电力存储装置、电子装置、电动车辆和电力系统制造方法及图纸

电力存储装置设置有：串联电路，每个串联电路包括第一线圈和第一开关元件，第一线圈和第一开关元件并联连接至多个电池部；与每个第一线圈电磁耦合的第二线圈；与每个第二线圈串联连接的第二开关元件；被插在两个共用电源线之间的电容器，以向包括与多个电池部相关的多个第二线圈和第二开关元件的串联电路的两端提供共用电压；以及控制单元，其向第一开关元件和第二开关元件提供控制脉冲信号以均衡电池部的电压。通过第一开关元件和第二开关元件的开关操作，电力存储装置为了消除第一电池部和第二电池部之间的电压差传输需要移动的电荷量的十分之一或更多的电荷量。

Power storage device, electronic device, electric vehicle and power system

The electric power storage device is provided with: a series circuit, each series circuit comprises a first coil and a first switching element, parallel first coil and a first switching element connected to a battery; and second coil electromagnetic coupling each of the first coil; the second switch element is connected in series with each of the second coils; the capacitor is inserted between the two common power supply line, provide a common voltage to both ends to include associated with a plurality of battery of a plurality of second coils and second switching elements of the series circuit; and a control unit to the first switching element and the second switching element provides a voltage controlled pulse signal to the battery equalization. By switching the first and second switching elements of the power storage device in order to eliminate the voltage between the first part and the second part battery battery charge difference transmission requires 1/10 or more mobile charge.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及电力存储装置和使用来自电力存储装置的电力的电子装置、电动车辆和电力系统。
技术介绍
近年来，诸如锂离子电池的二次电池的应用迅速扩展到与诸如太阳能电池和风力发电的新能源系统结合的用于存储电力的电力存储装置、汽车用蓄电池等。在使用诸如单元电池(unitbatteries)(在下面的描述中，也被称为单元电池(unitcell)或电池(cell)，在适当的情况下称为电池单元(batterycell))等许多电力存储元件来生成有效电力的情况下，可采用多个电力存储模块彼此串联连接的配置。在电力存储模块中，多个电池单元，例如四个电池单元彼此并联和/或串联连接，由此构成电池块。多个电池块被容纳在外部壳体中，并因此，配置电力存储模块(也称为组合电池)。此外，已知这样的电池系统：多个电力存储模块彼此连接并且为多个电力存储模块提供共用控制装置。在电池系统中，采用每个电力存储模块包括模块控制器并且模块控制器和控制装置经由通信装置彼此通信的配置。在使用多个电池单元的情况下，即使当多个电池单元中的一个电池单元由于电池单元等之间的自放电的差异而在放电时达到使用下限电压，然而另一电池单元在某些情况下未达到使用下限电压。在电池单元在此状态下再次充电的情况下，发生一些电池单元未充分充电并且电池单元的性能不能充分发挥的问题。为了校正多个电池单元的这种变化性，已经尝试控制电池单元之间的平衡。此外，在专利文献1中，描述了多个电池单元被划分为多个串联电池组，在每个电池组中设置电池间电压平衡校正电路，并且设置组间电压平衡校正电路。组间电压平衡校正电路被配置为使得通过使用变压器线圈和开关电路所形成的AC(交流)耦合对每个电池组的串联电压执行平衡校正。专利文献1中所述的组间电压平衡校正电路可以被应用于校正电力存储模块的电池组的平衡。然而，尽管针对每个电池组来连接线圈，但是线圈却被构造成围绕共用磁芯缠绕。因此，在其连接到被容纳在单独的外壳中的多个电力存储模块的情况下，需要将线圈和磁芯容纳在分离的外壳中。因为进行星形布线(将多个电力存储模块连接到该不同的变压器装置)，所以在电力存储模块的数量增加的情况下存在复杂连接的问题。此外，因为通过控制开关电路以在相同相位中进行导通/截止操作来获得均匀的电压，所以难以分别针对每个单元组控制开关操作。因此，存在难以将电力从具有高电压的特定电池组传送到具有低电压的特定电池组的问题。此外，在变压器的次级侧设置有共用线圈和开关元件的情况下，多个电池组的串联电路的总电压被施加到该开关元件，并且存在这样的难以确保开关元件的耐压性的问题。本申请人已经提出了不需要将变压器配置为不同于电力存储模块的装置，并且如专利文献2中所述可以容易确保开关元件的耐压性的电力存储装置。在专利文献2中所述的电力存储装置中，通过对每个模块设置变压器和开关元件并控制开关元件的导通/断开使电荷从具有高电压的模块移到具有低电压的模块，可以很好地平衡模块。具体地，在高电压侧的电荷量和低电压侧的电荷量之间的差异被分别消除几次。引用文献列表专利文献专利文献1：日本专利申请公开号2008-035680专利文献2：日本专利申请公开号2013-051856
技术实现思路
技术问题作为锂离子二次电池，已知使用橄榄石型磷酸铁锂等橄榄石型正极材料的二次电池。橄榄石型磷酸铁锂具有坚硬的晶体结构并在高温下具有高热稳定性的优点。在使用采用了橄榄石型正极的锂离子二次电池模块的情况下，充电和放电曲线的斜率小，所以在正常充电和放电区的电池或组装池之间基本上没有电压差，并且由于容量的变化性所导致的电压差和容量差异极小。在使用采用了橄榄石型正极的锂离子二次电池的此类模块的情况下，难以识别如专利文献2所述通过电荷在相对长的周期的几次移动执行均衡的问题。因此，本公开的目的是提供一种能够在使用其采用了橄榄石型正极的锂离子二次电池的模块之间进行均衡的电力存储装置、电子装置、电动车辆和电力系统。为了改善此类情况，本公开为电力存储装置，包括：多个电池部，多个电池部中的每个电池部由多个电池单元或多个电池块构成；串联电路，串联电路由第一线圈和第一开关元件构成，第一线圈和第一开关元件并联连接至相应电池部；与第一线圈电磁耦合的第二线圈；与第二线圈串联连接的第二开关元件；插在共用电源线CL+和共用电源线CL-之间的电容器，该电容器用于向与多个电池部相关的第二线圈和第二开关元件的串联电路的两端共同提供电压，该电压被设置为不超过第二开关元件的耐压的值；以及控制单元，所述控制单元为了均衡多个电池部中的每个电池部的电压向第一开关元件和第二开关元件提供控制脉冲信号，其中，多个电池部包括第一电池部，第一电池部具有最高电压，通过连接到第一电池部的第一开关元件和第二开关元件从第一电池部提取电力，多个电池部包括第二电池部，该第二电池部具有最低电压，通过连接到第二电池部的第一开关元件和第二开关元件向第二电池部供应电力，以及通过将用于消除第一电池部和第二电池部之间的电压差所需的转移电荷量分成10或更多份而获得的电荷量通过第一开关元件和第二开关元件的开关操作来转移。本公开为包括上述电力存储装置并向连接到电力存储装置的电子装置供应电力的电力存储装置。本公开为电子装置，其接收从上述电力存储装置供应的电力。本公开为电动车辆，包括：转换装置，其接收从上述电力存储装置供应的电力，并将该电力转换为车辆的驱动力；以及控制装置，其基于关于电力存储装置的信息执行与车辆控制相关的信息处理。本公开为电力系统，包括：电力信息发送/接收单元，其经由网络向/从另一装置发送/接收信号，其中，基于由电力信息发送/接收单元所接收的信息来执行上述电力存储装置的充放电控制。本公开为从上述电力存储装置接收电力或向电力存储装置供应来自发电装置或电力网络的电力的电力系统。根据至少一个实施例，本公开中的模块间平衡电路能够实现平衡，即使在电压差小的情况下，因为转移通过将用于消除模块之间的电压差所需的转移电荷的量分成10或更多份而获得的电荷量。应注意，本公开的内容不应解释为受以下描述中的示例性效果限制。附图说明图1为电力存储系统的示例的框图。图2为电力存储模块的示例的分解透视图。图3为示出电力存储模块的示例的连接配置的连接图。图4为示出电力存储系统的具体配置的框图。图5为模块控制器的示例的框图。图6为示出连接有多个电力存储模块的电力存储系统的配置的框图。图7为示出各电力存储模块的多层布线基板上的部件的安装状态的示意图。图8为示出绝缘部的电路配置的连接图。图9为用于描述双层布线基板和四层布线基板的剖视图。图10为用于描述印刷电路板天线的具体示例的示意图。图11是用于说明底部平衡的必要性的示意图。图12为用于描述主动底部电池平衡操作的示意图。图13为用于说明顶部平衡的必要性的示意图。图14为用于描述主动顶部电池平衡操作的示意图。图15为现有的主动底部单元平衡电路的连接图。图16为用于描述现有的主动底部电池平衡电路的操作的时序图。图17为现有的主动顶部电池平衡电路的连接图。图18为用于描述现有的主动顶部单元平衡电路的操作的时序图。图19为现有的模块间平衡电路的示例的连接图。图20为模块间平衡电路的示例的连接图。图21为本公开中的模块间平衡电路的第一示例的连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力存储装置，包括：多个电池部，所述多个电池部中的每个电池部由多个电池单元或多个电池块构成；串联电路，所述串联电路由第一线圈和第一开关元件构成，所述第一线圈和第一开关元件并联连接至相应的电池部；与所述第一线圈电磁耦合的第二线圈；与所述第二线圈串联连接的第二开关元件；插在共用电源线CL+和共用电源线CL‑之间的电容器，所述电容器用于向与所述多个电池部相关的所述第二线圈和所述第二开关元件的串联电路的两端共同地供应电压，所述电压被设置为不超过所述第二开关元件的耐压的值；以及控制单元，向所述第一开关元件和所述第二开关元件提供控制脉冲信号以均衡所述多个电池部中的每个电池部的电压；其中所述多个电池部包括第一电池部，所述第一电池部具有最高电压，通过连接到所述第一电池部的所述第一开关元件和第二开关元件从所述第一电池部提取电力，所述多个电池部包括第二电池部，所述第二电池部具有最低电压，通过连接到所述第二电池部的所述第一开关元件和第二开关元件向所述第二电池部供应电力，以及通过将用于消除所述第一电池部和第二电池部之间的电压差所需的转移电荷量分成10份或10份以上而获得的电荷量通过所述第一开关元件和第二开关元件的开关操作来转移。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.29 JP 2014-1990441.一种电力存储装置，包括：多个电池部，所述多个电池部中的每个电池部由多个电池单元或多个电池块构成；串联电路，所述串联电路由第一线圈和第一开关元件构成，所述第一线圈和第一开关元件并联连接至相应的电池部；与所述第一线圈电磁耦合的第二线圈；与所述第二线圈串联连接的第二开关元件；插在共用电源线CL+和共用电源线CL-之间的电容器，所述电容器用于向与所述多个电池部相关的所述第二线圈和所述第二开关元件的串联电路的两端共同地供应电压，所述电压被设置为不超过所述第二开关元件的耐压的值；以及控制单元，向所述第一开关元件和所述第二开关元件提供控制脉冲信号以均衡所述多个电池部中的每个电池部的电压；其中所述多个电池部包括第一电池部，所述第一电池部具有最高电压，通过连接到所述第一电池部的所述第一开关元件和第二开关元件从所述第一电池部提取电力，所述多个电池部包括第二电池部，所述第二电池部具有最低电压，通过连接到所述第二电池部的所述第一开关元件和第二开关元件向所述第二电池部供应电力，以及通过将用于消除所述第一电池部和第二电池部之间的电压差所需的转移电荷量分成10份或10份以上而获得的电荷量...

【专利技术属性】
技术研发人员：菅野直之，渡部晃己，今村典俊，铃木悠介，桥本拓磨，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP