[go: up one dir, main page]

JP2005033855A - Battery assembly - Google Patents

Battery assembly Download PDF

Info

Publication number
JP2005033855A
JP2005033855A JP2003192925A JP2003192925A JP2005033855A JP 2005033855 A JP2005033855 A JP 2005033855A JP 2003192925 A JP2003192925 A JP 2003192925A JP 2003192925 A JP2003192925 A JP 2003192925A JP 2005033855 A JP2005033855 A JP 2005033855A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cell
circuit
switching element
secondary coil
coil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2003192925A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4007266B2 (en
Inventor
Tronnamchai Kleison
トロンナムチャイ クライソン
Yasuaki Hayami
泰明 早見
Makoto Iwashima
誠 岩島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP2003192925A priority Critical patent/JP4007266B2/en
Publication of JP2005033855A publication Critical patent/JP2005033855A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4007266B2 publication Critical patent/JP4007266B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

【課題】組電池におけるセル電圧のばらつきを補正する。
【解決手段】複数の単位二次電池セルが直列に接続された組電池のセルC1、C2ごとに、隣接セルC2の二次コイル41と磁気結合する一次コイル11にスイッチング素子12を直列に接続した電力出力回路10と、隣接セルC2の一次コイル31と磁気結合する二次コイル21に整流器22を直列に接続し、その整流器22によりセルC1から二次コイル21へ流れる電流を阻止した電力入力回路20とを並列に接続するとともに、隣接セルC2のスイッチング素子32と同一のオン時間にするとともに、隣接セルC2のスイッチング素子32と同時にオンしないように、スイッチング素子12をオン、オフするスイッチング素子駆動回路とを備え、一次コイル11,31に対する二次コイル21,41の巻数比を1より大きくする。
【選択図】 図1
Variations in cell voltage in an assembled battery are corrected.
A switching element is connected in series to a primary coil that is magnetically coupled to a secondary coil of an adjacent cell for each cell of a battery pack in which a plurality of unit secondary battery cells are connected in series. A power input in which a rectifier 22 is connected in series to the power output circuit 10 and the secondary coil 21 magnetically coupled to the primary coil 31 of the adjacent cell C2, and current flowing from the cell C1 to the secondary coil 21 is blocked by the rectifier 22. A switching element that is connected to the circuit 20 in parallel, has the same ON time as the switching element 32 of the adjacent cell C2, and that turns on and off the switching element 12 so as not to be turned on simultaneously with the switching element 32 of the adjacent cell C2. And a turn ratio of the secondary coils 21 and 41 with respect to the primary coils 11 and 31 is made larger than 1.
[Selection] Figure 1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の単位電池が直並列に接続された組電池装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電気自動車に使用される動力用電池では、複数個の単位二次電池セルを直列に接続することによって高電圧を実現している。このような組電池を充電する場合に、各セルの内部インピーダンスや容量のばらつきによって充電電圧にばらつきが生じる。しかし、複数のセルが直列に接続されているため、各セルには同一の充電電流が流れ、充電電圧のばらつきが一部のセルの過充電状態を招いてしまう。
【0003】
複数の単位二次電池セルを直列に接続した組電池において、充電電圧のばらつきを抑制するようにした組電池装置が知られている(例えば特許文献1参照)。この組電池装置では、一次コイルとスイッチング素子の直列回路を各セルに並列に接続している。この一次コイルは、コアを介して二次コイル、他のセルの一次コイルおよび他のセルの二次コイルと電磁結合されている。また、各セルには電圧制御回路が接続されている。この電圧制御回路によってセル電圧が監視され、電圧が所定値より大きくなると電磁結合によって隣接する所定値より電圧が低いセルへ電力が伝達され、充電電圧のばらつきが改善される。
【0004】
この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
【特許文献1】
特開平10−257682号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の組電池装置では、所定値よりも電圧が高いセルから所定値よりも電圧が低いセルへのみ、電力の伝達が行われるので、互いに隣接する2個のセルの電圧がともに所定値より高いか、または所定値より低い場合には電力の伝達が行われず、充電電圧のばらつきを十分に改善することができない。
【0006】
また、電圧が所定値より高いセルでは、電力の伝達ができないときでもスイッチング素子によるスイッチング動作が行われるので、スイッチング損失が発生して充電効率が低下する。
【0007】
本発明は、組電池におけるセル電圧のばらつきを補正する組電池装置を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の単位二次電池セル(以下、単にセルと呼ぶ)が直列に接続された組電池のセルごとに、隣接セルの二次コイルと磁気結合する一次コイルにスイッチング素子を直列に接続した電力出力回路と、隣接セルの一次コイルと磁気結合する二次コイルに整流器を直列に接続し、その整流器によりセルから二次コイルへ流れる電流を阻止した電力入力回路とを並列に接続するとともに、隣接セルのスイッチング素子と同一のオン時間にするとともに、隣接セルのスイッチング素子と同時にオンしないように、スイッチング素子をオン、オフするスイッチング素子駆動回路とを備え、一次コイルに対する二次コイルの巻数比を1より大きくする。
【0009】
【発明の効果】
本発明によれば、セルごとの電圧のばらつきを十分に補正し、セル電圧の均等化を図ることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
《発明の第1の実施の形態》
図1は、第1の実施の形態の組電池装置の隣接する2個のセル部分の回路図を示す。なお、一実施の形態の組電池装置は複数の単位二次電池セル(以下、単にセルと呼ぶ)が直列に接続された組電池装置であるが、セルごとの回路は図1に示すセルの回路と同様であり、隣接する2個のセルの回路のみを図示して説明する。この組電池装置では、各セルに、隣接セルへ電力を出力するための電力出力回路と、隣接セルから電力を入力するための電力入力回路とが並列に接続される。
【0011】
図1において、セルC1には、一次コイル11とスイッチング素子12とを直列に接続した電力出力回路10と、二次コイル21とダイオード22とを直列に接続した電力入力回路20とを並列に接続する。同様に、セルC2には、一次コイル31とスイッチング素子32を直列に接続した電力出力回路30と、二次コイル41とダイオード42を直列に接続した電力入力回路40とを並列に接続する。
【0012】
セルC1の電力出力回路10の一次コイル11は、コア13を介してセルC2の電力入力回路40の二次コイル41と対向し、これらの一次コイル11と二次コイル41は磁気的に結合して変圧器として機能する。また、セルC1の電力入力回路20の二次コイル21は、コア33を介してセルC2の電力出力回路30の一次コイル31と対向し、これらの一次コイル31と二次コイル21は磁気的に結合して変圧器として機能する。ここで、一次コイル11,31の巻数と二次コイル21,41の巻数はどのセルでも同一とし、一次コイル11,31と二次コイル21,41の巻数比nを1より大きい値とする。
【0013】
図2はスイッチング素子の動作を示すタイムチャートであり、(a)がセルC1のスイッチング素子12のオンとオフのタイミングを示し、(b)がセルC2のスイッチング素子32のオンとオフのタイミングを示す。図から明らかなように、セルC1のスイッチング素子12とセルC2のスイッチング素子32とは互いに交互にオンとオフを繰り返し、同時にオンになることはない。なお、セルC1とC2のスイッチング素子12,32のオン時間を同一とする。
【0014】
次に、第1の実施の形態の動作を説明する。ここでは、図示しない充電回路によりこの組電池装置がある程度まで充電され、セルC1およびセルC2の電圧(以下、セル電圧という)がそれぞれVA、VBに達しているとする。セルC1のスイッチング素子12が図2(a)に示すタイミングで自励発振し、スイッチング素子12がオンするとセルC1からスイッチング素子12を介して一次コイル11に電流が流れる。一次コイル11に電流が流れると、対向する二次コイル41に(n・VA)の電圧が誘起する。この誘起電圧(n・VA)がセルC2の電圧VBより大きいと、二次コイル41からダイオード42を介してセルC2へ電流が流れ、セルC2が充電される。
【0015】
なお、誘起電圧(n・VA)がセルC2の電圧VBより低い場合には、セルC2から二次コイル41へ放電電流が流れようとするが、ダイオード42により放電電流が阻止されるため、セルC2は放電しない。つまり、各セルC1とC2の電力入力回路20,40のダイオード22,42は、電力入力回路20,40における各セルC1,C2の放電を防止する。
【0016】
次に、セルC1のスイッチング素子12がオフし、セルC2のスイッチング素子32が図2(b)に示すタイミングで自励発振し、スイッチング素子32がオンするとセルC2からスイッチング素子32を介して一次コイル31に電流が流れる。一次コイル31に電流が流れると、対向する二次コイル21に(n・VB)の電圧が誘起する。この誘起電圧(n・VB)がセルC1の電圧VAより大きいと、二次コイル21からダイオード22を介してセルC1へ電流が流れ、セルC1が充電される。
【0017】
なお、誘起電圧(n・VB)がセルC1の電圧VAより低い場合には、セルC1から二次コイル21へ放電電流が流れようとするが、ダイオード22により放電電流が阻止されるため、セルC1は放電しない。
【0018】
セルC1とC2のスイッチング素子12,32のオン時間は同一であり、互いに交互にオンするので、セルC1とC2の間で交互に電力の授受が行われる。セルC1の電圧VAがセルC2の電圧VBより大きいとすれば、セルC1からセルC2へ伝達される電力が、セルC2からセルC1へ伝達される電力より大きく、平均的にはセルC1からセルC2へ電力が伝達される。その結果、セルC1の電圧VAが下がってセルC2の電圧VBが上がり、セルC1とC2の電圧が均等化される。逆に、セルC2の電圧VBがセルC1の電圧VAより大きい場合は、セルC2からセルC1へ電力が伝達され、セルC1とC2の電圧が均等化される。
【0019】
なお、セルC1の一次コイル11と二次コイル21は、それぞれ別個の独立したコア13と33を介してセルC2の二次コイル41と一次コイル31とに電磁結合されるので、セルC1の一次コイル11から二次コイル21へ、あるいはセルC2の一次コイル31から二次コイル41へ電力が環流するようなことはない。
【0020】
また、上述した従来の組電池装置では、互いに隣接するセルの電圧がともに所定値を超えると電力の授受が行われず、セル電圧が十分に均等化されないという問題があったが、この一実施の形態によればセル電圧に無関係に隣接セル間で電力の授受が行われるので、隣接セル間で電圧が確実に均等化される。隣接セル間でセル電圧、すなわちセルの充電状態が確実に均等化されるため、各セル間の電圧ばらつきがなくなり、組電池全体としての寿命を延ばすことができる。
【0021】
さらに、この一実施の形態ではでは巻数比nを1より大きい値としており、電力授受の際に電圧が昇圧されるので、ダイオード22,42の順方向電圧降下VFの影響を無視できる。すなわち、セルC1とC2の電圧差がVF/n以下になると、ダイオード22,42の電圧降下VFにより電力の授受ができなくなり、これ以上の均等化ができなくなる。巻数比nを大きくするほどVF/nを小さくすることができ、精度良く均等化ができる。
【0022】
このように、複数の単位二次電池セルが直列に接続された組電池のセルごとに、隣接セルの二次コイルと磁気結合する一次コイルにスイッチング素子を直列に接続した電力出力回路と、隣接セルの一次コイルと磁気結合する二次コイルにダイオードを直列に接続し、そのダイオードによりセルから二次コイルへ流れる電流を阻止した電力入力回路とを並列に接続するとともに、隣接セルのスイッチング素子と同一のオン時間にするとともに、隣接セルのスイッチング素子と同時にオンしないようにスイッチング素子をオン、オフし、一次コイルに対する二次コイルの巻数比を1より大きくしたので、隣接セルとの間で確実に電力の授受を行い、セルごとの電圧のばらつきを十分に補正してセル電圧の均等化を図ることができる。そのため、組電池全体を長寿命化できる。
【0023】
また、セルから電力入力回路の二次コイルへ流れる放電電流を阻止するダイオードを二次コイルと直列に接続しているので、セルの電力出力回路のスイッチング素子を、隣接セルのスイッチング素子と同一のオン時間にするとともに、隣接セルのスイッチング素子と同時にオンしないようにオン、オフするだけでよく、スイッチング素子のオン、オフのタイミングを厳しく制御する必要がないので、セルの制御回路どうしの制御インターロックが不用となり、制御配線を簡略化でき、実装密度を上げることができる。
【0024】
《発明の第2の実施の形態》
上述したように、図1に示す第1の実施の形態の組電池装置では、例えばスイッチング素子12がオンすると一次コイル11に電流が流れ、それにより二次コイル41に起電力が誘起して電流が流れる、いわゆるフォワード方式のスイッチング・レギュレーターと同様な動作をする。この方式では、一次コイル11から二次コイル41へ電力を伝達する際に、必ずしもコア13にエネルギーを蓄積する必要がなく、コア13を不用にできる。なお、フライバック方式のスイッチング・レギュレーターでは、コアにエネルギーを蓄積する必要があるため、比較的大きなコアを必要とする。
【0025】
図3は、第2の実施の形態の組電池装置の隣接する2個のセル部分の回路図を示す。この組電池装置では、図1に示す組電池装置から一次コイル11と二次コイル41の間のコア13と、一次コイル31と二次コイル21の間のコア33を削除している。なお、コア13,33を削除した以外の回路構成は図1に示す回路構成と同様であり、説明を省略する。
【0026】
図4は、図3に示す第2の実施の形態の組電池装置の実装例を示す。この実装例では、一つのセルと、そのセルの電力出力回路や電力入力回路などの制御回路を一つのパッケージに収納する。図3に示すセルC1と、セルC1の電力出力回路10や電力入力回路20などの制御回路を1個のパッケージに収納してセルユニット50を形成するとともに、セルC2と、セルC2の電力出力回路30や電力入力回路40などの制御回路を1個のパッケージに収納してセルユニット60を形成する。各セルユニット50,60の上面には、それぞれ電極51,52と61,62を設置する。
【0027】
セルC1を収納するセルユニット50の、セルユニット60と対向する面には、電力出力回路10の一次コイル11と電力入力回路20の二次コイル21を形成する。また、セルC2を収納するセルユニット60の、セルユニット50と対向する面には、電力出力回路30の一次コイル31と電力入力回路40の二次コイル41を形成する。ここで、図3に示すように、セルC1の電力出力回路10の一次コイル11と、セルC2の電力入力回路40の二次コイル41とが対向し、セルC2の電力出力回路30の一次コイル31と、セルC1の電力入力回路20の二次コイル21が対向するように、一次コイル11,31と二次コイル21,41を配置する。
【0028】
セルC1のセルユニット50と、セルC2のセルユニット60のコイル設置面を対向させて配置すれば、対向する一次コイル11と二次コイル41、一次コイル31と二次コイル21が磁気的に結合し、コアがなくても一次コイル11から二次コイル41へ、一次コイル31から二次コイル21へそれぞれ電力の伝達が可能になる。
【0029】
なお、セルとその周辺回路の収納パッケージの形状は、図4に示すように扁平型が望ましい。扁平型パッケージの表面と裏面にそれぞれ一次コイルと二次コイルを実装し、隣接セルのコイル間の絶縁とセルの冷却に必要な間隔をあけてセルユニットを一列に配列することによって、組電池装置の小型化を図ることができる。
【0030】
このように、1個のセルと、そのセルの電力出力回路、電力入力回路およびスイッチング素子駆動回路を1個の扁平型パッケージに収納し、扁平型パッケージの表面と裏面にそれぞれ一次コイルと二次コイルを実装するようにしたので、組電池装置の実装密度を上げることができ、組電池装置を小型にすることができる。また、コアをなくすことができるので組電池装置を高密度に実装でき、組電池装置をさらに小型にすることができる。
【0031】
セルと、そのセルの電力出力回路および電力入力回路を図4に示すように実装した場合には、次のような効果も得られる。すなわち、一実施の形態の組電池装置では、電力入力回路20,40にダイオード22,42を用いて二次コイル21,41に誘起する電力を整流している。そのため、セルC1の電力出力回路10のスイッチング素子12は、隣接するセルC2の電力出力回路30のスイッチング素子32と同じ時間だけオンし、同時にはオンしないように制御するだけでよく、スイッチング素子12,32のオン、オフの制御タイミングに対する要求は厳しくない。したがって、スイッチング素子12,32のオン、オフ制御のために多くの制御信号の授受を行う必要がなく、セルユニット50,60間の制御信号を不用にできるため、図3に破線で示すようにセルごとの制御回路を完全に分離することができる。このように、制御回路を含め、すべての配線をセルユニットごとに局所化でき、組電池全体にわたるような長い信号配線を不要にできるから、回路の実装密度を高めることができる。
【0032】
《発明の第3の実施の形態》
図5は、セルユニット内に実装される制御回路の一例を示す。図5にはセルC1の制御回路70のみを示すが、他のセルの制御回路も同様である。セルC1の電力出力回路10には、スイッチング素子12のオン、オフを制御するための自励発振回路14とAND素子15が用いられる。また、セルC1の電力入力回路20には、二次コイル21およびダイオード22と直列に電流検出用抵抗器23と、その電流検出用信号を反転増幅するインバーター24が接続される。
【0033】
隣接するセルC2の電力出力回路30のスイッチング素子32がオンして一次コイル31に電流が流れると、セルC1の電力入力回路20の二次コイル21に電流が流れ、セルC2からセルC1への電力の伝達が行われる。このとき、電流検出用抵抗器23の両端には電圧が発生し、インバーター24はこの電圧を反転増幅してAND素子15へローレベル信号を出力する。これにより、電力入力回路20で隣接セルC2から電力の伝達が行われているときは、自励発振回路14からオン信号が出ていても、AND素子15でスイッチング素子12へのオン信号が阻止される。つまり、隣接セルC2から電力を受け入れているときは、隣接セルC2への電力の伝達が禁止される。
【0034】
このように、制御回路70に、スイッチング素子12をオン、オフする自励発振回路14と、電力入力回路20に流れる電流を検出する電流検出回路23と、電流検出回路23で電流が検出されたときはスイッチング素子12のオンを禁止するオン禁止回路15とを備えたので、セルユニットどうしの制御信号線を不用にすることができ、セルユニット内のすべての回路の配線を局所化でき、回路の実装密度を高めることができる。
【0035】
《発明の第4の実施の形態》
上述した第3の実施の形態の制御回路70では、電力入力回路20の二次コイル21およびダイオード22と直列に電流検出用抵抗器23を接続し、電力の受け入れ中を検出する例を示した。この第4の実施の形態の制御回路70Aでは、図6に示すように、電力入力回路20の二次コイル21と電磁的に結合する三次コイル25を設け、その三次コイル25と直列にダイオード26および電流検出用抵抗器27を接続した電流検出回路29を設ける。なお、図6にはセルC1の制御回路70Aのみを示すが、他のセルの制御回路も同様である。
【0036】
隣接セルC2から電力を受け入れているときは、電力入力回路20の二次コイル21に電流が流れる。このとき同時に電磁誘導作用により三次コイル25に起電力が発生し、電流検出回路29に電流が流れる。その結果、電流検出用抵抗器25の両端に電圧が発生し、インバーター28はこの電圧を反転増幅してAND素子15へローレベル信号を出力する。これにより、電力入力回路20で隣接セルC2から電力の伝達が行われているときは、自励発振回路14からオン信号が出ていても、AND素子15でスイッチング素子12へのオン信号が阻止される。つまり、隣接セルC2から電力を受け入れているときは、隣接セルC2への電力の伝達が禁止される。
【0037】
なお、三次コイル25の巻数を二次コイル21の巻数よりも少なくすることによって、電力受け入れ時の電流検出用回路29に流れる電流を少なくなることができ、電流検出用抵抗器27の電力消費と損失を少なくすることができる。
【0038】
このように、二次コイル21と磁気結合し二次コイル21より巻数の多い三次コイル25を有し、三次コイル25と直列にダイオード26と電力検出用抵抗器27を接続した電力検出用回路29に流れる電流を検出するようにしたので、電流検出用抵抗器27による電力消費および損失を抑えることができ、より充電効率を高めることができる。
【0039】
《発明の第5の実施の形態》
図7は第5の実施の形態の制御回路を示す。なお、図7にはセルC1の制御回路70Bのみを示すが、他のセルの制御回路も同様である。この第5の実施の形態の制御回路70Bでは、電力受け入れ時に電力入力回路20の二次コイル21に誘起する電圧を検出する電圧検出回路71を設ける。この電圧検出回路71は、ダイオード72と、二次コイル21の誘起電圧の1/nを出力する増幅器73、セルC1のセル電圧VAと誘起電圧の1/nの電圧とを比較する差動増幅器74から構成される。
【0040】
電力受け入れ時に二次コイル21に誘起された電圧は、ダイオード72を介して増幅器73へ入力され、増幅器73から誘起電圧の1/nの電圧が出力される。上述したように一次コイル11,31と二次コイル21,41の巻数比を、1より大きいnとしているので、二次コイル21の誘起電圧の1/nの電圧は、セルC2側の一次コイル31の入力電圧、すなわちセルC2のセル電圧VBと等しい。差動増幅器74は、セルC1のセル電圧VAとセルC2のセル電圧VBとを比較し、隣接するセルC1とC2のセル電圧差(VA−VB)に応じた信号を自励発振回路13へ出力する。
【0041】
自励発振回路13は、セル電圧差(VA−VB)の信号により発振周波数を変える。すなわち、セル電圧差(VA−VB)が大きいほど発振周波数を高くし、セル電圧差(VA−VB)が低くなるにつれて発振周波数を低くする。
【0042】
図8はセルC1,C2のスイッチング素子12,32の動作波形を示すタイムチャートであり、(a)はセル電圧差(VA−VB)が大きいときの動作波形を、(b)はセル電圧差(VA−VB)が小さいときの動作波形を示す。このように、隣接するセルC1とC2のセル電圧差(VA−VB)が大きいほどスイッチング素子12,32の動作周波数を高くし、セル電圧差(VA−VB)が小さくなるにつれてスイッチング素子12,32の動作周波数を低くするようにしたので、セル電圧差(VA−VB)が少なくなったときの無駄な電力伝達動作を少なくすることができ、充電効率を向上できる。
【0043】
このように、スイッチング素子12を駆動する回路に、スイッチング素子12をオン、オフする自励発振回路14と、電力入力回路20の二次コイル21の誘起電圧を一次コイルと二次コイルの巻数比nで除して隣接セルC2のセル電圧VBを推定する増幅器73と、セルC1のセル電圧VAと、推定された隣接セルC2のセル電圧VBとの電圧差(VA−VB)を検出する差動増幅器74とを有し、自励発振回路14は、隣接セルC2とのセル電圧差(VA−VB)が小さくなるにしたがってスイッチング素子12をオン、オフする駆動周波数を低くするようにしたので、無駄な電力伝達動作をなくして充電効率を向上させることができる。
【0044】
特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、制御回路70,70A、70Bがスイッチング素子駆動回路を、一次コイル11とスイッチング素子12の直列回路および一次コイル31とスイッチング素子30の直列回路が電力出力回路を、二次コイル21とダイオード22の直列回路および二次コイル41とダイオード42の直列回路が電力入力回路を、ダイオード22,42が整流器を、自励発振回路14が自励発振回路を、抵抗器23または三次コイル25とダイオード26および抵抗器27の直列回路が電流検出回路を、AND素子15がオン禁止回路を、増幅器73がセル電圧推定回路を、差動増幅器74がセル電圧差検出回路をそれぞれ構成する。なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態の組電池装置の部分回路図である。
【図2】第1の実施の形態のスイッチング素子の動作波形を示すタイムチャートである。
【図3】第2の実施の形態の組電池装置の部分回路図である。
【図4】第2の実施の形態のセルユニット実装例を示す図である。
【図5】第3の実施の形態のセルユニットに実装される制御回路を示す図である。
【図6】第4の実施の形態のセルユニットに実装される制御回路を示す図である。
【図7】第5の実施の形態のセルユニットに実装される制御回路を示す図である。
【図8】第5の実施の形態のスイッチング素子の動作波形を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
C1、C2 セル
10,30 電力出力回路
11,31 一次コイル
12,32 スイッチング素子
13,33 コア
14 自励発振回路
15 AND素子
20,40 電力入力回路
21,41 二次コイル
22,26,42,72 ダイオード
23,27 電流検出用抵抗器
24 インバーター
25 三次コイル
29 電流検出回路
50,60 セルユニット
51,52,61,62 電極
70,70A,70B 制御回路
71 電圧検出回路
73 増幅器
74 差動増幅器
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an assembled battery device in which a plurality of unit batteries are connected in series and parallel.
[0002]
[Prior art]
In a power battery used for an electric vehicle, a high voltage is realized by connecting a plurality of unit secondary battery cells in series. When charging such an assembled battery, the charging voltage varies due to variations in internal impedance and capacity of each cell. However, since a plurality of cells are connected in series, the same charging current flows through each cell, and the variation in charging voltage causes an overcharged state of some cells.
[0003]
In an assembled battery in which a plurality of unit secondary battery cells are connected in series, an assembled battery device is known in which variation in charging voltage is suppressed (see, for example, Patent Document 1). In this assembled battery device, a series circuit of a primary coil and a switching element is connected in parallel to each cell. The primary coil is electromagnetically coupled to the secondary coil, the primary coil of another cell, and the secondary coil of another cell via the core. Each cell is connected to a voltage control circuit. The cell voltage is monitored by this voltage control circuit, and when the voltage becomes larger than a predetermined value, electric power is transmitted to an adjacent cell having a voltage lower than the predetermined value by electromagnetic coupling, and the variation in charging voltage is improved.
[0004]
Prior art documents related to the invention of this application include the following.
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-257682
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional assembled battery device, power is transmitted only from a cell having a voltage higher than a predetermined value to a cell having a voltage lower than the predetermined value, so that the voltages of two adjacent cells are both When the value is higher than the predetermined value or lower than the predetermined value, power is not transmitted, and the variation in charging voltage cannot be sufficiently improved.
[0006]
Further, in a cell whose voltage is higher than a predetermined value, even when power cannot be transmitted, a switching operation is performed by the switching element, so that a switching loss occurs and the charging efficiency is lowered.
[0007]
The present invention provides an assembled battery device that corrects variations in cell voltage in an assembled battery.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, a switching element is connected in series to a primary coil that is magnetically coupled to a secondary coil of an adjacent cell for each cell of an assembled battery in which a plurality of unit secondary battery cells (hereinafter simply referred to as cells) are connected in series. A rectifier is connected in series to the connected power output circuit and a secondary coil that is magnetically coupled to the primary coil of the adjacent cell, and a power input circuit that blocks current flowing from the cell to the secondary coil by the rectifier is connected in parallel. And a switching element driving circuit for turning on and off the switching element so as not to be turned on simultaneously with the switching element of the adjacent cell. Make the turns ratio greater than 1.
[0009]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to sufficiently correct variations in voltage among cells and equalize cell voltages.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
<< First Embodiment of the Invention >>
FIG. 1 is a circuit diagram of two adjacent cell portions of the battery pack apparatus according to the first embodiment. The assembled battery device of one embodiment is an assembled battery device in which a plurality of unit secondary battery cells (hereinafter simply referred to as cells) are connected in series, but the circuit for each cell is the same as that of the cell shown in FIG. Only the circuit of two adjacent cells is illustrated and described in the same manner as the circuit. In this assembled battery device, each cell is connected in parallel with a power output circuit for outputting power to an adjacent cell and a power input circuit for inputting power from the adjacent cell.
[0011]
In FIG. 1, a power output circuit 10 in which a primary coil 11 and a switching element 12 are connected in series and a power input circuit 20 in which a secondary coil 21 and a diode 22 are connected in series are connected in parallel to the cell C1. To do. Similarly, a power output circuit 30 in which a primary coil 31 and a switching element 32 are connected in series and a power input circuit 40 in which a secondary coil 41 and a diode 42 are connected in series are connected in parallel to the cell C2.
[0012]
The primary coil 11 of the power output circuit 10 of the cell C1 faces the secondary coil 41 of the power input circuit 40 of the cell C2 via the core 13, and the primary coil 11 and the secondary coil 41 are magnetically coupled. Function as a transformer. The secondary coil 21 of the power input circuit 20 of the cell C1 faces the primary coil 31 of the power output circuit 30 of the cell C2 through the core 33, and the primary coil 31 and the secondary coil 21 are magnetically connected. Combine and function as a transformer. Here, the number of turns of the primary coils 11 and 31 and the number of turns of the secondary coils 21 and 41 are the same in any cell, and the turn ratio n of the primary coils 11 and 31 and the secondary coils 21 and 41 is set to a value larger than 1.
[0013]
FIG. 2 is a time chart showing the operation of the switching element, where (a) shows the on / off timing of the switching element 12 of the cell C1, and (b) shows the on / off timing of the switching element 32 of the cell C2. Show. As is apparent from the figure, the switching element 12 of the cell C1 and the switching element 32 of the cell C2 are alternately turned on and off alternately, and are not turned on at the same time. Note that the ON times of the switching elements 12 and 32 of the cells C1 and C2 are the same.
[0014]
Next, the operation of the first embodiment will be described. Here, it is assumed that the assembled battery device is charged to some extent by a charging circuit (not shown), and the voltages of the cells C1 and C2 (hereinafter referred to as cell voltages) reach VA and VB, respectively. The switching element 12 of the cell C1 self-oscillates at the timing shown in FIG. 2A, and when the switching element 12 is turned on, a current flows from the cell C1 to the primary coil 11 via the switching element 12. When a current flows through the primary coil 11, a voltage of (n · VA) is induced in the opposing secondary coil 41. When the induced voltage (n · VA) is larger than the voltage VB of the cell C2, a current flows from the secondary coil 41 to the cell C2 via the diode 42, and the cell C2 is charged.
[0015]
When the induced voltage (n · VA) is lower than the voltage VB of the cell C2, the discharge current tends to flow from the cell C2 to the secondary coil 41. However, since the discharge current is blocked by the diode 42, the cell C2 is not discharged. That is, the diodes 22 and 42 of the power input circuits 20 and 40 of the cells C1 and C2 prevent the discharge of the cells C1 and C2 in the power input circuits 20 and 40, respectively.
[0016]
Next, the switching element 12 of the cell C1 is turned off, the switching element 32 of the cell C2 is self-excited at the timing shown in FIG. 2B, and when the switching element 32 is turned on, the primary is transmitted from the cell C2 via the switching element 32. A current flows through the coil 31. When a current flows through the primary coil 31, a voltage of (n · VB) is induced in the opposing secondary coil 21. When the induced voltage (n · VB) is larger than the voltage VA of the cell C1, a current flows from the secondary coil 21 to the cell C1 via the diode 22, and the cell C1 is charged.
[0017]
When the induced voltage (n · VB) is lower than the voltage VA of the cell C1, the discharge current tends to flow from the cell C1 to the secondary coil 21, but the discharge current is blocked by the diode 22, so that the cell C1 does not discharge.
[0018]
The switching elements 12 and 32 of the cells C1 and C2 have the same on time and are alternately turned on, so that power is alternately transferred between the cells C1 and C2. If the voltage VA of the cell C1 is larger than the voltage VB of the cell C2, the power transmitted from the cell C1 to the cell C2 is larger than the power transmitted from the cell C2 to the cell C1, and on average, the cell C1 to the cell C1. Power is transmitted to C2. As a result, the voltage VA of the cell C1 decreases, the voltage VB of the cell C2 increases, and the voltages of the cells C1 and C2 are equalized. Conversely, when the voltage VB of the cell C2 is higher than the voltage VA of the cell C1, power is transmitted from the cell C2 to the cell C1, and the voltages of the cells C1 and C2 are equalized.
[0019]
Note that the primary coil 11 and the secondary coil 21 of the cell C1 are electromagnetically coupled to the secondary coil 41 and the primary coil 31 of the cell C2 via separate and independent cores 13 and 33, respectively. Electric power does not circulate from the coil 11 to the secondary coil 21 or from the primary coil 31 to the secondary coil 41 of the cell C2.
[0020]
In addition, in the conventional assembled battery device described above, there is a problem in that power is not exchanged when the voltages of adjacent cells exceed a predetermined value, and the cell voltages are not sufficiently equalized. According to the embodiment, power is exchanged between adjacent cells regardless of the cell voltage, so that the voltage is reliably equalized between adjacent cells. Since the cell voltage, that is, the state of charge of the cells is surely equalized between adjacent cells, voltage variations between the cells are eliminated, and the life of the assembled battery as a whole can be extended.
[0021]
Furthermore, in this embodiment, the turn ratio n is set to a value larger than 1, and the voltage is boosted during power transfer, so that the influence of the forward voltage drop VF of the diodes 22 and 42 can be ignored. That is, when the voltage difference between the cells C1 and C2 becomes VF / n or less, power cannot be transferred due to the voltage drop VF of the diodes 22 and 42, and further equalization cannot be performed. As the winding ratio n is increased, VF / n can be reduced and equalization can be performed with high accuracy.
[0022]
Thus, for each cell of a battery pack in which a plurality of unit secondary battery cells are connected in series, a power output circuit in which a switching element is connected in series to a primary coil that is magnetically coupled to a secondary coil of an adjacent cell, and adjacent A diode is connected in series to a secondary coil that is magnetically coupled to the primary coil of the cell, and a power input circuit that blocks current flowing from the cell to the secondary coil by the diode is connected in parallel, and the switching element of the adjacent cell Since the switching element is turned on and off so that it does not turn on simultaneously with the switching element of the adjacent cell, and the turn ratio of the secondary coil to the primary coil is greater than 1, the same on-time is ensured between adjacent cells. Thus, it is possible to equalize cell voltages by sufficiently exchanging power and sufficiently correcting variations in voltage among cells. Therefore, the life of the entire assembled battery can be extended.
[0023]
In addition, since the diode that blocks the discharge current flowing from the cell to the secondary coil of the power input circuit is connected in series with the secondary coil, the switching element of the cell power output circuit is the same as the switching element of the adjacent cell. In addition to the on-time, it is only necessary to turn on and off so that it does not turn on simultaneously with the switching element of the adjacent cell, and it is not necessary to strictly control the on / off timing of the switching element. Locking is unnecessary, the control wiring can be simplified, and the mounting density can be increased.
[0024]
<< Second Embodiment of the Invention >>
As described above, in the assembled battery device according to the first embodiment shown in FIG. 1, for example, when the switching element 12 is turned on, a current flows through the primary coil 11, thereby inducing an electromotive force in the secondary coil 41. It operates in the same way as a so-called forward switching regulator. In this method, when power is transmitted from the primary coil 11 to the secondary coil 41, it is not always necessary to store energy in the core 13, and the core 13 can be made unnecessary. Note that a flyback switching regulator requires a relatively large core because energy needs to be stored in the core.
[0025]
FIG. 3 shows a circuit diagram of two adjacent cell portions of the assembled battery device according to the second embodiment. In this assembled battery device, the core 13 between the primary coil 11 and the secondary coil 41 and the core 33 between the primary coil 31 and the secondary coil 21 are deleted from the assembled battery device shown in FIG. The circuit configuration other than the deletion of the cores 13 and 33 is the same as the circuit configuration shown in FIG.
[0026]
FIG. 4 shows an example of mounting the assembled battery device of the second embodiment shown in FIG. In this mounting example, one cell and a control circuit such as a power output circuit and a power input circuit of the cell are housed in one package. The cell C1 shown in FIG. 3 and the control circuit such as the power output circuit 10 and the power input circuit 20 of the cell C1 are housed in one package to form the cell unit 50, and the power output of the cell C2 and the cell C2 Control units such as the circuit 30 and the power input circuit 40 are housed in one package to form the cell unit 60. Electrodes 51, 52 and 61, 62 are provided on the upper surfaces of the cell units 50, 60, respectively.
[0027]
The primary coil 11 of the power output circuit 10 and the secondary coil 21 of the power input circuit 20 are formed on the surface of the cell unit 50 that houses the cell C1 that faces the cell unit 60. Further, the primary coil 31 of the power output circuit 30 and the secondary coil 41 of the power input circuit 40 are formed on the surface of the cell unit 60 that houses the cell C2 that faces the cell unit 50. Here, as shown in FIG. 3, the primary coil 11 of the power output circuit 10 of the cell C1 and the secondary coil 41 of the power input circuit 40 of the cell C2 face each other, and the primary coil of the power output circuit 30 of the cell C2 The primary coils 11 and 31 and the secondary coils 21 and 41 are arranged so that 31 and the secondary coil 21 of the power input circuit 20 of the cell C1 face each other.
[0028]
If the coil installation surfaces of the cell unit 50 of the cell C1 and the cell unit 60 of the cell C2 are arranged to face each other, the opposing primary coil 11 and secondary coil 41, and the primary coil 31 and secondary coil 21 are magnetically coupled. Even without a core, power can be transmitted from the primary coil 11 to the secondary coil 41 and from the primary coil 31 to the secondary coil 21.
[0029]
The shape of the storage package of the cell and its peripheral circuit is preferably a flat type as shown in FIG. An assembled battery device by mounting a primary coil and a secondary coil on the front and back surfaces of a flat package, respectively, and arranging cell units in a row at intervals necessary for insulation between adjacent cells and cooling of the cells. Can be miniaturized.
[0030]
In this way, one cell and the power output circuit, power input circuit and switching element driving circuit of the cell are housed in one flat package, and a primary coil and a secondary are respectively provided on the front and back surfaces of the flat package. Since the coil is mounted, the mounting density of the assembled battery device can be increased, and the assembled battery device can be reduced in size. Further, since the core can be eliminated, the assembled battery device can be mounted with high density, and the assembled battery device can be further reduced in size.
[0031]
When the cell and the power output circuit and power input circuit of the cell are mounted as shown in FIG. 4, the following effects are also obtained. That is, in the assembled battery device according to the embodiment, the electric power induced in the secondary coils 21 and 41 is rectified using the diodes 22 and 42 in the power input circuits 20 and 40. Therefore, the switching element 12 of the power output circuit 10 of the cell C1 only needs to be controlled so as to be turned on for the same time as the switching element 32 of the power output circuit 30 of the adjacent cell C2 and not simultaneously turned on. , 32 is not strictly required for on / off control timing. Therefore, it is not necessary to exchange many control signals for on / off control of the switching elements 12 and 32, and the control signals between the cell units 50 and 60 can be made unnecessary. The control circuit for each cell can be completely separated. As described above, since all the wirings including the control circuit can be localized for each cell unit, and long signal wirings extending over the entire assembled battery can be made unnecessary, the circuit mounting density can be increased.
[0032]
<< Third Embodiment of the Invention >>
FIG. 5 shows an example of a control circuit mounted in the cell unit. FIG. 5 shows only the control circuit 70 of the cell C1, but the control circuits of other cells are the same. In the power output circuit 10 of the cell C1, a self-excited oscillation circuit 14 and an AND element 15 for controlling on / off of the switching element 12 are used. The power input circuit 20 of the cell C1 is connected to a current detection resistor 23 in series with the secondary coil 21 and the diode 22 and an inverter 24 that inverts and amplifies the current detection signal.
[0033]
When the switching element 32 of the power output circuit 30 of the adjacent cell C2 is turned on and a current flows through the primary coil 31, a current flows through the secondary coil 21 of the power input circuit 20 of the cell C1, and the current flows from the cell C2 to the cell C1. Electric power is transmitted. At this time, a voltage is generated at both ends of the current detection resistor 23, and the inverter 24 inverts and amplifies this voltage and outputs a low level signal to the AND element 15. Thereby, when power is transmitted from the adjacent cell C2 in the power input circuit 20, even if the on signal is output from the self-excited oscillation circuit 14, the on signal to the switching element 12 is blocked by the AND element 15. Is done. That is, when power is received from the neighboring cell C2, transmission of power to the neighboring cell C2 is prohibited.
[0034]
As described above, the control circuit 70 detects the current by the self-excited oscillation circuit 14 that turns the switching element 12 on and off, the current detection circuit 23 that detects the current flowing through the power input circuit 20, and the current detection circuit 23. In some cases, since the on-inhibiting circuit 15 for inhibiting the switching element 12 from being on is provided, the control signal lines between the cell units can be made unnecessary, and the wiring of all the circuits in the cell unit can be localized. The mounting density can be increased.
[0035]
<< Fourth Embodiment of the Invention >>
In the control circuit 70 of the third embodiment described above, an example is shown in which the current detection resistor 23 is connected in series with the secondary coil 21 and the diode 22 of the power input circuit 20 to detect that power is being received. . In the control circuit 70A of the fourth embodiment, as shown in FIG. 6, a tertiary coil 25 electromagnetically coupled to the secondary coil 21 of the power input circuit 20 is provided, and a diode 26 is connected in series with the tertiary coil 25. In addition, a current detection circuit 29 connected to the current detection resistor 27 is provided. FIG. 6 shows only the control circuit 70A of the cell C1, but the control circuits of other cells are the same.
[0036]
When power is received from the adjacent cell C2, a current flows through the secondary coil 21 of the power input circuit 20. At the same time, an electromotive force is generated in the tertiary coil 25 by the electromagnetic induction action, and a current flows in the current detection circuit 29. As a result, a voltage is generated at both ends of the current detection resistor 25, and the inverter 28 inverts and amplifies this voltage and outputs a low level signal to the AND element 15. Thereby, when power is transmitted from the adjacent cell C2 in the power input circuit 20, even if the on signal is output from the self-excited oscillation circuit 14, the on signal to the switching element 12 is blocked by the AND element 15. Is done. That is, when power is received from the neighboring cell C2, transmission of power to the neighboring cell C2 is prohibited.
[0037]
Note that by making the number of turns of the tertiary coil 25 smaller than the number of turns of the secondary coil 21, the current flowing through the current detection circuit 29 at the time of power reception can be reduced, and the power consumption of the current detection resistor 27 can be reduced. Loss can be reduced.
[0038]
In this way, the power detection circuit 29 has the tertiary coil 25 that is magnetically coupled to the secondary coil 21 and has more turns than the secondary coil 21, and the diode 26 and the power detection resistor 27 are connected in series with the tertiary coil 25. Therefore, the power consumption and loss due to the current detection resistor 27 can be suppressed, and the charging efficiency can be further increased.
[0039]
<< Fifth Embodiment of the Invention >>
FIG. 7 shows a control circuit of the fifth embodiment. FIG. 7 shows only the control circuit 70B of the cell C1, but the control circuits of other cells are the same. In the control circuit 70B of the fifth embodiment, a voltage detection circuit 71 that detects a voltage induced in the secondary coil 21 of the power input circuit 20 when power is received is provided. The voltage detection circuit 71 includes a diode 72, an amplifier 73 that outputs 1 / n of the induced voltage of the secondary coil 21, and a differential amplifier that compares the cell voltage VA of the cell C1 with the voltage of 1 / n of the induced voltage. 74.
[0040]
The voltage induced in the secondary coil 21 when power is received is input to the amplifier 73 via the diode 72, and a voltage 1 / n of the induced voltage is output from the amplifier 73. As described above, since the turns ratio of the primary coils 11 and 31 and the secondary coils 21 and 41 is n larger than 1, the voltage 1 / n of the induced voltage of the secondary coil 21 is the primary coil on the cell C2 side. It is equal to the input voltage of 31, that is, the cell voltage VB of the cell C2. The differential amplifier 74 compares the cell voltage VA of the cell C1 and the cell voltage VB of the cell C2, and sends a signal corresponding to the cell voltage difference (VA−VB) between the adjacent cells C1 and C2 to the self-excited oscillation circuit 13. Output.
[0041]
The self-excited oscillation circuit 13 changes the oscillation frequency according to the cell voltage difference (VA−VB) signal. That is, the larger the cell voltage difference (VA−VB), the higher the oscillation frequency, and the lower the cell voltage difference (VA−VB), the lower the oscillation frequency.
[0042]
FIG. 8 is a time chart showing operation waveforms of the switching elements 12 and 32 of the cells C1 and C2. FIG. 8A shows an operation waveform when the cell voltage difference (VA−VB) is large, and FIG. 8B shows a cell voltage difference. The operation waveform when (VA-VB) is small is shown. Thus, as the cell voltage difference (VA−VB) between the adjacent cells C1 and C2 is larger, the operating frequency of the switching elements 12 and 32 is increased, and as the cell voltage difference (VA−VB) is decreased, the switching elements 12, Since the operating frequency of 32 is lowered, the wasteful power transmission operation when the cell voltage difference (VA-VB) is reduced can be reduced, and the charging efficiency can be improved.
[0043]
In this way, the induced voltage of the secondary coil 21 of the power input circuit 20 and the self-excited oscillation circuit 14 that turns on and off the switching element 12 in the circuit that drives the switching element 12 are the turns ratio of the primary coil and the secondary coil. An amplifier 73 for estimating the cell voltage VB of the adjacent cell C2 divided by n, and a difference for detecting a voltage difference (VA−VB) between the cell voltage VA of the cell C1 and the estimated cell voltage VB of the adjacent cell C2. Since the self-oscillation circuit 14 has a dynamic amplifier 74, the drive frequency for turning on and off the switching element 12 is lowered as the cell voltage difference (VA-VB) from the adjacent cell C2 becomes smaller. In addition, useless power transmission operation can be eliminated and charging efficiency can be improved.
[0044]
The correspondence between the constituent elements of the claims and the constituent elements of the embodiment is as follows. That is, the control circuits 70, 70A and 70B are the switching element driving circuit, the series circuit of the primary coil 11 and the switching element 12, the series circuit of the primary coil 31 and the switching element 30 are the power output circuit, the secondary coil 21 and the diode 22. And the series circuit of the secondary coil 41 and the diode 42 are the power input circuit, the diodes 22 and 42 are the rectifier, the self-excited oscillation circuit 14 is the self-excited oscillation circuit, the resistor 23 or the tertiary coil 25 and the diode 26. The series circuit of the resistor 27 and the resistor 27 constitute a current detection circuit, the AND element 15 constitutes an on-prohibition circuit, the amplifier 73 constitutes a cell voltage estimation circuit, and the differential amplifier 74 constitutes a cell voltage difference detection circuit. In addition, as long as the characteristic function of this invention is not impaired, each component is not limited to the said structure.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial circuit diagram of an assembled battery device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a time chart showing operation waveforms of the switching element according to the first embodiment.
FIG. 3 is a partial circuit diagram of an assembled battery device according to a second embodiment.
FIG. 4 is a diagram illustrating a cell unit mounting example according to the second embodiment;
FIG. 5 is a diagram illustrating a control circuit mounted on a cell unit according to a third embodiment.
FIG. 6 is a diagram illustrating a control circuit mounted on a cell unit according to a fourth embodiment.
FIG. 7 is a diagram illustrating a control circuit mounted on a cell unit according to a fifth embodiment.
FIG. 8 is a time chart showing operation waveforms of a switching element according to a fifth embodiment.
[Explanation of symbols]
C1, C2 Cell 10, 30 Power output circuit 11, 31 Primary coil 12, 32 Switching element 13, 33 Core 14 Self-excited oscillation circuit 15 AND element 20, 40 Power input circuit 21, 41 Secondary coil 22, 26, 42, 72 Diodes 23, 27 Current detection resistor 24 Inverter 25 Tertiary coil 29 Current detection circuit 50, 60 Cell units 51, 52, 61, 62 Electrodes 70, 70A, 70B Control circuit 71 Voltage detection circuit 73 Amplifier 74 Differential amplifier

Claims (5)

複数の単位二次電池セル(以下、単にセルと呼ぶ)が直列に接続された組電池のセルごとに、
隣接セルの二次コイルと磁気結合する一次コイルにスイッチング素子を直列に接続した電力出力回路と、隣接セルの一次コイルと磁気結合する二次コイルに整流器を直列に接続し、前記整流器により前記セルから前記二次コイルへ流れる電流を阻止した電力入力回路とを並列に接続するとともに、
隣接セルの前記スイッチング素子と同一のオン時間にするとともに、隣接セルの前記スイッチング素子と同時にオンしないように、前記スイッチング素子をオン、オフするスイッチング素子駆動回路とを備え、
前記一次コイルに対する前記二次コイルの巻数比を1より大きくすることを特徴とする組電池装置。
For each cell of the assembled battery in which a plurality of unit secondary battery cells (hereinafter simply referred to as cells) are connected in series,
A power output circuit in which a switching element is connected in series to a primary coil that is magnetically coupled to a secondary coil of an adjacent cell, and a rectifier is connected in series to a secondary coil that is magnetically coupled to the primary coil of the adjacent cell. In parallel with the power input circuit that blocked the current flowing from the secondary coil to the secondary coil,
A switching element driving circuit for turning on and off the switching element so that the switching element of the adjacent cell has the same ON time and does not turn on simultaneously with the switching element of the adjacent cell;
An assembled battery device, wherein a turn ratio of the secondary coil to the primary coil is set to be larger than 1.
請求項1に記載の組電池装置において、
1個の前記セルと、そのセルの前記電力出力回路、前記電力入力回路および前記スイッチング素子駆動回路を1個の扁平型パッケージに収納し、扁平型パッケージの表面と裏面にそれぞれ前記一次コイルと前記二次コイルを実装することを特徴とする組電池装置。
The assembled battery device according to claim 1,
One cell, the power output circuit of the cell, the power input circuit, and the switching element driving circuit are housed in one flat package, and the primary coil and the An assembled battery device comprising a secondary coil.
請求項1または請求項2に記載の組電池装置において、
前記スイッチング素子駆動回路は、
前記スイッチング素子をオン、オフする自励発振回路と、
前記電力入力回路に流れる電流を検出する電流検出回路と、
前記電流検出回路で電流が検出されたときは前記スイッチング素子のオンを禁止するオン禁止回路とを有することを特徴とする組電池装置。
The assembled battery device according to claim 1 or 2,
The switching element driving circuit includes:
A self-excited oscillation circuit for turning on and off the switching element;
A current detection circuit for detecting a current flowing in the power input circuit;
An assembled battery device comprising: an on-forbidden circuit for inhibiting the switching element from being turned on when a current is detected by the current detection circuit.
請求項3に記載の組電池装置において、
前記電流検出回路は、前記二次コイルと磁気結合し前記二次コイルより巻数の多い三次コイルを有し、前記三次コイルと直列に整流器と抵抗器を接続した回路に流れる電流を検出することを特徴とする組電池装置。
The assembled battery device according to claim 3,
The current detection circuit has a tertiary coil that is magnetically coupled to the secondary coil and has a larger number of turns than the secondary coil, and detects a current flowing in a circuit in which a rectifier and a resistor are connected in series with the tertiary coil. An assembled battery device.
請求項1または請求項2に記載の組電池装置において、
前記スイッチング素子駆動回路は、
前記スイッチング素子をオン、オフする自励発振回路と、
前記電力入力回路の二次コイルの誘起電圧を前記一次コイルと前記二次コイルの巻数比で除して隣接セルのセル電圧を推定するセル電圧推定回路と、
前記セルのセル電圧と、前記セル電圧推定回路により推定された隣接セルのセル電圧との電圧差を検出するセル電圧差検出回路とを有し、
前記自励発振回路は、隣接するセルとの前記セル電圧差が小さくなるにしたがって前記スイッチング素子をオン、オフする駆動周波数を低くすることを特徴とする組電池装置。
The assembled battery device according to claim 1 or 2,
The switching element driving circuit includes:
A self-excited oscillation circuit for turning on and off the switching element;
A cell voltage estimation circuit that estimates the cell voltage of an adjacent cell by dividing the induced voltage of the secondary coil of the power input circuit by the turns ratio of the primary coil and the secondary coil;
A cell voltage difference detection circuit for detecting a voltage difference between a cell voltage of the cell and a cell voltage of an adjacent cell estimated by the cell voltage estimation circuit;
The self-excited oscillation circuit reduces the drive frequency for turning on and off the switching element as the cell voltage difference with an adjacent cell becomes smaller.
JP2003192925A 2003-07-07 2003-07-07 Battery assembly Expired - Fee Related JP4007266B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003192925A JP4007266B2 (en) 2003-07-07 2003-07-07 Battery assembly

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003192925A JP4007266B2 (en) 2003-07-07 2003-07-07 Battery assembly

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005033855A true JP2005033855A (en) 2005-02-03
JP4007266B2 JP4007266B2 (en) 2007-11-14

Family

ID=34204576

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003192925A Expired - Fee Related JP4007266B2 (en) 2003-07-07 2003-07-07 Battery assembly

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4007266B2 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008017605A (en) * 2006-07-05 2008-01-24 Fdk Corp Series cell voltage balance correction circuit
JP2008233844A (en) * 2007-03-22 2008-10-02 Samsung Sdi Co Ltd Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2009232660A (en) * 2008-03-25 2009-10-08 Fdk Corp Voltage balance correction circuit of series cell
JP2011507149A (en) * 2007-07-18 2011-03-03 マグナ ステアー ファールゾイヒテクニーク アーゲー ウント コ カーゲー Storage battery
JP2015100175A (en) * 2013-11-18 2015-05-28 Fdk株式会社 Balance correction device and power storage device
JP2022030644A (en) * 2020-08-07 2022-02-18 本田技研工業株式会社 Power storage device

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011046227A2 (en) 2009-10-14 2011-04-21 Panasonic Corporation Electric machine and power supply system having battery pack

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008017605A (en) * 2006-07-05 2008-01-24 Fdk Corp Series cell voltage balance correction circuit
JP2011041467A (en) * 2006-07-05 2011-02-24 Fdk Corp Method for correcting voltage balance of power storage system, and power storage system
JP2008233844A (en) * 2007-03-22 2008-10-02 Samsung Sdi Co Ltd Semiconductor device and manufacturing method thereof
US8153531B2 (en) 2007-03-22 2012-04-10 Samsung Mobile Display Co., Ltd. Semiconductor device and method of manufacturing the same
US8633489B2 (en) 2007-03-22 2014-01-21 Samsung Display Co., Ltd. Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2011507149A (en) * 2007-07-18 2011-03-03 マグナ ステアー ファールゾイヒテクニーク アーゲー ウント コ カーゲー Storage battery
JP2009232660A (en) * 2008-03-25 2009-10-08 Fdk Corp Voltage balance correction circuit of series cell
JP2015100175A (en) * 2013-11-18 2015-05-28 Fdk株式会社 Balance correction device and power storage device
JP2022030644A (en) * 2020-08-07 2022-02-18 本田技研工業株式会社 Power storage device
JP7465754B2 (en) 2020-08-07 2024-04-11 本田技研工業株式会社 Power storage device
US12015288B2 (en) 2020-08-07 2024-06-18 Honda Motor Co., Ltd. Electrical energy storage device

Also Published As

Publication number Publication date
JP4007266B2 (en) 2007-11-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3795499B2 (en) Voltage equalization device for storage element
CN101606299B (en) Balance charging equipment
JP4995005B2 (en) DCDC converter device for vehicle
JP5035978B2 (en) DCDC converter device for vehicle
CN102969522B (en) Electric energy storage device, electronic installation, electric motor car and power system
US8692515B2 (en) Series-connected rechargeable cells, series-connected rechargeable cell device, voltage-balance correcting circuit for series-connected cells
JP5394919B2 (en) Charge equalization device in which secondary windings of multiple transformers are connected in parallel
WO2016113798A1 (en) Electrical storage module, electrical storage system, electronic equipment, electric car and electric power system
US20130076310A1 (en) Balancing system for power battery and corresponding load balancing method
JP5046570B2 (en) Series cell voltage balance circuit
JP2009540794A (en) Charge equalization device
JP2011083182A (en) Battery management system with energy balance among multiple battery cells
JP2007151256A (en) Battery management device
JP2010124682A (en) Voltage equalization apparatus and voltage equalization method for battery system
JP2001211561A (en) Battery-equivalent circuit of magnetic-coupling autonomous type
CN110249498B (en) Battery device and battery cell equalization circuit
JP4007266B2 (en) Battery assembly
JP2008108591A (en) Anomaly detection device
JP7046750B2 (en) Power supply system and management equipment
WO2013114757A1 (en) Battery equalization device and method
JP5285322B2 (en) Voltage equalizing device, charging device, battery assembly, and charging system
JP2011091897A (en) Charge balance correction circuit of multi-series power accumulation cell
JP2004236486A (en) Battery voltage detector
JP2000277167A (en) Method for charging a plurality of pack batteries
WO2017150712A1 (en) Power feed system, power transmission circuit, and power-receiving circuit

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060529

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070730

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070807

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070820

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100907

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100907

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110907

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees