JP2003309932A

JP2003309932A - バッテリ充電装置

Info

Publication number: JP2003309932A
Application number: JP2002110945A
Authority: JP
Inventors: Koichi Mizutani; 浩市水谷; Tadashi Sato; 匡佐藤; Katsuo Yamada; 克夫山田
Original assignee: FDK Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: FDK Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-04-12
Filing date: 2002-04-12
Publication date: 2003-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、バッテリ充電装置に関し、二次バ
ッテリから取り出される電気エネルギがエネルギ損失と
して消費されるのを抑制しつつ、二次バッテリを構成す
る各単位セルの充電状態の均等化を適切に行うことで、
各単位セルを充電する際の充電効率を向上させることを
目的とする。【解決手段】直列接続する複数の単位セル１８により
構成される二次バッテリ１２と充電器１４との間に、共
通トランス２２を有する均等化回路２０を設ける。共通
トランス２２の一次側コイル２６を、二次バッテリ１２
へ向かう方向を順方向とするダイオード４４を介して二
次バッテリ１２に接続すると共に、複数の二次側コイル
２８をそれぞれ対応する単位セル１８に並列に接続す
る。ダイオード４４に並列に設けられたバイパス通路４
６に導通スイッチ４８を設ける。導通スイッチ４８の動
作により、バイパス通路４６を二次バッテリ１２の充電
時に遮断させ、非充電時に導通させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バッテリ充電装置
に係り、特に、直列接続された複数の単位セルにより構
成される二次バッテリから電気エネルギを取り出し、共
通トランスを用いて各単位セルへ分配することにより各
単位セルの充電状態を均等化するバッテリ充電装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば特開２００１−２５１７４
号公報に開示される如く、直列接続された複数の単位セ
ルにより構成された二次バッテリを備えるバッテリ充電
装置が知られている。この装置は、二次バッテリに接続
する一次側コイルと各単位セルに対応する二次側コイル
とにより構成される共通トランスを有し、何れか一の単
位セルの起電力が所定値を超えた場合にスイッチング素
子の駆動によりその単位セルの余剰エネルギを共通トラ
ンスによる磁気結合を用いて他の単位セルへ供給する。
かかる構成においては、一部の単位セルの起電力が過度
に上昇した場合に、その分の電気エネルギが他の単位セ
ルへ分配されることにより単位セルの充電状態が均等化
される。従って、上記従来の装置によれば、一部の単位
セルのみの過充電を回避することができ、単位セルをバ
ランスよく充電することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、二次バッテ
リの単位セルの充電状態がばらつくのを防止するうえで
は、単位セルから電気エネルギを取り出し他の単位セル
へ分配する均等化処理を常に行うことが好ましい。しか
しながら、このような均等化処理が常に行われる構成で
は、単位セルから取り出した電気エネルギが共通トラン
スを介して分配される過程で生ずるエネルギ損失が増大
するため、充電効率が低下するという不都合が生ずる。

【０００４】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、二次バッテリから取り出される電気エネルギが
エネルギ損失として消費されるのを抑制しつつ、二次バ
ッテリを構成する各単位セルの充電状態の均等化を適切
に行うことで、各単位セルを充電する際の充電効率を向
上させることが可能なバッテリ充電装置を提供すること
を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、請求項１
に記載する如く、直列接続する複数の単位セルにより構
成される二次バッテリと、前記二次バッテリと所定の電
流経路を介して一次側コイルが接続する共通トランスを
有し、前記二次バッテリから該一次側コイルへ供給され
た電気エネルギを、該二次バッテリの各単位セルに対応
する該共通トランスの二次側コイルへ磁気結合により供
給することにより各単位セルへ分配する均等化回路と、
を備えるバッテリ充電装置であって、前記二次バッテリ
から前記所定の電流経路を介する前記共通トランスの一
次側コイルへの電流の流通を、該二次バッテリの充電時
には禁止し、非充電時には許可する電流流通経路制御手
段を備えるバッテリ充電装置により達成される。

【０００６】本発明において、二次バッテリから所定の
電流経路を介する共通トランスの一次側コイルへの電流
の流通は、二次バッテリの充電時には禁止され、二次バ
ッテリの非充電時には許可される。かかる電流の流通が
禁止される場合には、二次バッテリから共通トランスへ
電気エネルギを取り出すことができないと共に、その電
気エネルギの共通トランスを介する分配が行われないた
め、二次バッテリの充電時には二次バッテリから取り出
される電気エネルギが共通トランスを流通することに起
因するエネルギ損失が生じない。一方、上記した電流の
流通が許可される場合には、二次バッテリから共通トラ
ンスへの電気エネルギの取り出しが行われ、その電気エ
ネルギが共通トランスを介して各単位セルへ分配され得
るため、二次バッテリの非充電時には各単位セルの充電
状態の均等化が行われる。従って、本発明によれば、二
次バッテリから取り出される電気エネルギが共通トラン
ス等においてエネルギ損失として消費されるのを抑制し
つつ、二次バッテリを構成する各単位セルの充電状態の
均等化を適切に行うので、各単位セルを充電する際の充
電効率を向上させることができる。

【０００７】この場合、請求項２に記載する如く、請求
項１記載のバッテリ充電装置において、前記所定の電流
経路に設けられた制御スイッチを備え、前記電流流通経
路制御手段は、前記所定の電流経路を前記制御スイッチ
を用いて前記二次バッテリの充電時には遮断させ、非充
電時には導通させることとすれば、二次バッテリから所
定の電流経路を介する共通トランスの一次側コイルへの
電流の流通を禁止・許可することができる。

【０００８】また、請求項３に記載する如く、請求項１
記載のバッテリ充電装置において、前記所定の電流経路
に設けられた、前記共通トランスの一次側コイルから前
記二次バッテリへ向かう方向を順方向とするダイオード
と、前記所定の電流経路に前記ダイオードと並列に設け
られたバイパス通路と、前記バイパス通路に設けられた
制御スイッチと、を備え、前記電流流通経路制御手段
は、前記バイパス通路を前記制御スイッチを用いて前記
二次バッテリの充電時には遮断させ、非充電時には導通
させることとすれば、ダイオードにより共通トランスの
一次側コイルから所定の電流経路を介する二次バッテリ
への電流の流通を常に許可すると共に、バイパス通路に
設けられた制御スイッチの動作により二次バッテリから
所定の電流経路のバイパス通路を介する共通トランスの
一次側コイルへの電流の流通を禁止・許可することがで
きる。

【０００９】尚、請求項４に記載する如く、請求項２又
は３記載のバッテリ充電装置において、前記制御スイッ
チは、前記所定の電流経路を前記二次バッテリの非充電
時には導通させ、充電時には充電電流が流れることによ
り遮断させる自励式スイッチであることとしてもよい。

【００１０】また、上記の目的は、請求項５に記載する
如く、直列接続する複数の単位セルにより構成される二
次バッテリと、前記二次バッテリと所定の電流経路を介
して一次側コイルが接続する共通トランスを有し、前記
二次バッテリから該一次側コイルへ供給された電気エネ
ルギを、該二次バッテリの各単位セルに対応する該共通
トランスの二次側コイルへ磁気結合により供給すること
により各単位セルへ分配する均等化回路と、を備えるバ
ッテリ充電装置であって、前記二次バッテリから前記所
定の電流経路を介する前記共通トランスの一次側コイル
への電流の流通を、該二次バッテリの単位セル間バラツ
キが所定以上に生じていない場合には禁止し、該所定以
上に生じている場合には許可する電流流通経路制御手段
を備えるバッテリ充電装置により達成される。

【００１１】本発明において、二次バッテリから所定の
電流経路を介する共通トランスの一次側コイルへの電流
の流通は、二次バッテリの単位セル間バラツキが所定以
上に生じていない場合には禁止され、そのバラツキが所
定以上に生じている場合には許可される。かかる電流の
流通が禁止されると、二次バッテリから共通トランスへ
の電気エネルギの取り出しが不可能となると共に、その
電気エネルギの共通トランスを介する分配が行われない
ため、単位セル間バラツキが所定以上に生じていない場
合には二次バッテリから取り出される電気エネルギが共
通トランスを流通することに起因するエネルギ損失が生
じない。一方、上記の電流流通が許可されると、二次バ
ッテリから共通トランスへの電気エネルギの取り出しが
行われ、また、その電気エネルギが共通トランスを介し
て各単位セルへ分配され得るため、単位セル間バラツキ
が所定以上に生じている場合には各単位セルの充電状態
の均等化が行われる。従って、本発明によれば、二次バ
ッテリから取り出される電気エネルギが共通トランス等
においてエネルギ損失として消費されるのを抑制しつ
つ、二次バッテリを構成する各単位セルの充電状態の均
等化を適切に行うので、各単位セルを充電する際の充電
効率を向上させることができる。

【００１２】尚、本発明において、「単位セル間バラツ
キ」とは、複数の単位セルの充電状態（充電率）のバラ
ツキのことであり、例えば単位セル個々の電圧に基づい
て検出される。

【００１３】この場合、請求項６に記載する如く、請求
項５記載のバッテリ充電装置において、前記所定の電流
経路に設けられた制御スイッチを備え、前記電流流通経
路制御手段は、前記所定の電流経路を前記制御スイッチ
を用いて前記二次バッテリの単位セル間バラツキが前記
所定以上に生じていない場合には遮断させ、該所定以上
に生じている場合には導通させることとすれば、二次バ
ッテリから所定の電流経路を介する共通トランスの一次
側コイルへの電流の流通を禁止・許可することができ
る。

【００１４】また、請求項７に記載する如く、請求項５
記載のバッテリ充電装置において、前記所定の電流経路
に設けられた、前記共通トランスの一次側コイルから前
記二次バッテリへ向かう方向を順方向とするダイオード
と、前記所定の電流経路に前記ダイオードと並列に設け
られたバイパス通路と、前記バイパス通路に設けられた
制御スイッチと、を備え、前記電流流通経路制御手段
は、前記バイパス通路を前記制御スイッチを用いて前記
二次バッテリの単位セル間バラツキが前記所定以上に生
じていない場合には遮断させ、該所定以上に生じている
場合には導通させることとすれば、ダイオードにより共
通トランスの一次側コイルから所定の電流経路を介する
二次バッテリへの電流の流通を常に許可すると共に、バ
イパス通路に設けられた制御スイッチの動作により二次
バッテリから所定の電流経路のバイパス通路を介する共
通トランスの一次側コイルへの電流の流通を禁止・許可
することができる。

【００１５】これらの場合、請求項８に記載する如く、
請求項１乃至７の何れか一項記載のバッテリ充電装置に
おいて、前記二次バッテリと前記所定の電流経路を介し
て接続し、該二次バッテリを充電する充電器を備え、前
記均等化回路は、また、前記充電器による電気エネルギ
の少なくとも一部を前記共通トランスの一次側コイルか
ら二次側コイルへ磁気結合により供給することにより前
記二次バッテリの各単位セルへ分配することとすれば、
充電器による二次バッテリの充電時に共通トランスを介
して各単位セルへ電気エネルギを分配するため、二次バ
ッテリから電気エネルギを取り出すことなく各単位セル
の充電状態の均等化を図ることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１実施例であ
るバッテリ充電装置１０の構成図を示す。本実施例のバ
ッテリ充電装置１０は、車両に搭載されている。車両
は、車載バッテリとして機能する二次バッテリ１２と、
モータ・ジェネレータやオルタネータ等の充電器１４
と、補機やエアコン，カーナビ等の電気負荷１６と、を
有している。二次バッテリ１２は、直列に接続する複数
（図１において３個）の単位セル１８により構成されて
おり、例えば１２Ｖ程度の出力電圧を有するニッケル水
素バッテリ或いはリチウムイオンバッテリである。二次
バッテリ１２は、上記した充電器１４および電気負荷１
６に接続されており、車両の回生制動時や車両エンジン
による動力発生時にその運動エネルギを変換して得た電
気エネルギを充電器１４から供給されることにより電力
として各単位セル１８に蓄えると共に、各単位セル１８
に蓄えている電力を電気負荷１６に供給することにより
電気負荷１６を作動させる。

【００１７】本実施例のバッテリ充電装置１０は、均等
化回路２０を備えている。均等化回路２０は、二次バッ
テリ１２の各単位セル１８の充電状態を均等化する回路
である。均等化回路２０は、二次バッテリ１２と充電器
１４との間に設けられている。均等化回路２０は、共通
トランス２２及びメインスイッチ２４を備えている。共
通トランス２２は、一次側コイル２６及び二次側コイル
２８により構成されている。共通トランス２２の一次側
コイル２６には、メインスイッチ２４が直列に接続され
ていると共に、抵抗３０およびコンデンサ３２からなる
スナバ回路３４とダイオード３６とを直列接続する回路
が並列に接続されている。スナバ回路３４及びダイオー
ド３６は、メインスイッチ２４がオフとなった際に共通
トランス２２に生ずる漏れインダクタンスのエネルギを
吸収する機能を有する。一次側コイル２６のメインスイ
ッチ２４側と反対側の端子と、メインスイッチ２４の一
次側コイル２６側と反対側の端子との間には、上記した
充電器１４が接続されている。

【００１８】共通トランス２２の二次側コイル２８は、
二次バッテリ１２の各単位セル１８にそれぞれ対応して
複数（図１において３個）設けられている。各二次側コ
イル２８は、一次側コイル２６に対して逆相巻きで構成
されている。各二次側コイル２８には、ダイオードから
なる整流回路３８が直列に接続されていると共に、対応
する単位セル１８が並列に接続されている。整流回路３
８は、一次側コイル２６による磁気結合により二次側コ
イル２８に誘導された交流を直流に変換する回路であ
る。単位セル１８は、整流回路３８からの直流電力を蓄
えることが可能となっている。

【００１９】共通トランス２２の一次側と二次バッテリ
１２とは、電流経路４０，４２を介して接続されてい
る。電流経路４０は、共通トランス２２の一次側コイル
２６のメインスイッチ２４側と反対側の端子に接続する
と共に、二次バッテリ１２の＋端子側に接続する。ま
た、電流経路４２は、メインスイッチ２４の一次側コイ
ル２６側と反対側の端子に接続すると共に、二次バッテ
リ１２の−端子側に接続する。

【００２０】電流経路４０の中途には、ダイオード４４
が設けられている。ダイオード４４は、共通トランス２
２の一次側コイル２６から二次バッテリ１２の＋端子側
へ向かう方向を順方向とするダイオードである。電流経
路４０には、ダイオード４４に並列にバイパス通路４６
が設けられている。バイパス通路４６には、その経路を
遮断・導通させる導通スイッチ４８が設けられている。
導通スイッチ４８は、電磁式スイッチ，バイポーラトラ
ンジスタ，ＭＯＳ−ＦＥＴ等により構成されており、オ
フ状態にある場合にバイパス通路４６を遮断させ、オン
状態にある場合にバイパス通路４６を導通させる。

【００２１】導通スイッチ４８及び上記したメインスイ
ッチ２４はそれぞれ、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ
と称す）５０に接続されている。メインスイッチ２４
は、ＥＣＵ５０からの指令に従ってＰＷＭ（Pulse Widt
h Modulation）制御によりオン・オフされる。また、導
通スイッチ４６は、ＥＣＵ５０からの指令に従ってオン
・オフされる。

【００２２】ＥＣＵ５０には、また、充電器電圧検出回
路５２および単位セル電圧検出回路５４が接続されてい
る。充電器電圧検出回路５２は、充電器１４に並列に設
けられており、充電器１４の端子間電圧に応じた信号を
出力する。また、単位セル電圧検出回路５４は、単位セ
ル１８ごとに設けられており、対応する単位セル１８の
端子間電圧に応じた信号を出力する。ＥＣＵ５０は、充
電器電圧検出回路５２の出力信号に基づいて充電器１４
の端子間電圧Ｖ１を検出すると共に、単位セル電圧検出
回路５４の出力信号に基づいて各単位セル１８の端子間
電圧ＶＣ１，ＶＣ２，・・・，ＶＣｎ（本実施例におい
てｎ＝３）を検出し、ＶＣ＊（ただし、＊＝１，２，・
・・，ｎ）を加算することにより単位セル１８の総電圧
（すなわち、二次バッテリ１２の総電圧）Ｖ２を検出す
る。ＥＣＵ５０は、各検出結果に基づいてメインスイッ
チ２４をＰＷＭ制御し、導通スイッチ４８をオン・オフ
制御する。

【００２３】図２は、本実施例のバッテリ充電装置１０
の動作について説明するための図を示す。尚、図２
（Ａ）にはメインスイッチ２４がオンされた場合を、ま
た、図２（Ｂ）にはメインスイッチ２４がオフされた場
合を、それぞれ示している。

【００２４】本実施例の構成においては、導通スイッチ
４８がオフにあっても、ダイオード４４の機能により充
電器１４から電流経路４０を介する二次バッテリ１２へ
の電流の流通は許容される。このため、直列接続された
単位セル１８により構成される二次バッテリ１２は、充
電器１４から電流経路４０およびダイオード４４を介し
て電気エネルギの供給を受けることにより充電される。
また、二次バッテリ１２は、電気負荷１６に電気エネル
ギを供給することにより放電される。

【００２５】二次バッテリ１２が電力を蓄えている状況
下で図２（Ａ）に示す如く均等化回路２０のメインスイ
ッチ２４がオン状態になると、以後、導通スイッチ４８
がオン状態にあることを前提として、破線矢印に示す如
く二次バッテリ１２の＋端子側からバイパス通路４６を
介して共通トランス２２の一次側コイル２６に向けて放
電電流Ｉが流れる。この際、放電電流Ｉは、各単位セル
１８の放電電流を総和したものである。一次側コイル２
６に電流が供給されると、その分の電気エネルギが共通
トランス２２の一次側に充填される。

【００２６】かかる状態から図２（Ｂ）に示す如くメイ
ンスイッチ２４がオフ状態に変化すると、共通トランス
２２の一次側コイル２６に充電された電気エネルギによ
り各二次側コイル２８に起電力が誘導される。この場
合、各単位セル１８にはそれぞれ、端子間電圧ＶＣ＊を
超える電圧が作用し、破線矢印に示す如く二次側コイル
２８から充電電流Ｉ１，Ｉ２，・・・，Ｉｎが供給され
る。この際、各単位セル１８に流れる充電電流Ｉ１，Ｉ
２，・・・，Ｉｎは、自己に対応する二次側コイル２８
に誘導された起電力と自己の端子間電圧ＶＣ＊との差圧
に応じた値となる。すなわち、端子間電圧ＶＣが大きい
単位セル１８には、起電力との差圧が小さくなるので、
相対的に小さな充電電流Ｉ＊が流れ、一方、端子間電圧
ＶＣが小さい単位セル１８には、起電力との差圧が大き
くなるので、相対的に大きな充電電流Ｉ＊（ただし、＊
＝１，２，・・・，ｎ）が流れる。

【００２７】このように、本実施例の構成においては、
メインスイッチ２４がオンされた場合に二次バッテリ１
２の各単位セル１８から電気エネルギを取り出して共通
トランス２２の一次側に充填すると共に、メインスイッ
チ２４がオフされた場合に共通トランス２２による磁気
結合を用いてその二次側から各単位セル１８にその単位
セル１８の端子間電圧ＶＣ＊に応じた電気エネルギを供
給する。

【００２８】単位セル１８は、端子間電圧ＶＣ＊が大き
いほど、残容量が多く、充電状態が満充電に近い状態と
なる。すなわち、単位セル１８の端子間電圧ＶＣ＊は、
その充電状態に応じた値となる。従って、本実施例の構
成においては、メインスイッチ２４のオン時、各単位セ
ル１８から等分に電気エネルギが取り出される一方、メ
インスイッチ２４のオフ時、残容量の比較的少ない単位
セル１８には比較的多くの電気エネルギが供給され、ま
た、残容量の比較的多い単位セル１８には比較的少ない
電気エネルギが供給される。

【００２９】このため、メインスイッチ２４のオン・オ
フを繰り返すことにより、二次バッテリ１２を構成する
各単位セル１８の充電状態のばらつきを解消させること
ができ、その充電状態の均等化を図ることができる。こ
のように、本実施例のバッテリ充電装置１０によれば、
一部の単位セル１８のみが過充電となるのを回避するこ
とができ、単位セル１８をバランスよく充電することが
できるので、過充電に起因するバッテリ１２全体の充電
不能の事態を回避することができ、二次バッテリ１２全
体を効率的に充放電させることが可能となっている。以
下、メインスイッチ２４のオン・オフにより単位セル１
８の均等化を図る処理を「均等化処理」と称す。

【００３０】ところで、二次バッテリ１２を構成する各
単位セル１８の充電状態のバラツキを防止するうえで
は、各単位セルから取り出した電気エネルギを共通トラ
ンス２２を介して分配することにより二次バッテリ１２
の均等化処理を常時行うことが望ましい。しかしなが
ら、単位セル１８から取り出された電気エネルギが共通
トランス２２を介して各単位セルに分配される過程にお
いてはエネルギ損失が発生するため、上記の如く均等化
処理が常に行われる構成では、共通トランス２２や電流
経路４０等において発生するエネルギ損失が増大し、二
次バッテリ１２の充電効率が低下するという不都合が生
ずる。

【００３１】そこで、本実施例においては、二次バッテ
リ１２から取り出される電気エネルギがエネルギ損失と
して消費されるのを抑制することにより、二次バッテリ
１２の充電効率を向上させる点に特徴を有している。以
下、図３を参照して、本実施例の特徴部について説明す
る。

【００３２】本実施例の構成において、充電器１４が二
次バッテリ１２を充電する場合、その充電電流は、電流
経路４０と共に、メインスイッチ２４がオン状態にある
際には共通トランス２２の一次側コイル２６にも流通す
る。一次側コイル２６に電流が供給されると、その分の
電気エネルギが共通トランス２２の一次側に充填され
る。かかる状態からメインスイッチ２４がオフになる
と、共通トランス２２の各二次側コイル２８に起電力が
誘導され、二次バッテリ１２の各単位セル１８に充電電
流が供給される。この際、各単位セル１８への各充電電
流は、自己に対応する二次側コイル２８に誘導された起
電力と自己の端子間電圧ＶＣ＊との差圧に応じた値とな
る。

【００３３】このため、本実施例によれば、充電器１４
が二次バッテリ１２を充電する場合にも、二次バッテリ
１２の単位セル１８から電気エネルギを取り出して各単
位セル１８の充電状態を強制的に均等化する場合と同様
に、共通トランス２２による磁気結合を用いて電気エネ
ルギを各単位セル１８へその充電状態に応じて分配する
ことができる。従って、充電器１４による二次バッテリ
１２の充電時、二次バッテリ１２は、充電器１４による
充電電流の一部が共通トランス２２を介して供給される
ことにより、その各単位セル１８の充電状態が均等化さ
れるように充電される。この点、充電器１４による二次
バッテリ１２の充電が行われる際には、各単位セル１８
の充電状態の均等化を図るうえで、各単位セル１８から
電気エネルギを強制的に共通トランス２２の一次側に取
り出すことは不要である。

【００３４】本実施例において、二次バッテリ１２と共
通トランス２２の一次側との間には、電流経路４０が設
けられている。電流経路４０には、一次コイル２６から
二次バッテリ１２の＋端子側へ向かう方向を順方向とす
るダイオード４４、及び、ダイオード４４に並列に設け
られたバイパス通路４６を遮断・導通させる導通スイッ
チ４８が設けられている。導通スイッチ４８がオン状態
にある場合は、バイパス通路４６が導通するので、充電
器１４側から電流経路４０を介する二次バッテリ１２へ
の電流の流通、及び、二次バッテリ１２から電流経路４
０を介する充電器１４側への電流の流通は共に許容され
る。一方、導通スイッチ４８がオフ状態にある場合は、
バイパス通路４６が遮断されるので、充電器１４側から
電流経路４０およびダイオード４４を介する二次バッテ
リ１２への電流の流通は許容される一方、二次バッテリ
１２から電流経路４０を介する充電器１４側への電流の
流通は禁止される。

【００３５】従って、充電器１４による二次バッテリ１
２の充電が行われない場合には導通スイッチ４８をオン
状態に維持し、一方、かかる二次バッテリ１２の充電が
行われる場合には導通スイッチ４８をオフ状態にするこ
ととすれば、二次バッテリ１２の非充電時には二次バッ
テリ１２から電流経路４０およびバイパス通路４６を介
する充電器１４側への電流の流通が許容される一方、二
次バッテリ１２の充電時には二次バッテリ１２から電流
経路４０を介する充電器１４側への電流の流通が禁止さ
れることとなるので、充電器１４による二次バッテリ１
２の充電が行われる状況下では、各単位セル１８の充電
状態の均等化処理を行うための各単位セル１８から共通
トランス２２の一次側への電気エネルギの取り出しが行
われるのは回避される。

【００３６】かかる構成においては、充電器１４による
二次バッテリ１２の非充電時には、各単位セル１８から
共通トランス２２の一次側に電気エネルギを取り出して
各単位セル１８へ分配することにより二次バッテリ１２
の均等化処理を行うことができると共に、二次バッテリ
１２の充電時には、各単位セル１８から共通トランス２
２の一次側への電気エネルギの取り出しを行わず、各単
位セル１８からの電気エネルギが共通トランス２２を介
して各単位セル１８に分配される過程で生ずるエネルギ
損失の発生を回避することができる。従って、上記の如
く充電器１４による二次バッテリ１２の充電が行われる
か否かに応じて導通スイッチ４８の状態を切り換えるこ
ととすれば、二次バッテリ１２から取り出される電気エ
ネルギがエネルギ損失として消費されるのを抑制しつ
つ、二次バッテリ１２を構成する各単位セル１８の充電
状態の均等化を適切に行うことでき、これにより、単位
セル１８の充電効率を向上させることが可能となる。

【００３７】図３は、上記の機能を実現すべく、本実施
例においてＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンの一例の
フローチャートを示す。図３に示すルーチンは、所定時
間ごとに繰り返し起動されるルーチンである。図３に示
すルーチンが起動されると、まずステップ１００の処理
が実行される。

【００３８】ステップ１００では、充電器電圧検出回路
５２の出力信号に基づいて検出される充電器１４の端子
間電圧Ｖ１が入力されると共に、単位セル電圧検出回路
５４の出力信号に基づいて検出される各単位セル１８の
端子間電圧ＶＣ１，ＶＣ２，・・・，ＶＣｎが入力さ
れ、それらを加算することにより得られる二次バッテリ
１２の総電圧Ｖ２（＝ＶＣ１＋ＶＣ２＋・・・＋ＶＣ
ｎ）が入力される。

【００３９】ステップ１０２では、充電器１４が充電作
動中にあるか否か、具体的には、上記ステップ１００で
入力された充電器１４の端子間電圧Ｖ１が二次バッテリ
１２の総電圧Ｖ２に比べて所定値α以上大きいか否かが
判別される。尚、所定値αは、充電器１４が二次バッテ
リ１２を充電し得ると判断できる正値の最小電圧であ
る。Ｖ１≧Ｖ２＋αが成立する場合は、充電器１４が二
次バッテリ１２を充電し得る状態にあると判断できるの
で、かかる判別がなされた場合は次にステップ１０４の
処理が実行される。一方、Ｖ１≧Ｖ２＋αが成立しない
場合は、充電器１４が二次バッテリ１２を充電し得る状
態にないと判断できるので、かかる判別がなされた場合
は次にステップ１０６の処理が実行される。

【００４０】ステップ１０４では、メインスイッチ２４
をＰＷＭ制御によりデューティ駆動すると共に、導通ス
イッチ４８をオフにする処理が実行される。本ステップ
１０４の処理が実行されると、以後、共通トランス２２
の一次側から電流経路４０およびダイオード４４を介す
る二次バッテリ１２への電流の流通は許容される一方、
導通スイッチ４８のオフによりバイパス通路４６が遮断
されるので、二次バッテリ１２から電流経路４０を介す
る共通トランス２２の一次側への電流の流通は禁止され
る。本ステップ１０４の処理が終了すると、今回のルー
チンは終了される。

【００４１】ステップ１０６では、二次バッテリ１２の
各単位セル１８の充電状態が均等化を要する状態にあ
り、二次バッテリ１２についてセルバランス補正を行う
必要があるか否か、具体的には、各単位セル１８の端子
間電圧ＶＣ１，ＶＣ２，・・・，ＶＣｎの何れか２つの
差が所定値β以上であるか否かが判別される。尚、所定
値βは、セルバランス補正を行う必要があると判断でき
る最小の電圧差である。その結果、｜ＶＣ１−ＶＣ２｜
≧β、｜ＶＣ２−ＶＣ３｜≧β、及び｜ＶＣ３−ＶＣ１
｜≧βの何れもが成立しないと判別された場合は、セル
バランス補正を行う必要がないので、次にステップ１０
８の処理が実行される。一方、｜ＶＣ１−ＶＣ２｜≧
β、｜ＶＣ２−ＶＣ３｜≧β、及び｜ＶＣ３−ＶＣ１｜
≧βの何れか一が成立すると判別された場合は、セルバ
ランス補正を行う必要があるので、次にステップ１１０
の処理が実行される。

【００４２】ステップ１０８では、メインスイッチ２４
のデューティ駆動を停止しオフにすると共に、導通スイ
ッチ４８もオフにする処理が実行される。本ステップ１
０８の処理が実行されると、以後、二次バッテリ２２の
均等化処理が行われないと共に、二次バッテリ１２から
電流経路４０を介する共通トランス２２の一次側への電
流の流通が禁止される。本ステップ１０８の処理が終了
すると、今回のルーチンは終了される。

【００４３】ステップ１１０では、メインスイッチ２４
をＰＷＭ制御によりデューティ駆動すると共に、導通ス
イッチ４８をオンにする処理が実行される。本ステップ
１１０の処理が実行されると、以後、導通スイッチ４８
のオンによりバイパス通路４６が導通されるので、二次
バッテリ１２から電流経路４０を介する共通トランス２
２の一次側への電流の流通は許容される。本ステップ１
１０の処理が終了すると、今回のルーチンは終了され
る。

【００４４】上記図３に示すルーチンによれば、二次バ
ッテリ１２が充電器１４により充電される場合にはメイ
ンスイッチ２４をデューティ駆動しかつ導通スイッチ４
８をオフにすると共に、二次バッテリ１２が充電器１４
により充電されない場合には二次バッテリ１２のセルバ
ランス補正を行う必要があることを条件としてメインス
イッチ２４をデューティ駆動しかつ導通スイッチ４８を
オンにすることができる。

【００４５】かかる構成においては、充電器１４による
二次バッテリ１２の充電が行われる際に、各単位セル１
８の充電状態の均等化処理を行うための各単位セル１８
から共通トランス２２の一次側への電気エネルギの取り
出しを行うことは不可能であるので、各単位セル１８か
ら取り出される電気エネルギが共通トランス２２を介し
て各単位セル１８に分配される過程で生ずるエネルギ損
失の発生を回避できる。この場合、二次バッテリ１２か
ら取り出される電気エネルギについてのエネルギ損失の
増大は抑制される。また、上記の構成において、充電器
１４による二次バッテリ１２の充電が行われない場合に
は、二次バッテリ１２のセルバランス補正を要する際に
各単位セル１８から共通トランス２２の一次側への電気
エネルギの取り出しを行うことが可能であるので、各単
位セル１８の均等化処理を行うことができる。

【００４６】従って、本実施例のバッテリ充電装置１０
によれば、二次バッテリ１２の均等化処理が常時行われ
る構成に比して二次バッテリ１２から取り出される電気
エネルギがエネルギ損失として消費されるのを抑制しつ
つ、各単位セル１８の充電状態の均等化を適切に行うこ
とができる。このため、本実施例においては、二次バッ
テリ１２の単位セル１８を充電する際の充電効率を向上
させることが可能となっている。

【００４７】尚、本実施例の構成においては、充電器１
４による二次バッテリ１２の充電が行われる際に、メイ
ンスイッチ２４がデューティ駆動されるので、充電器１
４による充電電流の一部が共通トランス２２による磁気
結合により二次バッテリ１２の各単位セル１８へ供給さ
れる。すなわち、二次バッテリ１２の充電は、その各単
位セル１８の充電状態が均等化されるように行われる。
このため、充電器１４による二次バッテリ１２の充電が
行われる際に、各単位セル１８から電気エネルギを取り
出すことなく各単位セル１８の充電状態の均等化を実現
することができる。従って、本実施例のバッテリ充電装
置１０においては、二次バッテリ１２の各単位セル１８
の均等化を促進することが可能となっている。

【００４８】また、上記図３に示すルーチンによれば、
二次バッテリ１２が充電器１４により充電されない状況
下において二次バッテリ１２のセルバランス補正を行う
必要がない場合には、メインスイッチ２４および導通ス
イッチ４８を共にオフに維持することができる。かかる
構成においては、充電器１４が充電作動中でない状況下
において各単位セル１８の充電状態がバランスよく維持
されている場合には、均等化処理自体が行われずかつバ
イパス通路４６が遮断される。

【００４９】各単位セル１８がバランスよく充電されて
いれば、その充電状態をバランスさせるための均等化処
理を行うことは不要であり、また、バイパス通路４６を
導通させることも不要である。従って、本実施例のバッ
テリ充電装置１０によれば、充電器１４が充電作動中で
ない状況下で各単位セル１８がバランスよく充電されて
いる場合には、二次バッテリ１２から電流経路４０を介
して共通トランス２２の一次側へ電流が流れず、また、
共通トランス２２を介して二次バッテリ１２の各単位セ
ル１８へ電流が流れないので、二次バッテリ１２の均等
化処理を無駄に行うのを防止することができ、均等化処
理が行われることに起因するエネルギ損失の発生を回避
することが可能となっている。

【００５０】尚、上記第１の実施例においては、電流経
路４０が特許請求の範囲に記載した「所定の電流経路」
に、ダイオード４４が特許請求の範囲に記載した「ダイ
オード」に、バイパス通路４６が特許請求の範囲に記載
した「バイパス通路」に、導通スイッチ４８が特許請求
の範囲に記載した「制御スイッチ」に、それぞれ相当し
ている。また、ＥＣＵ５０が、上記図３に示すルーチン
の処理に従って導通スイッチ４８のオン・オフにより電
流経路４０を遮断・導通させることにより特許請求の範
囲に記載した「電流流通経路制御手段」が実現されてい
る。

【００５１】ところで、上記第１の実施例においては、
二次バッテリ１２が充電器１４により充電されない状況
下において、二次バッテリ１２のセルバランス補正を行
う必要がない場合には導通スイッチ４８をオフに維持
し、セルバランス補正を行う必要がある場合には導通ス
イッチ４８をオンにすることとしているが、二次バッテ
リ１２が充電器１４により充電されない場合には常に導
通スイッチ４８をオンにすることとしてもよい。

【００５２】また、上記の第１実施例においては、二次
バッテリ１２が充電器１４により充電される場合には導
通スイッチ４８をオフにすることとしているが、各単位
セル１８の充電状態のバラツキが著しい場合には、その
充電が行われる状況下においても導通スイッチ４８をオ
ンにすることとしてもよい。この場合には、各単位セル
１８の充電状態のバラツキの解消が促進されるので、速
やかにその充電状態を均等化させることができる。

【００５３】次に、上記図１及び図３と共に、図４を参
照して、本発明の第２実施例について説明する。本実施
例のシステムは、上記図１に示すバッテリ充電装置１０
において、ＥＣＵ５０に図４に示すルーチンを実行させ
ることにより実現される。

【００５４】上記した第１実施例では、二次バッテリ１
２が充電器１４により充電される場合、セルバランス補
正を行う必要があるか否かにかかわらず、導通スイッチ
４８をオフにし、二次バッテリ１２から電流経路４０お
よびバイパス通路４６を介する共通トランス２２の一次
側への電流の流通を禁止する一方、二次バッテリ１２が
充電器１４により充電されない場合、セルバランス補正
を行う必要があることを条件として、導通スイッチ４８
をオンにし、上記電流の流通を許容する。

【００５５】これに対して、本実施例においては、二次
バッテリ１２のセルバランス補正を行う必要がある場
合、二次バッテリ１２の充電の有無にかかわらず、導通
スイッチ４８をオンにし、二次バッテリ１２から電流経
路４０およびバイパス通路４６を介する共通トランス２
２の一次側への電流の流通を許容する一方、セルバラン
ス補正を行う必要がない場合、導通スイッチ４８をオフ
にし、上記電流の流通を禁止する。

【００５６】二次バッテリ１２を構成する単位セル１８
の充電状態のバラツキが比較的大きい場合には、セルバ
ランス補正を行うことが必要であり、各単位セル１８か
ら電流経路４０を介して共通トランス２２の一次側に電
気エネルギを取り出し、その電気エネルギを共通トラン
ス２２を介して各単位セル１８へ分配することにより二
次バッテリ１２の均等化処理を促進することが適切であ
る。一方、単位セル１８の充電状態のバラツキが比較的
小さい場合には、セルバランス補正を行うことは必ずし
も必要でない。すなわち、各単位セル１８の充電状態の
均等化を図るうえで、各単位セル１８から共通トランス
２２の一次側への電気エネルギの取り出しを頻繁に行う
必要はなく、単位セル１８の充電状態のバラツキが大き
い場合にのみかかる取り出しを行うこととすれば十分で
ある。

【００５７】この点、本実施例の構成においては、単位
セル１８の充電状態のバラツキが大きく、セルバランス
補正を行う必要がある場合、二次バッテリ１２から電流
経路４０を介する共通トランス２２の一次側への電流の
流通が許容されるので、各単位セル１８から共通トラン
ス２２の一次側に電気エネルギを取り出して各単位セル
１８へ分配することにより二次バッテリ１２の均等化処
理を行うことができる。また、単位セル１８の充電状態
のバラツキが小さく、セルバランス補正を行う必要がな
い場合、上記電流の流通が禁止されるので、各単位セル
１８から共通トランス２２の一次側への電気エネルギの
取り出しを行わず、各単位セル１８からの電気エネルギ
が共通トランス２２を介して各単位セル１８に分配され
る過程で生ずるエネルギ損失の発生を回避することがで
きる。

【００５８】従って、上記の如く二次バッテリ１２の単
位セル１８間の充電状態のバラツキに応じて導通スイッ
チ４８を切り換えることとすれば、二次バッテリ１２か
ら取り出される電気エネルギがエネルギ損失として消費
されるのを抑制しつつ、二次バッテリ１２を構成する各
単位セル１８の充電状態の均等化を適切に行うことで
き、これにより、単位セル１８の充電効率を向上させる
ことが可能となる。

【００５９】図４は、上記の機能を実現すべく、本実施
例においてＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンの一例の
フローチャートを示す。図４に示すルーチンは、所定時
間ごとに繰り返し起動されるルーチンである。図４に示
すルーチンが起動されると、まずステップ１５０の処理
が実行される。

【００６０】ステップ１５０では、上記図３に示すルー
チンのステップ１００と同様に、充電器１４の端子間電
圧Ｖ１が入力されると共に、各単位セル１８の端子間電
圧ＶＣ１，ＶＣ２，・・・，ＶＣｎが入力され、それら
を加算することにより得られる二次バッテリ１２の総電
圧Ｖ２（＝ＶＣ１＋ＶＣ２＋・・・＋ＶＣｎ）が入力さ
れる。

【００６１】ステップ１５２では、上記ステップ１５０
で入力された各単位セル１８の端子間電圧ＶＣ１，ＶＣ
２，・・・，ＶＣｎの何れか２つの差が所定値β以上で
あるか否かが判別される。尚、所定値βは、セルバラン
ス補正を行う必要があると判断できる最小の電圧差であ
る。その結果、｜ＶＣ１−ＶＣ２｜≧β、｜ＶＣ２−Ｖ
Ｃ３｜≧β、及び｜ＶＣ３−ＶＣ１｜≧βの何れか一が
成立すると判別された場合は、次にステップ１５４の処
理が実行される。一方、｜ＶＣ１−ＶＣ２｜≧β、｜Ｖ
Ｃ２−ＶＣ３｜≧β、及び｜ＶＣ３−ＶＣ１｜≧βの何
れもが成立しないと判別された場合は、次にステップ１
５６の処理が実行される。

【００６２】ステップ１５４では、メインスイッチ２４
をＰＷＭ制御によりデューティ駆動すると共に、導通ス
イッチ４８をオンにする処理が実行される。本ステップ
１５４の処理が実行されると、以後、導通スイッチ４８
のオンによりバイパス通路４６が導通されるので、二次
バッテリ１２から電流経路４０を介する共通トランス２
２の一次側への電流の流通は許容される。本ステップ１
５４の処理が終了すると、今回のルーチンは終了され
る。

【００６３】ステップ１５６では、充電器１４が充電作
動中にあるか否か、具体的には、上記ステップ１５０で
入力された充電器１４の端子間電圧Ｖ１が二次バッテリ
１２の総電圧Ｖ２に比べて所定値α以上大きいか否かが
判別される。尚、所定値αは、充電器１４が二次バッテ
リ１２を充電し得ると判断できる正値の最小電圧であ
る。Ｖ１≧Ｖ２＋αが成立する場合は、充電器１４が二
次バッテリ１２を充電し得る状態にあると判断できるの
で、かかる判別がなされた場合は次にステップ１５８の
処理が実行される。一方、Ｖ１≧Ｖ２＋αが成立しない
場合は、充電器１４が二次バッテリ１２を充電し得る状
態にないと判断できるので、かかる判別がなされた場合
は次にステップ１６０の処理が実行される。

【００６４】ステップ１５８では、メインスイッチ２４
をＰＷＭ制御によりデューティ駆動すると共に、導通ス
イッチ４８をオフにする処理が実行される。本ステップ
１５８の処理が実行されると、以後、共通トランス２２
の一次側から電流経路４０およびダイオード４４を介す
る二次バッテリ１２への電流の流通は許容される一方、
導通スイッチ４８のオフによりバイパス通路４６が遮断
されるので、二次バッテリ１２から電流経路４０を介す
る共通トランス２２の一次側への電流の流通は禁止され
る。本ステップ１５８の処理が終了すると、今回のルー
チンは終了される。

【００６５】ステップ１６０では、メインスイッチ２４
のデューティ駆動を停止しオフにすると共に、導通スイ
ッチ４８もオフにする処理が実行される。本ステップ１
６０の処理が実行されると、以後、二次バッテリ２２の
均等化処理が行われないと共に、二次バッテリ１２から
電流経路４０を介する共通トランス２２の一次側への電
流の流通が禁止される。本ステップ１６０の処理が終了
すると、今回のルーチンは終了される。

【００６６】上記図４に示すルーチンによれば、二次バ
ッテリ１２を構成する単位セル１８間の充電状態のバラ
ツキが比較的大きく、セルバランス補正を行う必要があ
る場合には導通スイッチ４８をオンにしかつメインスイ
ッチ２４をデューティ駆動すると共に、単位セル１８間
の充電状態のバラツキが比較的小さく、セルバランス補
正を行う必要がない場合には導通スイッチ４８をオフに
することができる。

【００６７】かかる構成においては、セルバランス補正
を行う必要がある場合には、バイパス通路４６が導通さ
れることにより各単位セル１８から共通トランス２２の
一次側への電気エネルギの取り出しを行うことが可能で
あるので、各単位セル１８の充電状態の均等化処理を行
うことができる。また、セルバランス補正を行う必要が
ない場合には、バイパス通路４６が遮断されることによ
り上記電気エネルギの取り出しを行うことが不可能であ
るので、各単位セル１８から取り出される電気エネルギ
が共通トランス２２を介して各単位セル１８に分配され
る過程で生ずるエネルギ損失の発生を回避することがで
きる。

【００６８】従って、本実施例のバッテリ充電装置１０
によれば、上記第１実施例の構成と同様に、二次バッテ
リ１２の均等化処理が常時行われる構成に比して二次バ
ッテリ１２から取り出される電気エネルギがエネルギ損
失として消費されるのを抑制しつつ、各単位セル１８の
充電状態の均等化を適切に行うことができる。このた
め、本実施例においては、二次バッテリ１２の単位セル
１８を充電する際の充電効率を向上させることが可能と
なっている。

【００６９】また、上記図４に示すルーチンによれば、
二次バッテリ１２のセルバランス補正を行う必要がない
状況下においても、二次バッテリ１２が充電器１４によ
り充電される場合には、メインスイッチ２４をデューテ
ィ駆動することができる。すなわち、二次バッテリ１２
が充電器１４により充電される場合には、セルバランス
補正を行う必要があるか否かにかかわらず、メインスイ
ッチ２４をデューティ駆動することができる。

【００７０】かかる構成においては、充電器１４による
二次バッテリ１２の充電時、充電器１４による充電電流
の一部が共通トランス２２による磁気結合により二次バ
ッテリ１２の各単位セル１８へ分配供給され、二次バッ
テリ１２の充電が各単位セル１８の充電状態が均等化さ
れるように行われる。この場合には、セルバランス補正
のための各単位セル１８からの電気エネルギの取り出し
が行われなくても、各単位セル１８の充電状態の均等化
が実現される。従って、本実施例のバッテリ充電装置１
０においては、二次バッテリ１２の各単位セル１８の均
等化を促進することが可能となっている。

【００７１】この場合、単位セル１８間の充電バラツキ
が比較的小さいときには、充電器１４による充電電流の
一部が共通トランス２２を介して各単位セル１８へ分配
供給されることにより、損失の小さい軽度の均等化のみ
が行われる。一方、単位セル１８間の充電バラツキが比
較的大きいときには、充電器１４による充電電流の一部
の共通トランス２２を介する各単位セル１８への分配供
給と、二次バッテリ１２から電流経路４０を介して共通
トランス２２の一次側へ取り出された電流の共通トラン
ス２２を介する各単位セル１８への分配供給との双方に
より、より均等化作用の大きな均等化処理が行われる。
すなわち、充電バラツキが比較的小さいときにはエネル
ギ損失は小さい一方で均等化作用が小さい低均等化処理
を行い、充電バラツキが比較的大きいときにはエネルギ
損失は大きい一方で均等化作用が大きい高均等化処理を
行うことにより、単位セル１８の充電バラツキの大小に
より均等化作用の大きさが大小異なる複数の均等化処理
を実現することができ、単位セル１８の均等化とエネル
ギ損失の低減との両立を図ることができる。

【００７２】更に、上記図４に示すルーチンによれば、
二次バッテリ１２のセルバランス補正を行う必要がない
状況下、二次バッテリ１２が充電器１４により充電され
ない場合には、メインスイッチ２４および導通スイッチ
４８を共にオフにすることができる。かかる構成におい
ては、各単位セル１８の充電状態がバランスよく維持さ
れかつ充電器１４が充電作動中でない場合、均等化処理
自体が行われずかつバイパス通路４６が遮断される。

【００７３】従って、本実施例のバッテリ充電装置１０
によれば、各単位セル１８の充電状態がバランスよく維
持されかつ充電器１４が充電作動中でない場合、二次バ
ッテリ１２から電流経路４０を介して共通トランス２２
の一次側へ電流が流れず、また、共通トランス２２を介
して二次バッテリ１２の各単位セル１８へ電流が流れな
いので、二次バッテリ１２の均等化処理を無駄に行うの
を防止することができ、均等化処理が行われることに起
因するエネルギ損失の発生を回避することが可能となっ
ている。

【００７４】尚、上記第２の実施例においては、各単位
セル１８の端子間電圧ＶＣ１，ＶＣ２，・・・，ＶＣｎ
の何れか２つの差が「単位セル間バラツキ」に相当して
いると共に、ＥＣＵ５０が、上記図４に示すルーチンの
処理に従って導通スイッチ４８のオン・オフにより電流
経路４０を遮断・導通させることにより特許請求の範囲
に記載した「電流流通経路制御手段」が実現されてい
る。

【００７５】ところで、上記第１及び第２の実施例にお
いては、二次バッテリ１２のセルバランス補正を行う必
要があるか否かを、各単位セル１８の端子間電圧ＶＣ
１，ＶＣ２，・・・，ＶＣｎの何れか２つの差が所定値
β以上であるか否かに基づいて判別することとしている
が、全単位セル１８の端子間電圧のうち最大値と最小値
との差が所定値以上であるか否かに基づいて判別するこ
ととしてもよい。

【００７６】次に、上記図１と共に、図５を参照して、
本発明の第３実施例について説明する。

【００７７】上記した第１及び第２実施例では、二次バ
ッテリ１２から電流経路４０を介する共通トランス２２
の一次側への電流流通の許容・禁止が、ＥＣＵ５０によ
る導通スイッチ４８へのオン・オフ指令により切り換わ
る。これに対して、本実施例においては、充電器１４に
よる二次バッテリ１２の充電が行われる際のその充電電
流によりスイッチが励磁されるか否かに応じて、上記し
た電流流通の許容・禁止が切り換わる。

【００７８】図５は、本実施例のバッテリ充電装置２０
０の構成図を示す。尚、図５において、上記した図１に
示す構成と同一の部分については、同一の符号を付して
その説明を省略または簡略する。本実施例のバッテリ充
電装置２００は、車両に搭載されており、二次バッテリ
１２と充電器１４との間に設けられた均等化回路２０を
備えている。充電器１４は、ダイオード２０２を介して
均等化回路２０の共通トランス２２の一次側コイル２６
に接続していると共に、電流経路２０４に接続してい
る。ダイオード２０２は、充電器１４の＋端子側から一
次側コイル２６へ向かう方向を順方向とするダイオード
である。

【００７９】電流経路２０４の中途には、電磁リレー２
０６が設けられている。電磁リレー２０６は、コイル部
２０８とスイッチ部２１０とにより構成されている。コ
イル部２０８の一端は充電器１４に接続されており、他
端は接地されている。また、スイッチ部２１０は、電流
経路４０に設けられたバイパス通路４６に設けられてい
る。電磁リレー２０６のスイッチ部２１０は、コイル部
２０８に電流が流通した場合にオフとなり、バイパス通
路４６を遮断させると共に、コイル部２０８に電流が流
通しない場合にオンとなり、バイパス通路４６を導通さ
せる。

【００８０】上記の構成において、充電器１４が二次バ
ッテリ１２を充電する際、その充電電流は、充電器１４
からダイオード２０２およびダイオード４４を介して二
次バッテリ１２へ流れる。このため、二次バッテリ１２
は、充電器１４から電気エネルギの供給を受けることに
より充電される。

【００８１】また、充電器１４が二次バッテリ１２を充
電する際には、その充電電流の一部が電流経路２０４を
介して電磁リレー２０６のコイル部２０８に流通する。
コイル部２０８に電流が流通すると、電磁リレー２０６
のスイッチ部２１０がオフとなる。すなわち、充電器１
４による二次バッテリ１２の充電が行われる場合、電磁
リレー２０６の機能によりバイパス通路４６が遮断され
るので、二次バッテリ１２から電流経路４０を介する共
通トランス２２の一次側への電流の流通が禁止される。

【００８２】一方、充電器１４が二次バッテリ１２を充
電しない場合には、電磁リレー２０６のコイル部２０８
に電流が流通しない。コイル部２０８に電流が流通しな
い場合は、スイッチ部２１０がオンとなる。すなわち、
充電器１４による二次バッテリ１２の充電が行われない
場合、電磁リレー２０６の機能によりバイパス通路４６
が導通されるので、二次バッテリ１２から電流経路４０
を介する共通トランス２２の一次側への電流の流通が許
容される。

【００８３】また、本実施例において、ＥＣＵ５０は、
上記図３に示すルーチンに従ってメインスイッチ２４を
駆動する。具体的には、二次バッテリ１２が充電器１４
により充電される場合、及び、二次バッテリ１２が充電
器１４により充電されない状況下においてセルバランス
補正を行う必要がある場合にはメインスイッチ２４をデ
ューティ駆動し、二次バッテリ１２が充電器１４により
充電されない状況下においてセルバランス補正を行う必
要がない場合にはメインスイッチ２４をオフにする。

【００８４】従って、本実施例においては、充電器１４
による二次バッテリ１２の充電が行われる際に、各単位
セル１８の充電状態の均等化処理を行うための各単位セ
ル１８から共通トランス２２の一次側への電気エネルギ
の取り出しを行うことができない。このため、二次バッ
テリ１２の充電時には、各単位セル１８から取り出され
る電気エネルギが共通トランス２２を介して各単位セル
１８に分配される過程で生ずるエネルギ損失の発生が回
避される。また、本実施例においては、充電器１４によ
る二次バッテリ１２の充電が行われない場合に、二次バ
ッテリ１２のセルバランス補正を要する際に各単位セル
１８から共通トランス２２の一次側への電気エネルギの
取り出しを行うことが可能である。このため、二次バッ
テリ１２の非充電時には、各単位セル１８の均等化処理
を行うことができる。

【００８５】従って、本実施例のバッテリ充電装置２０
０においても、第１実施例のバッテリ充電装置１０と同
様に、二次バッテリ１２の均等化処理が常時行われる構
成に比して二次バッテリ１２から取り出される電気エネ
ルギがエネルギ損失として消費されるのを抑制しつつ、
各単位セル１８の充電状態の均等化を適切に行うことが
でき、これにより、二次バッテリ１２の単位セル１８を
充電する際の充電効率を向上させることが可能となって
いる。

【００８６】尚、本実施例の構成においても、充電器１
４による二次バッテリ１２の充電が行われる際にメイン
スイッチ２４がデューティ駆動されるので、二次バッテ
リ１２の充電は、その各単位セル１８の充電状態が均等
化されるように行われる。このため、本実施例のバッテ
リ充電装置２００においても、充電器１４による二次バ
ッテリ１２の充電が行われる際に、各単位セル１８から
電気エネルギを取り出すことなく各単位セル１８の充電
状態の均等化を実現でき、各単位セル１８の均等化を促
進することが可能となっている。

【００８７】また、充電器１４による二次バッテリ１２
の充電が行われていない状況下において共通トランス２
２の一次側から電磁リレー２０６のコイル部２０８に電
流が流通するものとすると、バイパス通路４６が遮断さ
れ、二次バッテリ１２から電流経路４０を介する共通ト
ランス２２の一次側への電流の流通が禁止される事態が
生ずる。本実施例においては、上記の如く、充電器１４
と共通トランス２２の一次側との間に、充電器１４〜共
通トランス２２の一次側への方向を順方向とするダイオ
ード２０２が設けられている。このため、二次バッテリ
１２から共通トランス２２の一次側へ流れた電流が更に
充電器１４側および電流経路２０４を介して電磁リレー
２０６のコイル部２０８に流通することは回避され、二
次バッテリ１２から電流経路４０を介する共通トランス
２２の一次側への電流の流通が不必要に禁止されるのは
防止されている。

【００８８】尚、上記の第３実施例においては、電磁リ
レー２０６のスイッチ部２１０が特許請求の範囲に記載
した「制御スイッチ」に、電流経路４０を遮断・導通さ
せる電磁リレー２０６が特許請求の範囲に記載した「電
流流通経路制御手段」に、それぞれ相当している。

【００８９】ところで、上記第１乃至３の実施例におい
ては、均等化回路２０を二次バッテリ１２と充電器１４
との間に設けることとしているが、本発明はこれに限定
されるものではなく、均等化回路２０を充電器１４に接
続させることなく二次バッテリ１２にのみ接続させるこ
ととしてもよい。かかる構成においては、二次バッテリ
１２が充電器１４により充電されない場合に導通スイッ
チ４８または電磁リレー２０６のスイッチ部２１０がオ
ンされることとなる。

【００９０】

【発明の効果】上述の如く、請求項１乃至７記載の発明
によれば、二次バッテリから取り出される電気エネルギ
がエネルギ損失として消費されるのを抑制しつつ、二次
バッテリを構成する各単位セルの充電状態の均等化を適
切に行うことができる。このため、本発明によれば、各
単位セルを充電する際の充電効率を向上させることがで
きる。

【００９１】また、請求項８記載の発明によれば、充電
器による二次バッテリの充電時に共通トランスを介して
各単位セルへ電気エネルギを分配するので、二次バッテ
リから電気エネルギを取り出すことなく各単位セルの充
電状態の均等化を実現することができる。このため、本
発明によれば、二次バッテリの各単位セルの均等化を促
進することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例であるバッテリ充電装置の
構成図である。

【図２】本実施例のバッテリ充電装置の動作について説
明するための図である。

【図３】本実施例のバッテリ充電装置において、メイン
スイッチおよび導通スイッチを制御すべく実行される制
御ルーチンのフローチャートである。

【図４】本発明の第２実施例のバッテリ充電装置におい
て、メインスイッチおよび導通スイッチを制御すべく実
行される制御ルーチンのフローチャートである。

【図５】本発明の第３実施例であるバッテリ充電装置の
構成図である。

【符号の説明】

１０，２００バッテリ充電装置１２二次バッテリ１４充電器１６電気負荷１８単位セル２０均等化回路２２共通トランス２４メインスイッチ２６一次側コイル２８二次側コイル４０電流経路４４ダイオード４６バイパス通路４８導通スイッチ５０電子制御ユニット（ＥＣＵ）５２充電器電圧検出回路５４単位セル電圧検出回路２０６電磁リレー２０８コイル部２１０スイッチ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤匡東京都港区新橋五丁目36番11号エフ・ディー・ケイ株式会社内 (72)発明者山田克夫東京都港区新橋五丁目36番11号エフ・ディー・ケイ株式会社内Ｆターム(参考） 5G003 AA01 BA03 CA11 CC02 DA07 GB04 GC05 5H030 AA01 AS20 BB01 DD08 FF43

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直列接続する複数の単位セルにより構成
される二次バッテリと、前記二次バッテリと所定の電流
経路を介して一次側コイルが接続する共通トランスを有
し、前記二次バッテリから該一次側コイルへ供給された
電気エネルギを、該二次バッテリの各単位セルに対応す
る該共通トランスの二次側コイルへ磁気結合により供給
することにより各単位セルへ分配する均等化回路と、を
備えるバッテリ充電装置であって、前記二次バッテリから前記所定の電流経路を介する前記
共通トランスの一次側コイルへの電流の流通を、該二次
バッテリの充電時には禁止し、非充電時には許可する電
流流通経路制御手段を備えることを特徴とするバッテリ
充電装置。
【請求項２】前記所定の電流経路に設けられた制御ス
イッチを備え、前記電流流通経路制御手段は、前記所定の電流経路を前
記制御スイッチを用いて前記二次バッテリの充電時には
遮断させ、非充電時には導通させることを特徴とする請
求項１記載のバッテリ充電装置。
【請求項３】前記所定の電流経路に設けられた、前記
共通トランスの一次側コイルから前記二次バッテリへ向
かう方向を順方向とするダイオードと、前記所定の電流経路に前記ダイオードと並列に設けられ
たバイパス通路と、前記バイパス通路に設けられた制御スイッチと、を備
え、前記電流流通経路制御手段は、前記バイパス通路を前記
制御スイッチを用いて前記二次バッテリの充電時には遮
断させ、非充電時には導通させることを特徴とする請求
項１記載のバッテリ充電装置。
【請求項４】前記制御スイッチは、前記所定の電流経
路を前記二次バッテリの非充電時には導通させ、充電時
には充電電流が流れることにより遮断させる自励式スイ
ッチであることを特徴とする請求項２又は３記載のバッ
テリ充電装置。
【請求項５】直列接続する複数の単位セルにより構成
される二次バッテリと、前記二次バッテリと所定の電流
経路を介して一次側コイルが接続する共通トランスを有
し、前記二次バッテリから該一次側コイルへ供給された
電気エネルギを、該二次バッテリの各単位セルに対応す
る該共通トランスの二次側コイルへ磁気結合により供給
することにより各単位セルへ分配する均等化回路と、を
備えるバッテリ充電装置であって、前記二次バッテリから前記所定の電流経路を介する前記
共通トランスの一次側コイルへの電流の流通を、該二次
バッテリの単位セル間バラツキが所定以上に生じていな
い場合には禁止し、該所定以上に生じている場合には許
可する電流流通経路制御手段を備えることを特徴とする
バッテリ充電装置。
【請求項６】前記所定の電流経路に設けられた制御ス
イッチを備え、前記電流流通経路制御手段は、前記所定の電流経路を前
記制御スイッチを用いて前記二次バッテリの単位セル間
バラツキが前記所定以上に生じていない場合には遮断さ
せ、該所定以上に生じている場合には導通させることを
特徴とする請求項５記載のバッテリ充電装置。
【請求項７】前記所定の電流経路に設けられた、前記
共通トランスの一次側コイルから前記二次バッテリへ向
かう方向を順方向とするダイオードと、前記所定の電流経路に前記ダイオードと並列に設けられ
たバイパス通路と、前記バイパス通路に設けられた制御スイッチと、を備
え、前記電流流通経路制御手段は、前記バイパス通路を前記
制御スイッチを用いて前記二次バッテリの単位セル間バ
ラツキが前記所定以上に生じていない場合には遮断さ
せ、該所定以上に生じている場合には導通させることを
特徴とする請求項５記載のバッテリ充電装置。
【請求項８】前記二次バッテリと前記所定の電流経路
を介して接続し、該二次バッテリを充電する充電器を備
え、前記均等化回路は、また、前記充電器による電気エネル
ギの少なくとも一部を前記共通トランスの一次側コイル
から二次側コイルへ磁気結合により供給することにより
前記二次バッテリの各単位セルへ分配することを特徴と
する請求項１乃至７の何れか一項記載のバッテリ充電装
置。