(57)【要約】【課題】直列接続された複数の２次電池のそれぞれの充電電圧を均一化するセルバランス回路と、このセルバランス回路を複数備えるセルバランス装置と、について、低コスト化および小型化と、２次電池の劣化の抑制と、を実現しつつ、２次電池の充放電時に充電電圧の均一化を行うこと。【解決手段】セルバランス回路１は、２次電池ＢＴ１、ＢＴ２と対に設けられた複数の巻線Ｗ１、Ｗ２を有するトランスＴと、２次電池ＢＴ１、ＢＴ２と対に設けられた充放電部１１、１２と、を備える。充放電部１１、１２のそれぞれは同期して、２次電池ＢＴ１、ＢＴ２のそれぞれの両端と、巻線Ｗ１、Ｗ２のそれぞれの両端と、を接続する。【選択図】図４
2012239300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続された複数の２次電池のそれぞれの充電電圧を均一化するセルバランス回路であって、
前記複数の２次電池と対に設けられた複数の巻線を有するトランスと、
前記複数の２次電池と対に設けられた複数の充放電手段と、を備え、
前記複数の充放電手段のそれぞれは同期して、
当該充放電手段と対に設けられた２次電池の一端と、当該充放電手段と対に設けられた巻線の一端と、を接続するとともに、当該２次電池の他端と、当該巻線の他端と、を接続する第１手順と、
当該充放電手段と対に設けられた２次電池の一端と、当該充放電手段と対に設けられた巻線の他端と、を接続するとともに、当該２次電池の他端と、当該巻線の一端と、を接続する第２手順と、を行うことを特徴とするセルバランス回路。
【請求項２】
前記複数の充放電手段のそれぞれは同期して、前記第１手順と前記第２手順とを、前記複数の２次電池の充電時および放電時において交互に行うことを特徴とする請求項１に記載のセルバランス回路。
【請求項３】
前記複数の巻線のそれぞれの巻数は等しいことを特徴とする請求項１または２に記載のセルバランス回路。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載のセルバランス回路を複数備えるセルバランス装置であって、
前記複数のセルバランス回路に設けられた複数のトランスのそれぞれは、前記複数の巻線を複数の１次巻線として備えるとともに、２次巻線を備え、
前記複数のトランスに設けられた２次巻線のそれぞれは、並列接続され、
前記複数のセルバランス回路に設けられた複数の充放電手段のそれぞれは、当該複数のセルバランス回路のそれぞれの間で同期して、前記第１手順および前記第２手順を行うことを特徴とするセルバランス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セルバランス回路と、セルバランス回路を複数備えるセルバランス装置と、に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複数の２次電池を直列接続する場合には、セルバランスを行って、これら複数の２次電池のそれぞれの充電電圧を均一化させる必要がある。そこで、複数の２次電池のそれぞれに対して、抵抗を１つずつ並列接続する場合がある。これによれば、他と比べて充電電圧の高い２次電池について、並列接続された抵抗により放電させることができるので、複数の２次電池のそれぞれの充電電圧を均一化することができる。
【０００３】
ところが、上述のように抵抗を並列接続させると、抵抗での放電により、電力損失が大きくなってしまう。そこで、特許文献１に示されている回路や、特許文献２に示されている回路が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２８８４４７号公報
【特許文献２】特開２００４−８８８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に示されている回路は、充電電圧の均一化を、ダイオードを用いて行う。ここで、ダイオードの順方向電圧は、温度に応じて変化するため、複数の２次電池のそれぞれの充電電圧を正確に均一化することができないおそれがあった。また仮に、上述のダイオードの順方向電圧の温度に応じた変化を無視できたとしても、特許文献１に示されている回路は、充電電圧の均一化を、２次電池の充電時にのみ行うため、２次電池の放電時には充電電圧が不均一となってしまい、セルバランスを安定させることができなかった。
【０００６】
一方、特許文献２に示されている回路では、複数の２次電池のそれぞれの充電電圧を監視する必要がある。このため、２次電池の充電電圧を監視するための素子や回路が必要となり、低コスト化や小型化の阻害要因となっていた。
【０００７】
また、特許文献１に示されている回路や、特許文献２に示されている回路は、複数の２次電池のそれぞれの充電電圧に差が生じてからセルバランスを行うため、一時的に劣化領域に達してしまい、２次電池が劣化するおそれがあった。
【０００８】
上述の課題に鑑み、本発明は、直列接続された複数の２次電池のそれぞれの充電電圧を均一化するセルバランス回路と、このセルバランス回路を複数備えるセルバランス装置と、について、低コスト化および小型化と、２次電池の劣化の抑制と、を実現しつつ、２次電池の充放電時に充電電圧の均一化を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述の課題を解決するために、以下の事項を提案している。
（１）  本発明は、直列接続された複数の２次電池（例えば、図４の２次電池ＢＴ１、ＢＴ２に相当）のそれぞれの充電電圧を均一化するセルバランス回路（例えば、図４のセルバランス回路１に相当）であって、前記複数の２次電池と対に設けられた複数の巻線（例えば、図４の巻線Ｗ１、Ｗ２に相当）を有するトランス（例えば、図４のトランスＴに相当）と、前記複数の２次電池と対に設けられた複数の充放電手段（例えば、図４の充放電部１１、１２に相当）と、を備え、前記複数の充放電手段のそれぞれは同期して、当該充放電手段と対に設けられた２次電池の一端（例えば、図４の２次電池ＢＴ２の一端に相当）と、当該充放電手段と対に設けられた巻線の一端（例えば、図４の巻線Ｗ２の一端に相当）と、を接続するとともに、当該２次電池の他端（例えば、図４の２次電池ＢＴ２の他端に相当）と、当該巻線の他端（例えば、図４の巻線Ｗ２の他端に相当）と、を接続する第１手順と、当該充放電手段と対に設けられた２次電池の一端と、当該充放電手段と対に設けられた巻線の他端と、を接続するとともに、当該２次電池の他端と、当該巻線の一端と、を接続する第２手順と、を行うことを特徴とするセルバランス回路を提案している。
【００１０】
この発明によれば、直列接続された複数の２次電池のそれぞれの充電電圧を均一化するセルバランス回路に、複数の２次電池と対に設けられた複数の巻線を有するトランスと、複数の２次電池と対に設けられた複数の充放電手段と、を設けた。そして、複数の充放電手段のそれぞれが同期して、第１手順および第２手順を行うこととした。第１手順では、充放電手段と対に設けられた２次電池の一端と、この充放電手段と対に設けられた巻線の一端と、を接続するとともに、この２次電池の他端と、この巻線の他端と、を接続することとした。また、第２手順では、充放電手段と対に設けられた２次電池の一端と、この充放電手段と対に設けられた巻線の他端と、を接続するとともに、この２次電池の他端と、この巻線の一端と、を接続することとした。
【００１１】
このため、複数の巻線のそれぞれの両端に、対に設けられた２次電池の両端を接続させることができる。これによれば、複数の巻線のそれぞれには、対に設けられた２次電池の充電電圧が印加されることとなる。
【００１２】
ここで、第１の２次電池と第２の２次電池とが直列接続されており、第１の２次電池と対に第１の巻線が設けられ、第２の２次電池と対に第２の巻線が設けられているものとする。第１の巻線に第１の２次電池の充電電圧が印加されると、第１の巻線で磁束が発生し、この磁束が第２の巻線を貫くこととなる。この磁束をΦＢ、第２の巻線の巻数をＮとすると、第２の巻線には、以下の式（１）に示す起電力εが発生することとなる。
【００１３】
【数１】
2012239300.tif 000003
【００１４】
ここで、第１の巻線で発生する磁束は、第１の巻線に印加される電圧に応じて変化する。このため、第２の巻線に発生する起電力は、第１の２次電池の充電電圧に応じて変化することとなる。
【００１５】
第２の巻線においても、上述の第１の巻線と同様に、第２の２次電池の充電電圧が印加されると磁束が発生し、この磁束が第１の巻線を貫くため、第１の巻線には、上述の式（１）に示したものと同様の起電力が発生することとなる。そして、第１の巻線に発生する起電力は、第２の２次電池の充電電圧に応じて変化することとなる。
【００１６】
ここで、第１の巻線の巻数と、第２の巻線の巻数と、が等しいものとし、第１の２次電池の充電電圧をＶＢＴ１、第２の２次電池の充電電圧をＶＢＴ２、第１の巻線の抵抗成分をＲＷ１、第２の巻線の抵抗成分をＲＷ２とする。すると、第１の巻線を流れる電流ＩＷ１は、以下の式（２）のように表され、第２の巻線を流れる電流ＩＷ２は、以下の式（３）のように表されることとなる。
【００１７】
【数２】
2012239300.tif 000004
【００１８】
【数３】
2012239300.tif 000005
【００１９】
第１の２次電池の充電電圧と第２の２次電池の充電電圧とが等しい場合には、上述の式（２）のように、第１の巻線を電流が流れないとともに、上述の式（３）のように、第２の巻線を電流が流れないため、第１の２次電池および第２の２次電池には、電流が流れない。
【００２０】
一方、第１の２次電池の充電電圧が第２の２次電池の充電電圧より低い場合には、第１の２次電池の充電電圧と第２の２次電池の充電電圧とが等しくなるまで、上述の式（２）で定まる電流が第１の巻線から第１の２次電池に流れて、第１の２次電池が充電される。また、第１の２次電池の充電電圧と第２の２次電池の充電電圧とが等しくなるまで、上述の式（３）で定まる電流が第２の２次電池から第２の巻線に流れて、第２の２次電池が放電される。
【００２１】
また、第１の２次電池の充電電圧が第２の２次電池の充電電圧より高い場合には、第１の２次電池の充電電圧と第２の２次電池の充電電圧とが等しくなるまで、上述の式（２）で定まる電流が第１の２次電池から第１の巻線に流れて、第１の２次電池が放電される。また、第１の２次電池の充電電圧と第２の２次電池の充電電圧とが等しくなるまで、上述の式（３）で定まる電流が第２の巻線から第２の２次電池に流れて、第２の２次電池が充電される。
【００２２】
以上より、第１の２次電池の充電電圧と、第２の２次電池の充電電圧と、が等しくなる。このため、上述の特許文献１に示されている回路が必要としていたダイオードを用いないため、複数の２次電池のそれぞれの充電電圧を正確に均一化させることができる。
【００２３】
また、複数の２次電池の充電時および放電時において、第１手順や第２手順を行うことで、複数の２次電池の充電時だけでなく放電時にも、複数の２次電池の充電電圧を正確に均一化させることができ、セルバランスを安定させることができる。
【００２４】
また、複数の充放電手段のそれぞれは、２次電池の充電電圧を監視することなく、第１手順や第２手順を行う。このため、２次電池の充電電圧を監視する必要がなくなるため、セルバランス回路を低コスト化および小型化することができる。
【００２５】
また、複数の２次電池の充電時および放電時において上述のように第１手順や第２手順を行うことで、複数の２次電池のそれぞれの充電電圧に差が生じるのを抑制できる。このため、一時的に劣化領域に達してしまうのを防止して、複数の２次電池の劣化を抑制できる。
【００２６】
また、複数の２次電池のそれぞれに対して上述のように抵抗を１つずつ並列接続した場合、これら２次電池に流すことのできる電流が、これら抵抗により制限されてしまう。これに対して、この発明では、セルバランス回路に、トランスは設けるが抵抗は設けないこととした。トランスに設けられた巻線の抵抗値は、抵抗の抵抗値と比べて大幅に小さいため、トランスにより制限される電流は、抵抗により制限される電流と比べて大幅に小さくなる。このため、複数の２次電池のそれぞれに対して上述のように抵抗を１つずつ並列接続した場合と比べて、複数の２次電池に流すことのできる電流を大きくすることができる。
【００２７】
（２）  本発明は、（１）のセルバランス回路について、前記複数の充放電手段のそれぞれは同期して、前記第１手順と前記第２手順とを、前記複数の２次電池の充電時および放電時において交互に行うことを特徴とするセルバランス回路を提案している。
【００２８】
この発明によれば、複数の充放電手段のそれぞれが同期して、第１手順と第２手順とを、複数の２次電池の充電時および放電時において交互に行うこととした。このため、上述した効果と同様の効果を奏することができる。
【００２９】
（３）  本発明は、（１）または（２）のセルバランス回路について、前記複数の巻線のそれぞれの巻数は等しいことを特徴とするセルバランス回路を提案している。
【００３０】
この発明によれば、複数の巻線のそれぞれの巻数を等しくしたので、上述した効果と同様の効果を奏することができる。
【００３１】
（４）  本発明は、（１）〜（３）のいずれかのセルバランス回路を複数備えるセルバランス装置（例えば、図６のセルバランス装置ＡＡに相当）について、前記複数のセルバランス回路に設けられた複数のトランスのそれぞれ（例えば、図６のトランスＴＢに相当）は、前記複数の巻線を複数の１次巻線（例えば、図６の１次巻線Ｗ１１〜Ｗ１３に相当）として備えるとともに、２次巻線（例えば、図６の２次巻線Ｗ１５に相当）を備え、前記複数のトランスに設けられた２次巻線のそれぞれは、並列接続され、前記複数のセルバランス回路に設けられた複数の充放電手段のそれぞれは、当該複数のセルバランス回路のそれぞれの間で同期して、前記第１手順および前記第２手順を行うことを特徴とするセルバランス装置を提案している。
【００３２】
この発明によれば、（１）〜（３）のいずれかのセルバランス回路を複数備えるセルバランス装置において、複数のセルバランス回路に設けられた複数のトランスのそれぞれに、複数の巻線を複数の１次巻線として設けるとともに、２次巻線を設けた。そして、複数のトランスに設けられた２次巻線のそれぞれを、並列接続した。また、複数のセルバランス回路に設けられた複数の充放電手段のそれぞれは、複数のセルバランス回路のそれぞれの間で同期して、第１手順および第２手順を行うこととした。
【００３３】
このため、複数の２次巻線により、複数のセルバランス回路に設けられた各１次巻線の両端電圧を等しくすることができる。したがって、１つのセルバランス回路で充電電圧を均一化することのできる複数の２次電池を２次電池群と呼ぶこととすると、２次電池群ごとに２次電池の充電電圧を均一化させることができるとともに、異なる２次電池群同士においても２次電池の充電電圧を均一化させることができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、直列接続された複数の２次電池のそれぞれの充電電圧を均一化するセルバランス回路と、このセルバランス回路を複数備えるセルバランス装置と、について、低コスト化および小型化と、２次電池の劣化の抑制と、を実現しつつ、２次電池の充放電時に充電電圧の均一化を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るセルバランス回路を説明するための図である。
【図２】前記セルバランス回路を説明するための図である。
【図３】前記セルバランス回路を説明するための図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るセルバランス回路の回路図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るセルバランス装置の回路図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係るセルバランス装置の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素などとの置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、以下の実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
【００３７】
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係るセルバランス回路１について、図１〜３を用いて基本的な概念を説明した後に、図４を用いて詳述する。
【００３８】
［セルバランス回路１００の構成］
図１は、セルバランス回路１００の回路図である。セルバランス回路１００は、２次電池ＢＴ１、ＢＴ２のそれぞれの充電電圧を均一化する。２次電池ＢＴ１、ＢＴ２は、図示しない充電回路に接続されており、この充電回路により充電されるとともに、図示しない負荷に接続されており、この負荷の要求に応じて負荷に電力を供給することで放電される。
【００３９】
セルバランス回路１００は、トランスＴと、２次電池ＢＴ１と対に設けられた充放電部１１と、２次電池ＢＴ２と対に設けられた充放電部１２と、を備える。充放電部１１は、スイッチＳＷ１を備え、充放電部１２は、スイッチＳＷ２を備える。これらスイッチＳＷ１、ＳＷ２は、例えばＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴやＢＪＴで構成される。トランスＴは、２次電池ＢＴ１と対に設けられた巻線Ｗ１と、２次電池ＢＴ２と対に設けられた巻線Ｗ２と、を備える。巻線Ｗ１と巻線Ｗ２とは、同一の鉄心に巻回されており、巻線Ｗ１の巻数と、巻線Ｗ２の巻数とは、等しい。
【００４０】
巻線Ｗ１の一端には、２次電池ＢＴ１の一端が接続され、巻線Ｗ１の他端には、スイッチＳＷ１を介して２次電池ＢＴ１の他端が接続される。巻線Ｗ２の一端には、２次電池ＢＴ２の一端が接続され、巻線Ｗ２の他端には、スイッチＳＷ２を介して２次電池ＢＴ２の他端が接続される。
【００４１】
［セルバランス回路１００の動作］
以上の構成を備えるセルバランス回路１００は、２次電池ＢＴ１、ＢＴ２の充電時および放電時において、２次電池ＢＴ１の充電電圧と２次電池ＢＴ２の充電電圧とが異なれば、これら２次電池ＢＴ１、ＢＴ２に電流を流して、２次電池ＢＴ１、ＢＴ２のそれぞれの充電電圧を均一化する。具体的なセルバランス回路１００の動作について、以下に詳述する。
【００４２】
セルバランス回路１００は、２次電池ＢＴ１、ＢＴ２の充電時および放電時において、図示しない制御部により、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２とを同期制御する。スイッチＳＷ１、ＳＷ２がオン状態になると、巻線Ｗ１には２次電池ＢＴ１の充電電圧が印加され、巻線Ｗ２には２次電池ＢＴ２の充電電圧が印加されることとなる。
【００４３】
巻線Ｗ１に２次電池ＢＴ１の充電電圧が印加されると、巻線Ｗ１で磁束が発生し、この磁束が巻線Ｗ２を貫くため、巻線Ｗ２には、上述の式（１）で示したものと同様の起電力が発生することとなる。
【００４４】
ここで、巻線Ｗ１で発生する磁束は、巻線Ｗ１に印加される電圧に応じて変化する。このため、巻線Ｗ２に発生する起電力は、２次電池ＢＴ１の充電電圧に応じて変化することとなる。
【００４５】
巻線Ｗ２においても、上述の巻線Ｗ１と同様に、２次電池ＢＴ２の充電電圧が印加されると磁束が発生し、この磁束が巻線Ｗ１を貫くため、巻線Ｗ１には、上述の式（１）で示したものと同様の起電力が発生することとなる。そして、巻線Ｗ１に発生する起電力は、２次電池ＢＴ２の充電電圧に応じて変化することとなる。
【００４６】
ここで、２次電池ＢＴ１の充電電圧と２次電池ＢＴ２の充電電圧とが等しい場合には、上述の式（２）のように、巻線Ｗ１に電流が流れないとともに、上述の式（３）のように、巻線Ｗ２に電流が流れないため、２次電池ＢＴ１および２次電池ＢＴ２には、電流が流れない。
【００４７】
一方、２次電池ＢＴ１の充電電圧が２次電池ＢＴ２の充電電圧より低い場合には、２次電池ＢＴ１の充電電圧と２次電池ＢＴ２の充電電圧とが等しくなるまで、上述の式（２）で定まる電流が巻線Ｗ１から２次電池ＢＴ１に流れて、２次電池ＢＴ１が充電される。また、２次電池ＢＴ１の充電電圧と２次電池ＢＴ２の充電電圧とが等しくなるまで、上述の式（３）で定まる電流が２次電池ＢＴ２から巻線Ｗ２に流れて、２次電池ＢＴ２が放電される。
【００４８】
また、２次電池ＢＴ１の充電電圧が２次電池ＢＴ２の充電電圧より高い場合には、２次電池ＢＴ１の充電電圧と２次電池ＢＴ２の充電電圧とが等しくなるまで、上述の式（２）で定まる電流が２次電池ＢＴ１から巻線Ｗ１に流れて、２次電池ＢＴ１が放電される。また、２次電池ＢＴ１の充電電圧と２次電池ＢＴ２の充電電圧とが等しくなるまで、上述の式（３）で定まる電流が巻線Ｗ２から２次電池ＢＴ２に流れて、２次電池ＢＴ２が充電される。
【００４９】
以上より、図１に示したセルバランス回路１００によれば、２次電池ＢＴ１、ＢＴ２の充電時および放電時において、２次電池ＢＴ１の充電電圧と、２次電池ＢＴ２の充電電圧と、を等しくすることができる。この図１に示したセルバランス回路１００は、図２のように表すこともできる。
【００５０】
図３は、セルバランス回路１００Ａの回路図である。セルバランス回路１００Ａは、図２に示したセルバランス回路１００とは、２次電池ＢＴ１、ＢＴ２が直列接続されている点が異なる。セルバランス回路１００Ａにおいて、セルバランス回路１００と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００５１】
図３に示したセルバランス回路１００Ａについても、スイッチＳＷ１、ＳＷ２を制御することで、セルバランス回路１００と同様の効果を奏することができる。ところが、２次電池ＢＴ１、ＢＴ２は直流電力を出力するため、図１、２に示したセルバランス回路１００や、図３に示したセルバランス回路１００Ａでは、スイッチＳＷ１、ＳＷ２をオン状態のままにしておくと、トランスＴが飽和してしまう。このトランスＴの飽和を防止できるのが、図４に示した本発明の第１実施形態に係るセルバランス回路１である。
【００５２】
［セルバランス回路１の構成］
セルバランス回路１は、図３に示したセルバランス回路１００Ａとは、制御部２１を備える点と、スイッチＳＷ１の代わりにバッファＢＵＦ１およびインバータＩＮＶ１を備える点と、スイッチＳＷ２の代わりにバッファＢＵＦ２およびインバータＩＮＶ２を備える点と、が異なる。セルバランス回路１において、図３に示したセルバランス回路１００Ａと同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００５３】
バッファＢＵＦ１の入力端子と、インバータＩＮＶ１の入力端子とには、制御部２１が接続される。バッファＢＵＦ１の出力端子には、巻線Ｗ１の一端が接続され、インバータＩＮＶ１の出力端子には、巻線Ｗ１の他端が接続される。バッファＢＵＦ１の高電位側制御端子と、インバータＩＮＶ１の高電位側制御端子とには、２次電池ＢＴ１の一端が接続され、バッファＢＵＦ１の低電位側制御端子と、インバータＩＮＶ１の低電位側制御端子とには、２次電池ＢＴ１の他端が接続される。
【００５４】
バッファＢＵＦ２およびインバータＩＮＶ２についても、上述のバッファＢＵＦ１およびインバータＩＮＶ１と同様に、２次電池ＢＴ２および巻線Ｗ２に接続される。なお、バッファＢＵＦ２の入力端子と、インバータＩＮＶ２の入力端子とには、制御部２１が、キャパシタＣＤ１を介して接続される。
【００５５】
［セルバランス回路１の動作］
制御部２１は、２次電池ＢＴ１、ＢＴ２の充電時および放電時において、デューティ比が５０％の制御信号を出力する。この制御信号は、バッファＢＵＦ１、ＢＵＦ２の入力端子と、インバータＩＮＶ１、ＩＮＶ２の入力端子と、に入力されるため、これらバッファＢＵＦ１、ＢＵＦ２とインバータＩＮＶ１、ＩＮＶ２とは、同期制御されることとなる。
【００５６】
制御信号の電圧レベルがＨレベルの場合には、バッファＢＵＦ１、ＢＵＦ２において、出力端子と高電位側制御端子とが導通するとともに、インバータＩＮＶ１、ＩＮＶ２において、出力端子と低電位側制御端子とが導通する。これによれば、２次電池ＢＴ１、ＢＴ２のそれぞれの一端と、巻線Ｗ１、Ｗ２のそれぞれの一端と、が接続されるとともに、２次電池ＢＴ１、ＢＴ２のそれぞれの他端と、巻線Ｗ１、Ｗ２のそれぞれの他端と、が接続され、巻線Ｗ１、Ｗ２のそれぞれに２次電池ＢＴ１、ＢＴ２のそれぞれの充電電圧が印加されることとなる。
【００５７】
一方、制御信号の電圧レベルがＬレベルの場合には、バッファＢＵＦ１、ＢＵＦ２において、出力端子と低電位側制御端子とが導通するとともに、インバータＩＮＶ１、ＩＮＶ２において、出力端子と高電位側制御端子とが導通する。これによれば、２次電池ＢＴ１、ＢＴ２のそれぞれの一端と、巻線Ｗ１、Ｗ２のそれぞれの他端と、が接続されるとともに、２次電池ＢＴ１、ＢＴ２のそれぞれの他端と、巻線Ｗ１、Ｗ２のそれぞれの一端と、が接続され、巻線Ｗ１、Ｗ２のそれぞれに２次電池ＢＴ１、ＢＴ２のそれぞれの充電電圧が印加されることとなる。
【００５８】
以上より、上述のセルバランス回路１００、１００Ａと同様に、２次電池ＢＴ１の充電電圧と２次電池ＢＴ２の充電電圧との関係に応じた電流が、２次電池ＢＴ１、ＢＴ２に流れることとなる。
【００５９】
なお、制御信号の電圧レベルがＨレベルの場合とＬレベルの場合とでは、巻線Ｗ１の他端を基準とした一端の電圧の極性が反転するとともに、巻線Ｗ２の他端を基準とした一端の電圧の極性も反転する。
【００６０】
以上のセルバランス回路１によれば、以下の効果を奏することができる。
【００６１】
上述の特許文献１に示されている回路が必要としていたダイオードを、セルバランス回路１は用いないため、２次電池ＢＴ１、ＢＴ２のそれぞれの充電電圧を正確に均一化させることができる。
【００６２】
また、２次電池ＢＴ１、ＢＴ２の充電時および放電時において、２次電池ＢＴ１、ＢＴ２のそれぞれの充電電圧を等しくすることができる。このため、２次電池ＢＴ１、ＢＴ２の充電時だけでなく放電時においても、これら２次電池ＢＴ１、ＢＴ２のそれぞれの充電電圧を正確に均一化させることができ、セルバランスを安定させることができる。
【００６３】
また、充放電部１１、１２のそれぞれは、制御部２１から出力される制御信号に応じて動作し、この制御部２１は、２次電池ＢＴ１、ＢＴ２のそれぞれの充電電圧とは無関係に制御信号を出力する。このため、２次電池ＢＴ１、ＢＴ２のそれぞれの充電電圧を監視する必要がなくなるため、セルバランス回路１を低コスト化および小型化することができる。
【００６４】
また、２次電池ＢＴ１、ＢＴ２の充電時および放電時において、これら２次電池ＢＴ１、ＢＴ２の充電電圧に差が生じるのを抑制できるので、一時的に劣化領域に達してしまうのを防止して、これら２次電池ＢＴ１、ＢＴ２の劣化を抑制できる。
【００６５】
また、制御部２１から出力される制御信号のデューティ比が５０％であるため、第１期間と第２期間とを等しい時間で交互に設けることができる。ここで、第１期間とは、２次電池ＢＴ１、ＢＴ２のそれぞれの一端と、巻線Ｗ１、Ｗ２のそれぞれの一端と、が接続されるとともに、２次電池ＢＴ１、ＢＴ２のそれぞれの他端と、巻線Ｗ１、Ｗ２のそれぞれの他端と、が接続される期間のことである。また、第２期間とは、２次電池ＢＴ１、ＢＴ２のそれぞれの一端と、巻線Ｗ１、Ｗ２のそれぞれの他端と、が接続されるとともに、２次電池ＢＴ１、ＢＴ２のそれぞれの他端と、巻線Ｗ１、Ｗ２のそれぞれの一端と、が接続される期間のことである。このため、２次電池ＢＴ１、ＢＴ２のそれぞれの充電電圧をより正確に均一化させることができる。
【００６６】
また、２次電池ＢＴ１、ＢＴ２のそれぞれに対して上述のように抵抗を１つずつ並列接続した場合、これら２次電池ＢＴ１、ＢＴ２に流すことのできる電流が、これら抵抗により制限されてしまう。これに対して、セルバランス回路１には、トランスＴは設けられているが、抵抗は設けられていない。トランスＴに設けられた巻線Ｗ１、Ｗ２の抵抗値は、抵抗の抵抗値と比べて大幅に小さいため、トランスＴにより制限される電流は、抵抗により制限される電流と比べて大幅に小さくなる。このため、２次電池ＢＴ１、ＢＴ２のそれぞれに対して上述のように抵抗を１つずつ並列接続した場合と比べて、２次電池ＢＴ１、ＢＴ２に流すことのできる電流を大きくすることができる。
【００６７】
また、制御部２１から出力される制御信号のデューティ比が５０％である。このため、制御信号の電圧レベルに応じて反転する、巻線Ｗ１の他端を基準とした一端の電圧の極性と、巻線Ｗ２の他端を基準とした一端の電圧の極性とは、周期的に反転することとなる。したがって、トランスＴが飽和してしまうのを防止することができる。
【００６８】
＜第２実施形態＞
［セルバランス回路１Ａの構成］
図５は、本発明の第２実施形態に係るセルバランス回路１Ａの回路図である。セルバランス回路１Ａは、図４に示した本発明の第１実施形態に係るセルバランス回路１とは、２次電池ＢＴ１、ＢＴ２だけでなく２次電池ＢＴ３についても充電電圧を均一化できる点が異なる。セルバランス回路１Ａにおいて、セルバランス回路１と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００６９】
セルバランス回路１Ａは、セルバランス回路１と比べて、充放電部１３およびキャパシタＣＤ２をさらに備えるとともに、トランスＴの代わりにトランスＴＡを備える。
【００７０】
トランスＴＡは、巻線Ｗ１、Ｗ２に加えて、２次電池ＢＴ３と対に設けられた巻線Ｗ３を備える。２次電池ＢＴ３は、２次電池ＢＴ１、ＢＴ２と直列接続されている。
【００７１】
充放電部１３は、２次電池ＢＴ３および巻線Ｗ３と対に設けられ、バッファＢＵＦ３およびインバータＩＮＶ３を備える。これらバッファＢＵＦ３およびインバータＩＮＶ３は、充放電部１１に設けられたバッファＢＵＦ１およびインバータＩＮＶ１と同様に、２次電池ＢＴ３および巻線Ｗ３に接続される。なお、バッファＢＵＦ３の入力端子と、インバータＩＮＶ３の入力端子とには、制御部２１が、キャパシタＣＤ１およびキャパシタＣＤ２を介して接続される。
【００７２】
［セルバランス回路１Ａの動作］
制御部２１から出力されるデューティ比が５０％の制御信号により、バッファＢＵＦ１〜ＢＵＦ３およびインバータＩＮＶ１〜ＩＮＶ３が同期制御される。これによれば、セルバランス回路１と同様に、２次電池ＢＴ１〜ＢＴ３のそれぞれの充電電圧の関係に応じた電流が、２次電池ＢＴ１〜ＢＴ３に流れ、２次電池ＢＴ１〜ＢＴ３のそれぞれの充電電圧が等しくなる。
【００７３】
以上のセルバランス回路１Ａによれば、セルバランス回路１と同様の効果を奏することができる。
【００７４】
＜第３実施形態＞
［セルバランス装置ＡＡの構成］
図６は、本発明の第３実施形態に係るセルバランス装置ＡＡの回路図である。セルバランス装置ＡＡは、セルバランス回路１Ｂ、１Ｃと、制御部２１と、を備える。なお、セルバランス装置ＡＡにおいて、図５に示した本発明の第２実施形態に係るセルバランス回路１Ａと同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００７５】
セルバランス回路１Ｂは、図５に示した本発明の第２実施形態に係るセルバランス回路１Ａとは、２次電池ＢＴ１〜ＢＴ３と一体に設けられている点と、キャパシタＣＤ０を備える点と、トランスＴＡの代わりにトランスＴＢを備える点と、が異なる。キャパシタＣＤ０は、制御部２１と、バッファＢＵＦ１の入力端子およびインバータＩＮＶ１の入力端子と、の間に設けられる。トランスＴＢは、トランスＴＡとは、巻線Ｗ１〜Ｗ３の代わりに１次巻線Ｗ１１〜Ｗ１３を備える点と、１次巻線Ｗ１１〜Ｗ１３と同一の鉄心に巻回された２次巻線Ｗ１５を備える点と、が異なる。
【００７６】
セルバランス回路１Ｃは、セルバランス回路１Ｂと同様に構成される。
【００７７】
セルバランス回路１Ｂに設けられた２次巻線Ｗ１５と、セルバランス回路１Ｃに設けられた２次巻線Ｗ１５とは、並列接続される。そして、これらセルバランス回路１Ｂに設けられた２次巻線Ｗ１５の巻数と、セルバランス回路１Ｃに設けられた２次巻線Ｗ１５の巻数とは、等しい。
【００７８】
［セルバランス装置ＡＡの動作］
以上の構成を備えるセルバランス装置ＡＡは、セルバランス回路１Ｂと一体に設けられた２次電池ＢＴ１〜ＢＴ３と、セルバランス回路１Ｃと一体に設けられた２次電池（以降では、２次電池ＢＴ１１〜ＢＴ１３と呼ぶこととする）と、のうち少なくとも１つの充電電圧が他の充電電圧と異なれば、これら２次電池ＢＴ１〜ＢＴ３および２次電池ＢＴ１１〜ＢＴ１３に電流を流して、２次電池ＢＴ１〜ＢＴ３および２次電池ＢＴ１１〜ＢＴ１３のそれぞれの充電電圧を均一化する。具体的なセルバランス装置ＡＡの動作について、以下に詳述する。
【００７９】
制御部２１から出力される制御信号に応じて、セルバランス回路１Ｂ、１Ｃのそれぞれに設けられたバッファＢＵＦ１〜ＢＵＦ３およびインバータＩＮＶ１〜ＩＮＶ３が同期制御される。これによれば、２次電池ＢＴ１〜ＢＴ３のそれぞれの充電電圧がセルバランス回路１Ｂによって等しくなるとともに、２次電池ＢＴ１１〜ＢＴ１３のそれぞれの充電電圧がセルバランス回路１Ｃによって等しくなる。
【００８０】
また、セルバランス回路１Ｂに設けられた２次巻線Ｗ１５の両端電圧は、セルバランス回路１Ｂに設けられた１次巻線Ｗ１１〜Ｗ１３のそれぞれの両端電圧に応じて変化する。一方、セルバランス回路１Ｃに設けられた２次巻線Ｗ１５の両端電圧は、セルバランス回路１Ｃに設けられた１次巻線Ｗ１１〜Ｗ１３のそれぞれの両端電圧に応じて変化する。そして、上述のように、セルバランス回路１Ｂに設けられた２次巻線Ｗ１５と、セルバランス回路１Ｃに設けられた２次巻線Ｗ１５とは、並列接続される。このため、セルバランス回路１Ｂに設けられた２次巻線Ｗ１５の両端電圧と、セルバランス回路１Ｃに設けられた２次巻線Ｗ１５の両端電圧とは、等しくなる。したがって、セルバランス回路１Ｂに設けられた１次巻線Ｗ１１〜Ｗ１３の両端電圧と、セルバランス回路１Ｃに設けられた１次巻線Ｗ１１〜Ｗ１３の両端電圧と、も等しくなる。よって、２次電池ＢＴ１〜ＢＴ３のそれぞれの充電電圧と、２次電池ＢＴ１１〜ＢＴ１３のそれぞれの充電電圧と、も等しくなる。
【００８１】
以上のセルバランス装置ＡＡによれば、図５に示したセルバランス回路１Ａが奏することのできる上述の効果に加えて、以下の効果を奏することができる。
【００８２】
２次電池ＢＴ１〜ＢＴ３のそれぞれの充電電圧と、２次電池ＢＴ１１〜ＢＴ１３のそれぞれの充電電圧と、を均一化させることができる。
【００８３】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
【００８４】
例えば、第１実施形態や第２実施形態では、セルバランス回路１やセルバランス回路１Ａを、２次電池とは別個に設けたが、これに限らず、第３実施形態に係るセルバランス回路１Ａ、１Ｂと同様に、２次電池と一体に設けてもよい。
【００８５】
また、上述の第１実施形態では、２つの２次電池が直列接続されている場合について説明し、上述の第２実施形態や第３実施形態では、３つの２次電池が直列接続されている場合について説明したが、これに限らない。例えば、４つの２次電池が直列接続されている場合や、５つの２次電池が直列接続されている場合に対しても、本発明のセルバランス回路を適用することができる。
【００８６】
また、上述の実施形態では、巻線Ｗ１〜Ｗ３のそれぞれが同一の鉄心に巻回されているものとしたが、これに限らず、例えば鉄心がないものとしてもよい。
【符号の説明】
【００８７】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１００、１００Ａ；セルバランス回路
１１〜１３；充放電部
２１；制御部
ＡＡ；セルバランス装置
ＢＴ１〜ＢＴ３、ＢＴ１１〜ＢＴ１３；２次電池
ＢＵＦ１〜ＢＵＦ３；バッファ
ＩＮＶ１〜ＩＮＶ３；インバータ
ＳＷ１、ＳＷ２；スイッチ
Ｔ、ＴＡ、ＴＢ；トランス
Ｗ１〜Ｗ３；巻線
Ｗ１１〜Ｗ１３；１次巻線
Ｗ１５；２次巻線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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