JP2000253594A - バッテリ間で充電電流を伝達する装置 - Google Patents
バッテリ間で充電電流を伝達する装置Info
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- H02M3/02—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 バッテリの有用性に関する問題の解決策を提
供する。 【解決手段】 単一の輸送手段に搭載された、明確に区
別される２つのバッテリ（１，２）の一方から他方に充
電電流を伝達するための装置において、可逆的なバック
／ブースト動作を伴う充電回路（５〜８）、および該充
電回路と前記バッテリの１つ（１）の間に設けられる単
一の誘導性蓄電エレメント（４）を備える。
供する。 【解決手段】 単一の輸送手段に搭載された、明確に区
別される２つのバッテリ（１，２）の一方から他方に充
電電流を伝達するための装置において、可逆的なバック
／ブースト動作を伴う充電回路（５〜８）、および該充
電回路と前記バッテリの１つ（１）の間に設けられる単
一の誘導性蓄電エレメント（４）を備える。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、バッテリ間で充電
電流を伝達する装置に関し、さらに詳しくは、単一の輸
送手段の、明確に区別される２つのバッテリの一方から
他方に充電電流を伝達するための装置に関する。
電流を伝達する装置に関し、さらに詳しくは、単一の輸
送手段の、明確に区別される２つのバッテリの一方から
他方に充電電流を伝達するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車に搭載されたバッテリは、同時
に、スタータ等のエレメントに高電力を、またオンボー
ド・コンピュータ等の電子回路に制限された電力を供給
する。
に、スタータ等のエレメントに高電力を、またオンボー
ド・コンピュータ等の電子回路に制限された電力を供給
する。
【０００３】このバッテリは比較的低い電圧、すなわち
１２ボルトであることから、電力エレメントが所望の電
力を達成するためには比較的大きな電流をそこに供給し
なければならない。このため、これらのエレメントに印
加される電源電圧に過剰な電圧降下を招かないように、
断面積の大きなケーブルが使用される。
１２ボルトであることから、電力エレメントが所望の電
力を達成するためには比較的大きな電流をそこに供給し
なければならない。このため、これらのエレメントに印
加される電源電圧に過剰な電圧降下を招かないように、
断面積の大きなケーブルが使用される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】こういった柔軟性が低
く太いケーブルは、材料費ならびに組立て時間の両面に
おける負担の増加を意味する。電源ケーブルの断面積を
減少させるためには、現在の電力エレメントを、より高
い電圧、つまりより少ない電流で動作する別のエレメン
トに置換することがこれまでにも考えられてきた。その
場合は、電圧がより高いバッテリを備える必要がある。
しかしながら、より高い電圧にコンピュータが耐えられ
ないことから、低電圧バッテリをなくすことはできな
い。
く太いケーブルは、材料費ならびに組立て時間の両面に
おける負担の増加を意味する。電源ケーブルの断面積を
減少させるためには、現在の電力エレメントを、より高
い電圧、つまりより少ない電流で動作する別のエレメン
トに置換することがこれまでにも考えられてきた。その
場合は、電圧がより高いバッテリを備える必要がある。
しかしながら、より高い電圧にコンピュータが耐えられ
ないことから、低電圧バッテリをなくすことはできな
い。
【０００５】動作間は、２つのバッテリの一方が過剰放
電する可能性があり、たとえば、バッテリを再充電する
オルタネータが停止ないしは動作不能なとき、電力エレ
メントが接続されたままになっている場合などに起こり
得る。そのような場合、高電圧バッテリが使用不能とな
り、スタータに充分な電力を供給し得なくなれば、自動
車は、電力の予備があるにもかかわらず、それがこの動
作に求められているものとは異なる低電圧バッテリに蓄
電されていることから、始動できなくなる。また低電圧
バッテリが使用できなくなった場合においても、コンピ
ュータを機能不能にするため、自動車が動かなくなる原
因となる。このような状況は、航空機等のタイプの異な
る輸送手段においても当てはまることである。
電する可能性があり、たとえば、バッテリを再充電する
オルタネータが停止ないしは動作不能なとき、電力エレ
メントが接続されたままになっている場合などに起こり
得る。そのような場合、高電圧バッテリが使用不能とな
り、スタータに充分な電力を供給し得なくなれば、自動
車は、電力の予備があるにもかかわらず、それがこの動
作に求められているものとは異なる低電圧バッテリに蓄
電されていることから、始動できなくなる。また低電圧
バッテリが使用できなくなった場合においても、コンピ
ュータを機能不能にするため、自動車が動かなくなる原
因となる。このような状況は、航空機等のタイプの異な
る輸送手段においても当てはまることである。
【０００６】ＵＳ ４ ７３６ １５１Ａには、直列に
接続された２つのバッテリ間において充電電流を双方向
に伝達するための、当該２つのバッテリ間の共通アース
・ポイントに接続されたインダクタンスを伴うバック／
ブースト装置が開示されている。しかしながら、自動車
においてはバッテリが並列に接続されることから、この
タイプの装置を使用することができない。
接続された２つのバッテリ間において充電電流を双方向
に伝達するための、当該２つのバッテリ間の共通アース
・ポイントに接続されたインダクタンスを伴うバック／
ブースト装置が開示されている。しかしながら、自動車
においてはバッテリが並列に接続されることから、この
タイプの装置を使用することができない。
【０００７】本発明は、このバッテリの有用性に関する
問題の解決策を提供することを目的とする。
問題の解決策を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このため本発明は、単一
の輸送手段の、明確に区別される２つのバッテリの一方
から他方に充電電流を伝達するための装置において、可
逆的なバック／ブースト動作を伴う充電回路と、この充
電回路と前記バッテリの１つの間に設けられる単一の誘
導性蓄電エレメントとを有することを特徴とするバッテ
リ間で充電電流を伝達する装置である。
の輸送手段の、明確に区別される２つのバッテリの一方
から他方に充電電流を伝達するための装置において、可
逆的なバック／ブースト動作を伴う充電回路と、この充
電回路と前記バッテリの１つの間に設けられる単一の誘
導性蓄電エレメントとを有することを特徴とするバッテ
リ間で充電電流を伝達する装置である。
【０００９】本発明に従えば、このように２つのバッテ
リを、一方から電力が不足している他方に電力を伝達す
ることによって互いに補助させ、制御することができ
る。さらに、バックまたはブーストにおいていずれにも
等しく動作する誘導性エレメントが単体であり、コスト
および空間使用の両面から利益をもたらす。
リを、一方から電力が不足している他方に電力を伝達す
ることによって互いに補助させ、制御することができ
る。さらに、バックまたはブーストにおいていずれにも
等しく動作する誘導性エレメントが単体であり、コスト
および空間使用の両面から利益をもたらす。
【００１０】本発明は、さらに前記充電電流の方向に応
じて、２つのブランチ（５，７；６，８）を伴うスイッ
チング手段（５〜８）を制御するため、制御手段が設け
られ、該ブランチ（５，７；６，８）は、前記誘導性エ
レメントの一端を他方のバッテリの選択された端子に接
続すべく構成されることを特徴とする。
じて、２つのブランチ（５，７；６，８）を伴うスイッ
チング手段（５〜８）を制御するため、制御手段が設け
られ、該ブランチ（５，７；６，８）は、前記誘導性エ
レメントの一端を他方のバッテリの選択された端子に接
続すべく構成されることを特徴とする。
【００１１】本発明の前記スイッチング手段は、直列に
接続された２つのダイオード（７，８）から成る第１の
ブリッジと、直列に接続された２つのトランジスタ
（５，６）から成る第２のブリッジとを備え、該２つの
ブリッジの中点が接続されることを特徴とする。
接続された２つのダイオード（７，８）から成る第１の
ブリッジと、直列に接続された２つのトランジスタ
（５，６）から成る第２のブリッジとを備え、該２つの
ブリッジの中点が接続されることを特徴とする。
【００１２】本発明の前記スイッチング手段は、排他的
に、スイッチング回路・ブレーカとして直列に接続され
る２つのトランジスタ（５，６）を含み、前記制御手段
は、所望の場合には、伝達される電流の方向に応じて、
同期バック動作および同期ブースト動作においてそれら
を動作させるべく構成されることを特徴とする。
に、スイッチング回路・ブレーカとして直列に接続され
る２つのトランジスタ（５，６）を含み、前記制御手段
は、所望の場合には、伝達される電流の方向に応じて、
同期バック動作および同期ブースト動作においてそれら
を動作させるべく構成されることを特徴とする。
【００１３】本発明の前記制御手段は、前記２つのトラ
ンジスタ（５，６）のコマンドを切換えるための回路
（２６）を含むことを特徴とする。
ンジスタ（５，６）のコマンドを切換えるための回路
（２６）を含むことを特徴とする。
【００１４】本発明の前記制御手段は、２つの電圧コン
パレータ（２１）を備え、前記２つのバッテリの電圧を
それぞれの公称電圧範囲と比較し、それに応じて前記充
電電流の方向を決定することを特徴とする。
パレータ（２１）を備え、前記２つのバッテリの電圧を
それぞれの公称電圧範囲と比較し、それに応じて前記充
電電流の方向を決定することを特徴とする。
【００１５】本発明の前記制御手段は、前記バッテリ電
圧の一方を選択するための選択回路（２２）であって、
前記コンパレータ（２１）の制御の下に、充電されるバ
ッテリの電圧を充電制御回路（２５）に伝達するように
設けられる選択回路（２２）を含むことを特徴とする。
圧の一方を選択するための選択回路（２２）であって、
前記コンパレータ（２１）の制御の下に、充電されるバ
ッテリの電圧を充電制御回路（２５）に伝達するように
設けられる選択回路（２２）を含むことを特徴とする。
【００１６】本発明の前記制御手段は、前記誘導性エレ
メント（４）のための電流センサ（２４）であって、前
記コンパレータ（２１）によって制御される電流の符号
を条件付きで反転させるための回路（２３）に接続され
る電流センサ（２４）を含むことを特徴とする。
メント（４）のための電流センサ（２４）であって、前
記コンパレータ（２１）によって制御される電流の符号
を条件付きで反転させるための回路（２３）に接続され
る電流センサ（２４）を含むことを特徴とする。
【００１７】本発明は、さらに前記制御手段用の補助電
源（３１〜３５）を備え、該補助電源は、その入力に前
記２つのバッテリ（１，２）が接続されることを特徴と
する。
源（３１〜３５）を備え、該補助電源は、その入力に前
記２つのバッテリ（１，２）が接続されることを特徴と
する。
【００１８】さらに２つのブランチ、すなわち誘導性エ
レメントの一端を他方のバッテリの選択された端子に接
続すべく構成されたブランチを有するスイッチング手段
および所望であれば、伝達される電流の方向に応じて、
同期バック動作および同期ブースト動作においてそれら
を動作させるべく構成される制御手段が充電電流の方向
に応じて制御するように備えられると都合が良い。
レメントの一端を他方のバッテリの選択された端子に接
続すべく構成されたブランチを有するスイッチング手段
および所望であれば、伝達される電流の方向に応じて、
同期バック動作および同期ブースト動作においてそれら
を動作させるべく構成される制御手段が充電電流の方向
に応じて制御するように備えられると都合が良い。
【００１９】本発明に従えば、同期トランジスタ等のス
イッチング手段の制御手段の簡単な変更によって、追加
の回路を必要とせずに、電流の方向を反転することが可
能になる。
イッチング手段の制御手段の簡単な変更によって、追加
の回路を必要とせずに、電流の方向を反転することが可
能になる。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明の特定の実施の形態が、添
付の図面を参照して以下に更に詳しく述べられる。
付の図面を参照して以下に更に詳しく述べられる。
【００２１】図１は本発明装置の第１の実施形態を示す
回路図であり、図２は本発明装置の第２の実施形態を示
す回路図であり、その動作を保証するコントロール・ユ
ニットの詳細を表す。
回路図であり、図２は本発明装置の第２の実施形態を示
す回路図であり、その動作を保証するコントロール・ユ
ニットの詳細を表す。
【００２２】図１を参照すると２つの明確に区別される
バッテリ１，２が備わり、それぞれの同極の端子、すな
わちこの例においては正の端子が、電流伝達電源、すな
わち１台の自動車に搭載されるアッセンブリ１，２，
３，９のコントロール・ユニット９により制御されるス
イッチングユニット３によって接続されている。スイッ
チングユニット３および９は、バッテリ１，２のいずれ
か一方からの充電電流を他方に伝達するための装置を形
成する。図示していないオルタネータは、公称電圧４２
ボルトを有するバッテリ２の充電および再充電を行い、
このバッテリ自体は、有効電圧１４ボルトを有するバッ
テリ１を定期的に再充電する。
バッテリ１，２が備わり、それぞれの同極の端子、すな
わちこの例においては正の端子が、電流伝達電源、すな
わち１台の自動車に搭載されるアッセンブリ１，２，
３，９のコントロール・ユニット９により制御されるス
イッチングユニット３によって接続されている。スイッ
チングユニット３および９は、バッテリ１，２のいずれ
か一方からの充電電流を他方に伝達するための装置を形
成する。図示していないオルタネータは、公称電圧４２
ボルトを有するバッテリ２の充電および再充電を行い、
このバッテリ自体は、有効電圧１４ボルトを有するバッ
テリ１を定期的に再充電する。
【００２３】この説明全体を通じて、充電と再充電は、
最初の充電かその後の充電かを区別する意味がほとんど
ないという事実から、等しくバッテリへの電力の伝達を
表すものとする。なお便宜上、バッテリ１および２を、
それぞれバッテリ（プラス）低電圧、バッテリ（プラ
ス）高電圧と呼ぶものとする。
最初の充電かその後の充電かを区別する意味がほとんど
ないという事実から、等しくバッテリへの電力の伝達を
表すものとする。なお便宜上、バッテリ１および２を、
それぞれバッテリ（プラス）低電圧、バッテリ（プラ
ス）高電圧と呼ぶものとする。
【００２４】スイッチングユニット３は、全体的に見て
《Ｔ》型３極構造を有しており、平らに置かれた状態で
図示されているが、そのステムは、誘導コイルまたは自
己誘導コイル４によって形成される、電力を蓄えるため
の単一の誘導性エレメントを含み、端子１１によってバ
ッテリ１の正側端子に接続され、その２つのブランチは
まったく同一であり、それらの自由端部は端子１３を介
して接地され、他方は正電位端子１２を介してバッテリ
２に接続されている。
《Ｔ》型３極構造を有しており、平らに置かれた状態で
図示されているが、そのステムは、誘導コイルまたは自
己誘導コイル４によって形成される、電力を蓄えるため
の単一の誘導性エレメントを含み、端子１１によってバ
ッテリ１の正側端子に接続され、その２つのブランチは
まったく同一であり、それらの自由端部は端子１３を介
して接地され、他方は正電位端子１２を介してバッテリ
２に接続されている。
【００２５】この実施例においては低い電位を基準とし
ており、２つのバッテリ１および２の負側端子を互いに
接続し、それぞれの電位は正の接地電位を構成してい
る。
ており、２つのバッテリ１および２の負側端子を互いに
接続し、それぞれの電位は正の接地電位を構成してい
る。
【００２６】Ｔ３の各ブランチは制御可能なスイッチ、
すなわち、より詳細に述べれば、この場合ＭＯＳトラン
ジスタ５または６およびそれと並列に接続されたダイオ
ード７または８をそれぞれが有する。
すなわち、より詳細に述べれば、この場合ＭＯＳトラン
ジスタ５または６およびそれと並列に接続されたダイオ
ード７または８をそれぞれが有する。
【００２７】ＭＯＳトランジスタ５，６は端子１３と１
２の間の分割ブリッジまたはスイッチングブリッジを構
成すべく同じ方向で直列に設けられ、トランジスタ５の
ソース電極はアース１３に、トランジスタ６のドレーン
電極は端子１２にそれぞれ接続されている。同様に、ダ
イオード７，８も同じ方向に向けて直列に接続されて端
子１３と１２の間に接続される分割ブリッジまたはスイ
ッチングブリッジおよび後者に対する導通ブリッジを形
成し、そのためダイオード８のカソードは端子１２に接
続され、ダイオード７のアノードはアース１３に接続さ
れている。２つの分割ブリッジ５，６および７，８は、
それぞれの中点がコイル４の一端、すなわち同じ端子に
接続されている。これらは全体として各ブランチのオン
またはオフが制御できる分割ブリッジを構成し、その結
果このブリッジはスイッチングまたは整流ブリッジとし
て機能することができる。
２の間の分割ブリッジまたはスイッチングブリッジを構
成すべく同じ方向で直列に設けられ、トランジスタ５の
ソース電極はアース１３に、トランジスタ６のドレーン
電極は端子１２にそれぞれ接続されている。同様に、ダ
イオード７，８も同じ方向に向けて直列に接続されて端
子１３と１２の間に接続される分割ブリッジまたはスイ
ッチングブリッジおよび後者に対する導通ブリッジを形
成し、そのためダイオード８のカソードは端子１２に接
続され、ダイオード７のアノードはアース１３に接続さ
れている。２つの分割ブリッジ５，６および７，８は、
それぞれの中点がコイル４の一端、すなわち同じ端子に
接続されている。これらは全体として各ブランチのオン
またはオフが制御できる分割ブリッジを構成し、その結
果このブリッジはスイッチングまたは整流ブリッジとし
て機能することができる。
【００２８】コントロール・ユニット９はマイクロプロ
セッサを備え、図示していない接続を介して電源の動作
方向に関する選択コマンドを受け取り、それに続いて所
望のシーケンスに従い、同時導通を避ける態様でＭＯＳ
トランジスタ５および６を制御する。
セッサを備え、図示していない接続を介して電源の動作
方向に関する選択コマンドを受け取り、それに続いて所
望のシーケンスに従い、同時導通を避ける態様でＭＯＳ
トランジスタ５および６を制御する。
【００２９】バッテリ１を高電圧バッテリ２から再充電
するときは、バック動作、すなわち逆昇圧動作が選択さ
れる。バック・モードにおいては、トランジスタ５およ
びダイオード８がブロックされ、前者はコントロール・
ユニット（９）によって、またダイオード８は、当然の
ことながらそれを囲むエレメントの電気的な状態によっ
て逆バイアスされるためにブロックされる。
するときは、バック動作、すなわち逆昇圧動作が選択さ
れる。バック・モードにおいては、トランジスタ５およ
びダイオード８がブロックされ、前者はコントロール・
ユニット（９）によって、またダイオード８は、当然の
ことながらそれを囲むエレメントの電気的な状態によっ
て逆バイアスされるためにブロックされる。
【００３０】基本のバック・モード・サイクルの第１の
相においては、マイクロプロセッサ・コントロール・ユ
ニット９によってトランジスタ６が導通され、その結
果、２つのバッテリ１，２の同極の端子、つまり正の端
子同士がコイル４を介して接続される。これによって電
力がバッテリ２からバッテリ１に伝達されて電流の増加
が生じるが、その増加は、この基本サイクルにおけるト
ランジスタ６の相対的な導通持続時間によって制御され
る。この段階では、ダイオード７および８による影響は
なく、ダイオード７は逆バイアスされ、ダイオード８は
短絡されている。コイル４は、一時的に電力を蓄え、そ
の結果、電流の増加速度を抑える。第２の相において
は、トランジスタ６がマイクロプロセッサ・コントロー
ル・ユニット９によってブロックされ、ダイオード７が
《回復ダイオード》として機能してバッテリ１を通るコ
イル４の電流ループを構成、つまり分割ブリッジの中点
（または《Ｔ》３の中点）をアースに接続し、それによ
ってコイル４は、蓄えられた電力から電流を生成する、
バッテリ１と並列に接続された電流ジェネレータとして
作用する。
相においては、マイクロプロセッサ・コントロール・ユ
ニット９によってトランジスタ６が導通され、その結
果、２つのバッテリ１，２の同極の端子、つまり正の端
子同士がコイル４を介して接続される。これによって電
力がバッテリ２からバッテリ１に伝達されて電流の増加
が生じるが、その増加は、この基本サイクルにおけるト
ランジスタ６の相対的な導通持続時間によって制御され
る。この段階では、ダイオード７および８による影響は
なく、ダイオード７は逆バイアスされ、ダイオード８は
短絡されている。コイル４は、一時的に電力を蓄え、そ
の結果、電流の増加速度を抑える。第２の相において
は、トランジスタ６がマイクロプロセッサ・コントロー
ル・ユニット９によってブロックされ、ダイオード７が
《回復ダイオード》として機能してバッテリ１を通るコ
イル４の電流ループを構成、つまり分割ブリッジの中点
（または《Ｔ》３の中点）をアースに接続し、それによ
ってコイル４は、蓄えられた電力から電流を生成する、
バッテリ１と並列に接続された電流ジェネレータとして
作用する。
【００３１】バッテリ２を低電圧バッテリ１から再充電
するときは、ブースト動作、すなわち昇圧動作が選択さ
れる。ブースト・モードにおいては、トランジスタ６お
よびダイオード７がブロックされたままになる。基本サ
イクルの第１の相においては、トランジスタ５がマイク
ロプロセッサ・コントロール・ユニット９の制御の下に
導通され、その結果、《Ｔ》３の中点をアースに接続、
つまりコイル４をバッテリ１の端子間に接続する。この
段階においてダイオード７および８による影響はなく、
ダイオード７は短絡され、ダイオード８は当然のことな
がらこのエレメントによって逆バイアスされる。この第
１の相において、電力も蓄えられるコイル４内に増加す
る電流の最大値は制御される。第２の相においては、マ
イクロプロセッサ・コントロール・ユニット９によりＭ
ＯＳ５が開かれると、コイル４内に蓄えられた電流が過
電圧を発生し、回復ダイオード８を経由してバッテリ２
に流れ込む。
するときは、ブースト動作、すなわち昇圧動作が選択さ
れる。ブースト・モードにおいては、トランジスタ６お
よびダイオード７がブロックされたままになる。基本サ
イクルの第１の相においては、トランジスタ５がマイク
ロプロセッサ・コントロール・ユニット９の制御の下に
導通され、その結果、《Ｔ》３の中点をアースに接続、
つまりコイル４をバッテリ１の端子間に接続する。この
段階においてダイオード７および８による影響はなく、
ダイオード７は短絡され、ダイオード８は当然のことな
がらこのエレメントによって逆バイアスされる。この第
１の相において、電力も蓄えられるコイル４内に増加す
る電流の最大値は制御される。第２の相においては、マ
イクロプロセッサ・コントロール・ユニット９によりＭ
ＯＳ５が開かれると、コイル４内に蓄えられた電流が過
電圧を発生し、回復ダイオード８を経由してバッテリ２
に流れ込む。
【００３２】このように、コイル４は、バック回路およ
びブースト回路で一般的な単一の電力蓄積エレメントを
構成する。
びブースト回路で一般的な単一の電力蓄積エレメントを
構成する。
【００３３】ここで注目すべきは、低電圧バッテリ１か
ら高電圧バッテリ２を再充電するための昇圧動作は、バ
ッテリ１と２の間の電位差を解決することに焦点が当て
られており、バッテリ１の電位を下回るまで極度に放電
された高電圧バッテリ２の再充電を不可とするわけでは
ない。
ら高電圧バッテリ２を再充電するための昇圧動作は、バ
ッテリ１と２の間の電位差を解決することに焦点が当て
られており、バッテリ１の電位を下回るまで極度に放電
された高電圧バッテリ２の再充電を不可とするわけでは
ない。
【００３４】図２に示した第２の実施例においては、図
１と対応するエレメントに同一の参照符号を用いている
が、図１の（３）異なる点はダイオード７および８が除
去され、ＭＯＳトランジスタ５および６によってそれぞ
れが機能的に置き換えられ、それに応じてマイクロプロ
セッサ９にストアされているこれらのトランジスタに対
するコマンドの適合が行われていることである。また、
コイル４と直列に電流センサ２４が設けられている。
１と対応するエレメントに同一の参照符号を用いている
が、図１の（３）異なる点はダイオード７および８が除
去され、ＭＯＳトランジスタ５および６によってそれぞ
れが機能的に置き換えられ、それに応じてマイクロプロ
セッサ９にストアされているこれらのトランジスタに対
するコマンドの適合が行われていることである。また、
コイル４と直列に電流センサ２４が設けられている。
【００３５】スイッチングユニット３の動作およびコン
トロール・ユニット９に関連して行った前述の説明は、
ここでも有効であるが、ダイオード７および８の整流効
果が静的ではなく動的であるという点を除きトランジス
タ５または６を、図１に示したそれぞれに関連付けられ
たダイオード７および８が逆バイアスされてブロックさ
れるとき、それぞれブロック状態に置き、ダイオード７
および８が順方向にバイアスされるときそれぞれ導通状
態に置くというコントロール・ユニット２９のコマンド
によって達成される。静的な整流エレメント７，８は、
このように制御されるスイッチングエレメント５，６に
よって不要になる。
トロール・ユニット９に関連して行った前述の説明は、
ここでも有効であるが、ダイオード７および８の整流効
果が静的ではなく動的であるという点を除きトランジス
タ５または６を、図１に示したそれぞれに関連付けられ
たダイオード７および８が逆バイアスされてブロックさ
れるとき、それぞれブロック状態に置き、ダイオード７
および８が順方向にバイアスされるときそれぞれ導通状
態に置くというコントロール・ユニット２９のコマンド
によって達成される。静的な整流エレメント７，８は、
このように制御されるスイッチングエレメント５，６に
よって不要になる。
【００３６】つまり、各ブーストおよびバック・サイク
ルの間のトランジスタ５，６は、前者においてはコイル
４（Ｔの中点）をバッテリ１の負の端子（アース１３）
に、後者においてはバッテリ２の正端子（１２）にそれ
ぞれ導通させる第１の機能（第１の相）、および再充電
回復ダイオードとして作用する第２の機能（第２の相）
を持つ。
ルの間のトランジスタ５，６は、前者においてはコイル
４（Ｔの中点）をバッテリ１の負の端子（アース１３）
に、後者においてはバッテリ２の正端子（１２）にそれ
ぞれ導通させる第１の機能（第１の相）、および再充電
回復ダイオードとして作用する第２の機能（第２の相）
を持つ。
【００３７】したがってトランジスタ５，６は逆相で動
作し、それにおいて、それぞれの整流時に安全のための
無駄時間を設け、２つのトランジスタ５，６が応答時間
の相違を原因として一時的に短絡されることを防止する
こともできる。バック・モードにおいては、第１の相に
おいてトランジスタ６が導通され、第２の相においてト
ランジスタ５が導通される（回復ダイオードの機能）。
作し、それにおいて、それぞれの整流時に安全のための
無駄時間を設け、２つのトランジスタ５，６が応答時間
の相違を原因として一時的に短絡されることを防止する
こともできる。バック・モードにおいては、第１の相に
おいてトランジスタ６が導通され、第２の相においてト
ランジスタ５が導通される（回復ダイオードの機能）。
【００３８】ブースト・モードにおいては、第１の相に
おいてトランジスタ５が導通され、第２の相においてト
ランジスタ６が導通される（回復ダイオードの機能）。
おいてトランジスタ５が導通され、第２の相においてト
ランジスタ６が導通される（回復ダイオードの機能）。
【００３９】次に、スイッチングユニット３０のコント
ロール・ユニットについてさらに詳細に説明する。
ロール・ユニットについてさらに詳細に説明する。
【００４０】電源２９，３０の動作に関する決定を行う
ためには、バッテリ１および２にそれぞれ関連付けられ
た２つのしきい値電圧の一方と下降時に交差する時点を
検出する必要があり、したがって一方のバッテリから他
方のバッテリに伝達されるように電流の方向を導き出さ
ねばならない。
ためには、バッテリ１および２にそれぞれ関連付けられ
た２つのしきい値電圧の一方と下降時に交差する時点を
検出する必要があり、したがって一方のバッテリから他
方のバッテリに伝達されるように電流の方向を導き出さ
ねばならない。
【００４１】ある下限値がバッテリ１，２の一方と交差
し、そして他方の充電する必要があるバッテリ２，１が
上限値より高い電圧を有し、かつ充分に充電されていれ
ば、所望のバッテリ１，２の再充電は自動的に制御され
る。しかしながら、少なくとも上限電圧値の制限を受け
ていない２つのバッテリ１，２の間において強制的な再
充電を行うためのマニュアル制御を設けてもよい。
し、そして他方の充電する必要があるバッテリ２，１が
上限値より高い電圧を有し、かつ充分に充電されていれ
ば、所望のバッテリ１，２の再充電は自動的に制御され
る。しかしながら、少なくとも上限電圧値の制限を受け
ていない２つのバッテリ１，２の間において強制的な再
充電を行うためのマニュアル制御を設けてもよい。
【００４２】２つのトランジスタ５および６用のコント
ロール・ユニット２９は、スイッチング回路２６を介し
てそれぞれのゲートを制御し、これら２つのゲート・制
御の切換え、または交差を可能にするプロセッサ２５を
備える。２つのバッテリ１および２の電圧Ｖ１およびＶ
２を測定するための回路２１は、これらの電圧Ｖ１およ
びＶ２のそれぞれと、それぞれに対応する２つのしきい
値、すなわち上限値と下限値を比較することによって、
次に示す再充電決定表のように機能する。
ロール・ユニット２９は、スイッチング回路２６を介し
てそれぞれのゲートを制御し、これら２つのゲート・制
御の切換え、または交差を可能にするプロセッサ２５を
備える。２つのバッテリ１および２の電圧Ｖ１およびＶ
２を測定するための回路２１は、これらの電圧Ｖ１およ
びＶ２のそれぞれと、それぞれに対応する２つのしきい
値、すなわち上限値と下限値を比較することによって、
次に示す再充電決定表のように機能する。
【００４３】なお、制御手段用に補助電源３１〜３５が
備わり、その入力に２つのバッテリ１，２が接続されて
いる。
備わり、その入力に２つのバッテリ１，２が接続されて
いる。
【００４４】
【表１】
【００４５】これにおいてＲ１→２（図２の《Ｒ》）
は、バッテリ１からバッテリ２を（再）充電する判断を
示し、Ｖ１≧１３Ｖ（上限値）であり、かつＶ２≦３３
Ｖ（下限値）である場合に限ってそれが開始される。同
様に、Ｒ２→１は、バッテリ２からバッテリ１を（再）
充電する判断を示し、Ｖ２≧４２Ｖ（上限値）であり、
かつＶ１≦１１Ｖ（下限値）である場合に限ってそれが
開始される。これに示されるように、一旦再充電が開始
されると、再充電されているバッテリの電圧が急激に上
昇して下限値を超えるといった特定の要因により上記の
電圧条件が存在しなくなってもそれが継続するという意
味においてこれは再充電判断表であって、状態表ではな
い。このように、一時的に下限値を超えることによって
《再充電》状態が停止される《ポンピング》動作を回避
し、目的のバッテリに充分な電力が伝達されるべく、所
定時間にわたって再充電を維持する必要がある。
は、バッテリ１からバッテリ２を（再）充電する判断を
示し、Ｖ１≧１３Ｖ（上限値）であり、かつＶ２≦３３
Ｖ（下限値）である場合に限ってそれが開始される。同
様に、Ｒ２→１は、バッテリ２からバッテリ１を（再）
充電する判断を示し、Ｖ２≧４２Ｖ（上限値）であり、
かつＶ１≦１１Ｖ（下限値）である場合に限ってそれが
開始される。これに示されるように、一旦再充電が開始
されると、再充電されているバッテリの電圧が急激に上
昇して下限値を超えるといった特定の要因により上記の
電圧条件が存在しなくなってもそれが継続するという意
味においてこれは再充電判断表であって、状態表ではな
い。このように、一時的に下限値を超えることによって
《再充電》状態が停止される《ポンピング》動作を回避
し、目的のバッテリに充分な電力が伝達されるべく、所
定時間にわたって再充電を維持する必要がある。
【００４６】二重結線によってプロセッサ２５に信号Ｒ
１→２およびＲ２→１が送信され、これらの信号のう
ち、一方のアクティブ状態がそこに記憶される。この記
憶された状態が上記のポンピングを回避し、Ｒ２→１ま
たはＲ１→２がアクティブ状態にあるか否かに応じたバ
ックまたはブースト動作のためのコマンド生成を可能に
する。さらに、信号Ｒ１→２およびＲ２→１は、バッテ
リ１およびバッテリ２にそれぞれ接続された２つの並列
スイッチを伴う回路２２に印加され、それからプロセッ
サ２５に対し、充電電流が供給されているバッテリ１ま
たは２の、監視すべき電圧Ｖ１またはＶ２が共通出力ケ
ーブルを介して提供される。電流センサ２４は、コイル
４の電流Ｉ４を測定して、それをアナログ／ディジタル
・コンバータ回路２３の入力に渡すが、これが電流の絶
対振幅を表しており、バック動作であるかブースト動作
であるかによってこの電流の方向が異なることから、こ
の回路において、それが受信した信号Ｒ１→２およびＲ
２→１の制御の下に電流の測定値の符号を反転する。こ
れに対して、電圧Ｖ１およびＶ２は、いずれの場合にお
いても方向を変えないため、プロセッサ２５において
は、電圧を一定の方向とし、電流の変化だけに注目する
ことによってコントロール・ソフトウェアの重複を回避
し、いずれか一方のソフトウェアを修正して、電流測定
値が負になる場合に適合させることが好ましい。これと
は別に、回路２２（双方向スイッチング）および２３に
おいて信号Ｒ１→２およびＲ２→１のいずれか一方を受
信し、信号Ｒ１→２およびＲ２→１がともにアクティブ
状態になければ、プロセッサ２５においてこれらの回路
２２および２３の出力を無視する変形も考えられる。
１→２およびＲ２→１が送信され、これらの信号のう
ち、一方のアクティブ状態がそこに記憶される。この記
憶された状態が上記のポンピングを回避し、Ｒ２→１ま
たはＲ１→２がアクティブ状態にあるか否かに応じたバ
ックまたはブースト動作のためのコマンド生成を可能に
する。さらに、信号Ｒ１→２およびＲ２→１は、バッテ
リ１およびバッテリ２にそれぞれ接続された２つの並列
スイッチを伴う回路２２に印加され、それからプロセッ
サ２５に対し、充電電流が供給されているバッテリ１ま
たは２の、監視すべき電圧Ｖ１またはＶ２が共通出力ケ
ーブルを介して提供される。電流センサ２４は、コイル
４の電流Ｉ４を測定して、それをアナログ／ディジタル
・コンバータ回路２３の入力に渡すが、これが電流の絶
対振幅を表しており、バック動作であるかブースト動作
であるかによってこの電流の方向が異なることから、こ
の回路において、それが受信した信号Ｒ１→２およびＲ
２→１の制御の下に電流の測定値の符号を反転する。こ
れに対して、電圧Ｖ１およびＶ２は、いずれの場合にお
いても方向を変えないため、プロセッサ２５において
は、電圧を一定の方向とし、電流の変化だけに注目する
ことによってコントロール・ソフトウェアの重複を回避
し、いずれか一方のソフトウェアを修正して、電流測定
値が負になる場合に適合させることが好ましい。これと
は別に、回路２２（双方向スイッチング）および２３に
おいて信号Ｒ１→２およびＲ２→１のいずれか一方を受
信し、信号Ｒ１→２およびＲ２→１がともにアクティブ
状態になければ、プロセッサ２５においてこれらの回路
２２および２３の出力を無視する変形も考えられる。
【００４７】回路２２によって生成される監視用の直流
電圧Ｖ１またはＶ２は、充電電流パルスによってもたら
される交流干渉を除去するためにプロセッサ２５におい
て積分され、コンパレータによって、この場合ピーク・
ピーク値を３ボルトとする傾斜を持った周期的な信号と
それが比較される。
電圧Ｖ１またはＶ２は、充電電流パルスによってもたら
される交流干渉を除去するためにプロセッサ２５におい
て積分され、コンパレータによって、この場合ピーク・
ピーク値を３ボルトとする傾斜を持った周期的な信号と
それが比較される。
【００４８】測定電圧から直流成分、すなわちここで１
１ボルトとする成分が減算される（または傾斜信号に加
算される）。積分後の電圧Ｖ１またはＶ２は、再充電の
間、緩やかに上昇し、前述した演算増幅器から、制御さ
れる電圧Ｖ１またはＶ２を各傾斜のピークが超えている
時間に対応して幅が減少する周期的なパルスが提供され
る。ただしこの例においては、再充電電圧が１４ボルト
を超えることはできない。またプロセッサ２５において
は、電力エレメントに許容されたレベルに電流を制限す
るため、測定電流Ｉ４と上限値の比較も行われる。電流
Ｉ４は、さらに下限値とも比較され、電流Ｉ４が下降し
てこの下限値と交差し、この再充電の結果としてバッテ
リ１または２に、充分に充電電流に抗する電圧Ｖ１また
はＶ２の上昇が得られたことが示されると再充電を停止
する。
１ボルトとする成分が減算される（または傾斜信号に加
算される）。積分後の電圧Ｖ１またはＶ２は、再充電の
間、緩やかに上昇し、前述した演算増幅器から、制御さ
れる電圧Ｖ１またはＶ２を各傾斜のピークが超えている
時間に対応して幅が減少する周期的なパルスが提供され
る。ただしこの例においては、再充電電圧が１４ボルト
を超えることはできない。またプロセッサ２５において
は、電力エレメントに許容されたレベルに電流を制限す
るため、測定電流Ｉ４と上限値の比較も行われる。電流
Ｉ４は、さらに下限値とも比較され、電流Ｉ４が下降し
てこの下限値と交差し、この再充電の結果としてバッテ
リ１または２に、充分に充電電流に抗する電圧Ｖ１また
はＶ２の上昇が得られたことが示されると再充電を停止
する。
【００４９】
【発明の効果】本発明によれば、このように２つのバッ
テリを、一方から電力が不足している他方に電力を伝達
することによって互いに補助させ、制御することができ
る。さらに、バックまたはブーストにおいていずれにも
等しく動作する誘導性エレメントが単体であり、コスト
および空間使用の両面から利益をもたらす。
テリを、一方から電力が不足している他方に電力を伝達
することによって互いに補助させ、制御することができ
る。さらに、バックまたはブーストにおいていずれにも
等しく動作する誘導性エレメントが単体であり、コスト
および空間使用の両面から利益をもたらす。
【００５０】本発明によれば、同期トランジスタ等のス
イッチング手段の制御手段の簡単な変更によって、追加
の回路を必要とせずに、電流の方向を反転することが可
能になる。
イッチング手段の制御手段の簡単な変更によって、追加
の回路を必要とせずに、電流の方向を反転することが可
能になる。
【図１】本発明装置の第１の実施形態を示す回路図であ
る。
る。
【図２】本発明装置の第２の実施形態を示す回路図であ
り、その動作を保証するコントロール・ユニットの詳細
を表す。
り、その動作を保証するコントロール・ユニットの詳細
を表す。
１，２ バッテリ ３ スイッチングユニット ４ 誘導コイル ５，６ ＭＯＳトランジスタ ７，８ ダイオード ９ コントロール・ユニット １１，１２，１３ 端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 595166435 ６ Ａｖｅｎｕｅ ｄ’Ｉｅｎａ ＰＡＲ ＩＳ Ｆｒａｎｃｅ (72)発明者 ボゼモン，ゴチエ フランス国 パリ ブルバール デ バテ ィニョーレ 53
Claims (9)
- 【請求項１】 単一の輸送手段の、明確に区別される２
つのバッテリ（１，２）の一方から他方に充電電流を伝
達するための装置において、可逆的なバック／ブースト
動作を伴う充電回路（５〜８）と、該充電回路と前記バ
ッテリの１つ（１）の間に設けられる単一の誘導性蓄電
エレメント（４）とを備えることを特徴とするバッテリ
間で充電電流を伝達する装置。 - 【請求項２】 さらに前記充電電流の方向に応じて、２
つのブランチ（５，７；６，８）を伴うスイッチング手
段（５〜８）を制御するため、制御手段が設けられ、該
ブランチ（５，７；６，８）は、前記誘導性エレメント
の一端を他方のバッテリの選択された端子に接続すべく
構成されることを特徴とする請求項１記載のバッテリ間
で充電電流を伝達する装置。 - 【請求項３】 前記スイッチング手段は、直列に接続さ
れた２つのダイオード（７，８）から成る第１のブリッ
ジと、直列に接続された２つのトランジスタ（５，６）
から成る第２のブリッジとを備え、該２つのブリッジの
中点が接続されることを特徴とする請求項２記載のバッ
テリ間で充電電流を伝達する装置。 - 【請求項４】 前記スイッチング手段は、排他的に、ス
イッチング回路・ブレーカとして直列に接続される２つ
のトランジスタ（５，６）を含み、前記制御手段は、所
望の場合には、伝達される電流の方向に応じて、同期バ
ック動作および同期ブースト動作においてそれらを動作
させるべく構成されることを特徴とする請求項２記載の
バッテリ間で充電電流を伝達する装置。 - 【請求項５】 前記制御手段は、前記２つのトランジス
タ（５，６）のコマンドを切換えるための回路（２６）
を含むことを特徴とする請求項４記載のバッテリ間で充
電電流を伝達する装置。 - 【請求項６】 前記制御手段は、２つの電圧コンパレー
タ（２１）を備え、前記２つのバッテリの電圧をそれぞ
れの公称電圧範囲と比較し、それに応じて前記充電電流
の方向を決定することを特徴とする請求項２記載のバッ
テリ間で充電電流を伝達する装置。 - 【請求項７】 前記制御手段は、前記バッテリ電圧の一
方を選択するための選択回路（２２）であって、前記コ
ンパレータ（２１）の制御の下に、充電されるバッテリ
の電圧を充電制御回路（２５）に伝達するように設けら
れる選択回路（２２）を含むことを特徴とする請求項６
記載のバッテリ間で充電電流を伝達する装置。 - 【請求項８】 前記制御手段は、前記誘導性エレメント
（４）のための電流センサ（２４）であって、前記コン
パレータ（２１）によって制御される電流の符号を条件
付きで反転させるための回路（２３）に接続される電流
センサ（２４）を含むことを特徴とする請求項６記載の
バッテリ間で充電電流を伝達する装置。 - 【請求項９】 さらに前記制御手段用の補助電源（３１
〜３５）を備え、該補助電源は、その入力に前記２つの
バッテリ（１，２）が接続されることを特徴とする請求
項１記載のバッテリ間で充電電流を伝達する装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9902079 | 1999-02-19 | ||
| FR9902079A FR2790147B1 (fr) | 1999-02-19 | 1999-02-19 | Dispositif de transfert de courant de charge entre deux batteries |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000253594A true JP2000253594A (ja) | 2000-09-14 |
Family
ID=9542281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000041926A Pending JP2000253594A (ja) | 1999-02-19 | 2000-02-18 | バッテリ間で充電電流を伝達する装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1030431A1 (ja) |
| JP (1) | JP2000253594A (ja) |
| FR (1) | FR2790147B1 (ja) |
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| CN102916470B (zh) * | 2012-11-01 | 2015-09-30 | 邱红原 | 一种用于串联电池之间能量转移的电池能量转移电路 |
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| CN104935021A (zh) * | 2014-03-19 | 2015-09-23 | 安徽动力源科技有限公司 | 一种电池充放电电路 |
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| CN110492554B (zh) * | 2019-07-22 | 2023-10-20 | 华为技术有限公司 | 调整控制电路、蓝牙耳机、充电盒与充电系统 |
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| US5359280A (en) * | 1992-01-10 | 1994-10-25 | Space Systems/Loral | Bilateral power converter for a satellite power system |
| JP3226599B2 (ja) * | 1992-05-19 | 2001-11-05 | 東芝アイティー・コントロールシステム株式会社 | バッテリーカーの制御方法及び装置 |
| US5307004A (en) * | 1992-07-06 | 1994-04-26 | Carsten Bruce W | Soft switching boost and buck regulators |
-
1999
- 1999-02-19 FR FR9902079A patent/FR2790147B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-02-08 EP EP00400340A patent/EP1030431A1/fr not_active Withdrawn
- 2000-02-18 JP JP2000041926A patent/JP2000253594A/ja active Pending
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