串聯蓄電單元的平衡充電電路、串聯蓄電單元的平衡充電方法技術

將用于將電荷充入串聯單元的線圈以及用于保持串聯單元間的電壓的平衡的線圈共享化來使電路整體的結構進一步小型化。將線圈設置成由第一以及第二蓄電單元共用。將線圈與蓄電單元的一方電連接來進行充電、之后將上述線圈與另一方電連接來進行充電。設置用于對流經線圈的充電電流的路徑進行切換的多個開關。在第一充電期間內形成通過線圈流向基準電壓的充電電流的路徑，在第二充電期間內形成從線圈流向第二單元的充電電流的路徑，在第三充電期間內形成通過線圈流向基準電壓的充電電流的路徑，在第四充電期間內使線圈的一端與第一單元的一端導通、線圈的另一端與第一單元的另一端導通來形成從線圈流向第一單元的充電電流的路徑。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種。
技術介紹
二次電池、電容等蓄電單元(以下稱為單元)大多串聯連接來使用。當將單元串聯連接時，串聯單元的兩端的電壓變高，因此當將串聯單元設為單一模塊、即設為單一封裝時，為了以低電壓的電源對串聯單元進行充電，需要使用了電感器等的升壓型的充電電路。圖109中的充電電路503是以往的一般已知的串聯單元的充電電路。充電電路503具備線圈(電感器)LI、開關SI、開關S2以及充電用控制電路Control5,輸入端子501與線圈LI的一端連接,輸出端子502與開關SI的一端連接,基準電壓端子與開關S2的一端連接。而且，開關SI的另一端和開關S2的另一端與線圈LI的另一端連接。另外，充電用控制電路Contix)15控制開關SI和開關S2的通斷。并且，開關SI的一端與串聯單元連接。通過充電用控制電路Control5來接通開關S2。而且,通過輸入端子501輸入輸入電壓Vin，將用于將電荷充入串聯單元的充電電流蓄積到線圈LI。接著，通過充電用控制電路Control5來斷開開關S2并接通開關SI。而且,通過已充入線圈LI的充電電流來將電荷充入串聯單元。這樣，能夠對串聯單元進行充電。另外，由于制造工序導致蓄電單元的電容值產生偏差。在這種情況下，當串聯單元間的電容值有偏差時，在進行充電之后產生串聯單元間的電壓偏差。當產生電壓偏差時，電壓集中在串聯單元的一個單元，產生壽命變短這樣的問題。為了解決該問題，已知有將串聯單元的各單元的電壓均等化來保持電壓的平衡的串聯單元的電壓平衡校正電路(單元平衡電路)(例如，參照專利文獻I)。圖109中的單元平衡電路504是專利文獻I所述的以往的單元平衡電路。單元平衡電路504具備線圈L2、開關S3、開關S4、單元Celll、單元Cell2以及單元平衡用控制電路Control6。單元Celll和單元Cell2串聯連接，串聯端的一方與輸出端子502連接，另一方與基準電壓端子連接。而且，單元Celll和單元Cell2的接點與線圈L2的一端連接，輸出端子502與開關S3的一端連接，基準電壓端子與開關S4的一端連接，開關S3的另一端和開關S4的另一端與線圈L2的另一端連接。另外，單元平衡用充電電路Control6控制開關S3和開關S4的通斷。通過單元平衡用控制 電路Contix)16來接通開關S4。而且，使已充入單元Cell2中的電荷中的用于保持串聯單元間的電壓的平衡的電流流到線圈L2來蓄積充電電流。接著，通過單元平衡用控制電路ContiOie來斷開開關S4并接通開關S3。而且，通過已充入線圈L2的充電電流將電荷充入單元Celll，保持串聯單元間的電壓的平衡。如上述那樣，充電電路以及單元平衡電路分別需要一個線圈。當兼具上述的充電電路和單元平衡電路雙方時，成為對串聯單元進行充電并保持各單元的電壓的平衡的串聯單元的平衡充電電路。圖109的整體是表示以往的串聯單元的平衡充電電路的圖。以往的串聯單元的平衡充電電路由對串聯單元進行充電的充電電路503和保持各單元的電壓的平衡的單元平衡電路504構成。充電電路503具備線圈(電感器)L1、開關S1、開關S2以及充電用控制電路Control5,輸入端子501與線圈LI的一端連接,輸出端子502與開關SI的一端連接,基準電壓端子與開關S2的一端連接。而且，開關SI的另一端和開關S2的另一端與線圈LI的另一端連接。另外，充電用控制電路503控制開關SI和開關S2的通斷。單元平衡電路504具備線圈L2、開關S3、開關S4、單元Celll、單元Cell2以及單元平衡用控制電路Control6，單元Celll和單元Cell2串聯連接，輸出端子502與串聯端的一方連接，基準電壓端子與另一方連接。而且，單元Celll和單元Cell2的接點與線圈L2的一端連接，輸出端子502與開關S3的一端連接，基準電壓端子與開關S4的一端連接，開關S3的另一端和開關S4的另一端與線圈L2的另一端連接。另外，單元平衡用控制電路Control6控制開關S3和開關S4的通斷。圖110 圖113是用于說明以往的串聯單元的平衡充電電路的動作的圖。首先,通過充電用控制電路Control5來接通開關S2。然后,通過輸入端子501來輸入輸入電壓Vin，在線圈LI中蓄積用于將電荷充入串聯單元的充電電流。充電電流的路徑以圖110的虛線箭頭表示。接著，通過充電用控制電路Control5來斷開開關S2并接通開關SI。然后，將已充入線圈LI的充電電流充入串聯單元。充電電流的路徑以圖111的虛線箭頭表示。與上述的充電用控制電路Contix)15的動作平行地，通過單元平衡用控制電路Contix)16來接通開關S4。然后，使已充入單元Cell2的電荷中的用于保持串聯單元間的電壓的平衡的電荷流到線圈L2來蓄積充電電流。充電電流的路徑以圖112的虛線箭頭表示。接著，通過單元平衡用控制電路Contix)16來斷開開關S4并接通開關S3。然后，將已充入線圈L2的充電電流充入單元Celll來保持串聯單元間的電壓的平衡。充電電流的路徑以圖113的虛線箭頭表示。在以往的串聯單元的平衡充電電路中，這樣將電荷充入串聯單元并且保持串聯單元間的電壓的平衡，從輸出端子502獲得輸出電壓Vout。專利文獻1:日本特開2008-17605號公報
技術實現思路
專利技術要解決的問題然而，在以往的專利文獻I所述的串聯單元的平衡充電電路中存在如下問題。在以往的串聯單元的平衡充電電路中，需要用于將電荷充入串聯單元的一個線圈和用于保持串聯單元間的電壓的平衡的一個線圈合計兩個線圈。即，與開關等部件相比線圈的規模大，因此存在多用線圈招致電路整體的大型化這樣的問題。另外，為了使用以往的串聯單元的平衡充電電路來保持串聯單元間的電壓的平衡，如參照圖109進行說明的那樣需要另外設置充電電路。也就是說，經由在利用該充電電路進行充電之后(參照圖110、圖111)通過平衡電路的動作來保持串聯單元間的電壓的平衡(參照圖112、圖113)這樣的兩個階段的動作來保持串聯單元間的充電電壓的平衡。這樣，除了平衡充電電路之外還需要設置充電電路，存在招致電路整體大型化這樣的問題。本專利技術是鑒于上述的點而作出的，其目的在于提供一種能夠將用于將電荷充入串聯單元的線圈以及用于保持串聯單元間的電壓的平衡的線圈共享化即由一個線圈來實現而電路整體的結構更小的。本專利技術的一個實施方式所涉及的串聯蓄電單元的平衡充電電路對串聯連接且串聯端的一方與輸出端子連接而另一方與基準電壓連接的第一蓄電單元和第二蓄電單元進行平衡充電，該串聯蓄電單元的平衡充電電路的特征在于，包含線圈，其被設置成由上述第一蓄電單元以及上述第二蓄電單元共用，為了對上述第一蓄電單元以及上述第二蓄電單元進行充電而臨時地蓄積從電源提供的電力；以及開關部，其用于將上述第一蓄電單元和上述第二蓄電單元中的一方與上述線圈電連接來進行充電，之后將上述第一蓄電單元和上述第二蓄電單元中的另一方與上述線圈電連接來進行充電。通過采用該結構，不需要設置多個線圈，能夠將平衡充電電路整體的結構設為更小。希望的是，在上述串聯蓄電單元的平衡充電電路中，上述開關部由對流經上述線圈的充電電流的路徑進行切換的多個開關構成，該串聯蓄電單元的平衡充電電路還具備控制電路，該控制電路本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2011.03.18 JP 2011-0612991.一種串聯蓄電單元的平衡充電電路，對串聯連接且串聯端的一方與輸出端子連接而另一方與基準電壓端子連接的第一蓄電單元和第二蓄電單元進行平衡充電，該串聯蓄電單元的平衡充電電路的特征在于，具備: 線圈，其被設置成由上述第一蓄電單元以及上述第二蓄電單元共用，為了對上述第一蓄電單元以及上述第二蓄電單元進行充電而臨時地蓄積從電源提供的電力；以及 開關部，其用于將上述第一蓄電單元和上述第二蓄電單元中的一方與上述線圈電連接來進行充電，之后將上述第一蓄電單元和上述第二蓄電單元中的另一方與上述線圈電連接來進行充電。2.根據權利要求1所述的串聯蓄電單元的平衡充電電路，其特征在于， 上述開關部由對流經上述線圈的充電電流的路徑進行切換的多個開關構成， 該串聯蓄電單元的平衡充電電路還具備控制電路，該控制電路控制上述多個開關的通斷，按順序重復設定將用于對上述第二蓄電單元進行充電的充電電流充入上述線圈的第一充電期間、將已充入到上述線圈的充電電流充入上述第二蓄電單元的第二充電期間、將用于對上述第一蓄電單元進行充電的充電電流充入上述線圈的第三充電期間以及將已充入到上述線圈的充電電流充入上述第一蓄電單元的第四充電期間， 上述控制電路控制上述多個開關的通斷，使得在上述第一充電期間內形成通過上述線圈流向上述基準電壓端子的充電電流的路徑， 上述控制電路控制上述多個開關的通斷，使得在上述第二充電期間內形成從上述線圈流向上述第二蓄電單元的充電電流的路徑， 上述控制電路控制上述多個開關的通斷，使得在上述第三充電期間內形成通過上述線圈流向上述基準電壓端子的充電電流的路徑， 上述控制電路控制上述多個開關的通斷，使得在上述第四充電期間內使上述線圈的一端與上述第一蓄電單元的一端導通、上述線圈的另一端與上述第一蓄電單元的另一端導通來形成從上述線圈流向上述第一蓄電單元的充電電流的路徑。3.根據權利要求2所述的串聯蓄電單元的平衡充電電路，其特征在于， 上述多個開關包含: 第一開關，其一端與連接了上述第一蓄電單元和上述第二蓄電單元的接點連接； 第二開關，其一端與輸入端子連接； 第三開關，其一端與上述基準電壓端子連接； 第四開關，其一端與上述輸出端子連接； 第五開關，其一端與上述基準電壓端子連接；以及 第六開關，其一端與連接了上述第一蓄電單元和上述第二蓄電單元的接點連接， 上述線圈的一端與上述第一開關的另一端、上述第二開關的另一端、上述第三開關的另一端連接，上述線圈的另一端與上述第四開關的另一端、上述第五開關的另一端、上述第TK開關的另一端連接， 上述控制電路在上述第一充電期間內接通上述第二開關和上述第六開關，斷開上述第一開關、上述第三開關、上述第四開關以及上述第五開關， 上述控制電路在上述第二充電期間內接通上述第三開關和上述第六開關，斷開上述第一開關、上述第二開關、上述第四開關以及上述第五開關，上述控制電路在上述第三充電期間內接通上述第二開關和上述第五開關，斷開上述第一開關、上述第三開關、上述第四開關以及上述第六開關， 上述控制電路在上述第四充電期間內接通上述第一開關和上述第四開關，斷開上述第二開關、上述第三開關、上述第五開關以及上述第六開關。4.根據權利要求2所述的串聯蓄電單元的平衡充電電路，其特征在于， 上述多個開關包含 第一開關，其一端與連接了上述第一蓄電單元和上述第二蓄電單元的接點連接； 第二開關，其一端與輸入端子連接； 第三開關，其一端與上述基準電壓端子連接； 第四開關，其一端與上述輸出端子連接； 第五開關，其一端與上述基準電壓端子連接；以及 第六開關，其一端與連接了上述第一蓄電單元和上述第二蓄電單元的接點連接，上述線圈的一端與上述第一開關的另一端、上述第二開關的另一端、上述第三開關的另一端連接，上述線圈的另一端與上述第四開關的另一端、上述第五開關的另一端、上述第TK開關的另一端連接， 上述控制電路在上述第一充電期間內接通上述第二開關和上述第五開關，斷開上述第一開關、上述第三開關、上述第四開關以及上述第六開關， 上述控制電路在上述第二充電期間內接通上述第三開關和上述第六開關，斷開上述第一開關、上述第二開關、上述第四開關以及上述第五開關， 上述控制電路在上述第三充電期間內接通上述第二開關和上述第五開關，斷開上述第一開關、上述第三開關、上述第四開關以及上述第六開關， 上述控制電路在上述第四充電期間內接通上述第一開關和上述第四開關，斷開上述第二開關、上述第三開關、上述第五開關以及上述第六開關。5.根據權利要求2所述的串聯蓄電單元的平衡充電電路，其特征在于， 上述多個開關包含 第一開關，其一端與上述輸出端子連接； 第二開關，其一端與輸入端子連接； 第三開關，其一端與上述基準電壓端子連接； 第四開關，其一端與上述輸入端子連接；以及 第五開關，其一端與連接了上述第一蓄電單元和上述第二蓄電單元的接點連接， 上述線圈的一端與上述第一開關的另一端、上述第二開關的另一端、上述第三開關的另一端連接，上述線圈的另一端與上述第四開關的另一端、上述第五開關的另一端連接， 上述控制電路在上述第一充電期間內接通上述第二開關和上述第五開關，斷開上述第一開關、上述第三開關以及上述第四開關， 上述控制電路在上述第二充電期間內接通上述第三開關和上述第五開關，斷開上述第一開關、上述第二開關以及上述第四開關， 上述控制電路在上述第三充電期間內接通上述第三開關和上述第四開關，斷開上述第一開關、上述第二開關以及上述第五開關， 上述控制電路在上述第四充電期間內接通上述第一開關和上述第五開關，斷開上述第二開關、上述第三開關以及上述第四開關。6.根據權利要求2所述的串聯蓄電單元的平衡充電電路，其特征在于， 上述多個開關包含: 第一開關，其一端與上述輸出端子連接； 第二開關，其一端與輸入端子連接；以及 第三開關，其一端與上述基準電壓端子連接， 上述線圈的一端與上述第一開關的另一端、上述第二開關的另一端、上述第三開關的另一端連接，上述線圈的另一端與連接了上述第一蓄電單元和上述第二蓄電單元的接點連接， 上述控制電路在上述第一充電期間內接通上述第二開關，斷開上述第一開關和上述第三開關， 上述控制電路在上述第二充電期間內接通上述第三開關，斷開上述第一開關和上述第二開關， 上述控制電路在上述第三充電期間內接通上述第三開關，斷開上述第一開關和上述第二開關， 上述控制電路在上述第四充電期間內接通上述第一開關，斷開上述第二開關和上述第三開關。7.根據權利要求2所述的串聯蓄電單元的平衡充電電路，其特征在于， 上述多個開關包含: 第一開關，其一端與上述輸出端子連接； 第二開關，其一端與輸入端子連接；以及 第三開關，其一端與上述基準電壓端子連接， 該串聯蓄電單元的平衡充電電路還具備: 電容，其一端與上述基準電壓端子連接；以及 二極管，其陰極與連接了上述第一蓄電單元和上述第二蓄電單元的接點連接， 上述線圈的一端與上述第一開關的另一端、上述第二開關的另一端、上述第三開關的另一端連接，上述線圈的另一端與上述電容的另一端、上述二極管的陽極連接， 上述控制電路在上述第一充電期間內接通上述第二開關，斷開上述第一開關和上述第三開關， 上述控制電路在上述第二充電期間內接通上述第三開關，斷開上述第一開關和上述第二開關， 上述控制電路在上述第三充電期間內接通上述第三開關，斷開上述第一開關和上述第二開關， 上述控制電路上述第四充電期間內接通上述第一開關，斷開上述第二開關和上述第三開關。8.根據權利要求5 7中的任一項所述的串聯蓄電單元的平衡充電電路，其特征在于， 上述控制電路設定上述第二充電期間以及上述第四充電期間內的接通開關的時間，使得在上述第二充電期間以及上述第四充電期間結束時上述線圈的充電電流變成零。9.一種串聯蓄電單元的平衡充電電路，由與輸入端子連接的電源提供電力并對在輸出端子與基準電壓端子之間從上述基準電壓端子起按順序串聯連接的第一蓄電單元至第N蓄電單元進行平衡充電，其中，N為2以上的整數，該串聯蓄電單元的平衡充電電路的特征在于，具備 線圈，其用于蓄積從上述電源提供的電力來對上述第一蓄電單元至第N蓄電單元進行充電； 第一開關群，其用于將上述線圈電連接至上述輸入端子與上述基準電壓端子之間；以及 第二開關群，其用于將上述線圈電連接至上述第一蓄電單元至第N蓄電單元的各自的兩端來進行充電， 其中，上述第一蓄電單元至第N蓄電單元被逐個地進行充電。10.根據權利要求9所述的串聯蓄電單元的平衡充電電路，其特征在于， 還具備控制電路，該控制電路將第k線圈充電期間和第k蓄電單元充電期間設為對上述第k蓄電單元進行充電的第k充電期間，來重復設定上述第一充電期間至第N充電期間的各個充電期間，其中，I N，該第k線圈充電期間是該控制電路控制上述第一開關群的通斷來將用于對上述第k蓄電單元進行充電的充電電流充入上述線圈的時間，該第k蓄電單元充電期間是該控制電路控制上述第二開關群的通斷來將在上述第k線圈充電期間內充入到上述線圈的充電電流充入上述第k蓄電單元的時間， 上述控制電路控制上述第一開關群的通斷，使得在上述第k線圈充電期間內形成通過上述線圈流向上述基準電壓端子的充電電流的路徑， 上述控制電路控制上述第二開關群的通斷，使得在上述第k蓄電單元充電期間內形成從上述線圈流向上述第k蓄電單元的充電電流的路徑。11.根據權利要求10所述的串聯蓄電單元的平衡充電電路，其特征在于， 上述第一開關群包含 第一線圈連接開關，其一端與上述輸入端子連接，另一端與上述線圈的一端連接；以及 第二線圈連接開關，其一端與上述線圈的另一端連接，另一端與上述基準電壓端子連接， 上述第二開關群包含 第一蓄電單元下側連接開關至第N蓄電單元下側連接開關，其一端與上述第一蓄電單元至第N蓄電單元的各自的下側連接，另一端與上述線圈的一端連接；以及 第一蓄電單元上側連接開關至第(N-I)蓄電單元上側連接開關，其一端與上述第一蓄電單元至第(N-I)蓄電單元的各自的上側連接，另一端與上述線圈的另一端連接。12.根據權利要求11所述的串聯蓄電單元的平衡充電電路，其特征在于， 上述控制電路在上述第k線圈充電期間內接通上述第一線圈連接開關和上述第二線圈連接開關，斷開上述第一蓄電單元下側連接開關至第N蓄電單元下側連接開關和上述第一蓄電單元上側連接開關至第(N-I)蓄電單元上側連接開關， 上述控制電路在上述第k蓄電單元充電期間內斷開上述第一線圈連接開關和上述第二線圈連接開關， 接通上述第k蓄電單元下側連接開關和上述第k蓄電單元上側連接開關，斷開上述第二蓄電單元下側連接開關至第N蓄電單元下側連接開關中的上述第k蓄電單元下側連接開關以外的開關和上述第一蓄電單元上側連接開關至第(N-I)蓄電單元上側連接開關中的上述第k蓄電單元上側連接開關以外的開關。13.根據權利要求11所述的串聯蓄電單元的平衡充電電路，其特征在于， 上述控制電路在上述第一線圈充電期間內接通上述第一線圈連接開關和上述第一蓄電單元上側連接開關，斷開上述第二線圈連接開關、上述第一蓄電單元下側連接開關至第N蓄電單元下側連接開關以及上述第二蓄電單元上側連接開關至第(N-1)蓄電單元上側連接開關， 上述控制電路在上述第M線圈充電期間內接通上述第一線圈連接開關和上述第二線圈連接開關，斷開上述第一蓄電單元下側連接開關至第N蓄電單元下側連接開關和上述第一蓄電單元上側連接開關至第(N-1)蓄電單元上側連接開關，其中，2彡M彡N， 上述控制電路在上述第一蓄電單元充電期間內斷開上述第一線圈連接開關和上述第二線圈連接開關，接通上述第一蓄電單元下側連接開關和上述第一蓄電單元上側連接開關，斷開上述第一蓄電單元下側連接開關至第N蓄電單元下側連接開關中的上述第一蓄電單元下側連接開關以外的開關和上述第一蓄電單元上側連接開關至第(N-1)蓄電單元上側連接開關中的上 述第一蓄電單元上側連接開關以外的開關， 上述控制電路在上述第M蓄電單元充電期間內斷開上述第一線圈連接開關和上述第二線圈連接開關，接通上述第M蓄電單元下側連接開關和上述第M蓄電單元上側連接開關，斷開上述第一蓄電單元下側連接開關至第N蓄電單元下側連接開關中的上述第M蓄電單元下側連接開關以外的開關和上述第一蓄電單元上側連接開關至第(N-1)蓄電單元上側連接開關中的上述第M蓄電單元上側連接開關以外的開關。14.根據權利要求11所述的串聯蓄電單元的平衡充電電路，其特征在于， 上述控制電路在上述第一線圈充電期間內接通上述第一線圈連接開關和上述第二線圈連接開關，斷開上述第一蓄電單元下側連接開關至第N蓄電單元下側連接開關和上述第一蓄電單元上側連接開關至第(N-1)蓄電單元上側連接開關， 上述控制電路在上述第M線圈充電期間內接通上述第一線圈連接開關和上述第二線圈連接開關，斷開上述第一蓄電單元下側連接開關至第N蓄電單元下側連接開關和上述第一蓄電單元上側連接開關至第(N-1)蓄電單元上側連接開關， 上述控制電路在上述第一蓄電單元充電期間內接通上述第一線圈連接開關和上述第一蓄電單元上側連接開關，斷開上述第二線圈連接開關、上述第一蓄電單元下側連接開關至第N蓄電單元下側連接開關以及上述第一蓄電單元上側連接開關至第(N-1)蓄電單元上側連接開關中的上述第一蓄電單元上側連接開關以外的開關， 上述控制電路在上述第M蓄電單元充電期間內斷開上述第一線圈連接開關和上述第二線圈連接開關，接通上述第M蓄電單元下側連接開關和上述第M蓄電單元上側連接開關，斷開上述第一蓄電單元下側連接開關至第N蓄電單元下側連接開關中的上述第M蓄電單元下側連接開關以外的開關和上述第一蓄電單元上側連接開關至第(N-1)蓄電單元上側連接開關中的上述第M蓄電單元上側連接開關以外的開關。15.根據權利要求10所述的串聯蓄電單元的平衡充電電路...

【專利技術屬性】
技術研發人員：相浦正巳，
申請(專利權)人：旭化成微電子株式會社，
類型：
國別省市：