[發明專利]電力儲備裝置、電力系統和電動車

有效

• 申請號: 201280063113.5
• 申請日: 2012-12-17
• 公開（公告）號: CN104011961B
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發明（設計）人: 菅野直之;佐藤守彥;梅津浩二
• 申請（專利權）人: 株式會社村田制作所
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H01M10/44
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

公開了一種電力儲備裝置。在一個實施例中，電力儲備裝置包括：第一模塊，該第一模塊包括第一組電池單元和被配置為使用無源平衡以減少第一組電池單元之中的電壓差異的第一單元間平衡調整部。電力儲備裝置還包括第二模塊，該第二模塊包括第二組電池單元和被配置為使用無源平衡以減少第二組電池單元之中的電壓差異的第二單元間平衡調整部。電力儲備裝置進一步包括被配置為使用有源平衡以減少第一模塊與第二模塊之中的電壓差異的模塊間平衡調整部。

技術領域

本發明涉及一種電力儲備裝置、電力系統和使用來自電力儲備裝置的電力的電動車。

背景技術

近年來，諸如鋰離子電池的二次電池的使用迅速擴展至用于儲備電力的電力存儲裝置和用于與諸如太陽能電池或風力發電等新能源系統結合的汽車的電力存儲電池中。當將大量諸如單元電池(也稱為電動電池或單元；在下面描述中，必要時稱為電池單元)的電力存儲元件用于生成高電力時，采用多個電力存儲模塊相互串聯的配置。在電力存儲模塊中，多個電池單元，即，例如四個電池單元相互并聯和/或串聯來配置電池塊。大量的電池塊被存儲在保護箱內以配置電力存儲模塊(也稱為組裝電池)。

此外，已知的是其中多個電力存儲模塊相互連接并且為這些模塊設置共用控制裝置的電池系統。在這種配置中，每個電力存儲模塊包括模塊控制器，模塊控制器和共用控制裝置通過通信裝置相互通信。

在使用多個電池單元的情況下，由于電池單元等之間自放電的差異，即使當多個電池單元中的一個在放電過程中達到工作電壓的下限時，其他電池單元仍可能沒有達到工作電壓的下限。當在這種狀態下再次對電池單元充電時，其中一些電池單元不能充滿，從而造成其中不能完全利用這些電池單元的能力的問題。

為了校正在多個電池單元之間的電壓上的變化，執行用于控制電池單元之間的平衡的均等化處理。因為在車載電池、家用電力儲備裝置等的箱子內，電力儲備裝置包括非常大的數量的電池單元，存在的問題是均等化所有電池單元的電壓需要很長的時間。

通過其中對每個電力存儲模塊執行用于電池單元的電壓均等化處理的模塊內均等化(單元間電壓調整)和其中執行用于均等化電力存儲模塊電壓處理的模塊內均等化(模塊間電壓調整)可減少完成均等化所需的時間。

作為用于均等化其中多個電池單元相互連接的電力存儲模塊內的多個電池單元電壓的配置，已知的是電壓平衡電路(稱為無源平衡調整電路)，其中，電阻器和開關元件相互并聯并使電壓高的電池單元放電。此外，在其中多個電力存儲模塊相互連接的電力儲備裝置中，與上述示例一樣，已知的配置是電阻器元件和開關元件被用于均等化電力存儲模塊的電壓。

然而，當通過電阻器均等化電壓時，電池單元和電力存儲模塊的電壓整體不合需要的降低，并且因此，需要重復多次用于調整電壓的充電和放電，從而把這些電壓設置成目標值。因此，完成電力儲備裝置電壓調整的時間很長。尤其是當正/負活性材料出現循環退化、溫度條件變化或電池單元中的電量根據內部電阻降低時，電池單元中的電量之間的失衡很大，完成電壓調整的時間較長。此外，電池單元的變化在模塊之間不能調整，并且難以保持平衡。

另一方面，提出了通過線圈和開關元件均等化電壓的電路(稱為有源平衡調整電路)。在通過使用線圈移動電荷來均等化電壓的電路配置中，可在相對短的時段內均等化電壓，但是線圈和開關元件的布置以及控制開關元件都很復雜，而且需要以能夠平穩傳遞電力的方式布置大量線圈。

例如，在專利文獻1中，大量的電池單元被分成多個串聯單元組，同時為每個單元組和組內電壓平衡校正電路設置單元內電壓平衡校正電路。單元間平衡校正電路通過電感器和開關元件均等化每個單元組內單元的電壓。組內電壓平衡校正電路具有其中通過變壓器線圈和開關電路形成的交流耦合校正單元組的串聯電壓的配置。

引用列表

專利文獻

專利文獻1：日本未經審核專利申請公開第2008-035680號

發明內容