(57)【要約】      （修正有）【課題】直列接続された複数のバッテリセルを具備したバッテリセルモジュールに対してバランシング動作を行う時、バランシング速度を調整できる。【解決手段】直列接続された複数のバッテリセルを具備するバッテリセルモジュールと、該モジュールのバッテリセルから回収される電気エネルギーを充電し、この電気エネルギーを前記バッテリセルに供給するために直列接続されたインダクタおよびキャパシタを具備するが、前記インダクタおよびキャパシタのうちの１つ以上を可変型として具備し、バランシング速度を調整する直列共振回路と、前記バッテリセルから回収される電気エネルギーを前記直列共振回路のキャパシタに充電可能に電気エネルギー回収経路を提供し、前記充電された電気エネルギーを前記バッテリセルモジュールの当該バッテリセルに供給可能に電気エネルギー供給経路を提供するスイッチ部とを含む。【選択図】図４
2014226018.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続された複数のバッテリセルを具備するバッテリセルモジュールと、
前記バッテリセルモジュールの当該バッテリセルから回収される電気エネルギーを充電し、前記充電された電気エネルギーを前記バッテリセルモジュールの当該バッテリセルに供給するために直列接続されたインダクタ部およびキャパシタ部を具備した直列共振回路と、
前記バッテリセルモジュールの当該バッテリセルから回収される電気エネルギーを前記直列共振回路のキャパシタに充電可能に電気エネルギー回収経路を提供し、前記充電された電気エネルギーを前記バッテリセルモジュールの当該バッテリセルに供給可能に電気エネルギー供給経路を提供するスイッチ部と、
を備えたことを特徴とするＬＣ直列共振を利用したバッテリセルバランシング回路。
【請求項２】
前記インダクタ部およびキャパシタ部のうちの１つ以上は、容量の調整が可能な可変型であることを特徴とする請求項１に記載のＬＣ直列共振を利用したバッテリセルバランシング回路。
【請求項３】
前記インダクタ部は、
複数のインダクタと、
前記複数のインダクタのうちの任意の個数のインダクタを並列に接続するための１つ以上のスイッチと、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のＬＣ直列共振を利用したバッテリセルバランシング回路。
【請求項４】
前記インダクタ部は、
第１インダクタと、
第２インダクタと、
前記第１インダクタおよび第２インダクタが並列接続された形態に維持されたり、分離された形態に維持されるようにスイッチングする第２１スイッチと、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のＬＣ直列共振を利用したバッテリセルバランシング回路。
【請求項５】
前記キャパシタ部は、
複数のキャパシタと、
前記複数のキャパシタのうちの任意の個数のキャパシタを並列に接続するための１つ以上のスイッチと、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のＬＣ直列共振を利用したバッテリセルバランシング回路。
【請求項６】
前記キャパシタ部は、
第１キャパシタと、
第２キャパシタと、
前記第１キャパシタおよび第２キャパシタが並列接続された形態に維持されたり、分離された形態に維持されるようにスイッチングする第２２スイッチと、
を備えたことを特徴とする、請求項１に記載のＬＣ直列共振を利用したバッテリセルバランシング回路。
【請求項７】
前記スイッチ部は、
前記複数のバッテリセルの各端子と第１共通ノードとの間にそれぞれ接続された複数のスイッチを具備する第１スイッチ部と、
前記複数のバッテリセルの各端子と第２共通ノードとの間にそれぞれ接続されるスイッチを具備する第２スイッチ部と、
前記第１共通ノードと前記直列共振回路の両側端子との間に接続されるスイッチおよび、前記第２共通ノードと前記直列共振回路の両側端子との間に接続されるスイッチを具備する第３スイッチ部と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のＬＣ直列共振を利用したバッテリセルバランシング回路。
【請求項８】
前記第１スイッチ部ないし第３スイッチ部の各スイッチは、ＳＰＳＴ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｐｏｌｅ  Ｓｉｎｇｌｅ  Ｔｈｒｏｗ）およびＭＯＳトランジスタのうちのいずれか１つ以上を備えたことを特徴とする請求項７に記載のＬＣ直列共振を利用したバッテリセルバランシング回路。
【請求項９】
前記バッテリセルモジュールの当該バッテリセルから回収される電気エネルギーは、前記バッテリセルモジュールのバッテリセルのうち、最も高い電気エネルギーが充電されたバッテリセルから回収される電気エネルギーであることを特徴とする請求項１に記載のＬＣ直列共振を利用したバッテリセルバランシング回路。
【請求項１０】
前記充電された電気エネルギーが供給されるバッテリセルは、前記バッテリセルモジュールのバッテリセルのうち、最も低い電気エネルギーが充電されたバッテリセルであることを特徴とする請求項１に記載のＬＣ直列共振を利用したバッテリセルバランシング回路。
【請求項１１】
直列接続された複数のバッテリセルを具備するバッテリセルモジュールと、
前記バッテリセルモジュールの当該バッテリセルから回収される電気エネルギーを充電し、前記充電された電気エネルギーを前記バッテリセルモジュールの当該バッテリセルに供給する直列共振回路と、
前記バッテリセルモジュールの当該バッテリセルから回収される電気エネルギーを前記直列共振回路のキャパシタに充電可能に電気エネルギー回収経路を提供し、前記充電された電気エネルギーを前記バッテリセルモジュールの当該バッテリセルに供給可能に電気エネルギー供給経路を提供するスイッチ部と、
前記キャパシタに並列接続されたトランスフォーマの巻線と、
をそれぞれ含む複数のバッテリモジュールを具備し、
前記バッテリセルモジュールが直列に接続され、
前記直列共振回路にそれぞれ備えられた前記巻線が磁気的に結合し、前記キャパシタに充電または放電される電気エネルギーのレベルを同一に変動させることを特徴とするＬＣ直列共振を利用したバッテリセルバランシング回路。
【請求項１２】
前記スイッチ部は、
前記複数のバッテリセルの各端子と第１共通ノードとの間にそれぞれ接続された複数のスイッチを具備する第１スイッチ部と、
前記複数のバッテリセルの各端子と第２共通ノードとの間にそれぞれ接続されるスイッチを具備する第２スイッチ部と、
前記第１共通ノードと前記直列共振回路の両側端子との間に接続されるスイッチおよび、前記第２共通ノードと前記直列共振回路の両側端子との間に接続されるスイッチを具備する第３スイッチ部とを備えたことを特徴とする請求項１１に記載のＬＣ直列共振を利用したバッテリセルバランシング回路。
【請求項１３】
前記第１スイッチ部ないし第３スイッチ部の各スイッチは、ＳＰＳＴ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｐｏｌｅ  Ｓｉｎｇｌｅ  Ｔｈｒｏｗ）およびＭＯＳトランジスタのうちのいずれか１つ以上を備えたことを特徴とする請求項１２に記載のＬＣ直列共振を利用したバッテリセルバランシング回路。
【請求項１４】
前記スイッチ部は、前記バッテリセルモジュールの当該バッテリセルから回収される電気エネルギーを充電し、前記充電された電気エネルギーを前記バッテリセルモジュールの当該バッテリセルに供給する時、前記トランスフォーマの巻線に両方向に交互に電圧が供給されるように経路を形成することを特徴とする請求項１１に記載のＬＣ直列共振を利用したバッテリセルバランシング回路。
【請求項１５】
前記トランスフォーマの巻線は、選択スイッチによって、当該バッテリモジュールで個別の電気エネルギーバランシング動作が行われる時、前記キャパシタと分離され、前記個別の電気エネルギーバランシング動作が行われた後、バッテリモジュールの間に電気エネルギーの交換が必要な時、前記キャパシタに連結されることを特徴とする請求項１１に記載のＬＣ直列共振を利用したバッテリセルバランシング回路。
【請求項１６】
前記複数のバッテリセルそれぞれの容量は、前記キャパシタの容量に比べて一定値以上大きいことを特徴とする請求項１１に記載のＬＣ直列共振を利用したバッテリセルバランシング回路。
【請求項１７】
前記バッテリセルモジュールの当該バッテリセルから回収される電気エネルギーは、前記バッテリセルモジュールのバッテリセルのうち、最も高い電気エネルギーが充電されたバッテリセルから回収される電気エネルギーであることを特徴とする請求項１１に記載のＬＣ直列共振を利用したバッテリセルバランシング回路。
【請求項１８】
前記充電された電気エネルギーが供給されるバッテリセルは、前記バッテリセルモジュールのバッテリセルのうち、最も低い電気エネルギーが充電されたバッテリセルであることを特徴とする請求項１１に記載のＬＣ直列共振を利用したバッテリセルバランシング回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリセルのバランシングを制御する技術に関するものであって、特に、スイッチング素子とＬＣ直列共振回路を用いてバッテリセルモジュールに対するバランシング動作を行えるようにした、ＬＣ直列共振を利用したバッテリセルモジュールのバランシング制御回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、電池（バッテリセル）の両端電圧が一定の数値を超える場合、爆発の危険があり、一定の数値以下に低下する場合には、バッテリセルに永久的な損傷が加えられる。電気自動車のように比較的大容量の電源供給が要求される装置にバッテリセルを用いて電源を供給しようとする場合、バッテリセルを直列に接続したバッテリセルモジュール（バッテリパック）を使用する。しかし、このようなバッテリセルモジュールを使用する場合、各バッテリセルの性能偏差によって電圧の不均衡が発生することがある。
【０００３】
バッテリセルモジュールの充電時、バッテリセルモジュール内で１つのバッテリセルが他のバッテリセルに比べて先に上限電圧に到達する場合、それ以上バッテリセルモジュールを充電することができなくなるため、他のバッテリセルが十分に充電されていない状態で充電を終了しなければならない。この場合、バッテリセルモジュールの充電容量が定格充電容量に及ばなくなる。
【０００４】
一方、バッテリセルモジュールの放電時には、バッテリセルモジュール内で１つのバッテリセルが他のバッテリセルに比べて先に下限電圧に到達する場合、それ以上バッテリセルモジュールを使用することができなくなるため、それだけバッテリセルモジュールの使用時間が短縮される。
【０００５】
上記のようにバッテリセルモジュールの充電または放電時、より高い電気エネルギーを有するバッテリセルの電気エネルギーをより低い電気エネルギーを有するバッテリセルに供給することによって、バッテリセルモジュールの使用時間を延長させることができるが、このような動作をバッテリセルバランシングという。
【０００６】
図１は、従来技術にかかる並列抵抗を利用したバッテリセルバランシング回路図であって、同図に示すように、直列接続されたバッテリセルＣＥＬＬ１〜ＣＥＬＬ４を具備するバッテリセルモジュール１１と、直列接続された抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４と、バッテリセルモジュール１１の両側終端端子、バッテリセルＣＥＬＬ１〜ＣＥＬＬ４間のそれぞれの接続端子を抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４の対応する端子それぞれに選択的に接続するスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１５とを具備する。
【０００７】
図１を参照すれば、バッテリセルモジュール１１の充電時、バッテリセルモジュール１１内のバッテリセルＣＥＬＬ１〜ＣＥＬＬ４のうち、任意のバッテリセルの充電電圧が他のバッテリセルの充電電圧に比べて先に上限電圧に到達する場合、スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１５のうちの当該スイッチをターンオンさせ、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４のうちの当該抵抗を介して充電電圧が放電されるようにする。
【０００８】
例えば、２番目のバッテリセルＣＥＬＬ２の充電電圧が他のバッテリセルＣＥＬＬ１、ＣＥＬＬ３、ＣＥＬＬ４の充電電圧に比べて先に上限電圧に到達した場合、必要な時間の間スイッチＳＷ１２をターンオンさせる。これによって、前記バッテリセルＣＥＬＬ２の充電電圧が抵抗Ｒ１２を介して必要なだけ放電され、バッテリセルバランシングが行われる。
【０００９】
しかし、このようなバッテリセルバランシング回路を用いる場合、抵抗を介して電力が消耗するため、それだけ効率が低下し、バッテリモジュールの使用中に上限電圧を電圧の低いバッテリセルに供給することができず、効率が低下する。
【００１０】
図２は、従来技術にかかるキャパシタを利用したバッテリセルバランシング回路図であって、同図に示すように、直列接続されたバッテリセルＣＥＬＬ１〜ＣＥＬＬ４を具備するバッテリセルモジュール２１と、直列接続されたキャパシタＣ２１〜Ｃ２３と、キャパシタＣ２１の一側端子、キャパシタＣ２１、Ｃ２２間の接続端子、キャパシタＣ２２、Ｃ２３間の接続端子、キャパシタＣ２３の他側端子それぞれを、バッテリセルＣＥＬＬ１〜ＣＥＬＬ４それぞれの両側端子のうちの１つにそれぞれ選択的に接続するスイッチＳＷ２１〜ＳＷ２４とを具備する。
【００１１】
図２を参照すれば、キャパシタを利用したバッテリセルバランシング回路は、２つの接続状態を有する。第１接続状態では、図２のように、キャパシタＣ２１の一側端子、キャパシタＣ２１、Ｃ２２間の接続端子、キャパシタＣ２２、Ｃ２３間の接続端子、キャパシタＣ２３の他側端子それぞれが、バッテリセルＣＥＬＬ１〜ＣＥＬＬ４それぞれの一側端子（正極端子）にそれぞれ接続される。第２接続状態では、キャパシタＣ２１の一側端子、キャパシタＣ２１、Ｃ２２間の接続端子、キャパシタＣ２２、Ｃ２３間の接続端子、キャパシタＣ２３の他側端子それぞれが、バッテリセルＣＥＬＬ１〜ＣＥＬＬ４それぞれの他側端子（負極端子）にそれぞれ接続される。
【００１２】
しかし、このようなバッテリセルバランシング回路は、キャパシタとバッテリセルとの間にハードスイッチング動作が発生し、効率が低い問題点がある。バッテリモジュール内のバッテリセル間の容量が互いに同一であることが好ましいが、様々な理由によってバッテリセル間の容量が異なる。この場合、あるバッテリセルの充電電圧が他のバッテリセルの充電電圧に比べて低いとしても、より大きい容量を有することができる。この場合、電圧が低いバッテリセルの電圧を電圧が高いバッテリセルに伝達する必要があるが、このような従来のバッテリセルバランシング回路では、そのような電圧伝達機能を果たすことができない欠陥がある。
【００１３】
図３は、従来技術にかかるフライバック構造を利用したバッテリセルバランシング回路図であって、同図に示すように、直列接続されたバッテリセルＣＥＬＬ１〜ＣＥＬＬ４を具備するバッテリセルモジュール３１と、フライバックコンバータ３２と、フライバックコンバータ３２の複数の２次コイルそれぞれをバッテリセルＣＥＬＬ１〜ＣＥＬＬ４それぞれの両側端子に選択的に接続するスイッチＳＷ３１〜ＳＷ３４、フライバックコンバータ３２の１次コイルの一側をバッテリセルモジュール３１の一側に選択的に接続するスイッチＳＷ３５とを具備する。
【００１４】
図３のバッテリセルバランシング回路は、ＳＭＰＳ（Ｓｗｉｔｃｈ  Ｍｏｄｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｕｐｐｌｙ）のうちの１つであるフライバック構造を利用したバッテリセルバランシング回路であって、スイッチＳＷ３１〜ＳＷ３４を用いてバッテリセルモジュール３１内の直列接続されたバッテリセルＣＥＬＬ１〜ＣＥＬＬ４それぞれに電気エネルギーの伝達が可能で、バッテリセルモジュール３１の両側終端端子の間に電気エネルギーの伝達が可能な構造を有する。
【００１５】
このようなバッテリセルバランシング回路は、ＳＭＰＳの形態を有するため、効率に優れる利点があるが、バッテリセルモジュールに具備されるバッテリセルの個数が増加するほど、フライバックコンバータに用いられるマグネチックコアの大きさが大きくなる欠点があり、それによって、バッテリセルバランシング回路の価格が上昇する問題点がある。
【００１６】
さらに、このような従来のバッテリセルモジュールのバランシング回路においては、バランシング速度を適切に調整可能な機能が具備されておらず、バランシング効率を向上させたり、セルの安定性を確保するのに困難がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明が解決しようとする課題は、スイッチング素子とＬＣ直列共振回路を用いてバッテリセルモジュールに対するバランシング動作を行い、ハードスイッチングによる損失を最小化することである。
【００１８】
本発明が解決しようとする他の課題は、複数のバッテリモジュールに具備された複数のバッテリセルモジュールを直列に連結して用いる場合、トランスフォーマを用いて各バッテリセルモジュールのキャパシタの電気エネルギーを同一に変動させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記の技術的課題を達成するための、本発明の実施形態にかかるＬＣ直列共振を利用したバッテリセルモジュールのバランシング制御回路は、直列接続された複数のバッテリセルを具備するバッテリセルモジュールと、前記バッテリセルモジュールの当該バッテリセルから回収される電気エネルギーを充電し、前記充電された電気エネルギーを前記バッテリセルモジュールの当該バッテリセルに供給するために直列接続されたインダクタ部およびキャパシタ部を具備した直列共振回路と、前記バッテリセルモジュールの当該バッテリセルから回収される電気エネルギーを前記直列共振回路のキャパシタに充電可能に電気エネルギー回収経路を提供し、前記充電された電気エネルギーを前記バッテリセルモジュールの当該バッテリセルに供給可能に電気エネルギー供給経路を提供するスイッチ部とを具備する。
【００２０】
上記の技術的課題を達成するための、本発明の他の実施形態にかかるＬＣ直列共振を利用したバッテリセルモジュールのバランシング制御回路は、直列接続された複数のバッテリセルを具備するバッテリセルモジュールと、前記バッテリセルモジュールの当該バッテリセルから回収される電気エネルギーを充電し、前記充電された電気エネルギーを前記バッテリセルモジュールの当該バッテリセルに供給する直列共振回路と、前記バッテリセルモジュールの当該バッテリセルから回収される電気エネルギーを前記直列共振回路のキャパシタに充電可能に電気エネルギー回収経路を提供し、前記充電された電気エネルギーを前記バッテリセルモジュールの当該バッテリセルに供給可能に電気エネルギー供給経路を提供するスイッチ部と、前記キャパシタに並列接続されたトランスフォーマの巻線とをそれぞれ含む複数のバッテリモジュールを具備するが、前記バッテリセルモジュールが直列に接続され、前記直列共振回路にそれぞれ含まれている前記巻線が磁気的に結合し、前記キャパシタに充電または放電される電気エネルギーのレベルを同一に変動させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、スイッチング素子およびＬＣ直列共振回路を用いてバッテリセルモジュールに対するバランシング動作を行うことによって、製品のサイズが減少する利点があり、バッテリセルバランシング回路の価格が低減される効果がある。
【００２２】
本発明は、複数のバッテリセルに対するバランシング機能を行う時、低い耐圧を有するスイッチを用いて行うことによって、安定したバランシング動作を保障することができる効果がある。
【００２３】
また、本発明は、直列接続された複数のバッテリセルを具備したバッテリセルモジュールに対してバランシング動作を行う時、平常時には低い速度でバランシングを行ってバランシング効率を向上させ、高速のバランシングが要求される時には、キャパシタまたはインダクタの値を調整してバランシング速度を向上させることができる効果がある。
【００２４】
さらに、本発明は、複数のバッテリセルに対するバランシング機能を行う時、複数のバッテリモジュールに具備された複数のバッテリセルモジュールを直列に連結して用いる場合、トランスフォーマを用いて各バッテリセルモジュールのキャパシタの電気エネルギーを同一に変動させることによって、各バッテリモジュール間のセルバランシングを効果的に行うことができる効果がある。
【００２５】
また、本発明は、複数のバッテリセルに対するバランシング機能を行う時、バランシング対象のバッテリセルを自由に選択することができ、最も高い電気エネルギーの充電されたバッテリセルから最も低い電気エネルギーの充電されたバッテリセルへのバランシング動作を効率的に行うことができる効果がある。
【００２６】
さらに、本発明は、複数のバッテリセルに対するバランシング機能を行う時、ＬＣ直列共振を利用して電気エネルギーを伝達するため、スイッチングによるエネルギー損失が少なく、発熱量が少なく、集積回路化に容易であるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】従来技術にかかる並列抵抗を利用したバッテリセルバランシング回路図である。
【図２】従来技術にかかるキャパシタを利用したバッテリセルバランシング回路図である。
【図３】従来技術にかかるフライバック構造を利用したバッテリセルバランシング回路図である。
【図４】本発明の実施形態にかかるＬＣ直列共振を利用したバッテリセルモジュールのバランシング制御回路図である。
【図５Ａ】本発明にかかる可変型インダクタの例を示す回路図である。
【図５Ｂ】本発明にかかる可変型キャパシタの例を示す回路図である。
【図６】可変型キャパシタを用いてバランシング速度を調整する例を示す回路図である。
【図７】可変型キャパシタを用いてバランシング速度を調整する例を示す回路図である。
【図８】本発明の他の実施形態にかかるＬＣ直列共振を利用したバッテリセルバランシング回路のブロック図である。
【図９Ａ】図８における各バッテリモジュールの詳細回路図である。
【図９Ｂ】図８における各バッテリモジュールの詳細回路図である。
【図９Ｃ】図８における各バッテリモジュールの詳細回路図である。
【図１０】本発明の実施形態にかかるＬＣ直列共振を利用したバッテリセルバランシング回路が２つのバッテリモジュールを具備したことを例示的に示すものである。
【図１１】電気エネルギー回収モードの動作を示すバッテリセルバランシング回路図である。
【図１２】電気エネルギー供給モードの動作を示すバッテリセルバランシング回路図である。
【図１３】電気エネルギー回収モードの他の動作例を示すバッテリセルバランシング回路図である。
【図１４】電気エネルギー供給モードの他の動作例を示すバッテリセルバランシング回路図である。
【図１５】トランスフォーマを選択的に駆動する例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、添付した図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
図４は、本発明の実施形態にかかるＬＣ直列共振を利用したバッテリセルモジュールのバランシング制御回路図であって、同図に示すように、バッテリセルモジュール４１０と、直列共振回路４２０と、第１スイッチ部４３１ないし第３スイッチ部４３３を具備するスイッチ部とを含む。
バッテリセルモジュール４１０は、直列接続された第１バッテリセルＣＥＬＬ１ないし第４バッテリセルＣＥＬＬ４を具備する。
【００２９】
直列共振回路４２０は、直列接続されたインダクタ部Ｌｖおよびキャパシタ部Ｃｖを具備する。インダクタ部Ｌｖは、インダクタ容量の可変が可能であり、キャパシタ部Ｃｖも、キャパシタ容量の可変が可能な構造を有する。
【００３０】
スイッチ部（図示せず）は、第１スイッチ部４３１ないし第３スイッチ部４３３を具備する。
第１スイッチ部４３１は、第１バッテリセルＣＥＬＬ１ないし第４バッテリセルＣＥＬＬ４から電気エネルギーを回収または供給するための経路を形成する。このために、第１スイッチ部４３１は、第１バッテリセルＣＥＬＬ１ないし第４バッテリセルＣＥＬＬ４の各端子に一側端子がそれぞれ接続され、他側端子が第１共通ノードＮ１に共通接続された第１スイッチＳＷ１ないし第５スイッチＳＷ５を具備する。
【００３１】
第２スイッチ部４３２は、第１バッテリセルＣＥＬＬ１ないし第４バッテリセルＣＥＬＬ４から電気エネルギーを回収または供給するための経路を形成する。このために、第２スイッチ部４３２は、第１バッテリセルＣＥＬＬ１ないし第４バッテリセルＣＥＬＬ４の各端子に一側端子がそれぞれ接続され、他側端子が第２共通ノードＮ２に共通接続された第６スイッチＳＷ６ないし第１０スイッチＳＷ１０を具備する。
【００３２】
ここで、第１バッテリセルＣＥＬＬ１ないし第４バッテリセルＣＥＬＬ４の各端子は、第１バッテリセルＣＥＬＬ１の一側端子、第１バッテリセルＣＥＬＬ１の他側端子と第２バッテリセルＣＥＬＬ２の一側端子との共通接続端子、第２バッテリセルＣＥＬＬ２の他側端子と第３バッテリセルＣＥＬＬ３の一側端子との共通接続端子、第３バッテリセルＣＥＬＬ３の他側端子と第４バッテリセルＣＥＬＬ４の一側端子との共通接続端子、第４バッテリセルＣＥＬＬ４の他側端子を意味する。
【００３３】
第３スイッチ部４３３は、電気エネルギー回収モードにおいて、直列共振回路４２０の一側終端端子を第１共通ノードＮ１に接続する第１１スイッチＳＷ１１と、直列共振回路４２０の他側終端端子を第２共通ノードＮ２に接続する第１２スイッチＳＷ１２と、電気エネルギー供給モードにおいて、直列共振回路４２０の他側終端端子を第１共通ノードＮ１に接続する第１３スイッチＳＷ１３と、直列共振回路４２０の一側終端端子を第２共通ノードＮ２に接続する第１４スイッチＳＷ１４とを具備する。
【００３４】
第１スイッチ部４３１ないし第３スイッチ部４３３に具備されたスイッチとしてＳＰＳＴ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｐｏｌｅ  Ｓｉｎｇｌｅ  Ｔｈｒｏｗ）を例として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他のスイッチ素子、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＢＪＴ（Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの電力スイッチで実現することができる。
【００３５】
電気エネルギー回収モードにおいて、バッテリセルモジュール４１０の第１バッテリセルＣＥＬＬ１ないし第４バッテリセルＣＥＬＬ４のうち、１つのバッテリセルに、他のバッテリセルに比べて相対的に高い電気エネルギーが充電された場合、バッテリセルの電気エネルギーは、第１スイッチ部４３１ないし第３スイッチ部４３３のスイッチによって形成された電気エネルギー回収経路を介して、直列共振回路４２０に一時的に充電される。この時、相対的に高い電気エネルギーが充電されたバッテリセルの容量は可変型キャパシタＣｖの容量に比べて非常に大きいため、高い電気エネルギーが充電されたバッテリセルの電圧は微細に下降する。これに対し、可変型キャパシタＣｖの充電電圧はサイン（ｓｉｎｅ）関数の形態で上昇する。
【００３６】
以後、電気エネルギー供給モードにおいて、直列共振回路４２０の可変型キャパシタＣｖに一時的に充電された電気エネルギーは、第１スイッチ部４３１ないし第３スイッチ部４３３のスイッチによって形成された電気エネルギー回収経路を介して、第１バッテリセルＣＥＬＬ１ないし第４バッテリセルＣＥＬＬ４のうち、他のバッテリセルに比べて低い電気エネルギーの充電されたバッテリセルに供給されて充電される。
【００３７】
上記のような一連の電気エネルギー回収および供給過程を通じてバッテリセルバランシングが行われる。
しかし、本発明の実施形態において、バッテリセルモジュール４１０の第１バッテリセルＣＥＬＬ１ないし第４バッテリセルＣＥＬＬ４を対象にバランシング動作を行う時、バランシング速度を調整できるように、上記説明のように、直列共振回路４２０に容量の可変が可能なインダクタ部Ｌｖおよびキャパシタ部Ｃｖを具備した。
【００３８】
インダクタ部Ｌｖおよびキャパシタ部Ｃｖを容量の可変が可能な構造で実現する方法にはいくつか考えられる。図５Ａ、図５Ｂは、その実施形態を示すものである。
すなわち、図５Ａは、インダクタ部Ｌｖを２つのインダクタＬ１、Ｌ２および第２１スイッチＳＷ２１で実現した例を示すものである。第２１スイッチＳＷ２１がターンオンされる場合、２つのインダクタＬ１、Ｌ２が第２１スイッチＳＷ２１によって並列に接続され、インダクタンス値が調整（下降）される。しかし、第２１スイッチＳＷ２１がターンオフされる場合、可変型インダクタ部Ｌｖの値が１つのインダクタＬ１によって決定されるため、２つのインダクタＬ１、Ｌ２が並列に接続された場合に比べて高いインダクタンス値を有する。
【００３９】
図５Ｂは、キャパシタ部Ｃｖを２つのキャパシタＣ１、Ｃ２および第２２スイッチＳＷ２２で実現した例を示すものである。第２２スイッチＳＷ２２がターンオンされる場合、２つのキャパシタＣ１、Ｃ２が第２２スイッチＳＷ２２によって並列に接続され、静電容量値が調整（上昇）される。しかし、第２２スイッチＳＷ２２がターンオフされる場合、可変型キャパシタ部Ｃｖの値が１つのキャパシタＣ１によって決定されるため、２つのキャパシタＣ１、Ｃ２が並列に接続された場合に比べて低い静電容量値を有する。
【００４０】
図６および図７では、直列共振回路４２０において、インダクタ部は、インダクタンス値が固定された固定型インダクタンスＬＳを使用し、キャパシタ部Ｃｖは、要求されたバランシング速度に応じて２つのキャパシタＣ１、Ｃ２で容量を可変する可変型キャパシタを実現した例を示した。以下、図６および図７を参照して、電気エネルギー回収モードにおいて、キャパシタの容量を可変してバランシング速度を調整することを説明する。
【００４１】
まず、図６は、バッテリセルモジュール４１０に具備された第１バッテリセルＣＥＬＬ１ないし第４バッテリセルＣＥＬＬ４に充電された電気エネルギーのうち、第３バッテリセルＣＥＬＬ３に充電された電気エネルギーが最も高く、第１キャパシタＣ１および第２キャパシタＣ２ならびに第２２スイッチＳＷ２２からなる、容量の可変が可能なキャパシタ部Ｃｖを具備した場合、低い速度でバランシングを行う例を示すものである。この時、第２２スイッチＳＷ２２がターンオフされるため、キャパシタ部Ｃｖの容量は第１キャパシタＣ１によって決定される。
【００４２】
この場合、制御部（図示せず）から出力されるスイッチング制御信号によって、第１スイッチ部４３１のスイッチのうちの第３スイッチＳＷ３がターンオンされ、かつ、残りのスイッチはターンオフされ、第２スイッチ部４３２のスイッチのうちの第９スイッチＳＷ９がターンオンされ、かつ、残りのスイッチはターンオフされ、第３スイッチ部４３３のスイッチのうちの第１１スイッチＳＷ１１および第１２スイッチＳＷ１２がターンオンされ、かつ、残りのスイッチはターンオフされる。
【００４３】
したがって、バッテリセルモジュール４１０の第３バッテリセルＣＥＬＬ３に充電された電気エネルギーが、第１スイッチ部４３１の第３スイッチＳＷ３、第１ノードＮ１、第３スイッチ部４３３の第１１スイッチＳＷ１１を順次に介して、直列共振回路４２０の第１キャパシタＣ１に一時的に充電される。この時、キャパシタ部Ｃｖの容量は、第１キャパシタＣ１および第２キャパシタＣ２が並列に接続される時に比べて低く設定される。これによって、前記バッテリセルモジュール４１０に対するバランシングが遅い速度で進行し、バランシング効率が高くなる。
【００４４】
しかし、図６のような条件でバランシング速度を速くしようとする時、図７のように、前記スイッチング制御信号を用いて第２２スイッチＳＷ２２をターンオンさせる。これによって、第１キャパシタＣ１および第２キャパシタＣ２が並列接続され、キャパシタ部Ｃｖの容量が調整（上昇）される。
【００４５】
したがって、第１スイッチ部４３１ないし第３スイッチ部４３３のスイッチが図６と同様にスイッチングされた状態で、第３バッテリセルＣＥＬＬ３に充電された電気エネルギーが、上記のような経路を介して、直列共振回路４２０の並列接続された第１キャパシタＣ１および第２キャパシタＣ２に一時的に充電されるバランシング動作が行われる。しかし、この時、第１キャパシタＣ１および第２キャパシタＣ２が並列接続されているため、図６に比べてキャパシタ部Ｃｖの容量値がそれだけ上昇し、これによってバランシング速度が上昇し、セルの安定性が確保される。
【００４６】
上記のような一連の過程を通じて直列共振回路４２０のキャパシタ部Ｃｖに一時的に充電された電気エネルギーは、電気エネルギー供給モードにおいて、第１バッテリセルＣＥＬＬ１ないし第４バッテリセルＣＥＬＬ４のうち、最も低い電気エネルギーの充電されたバッテリセル、例えば、第４バッテリセルＣＥＬＬ４に供給されて充電される。
【００４７】
この時、第１スイッチ部４３１の第５スイッチＳＷ５、第２スイッチ部４３２の第９スイッチＳＷ９、第３スイッチ部４３３の第１３スイッチＳＷ１３および第１４スイッチＳＷ１４がターンオンされ、かつ、残りのスイッチはすべてターンオフされる。これによって、キャパシタ部Ｃｖに一時的に充電された電気エネルギーが、第１４スイッチＳＷ１４および第９スイッチＳＷ９を介して、第４バッテリセルＣＥＬＬ４に供給されて充電される。
【００４８】
この時も、図６および図７のように、第２２スイッチＳＷ２２を用いて第１キャパシタＣ１と第２キャパシタＣ２とを並列に接続したり、分離させる方式でキャパシタ部Ｃｖの容量を可変してバランシング速度を調整することができる。
【００４９】
一方、図８は、本発明の他の実施形態にかかるＬＣ直列共振を利用したバッテリセルバランシング回路図のブロック図であり、図９Ａないし図９Ｃは、図８における各バッテリモジュールの詳細回路図であって、同図に示すように、Ｎ個のバッテリモジュール８００＿１〜８００＿Ｎを具備する。Ｎ個のバッテリモジュール８００＿１〜８００＿ＮはそれぞれＭ個のバッテリセルＣＥＬＬ＿１〜ＣＥＬＬ＿Ｍを具備するため、１つのバッテリセルバランシング回路８００はＭ×Ｎ個のバッテリセルを具備する。Ｎ個のバッテリモジュール８００＿１〜８００＿Ｎにそれぞれ具備されたＭ個のバッテリセルＣＥＬＬ＿１〜ＣＥＬＬ＿Ｍは直列接続される。
【００５０】
Ｎ個のバッテリモジュール８００＿１〜８００＿Ｎのうち、任意のバッテリモジュールのバッテリセル、例えば、第１バッテリモジュール８００＿１の第１バッテリセルモジュール８１１のバッテリセルＣＥＬＬ＿１〜ＣＥＬＬ＿Ｍのうち、１つのバッテリセルに、他のバッテリセルに比べて相対的に高い電気エネルギーが充電された場合、バッテリセルの電気エネルギーは、第１スイッチ部８１３Ａないし第３スイッチ部８１３Ｃのスイッチによって形成された電気エネルギー回収経路を介して、直列共振回路８１２のキャパシタＣｓ１に一時的に充電される。
【００５１】
Ｎ個のバッテリモジュール８００＿１〜８００＿Ｎにそれぞれ具備されたキャパシタＣｓ１にそれぞれトランスフォーマＴＲの巻線Ｌ１が並列に接続されている。そして、それぞれの巻線Ｌ１は磁気的に結合している。したがって、任意のバッテリモジュールにおいて、上記のような経路を介して電気エネルギーが回収されて当該キャパシタＣｓ１に一時的に充電されると、巻線Ｌ１によって他のすべてのバッテリモジュールのキャパシタＣｓ１に伝達される。これによって、すべてのバッテリモジュール８００＿１〜８００＿ＮのキャパシタＣｓ１には互いに同一レベルの電気エネルギーが充電される。
【００５２】
このように、トランスフォーマＴＲを用いてバッテリモジュール８００＿１〜８００＿ＮのキャパシタＣｓ１の充電電圧を共有できるようにすることで、低い耐圧のスイッチを用いても、バッテリセル間の電気エネルギーを容易に伝達することができる。
【００５３】
直列共振回路８１２のキャパシタＣｓ１に一時的に充電された電気エネルギーは、第１スイッチ部８１３Ａないし第３スイッチ部８１３Ｃのスイッチによって形成された電気エネルギー供給経路を介して、Ｎ個のバッテリモジュール８００＿１〜８００＿Ｎのうち、任意のバッテリモジュールにおいて、他のバッテリセルに比べて相対的に低い電気エネルギーの充電されたバッテリセルに供給されて充電される。
上記のような一連の電気エネルギー回収および供給過程を通じてバッテリセルバランシングが行われる。
【００５４】
図９Ａないし図９Ｃでは、第１スイッチ部８１３Ａないし第３スイッチ部８１３Ｃに具備されたスイッチとしてＳＰＳＴ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｐｏｌｅ  Ｓｉｎｇｌｅ  Ｔｈｒｏｗ）を例として説明したが、本発明がこれに限定されるものではなく、他のスイッチ素子、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＢＪＴ（Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの電力スイッチで実現することができる。
【００５５】
図１０は、本発明の実施形態にかかるＬＣ直列共振を利用したバッテリセルバランシング回路が２つのバッテリモジュールを具備したことを例示的に示すものである。以下、図１０を参照して、本発明の他の実施形態にかかるバッテリセルバランシング動作をより詳細に説明する。
【００５６】
図１０を参照すれば、バッテリセルバランシング回路８００は、第１バッテリモジュール８００＿１および第２バッテリモジュール８００＿２を具備するが、第１バッテリモジュール８００＿１および第２バッテリモジュール８００＿２の構造は互いに同一であるので、その１つの第１バッテリモジュール８００＿１の構造について説明する。
【００５７】
第１バッテリモジュール８００＿１は、第１バッテリセルモジュール８１１と、直列共振回路８１２と、第１スイッチ部８１３Ａないし第３スイッチ部８１３Ｃを具備するスイッチ部と、トランスフォーマＴＲの第１巻線Ｌ１とを具備する。
第１バッテリセルモジュール８１１は、直列接続された第１バッテリセルＣＥＬＬ１１ないし第４バッテリセルＣＥＬＬ１４を具備する。
直列共振回路８１２は、直列接続された第１インダクタＬｓ１および第１キャパシタＣｓ１を具備する。
【００５８】
トランスフォーマＴＲの第１巻線Ｌ１は第１キャパシタＣｓ１に並列接続される。
第１スイッチ部８１３Ａは、第１バッテリセルＣＥＬＬ１１ないし第４バッテリセルＣＥＬＬ１４から電気エネルギーを回収または供給するための経路を形成する。このために、第１スイッチ部８１３Ａは、第１バッテリセルＣＥＬＬ１１ないし第４バッテリセルＣＥＬＬ１４の各端子に一側端子がそれぞれ接続され、他側端子が第１共通ノードＮ１１に共通接続された第１スイッチＳＷ１ないし第５スイッチＳＷ５を具備する。
【００５９】
第２スイッチ部８１３Ｂは、第１バッテリセルＣＥＬＬ１１ないし第４バッテリセルＣＥＬＬ１４から電気エネルギーを回収または供給するための経路を形成する。このために、第２スイッチ部８１３Ｂは、第１バッテリセルＣＥＬＬ１１ないし第４バッテリセルＣＥＬＬ１４の各端子に一側端子がそれぞれ接続され、他側端子が第２共通ノードＮ１２に共通接続された第６スイッチＳＷ６ないし第１０スイッチＳＷ１０を具備する。
【００６０】
ここで、前記第１バッテリセルＣＥＬＬ１１ないし第４バッテリセルＣＥＬＬ１４の各端子は、第１バッテリセルＣＥＬＬ１１の一側端子、第１バッテリセルＣＥＬＬ１１の他側端子と第２バッテリセルＣＥＬＬ１２の一側端子との共通接続端子、第２バッテリセルＣＥＬＬ１２の他側端子と第３バッテリセルＣＥＬＬ１３の一側端子との共通接続端子、第３バッテリセルＣＥＬＬ１３の他側端子と第４バッテリセルＣＥＬＬ１４の一側端子との共通接続端子、第４バッテリセルＣＥＬＬ１４の他側端子を意味する。
【００６１】
第３スイッチ部８１３Ｃは、電気エネルギー回収モードにおいて、直列共振回路８１２の一側終端端子を第１共通ノードＮ１１に接続する第１１スイッチＳＷ１１と、直列共振回路８１２の他側終端端子を第２共通ノードＮ１２に接続する第１２スイッチＳＷ１２と、電気エネルギー供給モードにおいて、直列共振回路８１２の他側終端端子を第１共通ノードＮ１１に接続する第１３スイッチＳＷ１３と、直列共振回路８１２の一側終端端子を第２共通ノードＮ１２に接続する第１４スイッチＳＷ１４とを具備する。
【００６２】
第１バッテリモジュール８００＿１の第１バッテリセルモジュール８１１に直列接続された第１バッテリセルＣＥＬＬ１１ないし第４バッテリセルＣＥＬＬ１４は、第２バッテリモジュール８００＿２の第２バッテリセルモジュール８２１に直列接続された第１バッテリセルＣＥＬＬ２１ないし第４バッテリセルＣＥＬＬ２４と直列に接続される。
【００６３】
第１バッテリモジュール８００＿１の第１キャパシタＣｓ１に並列接続されたトランスフォーマＴＲの第１巻線Ｌ１と、第２バッテリモジュール８００＿２の第２キャパシタＣｓ２に並列接続されたトランスフォーマＴＲの第２巻線Ｌ２とは磁気的に結合している。
【００６４】
第１バッテリモジュール８００＿１の第１バッテリセルモジュール８１１に具備された第１バッテリセルＣＥＬＬ１１ないし第４バッテリセルＣＥＬＬ１４に充電された電気エネルギーと、第２バッテリモジュール８００＿２の第２バッテリセルモジュール８２１に具備された第１バッテリセルＣＥＬＬ２１ないし第４バッテリセルＣＥＬＬ２４に充電された電気エネルギーとのうち、相対的に最も高い電気エネルギーは、スイッチ部の当該スイッチで形成された電気エネルギー回収経路を介して、第１バッテリモジュール８００＿１の直列共振回路８１２の第１キャパシタＣｓ１または第２バッテリモジュール８００＿２の直列共振回路８２２の第２キャパシタＣｓ２に一時的に充電される。
【００６５】
以下、このような電気エネルギー回収モードの動作を、図１１を参照して説明する。ここで、第１バッテリモジュール８００＿１の第１バッテリセルモジュール８１１に具備された第１バッテリセルＣＥＬＬ１１ないし第４バッテリセルＣＥＬＬ１４に充電された電気エネルギーと、第２バッテリモジュール８００＿２の第２バッテリセルモジュール８２１に具備された第１バッテリセルＣＥＬＬ２１ないし第４バッテリセルＣＥＬＬ２４に充電された電気エネルギーとのうち、前記第１バッテリセルモジュール８１１の第２バッテリセルＣＥＬＬ１２に最も高い電気エネルギーが充電されたことを例として説明する。
【００６６】
この場合、制御部（図示せず）から出力されるスイッチング制御信号によって、第１バッテリモジュール８００＿１の第１スイッチ部８１３Ａのスイッチのうちの第３スイッチＳＷ３がターンオンされ、かつ、残りのスイッチはターンオフされ、第２スイッチ部８１３Ｂのスイッチのうちの第７スイッチＳＷ７がターンオンされ、かつ、残りのスイッチはターンオフされ、第３スイッチ部８１３Ｃのスイッチのうちの第１３スイッチＳＷ１３および第１４スイッチＳＷ１４がターンオンされ、かつ、残りのスイッチはターンオフされる。この時、第２バッテリモジュール８００＿２の第１スイッチ部８２３Ａないし第３スイッチ部８２３Ｃのすべてのスイッチはターンオフされる。
【００６７】
したがって、第１バッテリモジュール８００＿１の第１バッテリセルモジュール８１１に具備された第２バッテリセルＣＥＬＬ１２に充電された電気エネルギーが、第２スイッチ部８１３Ｂの第７スイッチＳＷ７、第２ノードＮ１２、第３スイッチ部８１３Ｃの第１４スイッチＳＷ１４を順次に介して、直列共振回路８１２の第１キャパシタＣｓ１に一時的に充電される。
【００６８】
この時、第２バッテリセルＣＥＬＬ１２の容量は第１キャパシタＣｓ１の容量に比べて非常に大きいため、電気エネルギー回収モードにおいて、直列共振回路８１２が共振する時、第２バッテリセルＣＥＬＬ１２の充電電圧が微細に下降する。これに対し、第１キャパシタＣｓ１の充電電圧はサイン（ｓｉｎｅ）関数の形態で上昇する。
【００６９】
しかし、上記説明のように、トランスフォーマＴＲの第１巻線Ｌ１および第２巻線Ｌ２は磁気的に結合している。したがって、第１キャパシタＣｓ１に充電される電気エネルギーが、トランスフォーマＴＲの第１巻線Ｌ１および第２巻線Ｌ２を介して、第２キャパシタＣｓ２に充電される。これによって、電気エネルギー回収モードにおいて、前記第１キャパシタＣｓ１および第２キャパシタＣｓ２の電気エネルギーは互いに同一レベルに充電される。
【００７０】
以下、上記のように回収された電気エネルギーを、電気エネルギーが他のバッテリセルに比べて相対的に低く充電されたバッテリセルに供給する電気エネルギー供給モードの動作を図１２を参照して説明する。ここで、第１バッテリモジュール８００＿１の第１バッテリセルモジュール８１１に具備された第１バッテリセルＣＥＬＬ１１ないし第４バッテリセルＣＥＬＬ１４に充電された電気エネルギーと、第２バッテリモジュール８００＿２の第２バッテリセルモジュール８２１に具備された第１バッテリセルＣＥＬＬ２１ないし第４バッテリセルＣＥＬＬ２４に充電された電気エネルギーとのうち、第２バッテリセルモジュール８２１の第４バッテリセルＣＥＬＬ２４に最も低い電気エネルギーが充電されたことを例として説明する。
【００７１】
この場合、制御部から出力されるスイッチング制御信号によって、第１バッテリモジュール８００＿１の第１スイッチ部８１３Ａないし第３スイッチ部８１３Ｃのすべてのスイッチがターンオフされる。この時、第２バッテリモジュール８００＿２の第１スイッチ部８２３Ａのスイッチのうちの第２４スイッチＳＷ２４がターンオンされ、かつ、残りのスイッチはターンオフされ、第２スイッチ部８２３Ｂのスイッチのうちの第３０スイッチＳＷ３０がターンオンされ、かつ、残りのスイッチはターンオフされ、第３スイッチ部８２３Ｃのスイッチのうちの第３１および第３２スイッチＳＷ３１、ＳＷ３２がターンオンされ、かつ、残りのスイッチがターンオフされる。
【００７２】
したがって、第２バッテリモジュール８００＿２の第２キャパシタＣｓ２に充電された電気エネルギーが、第３スイッチ部８２３Ｃの第３１スイッチＳＷ３１および第１スイッチ部８２３Ａの第２４スイッチＳＷ２４を順次に介して、第２バッテリセルモジュール８２１の第４バッテリセルＣＥＬＬ２４に供給されて充電される。
【００７３】
この時、第４バッテリセルＣＥＬＬ２４の容量は第２キャパシタＣｓ２の容量に比べて非常に大きいため、電気エネルギー供給モードにおいて、第４バッテリセルＣＥＬＬ２４の充電電圧が微細に上昇する。これに対し、第２キャパシタＣｓ２の充電電圧はサイン（ｓｉｎｅ）関数の形態で下降する。
【００７４】
しかし、上記説明のように、トランスフォーマＴＲの第１巻線Ｌ１および第２巻線Ｌ２は磁気的に結合している。したがって、電気エネルギー供給モードにおいて、第１キャパシタＣｓ１および第２キャパシタＣｓ２の電気エネルギーは同一レベルに下降する。
【００７５】
上記のような電気エネルギー回収モードおよび電気エネルギー供給モードにおいて、トランスフォーマＴＲの第１巻線Ｌ１および第２巻線Ｌ２に一方向にのみ電圧を供給する場合、飽和現象が発生することがある。このような飽和現象を防止するためには、トランスフォーマＴＲの第１巻線Ｌ１および第２巻線Ｌ２に両極性の電圧を供給し、平均電圧が０となるようにする必要がある。
【００７６】
図１３および図１４は、上記のような飽和現象を防止するための実施形態を示すものである。
図１３が図１１と異なる点は、電気エネルギー回収モードにおいて、第１バッテリモジュール８００＿１の第３スイッチ部８１３Ｃの第１１スイッチＳＷ１１ないし第１４スイッチＳＷ１４のうちの第１１スイッチＳＷ１１および第１２スイッチＳＷ１２がターンオンされ、第１３スイッチＳＷ１３および第１４スイッチＳＷ１４がターンオフされることである。
【００７７】
図１４が図１２と異なる点は、電気エネルギー供給モードにおいて、第２バッテリモジュール８００＿２の第３スイッチ部８２３Ｃの第３１スイッチＳＷ３１ないし第３４スイッチＳＷ３４のうちの第３３スイッチＳＷ３３および第３４スイッチＳＷ３４がターンオンされ、第３１スイッチＳＷ３１および第３２スイッチＳＷ３２がターンオフされることである。
【００７８】
つまり、電気エネルギー回収モードにおいて、第１バッテリセルモジュール８１１に具備された第１バッテリセルＣＥＬＬ１１ないし第４バッテリセルＣＥＬＬ１４と、第２バッテリモジュール８００＿２の第２バッテリセルモジュール８２１に具備された第１バッテリセルＣＥＬＬ２１ないし第４バッテリセルＣＥＬＬ２４との電気エネルギーバランシングが行われるまで、図１１のような電気エネルギー回収経路と図１３のような電気エネルギー回収経路を交互に提供して、上記のように当該バッテリセルから電気エネルギーを回収し、電気エネルギー供給モードにおいて、図１２のような電気エネルギー供給経路と図１４のような電気エネルギー供給経路を交互に提供して、上記のように当該バッテリセルに電気エネルギーが供給されるようにする。こうすることで、バッテリセルのバランシングを行う時、トランスフォーマＴＲの飽和現象を防止することができる。
【００７９】
上記のようなバッテリセルのバランシングを行う時、バッテリ管理システム（図示せず）のバランシングアルゴリズムで提供されるバッテリセルの充電状態（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）およびバッテリセルの性能状態（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Hｅａｌｔｈ）情報を利用して、最も高い電気エネルギーが格納されたバッテリセルと最も低い電気エネルギーが充電されたバッテリセルを判別することができる。
【００８０】
上記説明では、最も高い電気エネルギーの充電されたバッテリセルから電気エネルギーを回収し、回収された電気エネルギーを最も低い電気エネルギーの充電されたバッテリセルに供給することを例として説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記のようなバッテリセルバランシング原理を利用して、他のバッテリセルに比べて高い電気エネルギーの充電された複数のバッテリセルから電気エネルギーを回収し、回収された電気エネルギーを他のバッテリセルに比べて低い電気エネルギーの充電された複数のバッテリセルに供給することができる。
【００８１】
一方、図１５は、本発明の他の実施形態を示すものである。例えば、図１０のトランスフォーマＴＲの第１巻線Ｌ１の一側終端と前記第１キャパシタＣｓ１の一側端子との間に選択スイッチＳＷ＿Ｓを連結し、第１巻線Ｌ１が前記第１キャパシタＣｓ１に選択的に並列接続されるようにした。
【００８２】
例えば、バッテリモジュールの間に電気エネルギーを伝達する必要がなく、第１バッテリモジュール８００＿１内で個別の電気エネルギーバランシング動作が行われる時、選択スイッチＳＷ＿Ｓをターンオフさせる。しかし、上記のような個別の電気エネルギーバランシング動作が行われた後、バッテリモジュール８００＿１、８００＿２の間に電気エネルギーの交換が必要な時、選択スイッチＳＷ＿Ｓをターンオンさせる。
【００８３】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲がこれに限定されるものではなく、以下の請求の範囲で定義する本発明の基本概念に基づいてより多様な実施形態で実現可能であり、このような実施形態も本発明の権利範囲に属する。
【符号の説明】
【００８４】
４００：バッテリセルバランシング回路    
４１０：バッテリセルモジュール
４２０：直列共振回路
４３１〜４３３：第１ないし第３スイッチ部
【図１】
2014226018.tif 000003
【図２】
2014226018.tif 000004
【図３】
2014226018.tif 000005
【図４】
2014226018.tif 000006
【図５Ａ】
2014226018.tif 000007
【図５Ｂ】
2014226018.tif 000008
【図６】
2014226018.tif 000009
【図７】
2014226018.tif 000010
【図８】
2014226018.tif 000011
【図９Ａ】
2014226018.tif 000012
【図９Ｂ】
2014226018.tif 000013
【図９Ｃ】
2014226018.tif 000014
【図１０】
2014226018.tif 000015
【図１１】
2014226018.tif 000016
【図１２】
2014226018.tif 000017
【図１３】
2014226018.tif 000018
【図１４】
2014226018.tif 000019
【図１５】
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