專利名稱：電源裝置及充電電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具備對(duì)可充放電的二次電池進(jìn)行充電的充電電路的電源裝置及充電電路。
背景技術(shù)：
例如，在使用電動(dòng)馬達(dá)來(lái)行駛的電動(dòng)汽車、同時(shí)采用發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)馬達(dá)來(lái)行駛的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車中，將鎳-氫電池、鋰離子電池、鉛蓄電池這種二次電池作為單位單元電池，并將串聯(lián)多個(gè)該單位單元電池而成的組電池用作為電動(dòng)馬達(dá)的電源。在這種組電池中，在反復(fù)進(jìn)行充放電之后，各單位單元電池的基于充電狀態(tài)(State of Charge :SOC ;也稱為剩余容量等。)的端子電壓之間產(chǎn)生偏差，若放任該偏差不管而進(jìn)行充電，則有時(shí)一部分單 位單元電池會(huì)成為過(guò)充電狀態(tài)。此外，當(dāng)單位單元電池的劣化加速進(jìn)展而劣化時(shí)，即使僅是 一部分的單位單元電池劣化，組電池整體也會(huì)變得不能夠使用。對(duì)于這種問(wèn)題，作為調(diào)整充電結(jié)束的構(gòu)成組電池的多個(gè)單位單元電池之間的充電狀態(tài)的偏差的方法，提出有如專利文獻(xiàn)I所示那樣的組電池的充電狀態(tài)調(diào)整裝置。如圖26所示那樣，該充電狀態(tài)調(diào)整裝置90調(diào)整通過(guò)串聯(lián)連接多個(gè)由二次電池構(gòu)成的單位單元電池91而構(gòu)成的、并在兩端連接有負(fù)載或充電器的閉路狀態(tài)下進(jìn)行充放電的組電池的充電狀態(tài)。此外，該充電狀態(tài)調(diào)整裝置90具備平均充電用電容器92，與負(fù)載、充電器絕緣地設(shè)置；以及循環(huán)連接單元93，在組電池的開(kāi)路狀態(tài)下，將各單位單元電池91與平均充電用電容器92循環(huán)連接。由此，即使在多個(gè)串聯(lián)而構(gòu)成組電池的單位單元電池91的相互之間產(chǎn)生充電狀態(tài)的偏差，也能夠通過(guò)使電荷從單元電池電壓較高的單位單元電池91經(jīng)由平均充電用電容器92移動(dòng)到單元電池電壓較低的單位單元電池91，由此能夠減少電壓差。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特開(kāi)2002-17048號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題然而，圖26的充電狀態(tài)調(diào)整裝置90僅是對(duì)充電結(jié)束的單位單元電池91的偏差進(jìn)行調(diào)整，是在先對(duì)單位單元電池91進(jìn)行了充電之后再使用充電狀態(tài)調(diào)整裝置90來(lái)抑制偏差的結(jié)構(gòu)，因此充電工序和調(diào)整工序需要單獨(dú)地進(jìn)行，花費(fèi)時(shí)間，而且也分別需要進(jìn)行這些充電和調(diào)整的電路，因此還存在電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜化的問(wèn)題。此外，在該充電狀態(tài)調(diào)整裝置90中，僅能夠一邊循環(huán)地依次切換單位單元電池91一邊調(diào)整充電狀態(tài)，因此還存在到組電池整體的充電結(jié)束為止花費(fèi)時(shí)間而效率變差的缺點(diǎn)。特別是近年的組電池隨著大容量化的要求而使用大量單位單元電池91的情況也變多，在這種循環(huán)式的切換充電中，充電時(shí)間與使用的二次電池?cái)?shù)成正比例地變長(zhǎng)，而且單位單元電池91的切換動(dòng)作也變得繁瑣，是不實(shí)用的。并且，在圖26的電路例中開(kāi)關(guān)元件使用光電MOS晶體管，因此還存在驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜化而電路成本變高這種問(wèn)題。特別是，在為了對(duì)各單位單元電池91進(jìn)行平均充電控制而需要構(gòu)成能夠獨(dú)立地對(duì)單位單元電池91進(jìn)行充電的充電路徑時(shí)，若在這種電路的構(gòu)建中使用晶體管，就會(huì)產(chǎn)生電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜化這種問(wèn)題。此外，在該電路中采用了先經(jīng)由平均充電用電容器92積蓄電荷再使積蓄電荷移動(dòng)到端子電壓較低的單位單元電池91的方式，因此必須構(gòu)成為大容量的平均充電用電容器92，而且該平均充電用電容器92為了在充電開(kāi)始前的時(shí)刻成為與各單位單元電池91的充滿電狀態(tài)的開(kāi)路端子電壓極其接近、且不會(huì)超過(guò)其的端子電壓，需要預(yù)先通過(guò)交流發(fā)電機(jī)等充電，必須進(jìn)行這樣的充電前準(zhǔn)備，還存在結(jié)構(gòu)進(jìn)一步復(fù)雜化這種問(wèn)題。本發(fā)明是鑒于以往這種問(wèn)題點(diǎn)而進(jìn)行的。本發(fā)明的主要目的在于，提供更低價(jià)、能夠防止二次電池的過(guò)充電而進(jìn)行最佳充電的電源裝置及充電電路。用于解決課題的手段及發(fā)明的效果
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為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明第一方案的電源裝置，其特征在于，具備多個(gè)二次電池體10，相互串聯(lián)連接，分別具備正極和負(fù)極；恒流源產(chǎn)生電路20，具備供給用于對(duì)上述二次電池體10進(jìn)行充電的電力的供給輸出端子OT和供給輸入端子IT ;以及選擇開(kāi)關(guān)切換電路30，使得能夠通過(guò)上述恒流源產(chǎn)生電路20對(duì)各二次電池體10獨(dú)立地供給不同的充電電流；上述選擇開(kāi)關(guān)切換電路30具有選擇開(kāi)關(guān)31，與各二次電池體10分別連接，能夠獨(dú)立地構(gòu)成對(duì)該二次電池體10進(jìn)行充電的充電路徑；以及控制電路40，對(duì)多個(gè)上述選擇開(kāi)關(guān)31的導(dǎo)通/截止進(jìn)行控制；上述控制電路40通過(guò)對(duì)上述選擇開(kāi)關(guān)31的導(dǎo)通/截止進(jìn)行控制，來(lái)構(gòu)成相對(duì)于任意的二次電池體10的充電路徑并且解除相對(duì)于其他二次電池的充電路徑；上述恒流源產(chǎn)生電路20具備斬波電路，該斬波電路包括電抗器L，連接在上述供給輸出端子OT和供給輸入端子IT之間；以及充電用開(kāi)關(guān)22，與上述電抗器L串聯(lián)連接，由上述控制電路40控制導(dǎo)通/截止；將上述斬波電路與外部電源EP連接，對(duì)上述二次電池體10進(jìn)行充電。由此，能夠得到如下優(yōu)點(diǎn)能夠利用一個(gè)恒流源產(chǎn)生電路對(duì)任意的二次電池體進(jìn)行充電，并能夠獨(dú)立地進(jìn)行與該二次電池體的電氣特性相對(duì)應(yīng)的適當(dāng)?shù)某潆?。此夕卜，通過(guò)斬波電路，例如作為升壓斬波動(dòng)作，能夠使用較低電壓的外部電源將二次電池體充電為較高電壓。此外，根據(jù)第二方案的電源裝置，能夠具備多個(gè)二次電池體10，相互串聯(lián)連接，分別具備正極和負(fù)極；恒流源產(chǎn)生電路20，具備供給用于對(duì)上述二次電池體10進(jìn)行充電的電力的供給輸出端子OT和供給輸入端子IT ;多個(gè)正極側(cè)充電路徑PC和多個(gè)負(fù)極側(cè)充電路徑NC，為了通過(guò)上述恒流源產(chǎn)生電路20對(duì)各二次電池體10進(jìn)行充電，該多個(gè)正極側(cè)充電路徑PC將各二次電池體10的正極與上述供給輸出端子OT分別連接，該多個(gè)負(fù)極側(cè)充電路徑NC將各二次電池體10的負(fù)極與上述供給輸入端子IT分別連接；多個(gè)選擇開(kāi)關(guān)31，分別設(shè)置在上述正極側(cè)充電路徑PC及負(fù)極側(cè)充電路徑NC中；以及控制電路40，對(duì)上述多個(gè)選擇開(kāi)關(guān)31的導(dǎo)通/截止進(jìn)行控制。由此，能夠利用一個(gè)恒流源產(chǎn)生電路對(duì)任意的二次電池體進(jìn)行充電，并且能夠根據(jù)二次電池體的剩余容量來(lái)調(diào)整充電量，因此與以串聯(lián)連接的二次電池體整體進(jìn)行充電的方式相比能夠得到如下優(yōu)點(diǎn)能夠減少二次電池體之間的充電量的偏差，能夠避免過(guò)充電而長(zhǎng)期安全性較高地利用二次電池體。并且，根據(jù)第三方案的電源裝置，能夠構(gòu)成為，還具備電壓檢測(cè)單元26，檢測(cè)上述電抗器L的兩端電壓；上述控制電路40針對(duì)任意的二次電池體10，將配置在對(duì)該二次電池體10和上述電抗器L進(jìn)行連接的正極側(cè)充電路徑PC及負(fù)極側(cè)充電路徑NC中的各選擇開(kāi)關(guān)31分別切換為導(dǎo)通，并且將其他選擇開(kāi)關(guān)31切換為截止，從而僅使該二次電池體10與上述電抗器L連接，由此，能夠通過(guò)上述電壓檢測(cè)單元26檢測(cè)該二次電池體10的電池電壓。由此，能夠通過(guò)一個(gè)電壓檢測(cè)單元檢測(cè)任意的二次電池體的電池電壓。即，能夠僅通過(guò)一個(gè)電壓檢測(cè)單元來(lái)檢測(cè)各二次電池體的電池電壓，因此不需要對(duì)每個(gè)二次電池體單獨(dú)設(shè)置電壓傳感器，能夠得到使電路大幅度簡(jiǎn)化的優(yōu)點(diǎn)。此外，根據(jù)第四方案的電源裝置，上述控制電路40能夠以時(shí)分割對(duì)各二次電池體10的電池電壓進(jìn)行測(cè)定。由此，能夠通過(guò)一個(gè)電壓檢測(cè)單元依次檢測(cè)全部二次電池體的電池電壓。此外，根據(jù)第五方案的電源裝置，能夠構(gòu)成為，上述控制電路40能夠?qū)ι鲜鲞x擇開(kāi)關(guān)31進(jìn)行導(dǎo)通/截止控制，使得同時(shí)對(duì)任意的多個(gè)二次電池體10進(jìn)行充電。由此，能夠同時(shí)對(duì)多個(gè)二次電池體進(jìn)行充電控制，能夠高效地進(jìn)行充電。并且此外，根據(jù)第六方案的電源裝置，上述選擇開(kāi)關(guān)31是沒(méi)有自滅弧能力的元件。由此，能夠利用斬波電路的截止期間實(shí)現(xiàn)選擇開(kāi)關(guān)的滅弧，而不需要用于滅弧的特別的·附加電路等。此外，根據(jù)第七方案的電源裝置，能夠通過(guò)晶閘管32來(lái)構(gòu)成上述選擇開(kāi)關(guān)31。由此，使用可靠性、特別是反向耐壓特性優(yōu)良的晶閘管，能夠得到不用對(duì)每個(gè)二次電池體設(shè)置充電電路就能夠獨(dú)立地對(duì)串聯(lián)的二次電池體進(jìn)行充電的優(yōu)點(diǎn)。此外，根據(jù)第八方案的電源裝置，上述二次電池體10是通過(guò)將多個(gè)電池單元串聯(lián)連接或并聯(lián)連接而構(gòu)成的。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)由多個(gè)電池單元構(gòu)成的二次電池體串聯(lián)連接的平均充電。此外，根據(jù)第九方案的充電電路，能夠?qū)ο嗷ゴ?lián)連接且分別具備正極和負(fù)極的多個(gè)二次電池體10進(jìn)行充電，其中，具備恒流源產(chǎn)生電路20，具備供給用于對(duì)二次電池體10進(jìn)行充電的電力的供給輸出端子OT和供給輸入端子IT ;多個(gè)正極側(cè)充電路徑PC和多個(gè)負(fù)極側(cè)充電路徑Ne，為了通過(guò)上述恒流源產(chǎn)生電路20對(duì)各二次電池體10進(jìn)行充電，該多個(gè)正極側(cè)充電路徑PC能夠?qū)⒏鞫坞姵伢w10的正極與上述供給輸出端子OT分別連接，該多個(gè)負(fù)極側(cè)充電路徑NC能夠?qū)⒏鞫坞姵伢w10的負(fù)極與上述供給輸入端子IT分別連接；多個(gè)晶閘管32，分別設(shè)置在上述正極側(cè)充電路徑PC及負(fù)極側(cè)充電路徑NC中；以及控制電路40，能夠獨(dú)立地進(jìn)行上述多個(gè)晶閘管32的導(dǎo)通控制，上述恒流源產(chǎn)生電路20具備斬波電路，該斬波電路包括電抗器L，連接在上述供給輸出端子OT和供給輸入端子IT之間；以及充電用開(kāi)關(guān)22，與上述電抗器L串聯(lián)連接，由上述控制電路40控制導(dǎo)通/截止；將上述斬波電路與外部電源EP連接，對(duì)上述二次電池體10進(jìn)行充電。由此，能夠利用一個(gè)恒流源產(chǎn)生電路對(duì)任意的二次電池體進(jìn)行充電，能夠根據(jù)二次電池體的剩余容量調(diào)整充電量，因此與以串聯(lián)的二次電池體整體進(jìn)行充電的方式相比，能夠得到的優(yōu)點(diǎn)為能夠減少二次電池體之間的充電量的偏差，能夠避免過(guò)充電，能夠長(zhǎng)期利用安全性較高的二次電池體。


圖I是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的電源裝置的框圖。圖2是表示圖I的電源裝置的電路圖。
圖3是表示通過(guò)圖2的電源裝置對(duì)二次電池體IOA進(jìn)行充電的形態(tài)的電路圖。圖4是表示通過(guò)圖2的電源裝置對(duì)二次電池體IOB進(jìn)行充電的形態(tài)的電路圖。圖5是表示通過(guò)圖2的電源裝置對(duì)二次電池體IOC進(jìn)行充電的形態(tài)的電路圖。圖6是表示通過(guò)圖2的電源裝置對(duì)二次電池體IOD進(jìn)行充電的形態(tài)的電路圖。圖7是表示通過(guò)圖2的電源裝置對(duì)二次電池體10AU0B進(jìn)行充電的形態(tài)的電路圖。圖8是表示通過(guò)圖2的電源裝置對(duì)二次電池體10AU0C進(jìn)行充電的形態(tài)的電路
圖。
圖9是表示通過(guò)圖2的電源裝置對(duì)二次電池體IOA IOD進(jìn)行充電的形態(tài)的電路圖。圖10是表示實(shí)施例I的電源裝置的電路圖。圖11是表示圖10的電源裝置的電路例的電路圖。圖12是表示實(shí)施例2的電源裝置的電路圖。圖13是表示圖12的電源裝置的電路例的電路圖。圖14是表示實(shí)施例3的電源裝置的電路圖。圖15是表示圖14的電源裝置的電路例的電路圖。圖16是表示實(shí)施例4的電源裝置的電路圖。圖17是表示圖16的電源裝置的電路例的電路圖。圖18是表示實(shí)施例5的電源裝置的電路圖。圖19是表示圖18的電源裝置的電路例的電路圖。圖20是表示實(shí)施例6的電源裝置的電路圖。圖21是表示圖20的電源裝置的電路例的電路圖。圖22是表示實(shí)施例7的電源裝置的電路圖。圖23是表示圖22的電源裝置的電路例的電路圖。圖24 Ca)是表示對(duì)一個(gè)二次電池體進(jìn)行充電的形態(tài)的時(shí)序圖，圖24 (b)是表示充電用開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)的電流路徑的電路圖，圖24 (c)是表示充電用開(kāi)關(guān)22截止時(shí)的電流路徑的電路圖。圖25 Ca)是對(duì)多個(gè)二次電池體依次進(jìn)行充電的時(shí)序圖，圖25 (b)是表示充電用開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)的電流路徑的電路圖，圖25 (c)是表示第一二次電池體被選擇時(shí)的電流路徑的電路圖，圖25 (d)是表示第二二次電池體IOB被選擇時(shí)的電流路徑的電路圖，圖25 (e)是表示第N 二次電池體被選擇時(shí)的電流路徑的電路圖。圖26是表示以往的組電池的充電狀態(tài)調(diào)整裝置的電路圖。
具體實(shí)施例方式以下，根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。但是，以下所示的實(shí)施方式示例了用于將本發(fā)明的技術(shù)思想具體化的電源裝置及充電電路，本發(fā)明不將電源裝置及充電電路限定于以下的情況。此外，不將權(quán)利要求書所示的部件限定于實(shí)施方式的部件。特別是，關(guān)于實(shí)施方式所記載的構(gòu)成部件的尺寸、材質(zhì)、形狀、其相對(duì)的配置等，只要沒(méi)有特別限定的記載，則不將本發(fā)明的范圍僅限定于此，而僅是說(shuō)明例。此外，各附圖所示的部件的大小、位置關(guān)系等有時(shí)為使說(shuō)明明確而進(jìn)行了夸張。并且，在以下的說(shuō)明中，相同名稱、附圖標(biāo)記表示相同或相同性質(zhì)的部件，適當(dāng)?shù)厥÷栽敿?xì)說(shuō)明。并且，構(gòu)成本發(fā)明的各要素，也可以成為由相同部件構(gòu)成多個(gè)要素而以一個(gè)部件兼作多個(gè)要素的方式，相反也能夠通過(guò)多個(gè)部件來(lái)分擔(dān)實(shí)現(xiàn)一個(gè)部件的功能。此外，在一部分實(shí)施方式、實(shí)施例中說(shuō)明的內(nèi)容有的也可以利用于其他實(shí)施例、實(shí)施方式等。圖I 圖10表示一個(gè)實(shí)施方式的電源裝置100。在這些圖中，圖I是電源裝置100的框圖，圖2是表示圖I的電源裝置100的一個(gè)例子的電路圖，圖3是表示通過(guò)圖2的電源裝置100對(duì)二次電池體IOA進(jìn)行充電的形態(tài)的電路圖，圖4是表示對(duì)二次電池體IOB進(jìn)行充電的形態(tài)的電路圖，圖5是表示對(duì)二次電池體IOC進(jìn)行充電的形態(tài)的電路圖，圖6是表示對(duì)二次電池體IOD進(jìn)行充電的形態(tài)的電路圖，圖7是表示對(duì)二次電池體10AU0B進(jìn)行充電的形態(tài)的電路圖，圖8是表示對(duì)二次電池體10AU0C進(jìn)行充電的形態(tài)的電路圖，圖9是表示對(duì)二次電池體IOA IOD進(jìn)行充電的形態(tài)的電路圖，圖10是表示實(shí)施例I的電源裝置100的電路圖，圖11是表示圖10的電源裝置100的電路例的電路圖。如圖I所示那樣，電源裝置100具備IOA ION的多個(gè)二次電池體10 ;恒流源產(chǎn)生電路20，與外部電源EP連接，供給用于對(duì)二次電池體10進(jìn)行充電的電力；以及選擇開(kāi)關(guān)切換電路30，連接在恒流源產(chǎn)生電 路20和二次電池體10之間，能夠?qū)Ω鞫坞姵伢w10獨(dú)立地供給不同的充電電流。該電源裝置與負(fù)載LD連接而驅(qū)動(dòng)該負(fù)載。此外，外部電源EP是供給用于對(duì)電源裝置進(jìn)行充電的電力的電力源，例如在將本發(fā)明應(yīng)用于混合動(dòng)力車的快速充電站的情況下，相當(dāng)于快速充電站所具備的用于對(duì)混合動(dòng)力車驅(qū)動(dòng)用電池進(jìn)行充電的充電用電池。此外，也能夠?qū)?duì)商用電源進(jìn)行整流后的電源或商用電源本身用作為外部電源EP。在以下的例子中，將直流電壓源用作為外部電源EP。(二次電池體10)各二次電池體10具備正極和負(fù)極，將多個(gè)二次電池體10串聯(lián)連接。各二次電池體10除了由一個(gè)電池單元構(gòu)成之外，還能夠?qū)⒍鄠€(gè)電池單元串聯(lián)連接或者并聯(lián)連接而構(gòu)成。電池單元能夠利用鋰離子二次電池、鎳氫電池、鎳鎘電池、鉛蓄電池等能夠充電的二次電池。特別是鋰離子二次電池，與鎳氫電池相比每單位體積的電容量較大、小型化及高輸出化方面優(yōu)良，因此較優(yōu)選。另外，在圖2 圖11的例子中，為了容易進(jìn)行說(shuō)明，將二次電池體10表示為連接有IOA IOD的四個(gè)的結(jié)構(gòu)，但是當(dāng)然二次電池體的連接數(shù)量并不局限于此，也能夠?yàn)?個(gè)以上或3個(gè)以下等。(恒流源產(chǎn)生電路20)圖I的恒流源產(chǎn)生電路20具備供給輸出端子OT和供給輸入端子IT，通過(guò)選擇開(kāi)關(guān)切換電路30對(duì)各二次電池體10進(jìn)行充電。因此，恒流源產(chǎn)生電路20具備將外部電源EP的電壓變換為適合于二次電池體10的充電的電流或者電壓的變換電路。在此，產(chǎn)生恒電流。例如，在對(duì)鋰離子二次電池進(jìn)行充電的情況下，在二次電池體10的電壓比第一電壓低的狀態(tài)下進(jìn)行恒流充電，當(dāng)超過(guò)第一電壓時(shí)，切換為恒壓充電，在達(dá)到比第一電壓高的第二電壓之前進(jìn)行恒壓充電，當(dāng)達(dá)到第二電壓時(shí)，判斷為充滿電而結(jié)束充電。另外，充電控制方法為一個(gè)例子，能夠根據(jù)使用的二次電池體的種類等適當(dāng)?shù)乩闷渌阎某潆姺椒ā４讼Σ?，通過(guò)對(duì)后述的充電用開(kāi)關(guān)22進(jìn)行導(dǎo)通/截止控制，來(lái)進(jìn)行這種充電控制。(選擇開(kāi)關(guān)切換電路30)
選擇開(kāi)關(guān)切換電路30具有選擇開(kāi)關(guān)31，與各二次電池體10分別連接，能夠獨(dú)立地構(gòu)成對(duì)該二次電池體10進(jìn)行充電的充電路徑；以及控制電路40，對(duì)多個(gè)選擇開(kāi)關(guān)31的導(dǎo)通/截止進(jìn)行控制。具體地說(shuō)，如圖2的電路例所示那樣，通過(guò)多個(gè)選擇開(kāi)關(guān)31的導(dǎo)通/截止來(lái)構(gòu)成將恒流源產(chǎn)生電路20和各二次電池體10獨(dú)立地連接的充電路徑。更具體地說(shuō)，選擇開(kāi)關(guān)切換電路30包括多個(gè)正極側(cè)充電路徑PC，將各二次電池體10的正極與供給輸出端子OT分別連接；多個(gè)負(fù)極側(cè)充電路徑NC，將各二次電池體10的負(fù)極與供給輸入端子IT分別連接；多個(gè)選擇開(kāi)關(guān)31，分別設(shè)置在正極側(cè)充電路徑PC及負(fù)極側(cè)充電路徑NC中；以及控制電路40，對(duì)多個(gè)選擇開(kāi)關(guān)31的導(dǎo)通/截止進(jìn)行控制。如此，能夠利用一個(gè)恒流源產(chǎn)生電路20，并且通過(guò)選擇開(kāi)關(guān)31將多個(gè)二次電池體10獨(dú)立地連接而進(jìn)行充電。特別是通過(guò)將各二次電池獨(dú)立地與恒流源產(chǎn)生電路20連接，由此能夠根據(jù)該二次電池體10的剩余容量來(lái)調(diào)整充電量，因此與以串聯(lián)的二次電池體整體進(jìn)行充電的方式相比，能夠得到的優(yōu)點(diǎn)為能夠減少二次電池體之間的充電量的偏差，避免過(guò)充電而能夠長(zhǎng)期安全性較高地利用二次電池體。此外，不限定于一個(gè)一個(gè)地對(duì)二次電池體進(jìn)行充電的結(jié)構(gòu)，當(dāng)然還能夠?qū)Χ鄠€(gè)二次電池同時(shí)進(jìn)行充電。(選擇開(kāi)關(guān)31)·
選擇開(kāi)關(guān)31能夠利用半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件，例如能夠列舉晶閘管、GTO晶閘管、IGBT、雙極晶體管及FET等。優(yōu)選利用晶閘管。但是，還能夠利用具有自滅弧功能的自滅弧元件、例如GTO晶閘管、IGBT等。其原因?yàn)椋ㄟ^(guò)自滅弧功能能夠容易地進(jìn)行選擇開(kāi)關(guān)31的導(dǎo)通/截止控制。另外，在圖2 圖10的例子中，示意性地表示選擇開(kāi)關(guān)31，例如在選擇開(kāi)關(guān)能夠雙向通電的情況下，當(dāng)然能夠在充電路徑中適當(dāng)?shù)馗郊幼柚瓜蛳喾捶较蛲姷亩O管等整流元件。整流元件相對(duì)于充電路徑串聯(lián)地插入，并且只要在充電路徑中即可，能夠設(shè)置在任意的位置上。此外，在作為選擇開(kāi)關(guān)利用晶閘管那樣的具有整流特性的半導(dǎo)體元件的情況下，能夠不需要這種整流元件。(晶閘管32)在此，圖11示出了在圖10的電源裝置100中，選擇開(kāi)關(guān)31使用了晶閘管32的電路例。在圖11中，晶閘管32A 32H分別對(duì)應(yīng)于選擇開(kāi)關(guān)31A 31H。為了使各晶閘管32導(dǎo)通，而從控制電路40向晶閘管32的柵極端子輸入導(dǎo)通信號(hào)。另一方面，為了使晶閘管32截止，而使后述的充電用開(kāi)關(guān)22截止而使斬波電路的輸出停止，使向晶閘管32通電的電流量為零。通過(guò)這種滅弧動(dòng)作使晶閘管32截止，能夠使向二次電池體10的充電停止。此外，晶閘管32的反向耐壓特性優(yōu)良，導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)也容易，還能夠得到能夠使驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)化的優(yōu)點(diǎn)。此外，在選擇開(kāi)關(guān)31使用了 IGBT的情況下，能夠通過(guò)來(lái)自控制電路40的信號(hào)利用自滅弧功能容易地進(jìn)行導(dǎo)通/截止的切換控制。即，能夠不需要如上述的晶閘管那樣的、暫時(shí)使電流停止的滅弧動(dòng)作。相反，IGBT與晶閘管等相比反向耐壓特性較差，因此優(yōu)選與保護(hù)用的逆止二極管串聯(lián)連接。(控制電路40)如圖2所示那樣，控制電路40對(duì)各選擇開(kāi)關(guān)31的導(dǎo)通/截止進(jìn)行控制。該控制電路由ASIC等構(gòu)成。在該例中，通過(guò)選擇開(kāi)關(guān)31的切換，在構(gòu)成相對(duì)于任意的二次電池體10的充電路徑的同時(shí)解除相對(duì)于其他二次電池的充電路徑。例如在圖3的例子中，通過(guò)僅使選擇開(kāi)關(guān)31A、31C導(dǎo)通、使其他選擇開(kāi)關(guān)31截止，由此僅將二次電池體IOA與恒流源產(chǎn)生電路20連接，將其他二次電池體10從恒流源產(chǎn)生電路20斷離，由此能夠進(jìn)行與二次電池體IOA的特性相對(duì)應(yīng)的充電。而且，當(dāng)二次電池體IOA的充電結(jié)束時(shí)，接著如圖4所示那樣，通過(guò)使選擇開(kāi)關(guān)31A、31C截止、將選擇開(kāi)關(guān)31B及31E切換為導(dǎo)通，由此僅將二次電池體IOB與恒流源產(chǎn)生電路20連接，將其他二次電池體10從恒流源產(chǎn)生電路20斷離，由此能夠進(jìn)行與二次電池體IOB的特性相對(duì)應(yīng)的充電。同樣，當(dāng)二次電池體IOB的充電結(jié)束時(shí)，如圖5所示那樣，將選擇開(kāi)關(guān)31B及31E切換為截止，并且將選擇開(kāi)關(guān)31D及31G切換為導(dǎo)通，而開(kāi)始二次電池體IOC的充電。并且，當(dāng)二次電池體IOC的充電結(jié)束時(shí)，如圖6所示那樣，將選擇開(kāi)關(guān)31D及31G切換為截止，并且將選擇開(kāi)關(guān)31F及31H切換為導(dǎo)通，而開(kāi)始二次電池體IOD的充電。如此，通過(guò)依次切換選擇開(kāi)關(guān)31的導(dǎo)通/截止，能夠?qū)θ慷坞姵伢w10進(jìn)行充電。如此，能夠利用一個(gè)恒流源產(chǎn)生電路20，通過(guò)選擇開(kāi)關(guān)切換電路30對(duì)任意的二次電池體進(jìn)行適當(dāng)?shù)某潆?。并且，在該方法中，僅所充電的二次電池體與恒流源產(chǎn)生裝置連接，因此與將充電對(duì)象的二次電池體并聯(lián)的情況相比較，能夠得到能夠獨(dú)立地進(jìn)行與充電對(duì)象的各二次電池體的電氣特性等相對(duì)應(yīng)的適當(dāng)?shù)某潆姷膬?yōu)點(diǎn)。特別是，在各二次電池的 剩余容量不同的情況下，若同時(shí)以相同的電流進(jìn)行充電，則剩余容量較多的特定的二次電池體被快速充電，結(jié)果，若到全部二次電池體的充電結(jié)束之前持續(xù)充電，則先成為充滿電的二次電池體被過(guò)充電，劣化可能進(jìn)展。相反，若與剩余容量較少的二次電池體相對(duì)應(yīng)地使充電結(jié)束，則產(chǎn)生如下問(wèn)題會(huì)產(chǎn)生未充滿電的二次電池體，從而可利用的電氣容量減少。如果由于這樣就對(duì)每個(gè)二次電池體分別獨(dú)立地設(shè)置專用的充電電路，那么電路結(jié)構(gòu)就會(huì)變得復(fù)雜，成本也提高。因此，在本發(fā)明中，能夠使用一個(gè)恒流源產(chǎn)生電路，并且通過(guò)選擇開(kāi)關(guān)切換電路實(shí)現(xiàn)與各二次電池體之間的獨(dú)立連接，由此不設(shè)置獨(dú)立的充電電路，通過(guò)共用的恒流源產(chǎn)生電路就能夠進(jìn)行獨(dú)立充電。此外，根據(jù)該方法，特別適合于具有負(fù)性特性的鎳氫電池、鎳鎘電池的充電。SP，鎳氫電池等具有若充滿電則電壓降低的特性，因此若要將鎳氫電池等以并聯(lián)的狀態(tài)進(jìn)行充電，則各鎳氫電池等的電壓逐漸上升，并且由于先到達(dá)充滿電的鎳氫電池等的電壓會(huì)降低因而會(huì)對(duì)該電池供給較多電流，存在反而會(huì)導(dǎo)致電壓的降低、難以進(jìn)行適當(dāng)?shù)某潆婋娏Φ墓┙o的問(wèn)題。與此相對(duì)，根據(jù)上述本實(shí)施方式的方法，能夠進(jìn)行每個(gè)二次電池體的獨(dú)立的充電，因此能夠得到能夠消除這種一律充電的問(wèn)題的良好優(yōu)點(diǎn)。此外，該充電裝置除了將二次電池體獨(dú)立地與外部電源連接而進(jìn)行充電以外，還能夠?qū)⒍鄠€(gè)二次電池體同時(shí)與外部電源連接而進(jìn)行充電。例如在圖7所示的例子中，為了對(duì)二次電池體10AU0B同時(shí)進(jìn)行充電，而使選擇開(kāi)關(guān)31A、E導(dǎo)通、使其他選擇開(kāi)關(guān)31截止。由此，能夠?qū)ο噜徑拥亩坞姵伢w10同時(shí)進(jìn)行充電。此外，不限于相鄰接的二次電池體彼此，還能夠?qū)h(yuǎn)離的二次電池體同時(shí)進(jìn)行充電。例如在圖8所示的例子中，通過(guò)使選擇開(kāi)關(guān)31A、31C、31D、31G導(dǎo)通、使其他選擇開(kāi)關(guān)31截止，能夠?qū)Χ坞姵伢w10AU0C同時(shí)進(jìn)行充電。并且，如圖9所示那樣，通過(guò)使選擇開(kāi)關(guān)31A、31H導(dǎo)通、使其他選擇開(kāi)關(guān)31截止，還能夠?qū)Χ坞姵伢w10A、10B、10CU0D的全部同時(shí)進(jìn)行充電。如此，通過(guò)對(duì)多個(gè)二次電池體同時(shí)進(jìn)行充電，能夠高效地進(jìn)行二次電池體的充電。另外，在該電路例中，由于從外部電源側(cè)供給的電力為恒定，因此從理論上來(lái)講與充電所需要的時(shí)間的縮短化無(wú)關(guān)。
(平均化再生動(dòng)作)在以上的充電動(dòng)作中，對(duì)獨(dú)立的二次電池體分別以適當(dāng)?shù)臈l件進(jìn)行充電，由此能夠?qū)崿F(xiàn)使結(jié)果所得到的二次電池體之間的電氣容量的偏差減少的平均化充電。另一方面，在對(duì)多個(gè)二次電池體同時(shí)進(jìn)行充電時(shí)，還能夠更直接地抑制二次電池體之間的電氣容量的偏差。即，在將電氣容量不同的多個(gè)二次電池體與恒流源產(chǎn)生電路連接的狀態(tài)下，向電池電壓較高的二次電池體流入的電流量減少，向電池電壓較低的二次電池體流入的電流量相應(yīng)地增加，因此結(jié)果電池電壓較低的二次電池體被較多地充電，而電氣容量之差向變小的方向變化。此外，在供給充電用的電力的電源側(cè)能夠進(jìn)行再生動(dòng)作的情況下，使電氣容量較大的二次電池體放電，向恒流源產(chǎn)生電路側(cè)進(jìn)行再生，結(jié)果還能夠?qū)⒃摲烹娔芰糠峙涞狡渌坞姵伢w的充電中，由此能夠進(jìn)一步減少電氣容量之差。在本說(shuō)明書中,將這種再生動(dòng)作也稱為平均化再生。例如，在使用混合動(dòng)力車、插電混合動(dòng)力車那樣的進(jìn)行再生動(dòng)作的電源的情況下，通過(guò)這種再生動(dòng)作能夠?qū)崿F(xiàn)二次電池體之間的平均化，因此特別有利。另外，在將二次電池體單獨(dú)與恒流源產(chǎn)生電路連接的情況、以及將多個(gè)二次電池體與恒流源產(chǎn)生 電路連接的情況的哪一種情況下，當(dāng)然都能夠?qū)崿F(xiàn)再生動(dòng)作。如此，通過(guò)在充電階段對(duì)二次電池體之間的電氣容量的偏差進(jìn)行抑制，由此能夠?qū)⑷慷坞姵伢w適當(dāng)?shù)爻潆姷奖M可能的電氣容量，并且能夠避免一部分二次電池體被過(guò)充電的事態(tài)，能夠保護(hù)二次電池體而穩(wěn)定、長(zhǎng)期地以較高可靠性進(jìn)行利用。此外，根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠通過(guò)相同的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)充電和容量偏差調(diào)整，因此能夠?qū)崿F(xiàn)電路結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化及處理的簡(jiǎn)化。(斬波電路)并且，作為實(shí)施例I在圖10中表示充電電路的詳細(xì)的電路例。該圖所示的恒流源產(chǎn)生電路20具備斬波電路，該斬波電路由電抗器L及與該電抗器L串聯(lián)連接的充電用開(kāi)關(guān)22構(gòu)成。充電用開(kāi)關(guān)22相對(duì)于外部電源EP和電抗器L串聯(lián)連接，通過(guò)充電用開(kāi)關(guān)22的導(dǎo)通，構(gòu)成將外部電源EP、電抗器L、充電用開(kāi)關(guān)22連接了的閉路。此外，充電用開(kāi)關(guān)22使用了半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件。在后述的圖11所示的具體例中，作為半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件使用了 IGBT。IGBT能夠控制電抗器L的電流，使得電抗器L向能夠?qū)Χ坞姵伢w10供給電力的朝向(在圖10向右)蓄積電能。此外，電抗器L連接在供給輸出端子OT及供給輸入端子IT之間，通過(guò)串聯(lián)連接的充電用開(kāi)關(guān)22的導(dǎo)通/截止，實(shí)現(xiàn)從外部電源EP供給的電力的斬波動(dòng)作。即，當(dāng)使充電用開(kāi)關(guān)22導(dǎo)通時(shí)，來(lái)自外部電源EP的電力僅向電抗器L供給，當(dāng)在該狀態(tài)下使充電用開(kāi)關(guān)22從導(dǎo)通切換為截止時(shí)，電抗器L所蓄積的電能被放出，經(jīng)由充電路徑向二次電池體10側(cè)流入，進(jìn)行充電。通過(guò)反復(fù)進(jìn)行這種充電用開(kāi)關(guān)22的導(dǎo)通/截止動(dòng)作，由此向二次電池體10供給斷續(xù)的充電電流，實(shí)現(xiàn)脈沖充電。通過(guò)控制電路40來(lái)進(jìn)行充電用開(kāi)關(guān)22的導(dǎo)通/截止。在該例子中，恒流源產(chǎn)生電路20由升壓斬波電路構(gòu)成。升壓斬波電路通過(guò)升壓斬波動(dòng)作，能夠使用較低電壓的外部電源EP將二次電池體10充電為較高電壓。但是，不限于該結(jié)構(gòu)，例如也能夠利用升降壓斬波電路。在使恒流源產(chǎn)生電路20作為升壓斬波器起作用的情況下，作為條件要求負(fù)載即被選擇為充電對(duì)象的二次電池體10的電池電壓(例如24V)比外部電源EP (例如20V)高。在圖10的例中，恒流源產(chǎn)生電路20作為升降壓斬波器起作用，因此沒(méi)有這種電壓值的限制、能夠更靈活地利用。此外，圖11示出了在圖10的電路例中選擇開(kāi)關(guān)31使用了晶閘管32的電路例。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，利用被用作恒流源產(chǎn)生電路20的升壓斬波器的截止期間，能夠使被用作選擇開(kāi)關(guān)31的晶閘管截止，因此能夠在沒(méi)有特別的整流電路(Commutation Circuit)的情況下實(shí)現(xiàn)沒(méi)有自滅弧能力的晶閘管的滅弧，能夠?qū)崿F(xiàn)極其良好地利用了晶閘管的充電控制。另外，在圖2、圖10等的例子中，通過(guò)一個(gè)控制電路40進(jìn)行恒流源產(chǎn)生電路20的控制和選擇開(kāi)關(guān)切換電路30的控制。但是，不限于該結(jié)構(gòu)，例如當(dāng)然還能夠分別獨(dú)立地設(shè)置進(jìn)行恒流源產(chǎn)生電路20的控制的恒流源產(chǎn)生電路用控制電路和進(jìn)行選擇開(kāi)關(guān)切換電路30的控制的選擇開(kāi)關(guān)電路用控制電路。(實(shí)施例2平均化充電及平均化再生) 此外，在圖10等中主要示出了進(jìn)行平均化充電的電路例，但如上述那樣通過(guò)再生動(dòng)作還能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步平均化的平均化再生。作為實(shí)施例2在圖12的電路圖中表示能夠?qū)崿F(xiàn)這種平均化充電及平均化再生的電源裝置的電路例。另外，在以下的例子中，為了使說(shuō)明簡(jiǎn)化也僅圖示3個(gè)(10A 10C)二次電池體10，而省略其他二次電池體的圖示，但如上所述那樣，二次電池體的連接數(shù)量能夠任意地設(shè)定。此外，該圖所示的電源裝置200，作為外部電源EP連接有能夠進(jìn)行再生動(dòng)作的電源(例如快速充電站所設(shè)置的鋰離子電池)。(再生用開(kāi)關(guān)24)圖12的恒流源產(chǎn)生電路20除了圖10的充電用開(kāi)關(guān)22之外，還將再生用開(kāi)關(guān)24與電抗器L連接。再生用開(kāi)關(guān)24與充電用開(kāi)關(guān)22同樣，也能夠利用IGBT等半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件。再生用開(kāi)關(guān)24與充電用開(kāi)關(guān)22相反朝向地規(guī)定再生用開(kāi)關(guān)24的通電方向，使得電流在從二次電池體10側(cè)放電的方向上(在圖12中向左)流過(guò)電抗器L。因此，使再生用開(kāi)關(guān)
24具有整流功能，或者與再生用開(kāi)關(guān)24串聯(lián)地在再生用的放電路徑中連接二極管等整流元件。圖13示出了在圖12的電路例中作為選擇開(kāi)關(guān)31而使用了晶閘管32，作為充電用開(kāi)關(guān)22及再生用開(kāi)關(guān)24而使用了 IGBT的電路例。如此，充電用開(kāi)關(guān)22及再生用開(kāi)關(guān)24使用了整流元件的情況下，能夠不再需要整流元件。此外，在各IGBT的發(fā)射極-集電極之間，分別反向并聯(lián)地連接有二極管。這些二極管作為用于將電抗器L積蓄的能量向二次電池體10充電或者向外部電源EP再生的路徑，起到對(duì)反向耐壓特性不良的IGBT進(jìn)行保護(hù)的作用。在該圖所示的電源裝置200的充電動(dòng)作中，外部電源EP的外部電源電壓Eep與二次電池體10的電池電壓Eltl之間的關(guān)系為，在二次電池體10和恒流源產(chǎn)生電路20獨(dú)立連接的情況下，Eep < E100另一方面，在再生動(dòng)作中，若設(shè)二次電池體10的串聯(lián)數(shù)量為η個(gè)、并忽略各二次電池體的電壓偏差，則Eep > E10 * η。如此，在充電動(dòng)作時(shí)，能夠以比各電池電壓低的外部電源電壓進(jìn)行充電，并且在通過(guò)再生動(dòng)作向外部取出電力時(shí)，外部電源電壓也需要高到所串聯(lián)連接的電池電壓體的總電壓以上，相反地說(shuō)即使較低的電池電壓也能夠進(jìn)行再生動(dòng)作，因此，實(shí)現(xiàn)使用了二次電池體的有效的充放電。(實(shí)施例3)此外，再生用開(kāi)關(guān)24不限于如圖12的連接例所示那樣與電抗器L的兩端分別連接的結(jié)構(gòu)，例如當(dāng)然能夠如實(shí)施例3的圖14所示那樣，以在電抗器L的一端分支的方式進(jìn)行連接。此外，圖15示出了在圖14的電源裝置300的電路例中選擇開(kāi)關(guān)31使用了晶閘管32，充電用開(kāi)關(guān)22及再生用開(kāi)關(guān)24使用了 IGBT的電路例。此外，雖然未圖示，但這些圖所示的再生用開(kāi)關(guān)24也與控制電路40連接，由控制電路40來(lái)控制再生用開(kāi)關(guān)24導(dǎo)通/截止。在圖12、圖14所示的電源裝置200、300中，在經(jīng)由充電用開(kāi)關(guān)22對(duì)二次電池體10進(jìn)行充電時(shí)，由控制電路40將再生用開(kāi)關(guān)24設(shè)定為截止。另一方面，在將二次電池體10的多余電力向外部電源EP側(cè)進(jìn)行放電的再生動(dòng)作時(shí)，通過(guò)控制電路40進(jìn)行切換，相反地放電用開(kāi)關(guān)被切換為截止、再生用開(kāi)關(guān)24成為導(dǎo)通。由此，能夠使二次電池體放電而使電氣容量減少，并且能夠?qū)⒎烹娔芰肯蛲獠侩娫垂┙o而進(jìn)行再利用，獲得了能夠高效地利用能量的優(yōu)點(diǎn)。特別是在電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車那樣的要求較高能量效率的用途中是非常有效的。(實(shí)施例4)反之在不進(jìn)行再生動(dòng)作的情況下，作為實(shí)施例4能夠采用圖16所示那樣的電路結(jié)構(gòu)。該例所示的電源裝置400，除了圖10的充電用開(kāi)關(guān)22之外，還在電抗器L的一端(圖中右側(cè))與供給輸出端子OT之間設(shè)置有充電用二極管23。充電用二極管23阻止從二次電池·體10側(cè)向外部電源EP側(cè)流入電流，因此在該電路中禁止再生動(dòng)作，僅進(jìn)行平均化充電。圖17示出了在圖16的電路例中選擇開(kāi)關(guān)31使用了晶閘管32，充電用開(kāi)關(guān)22使用了 IGBT的例子。(實(shí)施例5)此外，不限于圖16的電路例，作為實(shí)施例5例如還能夠采用圖18那樣的結(jié)構(gòu)。在圖18所示的電源裝置500的例子中，與電抗器L的端部連接的充電用二極管23，不是與充電用開(kāi)關(guān)22在相同一側(cè)連接，而是與電抗器L的另一端部連接。在該結(jié)構(gòu)中，同樣充電用二極管23也能夠禁止從二次電池體10側(cè)向外部電源EP側(cè)流入電流。圖19示出了在圖18的電路例中選擇開(kāi)關(guān)31使用了晶閘管32，充電用開(kāi)關(guān)22使用了 IGBT的例子。(實(shí)施例6)并且，另一方面，作為實(shí)施例6在圖20中示出了用于僅進(jìn)行平均化再生動(dòng)作的電路例。在該電路例所示的電源裝置600中，不設(shè)置充電用開(kāi)關(guān)，代之將再生用開(kāi)關(guān)24和再生用二極管25與電抗器L的一端連接。圖21示出了在圖20的電路例中選擇開(kāi)關(guān)31使用了晶閘管32,再生用開(kāi)關(guān)24使用了 IGBT的電路例。(實(shí)施例7)此外，作為實(shí)施例7，在圖22中示出了其他電源裝置700的電路例。在實(shí)施例7中，如該圖22所示那樣，再生用開(kāi)關(guān)24的連接位置，不是相對(duì)于電抗器L的端部位于與再生用二極管25相同的一側(cè)，而是與另一端部側(cè)連接。在該結(jié)構(gòu)中，再生用開(kāi)關(guān)24允許從二次電池體10側(cè)向外部電源EP側(cè)的再生動(dòng)作，而且再生用二極管25禁止充電動(dòng)作。此外，圖23示出了在圖22的電路例中，選擇開(kāi)關(guān)31使用了晶閘管32，再生用開(kāi)關(guān)24使用了 IGBT的電路例。(電壓檢測(cè)單元26)并且，在電抗器L的兩端具備用于檢測(cè)電抗器兩端電壓的電壓檢測(cè)單元26。該電壓檢測(cè)單元26例如能夠由差動(dòng)放大器、電阻器等構(gòu)成。電壓檢測(cè)單元26在通過(guò)選擇開(kāi)關(guān)切換電路30將恒流源產(chǎn)生電路20與任意的二次電池體10進(jìn)行了連接的狀態(tài)下，檢測(cè)電抗器兩端電壓，由此能夠檢測(cè)二次電池體10的電壓。例如，在圖10的電路例中，通過(guò)控制電路40的控制而僅使選擇開(kāi)關(guān)31A及選擇開(kāi)關(guān)31C導(dǎo)通，使其他選擇開(kāi)關(guān)31截止。若在該狀態(tài)下對(duì)二次電池體IOA進(jìn)行充電，則電抗器兩端電壓所出現(xiàn)的電壓與二次電池體10的電池電壓相等，因此能夠通過(guò)電壓檢測(cè)單元26檢測(cè)出二次電池體10的電池電壓。此外，如果通過(guò)控制電路40來(lái)切換充電路徑，則能夠依次檢測(cè)出各二次電池體10的電池電壓。如此，電壓檢測(cè)單元26能夠通過(guò)控制電路40對(duì)各二次電池體10進(jìn)行掃描、即時(shí)分割地測(cè)定全部二次電池體10的電池電壓。即，通過(guò)一個(gè)電壓檢測(cè)單元26就能夠檢測(cè)多個(gè)二次電池體10的電池電壓，并且二次電池體10的切換能夠利用上述的充電用的選擇開(kāi)關(guān)31來(lái)進(jìn)行，因此幾乎不需要增加部件數(shù)量，就能得到能夠使用于檢測(cè)全部二次電池體10的電池電壓的電路結(jié)構(gòu)極其簡(jiǎn)化的優(yōu)點(diǎn)。另外，各二次電池體10的電池電壓的檢測(cè)，優(yōu)選在充電的開(kāi)始前進(jìn)行。特別是，由于能夠根據(jù)二次電池體10的電池電壓來(lái)運(yùn)算S0C，因此能夠在預(yù)先掌握了各二次電池體10的剩余容量的基礎(chǔ)上調(diào)整成適當(dāng)?shù)某潆婋娏鳌４送?，在充電過(guò)程中，還能夠一邊在適當(dāng)?shù)亩〞r(shí)、例如以一定周期通過(guò)電壓檢測(cè)單元26來(lái)檢測(cè)二次電池體10的電池電壓一邊監(jiān)視充電的形態(tài)。 如以上那樣，二次電池體10的電池電壓能夠在充電開(kāi)始前進(jìn)行檢測(cè)，或者在充電過(guò)程中以一定周期等的規(guī)定定時(shí)進(jìn)行檢測(cè)。而且，在二次電池體10的電池電壓達(dá)到一定電壓時(shí)，控制電路40使選擇開(kāi)關(guān)31截止，結(jié)束對(duì)該二次電池的充電。(時(shí)序圖)接下來(lái)，圖24 圖25示出了對(duì)實(shí)施例I的電源裝置的動(dòng)作進(jìn)行表示的時(shí)序圖。在此，示出了充電用開(kāi)關(guān)22導(dǎo)通時(shí)和截止時(shí)的晶閘管32A 32N的各選擇電路和電流路徑。此外，電源裝置作為一個(gè)例子將電壓檢測(cè)單元26與取樣保持電路SH連接。在這些圖中，圖
24(a) 圖24 (c)示出了對(duì)二次電池體IOA進(jìn)行充電的形態(tài)，圖24 (a)示出了對(duì)各部分的波形進(jìn)行表不的時(shí)序圖，圖24 (b)不出了充電用開(kāi)關(guān)22導(dǎo)通時(shí)的電流路徑，圖24 (c)/j\出了充電用開(kāi)關(guān)22截止時(shí)的電流路徑。在圖24 (a)中，在電感L的電壓波形矩形波的欄中，如(b)所示那樣，在充電用開(kāi)關(guān)22導(dǎo)通時(shí)，朝向電感L的電流k增加，晶閘管32A中不流動(dòng)有電流I32a而成為截止。另一方面，在圖24 (aM^ex的欄中，如(C)所示那樣，在充電用開(kāi)關(guān)22截止時(shí)，晶閘管32A通過(guò)柵極信號(hào)而導(dǎo)通，流動(dòng)有電流I32a，朝向電感L的電流Il減少。另外，在圖24 (b) 圖24 (c)中，晶閘管32的導(dǎo)通狀態(tài)以涂黑表不,截止?fàn)顟B(tài)以空心表示。每當(dāng)充電用開(kāi)關(guān)22導(dǎo)通時(shí)，晶閘管32A能夠截止。晶閘管32A的電流I324成為如圖24 (a)所示那樣的脈沖波形。此外，電感L的兩端的電壓ex，如圖24 (a)所示那樣，成為交替施加外部電源EP的電壓Ep和二次電池體IOA的電壓Eicia的矩形波狀。并且，通過(guò)對(duì)電壓檢測(cè)單元26的取樣保持動(dòng)作，能夠檢測(cè)二次電池體IOA的電壓E1QA。此外，圖25 (a) 圖25 (e)示出了對(duì)二次電池體IOA ION進(jìn)行充電的形態(tài)。在該圖中，圖25 (a)示出了對(duì)各部分的波形進(jìn)行表示的時(shí)序圖，圖25 (b)示出了充電用開(kāi)關(guān)22導(dǎo)通時(shí)的電流路徑，圖25 (c)示出了充電用開(kāi)關(guān)22截止而選擇了二次電池體IOA時(shí)的電流路徑，圖25 (d)示出了充電用開(kāi)關(guān)22截止而選擇了二次電池體IOB時(shí)的電流路徑，圖
25Ce)表示充電用開(kāi)關(guān)22截止而選擇了二次電池體ION時(shí)的電流路徑。在圖25 (a)中，(b)/ (C)表示對(duì)二次電池體IOA進(jìn)行充電的期間，進(jìn)行上述的圖
24的動(dòng)作。在該期間中，首先如圖25 (b)所示那樣，在充電用開(kāi)關(guān)22導(dǎo)通時(shí)，朝向電感L的電流增加，32A 32N中不流動(dòng)有電流而成為截止。此外，如圖25 (c)所示那樣，在充電用開(kāi)關(guān)22截止且選擇了二次電池體IOA時(shí)，晶閘管32A通過(guò)柵極信號(hào)而導(dǎo)通，流動(dòng)有電流I32a，朝向電感L的電流k減少。在該期間中，重復(fù)這些圖25 (b)和圖25 (c)的動(dòng)作，因此電感L的兩端的電壓ex成為交替施加外部電源EP的電壓EP和二次電池體IOA的電
SEicia的矩形波。并且，在圖25 (a)中，(b)/ (d)表示對(duì)二次電池體IOB進(jìn)行充電的的期間。在該(b)/ (d)期間中，與上述(b)/ (c)期間同樣，如圖25 (b)所示那樣，在充電用開(kāi)關(guān)22導(dǎo)通時(shí)，朝向電感L的電流L增加，晶閘管32A 32N中不流動(dòng)有電流而成為截止。而且，在圖25 (d)中，在充電用開(kāi)關(guān)22截止且選擇了二次電池體IOB時(shí)，晶閘管32B通過(guò)柵極信號(hào)而導(dǎo)通，流動(dòng)有電流I32b，朝向電感L的電流込減少。在該(b)/ (d)期間中，電感L的兩端的電壓ex成為交替施加外部電源EP的電壓EP和二次電池體IOB的電壓Eicib的矩形波。并且，在圖25 (a)中，(b)/ (e)表示對(duì)二次電池體ION進(jìn)行充電的期間。在該(b)/ (e)期間中，也與上述的(b)/ (C)期間、(b)/ (d)期間同樣，如圖25 (b)所示那樣，在充電用開(kāi)關(guān)22導(dǎo)通時(shí)，朝向電感L的電流L增加，晶閘管32A 32N中不流動(dòng)有電流而·成為截止。而且，在圖25 (e)中，在充電用開(kāi)關(guān)22截止且選擇了二次電池體ION時(shí)，晶閘管32N通過(guò)柵極信號(hào)而導(dǎo)通，流動(dòng)有電流I32n，朝向電感L的電流L減少。該(b)/ (e)期間的電感L的兩端的電壓ex為交替施加的外部電源EP的電壓EP和電壓E1QN。此外，在圖25的例中，通過(guò)取樣保持電路SH的取樣保持動(dòng)作，也能夠在取樣保持電路SH的輸出eB中檢測(cè)出所選擇的各二次電池體的電壓Eicia Eicin。另外，電壓檢測(cè)單元不限定于取樣保持電路，也能夠適當(dāng)?shù)乩闷渌Y(jié)構(gòu)。如以上說(shuō)明的那樣，根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)極其簡(jiǎn)單的電路結(jié)構(gòu)，能夠進(jìn)行各二次電池體的平均化充電控制，因此在構(gòu)成需要較高電壓的電動(dòng)汽車、無(wú)停電電源等的直流電壓源的情況下，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)能夠極其簡(jiǎn)化，并且不產(chǎn)生過(guò)充放電，因此能夠提高二次電池體的長(zhǎng)壽命化和安全性,并且能夠?qū)崿F(xiàn)低成本化。工業(yè)可利用性本發(fā)明的電源裝置及充電電路，能夠良好地利用于混合動(dòng)力車、插電混合動(dòng)力車、電動(dòng)汽車等的驅(qū)動(dòng)用電源。此外，并不限于車輛用電源，還能夠利用于在輔助自行車、電動(dòng)工具、無(wú)停電電源(UPS)、工廠的驅(qū)動(dòng)用電源等中利用的大容量的蓄電池單元等其他電源裝置。附圖標(biāo)記說(shuō)明100，200，300，400，500，600，700...電源裝置10，10A, 10B, 10C, 10D, ION…二次電池體20…恒流源產(chǎn)生電路22…充電用開(kāi)關(guān)23…充電用二極管24…再生用開(kāi)關(guān)25…再生用二極管26…電壓檢測(cè)單元30…選擇開(kāi)關(guān)切換電路
31，31A 31H…選擇開(kāi)關(guān)32，32A 32H…晶閘管40…控制電路90…充電狀態(tài)調(diào)整裝置91…單位單元電池92…平均充電用電容器93…循環(huán)連接單元EP…外部電源 OT…供給輸出端子IT…供給輸入端子LD…負(fù)載PC…正極側(cè)充電路徑NC…負(fù)極側(cè)充電路徑L···電抗器
權(quán)利要求
1.一種電源裝置，其特征在于，具備 多個(gè)二次電池體(10)，相互串聯(lián)連接，分別具備正極和負(fù)極； 恒流源產(chǎn)生電路(20)，具備供給用于對(duì)上述二次電池體(10)進(jìn)行充電的電力的供給輸出端子(OT)和供給輸入端子(IT);以及 選擇開(kāi)關(guān)切換電路(30)，使得能夠通過(guò)上述恒流源產(chǎn)生電路(20)對(duì)各二次電池體(10)獨(dú)立地供給不同的充電電流， 上述選擇開(kāi)關(guān)切換電路(30)具有 選擇開(kāi)關(guān)(31)，與各二次電池體(10)分別連接，能夠獨(dú)立地構(gòu)成對(duì)該二次電池體(10)進(jìn)行充電的充電路徑；以及 控制電路(40)，對(duì)多個(gè)上述選擇開(kāi)關(guān)(31)的導(dǎo)通/截止進(jìn)行控制； 上述控制電路(40 )通過(guò)對(duì)上述選擇開(kāi)關(guān)(31)的導(dǎo)通/截止進(jìn)行控制，來(lái)構(gòu)成相對(duì)于任意的二次電池體(10)的充電路徑并且解除相對(duì)于其他二次電池的充電路徑； 上述恒流源產(chǎn)生電路(20)具備斬波電路，該斬波電路包括 電抗器(L)，連接在上述供給輸出端子(OT)和供給輸入端子(IT)之間；以及 充電用開(kāi)關(guān)(22)，與上述電抗器(L)串聯(lián)連接，由上述控制電路(40)控制導(dǎo)通/截止； 將上述斬波電路與外部電源(EP)連接，對(duì)上述二次電池體(10)進(jìn)行充電。
2.一種電源裝置，其特征在于，具備 多個(gè)二次電池體(10)，相互串聯(lián)連接，分別具備正極和負(fù)極； 恒流源產(chǎn)生電路(20)，具備供給用于對(duì)上述二次電池體(10)進(jìn)行充電的電力的供給輸出端子(OT)和供給輸入端子(IT)； 多個(gè)正極側(cè)充電路徑(PC)和多個(gè)負(fù)極側(cè)充電路徑(NC)，為了通過(guò)上述恒流源產(chǎn)生電路(20 )對(duì)各二次電池體(10 )進(jìn)行充電，該多個(gè)正極側(cè)充電路徑(PO將各二次電池體(10 )的正極與上述供給輸出端子(OT)分別連接，該多個(gè)負(fù)極側(cè)充電路徑(NC)將各二次電池體(10)的負(fù)極與上述供給輸入端子(IT)分別連接； 多個(gè)選擇開(kāi)關(guān)(31)，分別設(shè)置在上述正極側(cè)充電路徑(PC)及負(fù)極側(cè)充電路徑(NC)中；以及 控制電路(40 )，對(duì)上述多個(gè)選擇開(kāi)關(guān)(31)的導(dǎo)通/截止進(jìn)行控制。
3.如權(quán)利要求I或2所述的電源裝置，其特征在于， 還具備 電壓檢測(cè)單元(26)，檢測(cè)上述電抗器(L)的兩端電壓； 上述控制電路(40)針對(duì)任意的二次電池體(10)，將配置在對(duì)該二次電池體(10)和上述電抗器(L)進(jìn)行連接的正極側(cè)充電路徑(PC)及負(fù)極側(cè)充電路徑(NC)中的各選擇開(kāi)關(guān)(31)分別切換為導(dǎo)通，并且將其他選擇開(kāi)關(guān)(31)切換為截止，從而僅使該二次電池體(10)與上述電抗器(L)連接，由此，能夠通過(guò)上述電壓檢測(cè)單元(26)檢測(cè)該二次電池體(10)的電池電壓。
4.如權(quán)利要求I 3中任一項(xiàng)所述的電源裝置，其特征在于， 上述控制電路(40)以時(shí)分割對(duì)各二次電池體(10)的電池電壓進(jìn)行測(cè)定。
5.如權(quán)利要求I 4中任一項(xiàng)所述的電源裝置，其特征在于， 上述控制電路(40 )能夠?qū)ι鲜鲞x擇開(kāi)關(guān)(31)進(jìn)行導(dǎo)通/截止控制，使得同時(shí)對(duì)任意的多個(gè)二次電池體(10)進(jìn)行充電。
6.如權(quán)利要求I 5中任一項(xiàng)所述的電源裝置，其特征在于， 上述選擇開(kāi)關(guān)(31)是沒(méi)有自滅弧能力的元件。
7.如權(quán)利要求I 6中任一項(xiàng)所述的電源裝置，其特征在于， 上述選擇開(kāi)關(guān)(31)為晶閘管(32)。
8.如權(quán)利要求I 7中任一項(xiàng)所述的電源裝置，其特征在于， 上述二次電池體(10 )是通過(guò)將多個(gè)電池單元串聯(lián)連接或并聯(lián)連接而構(gòu)成的。
9.一種充電電路，能夠?qū)ο嗷ゴ?lián)連接且分別具備正極和負(fù)極的多個(gè)二次電池體(10)進(jìn)行充電，其特征在于，具備 恒流源產(chǎn)生電路(20)，具備供給用于對(duì)二次電池體(10)進(jìn)行充電的電力的供給輸出端子(OT)和供給輸入端子(IT)； 多個(gè)正極側(cè)充電路徑(PC)和多個(gè)負(fù)極側(cè)充電路徑(NC)，為了通過(guò)上述恒流源產(chǎn)生電路(20)對(duì)各二次電池體(10)進(jìn)行充電，該多個(gè)正極側(cè)充電路徑(PC)能夠?qū)⒏鞫坞姵伢w(10)的正極與上述供給輸出端子(OT)分別連接，該多個(gè)負(fù)極側(cè)充電路徑(NC)能夠?qū)⒏鞫坞姵伢w(10)的負(fù)極與上述供給輸入端子(IT)分別連接； 多個(gè)晶閘管(32)，分別設(shè)置在上述正極側(cè)充電路徑(PC)及負(fù)極側(cè)充電路徑(NC)中；以及 控制電路(40)，能夠獨(dú)立地進(jìn)行上述多個(gè)晶閘管(32)的導(dǎo)通控制， 上述恒流源產(chǎn)生電路(20)具備斬波電路，該斬波電路包括 電抗器(L)，連接在上述供給輸出端子(OT)和供給輸入端子(IT)之間；以及 充電用開(kāi)關(guān)(22)，與上述電抗器(L)串聯(lián)連接，由上述控制電路(40)控制導(dǎo)通/截止； 將上述斬波電路與外部電源(EP)連接，對(duì)上述二次電池體(10)進(jìn)行充電。
全文摘要
防止二次電池過(guò)充電，根據(jù)各二次電池的電氣特性進(jìn)行最佳充電。選擇開(kāi)關(guān)切換電路(30)具有晶閘管(32)，與各二次電池體(10)分別連接，能獨(dú)立地構(gòu)成對(duì)二次電池體(10)充電的充電路徑；控制電路(40)，控制多個(gè)晶閘管(32)的導(dǎo)通/截止；控制電路(40)控制晶閘管(32)的導(dǎo)通/截止來(lái)構(gòu)成任意二次電池體(10)的充電路徑并解除其他二次電池的充電路徑；恒流源產(chǎn)生電路(20)具備斬波電路，斬波電路包括電抗器(L)，連接在供給輸出端子(OT)和供給輸入端子(IT)間；充電用開(kāi)關(guān)(22)，與電抗器(L)串聯(lián)，由控制電路(40)控制導(dǎo)通/截止；將斬波電路與外部電源(EP)連接，對(duì)二次電池體(10)充電。
文檔編號(hào)H01M2/10GK102934317SQ20118002332
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2011年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月11日
發(fā)明者大西德生 申請(qǐng)人:國(guó)立大學(xué)法人德島大學(xué)