電池充電コントローラおよび電池バランス充電コントローラ
【課題】本発明は電池のバランス充電を達成するための電池充電コントローラを開示する。
【解決手段】電池バランス充電コントローラは、電池参照電圧発生装置、電圧バランスモジュール及びバランス判断回路を含み、電池参照電圧発生装置が提供する参照電圧で電池モジュールのうちのどの電池ユニットの電池電圧が不足しているのかを判断すると共に、バランス判断回路で電圧バランスモジュールを制御して、各電池の電圧を一致させるように、低電圧の電池ユニットの充電電流を高電圧の電池ユニットの充電電流より大きくする。
【解決手段】電池バランス充電コントローラは、電池参照電圧発生装置、電圧バランスモジュール及びバランス判断回路を含み、電池参照電圧発生装置が提供する参照電圧で電池モジュールのうちのどの電池ユニットの電池電圧が不足しているのかを判断すると共に、バランス判断回路で電圧バランスモジュールを制御して、各電池の電圧を一致させるように、低電圧の電池ユニットの充電電流を高電圧の電池ユニットの充電電流より大きくする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池充電コントローラ及び電池バランス充電コントローラに関し、特に電池をバランス充電する電池バランス充電コントローラ、及びその電池バランス充電コントローラを応用した電池充電コントローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯式電子機器の発展に伴い、充電式電池の需要も高まっている。充電式電池は、従来のニッケルカドミニウム蓄電池、その後続けて開発されたニッケル水素蓄電池、リチウムイオン二次電池、及び最新型のリチウムポリマー（Ｌｉ−Ｐｏｌｙｍｅｒ）電池を含む。異なる種類の充電式電池が提供する電圧も同様ではなく、携帯式電子機器に必要な操作電圧も異なっている。そのため、電池製造業者は、携帯式電子機器の操作電圧に合わせて、いくつかの電池を直列に連結させる電池モジュールにし、必要な電圧を提供する。
【０００３】
電池モジュールが貯蔵している電気エネルギーを消耗した時、充電器を用いて再び充電して、再度使用できる。しかし、電池は、製造や使用によって蓄電量の相違が生じる。例を挙げると、７．４Ｖリチウム電池モジュールは、２つの３．７Ｖのリチウム電池を直列連結させて組み合わさっている。出荷する際、２つの電池の蓄電量はそれぞれ８０％と７０％である。リチウム電池は、充電しすぎると電池本体を損なうため、リチウム電池充電器が、どちらか１つのリチウム電池が満充電である時、すぐ充電を停止すると、この時、２つの電池の蓄電量はそれぞれ１００％（充放電範囲の最上限値）と９０％である。しかし、使用時には、どちらか１つの電池蓄電量が０％（充放電範囲の最下限値）まで下がると、電池モジュールはすぐに使用できなくなるため、この２つの電池の蓄電量がそれぞれ１０％と０％まで下がった時、再び充電しなければまた使用することはできない。
【０００４】
上述の例から分るように、電池モジュールの電池の蓄電量が異なる時、電池モジュールの実際に使用できる電気エネルギーは、蓄電量が最低の電池によって決まる。しかし、上述の出荷時、電池モジュールの各電池の蓄電量が異なる以外、電池は未使用時にも自然放電するため、全ての電池の自然放電の速度が異なる状況下では、各電池の間の蓄電量が次第にアンバランスになり、電池モジュールの実際の使用可能な電気エネルギーも、電池の使用時間に伴って徐々に少なくなり、電池モジュールの充電効率の低下、使用時間の短縮などを招く。
【０００５】
図１を参照すると、これは、ＩｎｔｅｒｓｉｌがそのＩＳＬ９２０８の商品仕様書（Ｄａｔａｓｈｅｅｔ）の中で提示するデジタル電池バランスコントローラである。デジタル電池バランスコントローラ１０は、電池バランスマイクロプロセッサ５及びトランジスタスイッチＳ１−Ｓ７を含む。トランジスタスイッチＳ１−Ｓ７はそれぞれ、抵抗器Ｒ１−Ｒ７を通して電池ＢＡＴ１−ＢＡＴ７と並列する。電池ＢＡＴ１−ＢＡＴ７の電圧レベルはアナログ−デジタル変換回路（Ａ／Ｄ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を通して、デジタル信号に転換され、その電池バランスマイクロプロセッサ５は、電池ＢＡＴ１−ＢＡＴ７の電圧レベルのデジタル信号に基づいて、内蔵の演算法を通して比較し、そのうち電圧レベルが高いほうの電池を出し、高いほうの電圧の電池と並列するトランジスタスイッチをオンにし、各電池の充電電流に、各電池の電圧に基づいて調整し、バランス充電を達成する機能を与える。
【０００６】
しかし、電池電圧がデジタルの電池バランスマイクロプロセッサ５が処理を行うことができるように、アナログ−デジタル変換回路を経由して、デジタル信号に転換しなければならない。しかし、アナログ−デジタル変換回路が、そのデジタル電池バランスコントローラ１０のチップサイズを大幅に増加するため、コストが相当に高くなるのが欠点である。また、デジタルの電池バランスマイクロプロセッサ５は、当初の設計に限られるため、例えば、ＩＳＬ９２０８は、５から７つの電池セルが組み合わさった電池モジュールしか支援できず、応用範囲もその制限を受ける。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のデジタル電池バランスコントローラのコストが高額である問題の見地から、本発明はアナログの電池充電コントローラを使用して、電池のバランス充電を達成した。アナログの判断回路はアナログ−デジタル変換回路に比べて、そのチップサイズが相当に小さく、コスト面でも相当優勢であり、しかも任意で異なる電池数量を組み合わせて組成される電池モジュールは、応用できる範囲も相当に広い。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述のメリットを達成するために、本発明は、電池バランス充電コントローラ、第１電池及び第２電池をバランスよく充電を提供し、そのうち上記第１電池のマイナス端子と第２電池のプラス端子は、電気的に接続して接続点を形成し、上記第１電池のプラス端子は第１端子を形成し、上記第２電池のマイナス端子は第２端子を形成する。上記電池バランス充電コントローラは、電池参照電圧発生装置、電圧バランスモジュール、及びバランス判断回路を含む。上記電池参照電圧発生装置は、上記第１端子及び第２端子の間に接続され、上レベル参照電位、下レベル参照電位を提供し、その上レベル参照電位は下レベル参照電位より高い。上記電圧バランスモジュールは、第１バランス電流ユニット及び第２バランス電流ユニットを含み、第１バランス電流ユニットは上記第１端子と接続点を接続し、上記第２バランス電流ユニットは、上記第２端子と接続点を接続する。上記バランス判断回路は、上記接続点、上記電池参照電圧発生装置、及び上記電圧バランスモジュールを接続し、上記バランス判断回路は、接続点の電位、上レベル参照の電位、及び下レベル参照の電位に基づいて、第１電池及び第２電池の電圧のバランスがとれているかを判断し、第１電池及び第２電池の電圧がアンバランスであると判断した場合には、電圧バランスモジュールが、第１バランス電流ユニットまたは第２バランス電流ユニットを通して、バランス電流を第１電池及び第２電池の電圧の低いほうへ提供する。
【０００９】
本発明はまた、電池充電コントローラを提供し、複数個の電池ユニットを有する電池モジュール充電に対して用いられ、上記電池充電コントローラは、各電池ユニットのプラス端子及びマイナス端子を接続する。上記電池充電コントローラは、電池充電コントロールユニット及び電池バランス充電コントロールユニットを含む。上記電池充電コントロールユニットは、電池電流検知信号及び電池電圧検知信号に基づいて、上記電池モジュールの充電電流の大きさをコントロールし、イネーブル信号を生じる。上記電池バランス充電コントロールユニットは、各電池ユニットのプラス端子及びマイナス端子及び上記電池充電コントロールユニットを接続し、上記イネーブル信号を受信した時は、Ｎ個の直列の上記電池ユニットの電圧によって、これらＮ個の直列する上記電池ユニットの充電電流の大きさを調整するかどうかが決まり、そのうち最低電圧の電池ユニットの充電電流を、最高電圧の電池ユニットより大きくし、そのうちＮは整数で、且つ１より大きい。
【００１０】
本発明はまた、電池バランス充電コントローラを提供し、直列する複数個の電池ユニットの充電電流の大きさを調節するのに使われる。この電池バランス充電コントローラは、電池参照電圧発生装置、電圧バランスモジュール、及びバランス判断回路を含む。上記電池参照電圧発生装置は、上記の直列する複数個の電池ユニットのプラス端子、及びマイナス端子に接続され、複数組の上レベル参照電位、下レベル参照電位を提供し、各組の中の上レベル参照電位は、下レベル参照電位より高い。上記電圧バランスモジュールは、上記電池モジュールのプラス端子、及びマイナス端子、及びどれか２つの電池ユニットの複数個の接続点を接続する。上記バランス判断回路は、これら接続点、上記電池参照電圧発生装置、及び上記電圧バランスモジュールを接続し、上記バランス判断回路は、これら接続点電位、これら上レベル参照電位、及びこれら下レベル参照電位に基づいて、各電池ユニットの充電電流の大きさを調整するかが決まる。
【００１１】
以上の概述と以下の詳細説明は、共に模範的性質を持ち、本発明の特許申請範囲をより一層説明するためである。本発明に関連するその他の目的とメリットは、後半の説明と図式で詳細に述べる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来のデジタル電池バランスコントローラの回路概略図である。
【図２】（Ａ）は、本発明の好ましい実施例による電池バランス充電コントローラの回路概略図を示し、（Ｂ）は、本発明の別の好ましい実施例による電池バランス充電コントローラの回路概略図を示している。
【図３】本発明のバランス判断回路の判断信号の概略図である。
【図４】本発明の別の好ましい実施例による電池バランス充電コントローラの回路概略図である。
【図５】本発明の別の好ましい実施例による電池バランス充電コントローラの回路概略図である。
【図６】本発明の電池バランス充電コントローラを内蔵した電池充電コントローラの回路概略図である。
【図７】本発明の電池バランス充電コントローラを内蔵した別の電池充電コントローラの回路概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図２（Ａ）を参照すると、これは本発明の比較的好ましい実施例に基づく電池バランス充電コントローラである。上記電池バランス充電コントローラ１００は、電池参照電圧発生装置（包含第１抵抗器Ｒａ、第２抵抗器Ｒｂ、第３抵抗器Ｒｃ）、バランス判断回路１８０、及び電圧バランスモジュール１９０を含む。上記第１抵抗器Ｒａは、第１電池ユニットＢＡＴ１のプラス端子（第１端子）まで接続され、上記第３抵抗器Ｒｃは、第２電池ユニットＢＡＴ２のマイナス端子（第2端子）まで接続され、そのうち、上記第２抵抗器Ｒｂは、上記第１抵抗器Ｒａを接続して、上レベル参照電位Ｖ＋を生じ、また上記第３抵抗器Ｒｃを接続して、下レベル参照電位Ｖ−を生じ、上記第１抵抗器Ｒａ及び第３抵抗器Ｒｃの電気抵抗率は等しいが、上記第２抵抗器Ｒｂの電気抵抗率は第１抵抗器の電気抵抗率より小さく、比較的好ましいのは、Ｒａ：Ｒｂ：Ｒｃ＝１００：１：１００である。上記電圧バランスモジュール１９０は、第１バランス電流ユニット、及び第２バランス電流ユニットを含み、上記第１バランス電流ユニットは、上記第１端子と第１電池ユニットＢＡＴ１及び第２電池ユニットＢＡＴ２の接続点とを接続し、上記第２バランス電流ユニットは、上記第２端子と上記接続点を接続し、それによってバランス電流を提供し、それは上記第１バランス電流ユニットまたは第２バランス電流ユニットを流れる。そのうち上記第１バランス電流ユニットは、第１スイッチＱ１を含み、また上記第２バランス電流ユニットは、第２スイッチＱ２を含み、上記第１スイッチＱ１は、上記第１電池ユニットＢＡＴ１のプラス端子の上記第１端子と上記第１電池ユニットＢＡＴ１、及び上記第２電池ユニットＢＡＴ２の接続点まで接続され、上記第２スイッチＱ２は、上記第２電池ユニットＢＡＴ２のマイナス端子の上記第２端子と上記接続点まで接続される。上記第１スイッチＱ１または上記第２スイッチＱ２に流れる電流の大きさを制限するために、比較的好ましいのは、上記電圧バランスモジュール１９０が抵抗器Ｒｅｘｔを通って上記接続点まで接続され、このように過大な充電電流、電池の破壊や、電池バランス充電コントローラ１００が過熱するのを防ぐことができる。
【００１４】
上記バランス判断回路１８０は、上記電池参照電圧発生装置及び上記電圧バランスモジュール１９０の間に接続され、第１コンパレータ１１０、第２コンパレータ１１５、ＮＡＮＤゲート１２０、及びＡＮＤゲート１２５を含む。上記第１コンパレータ１１０のノンインバータ端子は、上記第２抵抗器Ｒｂ及び第３抵抗器Ｒｃの接続点を接続し、インバータ端子は、上記第１電池ユニットＢＡＴ１及び第２電池ユニットＢＡＴ２の接続点を接続する。上記第２コンパレータ１１５のインバータ端子は、上記第２抵抗器Ｒｂ及び第１抵抗器Ｒａの接続点を接続し、ノンインバータ端子は、上記第１電池ユニットＢＡＴ１及び第２電池ユニットＢＡＴ２の接続点を接続する。
【００１５】
電池バランス充電コントローラ１００を正常に操作することを確保するために、電池バランス充電コントローラ１００は更に処理装置１０５を含み、その処理装置１０５は、過温保護ユニット、低電圧ロックユニット、及びイネーブル検知回路を含む。この過温保護ユニットは、電池バランス充電コントローラ１００の温度を検知し、その温度が過温保護温度を超えた後、上記過温保護ユニットは、過温保護信号を発し、電池バランス充電コントローラ１００が過度に熱くなり破損するのを防ぐ。上記低電圧ロックユニットは、上記第１電池ユニットＢＡＴ１のプラス端子及び上記第２電池ユニットＢＡＴ２のマイナス端子を接続し、この二端の電位の差が、予定したイネーブル電圧より低い時、上記低電圧ロックユニットは、低電圧信号を発し、操作電圧が不足した時、電池バランス充電コントローラ１００が正常に動作しなくなるのを防ぐ。上記イネーブル検知回路は、高レベルのイネーブル信号ＥＡを受信した後、上記電池バランス充電コントローラ１００を始動し、電池バランス充電コントローラ１００が、上記第１電池ユニットＢＡＴ１及び第２電池ユニットＢＡＴ２が充電状態に入った時初めて動作するように確保する。従って、イネーブル信号ＥＡ（またはイネーブル信号ＥＡが低レベルである）がない時、電池バランス充電コントローラ１００が内蔵する回路はほどんとスイッチオフ（Ｏｆｆ）状態であるため、電池バランス充電コントローラ１００は電気をほぼ消耗しない。このため、電池充電状態でない時、電池バランス充電コントローラ１００は電池の電力を消耗せず、好ましい省エネのメリットを得る事ができる。
【００１６】
上記ＮＡＮＤゲート１２０は、上記処理装置１０５及び第１コンパレータ１１０を接続し、処理装置１０５及び第１コンパレータ１１０が送信する信号に基づいて、上記第１スイッチＱ１の切換えをコントロールする。上記ＮＡＮＤゲート１２０が送信する信号のレベルが過度に低く、上記第１スイッチＱ１を破損するのを防ぐため、上記ＮＡＮＤゲート１２０は、上記第２電池ユニットＢＡＴ２マイナス端子電圧より高い電圧Ｖｒ１に接続でき、過度に低レベルの信号を送信するのを防ぐ。上記ＡＮＤゲート１２５は、上記処理装置１０５及び第２コンパレータ１１５を接続し、処理装置１０５及び第２コンパレータ１１５が送信する信号に基づいて、上記第２スイッチＱ２の切換えをコントロールする。上記ＡＮＤゲート１２５が送信する信号のレベルが過度に高くなり、上記第２スイッチＱ２を破損するのを防ぐため、上記ＡＮＤゲート１２５は、上記第１電池ユニットＢＡＴ１プラス端子の電圧より低い操作電圧Ｖｒ２に接続でき、過度に高レベルの信号を送信するのを防ぐ。上記第１スイッチＱ１及び第２スイッチＱ２が同時にオンになって、大きな電流が流れたりして上記第１スイッチＱ１及び第２スイッチＱ２を破損するのを防ぐため、電池バランス充電コントローラ１００は遅延ユニットを含むことができ、上記バランス判断回路１８０及び電圧バランスモジュール１９０を接続し、上記第１スイッチＱ１及び第２スイッチＱ２のどちらかがオンになるタイミングを、もう一つのオフになるタイミングより予定された時間遅れて、上記第１スイッチＱ１及び第２スイッチＱ２が同時にオンになる問題を防ぐ。
【００１７】
続いて、電池バランス充電コントローラ１００の操作を説明する。イネーブル信号ＥＡが高レベルで、上記電池モジュールの上記第１電池ユニットＢＡＴ１及び第２電池ユニットＢＡＴ２が、充電状態に入ることを表す時、上記処理装置１０５は、上記電池モジュールの第１端子（即ち第１電池のプラス端子）及び第２端子（即ち第２電池のマイナス端子）の電圧差が、予定されたイネーブル電圧より低いかどうか、また電池バランス充電コントローラ１００の温度が過度に高すぎないかどうか等の異常状態を判断する。もし全て正常であれば、上記処理装置１０５は高レベル信号を発信して、電池バランス充電コントローラ１００の起動を開始するか、そうでなければ、低レベル信号を発信して、電池バランス充電コントローラ１００の運転を停止する。
【００１８】
仮に、充電する上記第１電池ユニットＢＡＴ１及び第２電池ユニットＢＡＴ２が、共にリチウム電池で、定額電圧が３．７Ｖ、充電完了時の電圧が４．２Ｖ、また現在上記第１電池ユニットＢＡＴ１及び第２電池ユニットＢＡＴ２の電圧はそれぞれ２．８Ｖと２．５Ｖであるとする。上記電池モジュールが充電台で充電されている時、その電池モジュールが提供する電圧は５．３Ｖ（＝２．８Ｖ＋２．５Ｖ）であり、このため上記上レベル参照電位Ｖ＋は５．３Ｖ＊（Ｒｂ＋Ｒｃ）／（Ｒａ＋Ｒｂ＋Ｒｃ）≒２．６６３Ｖで、上記下レベル参照電位Ｖ−は５．３Ｖ＊Ｒｃ／（Ｒａ＋Ｒｂ＋Ｒｃ）≒２．６３９Ｖで、そのうちＲａ：Ｒｂ：Ｒｃ＝１００：１：１００である。この時、上記第１電池ユニットＢＡＴ１と第２電池ユニットＢＡＴ２の接続点の電圧信号ＤＥＴは２．５Ｖで、このため、上記第１コンパレータ１１０は高レベルの第１比較信号を送信し、上記第２コンパレータ１１５は低レベルの第２比較信号を送信する。特に異常がない状態では、上記処理装置１０５はまた高レベル信号を送信し、このように、上記ＡＮＤゲート１２５は低レベル信号を送信して、上記第２スイッチＱ２（本実施例ではＮ型ＭＯＳＦＥＴ）をオフし、上記ＮＡＮＤゲート１２０は低レベル信号を送信して、上記第１スイッチＱ１（本実施例ではＰ型ＭＯＳＦＥＴ）をオンし、バランス充電電流は第１スイッチＱ１を流れる。このように、低いほうの電池電圧の上記第２電池ユニットＢＡＴ２は、高いほうの電池電圧の上記第１電池ユニットＢＡＴ１の充電電流に、バランス充電電流を１つ増やし、それによって充電過程は、徐々に２つの電池の電池電圧を近づけることができる。上述の例は、上記接続点の電圧信号ＤＥＴの電位が、上記下レベル参照電位Ｖ−より低い時、上記バランス充電電流は第１スイッチＱ１を流れることを表す。また上記接続点の電圧信号ＤＥＴの電位が上記上レベル参照電位Ｖ＋より高い時，上記第１電池の電池電圧は比較的低く、上記バランス充電電流は上記第２スイッチＱ２を流れる。
【００１９】
本発明は、利用抵抗器の分圧を利用しているので、抵抗器の電気抵抗率の割合によって参照電位を生じ、上記バランス充電電流が均等に充電しているかどうかを判断し、従って、上記第１電池ユニットＢＡＴ１及び第２電池ユニット２の電池電圧の差が予定された比率まで近づいた後、電池バランス充電コントローラ１００は、上記第１スイッチＱ１及び第２スイッチＱ２をオフし、上述の例では、その予定された比率は１％である。
【００２０】
上記第１電池ユニットＢＡＴ１と第２電池ユニットＢＡＴ２の電池電圧が充電過程にあったり、（上記バランス充電電流が上記電圧バランスモジュール１９０を流れることや、またはその他の要素のために）電池バランス充電コントローラ１００の温度が予定の過温保護温度より高くなる、或いは（回路異常のために）電池バランス充電コントローラ１００の操作電圧を予定されたイネーブル電圧より低くなる時、イネーブル信号ＥＡを低レベルの状態に変化させて、上記処理装置１０５は、低レベル信号を送信して上記電池バランス充電コントローラを、上述の状態が解除されるまで停止する。回路上のいくつかのノイズで、上記接続点の電圧信号ＤＥＴのレベルを上記下レベル参照電位Ｖ−より低くし、同時に上記上レベル参照電位Ｖ＋より高くする可能性があるので、上記第１スイッチＱ１及び第２スイッチＱ２は同時にオンになる恐れがある。このため、電池バランス充電コントローラ１００は、第１遅延器１３０及び第２遅延器１３５によって組成される遅延ユニットを増加して、上記第１スイッチＱ１及び第２スイッチＱ２が同時にオンになるという問題を防ぐ。例えば、上記ＮＡＮＤゲート１２０が低レベル信号を送信して、上記第１スイッチＱ１をオンにすると同時に、上記ＡＮＤゲート１２５は低レベル信号を送信し、上記第２スイッチＱ２をオフする。そして、上記ＮＡＮＤゲート１２０が送信した信号を高レベルに変更し、上記第１スイッチＱ１をオフするが、上記ＡＮＤゲート１２５は、上記ＮＡＮＤゲート１２０の送信した高レベル信号が上記第１遅延器１３０を通し、予定された遅延時間を過ぎた後、上記ＡＮＤゲート１２５に伝送され、その後初めて高レベル信号を送信して上記第２スイッチＱ２をオンにする。従って、上記第２スイッチＱ２をオフするタイミングは上記第１スイッチＱ１をオンするタイミングより予定された遅延時間を遅れるので、上記第１スイッチＱ１及び第２スイッチＱ２が同時にオンになるという問題を防ぐことができる。同様に、上記ＡＮＤゲート１２５が高レベル信号を送信して上記第２スイッチＱ２をオンにすると同時に、上記ＮＡＮＤゲート１２０に高レベル信号を送信させ、上記第１スイッチＱ１をオフする。そして、上記ＡＮＤゲート１２５が送信した信号を低レベルに変更し、上記第２スイッチＱ２をオフするが、上記ＮＡＮＤゲート１２０は、上記ＡＮＤゲート１２５の送信した高レベル信号が上記第２遅延器１３５を通して、予定された延長時間を過ぎた後、上記ＮＡＮＤゲート１２０に伝送され、その後初めて低レベル信号を送信し、上記第１スイッチＱ１をオンにする。このように、上記第１スイッチＱ１及び第２スイッチＱ２のどちらかがオンになるタイミングが、もう一方がオフになるタイミングより予定された時間遅くなるように確保し、同時にオンになるという問題を防ぐ。
【００２１】
その他、各電池の貯蓄電力を更に接近させるために、図２（Ｂ）を参照するが、これは本発明の比較的好ましい実施例に基づいた電池バランス充電コントローラである。図２（Ａ）の実施例を比較すると、上記電池バランス充電コントローラ１００は更に、第１マルチプレクサ１４０及び第２マルチプレクサ１４５を含むことができる。その他、第４抵抗器Ｒｄと第５抵抗器Ｒｅを増加し、上記第１抵抗器Ｒａ、第２抵抗器Ｒｂ、第３抵抗器Ｒｃで電池参照電圧発生装置１６０を構成する。第４抵抗器Ｒｄと第５抵抗器Ｒｅは、上記第１電池ユニットＢＡＴ１のプラス端子及び第２電池ユニットＢＡＴ２のマイナス端子の間に直列連結され、また第４抵抗器Ｒｄと第５抵抗器Ｒｅの接続点にバランス参照電位Ｖを発生し、第４抵抗器Ｒｄと第５抵抗器Ｒｅの電気抵抗率は同じであるため、バランス参照電位Ｖは、第１電池ユニットＢＡＴ１及び第２電池ユニットＢＡＴ２の平均電圧電位に等しい。
【００２２】
上レベル参照電位Ｖ＋及びバランス参照電位Ｖは、それぞれ上記第２マルチプレクサ１４５の入力端まで伝送され、下レベル参照電位Ｖ−及びバランス参照電位Ｖは、それぞれ上記第１マルチプレクサ１４０の入力端まで伝送される。上記第２マルチプレクサ１４５の選択端子Ｓは、上記ＡＮＤゲート１２５の出力信号を受信し、出力端は、第２コンパレータ１１５のインバータ端子まで接続される。上記第２マルチプレクサ１４５は、上記ＡＮＤゲート１２５の送信する信号が高レベルである時、バランス参照電位Ｖを選択して出力し、上記ＡＮＤゲート１２５の送信する信号が低レベルである時、上レベル参照電位Ｖ＋を選択して出力する。上記第１マルチプレクサ１４０の選択端子Ｓは、上記ＮＡＮＤゲート１２０の出力信号を受信し、出力端は第１コンパレータ１１０のノンインバータ端子まで接続される。上記第１マルチプレクサ１４０は、上記ＮＡＮＤゲート１２０の送信する信号が高レベルである時、バランス参照電位Ｖの送信を選択して出力し、上記ＮＡＮＤゲート１２０の送信する信号が低レベル時、下レベル参照電位Ｖ−を選択して出力する。
【００２３】
電池バランス充電コントローラ１００が動作する時、もし接続点の電圧信号ＤＥＴが上レベル参照電位Ｖ＋より高ければ、第２スイッチＱ２がオンになり、バランス電流は第２スイッチＱ２を流れ、第２マルチプレクサ１４５は、バランス参照電位Ｖを選択して送信する。このため、第２コンパレータ１１５は、バランス参照電位Ｖと電圧信号ＤＥＴを比較する。電圧信号ＤＥＴがバランス参照電位Ｖのレベルまで下がった後、第２マルチプレクサ１４５は、上レベル参照電位Ｖ＋を選択して送信する。第２コンパレータ１１５は、上レベル参照電位Ｖ＋及び電圧信号ＤＥＴを比較することに回復する。
【００２４】
反対に、電池バランス充電コントローラ１００が動作する時、もし接続点の電圧信号ＤＥＴが下レベル参照電位Ｖ−より低ければ、第１スイッチＱ１はオンになり、バランス電流が第１スイッチＱ１に流れ、第１マルチプレクサ１４０はバランス参照電位Ｖを選択して送信する。このため、第１コンパレータ１１０は、バランス参照電位Ｖ及び電圧信号ＤＥＴを比較する。電圧信号ＤＥＴがバランス参照電位Ｖのレベルまで上がった後、第１マルチプレクサ１４０は、下レベル参照電位Ｖ−を選択して送信する。第１コンパレータ１１０は、下レベル参照電位Ｖ−及び電圧信号ＤＥＴを比較することに回復する。
【００２５】
更に明晰に図２（Ｂ）が示す実施例の回路動作を説明するために、図３を参照するが、これは本発明のバランス判断回路が信号を判断する概略図で、そのうち黒い実線で、電池バランス充電コントローラ１００の操作時の判断参照電位を表す。タイミングｔ０において、電池バランス充電コントローラ１００は始動し、この時、電池電圧が判断する上下レベル参照電位はそれぞれ上レベル参照電位Ｖ＋及び下レベル参照電位Ｖ−である。初期の電圧信号ＤＥＴは、下レベル参照電位Ｖ−よりも低いため、上下レベル参照電位は、上レベル参照電位Ｖ＋及びバランス参照電位Ｖに変化する。その後、電圧信号ＤＥＴは、バランス充電のために徐々に上昇し、タイミングｔ１ではバランス参照電位Ｖまで上がり、この時電池バランス充電コントローラ１００は、バランス充電を停止し、上下レベル参照電位は、上レベル参照電位Ｖ＋及び下レベル参照電位Ｖ−に回復する。しかし、電池充電の過程には若干アンバランスがあるため、電圧信号ＤＥＴは徐々に上昇し、タイミングｔ２では上レベル参照電位Ｖ＋まで上がる。この時、電池バランス充電コントローラ１００は再度バランス充電を行い、また上下レベル参照電位は、バランス参照電位Ｖと下レベル参照電位Ｖ−に変化する。電圧信号ＤＥＴは、バランス充電のためバランス参照電位Ｖに接近し、それはタイミングｔ３がバランス参照電位Ｖに戻るまで続き、この時電池バランス充電コントローラ１００は再度バランス充電を停止し、上下レベル参照電位は、上レベル参照電位Ｖ＋及び下レベル参照電位Ｖ−に回復する。
【００２６】
このため、上述のように、もし接続点の電圧信号ＤＥＴは上レベル参照電位Ｖ＋より高い、または下レベル参照電位Ｖ−より低いから、電池バランス充電コントローラ１００が第１状態（即ち第１電池ユニットＢＡＴ１と第２電池ユニットＢＡＴ２との電圧差が予定された割合より高い）である時、電池バランス充電コントローラ１００がオンになり、バランス電流を第１電池ユニットＢＡＴ１と第２電池ユニットＢＡＴ２の中の電圧が低いほうへ提供し、電池電圧の低いほうの充電電流が、電池電圧の高いほうの充電電流より大きくなり、それは２者の電池電圧が同じになるまで続く。もし接続点の電圧信号ＤＥＴが上レベル参照電位Ｖ＋と下レベル参照電位Ｖ−の間に介在するから、電池バランス充電コントローラ１００が第２状態（即ち第１電池ユニットＢＡＴ１と第２電池ユニットＢＡＴ２の電圧差が予定された割合以内である）に入る時、電池バランス充電コントローラ１００は、バランス電流を停止する。
【００２７】
上述の実施例において、第１電池ユニットＢＡＴ１と第２電池ユニットＢＡＴ２のバランスのよい充電の判断は、それぞれ上レベル参照電位Ｖ＋とバランス参照電位Ｖ（第１組の電池バランス判断信号）、及びバランス参照電位Ｖと下レベル参照電位Ｖ−（第２組の電池バランス判断信号）に基づき、そのうち第１組の電池バランス判断信号と第２組の電池バランス判断信号は、バランス参照電位Ｖを共用する。実際の応用においては、第１組の電池バランス判断信号と第２組の電池バランス判断信号はまた、いくつかの回路上の誤判を回避できるように参照電位を共用しなくてもよい。
【００２８】
図４を参照すると、これは本発明のもうひとつの比較的好ましい実施例に基づく電池バランス充電コントローラ回路の概略図である。図２の実施例を比較すると、第１組の電池バランス判断信号は、上高レベル参照電位Ｖ＋＋及び上低レベル参照電位Ｖ＋−で、第２組の電池バランス判断信号は、下高レベル参照電位Ｖ−＋及び下低レベル参照電位Ｖ−−で、そのうち上高レベル参照電位Ｖ＋＋は上低レベル参照電位Ｖ＋−より高く，下高レべル参照電位Ｖ−＋は下低レベル参照電位Ｖ−−より高い。比較的好ましい状況は、上低レベル参照電位Ｖ＋−はまた下高レベル参照電位Ｖ−＋よりも高いことである。電池参照電圧発生装置１６０’は抵抗器Ｒａ’、Ｒｂ’、Ｒｃ’、Ｒｄ’、Ｒｅ’を含み、それによって上記上高レベル参照電位Ｖ＋＋、上低レベル参照電位Ｖ＋−、下高レベル参照電位Ｖ−＋及び下低レベル参照電位Ｖ−−を発生する。第１マルチプレクサ１４０の入力端は、上記下高レベル参照電位Ｖ−＋及び下低レべル参照電位Ｖ−−を接続し、選択端子は、上記ＮＡＮＤゲート１２０の出力端を接続し、出力端は第１コンパレータ１１０のノンインバータ端子まで接続され、第１コンパレータ１１０のインバータ端子は上記電圧信号ＤＥＴを受信する。電圧信号ＤＥＴが下低レベル参照電位Ｖ−−より低い時、第１スイッチＱ１がオンになり、バランス電流が第１スイッチＱ１を通して上記第２電池ユニットＢＡＴ２に流れる。第２マルチプレクサ１４５の入力端は、上記上高レベル参照電位Ｖ＋＋及び上低レベル参照電位Ｖ＋−を接続し、選択端子は、上記ＡＮＤゲート１２５の出力端を接続し、出力端は、第２コンパレータ１１５のインバータ端子まで接続され、第２コンパレータ１１５のノンインバータ端子は、上記電圧信号ＤＥＴを受信する。電圧信号ＤＥＴが上高レベル参照電位Ｖ＋＋より高い時、第２スイッチＱ２がオンになり、バランス電流は第２スイッチＱ２を通して上記第１電池ユニットＢＡＴ１に流れる。
【００２９】
本発明の電池バランス充電コントローラは、２個の直列する電池ユニットのバランスのとれた充電に使用できるのみならず、同時に３個以上の直列する電池ユニットのバランスのとれた充電にも使用できる。（Ｎ＋１）個の直列形式で接続される電池ユニットに対する時、Ｎ個の電池バランス充電コントローラが使用でき、どちらか２個の相互に接続される電池ユニットは共に一組のバランス判断回路を有し、また電池参照電圧発生装置１６０によって対応する複数組の電池バランス判断信号が生産され、それによって、バランス充電が行われるかどうか、また電圧バランスモジュールをコントロールすることでバランス充電を達成できるかどうかを判断し、各組電池バランス判断信号は、少なくとも１つのバランス判断信号、または多数のバランス判断信号を含み、例えば、上述のように、それは２個のバランス判断信号であり、且つ各組電池バランス判断信号の間には部分的な信号が共用されることでもよい。
【００３０】
図５を参照すると、これは本発明のもう一つの比較的好ましい実施例に基づく電池バランス充電コントローラの回路概略図である。電池バランス充電コントローラは、電池参照電圧発生装置１６０”、バランス判断回路１８０’、及び電圧バランスモジュール１９０’を含み、それによって３個の直列する第１電池ユニットＢＡＴ１、第２電池ユニットＢＡＴ２、第３電池ユニットＢＡＴ３の充電のバランスをとる。電池参照電圧発生装置１６０”は、第１電池ユニットＢＡＴ１のプラス端子、第３電池ユニットＢＡＴ３のマイナス端子、第１電池ユニットＢＡＴ１及び第２電池ユニットＢＡＴ２の接続点の電圧信号ＤＥＴ１、第２電池ユニットＢＡＴ２及び第３電池ユニットＢＡＴ３の接続点の電圧信号ＤＥＴ２に接続され、また、２個の抵抗器Ｒｉ、２個の抵抗器Ｒｉｉによって直列の方式でそれぞれ第１抵抗器組及び第２抵抗器組が構成され、そのうち抵抗器Ｒｉの抵抗値は、抵抗器Ｒｉｉの抵抗値（例えば、Ｒｉ：Ｒｉｉ＝１００：１）より大きい。第１抵抗器組は、第１電池ユニットＢＡＴ１のプラス端子、及び第２電池ユニットＢＡＴ２及び第３電池ユニットＢＡＴ３の接続点の間に接続され、それによって第１上レベル参照電位Ｖ１＋、第１下レベル参照電位Ｖ１−、第１バランス参照電位Ｖ１を提供し、第２抵抗器組は、第１電池ユニットＢＡＴ１及び第２電池ユニットＢＡＴ２の接続点、及び第３電池ユニットＢＡＴ３のマイナス端子の間に接続され、これによって第２上レベル参照電位Ｖ２＋、第２下レベル参照電位Ｖ２−、及び第２バランス参照電位Ｖ２を提供する。そのうち、第１上レベル参照電位Ｖ１＋及び第１バランス参照電位Ｖ１は、第１組の電池バランス判断信号であり、第１下レベル参照電位Ｖ１−及び第１バランス参照電位Ｖ１は、第２組の電池バランス判断信号であり、第２上レベル参照電位Ｖ２＋及び第２バランス参照電位Ｖ２は第３組の電池バランス判断信号であり、第２下レベル参照電位Ｖ２−及び第２バランス参照電位Ｖ２は第４組の電池バランス判断信号である。上記バランス判断回路１８０’は、第１バランス判断回路ユニット１８０ａ及び第２バランス判断回路ユニット１８０ｂを含む。上記電圧バランスモジュール１９０’は、第１電圧バランスユニット１９０ａ及び第２電圧バランスユニット１９０ｂを含む。第１電圧バランスユニット１９０ａは、第１電池ユニットＢＡＴ１のプラス端子、及び第２電池ユニットＢＡＴ２及び第３電池ユニットＢＡＴ３の接続点の間に接続され、また抵抗器Ｒｅｘｔ１を通って、第１電池ユニットＢＡＴ１及び第２電池ユニットＢＡＴ２の接続端まで接続される。第２電圧バランスユニット１９０ｂは、第１電池ユニットＢＡＴ１及び第２電池ユニットＢＡＴ２の接続点、及び第３電池ユニットＢＡＴ３のマイナス端子の間に接続され、また抵抗器Ｒｅｘｔ２を通って、第２電池ユニットＢＡＴ２及び第３電池ユニットＢＡＴ３の接続端まで接続される。
【００３１】
上記第１バランス判断回路ユニット１８０ａは、第１電池ユニットＢＡＴ１のプラス端子及び、第２電池ユニットＢＡＴ２と第３電池ユニットＢＡＴ３の接続点に接続され、また受信する第１上レベル参照電位Ｖ１＋、第１下レベル参照電位Ｖ１−、第１バランス参照電位Ｖ１に基づいて、第１電圧バランスユニット１９０ａをコントロールし、それによって、抵抗器Ｒｅｘｔ１を通じて、バランス電流が発生し、第１電池ユニットＢＡＴ１または第２電池ユニットＢＡＴ２まで流れるかどうか決定する。上記第２バランス判断回路ユニット１８０ｂは、第１電池ユニットＢＡＴ１及び第２電池ユニットＢＡＴ２の接続点、及び第３電池ユニットＢＡＴ３のマイナス端子を接続し、また受信する第２上レベル参照電位Ｖ２＋、第２下レベル参照電位Ｖ２−、第２バランス参照電位Ｖ２に基づいて、第１電圧バランスユニット１９０ｂをコントロールし、それによって、抵抗器Ｒｅｘｔ２を通じて、バランス電流が発生し、第２電池ユニットＢＡＴ２または第３電池ユニットＢＡＴ３まで流れるかどうかを決定する。従って、バランス判断回路１８０’を通して、電圧バランスモジュール１９０’が、低いほうの電圧の電池ユニットに対してバランス電流充電を増やすかどうか判断且つコントロールし、３個の電池ユニットには、最低電圧の電池ユニットの充電電流は、最高電圧の電池ユニットのものより大きくなり、それは３個の電池ユニットの電圧が予定された割合内になるまで続く。
【００３２】
その他、電池バランス充電コントローラ１００は更に保護コンパレータ１７０を含むことができ、上記保護コンパレータ１７０のノンインバータ端子は電圧信号ＤＥＴ２を受信し、インバータ端子は参照電圧Ｖｒｅｆを受信する。上記参照電圧Ｖｒｅｆは、０Ｖ以上だが、一般電池が可能な最小電圧より小さく、例えば０．５Ｖなどである。このように、電圧信号ＤＥＴ２のピンがアースしていれば、すぐに電池バランス充電コントローラ１００の動作を停止できる。
【００３３】
本発明の電池バランス充電コントローラはまた、一般の電池充電コントローラ内に内蔵され得る。図６を参照すると、これは本発明の電池バランス充電コントローラを内蔵した電池充電コントローラ回路の概略図で、それは各電池ユニットのプラス端子及びマイナス端子を接続し、それによって複数個の電池ユニットを有する電池モジュール充電に対応する。電池モジュールは、直列する第１電池ユニットＢＡＴ１、第２電池ユニットＢＡＴ２、第３電池ユニットＢＡＴ３、第４電池ユニットＢＡＴ４、及び第５電池ユニットＢＡＴ５を含む。電池充電コントローラ２００は、電池バランス充電コントロールユニット１００’、及び電池充電コントロールユニット２１０を含み、この実施例においては、電池バランス充電コントロールユニット１００’は、複数個の図５に示される電池バランス充電コントローラを含み、それぞれ第１電池バランス充電コントローラ１００ａ、第２電池バランス充電コントローラ１００ｂ、及び第３電池バランス充電コントローラ１００ｃである。上記第１電池バランス充電コントローラ１００ａは、第１電池ユニットＢＡＴ１、第２電池ユニットＢＡＴ２と第３電池ユニットＢＡＴ３の充電のバランスをとるために用いられ、上記第２電池バランス充電コントローラ１００ｂは、第３電池ユニットＢＡＴ３、第４電池ユニットＢＡＴ４と第５電池ユニットＢＡＴ５の充電のバランスをとるために用いられ、第３電池バランス充電コントローラ１００ｃは使用されず、そのためアースし、動作しなくなる。
【００３４】
電池充電コントロールユニット２１０は、一般的によくある電池充電コントローラにもでき、電池モジュール電圧を検知する電圧検知回路２２０を利用して生産される電圧検知信号Ｖｓｅ及び、電池モジュール充電電流を検知する電流検知抵抗器Ｒｓｅが生産する電流検知信号Ｉｓｅに基づいて、充電の過程をコントロールする。よくある充電方式には、定電圧定電流（ＣＶ／ＣＣ）充電、定電流定電圧（ＣＣ／ＣＶ）充電、またはその他の充電方式などがある。これら充電方式は、大体スピード充電の第１充電モード及び、満充電の第２充電モードに区別でき、第１充電モードにおいて、速やかに電池モジュールに対して充電を行うために、平均的に第２充電モードより高い充電電流を提供して充電を行う。定電圧定電流（ＣＶ／ＣＣ）充電方式を例に挙げると、上記第１充電モードは、定電圧充電モードであり、上記第２充電モードは、定電流充電モードである。もし定電流定電圧（ＣＣ／ＣＶ）充電方式ならば、上記第１充電モードは定電流充電モードであり、上記第２充電モードは定電圧充電モードである。
【００３５】
電池充電コントロールユニット２１０は、充電過程において、状態に基づいて、バランス充電のイネーブル信号ＥＡを発生し、電池バランス充電コントロールユニット１００’に動作を開始させ、充電過程において、過熱、断線、短絡等の回路の異常状態があれば、上記イネーブル信号ＥＡの発生を停止し、また電池バランス充電コントロールユニット１００’の動作を停止することができる。その他、電池充電コントロールユニット２１０もまた、異なる充電方式による異なる段階での充電特性に基づいて、例えば第１充電モードまたは第２充電モードといった、特定の充電モードに設計され、そこで初めて上記イネーブル信号ＥＡを発生できる。
【００３６】
上記イネーブル信号ＥＡを受信する時、上記第１電池バランス充電コントローラ１００ａ及び第２電池バランス充電コントローラ１００ｂは、バランス充電を行い始め、直列の複数個の電池ユニット中において、対応する電池ユニットを検知し、最高電圧の電池ユニットと最低電圧の電池ユニットの電圧差が予定された割合を超える時、充電電流を調整し始め、最低電圧の電池ユニットの充電電流を、最高電圧の電池ユニットより大きくし、それは最低電圧の電池ユニットが上昇して最高電圧と等しくなる時まで続く。本実施例においては、上記第１電池バランス充電コントローラ１００ａ及び上記第２電池バランス充電コントローラ１００ｂは共に第３電池ユニットＢＡＴ３を検知するため、第１電池ユニットＢＡＴ１、第２電池ユニットＢＡＴ２、第３電池ユニットＢＡＴ３、第４電池ユニットＢＡＴ４、及び第５電池ユニットＢＡＴ５の間を均等にし、バランス充電の作用を達成することができる。当然、もし電池バランス充電コントローラ間に共通の対応する電池ユニットが無くても、各自バランス充電の効果を達成できるため、実際の回路設計は、実際の調整に基づいて応用し、本発明の実施例の限制は受けない。
【００３７】
その他、図６で示す電池充電コントローラ回路は、直列する４個の電池ユニットＢＡＴ１、ＢＡＴ２、ＢＡＴ３、ＢＡＴ４の電池モジュールに対して充電する時、図７で示す電池充電コントローラ回路概略図のように、上記第１電池バランス充電コントローラ１００ａ及び第２電池バランス充電コントローラ１００ｂに共通して、第２電池ユニットＢＡＴ２及び第３電池ユニットＢＡＴ３を検知させる。つまり、本発明の各電池バランス充電コントローラの間の各自対応する複数個の電池ユニット中において、１個あるいはそれ以上の電池ユニットが同じ電池バランス充電コントローラに対応する時、または電池モジュール中で、少なくとも１つの電池ユニットが２個の電池バランス充電コントローラに対応する時、これら電池バランス充電コントローラは共にバランス充電の効果を発揮できる。
【符号の説明】
【００３８】
５ 電池バランスマイクロプロセッサ
１０ デジタル電池バランスコントローラ
Ｓ１〜Ｓ７ トランジスタスイッチ
Ｒ１〜Ｒ７ 抵抗器
ＢＡＴ１〜ＢＡＴ７ 電池
１００ 電池バランス充電コントローラ
１０５ 処理装置
１１０ 第１コンパレータ
１１５ 第２コンパレータ
１２０ ＮＡＮＤゲート
１２５ ＡＮＤゲート
１４０ 第１マルチプレクサ
１４５ 第２マルチプレクサ
１６０、１６０’、１６０” 電池参照電圧発生装置
１７０ 保護コンパレータ
１８０、１８０’ バランス判断回路
１８０ａ、１８０ｂ バランス判断回路ユニット
１９０、１９０’ 電圧バランスモジュール
１９０ａ、１９０ｂ 電圧バランスユニット
Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄ、Ｒｅ、Ｒｉ、Ｒｉｉ、Ｒａ’、Ｒｂ’、Ｒｃ’、Ｒｄ’、Ｒｅ’ 抵抗器
Ｖ＋、Ｖ１＋、Ｖ２＋ 上レベル参照電位
Ｖ−、Ｖ１−、Ｖ２− 下レベル参照電位
Ｖ＋＋ 上高レベル参照電位
Ｖ＋− 上低レベル参照電位
Ｖ−＋ 下高レベル参照電位
Ｖ−− 下低レベル参照電位
Ｖ、Ｖ１、Ｖ２ バランス参照電位
Ｑ１ 第１スイッチ
Ｑ２ 第２スイッチ
ＢＡＴ１〜ＢＡＴ５ 電池
Ｒｅｘｔ、Ｒｅｘｔ１、Ｒｅｘｔ２、Ｒｅｘｔ３、Ｒｅｘｔ４ 抵抗器
ＥＡ イネーブル信号
Ｖｒ１ 電圧
Ｖｒ２ 電圧
ＤＥＴ、ＤＥＴ１、ＤＥＴ２、ＤＥＴ３、ＤＥＴ４ 電圧信号
Ｓ 選択端子
ｔ０、ｔ１、ｔ２、ｔ３ タイミング
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池充電コントローラ及び電池バランス充電コントローラに関し、特に電池をバランス充電する電池バランス充電コントローラ、及びその電池バランス充電コントローラを応用した電池充電コントローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯式電子機器の発展に伴い、充電式電池の需要も高まっている。充電式電池は、従来のニッケルカドミニウム蓄電池、その後続けて開発されたニッケル水素蓄電池、リチウムイオン二次電池、及び最新型のリチウムポリマー（Ｌｉ−Ｐｏｌｙｍｅｒ）電池を含む。異なる種類の充電式電池が提供する電圧も同様ではなく、携帯式電子機器に必要な操作電圧も異なっている。そのため、電池製造業者は、携帯式電子機器の操作電圧に合わせて、いくつかの電池を直列に連結させる電池モジュールにし、必要な電圧を提供する。
【０００３】
電池モジュールが貯蔵している電気エネルギーを消耗した時、充電器を用いて再び充電して、再度使用できる。しかし、電池は、製造や使用によって蓄電量の相違が生じる。例を挙げると、７．４Ｖリチウム電池モジュールは、２つの３．７Ｖのリチウム電池を直列連結させて組み合わさっている。出荷する際、２つの電池の蓄電量はそれぞれ８０％と７０％である。リチウム電池は、充電しすぎると電池本体を損なうため、リチウム電池充電器が、どちらか１つのリチウム電池が満充電である時、すぐ充電を停止すると、この時、２つの電池の蓄電量はそれぞれ１００％（充放電範囲の最上限値）と９０％である。しかし、使用時には、どちらか１つの電池蓄電量が０％（充放電範囲の最下限値）まで下がると、電池モジュールはすぐに使用できなくなるため、この２つの電池の蓄電量がそれぞれ１０％と０％まで下がった時、再び充電しなければまた使用することはできない。
【０００４】
上述の例から分るように、電池モジュールの電池の蓄電量が異なる時、電池モジュールの実際に使用できる電気エネルギーは、蓄電量が最低の電池によって決まる。しかし、上述の出荷時、電池モジュールの各電池の蓄電量が異なる以外、電池は未使用時にも自然放電するため、全ての電池の自然放電の速度が異なる状況下では、各電池の間の蓄電量が次第にアンバランスになり、電池モジュールの実際の使用可能な電気エネルギーも、電池の使用時間に伴って徐々に少なくなり、電池モジュールの充電効率の低下、使用時間の短縮などを招く。
【０００５】
図１を参照すると、これは、ＩｎｔｅｒｓｉｌがそのＩＳＬ９２０８の商品仕様書（Ｄａｔａｓｈｅｅｔ）の中で提示するデジタル電池バランスコントローラである。デジタル電池バランスコントローラ１０は、電池バランスマイクロプロセッサ５及びトランジスタスイッチＳ１−Ｓ７を含む。トランジスタスイッチＳ１−Ｓ７はそれぞれ、抵抗器Ｒ１−Ｒ７を通して電池ＢＡＴ１−ＢＡＴ７と並列する。電池ＢＡＴ１−ＢＡＴ７の電圧レベルはアナログ−デジタル変換回路（Ａ／Ｄ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を通して、デジタル信号に転換され、その電池バランスマイクロプロセッサ５は、電池ＢＡＴ１−ＢＡＴ７の電圧レベルのデジタル信号に基づいて、内蔵の演算法を通して比較し、そのうち電圧レベルが高いほうの電池を出し、高いほうの電圧の電池と並列するトランジスタスイッチをオンにし、各電池の充電電流に、各電池の電圧に基づいて調整し、バランス充電を達成する機能を与える。
【０００６】
しかし、電池電圧がデジタルの電池バランスマイクロプロセッサ５が処理を行うことができるように、アナログ−デジタル変換回路を経由して、デジタル信号に転換しなければならない。しかし、アナログ−デジタル変換回路が、そのデジタル電池バランスコントローラ１０のチップサイズを大幅に増加するため、コストが相当に高くなるのが欠点である。また、デジタルの電池バランスマイクロプロセッサ５は、当初の設計に限られるため、例えば、ＩＳＬ９２０８は、５から７つの電池セルが組み合わさった電池モジュールしか支援できず、応用範囲もその制限を受ける。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のデジタル電池バランスコントローラのコストが高額である問題の見地から、本発明はアナログの電池充電コントローラを使用して、電池のバランス充電を達成した。アナログの判断回路はアナログ−デジタル変換回路に比べて、そのチップサイズが相当に小さく、コスト面でも相当優勢であり、しかも任意で異なる電池数量を組み合わせて組成される電池モジュールは、応用できる範囲も相当に広い。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述のメリットを達成するために、本発明は、電池バランス充電コントローラ、第１電池及び第２電池をバランスよく充電を提供し、そのうち上記第１電池のマイナス端子と第２電池のプラス端子は、電気的に接続して接続点を形成し、上記第１電池のプラス端子は第１端子を形成し、上記第２電池のマイナス端子は第２端子を形成する。上記電池バランス充電コントローラは、電池参照電圧発生装置、電圧バランスモジュール、及びバランス判断回路を含む。上記電池参照電圧発生装置は、上記第１端子及び第２端子の間に接続され、上レベル参照電位、下レベル参照電位を提供し、その上レベル参照電位は下レベル参照電位より高い。上記電圧バランスモジュールは、第１バランス電流ユニット及び第２バランス電流ユニットを含み、第１バランス電流ユニットは上記第１端子と接続点を接続し、上記第２バランス電流ユニットは、上記第２端子と接続点を接続する。上記バランス判断回路は、上記接続点、上記電池参照電圧発生装置、及び上記電圧バランスモジュールを接続し、上記バランス判断回路は、接続点の電位、上レベル参照の電位、及び下レベル参照の電位に基づいて、第１電池及び第２電池の電圧のバランスがとれているかを判断し、第１電池及び第２電池の電圧がアンバランスであると判断した場合には、電圧バランスモジュールが、第１バランス電流ユニットまたは第２バランス電流ユニットを通して、バランス電流を第１電池及び第２電池の電圧の低いほうへ提供する。
【０００９】
本発明はまた、電池充電コントローラを提供し、複数個の電池ユニットを有する電池モジュール充電に対して用いられ、上記電池充電コントローラは、各電池ユニットのプラス端子及びマイナス端子を接続する。上記電池充電コントローラは、電池充電コントロールユニット及び電池バランス充電コントロールユニットを含む。上記電池充電コントロールユニットは、電池電流検知信号及び電池電圧検知信号に基づいて、上記電池モジュールの充電電流の大きさをコントロールし、イネーブル信号を生じる。上記電池バランス充電コントロールユニットは、各電池ユニットのプラス端子及びマイナス端子及び上記電池充電コントロールユニットを接続し、上記イネーブル信号を受信した時は、Ｎ個の直列の上記電池ユニットの電圧によって、これらＮ個の直列する上記電池ユニットの充電電流の大きさを調整するかどうかが決まり、そのうち最低電圧の電池ユニットの充電電流を、最高電圧の電池ユニットより大きくし、そのうちＮは整数で、且つ１より大きい。
【００１０】
本発明はまた、電池バランス充電コントローラを提供し、直列する複数個の電池ユニットの充電電流の大きさを調節するのに使われる。この電池バランス充電コントローラは、電池参照電圧発生装置、電圧バランスモジュール、及びバランス判断回路を含む。上記電池参照電圧発生装置は、上記の直列する複数個の電池ユニットのプラス端子、及びマイナス端子に接続され、複数組の上レベル参照電位、下レベル参照電位を提供し、各組の中の上レベル参照電位は、下レベル参照電位より高い。上記電圧バランスモジュールは、上記電池モジュールのプラス端子、及びマイナス端子、及びどれか２つの電池ユニットの複数個の接続点を接続する。上記バランス判断回路は、これら接続点、上記電池参照電圧発生装置、及び上記電圧バランスモジュールを接続し、上記バランス判断回路は、これら接続点電位、これら上レベル参照電位、及びこれら下レベル参照電位に基づいて、各電池ユニットの充電電流の大きさを調整するかが決まる。
【００１１】
以上の概述と以下の詳細説明は、共に模範的性質を持ち、本発明の特許申請範囲をより一層説明するためである。本発明に関連するその他の目的とメリットは、後半の説明と図式で詳細に述べる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来のデジタル電池バランスコントローラの回路概略図である。
【図２】（Ａ）は、本発明の好ましい実施例による電池バランス充電コントローラの回路概略図を示し、（Ｂ）は、本発明の別の好ましい実施例による電池バランス充電コントローラの回路概略図を示している。
【図３】本発明のバランス判断回路の判断信号の概略図である。
【図４】本発明の別の好ましい実施例による電池バランス充電コントローラの回路概略図である。
【図５】本発明の別の好ましい実施例による電池バランス充電コントローラの回路概略図である。
【図６】本発明の電池バランス充電コントローラを内蔵した電池充電コントローラの回路概略図である。
【図７】本発明の電池バランス充電コントローラを内蔵した別の電池充電コントローラの回路概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図２（Ａ）を参照すると、これは本発明の比較的好ましい実施例に基づく電池バランス充電コントローラである。上記電池バランス充電コントローラ１００は、電池参照電圧発生装置（包含第１抵抗器Ｒａ、第２抵抗器Ｒｂ、第３抵抗器Ｒｃ）、バランス判断回路１８０、及び電圧バランスモジュール１９０を含む。上記第１抵抗器Ｒａは、第１電池ユニットＢＡＴ１のプラス端子（第１端子）まで接続され、上記第３抵抗器Ｒｃは、第２電池ユニットＢＡＴ２のマイナス端子（第2端子）まで接続され、そのうち、上記第２抵抗器Ｒｂは、上記第１抵抗器Ｒａを接続して、上レベル参照電位Ｖ＋を生じ、また上記第３抵抗器Ｒｃを接続して、下レベル参照電位Ｖ−を生じ、上記第１抵抗器Ｒａ及び第３抵抗器Ｒｃの電気抵抗率は等しいが、上記第２抵抗器Ｒｂの電気抵抗率は第１抵抗器の電気抵抗率より小さく、比較的好ましいのは、Ｒａ：Ｒｂ：Ｒｃ＝１００：１：１００である。上記電圧バランスモジュール１９０は、第１バランス電流ユニット、及び第２バランス電流ユニットを含み、上記第１バランス電流ユニットは、上記第１端子と第１電池ユニットＢＡＴ１及び第２電池ユニットＢＡＴ２の接続点とを接続し、上記第２バランス電流ユニットは、上記第２端子と上記接続点を接続し、それによってバランス電流を提供し、それは上記第１バランス電流ユニットまたは第２バランス電流ユニットを流れる。そのうち上記第１バランス電流ユニットは、第１スイッチＱ１を含み、また上記第２バランス電流ユニットは、第２スイッチＱ２を含み、上記第１スイッチＱ１は、上記第１電池ユニットＢＡＴ１のプラス端子の上記第１端子と上記第１電池ユニットＢＡＴ１、及び上記第２電池ユニットＢＡＴ２の接続点まで接続され、上記第２スイッチＱ２は、上記第２電池ユニットＢＡＴ２のマイナス端子の上記第２端子と上記接続点まで接続される。上記第１スイッチＱ１または上記第２スイッチＱ２に流れる電流の大きさを制限するために、比較的好ましいのは、上記電圧バランスモジュール１９０が抵抗器Ｒｅｘｔを通って上記接続点まで接続され、このように過大な充電電流、電池の破壊や、電池バランス充電コントローラ１００が過熱するのを防ぐことができる。
【００１４】
上記バランス判断回路１８０は、上記電池参照電圧発生装置及び上記電圧バランスモジュール１９０の間に接続され、第１コンパレータ１１０、第２コンパレータ１１５、ＮＡＮＤゲート１２０、及びＡＮＤゲート１２５を含む。上記第１コンパレータ１１０のノンインバータ端子は、上記第２抵抗器Ｒｂ及び第３抵抗器Ｒｃの接続点を接続し、インバータ端子は、上記第１電池ユニットＢＡＴ１及び第２電池ユニットＢＡＴ２の接続点を接続する。上記第２コンパレータ１１５のインバータ端子は、上記第２抵抗器Ｒｂ及び第１抵抗器Ｒａの接続点を接続し、ノンインバータ端子は、上記第１電池ユニットＢＡＴ１及び第２電池ユニットＢＡＴ２の接続点を接続する。
【００１５】
電池バランス充電コントローラ１００を正常に操作することを確保するために、電池バランス充電コントローラ１００は更に処理装置１０５を含み、その処理装置１０５は、過温保護ユニット、低電圧ロックユニット、及びイネーブル検知回路を含む。この過温保護ユニットは、電池バランス充電コントローラ１００の温度を検知し、その温度が過温保護温度を超えた後、上記過温保護ユニットは、過温保護信号を発し、電池バランス充電コントローラ１００が過度に熱くなり破損するのを防ぐ。上記低電圧ロックユニットは、上記第１電池ユニットＢＡＴ１のプラス端子及び上記第２電池ユニットＢＡＴ２のマイナス端子を接続し、この二端の電位の差が、予定したイネーブル電圧より低い時、上記低電圧ロックユニットは、低電圧信号を発し、操作電圧が不足した時、電池バランス充電コントローラ１００が正常に動作しなくなるのを防ぐ。上記イネーブル検知回路は、高レベルのイネーブル信号ＥＡを受信した後、上記電池バランス充電コントローラ１００を始動し、電池バランス充電コントローラ１００が、上記第１電池ユニットＢＡＴ１及び第２電池ユニットＢＡＴ２が充電状態に入った時初めて動作するように確保する。従って、イネーブル信号ＥＡ（またはイネーブル信号ＥＡが低レベルである）がない時、電池バランス充電コントローラ１００が内蔵する回路はほどんとスイッチオフ（Ｏｆｆ）状態であるため、電池バランス充電コントローラ１００は電気をほぼ消耗しない。このため、電池充電状態でない時、電池バランス充電コントローラ１００は電池の電力を消耗せず、好ましい省エネのメリットを得る事ができる。
【００１６】
上記ＮＡＮＤゲート１２０は、上記処理装置１０５及び第１コンパレータ１１０を接続し、処理装置１０５及び第１コンパレータ１１０が送信する信号に基づいて、上記第１スイッチＱ１の切換えをコントロールする。上記ＮＡＮＤゲート１２０が送信する信号のレベルが過度に低く、上記第１スイッチＱ１を破損するのを防ぐため、上記ＮＡＮＤゲート１２０は、上記第２電池ユニットＢＡＴ２マイナス端子電圧より高い電圧Ｖｒ１に接続でき、過度に低レベルの信号を送信するのを防ぐ。上記ＡＮＤゲート１２５は、上記処理装置１０５及び第２コンパレータ１１５を接続し、処理装置１０５及び第２コンパレータ１１５が送信する信号に基づいて、上記第２スイッチＱ２の切換えをコントロールする。上記ＡＮＤゲート１２５が送信する信号のレベルが過度に高くなり、上記第２スイッチＱ２を破損するのを防ぐため、上記ＡＮＤゲート１２５は、上記第１電池ユニットＢＡＴ１プラス端子の電圧より低い操作電圧Ｖｒ２に接続でき、過度に高レベルの信号を送信するのを防ぐ。上記第１スイッチＱ１及び第２スイッチＱ２が同時にオンになって、大きな電流が流れたりして上記第１スイッチＱ１及び第２スイッチＱ２を破損するのを防ぐため、電池バランス充電コントローラ１００は遅延ユニットを含むことができ、上記バランス判断回路１８０及び電圧バランスモジュール１９０を接続し、上記第１スイッチＱ１及び第２スイッチＱ２のどちらかがオンになるタイミングを、もう一つのオフになるタイミングより予定された時間遅れて、上記第１スイッチＱ１及び第２スイッチＱ２が同時にオンになる問題を防ぐ。
【００１７】
続いて、電池バランス充電コントローラ１００の操作を説明する。イネーブル信号ＥＡが高レベルで、上記電池モジュールの上記第１電池ユニットＢＡＴ１及び第２電池ユニットＢＡＴ２が、充電状態に入ることを表す時、上記処理装置１０５は、上記電池モジュールの第１端子（即ち第１電池のプラス端子）及び第２端子（即ち第２電池のマイナス端子）の電圧差が、予定されたイネーブル電圧より低いかどうか、また電池バランス充電コントローラ１００の温度が過度に高すぎないかどうか等の異常状態を判断する。もし全て正常であれば、上記処理装置１０５は高レベル信号を発信して、電池バランス充電コントローラ１００の起動を開始するか、そうでなければ、低レベル信号を発信して、電池バランス充電コントローラ１００の運転を停止する。
【００１８】
仮に、充電する上記第１電池ユニットＢＡＴ１及び第２電池ユニットＢＡＴ２が、共にリチウム電池で、定額電圧が３．７Ｖ、充電完了時の電圧が４．２Ｖ、また現在上記第１電池ユニットＢＡＴ１及び第２電池ユニットＢＡＴ２の電圧はそれぞれ２．８Ｖと２．５Ｖであるとする。上記電池モジュールが充電台で充電されている時、その電池モジュールが提供する電圧は５．３Ｖ（＝２．８Ｖ＋２．５Ｖ）であり、このため上記上レベル参照電位Ｖ＋は５．３Ｖ＊（Ｒｂ＋Ｒｃ）／（Ｒａ＋Ｒｂ＋Ｒｃ）≒２．６６３Ｖで、上記下レベル参照電位Ｖ−は５．３Ｖ＊Ｒｃ／（Ｒａ＋Ｒｂ＋Ｒｃ）≒２．６３９Ｖで、そのうちＲａ：Ｒｂ：Ｒｃ＝１００：１：１００である。この時、上記第１電池ユニットＢＡＴ１と第２電池ユニットＢＡＴ２の接続点の電圧信号ＤＥＴは２．５Ｖで、このため、上記第１コンパレータ１１０は高レベルの第１比較信号を送信し、上記第２コンパレータ１１５は低レベルの第２比較信号を送信する。特に異常がない状態では、上記処理装置１０５はまた高レベル信号を送信し、このように、上記ＡＮＤゲート１２５は低レベル信号を送信して、上記第２スイッチＱ２（本実施例ではＮ型ＭＯＳＦＥＴ）をオフし、上記ＮＡＮＤゲート１２０は低レベル信号を送信して、上記第１スイッチＱ１（本実施例ではＰ型ＭＯＳＦＥＴ）をオンし、バランス充電電流は第１スイッチＱ１を流れる。このように、低いほうの電池電圧の上記第２電池ユニットＢＡＴ２は、高いほうの電池電圧の上記第１電池ユニットＢＡＴ１の充電電流に、バランス充電電流を１つ増やし、それによって充電過程は、徐々に２つの電池の電池電圧を近づけることができる。上述の例は、上記接続点の電圧信号ＤＥＴの電位が、上記下レベル参照電位Ｖ−より低い時、上記バランス充電電流は第１スイッチＱ１を流れることを表す。また上記接続点の電圧信号ＤＥＴの電位が上記上レベル参照電位Ｖ＋より高い時，上記第１電池の電池電圧は比較的低く、上記バランス充電電流は上記第２スイッチＱ２を流れる。
【００１９】
本発明は、利用抵抗器の分圧を利用しているので、抵抗器の電気抵抗率の割合によって参照電位を生じ、上記バランス充電電流が均等に充電しているかどうかを判断し、従って、上記第１電池ユニットＢＡＴ１及び第２電池ユニット２の電池電圧の差が予定された比率まで近づいた後、電池バランス充電コントローラ１００は、上記第１スイッチＱ１及び第２スイッチＱ２をオフし、上述の例では、その予定された比率は１％である。
【００２０】
上記第１電池ユニットＢＡＴ１と第２電池ユニットＢＡＴ２の電池電圧が充電過程にあったり、（上記バランス充電電流が上記電圧バランスモジュール１９０を流れることや、またはその他の要素のために）電池バランス充電コントローラ１００の温度が予定の過温保護温度より高くなる、或いは（回路異常のために）電池バランス充電コントローラ１００の操作電圧を予定されたイネーブル電圧より低くなる時、イネーブル信号ＥＡを低レベルの状態に変化させて、上記処理装置１０５は、低レベル信号を送信して上記電池バランス充電コントローラを、上述の状態が解除されるまで停止する。回路上のいくつかのノイズで、上記接続点の電圧信号ＤＥＴのレベルを上記下レベル参照電位Ｖ−より低くし、同時に上記上レベル参照電位Ｖ＋より高くする可能性があるので、上記第１スイッチＱ１及び第２スイッチＱ２は同時にオンになる恐れがある。このため、電池バランス充電コントローラ１００は、第１遅延器１３０及び第２遅延器１３５によって組成される遅延ユニットを増加して、上記第１スイッチＱ１及び第２スイッチＱ２が同時にオンになるという問題を防ぐ。例えば、上記ＮＡＮＤゲート１２０が低レベル信号を送信して、上記第１スイッチＱ１をオンにすると同時に、上記ＡＮＤゲート１２５は低レベル信号を送信し、上記第２スイッチＱ２をオフする。そして、上記ＮＡＮＤゲート１２０が送信した信号を高レベルに変更し、上記第１スイッチＱ１をオフするが、上記ＡＮＤゲート１２５は、上記ＮＡＮＤゲート１２０の送信した高レベル信号が上記第１遅延器１３０を通し、予定された遅延時間を過ぎた後、上記ＡＮＤゲート１２５に伝送され、その後初めて高レベル信号を送信して上記第２スイッチＱ２をオンにする。従って、上記第２スイッチＱ２をオフするタイミングは上記第１スイッチＱ１をオンするタイミングより予定された遅延時間を遅れるので、上記第１スイッチＱ１及び第２スイッチＱ２が同時にオンになるという問題を防ぐことができる。同様に、上記ＡＮＤゲート１２５が高レベル信号を送信して上記第２スイッチＱ２をオンにすると同時に、上記ＮＡＮＤゲート１２０に高レベル信号を送信させ、上記第１スイッチＱ１をオフする。そして、上記ＡＮＤゲート１２５が送信した信号を低レベルに変更し、上記第２スイッチＱ２をオフするが、上記ＮＡＮＤゲート１２０は、上記ＡＮＤゲート１２５の送信した高レベル信号が上記第２遅延器１３５を通して、予定された延長時間を過ぎた後、上記ＮＡＮＤゲート１２０に伝送され、その後初めて低レベル信号を送信し、上記第１スイッチＱ１をオンにする。このように、上記第１スイッチＱ１及び第２スイッチＱ２のどちらかがオンになるタイミングが、もう一方がオフになるタイミングより予定された時間遅くなるように確保し、同時にオンになるという問題を防ぐ。
【００２１】
その他、各電池の貯蓄電力を更に接近させるために、図２（Ｂ）を参照するが、これは本発明の比較的好ましい実施例に基づいた電池バランス充電コントローラである。図２（Ａ）の実施例を比較すると、上記電池バランス充電コントローラ１００は更に、第１マルチプレクサ１４０及び第２マルチプレクサ１４５を含むことができる。その他、第４抵抗器Ｒｄと第５抵抗器Ｒｅを増加し、上記第１抵抗器Ｒａ、第２抵抗器Ｒｂ、第３抵抗器Ｒｃで電池参照電圧発生装置１６０を構成する。第４抵抗器Ｒｄと第５抵抗器Ｒｅは、上記第１電池ユニットＢＡＴ１のプラス端子及び第２電池ユニットＢＡＴ２のマイナス端子の間に直列連結され、また第４抵抗器Ｒｄと第５抵抗器Ｒｅの接続点にバランス参照電位Ｖを発生し、第４抵抗器Ｒｄと第５抵抗器Ｒｅの電気抵抗率は同じであるため、バランス参照電位Ｖは、第１電池ユニットＢＡＴ１及び第２電池ユニットＢＡＴ２の平均電圧電位に等しい。
【００２２】
上レベル参照電位Ｖ＋及びバランス参照電位Ｖは、それぞれ上記第２マルチプレクサ１４５の入力端まで伝送され、下レベル参照電位Ｖ−及びバランス参照電位Ｖは、それぞれ上記第１マルチプレクサ１４０の入力端まで伝送される。上記第２マルチプレクサ１４５の選択端子Ｓは、上記ＡＮＤゲート１２５の出力信号を受信し、出力端は、第２コンパレータ１１５のインバータ端子まで接続される。上記第２マルチプレクサ１４５は、上記ＡＮＤゲート１２５の送信する信号が高レベルである時、バランス参照電位Ｖを選択して出力し、上記ＡＮＤゲート１２５の送信する信号が低レベルである時、上レベル参照電位Ｖ＋を選択して出力する。上記第１マルチプレクサ１４０の選択端子Ｓは、上記ＮＡＮＤゲート１２０の出力信号を受信し、出力端は第１コンパレータ１１０のノンインバータ端子まで接続される。上記第１マルチプレクサ１４０は、上記ＮＡＮＤゲート１２０の送信する信号が高レベルである時、バランス参照電位Ｖの送信を選択して出力し、上記ＮＡＮＤゲート１２０の送信する信号が低レベル時、下レベル参照電位Ｖ−を選択して出力する。
【００２３】
電池バランス充電コントローラ１００が動作する時、もし接続点の電圧信号ＤＥＴが上レベル参照電位Ｖ＋より高ければ、第２スイッチＱ２がオンになり、バランス電流は第２スイッチＱ２を流れ、第２マルチプレクサ１４５は、バランス参照電位Ｖを選択して送信する。このため、第２コンパレータ１１５は、バランス参照電位Ｖと電圧信号ＤＥＴを比較する。電圧信号ＤＥＴがバランス参照電位Ｖのレベルまで下がった後、第２マルチプレクサ１４５は、上レベル参照電位Ｖ＋を選択して送信する。第２コンパレータ１１５は、上レベル参照電位Ｖ＋及び電圧信号ＤＥＴを比較することに回復する。
【００２４】
反対に、電池バランス充電コントローラ１００が動作する時、もし接続点の電圧信号ＤＥＴが下レベル参照電位Ｖ−より低ければ、第１スイッチＱ１はオンになり、バランス電流が第１スイッチＱ１に流れ、第１マルチプレクサ１４０はバランス参照電位Ｖを選択して送信する。このため、第１コンパレータ１１０は、バランス参照電位Ｖ及び電圧信号ＤＥＴを比較する。電圧信号ＤＥＴがバランス参照電位Ｖのレベルまで上がった後、第１マルチプレクサ１４０は、下レベル参照電位Ｖ−を選択して送信する。第１コンパレータ１１０は、下レベル参照電位Ｖ−及び電圧信号ＤＥＴを比較することに回復する。
【００２５】
更に明晰に図２（Ｂ）が示す実施例の回路動作を説明するために、図３を参照するが、これは本発明のバランス判断回路が信号を判断する概略図で、そのうち黒い実線で、電池バランス充電コントローラ１００の操作時の判断参照電位を表す。タイミングｔ０において、電池バランス充電コントローラ１００は始動し、この時、電池電圧が判断する上下レベル参照電位はそれぞれ上レベル参照電位Ｖ＋及び下レベル参照電位Ｖ−である。初期の電圧信号ＤＥＴは、下レベル参照電位Ｖ−よりも低いため、上下レベル参照電位は、上レベル参照電位Ｖ＋及びバランス参照電位Ｖに変化する。その後、電圧信号ＤＥＴは、バランス充電のために徐々に上昇し、タイミングｔ１ではバランス参照電位Ｖまで上がり、この時電池バランス充電コントローラ１００は、バランス充電を停止し、上下レベル参照電位は、上レベル参照電位Ｖ＋及び下レベル参照電位Ｖ−に回復する。しかし、電池充電の過程には若干アンバランスがあるため、電圧信号ＤＥＴは徐々に上昇し、タイミングｔ２では上レベル参照電位Ｖ＋まで上がる。この時、電池バランス充電コントローラ１００は再度バランス充電を行い、また上下レベル参照電位は、バランス参照電位Ｖと下レベル参照電位Ｖ−に変化する。電圧信号ＤＥＴは、バランス充電のためバランス参照電位Ｖに接近し、それはタイミングｔ３がバランス参照電位Ｖに戻るまで続き、この時電池バランス充電コントローラ１００は再度バランス充電を停止し、上下レベル参照電位は、上レベル参照電位Ｖ＋及び下レベル参照電位Ｖ−に回復する。
【００２６】
このため、上述のように、もし接続点の電圧信号ＤＥＴは上レベル参照電位Ｖ＋より高い、または下レベル参照電位Ｖ−より低いから、電池バランス充電コントローラ１００が第１状態（即ち第１電池ユニットＢＡＴ１と第２電池ユニットＢＡＴ２との電圧差が予定された割合より高い）である時、電池バランス充電コントローラ１００がオンになり、バランス電流を第１電池ユニットＢＡＴ１と第２電池ユニットＢＡＴ２の中の電圧が低いほうへ提供し、電池電圧の低いほうの充電電流が、電池電圧の高いほうの充電電流より大きくなり、それは２者の電池電圧が同じになるまで続く。もし接続点の電圧信号ＤＥＴが上レベル参照電位Ｖ＋と下レベル参照電位Ｖ−の間に介在するから、電池バランス充電コントローラ１００が第２状態（即ち第１電池ユニットＢＡＴ１と第２電池ユニットＢＡＴ２の電圧差が予定された割合以内である）に入る時、電池バランス充電コントローラ１００は、バランス電流を停止する。
【００２７】
上述の実施例において、第１電池ユニットＢＡＴ１と第２電池ユニットＢＡＴ２のバランスのよい充電の判断は、それぞれ上レベル参照電位Ｖ＋とバランス参照電位Ｖ（第１組の電池バランス判断信号）、及びバランス参照電位Ｖと下レベル参照電位Ｖ−（第２組の電池バランス判断信号）に基づき、そのうち第１組の電池バランス判断信号と第２組の電池バランス判断信号は、バランス参照電位Ｖを共用する。実際の応用においては、第１組の電池バランス判断信号と第２組の電池バランス判断信号はまた、いくつかの回路上の誤判を回避できるように参照電位を共用しなくてもよい。
【００２８】
図４を参照すると、これは本発明のもうひとつの比較的好ましい実施例に基づく電池バランス充電コントローラ回路の概略図である。図２の実施例を比較すると、第１組の電池バランス判断信号は、上高レベル参照電位Ｖ＋＋及び上低レベル参照電位Ｖ＋−で、第２組の電池バランス判断信号は、下高レベル参照電位Ｖ−＋及び下低レベル参照電位Ｖ−−で、そのうち上高レベル参照電位Ｖ＋＋は上低レベル参照電位Ｖ＋−より高く，下高レべル参照電位Ｖ−＋は下低レベル参照電位Ｖ−−より高い。比較的好ましい状況は、上低レベル参照電位Ｖ＋−はまた下高レベル参照電位Ｖ−＋よりも高いことである。電池参照電圧発生装置１６０’は抵抗器Ｒａ’、Ｒｂ’、Ｒｃ’、Ｒｄ’、Ｒｅ’を含み、それによって上記上高レベル参照電位Ｖ＋＋、上低レベル参照電位Ｖ＋−、下高レベル参照電位Ｖ−＋及び下低レベル参照電位Ｖ−−を発生する。第１マルチプレクサ１４０の入力端は、上記下高レベル参照電位Ｖ−＋及び下低レべル参照電位Ｖ−−を接続し、選択端子は、上記ＮＡＮＤゲート１２０の出力端を接続し、出力端は第１コンパレータ１１０のノンインバータ端子まで接続され、第１コンパレータ１１０のインバータ端子は上記電圧信号ＤＥＴを受信する。電圧信号ＤＥＴが下低レベル参照電位Ｖ−−より低い時、第１スイッチＱ１がオンになり、バランス電流が第１スイッチＱ１を通して上記第２電池ユニットＢＡＴ２に流れる。第２マルチプレクサ１４５の入力端は、上記上高レベル参照電位Ｖ＋＋及び上低レベル参照電位Ｖ＋−を接続し、選択端子は、上記ＡＮＤゲート１２５の出力端を接続し、出力端は、第２コンパレータ１１５のインバータ端子まで接続され、第２コンパレータ１１５のノンインバータ端子は、上記電圧信号ＤＥＴを受信する。電圧信号ＤＥＴが上高レベル参照電位Ｖ＋＋より高い時、第２スイッチＱ２がオンになり、バランス電流は第２スイッチＱ２を通して上記第１電池ユニットＢＡＴ１に流れる。
【００２９】
本発明の電池バランス充電コントローラは、２個の直列する電池ユニットのバランスのとれた充電に使用できるのみならず、同時に３個以上の直列する電池ユニットのバランスのとれた充電にも使用できる。（Ｎ＋１）個の直列形式で接続される電池ユニットに対する時、Ｎ個の電池バランス充電コントローラが使用でき、どちらか２個の相互に接続される電池ユニットは共に一組のバランス判断回路を有し、また電池参照電圧発生装置１６０によって対応する複数組の電池バランス判断信号が生産され、それによって、バランス充電が行われるかどうか、また電圧バランスモジュールをコントロールすることでバランス充電を達成できるかどうかを判断し、各組電池バランス判断信号は、少なくとも１つのバランス判断信号、または多数のバランス判断信号を含み、例えば、上述のように、それは２個のバランス判断信号であり、且つ各組電池バランス判断信号の間には部分的な信号が共用されることでもよい。
【００３０】
図５を参照すると、これは本発明のもう一つの比較的好ましい実施例に基づく電池バランス充電コントローラの回路概略図である。電池バランス充電コントローラは、電池参照電圧発生装置１６０”、バランス判断回路１８０’、及び電圧バランスモジュール１９０’を含み、それによって３個の直列する第１電池ユニットＢＡＴ１、第２電池ユニットＢＡＴ２、第３電池ユニットＢＡＴ３の充電のバランスをとる。電池参照電圧発生装置１６０”は、第１電池ユニットＢＡＴ１のプラス端子、第３電池ユニットＢＡＴ３のマイナス端子、第１電池ユニットＢＡＴ１及び第２電池ユニットＢＡＴ２の接続点の電圧信号ＤＥＴ１、第２電池ユニットＢＡＴ２及び第３電池ユニットＢＡＴ３の接続点の電圧信号ＤＥＴ２に接続され、また、２個の抵抗器Ｒｉ、２個の抵抗器Ｒｉｉによって直列の方式でそれぞれ第１抵抗器組及び第２抵抗器組が構成され、そのうち抵抗器Ｒｉの抵抗値は、抵抗器Ｒｉｉの抵抗値（例えば、Ｒｉ：Ｒｉｉ＝１００：１）より大きい。第１抵抗器組は、第１電池ユニットＢＡＴ１のプラス端子、及び第２電池ユニットＢＡＴ２及び第３電池ユニットＢＡＴ３の接続点の間に接続され、それによって第１上レベル参照電位Ｖ１＋、第１下レベル参照電位Ｖ１−、第１バランス参照電位Ｖ１を提供し、第２抵抗器組は、第１電池ユニットＢＡＴ１及び第２電池ユニットＢＡＴ２の接続点、及び第３電池ユニットＢＡＴ３のマイナス端子の間に接続され、これによって第２上レベル参照電位Ｖ２＋、第２下レベル参照電位Ｖ２−、及び第２バランス参照電位Ｖ２を提供する。そのうち、第１上レベル参照電位Ｖ１＋及び第１バランス参照電位Ｖ１は、第１組の電池バランス判断信号であり、第１下レベル参照電位Ｖ１−及び第１バランス参照電位Ｖ１は、第２組の電池バランス判断信号であり、第２上レベル参照電位Ｖ２＋及び第２バランス参照電位Ｖ２は第３組の電池バランス判断信号であり、第２下レベル参照電位Ｖ２−及び第２バランス参照電位Ｖ２は第４組の電池バランス判断信号である。上記バランス判断回路１８０’は、第１バランス判断回路ユニット１８０ａ及び第２バランス判断回路ユニット１８０ｂを含む。上記電圧バランスモジュール１９０’は、第１電圧バランスユニット１９０ａ及び第２電圧バランスユニット１９０ｂを含む。第１電圧バランスユニット１９０ａは、第１電池ユニットＢＡＴ１のプラス端子、及び第２電池ユニットＢＡＴ２及び第３電池ユニットＢＡＴ３の接続点の間に接続され、また抵抗器Ｒｅｘｔ１を通って、第１電池ユニットＢＡＴ１及び第２電池ユニットＢＡＴ２の接続端まで接続される。第２電圧バランスユニット１９０ｂは、第１電池ユニットＢＡＴ１及び第２電池ユニットＢＡＴ２の接続点、及び第３電池ユニットＢＡＴ３のマイナス端子の間に接続され、また抵抗器Ｒｅｘｔ２を通って、第２電池ユニットＢＡＴ２及び第３電池ユニットＢＡＴ３の接続端まで接続される。
【００３１】
上記第１バランス判断回路ユニット１８０ａは、第１電池ユニットＢＡＴ１のプラス端子及び、第２電池ユニットＢＡＴ２と第３電池ユニットＢＡＴ３の接続点に接続され、また受信する第１上レベル参照電位Ｖ１＋、第１下レベル参照電位Ｖ１−、第１バランス参照電位Ｖ１に基づいて、第１電圧バランスユニット１９０ａをコントロールし、それによって、抵抗器Ｒｅｘｔ１を通じて、バランス電流が発生し、第１電池ユニットＢＡＴ１または第２電池ユニットＢＡＴ２まで流れるかどうか決定する。上記第２バランス判断回路ユニット１８０ｂは、第１電池ユニットＢＡＴ１及び第２電池ユニットＢＡＴ２の接続点、及び第３電池ユニットＢＡＴ３のマイナス端子を接続し、また受信する第２上レベル参照電位Ｖ２＋、第２下レベル参照電位Ｖ２−、第２バランス参照電位Ｖ２に基づいて、第１電圧バランスユニット１９０ｂをコントロールし、それによって、抵抗器Ｒｅｘｔ２を通じて、バランス電流が発生し、第２電池ユニットＢＡＴ２または第３電池ユニットＢＡＴ３まで流れるかどうかを決定する。従って、バランス判断回路１８０’を通して、電圧バランスモジュール１９０’が、低いほうの電圧の電池ユニットに対してバランス電流充電を増やすかどうか判断且つコントロールし、３個の電池ユニットには、最低電圧の電池ユニットの充電電流は、最高電圧の電池ユニットのものより大きくなり、それは３個の電池ユニットの電圧が予定された割合内になるまで続く。
【００３２】
その他、電池バランス充電コントローラ１００は更に保護コンパレータ１７０を含むことができ、上記保護コンパレータ１７０のノンインバータ端子は電圧信号ＤＥＴ２を受信し、インバータ端子は参照電圧Ｖｒｅｆを受信する。上記参照電圧Ｖｒｅｆは、０Ｖ以上だが、一般電池が可能な最小電圧より小さく、例えば０．５Ｖなどである。このように、電圧信号ＤＥＴ２のピンがアースしていれば、すぐに電池バランス充電コントローラ１００の動作を停止できる。
【００３３】
本発明の電池バランス充電コントローラはまた、一般の電池充電コントローラ内に内蔵され得る。図６を参照すると、これは本発明の電池バランス充電コントローラを内蔵した電池充電コントローラ回路の概略図で、それは各電池ユニットのプラス端子及びマイナス端子を接続し、それによって複数個の電池ユニットを有する電池モジュール充電に対応する。電池モジュールは、直列する第１電池ユニットＢＡＴ１、第２電池ユニットＢＡＴ２、第３電池ユニットＢＡＴ３、第４電池ユニットＢＡＴ４、及び第５電池ユニットＢＡＴ５を含む。電池充電コントローラ２００は、電池バランス充電コントロールユニット１００’、及び電池充電コントロールユニット２１０を含み、この実施例においては、電池バランス充電コントロールユニット１００’は、複数個の図５に示される電池バランス充電コントローラを含み、それぞれ第１電池バランス充電コントローラ１００ａ、第２電池バランス充電コントローラ１００ｂ、及び第３電池バランス充電コントローラ１００ｃである。上記第１電池バランス充電コントローラ１００ａは、第１電池ユニットＢＡＴ１、第２電池ユニットＢＡＴ２と第３電池ユニットＢＡＴ３の充電のバランスをとるために用いられ、上記第２電池バランス充電コントローラ１００ｂは、第３電池ユニットＢＡＴ３、第４電池ユニットＢＡＴ４と第５電池ユニットＢＡＴ５の充電のバランスをとるために用いられ、第３電池バランス充電コントローラ１００ｃは使用されず、そのためアースし、動作しなくなる。
【００３４】
電池充電コントロールユニット２１０は、一般的によくある電池充電コントローラにもでき、電池モジュール電圧を検知する電圧検知回路２２０を利用して生産される電圧検知信号Ｖｓｅ及び、電池モジュール充電電流を検知する電流検知抵抗器Ｒｓｅが生産する電流検知信号Ｉｓｅに基づいて、充電の過程をコントロールする。よくある充電方式には、定電圧定電流（ＣＶ／ＣＣ）充電、定電流定電圧（ＣＣ／ＣＶ）充電、またはその他の充電方式などがある。これら充電方式は、大体スピード充電の第１充電モード及び、満充電の第２充電モードに区別でき、第１充電モードにおいて、速やかに電池モジュールに対して充電を行うために、平均的に第２充電モードより高い充電電流を提供して充電を行う。定電圧定電流（ＣＶ／ＣＣ）充電方式を例に挙げると、上記第１充電モードは、定電圧充電モードであり、上記第２充電モードは、定電流充電モードである。もし定電流定電圧（ＣＣ／ＣＶ）充電方式ならば、上記第１充電モードは定電流充電モードであり、上記第２充電モードは定電圧充電モードである。
【００３５】
電池充電コントロールユニット２１０は、充電過程において、状態に基づいて、バランス充電のイネーブル信号ＥＡを発生し、電池バランス充電コントロールユニット１００’に動作を開始させ、充電過程において、過熱、断線、短絡等の回路の異常状態があれば、上記イネーブル信号ＥＡの発生を停止し、また電池バランス充電コントロールユニット１００’の動作を停止することができる。その他、電池充電コントロールユニット２１０もまた、異なる充電方式による異なる段階での充電特性に基づいて、例えば第１充電モードまたは第２充電モードといった、特定の充電モードに設計され、そこで初めて上記イネーブル信号ＥＡを発生できる。
【００３６】
上記イネーブル信号ＥＡを受信する時、上記第１電池バランス充電コントローラ１００ａ及び第２電池バランス充電コントローラ１００ｂは、バランス充電を行い始め、直列の複数個の電池ユニット中において、対応する電池ユニットを検知し、最高電圧の電池ユニットと最低電圧の電池ユニットの電圧差が予定された割合を超える時、充電電流を調整し始め、最低電圧の電池ユニットの充電電流を、最高電圧の電池ユニットより大きくし、それは最低電圧の電池ユニットが上昇して最高電圧と等しくなる時まで続く。本実施例においては、上記第１電池バランス充電コントローラ１００ａ及び上記第２電池バランス充電コントローラ１００ｂは共に第３電池ユニットＢＡＴ３を検知するため、第１電池ユニットＢＡＴ１、第２電池ユニットＢＡＴ２、第３電池ユニットＢＡＴ３、第４電池ユニットＢＡＴ４、及び第５電池ユニットＢＡＴ５の間を均等にし、バランス充電の作用を達成することができる。当然、もし電池バランス充電コントローラ間に共通の対応する電池ユニットが無くても、各自バランス充電の効果を達成できるため、実際の回路設計は、実際の調整に基づいて応用し、本発明の実施例の限制は受けない。
【００３７】
その他、図６で示す電池充電コントローラ回路は、直列する４個の電池ユニットＢＡＴ１、ＢＡＴ２、ＢＡＴ３、ＢＡＴ４の電池モジュールに対して充電する時、図７で示す電池充電コントローラ回路概略図のように、上記第１電池バランス充電コントローラ１００ａ及び第２電池バランス充電コントローラ１００ｂに共通して、第２電池ユニットＢＡＴ２及び第３電池ユニットＢＡＴ３を検知させる。つまり、本発明の各電池バランス充電コントローラの間の各自対応する複数個の電池ユニット中において、１個あるいはそれ以上の電池ユニットが同じ電池バランス充電コントローラに対応する時、または電池モジュール中で、少なくとも１つの電池ユニットが２個の電池バランス充電コントローラに対応する時、これら電池バランス充電コントローラは共にバランス充電の効果を発揮できる。
【符号の説明】
【００３８】
５ 電池バランスマイクロプロセッサ
１０ デジタル電池バランスコントローラ
Ｓ１〜Ｓ７ トランジスタスイッチ
Ｒ１〜Ｒ７ 抵抗器
ＢＡＴ１〜ＢＡＴ７ 電池
１００ 電池バランス充電コントローラ
１０５ 処理装置
１１０ 第１コンパレータ
１１５ 第２コンパレータ
１２０ ＮＡＮＤゲート
１２５ ＡＮＤゲート
１４０ 第１マルチプレクサ
１４５ 第２マルチプレクサ
１６０、１６０’、１６０” 電池参照電圧発生装置
１７０ 保護コンパレータ
１８０、１８０’ バランス判断回路
１８０ａ、１８０ｂ バランス判断回路ユニット
１９０、１９０’ 電圧バランスモジュール
１９０ａ、１９０ｂ 電圧バランスユニット
Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄ、Ｒｅ、Ｒｉ、Ｒｉｉ、Ｒａ’、Ｒｂ’、Ｒｃ’、Ｒｄ’、Ｒｅ’ 抵抗器
Ｖ＋、Ｖ１＋、Ｖ２＋ 上レベル参照電位
Ｖ−、Ｖ１−、Ｖ２− 下レベル参照電位
Ｖ＋＋ 上高レベル参照電位
Ｖ＋− 上低レベル参照電位
Ｖ−＋ 下高レベル参照電位
Ｖ−− 下低レベル参照電位
Ｖ、Ｖ１、Ｖ２ バランス参照電位
Ｑ１ 第１スイッチ
Ｑ２ 第２スイッチ
ＢＡＴ１〜ＢＡＴ５ 電池
Ｒｅｘｔ、Ｒｅｘｔ１、Ｒｅｘｔ２、Ｒｅｘｔ３、Ｒｅｘｔ４ 抵抗器
ＥＡ イネーブル信号
Ｖｒ１ 電圧
Ｖｒ２ 電圧
ＤＥＴ、ＤＥＴ１、ＤＥＴ２、ＤＥＴ３、ＤＥＴ４ 電圧信号
Ｓ 選択端子
ｔ０、ｔ１、ｔ２、ｔ３ タイミング
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電池と第２電池の充電バランスを取るための電池バランス充電コントローラであって、前記第１電池のマイナス端子と前記第２電池のプラス端子が電気的に接続して接続点を形成し、前記第１電池のプラス端子は第１端子を形成し、前記第２電池のマイナス端子は第２端子を形成し、
前記第１端子と前記第２端子の間を接続して、上高レベル参照電位を含む第１組の電池バランス判断信号と前記上高レベル参照電位より低い下低レベル参照電位を含む第２組の電池バランス判断信号を提供する電池参照電圧発生装置と、
前記第１端子と前記接続点を接続する第１バランス電流ユニットと前記第２端子と前記接続点を接続する第２バランス電流ユニットを含む電圧バランスモジュールと、
前記接続点、前記電池参照電圧発生装置及び前記電圧バランスモジュールを接続し、前記接続点電位、前記第１組の電池バランス判断信号及び第２組の電池バランス判断信号により前記第１電池と前記第２電池の電圧がバランスが取れているか否かを判断するバランス判断回路と、
を備え
前記第１電池と前記第２電池の電圧がバランスが取れていないと判断すると、前記電圧バランスモジュールは前記第１電池と前記第２電池のうち電圧の低い方へバランス電流を提供することを特徴とする電池バランス充電コントローラ。
【請求項２】
前記電池参照電圧発生装置がさらにバランス参照電位を生じ、前記第１組の電池バランス判断信号と前記第２組の電池バランス判断信号が何れも前記バランス参照電位を含み、前記バランス判断回路は、前記接続点電位が前記上高レベル参照電位より高く又は前記下低レベル参照電位より低い時、バランス電流を提供することを特徴とする請求項１に記載の電池バランス充電コントローラ。
【請求項３】
前記電池参照電圧発生装置がさらに上低レベル参照電位と下高レベル参照電位を生じ、前記第１組の電池バランス判断信号は前記上低レベル参照電位をさらに含み、前記第２組の電池バランス判断信号は前記下高レベル参照電位をさらに含み、前記バランス判断回路は、前記接続点電位が前記上高レベル参照電位より高く又は前記下低レベル参照電位より低い時、バランス電流を提供し、前記接続点電位が前記上低レベル参照電位より低く又は前記下高レベル参照電位より高い時バランス電流の提供を停止することを特徴とする請求項１に記載の電池バランス充電コントローラ。
【請求項４】
複数個の電池ユニットを有する電池モジュールに充電するための電池充電コントローラであって、前記電池充電コントローラは各前記電池ユニットのプラス端子とマイナス端子に接続し、
電池電流検知信号と電池電圧検知信号によって前記電池モジュールの充電電流の大きさを制御すると共にイネーブル信号を発する電池充電制御ユニットと、
各前記電池ユニットのプラス端子とマイナス端子並びに前記電池充電制御ユニットに接続し、前記イネーブル信号を受信すると、前記電池モジュールのうち何れかＮ個の直列に接続した前記電池ユニットの電圧によって、前記Ｎ個の直列に接続した前記電池ユニットのうち、最低電圧の電池ユニットの充電電流が最高電圧の電池ユニットより大きいように、前記Ｎ個の直列に接続した前記電池ユニットの充電電流の大きさを調整する電池バランス充電制御ユニットとを備え
そのうちＮは整数で且つ１より大きいことを特徴とする電池充電コントローラ。
【請求項５】
前記電池バランス充電制御ユニットが前記Ｎ個の直列に接続した前記電池ユニットのうち、最高電圧の電池ユニットと最低電圧の電池ユニットとの電圧差が予定された割合を超えた時、充電電流の調整を開始することを特徴とする請求項４に記載の電池充電コントローラ。
【請求項６】
前記電池バランス充電制御ユニットが複数の電池バランス充電制御装置を含み、少なくとも２台の電池バランス充電制御装置がそれぞれＮ個の直列に接続した電池ユニットのバランス充電に対応してこれを制御することを特徴とする請求項４または請求項５に記載の電池充電コントローラ。
【請求項１】
第１電池と第２電池の充電バランスを取るための電池バランス充電コントローラであって、前記第１電池のマイナス端子と前記第２電池のプラス端子が電気的に接続して接続点を形成し、前記第１電池のプラス端子は第１端子を形成し、前記第２電池のマイナス端子は第２端子を形成し、
前記第１端子と前記第２端子の間を接続して、上高レベル参照電位を含む第１組の電池バランス判断信号と前記上高レベル参照電位より低い下低レベル参照電位を含む第２組の電池バランス判断信号を提供する電池参照電圧発生装置と、
前記第１端子と前記接続点を接続する第１バランス電流ユニットと前記第２端子と前記接続点を接続する第２バランス電流ユニットを含む電圧バランスモジュールと、
前記接続点、前記電池参照電圧発生装置及び前記電圧バランスモジュールを接続し、前記接続点電位、前記第１組の電池バランス判断信号及び第２組の電池バランス判断信号により前記第１電池と前記第２電池の電圧がバランスが取れているか否かを判断するバランス判断回路と、
を備え
前記第１電池と前記第２電池の電圧がバランスが取れていないと判断すると、前記電圧バランスモジュールは前記第１電池と前記第２電池のうち電圧の低い方へバランス電流を提供することを特徴とする電池バランス充電コントローラ。
【請求項２】
前記電池参照電圧発生装置がさらにバランス参照電位を生じ、前記第１組の電池バランス判断信号と前記第２組の電池バランス判断信号が何れも前記バランス参照電位を含み、前記バランス判断回路は、前記接続点電位が前記上高レベル参照電位より高く又は前記下低レベル参照電位より低い時、バランス電流を提供することを特徴とする請求項１に記載の電池バランス充電コントローラ。
【請求項３】
前記電池参照電圧発生装置がさらに上低レベル参照電位と下高レベル参照電位を生じ、前記第１組の電池バランス判断信号は前記上低レベル参照電位をさらに含み、前記第２組の電池バランス判断信号は前記下高レベル参照電位をさらに含み、前記バランス判断回路は、前記接続点電位が前記上高レベル参照電位より高く又は前記下低レベル参照電位より低い時、バランス電流を提供し、前記接続点電位が前記上低レベル参照電位より低く又は前記下高レベル参照電位より高い時バランス電流の提供を停止することを特徴とする請求項１に記載の電池バランス充電コントローラ。
【請求項４】
複数個の電池ユニットを有する電池モジュールに充電するための電池充電コントローラであって、前記電池充電コントローラは各前記電池ユニットのプラス端子とマイナス端子に接続し、
電池電流検知信号と電池電圧検知信号によって前記電池モジュールの充電電流の大きさを制御すると共にイネーブル信号を発する電池充電制御ユニットと、
各前記電池ユニットのプラス端子とマイナス端子並びに前記電池充電制御ユニットに接続し、前記イネーブル信号を受信すると、前記電池モジュールのうち何れかＮ個の直列に接続した前記電池ユニットの電圧によって、前記Ｎ個の直列に接続した前記電池ユニットのうち、最低電圧の電池ユニットの充電電流が最高電圧の電池ユニットより大きいように、前記Ｎ個の直列に接続した前記電池ユニットの充電電流の大きさを調整する電池バランス充電制御ユニットとを備え
そのうちＮは整数で且つ１より大きいことを特徴とする電池充電コントローラ。
【請求項５】
前記電池バランス充電制御ユニットが前記Ｎ個の直列に接続した前記電池ユニットのうち、最高電圧の電池ユニットと最低電圧の電池ユニットとの電圧差が予定された割合を超えた時、充電電流の調整を開始することを特徴とする請求項４に記載の電池充電コントローラ。
【請求項６】
前記電池バランス充電制御ユニットが複数の電池バランス充電制御装置を含み、少なくとも２台の電池バランス充電制御装置がそれぞれＮ個の直列に接続した電池ユニットのバランス充電に対応してこれを制御することを特徴とする請求項４または請求項５に記載の電池充電コントローラ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１３６６０３（Ｐ２０１０−１３６６０３Ａ）
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１４９０９（Ｐ２００９−１１４９０９）
【出願日】平成２１年５月１１日（２００９．５．１１）
【出願人】（５０９１３１６５０）グリーン ソリューション テクノロジー インコーポレイテッド (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月１１日（２００９．５．１１）
【出願人】（５０９１３１６５０）グリーン ソリューション テクノロジー インコーポレイテッド (1)
【Ｆターム（参考）】
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