連接於上述輸入端子且另一端連接於上述線圈之一端之第1線圈連接開關；一端連接於上述線圈之另一端且另一端連接於上述基準電壓端子之第2線圈連接開關；一端連接於上述輸入端子且另一端連接於上述線圈之另一端之第3線圈連接開關；及一端連接於上述線圈之一端且另一端連接於上述基準電壓端子之第4線圈連接開關； 上述第2開關群包含：一端連接於上述第1~第N蓄電單元中第k(k為偶數)蓄電單元之各自之上側，另一端連接於上述線圈之一端之第k(k為偶數)蓄電單元連接開關；及一端連接於上述第1~第N蓄電單元中第k(k為奇數)蓄電單元之各自之上側，另一端連接於上述線圈之另一端之第k(k為奇數)蓄電單元連接開關。
  4. 如請求項3之串聯蓄電單元之平衡充電電路，其中上述控制電路在上述第k(k為奇數)線圈充電期間，接通上述第1及第2線圈連接開關，斷開上述第3及第4線圈連接開關、及上述第1~第N蓄電單元連接開關；在上述第k(k為偶數)線圈充電期間，接通上述第3及第4線圈連接開關，斷開上述第1及第2線圈連接開關、及上述第1~第N蓄電單元連接開關；在上述第1蓄電單元充電期間，接通上述第4線圈連接開關、及上述第1蓄電單元連接開關，斷開上述第1~第3線圈連接開關、及上述第2~第N蓄電單元連接開關；在上述第k(k≧2)蓄電單元充電期間，接通上述第k蓄電單元連接開關與上述第(k-1)蓄電單元連接開關，斷開上述第1至上述第4線圈連接開關，斷開上述第1~第N蓄電單元連接開關之中上述第k及第(k-1)蓄電單元連接開關以外之開關。
  5. 如請求項4之串聯蓄電單元之平衡充電電路，其中上述 控制電路在上述第1線圈充電期間，取代接通上述第2線圈連接開關，而接通上述第1蓄電單元連接開關。
  6. 如請求項4之串聯蓄電單元之平衡充電電路，其中上述控制電路在上述第1蓄電單元充電期間，取代接通上述第4線圈連接開關，而接通上述第1線圈連接開關。
  7. 如請求項4之串聯蓄電單元之平衡充電電路，其中上述控制電路在相當於上述第k(k為奇數)線圈充電期間及上述第k(k為奇數)蓄電單元充電期間之動作全部完成後，以進行相當於上述第k(k為偶數)線圈充電期間及上述第k(k為偶數)蓄電單元充電期間之動作之方式控制上述第1及第2開關群之接通斷開。
  8. 如請求項4之串聯蓄電單元之平衡充電電路，其中上述控制電路在相當於上述第k(k為偶數)線圈充電期間及上述第k(k為偶數)蓄電單元充電期間之動作全部完成後，以進行相當於上述第k(k為奇數)線圈充電期間及上述第k(k為奇數)蓄電單元充電期間之動作之方式控制上述第1及第2開關群之接通斷開。
  9. 一種串聯蓄電單元之平衡充電電路，其特徵為其係自連接於輸入端子之電源供給電力，將於輸出端子與基準電壓端子之間自上述基準電壓端子依序串聯連接之第1~第N(N為2以上之整數，以下同)之蓄電單元平衡充電者，且包含： 線圈，其蓄積自上述電源供給之電力，用以將上述第1~第N蓄電單元充電；第1開關群，其用以將上述線圈電性連接於上述輸入端子與上述基準電壓端子之間；及第2開關群，其用以將上述線圈電性連接於上述第1~第N蓄電單元之各自之兩端而進行充電；且上述第1~第N蓄電單元係逐一充電；其中進而具備控制電路，其係將控制上述第1開關群之接通斷開而將用以充電上述第k(1≦k≦N)蓄電單元之充電電流充電於上述線圈之第k線圈充電期間、及控制上述第2開關群之接通斷開而將在上述第k線圈充電期間已充電於上述線圈之充電電流充電於上述第k蓄電單元之第k蓄電單元充電期間，作為充電上述第k蓄電單元之第k充電期間，而重複設定上述第1~第N充電期間之各者；且上述控制電路在上述第k線圈充電期間，以形成通過上述線圈流入上述基準電壓端子之充電電流之路徑之方式，控制上述第1開關群之接通斷開；在上述第k蓄電單元充電期間，以形成自上述線圈流入上述第k蓄電單元之充電電流之路徑之方式，控制上述第2開關群之接通斷開；上述第1開關群包含：一端連接於上述輸入端子且另一端連接於上述線圈 之一端之第1線圈連接開關；及一端連接於上述線圈之一端且另一端連接於上述基準電壓端子之第2線圈連接開關；上述第2開關群包含：一端連接於上述第3~第N蓄電單元之各自之下側以及上述輸出端子，另一端連接於上述線圈之一端之第1~第(N-1)蓄電單元下側連接開關；及一端連接於上述第1~第(N-1)蓄電單元之各自之上側，另一端連接於上述線圈之另一端之第1~第(N-1)蓄電單元上側連接開關；且該平衡充電電路進而包含：設置於上述第1蓄電單元之上側與上述第1蓄電單元上側連接開關之間，陰極連接於上述第1蓄電單元之上側且陽極連接於上述第1蓄電單元上側連接開關之二極體；及連接於上述二極體之陽極與上述基準電壓端子之間之電容。
  10. 一種串聯蓄電單元之平衡充電電路，其特徵為其係自連接於輸入端子之電源供給電力，將於輸出端子與基準電壓端子之間自上述基準電壓端子依序串聯連接之第1~第N(N為2以上之整數，以下同)之蓄電單元平衡充電者，且包含：線圈，其蓄積自上述電源供給之電力，用以將上述第1~第N蓄電單元充電； 第1開關群，其用以將上述線圈電性連接於上述輸入端子與上述基準電壓端子之間；及第2開關群，其用以將上述線圈電性連接於上述第1~第N蓄電單元之各自之兩端而進行充電；且上述第1~第N蓄電單元係逐一充電；其中進而具備控制電路，其係將控制上述第1開關群之接通斷開而將用以充電上述第k(1≦k≦N)蓄電單元之充電電流充電於上述線圈之第k線圈充電期間、及控制上述第2開關群之接通斷開而將在上述第k線圈充電期間已充電於上述線圈之充電電流充電於上述第k蓄電單元之第k蓄電單元充電期間，作為充電上述第k蓄電單元之第k充電期間，而重複設定上述第1~第N充電期間之各者；且上述控制電路在上述第k線圈充電期間，以形成通過上述線圈流入上述基準電壓端子之充電電流之路徑之方式，控制上述第1開關群之接通斷開；在上述第k蓄電單元充電期間，以形成自上述線圈流入上述第k蓄電單元之充電電流之路徑之方式，控制上述第2開關群之接通斷開；上述第1開關群包含：一端連接於上述輸入端子且另一端連接於上述線圈之一端之第1線圈連接開關；及一端連接於上述線圈之一端且另一端連接於上述基 準電壓端子之第2線圈連接開關；上述第2開關群包含：一端連接於上述第3~第N蓄電單元之各自之下側以及上述輸出端子，另一端連接於上述線圈之一端之第1~第(N-1)蓄電單元下側連接開關；及一端連接於上述第1~第(N-1)蓄電單元之各自之上側，另一端連接於上述線圈之另一端之第1~第(N-1)蓄電單元上側連接開關；且該平衡充電電路進而包含：設置於上述第1~第(N-1)蓄電單元之各自之上側與上述第1~第(N-1)蓄電單元上側連接開關之間，陰極分別對應於上述第1~第(N-1)蓄電單元而設置、且連接於對應之蓄電單元之各自之上側，且陽極連接於上述第1~第(N-1)蓄電單元上側連接開關各者之第1~第(N-1)二極體；連接於上述第1二極體之陽極與上述基準電壓端子之間之第1電容；及分別對應於上述第2~第(N-1)二極體而設置、且連接於對應之二極體之陽極與相較於該二極體更下側之二極體之陽極之間之第2~第(N-1)電容。
  11. 如請求項9或10之串聯蓄電單元之平衡充電電路，其中上述控制電路在上述第1線圈充電期間，接通上述第1線圈連接開關及上述第1蓄電單元上側連接開關； 在上述第2~第N線圈充電期間，接通上述第2線圈連接開關及上述第1蓄電單元上側連接開關，斷開上述第1~第(N-1)蓄電單元下側連接開關、及上述第2~第(N-1)蓄電單元上側連接開關；在上述第1蓄電單元充電期間，接通上述第2線圈連接開關，接通上述第1蓄電單元上側連接開關，斷開上述第1~第(N-1)蓄電單元下側連接開關、及上述第2~第(N-1)蓄電單元上側連接開關；在上述第k(k≧2)蓄電單元充電期間，斷開上述第1及第2線圈連接開關，接通上述第(k-1)蓄電單元下側連接開關與上述第(k-1)蓄電單元上側連接開關，斷開上述第1~第N蓄電單元下側連接開關之中上述第(k-1)蓄電單元下側連接開關以外之開關、及上述第1~第(N-1)蓄電單元上側連接開關之中上述第(k-1)蓄電單元上側連接開關以外之開關。
  12. 如請求項3至10中任一項之串聯蓄電單元之平衡充電電路，其中上述控制電路針對上述第1~第N蓄電單元，電性連接電壓較高之上述第P(P為1~N之任一者)蓄電單元與上述線圈之兩端而將電流自上述第P蓄電單元蓄積於上述線圈，其後電性連接電壓較低之上述第Q(Q為1~N之任一者且排除P)蓄電單元與上述線圈之兩端而將已蓄積於上述線圈中之電流蓄積於上述第Q蓄電單元，以保持上述第P蓄電單元與上述第Q蓄電單元之充電電壓之平衡之方式控制上述第1及第2開關群。
  13. 如請求項11之串聯蓄電單元之平衡充電電路，其中上述控制電路針對上述第1~第N蓄電單元，電性連接電壓較高之上述第P(P為1~N之任一者)蓄電單元與上述線圈之兩端而將電流自上述第P蓄電單元蓄積於上述線圈，其後電性連接電壓較低之上述第Q(Q為1~N之任一者且排除P)蓄電單元與上述線圈之兩端而將已蓄積於上述線圈中之電流蓄積於上述第Q蓄電單元，以保持上述第P蓄電單元與上述第Q蓄電單元之充電電壓之平衡之方式控制上述第1及第2開關群。
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