WO2012120878A1 - バランス補正装置および蓄電システム - Google Patents

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WO2012120878A1
WO2012120878A1 PCT/JP2012/001537 JP2012001537W WO2012120878A1 WO 2012120878 A1 WO2012120878 A1 WO 2012120878A1 JP 2012001537 W JP2012001537 W JP 2012001537W WO 2012120878 A1 WO2012120878 A1 WO 2012120878A1
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WO
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storage cell
inductor
switching element
balance correction
power storage
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Application number
PCT/JP2012/001537
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English (en)
French (fr)
Inventor
中尾　文昭
小池　哲夫
Original Assignee
電動車両技術開発株式会社
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Publication date
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    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
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    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
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    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
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    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present invention relates to a balance correction device and a power storage system.
  • Patent Documents 1 to 3 a balance correction circuit that includes an inductor, a switching element, and a drive circuit for the switching element and that equalizes the voltage between the storage cells has been proposed (see Patent Documents 1 to 3).
  • Patent Literature Patent Document 1 JP 2006-067748 (Patent Document 2) JP 2008-017655 (Patent Document 3) JP 2009-232660
  • an object of one aspect of the present invention is to provide a balance correction device and a power storage system that can solve the above-described problems. This object is achieved by a combination of features described in the independent claims.
  • the dependent claims define further advantageous specific examples of the present invention.
  • a balance correction device for equalizing voltages of a first power storage cell and a second power storage cell connected in series, wherein one end of the first power storage cell and the second power storage cell An inductor having one end electrically connected to a connection point with one end of the storage cell, and a first switching element electrically connected between the other end of the inductor and the other end of the first storage cell; A second switching element electrically connected between the other end of the inductor and the other end of the second storage cell, and a series of the inductors connected in series, and the magnitude of the current flowing through the inductor is predetermined.
  • a balance correction device including a current limiting element that limits a current flowing through the inductor is provided.
  • the current limiting element is between a connection point of one end of the first storage cell and one end of the second storage cell and a connection point of the first switching element and the second switching element.
  • the inductor may be connected in series.
  • the current limiting element includes a first current limiting element connected in series with the inductor between the other end of the first storage cell and the first switching element, and a second You may have the 2nd current limiting element connected in series with an inductor between the other end of an electrical storage cell, and a 2nd switching element.
  • the current limiting element may be a fuse.
  • the fuse may be an overcurrent interruption type fuse or a thermal fuse.
  • An example of apparatus 100 provided with accumulation-of-electricity system 110 is shown roughly.
  • An example of the electrical storage system 210 is shown schematically.
  • movement of the electrical storage system 210 is shown schematically.
  • An example of the electrical storage system 410 is shown schematically.
  • FIG. 1 schematically shows an example of a device 100 including a power storage system 110.
  • Device 100 includes a motor 102 and a power storage system 110.
  • the device 100 may be a transportation device such as an electric vehicle, a hybrid vehicle, an electric motorcycle, a railway vehicle, and an elevator.
  • the device 100 may be an electrical device such as a PC or a mobile phone.
  • the motor 102 is electrically connected to the power storage system 110 and uses power supplied from the power storage system 110.
  • the motor 102 may be used as a regenerative brake.
  • the motor 102 may be an example of a power load.
  • the power storage system 110 is electrically connected to the motor 102 and supplies power to the motor 102 (sometimes referred to as discharging of the power storage system).
  • the power storage system 110 is electrically connected to a charging device (not shown) and stores electrical energy (sometimes referred to as charging of the power storage system).
  • the power storage system 110 includes a terminal 112, a terminal 114, a plurality of power storage cells connected in series including a power storage cell 122, a power storage cell 124, a power storage cell 126, and a power storage cell 128, a balance correction circuit 132, and a balance correction circuit 134. And a plurality of balance correction circuits including a balance correction circuit 136.
  • the balance correction circuit 132, the balance correction circuit 134, and the balance correction circuit 136 may be an example of a balance correction device.
  • electrically connected is not limited to a case where a certain element is directly connected to another element.
  • a third element may be interposed between one element and another element.
  • it is not limited to when a certain element and another element are physically connected.
  • the input winding and output winding of the transformer are not physically connected, but are electrically connected.
  • an element and another element are electrically connected. Including the case of connection.
  • “connected in series” indicates that one element and another element are electrically connected in series.
  • the terminals 112 and 114 electrically connect the power storage system 110 to devices outside the system such as the motor 102 and the charging device.
  • Power storage cell 122, power storage cell 124, power storage cell 126, and power storage cell 128 are connected in series.
  • the power storage cell 122, the power storage cell 124, the power storage cell 126, and the power storage cell 128 may be secondary batteries or capacitors.
  • the storage cell 124, the storage cell 126, and the storage cell 128 may be lithium ion batteries.
  • Each of power storage cell 122, power storage cell 124, power storage cell 126, and power storage cell 128 may include a plurality of power storage cells.
  • battery characteristics include battery capacity or discharge voltage characteristics indicating the relationship of battery voltage to discharge time. For example, as the storage cell deteriorates, the battery voltage decreases with a shorter discharge time.
  • the storage cell 122 and the storage cell 124 have a predetermined range of charge levels (sometimes referred to as “State of Charge” or “SOC”), when the voltages of the storage cell 122 and the storage cell 124 vary.
  • SOC state of Charge
  • the utilization efficiency of the power storage system 110 is deteriorated. Therefore, the use efficiency of the power storage system 110 can be improved by equalizing the voltages of the power storage cell 122 and the power storage cell 124.
  • the balance correction circuit 132 equalizes the voltages of the storage cell 122 and the storage cell 124.
  • the balance correction circuit 132 includes one end (sometimes referred to as a positive electrode side) of the storage cell 122 on the terminal 112 side, one end (sometimes referred to as a negative electrode side) on the terminal 114 side of the storage cell 122, and the positive electrode of the storage cell 124. It is electrically connected to the connection point 143 with the side.
  • the balance correction circuit 132 is electrically connected to a connection point 143 and a connection point 145 between the negative electrode side of the storage cell 124 and the positive electrode side of the storage cell 126.
  • the balance correction circuit 132 may include an inductor that is electrically connected to the connection point 143.
  • the balance correction circuit 132, the storage cell 122, and the storage cell 124 are electrically connected as described above, so that the first circuit including the storage cell 122 and the inductor, the storage cell 124, and the inductor A second circuit including is formed.
  • the balance correction circuit 132 causes a current to flow alternately through the first circuit and the second circuit. Thereby, electrical energy can be transferred between the storage cell 122 and the storage cell 124 via the inductor. As a result, the voltages of the storage cell 122 and the storage cell 124 can be equalized.
  • the balance correction circuit 134 equalizes the voltages of the storage cell 124 and the storage cell 126.
  • the balance correction circuit 134 is electrically connected to a connection point 143, a connection point 145, and a connection point 147 between the negative electrode side of the storage cell 126 and the positive electrode side of the storage cell 128.
  • the balance correction circuit 136 equalizes the voltages of the storage cell 126 and the storage cell 128.
  • the balance correction circuit 136 is electrically connected to the connection point 145, the connection point 147, and the negative electrode side of the storage cell 128.
  • the balance correction circuit 134 and the balance correction circuit 136 may have the same configuration as the balance correction circuit 132.
  • FIG. 2 schematically shows an example of the power storage system 210.
  • the power storage system 210 includes a terminal 212, a terminal 214, a power storage cell 222 and a power storage cell 224 connected in series, and a balance correction circuit 232.
  • the balance correction circuit 232 may be an example of a balance correction device.
  • the power storage cell 222 may be an example of a first power storage cell.
  • the power storage cell 224 may be an example of a second power storage cell.
  • the terminal 212 and the terminal 214 may have the same configuration as the terminal 112 and the terminal 114 of the power storage system 110, respectively.
  • the power storage cell 222 and the power storage cell 224 may have the same configuration as the power storage cell 122, the power storage cell 124, the power storage cell 126, or the power storage cell 128.
  • the power storage system 110 may have a configuration similar to that of the power storage system 210.
  • the balance correction circuit 132, the balance correction circuit 134, and the balance correction circuit 136 may have the same configuration as the balance correction circuit 232.
  • the balance correction circuit 232 equalizes the voltages of the storage cell 222 and the storage cell 224.
  • the balance correction circuit 232 includes an inductor 250, a switching element 252, a switching element 254, a control signal generation unit 272, a diode 282, a diode 284, and a fuse 290.
  • the switching element 252 may be an example of a first switching element.
  • the switching element 254 may be an example of a second switching element.
  • the fuse 290 may be an example of a current limiting element.
  • the balance correction circuit 232 is electrically connected to the positive electrode side of the energy storage cell 222 and the connection point 243 between the negative electrode side of the energy storage cell 222 and the positive electrode side of the energy storage cell 224.
  • a first switching circuit including the storage cell 222, the switching element 252, the fuse 290, and the inductor 250 is formed.
  • the balance correction circuit 232 is electrically connected to the connection point 243 and the negative electrode side of the storage cell 224.
  • a second switching circuit including the storage cell 224, the inductor 250, the fuse 290, and the switching element 254 is formed.
  • the connection point 243 may be an example of a connection point between one end of the first power storage cell and one end of the second power storage cell.
  • One end of the inductor 250 is electrically connected to the connection point 243.
  • the other end of the inductor 250 may be electrically connected to a connection point 263 between the switching element 252 and the switching element 254.
  • an inductor current IL is generated in the inductor 250.
  • the switching element 252 is electrically connected between the other end of the inductor 250 and the positive electrode side of the storage cell 222.
  • the switching element 252 receives the control signal ⁇ 22 from the control signal generator 272, and performs an on operation or an off operation based on the control signal ⁇ 22. This opens and closes the first open / close circuit.
  • the switching element 252 may be a MOSFET.
  • the switching element 254 is electrically connected between the other end of the inductor 250 and the negative electrode side of the storage cell 224.
  • the switching element 254 receives the control signal ⁇ 24 from the control signal generator 272 and performs an on operation or an off operation based on the control signal ⁇ 24. As a result, the second open / close circuit is opened and closed.
  • the switching element 254 may be a MOSFET.
  • the control signal generator 272 generates a control signal ⁇ 22 that controls the on / off operation of the switching element 252 and a control signal ⁇ 24 that controls the on / off operation of the switching element 254.
  • the control signal generator 272 supplies the control signal ⁇ 22 to the switching element 252.
  • the control signal generator 272 supplies the control signal ⁇ 24 to the switching element 254.
  • the control signal generation unit 272 may generate the control signal ⁇ 22 and the control signal ⁇ 24 so that the switching element 252 and the switching element 254 repeat ON / OFF operations alternately. Thereby, the switching element 252 and the switching element 254 can be alternately turned on and off.
  • Control signal ⁇ 22 and control signal ⁇ 24 may each be a square wave with a duty ratio of 50%. The duty ratio can be calculated as the ratio of the ON period to the period of the square wave.
  • the control signal generator 272 may be a pulse generator that generates a pulse train having a predetermined cycle.
  • Control signal generator 272 may be a variable pulse generator that variably controls the duty ratio of at least one of control signal ⁇ 22 and control signal ⁇ 24.
  • the control signal generator 272 may be formed on the same substrate as the switching element 252 and the switching element 254.
  • the diode 282 is arranged in parallel with the switching element 252 and allows a current to flow in the direction from the other end of the inductor 250 to the positive electrode side of the storage cell 222.
  • the diode 284 is arranged in parallel with the switching element 254 and allows a current to flow in the direction from the negative electrode side of the storage cell 224 to the other end of the inductor 250.
  • the diode 282 and the diode 284 may be parasitic diodes formed equivalently between the source and drain of the MOSFET.
  • the inductor current I L diode 282 or diode 284 can continue to flow through.
  • the inductor current I L generated once the inductor 250 can be utilized without waste. Further, it is possible to suppress the generation of a surge voltage that occurs when the inductor current IL is cut off.
  • the fuse 290 is connected to the inductor 250 in series.
  • one end of the fuse 290 is electrically connected to the other end of the inductor 250.
  • the other end of the fuse 290 is electrically connected to a connection point 263 between the switching element 252 and the switching element 254.
  • the fuse 290 limits the current flowing through the inductor 250 when the magnitude of the current flowing through the inductor 250 exceeds a predetermined value.
  • the storage cell 222 and the storage cell 224 can be protected.
  • an arbitrary balance correction circuit 232 is extracted for the purpose of confirming that the safety of the power storage system 210 can be ensured even if the semiconductor element should fail.
  • an open / short test is performed. Even when at least one of the switching element 252 and the switching element 254 is closed in the open / short test, since the fuse 290 is connected in series to the inductor 250, the storage cell 222 and the storage cell 224 are protected. can do. As a result, the safety of the power storage system 210 can be ensured.
  • the fuse 290 is disposed between the other end of the inductor 250 and the connection point 263 .
  • the number or installation location of the fuses 290 is not limited to this.
  • the fuse 290 may be connected in series to the inductor 250 between the connection point 243 and one end of the inductor 250. Thereby, both the electrical storage cell 222 and the electrical storage cell 224 can be protected by a single fuse.
  • the fuse 290 may be an overcurrent interruption type fuse or a thermal fuse. In the present embodiment, the case where a fuse is used as the current limiting element has been described. However, the current limiting element is not limited to this.
  • the current limiting element may be a PTC thermistor whose internal resistance increases as the temperature rises.
  • the current limiting element may be an electric current breaker.
  • FIG. 3 schematically shows an example of the operation of the power storage system 210.
  • FIG. 3 shows a graph 302, a graph 304, and a graph 306 in association with examples of the waveforms of the control signal ⁇ 22 and the control signal ⁇ 24.
  • the horizontal axis indicates the passage of time.
  • the vertical axis shows the magnitude of the inductor current I L.
  • the magnitude of the inductor current I L represents the current flowing from the connection point 263 toward the connecting point 243 (. Indicated by the solid line arrow in FIG. 2) as a positive.
  • Graph 302 illustrates an example of a temporal change of the inductor current I L when the voltage E 2 of the energy storage cell 222 is greater than the voltage E 4 of the electric storage cell 224 schematically.
  • Graph 304 illustrates an example of a temporal change of the inductor current I L when the voltage E 2 of the energy storage cell 222 is smaller than the voltage E 4 of the electric storage cell 224 schematically.
  • Graph 306 illustrates an example of a temporal change of the inductor current I L when the voltage E 2 of the energy storage cell 222 and the voltage E 4 storage cells 224 are substantially the same schematically.
  • control signal ⁇ 22 and the control signal ⁇ 24 are square waves having a duty ratio of 50%. As shown in FIG. 3, control signal ⁇ 22 and control signal ⁇ 24 have complementary logic or phase polarities so that one of switching element 252 and switching element 254 is in the off state while the other is in the on state.
  • the switching element 252 is turned off, the switching element 254 is turned on, the inductor current I L is charged in the inductor 250 of the inductor 250 at one end - the connection point 243- storage cell 224-switching element 254- connection It is discharged in the current path at point 263-fuse 290-inductor 250 at the other end. This discharge is performed while charging the storage cell 224. As shown in FIG. 3, the inductor current I L decreases with time due to the discharge, the discharge current becomes zero, the inductor 250, to flow the opposite direction of the charge current and the discharge current.
  • the fuse 290 is blown and the current flowing through the inductor 250 is limited. . Thereby, the electrical storage cell 222 can be protected.
  • the switching element 254 is turned off, the switching element 252 is turned on, the other end of the inductor current I L inductor 250 charged in the inductor 250 - Fuse 290- connection point 263- switching element 25 2 energy storage
  • an overcurrent may flow between the connection point 243 and the connection point 263.
  • the fuse 290 is blown and the current flowing through the inductor 250 is limited. . Thereby, the electrical storage cell 224 can be protected.
  • the balance correction circuit 232 causes a current to flow alternately between the first switching circuit and the second switching circuit, whereby electric energy is passed between the storage cell 122 and the storage cell 124 via the inductor 250. Can be exchanged. As a result, the voltages of the storage cell 122 and the storage cell 124 can be equalized.
  • control signal ⁇ 22 and the control signal ⁇ 24 are 50% for the purpose of simplifying the description.
  • control signal ⁇ 22 and the control signal ⁇ 24 are not limited to this.
  • the duty ratio of control signal ⁇ 22 and control signal ⁇ 24 may be changed according to the voltage difference between power storage cell 222 and power storage cell 224.
  • FIG. 4 schematically shows an example of the power storage system 410.
  • the power storage system 410 includes a terminal 212, a terminal 214, a power storage cell 222 and a power storage cell 224 connected in series, and a balance correction circuit 432.
  • the balance correction circuit 432 may be an example of a balance correction device.
  • the balance correction circuit 432 is different from the balance correction circuit 232 in that each of the first switching circuit and the second switching circuit described with reference to FIG. 2 has a current limiting element. Other points may have the same configuration as the balance correction circuit 232. Portions that are the same as or similar to the respective portions of the balance correction circuit 232 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  • the power storage system 110 may have a configuration similar to that of the power storage system 410.
  • the balance correction circuit 132, the balance correction circuit 134, and the balance correction circuit 136 may have the same configuration as the balance correction circuit 432.
  • the balance correction circuit 432 equalizes the voltages of the storage cell 222 and the storage cell 224.
  • the balance correction circuit 432 includes an inductor 250, a switching element 252, a switching element 254, a control signal generation unit 272, a diode 282, a diode 284, a fuse 492, and a fuse 494.
  • the fuse 492 and the fuse 494 may be an example of a current limiting element.
  • the fuse 492 may be disposed between the positive electrode side of the storage cell 222 and the switching element 252. Thereby, the fuse 492 is connected in series with the inductor 250 when the switching element 252 is turned on. If the switching element 252 remains closed due to a failure of at least one of the switching element 252 and the control signal generation unit 272, an overcurrent may flow between the positive electrode side of the storage cell 222 and the switching element 252.
  • the fuse 492 blows and the current flowing through the inductor 250 Limit. Thereby, the electrical storage cell 222 can be protected.
  • the fuse 494 may be disposed between the negative electrode side of the storage cell 224 and the switching element 254. Thereby, the fuse 494 is connected in series to the inductor 250 when the switching element 254 is turned on. If the switching element 254 remains closed due to a failure of at least one of the switching element 254 and the control signal generator 272, an overcurrent may flow between the negative electrode side of the storage cell 224 and the switching element 254. However, according to the present embodiment, when the magnitude of the current flowing between the negative electrode side of the storage cell 224 and the switching element 254 exceeds a predetermined value, the fuse 494 is blown, and the current flowing through the inductor 250 Limit. Thereby, the electrical storage cell 224 can be protected.
  • At least one of the fuse 492 and the fuse 494 may be an overcurrent interruption type fuse or a thermal fuse.
  • the current limiting element is not limited to this.
  • the current limiting element may be a PTC thermistor whose internal resistance increases as the temperature rises.
  • the current limiting element may be a current breaker.
  • the fuse 492 is disposed between the positive electrode side of the storage cell 222 and the switching element 252 .
  • the number or installation location of the fuses 492 is not limited to this.
  • the fuse 492 may be disposed between the other end of the inductor 250 and the switching element 252. Thereby, the fuse 492 is connected in series with the inductor 250 when the switching element 252 is turned on.
  • the fuse 494 is disposed between the negative electrode side of the storage cell 224 and the switching element 254 .
  • the number or installation location of the fuses 494 is not limited to this.
  • the fuse 494 may be disposed between the other end of the inductor 250 and the switching element 254. Thereby, the fuse 494 is connected in series with the inductor 250 when the switching element 254 is turned on.

Abstract

　蓄電セルに過電流が流れることを抑制する。第１の蓄電セルの一端と第２の蓄電セルの一端との接続点に、一端が電気的に接続されるインダクタと、インダクタの他端と第１の蓄電セルの他端との間に電気的に接続される第１のスイッチング素子と、インダクタの他端と第２の蓄電セルの他端との間に電気的に接続される第２のスイッチング素子と、インダクタに直列に接続され、インダクタに流れる電流の大きさが予め定められた値を超えると、インダクタに流れる電流を制限する電流制限素子とを備える。

Description

バランス補正装置および蓄電システム
　本発明は、バランス補正装置および蓄電システムに関する。
　直列接続された多数の蓄電セルを使用するときに、蓄電セル間の電圧にバラつきが生じると、蓄電セルの寿命が短くなる場合がある。そこで、インダクタ、スイッチング素子およびスイッチング素子の駆動回路を備え、蓄電セル間の電圧を均等化させるバランス補正回路が提案されている（特許文献１～３を参照。）。
　（先行技術文献）
　（特許文献）
　（特許文献１）特開２００６－０６７７４８号公報
　（特許文献２）特開２００８－０１７６０５号公報
　（特許文献３）特開２００９－２３２６６０号公報
　上記のバランス補正回路においては、何らかの原因によりスイッチング素子が閉じたままになると、蓄電セルに過電流が流れる可能性がある。そこで本発明の１つの側面においては、上記の課題を解決することのできるバランス補正装置および蓄電システムを提供することを目的とする。この目的は請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
　本発明の第１の態様においては、直列に接続された第１の蓄電セルおよび第２の蓄電セルの電圧を均等化させるバランス補正装置であって、第１の蓄電セルの一端と第２の蓄電セルの一端との接続点に、一端が電気的に接続されるインダクタと、インダクタの他端と第１の蓄電セルの他端との間に電気的に接続される第１のスイッチング素子と、インダクタの他端と第２の蓄電セルの他端との間に電気的に接続される第２のスイッチング素子と、インダクタに直列に接続され、インダクタに流れる電流の大きさが予め定められた値を超えると、インダクタに流れる電流を制限する電流制限素子とを備えるバランス補正装置が提供される。
　上記のバランス補正装置において、電流制限素子が、第１の蓄電セルの一端および第２の蓄電セルの一端の接続点と、第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子の接続点との間に、インダクタに直列に接続されてよい。上記のバランス補正装置において、電流制限素子が、第１の蓄電セルの他端と、第１のスイッチング素子との間に、インダクタに直列に接続される第１の電流制限素子と、第２の蓄電セルの他端と、第２のスイッチング素子との間に、インダクタに直列に接続される第２の電流制限素子とを有してよい。
　上記のバランス補正装置において、電流制限素子が、ヒューズであってよい。上記のバランス補正装置において、ヒューズが、過電流遮断型ヒューズまたは温度ヒューズであってよい。
　本発明の第２の態様においては、直列に接続された第１の蓄電セルおよび第２の蓄電セルと、第１の蓄電セルおよび第２の蓄電セルの電圧を均等化させる上記の記載のバランス補正装置とを備える、蓄電システムが提供される。
　なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
蓄電システム１１０を備える装置１００の一例を概略的に示す。 蓄電システム２１０の一例を概略的に示す。 蓄電システム２１０の動作の一例を概略的に示す。 蓄電システム４１０の一例を概略的に示す。
　以下、発明の実施の形態を通じて本発明の（一）側面を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。また、図面を参照して、実施形態について説明するが、図面の記載において、同一または類似の部分には同一の参照番号を付して重複する説明を省く場合がある。
　図１は、蓄電システム１１０を備える装置１００の一例を概略的に示す。装置１００は、モータ１０２と、蓄電システム１１０とを備える。装置１００は、電気自動車、ハイブリッド自動車、電気二輪車、鉄道車両、昇降機などの輸送装置であってよい。装置１００は、ＰＣ、携帯電話などの電気機器であってよい。モータ１０２は、蓄電システム１１０に電気的に接続され、蓄電システム１１０の供給する電力を利用する。モータ１０２は、回生ブレーキとして使用されてもよい。モータ１０２は、電力負荷の一例であってよい。
　蓄電システム１１０は、モータ１０２に電気的に接続され、モータ１０２に電力を供給する（蓄電システムの放電という場合がある。）。蓄電システム１１０は、図示されない充電装置に電気的に接続され、電気エネルギーを蓄える（蓄電システムの充電という場合がある。）。
　蓄電システム１１０は、端子１１２と、端子１１４と、蓄電セル１２２、蓄電セル１２４、蓄電セル１２６および蓄電セル１２８を含む直列に接続された複数の蓄電セルと、バランス補正回路１３２、バランス補正回路１３４およびバランス補正回路１３６を含む複数のバランス補正回路とを有する。バランス補正回路１３２、バランス補正回路１３４およびバランス補正回路１３６は、バランス補正装置の一例であってよい。
　ここで、「電気的に接続される」とは、ある要素と他の要素とが直接接続される場合に限定されない。ある要素と他の要素との間に、第三の要素が介在してもよい。また、ある要素と他の要素とが物理的に接続されている場合に限定されない。例えば、変圧器の入力巻線と出力巻線とは物理的には接続されていないが、電気的には接続されている。さらに、ある要素と他の要素とが現実に電気的に接続されている場合だけでなく、蓄電セルとバランス補正回路とが電気的に接続されたときに、ある要素と他の要素とが電気的に接続される場合をも含む。また、「直列に接続される」とは、ある要素と他の要素とが直列に電気的に接続されることを示す。
　端子１１２および端子１１４は、モータ１０２、充電装置などのシステム外部の装置と、蓄電システム１１０とを電気的に接続する。蓄電セル１２２、蓄電セル１２４、蓄電セル１２６および蓄電セル１２８は、直列に接続される。蓄電セル１２２、蓄電セル１２４、蓄電セル１２６および蓄電セル１２８は、二次電池またはキャパシタであってよい。蓄電セル１２４、蓄電セル１２６および蓄電セル１２８は、リチウムイオン電池であってよい。蓄電セル１２２、蓄電セル１２４、蓄電セル１２６および蓄電セル１２８のそれぞれは、複数の蓄電セルを含んでもよい。
　例えば、蓄電セル１２２と蓄電セル１２４との間で、製造品質、劣化の程度などが異なる場合、蓄電セル１２２および蓄電セル１２４の電池特性に差が生じる場合がある。電池特性としては、電池容量、または、放電時間に対する電池電圧の関係を示す放電電圧特性を例示することができる。例えば、蓄電セルの劣化が進行するにつれて、より短い放電時間で電池電圧が低下するようになる。
　蓄電セル１２２および蓄電セル１２４の電池特性が異なる場合、蓄電システム１１０の充電完了時に蓄電セル１２２および蓄電セル１２４の電圧が略同一であったとしても、蓄電システム１１０の放電が進行するにつれて、蓄電セル１２２および蓄電セル１２４の電圧にばらつきが生じる。また、蓄電システム１１０の充電開始時に蓄電セル１２２および蓄電セル１２４の電圧が略同一であったとしても、蓄電システム１１０の充電が進行するにつれて、蓄電セル１２２および蓄電セル１２４の電圧にばらつきが生じる。
　蓄電セル１２２および蓄電セル１２４は、利用可能な充電レベル（Ｓｔａｔｅ　ｏｆ　Ｃｈａｒｇｅ、ＳＯＣという場合がある。）の範囲が予め定められているので、蓄電セル１２２および蓄電セル１２４の電圧にばらつきが生じると、蓄電システム１１０の利用効率が悪化する。そこで、蓄電セル１２２および蓄電セル１２４の電圧を均等化させることで、蓄電システム１１０の利用効率を向上させることができる。
　バランス補正回路１３２は、蓄電セル１２２および蓄電セル１２４の電圧を均等化させる。バランス補正回路１３２は、蓄電セル１２２の端子１１２側の一端（正極側という場合がある。）と、蓄電セル１２２の端子１１４側の一端（負極側という場合がある。）と蓄電セル１２４の正極側との接続点１４３とに電気的に接続される。バランス補正回路１３２は、接続点１４３と、蓄電セル１２４の負極側と蓄電セル１２６の正極側との接続点１４５とに電気的に接続される。
　図示していないが、バランス補正回路１３２は、接続点１４３と電気的に接続するインダクタを有してよい。バランス補正回路１３２と、蓄電セル１２２および蓄電セル１２４とを、上記のように電気的に接続することで、蓄電セル１２２および上記のインダクタを含む第１の回路と、蓄電セル１２４および上記のインダクタを含む第２の回路が形成される。バランス補正回路１３２は、第１の回路と、第２の回路とに交互に電流を流す。これにより、蓄電セル１２２と蓄電セル１２４との間でインダクタを介して電気エネルギーを授受することができる。その結果、蓄電セル１２２および蓄電セル１２４の電圧を均等化させることができる。
　バランス補正回路１３４は、蓄電セル１２４および蓄電セル１２６の電圧を均等化させる。バランス補正回路１３４は、接続点１４３と、接続点１４５と、蓄電セル１２６の負極側と蓄電セル１２８の正極側との接続点１４７とに、電気的に接続される。バランス補正回路１３６は、蓄電セル１２６および蓄電セル１２８の電圧を均等化させる。バランス補正回路１３６は、接続点１４５と、接続点１４７と、蓄電セル１２８の負極側とに、電気的に接続される。バランス補正回路１３４およびバランス補正回路１３６は、バランス補正回路１３２と同様の構成を有してよい。
　図２は、蓄電システム２１０の一例を概略的に示す。蓄電システム２１０は、端子２１２と、端子２１４と、直列に接続された蓄電セル２２２および蓄電セル２２４と、バランス補正回路２３２とを備える。バランス補正回路２３２は、バランス補正装置の一例であってよい。蓄電セル２２２は、第１の蓄電セルの一例であってよい。蓄電セル２２４は、第２の蓄電セルの一例であってよい。
　端子２１２および端子２１４は、それぞれ、蓄電システム１１０の端子１１２および端子１１４と同様の構成を有してよい。蓄電セル２２２および蓄電セル２２４は、蓄電セル１２２、蓄電セル１２４、蓄電セル１２６または蓄電セル１２８と同様の構成を有してよい。また、蓄電システム１１０は、蓄電システム２１０と同様の構成を有してよい。バランス補正回路１３２、バランス補正回路１３４およびバランス補正回路１３６は、バランス補正回路２３２と同様の構成を有してよい。
　バランス補正回路２３２は、蓄電セル２２２および蓄電セル２２４の電圧を均等化させる。バランス補正回路２３２は、インダクタ２５０と、スイッチング素子２５２と、スイッチング素子２５４と、制御信号発生部２７２と、ダイオード２８２と、ダイオード２８４と、ヒューズ２９０とを備える。スイッチング素子２５２は、第１のスイッチング素子の一例であってよい。スイッチング素子２５４は、第２のスイッチング素子の一例であってよい。ヒューズ２９０は、電流制限素子の一例であってよい。
　バランス補正回路２３２は、蓄電セル２２２の正極側と、蓄電セル２２２の負極側と蓄電セル２２４の正極側との接続点２４３とに電気的に接続される。これにより、蓄電セル２２２と、スイッチング素子２５２と、ヒューズ２９０と、インダクタ２５０とを含む第１の開閉回路が形成される。バランス補正回路２３２は、接続点２４３と、蓄電セル２２４の負極側とに電気的に接続される。これにより、蓄電セル２２４と、インダクタ２５０と、ヒューズ２９０と、スイッチング素子２５４とを含む第２の開閉回路が形成される。接続点２４３は、第１の蓄電セルの一端と第２の蓄電セルの一端との接続点の一例であってよい。
　インダクタ２５０は、一端が接続点２４３に電気的に接続される。インダクタ２５０の他端は、スイッチング素子２５２およびスイッチング素子２５４の接続点２６３に電気的に接続されてよい。スイッチング素子２５２およびスイッチング素子２５４が交互にオン動作およびオフ動作（オン・オフ動作という場合がある。）を繰り返すと、インダクタ２５０にはインダクタ電流ＩＬが生じる。
　スイッチング素子２５２は、インダクタ２５０の他端と蓄電セル２２２の正極側との間に電気的に接続される。スイッチング素子２５２は、制御信号発生部２７２から制御信号φ２２を受信して、制御信号φ２２に基づきオン動作またはオフ動作を行う。これにより、第１の開閉回路を開閉する。スイッチング素子２５２は、ＭＯＳＦＥＴであってよい。
　スイッチング素子２５４は、インダクタ２５０の他端と蓄電セル２２４の負極側との間に電気的に接続される。スイッチング素子２５４は、制御信号発生部２７２から制御信号φ２４を受信して、制御信号φ２４に基づきオン動作またはオフ動作を行う。これにより、第２の開閉回路を開閉する。スイッチング素子２５４は、ＭＯＳＦＥＴであってよい。
　制御信号発生部２７２は、スイッチング素子２５２のオン・オフ動作を制御する制御信号φ２２と、スイッチング素子２５４のオン・オフ動作を制御する制御信号φ２４とを発生させる。制御信号発生部２７２は、制御信号φ２２をスイッチング素子２５２に供給する。制御信号発生部２７２は、制御信号φ２４をスイッチング素子２５４に供給する。
　制御信号発生部２７２は、スイッチング素子２５２およびスイッチング素子２５４が交互にオン・オフ動作を繰り返すように、制御信号φ２２および制御信号φ２４を発生させてよい。これにより、スイッチング素子２５２とスイッチング素子２５４とを交互にオン・オフ動作させることができる。制御信号φ２２および制御信号φ２４は、それぞれ、デューティ比が５０％の方形波であってよい。デューティ比は、方形波の周期に対するＯＮ期間の割合として算出することができる。
　制御信号発生部２７２は、予め定められた周期のパルス列を発生するパルス発生器であってよい。制御信号発生部２７２は、制御信号φ２２および制御信号φ２４の少なくとも一方のデューティ比を可変制御する可変パルス発生器であってもよい。制御信号発生部２７２は、スイッチング素子２５２およびスイッチング素子２５４と同一の基板に形成されてよい。
　ダイオード２８２は、スイッチング素子２５２と並列に配され、インダクタ２５０の他端から蓄電セル２２２の正極側への方向に電流を流す。ダイオード２８４は、スイッチング素子２５４と並列に配され、蓄電セル２２４の負極側からインダクタ２５０の他端への方向に電流を流す。ダイオード２８２およびダイオード２８４は、ＭＯＳＦＥＴのソース・ドレイン間に等価的に形成される寄生ダイオードであってよい。
　ダイオード２８２およびダイオード２８４を設けることで、スイッチング素子２５２およびスイッチング素子２５４が共にオフ状態となった期間にインダクタ電流ＩＬが残留した場合であっても、当該インダクタ電流ＩＬがダイオード２８２またはダイオード２８４を通して流れ続けることができる。これにより、インダクタ２５０に一旦生じたインダクタ電流ＩＬを無駄なく利用することができる。また、インダクタ電流ＩＬを遮断した場合に生じるサージ電圧の発生を抑制することができる。
　ヒューズ２９０は、インダクタ２５０に直列に接続される。本実施形態において、ヒューズ２９０の一端は、インダクタ２５０の他端に電気的に接続される。ヒューズ２９０の他端は、スイッチング素子２５２およびスイッチング素子２５４の接続点２６３に電気的に接続される。ヒューズ２９０は、インダクタ２５０に流れる電流の大きさが予め定められた値を超えると、インダクタ２５０に流れる電流を制限する。ヒューズ２９０がインダクタ２５０に直列に接続されることにより、スイッチング素子２５２、スイッチング素子２５４および制御信号発生部２７２の少なくとも１つが故障して、スイッチング素子２５２およびスイッチング素子２５４の少なくとも１つが閉じたままになった場合であっても、蓄電セル２２２および蓄電セル２２４の少なくとも１つに過電流が流れることを防止することができる。
　これにより、蓄電セル２２２および蓄電セル２２４を保護することができる。例えば、バランス補正回路２３２の出荷前には、半導体素子が、万が一故障した場合であっても蓄電システム２１０の安全性を確保することができることを確認する目的で、任意のバランス補正回路２３２を抽出して、オープン・ショート試験が実施される。オープン・ショート試験においてスイッチング素子２５２およびスイッチング素子２５４の少なくとも１つを閉じたまました場合であっても、ヒューズ２９０がインダクタ２５０に直列に接続されているので、蓄電セル２２２および蓄電セル２２４を保護することができる。その結果、蓄電システム２１０の安全性を確保することができる。
　本実施形態において、ヒューズ２９０がインダクタ２５０の他端と接続点２６３との間に配される場合について説明した。しかし、ヒューズ２９０の個数または設置場所はこれに限定されない。ヒューズ２９０は、接続点２４３とインダクタ２５０の一端との間に、インダクタ２５０に直列に接続されてもよい。これにより、単一のヒューズにより、蓄電セル２２２および蓄電セル２２４の両方を保護することができる。
　ヒューズ２９０は、過電流遮断型ヒューズまたは温度ヒューズであってよい。本実施形態において、電流制限素子としてヒューズを用いる場合について説明した。しかし、電流制限素子はこれに限定されない。電流制限素子は、温度上昇により内部抵抗が増大するＰＴＣサーミスタであってもよい。電流制限素子は、電流遮断機（ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｂｒｅａｋｅｒ）であってもよい。
　図３は、蓄電システム２１０の動作の一例を概略的に示す。図３は、制御信号φ２２および制御信号φ２４の波形の一例に対応づけて、グラフ３０２、グラフ３０４およびグラフ３０６を示す。グラフ３０２、グラフ３０４およびグラフ３０６において、横軸は時間の経過を示す。また、縦軸はインダクタ電流ＩＬの大きさを示す。図３において、インダクタ電流ＩＬの大きさは、接続点２６３から接続点２４３に向かって流れる電流（図２において実線の矢印で示す。）を正として表す。
　グラフ３０２は、蓄電セル２２２の電圧Ｅ２が蓄電セル２２４の電圧Ｅ４よりも大きい場合のインダクタ電流ＩＬの経時変化の一例を概略的に示す。グラフ３０４は、蓄電セル２２２の電圧Ｅ２が蓄電セル２２４の電圧Ｅ４よりも小さい場合のインダクタ電流ＩＬの経時変化の一例を概略的に示す。グラフ３０６は、蓄電セル２２２の電圧Ｅ２と蓄電セル２２４の電圧Ｅ４とが略同一である場合のインダクタ電流ＩＬの経時変化の一例を概略的に示す。
　図３において、制御信号φ２２および制御信号φ２４は、デューティ比が５０％の方形波である。図３に示すように、制御信号φ２２および制御信号φ２４は、スイッチング素子２５２およびスイッチング素子２５４の一方がオン状態の間は他方がオフ状態になるように、互いに相補な論理または位相極性を有する。
　グラフ３０２に示すように、蓄電セル２２２の電圧Ｅ２が蓄電セル２２４の電圧Ｅ４よりも大きい場合には、スイッチング素子２５２がオン状態のときに、蓄電セル２２２の正極側－スイッチング素子２５２－接続点２６３－ヒューズ２９０－インダクタ２５０－接続点２４３－蓄電セル２２２の負極側の電流経路で電流が流れる。このとき、インダクタ２５０には、インダクタ電流ＩＬが図２における実線矢印の方向に充電される。
　次に、スイッチング素子２５２がオフ状態になり、スイッチング素子２５４がオン状態になると、インダクタ２５０に充電されたインダクタ電流ＩＬがインダクタ２５０の一端－接続点２４３－蓄電セル２２４－スイッチング素子２５４－接続点２６３－ヒューズ２９０－インダクタ２５０の他端の電流経路で放電される。この放電は、蓄電セル２２４を充電しながら行われる。図３に示すように、インダクタ電流ＩＬは放電により時間と共に減少し、放電電流が０になると、インダクタ２５０には、放電電流とは逆方向の充電電流が流れるようになる。
　ここで、スイッチング素子２５２および制御信号発生部２７２の少なくとも一方の故障により、スイッチング素子２５２が閉じたままになると、接続点２４３と接続点２６３との間に過電流が流れる場合がある。しかし、本実施形態によれば、接続点２４３と接続点２６３との間に流れる電流の大きさが予め定められた値を超えると、ヒューズ２９０が溶断して、インダクタ２５０に流れる電流を制限する。これにより、蓄電セル２２２を保護することができる。
　グラフ３０４に示すように、蓄電セル２２２の電圧Ｅ２が蓄電セル２２４の電圧Ｅ４よりも小さい場合には、スイッチング素子２５４がオン状態のときに、蓄電セル２２４の正極側－接続点２４３－インダクタ２５０－ヒューズ２９０－接続点２６３－スイッチング素子２５４－蓄電セル２２４の負極側の電流経路で電流が流れる。このとき、インダクタ２５０には、インダクタ電流ＩＬが図２における点線矢印の方向に充電される。
　次に、スイッチング素子２５４がオフ状態になり、スイッチング素子２５２がオン状態になると、インダクタ２５０に充電されたインダクタ電流ＩＬがインダクタ２５０の他端－ヒューズ２９０－接続点２６３－スイッチング素子２５２－蓄電セル２２２－接続点２４３－インダクタ２５０の一端の電流経路で放電される。この放電は、蓄電セル２２２を充電しながら行われる。
　ここで、スイッチング素子２５４および制御信号発生部２７２の少なくとも一方の故障により、スイッチング素子２５４が閉じたままになると、接続点２４３と接続点２６３との間に過電流が流れる場合がある。しかし、本実施形態によれば、接続点２４３と接続点２６３との間に流れる電流の大きさが予め定められた値を超えると、ヒューズ２９０が溶断して、インダクタ２５０に流れる電流を制限する。これにより、蓄電セル２２４を保護することができる。
　上記のように、バランス補正回路２３２が第１の開閉回路と、第２の開閉回路とに交互に電流を流すことで、蓄電セル１２２と蓄電セル１２４との間でインダクタ２５０を介して電気エネルギーを授受することができる。その結果、蓄電セル１２２および蓄電セル１２４の電圧を均等化させることができる。
　グラフ３０６に示すように、蓄電セル２２２の電圧Ｅ２と蓄電セル２２４の電圧Ｅ４とが略同一である場合には、スイッチング素子２５２またはスイッチング素子２５４がオン状態の期間において、インダクタ電流ＩＬの放電と充電とがほぼ等量ずつ実施される。その結果、電圧がほぼバランスした状態を維持することができる。
　本実施形態においては、説明を簡単にする目的で、制御信号φ２２および制御信号φ２４のデューティ比が５０％である場合について説明した。しかし、制御信号φ２２および制御信号φ２４はこれに限定されない。制御信号φ２２および制御信号φ２４のデューティ比は、蓄電セル２２２および蓄電セル２２４の電圧差に応じて変更されてよい。
　図４は、蓄電システム４１０の一例を概略的に示す。蓄電システム４１０は、端子２１２と、端子２１４と、直列に接続された蓄電セル２２２および蓄電セル２２４と、バランス補正回路４３２とを備える。バランス補正回路４３２は、バランス補正装置の一例であってよい。
　バランス補正回路４３２は、図２に関連して説明した第１の開閉回路および第２の開閉回路のそれぞれが電流制限素子を有する点でバランス補正回路２３２と相違する。その他の点については、バランス補正回路２３２と同様の構成を有してよい。バランス補正回路２３２の各部と同一または類似の部分には同一の参照番号を付して重複する説明を除く。また、蓄電システム１１０は、蓄電システム４１０と同様の構成を有してよい。バランス補正回路１３２、バランス補正回路１３４およびバランス補正回路１３６は、バランス補正回路４３２と同様の構成を有してよい。
　バランス補正回路４３２は、蓄電セル２２２および蓄電セル２２４の電圧を均等化させる。バランス補正回路４３２は、インダクタ２５０と、スイッチング素子２５２と、スイッチング素子２５４と、制御信号発生部２７２と、ダイオード２８２と、ダイオード２８４と、ヒューズ４９２と、ヒューズ４９４とを備える。ヒューズ４９２およびヒューズ４９４は、電流制限素子の一例であってよい。
　ヒューズ４９２は、蓄電セル２２２の正極側とスイッチング素子２５２との間に配されてよい。これにより、ヒューズ４９２は、スイッチング素子２５２がオン動作したときに、インダクタ２５０と直列に接続される。スイッチング素子２５２および制御信号発生部２７２の少なくとも一方の故障により、スイッチング素子２５２が閉じたままになると、蓄電セル２２２の正極側とスイッチング素子２５２との間に過電流が流れる場合がある。しかし、本実施形態によれば、蓄電セル２２２の正極側とスイッチング素子２５２との間に流れる電流の大きさが予め定められた値を超えると、ヒューズ４９２が溶断して、インダクタ２５０に流れる電流を制限する。これにより、蓄電セル２２２を保護することができる。
　ヒューズ４９４は、蓄電セル２２４の負極側とスイッチング素子２５４との間に配されてよい。これにより、ヒューズ４９４は、スイッチング素子２５４がオン動作したときに、インダクタ２５０に直列に接続される。スイッチング素子２５４および制御信号発生部２７２の少なくとも一方の故障により、スイッチング素子２５４が閉じたままになると、蓄電セル２２４の負極側とスイッチング素子２５４との間に過電流が流れる場合がある。しかし、本実施形態によれば、蓄電セル２２４の負極側とスイッチング素子２５４との間に流れる電流の大きさが予め定められた値を超えると、ヒューズ４９４が溶断して、インダクタ２５０に流れる電流を制限する。これにより、蓄電セル２２４を保護することができる。
　ヒューズ４９２およびヒューズ４９４の少なくとも一方は、過電流遮断型ヒューズまたは温度ヒューズであってよい。本実施形態において、電流制限素子としてヒューズを用いる場合について説明した。しかし、電流制限素子はこれに限定されない。電流制限素子は、温度上昇により内部抵抗が増大するＰＴＣサーミスタであってもよい。電流制限素子は、電流遮断機であってもよい。
　本実施形態において、ヒューズ４９２が、蓄電セル２２２の正極側とスイッチング素子２５２との間に配される場合について説明した。しかし、ヒューズ４９２の個数または設置場所はこれに限定されない。ヒューズ４９２は、インダクタ２５０の他端とスイッチング素子２５２との間に配されてもよい。これにより、ヒューズ４９２は、スイッチング素子２５２がオン動作したときに、インダクタ２５０と直列に接続される。
　本実施形態において、ヒューズ４９４が、蓄電セル２２４の負極側とスイッチング素子２５４との間に配される場合について説明した。しかし、ヒューズ４９４の個数または設置場所はこれに限定されない。ヒューズ４９４は、インダクタ２５０の他端とスイッチング素子２５４との間に配されてもよい。これにより、ヒューズ４９４は、スイッチング素子２５４がオン動作したときに、インダクタ２５０と直列に接続される。
　以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。
　請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
　１００　装置、１０２　モータ、１１０　蓄電システム、１１２　端子、１１４　端子、１２２　蓄電セル、１２４　蓄電セル、１２６　蓄電セル、１２８　蓄電セル、１３２　バランス補正回路、１３４　バランス補正回路、１３６　バランス補正回路、１４３　接続点、１４５　接続点、１４７　接続点、２１０　蓄電システム、２１２　端子、２１４　端子、２２２　蓄電セル、２２４　蓄電セル、２３２　バランス補正回路、２４３　接続点、２５０　インダクタ、２５２　スイッチング素子、２５４　スイッチング素子、２６３　接続点、２７２　制御信号発生部、２８２　ダイオード、２８４　ダイオード、２９０　ヒューズ、３０２　グラフ、３０４　グラフ、３０６　グラフ、４１０　蓄電システム、４３２　バランス補正回路、４９２　ヒューズ、４９４　ヒューズ 

Claims (6)

  1. 　直列に接続された第１の蓄電セルおよび第２の蓄電セルの電圧を均等化させるバランス補正装置であって、
    　前記第１の蓄電セルの一端と前記第２の蓄電セルの一端との接続点に、一端が電気的に接続されるインダクタと、
    　前記インダクタの他端と前記第１の蓄電セルの他端との間に電気的に接続される第１のスイッチング素子と、
    　前記インダクタの他端と前記第２の蓄電セルの他端との間に電気的に接続される第２のスイッチング素子と、
    　前記インダクタに直列に接続され、前記インダクタに流れる電流の大きさが予め定められた値を超えると、前記インダクタに流れる電流を制限する電流制限素子と、
    　を備える、バランス補正装置。
  2. 　前記電流制限素子が、前記第１の蓄電セルの一端および前記第２の蓄電セルの一端の接続点と、前記第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子の接続点との間に、前記インダクタに直列に接続される、
    　請求項１に記載のバランス補正装置。
  3. 　前記電流制限素子が、
    　前記第１の蓄電セルの他端と、前記第１のスイッチング素子との間に、前記インダクタに直列に接続される第１の電流制限素子と、
    　前記第２の蓄電セルの他端と、前記第２のスイッチング素子との間に、前記インダクタに直列に接続される第２の電流制限素子と、
    　を有する、
    　請求項１または請求項２に記載のバランス補正装置。
  4. 　前記電流制限素子が、ヒューズである、
    　請求項１から請求項３までの何れか一項に記載のバランス補正装置。
  5. 　前記ヒューズが、過電流遮断型ヒューズまたは温度ヒューズである、
    　請求項４に記載のバランス補正装置。
  6. 　直列に接続された第１の蓄電セルおよび第２の蓄電セルと、
    　前記第１の蓄電セルおよび前記第２の蓄電セルの電圧を均等化させる、請求項１から請求項５までの何れか一項に記載のバランス補正装置と、
    　を備える、蓄電システム。
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5864320B2 (ja) 2012-03-19 2016-02-17 Ｅｖｔｄ株式会社 バランス補正装置および蓄電システム
CN104170205B (zh) 2012-03-19 2018-03-16 艾达司股份有限公司 平衡校正装置及蓄电系统
JP2015019441A (ja) * 2013-07-09 2015-01-29 Fdk株式会社 バランス補正装置及び蓄電装置
CN104852411A (zh) * 2014-02-18 2015-08-19 宝星电器（上海）有限公司 一种串联蓄电池组的充放电均衡系统
US20160049883A1 (en) * 2014-08-14 2016-02-18 Google Inc. Power-Balancing Circuits for Stacked Topologies
KR101592227B1 (ko) 2014-09-30 2016-02-05 한국전력공사 에너지저장시스템의 dc 버스 불균형 제어 회로
CN105703434A (zh) * 2016-03-21 2016-06-22 南京金龙新能源汽车研究院有限公司 一种具有主动均衡功能的电池管理系统
CN106059008B (zh) * 2016-07-26 2018-10-26 圣邦微电子（北京）股份有限公司 一种电池高效转移均衡电路
JP6814437B2 (ja) * 2017-02-13 2021-01-20 ＮＥｘＴ−ｅ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ株式会社 制御装置、バランス補正装置、蓄電システム、及び、装置
CN107276167A (zh) * 2017-07-05 2017-10-20 东莞中汽宏远汽车有限公司 用于利用多层均衡电路对电池组进行主动均衡的方法
CN107276168A (zh) * 2017-07-05 2017-10-20 东莞中汽宏远汽车有限公司 用于电池组的主动均衡方法和计算机可读介质
CN107195993A (zh) * 2017-07-07 2017-09-22 东莞中汽宏远汽车有限公司 用于电池组的主动均衡装置
CN107240946A (zh) * 2017-07-07 2017-10-10 东莞中汽宏远汽车有限公司 用于电池组的主动均衡装置
CN107195994A (zh) * 2017-07-07 2017-09-22 东莞中汽宏远汽车有限公司 用于电池组的主动均衡装置
JP6928347B2 (ja) * 2017-08-02 2021-09-01 ＮＥｘＴ−ｅ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ株式会社 管理装置、蓄電装置、蓄電システム、及び、電気機器
JP7007681B2 (ja) * 2017-09-29 2022-01-25 ＮＥｘＴ－ｅ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ株式会社 制御装置、バランス補正システム、蓄電システム、及び、装置
WO2021257592A1 (en) 2020-06-15 2021-12-23 Magnetic Energy Charging, Inc. Battery charger and method for charging a battery

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002010501A (ja) * 2000-06-23 2002-01-11 Honda Motor Co Ltd 蓄電装置の容量均等化装置
JP2007280757A (ja) * 2006-04-06 2007-10-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電池パック及びそれを用いた電気機器
JP2008017605A (ja) * 2006-07-05 2008-01-24 Fdk Corp 直列セルの電圧バランス補正回路
JP2008206396A (ja) * 2004-08-27 2008-09-04 Fdk Corp 直列接続した２次電池のバランス補正装置およびその補正方法
JP2009232660A (ja) * 2008-03-25 2009-10-08 Fdk Corp 直列セルの電圧バランス補正回路

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5742150A (en) * 1996-09-16 1998-04-21 Khuwatsamrit; Thakoengdet Power supply and method of protecting batteries therein
US6259229B1 (en) * 1998-04-30 2001-07-10 Daimlerchrysler Corporation Circulating current battery heater
US5982142A (en) * 1998-05-22 1999-11-09 Vanner, Inc. Storage battery equalizer with improved, constant current output filter, overload protection, temperature compensation and error signal feedback
US7061207B2 (en) * 2002-08-09 2006-06-13 H2Eye (International ) Limited Cell equalizing circuit
US6873134B2 (en) * 2003-07-21 2005-03-29 The Boeing Company Autonomous battery cell balancing system with integrated voltage monitoring
JP2005143160A (ja) * 2003-11-04 2005-06-02 Toshiba Corp 二次電池パック及び二次電池システム
CN100358212C (zh) * 2005-04-05 2007-12-26 苏州星恒电源有限公司 电池均衡电路
JP5387703B2 (ja) * 2012-01-25 2014-01-15 株式会社豊田自動織機 電池セル電圧均等化回路

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002010501A (ja) * 2000-06-23 2002-01-11 Honda Motor Co Ltd 蓄電装置の容量均等化装置
JP2008206396A (ja) * 2004-08-27 2008-09-04 Fdk Corp 直列接続した２次電池のバランス補正装置およびその補正方法
JP2007280757A (ja) * 2006-04-06 2007-10-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電池パック及びそれを用いた電気機器
JP2008017605A (ja) * 2006-07-05 2008-01-24 Fdk Corp 直列セルの電圧バランス補正回路
JP2009232660A (ja) * 2008-03-25 2009-10-08 Fdk Corp 直列セルの電圧バランス補正回路

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2685592A4 *

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