JP4157552B2 - Voltage balance circuit for storage element - Google Patents
Voltage balance circuit for storage element Download PDFInfo
- Publication number
- JP4157552B2 JP4157552B2 JP2005356234A JP2005356234A JP4157552B2 JP 4157552 B2 JP4157552 B2 JP 4157552B2 JP 2005356234 A JP2005356234 A JP 2005356234A JP 2005356234 A JP2005356234 A JP 2005356234A JP 4157552 B2 JP4157552 B2 JP 4157552B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- circuit
- signal
- inductance
- storage elements
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Description
本発明は、複数の蓄電素子（電池、コンデンサなどのエネルギーを蓄える素子）のセル電圧をバランスさせる蓄電素子のための電圧バランス回路に関する。 The present invention relates to a voltage balance circuit for a storage element that balances the cell voltages of a plurality of storage elements (elements that store energy, such as batteries and capacitors).
リチウムイオン電池は、過充電・過放電に弱く、時に発火を伴う場合がある。また、過充電・過放電は電池の劣化を進行させる原因ともなる。このため、リチウムイオン電池は保護回路と共に用いられることも多い。保護回路には様々な種類があるが、その中の一つに、複数の電池を直列に接続した場合に用いられる、各電池の電圧を平均化するバランス回路がある。 Lithium ion batteries are vulnerable to overcharge and overdischarge, and sometimes ignite. Further, overcharge / overdischarge also causes battery deterioration to progress. For this reason, a lithium ion battery is often used with a protection circuit. There are various types of protection circuits, and one of them is a balance circuit that averages the voltage of each battery used when a plurality of batteries are connected in series.
複数のリチウムイオン電池を直列接続した構成の場合、個々のリチウムイオン電池の電圧によって充電・放電を制御することは少なく、直列の合計電圧で制御することが多い。このため、充電時における各電池の平均電圧は一定となるように制御されるが、個々の電池に注目した場合、劣化の進んでいる電池とそうでない電池との間、もしくは充電量に差がある電池の間などにおいて電圧のばらつきが発生する。このように電圧にばらつきのある状態で充電を行うと、直列に接続された電池のうちで電圧の高い電池は過充電されていることになる。このため、電池の安全性及び電池の寿命が短縮するのを防止する観点から、各電池の電圧をバランスさせて過充電を防ぐためのバランス回路が用いられている。これについては、例えば下記文献を参照できる。 In the case of a configuration in which a plurality of lithium ion batteries are connected in series, charging / discharging is rarely controlled by the voltage of each lithium ion battery, and is often controlled by a total voltage in series. For this reason, the average voltage of each battery at the time of charging is controlled to be constant, but when attention is paid to individual batteries, there is a difference in the amount of charge between a battery that has deteriorated and a battery that is not deteriorated Variations in voltage occur between certain batteries. When charging is performed in such a state where the voltages vary, a battery having a high voltage among the batteries connected in series is overcharged. For this reason, from the viewpoint of preventing the safety of the battery and the life of the battery from being shortened, a balance circuit for balancing the voltage of each battery to prevent overcharging is used. For example, the following documents can be referred to.
これまでに、複数の蓄電素子のセル電圧をバランスさせるために、数種類の方式のバランス回路が提案されている。その中で広く用いられている方式の一つは、複数の電池の中で電圧の高い電池のエネルギーを抵抗素子を用いて放電し、複数セルの電圧を均一化させ方式である。しかしながら、この方法は、抵抗放電を行っているため、電圧をバランスさせるためにエネルギーを熱エネルギーとして放出することになるため、充電効率が悪く、複雑な熱制御が必要になるという欠点もある。 To date, several types of balance circuits have been proposed in order to balance the cell voltages of a plurality of power storage elements. One of the methods widely used is a method in which the energy of a battery having a high voltage among a plurality of batteries is discharged using a resistance element, and the voltages of the plurality of cells are made uniform. However, since this method performs resistance discharge, energy is released as thermal energy in order to balance the voltage, so that charging efficiency is poor and complicated heat control is required.
これとは別に、コンデンサを用いてセルバランスを行う方式も知られている。この方式は、電池とコンデンサとを並列に接続し、スイッチで切り換えることによって電圧の高いセルから低いセルへエネルギーを移すことによって各セルの電圧をバランスさせる。しかしながら、この方式の場合、コンデンサの容量が小さいと、バランスさせる際にコンデンサの電圧変動が大きくなり、バランスさせるのに時間がかかってしまう。時間を短縮するためにコンデンサの容量を大きくしようとすると、エネルギーを移す際のコンデンサの電圧変動は小さくなるが、バランス回路の抵抗分とコンデンサの容量分で決まる回路の時定数が大きくなり、各セルをバランスさせるのに時間を必要とする。 In addition to this, a method of performing cell balance using a capacitor is also known. In this method, a battery and a capacitor are connected in parallel, and the voltage of each cell is balanced by transferring energy from a high voltage cell to a low cell by switching with a switch. However, in this method, if the capacitance of the capacitor is small, the voltage fluctuation of the capacitor becomes large when balancing, and it takes time to balance. If you try to increase the capacitance of the capacitor to reduce the time, the voltage fluctuation of the capacitor when transferring energy decreases, but the time constant of the circuit determined by the resistance of the balance circuit and the capacitance of the capacitor increases, It takes time to balance the cells.
また、トランスを用いて複数のセルの電圧を均一にするよう動作させる方式も提案されている。トランスを用いる方法では、仮に抵抗成分がないとしても、漏れインダクタンスによるｊωＬＩの電圧降下が生じる（ωは、スイッチによる切り換えの角周波数）。この電圧降下による電力損失はないが、一次側と二次側で電圧降下分の電圧差が発生し、各セルの電圧は一次側と二次側に流れる電流が同一にならない限りセルの電圧がバランスすることはない。このため、複数のセルをバランスさせるにはある程度の時間がかかる。 In addition, a method has been proposed in which a transformer is used to make the voltages of a plurality of cells uniform. In the method using a transformer, even if there is no resistance component, a voltage drop of jωLI occurs due to leakage inductance (ω is an angular frequency of switching by a switch). There is no power loss due to this voltage drop, but a voltage difference corresponding to the voltage drop occurs between the primary side and the secondary side, and the voltage of each cell is the same unless the current flowing in the primary side and the secondary side is the same. There is no balance. For this reason, it takes some time to balance a plurality of cells.
本発明は、上記のような課題を解決することを目的としてなされたものである。 The present invention has been made for the purpose of solving the above problems.
上記の課題を解決するために、本発明では、直列に接続された複数の蓄電素子の電圧をバランスさせる電圧バランス回路において、自己インダクタンス成分の他に、バランスさせる任意の二つの蓄電素子の間で相互インダクタンスが生じるように接続されるインダクタンス素子と、所定の周波数の信号を生成する信号生成部と、前記信号生成部からの信号によって前記二つの蓄電素子と前記インダクタンス素子とが接続された状態と切断された状態を切り換える複数のスイッチング素子と、前記インダクタンス素子と前記各蓄電素子との間に挿入されたコンデンサとを設け、前記インダクタンス素子の自己インダクタンス成分と前記コンデンサが前記所定の周波数において共振することを利用して前記複数の蓄電素子の電圧をバランスさせる。 In order to solve the above problems, in the present invention, in a voltage balance circuit that balances voltages of a plurality of power storage elements connected in series, in addition to a self-inductance component, between any two power storage elements to be balanced An inductance element connected so as to generate mutual inductance, a signal generation unit that generates a signal of a predetermined frequency, and a state in which the two storage elements and the inductance element are connected by a signal from the signal generation unit; A plurality of switching elements for switching the disconnected state and a capacitor inserted between the inductance element and each of the storage elements are provided, and the self-inductance component of the inductance element and the capacitor resonate at the predetermined frequency. To balance the voltages of the plurality of power storage elements
さらに、前記各スイッチング素子の前に、抵抗素子と整流素子を並列に接続するとともに、当該並列回路と前記信号生成部との間にコンデンサを挿入する。これにより、信号発生部から各スイッチング素子に供給する信号の電圧は、単一のスイッチング素子をスイッチングするのに必要な電圧でよい。
本発明の電圧バランス回路は、例えば直列に接続した複数のリチウムイオン電池それぞれの電圧をバランスさせる場合に好適に適用できる。スイッチングとしては、半導体スイッチング素子、例えばＦＥＴなどが一般的である。
Further, a resistor element and a rectifier element are connected in parallel before each of the switching elements, and a capacitor is inserted between the parallel circuit and the signal generator. Thereby, the voltage of the signal supplied from the signal generator to each switching element may be a voltage necessary for switching a single switching element.
The voltage balance circuit of the present invention can be suitably applied, for example, when balancing the voltages of a plurality of lithium ion batteries connected in series. As switching, a semiconductor switching element such as an FET is generally used.
以下で、本発明の実施の一形態について説明するが、まず、本発明に係る共振バランス回路の基本的な動作原理について簡単に説明する。図１は、動作を分かり易くする目的で、実際の装置よりも構成を簡単化し、バランスさせる蓄電素子も二つだけとしたバランス回路の回路図である。ただし、ここで説明する考え方は、これよもずっと多くの蓄電素子をバランスさせる場合にも適用できる。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described. First, a basic operation principle of a resonance balance circuit according to the present invention will be briefly described. FIG. 1 is a circuit diagram of a balance circuit in which the structure is simplified and the number of storage elements to be balanced is only two, in order to make the operation easy to understand. However, the concept described here can be applied to a case where a much larger number of power storage elements are balanced.
図１の回路は、トランスＴ、コンデンサＣ1、Ｃ2、スイッチＳＷ1H、ＳＷ1L、ＳＷ2H、ＳＷ2L、電圧をバランスさせたい蓄電素子ＳＣ1、ＳＣ2、そして不図示の信号発生部から構成される。信号発生部は、各スイッチに対して、角周波数ω（周波数ｆの２π倍）のパルス状の信号を継続的に供給する。各スイッチは、信号発生部から供給される信号がハイのときは閉成し（オン）、ローのときは開成する（オフ）。各スイッチは、信号発生部からの信号によってオン、オフ動作ができるものであればよく、例えばトランジスタなどのスイッチング素子を用いることができる。また、スイッチＳＷ1H及びスイッチＳＷ2Hへ供給される信号と、スイッチＳＷ1L及びスイッチＳＷ2Lへ供給される信号とは、位相を１８０度ずらしてある。 The circuit of FIG. 1 includes a transformer T, capacitors C 1 and C 2 , switches SW 1H , SW 1L , SW 2H , SW 2L , power storage elements SC 1 and SC 2 for balancing voltages, and a signal generator (not shown). Composed. The signal generator continuously supplies a pulse-like signal having an angular frequency ω (2π times the frequency f) to each switch. Each switch is closed when the signal supplied from the signal generator is high (on), and open when it is low (off). Each switch may be any switch that can be turned on and off by a signal from the signal generator, and for example, a switching element such as a transistor can be used. In addition, the signals supplied to the switch SW 1H and the switch SW 2H and the signals supplied to the switch SW 1L and the switch SW 2L are shifted in phase by 180 degrees.
図２は、図１の回路において、信号発生部からスイッチＳＷ1H及びＳＷ2Hがオフ、スイッチＳＷ1L及びＳＷ2Lがオンとなる信号が供給された時の状態を示した回路である。図３は、図２のトランスＴを三つのコイルからなる周知の等価回路で置き換えた回路である。ここで、Ｌ1はトランスＴの一次側における漏れインダクタンス成分に相当し、Ｌ2は同二次側における漏れインダクタンス成分に相当し、Ｌ3は相互インダクタンス成分に相当する。また、一次側に接続した蓄電素子ＳＣ1の電圧をＶ1、二次側に接続した蓄電素子ＳＣ2の電圧をＶ2とおく。 FIG. 2 is a circuit diagram showing a state in the circuit of FIG. 1 when a signal for turning off the switches SW 1H and SW 2H and turning on the switches SW 1L and SW 2L is supplied from the signal generator. FIG. 3 is a circuit in which the transformer T of FIG. 2 is replaced with a known equivalent circuit composed of three coils. Here, L 1 corresponds to a leakage inductance component on the primary side of the transformer T, L 2 corresponds to a leakage inductance component on the secondary side, and L 3 corresponds to a mutual inductance component. The voltage of the power storage element SC 1 connected to the primary side is set to V 1 , and the voltage of the power storage element SC 2 connected to the secondary side is set to V 2 .
ここでまず、図４に示すようにコンデンサＣ1、Ｃ2を挿入しなかった場合を考える。一次側に流れる電流をＩ1、二次側に流れる電流をＩ2とすると、
Ｖ1＝ｊωＬ1Ｉ1＋ｊωＬ3（Ｉ1＋Ｉ2） （１）
Ｖ2＝ｊωＬ2Ｉ2＋ｊωＬ3（Ｉ1＋Ｉ2） （２）
となる。ここで、ｊは虚数単位である。電圧Ｖ1と電圧Ｖ2に差があるとすると、Ｉ1及びＩ2に差が生じ、これによってｊωＬ1Ｉ1、ｊωＬ2Ｉ2の項に異なる電圧降下が生じる。このことから、Ｌ1、Ｌ2の成分によってＶ1、Ｖ2をバランスさせるのに時間がかかることになる。
First, consider the case where the capacitors C 1 and C 2 are not inserted as shown in FIG. If the current flowing on the primary side is I 1 and the current flowing on the secondary side is I 2 ,
V 1 = jωL 1 I 1 + jωL 3 (I 1 + I 2 ) (1)
V 2 = jωL 2 I 2 + jωL 3 (I 1 + I 2 ) (2)
It becomes. Here, j is an imaginary unit. If there is a difference between the voltage V 1 and the voltage V 2 , there is a difference between I 1 and I 2 , which causes different voltage drops in the terms jωL 1 I 1 and jωL 2 I 2 . Therefore, it takes time to balance V 1 and V 2 by the components of L 1 and L 2 .
次に、図３に示すように、コンデンサＣ1、Ｃ2が挿入された場合を考える。上記と同様にＶ1、Ｖ2を求めると、
Ｖ1＝ｊωＬ1Ｉ1＋ｊωＬ3（Ｉ1＋Ｉ2）＋Ｉ1／ｊωＣ1 （３）
Ｖ2＝ｊωＬ2Ｉ2＋ｊωＬ3（Ｉ1＋Ｉ2）＋Ｉ2／ｊωＣ2 （４）
となる。したがって二つの蓄電素子ＳＣ1とＳＣ2の電圧差は、
Ｖ1−Ｖ2＝ｊωＬ1Ｉ1＋Ｉ1／ｊωＣ1−（ｊωＬ2Ｌ2＋Ｉ2／ｊωＣ2） （５）
となる。ここで、静電容量Ｃ1、Ｃ2がそれぞれ漏れインダクタンスＬ1、Ｌ2と共振する値に設定されていたとすれば、（５）式の右辺はゼロとなってＶ1とＶ2は等しくなる。これは、二つの電池が直接並列に接続されているのと等価と考えることができるので、両蓄電素子の電圧は迅速に等しい値にバランスされる。
Next, consider the case where capacitors C 1 and C 2 are inserted as shown in FIG. When V 1 and V 2 are obtained in the same manner as above,
V 1 = jωL 1 I 1 + jωL 3 (I 1 + I 2 ) + I 1 / jωC 1 (3)
V 2 = jωL 2 I 2 + jωL 3 (I 1 + I 2 ) + I 2 / jωC 2 (4)
It becomes. Therefore, the voltage difference between the two storage elements SC 1 and SC 2 is
V 1 −V 2 = jωL 1 I 1 + I 1 / jωC 1 − (jωL 2 L 2 + I 2 / jωC 2 ) (5)
It becomes. If the capacitances C 1 and C 2 are set to values that resonate with the leakage inductances L 1 and L 2 , respectively, the right side of equation (5) becomes zero and V 1 and V 2 are equal. Become. This can be considered equivalent to two batteries connected directly in parallel, so that the voltages of both storage elements are quickly balanced to the same value.
次に、図１において、信号発生部からの信号によって、スイッチＳＷ1H及びＳＷ2Hがオン（閉成）、スイッチＳＷ1L及びＳＷ2Lがオフ（閉成）となるように切り替わった状態を考える。この状態では、蓄電素子ＳＣ1、ＳＣ2は切り離された状態になっているが、その後にスイッチＳＷ1H及びＳＷ2Hがオフ（開成）、スイッチＳＷ1L及びＳＷ2Lがオン（閉成）に切り替わるので、再度バランス動作が働き、以後同様の動作が繰り返されることによって、蓄電素子ＳＣ1とＳＣ2の電圧がバランスされた状態が維持される。すなわち、高速かつ高効率のバランス動作が実現される。 Next, in FIG. 1, a state is considered in which the switches SW 1H and SW 2H are switched on (closed) and the switches SW 1L and SW 2L are switched off (closed) by a signal from the signal generator. In this state, the storage elements SC 1 and SC 2 are disconnected, but thereafter the switches SW 1H and SW 2H are turned off (opened), and the switches SW 1L and SW 2L are turned on (closed). Therefore, the balancing operation is performed again, and thereafter, the same operation is repeated, so that the state where the voltages of the power storage elements SC 1 and SC 2 are balanced is maintained. That is, a high-speed and high-efficiency balance operation is realized.
図５は、図１に示した基本回路において、電源のグランド側とトランスとの間にそれぞれコンデンサＣ3、Ｃ4を追加したものである。コンデンサＣ3、Ｃ4を追加し、これらの静電容量を上記の説明と同様に共振する値に設定することによって、図１の回路で蓄電素子ＳＣ1、ＳＣ2が回路から切り離された状態となるスイッチＳＷ1HおよびＳＷ2Hがオン、スイッチＳＷ1L及びＳＷ2Lがオフの期間においても、蓄電素子ＳＣ1、ＳＣ2のバランス動作を行わせるができる。これにより蓄電素子ＳＣ1、ＳＣ2を常時バランスさせることが可能となり、より高い効率を実現することができる。 FIG. 5 is a circuit in which capacitors C 3 and C 4 are added between the ground side of the power source and the transformer in the basic circuit shown in FIG. Capacitors C 3 and C 4 are added, and their electrostatic capacities are set to values that resonate in the same manner as described above, whereby the storage elements SC 1 and SC 2 are disconnected from the circuit in the circuit of FIG. Even when the switches SW 1H and SW 2H are turned on and the switches SW 1L and SW 2L are turned off, the storage elements SC 1 and SC 2 can be balanced. Thereby, it becomes possible to always balance power storage elements SC 1 and SC 2 , and higher efficiency can be realized.
図６は、上記の原理的説明に基づいて構成した、実際の装置として実用できるバランス回路の一例を示した回路図である。図６の回路では、直列に接続された３個のリチウムイオン電池Ｌｉ1、Ｌｉ2、Ｌｉ3を、電圧をバランスさせる対象としている。各コイルＬは、互いに相互インダクタンスを有している。したがって、これらのリチウムイオン電池のうちの任意の２個を取り出せば、図１乃至図５における説明が適用される。 FIG. 6 is a circuit diagram showing an example of a balance circuit that is configured based on the above-described principle and can be used as an actual device. In the circuit of FIG. 6, three lithium ion batteries Li 1 , Li 2 , and Li 3 connected in series are targets for voltage balancing. Each coil L has mutual inductance. Therefore, if any two of these lithium ion batteries are taken out, the description in FIGS. 1 to 5 is applied.
図６の実施形態では、スイッチ素子としては、半導体素子であるＦＥＴを用いている。各ＦＥＴのゲートとソースの間には、ダイオードＤと抵抗Ｒを図のよう並列に接続した回路を挿入し、さらに、信号発生部から各ＦＥＴのゲートとの間には、直流遮断用のコンデンサＣiを挿入してある。また、各リチウムイオン電池と並列に挿入されたコンデンサＣnは、ノイズがリチウムイオン電池に与える影響を取り除くために挿入されたものである。 In the embodiment of FIG. 6, an FET that is a semiconductor element is used as the switch element. A circuit in which a diode D and a resistor R are connected in parallel as shown in the figure is inserted between the gate and source of each FET, and a DC blocking capacitor is inserted between the signal generator and the gate of each FET. C i is inserted. The capacitor C n inserted in parallel with each lithium ion battery is inserted in order to remove the influence of noise on the lithium ion battery.
ハーフブリッジの下側のＦＥＴのソースはリチウムイオン電池の−側に接続されている。したがって、図６の右側に矢印で示した各部の電圧、即ち、ハーフブリッジの下側のＦＥＴのそれぞれのゲート電圧は、ゲート駆動信号電圧がゼロのとき、それぞれ、Ｌ1＝ゼロ、Ｌ3＝ＶＬｉ、Ｌ5＝２ＶＬｉ、である。また、ゲート駆動信号電圧がハイ、即ち、ＦＥＴをオンにする電圧Ｖｇのとき、それぞれ、Ｌ1＝ゼロ＋Ｖｇ、Ｌ3＝ＶＬｉ＋Ｖｇ、Ｌ5＝２ＶＬｉ＋Ｖｇである。ハーフブリッジの上側のＦＥＴのソースは、そのＦＥＴがオフのときリチウムイオン電池の−側に接続され、オンのときリチウムイオン電池の＋側と同電位になる。それぞれのゲート電圧は、ゲート駆動信号電圧がゼロのとき、Ｌ2＝ゼロ、Ｌ4＝ＶＬｉ、Ｌ6＝２ＶＬｉ、である。また、ゲート駆動信号電圧がハイ、即ち、ＦＥＴをオンにするゲート・ソース間電圧Ｖｇのとき、それぞれ、Ｌ2＝ＶＬｉ＋Ｖｇ、Ｌ4＝２ＶＬｉ＋Ｖｇ、Ｌ６＝３ＶＬｉ＋Ｖｇである。 The source of the FET under the half bridge is connected to the negative side of the lithium ion battery. Therefore, the voltages of the respective parts indicated by arrows on the right side of FIG. 6, that is, the gate voltages of the FETs on the lower side of the half bridge, are L 1 = zero and L 3 = when the gate drive signal voltage is zero, respectively. VLi, L 5 = 2VLi. In addition, when the gate drive signal voltage is high, that is, the voltage Vg for turning on the FET, L 1 = zero + Vg, L 3 = VLi + Vg, and L 5 = 2VLi + Vg, respectively. The source of the upper FET of the half bridge is connected to the negative side of the lithium ion battery when the FET is off, and has the same potential as the positive side of the lithium ion battery when the FET is on. The respective gate voltages are L 2 = zero, L 4 = VLi, and L 6 = 2VLi when the gate drive signal voltage is zero. Further, when the gate drive signal voltage is high, that is, the gate-source voltage Vg for turning on the FET, L 2 = VLi + Vg, L 4 = 2VLi + Vg, and L6 = 3VLi + Vg, respectively.
それぞれのゲートにはコンデンサを通して信号が与えられ、ゲートはハイインピーダンスのため、ダイオードＤと抵抗Ｒが接続されなければ、ゲートの直流値は定まらない。抵抗Ｒのみが接続されたならば、ゲート信号は、コンデンサにより直流分がカットされ、ゼロを中心に＋−の交流分がゲートに印加され、時比率が５０％程度とすれば、駆動電圧のピーク・トゥ・ピークの値はＦＥさをオンにするのに必要なＶｇの２倍以上となる。 A signal is given to each gate through a capacitor. Since the gate has high impedance, the DC value of the gate is not determined unless the diode D and the resistor R are connected. If only the resistor R is connected, the DC component of the gate signal is cut by the capacitor, the AC component of + and-around zero is applied to the gate, and if the duty ratio is about 50%, the drive voltage The peak-to-peak value is more than twice the Vg required to turn on the FE.
ダイオードＤと抵抗Ｒが接続されれば、ゲート・ソース間に加わる電圧の−のピーク値はゼロにクランプされ、＋のピーク値はＶｇにクランプされるので、駆動電圧はＦＥＴをオンにするゲート・ソース間電圧Ｖｇ以上に設定すればよい。 If the diode D and the resistor R are connected, the negative peak value of the voltage applied between the gate and the source is clamped to zero, and the positive peak value is clamped to Vg, so that the driving voltage is a gate that turns on the FET. -The source voltage Vg or higher may be set.
このような信号を継続してスイッチング素子に入力することによって、常時高い効率で各リチウム電池の電圧をバランスさせておくことができる。 By continuously inputting such a signal to the switching element, the voltage of each lithium battery can be balanced with high efficiency at all times.
ＳＣ1、ＳＣ2 蓄電素子
ＳＷ1H、ＳＷ2H、ＳＷ1L、ＳＷ2L スイッチング素子
Ｃ、Ｃ1、Ｃ2、Ｃn、Ｃi コンデンサ
Ｌｉ1、Ｌｉ2、Ｌｉ3 リチウムイオン電池
Ｔ トランス
Ｄ ダイオード
Ｒ 抵抗
SC 1, SC 2 storage element SW 1H, SW 2H, SW 1L , SW 2L switching elements C, C 1, C 2, C n, C i capacitor Li 1, Li 2, Li 3 Lithium ion batteries T trans D diode R resistance
Claims (4)
自己インダクタンス成分の他に、バランスさせる任意の二つの蓄電素子の間で相互インダクタンスが生じるように接続されるインダクタンス素子と、
所定の周波数の信号を生成する信号生成部と、
前記信号生成部からの信号によって前記二つの蓄電素子と前記インダクタンス素子とが接続された状態と切断された状態を切り換える複数のスイッチング素子と、
前記インダクタンス素子と前記各蓄電素子との間に直列に挿入されたコンデンサとを有し、
前記インダクタンス素子の自己インダクタンス成分と前記コンデンサが前記所定の周波数において直列共振することを利用して前記複数の蓄電素子の電圧をバランスさせることを特徴とする電圧バランス回路。 In a voltage balance circuit that balances the voltages of a plurality of power storage elements connected in series,
In addition to the self-inductance component, an inductance element connected so that mutual inductance occurs between any two storage elements to be balanced;
A signal generator for generating a signal of a predetermined frequency;
A plurality of switching elements that switch between a connected state and a disconnected state of the two storage elements and the inductance element according to a signal from the signal generation unit;
A capacitor inserted in series between the inductance element and each power storage element;
A voltage balance circuit that balances the voltages of the plurality of power storage elements by utilizing series resonance of the self-inductance component of the inductance element and the capacitor at the predetermined frequency.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005356234A JP4157552B2 (en) | 2005-12-09 | 2005-12-09 | Voltage balance circuit for storage element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005356234A JP4157552B2 (en) | 2005-12-09 | 2005-12-09 | Voltage balance circuit for storage element |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007166691A JP2007166691A (en) | 2007-06-28 |
| JP4157552B2 true JP4157552B2 (en) | 2008-10-01 |
Family
ID=38248968
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005356234A Expired - Fee Related JP4157552B2 (en) | 2005-12-09 | 2005-12-09 | Voltage balance circuit for storage element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4157552B2 (en) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2017938A1 (en) * | 2007-07-18 | 2009-01-21 | Magna Steyr Fahrzeugtechnik AG & Co. KG | Accumulator |
| JP4691171B2 (en) * | 2009-03-11 | 2011-06-01 | 本田技研工業株式会社 | Charge / discharge device |
| JP4590520B1 (en) | 2009-09-02 | 2010-12-01 | 日本蓄電器工業株式会社 | AC output power storage device |
| JP5440918B2 (en) | 2009-09-02 | 2014-03-12 | 独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 | Power storage device with balance circuit |
| JP2014050234A (en) * | 2012-08-31 | 2014-03-17 | Hitachi Koki Co Ltd | Power supply device |
| WO2014115200A1 (en) * | 2013-01-24 | 2014-07-31 | 三菱電機株式会社 | Storage cell equalization device |
| JP6135375B2 (en) * | 2013-08-02 | 2017-05-31 | 住友電気工業株式会社 | Power storage device, charging method and discharging method |
| CN106602653B (en) * | 2016-12-23 | 2018-12-28 | 山东航天电子技术研究所 | A kind of lithium ion battery non-dissipative equalizing circuit |
-
2005
- 2005-12-09 JP JP2005356234A patent/JP4157552B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2007166691A (en) | 2007-06-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101922370B1 (en) | System and method for cell balancing and charging | |
| US9148029B2 (en) | Active balancing circuit for balancing battery units | |
| JP7043525B2 (en) | Systems and methods for charging and balancing supercapacitors | |
| KR101942969B1 (en) | Balancing apparatus, balancing method and battery module | |
| US7061207B2 (en) | Cell equalizing circuit | |
| US10164441B2 (en) | System and method for cell balancing and charging using a serially coupled inductor and capacitor | |
| US8736231B2 (en) | Power management circuit for rechargeable battery stack | |
| Baughman et al. | Double-tiered capacitive shuttling method for balancing series-connected batteries | |
| US9819208B2 (en) | Battery management circuit having cell connections for batteries and a plurality of corresponding windings and diodes | |
| US8269455B2 (en) | Charge balancing system | |
| RU2546978C2 (en) | Battery and battery control system | |
| CN102035010A (en) | Battery unit equalizing circuit and method | |
| US20150123618A1 (en) | Balancing voltages between battery banks | |
| JP4157552B2 (en) | Voltage balance circuit for storage element | |
| JP7015569B2 (en) | Improved circuit for bidirectional lossless equilibrium of series battery pack based on inductive energy storage | |
| JP5815010B2 (en) | Balancing circuit for battery unit balancing | |
| US12483043B2 (en) | Bi-directional active battery cell balancer and method for bi-directional cell balancing | |
| Ramaprabha et al. | An active battery equalizer for series connected battery applications | |
| KR101816823B1 (en) | Battery cell balancing circuit | |
| JP2015100217A (en) | Balancing circuit for balancing battery units | |
| CN117751504A (en) | Active balancer | |
| WO2013115947A2 (en) | Balancing voltages between battery banks |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20071213 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071225 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080225 |
|
| 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: 20080623 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080711 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110718 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: 20140718 Year of fee payment: 6 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |