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JP2013005677A - Cell balancer - Google Patents

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JP2013005677A
JP2013005677A JP2011137214A JP2011137214A JP2013005677A JP 2013005677 A JP2013005677 A JP 2013005677A JP 2011137214 A JP2011137214 A JP 2011137214A JP 2011137214 A JP2011137214 A JP 2011137214A JP 2013005677 A JP2013005677 A JP 2013005677A
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JP
Japan
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battery
cell balance
output voltage
voltage
coil
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2011137214A
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Japanese (ja)
Inventor
Mamoru Kuraishi
守 倉石
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Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyota Industries Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Industries Corp filed Critical Toyota Industries Corp
Priority to JP2011137214A priority Critical patent/JP2013005677A/en
Publication of JP2013005677A publication Critical patent/JP2013005677A/en
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  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cell balancer that can effectively use discharge energy obtained when performing a cell balance, while suppressing a dispersion of each output voltage of a plurality of secondary batteries constituting a main battery.SOLUTION: A cell balancer 1 comprises: a transformer 6 in which a primary coil 6-1 and a secondary coil 6-2 are electromagnetically coupled as an AC current flows into the primary coil 6-1 owing to an intermittent discharging of modules 13; a DC-DC converter 4 provided between the secondary coil 6-2 and an auxiliary battery 7; a battery ECU8 which, when output voltage differences of modules 13 are equal to or more than a threshold value, makes prescribed modules 13 discharge intermittently so that an output voltage of each module 13 becomes balanced, and also makes a voltage applied to the secondary coil 6-2 drop so as to charge the auxiliary battery 7 by an output voltage from the DC-DC converter 4.

Description

本発明は、車両に搭載されるメインバッテリを構成する各二次電池のそれぞれの出力電圧のばらつきを抑えるためのセルバランス装置に関する。   The present invention relates to a cell balance device for suppressing variation in output voltage of each secondary battery constituting a main battery mounted on a vehicle.

ハイブリッド車や電気自動車などの車両に搭載されるバッテリとして、走行用モータに電力を供給するメインバッテリやカーナビゲーションシステムなどの電装機器に電力を供給する補機バッテリがある(例えば、特許文献1又は特許文献2参照)。   As a battery mounted on a vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle, there is an auxiliary battery that supplies electric power to an electric equipment such as a main battery or a car navigation system that supplies electric power to a traveling motor (for example, Patent Document 1 or Patent Document 2).

また、メインバッテリとして、高い出力電圧を実現するために複数の二次電池が直列接続されて構成されるメインバッテリでは、充放電が繰り返されることにより生じる各二次電池のそれぞれの出力電圧のばらつきをできるだけ無くして全体の劣化を抑える必要がある。   In addition, as a main battery, in a main battery configured by connecting a plurality of secondary batteries in series in order to achieve a high output voltage, variations in the output voltage of each secondary battery caused by repeated charge and discharge It is necessary to suppress the entire deterioration by eliminating as much as possible.

例えば、各二次電池のそれぞれの出力電圧の均等化を行う手法(以下、セルバランスという)として、図4に示すように、メインバッテリ40を構成する複数の二次電池41(41−1〜41−n)にそれぞれスイッチ42及び抵抗43を接続し、各スイッチ42を順番にオン、オフさせることにより、各二次電池41を放電させるとともに各抵抗43で消費させて、各二次電池41のそれぞれの出力電圧を最も低い出力電圧にそろえる、いわゆる、パッシブ方式のセルバランスがある。例えば、メインバッテリ40の使用後又は充電後などにおいて二次電池41−2の出力電圧が最も低くなる場合では、二次電池41−1、41−3〜41−nにそれぞれ接続されるスイッチ42を順番にオン、オフさせることにより、二次電池41−1、41−3〜41−nをそれぞれ順番に放電させて、図5に示すように、二次電池41−1、41−3〜41−nのそれぞれの出力電圧を二次電池41−2の出力電圧にそろえる。   For example, as a technique for equalizing the output voltages of the respective secondary batteries (hereinafter referred to as cell balance), as shown in FIG. 4, a plurality of secondary batteries 41 (41-1 to 41-1 constituting the main battery 40 are included. 41-n) is connected to a switch 42 and a resistor 43, and each switch 42 is turned on and off in turn, whereby each secondary battery 41 is discharged and consumed by each resistor 43. There is a so-called passive cell balance in which each output voltage is aligned with the lowest output voltage. For example, when the output voltage of the secondary battery 41-2 becomes the lowest after the main battery 40 is used or charged, the switches 42 connected to the secondary batteries 41-1 and 41-3 to 41-n, respectively. Are turned on and off in order to discharge the secondary batteries 41-1 and 41-3 to 41-n in order, respectively, and as shown in FIG. Each output voltage of 41-n is made equal to the output voltage of the secondary battery 41-2.

このように、パッシブ方式のセルバランスは、各二次電池のそれぞれの出力電圧をそろえるために、二次電池を放電し、その放電エネルギーを抵抗で消費させる構成であるため、その放電エネルギーが無駄になってしまう。   In this way, the passive cell balance is a configuration in which the secondary battery is discharged and the discharge energy is consumed by the resistance in order to align the respective output voltages of the respective secondary batteries, so that the discharge energy is wasted. Become.

特開平10−164709号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-164709 特開2008−302852号公報JP 2008-302852 A

本発明は、メインバッテリを構成する複数の二次電池のそれぞれの出力電圧のばらつきを抑えつつ、セルバランス時に生じる放電エネルギーを有効利用することが可能なセルバランス装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a cell balance device capable of effectively using discharge energy generated during cell balance while suppressing variations in output voltages of a plurality of secondary batteries constituting a main battery. .

本発明のセルバランス装置は、互いに直列接続される第1及び第2の二次電池を備えるメインバッテリと、前記第1又は第2の二次電池を放電させるセルバランス回路と、前記第1又は第2の二次電池の間欠的な放電により1次コイルに交流電流が流れて前記1次コイルと2次コイルとが電磁結合するトランスと、前記トランスの2次コイルと補機バッテリとの間に設けられるDC−DCコンバータと、前記第1及び第2の二次電池のそれぞれの出力電圧の差が閾値以上のとき、前記セルバランス回路の動作を制御することにより前記第1及び第2の二次電池のそれぞれの出力電圧のうち高い出力電圧が低い出力電圧にそろうように前記第1又は第2の二次電池を間欠的に放電させるとともに、前記DC−DCコンバータの動作を制御することにより前記2次コイルにかかる電圧を降圧させて前記DC−DCコンバータから出力される電圧で前記補機バッテリを充電させる制御回路とを備える。   The cell balance device of the present invention includes a main battery including first and second secondary batteries connected in series to each other, a cell balance circuit for discharging the first or second secondary battery, and the first or second battery. An alternating current flows through the primary coil due to intermittent discharge of the second secondary battery and the primary coil and the secondary coil are electromagnetically coupled, and between the secondary coil of the transformer and the auxiliary battery. When the difference between the output voltages of the DC-DC converter provided in the first and second secondary batteries is equal to or greater than a threshold value, the first and second control circuits control the operation of the cell balance circuit. The first or second secondary battery is intermittently discharged so that the higher output voltage of the respective output voltages of the secondary battery is aligned with the lower output voltage, and the operation of the DC-DC converter is controlled. And a control circuit for charging the auxiliary battery voltage outputted from the DC-DC converter by stepping down the voltage applied to the secondary coil by.

これにより、メインバッテリの各二次電池のそれぞれの出力電圧のばらつきを抑えることができメインバッテリの寿命を延ばすことができる。また、セルバランス時、二次電池からの放電電流を利用して補機バッテリを充電する構成であるため、セルバランス時に生じる放電エネルギーを有効利用することができる。   Thereby, the dispersion | variation in each output voltage of each secondary battery of a main battery can be suppressed, and the lifetime of a main battery can be extended. Moreover, since it is the structure which charges an auxiliary machine battery using the discharge current from a secondary battery at the time of cell balance, the discharge energy produced at the time of cell balance can be used effectively.

また、前記セルバランス回路は、互いに直列接続されるとともに前記トランスの1次コイルに並列接続される第1及び第2の抵抗と、前記第1の二次電池と前記第1の抵抗との間に設けられる第1のスイッチと、前記第2の二次電池と前記第2の抵抗との間に設けられる第2のスイッチとを備え、前記制御回路は、前記第1及び第2の二次電池のそれぞれの出力電圧の差が前記閾値以上のとき、前記第1及び第2の二次電池のそれぞれの出力電圧のうち高い出力電圧が低い出力電圧にそろうように、前記第1又は第2のスイッチをオン、オフさせるように構成してもよい。   The cell balance circuit includes a first resistor and a second resistor connected in series to each other and connected in parallel to the primary coil of the transformer, and between the first secondary battery and the first resistor. And a second switch provided between the second secondary battery and the second resistor, and the control circuit includes the first and second secondary switches. When the difference between the output voltages of the batteries is equal to or greater than the threshold value, the first or second output voltage is set so that the higher output voltage of the output voltages of the first and second secondary batteries matches the lower output voltage. These switches may be configured to be turned on and off.

本発明によれば、車両に搭載されるメインバッテリを構成する各二次電池のそれぞれの出力電圧のばらつきを抑えつつ、セルバランス時に生じる放電エネルギーを有効利用することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the discharge energy produced at the time of cell balance can be used effectively, suppressing the dispersion | variation in each output voltage of each secondary battery which comprises the main battery mounted in a vehicle.

本発明の実施形態のセルバランス装置を示す図である。It is a figure which shows the cell balance apparatus of embodiment of this invention. 電池監視セルバランス回路及びDC−DCコンバータの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a battery monitoring cell balance circuit and a DC-DC converter. 各スイッチのオン、オフのタイミングチャートの一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically an example of the timing chart of ON / OFF of each switch. パッシブ方式のセルバランスを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the cell balance of a passive system. パッシブ方式のセルバランス時の各二次電池のそれぞれの出力電圧の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of each output voltage of each secondary battery at the time of the cell balance of a passive system.

図1は、本発明の実施形態のセルバランス装置を示す図である。
図1に示すセルバランス装置1は、互いに直列接続される複数の二次電池により構成されるメインバッテリ2と、電池監視セルバランス回路3(セルバランス回路)と、DC−DCコンバータ4、5と、トランス6と、補機バッテリ7と、電池ECU(Electronic Control Unit)8(制御回路)とを備える。なお、本実施形態のセルバランス装置1は、ハイブリッド車、プラグインハイブリッド車、電気自動車、又はフォークリフトなどの車両に搭載されるものとする。また、メインバッテリ2の各二次電池は、例えば、リチウムイオン二次電池やニッケル水素二次充電池などにより構成されるものとする。また、補機バッテリ7は、例えば、鉛蓄電池により構成されるものとする。
FIG. 1 is a diagram showing a cell balance device according to an embodiment of the present invention.
A cell balance device 1 shown in FIG. 1 includes a main battery 2 composed of a plurality of secondary batteries connected in series, a battery monitoring cell balance circuit 3 (cell balance circuit), DC-DC converters 4, 5 , A transformer 6, an auxiliary battery 7, and a battery ECU (Electronic Control Unit) 8 (control circuit). In addition, the cell balance apparatus 1 of this embodiment shall be mounted in vehicles, such as a hybrid vehicle, a plug-in hybrid vehicle, an electric vehicle, or a forklift. Moreover, each secondary battery of the main battery 2 shall be comprised by a lithium ion secondary battery, a nickel-hydrogen secondary rechargeable battery, etc., for example. Moreover, the auxiliary machine battery 7 shall be comprised by lead acid battery, for example.

メインバッテリ2は、インバータ9を介して走行用モータ10へ電力を供給したり、その走行用モータ10からの回生電力をインバータ9を介して得るものとする。
補機バッテリ7は、DC−DCコンバータ5を介して電池ECU8へ電力を供給したり、電装機器11へ電力を供給する。なお、電装機器11は、エアーコンディショナーやカーナビゲーションシステムなどとする。
The main battery 2 supplies power to the traveling motor 10 via the inverter 9 and obtains regenerative power from the traveling motor 10 via the inverter 9.
The auxiliary battery 7 supplies power to the battery ECU 8 via the DC-DC converter 5 or supplies power to the electrical equipment 11. The electrical equipment 11 is an air conditioner, a car navigation system, or the like.

電池監視セルバランス回路3は、メインバッテリ2の各二次電池のそれぞれの出力電圧を検出し、それら出力電圧を電池ECU8に出力するとともに、セルバランス時、電池ECU8からの指示に対応する二次電池を放電させる。   The battery monitoring cell balance circuit 3 detects each output voltage of each secondary battery of the main battery 2, outputs the output voltage to the battery ECU 8, and at the time of cell balancing, the secondary voltage corresponding to an instruction from the battery ECU 8 Discharge the battery.

電池ECU8は、車両の駐車時など走行用モータ10によりメインバッテリ2が使用されていない状態であり車両全体の制御を行う上位ECUから出力されるイグニッション信号IGがローレベルのとき、電池監視セルバランス回路3から出力される電圧のうち、最も高い電圧と最も低い電圧との差が閾値以上になると、電池監視セルバランス回路3の動作を制御して、メインバッテリ2の各二次電池のそれぞれの出力電圧を互いに均等化させる(セルバランス)。このとき、電池ECU8は、メインバッテリ2の各二次電池のそれぞれの出力電圧が最も低い出力電圧にそろうように、出力電圧の高い二次電池を間欠的に放電させる。この二次電池の間欠的な放電によりトランス6の1次コイルに交流電流が流れてトランス6の1次コイルと2次コイルとが電磁結合する。これにより、セルバランス時に、トランス6の1次コイルにかかる電圧とほぼ同じ電圧がトランス6の2次コイルにもかかる。   The battery ECU 8 is in a state where the main battery 2 is not being used by the traveling motor 10 such as when the vehicle is parked, and when the ignition signal IG output from the host ECU that controls the entire vehicle is at a low level, the battery monitoring cell balance When the difference between the highest voltage and the lowest voltage among the voltages output from the circuit 3 exceeds a threshold value, the operation of the battery monitoring cell balance circuit 3 is controlled and each secondary battery of the main battery 2 is controlled. The output voltages are equalized with each other (cell balance). At this time, the battery ECU 8 intermittently discharges the secondary battery having a high output voltage so that the output voltages of the secondary batteries of the main battery 2 are aligned with the lowest output voltage. Due to the intermittent discharge of the secondary battery, an alternating current flows through the primary coil of the transformer 6 and the primary coil and the secondary coil of the transformer 6 are electromagnetically coupled. Thereby, substantially the same voltage as that applied to the primary coil of the transformer 6 is also applied to the secondary coil of the transformer 6 during cell balancing.

また、電池ECU8は、セルバランス時、DC−DCコンバータ4の動作を制御して、トランス6の2次コイルにかかる電圧を降圧させてDC−DCコンバータ4から出力される電圧で補機バッテリ7を充電させる。   Further, the battery ECU 8 controls the operation of the DC-DC converter 4 at the time of cell balance, and steps down the voltage applied to the secondary coil of the transformer 6 to output the auxiliary battery 7 with the voltage output from the DC-DC converter 4. To charge.

このように、本実施形態のセルバランス装置1は、メインバッテリ2の各二次電池のそれぞれの出力電圧のばらつきを抑えることができメインバッテリ2の寿命を延ばすことができる。   As described above, the cell balance device 1 of the present embodiment can suppress variations in the output voltages of the secondary batteries of the main battery 2 and can extend the life of the main battery 2.

また、本実施形態のセルバランス装置1は、セルバランス時、メインバッテリ2の各二次電池からの放電電流を利用して補機バッテリ7を充電する構成であるため、セルバランス時に生じる放電エネルギーを有効利用することができる。   Moreover, since the cell balance apparatus 1 of this embodiment is the structure which charges the auxiliary battery 7 using the discharge current from each secondary battery of the main battery 2 at the time of cell balance, the discharge energy produced at the time of cell balance Can be used effectively.

図2は、電池監視セルバランス回路3及びDC−DCコンバータ4の一例を示す図である。なお、メインバッテリ2は、互いに直列接続される3つの電池セル12で構成されるn個のモジュール13(モジュール13−1〜モジュール13−n)が互いに直列接続されて構成されるものとする。1つのモジュール13を構成する電池セル12の個数は3個に限定されない。また、図1に示す構成と同じ構成には同じ符号を付している。   FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the battery monitoring cell balance circuit 3 and the DC-DC converter 4. The main battery 2 is configured by n modules 13 (modules 13-1 to 13-n) configured by three battery cells 12 connected in series with each other in series. The number of battery cells 12 constituting one module 13 is not limited to three. Moreover, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure as the structure shown in FIG.

図2に示す電池監視セルバランス回路3は、各モジュール13の出力電圧を検出するn個の電圧検出器14(14−1〜14−n)と、各モジュール13にそれぞれ接続されるn個のスイッチ15(15−1(第1のスイッチ)〜15−n(第2のスイッチ))と、各スイッチ15にそれぞれ接続されるn個の抵抗16(16−1(第1の抵抗)〜16−n(第2の抵抗))とを備える。すなわち、抵抗16−1〜16−nは互いに直列接続されるとともにトランス6の1次コイル6−1に並列接続される。また、抵抗16−1がスイッチ15−1を介してモジュール13−1のプラス端子に接続され、抵抗16−nがモジュール13−nのマイナス端子及びグランド(例えば、車両のボディなどに接続される仮想的なグランド)に接続されている。また、抵抗16−2とモジュール13−2のプラス端子との間にスイッチ15−2が設けられ、・・・、抵抗16−nとモジュール13−nのプラス端子との間にスイッチ15−nが設けられている。また、トランス6の1次コイル6−1の一方端がスイッチ15−1と抵抗16−1との間に接続され、1次コイル6−1の他方端が抵抗16−nとグランドとの間に接続されている。   The battery monitoring cell balance circuit 3 shown in FIG. 2 includes n voltage detectors 14 (14-1 to 14-n) for detecting the output voltage of each module 13 and n pieces of the voltage detectors 14 connected to each module 13, respectively. Switch 15 (15-1 (first switch) to 15-n (second switch)) and n resistors 16 (16-1 (first resistor) to 16 connected to each switch 15 respectively) -N (second resistor)). That is, the resistors 16-1 to 16-n are connected in series to each other and are connected in parallel to the primary coil 6-1 of the transformer 6. Also, the resistor 16-1 is connected to the plus terminal of the module 13-1 via the switch 15-1, and the resistor 16-n is connected to the minus terminal of the module 13-n and the ground (for example, the vehicle body). Connected to a virtual ground). Further, a switch 15-2 is provided between the resistor 16-2 and the plus terminal of the module 13-2,..., A switch 15-n between the resistor 16-n and the plus terminal of the module 13-n. Is provided. One end of the primary coil 6-1 of the transformer 6 is connected between the switch 15-1 and the resistor 16-1, and the other end of the primary coil 6-1 is between the resistor 16-n and the ground. It is connected to the.

電圧検出器14−1〜14−nは、モジュール13−1〜13−nからそれぞれ出力される電圧V1〜Vnを検出して電池ECU8に出力する。
電池ECU8は、イグニッション信号IGがローレベルのとき、電圧検出器14−1〜14−nにより検出される電圧V1〜Vnのうち、最も高い電圧と最も低い電圧との差が閾値以上であるか否かを判断し、その差が閾値以上であると判断すると、最も低い電圧にその他の電圧がそろうように、スイッチ15−1〜15−nのそれぞれのオン、オフを制御する。
Voltage detectors 14-1 to 14-n detect voltages V1 to Vn output from modules 13-1 to 13-n, respectively, and output them to battery ECU 8.
When the ignition signal IG is at a low level, the battery ECU 8 determines whether the difference between the highest voltage and the lowest voltage among the voltages V1 to Vn detected by the voltage detectors 14-1 to 14-n is equal to or greater than a threshold value. If it is determined whether or not the difference is equal to or greater than the threshold value, each of the switches 15-1 to 15-n is controlled to be turned on / off so that the other voltage is aligned with the lowest voltage.

スイッチ15−1〜15−nは、それぞれ、例えば、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor FIELD Effect Transistor)などのスイッチング素子により構成され、電池ECU8から出力される制御信号S1〜Snによりオン、オフする。スイッチ15をオン、オフさせるときの制御信号S1〜Snのそれぞれのデューティは、例えば、50%とする。また、スイッチ15をオン、オフさせるときの制御信号S1〜Snのそれぞれの周波数は、各モジュール13のそれぞれの所望なセルバランス実行時間などにより設定されてもよい。   The switches 15-1 to 15-n are configured by switching elements such as MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors), for example, and are turned on and off by control signals S1 to Sn output from the battery ECU 8. For example, the duty of each of the control signals S1 to Sn when the switch 15 is turned on and off is 50%. Further, the respective frequencies of the control signals S1 to Sn when the switch 15 is turned on and off may be set according to a desired cell balance execution time of each module 13 or the like.

電池ECU8は、セルバランス時、スイッチ15−1〜15−nのうち、出力電圧が最も低いモジュール13以外の各モジュール13にそれぞれ接続されるスイッチ15を1つずつ順番にオン、オフさせるとともに、オン、オフさせているスイッチ15以外の各スイッチ15を常時オフさせる。なお、1つのスイッチ15をオン、オフさせる時間は、そのスイッチ15に接続されるモジュール13の出力電圧が最も低い出力電圧にそろうまでとする。これにより、モジュール13−1〜13−nのそれぞれの出力電圧が均等化する。   The battery ECU 8 turns on and off the switches 15 respectively connected to the modules 13 other than the module 13 having the lowest output voltage among the switches 15-1 to 15-n one by one during the cell balance. Each switch 15 other than the switch 15 that is turned on and off is always turned off. Note that the time for turning on and off one switch 15 is until the output voltage of the module 13 connected to the switch 15 reaches the lowest output voltage. As a result, the output voltages of the modules 13-1 to 13-n are equalized.

例えば、セルバランス時、スイッチ15−1がオン、オフし、その他のスイッチ15−2〜15−nがそれぞれ常時オフしている場合、スイッチ15−1のオン時にモジュール13−1からトランス6の1次コイル6−1へ電流が流れて1次コイル6−1にエネルギーが蓄えられ、スイッチ15−1のオフ時に1次コイル6−1に蓄えられたエネルギーがグランドなどに放出される。これにより、モジュール13−1が徐々に放電する。   For example, when the cell balance is performed, the switch 15-1 is turned on and off, and the other switches 15-2 to 15-n are always turned off. A current flows through the primary coil 6-1 and energy is stored in the primary coil 6-1, and the energy stored in the primary coil 6-1 is released to the ground or the like when the switch 15-1 is turned off. As a result, the module 13-1 is gradually discharged.

図2に示すDC−DCコンバータ4は、MOSFET17と、ダイオード18と、コイル19と、コンデンサ20とを備える。すなわち、トランス6の2次コイル6−2の一方端がMOSFET17及びコイル19を介してコンデンサ20の一方端に接続され、トランス6の2次コイル6−2の他方端がコンデンサ20の他方端に接続されている。また、ダイオード18のカソードがMOSFET17とコイル19との間に接続され、ダイオード18のアノードがコンデンサ20の他方端に接続されている。また、コンデンサ20が補機バッテリ7に並列接続されている。なお、1次コイル6−1と2次コイル6−2の巻線比は、例えば、1:1とする。また、MOSFET17は、バイポーラトランジスタなど、その他のトランジスタにより構成されてもよい。また、DC−DCコンバータ4は、図2に示す構成に限定されない。   The DC-DC converter 4 shown in FIG. 2 includes a MOSFET 17, a diode 18, a coil 19, and a capacitor 20. That is, one end of the secondary coil 6-2 of the transformer 6 is connected to one end of the capacitor 20 via the MOSFET 17 and the coil 19, and the other end of the secondary coil 6-2 of the transformer 6 is connected to the other end of the capacitor 20. It is connected. The cathode of the diode 18 is connected between the MOSFET 17 and the coil 19, and the anode of the diode 18 is connected to the other end of the capacitor 20. A capacitor 20 is connected in parallel to the auxiliary battery 7. The winding ratio between the primary coil 6-1 and the secondary coil 6-2 is, for example, 1: 1. Further, the MOSFET 17 may be composed of other transistors such as a bipolar transistor. Further, the DC-DC converter 4 is not limited to the configuration shown in FIG.

MOSFET17は、電池ECU8から出力されるPWM制御信号Sdownによりオン、オフする。なお、電池ECU8は、DC−DCコンバータ4の出力電圧が一定になるように、1次コイル6−1又は2次コイル6−2にかかる電圧に応じて、PWM制御信号Sdownのデューティを変えてもよい。   The MOSFET 17 is turned on / off by a PWM control signal Sdown output from the battery ECU 8. The battery ECU 8 changes the duty of the PWM control signal Sdown according to the voltage applied to the primary coil 6-1 or the secondary coil 6-2 so that the output voltage of the DC-DC converter 4 becomes constant. Also good.

セルバランス時、PWM制御信号SdownによりMOSFET17がオン、オフすると、モジュール13の放電エネルギーにより2次コイル6−2にかかる電圧が補機バッテリ7の電圧よりも少し高い電圧に降圧されてDC−DCコンバータ4から出力される。すなわち、MOSFET17がオンすると、2次コイル6−2からのエネルギーがコイル19に蓄えられ、MOSFET17がオフすると、コイル19の起電力によりダイオード18がオンしてダイオード18からコンデンサ20に電流が流れる。コンデンサ20により平滑された直流電圧は補機バッテリ7に出力され、補機バッテリ7が充電される。   When the MOSFET 17 is turned on / off by the PWM control signal Sdown at the time of cell balance, the voltage applied to the secondary coil 6-2 is stepped down to a voltage slightly higher than the voltage of the auxiliary battery 7 by the discharge energy of the module 13, and DC-DC Output from the converter 4. That is, when the MOSFET 17 is turned on, energy from the secondary coil 6-2 is stored in the coil 19, and when the MOSFET 17 is turned off, the diode 18 is turned on by the electromotive force of the coil 19, and a current flows from the diode 18 to the capacitor 20. The DC voltage smoothed by the capacitor 20 is output to the auxiliary battery 7, and the auxiliary battery 7 is charged.

このように、本実施形態のセルバランス装置1は、モジュール13−1〜13−nのそれぞれの出力電圧を均等化しつつ、セルバランス時にモジュール13から放電されるエネルギーを利用して補機バッテリ7を充電することができる。   As described above, the cell balance device 1 according to the present embodiment equalizes the output voltages of the modules 13-1 to 13-n and uses the energy discharged from the module 13 at the time of cell balance to make the auxiliary battery 7 Can be charged.

図3は、スイッチ15−1〜15−n及びMOSFET17のそれぞれのオン、オフのタイミングチャートの一例を模式的に示す図である。なお、車両の走行時など走行用モータ10によりメインバッテリ2が使用されている状態でありイグニッション信号IGがハイレベルのときや各モジュール13の電圧を検出しているとき、スイッチ15−1〜15−n及びMOSFET17は、それぞれ、オフしているものとする。   FIG. 3 is a diagram schematically illustrating an example of an on / off timing chart of each of the switches 15-1 to 15-n and the MOSFET 17. When the main battery 2 is being used by the traveling motor 10 such as when the vehicle is traveling, and when the ignition signal IG is at a high level or when the voltage of each module 13 is detected, the switches 15-1 to 15-15. It is assumed that −n and MOSFET 17 are off.

例えば、イグニッション信号IGがローレベルにおいて、電池ECU8により、最も高い電圧V1と最も低い電圧V2との差が閾値以上であると判断され、モジュール13−1、13−3〜13−nのそれぞれの出力電圧V1、V3〜Vnがモジュール13−2の出力電圧V2にそろうように、スイッチ15−1、15−3〜15−nが順番にオン、オフされる場合を考える。   For example, when the ignition signal IG is at a low level, the battery ECU 8 determines that the difference between the highest voltage V1 and the lowest voltage V2 is greater than or equal to a threshold, and each of the modules 13-1, 13-3 to 13-n Consider a case in which the switches 15-1, 15-3 to 15-n are sequentially turned on and off so that the output voltages V1, V3 to Vn are aligned with the output voltage V2 of the module 13-2.

このような場合、電池ECU8は、電圧V1、V3〜Vnがそれぞれ電圧V2にそろうように、スイッチ15−1、15−3〜15−nを順番にオン、オフさせる。
また、電池ECU8は、スイッチ15−1、15−3〜15−nをオン、オフさせているとき、PWM制御信号SdownによりMOSFET17をオン、オフさせて、補機バッテリ7を充電させる。
In such a case, the battery ECU 8 turns on and off the switches 15-1 and 15-3 to 15-n in order so that the voltages V1 and V3 to Vn are respectively equal to the voltage V2.
Further, when the switches 15-1 and 15-3 to 15-n are turned on and off, the battery ECU 8 turns on and off the MOSFET 17 by the PWM control signal Sdown to charge the auxiliary battery 7.

これにより、モジュール13−1、13−3〜13−nのそれぞれの出力電圧をモジュール13−2の出力電圧にそろえつつ、モジュール13−1、13−3〜13−nの放電エネルギーにより補機バッテリ7を充電することができる。   As a result, each of the output voltages of the modules 13-1, 13-3 to 13-n is adjusted to the output voltage of the module 13-2, and the auxiliary machine is used by the discharge energy of the modules 13-1, 13-3 to 13-n The battery 7 can be charged.

1 セルバランス装置
2 メインバッテリ
3 電池監視セルバランス回路
4、5 DC−DCコンバータ
6 トランス
7 補機バッテリ
8 電池ECU
9 インバータ
10 走行用モータ
11 電装機器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cell balance apparatus 2 Main battery 3 Battery monitoring cell balance circuit 4, 5 DC-DC converter 6 Transformer 7 Auxiliary battery 8 Battery ECU
9 Inverter 10 Traveling motor 11 Electrical equipment

Claims (2)

互いに直列接続される第1及び第2の二次電池を備えるメインバッテリと、
前記第1又は第2の二次電池を放電させるセルバランス回路と、
前記第1又は第2の二次電池の間欠的な放電により1次コイルに交流電流が流れて前記1次コイルと2次コイルとが電磁結合するトランスと、
前記トランスの2次コイルと補機バッテリとの間に設けられるDC−DCコンバータと、
前記第1及び第2の二次電池のそれぞれの出力電圧の差が閾値以上のとき、前記セルバランス回路の動作を制御することにより前記第1及び第2の二次電池のそれぞれの出力電圧のうち高い出力電圧が低い出力電圧にそろうように前記第1又は第2の二次電池を間欠的に放電させるとともに、前記DC−DCコンバータの動作を制御することにより前記2次コイルにかかる電圧を降圧させて前記DC−DCコンバータから出力される電圧で前記補機バッテリを充電させる制御回路と、
を備えることを特徴とするセルバランス装置。
A main battery comprising first and second secondary batteries connected in series with each other;
A cell balance circuit for discharging the first or second secondary battery;
A transformer in which an alternating current flows through a primary coil due to intermittent discharge of the first or second secondary battery, and the primary coil and the secondary coil are electromagnetically coupled;
A DC-DC converter provided between a secondary coil of the transformer and an auxiliary battery;
When the difference between the output voltages of the first and second secondary batteries is equal to or greater than a threshold value, the output voltage of each of the first and second secondary batteries is controlled by controlling the operation of the cell balance circuit. Among these, the first or second secondary battery is intermittently discharged so that the high output voltage is aligned with the low output voltage, and the voltage applied to the secondary coil is controlled by controlling the operation of the DC-DC converter. A control circuit that steps down and charges the auxiliary battery with a voltage output from the DC-DC converter;
A cell balance device comprising:
請求項1に記載のセルバランス装置であって、
前記セルバランス回路は、互いに直列接続されるとともに前記トランスの1次コイルに並列接続される第1及び第2の抵抗と、前記第1の二次電池と前記第1の抵抗との間に設けられる第1のスイッチと、前記第2の二次電池と前記第2の抵抗との間に設けられる第2のスイッチとを備え、
前記制御回路は、前記第1及び第2の二次電池のそれぞれの出力電圧の差が前記閾値以上のとき、前記第1及び第2の二次電池のそれぞれの出力電圧のうち高い出力電圧が低い出力電圧にそろうように、前記第1又は第2のスイッチをオン、オフさせる
ことを特徴とするセルバランス装置。
The cell balance device according to claim 1,
The cell balance circuit is provided between the first and second resistors connected in series with each other and connected in parallel to the primary coil of the transformer, and between the first secondary battery and the first resistor. A first switch, and a second switch provided between the second secondary battery and the second resistor,
When the difference between the output voltages of the first and second secondary batteries is equal to or greater than the threshold, the control circuit outputs a higher output voltage among the output voltages of the first and second secondary batteries. A cell balance device, wherein the first or second switch is turned on / off so as to be matched with a low output voltage.
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