專利名稱：電池電源裝置以及電池電源系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具備多個二次電池并聯(lián)連接的電池塊的電池電源裝置、以及使用該電池電源裝置的電池電源系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
一直以來，在使用二次電池向負(fù)載電路供電的電池電源裝置中，由于必須確保負(fù)載電路所需要的輸出電流量，因此并聯(lián)連接多個二次電池的電池塊已得到廣泛利用。在這種電池電源裝置中，當(dāng)電池塊 所具有的部分二次電池發(fā)生過電流或過熱等異常時，如果與正常時同樣對這種電池塊進行充放電，則可能致使二次電池劣化。因此，已知一種技術(shù)，檢測電池塊所具有的部分二次電池的異常、例如脫落或斷線等異常，在發(fā)生這種異常時使開關(guān)元件或保護元件斷開(OFF)，以禁止電池電源裝置整體的充放電(例如，參照專利文獻1、2)。但是，像上述技術(shù)那樣，當(dāng)電池塊所具有的部分二次電池發(fā)生了異常時禁止電池電源裝置整體的充放電有時并不理想。例如，對于使用發(fā)動機(engine)和電動機(moter)的混合動力車(HEV ；HybridElectric Vehicle),當(dāng)利用電動機而行駛時,通過來自電池電源裝置的放電電流驅(qū)動電動機，使電池塊放電。另一方面，當(dāng)來自發(fā)動機的輸出功率大于HEV行駛所需要的動力時，HEV用剩余的發(fā)動機輸出功率驅(qū)動發(fā)電機對電池電源裝置的電池塊進行充電。另外，在車輛制動或減速時，HEV利用電動機作為發(fā)電機，通過其再生電力對電池電源裝置的電池塊進行充電。因此，在電池電源裝置被用于HEV這樣的用途時，如果當(dāng)電池塊所具有中的部分二次電池發(fā)生異常時禁止電池電源裝置的充放電，則可能導(dǎo)致行駛中的車輛停車，或電池電源裝置無法吸收由發(fā)電機發(fā)電的電力或再生電力而導(dǎo)致產(chǎn)生過電壓。專利文獻I :日本專利公開公報特開2008-27658號專利文獻2 :日本專利公開公報特開2008-71568號

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種電池電源裝置，即使在電池塊所具有的部分二次電池發(fā)生了異常時，也不會禁止電池電源裝置整體的充放電，容易降低二次電池劣化的危險，并且提供使用該電池電源裝置的電池電源系統(tǒng)。本發(fā)明所提供的電池電源裝置，包括電池塊，由多個二次電池和切斷元件的串聯(lián)電路并聯(lián)連接而成，該切斷元件能切斷所述二次電池的充放電路徑而處于切斷狀態(tài)；電流限制值設(shè)定部，用于設(shè)定表示流過所述電池塊的電流的電流值即整體電流值的允許值的上限的電流限制值；以及有效電池數(shù)檢測部，檢測所述電池塊所具有的多個所述切斷元件中未處于所述切斷狀態(tài)的切斷元件的數(shù)目作為有效電池數(shù)，其中，所述電流限制值設(shè)定部設(shè)定所述電流限制值，使所述電流限制值隨著由所述有效電池數(shù)檢測部檢測出的有效電池數(shù)的減少而減小。另外，本發(fā)明所提供的電池電源系統(tǒng)包括上述的電池電源裝置以及對所述電池電源裝置進行充放電的外部裝置，其中，所述外部裝置具備接受來自所述電池塊的放電電流的供應(yīng)的負(fù)載電路；向所述電池塊供應(yīng)充電電流的電流供應(yīng)部；以及調(diào)節(jié)從所述電池塊向所述負(fù)載電路供應(yīng)的放電電流、以及從所述電流供應(yīng)部向所述電池塊供應(yīng)的充電電流，以使流過所述電池塊的電流不超過從所述電流控制部發(fā)送的所述電流限制值的充放電控制部。


圖I是表示具備本發(fā)明的第I實施方式所涉及的電池電源裝置的電池電源系統(tǒng)的一例的方框圖。圖2是表示圖I所示的電池電源裝置的動作的一例的流程圖。圖3是表示本發(fā)明的第2實施方式所涉及的電池電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的一例的方框圖。圖4是表示圖3所示的電池電源裝置的動作的一例的流程圖。
具體實施例方式下面根據(jù)

本發(fā)明所涉及的實施方式。此外，在各圖中標(biāo)注有同一符號的結(jié)構(gòu)表不同一結(jié)構(gòu)，并省略其說明。 (第I實施方式)圖I是表示具備本發(fā)明的第I實施方式所涉及的電池電源裝置的電池電源系統(tǒng)的一例的方框圖。圖I所示的電池電源系統(tǒng)3組合有電池電源裝置I和外部裝置2。圖I所示的電池電源裝置I包括m個(例如10個)電池塊BBl至BBm、整體電流檢測部AA、控制部10、通信部11以及連接端子15、16、17。m個電池塊BBl至BBm串聯(lián)連接。電池塊BBl至BBm的串聯(lián)電路中的正極經(jīng)由整體電流檢測部AA與連接端子15連接。另外，電池塊BBl至BBm的串聯(lián)電路中的負(fù)極與連接端子16連接。另外，連接端子17與通信部11連接。此外，電池塊BBl至BBm在圖I中由一條導(dǎo)線連接，但也可以由多條導(dǎo)線連接。圖I所示的外部裝置2包括充放電控制部21、發(fā)電裝置22 (電流供應(yīng)部)、負(fù)載裝置23 (負(fù)載電路)、通信部24以及連接端子25、26、27。而且，連接端子25、26與充放電控制部21連接，連接端子27經(jīng)由通信部24與充放電控制部21連接。另外，發(fā)電裝置22和負(fù)載裝置23與充放電控制部21連接。而且，如果組合電池電源裝置I與外部裝置2，則連接端子15、16、17分別與連接端子25、26、27連接。由于電池塊BBl至BBm為同樣的結(jié)構(gòu)，因此以第i個電池塊BBi作為電池塊BBl至BBm的代表對其結(jié)構(gòu)進行說明。電池塊BBi由η個(例如50個)作為切斷元件的一例的保險絲F和二次電池B的串聯(lián)電路并聯(lián)連接而成。以下，在圖I記載的電池塊BBi中，將各串聯(lián)電路所具有的保險絲F和二次電池B從圖中左側(cè)起用按順序標(biāo)注的編號j表記為保險絲Fi-j、二次電池Bi-j。首先，電池塊BBi中的第I個串聯(lián)電路由保險絲Fi-1、第I單獨電流檢測部Axi、以及二次電池Bi-I串聯(lián)連接構(gòu)成。另外 ，電池塊BBi中的編號j為2至(η-I)的串聯(lián)電路由保險絲Fi-j和二次電池Bi-j串聯(lián)連接構(gòu)成。電池塊BBi中的第η個串聯(lián)電路由保險絲Fi-n、第2單獨電流檢測部Ayi、以及二次電池Bi-n串聯(lián)連接構(gòu)成。下面，將電池塊BBl至BBm總稱為電池塊BB，將保險絲Fi-I至Fi_n (i為電池塊的編號I至m)總稱為保險絲F，將二次電池Bi-I至Bi-n (i為電池塊的編號I至m)總稱為二次電池B，將第I單獨電流檢測部Axl至Axm總稱為第I單獨電流檢測部Ax，將第2單獨電流檢測部Ayl至Aym總稱為第2單獨電流檢測部Ay。在圖I中示出了第I單獨電流檢測部Axi設(shè)在第I個串聯(lián)電路中，第2單獨電流檢測部Ayi設(shè)在第η個串聯(lián)電路中的例子，但第I和第2單獨電流檢測部也可以設(shè)在任一個串聯(lián)電路中，并且也不限于設(shè)置在保險絲F與二次電池B之間的例子。另外，示出了在電池塊BB中設(shè)置有兩個單獨電流檢測部的例子，但也可以是不設(shè)置第2單獨電流檢測部的結(jié)構(gòu)，也可以設(shè)置三個以上的單獨電流檢測部。整體電流檢測部AA、第I單獨電流檢測部Ax、以及第2單獨電流檢測部Ay，例如用霍爾元件(hall element)、分流電阻(shunt resistor)、電流互感器(currenttransformer)等構(gòu)成。此外，分流電阻或電流互感器會產(chǎn)生電壓損失。因此，如果將分流電阻或電流互感器作為僅與電池塊BB內(nèi)并聯(lián)連接的各二次電池B的部分連接的第I單獨電流檢測部Ax和第2單獨電流檢測部Ay來使用，施加于各二次電池B的電壓(電流)的平衡會崩潰。另一方面，與分流電阻或電流互感器相比，霍爾元件的電壓損失較少。因此，如果將霍爾元件作為第I單獨電流檢測部Ax和第2單獨電流檢測部Ay來使用，能夠降低施加于各二次電池B的電壓(電流)的平衡崩潰的危險。因此，霍爾元件適合作為第I單獨電流檢測部Ax和第2單獨電流檢測部Ay。而且，控制部10通過例如由模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器將整體電流檢測部AA、第I單獨電流檢測部Αχ、以及第2單獨電流檢測部Ay產(chǎn)生的電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，從而獲得流經(jīng)整體電流檢測部1第I單獨電流檢測部Αχ、以及第2單獨電流檢測部Ay的電流值。由此，整體電流檢測部AA檢測流過電池塊BBl至BBm的整體電流值ΙΑΑ，第I單獨電流檢測部Axi檢測流過電池塊BBi中從左側(cè)起的第I個串聯(lián)電路的第I單獨電流值IAxi，第2單獨電流檢測部Ayi檢測流過電池塊BBi中從左側(cè)起的第η個串聯(lián)電路的第2單獨電流值IAyi。作為二次電池B，例如可以使用鋰離子二次電池或鎳氫二次電池等各種二次電池。此外，二次電池B可以是單電池，也可以是單電池串聯(lián)、并聯(lián)、或串聯(lián)和并聯(lián)組合構(gòu)成的組電池。保險絲F例如在與該保險絲F串聯(lián)連接的二次電池B短路等發(fā)生異常時而變成切斷狀態(tài)，以切斷將流過該二次電池B的電流。此外，作為切斷元件，也可以使用例如PTC (Positive Temperature Coeff icient,正溫度系數(shù))等其他保護元件來取代保險絲F。通信部11、24為通信接口電路。通過連接端子17與連接端子27連接，能夠在通信部11、24之間進行數(shù)據(jù)收發(fā)。經(jīng)由通信部11、24，控制部10與充放電控制部21能夠互相發(fā)送接收數(shù)據(jù)。這里，通信部11相當(dāng)于電流控制部的一例?？刂撇?0包括例如執(zhí)行指定的運算處理的CPU (Central Processing Unit,中央處理器)、存儲有指定的控制程序的ROM (Read Only Memory,只讀存儲器)、臨時存儲數(shù)據(jù)的RAM (Random Access Memory，隨機存取存儲器)、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器以及其周邊電路等。然后，控制部10例如通過執(zhí)行存儲在ROM中的控制程序，作為有效電池數(shù)推定部101和電流限制值設(shè)定部102而發(fā)揮功能。這里，由整體電流檢測部AA、第I單獨電流檢測部Axi、第2單獨電流檢測部Ayi以及有效電池數(shù)推定部101構(gòu)成有效電池數(shù)檢測部的一例。有效電池數(shù)推定部101針對電池塊BBi (i :1至m)，將由第I單獨電流檢測部Axi 檢測出的第I單獨電流值iAxi作為單獨電流值iAi來使用。另外，有效電池數(shù)推定部101將由整體電流檢測部AA檢測出的整體電流值Iaa除以單獨電流值Im而得到的商、例如將小數(shù)點以下四舍五入所得的值作為有效電池數(shù)Eni。有效電池數(shù)ENi表示電池塊BBi中的保險絲Fi-I至Fi-n中未切斷(斷線)的、即不處于切斷狀態(tài)的保險絲的數(shù)目。另外，在由第I單獨電流檢測部Axi檢測出的第I單獨電流值IAxi實質(zhì)上為零時，有效電池數(shù)推定部101將由第2單獨電流檢測部Ayi檢測出的第2單獨電流值IAyi作為單獨電流值IAi來使用。另外，有效電池數(shù)推定部101將由整體電流檢測部AA檢測出的整體電流值1^余以單獨電流值IAi而得到的商、例如將小數(shù)點以下四舍五入所得的值，作為有效電池數(shù)ENi。此外，實質(zhì)上為零不僅是指完全為零，還包含第I單獨電流檢測部Axi的電流的檢測誤差程度的電流范圍看做零的意思。電流限制值設(shè)定部102設(shè)定表示流過電池塊BB的電流的允許值的上限的電流限制值Iu。具體而言，對于電池塊，當(dāng)該電池塊所具有的保險絲F都沒有切斷時，該電池塊可充放電的上限值作為標(biāo)準(zhǔn)電流限制值Is而被預(yù)先設(shè)定。此外，標(biāo)準(zhǔn)電流限制值Is在充電時和放電時也可以使用不同的值?；蛘?，也可以根據(jù)電池的充電狀態(tài)(SOC)或溫度等，改變標(biāo)準(zhǔn)電流限制值Is的值。例如在高溫時，因為與放電相比充電更容易促使劣化，因此可以將充電時使用的標(biāo)準(zhǔn)電流限制值Is (充)設(shè)定得小于放電時使用的標(biāo)準(zhǔn)電流限制值Is (放)。另外，也可以在電池的SOC增大而越接近滿充電時，將充電時使用的標(biāo)準(zhǔn)電流限制值Is (充)設(shè)定為越小的值以便接近零，在電池的SOC減小而越接近過放電時，將放電時使用的標(biāo)準(zhǔn)電流限制值Is (放)設(shè)定為越小的值以便接近零。而且，電流限制值設(shè)定部102選擇電池塊BBl至BBm的有效電池數(shù)ENl至ENm中的最小值作為有效電池數(shù)ENmin。然后，電流限制值設(shè)定部102基于下述式(I)，計算設(shè)定電流限制值Iu并向通信部11輸出。Iu = IsXENmin/n......(I)式(I)中，Enmin/n與有效電池比率相應(yīng)。通信部11經(jīng)由通信部24向充放電控制部21發(fā)送從電流限制值設(shè)定部102接收到的電流限制值Iu，從而充放電控制部21進行控制以使流過電流塊BB的整體電流值Iaa不超過電流限制值Iu。下面對外部裝置2進行說明。發(fā)電裝置22例如為太陽光發(fā)電裝置(太陽能電池)、或通過如風(fēng)力、水力等自然能源或發(fā)動機等人工動力驅(qū)動的發(fā)電機等。此外，充放電控制部21例如也可以與商用電源連接來代替發(fā)電裝置22。負(fù)載裝置23可以是通過從電池電源裝置I供應(yīng)的電力而被驅(qū)動的各種負(fù)載，例如電動機、備用對象的負(fù)載設(shè)備。充放電控制部21用來自于發(fā)電裝置22的剩余電力或由負(fù)載裝置23產(chǎn)生的再生電力對電池電源裝置I的電池塊BBl至BBm充電。另外，當(dāng)負(fù)載裝置23的消耗電流急劇增大、或者發(fā)電裝置22的發(fā)電量下降導(dǎo)致負(fù)載裝置23要求的電力超過發(fā)電裝置22的輸出時，充放電控制部21從電池電源裝置I的電池塊BBl至BBm向負(fù)載裝置23供應(yīng)不足的電力。進而，充放電控制部21從電流限制值設(shè)定部102經(jīng)由通信部11、24接收電流限制值Iu。然后，充放電控制部21控制電池塊BBl至BBm的充放電電流值，以便如上所述在使 電池塊BBl至BBm充放電時的整體電流值Iaa不超過電流限制值Iu。下面，對如此構(gòu)成的電池電源系統(tǒng)3的動作進行說明。圖2是表示圖I所示的電池電源裝置I的動作的一例的流程圖。首先，當(dāng)電池塊BBl至BBm的各二次電池B未出現(xiàn)異常，保險絲F都未切斷(熔斷)時，電流限制值設(shè)定部102設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)電流限制值Is作為電流限制值Iu的初始值，并將該電流限制值Iu通知給充放電控制部21。由此，流過電池塊BBl至BBm的整體電流值Im的絕對值通過充放電控制部21而受限制，以不超過標(biāo)準(zhǔn)電流限制值Is。接著在步驟SI，由整體電流檢測部AA檢測整體電流值Ιω。然后，有效電池數(shù)推定部101將I代入表示電池塊BB的編號的變量i (步驟S2)。然后，通過第i個電池塊BB中的第I單獨電流檢測部Axi檢測第I單獨電流值IAxi (步驟S3)。進而，由有效電池數(shù)推定部101比較第I單獨電流值IAxi與閾值Iz (步驟S4)。這里，閾值Iz為用于判斷第I單獨電流值IAxi實質(zhì)上是否為零的判定閾值。例如預(yù)先設(shè)定使第I單獨電流檢測部Axi的電流的檢測誤差具有某種程度的充裕的值作為閾值Iz。然后，如果第I單獨電流值IAxi超過閾值Iz，即第I單獨電流值IAxi不為零(在步驟S4中為是)，則由有效電池數(shù)推定部101設(shè)定第I單獨電流值IAxi作為單獨電流值Im (步驟 S5)。另一方面，如果第I單獨電流值IAxi為閾值Iz以下，即第I單獨電流值IAxi實質(zhì)上為零(在步驟S4中為否)，則認(rèn)為保險絲Fi-I切斷電流沒有流過二次電池Bi-Ι。這樣就無法基于第I單獨電流值IAxi推定有效電池數(shù)ENi。因此，通過第i個電池塊BB中的第2單獨電流檢測部Ayi檢測第2單獨電流值IAyi (步驟S6)。然后，由有效電池數(shù)推定部101設(shè)定第2單獨電流值IAyi作為單獨電流值IAi (步驟 S7)。由此，即使在與第I單獨電流檢測部Axi串聯(lián)連接的保險絲Fi-I切斷的情況下，也能夠推定第i個電池塊BB中的有效電池數(shù)ENi。接著，通過有效電池數(shù)推定部101將整體電流值Iaa除以單獨電流值IAi，并例如將小數(shù)點以下四舍五入，從而計算出第i個電池塊BB中的有效電池數(shù)ENi (步驟S8)。S卩，流過電池塊BBi的電流的整體電流值Iaa幾乎平均分配在保險絲F未被切斷的各二次電池Bi中，其分配的一份電流值作為單獨電流值IAi。因此，通過將整體電流值Im除以單獨電流值IAi，能夠計算出有效電池數(shù)ENi。接著，由有效電池數(shù)推定部101比較變量i與電池塊數(shù)m(步驟S9)，如果變量i未達(dá)到電池塊數(shù)m(在步驟S9中為否)，則為了針對下一個電池塊BB計算有效電池數(shù)Eni而將變量i加上I (步驟S10)，再次重復(fù)步驟S3至S9。然后，如果變量i為電池塊數(shù)m以上(在步驟S9中為是)，由于針對所有的電池塊BB有效電池數(shù)ENl至ENm已計算完畢，因此轉(zhuǎn)移至步驟S11。在步驟Sll中，由有效電池數(shù)推定部101設(shè)定有效電池數(shù)ENl至ENm中的最小值作為有效電池數(shù)ENmin。通過基于該有效電池數(shù)ENmin設(shè)定電流限制值Iu，能夠按照切斷的保險絲F的數(shù)目最多因而可充放電的電流值最少的電池塊設(shè)定電流限制值Iu。接著，由電流限制值設(shè)定部102用上述式⑴來計算電流限制值Iu (步驟S12)。根據(jù)式⑴來設(shè)定電流限制值In，以使電流限制值Iu隨著由有效電池數(shù)推定部101檢測出的有效電池數(shù)Enmin的減少而減小。具體而言，根據(jù)式(I)能夠設(shè)定電流限制值Iu，使保險絲F切斷一個或多個時流過與未被切斷的保險絲F串聯(lián)連接的一個二次電池B的電流值不超過以下電流值，S卩，保險絲F都未切斷時標(biāo)準(zhǔn)電流限制值Is的電流流過電池塊BBi時流過該電池塊中的二次電池Bil至Bin的其中之一的電流值。接著，電流限制值Iu通過電流限制值設(shè)定部102被輸出至通信部11,由通信部11經(jīng)由通信部24向充放電控制部21發(fā)送(步驟S13)。由此，由于通過充放電控制部21限制流過電池電源裝置I的電池塊BBl至BBm的電流值不超過電流限制值In，因此，即使因電池塊BB所具有的保險絲F的一部分切斷使一部分二次電池B斷開，也能夠降低因流過剩余的二次電池B的電流增加而致使剩余的二次電池B發(fā)生劣化的可能性。此外，雖然示出了多個電池塊BB串聯(lián)連接的例子，但電池塊BB也可以為一個。此時，省略步驟S9、S10、S11，使用在步驟S8得到的有效電池數(shù)ENi代替有效電池數(shù)ENmin即可。另外，未必一定要具備第2單獨電流檢測部Ay，也可以僅使用第I單獨電流檢測部Ax,省略步驟S4、S6、S7。但是，如果具備第2單獨電流檢測部Ay并執(zhí)行步驟S4、S6、S7，則即使在與第I單獨電流檢測部Ax串聯(lián)連接的保險絲F切斷時也能夠計算有效電池數(shù)，這點更為理想。另外,雖然示出了具備兩個單獨電流檢測部(individual current detector)的例子，但也可以具備三個以上的單獨電流檢測部，當(dāng)某個單獨電流檢測部的檢測電流值實質(zhì)上為零時，將其他的單獨電流檢測部的檢測電流值作為單獨電流值來使用。另外，并不限于由整體電流檢測部AA、第I單獨電流檢測部Axi、第2單獨電流檢測部Ayi、以及有效電池數(shù)推定部101構(gòu)成有效電池數(shù)檢測部的例子。例如，也可以是檢測多個二次電池B并聯(lián)連接的電池塊BB的內(nèi)阻，由于保險絲F熔斷時其內(nèi)阻增大，因此基于其內(nèi)阻的變化量來計算有效電池數(shù)。但是，例如在內(nèi)阻值為Ri的電池塊BB中，η個并聯(lián)連接的二次電池B的其中之一因保險絲F的切斷而被切離時的內(nèi)阻值的變化量小于Ri/n。對此，根據(jù)由圖I所示的整體電流檢測部AA、第I單獨電流檢測部Axi、第2單獨電流檢測部Ayi、以及有效電池數(shù)推定部101構(gòu)成的有效電池數(shù)檢測部，由于η個并聯(lián)連接的二次電池B的其中之一因保險絲F的切斷而被切離時的第I單獨電流值IAxi及第2單獨電流值IAyi的變化量分別為IAxi/n、IAyi/n,因此，與基于內(nèi)阻值時相比，針對被切斷的電池數(shù)得到的檢測值的變化量增大，其結(jié)果是可提高基于其變化量的有效電池數(shù)ENi的計算精度，這點更為理想。另外，示出了充放電控制部21設(shè)置在外部裝置2中，通過由通信部11發(fā)送電流限制值Iu，由充放電控制部21限制充放電電流值的例子，但也可以采用例如電池電源裝置I具備充放電控制部21的結(jié)構(gòu)。此時，充放電控制部21相當(dāng)于電流限制部的一例。(第2實施方式)下面對本發(fā)明的第2實施方式所涉及的電池電源系統(tǒng)3a進行說明。圖3是表示本發(fā)明的第2實施方式所涉及的電池電源系統(tǒng)3a的結(jié)構(gòu)的一例的方框圖。在圖3所示的電池電源系統(tǒng)3a與圖I所示的電池電源系統(tǒng)3中，電池電源裝置Ia的結(jié)構(gòu)在下述方面不同。圖3所示的電池電源裝置Ia具備電池塊BBa代替電池電源裝置I中的電池塊BB，具備控制部IOa代替控制部10。電池塊BBa具備開關(guān)元件SW代替電池塊BB中的保險絲F。開關(guān)元件SW例如為FET (Field Effect Transistor,場效應(yīng)晶體管)或繼電器開關(guān)等開關(guān)元件。另外，其結(jié)構(gòu)與第I單獨電流檢測部Axi同樣的電流檢測部A與電池塊BBa所具有的所有的二次電池B串聯(lián)連接，能夠分別檢測流過各二次電池B的電流值。控制部IOa具備異常檢測部103、開閉控制部104以及有效電池數(shù)檢測部105來代替控制部10中的有效電池數(shù)推定部101。當(dāng)由各電流檢測部A檢測出的電流值超過例如作為表示過電流的電流值而預(yù)先設(shè)定的異常判定值時，異常檢測部103判斷與檢測出該電流值的電流檢測部A串聯(lián)連接的二次電池B發(fā)生異常。此外，異常檢測部103并不限于基于流過各二次電池B的電流值來檢測異常的例子。例如，也可以是各電池塊BBa具備檢測各二次電池B的溫度的溫度傳感器代替各電流檢測部A，當(dāng)由各溫度傳感器檢測出的溫度超過預(yù)先設(shè)定的異常判定值時，異常檢測部103判斷與檢測出該溫度的溫度傳感器串聯(lián)連接的二次電池B發(fā)生異常。當(dāng)異常檢測部103檢測出異常時，開閉控制部104使與檢測出該異常的二次電池B串聯(lián)連接的開關(guān)元件SW斷開(開)。另外，開閉控制部104向有效電池數(shù)檢測部105發(fā)送表示各開關(guān)元件SW的接通、斷開狀態(tài)的開關(guān)元件信息。有效電池數(shù)檢測部105根據(jù)從開閉控制部104發(fā)送的開關(guān)元件信息，檢測各電池塊B(應(yīng)為BBa)所具有的多個開關(guān)元件SW中開閉控制部104讓閉合的開關(guān)元件的數(shù)目作為有效電池數(shù)。由于其他結(jié)構(gòu)與圖I所示的電池電源系統(tǒng)3相同，因此省略其說明。下面對圖3所示的電池電源裝置Ia的動作進行說明。圖4是表示圖3所示的電池電源裝置Ia的動作的一例的流程圖。此外，在圖4中，對與圖2所示的流程圖相同的動作標(biāo)注相同的步驟編號并省略其說明。首先，由異常檢測部103將I代入表示電池塊BBa的編號的變量i (步驟S2)。接著，由電池塊BBai中的各電流檢測部A分別檢測流過電池塊BBai所具有的各二次電池Bi的電流。然后，該檢測出的電流值例如通過模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器被轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，由異常檢測部103獲取(步驟S21)。然后，通過異常檢測部103將如此得到的流過各二次電池Bi的電流值分別與異常判定值比較，如果為異常判定值以下則判斷檢測出該電流的二次電池Bi沒有異常，如果超過異常判定值則判斷檢測出該電流的二次電池Bi有異常(步驟S22)。接著，開閉控制部104使與被異常檢測部103判斷為有異常的二次電池Bi連接的開關(guān)元件SWi斷開。然后，開閉控制部104向有效電池數(shù)檢測部105輸出表示各開關(guān)元件Sffi的接通、斷開狀態(tài)的開關(guān)元件信息(步驟S23)。接著，有效電池數(shù)檢測部105根據(jù)開關(guān)元件信息，檢測出電池塊BBai中的各開關(guān)元件SWi中由開閉控制部104控制成接通(閉)的開關(guān)元件的數(shù)目作為有效電池數(shù)ENi(步驟 S24)。 這樣，通過使用可開閉控制的開關(guān)元件作為切斷元件，利用開閉控制部104控制開關(guān)元件的接通、斷開，在切斷流過被檢測出異常的二次電池B的電流時，能夠利用開閉控制部104的控制信息(開關(guān)元件信息)獲取有效電池數(shù)ENi。接著，由有效電池數(shù)檢測部105比較變量i與電池塊數(shù)m(步驟S9)，如果變量i未達(dá)到電池塊數(shù)m (在步驟S9中為否)，則為了針對下一個電池塊BBa計算有效電池數(shù)ENi而將變量i加上I (步驟S10)，再次重復(fù)步驟S21至S24。然后，如果變量i為電池塊數(shù)m以上(在步驟S9中為是)，由于針對所有的電池塊BBa有效電池數(shù)ENl至ENm已計算完畢，因此轉(zhuǎn)移至步驟SI I。下面由于步驟Sll至S13的動作與圖2所示的流程圖同樣，因此省略其說明。S卩，本發(fā)明所提供的電池電源裝置包括電池塊，由多個二次電池和切斷元件的串聯(lián)電路并聯(lián)連接而成，該切斷元件能切斷所述二次電池的充放電路徑而處于切斷狀態(tài)；電流限制值設(shè)定部，用于設(shè)定表示作為流過所述電池塊的電流的電流值的整體電流值的允許值的上限的電流限制值；以及有效電池數(shù)檢測部，檢測所述電池塊所具有的多個所述切斷元件中未處于所述切斷狀態(tài)的切斷元件的數(shù)目作為有效電池數(shù)，其中，所述電流限制值設(shè)定部設(shè)定所述電流限制值，使所述電流限制值隨著由所述有效電池數(shù)檢測部檢測出的有效電池數(shù)的減少而減小。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，多個并聯(lián)連接的二次電池各自分別串聯(lián)連接有用于切斷充放電路徑的切斷元件。因此，當(dāng)電池塊所具有的部分二次電池發(fā)生了異常時，能夠僅對發(fā)生異常的部分二次電池通過切斷元件切斷充放電路徑，其結(jié)果，不用禁止電池電源裝置本身的充放電，從而能夠降低發(fā)生了異常的部分二次電池劣化的危險。此時，如果將部分切斷元件設(shè)為切斷狀態(tài)，則要流向被這些切斷元件切斷的二次電池的電流被分配給充放電路徑未被切斷的剩余的二次電池。因此，流過充放電路徑未被切斷的剩余的二次電池的電流增大。因此，假如表示流過電池塊的電流的允許值的上限的電流限制值保持在切斷元件都未被切斷時的電流值不變，則在根據(jù)該電流限制值進行電池電源裝置的充放電的情況下，即使對于電池塊單位而言為電流限制值以下、即允許范圍內(nèi)的電流值，流過充放電路徑未被切斷的剩余的二次電池的電流也可能超過二次電池單個的允許電流值。其結(jié)果是可能致使二次電池劣化。因此，由有效電池數(shù)檢測部檢測出電池塊所具有的多個切斷元件中未處于切斷狀態(tài)的切斷元件的數(shù)目作為有效電池數(shù)。然后，由電流限制值設(shè)定部設(shè)定該電流限制值使電流限制值隨著有效電池數(shù)的減少而減小。由此，部分切斷元件變成切斷狀態(tài)時，由于有效電池數(shù)減少并且電流限制值減小，因此基于該電流限制值進行電池電源裝置的充放電，使流過充放電路徑未被切斷的剩余的二次電池的電流減少。因此，容易降低未切斷的剩余的二次電池劣化的危險。另外，較為理想的是，所述電流限制值設(shè)定部將所述電池塊所具有的所有所述切斷元件都不處于所述切斷狀態(tài)時 的所述整體電流值的允許值的上限設(shè)定為標(biāo)準(zhǔn)電流限制值，將相對于所述電池塊所具有的二次電池的數(shù)目的所述有效電池數(shù)的比率設(shè)定為有效電池比率，將所述標(biāo)準(zhǔn)電流限制值與所述有效電池比率的乘積設(shè)定為所述電流限制值。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過限制流過電池塊的電流值不超過由電流限制值設(shè)定部設(shè)定的限制電流值，從而能夠限制該流過電池塊的電流值不超過當(dāng)切斷元件都未變成切斷狀態(tài)時，標(biāo)準(zhǔn)電流限制值的電流流向電池塊時被分配流過各二次電池的電流值、即各二次電池的允許電流值。因此，容易降低二次電池劣化的危險。另外，較為理想的是，所述有效電池數(shù)檢測部具備整體電流檢測部，檢測所述整體電流值；第I單獨電流檢測部，檢測表示流過所述電池塊所具有的多個二次電池中的一個二次電池的電流的第I單獨電流值；以及有效電池數(shù)推定部，將由所述第I單獨電流檢測部檢測出的第I單獨電流值作為單獨電流值，基于由所述整體電流檢測部檢測出的整體電流值和所述單獨電流值來推定所述有效電池數(shù)。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由第I單獨電流檢測部檢測出流過電池塊所具有的多個二次電池的其中之一電池的電流值作為第I單獨電流值。而且，該第I單獨電流值為整體電流檢測部檢測出的整體電流值的電流被分配給未被切斷的有效的二次電池的電流值。這樣，由于一部分切斷元件被切斷，隨著有效電池數(shù)減少第I單獨電流值增大，因此有效電池數(shù)推定部能夠根據(jù)整體電流值與第I單獨電流值來推定有效電池數(shù)。另外，較為理想的是，所述第I單獨電流檢測部為霍爾元件。由于第I單獨電流檢測部與電池塊所具有的多個二次電池的其中之一連接，因此，如果第I單獨電流檢測部的電壓損失(電壓降)較大，則在連接有第I單獨電流檢測部的二次電池與其他二次電池之間施加電壓或充電電流產(chǎn)生差異而導(dǎo)致各二次電池的狀態(tài)不均勻。另一方面，由于霍爾元件的電壓損失極小，因此使用霍爾元件作為第I單獨電流檢測部時，能夠降低在連接有第I單獨電流檢測部的二次電池與其他二次電池之間的施加電壓或充電電流的差異，其結(jié)果是能夠降低各二次電池的狀態(tài)變得不均勻的危險。另外，較為理想的是，所述有效電池數(shù)檢測部還具備第2單獨電流檢測部，檢測表示流過所述電池塊所具有的多個二次電池中除了被所述第I單獨電流檢測部檢測出電流的二次電池以外的其中之一的電流的第2單獨電流值，在由所述第I單獨電流檢測部檢測出的第I單獨電流值實質(zhì)上為零時，所述有效電池數(shù)推定部將由所述第2單獨電流檢測部檢測出的第2單獨電流值作為單獨電流值，基于由所述整體電流檢測部檢測出的整體電流值和所述單獨電流值來推定所述有效電池數(shù)。如果與連接有第I單獨電流檢測部的二次電池串聯(lián)連接的切斷元件被切斷，則由于第I單獨電流值變成零，所以根據(jù)該第I單獨電流值無法推定有效電池數(shù)。因此，有效電池數(shù)推定部在由第I單獨電流檢測部檢測出的第I單獨電流值實質(zhì)上為零時，將由第2單獨電流檢測部檢測出的第2單獨電流值作為單獨電流值，從而即使與連接有第I單獨電流檢測部的二次電池串聯(lián)連接的切斷元件被切斷時，也能夠基于由整體電流檢測部檢測出的整體電流值與該單獨電流值來推定有效電池數(shù)。另外，較為理想的是，所述有效電池數(shù)推定部通過將所述整體電流值除以所述單獨電流 值，推定所述有效電池數(shù)。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于有效電池數(shù)檢測部(應(yīng)為推定部)通過將整體電流值除以單獨電流值的簡單運算就能夠推定有效電池數(shù)，因此能夠以簡易的結(jié)構(gòu)構(gòu)成有效電池數(shù)檢測部(應(yīng)為推定部)。另外，還可以是，所述切斷元件為能開閉的開關(guān)元件，所述電池電源裝置還包括異常檢測部，檢測所述各二次電池的異常；以及開閉控制部，使與被所述異常檢測部檢測出異常的二次電池串聯(lián)連接的開關(guān)元件打開，所述有效電池數(shù)檢測部檢測所述電池塊所具有的多個開關(guān)元件中由所述開閉控制部控制閉合的開關(guān)元件的數(shù)目作為所述有效電池數(shù)。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，與被異常檢測部檢測出異常的二次電池串聯(lián)連接的開關(guān)元件通過開閉控制部而斷開，從而該二次電池得以保護。此時，由于根據(jù)開閉控制部的開關(guān)元件的控制內(nèi)容判斷開關(guān)元件的開閉狀態(tài)，因此有效電池數(shù)檢測部能夠檢測電池塊所具有的多個開關(guān)元件中通過開閉控制部而閉合的開關(guān)元件的數(shù)目作為有效電池數(shù)。因此，容易檢測有效電池數(shù)。另外，較為理想的是，所述各切斷元件為保護元件，在與該各切斷元件串聯(lián)連接的二次電池發(fā)生異常時處于所述切斷狀態(tài)。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于即使不具備上述的異常檢測部和開閉控制部，也能夠通過各保護元件保護二次電池，因此能夠以簡易的結(jié)構(gòu)進行二次電池的保護。另外，較為理想的是，多個所述電池塊串聯(lián)連接，所述有效電池數(shù)檢測部分別檢測所述各電池塊所具有的所述多個切斷元件中未切斷的切斷元件的數(shù)目作為所述各電池塊中的單獨有效電池數(shù)，所述電流限制值設(shè)定部將由所述有效電池數(shù)檢測部檢測出的多個所述單獨有效電池數(shù)中的最小值作為所述有效電池數(shù)。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在多個二次電池并聯(lián)連接的電池塊多個串聯(lián)連接時，即使在各電池塊中有效電池數(shù)最少因而被分配給一個二次電池的電流最多的電池塊中，也能夠設(shè)定電流限制值，以使流過一個二次電池的電流不超過該二次電池的允許電流值。另外，較為理想的是，上述的電池電源裝置還包括電流控制部，控制流過所述電池塊的電流，以使所述整體電流值不超過由所述電流限制值設(shè)定部設(shè)定的電流限制值。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過電流控制部進行控制以使流過電池塊的電流不超過由電流限制值設(shè)定部設(shè)定的電流限制值。其結(jié)果是即使部分切斷元件被切斷時，也能夠降低流過未被切斷的剩余的二次電池的電流增大的危險，因此能夠降低二次電池劣化的危險。另外，也可以是，所述電流控制部通過向?qū)λ鲭姵貕K進行充放電的外部裝置發(fā)送由所述電流限制值設(shè)定部設(shè)定的電流限制值，讓所述外部裝置進行控制以使流過所述電池塊的電流不超過該電流限制值。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，即使在通過設(shè)置在電池電源裝置外部的外部裝置控制電池塊的充放電時，也能夠由電流控制部向外部裝置發(fā)送電流限制值，通過所述外部裝置進行控制以使流過電池塊的電流不超過該電流限制值。因此，即使一部分切斷元件被切斷時，也能夠降低流過未被切斷的剩余的二次電池的電流增大的危險，其結(jié)果是能夠降低二次電池劣化的危險。另外，本發(fā)明所提供的電池電源系統(tǒng)包括上述的電池電源裝置；以及對所述電池電源裝置進行充放電的外部裝置，其中，所述外部裝置包括接受來自于所述電池塊的放電電流的供應(yīng)的負(fù)載電路；向所述電池塊供應(yīng)充電電流的電流供應(yīng)部；以及調(diào)節(jié)從所述電池塊向所述負(fù)載電路供應(yīng)的放電電流、以及從所述電流供應(yīng)部向所述電池塊供應(yīng)的充電電流，以使流過所述電池塊的電流不超過從所述電流控制部發(fā)送的所述電流限制值的充放電控制部。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在包括上述的電池電源裝置、接受來自于該電池電源裝置的電池塊的放電電流的供應(yīng)的負(fù)載電路、以及向該電池塊供應(yīng)充電電流的電流供應(yīng)部的電池電源系統(tǒng)中，即使電池塊所具有的部分二次電池發(fā)生了異常時，也不會禁止電池電源裝置整體的 充放電，從而能夠降低二次電池劣化的危險。這種結(jié)構(gòu)的電池電源裝置、以及使用該電池電源裝置的電池電源系統(tǒng)，由于用于切斷充放電路徑的切斷元件與多個并聯(lián)連接的二次電池的各二次電池串聯(lián)連接，因此當(dāng)電池塊所具有的部分二次電池發(fā)生了異常時，能夠僅對該發(fā)生異常的部分二次電池通過切斷元件切斷充放電路徑，其結(jié)果是并不禁止電池電源裝置本身的充放電，就能夠降低發(fā)生了異常的部分二次電池劣化的危險。進而，由有效電池數(shù)檢測部檢測電池塊所具有的多個切斷元件中未切斷的切斷元件的數(shù)目作為有效電池數(shù)，通過電流限制值設(shè)定部設(shè)定該電流限制值使電流限制值隨著有效電池數(shù)的減少而減小。由此，部分切斷元件切斷時，由于有效電池數(shù)減少導(dǎo)致電流限制值減小，因此通過基于該電流限制值進行電池電源裝置的充放電，使流過未被切斷的剩余的二次電池的電流減少，其結(jié)果容易降低未被切斷的剩余的二次電池劣化的危險。本申請以2009年11月6日提出的日本專利申請?zhí)卦?009-255000為基礎(chǔ)，其內(nèi)容包含在本申請中。此外，在具體實施方式
的項目中描述的具體實施方式
或?qū)嵤├皇菫榱嗣鞔_本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，不應(yīng)僅限定于這樣的具體例而狹義解釋，在本發(fā)明的精神與技術(shù)方案的范圍內(nèi)，能夠進行各種變更并實施。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明所涉及的電池電源裝置、以及使用該電池電源裝置的電池電源系統(tǒng)能夠適合用于便攜式個人計算機或數(shù)碼相機、移動電話等電子設(shè)備、電動車或混合動力汽車等車輛、混合動力電梯、太陽能電池或發(fā)電裝置與二次電池組合的電源系統(tǒng)、不間斷電源裝置等電池搭載裝置、系統(tǒng)中。
權(quán)利要求
1.一種電池電源裝置，其特征在于包括 電池塊，由多個二次電池和切斷元件的串聯(lián)電路并聯(lián)連接而成，該切斷元件能切斷所述二次電池的充放電路徑而處于切斷狀態(tài)； 電流限制值設(shè)定部，用于設(shè)定表示作為流過所述電池塊的電流的電流值的整體電流值的允許值的上限的電流限制值；以及 有效電池數(shù)檢測部，檢測所述電池塊所具有的多個所述切斷元件中未處于所述切斷狀態(tài)的切斷元件的數(shù)目作為有效電池數(shù)，其中， 所述電流限制值設(shè)定部，設(shè)定所述電流限制值，使所述電流限制值隨著由所述有效電池數(shù)檢測部檢測出的有效電池數(shù)的減少而減小。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電池電源裝置，其特征在于 所述電流限制值設(shè)定部，將所述電池塊所具有的所有所述切斷元件不處于所述切斷狀態(tài)時的所述整體電流值的允許值的上限設(shè)定為標(biāo)準(zhǔn)電流限制值，將相對于所述電池塊所具有的二次電池的數(shù)目的所述有效電池數(shù)的比率設(shè)定為有效電池比率，將所述標(biāo)準(zhǔn)電流限制值與所述有效電池比率的乘積設(shè)定為所述電流限制值。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的電池電源裝置，其特征在于，所述有效電池數(shù)檢測部具備 整體電流檢測部，檢測所述整體電流值； 第I單獨電流檢測部，檢測表示流過所述電池塊所具有的多個二次電池的其中之一電池的電流的第I單獨電流值；以及 有效電池數(shù)推定部，將由所述第I單獨電流檢測部檢測出的第I單獨電流值作為單獨電流值，基于由所述整體電流檢測部檢測出的整體電流值和所述單獨電流值來推定所述有效電池數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池電源裝置，其特征在于所述第I單獨電流檢測部為霍爾元件。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的電池電源裝置，其特征在于，所述有效電池數(shù)檢測部還具備 第2單獨電流檢測部，檢測表示流過所述電池塊所具有的所述多個二次電池中除了被所述第I單獨電流檢測部檢測出電流的二次電池以外的其中之一電池的電流的第2單獨電流值，其中， 在由所述第I單獨電流檢測部檢測出的第I單獨電流值實質(zhì)上為零時，所述有效電池數(shù)推定部，將由所述第2單獨電流檢測部檢測出的第2單獨電流值作為單獨電流值，基于由所述整體電流檢測部檢測出的整體電流值和所述單獨電流值來推定所述有效電池數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項所述的電池電源裝置，其特征在于所述有效電池數(shù)推定部，通過將所述整體電流值除以所述單獨電流值，推定所述有效電池數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的電池電源裝置，其特征在于 所述切斷元件為能開閉的開關(guān)元件， 所述電池電源裝置還包括 異常檢測部，檢測所述各二次電池的異常；以及 開閉控制部，使與被所述異常檢測部檢測出異常的二次電池串聯(lián)連接的開關(guān)元件打開，其中， 所述有效電池數(shù)檢測部，將所述電池塊所具有的多個開關(guān)元件中所述開閉控制部控制閉合的開關(guān)元件的數(shù)目作為所述有效電池數(shù)而檢測。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任一項所述的電池電源裝置，其特征在于所述各切斷元件為保護元件，在與該各切斷元件串聯(lián)連接的二次電池發(fā)生異常時處于所述切斷狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至8中任一項所述的電池電源裝置，其特征在于 所述電池塊為多個，它們之間串聯(lián)連接， 所述有效電池數(shù)檢測部，分別檢測所述各電池塊所具有的所述多個切斷元件中未切斷的切斷元件的數(shù)目作為所述各電池塊的單獨有效電池數(shù)， 所述電流限制值設(shè)定部，將由所述有效電池數(shù)檢測部檢測出的多個所述單獨有效電池數(shù)中的最小值作為所述有效電池數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至9中任一項所述的電池電源裝置，其特征在于還包括 電流控制部，控制流過所述電池塊的電流，使所述整體電流值不超過由所述電流限制值設(shè)定部設(shè)定的電流限制值。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電池電源裝置，其特征在于所述電流控制部，通過向?qū)λ鲭姵貕K進行充放電的外部裝置發(fā)送由所述電流限制值設(shè)定部設(shè)定的電流限制值，利用所述外部裝置進行控制以使流過所述電池塊的電流不超過該電流限制值。
12.—種電池電源系統(tǒng)，其特征在于包括 如權(quán)利要求I至11中任一項所述的電池電源裝置；以及 對所述電池電源裝置進行充放電的外部裝置，其中， 所述外部裝置具備， 接受來自于所述電池塊的放電電流的供應(yīng)的負(fù)載電路； 向所述電池塊供應(yīng)充電電流的電流供應(yīng)部；以及 調(diào)節(jié)從所述電池塊向所述負(fù)載電路供應(yīng)的放電電流、以及從所述電流供應(yīng)部向所述電池塊供應(yīng)的充電電流，以使流過所述電池塊的電流不超過從所述電流控制部發(fā)送的所述電流限制值的充放電控制部。
全文摘要
本發(fā)明提供的電池電源裝置包括電池塊，由多個二次電池和切斷元件的串聯(lián)電路并聯(lián)連接而成，該切斷元件能切斷二次電池的充放電路徑而處于切斷狀態(tài)；電流限制值設(shè)定部，用于設(shè)定表示作為流過所述電池塊的電流的電流值的整體電流值的允許值的上限的電流限制值；以及有效電池數(shù)檢測部，檢測所述電池塊所具有的多個所述切斷元件中未處于所述切斷狀態(tài)的切斷元件的數(shù)目作為有效電池數(shù)，其中，所述電流限制值設(shè)定部設(shè)定所述電流限制值，使所述電流限制值隨著由所述有效電池數(shù)檢測部檢測出的有效電池數(shù)的減少而減小。
文檔編號H02J7/02GK102939682SQ20108000704
公開日2013年2月20日 申請日期2010年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月6日
發(fā)明者朝倉淳 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社