CN109121442B - 电池模块及电池装置 - Google Patents

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Abstract

一种电池模块，具有：电池部，由一个电池单元或多个电池单元串联控制而成；第一导线及第二导线，分别从电池部的正极及负极导出；N沟道型的第一FET，第一导线与第一FET的漏极连接，正极输出端子与第一FET的源极连接；负极输出端子，与第二导线连接；预放电电路，在第一FET的漏极与源极间并联地***，放电时使第一FET为导通时，在第一FET的导通之前使正极输出端子的电位上升；强制截止电路，使第一FET的栅极与源极间短路从而强制性地使第一FET为截止。

Description

电池模块及电池装置
技术领域
本技术涉及一种使用例如锂离子二次电池的电池模块及电池装置。
背景技术
已知有将多个单电池(也称作电池单元)串联连接的电池模块。作为单电池，例如经常使用锂离子二次电池。另外，如果能够将电池模块串联连接，则能够增大输出电压。例如专利文献1中记载了将电池模块串联连接。
电池模块输出规定的直流电压。将单电池串联连接的电池部的电压如果总是出现在输出端子的话，有触电或短路的危险，因此通常会在电池部和输出端子之间***负载开关。负载开关若使用继电器或轻触开关等的机械开关，则会有触点老化、机械故障等可靠性上的顾虑。因此，可以使用FET(Field Effect Transistor：场效应晶体管)作为负载开关。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012－178936号公报
发明内容
一个电池模块的输出电压为规定的值。如果能够将多个电池模块串联连接，使得成为符合使用用途的输出电压，则会变得很方便。专利文献1中记载了对于多个电池模块设置通用的主控制器的构成，因此存在不能简便地更换电池模块的串联数量的问题。
将多个电池模块串联连接时，作为负载开关使用FET的话则会发生不能进行正常动作的问题。也就是说，使用P沟道MOS(Metal Oxide Semiconductor：金属氧化物半导体)FET作为负载开关时，能够容易进行导通/截止控制。但是，一般来讲，P沟道MOSFET比N沟道MOSFET导通电阻大，因此会有由于功耗而产生放电容量下降，FET自身发热的可能。
另一方面，使用N沟道MOSFET作为负载开关时，将多个电池模块串联连接的构成中，使输出截止的话，输出电压在低于本模块的电压以下时恢复为导通，之后用导通/截止的阈值来维持半导通状态，会造成因负载电流而损坏FET的问题。除非使串联连接的电池模块的负载开关全部同时为截止否则无法回避这种问题。但是，让不同的电池模块全部在同一时刻为截止，会有通信上的时间滞后的问题，因此几乎是不可能的。
因此，本技术提供一种避免串联连接时发生这种问题的电池模块及电池装置。
为了解决上述课题，本技术提供一种电池模块，具有：
电池部，由一个电池单元或多个电池单元串联控制而成；
第一导线及第二导线，分别从电池部的正极及负极导出；
N沟道型的第一FET，第一导线和漏极连接，正极输出端子和源极连接；
负极输出端子，与第二导线连接；
预放电电路，在第一FET的漏极与源极间并联地***，并在放电时将第一FET设为导通时，在第一FET的导通之前使正极输出端子的电位上升；以及
强制截止电路，使第一FET的栅极及源极之间短路，从而强制性地使使第一FET为截止。
另外，本技术还提供一种至少串联连接两个电池模块的电池装置，
电池模块包括：
电池部，由一个电池单元或多个电池单元串联控制而成；
第一导线及第二导线，分别从电池部的正极及负极导出；
N沟道型的第一FET，第一导线和漏极连接，正极输出端子和源极连接；
负极输出端子，与第二导线连接；
预放电电路，在第一FET的漏极与源极间并联地***，并在放电时将第一FET为导通时，在第一FET的导通之前使正极输出端子的电位上升；以及
强制截止电路，使第一FET的栅极及源极之间短路，从而强制性地使使第一FET为截止。
本技术提供一种接收上述电池模块或电池装置的电力供给的电子设备。
本技术提供一种电动车，具有：上述电池模块或电池装置；
转换装置，接收电池模块或电池装置的电力供给，转换为车辆的驱动力；以及
控制装置，根据有关电池的信息，进行有关车辆控制的信息处理。
本技术提供一种蓄电装置，具有上述电池模块或电池装置，为与电池模块或电池装置连接的电子设备提供电力。
本技术提供一种电力***，接收上述电池模块或电池装置的电力供给。
发明效果
根据至少一种实施方式，不需要主控制器，就可以串联连接多个电池模块。此时，能使作为负载开关的FET正常运转。并且并不限于此处所记载的效果，本技术中记载的任意效果均可以实现。
附图说明
图1是现有的一个示例电池模块的连接图。
图2是表示现有的串联连接电池模块时的构成的连接图。
图3是说明FET安全运转区域ASO的曲线图。
图4是本技术中电池模块的连接图。
图5是表示本技术中串联连接电池模块时的构成的连接图。
图6是本技术中电池模块的具体连接图。
图7是表示将图6所示的电池模块串联连接后的电池装置的构成的连接图。
图8是表示电池装置为导通时的电压伴随时间推移的曲线图。
图9是表示电池装置为截止时的电压伴随时间推移的曲线图。
图10是表示适用本技术的住宅用蓄电***的概略图。
图11是简要表示采用适用本技术的串联式混合动力***的混合动力车辆的构成的概略图。
具体实施方式
＜1.现有构成及其问题点＞
说明本技术的实施方式之前，先就现有的问题点进行说明。图1显示了现有的电池模块bm的构成。串联连接有多个电池单元的电池部BT的+侧通过N沟道MOSFET(Q1)的漏极·源极间，作为正极输出端子T+而被导出。即，高压侧(high side)连接有FET(Q1)。作为FET(Q1)使用能应对大电流的功率MOSFET。电池部BT的－侧作为负极输出端子TG而被导出。FET(Q1)具有放电用负载开关的功能。FET(Q1)和电池部BT的+侧之间，作为充电用负载开关与FET(Q1)的漏极·源极间反方向地连接有N沟道MOSFET，简便起见省去该FET。另外，电池部BT不仅限于串联连接多个电池单元的构成，也可以是由一个电池单元构成的。
FET(Q1)的栅极因电池监控器IC1的充电泵的输出而被驱动。由于FET(Q1)连接到高压侧，因而使用高压侧栅极驱动器。电池监控器IC1对电池部BT的各单元的单独电压进行监视，并且，在充电泵进行升压使FET(Q1)为导通/截止。另外，也有充电泵部分是独立的这种结构。
FET(Q1)的源极和电池监控器IC1之间连接有电阻R2。电阻R2是用于生成电池监控器IC1通过充电泵使FET(Q1)为导通的基准电位(源极电压)的电阻。另外、电阻R2是为了监控输出电压而设置的。
电池监控器IC1连接有MCU(Microcontroller unit：微控制器)2。MCU2连接通信端子(COM)3及4，通过COM3及4接收来自负载的放电请求(FET(Q1)的导通/截止信号，通过电池IC1控制FET(Q1)。通信端子3及4之间是绝缘的。例如通信端子3及4可以使用光电耦合器等。
上述电池模块bm根据来自负载的放电请求使FET(Q1)导通/截止，控制输出的导通/截止。两个电池模块bma及bmb串联连接的构成如图2所示。即，电池模块bma的正极输出端子T+a与电池模块bmb的负极输出端子TGb连接，电池模块bmb的正极输出端子T+b和电池模块bma的负极输出端子TGa之间连接有负载LD。另外，与电池模块bma在图1里的各元件对应的元件标记有a，与电池模块bmb在图1里的各元件相对应的元件标记有b。
从外部向电池模块bma及bmb各自的通信端子3a及3b供给控制电压输出的导通/截止的放电请求。该放电请求供给至MCU2a及MCU2b，MCU2a及MCU2b的输出被供给至电池监控器IC1a及电池监控器IC1b，控制FET(Q1a)及(Q1b)的导通/截止。
说明现有的电池模块的放电控制的动作。开始先说明图1所示的单独构成时的动作。
首先说明输出导通时的动作。
MCU2通过通信端子3及4接收放电请求。MCU2控制电池监控器IC1，电池监控器IC1使FET(Q1)为导通。正极输出端子T+及负极输出端子TG上出现电池部BT的输出电压。
接下来说明输出截止时的动作。
MCU2通过通信端子3及4接收放电停止请求。MCU2控制电池监控器IC1，电池监控器IC1使FET(Q1)为截止。电池部BT的输出电压不再向正极输出端子T+及负极输出端子TG输出。
电池模块bm单独的放电控制不会发生问题。
接下来，如图2所示，说明串联连接电池模块bma及bmb时的动作。
首先说明输出导通时的动作。
MCU2a通过通信端子3a及4a接收放电请求。MCU2a控制电池监控器IC1a，电池监控器IC1a使FET(Q1a)为导通。MCU2b通过通信端子3b及4b，接收放电请求。作为一例，电池模块bma和电池模块bmb被顺序驱动。MCU2b控制电池监控器IC1b，电池监控器IC1b使FET(Q1b)为导通。向连接在正极输出端子T+b及负极输出端子TGa之间的负载LD施加将电池部BTa的电压及电池部BTb的电压相加后的电压。
接下来说明输出截止时的动作。
MCU2a及MCU2b通过通信端子3a、4a及3b、4b接收放电停止请求。MCU2a及MCU2b控制电池监控器IC1a及电池监控器IC1b，电池监控器IC1a及电池监控器ICb使FET(Q1a)及FET(Q1b)为截止。不再向正极输出端子T+b及负极输出端子TGa输出电池部BTa、BTb的输出电压。
在输出截止时，使FET(Q1a)及FET(Q1b)完全同时截止时不会发生问题。但是，在时间错开例如上位侧的电池模块bmb的FET(Q1b)先截止时则会发生以下问题。
FET(Q1b)在截止时，正极输出端子T+b下降。另一方面，由于FET(Q1a)导通，所以正极输出端子T+a及负极输出端子TGb出现电池部BTa的电压。因此，FET(Q1b)的栅极与源极间被施加电压，FET(Q1b)为导通。
用具体的电压值来说的话，电池部BTa及BTb分别产生41V的电压，串联连接的结果是，有82V的电压被施加在负载LD上。这里，FET(Q1b)根据放电停止请求变为截止的话，FET(Q1b)的源极的电压下降到36.4V。这时，FET(Q1a)由于不截止，41V的电压被赋予到负极输出端子TGb。其结果，FET(Q1b)变为导通。向FET(Q1b)的栅极与源极间施加将因电池监控器IC1b内部的二极管而导致的电压下降部分(0.6V)减掉后的电压(40.4V－36.4V＝4V)。该电压值是接近FET(Q1b)的栅极阈值电压的值。
如上所述，在FET(Q1b)的栅极阈值电压附近为导通的状态的话，导通电阻则会成为一个较大的值。由于电池部BTb向FET(Q1b)的漏极提供82V，FET(Q1b)的漏极与源极间的电位差在较大的状态(即，82V－36.4V＝45.6V)，大电流流经FET(Q1b)，有可能超过FET(Q1b)的安全动作区域。
图3是表示FET(Q1)的安全动作区域ASO(Area of Safe Operation)的一个示例。横轴表示漏极·源极电压VDS，纵轴表示漏极电流ID。按每个单脉冲宽度(时间)求出安全动作区域ASO。图3的各条线的内侧的范围为安全动作区域ASO。上述例子中，由于VDS＝45V，在这个值时的漏极电流的值过大的话则超过功耗，FET会被损坏。
＜2.本技术的一种实施方式＞
参照图4对本技术的电池模块BM的一个实施方式进行说明。与上述现有的电池模块bm相对应的构成要素标注了同一附图标记。串联连接有多个电池单元的电池部BT的+侧通过N沟道MOSFET(Q1)的漏极·源极间被作为正极输出端子T+而导出。也就是说，高压侧连接有第一FET(Q1)。FET(Q1)可以使用能应对大电流的功率MOSFET。电池部BT的－侧被作为负极输出端子TG而导出。FET(Q1)具有放电用负载开关的功能。N沟道MOSFET被作为充电用负载开关与FET(Q1)的漏极·源极间呈反方向地连接在FET(Q1)和电池部BT的+侧之间，为了简单起见省略该FET。
FET(Q1)的栅极通过电池监控器IC1的充电泵的输出而被驱动。由于FET(Q1)被连接到高压侧，因而使用高压侧栅极驱动器。电池监控器IC1执行电池部BT的各单元的单独电压监视，并且在充电泵升压，进行FET(Q1)的导通/截止。另外，也可以是充电泵部分为独立的这种构成。
FET(Q1)的源极和电池监控器IC1之间连接有电阻R2。电阻R2是为了生成电池监控器IC1通过充电泵使FET(Q1)为导通的基准电位(源极电压)的电阻。另外，电阻R2也可以为监控输出电压而设置。
另外，串联连接时，正极输出端子T+成为比负极输出端子TG低的负电位时，为了防止电池监控器IC1的损坏，连接有二极管D2，该二极管D2用于使电池监控器IC1的电压输入端子控制(Clamp)在－0.6V程度电位。
电池监控器IC1连接有MCU2。对于MCU2，通过通信端子(COM)3及4接收来自负载的放电请求(FET(Q1)的导通/截止的信号，通过电池IC1控制FET(Q1)。通信端子3及4间是绝缘的。例如作为通信端子3及4可使用光电耦合器等。
在FET(Q1)的栅极和FET(Q1)的源极之间，连接有强制截止电路5。强制截止电路5使第一FET的栅极与源极间短路，强制性地使第一FET(Q1)为截止。截止信号S被提供给强制截止电路5。
另外，在FET(Q1)的漏极与源极间并联连接有预放电电路6。预放电电路6在使第一FET为导通时，在第一FET(Q1)为导通之前使正极输出端子T+的电位上升。预放电电路6在将电池模块串联连接的构成中，是为了使FET(Q1)为导通时，为了防止因强制截止电路5而不能成为导通的情况，而先行让负载电压上升而连接的。
上述电池模块BM根据来自负载的放电请求而使FET(Q1)为导通/截止，控制输出的导通/截止。串联连接两个电池模块BMa及BMb的构成如图5所示。即，电池模块BMa的正极输出端子T+a与电池模块BMb的负极输出端子TGb连接，电池模块BMb的正极输出端子T+b和电池模块BMa的负极输出端子TGa之间连接有负载LD。另外，电池模块BMa中与图4的各元件对应的元件用标记a表示，电池模块BMb中与图4的各元件相对应的元件用标记b表示。
从外部向电池模块BMa及BMb各自的通信端子3a及3b提供控制电压输出的导通/截止的放电请求。该放电请求提供给MCU2a及MCU2b，MCU2a及MCU2b的输出被提供给电池监控器IC1a及电池监控器IC1b，控制FET(Q1a)及(Q1b)的导通/截止。
说明本技术的一个实施方式的放电控制动作。
开始先说明图4所示的单独构成时的动作。
首先说明输出导通时的动作。
MCU2通过通信端子3及4接收放电请求。通过MCU2使预放电电路6为导通。MCU2控制电池监控器IC1，电池监控器IC1识别到正极输出端子T+的电压大于负极出力端子TG的电位(正电位)后，使FET(Q1)为导通。正极输出端子T+及负极输出端子TG上出现电池部BT的输出电压。然后，使预放电电路6为截止。另外，电池模块如果预先识别到电池模块BM为单独使用，使预放电电路6为导通之后也可以不进行使预放电电路6为截止的动作。
接下来说明输出截止时的动作。
MCU2通过通信端子3及4接收放电停止请求。MCU2控制电池监控器IC1，电池监控器IC1使FET(Q1)为截止。强制截止电路5不工作。
接下来，如图5所示，说明串联连接电池模块BMa及BMb时的动作。
首先说明输出导通时的动作。MCU2a通过通信端子3a及4a接收放电请求后，MCU2a使预放电电路6a为导通。
MCU2b通过通信端子3b及4b，接收放电请求后，MCU2b使预放电电路6b为导通。
电池监控器IC1a识别出正极输出端子T+a的电位为负极输出端子TGa的电位以上(正电压)后，电池监控器IC1a使FET(Q1a)为导通。
电池监控器IC1b识别出正极输出端子T+b的电位为负极输出端子TGb的电位以上(正电压)后，电池监控器IC1b使FET(Q1b)为导通。
预放电电路6a及6b变为截止。向正极输出端子T+b及负极输出端子TGa之间连接的负载LD施加将电池部BTa的电压及电池部BTb的电压相加后的电压。
接下来说明输出截止时的动作。
MCU2a及MCU2b通过通信端子3a、4a及3b、4b接收放电停止请求。
电池模块BMb的FET(Q1b)先行截止。正极出力端子T+b的电位下降。
强制截止电路5a及5b根据截止信号进行动作，FET(Q1a)及FET(Q1b)的栅极·源极间被短路，能够防止FET(Q1a)及FET(Q1b)为截止后在变为导通。
图6表示根据本技术的电池模块BM的更加具体的连接构成。与上述电池模块BM相对应的构成要素标记为同一附图标记。作为上述强制截止电路5连接有N沟道MOSFET(Q2)。另外，作为上述预放电电路6连接有P沟道MOSFET(Q3)。
FET(Q1)的栅极和FET(Q2)的漏极连接，FET(Q1)的源极和FET(Q2)的源极通过二极管D1连接。FET(Q2)的栅极与源极间通过电阻连接，FET(Q2)的栅极通过电阻连接到低压侧(负极输出端子TG)。
FET(Q2)的设置是为了电池模块串联连接时当正极输出端子T+的电位比负极输出端子TG低时为导通，由此使FET(Q1)的栅极与源极间短路，使FET(Q1)强制性截止。正极输出端子T+的电位为负极输出端子TG的电位以上的一般情况下为截止。FET(Q2)不需要功率MOSFET，可以使用小型的N沟道MOSFET。与FET(Q1)的栅极与源极间阈值电压(例如4V)相比较，FET(Q2)的栅极与源极间阈值电压为比较小的值如2.4V。其结果，FET(Q2)相对于电压变化比FET(Q1)先为导通。二极管D1是防逆流二极管，通过FET(Q1)的寄生二极管使FET(Q1)的栅极与源极间短路，防止FET(Q1)不能成为导通。
还设置有连接有FET(Q1)的漏极和源极的FET(Q3)。FET(Q3)的栅极与源极间通过电阻连接，FET(Q3)的栅极通过电阻连接到MCU2。另外，FET(Q3)的漏极通过电阻R1连接到正极输出端子T+。
FET(Q3)是预放电用P沟道MOSFET，用于在串联连接电池模块的构成中使FET(Q1)为导通时，为了防止因FET(Q2)而成为不能导通，而先行使负载电压上升。由于以使电位上升为目的进行连接，所以FET(Q3)可以使用小型FET。连接有电阻R1，用于限制预放电用P沟道MOSFET(Q3)的输出电流。
上述电池模块BM根据来自负载的放电请求使FET(Q1)为导通/截止，控制输出的导通/截止。串联连接两个电池模块BMa及BMb的构成如图7所示。即，电池模块BMa的正极输出端子T+a和电池模块BMb的负极输出端子TGb连接，电池模块BMb的正极输出端子T+b和电池模块BMa的负极输出端子TGa之间连接有负载LD。另外，与电池模块BMa中图6的各元件对应的元件用标记a表示，与电池模块BMb中图6的各元件对应的元件用标记b表示。
从外部向电池模块BMa及BMb各自的通信端子3a及3b提供控制电压输出的导通/截止的放电请求。该放电请求被提供给MCU2a及MCU2b，MCU2a及MCU2b的输出被电池提供给监控器IC1a及电池监控器IC1b，控制FET(Q1a)及(Q1b)的导通/截止。
说明本技术的一个实施方式的放电控制的动作。开始先说明图6所示的单独构成时的动作。
首先说明输出导通时的动作。
MCU2通过通信端子3及4接收放电请求。预放电用FET(Q3)通过MCU2变为导通。电池监控器IC1识别到正极输出端子T+的电压为负极出力端子TG的电位以上(正电位)后，使FET(Q1)为导通。正极输出端子T+及负极输出端子TG上出现电池部BT的输出电压。然后，使FET(Q3)为截止。另外，电池模块如果提前识别到电池模块BM为单独使用，使FET(Q3)为导通之后也可以不进行使FET(Q3)为截止的动作。
接下来说明输出截止时的动作。
MCU2通过通信端子3及4接收放电停止请求。MCU2控制电池监控器IC1，电池监控器IC1使FET(Q1)为截止。正极输出端子T+的电位为与负极输出端子TG的电位相等，FET(Q2)不工作。
接下来，如图7所示，说明串联连接电池模块BMa及BMb时的动作。图8表示输出导通时的电池模块的输出电压。作为例子，表示电池部BTa及BTb分别输出20V电压的情况。图8的横轴是时间轴。图8中，电压变化11表示负载电压的变化，电压变化12表示下侧电池模块BMa的输出电压的变化，电压变化13表示上侧电池模块BMb的输出电压的变化。
首先沿时间顺序说明输出导通时的动作。
T1：MCU2a通过通信端子3a及4a接收放电请求。
T2：MCU2a使FET(Q3a)为导通。
T3：MCU2b通过通信端子3b及4b接收放电请求。
T4：MCU2b使FET(Q3b)为导通。
T5：电池监控器IC1a识别出正极输出端子T+a的电位为负极输出端子TGa的电位以上(正电压)后电池监控器IC1a使FET(Q1a)为导通。
T6：电池监控器IC1b识别出正极输出端子T+b的电位为负极输出端子TGb的电位以上(正电压)后电池监控器IC1b使FET(Q1b)为导通。
FET(Q3a)及FET(Q3b)为截止。向连接于正极输出端子T+b及负极输出端子TGa间的负载LD施加将电池部BTa的电压及电池部BTb的电压相加后的电压。
接下来说明输出截止时的动作。图9表示输出截止时的电池模块的输出电压。表示电池部BTa及BTb分别输出20V电压的一个例子。图9的横轴为时间轴。图9中，电压变化21表示负载电压的变化，电压变化22表示下侧电池模块BMa的输出电压的变化，电压变化23表示上侧电池模块BMb的输出电压的变化。
T11：MCU2a及MCU2b通过通信端子3a、4a及3b、4b，接收放电停止请求。
T12：电池模块BMb的FET(Q1b)先行截止。正极输出端子T+b的电位降低。
T13：电池模块BMb的电池模块BMb的正极输出端子T+b的电位通过二极管D2及电阻R2的路径，变为负极输出端子TGb的电位以下。此状态下成为FET(Q2b)的(栅极电压＞源极电压)，FET(Q2b)为导通。FET(Q1b)的栅极·源极间因FET(Q2b)的导通而短路，FET(Q1b)被强制性地为截止。因此，能够防止FET(Q1b)为截止之后再次变为导通。
T14：即使电池模块BMb的正极输出端子T+b的电位为负极输出端子TGb的电位以下，通过二极管D2使电池监控器IC1b的接地侧电位也能控制(Clamp)在(接地电位－0.6V)左右，防止电池监控器IC1b的损坏。
T15：电池模块BMa的FET(Q1a)为截止，电池和负载的闭路被截断，完全成为截止状态。
另外，电池模块BMa的FET(Q1a)先于FET(Q1b)截止时，只是交替电池模块的上位侧和下位侧，就能进行与上述相同的动作。本技术不止是有意进行截止动作时，而是进行保护操作等情况下突然将负载开关的FET(Q1)变为截止时，也能无故障、安全地将输出变为截止。
如上所述，本技术将多个电池模块像干电池一样串联连接，简单地实现高电压化。另外，使用N沟道FET作为负载开关，与使用P沟道FET相比，能够实现低损耗和低成本。另外，保护功能可以逐个电池模块发挥作用，即便端子电压为小于负极输出端子TG的电位的负电位，也能够防止控制电路的故障。因此，可以不需要使截止动作同步等的复杂的通信功能，而是可以使用通用的通信功能。
＜3.应用示例＞
根据上述本发明所公开的一个实施方式的电池装置，例如可以搭载到电子设备、电动车、蓄电装置等的电子设备，或用于电力供给。
电子设备例如可以示例有，笔记本电脑、智能手机、平板终端、PDA(便携信息终端)、便携电话、佩戴式终端、无绳电话手机、摄录机、数码相机、电子书、电子词典、音乐播放器、收音机、耳机、游戏机、导航***、存储卡、起搏器、助听器、电动工具、电动剃须刀、冰箱、空调、电视、立体声、热水器、微波炉、洗碗机、洗衣机、烘干机、照明设备、玩具、医疗设备、机器人、负载调节器、信号器等。
另外，电动车可以示例有铁路车辆、高尔夫车、电动车、电动车辆(包括混合动力车辆)等，被用作这些驱动电源或辅助电源。
蓄电装置可以示例有以房屋为主的建筑物或发电设备的电力存储电源等。
在下文中，在上述应用示例中，将描述使用本发明的电池装置的上述蓄电***的具体示例。
例如，该电力储存***示例具有以下配置。第一蓄电***是通过由可再生能源发电的发电装置对蓄电装置充电的蓄电***。第二蓄电***具有蓄电装置，并且是向连接到蓄电装置的电子设备供给电力的蓄电***。第三蓄电***是从蓄电装置接受电力供给的电子设备。这些蓄电***被实现为与外部电力供应网络协作来达成有效供应电力的***。
另外，第四蓄电***是电动车，具备：转换装置，接收来自蓄电装置的电力供给将其转换为车辆的驱动力；以及控制装置，根据与蓄电装置有关的信息，进行有关车辆控制的信息处理。第五蓄电***是一个电力***，具有通过网络与其他设备收发信号的电力信息收发部，收发部根据收到的信息，进行上述蓄电装置的充放电控制。第六蓄电***是从上述蓄电装置接收电力供给，或者从发电装置或电力网向蓄电装置供给电力的电力***。
「住宅中的蓄电***」
将使用本发明的电池的蓄电装置应用于住宅蓄电***的例子，参照图10进行说明。例如住宅101使用的蓄电***100中，电力从火力发电102a、原子力发电102b、水力发电102C等的集中型电力***102通过电力网109、信息网112、智能电表107、电力枢纽108等，供给到蓄电装置103。与此同时，电力从家庭内的发电装置104等独立电源供给到蓄电装置103。供给到蓄电装置103的电力被存储起来。使用蓄电装置103，进行住宅101中使用的电力的供电。不仅限于住宅101，大厦也可以使用同样的蓄电***。
住宅101中设置有发电装置104、功耗装置105、蓄电装置103、控制各装置的控制装置110、智能电表107、获取各种信息的传感器111。各装置由电力网109以及信息网112连接。发电装置104可以使用太阳电池、燃料电池等，发出的电力被供给至功耗装置105和/或蓄电装置103。功耗装置105有冰箱105a、作为空气调节装置的空调105b、作为电视接收器的电视105c、浴缸(浴室)105d等。另外，功耗装置105包括电动车辆106。电动车106为电动汽车106a、混合动力车106b、电动摩托车106c。
本发明的电池适用于蓄电装置103。本发明的电池例如可以由上述锂离子二次电池构成。智能电表107具有测量商用电力的使用量，将测定的使用量发送给电力公司的功能。电力网109可以是直流供电、交流供电、非接触供电的其中一种或是多种组合。
各种传感器111有例如人体感应传感器、照度传感器、物体检测传感器、消耗功率传感器、振动传感器、接触传感器、温度传感器、红外传感器。通过各种传感器111获取的信息被发送至控制装置110。根据来自传感器111的信息能够掌握气象状态、人的状态等，自动控制功耗装置105使能耗最小化。另外，控制装置110能够将住宅101的信息通过网络发送给外部的电力公司等。
通过电力枢纽108进行电力线的分叉、直流交流转换等处理。与控制装置110连接的信息网112的通信方式可以有使用UART(Universal Asynchronous Receiver-Transmitter：异步串行通信发送/接收电路)等的通信接口的方法、使用Bluetooth(注册商标)、ZigBee、Wi－Fi等的根据无线通信标准的传感器网络的方法。Bluetooth(注册商标)方式适用于多媒体通信，能够进行一对多连接的通信。ZigBee使用IEEE(Institute ofElectrical and Electronics Engineers：电气和电子工程师协会)802.15.4的物理层。IEEE802.15.4是被称作PAN(Personal Area Network：个人局域网)或者W(Wireless：无线)PAN的短距离无线网络标准的名称。
控制装置110与外部服务器113连接。该服务器113可以由住宅101、电力公司、服务提供商的其中之一进行管理。服务器113接收到的信息例如有耗电量信息、生活模式信息、电费、天气信息、天气灾害信息、电力交易等信息。这些信息可以通过家庭中的功耗装置(例如电视接收器)来收发，也可以通过家庭外的装置(例如便携电话等)收发。这些信息也可以显示到具有显示功能的设备，例如电视接收器、便携电话、PDA(Personal DigitalAssistants：掌上电脑)等。
控制各个部分的控制装置110由CPU(Central Processing Unit：中央处理器)、RAM(Random Access Memory：随机访问内存)、ROM(Read Only Memory：只读存储器)等构成，此例中，收纳在蓄电装置103中。控制装置110通过信息网112与蓄电装置103、家庭内的发电装置104、功耗装置105、各种传感器111、服务器113连接，具有调整例如商用电的使用量、发电量的功能。另外，除此之外还可以具有在电力市场上进行电力交易的功能。
如上所述、电力不限于火力发电102a、原子力发电102b、水力发电102c等的集中型电力***102，家庭内的发电装置104(太阳能发电、风力发电)的发电电力也能够存储到蓄电装置103中。因此，即使家庭内的发电装置104的发电电力发生变动、对向外部输出的电力量也能够进行控制，使其保持一定，或是输出必要量的电量。例如将通过太阳能发电得到的电力存储在蓄电装置103中的同时，也可以有如下使用方法：夜间在电费便宜的深夜将电力存储到蓄电装置103，日间电费贵的时间段输出由蓄电装置103储存的电力。
另外，此例中，说明了控制装置110被收纳至蓄电装置103内的例子，但也可以被收纳到智能电表107内，还可以单独构成。另外，蓄电***100也可以针对集体住宅中的多个家庭来使用，也可针对多个独户住宅来使用。
「车辆中的蓄电***」
参照图11对本发明适用于车辆的蓄电***的例子进行说明。图11简要表示了适用于本发明的使用串联式混合动力***的混合动力车辆的构成。串联式混合动力***是使用通过发动机工作发出的电力、或是暂时存储到电池的电力通过电力驱动力转换装置来行驶的汽车。
该混合动力车辆200中搭载有发动机201、发电机202、电力驱动力转换装置203、驱动轮204a、驱动轮204b、车轮205a、车轮205b、电池208、车辆控制装置209、各种传感器210、充电口211。上述本发明中的电池适用于电池208。
混合动力车辆200以电力驱动力转换装置203为动力源进行行驶。电力驱动力转换装置203举例来说可以是电机。电力驱动力转换装置203利用电池208的电力进行工作，该电力驱动力转换装置203的旋转力传达到驱动轮204a、204b。另外在必要的地方可以使用直流－交流(DC－AC)或是逆转换(AC－DC转换)，使电力驱动力转换装置203在交流电机和直流电机上都能适用。各种传感器210通过车辆控制装置209控制发动机的转速，或是控制未图示的节流阀的开度(节气门开度)。各种传感器210包含速度传感器、加速度传感器、发动机转速传感器等。
发动机201的旋转力传到发电机202，通过该旋转力能够将发电机202生成的电力存储到电池208。
通过未图示的制动机构使混合动力车辆200减速后，其減速时的阻力作为旋转力施加在电力驱动力转换装置203上，通过该旋转力将由电力驱动力转换装置203生成的再生电力存储到电池208中。
也可以是电池208连接到混合动力车辆200的外部电源，充电口211作为输入口从其外部电源接收电力供给，将接收到的电力存储起来。
虽然图中未示出，但还可以具有信息处理装置，该信息处理装置根据有关二次电池的信息对有关车辆控制的信息进行处理。这样的信息处理装置例如有根据关于电池余量的信息进行电池余量显示的信息处理装置等。
另外，以上说明了使用通过发动机驱动的发电机发出的电力、或暂时存储到电池中的电力，通过电机行驶的串联混合动力车的例子。但是，发动机和电机的输出均为驱动源，本发明对于只靠发动机行驶、只靠电机行驶、靠发动机和电机行驶这三种方式根据情况切换使用的并联混合动力车也同样能够有效适用。另外对于不用发动机只靠驱动电机来驱动行驶的所谓电动车本发明也能够有效适用。
＜4.变形例＞
以上具体说明了本技术的一种实施方式，但本技术并不限于上述一种实施方式，根据本技术的技术的思想可以有各种变形。例如，上述实施方式中列举的构成、方法、工程、形状、材料及数值仅限于举例，可以根据需要采用与之不同的构成、方法、工程、形状、材料及数值。
另外，本技术也可以采用以下构成。
(1)
一种电池模块，具有：
电池部，由一个电池单元或多个电池单元串联控制而成；
第一导线及第二导线，分别从所述电池部的正极及负极导出；
N沟道型的第一FET，所述第一导线与所述第一FET的漏极连接，正极输出端子与所述第一FET的源极连接；
负极输出端子，与所述第二导线连接；
预放电电路，在所述第一FET的漏极与源极间并联地***，放电时使所述第一FET为导通时，在所述第一FET的导通之前使所述正极输出端子的电位上升；以及
强制截止电路，使所述第一FET的栅极与源极间短路，强制性地使所述第一FET为截止。
(2)
(1)所述的电池模块具有电池监控器，监视所述电池部的所述电池单元的电压及输出电压。
(3)
(1)或(2)所述的电池模块具有通信用端子，通过所述通信用端子接收用于控制来自所述正极输出端子及所述负极输出端子的电压输出为导通/截止的控制信号。
(4)
(3)所述的电池模块中，所述通信用端子为绝缘型。
(5)
(1)至(4)的任意一项所述的电池模块中，
所述预放电电路由P沟道型的第二FET构成，所述P沟道型的第二FET在所述第一FET的漏极与源极间并联地***，并根据来自所述控制部的控制信号使所述第一FET为导通时，在所述第一FET的导通之前变为导通。
(6)
(5)所述的电池模块中，所述第二FET在所述第一FET导通之后截止。
(7)
(1)至(6)的任一项所述的电池模块中，所述强制截止电路，由N沟道型的第三FET构成，所述N沟道型的第三FET当所述正极输出端子的电压比所述负极输出端子的电压低时，将所述第一FET的栅极与源极间短路，将所述第一FET强制性为截止。
(8)
(7)所述的电池模块中，所述第三FET的栅极与源极间阈值比所述第一FET的栅极与源极间阈值小。
(9)
(1)至(8)的任一项所述的电池模块具有防逆流用二极管，***所述第一FET的源极和所述第三FET的源极之间。
(10)
(1)至(9)的任一项所述的电池模块具有二极管，所述正极输出端子通过电阻与所述电池监控器的输入端子连接，所述二极管***所述输入端子和所述负极输出端子之间。
(11)
一种电池装置，至少串联连接两个电池模块，
所述电池模块具有，
电池部，由一个电池单元或多个电池单元串联控制而成；
第一导线及第二导线，分别从所述电池部的正极及负极导出；
N沟道型的第一FET，所述第一导线与所述第一FET的漏极连接，正极输出端子与所述第一FET的源极连接；
负极输出端子，与所述第二导线连接；
预放电电路，在所述第一FET的漏极与源极间并联地***，放电时使所述第一FET为导通时，在所述第一FET的导通之前使所述正极输出端子的电位上升；
强制截止电路，使所述第一FET的栅极与源极间短路强制性地使所述第一FET为截止。
(12)
(11)所述的电池装置中，
所述两个电池模块分别具有绝缘的通信端子；
所述电池装置连接所述通信端子彼此，向所述通信端子供给控制所述电池模块的放电导通/截止的控制信号。
(13)
(11)所述的电池装置中，使所述两个电池模块的下位侧电池模块相对于上位侧电池模块先成为导通。
(14)
一种电子设备，从(1)所述的电池模块或(11)所述的电池装置接收电力供给。
(15)
一种电动车，具有：
(1)所述的电池模块或(11)所述的电池装置；
转换装置，接收来自所述电池模块或所述电池装置的电力供给，转换为车辆的驱动力；
控制装置，根据有关所述电池的信息进行有关车辆控制的信息处理。
(16)
一种蓄电装置，具有(1)所述的电池模块或(11)所述的电池装置，并向与所述电池模块或所述电池装置连接的电子设备供给电力。
(17)
(16)所述的蓄电装置具有通过网络其他设备和收发信号的电力信息控制装置；
所述电力信息控制装置根据接收到的信息，进行所述电池模块或所述电池装置的充放电控制。
(18)
一种电力***，接收来自(1)所述的电池模块或(11)所述的电池装置的电力供给。
(19)
(18)所述的电力***中，从发电装置或电力网向所述电池模块或电池装置供给电力。
附图标记说明
BT、BTa、BTb···电池部
Q1、Q1a、Q1b···第一FET
Q2、Q2a、Q2b···第二FET
Q3、Q3a、Q3b···第三FET
T+、T+a、T+b···正极输出端子
TG、TGa、TGb···负极输出端子
1、1a、1b···电池监控器IC
2、2a、2b···MCU
5、5a、5b···强制截止电路
6、6a、6b···预放电电路。

Claims (19)

1.一种电池模块，具有：
电池部，由一个电池单元或多个电池单元串联控制而成；
第一导线及第二导线，分别从所述电池部的正极及负极导出；
N沟道型第一FET，所述第一导线与所述第一FET的漏极连接，所述电池模块的正极输出端子与所述第一FET的源极连接；
负极输出端子，与所述第二导线连接；
预放电电路，在所述第一FET的漏极与源极间并联地***，并在放电时使所述第一FET为导通时，在所述第一FET的导通之前使所述正极输出端子的电位上升；以及
强制截止电路，当所述正极输出端子的电压比所述负极输出端子的电压低时，使所述第一FET的栅极与源极间短路，从而强制性地使所述第一FET为截止。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，
所述电池模块具有电池监控器，该电池监控器监视所述电池部的所述电池单元的电压及所述电池部的输出电压。
3.根据权利要求1所述的电池模块，其中，
所述电池模块具有通信用端子，通过所述通信用端子接收控制信号，该控制信号用于对来自所述正极输出端子及所述负极输出端子的电压输出进行导通截止控制。
4.根据权利要求3所述的电池模块，其中，
所述通信用端子为绝缘型。
5.根据权利要求1所述的电池模块，其中，
所述预放电电路由P沟道型的第二FET构成，所述第二FET在所述第一FET的漏极与源极间并联地***，在根据来自控制部的控制信号使所述第一FET为导通时，所述第二FET在所述第一FET的导通之前为导通。
6.根据权利要求5所述的电池模块，其中，
所述第二FET在所述第一FET为导通之后为截止。
7.根据权利要求1所述的电池模块，其中，
所述强制截止电路由N沟道型的第三FET构成，当所述正极输出端子的电压比所述负极输出端子的电压低时，所述第三FET使所述第一FET的栅极与源极间短路，从而强制性地使所述第一FET截止。
8.根据权利要求7所述的电池模块，其中，
所述第三FET的栅极与源极间阈值比所述第一FET的栅极与源极间阈值小。
9.根据权利要求7所述的电池模块，其中，
所述电池模块具有防逆流用二极管，该防逆流用二极管***所述第一FET的源极与所述第三FET的源极之间。
10.根据权利要求2所述的电池模块，其中，
所述电池模块具有二极管，所述正极输出端子通过电阻与所述电池监控器的输入端子连接，所述二极管***所述输入端子和所述负极输出端子之间。
11.一种电池装置，至少串联连接两个电池模块，
所述电池模块具有：
电池部，由一个电池单元或多个电池单元串联控制而成；
第一导线及第二导线，分别从所述电池部的正极及负极导出；
N沟道型的第一FET，所述第一导线与所述第一FET的漏极连接，所述电池模块的正极输出端子与所述第一FET的源极连接；
负极输出端子，与所述第二导线连接；
预放电电路，在所述第一FET的漏极与源极间并联地***，并在放电时使所述第一FET为导通时，在所述第一FET的导通之前使所述正极输出端子的电位上升；以及
强制截止电路，当所述正极输出端子的电压比所述负极输出端子的电压低时，使所述第一FET的栅极与源极间短路，从而强制性地使所述第一FET为截止。
12.根据权利要求11所述的电池装置，其中，
所述两个电池模块分别具有绝缘的通信端子，
所述电池装置连接所述通信端子彼此，并向所述通信端子供给控制信号，该控制信号用于控制所述电池模块的放电的导通截止。
13.根据权利要求11所述的电池装置，其中，
使所述两个电池模块的下位侧电池模块在上位侧电池模块之前成为导通。
14.一种电子设备，从权利要求1所述的电池模块或权利要求11所述的电池装置接收电力供给。
15.一种电动车，具有：
权利要求1所述的电池模块或权利要求11所述的电池装置；
转换装置，接收来自所述电池模块或所述电池装置的电力供给，转换为车辆的驱动力；以及
控制装置，根据有关电池的信息进行有关车辆控制的信息处理。
16.一种蓄电装置，具有权利要求1所述的电池模块或权利要求11所述的电池装置，并向与所述电池模块或所述电池装置连接的电子设备供给电力。
17.根据权利要求16所述的蓄电装置，其中，
所述蓄电装置具有通过网络与其他设备收发信号的电力信息控制装置，
所述电力信息控制装置根据接收到的信息，进行所述电池模块或所述电池装置的充放电控制。
18.一种电力***，接收来自权利要求1所述的电池模块或权利要求11所述的电池装置的电力供给。
19.根据权利要求18所述的电力***，其中，
从发电装置或电力网向所述电池模块或电池装置供给电力。
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