JP2000511398A

Switched capacitor system for automatic battery equalization

Abstract

(57) [Summary] The switch-to-capita system (10) for automatic equalization of battery can be used not only for main and backup battery that can be connected to the load alternately, but also for battery (B) connected in series. The system includes a plurality of capacitas (14) and a plurality of switch elements (16). Each of the capacitas is switched back and forth between a predetermined pair of batteries due to the transfer of charge between them and the equalization of the output voltage of each of the pair of batteries. The capacita and switch elements can also be configured in a modular manner. A large number of modules can also be used, for example, in combination with a large number of batteries connected in series with each other. The system electricity care automobile and can be used in all kinds of punishment Terry backup system.

JP2000511398A, drawing sheet 1
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35 claims: 35 independent, 0 dependent

  1. 1
    【特許請求の範囲】 1.少なくとも2つのバツテリーの出力電圧を等化するための装置に於いて、 容量性蓄積要素と、 前記蓄積要素と接続された第1及び第2スイツチ回路と、 制御回路とを具備しており、前記制御回路は前記スイツチ回路と接続されてお りそして前記スイツチ回路は、前記制御回路に応答して、前記蓄積要素を最初の 1つのバツテリーにそして次いで他のものに接続しそれによりそれらの出力電圧 を等化することを特徴とする装置。
  2. 2
    請求項1の装置に於いて、前記蓄積要素は複数のキヤパシタを含むことを 特徴とする装置。
  3. 3
    請求項1の装置に於いて、前記要素に蓄積された電荷は前記要素が接続さ れている該バツテリー間で移送可能であることを特徴とする装置。
  4. 4
    請求項1の装置に於いて、該バツテリーは直列接続されていることを特徴 とする装置。
  5. 5
    第1及び第2のバツテリーの電圧を等化するためのモジュール式回路に於 いて、 受動的電気エネルギー蓄積要素と、 少なくとも第1及び第2のソリッドステートスイツチとを具備しており、前記 スイツチは各々極用端子(pole terminal)と少なくとも1つの出力用端子とを 有しておりそして前記出力用端子はそれぞれのバツテリーと接続されており、そ して 前記スイツチの各々の前記極用端子は前記蓄積要素と接続されており、 1つのバツテリーからの電気エネルギーは前記蓄積要素に移送されそして次いで 他のバツテリーに移送されることが可能でありそれによりそれらの電圧を等化す ることを特徴とするモジュール式回路。
  6. 6
    請求項5の回路が前記極用端子と接続された制御要素を備えることを特徴 とする回路。
  7. 7
    請求項5の回路が前記蓄積要素と接続されたインダクタを備えることを特 徴とする回路。
  8. 8
    請求項5の回路がパルスを発生する制御ユニットを備えることを特徴とす る回路。
  9. 9
    請求項5の回路に於いて、前記蓄積要素がキヤパシタを含むことを特徴と する回路。
  10. 10
    請求項5の回路に於いて、前記スイツチの各々は第2出力端子を有して おりそして各々は単極、双投機能を提供することを特徴とする回路。
  11. 11
    電気的車両に於いて、 移動可能な車両と、 複数の直列接続された、再充電可能な蓄電池(storage cell)と、 前記車両上で運ばれる複数のバツテリー等化用キヤパシタとを具備しており、 前記キヤパシタの各々は前記蓄電池の少なくとも1つと組み合わされており、 前記電気的車両は又前記蓄電池と前記キヤパシタとの間に接続された複数のソ リッドステートスイツチを具備しており、その出力電圧を等化するために前記ス イツチの第1及び第2の選択された1つは組み合わされたキヤパシタを前記蓄電 池の最初の1つに接続し、次いでもう1つに 接続することを特徴とする電気的車両。
  12. 12
    請求項11の車両が前記蓄電池を再充電するための回路を備えることを 特徴とする車両。
  13. 13
    請求項11の車両が電気的駆動モーターにエネルギーを与えるための回 路を備えることを特徴とする車両。
  14. 14
    請求項13の車両が前記車両を移動させるために前記エネルギーを与え るための回路に接続された電気的駆動モーターを備えることを特徴とする車両。
  15. 15
    請求項14の車両が前記スイツチに接続された制御回路を備えることを 特徴とする車両。
  16. 16
    請求項11の車両が補助ユニットを運ぶことを特徴とする車両。
  17. 17
    車両推進システムに於いて、 複数の車輪により支持される車台と、 前記車台を移動させるために前記車輪の少なくとも1つを駆動するための電気 的モーターと、 複数の直列接続された、再充電可能なバツテリーと、 前記複数のバツテリーを前記モーターに接続するための駆動回路と、 バツテリー等化器とを具備しており、該バツテリー等化器は 複数のバツテリーバランス動作をする(battery balancing)キヤパシタと複 数のソリッドステートスイツチとを備えており、各前記スイツチ及び組み合わさ れたキヤパシタは共通の節に接続されており、そして 前記キヤパシタは前記複数のものの第1及び第2バツテリーの間で予め決めら れた割合でスイツチすることが可能でありそれによりそれらの間の電圧差を最小 にすることを特徴とする車両推進システム。
  18. 18
    請求項17のシステムが少なくとも前記駆動回路に接続された制御要素 を備えることを特徴とするシステム。
  19. 19
    請求項18のシステムに於いて、前記制御要素がプログラム可能なプロ セッサー(processor)を有することを特徴とするシステム。
  20. 20
    請求項17のシステムに於いて、前記キヤパシタと前記スイツチとは複 数の実質的に同一のモジュール内に構成されることを特徴とするシステム。
  21. 21
    請求項20のシステムに於いて、前記制御要素は前記モジュールに接続 されることを特徴とするシステム。
  22. 22
    請求項21のシステムに於いて、前記モジュールの各々は前記バツテリ ー等化器に取り外し可能に接続されることを特徴とするシステム。
  23. 23
    請求項17のシステムが複数のインダクタを備えており、前記インダク タの各々は前記キヤパシタの1つに接続されていることを特徴とするシステム。
  24. 24
    請求項17のシステムが前記バツテリー用のハウジング備えておりそし て前記バツテリー等化器は前記ハウジングにより運ばれることを特徴とするシス テム。
  25. 25
    第1及び第2のバツテリーの出力電圧を等化する方法に於いて、 (a)電気的エネルギーの蓄積素子を備える過程と、 (b)他のものよりも高い出力電圧を有する該バツテリーの1つを該蓄積素子 に接続しそして第1の時間間隔の間に電気的エネルギーを該接続されたバツテリ ーから該蓄積素子へ移送する過程と、 (c)該バツテリーの該他のものを該蓄積素子に接続しそして第2の、 異なる時間間隔の間にそれに蓄積された該電気的エネルギーの少なくとも1部を 該他のバツテリーへ移送する過程と、 (d)上記(b)-(c)の過程を繰り返す過程とを具備することを特徴とす る第1及び第2のバツテリーの出力電圧を等化する方法。
  26. 26
    請求項25の方法に於いて、該蓄積素子はキヤパシタでありそして過程 (c)に於いて電荷が該1つのバツテリーから該キヤパシタへ移送されそれによ りその電圧を増加させることを特徴とする方法。
  27. 27
    請求項26の方法に於いて、過程(c)で電荷が該キヤパシタから該他 のバツテリーへ移送され、それによりその電圧が減少させることを特徴とする方 法。
  28. 28
    複数のバツテリーの出力電圧を等化するための装置に於いて、 容量性の蓄積要素と、 該バツテリー及び前記要素と接続されたスイツチ回路と、そして 前記スイツチ回路に接続された制御回路とを具備しており、そして前記制御回 路に応答して前記スイツチ回路が前記要素を順に前記バツテリーへ接続しそれに より該バツテリーの出力電圧を等化することを特徴とする装置。
  29. 29
    請求項28の装置に於いて、該バツテリーが直列接続されていることを 特徴とする装置。
  30. 30
    第1には交流電源からそして第2には複数のバツテリーから負荷に直流 型の電気エネルギーを供給するシステムに於いて、該システムは 少なくとも第1及び第2バツテリーと、 少なくとも1つのバツテリー電圧等化用キヤパシタと、少なくとも第 1及び第2のソリッドステートスイツチとを有するバツテリー等化器とを具備し ており、前記スイツチは、予め決められた割合で、前記キヤパシタを該バツテリ ーの最初は1つと次いで他の1つと接続し、それによりそれらの出力電圧を等化 しており、 該システムは又第1入力と、第2入力と、そして出力ポートとを有する切り換 えスイツチを具備しており、前記第2入力は前記バツテリーの少なくとも1つに 接続されておりそして前記出力ポートは該負荷に接続されており、 該システムは更に交流入力とそして直流出力とを有する交流から直流への変換 器システムを具備しており、前記交流入力は交流電源に接続可能でありそして前 記直流出力は前記スイツチの前記第1入力に接続されていることを特徴とするシ ステム。
  31. 31
    請求項30のシステムに於いて、前記等化器はクロック源を有する制御 ユニットを備えており、前記クロック源は前記スイツチに接続されていることを 特徴とするシステム。
  32. 32
    請求項30のシステムに於いて、前記バツテリーは直列に接続されてい ることを特徴とするシステム。
  33. 33
    請求項30のシステムが前記キヤパシタに接続されたインダクタを備え ていることを特徴とするシステム。
  34. 34
    請求項30のシステムに於いて、該負荷は遠距離通信システムの1部分 でありそして前記切り換えスイツチが交流型エネルギーの消失に応答して前記変 換器から該負荷へエネルギーを供給する第1の状態から前記バツテリーの少なく とも1つからエネルギーを供給する第2の状態へ自動的に切り換えることを特徴 とするシステム。
  35. 35
    請求項30のシステムに於いて、前記等化器は複数の直列接続されたバ ツテリーと複数のスイツチに接続された複数の等化用キヤパシタとを備えている ことを特徴とするシステム。
Independent claims35