串联蓄电单元的平衡充电电路、串联蓄电单元的平衡充电方法技术

将用于将电荷充入串联单元的线圈以及用于保持串联单元间的电压的平衡的线圈共享化来使电路整体的结构进一步小型化。将线圈设置成由第一以及第二蓄电单元共用。将线圈与蓄电单元的一方电连接来进行充电、之后将上述线圈与另一方电连接来进行充电。设置用于对流经线圈的充电电流的路径进行切换的多个开关。在第一充电期间内形成通过线圈流向基准电压的充电电流的路径，在第二充电期间内形成从线圈流向第二单元的充电电流的路径，在第三充电期间内形成通过线圈流向基准电压的充电电流的路径，在第四充电期间内使线圈的一端与第一单元的一端导通、线圈的另一端与第一单元的另一端导通来形成从线圈流向第一单元的充电电流的路径。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种。
技术介绍
二次电池、电容等蓄电单元(以下称为单元)大多串联连接来使用。当将单元串联连接时，串联单元的两端的电压变高，因此当将串联单元设为单一模块、即设为单一封装时，为了以低电压的电源对串联单元进行充电，需要使用了电感器等的升压型的充电电路。图109中的充电电路503是以往的一般已知的串联单元的充电电路。充电电路503具备线圈(电感器)LI、开关SI、开关S2以及充电用控制电路Control5,输入端子501与线圈LI的一端连接,输出端子502与开关SI的一端连接,基准电压端子与开关S2的一端连接。而且，开关SI的另一端和开关S2的另一端与线圈LI的另一端连接。另外，充电用控制电路Contix)15控制开关SI和开关S2的通断。并且，开关SI的一端与串联单元连接。通过充电用控制电路Control5来接通开关S2。而且,通过输入端子501输入输入电压Vin，将用于将电荷充入串联单元的充电电流蓄积到线圈LI。接着，通过充电用控制电路Control5来断开开关S2并接通开关SI。而且,通过已充入线圈LI的充电电流来将电荷充入串联单元。这样，能够对串联单元进行充电。另外，由于制造工序导致蓄电单元的电容值产生偏差。在这种情况下，当串联单元间的电容值有偏差时，在进行充电之后产生串联单元间的电压偏差。当产生电压偏差时，电压集中在串联单元的一个单元，产生寿命变短这样的问题。为了解决该问题，已知有将串联单元的各单元的电压均等化来保持电压的平衡的串联单元的电压平衡校正电路(单元平衡电路)(例如，参照专利文献I)。图109中的单元平衡电路504是专利文献I所述的以往的单元平衡电路。单元平衡电路504具备线圈L2、开关S3、开关S4、单元Celll、单元Cell2以及单元平衡用控制电路Control6。单元Celll和单元Cell2串联连接，串联端的一方与输出端子502连接，另一方与基准电压端子连接。而且，单元Celll和单元Cell2的接点与线圈L2的一端连接，输出端子502与开关S3的一端连接，基准电压端子与开关S4的一端连接，开关S3的另一端和开关S4的另一端与线圈L2的另一端连接。另外，单元平衡用充电电路Control6控制开关S3和开关S4的通断。通过单元平衡用控制 电路Contix)16来接通开关S4。而且，使已充入单元Cell2中的电荷中的用于保持串联单元间的电压的平衡的电流流到线圈L2来蓄积充电电流。接着，通过单元平衡用控制电路ContiOie来断开开关S4并接通开关S3。而且，通过已充入线圈L2的充电电流将电荷充入单元Celll，保持串联单元间的电压的平衡。如上述那样，充电电路以及单元平衡电路分别需要一个线圈。当兼具上述的充电电路和单元平衡电路双方时，成为对串联单元进行充电并保持各单元的电压的平衡的串联单元的平衡充电电路。图109的整体是表示以往的串联单元的平衡充电电路的图。以往的串联单元的平衡充电电路由对串联单元进行充电的充电电路503和保持各单元的电压的平衡的单元平衡电路504构成。充电电路503具备线圈(电感器)L1、开关S1、开关S2以及充电用控制电路Control5,输入端子501与线圈LI的一端连接,输出端子502与开关SI的一端连接,基准电压端子与开关S2的一端连接。而且，开关SI的另一端和开关S2的另一端与线圈LI的另一端连接。另外，充电用控制电路503控制开关SI和开关S2的通断。单元平衡电路504具备线圈L2、开关S3、开关S4、单元Celll、单元Cell2以及单元平衡用控制电路Control6，单元Celll和单元Cell2串联连接，输出端子502与串联端的一方连接，基准电压端子与另一方连接。而且，单元Celll和单元Cell2的接点与线圈L2的一端连接，输出端子502与开关S3的一端连接，基准电压端子与开关S4的一端连接，开关S3的另一端和开关S4的另一端与线圈L2的另一端连接。另外，单元平衡用控制电路Control6控制开关S3和开关S4的通断。图110 图113是用于说明以往的串联单元的平衡充电电路的动作的图。首先,通过充电用控制电路Control5来接通开关S2。然后,通过输入端子501来输入输入电压Vin，在线圈LI中蓄积用于将电荷充入串联单元的充电电流。充电电流的路径以图110的虚线箭头表示。接着，通过充电用控制电路Control5来断开开关S2并接通开关SI。然后，将已充入线圈LI的充电电流充入串联单元。充电电流的路径以图111的虚线箭头表示。与上述的充电用控制电路Contix)15的动作平行地，通过单元平衡用控制电路Contix)16来接通开关S4。然后，使已充入单元Cell2的电荷中的用于保持串联单元间的电压的平衡的电荷流到线圈L2来蓄积充电电流。充电电流的路径以图112的虚线箭头表示。接着，通过单元平衡用控制电路Contix)16来断开开关S4并接通开关S3。然后，将已充入线圈L2的充电电流充入单元Celll来保持串联单元间的电压的平衡。充电电流的路径以图113的虚线箭头表示。在以往的串联单元的平衡充电电路中，这样将电荷充入串联单元并且保持串联单元间的电压的平衡，从输出端子502获得输出电压Vout。专利文献1:日本特开2008-17605号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，在以往的专利文献I所述的串联单元的平衡充电电路中存在如下问题。在以往的串联单元的平衡充电电路中，需要用于将电荷充入串联单元的一个线圈和用于保持串联单元间的电压的平衡的一个线圈合计两个线圈。即，与开关等部件相比线圈的规模大，因此存在多用线圈招致电路整体的大型化这样的问题。另外，为了使用以往的串联单元的平衡充电电路来保持串联单元间的电压的平衡，如参照图109进行说明的那样需要另外设置充电电路。也就是说，经由在利用该充电电路进行充电之后(参照图110、图111)通过平衡电路的动作来保持串联单元间的电压的平衡(参照图112、图113)这样的两个阶段的动作来保持串联单元间的充电电压的平衡。这样，除了平衡充电电路之外还需要设置充电电路，存在招致电路整体大型化这样的问题。本专利技术是鉴于上述的点而作出的，其目的在于提供一种能够将用于将电荷充入串联单元的线圈以及用于保持串联单元间的电压的平衡的线圈共享化即由一个线圈来实现而电路整体的结构更小的。本专利技术的一个实施方式所涉及的串联蓄电单元的平衡充电电路对串联连接且串联端的一方与输出端子连接而另一方与基准电压连接的第一蓄电单元和第二蓄电单元进行平衡充电，该串联蓄电单元的平衡充电电路的特征在于，包含线圈，其被设置成由上述第一蓄电单元以及上述第二蓄电单元共用，为了对上述第一蓄电单元以及上述第二蓄电单元进行充电而临时地蓄积从电源提供的电力；以及开关部，其用于将上述第一蓄电单元和上述第二蓄电单元中的一方与上述线圈电连接来进行充电，之后将上述第一蓄电单元和上述第二蓄电单元中的另一方与上述线圈电连接来进行充电。通过采用该结构，不需要设置多个线圈，能够将平衡充电电路整体的结构设为更小。希望的是，在上述串联蓄电单元的平衡充电电路中，上述开关部由对流经上述线圈的充电电流的路径进行切换的多个开关构成，该串联蓄电单元的平衡充电电路还具备控制电路，该控制电路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.03.18 JP 2011-0612991.一种串联蓄电单元的平衡充电电路，对串联连接且串联端的一方与输出端子连接而另一方与基准电压端子连接的第一蓄电单元和第二蓄电单元进行平衡充电，该串联蓄电单元的平衡充电电路的特征在于，具备: 线圈，其被设置成由上述第一蓄电单元以及上述第二蓄电单元共用，为了对上述第一蓄电单元以及上述第二蓄电单元进行充电而临时地蓄积从电源提供的电力；以及 开关部，其用于将上述第一蓄电单元和上述第二蓄电单元中的一方与上述线圈电连接来进行充电，之后将上述第一蓄电单元和上述第二蓄电单元中的另一方与上述线圈电连接来进行充电。2.根据权利要求1所述的串联蓄电单元的平衡充电电路，其特征在于， 上述开关部由对流经上述线圈的充电电流的路径进行切换的多个开关构成， 该串联蓄电单元的平衡充电电路还具备控制电路，该控制电路控制上述多个开关的通断，按顺序重复设定将用于对上述第二蓄电单元进行充电的充电电流充入上述线圈的第一充电期间、将已充入到上述线圈的充电电流充入上述第二蓄电单元的第二充电期间、将用于对上述第一蓄电单元进行充电的充电电流充入上述线圈的第三充电期间以及将已充入到上述线圈的充电电流充入上述第一蓄电单元的第四充电期间， 上述控制电路控制上述多个开关的通断，使得在上述第一充电期间内形成通过上述线圈流向上述基准电压端子的充电电流的路径， 上述控制电路控制上述多个开关的通断，使得在上述第二充电期间内形成从上述线圈流向上述第二蓄电单元的充电电流的路径， 上述控制电路控制上述多个开关的通断，使得在上述第三充电期间内形成通过上述线圈流向上述基准电压端子的充电电流的路径， 上述控制电路控制上述多个开关的通断，使得在上述第四充电期间内使上述线圈的一端与上述第一蓄电单元的一端导通、上述线圈的另一端与上述第一蓄电单元的另一端导通来形成从上述线圈流向上述第一蓄电单元的充电电流的路径。3.根据权利要求2所述的串联蓄电单元的平衡充电电路，其特征在于， 上述多个开关包含: 第一开关，其一端与连接了上述第一蓄电单元和上述第二蓄电单元的接点连接； 第二开关，其一端与输入端子连接； 第三开关，其一端与上述基准电压端子连接； 第四开关，其一端与上述输出端子连接； 第五开关，其一端与上述基准电压端子连接；以及 第六开关，其一端与连接了上述第一蓄电单元和上述第二蓄电单元的接点连接， 上述线圈的一端与上述第一开关的另一端、上述第二开关的另一端、上述第三开关的另一端连接，上述线圈的另一端与上述第四开关的另一端、上述第五开关的另一端、上述第TK开关的另一端连接， 上述控制电路在上述第一充电期间内接通上述第二开关和上述第六开关，断开上述第一开关、上述第三开关、上述第四开关以及上述第五开关， 上述控制电路在上述第二充电期间内接通上述第三开关和上述第六开关，断开上述第一开关、上述第二开关、上述第四开关以及上述第五开关，上述控制电路在上述第三充电期间内接通上述第二开关和上述第五开关，断开上述第一开关、上述第三开关、上述第四开关以及上述第六开关， 上述控制电路在上述第四充电期间内接通上述第一开关和上述第四开关，断开上述第二开关、上述第三开关、上述第五开关以及上述第六开关。4.根据权利要求2所述的串联蓄电单元的平衡充电电路，其特征在于， 上述多个开关包含 第一开关，其一端与连接了上述第一蓄电单元和上述第二蓄电单元的接点连接； 第二开关，其一端与输入端子连接； 第三开关，其一端与上述基准电压端子连接； 第四开关，其一端与上述输出端子连接； 第五开关，其一端与上述基准电压端子连接；以及 第六开关，其一端与连接了上述第一蓄电单元和上述第二蓄电单元的接点连接，上述线圈的一端与上述第一开关的另一端、上述第二开关的另一端、上述第三开关的另一端连接，上述线圈的另一端与上述第四开关的另一端、上述第五开关的另一端、上述第TK开关的另一端连接， 上述控制电路在上述第一充电期间内接通上述第二开关和上述第五开关，断开上述第一开关、上述第三开关、上述第四开关以及上述第六开关， 上述控制电路在上述第二充电期间内接通上述第三开关和上述第六开关，断开上述第一开关、上述第二开关、上述第四开关以及上述第五开关， 上述控制电路在上述第三充电期间内接通上述第二开关和上述第五开关，断开上述第一开关、上述第三开关、上述第四开关以及上述第六开关， 上述控制电路在上述第四充电期间内接通上述第一开关和上述第四开关，断开上述第二开关、上述第三开关、上述第五开关以及上述第六开关。5.根据权利要求2所述的串联蓄电单元的平衡充电电路，其特征在于， 上述多个开关包含 第一开关，其一端与上述输出端子连接； 第二开关，其一端与输入端子连接； 第三开关，其一端与上述基准电压端子连接； 第四开关，其一端与上述输入端子连接；以及 第五开关，其一端与连接了上述第一蓄电单元和上述第二蓄电单元的接点连接， 上述线圈的一端与上述第一开关的另一端、上述第二开关的另一端、上述第三开关的另一端连接，上述线圈的另一端与上述第四开关的另一端、上述第五开关的另一端连接， 上述控制电路在上述第一充电期间内接通上述第二开关和上述第五开关，断开上述第一开关、上述第三开关以及上述第四开关， 上述控制电路在上述第二充电期间内接通上述第三开关和上述第五开关，断开上述第一开关、上述第二开关以及上述第四开关， 上述控制电路在上述第三充电期间内接通上述第三开关和上述第四开关，断开上述第一开关、上述第二开关以及上述第五开关， 上述控制电路在上述第四充电期间内接通上述第一开关和上述第五开关，断开上述第二开关、上述第三开关以及上述第四开关。6.根据权利要求2所述的串联蓄电单元的平衡充电电路，其特征在于， 上述多个开关包含: 第一开关，其一端与上述输出端子连接； 第二开关，其一端与输入端子连接；以及 第三开关，其一端与上述基准电压端子连接， 上述线圈的一端与上述第一开关的另一端、上述第二开关的另一端、上述第三开关的另一端连接，上述线圈的另一端与连接了上述第一蓄电单元和上述第二蓄电单元的接点连接， 上述控制电路在上述第一充电期间内接通上述第二开关，断开上述第一开关和上述第三开关， 上述控制电路在上述第二充电期间内接通上述第三开关，断开上述第一开关和上述第二开关， 上述控制电路在上述第三充电期间内接通上述第三开关，断开上述第一开关和上述第二开关， 上述控制电路在上述第四充电期间内接通上述第一开关，断开上述第二开关和上述第三开关。7.根据权利要求2所述的串联蓄电单元的平衡充电电路，其特征在于， 上述多个开关包含: 第一开关，其一端与上述输出端子连接； 第二开关，其一端与输入端子连接；以及 第三开关，其一端与上述基准电压端子连接， 该串联蓄电单元的平衡充电电路还具备: 电容，其一端与上述基准电压端子连接；以及 二极管，其阴极与连接了上述第一蓄电单元和上述第二蓄电单元的接点连接， 上述线圈的一端与上述第一开关的另一端、上述第二开关的另一端、上述第三开关的另一端连接，上述线圈的另一端与上述电容的另一端、上述二极管的阳极连接， 上述控制电路在上述第一充电期间内接通上述第二开关，断开上述第一开关和上述第三开关， 上述控制电路在上述第二充电期间内接通上述第三开关，断开上述第一开关和上述第二开关， 上述控制电路在上述第三充电期间内接通上述第三开关，断开上述第一开关和上述第二开关， 上述控制电路上述第四充电期间内接通上述第一开关，断开上述第二开关和上述第三开关。8.根据权利要求5 7中的任一项所述的串联蓄电单元的平衡充电电路，其特征在于， 上述控制电路设定上述第二充电期间以及上述第四充电期间内的接通开关的时间，使得在上述第二充电期间以及上述第四充电期间结束时上述线圈的充电电流变成零。9.一种串联蓄电单元的平衡充电电路，由与输入端子连接的电源提供电力并对在输出端子与基准电压端子之间从上述基准电压端子起按顺序串联连接的第一蓄电单元至第N蓄电单元进行平衡充电，其中，N为2以上的整数，该串联蓄电单元的平衡充电电路的特征在于，具备 线圈，其用于蓄积从上述电源提供的电力来对上述第一蓄电单元至第N蓄电单元进行充电； 第一开关群，其用于将上述线圈电连接至上述输入端子与上述基准电压端子之间；以及 第二开关群，其用于将上述线圈电连接至上述第一蓄电单元至第N蓄电单元的各自的两端来进行充电， 其中，上述第一蓄电单元至第N蓄电单元被逐个地进行充电。10.根据权利要求9所述的串联蓄电单元的平衡充电电路，其特征在于， 还具备控制电路，该控制电路将第k线圈充电期间和第k蓄电单元充电期间设为对上述第k蓄电单元进行充电的第k充电期间，来重复设定上述第一充电期间至第N充电期间的各个充电期间，其中，I N，该第k线圈充电期间是该控制电路控制上述第一开关群的通断来将用于对上述第k蓄电单元进行充电的充电电流充入上述线圈的时间，该第k蓄电单元充电期间是该控制电路控制上述第二开关群的通断来将在上述第k线圈充电期间内充入到上述线圈的充电电流充入上述第k蓄电单元的时间， 上述控制电路控制上述第一开关群的通断，使得在上述第k线圈充电期间内形成通过上述线圈流向上述基准电压端子的充电电流的路径， 上述控制电路控制上述第二开关群的通断，使得在上述第k蓄电单元充电期间内形成从上述线圈流向上述第k蓄电单元的充电电流的路径。11.根据权利要求10所述的串联蓄电单元的平衡充电电路，其特征在于， 上述第一开关群包含 第一线圈连接开关，其一端与上述输入端子连接，另一端与上述线圈的一端连接；以及 第二线圈连接开关，其一端与上述线圈的另一端连接，另一端与上述基准电压端子连接， 上述第二开关群包含 第一蓄电单元下侧连接开关至第N蓄电单元下侧连接开关，其一端与上述第一蓄电单元至第N蓄电单元的各自的下侧连接，另一端与上述线圈的一端连接；以及 第一蓄电单元上侧连接开关至第(N-I)蓄电单元上侧连接开关，其一端与上述第一蓄电单元至第(N-I)蓄电单元的各自的上侧连接，另一端与上述线圈的另一端连接。12.根据权利要求11所述的串联蓄电单元的平衡充电电路，其特征在于， 上述控制电路在上述第k线圈充电期间内接通上述第一线圈连接开关和上述第二线圈连接开关，断开上述第一蓄电单元下侧连接开关至第N蓄电单元下侧连接开关和上述第一蓄电单元上侧连接开关至第(N-I)蓄电单元上侧连接开关， 上述控制电路在上述第k蓄电单元充电期间内断开上述第一线圈连接开关和上述第二线圈连接开关， 接通上述第k蓄电单元下侧连接开关和上述第k蓄电单元上侧连接开关，断开上述第二蓄电单元下侧连接开关至第N蓄电单元下侧连接开关中的上述第k蓄电单元下侧连接开关以外的开关和上述第一蓄电单元上侧连接开关至第(N-I)蓄电单元上侧连接开关中的上述第k蓄电单元上侧连接开关以外的开关。13.根据权利要求11所述的串联蓄电单元的平衡充电电路，其特征在于， 上述控制电路在上述第一线圈充电期间内接通上述第一线圈连接开关和上述第一蓄电单元上侧连接开关，断开上述第二线圈连接开关、上述第一蓄电单元下侧连接开关至第N蓄电单元下侧连接开关以及上述第二蓄电单元上侧连接开关至第(N-1)蓄电单元上侧连接开关， 上述控制电路在上述第M线圈充电期间内接通上述第一线圈连接开关和上述第二线圈连接开关，断开上述第一蓄电单元下侧连接开关至第N蓄电单元下侧连接开关和上述第一蓄电单元上侧连接开关至第(N-1)蓄电单元上侧连接开关，其中，2彡M彡N， 上述控制电路在上述第一蓄电单元充电期间内断开上述第一线圈连接开关和上述第二线圈连接开关，接通上述第一蓄电单元下侧连接开关和上述第一蓄电单元上侧连接开关，断开上述第一蓄电单元下侧连接开关至第N蓄电单元下侧连接开关中的上述第一蓄电单元下侧连接开关以外的开关和上述第一蓄电单元上侧连接开关至第(N-1)蓄电单元上侧连接开关中的上 述第一蓄电单元上侧连接开关以外的开关， 上述控制电路在上述第M蓄电单元充电期间内断开上述第一线圈连接开关和上述第二线圈连接开关，接通上述第M蓄电单元下侧连接开关和上述第M蓄电单元上侧连接开关，断开上述第一蓄电单元下侧连接开关至第N蓄电单元下侧连接开关中的上述第M蓄电单元下侧连接开关以外的开关和上述第一蓄电单元上侧连接开关至第(N-1)蓄电单元上侧连接开关中的上述第M蓄电单元上侧连接开关以外的开关。14.根据权利要求11所述的串联蓄电单元的平衡充电电路，其特征在于， 上述控制电路在上述第一线圈充电期间内接通上述第一线圈连接开关和上述第二线圈连接开关，断开上述第一蓄电单元下侧连接开关至第N蓄电单元下侧连接开关和上述第一蓄电单元上侧连接开关至第(N-1)蓄电单元上侧连接开关， 上述控制电路在上述第M线圈充电期间内接通上述第一线圈连接开关和上述第二线圈连接开关，断开上述第一蓄电单元下侧连接开关至第N蓄电单元下侧连接开关和上述第一蓄电单元上侧连接开关至第(N-1)蓄电单元上侧连接开关， 上述控制电路在上述第一蓄电单元充电期间内接通上述第一线圈连接开关和上述第一蓄电单元上侧连接开关，断开上述第二线圈连接开关、上述第一蓄电单元下侧连接开关至第N蓄电单元下侧连接开关以及上述第一蓄电单元上侧连接开关至第(N-1)蓄电单元上侧连接开关中的上述第一蓄电单元上侧连接开关以外的开关， 上述控制电路在上述第M蓄电单元充电期间内断开上述第一线圈连接开关和上述第二线圈连接开关，接通上述第M蓄电单元下侧连接开关和上述第M蓄电单元上侧连接开关，断开上述第一蓄电单元下侧连接开关至第N蓄电单元下侧连接开关中的上述第M蓄电单元下侧连接开关以外的开关和上述第一蓄电单元上侧连接开关至第(N-1)蓄电单元上侧连接开关中的上述第M蓄电单元上侧连接开关以外的开关。15.根据权利要求10所述的串联蓄电单元的平衡充电电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：相浦正巳，
申请(专利权)人：旭化成微电子株式会社，
类型：
国别省市：