電力儲備裝置、電力系統(tǒng)和電動車的制作方法
【專利摘要】公開了一種電力儲備裝置。在一個實施例中，電力儲備裝置包括：第一模塊，該第一模塊包括第一組電池單元和被配置為使用無源平衡以減少第一組電池單元之中的電壓差異的第一單元間平衡調(diào)整部。電力儲備裝置還包括第二模塊，該第二模塊包括第二組電池單元和被配置為使用無源平衡以減少第二組電池單元之中的電壓差異的第二單元間平衡調(diào)整部。電力儲備裝置進一步包括被配置為使用有源平衡以減少第一模塊與第二模塊之中的電壓差異的模塊間平衡調(diào)整部。
【專利說明】電力儲備裝置、電力系統(tǒng)和電動車
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電力儲備裝置、電力系統(tǒng)和使用來自電力儲備裝置的電力的電動車。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，諸如鋰離子電池的二次電池的使用迅速擴展至用于儲備電力的電力存儲裝置和用于與諸如太陽能電池或風(fēng)力發(fā)電等新能源系統(tǒng)結(jié)合的汽車的電力存儲電池中。當(dāng)將大量諸如單元電池(也稱為電動電池或單元；在下面描述中，必要時稱為電池單元)的電力存儲元件用于生成高電力時，采用多個電力存儲模塊相互串聯(lián)的配置。在電力存儲模塊中，多個電池單元，即，例如四個電池單元相互并聯(lián)和/或串聯(lián)來配置電池塊。大量的電池塊被存儲在保護箱內(nèi)以配置電力存儲模塊(也稱為組裝電池)。
[0003]此外，已知的是其中多個電力存儲模塊相互連接并且為這些模塊設(shè)置共用控制裝置的電池系統(tǒng)。在這種配置中，每個電力存儲模塊包括模塊控制器，模塊控制器和共用控制裝置通過通信裝置相互通信。
[0004]在使用多個電池單元的情況下，由于電池單元等之間自放電的差異，即使當(dāng)多個電池單元中的一個在放電過程中達到工作電壓的下限時,其他電池單元仍可能沒有達到工作電壓的下限。當(dāng)在這種狀態(tài)下再次對電池單元充電時，其中一些電池單元不能充滿，從而造成其中不能完全利用這些電池單元的能力的問題。
[0005]為了校正在多個電池單元之間的電壓上的變化，執(zhí)行用于控制電池單元之間的平衡的均等化處理。因為在車載電池、家用電力儲備裝置等的箱子內(nèi)，電力儲備裝置包括非常大的數(shù)量的電池單元，存在的問題是均等化所有電池單元的電壓需要很長的時間。
[0006]通過其中對每個電力存儲模塊執(zhí)行用于電池單元的電壓均等化處理的模塊內(nèi)均等化(單元間電壓調(diào)整)和其中執(zhí)行用于均等化電力存儲模塊電壓處理的模塊內(nèi)均等化(模塊間電壓調(diào)整)可減少完成均等化所需的時間。
[0007]作為用于均等化其中多個電池單元相互連接的電力存儲模塊內(nèi)的多個電池單元電壓的配置，已知的是電壓平衡電路(稱為無源平衡調(diào)整電路)，其中，電阻器和開關(guān)元件相互并聯(lián)并使電壓高的電池單元放電。此外，在其中多個電力存儲模塊相互連接的電力儲備裝置中，與上述示例一樣，已知的配置是電阻器元件和開關(guān)元件被用于均等化電力存儲模塊的電壓。
[0008]然而，當(dāng)通過電阻器均等化電壓時，電池單元和電力存儲模塊的電壓整體不合需要的降低，并且因此，需要重復(fù)多次用于調(diào)整電壓的充電和放電，從而把這些電壓設(shè)置成目標值。因此，完成電力儲備裝置電壓調(diào)整的時間很長。尤其是當(dāng)正/負活性材料出現(xiàn)循環(huán)退化、溫度條件變化或電池單元中的電量根據(jù)內(nèi)部電阻降低時，電池單元中的電量之間的失衡很大，完成電壓調(diào)整的時間較長。此外，電池單元的變化在模塊之間不能調(diào)整，并且難以保持平衡。
[0009]另一方面，提出了通過線圈和開關(guān)元件均等化電壓的電路(稱為有源平衡調(diào)整電路)。在通過使用線圈移動電荷來均等化電壓的電路配置中，可在相對短的時段內(nèi)均等化電壓，但是線圈和開關(guān)元件的布置以及控制開關(guān)元件都很復(fù)雜，而且需要以能夠平穩(wěn)傳遞電力的方式布置大量線圈。
[0010]例如，在專利文獻I中，大量的電池單元被分成多個串聯(lián)單元組，同時為每個單元組和組內(nèi)電壓平衡校正電路設(shè)置單元內(nèi)電壓平衡校正電路。單元間平衡校正電路通過電感器和開關(guān)元件均等化每個單元組內(nèi)單元的電壓。組內(nèi)電壓平衡校正電路具有其中通過變壓器線圈和開關(guān)電路形成的交流耦合校正單元組的串聯(lián)電壓的配置。
[0011]引用列表
[0012]專利文獻
[0013]專利文獻1:日本未經(jīng)審核專利申請公開第2008-035680號
【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]技術(shù)問題
[0015]專利文獻I所述的組內(nèi)電壓平衡校正電路可應(yīng)用于電力存儲模塊中的電池之間的平衡的校正。然而，線圈被配置為連接至每個單元組(例如，兩個電池單元)。線圈被配置為纏繞在相同的磁芯上。因此，當(dāng)組內(nèi)電壓平衡校正電路已連接至存儲在不同箱子中的多個電力存儲模塊時，線圈和磁芯被存儲在不同的箱子內(nèi)。因為采用了其中多個電力存儲模塊連接至不同變壓器裝置的星形布線，故存在的問題是當(dāng)電路存儲模塊的數(shù)量增加時，連接變得復(fù)雜。此外，即使非常大量的電池單元被分成單元組，而當(dāng)每個組由兩個單元配置時，仍需要非常大量的電感器。其結(jié)果是組件的數(shù)量增加，從而造成電路板的面積增加。
[0016]此外，因為通過在相同的相位上打開和關(guān)閉的方式來控制切換電路均等化電壓，故可獨立控制用于每個組的切換操作。因此，存在的問題是電力不能從電壓高的具體單元組傳輸至電壓低的具體單元組。
[0017]因此，本發(fā)明的目的是提供一種在不需要大量電感器的情況下能減少完成電壓調(diào)整所需時間的電力儲備裝置、電力系統(tǒng)和電動車。
[0018]問題的解決方案
[0019]為了解決上述問題，本公開包括一種電力儲備裝置，電力儲備裝置包括:第一模塊，該第一模塊包括第一組電池單元和被配置為使用無源平衡以減少第一組電池單元之中電壓差異的第一單元間平衡調(diào)整部(inter-cell balance adjustment unit)。電力儲備裝置還包括第二模塊，該第二模塊包括第二組電池單元和被配置為使用無源平衡以減少第二組電池單元之中的電壓差異的第二單元間平衡調(diào)整部。電力儲備裝置進一步包括被配置為使用有源平衡以減少第一模塊與第二模塊之中的電壓差異的模塊間平衡調(diào)整部(inter-module balance adjustment unit)。
[0020]更優(yōu)選地，在本公開中，所述第一模塊進一步包括第一電池監(jiān)測部，該第一電池監(jiān)測部被配置為檢測第一組內(nèi)的每一個電池單元的電壓；并且第二模塊進一步包括第二電池監(jiān)測部，該第二電池監(jiān)測部被配置為檢測第二組內(nèi)的每一個電池單元的電壓。
[0021]另外，在本公開中，第一模塊進一步包括第一控制部，該第一控制部被配置為基于通過第一電池監(jiān)測部所檢測到的電壓來確定第一單元間平衡調(diào)整部內(nèi)的哪些開關(guān)將被切換以無源地減少第一組電池單元之中的電壓差異，并且第二模塊進一步包括第二控制部，該第二控制部被配置為基于通過第二電池監(jiān)測部所檢測到的電壓來確定第二單元間平衡調(diào)整部內(nèi)的哪些開關(guān)將被切換以無源地減少第二組電池單元之中的電壓差異。
[0022]此外，在本公開中，電力儲備裝置還包括電池控制器，該電池控制器被配置為從所述第一控制部接收所述第一模塊內(nèi)的所述第一組電池單元的第一累積電壓；從所述第二控制部接收所述第二模塊內(nèi)的所述第二組電池單元的第二累積電壓；以及將控制信息傳輸至指示所述第一模塊和所述第二模塊，所述控制信息指示所述模塊間平衡調(diào)整部的哪些開關(guān)將被切換以有源地減少所述第一模塊與所述第二模塊之中的電壓差異。
[0023]在另一個實施例中，電力儲備方法包括檢測第一模塊中的第一組電池單元的電壓并且檢測第二模塊中的第二組電池單元的電壓。該方法還包括基于第一組電池單元的電壓確定第一模塊的第一累積電壓并且基于第二組電池單元的電壓確定第二模塊的第二累積電壓。該方法進一步包括控制第一組開關(guān)以有源地平衡第一模塊與第二模塊之中的累積電壓并且控制第二組開關(guān)以無源地平衡第一模塊內(nèi)的電池單元之間的電壓和第二模塊內(nèi)的電池單元之間的電壓。
[0024]在另一個實施例中，電動車包括電力儲備裝置，電力儲備裝置包括:第一模塊，該第一模塊包括第一組電池單元和被配置為使用無源平衡以減少第一組電池單元之中電壓差異的第一單元間平衡調(diào)整部。電力儲備裝置還包括第二模塊，該第二模塊包括第二組電池單元和被配置為使用無源平衡以減少第二組電池單元之中的電壓差異的第二單元間平衡調(diào)整部。電力儲備裝置進一步包括被配置為使用有源平衡以減少第一模塊與第二模塊之中的電壓差異的模塊間平衡調(diào)整部，以及被配置為將從電力存儲裝置提供的電力用于驅(qū)動發(fā)動機和電力車輛控制電子設(shè)備。
[0025]發(fā)明的有益效果
[0026]在本公開中，由于使用無源平衡控制執(zhí)行單元間電壓調(diào)整(稱為單元間平衡調(diào)整或單元平衡)，在不需要電感器元件的情況下，可減少電路和電路板的尺寸。另一方面，由于使用有源平衡控制執(zhí)行模塊間電壓調(diào)整(稱為模塊間平衡調(diào)整或模塊間平衡)，可防止整體電壓下降。此外，當(dāng)執(zhí)行模塊間平衡調(diào)整時，需要消除大于單元間平衡調(diào)整情況下的電壓上的差，因此，當(dāng)通過無源平衡調(diào)整執(zhí)行模塊間平衡調(diào)整時，完成平衡調(diào)整所需的時間變長。因此，如在本公開中，通過組合單元間平衡調(diào)整和模塊間平衡調(diào)整使完成平衡調(diào)整所需的時間減少。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為電力儲備裝置的示例的方框圖。
[0028]圖2的A為示出了無源平衡調(diào)整的方框圖。圖2的B、圖2的C和圖2的D為示出
了無源平衡調(diào)整的示意圖。
[0029]圖3的A為示出了有源平衡調(diào)整的方框圖。圖3的B、圖3的C和圖3的D為示出了有源平衡調(diào)整的示意圖。
[0030]圖4為示出了具有與現(xiàn)有技術(shù)相同配置的模塊間平衡調(diào)整電路的示例的連接圖。
[0031]圖5為示出了模塊間平衡調(diào)整電路的第一示例的連接圖。
[0032]圖6為示出了模塊間平衡調(diào)整電路的第二示例的連接圖。
[0033]圖7為示出了開關(guān)的特定示例的連接圖。[0034]圖8為示出了模塊間平衡調(diào)整電路的第二示例的操作的連接圖。
[0035]圖9的A、圖9的B、圖9的C和圖9的D為示出了操作用于打開和關(guān)閉開關(guān)的時序圖。圖9的E、圖9的F、圖9的G和圖9的H為示出了通過線圈的電流的波形圖。
[0036]圖10為示出了模塊間平衡調(diào)整電路的第三示例的連接圖。
[0037]圖11為示出了模塊間平衡調(diào)整電路的第四示例的連接圖。
[0038]圖12為示出了模塊間平衡調(diào)整電路的第五示例的連接圖。
[0039]圖13為包括本公開中的平衡調(diào)整電路的電力儲備裝置的示例的方框圖。
[0040]圖14為設(shè)置用于本公開中的電力存儲模塊的控制部的示例的方框圖。
[0041]圖15為示出了本公開中的平衡調(diào)整處理的第一示例的流程圖。
[0042]圖16為示出了本公開的平衡調(diào)整處理第一示例中電池單元電壓變化的示意圖。
[0043]圖17為示出了本公開的平衡調(diào)整處理的第二示例的流程圖。
[0044]圖18為示出了本公開中的平衡調(diào)整處理第二示例中的電池單元電壓變化和無源平衡調(diào)整處理示例中電池單元電壓變化的示意圖。
[0045]圖19為示出了在本公開的平衡調(diào)整處理的另一示例中的電池單元的電壓上的改變的示意圖。
[0046]圖20為包括本公開的模塊間平衡電路的電力存儲系統(tǒng)應(yīng)用示例的第一示例的方框圖。
[0047]圖21為包括本公開中的模塊間平衡電路的電力存儲系統(tǒng)的應(yīng)用示例的第二示例的方框圖。
【具體實施方式】
[0048]下文中將描述的實施例為本公開的優(yōu)選的特定示例，并且設(shè)置用于各種技術(shù)上的優(yōu)選限制，但是本發(fā)明的范圍并不限于下面所描述的實施例，除非有專門包括用于限制本公開的描述。
[0049]“電力儲備裝置”
[0050]當(dāng)大量的電力存儲元件(例如，電池單元)被用于生成高的電力時，采用其中多個電力存儲單元(下文中稱之為電力存儲模塊)相互連接并且將控制裝置共用地設(shè)置用于多個電力存儲模塊的構(gòu)造。這種配置被稱為電力儲備裝置。
[0051]每個電力存儲模塊是通過組合包括多個串聯(lián)的電池單元(例如，即鋰離子二次電池)或串聯(lián)連接的多個相互并聯(lián)的電池單元(電池塊)的電池部和設(shè)置用于每個模塊的模塊控制器所獲得的單元。每個模塊控制器與整個控制裝置(根據(jù)需要下文稱之為控制盒)連接，控制盒執(zhí)行充電控制、放電控制和抑制劣化控制等的操作。模塊控制器和控制盒由微計算機配置。
[0052]用于每個電力存儲模塊的模塊控制器和控制盒通過總線相互連接。串行接口被用作總線。更具體來說，SM總線(系統(tǒng)管理總線)、CAN(控制器局域網(wǎng))、SPI (串行外圍接口)等被用作串行接口。
[0053]每個模塊控制器和控制盒相互通信。即將關(guān)于每個電力存儲模塊的內(nèi)部狀態(tài)的信息(即包括關(guān)于每個電池單元的電壓和模塊的全部的電壓的信息的電池信息、關(guān)于電流的信息和關(guān)于溫度的信息)從每個模塊控制器傳輸給控制盒，從而控制每個電力存儲模塊的充電處理和放電處理。
[0054]圖1示出了電力儲備裝置的特定連接配置的示例。例如，四個電力存儲模塊MODl至M0D4相互串聯(lián)。在這種情況下，例如，正極端子I (VB+)和負極端子2(VB_)獲得電力儲備裝置的整體輸出電壓，即例如大約200V。電力存儲模塊分別包括模塊控制器CNTl至CNT4和電池部BBl至BB4，在其中每一個中，多個并聯(lián)的電池單元或電池塊相互連接。
[0055]模塊控制器CNTl至CNT4通過總線相互連接，并且模塊控制器CNT4的通信端子與控制盒ICNT連接。關(guān)于每個模塊的電壓等的電池信息從每個模塊控制器傳輸至控制盒ICNT?？刂坪蠭CNT還包括通信端子3，似的可執(zhí)行與外界的通信。
[0056]在本發(fā)明的實施例中，使用無源平衡調(diào)整執(zhí)行每個模塊中的單元間平衡調(diào)整，并且使用有源平衡調(diào)整執(zhí)行模塊間平衡調(diào)整。由于使用無源平衡調(diào)整執(zhí)行單元間電壓調(diào)整(稱為單元間平衡調(diào)整)，故在不需要電感器元件的情況下可減小電路和電路板的尺寸。另一方面，由于使用有源平衡控制執(zhí)行模塊間電壓調(diào)整(稱為模塊間平衡調(diào)整)，故可防止整體電壓下降。通過組合單元間平衡調(diào)整和模塊間平衡調(diào)整，可以減少完成平衡調(diào)整所需的時間。
[0057]“單元平衡”
[0058]在本公開中，通過在上述多個電力存儲模塊MODl至MODn上執(zhí)行模塊間平衡調(diào)整，均等化電力存儲模塊的輸出電壓。通常，因為在每個電力存儲模塊中包括大量的電池單元，故與每個電力存儲模塊中的電池單元之間的電壓平衡相比，電力存儲模塊之間的變化較大。因此，即使在每個電力存儲模中執(zhí)行單元間平衡調(diào)整，單元間平衡調(diào)整仍顯著減少完成平衡調(diào)整所需的時間。
[0059]在描述本公開之前，將描述一般的無源平衡調(diào)整。如圖2的A中所示，例如，將檢查用于十六個電池單元Cl至C16的單元間平衡調(diào)整。用于短路單元兩端的開關(guān)S16和電阻器R16與每個單元連接。在圖2的A中，出于簡化的目的，僅示出了電池單元C16的開關(guān)S16和電阻器R16。例如通過控制器CNT控制打開和關(guān)閉開關(guān)?？刂破鰿NT檢測每個單元的電壓。
[0060]當(dāng)在對放電的電池單元Cl都C16充電期間任意電池單元達到工作電壓的上限時，結(jié)束放電。如圖2的B中所示，在這種狀態(tài)下，其他電池單元的電壓比工作電壓的上限低。例如，自放電量上的差異導(dǎo)致電池單元之間的放電量上的變化。如圖2的C中所示，控制器CNT打開除了電壓最低的電池單元C13之外的電池單元，使得這些電池單元通過相應(yīng)的電阻器放電，并且這些電池單元的電壓與C13的電壓匹配。
[0061]然后，電池單元Cl至C16再次充電直至任意的電池單元Cl至C16的電壓達到工作電壓的上限為止。然后，電池單元放電，使得其電壓與達到工作電壓的上限時的最低電壓匹配。通過重復(fù)這樣的操作，可以基本上與圖2的D中所示的工作電壓的上限相等的方式來增加電池單元Cl至C16的電壓，從而防止放電量減少。無源平衡調(diào)整的配置簡易，但是問題在于放電的能量被浪費了。
[0062]接下來，將參照圖3對有源平衡調(diào)整進行描述。在本公開中，如圖3的A中所示，回掃變壓器(flyback transformer) Tl至T16分別與電池單元連接。回掃變壓器Tl至T16分別由初級側(cè)線圈Wl至W16、次級側(cè)線圈WOl至W016和磁芯配置。初級側(cè)線圈Wl至W16和開關(guān)SI至S16相互串聯(lián)，次級側(cè)線圈WOl至W016和開關(guān)SOl至S016相互串聯(lián)。在圖3的A中，分別示出了用于電池單元Cl和C16的回掃變壓器Tl和T16、開關(guān)SI和S16以及開關(guān) SOl 和 S016。
[0063]在回掃變壓器Tl至T16中的每一個中，初級側(cè)線圈與次級側(cè)線圈的繞線比為特定值，并且初級側(cè)線圈上的相位與次級側(cè)線圈上的相位相反。此外，回掃變壓器Tl至T16可在兩個方向上傳輸電力。因此，表示初級側(cè)和次級側(cè)只是為了方便，而電力可以從初級側(cè)傳輸至次級側(cè)，也可以從次級傳輸至初級側(cè)。
[0064]開關(guān)SI至S16和開關(guān)SOl至S016由控制器CNT獨立控制。通過控制這些開關(guān)的打開和關(guān)閉，可將從所期望的電池單元獲得的能量傳輸至另一電池單元?？刂破鰿NT檢測每個單元的電壓。
[0065]當(dāng)在對放電的電池單元Cl至C16充電期間任意的電池單元達至工作電壓的上限時結(jié)束放電。如圖3的B中所示，在這種狀態(tài)下，其他電池單元的電壓比工作電壓的上限低。例如，在自放電的量上的差異導(dǎo)致電池單元之間的放電量上的變化。
[0066]如圖3的C中所示，當(dāng)達到工作電壓的上限時，電力從電量最大(最高電勢)的電池單元C15傳輸至電量最低(電勢最低)的電池單元C13。因此，如圖3的D中所示，剩余的電量變成基本上彼此相等。然后，通過對電池單元Cl至C16充電，所有的電池單元可基本上充電至完全充電電壓。實際上，執(zhí)行了多個處理。這種控制稱為有源平衡調(diào)整。與無源平衡調(diào)整相比，可有效使用電量有源平衡調(diào)整是優(yōu)選的。
[0067]在本公開中，上述無源平衡調(diào)整被應(yīng)用于單元間平衡調(diào)整。如上所述，單元間平衡調(diào)整的配置為其中控制與電池單元并聯(lián)的控制電阻器和開關(guān)以控制開關(guān)的打開和關(guān)閉。此夕卜，在本公開中，有源平衡調(diào)整被應(yīng)用于模塊間平衡調(diào)整。
[0068]下面將對可用于本公開的模塊間平衡調(diào)整的一些配置示例執(zhí)行描述。
[0069]圖4示出了其中現(xiàn)有的單元平衡電路直接應(yīng)用于有源模塊間平衡調(diào)整電路的電路配置。例如，在十四個電力存儲模塊之間執(zhí)行平衡控制。電池部BBl至BB14相互串聯(lián)。每個電池部具有一配置，其中，八個電池單元相互并聯(lián)，并且均包括八個電池單元的十六個并聯(lián)(電池塊)相互串聯(lián)，每個(所謂的(8P16S))。例如，每個電池部生成(3.2VX16 =51.2V)的電壓。因此，串聯(lián)的十四個電池部BBl至BB14生成(51.2VX 14 = 716.8V)的電壓。
[0070]串聯(lián)的十四個電池部的正極側(cè)和負極側(cè)分別與次級側(cè)線圈WO的兩端連接。此外，設(shè)置共用的磁芯M。此外，次級側(cè)開關(guān)SO與次級側(cè)線圈WO串聯(lián)，初級側(cè)開關(guān)SI至S14分別與初級側(cè)線圈Wl至W14串聯(lián)。開關(guān)SO至S14例如由MOSFET配置。
[0071]在使用圖4中所示的配置的有源平衡調(diào)整操作中，打開連接至電壓最高的電池單元的初級側(cè)線圈的開關(guān)，并且接著在開關(guān)SO打開時關(guān)閉該開關(guān)，以將電流提供給次級側(cè)線圈WO并對電池部BBl至BB14充電。例如，當(dāng)電池部BB2的電壓為56.5V并且其它的電池部的電壓為55.9V時，初級側(cè)開關(guān)S2打開一段時間，并且接著在次級側(cè)開關(guān)SO打開時關(guān)閉。流過次級側(cè)線圈WO的電流對電池部BBl至BB14(然而，不包括BB2)進行充電。
[0072]在圖4中示出的配置中，由于變壓器的磁芯M為共用的，難以通過在不同的箱中存儲電力存儲模塊來配置多個電力存儲模塊，即，例如十四個。在這種情況下，通過磁芯、線圈和開關(guān)配置的變壓器單元被存儲在十四個電力存儲模塊之外的不同的箱內(nèi)以配置變壓器裝置，并且十四個電力存儲模塊以具有變壓器裝置作為中心的星形連接的方式與變壓器裝置連接。這種星形配置的問題是其中當(dāng)電力存儲模塊的數(shù)量大時，星形布線變得復(fù)雜。
[0073]此外，在圖4中示出的配置中，通過相互串聯(lián)的十四個電池部將716.8V的電壓施加于包括次級側(cè)線圈WO和開關(guān)SO的串聯(lián)電路。因為在實際使用中要考慮到耐受電壓為所施加的電壓的三倍，故配置開關(guān)SO的半導(dǎo)體開關(guān)元件(例如，F(xiàn)ET)的耐受電壓應(yīng)該是2000V或更高。難以實現(xiàn)圖4中所示的需要具有這樣的耐受電壓的半導(dǎo)體開關(guān)元件的配置。因此，圖4中所示的電路配置可用于模塊間平衡調(diào)整，但是這種配置不是優(yōu)選的。
[0074]圖5示出了模塊間平衡調(diào)整電路的第一示例。如圖5中所示，磁芯M被分成十四個磁芯Ml至M14,次級側(cè)線圈WO分成十四個次級側(cè)線圈WOl至W014。這樣,可分成十四個電力存儲模塊并存儲箱子內(nèi)。在圖5中所示的配置中，716.8V的電壓被施加于每個初級側(cè)開關(guān)SOl至S014。但是，在圖5中所示的配置中，單獨地配置回掃變壓器Tl至T14，由于初級側(cè)和次級側(cè)開關(guān)與相應(yīng)的線圈連接，故它們可獨立地控制開關(guān)操作。因此，如后面描述的一樣，可以以這樣的方式執(zhí)行控制以同時從多個電池單元獲得電力并同時將電力提供給多個電池部。此外，通過控制開關(guān)操作中接通時間段的長度可以控制電量。
[0075]圖6示出了模塊間平衡調(diào)整電路的第二示例。如圖6中所示，在本公開中，回掃變壓器Tl由初級側(cè)線圈W1、次級側(cè)線圈WOl和磁芯Ml配置。初級側(cè)線圈Wl和開關(guān)SI相互串聯(lián)，并且次級側(cè)線圈WOl和開關(guān)SOl相互串聯(lián)。同樣地，回掃變壓器T2至T14分別由初級側(cè)線圈W2至W14、次級側(cè)線圈W02至W014和磁芯M2至M14配置。初級側(cè)線圈W2至W14和開關(guān)S2至S14相互串聯(lián)。次級側(cè)線圈W02至W014和開關(guān)S02至S014相互串聯(lián)。
[0076]包括回掃變壓器Tl的初級側(cè)線圈Wl和開關(guān)SI的串聯(lián)電路連接至電力存儲模塊的電池部BBl的正極側(cè)和負極側(cè)。其他分別包括初級側(cè)線圈W2至W14和開關(guān)S2至S14的串聯(lián)電路分別連接至電力存儲模塊的電池部BB2至BB14的正極側(cè)和負極側(cè)。
[0077]設(shè)置電路存儲元件51，并且該電路存儲元件51生成共用電源電壓CV。共用電源電壓CV為比串聯(lián)的電池部的總電壓(即716.8V)低的電壓。共用電源電壓CV優(yōu)選地設(shè)定為小于或等于次級側(cè)開關(guān)的耐受電壓的三分之一。例如，共用電源電壓CV被設(shè)定為基本上等于電池部的單位電壓(51.2V)。通過控制總放電電流和總充電電流這樣的方式，以在沒有溢流或損耗的情況下控制共用電源電壓CV的電勢至所期望的電壓。
[0078]電力存儲元件51為電池、電容器等。電力存儲元件51將共用電源線CL+設(shè)置成共用電源電壓CV，并且另一共用電源線CL-設(shè)置成0V。另一共用電源線CL-應(yīng)該是與多個電源模塊串聯(lián)的電池部的電壓(V-)不同并且不與其連接的電源。然而，共用電源線CL-可與電源V-連接。分割初級側(cè)線圈WOl至W14的一組端部與共用電源線CL+連接，分割次級側(cè)線圈WOl至W014的另一組的端部分別通過開關(guān)SOl至S014與共用電源線CL-連接。
[0079]開關(guān)SO至S14和開關(guān)SOl至S014例如由MOSFET配置。如圖7中所示，例如，回掃變壓器Tl由MOSFET QOl和連接在MOSFET QOl的漏極和源極之間的二極管DOl配置，開關(guān)SI由MOSFET Ql和連接在MOSFET Ql的漏極與源極之間的二極管Dl配置?？刂坪蠭NCT中的控制部的控制信號控制開關(guān)的打開和關(guān)閉。控制盒ICNT接收關(guān)于監(jiān)測來自每個電力存儲模塊的模塊控制器CNT的電壓的結(jié)果信息并生成控制信號(脈沖信號)。
[0080]可替換地，可使用諸如IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)等半導(dǎo)體開關(guān)元件而不是MOSFET0應(yīng)注意的是，在由MOSFET和連接在MOSFET的漏極與源極之間的二極管配置的開關(guān)中，從源極至漏極的電流在沒有控制信號的情況下自動流過二極管(開關(guān)自動打開)。[0081]共用電源電壓CV被施加于次級側(cè)線圈WOl至W014和開關(guān)SOl至S014的串聯(lián)電路。例如，通過將共用電源電壓CV設(shè)置成與施加于初級側(cè)線圈和開關(guān)的電壓相同的電壓(51.2V)，次級側(cè)開關(guān)SOl至S014的耐受電壓可被設(shè)置成約154V。對于配置次級側(cè)開關(guān)SOl至S014的半導(dǎo)體開關(guān)來說，這種耐受電壓值不太高，從而可較容易地配置模塊間平衡調(diào)整電路。
[0082]在回掃變壓器Tl至T14中的每一個中，初級側(cè)線圈與次級側(cè)線圈的繞線比不限制為1，初級側(cè)線圈上的相位與次級側(cè)線圈上的相位相反。此外，回掃變壓器Tl至T14可在兩個方向上傳輸電力。因此，表示初級和次級只是為了方便，而電力可以從初級側(cè)傳輸至次級偵牝也可以從次級側(cè)傳輸至初級側(cè)。
[0083]以回掃變壓器Tl作為示例，當(dāng)在開關(guān)SI和SOl關(guān)閉后打開開關(guān)SI時，電流流過線圈Wl并且磁芯Ml被磁化。當(dāng)開關(guān)SI被打開時，流過線圈Wl的電流隨著時間增加。接下來，當(dāng)開關(guān)Si被關(guān)閉并且開關(guān)SOl被打開時，由于磁芯已經(jīng)磁化，故電流通過開關(guān)SOl流至線圈W01。電流變成隨時間減少的電流。這對于其他回掃變壓器的操作是一樣的?；貟咦儔浩骶哂旭詈想姼衅鞯墓δ?。
[0084]在使用如圖6中所示配置的有源平衡調(diào)整操作中，通過控制初級側(cè)開關(guān)將電力從電壓最高的電池部傳輸至電力存儲元件51。此外，通過控制次級側(cè)開關(guān)，電力傳輸至電壓最低的電力存儲模塊的電池部。因此，本公開的模塊間平衡調(diào)整電路通過雙向回掃變壓器傳輸電力。
[0085]例如，將對當(dāng)電池部BB3的電壓最高(即，56.5V)和當(dāng)電池部BB2的電壓最低(SP，55.9V)時的操作進行描述。首先，打開回掃變壓器T3的開關(guān)S3，并且電流流過使用電池部BB3作為電源的初級側(cè)線圈W3。然后，關(guān)閉開關(guān)S3，打開開關(guān)S03。電磁能使電流流過次級側(cè)線圈W03，并對電力存儲元件51充電。
[0086]接下來，在打開回掃變壓器T2的開關(guān)S02的同時關(guān)閉開關(guān)S03，并且電力存儲元件51使電流流過次級側(cè)線圈W02。接下來，在打開開關(guān)S2的同時關(guān)閉開關(guān)S02，通過初級側(cè)線圈W2的電流對電池部BB2充電。因此，完成有源平衡調(diào)整操作。
[0087]將參照圖8和圖9對有源平衡調(diào)整操作進行更詳細的描述。如圖8中所示，流過回掃變壓器T3的線圈W3的電流被表示為il，并且流過線圈W03的電流被表示為i2。電流il和i2具有相反的相位。流過回掃變壓器T2的線圈W02的電流被表示為i3，流過線圈W2的電流表示為i4。電流i3和i4具有相反的相位。此外，假設(shè)在開始操作時已經(jīng)完全充滿電力存儲兀件51。
[0088]如通過圖9中的時序圖所示，彼此并行地執(zhí)行通過回掃變壓器T3和回掃變壓器T2的電力的傳輸。首先，如圖9的A和圖9的C中所不，開關(guān)S3和S02打開同樣長的一段時間。當(dāng)關(guān)閉開關(guān)S3時，如圖9的E中所示，逐漸增加的電流il流過線圈W3。當(dāng)打開開關(guān)S02時，如圖9的G中所示，逐漸增加的電流i3流過線圈W02。電流i3在放電方向上流過電力存儲元件51。
[0089]接下來，關(guān)閉開關(guān)S3和S02，并且如圖9的B和圖9的D中所示，開關(guān)S03和S2打開同樣長的一段時間。當(dāng)已打開開關(guān)S03時，如圖9的F中所示，逐漸增加的電流i2流過線圈W03。電流i2在充電的方向上流過電力存儲元件51。使用電流i2對電力存儲元件51進行充電，電力從電池部BB3傳輸至電力存儲元件51。[0090]當(dāng)已打開開關(guān)S2時，如圖9的H中所示，逐漸減少的電流i4流過線圈W2。電流?4在其中電池部BB2充電的方向上流動。使用電流i4充電使電力存儲元件51中的電力被傳輸至電池部BB2。應(yīng)注意的是，在實際的電力傳輸中，電力是通過多個開關(guān)操作一點點傳輸?shù)?，而不是在單個開關(guān)操作中完成的。此外，要傳輸?shù)碾娏靠赏ㄟ^調(diào)制開關(guān)脈沖信號的脈寬并且通過控制開關(guān)的打開周期而被設(shè)置成所期望的值。另外，盡管在圖9中的開關(guān)S3和S02相互同步，但是實際上，如果共用電源電壓CV允許一定的寬度，則不需要建立同步關(guān)系O
[0091]此外，將對能夠應(yīng)用于本公開的模塊間平衡調(diào)整電路的變形例進行描述。在上述模塊間平衡調(diào)整電路中，通過單個回掃變壓器獲得的電力傳輸通過單個的回掃變壓器。然而，可通過多個回掃變壓器獲得電力。例如，可通過電壓最高的和電壓第二高的電力存儲模塊獲得電力。此外，獲得的電力可傳輸通過多個回掃變壓器。例如，電力可以被提供給電壓最低和電壓第二低的電力存儲模塊。例如，在圖6中所示的上述配置中，使用小電流通過回掃變壓器T14來獲得電力，并且同時，使用大電流通過回掃變壓器T3獲得電力。此外，在獲得電力的同時，使用中等的電流通過回掃變壓器Tl和T2來提供電力。
[0092]如圖10中所示，在電力存儲模塊的回掃變壓器Tl至T14的次級側(cè)上，電容器CPl至CP14被分別插入在共用電源線CL+與共用電源線CL-之間。通過使用電容器CPl至CP14來減少高頻成分，共用電源線CL+和CL-生成的電壓可被輸出為直流電源。直流電源可提供作為控制盒ICNT的電源。
[0093]此外，如圖11中所示，可為所有的電力存儲模塊提供共用回掃變壓器Tx?；貟咦儔浩鱐x由初級側(cè)線圈Wy、次級側(cè)線圈Wx和磁芯配置。線圈Wx和開關(guān)Sx相互串聯(lián)。線圈Wy和開關(guān)Sy相互串聯(lián)。回掃變壓器Tx的次級側(cè)線圈Wx的一端與端子52連接，另一端通過開關(guān)Sx與OV線連接 。端子52與共用電源電壓CV端子連接。
[0094]初級側(cè)線圈Wy的一端例如連接至多個電力存儲模塊(即，例如十四個)的串聯(lián)電池部BBl至BB14的正極側(cè)(V+)連接。初級側(cè)線圈Wy的另一端與串聯(lián)電池部BBl至BB14的負極側(cè)(V-)連接。與圖6中所示的配置一樣，回掃變壓器Tl至T14和電力存儲元件51連接至電池部BBl至BB14，并且執(zhí)行上述模塊間平衡控制。
[0095]根據(jù)圖11中所示的配置，可將電力通過回掃變壓器Tx 一次提供給所有電力存儲模塊的電池部，并且因此，可增加模塊間平衡控制的變化的數(shù)量。
[0096]此外，在本公開中，可使用采用不同于回掃轉(zhuǎn)換器法的方法的前向轉(zhuǎn)換器和采用諸如RCC(振鈴扼流圈轉(zhuǎn)換器)方的電磁耦合法的電力傳輸裝置。
[0097]圖12示出了本公開的應(yīng)用示例，其中，由電力存儲模塊M0D101至M0D104配置的另一電力儲備裝置連接至電力存儲模塊MODl至M0D14(圖6所示的配置)。在共用電源電壓CV在兩個電力儲備裝置之間一樣的情況下，共用電源線CL+和CL-可與另一電力儲備裝置連接。即，可較容易地增加所連接的電力存儲模塊的數(shù)量。
[0098]“模塊間平衡調(diào)整電路的益處”
[0099]在具有圖5、圖6、圖10、圖11和圖12中所示配置的模塊間平衡調(diào)整電路中，由于單獨地配置每個模塊的回掃變壓器，故不同于其中使用共用的磁芯的配置，其不需要設(shè)置星形布線，并且因此布線簡易。
[0100]此外，在這些模塊間平衡調(diào)整電路中，每個電力存儲模塊的電池部的兩端的電壓施加于每個回掃變壓器的初級側(cè)線圈和開關(guān)，共用電源電壓CV施加于次級側(cè)線圈和開關(guān)。共用電源電壓CV例如被配置為具有與每個電力存儲模塊的電池部的兩端的電壓一樣的值。因此，所有電力存儲模塊串聯(lián)的電壓沒有被施加于線圈和開關(guān)，并且因此可使用耐受電壓低的線圈和開關(guān)，其是有利的。
[0101]此外，在這些模塊間平衡調(diào)整電路中，可使用獨立的控制脈沖信號來控制回掃變壓器的初級側(cè)開關(guān)SI至S14和次級側(cè)開關(guān)SOl至S014。因此，電力可傳輸通過多個所期望的回掃變壓器。此外，通過設(shè)置開關(guān)操作的打開周期的長度，可以單獨地控制傳輸通過回掃變壓器的電量。即，根據(jù)要傳輸?shù)碾娏浚ㄟ^延長打開開關(guān)的時間段可改變要傳輸?shù)碾娏俊?br> [0102]此外，由于多個電力存儲模塊的輸出端子V+和V-之間電流大,會生成相對較大的噪音。但是，由于共用電源電壓CV與輸出端子V+和V-隔離，可減少負載電流變化生成的噪音效果。
[0103]幾乎不受噪音影響的共用電源電壓CV可用作控制盒ICNT的電源。例如，共用電源電壓CV的值可與控制部的電源電壓的值一樣(+5V、+ 12V等)。當(dāng)共用電源電壓CV被用作控制盒ICNT的電源時，控制盒ICNT的電源可以不受電力存儲模塊電壓變化影響的方式進行配置。
[0104]“電力儲備系統(tǒng)的示例”
[0105]圖13示出了其中本公開被應(yīng)用于包括η個(B卩，例如三個)電力存儲模塊MODl至M0D3的電力儲備系統(tǒng)的配置。電力存儲模塊分別包括電池部ΒΒ1、ΒΒ2和ΒΒ3、上述單元間平衡調(diào)整部和模塊間平衡調(diào)整部、電池監(jiān)測部61、62和62 (圖中表示為BMU1，BMU2和BMU3)和控制部71、72和72 (圖中表示MCU1，MCU2和MCU3)。另外，電池監(jiān)測部61、62和63與控制部71、72和73通過能進行交互通信的通信路徑相互連接。
[0106]單元間平衡調(diào)整部、模塊間平衡調(diào)整部、電池監(jiān)測部61、62和63以及控制部71、72和73配置圖1中所示的模塊控制器CNT。模塊的控制部71、72和73和控制整個系統(tǒng)的控制盒ICNT通過能進行交互通信的通信路徑相互連接。例如，CAN被用作通信方法。近年來，CAN被用作車載LAN。應(yīng)注意的是，圖13示出了用于控制部內(nèi)平衡調(diào)整和模塊間平衡調(diào)整的配置，并且因此，省略了與電力的傳輸相關(guān)的連接。
[0107]單元間平衡調(diào)整部均等化采用無源平衡調(diào)整方法的電力存儲模塊的電池部的電池塊(或電池單元)的電壓。由于電壓高的電池塊在無源平衡調(diào)整方法中放電，并且開關(guān)和電阻器與電池塊并聯(lián)。例如，由MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場效晶體管)配置開關(guān)。開關(guān)Fl1、F12和F13連接至電力存儲模塊MODl，開關(guān)F21、F22和F23連接至電力存儲模塊M0D2，開關(guān)F31、F32和F33連接至電力存儲模塊M0D3。.[0108]對于模塊間平衡調(diào)整部來說，可使用上述模塊間平衡調(diào)整電路的任意配置。在圖13中所示的配置中，例如使用圖6中所示的配置。即，設(shè)置回掃變壓器Tl，T2和T3，電池部和開關(guān)SI，S2和S3與回掃變壓器的初級側(cè)連接，開關(guān)S01，S02和S03和電力存儲元件51與回掃變壓器的次級側(cè)連接?？刂破胶庹{(diào)整部中的開關(guān)的控制信號從控制部71、72和73輸出?？刂齐娏Υ鎯δK的單元間平衡調(diào)整部內(nèi)開關(guān)的控制信號由電力存儲模塊的控制部輸出。例如，在電力存儲模塊MODl中，電池監(jiān)測部61監(jiān)測電池部BBl每個電池塊的電壓，然后傳輸給控制部71。控制部71檢測電池塊的電壓之間電壓最高的電池塊，然后打開與電池塊連接的開關(guān)，使得電池塊放電。在另外的電力存儲模塊M0D2和M0D3中執(zhí)行同樣的單元間平衡調(diào)整操作。由于放電量與開關(guān)打開的周期對應(yīng)，已經(jīng)根據(jù)放電量對控制開關(guān)的控制信號的脈寬進行了調(diào)制。
[0109]通過控制盒ICNT生成用于模塊間平衡調(diào)整的控制信息，并且傳輸至每個電力存儲模塊的控制部。即，所有電力存儲模塊MOD1、M0D2和M0D3的所有的電池塊的電壓和電池部的電壓通過電池監(jiān)測部61、62和63和控制部71、72和73以及通信路徑傳輸給控制盒ICNT0控制盒ICNT從所接收的電壓信息生成用于模塊間平衡調(diào)整的控制信息，并且將該控制信息傳輸給電力存儲模塊。由于在電力存儲模塊之間要傳輸?shù)哪芰颗c開關(guān)打開的時間段相對應(yīng)，已經(jīng)根據(jù)能量對用于控制開關(guān)的控制信號的脈寬進行調(diào)制。
[0110]在并行地進行單元間平衡調(diào)整操作和模塊間平衡調(diào)整操作時，控制盒ICNT測量提供有共用電源電壓CV的電源線CL+與CL-之間的電壓，并且控制整個模塊間平衡調(diào)整，使得共用電源電壓CV變成所期望的電壓。
[0111]可替換地，用于單元間平衡調(diào)整的控制信息可由控制部71、72和73生成，然后通過電池監(jiān)測部61、62和63可傳輸給開關(guān)FFll至FF33。此外，用于單元間平衡調(diào)整的控制信息可由控制盒ICNT生成，然后可通過通信傳輸給電力存儲模塊的控制部。
[0112]“模塊控制器的示例”
[0113]將參照圖14對模塊控制器(即，例如電力存儲模塊MODl的電池監(jiān)測部61和控制
部71)的配置進行描述。電池部BBl例如由串聯(lián)的三個電池單元C1、C2和C3配置。FET配
置的開關(guān)F11、F12和F13和電阻器與電池單元并聯(lián)。通過來自脈寬已調(diào)制的控制部71的
控制信號打開或關(guān)閉開關(guān)F11、F12和F13。這樣，通過無源平衡調(diào)整完成了單元間平衡調(diào)M
iF.0
[0114]電池監(jiān)測部61包括復(fù)用器55。電池單元C1、C2和C3的電壓和電池部BBl兩端的電壓輸入給復(fù)用器55。復(fù)用器55按順序選擇這些電壓，然后將電壓提供給A/D轉(zhuǎn)換器65。該A/D轉(zhuǎn)換器65把電壓的單個值轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。例如，模擬電壓數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成14至18位的數(shù)字電壓數(shù)據(jù)。
[0115]檢測流過電池部BBl電流的電阻器57與電池部BBl串聯(lián)。電阻器57的兩端的電壓通過放大器56被提供給A/D轉(zhuǎn)換器67。A/D轉(zhuǎn)換器67把電流值轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。此外，設(shè)置了檢測每個單元溫度的溫度測量單元58。來自溫度測量單元58的溫度信息被提供給A/D轉(zhuǎn)換器66。A/D轉(zhuǎn)換器66將溫度信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。應(yīng)注意的是，作為A/D轉(zhuǎn)換器65、66和67所使用的方法，可使用連續(xù)估計方法和Λ Σ ((Δ-Σ)方法等各種方法。此外，無需為電壓、電流和溫度單獨設(shè)置A/D轉(zhuǎn)換器。
[0116]A/D轉(zhuǎn)換器65、66和67的輸出被提供給通信部68。通信部68與控制部71通信。此外，控制部71通過通信路徑連接至控制整個系統(tǒng)的控制盒ICNT。在圖14中，省略了模塊間平衡調(diào)整相關(guān)的配置?？刂撇?1生成控制模塊間平衡調(diào)整部的開關(guān)的控制信號。
[0117]在圖14中所示的模塊控制器CNT中，A/D轉(zhuǎn)換器65，66和67、通信部68和控制部71是能夠?qū)嵱玫碗妷翰僮鞯牡碗妷弘娫磫卧?，即，例?V的電源。低電壓電源單元的電源配置成由控制盒ICNT提供。當(dāng)電池部BBl提供電源時，由于模塊控制器之間電力消耗上的差異，電力存儲模塊之間可能失衡。因此，模塊控制器中低電壓電源單元的電源被配置為從控制盒ICNT提供。
[0118]盡管上面已經(jīng)對電力存儲模塊MODl的模塊控制器進行了描述，而其他電力存儲模塊M0D2和M0D3的模塊控制器具有與電力存儲模塊MODl的模塊控制器相同的配置。
[0119]“本公開中平衡調(diào)整的第一示例”
[0120]圖15示出了根據(jù)本公開的實施例在充電期間的平衡調(diào)整控制操作的流程。此外，圖16示出了在充電過程中電力存儲模塊中的電池單元的電壓上的變化。如圖13中所示，所示的電壓上的變化為包括三個電力存儲模塊M0D1，M0D2和M0D3 (每個電力存儲模塊包括三個電池單元)的電力儲備系統(tǒng)的情況下電池單元的電壓上的變化。
[0121]在圖16中，通過點劃線所指示的電壓上的變化表示電力存儲模塊MODl中的三個電池單元的電壓上的變化(根據(jù)必要下文稱之為單元電壓)，通過實線所指示的電壓變化表示電力存儲模塊M0D2中的三個電池單元的電壓上的變化，通過虛線所指示的電壓變化表示電力存儲模塊M0D3中三個電池單元的電壓上的變化。通過本公開的控制，所有的單元電壓最終變成基本上相同，并且電力存儲模塊之間的電壓變成基本相同。例如，電池單元之間的電壓上的差Λ V落在圖16中通過Vend所指示的控制完成電壓寬度范圍內(nèi)。例如，Vend = 30mVo
[0122]如圖16中所示，根據(jù)如下面將描述的處理分隔從充電開始t0至電池部中電池單元之間的電壓差Λ V落在電壓寬度Vend范圍內(nèi)的時間段。根據(jù)第一閾值(電壓)、第二閾值(電壓)、第三閾值(電壓)和第四閾值(電壓)V1、V2、V3、V4和V5(V1>V2>V3>V4>V5)以及單元電壓之間的關(guān)系處理切換。在充電過程中，閾值Vl與單元電壓的上限值相對應(yīng)。閾值V2和V3分別為電壓寬度Vend的上限值和下限值。閾值V5被用于判斷是否執(zhí)行預(yù)充電。閾值V4涉及將在下面描述的平衡調(diào)整的第二示例。
[0123]在圖16中所示的示例中，根據(jù)如下所述的閾值Vl至V5處理切換。應(yīng)注意的是，在時間to處已開始充電。
[0124]時間t0至tl:單元間平衡調(diào)整(無源平衡調(diào)整)期
[0125]時間tl至t2:模塊間平衡調(diào)整(有源平衡調(diào)整)期
[0126]時間t2至t3:單元間平衡調(diào)整(無源平衡調(diào)整)期
[0127]時間t3至t4:單元間平衡調(diào)整和模塊間平衡調(diào)整期
[0128]此外，將參照圖15的流程圖對處理的流程進行描述。圖15流程圖中所示符號的定義如下。
[0129]Vcell Nn:第N個電力存儲模塊的第η個單元電壓(在圖16所示的示例中，N= I至 3, η = I 至 3)
[0130]Vcell Nmax:第N個電力存儲模塊中的最大單元電壓
[0131]Vcell max:所有電池單元中的最大單元電壓
[0132]Vend:平衡控制完成電壓寬度
[0133]在開始充電后繼續(xù)充電(步驟SI)，在步驟S2中，判斷所有電池單元的單個單元電壓Vcell Nn是否比閾值V5高。控制盒ICNT監(jiān)測九個電池單元的每個單元電壓和三個電力存儲模塊的每個電壓。
[0134]如果單元電壓Vcell Nn等于或小于V5，在步驟S3，例如通過0.1C的電流執(zhí)行預(yù)充電。如果判斷單元電壓Vcell Nn高于V5，則繼續(xù)充電(步驟S4)，在步驟S5中執(zhí)行判斷處理。
[0135]如果電池單元為離子二次電池，則執(zhí)行恒流/恒壓充電。例如，使用0.5C的充電電流執(zhí)行充電，并且，如圖16中所示，由于在時間tO開始充電，故單元電壓增加。
[0136]在步驟S5中，使用閾值V2和V3來判斷是否滿足條件(V2〈單元電壓VcellNn〈V3)，所有單元電壓之間的差異(變化)Λ V是否滿足(Λ v〈Vend)。即，判斷是否所有的單元電壓在閾值V2(上限值)與閾值V3(下限值)之間的電壓內(nèi)。如果判斷的結(jié)果是肯定的，則結(jié)束充電控制的操作(以及平衡控制的操作)(步驟S6)。應(yīng)注意的是，與正常充電控制一樣，通過檢測完全充電可終止充電。
[0137]如果步驟S5的判斷結(jié)果為否定的，則執(zhí)行步驟S7和步驟S8的處理。步驟S7是用于判斷任意單元電壓Vcell Nn是否超過閾值V3的處理。步驟S8為判斷任何單元電壓Vcell Nn是否超過閾值Vl的處理。步驟S7是用于判斷是否執(zhí)行單元間平衡調(diào)整的處理，步驟S8是用于判斷是否執(zhí)行模塊間平衡調(diào)整的處理。
[0138]如果步驟S7中的判斷結(jié)果是肯定的，即如果電池單元的電壓超過閾值V3，則電池單元放電，并且開始單元間平衡調(diào)整操作(步驟S9)。如果步驟S7的判斷結(jié)果為否定的，則控制返回至步驟S4，重復(fù)上述相同的控制。當(dāng)也在步驟S9開始單元間平衡調(diào)整時，控制返回至步驟S4，并且重復(fù)上述相同的控制。如果步驟S8的判斷結(jié)果也為否定的，則控制返回至步驟S4，重復(fù)上述相同的控制。
[0139]在圖16中示出的示例中，在時間tO處，電力存儲模塊MODl的最大單元電壓(具有通過點劃線所指示的電壓上的變化)等于或大于閾值V3。因此，在時間tO處，電力存儲模塊MODl中的三個電池單元之間電壓最高的電池單元已經(jīng)開始放電。然而，由于充電操作在繼續(xù)，并且在單元間平衡期間的充電電流大于放電電流，故在單元平衡調(diào)整處理中放電的電池單元的電壓增加。在放電過程中電池單元的電壓比相同模塊中其他電池單元的電壓增加得更平緩。此外，因為電力存儲模塊MODl中電壓第二高的另一電池單元在時間tO后的時間達到閾值V3，故該電池單元也開始放電，并且因此電壓上的增加的趨勢在某一時刻后變得更平緩。因此，在單元間平衡調(diào)整中，打開單元放電FET以專門延遲放電，從而保持與其他電力存儲模塊的電壓平衡。
[0140]在電力存儲模塊M0D3(具有通過虛線所指示的電壓上的變化)的情況下，單元電壓達到閾值V3的電池單元在時刻tO處放電。在電力存儲模塊M0D2(具有通過實線所指示的電壓上的變化)的情況下，因為所有電池單元的單元電壓在時刻tO與時刻tl之間未達到閾值V3，故未執(zhí)行單元間平衡調(diào)整操作(通過單元放電)。
[0141]如果步驟S8中的判斷的結(jié)果是肯定的，即如果任何電池單元的單元電壓超過閾值VI，則控制進行至步驟S10，并且開始模塊間平衡調(diào)整。在圖16中示出的示例中，電力存儲模塊MODl的最大單元電壓在時刻tl處等于或大于閾值VI，在時刻tl處開始模塊間平衡調(diào)整。
[0142]在步驟Sll中，確定Vcell max(所有的電池單元之間的最大單元電壓)。然后，在步驟S12中，比較Vcell Nmax與閾值V2。S卩，在步驟S12中，進行(Vcell Nmax>V2)的判斷。如果判斷結(jié)果為否定的，則在步驟S13繼續(xù)控制。在步驟S13中，增加在步驟S12中判斷的電力存儲模塊(N)的電壓。然后，處理進行至步驟S15。
[0143]在圖16中所示的示例中，因為電力存儲模塊M0D2(具有通過實線指示的電壓上的變化)的Vcell Nmax在時刻t2之前未達到閾值V2，故通過模塊間平衡調(diào)整增加電力存儲模塊M0D2的電壓(步驟S13)。由于在模塊間平衡調(diào)整中從其他電力存儲模塊提供電力，故電力存儲模塊M0D2的電壓上的變化的增加比在充電期間的增加更加傾斜。
[0144]另一方面，由于每個電力存儲模塊MODl和M0D2的Vcell Nmax等于或大于閾值V2，在步驟S14中執(zhí)行放電并且這些電力存儲模塊的單元電壓減少。在步驟S15中，所有的電池單元之間的最大單元電壓Vcellmax是否小于閾值V2。在圖16中示出的時刻t2處，Vcellmax小于閾值V2。因此，控制處理進行至步驟S16，并且結(jié)束模塊間平衡調(diào)整。
[0145]在模塊間平衡調(diào)整中，控制盒ICNT生成脈寬已經(jīng)調(diào)制的控制信號，并提供給電力存儲膜的模塊控制器的控制部71至73?？刂撇?1至73根據(jù)控制信號控制用于模塊間平衡調(diào)整的開關(guān)。當(dāng)電力存儲模塊的電壓減少時，回掃變壓器的初級側(cè)放電，次級側(cè)進入充電狀態(tài)。當(dāng)電力存儲模塊的電壓要增加時，回掃變壓器的次級側(cè)放電，初級側(cè)進入充電狀態(tài)。
[0146]在步驟S16后，控制返回步驟S4。在時刻t2處，因為電池單元之間的電壓差不在電壓寬度Vend的范圍內(nèi)，故步驟S5的判斷結(jié)果為否定的，然后在控制處理至步驟S7和步驟S8。在時刻t2處，因為不滿足(Vcell Nn>Vl)，故在針對步驟S7的判斷結(jié)果為肯定的，在電力存儲模塊上執(zhí)行單元間平衡調(diào)整。
[0147]當(dāng)單元電壓已經(jīng)超過時刻t2與t3之間的閾值V3時，電池單元在單元間平衡調(diào)整期間放電，這樣，單元電壓增加的傾斜變得更加平緩。即使執(zhí)行了單元間平衡調(diào)整，由于流動的充電電流比放電電流大，故單元電壓變化的趨勢為正。
[0148]接下來，在時刻t3處，所有電力存儲模塊的單元電壓落在通過閾值Vl和V3所定義的電壓寬度范圍內(nèi)。因此，步驟S7的判斷結(jié)果為肯定的，并且因此，執(zhí)行單元間平衡調(diào)整并且控制單元電壓，通過這樣的方式以變成接近閾值V3。此外，因為電力存儲模塊MODl的最大單元電壓達到閾值VI，故在步驟S8中的判斷結(jié)果變成肯定的。通過在步驟SlO至步驟S16中控制上述模塊間平衡調(diào)整，以這樣的方式控制電力存儲模塊的電壓以變成接近閾值V2。
[0149]當(dāng)步驟S5中的判斷的結(jié)果已通過這種控制變成肯定時，所有電池單元的單元電壓落在所期望的電壓寬度Vend范圍內(nèi)，并且由于所有電池在V2至V3的范圍內(nèi)，則結(jié)束充電操作(平衡控制操作)。
[0150]“本公開中的平衡調(diào)整的第二示例”
[0151]將使用圖17的流程圖和示出了電壓上的變化的圖18的圖表對平衡調(diào)整的第二示例進行描述。在第二示例中，如通過圖18中的虛線所示，如果在步驟S21中檢測到當(dāng)電池單元的電壓在模塊間平衡調(diào)整的時間段(tl至t2)減少時，則第三電力存儲模塊的最大單元電壓Vcell Nmax已經(jīng)減少至閾值V2，則在步驟S22中，電力存儲模塊的電壓保持恒定。此時，可獨立于閾值V2而設(shè)置小于閾值Vl的閾值V4，并且在達到閾值V4后，電力存儲模塊的電壓可保持恒定。
[0152]接下來,在步驟S23中，判斷所有的電池單元之間的最大單元電壓Vcell max是否小于閾值V2。如果判斷為最大單元電壓Vcell max小于閾值V2，則結(jié)束模塊間平衡調(diào)整(步驟S24)。通過這種控制，電池單元之間電壓變化在時刻t2可減少。
[0153]在圖19中示出的另一示例中，在上述控制開始的時刻tl之前的放電/充電停止時間段(to至tl)，僅提前執(zhí)行模塊間平衡調(diào)整，使得減少電池單元之間的電壓變化。
[0154]應(yīng)注意的是，本公開可具有下列配置。
[0155](I) 一種電力儲備裝置，包括:[0156]第一模塊，包括:
[0157]第一組電池單元；以及
[0158]第一單元間平衡調(diào)整部，被配置為使用無源平衡以減少第一組電池單元之中的電壓差異；
[0159]第二模塊，包括:
[0160]第二組電池單元；以及
[0161]第二單元間平衡調(diào)整部，被配置為使用無源平衡以減少第二組電池單元之中的電壓差異；以及
[0162]模塊間平衡調(diào)整部，被配置為使用有源平衡以減少第一模塊與第二模塊之中的電
壓差異。
[0163](2)根據(jù)(I)的電力儲備裝置，其中，
[0164]第一模塊進一步包括第一電池監(jiān)測部，第一電池監(jiān)測部被配置為檢測第一組內(nèi)的每一個電池單元的電壓；以及
[0165]第二模塊進一步包括第二電池監(jiān)測部，第二電池監(jiān)測部被配置為檢測第二組內(nèi)的每一個電池單元的電壓。
[0166](3)根據(jù)(I)或⑵的電力儲備裝置，其中，
[0167]第一模塊進一步包括第一控制部,第一控制部被配置為基于通過第一電池監(jiān)測部所檢測到的電壓來確定第一單元間平衡調(diào)整部內(nèi)的哪些開關(guān)將被切換以無源地減少第一組電池單元之中的電壓差異；以及
[0168]第二模塊進一步包括第二控制部，第二控制部被配置為基于通過第二電池監(jiān)測部所檢測到的電壓來確定第二單元間平衡調(diào)整部內(nèi)的哪些開關(guān)將被切換以無源地減少第二組電池單元之中的電壓差異。
[0169](4)根據(jù)⑴，⑵和(3)中任一項的電力儲備裝置，進一步包括電池控制器，電池控制器被配置為:
[0170]從第一控制部接收第一模塊內(nèi)的第一組電池單元的第一累積電壓；
[0171]從第二控制部接收第二模塊內(nèi)的第二組電池單元的第二累積電壓；以及
[0172]將控制信息傳輸至指示第一模塊和第二模塊，控制信息指示模塊間平衡調(diào)整部的哪些開關(guān)將被切換以有源地減少第一模塊與第二模塊之中的電壓差異。
[0173](5)根據(jù)(1)，(2)，(3)和(4)中任一項的電力儲備裝置，其中，電池控制器、第一模塊以及第二模塊被配置用于電池單元中的每一個，以在電池單元到達第一電壓閾值時停止對電池單元充電。
[0174](6)根據(jù)(1)，(2)，(3)，(4)和(5)中任一項的電力儲備裝置，其中，電池控制器、第一模塊以及第二模塊被配置為減少電池單元之中的差異，直至電池單元中的每一個的每一個的電壓在第二電壓閾值與第三電壓閾值之間。
[0175](7)根據(jù)(1)，⑵，⑶，⑷，(5)和(6)中任一項的電力儲備裝置，其中，第二電壓閾值與第三電壓閾值之間的差近似為30毫伏。
[0176](8)根據(jù)(I), (2)，(3)，(4)，(5)，(6)和(7)中任一項的電力儲備裝置，其中，電池控制器、第一模塊以及第二模塊被配置為對落在第四電壓閾值以下的電池單元中的任一個執(zhí)行預(yù)充電。[0177](9)根據(jù)⑴，⑵，(3)，(4)，(5)，(6)，(7)和⑶中任一項的電力儲備裝置，其中，
[0178]第一模塊和第二模塊被配置為在第一時段期間使用相應(yīng)的第一單元間平衡調(diào)整部和第二單元間平衡調(diào)整部無源地減少電壓差異，以及
[0179]電池控制器被配置為在第一時間段之后的第二時間段期間使用模塊間平衡調(diào)整部有源地減少電壓差異。
[0180](10)根據(jù)⑴，⑵，(3)，(4)，(5)，(6)，(7)，⑶和(9)中任一項的電力儲備裝置，進一步包括電力存儲元件，電力存儲元件被配置為存儲基本上等于當(dāng)充滿時的模塊的電壓的共用電源電壓。
[0181](11)根據(jù)⑴，⑵，⑶，⑷，(5)，(6)，(7)，⑶，(9)和(10)中任一項的電力儲備裝置，其中，
[0182]第一模塊，包括:
[0183]與電力存儲元件電連接的第一初級側(cè)線圈和第一開關(guān)；
[0184]與第一組電池單元電連接的第一次級側(cè)線圈和第二開關(guān)；以及
[0185]與第一初級側(cè)線圈和第一次級側(cè)線圈電感耦合的第一磁芯，以及
[0186]第二模塊，包括:
[0187]與電力存儲元件電連接的第二初級側(cè)線圈和第三開關(guān)；
[0188]與第二組電池單元電連接的第二次級側(cè)線圈和第四開關(guān)；以及
[0189]與第二初級側(cè)線圈和第二次級側(cè)線圈電感耦合的第二磁芯。
[0190](12)根據(jù)(I), (2)，(3)，(4)，(5)，(6)，(7)，(8)，(9)，(10)和(11)中任一項的電力儲備裝置，其中，電池控制器用于表示第一、第二、第三和第四開關(guān)切換的順序來有源減少第一和第二模塊之間的電壓差異。
[0191](13)根據(jù)(I)，(2)，(3)，(4)，(5)，(6)，(7)，(8)，(9)，(10)，(11)和(12)任一項的電力儲備裝置，其中，電池控制器被配置為激活第一開關(guān)一時間段，然后激活第二開關(guān)第二時間段來對電力存儲元件執(zhí)行充電，從而當(dāng)?shù)谝唤M電池單元的電壓比第二組電池單元的電壓高時減少第一組電池單元的電壓。
[0192](14)根據(jù)(I), (2)，(3)，(4)，(5)，(6)，(7)，(8)，(9)，(10)，(11)，(12)和(13)中任一項的電力儲備裝置，其中，電池控制器被配置為激活第四開關(guān)第三時間段，然后激活第三開關(guān)第四時間段來增加第二組電池單元的電壓。
[0193](15) —種電力儲備方法，包括:
[0194]檢測第一模塊中第一組電池單元的電壓；
[0195]檢測第二模塊中第二組電池單元的電壓；
[0196]基于第一組電池單兀的電壓確定第一模塊的第一累積電壓；
[0197]基于第二組電池單元的電壓確定第二模塊的第二累積電壓；
[0198]控制第一組開關(guān)有源平衡第一和第二模塊之間的累積電壓；和
[0199]控制第二組開關(guān)無源平衡第一模塊中電池單元之間的電壓和第二模塊中電池單元之間的電壓。
[0200](16)根據(jù)(15)的電力儲備方法，其中，隨著無源平衡所述第一模塊內(nèi)的所述電池單元之間的電壓和所述第二模塊內(nèi)的電池單元之間的電壓而順序地發(fā)生所述第一組模塊和所述第二組模塊的所述累積電壓的有源平衡。[0201](17)根據(jù)(15)或(16)的電力儲備方法，進一步包括:對第一電池單元和第二組電池單元充電。
[0202](18)根據(jù)(15)，(16)和(17)中任一項的電力儲備方法，其中，在第一組和第二組內(nèi)的至少一個電池單元的電壓超過第一電壓閾值之后有源平衡第一模塊和第二模塊。
[0203](19)根據(jù)(15)，(16)，(17)和(18)中任一項的電力儲備方法，其中，有源平衡包括:
[0204]確定第一組中的電池單元的第一最大電壓；
[0205]確定第一組中的電池單元的第二最大電壓；
[0206]如果第二最大電壓比第二電壓閾值大并且第一最大電壓比第二電壓閾值小，將電力從第一模塊傳輸至第二模塊；和
[0207]如果第一最大電壓比第二電壓閾值大并且第二最大電壓比第二電壓閾值小，將電力從第二模塊傳輸至第一模塊。
[0208](20)根據(jù)(15)，(16)，(17)，(18)和(19)中任一項的電力儲備方法，其中，在所有電池單元的電壓比第二電壓閾值小后，結(jié)束有源平衡第一電池單元和第二組電池單元。
[0209](21)根據(jù)(15)，(16)，(17)，(18)，(19)和(20)中任一項的電力儲備方法，其中，對在充電期間超過第三閾值的每個電池單元應(yīng)用無源平衡。
[0210](22)根據(jù)(15)，(16)，(17)，(18)，(19)，(20)和(21)中任一項的電力儲備方法，其中，對第一組電池單元和第二組電池單元充電直至其電壓比第二閾值電壓小、比第三閾值電壓大并且電池單元的每個電壓之間的差異比第四電壓閾值小。
[0211](23)根據(jù)(15)，(16)，(17)，(18)，(19)，(20)，(21)和(22)中任一項的電力儲備方法，其中，第四電壓閾值近似為30毫伏。
[0212](24) —種電動車，包括:
[0213]電力儲備裝置，包括:
[0214]第一模塊，包括:
[0215]第一組電池單元；以及
[0216]第一單元間平衡調(diào)整部，其配置用于通過無源平衡減少第一組電池單元之間的電壓差異；
[0217]第二模塊，包括:
[0218]第二組電池單元；以及
[0219]第二單元間平衡調(diào)整部，其配置用于通過無源平衡減少第二組電池單元之間的電壓差異；以及
[0220]模塊間平衡調(diào)整部，其配置用于通過有源平衡減少第一模塊和第二模塊之間的電壓差異；以及
[0221]轉(zhuǎn)換裝置，被配置使用電力儲備裝置提供的電力驅(qū)動發(fā)動機和電力車輛控制電子設(shè)備。
[0222](25)根據(jù)(24)的電動車，其中，轉(zhuǎn)換裝置包括電機。
[0223](26)根據(jù)(24)或(25)的電動車，其中，轉(zhuǎn)換裝置將制動至少一個驅(qū)動輪的旋轉(zhuǎn)力的再生電力存儲至電力儲備裝置。
[0224](27)根據(jù)(24)，(25)和(26)中任一項的電動車，進一步包括充電端口，用于使用無源和有源平衡從外部電源接收電力以對第一組電池單元和第二組電池單元充電。
[0225](28)根據(jù)(24)，(25)，(26)和(27)中任一項的電動車，其中，
[0226]第一模塊進一步包括第一電池監(jiān)測部，第一電池監(jiān)測部被配置為檢測第一組內(nèi)的每一個電池單元的電壓；以及
[0227]第二模塊進一步包括第二電池監(jiān)測部，第二電池監(jiān)測部被配置為檢測第二組內(nèi)的每一個電池單元的電壓。
[0228](29)根據(jù)(24)，(25)，(26)，(27)和(28)中任一項的電動車，其中，
[0229]第一模塊進一步包括第一控制部，第一控制部被配置為基于通過第一電池監(jiān)測部所檢測到的電壓來確定第一單元間平衡調(diào)整部內(nèi)的哪些開關(guān)將被切換以無源地減少第一組電池單元之中的電壓差異；以及
[0230]第二模塊進一步包括第二控制部，第二控制部被配置為基于通過第二電池監(jiān)測部所檢測到的電壓來確定第二單元間平衡調(diào)整部內(nèi)的哪些開關(guān)將被切換以無源地減少第二組電池單元之中的電壓差異。
[0231](30)根據(jù)(24)，(25)，(26)，(27)，(28)和(29)任一項的電動車，進一步包括電池控制器，電池控制器被配置為:
[0232]從第一控制部接收第一模塊內(nèi)的第一組電池單元的第一累積電壓；
[0233]從第二控制部接收第二模塊內(nèi)的第二組電池單元的第二累積電壓；以及
[0234]將控制信息傳輸至指示第一模塊和第二模塊，控制信息指示模塊間平衡調(diào)整部的哪些開關(guān)將被切換以有源地減少第一模塊與第二模塊之中的電壓差異。
[0235](31)根據(jù)(24)，(25)，(26)，(27)，(28)，(29)和(30)中任一項的電動車，其中，電池控制器被配置為將電力儲備裝置的電壓傳輸至車輛控制電子設(shè)備。
[0236](32) —種電力儲備裝置，包括:
[0237]多個電池單元；
[0238]模塊，每個模塊包括多個電池單元；
[0239]檢測多個電池單元至少一個單元電壓的電壓檢測部；
[0240]均等化部電壓的單元均等化部；和
[0241]均等化模塊之間模塊的電壓的模塊均等化部，
[0242]其中，由單元均等化部執(zhí)行的控制為無源平衡控制，和
[0243]其中，由模塊均等化部執(zhí)行的控制為有源平衡控制。
[0244](33)根據(jù)(32)的電力儲備裝置，進一步包括:
[0245]控制部，基于單元電壓生成用于控制部均等化部和模塊均等化部的控制信號。
[0246](34)根據(jù)(32)或(33)的電力儲備裝置，
[0247]其中，控制部由設(shè)置用于多個模塊中的每一個的第一控制部和設(shè)置用于多個模塊中的每一個的第二控制部共同配置，
[0248]其中，電壓檢測部檢測的單元電壓從第一控制部傳輸至第二控制部，以及
[0249]其中，第二控制部生成控制部均等化部的第一控制信號和控制模塊均等化部的第
二控制信號。
[0250](35)根據(jù)(32)或(33)的電力儲備裝置，
[0251]其中，控制部由設(shè)置用于多個模塊中的每一個的第一控制部和設(shè)置用于多個模塊中的每一個的第二控制部共同配置，
[0252]其中，電壓檢測部檢測的單元電壓從第一控制部傳輸至第二控制部，
[0253]其中，第一控制部生成控制部均等化部的第一控制信號，以及
[0254]其中，第二控制部生成控制模塊均等化部的第二控制信號。
[0255](36)根據(jù)(32)，(33)，(34)和(35)中任一項的電力儲備裝置，
[0256]其中，控制部執(zhí)行由單元均等化部和模塊均等化部在充電期間所執(zhí)行的控制。
[0257](37)根據(jù)(32)，(33)，(34)，(35)和(36)中任一項的電力儲備裝置，
[0258]其中，設(shè)置第一閾值V1、小于第一閾值Vl的第二閾值V2和小于第二閾值V2的第三閾值V3，以及
[0259]其中，重復(fù)由單元均等化部和模塊均等化部所執(zhí)行的控制直至單元電壓在第二閾值V2與第三閾值V3之間。
[0260](38)根據(jù)(32)，(33)，(34)，(35)，(36)和(37)中任一項的電力儲備裝置，
[0261]其中，設(shè)置第一閾值V1、小于第一閾值Vl的第二閾值V2和小于第二閾值V2的第三閾值V3，以及
[0262]其中，當(dāng)多個電池單元的單元電壓之間的最大單元電壓達到第一閾值Vl時，開始由模塊均等化部執(zhí)行控制。
[0263](39)根據(jù)(32)，(33)，(34)，(35)，(36)，(37)和(38)中任一項的電力儲備裝置，
[0264]其中，設(shè)置第一閾值V1、小于第一閾值Vl的第二閾值V2和小于第二閾值V2的第三閾值V3，以及
[0265]其中，當(dāng)單元電壓達到第三閾值V3時，開始由單元均等化部所執(zhí)行的控制。
[0266](40)根據(jù)(32)，(33)，(34)，(35)，(36)，(37)，(38)和(39)中任一項的電力儲備
裝置，
[0267]其中，當(dāng)單元電壓達到第三閾值V3時，開始由單元均等化部所執(zhí)行的控制。
[0268](41)根據(jù)(32)，(33)，(34)，(35)，(36)，(37)，(38)，(39)和(40)中任一項的電力儲備裝置，
[0269]其中，在開始由模塊均等化部執(zhí)行的控制之后，當(dāng)至少一個單元電壓達到小于第一閾值Vl的第四閾值V4時，至少一個單元電壓保持恒定。
[0270](42)根據(jù)(32)，(33)，(34)，(35)，(36)，(37)，(38)，(39)，(40)和(41)中任一項的電力儲備裝置，
[0271]其中，第四閾值V4等于第二閾值V2。
[0272](43)根據(jù)(32)，(33)，(34)，(35)，(36)，(37)，(38)，(39)，(40)，(41)和(42)中任一項的電力儲備裝置，
[0273]其中，開始由模塊均等化部執(zhí)行的控制，和
[0274]其中，在達到第一閾值Vl后，當(dāng)最大單元電壓達到第二閾值V2時，結(jié)束模塊均等化部執(zhí)行的控制。
[0275](44)根據(jù)(32)，(33)，(34)，(35)，(36)，(37)，(38)，(39)，(40)，(41)，(42)和
(43)任一項的電力儲備裝置，
[0276]其中，模塊均等化部包括:
[0277]串聯(lián)電路，由第一線圈和與多個模塊串聯(lián)的第一開關(guān)元件配置；[0278]第二線圈，與第一線圈電磁耦合；以及
[0279]第二開關(guān)元件，與第二線圈串聯(lián)，以及
[0280]其中，控制部單獨控制第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件。
[0281](45)根據(jù)(32)，(33)，(34)，(35)，(36)，(37)，(38)，(39)，(40)，(41)，(42)，(43)和(44)中任一項的電力儲備裝置，
[0282]其中，通過與至少第一模塊連接的第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件從多個模塊之間在多個電池單元之間的最大單元電壓比另一模塊中多個電池單元之間的最大單元電壓大的至少第一模塊獲得電力，以及
[0283]其中，獲得的電力從與至少第二模塊連接的第一和第二開關(guān)元件提供給多個模塊之間在多個電池單元之間的最大單元電壓比另一模塊中多個電池單元之間的最大單元電壓小的至少第二模塊。
[0284](46)根據(jù)(32)，(33)，(34)，(35)，(36)，(37)，(38)，(39)，(40)，(41)，(42)，(43)，
(44)和(45)中任一項的電力儲備裝置，
[0285]其中，通過與至少第一模塊連接的第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件從多個模塊之間在多個電池單元之間的最大單元電壓比第二閾值V2大的至少第一模塊獲得電力，以及
[0286]其中，獲得的電力從與至少第二模塊連接的第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件提供給多個模塊之間在多個電池單元之間的最大單元電壓比第二閾值V2小的至少第二模塊。
[0287](47) —種電力系統(tǒng)，包括:
[0288]電力信息傳輸/接收部，通過網(wǎng)絡(luò)向另一設(shè)備傳輸信號或從另一設(shè)備接收信號，
[0289]其中，傳輸/接收部基于所接收的信息對根據(jù)(32)的電力儲備裝置充電或放電。
[0290](48) —種電動車，包括:
[0291]轉(zhuǎn)換裝置，該轉(zhuǎn)換裝置將根據(jù)(32)的電力儲備裝置所提供的電力轉(zhuǎn)換成車輛的驅(qū)動力；以及控制裝置，基于與電力儲備裝置相關(guān)的信息處理與車輛控制相關(guān)的信息。
[0292]“作為應(yīng)用示例的房屋中的電力儲備裝置”
[0293]將參照圖20對其中應(yīng)用本公開的房屋中的電力儲備裝置的示例進行描述。例如，在房屋101中所使用的電力儲備裝置100中，中央電力系統(tǒng)102(諸如熱能發(fā)電102a、核能發(fā)電102b或水能發(fā)電102c)通過電力網(wǎng)109、信息網(wǎng)絡(luò)112、智能電表107、電力樞紐108等向電力存儲裝置103提供電力。同時，獨立的電源，例如，家用發(fā)電裝置104向電力存儲裝置103提供電力。存儲提供給電力存儲裝置103的電力。通過電力存儲裝置103提供房屋101中所使用的電力。相同的電力儲備裝置不僅可被用于房屋101內(nèi)還可以在大樓中。
[0294]在房屋101內(nèi)，設(shè)置發(fā)電裝置104、電力消耗裝置105、電力存儲裝置103、控制各種裝置的控制裝置110、智能電表107和獲得各種信息的傳感器111。這些裝置通過電力網(wǎng)109和信息網(wǎng)絡(luò)112相互連接。作為發(fā)電裝置104可采用太陽能電池、燃料電池等，生成的電力提供給電力消耗裝置105和/或電力存儲裝置103。電力消耗裝置105是電冰箱105a、空調(diào)裝置105b、電視接收器105c、浴室105d等。此外，電力消耗裝置105包括電動車106。電動車106為電動汽車106a、混合動力汽車106b和電動摩托車106c。
[0295]本公開中的上述電池部可被應(yīng)用于電力存儲裝置103。電力存儲裝置103由二次電池或電容器配置。例如，電力存儲裝置103由鋰離子電池配置。鋰離子電池可以是固定式或電動車106中所使用的一種。智能電表107具有測量使用的商業(yè)電量并把測得的電量傳輸給電力公司的功能。電力網(wǎng)109可以是直流電力饋電、交流電力饋電和非接觸式電力饋電其中一種或其組合。
[0296]各種傳感器111例如是人體檢測傳感器、亮度傳感器、物體檢測傳感器、電力消耗傳感器、振動傳感器、接觸傳感器、溫度傳感器、紅外傳感器等。各種傳感器111獲得的信息傳輸給控制裝置110。在通過傳感器111的信息檢測氣象條件、人狀態(tài)等時，可自動控制電力消耗裝置105來使能耗保持最低。此外，控制裝置110可把房屋101相關(guān)信息通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸給外部電力公司等。
[0297]電力樞紐108執(zhí)行電力線分配和直流/交流轉(zhuǎn)換等過程。作為與控制裝置110連接的信息網(wǎng)絡(luò)112使用的通信方法，使用其中諸如UART(通用異步收發(fā)器)的通信接口和適合的其中利用根據(jù)諸如藍牙、ZigBee或W1-Fi等無線通信標準的傳感器網(wǎng)絡(luò)的方法。藍牙方法被應(yīng)用于多媒體通信，并且可以是一對多的連接通信。在ZigBee中，使用根據(jù)IEEE (電氣與電子工程師協(xié)會)802.15.4的物理層。IEEE802.15.4為短程無線網(wǎng)絡(luò)標準的名稱，稱為PAN(個人局域網(wǎng))或WPAN(無線個人局域網(wǎng))。
[0298]控制裝置110與外部服務(wù)器113連接。服務(wù)器113可由房屋101、電力公司和服務(wù)供應(yīng)商任意一個來管理。服務(wù)器113傳輸或接收的信息例如是電力消耗信息、生活模式信息、電價、天氣信息、自然災(zāi)害信息或與電力交易有關(guān)的信息。可通過家用電力消耗裝置(例如，電視接收器)或房屋外的裝置(例如，移動電話等)傳輸或接收這些信息。例如電視接收器、移動電話或個人數(shù)字助理(PDA)等具有顯示功能的設(shè)備可顯示這些信息。
[0299]控制各種組件的控制裝置110由中央處理器(CPU)、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)等配置，并且在該示例中存儲在電力存儲裝置103中?？刂蒲b置110通過信息網(wǎng)絡(luò)112與電力存儲裝置103、家用發(fā)電裝置104、電力消耗裝置105、各種傳感器111和服務(wù)器113連接，并且例如具有調(diào)整要使用的商業(yè)電量和要生成的電量的功能。應(yīng)注意的是，也可包括在電力市場等執(zhí)行電力交易的功能。
[0300]如上所述，電力可被存儲在諸如熱能發(fā)電102a、核能發(fā)電102b或水能發(fā)電102c等中央電力系統(tǒng)102中，還可以以家用發(fā)電裝置104(太陽光伏發(fā)電或風(fēng)能發(fā)電)所生成的電力形式存儲在電力存儲裝置103中。因此，即使家用發(fā)電裝置104生成電力發(fā)生變化，要傳輸至外部的電量也保持恒定，僅需要電力時才放電，或可執(zhí)行其他類型的控制。例如，下列使用是可能的:將太陽光伏發(fā)電獲得的電力存儲在電力存儲裝置103中，成本低的午夜電力在晚上被存儲在電力存儲裝置103中，而當(dāng)在成本高的白天時，電力存儲設(shè)備103存儲的電力在白天放電。
[0301]應(yīng)注意的是，盡管已經(jīng)對其中控制裝置110被存儲在電力存儲設(shè)備103中的示例進行了描述，但是控制裝置110可存儲在智能電表107中或可單獨配置。此外，電力儲備裝置100可給住宅區(qū)域多個房屋使用，或給多個獨立的房屋使用。
[0302]“作為應(yīng)用示例的車內(nèi)電力儲備裝置”
[0303]將參考圖21對其中應(yīng)用了本公開的車內(nèi)使用的電力儲備裝置的示例進行描述。圖21為示出了應(yīng)用了本公開的串聯(lián)混合動力系統(tǒng)的混合動力汽車的配置示意圖。串聯(lián)混合動力系統(tǒng)為通過電力驅(qū)動力轉(zhuǎn)換裝置操作的汽車，電力驅(qū)動力轉(zhuǎn)換裝置使用通過由發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機所生成的電力或已存儲在電池中的相同電力。
[0304]在該混合動力汽車200中，安裝有發(fā)動機201、發(fā)電機202、電力驅(qū)動力轉(zhuǎn)換裝置203、驅(qū)動輪204a、驅(qū)動輪204b、輪子205a、輪子205b、電池208、車控制裝置209，、各種傳感器210和充電端口 211。上述本公開中的電池部被應(yīng)用于電池208。
[0305]混合動力汽車200使用作為電源的電力驅(qū)動力轉(zhuǎn)換裝置203操作。電力驅(qū)動力轉(zhuǎn)換裝置203的一個示例為電機。電力驅(qū)動力轉(zhuǎn)換裝置203通過存儲在電池208中的電力操作，其旋轉(zhuǎn)力傳輸給驅(qū)動輪204a和204b。應(yīng)注意的是，根據(jù)需要通過采用直流-交流(DC-AC)轉(zhuǎn)換或逆向轉(zhuǎn)換(AC-DC轉(zhuǎn)換)，可采用電力驅(qū)動力轉(zhuǎn)換裝置203，無論其是交流電機還是直流電機。各種傳感器210通過車控制裝置209控制發(fā)動機速度和控制節(jié)流閥的開口(節(jié)流開口)，其未被示出。各種傳感器210包括速度傳感器、加速傳感器和發(fā)動機速度傳感器。
[0306]發(fā)動機201的旋轉(zhuǎn)力被傳輸給發(fā)電機202，發(fā)電機202通過旋轉(zhuǎn)力可把生成的電力存儲在電池208中。
[0307]當(dāng)通過剎車機構(gòu)降低混合動力汽車的速度時(未示出)，速度降低時的阻力被提供給電力驅(qū)動力轉(zhuǎn)換裝置203作為旋轉(zhuǎn)力，電力驅(qū)動力轉(zhuǎn)換裝置203通過旋轉(zhuǎn)力把再生的電力存儲在電池208中。
[0308]當(dāng)連接至混合動力汽車外部的電源時，電池208使用作為輸入端口的充電端口211接收從外部電源提供的電力并存儲所接收的電力。盡管未示出但可包括基于二次電池相關(guān)信息處理與車輛控制相關(guān)的信息的信息處理裝置。這種信息處理裝置例如可以是基于電池中剩余電量相關(guān)信息顯示電池中剩余電量的信息處理裝置。
[0309]應(yīng)注意的是，在上述描述中，通過電機運行的串聯(lián)混合動力汽車描述為示例，電機使用發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機生成的電力或存儲在電池中的相同電力。但是，本公開可以被有效地應(yīng)用于使用三種方法的并聯(lián)混合動力汽車，即，在需要切換方法，僅使用發(fā)動機進行操作、僅使用電機進行操作以及使用發(fā)動機和電機兩者進行操作。此外，本公開可有效地應(yīng)用于在不需要使用發(fā)動機的情況下僅使用驅(qū)動電機操作的所謂的電動車。
[0310]“變形例”
[0311]盡管已經(jīng)對本公開的實施例進行了詳細的描述，但是本公開并不限于上述實施例，基于本公開的技術(shù)構(gòu)思可進行各種變形。例如，上述實施例中描述的配置、方法、過程、形狀、材料和值僅是示例，根據(jù)需要可使用不同的配置、方法、過程、形狀、材料和值。
[0312]另外，上述實施例中描述的配置、方法、過程、形狀、材料和值可在不脫離本公開范圍的情況下相互組合。
[0313]參考標記列表
[0314]MOD、MODl至MODN電力存儲模塊
[0315]ICNT 控制盒
[0316]CNT每個電力存儲模塊的控制器
[0317]ICNT 控制盒
[0318]BI至Bn電池塊
[0319]BBl至BBn電池部
[0320]ISCl 至 ISCn 絕緣部[0321 ] COMl 至 COMn 通信部
[0322]21多層布線板[0323]23、24印刷版天線
[0324]LYl至LY4布線層
[0325]Wl至W14初級側(cè)線圈
[0326]SI至S14初級側(cè)開關(guān)
[0327]WOl至WO14次級側(cè)線圈
[0328]SOl至SO14次級側(cè)開關(guān)
[0329]Tl至T14回掃變壓器
[0330]CL+、CL-共用電源線
[0331]CV共用電源電壓
[0332]51電力存儲元件
【權(quán)利要求】
1.一種電力儲備裝置，包括: 第一模塊，包括: 第一組電池單元；以及 第一單元間平衡調(diào)整部，被配置為使用無源平衡以減少所述第一組電池單元之中的電壓差異， 第二模塊，包括: 第二組電池單元；以及 第二單元間平衡調(diào)整部，被配置為使用無源平衡以減少所述第二組電池單元之中的電壓差異，以及 模塊間平衡調(diào)整部，被 配置為使用有源平衡以減少所述第一模塊與所述第二模塊之中的電壓差異。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力儲備裝置，其中， 所述第一模塊進一步包括第一電池監(jiān)測部，所述第一電池監(jiān)測部被配置為檢測所述第一組內(nèi)的所述電池單元中的每一個的電壓；以及 所述第二模塊進一步包括第二電池監(jiān)測部，所述第二電池監(jiān)測部被配置為檢測所述第二組內(nèi)的所述電池單元中的每一個的電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力儲備裝置，其中， 所述第一模塊進一步包括第一控制部，所述第一控制部被配置為基于通過所述第一電池監(jiān)測部所檢測到的電壓來確定所述第一單元間平衡調(diào)整部內(nèi)的哪些開關(guān)將被切換以無源地減少所述第一組電池單元之中的電壓差異；以及 所述第二模塊進一步包括第二控制部，所述第二控制部被配置為基于通過所述第二電池監(jiān)測部所檢測到的電壓來確定所述第二單元間平衡調(diào)整部內(nèi)的哪些開關(guān)將被切換以無源地減少所述第二組電池單元之中的電壓差異。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力儲備裝置，進一步包括電池控制器，所述電池控制器被配置為: 從所述第一控制部接收所述第一模塊內(nèi)的所述第一組電池單元的第一累積電壓；從所述第二控制部接收所述第二模塊內(nèi)的所述第二組電池單元的第二累積電壓；以及將控制信息傳輸至指示所述第一模塊和所述第二模塊，所述控制信息指示所述模塊間平衡調(diào)整部的哪些開關(guān)將被切換以有源地減少所述第一模塊和所述第二模塊之中的電壓差異。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力儲備裝置，其中，所述電池控制器、所述第一模塊以及所述第二模塊被配置對于所述電池單元中的每一個，當(dāng)電池單元達到第一電壓閾值時停止對該電池單元充電。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力儲備裝置，其中，所述電池控制器、所述第一模塊以及所述第二模塊被配置為減少所述電池單元之中的差異，直至每個所述電池單元中的每個電壓在第二電壓閾值與第三電壓閾值之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電力儲備裝置，其中，所述第二電壓閾值與所述第三電壓閾值之差近似為30毫伏。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力儲備裝置，其中，所述電池控制器、所述第一模塊以及所述第二模塊被配置為對降低至第四電壓閾值以下的所述電池單元中的任一個執(zhí)行預(yù)充電。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力儲備裝置，其中， 所述第一模塊和所述第二模塊被配置為在第一時段期間使用相應(yīng)的所述第一單元間平衡調(diào)整部和所述第二單元間平衡調(diào)整部無源地減少電壓差異；以及 所述電池控制器被配置為在所述第一時間段之后的第二時間段期間使用所述模塊間平衡調(diào)整部有源地減少電壓差異。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力儲備裝置，進一步包括電力存儲元件，所述電力存儲元件被配置為當(dāng)充滿電時存儲基本上等于所述模塊的電壓的共用電源電壓。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電力儲備裝置，其中， 所述第一模塊包括: 電連接至所述電力存儲元件的第一初級側(cè)線圈和第一開關(guān)； 電連接至所述第一組電池單元的第一次級側(cè)線圈和第二開關(guān)；以及 與所述第一初級側(cè)線圈和所述第一次級側(cè)線圈電感耦合的第一磁芯，以及 所述第二模塊包括: 電連接至所述電力存儲元件的第二初級側(cè)線圈和第三開關(guān)； 電連接至所述第二組電池單元的第二次級側(cè)線圈和第四開關(guān)；以及 與所述第二初級側(cè)線圈和所述第二次級側(cè)線圈電感耦合的第二磁芯。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電力儲備裝置，其中，所述電池控制器被配置為指示所述第一開關(guān)、所述第二開關(guān)、所述第三開關(guān)和所述第四開關(guān)為了有源地減少所述第一模塊與所述第二模塊之中的電壓差異而進行的切換的順序。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電力儲備裝置，其中，當(dāng)所述第一組電池單元具有高于所述第二組電池單元的電壓時，所述電池控制器被配置為激活所述第一開關(guān)一個時間段，然后激活所述第二開關(guān)一個第二時間段來對所述電力存儲元件充電，以減少所述第一組電池單元的電壓。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電力儲備裝置，其中，所述電池控制器被配置為激活所述第四開關(guān)一個第三時間段，然后激活所述第三開關(guān)一個第四時間段以增加所述第二組電池單元的電壓。
15.一種電力儲備方法，包括: 檢測第一模塊中的第一組電池單元的電壓； 檢測第二模塊中的第二組電池單元的電壓； 基于所述第一組電池單元的電壓確定所述第一模塊的第一累積電壓； 基于所述第二組電池單元的電壓確定所述第二模塊的第二累積電壓； 控制第一組開關(guān)以有源地平衡所述第一模塊與所述第二模塊之中的累積電壓；以及控制第二組開關(guān)以無源地平衡所述第一模塊內(nèi)的所述電池單元之中的電壓和所述第二模塊內(nèi)的電池單元之中的電壓。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電力儲備方法，其中，隨著無源平衡所述第一模塊內(nèi)的所述電池單元之間的電壓和所述第二模塊內(nèi)的電池單元之間的電壓而順序地發(fā)生所述第一組模塊和所述第二組模塊的所述累積電壓的有源平衡。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電力儲備方法，進一步包括對所述第一組電池單元和所述第二組電池單元進行充電。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電力儲備方法，其中，在所述第一組和所述第二組內(nèi)的所述電池單元中的至少一個的電壓超過第一電壓閾值之后，有源地平衡所述第一模塊和所述第二模塊。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的電力儲備方法，其中，有源平衡包括: 確定所述第一組內(nèi)的所述電池單元的第一最大電壓； 確定所述第一組內(nèi)的所述電池單元的第二最大電壓； 如果所述第二最大電壓大于第二電壓閾值并且所述第一最大電壓小于所述第二電壓閾值，則將電力從所述第一模塊傳遞至所述第二模塊；以及 如果所述第一最大電壓大于所述第二電壓閾值并且所述第二最大電壓小于所述第二電壓閾值，則將電力從所述第二模塊傳遞至所述第一模塊。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電力儲備方法，其中，在所述電池單元的所有的電壓小于所述第二電壓閾值之后，結(jié)束所述第一電池單元和所述第二組電池單元的有源平衡。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電力儲備方法，其中，無源平衡被應(yīng)用于在充電期間超過所述第三閾值的每個電池單元。
22.根據(jù)權(quán)利要 求17所述的電力儲備方法，其中，對所述第一組電池單元和所述第二組電池單元充電，直至所述第一組電池單元和所述第二組電池單元的電壓小于所述第二閾值電壓、大于第三閾值電壓并且所述電池單元的每一個電壓之間的差異小于第四電壓閾值。
23.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電力儲備方法，其中，所述第四電壓閾值約為30毫伏。
【文檔編號】H01M10/44GK104011961SQ201280063113
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月26日
【發(fā)明者】菅野直之, 佐藤守彥, 梅津浩二 申請人:索尼公司