(57)【要約】【課題】電圧レベルの異なる複数の電圧を出力可能な電池モジュールを提供する。【解決手段】電池モジュール１０は、陽極端子１２、陰極端子１４、複数のキャパシタセルＣＣを備える。複数のタップ電極ＴＣはそれぞれ、隣接するキャパシタセルＣＣの接続点ごとに設けられる。中間端子１５は、複数のタップ電極ＴＣのうちひとつと接続される。電池制御回路１００は、複数のタップ電極ＴＣの電圧を、それぞれの目標電圧レベルＶＲＥＦに安定化するセルバランス回路１２０を備える。セルバランス回路１２０の電源端子１２２には、陽極端子１２の電圧ＶＢＡＴ１が供給される。【選択図】図２
2014011920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池モジュールに搭載される電池制御回路であって、
前記電池モジュールは、
陽極端子と、
陰極端子と、
前記陽極端子と前記陰極端子の間に設けられ、直列に接続された複数のキャパシタセルを含むキャパシタ群と、
それぞれが隣接するキャパシタセルの接続点ごとに設けられた複数のタップ電極と、
前記複数のタップ電極のうちひとつと接続された中間端子と、
を有し、前記陽極端子および前記中間端子から、異なる電圧レベルの電池電圧を出力可能に構成され、
前記電池制御回路は、前記複数のタップ電極の電圧を、それぞれの目標電圧レベルに安定化するセルバランス回路を備え、前記セルバランス回路の電源端子に、前記陽極端子の電圧が供給されることを特徴とする電池制御回路。
【請求項２】
前記セルバランス回路は、
前記陽極端子と前記陰極端子の間の電圧を分圧し、前記複数のタップ電極それぞれの目標電圧レベルを規定する複数の基準電圧を生成する基準電圧回路と、
それぞれが前記タップ電極ごとに設けられ、それぞれの入力端子に、前記複数の基準電圧のうち対応するひとつが入力され、それぞれの出力端子が前記複数のタップ電極のうち対応するひとつと接続された複数のレギュレータと、
を含み、
前記複数のレギュレータそれぞれの電源端子に、前記陽極端子の電圧が供給されることを特徴とする請求項１に記載の電池制御回路。
【請求項３】
電池モジュールに搭載される電池制御回路であって、
前記電池モジュールは、
陽極端子と、
陰極端子と、
前記陽極端子と前記陰極端子の間に設けられ、直列に接続された複数のキャパシタセルを含むキャパシタ群と、
それぞれが隣接するキャパシタセルの接続点ごとに設けられた複数のタップ電極と、
前記複数のタップ電極のうちひとつと接続された中間端子と、
を有し、前記陽極端子および前記中間端子から、異なる電圧レベルの電池電圧を出力可能に構成され、
前記電池制御回路は、
前記複数のタップ電極の電圧を、それぞれの目標電圧レベルに安定化するセルバランス回路と、
その出力端子が前記セルバランス回路の電源端子と接続され、その第１入力端子に前記電池モジュールを充電する充電回路の入力電圧を受け、その第２入力端子に前記陽極端子の電圧を受けるセレクタと、
を備えることを特徴とする電池制御回路。
【請求項４】
前記セルバランス回路は、
前記陽極端子と前記陰極端子の間の電圧を分圧し、前記複数のタップ電極それぞれの目標電圧レベルを規定する複数の基準電圧を生成する基準電圧回路と、
それぞれが前記タップ電極ごとに設けられ、それぞれの入力端子に、前記複数の基準電圧のうち対応するひとつが入力され、それぞれの出力端子が前記複数のタップ電極のうち対応するひとつと接続された複数のレギュレータと、
を含み、
前記セレクタの出力端子は、前記複数のレギュレータそれぞれの上側電源端子と接続されることを特徴とする請求項３に記載の電池制御回路。
【請求項５】
前記キャパシタセルは、電気二重層キャパシタであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電池制御回路。
【請求項６】
前記キャパシタセルは、リチウムイオンキャパシタであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電池制御回路。
【請求項７】
電池モジュールに搭載される電池制御回路であって、
前記電池モジュールは、
陽極端子と、
陰極端子と、
前記陽極端子と前記陰極端子の間に設けられ、直列に接続された複数の２次電池セルを含む２次電池群と、
それぞれが、複数の２次電池セルのうち対応するひとつと接続された少なくともひとつの中間端子と、
を有し、前記陽極端子および前記少なくともひとつの中間端子から、異なる電圧レベルの電池電圧を出力可能に構成され、
前記電池制御回路は、
前記陽極端子と前記陰極端子の間の電圧を分圧し、前記少なくともひとつの中間端子それぞれの目標電圧レベルを規定する少なくともひとつの基準電圧を生成する基準電圧回路と、
それぞれが前記中間端子ごとに設けられ、それぞれの入力端子に、前記少なくともひとつの基準電圧のうち対応するひとつが入力され、それぞれの出力端子が前記少なくともひとつの中間端子のうち対応するひとつと接続された少なくともひとつのレギュレータと、
を備え、
前記少なくともひとつのレギュレータそれぞれの電源端子に、前記陽極端子の電圧が供給されることを特徴とする電池制御回路。
【請求項８】
電池モジュールに搭載される電池制御回路であって、
前記電池モジュールは、
陽極端子と、
陰極端子と、
前記陽極端子と前記陰極端子の間に設けられ、直列に接続された複数の２次電池セルを含む２次電池群と、
それぞれが複数の２次電池セルのうち対応するひとつと接続された少なくともひとつの中間端子と、
を有し、前記陽極端子および前記少なくともひとつの中間端子から、異なる電圧レベルの電池電圧を出力可能に構成され、
前記電池制御回路は、
前記陽極端子と前記陰極端子の間の電圧を分圧し、前記少なくともひとつの中間端子それぞれの目標電圧レベルを規定する少なくともひとつの基準電圧を生成する基準電圧回路と、
それぞれが前記中間端子ごとに設けられ、それぞれの入力端子に、前記少なくともひとつの基準電圧のうち対応するひとつが入力され、それぞれの出力端子が前記少なくともひとつの中間端子のうち対応するひとつと接続された少なくともひとつのレギュレータと、
その出力端子が前記少なくともひとつのレギュレータの電源端子と接続され、その第１入力端子に前記電池モジュールを充電する充電回路の入力電圧を受け、その第２入力端子に前記陽極端子の電圧が入力されたセレクタと、
を備えることを特徴とする電池制御回路。
【請求項９】
前記２次電池セルは、リチウムイオン電池セルであることを特徴とする請求項７または８に記載の電池制御回路。
【請求項１０】
前記レギュレータは、その反転入力端子とその出力端子が接続された演算増幅器を含むボルテージフォロアであることを特徴とする請求項２、４、７、８のいずれかに記載の電池制御回路。
【請求項１１】
前記レギュレータは、演算増幅器を含み、前記演算増幅器は、
上側電源端子、下側電源端子、反転入力端子、非反転入力端子および出力端子と、
前記上側電源端子と前記出力端子の間に設けられ、ソース電流を生成する上側電流源と、
前記下側電源端子と前記出力端子の間に設けられ、シンク電流を生成する下側電流源と、
前記上側電流源および前記下側電流源を制御し、前記ソース電流および前記シンク電流を制御する差動アンプと、
を含むことを特徴とする請求項２、４、７、８のいずれかに記載の電池制御回路。
【請求項１２】
ひとつの半導体基板に一体集積化されたことを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の電池制御回路。
【請求項１３】
陽極端子と、
陰極端子と、
前記陽極端子と前記陰極端子の間に設けられ、直列に接続された複数のキャパシタセルを含むキャパシタ群と、
請求項１から６のいずれかに記載の電池制御回路と、
を備えることを特徴とする電池モジュール。
【請求項１４】
外部からの入力電圧を受け、前記キャパシタ群を充電する充電回路をさらに備えることを特徴とする請求項１３に記載の電池モジュール。
【請求項１５】
請求項１３に記載の電池モジュールと、
前記電池モジュールを充電する充電回路と、
を備えることを特徴とする電源回路。
【請求項１６】
請求項１３に記載の電池モジュールを備えることを特徴とする家庭用蓄電池。
【請求項１７】
請求項１３に記載の電池モジュールを備えることを特徴とする車両。
【請求項１８】
陽極端子と、
陰極端子と、
前記陽極端子と前記陰極端子の間に設けられ、直列に接続された複数のキャパシタセルを含む２次電池群と、
請求項７から９のいずれかに記載の電池制御回路と、
を備えることを特徴とする電池モジュール。
【請求項１９】
外部からの入力電圧を受け、前記２次電池群を充電する充電回路をさらに備えることを特徴とする請求項１８に記載の電池モジュール。
【請求項２０】
請求項１８に記載の電池モジュールと、
前記電池モジュールを充電する充電回路と、
を備えることを特徴とする電源回路。
【請求項２１】
請求項１８に記載の電池モジュールを備えることを特徴とする家庭用蓄電池。
【請求項２２】
請求項１８に記載の電池モジュールを備えることを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のバッテリセルを有する電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器、産業機器、家庭用蓄電池、ハイブリッドカー、プラグリンハイブリッドカー、電気自動車などの動力源に２次電池が利用されている。現在広く普及しているリチウムイオン電池は、大容量化に向けた開発が進められているが、内部インピーダンスが大きく、大電流が取り出しにくいという問題がある。
【０００３】
こうした中、リチウムイオン電池に代えて、電気二重層キャパシタが普及の兆しを見せている。電気二重層キャパシタは、リチウムイオン電池と比べて出力インピーダンスが低く、したがって瞬時的な大電流を取り出しやすいという性質を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２４６０７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１は、本発明者らが検討した第１の比較技術に係る電源回路２ｒの構成を示す回路図である。第１の比較技術においては、電池モジュール１０ｒは、直列にスタックされた複数Ｎ個（Ｎは２以上の整数）のバッテリセル（キャパシタセル）ＣＣ１〜ＣＣＮ、充電回路１１０、セルバランス回路１２０を備える。なお、図１の電源回路２ｒは公知技術ではなく、本発明者らが検討した回路であることに留意されたい。
【０００６】
複数のバッテリセルＣＣ１〜ＣＣＮの端子間電圧（セル電圧）Ｖｃ１〜ＶｃＮの合計が、陽極端子１２と陰極端子１４の間に生ずる出力電圧（電池電圧ともいう）ＶＢＡＴとなる。
【０００７】
充電回路１１０は、外部から入力電圧ＶＩＮが供給されると、キャパシタセルＣＣ１〜ＣＣＮを充電する。キャパシタセルＣＣ１〜ＣＣＮの電気的特性はばらつくため、何らの対策をせずにそれらを充電すると、セル電圧Ｖｃ１〜ＶｃＮが不均一となってしまう。この問題を解決するために、セルバランス回路１２０は、入力電圧ＶＩＮが供給されているときに動作状態となり、複数のセル電圧Ｖｃ１〜ＶｃＮが均一となるように、タップ電極ＴＣ１〜ＴＣＮ−１の電圧を所定レベルに安定化させる。
【０００８】
なお、セルバランス回路１２０の電源端子１２２には、入力電圧ＶＩＮが供給されるようになっている。したがって入力電圧ＶＩＮが供給されない状態、すなわち非充電時には、セルバランス回路１２０は動作せず、したがって無駄な電力を消費しないようになっている。
【０００９】
一般的に、電池電圧ＶＢＡＴと同程度の電圧レベルで動作する負荷４ａに対しては、電池電圧ＶＢＡＴがそのまま供給される。一方、電池電圧ＶＢＡＴよりも著しく低い電圧レベルで動作する負荷４ｂに対しては、スイッチングレギュレータ（ＤＣ／ＤＣコンバータ）６によって電池電圧ＶＢＡＴを降圧して供給する必要があった。
【００１０】
本発明は係る状況に課題に鑑みてなされたものあり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、複数の負荷に対して、電圧レベルの異なる複数の電圧を安定的に供給可能な電池モジュールの提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のある態様は、電池モジュールに搭載される電池制御回路に関する。電池モジュールは、陽極端子と、陰極端子と、陽極端子と陰極端子の間に設けられ、直列に接続された複数のキャパシタセルを含むキャパシタ群と、それぞれが隣接するキャパシタセルの接続点ごとに設けられた複数のタップ電極と、複数のタップ電極のうちひとつと接続された中間端子と、を有し、陽極端子および中間端子から、異なる電圧レベルの電池電圧を出力可能に構成される。電池制御回路は、複数のタップ電極の電圧を、それぞれの目標電圧レベルに安定化するセルバランス回路を備える。セルバランス回路の電源端子には、陽極端子の電圧が供給される。
【００１２】
中間端子に接続される負荷に供給される電流は、中間端子よりも下側のキャパシタセルからの放電電流であるため、放電が進むと、上側のキャパシタセルよりも、下側のキャパシタセルの両端間の電圧（セル電圧）が小さくなっていく。この電池制御回路では、キャパシタ群を充電する充電回路に対する入力電圧が供給されない状況であっても、セルバランス回路は陽極端子の電圧にもとづいて動作可能であり、したがって、各タップ電極の電圧を、それぞれに対応する目標電圧レベルに安定化しながら、言い換えれば、複数のセル電圧のバランスを保ちながら、複数の負荷に安定的に電力を供給できる。
【００１３】
本発明の別の態様もまた、電池モジュールに搭載される電池制御回路に関する。電池制御回路は、複数のタップ電極の電圧を、それぞれの目標電圧レベルに安定化するセルバランス回路と、その出力端子がセルバランス回路の電源端子と接続され、その第１入力端子に電池モジュールを充電する充電回路の入力電圧を受け、その第２入力端子に陽極端子の電圧を受けるセレクタと、を備える。
【００１４】
中間端子に接続される負荷に供給される電流は、中間端子よりも下側のキャパシタセルからの放電電流であるため、放電が進むと、上側のキャパシタセルよりも、下側のキャパシタセルのセル電圧が小さくなろうとする。この電池制御回路では、キャパシタ群を充電する充電回路に対する入力電圧が供給されない場合には、セレクタに陽極端子の電圧を選択させ、入力電圧が供給される場合には、セレクタに入力電圧を選択させることにより、各タップ電極の電圧を、それぞれに対応する目標電圧レベルに安定化しながら、言い換えれば、複数のセル電圧のバランスを保ちながら、複数の負荷に安定的に電力を供給できる。
【００１５】
本発明のさらに別の態様もまた、電池モジュールに搭載される電池制御回路に関する。電池モジュールは、陽極端子と、陰極端子と、陽極端子と陰極端子の間に設けられ、直列に接続された複数の２次電池セルを含む２次電池群と、それぞれが複数の２次電池セルのうち対応するひとつと接続された少なくともひとつの中間端子と、を有し、陽極端子および少なくともひとつの中間端子から、異なる電圧レベルの電池電圧を出力可能に構成される。電池制御回路は、陽極端子と陰極端子の間の電圧を分圧し、少なくともひとつの中間端子それぞれの目標電圧レベルを規定する少なくともひとつの基準電圧を生成する基準電圧回路と、それぞれが中間端子ごとに設けられ、それぞれの入力端子に、少なくともひとつの基準電圧のうち対応するひとつが入力され、それぞれの出力端子が少なくともひとつの中間端子のうち対応するひとつと接続された少なくともひとつのレギュレータと、を備える。少なくともひとつのレギュレータそれぞれの電源端子には、陽極端子の電圧が供給される。
【００１６】
中間端子に接続される負荷に供給される電流は、中間端子よりも下側の２次電池セルからの放電電流であるため、放電が進むと、上側の２次電池セルよりも、下側の２次電池セルのセル電圧が小さくなっていく。この電池制御回路では、キャパシタ群を充電する充電回路に対する入力電圧が供給されない状況であっても、複数のレギュレータは陽極端子の電圧にもとづいて動作可能であり、したがって、少なくともひとつの中間端子それぞれの電圧を、それぞれに対応する目標電圧レベルに安定化しつつ、複数の負荷に安定的に電力を供給できる。
【００１７】
本発明のさらに別の態様もまた、電池制御回路である。この電池制御回路は、陽極端子と陰極端子の間の電圧を分圧し、少なくともひとつの中間端子それぞれの目標電圧レベルを規定する少なくともひとつの基準電圧を生成する基準電圧回路と、それぞれが中間端子ごとに設けられ、それぞれの入力端子に、少なくともひとつの基準電圧のうち対応するひとつが入力され、それぞれの出力端子が少なくともひとつの中間端子のうち対応するひとつと接続された少なくともひとつのレギュレータと、その出力端子が少なくともひとつのレギュレータの電源端子と接続され、その第１入力端子に電池モジュールを充電する充電回路の入力電圧を受け、その第２入力端子に陽極端子の電圧が入力されたセレクタと、を備える。
【００１８】
中間端子に接続される負荷に供給される電流は、中間端子よりも下側の２次電池セルからの放電電流であるため、放電が進むと、上側の２次電池セルよりも、下側の２次電池セルのセル電圧が小さくなっていく。この電池制御回路では、２次電池群を充電する充電回路に対する入力電圧が供給されない場合には、セレクタに陽極端子の電圧を選択させ、入力電圧が供給される場合には、セレクタに入力電圧を選択させることにより、少なくともひとつの中間端子それぞれの電圧を、それぞれに対応する目標電圧レベルに安定化しつつ、複数の負荷に安定的に電力を供給できる。
【００１９】
本発明の別の態様は、電池モジュールに関する。電池モジュールは、陽極端子と、陰極端子と、陽極端子と陰極端子の間に設けられ、直列に接続された複数のキャパシタセル（もしくは２次電池セル）を含むキャパシタ群（２次電池群）と、上述の電池制御回路と、を備えてもよい。
【００２０】
電池モジュールは、外部からの入力電圧を受け、キャパシタ群を充電する充電回路をさらに備えてもよい。
【００２１】
本発明の別の態様は電源回路である。電源回路は、上述の電池モジュールと、電池モジュールを充電する充電回路と、を備えてもよい。
【００２２】
本発明の別の態様は、電子機器である。この電子機器は、上述の電池モジュールを備えてもよい。
【００２３】
本発明の別の態様は、車両である。この車両は、上述の電池モジュールを備えてもよい。
【００２４】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のある態様によれば、複数の負荷に電圧レベルの異なる複数の電圧を安定的に供給可能な電池モジュールを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明者らが検討した第１の比較技術に係る電源回路の構成を示す回路図である。
【図２】第１の実施の形態に係る電池モジュールの構成を示す回路図である。
【図３】レギュレータの構成例を示す回路図である。
【図４】第２の比較技術に係る電池モジュールの構成を示す回路図である。
【図５】図５（ａ）は、図２の電池モジュールの非充電時の動作波形図であり、図５（ｂ）は、図４の電池モジュールの非充電時の動作を示す波形図である。
【図６】第２の実施の形態に係る電池モジュールの構成を示す回路図である。
【図７】第３の実施の形態に係る電池モジュールの構成を示す回路図である。
【図８】図８（ａ）、（ｂ）は、電池モジュールの用途を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００２８】
本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
【００２９】
（第１の実施の形態）
図２は、第１の実施の形態に係る電池モジュール（電池パックともいう）１０の構成を示す回路図である。電池モジュール１０は、負荷４ａ、４ｂに電力を供給する電源回路２であり、陽極端子１２端子、陰極端子１４、中間端子１５、複数のタップ電極ＴＣ、キャパシタ群１８、電池制御回路１００、充電回路１１０を備える。
【００３０】
キャパシタ群１８は、陽極端子１２と陰極端子１４の間に設けられ、直列に接続された複数Ｎ個（Ｎは２以上の整数）のキャパシタセルＣＣ１〜ＣＣＮを含む。キャパシタセルＣＣは、電気二重層コンデンサあるいはリチウムイオンキャパシタである。図２には、Ｎ＝５の構成が示されるが、キャパシタセルＣＣの個数Ｎは任意である。
【００３１】
複数のタップ電極ＴＣ１〜ＴＣＮ−１はそれぞれ、隣接するキャパシタセルＣＣの接続点ごとに設けられる。具体的には、ｉ（１≦ｉ≦Ｎ−１）番目のタップ電極ＴＣｉは、キャパシタセルＣＣｉとＣＣｉ＋１の接続点に設けられる。
【００３２】
中間端子１５は、複数のタップ電極ＴＣ１〜ＴＣＮのうちひとつと接続される。本実施の形態では、中間端子１５が１個の場合を説明するが、その個数も任意である。
【００３３】
電池モジュール１０は、陽極端子１２および中間端子１５から、異なる電圧レベルの電池電圧ＶＢＡＴ１、ＶＢＡＴ２を出力可能に構成される。
【００３４】
充電回路１１０は、外部からの入力電圧ＶＩＮを受け、キャパシタ群１８を充電する。なお入力電圧ＶＩＮは必ずしも電池モジュール１０に供給されているとは限らない。充電回路１１０の構成は特に限定されず、公知の充電回路を用いればよい。充電回路１１０は、電池電圧ＶＢＡＴ１に応じて、言い換えればキャパシタ群１８の残量に応じて、定電流（ＣＣ：Constant Current）充電と定電圧（ＣＶ：Constant Voltage）充電が切りかえ可能であってもよい。
【００３５】
充電回路１１０は、電池モジュール１０の外部に設けられてもよい。この場合、電池モジュール１０と充電回路１１０が、電源回路２に対応する。
【００３６】
電池制御回路１００は、セルバランス回路１２０を備え、ひとつの半導体基板に一体集積化される。「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。
【００３７】
セルバランス回路１２０は、複数のタップ電極ＴＣ１〜ＴＣＮ−１の電圧を、それぞれの目標電圧レベルＶＲＥＦ１〜ＶＲＥＦＮ−１に安定化する。本実施の形態において、セルバランス回路１２０の電源端子１２２には、陽極端子１２の電池電圧ＶＢＡＴ１が供給される。
【００３８】
セルバランス回路１２０の構成例を説明する。セルバランス回路１２０は、基準電圧回路２０、複数のレギュレータＲＥＧ１〜ＲＥＧＮ−１を含む。基準電圧回路２０は、陽極端子１２と陰極端子１４の間の電圧を分圧し、複数のタップ電極ＴＣ１〜ＴＣＮ−１それぞれの目標電圧レベルを規定する複数の基準電圧ＶＲＥＦ１〜ＶＲＥＦＮ−１を生成する。たとえば基準電圧回路２０は、陽極端子１２と陰極端子１４の間に設けられたＮ個の抵抗を含む抵抗分圧回路であってもよい。Ｎ個の抵抗の抵抗値は等しくてもよい。
【００３９】
複数のレギュレータＲＥＧ１〜ＲＥＧＮ−１はそれぞれ、タップ電極ＴＣ１〜ＴＣＮ−１ごとに設けられる。ｉ番目のレギュレータＲＥＧｉの入力端子には、複数の基準電圧ＶＲＥＦ１〜ＶＲＥＦＮ−１のうち対応するひとつＶＲＥＦｉが入力され、その出力端子は、複数のタップ電極ＴＣ１〜ＴＣＮ−１のうち対応するひとつＴＣｉと接続される。
【００４０】
複数のレギュレータＲＥＧ１〜ＲＥＧＮ−１それぞれの上側電源端子に、陽極端子１２の電圧ＶＢＡＴ１が供給される。したがってレギュレータＲＥＧ１〜ＲＥＧ４は、入力電圧ＶＩＮの有無にかかわらず動作可能である。なお、セルバランス回路１２０の構成は図２には限定されない。
【００４１】
図３は、レギュレータＲＥＧの構成例を示す回路図である。レギュレータＲＥＧは、演算増幅器ＯＡを含むボルテージフォロア（バッファアンプ）である。演算増幅器ＯＡの反転入力端子（−）は、その出力端子ＯＵＴと接続され、その非反転入力端子（＋）に対応する基準電圧ＶＲＥＦが入力される。
【００４２】
演算増幅器ＯＡは、上側電源端子ＶＤＤ、下側電源端子ＶＳＳ、反転入力端子（−）、非反転入力端子（＋）および出力端子ＯＵＴと、上側電源端子ＶＤＤと出力端子ＯＵＴの間に設けられ、ソース電流ＩＳＲＣを生成する上側電流源ＣＳ１と、下側電源端子ＶＳＳと出力端子ＯＵＴの間に設けられ、シンク電流ＩＳＩＮＫを生成する下側電流源ＣＳ２と、差動アンプＤＡを備える。差動アンプＤＡは、その反転入力端子と非反転入力端子それぞれの電圧の誤差がゼロとなるように、上側電流源ＣＳ１および下側電流源ＣＳ２を制御し、ソース電流ＩＳＲＣおよびシンク電流ＩＳＩＮＫを制御する。演算増幅器ＯＡおよびレギュレータＲＥＧの構成は図２のそれには限定されず、公知の回路を利用すればよい。
【００４３】
以上が電池制御回路１００およびそれを用いた電池モジュール１０の構成である。
【００４４】
はじめに、電池モジュール１０の充電時の動作を説明する。
電池モジュール１０に入力電圧ＶＩＮが供給されると、充電回路１１０はキャパシタ群１８に充電電流を供給して充電する。セルバランス回路１２０によって、複数のタップ電極ＴＣ１〜ＴＣＮ−１の電圧レベルを基準電圧ＶＲＥＦ１〜ＶＲＥＦＮ−１が安定化され、キャパシタセルＣＣ１〜ＣＣ５のセル電圧Ｖｃ１〜Ｖｃ５が均一に保たれる。
【００４５】
続いて電池モジュール１０の非充電時の動作を説明する。
電池モジュール１０の利点は、第２の比較技術との対比によって明確となる。そこで、第２の比較技術について先に説明する。
【００４６】
図４は、第２の比較技術に係る電池モジュール１０ｓの構成を示す回路図である。電池モジュール１０ｓは、図１の電池モジュール１０ｒからスイッチングレギュレータ６を省略し、中間端子１５を設けたものである。
【００４７】
図５（ｂ）は、図４の電池モジュール１０ｓの非充電時の動作を示す波形図である。
【００４８】
時刻ｔ０より前において、すべてのキャパシタセルＣＣ１〜ＣＣ５のセル電圧Ｖｃ１〜Ｖｃ５は等しくバランスしているものとする。時刻ｔ０に負荷４ｂが動作を開始し、負荷電流ＩＤＤ２が流れ始める。理解の容易のため負荷４ａには電流は流れないものとする。負荷電流ＩＤＤ２が流れると、中間端子１５が接続されるタップ電極ＴＣ３よりも陰極端子１４側のキャパシタセルＣＣ４、ＣＣ５の電荷が放電される。
【００４９】
非充電時においては、入力電圧ＶＩＮ、すなわちセルバランス回路１２０の電源電圧が供給されないため、セルバランス回路１２０は非動作状態となる。したがってキャパシタセルＣＣ４およびＣＣ５の放電にともない、それぞれのセル電圧Ｖｃ４、Ｖｃ５が低下していき、中間端子１５の電圧ＶＢＡＴ２は時間とともに低下していく。一方、キャパシタセルＣＣ１〜ＣＣ３は放電しないため、それらのセル電圧Ｖｃ１〜Ｖｃ３が保たれた状態で、電池電圧ＶＢＡＴ１が低下していく。
【００５０】
時刻ｔ１に、中間端子１５の電圧ＶＢＡＴ２が負荷４ｂの最低動作保証電圧（定格電圧）ＶＭＩＮを下回ると、負荷４ｂが動作不能となる。図４の電池モジュール１０ｓでは、負荷４ｂに負荷電流ＩＤＤ２が供給されることにより、陰極端子１４側の一部のキャパシタセルが集中的に放電されることになり、負荷４ｂの動作時間ｔ０〜ｔ１が短くなるという問題がある。
【００５１】
続いて、図２の電池モジュール１０の動作を説明する。
図５（ａ）は、図２の電池モジュール１０の非充電時の動作波形図である。
【００５２】
非充電時には、入力電圧ＶＩＮは供給されず、充電回路１１０は非動作状態となる。時刻ｔ０に負荷電流ＩＤＤ２が流れ始めると、中間端子１５が接続されるタップ電極ＴＣ３よりも陰極端子１４側のキャパシタセルＣＣ４、ＣＣ５の電荷が放電され、中間端子１５の電圧ＶＢＡＴ２が時間とともに低下していく。
【００５３】
図４の電池モジュール１０ｓは、非充電状態においてセルバランス回路１２０は動作しないのに対して、図２の電池モジュール１０では、非充電状態においてもセルバランス回路１２０が動作する。したがってセルバランス回路１２０は、複数のセル電圧Ｖｃ１〜Ｖｃ５を均一に保とうとする。具体的には、レギュレータＲＥＧ３、ＲＥＧ４は、タップ電極ＴＣ３、ＴＣ４の電圧レベルを基準電圧ＶＲＥＦ３、ＶＲＥＦ４に保つために、キャパシタセルＣＣ４、ＣＣ５に充電電流（ソース電流）を供給する。この充電電流は、陽極端子１２側のキャパシタセルＣＣ１から、図３のレギュレータＲＥＧの上側電流源ＣＳ１を経由して供給される。
【００５４】
そのため、セルバランス回路１２０が動作しない図５（ｂ）に比べて、キャパシタセルＣＣ４、ＣＣ５のセル電圧Ｖｃ４、Ｖｃ５の低下速度は遅くなり、中間端子１５の電圧ＶＢＡＴ２も緩やかに低下していく。
【００５５】
時刻ｔ１に、中間端子１５の電圧ＶＢＡＴ２が負荷４ｂの最低動作保証電圧（定格電圧）ＶＭＩＮを下回ると、負荷４ｂが動作不能となる。負荷４ｂが動作可能な期間ｔ０〜ｔ１は、図５（ｂ）よりも長い。
【００５６】
このように、図２の電池モジュール１０によれば、図４の電池モジュール１０ｓと比べて、負荷４ｂを長時間、駆動することができる。
【００５７】
また、図１の電池モジュール１０ｒと比べて、スイッチングレギュレータ６が不要であるため、回路を簡素化できるという利点もある。
【００５８】
（第２の実施の形態）
図６は、第２の実施の形態に係る電池モジュール１０ａの構成を示す回路図である。電池モジュール１０ａは、図２の電池モジュール１０に加えて、セレクタ３０を備える。セレクタ３０の出力端子Ｐ３は、セルバランス回路１２０の電源端子１２２と接続され、その第１入力端子Ｐ１には電池モジュール１０ａを充電する充電回路１１０の入力電圧ＶＩＮが入力され、第２入力端子Ｐ２には陽極端子１２の電圧ＶＢＡＴ１が入力される。
【００５９】
以上が電池モジュール１０ａの構成である。この電池モジュール１０ａによれば、入力電圧ＶＩＮが外部から供給されない場合には、セレクタ３０に陽極端子１２の電圧ＶＢＡＴ１を選択させ、充電時に入力電圧ＶＩＮが外部から供給される場合には、セレクタ３０に入力電圧ＶＩＮを選択させることにより、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００６０】
（第３の実施の形態）
第１、第２の実施の形態では、キャパシタセルを備える電池モジュールについて説明した。第３の実施の形態では、２次電池セルを備える電池モジュールについて説明する。
【００６１】
図７は、第３の実施の形態に係る電池モジュール１０ｂの構成を示す回路図である。
電池モジュール１０ｂは、図２のキャパシタセルＣＣに代えて、複数の２次電池セルＢＣを備える。２次電池セルＢＣは、リチウムイオン電池セルであってもよいし、その他のセルであってもよい。
【００６２】
また図２の中間端子１５に代えて、少なくともひとつの、ここでは２個の中間端子１５＿１、１５＿２を備える。また図２のセルバランス回路１２０に代えて、中間端子１５＿１、１５＿２ごとに設けられたレギュレータＲＥＧ２、ＲＥＧ４を備える。
【００６３】
中間端子１５＿１、１５＿２はそれぞれ、複数の２次電池セルＢＣのうち、対応する２次電池セルＢＣ２、ＢＣ４と接続される。基準電圧回路２０は、基準電圧ＶＲＥＦ２、ＶＲＥＦ４を生成する。基準電圧回路２０は、図２の基準電圧回路２０と同様に構成してもよい。
【００６４】
図７の電池モジュール１０ｂによれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００６５】
（第４の実施の形態）
第４の実施の形態に係る電池モジュールは、図７の電池モジュール１０ｂに加えて、図６のセレクタを備える。この電池モジュールによっても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００６６】
最後に、第１、第２の実施の形態に係る電池モジュール１０の用途を説明する。図８（ａ）、（ｂ）は、電池モジュール１０の用途を示す図である。図８（ａ）において電池モジュール１０は家庭用蓄電池として使用される。充放電装置１１０は、図２の充電回路１１０に相当し、太陽電池２２あるいは商用交流電源と接続されており、電池モジュール１０を充電する。また充放電装置１１０は、電池モジュール１０からの直流電圧を交流電圧に変換し、図示しない家電製品や照明機器、空調設備などに供給する。家電製品、照明機器、空調設備は、負荷４ａ〜４ｃに対応する。
【００６７】
図８（ｂ）において電池モジュール１０は、ハイブリッドカーあるいは電気自動車などの車両５００に搭載される。車両５００は、電池モジュール１０に加えて、インバータ５０２、モータ５０４を備える。インバータ５０２はたとえば負荷４ａに相当し、電池モジュール１０からの直流電圧を交流電圧に変換し、モータ５０４を駆動する。モータ５０４のシャフトの回転運動が、ギアを介して駆動輪に伝達され、車両５００が走行する。図示しないＥＣＵやライトなどの電装系は、負荷４ｂに相当し、電池モジュール１０からの電圧ＶＢＡＴ２が供給される。
【００６８】
実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１００…電池制御回路、１１０…充電回路、１２０…セルバランス回路、２…電源回路、４…負荷、６…スイッチングレギュレータ、１０…電池モジュール、１２…陽極端子、１４…陰極端子、１５…中間端子、ＴＣ…タップ電極、１６…２次電池群、１８…キャパシタ群、ＢＣ…２次電池セル、ＣＣ…キャパシタセル、２０…基準電圧回路、ＲＥＧ…レギュレータ、３０…セレクタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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