專利名稱：：電源系統(tǒng)以及電池集合體的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及由組合了多個單位電池的電池集合體構(gòu)成的電源系統(tǒng)以及該電池集合體的控制方法，更詳細(xì)而言，涉及在不讓作為二次電池的單位電池過充電的情況下，使電池集合體作為電源發(fā)揮功能的技術(shù)。
背景技術(shù)：
：f臬氧蓄電池(nickel-hydrogenbattery)或f臬韋鬲蓄電池(nickel-cadmiumbattery)等堿性蓄電池以及鋰離子二次電池(lithiumionsecondarybattery)或鋰聚合物二次電池(lithium-polymersecondarybattery)等非水電解質(zhì)二次電池的單位重量的能量密度高于鉛蓄電池，所以作為車輛或便攜式設(shè)備等移動體中配備的電源而備受矚目。尤其，如果將多個采用非水電解質(zhì)二次電池的單位電池串聯(lián)連接，構(gòu)成單位重量的能量密度較高的電池集合體，來取代鉛蓄電池作為電池啟動(cellstarter)電源(所謂的不是車輛驅(qū)動源的電源)搭載于車輛中，可認(rèn)為在競賽用途等方面將有所作為。車輛用電源在啟動時作為電池啟動器(cellstarter)以大電流放電，另一方面，在車輛行使時接收從發(fā)電機(恒壓充電器)發(fā)送的電流而被充電。鉛蓄電池具有適合于以比較大的電流進(jìn)行充放電的反應(yīng)機構(gòu)，而上述的二次電池由于反應(yīng)機構(gòu)的關(guān)系，難說適合大電流的充放電。具體而言，這些二次電池在充電末期分別存在如下的弱點。首先，在鎳氫蓄電池或鎳鎘蓄電池等堿性蓄電池的情況下，在充電末期會從正極產(chǎn)生氧氣，若環(huán)境溫度升高，則伴隨使氧氣從正極產(chǎn)生的電壓即氧過電壓(oxygenovervoltage)的下降，電池的充電電壓也隨之下降。假設(shè)當(dāng)用恒壓充電器(額定充電電壓V2)對電池的充電電壓下降至V1的η個堿性蓄電池進(jìn)行充電時，如果滿足V2>IiV1的關(guān)系，則充電不會結(jié)束且持續(xù)產(chǎn)生氧氣，存在構(gòu)成組電池的各個二次電池(單位電池)因電池內(nèi)壓上升而變形的可能性。另外，在鋰離子二次電池或鋰聚合物二次電池等非水電解質(zhì)二次電池的情況下，在充電末期包含非水電解質(zhì)的電解液容易分解，且環(huán)境溫度越高該傾向越顯著，存在構(gòu)成組電池的單位電池因電池內(nèi)壓上升而變形的可能性。為解決這樣的問題，如日本專利公開公報特開平07-059266號(以下稱作“專利文獻(xiàn)1”)所示，一般認(rèn)為在作為電源而使用的組電池完成充電的時刻，使多余的電流從其他電路(旁流電路(lateralflowcircuit))通過的方法較為有效。將專利文獻(xiàn)1轉(zhuǎn)用于車載技術(shù)時，旁流電路可以具體化為以下兩種方式。第一方式是以向車載的其他電動設(shè)備(燈、車載收音機、車載空調(diào)等)提供電流的方式構(gòu)成旁流電路。第二方式是以向單純消耗電流的電阻(resistor)提供電流的方式構(gòu)成旁流電路。但是，若采用第一方式，則存在恒壓充電器向上述的電動設(shè)備提供過度的電流，使這些電動設(shè)備發(fā)生故障的可能性。另外，若采用第二方式，則由于電阻消耗電流時產(chǎn)生的熱量會提高上述的二次電池的環(huán)境溫度，因此無法消除單位電池變形的可能性。即使使用這樣的單位重量的能量密度高的二次電池任意地構(gòu)成電池集合體，也難以與恒壓充電器組合.
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種在使用單位重量的能量密度較高的二次電池的情況下，即使將來自發(fā)電機的電流全部作為充電電流而接收，也能夠抑制該二次電池的變形的、安全性高的電源系統(tǒng)。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所涉及的電源系統(tǒng)包括將串聯(lián)連接有多個第1單位電池的第1組電池和串聯(lián)連接有多個第2單位電池的第2組電池并聯(lián)連接的電池集合體；對所述電池集合體進(jìn)行充電的發(fā)電機，其中，所述電池集合體被設(shè)定成，使作為所述第1組電池達(dá)到滿充電容量的一半的充電容量時的端子電壓的平均充電電壓VI，小于作為所述第2組電池達(dá)到滿充電容量的一半的充電容量時的端子電壓的平均充電電壓V2。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供電池集合體的控制方法，其中，所述電池集合體將串聯(lián)連接有多個第1單位電池的第1組電池和串聯(lián)連接有多個第2單位電池的第2組電池并聯(lián)連接，且所述第1組電池的平均充電電壓Vl被設(shè)定成小于所述第2組電池的平均充電電壓V2，該電池集合體的控制方法包括測量所述第1組電池的電壓的工序a；當(dāng)在所述工序a測量的第1組電池的電壓達(dá)到上限電壓Va時，控制停止對所述第1組電池的充電的工序b0根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，包含將串聯(lián)連接有多個第1單位電池的第1組電池和串聯(lián)連接有多個第2單位電池的第2組電池這兩種組電池并聯(lián)連接的電池集合體，且被設(shè)定成所述第1組電池的平均充電電壓Vl小于所述第2組電池的平均充電電壓V2。因此，通常時(達(dá)到被設(shè)定成比滿充電電壓稍低的強制放電開始電壓之前)，主要由第1組電池接收來自發(fā)電機的充電電流，當(dāng)?shù)?組電池接近滿充電時，由作為旁流電路的第2組電池接收來自發(fā)電機的充電電流。根據(jù)該方式，由于不使用伴隨有過度的發(fā)熱的電阻，因此不會提高電池集合體(尤其是作為主電源的第1組電池)的環(huán)境溫度。因此，能夠回避因熱引起單位電池變形的問題。因此，即使在使用鎳氫蓄電池、鎳鎘蓄電池等堿性蓄電池或鋰離子二次電池、鋰聚合物二次電池等非水電解質(zhì)二次電池等單位重量的能量密度高的二次電池時，也不會導(dǎo)致二次電池的變形等問題，可實現(xiàn)能夠?qū)碜园l(fā)電機的電流全部作為充電電流而接收的、安全性高的電源系統(tǒng)。因此，如電池啟動電源那樣，需要不間斷地接收來自發(fā)電機的充電電流的情況下，如采用本發(fā)明的電源系統(tǒng)，即使將來自發(fā)電機的電流全部作為充電電流接收，也能抑制該二次電池的變形。本發(fā)明例如在使用需要不間斷地接收來自發(fā)電機的充電電流的電池啟動電源時尤其有效。本發(fā)明的目的、特征及優(yōu)點可通過以下的詳細(xì)說明與附圖將進(jìn)一步明確。圖1是用于說明本發(fā)明的一實施方式所涉及的電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的方框圖。圖2是表示作為單位電池的一例的鋰離子二次電池在常溫下的初期的充放電動(charge/dischargebehavior)的圖。圖3是表示本發(fā)明的一實施方式所涉及的電源系統(tǒng)的功能方框圖。圖4是用于說明本發(fā)明的另一實施方式所涉及的電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的方框圖。具體實施例方式以下，使用本發(fā)明的實施方式。圖1是表示本實施方式所涉及的電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的方框圖。如圖1所示，電源系統(tǒng)50包括發(fā)電機1、電池集合體20及控制部30。發(fā)電機1是用于對電池集合體20進(jìn)行充電的裝置，例如是搭載在車輛上，通過發(fā)動機的轉(zhuǎn)動運動進(jìn)行發(fā)電的恒壓規(guī)格的發(fā)電機。電池集合體20包含串聯(lián)連接有多個(圖1的結(jié)構(gòu)中為4個)單位電池(cell)α(第1單位電池)的第1組電池2a和串聯(lián)連接有多個(圖1的結(jié)構(gòu)中為12個)單位電池β(第2單位電池)的第2組電池2b，第1組電池2a與第2組電池2b并聯(lián)連接。而且，從發(fā)電機1向第1組電池2a與第2組電池2b不定期地供給充電電流。并且，在所述電池集合體20的并聯(lián)電路中設(shè)置有基于來自控制部30的指令，接通/斷開發(fā)電機1與第1組電池2a的連接的開關(guān)4。在電源系統(tǒng)50連接有作為負(fù)載的一例的車載設(shè)備6。車載設(shè)備6例如是用于使車輛的發(fā)動機啟動的電池啟動器(cellstarter)、車燈或汽車導(dǎo)航裝置等負(fù)載裝置。并且，第1組電池2a的正極連接于車載設(shè)備6，第1組電池2a的放電電流被供給至車載設(shè)備6。并且，發(fā)電機1的電壓輸出端子連接于第2組電池2b的正極及車載設(shè)備6。此時，從發(fā)電機1看來，電池集合體20與車載設(shè)備6并聯(lián)連接。并且，由發(fā)電機1發(fā)出的電壓被并列地供給至電池集合體20及車載設(shè)備6。以下，詳細(xì)敘述使用恒壓規(guī)格的發(fā)電機1，且使用作為非水電解質(zhì)二次電池的一例的鋰離子二次電池作為構(gòu)成第1組電池2a的單位電池α的情況。圖2是表示由恒壓規(guī)格的發(fā)電機對使用鈷酸鋰(lithiumcobaltoxide)作為正極活性物質(zhì)、使用石墨(graphite)作為負(fù)極活性物質(zhì)的鋰離子二次電池進(jìn)行充電時的充電動作的圖。圖中，將表示發(fā)電機1的額定電壓分配給每個鋰離子電池(單位電池)的電壓Ve(各單位電池的端子電壓)為3.8V時的曲線標(biāo)注為符號A，電壓Ve為3.9V時的曲線標(biāo)注為符號B，電壓Ve為4.OV時的曲線標(biāo)注為符號C，電壓Ve為4.IV時的曲線標(biāo)注為符號D，電壓Ve為4.2V時的曲線標(biāo)注為符號E。如圖2所示，電壓Ve為3.8V時(圖2中符號A所示情況)，充電開始后約33分鐘內(nèi)電流為一定，之后電壓為一定。電壓Ve為3.9V時(圖2中符號B所示情況)，充電開始后約41分鐘內(nèi)電流為一定，之后電壓為一定。電壓Ve為4.OV時(圖2中符號C所示情況)，充電開始后約47分鐘內(nèi)電流為一定，之后電壓為一定。電壓Ve為4.IV時(圖2中符號D所示情況)，充電開始后約53分鐘內(nèi)電流為一定，之后電壓為一定。電壓Ve為4.2V時(圖2中符號E所示情況)，充電開始后約57分鐘內(nèi)電流為一定，之后電壓為一定。發(fā)電機1以一定的電流將單位電池α(鋰離子二次電池)充電至達(dá)到電壓Ve為止，然后逐漸降低電流，對鋰離子二次電池進(jìn)行恒壓充電。例如上述額定電壓為3.9V時(圖2中符號B所示情況)，充電深度(SOC=StateofCharge)(電壓Ve為3.9V時的充電容量除以電壓Ve為4.2V時的充電容量所得的值)為73%。另外，發(fā)電機1的電壓Ve使每個鋰離子二次電池為4.1V時(圖2中符號IV(應(yīng)為D)所示情況)，SOC為91%。表1基于圖2，表示上述額定電壓與SOC之間的關(guān)系。[表1]<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>鋰離子二次電池具有如下特性，S卩如充電后的SOC接近100%，則包含非水電解質(zhì)的電解液成分(主要為碳酸鹽(carbonate))容易分解。因此，為了避免從發(fā)電機1進(jìn)一步向SOC接近100%的狀態(tài)下的鋰離子二次電池供給充電電流，將上限電壓Va設(shè)定在比表示充電后的SOC為100%左右的電壓略低的區(qū)域。在此，參照圖3的功能方框圖，對電池系統(tǒng)50的具體動作進(jìn)行說明。如圖3的功能方框圖所示，控制部30包括被依次輸入由電壓檢測電路(電壓測量部)7測量的第1組電池2a的電壓的輸入部9；存儲第1組電池2a的上限電壓Va的存儲部(存儲器)11；基于被輸入至輸入部9的測量電壓和從存儲部11讀取的上限電壓Va，切換連接發(fā)電機1與第1組電池2a的開關(guān)4的接通/斷開的開關(guān)控制部8；向開關(guān)4輸出來自開關(guān)控制部8的控制信號的控制信號輸出部12。電壓檢測電路7例如使用檢測第1組電池2a的端子電壓的AD(模擬數(shù)字)轉(zhuǎn)換器或比較器(comparator)等構(gòu)成。開關(guān)控制部8當(dāng)判斷由電壓檢測電路7測量的第1組電池2a的電壓達(dá)到從存儲部11讀取的上限電壓Va時，經(jīng)由控制信號輸出部12向開關(guān)4輸出斷開與第1組電池2a的連接的控制信號。據(jù)此，發(fā)電機1與第1組電池2a的連接斷開，從發(fā)電機1向第1組電池2a的充電電流的供給停止。如上所述，當(dāng)?shù)?組電池2a達(dá)到上限電壓Va時，基于來自控制部30的指令開關(guān)4斷開，從發(fā)電機1向第1組電池2a的充電電流的供給被停止。作為開關(guān)部4，可使用場效應(yīng)晶體管(FET)、半導(dǎo)體開關(guān)等一般的開關(guān)。另外，并非充電電流始終從發(fā)電機1流向第1組電池2a或第2組電池2b，例如在制動等時則相反，從第1組電池2a及第2組電池2b向車載設(shè)備6放電，處于再次接收來自發(fā)電機1的充電電流的狀態(tài)。充電電流在開關(guān)4斷開時流入第2組電池2b，在開關(guān)4接通時，如下所述，由于平均充電電壓Vl小于平均充電電壓V2，因此優(yōu)先流向第1組電池2a，從而電流不會被過量供給至車載設(shè)備8(應(yīng)為6)。另外，在圖3中，示出了電壓檢測電路7測量第1組電池2a的總電壓的結(jié)構(gòu)，但也可以是用電壓檢測電路7測量構(gòu)成第1組電池2a的各單位電池α的電壓，且當(dāng)構(gòu)成第1組電池2a的各單位電池α中的任意其中之一的電壓達(dá)到上限電壓Va時，停止向第1組電池2a的充電的結(jié)構(gòu)。如果考慮單位電池α的容量并不一定(例如起因于正極活性物質(zhì)重量不均，或溫度履歷的差異引起的劣化程度的不均)，則可以說上述結(jié)構(gòu)比圖1的結(jié)構(gòu)更理想。另外，較為理想的是，將第1組電池2a的平均充電電壓Vl和第2組電池2b的平均充電電壓V2的比V2/V1設(shè)定在1.01以上且1.18以下的范圍。這是因為，當(dāng)比V2/V1低于1.01時，來自發(fā)電機1的充電電流容易流入第2組電池2b，因此第1組電池2a無法有效率地被充電。相反，當(dāng)比V2/V1超過1.18時，第1組電池2a容易被過充電。在此，對所述平均充電電壓的算出方法進(jìn)行說明。當(dāng)單位電池為鋰離子二次電池等非水電解質(zhì)二次電池時，充電終止電壓根據(jù)正極或負(fù)極所采用的活性物質(zhì)的特質(zhì)而人為地加以設(shè)定，通常為4.2V。如圖2所示，在將充電終止電壓設(shè)為4.2V的圖2中E的情況下，滿充電容量為2550mAh。此時，充電容量為1275mAh(充電至4.2V時的充電容量的一半)時的電壓(3.8V)成為每個非水電解質(zhì)二次電池的平均充電電壓。另一方面，當(dāng)單位電池為鎳氫蓄電池等堿性蓄電池時，作為正極活性物質(zhì)即氫氧化鎳的特質(zhì)，在完成完全充電的同時因溫度上升而充電電壓下降，處于滿充電狀態(tài)。達(dá)到該滿充電容量的一半的時刻的電壓成為堿性蓄電池的平均充電電壓。例如，在圖1的結(jié)構(gòu)中，使用堿性蓄電池(具體而言為鎳氫蓄電池，每個單位電池的平均充電電壓為1.4V)作為第2組電池2b的單位電池β時，包括12個單位電池β的第2組電池2b的平均充電電壓V2為16.8V。另一方面，包括4個鋰離子二次電池(每個單位電池的平均充電電壓為3.8V)的第1組電池2a的平均充電電壓Vl為15.2V。因此，第1組電池2a的平均充電電壓Vl和第2組電池2b的平均充電電壓V2的比V2/V1為1.11。通常，發(fā)電機1為恒壓規(guī)格，因此通過采用如上的使第1組電池2a的平均充電電壓Vl小于第2組電池2b的平均充電電壓V2的結(jié)構(gòu)，無需使用改變某一組電池的電壓等復(fù)雜的結(jié)構(gòu)(例如使用DC/DC轉(zhuǎn)換器改變某一組電池的電壓以使V2/V1為1.1左右的結(jié)構(gòu))，也能構(gòu)成即使將來自發(fā)電機1的電流全部作為充電電流接收也可抑制該二次電池的變形的、安全性高的電源系統(tǒng)50。作為構(gòu)成第1組電池2a的單位電池α較為理想的是，如本實施方式所示，使用鋰離子二次電池等非水電解質(zhì)二次電池。這是因為，非水電解質(zhì)二次電池的能量密度高于堿性蓄電池等，因此適于作為電源系統(tǒng)50中的充電電流的主要接收對象。另外，非水電解質(zhì)二次電池也存在高溫環(huán)境下電解液成分分解等問題，但在替代發(fā)熱顯著的電阻而將第2組電池2b作為旁流電路的本實施方式的結(jié)構(gòu)下，可回避電池集合體20(尤其是作為主電源的第1組電池2a)的環(huán)境溫度的上升引起的單位電池的變形問題的發(fā)生。因此，作為構(gòu)成第1組電池2a的單位電池α，可放心地使用能量密度高的非水電解質(zhì)二次電池。此外，較為理想的是，使用非水電解質(zhì)二次電池作為單位電池α?xí)r，使用含鈷的鋰復(fù)合氧化物作為該非水電解質(zhì)二次電池的正極活性物質(zhì)。這是因為，通過使用鈷酸鋰等含鈷的鋰復(fù)合氧化物作為正極活性物質(zhì)，非水電解質(zhì)二次電池的放電電壓變高，容易提高能量密度。另外，當(dāng)?shù)?組電池2a中的作為電壓檢測電路7的檢測對象的單位電池α的個數(shù)為ηΑ時，較為理想的是，將第1組電池2a的上限電壓Va設(shè)定在4.05nAV以上且4.15nAV以下的范圍。這是因為，由表示單位電池α的圖2及表1也可以明確，當(dāng)將上限電壓Va設(shè)定為不足4.05nAV時，第1組電池2a的可接收充電的量將變得過少。相反，當(dāng)將上限電壓Va設(shè)定為超過4.15nAV時，直至接近單位電池α的過充電區(qū)域第1組電池2a的強制放電(應(yīng)為“開關(guān)4的斷開”)也不會開始。圖4表示本實施方式所涉及的電池集合體的其他結(jié)構(gòu)例。如圖4所示，電池集合體20’采用第1組電池2a’與第2組電池2b’并聯(lián)連接的結(jié)構(gòu)。第1組電池2a’采用在從圖1所示的電池集合體20結(jié)構(gòu)的第1組電池2a中減去一個單位電池α后，再串聯(lián)連接兩個作為單位電池Y(第3單位電池)的平均充電電壓為1.4V的堿性蓄電池的結(jié)構(gòu)。第2組電池2b’采用從圖1所示的電池集合體20結(jié)構(gòu)的第2組電池2b中減去一個單位電池β，即串聯(lián)連接11個單位電池β的結(jié)構(gòu)。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，第1組電池2a，的平均充電電壓Vl為14.2V，第2組電池2b，的平均充電電壓V2為15.4V。據(jù)此，可將第1組電池2a’的平均充電電壓Vl和第2組電池2b’的平均充電電壓V2的比V2/V1設(shè)定在1.01以上且1.18以下的范圍。在此，較為理想的是，構(gòu)成第1組電池2a’的單位電池、的容量比單位電池α的容量大。如前所述，本實施方式所涉及的電源系統(tǒng)50當(dāng)使用非水電解質(zhì)二次電池作為單位電池α?xí)r，較為理想的是，將強制放電開始電壓(應(yīng)為“上限電壓”)Va設(shè)定成使每個單位電池α為4.OV左右(即強制放電開始電壓(應(yīng)為“上限電壓”)Va為4.OV的整數(shù)倍)。當(dāng)使用通用的鉛蓄電池規(guī)格的發(fā)電機1時，額定電壓為14.5V，則存在如下問題，即其不是4.OV的整數(shù)倍，而產(chǎn)生余數(shù)(2.5V)。對此，在串聯(lián)連接的多個單位電池α(第1組電池2a)外，還與單位電池α適宜地串聯(lián)連接單位電池Y(平均充電電壓為1.4V左右的堿性蓄電池)，從而可應(yīng)對上述余數(shù)。具體而言，如上所述，當(dāng)采用將平均充電電壓為3.8V的鋰離子二次電池作為單位電池α而串聯(lián)連接三個后，再將平均充電電壓為1.4V的鎳氫蓄電池作為第3單位電池γ而串聯(lián)連接兩個的第1組電池2a’時，第1組電池2a’的平均充電電壓Vl為14.2V。在此作為單位電池、的鎳氫蓄電池的充電電壓的平坦性高(相對于SOC的變化，端子電壓的變化小)。即，在鎳氫蓄電池的情況下，即使由于充電而SOC上升，充電電壓也保持平坦而幾乎不變化，與之相對，在鋰離子蓄電池的情況下，由于充電而SOC上升，則充電電壓也隨之上升，因此單位電池α(鋰離子二次電池)被充電至指定的電壓(3.9V)。因此，如將單位電池Y的容量設(shè)定成大于單位電池α的容量，則可利用鎳氫蓄電池的上述平坦性(充電途中不受SOC影響，充電電壓保持平坦而幾乎不變化)，將剩余的0.3V(從發(fā)電機1的額定電壓即14.5V減去第1組電池2a(應(yīng)為2a’)的平均充電電壓Vl即14.2V所得的值)分配至3個單位電池α的充電。據(jù)此，結(jié)果可充電至每個單位電池α為(鋰離子二次電池)3.9V(S0C換算為73%)。作為電池集合體20’，在具備上述單位電池γ的結(jié)構(gòu)中，設(shè)第1組電池2a(應(yīng)為2a’)中的單位電池α的個數(shù)為、單位電池Y的個數(shù)為時，較為理想的是，將上限電壓Va設(shè)定在4.05nAV+l.4ncV以上且4.15nAV+l.4ncV以下的范圍。如上所述，通過以適合于發(fā)電機1的額定電壓地適當(dāng)組合第1組電池2a(應(yīng)為2a’)，可避免過分不足而進(jìn)行充電。因此，將上限電壓Va的范圍設(shè)定在上述范圍時，該范圍理想的理由在于雖然與不具備單位電池、的結(jié)構(gòu)同樣，但通過將上限電壓Va的范圍設(shè)定在上述范圍，能夠回避構(gòu)成第1組電池2a(應(yīng)為2a’)的單位電池α或單位電池Υ的充電電壓變得異常大時的危險。另外較為理想的是，如上述例所示，使用堿性蓄電池(具體而言為鎳氫蓄電池，每個單位電池的平均充電電壓為1.4V)作為構(gòu)成第2組電池2b的單位電池β。堿性蓄電池由于作為正極活性物質(zhì)即氫氧化鎳的特性，在完成完全充電的同時伴隨溫度上升，因此氧過電壓下降而充電電壓下降，但在替代發(fā)熱顯著的電阻而將第2組電池2b作為旁流電路的本實施方式的結(jié)構(gòu)下，可回避電池集合體20(尤其是作為主電源的第1組電池2a)的環(huán)境溫度的上升引起的單位電池的變形問題的發(fā)生。因此，可放心地使用能量密度高的堿性蓄電池，來作為構(gòu)成旁流電路即第2組電池2b的單位電池3。如上所述，本發(fā)明所涉及的電源系統(tǒng)包括將串聯(lián)連接有多個第1單位電池的第1組電池和串聯(lián)連接有多個第2單位電池的第2組電池并聯(lián)連接的電池集合體；對所述電池集合體進(jìn)行充電的發(fā)電機，其中，所述電池集合體被設(shè)定成，使作為所述第1組電池達(dá)到滿充電容量的一半的充電容量時的端子電壓的平均充電電壓VI，小于作為所述第2組電池達(dá)到滿充電容量的一半的充電容量時的端子電壓的平均充電電壓V2。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，包含將串聯(lián)連接有多個第1單位電池的第1組電池和串聯(lián)連接有多個第2單位電池構(gòu)成的第2組電池這兩種組電池并聯(lián)連接而構(gòu)成的電池集合體，且被設(shè)定為所述第1組電池的平均充電電壓VI小于所述第2組電池的平均充電電壓V2。因此，通常時(達(dá)到被設(shè)定得比滿充電電壓稍低的強制放電開始電壓之前)，主要由第1組電池接收來自發(fā)電機的充電電流，當(dāng)?shù)?組電池接近滿充電，則由作為旁流電路的第2組電池接收來自發(fā)電機的充電電流。根據(jù)此結(jié)構(gòu)，由于不使用伴隨過度的發(fā)熱的電阻，因此不會提高電池集合體(尤其是作為主電源的第1組電池)的環(huán)境溫度。所以，能夠回避因熱引起的單位電池變形的問題。因此，即使在使用鎳氫蓄電池、鎳鎘蓄電池等堿性蓄電池或鋰離子二次電池、鋰聚合物二次電池等非水電解質(zhì)二次電池之類的單位重量的能量密度高的二次電池時，也不會招致二次電池的變形等問題，可實現(xiàn)能夠?qū)碜园l(fā)電機的電流全部作為充電電流接收的、安全性高的電源系統(tǒng)。在上述結(jié)構(gòu)中，也可還包括測量所述第1組電池的電壓的電壓測量部；基于所述電壓測量部的測量結(jié)果，控制所述電池集合體的電壓的控制部，其中，所述控制部當(dāng)由所述電壓測量部測量的第1組電池的測量電壓達(dá)到上限電壓Va時，控制停止向第1組電池的充電。另外，在上述結(jié)構(gòu)中也可以是，所述電壓測量部測量構(gòu)成所述第1組電池的各第1單位電池的電壓，所述控制部當(dāng)構(gòu)成所述第1組電池的任意的第1單位電池的由電壓測量部測量的測量電壓達(dá)到上限電壓Va時，控制停止向第1組電池的充電。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，由于也可應(yīng)對例如起因于正極活性物質(zhì)重量的不均、或溫度經(jīng)歷的差異引起的劣化程度的不均的、構(gòu)成所述第1組電池的各第1單位電池的容量的不均，因此理想。在上述結(jié)構(gòu)中，也可還包括切換所述發(fā)電機與所述第1組電池的連接的接通/斷開的開關(guān)，所述控制部當(dāng)由所述電壓測量部測量的第1組電池的測量電壓達(dá)到上限電壓Va時，控制所述開關(guān)以斷開所述連接。在上述結(jié)構(gòu)中也可以是，所述電壓測量部測量構(gòu)成所述第1組電池的各第1單位電池的電壓，所述控制部當(dāng)由構(gòu)成所述第1組電池的任意的第1單位電池的電壓測量部測量的測量電壓達(dá)到上限電壓Va時，控制所述開關(guān)以斷開所述連接。在上述結(jié)構(gòu)中較為理想的是，將所述第1組電池2a的平均充電電壓VI和所述第2組電池2b的平均充電電壓V2的比V2/V1設(shè)定在1.01以上且1.18以下的范圍。這是因為，如果比V2/V1低于1.01，則來自發(fā)電機1的充電電流容易流入第2組電池，因此第1組電池?zé)o法有效率地被充電。另一方面，如果比V2/V1超過1.18，則第1組電池容易被過充電。作為構(gòu)成第1組電池的第1單位電池較為理想的是，如本實施方式所示，使用鋰離子二次電池等非水電解質(zhì)二次電池。這是由于，非水電解質(zhì)二次電池的能量密度比堿性蓄電池等高，因此適于作為電源系統(tǒng)中的充電電流的主要接收對象。另外，雖然非水電解質(zhì)二次電池也存在在高溫環(huán)境下電解液成分分解等問題，但在替代發(fā)熱顯著的電阻而將第2組電池作為旁流電路的本實施方式的結(jié)構(gòu)下，可回避電池集合體(尤其是作為主電源的第1組電池)的環(huán)境溫度的上升引起的單位電池的變形問題的發(fā)生。因此，作為構(gòu)成第1組電池的第1單位電池，可放心地使用能量密度高的非水電解質(zhì)二次電池。此外，較為理想的是，使用非水電解質(zhì)二次電池作為第1單位電池時，使用含鈷的鋰復(fù)合氧化物作為該非水電解質(zhì)二次電池的正極活性物質(zhì)。這是因為，通過使用鈷酸鋰等含鈷的鋰復(fù)合氧化物作為正極活性物質(zhì)，非水電解質(zhì)二次電池的放電電壓變高，容易提高能量密度。另外，當(dāng)設(shè)第1組電池的第1單位電池的個數(shù)為nA時，較為理想的是，將第1組電池的上限電壓Va設(shè)定在4.05nAV以上且4.15nAV以下的范圍。這是因為，當(dāng)將所述上限電壓Va設(shè)定為不足4.05nAV時，第1組電池的可接受充電的量將變得過少。相反，當(dāng)將上限電壓Va設(shè)定為超過4.15nAV時，直至接近第1單位電池的過充電區(qū)域，第1組電池的強制放電也不會開始。在上述結(jié)構(gòu)中較為理想的是，所述第1組電池在所述串聯(lián)連接的多個第1單位電池外，還串聯(lián)連接由堿性蓄電池構(gòu)成的第3單位電池。此外，較為理想的是，第3單位電池的容量比第1單位電池的容量大。本發(fā)明所涉及的電源系統(tǒng)使用非水電解質(zhì)二次電池作為第1單位電池時，較為理想的是，將強制放電開始電壓Va設(shè)定為每個該第1單位電池為4.0V左右(即強制放電開始電壓Va為4.0V的整數(shù)倍)。在此，使用通用的鉛蓄電池規(guī)格的發(fā)電機時，額定電壓為14.5V，則存在如下問題，即其不是4.0V的整數(shù)倍，而產(chǎn)生余數(shù)(2.5V)。對此，在串聯(lián)連接的多個第1單位電池上，還適宜地串聯(lián)連接第3單位電池(平均充電電壓為1.4V左右的堿性蓄電池)，從而可應(yīng)對上述余數(shù)。例如，當(dāng)采用將平均充電電壓為3.8V的鋰離子二次電池作為第1單位電池a串聯(lián)連接三個后，再將平均充電電壓為1.4V的鎳氫蓄電池作為單位電池、串聯(lián)連接兩個的第1組電池時，第1組電池的平均充電電壓VI為14.2V。在此作為第3單位電池的鎳氫蓄電池的充電電壓的平坦性高(相對于S0C的變化，端子電壓的變化小)。即，在鎳氫蓄電池的情況下，即使由于充電而S0C上升，充電電壓也保持平坦而幾乎不變化，與之相對，在鋰離子蓄電池的情況下，由于充電而S0C上升，充電電壓也隨之上升，因此第1單位電池(鋰離子二次電池)被充電至指定的電壓(3.9V)。因此，如將第3單位電池的容量設(shè)定得大于第1單位電池的容量，則可利用鎳氫蓄電池的上述平坦性(充電途中不受S0C影響，充電電壓保持平坦而幾乎不變化)，將剩余的0.3V(從發(fā)電機1的額定電壓即14.5V減去第1組電池2a的平均充電電壓VI即14.2V所得的值)分配至3個第1單位電池的充電。由此，結(jié)果可充電至每個第1單位電池為(鋰離子二次電池)3.9V(S0C換算為73%)在上述結(jié)構(gòu)中，設(shè)第1組電池的第1單位電池的個數(shù)為nA、第3單位電池的個數(shù)為ne時，較為理想的是，所述強制放電開始電壓Va被設(shè)定在4.05nAV+l.4ncV以上且4.15nA+l.4ncV以下的范圍。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，通過以適合于發(fā)電機的額定電壓地適當(dāng)組合第1組電池，可避免過分不足而進(jìn)行充電。因此，將強制放電開始電壓Va的范圍設(shè)定為上述范圍時，該范圍理想的理由在于雖然與不具備第3單位電池的結(jié)構(gòu)相同，但根據(jù)該范圍，還可在構(gòu)成第1組電池的第1單位電池或第3單位電池的充電電壓變得異常大時回避危險。另外，即使不分別測量第1組電池的電壓并控制，也可確保充分的安全性。在上述結(jié)構(gòu)中較為理想的是，使用堿性蓄電池(具體而言為鎳氫蓄電池，每個單位電池的平均充電電壓1.4V)作為構(gòu)成第2組電池的第2單位電池。堿性蓄電池由于作為正極活性物質(zhì)即氫氧化鎳的特性，在完成完全充電的同時伴隨溫度上升，因此氧過電壓下降而充電電壓下降，但在替代發(fā)熱顯著的電阻而將第2組電池作為旁流電路的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)下，可回避電池集合體的環(huán)境溫度的上升引起的單位電池的變形問題的發(fā)生。因此，可放心地使用能量密度高的堿性蓄電池作為構(gòu)成旁流電路即第2組電池的第2單位電池。本發(fā)明提供電池集合體的控制方法，其中，所述電池集合體將串聯(lián)連接有多個第1單位電池的第1組電池和串聯(lián)連接有多個第2單位電池的第2組電池并聯(lián)連接，且所述第1組電池的平均充電電壓VI被設(shè)定成小于所述第2組電池的平均充電電壓V2，該電池集合體的控制方法包括測量所述第1組電池的電壓的工序a；當(dāng)在所述工序a測量的第1組電池的電壓達(dá)到上限電壓Va時，控制停止對所述第1組電池的充電的工序b。在上述方法中較為理想的是，所述工序b利用切換發(fā)電機與所述第1組電池的連接的接通/斷開的開關(guān)，當(dāng)在所述工序a測量的第1組電池的測量電壓達(dá)到上限電壓Va時，控制所述開關(guān)以斷開所述連接。在上述方法中較為理想的是，所述工序a包含測量構(gòu)成所述第1組電池的各單位電池A的電壓的工序，當(dāng)由構(gòu)成所述第1組電池的任意的第1單位電池的電壓測量部測量的測量電壓達(dá)到所述上限電壓Va時，控制停止向所述第1組電池的充電。在上述方法中較為理想的是，將平均充電電壓VI和所述平均充電電壓V2的比V2/VI設(shè)定在1.01以上且1.18以下的范圍。在上述方法中較為理想的是，使用非水電解質(zhì)二次電池作為所述第1單位電池。此外，較為理想的是，使用含鈷的鋰復(fù)合氧化物作為所述非水電解質(zhì)二次電池的正極活性物質(zhì)。在上述方法中較為理想的是，設(shè)構(gòu)成所述第1組電池的所述第1單位電池的個數(shù)為nA時，將所述上限電壓Va設(shè)定在4.05nAV以上且4.15nAV以下的范圍。在上述方法中較為理想的是，作為所述第1組電池，使用在所述串聯(lián)連接的多個第1單位電池上，還串聯(lián)連接作為第3單位電池的堿性蓄電池的組電池。在上述方法中較為理想的是，作為所述第3單位電池，使用比所述第1單位電池的容量大的單位電池。在上述方法中，設(shè)構(gòu)成第1組電池的第1單位電池的個數(shù)為nA、所述第3單位電池的個數(shù)為ne時，較為理想的是，所述上限電壓Va被設(shè)定在4.05nAV+l.4ncV以上且4.15nAV+l.4ncV以下的范圍。在上述方法中較為理想的是，使用堿性蓄電池作為所述第2單位電池。根據(jù)本發(fā)明的上述各結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)與所述的本發(fā)明的各電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相同的效另外，以上示出了使用鋰離子二次電池作為第1單位電池(單位電池a)的例子，但即使使用非水電解質(zhì)二次電池中的電解液為凝膠狀的鋰聚合物二次電池等，也能得到同樣的結(jié)果。另外，以上示出了使用鎳氫蓄電池作為第1(應(yīng)為第2)單位電池的例子，但即使使用鎳鎘蓄電池等，也能得到同樣的結(jié)果。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明的電源系統(tǒng)使用由單位重量的能量密度比鉛蓄電池高的非水電解質(zhì)二次電池構(gòu)成的組電池，因此可作為競賽用車輛的電池啟動電源的利用的可能性高、效果顯著。權(quán)利要求一種電源系統(tǒng)，其特征在于包括電池集合體，將串聯(lián)連接有多個第1單位電池的第1組電池和串聯(lián)連接有多個第2單位電池的第2組電池并聯(lián)連接；發(fā)電機，對所述電池集合體進(jìn)行充電，其中，所述電池集合體被設(shè)定成，使作為所述第1組電池達(dá)到滿充電容量的一半的充電容量時的端子電壓的平均充電電壓V1，小于作為所述第2組電池達(dá)到滿充電容量的一半的充電容量時的端子電壓的平均充電電壓V2。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng)，其特征在于還包括電壓測量部，測量所述第1組電池的電壓；控制部，基于所述電壓測量部的測量結(jié)果，控制所述電池集合體的電壓，其中，所述控制部當(dāng)由所述電壓測量部測量的第1組電池的測量電壓達(dá)到上限電壓Va時，控制停止向第1組電池的充電。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述電壓測量部測量構(gòu)成所述第1組電池的各第1單位電池的電壓，所述控制部當(dāng)由構(gòu)成所述第1組電池的任意的第1單位電池的電壓測量部測量的測量電壓達(dá)到上限電壓Va時，控制停止向第1組電池的充電。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源系統(tǒng)，其特征在于還包括開關(guān)，切換所述發(fā)電機與所述第1組電池的連接的接通/斷開，所述控制部當(dāng)由所述電壓測量部測量的第1組電池的測量電壓達(dá)到上限電壓Va時，控制所述開關(guān)以斷開所述連接。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述電壓測量部測量構(gòu)成所述第1組電池的各第1單位電池的電壓，所述控制部當(dāng)由構(gòu)成所述第1組電池的任意的第1單位電池的電壓測量部測量的測量電壓達(dá)到上限電壓Va時，控制所述開關(guān)以斷開所述連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述第1組電池的平均充電電壓Vl和所述第2組電池的平均充電電壓V2的比V2/V1被設(shè)定在1.Ol以上且1.18以下的范圍。7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述第1單位電池為非水電解質(zhì)二次電池。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述非水電解質(zhì)二次電池的正極活性物質(zhì)采用含鈷的鋰復(fù)合氧化物。9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的電源系統(tǒng)，其特征在于設(shè)所述第1組電池中的第1單位電池的個數(shù)為nA時，所述第1組電池的強制放電開始電壓Va被設(shè)定在4.05nAV以上且4.15nAV以下的范圍。10.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述第1組電池在所述串聯(lián)連接的多個第1單位電池上還串聯(lián)連接采用堿性蓄電池的第3單位電池。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述第3單位電池的容量大于所述第1單位電池的容量。12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電源系統(tǒng)，其特征在于設(shè)所述第1組電池中的所述第1單位電池的個數(shù)為nA、所述第3單位電池的個數(shù)為nc時，所述上限電壓Va被設(shè)定在4.05nAV+l.4ncV以上且4.15nAV+l.4ncV以下的范圍。13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項所述的電源系統(tǒng)，其特征在于作為所述第2單位電池采用堿性蓄電池。14.一種電池集合體的控制方法，其中，所述電池集合體將串聯(lián)連接有多個第1單位電池的第1組電池和串聯(lián)連接有多個第2單位電池的第2組電池并聯(lián)連接，且所述第1組電池的平均充電電壓Vl被設(shè)定成小于所述第2組電池的平均充電電壓V2，其特征在于包括測量所述第1組電池的電壓的工序a；當(dāng)在所述工序a測量的第1組電池的電壓達(dá)到上限電壓Va時，控制停止對所述第1組電池的充電的工序b。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電池集合體的控制方法，其特征在于所述工序b利用切換發(fā)電機與所述第1組電池的連接的接通/斷開的開關(guān)，當(dāng)在所述工序a測量的第1組電池的測量電壓達(dá)到上限電壓Va時，控制所述開關(guān)以斷開所述連接。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電池集合體的控制方法，其特征在于所述工序a包含測量構(gòu)成所述第1組電池的各單位電池A的電壓的工序，當(dāng)由電壓測量部測量的構(gòu)成所述第1組電池的任意的第1單位電池的測量電壓達(dá)到所述上限電壓Va時，控制停止向所述第1組電池的充電。17.根據(jù)權(quán)利要求14至16中任一項所述的電池集合體的控制方法，其特征在于平均充電電壓Vl和所述平均充電電壓V2的比V2/V1被設(shè)定在1.01以上且1.18以下的范圍。18.根據(jù)權(quán)利要求13至17中任一項所述的電池集合體的控制方法，其特征在于作為所述第1單位電池采用非水電解質(zhì)二次電池。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的電池集合體的控制方法，其特征在于所述非水電解質(zhì)二次電池的正極活性物質(zhì)采用含鈷的鋰復(fù)合氧化物。20.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的電池集合體的控制方法，其特征在于設(shè)構(gòu)成所述第1組電池的所述第1單位電池的個數(shù)為nA時，所述上限電壓Va被設(shè)定在4.05nAV以上且4.15nAV以下的范圍。21.根據(jù)權(quán)利要求18至20中任一項所述的電池集合體的控制方法，其特征在于所述第1組電池在所述串聯(lián)連接的多個第1單位電池上還串聯(lián)連接作為第3單位電池的堿性蓄電池。22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的電池集合體的控制方法，其特征在于作為所述第3單位電池采用比所述第1單位電池的容量大的電池。23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的電池集合體的控制方法，其特征在于設(shè)構(gòu)成所述第1組電池的所述第1單位電池的個數(shù)為nA、所述第3單位電池的個數(shù)為nc時，所述上限電壓Va被設(shè)定在4.05nAV+l.4ncV以上且4.15nAV+l.4ncV以下的范圍。24.根據(jù)權(quán)利要求14至23中任一項所述的電池集合體的控制方法，其特征在于作為所述第2單位電池采用堿性蓄電池。全文摘要本發(fā)明提供一種電源系統(tǒng)，包括將串聯(lián)連接有多個第1單位電池的第1組電池和串聯(lián)連接有多個第2單位電池的第2組電池并聯(lián)連接的電池集合體；對所述電池集合體進(jìn)行充電的發(fā)電機，其中，所述電池集合體被設(shè)定成，使作為所述第1組電池達(dá)到滿充電容量的一半的充電容量時的端子電壓的平均充電電壓V1，小于作為所述第2組電池達(dá)到滿充電容量的一半的充電容量時的端子電壓的平均充電電壓V2。文檔編號H01M16/00GK101809803SQ200880109409公開日2010年8月18日申請日期2008年8月15日優(yōu)先權(quán)日2007年9月25日發(fā)明者杉山茂行,鈴木剛平,青木護申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社