[發(fā)明專利]組合電池單元和車輛

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010597762.6
• 申請日: 2010-12-15
• 公開（公告）號: CN102195310A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 水谷麻美;森川龍一;戶原正博;小杉伸一郎
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社東芝
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;B60L11/18
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 陳松濤;蹇煒

技術(shù)領(lǐng)域

于此描述的實施例總體涉及包括蓄電池的組合電池(assembled?battery)單元和裝備有該組合電池單元的車輛。特別是，本發(fā)明的實施例涉及對構(gòu)成組合電池單元的單元電池芯(cell)的充電量(charge?amount)的調(diào)整。

背景技術(shù)

單元電池芯的輸出電壓由構(gòu)成電池芯的材料系確定。在蓄電池中，假定不替換單元電池芯，提出了一種組合電池單元，其中，多個單元電池芯串聯(lián)電連接并且不可分地組合成一個單元以獲得高電壓。

可以單獨使用改組合電池單元。以各種形式組合多個組合電池單元，并且它們廣泛地用作電源，用于驅(qū)動叉車和電動車中的電機，或者例如用作太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中的功率調(diào)節(jié)器。

在組合電池單元中，公知的是，作為蓄電池中充電/放電中的改變或溫度變化的結(jié)果，連接的單元電池芯的狀態(tài)變得不一致(uneven)。假定存儲在單元電池芯中的電荷的量不一致時，或充電狀態(tài)(SOC：相對電池芯的充電容量的充電比率)不一致時，充電和放電受到控制，以防止組合電池單元中的任何電池過渡充電和過渡放電。從而，組合電池單元的充電或放電要滿足首先達到充電或放電極限的電池芯，并且不達到理想的充電量。

考慮到上述問題，通常，在串聯(lián)連接的組合電池中，選擇并組合連接具有類似容量的單元電池芯。

在該組合電池單元中，作為均衡呈現(xiàn)出不平衡的電池芯的充電量的一種方法，已知一種電阻器放電方法(例如，日本專利申請?zhí)亻_No.11-150877)。作為確定待放電的蓄電池的方法，已知一種探測電池之間的電壓差并基于電壓差確定放電電池芯的方法(例如，日本專利申請?zhí)亻_No.2001-218376和No.2003-219572)。

日本專利申請?zhí)亻_No.11-150877公開了一種探測電池的電壓或容量的改變并通過電阻器對高能電池進行充電的方法。

日本專利申請?zhí)亻_No.2001-218376公開了一種對單元電池芯進行充電的方法，其使電壓差的改變在容許的范圍內(nèi)。該方法設(shè)定最小單元電池電壓，并且在閾值電壓以上對單元電池芯進行放電。

日本專利申請?zhí)亻_No.2003-219572公開了一種探測充電狀態(tài)(SOC)的差異并按充電量的順序?qū)﹄姵匦具M行放電的方法。該方法通過電池電壓的差異確定SOC的差異。

上述兩種方法均假定每個電池芯的SOC調(diào)整為一致的。SOC的估計依賴于電池芯的SOC和電壓之間的緊密相關(guān)性，并包括測量每個電池芯的絕對SOC和電壓的步驟。

在上述估計中，電壓用于估計SOC。在電壓隨SOC的變化發(fā)生大的變化的系統(tǒng)中，該估計在一定程度上是有效的，但是在包括電壓不發(fā)生變化或變化很小的區(qū)域的系統(tǒng)中，精度不能預(yù)料，并且滿意的均衡是困難的。

即使電池芯的特性與以上不同，通常，電池芯的輸出電壓曲線或電壓和SOC之間的相關(guān)性曲線會因為諸如模塊中的不一致溫度的環(huán)境因素而發(fā)生變化，并且僅通過檢查電池芯的輸出電壓，至SOC的完全轉(zhuǎn)換是困難的。因此，在常規(guī)均衡處理中，甚至在均衡之后，SOC也沒有得到滿意的均衡。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的實施例的范例框圖；

圖2是示出電池芯的電壓和充電比率(SOC)之間的關(guān)系的曲線圖；

圖3是示出在對蓄電池組進行充電時，時間和每個單元電池芯中的電池芯電壓變化之間的關(guān)系的曲線圖；

圖4是解釋對存儲在電池芯中的能量進行釋放的實施例單元的操作的范例電路圖；

圖5是解釋正在對實施例單元進行均衡時，與其它功能的協(xié)同操作的范例的透視圖；

圖6是示出充電期間，時間和電池芯電壓變化之間的關(guān)系的另一范例的曲線圖；

圖7是示出放電期間，時間和電池芯電壓變化之間的關(guān)系的范例的曲線圖；

圖8是本發(fā)明的單元的另一實施例的透視圖；

圖9是解釋圖8的單元的操作范例的圖示；以及

圖10是裝備有本發(fā)明的組合電池單元的車輛的透視圖。

具體實施方式

大體上，根據(jù)一個實施例，以下將參照附圖描述本發(fā)明。

本發(fā)明的實施例提供組合電池單元和車輛，該組合電池單元適用于各種電池芯并能夠調(diào)整充電量，無需提高傳感器的精度和分辨率，該車輛從該組合電池單元獲得驅(qū)動力。

根據(jù)實施例，通過對每個電池芯以不同于具有最小充電量的參考電池芯的充電量的量進行放電，來調(diào)整串聯(lián)電連接的電池芯的充電量。通過增加施加至電池芯的預(yù)定電流，獲得參考電池芯和其它電池芯之間的充電量差異，其中通過基于參考電池和其它電池芯之間在施加電流的時間段內(nèi)達到預(yù)定電壓的時間差來增加該預(yù)定電流。