CN110431723B - 电池装置、电池管理装置、电子设备、电动车辆、蓄电装置及电力*** - Google Patents

电池装置、电池管理装置、电子设备、电动车辆、蓄电装置及电力*** Download PDF

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Abstract

电池装置具备：电池部，包括多个串联连接的电池；第一及第二引线，从电池部的正极和负极分别引出；第一及第二半导体开关元件，***于第一引线；驱动器，当需要进行保护动作时，该驱动器生成使第一及第二半导体开关元件中的一方断开的驱动信号；第三半导体开关元件，***于第一及第二半导体开关元件中的至少一方的栅极与电池部的中间电压点之间；半导体开关控制电路，具有在检测出使第一及第二半导体开关元件中的一方断开的驱动信号时使第三半导体开关元件接通的检测电路，并且能够从中间电压点通过第三半导体开关元件而对第一及第二半导体开关元件中的一方的栅极赋予小于源极电位的电位。

Description

电池装置、电池管理装置、电子设备、电动车辆、蓄电装置及电 力***
技术领域
本技术涉及例如使用锂离子二次电池的电池装置、电池管理装置、电子设备、电动车辆和蓄电***。
背景技术
已知一种如下电池组：该电池组内置有多个电池串联连接构成的电池部、与电池部串联连接并使电池部的充电电流接通/断开的充电用MOS(Metal Oxide Semiconductor，金属氧化物半导体)FET(Field Effect Transistor，场效应晶体管)(以下称为充电FET)、使电池部的放电电流接通/断开的放电用MOSFET(以下称为放电FET)和控制充电FET和放电FET的保护电路。在检测过充电时，保护电路通过充电FET使针对电池部的充电路径断开，另外，在检测过放电时，通过放电FET使针对电池部的放电路径断开。
像专利文献1所记载的“用于电池组的栅极驱动器”电路那样，为了快速切断与电池部的正极侧连接的N通道MOSFET、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极晶体管)，只需对栅极端子赋予负电压即可。例如，若要使放电FET的切断快速化，有将放电FET的栅极端子与地连接(接地)的方法。
专利文献1：日本特表2009-529766号公报
然而，在这种现有的电路构成中有两个问题。首先，第一个问题如下：在将多个电池单元串联连接而成的电池组中，当采用这种构成时，若使放电FET断开，则该栅极会被施加较大的负电压。在电动工具、电动摩托车等中，由于需要比较高的电压，所以电池组的输出电压也会变高。例如，在图1的情况下，由于串联了10个电池单元，所以当使用满充电电压为4.2V的锂离子电池时，在满充电时对放电FET进行断开的瞬间的栅极电压为-42V。因此，需要采用栅极耐压较大的FET。实际上，FET的栅极耐压通常多为±25～30V，因而部件的选择范围变窄。
第二个问题如下：在从放电FET变为断开的动作开始起到放电FET变为断开的过程中，放电FET的漏极-源极间的电阻值会逐渐上升。此时，由于因漏极-源极间的电阻与负载的电阻的分压使FET的源极端子电压逐渐接近电池负极电压，所以在切断动作开始后，FET的栅极-源极间的电压差变小且切断时间延长。
发明内容
因此，本技术提供解决了上述问题的电池装置、电池管理装置、电子设备、电动车辆、蓄电装置和电力***。
本技术涉及一种电池装置，具备：
电池部，包括多个串联连接的电池；
第一及第二引线，从电池部的正极和负极分别引出；
第一及第二半导体开关元件，***于第一引线；
驱动器，当需要进行保护动作时，该驱动器生成使第一及第二半导体开关元件中的一方断开的驱动信号；
第三半导体开关元件，***于第一及第二半导体开关元件中的至少一方的栅极与电池部的中间电压点之间；以及
半导体开关控制电路，具有在检测出使第一及第二半导体开关元件中的一方断开的驱动信号时使第三半导体开关元件接通的检测电路，并且能够从中间电压点通过第三半导体开关元件而对第一及第二半导体开关元件中的一方的栅极赋予小于源极电位的电位。
另外，本技术涉及一种被加入如下结构中的电池管理装置，从包括多个串联连接的电池的电池部的正极和负极分别引出第一及第二引线，并且在第一引线***有第一及第二半导体开关元件，
该电池管理装置具备：
驱动器，当需要进行保护动作时，生成使第一及第二半导体开关元件中的一方断开的驱动信号；
第三半导体开关元件，***于第一及第二半导体开关元件中的至少一方的栅极与电池部的中间电压点之间；以及
半导体开关控制电路，具有在检测出使第一及第二半导体开关元件中的一方断开的驱动信号时使第三半导体开关元件接通的检测电路，并且能够从中间电压点通过第三半导体开关元件对第一及第二半导体开关元件中的一方的栅极赋予小于源极电位的电位。
本技术涉及从上述电池装置接受电力供给的电子设备。
本技术涉及一种电动车辆，具备：
转换装置，从上述电池装置接受电力供给并转换为车辆的驱动力；以及
控制装置，根据关于电池的信息进行关于车辆控制的信息处理。
本技术涉及一种具有上述电池装置并向连接于电池装置的电子设备供给电力的蓄电装置。
本技术涉及一种从上述电池装置接受电力供给的电力***。
根据至少一个实施方式，由于将电池块的中间电压供给至半导体开关元件的栅极，所以作为半导体开关元件，能够使用耐压较低的半导体开关元件。另外，能够快速地切断半导体开关元件。需要说明的是，并非限定于此处记载的效果，也可以为与本技术中记载的任意的效果或与它们性质不同的效果。
附图说明
图1为能够应用本技术的电池组的一例的连接图。
图2为示出现有的电池组的构成的连接图。
图3为用于说明FET的安全工作区ASO的图表。
图4为根据本技术的电池组的第一实施方式的框图。
图5为根据本技术的电池组的第一实施方式的连接图。
图6为现有的电池组和第一实施方式的切断时的各部的波形图。
图7为根据本技术的电池组的第二实施方式的框图。
图8为根据本技术的电池组的第三实施方式的框图。
图9为示意性地示出采用应用了本技术的串联式混合动力***的混合动力车辆的构成的一例的示意图。
图10为示出应用了本技术的住宅用蓄电***的示意图。
具体实施方式
下面，参照附图对本技术的实施方式等进行说明。需要说明的是，按以下的顺序进行说明。
<1.电池组的一例>
<2.第一实施方式>
<3.第二实施方式>
<4.第三实施方式>
<5.应用例>
<6.变形例>
下文中说明的实施方式等为本技术的优选的具体例，本技术的内容不限定于该些实施方式等。
<1.电池组的一例>
设置有将例如10个锂离子二次电池的电池单元串联连接而成的电池块(也称为电池组)BL。通过电池块BL例如能够输出42V程度的电压。从电池块BL的正极侧引出电力线PL1，从电池块BL的负极侧引出电力线PL2。在电力线PL2连接有负极端子101b。充电FET(图中为C-FET)Qc和放电FET(图中为D-FET)Qd与电力线PL1连接，在放电FETQd连接有正极端子101a。以相对于放电电流为正方向的极性的方式与充电FETQc并联连接有二极管110，以相对于充电电流为正方向的极性的方式与放电FETQd并联连接有二极管111。
设置有监控IC(Integrated Circuit，集成电路)120，通过监控IC120监视电池块BL的各电池单元的电压、由温度传感器130检测的各电池单元的温度和由检测电阻131检测的电流。监控IC120的检测输出被供给至控制IC140。控制IC140监控输出电压。进而，控制IC140通过充电FET驱动器115控制充电FETQc的接通/断开，通过放电FET驱动器116控制放电FETQd的接通/断开。需要说明的是，有时监控IC120和控制IC140也可以构成为一体。
控制IC140例如由MPU(Micro-processing unit，微处理器)构成。控制IC140通过通信端子101c与负载或上位的控制器等外部设备进行通信。通信例如可使用CAN(Controller Area Network，控制器局域网)的标准等任意的通信标准。另外，通信可以为有线方式，也可以为无线方式。控制IC140通过上述通信对电池块BL的电压信息、温度信息、电流信息等进行数字化并发送。
在常规动作中，充电FETQc和放电FETQd均被设为接通状态。在充电时，充电电路与正极端子101a和负极端子101b连接，电池块BL被充电。在放电时，负载与正极端子101a和负极端子101b连接。其中，当检测出过充电时，充电FETQc被设为断开，而阻止对电池块BL供给充电电流。另外，当检测出过放电或过电流时，放电FETQd被设为断开，而阻止放电电流流动。
图2示出现有的充电FETQc和放电FETQd的周边的具体电路的构成。需要说明的是，省略了与各FET并联的二极管等。充电FETQc和放电FETQd为N通道型。充电FETQc和放电FETQd的漏极彼此共用地连接，从充电FET驱动器115通过端子15对充电FETQc的栅极供给驱动信号，从放电FET驱动器116通过端子16对放电FETQd的栅极供给驱动信号。负载电阻RL与正极端子101a和负极端子101b连接。
来自放电FET驱动器116的控制信号经由逆变器11和电阻12供给至N通道MOSFETQ1的栅极。该栅极与电池块BL的负极侧的电力线PL2之间连接有电阻13。当使放电FETQd为断开时，来自放电FET驱动器116的控制信号使MOSFETQ1被设为接通。其结果是，放电FETQd的栅极被降低至电力线PL2的负电位，放电FETQd断开。
在这种现有的构成中，如上所述，电池块BL的正极和负极之间的电压(例如42V)施加在放电FETQd的栅极和源极之间。栅极-源极间的耐压通常多为25～30V程度，因而存在能够作为放电FETQd来选择的元件受限的问题。
第二个问题是在从放电FET变为断开的动作开始起到放电FET变为断开的过程中放电FET的漏极-源极间的电阻值会逐渐上升。此时，由于因漏极-源极间的电阻与负载的电阻的分压使FET的源极端子电压逐渐接近电池负极电压，所以在切断动作开始后，FET的栅极-源极间的电压差变小且切断时间延长。
对快速切断放电FET的重要性进行说明。
·MOSFET的接通/断开速度对漏极电流量的影响
一般在MOSFET中流动的电流由规格说明书的Id(max)规定。然而，当通过MOSFET的栅极端子使漏极电流接通/断开时，需要在MOSFET的规格说明书中规定的安全工作区ASO(Area of Safe Operation)内使用。安全工作区是指对能够通过“漏极-源极间电压”以及“接通过渡时间和断开过渡时间”实现接通的电流和实现断开的电流进行规定的区域。一般而言，断开→接通/接通→断开的过渡时间较短则能够应对较大的漏极电流，为了使断开→接通/接通→断开的过渡时间变短，需要使MOSFET的栅极端子快速地动作。当断开→接通/接通→断开的过渡时间无法变短时，需要将FET并联并使平均每一个FET的电流量在安全工作区的范围内。
图3示出FET(Q1)的安全工作区ASO的一例(东芝公司制造的MOSFET TK160F10N)的安全工作区。横轴表示漏极-源极电压VDS，纵轴表示漏极电流ID。对每一个单脉冲的宽度(过渡时间)求出安全工作区ASO。图3的各线的内侧的范围为安全工作区ASO。如果过渡时间为100μsec以内，则VDS＝40V时的漏极电流能够应对至100A，但若过渡时间延迟至1msec，则即使在相同的VDS＝40V时能够应对的漏极电流也被限制至10A程度。
·在电池组中使用MOSFET时的安全工作区的影响
电池组所使用的MOSFET被作为进行充电停止和放电停止的保护元件来使用。也就是说，通常MOSFET以接通的状态使用，当发生异常时变为断开。对由于外部短路等产生的异常的大电流进行切断的功能尤其重要。由于要切断大电流，所以若考虑安全工作区，则需要将多个MOSFET并联连接。然而，若考虑上述安全工作区，则实现“MOSFET的快速切断(较短的过渡时间)实现平均每一个MOSFET能够应对的电流的增加”，具有削减MOSFET的并联数量的效果。
·总结
1.由于安全工作区的限制，若MOSFET的接通/断开的过渡时间延迟，则在漏极流动的电流减小。
2.由于电池组中的FET是出于保护目的而设置的，所以相比断开→接通的过渡，接通→断开的过渡更重要。(接通的过渡时间可以比断开的过渡时间长。)
3.由于缩短FET的切断时间意味着在平均每一个FET中流动的电流增大，所以有能够削减FET的并联数量而降低成本的效果。
<2.第一实施方式>
参照图4、图5和图6对本技术的第一实施方式进行说明。图4为第一实施方式的框图，图5为示出具体的连接的电路图。驱动信号从充电FET驱动器115通过端子15供给至作为第一半导体开关元件的充电FETQc的栅极，由此使充电FETQc被接通/断开。驱动信号从放电FET驱动器116通过端子16供给至作为第二半导体开关元件的放电FETQd的栅极，由此使放电FETQd被接通/断开。
作为第三半导体开关元件的N通道MOSFETQ2的漏极经由电阻R3与放电FETQd的栅极连接。MOSFETQ2的源极与二极管D1的阳极连接，二极管D1的阴极经由电阻R1与电池块BL的中间电压点连接。其中，中间电压点是指产生比电池块BL整体的电压低的电压的连接点，当电池块BL的串联数量为N时，表示从电池块BL的负极侧开始数的个数为(1，2，…，或(N-1))的正极侧的连接点。例如，二极管D1的阴极经由电阻R1连接于比电池块BL的正极侧低相当于两个电池单元(例如8.4V)的电位的点。需要说明的是，作为电池块BL，不限于电池单元的串联构成，也可以为将并联连接多个例如两个电池单元而成的并联连接结构串联连接多个的构成。
从FET断开检测电路21对MOSFETQ2的栅极输出检测信号。放电FET驱动器的驱动信号从端子16供给至FET断开检测电路21。进而，在放电FETQd的源极与MOSFETQ2的源极之间，连接有电阻R2和电容器C1串联的电路。如用虚线包围的部分所示，上述FET断开检测电路21、MOSFETQ2、电阻R3、二极管D1和电阻R1构成半导体开关控制电路。
FET断开检测电路21的具体例示于图5。在被供给来自放电FET驱动器的驱动信号的端子16与放电FETQd的栅极之间，电阻R4连接于P通道MOSFETQ3的源极与漏极之间。MOSFETQ3的栅极经由电阻R5与正极侧端子101a连接。
被供给来自放电FET驱动器的驱动信号的端子16与二极管D2的阳极连接，二极管D2的阴极经由电容器C2和电阻R6与正极侧端子101a连接。该二极管D2的阴极与电容器C2的连接点与P通道MOSFETQ4的漏极连接。MOSFETQ4的栅极经由电阻R7与被供给来自放电FET驱动器的驱动信号的端子16连接。MOSFETQ4的漏极经由电阻R8与MOSFETQ2的源极连接。MOSFETQ4的漏极与电阻R8的连接点经由电阻R9与MOSFETQ2的栅极连接。
上述第一实施方式能够解决现有技术中的两个问题(在施加超过栅极耐压的负电压和开始切断FET后栅极负电压减小)。即，
1)通过使用由多个串联的电池单元构成的电池块BL的中间电压并生成用于快速切断的负电压，能够产生不超过放电FETQd的栅极耐压的范围内的用于切断栅极的负电压。
2)将如上所述产生的用于切断栅极的负电压蓄积于电容器C1，另外通过二极管D1的逆流阻止作用，即使正极侧端子电压降低，也能够保持针对正极侧端子101a的负电压，直到使用完电容器C1的电荷为止。由此，即使正极侧端子101a与负极侧端子101b为同电位，也能够确保用于切断FET的负电压，而能够可靠地切断放电FETQd。
进而，虽然作为上述效果以外的附加效果而利用了中间电压，但由于将电荷蓄积于电容器因而电池不会进行放电，因此即使利用中间电压也能将扰乱电池平衡的主要原因抑制到最小程度。
对上述第一实施方式(图4的构成)的动作依次进行说明。通常，充电FETQc和放电FETQd为接通。
1)若从放电FET驱动器对端子16供给栅极接通电压的驱动信号，则放电FETQd变为接通。若放电FETQd变为接通，则开始从正极侧端子101a和负极侧端子101b向负载供给电力。与此并行地，电容器C1被充电。电容器C1被充电至中间电压(相当于两个电池单元的电压)。
2)在该状态下，若来自放电FET驱动器的驱动信号变为断开电压，则放电FET断开检测电路21检测到断开电压，并使MOSFETQ2为接通。
3)MOSFETQ2变为接通状态，电容器C1与放电FET栅极端子连接。由于在电容器C1中，以顺序1)的状态保持到中间电压为止的负电压，所以负电压被供给至放电FETQd的栅极与源极之间，迅速放出放电FETQd的栅极的电荷。此时，虽然从接通过渡到断开的放电FETQd的漏极-源极间电阻逐渐上升，并且随着该上升，放电FETQd的源极侧电压逐渐降低，但是电容器C1的两端电位阻止在二极管D1的作用下以来自电池块BL的电荷减少。即，在放电FETQd变成断开后持续着负载连接状态时，阻止从负极端子101b以到中间电压位置的电压对电容器C1充电。
4)放电FETQd的栅极电压降低，放电FETQd变为断开，正极侧端子101a和负极侧端子101b对负载的电力供给停止。
图5所示的具体电路构成也进行与上述同样的动作。对图5的构成进行说明。二极管D2、电容器C2和电阻R6串联的电路连接于被供给驱动信号的端子16与正极侧端子101a之间。二极管D2的阴极与电容器C2的连接点通过P通道MOSFETQ4的源极和漏极与MOSFETQ2的栅极连接。
在电容器C2中，由于保持着驱动信号的电压，所以当驱动信号停止时，MOSFETQ4变为接通。当MOSFETQ4变为接通后，通过MOSFETQ4供给使MOSFETQ2为接通的电压。像这样，二极管D2、电容器C2和电阻R6、R7、R8、R9以及MOSFETQ4构成了图4中的放电FET断开检测电路21。
进而，在图5的具体的构成中，驱动信号的供给端子16与MOSFETQ2的漏极之间连接有MOSFETQ3、电阻R4和电阻R3，MOSFETQ3的栅极与正极侧端子101a之间***有电阻R5。MOSFETQ3是在驱动信号的供给端子16不能承受正极侧端子101a的电压以下的输入的情况下设置的。
参照图6的A和图6的B，对图2所示的现有的构成和本技术的第一实施方式的构成进行比较来说明。图6的A为现有的构成的各部的波形图。电压波形V1为放电FETQd的栅极电压波形。电压波形V2为放电FETQd的漏极-源极间电压波形。到漏极-源极间电压上升为止，即到放电FETQd被切断为止需要约1msec。
图6的B为本技术的第一实施方式的各部的波形图。电压波形V11为放电FETQd的栅极电压波形，电压波形V12为放电FETQd的漏极与源极间的电压波形。电流波形I为放电FETQd的漏极电流波形。到漏极-源极间电压上升、漏极电流下降为止的时间，即到放电FETQd被切断为止的时间为约42μsec。因此，与现有的构成相比，能够将切断时间变为约(1/24)。
上述的本技术的第一实施方式起到下述效果。
能够将放电FETQd快速地切断。
通过利用串联电池的中间电压，即使在串联多个的情况下，也能够将放电FET的栅极电压抑制在耐压以内。当不使用中间电压来实现同样的电路时，另行需要电源或分压电阻，电路损失增加。
即使是在由于布线材料等低电阻的导体产生的短路时，也能通过电容器C1和二极管D1的作用，在切断时对栅极端子赋予负电位。
<3.第二实施方式>
参照图7对本技术的第二实施方式进行说明。第二实施方式是实现快速地切断充电FETQc的方式。充电FETQc的栅极经由电阻R23与MOSFETQ21的漏极连接。经由电阻R21向MOSFETQ21的源极供给电池块BL的中间电压(例如，比正极侧电位低相当于两个电池单元的电位的点)。另外，电池块BL的正极侧端子与中间电压的部位间***有电阻R22和电容器C21串联的电路。
进而，FET断开检测电路22与被供给驱动信号的端子15连接，对MOSFETQ21的栅极供给FET断开检测电路22的输出。FET断开检测电路22仅在切断充电FETQc时产生使MOSFETQ21为接通的单发输出。假如FET断开检测电路22使MOSFETQ21始终为接通，则会产生电池块BL的正极侧与中间电压之间的两个电池单元始终为放电状态的问题。
需要说明的是，在共用MOSFET的漏极侧的双向开关电路构成中，充电FETQc的源极端子与电池块BL连接。因此，不会发生放电FETQd中的如下问题。
“在从放电FETQd变为断开的动作开始起到放电FETQd变为断开的过程中，放电FETQd的漏极-源极间的电阻值会逐渐上升。此时，由于因漏极-源极间的电阻与负载的电阻的分压使得放电FETQd的源极端子电压逐渐接近电池负极电压，所以在切断动作开始后放电FETQd的栅极-源极间的电压差变小且切断时间延长。”
因而，不会发生施加于充电用MOSFETQc的源极端子的电压与电池块BL的中间电压的电压差的变化，因此在原理上并不需要电容器C1(第一实施方式)。然而在实际上，如果将电容器C1与相比电池块配置上的限制较少的MOSFETQ21一起配置于充电FETQc的附近或同一基板上，则能够降低布线电阻。因此，通过使用同样的电路能够实现快速切断。
<4.第三实施方式>
在上文中的说明中，采用充电FETQc和放电FETQd的漏极彼此结合的构成。然而，实际的MOSFET等双向开关也可以通过源极彼此的连接来构成，对于本技术的快速切断电路也有效地发挥作用。
这是因为，放电FETQd为断开时发生的如下问题在将源极彼此连接时也同样会发生。
“在从放电FET变为断开的动作开始起到放电FET变为断开的过程中，放电FET的漏极-源极间的电阻值会逐渐上升。此时，由于因漏极-源极间的电阻与负载的电阻的分压使FET的源极端子电压逐渐接近电池负极电压，所以在切断动作开始后FET的栅极-源极间的电压差变小且切断时间延长。”
图8示出本技术的第三实施方式的构成。放电FETQd和充电FETQc的各自的源极彼此连接。放电FETQd的漏极与电池块BL的正极侧连接。充电FETQc的漏极与正极侧端子101a连接。源极彼此的连接点与电池块BL的中间电压点之间***有电阻R32和电容器C31串联的电路。
放电FETQd的栅极经由电阻R33与MOSFETQ31的漏极连接。MOSFETQ31的源极经由二极管D31和电阻R31与中间电压点连接。对MOSFETQ31的栅极供给放电FET断开检测电路23的输出信号。在来自端子16的驱动信号为使放电FETQd为断开的电压时，放电FET断开检测电路23使MOSFETQ31为接通。其结果是，储存于电容器C31的负电位被供给至放电FETQd的栅极，而能够将放电FETQd快速地切断。
与放电FETQd同样，关于充电FETQc，也连接有MOSFETQ41、充电FET断开检测电路24和电阻R43。因此，当充电FETQc为断开时，通过将储存于电容器C31的负电位供给至充电FETQc的栅极，能够进行充电FETQc的快速切断。需要说明的是，在原理上，当二极管D31的两端电压为(阴极电位>阳极电位)时，不进行FET的快速切断动作，但在该状态下也不进行充电/放电，因此不会造成问题。
<5.应用例>
接下来，对本技术的应用例进行说明。
“作为应用例的车辆中的蓄电***”
参照图9对将本技术应用于车辆用蓄电***的例子进行说明。图9示意性地示出了采用应用了本技术的串联式混合动力***的混合动力车辆的构成的一例。串联式混合动力***为如下车辆：使用由发电机发电而产生的电力或将其暂时储存于电池的电力，并利用电力驱动力转换装置来行驶，其中，发电机由发动机驱动。
在该混合动力车辆7200搭载有发动机7201、发电机7202、电力驱动力转换装置7203、驱动轮7204a、驱动轮7204b、车轮7205a、车轮7205b、电池7208、车辆控制装置7209、各种传感器7210和充电口7211。对电池7208应用上述的本技术的电池装置。
混合动力车辆7200以电力驱动力转换装置7203作为动力源行驶。电力驱动力转换装置7203的一例为马达。通过电池7208的电力使电力驱动力转换装置7203工作，该电力驱动力转换装置7203的旋转力被传递至驱动轮7204a、7204b。需要说明的是，通过对必要部位使用直流-交流(DC-AC)或逆转换(AC-DC转换)，电力驱动力转换装置7203可应用交流马达也可应用直流马达。各种传感器7210通过车辆控制装置7209控制发动机转速，或控制未图示的节流阀的开度(节流开度)。各种传感器7210包括速度传感器、加速度传感器和发动机转速传感器等。
发动机7201的旋转力被传递至发电机7202，能够将通过该旋转力并利用发电机7202生成的电力蓄积至电池7208。
若混合动力车辆通过未图示的制动机构减速，则该减速时的阻力被作为旋转力施加于电力驱动力转换装置7203，将通过该旋转力并利用电力驱动力转换装置7203生成的再生电力蓄积至电池7208。
电池7208通过与混合动力车辆的外部电源连接，能够以充电口7211作为输入口从该外部电源接受电力供给，并对接受到的电力进行蓄积。
虽然未图示，但还可以具备根据关于二次电池的信息进行与车辆控制相关的信息处理的信息处理装置。作为这种信息处理装置，例如有根据关于电池剩余量的信息来进行电池剩余量显示的信息处理装置等。
需要说明的是，上文中以使用由发动机所驱动的发电机发电而产生的电力或将其暂时储存于电池的电力、并利用马达行驶的串联式混合动力车辆为例进行了说明。然而，对于将发动机和马达的输出的任意一方都作为驱动源而适当切换成仅利用发动机行驶、仅利用马达行驶、利用发动机和马达行驶这三种方式来使用的并联式混合动力车辆，也能够有效地应用本技术。进而，对于不使用发动机而仅由驱动马达驱动而行驶的所谓的电动车辆，也能够有效地应用本技术。
上文中，对能够应用本技术所涉及的技术的混合动力车辆7200的一例进行了说明。本技术所涉及的技术例如能够良好地应用于以上说明的构成中的车辆控制装置7209和电池7208。
“作为应用例的住宅的蓄电***”
参照图10，对将本技术应用于住宅用蓄电***的例子进行说明。例如，在住宅9001用的蓄电***9100中，电力从火力发电9002a、核能发电9002b、水力发电9002c等集中型电力***9002经由电力网9009、信息网9012、智能电表9007、电源集线器9008等供给至蓄电装置9003。并且，电力从家庭内发电装置9004等独立电源供给至蓄电装置9003。将供给至蓄电装置9003的电力蓄积。使用蓄电装置9003，对住宅9001使用的电力进行供电。不仅限于住宅9001，楼宇也可以使用同样的蓄电***。
在住宅9001设置有发电装置9004、电力消耗装置9005、蓄电装置9003、控制各装置的控制装置9010、智能电表9007、获取各种信息的传感器9011。通过电力网9009及信息网9012连接各装置。作为发电装置9004，利用太阳能电池、燃料电池等，发电产生的电力供给至电力消耗装置9005和/或蓄电装置9003。电力消耗装置9005为冰箱9005a、空调装置9005b、电视接收机9005c、浴缸9005d等。进而，电力消耗装置9005还包括电动车辆9006。电动车辆9006为电动车9006a、混合动力车9006b、电动摩托车9006c。
对蓄电装置9003应用上述的本技术的电池单元。蓄电装置9003由二次电池或电容器构成。例如，由锂离子电池构成蓄电装置9003。锂离子电池可以为固定式，也可以为电动车辆9006所使用的电池。智能电表9007具备测定商用电力的使用量并将测定的使用量发送至电力公司的功能。电力网9009可以对直流供电、交流供电、非接触式供电的任意一种或多种进行组合。
各种传感器9011例如为人体传感器、照度传感器、物体检测传感器、耗电传感器、振动传感器、接触传感器、温度传感器、红外线传感器等。由各种传感器9011获取的信息被发送至控制装置9010。通过来自传感器9011的信息，能够掌握气候状态、人体状态等并对电力消耗装置9005进行自动控制从而使能量消耗最小。进而，控制装置9010能够经由互联网将关于住宅9001的信息发送至外部的电力公司等。
由电源集线器9008进行电力线的分支、直流交流转换等处理。作为与控制装置9010连接的信息网9012的通信方式，有使用UART(Universal Asynchronous Receiver-Transmitter：通用非同步收发传输器)等通信接口的方法、利用Bluetooth(注册商标)、ZigBee(注册商标)、Wi-Fi(注册商标)等无线通信标准的传感器网络的方法。Bluetooth(注册商标)方式应用于多媒体通信，能够进行一对多连接方式的通信。ZigBee(注册商标)使用IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers，电气电子工程师学会)802.15.4的物理层。IEEE802.15.4是被称为PAN(Personal Area Network，个人网)或W(Wireless)PAN的近距离无线网络标准的名称。
控制装置9010与外部的服务器9013连接。该服务器9013可以由住宅9001、电力公司和服务提供商的任意方进行管理。服务器9013收发的信息例如为耗电信息、生活模式信息、电费、天气信息、灾害信息、关于电力交易的信息。该些信息可由家庭内部的电力消耗装置(例如电视接收机)进行收发，也可由家庭外部的装置(例如移动电话等)进行收发。这些信息也可以显示于拥有显示功能的设备，例如电视接收机、移动电话、PDA(PersonalDigital Assistants，个人数码助理)等。
控制各部的控制装置9010由CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)、ROM(Read Only Memory，只读存储器)等构成，在该例子中，控制装置9010内置于蓄电装置9003。控制装置9010通过信息网9012与蓄电装置9003、家庭内发电装置9004、电力消耗装置9005、各种传感器9011、服务器9013连接，例如具有调整商用电力的使用量和发电量的功能。需要说明的是，除此之外，还可以具备在电力市场进行电力交易的功能等。
如上所述，电力不仅可以来自火力9002a、核能9002b、水力9002c等集中型电力***9002，还可以将家庭内发电装置9004(太阳能发电、风力发电)发电产生的电力蓄积于蓄电装置9003。因此，即使家庭内发电装置9004发电产生的电力产生波动，也能够进行使输送至外部的电力量恒定或按需放电这样的控制。例如，还可以采用如下使用方法：将利用太阳能发电得到的电力蓄积于蓄电装置9003，并且在夜间将电费较便宜的深夜电力蓄积于蓄电装置9003，而在白天电费较高的时间段将通过蓄电装置9003蓄电的电力进行放电而加以利用。
需要说明的是，在该例子中，虽然对控制装置9010内置于蓄电装置9003内部的例子进行了说明，但也可以内置于智能电表9007内，或单独构成。进而，蓄电***9100可以将集合住宅中的多个家庭作为对象使用，也可以将多个独立式住宅作为对象使用。
上文中对能够应用本技术的蓄电***9100的一例进行了说明。本技术能够良好地应用于以上说明的构成中的蓄电装置9003。
“其他应用例”
本技术也能够应用于航空器。由于航空器在很高的上空飞行，所以电池模块的使用环境温度可能会在0℃以下。在该情况下也能够通过进行上述可变电流放电控制来应对。另外，本技术不局限于大型的电动车辆或航空器，也可以应用于电动摩托、电动自行车、电动三轮车、电动小型飞行体(也称为无人机等)等。
另外，本技术也可以应用于能使用二次电池的电子设备(PC、智能电话、移动电话、电动工具、玩具等)，也可以以从上述电池装置接受电力供给的电子设备来实现本技术。
<6.变形例>
上文中虽然对本技术的一实施方式进行了具体的说明，但本技术不限定于上述一实施方式，可以基于本技术的技术构思进行各种变形。例如，不限于MOSFET，对于作为开关元件使用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极晶体管)的构成也能够同样应用本技术。另外，上述实施方式中所列举的构成、方法、工序、形状、材料和数值等仅为示例，可根据需要使用与此不同的构成、方法、工序、形状、材料和数值等。
需要说明的是，本技术还可以采用如下结构。
(1)一种电池装置，具备：
电池部，包括多个串联连接的电池；
第一及第二引线，从所述电池部的正极和负极分别引出；
第一及第二半导体开关元件，***于所述第一引线；
驱动器，当需要进行保护动作时，所述驱动器生成使所述第一及第二半导体开关元件中的一方断开的驱动信号；
第三半导体开关元件，***于所述第一及第二半导体开关元件中的至少一方的栅极与所述电池部的中间电压点之间；以及
半导体开关控制电路，具有在检测出使所述第一及第二半导体开关元件中的一方断开的所述驱动信号时使所述第三半导体开关元件接通的检测电路，并且能够从所述中间电压点通过所述第三半导体开关元件而对所述第一及第二半导体开关元件中的一方的栅极赋予小于源极电位的电位。
(2)根据(1)所述的电池装置，具备电容器，所述电容器连接于所述第一及第二半导体开关元件中的一方的输出侧与所述中间电压点之间，并且当所述第一及第二半导体开关元件中的一方为接通时被充电。
(3)根据(1)或(2)所述的电池装置，所述电池部的正极侧与所述中间电压点之间的电压值不超过所述第一及第二半导体开关元件的栅极耐压。
(4)根据(1)至(3)中任一项所述的电池装置，所述第一及第二半导体开关元件中的至少一方的栅极与所述电池部的中间电压点之间连接有所述第三半导体开关元件和二极管，所述二极管的阴极与所述中间电压点电连接。
(5)一种电池管理装置，被加入如下结构中：从包括多个串联连接的电池的电池部的正极和负极分别引出第一及第二引线，并且所述第一引线***有第一及第二半导体开关元件，
所述电池管理装置具备：
驱动器，当需要进行保护动作时，所述驱动器生成使所述第一及第二半导体开关元件中的一方断开的驱动信号；
第三半导体开关元件，***于所述第一及第二半导体开关元件中的至少一方的栅极与所述电池部的中间电压点之间；以及
半导体开关控制电路，具有在检测出使第一及第二半导体开关元件中的一方断开的所述驱动信号时使所述第三半导体开关元件接通的检测电路，并且能够从所述中间电压点通过所述第三半导体开关元件而对所述第一及第二半导体开关元件中的一方的栅极赋予小于源极电位的电位。
(6)根据(5)所述的电池管理装置，具备电容器，所述电容器连接于所述第一及第二半导体开关元件中的一方的输出侧与所述中间电压点之间，并且当所述第一及第二半导体开关元件中的一方为接通时被充电。
(7)一种电子设备，从(1)所述的电池装置接受电力供给。
(8)一种电动车辆，具有：
转换装置，从(1)所述的电池装置接受电力供给并转换为车辆的驱动力；以及
控制装置，根据关于电池装置的信息进行关于车辆控制的信息处理。
(9)一种蓄电装置，具有(1)所述的电池装置，并且向连接于所述电池装置的电子设备供给电力。
(10)根据(9)所述的蓄电装置，具有经由网络与其他设备收发信号的电力信息控制装置，
根据所述电力信息控制装置接收的信息，进行所述电池装置的充放电控制。
(11)一种电力***，从(1)所述的电池装置接受电力供给。
(12)根据(11)所述的电力***，从发电装置或电力网向所述电池装置供给电力。
附图标记说明
BL…电池块；Qc…充电FET；Qd…放电FET；Q2、Q21、Q31、Q41…作为第三半导体开关元件的FET；D1…二极管；21、22、23、24…FET断开检测电路。

Claims (12)

1.一种电池装置，具备：
电池部，包括多个串联连接的电池；
第一引线及第二引线，从所述电池部的正极和负极分别引出；
第一半导体开关元件，以所述第一半导体开关元件的源极端子朝向所述电池部的正极的方向的方式，串联***于所述第一引线；
第二半导体开关元件，以所述第二半导体开关元件的源极端子朝向所述电池部的正极端子的方向的方式，串联***于所述第一引线；
驱动器，当需要进行保护动作时，所述驱动器生成使所述第一半导体开关元件及第二半导体开关元件中的一方断开的驱动信号；
第三半导体开关元件，***于所述第一半导体开关元件及第二半导体开关元件中的至少一方的栅极与所述电池部的中间电压点之间；以及
半导体开关控制电路，具有检测电路，并且能够从所述中间电压点通过所述第三半导体开关元件而对所述第一半导体开关元件及第二半导体开关元件中的一方的栅极赋予小于源极电位的电位，所述检测电路在检测出使所述第一半导体开关元件及第二半导体开关元件中的一方断开的所述驱动信号时使所述第三半导体开关元件接通。
2.根据权利要求1所述的电池装置，其中，
所述电池装置具备电容器，所述电容器连接于所述第一半导体开关元件及第二半导体开关元件中的一方的输出侧与所述中间电压点之间，并且当所述第一半导体开关元件及第二半导体开关元件中的一方为接通时被充电。
3.根据权利要求1所述的电池装置，其中，
所述电池部的正极侧与所述中间电压点之间的电压值被设为不超过所述第一半导体开关元件及第二半导体开关元件的栅极耐压。
4.根据权利要求1所述的电池装置，其中，
所述第一半导体开关元件及第二半导体开关元件中的至少一方的栅极与所述电池部的中间电压点之间连接有所述第三半导体开关元件和二极管，所述第三半导体开关元件的源极与所述二极管的阳极电连接，所述二极管的阴极与所述中间电压点电连接。
5.一种电池管理装置，所述电池管理装置被加入如下结构中：从包括多个串联连接的电池的电池部的正极和负极分别引出第一引线及第二引线，并且第一半导体开关元件以所述第一半导体开关元件的源极端子朝向所述电池部的正极的方向的方式，串联***于所述第一引线，第二半导体开关元件以所述第二半导体开关元件的源极端子朝向所述电池部的正极端子的方向的方式，串联***于所述第一引线，
所述电池管理装置具备：
驱动器，当需要进行保护动作时，所述驱动器生成使所述第一半导体开关元件及第二半导体开关元件中的一方断开的驱动信号；
第三半导体开关元件，***于所述第一半导体开关元件及第二半导体开关元件中的至少一方的栅极与所述电池部的中间电压点之间；以及
半导体开关控制电路，具有检测电路，并且能够从所述中间电压点通过所述第三半导体开关元件而对所述第一半导体开关元件及第二半导体开关元件中的一方的栅极赋予小于源极电位的电位，所述检测电路在检测出使所述第一半导体开关元件及第二半导体开关元件中的一方断开的所述驱动信号时使所述第三半导体开关元件接通。
6.根据权利要求5所述的电池管理装置，其中，
所述电池管理装置具备电容器，所述电容器连接于所述第一半导体开关元件及第二半导体开关元件中的一方的输出侧与所述中间电压点之间，并且当所述第一半导体开关元件及第二半导体开关元件中的一方为接通时被充电。
7.一种电子设备，从权利要求1所述的电池装置接受电力供给。
8.一种电动车辆，具有：
转换装置，从权利要求1所述的电池装置接受电力供给并转换为车辆的驱动力；以及
控制装置，根据关于电池装置的信息进行关于车辆控制的信息处理。
9.一种蓄电装置，具有权利要求1所述的电池装置，并且向连接于所述电池装置的电子设备供给电力。
10.根据权利要求9所述的蓄电装置，其中，
所述蓄电装置具有经由网络与其他设备收发信号的电力信息控制装置，
根据所述电力信息控制装置接收的信息，进行所述电池装置的充放电控制。
11.一种电力***，从权利要求1所述的电池装置接受电力供给。
12.根据权利要求11所述的电力***，从发电装置或电力网向所述电池装置供给电力。
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