均衡電路和使用其的電池單元的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及對各二次電池間的均衡狀態(tài)進行校正的均衡電路和使用其的電池單
J L.ο
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，不斷進行使用了蓄電池的大型蓄電系統(tǒng)的開發(fā)。大型蓄電系統(tǒng)的開發(fā)的目的在于，例如作為由于當前的電力需求的迫切引起的峰值漂移、緊急時的備用電源的手段，或者以太陽光發(fā)電為首的不穩(wěn)定的環(huán)境能源的穩(wěn)定利用。
[0003]作為在這樣的種類的蓄電系統(tǒng)中使用的蓄電池，一直以來采用鉛蓄電池。但是，近年來，在小型、省體積和省重量方面具有優(yōu)點的鋰離子電池的采用變得活躍。
[0004]在使用鋰離子電池的蓄電系統(tǒng)中，利用一個單電池(二次電池)來確保大電容的情況，因制造上、安全上的原因而大多存在困難。因此，一般來講，使用將1Ah?20Ah左右的中型單電池串聯(lián)或并聯(lián)地組合的多個單電池來構(gòu)成電池組，該電池組用于蓄電系統(tǒng)。
[0005]另一方面，當使用多個鋰離子電池時，無論如何在各單電池間都產(chǎn)生若干的特性偏差。因此，以校正各單電池間的電壓、電容差為目的，存在使用均衡電路的情況。圖5表示設(shè)置有這樣的均衡電路的電池單元的結(jié)構(gòu)例。
[0006]圖5所示的電池單元101包括使各單電池(121?123)串聯(lián)連接而成的電池組102和校正各單電池間的均衡狀態(tài)(電壓的均衡狀態(tài))的均衡電路103。另外，均衡電路103包括振蕩器131、開關(guān)部132和各電容元件(133a、133b)。
[0007]開關(guān)部132構(gòu)成為使電容元件133a的兩端的連接狀態(tài)在包括與單電池123的兩端連接的狀態(tài)和與單電池122的兩端連接的狀態(tài)的各狀態(tài)之間切換。另外，開關(guān)部132構(gòu)成為使電容元件133b的兩端的連接狀態(tài)在包括與單電池122的兩端連接的狀態(tài)和與單電池121的兩端連接的狀態(tài)的各狀態(tài)之間切換。
[0008]均衡電路103執(zhí)行反復(fù)進行該切換的開關(guān)動作。通過該開關(guān)動作，進行經(jīng)由各電容元件(133a、133b)的電荷的移動，使得各單電池(121?123)的電壓的偏差變小，以校正單電池間的均衡狀態(tài)。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0010]專利文獻
[0011]專利文獻1:日本特開2010 - 166800號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0013]上述那樣的均衡電路的動作越多(尤其是開關(guān)動作的周期越短)其消耗電力變得越大。當均衡電路的消耗電力增大時，產(chǎn)生以下不良情況:與該消耗電力增大量相應(yīng)地導(dǎo)致電池單元的自身放電被加速，作為蓄電池的功能發(fā)生劣化。
[0014]為了極力抑制這樣的不良情況，考慮根據(jù)單電池間的均衡狀態(tài)來控制開關(guān)動作。作為一個例子，單電池間的均衡狀態(tài)比較好時(均衡狀態(tài)校正的必要性小時)，考慮抑制均衡電路的消耗電力，使得開關(guān)動作停止或者以較長的周期(即緩慢地)進行。
[0015]根據(jù)這樣的緣故，期望均衡電路具有檢測各單電池間的均衡狀態(tài)的功能。本發(fā)明鑒于上述的問題，其目的在于，提供一種能夠通過執(zhí)行開關(guān)動作來校正各二次電池間的均衡狀態(tài)并且能夠檢測該均衡狀態(tài)的均衡電路和具有其的電池單元。
[0016]用于解決技術(shù)課題的技術(shù)方案
[0017]本發(fā)明的均衡電路與使多個二次電池串聯(lián)連接而成的電池組連接，包括:電容元件；和開關(guān)部，其使上述電容元件的兩端的連接狀態(tài)在包括與任一個上述二次電池的兩端連接的狀態(tài)和與另一個上述二次電池的兩端連接的狀態(tài)的各狀態(tài)之間切換，上述均衡電路通過執(zhí)行反復(fù)進行上述切換的開關(guān)動作，對上述多個二次電池間的電壓的均衡狀態(tài)進行校正，上述均衡電路包括通過檢測與上述電容元件相連的部位的電壓波形中的過沖成分的大小來檢測上述均衡狀態(tài)的檢測部。
[0018]根據(jù)本結(jié)構(gòu)，能夠通過執(zhí)行開關(guān)動作來校正各二次電池間的均衡狀態(tài)(均衡好壞的程度)，并且能夠檢測該均衡狀態(tài)。
[0019]另外，作為上述結(jié)構(gòu)，更具體而言也可以構(gòu)成為，上述電容元件是具有與該電容元件的電極相連的引線的部件，上述檢測部具有:被上述引線穿過的鐵氧體磁珠磁芯；和與上述引線一起穿過上述鐵氧體磁珠磁芯的電線，上述檢測部基于從上述電線輸出的電壓信號來檢測上述均衡狀態(tài)。
[0020]另外，作為上述結(jié)構(gòu)，更具體而言也可以構(gòu)成為，基于上述均衡狀態(tài)的檢測結(jié)果，控制上述開關(guān)動作。另外，作為上述結(jié)構(gòu)，更具體而言也可以構(gòu)成為，基于上述均衡狀態(tài)的檢測結(jié)果，調(diào)節(jié)上述開關(guān)動作的周期。
[0021]另外，本發(fā)明的電池單元包括:使多個二次電池串聯(lián)連接而成的電池組；和對該多個二次電池間的電壓的均衡狀態(tài)進行校正的上述結(jié)構(gòu)的均衡電路。根據(jù)本結(jié)構(gòu)，能夠具有上述結(jié)構(gòu)的均衡電路的優(yōu)點。
[0022]發(fā)明效果
[0023]根據(jù)本發(fā)明的均衡電路，能夠通過執(zhí)行開關(guān)動作來校正各二次電池間的均衡狀態(tài)，并且能夠檢測該均衡狀態(tài)。另外，根據(jù)本發(fā)明的電池單元，能夠具有本發(fā)明的均衡電路的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0024]圖1是本實施方式的電池單元的結(jié)構(gòu)圖。
[0025]圖2是關(guān)于本實施方式的均衡電路的一部分的安裝方式的說明圖。
[0026]圖3是表示定點TPl中的電壓波形的圖表。
[0027]圖4是關(guān)于過沖成分的大小的檢測的說明圖。
[0028]圖5是現(xiàn)有例的電池單元的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0029]以下，參照各附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。
[0030][電池單元的結(jié)構(gòu)]
[0031]圖1是本實施方式所涉及的電池單元I的結(jié)構(gòu)圖。如該圖所示，電池單元I包括電池組(電池組模塊)2和均衡電路3。另外，圖2示意地表示均衡電路3的一部分的安裝方式。
[0032]電池組2為使多個單電池(21?23)串聯(lián)連接的方式，與用于進行電池組2的充電、放電的直流電源電路(不圖示)連接。更具體來說，單電池21的正極與單電池22的負極連接，單電池22的正極與單電池23的負極連接。而且，單電池21的負極與上述直流電源電路的負極P -(為接地電位)連接，單電池23的正極與上述直流電源電路的正極P+連接。
[0033]各單電池(21?23)為能夠反復(fù)充放電的二次電池(例如，鋰離子電池)。電池組2可以固定地設(shè)置在電池單元I，也可以自由裝卸。
[0034]均衡電路3包括振蕩器31、開關(guān)部32、各電容元件(33a、33b)、各鐵氧體磁珠磁芯(34a、34b)、電線35、積分電路36、二極管37和安裝基板38等。
[0035]振蕩器31向開關(guān)部32持續(xù)地輸出脈沖信號SI (H電平和L電平交替出現(xiàn)的信號)。另外，振蕩器31根據(jù)從積分電路36側(cè)輸入的控制信號S2使脈沖信號SI的頻率變更。對于脈沖信號SI的頻率如何變更，根據(jù)后述的說明將變得明確。
[0036]開關(guān)部32具有各開關(guān)(32a?32c)。另外，各開關(guān)(32a?32c)例如使用FET器件構(gòu)成，具有端子P、端子Q和端子X的各端子。
[0037]另外，各開關(guān)(32a?32c)構(gòu)成為能夠在P — X連接狀態(tài)Sp (端子X與端子P連接，端子Q不與任何的端子連接的狀態(tài))、Q — X連接狀態(tài)Sq (端子X與端子Q連接，端子P不與任何的的端子連接的狀態(tài))和非連接狀態(tài)Sn (任何的端子均不與其它的端子連接的狀態(tài))的各狀態(tài)之間切換。
[0038]此外，開關(guān)32a的端子P與單電池23的正極連接。另外，開關(guān)32a的端子Q和開關(guān)32b的端子P與單電池23的負極和單電池22的正極連接。另外，開關(guān)32b的端子Q和開關(guān)32c的端子P與單電池22的負極和單電池21的正極連接。另外，開關(guān)32c的端子Q與單電池21的負極連接。
[0039]各電容元件(33a、33b)是具有規(guī)定電容的元件，例如為電解電容器。另外，各電容元件(33a、33b)是從內(nèi)置有其兩個電極的主體部分延伸出2根引線(端子足部)的方式的部件。這些引線是與一方的電極相連的引線和與另一方的電極相連的引線。各電容元件(33a,33b)通過將該2根引線安裝于安裝基板38而形成均衡電路3的一部分。<