專利名稱：蓄電池的容量調(diào)節(jié)設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于調(diào)節(jié)蓄電池(secondary battery)的容量的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
在連接了多個電池(cell)(蓄電池)的組合電池中，由于在重復(fù)充電和放電時、以及在留下組合電池時的各個電池的特性的變化，出現(xiàn)各個電池的容量(剩余容量-以下僅僅被描述為容量)的差異。在當(dāng)出現(xiàn)如上所述的這樣的容量差異時使用組合電池的狀態(tài)下，出現(xiàn)了過度充電和過度放電的狀態(tài)的一些電池，使得整個組合電池的壽命變短。因此，以預(yù)定的頻率進(jìn)行各個電池的容量的一致化。
在正極使用鋰氧化鈷(lithium cobalt oxide)、而負(fù)極使用碳的鋰離子蓄電池中、以及在正極使用鋰氧化鈷、而負(fù)極使用鋰金屬的鋰蓄電池中(下文中，將這些鋰離子蓄電池和鋰蓄電池均稱為鋰系列蓄電池)，諸如碳酯乙烯(ethylene carbonate)的有機(jī)溶劑用于電解質(zhì)。由此，如果鋰系列蓄電池過度充電，則有機(jī)溶劑會分解并氣化。每個蓄電池的框架(frame)膨脹，并且，作為電解質(zhì)的有機(jī)溶劑氣化。由此，當(dāng)進(jìn)行后續(xù)的充電時，由于蓄電池的惡化所引起的滿容量(full capacity)，而造成充電容量極度減小。
為解決上述問題，在鋰系列蓄電池的組合電池中，已經(jīng)采用了這樣的方法通過將具有比其它電池更大容量的電池放電，而使每個電池的容量一致化。例如，于2003年10月3日公布的日本專利申請公開第2003-284253號公開了根據(jù)各個電池的開路電壓值、以及各個開路電壓值之中的最小電壓值B加上最大電壓值A(chǔ)的電壓值的1/x(x表示(A+B)/A和(A+B)/B之間的常量)之間的偏差而計算每個電池的調(diào)節(jié)量的方法。應(yīng)注意，通過在與調(diào)節(jié)容量相對應(yīng)的時間期間內(nèi)、對與每個電池并聯(lián)連接的容量調(diào)節(jié)旁路電阻器放電，而進(jìn)行電池的容量調(diào)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
然而，因?yàn)樵卺槍Χ鄠€容量調(diào)節(jié)旁路電阻器而進(jìn)行放電的情況下、由于放電造成的發(fā)熱量變得過多，所以，存在與旁路電阻器相鄰的安裝在控制板上的例如CPU(中央處理單元)等的電子部件被施加不利影響的可能性。
本發(fā)明的目的在于，提供用于組合電池單元的蓄電池容量調(diào)節(jié)設(shè)備和方法，其可通過適當(dāng)?shù)乜刂圃谑Ｓ嗳萘空{(diào)節(jié)時的發(fā)熱量，在盡可能短的時間內(nèi)執(zhí)行各個蓄電池的剩余容量調(diào)節(jié)，而不會出現(xiàn)控制板的過熱。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了用于組合電池單元的蓄電池容量調(diào)節(jié)設(shè)備，該組合電池單元包括多個蓄電池；以及控制板，在其上安裝了容量調(diào)節(jié)部件，該容量調(diào)節(jié)部件被安裝為與每個蓄電池相對應(yīng)，并被配置為消耗蓄電池中的對應(yīng)一個的電功率，以調(diào)節(jié)蓄電池中的對應(yīng)一個的剩余容量，該蓄電池容量調(diào)節(jié)設(shè)備包括優(yōu)先級次序確定部件，其被配置為根據(jù)與要進(jìn)行剩余容量調(diào)節(jié)的蓄電池中的一個相對應(yīng)的容量調(diào)節(jié)部件在控制板上的安裝位置，而確定要進(jìn)行剩余容量調(diào)節(jié)的蓄電池的優(yōu)先級次序；以及蓄電池容量調(diào)節(jié)部件，其被配置為根據(jù)所確定的優(yōu)先級次序而使對應(yīng)的容量調(diào)節(jié)部件消耗蓄電池中的每個的電功率，以調(diào)節(jié)蓄電池中的每個的剩余容量。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了用于組合電池單元的蓄電池容量調(diào)節(jié)方法，該組合電池單元包括多個蓄電池；以及控制板，在其上安裝了容量調(diào)節(jié)部件，該容量調(diào)節(jié)部件被安裝為與每個蓄電池相對應(yīng)，并被配置為消耗蓄電池中的對應(yīng)一個的電功率，以調(diào)節(jié)蓄電池中的對應(yīng)一個的剩余容量，該蓄電池容量調(diào)節(jié)方法包括根據(jù)與蓄電池中的一個相對應(yīng)的容量調(diào)節(jié)部件在控制板上的安裝位置，確定要進(jìn)行剩余容量調(diào)節(jié)的蓄電池的優(yōu)先級次序；以及根據(jù)所確定的優(yōu)先級次序而使對應(yīng)的容量調(diào)節(jié)部件消耗蓄電池中的每個的電功率，以調(diào)節(jié)蓄電池中的每個的剩余容量。
在本發(fā)明中，當(dāng)調(diào)節(jié)構(gòu)成組合電池單元的各個蓄電池的剩余容量時，根據(jù)容量調(diào)節(jié)部件在控制板上的安裝位置，而確定要進(jìn)行剩余容量調(diào)節(jié)的蓄電池的優(yōu)先級次序，其中，容量調(diào)節(jié)部件為發(fā)熱源。根據(jù)容量調(diào)節(jié)部件的安裝位置具有這樣的含義具體地，被安裝在難以對其它容量調(diào)節(jié)部件施加溫度影響的一個或多個位置上的一個或多個容量調(diào)節(jié)部件具有較高的優(yōu)先級次序。由此，可在無控制板的局部過熱的情況下執(zhí)行剩余容量調(diào)節(jié)。
此“發(fā)明內(nèi)容”不一定描述了所有必要特征，使得本發(fā)明還可以是這些所述特征的子組合。
從參照附圖的下面的描述中，本發(fā)明的其它目的和特征將被理解。


圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的蓄電池容量調(diào)節(jié)設(shè)備的優(yōu)選實(shí)施例的示意性框圖。
圖2是表示圖1中示出的優(yōu)選實(shí)施例中的蓄電池容量調(diào)節(jié)設(shè)備的操作的流程圖。
圖3是表示部件在控制板上的安裝位置、以及要在控制板上進(jìn)行容量調(diào)節(jié)的蓄電池的優(yōu)先級次序之間的關(guān)系的例子的說明圖。
圖4是表示部件的安裝位置、以及要在控制板上進(jìn)行容量調(diào)節(jié)的蓄電池的優(yōu)先級次序之間的關(guān)系的另一個例子的說明圖。
圖5是表示可在車輛中安裝應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的蓄電池容量調(diào)節(jié)設(shè)備和方法的組合電池單元的例子的概念圖。
圖6是表示可應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的蓄電池容量調(diào)節(jié)設(shè)備的組合電池單元的例子的截面圖。
圖7是可應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的蓄電池調(diào)節(jié)設(shè)備的控制板的透視圖。
圖8是圖1中示出的每個容量調(diào)節(jié)部件的示意性框圖。
具體實(shí)施例方式
下文中，將對附圖做出參照，以便幫助更好地理解本發(fā)明。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的蓄電池容量調(diào)節(jié)設(shè)備的優(yōu)選實(shí)施例的示意框圖。圖2示出了圖1中示出的優(yōu)選實(shí)施例中的蓄電池容量調(diào)節(jié)設(shè)備的操作的流程圖。圖3示出了部件在控制板上的安裝位置、以及要在控制板上進(jìn)行容量調(diào)節(jié)的蓄電池的優(yōu)先級次序之間的關(guān)系的例子的說明圖。圖4示出了部件的安裝位置、以及要在控制板上進(jìn)行容量調(diào)節(jié)的蓄電池的優(yōu)先級次序之間的關(guān)系的另一個例子的說明圖。圖5示出了可在車輛中安裝應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的蓄電池容量調(diào)節(jié)設(shè)備和方法的組合電池單元的例子的概念圖。圖6示出了可應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的蓄電池容量調(diào)節(jié)設(shè)備的組合電池單元的例子的截面圖。圖7示出了可應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的蓄電池調(diào)節(jié)設(shè)備的控制板的透視圖。圖8示出了圖1中示出的每個容量調(diào)節(jié)部件的示意性框圖。
首先，將在下面說明可應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的蓄電池容量調(diào)節(jié)設(shè)備的組合電池單元的結(jié)構(gòu)的例子、以及本發(fā)明中的將組合電池單元安裝在汽車中的例子。如圖5所示，組合電池單元1被安裝在車輛B的后備廂B1內(nèi)。在圖5示出的例子中，在車輛B的后行李擋板B2上形成開口B3，以將冷空氣引入組合電池單元1內(nèi)。經(jīng)由風(fēng)道(duct)19，將乘員廂內(nèi)的空氣從開口B3引入到組合電池單元1中。應(yīng)注意，本發(fā)明中的組合電池單元1的安裝位置不限于圖5中示出的例子，而可將組合電池單元1安裝在乘員廂、車身內(nèi)的地板底部、發(fā)動機(jī)廂內(nèi)等。
如圖6所示，以如下方式構(gòu)造優(yōu)選實(shí)施例中的組合電池單元1。也就是說，堆疊多個片型薄蓄電池，并且，其正極端與負(fù)極端順序地彼此串聯(lián)連接，以形成電池包11。堆疊多個電池包11(在此例子中為4個)，并且，其正極端與負(fù)極端彼此串聯(lián)連接。隨后，對齊多個(在圖6的情況下為3個)由此堆疊的電池包11。此外，位于各個電池包11的兩端的它們的各個正和負(fù)端彼此串聯(lián)連接，并且，將上端板和下端板(end plate)12、12布置在橫向?qū)R的電池包11的上面和下面位置，并通過螺栓(bolt)13、13等部件而將其固定到電池包11。
另外，將用來控制構(gòu)成組合電池單元1的各個蓄電池14的控制板15附接到上端板12上，并將其裝入外殼16內(nèi)(在圖1中示出了蓄電池14本身)。此控制板是印刷電路板，在其上安裝了電路部件151，如用來控制構(gòu)成組合電池單元1的各個蓄電池14的集成電路；以及電阻器152A(即，容量調(diào)節(jié)部件)，用來調(diào)節(jié)對應(yīng)的蓄電池的各自的容量(剩余容量，即蓄電池的剩余能量，并且下文中僅描述為容量)。
圖7示出了控制板15的概略圖。在其上形成配線印刷圖案的印刷電路板153的前表面和后表面上，分別以矩陣的形式安裝了集成電路(IC芯片)151，用來控制各個蓄電池14；以及電阻器152A，其與要針對各個對應(yīng)的蓄電池14而進(jìn)行容量調(diào)節(jié)的各個對應(yīng)的蓄電池14并聯(lián)電連接。為了方便起見，圖7示出了12個集成電路151、以及12個電阻器152A。例如，在組合電池單元1由60(六十)個片型蓄電池14構(gòu)成的情況下，60個電阻器152A、以及60個集成電路151被安裝在印刷電路板153上，以執(zhí)行各個蓄電池的容量調(diào)節(jié)。在圖1中示出了此狀態(tài)。另外，圖3和4示出了安裝21(二十一)個集成電路151、以及42(四十二)個電阻器152A的例子，其中，每個集成電路151控制兩個蓄電池14、14，每個電阻器152A執(zhí)行42個蓄電池14中的對應(yīng)一個的容量調(diào)節(jié)。應(yīng)注意，圖3和4中的附圖標(biāo)記154表示每個連接器，每個連接器上的輸入和輸出端子用來執(zhí)行與外部設(shè)備的通信，并在每個薄蓄電池14和每個電阻器152A以及每個集成電路151之間進(jìn)行連接，附圖標(biāo)記155表示集成電路(IC芯片)，該集成電路(IC芯片)用來執(zhí)行控制印刷電路板(或印刷電路板)153中的組合電池的總體控制。圖1、圖3、以及圖7并非在集成電路151和電阻器152A的數(shù)目上相互彼此匹配。這是因?yàn)?，根?jù)蓄電池的數(shù)目，集成電路151和電阻器152A的數(shù)目能夠被可變地修改。
回來參照圖6，在組合電池外殼17中，裝入了用上端板和下端板12、12夾持的多個電池包11、11......。在此組合電池外殼17中形成進(jìn)氣口171，通過其引入車輛乘員廂內(nèi)的空氣；以及排氣口161，通過其將被引入到組合電池外殼17中的空氣排出。上面安裝了風(fēng)扇18的風(fēng)道19與進(jìn)氣口171耦接。此風(fēng)道19的上端連接到上述車輛B的后行李擋板B2的開口B3。
由于蓄電池14在充電和放電期間發(fā)熱，所以，風(fēng)扇18工作，用來將乘員廂內(nèi)的空氣引入組合電池外殼17。從進(jìn)氣口171引入的空氣冷卻蓄電池14，同時，主要經(jīng)過相互鄰接的電池包11之間的間隙，并從排氣口172排出。然而，空氣的一部分用來冷卻安裝在上端板12上的控制板15。在此情況下，在沿外殼16的空氣循環(huán)方向的兩個端部上形成開口161、161，以裝入控制板16，并且，由此，將空氣引入到外殼6中。然后，以下面的方式進(jìn)行通過容量調(diào)節(jié)電阻器152A的每個蓄電池14的容量調(diào)節(jié)。
首先，下面將參照圖1和8來描述作為根據(jù)本發(fā)明的容量調(diào)節(jié)設(shè)備和方法的對象的組合電池單元1的電結(jié)構(gòu)。
通過多個彼此串聯(lián)連接的蓄電池來構(gòu)造此實(shí)施例中的組合電池單元1，所述蓄電池的兩端與諸如用于電動車的起動馬達(dá)、驅(qū)動馬達(dá)等的車輛負(fù)載2連接。
另一方面，將用來檢測各個蓄電池14的電壓值的電壓檢測部件151A安裝在各個蓄電池14中。另外，用來調(diào)節(jié)各個蓄電池14的容量的容量調(diào)節(jié)部件152跨越各個蓄電池14而連接。每個容量調(diào)節(jié)部件152(參照圖8)包括電阻器152A，與每個蓄電池14并聯(lián)連接；開關(guān)器件151C，與此電阻器152A串聯(lián)連接；以及容量調(diào)節(jié)控制部件151B，其被配置為基于從控制單元155B發(fā)出的命令而控制此開關(guān)器件151C的通和斷，并傳送在電壓檢測部件151檢測到的跨越對應(yīng)的蓄電池14的電壓。例如，如圖3和圖7所示，將每個電壓檢測部件151A、每個開關(guān)器件151C、以及每個容量調(diào)節(jié)控制部件151B合并到集成電路151中。應(yīng)注意，圖1中示出的絕緣電路155A是用來執(zhí)行分別被安裝在蓄電池14上的各個容量調(diào)節(jié)部件152的容量調(diào)節(jié)控制部件151B和控制單元155B之間的信號傳送、同時使用例如光耦合器而將信號電絕緣的絕緣傳送電路。絕緣電路155A被合并到圖3、4和7中示出的集成電路155中。應(yīng)注意，開關(guān)器件151C可為諸如晶體管、MOS-FET(金屬氧化物半導(dǎo)體-場效應(yīng)晶體管)、或IGBT(絕緣柵極雙極晶體管)的開關(guān)裝置(或元件)，或可為例如繼電器的機(jī)械開關(guān)。
在上述實(shí)施例中，用來檢測多個被安裝在控制板15上的集成電路151中的對應(yīng)的一個的實(shí)際溫度的溫度傳感器3被安裝在圖3、4和7中示出的集成電路151中的鄰接部分，其中，利用多個溫度傳感器3而檢測的實(shí)際溫度Tr被傳送到控制單元155B。
溫度傳感器3的數(shù)目和布置不限于上述實(shí)施例。溫度傳感器3可被安裝在圖7中示出的多個集成電路151的中心X，或者，多個傳感器3可被安裝在集成電路151之間的預(yù)定間隔上的用Y表示的位置。如將在后面描述的，在容量調(diào)節(jié)期間，實(shí)際溫度Tr的捕捉變得更精確。
應(yīng)注意，圖1中示出的附圖標(biāo)記4表示用來檢測組合電池單元1的總電壓值的總電壓傳感器，而附圖標(biāo)記5表示用來檢測流過總體組合電池單元1的電流的電流傳感器。
尤其是，在該實(shí)施例中，根據(jù)每個電阻器152A在控制板15上的安裝位置，而確定要進(jìn)行容量調(diào)節(jié)的蓄電池14的優(yōu)先級次序。作為“根據(jù)每個電阻器152A在控制板15上的安裝位置”的一個例子，將與難以對其它電阻器152A產(chǎn)生溫度影響的位置相對應(yīng)的蓄電池14中的一個的優(yōu)先級次序設(shè)置為高。也就是說，以下面的方式進(jìn)行容量調(diào)節(jié)。使電流從對應(yīng)的蓄電池14流過對應(yīng)的電阻器152A，使得對應(yīng)的電阻器152A消耗對應(yīng)的蓄電池14的電功率。由此，將每個對應(yīng)的蓄電池14的容量減小到目標(biāo)容量。由此，調(diào)節(jié)了每個蓄電池14的容量。由此，例如，各個蓄電池14的容量被一致化。因此，作為在容量調(diào)節(jié)期間流過電阻器152A的電流的結(jié)果，對應(yīng)的電阻器152A產(chǎn)生熱量(發(fā)熱)。由此，安裝在控制板15上的電子部件151和155的溫度局部升高，并且，可能施加對耐久性的影響。然而，以難以產(chǎn)生對其它電阻器152A的熱(溫度)影響的次序來選擇發(fā)熱的電阻器152A，并且，對應(yīng)的電阻器152A產(chǎn)生熱量，以防止局部溫度上升。由此，可使對安裝在控制板15上的電子部件151、155的溫度影響最小化。
例如，假定21(二十一)個電阻器152A被安裝在圖3中示出的控制板15上。如圖3的圖表所示，與以矩陣形式安裝的電阻器152A之中的被安裝在控制板15的四個角的電阻器152A相對應(yīng)的每個蓄電池14(與被安裝在控制板15的四個角的電阻器152A并聯(lián)連接的蓄電池)具有最高的優(yōu)先級次序。與位于控制板15的近似中心的電阻器152A相對應(yīng)的蓄電池中的一個具有最低的優(yōu)先級次序。針對控制板15的每個布局(layout)，進(jìn)行如上所述的根據(jù)安裝位置的優(yōu)先級次序的這種確定，并將其存儲在控制單元155B的存儲器中，作為各個蓄電池14的布置系數(shù)Kn。
除了與在容量調(diào)節(jié)期間選擇的蓄電池14相對應(yīng)的電阻器152A的安裝位置之外，各個蓄電池14的容量調(diào)節(jié)值還具有與電阻器152A的發(fā)熱量的相關(guān)性。當(dāng)選擇了要最后被容量調(diào)節(jié)的蓄電池14中的一個時，確定通過使每個蓄電池14的容量調(diào)節(jié)量Vn乘以反映了安裝位置的布置系數(shù)Kn而進(jìn)行的容量調(diào)節(jié)的優(yōu)先級。
接下來，將描述上述實(shí)施例中的容量調(diào)節(jié)方法。
當(dāng)安裝在控制板15上的諸如集成電路151、155的電子部件遭受高溫時，其耐久性減小。由此，根據(jù)對應(yīng)的電子部件的等級而規(guī)定限制溫度。在下面的說明中，此限制溫度Tm作為70℃而被預(yù)先存儲在控制單元155B的存儲器中。此限制溫度Tm指示在對應(yīng)的電子部件遭受限制溫度時的不利溫度。換句話說，確保了對應(yīng)的電子部件的質(zhì)量，除非對應(yīng)的電子部件的溫度超過了限制溫度。這里，假定執(zhí)行用于各個蓄電池14的容量調(diào)節(jié)，以防止集成電路151、155的溫度由于來自容量調(diào)節(jié)部件(電阻器)152A的溫度影響而超過限制溫度70℃。
如圖2所示，在步驟ST10，控制單元155B確定當(dāng)前時間是否處于容量調(diào)節(jié)模式。僅在例如車輛的啟動(activation)期間、車輛的停止期間等才具體地限制此容量調(diào)節(jié)的定時。當(dāng)然，有可能在車輛行進(jìn)期間進(jìn)行容量調(diào)節(jié)。
在步驟ST20，控制單元155B經(jīng)由各個容量調(diào)節(jié)控制部件151B而輸入利用各個蓄電池14的各個對應(yīng)的電壓檢測部件151A檢測到的各個蓄電池14的電壓，并基于所輸入的電壓值而計算各個蓄電池14所需的容量調(diào)節(jié)量。也就是說，通常知道存在每個蓄電池14的電壓值和對應(yīng)的蓄電池14的容量之間的相關(guān)性。由此，基于電壓值，計算各個容量調(diào)節(jié)量。不具體地限制在這里計算的各個蓄電池14的容量調(diào)節(jié)量的計算方法。例如，如在“背景技術(shù)”中描述的日本專利申請公開第2003-284253號(于2003年10月3日公布)中所述，各個蓄電池14的容量調(diào)節(jié)量可根據(jù)所有蓄電池14的電壓值的平均值以及要進(jìn)行容量調(diào)節(jié)的蓄電池14中的一個的電壓值之間的偏差來確定，或者，可根據(jù)使用多個蓄電池14的電壓值的最大值及其最小值的偏差來確定。
接下來，如果在步驟ST20計算了各個蓄電池14的容量調(diào)節(jié)量值Vn，則在步驟ST30，控制單元155B通過使蓄電池14的每個容量調(diào)節(jié)量值Vn乘以對應(yīng)的電阻器152A在控制板15上安裝位置中的每個的特征值，而確定優(yōu)先級(次序)。
接下來，在步驟ST40，控制單元155B利用溫度傳感器3檢測控制板15的實(shí)際溫度Tr。由于控制單元155B先前存儲(預(yù)存儲)了作為限制溫度Tm的70℃的值，所以，在步驟ST50，控制單元155B計算控制板15的實(shí)際溫度Tr和限制溫度Tm之間的差。
如果在步驟ST20確定了各個蓄電池14的容量調(diào)節(jié)量，則在步驟ST60，控制單元155B計算容量調(diào)節(jié)量的總和，以計算整個組合電池單元1所需的容量調(diào)節(jié)量的總和。應(yīng)注意，可彼此并行地執(zhí)行步驟ST20和ST30、以及步驟ST40、ST50和ST60。
控制板15的實(shí)際溫度Tr和限制溫度Tm之間的差對應(yīng)于在有關(guān)溫度的容量調(diào)節(jié)中允許的熱量。另一方面，容量調(diào)節(jié)量的總和是在有關(guān)電功率的容量調(diào)節(jié)中生成的熱量的值。如果結(jié)合了這些尺度，則可預(yù)測能夠在溫度差的范圍中執(zhí)行的容量調(diào)節(jié)量。具體地，如果特定的蓄電池14中需要的容量調(diào)節(jié)量為W，則此容量調(diào)節(jié)量使電流流過其容量調(diào)節(jié)電阻器152A，可消耗其能量W?？蓪⑦@個特定蓄電池14的容量減小為目標(biāo)電壓值。由于電阻器152A的電阻值是已知的，所以，可確定利用電阻器152A的發(fā)熱量。另外，可通過計算、或按經(jīng)驗(yàn)，而在先前導(dǎo)出由于電阻器152A的發(fā)熱而造成的控制板的溫度升高的度數(shù)。由此，如果確定了控制板15的實(shí)際溫度Tr和限制溫度Tm之間的差，則可確定在此溫度差范圍內(nèi)同時對蓄電池進(jìn)行容量調(diào)節(jié)的次序及蓄電池的數(shù)量。
在步驟S60，控制單元155B基于溫度差(Tm-Tr)、以及在上述步驟確定的容量調(diào)節(jié)量的總和，而確定可同時進(jìn)行容量調(diào)節(jié)的蓄電池14的數(shù)目。在溫度差較大、且容量調(diào)節(jié)量的總和較小的情況下，可同時對所有蓄電池14進(jìn)行容量調(diào)節(jié)。然而，在溫度差較小的情況下、以及在容量調(diào)節(jié)量的總和較大的情況下，存在這樣的可能性如果同時執(zhí)行組合電池單元1中的所有蓄電池14的容量調(diào)節(jié)，則會超過控制板15的限制溫度Tm。由此，在這些情況下，根據(jù)限制的蓄電池14的數(shù)目，而開始容量調(diào)節(jié)，并且，如果某些蓄電池14的容量調(diào)節(jié)結(jié)束，則順序地進(jìn)行其余蓄電池的容量調(diào)節(jié)。
隨后，在下一個步驟ST70，對要進(jìn)行容量調(diào)節(jié)的每個蓄電池14賦予次序。此時，從高優(yōu)先級次序的蓄電池起，依次選擇要進(jìn)行容量調(diào)節(jié)的蓄電池。
如果確定了要同時進(jìn)行容量調(diào)節(jié)的蓄電池14的數(shù)目、以及要進(jìn)行容量調(diào)節(jié)的蓄電池14的次序，則在步驟ST80，開始每個所選蓄電池14的容量調(diào)節(jié)。以這樣的方式執(zhí)行用于每個所選蓄電池14的此操作通過將預(yù)定時間的容量調(diào)節(jié)信號(即，用來以驅(qū)動方式導(dǎo)通開關(guān)器件151C的命令)從控制單元151傳送到對應(yīng)的容量調(diào)節(jié)部件152的容量調(diào)節(jié)控制部件151B、以使開關(guān)器件151C導(dǎo)通預(yù)定時間，而使電流流過電阻器152A預(yù)定時間。
接下來，在步驟ST90，控制單元155B監(jiān)視是否存在容量調(diào)節(jié)已結(jié)束的一個或多個蓄電池14。如果存在容量調(diào)節(jié)已結(jié)束的一個蓄電池14，則例程轉(zhuǎn)到步驟ST100，其中，控制單元155B確定是否已結(jié)束了所有蓄電池14的容量調(diào)節(jié)。如果在步驟ST100還剩余未進(jìn)行(否)容量調(diào)節(jié)的一個或多個蓄電池14，則例程轉(zhuǎn)到步驟ST110，其中，控制單元151選擇后續(xù)次序(優(yōu)先級次序)的蓄電池14，并且，例程返回到步驟ST80，在步驟ST80，開始所選蓄電池的對應(yīng)的一個的容量調(diào)節(jié)。隨后，重復(fù)步驟ST80、ST90、ST100、以及ST110的此例程。在結(jié)束所有蓄電池14的容量調(diào)節(jié)之后，結(jié)束此處理。
如上所述，由于在圖2中示出的此處理中、根據(jù)作為發(fā)熱源的電阻器152A的安裝位置而確定要進(jìn)行容量調(diào)節(jié)的蓄電池14的優(yōu)先級次序，所以，可防止出現(xiàn)局部高溫產(chǎn)生部分。另外，整個控制板15上的溫度一致地分布?？稍诙虝r間內(nèi)有效地執(zhí)行容量調(diào)節(jié)，而控制板15不會過熱。
應(yīng)注意，如圖6所示，如上所述，使車輛B的乘員廂內(nèi)的氣流(冷卻風(fēng))在控制板15的表面上流動，但這是自然的過程。根據(jù)本發(fā)明，在使對控制板15施加冷卻效果的介質(zhì)在控制板15上流動的情況下，可在考慮利用此冷卻介質(zhì)確定要進(jìn)行容量調(diào)節(jié)的蓄電池14的優(yōu)先級次序。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明、部件151、152和155在控制板15上安裝的位置、與要進(jìn)行容量調(diào)節(jié)的蓄電池的優(yōu)先級(優(yōu)先級次序)之間的關(guān)系的另一個例子。假定來自車輛B的冷卻風(fēng)從圖4的右側(cè)方向流向圖4的左側(cè)方向。
在上述實(shí)施例中，僅根據(jù)電阻器152A在控制板15上的安裝位置而確定優(yōu)先級次序，而不考慮來自車輛B的乘員廂的冷卻風(fēng)的流動。然而，在此例子中，將基于來自乘員廂的冷卻風(fēng)、以及電阻器152A的安裝位置的、與難以對其它電阻器產(chǎn)生溫度(熱)影響的電阻器152A相對應(yīng)的蓄電池14中的一個的優(yōu)先級次序設(shè)置為高。
例如，假定在圖4中示出的控制板15上安裝了42(四十二)個電阻器152A。如圖4的圖表所示，以下面的方式設(shè)置以矩陣形式被安裝在控制板15上的電阻器152A之中的、要關(guān)于控制板15的垂直方向而進(jìn)行容量調(diào)節(jié)的蓄電池14的優(yōu)先級。也就是說，將與被安裝在控制板15的上端和下端的相應(yīng)兩個電阻器152A相對應(yīng)的兩個蓄電池14設(shè)置為具有較高的優(yōu)先級，并且，將與被安裝在控制板15的中心的電阻器152A相對應(yīng)的一些蓄電池14設(shè)置為具有較低的優(yōu)先級。然而，對于圖4中的左和右方向，將與被安裝在冷卻風(fēng)的順風(fēng)位置(即，在控制板15的左端位置)的電阻器152A相對應(yīng)的、要進(jìn)行容量調(diào)節(jié)的蓄電池14的優(yōu)先級設(shè)置為較高，這是由于，使從這些電阻器生成的熱沿圖4的左方向流動，并且，難以產(chǎn)生對其它電阻器152A的溫度影響，并且，將與被安裝在控制板15的右端位置的電阻器152A相對應(yīng)的蓄電池14的優(yōu)先級設(shè)置為較低。針對控制板15的每個布局，進(jìn)行根據(jù)安裝位置和冷卻風(fēng)的流動的優(yōu)先級的確定，并將其預(yù)先存儲在控制單元155B的存儲器中，作為它們的各個對應(yīng)蓄電池14的布置系數(shù)Kn。
這樣，即使除了作為發(fā)熱源的電阻器152A的安裝位置之外、還根據(jù)冷卻風(fēng)的流向而確定要進(jìn)行容量調(diào)節(jié)的蓄電池的優(yōu)先級(優(yōu)先級次序)，仍可防止局部高溫部分的產(chǎn)生。另外，控制板15的整個部分上的溫度一致地分布?？稍诙虝r間內(nèi)有效地執(zhí)行各個蓄電池的容量調(diào)節(jié)，而控制板15不會過熱。
應(yīng)注意，描述上述實(shí)施例以便幫助對本發(fā)明的更好理解，并且，不限制本發(fā)明的范圍。由此，在上述實(shí)施例中公開的每個必要元素包括屬于本發(fā)明的范圍的所有設(shè)計修改和等價物。此申請基于先前的日本專利申請第2006-111896號。通過引用而由此合并日本專利申請第2006-111896號(其申請日為2006年4月14日)的全部內(nèi)容。盡管已通過參照本發(fā)明的特定實(shí)施例而在上面描述了本發(fā)明，但本發(fā)明不限于上述實(shí)施例。根據(jù)上面的教導(dǎo)，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，將出現(xiàn)上述實(shí)施例的修改和變化。通過參照所附權(quán)利要求而定義本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于組合電池單元的蓄電池容量調(diào)節(jié)設(shè)備，該組合電池單元包括多個蓄電池；以及控制板，在其上安裝了容量調(diào)節(jié)部件，該容量調(diào)節(jié)部件被安裝為與每個蓄電池相對應(yīng)，并被配置為消耗蓄電池中的對應(yīng)一個的電功率，以調(diào)節(jié)蓄電池中的對應(yīng)一個的剩余容量，該蓄電池容量調(diào)節(jié)設(shè)備包括優(yōu)先級次序確定部件，其被配置為根據(jù)與要進(jìn)行剩余容量調(diào)節(jié)的蓄電池中的一個相對應(yīng)的容量調(diào)節(jié)部件在控制板上的安裝位置，而確定要進(jìn)行剩余容量調(diào)節(jié)的蓄電池的優(yōu)先級次序；以及蓄電池容量調(diào)節(jié)部件，其被配置為根據(jù)所確定的優(yōu)先級次序而使對應(yīng)的容量調(diào)節(jié)部件消耗蓄電池中的每個的電功率，以調(diào)節(jié)蓄電池中的每個的剩余容量。
2.如權(quán)利要求1所述的蓄電池容量調(diào)節(jié)設(shè)備，其中，優(yōu)先級次序確定部件針對與被安裝在難以對其它容量調(diào)節(jié)部件產(chǎn)生溫度影響的位置上的容量調(diào)節(jié)部件相對應(yīng)的蓄電池中的一個而確定高優(yōu)先級次序。
3.如權(quán)利要求1所述的蓄電池容量調(diào)節(jié)設(shè)備，其中，優(yōu)先級次序確定部件針對與被安裝在控制板上流動的氣流的順風(fēng)側(cè)上的控制板的位置上的容量調(diào)節(jié)部件相對應(yīng)的蓄電池中的一個而確定高優(yōu)先級次序。
4.如權(quán)利要求1所述的蓄電池容量調(diào)節(jié)設(shè)備，其中，容量調(diào)節(jié)部件以近似矩陣形式被安裝在控制板的主表面上。
5.如權(quán)利要求1所述的蓄電池容量調(diào)節(jié)設(shè)備，其中，該蓄電池容量調(diào)節(jié)設(shè)備還包括溫度檢測部件，其被配置為在控制板上的剩余容量調(diào)節(jié)之前，檢測控制板的實(shí)際溫度；溫度差計算部件，其被配置為計算由溫度檢測部件檢測的實(shí)際溫度和控制板的預(yù)定限制溫度之間的溫度差；總和計算部件，其被配置為計算各個蓄電池的容量調(diào)節(jié)量的總和；以及計算部件，其被配置為基于溫度差和剩余容量調(diào)節(jié)量的總和，而計算要同時進(jìn)行剩余容量調(diào)節(jié)的蓄電池的數(shù)目。
6.如權(quán)利要求1所述的蓄電池容量調(diào)節(jié)設(shè)備，其中，每個容量調(diào)節(jié)部件包括與蓄電池中的對應(yīng)一個并聯(lián)電連接的電阻器，并被配置為利用從蓄電池中的對應(yīng)一個提供的電流來消耗電功率。
7.一種用于組合電池單元的蓄電池容量調(diào)節(jié)方法，該組合電池單元包括多個蓄電池；以及控制板，在其上安裝了容量調(diào)節(jié)部件，該容量調(diào)節(jié)部件被安裝為與每個蓄電池相對應(yīng)，并被配置為消耗蓄電池中的對應(yīng)一個的電功率，以調(diào)節(jié)蓄電池中的對應(yīng)一個的剩余容量，該蓄電池容量調(diào)節(jié)方法包括根據(jù)與蓄電池中的一個相對應(yīng)的容量調(diào)節(jié)部件在控制板上的安裝位置，確定要進(jìn)行剩余容量調(diào)節(jié)的蓄電池的優(yōu)先級次序；以及根據(jù)所確定的優(yōu)先級次序而使對應(yīng)的容量調(diào)節(jié)部件消耗蓄電池中的每個的電功率，以調(diào)節(jié)蓄電池中的每個的剩余容量。
8.如權(quán)利要求7所述的蓄電池容量調(diào)節(jié)方法，其中，在根據(jù)容量調(diào)節(jié)部件的安裝位置而確定要進(jìn)行剩余容量調(diào)節(jié)的蓄電池的優(yōu)先級次序時，針對與被安裝在難以對其它容量調(diào)節(jié)部件產(chǎn)生溫度影響的位置上的容量調(diào)節(jié)部件相對應(yīng)的蓄電池中的一個而確定高優(yōu)先級次序。
9.如權(quán)利要求7所述的蓄電池容量調(diào)節(jié)方法，其中，在根據(jù)容量調(diào)節(jié)部件的安裝位置而確定要進(jìn)行剩余容量調(diào)節(jié)的蓄電池的優(yōu)先級次序時，針對與被安裝在控制板上流動的氣流的順風(fēng)側(cè)上的控制板的位置上的容量調(diào)節(jié)部件相對應(yīng)的蓄電池中的一個而確定高優(yōu)先級次序。
10.如權(quán)利要求7所述的蓄電池容量調(diào)節(jié)方法，其中，該蓄電池容量調(diào)節(jié)方法還包括在控制板上的容量調(diào)節(jié)之前，檢測控制板的實(shí)際溫度；計算所檢測的實(shí)際溫度和控制板的預(yù)定限制溫度之間的溫度差；計算各個蓄電池的剩余容量調(diào)節(jié)量的總和；以及基于溫度差以及剩余容量調(diào)節(jié)量的總和，計算要同時進(jìn)行剩余容量調(diào)節(jié)的蓄電池的數(shù)目。
全文摘要
用于組合電池單元的蓄電池容量調(diào)節(jié)設(shè)備和方法，該組合電池單元包括多個蓄電池；以及控制板，在其上安裝了容量調(diào)節(jié)部件，該容量調(diào)節(jié)部件被安裝為與每個蓄電池相對應(yīng)，并被配置為消耗蓄電池中的對應(yīng)一個的電功率，以調(diào)節(jié)蓄電池中的對應(yīng)一個的剩余容量，根據(jù)與蓄電池中的一個相對應(yīng)的容量調(diào)節(jié)部件在控制板上的安裝位置，而確定要進(jìn)行容量調(diào)節(jié)的蓄電池的優(yōu)先級次序，并且，根據(jù)所確定的優(yōu)先級次序而使對應(yīng)的容量調(diào)節(jié)部件消耗蓄電池中的每個的電功率，以調(diào)節(jié)蓄電池中的每個的容量。
文檔編號H02J7/00GK101056001SQ200710096089
公開日2007年10月17日 申請日期2007年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月14日
發(fā)明者森田剛, 宮本丈司 申請人:日產(chǎn)自動車株式會社