(57)【要約】蓄電器（１３）の両端電圧を検出する電圧検出部（１９）と、蓄電器（１３）の平均電圧を検出する平均電圧検出部（２１）と、平均電圧の増加に対しては追従し、減少に対しては徐々に小さくなるように基準電圧を求める基準電圧決定部（２３）と、基準電圧と蓄電器（１３）の各両端電圧を比較する比較部（３５）と、各比較部（３５）の出力に応じて蓄電器（１３）に流れる電流を変化させることにより蓄電器（１３）の両端電圧を均等化する蓄電器電圧調整回路（３７）とを有し、過電圧状態にならずに蓄電装置の長寿命化が図れる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続された複数の蓄電器のそれぞれに接続され、前記複数の蓄電器の両端電圧を検出する複数の電圧検出部と、
前記各両端電圧の平均電圧を検出する平均電圧検出部と、
前記平均電圧検出部に接続され、前記平均電圧の増加に対しては追従し、減少に対しては徐々に小さくなるように基準電圧を求めるか、または前記平均電圧の減少に対しては追従し、増加に対しては徐々に大きくなるように基準電圧を求める基準電圧決定部と、
それぞれ前記基準電圧決定部と前記複数の電圧検出部に接続され、前記基準電圧と前記両端電圧を比較する複数の比較部と、
前記複数の蓄電器に接続され、前記複数の比較部の出力に応じて、前記複数の蓄電器の各々に流れる電流を変化させることにより前記複数の蓄電器の前記両端電圧を均等化する蓄電器電圧調整回路とを有する電圧均等化回路。
【請求項２】
前記平均電圧検出部は、前記複数の蓄電器の全電圧を前記複数の蓄電器の個数で除することにより、前記平均電圧を検出するようにした請求項１に記載の電圧均等化回路。
【請求項３】
前記基準電圧決定部は、前記複数の蓄電器の最大充放電周波数よりも高い周波数を遮断するフィルタを備えた請求項１に記載の電圧均等化回路。
【請求項４】
前記基準電圧決定部は、コンデンサと、
前記コンデンサの充電を行うコンデンサ充電回路と、
前記コンデンサの放電を行うコンデンサ放電回路とを有し、
前記コンデンサ充電回路は、前記平均電圧が前記コンデンサの電圧を超えれば前記コンデンサを充電し、
前記平均電圧が前記コンデンサの電圧より低ければ前記コンデンサの電圧を徐々に小さくするように放電し、
前記基準電圧決定部は、前記コンデンサの電圧を前記基準電圧として出力する請求項１に記載の電圧均等化回路。
【請求項５】
前記基準電圧決定部は、コンデンサと、
前記コンデンサの充電を行うコンデンサ充電回路と、
前記コンデンサの放電を行うコンデンサ放電回路とを有し、
前記コンデンサ放電回路は、前記平均電圧が前記コンデンサの電圧を超えれば前記コンデンサを放電し、
前記平均電圧が前記コンデンサの電圧より低ければ前記コンデンサの電圧を徐々に大きくするように充電し、
前記基準電圧決定部は、前記コンデンサの電圧を前記基準電圧として出力する請求項１に記載の電圧均等化回路。
【請求項６】
前記複数の電圧検出部の各々はＡ／Ｄコンバータで構成され、
前記平均電圧検出部と前記基準電圧決定部と前記複数の比較部はマイクロコンピュータで構成される請求項１に記載の電圧均等化回路。
【請求項７】
前記基準電圧決定部は、既定の下限値より大きい前記基準電圧を出力する請求項１に記載の電圧均等化回路。
【請求項８】
前記基準電圧は、前記平均電圧より既定値だけ大きい請求項１に記載の電圧均等化回路。
【請求項９】
直列に接続された複数の蓄電器のそれぞれに接続され、前記複数の蓄電器の両端電圧を検出する複数の電圧検出部と、
前記電圧検出部で検出された前記複数の両端電圧の各最大電圧または各最小電圧に基いて基準電圧を求める基準電圧決定部と、
前記複数の電圧検出部に接続され、前記基準電圧と前記複数の両端電圧を比較する複数の比較部と、
前記複数の蓄電器に接続され、前記複数の比較部の出力に応じて、前記複数の蓄電器に流れる電流を変化させることにより前記複数の蓄電器の前記両端電圧を均等化する複数の蓄電器電圧調整回路とを有する電圧均等化回路。
【請求項１０】
前記基準電圧決定部は、前記複数の最大電圧における最大値として、または前記複数の最小電圧における最大値として前記基準電圧を求め、
前記蓄電器電圧調整回路は、前記複数の両端電圧が前記基準電圧になるように、前記複数の蓄電器を充電する請求項９に記載の電圧均等化回路。
【請求項１１】
前記基準電圧決定部は、前記複数の最大電圧における最小値として、または前記複数の最小電圧における最小値として前記基準電圧を求め、
前記蓄電器電圧調整回路は、前記複数の両端電圧が前記基準電圧になるように、前記複数の蓄電器を放電する請求項９に記載の電圧均等化回路。
【請求項１２】
複数個の直列に接続された蓄電器のそれぞれに接続され、前記複数の蓄電器の両端電圧を検出する複数の電圧検出部と、
前記複数の蓄電器を充放電する充放電電源に接続され、前記蓄電器への充放電電力量と前記蓄電器の温度とに応じて前記充放電電源により決定される、前記蓄電器の充電時の最大電圧、または放電時の最小電圧に基いて、基準電圧を求める基準電圧決定部と、
前記複数の電圧検出部に接続され、前記基準電圧と前記複数の両端電圧を比較する比較部と、
前記複数の蓄電器に接続され、複数の前記比較部の出力に応じて、前記複数の蓄電器に流れる電流を変化させることにより前記複数の蓄電器の前記両端電圧を均等化する複数の蓄電器電圧調整回路とを有する電圧均等化回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の蓄電器の電圧を均等化する電圧均等化回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数の蓄電器を直列に接続する構成の蓄電装置においては、各蓄電器の両端電圧を均等化するための電圧均等化回路がそれぞれ接続された構成を有している。このような電圧均等化回路が例えば特許文献１に提案されている。図１０はこのような電圧均等化回路の概略回路図である。【０００３】
蓄電器としての二次電池５０１は複数個が直列に接続されている。二次電池５０１のそれぞれには電圧均等化回路５０３が接続されている。電圧均等化回路５０３は次の構成を有する。まず、二次電池５０１の両端に２個の抵抗５０５、５０７が接続されている。従って、抵抗５０５、５０７の接続点の電圧は二次電池５０１の両端電圧に比例することになる。この電圧はシャントレギュレータ５０９に入力される。シャントレギュレータ５０９は２個の抵抗５１１、５１３と直列に接続される。この直列回路は二次電池５０１の両端に接続されている。また、抵抗５１１、５１３の接続点はｐｎｐトランジスタ５１５に接続されている。ｐｎｐトランジスタ５１５はさらに二次電池５０１の両端に接続されている。【０００４】
次に、このような電圧均等化回路５０３の動作を説明する。二次電池５０１の両端電圧は抵抗５０５、５０７により検出され、シャントレギュレータ５０９に入力される。入力された両端電圧は、シャントレギュレータ５０９の内部で所定の基準電圧Ｖｒ（例えば満充電電圧）と比較され、基準電圧Ｖｒに達すればｐｎｐトランジスタ５１５をオンにする。その結果、二次電池５０１の両端がｐｎｐトランジスタ５１５により導通状態となるので、二次電池５０１が放電し、その両端電圧は低下する。やがて、二次電池５０１の両端電圧が基準電圧Ｖｒを下回ればシャントレギュレータ５０９によりｐｎｐトランジスタ５１５がオフになり、二次電池５０１の放電が停止する。このような動作を繰り返すことにより、全ての二次電池５０１の両端電圧が過電圧を超えないように制御することができる。【０００５】
上記の電圧均等化回路によると、確かに二次電池５０１の両端電圧が過電圧を超えないように制御できるので、蓄電装置の高信頼性が得られる。しかし、このような蓄電装置を、例えば車両の制動時に発生する回生電力を蓄える目的で用いると、以下のような課題があった。【０００６】
制動状態によっては、回生電力は急激に大電力になる場合が想定される。この場合、蓄電器として二次電池５０１を用いていたのでは、十分に回生電力を回収することができない。そのため、急速充放電特性に優れる電気二重層キャパシタを蓄電器に用いる構成が考えられる。このような構成であっても、電圧均等化回路５０３は基本的には図１０の構成となる。しかし、車両の使用中に何度も充放電を繰り返すため、必ずしも蓄電器の充電電圧が所定の基準電圧Ｖｒに至るとは限らない場合がある。この場合の蓄電器の全電圧と、各蓄電器の両端電圧における経時変化図を図１１Ａ、図１１Ｂに示す。図１１Ａは、蓄電器の全電圧の経時変化図であり、図１１Ｂは、各蓄電器の両端電圧の経時変化図である。ここで、図１１Ｂでは蓄電器が３個直列に接続された場合を示し、それぞれ蓄電器Ａ、蓄電器Ｂ、および蓄電器Ｃと呼ぶ。波形ａ、ｂ、ｃは、それぞれ、蓄電器Ａ、Ｂ、Ｃの両端電圧を示している。なお、Ｖｒは基準電圧を示している。【０００７】
まず、図１１Ａに示すように、蓄電器の全電圧が平均して高電圧状態Ｈで充放電を繰り返していた状況から、平均して低電圧状態Ｌで充放電を繰り返す状況に移行したとする。この際の各蓄電器の両端電圧は、図１１Ｂに示すように、高電圧状態Ｈにおいては、初期の段階では蓄電器Ｂ（波形ｂ）と蓄電器Ｃ（波形ｃ）が所定の基準電圧Ｖｒに至っているので、電圧均等化回路５０３が動作し、蓄電器Ｂと蓄電器Ｃの両端電圧を下げるように制御する。また、蓄電器Ａにおいても充放電を繰り返すうちに基準電圧Ｖｒに至り、電圧均等化回路５０３で蓄電器Ａ（波形ａ）の両端電圧も制御される。従って、高電圧状態Ｈで充放電を繰り返すことにより、全ての蓄電器の充電時最高電圧が基準電圧Ｖｒになるように制御されるので、過電圧を防止できる。【０００８】
次に、低電圧状態に移行した後は、充電されても全ての蓄電器の両端電圧が基準電圧Ｖｒに至らないため、電圧均等化回路５０３が動作しない。その結果、各蓄電器の電圧は内部抵抗値や容量値のバラツキ等により充放電を繰り返す毎に大きくばらつく。これにより、基準電圧Ｖｒを超えることはないので、過電圧には至らない。しかし、その後、再び高電圧状態に移行すると、特に蓄電器Ｃのように高電圧側で充放電を繰り返していたものは、高電圧状態への移行により基準電圧Ｖｒを大きく超えてしまう。ここで、電圧均等化回路５０３が動作しても、すぐには蓄電器Ｃの両端電圧が基準電圧Ｖｒまで低下しないので、その間、過電圧状態となり、蓄電装置全体としての寿命が短くなるという課題があった。【０００９】
本発明は、従来の課題を解決するもので、蓄電器の全電圧が平均して低電圧状態であっても、各蓄電器の両端電圧を均等化することによって蓄電装置の長寿命化が図れる電圧均等化回路を提供するものである。
【特許文献１】特開２００３−２８９６２９号公報
【発明の開示】
【００１０】
本発明は、複数個の直列に接続された蓄電器のそれぞれに接続され、各蓄電器の両端電圧を検出する電圧検出部と、各蓄電器の平均電圧を検出する平均電圧検出部と、平均電圧検出部に接続され、平均電圧の増加に対しては追従し、減少に対しては徐々に小さくなるように基準電圧を求めるか、または平均電圧の減少に対しては追従し、増加に対しては徐々に大きくなるように基準電圧を求める基準電圧決定部と、基準電圧決定部と各電圧検出部に接続され、基準電圧と各両端電圧を比較する比較部と、各蓄電器に接続され、各比較部の出力に応じて、各蓄電器に流れる電流を変化させることにより各蓄電器の両端電圧を均等化する蓄電器電圧調整回路とを有する。
【００１１】
このような構成によれば、各蓄電器の平均電圧の増減に対し遅延を含めて追従するように基準電圧を求めている。
【００１２】
また、本発明は、複数個の直列に接続された蓄電器のそれぞれに接続され、各蓄電器の両端電圧を検出する電圧検出部と、電圧検出部で検出された各両端電圧の各最大電圧または各最小電圧に基いて基準電圧を求める基準電圧決定部と、各電圧検出部に接続され、基準電圧と各両端電圧を比較する比較部と、各蓄電器に接続され、各比較部の出力に応じて、各蓄電器に流れる電流を変化させることにより各蓄電器の両端電圧を均等化する蓄電器電圧調整回路とを有する。
【００１３】
このような構成によれば、各蓄電器における両端電圧の各最大電圧または各最小電圧に基いて基準電圧を求めている。
【００１４】
また、本発明は、複数個の直列に接続された蓄電器のそれぞれに接続され、各蓄電器の両端電圧を検出する電圧検出部と、複数の蓄電器を充放電する充放電電源に接続され、蓄電器への充放電電力量と蓄電器の温度とに応じて充放電電源により決定される、蓄電器の充電時の最大電圧、または放電時の最小電圧に基いて、基準電圧を求める基準電圧決定部と、各電圧検出部に接続され、基準電圧と各両端電圧を比較する比較部と、各蓄電器に接続され、各比較部の出力に応じて、各蓄電器に流れる電流を変化させることにより各蓄電器の両端電圧を均等化する蓄電器電圧調整回路とを有する。
【００１５】
このような構成によれば、充放電電源により決定される最大電圧、または最小電圧に基いて、基準電圧を求めている。
【００１６】
そのため、いずれの場合も、基準電圧が常に充電時の最大電圧近傍または放電時の最小電圧近傍になるように変更される。その結果、蓄電器の全電圧が平均して低電圧状態であっても電圧均等化回路が機能する。したがって、再び高電圧状態に移行しても各蓄電器が過電圧となる可能性を低減できるとともに、再度低電圧状態に移行しても各蓄電器が過放電となる可能性を低減でき、蓄電装置の長寿命化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１における電圧均等化回路のブロック回路図である。
【図２Ａ】図２Ａは、同実施の形態の電圧均等化回路における蓄電器の全電圧の電圧経時変化図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、同実施の形態の電圧均等化回路における基準電圧の経時変化図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、同実施の形態の電圧均等化回路における各蓄電器の両端電圧の経時変化図である。
【図３】図３は、同実施の形態における電圧均等化回路の第１の詳細回路図である。
【図４】図４は、同実施の形態における電圧均等化回路の第２の詳細回路図である。
【図５】図５は、同実施の形態における電圧均等化回路の第３の詳細回路図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態２における電圧均等化回路のブロック回路図である。
【図７Ａ】図７Ａは、同実施の形態の電圧均等化回路における蓄電器の全電圧の電圧経時変化図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、同実施の形態の電圧均等化回路における基準電圧の経時変化図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、同実施の形態の電圧均等化回路における各蓄電器の両端電圧における経時変化図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態３における電圧均等化回路のブロック回路図である。
【図９】図９は、同実施の形態における電圧均等化回路の他の構成のブロック回路図である。
【図１０】図１０は、従来の電圧均等化回路の概略回路図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、従来の電圧均等化回路における蓄電器の全電圧の経時変化図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、同電圧均等化回路における各蓄電器の両端電圧の経時変化図である。
【符号の説明】
【００１８】
１１    蓄電装置
１３，１３Ａ〜１３Ｃ    蓄電器
１５    充放電装置
１７    電圧均等化回路
１９，１９Ａ〜１９Ｃ    電圧検出部
２１    平均電圧検出部
２３    基準電圧決定部
２５    コンデンサ充電回路
２７    フィルタ
２９    コンデンサ放電回路
３１    フィルタ用抵抗器
３３    コンデンサ
３５，３５Ａ〜３５Ｃ    比較部
３７，３７Ａ〜３７Ｃ    蓄電器電圧調整回路
３９    充放電抵抗器
４１    スイッチ
１０４，１０９，１１４，１１９    オペアンプ
１２５，１３３，１４１，３１５，３１９，３２３    コンパレータ
１５０    電圧源
２０４，２０９，２１４    電流源
４０１    充電電源
４５１    期間内最大電圧検出回路
４５３    基準電圧演算回路
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。【００２０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における電圧均等化回路のブロック回路図である。図１において、蓄電装置１１は、複数の蓄電器１３と、蓄電器１３を充放電する充放電電源１５と、蓄電器１３に接続され、その電圧を均等化する電圧均等化回路１７から構成されている。ここで、蓄電器１３は急速充放電特性に優れる電気二重層キャパシタからなり、全て直列に接続されている。このような構成により、蓄電装置１１は、充放電電源１５を介して、例えば車両の発電機（図示せず）によって制動時に発生する回生電力を蓄電器１３に充電している。また、回生電力が発生していない時に、蓄電器１３の電力を車両の負荷（図示せず）に放電している。これにより、車両の省燃費化を実現している。【００２１】
次に、電圧均等化回路１７の詳細構成について説明する。まず、各蓄電器１３には、それぞれの両端電圧を検出し出力する電圧検出部１９が接続されている。本実施の形態１では、電圧検出部１９は２個の直列接続された抵抗器（図示せず）で構成され、２個の抵抗器の接続点の電圧を出力している。この電圧は蓄電器１３の両端電圧に比例した電圧となる。【００２２】
各電圧検出部１９の出力は平均電圧検出部２１に入力される。平均電圧検出部２１は各蓄電器１３の平均電圧Ｖａを検出して出力するような回路構成を有している。なお、図１において、平均電圧検出部２１は各電圧検出部１９の出力を取り込んで平均電圧Ｖａを出力する構成としているが、蓄電器１３の全電圧を取り込み、蓄電器１３の個数で除することにより、平均電圧Ｖａを検出する構成としてもよい。このような構成とすることで各電圧検出部１９の出力を取り込むよりも簡易な回路構成とすることができる。この具体的な回路構成については後述する図３〜図５に示した詳細回路図により説明する。【００２３】
平均電圧検出部２１の出力は基準電圧決定部２３に入力される。基準電圧決定部２３は、入力された平均電圧Ｖａが増加していく時は、それに追従した電圧を基準電圧Ｖｒとして出力し、減少していく時は平均電圧Ｖａに追従せず、徐々に小さくなるように基準電圧Ｖｒを求めて出力する機能を有する。【００２４】
基準電圧決定部２３は、コンデンサ充電回路２５、フィルタ２７、およびコンデンサ放電回路２９をこの順に接続した構成を有する。また、フィルタ２７はフィルタ用抵抗器３１とコンデンサ３３が図１に示すように接続されている。従って、フィルタ２７はフィルタ用抵抗器３１の抵抗値とコンデンサ３３の容量値によって決定される周波数よりも高い周波数を遮断する機能を有する。なお、フィルタ２７が遮断する周波数は蓄電器１３の最大充放電周波数よりも高くなるように設定している。従って、基準電圧決定部２３は、充放電に起因する平均電圧Ｖａの変化には追従するが、ノイズ等に起因した、それ以上の平均電圧Ｖａの変化をフィルタ２７によって遮断することになる。その結果、蓄電器１３の高精度な電圧均等化が可能となる。【００２５】
基準電圧Ｖｒは、フィルタ２７を構成するコンデンサ３３を利用して決定される。すなわち、コンデンサ３３にはその充電を行うコンデンサ充電回路２５と、その放電を行うコンデンサ放電回路２９が接続されているので、平均電圧Ｖａがコンデンサ３３の電圧を超えれば、コンデンサ充電回路２５によりコンデンサ３３が充電される。従って、平均電圧Ｖａが増加している時は、コンデンサ３３は平均電圧Ｖａに追従して充電されることになる。その結果、コンデンサ３３の電圧が平均電圧Ｖａと等しくなるので、基準電圧決定部２３はコンデンサ３３の電圧をそのまま基準電圧Ｖｒとして出力する。【００２６】
一方、平均電圧Ｖａがコンデンサ３３の電圧より低ければ、コンデンサ放電回路２９によりコンデンサ３３の電圧が徐々に小さくなるように放電される。従って、平均電圧Ｖａが減少している時は、コンデンサ３３の電圧が平均電圧Ｖａより大きいことになる。このコンデンサ３３の電圧を基準電圧Ｖｒとして出力することで、平均電圧Ｖａの減少時には基準電圧決定部２３は基準電圧Ｖｒが徐々に小さくなるように出力することができる。【００２７】
上記のようにして基準電圧決定部２３で求めた基準電圧Ｖｒは、比較部３５に入力される。なお、比較部３５には各電圧検出部１９の出力も入力される。従って、比較部３５は蓄電器１３と同数設けている。比較部３５は、各蓄電器１３の両端電圧と基準電圧Ｖｒを比較して、両端電圧が基準電圧Ｖｒより大きければオン信号を、両端電圧が基準電圧Ｖｒ以下であればオフ信号を、それぞれ出力する。【００２８】
各比較部３５の出力は、各蓄電器１３の両端に接続された蓄電器電圧調整回路３７にそれぞれ入力される。蓄電器電圧調整回路３７は放電抵抗器３９とスイッチ４１の直列回路で構成され、比較部３５のオン信号によりスイッチ４１がオンになることで、蓄電器電圧調整回路３７が動作する。この場合、蓄電器１３に流れる電流は放電抵抗器３９にも流れることになるので、蓄電器１３の電流を変化させることができる。その結果、蓄電器１３の両端電圧が下がる。しかし、蓄電器１３の両端電圧は電圧検出部１９で検出され、比較部３５に入力されるので、両端電圧が下がり基準電圧Ｖｒ以下になると、比較部３５の出力がオフ信号になる。これにより、蓄電器電圧調整回路３７の動作が停止する。このような動作により、各蓄電器１３の両端電圧は基準電圧Ｖｒに均等化されることになる。なお、スイッチ４１としては、比較部３５の出力信号に応じてオンオフが可能なトランジスタ等を用いることが可能である。【００２９】
より具体的な回路構成については後述するが、電圧均等化回路１７は、基本的には以上に説明した構成を有し、動作を行う。【００３０】
次に、本実施の形態１における詳細な動作について図２Ａ〜図２Ｃを用いて説明する。図２Ａ〜図２Ｃは、本発明の実施の形態１における電圧均等化回路の電圧経時変化図であり、図２Ａは蓄電器の全電圧における経時変化図である。図２Ｂは基準電圧における経時変化図である。図２Ｃは各蓄電器の両端電圧における経時変化図である。なお、図２Ａは横軸が時間を、縦軸が蓄電器１３における全電圧を示す。図２Ｂは横軸が時間を、縦軸が基準電圧Ｖｒを示す。図２Ｃは横軸が時間を、縦軸が各蓄電器１３の両端電圧を示す。また、図２Ｃでは蓄電器１３が３個直列に接続された場合を示し、それぞれ蓄電器１３Ａ、蓄電器１３Ｂ、および蓄電器１３Ｃと呼ぶ。蓄電器１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの各両端電圧を、それぞれ波形１３ａ、１３ｂ、１３ｃで示す。【００３１】
まず、図２Ａに示すように、蓄電器１３の全電圧が平均して高電圧状態Ｈで充放電を繰り返していた状況から、平均して低電圧状態で充放電を繰り返す状況に移行したとする。この状態移行は図１１Ａと同様である。この際の基準電圧Ｖｒの推移を図２Ｂに示す。上記したように、基準電圧Ｖｒは、図２Ｂの点線で示す平均電圧Ｖａが増加すれば、それに追従し、減少すれば徐々に小さくなるように求めている。したがって、図２Ｂの実線に示すように、平均電圧Ｖａの上昇時における基準電圧Ｖｒの上昇に比べ、平均電圧Ｖａの減少時における基準電圧Ｖｒの減少は遅くなる。その結果、基準電圧Ｖｒの推移は、高電圧状態Ｈに示すように平均電圧Ｖａの変化サイクルにおける最大値近傍で上下を繰り返すことになる。【００３２】
その後、低電圧状態への移行直後は基準電圧Ｖｒが高いため、平均電圧Ｖａが上昇しても基準電圧Ｖｒに至らない。従って、基準電圧Ｖｒを決定するコンデンサ３３はコンデンサ放電回路２９により放電され続ける。その結果、基準電圧Ｖｒも下がり続ける。やがて低電圧状態の後半に示すように、基準電圧Ｖｒが平均電圧Ｖａを下回る状態となる。この時に基準電圧Ｖｒは平均電圧Ｖａに追従するので、基準電圧Ｖｒは上昇する。その後、平均電圧Ｖａの変動サイクルに応じて、その最大値近傍で上下を繰り返すことになる。【００３３】
このように動作することにより、高電圧状態Ｈから低電圧状態Ｌに移行しても、それに応じて基準電圧Ｖｒが変化するので、低電圧状態Ｌにおいても電圧均等化回路１７を機能させることができる。この場合、各蓄電器１３の両端電圧は、図２Ｃに示すように変化する。【００３４】
すなわち、高電圧状態Ｈの前半においては、蓄電器１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの両端電圧１３ａ、１３ｂ、１３ｃがそれぞればらついた挙動を示しても、電圧均等化回路１７により図２Ｃの点線に示す基準電圧Ｖｒになるように蓄電器電圧調整回路３７が制御される。その結果、高電圧状態Ｈの後半では各蓄電器１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの充放電サイクルにおける最大電圧がほぼ揃い、従来同様に過電圧状態を回避できる。【００３５】
その後、低電圧状態Ｌに移行すると、その前半では基準電圧Ｖｒが高いので蓄電器電圧調整回路３７が動作せず、従来と同様に各蓄電器１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの両端電圧１３ａ、１３ｂ、１３ｃは経時的にばらつく。しかし、基準電圧Ｖｒは経時的に下がってくるので、両端電圧の高い蓄電器１３Ｃにおいては、低電圧状態に移行後の３番目のピーク電圧近傍で基準電圧Ｖｒを超えるため、蓄電器電圧調整回路３７が動作する。同様に、蓄電器１３Ｂにおいては４番目のピーク電圧近傍で、蓄電器１３Ａにおいては５番目のピーク電圧近傍で、それぞれ基準電圧Ｖｒを超え、蓄電器電圧調整回路３７が動作する。この結果、低電圧状態Ｌの後半では各蓄電器１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの充放電サイクルにおける最大電圧がほぼ揃うことになる。従って、この後、再び高電圧状態Ｈに移行したとしても上記最大電圧が揃っているので、全ての蓄電器１３において過電圧状態となる可能性を低減できる。【００３６】
次に、具体的な回路構成について詳細に説明する。図３、図４、および図５は本実施の形態１における具体的な詳細回路図を示す。【００３７】
まず、図３は、本発明の実施の形態１における電圧均等化回路の第１の詳細回路図である。図１と同じ構成要素には同じ番号を付して、詳細な説明を省略する。蓄電装置１１には３個の蓄電器１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃが直列に接続されている。蓄電器１３Ａには抵抗１００、１０１、１０２、１０３、およびオペアンプ１０４で構成される差動増幅器からなる電圧検出部１９Ａが接続されており、蓄電器１３Ａの電圧を検出して出力する。同様に、抵抗１０５、１０６、１０７、１０８とオペアンプ１０９で構成される差動増幅器からなる電圧検出部１９Ｂは、蓄電器１３Ｂの電圧を検出して出力する。さらに、抵抗１１０、１１１、１１２、１１３とオペアンプ１１４で構成される差動増幅器からなる電圧検出部１９Ｃは、蓄電器１３Ｃの電圧を検出し出力する。【００３８】
次に、平均電圧検出部２１と基準電圧決定部２３に相当する部分について説明する。まず、平均電圧検出部２１は、抵抗１１５、１１６、１１７、１１８とオペアンプ１１９とからなる差動増幅器で構成されている。この出力にはフィルタ用抵抗器３１とダイオード１２０を介してコンデンサ３３が接続されたコンデンサ充電回路２５が接続されている。従って、オペアンプ１１９の出力により、フィルタ用抵抗器３１とダイオード１２０の直列回路を介して、コンデンサ３３が充電される。ここで、この差動増幅器の入力には、３個の蓄電器１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの両端に接続されているので、蓄電器１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの全電圧を検出できる。この全電圧を蓄電器１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの個数（３個）で割ることによって蓄電器１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの平均電圧Ｖａを検出している。具体的には、差動増幅器の増幅率を１／３倍に設定することで平均電圧Ｖａを検出している。従って、差動増幅器の出力が平均電圧Ｖａに相当する。【００３９】
こうして求めた平均電圧Ｖａを基にして、コンデンサ３３は、その充放電が行われるように制御される。すなわち、このような構成とすることにより、コンデンサ３３の電圧が平均電圧Ｖａより小さい時は、フィルタ用抵抗器３１とダイオード１２０を通してコンデンサ３３が充電される。この際、フィルタ用抵抗器３１によりコンデンサ３３の充電電流が制限されるので、蓄電装置１１に発生する短時間のノイズ電圧波形に対しては、コンデンサ３３の電圧が追従しない動作となる。これは、フィルタ用抵抗器３１とコンデンサ３３により、フィルタ２７が構成されるためである。【００４０】
一方、コンデンサ３３の電圧が平均電圧Ｖａより大きい時は、ダイオード１２０が逆バイアスになり、オペアンプ１１９はコンデンサ３３の電荷を放電しない。ここで、コンデンサ３３には抵抗１２１が並列に接続されているので、コンデンサ３３の電荷を常時放電することができる。ゆえに、抵抗１２１がコンデンサ放電回路２９に相当する。しかし、コンデンサ３３と抵抗１２１の放電時の時定数が充電時の時定数より大きくなるように抵抗１２１の抵抗値を設定しているので、結果的にコンデンサ３３の電圧は、平均電圧Ｖａの上昇に対しては追従し、減少に対しては徐々に低下するような電圧が得られることになる。このコンデンサ３３の電圧が基準電圧Ｖｒとなる。【００４１】
次に、比較部３５と蓄電器電圧調整回路３７に相当する部分について説明する。まず、コンパレータ１２５には蓄電器１３Ａに接続された電圧検出部１９Ａの出力と基準電圧Ｖｒが入力されている。これにより、両者が比較される。なお、コンパレータ１２５の出力と正入力端子間には必要に応じて抵抗１２６を接続してもよい。これにより、コンパレータ１２５の入力にヒステリシスを形成することができるので、ノイズ等の影響によるコンパレータ１２５の過剰な動作を防ぐことが可能となる。このようにして比較部３５Ａが構成される。【００４２】
次に、蓄電器電圧調整回路３７Ａは、抵抗１２７、ｎｐｎトランジスタ１２８、抵抗１２９、１３０、ｐｎｐトランジスタ１３１、および抵抗１３２で構成されている。これにより、コンパレータ１２５の出力を伝達し、ｐｎｐトランジスタ１３１をオンオフ制御する。なお、ｐｎｐトランジスタ１３１と抵抗１３２の直列回路は蓄電器１３Ａの両端に接続されている。従って、コンパレータ１２５により電圧検出部１９Ａの出力と基準電圧Ｖｒを比較した結果、蓄電器１３Ａの電圧が基準電圧Ｖｒより大きい時はｐｎｐトランジスタ１３１をオンにして蓄電器１３Ａの電荷を放電し、電圧を下げる動作を行う。【００４３】
同様に、蓄電器１３Ｂに対しても、コンパレータ１３３と抵抗１３４からなる比較部３５Ｂと、抵抗１３５、ｎｐｎトランジスタ１３６、抵抗１３７、１３８、ｐｎｐトランジスタ１３９、および抵抗１４０からなる蓄電器電圧調整回路３７Ｂが接続されており、これにより蓄電器１３Ｂの電圧が調整される。さらに、蓄電器１３Ｃに対しても、コンパレータ１４１と抵抗１４２からなる比較部３５Ｃと、抵抗１４３、ｎｐｎトランジスタ１４４、抵抗１４５、１４６、ｐｎｐトランジスタ１４７、および抵抗１４８からなる蓄電器電圧調整回路３７Ｃが接続されており、これにより蓄電器１３Ｃの電圧が調整される。なお、これらの動作は蓄電器１３Ａと同様の動作であるので、詳細な説明を省略する。【００４４】
なお、基準電圧Ｖｒが既定の下限値以上になるようにするため、基準電圧決定部２３は図３に示す抵抗１２２、１２３、ダイオード１２４、および電圧源１５０からなる回路がコンデンサ３３に接続される構成としている。これにより、コンデンサ３３の電圧（＝基準電圧Ｖｒ）が既定の下限値より低く放電した時にダイオード１２４が導通するので、基準電圧Ｖｒを下限値以上になるように求めることができる。このような動作により、蓄電装置１１の全電圧が一定の電圧以下になると、基準電圧Ｖｒを下限値に保つので、蓄電器電圧調整回路３７の動作が制限され、不要な放電を行わないようにすることができる。従って、例えば蓄電装置１１が一定電圧以下まで放電した後、停止状態に入るよう制御する時などに、蓄電器１３のさらなる放電を低減できる。【００４５】
なお、既定の下限値は以下のようにして決定すればよい。上記したように蓄電装置１１は停止状態に入る際に、蓄電器１３の電圧が一定電圧以下になるまで放電しているが、これにより蓄電器１３の劣化進行を低減している。これは、蓄電器１３の定格電圧（例えば１個の蓄電器１３あたり２．２Ｖとする）を停止時も維持し続けると、蓄電器１３の劣化が促進されるためである。なお、上記一定電圧としては、例えば定格電圧の半分程度（ここでは約１Ｖ）とすればよい。この電圧まで放電すれば、蓄電器１３の劣化進行を極めて低減できる。以上のことから、既定の下限値は、例えば蓄電器１３の定格電圧の約半分に設定すればよい。【００４６】
また、図３の構成では、蓄電器１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの平均電圧Ｖａを基に、基準電圧Ｖｒを求める回路としたが、実際には構成する部品のバラツキ等により、基準電圧Ｖｒが実際の平均電圧Ｖａより若干小さくなることがある。この場合は蓄電器１３の電圧バランスが取れていても、基準電圧Ｖｒが平均電圧Ｖａより低くなることにより、蓄電器電圧調整回路１３のｐｎｐトランジスタ１３１、１３９、１４７がオンとなり、蓄電器１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃを放電してしまう可能性がある。これを避けるためには、平均電圧Ｖａを求める差動増幅器の増幅率を大きくするか、電圧検出部１９の増幅率を小さくすること等により、基準電圧Ｖｒが平均電圧Ｖａより既定値だけ大きくなるようにすればよい。これにより、電圧バランスが取れている場合は、確実にｐｎｐトランジスタ１３１、１３９、１４７をオフにすることができ、不要な放電を防止することが可能になる。なお、既定値は構成部品のバラツキ等からあらかじめ決定できるので、その既定値が得られるように前記した増幅率を設定しておけばよい。【００４７】
次に、図４は、本発明の実施の形態１における電圧均等化回路の第２の詳細回路図である。第１の詳細回路図と異なる点は、電圧検出部１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃと、平均電圧検出部２１の構成であり、その他の構成要素は同じであるので、同じ部分には図３と同一の番号を付して詳細な説明を省略する。【００４８】
まず、電圧検出部１９Ｃについて説明する。蓄電器１３Ｃの一端には、抵抗２００を介してｐｎｐトランジスタ２０１のエミッタが接続されている。ｐｎｐトランジスタ２０１のベースにはｐｎｐトランジスタ２０２のベースが接続され、ｐｎｐトランジスタ２０１のコレクタには抵抗２０３が接続されている。また、ｐｎｐトランジスタ２０２のエミッタは蓄電器１３Ｃの他端に接続されている。さらに、ｐｎｐトランジスタ２０２のコレクタとベースも接続されている。ｐｎｐトランジスタ２０２のコレクタには電流源２０４が接続され、これにより一定の電流でバイアスされている。なお、図４には示されていないが、蓄電器１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの直列回路における負端子は、抵抗２０３に対して正にバイアスされている。電圧検出部１９Ｃをこのような構成とすることにより、抵抗２００には、蓄電器１３Ｃの電圧と等しい電圧が印加される。従って、抵抗２００には、蓄電器１３Ｃの電圧に比例した電流が流れ、この電流はｐｎｐトランジスタ２０１を介して、抵抗２０３に流れる。ゆえに、抵抗２０３には蓄電器１３Ｃの電圧に比例した電圧が発生する。このようにして、蓄電器１３Ｃの電圧を抵抗２０３の電圧として検出することができる。【００４９】
同様に、蓄電器１３Ｂにも抵抗２０５、ｐｎｐトランジスタ２０６、２０７、抵抗２０８、および電流源２０９から構成される電圧検出部１９Ｂが接続されている。この場合は、抵抗２０８の両端に、蓄電器１３Ｂの電圧に相当する電圧が発生する。さらに、蓄電器１３Ａにも抵抗２１０、ｐｎｐトランジスタ２１１、２１２、抵抗２１３、および電流源２１４から構成される電圧検出部１９Ａが接続されている。この場合は、抵抗２１３の両端に、蓄電器１３Ａの電圧に相当する電圧が発生する。【００５０】
次に、平均電圧検出部２１について説明する。なお、図４では電圧平均化部２１を４ヶ所に分けて示しているが、これらを統合して電圧平均化部２１が構成される。【００５１】
まず、蓄電器１３Ｃの一端には抵抗２１５を介してｐｎｐトランジスタ２１６のエミッタが接続されている。ｐｎｐトランジスタ２１６のベースは、ｐｎｐトランジスタ２０２のベースに接続されている。従って、抵抗２１５にも蓄電器１３Ｃの両端電圧に比例した電流が流れる。【００５２】
同様に、蓄電器１３Ｂの一端にも抵抗２１７を介してｐｎｐトランジスタ２１８が、蓄電器１３Ａの一端にも抵抗２１９を介してｐｎｐトランジスタ２２０が、それぞれ接続されている。従って、抵抗２１７には蓄電器１３Ｂの電圧に比例した電流が流れ、抵抗２１９には蓄電器１３Ａの電圧に比例した電流が流れる。【００５３】
これらの電流は、それぞれｐｎｐトランジスタ２１６、２１８、２２０を経由して加算され、抵抗２２１に流れる構成としている。ここで、抵抗２２１の抵抗値を抵抗２１５、２１７、２１９の１／３倍とすることで、抵抗２２１の両端には、蓄電器１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの平均電圧Ｖａが発生することになる。このようにして平均電圧Ｖａを求めている。【００５４】
上記以外の構成、動作は、図３に示す第１の具体例と同じであるので、詳細な説明を省略する。【００５５】
図４の構成、動作とすることで、図３の構成に比べ、オペアンプ１０４、１０９、１１４による差動増幅器が不要になり、簡単な構成で電圧均等化回路１７を実現できる。【００５６】
次に、図５は、本発明の実施の形態１における電圧均等化回路の第３の詳細回路図である。ここで、平均電圧検出部２１は第１の詳細回路図と同じであるので、コンデンサ３３の両端に、蓄電器１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの平均電圧Ｖａを基にした基準電圧Ｖｒが発生する。この基準電圧Ｖｒは、ｎｐｎトランジスタ３００のベースに入力される。ｎｐｎトランジスタ３００のエミッタには抵抗３０１が接続されている。一方、蓄電器１３Ａの一端にはｎｐｎトランジスタ３０２のベースとコレクタが接続されている。ｎｐｎトランジスタ３０２のエミッタには抵抗３０３が接続されている。また、ｎｐｎトランジスタ３００のコレクタは抵抗３０３と接続されている。従って、抵抗３０１に流れる電流は、ｎｐｎトランジスタ３００を経由して、ｎｐｎトランジスタ３０２と抵抗３０３の直列回路に流れる。ここで、ｎｐｎトランジスタ３００、３０２、および抵抗３０１、３０３に、それぞれ同じ特性のものを用いることで、蓄電器１３Ａの一端に基準電圧Ｖｒと等しい電圧を発生する構成としている。【００５７】
同様に、蓄電器１３Ｂにもｎｐｎトランジスタ３０４、抵抗３０５、ｎｐｎトランジスタ３０６、抵抗３０７が接続され、蓄電器１３Ｃにもｎｐｎトランジスタ３０８、抵抗３０９、ｎｐｎトランジスタ３１０、抵抗３１１が接続されている。従って、蓄電器１３Ｂ、１３Ｃの一端にも、基準電圧Ｖｒを発生させる構成としている。【００５８】
次に、蓄電器１３Ａに接続される電圧検出部１９Ａと比較部３５Ａについて説明する。まず、電圧検出部１９Ａは、蓄電器１３Ａの両端に接続された抵抗３１２、３１３の直列回路で構成され、その接続点電圧が蓄電器１３Ａの両端電圧として検出される。【００５９】
次に、比較部３５Ａについて説明する。比較部３５Ａは抵抗３１４とコンパレータ３１５で構成される。抵抗３１４はコンパレータ３１５の出力と正入力端子の間に接続され、入力のヒステリシスを形成する。これによる効果は、第１の具体例で示したものと同じである。コンパレータ３１５には電圧検出部１９Ａの電圧（前記した接続点電圧）と基準電圧Ｖｒが入力されることにより、両者が比較される。コンパレータ３１５の出力はｐｎｐトランジスタ１３１のベースに入力されるので、コンパレータ３１５の出力により、ｐｎｐトランジスタ１３１がオンオフするように接続されている。また、抵抗１３２はｐｎｐトランジスタ１３１がオンの時に蓄電器１３Ａの電荷を放電するように接続されている。ゆえに、これらより蓄電器電圧調整回路３７Ａを形成している。従って、第１の具体例と同様に、蓄電器１３Ａの電圧が基準電圧Ｖｒより大きいときのみ放電する動作を行う。【００６０】
同様に、蓄電器１３Ｂにも抵抗３１６、３１７からなる電圧検出部１９Ｂ、抵抗３１８、コンパレータ３１９からなる比較部３５Ｂ、および第１の具体例と同構成の蓄電器電圧調整回路３７Ｂが接続されている。さらに、蓄電器１３Ｃにも抵抗３２０、３２１からなる電圧検出部１９Ｃ、抵抗３２２、コンパレータ３２３からなる比較部３５Ｃ、および蓄電器電圧調整回路３７Ｃが接続されている。これらの動作は、蓄電器１３Ａに接続されたものと同じであるので、詳細な説明を省略する。【００６１】
図５の構成、動作とすることにより、図３の構成におけるオペアンプ１０４、１０９、１１４の機能を図５のコンパレータ３１５、３１９、３２３に取り込むことができる。さらにその上、図４の構成における電流源２０４、２０９、２１４が不要となる。したがって、第１、第２の具体例に比べ簡単な構成で同等の動作を行うことが可能な電圧均等化回路１７を実現できる。【００６２】
これらの説明より明らかなように、第１、第２、第３の詳細回路図のいずれも、図１、および図２で説明した基本機能の実現が可能である。【００６３】
以上の構成、動作により、各蓄電器１３の平均電圧Ｖａが増加した場合は追従し、減少した場合は徐々に小さくなるように基準電圧Ｖｒを求めている。したがって、蓄電器１３の全電圧が平均して低電圧状態であっても電圧均等化回路１７が機能する。その結果、再び高電圧状態に移行しても各蓄電器１３が過電圧となる可能性を低減できるので、蓄電装置１１の長寿命化が実現できる電圧均等化回路１７が得られる。【００６４】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２における電圧均等化回路のブロック回路図である。図６に示す本実施の形態２の電圧均等化回路の構成において、実施の形態１と同じ構成には同一の番号を付して詳細な説明を省略する。すなわち、図６における電圧均等化回路１７の図１との相違点は以下の通りである。【００６５】
１）蓄電器１３には電気二重層キャパシタに替わって電気化学キャパシタを用いた。【００６６】
２）比較部３５の出力において、オン信号とオフ信号の出力条件を逆にした。すなわち、電圧検出部１９の出力（蓄電器１３の両端電圧）が基準電圧Ｖｒ未満であればオン信号を出力し、基準電圧Ｖｒ以上であればオフ信号を出力する。【００６７】
３）放電抵抗器３９に替わって、蓄電器１３を充電する充電電源４０１を用いた。【００６８】
なお、充電電源４０１は例えば定電圧源で構成され、その出力電圧は電気化学キャパシタの過放電電圧以上に設定されている。従って、スイッチ４１をオンにすると、蓄電器１３は充電電源４０１の設定電圧に至るまで充電される。その結果、各蓄電器１３に流れる電流を変化させることになるので、各蓄電器１３の両端電圧を均等化することができる。【００６９】
次に、このような電圧均等化回路１７の詳細な動作について図７Ａ〜図７Ｃを用いて説明する。図７Ａは、本実施の形態の電圧均等化回路における蓄電器の全電圧の経時変化図である。図７Ｂは、同実施の形態の電圧均等化回路における基準電圧の経時変化図である。図７Ｃは、同実施の形態の電圧均等化回路における各蓄電器の両端電圧の経時変化図である。なお、図７Ａ〜図７Ｃの各軸の意味は、それぞれ図２Ａ〜図２Ｃの各軸の意味と同じである。【００７０】
蓄電器１３に電気化学キャパシタを用いた場合、電気化学キャパシタの特性上、過放電状態に至る場合でも劣化が進行する。従って、過放電を低減しなければ蓄電装置１１の長寿命化が実現できない。そこで、本実施の形態２では過放電を低減する動作を行う。【００７１】
まず、図７Ａに示すように、蓄電器１３の全電圧が平均して低電圧状態Ｌで充放電を繰り返していた場合から、平均して高電圧状態Ｈで充放電を繰り返す場合に移行したとする。この際の基準電圧Ｖｒの推移を図７Ｂに示す。図２Ｂと比較すると明らかなように、過放電低減の場合は過電圧低減の場合と逆の動作を行っていることになる。すなわち、平均電圧Ｖａの減少に対しては追従し、増加に対しては徐々に大きくなるように基準電圧Ｖｒを求めている。この際の具体的な動作としては、基準電圧決定部２３は、平均電圧Ｖａがコンデンサ３３の電圧を超えれば、コンデンサ放電回路２９によりコンデンサ３３を放電し、平均電圧Ｖａがコンデンサ３３の電圧より低ければ、コンデンサ充電回路２５によりコンデンサ３３の電圧を徐々に大きくするように充電し、コンデンサ３３の電圧を基準電圧Ｖｒとして出力することになる。【００７２】
このような動作により、図７Ｂの実線に示すように、平均電圧Ｖａの減少時における基準電圧Ｖｒの減少に比べ、平均電圧Ｖａの上昇時における基準電圧Ｖｒの上昇は遅くなる。その結果、基準電圧Ｖｒの推移は、低電圧状態に示すように平均電圧Ｖａの変化サイクルにおける最小値近傍で上下を繰り返すことになる。【００７３】
その後、高電圧状態Ｈへの移行直後は基準電圧Ｖｒが低いため、平均電圧Ｖａが減少しても基準電圧Ｖｒに至らず、基準電圧Ｖｒも上がり続ける。やがて高電圧状態Ｈの後半に示すように、基準電圧Ｖｒが平均電圧Ｖａを上回る状態となれば、基準電圧Ｖｒは平均電圧Ｖａに追従するので、基準電圧Ｖｒは減少する。その後、平均電圧Ｖａの変動サイクルに応じて、その最小値近傍で上下を繰り返すことになる。【００７４】
このことから、各蓄電器１３の両端電圧は、図７Ｃに示すように変化する。すなわち、低電圧状態Ｌの前半においては、蓄電器１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの両端電圧の波形１３ａ、１３ｂ、１３ｃがそれぞればらついた挙動を示しても、電圧均等化回路１７により図７Ｃの点線に示す基準電圧Ｖｒになるように蓄電器電圧調整回路３７が制御される。その結果、過放電の蓄電器１３は充電電源４０１により充電が行われるので、低電圧状態の後半では各蓄電器１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの充放電サイクルにおける最小電圧がほぼ揃い、過放電状態を回避できる。【００７５】
その後、高電圧状態に移行すると、その前半では基準電圧Ｖｒが低いのでスイッチ４１はオフとなり蓄電器電圧調整回路３７が動作せず、各蓄電器１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの両端電圧は経時的にばらつく。しかし、基準電圧Ｖｒは経時的に上がってくるので、両端電圧の低い蓄電器１３Ａにおいては、高電圧状態に移行後の３番目のボトム電圧近傍で基準電圧Ｖｒを下回るため、蓄電器電圧調整回路３７が動作する。同様に、蓄電器１３Ｂにおいては４番目のボトム電圧近傍で、蓄電器１３Ｃにおいては５番目のボトム電圧近傍で、それぞれ基準電圧Ｖｒを下回り、蓄電器電圧調整回路３７が動作する。この結果、高電圧状態の後半では各蓄電器１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの充放電サイクルにおける最小電圧がほぼ揃うことになる。従って、この後、再び低電圧状態に移行したとしても前記最小電圧が揃っているので、全ての蓄電器１３において過放電状態となる可能性を低減できる。【００７６】
以上の構成、動作により、各蓄電器１３の平均電圧Ｖａが減少した場合は追従し、増加した場合は徐々に大きくなるように基準電圧Ｖｒを求めているので、蓄電器１３の全電圧が平均して高電圧状態であっても電圧均等化回路１７が機能する。その結果、再び低電圧状態に移行しても各蓄電器１３が過放電となる可能性を低減できるので、蓄電器１３に電気化学キャパシタを用いた場合でも蓄電装置１１の長寿命化が実現できる電圧均等化回路１７が得られる。【００７７】
なお、本実施の形態２において、充電電源４０１に用いる定電圧源としては、例えば入力側に蓄電器１３の直列回路の両端を接続したスイッチング電源を用いればよい。【００７８】
（実施の形態３）
図８は、本発明の実施の形態３における電圧均等化回路のブロック回路図である。図８に示す本実施の形態３の電圧均等化回路の構成において、実施の形態１と同じ構成には同一の番号を付して詳細な説明を省略する。まず、図８における電圧均等化回路１７の図１との相違点は以下の通りである。【００７９】
１）平均電圧検出部２１を廃した。【００８０】
２）基準電圧決定部２３は、各電圧検出部１９にそれぞれ接続された期間内最大電圧検出回路４５１と、これらの期間内最大電圧検出回路４５１に接続された基準電圧演算回路４５３から構成した。【００８１】
次に、このような電圧均等化回路１７の動作について説明する。まず、各期間内最大電圧検出回路４５１は、各蓄電器１３の充放電周期（１周期分）において、各電圧検出部１９で検出された各両端電圧の中から、それぞれの蓄電器１３の最大電圧を求めて出力する。ここで、期間内最大電圧検出回路４５１の期間内とは、充放電周期のことを意味する。また、図８の構成では、蓄電器１３が３個直列で構成され、それぞれに電圧検出部１９を介して期間内最大電圧検出回路４５１が接続されているので、前記最大電圧は３つになる。【００８２】
次に、各最大電圧の出力は基準電圧演算回路４５３に入力される。これにより、基準電圧演算回路４５３は、入力された各最大電圧（ここでは３つ）の内、最小値を求め、それを基準電圧Ｖｒとして出力する。【００８３】
その結果、基準電圧Ｖｒ（＝最小値）と各両端電圧が、それぞれの蓄電器１３に対応した比較部３５に入力される。比較部３５は基準電圧Ｖｒより大きい両端電圧を有する蓄電器１３に接続されたスイッチ４１をオンにする。これにより、スイッチ４１がオンになった蓄電器１３は放電抵抗器３９により放電される。なお、最小値を有する蓄電器１３は放電する必要がないので、スイッチ４１はオフのままである。このような動作により、各蓄電器に流れる電流が変化する。【００８４】
その後、各蓄電器１３の両端電圧が基準電圧Ｖｒと誤差範囲内で実質的に等しくなればスイッチ４１がオフになる。従って、各蓄電器１３の各両端電圧は、基準電圧Ｖｒになるように調整され、均等化されることになる。【００８５】
以上の構成、動作により、各両端電圧が均等化されるとともに、充放電周期毎に基準電圧Ｖｒを前記最小値として更新する。したがって、蓄電器１３の全電圧が高電圧状態や低電圧状態になっても、それに追従して各蓄電器１３の各両端電圧が調整される。ゆえに、各蓄電器１３が過電圧や過放電となる可能性を低減でき、蓄電装置１１の長寿命化が実現できる電圧均等化回路１７が得られる。【００８６】
なお、本実施の形態３では、充放電周期における各蓄電部１３の各最大電圧を期間内最大電圧検出回路４５１で求めて、基準電圧演算回路４５３により各最大電圧の最小値を求めて基準電圧Ｖｒとしていた。しかし、これは、期間内最大電圧検出回路４５１により、充放電周期における各蓄電部１３の各最小電圧を求めて、前記各最小電圧に対する最小値を求め、基準電圧Ｖｒとしてもよい。この場合は、各蓄電器１３の放電により、各両端電圧が、最も低い両端電圧に調整されることになる。これにより、蓄電器１３の全電圧が高電圧状態や低電圧状態になっても、それに追従して各蓄電器１３の各両端電圧が調整され、蓄電装置１１の長寿命化が実現できる電圧均等化回路１７が得られる。【００８７】
また、本実施の形態３では、充放電周期における各蓄電部１３の各最大電圧を期間内最大電圧検出回路４５１で求めて、基準電圧演算回路４５３により各最大電圧の最小値を求めて基準電圧Ｖｒとしていたが、これは、各最大電圧の最大値を求めて基準電圧Ｖｒとしてもよい。但し、この場合は図８の放電抵抗器３９に替えて図３で説明した充電電源４０１を接続する必要がある。この場合は、充電電源４０１により各蓄電器１３を充電できるので、各両端電圧を、最も高い両端電圧になるように調整することになる。これにより、蓄電器１３の全電圧が高電圧状態や低電圧状態になっても、それに追従して各蓄電器１３の各両端電圧が調整され、蓄電装置１１の長寿命化が実現できる電圧均等化回路１７が得られる。【００８８】
また、上記構成において、充放電周期における各蓄電部１３の各最小電圧の最大値を求めて基準電圧Ｖｒとしてもよい。この場合は、各両端電圧を前記最大値になるように調整することになる。これにより、蓄電器１３の全電圧が高電圧状態や低電圧状態になっても、それに追従して各蓄電器１３の各両端電圧が調整される。さらに、これとともに、各蓄電器１３が過放電となる可能性を低減でき、蓄電装置１１の長寿命化が実現できる電圧均等化回路１７が得られる。なお、前記充放電周期は、単に充放電の１周期に限定されるものではなく、複数の周期からなる長期的な、ゆっくりとした周期として設定してもよい。この場合は、より安定した最大電圧や最小電圧を得ることができる。【００８９】
また、本実施の形態１〜３においては、電圧均等化回路１７をハードウエアの組み合わせで実現している。しかし、これは電圧検出部１９をＡ／Ｄコンバータで、平均電圧検出部２１、基準電圧決定部２３、および比較部３５をマイクロコンピュータでそれぞれ構成し、それらの動作をソフトウエアにより行うようにしてもよい。この場合、平均電圧Ｖａや基準電圧Ｖｒの高精度化や、状況に応じた基準電圧Ｖｒのきめ細かな調整、変更（例えば基準電圧Ｖｒを徐々に変化させる際の変化速度を蓄電器１３の充放電周期や全電圧等に応じて可変する）等が極めて容易に可能となる。【００９０】
この場合、例えば実施の形態３において、図９に示す構成とすることができる。図９は、本発明の実施の形態３における電圧均等化回路の他の構成のブロック回路図である。ここで、図９の構成は図８の構成に対し、以下の点で相違する。【００９１】
１）基準電圧決定部２３をマイクロコンピュータと周辺回路で構成した。【００９２】
２）期間内最大電圧検出回路４５１と基準電圧演算回路４５３を廃した。【００９３】
３）基準電圧決定部２３は、充放電電源１５から出力される最大電圧、または最小電圧の信号に基いて、基準電圧Ｖｒを出力する構成とした。【００９４】
４）蓄電器１３の近傍に温度センサ４６１を設けた。温度センサ４６１の出力は充放電電源１５に接続される構成とした。【００９５】
次に、このような電圧均等化回路１７における動作を説明する。まず、充放電電源１５は車両の走行状態や環境によって蓄電器１３の充放電を制御している。具体的には、例えば車両の走行状態に伴った蓄電器１３の充放電電力量と、蓄電器１３に設けた温度センサ４６１から出力される環境温度に応じて、蓄電器１３の充電時における最大電圧、または放電時における最小電圧を決定している。すなわち、充放電電源１５は、充放電電力量が少ない時、または温度が高い時は、充電の場合は最大電圧を下げ、放電の場合は最小電圧を上げるように決定している。【００９６】
次に、このようにして決定された最大電圧、または最小電圧によって蓄電器１３の充放電が行われるのである。その際、この最大電圧、または最小電圧の値は、信号として充放電電源１５から基準電圧決定部２３に送信される。これを受け、基準電圧決定部２３は最大電圧、または最小電圧の値を蓄電器１３の数量（既知の値としてマイクロコンピュータ内のメモリに記憶してある）で除して基準電圧Ｖｒを求める。この基準電圧Ｖｒは、図８の構成と同様に、各比較部３５に出力される。【００９７】
このような構成、動作とすることにより、充放電電源１５の充放電動作に連動して基準電圧Ｖｒを可変することができる。したがって、図８の構成と同様に、蓄電器１３の全電圧が高電圧状態や低電圧状態になっても、それに追従して各蓄電器１３の各両端電圧が調整される。ゆえに、各蓄電器１３が過電圧や過放電となる可能性を低減でき、蓄電装置１１の長寿命化が実現できる電圧均等化回路１７が得られる。【００９８】
また、本実施の形態１〜３において、蓄電器電圧調整回路３７は、各蓄電器１３の電圧が基準電圧Ｖｒを超えている期間のみ動作するようにしている。しかし、これは、超過した電圧が基準電圧Ｖｒに至るまでに必要な電荷量が移動する期間を計算し、その期間に渡り蓄電器電圧調整回路３７を動作させるようにしてもよい。その結果、充放電が頻繁に行われて蓄電器１３の電圧が基準電圧Ｖｒを下回っても、均等化されるまで蓄電器電圧調整回路３７が動作し続ける。これにより、蓄電器１３全体の均等化までの期間を短くすることができる。【００９９】
また、本実施の形態１〜３において、車両の回生電力回収用の蓄電装置１１における電圧均等化回路１７について説明した。しかし、それに限らず、大電力を必要とする補機（例えばハイブリッド車、電動パワーステアリングシステム、アイドリングストップシステム用スタータモータ、電動ターボ用モータ等）を駆動する際の補助電源や、電子制御ブレーキシステム等のバックアップ電源に用いられる蓄電装置の電圧均等化回路に適用してもよい。【０１００】
また、本実施の形態１〜３において、車両用の蓄電装置１１における電圧均等化回路１７について述べた。しかし、それに限らず、産業機器（エレベータ、クレーン等）や民生機器等の回生電力回収用の蓄電装置における電圧均等化回路に適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明にかかる電圧均等化回路は、蓄電器の過電圧、または過放電を低減することができるので、特に蓄電器を複数使用する蓄電装置における電圧均等化回路等として有用である。
【図１】
2009078136.tif 000003
【図２Ａ】
2009078136.tif 000004
【図２Ｂ】
2009078136.tif 000005
【図２Ｃ】
2009078136.tif 000006
【図３】
2009078136.tif 000007
【図４】
2009078136.tif 000008
【図５】
2009078136.tif 000009
【図６】
2009078136.tif 000010
【図７Ａ】
2009078136.tif 000011
【図７Ｂ】
2009078136.tif 000012
【図７Ｃ】
2009078136.tif 000013
【図８】
2009078136.tif 000014
【図９】
2009078136.tif 000015
【図１０】
2009078136.tif 000016
【図１１Ａ】
2009078136.tif 000017
【図１１Ｂ】
2009078136.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成21年3月30日(2009.3.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続された複数の蓄電器のそれぞれに接続され、前記複数の蓄電器の両端電圧を検出する複数の電圧検出部と、
前記各両端電圧の平均電圧を検出する平均電圧検出部と、
前記平均電圧検出部に接続され、前記平均電圧の増加に対しては追従し、減少に対しては徐々に小さくなるように基準電圧を求めるか、または前記平均電圧の減少に対しては追従し、増加に対しては徐々に大きくなるように基準電圧を求める基準電圧決定部と、
それぞれ前記基準電圧決定部と前記複数の電圧検出部に接続され、前記基準電圧と前記両端電圧を比較する複数の比較部と、
前記複数の蓄電器に接続され、前記複数の比較部の出力に応じて、前記複数の蓄電器の各々に流れる電流を変化させることにより前記複数の蓄電器の前記両端電圧を均等化する蓄電器電圧調整回路とを有する電圧均等化回路。
【請求項２】
前記平均電圧検出部は、前記複数の蓄電器の全電圧を前記複数の蓄電器の個数で除することにより、前記平均電圧を検出するようにした請求項１に記載の電圧均等化回路。
【請求項３】
前記基準電圧決定部は、前記複数の蓄電器の最大充放電周波数よりも高い周波数を遮断するフィルタを備えた請求項１に記載の電圧均等化回路。
【請求項４】
前記基準電圧決定部は、コンデンサと、
前記コンデンサの充電を行うコンデンサ充電回路と、
前記コンデンサの放電を行うコンデンサ放電回路とを有し、
前記コンデンサ充電回路は、前記平均電圧が前記コンデンサの電圧を超えれば前記コンデンサを充電し、
前記平均電圧が前記コンデンサの電圧より低ければ前記コンデンサの電圧を徐々に小さくするように放電し、
前記基準電圧決定部は、前記コンデンサの電圧を前記基準電圧として出力する請求項１に記載の電圧均等化回路。
【請求項５】
前記基準電圧決定部は、コンデンサと、
前記コンデンサの充電を行うコンデンサ充電回路と、
前記コンデンサの放電を行うコンデンサ放電回路とを有し、
前記コンデンサ放電回路は、前記平均電圧が前記コンデンサの電圧を超えれば前記コンデンサを放電し、
前記平均電圧が前記コンデンサの電圧より低ければ前記コンデンサの電圧を徐々に大きくするように充電し、
前記基準電圧決定部は、前記コンデンサの電圧を前記基準電圧として出力する請求項１に記載の電圧均等化回路。
【請求項６】
前記複数の電圧検出部の各々はＡ／Ｄコンバータで構成され、
前記平均電圧検出部と前記基準電圧決定部と前記複数の比較部はマイクロコンピュータで構成される請求項１に記載の電圧均等化回路。
【請求項７】
前記基準電圧決定部は、既定の下限値より大きい前記基準電圧を出力する請求項１に記載の電圧均等化回路。
【請求項８】
前記基準電圧は、前記平均電圧より既定値だけ大きい請求項１に記載の電圧均等化回路。
【請求項９】
直列に接続された複数の蓄電器のそれぞれに接続され、前記複数の蓄電器の両端電圧を検出する複数の電圧検出部と、
前記蓄電器の充放電周期における前記電圧検出部で検出された前記複数の両端電圧の各最大電圧または各最小電圧に基いて基準電圧を求める基準電圧決定部と、
前記複数の電圧検出部に接続され、前記基準電圧と前記複数の両端電圧を比較する複数の比較部と、
前記複数の蓄電器に接続され、前記複数の比較部の出力に応じて、前記複数の蓄電器に流れる電流を変化させることにより前記複数の蓄電器の前記両端電圧を均等化する複数の蓄電器電圧調整回路とを有する電圧均等化回路。
【請求項１０】
前記基準電圧決定部は、前記複数の最大電圧における最大値として、または前記複数の最小電圧における最大値として前記基準電圧を求め、
前記蓄電器電圧調整回路は、前記複数の両端電圧が前記基準電圧になるように、前記複数の蓄電器を充電する請求項９に記載の電圧均等化回路。
【請求項１１】
前記基準電圧決定部は、前記複数の最大電圧における最小値として、または前記複数の最小電圧における最小値として前記基準電圧を求め、
前記蓄電器電圧調整回路は、前記複数の両端電圧が前記基準電圧になるように、前記複数の蓄電器を放電する請求項９に記載の電圧均等化回路。
【手続補正書】
【提出日】平成22年2月9日(2010.2.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の蓄電器の電圧を均等化する電圧均等化回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数の蓄電器を直列に接続する構成の蓄電装置においては、各蓄電器の両端電圧を均等化するための電圧均等化回路がそれぞれ接続された構成を有している。このような電圧均等化回路が例えば特許文献１に提案されている。図１０はこのような電圧均等化回路の概略回路図である。
【０００３】
蓄電器としての二次電池５０１は複数個が直列に接続されている。二次電池５０１のそれぞれには電圧均等化回路５０３が接続されている。電圧均等化回路５０３は次の構成を有する。まず、二次電池５０１の両端に２個の抵抗５０５、５０７が接続されている。従って、抵抗５０５、５０７の接続点の電圧は二次電池５０１の両端電圧に比例することになる。この電圧はシャントレギュレータ５０９に入力される。シャントレギュレータ５０９は２個の抵抗５１１、５１３と直列に接続される。この直列回路は二次電池５０１の両端に接続されている。また、抵抗５１１、５１３の接続点はｐｎｐトランジスタ５１５に接続されている。ｐｎｐトランジスタ５１５はさらに二次電池５０１の両端に接続されている。
【０００４】
次に、このような電圧均等化回路５０３の動作を説明する。二次電池５０１の両端電圧は抵抗５０５、５０７により検出され、シャントレギュレータ５０９に入力される。入力された両端電圧は、シャントレギュレータ５０９の内部で所定の基準電圧Ｖｒ（例えば満充電電圧）と比較され、基準電圧Ｖｒに達すればｐｎｐトランジスタ５１５をオンにする。その結果、二次電池５０１の両端がｐｎｐトランジスタ５１５により導通状態となるので、二次電池５０１が放電し、その両端電圧は低下する。やがて、二次電池５０１の両端電圧が基準電圧Ｖｒを下回ればシャントレギュレータ５０９によりｐｎｐトランジスタ５１５がオフになり、二次電池５０１の放電が停止する。このような動作を繰り返すことにより、全ての二次電池５０１の両端電圧が過電圧を超えないように制御することができる。
【０００５】
上記の電圧均等化回路によると、確かに二次電池５０１の両端電圧が過電圧を超えないように制御できるので、蓄電装置の高信頼性が得られる。しかし、このような蓄電装置を、例えば車両の制動時に発生する回生電力を蓄える目的で用いると、以下のような課題があった。
【０００６】
制動状態によっては、回生電力は急激に大電力になる場合が想定される。この場合、蓄電器として二次電池５０１を用いていたのでは、十分に回生電力を回収することができない。そのため、急速充放電特性に優れる電気二重層キャパシタを蓄電器に用いる構成が考えられる。このような構成であっても、電圧均等化回路５０３は基本的には図１０の構成となる。しかし、車両の使用中に何度も充放電を繰り返すため、必ずしも蓄電器の充電電圧が所定の基準電圧Ｖｒに至るとは限らない場合がある。この場合の蓄電器の全電圧と、各蓄電器の両端電圧における経時変化図を図１１Ａ、図１１Ｂに示す。図１１Ａは、蓄電器の全電圧の経時変化図であり、図１１Ｂは、各蓄電器の両端電圧の経時変化図である。ここで、図１１Ｂでは蓄電器が３個直列に接続された場合を示し、それぞれ蓄電器Ａ、蓄電器Ｂ、および蓄電器Ｃと呼ぶ。波形ａ、ｂ、ｃは、それぞれ、蓄電器Ａ、Ｂ、Ｃの両端電圧を示している。なお、Ｖｒは基準電圧を示している。
【０００７】
まず、図１１Ａに示すように、蓄電器の全電圧が平均して高電圧状態Ｈで充放電を繰り返していた状況から、平均して低電圧状態Ｌで充放電を繰り返す状況に移行したとする。この際の各蓄電器の両端電圧は、図１１Ｂに示すように、高電圧状態Ｈにおいては、初期の段階では蓄電器Ｂ（波形ｂ）と蓄電器Ｃ（波形ｃ）が所定の基準電圧Ｖｒに至っているので、電圧均等化回路５０３が動作し、蓄電器Ｂと蓄電器Ｃの両端電圧を下げるように制御する。また、蓄電器Ａにおいても充放電を繰り返すうちに基準電圧Ｖｒに至り、電圧均等化回路５０３で蓄電器Ａ（波形ａ）の両端電圧も制御される。従って、高電圧状態Ｈで充放電を繰り返すことにより、全ての蓄電器の充電時最高電圧が基準電圧Ｖｒになるように制御されるので、過電圧を防止できる。
【０００８】
次に、低電圧状態に移行した後は、充電されても全ての蓄電器の両端電圧が基準電圧Ｖｒに至らないため、電圧均等化回路５０３が動作しない。その結果、各蓄電器の電圧は内部抵抗値や容量値のバラツキ等により充放電を繰り返す毎に大きくばらつく。これにより、基準電圧Ｖｒを超えることはないので、過電圧には至らない。しかし、その後、再び高電圧状態に移行すると、特に蓄電器Ｃのように高電圧側で充放電を繰り返していたものは、高電圧状態への移行により基準電圧Ｖｒを大きく超えてしまう。ここで、電圧均等化回路５０３が動作しても、すぐには蓄電器Ｃの両端電圧が基準電圧Ｖｒまで低下しないので、その間、過電圧状態となり、蓄電装置全体としての寿命が短くなるという課題があった。
【０００９】
本発明は、従来の課題を解決するもので、蓄電器の全電圧が平均して低電圧状態であっても、各蓄電器の両端電圧を均等化することによって蓄電装置の長寿命化が図れる電圧均等化回路を提供するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−２８９６２９号公報
【発明の概要】
【００１１】
本発明は、複数個の直列に接続された蓄電器のそれぞれに接続され、各蓄電器の両端電圧を検出する電圧検出部と、各蓄電器の平均電圧を検出する平均電圧検出部と、平均電圧検出部に接続され、平均電圧の増加に対しては追従し、減少に対しては徐々に小さくなるように基準電圧を求めるか、または平均電圧の減少に対しては追従し、増加に対しては徐々に大きくなるように基準電圧を求める基準電圧決定部と、基準電圧決定部と各電圧検出部に接続され、基準電圧と各両端電圧を比較する比較部と、各蓄電器に接続され、各比較部の出力に応じて、各蓄電器に流れる電流を変化させることにより各蓄電器の両端電圧を均等化する蓄電器電圧調整回路とを有する。
【００１２】
このような構成によれば、各蓄電器の平均電圧の増減に対し遅延を含めて追従するように基準電圧を求めている。
【００１３】
また、本発明は、複数個の直列に接続された蓄電器のそれぞれに接続され、各蓄電器の両端電圧を検出する電圧検出部と、電圧検出部で検出された各両端電圧の各最大電圧または各最小電圧に基いて基準電圧を求める基準電圧決定部と、各電圧検出部に接続され、基準電圧と各両端電圧を比較する比較部と、各蓄電器に接続され、各比較部の出力に応じて、各蓄電器に流れる電流を変化させることにより各蓄電器の両端電圧を均等化する蓄電器電圧調整回路とを有する。
【００１４】
このような構成によれば、各蓄電器における両端電圧の各最大電圧または各最小電圧に基いて基準電圧を求めている。
【００１５】
また、本発明は、複数個の直列に接続された蓄電器のそれぞれに接続され、各蓄電器の両端電圧を検出する電圧検出部と、複数の蓄電器を充放電する充放電電源に接続され、蓄電器への充放電電力量と蓄電器の温度とに応じて充放電電源により決定される、蓄電器の充電時の最大電圧、または放電時の最小電圧に基いて、基準電圧を求める基準電圧決定部と、各電圧検出部に接続され、基準電圧と各両端電圧を比較する比較部と、各蓄電器に接続され、各比較部の出力に応じて、各蓄電器に流れる電流を変化させることにより各蓄電器の両端電圧を均等化する蓄電器電圧調整回路とを有する。
【００１６】
このような構成によれば、充放電電源により決定される最大電圧、または最小電圧に基いて、基準電圧を求めている。
【００１７】
そのため、いずれの場合も、基準電圧が常に充電時の最大電圧近傍または放電時の最小電圧近傍になるように変更される。その結果、蓄電器の全電圧が平均して低電圧状態であっても電圧均等化回路が機能する。したがって、再び高電圧状態に移行しても各蓄電器が過電圧となる可能性を低減できるとともに、再度低電圧状態に移行しても各蓄電器が過放電となる可能性を低減でき、蓄電装置の長寿命化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１における電圧均等化回路のブロック回路図
【図２Ａ】同実施の形態の電圧均等化回路における蓄電器の全電圧の電圧経時変化図
【図２Ｂ】同実施の形態の電圧均等化回路における基準電圧の経時変化図
【図２Ｃ】同実施の形態の電圧均等化回路における各蓄電器の両端電圧の経時変化図
【図３】同実施の形態における電圧均等化回路の第１の詳細回路図
【図４】同実施の形態における電圧均等化回路の第２の詳細回路図
【図５】同実施の形態における電圧均等化回路の第３の詳細回路図
【図６】本発明の実施の形態２における電圧均等化回路のブロック回路図
【図７Ａ】同実施の形態の電圧均等化回路における蓄電器の全電圧の電圧経時変化図
【図７Ｂ】同実施の形態の電圧均等化回路における基準電圧の経時変化図
【図７Ｃ】同実施の形態の電圧均等化回路における各蓄電器の両端電圧における経時変化図
【図８】本発明の実施の形態３における電圧均等化回路のブロック回路図
【図９】同実施の形態における電圧均等化回路の他の構成のブロック回路図
【図１０】従来の電圧均等化回路の概略回路図
【図１１Ａ】従来の電圧均等化回路における蓄電器の全電圧の経時変化図
【図１１Ｂ】同電圧均等化回路における各蓄電器の両端電圧の経時変化図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における電圧均等化回路のブロック回路図である。図１において、蓄電装置１１は、複数の蓄電器１３と、蓄電器１３を充放電する充放電電源１５と、蓄電器１３に接続され、その電圧を均等化する電圧均等化回路１７から構成されている。ここで、蓄電器１３は急速充放電特性に優れる電気二重層キャパシタからなり、全て直列に接続されている。このような構成により、蓄電装置１１は、充放電電源１５を介して、例えば車両の発電機（図示せず）によって制動時に発生する回生電力を蓄電器１３に充電している。また、回生電力が発生していない時に、蓄電器１３の電力を車両の負荷（図示せず）に放電している。これにより、車両の省燃費化を実現している。
【００２１】
次に、電圧均等化回路１７の詳細構成について説明する。まず、各蓄電器１３には、それぞれの両端電圧を検出し出力する電圧検出部１９が接続されている。本実施の形態１では、電圧検出部１９は２個の直列接続された抵抗器（図示せず）で構成され、２個の抵抗器の接続点の電圧を出力している。この電圧は蓄電器１３の両端電圧に比例した電圧となる。
【００２２】
各電圧検出部１９の出力は平均電圧検出部２１に入力される。平均電圧検出部２１は各蓄電器１３の平均電圧Ｖａを検出して出力するような回路構成を有している。なお、図１において、平均電圧検出部２１は各電圧検出部１９の出力を取り込んで平均電圧Ｖａを出力する構成としているが、蓄電器１３の全電圧を取り込み、蓄電器１３の個数で除することにより、平均電圧Ｖａを検出する構成としてもよい。このような構成とすることで各電圧検出部１９の出力を取り込むよりも簡易な回路構成とすることができる。この具体的な回路構成については後述する図３〜図５に示した詳細回路図により説明する。
【００２３】
平均電圧検出部２１の出力は基準電圧決定部２３に入力される。基準電圧決定部２３は、入力された平均電圧Ｖａが増加していく時は、それに追従した電圧を基準電圧Ｖｒとして出力し、減少していく時は平均電圧Ｖａに追従せず、徐々に小さくなるように基準電圧Ｖｒを求めて出力する機能を有する。
【００２４】
基準電圧決定部２３は、コンデンサ充電回路２５、フィルタ２７、およびコンデンサ放電回路２９をこの順に接続した構成を有する。また、フィルタ２７はフィルタ用抵抗器３１とコンデンサ３３が図１に示すように接続されている。従って、フィルタ２７はフィルタ用抵抗器３１の抵抗値とコンデンサ３３の容量値によって決定される周波数よりも高い周波数を遮断する機能を有する。なお、フィルタ２７が遮断する周波数は蓄電器１３の最大充放電周波数よりも高くなるように設定している。従って、基準電圧決定部２３は、充放電に起因する平均電圧Ｖａの変化には追従するが、ノイズ等に起因した、それ以上の平均電圧Ｖａの変化をフィルタ２７によって遮断することになる。その結果、蓄電器１３の高精度な電圧均等化が可能となる。
【００２５】
基準電圧Ｖｒは、フィルタ２７を構成するコンデンサ３３を利用して決定される。すなわち、コンデンサ３３にはその充電を行うコンデンサ充電回路２５と、その放電を行うコンデンサ放電回路２９が接続されているので、平均電圧Ｖａがコンデンサ３３の電圧を超えれば、コンデンサ充電回路２５によりコンデンサ３３が充電される。従って、平均電圧Ｖａが増加している時は、コンデンサ３３は平均電圧Ｖａに追従して充電されることになる。その結果、コンデンサ３３の電圧が平均電圧Ｖａと等しくなるので、基準電圧決定部２３はコンデンサ３３の電圧をそのまま基準電圧Ｖｒとして出力する。
【００２６】
一方、平均電圧Ｖａがコンデンサ３３の電圧より低ければ、コンデンサ放電回路２９によりコンデンサ３３の電圧が徐々に小さくなるように放電される。従って、平均電圧Ｖａが減少している時は、コンデンサ３３の電圧が平均電圧Ｖａより大きいことになる。このコンデンサ３３の電圧を基準電圧Ｖｒとして出力することで、平均電圧Ｖａの減少時には基準電圧決定部２３は基準電圧Ｖｒが徐々に小さくなるように出力することができる。
【００２７】
上記のようにして基準電圧決定部２３で求めた基準電圧Ｖｒは、比較部３５に入力される。なお、比較部３５には各電圧検出部１９の出力も入力される。従って、比較部３５は蓄電器１３と同数設けている。比較部３５は、各蓄電器１３の両端電圧と基準電圧Ｖｒを比較して、両端電圧が基準電圧Ｖｒより大きければオン信号を、両端電圧が基準電圧Ｖｒ以下であればオフ信号を、それぞれ出力する。
【００２８】
各比較部３５の出力は、各蓄電器１３の両端に接続された蓄電器電圧調整回路３７にそれぞれ入力される。蓄電器電圧調整回路３７は放電抵抗器３９とスイッチ４１の直列回路で構成され、比較部３５のオン信号によりスイッチ４１がオンになることで、蓄電器電圧調整回路３７が動作する。この場合、蓄電器１３に流れる電流は放電抵抗器３９にも流れることになるので、蓄電器１３の電流を変化させることができる。その結果、蓄電器１３の両端電圧が下がる。しかし、蓄電器１３の両端電圧は電圧検出部１９で検出され、比較部３５に入力されるので、両端電圧が下がり基準電圧Ｖｒ以下になると、比較部３５の出力がオフ信号になる。これにより、蓄電器電圧調整回路３７の動作が停止する。このような動作により、各蓄電器１３の両端電圧は基準電圧Ｖｒに均等化されることになる。なお、スイッチ４１としては、比較部３５の出力信号に応じてオンオフが可能なトランジスタ等を用いることが可能である。
【００２９】
より具体的な回路構成については後述するが、電圧均等化回路１７は、基本的には以上に説明した構成を有し、動作を行う。
【００３０】
次に、本実施の形態１における詳細な動作について図２Ａ〜図２Ｃを用いて説明する。図２Ａ〜図２Ｃは、本発明の実施の形態１における電圧均等化回路の電圧経時変化図であり、図２Ａは蓄電器の全電圧における経時変化図である。図２Ｂは基準電圧における経時変化図である。図２Ｃは各蓄電器の両端電圧における経時変化図である。なお、図２Ａは横軸が時間を、縦軸が蓄電器１３における全電圧を示す。図２Ｂは横軸が時間を、縦軸が基準電圧Ｖｒを示す。図２Ｃは横軸が時間を、縦軸が各蓄電器１３の両端電圧を示す。また、図２Ｃでは蓄電器１３が３個直列に接続された場合を示し、それぞれ蓄電器１３Ａ、蓄電器１３Ｂ、および蓄電器１３Ｃと呼ぶ。蓄電器１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの各両端電圧を、それぞれ波形１３ａ、１３ｂ、１３ｃで示す。
【００３１】
まず、図２Ａに示すように、蓄電器１３の全電圧が平均して高電圧状態Ｈで充放電を繰り返していた状況から、平均して低電圧状態で充放電を繰り返す状況に移行したとする。この状態移行は図１１Ａと同様である。この際の基準電圧Ｖｒの推移を図２Ｂに示す。上記したように、基準電圧Ｖｒは、図２Ｂの点線で示す平均電圧Ｖａが増加すれば、それに追従し、減少すれば徐々に小さくなるように求めている。したがって、図２Ｂの実線に示すように、平均電圧Ｖａの上昇時における基準電圧Ｖｒの上昇に比べ、平均電圧Ｖａの減少時における基準電圧Ｖｒの減少は遅くなる。その結果、基準電圧Ｖｒの推移は、高電圧状態Ｈに示すように平均電圧Ｖａの変化サイクルにおける最大値近傍で上下を繰り返すことになる。
【００３２】
その後、低電圧状態への移行直後は基準電圧Ｖｒが高いため、平均電圧Ｖａが上昇しても基準電圧Ｖｒに至らない。従って、基準電圧Ｖｒを決定するコンデンサ３３はコンデンサ放電回路２９により放電され続ける。その結果、基準電圧Ｖｒも下がり続ける。やがて低電圧状態の後半に示すように、基準電圧Ｖｒが平均電圧Ｖａを下回る状態となる。この時に基準電圧Ｖｒは平均電圧Ｖａに追従するので、基準電圧Ｖｒは上昇する。その後、平均電圧Ｖａの変動サイクルに応じて、その最大値近傍で上下を繰り返すことになる。
【００３３】
このように動作することにより、高電圧状態Ｈから低電圧状態Ｌに移行しても、それに応じて基準電圧Ｖｒが変化するので、低電圧状態Ｌにおいても電圧均等化回路１７を機能させることができる。この場合、各蓄電器１３の両端電圧は、図２Ｃに示すように変化する。
【００３４】
すなわち、高電圧状態Ｈの前半においては、蓄電器１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの両端電圧１３ａ、１３ｂ、１３ｃがそれぞればらついた挙動を示しても、電圧均等化回路１７により図２Ｃの点線に示す基準電圧Ｖｒになるように蓄電器電圧調整回路３７が制御される。その結果、高電圧状態Ｈの後半では各蓄電器１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの充放電サイクルにおける最大電圧がほぼ揃い、従来同様に過電圧状態を回避できる。
【００３５】
その後、低電圧状態Ｌに移行すると、その前半では基準電圧Ｖｒが高いので蓄電器電圧調整回路３７が動作せず、従来と同様に各蓄電器１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの両端電圧１３ａ、１３ｂ、１３ｃは経時的にばらつく。しかし、基準電圧Ｖｒは経時的に下がってくるので、両端電圧の高い蓄電器１３Ｃにおいては、低電圧状態に移行後の３番目のピーク電圧近傍で基準電圧Ｖｒを超えるため、蓄電器電圧調整回路３７が動作する。同様に、蓄電器１３Ｂにおいては４番目のピーク電圧近傍で、蓄電器１３Ａにおいては５番目のピーク電圧近傍で、それぞれ基準電圧Ｖｒを超え、蓄電器電圧調整回路３７が動作する。この結果、低電圧状態Ｌの後半では各蓄電器１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの充放電サイクルにおける最大電圧がほぼ揃うことになる。従って、この後、再び高電圧状態Ｈに移行したとしても上記最大電圧が揃っているので、全ての蓄電器１３において過電圧状態となる可能性を低減できる。
【００３６】
次に、具体的な回路構成について詳細に説明する。図３、図４、および図５は本実施の形態１における具体的な詳細回路図を示す。
【００３７】
まず、図３は、本発明の実施の形態１における電圧均等化回路の第１の詳細回路図である。図１と同じ構成要素には同じ番号を付して、詳細な説明を省略する。蓄電装置１１には３個の蓄電器１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃが直列に接続されている。蓄電器１３Ａには抵抗１００、１０１、１０２、１０３、およびオペアンプ１０４で構成される差動増幅器からなる電圧検出部１９Ａが接続されており、蓄電器１３Ａの電圧を検出して出力する。同様に、抵抗１０５、１０６、１０７、１０８とオペアンプ１０９で構成される差動増幅器からなる電圧検出部１９Ｂは、蓄電器１３Ｂの電圧を検出して出力する。さらに、抵抗１１０、１１１、１１２、１１３とオペアンプ１１４で構成される差動増幅器からなる電圧検出部１９Ｃは、蓄電器１３Ｃの電圧を検出し出力する。
【００３８】
次に、平均電圧検出部２１と基準電圧決定部２３に相当する部分について説明する。まず、平均電圧検出部２１は、抵抗１１５、１１６、１１７、１１８とオペアンプ１１９とからなる差動増幅器で構成されている。この出力にはフィルタ用抵抗器３１とダイオード１２０を介してコンデンサ３３が接続されたコンデンサ充電回路２５が接続されている。従って、オペアンプ１１９の出力により、フィルタ用抵抗器３１とダイオード１２０の直列回路を介して、コンデンサ３３が充電される。ここで、この差動増幅器の入力には、３個の蓄電器１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの両端に接続されているので、蓄電器１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの全電圧を検出できる。この全電圧を蓄電器１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの個数（３個）で割ることによって蓄電器１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの平均電圧Ｖａを検出している。具体的には、差動増幅器の増幅率を１／３倍に設定することで平均電圧Ｖａを検出している。従って、差動増幅器の出力が平均電圧Ｖａに相当する。
【００３９】
こうして求めた平均電圧Ｖａを基にして、コンデンサ３３は、その充放電が行われるように制御される。すなわち、このような構成とすることにより、コンデンサ３３の電圧が平均電圧Ｖａより小さい時は、フィルタ用抵抗器３１とダイオード１２０を通してコンデンサ３３が充電される。この際、フィルタ用抵抗器３１によりコンデンサ３３の充電電流が制限されるので、蓄電装置１１に発生する短時間のノイズ電圧波形に対しては、コンデンサ３３の電圧が追従しない動作となる。これは、フィルタ用抵抗器３１とコンデンサ３３により、フィルタ２７が構成されるためである。
【００４０】
一方、コンデンサ３３の電圧が平均電圧Ｖａより大きい時は、ダイオード１２０が逆バイアスになり、オペアンプ１１９はコンデンサ３３の電荷を放電しない。ここで、コンデンサ３３には抵抗１２１が並列に接続されているので、コンデンサ３３の電荷を常時放電することができる。ゆえに、抵抗１２１がコンデンサ放電回路２９に相当する。しかし、コンデンサ３３と抵抗１２１の放電時の時定数が充電時の時定数より大きくなるように抵抗１２１の抵抗値を設定しているので、結果的にコンデンサ３３の電圧は、平均電圧Ｖａの上昇に対しては追従し、減少に対しては徐々に低下するような電圧が得られることになる。このコンデンサ３３の電圧が基準電圧Ｖｒとなる。
【００４１】
次に、比較部３５と蓄電器電圧調整回路３７に相当する部分について説明する。まず、コンパレータ１２５には蓄電器１３Ａに接続された電圧検出部１９Ａの出力と基準電圧Ｖｒが入力されている。これにより、両者が比較される。なお、コンパレータ１２５の出力と正入力端子間には必要に応じて抵抗１２６を接続してもよい。これにより、コンパレータ１２５の入力にヒステリシスを形成することができるので、ノイズ等の影響によるコンパレータ１２５の過剰な動作を防ぐことが可能となる。このようにして比較部３５Ａが構成される。
【００４２】
次に、蓄電器電圧調整回路３７Ａは、抵抗１２７、ｎｐｎトランジスタ１２８、抵抗１２９、１３０、ｐｎｐトランジスタ１３１、および抵抗１３２で構成されている。これにより、コンパレータ１２５の出力を伝達し、ｐｎｐトランジスタ１３１をオンオフ制御する。なお、ｐｎｐトランジスタ１３１と抵抗１３２の直列回路は蓄電器１３Ａの両端に接続されている。従って、コンパレータ１２５により電圧検出部１９Ａの出力と基準電圧Ｖｒを比較した結果、蓄電器１３Ａの電圧が基準電圧Ｖｒより大きい時はｐｎｐトランジスタ１３１をオンにして蓄電器１３Ａの電荷を放電し、電圧を下げる動作を行う。
【００４３】
同様に、蓄電器１３Ｂに対しても、コンパレータ１３３と抵抗１３４からなる比較部３５Ｂと、抵抗１３５、ｎｐｎトランジスタ１３６、抵抗１３７、１３８、ｐｎｐトランジスタ１３９、および抵抗１４０からなる蓄電器電圧調整回路３７Ｂが接続されており、これにより蓄電器１３Ｂの電圧が調整される。さらに、蓄電器１３Ｃに対しても、コンパレータ１４１と抵抗１４２からなる比較部３５Ｃと、抵抗１４３、ｎｐｎトランジスタ１４４、抵抗１４５、１４６、ｐｎｐトランジスタ１４７、および抵抗１４８からなる蓄電器電圧調整回路３７Ｃが接続されており、これにより蓄電器１３Ｃの電圧が調整される。なお、これらの動作は蓄電器１３Ａと同様の動作であるので、詳細な説明を省略する。
【００４４】
なお、基準電圧Ｖｒが既定の下限値以上になるようにするため、基準電圧決定部２３は図３に示す抵抗１２２、１２３、ダイオード１２４、および電圧源１５０からなる回路がコンデンサ３３に接続される構成としている。これにより、コンデンサ３３の電圧（＝基準電圧Ｖｒ）が既定の下限値より低く放電した時にダイオード１２４が導通するので、基準電圧Ｖｒを下限値以上になるように求めることができる。このような動作により、蓄電装置１１の全電圧が一定の電圧以下になると、基準電圧Ｖｒを下限値に保つので、蓄電器電圧調整回路３７の動作が制限され、不要な放電を行わないようにすることができる。従って、例えば蓄電装置１１が一定電圧以下まで放電した後、停止状態に入るよう制御する時などに、蓄電器１３のさらなる放電を低減できる。
【００４５】
なお、既定の下限値は以下のようにして決定すればよい。上記したように蓄電装置１１は停止状態に入る際に、蓄電器１３の電圧が一定電圧以下になるまで放電しているが、これにより蓄電器１３の劣化進行を低減している。これは、蓄電器１３の定格電圧（例えば１個の蓄電器１３あたり２．２Ｖとする）を停止時も維持し続けると、蓄電器１３の劣化が促進されるためである。なお、上記一定電圧としては、例えば定格電圧の半分程度（ここでは約１Ｖ）とすればよい。この電圧まで放電すれば、蓄電器１３の劣化進行を極めて低減できる。以上のことから、既定の下限値は、例えば蓄電器１３の定格電圧の約半分に設定すればよい。
【００４６】
また、図３の構成では、蓄電器１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの平均電圧Ｖａを基に、基準電圧Ｖｒを求める回路としたが、実際には構成する部品のバラツキ等により、基準電圧Ｖｒが実際の平均電圧Ｖａより若干小さくなることがある。この場合は蓄電器１３の電圧バランスが取れていても、基準電圧Ｖｒが平均電圧Ｖａより低くなることにより、蓄電器電圧調整回路１３のｐｎｐトランジスタ１３１、１３９、１４７がオンとなり、蓄電器１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃを放電してしまう可能性がある。これを避けるためには、平均電圧Ｖａを求める差動増幅器の増幅率を大きくするか、電圧検出部１９の増幅率を小さくすること等により、基準電圧Ｖｒが平均電圧Ｖａより既定値だけ大きくなるようにすればよい。これにより、電圧バランスが取れている場合は、確実にｐｎｐトランジスタ１３１、１３９、１４７をオフにすることができ、不要な放電を防止することが可能になる。なお、既定値は構成部品のバラツキ等からあらかじめ決定できるので、その既定値が得られるように前記した増幅率を設定しておけばよい。
【００４７】
次に、図４は、本発明の実施の形態１における電圧均等化回路の第２の詳細回路図である。第１の詳細回路図と異なる点は、電圧検出部１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃと、平均電圧検出部２１の構成であり、その他の構成要素は同じであるので、同じ部分には図３と同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
【００４８】
まず、電圧検出部１９Ｃについて説明する。蓄電器１３Ｃの一端には、抵抗２００を介してｐｎｐトランジスタ２０１のエミッタが接続されている。ｐｎｐトランジスタ２０１のベースにはｐｎｐトランジスタ２０２のベースが接続され、ｐｎｐトランジスタ２０１のコレクタには抵抗２０３が接続されている。また、ｐｎｐトランジスタ２０２のエミッタは蓄電器１３Ｃの他端に接続されている。さらに、ｐｎｐトランジスタ２０２のコレクタとベースも接続されている。ｐｎｐトランジスタ２０２のコレクタには電流源２０４が接続され、これにより一定の電流でバイアスされている。なお、図４には示されていないが、蓄電器１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの直列回路における負端子は、抵抗２０３に対して正にバイアスされている。電圧検出部１９Ｃをこのような構成とすることにより、抵抗２００には、蓄電器１３Ｃの電圧と等しい電圧が印加される。従って、抵抗２００には、蓄電器１３Ｃの電圧に比例した電流が流れ、この電流はｐｎｐトランジスタ２０１を介して、抵抗２０３に流れる。ゆえに、抵抗２０３には蓄電器１３Ｃの電圧に比例した電圧が発生する。このようにして、蓄電器１３Ｃの電圧を抵抗２０３の電圧として検出することができる。
【００４９】
同様に、蓄電器１３Ｂにも抵抗２０５、ｐｎｐトランジスタ２０６、２０７、抵抗２０８、および電流源２０９から構成される電圧検出部１９Ｂが接続されている。この場合は、抵抗２０８の両端に、蓄電器１３Ｂの電圧に相当する電圧が発生する。さらに、蓄電器１３Ａにも抵抗２１０、ｐｎｐトランジスタ２１１、２１２、抵抗２１３、および電流源２１４から構成される電圧検出部１９Ａが接続されている。この場合は、抵抗２１３の両端に、蓄電器１３Ａの電圧に相当する電圧が発生する。
【００５０】
次に、平均電圧検出部２１について説明する。なお、図４では電圧平均化部２１を４ヶ所に分けて示しているが、これらを統合して電圧平均化部２１が構成される。
【００５１】
まず、蓄電器１３Ｃの一端には抵抗２１５を介してｐｎｐトランジスタ２１６のエミッタが接続されている。ｐｎｐトランジスタ２１６のベースは、ｐｎｐトランジスタ２０２のベースに接続されている。従って、抵抗２１５にも蓄電器１３Ｃの両端電圧に比例した電流が流れる。
【００５２】
同様に、蓄電器１３Ｂの一端にも抵抗２１７を介してｐｎｐトランジスタ２１８が、蓄電器１３Ａの一端にも抵抗２１９を介してｐｎｐトランジスタ２２０が、それぞれ接続されている。従って、抵抗２１７には蓄電器１３Ｂの電圧に比例した電流が流れ、抵抗２１９には蓄電器１３Ａの電圧に比例した電流が流れる。
【００５３】
これらの電流は、それぞれｐｎｐトランジスタ２１６、２１８、２２０を経由して加算され、抵抗２２１に流れる構成としている。ここで、抵抗２２１の抵抗値を抵抗２１５、２１７、２１９の１／３倍とすることで、抵抗２２１の両端には、蓄電器１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの平均電圧Ｖａが発生することになる。このようにして平均電圧Ｖａを求めている。
【００５４】
上記以外の構成、動作は、図３に示す第１の具体例と同じであるので、詳細な説明を省略する。
【００５５】
図４の構成、動作とすることで、図３の構成に比べ、オペアンプ１０４、１０９、１１４による差動増幅器が不要になり、簡単な構成で電圧均等化回路１７を実現できる。
【００５６】
次に、図５は、本発明の実施の形態１における電圧均等化回路の第３の詳細回路図である。ここで、平均電圧検出部２１は第１の詳細回路図と同じであるので、コンデンサ３３の両端に、蓄電器１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの平均電圧Ｖａを基にした基準電圧Ｖｒが発生する。この基準電圧Ｖｒは、ｎｐｎトランジスタ３００のベースに入力される。ｎｐｎトランジスタ３００のエミッタには抵抗３０１が接続されている。一方、蓄電器１３Ａの一端にはｎｐｎトランジスタ３０２のベースとコレクタが接続されている。ｎｐｎトランジスタ３０２のエミッタには抵抗３０３が接続されている。また、ｎｐｎトランジスタ３００のコレクタは抵抗３０３と接続されている。従って、抵抗３０１に流れる電流は、ｎｐｎトランジスタ３００を経由して、ｎｐｎトランジスタ３０２と抵抗３０３の直列回路に流れる。ここで、ｎｐｎトランジスタ３００、３０２、および抵抗３０１、３０３に、それぞれ同じ特性のものを用いることで、蓄電器１３Ａの一端に基準電圧Ｖｒと等しい電圧を発生する構成としている。
【００５７】
同様に、蓄電器１３Ｂにもｎｐｎトランジスタ３０４、抵抗３０５、ｎｐｎトランジスタ３０６、抵抗３０７が接続され、蓄電器１３Ｃにもｎｐｎトランジスタ３０８、抵抗３０９、ｎｐｎトランジスタ３１０、抵抗３１１が接続されている。従って、蓄電器１３Ｂ、１３Ｃの一端にも、基準電圧Ｖｒを発生させる構成としている。
【００５８】
次に、蓄電器１３Ａに接続される電圧検出部１９Ａと比較部３５Ａについて説明する。まず、電圧検出部１９Ａは、蓄電器１３Ａの両端に接続された抵抗３１２、３１３の直列回路で構成され、その接続点電圧が蓄電器１３Ａの両端電圧として検出される。
【００５９】
次に、比較部３５Ａについて説明する。比較部３５Ａは抵抗３１４とコンパレータ３１５で構成される。抵抗３１４はコンパレータ３１５の出力と正入力端子の間に接続され、入力のヒステリシスを形成する。これによる効果は、第１の具体例で示したものと同じである。コンパレータ３１５には電圧検出部１９Ａの電圧（前記した接続点電圧）と基準電圧Ｖｒが入力されることにより、両者が比較される。コンパレータ３１５の出力はｐｎｐトランジスタ１３１のベースに入力されるので、コンパレータ３１５の出力により、ｐｎｐトランジスタ１３１がオンオフするように接続されている。また、抵抗１３２はｐｎｐトランジスタ１３１がオンの時に蓄電器１３Ａの電荷を放電するように接続されている。ゆえに、これらより蓄電器電圧調整回路３７Ａを形成している。従って、第１の具体例と同様に、蓄電器１３Ａの電圧が基準電圧Ｖｒより大きいときのみ放電する動作を行う。
【００６０】
同様に、蓄電器１３Ｂにも抵抗３１６、３１７からなる電圧検出部１９Ｂ、抵抗３１８、コンパレータ３１９からなる比較部３５Ｂ、および第１の具体例と同構成の蓄電器電圧調整回路３７Ｂが接続されている。さらに、蓄電器１３Ｃにも抵抗３２０、３２１からなる電圧検出部１９Ｃ、抵抗３２２、コンパレータ３２３からなる比較部３５Ｃ、および蓄電器電圧調整回路３７Ｃが接続されている。これらの動作は、蓄電器１３Ａに接続されたものと同じであるので、詳細な説明を省略する。
【００６１】
図５の構成、動作とすることにより、図３の構成におけるオペアンプ１０４、１０９、１１４の機能を図５のコンパレータ３１５、３１９、３２３に取り込むことができる。さらにその上、図４の構成における電流源２０４、２０９、２１４が不要となる。したがって、第１、第２の具体例に比べ簡単な構成で同等の動作を行うことが可能な電圧均等化回路１７を実現できる。
【００６２】
これらの説明より明らかなように、第１、第２、第３の詳細回路図のいずれも、図１、および図２で説明した基本機能の実現が可能である。
【００６３】
以上の構成、動作により、各蓄電器１３の平均電圧Ｖａが増加した場合は追従し、減少した場合は徐々に小さくなるように基準電圧Ｖｒを求めている。したがって、蓄電器１３の全電圧が平均して低電圧状態であっても電圧均等化回路１７が機能する。その結果、再び高電圧状態に移行しても各蓄電器１３が過電圧となる可能性を低減できるので、蓄電装置１１の長寿命化が実現できる電圧均等化回路１７が得られる。
【００６４】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２における電圧均等化回路のブロック回路図である。図６に示す本実施の形態２の電圧均等化回路の構成において、実施の形態１と同じ構成には同一の番号を付して詳細な説明を省略する。すなわち、図６における電圧均等化回路１７の図１との相違点は以下の通りである。
【００６５】
１）蓄電器１３には電気二重層キャパシタに替わって電気化学キャパシタを用いた。
【００６６】
２）比較部３５の出力において、オン信号とオフ信号の出力条件を逆にした。すなわち、電圧検出部１９の出力（蓄電器１３の両端電圧）が基準電圧Ｖｒ未満であればオン信号を出力し、基準電圧Ｖｒ以上であればオフ信号を出力する。
【００６７】
３）放電抵抗器３９に替わって、蓄電器１３を充電する充電電源４０１を用いた。
【００６８】
なお、充電電源４０１は例えば定電圧源で構成され、その出力電圧は電気化学キャパシタの過放電電圧以上に設定されている。従って、スイッチ４１をオンにすると、蓄電器１３は充電電源４０１の設定電圧に至るまで充電される。その結果、各蓄電器１３に流れる電流を変化させることになるので、各蓄電器１３の両端電圧を均等化することができる。
【００６９】
次に、このような電圧均等化回路１７の詳細な動作について図７Ａ〜図７Ｃを用いて説明する。図７Ａは、本実施の形態の電圧均等化回路における蓄電器の全電圧の経時変化図である。図７Ｂは、同実施の形態の電圧均等化回路における基準電圧の経時変化図である。図７Ｃは、同実施の形態の電圧均等化回路における各蓄電器の両端電圧の経時変化図である。なお、図７Ａ〜図７Ｃの各軸の意味は、それぞれ図２Ａ〜図２Ｃの各軸の意味と同じである。
【００７０】
蓄電器１３に電気化学キャパシタを用いた場合、電気化学キャパシタの特性上、過放電状態に至る場合でも劣化が進行する。従って、過放電を低減しなければ蓄電装置１１の長寿命化が実現できない。そこで、本実施の形態２では過放電を低減する動作を行う。
【００７１】
まず、図７Ａに示すように、蓄電器１３の全電圧が平均して低電圧状態Ｌで充放電を繰り返していた場合から、平均して高電圧状態Ｈで充放電を繰り返す場合に移行したとする。この際の基準電圧Ｖｒの推移を図７Ｂに示す。図２Ｂと比較すると明らかなように、過放電低減の場合は過電圧低減の場合と逆の動作を行っていることになる。すなわち、平均電圧Ｖａの減少に対しては追従し、増加に対しては徐々に大きくなるように基準電圧Ｖｒを求めている。この際の具体的な動作としては、基準電圧決定部２３は、平均電圧Ｖａがコンデンサ３３の電圧を超えれば、コンデンサ放電回路２９によりコンデンサ３３を放電し、平均電圧Ｖａがコンデンサ３３の電圧より低ければ、コンデンサ充電回路２５によりコンデンサ３３の電圧を徐々に大きくするように充電し、コンデンサ３３の電圧を基準電圧Ｖｒとして出力することになる。
【００７２】
このような動作により、図７Ｂの実線に示すように、平均電圧Ｖａの減少時における基準電圧Ｖｒの減少に比べ、平均電圧Ｖａの上昇時における基準電圧Ｖｒの上昇は遅くなる。その結果、基準電圧Ｖｒの推移は、低電圧状態に示すように平均電圧Ｖａの変化サイクルにおける最小値近傍で上下を繰り返すことになる。
【００７３】
その後、高電圧状態Ｈへの移行直後は基準電圧Ｖｒが低いため、平均電圧Ｖａが減少しても基準電圧Ｖｒに至らず、基準電圧Ｖｒも上がり続ける。やがて高電圧状態Ｈの後半に示すように、基準電圧Ｖｒが平均電圧Ｖａを上回る状態となれば、基準電圧Ｖｒは平均電圧Ｖａに追従するので、基準電圧Ｖｒは減少する。その後、平均電圧Ｖａの変動サイクルに応じて、その最小値近傍で上下を繰り返すことになる。
【００７４】
このことから、各蓄電器１３の両端電圧は、図７Ｃに示すように変化する。すなわち、低電圧状態Ｌの前半においては、蓄電器１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの両端電圧の波形１３ａ、１３ｂ、１３ｃがそれぞればらついた挙動を示しても、電圧均等化回路１７により図７Ｃの点線に示す基準電圧Ｖｒになるように蓄電器電圧調整回路３７が制御される。その結果、過放電の蓄電器１３は充電電源４０１により充電が行われるので、低電圧状態の後半では各蓄電器１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの充放電サイクルにおける最小電圧がほぼ揃い、過放電状態を回避できる。
【００７５】
その後、高電圧状態に移行すると、その前半では基準電圧Ｖｒが低いのでスイッチ４１はオフとなり蓄電器電圧調整回路３７が動作せず、各蓄電器１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの両端電圧は経時的にばらつく。しかし、基準電圧Ｖｒは経時的に上がってくるので、両端電圧の低い蓄電器１３Ａにおいては、高電圧状態に移行後の３番目のボトム電圧近傍で基準電圧Ｖｒを下回るため、蓄電器電圧調整回路３７が動作する。同様に、蓄電器１３Ｂにおいては４番目のボトム電圧近傍で、蓄電器１３Ｃにおいては５番目のボトム電圧近傍で、それぞれ基準電圧Ｖｒを下回り、蓄電器電圧調整回路３７が動作する。この結果、高電圧状態の後半では各蓄電器１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの充放電サイクルにおける最小電圧がほぼ揃うことになる。従って、この後、再び低電圧状態に移行したとしても前記最小電圧が揃っているので、全ての蓄電器１３において過放電状態となる可能性を低減できる。
【００７６】
以上の構成、動作により、各蓄電器１３の平均電圧Ｖａが減少した場合は追従し、増加した場合は徐々に大きくなるように基準電圧Ｖｒを求めているので、蓄電器１３の全電圧が平均して高電圧状態であっても電圧均等化回路１７が機能する。その結果、再び低電圧状態に移行しても各蓄電器１３が過放電となる可能性を低減できるので、蓄電器１３に電気化学キャパシタを用いた場合でも蓄電装置１１の長寿命化が実現できる電圧均等化回路１７が得られる。
【００７７】
なお、本実施の形態２において、充電電源４０１に用いる定電圧源としては、例えば入力側に蓄電器１３の直列回路の両端を接続したスイッチング電源を用いればよい。
【００７８】
（実施の形態３）
図８は、本発明の実施の形態３における電圧均等化回路のブロック回路図である。図８に示す本実施の形態３の電圧均等化回路の構成において、実施の形態１と同じ構成には同一の番号を付して詳細な説明を省略する。まず、図８における電圧均等化回路１７の図１との相違点は以下の通りである。
【００７９】
１）平均電圧検出部２１を廃した。
【００８０】
２）基準電圧決定部２３は、各電圧検出部１９にそれぞれ接続された期間内最大電圧検出回路４５１と、これらの期間内最大電圧検出回路４５１に接続された基準電圧演算回路４５３から構成した。
【００８１】
次に、このような電圧均等化回路１７の動作について説明する。まず、各期間内最大電圧検出回路４５１は、各蓄電器１３の充放電周期（１周期分）において、各電圧検出部１９で検出された各両端電圧の中から、それぞれの蓄電器１３の最大電圧を求めて出力する。ここで、期間内最大電圧検出回路４５１の期間内とは、充放電周期のことを意味する。また、図８の構成では、蓄電器１３が３個直列で構成され、それぞれに電圧検出部１９を介して期間内最大電圧検出回路４５１が接続されているので、前記最大電圧は３つになる。
【００８２】
次に、各最大電圧の出力は基準電圧演算回路４５３に入力される。これにより、基準電圧演算回路４５３は、入力された各最大電圧（ここでは３つ）の内、最小値を求め、それを基準電圧Ｖｒとして出力する。
【００８３】
その結果、基準電圧Ｖｒ（＝最小値）と各両端電圧が、それぞれの蓄電器１３に対応した比較部３５に入力される。比較部３５は基準電圧Ｖｒより大きい両端電圧を有する蓄電器１３に接続されたスイッチ４１をオンにする。これにより、スイッチ４１がオンになった蓄電器１３は放電抵抗器３９により放電される。なお、最小値を有する蓄電器１３は放電する必要がないので、スイッチ４１はオフのままである。このような動作により、各蓄電器に流れる電流が変化する。
【００８４】
その後、各蓄電器１３の両端電圧が基準電圧Ｖｒと誤差範囲内で実質的に等しくなればスイッチ４１がオフになる。従って、各蓄電器１３の各両端電圧は、基準電圧Ｖｒになるように調整され、均等化されることになる。
【００８５】
以上の構成、動作により、各両端電圧が均等化されるとともに、充放電周期毎に基準電圧Ｖｒを前記最小値として更新する。したがって、蓄電器１３の全電圧が高電圧状態や低電圧状態になっても、それに追従して各蓄電器１３の各両端電圧が調整される。ゆえに、各蓄電器１３が過電圧や過放電となる可能性を低減でき、蓄電装置１１の長寿命化が実現できる電圧均等化回路１７が得られる。
【００８６】
なお、本実施の形態３では、充放電周期における各蓄電部１３の各最大電圧を期間内最大電圧検出回路４５１で求めて、基準電圧演算回路４５３により各最大電圧の最小値を求めて基準電圧Ｖｒとしていた。しかし、これは、期間内最大電圧検出回路４５１により、充放電周期における各蓄電部１３の各最小電圧を求めて、前記各最小電圧に対する最小値を求め、基準電圧Ｖｒとしてもよい。この場合は、各蓄電器１３の放電により、各両端電圧が、最も低い両端電圧に調整されることになる。これにより、蓄電器１３の全電圧が高電圧状態や低電圧状態になっても、それに追従して各蓄電器１３の各両端電圧が調整され、蓄電装置１１の長寿命化が実現できる電圧均等化回路１７が得られる。
【００８７】
また、本実施の形態３では、充放電周期における各蓄電部１３の各最大電圧を期間内最大電圧検出回路４５１で求めて、基準電圧演算回路４５３により各最大電圧の最小値を求めて基準電圧Ｖｒとしていたが、これは、各最大電圧の最大値を求めて基準電圧Ｖｒとしてもよい。但し、この場合は図８の放電抵抗器３９に替えて図３で説明した充電電源４０１を接続する必要がある。この場合は、充電電源４０１により各蓄電器１３を充電できるので、各両端電圧を、最も高い両端電圧になるように調整することになる。これにより、蓄電器１３の全電圧が高電圧状態や低電圧状態になっても、それに追従して各蓄電器１３の各両端電圧が調整され、蓄電装置１１の長寿命化が実現できる電圧均等化回路１７が得られる。
【００８８】
また、上記構成において、充放電周期における各蓄電部１３の各最小電圧の最大値を求めて基準電圧Ｖｒとしてもよい。この場合は、各両端電圧を前記最大値になるように調整することになる。これにより、蓄電器１３の全電圧が高電圧状態や低電圧状態になっても、それに追従して各蓄電器１３の各両端電圧が調整される。さらに、これとともに、各蓄電器１３が過放電となる可能性を低減でき、蓄電装置１１の長寿命化が実現できる電圧均等化回路１７が得られる。なお、前記充放電周期は、単に充放電の１周期に限定されるものではなく、複数の周期からなる長期的な、ゆっくりとした周期として設定してもよい。この場合は、より安定した最大電圧や最小電圧を得ることができる。
【００８９】
また、本実施の形態１〜３においては、電圧均等化回路１７をハードウエアの組み合わせで実現している。しかし、これは電圧検出部１９をＡ／Ｄコンバータで、平均電圧検出部２１、基準電圧決定部２３、および比較部３５をマイクロコンピュータでそれぞれ構成し、それらの動作をソフトウエアにより行うようにしてもよい。この場合、平均電圧Ｖａや基準電圧Ｖｒの高精度化や、状況に応じた基準電圧Ｖｒのきめ細かな調整、変更（例えば基準電圧Ｖｒを徐々に変化させる際の変化速度を蓄電器１３の充放電周期や全電圧等に応じて可変する）等が極めて容易に可能となる。
【００９０】
この場合、例えば実施の形態３において、図９に示す構成とすることができる。図９は、本発明の実施の形態３における電圧均等化回路の他の構成のブロック回路図である。ここで、図９の構成は図８の構成に対し、以下の点で相違する。
【００９１】
１）基準電圧決定部２３をマイクロコンピュータと周辺回路で構成した。
【００９２】
２）期間内最大電圧検出回路４５１と基準電圧演算回路４５３を廃した。
【００９３】
３）基準電圧決定部２３は、充放電電源１５から出力される最大電圧、または最小電圧の信号に基いて、基準電圧Ｖｒを出力する構成とした。
【００９４】
４）蓄電器１３の近傍に温度センサ４６１を設けた。温度センサ４６１の出力は充放電電源１５に接続される構成とした。
【００９５】
次に、このような電圧均等化回路１７における動作を説明する。まず、充放電電源１５は車両の走行状態や環境によって蓄電器１３の充放電を制御している。具体的には、例えば車両の走行状態に伴った蓄電器１３の充放電電力量と、蓄電器１３に設けた温度センサ４６１から出力される環境温度に応じて、蓄電器１３の充電時における最大電圧、または放電時における最小電圧を決定している。すなわち、充放電電源１５は、充放電電力量が少ない時、または温度が高い時は、充電の場合は最大電圧を下げ、放電の場合は最小電圧を上げるように決定している。
【００９６】
次に、このようにして決定された最大電圧、または最小電圧によって蓄電器１３の充放電が行われるのである。その際、この最大電圧、または最小電圧の値は、信号として充放電電源１５から基準電圧決定部２３に送信される。これを受け、基準電圧決定部２３は最大電圧、または最小電圧の値を蓄電器１３の数量（既知の値としてマイクロコンピュータ内のメモリに記憶してある）で除して基準電圧Ｖｒを求める。この基準電圧Ｖｒは、図８の構成と同様に、各比較部３５に出力される。
【００９７】
このような構成、動作とすることにより、充放電電源１５の充放電動作に連動して基準電圧Ｖｒを可変することができる。したがって、図８の構成と同様に、蓄電器１３の全電圧が高電圧状態や低電圧状態になっても、それに追従して各蓄電器１３の各両端電圧が調整される。ゆえに、各蓄電器１３が過電圧や過放電となる可能性を低減でき、蓄電装置１１の長寿命化が実現できる電圧均等化回路１７が得られる。
【００９８】
また、本実施の形態１〜３において、蓄電器電圧調整回路３７は、各蓄電器１３の電圧が基準電圧Ｖｒを超えている期間のみ動作するようにしている。しかし、これは、超過した電圧が基準電圧Ｖｒに至るまでに必要な電荷量が移動する期間を計算し、その期間に渡り蓄電器電圧調整回路３７を動作させるようにしてもよい。その結果、充放電が頻繁に行われて蓄電器１３の電圧が基準電圧Ｖｒを下回っても、均等化されるまで蓄電器電圧調整回路３７が動作し続ける。これにより、蓄電器１３全体の均等化までの期間を短くすることができる。
【００９９】
また、本実施の形態１〜３において、車両の回生電力回収用の蓄電装置１１における電圧均等化回路１７について説明した。しかし、それに限らず、大電力を必要とする補機（例えばハイブリッド車、電動パワーステアリングシステム、アイドリングストップシステム用スタータモータ、電動ターボ用モータ等）を駆動する際の補助電源や、電子制御ブレーキシステム等のバックアップ電源に用いられる蓄電装置の電圧均等化回路に適用してもよい。
【０１００】
また、本実施の形態１〜３において、車両用の蓄電装置１１における電圧均等化回路１７について述べた。しかし、それに限らず、産業機器（エレベータ、クレーン等）や民生機器等の回生電力回収用の蓄電装置における電圧均等化回路に適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明にかかる電圧均等化回路は、蓄電器の過電圧、または過放電を低減することができるので、特に蓄電器を複数使用する蓄電装置における電圧均等化回路等として有用である。
【符号の説明】
【０１０２】
１１    蓄電装置
１３，１３Ａ〜１３Ｃ    蓄電器
１５    充放電装置
１７    電圧均等化回路
１９，１９Ａ〜１９Ｃ    電圧検出部
２１    平均電圧検出部
２３    基準電圧決定部
２５    コンデンサ充電回路
２７    フィルタ
２９    コンデンサ放電回路
３１    フィルタ用抵抗器
３３    コンデンサ
３５，３５Ａ〜３５Ｃ    比較部
３７，３７Ａ〜３７Ｃ    蓄電器電圧調整回路
３９    充放電抵抗器
４１    スイッチ
１０４，１０９，１１４，１１９    オペアンプ
１２５，１３３，１４１，３１５，３１９，３２３    コンパレータ
１５０    電圧源
２０４，２０９，２１４    電流源
４０１    充電電源
４５１    期間内最大電圧検出回路
４５３    基準電圧演算回路
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続された複数の蓄電器のそれぞれに接続され、前記複数の蓄電器の両端電圧を検出する複数の電圧検出部と、
前記各両端電圧の平均電圧を検出する平均電圧検出部と、
前記平均電圧検出部に接続され、前記平均電圧の増加に対しては追従し、減少に対しては徐々に小さくなるように基準電圧を求めるか、または前記平均電圧の減少に対しては追従し、増加に対しては徐々に大きくなるように基準電圧を求める基準電圧決定部と、
それぞれ前記基準電圧決定部と前記複数の電圧検出部に接続され、前記基準電圧と前記両端電圧を比較する複数の比較部と、
前記複数の蓄電器に接続され、前記複数の比較部の出力に応じて、前記複数の蓄電器の各々に流れる電流を変化させることにより前記複数の蓄電器の前記両端電圧を均等化する蓄電器電圧調整回路とを有する電圧均等化回路。
【請求項２】
前記平均電圧検出部は、前記複数の蓄電器の全電圧を前記複数の蓄電器の個数で除することにより、前記平均電圧を検出するようにした請求項１に記載の電圧均等化回路。
【請求項３】
前記基準電圧決定部は、前記複数の蓄電器の最大充放電周波数よりも高い周波数を遮断するフィルタを備えた請求項１に記載の電圧均等化回路。
【請求項４】
前記基準電圧決定部は、コンデンサと、
前記コンデンサの充電を行うコンデンサ充電回路と、
前記コンデンサの放電を行うコンデンサ放電回路とを有し、
前記コンデンサ充電回路は、前記平均電圧が前記コンデンサの電圧を超えれば前記コンデンサを充電し、
前記平均電圧が前記コンデンサの電圧より低ければ前記コンデンサの電圧を徐々に小さくするように放電し、
前記基準電圧決定部は、前記コンデンサの電圧を前記基準電圧として出力する請求項１に記載の電圧均等化回路。
【請求項５】
前記基準電圧決定部は、コンデンサと、
前記コンデンサの充電を行うコンデンサ充電回路と、
前記コンデンサの放電を行うコンデンサ放電回路とを有し、
前記コンデンサ放電回路は、前記平均電圧が前記コンデンサの電圧を超えれば前記コンデンサを放電し、
前記平均電圧が前記コンデンサの電圧より低ければ前記コンデンサの電圧を徐々に大きくするように充電し、
前記基準電圧決定部は、前記コンデンサの電圧を前記基準電圧として出力する請求項１に記載の電圧均等化回路。
【請求項６】
前記複数の電圧検出部の各々はＡ／Ｄコンバータで構成され、
前記平均電圧検出部と前記基準電圧決定部と前記複数の比較部はマイクロコンピュータで構成される請求項１に記載の電圧均等化回路。
【請求項７】
前記基準電圧決定部は、既定の下限値より大きい前記基準電圧を出力する請求項１に記載の電圧均等化回路。
【請求項８】
前記基準電圧は、前記平均電圧より既定値だけ大きい請求項１に記載の電圧均等化回路。
【請求項９】
直列に接続された複数の蓄電器のそれぞれに接続され、前記複数の蓄電器の両端電圧を検出する複数の電圧検出部と、
前記蓄電器の充放電周期における前記電圧検出部で検出された前記複数の両端電圧の各最大電圧または各最小電圧に基いて基準電圧を求める基準電圧決定部と、
前記複数の電圧検出部に接続され、前記基準電圧と前記複数の両端電圧を比較する複数の比較部と、
前記複数の蓄電器に接続され、前記複数の比較部の出力に応じて、前記複数の蓄電器に流れる電流を変化させることにより前記複数の蓄電器の前記両端電圧を均等化する複数の蓄電器電圧調整回路とを有する電圧均等化回路。
【請求項１０】
前記基準電圧決定部は、前記複数の最大電圧における最大値として、または前記複数の最小電圧における最大値として前記基準電圧を求め、
前記蓄電器電圧調整回路は、前記複数の両端電圧が前記基準電圧になるように、前記複数の蓄電器を充電する請求項９に記載の電圧均等化回路。
【請求項１１】
前記基準電圧決定部は、前記複数の最大電圧における最小値として、または前記複数の最小電圧における最小値として前記基準電圧を求め、
前記蓄電器電圧調整回路は、前記複数の両端電圧が前記基準電圧になるように、前記複数の蓄電器を放電する請求項９に記載の電圧均等化回路。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2009078136.tif 000019
【図２Ａ】
2009078136.tif 000020
【図２Ｂ】
2009078136.tif 000021
【図２Ｃ】
2009078136.tif 000022
【図３】
2009078136.tif 000023
【図４】
2009078136.tif 000024
【図５】
2009078136.tif 000025
【図６】
2009078136.tif 000026
【図７Ａ】
2009078136.tif 000027
【図７Ｂ】
2009078136.tif 000028
【図７Ｃ】
2009078136.tif 000029
【図８】
2009078136.tif 000030
【図９】
2009078136.tif 000031
【図１０】
2009078136.tif 000032
【図１１Ａ】
2009078136.tif 000033
【図１１Ｂ】
2009078136.tif 000034
【国際調査報告】
2009078136.tif 000035
2009078136.tif 000036
2009078136.tif 000037
2009078136.tif 000038