JP2010140833A - Power storage device - Google Patents
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Abstract
【課題】二次電池やキャパシタの単位セルを直列接続した各セルの過放電保護において、各セルの電圧を監視する方式は、電位が異なるため、充放電装置の制御回路に直接接続することはできない。
【解決手段】複数個の二次巻線を備えた変圧器を用いて、直列接続された組電池の各セルの電圧をバランスさせる蓄電装置の過放電保護装置として、変圧器一次巻線の電流を検出して過放電状態を判定する。
【選択図】図1In overdischarge protection of each cell in which unit cells of a secondary battery and a capacitor are connected in series, the method of monitoring the voltage of each cell is different in potential, so that it can be directly connected to a control circuit of a charging / discharging device. Can not.
As an overdischarge protection device for a power storage device that balances the voltage of each cell of an assembled battery connected in series using a transformer having a plurality of secondary windings, the current of the transformer primary winding Is detected to determine the overdischarge state.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、二次電池や大容量キャパシタなどのセルを複数個直列接続して構成される組電池の過放電保護方法に関する。 The present invention relates to an overdischarge protection method for a battery pack configured by connecting a plurality of cells such as a secondary battery and a large capacity capacitor in series.
近年、電力貯蔵装置、電力変動抑制装置、無停電電源装置などの電源システムの安定化要求に伴い、二次電池や大容量キャパシタなどの適用が拡大してきている。
二次電池やキャパシタは単位セルの定格電圧が数ボルトと低いため、前記電源安定化システムに適用する際には、複数個のセルを多数個直列接続して構成した組電池とするのが一般的である。システムとしての充放電制御は、充放電装置の電池接続端で行なわれるため、単位セルの特性の違いで発生する電圧アンバランスや、各セル電圧の動作制限監視(上下限電圧)は、別途回路が必要となる。
In recent years, the application of secondary batteries, large-capacity capacitors, and the like has been expanded with the demand for stabilization of power supply systems such as power storage devices, power fluctuation suppression devices, and uninterruptible power supply devices.
Secondary batteries and capacitors have a unit cell rated voltage as low as several volts, so when applied to the power supply stabilization system, it is common to use a battery pack consisting of multiple cells connected in series. Is. Since charge / discharge control as a system is performed at the battery connection end of the charge / discharge device, voltage imbalance caused by differences in unit cell characteristics and operation limit monitoring of each cell voltage (upper / lower limit voltage) are separately provided. Is required.
二次電池、大容量キャパシタの一つであるハイブリッド型キャパシタには、充放電電圧に上下限値が存在する。制限電圧からの逸脱は寿命に大きく影響を与えるだけでなく、故障の原因ともなるため、充放電装置は制限範囲内で充放電動作を行う。
図10に、従来の技術を用いた組電池の保護回路構成を示す。特許文献1に記載された内容で、単位電池の電圧バランス回路として、フライバック形DC−DCコンバータを用いた場合の構成である。
Hybrid type capacitors, which are one of secondary batteries and large-capacity capacitors, have upper and lower limit values for charge / discharge voltage. The deviation from the limit voltage not only greatly affects the life but also causes a failure. Therefore, the charge / discharge device performs the charge / discharge operation within the limit range.
FIG. 10 shows a protection circuit configuration of an assembled battery using a conventional technique. The content described in
複数の二次電池(単位電池)B1〜B3が直列接続された集合電池BAの起電力を、複数の二次巻線L21〜L23を有する変圧器31を用いて前記二次電池B1〜B3に再分配することにより二次電池間の起電力を均一化するセルバランス回路部30と、上記集合電池BAの充放電路に直列に介在して電流方向別に通電を制御するスイッチ回路50と、上記集合電池BA内のいずれかの二次電池が過充電状態または過放電状態になったか否かを検出する過充電過放電検出手段40を有し、上記検出手段40が過充電を検出したときに充電路(スイッチS1)を遮断させ、前記検出手段40が過放電を検出したときに放電路(スイッチS2)を遮断させるとともに、上記検出手段40が過放電または過充電のいずれかを検出したときに上記セルバランス回路部30を動作させる。
An electromotive force of an assembled battery BA in which a plurality of secondary batteries (unit batteries) B1 to B3 are connected in series is transferred to the secondary batteries B1 to B3 using a
上述の他、セル電圧を監視保護する回路として、下記特許文献がある。
特許文献2は、直列接続された個々のセル電圧を監視し、組電池の抵抗分圧により作成された基準電圧と比較することで、満充電を検出し、充電経路を遮断する事を提案している。
In addition to the above, there is the following patent document as a circuit for monitoring and protecting the cell voltage.
特許文献3は、組電池の個々のセル電圧を検出し、その検出結果をレベルシフト回路により、同一電位に変換することにより、特許文献2で示す機能に必要となる判定回路を削減することを提案している。
Patent Document 3 is to detect individual cell voltages of an assembled battery and convert the detection result to the same potential by a level shift circuit, thereby reducing the determination circuit required for the function shown in
特許文献4は、セル電圧のバランス回路と保護回路を提案している。バランス回路動作のための基準電圧設定手段として、絶縁アンプによるレベルシフト回路を提案しており、また、過充電や過放電の保護回路として、各セルの判定信号をフォトカプラにより絶縁することで、電位の異なる充放電動作回路を動作させている。
従来技術に示した各先行技術文献は、多数個直列接続されたセルの電圧を個々に監視し、過充電や過放電発生時に、組電池(または集合電池)の充放電を停止もしくは抑制する方法を提案したものである。 Each prior art document shown in the prior art individually monitors the voltage of a plurality of cells connected in series, and stops or suppresses charging / discharging of an assembled battery (or assembled battery) when overcharging or overdischarging occurs Is proposed.
しかしながら、直列接続された各セルの電位は異なるため、充放電装置の制御回路に直接接続することはできない。制御回路に直列接続された各セルの電圧を取り込むためには、絶縁手段を用いたり、レベルシフト回路を用いるなどの対策が必要である。従来は、特許文献2のように各セル毎に保護回路を備えるか、特許文献3や特許文献4のようにレベルシフト回路もしくは絶縁回路を備えることにより共通の保護回路を動作させており、いずれの方法も保護回路の複雑化を招いていた。本提案は、特に過放電に対する上記の課題を解決するための過放電検出手段および前記検出手段を用いた過放電保護システムを提案するものである。
However, since the potentials of the cells connected in series are different, they cannot be directly connected to the control circuit of the charge / discharge device. In order to capture the voltage of each cell connected in series to the control circuit, it is necessary to take measures such as using an insulating means or a level shift circuit. Conventionally, a protection circuit is provided for each cell as in
上述の課題を解決するために、第1の発明においては、二次電池やキャパシタの単位セルを複数個直列接続して構成する組電池と、前記組電池を所定の電圧に充放電する充放電装置と、を備えた蓄電装置において、二次巻線を複数個備えた変圧器と、基準直流電圧源と、前記変圧器の一次巻線を前記基準直流電圧源で励磁するスイッチ素子と、前記組電池の単位セルと並列接続された前記変圧器の二次巻線とダイオードとの直列回路と、で構成されるフォワード形DC/DCコンバータと、前記変圧器の一次巻線の電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段の検出結果を所定値と比較判定する電流判定手段と、を備え、前記電流判定手段の出力から前記組電池の単位セルが過放電状態であると判定する。 In order to solve the above-described problem, in the first invention, an assembled battery configured by connecting a plurality of unit cells of a secondary battery or a capacitor in series, and charging / discharging the charged battery to a predetermined voltage A power storage device comprising: a transformer having a plurality of secondary windings; a reference DC voltage source; a switching element that excites the primary winding of the transformer with the reference DC voltage source; A forward type DC / DC converter including a series circuit of a secondary winding and a diode of the transformer connected in parallel to a unit cell of the assembled battery, and a current of the primary winding of the transformer is detected. Current detection means and current determination means for comparing the detection result of the current detection means with a predetermined value, and determining from the output of the current determination means that the unit cell of the assembled battery is in an overdischarged state.
第2の発明においては、二次電池やキャパシタの単位セルを複数個直列接続して構成する組電池と、前記組電池を所定の電圧に充放電する充放電装置と、を備えた蓄電装置において、二次巻線を複数個備えた変圧器と、基準直流電圧源と、前記変圧器の一次巻線を前記基準直流電圧源で励磁するスイッチ素子と、前記組電池の2個の単位セル直列回路と並列接続された前記変圧器の中間タップ付き二次巻線とダイオードとの直列回路と、で構成されるフォワード形DC/DCコンバータと、前記変圧器の一次巻線の電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段の検出結果を所定値と比較判定する電流判定手段と、を備え、前記電流判定手段の出力から前記組電池の単位セルが過放電状態であると判定する。 In a second invention, in a power storage device comprising: an assembled battery configured by connecting a plurality of unit cells of a secondary battery or a capacitor in series; and a charging / discharging device that charges and discharges the assembled battery to a predetermined voltage. A transformer having a plurality of secondary windings, a reference DC voltage source, a switch element for exciting the primary winding of the transformer with the reference DC voltage source, and a series of two unit cells of the assembled battery A forward DC / DC converter comprising a series circuit of a secondary winding with an intermediate tap of the transformer and a diode connected in parallel with a circuit; and a current for detecting a current of the primary winding of the transformer Detecting means and current determining means for comparing the detection result of the current detecting means with a predetermined value, and determining from the output of the current determining means that the unit cell of the assembled battery is in an overdischarged state.
第3の発明においては、二次電池やキャパシタの単位セルを複数個直列接続して構成する組電池と、前記組電池を所定の電圧に充放電する充放電装置と、を備えた蓄電装置において、二次巻線を複数個備えた変圧器と、基準直流電圧源と、前記変圧器の一次巻線を前記基準直流電圧源で励磁するスイッチ素子と、前記組電池の2個の単位セル直列回路と並列接続された前記変圧器の中間タップ付き二次巻線とダイオードとの直列回路と、前記組電池の単位セルと並列接続された前記変圧器の中間タップなし二次巻線とダイオードとの直列回路と、で構成されるフォワード形DC/DCコンバータと、前記変圧器の一次巻線の電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段の検出結果を所定値と比較判定する電流判定手段と、を備え、前記電流判定手段の出力から前記組電池の単位セルが過放電状態であると判定する。 In a third invention, in a power storage device comprising: an assembled battery configured by connecting a plurality of unit cells of a secondary battery or a capacitor in series; and a charging / discharging device that charges and discharges the assembled battery to a predetermined voltage. A transformer having a plurality of secondary windings, a reference DC voltage source, a switch element for exciting the primary winding of the transformer with the reference DC voltage source, and a series of two unit cells of the assembled battery A series circuit of a secondary winding with an intermediate tap of the transformer and a diode connected in parallel with a circuit, and a secondary winding and a diode of the transformer with an intermediate tap connected in parallel with a unit cell of the assembled battery; A forward DC / DC converter comprising: a current detection means for detecting a current of a primary winding of the transformer; and a current determination for comparing the detection result of the current detection means with a predetermined value. Means. It determines with the unit cell of the said assembled battery being an overdischarge state from the output of a flow determination means.
第4の発明においては、第1から第3の発明において、前記電流判定手段の出力から前記組電池の単位セルが過放電状態であると判定された場合に、放電動作を停止する。 In a fourth invention, in the first to third inventions, the discharge operation is stopped when it is determined from the output of the current determination means that the unit cell of the assembled battery is in an overdischarge state.
第5の発明においては、第1から第3の発明において、前記基準直流電圧源は、前記単位セルを複数個直列接続して構成する組電池電圧から絶縁形直流−直流変換回路を用いて作る。 In a fifth invention, in the first to third inventions, the reference DC voltage source is made from an assembled battery voltage formed by connecting a plurality of the unit cells in series using an insulated DC-DC converter circuit. .
第6の発明においては、二次電池やキャパシタの単位セルを複数個直列接続して構成する組電池と、二次巻線を複数個備えた変圧器と、前記組電池の単位セルと並列接続される前記変圧器の二次巻線とダイオードとの直列回路と、を備えた組電池ユニットを複数個備えた蓄電装置において、各組電池ユニットの出力は各々遮断手段を介して並列接続され、さらに充放電装置に接続されると共に、各組電池ユニットの変圧器一次巻線は電流検出手段を介して並列接続され、基準直流電圧源とスイッチング素子とで励磁する構成で、前記各々の電流検出手段の検出結果を所定値と比較判定する電流判定手段の出力から前記組電池の単位セルが過放電状態であることを判定する。 In a sixth aspect of the invention, an assembled battery configured by connecting a plurality of unit cells of a secondary battery or a capacitor in series, a transformer having a plurality of secondary windings, and a parallel connection with the unit cell of the assembled battery In a power storage device comprising a plurality of assembled battery units comprising a secondary circuit of the transformer and a series circuit of diodes, the outputs of the assembled battery units are connected in parallel via the shut-off means, In addition, the transformer primary winding of each assembled battery unit is connected in parallel via the current detection means and is excited by the reference DC voltage source and the switching element, and connected to the charging / discharging device. It is determined that the unit cell of the assembled battery is in an overdischarged state from the output of the current determination means for comparing the detection result of the means with a predetermined value.
第7の発明においては、第6の発明において、前記電流判定手段の出力から前記組電池の単位セルが過放電状態であると判定された場合に、対応する組電池ユニットの放電動作を停止する。 In a seventh invention, in the sixth invention, when it is determined from the output of the current determination means that the unit cell of the assembled battery is in an overdischarged state, the discharge operation of the corresponding assembled battery unit is stopped. .
第8の発明においては、第6の発明において、前記基準直流電圧源は、前記各組電池ユニットの出力遮断手段を介して並列接続した点から直流−直流変換回路を用いて作る。 In an eighth aspect based on the sixth aspect, the reference DC voltage source is made by using a DC-DC conversion circuit from the point of being connected in parallel via the output blocking means of each assembled battery unit.
本発明では、二次巻線を複数個備えた変圧器と、基準直流電圧源と、前記変圧器の一次巻線を前記基準直流電圧源で励磁するスイッチ素子と、前記組電池の単位セルと並列接続された前記変圧器の二次巻線とダイオードとの直列回路と、で構成されるフォワード形DC/DCコンバータと、前記変圧器の一次巻線の電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段の検出結果を所定値と比較判定する電流判定手段と、を備え、前記電流判定手段の出力から前記組電池セルが過放電状態であると判定しているため、直列接続された各単位セルの電圧を監視する必要がない。 In the present invention, a transformer having a plurality of secondary windings, a reference DC voltage source, a switching element for exciting the primary winding of the transformer with the reference DC voltage source, and a unit cell of the assembled battery, A forward DC / DC converter comprising a series circuit of a secondary winding and a diode of the transformer connected in parallel; a current detection means for detecting a current of the primary winding of the transformer; Current determination means for comparing the detection result of the current detection means with a predetermined value, and since it is determined that the assembled battery cell is in an overdischarge state from the output of the current determination means, There is no need to monitor the voltage of the unit cell.
また、各セルの過放電状態をセル数に拠らず1回路で検出可能となり、かつ組電池の各セルと放電検出回路が予め絶縁されているため、検出信号を絶縁手段を介さずに保護回路等の異なる電位に直接接続できる。 In addition, the overdischarge status of each cell can be detected with one circuit regardless of the number of cells, and each cell of the assembled battery and the discharge detection circuit are insulated in advance, so that the detection signal is protected without using an insulating means. Can be directly connected to different potentials such as circuits.
この結果、変圧器一次巻線の電流を監視するだけで、組電池の過放電を検出して、保護することが可能となり、単位セルの直列数が多い場合でも保護回路の簡素化が可能となる。
また、単位セルを直列接続した組電池を、複数個並列接続した時に、どの組電池に過放電が発生したかを判定することも可能である。
As a result, it is possible to detect and protect the overdischarge of the assembled battery simply by monitoring the current of the transformer primary winding, and the protection circuit can be simplified even when the number of unit cells in series is large. Become.
It is also possible to determine in which assembled battery an overdischarge has occurred when a plurality of assembled batteries in which unit cells are connected in series are connected in parallel.
本発明の要点は、複数個の二次巻線を備えた変圧器を用いて、直列接続された組電池の各セルの電圧をバランスさせる蓄電装置の過放電保護装置として、変圧器一次巻線の電流を検出して過放電状態を判定するようにしている点である。 The gist of the present invention is that a transformer primary winding is used as an overdischarge protection device for a power storage device that balances the voltage of each cell of an assembled battery connected in series using a transformer having a plurality of secondary windings. The overcurrent state is determined by detecting this current.
図1に、本発明の第1の実施例を示す。組電池として、4個のキャパシタC1〜C4を直列接続したキャパシタモジュール5を用いた場合の構成である。
実施例で示す回路は、キャパシタC1〜C4とは電位の異なる基準直流電圧源1と、MOSFET等のスイッチ素子2と、二次巻線が保護対象となるキャパシタの直列セル数と同数の二次巻線W21〜W24を備えた変圧器3と、二次電流の整流用ダイオードD1〜D4と、一次巻線の電流を電圧信号に変換する検出抵抗8と、前記検出抵抗8で変換された検出信号を所定のレベルと比較する比較器10により構成される。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. This is a configuration in which a capacitor module 5 in which four capacitors C1 to C4 are connected in series is used as an assembled battery.
The circuit shown in the embodiment includes a reference
次に、実施例の回路動作を説明する。
まず、スイッチ素子2を、過放電保護監視のタイミングに応じてオン/オフし、前記基準直流電圧源1の出力電圧V1を前記変圧器3の一次巻線W1に印加する。前記スイッチ素子2のオンにより、一次巻線W1の励磁電流と二次巻線電流の一次換算電流の合算電流(以下、一次電流)が、一次巻線に流れる。一次電流I1は、前記検出抵抗8により、基準直流電圧源1と同電位の一次巻線電流検出信号V(I1)に変換される。この検出信号が、一次巻線の励磁電流を上回るレベルに到達したことを、比較器10により判定する。
ここで、図2に二次巻線電圧が前記キャパシタのセル下限電圧Vxとなるように、変圧器3の巻数比を設定したときの一次巻線電流波形を示す。
Next, the circuit operation of the embodiment will be described.
First, the
Here, FIG. 2 shows a primary winding current waveform when the turn ratio of the transformer 3 is set so that the secondary winding voltage becomes the cell lower limit voltage Vx of the capacitor.
図2(a)は、前記キャパシタモジュール5を構成するセルC1〜C4の各電圧が、全てVxを上回っている場合の一次電流波形を示したものである。各セルからの電流は整流用ダイオードD1〜D4により阻止されるため、二次巻線電流はゼロとなり、一次巻線には変圧器の励磁電流ILmのみが流れる。 FIG. 2 (a) shows the primary current waveform when the voltages of the cells C1 to C4 constituting the capacitor module 5 all exceed Vx. Since the current from each cell is blocked by the rectifying diodes D1 to D4, the secondary winding current becomes zero, and only the transformer exciting current ILm flows through the primary winding.
図2(b)は、前記キャパシタモジュール5を構成するセルの1セル(2段目のセルC2)が、下限電圧Vxを下回ったときの一次電流波形を示したものである。当該セルが2次巻線電圧Vxを下回ることにより、2次巻線には当該セルを充電する電流が流れる。この結果、前記変圧器3の励磁電流に、斜線で示す当該セル充電電流の巻数比換算された電流を合算した電流が一次電流I1として流れる。よって、変圧器3の一次電流を検出し、変圧器3の励磁電流以上の通流電流を前記比較器10で検出することにより、キャパシタモジュール構成セルが過放電状態にあることを判別することが可能となる。図3は、図1で示した過放電判定信号を用いて、キャパシタモジュールの充放電スイッチ11を遮断する回路である。
FIG. 2B shows a primary current waveform when one cell (second cell C2) of the cells constituting the capacitor module 5 falls below the lower limit voltage Vx. When the cell falls below the secondary winding voltage Vx, a current for charging the cell flows through the secondary winding. As a result, a current obtained by adding the current converted to the turn ratio of the cell charging current indicated by diagonal lines to the exciting current of the transformer 3 flows as the primary current I1. Therefore, it is possible to determine that the capacitor module constituent cell is in an overdischarged state by detecting the primary current of the transformer 3 and detecting a conduction current equal to or higher than the exciting current of the transformer 3 by the
図4は、図1の回路における基準直流電圧源を、キャパシタモジュール5を電源として用いる場合の構成を示す。キャパシタモジュール5の電圧を絶縁電源回路1aに入力する。絶縁電源回路1aは、スイッチング回路、絶縁変圧器、整流ダイオードなどで構成されるいわゆる絶縁形のDC−DCコンバータなどで構成し、この出力を図1の基準直流電圧源1とすることができる。
FIG. 4 shows a configuration when the reference DC voltage source in the circuit of FIG. 1 uses the capacitor module 5 as a power source. The voltage of the capacitor module 5 is input to the insulated power supply circuit 1a. The insulated power supply circuit 1a is constituted by a so-called insulation type DC-DC converter composed of a switching circuit, an insulation transformer, a rectifier diode, and the like, and this output can be used as the reference
以上のように、前記変圧器3の二次巻線電圧をセルの下限電圧に設定し、所定の監視タイミングで前記変圧器3を励磁し、その一次電流のみを監視することで、複数セルの過放電状態を、一括判定することが可能になる。また、過放電検出回路の電位は、キャパシタ側の電位と変圧器により絶縁された前記基準直流電圧源1の電位となっているため、充放電装置の制御回路電位や、充放電スイッチの駆動回路電位に直接接続することが可能となる。この結果、従来課題となっていた保護回路の複雑化を解決できる。
As described above, the secondary winding voltage of the transformer 3 is set to the lower limit voltage of the cell, the transformer 3 is excited at a predetermined monitoring timing, and only the primary current is monitored, so that a plurality of cells The overdischarge state can be collectively determined. Further, since the potential of the overdischarge detection circuit is the potential of the reference
図5、図6に、本発明の第2の実施例を示す。
実施例1との違いは、変圧器3aの二次巻線が中間タップ付き巻線となっている点である。巻線W21aとW22aからなる中間タップ付き巻線はダイオードD1a及びD2aを介してキャパシタC1とC2の直列回路と、巻線W23aとW24aからなる中間タップ付き巻線はダイオードD3a及びD4aを介してキャパシタC3とC4の直列回路と、各々接続されている。
回路の動作は、実施例1と同様であるので、省略する。
変圧器として中間タップ付き巻線を使用し、変圧器の端子数を減らした構成でも、同様に変圧器一次電流を検出することにより、過放電保護を実現できる。
5 and 6 show a second embodiment of the present invention.
The difference from the first embodiment is that the secondary winding of the transformer 3a is a winding with an intermediate tap. The intermediate tapped winding consisting of windings W21a and W22a is a series circuit of capacitors C1 and C2 via diodes D1a and D2a, and the intermediate tapping winding consisting of windings W23a and W24a is a capacitor via diodes D3a and D4a. Each is connected to a series circuit of C3 and C4.
Since the operation of the circuit is the same as that of the first embodiment, a description thereof will be omitted.
Even in a configuration in which a winding with an intermediate tap is used as a transformer and the number of terminals of the transformer is reduced, overdischarge protection can be realized by detecting the transformer primary current in the same manner.
図6は、図5で示した過放電判定信号を用いて、キャパシタモジュールの充放電スイッチ11を遮断する回路である。
本実施例においても、基準直流電圧源1として図4に示す絶縁電源回路1aを用いることができることは言うまでも無い。
FIG. 6 is a circuit that cuts off the charge /
Also in this embodiment, it goes without saying that the insulated power supply circuit 1 a shown in FIG. 4 can be used as the reference
図7、図8に、本発明の第3の実施例を示す。
実施例1及び実施例2との違いは、変圧器3bの二次巻線の構成が中間タップ付き巻線W21b、W22bと中間タップ無し巻線W23bが混在している点である。巻線W21bとW22bからなる中間タップ付き巻線はダイオードD1b及びD2bを介してキャパシタC1とC2の直列回路と、巻線W23bはダイオードD3bを介してキャパシタC3と、各々並列接続されている。過放電保護に関する回路の動作は、実施例1及び2と同様であるので省略する。
実施例2と同様に実施例1に対して変圧器の端子数を減らすことができるが、実施例2が偶数個のキャパシタだけに適用できるのに対し、本実施例は、キャパシタの直列数が奇数個である場合にも適用することが出来る。
7 and 8 show a third embodiment of the present invention.
The difference from the first embodiment and the second embodiment is that the configuration of the secondary winding of the transformer 3b includes the windings W21b, W22b with intermediate taps and the winding W23b without intermediate taps. A winding with an intermediate tap composed of windings W21b and W22b is connected in parallel to a series circuit of capacitors C1 and C2 via diodes D1b and D2b, and winding W23b is connected to a capacitor C3 via a diode D3b. Since the operation of the circuit relating to overdischarge protection is the same as in the first and second embodiments, the description thereof is omitted.
Similar to the second embodiment, the number of transformer terminals can be reduced with respect to the first embodiment. However, the second embodiment can be applied only to an even number of capacitors, whereas the second embodiment has a series number of capacitors. It can also be applied to an odd number.
図9に本発明の第4の実施例を示す。
キャパシタC1a〜C3aを3個直列接続したキャパシタモジュール5bと、3個の二次巻線W21c〜W23cを備えた変圧器3cと、変圧器の各二次巻線と直列接続されるダイオードD1c〜D3cとの直列回路とからなる組電池ユニットAと、キャパシタC1b〜C3bを3個直列接続したキャパシタモジュール5cと、3個の二次巻線W21d、W22d、W23dを備えた変圧器3dと、変圧器の各二次巻線と直列接続されるダイオードD1d〜D3dとの直列回路とからなる組電池ユニットBとを、並列接続した構成である。各組電池ユニットA、Bの出力は各々充放電スイッチ11a、11bを介して並列接続され、さらに充放電装置7に接続される。また、各組電池ユニットA,Bの変圧器3c、3dの一次巻線W1c、W1dは、電流検出器8a、8bを介して並列接続され、基準直流電圧源1とスイッチ素子2とで励磁する構成である。ここで、基準直流電圧源は、図4に示した回路と同様に、各組電池ユニットA、B出力の充放電スイッチ11a、11bを介して並列接続した点から絶縁形直流−直流変換回路を用いて作ることができる。
FIG. 9 shows a fourth embodiment of the present invention.
Capacitor module 5b in which three capacitors C1a to C3a are connected in series,
各々の電流検出器8a、8bの検出結果を設定器9a、9bの設定値と比較判定する電圧比較器10a、10bの出力から前記組電池ユニットのセルが過放電状態であることを検知できる。電流検出器8aの電流が設定値より大きい場合は、比較器10aの出力信号で組電池ユニットAの出力の充放電スイッチ11aを開放し、電流検出器8bの電流が設定値より大きい場合は、比較器10bの出力信号で組電池ユニットBの出力の充放電スイッチ11bを開放することにより、過放電を保護することが出来る。さらに、比較器10a、10bの出力信号で、どの組電池ユニットで過放電が発生したかを判定することができ、組電池ユニットの並列数が多い場合には表示装置などを設けることにより保守性の向上も図れることは言うまでも無い。
以上、組電池ユニットが2台の場合を説明したが、並列数が増加した場合も同様に過放電を検知及び保護することができる。
なお、実施例は、キャパシタモジュールで説明したが、二次電池でも同様の効果が得られる。また、一次電流の検出方式としては、シャント抵抗、変流器、ホールCTなどの電流検出器を使用できることは言うまでもない。
It can be detected from the output of the voltage comparators 10a and 10b that the detection results of the respective current detectors 8a and 8b are compared with the set values of the setting devices 9a and 9b to detect that the cell of the assembled battery unit is in an overdischarged state. When the current of the current detector 8a is larger than the set value, the charge /
The case where there are two assembled battery units has been described above, but overdischarge can be detected and protected similarly when the number of parallel battery increases.
In addition, although the Example demonstrated the capacitor module, the same effect is acquired also in a secondary battery. Needless to say, a current detector such as a shunt resistor, a current transformer, or a hall CT can be used as a primary current detection method.
1・・・基準直流電圧源 1a・・・絶縁電源回路
2、36、S1、S2・・・スイッチ素子 A,B・・・組電池ユニット
3、3a、3b、3c、3d、31・・・変圧器
5、5a、5b、5c・・・キャパシタモジュール
D1〜D4、D21〜D23、D51、D52・・・ダイオード
D1a〜D4a、D1b〜D3b、D1c〜D3c、D1d〜D3d・・・ダイオード
C1〜C4、C1a〜C3a、C1b〜C3b・・・キャパシタ(セル)
7、20・・・充放電装置 8・・・抵抗
8a、8b・・・電流検出器 9、9a、9b・・・設定回路
10、10a、10b・・・比較器 BA・・・集合電池
11、11a、11b・・・充放電スイッチ
B1〜B3・・・二次電池(単位電池) 30・・・セルバランス回路
40・・・過充電過放電検出手段 50・・・スイッチ回路
DESCRIPTION OF
5, 5a, 5b, 5c ... Capacitor modules D1-D4, D21-D23, D51, D52 ... Diodes D1a-D4a, D1b-D3b, D1c-D3c, D1d-D3d ... Diodes C1-C4, C1a to C3a, C1b to C3b ... capacitors (cells)
7, 20 ... Charge /
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