能量移动电路以及蓄电系统技术方案

控制部控制电池单体选择电路，使串联连接的n个电池单体之中的作为放电对象的电池单体的两端与电感器的两端导通规定时间。接下来，控制部控制电池单体选择电路来将n个电池单体与电感器进行电切断，并且使钳位开关接通。接下来，控制部使钳位开关断开，并且控制电池单体选择电路来使n个电池单体之中的作为充电对象的电池单体的两端与电感器的两端导通规定时间。时间。时间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】能量移动电路以及蓄电系统


[0001]本专利技术涉及对被串联连接的多个电池单体、模块间的能量进行移动的能量移动电路以及蓄电系统。

技术介绍

[0002]近年来，锂离子电池、镍氢电池等的二次电池被用于各种用途。例如，被用于以向EV(ElectricVehicle)、HEV(Hybrid ElectricVehicle)、PHV(Plug
‑
in Hybrid Vehicle)的行驶用电机提供电力为目的的车载(包含电动汽车)用途、以峰值偏移、备用为目的的蓄电用途、以系统的频率稳定化为目的的FR(Frequency Regulation)用途等。
[0003]一般地，在锂离子电池等的二次电池中，从电力效率的维持以及安全性担保的观点出发，执行在串联连接的多个电池单体之间将容量均等化的均等化处理。均等化处理中存在无源方式和有源方式。无源方式是如下方式：在串联连接的多个电池单体分别连接放电电阻，将其他电池单体放电以使得其他电池单体的电压与电压最低的电池单体的电压一致，来使多个电池单体间的容量一致。有源方式是通过在串联连接的多个电池单体之间进行能量移动、来使多个电池单体间的容量一致的方式。有源方式的电力损耗少，能够抑制发热量，但现在电路结构简单且低成本的无源方式为主流。
[0004]近年来，特别是在车载用途中，电池组的能量容量和输出增加。即，电池组内的各电池单体的容量和电池单体的串联数增加。伴随于此，在多个电池单体间不均衡的能量增大。因此，通过均等化处理来消除多个电池单体间的不均衡所需的时间也增大。
[0005]对此，特别是在车载用途中，要求均等化处理所需的时间的缩短。为了在短时间消除较大的能量不均衡，需要流过大电流来均等化。在无源方式中，通过电阻来消耗电压高的电池单体的容量从而使能量不均衡消除，因此若流过电阻的电流变大则发热量也变大。如上所述，若电池单体的串联数增加，则难以在基板上确保针对电阻发热的散热面积。
[0006]因此，不是将能量转换为热量来使其消耗，而是使能量向容量少的电池单体移动的有源方式的必要性提高。作为有源方式的均等化电路的结构，存在两个电池单体的中点与并联连接于两个电池单体的两个开关的中点之间连接电感器的结构(例如，参照专利文献1)。
[0007]在先技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1：日本特开平7
‑
322516号公报

技术实现思路

[0010]‑
专利技术要解决的课题
‑
[0011]上述电路结构是用于在相邻的两个电池单体间进行能量移动的电路，但在设为使3个以上的电池单体串联连接并能够在任意的两个电池单体间进行能量移动的结构的情况下，电路结构复杂化。需要设置能够任意选择多个电池单体之一的电池单体选择电路，或者
将上述电路结构串联地排列多个并以桶传递方式使能量移动。在前者的情况下，用于构成电池单体选择电路的布线、开关的数量增加。在后者的情况下，根据电池单体的串联数，电感器的数量增加。
[0012]本专利技术鉴于这种状况而作出，其目的在于，提供一种以较少的元件数实现使用了电感器的能量移动电路的技术。
[0013]‑
解决课题的手段
‑
[0014]为了解决上述课题，本专利技术的某个方式的能量移动电路具备：电感器；电池单体选择电路，被设置于串联连接的n(n为2以上的整数)个电池单体与所述电感器之间，能够使所述n个电池单体的任一电池单体的两端与所述电感器的两端导通；钳位开关，用于在所述电池单体选择电路未选择任何电池单体的状态下，形成包含所述电感器的闭环；和控制部，对所述电池单体选择电路和所述钳位开关进行控制。所述控制部控制所述电池单体选择电路来使所述n个电池单体之中的作为放电对象的电池单体的两端与所述电感器的两端导通规定时间，控制所述电池单体选择电路来将所述n个电池单体与所述电感器进行电切断并且使所述钳位开关接通，使所述钳位开关断开，并且控制所述电池单体选择电路来使所述n个电池单体之中的作为充电对象的电池单体的两端与所述电感器的两端导通规定时间。
[0015]本专利技术的某个方式的能量移动电路具备：电感器；电池单体选择电路，被设置于串联连接的n(n为2以上的整数)个电池单体与所述电感器之间，能够使所述n个电池单体的任一电池单体的两端与所述电感器的两端导通；全桥连接的4个钳位开关，用于在所述电池单体选择电路未选择任何电池单体的状态下，形成包含所述电感器的闭环；和控制部，对所述电池单体选择电路与所述4个钳位开关进行控制。所述电池单体选择电路包含：第1布线，与所述电感器的一端连接；第2布线，与所述电感器的另一端连接；多个第1布线侧开关，分别连接于所述串联连接的n个电池单体的各节点(n+1)之中的奇数节点与所述第1布线之间；和至少一个第2布线侧开关，分别连接于所述串联连接的n个电池单体的各节点(n+1)之中的偶数节点与所述第2布线之间。所述4个钳位开关之中，第1钳位开关以及第2钳位开关串联连接的第1臂、和第3钳位开关以及第4钳位开关串联连接的第2臂被并联连接于所述第1布线与所述第2布线之间，所述电感器被连接于所述第1钳位开关与所述第2钳位开关之间的节点、和所述第3钳位开关与所述第4钳位开关之间的节点之间。
[0016]‑
专利技术效果
‑
[0017]根据本专利技术，能够以较少的元件数实现使用电感器来进行多个电池单体之间、或者多个模块之间的能量移动的能量移动电路。
附图说明
[0018]图1是表示本专利技术的实施例所涉及的蓄电系统的结构的图。
[0019]图2的(a)
‑
(h)是用于对本专利技术的实施例所涉及的蓄电系统的均等化处理的动作顺序例进行说明的图。
[0020]图3的(a)
‑
(c)是用于对本专利技术的实施例所涉及的蓄电系统的均等化处理的具体例进行说明的图。
[0021]图4的(a)
‑
(c)是用于对比较例所涉及的均等化电路进行说明的图。
[0022]图5的(a)、(b)是用于对将图4的(a)所示的均等化电路扩展为使用串联连接的3个
以上的电池单体的情况下的电路结构例进行说明的图。
[0023]图6的(a)、(b)是用于对图5的(b)所示的均等化电路中，从第1电池单体向第3电池单体能量移动的情况下的动作顺序进行说明的图。
[0024]图7是通过图表来表示本专利技术的实施例所涉及的均等化电路和比较例所涉及的均等化电路中使用的开关的数量的图。
[0025]图8是表示本专利技术的变形例所涉及的蓄电系统的结构的图。
[0026]图9是表示本专利技术的另一实施例所涉及的蓄电系统的结构的图。
[0027]图10的(a)
‑
(h)是用于对本专利技术的实施例所涉及的蓄电系统的均等化处理的基本动作顺序例进行说明的电路图。
[0028]图11的(a)
‑
(b)是表示将第1开关包含两个N沟道MOS本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种能量移动电路，具备：电感器；电池单体选择电路，被设置于串联连接的n个电池单体与所述电感器之间，能够使所述n个电池单体的任一电池单体的两端与所述电感器的两端导通，其中n为2以上的整数；钳位开关，用于在所述电池单体选择电路未选择任何电池单体的状态下，形成包含所述电感器的闭环；和控制部，对所述电池单体选择电路和所述钳位开关进行控制，所述控制部控制所述电池单体选择电路来使所述n个电池单体之中的作为放电对象的电池单体的两端与所述电感器的两端导通规定时间，所述控制部控制所述电池单体选择电路来将所述n个电池单体与所述电感器进行电切断并且使所述钳位开关接通，所述控制部使所述钳位开关断开，并且控制所述电池单体选择电路来使所述n个电池单体之中的作为充电对象的电池单体的两端与所述电感器的两端导通规定时间。2.根据权利要求1所述的能量移动电路，其中，所述电池单体选择电路包含：第1布线，与所述电感器的一端连接；第2布线，与所述电感器的另一端连接；(n+1)个第1布线侧开关，分别连接于被串联连接的所述n个电池单体的各节点与所述第1布线之间；和(n+1)个第2布线侧开关，分别连接于被串联连接的所述n个电池单体的各节点与所述第2布线之间。3.根据权利要求1或者2所述的能量移动电路，其中，n是5以上的整数。4.一种能量移动电路，具备：电感器；电池单体选择电路，被设置于串联连接的n个电池单体与所述电感器之间，能够使所述n个电池单体的任一电池单体的两端与所述电感器的两端导通，其中n为2以上的整数；全桥连接的4个钳位开关，用于在所述电池单体选择电路未选择任何电池单体的状态下，形成包含所述电感器的闭环；和控制部，对所述电池单体选择电路与所述4个钳位开关进行控制，所述电池单体选择电路包含：第1布线，与所述电感器的一端连接；第2布线，与所述电感器的另一端连接；多个第1布线侧开关，分别连接于被串联连接的所述n个电池单体的各节点(n+1)之中的奇数节点与所述第1布线之间；和至少一个第2布线侧开关，分别连接于被串联连接的所述n个电池单体的各节点(n+1)之中的偶数节点与所述第2布线之间，所述4个钳位开关之中，将第1钳位开关以及第2钳位开关串联连接的第1臂、和将第3钳位开关以及第4钳位开关串联连接的第2臂被并联连接于所述第1布线与所述第2布线之间，
所述电感器被连接于所述第1钳位开关与所述第2钳位开关之间的节点、和所述第3钳位开关与所述第4钳位开关之间的节点之间。5.根据权利要求4所述的能量移动电路，其中，所述控制部按照以下的第1状态、第2状态、第3状态的顺序进行控制：第1状态，将所述n个电池单体之中的作为放电对象的放电电池单体的两侧的节点所连接的所述第1布线侧开关和所述第2布线侧开关控制为接通状态，并且将所述第1钳位开关以及所述第4钳位开关、或者所述第2钳位开关以及所述第3钳位开关控制为接通状态；第2状态，将所述放电电池单体的两侧的节点所连接的所述第1布线侧开关和所述第2布线侧开关控制为断开状态，并且将所述第2钳位开关以及所述第4钳位开关、或者所述第1钳位开关以及所述第3钳位开关控制为接通状态；和第3状态，将所述n个电池单体之中的作为充电对象的充电电池单体的两侧的节点所连接的所述第1布线侧开关和所述第2布线侧开关控制为接通状态，并且将所述第1钳位开关以及所述第4钳位开关、或者所述第2钳位开关以及所述第3钳位开关控制为接通状态以使得电流流向所述充电电池单体。6.根据权利要求4或者5所述的能量移动电路，其中，所述多个第1布线侧开关分别是具有体二极管的2个开关元件被反向串联连接而形成的，所述至少一个第2布线侧开关分别是具有体二极管的2个开关元件被反向串联连接而形成的。7.根据权利要求4至6的任一项所述的能量移动电路，其中，所述4个钳位开关分别是具有体二极管的2个开关元件被反向串联连接而形成的。8.根据权利要求1至7的任一项所述的能量移动电路，其中，所述能量移动电路还具备：对所述n个电池单体的各个电压进行检测的电压检测部，所述控制部基于由所述电压检测部检测出的所述n个电池单体的电压，执行所述n个电池单体间的均等化处理。9.根据权利要求8所述的能量移动电路，其中，所述控制部基于由所述电压检测部检测出的所述n个电池单体的电压，确定所述n个电池单体的目标电压/目标容量，将比所述目标电压/目标容量高的电池单体确定为放电对象的电池单体，将比所述目标电压/目标容量低的电池单体确定为充电对象的电池单体。10.一种蓄电系统，具备：被串联连接的n个电池单体，其中n为2以上的整数...

【专利技术属性】
技术研发人员：仓贯正明，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：