提供了一种轻量化和低成本化的二次电池系统，该二次电池系统包括串联连接的多个二次电池。多个第一二极管的阳极分别与相应二次电池的负电极相连接。多个第二二极管的阴极分别与相应二次电池的正电极相连接。多个电容器各自连接至第一二极管的阴极和第二二极管的阳极之间的连接部。交流电源通过这些电容器与这些连接部均相连接。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及二次电池系统，尤其涉及能够调节包括串联连接的二次电池的单元的电压平衡的二次电池系统。
技术介绍
近年来，为了应对空气污染和全球变暖，响应于减少二氧化碳排放量的要求，汽车产业不断研发电动车辆(EV)和混合电动内燃车辆以引入市场。还努力研发足以驱动电动马达的二次电池，这是使得这类车辆实际可用的关键。在这类车辆所使用的二次电池中，通常串联配置有多个二次电池。然而，如果串联连接的二次电池在电压上有差异，则电压与其它二次电池的电压相比较小的二次电池不能完全充电，这导致单元的整体性能劣化。由于该原因，尽可能均勻地对这些电池充电很重要。日本特开2001-268815公开了一种使串联连接的二次电池均勻充电的想法。其中，通过使用借助于电力变压器所产生的电流，通过开关对各二次电池间歇充电，并且根据检测到的各二次电池的充电状态来改变开关的速率，以实现对所有的二次电池均勻充电。
技术实现思路
然而，在日本特开2001-268815中，由于使用了电力变压器，所制造的二次电池系统的重量和成本不能令人满意。为了解决前述问题，本专利技术提供了一种二次电池系统，其包括串联连接的多个二次电池；多个第一二极管，分别具有阳极(anode)和阴极(cathode)，其中，阳极连接至相应的二次电池的负电极(negative electrode)；多个第二二极管，分别具有阳极和阴极，其中，阴极连接至相应的二次电池的正电极(positive electrode)，并且阳极连接至相应的第一二极管的阴极；多个电容器，分别连接至第一二极管的阴极和相应的第二二极管的阳极之间的连接部；以及交流电源，其通过各电容器连接至各连接部，其中，该交流电源能够选择性地工作以产生交流电压。在本专利技术的二次电池系统中，在无需使用电力变压器的情况下利用简单的电路来进行二次电池的电压平衡调节，从而实现了二次电池系统的重量和成本令人满意。附图说明参考附图来进行本文说明，其中，所有附图中相同的附图标记指代相同的部件，并且图1是示出本专利技术第一实施例的二次电池系统的结构的电路的示意图；图2是示出双极型锂离子二次电池的结构的横截面图；图3是包括安装有二极管安装基板的外壳的电池模块的立体图；图4是示出本专利技术第一实施例的二次电池系统的第一变形例的电路的示意图；图5是示出本专利技术第一实施例的二次电池系统的第二变形例的电路的示意图；图6是用于模拟本专利技术第一实施例的二次电池系统的电路的示意图；图7A是示出图6所示电路的电压相对于充电电流变化的二次电池的电压依赖性的模拟结果的图形；图7B是示出图6所示电路的电压相对于充电电流相等的二次电池的电压依赖性的模拟结果的图形；图8A 8C是示出图6所示电路的电压相对于充电电流变化的二次电池的脉冲频率依赖性的模拟结果的图形；图9是示出图6所示电路使用1 μ F电容器的模拟结果的图形；图10是示出应用于机动车辆时本专利技术第一实施例的二次电池系统的控制单元所执行的操作步骤的流程图；图11是示出电池模块和逆变器之间的关系的示意图；图12是示出应用于机动车辆时本专利技术第一实施例的二次电池系统的变形例的控制单元所执行的操作步骤的流程图；图13是示出根据本专利技术第二实施例的二次电池系统的结构的电路的示意图；图14是示出本专利技术第二实施例的二次电池系统的能量流的流程图；图15Α是示出二次电池的V-I特性的图形；图15Β是示出电压V1和二次电池的电压Vb之间的关系的图形；图16是示出对利用串联连接的32个电解电容器来代替第二实施例的二次电池系统中串联连接的二次电池的电路进行充电的实验的结果的图形；图17是示出根据本专利技术第三实施例的二次电池系统的结构的电路的示意图；图18是示出第三实施例的二次电池系统的结构的第一变形例的电路的示意图， 其中，在第一二极管的阴极和第二二极管的阳极之间的连接部与电容器之间分别配置有开关；以及图19是示出第三实施例的二次电池系统的结构的第二变形例的电路的示意图， 其中，在第二二极管的阴极和各二次电池的正电极之间分别配置有开关。具体实施例方式以下参考附图来详细说明包括本专利技术的二次电池系统的实施例。第一实施例的二次电池系统包括电压为Vl Vn的二次电池20_1 20_η、二极管101、电容值为Cl Cn的电容器10_1 10_η、电容器Ccom_noiz、电阻值为R的电阻器 30和AC电源102。由于电容器Cconuioiz表示通常用于去除由逆变器产生的共模噪声的电容器，因此省略了对该电容器的详细说明。来自AC电源102的上端子的电流通过电容器 Ccom_noiz最终流入AC电源102的下端子。当电路的布线长时，可以将电容器Cconuioiz安装在电池系统100中以降低噪声。各个二次电池20_1 20_n是例如构成电池的最小单位的、为诸如图2所示双极型二次电池的单电池(cell)。然而，在本专利技术中，二次电池不限于所公开的电池。即，可以使用包括串联连接的多个单电池的任何类型的二次电池。换言之，可以使用各种类型的二次电池。如图2所示，双极型锂离子二次电池200包括彼此堆叠的多个单电池(二次电池)210。更具体地，双极型锂离子二次电池200具有各自包括集电体214的多个电极，其中，集电体214的一面形成有正极活性物质层212并且另一面形成有负极活性物质层211。 这些电极被配置为一个电极上形成的正极活性物质层212面对另一电极上形成的负极活性物质层211。在正极活性物质层212和负极活性物质层213之间配置有离子导电层213， 结果是这些电极和离子导电层213交替地彼此堆叠。利用层压膜230气密密封包括堆叠的单电池210的发电单元220。二极管101是具有整流功能的电子元件。二极管101具有阳极(输入端子)和阴极(输出端子)，并且其特征在于，当施加有小于预定阈值的正向偏压时，二极管101不导通，而当施加有大于预定阈值的正向偏压时(即，当阳极的电位高于阴极的电位时)，二极管101导通(S卩，电流从阳极流向阴极)。此外，当导通时，二极管101展现低阻抗，并且其输出电压固定为阈值电压。硅二极管可用作二极管101。如图所示的，各二极管101包括二极管 IOlaUOlb0各电容器10_1 10_n是利用电容累积并释放电荷的无源元件。当在高频下工作时，电容器展现低阻抗，而当在低频下工作时，电容器展现高阻抗。因而，电容器10_1 10_n可用作用于阻隔直流(即，DC)的元件。对于各电容器10_1 10_n，优选使用陶瓷电容器、铝电解电容器和/或塑料膜电容器。即，如果使用在故障时诱发短路的一类电容器， 则图1所示的第一实施例的二次电池系统往往会示出由于电容器10_1 10_n中的至少一个电容器在故障期间短路，因此对AC电源102施加二次电池20_1 20_n的高DC电压 Vl Vn中的相应的高DC电压，由此导致系统的普遍故障。因此，优选使用在故障时诱发开路的一类电容器。通过使用这种电容器，提供了可靠的二次电池系统。电阻器30是向电路提供阻抗以限制该电路中流动的电流并降低施加至该电路的电压的无源元件。由镀铬金属薄膜层构成的片式电阻器可用作电阻器30。AC电源102是能够至少输出通过将完全充电的单电池的电压与两个二极管IOla 和IOlb的阈值电压相加所提供的电压幅度本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种二次电池系统，其包括串联连接的至少两个二次电池，所述二次电池系统还包括：多个第一二极管，分别具有阳极和阴极，其中，所述第一二极管的阳极连接至串联连接的所述至少两个二次电池中的相应二次电池的负电极；多个第二二极管，分别具有阳极和阴极，其中，所述第二二极管的阴极连接至相应二次电池的正电极，并且所述第二二极管的阳极连接至所述多个第一二极管中的相应第一二极管的阴极；多个电容器，其连接至多个连接部，所述多个连接部分别是所述多个第一二极管中的第一二极管的阴极和所述多个第二二极管中的第二二极管的阳极之间的接点；以及交流电源，其通过所述多个电容器与所述多个连接部相连接，其中，所述交流电源选择性地工作以产生交流电压。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：木下拓哉，
申请(专利权)人：日产自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP
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