TWI501382B - 以ｍｏｓｆｅｔ構成串聯並聯切換式單元電壓平衡電路的開關的電路及其驅動電路 - Google Patents

以ｍｏｓｆｅｔ構成串聯並聯切換式單元電壓平衡電路的開關的電路及其驅動電路 Download PDF

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Kazuhiro Shoji
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Description

以MOSFET構成串聯並聯切換式單元電壓平衡電路的開關的電路及其驅動電路
本發明係關於一種將由電容(capacitor)、電性雙層電容、鋰離子(lithium-ion)電容、二次電池等所構成之蓄電單元(cell)之單元電壓予以均等化之電壓均等化電路，本發明尤有關於藉由MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor)等場效電晶體(FET：Field-Effect Transistor)之開關(switch)切換而動作之串聯並聯切換式單元電壓均等化電路。
通常，為了藉由電力使某裝置動作，需要在依據該裝置之特性所決定之預定動作電壓範圍內進行供電。此外，在作為緊急用不斷電電源(UPS：Uninterruptible Power Supply)等所用之蓄電式電源裝置中，為使在未由外部進行電力供給之狀況下可進行長時間動作，要求要有充分高的電容量。有鑑於此要求，在使用電容、電雙層電容、鋰離子電容、二次電池等蓄電單元作為電源時，為了獲得所期望之輸出電壓及電容量，係以藉由將複數個蓄電單元予以串聯及並聯連接來形成蓄電模組而構成電源裝置較為有效。此時，為了避免僅對一部分的蓄電單元施加高電壓而急速劣化、僅一部分的蓄電單元有助於放電，而儲存於其他蓄電單元之能量則無法有效利用等的問題，乃在各蓄電單元間進行相互充放電，一面使蓄電單元電壓均等化一面使上述蓄電模組動作，此亦屬有效。
此種一面進行蓄電單元電壓之均等化一面動作之蓄電模組，係由本發明人等所提出(專利文獻1。以下將專利文獻1所記載之發明稱為「先前專利發明」)。
第1圖係顯示先前專利發明之蓄電模組的一例。第1圖之蓄電模組係由以下構件所構成：第1串聯電路，將蓄電單元B1B 、B2B 、B3B 串聯連接而構成；第2串聯電路，將蓄電單元B1A 、B2A 串聯連接而構成；第3串聯電路，將蓄電單元B2C 、B3C 串聯連接而構成；第1開關群，由開關Sa1 至Sa6 所構成；及第2開關群，由開關Sb1 至Sb6 所構成。在動作時，係在驅動器(driver)(第1圖)之控制下進行在第2圖所示之第1連接狀態與第3圖所示之第2連接狀態之間的切換，該第1連接狀態係於使第1開關群中所含之各個開關Sa1 至Sa6 為導通(on)時實現，而第2連接狀態係於使第2開關群中所含之各個開關Sb1 至Sb6 為導通時實現。藉此，該蓄電模組中所含之各個蓄電單元即會與本身以外之所有蓄電單元直接或間接(透過其他蓄電單元)地相互充放電，因此蓄電單元電壓間的參差不齊會朝解除的方向進行。另外，在第1圖之蓄電模組中，於第1、第2連接狀態之各者狀態下，為使構成串聯連接之各並聯段之蓄電單元之合成電容全部相等，係選擇為蓄電單元B1A 、B2A 、B2B 、B2C 、B3C 之各者的電容、與蓄電單元B1B 、B3B 之各者的電容的比為1：2。如此，只要選擇電容比來構成蓄電模組，則在第1、第2連接狀態之各者狀態下，各並聯段兩端之電壓的參差不齊即朝解除的方向進行，因此可更迅速地進行蓄電單元電壓的均等化。
在此，在先前專利發明中，雖已提出使用半導體開關作為構成上述第1、第2開關群的開關，惟並未賦予應使用之半導體開關、及用以驅動該開關之驅動電路的具體電路構成。在先前專利發明之蓄電模組中，有鑑於擔任相互充放電之電流的方向係有依並聯連接之蓄電單元彼此在該時點之電壓的大小關係而定(亦即在設計時點無法決定為一方向)，乃要求在已成為導通的開關中經由該開關而使流通於蓄電單元間之雙向電流都不予以切斷，再者，為了防止蓄電單元彼此透過已成為關斷(off)之開關而相互充放電，則經由已關斷之開關而流通於蓄電單元間的電流在任一方向都需予以切斷。在構成先前專利發明之蓄電模組方面，乃產生要如何構成因應此種要求之各開關群的問題。
可將該各開關群中所含之所有開關作成雙向開關(亦即成為導通時雙向的電流均不予以切斷，而成為關斷時則任一方向的電流都予以切斷的開關)來構成可因應上述要求的各開關群。此種雙向開關的一例，係揭示於非專利文獻1中。
第4圖係顯示非專利文獻1中所揭示之雙向開關的構成。第4圖之開關100係在連接有源極(source)電極與基極(base)電極之2個MOSFET中，將兩個MOSFET之源極電極彼此、閘極(gate)電極彼此予以分別連接而整合為1個所構成。在上述開關100中，係藉由施加閘極電壓而使各個MOSFET成為導通，而可使雙向流通電流(有鑑於在各MOSFET內產生可使電流從源極電極流通至汲極(drain)電極之寄生二極體(diode)，上述各MOSFET成為導通時流通之電流的概念性路徑，係以第5圖所示之點線的任一方來表示)，而且另一方面在藉由不施加閘極電極而使各個MOSFET成為關斷時，如第6圖所示，在第6圖中之點線所示之任一方向流通之電流亦會由於產生於任一MOSFET內之寄生二極體的作用而被切斷。
此外，在非專利文獻1中，係揭示有用以驅動上述開關100的驅動電路(第7圖)。第7圖所示之驅動電路200係包括2個光電耦合器(photovoltaic coupler)201、202、及2個光耦合器(photo coupler)203、204而構成，藉由將開關Φ0i 設為導通而將來自光電耦合器201、202之驅動電壓施加於開關100的閘極而使開關100為導通，且藉由將開關Φ0i 設為關斷並使開關為導通而使開關100之閘極電極與源極電極短路再將儲存於兩電極間的電荷釋放，以使開關100為關斷的方式來驅動該開關100。
藉由採用上述非專利文獻1所揭示之開關100作為第1圖之蓄電模組內之各開關，且將此等開關藉由上述驅動電路200來驅動，可使先前專利發明之蓄電模組動作。然而，此種構成係需開關個數2倍的MOSFET，在此點上極為複雜而且不具經濟效益。此外，在驅動電路200中，光電耦合器與光耦合器雖分別各需要2個，惟從電路的單純化、低成本化的觀點來看，係以藉由元件數更少的驅動電路來驅動各開關較為理想。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特許第4352183號說明書
[非專利文獻]
[非專利文獻1]上野文男、井上高宏、大田一郎、原田一孝、石松賢治「使用串聯固定方式開關電容變壓器之DC-AC轉換器(converter)」信學技報Vol.92，No.461、pp.15-20。
有鑑於以上情形，本發明之目的在於提供具備有較習知更單純之構成的開關群作為用以構成先前專利發明之蓄電模組之開關群，藉此來提供電路構成單純的單元電壓均等化電路，以及以較習知更單純之構成的電路來驅動該等開關群，藉此而達成系統整體之單純化、低成本化。
為了解決上述問題，本發明係提供一種電壓均等化電路，係具備：第1串聯電路，將n(n係為2以上的整數)個蓄電單元予以串聯連接而構成；第2、第3串聯電路，將n-1個蓄電單元予以串聯連接而構成；及第1、第2開關群。該電壓均等化電路係藉由將第1開關群中所含之各個開關設為導通來實現第1連接狀態，第1連接狀態係為藉由將構成第1串聯電路之第k(k係為2以上且為n以下的整數)個蓄電單元、及構成第2串聯電路之第k-1個蓄電單元分別予以並聯連接而構成n-1個並聯電路，而且，藉由將構成第1串聯電路之第l (l 係為1以上且為n-1以下的整數)個蓄電單元、及構成第3串聯電路之第l 個蓄電單元分別予以並聯連接而構成n-1個並聯電路；及藉由將第2開關群中所含之各個開關設為導通來實現第2連接狀態，第2連接狀態係為藉由將構成第1串聯電路之第l 個蓄電單元、及構成第2串聯電路之第l 個蓄電單元分別予以並聯連接而構成n-1個並聯電路，而且，藉由將構成第1串聯電路之第k個蓄電單元、及構成第3串聯電路之第k-1個蓄電單元分別予以並聯連接而構成n-1個並聯電路；及藉由在第1、第2連接狀態間的切換，將構成第1至第3串聯電路之各個蓄電單元之電壓予以均等化。尤其，本發明之電壓均等化電路，係以使在第1連接狀態中構成之並聯電路之各者包括在各個並聯電路內配置成不切斷一方極性之電流的場效電晶體及在各個並聯電路內配置成不切斷另一方極性之電流的場效電晶體之方式在各個並聯電路內配置作為開關的場效電晶體而構成第1開關群；及以使在第2連接狀態中構成之並聯電路之各者包括在各個並聯電路內配置成不切斷一方極性之電流的場效電晶體及在各個並聯電路內配置成不切斷另一方極性之電流的場效電晶體之方式在各個並聯電路內配置作為開關的場效電晶體而構成第2開關群。
依據本發明，藉由在並聯連接有相互充放電之蓄電單元彼此而成的並聯電路之各者，分別具備有產生有可使一方極性之電流流通之寄生二極體的場效電晶體、及產生有可使另一方極性之電流流通之寄生二極體的場效電晶體來構成各開關群，藉此即可將電流在包括關斷狀態之開關所構成之上述並聯電路內流通於蓄電單元間之情形，於任一個方向都予以切斷。
尤其，本發明之一態樣，係可僅藉由1個場效電晶體來構成用於先前專利發明之蓄電模組中之各個開關。
如先前所述，由於擔任相互充放電之電流的方向係依使用時條件而定，因此在上述開關群中，要求將通過已成為關斷之開關而流通於蓄電單元間之相互充放電電流可在雙向予以切斷，有鑑於此，在關斷狀態下亦可使一方極性之電流流通之單獨的場效電晶體構成，看起來似乎不足以作為開關，惟採用此種單獨的場效電晶體構成時，亦可如本發明所揭示，藉由構成各開關群，而以「群」形態切斷上述雙向的電流。
在本發明之電壓均等化電路中，雖可使用金氧半導體場效電晶體(MOSFET)作為上述第1、第2開關群中所含之開關，惟不限定於此，只要是藉由使用驅動信號之控制而可切換導通、關斷之電晶體開關，則可使用任何的開關。亦即，可使用在各種場效電晶體、任意電晶體連接體二極體(body diode)而成的開關、在電晶體之射極-集極(emitter-collector)間連接二極體而成的開關為首之任意的電晶體開關。然而，從抑制下降(drop)電壓的觀點而言，係以使用MOSFET等之場效電晶體為佳。
在本發明之電壓均等化電路中，係可以於在第1連接狀態中彼此並聯連接之由第1串聯電路中所含之蓄電單元與第2串聯電路中所含之蓄電單元所構成之蓄電單元組之各者的高電位側電極間及低電位側電極間，包含有在第1串聯電路中所含之蓄電單元之電極側連接有源極電極、及在第2串聯電路中所含之蓄電單元之電極側連接有汲極電極之MOSFET之方式來配置MOSFET，再者，於在第1連接狀態中彼此並聯連接之由第1串聯電路中所含之蓄電單元與第3串聯電路中所含之蓄電單元所構成之蓄電單元組之各者的高電位側電極間及低電位側電極間，包含有在第1串聯電路中所含之蓄電單元之電極側連接有汲極電極、及在第3串聯電路中所含之蓄電單元之電極側連接有源極電極之MOSFET之方式來配置MOSFET而構成上述第1開關群。
此外，係可以於在第2連接狀態中彼此並聯連接之由第1串聯電路中所含之蓄電單元與第2串聯電路中所含之蓄電單元所構成之蓄電單元組之各者的高電位側電極間及低電位側電極間，包含有在第1串聯電路中所含之蓄電單元之電極側連接有汲極電極、及在第2串聯電路中所含之蓄電單元之電極側連接有源極電極之MOSFET之方式來配置MOSFET，再者，以於在第2連接狀態中彼此並聯連接之由第1串聯電路中所含之蓄電單元與第3串聯電路中所含之蓄電單元所構成之蓄電單元組之各者的高電位側電極間及低電位側電極間，包含有在第1串聯電路中所含之蓄電單元之電極側連接有源極電極、及在第3串聯電路中所含之蓄電單元之電極側連接有汲極電極之MOSFET之方式來配置MOSFET而構成上述第2開關群。
如上所述藉由配置MOSFET，即可具體構成本發明之電壓均等化電路中所含之第1、第2開關群。然而，各開關群之構成並不限定於上述態樣，只要是可將通過已成為關斷之開關而流通於蓄電單元間之相互充放電電流予以在雙向切斷之任意的態樣，均可構成各開關群。
此外，本發明中用以驅動各開關之驅動電路，係可相對於第1、第2開關群中所含之各個MOSFET之閘極電極串聯連接有耦合電容器，而於各個MOSFET之源極電極與閘極電極之間連接有電阻，再者，以相對於電阻以不切斷從源極電極朝向閘極電極之電流之方式並聯地連接有二極體。於動作時，可藉由控制透過耦合電容器而輸入於閘極電極之驅動信號來切換各個MOSFET之導通、關斷來驅動各開關。
如後述之實施例中所說明，只要使用此種驅動電路，即可以從任意的驅動信號輸出電路透過上述耦合電容器將電流輸入於閘極電極而將電壓施加於閘極電極-源極電極間而使MOSFET為導通(此時，藉由上述二極體的作用，流通於閘極電極-源極電極間的電流係往朝向閘極電極的方向整流)，及藉由停止對閘極電極輸入電流而在導通狀態下將儲存於閘極電極-源極電極間之電荷釋放(藉由電流通過上述電阻，從閘極電極流通於源極電極，電荷被釋放)而使MOSFET為關斷之態樣來驅動各開關。然而，本發明中用以驅動各開關之驅動電路並不限定於此等，可使用可依據任意的驅動信號而變更閘極電極-源極電極間的電壓來切換開關之導通、關斷之任意的驅動電路。
在本發明中，可在構成具備有發光元件之發光部；及受光部，具備有響應發光元件之發光而產生電氣信號之發光元件、與依據電氣信號而輸出驅動信號的推挽(push pull)電路，且相對於發光元件電性絕緣之驅動信號輸出電路後，再將此驅動信號輸出電路與耦合電容器之各者連接，且藉由透過耦合電容器而輸入於閘極電極之驅動信號的控制來切換各個MOSFET的導通、關斷。
以上述構成之發光元件而言雖可使用發光二極體，以受光元件而言雖可使用光二極體，以推挽電路而言雖可使用將NPN型電晶體與PNP型電晶體連接所構成的推挽電路，惟亦可使用具備同樣功能之其他元件及電路。在此種構成中，係藉由將電壓從外部施加於發光二極體使之發光，且將從接收該光之光二極體所產生之電流信號流通於NPN型電晶體之基極-射極間，可使驅動信號電流從推挽電路之電源通過該NPN型電晶體之集極-射極間而流通於耦合電容器，且藉由該驅動信號電流而將電壓施加於MOSFET之閘極電極-源極電極間而使該MOSFET為導通。此外，由於停止對於發光二極體施加電壓時，上述過程所形成之驅動信號電流的輸出亦停止，亦即對於閘極電極的電流輸入停止，因此如先前所述兩電極間之電荷即會因為電流從閘極電極流通於源極電極而釋放，而使MOSFET成為關斷。另外，來自閘極電極之電流係經由耦合電容器而流通於PNP型電晶體之射極-基極間，藉此，來自閘極電極之電流亦會流通於該PNP型電晶體的射極-集極間，而會流入推挽電路之基準電位點。
然而，使用上述發光二極體等之驅動信號輸出電路之構成僅係為一例，亦可使用可輸出用以驅動MOSFET之驅動信號之任意的驅動信號輸出電路來使本發明之電壓均等化電路動作。
此外，在本發明之電壓均等化電路之動作中，係可使用第1驅動信號輸出電路及第2驅動信號輸出電路作為驅動信號輸出電路，第1驅動信號輸出電路係與串聯連接於第1開關群中所含之各個MOSFET之閘極電極之所有耦合電容器連接，且透過耦合電容器之各者將驅動信號輸出至第1開關群中所含之MOSFET之所有閘極電極；第2驅動信號輸出電路係與串聯連接於第2開關群中所含之各個MOSFET之閘極電極之所有耦合電容器連接，且透過耦合電容器之各者將驅動信號輸出至第2開關群中所含之MOSFET之所有閘極電極；且藉由控制從該等2個驅動信號輸出電路輸入之各個驅動信號，來切換第1、第2開關群中所含之各個MOSFET之導通、關斷。
由於本發明之電壓均等化電路可在藉由使第1開關群中所含之各個開關為導通之第1連接狀態、及使第2開關群中所含之各個開關為導通之第2連接狀態之間切換來使蓄電單元電壓均等化的態樣中動作，因此以驅動信號輸出電路而言，只要準備用以將驅動信號輸出於第1開關群中所含之所有開關的電路、及用以將驅動信號輸出於第2開關群中所含之所有開關的電路之2個電路即可。然而，為使各個開關個別地驅動，可使用更多的驅動信號輸出電路，或者亦可使用可輸出2種驅動信號的僅1個電路，來控制兩開關群的驅動。
以在本發明之電壓均等化電路之動作時所使用之驅動信號輸出電路而言，雖如上所述可使用具備有發光元件之發光部、及具備有受光元件與推挽電路之受光部的電路(典型而言係使用用以將驅動信號供給至第1開關群中所含之開關的電路、及用以將驅動信號供給至第2開關群中所含之開關的電路之2個電路)，惟此時只要藉由將該驅動信號輸出電路之各者所具備之發光元件連接於發光元件驅動電路，且進一步將發光元件驅動電路之各者連接於第1至第3串聯電路中所含之蓄電單元之任一者，而使用蓄電單元之任一者作為用以使發光元件驅動電路之各者動作之電源之方式構成，而且，藉由將驅動信號輸出電路之各者所具備之推挽電路連接於第1至第3串聯電路中所含之蓄電單元之任一者，而使用蓄電單元之任一者作為用以使推挽電路之各者動作之電源之方式構成，即可不需從外部供給電力至驅動信號輸出電路，因此可使用本發明之電壓均等化電路作為不斷電電源裝置。
不斷電電源裝置大多係作為緊急用電源使用，此時要求要不故障而穩定地持續動作。有關此點，在本發明之電壓均等化電路中，由於開關群、及用以驅動開關群之驅動電路等之構成較習知單純化，因此可提供一種故障風險較習知為低的緊急用電源。
另外，如後述之實施例中所說明，使用具備上述發光元件之發光部、及具備具有受光元件與推挽電路之受光部的驅動信號輸出電路來驅動各開關群時(尤其藉由1個驅動信號輸出電路將驅動信號供給至第1、第2開關群之任一群中所含之所有開關時)，隨著電壓均等化電路中之蓄電單元之串聯數增加，會有對於連接於配置於高電位側之蓄電單元間之開關的耦合電容器施加高電壓的情形。在此種情形下，會依耦合電容器的耐電壓而對蓄電單元的串聯數產生限制。
該種問題係可在藉由將本發明之電壓均等化電路予以模組化來解決。亦即，藉由將對於1以上且為N(N係為2以上的整數)以下之整數i分別賦予之N個模組(以下將各者設為第i模組)予以串聯連接作為使用串聯數n為ni 之上述驅動信號輸出電路來控制動作之電壓均等化電路，且藉由分別將蓄電單元連接於N個模組中之直接連接之2個模組中之第2串聯電路間、及第3串聯電路間而構成本發明之電壓均等化電路後，將用以切換第i模組中所含之MOSFET之導通、關斷之驅動信號輸出電路中所含之推挽電路之基準電位點，予以連接於第i模組中所含之任一蓄電單元，則特定模組中所含之耦合電容器即會連接於所有相同模組內之任2個蓄電單元間，因此藉由適當選擇每一模組的串聯數，既可避免對耦合電容器施加高負載，又可將作為整體電壓均等化電路的串聯數選擇為任意的大小。
此外，本發明係提供一種電壓均等化電路，其係將串聯連接n(n係為2以上的整數)個蓄電單元而構成各者的m個(m係為1以上的整數)串聯電路、及串聯連接n-1個蓄電單元而構成各者之m個或m±1個且為複數個(惟並聯數為4L-2個之情形除外，L係為自然數)串聯電路予以分別交互並聯連接，且進一步設置第1、第2開關群而成。該電壓均等化電路係藉由將第1開關群中所含之各個開關設為導通來實現第1連接狀態，第1連接狀態係由各個串聯電路中所含之蓄電單元與並聯連接於包含蓄電單元之串聯電路之串聯電路中所含之任一個以上的蓄電單元並聯連接而構成並聯電路，及藉由將第2開關群中所含之各個開關設為導通來實現第2連接狀態，第2連接狀態係由各個串聯電路中所含之蓄電單元與並聯連接於包含蓄電單元之串聯電路之串聯電路中所含之任一個以上的蓄電單元並聯連接而構成與在第1連接狀態中所構成之並聯電路不同的並聯電路，及藉由在第1、第2連接狀態間的切換，將構成各個串聯電路之蓄電單元之電壓予以均等化之方式構成。尤其，上述電壓均等化電路係以使在第1連接狀態中構成之並聯電路之各者包括在各個並聯電路內配置成不切斷一方極性之電流的場效電晶體及在各個並聯電路內配置成不切斷另一方極性之電流的場效電晶體之方式在各個並聯電路內配置場效電晶體而構成第1開關群；及以使在第2連接狀態中構成之並聯電路之各者包括在各個並聯電路內配置成不切斷一方極性之電流的場效電晶體及在各個並聯電路內配置成不切斷另一方極性之電流的場效電晶體之方式在各個並聯電路內配置場效電晶體而構成第2開關群。
有鑑於先前專利發明之蓄電模組可將應並聯連接之串聯電路數構成為4L-2(L係為自然數)以外的任意數，在本發明之電壓均等化電路中亦可如上所述將串聯電路數一般化。
依據本發明，以連接蓄電單元間之開關而言，儘管使用產生有寄生二極體之僅一個場效電晶體，以開關之「群」整體而言，仍以切斷關斷時之相互充放電電流之方式來配置各開關，藉此即可以較習知為少的元件數及單純的電路構成來構成串並聯切換式電壓均等化電路。再者，本發明係提供用以驅動各開關之驅動電路、及較習知單純構成之電路作為驅動信號輸出電路。藉由採用此等驅動系統，可使相對於習知品之上述的優異性更為提高。
以下一面參照第8圖至第16圖一面說明本發明之電壓均等化電路之實施形態。另外，在以下各實施例中，以各開關而言，雖係使用n型MOSFET，惟如先前所述只要是藉由驅動信號可切換導通、關斷之場效電晶體，則亦可使用MOSFET以外之任意的電晶體。此外，以構成各串聯電路之蓄電單元而言，係可單獨使用電容、電性雙層電容、鋰離子電容、二次電池等任意的蓄蓄電單元，或亦可以作為連接複數個蓄電單元而成的蓄電模組形態來構成各蓄電單元。各串聯電路之串聯數亦可任意選擇。另外，在以下各實施例，於藉由開關切換而實現的各個連接狀態中，雖係以構成各並聯段之蓄電單元之合成電容全都相等之方式選擇各蓄電單元間的電容比，惟此種電容比的選擇非用以使電壓均等化所必須。
[實施例1]
[電壓均等化電路1的構成]
第8圖係顯示本發明之第1實施形態之電壓均等化電路1的電路圖。惟連接於各開關之驅動電路部分則予以省略。
電壓均等化電路1係具備串聯連接3個蓄電單元C1A 、C2A 、C3A 而構成之第1串聯電路、串聯連接2個蓄電單元C1B 、C2B 而構成之第2串聯電路、串聯連接2個蓄電單元C1C 、C2C 而構成之第3串聯電路、由作為MOSFET之開關Sa1 至Sa6 所構成之第1開關群、及由作為MOSFET之開關Sb1 至Sb6 所構成之第2開關群。此外，各蓄電單元係選擇為蓄電單元C2A 、C1B 、C2B 、C1C 、C2C 之各個電容、與蓄電單元C1A 、C3A 之各個電容的比為1：2。
另外，在第8圖中附加有「+」「-」的端子，係於電壓均等化動作之前先將蓄電單元C1A 、C2A 、C3A 充電時分別連接有外部電源的正極與負極。
此外各開關Sa1 至Sa6 及開關Sb1 至Sb6 ，係選擇於該等關斷時會因為寄生二極體之作用而可流通之電流之方向，同時配置於各蓄電單元間。
茲舉一例，開關Sa1 係以在蓄電單元C2A 與蓄電單元C1B 之高電位側電極間，於蓄電單元C2A 之高電位電極側連接有源極電極，且於蓄電單元C1B 之高電位電極側連接有汲極電極之方式配置。此外，開關Sa2 係以在蓄電單元C2A 與蓄電單元C1B 之低電位側電極間，於蓄電單元C2A 之低電位電極側連接有源極電極，且於蓄電單元C1B 之低電位電極側連接有汲極電極之方式配置。
只要以此方式配置開關Sa1 、Sa2 ，則可在此等開關Sa1 、Sa2 為導通時使蓄電單元C2A 與C1B 並聯連接而相互充放電，另一方面於關斷時則將流通於兩蓄電單元間之電流在雙向予以切斷，因此可以與分別使用雙向開關作為開關Sa1 、Sa2 時相同的態樣來使電壓均等化電路1動作。其他開關亦如第8圖所示方式配置，以同樣地控制蓄電單元間的充放電電流。
另外，第8圖中雖予以省略，惟針對各開關Sa1 至Sa6及Sb1 至Sb6 ，係具備有用以分別使該開關驅動之驅動電路部分。茲舉一例，第9圖係顯示針對開關Sa1 所具備之驅動電路部分的電路圖。
驅動電路部分2係由連接於屬於MOSFET之開關Sa1 之閘極電極的耦合電容器Ca1 、連接於開關Sa1 之源極電極與閘極電極之間的電阻Ra1 、及與該電阻Ra1 並聯，且以不切斷從開關Sa1 之源極電極朝向閘極電極之電流之方式連接的二極體Da1 所構成。
如後所述，使開關為導通時，充電電流會從驅動信號輸出電路流入於閘極電極，另一方面，使開關為關斷時，則放電電流會從閘極電極朝驅動信號輸出電路流出。亦即，流通於開關與驅動信號輸出電路之間的電流係為交流電流，如第9圖所示藉由設置耦合電容器Ca1 ，可僅使驅動信號通過各個開關之不同的直流電位，而可以單一的驅動信號達成所有的開關動作。耦合電容器Ca1 之一方電極係連接於開關Sa1 之閘極電極，而另一方的電極則係藉由第9圖中附帶有「A」的端子連接於驅動信號輸出電路。
另外，二極體Da1 係為了在使開關Sa1 為導通時拉升閘極電位為源極電位所設。此外，電阻Ra1 係以為了在使開關Sa1 為關斷時使其動作確實而降低閘極電極與源極電極之阻抗(inpedance)的目的所設。針對其他開關，亦具備有與第9圖所示之驅動電路部分2相同的驅動電路部分。
第10圖係顯示藉由上述「A」端子而連接於耦合電容器Ca1 之驅動信號輸出電路之電路圖。
驅動信號輸出電路3係由具備有發光二極體D1 之發光部、光二極體D2 、及具備有連接NPN型電晶體TNPN 與PNP型電晶體TPNP 所構成之推挽電路之受光部所構成。發光部與受光部係電性絕緣，且構成光耦合器。
於動作時，係由發光二極體D1 響應藉由任意的發光元件驅動電路(第10圖中雖係顯示由發光元件驅動電源V1 、開關S1 、及任意的電阻R1 所構成之發光元件驅動電物，惟只要是可針對發光二極體D1 一面切換導通、關斷一面施加電壓之電路，則可使用任何電路)所施加之電壓而發光，及由接收此光之光二極體D2 產生電流信號，且依據此電流信號而從推挽電路輸出驅動信號電流。
另外，在第10圖的構成中，係可使用電壓均等化電路1內之任意的蓄電單元作為發光元件驅動電源V1 。亦可取代發光元件驅動電源V1 ，只要將發光元件驅動電路連接於電壓均等化電路1內之任意的蓄電單元、或蓄電單元列的兩端，並且一併將開關S1 之驅動電路(未圖示)亦連接於電壓均等化電路11內之蓄電單元、或蓄電單元列，則可在不接受來自外部的電力供給下使發光部動作。
同樣地，只要將推挽電路之電源端子與電壓均等化電路1內之任意的蓄電單元連接，可使用電壓均等化電路1內之蓄電單元作為推挽電路之電源Vcc，而可在不接受來自外部之電力供給下使受光部動作。
如此，只要藉由儲存於電壓均等化電路1內之能量使驅動信號輸出電路3動作，則驅動信號輸出電路3即可在不接受來自外部之一切的電力供給下而動作。只要將用於電壓均等化電路1之動作之所有驅動信號輸出電路，同樣以內部之蓄電單元作為電源之方式構成，則可使用該電壓均等化電路1作為不斷電電源。
另外，針對開關Sa1 以外的各個開關，亦透過對應之耦合電容器而連接有相同的驅動信號輸出電路。以一實施形態而言，只要將第1開關群中所含之所有開關Sa1 至Sa6 連接於1個驅動信號輸出電路，且將第2開關群中所含之所有開關Sb1 至Sb6 連接於1個驅動信號輸出電路，則可將各開關群中所含之開關予以整批驅動。
[電壓均等化電路1的動作]
接著說明藉由電壓均等化電路1進行蓄電單元單壓之均等化動作。為使說明單純，以下係設第1開關群中所含之開關全部均連接於具備第10圖所示之構成之第1驅動信號輸出電路，而第2開關群中所含之開關全部均連接於具備相同構成之第2驅動信號輸出電路。
在均等化動作的開始時點，儲存於各個蓄電單元之能量係可分別為任意。舉一例而言，在所有單元完全完成放電的狀態下，首先，從將外部電源(未圖示)連接於第8圖所示的電壓均等化電路1中附加有「+」之端子與附加有「一」之端子之間而將蓄電單元C1A 、C2A 、C3A 預先充電的狀態(充電結束後可將外部電源卸除)，開始均等化動作。
均等化動作係在第1、第2驅動信號輸出電路之各者中，響應於由發光元件驅動電路反覆切換對發光二極體施加電壓之有無的情事而進行者。典型而言，以於第1驅動信號輸出電路內對發光二極體施加電壓之期間中，於第2驅動信號輸出電路內不會對發光二極體施加電壓，而於第2驅動信號輸出電路內對發光二極體施加電壓之期間中，於第1驅動信號輸出電路內不會對發光二極體施加電壓之方式，同步進行兩驅動信號輸出電路內之上述切換。
另外，在兩驅動信號輸出電路內之上述切換之同步不完全時，於電壓均等化電路1內，雖會斷續地實現屬於第1、第2開關群之開關均為導通的狀態、及該等開關均為關斷的狀態，惟在本實施例中係設為實現該種狀態的期間極短，對於因為其所導致電壓均等化動作的影響可予以忽視。
第11圖係顯示在對第1開關群中所含之開關Sa1 至Sa6 進行驅動信號輸出的驅動信號輸出電路3中，開關S1 成為導通而施加電壓於發光二極體D1 時之受光部中之電流的流通。發光二極體D1 係受到電壓施加而發光，而從接收該光之光二極體D2 產生的電流信號則流通於電晶體TNPN 之基極-射極間。藉此，在電晶體TNPN 之集極-射極間亦可流通電流，且驅動信號電流會透過連接於各開關之耦合電容器而從電源Vcc(可為任意的外部電源，亦可為先前所述使用電壓均等化電路1內之任意的蓄電單元作為電源Vcc)經由端子「A」輸入於開關Sa1 至Sa6 。
藉由驅動信號電流輸入於開關Sa1 至Sa6 ，電壓即施加於閘極電極-源極電極間，而開關Sa1 至Sa6 成為導通(第1連接狀態)。藉此，蓄電單元C2A 與C1B 、C3A 與C2B 、C1A 與C1C 、C2A 與C2C 即分別並聯連接，且該等蓄電單元間的參差不齊會由於相互充放電而朝向解除的方向進行。
在經過一定期間(典型而言，係在開關S1 之驅動電路內預先設定的期間)後，開關S1 即成為關斷，而停止對發光二極體D1 施加電壓。此時，藉由電流從開關Sa1 至Sa6 之閘極電極流通於源極電極而釋放兩電極間的電荷，開關Sa1 至Sa6 即成為關斷。來自各閘極電極的放電電流會通過各個耦合電容器而流入於驅動信號輸出電路3。
第12圖係顯示此時的電流流通。如圖所示，來自各閘極電極的放電電流，係流通於電晶體TPNP 之射極-基極間。藉此，亦可在電晶體TPNP 之射極-集極間流通電流，而放電電流則會從各閘極電極經由端子「A」而流入於基準電位點VG 。另外，基準電位點VG 係可藉由朝外部的地線(earth)來決定，亦可與電源Vcc同樣地，以在電壓均等化電路內連接於任一蓄電單元來決定(惟需在較連接電源Vcc之點還低的電位側設置基準電位點VG )。
在開關Sa1 至Sa6 成為關斷的期間中，於導通時所進行之蓄電單元間的相互充放電均會停止。具體而言，例如在蓄電單元C2A 與C1B 間，從蓄電單元C2A 流向C1B 之方向的電流會被在成為關斷之開關sa2 內產生之寄生二極體的作用而切斷，而從蓄電單元C1B 流向C2A 之方向的電流，亦會被在成為關斷之開關Sa1 內產生之寄生二極體的作用而切斷。
同樣地，流通於第1連接狀態中進行相互充放電之蓄電單元間的所有電流，亦會被在開關Sa1 至Sa6 中之任一者產生之寄生二極體的作用而切斷。
另一方面，在此期間，於對於第2開關群中所含之開關Sb1 至Sb6 進行驅動信號輸出的驅動信號輸出電路中，由於電壓施加於發光二極體，因此開關Sb1 至Sb6 會經過與先前所述者相同的過程成為導通(第2連接狀態)。藉此，蓄電單元C1A 與C1B 、C2A 與C2B 、C2A 與C1C 、C3A 與C2C 即分別並聯連接，且該等蓄電單元間的參差不齊會由於相互充放電而朝向解除的方向。
由於藉由重複進行在第1、第2連接狀態間的切換，各蓄電單元會與本身以外之所有的蓄電單元直接、或間接地(透過其他蓄電單元)進行相互充放電，因此蓄電單元電壓間的參差不齊會朝向解除的方向。
[實施例2]
第13圖係顯示本發明之第2實施形態之電壓均等化電路1的電路圖，惟連接於各開關之驅動電路部分則予以省略。
第13圖所示之電路，係被作成在第8圖之電壓均等化電路1中，將第1串聯電路之串聯數增加為6的構成。第1串聯電路中之串聯數係為任意，即使變更了串聯數時，本發明之電壓均等化電路亦可以相同的原理動作。另外，各蓄電單元係選擇為蓄電單元C1A 、C6A 之各個電容量、與其他蓄電單元之各個電容量的比為1：2。
如上所述，第1串聯電路之串聯數可任意選擇。然而，隨著串聯數的增加，會有較大電壓施加於與配置於高電位側的開關連接之耦合電容器之情形，由於此，會有依耦合電容器的耐電壓而於蓄電單元的串聯數產生限制之情形。
舉例而言，若是將第1開關群中所含之開關，全都連接於具備第10圖所示構成之1個驅動信號輸出電路，而且，將該驅動信號輸出電路之基準電位點VG 連接於在第1串聯電路內位於最低電位側之蓄電單元(在第8圖之構成中係為蓄電單元C3A 、在第13圖之構成中係為蓄電單元C6A )之低電位側電極，則與構成第1串聯電路之所有蓄電單元之合計電壓相同程度的電壓就會施加於與連接於第1串聯電路內位於最高電位側之蓄電單元C1A 之高電位側電極之開關(在第8圖之構成中係為開關Sb1 、Sa4 ，在第13圖之構成中係為開關Sb11 、Sa14 )之閘極電極連接的耦合電容器。因此，在此種構成中若持續增加串聯數，則最終就會施加耐電壓以上之高電壓於耦合電容器，因此依耦合電容器之耐電壓而限制串聯數。
此種問題係可藉由以下所說明之電路的模組化來解決。
亦即，如第13圖所示，若在藉由串聯連接由蓄電單元C1A 至C3A 、C1B 、C2B 、C1C 、C2C 、開關Sa11 至Sa16 、Sb11 至Sb16 所構成之第1模組、及由蓄電單元C4A 至C6A 、C4B 、C5B 、C4C 、C5C 、開關Sa21 至Sa26 、Sb21 至Sb26 所構成之第2模組，且進一步在如第13圖所示之位置將蓄電單元C3B 、C3C 連接於兩模組間來構成本發明之電壓均等化電路1後，將用以切換第1模組中所含之各開關之導通、關斷之驅動信號輸出電路之基準電位點，與該第1模組內之任一個蓄電單元連接(第13圖中係表示為「」，舉例而言，係可與配置於最低電位側之單元之低電位側電極連接)，且將用以切換第2模組中所含之各開關之導通、關斷之驅動信號輸出電路(與用於第1模組之電路係為不同的電路)之基準電位點與該第2模組內之任一個蓄電單元連接(具例而言，係與第13圖中顯示為「」的點連接)，則施加於各模組內之耦合電容器的電壓，充其量也會被抑制於構成第1串聯電路之蓄電單元中各模組內所含之蓄電單元(在第1模組中係為C1A 至C3A ，在第2模組中係為C4A 至C6A )之合計電壓程度，因此藉由依據耦合電容器之耐電壓而適當選擇模組的尺寸，可避免對整體的串聯數施加限制。
由於串聯連接之模組數不限定於2而可為任意，因此只要在依據耦合電容器之耐電壓適當選擇各模組中之第1串聯電路的串聯數後將多數個模組串聯連接，則可構成整體較大之串聯數的均等化電路。以此方式構成之電路，亦可以與實施例1中所說明者相同的態樣動作。
[實施例3]
先前專利發明之蓄電模組係一般化為將以n個(n係為2以上的整數)蓄電單元及蓄電單元群設為串聯的m個串聯電路、及以n-1個蓄電單元及蓄電單元群設為串聯之m個或m±1個之複數個(惟並聯數為4L-2個之情形除外。L係為自然數)之串聯電路予以分別交互並聯連接者。有鑑於此，本發明之電壓均等化電路亦可藉由將先前專利發明之蓄電模組中所含之各開關依據本發明之揭示構成為第1、第2開關群來一般化。亦即，第8圖所示之本發明之電壓均等化電路1，係可謂為n=3、m=1時的例。此外，以其他例而言，可列舉第14圖之電路(n=3、m=2時之例)、或第15圖之電路(n=3、m=3時之例)。
如此，在一般化之電壓均等化電路中，也可達成如前所述藉由模組化來避免串聯數被限制、及藉由來自均等化電路內蓄電單元之電力使驅動信號輸出電路動作來構成不斷電電源裝置等的各種改良。
另外，於並聯數為4L-2時，在藉由開關切換而實現的第1、第2連接狀態中，無法使各並聯段中所含之蓄電單元的合成電容全都相等。以下說明此點。
首先，以第15圖之電路為例說明並聯數非為4L-2之情形。將開關Sa1 至Sa14 均設為導通、開關Sb1 至Sb14 均設為關斷時，以第1連接狀態而言，係實現將並聯連接蓄電單元C1D 、C1A 、C1c 、C1E 而成的第1並聯段(4並聯)、並聯連接蓄電單元C2D 、C1B 、C2A 、C2C 、C2E 而成之第2並聯段(5並聯)、並聯連接蓄電單元C3D 、C2B 、C3A 、C3E 而成之第3並聯段(4並聯)予以串聯連接的狀態。另一方面，將開關Sb1 至Sb14 均設為導通、開關Sa1 至Sa14 均設為關斷時，以第2連接狀態而言，係實現將並聯連接蓄電單元C1D 、C1B 、C1A 、C1E 而成的第1並聯段(4並聯)、並聯連接蓄電單元C2D 、C2B 、C2A 、C1C 、C2E 而成之第2並聯段(5並聯)、並聯連接蓄電單元C3D 、C3A 、C2C 、C3E 而成之第3並聯段(4並聯)予以串聯連接的狀態。
此時，即使在第1、第2連接狀態間進行切換，第1至第3並聯段之各者中之並聯數也不會變。只要選擇蓄電單元C1A 、C3A 的電容量、及其他各蓄電單元的電容量之比為2：1，則可使在第1、第2連接狀態中所構成之第1至第3並聯段中所含之蓄電單元的合成電容全都作成相等(若將蓄電單元C1A 、C3A 以外之各單元的電容量設為C，則各並聯段中所含之蓄電單元的合成電容即成為5C)。
接著說明並聯數為4L-2之情形。舉例而言，說明對於在第15圖所示之電路中由C1D 至C3D 所構成之串聯電路，將由蓄電單元C1F 、C2F 所構成之串聯電路(第16圖)進一步並聯連接之情形(此時之並聯數係為4×2-2=6)。
在上述並聯數為6的電路中，係設為蓄電單元C2D 與C1F 之高電位側電極間及低電位側電極間，係以與Sb1 至Sb14 同樣方式透過屬於MOSFET之開關Sb15 及Sb16 而連接(開關Sb15 之源極電極係連接於蓄電單元C2D 之高電位電極側，汲極電極係連接於蓄電單元C1F 之高電位電極側，開關Sb16 之源極電極係連接於蓄電單元C2D 之低電位電極側，汲極電極係連接於蓄電單元C1F 之低電位電極側。此時，Sb16 之源極電極亦連接於蓄電單元C3D 之高電位電極側，汲極電極亦連接於蓄電單元C2F 之高電位電極側)，再者，蓄電單元C3D 與C2F 之低電位側電極間亦同樣地藉由屬於MOSFET之開關Sb17 而連接(源極電極係連接於蓄電單元C3D 之低電位電極側，汲極電極係連接於蓄電單元C2F 之低電位電極側)。再者，在該並聯數為6的電路中，係設為蓄電單元C1D 與C1F 之高電位側電極間及低電位側電極間，係以與Sa1 至Sa14 同樣方式透過屬於MOSFET之開關Sa15 及Sa16 而連接(開關Sa15 之源極電極係連接於蓄電單元C1F 之高電位電極側，汲極電極係連接於蓄電單元C1D 之高電位電極側，開關Sa16 之源極電極係連接於蓄電單元C1F 之低電位電極側，汲極電極係連接於蓄電單元C1D 之低電位電極側)，再者，蓄電單元C3D 之高電位電極與C2F 之低電位側電極之間，係同樣地藉由屬於MOSFET之開關Sa17 而連接(源極電極係連接於蓄電單元C2F 之低電位電極側，汲極電極係連接於蓄電單元C3D 之高電位電極側)。
在此種構成中，於將開關Sa1 至Sa17 均設為導通，且將開關Sb1 至Sb17 均設為關斷時，以第1連接狀態而言，係實現將並聯連接蓄電單元C1F 、C1D 、C1A 、C1C 、C1E 而成的第1並聯段(5並聯)、並聯連接蓄電單元C2F 、C2D 、C1B 、C2A 、C2C 、C2E 而成之第2並聯段(6並聯)、並聯連接蓄電單元C3D 、C2B 、C3A 、C3E 而成之第3並聯段(4並聯)予以串聯連接的狀態。另一方面，將開關Sb1 至Sb17 均設為導通、開關Sa1 至Sa17 均設為關斷時，以第2連接狀態而言，係實現將並聯連接蓄電單元C1D 、C1B 、C1A 、C1E 而成的第1並聯段(4並聯)、並聯連接蓄電單元C1F 、C2D 、C2B 、C2A 、C1C 、C2E 而成之第2並聯段(6並聯)、並聯連接蓄電單元C2F 、C3D 、C3A 、C2C 、C3E 而成之第3並聯段(5並聯)予以串聯連接的狀態。
亦即，在第1至第3並聯段中之各個並聯數，係藉由在上述第1、第2連接狀態間切換，而在5並聯-6並聯-4並聯、4並聯-6並聯-5並聯之間變化。因此，即使例如將蓄電單元C1A 與C3A 之電容量設為2C，且將其他蓄電單元之電容量均設為C時，在第1、第2連接狀態之各者中，各並聯段中所含之蓄電單元的合成電容也不會相等。
然而，在此情形下，仍可藉由在第1、第2連接狀態間重複切換，而可達成將電路中所含之所有蓄電單元的電壓予以均等化。亦即，只要不是課予「使各並聯段中所含之蓄電單元的合成電容相等」的要件，則亦可以4L-2之並聯數來構成本發明之電壓均等化電路。
另外，在配置各開關時，需注意使各個蓄電單元不會透過關斷狀態之開關而放電。在電壓均等化電路中所含之各個蓄電單元中，以於連結高電位側電極與低電位側電極之各個路徑上，包含至少一個切斷擔任該種放電之電流的寄生二極體所產生之場效電晶體之方式來構成各開關群，即可藉此來避免該種放電。
[產業上之可利用性]
本發明之電壓均等化電路係可利用作為以緊急用電源為首的任意電源裝置。依據本發明，可藉由較習知為少的元件數、單純的構成來構成電源裝置，因此可提供一種低成本且故障危險低的電源裝置。
1．．．電壓均等化電路
2．．．驅動電路部分
3．．．驅動信號輸出電路
100．．．開關
200．．．驅動電路
201．．．光電耦合器
202．．．光電耦合器
203．．．光耦合器
204．．．光耦合器
B1A 、B2A 、B2B 、B2C 、B3C ．．．蓄電單元
B1B 、B2B 、B3B ．．．蓄電單元
C1A 至C6A ．．．蓄電單元
C1B 至C3B ．．．蓄電單元
C1C 至C5C ．．．蓄電單元
C1D 至C3D ．．．蓄電單元
C1E 至C5E ．．．蓄電單元
C1F 至C2F ．．．蓄電單元
Ca1 ．．．耦合電容器
D1 ．．．發光二極體
D2 ．．．光二極體
Da1 ．．．二極體
R1 至R3 ．．．電阻
Ra1 ．．．電阻
S1 ．．．開關
Sa1 至Sa17 ．．．開關
Sa11 至Sa16 ．．．開關
Sa21 至Sa26 ．．．開關
Sb1 至Sb17 ．．．開關
Sb11 至Sb16 ．．．開關
Sb21 至Sb26 ．．．開關
TNPN ．．．NPN型電晶體
TPNP ．．．PNP型電晶體
Vcc ．．．電源
VG ．．．基準電位點
V1 ．．．發光元件驅動電源
第1圖係為顯示先前專利發明之蓄電模組之一例的電路圖。
第2圖係為顯示在先前專利發明之蓄電模組之動作時所實現之第1連接狀態的電路圖。
第3圖係為顯示在先前專利發明之蓄電模組之動作時所實現之第2連接狀態的電路圖。
第4圖係為顯示由2個MOSFET所構成之習知之雙向開關之圖。
第5圖係為概念性顯示第4圖之開關為導通時，流通於該開關之電流之路徑的圖。
第6圖係為概念性顯示第4圖之開關為關斷時，流通於該開關之電流被切斷的圖。
第7圖係為顯示將習知技術之驅動電路連接於第4圖之開關時之電路構成圖。
第8圖係為本發明之第1實施形態之電壓均等化電路之電路圖。惟連接於各開關之驅動電路部分則予以省略。
第9圖係為在本發明之第1實施形態之電壓均等化電路中顯示連接於開關Sa1 之驅動電路部分的電路圖。
第10圖係為顯示本發明之第1實施形態之電壓均等化電路之動作時所使用之驅動信號輸出電路的電路圖。
第11圖係為顯示在第13圖所示之驅動信號輸出電路中對發光二極體施加電壓時之受光部中之電流流通的圖。
第12圖係為顯示在第13圖所示之驅動信號輸出電路中未對發光二極體施加電壓時之受光部中之電流流通的圖。
第13圖係為本發明之第2實施形態之電壓均等化電路之電路圖。惟連接於各開關之驅動電路部分則予以省略。
第14圖係為本發明之第3實施形態之電壓均等化電路之電路圖。惟連接於各開關之驅動電路部分則予以省略。
第15圖係為本發明之第3實施形態之電壓均等化電路之電路圖。惟連接於各開關之驅動電路部分則予以省略。
第16圖係為本發明之第3實施形態之電壓均等化電路的電路圖。惟連接於各開關之驅動電路部分則予以省略。
1．．．電壓均等化電路
C1A 至C3A ．．．蓄電單元
C1B 至C2B ．．．蓄電單元
Sa1 至Sa6 ．．．開關
Sb1 至Sb6 ．．．開關

Claims (9)

  1. 一種電壓均等化電路，係具備：第1串聯電路，將n(n係為2以上的整數)個蓄電單元予以串聯連接而構成；第2、第3串聯電路，將n-1個蓄電單元予以串聯連接而構成；及第1、第2開關群；且藉由將前述第1開關群中所含之各個開關設為導通來實現第1連接狀態，該第1連接狀態係為藉由將構成前述第1串聯電路之第k(k係為2以上且為n以下的整數)個蓄電單元、及構成前述第2串聯電路之第k-1個蓄電單元分別予以並聯連接而構成n-1個並聯電路，而且，藉由將構成前述第1串聯電路之第l (l 係為1以上且為n-1以下的整數)個蓄電單元、及構成前述第3串聯電路之第l 個蓄電單元分別予以並聯連接而構成n-1個並聯電路；及藉由將前述第2開關群中所含之各個開關設為導通來實現第2連接狀態，該第2連接狀態係為藉由將構成前述第1串聯電路之第l 個蓄電單元、及構成前述第2串聯電路之第l 個蓄電單元分別予以並聯連接而構成n-1個並聯電路，而且，藉由將構成前述第1串聯電路之第k個蓄電單元、及構成前述第3串聯電路之第k-1個蓄電單元分別予以並聯連接而構成n-1個並聯電路；且組構成藉由在前述第1、第2連接狀態間的切換，將構成前述第1至第3串聯電路之各個蓄電單元之電壓予以均等化，在該電壓均等化電路中，前述第1開關群係以使在前述第1連接狀態中構成之前述並聯電路之各者包括在該各個並聯電路內配置成不切斷一方極性之電流的場效電晶體及在該各個並聯電路內配置成不切斷另一方極性之電流的場效電晶體之方式在該各個並聯電路內配置作為開關的場效電晶體；前述第2開關群係以使在前述第2連接狀態中構成之前述並聯電路之各者包括在該各個並聯電路內配置成不切斷一方極性之電流的場效電晶體及在該各個並聯電路內配置成不切斷另一方極性之電流的場效電晶體之方式在該各個並聯電路內配置作為開關的場效電晶體。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電壓均等化電路，其中，前述第1、第2開關群中所含之各個開關係為金氧半導體電晶體(MOSFET；Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之電壓均等化電路，其中，前述第1開關群係組構成，將MOSFET配置成，於在前述第1連接狀態中彼此並聯連接之由前述第1串聯電路中所含之蓄電單元與前述第2串聯電路中所含之蓄電單元所構成之蓄電單元組之各者的高電位側電極間及低電位側電極間，包含有在該第1串聯電路中所含之蓄電單元之電極側連接有源極電極、且在該第2串聯電路中所含之蓄電單元之電極側連接有汲極電極之MOSFET，且將MOSFET配置成，於在前述第1連接狀態中彼此並聯連接之由前述第1串聯電路中所含之蓄電單元與前述第3串聯電路中所含之蓄電單元所構成之蓄電單元組之各者的高電位側電極間及低電位側電極間，包含有在該第1串聯電路中所含之蓄電單元之電極側連接有汲極電極、及在該第3串聯電路中所含之蓄電單元之電極側連接有源極電極之MOSFET；前述第2開關群係組構成，將MOSFET配置成，於在前述第2連接狀態中彼此並聯連接之由前述第1串聯電路中所含之蓄電單元與前述第2串聯電路中所含之蓄電單元所構成之蓄電單元組之各者的高電位側電極間及低電位側電極間，包含有在該第1串聯電路中所含之蓄電單元之電極側連接有汲極電極、且在該第2串聯電路中所含之蓄電單元之電極側連接有源極電極之MOSFET，且將MOSFET配置成，於在前述第2連接狀態中彼此並聯連接之由前述第1串聯電路中所含之蓄電單元與前述第3串聯電路中所含之蓄電單元所構成之蓄電單元組之各者的高電位側電極間及低電位側電極間，包含有在該第1串聯電路中所含之蓄電單元之電極側連接有源極電極、且在該第3串聯電路中所含之蓄電單元之電極側連接有汲極電極之MOSFET。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之電壓均等化電路，其中，相對於前述第1、第2開關群中所含之各個MOSFET之閘極電極串聯連接有耦合電容器，而於該各個MOSFET之源極電極與閘極電極之間連接有電阻，再者，相對於該電阻以不切斷從該源極電極朝向該閘極電極之電流之方式並聯地連接有二極體，且組構成，藉由透過該耦合電容器而輸入至該閘極電極之驅動信號的控制來切換各個MOSFET之導通、關斷。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之電壓均等化電路，其中，在前述耦合電容器之各者連接有驅動信號輸出電路，且組構成，藉由透過該耦合電容器而輸入至閘極電極之前述驅動信號之控制來切換各個MOSFET之導通、關斷，其中，該驅動信號輸出電路係具備：發光部，具備有發光元件；及受光部，具備有響應前述發光元件之發光而產生電信號之受光元件、與依據該電信號而輸出前述驅動信號的推挽(push pull)電路，且相對於前述發光元件電性絕緣。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之電壓均等化電路，其中，具備第1驅動信號輸出電路及第2驅動信號輸出電路作為前述驅動信號輸出電路，該第1驅動信號輸出電路係與串聯連接於前述第1開關群中所含之各個MOSFET之閘極電極之所有前述耦合電容器連接，且透過該耦合電容器之各者將驅動信號輸出至該第1開關群中所含之MOSFET之所有閘極電極；該第2驅動信號輸出電路係與串聯連接於前述第2開關群中所含之各個MOSFET之閘極電極之所有前述耦合電容器連接，且透過該耦合電容器之各者將驅動信號輸出至該第2開關群中所含之MOSFET之所有閘極電極；且組構成，藉由從前述第1、第2驅動信號輸出電路輸入之各個前述驅動信號的控制，來切換前述第1、第2開關群中所含之各個MOSFET之導通、關斷。
  7. 一種不斷電電源裝置，其係在申請專利範圍第5項或第6項所述之電壓均等化電路中，組構成，藉由將前述驅動信號輸出電路之各者所具備之前述發光元件連接於發光元件驅動電路，且進一步將該發光元件驅動電路之各者連接於前述第1至第3串聯電路中所含之蓄電單元之任一者，而使用該蓄電單元之任一者作為用以使該發光元件驅動電路之各者動作之電源，而且，組構成，藉由將前述驅動信號輸出電路之各者所具備之前述推挽電路連接於前述第1至第3串聯電路中所含之蓄電單元之任一者，而使用該蓄電單元之任一者作為用以使該推挽電路之各者動作之電源。
  8. 一種電壓均等化電路，係將對於1以上且為N(N係為2以上的整數)以下之整數i分別賦予之N個模組(以下將各者設為第i模組)予以串聯連接作為串聯數n為ni 之申請專利範圍第5項所述之電壓均等化電路，且分別將蓄電單元連接於前述N個模組中之直接連接之2個模組中之第2串聯電路間、及第3串聯電路間，藉此者，在該電壓均等化電路中，且將用以切換第i模組中所含之MOSFET之導通、關斷之前述驅動信號輸出電路中所含之前述推挽電路之基準電位點，予以連接於該第i模組中所含之任一蓄電單元。
  9. 一種電壓均等化電路，其係將串聯連接n(n係為2以上的整數)個蓄電單元而構成各者的m個(m係為1以上的整數)串聯電路、及串聯連接n-1個蓄電單元而構成各者之m個或m±1個之複數個(惟並聯數為4L-2個之情形除外，L係為自然數)串聯電路分別予以交互地並聯連接，且進一步設置第1、第2開關群，藉由將前述第1開關群中所含之各個開關設為導通來實現第1連接狀態，該第1連接狀態係由各個串聯電路中所含之蓄電單元與並聯連接於包含該蓄電單元之串聯電路之串聯電路中所含之任一個以上的蓄電單元並聯連接而構成並聯電路，及藉由將前述第2開關群中所含之各個開關設為導通來實現第2連接狀態，該第2連接狀態係由各個串聯電路中所含之蓄電單元與並聯連接於包含該蓄電單元之串聯電路之串聯電路中所含之任一個以上的蓄電單元並聯連接而構成與在前述第1連接狀態中所構成之並聯電路不同的並聯電路，及藉由在前述第1、第2連接狀態間的切換，將構成各個串聯電路之蓄電單元之電壓予以均等化之方式構成者，在該電壓均等化電路中，前述第1開關群係構成為，在該各個並聯電路內配置場效電晶體，以使在前述第1連接狀態中構成之前述並聯電路之各者包括在該各個並聯電路內配置成不切斷一方極性之電流的場效電晶體及在該各個並聯電路內配置成不切斷另一方極性之電流的場效電晶體；前述第2開關群係構成為，在該各個並聯電路內配置場效電晶體，以使在前述第2連接狀態中構成之前述並聯電路之各者包括在該各個並聯電路內配置成不切斷一方極性之電流的場效電晶體及在該各個並聯電路內配置成不切斷另一方極性之電流的場效電晶體。
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