電源裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種能夠進(jìn)行與所設(shè)置的場(chǎng)所及環(huán)境相應(yīng)的變更的電源裝置。具備：抑制多個(gè)電池單元(10)之間的電池剩余容量的偏差的第一均衡化電路(14)；和抑制構(gòu)成各電池單元(10)且被串聯(lián)連接的每個(gè)電池組(20)的電池剩余容量的偏差的第二均衡化電路(24)，第一均衡化電路(14)具備由將每個(gè)電池單元(10)連接到輸出線(xiàn)(OL)的第一限制電阻(15)和第一均衡化開(kāi)關(guān)(16)構(gòu)成的第一串聯(lián)電路，利用第一均衡化電路(14)使每個(gè)電池單元(10)之間的電池剩余容量的偏差均衡化，利用第二均衡化電路(24)來(lái)抑制構(gòu)成每個(gè)電池單元(10)的每個(gè)電池組(20)之間的電池剩余容量的偏差。
【專(zhuān)利說(shuō)明】電源裝置
[0001]本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2011年02月02日、申請(qǐng)?zhí)枮?01180008697.1、發(fā)明名稱(chēng)為“電源裝置”的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明主要涉及具備將輸出電壓與輸出電流雙方都增大的大容量電池組的電源
>J-U ρ?α裝直。

【背景技術(shù)】
[0003]將輸出電壓與輸出電流雙方增大的電源裝置是將多個(gè)電池串聯(lián)地連接來(lái)提高電壓的。該電源裝置以相同的充電電流對(duì)串聯(lián)連接的電池進(jìn)行充電、或者以相同的電流對(duì)串聯(lián)連接的電池進(jìn)行放電。因此，所有電池如果全部為相同的特性，則電池電壓或剩余容量就不會(huì)發(fā)生不平衡。然而，在現(xiàn)實(shí)中，無(wú)法制造全部相同的特性的電池。電池的不平衡在重復(fù)進(jìn)行充放電時(shí)會(huì)成為電壓或剩余容量的不平衡。進(jìn)而，電池電壓的不平衡成為使特定的電池過(guò)充電、或者過(guò)放電的原因。為了防止該不良影響，正在開(kāi)發(fā)具備對(duì)每個(gè)電池的電壓進(jìn)行檢測(cè)來(lái)解除不平衡的單體電池平衡維持功能的車(chē)輛用的電源裝置(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)I)。
[0004]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0006]專(zhuān)利文獻(xiàn)I JP特開(kāi)2006-149068號(hào)公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0008]如圖4所示，專(zhuān)利文獻(xiàn)I所公開(kāi)的車(chē)輛用的電源裝置40將構(gòu)成串聯(lián)電池組的每個(gè)電池41和放電電路42并聯(lián)連接。放電電路42是放電電阻43與開(kāi)關(guān)元件44的串聯(lián)電路。該電源裝置40利用放電電路42對(duì)提高了電壓之后的電池41進(jìn)行放電，以恢復(fù)單體電池平衡并解除電池的不平衡。對(duì)電池41進(jìn)行放電的放電電路42將開(kāi)關(guān)元件44切換為接通(ON)，利用放電電阻43對(duì)特定的電池41進(jìn)行放電，以降低電壓。
[0009]該電源裝置40可以解除串聯(lián)連接的電池41的不平衡。該電源裝置雖然可以通過(guò)將多個(gè)電池串聯(lián)連接來(lái)提高輸出電壓，但是電流容量成為每個(gè)電池的電流容量。電源裝置的輸出和電壓與電流之積成比例，因此可以通過(guò)增大電流，從而進(jìn)一步增大電源裝置的輸出。即，電源裝置通過(guò)將多個(gè)電池串聯(lián)并聯(lián)地連接，從而可以增大輸出電流與輸出電壓雙方，可以進(jìn)一步增大輸出。將多個(gè)電池串聯(lián)并聯(lián)地配置為矩陣狀之后進(jìn)行連接的電源裝置，和專(zhuān)利文獻(xiàn)I同樣，可以使串聯(lián)連接的電池的電壓均衡化來(lái)解除不平衡。但是，若按照使全部電池的電壓均衡化的方式進(jìn)行控制，則需要對(duì)多個(gè)電池進(jìn)行充放電，均衡化極其花費(fèi)時(shí)間。例如，將1000個(gè)鋰離子電池串聯(lián)并聯(lián)地連接起來(lái)的大輸出的電源裝置存在:在使1000個(gè)鋰離子電池的電壓均衡化的方面會(huì)花費(fèi)時(shí)間的缺點(diǎn)。
[0010]本發(fā)明正是鑒于現(xiàn)有的這種問(wèn)題點(diǎn)而進(jìn)行的。本發(fā)明的主要目的在于:提供一種在將多個(gè)單體電池串聯(lián)并聯(lián)地連接的同時(shí)可以有效地進(jìn)行單體電池的均衡化的電源裝置。
[0011]用于解決技術(shù)問(wèn)題的手段及發(fā)明效果
[0012]為了達(dá)成上述目的，根據(jù)本發(fā)明的電源裝置，是一種將多個(gè)單體電池并聯(lián)地連接而成的電源裝置，其特征在于，可以并聯(lián)地連接多個(gè)單體電池來(lái)構(gòu)成電池組，串聯(lián)地連接多個(gè)電池組來(lái)構(gòu)成電池單元，多個(gè)電池單元和輸出線(xiàn)互相并聯(lián)地連接，所述電源裝置具備:抑制多個(gè)電池單元之間的電池剩余容量的偏差的第一均衡化電路；和抑制構(gòu)成各電池單元且被串聯(lián)連接的每個(gè)電池組的電池剩余容量的偏差的第二均衡化電路。由此，為了維持電源裝置所包含的多個(gè)單體電池之間的單體電池平衡，作為利用第一均衡化電路來(lái)解除電池單元之間的不均衡并且利用第二均衡化電路來(lái)解除各電池單元所包含的電池組之間的不均衡的構(gòu)成，可獲得:無(wú)需單獨(dú)地進(jìn)行單體電池的均衡化，可以按照每個(gè)塊在短時(shí)間內(nèi)有效地恢復(fù)單體電池平衡的優(yōu)點(diǎn)。
[0013]再有，根據(jù)第2電源裝置，所述第二均衡化電路24可以具備與每個(gè)電池組20并聯(lián)地連接且由第二限制電阻25與第二均衡化開(kāi)關(guān)26構(gòu)成的第二串聯(lián)電路。由此，可以利用第二均衡化電路來(lái)解除各電池單元內(nèi)電池組之間產(chǎn)生的不均衡。
[0014]進(jìn)而，根據(jù)第3電源裝置，所述電池單元10可以用裝卸式的連接器來(lái)連接所述電池組20之間。由此，可以使得電池組的連接、更換操作更容易，尤其是在電池組的異常發(fā)生時(shí)容易地進(jìn)行更換，除了可以縮短到修復(fù)為止的時(shí)間以外，還能獲得可以不需要進(jìn)行全部電池組的更換且降低成本的優(yōu)點(diǎn)。
[0015]此外，根據(jù)第4電源裝置，所述電池組20是將多個(gè)電池塊串聯(lián)地連接而構(gòu)成的，每個(gè)電池塊是將多個(gè)單體電池31并聯(lián)地連接而成的，所述電池組20還可以按照每個(gè)所述電池塊而具備使所述多個(gè)電池塊均衡化的第三均衡化電路34。由此，也能夠解除電池組內(nèi)所包含的多個(gè)電池塊之間的均衡化。
[0016]另外，根據(jù)第5電源裝置，可以將所述電池組的容量設(shè)為IKVA?100KVA。
[0017]此外，根據(jù)第6電源裝置，可以以自由裝卸的方式將多個(gè)電池單元10連接到輸出線(xiàn)0L。
[0018]再有，根據(jù)第7電源裝置，可以還具備對(duì)所述并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)12與所述均衡化開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制的電源控制器2，所述電源控制器2將所述并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)12設(shè)為接通狀態(tài)且并聯(lián)地連接電池單元10，將所述并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)12設(shè)為斷開(kāi)狀態(tài)并將均衡化開(kāi)關(guān)設(shè)為接通狀態(tài)，以使電池單元10均衡化。由此，與利用電阻等將單元電壓高的電池單元的剩余電力作為熱量來(lái)消耗的方法相比，除了可以有效利用電力以外，還可以獲得:通過(guò)對(duì)單元電壓低的電池單元進(jìn)行充電來(lái)提高該電池單元的電壓，可以減小單元電壓差△ VU，縮短均衡化動(dòng)作所需的時(shí)間的優(yōu)點(diǎn)。
[0019]進(jìn)而，根據(jù)第8電源裝置，可以將構(gòu)成所述電池組20的單體電池31設(shè)為鋰離子電池。
[0020]此外，根據(jù)第9電源裝置，可以還具備將所述第一均衡化電路14與所述并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)12并聯(lián)地連接、并且對(duì)所述并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)12與所述第一均衡化開(kāi)關(guān)16進(jìn)行控制的開(kāi)關(guān)控制電路6，在將電池單元10連接到負(fù)載LD的定時(shí)，所述開(kāi)關(guān)控制電路6將所述第一均衡化電路14的第一均衡化開(kāi)關(guān)16設(shè)為接通狀態(tài)后將電池單元10連接到負(fù)載LD，利用第一限制電阻15來(lái)限制沖擊電流，在并未流過(guò)沖擊電流的狀態(tài)下，將所述并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)12設(shè)為接通狀態(tài)后將電池單元10連接到負(fù)載LD。由此，無(wú)需設(shè)置用于防止負(fù)載的沖擊電流的專(zhuān)用電路，在將第一均衡化電路并用為防止沖擊電流的電路的同時(shí)，可以防止負(fù)載的沖擊電流。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是表示采用了實(shí)施例1涉及的電源裝置的電源系統(tǒng)的框圖。
[0022]圖2是表示進(jìn)行圖1的電池單元的均衡化動(dòng)作的形態(tài)的框圖。
[0023]圖3是構(gòu)成圖1的電池單元的電池組(battery pack)的框圖。
[0024]圖4是表示現(xiàn)有的電源裝置的框圖。
[0025]圖5是表示被連接于圖1所示的電源裝置的輸出側(cè)的沖擊電流防止電路的一例的框圖。
[0026]圖6是表示采用了實(shí)施例2涉及的電源裝置的電源系統(tǒng)的框圖。
[0027]圖7是將圖6所示的電源裝置連接到負(fù)載的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0028]以下，基于附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。其中，以下所示的實(shí)施方式例示了用于將本發(fā)明的技術(shù)思想具體化的電源裝置，本發(fā)明并未將電源裝置限定為以下的結(jié)構(gòu)。尤其是，本說(shuō)明書(shū)為了容易理解權(quán)利要求的范圍，將與實(shí)施方式所示的部件對(duì)應(yīng)的編號(hào)附記于“權(quán)利要求的范圍一欄”、及“用于解決技術(shù)問(wèn)題的手段一欄”所示的部件，但絕對(duì)沒(méi)有將權(quán)利要求的范圍所示的部件限定為實(shí)施方式的部件。尤其是，實(shí)施方式所述的構(gòu)成部件的尺寸、材質(zhì)、形狀、其相對(duì)配置等只要沒(méi)有特定的記載，就并不意味著將本發(fā)明的范圍限定于此，僅僅只是說(shuō)明例而已。另外，各附圖所示的部件的大小及位置關(guān)系等有時(shí)為了明確地進(jìn)行說(shuō)明而有所夸張。進(jìn)而，在以下的說(shuō)明中，對(duì)于相同的名稱(chēng)、符號(hào)而言，表示相同的部件或相同材質(zhì)的部件，適宜地省略詳細(xì)說(shuō)明。進(jìn)而，構(gòu)成本發(fā)明的各要素，既可以采取由相同的部件構(gòu)成多個(gè)要素的形態(tài)，也可以采取在一個(gè)部件中兼用多個(gè)要素的形態(tài)，相反還可以利用多個(gè)部件來(lái)分擔(dān)實(shí)現(xiàn)一個(gè)部件的功能。再有，在一部分實(shí)施例、實(shí)施方式中說(shuō)明過(guò)的內(nèi)容也能夠利用于其他實(shí)施例、實(shí)施方式等中。
[0029](實(shí)施例1)
[0030]在圖1?圖3中表示本發(fā)明實(shí)施例1涉及的電源裝置100。在這些圖中，圖1是采用了電源裝置100的電源系統(tǒng)的框圖，圖2是表示進(jìn)行圖1的電池單元10的均衡化動(dòng)作的形態(tài)的框圖，圖3表示構(gòu)成圖1的電池單元10的電池組20的框圖。這些圖所示的電源系統(tǒng)具備電源裝置100、負(fù)載LD和充電用電源CP。該電源裝置100在由充電用電源CP進(jìn)行充電之后驅(qū)動(dòng)負(fù)載LD。因而，電源裝置100具備充電模式與放電模式、及用于后述的電池單元10的均衡化的均衡化模式。負(fù)載LD與充電用電源CP分別經(jīng)由放電開(kāi)關(guān)DS及充電開(kāi)關(guān)CS而和電源裝置100連接。放電開(kāi)關(guān)DS及充電開(kāi)關(guān)CS的接通(ON)/斷開(kāi)(OFF)是通過(guò)電源裝置100的電源控制器2來(lái)切換的。在充電模式下，電源控制器2將充電開(kāi)關(guān)CS切換為接通且將放電開(kāi)關(guān)DS切換為斷開(kāi)，以許可從充電用電源CP向電源裝置100的充電。再有，在充電結(jié)束并充滿(mǎn)電時(shí)、或者被充電了規(guī)定值以上的容量的狀態(tài)下，根據(jù)來(lái)自負(fù)載LD的請(qǐng)求，電源控制器2將充電開(kāi)關(guān)CS斷開(kāi)且將放電開(kāi)關(guān)DS接通而切換為放電模式，以許可從電源裝置100向負(fù)載LD的放電。再有，也可以根據(jù)需要，將充電開(kāi)關(guān)CS接通且將放電開(kāi)關(guān)DS接通，以同時(shí)進(jìn)行負(fù)載LD的電力供給和向電源裝置100的充電。
[0031](負(fù)載LD)
[0032]由電源裝置100驅(qū)動(dòng)的負(fù)載LD經(jīng)由放電開(kāi)關(guān)DS而和電源裝置100相連接。在電源裝置100的放電模式下，電源控制器2將放電開(kāi)關(guān)DS切換為接通而與負(fù)載LD連接，利用來(lái)自電源裝置100的電力來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載LD。放電開(kāi)關(guān)DS可以利用FET等的開(kāi)關(guān)元件。放電開(kāi)關(guān)DS的接通/斷開(kāi)是由電源裝置100的電源控制器2來(lái)控制的。
[0033](充電用電源CP)
[0034]充電用電源CP串聯(lián)地連接著充電開(kāi)關(guān)CS。充電用電源CP將充電開(kāi)關(guān)CS切換為接通之后，對(duì)電源裝置100進(jìn)行充電。再有，若檢測(cè)到電源裝置100已被充滿(mǎn)電，則將充電開(kāi)關(guān)CS切換為斷開(kāi)。這種切換是由電源控制器2來(lái)進(jìn)行的。充電用電源CP可以利用太陽(yáng)能電池面板或風(fēng)力發(fā)電機(jī)、潮汐發(fā)電機(jī)、或地?zé)岚l(fā)電器等利用了自然能量的自然能量發(fā)電器、或者燃料電池、氣體發(fā)電器、商用電源等。在圖1的例子中，使用的是太陽(yáng)能電池面板。
[0035](充電開(kāi)關(guān)CS)
[0036]充電開(kāi)關(guān)CS也可以利用FET等的開(kāi)關(guān)元件。再有，充電開(kāi)關(guān)CS的接通/斷開(kāi)也是由電源裝置100的電源控制器2來(lái)控制的。充電開(kāi)關(guān)CS被連接在充電用電源CP的輸出側(cè)與電源裝置100之間，以控制對(duì)電源裝置100的充電。該充電并不進(jìn)行經(jīng)由DC/DC轉(zhuǎn)換器的電壓變換等，而是通過(guò)利用了充電開(kāi)關(guān)CS的接通/斷開(kāi)的脈沖充電來(lái)進(jìn)行，從而可以實(shí)現(xiàn)高效化與電路的簡(jiǎn)化。
[0037](電源裝置100)
[0038]電源裝置100具備:多個(gè)電池單元10 ;與各電池單元10連接的并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)12 ；同樣地與各電池單元10連接且用于進(jìn)行各電池單元10的均衡化的第一均衡化電路14 ;與這些并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)12、第一均衡化電路14、電池單元10相連接的OR電路4 ;以及與OR電路4連接的電源控制器2。
[0039]各并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)12分別將電池單元10與輸出線(xiàn)OL連接，電池單元10經(jīng)由并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)12而互相并聯(lián)地連接。該并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)12可以利用IGBT等。
[0040](第一均衡化電路14)
[0041]第一均衡化電路14由第一限制電阻15(圖1的15A、15B)和第一均衡化開(kāi)關(guān)16(圖1的16A、16B)的第一串聯(lián)電路構(gòu)成。該第一均衡化開(kāi)關(guān)16可以利用FET等。根據(jù)充電模式、放電模式、均衡化模式等動(dòng)作模式，由電源控制器2來(lái)控制第一均衡化開(kāi)關(guān)16及并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)12的接通/斷開(kāi)。在充電模式、放電模式等通常動(dòng)作時(shí)，將各并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)12切換為接通狀態(tài)、將第一均衡化開(kāi)關(guān)16切換為斷開(kāi)狀態(tài)，而在均衡化模式時(shí)，將相應(yīng)的并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)12切換為斷開(kāi)狀態(tài)、將第一均衡化開(kāi)關(guān)16切換為接通狀態(tài)。
[0042](電源控制器2)
[0043]電源控制器2與各電池單元10及OR電路4、放電開(kāi)關(guān)DS、充電開(kāi)關(guān)CS連接，對(duì)這些部件進(jìn)行控制。圖1所示的電源裝置100將2臺(tái)電池單元10AU0B并聯(lián)地連接，利用電源控制器2進(jìn)行控制并驅(qū)動(dòng)負(fù)載LD，并且由充電用電源CP對(duì)各電池單元10進(jìn)行充電。該電源控制器2如上所述根據(jù)放電模式、充電模式，進(jìn)行放電開(kāi)關(guān)DS及充電開(kāi)關(guān)CS的接通/斷開(kāi)的切換。再有，電源控制器2與各電池單元10連接，依據(jù)來(lái)自各電池單元10的信號(hào)，將第一均衡化開(kāi)關(guān)16及并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)12切換為接通/斷開(kāi)，以進(jìn)行電池單元10之間的均衡化。進(jìn)而，作為來(lái)自各電池單元10的信號(hào)，若如后述經(jīng)由母組20的組輸入端子DI而接受來(lái)自電池單元10的異常信號(hào)，則電源控制器2按照切斷相應(yīng)的電池單元10的方式對(duì)并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)12進(jìn)行控制。該電源控制器2可以由包括微型計(jì)算機(jī)的MPU等來(lái)構(gòu)成。
[0044]在圖1的例子中，對(duì)連接了 2臺(tái)電池單元10的例子進(jìn)行了說(shuō)明，但當(dāng)然也能夠?qū)?臺(tái)以上的電池單元連接起來(lái)。再有，在該例子中，雖然以一臺(tái)電源控制器來(lái)控制全部的電池單元，但在電池單元數(shù)較多的情況下也可以構(gòu)成為由多臺(tái)電源控制器進(jìn)行控制。進(jìn)而，在圖1的例子中，雖然將電源控制器與電池單元分開(kāi)來(lái)準(zhǔn)備，但也可以將電源控制器設(shè)置在電池單元側(cè)。再者，也可以將電源控制器的功能集成到后述的母組的電池組20的組控制電路39中。
[0045]再有，電源控制器2具備用于與外部設(shè)備進(jìn)行通信的通信接口。在圖1的例子中，依據(jù)UART或RS-232C等既存的通信協(xié)議，與主機(jī)設(shè)備HT進(jìn)行連接。再有，也可以根據(jù)需要，設(shè)置用戶(hù)用于對(duì)電源系統(tǒng)進(jìn)行操作的用戶(hù)接口。例如，作為操作部也可以在電源控制器上連接鍵盤(pán)或鼠標(biāo)、觸摸面板或控制臺(tái)等輸入器件，來(lái)規(guī)定最大電流量或者設(shè)定所連接的電池單元的使用可否。此外，還可以設(shè)置在電池組20發(fā)生了異常之際用于告知用戶(hù)的顯示面板或顯示燈。
[0046](第一均衡化電路14的均衡化動(dòng)作)
[0047]該電源裝置100在放電模式時(shí)，由電源控制器2對(duì)2臺(tái)電池單元10A、1B各自的輸出電壓(單元電壓)進(jìn)行比較，若該單元電壓差A(yù)VU為規(guī)定的單元閾值(例如IV)以上，則移行至進(jìn)行均衡化動(dòng)作的均衡化模式。在各電池單元10中，由母組的組控制電路39對(duì)此處所包含的多個(gè)電池組20、即母組、子組(后述)的電壓值進(jìn)行合計(jì)，并將該合計(jì)值作為單元電壓，向電源控制器2通信。再有，除了由電源控制器2運(yùn)算并取得各電池單元10內(nèi)的電池組20的輸出電壓(組電壓)之和以外，也可以在各電池單元中設(shè)置電壓傳感器。均衡化動(dòng)作是通過(guò)使單元電壓高的電池單元放電并充電到單元電壓低的電池單元中而進(jìn)行的。作為電池單元31，各電池組20將鋰離子二次電池串聯(lián)地連接13個(gè)、并聯(lián)地連接24個(gè)。該電池組20將額定輸出設(shè)為50V、30A。
[0048]作為一例，基于圖2對(duì)電池單元1A的單元電壓變得比電池單元1B高之際的均衡化動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。首先，電源控制器2為了切換為均衡化模式而將充電開(kāi)關(guān)CS及放電開(kāi)關(guān)DS斷開(kāi)。再有，將電池單元1A的并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)12A設(shè)為斷開(kāi)狀態(tài)、將第一均衡化開(kāi)關(guān)16A設(shè)為接通狀態(tài)，而對(duì)于電池單元1B來(lái)說(shuō)與放電模式時(shí)相同，將并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)12B維持為接通狀態(tài)、將第一均衡化開(kāi)關(guān)16B維持為斷開(kāi)狀態(tài)。由此，如圖2中箭頭所示，經(jīng)由電池單元1A的第一串聯(lián)電路而將電池單元1A與電池單元1B連接起來(lái)。結(jié)果，電流從單元電壓高的電池單元1A起，經(jīng)過(guò)第一限制電阻15A而流向單元電壓低的電池單元10B，從電池單元1A向電池單元1B充電。S卩，電池單元1A通過(guò)放電使單元電壓下降，電池單元1B通過(guò)充電使單元電壓上升。結(jié)果，單元電壓差A(yù)VU下降，若達(dá)到單元閾值以下，則電源控制器2停止均衡化模式，復(fù)原為通常的放電模式。另外，在充電模式時(shí)不進(jìn)行均衡化動(dòng)作。電源控制器2，以在各電池單元10的充電結(jié)束并移行至放電模式的時(shí)間點(diǎn)是否進(jìn)行均衡化動(dòng)作的方式，監(jiān)視單元電壓差Λνυ。
[0049]這樣一來(lái)，與利用電阻等將單元電壓高的電池單元的剩余電力作為熱量來(lái)消耗的方法相比，除了可以有效利用電力以外，還可以獲得:通過(guò)對(duì)單元電壓低的電池單元進(jìn)行充電來(lái)提高該電池單元的電壓，可以減小單元電壓差A(yù)VU而縮短均衡化動(dòng)作所需的時(shí)間的優(yōu)點(diǎn)。
[0050](電池單元10)
[0051]電池單元10是將多個(gè)電池組20連結(jié)而構(gòu)成的。各電池單元10經(jīng)由并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)12而與輸出線(xiàn)OL連接。另外，在圖1的例子中，電池單元10A、10B使用的是相同的部件。再有，在該圖例中雖然使用了 2個(gè)電池單元10，但當(dāng)然也能夠使用3個(gè)以上的電池單元。
[0052]將多個(gè)電池組20連接起來(lái)的電池單元10將任一個(gè)電池組20作為母組來(lái)發(fā)揮作用，將其他電池組20作為子組，由母組進(jìn)行管理。母組監(jiān)視子組的狀態(tài)，并向電源控制器2報(bào)告。在圖1的例子中，母組與子組由相同的電池組20構(gòu)成。即、通過(guò)使電池組20通用化，根據(jù)連接方式既可以作為母組發(fā)揮作用也可以作為子組發(fā)揮作用，從而削減了制造成本。在圖1的例子中，將與各電池單元10的最下面連接的電池組20作為母組，將其他電池組20作為子組。
[0053](電池組20)
[0054]圖1的電池組20具備信號(hào)端子與電源端子。作為組控制電路39的信號(hào)端子，電池組20具備:組輸入端子D1、組異常輸出端子DA、和組輸出端子D0。組輸入端子DI是用于輸入來(lái)自其他組電池或來(lái)自電源控制器2的信號(hào)的端子，相反，組輸出端子DO是用于向其他組電池或電源控制器2輸出信號(hào)的端子。另外，組異常輸出端子DA是用于向外部輸出組電池的異常的端子。在圖1的例子中，組異常輸出端子DA與OR電路4連接。
[0055]另一方面，作為將單體電池31彼此之間連接起來(lái)的組輸出端子，電池組20具備正極端子與負(fù)極端子。在電池組20之間，將正極端子與負(fù)極端子連接起來(lái)，將電池組20彼此之間串聯(lián)地連接，以增加輸出電壓。
[0056]再有，圖1的各電池單元10包括I臺(tái)母組與多個(gè)子組。母組與子組被連接為聯(lián)成一串狀。在此，在相鄰的電池組20之間，由于將信號(hào)端子彼此之間連接起來(lái)，故將前一級(jí)的組輸出端子DO和下一級(jí)的電池組20的組輸入端子DI相連接。此外，母組的組輸入端子DI與電源控制器2的輸出相連接。進(jìn)而，最終級(jí)的子組的組輸出端子DO和任何地方都不連接而是開(kāi)放的。此外，在這種菊鏈連接方式中，當(dāng)然也可以在最終級(jí)的子組的組輸出端子DO上連接終端負(fù)載(終端電阻)等表示線(xiàn)的終端位置的終端連接工具。這些組輸入端子D1、組異常輸出端子DA、組輸出端子DO為2根信號(hào)線(xiàn)，在與電源控制器2之間通過(guò)數(shù)據(jù)通信來(lái)進(jìn)行信號(hào)的交換。數(shù)據(jù)通信例如可以利用指定了發(fā)送目的地的數(shù)據(jù)包通信。預(yù)先向各電池組賦予固有的ID編號(hào)，在以數(shù)據(jù)包的方式被通信的數(shù)據(jù)包中包含著發(fā)送目的地的電池組的ID編號(hào)和該電池組所對(duì)應(yīng)的命令。由此，在通用的通信線(xiàn)上能夠針對(duì)各電池組進(jìn)行單獨(dú)的數(shù)據(jù)通信。另外，作為向各電池組賦予固有的ID編號(hào)的方法，例如可以適宜地利用電源控制器根據(jù)電池組的連接方式而自動(dòng)地分配ID的方法、或按照每個(gè)電池組利用DIP開(kāi)關(guān)等手動(dòng)地單獨(dú)設(shè)定ID編號(hào)的方法等。作為設(shè)定ID編號(hào)的定時(shí)，例如可以設(shè)為用戶(hù)壓下設(shè)置為專(zhuān)用的ID設(shè)定開(kāi)關(guān)的定時(shí)、或者在母組側(cè)自動(dòng)檢測(cè)到已連接子組的定時(shí)等。再有，在最終級(jí)的子組的組輸出端子DO上連接終端連接工具的情況下，也可以構(gòu)成為在連接該終端連接工具的定時(shí)執(zhí)行ID的設(shè)定。例如，也可以在組輸出端子DO的連接器等的接口部分設(shè)置微型開(kāi)關(guān)或短路針腳等檢測(cè)裝置，通過(guò)構(gòu)成為一旦連接了終端連接工具就物理地接通開(kāi)關(guān)或使檢測(cè)信號(hào)線(xiàn)短路，從而與終端連接工具的連接同時(shí)地使檢測(cè)裝置自動(dòng)工作，以賦予ID編號(hào)。此時(shí)，還優(yōu)選與電源線(xiàn)或信號(hào)線(xiàn)分開(kāi)設(shè)置信號(hào)檢測(cè)線(xiàn)。進(jìn)而，作為賦予ID編號(hào)的次序，在已連接終端連接工具的子組取得了 ID編號(hào)之后，對(duì)與下一級(jí)連接的子組發(fā)送進(jìn)行取得ID編號(hào)的處理的ID取得信號(hào)。這樣一來(lái)，可以將ID取得信號(hào)依次向所連接的子組送出，若最后由母組接受ID取得信號(hào)，則識(shí)別為全部的電池組(子組)都已取得了 ID編號(hào)，結(jié)束ID編號(hào)設(shè)定處理。
[0057]通過(guò)這種連接，利用RS-485等通信方式(例如利用了主從關(guān)系的通信方式)，母組可以獲得各子組的電池信息(電池電壓、溫度、異常信息等)。通過(guò)RS-485等通信方式，可以從母組向電源控制器2通信各種信息等的信號(hào)。
[0058]在圖1的例子中，各電池單元10將I個(gè)母組與4個(gè)子組(各單元在圖中在縱向上僅圖示了 3個(gè)，省略了 2個(gè)的圖示)連接起來(lái)，共計(jì)連接5個(gè)電池組20來(lái)構(gòu)成I個(gè)電池單元10。這些電池組20之間的信號(hào)端子彼此之間的連接是經(jīng)由裝卸式的連接器等來(lái)進(jìn)行的。由此，可以使電池組20的連接、更換操作變得容易，在維護(hù)時(shí)比較有利。
[0059]再有，組異常輸出端子DA分別與OR電路4連接。按照每個(gè)電池單元10來(lái)設(shè)置OR電路4。因而，各OR電路4在各電池單元10中分別連接著I個(gè)母組及4個(gè)子組。若從任一個(gè)電池組輸出停止信號(hào)(異常信號(hào))，則各OR電路4將并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)12開(kāi)放，將相應(yīng)的電池組自電源裝置切斷。由此即使任一個(gè)電池組中發(fā)生異常，通過(guò)僅將有問(wèn)題的電池組切斷，從而可以保護(hù)其他電池組。作為這種異常，有過(guò)充電、過(guò)放電的異常等。再有，電源控制器2接受異常發(fā)生并告知更換電池組，催促用戶(hù)更換產(chǎn)生了問(wèn)題的電池組。用戶(hù)通過(guò)僅更換相應(yīng)的電池組，從而可以使電源系統(tǒng)修復(fù)原狀。該構(gòu)成，能夠僅更換產(chǎn)生了問(wèn)題的電池組，不但可以降低修理成本，并且利用連接器的裝卸可以簡(jiǎn)化更換操作，也可以提高維護(hù)的操作性。
[0060](0R 電路 4)
[0061]OR電路4經(jīng)由通用的總線(xiàn)而與電源控制器2連接。按照每個(gè)電池單元10設(shè)置的OR電路4，分別與并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)12連接，并且與電源控制器2連接。如后述，電源控制器2在各電池單元10中從母組的組控制電路39接受異常信號(hào)，將并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)12斷開(kāi)，并且告知用戶(hù)更換電池組20。電池組更換，例如除了從與電源控制器2連接著的通信接口向外部設(shè)備輸出以外，還可以利用設(shè)置于電源控制器2的顯示器或顯示燈等來(lái)顯示電池組更換，通過(guò)畫(huà)面顯示或顯示燈的點(diǎn)亮等來(lái)告知用戶(hù)。
[0062]此外，并不限于圖1的例子的構(gòu)成，例如也能夠?qū)⒏鹘M異常輸出端子的輸出直接送出到電源控制器側(cè)。
[0063](第二均衡化電路24)
[0064]進(jìn)而，作為第二均衡化電路24，各電池組20具備第二限制電阻25與第二均衡化開(kāi)關(guān)26的第二串聯(lián)電路。如圖3所示，該第二串聯(lián)電路與各電池組20并聯(lián)地連接，通過(guò)第二均衡化電路24可以解除電池組20彼此之間的不均衡。
[0065](第二均衡化電路24的均衡化動(dòng)作)
[0066]各第二均衡化電路24對(duì)各電池組20的組電壓進(jìn)行均衡化，以解除不平衡。圖1的第二均衡化電路24利用第二限制電阻25對(duì)組電壓高的電池組20進(jìn)行放電，以解除不平衡。其中，本發(fā)明并未將均衡化電路特定為利用限制電阻對(duì)電池進(jìn)行放電的電路。例如，均衡化電路也可以將電壓高的電池向電容器或電池等蓄電器放電，并在蓄電器中蓄電，將該蓄電器的電荷向電壓低的電池進(jìn)行放電，從而解除電池的電壓差。
[0067]圖3的第二均衡化電路24具備第二限制電阻25串聯(lián)地連接著第二均衡化開(kāi)關(guān)26的第二串聯(lián)電路，電源控制器2或后述的組控制電路39檢測(cè)每個(gè)組電壓，將第二均衡化開(kāi)關(guān)26控制為接通/斷開(kāi)，以在電池單元10內(nèi)進(jìn)行電池組20的均衡化。第二限制電阻25與第二均衡化開(kāi)關(guān)26的第二串聯(lián)電路，和每個(gè)電池組20并聯(lián)地連接。該第二均衡化電路24在電池組20的組電壓升高時(shí)，利用組控制電路39將第二均衡化開(kāi)關(guān)26切換為接通，利用第二限制電阻25使電池組20放電，降低電池組20的電壓，以進(jìn)行均衡化。
[0068]具備微型計(jì)算機(jī)的組控制電路39對(duì)每個(gè)電池組20的組電壓進(jìn)行比較，按照使所有電池組20的組電壓均衡化的方式對(duì)第二均衡化開(kāi)關(guān)26進(jìn)行控制。該組控制電路39將與比規(guī)定的閾值電壓(組閾值)還高的電池組20連接著的第二串聯(lián)電路的第二均衡化開(kāi)關(guān)26切換為接通，以使該電池組放電。隨著放電的進(jìn)行，電池組20的電壓下降。使電池組的電壓下降到與其他電池組平衡為止之后，將第二均衡化開(kāi)關(guān)26從接通切換為斷開(kāi)。若第二均衡化開(kāi)關(guān)26被斷開(kāi)，則停止電池組的放電。由此，組控制電路39對(duì)組電壓高的電池組進(jìn)行放電，以使全部電池組的組電壓平衡。
[0069](電池組20的框圖)
[0070]圖3中表示電池單元10所包含的電池組20的框圖。在該圖3中，示出了圖1的母組的連接例。如圖3所示，電池組20具備:將多個(gè)單體電池31串聯(lián)及并聯(lián)地連接起來(lái)的電池體；與電池體串聯(lián)地連接的電流保險(xiǎn)絲32 ;電池監(jiān)視電路33 ;組電流檢測(cè)電路37 ;以及具備平衡判定功能且主要由微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成的組控制電路39。該電池組20被容納在組殼體中。組殼體可以使用服務(wù)器用備用電源等中采用的19英寸的殼體。由此，可以利用服務(wù)器用的機(jī)架等，可以提高通用性。
[0071]電流保險(xiǎn)絲32由于過(guò)電流而物理地切斷電路，由此保護(hù)電池組20。電池監(jiān)視電路33檢測(cè)電池塊的電壓，并向組控制電路39送出。組控制電路39檢測(cè)充電模式下的電池組20的過(guò)充電并限制充電電流，由此保護(hù)單體電池31不被過(guò)充電。再有，通過(guò)檢測(cè)放電模式下的電池組20的過(guò)放電并限制放電電流，從而保護(hù)單體電池31不被過(guò)放電。
[0072](組控制電路39)
[0073]再有，在圖3的例子中，組輸入端子DI及組輸出端子DO分別經(jīng)由隔離器(isolator)而與組控制電路39連接。此外，組異常輸出端子DA經(jīng)由光電耦合器而與組控制電路39連接。由此，可使各信號(hào)端子分別與外部絕緣。
[0074]這樣，能夠連接多個(gè)電池組20來(lái)構(gòu)筑大型化的電源裝置，由此可以調(diào)整連接數(shù)且也可以容易地對(duì)應(yīng)大規(guī)模用途。再有，無(wú)論在哪一個(gè)單體電池中發(fā)生異常，都能夠獲得通過(guò)僅將包括異常的單體電池的電池組切斷并更換，從而可以削減更換電池所需的費(fèi)用的優(yōu)點(diǎn)。
[0075](組電流檢測(cè)電路37)
[0076]組電流檢測(cè)電路37檢測(cè)電池組20的充放電電流，并向組控制電路39送出。例如，根據(jù)與電池組20串聯(lián)地連接的電流檢測(cè)電阻的兩端電壓來(lái)檢測(cè)組電流。
[0077](電池監(jiān)視電路33)
[0078]電池監(jiān)視電路33與檢測(cè)單體電池31的溫度的溫度傳感器或檢測(cè)電池塊的塊電壓的電壓傳感器相連接。溫度傳感器可以利用熱敏電阻等。該電池監(jiān)視電路33基于單體電池31的溫度或單體電池31的塊電壓來(lái)檢測(cè)電池塊的過(guò)充電、過(guò)放電，若檢測(cè)到異常，則從組異常輸出端子DA向OR電路4輸出信號(hào)，并開(kāi)放并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)12而將該并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)12斷開(kāi)，將包括相應(yīng)的電池組的電池單元自電源裝置切斷。如下述所進(jìn)行的說(shuō)明那樣，這種功能在由組控制電路39進(jìn)行的異常檢測(cè)無(wú)法正常地工作時(shí)起作用。
[0079]再有，從電池監(jiān)視電路33向組控制電路39輸出經(jīng)過(guò)AD變換后的電池電壓值等。在各組控制電路39中，根據(jù)電池電壓值來(lái)進(jìn)行過(guò)放電、過(guò)充電等的判定，如果為這種過(guò)放電、過(guò)充電等的異常，則由子組向母組傳達(dá)異常的信息。此外，各電池組的電池電壓值等作為信息從子組被傳達(dá)到母組。
[0080]在各電池單元10中，如果子組或母組異常，則母組的組控制電路39向電源控制器2通信。而且，由電源控制器2經(jīng)由OR電路4將并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)12斷開(kāi)。再有，母組的組控制電路39獲得子組、母組的電池電壓值，母組的組控制電路39進(jìn)行合計(jì)并將該合計(jì)值向電源控制器2通信。
[0081](電池塊)
[0082]電池組20將多個(gè)電池塊串聯(lián)地連接，每個(gè)電池塊是將多個(gè)單體電池31并聯(lián)地連接而構(gòu)成的。另外，電池塊也能夠并不將多個(gè)單體電池31串聯(lián)連接而是僅并聯(lián)地連接。在圖3的例子中，由于是將24個(gè)單體電池31并聯(lián)地連接而成的電池塊13個(gè)串聯(lián)地連接在一起，從而構(gòu)成電池組20的，故電池體共計(jì)在電池組20中使用了 312個(gè)單體電池31。該電池組20以額定電壓50V、額定電流30A來(lái)使用。再有，在圖1所示的電池單元中，由于將5個(gè)這種電池組20串聯(lián)地連接來(lái)構(gòu)成I個(gè)電池單元，所以按每個(gè)電池單元進(jìn)行合計(jì)共利用1560個(gè)單體電池31，實(shí)現(xiàn)額定電壓250V、額定電流30A。而且，將這些電池單元多個(gè)并聯(lián)地連接起來(lái)構(gòu)成可靠性?xún)?yōu)越的電源裝置。可以根據(jù)用途來(lái)設(shè)定所使用的電池的總數(shù)即電池組的容量，例如可以設(shè)為IKVA?100KVA。
[0083](單體電池31)
[0084]單體電池31除了利用在一個(gè)方向上延伸存在的圓柱狀或圓筒狀的單體電池以夕卜，還可以利用使用了方形的外裝罐的類(lèi)型。該單體電池31優(yōu)選可以使用鋰離子二次電池或鎳氫電池、鎳鎘電池等二次電池。尤其是，優(yōu)選為鋰離子二次電池。鋰離子二次電池由于容積密度較高，故適于電池組20的小型化、輕量化。再有，鋰離子二次電池和鉛蓄電池或鎳氫電池相比，能夠充放電的溫度區(qū)域比較寬，能夠有效地進(jìn)行充放電。
[0085]再有，單體電池31的正極材料優(yōu)選采用磷酸鐵系材料。由此，可以提高安全性，可以抑制充放電的溫度依存性，尤其是在低溫時(shí)也可以維持比較高的充放電效率，因此即使在冬季也能夠有效地進(jìn)行充放電。
[0086]進(jìn)而，鋰離子二次電池的正極可以采用3成分正極。該鋰離子二次電池在正極中取代現(xiàn)有的鈷酸鋰而將L1-N1-Mn-Co復(fù)合氧化物與鈷酸鋰混合利用。因?yàn)樵撲囯x子二次電池在正極除了鋰以外還使用3成分組成的N1-Mn-Co，所以能以高電壓進(jìn)行充電，熱穩(wěn)定性提聞，充電最大電壓可以提聞到4.3V，可以增大容量。
[0087]其中，充電時(shí)的電壓在所使用的單體電池31中優(yōu)選有意地設(shè)定為比被判斷為充滿(mǎn)電的電壓更低的電壓。例如，在使用鋰離子二次電池的情況下，雖然在一般的條件下在4.2V附近判斷為充滿(mǎn)電，但卻設(shè)定為在4V就判定為充滿(mǎn)電。由此，實(shí)現(xiàn)單體電池的長(zhǎng)壽命化。
[0088]進(jìn)而，優(yōu)選按照比充電用電源CP、即太陽(yáng)能電池面板的最大輸出動(dòng)作電壓Vop更低的方式來(lái)選擇作為由單體電池31構(gòu)成的電池組(電池塊)的公稱(chēng)電壓的額定電壓(若為鋰離子二次電池，則是以串聯(lián)數(shù)乘以大約3.7?4.0V/單元電池而得到的電壓值)。更優(yōu)選的是Vop的70?90%。這是因?yàn)?電池組的電壓會(huì)受到太陽(yáng)能電池面板的動(dòng)作電壓的影響，故在偏離Vop的電壓下充電電力減少的緣故。進(jìn)而，與電池組的放電深度相比，太陽(yáng)能電池面板的電壓升高。因此，為了進(jìn)行滿(mǎn)充電，更優(yōu)選在接近于滿(mǎn)充電狀態(tài)時(shí)接近Vop。再有，需要考慮到由于溫度使太陽(yáng)能電池面板的電壓發(fā)生變動(dòng)的情況，選擇適當(dāng)?shù)碾姵亟M電壓。因而，更優(yōu)選為上述的電壓范圍。
[0089]此外，在本實(shí)施例中，通過(guò)設(shè)為上述的電壓范圍，從而在進(jìn)行單體電池31的充電之際可以不需要DC/DC轉(zhuǎn)換器，可以抑制DC/DC轉(zhuǎn)換器內(nèi)的電力損耗。由此，能夠進(jìn)行高效率充電，并且可以消除DC/DC轉(zhuǎn)換器的更換操作且減少零件個(gè)數(shù)，因此可以預(yù)見(jiàn)到故障率降低引起的可靠性的提高或低成本化、長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不需維護(hù)的實(shí)現(xiàn)。而且，在本實(shí)施例中根據(jù)上述的電壓范圍，從而在單體電池41的充電之際可以不需要DC/DC轉(zhuǎn)換器。
[0090](平衡判定功能)
[0091]進(jìn)而，具備平衡判定功能的組控制電路39進(jìn)行由上述的第二均衡化電路24使各電池單元10中被串聯(lián)連接起來(lái)的電池組20的電壓均衡化的控制。如上所述，在各電池單元10中，作為母組的電池組20的組控制電路39通過(guò)通信來(lái)取得各電池組20的電壓，并進(jìn)行比較，通過(guò)放電來(lái)維持平衡。
[0092](第三均衡化電路34)
[0093]進(jìn)而，各電池塊具備用于解除電池塊之間的不均衡的第三均衡化電路34。按照每個(gè)電池塊分別并聯(lián)地連接第三均衡化電路34。該第三均衡化電路34具備與每個(gè)電池塊并聯(lián)地連接的第三限制電阻35和第三均衡化開(kāi)關(guān)36的第三串聯(lián)電路。由組控制電路39來(lái)控制這些第三均衡化開(kāi)關(guān)36的接通/斷開(kāi)。
[0094](第三均衡化電路34的均衡化動(dòng)作)
[0095]各第三均衡化電路34對(duì)各電池塊的塊電壓進(jìn)行均衡化，以解除不平衡。圖3的第三均衡化電路34利用第三限制電阻35對(duì)塊電壓高的電池塊進(jìn)行放電，以解除不平衡。該第三均衡化電路34具備將第三均衡化開(kāi)關(guān)36與第三限制電阻35串聯(lián)地連接在一起的第三串聯(lián)電路，組控制電路39檢測(cè)每個(gè)塊電壓，將第三均衡化開(kāi)關(guān)36控制為接通/斷開(kāi)，以在電池單元內(nèi)進(jìn)行電池塊的均衡化。第三限制電阻35與第三均衡化開(kāi)關(guān)36的第三串聯(lián)電路，和每個(gè)電池塊并聯(lián)地連接。該第三均衡化電路34在任一個(gè)電池塊的塊電壓變得比規(guī)定的閾值電壓(塊閾值)高時(shí)，利用組控制電路39將該電池塊的第三均衡化開(kāi)關(guān)36切換為接通。由此，電池塊被第三限制電阻35放電，塊電壓下降。若下降到規(guī)定的塊電壓，則結(jié)束均衡化，將第三均衡化開(kāi)關(guān)36從接通切換為斷開(kāi)。組控制電路39對(duì)每個(gè)電池塊的塊電壓進(jìn)行比較，按照使所有電池塊的塊電壓均衡化的方式來(lái)控制第三均衡化開(kāi)關(guān)36。
[0096]這樣一來(lái)，電源裝置利用第一均衡化電路14來(lái)解除電池單元之間的不平衡，利用第二均衡化電路24來(lái)解除各電池單元內(nèi)的電池組之間的不平衡，進(jìn)而利用第三均衡化電路34來(lái)解除各電池組內(nèi)的電池塊之間的不平衡。這樣，通過(guò)分為三個(gè)階段的群組來(lái)進(jìn)行均衡化，從而即使在使用多個(gè)單體電池的電源裝置中也可以有效地解除不平衡，可以改善可靠性而長(zhǎng)期穩(wěn)定地使用單體電池。尤其是，在使用多個(gè)單體電池而提高了輸出的大型電源裝置中，因?yàn)榇嬖谝蛉我粋€(gè)單體電池不能使用而導(dǎo)致電源裝置整體無(wú)法使用的擔(dān)憂(yōu)，所以盡可能穩(wěn)定地使用各單體電池是非常重要的。因此，通過(guò)在極力降低單體電池之間的不平衡而維持了單體電池平衡的狀態(tài)下使用，從而可以應(yīng)對(duì)這種問(wèn)題。
[0097]雖然在該圖中并未示出，但圖1所示的電源裝置也可以在輸出側(cè)連接沖擊電流防止電路。如圖5所示，沖擊電流防止電路51由防止流向負(fù)載LD的沖擊電流的電流限制電阻52和開(kāi)關(guān)元件53的串聯(lián)電路構(gòu)成。再有，圖5的電路將沖擊電流防止電路51與放電開(kāi)關(guān)DS并聯(lián)地連接起來(lái)。該圖的電源裝置若將放電開(kāi)關(guān)DS切換為接通，則在負(fù)載LD中會(huì)有沖擊電流流過(guò)，對(duì)開(kāi)關(guān)或保險(xiǎn)絲(未圖示)等給予過(guò)電流引起的不良影響。沖擊電流主要是與負(fù)載LD并聯(lián)地連接著的大容量的電解電容器CD的充電電流。沖擊電流防止電路51在將放電開(kāi)關(guān)DS斷開(kāi)的狀態(tài)下將開(kāi)關(guān)元件53切換為接通，利用電流限制電阻52來(lái)限制負(fù)載LD中流動(dòng)的沖擊電流。
[0098]根據(jù)圖5的電路構(gòu)成，需要設(shè)置專(zhuān)用的沖擊電流防止電路51。另一方面，圖6所示的電路構(gòu)成的電源裝置通過(guò)將第一均衡化電路14兼用作沖擊電流防止電路，不但省略了專(zhuān)門(mén)設(shè)置的沖擊電流防止電路，同時(shí)還可以防止負(fù)載LD的沖擊電流。
[0099]圖6所示的電源裝置將第一均衡化電路14與并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)12并聯(lián)地連接，利用開(kāi)關(guān)控制電路6來(lái)控制并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)12與第一均衡化開(kāi)關(guān)16。開(kāi)關(guān)控制電路6在將電池單元10連接到負(fù)載LD的定時(shí)、即在將放電開(kāi)關(guān)DS切換為接通的定時(shí)，將并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)12切換為斷開(kāi)狀態(tài)、將第一均衡化電路14的第一均衡化開(kāi)關(guān)16切換為接通狀態(tài)，以將電池單元10連接到負(fù)載LD。在該狀態(tài)下，電池單元10經(jīng)由第一限制電阻15而被連接到負(fù)載LD，在負(fù)載LD的電解電容器CD等中流動(dòng)的沖擊電流被第一限制電阻15限制。沖擊電流的峰值是由第一限制電阻15的電阻值來(lái)確定的。例如，若將第一限制電阻15的電阻值設(shè)為100 Ω、將電池單元10的電壓設(shè)為250V，則沖擊電流的峰值為2.5A以下。
[0100]沖擊電流逐漸減少，對(duì)負(fù)載LD的電解電容器CD進(jìn)行充電。在沖擊電流不再流動(dòng)的狀態(tài)下，開(kāi)關(guān)控制電路6將并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)12切換為接通。此時(shí)，開(kāi)關(guān)控制電路6在將并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)12切換為接通之后將第一均衡化開(kāi)關(guān)16切換為斷開(kāi)。其中，開(kāi)關(guān)控制電路6，也可以在將第一均衡化開(kāi)關(guān)16切換為斷開(kāi)的同時(shí)將并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)12切換為接通，或者在將第一均衡化開(kāi)關(guān)16切換為斷開(kāi)之后將并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)12切換為接通。
[0101]圖7表示圖6所示的電源裝置被連接到負(fù)載LD的流程圖。
[0102]該流程圖在以下的步驟中將電池單元10連接到負(fù)載LD。
[0103][n=l、2 的步驟]
[0104]在該步驟中，在將電池單元10連接到負(fù)載LD而開(kāi)始放電之前，開(kāi)關(guān)控制電路6將第一均衡化電路14的第一均衡化開(kāi)關(guān)16切換為接通。即，開(kāi)關(guān)控制電路6在將電池單元10連接到負(fù)載LD的定時(shí)，將第一均衡化電路14的第一均衡化開(kāi)關(guān)16切換為接通之后將放電開(kāi)關(guān)DS切換為接通。在該狀態(tài)下，電池單元10經(jīng)由第一限制電阻16而被連接到負(fù)載LD，在防止負(fù)載LD的沖擊電流的同時(shí)，對(duì)負(fù)載LD的電解電容器CD等進(jìn)行充電。
[0105][η = 3 的步驟]
[0106]向電源控制器2提供電源而變成動(dòng)作狀態(tài)，成為對(duì)負(fù)載LD中流動(dòng)的電流進(jìn)行檢測(cè)的狀態(tài)。
[0107][η = 4、5 的步驟]
[0108]檢測(cè)從電池單元10向負(fù)載LD輸出的電流，判定檢測(cè)電流是否在設(shè)定值以下。若檢測(cè)電流為設(shè)定值以下，則轉(zhuǎn)移至η = 8的步驟，將并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)12切換為接通。
[0109][η = 6、7 的步驟]
[0110]若檢測(cè)電流比設(shè)定值大，則檢測(cè)電池單元10的電壓和電源線(xiàn)OL的電壓的電壓差、即第一限制電阻15兩端的電壓差，判定所檢測(cè)出的電壓差是否在測(cè)量誤差范圍內(nèi)。若所檢測(cè)出的電壓差在測(cè)量誤差范圍內(nèi)，則進(jìn)入η = 8的步驟，將并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)12切換為接通，否則返回到η = 4的步驟。
[0111]若成為負(fù)載LD的電解電容器CD被充電而并未流過(guò)沖擊電流的狀態(tài)，則因?yàn)殡姵貑卧?0與電源線(xiàn)OL的電壓基本相等，所以所檢測(cè)的電壓差在測(cè)量誤差范圍內(nèi)。即，若電池單元10與電源線(xiàn)OL的電壓差在測(cè)量誤差范圍內(nèi)，則成為負(fù)載LD的電解電容器CD被充電而并未流過(guò)沖擊電流的狀態(tài)。
[0112][η = 8、9 的步驟]
[0113]在將并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)12切換為接通并將電池單元連接到負(fù)載LD之后，將第一均衡化開(kāi)關(guān)切換為斷開(kāi)。
[0114]如上所述，檢測(cè)負(fù)載LD的沖擊電流并將檢測(cè)電流與設(shè)定值進(jìn)行比較，進(jìn)而檢測(cè)電池單元10與電源線(xiàn)OL的電壓差，以檢測(cè)并未流過(guò)沖擊電流的狀況的電源裝置，可以更可靠地檢測(cè)并未流過(guò)沖擊電流的狀態(tài)，可以將并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)12切換為接通。
[0115]其中，沖擊電流不再流動(dòng)的狀況，也可以通過(guò)檢測(cè)電池單元的輸出電流并與設(shè)定值進(jìn)行比較、或者檢測(cè)電池單元與電源線(xiàn)的電壓差的任一方來(lái)進(jìn)行判定。
[0116]工業(yè)可用性
[0117]本發(fā)明涉及的電源裝置優(yōu)選可以利用于以夜間電力或太陽(yáng)能電池面板進(jìn)行充電來(lái)使用的家庭用、工廠用的電源裝置等中。
[0118]符號(hào)說(shuō)明
[0119]100...電源裝置
[0120]2...電源控制器
[0121]4...0R 電路
[0122]6...開(kāi)關(guān)控制電路
[0123]10、10Α、10Β...電池單元
[0124]12、12Α、12Β...并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)
[0125]14...第一均衡化電路
[0126]15、15Α、15Β...第一限制電阻
[0127]16、16Α、16Β...第一均衡化開(kāi)關(guān)
[0128]20...電池組
[0129]24...第二均衡化電路
[0130]25...第二限制電阻
[0131]26...第二均衡化開(kāi)關(guān)
[0132]31...單體電池
[0133]32...電流保險(xiǎn)絲
[0134]33...電池監(jiān)視電路
[0135]34...第三均衡化電路
[0136]35...第三限制電阻
[0137]36...第三均衡化開(kāi)關(guān)
[0138]37...組電流檢測(cè)電路
[0139]39...組控制電路
[0140]40...電源裝置；41...電池；42...放電電路
[0141]43...放電電阻；44...開(kāi)關(guān)元件
[0142]51...沖擊電流防止電路
[0143]52...電流限制電阻
[0144]53...開(kāi)關(guān)元件
[0145]LD...負(fù)載；CP...充電用電源<D...電解電容器
[0146]DS...放電開(kāi)關(guān)；CS...充電開(kāi)關(guān)
[0147]HT...主機(jī)設(shè)備；0L...輸出線(xiàn)
[0148]D1...組輸入端子；DA...組異常輸出端子；D0...組輸出端子
【權(quán)利要求】
1.一種電源裝置，將多個(gè)單體電池(31)串聯(lián)及并聯(lián)地連接而成，所述電源裝置的特征在于， 并聯(lián)地連接所述多個(gè)單體電池來(lái)構(gòu)成電池組(20)， 串聯(lián)地連接多個(gè)所述電池組來(lái)構(gòu)成電池單元(10)， 多個(gè)所述電池單元和輸出線(xiàn)互相并聯(lián)地連接， 所述電源裝置具備: 第一均衡化電路，抑制多個(gè)所述電池單元之間的電池剩余容量的偏差；和 第二均衡化電路，抑制構(gòu)成各所述電池單元且被串聯(lián)連接的每個(gè)電池組的電池剩余容量的偏差， 在所述電池單元與所述輸出線(xiàn)之間設(shè)置有并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)， 所述第一均衡化電路由被串聯(lián)連接的第一限制電阻及第一均衡化開(kāi)關(guān)組成，在所述電池單元與輸出線(xiàn)之間該第一均衡化電路與所述并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)并聯(lián)地連接， 所述電源裝置還具備開(kāi)關(guān)控制電路，所述開(kāi)關(guān)控制電路將所述第一均衡化電路與所述并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)并聯(lián)地連接，并且對(duì)所述并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)與所述第一均衡化開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制， 在將所述電池單元連接到負(fù)載的定時(shí)， 所述開(kāi)關(guān)控制電路 將所述第一均衡化電路的第一均衡化開(kāi)關(guān)設(shè)為接通狀態(tài)以將電池單元連接到負(fù)載，利用第一限制電阻來(lái)限制沖擊電流， 在并未流過(guò)沖擊電流的狀態(tài)下，將所述并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)設(shè)為接通狀態(tài)以將電池單元連接到負(fù)載。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源裝置，其特征在于， 所述電源裝置還具備切換部，所述切換部根據(jù)多個(gè)所述電池單元之間的電池剩余容量的偏差來(lái)對(duì)所述并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)和所述第一均衡化開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電源裝置，其特征在于， 所述第二均衡化電路由被串聯(lián)連接的第二限制電阻及第二均衡化開(kāi)關(guān)組成，該第二均衡化電路與每個(gè)電池組并聯(lián)地連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電源裝置，其特征在于， 所述電池單元是以裝卸式的連接器將所述電池組之間連接而成的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電源裝置，其特征在于， 所述電池組將多個(gè)電池塊串聯(lián)地連接而構(gòu)成，每個(gè)電池塊是將所述多個(gè)單體電池并聯(lián)地連接而成的， 所述電源裝置按照每個(gè)所述電池塊而具備抑制所述多個(gè)電池塊之間的電池剩余容量的偏差的第三均衡化電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電源裝置，其特征在于， 由所述多個(gè)單體電池構(gòu)成的電池組的容量為IKVA?100KVA。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電源裝置，其特征在于， 多個(gè)電池單元以自由裝卸的方式與所述輸出線(xiàn)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電源裝置，其特征在于， 所述電源裝置還具備對(duì)所述并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)與所述第一均衡化開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制的電源控制器， 所述電源控制器 將所述并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)設(shè)為接通狀態(tài)后將電池單元并聯(lián)地連接， 將所述并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)設(shè)為斷開(kāi)狀態(tài)后將第一均衡化開(kāi)關(guān)設(shè)為接通狀態(tài)，以抑制電池單元之間的電池剩余容量的偏差。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源裝置，其特征在于， 所述切換部在使多個(gè)所述電池單元之間的電池剩余容量的偏差均衡化的情況下，將與電壓高的所述電池單元連接的所述并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)設(shè)為斷開(kāi)狀態(tài)、將與電壓高的所述電池單元連接的第一均衡化開(kāi)關(guān)設(shè)為接通狀態(tài)，而將與電壓低的所述電池單元連接的所述并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)設(shè)為接通狀態(tài)、將與電壓低的所述電池單元連接的第一均衡化開(kāi)關(guān)設(shè)為斷開(kāi)狀態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電源裝置，其特征在于， 構(gòu)成所述電池組的所述單體電池為鋰離子電池。
11.根據(jù)權(quán)利要求2或9所述的電源裝置，其特征在于， 所述切換部在將所述電池單元連接到負(fù)載的情況下，最初將所述并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)設(shè)為斷開(kāi)狀態(tài)、將所述第一均衡化開(kāi)關(guān)設(shè)為接通狀態(tài)，經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間之后將所述并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)設(shè)為接通狀態(tài)、將所述第一均衡化開(kāi)關(guān)設(shè)為斷開(kāi)狀態(tài)。
12.一種電源裝置，將多個(gè)單體電池串聯(lián)及并聯(lián)地連接而成，所述電源裝置的特征在于， 將所述多個(gè)單體電池并聯(lián)地連接來(lái)構(gòu)成電池組， 將多個(gè)所述電池組串聯(lián)地連接來(lái)構(gòu)成電池單元， 多個(gè)所述電池單元和輸出線(xiàn)互相并聯(lián)地連接， 所述電源裝置具備對(duì)多個(gè)所述電池單元之間的電池剩余容量的偏差進(jìn)行抑制的第一均衡化電路， 在所述電池單元與所述輸出線(xiàn)之間設(shè)置有并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)， 所述第一均衡化電路由被串聯(lián)連接的第一限制電阻及第一均衡化開(kāi)關(guān)組成，在所述電池單元與輸出線(xiàn)之間該第一均衡化電路與所述并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)并聯(lián)地連接， 所述電源裝置還具備開(kāi)關(guān)控制電路，所述開(kāi)關(guān)控制電路將所述第一均衡化電路與所述并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)并聯(lián)地連接，并且對(duì)所述并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)與所述第一均衡化開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制， 在將所述電池單元連接到負(fù)載的定時(shí)， 所述開(kāi)關(guān)控制電路 將所述第一均衡化電路的第一均衡化開(kāi)關(guān)設(shè)為接通狀態(tài)以將電池單元連接到負(fù)載，利用第一限制電阻來(lái)限制沖擊電流， 在并未流過(guò)沖擊電流的狀態(tài)下，將所述并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)設(shè)為接通狀態(tài)以將電池單元連接到負(fù)載。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電源裝置，其特征在于， 所述電源裝置還具備切換部，所述切換部根據(jù)多個(gè)所述電池單元之間的電池剩余容量的偏差來(lái)對(duì)所述并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)和所述第一均衡化開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電源裝置，其特征在于， 所述電源裝置還具備對(duì)所述并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)與所述第一均衡化開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制的電源控制器， 所述電源控制器 將所述并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)設(shè)為接通狀態(tài)后將電池單元并聯(lián)地連接， 將所述并聯(lián)連接開(kāi)關(guān)設(shè)為斷開(kāi)狀態(tài)后將第一均衡化開(kāi)關(guān)設(shè)為接通狀態(tài)，以抑制電池單元之間的電池剩余容量的偏差。
【文檔編號(hào)】H01M10/44GK104393641SQ201410666025
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2011年2月2日 優(yōu)先權(quán)日:2010年2月8日
【發(fā)明者】山口昌男, 玉井干隆, 飼手治, 板垣真一, 小林雅幸, 山本洋由 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社