JP5334566B2 - Voltage correction control method for power storage module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蓄電モジュールを構成するべく直列接続された複数の蓄電セルのセル電圧を均等にする蓄電モジュールの電圧補正制御方法に関するものである。 The present invention relates to a voltage correction control method for a power storage module that equalizes cell voltages of a plurality of power storage cells connected in series to form a power storage module.
現在、電気二重層キャパシタ等の蓄電セルを複数個使用して組み電池化した蓄電モジュールがコンピュータ等に代表される電子機器の電源システムに用いられている。蓄電モジュールを構成する蓄電セルは単体での出力電圧が低いため、それら蓄電セルを直列につなぐことにより電源システムに必要な電圧を得るようにしている。 Currently, power storage modules that are assembled into a battery by using a plurality of power storage cells such as electric double layer capacitors are used in power supply systems for electronic devices such as computers. Since the storage cell constituting the storage module has a low output voltage as a single unit, a voltage required for the power supply system is obtained by connecting the storage cells in series.
ところで、電気二重層キャパシタ等で蓄電モジュールを構成する場合、個々のセルで漏れ電流が異なり自己放電による影響でセル電圧がばらつくことがある。蓄電モジュールにおけるセル電圧のばらつきは、各蓄電セルの製造ばらつき、使用環境の違い、経年変化等によって発生する。この蓄電モジュールにおいて、各蓄電セルが同一の電流で充電される場合、短時間で満充電状態になる蓄電セルがある一方で、充電が不十分となる電池セルも存在してしまう。従って、複数の蓄電セルを直列接続してなる蓄電モジュールでは、電力の有効利用や長寿命化の観点から、各蓄電セルのセル電圧を均等にして使用することが望ましい。 By the way, when an electrical storage module is constituted by an electric double layer capacitor or the like, the leakage current differs in each cell, and the cell voltage may vary due to the influence of self-discharge. The variation in cell voltage in the power storage module is caused by manufacturing variation of each power storage cell, difference in use environment, secular change, and the like. In this power storage module, when each power storage cell is charged with the same current, there are power storage cells that are fully charged in a short time, while there are battery cells that are insufficiently charged. Therefore, in a power storage module in which a plurality of power storage cells are connected in series, it is desirable to use the cell voltages of each power storage cell equally from the viewpoint of effective use of power and extending the life.
直列接続された蓄電セルのセル電圧を均等にする制御としては様々な方式が提案されている。その一例として、高い電圧の蓄電セルから低い電圧の蓄電セルにインダクティブ素子を使ってエネルギー回生を行う方式(コンバータ方式)が実用化されている(例えば特許文献1,2参照)。このコンバータ方式は、電圧のバランス動作時における発熱が少なく、比較的に短時間で電圧を均等に揃えることができるため、蓄電セルの電圧補正方法として有用な方法となっている。 Various methods have been proposed as control for equalizing the cell voltages of power storage cells connected in series. As an example, a method (converter method) in which energy regeneration is performed using an inductive element from a high-voltage storage cell to a low-voltage storage cell has been put into practical use (see, for example, Patent Documents 1 and 2). This converter system is a useful method as a voltage correction method for a storage cell because it generates little heat during a voltage balancing operation and can evenly distribute voltages in a relatively short time.
図9は、コンバータ方式によって電圧補正を行うための電圧補正回路の概略構成を示している。図9に示されるように、電圧補正回路21では、直列接続された2つの蓄電セルC1,C2の接続点にインダクティブ素子L1の一端が接続されている。また、インダクティブ素子L1の他端と第1の蓄電セルC1のプラス側端子との間には第1のスイッチング素子SW1が介在されるとともに、インダクティブ素子L1の他端と第2の蓄電セルC2のマイナス側端子との間には第2のスイッチング素子SW2が介在されている。そして、各スイッチング素子SW1,SW2を50%のデューティ比で相補的にオン・オフさせることにより、蓄電セルC1,C2間で充放電が行われてセル電圧が均等に制御される。
ところが、従来のコンバータ方式の電圧補正方法では、電圧補正回路21の動作開始時に、各蓄電セルC1,C2のセル電圧を把握した上で適切な制御をしないと、スイッチング動作が安定するまでの間に過大な電流が流れてしまうことがある。また、本来回生電流によって充電されるべき低電圧側の蓄電セルが放電され、そのセル電圧がさらに低下してしまう場合がある。この場合には、セル電圧が均等になるまでのバランス動作の時間が長くなるといった問題が生じてしまう。また、従来の電圧補正回路21では、過大な電流に耐えうる大電流用の回路部品の使用を余儀なくされ、結果的に部品のコストや実装面積の増大を招いていた。
However, in the conventional converter-type voltage correction method, when the
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電圧補正回路の初期動作時に過大な電流を流すことなく、蓄電セルの電圧補正を適切に行うことができる蓄電モジュールの電圧補正制御方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a voltage of a storage module that can appropriately perform voltage correction of a storage cell without flowing an excessive current during the initial operation of the voltage correction circuit. It is to provide a correction control method.
上記課題を解決するために、手段1に記載の発明では、蓄電モジュールを構成するべく直列接続された3個以上の蓄電セルの接続点に一端が接続されたインダクティブ素子と、前記直列接続された3個以上の蓄電セルのプラス側端子と前記インダクティブ素子の他端との間に介在された第1のスイッチング素子と、前記直列接続された3個以上の蓄電セルのマイナス側端子と前記インダクティブ素子の他端との間に介在された第2のスイッチング素子とを備え、前記接続点を基準としてプラス側に設けられるセル数とマイナス側に設けられるセル数とが異なるように接続した電圧補正回路を使用して、前記プラス側のセル数とマイナス側のセル数との比に応じたデューティ比で前記各スイッチング素子をオン・オフさせるよう制御することにより、前記蓄電モジュールを構成する3個以上の蓄電セルのセル電圧を均等にする電圧補正制御方法であって、前記電圧補正回路が動作を開始する初期動作時において、前記第1のスイッチング素子及び前記第2のスイッチング素子の両方が同時にオフとなるデッドタイムを設定するとともに、そのデッドタイムを徐々に減らすように制御することを特徴とする蓄電モジュールの電圧補正制御方法をその要旨とする。 In order to solve the above problem, in the invention described in means 1, inductive elements having one end connected to a connection point of three or more power storage cells connected in series to form a power storage module, and the series connected A first switching element interposed between a positive terminal of three or more power storage cells and the other end of the inductive element; a negative terminal of the three or more power storage cells connected in series; and the inductive element And a second switching element interposed between the other end of the first and second terminals, and a voltage correction circuit connected so that the number of cells provided on the plus side differs from the number of cells provided on the minus side with respect to the connection point use, in particular controls to specific on-off the switching elements at a duty ratio corresponding to the cell number of the number of positive cells and the negative side A voltage correction control method for equalizing cell voltages of three or more power storage cells constituting the power storage module, wherein the first switching element and the first switching element and The gist of the voltage correction control method for a power storage module is to set a dead time in which both of the second switching elements are simultaneously turned off and to control the dead time to be gradually reduced.
従って、手段1に記載の発明によれば、電圧補正回路の初期動作時において、第1のスイッチング素子及び第2のスイッチング素子の両方が同時にオフとなるデッドタイムが設定されるので、スイッチング素子のオン時間が長くなって過大な電流が流れるといった問題が解消される。また、時間経過とともにデッドタイムが徐々に減らされ、最終的に所定のデューティ比でオン・オフされる。従って、電圧補正回路の定常動作時には、各スイッチング素子のスイッチング動作が安定的に行われ、セル電圧の電圧補正を確実に行うことができる。このようにすれば、従来のように大電流用の部品を用いる必要がなく、電圧補正回路の低コスト化や小スペース化を図ることができる。また。プラス側のセル数とマイナス側のセル数との比に応じたデューティ比で各スイッチング素子をオン・オフさせることで、各蓄電セルの電圧補正を的確に行うことができる。 Therefore, according to the invention described in Means 1, since the dead time during which both the first switching element and the second switching element are simultaneously turned off is set during the initial operation of the voltage correction circuit, The problem that an excessive current flows due to a long on-time is solved. Further, the dead time is gradually reduced with the passage of time, and finally turned on / off at a predetermined duty ratio. Accordingly, during the steady operation of the voltage correction circuit, the switching operation of each switching element is stably performed, and the cell voltage can be reliably corrected. In this way, it is not necessary to use large current components as in the conventional case, and the cost and space of the voltage correction circuit can be reduced . Also. By turning on / off each switching element with a duty ratio corresponding to the ratio between the number of plus-side cells and the number of minus-side cells, voltage correction of each storage cell can be performed accurately.
手段2に記載の発明は、手段1において、前記初期動作時において、前記各スイッチング素子をオンさせるデューティ比が徐々に大きくなるように制御することをその要旨とする。 The gist of the invention described in means 2 is that, in the means 1, the duty ratio for turning on each of the switching elements is controlled to gradually increase during the initial operation.
従って、手段2に記載の発明によれば、各スイッチング素子をオンさせるデューティ比が徐々に大きくなるように制御することにより、インダクティブ素子を流れる電流を徐々に増やすことができ、電圧補正を確実に行うことができる。 Therefore, according to the invention described in the means 2, by controlling so that the duty ratio for turning on each switching element is gradually increased, the current flowing through the inductive element can be gradually increased, and the voltage correction is reliably performed. It can be carried out.
手段3に記載の発明は、手段1において、前記初期動作時において、前記直列接続された複数の蓄電セルのセル電圧を検出して比較し、相対的に高電圧側の蓄電セルに接続されている一方のスイッチング素子については、オンデューティ比が徐々に大きくなるように制御する一方、相対的に低電圧側の蓄電セルに接続された他方のスイッチング素子については、前記一方のスイッチング素子のオンデューティ比が予め定めた設定値に到達するまでオフ状態を保ち、前記設定値到達後はそのデューティ比でオン・オフを開始するように制御することをその要旨とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first aspect, in the initial operation, the cell voltages of the plurality of storage cells connected in series are detected and compared, and connected to the storage cell on the relatively high voltage side. For one switching element, the on-duty ratio is controlled to gradually increase, while for the other switching element connected to the relatively low voltage side storage cell, the on-duty of the one switching element is The gist of the present invention is to keep the off state until the ratio reaches a predetermined set value, and control to start on / off at the duty ratio after reaching the set value.
従って、手段3に記載の発明によれば、初期動作時において、高電圧側の蓄電セルの放電を徐々に行うことができ、大電流が流れることを防止することができる。またこのとき、低電圧側の蓄電セルに接続されたスイッチング素子についてはオフ状態が保たれるので、低電圧側の蓄電セルからの放電を防止することができる。この結果、消費電力を低く抑えることができ、各蓄電セルのセル電圧を効率よく補正することができる。
Therefore, according to the invention described in the
手段4に記載の発明は、手段1において、前記初期動作時において、前記各スイッチング素子をオン・オフさせる動作周波数を徐々に高めるように制御することをその要旨とする。 The gist of the invention described in means 4 is that, in the means 1, in the initial operation, control is performed so as to gradually increase the operating frequency for turning on / off each of the switching elements.
従って、手段4に記載の発明によれば、初期動作時において、各スイッチング素子をオン・オフさせる動作周波数を徐々に高めることにより、大電流が流れることを防止することができる。またこの場合、各スイッチング素子のオンデューティ比が徐々に大きくなるので、インダクティブ素子に流れる電流を一定にすることができ、電圧補正を確実に行うことができる。 Therefore, according to the invention described in the means 4, it is possible to prevent a large current from flowing by gradually increasing the operating frequency for turning on / off each switching element during the initial operation. Further, in this case, since the on-duty ratio of each switching element gradually increases, the current flowing through the inductive element can be made constant, and voltage correction can be reliably performed.
手段5に記載の発明は、手段1乃至4のいずれかにおいて、前記電圧補正回路を動作させる最短動作時間を予め設定しておき、前記各スイッチング素子をオン・オフさせて前記電圧補正回路を動作させ、前記最短動作時間の経過後に前記各スイッチング素子をオフさせるように制御することをその要旨とする。 According to the invention described in means 5, the shortest operating time for operating the voltage correction circuit is set in advance in any one of means 1 to 4, and the voltage correction circuit is operated by turning on / off the switching elements. The gist is to control the switching elements to be turned off after the shortest operation time has elapsed.
従って、手段5に記載の発明によれば、最短動作時間の経過後に各スイッチング素子がオフされて電圧補正回路が停止されるので、無駄な電力消費を確実に抑えることができる。 Therefore, according to the invention described in the means 5, since each switching element is turned off and the voltage correction circuit is stopped after the lapse of the shortest operation time, wasteful power consumption can be surely suppressed.
以上詳述したように、請求項1〜5に記載の発明によると、過大な電流を流すことなく、蓄電セルの電圧補正を確実に行うことができる。 As described in detail above, according to the first to fifth aspects of the invention, the voltage correction of the storage cell can be reliably performed without flowing an excessive current.
[第1の実施の形態] [First Embodiment]
以下、本発明を具体化した第1の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。図1は本実施の形態における蓄電モジュールの電圧補正回路を示す概略構成図である。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS A first embodiment embodying the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a voltage correction circuit of a power storage module according to the present embodiment.
図1に示されるように、直列接続された第1の蓄電セルC1と第2の蓄電セルC2とによって蓄電モジュール10が構成されている。各蓄電セルC1,C2としては、例えば、電気二重層キャパシタが用いられる。電圧補正回路11は、各蓄電セルC1,C2の接続点に一端が接続されたインダクティブ素子L1と、第1の蓄電セルC1のプラス側端子とインダクティブ素子L1の他端との間に介在された第1のスイッチング素子SW1と、第2の蓄電セルC2のマイナス側端子とインダクティブ素子L1の他端との間に介在された第2のスイッチング素子SW2と、各スイッチング素子SW1,SW2をオン・オフ制御するためのコントローラ12とを備える。
As shown in FIG. 1, a
また、電圧補正回路11には、第1のダイオードD1が第1のスイッチング素子SW1と並列に接続されるとともに、第2のダイオードD2が第2のスイッチング素子SW2と並列に接続されている。具体的には、第1のダイオードD1は、カソードが第1の蓄電セルC1のプラス側端子に接続され、アノードがインダクティブ素子L1の他端に接続されている。また、第2のダイオードD2は、カソードがインダクティブ素子L1の他端に接続され、アノードが第2の蓄電セルC2のマイナス側端子に接続されている。
In the
第1のスイッチング素子SW1及び第2のスイッチング素子SW2は、例えば、MOSFETからなり、コントローラ12から各素子SW1,SW2のゲートに入力される制御信号によってオン・オフされる。
The first switching element SW1 and the second switching element SW2 are made of, for example, MOSFETs, and are turned on / off by a control signal input from the
本実施の形態の電圧補正回路11では、同期整流器となるよう各スイッチング素子SW1,SW2を動作させ、インダクティブ素子L1から整流電流を流して各蓄電セルC1,C2のセル電圧を均等にするよう制御している。例えば、第1の蓄電セルC1のセル電圧が第2の蓄電セルC2のセル電圧と比較して高電圧である場合、各スイッチング素子SW1,SW2を動作させることにより、電圧補正回路11を降圧コンバータとして機能させ、第1の蓄電セルC1の電荷を第2の蓄電セルC2の充電に振り向けるように整流電流(図1における降圧時の矢印方向の電流)を流す。そして、各蓄電セルC1,C2のセル電圧が同電圧になったときに各スイッチング素子SW1,SW2をオフして電圧補正回路11の動作を停止させる。
In the
また、第1の蓄電セルC1のセル電圧が第2の蓄電セルC2のセル電圧と比較して低電圧である場合、各スイッチング素子SW1,SW2を動作させることにより、電圧補正回路11を昇圧コンバータとして機能させ、第2の蓄電セルC2の電荷を第1の蓄電セルC1の充電に振り向けるように整流電流(図1における昇圧時の矢印方向の電流)を流す。そして、各蓄電セルC1,C2のセル電圧が同電圧になったときに各スイッチング素子SW1,SW2をオフして電圧補正回路11の動作を停止させる。
Further, when the cell voltage of the first power storage cell C1 is lower than the cell voltage of the second power storage cell C2, the
本実施の形態のコントローラ12は、各蓄電セルC1,C2の端子間の電位をモニターすることでセル電圧を検出している。そして、コントローラ12は、検出した各蓄電セルC1,C2のセル電圧が同電圧である場合には、スイッチング素子SW1,SW2の動作(セル電圧のバランス動作)を停止させ、セル電圧の電圧差が発生した場合に、スイッチング素子SW1,SW2の動作を開始させる。
The
本実施の形態では、電圧補正回路11の初期動作時においてソフトスタートをかけることにより、回路素子(スイッチング素子SW1,SW2やインダクティブ素子L1)に過大な電流が流れないように電圧補正回路11を制御している。
In the present embodiment, the
スイッチング素子SW1,SW2を相補的にオン・オフさせる従来の電圧補正回路21において、動作開始と同時には、定常のオンデューティ比である50%で各スイッチング素子SW1,SW2をオン・オフさせることはできい。具体的には、図2に示される動作例のように、第1のスイッチング素子SW1はオンデューティ比が50%よりも小さく、第2のスイッチング素子SW2はオンデューティ比が50%よりも大きくなる。またこの場合、スイッチング動作に入る前に第2のスイッチング素子SW2はオン状態となっている。このため、インダクティブ素子L1に過大な電流が流れ、セル電圧のバランスを崩す動作となってしまう。
In the conventional
これに対し、本実施の形態では、図3に示されるように、電圧補正回路11の初期動作時には、第1のスイッチング素子SW1及び第2のスイッチング素子SW2の両方が同時にオフとなるデッドタイムTdを設定するとともに、そのデッドタイムTdを徐々に減らすように制御している。つまり、初期動作時には、各スイッチング素子SW1,SW2をオンさせるデューティ比が徐々に大きくなるように制御し、最終的には50%のデューティ比で各スイッチング素子SW1,SW2をオン・オフさせている。
On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, during the initial operation of the
従って、本実施の形態によれば以下の効果を得ることができる。 Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1)本実施の形態の場合、電圧補正回路11の初期動作時において、第1のスイッチング素子SW1及び第2のスイッチング素子SW2の両方が同時にオフとなるデッドタイムが設定されているので、各スイッチング素子SW1,SW2のオン時間が長くなって過大な電流がインダクティブ素子L1に流れるといった問題を解消することができる。また、時間経過とともにデッドタイムを徐々に減らすことでオンデューティ比が徐々に大きくなるように各スイッチング素子SW1,SW2が制御され、最終的には50%のデューティ比で各スイッチング素子SW1,SW2がオン・オフされる。このようにすれば、インダクティブ素子L1に流れる電流を徐々に増加させることができ、各スイッチング素子SW1,SW2を安定的に動作させてセル電圧のバランス動作を迅速に行うことができる。このようにすると、従来のように大電流用の部品を用いる必要がなく、電圧補正回路11の低コスト化や小スペース化を図ることができる。
(1) In the case of the present embodiment, the dead time during which both the first switching element SW1 and the second switching element SW2 are simultaneously turned off during the initial operation of the
(2)本実施の形態の電圧補正回路11では、各蓄電セルC1,C2のセル電圧が検出され、セル電圧の電圧差が発生したときにスイッチング素子SW1,SW2の動作が開始される。その後、各蓄電セルC1,C2のセル電圧が均等になったときに、スイッチング素子SW1,SW2の動作が停止される。このように、セル電圧のバランス動作が必要となったときに電圧補正回路11を動作させることができるため、無駄な電力消費を抑えることができる。
[第2の実施の形態]
(2) In the
[Second Embodiment]
次に、本発明を具体化した第2の実施の形態を説明する。本実施の形態の電圧補正回路11の構成は第1の実施の形態と同じであり、コントローラ12によって実行される電圧補正制御の方法が第1の実施の形態と異なる。
Next, a second embodiment embodying the present invention will be described. The configuration of the
すなわち、本実施の形態では、初期動作時において、コントローラ12は、直列接続された複数の蓄電セルC1,C2のセル電圧を検出して比較する。そして、コントローラ12は、図4に示されるように、相対的に高電圧側の蓄電セルに接続されている一方のスイッチング素子については、オンデューティ比が徐々に大きくなるように制御する。一方、相対的に低電圧側の蓄電セルに接続された他方のスイッチング素子については、一方のスイッチング素子のオンデューティ比が予め定めた設定値(具体的には50%のオンデューティ比)に到達するまでオフ状態を保ち、設定値到達後はその50%のデューティ比でオン・オフを開始するように制御する。なお、本実施の形態の制御方法でも、初期動作時において、各スイッチング素子SW1,SW2の両方がオフとなるデッドタイムTdが設定されており、そのデッドタイムTdは徐々に減少している。
That is, in the present embodiment, during the initial operation, the
本実施の形態のように電圧補正回路11を制御した場合、初期動作時において高電圧側の蓄電セルの放電を徐々に行うことができ、インダクティブ素子L1に大電流が流れることを防止することができる。さらに、初期動作時において、低電圧側の蓄電セルに接続されたスイッチング素子についてはオフ状態が保たれ、高電圧側の蓄電セルに接続されているスイッチング素子のみのスイッチング動作が行われる。従って、低電圧側の蓄電セルから放電されることはなく、高電圧側の蓄電セルから低電圧側の蓄電セルに流れる電流によって低電圧側の蓄電セルを確実に充電することができる。この結果、消費電力を低く抑えることができ、各蓄電セルC1,C2のセル電圧を効率よく補正することができる。
[第3の実施の形態]
When the
[Third Embodiment]
次に、本発明を具体化した第3の実施の形態を説明する。本実施の形態の電圧補正回路11の構成は第1の実施の形態と同じであり、コントローラ12によって実行される電圧補正制御の方法が第1の実施の形態と異なる。
Next, a third embodiment embodying the present invention will be described. The configuration of the
すなわち、本実施の形態では、初期動作時において、コントローラ12は、各スイッチング素子SW1,SW2をオン・オフさせる動作周波数を徐々に高めるように制御している(図5参照)。ここで、各スイッチング素子SW1,SW2のオン時間は一定であり、各スイッチング素子SW1,SW2の両方がオフとなるデッドタイムTdを徐々に減少させている。
That is, in the present embodiment, in the initial operation, the
本実施の形態のように電圧補正回路11を制御した場合でも、インダクティブ素子L1に大電流が流れることを防止することができる。またこの場合、スイッチング素子SW1,SW2のオンデューティ比が徐々に大きくなり、定常動作時には、50%のオンデューティ比で各スイッチング素子SW1,SW2のスイッチング動作が安定的に行われる。従って、インダクティブ素子L1に流れる電流を一定にすることができ、セル電圧の電圧補正を確実に行うことができる。
[第4の実施の形態]
Even when the
[Fourth Embodiment]
次に、本発明を具体化した第4の実施の形態を説明する。図6は、本実施の形態における蓄電モジュール10Aの電圧補正回路11Aを示している。
Next, a fourth embodiment embodying the present invention will be described. FIG. 6 shows a
図6に示されるように、本実施の形態の蓄電モジュール10Aは、直列接続された4個の蓄電セルC1,C2,C3,C4により構成されている。電圧補正回路11Aは、3個のインダクティブ素子L1,L2,L3と、6個のスイッチング素子SW1,SW2,SW3,SW4,SW5,SW6と、6個のダイオードD1,D2,D3,D4,D5,D6と、コントローラ12とを備える。
As shown in FIG. 6, the
電圧補正回路11Aにおいて、第1の蓄電セルC1と第2の蓄電セルC2との接続点に第1のインダクティブ素子L1の一端が接続され、そのインダクティブ素子L1の他端と第1の蓄電セルC1のプラス側端子との間に第1のスイッチング素子SW1が介在されている。また、第1のインダクティブ素子L1の他端と第2の蓄電セルC2のマイナス側端子との間に第2のスイッチング素子SW2が介在されている。
In the
同様に、第2の蓄電セルC2と第3の蓄電セルC3との接続点に第2のインダクティブ素子L2の一端が接続され、そのインダクティブ素子L2の他端と第2の蓄電セルC2のプラス側端子との間に第3のスイッチング素子SW3が介在されている。また、第2のインダクティブ素子L2の他端と第3の蓄電セルC3のマイナス側端子との間に第4のスイッチング素子SW4が介在されている。 Similarly, one end of the second inductive element L2 is connected to the connection point between the second power storage cell C2 and the third power storage cell C3, and the other end of the inductive element L2 and the positive side of the second power storage cell C2 A third switching element SW3 is interposed between the terminals. A fourth switching element SW4 is interposed between the other end of the second inductive element L2 and the negative terminal of the third storage cell C3.
さらに、第3の蓄電セルC3と第4の蓄電セルC4との接続点に第3のインダクティブ素子L3の一端が接続され、そのインダクティブ素子L3の他端と第3の蓄電セルC3のプラス側端子との間に第5のスイッチング素子SW5が介在されている。また、第3のインダクティブ素子L3の他端と第4の蓄電セルC4のマイナス側端子との間に第6のスイッチング素子SW6が介在されている。そして、各スイッチング素子SW1〜SW6と並列に各ダイオードD1〜D6が接続されている。 Furthermore, one end of the third inductive element L3 is connected to a connection point between the third power storage cell C3 and the fourth power storage cell C4, and the other end of the inductive element L3 and the positive side terminal of the third power storage cell C3. Is interposed a fifth switching element SW5. A sixth switching element SW6 is interposed between the other end of the third inductive element L3 and the negative terminal of the fourth storage cell C4. And each diode D1-D6 is connected in parallel with each switching element SW1-SW6.
このように構成した電圧補正回路11Aにおいても、同期整流器となるよう各スイッチング素子SW1〜SW6を動作させ、インダクティブ素子L1〜L3に整流電流を流して各蓄電セルC1〜C4のセル電圧を均等にするよう制御している。また、電圧補正回路11Aの初期動作時には、上述した第1〜第3の実施の形態と同様の制御方法によって、ソフトスタートをかけることにより、回路素子(スイッチング素子SW1〜SW6やインダクティブ素子L1〜L3)に過大な電流が流れることを防止することができる。
[第5の実施の形態]
Also in the
[Fifth Embodiment]
次に、本発明を具体化した第5の実施の形態を説明する。図7は、本実施の形態における蓄電モジュール11Bの電圧補正回路11Bを示している。
Next, a fifth embodiment embodying the present invention will be described. FIG. 7 shows the
図7に示されるように、本実施の形態の蓄電モジュール10Bは、直列接続された3個の蓄電セルC1,C2,C3により構成されている。電圧補正回路11Bは、インダクティブ素子L1と、2個のスイッチング素子SW1,SW2と、2個のダイオードD1,D2と、コントローラ12とを備える。この電圧補正回路11Bは、第1の蓄電セルC1と第2の蓄電セルC2との間に電位差が生じないことを前提としており、各蓄電セルC1,C2のセル電圧に対して第3の蓄電セルC3のセル電圧が同電圧となるようバランス動作を行う。
As shown in FIG. 7, the power storage module 10B of the present embodiment is configured by three power storage cells C1, C2, and C3 connected in series. The
具体的には、電圧補正回路11Bにおいて、第2の蓄電セルC2と第3の蓄電セルC3との接続点にインダクティブ素子L1の一端が接続され、そのインダクティブ素子L1の他端と第1の蓄電セルC1のプラス側端子との間に第1のスイッチング素子SW1が介在されている。また、インダクティブ素子L1の他端と第2の蓄電セルC3のマイナス側端子との間に第2のスイッチング素子SW2が介在されている。そして、第1のスイッチング素子SW1と並列に第1のダイオードD1が接続され、第2のスイッチング素子SW2と並列に第2のダイオードD2が接続されている。
Specifically, in the
このように、本実施の形態では、インダクティブ素子L1の一端が接続される接続点を基準として、プラス側に設けられるセル数(2個)とマイナス側に設けられるセル数(1個)とが異なるよう電圧補正回路11Bが接続されている。そして、電圧補正回路11Bでは、プラス側のセル数とマイナス側のセル数との比に応じたデューティ比で各スイッチング素子SW1,SW2がオン・オフ制御される。具体的には、第1のスイッチング素子SW1がオンとなるデューティ比と第2のスイッチング素子SW2がオンとなるデューティ比が1:2となるように各スイッチング素子SW1,SW2を動作させる。これにより、インダクティブ素子L1から整流電流を流して、各蓄電セルC1,C2の合計電圧と、C3のセル電圧とを2:1にするよう制御している。
Thus, in the present embodiment, the number of cells provided on the plus side (two) and the number of cells provided on the minus side (one) are based on the connection point to which one end of the inductive element L1 is connected. A
本実施の形態においても、電圧補正回路11Bの初期動作時には、上述した第1〜第3の実施の形態と同様の制御方法によって、ソフトスタートをかけることにより、回路素子(スイッチング素子SW1,SW2やインダクティブ素子L1)に過大な電流が流れることを防止することができる。
[第6の実施の形態]
Also in the present embodiment, during the initial operation of the
[Sixth Embodiment]
次に、本発明を具体化した第6の実施の形態を説明する。図8は、本実施の形態における蓄電モジュール10Cの電圧補正回路11Cを示している。
Next, a sixth embodiment embodying the present invention will be described. FIG. 8 shows the
図8に示されるように、本実施の形態の蓄電モジュール10Cは、直列接続された4個の蓄電セルC1,C2,C3、C4により構成されている。電圧補正回路11Cは、2個のインダクティブ素子L1,L2と、4個のスイッチング素子SW1,SW2,SW3,SW4と、4個のダイオードD1,D2,D3,D4と、コントローラ12とを備える。
As shown in FIG. 8, the power storage module 10C of the present embodiment is configured by four power storage cells C1, C2, C3, and C4 connected in series. The
電圧補正回路11Cにおいて、第2の蓄電セルC2と第3の蓄電セルC3との接続点に第1のインダクティブ素子L1の一端が接続され、そのインダクティブ素子L1の他端と第1の蓄電セルC1のプラス側端子との間に第1のスイッチング素子SW1が介在されている。また、第1のインダクティブ素子L1の他端と第3の蓄電セルC3のマイナス側端子との間に第2のスイッチング素子SW2が介在されている。
In the
さらに、第3の蓄電セルC3と第4の蓄電セルC4との接続点に第2のインダクティブ素子L2の一端が接続され、そのインダクティブ素子L2の他端と第2の蓄電セルC2のプラス側端子との間に第3のスイッチング素子SW3が介在されている。また、第2のインダクティブ素子L2の他端と第4の蓄電セルC4のマイナス側端子との間に第4のスイッチング素子SW4が介在されている。そして、各スイッチング素子SW1〜SW4と並列に各ダイオードD1〜D4が接続されている。 Furthermore, one end of the second inductive element L2 is connected to a connection point between the third power storage cell C3 and the fourth power storage cell C4, and the other end of the inductive element L2 and the positive side terminal of the second power storage cell C2 The third switching element SW3 is interposed between the first switching element SW3 and the third switching element SW3. A fourth switching element SW4 is interposed between the other end of the second inductive element L2 and the negative terminal of the fourth storage cell C4. And each diode D1-D4 is connected in parallel with each switching element SW1-SW4.
本実施の形態の電圧補正回路11Cでは、第1のスイッチング素子SW1がオンとなるデューティ比と第2のスイッチング素子SW2がオンとなるデューティ比が1:2となるように各スイッチング素子SW1,SW2を動作させる。また、第3のスイッチング素子SW3がオンとなるデューティ比と第4のスイッチング素子SW4がオンとなるデューティ比が1:2となるように各スイッチング素子SW3,SW4を動作させる。これにより、インダクティブ素子L1,L2に整流電流を流して各蓄電セルC1〜C4のセル電圧を均等にするよう制御している。
In the
本実施の形態においても、電圧補正回路11Cの初期動作時には、上述した第1〜第3の実施の形態と同様の制御方法によって、ソフトスタートをかけることにより、回路素子(スイッチング素子SW1〜SW4やインダクティブ素子L1,L2)に過大な電流が流れることを防止することができる。
Also in the present embodiment, during the initial operation of the
なお、本発明の各実施の形態は以下のように変更してもよい。 In addition, you may change each embodiment of this invention as follows.
・上記各実施の形態では、電圧補正回路11,11A,11B,11Cにおいて、回路動作時に各蓄電セルC1〜C4のセル電圧を検出し、そのセル電圧が同電圧となったタイミングで回路動作を停止するものであったが、これに限定されるものではない。具体的には、電圧補正回路11,11A,11B,11Cを動作させる最低作動時間を予め設定しておき、最低作動時間の経過後に電圧補正回路11,11A,11B,11Cの各スイッチング素子SW1〜SW6をオフして回路動作を停止させるように制御してもよい。このように、最短動作時間の経過後に回路動作を停止させることにより、無駄な電力消費を確実に抑えることができる。
In each of the above embodiments, the
・上記各実施の形態では、蓄電モジュール10,10A,10B,10Cを構成する蓄電セルの個数は2個、3個、4個であるが、このセル数に限定されるものではなく、5個以上の蓄電セルを直列に接続した蓄電モジュールに具体化してもよい。
In each of the above embodiments, the number of power storage cells constituting the
・上記各実施の形態では、蓄電セルC1〜C4として電気二重層キャパシタを用いるものであったが、これに以外に、リチウムイオンキャパシタなどの蓄電セルを用いてもよい。 In each of the above embodiments, the electric double layer capacitors are used as the storage cells C1 to C4. However, in addition to this, a storage cell such as a lithium ion capacitor may be used.
10,10A,10B,10C…蓄電モジュール
11,11A,11B,11C…電圧補正回路
C1〜C4…蓄電セル
L1〜L3…インダクティブ素子
SW1〜SW6…スイッチング素子
Td…デッドタイム
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記電圧補正回路が動作を開始する初期動作時において、前記第1のスイッチング素子及び前記第2のスイッチング素子の両方が同時にオフとなるデッドタイムを設定するとともに、そのデッドタイムを徐々に減らすように制御することを特徴とする蓄電モジュールの電圧補正制御方法。 An inductive element having one end connected to a connection point of three or more power storage cells connected in series to form a power storage module, a positive terminal of the three or more power storage cells connected in series, and other inductive elements A first switching element interposed between the two ends, a second switching element interposed between the negative side terminals of the three or more storage cells connected in series and the other end of the inductive element; And using a voltage correction circuit connected so that the number of cells provided on the plus side differs from the number of cells provided on the minus side with reference to the connection point, the number of cells on the plus side and the cell on the minus side by controlling so as to turn on and off the switching elements at a duty ratio corresponding to the ratio of the number, three or more power storage cell constituting the battery module A The cell voltage is the voltage correction control method for equalizing,
In an initial operation when the voltage correction circuit starts operation, a dead time is set in which both the first switching element and the second switching element are simultaneously turned off, and the dead time is gradually reduced. A voltage correction control method for a power storage module, comprising:
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