WO2014073281A1 - 電圧均等化装置 - Google Patents

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慎司 広瀬
悟士 山本
渉 牧志
守 倉石
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株式会社豊田自動織機
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    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present invention relates to a voltage equalizing apparatus that equalizes voltages of a plurality of batteries connected in series.
  • a technology for realizing a high voltage battery by connecting a plurality of rechargeable batteries in series has been put into practical use.
  • this type of battery has attracted attention in mounting on vehicles such as electric forklifts, hybrid vehicles, and electric vehicles.
  • the voltage of each battery may be uneven.
  • the battery discharge during driving of the traveling motor and the charging of the battery during power generation of the traveling motor are repeated. May become non-uniform.
  • the voltage nonuniformity of each battery may accelerate
  • the non-uniformity of the voltage of each battery may be caused by manufacturing variation of each battery or aging deterioration.
  • a voltage equalization apparatus that performs voltage equalization of each battery by flowing a discharge current from each battery to each battery again through a transformer has been proposed.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a voltage equalizing apparatus that performs voltage equalization of each battery using a transformer in this way.
  • the voltage equalizing apparatus shown in FIG. 10 includes a transformer T, diodes Da to Dc, and a primary side switch SWp (eg, MOSFET), and three batteries Ba to Bc (eg, lithium ion secondary) connected in series. Batteries) are equalized.
  • the transformer T includes a primary side coil Lp and secondary side coils Lsa to Lsc.
  • the primary coil Lp is connected in parallel to the entire batteries Ba to Bc via the switch SWp.
  • the secondary side coil Lsa is connected in parallel to the battery Ba via the diode Da
  • the secondary side coil Lsb is connected in parallel to the battery Bb via the diode Db
  • the secondary side coil Lsc is connected to the battery via the diode Dc.
  • Bc is connected in parallel.
  • the diodes Da to Dc prohibit discharge current from flowing from the batteries Ba to Bc.
  • the primary side switch SWp when the primary side switch SWp is continuously turned on and off, a voltage is applied to the primary side coil Lp due to the current intermittently flowing from the whole battery Ba to Bc to the primary side coil Lp, and the secondary side coils Lsa to Lsc are applied. Also, a voltage corresponding to the coil winding ratio is applied. At this time, charging currents inversely proportional to the voltages of the batteries Ba to Bc flow into the batteries Ba to Bc, respectively, and the batteries Ba to Bc are charged. When the voltages of the batteries Ba to Bc finally become equal to each other, the primary side switch SWp is turned on and off, and the voltage equalizing operation is finished.
  • this invention aims at providing the voltage equalization apparatus which can improve the efficiency of the energy transfer between batteries at the time of equalizing the voltage of the several battery connected in series using a transformer. To do.
  • the voltage equalization apparatus includes a plurality of voltage detectors that detect voltages of a plurality of batteries connected in series with each other, a primary coil that is connected in parallel to the whole of the plurality of batteries, and the plurality of batteries.
  • Transformers each including a plurality of secondary coils connected in parallel, a primary switch connected to the primary coil, and a plurality provided between the plurality of batteries and the plurality of secondary coils, respectively.
  • the switching operation of the secondary side switch is not performed many times, and the voltages of a plurality of batteries can be equalized with each other without taking too much time. Therefore, the efficiency of energy transfer between batteries when equalizing each voltage using a transformer can be improved.
  • the control unit may be configured to temporarily stop the primary side switch when switching a secondary side switch that is always turned on among the plurality of secondary side switches.
  • the efficiency of energy transfer between the batteries during the voltage equalization operation can be improved.
  • FIG. 1 is a diagram showing a voltage equalizing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • symbol is attached
  • a voltage equalizing apparatus 1 shown in FIG. 1 equalizes each voltage of batteries Ba to Bc in a battery mounted on a vehicle such as an electric forklift, a hybrid vehicle, or an electric vehicle,
  • a transformer T a primary side switch SWp, secondary side switches SWsa to SWsc, diodes Da to Dc, voltage detection units Sva to Svc, and a control unit 2 are provided.
  • the batteries Ba to Bc are connected in series to each other, and are constituted by, for example, lithium ion secondary batteries. Further, the number of batteries B constituting the battery is not limited to three. In addition, the battery supplies power to a traveling motor via an inverter circuit or supplies power to electrical equipment such as lighting, a heater, and a car navigation device, for example.
  • the primary side switch SWp and the secondary side switches SWsa to SWsc are constituted by MOSFETs, electromagnetic relays, or the like.
  • the transformer T includes a primary side coil Lp and secondary side coils Lsa to Lsc.
  • the primary coil Lp is connected in parallel to the entire batteries Ba to Bc via the primary switch SWp.
  • the secondary coil Lsa is connected in parallel to the battery Ba via the diode Da and the secondary switch SWsa
  • the secondary coil Lsb is connected in parallel to the battery Bb via the diode Db and the secondary switch SWsb.
  • the secondary coil Lsc is connected in parallel to the battery Bc via the diode Dc and the secondary switch SWsc.
  • the diode Db inhibits the discharge current from flowing from the battery Bb.
  • the secondary switch SWsc is always turned on to electrically connect the positive electrode of the battery Bc and the cathode terminal of the diode Dc, the diode Dc prohibits the discharge current from flowing from the battery Bc.
  • the voltage detection unit Sva detects the voltage Va of the battery Ba
  • the voltage detection unit Svb detects the voltage Vb of the battery Bb
  • the voltage detection unit Svc detects the voltage Vc of the battery Bc.
  • the control unit 2 continuously turns on and off the primary side switch SWp based on the voltages Va to Vc detected by the voltage detection units Sva to Svc, or sets the secondary side switches SWsa to SWsc. Are always on or off.
  • the control unit 2 continuously turns on and off the primary side switch SWp during the voltage equalizing operation, thereby causing the primary side coil Lp to flow into the primary side coil Lp due to the current that flows intermittently from the entire batteries Ba to Bc to the primary side coil Lp.
  • a voltage is applied, and voltages corresponding to the coil winding ratio are also applied to the secondary side coils Lsa to Lsc.
  • the control unit 2 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit) or a programmable device (FPGA (Field Programmable Gate Array) or PLD (Programmable Logic Device)) and is stored in a storage unit (not shown).
  • a voltage equalization operation is performed by reading and executing the program by a CPU or a programmable device.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the voltage equalization operation of the control unit 2.
  • control unit 2 acquires all the voltages V by each voltage detection unit Sv (S11), and always sets the secondary side switch SWs connected to the battery B having one or more lowest voltages V among the voltages V. After being turned on (S12), the primary side switch SWp is turned on and off (S13).
  • control unit 2 again acquires all the voltages V by the respective voltage detection units Sv (S14), and the lowest one or more of the voltages V is equal to the second lowest voltage V (or (S15 is Yes) and all the voltages V are not equal to each other (S16 is No), the primary side switch SWp is turned on and off (S17), and the process returns to S12 and again.
  • the secondary side switch SWs connected to the battery B having the lowest voltage V of 1 or more is always turned on (S12)
  • the primary side switch SWp is turned on and off (S13).
  • the subsequent operations (S14 to S17) are the same as the above-described operations (S14 to S17).
  • control unit 2 makes the lowest one or more voltages V out of all the voltages V equal (or almost equal) to the second lowest voltage V (Yes in S15), and all the voltages V are equal to each other. If this is the case (S16 is Yes), the primary side switch SWp and each secondary side switch SWb are always turned off (S18), and the voltage equalization operation is terminated.
  • the control unit 2 always turns on the secondary side switch SWsc connected to the battery Bc having the lowest voltage Vc, and then starts turning on and off the primary side switch SWp. Then, as shown in FIG. 3A, a discharge current flows from each of the batteries Ba to Bc, and a charging current flows only to the battery Bc. Therefore, when the charging current flowing through the battery Bc is larger than the discharging current flowing from the battery Bc, only the battery Bc is charged, so that the voltages Va and Vcb decrease and the voltage Vc increases.
  • the control unit 2 temporarily turns on and off the primary side switch SWp,
  • the secondary side switches SWsb and SWsc connected to the batteries Bb and Bc of the lowest voltages Vb and Vc among the voltages Va to Vc are always turned on, and the primary side switch SWp is turned on and off.
  • a discharge current flows from each of the batteries Ba to Bc, and a charging current flows to each of the batteries Bb and Bc.
  • the transformer 1 is used until the lowest one or more voltage V among the voltages Va to Vc of the batteries Ba to Bc becomes equal to the second lowest voltage V. Then, charging of only the battery B having the lowest voltage V of one or more with the current obtained from each of the batteries Ba to Bc is repeated until all the voltages Va to Vc are equal to each other. That is, in the voltage equalizing apparatus 1 of the above-described embodiment, the switching operations of the secondary side switches SWsa to SWsc are not performed many times, and the voltages Va to Vc of the batteries Ba to Bc are mutually connected without taking much time. Can be equalized. As a result, wasteful energy consumed by the transformer T can also be reduced. Therefore, when the voltages Va to Vc of the batteries Ba to Bc are equalized using the transformer T, energy transfer between the batteries Ba to Bc is performed. Efficiency can be improved.
  • the voltage Vb of the battery Bb which was the second lowest last time, is again lower than the average voltage Vt and becomes the lowest, so the voltage Vb becomes the average voltage Vt. Only the battery Bb is charged.
  • the battery B having the lowest voltage V is switched many times during the voltage equalization operation, so that each voltage Va of the batteries Ba to Bc is switched. It takes time for .about.Vc to be equal to each other.
  • the battery B having the lowest voltage V is switched only (number of batteries B ⁇ 1) times, and the voltage equalization operation is completed. Such time can be shortened.
  • the primary side switch SWp is temporarily stopped and then the secondary side switch SWs is always turned on.
  • a large current such as an inrush current or a surge current from flowing from the secondary side coil Ls to the battery B when the secondary side switch SWs is always turned on during the voltage equalizing operation.
  • the voltage equalizing apparatus 1 of the above embodiment charging only the battery B having the lowest one or more voltage V so that the lowest one or more voltage V is equal to the second lowest voltage V.
  • the configuration is such that all the voltages V are repeated until they become equal to each other, but the remaining batteries other than the battery B having the highest voltage of one or more V so that the highest voltage of one or more V becomes equal to the second highest voltage V.
  • the charging of only B may be repeated until all the voltages V are equal to each other.
  • FIG. 5 is a flowchart showing the voltage equalizing operation of the control unit 2 in such a configuration.
  • control unit 2 acquires all the voltages V by each voltage detection unit Sv (S21), and the secondary connected to the remaining batteries B other than the battery B having the highest voltage V of one or more of the voltages V. After the side switch SWs is always turned on (S22), the primary side switch SWp is turned on and off (S23).
  • control unit 2 obtains all the voltages V again by the respective voltage detection units Sv (S24), and one or more highest voltages V among the voltages V are equal to the second highest voltage V (or If all the voltages V are not equal to each other (S26 is No), the primary side switch SWp is turned on and off (S27), and the process returns to S22 and again the highest voltage of 1 or more After the secondary switch SWs connected to the remaining batteries B other than the V battery B is always turned on (S22), the primary switch SWp is turned on and off (S23).
  • the subsequent operations (S24 to S27) are the same as the above-described operations (S24 to S27).
  • the control unit 2 always turns on only the secondary side switches SWsb and SWsc, and then starts turning on and off the primary side switch SWp. Then, as shown in FIG. 6A, a discharge current flows from each of the batteries Ba to Bc, and a charging current flows to each of the batteries Bb and Bc. Therefore, when the charging currents flowing through the batteries Bb and Bc are larger than the discharging currents flowing from the batteries Bb and Bc, respectively, only the battery Ba is discharged and the batteries Bb and Bc are charged, so the voltage Va is lowered. At the same time, the voltages Vb and Vc increase.
  • the control unit 2 stops turning on and off the primary side switch SWp, and is the highest Only the secondary side switch SWsc connected to the remaining batteries Bc other than the batteries Ba and Bb of the voltages Va and Vb is always turned on. Then, as shown in FIG. 6B, a discharging current flows from each of the batteries Ba to Bc, and a charging current flows to the battery Bc. Therefore, when the charging current flowing through the battery Bc is larger than the discharging current flowing from the battery Bc, the batteries Ba and Bb are discharged and only the battery Bc is charged. Vc increases.
  • control unit 2 always turns off the primary side switch SWp and the secondary side switches SWsa to SWsc, and performs the voltage equalizing operation. Exit.
  • the voltages Va to Vc of the three batteries Ba to Bc can be equalized with each other only by the switching operation of the secondary side switches SWsa to SWsc twice.
  • wasteful energy consumed by the transformer T can also be reduced, so that energy transfer between the batteries Ba to Bc when the voltages Va to Vc of the batteries Ba to Bc are equalized using the transformer T is achieved. Efficiency can be improved.
  • FIG. 7 is a diagram showing a voltage equalizing apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • symbol is attached
  • a voltage equalizing apparatus 3 shown in FIG. 7 equalizes each voltage of the batteries Ba to BC in a battery mounted on a vehicle such as an electric forklift, a hybrid vehicle, or an electric vehicle.
  • a transformer T switches SWa to SWc, voltage detection units Sva to Svc, and a control unit 4 are provided.
  • the transformer T includes coils La to Lc.
  • the coil La is connected in parallel to the battery Ba via the switch SWa
  • the coil Lb is connected in parallel to the battery Bb via the switch SWb
  • the coil Lc is connected in parallel to the battery Bc via the switch SWc.
  • the switches SWa to SWc are constituted by, for example, electromagnetic relays. It is assumed that the switch SWa can flow a current from the coil La to the battery Ba or from the battery Ba to the coil La when turned on. In addition, when the switch SWb is turned on, it is assumed that current can flow from the coil Lb to the battery Bb or from the battery Bb to the coil Lb. Further, when the switch SWc is on, it is assumed that current can flow from the coil Lc to the battery Bc or from the battery Bc to the coil Lc.
  • the voltage detection unit Sva detects the voltage Va of the battery Ba
  • the voltage detection unit Svb detects the voltage Vb of the battery Bb
  • the voltage detection unit Svc detects the voltage Vc of the battery Bc.
  • the controller 4 continuously turns on and off the switches SWa to SWc based on the voltages Va to Vc detected by the voltage detectors Sva to Svc during the voltage equalizing operation.
  • the control unit 4 turns on and off the switches SWa to SWc to apply average voltages Va to Vc to the coils La to Lc, respectively.
  • the control unit 4 turns on and off the switches SWa to SWc to apply average voltages Va to Vc to the coils La to Lc, respectively.
  • a charging current flows from the coil La to the battery Ba, the battery Ba is charged, and when the voltage Va of the battery Ba is larger than the voltage of the coil La, A discharge current flows from the battery Ba to the coil La.
  • the voltage of the coil Lb is larger than the voltage Vb of the battery Bb
  • a charging current flows from the coil Lb to the battery Bb to charge the battery Bb.
  • the battery A discharge current flows from Bb to the coil Lb. Further, when the voltage of the coil Lc is larger than the battery Vc of the battery Bc, a charging current flows from the coil Lc to the battery Bc to charge the battery Bc, and when the voltage Vc of the battery Bc is larger than the voltage of the coil Lc, the battery A discharge current flows from Bc to the coil Lc.
  • the control unit 4 simultaneously turns on and off the switches SWa and SWb, and always turns off the switch SWc, whereby the coils La and Lb have average voltages Va and Vb, respectively. It takes. At this time, when the voltage of the coil La is larger than the voltage Va of the battery Ba, a charging current flows from the coil La to the battery Ba, the battery Ba is charged, and when the voltage Va of the battery Ba is larger than the voltage of the coil La, A discharge current flows from the battery Ba to the coil La. When the voltage of the coil Lb is larger than the voltage Vb of the battery Bb, a charging current flows from the coil Lb to the battery Bb to charge the battery Bb. When the voltage Vb of the battery Bb is larger than the voltage of the coil Lb, the battery A discharge current flows from Bb to the coil Lb.
  • the control unit 4 simultaneously turns on and off the switches SWb and SWc, and always turns off the switch SWa, thereby causing the coils Lb and Lc to have average voltages Vb and Vc, respectively. It takes. At this time, when the voltage of the coil Lb is larger than the voltage Vb of the battery Bb, a charging current flows from the coil Lb to the battery Bb to charge the battery Bb. When the voltage Vb of the battery Bb is larger than the voltage of the coil Lb, A discharge current flows from the battery Bb to the coil Lb.
  • the control unit 4 simultaneously turns on and off the switches SWa and SWc, and always turns off the switch SWb, thereby causing the coils La and Lc to have average voltages Va and Vc, respectively. It takes. At this time, when the voltage of the coil La is larger than the voltage Va of the battery Ba, a charging current flows from the coil La to the battery Ba, the battery Ba is charged, and when the voltage Va of the battery Ba is larger than the voltage of the coil La, A discharge current flows from the battery Ba to the coil La. Further, when the voltage of the coil Lc is larger than the voltage Vc of the battery Bc, a charging current flows from the coil Lc to the battery Bc to charge the battery Bc. When the voltage Vc of the battery Bc is larger than the voltage of the coil Lc, the battery A discharge current flows from Bc to the coil Lc.
  • the control unit 4 is configured by, for example, a CPU or a programmable device or a PLD, and the voltage equalization operation is performed by the CPU or the programmable device reading and executing a program stored in a storage unit (not illustrated). I do.
  • FIG. 8 is a flowchart showing the voltage equalization operation of the control unit 4.
  • control unit 4 acquires the voltages Va to Vc from the voltage detection units Sva to Svc (S31), the switch SW connected to the battery B having the highest voltage V among the voltages Va to Vc, and the lowest voltage V. Each switch SW connected to the battery B is turned on and off (S32).
  • control unit 4 again acquires the voltages Va to Vc from the voltage detection units Sva to Svc (S33), and when two voltages V of the voltages Va to Vc are equal (or substantially equal) to each other (S34 is Yes) After stopping the on / off of the two switches SW being driven (S35), the on / off of all the switches SW is started (S36).
  • control unit 4 again acquires the voltages Va to Vc from the voltage detection units Sva to Svc (S37), and when all the voltages Va to Vc are equal (or substantially equal) to each other (S38 is Yes), The switch SW is turned on and off (S39), and the voltage equalization operation is terminated.
  • the control unit 4 starts turning on and off the switches SWa and SWc. Then, as shown in FIG. 9A, a discharging current flows from the battery Ba and a charging current flows to the battery Bc. Therefore, since the battery Ba is discharged and the battery Bc is charged, the voltage Va becomes lower and the voltage Vc becomes higher.
  • the control unit 4 stops turning on and off the switches SWa and SWc and then starts turning on and off all the switches SWa to SWc. Then, as shown in FIG. 9B, a discharging current flows from the batteries Ba and Bb, and a charging current flows to the battery Bc. Therefore, the batteries Ba and Bb are discharged, and the battery Bc is charged, so that the voltages Va and Vb are lowered and the voltage Vc is raised.
  • the control unit 4 stops turning on and off all the switches SWa to SWc, and ends the voltage equalization operation.
  • the highest voltage V or the lowest voltage V among all the voltages Va to Vc detected by the voltage detectors SVa to SVc is equal to the remaining voltage V.
  • the voltage detection unit After the energy is transferred from the battery B having the highest voltage V to the battery B having the lowest voltage V, the voltage detection unit until all the voltages Va to Vc detected by the voltage detection units SVa to SVc are equal to each other The battery B having the lowest voltage V of one or more of all the voltages Va to Vc detected by SVa to SVc is charged.
  • the switching operations of the switches SWa to SWc are not performed many times, and the voltages Va to Vc of the batteries Ba to Bc are equalized with each other without taking much time. be able to.
  • wasteful energy consumed by the transformer T can also be reduced. Therefore, when the voltages Va to Vc of the batteries Ba to Bc are equalized using the transformer T, energy transfer between the batteries Ba to Bc is performed. Efficiency can be improved.
  • the two switches SW being driven are temporarily stopped and then the switches SWa to SWc are turned on and off. Thereby, it is possible to prevent a large current such as an inrush current or a surge current from flowing from the coil L to the battery B when the switch SW is switched.

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Abstract

　一次側スイッチＳＷｐをオン、オフさせている際、二次側スイッチＳＷｓａ～ＳＷｓｃのうちの１以上の二次側スイッチＳＷｓを常時オンさせることにより、その二次側スイッチＳＷｓに接続される電池Ｂを充電させるとともに、電圧検出部Ｓｖａ～Ｓｖｃにより検出されるすべての電圧Ｖａ～Ｖｃが互いに等しくなるまで、電圧Ｖａ～Ｖｃのうち最も低い１以上の電圧Ｖが２番目に低い電圧Ｖに等しくなるように、最も低い１以上の電圧Ｖの電池Ｂを充電することを繰り返す。

Description

電圧均等化装置
　本発明は、直列接続される複数の電池の電圧を均等化する電圧均等化装置に関する。
　複数の充電可能な電池を直列に接続して高電圧のバッテリを実現する技術が実用化されている。この種のバッテリは、近年では、例えば、電動フォークリフト、ハイブリッド車、又は電気自動車などの車両への実装において注目されている。
　ところで、複数の電池を直列に接続した状態で充電を行うと、各電池の電圧（又は、各電池の充電容量）が不均一になることがある。また、上述のバッテリが車両に搭載される場合には、走行用モータ駆動時のバッテリの放電や走行用モータ発電時のバッテリの充電が繰り返されるので、この充放電の繰り返しによっても各電池の電圧が不均一になることがある。そして、各電池の電圧の不均一は、一部の電池の劣化を促進させるおそれがあり、また、バッテリ全体として効率の低下を引き起こすことがある。なお、各電池の電圧の不均一は、各電池の製造ばらつきや経年劣化などにより生じ得る。
　そのため、例えば、複数の電池のうち目標電圧よりも小さい電圧の電池を充電することにより、各電池の電圧の均等化を行う電圧均等化装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
　また、例えば、各電池からの放電電流をトランスを介して再び各電池に流すことにより、各電池の電圧均等化を行う電圧均等化装置が提案されている。
　図１０は、このようにトランスを用いて各電池の電圧均等化を行う電圧均等化装置の一例を示す図である。
　図１０に示す電圧均等化装置は、トランスＴと、ダイオードＤａ～Ｄｃと、一次側スイッチＳＷｐ（例えば、ＭＯＳＦＥＴ）とを備え、直列接続される３つの電池Ｂａ～Ｂｃ（例えば、リチウムイオン二次電池）の各電圧の均等化を行う。
　トランスＴは、一次側コイルＬｐと、二次側コイルＬｓａ～Ｌｓｃとを備える。
　一次側コイルＬｐは電池Ｂａ～Ｂｃ全体にスイッチＳＷｐを介して並列接続されている。また、二次側コイルＬｓａはダイオードＤａを介して電池Ｂａに並列接続され、二次側コイルＬｓｂはダイオードＤｂを介して電池Ｂｂに並列接続され、二次側コイルＬｓｃはダイオードＤｃを介して電池Ｂｃに並列接続されている。なお、ダイオードＤａ～Ｄｃにより、電池Ｂａ～Ｂｃから放電電流が流れることを禁止している。
　ここで、一次側スイッチＳＷｐが継続してオン、オフすると、電池Ｂａ～Ｂｃ全体から一次側コイルＬｐへ間欠的に流れる電流により一次側コイルＬｐに電圧がかかり、２次側コイルＬｓａ～Ｌｓｃにもそれぞれコイルの巻き線比に応じた電圧がかかる。このとき、電池Ｂａ～Ｂｃの各電圧に反比例する充電電流が電池Ｂａ～Ｂｃにそれぞれ流れ電池Ｂａ～Ｂｃが充電される。そして、最終的に電池Ｂａ～Ｂｃそれぞれの電圧が互いに等しくなると、一次側スイッチＳＷｐのオン、オフを停止して電圧均等化動作を終了する。
特開２００６－１２９５７７号公報
　しかしながら、上述のように、トランスを用いて各電池の電圧均等化を行う電圧均等化装置では、放電だけさせたい電池にも充電電流が流れてしまうため、その放電だけさせたい電池の電圧が下がり難い。そのため、電圧均等化動作に時間がかかり、電圧均等化動作にかかる時間が増大すればするほどトランスなどで無駄にエネルギーが消費されてしまう。このように、トランスを用いて各電池の電圧均等化を行う電圧均等化装置として、電圧均等化動作時の電池間のエネルギー授受の効率があまりよくないものがある。
　そこで、本発明は、直列接続される複数の電池の電圧をトランスを用いて均等化する際の電池間のエネルギー授受の効率を向上させることが可能な電圧均等化装置を提供することを目的とする。
　本発明の電圧均等化装置は、互いに直列接続される複数の電池の各電圧を検出する複数の電圧検出部と、前記複数の電池全体に並列接続される一次側コイルと、前記複数の電池にそれぞれ並列接続される複数の二次側コイルとを備えるトランスと、前記一次側コイルに接続される一次側スイッチと、前記複数の電池と前記複数の二次側コイルとの間にそれぞれ設けられる複数の二次側スイッチと、前記一次側スイッチをオン、オフさせている際、前記複数の二次側スイッチのうちの１以上の二次側スイッチを常時オンさせることにより、その二次側スイッチに接続される電池を充電させるとともに、前記複数の電圧検出部により検出されるすべての電圧のうちの最も低い１以上の電圧が２番目に低い電圧に等しくなるように前記最も低い１以上の電圧の電池を充電することを、前記複数の電圧検出部により検出されるすべての電圧が互いに等しくなるまで繰り返す制御部とを備える。
　これにより、何度も二次側スイッチの切り替え動作を行うことがなく、あまり時間をかけずに複数の電池の各電圧を互いに均等化することができるので、トランスで消費される無駄なエネルギーも低減させることができ、各電圧をトランスを用いて均等化する際の電池間のエネルギー授受の効率を向上させることができる。
　また、前記制御部は、前記複数の二次側スイッチのうち常時オンする二次側スイッチを切り替える際、前記一次側スイッチを一旦停止させるように構成してもよい。
　これにより、電圧均等化動作中において、二次側スイッチを常時オンさせる際に二次側コイルから電池に突入電流やサージ電流などの大電流が流れることを防止することができる。
　本発明によれば、直列接続される複数の電池の電圧をトランスを用いて均等化する電圧均等化装置において、電圧均等化動作時の電池間のエネルギー授受の効率を向上させることができる。
本発明の実施形態の電圧均等化装置を示す図である。 制御部の電圧均等化動作を示すフローチャートである。 電圧均等化動作時の各電池の電圧の増減の一例を示す図である。 他の電圧均等化方法における各電池の電圧の増減の一例を示す図である。 制御部の電圧均等化動作を示すフローチャートである。 電圧均等化動作時の各電池の電圧の増減の一例を示す図である。 本発明の他の実施形態の電圧均等化装置を示す図である。 制御部の電圧均等化動作を示すフローチャートである。 電圧均等化動作時の各電池の電圧の増減の一例を示す図である。 既存の電圧均等化装置の一例を示す図である。
　図１は、本発明の実施形態の電圧均等化装置を示す図である。なお、図１０に示す既存の電圧均等化装置と同じ構成には同じ符号を付しその構成の説明を省略する。
　図１に示す電圧均等化装置１は、例えば、電動フォークリフト、ハイブリッド車、又は電気自動車などの車両に搭載されるバッテリ内の電池Ｂａ～Ｂｃのそれぞれの電圧を互いに均等化するものであって、トランスＴと、一次側スイッチＳＷｐと、二次側スイッチＳＷｓａ～ＳＷｓｃと、ダイオードＤａ～Ｄｃと、電圧検出部Ｓｖａ～Ｓｖｃと、制御部２とを備える。
　なお、電池Ｂａ～Ｂｃは、互いに直列接続され、例えば、リチウムイオン二次電池などにより構成される。また、上記バッテリを構成する電池Ｂの数は３つに限定されない。また、上記バッテリは、例えば、インバータ回路を介して走行用モータに電力を供給したり、照明、ヒーター、カーナビゲーション装置などの電装機器に電力を供給するものとする。
　また、一次側スイッチＳＷｐや二次側スイッチＳＷｓａ～ＳＷｓｃは、ＭＯＳＦＥＴや電磁式リレーなどにより構成される。
　トランスＴは、一次側コイルＬｐと、二次側コイルＬｓａ～Ｌｓｃとを備える。
　一次側コイルＬｐは電池Ｂａ～Ｂｃ全体に一次側スイッチＳＷｐを介して並列接続されている。また、二次側コイルＬｓａはダイオードＤａ及び二次側スイッチＳＷｓａを介して電池Ｂａに並列接続され、二次側コイルＬｓｂはダイオードＤｂ及び二次側スイッチＳＷｓｂを介して電池Ｂｂに並列接続され、二次側コイルＬｓｃはダイオードＤｃ及び二次側スイッチＳＷｓｃを介して電池Ｂｃに並列接続されている。二次側スイッチＳＷｓａが常時オンすることにより電池Ｂａの正極とダイオードＤａのカソード端子とが電気的に接続されると、ダイオードＤａにより、電池Ｂａから放電電流が流れることを禁止する。また、二次側スイッチＳＷｓｂが常時オンすることにより電池Ｂｂの正極とダイオードＤｂのカソード端子とが電気的に接続されると、ダイオードＤｂにより、電池Ｂｂから放電電流が流れることを禁止する。また、二次側スイッチＳＷｓｃが常時オンすることにより電池Ｂｃの正極とダイオードＤｃのカソード端子とが電気的に接続されると、ダイオードＤｃにより、電池Ｂｃから放電電流が流れることを禁止する。
　電圧検出部Ｓｖａは電池Ｂａの電圧Ｖａを検出し、電圧検出部Ｓｖｂは電池Ｂｂの電圧Ｖｂを検出し、電圧検出部Ｓｖｃは電池Ｂｃの電圧Ｖｃを検出する。
　制御部２は、電圧均等化動作時、電圧検出部Ｓｖａ～Ｓｖｃで検出される電圧Ｖａ～Ｖｃに基づいて、一次側スイッチＳＷｐを継続してオン、オフさせたり、二次側スイッチＳＷｓａ～ＳＷｓｃをそれぞれ常時オン又は常時オフさせたりする。例えば、制御部２は、電圧均等化動作時、一次側スイッチＳＷｐを継続してオン、オフさせることにより、電池Ｂａ～Ｂｃ全体から一次側コイルＬｐへ間欠的に流れる電流により一次側コイルＬｐに電圧をかけ、２次側コイルＬｓａ～Ｌｓｃにもそれぞれコイルの巻き線比に応じた電圧をかける。このとき、制御部２により、二次側スイッチＳＷｓａが常時オンされると、二次側コイルＬｓａから電池Ｂａに充電電流が流れて電池Ｂａが充電される。同様に、制御部２により、二次側スイッチＳＷｓｂが常時オンされると、二次側コイルＬｓｂから電池Ｂｂに充電電流が流れて電池Ｂｂが充電され、二次側スイッチＳＷｓｃが常時オンされると、二次側コイルＬｓｃから電池Ｂｃに充電電流が流れて電池Ｂｃが充電される。一次側スイッチＳＷｐが継続してオン、オフしているとき、二次側スイッチＳＷｓａ～ＳＷｓｃのうち常時オフしている二次側スイッチＳＷｓに接続される電池Ｂには充電電流が流れないため、その電池Ｂは充電されない。
　なお、制御部２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）又はプログラマブルなデバイス（ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＰＬＤ（Programmable Logic Device））などにより構成され、不図示の記憶部に記憶されているプログラムをＣＰＵ又はプログラマブルなデバイスが読み出して実行することにより、電圧均等化動作を行う。
　図２は、制御部２の電圧均等化動作を示すフローチャートである。
　まず、制御部２は、各電圧検出部Ｓｖによりすべての電圧Ｖを取得し（Ｓ１１）、それら電圧Ｖのうち最も低い１以上の電圧Ｖの電池Ｂに接続される二次側スイッチＳＷｓを常時オンさせた後（Ｓ１２）、一次側スイッチＳＷｐのオン、オフを開始させる（Ｓ１３）。
　次に、制御部２は、再度、各電圧検出部Ｓｖによりすべての電圧Ｖを取得し（Ｓ１４）、それら電圧Ｖのうち最も低い１以上の電圧Ｖが２番目に低い電圧Ｖと等しく（又はほぼ等しく）なり（Ｓ１５がＹｅｓ）、かつ、すべての電圧Ｖが互いに等しくなっていない場合（Ｓ１６がＮｏ）、一次側スイッチＳＷｐのオン、オフを停止させて（Ｓ１７）、Ｓ１２に戻り、再び最も低い１以上の電圧Ｖの電池Ｂに接続される二次側スイッチＳＷｓを常時オンさせた後（Ｓ１２）、一次側スイッチＳＷｐのオン、オフを開始させる（Ｓ１３）。以降の動作（Ｓ１４～Ｓ１７）は上述の動作（Ｓ１４～Ｓ１７）と同様である。
　一方、制御部２は、すべての電圧Ｖのうち最も低い１以上の電圧Ｖが２番目に低い電圧Ｖと等しく（又はほぼ等しく）なり（Ｓ１５がＹｅｓ）、かつ、すべての電圧Ｖが互いに等しくなる場合（Ｓ１６がＹｅｓ）、一次側スイッチＳＷｐ及び各二次側スイッチＳＷｂを常時オフさせて（Ｓ１８）、電圧均等化動作を終了する。
　例えば、電圧Ｖａ～Ｖｃのうち、電圧Ｖａが最も高く、電圧Ｖｃが最も低い場合に行われる制御部２の電圧均等化動作（図３）について説明する。
　まず、制御部２は、最も低い電圧Ｖｃの電池Ｂｃに接続される二次側スイッチＳＷｓｃを常時オンさせた後、一次側スイッチＳＷｐのオン、オフを開始させる。すると、図３（ａ）に示すように、電池Ｂａ～Ｂｃからそれぞれ放電電流が流れるとともに、電池Ｂｃのみに充電電流が流れる。そのため、電池Ｂｃに流れる充電電流が電池Ｂｃから流れる放電電流よりも大きい場合、電池Ｂｃのみが充電するため、電圧Ｖａ、Ｖｃｂが低くなっていくとともに、電圧Ｖｃが高くなっていく。
　次に、制御部２は、電圧Ｖｃが電圧Ｖｂと等しくなり、かつ、電圧Ｖａと電圧Ｖｂ、Ｖｃとが互いに等しくなっていない場合、一次側スイッチＳＷｐのオン、オフを一旦停止させた後、電圧Ｖａ～Ｖｃうち最も低い電圧Ｖｂ、Ｖｃの各電池Ｂｂ、Ｂｃにそれぞれ接続される２次側スイッチＳＷｓｂ、ＳＷｓｃを常時オンさせるとともに、一次側スイッチＳＷｐのオン、オフを開始させる。すると、図３（ｂ）に示すように、電池Ｂａ～Ｂｃからそれぞれ放電電流が流れるとともに、電池Ｂｂ、Ｂｃにそれぞれ充電電流が流れる。そのため、電池Ｂｂに流れる充電電流が電池Ｂｂから流れる放電電流よりも大きく、かつ、電池Ｂｃに流れる充電電流が電池Ｂｃから流れる放電電流よりも大きい場合、電池Ｂｂ、Ｂｃのみが充電するため、電圧Ｖａが低くなっていくとともに、電圧Ｖｂ、Ｖｃがそれぞれ高くなっていく。
　そして、制御部２は、図３（ｃ）に示すように、すべての電圧Ｖａ～Ｖｃが互いに等しくなると、一次側スイッチＳＷｐ及び二次側スイッチＳＷｓａ～ＳＷｓｃを常時オフさせて、電圧均等化動作を終了する。
　このように、上記実施形態の電圧均等化装置１では、電池Ｂａ～Ｂｃの各電圧Ｖａ～Ｖｃのうち最も低い１以上の電圧Ｖが２番目に低い電圧Ｖと等しくなるまで、トランスＴを介して各電池Ｂａ～Ｂｃから得られる電流により、最も低い１以上の電圧Ｖの電池Ｂのみを充電させることを、すべての電圧Ｖａ～Ｖｃが互いに等しくなるまで繰り返し行っている。すなわち、上記実施形態の電圧均等化装置１では、何度も二次側スイッチＳＷｓａ～ＳＷｓｃの切り替え動作を行うことがなく、あまり時間をかけずに電池Ｂａ～Ｂｃの各電圧Ｖａ～Ｖｃを互いに均等化することができる。これにより、トランスＴで消費される無駄なエネルギーも低減させることができるため、電池Ｂａ～Ｂｃの各電圧Ｖａ～ＶｃをトランスＴを用いて均等化する際の電池Ｂａ～Ｂｃ間のエネルギー授受の効率を向上させることができる。
　ところで、図１に示す電圧均等化装置１のように、トランスＴを用いて電池Ｂａ～Ｂｃの各電圧Ｖａ～Ｖｃを均等化する場合、図２に示す電圧均等化方法の他に、図４（ａ）～（ｄ）に示すように、最も低い電圧Ｖの電池Ｂが電圧Ｖａ～Ｖｃの平均電圧Ｖｔと等しくなるように、その最も低い電圧Ｖの電池Ｂを優先的に充電する電圧均等化方法がある。
　しかしながら、図４（ａ）～（ｄ）に示す電圧均等化方法では、まず、図４（ａ）に示すように、最も低い電圧Ｖｃが平均電圧Ｖｔになるまで電池Ｂｃのみを充電させる。すると、今度は、図４（ｂ）に示すように、前回２番目に低かった電池Ｂｂの電圧Ｖｂが平均電圧Ｖｔよりも低く、かつ、最も低くなるため、電圧Ｖｂが平均電圧Ｖｔになるまで電池Ｂｂのみを充電させる。すると、今度は、図４（ｃ）に示すように、前回２番目に低かった電池Ｂｃの電圧Ｖｃが再び平均電圧Ｖｔよりも低く、かつ、最も低くなるため、電圧Ｖｃが平均電圧Ｖｔになるまで電池Ｂｃのみを充電させる。すると、今度は、図４（ｄ）に示すように、前回２番目に低かった電池Ｂｂの電圧Ｖｂが再び平均電圧Ｖｔよりも低く、かつ、最も低くなるため、電圧Ｖｂが平均電圧Ｖｔになるまで電池Ｂｂのみを充電させる。このように、図４（ａ）～（ｄ）に示す電圧均等化方法では、電圧均等化動作中、電圧Ｖが最も低くなる電池Ｂが何度も切り替わるため、電池Ｂａ～Ｂｃの各電圧Ｖａ～Ｖｃが互いに等しくなるまでに時間がかかってしまう。
　一方、図２に示す電圧均等化方法では、電圧均等化動作中、電圧Ｖが最も低くなる電池Ｂが（電池Ｂの個数－１）回切り替わるだけであり、電圧均等化動作が完了するまでにかかる時間を短縮することができる。
　また、上記実施形態の電圧均等化装置１では、電圧均等化動作中、一次側スイッチＳＷｐを一旦停止させてから二次側スイッチＳＷｓを常時オンさせている。これにより、電圧均等化動作中、二次側スイッチＳＷｓを常時オンさせる際に二次側コイルＬｓから電池Ｂに突入電流やサージ電流などの大電流が流れることを防止することができる。
　なお、上記実施形態の電圧均等化装置１では、最も低い１以上の電圧Ｖが２番目に低い電圧Ｖに等しくなるようにその最も低い１以上の電圧Ｖの電池Ｂのみを充電することを、すべての電圧Ｖが互いに等しくなるまで繰り返す構成であるが、最も高い１以上の電圧Ｖが２番目に高い電圧Ｖに等しくなるようにその最も高い１以上の電圧Ｖの電池Ｂ以外の残りの電池Ｂのみを充電することを、すべての電圧Ｖが互いに等しくなるまで繰り返すように構成してもよい。
　図５は、そのように構成する場合における制御部２の電圧均等化動作を示すフローチャートである。
　まず、制御部２は、各電圧検出部Ｓｖによりすべての電圧Ｖを取得し（Ｓ２１）、それら電圧Ｖのうち最も高い１以上電圧Ｖの電池Ｂ以外の残りの電池Ｂに接続される二次側スイッチＳＷｓを常時オンさせた後（Ｓ２２）、一次側スイッチＳＷｐのオン、オフを開始させる（Ｓ２３）。
　次に、制御部２は、再度、各電圧検出部Ｓｖによりすべての電圧Ｖを取得し（Ｓ２４）、それら電圧Ｖのうち最も高い１以上の電圧Ｖが２番目に高い電圧Ｖと等しく（又はほぼ等しく）なり、かつ、すべての電圧Ｖが互いに等しくなっていない場合（Ｓ２６がＮｏ）、一次側スイッチＳＷｐのオン、オフを停止させて（Ｓ２７）、Ｓ２２に戻り、再び最も高い１以上電圧Ｖの電池Ｂ以外の残りの電池Ｂに接続される二次側スイッチＳＷｓを常時オンさせた後（Ｓ２２）、一次側スイッチＳＷｐのオン、オフを開始させる（Ｓ２３）。以降の動作（Ｓ２４～Ｓ２７）は上述の動作（Ｓ２４～Ｓ２７）と同様である。
　一方、制御部２は、最も高い１以上の電圧Ｖが２番目に高い電圧Ｖと等しく（又はほぼ等しく）なり（Ｓ２５がＹｅｓ）、かつ、すべての電圧Ｖが互いに等しくなる場合（Ｓ２６がＹｅｓ）、一次側スイッチＳＷｐ及び各二次側スイッチＳＷｂを常時オフさせて（Ｓ２８）、電圧均等化動作を終了する。
　例えば、電圧Ｖａ～Ｖｃのうち、電圧Ｖａが最も高く、電圧Ｖｃが最も低い場合に行われる制御部２の電圧均等化動作（図６）について説明する。
　まず、制御部２は、二次側スイッチＳＷｓｂ、ＳＷｓｃのみを常時オンさせた後、一次側スイッチＳＷｐのオン、オフを開始させる。すると、図６（ａ）に示すように、電池Ｂａ～Ｂｃからそれぞれ放電電流が流れるとともに、電池Ｂｂ、Ｂｃにそれぞれ充電電流が流れる。そのため、電池Ｂｂ、Ｂｃにそれぞれ流れる充電電流が電池Ｂｂ、Ｂｃからそれぞれ流れる放電電流よりも大きい場合、電池Ｂａのみが放電するとともに電池Ｂｂ、Ｂｃがそれぞれ充電するため、電圧Ｖａが低くなっていくとともに、電圧Ｖｂ、Ｖｃがそれぞれ高くなっていく。
　次に、制御部２は、電圧Ｖａが電圧Ｖｂと等しくなり、かつ、電圧Ｖａ、Ｖｂと電圧Ｖｃとが互いに等しくなっていない場合、一次側スイッチＳＷｐのオン、オフを停止させて、最も高い電圧Ｖａ、Ｖｂの電池Ｂａ、Ｂｂ以外の残りの電池Ｂｃに接続される二次側スイッチＳＷｓｃのみを常時オンさせる。すると、図６（ｂ）に示すように、電池Ｂａ～Ｂｃからそれぞれ放電電流が流れるとともに、電池Ｂｃに充電電流が流れる。そのため、電池Ｂｃに流れる充電電流が電池Ｂｃから流れる放電電流よりも大きい場合、電池Ｂａ、Ｂｂがそれぞれ放電するとともに電池Ｂｃのみが充電するため、電圧Ｖａ、Ｖｂがそれぞれ低くなっていくとともに、電圧Ｖｃが高くなっていく。
　そして、制御部２は、図６（ｃ）に示すように、すべての電圧Ｖａ～Ｖｃが互いに等しくなると、一次側スイッチＳＷｐ及び二次側スイッチＳＷｓａ～ＳＷｓｃを常時オフさせて、電圧均等化動作を終了する。
　このように構成しても、二次側スイッチＳＷｓａ～ＳＷｓｃの２度の切り替え動作だけで３つの電池Ｂａ～Ｂｃの各電圧Ｖａ～Ｖｃを互いに均等化することができる。これにより、トランスＴで消費される無駄なエネルギーも低減させることができるため、電池Ｂａ～Ｂｃの各電圧Ｖａ～Ｖｃを、トランスＴを用いて均等化する際の電池Ｂａ～Ｂｃ間のエネルギー授受の効率を向上させることができる。
　図７は、本発明の他の実施形態の電圧均等化装置を示す図である。なお、図１に示す電圧均等化装置１と同じ構成には同じ符号を付しその構成の説明を省略する。
　図７に示す電圧均等化装置３は、例えば、電動フォークリフト、ハイブリッド車、又は電気自動車などの車両に搭載されるバッテリ内の電池Ｂａ～ＢＣのそれぞれの電圧を互いに均等化するものであって、トランスＴと、スイッチＳＷａ～ＳＷｃと、電圧検出部Ｓｖａ～Ｓｖｃと、制御部４とを備える。
トランスＴは、コイルＬａ～Ｌｃを備える。
　コイルＬａはスイッチＳＷａを介して電池Ｂａに並列接続され、コイルＬｂはスイッチＳＷｂを介して電池Ｂｂに並列接続され、コイルＬｃはスイッチＳＷｃを介して電池Ｂｃに並列接続されている。
　スイッチＳＷａ～ＳＷｃは、例えば、電磁式リレーなどにより構成される。スイッチＳＷａは、オン時、コイルＬａから電池Ｂａに、又は、電池ＢａからコイルＬａに電流を流すことができるものとする。また、スイッチＳＷｂは、オン時、コイルＬｂから電池Ｂｂに、又は、電池ＢｂからコイルＬｂに電流を流すことができるものとする。また、スイッチＳＷｃは、オン時、コイルＬｃから電池Ｂｃに、又は、電池ＢｃからコイルＬｃに電流を流すことができるものとする。
　電圧検出部Ｓｖａは電池Ｂａの電圧Ｖａを検出し、電圧検出部Ｓｖｂは電池Ｂｂの電圧Ｖｂを検出し、電圧検出部Ｓｖｃは電池Ｂｃの電圧Ｖｃを検出する。
　制御部４は、電圧均等化動作時、電圧検出部Ｓｖａ～Ｓｖｃで検出される電圧Ｖａ～Ｖｃに基づいて、スイッチＳＷａ～ＳＷｃを継続してオン、オフさせる。
　例えば、制御部４は、電圧均等化動作時、スイッチＳＷａ～ＳＷｃをそれぞれオン、オフさせることにより、コイルＬａ～Ｌｃにそれぞれ電圧Ｖａ～Ｖｃの平均電圧がかかる。このとき、コイルＬａの電圧が電池Ｂａの電圧Ｖａよりも大きいとき、コイルＬａから電池Ｂａに充電電流が流れて電池Ｂａが充電され、電池Ｂａの電圧ＶａがコイルＬａの電圧よりも大きいとき、電池ＢａからコイルＬａに放電電流が流れる。また、コイルＬｂの電圧が電池Ｂｂの電圧Ｖｂよりも大きいとき、コイルＬｂから電池Ｂｂに充電電流が流れて電池Ｂｂが充電され、電池Ｂｂの電圧ＶｂがコイルＬｂの電圧よりも大きいとき、電池ＢｂからコイルＬｂに放電電流が流れる。また、コイルＬｃの電圧が電池Ｂｃの電池Ｖｃよりも大きいとき、コイルＬｃから電池Ｂｃに充電電流が流れて電池Ｂｃが充電され、電池Ｂｃの電圧ＶｃがコイルＬｃの電圧よりも大きいとき、電池ＢｃからコイルＬｃに放電電流が流れる。
　また、例えば、制御部４は、電圧均等化動作時、スイッチＳＷａ、ＳＷｂをそれぞれ同時にオン、オフさせるとともに、スイッチＳＷｃを常時オフさせることにより、コイルＬａ、Ｌｂにそれぞれ電圧Ｖａ、Ｖｂの平均電圧がかかる。このとき、コイルＬａの電圧が電池Ｂａの電圧Ｖａよりも大きいとき、コイルＬａから電池Ｂａに充電電流が流れて電池Ｂａが充電され、電池Ｂａの電圧ＶａがコイルＬａの電圧よりも大きいとき、電池ＢａからコイルＬａに放電電流が流れる。また、コイルＬｂの電圧が電池Ｂｂの電圧Ｖｂよりも大きいとき、コイルＬｂから電池Ｂｂに充電電流が流れて電池Ｂｂが充電され、電池Ｂｂの電圧ＶｂがコイルＬｂの電圧よりも大きいとき、電池ＢｂからコイルＬｂに放電電流が流れる。
　また、例えば、制御部４は、電圧均等化動作時、スイッチＳＷｂ、ＳＷｃをそれぞれ同時にオン、オフさせるとともに、スイッチＳＷａを常時オフさせることにより、コイルＬｂ、Ｌｃにそれぞれ電圧Ｖｂ、Ｖｃの平均電圧がかかる。このとき、コイルＬｂの電圧が電池Ｂｂの電圧Ｖｂよりも大きいとき、コイルＬｂから電池Ｂｂに充電電流が流れて電池Ｂｂが充電され、電池Ｂｂの電圧ＶｂがコイルＬｂの電圧よりも大きいとき、電池ＢｂからコイルＬｂに放電電流が流れる。また、コイルＬｃの電圧が電池Ｂｃの電圧Ｖｃよりも大きいとき、コイルＬｃから電池Ｂｃに充電電流が流れて電池Ｂｃが充電され、電池Ｂｃの電圧ＶｃがコイルＬｃの電圧よりも大きいとき、電池ＢｃからコイルＬｃに放電電流が流れる。
　また、例えば、制御部４は、電圧均等化動作時、スイッチＳＷａ、ＳＷｃをそれぞれ同時にオン、オフさせるとともに、スイッチＳＷｂを常時オフさせることにより、コイルＬａ、Ｌｃにそれぞれ電圧Ｖａ、Ｖｃの平均電圧がかかる。このとき、コイルＬａの電圧が電池Ｂａの電圧Ｖａよりも大きいとき、コイルＬａから電池Ｂａに充電電流が流れて電池Ｂａが充電され、電池Ｂａの電圧ＶａがコイルＬａの電圧よりも大きいとき、電池ＢａからコイルＬａに放電電流が流れる。また、コイルＬｃの電圧が電池Ｂｃの電圧Ｖｃよりも大きいとき、コイルＬｃから電池Ｂｃに充電電流が流れて電池Ｂｃが充電され、電池Ｂｃの電圧ＶｃがコイルＬｃの電圧よりも大きいとき、電池ＢｃからコイルＬｃに放電電流が流れる。
　なお、制御部４は、例えば、ＣＰＵ又はプログラマブルなデバイスやＰＬＤなどにより構成され、不図示の記憶部に記憶されているプログラムをＣＰＵ又はプログラマブルなデバイスが読み出して実行することにより、電圧均等化動作を行う。
　図８は、制御部４の電圧均等化動作を示すフローチャートである。
　まず、制御部４は、電圧検出部Ｓｖａ～Ｓｖｃから電圧Ｖａ～Ｖｃを取得し（Ｓ３１）、電圧Ｖａ～Ｖｃのうち最も高い電圧Ｖの電池Ｂに接続されるスイッチＳＷと最も低い電圧Ｖの電池Ｂに接続されるスイッチＳＷのそれぞれのオン、オフを開始させる（Ｓ３２）。
　次に、制御部４は、再度、電圧検出部Ｓｖａ～Ｓｖｃから電圧Ｖａ～Ｖｃを取得し（Ｓ３３）、電圧Ｖａ～Ｖｃのうち２つの電圧Ｖが互いに等しく（又はほぼ等しく）なると（Ｓ３４がＹｅｓ）、駆動中の２つのスイッチＳＷのオン、オフを停止させた後（Ｓ３５）、すべてのスイッチＳＷのオン、オフを開始させる（Ｓ３６）。
　そして、制御部４は、再度、電圧検出部Ｓｖａ～Ｓｖｃから電圧Ｖａ～Ｖｃを取得し（Ｓ３７）、すべての電圧Ｖａ～Ｖｃが互いに等しく（又はほぼ等しく）なると（Ｓ３８がＹｅｓ）、すべてのスイッチＳＷのオン、オフを停止させて（Ｓ３９）、電圧均等化動作を終了する。
　例えば、電圧Ｖａ～Ｖｃのうち、電圧Ｖａが最も高く、電圧Ｖｃが最も低い場合に行われる制御部４の電圧均等化動作について説明する。
　まず、制御部４は、スイッチＳＷａ、ＳＷｃのオン、オフを開始させる。すると、図９（ａ）に示すように、電池Ｂａから放電電流が流れるとともに、電池Ｂｃに充電電流が流れる。そのため、電池Ｂａが放電し、電池Ｂｃが充電するため、電圧Ｖａが低くなっていくとともに、電圧Ｖｃが高くなっていく。
　次に、制御部４は、電圧Ｖａと電圧Ｖｂとが互いに等しくなると、スイッチＳＷａ、ＳＷｃのオン、オフを停止させた後、すべてのスイッチＳＷａ～ＳＷｃのオン、オフを開始させる。すると、図９（ｂ）に示すように、電池Ｂａ、Ｂｂからそれぞれ放電電流が流れるとともに、電池Ｂｃに充電電流が流れる。そのため、電池Ｂａ、Ｂｂがそれぞれ放電するとともに、電池Ｂｃが充電するため、電圧Ｖａ、Ｖｂがそれぞれ低くなっていくとともに、電圧Ｖｃが高くなっていく。
　そして、制御部４は、図９（ｃ）に示すように、電圧Ｖａ～Ｖｃが互いに等しくなると、すべてのスイッチＳＷａ～ＳＷｃのオン、オフを停止させて、電圧均等化動作を終了する。
　このように、上記実施形態の電圧均等化装置３では、電圧検出部ＳＶａ～ＳＶｃにより検出されるすべての電圧Ｖａ～Ｖｃのうち最も高い電圧Ｖまたは最も低い電圧Ｖが残りの電圧Ｖと等しくなるまで、最も高い電圧Ｖの電池Ｂから最も低い電圧Ｖの電池Ｂにエネルギーを授受させた後、電圧検出部ＳＶａ～ＳＶｃにより検出されるすべての電圧Ｖａ～Ｖｃが互いに等しくなるまで、電圧検出部ＳＶａ～ＳＶｃにより検出されるすべての電圧Ｖａ～Ｖｃのうち最も低い１以上の電圧Ｖの電池Ｂを充電させている。すなわち、上記実施形態の電圧均等化装置３では、何度もスイッチＳＷａ～ＳＷｃの切り替え動作を行うことがなく、あまり時間をかけずに電池Ｂａ～Ｂｃの各電圧Ｖａ～Ｖｃを互いに均等化することができる。これにより、トランスＴで消費される無駄なエネルギーも低減させることができるため、電池Ｂａ～Ｂｃの各電圧Ｖａ～ＶｃをトランスＴを用いて均等化する際の電池Ｂａ～Ｂｃ間のエネルギー授受の効率を向上させることができる。
　また、上記実施形態の電圧均等化装置３では、電圧均等化動作時、駆動中の２つのスイッチＳＷを一旦停止させてからスイッチＳＷａ～ＳＷｃのオン、オフを開始させている。これにより、スイッチＳＷを切り替える際にコイルＬから電池Ｂに突入電流やサージ電流などの大電流が流れることを防止することができる。
 

Claims (4)

  1. 　互いに直列接続される複数の電池の各電圧を検出する複数の電圧検出部と、
    　前記複数の電池全体に並列接続される一次側コイルと、前記複数の電池にそれぞれ並列接続される複数の二次側コイルとを備えるトランスと、
    　前記一次側コイルに接続される一次側スイッチと、
    　前記複数の電池と前記複数の二次側コイルとの間にそれぞれ設けられる複数の二次側スイッチと、
    　前記一次側スイッチをオン、オフさせている際、前記複数の二次側スイッチのうちの１以上の二次側スイッチを常時オンさせることにより、その二次側スイッチに接続される電池を充電させるとともに、前記複数の電圧検出部により検出されるすべての電圧のうちの最も低い１以上の電圧が２番目に低い電圧に等しくなるように前記最も低い１以上の電圧の電池を充電することを、前記複数の電圧検出部により検出されるすべての電圧が互いに等しくなるまで繰り返す制御部と、
    　を備えることを特徴とする電圧均等化装置。
  2. 　請求項１に記載の電圧均等化装置であって、
    　前記制御部は、前記複数の二次側スイッチのうち常時オンする二次側スイッチを切り替える際、前記一次側スイッチを一旦停止させる
    　ことを特徴とする電圧均等化装置。
  3. 　互いに直列接続される複数の電池の各電圧を検出する複数の電圧検出部と、
    　前記複数の電池全体に並列接続される一次側コイルと、前記複数の電池にそれぞれ並列接続される複数の二次側コイルとを備えるトランスと、
    　前記一次側コイルに接続される一次側スイッチと、
    　前記複数の電池と前記複数の二次側コイルとの間にそれぞれ設けられる複数の二次側スイッチと、
    　前記一次側スイッチをオン、オフさせている際、前記複数の二次側スイッチのうちの１以上の二次側スイッチを常時オンさせることにより、その二次側スイッチに接続される電池を充電させるとともに、前記複数の電圧検出部により検出されるすべての電圧のうちの最も高い１以上の電圧が２番目に高い電圧に等しくなるように前記最も高い１以上の電圧の電池以外の残りの電池を充電することを、前記複数の電圧検出部により検出されるすべての電圧が互いに等しくなるまで繰り返す制御部と、
    　を備えることを特徴とする電圧均等化装置。
  4. 　互いに直列接続される複数の電池の各電圧を検出する複数の電圧検出部と、
    　前記複数の電池にそれぞれ並列接続される複数のコイルを備えるトランスと、
    　前記複数の電池と前記複数のコイルとの間にそれぞれ設けられる複数のスイッチと、
    　前記複数のスイッチのうちの２以上のスイッチをオン、オフさせることにより、それらスイッチにそれぞれ接続される電池間でエネルギーの授受を行い一方の電池を充電させつつ他方の電池を放電させるとともに、前記複数の電圧検出部により検出されるすべての電圧のうち最も高い電圧または最も低い電圧が残りの電圧と等しくなるまで、最も高い電圧の電池から最も低い電圧の電池にエネルギーを授受させた後、前記複数の電圧検出部により検出されるすべての電圧が互いに等しくなるまで、前記複数の電圧検出部により検出されるすべての電圧のうち最も低い１以上の電圧の電池以外の電池を放電させつつ前記最も低い１以上の電圧の電池を充電させる制御部と、
    　を備えることを特徴とする電圧均等化装置。
     
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