(57)【要約】  本発明の直列接続されたバッテリーストリングのための均等充電装置は、直列接続された複数個のバッテリーから構成されているバッテリーストリングと、前記バッテリーストリングを構成するｎ番目のバッテリーセルと、前記バッテリーストリングの一部分であって、前記ｎ番目のバッテリーセルを含むｍ個のバッテリーセルが直列接続されたｍのバッテリーストリングと、前記バッテリーストリングを構成するバッテリーのそれぞれに並列接続されたＰＷＭ生成手段と、前記バッテリーストリングを構成するバッテリーのそれぞれに並列接続された均等充電装置とを含んで構成されて、前記自動ＰＷＭ生成手段は、比較器(comparator)及び前記比較器の出力によりＰＷＭ信号を自動生成するＰＷＭ発生器を含んで構成され、前記比較器は、前記ｎ番目のバッテリーセルの電位と前記ｍのバッテリーストリングの平均電位とを比較して出力を生成し、前記ＰＷＭ発生器から自動生成されるＰＷＭ信号により、前記ｎ番目のバッテリーセルを充電または放電させる均等充電装置が自動制御される特徴がある。本発明による直列接続バッテリーストリングのための均等充電方法及び装置は、該当バッテリーセルで電荷を充電あるいは放電する場合、周辺の該当バッテリーセルを含む多数のバッテリーセルの平均電位と比較して均等充電動作を行うことにより、全体の均等充電の目的に逆行する場合を減らす効果がある。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続されたバッテリーストリングのための均等充電装置において、
直列接続された複数個のバッテリーから構成されているバッテリーストリングと、
前記バッテリーストリングを構成するｎ番目のバッテリーセルと、
前記バッテリーストリングの一部分であって、前記ｎ番目のバッテリーセルを含むｍ個のバッテリーセルが直列接続されたｍのバッテリーストリングと、
前記バッテリーストリングを構成するバッテリーのそれぞれに並列接続された自動ＰＷＭ生成手段と、
前記バッテリーストリングを構成するバッテリーのそれぞれに並列接続された均等充電装置と、
を含んで構成されて、
前記自動ＰＷＭ生成手段は、比較器(comparator)及び前記比較器の出力によりＰＷＭ信号を自動生成するＰＷＭ発生器を含んで構成されて、前記比較器は、前記ｎ番目のバッテリーセルの電位と前記ｍのバッテリーストリングの平均電位とを比較して出力を生成し、前記ＰＷＭ発生器から自動生成されるＰＷＭ信号により、前記ｎ番目のバッテリーセルを充電または放電させる均等充電装置が自動制御されることを特徴とする、直列接続バッテリーストリングのための均等充電装置。
(前記ｎ番目のバッテリーセルは、前記バッテリーストリングを構成する直列接続された複数個のバッテリーの中、任意の単一のバッテリーを意味し、前記ｍは、３以上で、前記バッテリーストリングを構成する全体バッテリーの数(ｋ)以下の数である)。
【請求項２】
前記比較器(comparator)の二つの入力は、それぞれｎ番目のバッテリーセルの電位及び前記ｍのバッテリーストリングを構成するバッテリーの平均電位であることを特徴とする、請求項１に記載の直列接続バッテリーストリングのための均等充電装置。
【請求項３】
前記比較器(comparator)は、二つの入力にそれぞれ抵抗が備えられており、前記抵抗により、前記ｍのバッテリーストリングの平均電位と前記ｎ番目のバッテリーセルの電位とが比較されることを特徴とする、請求項２に記載の直列接続バッテリーストリングのための均等充電装置。
【請求項４】
前記均等充電装置は、前記バッテリーストリングを構成するそれぞれのバッテリーに並列接続されたＤＣ/ＤＣコンバーターを含んで構成されたことを特徴とする、請求項１に記載の直列接続バッテリーストリングのための均等充電装置。
【請求項５】
前記ＤＣ/ＤＣコンバーターは、充電型のＤＣ/ＤＣコンバーターであり、前記ｍのバッテリーストリングの全体電位を入力とすることを特徴とする、請求項４に記載の直列接続バッテリーストリングのための均等充電装置。
【請求項６】
前記自動ＰＷＭ生成手段は、前記ｎ番目のバッテリーセルの電位が前記ｍのバッテリーストリングの平均電位より低い場合、前記ＰＷＭ信号を生成することを特徴とする、請求項５に記載の直列接続バッテリーストリングのための均等充電装置。
【請求項７】
前記ＤＣ/ＤＣコンバーターは、放電型のＤＣ/ＤＣコンバーターであることを特徴とする、請求項４に記載の直列接続バッテリーストリングのための均等充電装置。
【請求項８】
前記自動ＰＷＭ生成手段は、前記ｎ番目のバッテリーセルの電位が前記ｍのバッテリーストリングの平均電位より高い場合、前記ＰＷＭ信号を生成することを特徴とする、請求項７に記載の直列接続バッテリーストリングのための均等充電装置。
【請求項９】
前記ＤＣ/ＤＣコンバーターは、前記自動ＰＷＭ生成手段により動作が制御されることを特徴とする、請求項４に記載の直列接続バッテリーストリングのための均等充電装置。
【請求項１０】
前記ｎ番目のバッテリーセルは、１以上〜ｍ以下の前記ｍのバッテリーストリングのそれぞれに属することを特徴とする、請求項１に記載の直列接続バッテリーストリングのための均等充電装置。
【請求項１１】
前記バッテリーストリングの端部に位置したバッテリーセルに備えられる比較器の二つの入力は、それぞれ端部に位置したバッテリーセルの電位及びバッテリーストリングを構成するバッテリーの平均電位であることを特徴とする、請求項１０に記載の直列接続バッテリーストリングのための均等充電装置。
【請求項１２】
直列接続された複数個のバッテリーから構成されているバッテリーストリングと、前記バッテリーストリングを構成するそれぞれのバッテリーと並列に接続された比較器(comparator)を含む自動ＰＷＭ生成手段と、前記バッテリーストリングを構成するそれぞれのバッテリーと並列に接続されたＤＣ/ＤＣコンバーターを含む均等充電装置とを含んで構成される均等充電装置の均等充電方法において、
(ａ)前記バッテリーストリングを構成するｎ番目のバッテリーセルの電位と、前記バッテリーストリングの一部分であって、前記ｎ番目のバッテリーセルを含むｍ個のバッテリーセルが直列接続されたｍのバッテリーストリングの平均電位とを比較し、ＰＷＭ信号を自動に生成する段階と、
(ｂ)前記ＰＷＭ信号により前記均等充電装置が制御され、前記ｎ番目のバッテリーセルの充電または放電が行われる段階と、
を含んで行われることを特徴とする、直列接続バッテリーストリングのための均等充電方法。
(前記ｎ番目のバッテリーセルは、前記バッテリーストリングを構成する直列接続された複数個のバッテリーの中、任意の単一のバッテリーを意味し、前記ｍは、３以上で、前記バッテリーストリングを構成する全体バッテリーの数(ｋ)以下の数である)。
【請求項１３】
(ｂ)段階において、前記ＰＷＭ信号により前記ＤＣ/ＤＣコンバーター動作の開始及び終了が制御されることを特徴とする、請求項１２に記載の直列接続バッテリーストリングのための均等充電方法。
【請求項１４】
前記ｎ番目のバッテリーセルの充電または放電は、充電型ＤＣ/ＤＣコンバーターまたは放電型ＤＣ/ＤＣコンバーターが動作して行われることを特徴とする、請求項１３に記載の直列接続バッテリーストリングのための均等充電方法。
【請求項１５】
前記ＤＣ/ＤＣコンバーターの入力または出力は、前記ｍのバッテリーストリングと接続され、前記ｎ番目のバッテリーセルの充電電流がｍのバッテリーストリングの全体電位に起因し、前記ｎ番目のバッテリーセルの放電電流がｍのバッテリーストリングの全体電位に寄与することを特徴とする、請求項１４に記載の直列接続バッテリーストリングのための均等充電方法。
【請求項１６】
(ａ)段階において、前記自動ＰＷＭ生成手段から生成されるＰＷＭ信号は、前記比較器の出力により制御されることを特徴とする、請求項１２に記載の直列接続バッテリーストリングのための均等充電方法。
【請求項１７】
(ａ)段階において、前記比較器の二つの入力は、それぞれｎ番目のバッテリーセルの電位及び前記ｍのバッテリーストリングを構成するバッテリーの平均電位であり、二つの入力のそれぞれに接続された抵抗を利用して、前記ｍのバッテリーストリングの平均電位と前記ｎ番目のバッテリーセルの電位が比較されることを特徴とする、請求項１２に記載の直列接続バッテリーストリングのための均等充電方法。
【請求項１８】
(ａ)段階において、前記自動ＰＷＭ生成手段は、前記ｎ番目のバッテリーセルの電位が前記ｍのバッテリーストリングの平均電位より高い場合、前記ＰＷＭ信号を生成することを特徴とする、請求項１７に記載の直列接続バッテリーストリングのための均等充電方法。
【請求項１９】
(ａ)段階において、前記自動ＰＷＭ生成手段は、前記ｎ番目のバッテリーセルの電位が前記ｍのバッテリーストリングの平均電位より低い場合、前記ＰＷＭ信号を生成することを特徴とする、請求項１７に記載の直列接続バッテリーストリングのための均等充電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動均等充電方法及び装置に関し、より詳細には、直列接続バッテリーストリングのための自動ＰＷＭ生成手段を有する均等充電方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン電池を動力源として使用するハイブリッド自動車のように、単位バッテリー(セル)の基本電位より高い電位が必要な場合、多数の単位バッテリーを直列接続して使用することが通常的である。しかしながら、通常的な製造方法により製造されたバッテリーは、同一な陽極、陰極及び電解質物質を利用して同一な構造で製造されたとしても、直列接続されたバッテリーのそれぞれの充電または放電(及び自己放電)特性に差が存在してしまう。
【０００３】
したがって、直列接続されたバッテリーの使用時、単位バッテリーの電位差が存在し、これにより直列接続された単位バッテリーの中、他のバッテリーの電位にかかわらず、一つのバッテリーが完全放電された場合でも、全体電圧(直列接続されたバッテリーの全体電圧)が０となり、再充電が必要となって、再充電時も、それぞれのバッテリーの電位が異なっていることから、一定電圧に先に到達したバッテリーの過充電問題、及び一定電圧にまだ到達していないバッテリーが存在するなど、効率の問題が存在する。
【０００４】
なお、充放電回数が多くなると、バッテリーを構成する物質のdegradationが発生し、バッテリーの特性が変わって、このような老化現象は、個別電池間の偏差をさらに深化させる結果につながる。
【０００５】
したがって、このような問題点を解決するために、直列に接続されたバッテリーの均等充電を得るための多様な均等充電装置が活発に提案されている実情である。
【０００６】
一例として、大韓民国特許公開２００７−００３１４０６は、エネルギー貯蔵所からまたは他のエネルギーソースからエネルギーを供給されるＤＣ/ＤＣコンバーターを利用した、エネルギー貯蔵所の直列接続された個別セルの電荷を均等化するための装置及び方法に関し、詳細には、ＤＣ/ＤＣコンバーターが中間回路キャパシターを充電するが、中間回路キャパシターの電圧は、ＤＣ/ＤＣコンバーターで逆転され、この交流電圧がＡＣバスライン及び結合変圧器を通じて、整流器により脈動直流に変換されるようにして、最も低いセル電圧を有するセルが脈動直流で充電されるようにする方法及び装置に関する。
【０００７】
大韓民国特許公開２００７−０００６７６２は、それぞれのキャパシター(Ｃ１乃至Ｃｎ)に割り当てられたそれぞれ一つの個別トランスフォーマー(Ｔｒ１乃至Ｔｒｎ)及び電圧比較器を備え、個別トンラスフォーマーの２次巻線が、前記キャパシターの陽の端子には個別ダイオード(Ｄ１乃至Ｄｎ)を介して接続されて、陰の端子には直接接続されるように構成された、２段キャパシター(ＤＬＣ)の直列接続されたキャパシターの電荷を等化するための装置に関する。
【０００８】
ヨーロッパ特許登録ＥＰ  ０４３２６３９は、蓄電池スタックのそれぞれの個別蓄電池のために、長方形−機能ジェネレータを含む充電回路及び比較回路、そしてダイオード、トランスフォーマー及びコンタクトブレーカー(contact breaker)を提供し、多数の蓄電池が直列接続された場合、弱く充電された蓄電池とその他の蓄電池グループ間に電荷等化を行う電荷均等化する装置に関する。
【０００９】
米国特許登録ＵＳ  ５６５９２３７は、直列接続された二つ以上のエネルギー貯蔵セルの電荷を均等にする均等充電装置において、第１巻線と複数の第２巻線を有するトランスフォーマー(ここで第２巻線は、エネルギー貯蔵セルの一つに接続される)、均等電圧信号をトランスフォーマーの第１巻線に適用し、第２巻線のそれぞれに充電電流を誘導するための電源変換器(forward converter)を含んで構成され、弱いセルに充電をさせながらエネルギー貯蔵セルが均等になるまで電圧信号の大きさを増加させる手段から構成される均等充電装置に関する。
【００１０】
詳細には、前記従来の技術は、図１で示されるが、中央にバッテリーが直列接続Ｂ１〜ＢＮされており、全ての隣接した二つのバッテリーには、ＤＣ/ＤＣコンバーター１１０＿１〜１１０＿Ｎが接続されている。ＤＣ/ＤＣコンバーターの接続された隣接した二つのバッテリーにおいて、上に位置したバッテリーはエネルギーを放電し、下に位置したバッテリーはエネルギーを充電する形で具現されている。そして、最も下に位置したバッテリーＢ１の場合、放電されたエネルギーを、直列接続されたバッテリーストリングの最も上に位置したバッテリーＢＮでエネルギーを充電するようにＤＣ/ＤＣコンバーターが具現されている。図１に具現された均等充電装置では、電荷不均衡が発生する場合、隣接した二つのセルの中、上のセルから下のセルに電荷を移動する方法で均等充電を達成している。
【００１１】
図２は、ｎ番目のセルのための自動ＰＷＭ生成手段２１０を有する均等充電装置の例を示している。図２から分かるように、直列接続された二つのバッテリーＢＮ＋１、Ｂｎ間には、ｆｏｒｗａｒｄコンバーター２２０が具現されており、ｆｏｒｗａｒｄコンバーターの入力は上のセルに、出力は下のセルにそれぞれ接続されている。バッテリーの平均電位は、比較器２１２の陽極端子に接続されており、ｎ番目のバッテリーＢｎの電位は、陰極端子に接続されている。比較器２１２の出力は、ＰＷＭ発生器２１１を駆動させるに使用されて、ＰＷＭ発生器２１１で生成されたＰＷＭ信号は、ｆｏｒｗａｒｄコンバーター２２０を駆動させるに使用される。図２に示した自動ＰＷＭ生成手段２１０を有する均等充電装置では、直列接続された二つのバッテリーにおいて、上のセルＢｎ＋１の電位が下のセルＢｎの電位より高い時にＰＷＭ信号が生成されて、前記ＰＷＭ信号は、ｆｏｒｗａｒｄコンバーター２２０を動作させ、結果的に、過充電された上のセルから相対的に低充電された下のセルに電荷を移動させる方式で均等充電を達成している。
【００１２】
従来の自動均等充電装置では、隣接した二つのバッテリーの電位を比較し、過充電バッテリーから相対的に低充電されたバッテリーにエネルギーを移動する方法で均等充電を達成している。ここで、自動均等充電装置は、隣接する二つのバッテリーの電位を判断し、上に位置したバッテリーの電位が下に位置したバッテリーの電位より高い場合、均等充電動作を始める。したがって、上記の従来技術は、全体直列接続されたバッテリーストリングにおいて、相対的に電位の低い二つのセルが隣接している場合、電位の低いセルから電荷が放電される限界を有している。即ち、隣接した幾つかのセルが同時に低充電された状態であるとしても、隣接した二つのセル間の電位を判断して均等充電装置が動作するようになっているため、全体バッテリー充電基準からみて、相対的に低い充電状態のバッテリーセルからもエネルギーが放電されてしまうような状況が発生し得る。これを解決するために、全体バッテリーセルの平均電位と関心セルの平均電位とを比較し、関心セルの電位が高い場合にのみエネルギーを放電する形の均等充電装置を構成することができるが、これは、均等充電装置全体を複雑とする短所がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上述のような従来技術の問題点を解決するために案出されたもので、全体バッテリー平均電位と比較し、相対的に低充電されたバッテリーセルからもエネルギーが放電され得る状況を克服できる、直列接続バッテリーストリングのための均等充電方法及び装置を提供することにその目的がある。
【００１４】
また、全体バッテリー平均電位と関心バッテリーセルの電位を比較して均等充電装置が動作するように装置を設計する場合に生じ得る均等充電装置の複雑度を解決できる、直列接続バッテリーストリングのための均等充電方法及び装置を提供することに他の目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の直列接続されたバッテリーストリングのための均等充電装置は、直列接続された複数個のバッテリーから構成されているバッテリーストリングと、前記バッテリーストリングを構成するｎ番目のバッテリーセルと、前記バッテリーストリングの一部分であって、前記ｎ番目のバッテリーセルを含むｍ個のバッテリーセルが直列接続されたｍのバッテリーストリングと、前記バッテリーストリングを構成するバッテリーのそれぞれに並列接続された自動ＰＷＭ生成手段と、前記バッテリーストリングを構成するバッテリーのそれぞれに並列接続された均等充電装置とを含んで構成されて、前記自動ＰＷＭ生成手段は、比較器(comparator)及び前記比較器の出力によりＰＷＭ信号を自動生成するＰＷＭ発生器を含んで構成されて、前記比較器は、前記ｎ番目のバッテリーセルの電位と前記ｍのバッテリーストリングの平均電位(局部平均電位)とを比較して出力を生成し、前記ＰＷＭ発生器から自動生成されるＰＷＭ信号により、前記ｎ番目のバッテリーセルを充電または放電させる均等充電装置が自動制御される特徴がある。(前記ｎ番目のバッテリーセルは、前記バッテリーストリングを構成する直列接続された複数個のバッテリーの中、任意の単一のバッテリーを意味し、前記ｍは、３以上で、前記バッテリーストリングを構成する全体バッテリーの数以下の数である)。
【００１６】
前記比較器(comparator)の二つの入力は、それぞれｎ番目のバッテリーセルの電位及び前記ｍのバッテリーストリングの平均電位であることが好ましく、前記比較器の二つの入力端のそれぞれに備えられた抵抗により、前記ｍのバッテリーストリングの平均電位と前記ｎ番目のバッテリーセルの電位とが比較されることが好ましい。
【００１７】
前記均等充電装置は、前記バッテリーストリングを構成するそれぞれのバッテリーに並列接続されたＤＣ/ＤＣコンバーターを含んで構成された特徴がある。
【００１８】
前記ＤＣ/ＤＣコンバーターは、充電型のＤＣ/ＤＣコンバーターであり、前記ｍのバッテリーストリングの全体電位を入力とすることが好ましい。この際、前記自動ＰＷＭ生成手段は、前記ｎ番目のバッテリーセルの電位が前記ｍのバッテリーストリングの平均電位より低い場合、前記ＰＷＭ信号を生成することが好ましい。
【００１９】
前記ＤＣ/ＤＣコンバーターは、放電型のＤＣ/ＤＣコンバーターであり、この際、前記自動ＰＷＭ生成手段は、前記ｎ番目のバッテリーセルの電位が前記ｍのバッテリーストリングの平均電位より高い場合、前記ＰＷＭ信号を生成することが好ましい。
【００２０】
前記ＤＣ/ＤＣコンバーターは、前記自動ＰＷＭ生成手段により制御される特徴がある。
【００２１】
前記バッテリーストリングの端部に位置したバッテリーセルに備えられる比較器の二つの入力は、それぞれ最下端に位置したバッテリーセルの電位及びバッテリーストリングの全体電位であることが好ましい。
【００２２】
本発明の直列接続バッテリーストリングのための均等充電方法は、直列接続された複数個のバッテリーから構成されているバッテリーストリングと、前記バッテリーストリングを構成するそれぞれのバッテリーと並列に接続された比較器(comparator)を含む自動ＰＷＭ生成手段と、前記バッテリーストリングを構成するそれぞれのバッテリーと並列に接続されたＤＣ/ＤＣコンバーターを含む均等充電装置とを含んで構成される均等充電装置の均等充電方法において、(ａ)前記バッテリーストリングを構成するｎ番目のバッテリーセルの電位と、前記バッテリーストリングの一部分であって、前記ｎ番目のバッテリーセルを含むｍ個のバッテリーセルが直列接続されたｍのバッテリーストリングの平均電位とを比較し、ＰＷＭ信号を自動に生成する段階と、(ｂ)前記ＰＷＭ信号により前記均等充電装置が制御され、前記ｎ番目のバッテリーセルの充電または放電が行われる段階とを含んで行われる特徴がる。(前記ｎ番目のバッテリーセルは、前記バッテリーストリングを構成する直列接続された複数個のバッテリーの中、任意の単一のバッテリーを意味し、前記ｍは、３以上で、前記バッテリーストリングを構成する全体バッテリーの数(ｋ)以下の数である)。
【００２３】
(ｂ)段階において、前記ＰＷＭ信号により前記ＤＣ/ＤＣコンバーター動作の開始及び終了が制御されることが好ましく、前記ｎ番目のバッテリーセルの充電または放電は、充電型ＤＣ/ＤＣコンバーターまたは放電型ＤＣ/ＤＣコンバーターが動作して行われることが好ましい。
【００２４】
この際、前記ＤＣ/ＤＣコンバーターの入力または出力は、前記ｍのバッテリーストリングと接続され、前記ｎ番目のバッテリーセルの充電電流がｍのバッテリーストリングの全体電位に起因し、前記ｎ番目のバッテリーセルの放電電流がｍのバッテリーストリングの全体電位に寄与することが好ましい。
【００２５】
(ａ)段階において、前記自動ＰＷＭ生成手段から生成されるＰＷＭ信号は、前記比較器の出力により制御される特徴があり、(ａ)段階において、前記比較器の二つの入力は、それぞれｎ番目のバッテリーセルの電位及び前記ｍのバッテリーストリングの平均電位であり、二つの入力のそれぞれに接続された抵抗を利用して、前記ｍのバッテリーストリングの平均電位と前記ｎ番目のバッテリーセルの電位が比較されることが好ましい。
【００２６】
(ａ)段階において、前記自動ＰＷＭ生成手段は、前記ｎ番目のバッテリーセルの電位が前記ｍのバッテリーストリングの平均電位より高い場合、前記ＰＷＭ信号を生成することが好ましい。
【００２７】
(ａ)段階において、前記自動ＰＷＭ生成手段は、前記ｎ番目のバッテリーセルの電位が前記ｍのバッテリーストリングの平均電位より低い場合、前記ＰＷＭ信号を生成することが好ましい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明による直列接続バッテリーストリングのための均等充電方法及び装置は、該当バッテリーセルで電荷を充電あるいは放電する場合、周辺の該当バッテリーセルを含む多数のバッテリーセルの平均電位と比較して均等充電動作を行うことにより、全体の均等充電の目的に逆行する場合を減らす効果がある。
【００２９】
また、本発明は、連続した幾つかのバッテリーセルが低充電あるいは過充電されたとしても、隣接したバッテリーセルに比べ相対的に電位が低いか高い場合、該当バッテリーセルから電荷が流出されるか流入されるような従来の問題を防止する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】従来の自動均等充電装置の一例である。
【図２】ｎ番目のセルのための従来の自動ＰＷＭ生成手段を有する均等充電装置の例である。
【図３】本発明の一実施例による直列接続バッテリーストリングのための均等充電装置の一般的な形態を示したものである。
【図４】本発明の一実施例による放電形態の自動均等充電装置の例である。
【図５】本発明の一実施例による自動均等充電装置において、一番目のバッテリーの均等充電過程、(ａ)Ｑ１がオンになっている場合、(ｂ)Ｑ１がオフになっている場合の電荷の流れを示したものである。
【図６】本発明の一実施例による自動ＰＷＭ生成手段を有する放電形態の均等充電装置の例である。
【図７】本発明の一実施例による(Ｎ−２)番目のバッテリーのための自動ＰＷＭ生成手段を有する放電形態の均等充電装置の例である。
【図８】本発明の一実施例による(Ｎ−１)番目のバッテリーのための自動ＰＷＭ生成手段を有する放電形態の均等充電装置の例である。
【図９】本発明の一実施例によるＮ番目のバッテリーのための自動ＰＷＭ生成手段を有する放電形態の均等充電装置の例である。
【図１０】本発明の他の実施例による充電形態の自動均等充電装置の例である。
【図１１】本発明の他の実施例による充電形態の自動均等充電装置において、一番目のバッテリーの均等充電過程、(ａ)Ｑ１がオンになっている場合、(ｂ)Ｑ１がオフになっている場合の電荷の流れを示したものである。
【図１２】本発明の他の実施例による自動ＰＷＭ生成手段を有する充電方式の均等充電装置の例である。
【図１３】本発明の他の実施例による(Ｎ−２)番目のバッテリーのための自動ＰＷＭ生成手段を有する充電形態の均等充電装置の例である。
【図１４】本発明の他の実施例による(Ｎ−１)番目のバッテリーのための自動ＰＷＭ生成手段を有する充電形態の均等充電装置の例である。
【図１５】本発明の他の実施例によるＮ番目のバッテリーのための自動ＰＷＭ生成手段を有する充電形態の均等充電装置の例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、添付の図面を参照し、本発明のバッテリー運用装置及び方法を詳細に説明する。以下紹介される図面は、当業者に本発明の思想が十分伝えられるようにするために例として提供されるものである。したがって、本発明は、以下提示される図面に限定されず、他の形態で具体化されることもできる。また、本明細書において、同一な参照符号は、同一な構成要素を示す。
【００３２】
ここで使用される技術用語及び科学用語に当たって、他に定義がなければ、この発明の属する技術分野で通常の知識を有する者が通常的に理解している意味を有し、下記の説明及び添付図面において、本発明の要旨を曖昧にするような公知機能及び構成に対する説明は省く。なお、下記の説明において、説明の明確性のために、多数のバッテリーが直列接続されたバッテリーストリングを構成する任意の単一なバッテリーをバッテリーセルと称する。
【００３３】
図３は、本発明の自動ＰＷＭ生成手段３１０を有する均等充電装置の一般的な構造を示した一例である。図３から分かるように、最も左側には、ｍ個のバッテリーが直列接続されたｍのバッテリーストリング３３０が示されている。ここで、ｍのバッテリーストリング３３０は、直列接続された全体バッテリーストリングの一部分である。ｍのバッテリーストリング３３０の中、最も下に位置したバッテリーが関心バッテリーＢｎである。図３において、ｎ番目バッテリーセルの意味は、ｍのバッテリーストリング３３０を構成する任意の単一なバッテリーの中、充電または放電による均等充電が行われるバッテリーセルを意味する用語である。また、ｍのバッテリーストリング３３０を構成するバッテリーの数と同一な番目のバッテリーセルＢｎ＋(ｍ−１)をｎ＋(ｍ−１)番目バッテリーとする。ｍのバッテリーストリング３３０には、自動ＰＷＭ生成手段３１０が並列接続されている。前記自動ＰＷＭ生成手段３１０は、ＰＷＭ発生器３１１とＰＷＭ発生器３１１を駆動させるための比較器(comparator)３１２が含まれている。関心バッテリーであるｎ番目のバッテリーセルを充電するか放電させることのできる均等充電装置３２０は、ＰＷＭ発生器３１１から自動に生成されるＰＷＭ信号により制御され、充電または放電動作を開始して終了する。この際、図３に示したように、前記均等充電装置３２０は、ＤＣ/ＤＣコンバーターを含んで構成されることが好ましい。
【００３４】
図３に基づいて詳述したように、本発明の自動均等充電装置の特徴は、ｎ番目のバッテリーセルの電位と、ｎ番目のバッテリーセルを含んだｍ個のバッテリーセル(ｍは、３以上、バッテリーストリングを構成する全体バッテリーの数以下の数である)の平均電位値とを比較器で比較し、比較器の出力によりＰＷＭ発生器から自動にＰＷＭ信号を生成することで、ＰＷＭ発生器から発生するＰＷＭ信号によりＤＣ/ＤＣコンバーターの駆動が制御され、ｎ番目のバッテリーセルに電荷が充電または放電されて、ｎ番目のバッテリーセルの均等充電がなされることである。
【００３５】
図４は、本発明の放電形態の自動均等充電装置の例を示したものである。全体ｋ個のバッテリーが直列接続されたバッテリーストリングＢ１〜Ｂｋにおいて、それぞれのバッテリーセルには、電荷を放電させることのできる装置４０１が並列に接続されている。図４は、ｍのバッテリーストリングの中、ｍ＝４の場合に対して示したもので、任意のバッテリーセル電位が、自分を含んだ四つのバッテリーセルの平均電位より高い場合、過充電された自分のエネルギーを放電させ、上位ｍ−１個の直列接続されたバッテリーに再充電させる均等充電方法を示している。
【００３６】
もし充電しようとするバッテリーの数がｍ−１より少ない場合(図４において、充電しようとするバッテリーの数が３より少ない場合)、充電できる最も多い数のバッテリーを充電するようになる。図４に示したように、(ｋ−２)番目バッテリーセルＢｋ−２は、放電されたエネルギーを、(ｋ−１)番目のバッテリーセルＢｋ−１とｋ番目のバッテリーセルＢｋに充電させており、(ｋ−１)番目のバッテリーセルＢｋ−１は、放電されたエネルギーをｋ番目のバッテリーセルＢｋに充電させている。そして、ｋ番目のバッテリーセルＢｋは、放電されたエネルギーを、直列接続されたバッテリーの中、最も下に位置したバッテリーセルＢ１に充電させている。
【００３７】
図５は、図４に基づいた本発明の一実施例による自動均等充電装置において、一番目のバッテリーセルＢ１の均等充電過程を示している。スイッチＱ１がオンになると、一番目のバッテリーセルＢ１から放電されたエネルギーは、インダクターＬ１に貯蔵される。その後、スイッチＱ１がオフになると、貯蔵されたエネルギーは、ダイオードＤ１を通じて、直列接続された二番目、三番目、そして四番目のバッテリーＢ２、Ｂ３及びＢ４に直列に流入されるようになる(図５の点線矢印は、スイッチの動作状態による電荷の移動を表現している)。
【００３８】
図６は、図４に基づいた本発明の一実施例による局部平均(Localized average)電位を利用した、自動ＰＷＭ生成手段を有する放電形態の均等充電装置を示している。本発明において、局部全体電位は、ｍのバッテリーストリングの全体電位を意味し、局部平均電位は、前記ｍのバッテリーストリングを構成しているバッテリーｍ個の平均電位を意味する。
【００３９】
本発明では、隣接した二つのバッテリーセルの電位を比較して均等充電装置を動作させる従来の均等充電方法の短所を克服するために、現在関心のバッテリーセルＢ１と、関心バッテリーセルＢ１を含んだ、関心バッテリーセルＢ１を基準に上位(ｍ−１)番目のバッテリーセルＢ４までの局部平均電位を比較して、関心バッテリーセルＢ１がｍ個のバッテリーセルの平均電位より高い場合、均等充電装置が動作する方法を提案している。
【００４０】
具体的に、図６は、ｍ＝４のバッテリーストリングを示したもので、一番目のバッテリーセルＢ１の過充電されたエネルギーを放電させるために、放電形態の均等充電装置６２０と、均等充電装置６２０を動作させるための自動ＰＷＭ生成手段６１０を示している。自動ＰＷＭ生成手段内に比較器６１２の二つの入力端子には、陽極端子に一番目のバッテリーセルＢ１の電位が接続されており、陰極端子には、一番目のバッテリーセルＢ１から四番目のバッテリーセルＢ４の平均電位が接続されている。ここで、一番目のバッテリーセルＢ１から四番目のバッテリーセルＢ４までの局部平均電位は、抵抗Ｒ１，ＵとＲ１，Ｌを使用して具現し、ｍ＝４のバッテリーストリンであるため、Ｒ１，Ｕの抵抗値は、３ｘＲ１，Ｌである。比較器６１２の出力は、ＰＷＭ発生器６１１に接続されており、比較器６１２の出力がＨｉｇｈになると、ＰＷＭ発生器がＰＷＭ信号を生成する。生成されたＰＷＭ信号は、固定された時比率(duty ratio)を有しており、放電形態のＤＣ/ＤＣコンバーター６２１、放電形態のＤＣ/ＤＣコンバーターを駆動させるために、スイッチＱ１、６２２及び電流の流れ方向を制御するダイオードＤ１、６２３を含んで構成された均等充電装置６２０の動作を制御する。図６に示した均等充電装置６２０では、一番目のバッテリーセルＢ１の電位が、一番目のバッテリーセルＢ１から四番目のバッテリーセルＢ４までの局部平均電位より高いと、ＰＷＭ信号によりスイッチＱ１、６２２がオンになって、均等充電装置６２０が動作し、この均等充電装置６２０の動作により、一番目のバッテリーセルＢ１から放電されたエネルギーは、二番目のバッテリーセルＢ２、三番目のバッテリーセルＢ３及び四番目のバッテリーセルＢ４に直列に充電される。そして、このような均等充電動作は、一番目のバッテリーセルＢ１の電位が、自分を含んだ四番目のバッテリーセルＢ４までの局部平均電位より低くなるまで続けられる。
【００４１】
図７は、図４に基づいた本発明の一実施例による(ｋ−２)番目のバッテリーのための自動ＰＷＭ生成手段７１０を有する、放電形態の均等充電装置の例を示している。全体バッテリーの数がｋ個、ｍ＝４のバッテリーストリングの場合に対して本発明の自動均等充電装置を設計すると、(ｋ−２)番目のバッテリーセルＢｋ−２から放電されたエネルギーを充電させるバッテリーの数が最大２個である。そして、この際、充電できるバッテリーは、(ｋ−１)番目のバッテリーセルＢｋ−１とｋ番目のバッテリーセルＢｋである。この場合、Ｒｋ−２，Ｕ＝２ｘＲｋ−２、Ｌの関係が成立する。図７に示した均等充電装置７２０の動作を説明すると、(ｋ−２)番目のバッテリーセルＢｋ−２の電位が、(ｋ−２)番目のバッテリーセルからｋ番目のバッテリーセルＢｋまでの平均電位より高いと、自動ＰＷＭ生成手段７１０からＰＷＭ信号が発生する。そして、発生されたＰＷＭ信号は、均等充電装置７２０を駆動させるためにスイッチＱｋ−２に入力されて、その結果、(ｋ−２)番目のバッテリーセルＢｋ−２から放電されたエネルギーは、二つのバッテリーセルＢｋ−１及びＢｋに直列に充電される。
【００４２】
図８は、図４に基づいた本発明の一実施例による(ｋ−１)番目のバッテリーのための自動ＰＷＭ生成手段８１０を有する、放電形態の均等充電装置の例を示している。全体バッテリーの数がｋ個、ｍ＝４のバッテリーストリングの場合に対して本発明の自動均等充電装置を設計すると、(ｋ−１)番目のバッテリーセルから放電されたエネルギーが流入できるバッテリーは、専らｋ番目のバッテリーセルＢｋ一つである。この場合、Ｒｋ−１，Ｕ＝Ｒｋ−１、Ｌの関係が成立する。図８に示した均等充電装置の動作を説明すると、(ｋ−１)番目のバッテリーセルＢｋ−１の電位が、ｋ番目のバッテリーセルＢｋの電位より高いと、自動ＰＷＭ生成手段８１０からＰＷＭ信号が発生する。そして、発生されたＰＷＭ信号は、均等充電装置８２０を駆動させるためにスイッチＱｋ−１に入力されて、その結果、(ｋ−１)番目のバッテリーセルＢｋ−１から放電されたエネルギーは、ｋ番目のバッテリーＢｋに直列に充電される。
【００４３】
図９は、図４に基づいた本発明の一実施例によるｋ番目のバッテリーのための自動ＰＷＭ生成手段９１０を有する、放電形態の均等充電装置の例を示している。全体バッテリーの数がｋ個、ｍ＝４の場合、ｋ番目のバッテリーセルＢｋは、放電されたエネルギーを充電させるバッテリーに直列接続されたｋ個のバッテリーの中、最も下に位置した一番目のバッテリーセルＢ１を利用するようになる。そして、自動ＰＷＭ生成手段９１０において、比較器９１２陰極端子は、一番目のバッテリーセルＢ１の電位が接続されて、陽極端子は、バッテリーストリングの全体電位の平均電位が接続される。この場合、二つの抵抗Ｒｋ、Ｕ、Ｒｋ，Ｌは、Ｒｋ，Ｕ＝(ｋ−１)ｘＲｋ，Ｌの関係が成立する。図９に示した均等充電装置９２０の動作を説明すると、一番目のバッテリーセルＢ１の電位が全体ｋ個のバッテリーの電位より低いと、自動ＰＷＭ生成手段９１０が動作し、ＰＷＭ信号が発生する。そして、発生されたＰＷＭ信号は、均等充電装置９２０を駆動させるためにスイッチＱｋに入力されて、その結果、ｋ番目のバッテリーセルＢｋから放電されたエネルギーは、一番目のバッテリーセルＢ１に充電される。
【００４４】
図１０は、本発明の他の実施例である充電形態の自動均等充電装置の例を示している。中央にはｋ個のバッテリーＢ１〜Ｂｋが直列接続されており、全てのバッテリーセルでは、該当バッテリーセルにエネルギーを充電できる充電方式の均等充電装置１００１が並列に接続されている。図１０は、ｋ個の直列接続バッテリーＢ１〜Ｂｋにおいて、ｍ＝４であるｍのストリング１０１０、１０２０、１０３０、１０４０の場合が示されたものであるため、任意の四つのバッテリーセルを基準に、四つのバッテリーセルからエネルギーを放電させて、最も下に位置した一つのバッテリーに、放電されたエネルギーを充電させる均等充電方法を示している。図１０の場合、ｋ個の直列接続バッテリーにおいて、一番目のバッテリーセルＢ１から(ｋ−３)番目のバッテリーセルＢｋ−３までは、本発明の一般的な形態で具現できる。但し、(ｋ−２)番目のバッテリーセルＢｋ−２の場合、(ｋ−２)番目のバッテリーセルを充電させるために、(ｋ−１)番目のバッテリーセルＢｋ−１とｋ番目のバッテリーセルＢｋが放電し、(ｋ−１)番目バッテリーセルＢｋ−１を充電させるために、専らｋ番目のバッテリーセルＢｋのみが放電するようになる。そして、最も上に位置したｋ番目のバッテリーセルＢｋを充電するために、最も下に位置した一番目のバッテリーセルＢ１が放電するようになる。図１０では、現在関心のバッテリーセルが低充電された状態である場合、該当バッテリーセルを充電するための充電方式の均等充電装置として簡単なｆｌｙｂａｃｋコンバーターが使用されている。しかしながら、他の形態のＤＣ/ＤＣコンバーターを同じ目的で使用してもよいということは、通常の知識を有した者にとって自明である。
【００４５】
図１１は、図１０に基づいた本発明の他の実施例である充電形態の自動均等充電装置において、一番目のバッテリーセルＢ１の均等充電過程を示している。充電形態の均等充電装置１１１０は、変圧器、ダイオード及びスイッチ素子(ＦＥＴ、ＢＪＴなど)を含んで構成される。図１１において、一番目のバッテリーＢ１は、変圧器Ｔ１の２次巻線にダイオードＤ１が直列接続されている変圧器Ｔ１と並列接続されている。そして、変圧器Ｔ１の１次巻線は、スイッチＱ１が直列接続されて、ｍ＝４であるｍのバッテリーストリングの局部全体電位、即ち、四番目のバッテリーセルＢ４の陽極と一番目のバッテリーセルＢ１の陰極に並列接続されている。自動ＰＷＭ生成手段(図示せず)から生成されたＰＷＭ駆動信号により、スイッチＱ１がオンになると、変圧器Ｔ１の磁化インダクター(magnetizing inductor)にエネルギーが貯蔵される。そして、スイッチＱ１がオフになると、磁化インダクターに貯蔵されたエネルギーは、ダイオードＤ１を通じて一番目のバッテリーセルＢ１に流入する。
【００４６】
図１２は、図１０に基づいた本発明の他の実施例である一番目のバッテリーの均等充電のための自動ＰＷＭ生成手段１２１０を有する、充電方式の均等充電装置１２２０の例を示している。ｍ＝４であるｍのバッテリーストリングを示したものであるため、一番目のバッテリーセルＢ１から四番目のバッテリーセルＢ４まで、四つのバッテリーが直列接続されており、一番目のバッテリーセルＢ１には、一番目のバッテリーセルＢ１を充電させるためのｆｌｙｂａｃｋコンバーターが並列接続されている。具体的に、ｆｌｙｂａｃｋコンバーターの入力は、ｍ＝４であるｍのバッテリーストリングの局部全体電位と接続されており、出力は、一番目のバッテリーセルＢ１が接続されている。バッテリーの左側には、自動ＰＷＭ生成手段１２１０があり、自動ＰＷＭ生成手段１２１０は、比較器１２１２とＰＷＭ発生器１２１１を含んで構成される。比較器１２１２の陰極端子には、一番目のバッテリーセルＢ１の電位が接続されており、陽極には、ｍ＝４であるｍのバッテリーストリングの局部全体電位が接続されている。この際、比較器１２１２の二つの入力側(陰極端子及び陽極端子)のそれぞれに抵抗Ｒ１，Ｕ、Ｒ１，Ｌを備えて、ｍ＝４であるｍのバッテリーストリングの局部平均電位と単一なバッテリーセルの電位とが比較されるようにした。このために、Ｒ１，Ｕ、Ｒ１，Ｌは、Ｒ１，Ｕ＝３ｘＲ１，Ｌの関係を有する。
【００４７】
図１２に示した自動ＰＷＭ生成手段１２１０を有する均等充電装置１２２０の動作を具体的に説明すると、一番目のバッテリーセルＢ１の電位が、ｍ＝４であるｍのバッテリーストリングの局部平均電位より低いと、ＰＷＭ生成手段１２１０は、固定時比率を有するＰＷＭ信号を生成し、このＰＷＭ信号は、均等充電装置１２２０を駆動させるためにスイッチＱ１に入力される。その結果、直列接続された四つのバッテリーセルＢ１〜Ｂ４から流出されたエネルギーは、一番目のバッテリーセルＢ１に流入される。そして、このような均等充電過程は、一番目のバッテリーセルＢ１の電位が、比較器１２１２の陽極端子に入力されたｍ＝４であるｍのバッテリーストリングの局部平均電位より高くなるまで続けられる。
【００４８】
図１３は、図１０に基づいた本発明の他の実施例である(ｋ−２)番目のバッテリーセルＢｋ−２のための自動ＰＷＭ生成手段１３１０を有する、充電形態の均等充電装置１３２０の例を示している。全体バッテリーの数がｋ個であると仮定して、ｍ＝４である場合、本発明の充電形態の自動均等充電方法を適用すると、(ｋ−２)番目のバッテリーセルＢｋ−２を充電できるバッテリーの数は、最大２個である。そして、この際放電されるバッテリーは、(ｋ−１)番目のバッテリーセルＢｋ−１とｋ番目のバッテリーセルＢｋである。この場合、Ｒｋ−２，Ｕ＝２ｘＲｋ−２，Ｌの関係が成立する。自動ＰＷＭ生成手段１３１０を有する均等充電装置１３２０の動作を簡単に説明すると、(ｋ−２)番目のバッテリーセルＢｋ−２の電位が、(ｋ−２)番目のバッテリーセルＢｋ−２からｋ番目のバッテリーセルＢｋまでの平均電位より低いと、自動ＰＷＭ生成手段１３１０からＰＷＭ信号が発生される。そして、発生されたＰＷＭ信号は、均等充電装置を駆動させるために、スイッチＱｋ−２に入力される。その結果、直列接続された三つのバッテリーセルＢｋ−２、Ｂｋ−１、Ｂｋから放電されたエネルギーは、専ら(ｋ−２)番目のバッテリーセルＢｋ−２に充電される。
【００４９】
図１４は、図１０に基づいた本発明の他の実施例である(ｋ−１)番目のバッテリーセルＢｋ−１のための自動ＰＷＭ生成手段１４１０を有する、充電形態の均等充電装置１４２０の例を示している。全体バッテリーの数がｋ個であると仮定して、ｍ＝４である場合、(ｋ−１)番目のバッテリーセルＢｋ−１を充電できるバッテリーは、専らｋ番目のバッテリーセルＢｋ一つである。この場合、Ｒｋ−１，Ｕ＝Ｒｋ−１，Ｌの関係が成立する。均等充電過程を簡単に説明すると、(ｋ−１)番目のバッテリーセルＢｋ−１の電位がｋ番目のバッテリーセルＢｋの電位より低いと、自動ＰＷＭ生成手段１４１０が動作し、ＰＷＭ信号が発生される。そして、発生されたＰＷＭ信号は、均等充電装置１４２０を駆動させるためにスイッチＱｋ−１に入力される。その結果、直列接続された二つのバッテリーセルＢｋ−１、Ｂｋから放電されたエネルギーは、専ら(ｋ−１)番目のバッテリーセルＢｋにのみ充電される。
【００５０】
図１５は、図１０に基づいた本発明の他の実施例であるｋ番目のバッテリーのための自動ＰＷＭ生成手段１５１０を有する、充電方式の均等充電装置１５２０の例を示している。図１５から分かるように、全体バッテリーストリングは、ｋ個のバッテリーＢ１〜Ｂｋが直列接続されており、一番目のバッテリーセルＢ１は最も下に、そしてｋ番目のバッテリーセルＢｋは最も上にそれぞれ位置している。ｋ番目のバッテリーセルＢｋの均等充電のためにｆｌｙｂａｃｋコンバーターが具現されており、ｆｌｙｂａｃｋコンバーターの入力は、一番目のバッテリーセルＢ１に、そして出力はｋ番目のバッテリーセルＢｋにそれぞれ接続されている。自動ＰＷＭ生成手段１５１０内の比較器１５１２の陽極端子には、一番目のバッテリーセルＢ１の電位が接続されており、陰極端子には、ｋ個のバッテリーから構成された全体バッテリーストリングの全体電位が接続されている。比較器１５１２で全体バッテリーストリングの平均電位と個別バッテリーセルの電位とを比較するために、比較器１５１２の二つの入力側(陰極端子及び陽極端子)のそれぞれに抵抗Ｒｋ，Ｕ、Ｒｋ，Ｌを備え、全体バッテリーストリングの平均電位と単一なバッテリーセルの電位とが比較されるようにした。このために、Ｒｋ，Ｕ、Ｒｋ，Ｌは、Ｒｋ，Ｕ＝(ｋ−１)ｘＲｋ，Ｌの関係がある。図１５の均等充電装置では、一番目のバッテリーセルＢ１の電位が全体ｋ個のバッテリーの平均電位より高い場合、自動ＰＷＭ生成手段１５１０からＰＷＭ信号が生成される。そして、生成されたＰＷＭ信号はスイッチＱｋに入力され、ｆｌｙｂａｃｋコンバーターＴｋを動作させる。その結果、過充電された一番目のバッテリーのエネルギーは、ｆｌｙｂａｃｋコンバーター動作により、全体バッテリーストリングに流入されるようになる。
【００５１】
図３乃至図１５に基づいて本発明の自動均等充電方法及び装置を詳細に説明したが、以下、本発明の自動均等充電方法をさらに詳細に説明する。
【００５２】
本発明の自動均等充電方法は、直列接続された複数個のバッテリーから構成されているバッテリーストリングと、前記バッテリーストリングを構成するそれぞれのバッテリーと並列に接続された比較器(comparator)を含む自動ＰＷＭ生成手段と、前記バッテリーストリングを構成するそれぞれのバッテリーと並列に接続されたＤＣ/ＤＣコンバーターを含む均等充電装置とを含んで構成される均等充電装置の均等充電方法において、(ａ)前記バッテリーストリングを構成するｎ番目のバッテリーセルの電位と、前記バッテリーストリングの一部分であって、前記ｎ番目のバッテリーセルを含むｍ個のバッテリーセルが直列接続されたｍのバッテリーストリングの平均電位(局部平均電位)とを比較し、ＰＷＭ信号を自動に生成する段階と、(ｂ)前記ＰＷＭ信号により前記均等充電装置が制御され、前記ｎ番目のバッテリーセルの充電または放電が行われる段階とを含んで行われる特徴を有する。(前記ｎ番目のバッテリーセルは、前記バッテリーストリングを構成する直列接続された複数個のバッテリーの中、任意の単一のバッテリーを意味し、前記ｍは、３以上で、前記バッテリーストリングを構成する全体バッテリーの数(ｋ)以下の数である)。
【００５３】
(ｂ)段階において、前記ＰＷＭ信号により、前記ＤＣ/ＤＣコンバーター動作の開始及び終了が自動制御されて、前記ＰＷＭ信号は、前記比較器の出力により自動に生成されるため、前記ｎ番目のバッテリーセルの電位が、ｍのバッテリーストリングの平均電位(局部平均電位)と同じかほぼ等しくなった場合、前記ＤＣ/ＤＣコンバーターの動作が終了するようになる。
【００５４】
前記ｎ番目のバッテリーセルの充電または放電は、充電型ＤＣ/ＤＣコンバーターまたは放電型ＤＣ/ＤＣコンバーターが動作して行われ、前記ＤＣ/ＤＣコンバーターの入力または出力は、前記ｍのバッテリーストリングと接続され、前記ｎ番目のバッテリーセルの充電電流がｍのバッテリーストリングの全体電位に起因し、前記ｎ番目のバッテリーセルの放電電流がｍのバッテリーストリングの全体電位に寄与するようになる。
【００５５】
(ａ)段階において、前記比較器の二つの入力は、それぞれｎ番目のバッテリーセルの電位及び前記ｍのバッテリーストリングの全体電位であり、前記二つの入力のそれぞれに接続された抵抗を利用して、前記ｍのバッテリーストリングの平均電位と前記ｎ番目のバッテリーセルの電位が比較されるようになる。
【００５６】
前記(ａ)及び(ｂ)段階を通じて行われる本発明の均等充電方法は、前記ｎ番目のバッテリーセルが多数のｍのバッテリーストリングに属するようになり、前記バッテリーストリングを構成するバッテリーの中、端部に位置したバッテリーセルに並列接続される前記自動ＰＷＭ生成手段の比較器は、バッテリーストリングの全体電位と端部に位置したバッテリーセルの電位とを比較するため、単一な前記ｎ番目のバッテリーセルは、多数の局部平均電位を生成し、バッテリーストリングの全体電位にも寄与する特徴がある。
【００５７】
以上のように、本発明では、具体的な構成素子などのような特定の事項と限定された実施例及び図面を参照して説明したが、これらは、本発明のより全般的な理解を助けるために提供されたもので、本発明がこれらに限定されるものではなく、本発明の属する分野で通常の知識を有する者なら、このような記載から多様な修正及び変形が可能である。
【００５８】
したがって、本発明の思想は、説明された実施例に局限して定められてはならず、添付の特許請求の範囲だけではなく、この特許請求の範囲と均等なあるいは等価的な変形のあるあらゆるものは、本発明の思想の範疇に属すると言える。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明を利用すれば、全体バッテリー平均電位と比較し、相対的に低充電されたバッテリーセルからもエネルギーが放電され得る状況を克服できる、直列接続バッテリーストリングのための均等充電方法及び装置を得ることができる。
【００６０】
また、本発明を利用すれば、全体バッテリー平均電位と関心バッテリーセルの電位を比較して均等充電装置が動作するように装置を設計する場合に生じ得る均等充電装置の複雑度を解決できる、直列接続バッテリーストリングのための均等充電方法及び装置を得ることができる。
【符号の説明】
【００６１】
３３０  ｍのバッテリーストリング
３１０、６１０、７１０、８１０、９１０、１２１０、１３１０、１４１０、１５１０  自動ＰＷＭ生成手段
３２０、６２０、７２０、８２０、９２０、１２２０、１３２０、１４２０、１５２０  均等充電装置
４１０、４２０、４３０、４４０、１０１０、１０２０、１０３０、１０４０  ｍ＝４のバッテリーストリング
４０１  充電型均等充電装置
１００１  放電型均等充電装置
【図１】
2011501937.tif 000003
【図２】
2011501937.tif 000004
【図３】
2011501937.tif 000005
【図４】
2011501937.tif 000006
【図５】
2011501937.tif 000007
【図６】
2011501937.tif 000008
【図７】
2011501937.tif 000009
【図８】
2011501937.tif 000010
【図９】
2011501937.tif 000011
【図１０】
2011501937.tif 000012
【図１１】
2011501937.tif 000013
【図１２】
2011501937.tif 000014
【図１３】
2011501937.tif 000015
【図１４】
2011501937.tif 000016
【図１５】
2011501937.tif 000017
【国際調査報告】
2011501937.tif 000018
2011501937.tif 000019