电力储备装置制造方法及图纸

本公开涉及一种电力储备装置。在一个实施例中，电力储备装置包括：第一模块，该第一模块包括第一组电池单元和被配置为使用无源平衡以减少第一组电池单元之中的电压差异的第一单元间平衡调整部。电力储备装置还包括第二模块，该第二模块包括第二组电池单元和被配置为使用无源平衡以减少第二组电池单元之中的电压差异的第二单元间平衡调整部。电力储备装置进一步包括被配置为使用有源平衡以减少第一模块与第二模块之中的电压差异的模块间平衡调整部。

【技术实现步骤摘要】
电力储备装置本申请是国际申请日2012年12月17日、申请号为201280063113.5、专利技术名称为“电力储备装置、电力系统和电动车”的申请的分案申请。
本专利技术涉及一种电力储备装置、电力系统和使用来自电力储备装置的电力的电动车。
技术介绍
近年来，诸如锂离子电池的二次电池的使用迅速扩展至用于储备电力的电力存储装置和用于与诸如太阳能电池或风力发电等新能源系统结合的汽车的电力存储电池中。当将大量诸如单元电池(也称为电动电池或单元；在下面描述中，必要时称为电池单元)的电力存储元件用于生成高电力时，采用多个电力存储模块相互串联的配置。在电力存储模块中，多个电池单元，即，例如四个电池单元相互并联和/或串联来配置电池块。大量的电池块被存储在保护箱内以配置电力存储模块(也称为组装电池)。此外，已知的是其中多个电力存储模块相互连接并且为这些模块设置共用控制装置的电池系统。在这种配置中，每个电力存储模块包括模块控制器，模块控制器和共用控制装置通过通信装置相互通信。在使用多个电池单元的情况下，由于电池单元等之间自放电的差异，即使当多个电池单元中的一个在放电过程中达到工作电压的下限时，其他电池单元仍可能没有达到工作电压的下限。当在这种状态下再次对电池单元充电时，其中一些电池单元不能充满，从而造成其中不能完全利用这些电池单元的能力的问题。为了校正在多个电池单元之间的电压上的变化，执行用于控制电池单元之间的平衡的均等化处理。因为在车载电池、家用电力储备装置等的箱子内，电力储备装置包括非常大的数量的电池单元，存在的问题是均等化所有电池单元的电压需要很长的时间。通过其中对每个电力存储模块执行用于电池单元的电压均等化处理的模块内均等化(单元间电压调整)和其中执行用于均等化电力存储模块电压处理的模块内均等化(模块间电压调整)可减少完成均等化所需的时间。作为用于均等化其中多个电池单元相互连接的电力存储模块内的多个电池单元电压的配置，已知的是电压平衡电路(称为无源平衡调整电路)，其中，电阻器和开关元件相互并联并使电压高的电池单元放电。此外，在其中多个电力存储模块相互连接的电力储备装置中，与上述示例一样，已知的配置是电阻器元件和开关元件被用于均等化电力存储模块的电压。然而，当通过电阻器均等化电压时，电池单元和电力存储模块的电压整体不合需要的降低，并且因此，需要重复多次用于调整电压的充电和放电，从而把这些电压设置成目标值。因此，完成电力储备装置电压调整的时间很长。尤其是当正/负活性材料出现循环退化、温度条件变化或电池单元中的电量根据内部电阻降低时，电池单元中的电量之间的失衡很大，完成电压调整的时间较长。此外，电池单元的变化在模块之间不能调整，并且难以保持平衡。另一方面，提出了通过线圈和开关元件均等化电压的电路(称为有源平衡调整电路)。在通过使用线圈移动电荷来均等化电压的电路配置中，可在相对短的时段内均等化电压，但是线圈和开关元件的布置以及控制开关元件都很复杂，而且需要以能够平稳传递电力的方式布置大量线圈。例如，在专利文献1中，大量的电池单元被分成多个串联单元组，同时为每个单元组和组内电压平衡校正电路设置单元内电压平衡校正电路。单元间平衡校正电路通过电感器和开关元件均等化每个单元组内单元的电压。组内电压平衡校正电路具有其中通过变压器线圈和开关电路形成的交流耦合校正单元组的串联电压的配置。引用列表专利文献专利文献1：日本未经审核专利申请公开第2008-035680号
技术实现思路
技术问题专利文献1所述的组内电压平衡校正电路可应用于电力存储模块中的电池之间的平衡的校正。然而，线圈被配置为连接至每个单元组(例如，两个电池单元)。线圈被配置为缠绕在相同的磁芯上。因此，当组内电压平衡校正电路已连接至存储在不同箱子中的多个电力存储模块时，线圈和磁芯被存储在不同的箱子内。因为采用了其中多个电力存储模块连接至不同变压器装置的星形布线，故存在的问题是当电路存储模块的数量增加时，连接变得复杂。此外，即使非常大量的电池单元被分成单元组，而当每个组由两个单元配置时，仍需要非常大量的电感器。其结果是组件的数量增加，从而造成电路板的面积增加。此外，因为通过在相同的相位上打开和关闭的方式来控制切换电路均等化电压，故可独立控制用于每个组的切换操作。因此，存在的问题是电力不能从电压高的具体单元组传输至电压低的具体单元组。因此，本专利技术的目的是提供一种在不需要大量电感器的情况下能减少完成电压调整所需时间的电力储备装置、电力系统和电动车。问题的解决方案为了解决上述问题，本公开包括一种电力储备装置，电力储备装置包括：第一模块，该第一模块包括第一组电池单元和被配置为使用无源平衡以减少第一组电池单元之中电压差异的第一单元间平衡调整部(inter-cellbalanceadjustmentunit)。电力储备装置还包括第二模块，该第二模块包括第二组电池单元和被配置为使用无源平衡以减少第二组电池单元之中的电压差异的第二单元间平衡调整部。电力储备装置进一步包括被配置为使用有源平衡以减少第一模块与第二模块之中的电压差异的模块间平衡调整部(inter-modulebalanceadjustmentunit)。更优选地，在本公开中，所述第一模块进一步包括第一电池监测部，该第一电池监测部被配置为检测第一组内的每一个电池单元的电压；并且第二模块进一步包括第二电池监测部，该第二电池监测部被配置为检测第二组内的每一个电池单元的电压。另外，在本公开中，第一模块进一步包括第一控制部，该第一控制部被配置为基于通过第一电池监测部所检测到的电压来确定第一单元间平衡调整部内的哪些开关将被切换以无源地减少第一组电池单元之中的电压差异，并且第二模块进一步包括第二控制部，该第二控制部被配置为基于通过第二电池监测部所检测到的电压来确定第二单元间平衡调整部内的哪些开关将被切换以无源地减少第二组电池单元之中的电压差异。此外，在本公开中，电力储备装置还包括电池控制器，该电池控制器被配置为从所述第一控制部接收所述第一模块内的所述第一组电池单元的第一累积电压；从所述第二控制部接收所述第二模块内的所述第二组电池单元的第二累积电压；以及将控制信息传输至指示所述第一模块和所述第二模块，所述控制信息指示所述模块间平衡调整部的哪些开关将被切换以有源地减少所述第一模块与所述第二模块之中的电压差异。在另一个实施例中，电力储备方法包括检测第一模块中的第一组电池单元的电压并且检测第二模块中的第二组电池单元的电压。该方法还包括基于第一组电池单元的电压确定第一模块的第一累积电压并且基于第二组电池单元的电压确定第二模块的第二累积电压。该方法进一步包括控制第一组开关以有源地平衡第一模块与第二模块之中的累积电压并且控制第二组开关以无源地平衡第一模块内的电池单元之间的电压和第二模块内的电池单元之间的电压。在另一个实施例中，电动车包括电力储备装置，电力储备装置包括：第一模块，该第一模块包括第一组电池单元和被配置为使用无源平衡以减少第一组电池单元之中电压差异的第一单元间平衡调整部。电力储备装置还包括第二模块，该第二模块包括第二组电池单元和被配置为使用无源平衡以减少第二组电池单元之中的电压差异的第二单元间平衡调整部。电力储备装置进一步包括被配置为使用有源平衡以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力储备装置，包括：第一模块，包括：第一组电池单元；和第一单元间平衡调整部，被配置为减少所述第一组电池单元之中的电压差异；第二模块，包括：第二组电池单元；和第二单元间平衡调整部，被配置为减少所述第二组电池单元之中的电压差异；其中，所述第一模块进一步包括第一电池监测部，所述第一电池监测部被配置为检测所述第一组内的电池单元中的每一个的电压，并且所述第二模块进一步包括第二电池监测部，所述第二电池监测部被配置为检测所述第二组内的电池单元中的每一个的电压；其中，所述第一模块进一步包括第一控制部，所述第一控制部被配置为基于通过所述第一电池监测部检测到的电压来确定所述第一单元间平衡调整部内的哪些开关将被切换以减少所述第一组电池单元之中的电压差异，并且所述第二模块进一步包括第二控制单元，所述第二控制单元被配置为基于通过所述第二电池监测部检测到的电压来确定所述第二单元间平衡调整部内的哪些开关将被切换以减少所述第二组电池单元之中的电压差异；其中，所述第一模块包括电连接至电力存储元件和第一开关的第一初级侧线圈、电连接至所述第一组电池单元和第二开关的第一次级侧线圈以及与所述第一初级侧线圈和所述第一次级侧线圈电感耦合的第一磁芯；并且其中，所述第二模块包括电连接至所述电力存储元件和第三开关的第二初级侧线圈、电连接至所述第二组电池单元和第四开关的第二次级侧线圈以及与所述第二初级侧线圈和所述第二次级侧线圈电感耦合的第二磁芯。...

【技术特征摘要】
2011.12.26 JP 2011-2828391.一种电力储备装置，包括：第一模块，包括：第一组电池单元；和第一单元间平衡调整部，被配置为减少所述第一组电池单元之中的电压差异；第二模块，包括：第二组电池单元；和第二单元间平衡调整部，被配置为减少所述第二组电池单元之中的电压差异；其中，所述第一模块进一步包括第一电池监测部，所述第一电池监测部被配置为检测所述第一组内的电池单元中的每一个的电压，并且所述第二模块进一步包括第二电池监测部，所述第二电池监测部被配置为检测所述第二组内的电池单元中的每一个的电压；其中，所述第一模块进一步包括第一控制部，所述第一控制部被配置为基于通过所述第一电池监测部检测到的电压来确定所述第一单元间平衡调整部内的哪些开关将被切换以减少所述第一组电池单元之中的电压差异，并且所述第二模块进一步包括第二控制单元，所述第二控制单元被配置为基于通过所述第二电池监测部检测到的电压来确定所述第二单元间平衡调整部内的哪些开关将被切换以减少所述第二组电池单元之中的电压差异；其中，所述第一模块包括电连接至电力存储元件和第一开关的第一初级侧线圈、电连接至所述第一组电池单元和第二开关的第一次级侧线圈以及与所述第一初级侧线圈和所述第一次级侧线圈电感耦合的第一磁芯；并且其中，所述第二模块包括电连接至所述电力存储元件和第三开关的第二初级侧线圈、电连接至所述第二组电池单元和第四开关的第二次级侧线圈以及与所述第二初级侧线圈和所述第二次级侧线圈电感耦合的第二磁芯。2.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：菅野直之，佐藤守彦，梅津浩二，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：日本,JP