專利名稱：蓄電系統(tǒng)、電子裝置、電動車輛以及電力系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及蓄電系統(tǒng)、使用來自蓄電系統(tǒng)的電力的電子裝置和電動車輛、以及電力系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近來，諸如鋰離子電池的蓄電池的應(yīng)用已經(jīng)迅速擴(kuò)大到蓄電裝置，在蓄電裝置中，蓄電池與諸如光伏電池和風(fēng)力發(fā)電、汽車蓄電電池等的新能源系統(tǒng)組合。在多個諸如單位電池(電力電池，還稱為電池；在以下的描述中，簡單地適當(dāng)稱為電池)的蓄電裝置被用來產(chǎn)生大量電力的情況下，采用了其中多個蓄電模塊串聯(lián)連接的配置。在蓄電模塊中，多個(例如，四個)電池并聯(lián)和/或串聯(lián)連接以構(gòu)成電池組。大量電池組存放在外殼中并且配置了蓄電模塊(還稱為組裝電池)。此外，將多個蓄電模塊彼此連接并為多個蓄電模塊提供共用的控制裝置的配置(這樣的配置稱為電池系統(tǒng))是已知的。該配置使得每個蓄電模塊都包括處理裝置(微處理器MPU)并且通過通信裝置在MPU和控制裝置之間通信。在電池系統(tǒng)中，要求在電池電壓變得等于或低于預(yù)定電壓時或者當(dāng)電池單元的SOC (充電狀態(tài))變成基本為O時將蓄電系統(tǒng)關(guān)斷(或斷電)，以防止電池的過放電。當(dāng)輸入充電電壓時，為了從關(guān)斷狀態(tài)返回到充電狀態(tài)，要求進(jìn)行控制以檢測充電電壓的輸入以從關(guān)斷狀態(tài)返回到充電狀態(tài)。即使在關(guān)閉狀態(tài)下，也要求向用于控制的電路供電。以下的專利文獻(xiàn)I公開，當(dāng)檢測到過放電時，其進(jìn)入關(guān)斷狀態(tài)，并且通過減小在關(guān)斷狀態(tài)下流到電路的電流來防止放電，從而使得可以長時期地向電路供電。引用列表

專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本專利申請公開第06-104015號

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題盡管在上述專利文獻(xiàn)I中采用了降低在關(guān)斷狀態(tài)下放電電流的對策，但是不可能將放電電流設(shè)置為O。因此，當(dāng)在關(guān)斷狀態(tài)下經(jīng)過了長時間段時，電池容量減小并且到電路的電力變得匱乏，因此存在不能從關(guān)斷狀態(tài)開始充電的可能性。此外，當(dāng)電池(諸如蓄電模塊)的數(shù)量變化時，最小所需充電電壓變化。通常，并沒有執(zhí)行考慮充電電壓的這種變化而從關(guān)斷狀態(tài)恢復(fù)到充電狀態(tài)。因此，一個目標(biāo)在于提供一種能夠?qū)㈥P(guān)斷狀態(tài)的放電電流設(shè)置為O并且能夠考慮到連接的電池?cái)?shù)量的差異從關(guān)斷狀態(tài)恢復(fù)到充電的蓄電系統(tǒng)、電子裝置、電動車輛以及電力系統(tǒng)。問題的解決方案為如下的蓄電系統(tǒng)，其包括:蓄電單元，能夠充電和放電；正端子和負(fù)端子，電源和負(fù)載中的至少一個連接至所述正端子和負(fù)端子；正電源線，設(shè)置在蓄電單元的正電極側(cè)和正端子之間；負(fù)電源線，設(shè)置在蓄電單元的負(fù)電極側(cè)和負(fù)端子之間；放電控制開關(guān)裝置，插入在正電源線和負(fù)電源線之一中；檢測單元，檢測蓄電單元的電壓和容量中的至少一個；控制器基于來自檢測單元的檢測信息控制放電控制開關(guān)裝置；控制電源單元，連接至正電源線和負(fù)電源線，以向控制器提供與正端子和負(fù)端子之間的電壓相對應(yīng)的電壓；以及控制開關(guān)，根據(jù)來自控制器的指令斷開控制電源單元，其中當(dāng)檢測單元檢測到在放電控制開關(guān)裝置導(dǎo)通而放電時蓄電單元的電壓和容量中的至少一個小于放預(yù)定值時，控制器斷開放電控制開關(guān)裝置，之后控制器斷開檢測單元的電力，并且控制開關(guān)斷開控制電源單元，從而停止蓄電單元的放電。根據(jù)這種配置，當(dāng)蓄電單元不工作時，可以自動停止放電。在停止之后，檢測單元和控制器的電力斷開，從而不需要電力處于斷電狀態(tài)，并且可以解決蓄電單元放電并且不可能通過檢測充電電壓的輸入來開始充電這一可能性。本公開的蓄電系統(tǒng)是如下的蓄電系統(tǒng)，包括:蓄電單元，能夠充電和放電；正端子和負(fù)端子，電源和負(fù)載中的至少一個連接至所述正端子和負(fù)端子；正電源線，設(shè)置在蓄電單元的正電極側(cè)和正端子之間；負(fù)電源線，設(shè)置在蓄電單元的負(fù)電極側(cè)和負(fù)端子之間；控制器；控制電源單元，連接至正電源線和負(fù)電源線，以向控制器提供與正端子和負(fù)端子之間的電壓相對應(yīng)的電壓；比較單元，通過由正端子和負(fù)端子之間的電壓形成的電源電壓運(yùn)行并且通過將輸入到比較單元的與正端子和負(fù)端子之間的電壓相對應(yīng)的電壓與基準(zhǔn)電壓相比較生成輸出；以及控制開關(guān)，根據(jù)來自控制器的指令斷開控制電源單元以及根據(jù)來自比較單元的指令導(dǎo)通控制電源單元，其中當(dāng)在未執(zhí)行充電和放電的斷開狀態(tài)下輸入到所述比較單元的電壓大于基準(zhǔn)電壓時，所述控制開關(guān)根據(jù)來自所述比較單元的指令導(dǎo)通所述控制電源單元，以及控制器導(dǎo)通檢測單元的電力，以開始蓄電單元的充電。根據(jù)這種配置，可以檢測充電電壓的輸入以在放電停止之后開始充電。由于比較單元的電源電壓由輸出電壓形成，因此，比較單元在斷電狀態(tài)下不要求電源。此外，通過根據(jù)蓄電單元的連接的蓄電裝置的數(shù)量改變比較單元的輸入電壓和基準(zhǔn)電壓中的一個，可以檢測與連接的蓄電裝置的數(shù)量對應(yīng)的充電電壓的輸入。本公開的蓄電系統(tǒng)是如下的蓄電系統(tǒng)，其包括:蓄電單元，能夠充電和放電；正端子和負(fù)端子，電源和負(fù)載中的至少一個連接至所述正端子和負(fù)端子；正電源線，設(shè)置在蓄電單元的正電極側(cè)和正端子之間；負(fù)電源線，設(shè)置在蓄電單元的負(fù)電極側(cè)和負(fù)端子之間；放電控制開關(guān)裝置，插入在正電源線和負(fù)電源線之一中；檢測單元，檢測蓄電單元的電壓和容量中的至少一個；控制器，基于來自檢測單元的檢測信息控制放電控制開關(guān)裝置；控制電源單元，連接至正電源線和負(fù)電源線，以向控制器提供與正端子和負(fù)端子之間的電壓相對應(yīng)的電壓；比較單元，通過由正端子和負(fù)端子之 間的電壓形成的電源電壓運(yùn)行并且通過將輸入到比較單元的與正端子和負(fù)端子之間的電壓相對應(yīng)的電壓與基準(zhǔn)電壓相比較生成輸出；以及控制開關(guān)，根據(jù)來自控制器的指令斷開控制電源單元以及根據(jù)來自比較單元的指令導(dǎo)通控制電源單元，其中當(dāng)所述檢測單元檢測到在所述放電控制開關(guān)裝置導(dǎo)通而放電時所述蓄電單元的電壓和容量中的至少一個小于預(yù)定值時，所述控制器斷開所述放電控制開關(guān)裝置，之后，所述控制器斷開所述檢測單元的電力，并且所述控制開關(guān)斷開所述控制電源單元，從而停止所述蓄電單元的放電，當(dāng)在未執(zhí)行充電和放電的斷開狀態(tài)下輸入到所述比較單元的電壓變得大于基準(zhǔn)電壓時，所述控制開關(guān)根據(jù)來自所述比較單元的指令導(dǎo)通所述控制電源單元，以及所述控制器導(dǎo)通所述檢測單元的電力，以開始所述蓄電單元的充電。本公開是一種蓄電系統(tǒng)，其為連接至蓄電系統(tǒng)的電子裝置供電。本公開是從上述蓄電系統(tǒng)接受供電的電子裝置。本公開是一種電動車輛，包括:轉(zhuǎn)換裝置，從上述蓄電系統(tǒng)接受供電并且將電力轉(zhuǎn)換成車輛的驅(qū)動力，以及控制裝置，基于關(guān)于蓄電系統(tǒng)的信息執(zhí)行關(guān)于車輛控制的信息處理。本公開是一種電力系統(tǒng)，設(shè)置有通過網(wǎng)絡(luò)向/從另一裝置發(fā)送/接收信號的電力信息發(fā)送/接收單元，并且該電力系統(tǒng)基于發(fā)送/接收單元接收的信息執(zhí)行上述蓄電系統(tǒng)的充電/放電控制。本公開是一種電力系統(tǒng)，從上述蓄電系統(tǒng)接受供電或者將來自發(fā)電裝置或電力網(wǎng)絡(luò)的電力提供到蓄電系統(tǒng)。本發(fā)明的效果當(dāng)蓄電單元停止 工作時，放電可以自動停止。在停止之后，檢測單元和控制器的電力斷開，從而使得在斷開狀態(tài)下不需要電力，并且可以解決蓄電單元放電以及不可能通過檢測充電電壓的輸入來開始充電的可能性。此外，可以檢測充電電壓的輸入以在停止放電后開始充電。此外，通過根據(jù)連接的蓄電單元的蓄電裝置的數(shù)量改變比較單元的輸入電壓和基準(zhǔn)電壓之一，可以檢測與連接的蓄電裝置的數(shù)量對應(yīng)的充電電壓的輸入。


圖1是蓄電系統(tǒng)的實(shí)例的框圖。圖2是蓄電系統(tǒng)的另一實(shí)例的框圖。圖3是說明蓄電系統(tǒng)的具體配置的框圖。圖4是圖3的一部分的更詳細(xì)的框圖。圖5是用于說明圖4的示意圖。圖6是用于說明電力斷開時的操作的流程圖。圖7是用于說明電力導(dǎo)通時的操作的流程圖。圖8是示出蓄電系統(tǒng)的應(yīng)用的框圖。圖9是示出蓄電系統(tǒng)的應(yīng)用的框圖。
具體實(shí)施例方式盡管以下描述的實(shí)施例是具有技術(shù)上優(yōu)選的各種限定的本發(fā)明的優(yōu)選具體實(shí)例，但是除非在以下的說明書中特別描述限制本發(fā)明，否則本發(fā)明的范圍不限于該實(shí)施例?！葱铍娤到y(tǒng)概況〉在其中使用諸如電池單元的大量蓄電裝置用于生成大量電力的情況下，采用了其中多個蓄電單元(以下，稱為蓄電模塊)彼此連接并提供有多個蓄電模塊共用的控制裝置的配置。這種配置被稱為電池系統(tǒng)。蓄電模塊是通過組合諸如鋰離子蓄電池的多個電池單元和控制器而獲得的單元。如圖1所示，N個蓄電模塊MODl至MODN串聯(lián)連接。蓄電模塊MODl至MODN通過絕緣單元IS連接到接口總線BS。在每個蓄電模塊MOD上設(shè)置有絕緣接口 IF，用于將模塊控制器CNT連接至外部接口總線BS。絕緣接口 IF用于使蓄電模塊MOD與接口總線BS絕緣。此外，每個模塊控制器都連接至所有ICNT的控制裝置(以下，適當(dāng)?shù)胤Q為輸出控制器)，并且輸出控制器ICNT執(zhí)行充電和放電的管理以及進(jìn)行管理以抑制劣化等。串行接口用作蓄電模塊中的總線以及用于將蓄電模塊MODl至MODN和輸出控制器ICNT連接的總線BS。SM總線(系統(tǒng)管理總線)等具體用作串行接口。例如，可以使用I2C總線。I2C總線是用于通過使用兩個信號線(SCL (串行時鐘)和雙向SDA (串行數(shù)據(jù)))進(jìn)行通信的同步串行通信。每個蓄電模塊MOD的控制器CNT和輸出控制器ICNT彼此通信。即，輸出控制器ICNT接收每個蓄電模塊的內(nèi)部狀態(tài)的信息并且管理每個蓄電模塊的充電過程和放電過程。輸出控制器ICNT將串聯(lián)連接的N個蓄電模塊的輸出提供到負(fù)載。蓄電模塊可以彼此連接。例如，一個蓄電模塊的輸出電壓設(shè)置為80V，并且在N=I至N=5的情況下，從輸出控制器ICNT生成(80V至400V)的輸出電壓。圖2示出了蓄電系統(tǒng)的另一實(shí)例。在另一實(shí)例中，N個蓄電模塊MODl至MODN串聯(lián)連接。蓄電模塊MODl至MODN中的每個都包括用于使蓄電模塊彼此絕緣的絕緣接口。每個蓄電模塊的模塊控制器通過作為絕緣接口的光電耦合器IFSl至IFSN與上面或下面的蓄電模塊通信，或者與外部輸出控制器通信。輸出控制器ICNT連接至最下方的蓄電模塊M0D1。輸出控制器ICNT控制整個電池系統(tǒng)。輸出控制器ICNT接收每個蓄電模塊的內(nèi)部狀態(tài)的信息，并且向每個蓄電模塊提供充電電流和放電電流以及阻斷來自每個蓄電模塊的充電電流和放電電流，從而控制每個蓄電模塊的充電和放電?！葱铍娤到y(tǒng)〉參照圖3描述了電池系統(tǒng)。例如，電池單元BT由上述蓄電模塊中的一個或多個組成。根據(jù)應(yīng)用等適當(dāng)?shù)卦O(shè)置串聯(lián)連接的電池的數(shù)量。電池單元BT設(shè)置有作為檢測單元的電池監(jiān)控器11，其檢測每個電池的電壓并且進(jìn)一步計(jì)算SOC (充電狀態(tài))。電池單元BT的輸出電壓通過開關(guān)電路12提供作為電池監(jiān)控器11的電源電壓。同時，盡管開關(guān)電路12實(shí)際上設(shè)置在電池監(jiān)控器11中，但是這是為了描述方便，這從電池監(jiān)控器11單獨(dú)示出。輸出控制器ICNT的控制器21通過接口 BS被告知每個電池的電壓達(dá)到了設(shè)定上限值或設(shè)定下限值，并且被告知SOC等。例如，控制器21為由CPU (中央處理單元)等組成的微計(jì)算機(jī)。控制器21具有其中ROM (只讀存儲器)、RAM (隨機(jī)存取存儲器)等連接至CPU的配置?？刂破鱌R通過執(zhí)行ROM中存儲的程序來管理電池單元BT。正電源線LI設(shè)置在電池單元BT的電池的正電極側(cè)和正端子Tl之間，并且負(fù)電源線L2設(shè)置在電池的負(fù)電極側(cè)和負(fù)端子T2之間。電源42或負(fù)載43通過輸出控制器41連接至端子Tl和T2。電源42對電池單元BT的電池充電，并且電池單元BT的電池的電力被提供到負(fù)載43。電源42時通過整流供電網(wǎng)絡(luò)(商用電源)或者利用可再生能源的發(fā)電裝置(太陽能電池板和風(fēng)力發(fā)電裝置)的交流電源形成的直流電源。負(fù)載43例如是家用電子裝置，并且一般地，蓄電系統(tǒng)的直流電被轉(zhuǎn)換成交流電以提供到電子裝置。輸出控制器41控制從電源42和負(fù)載43進(jìn)行選擇以連接至端子Tl和T2。

例如，當(dāng)太陽能電池板用作電源42時，其發(fā)電量根據(jù)天氣、時間段等而變化。因此，在太陽能電池板的發(fā)電量很大的白天，蓄電系統(tǒng)的電池單元BT的電池用太陽能電池板的輸出充電，并且太陽能電池板輸出被提供到負(fù)載43。太陽能電池板在夜間不發(fā)電，從而使得從蓄電系統(tǒng)的電池單元BT的電池向負(fù)載43供電。輸出控制器41執(zhí)行這種控制。然而，該控制僅僅是簡單的實(shí)例，并且考慮到負(fù)載43的功耗或者通過組合商用電源的使用，可以執(zhí)行更復(fù)雜的控制。當(dāng)使用這種電源42時，要求在向端子Tl和T2提供充電電力時，處于斷電狀態(tài)的蓄電系統(tǒng)開始充電。充電控制開關(guān)22和放電控制開關(guān)23插入到正電源線LI和負(fù)電源線L2中的一個中，例如，正電源線LI。例如，MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)可以用作開關(guān)。二極管22a被連接為相對于放電電流在正向方向與充電控制開關(guān)22并聯(lián)。二極管23a被連接為相對于充電電流在正向方向與放電控制開關(guān)23并聯(lián)。充電控制開關(guān)22和放電控制開關(guān)23中的每個都通過控制器21導(dǎo)通或斷開。即，在充電時，充電控制開關(guān)22導(dǎo)通并且放電控制開關(guān)23斷開，這樣充電電流通過二極管23a和充電控制開關(guān)22被提供到電池單元BT的電池。在放電時，充電控制開關(guān)22斷開并且放電控制開關(guān)23導(dǎo)通，這樣放電電流通過二極管22a和放電控制開關(guān)23被提供到負(fù)載。同時，充電控制開關(guān)22和放電控制開關(guān)23還可以插入到負(fù)電源線L2中。電源電壓從作為電源單元的DC-DC轉(zhuǎn)換器24提供到控制器21。輸入電壓從充電控制開關(guān)22和放電控制開關(guān)23之間的電源線LI提供到DC-DC轉(zhuǎn)換器24。因此，不僅來自電池單元BT的電壓， 還有來自連接至端子Tl和T2的電源42的電壓，都被輸入到DC-DC轉(zhuǎn)換器24。DC-DC轉(zhuǎn)換器24的負(fù)側(cè)通過控制開關(guān)25連接至負(fù)電源線L2?？刂崎_關(guān)25允許DC-DC轉(zhuǎn)換器24以導(dǎo)通狀態(tài)運(yùn)行，并且這不允許DC-DC轉(zhuǎn)換器24以斷開狀態(tài)運(yùn)行。DC-DC轉(zhuǎn)換器24從+80V至+400V的輸入電壓形成+12V的電源電壓，并且所形成的電源電壓被提供到控制器21?？刂崎_關(guān)25通過從控制器21輸出的開關(guān)控制信號SI而斷開。當(dāng)控制器21從電池監(jiān)控器11被告知任意電池的電壓達(dá)到設(shè)定下限值或者SOC達(dá)到預(yù)先設(shè)定的值時，其輸出控制信號以斷開放電控制開關(guān)23。例如，當(dāng)剩余容量達(dá)到0%時，放電控制開關(guān)23被斷開。該操作防止了電池的過放電。此外，當(dāng)端子Tl和T2之間的電壓被提供到控制器21并且控制器21確定該電壓小于預(yù)先設(shè)定的定義值(閾值)時，其輸出斷開電池監(jiān)控器11的開關(guān)電路12的控制信號以及開關(guān)控制信號SI。電阻26和可變電阻27的串聯(lián)電路插在端子Tl和T2之間。如后面描述的，根據(jù)連接的電池單元BT的電池的數(shù)量，由開關(guān)單元設(shè)置可變電阻27的電阻值。開關(guān)單元由用戶設(shè)置。在電阻26和可變電阻27的連接點(diǎn)上生成的電壓Vx被提供到控制器21的A/D(模擬/數(shù)字)端口，以被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。電壓Vx小于定義值的事實(shí)意味著DC-DC轉(zhuǎn)換器24不能形成控制器21運(yùn)行所需的電源電壓。當(dāng)端子Tl和T2之間的電壓減小到這種狀態(tài)時，開關(guān)電路12斷開以斷電。在斷電狀態(tài)下，電流不會流到電池監(jiān)控器11、控制器21以及DC-DC轉(zhuǎn)換器24。在斷電狀態(tài)下，當(dāng)充電所需的電壓從電源42施加到端子Tl和T2時，開始充電。比較器29被設(shè)置作為比較單元，用于檢測對端子Tl和T2充電所需的電壓的施加。電阻26和可變電阻27的連接點(diǎn)上生成的電壓Vx被提供到比較器29的正輸入端子。例如由齊納二極管30形成的+15V的電源電壓被提供到比較器29的正電源端子，并且其負(fù)電源端子連接至電源線L2。齊納二極管30的正極連接至電源線L2并且其負(fù)極通過電阻31連接至電源線LI。此外，比較器29的電源電壓被電阻32和33劃分，以形成基準(zhǔn)電壓Vref?；鶞?zhǔn)電壓Vref被提供到比較器29的負(fù)輸入端子。當(dāng)輸入的兩個電壓之間的關(guān)系滿足(VOVref)時，比較器29生成高電平比較輸出，而在其他情況下生成低電平比較輸出。比較器29的比較輸出作為開關(guān)控制信號S2被提供到控制開關(guān)25。當(dāng)開關(guān)控制信號S2是高電平信號時，控制開關(guān)25導(dǎo)通。參照圖4和圖5描述了可變電阻27的實(shí)例。同時，盡管在圖4中未示出，與圖3中的配置相同，從比較器29輸出的開關(guān)控制信號S2被提供到控制開關(guān)25。例如，電阻rl和開關(guān)SI的串聯(lián)電路、電阻r2和開關(guān)S2的串聯(lián)電路、電阻r3和開關(guān)S3的串聯(lián)電路、以及電阻r4和開關(guān)S4的串聯(lián)電路并聯(lián)連接。由開關(guān)SI至S4構(gòu)成的開關(guān)單元28被配置為使得用戶可以通過操作來設(shè)置。例如，電阻rl至r4之間的關(guān)系被設(shè)置為(rl=4r4，r2=3r4，并且 r3=2r4)。如圖5所示，根據(jù)連接的電池單元BT的電池模塊(由多個單元的串聯(lián)鏈接組成)的數(shù)量(I至12)來設(shè)置開關(guān)單元28，并且通過開關(guān)單元28的設(shè)置來確定電阻rl至r4的連接。例如，當(dāng)串聯(lián)連接的數(shù)量為I時，只有開關(guān)SI導(dǎo)通，并且可變電阻27的組合電阻變成Rl (=rl)。這樣，滿足了(Vx>Vref )，并且確定了從比較器29的輸出是高電平輸出所需的導(dǎo)通電壓VI。開電壓Vl是由電源42施加到電阻26和可變電阻27的串聯(lián)連接的電壓。例如，當(dāng)串聯(lián)的數(shù)量為7時，開關(guān)S1、S2、和S3導(dǎo)通并且可變電阻27的組合電阻變成R7 (=rl/r2/r3 (/表示并聯(lián))。確定了從比較器29的輸出是高電平輸出所需的導(dǎo)通電壓V7。此外，當(dāng)連接的單元的數(shù)量為12時，開關(guān)S3和S4導(dǎo)通，并且可變電阻27的組合電阻變成R12(=r3/r4)。確定了從比較器29的輸出是高電平輸出所需的導(dǎo)通電壓V12。

串聯(lián)連接的電池模塊的數(shù)量越大，對電池單元BT充電所需的充電電壓越高，因此設(shè)置了可變電阻27。如上所述，通過開關(guān)單元28的設(shè)置來設(shè)定可變電阻27的電阻值。SP，滿足了組合電阻的關(guān)系(R1>R2>R3>R4>R5>R6>R7>R8>R9>R10>R11>R12)并且滿足了導(dǎo)通電壓的關(guān)系(V1<V2<V3<V4<V5<V6<V7<V8<V9<V10<V11<V12)。例如，當(dāng)串聯(lián)的數(shù)量為最小數(shù)目I時，導(dǎo)通電壓Vl大約為45V，而當(dāng)串聯(lián)的數(shù)量為最大數(shù)目12時，導(dǎo)通電壓V12大約為670V。同時，盡管圖4中沒有示出，但是齊納二極管連接為與可變電阻27平行，并且使得提供到控制器21的A/D端口的電壓等于或低于齊納二極管的齊納電壓?！磾嚯姴僮鳌祬⒄請D6中的流程圖描述了停止放電并斷開控制器21和電池監(jiān)控器11的電力的斷電操作。通過根據(jù)預(yù)先存儲在ROM等中的程序控制控制器21來執(zhí)行流程圖中示出的操作。 在第一步驟STl，通過通信經(jīng)由接口總線BS從電池監(jiān)控器11獲得每個電池的電壓或電池單元BT的S0C。在步驟ST2，確定所獲得的電壓或SOC是否小于定義值(閾值)。當(dāng)確定所獲得的電壓或SOC小于定義值時，放電控制開關(guān)23斷開。據(jù)此，放電停止。同時，充電控制開關(guān)22在放電時斷開。在步驟ST4，將對應(yīng)于端子Tl和T2之間的電壓的電壓Vx輸入到控制器21的A/D端口，并且監(jiān)控其值。對于電壓Vx，不僅監(jiān)控電池單元BT的電壓，而且在輸入來自電源42的電壓時，還監(jiān)控電源42的電壓。在步驟ST5，確定輸入到A/D端口的電壓Vx是否小于定義值。在步驟ST6，當(dāng)確定電壓Vx小于定義值時，控制器21斷開開關(guān)電路12，以斷開電池監(jiān)控器11的電力。同時，控制開關(guān)25由開關(guān)控制信號SI斷開。結(jié)果，DC-DC轉(zhuǎn)換器24的操作停止。其以這種方式斷電。在斷電狀態(tài)下，電池監(jiān)控器11、控制器21、和DC-DC轉(zhuǎn)換器24的電流不流動，并且沒有功耗?！赐姴僮鳌祬⒄請D7描述了從斷電狀態(tài)開始充電的操作控制。在斷電狀態(tài)下，通過比較器29來監(jiān)控在端子Tl和T2之間時間的電壓(步驟STlI)。在步驟ST12，確定電壓是否大于定義值。當(dāng)電壓大于定義值時，比較器29生成高電平輸出。可變電阻27的電阻值根據(jù)電池單元BT的串聯(lián)連接的電池模塊的數(shù)量而改變，并且即使基準(zhǔn)電壓Vref恒定，當(dāng)根據(jù)串聯(lián)連接的數(shù)量的導(dǎo)通電壓被施加到端子Tl和T2時，來自比較器29的輸出也變成高電平輸出。當(dāng)在步驟ST12確定電壓大于定義值時，在步驟ST13，控制開關(guān)25通過來自比較器29的輸出(開關(guān)控制信號S2)而導(dǎo)通。結(jié)果，在步驟AT14，DC-DC轉(zhuǎn)換器24的電力導(dǎo)通，并且電力被提供之控制器21。通過控制器21的控制，充電控制開關(guān)22導(dǎo)通并且開關(guān)電路12導(dǎo)通，這樣電池監(jiān)控器11的電力導(dǎo)通(步驟ST15)。然后，如在步驟ST16描述的，開始對電池單元BT的電池充電，并且開始監(jiān)控電池的電壓和電池單元BT的S0C。根據(jù)上述公開，當(dāng)電池的電壓變得小于定義值或者電池的剩余容量達(dá)到0(或者變得非常小)時，停止放電，并且進(jìn)一步地，當(dāng)不能保持系統(tǒng)的電力時，系統(tǒng)自動斷電以進(jìn)入斷電狀態(tài)。進(jìn)一步地，當(dāng)輸入了能夠?qū)﹄姵爻潆姷碾娏r，系統(tǒng)的電力自動導(dǎo)通并且電池被監(jiān)控。因此，可以防止由于過放電而引起的電池劣化并且僅在電池剩余電量時執(zhí)行系統(tǒng)的操作。進(jìn)一步地，即使在 斷電狀態(tài)下，也可以檢測電力的輸入以開始充電。在以上的說明書中，將鋰離子蓄電池用作蓄電裝置。然而，還可以使用不同于鋰離子蓄電池的蓄電池。此外，還可以使用諸如電雙層電容器的不同于蓄電池的蓄電裝置。本公開是蓄電系統(tǒng)，其為連接至上述蓄電系統(tǒng)的電子裝置供電。本公開是從上述蓄電系統(tǒng)接受供電的電子裝置。本公開是設(shè)置有電力信息發(fā)送/接收單元以通過網(wǎng)絡(luò)向/從另一裝置發(fā)送/接收信號的電力系統(tǒng)，其基于通過發(fā)送/接收單元接收的信息執(zhí)行上述蓄電系統(tǒng)的充電/放電控制。本公開是電力系統(tǒng)，其從上述蓄電系統(tǒng)被供電或者從發(fā)電裝置或電力網(wǎng)絡(luò)為蓄電系統(tǒng)供電。電子裝置和電力系統(tǒng)被實(shí)施為例如家庭供電系統(tǒng)。進(jìn)一步地，這被實(shí)施為與外部電源網(wǎng)絡(luò)合作有效地供電的系統(tǒng)。此外，本公開是電動車輛，其包括:轉(zhuǎn)換裝置，其從上述蓄電系統(tǒng)被供電，并且將電力轉(zhuǎn)換成車輛的驅(qū)動力；以及控制裝置，其基于關(guān)于蓄電系統(tǒng)的信息執(zhí)行關(guān)于車輛控制的
信息處理?！醋鳛閼?yīng)用的家庭蓄電系統(tǒng)〉參照圖8描述了將本公開應(yīng)用到家庭蓄電系統(tǒng)的實(shí)例。例如，在家庭101的蓄電系統(tǒng)100中，通過供電網(wǎng)絡(luò)109、信息網(wǎng)絡(luò)112、智能儀表107、電力樞紐108等從諸如熱發(fā)電站102a、核發(fā)電站102b以及水電發(fā)電站102c的集中供電系統(tǒng)102為蓄電裝置103供電。同時，從諸如家用發(fā)電裝置104的獨(dú)立電源為蓄電裝置103供電。提供到蓄電裝置103的電力被存儲。通過使用蓄電裝置103提供家庭101中使用的電力。類似的蓄電系統(tǒng)不僅可以在家庭101中使用，還可以在辦公樓中使用。家庭101設(shè)置有發(fā)電裝置104、功耗裝置105、蓄電裝置103、用于控制每個裝置的控制裝置110、智能儀表107、以及用于獲得各種信息的傳感器111。每個裝置都通過供電網(wǎng)絡(luò)109和信息網(wǎng)絡(luò)112連接。光伏電池、燃料電池等用作發(fā)電裝置104并且所生成的電力被提供到功耗裝置105和/或蓄電裝置103。功耗裝置105是冰箱105a、空調(diào)105b、電視接收器105c、沐浴器105d等。進(jìn)一步地，功耗裝置105包括電動車輛106。電動車106是電動汽車106a、混合動力汽車106b以及電動摩托車106c。上述公開的蓄電系統(tǒng)被應(yīng)用于蓄電裝置103。蓄電裝置103由蓄電池或電容器組成。例如，其由鋰離子電池組成。鋰離子電池可以是靜態(tài)式或者可以由電動車輛106使用。智能儀表107具有測量商業(yè)供電的使用量并將測量的使用量發(fā)送到供電公司的功能。電力網(wǎng)絡(luò)109可以是直流饋電、交流饋電、以及無接觸饋電中的任一個或者可以通過組合這些中的多個來獲得。例如,各傳感器111包括運(yùn)動傳感器(motion sensor)、亮度傳感器、物體檢測傳感器、功耗傳感器、震動傳感器、接觸傳感器、溫度傳感器、紅外傳感器等。由各傳感器111獲得的信息被發(fā)送到控制裝置110。通過來自傳感器111的信息，可以指出天氣條件、人的狀況等，并且自動控制功耗裝置105，從而使能量消耗最小化。此外，控制裝置110可以通過以太網(wǎng)將關(guān)于家庭101的信息發(fā)送到外部供電公司等。電力樞紐108執(zhí)行諸如將電力線分支、直流交流轉(zhuǎn)換等的處理。連接至控制裝置110的信息網(wǎng)絡(luò)112的通信系統(tǒng)包括使用諸如UART (通用異步收發(fā)器)的通信接口的方法以及根據(jù)諸如藍(lán)牙、Zigbee和W1-Fi的無線通信標(biāo)準(zhǔn)使用傳感器網(wǎng)絡(luò)的方法。藍(lán)牙系統(tǒng)被應(yīng)用于多媒體通信并且 能夠執(zhí)行一到多通信。Zigbee使用IEEE (電氣和電子工程師學(xué)會)802.15.4的物理層。IEEE 802.15.4是稱為PAN (個人區(qū)域網(wǎng)絡(luò))或W (無線)PAN的短距離無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的名稱?？刂蒲b置110連接至外部服務(wù)器113。服務(wù)器113可以由家庭101、供電公司和服務(wù)提供商中的任一個來管理。服務(wù)器113發(fā)送/接收的信息是功耗信息、生活模式信息、充電、天氣信息、自然災(zāi)害信息以及關(guān)于電力貿(mào)易的信息。信息可以從家用功耗裝置(諸如電視接收器)發(fā)送/接收或者可以從家庭外部的裝置(諸如移動電話)發(fā)送/接收。信息還可以顯示在諸如電視接收器、移動電話、PDA (個人數(shù)字助理)的具有顯示功能的裝置上。控制每個單元的控制裝置110由CPU (中央處理單元)、RAM (隨機(jī)存取存儲器)、ROM (只讀存儲器)等組成，并且在該實(shí)例中存儲在蓄電裝置103中?？刂蒲b置110通過信息網(wǎng)絡(luò)112連接至蓄電裝置103、家用發(fā)電裝置104、功耗裝置105、各傳感器111以及服務(wù)器113，并且例如具有調(diào)節(jié)商業(yè)用電的使用量以及發(fā)電量的功能。同時，除此之外，其還可以具有執(zhí)行電力市場等的電力貿(mào)易的功能。如上所述，不僅諸如熱電102a、核電102b和水力電102c的集中供電系統(tǒng)102的電力，而且還有家用發(fā)電裝置104生成的電力(光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電)，都可以存儲在蓄電裝置103中。因此，即使在家用發(fā)電裝置104生成的電力變化時，也可以進(jìn)行控制，使得待發(fā)送到外部的電量恒定或者在需要時放電。例如，還可以在蓄電裝置103中存儲由光伏發(fā)電獲得的電力并且夜晚在蓄電裝置103中存儲廉價的深夜電力，這樣，在電費(fèi)昂貴時，將蓄電裝置103中存儲的電力放電以在白天使用。同時，盡管在該實(shí)例中描述了將控制裝置110存儲在蓄電裝置103中的實(shí)例，但是其可以存儲在智能儀表107中或者可以是獨(dú)立裝置。此外，蓄電系統(tǒng)100可以用于集體住宅中的多個家庭或者可以用于多個單戶家庭?！醋鳛閼?yīng)用的車輛中的蓄電系統(tǒng)〉參照圖9描述了將本公開應(yīng)用于車輛的蓄電系統(tǒng)的實(shí)例。圖9中示意性示出了采用本公開所應(yīng)用的串聯(lián)混合動力系統(tǒng)的混合動力汽車的配置實(shí)例。串聯(lián)混合動力系統(tǒng)是車輛，其通過使用由引擎驅(qū)動的發(fā)電機(jī)生成的電力或者臨時存儲在電池中的電力，通過電力/驅(qū)動力轉(zhuǎn)換裝置運(yùn)行。
混合動力汽車200配備有引擎201、發(fā)電機(jī)202、電力/驅(qū)動力轉(zhuǎn)換裝置203、驅(qū)動輪204a和204b、輪205a和205b、電池208、車輛控制裝置209、各傳感器210以及充電口211。上述攻來的蓄電系統(tǒng)應(yīng)用于電池208。混合動力汽車200通過作為電源的電力/驅(qū)動力轉(zhuǎn)換裝置203運(yùn)行。電力/驅(qū)動力轉(zhuǎn)換裝置203的實(shí)例是發(fā)送機(jī)。電力/驅(qū)動力轉(zhuǎn)換裝置203通過電池208的電力運(yùn)行，并且電力/驅(qū)動力轉(zhuǎn)換裝置203的旋轉(zhuǎn)力被傳送到驅(qū)動車輪204a和204b。同時，通過在必要的地方使用直流交流(DC-AC)或反向轉(zhuǎn)換(AC-DC轉(zhuǎn)換)，交流馬達(dá)和直流馬達(dá)可以用作電力/驅(qū)動力轉(zhuǎn)換裝置203。各傳感器210通過車輛控制裝置209控制引擎轉(zhuǎn)速或控制未示出的節(jié)流閥(節(jié)流開口)的開口。各傳感器210包括速度傳感器、加速傳感器、引擎轉(zhuǎn)速傳感器等。引擎201的旋轉(zhuǎn)力被傳送到發(fā)電機(jī)202，并且可以在電池208中存儲通過旋轉(zhuǎn)力由發(fā)電機(jī)202生成的電力。當(dāng)混合動力車輛通過未示出的制動機(jī)構(gòu)減速時，減速時的阻力被施加到電力/驅(qū)動力轉(zhuǎn)換裝置203作為旋轉(zhuǎn)力，并且通過旋轉(zhuǎn)力由電力/驅(qū)動力轉(zhuǎn)換裝置203生成的再生電力存儲在電池208中。電池208還可以連接至混合動力汽車外部的電源，通過作為入口的充電口 211從外部電源接受供電，并且存儲接收的電力。盡管未示出，但是其還可以設(shè)置有信息處理裝置，其基于關(guān)于蓄電池的信息執(zhí)行關(guān)于車輛控制的信息處理。這種信息處理裝置包括信息處理裝置，例如，其基于關(guān)于電池的剩余電量的信息顯示電池剩余電量。同時，上面還描述了串聯(lián)混合動力汽車，其通過使用由引擎操作的發(fā)電機(jī)生成的電力或者臨時存儲在電池中的電力通過馬達(dá)運(yùn)行。然而，該公開還有效地應(yīng)用于并聯(lián)混合動力車輛，其適當(dāng)?shù)厍袚Q三個系統(tǒng)以僅通過引擎運(yùn)行、僅通過馬達(dá)運(yùn)行、以及通過引擎和馬達(dá)運(yùn)行，其中，引擎和馬達(dá)的輸出是驅(qū)動源。此外，本公開還有效地應(yīng)用于所謂的電動車輛，其通過僅由驅(qū)動馬達(dá)而不使用引擎驅(qū)動來運(yùn)行。參考標(biāo)號列表MOD、MODI 至 MODN:蓄電模塊
ICNT:輸出控制器BS:總線接口BT:電池單元L1、L2:電源線11:電池監(jiān)控器12:開關(guān)電路21:控制器22:充電控制開關(guān)23:放電控制開關(guān)24:DC_DC 轉(zhuǎn)換器25:控制開關(guān)27:可變電阻29:比較器30:齊納二極管42:電源 43:負(fù)載
權(quán)利要求
1.一種蓄電系統(tǒng)，包括: 蓄電單元，能夠充電和放電； 正端子和負(fù)端子，電源和負(fù)載中的至少一個連接至所述正端子和負(fù)端子； 正電源線，設(shè)置在所述蓄電單元的正電極側(cè)和所述正端子之間； 負(fù)電源線，設(shè)置在所述蓄電單元的負(fù)電極側(cè)和所述負(fù)端子之間； 放電控制開關(guān)裝置，插入在所述正電源線和所述負(fù)電源線之一中； 檢測單元，檢測所述蓄電單元的電壓和容量中的至少一個； 控制器，基于來自所述檢測單元的檢測信息控制所述放電控制開關(guān)裝置； 控制電源單元，連接至所述正電源線和所述負(fù)電源線，以向所述控制器提供與所述正端子和所述負(fù)端子之間的電壓相對應(yīng)的電壓；以及 控制開關(guān)，根據(jù)來自所述控制器的指令斷開所述控制電源單元，其中當(dāng)所述檢測單元檢測到在所述放電控制開關(guān)裝置導(dǎo)通而放電時所述蓄電單元的所述電壓和所述容量中的至少一個小于預(yù)定值時，所述控制器斷開所述放電控制開關(guān)裝置，之后 所述控制器斷開所述檢測單元的電力，并且所述控制開關(guān)斷開所述控制電源單元，從而停止所述蓄電單元的放電。
2.一種蓄電系統(tǒng)，包括: 蓄電單元，能夠充電和放 電； 正端子和負(fù)端子，電源和負(fù)載中的至少一個連接至所述正端子和負(fù)端子； 正電源線，設(shè)置在所述蓄電單元的正電極側(cè)和所述正端子之間； 負(fù)電源線，設(shè)置在所述蓄電單元的負(fù)電極側(cè)和所述負(fù)端子之間； 控制器； 控制電源單元，連接至所述正電源線和所述負(fù)電源線，以向所述控制器提供與所述正端子和所述負(fù)端子之間的電壓相對應(yīng)的電壓； 比較單元，通過由所述正端子和所述負(fù)端子之間的電壓形成的電源電壓運(yùn)行并且通過將輸入到所述比較單元的與所述正端子和所述負(fù)端子之間的電壓相對應(yīng)的電壓與基準(zhǔn)電壓相比較而生成輸出；以及 控制開關(guān)，根據(jù)來自所述控制器的指令斷開所述控制電源單元并根據(jù)來自所述比較單元的指令導(dǎo)通所述控制電源單元，其中 當(dāng)在未執(zhí)行充電和放電的斷開狀態(tài)下輸入到所述比較單元的電壓大于基準(zhǔn)電壓時，所述控制開關(guān)根據(jù)來自所述比較單元的指令導(dǎo)通所述控制電源單元，以及所述控制器導(dǎo)通檢測單元的電力，以開始所述蓄電單元的充電。
3.一種蓄電系統(tǒng)，包括: 蓄電單元，能夠充電和放電； 正端子和負(fù)端子，電源和負(fù)載中的至少一個連接至所述正端子和負(fù)端子； 正電源線，設(shè)置在所述蓄電單元的正電極側(cè)和所述正端子之間； 負(fù)電源線，設(shè)置在所述蓄電單元的負(fù)電極側(cè)和所述負(fù)端子之間； 放電控制開關(guān)裝置，插入在所述正電源線和所述負(fù)電源線之一中； 檢測單元，檢測所述蓄電單元的電壓和容量中的至少一個；控制器，基于來自所述檢測單元的檢測信息控制所述放電控制開關(guān)裝置； 控制電源單元，連接至所述正電源線和所述負(fù)電源線，以向所述控制器提供與所述正端子和所述負(fù)端子之間的電壓相對應(yīng)的電壓； 比較單元，通過由所述正端子和所述負(fù)端子之間的電壓形成的電源電壓運(yùn)行并且通過將輸入到所述比較單元的與所述正端子和所述負(fù)端子之間的電壓相對應(yīng)的電壓與基準(zhǔn)電壓相比較生成輸出；以及 控制開關(guān)，根據(jù)來自所述控制器的指令斷開所述控制電源單元以及根據(jù)來自所述比較單元的指令導(dǎo)通所述控制電源單元，其中 當(dāng)所述檢測單元檢測到在所述放電控制開關(guān)裝置導(dǎo)通而放電時所述蓄電單元的電壓和容量中的至少一個小于預(yù)定值時，所述控制器斷開所述放電控制開關(guān)裝置，之后 所述控制器斷開所述檢測單元的電力，并且所述控制開關(guān)斷開所述控制電源單元，從而停止所述蓄電單元的放電， 當(dāng)在未執(zhí)行充電和放電的斷開狀態(tài)下輸入到所述比較單元的電壓變得大于基準(zhǔn)電壓時，所述控制開關(guān)根據(jù)來自所述比較單元的指令導(dǎo)通所述控制電源單元，以及所述控制器導(dǎo)通所述檢測單元的電力，以開始所述蓄電單元的充電。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的蓄電系統(tǒng)，其中，充電時導(dǎo)通的充電控制開關(guān)裝置被插入到插入有所述放電控制開關(guān)裝置的線中，以及 輸入電壓從所述充電控制開關(guān)裝置和所述放電控制開關(guān)裝置的連接點(diǎn)被提供至所述控制電源單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、3或4所述的蓄電系統(tǒng)，其中，當(dāng)在所述控制器斷開所述放電控制開關(guān)裝置之后，輸入到所述控制器的電壓小于預(yù)定值時，斷開所述檢測單元的電力，并且斷開所述控制電源單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的蓄電系統(tǒng)，其中，所述蓄電單元的蓄電裝置的數(shù)量是可變的，并且所述控制電源單元根據(jù)所述數(shù)量從所述輸入電壓形成所述控制器的恒定電力。
7.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述的蓄電系統(tǒng)，其中，所述蓄電單元的蓄電裝置的數(shù)量是可變的，并根據(jù)所述蓄電裝置的數(shù)量切換所述比較單元的輸入電壓和所述基準(zhǔn)電壓中的一個。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的蓄電系統(tǒng)，其中，連接至所述正端子和所述負(fù)端子的所述電源是從可再生能源發(fā)電的發(fā)電裝置。
9.一種蓄電系統(tǒng)，包括根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的蓄電系統(tǒng)，為連接至所述蓄電系統(tǒng)的電子裝置供電。
10.一種電子裝置，從根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的蓄電系統(tǒng)接受供電。
11.一種電動車輛，包括: 轉(zhuǎn)換裝置，從根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的蓄電系統(tǒng)接受供電并且將電力轉(zhuǎn)換成車輛的驅(qū)動力；以及 控制裝置，基于關(guān)于所述蓄電系統(tǒng)的信息執(zhí)行關(guān)于車輛控制的信息處理。
12.一種電力系統(tǒng),包括: 電力信息發(fā)送/接收單元，通過網(wǎng)絡(luò)向/從另一裝置發(fā)送/接收信號，其中所述電力系統(tǒng)基于由所述發(fā)送/接收單元接收的信息執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的蓄電系統(tǒng)的充電/放電控制。
13.一種電力系統(tǒng)，從根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的蓄電系統(tǒng)接受供電或者將來自發(fā)電裝置或電 力網(wǎng)絡(luò)的電力提供到所述蓄電系統(tǒng)。
全文摘要
當(dāng)電池的電壓變得小于預(yù)定值或者電池的剩余容量變成0時，停止放電，進(jìn)一步地，當(dāng)不能保持系統(tǒng)的電力時，系統(tǒng)自動斷電以進(jìn)入斷電狀態(tài)。當(dāng)確定來自電池監(jiān)控器(11)的電池的電壓或者SOC小于定義值時，放電控制開關(guān)(22)斷開。與端子(T1)和(T2)之間的電壓對應(yīng)的電壓(Vx)被輸入到控制單元(21)的A/D端口，并且監(jiān)控電壓(Vx)的值。當(dāng)確定輸入到A/D端口的電壓(Vx)小于預(yù)定值時，控制器(21)斷開開關(guān)電路(12)，電池監(jiān)控器(11)的電源被斷電。同時，控制開關(guān)(25)通過開關(guān)控制信號(S1)斷開。結(jié)果，DC-DC轉(zhuǎn)換器(24)的操作停止并且系統(tǒng)斷電。
文檔編號B60L11/18GK103229386SQ201180057780
公開日2013年7月31日 申請日期2011年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月8日
發(fā)明者熊谷英治 申請人:索尼公司