CN102104261A - 电源装置及具备该电源装置的车辆 - Google Patents

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CN102104261A CN201010568696XA CN201010568696A CN102104261A CN 102104261 A CN102104261 A CN 102104261A CN 201010568696X A CN201010568696X A CN 201010568696XA CN 201010568696 A CN201010568696 A CN 201010568696A CN 102104261 A CN102104261 A CN 102104261A
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为实茂人
古川公彦
柳井敦志
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Abstract

本发明提供一种电源装置及具备该电源装置的车辆。其中，该电源装置具备：串联连接多个能充电的电池单元(2)而构成的组电池(10)；以及与各个电池单元(2)并联连接，在电池单元(2)的单元电压变得比设定电压高时进行强制性放电的强制放电电路(20)；强制放电电路(20)由模拟电路构成，当单元电压变得比设定电压高时，强制放电电路(20)进行放电。由此，不是基于软件进行控制，而是可由模拟电路在物理上构成强制放电电路(20)，因此不会受到噪声或误动作的影响而能够稳定地动作，可构成提高了保护电路的可靠性的电源装置。由此，不会受到噪声的影响，且可避免电池单元的单元电压变得异常高的事态发生。

Description

电源装置及具备该电源装置的车辆
技术领域
本发明涉及串联连接多个电池单元来提高输出电压的在车辆等中使用的电源装置、及具备该电源装置的车辆。
背景技术
在车辆等中使用的大输出的电源装置，串联连接多个电池单元来提高电压。该电源装置以相同的充电电流对串联连接的电池单元进行充电，另外以相同的电流进行放电。因此，只要所有电池单元都是完全相同的特性，电池电压或剩余容量就不会产生不平衡。但是，在现实中，无法制造完全相同特性的电池单元。在反复进行充放电时，电池单元的不平衡成为电压或剩余容量的不平衡。进而，电池电压的不平衡成为使特定的电池单元过充电或过放电的原因。为了防止该影响，开发了一种检测各个电池单元的电压并对电压差进行均衡的电源装置(参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2007-300701号公报
如图13所示，专利文献1记载的电源装置300检测电池单元302的电压，并比较其电压差，使电压高的电池单元302放电来对电压差进行均衡。该电源装置使用多路转换器344进行切换来依次检测各个电池单元302的单元电压。所检测的单元电压被进行比较，对于被判定为电压高的电池单元302将与其并联地进行控制的放电电路320中的开关元件323切换为接通(ON)来进行放电。均衡电路340检测多个单元电压，为了从所检测的电压中确定电压高的电池单元302而具备微型计算机326。为了在微型计算机326中进行运算处理，电池单元302的检测电压被A/D转换器327变换为数字信号。微型计算机326对作为数字信号而输入的单元电压进行运算，确定电池单元302的电压差大的电池单元302，并将与该电池单元302连接的开关元件323切换为接通，由放电电阻324进行放电。
微型计算机326按照所存储的固件(firmware)，对单元电压进行运算处理。该均衡电路340能在正常动作的情况下对电池单元302的电压差进行均衡。但是，通过固件进行动作的微型计算机，有时会因为从外部输入的杂音或其他噪声而失去控制，从而无法正常动作。另外，由于均衡电路由复杂的输入电路及数字电路构成，故有时会因误动作而无法正常动作。如果均衡电路变得无法正常动作，则无法对电池单元的电压差进行均衡。如果无法正常对电池单元进行均衡，则特定的电池单元的电压会变得异常高，产生无法安全充电的问题。
尤其是，电源装置大多具备对电池单元的过充电进行检测的过充电保护电路。这样的过充电保护电路在检测出电池单元的异常电压的情况下，或者以断开接触器等的方式切断电流，或者通过电池单元中内置的CID(Current Interrupt Device)切断电流。可是，因为这些方法都只是切断电路，所以存在因过充电而电池单元中蓄积有电能的状况持续的问题。为了避免该问题，考虑使用上述的均衡电路对电池单元所蓄积的电能进行放电。但是，如上所述，使均衡电路动作的固件可能会因为某种原因而阻碍正常动作，可靠性下降。因此，要求实现一种可靠性更高的保护功能。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而实现的。本发明的主要目的在于提供一种能可靠地防止电池单元的单元电压变得异常高的问题、且可安全充电的电源装置以及具备该电源装置的车辆。
为了解决上述课题，根据第1侧面所涉及的电源装置，可构成为：串联连接多个能充电的电池单元而构成的组电池；以及与各个电池单元并联连接，用于在电池单元的单元电压变为比设定电压高时进行强制性放电的强制放电电路；所述强制放电电路由模拟电路构成，当所述单元电压变为比设定电压高时，所述强制放电电路进行放电。由此，不是基于软件的控制而是利用模拟电路在物理上构成强制放电电路，因此不会受噪声或误动作的影响而能稳定地动作，可构筑提高了保护电路的可靠性的电源装置。
另外，根据第2侧面所涉及的电源装置，可构成为：所述强制放电电路具备：串联连接了放电开关和放电电阻的串联连接电路；以及对所述单元电压进行检测，当该单元电压超过预先设定的设定电压时将所述串联连接电路的放电开关切换为接通的控制电路；所述串联连接电路与电池单元并联连接，当与所述串联连接电路并联连接的单元电压超过设定电压时，所述控制电路将所述放电开关切换为接通，对超过了设定电压的电池单元进行强制放电。由此，可由控制电路监视单元电压，由串联连接电路使电池单元放电，从而能进行可靠的动作。
此外，根据第3侧面所涉及的电源装置，可构成为：所述控制电路具备将所述单元电压与基准电压进行比较的比较电路，当所述单元电压超过设定电压时，所述比较电路将所述放电开关切换为接通。由此，可由比较电路可靠地监视电池单元的电压异常。
此外，根据第4侧面所涉及的电源装置，可构成为：所述比较电路具备规定在预定的规定电压的判定部，所述比较电路比较所述判定部的基准电压和与所述单元电压相关的电压，当该电压超过所述判定部的基准电压时，输出将放电开关切换为接通的信号。由此，可由判定部容易地实现比较电路。
此外，根据第5侧面所涉及的电源装置，可构成为：与所述单元电压相关的电压是由分压电阻对所述单元电压进行分压后的电压。
此外，根据第6侧面所涉及的电源装置，可构成为：将所述判定部设定为并联调整器或齐纳二极管。由此，能够由并联调整器或齐纳二极管这样的分立元件，将单元电压容易地规定为预定的电压值。
此外，根据第7侧面所涉及的电源装置，可构成为：所述判定部具备：具有第一输入和第二输入的差动放大器；以及与所述差动放大器的第一输入连接的基准电源；所述差动放大器向第二输入输入与所述单元电压相关的电压，当与所述单元电压相关的电压超过设定电压时，所述差动放大器输出将所述放电开关切换为接通的信号。由此，可使用差动放大器容易地规定单元电压。
此外，根据第8侧面所涉及的电源装置，可构成为：还具备强制放电通知部，用于输出所述强制放电电路中的强制放电的动作状态。由此，因为能够向外部输出放电开关的动作状态，故能够在电源装置侧掌握电池单元的电压异常，或者能够通知给外部设备。
此外，根据第9侧面所涉及的电源装置，可构成为：所述强制放电通知部由光电耦合器构成，所述光电耦合器的发光二极管与所述放电开关串联连接，当所述放电开关被切换为接通时，所述光电耦合器输出ON信号。由此，可在光电耦合器电绝缘的状态下向外部输出放电开关的ON信号。
此外，根据第10侧面所涉及的电源装置，可构成为：当所述单元电压变为比设定电压高时，所述强制放电电路开始放电，当所述单元电压下降且变为低于设定得比所述设定电压低的第二设定电压时，所述强制放电电路停止放电。由此，在电池单元的电压异常时，可由强制放电电路强制性放电，当下降至安全的电压时停止强制放电，以使***恢复原状。
此外，根据第11侧面所涉及的电源装置，可构成为：所述电池单元具备在电池的电压变为比设定电压高时切断电流的电流切断部，与所述电流切断部切断电流时的电压相比，所述强制放电电路的放电开关被切换为接通时的设定电压设定得低。由此，在CID等电流切断部动作之前，使可恢复原状的强制放电电路动作，从而能在复原为正常电压时继续动作，实现持续利用。
此外，根据第12侧面所涉及的电源装置，可构成为：具备检测各个电池单元的电压差并对电池单元的电压差进行均衡的均衡电路，所述均衡电路控制所述串联连接电路的放电开关来对电池单元的电压差进行均衡。由此，具有共用均衡电路和强制放点电路，兼用电池单元均衡用和电压上升时强制放电用的电路的优点。
此外，根据第13侧面所涉及的电源装置，可构成为：将所述强制放电电路作为由分立元件构成的模拟电路。由此，不是软件动作，可构筑抗噪性等良好的鲁棒性高的电源装置。
此外，第14侧面所涉及的具备电源装置的车辆可具备上述的电源装置。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式所涉及的电源装置的框图。
图2是表示强制放电电路的电路图。
图3是表示图2所示的强制放电电路的动作状态的曲线。
图4是表示变形例所涉及的强制放电电路的电路图。
图5是表示其他变形例所涉及的强制放电电路的电路图。
图6是表示具备强制放电通知部的强制放电电路的电路图。
图7是表示具备有图6的强制放电通知部的电源装置的框图。
图8是表示在多个电池单元的强制放电电路连接有均衡电路的框图。
图9是表示在电池单元的串联连接电路连接有均衡电路的强制放电电路的电路图。
图10是表示具备均衡电路的电源装置的框图。
图11是表示在以发动机和电动机行驶的混合动力汽车中搭载电源装置的例子的框图。
图12是表示在仅以电动机行驶的电动汽车中搭载电源装置的例子的框图。
图13是表示检测各电池单元的电压并均衡电压差的电源装置的电路图。
符号说明：
100、100B、100C、100D、100E...电源装置
2、302...电池单元
3...电流检测电路
4...单元电压检测电路
8...控制部
9...CID
10...组电池
11...接触器
20、20B、20C...强制放电电路
21...控制电路
22...串联连接电路
23...放电开关
24...放电电阻
25、25B、25C...比较电路
30...强制放电通知部
40...均衡电路
41...单元控制电路
42...差动放大器
43...输入端子
44、344...多路转换器
50...车辆侧负载
51...DC/AC逆变器
52...电动机
53...发电机
55...发动机
300...电源装置
302...电池单元
320...放电电路
323...开关元件
324...放电电阻
326...微型计算机
327...A/D转换器
340...均衡电路
Trp...PNP晶体管
Trn...NPN晶体管
RB...基极电阻
R1、R2...分压电阻
R3...保护电阻
V1、V2...分压
SR...并联调整器(shunt regulator)
ZD...齐纳二极管(Zener diode)
OP...差动放大器
EV、HV...车辆
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。其中，以下所示的实施方式只是例示用于具体化本发明技术思想的电源装置及具备该电源装置的车辆，本发明也可不将电源装置及具备该电源装置的车辆特定如下。此外，也可不将本申请所要求保护的范围所示的部件特定为实施方式的部件。特别是，只要没有记载对实施方式所示的构成部件的尺寸、材质、形状及其相对配置等进行的特别限定，就不是将本发明的范围进行限定的意思，而只是说明例。此外，各附图所示的部件的大小或位置关系等有时为明确说明而进行了调整。进而，在以下的说明中，同一名称、符号表示同一或相同材质的部件，并适当地省略详细说明。此外，构成本发明的各要素，既可以采用同一部件构成多个要素、用一个部件兼用多个要素的方式，也可实现用多个部件分担一个部件的功能。另外，在一部分的实施例、实施方式中说明过的内容，也可用于其它的实施例、实施方式等。
基于图1～图10，说明作为本发明的一实施方式所涉及的电源装置而应用在车载用的电源装置中的例子。在这些图中，图1示出车辆用电源装置的框图，图2示出强制放电电路的电路图，图3示出图2的强制放电电路的动作状态的曲线，图4示出变形例所涉及的强制放电电路，图5示出其它变形例所涉及的强制放电电路，图6示出具备强制放电通知部的强制放电电路，图7示出具备图6的强制放电通知部的电源装置的框图，图8示出在多个电池单元的强制放电电路连接有均衡电路的框图，图9示出在电池单元的串联连接电路连接有均衡电路的强制放电电路，图10示出具备均衡电路的电源装置的框图。这些图所示的电源装置100主要应用在以发动机和电动机双方行驶的混合动力汽车、以及只以电动机行驶的电动汽车等电动车辆的电源。另外，本发明的电源装置也可应用在混合动力汽车及电动汽车以外的车辆，还应用于电动车辆以外的要求大输出的用途。
图1的车辆用的电源装置100被搭载于混合动力汽车、燃料电池车、电动汽车等车辆，驱动作为车辆侧负载50而连接的电动机52，以使车辆行驶。车辆侧负载50如图1所示，在输入侧连接DC/AC逆变器51，在输出侧连接电动机52和发电机53。DC/AC逆变器51将行驶用蓄电池1的直流变换为3相的交流，并控制向电动机52的电力供给。另外，将发电机53的输出变换为直流，对电源装置100的行驶用蓄电池1进行充电。
此外，在车辆侧负载中，也可在DC/AC逆变器的输入侧连接升降压转换器，对电源装置的输出电压进行升压后提供给电动机。该车辆侧负载通过升降压转换器对电源装置的输出电压进行升压，然后经由DC/AC逆变器提供给电动机，进而通过DC/AC逆变器将发电机的输出变换为直流，然后通过升降压转换器进行降压后对行驶用蓄电池进行充电。
图1所示的车辆用的电源装置100具备：向车辆侧负载50的电动机52供给电力的组电池10；检测组电池10的电流的电流检测电路3；检测电池单元2的电压的单元电压检测电路4；根据由该单元电压检测电路4检测出的检测电压和由电流检测电路3检测出的检测电流，监视电池单元2的电流、电压，并进行包含充放电许可的控制的控制部8；被控制部8控制开闭的接触器11。
(接触器11)
接触器11与组电池10的正负的输出侧连接。该接触器11在使车辆行驶时被切换为接通，即在车辆的点火开关的接通状态下被切换为接通，在不使车辆行驶的状态下被切换为断开。此外，图1的电源装置100在组电池10的正负的输出侧连接了接触器11，但是接触器也可只设置在正负中的一方。
(组电池10)
组电池10驱动经由DC/AC逆变器51使车辆行驶的电动机52。为了能向电动机52供给大电力，组电池10串联连接多个电池单元2以提高输出电压。电池单元2使用镍氢电池及锂离子二次电池。其中，电池也能使用镍镉二次电池等可充电的所有电池。
(CID9)
图1所示的电池单元2作为在异常时切断电流的电流切断机构而具备CID9。CID9被称为电流切断器，当电池单元2处于过电流放电状态或过电流充电状态等异常状态时，因电池内压的异常上升而动作来切断电流，使电池单元2不能使用。在图1的例子中，为了说明而将CID9图示在电池单元2的外部，但一般情况下CID内置于电池单元内。其中，也能将CID等电流切断机构作为电池单元外带连接的其他部件。
(强制放电电路20)
图1的电源装置100具备强制放电电路20，其以硬件的方式检测电池单元20的单元电压变得比设定电压高这一情况，并进行强制性放电。按每个电池单元2设置了强制放电电路20，并分别并联连接。图2示出强制放电电路20的一例。该图所示的强制放电电路20由强制性进行电池单元2的放电的串联连接电路22、以及对串联连接电路22指示放电的开始、结束的控制电路21构成。
(串联连接电路22)
串联连接电路22中串联连接有放电开关23和放电电阻24。放电电阻24例如可利用30Ω～50Ω、优选40Ω左右的电阻器。放电开关23在图2的电路例中由两个晶体管Trp、Trn和电阻器构成。具体而言，在PNP晶体管Trp中，发射极侧连接放电电阻24的一端，基极侧与NPN晶体管Trn的集电极连接，集电极侧与NPN晶体管Trn的基极侧连接。另一方面，NPN晶体管Trn的基极侧连接基极电阻RB的一端。该串联连接电路22，将放电电阻24的另一端与电池单元2的正极侧连接，将基极电阻RB的另一端与负极侧连接，还将PNP晶体管Trp的基极和NPN晶体管Trn的集电极之间的节点作为对控制电路21的控制信号进行输入的输入端子。该串联连接电路22本身与电池单元2的正负极并联连接，且可从控制电路21向串联连接电路22的输入端子输入控制信号，使电池单元2的强制放电接通/断开。即，通过输入控制信号将构成放电开关23的PNP晶体管Trp设为导通，能使放电电阻24通电，从而能使电池单元2放电。
(控制电路21)
另一方面，控制电路21检测单元电压，当该单元电压超过预先设定的设定电压时，将串联连接电路22的放电开关23切换为接通。该控制电路21具备将单元电压与基准电压进行比较的比较电路25。当单元电压超过设定电压时，比较电路25使串联连接电路22动作。即，将放电开关23切换为接通，然后开始电池单元2的放电。
(比较电路25)
比较电路25由用于检测预定的规定电压的判定元件和分压电阻R1、R2构成。判定元件将分压电阻R1、R2之间的节点的电压即分压V1作为基准电压进行输入，且当该基准电压超过预定的第一既定值时，降低输出电压V2。即，与基准电压进行比较的分压是与单元电压相关联的电压(与单元电压相关的电压)。此外，根据本实施方式，由于通过比较电路25的分压电阻R1、R2从电池单元中放电微小电流，故与是否在正常时无关，能够时常使电池单元放电。因此，按照使放电电流不影响***动作的方式将这些分压电阻R1、R2的电阻值设定为高电阻，来抑制放电电流。
该判定元件优选利用并联调整器SR。并联调整器SR经由分压电阻R1、R2检测单元电压的变动，在规定的电压值以上时，进行降低输出电压V2的动作。另外，在并联调整器SR的输出侧连接有保护电阻R3。
基于图3的曲线对图2所示的强制放电电路20的动作进行说明。预先选择分压电阻R1、R2，使得当电池单元2的单元电压超过设定电压Vh时，由分压电阻R1、R2分压后的V1超过第一既定值。由此，当电池单元2的单元电压超过设定电压Vh时，比较电路25的并联调整器SR检测出分压V1超过了第一既定值这一情况，并向强制放电电路20发送充电开始触发。在此，并联调整器SR经由保护电阻R3处于通电状态，通过将输出电压V2设为Low、将PNP晶体管Trp设为导通，从而开始放电电阻24的通电。由此，电池单元2以经由放电电阻24、PNP晶体管Trp、基极电阻RB进行强制性放电来降低单元电压的方式进行动作。另一方面，因基极电阻RB的通电，NPN晶体管Trn的基极电压上升成为导通状态，在降低输出电压V2的电位的方向上作用。结果，成为正反馈状态，进一步促进了电池单元2的放电。
该强制放电电路20即使在电池单元2的单元电压下降变为设定电压Vh以下时也不立即停止强制放电而是继续放电。然后，电池单元2的单元电压进一步下降，在达到比设定电压Vh还低的第二设定电压V1时，停止强制放电。即，判定元件在分压V1成为设定电压Vh所对应的分压(第一既定值)以上时将控制信号设定为ON，在成为第二设定电压V1所对应的分压(第二既定值)以下时将控制信号设定为OFF。在图3的例子中，在作为单元电池2例如使用锂离子二次电池的情况下，可将设定电压Vh设定为4.5V～5.0V、将第二设定电压V1设定为2.0V～3.0V。
由此，即使一旦开始了强制放电，强制放电的结果如果单元电压下降至安全电压后复原为可正常使用的状态，则可使***恢复原状继续动作，从而能构成进一步提高了实用性的电源装置。此外，这样的可恢复原状的强制放电电路20，与在不可恢复原状的异常电压下单元温度上升之际动作的电流切断部相比，通过将动作电压设定得较低，能够判断电池单元2的单元电压与通常电压相比上升了什么程度，并根据该程度变更控制，从而可在考虑了安全性和实用性的基础上进行划分。即，与如CID9这样一旦动作就不可恢复原状地使动作停止的使强制放电电路20动作的单元电压相比，通过以低的电压使强制放电电路20动作，从而针对程度比较轻的故障，判定可恢复原状从而尝试由可再次恢复原状的强制放电电路20进行强制放电，在即便如此单元电压也未下降反而达到更高的单元电压的情况下，再通过电流切断部强制性切断电流来停止动作本身，从而确保安全。通过这样的二级保护，能够对应于持续利用以及确保安全性的要求。
此外，判定元件不限于并联调整器，也可由齐纳二极管ZD构成。这种情况下，成为具备图4所示的比较电路25B的强制放电电路20B。或者，如图5所示的强制放电电路20C所示，也可由差动放电器OP构成比较电路25C的判定元件。在图5的电路例中，在差动放大器OP的第一输入(在图5的例子中为一侧)连接基准电源，在第二输入(在图5的例子中为+侧)输入单元电压的分压V1，当分压V1超过设定电压时，使与差动放大器OP连接的晶体管的基极电位上升从而集电极电流增加，输出将放电开关23切换为接通的信号。
如上所示，强制放电电路由模拟电路构成，另外以上的动作全部由硬件进行。换言之，通过不夹杂软件动作，可得到提高了抗噪性的稳定动作。另外，构成模拟电路的电路元件优选由分立元件构成，由此提高了电路的鲁棒性。
(强制放电通知部30)
此外，强制放电电路也可具备对强制放电的动作状态进行输出的强制放电通知部30。将这样的例子作为变形例在图6及图7中示出。强制放电通知部30为了向外部输出电池单元2发生强制放电的情况，而与放电开关23连接。在此，强制放电通知部30由光电耦合器构成，将输入侧的发光二极管与放电开关23的PNP晶体管Trp串联连接，将输出侧的晶体管的集电极侧与输出侧连接，将发射极侧与接地侧连接。由此，当放电开关23被切换为接通时，光电耦合器输出ON信号，能向外部通知电池单元2的电压异常。此外，在图6所示的例子中，强制放电通知部30连接在作为放电开关23的PNP晶体管Trp的集电极侧和基极电阻RB之间，但也可连接在发射极侧和放电电阻之间。
在图7所示的电源装置100D中，在各电池单元2设置强制放电通知部30，并且将各强制放电通知部30的输出信号分别与控制部8连接。根据该电源装置100D，能够由控制部8检测出电池单元2发生了强制放电的情况、即在任意一个电池单元2中发生了电压的异常上升。控制部8能够根据该信息实施充放电电流的限制及催促服务呼叫等必要的处置。
(均衡电路40)
此外，也可将强制放电电路的一部分兼用作消除多个电池单元间的不平衡的均衡电路。图8、图9及图10示出这样的变形例。在这些图中，图8示出在多个电池单元的强制放电电路20连接有均衡电路40的框图，图9示出在各电池单元的串联连接电路22连接有均衡电路40的强制放电电路20的电路例，图10示出具备均衡电路40的电源装置100E的框图。在图9所示的例子中，均衡电路40的输出端子与控制电路21的控制输出端子连接在相同的节点，且均衡电路40也控制串联连接电路22的放电开关23，以进行用于均衡的电池单元2的强制放电。
均衡电路40通过对串联连接的电池单元2的单元电压进行均衡的平衡调节器来消除不平衡。均衡电路40将一个电池单元2的电压作为单元电压进行检测，以消除各个电池单元2的单元电压的不平衡为目标。其中，电源装置也可串联连接多个电池作为电池模块，将电池模块的电压作为单元电压，以消除电池模块的电压的不平衡。对电池单元2采用锂离子二次电池的电源装置，将单元电压作为一个电池电压。对电池采用镍氢电池或镍镉电池的电源装置，将串联连接多个电池的电池模块的电压作为单元电压，消除电池模块的电压的不平衡。
图10所示的电源装置100E串联连接多个电池单元2作为组电池10，并具有对构成该组电池10的电池单元2的电压进行均衡的均衡电路40。该均衡电路40利用放电电阻24使电压高的电池单元2放电，以消除不平衡。不过，本发明并未将均衡电路特定为利用放电电阻使电池放电的电路。例如，均衡电路也可以采用使电压高的电池放电至电容器或电池等蓄电器并在蓄电器中蓄电，将该蓄电器的电荷放电至电压低的电池中来消除电池的电压差的方式。
图9及图10的均衡电路40具备：放电电阻24和放电开关23的串联连接电路22；对各个单元电压进行检测的单元电压检测电路4；利用该单元电压检测电路4检测的单元电压将放电开关23控制为接通/断开的单元控制电路41。放电电阻24和放电开关23的串联连接电路22与组电池10的各个电池单元2并联连接。在电池单元2的单元电压变高时，该均衡电路40通过单元控制电路41将放电开关23切换为接通，通过放电电路24使电池单元2放电来降低电池单元2的电压。
单元电压检测电路4具有对各个电池单元2的单元电压进行检测的差动放大器42。差动放大器4从组电池10供给电力。组电池10的电压例如可由DC/DC转换器(未图示)进行降压后提供给差动放大器42。基于该电路构成，即使组电池10的电压变高，也能向差动放大器42作为最优电压进行供给。其中，差动放大器的电源也可由车载用蓄电池供给。图中的单元电压检测电路4为了检测各个电池单元2的单元电压，在各个电池单元2上连接了差动放大器42的输入端子43。但是，也可以在差动放大器的输入侧设置用于切换所连接的电池的切换电路(未图示)，用一个差动放大器检测多个单元电压。差动放大器42的输出信号经由多路转换器44被输入至单元控制电路41。多路转换器44依次切换差动放大器42的输出，并输入至单元控制电路41。
单元控制电路41对从多路转换器44输入的各个电池单元2的单元电压进行比较，以均衡所有电池单元2的单元电压的方式控制放电开关23。该单元控制电路41将与过高的电池单元2连接的串联连接电路22的放电开关23切换为接通来进行放电。电池单元2随着放电而电压降低。当电池单元2的电压降低至与其他电池单元2平衡时，放电开关23从接通切换至断开(OFF)。当放电开关23成为断开时，电池单元2的放电停止。由此，单元控制电路41使单元电压高的电池单元2放电，从而使所有电池单元2的单元电压达到平衡。
此外，在上述的例子中，说明了对一个组电池10设置了均衡电路40的例子，但是例如也可以采用如下结构：进一步串联连接多个组电池，在各组电池分别设置均衡电路，以消除组电池整体的不平衡。
以上，检测各个电池单元的电压差并均衡电池单元的电压差的均衡电路，控制强制放电电路的放电开关以使放电电阻通电，从而均衡电池单元的电压差。由此，在均衡电路和强制放电电路中，共用用于对电池单元强制放电的部件，可简化电路构成。
以上的车辆用的电源装置被搭载于以发动机和电动机双方行驶的混合动力汽车或***式混合动力汽车、或仅以电动机行驶的电动汽车等电动车辆中，用作这些车辆的电源。
图11示出利用发动机55和电动机52双方行驶的混合动力汽车中搭载车辆用的电源装置100B的例子。该图所示的车辆HV具备：使车辆HV行驶的发动机55及行驶用的电动机52、向电动机52供给电力的车辆用的电源装置100B、对车辆用的电源装置100B的电池进行充电的发电机53。车辆用的电源装置100B经由DC/AC逆变器51与电动机52和发电机53连接。车辆HV在对车辆用的电源装置100B的电池进行充放电的同时，利用电动机52和发动机55双方进行行驶。在发动机效率差的区域，例如在加速时或低速行驶时，电动机52被驱动以使车辆行驶。从车辆用的电源装置100B供给电力来驱动电动机52。发电机53被发动机55驱动，或者因对车辆刹车时的再生制动而被驱动，从而对车辆用的电源装置100B的电池进行充电。
另外，图12示出仅利用电动机52行驶的电动汽车中搭载车辆用的电源装置100C的例子。该图所示的车辆EV具备：使车辆EV行驶的行驶用的电动机52、向该电动机52供给电力的车辆用的电源装置100C、对该车辆用的电源装置100C的电池进行充电的发电机53。从车辆用的电源装置100C供给电力来驱动电动机52。发电机53因再生制动车辆EV时的能量而被驱动，从而对车辆用的电源装置100C的电池进行充电。
(产业上的可用性)
本发明所涉及的电源装置及具备该电源装置的车辆，适合用作能切换EV行驶模式和HEV行驶模式的***式混合电动汽车或混合式电动汽车、电动汽车等的电源装置。

Claims (14)

1.一种电源装置，其特征在于，具备：
串联连接多个能充电的电池单元而构成的组电池；以及
与各个电池单元并联连接，用于在电池单元的单元电压变为比设定电压高时进行强制性放电的强制放电电路；
所述强制放电电路由模拟电路构成，
当所述单元电压变为比设定电压高时，所述强制放电电路进行放电。
2.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，
所述强制放电电路具备：
串联连接了放电开关和放电电阻的串联连接电路；以及
对所述单元电压进行检测，当该单元电压超过预先设定的设定电压时将所述串联连接电路的放电开关切换为接通的控制电路；
所述串联连接电路与电池单元并联连接，
当与所述串联连接电路并联连接的单元电压超过设定电压时，所述控制电路将所述放电开关切换为接通，对超过了设定电压的电池单元进行强制放电。
3.根据权利要求2所述的电源装置，其特征在于，
所述控制电路具备将所述单元电压与基准电压进行比较的比较电路，
当所述单元电压超过设定电压时，所述比较电路将所述放电开关切换为接通。
4.根据权利要求3所述的电源装置，其特征在于，
所述比较电路具备规定在预定的规定电压的判定部，
所述比较电路比较所述判定部的基准电压和与所述单元电压相关的电压，当该电压超过所述判定部的基准电压时，输出将放电开关切换为接通的信号。
5.根据权利要求4所述的电源装置，其特征在于，
与所述单元电压相关的电压是由分压电阻对所述单元电压进行分压后的电压。
6.根据权利要求4或5所述的电源装置，其特征在于，
所述判定部是并联调整器或齐纳二极管。
7.根据权利要求4所述的电源装置，其特征在于，
所述判定部具备：
具有第一输入和第二输入的差动放大器；以及
与所述差动放大器的第一输入连接的基准电源；
所述差动放大器向第二输入输入与所述单元电压相关的电压，
当与所述单元电压相关的电压超过设定电压时，所述差动放大器输出将所述放电开关切换为接通的信号。
8.根据权利要求1～7中任意一项所述的电源装置，其特征在于，
还具备强制放电通知部，用于输出所述强制放电电路中的强制放电的动作状态。
9.根据权利要求8所述的电源装置，其特征在于，
所述强制放电通知部由光电耦合器构成，
所述光电耦合器的发光二极管与所述放电开关串联连接，
当所述放电开关被切换为接通时，所述光电耦合器输出ON信号。
10.根据权利要求1～9中任意一项所述的电源装置，其特征在于，
当所述单元电压变为比设定电压高时，所述强制放电电路开始放电，
当所述单元电压下降且变为低于设定得比所述设定电压低的第二设定电压时，所述强制放电电路停止放电。
11.根据权利要求10所述的电源装置，其特征在于，
所述电池单元具备在电池的电压变为比设定电压高时切断电流的电流切断部，
与所述电流切断部切断电流时的电压相比，所述强制放电电路的放电开关被切换为接通时的设定电压设定得低。
12.根据权利要求1～11中任意一项所述的电源装置，其特征在于，
具备检测各个电池单元的电压差并对电池单元的电压差进行均衡的均衡电路，
所述均衡电路控制所述串联连接电路的放电开关来对电池单元的电压差进行均衡。
13.根据权利要求1～12中任意一项所述的电源装置，其特征在于，
所述强制放电电路是由分立元件构成的模拟电路。
14.一种车辆，其特征在于，
具备权利要求1～13中任意一项所述的电源装置。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103545859A (zh) * 2012-07-11 2014-01-29 株式会社牧田 电池组
CN103813928A (zh) * 2011-09-26 2014-05-21 丰田自动车株式会社 电池的处理装置、车辆、电池的处理方法及电池的处理程序
CN105207371A (zh) * 2014-06-25 2015-12-30 新普科技股份有限公司 运输载具用的储能元件的充放电***
CN103580108B (zh) * 2012-08-09 2017-04-12 三星Sdi株式会社 电池组及其单元平衡方法和包括该电池组的能量存储***
CN104521089B (zh) * 2012-06-28 2018-01-02 罗伯特·博世有限公司 蓄电池***和具有蓄电池***的机动车
CN107571744A (zh) * 2016-07-05 2018-01-12 现代自动车株式会社 用于防止节能环保车辆中的电池的过度充电的装置
CN108206514A (zh) * 2016-12-20 2018-06-26 麦斯韦尔技术股份有限公司 用于改善单元平衡和单元失效检测的***和方法

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5786330B2 (ja) * 2010-12-24 2015-09-30 ソニー株式会社 放電制御装置及び放電制御方法
WO2012127764A1 (ja) * 2011-03-23 2012-09-27 三洋電機株式会社 バッテリシステム、均等化装置、均等化システム、電動車両、移動体、電力貯蔵装置および電源装置
CN103444043B (zh) * 2011-03-29 2015-08-05 丰田自动车株式会社 电源***和搭载该电源***的车辆、以及电源***的控制方法
US8907627B2 (en) * 2011-04-08 2014-12-09 Super B B.V. Balancer circuit for rechargeable batteries
KR101256427B1 (ko) * 2011-08-30 2013-04-18 킴스테크날리지 주식회사 전압 균등화 회로 장치
JPWO2013046250A1 (ja) * 2011-09-26 2015-03-26 トヨタ自動車株式会社 バッテリの処理装置、車両、バッテリの処理方法及びバッテリの処理プログラム
FR2982092B1 (fr) * 2011-11-02 2015-01-02 Valeo Systemes De Controle Moteur Module de puissance et dispositif electrique pour l'alimentation et la charge combinees respectivement d'un accumulateur et d'un moteur
US9209628B2 (en) * 2012-01-09 2015-12-08 Johnson Controls Technology Llc Systems and methods for de-energizing battery packs
JP5748689B2 (ja) * 2012-02-28 2015-07-15 三菱重工業株式会社 電池システム
KR101664641B1 (ko) * 2012-04-12 2016-10-10 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 축전 디바이스 방전 장치
JP2013230003A (ja) * 2012-04-25 2013-11-07 Sanyo Electric Co Ltd 電源装置、電源装置を備える車両及び蓄電装置並びに組電池の放電方法
JP6196756B2 (ja) * 2012-06-18 2017-09-13 ローム株式会社 電池モジュールおよびその電池制御回路、それを用いた家庭用蓄電池および車両
JP5920078B2 (ja) * 2012-07-16 2016-05-18 株式会社デンソー 電池監視装置
DE102012213159A1 (de) * 2012-07-26 2014-01-30 Robert Bosch Gmbh Batteriesystem mit Batterieschützen und einer Diagnosevorrichtung zum Überwachen des Funktionszustandes der Schütze sowie dazugehöriges Diagnoseverfahren
DE102012213926A1 (de) * 2012-08-07 2014-02-13 Robert Bosch Gmbh Batteriemodul, Batteriemanagementsystem, System zur Versorgung eines Antriebs einer zur Drehmomenterzeugung geeigneten Maschine mit elektrischer Energie und Kraftfahrzeug
EP2696465B1 (en) * 2012-08-09 2016-12-21 Samsung SDI Co., Ltd. Battery management system and cell balancing method
JP5983784B2 (ja) * 2013-02-06 2016-09-06 日本電気株式会社 蓄電装置及び劣化判定方法
JP2015056928A (ja) * 2013-09-10 2015-03-23 株式会社東芝 過充電保護装置
US10014697B2 (en) * 2014-09-10 2018-07-03 Nec Energy Solutions, Inc. Control method for disconnecting switches integrated in series-connected batteries
CN107112777B (zh) * 2015-03-04 2020-11-10 麦斯韦尔技术股份有限公司 用于改进电池平衡以及电池故障检测的***和方法
JP2017103996A (ja) * 2015-12-04 2017-06-08 株式会社東芝 蓄電池システム、蓄電池ユニット、およびプログラム
US11437827B2 (en) * 2016-03-01 2022-09-06 Volvo Truck Corporation Control of a relatively low current fed to a battery pack
WO2017155272A1 (ko) * 2016-03-08 2017-09-14 에스케이이노베이션 주식회사 배터리 과충전 방지 장치 및 이를 이용한 배터리 과충전 방지 방법
KR102297930B1 (ko) 2016-03-08 2021-09-06 에스케이이노베이션 주식회사 배터리 과충전 방지 장치 및 이를 이용한 배터리 과충전 방지 방법
KR20170114545A (ko) * 2016-04-05 2017-10-16 주식회사 만도 차량의 전력 제어 장치 및 방법
JP6883396B2 (ja) * 2016-08-25 2021-06-09 矢崎総業株式会社 急速充電装置
JP6718351B2 (ja) * 2016-09-28 2020-07-08 株式会社ケーヒン 電圧検出装置
FR3057674B1 (fr) * 2016-10-17 2021-02-12 Faiveley Transp Tours Dispositif d'interface entre un systeme de gestion de batteries et des groupes de cellules
EP3545320B1 (en) 2016-11-25 2024-05-01 Volvo Truck Corporation Method and arrangment for classifying a voltage fault condition in an electrical storage system
DE112018001398T5 (de) 2017-03-14 2019-12-05 Gs Yuasa International Ltd. Schutzvorrichtung
US10903663B2 (en) 2017-06-30 2021-01-26 Avx Corporation Balancing circuit for an ultracapacitor module
JP6855344B2 (ja) * 2017-07-19 2021-04-07 株式会社デンソーテン 電池監視装置、ｃｉｄ遮断検知回路、電池監視システム、および電池監視方法
WO2019018487A1 (en) * 2017-07-21 2019-01-24 Avx Corporation BALANCING CIRCUIT FOR ELECTRIC POWER STORAGE DEVICE
KR102236384B1 (ko) 2017-10-27 2021-04-05 주식회사 엘지화학 배터리 밸런싱을 위한 장치 및 그것을 포함하는 배터리팩
JP7049847B2 (ja) * 2018-02-07 2022-04-07 日立Astemo株式会社 電圧検出装置
CN112532048B (zh) * 2019-09-17 2022-05-13 美律电子(深圳)有限公司 电源设备唤醒电路
US11545841B2 (en) * 2019-11-18 2023-01-03 Semiconductor Components Industries, Llc Methods and apparatus for autonomous balancing and communication in a battery system

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6316917B1 (en) * 1999-03-09 2001-11-13 Asahi Glass Company, Limited Apparatus having plural electric double layer capacitors and method for adjusting voltages of the capacitors
JP2006136070A (ja) * 2004-11-04 2006-05-25 Nissan Motor Co Ltd セル電圧バラツキ異常検出装置
JP2007014148A (ja) * 2005-06-30 2007-01-18 Sanyo Electric Co Ltd 電源装置
JP2009071968A (ja) * 2007-09-12 2009-04-02 Ricoh Co Ltd 蓄電装置、画像形成装置及び充電制御方法
CN101563827A (zh) * 2006-12-14 2009-10-21 松下电器产业株式会社 组电池控制方法、组电池控制电路以及具备该组电池控制电路的充电电路、电池组件

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR930011132B1 (ko) * 1991-11-01 1993-11-24 삼성전자 주식회사 배터리의 쾌속충전 제어회로
US5708348A (en) * 1995-11-20 1998-01-13 Warren Johnson Method and apparatus for monitoring battery voltage
US6037750A (en) * 1998-09-17 2000-03-14 Qualcomm Incorporated Battery pack controller
JP2000184609A (ja) * 1998-12-17 2000-06-30 Japan Storage Battery Co Ltd 群電池の容量平準化回路
JP3982142B2 (ja) * 1999-03-09 2007-09-26 旭硝子株式会社 電気二重層コンデンサ装置とその電圧制御方法
JP3466513B2 (ja) * 1999-08-02 2003-11-10 日産ディーゼル工業株式会社 電気自動車の電源システム
JP4186092B2 (ja) * 1999-08-18 2008-11-26 ソニー株式会社 バッテリー機器及びバッテリーの管理方法
JP2007300701A (ja) 2006-04-27 2007-11-15 Sanyo Electric Co Ltd 車両用の電源装置
KR20100033509A (ko) * 2007-06-08 2010-03-30 파나소닉 주식회사 전원 시스템 및 전지 팩의 제어 방법
JP2009072039A (ja) * 2007-09-18 2009-04-02 Panasonic Corp 電源システム
JP2009080938A (ja) * 2007-09-25 2009-04-16 Panasonic Corp 電源システムおよび電池集合体の制御方法
US8030895B2 (en) * 2007-12-27 2011-10-04 Fenghua Xiao Cell balancing systems with multiple controllers

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6316917B1 (en) * 1999-03-09 2001-11-13 Asahi Glass Company, Limited Apparatus having plural electric double layer capacitors and method for adjusting voltages of the capacitors
JP2006136070A (ja) * 2004-11-04 2006-05-25 Nissan Motor Co Ltd セル電圧バラツキ異常検出装置
JP2007014148A (ja) * 2005-06-30 2007-01-18 Sanyo Electric Co Ltd 電源装置
CN101563827A (zh) * 2006-12-14 2009-10-21 松下电器产业株式会社 组电池控制方法、组电池控制电路以及具备该组电池控制电路的充电电路、电池组件
JP2009071968A (ja) * 2007-09-12 2009-04-02 Ricoh Co Ltd 蓄電装置、画像形成装置及び充電制御方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103813928A (zh) * 2011-09-26 2014-05-21 丰田自动车株式会社 电池的处理装置、车辆、电池的处理方法及电池的处理程序
CN104521089B (zh) * 2012-06-28 2018-01-02 罗伯特·博世有限公司 蓄电池***和具有蓄电池***的机动车
CN103545859A (zh) * 2012-07-11 2014-01-29 株式会社牧田 电池组
CN103580108B (zh) * 2012-08-09 2017-04-12 三星Sdi株式会社 电池组及其单元平衡方法和包括该电池组的能量存储***
CN105207371A (zh) * 2014-06-25 2015-12-30 新普科技股份有限公司 运输载具用的储能元件的充放电***
CN107571744A (zh) * 2016-07-05 2018-01-12 现代自动车株式会社 用于防止节能环保车辆中的电池的过度充电的装置
CN107571744B (zh) * 2016-07-05 2022-03-18 现代自动车株式会社 用于防止节能环保车辆中的电池的过度充电的装置
CN108206514A (zh) * 2016-12-20 2018-06-26 麦斯韦尔技术股份有限公司 用于改善单元平衡和单元失效检测的***和方法
CN108206514B (zh) * 2016-12-20 2022-05-17 麦斯韦尔技术股份有限公司 用于改善单元平衡和单元失效检测的***和方法

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Publication number Publication date
EP2337182A2 (en) 2011-06-22
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