本申请是国际申请日2012年12月17日、申请号为201280063113.5、发明名称为“电力储备装置、电力系统和电动车”的申请的分案申请。
本发明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。
背景技术：
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
技术实现要素：
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，本发明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，以及被配置为将从电力存储装置提供的电力用于驱动发动机和电力车辆控制电子设备。
发明的有益效果
在本公开中，由于使用无源平衡控制执行单元间电压调整(称为单元间平衡调整或单元平衡)，在不需要电感器元件的情况下，可减少电路和电路板的尺寸。另一方面，由于使用有源平衡控制执行模块间电压调整(称为模块间平衡调整或模块间平衡)，可防止整体电压下降。此外，当执行模块间平衡调整时，需要消除大于单元间平衡调整情况下的电压上的差，因此，当通过无源平衡调整执行模块间平衡调整时，完成平衡调整所需的时间变长。因此，如在本公开中，通过组合单元间平衡调整和模块间平衡调整使完成平衡调整所需的时间减少。
附图说明
图1为电力储备装置的示例的方框图。
图2的a为示出了无源平衡调整的方框图。图2的b、图2的c和图2的d为示出了无源平衡调整的示意图。
图3的a为示出了有源平衡调整的方框图。图3的b、图3的c和图3的d为示出了有源平衡调整的示意图。
图4为示出了具有与现有技术相同配置的模块间平衡调整电路的示例的连接图。
图5为示出了模块间平衡调整电路的第一示例的连接图。
图6为示出了模块间平衡调整电路的第二示例的连接图。
图7为示出了开关的特定示例的连接图。
图8为示出了模块间平衡调整电路的第二示例的操作的连接图。
图9的a、图9的b、图9的c和图9的d为示出了操作用于打开和关闭开关的时序图。图9的e、图9的f、图9的g和图9的h为示出了通过线圈的电流的波形图。
图10为示出了模块间平衡调整电路的第三示例的连接图。
图11为示出了模块间平衡调整电路的第四示例的连接图。
图12为示出了模块间平衡调整电路的第五示例的连接图。
图13为包括本公开中的平衡调整电路的电力储备装置的示例的方框图。
图14为设置用于本公开中的电力存储模块的控制部的示例的方框图。
图15为示出了本公开中的平衡调整处理的第一示例的流程图。
图16为示出了本公开的平衡调整处理第一示例中电池单元电压变化的示意图。
图17为示出了本公开的平衡调整处理的第二示例的流程图。
图18为示出了本公开中的平衡调整处理第二示例中的电池单元电压变化和无源平衡调整处理示例中电池单元电压变化的示意图。
图19为示出了在本公开的平衡调整处理的另一示例中的电池单元的电压上的改变的示意图。
图20为包括本公开的模块间平衡电路的电力存储系统应用示例的第一示例的方框图。
图21为包括本公开中的模块间平衡电路的电力存储系统的应用示例的第二示例的方框图。
具体实施方式
下文中将描述的实施例为本公开的优选的特定示例，并且设置用于各种技术上的优选限制，但是本发明的范围并不限于下面所描述的实施例，除非有专门包括用于限制本公开的描述。
“电力储备装置”
当大量的电力存储元件(例如，电池单元)被用于生成高的电力时，采用其中多个电力存储单元(下文中称之为电力存储模块)相互连接并且将控制装置共用地设置用于多个电力存储模块的构造。这种配置被称为电力储备装置。
每个电力存储模块是通过组合包括多个串联的电池单元(例如，即锂离子二次电池)或串联连接的多个相互并联的电池单元(电池块)的电池部和设置用于每个模块的模块控制器所获得的单元。每个模块控制器与整个控制装置(根据需要下文称之为控制盒)连接，控制盒执行充电控制、放电控制和抑制劣化控制等的操作。模块控制器和控制盒由微计算机配置。
用于每个电力存储模块的模块控制器和控制盒通过总线相互连接。串行接口被用作总线。更具体来说，sm总线(系统管理总线)、can(控制器局域网)、spi(串行外围接口)等被用作串行接口。
每个模块控制器和控制盒相互通信。即将关于每个电力存储模块的内部状态的信息(即包括关于每个电池单元的电压和模块的全部的电压的信息的电池信息、关于电流的信息和关于温度的信息)从每个模块控制器传输给控制盒，从而控制每个电力存储模块的充电处理和放电处理。
图1示出了电力储备装置的特定连接配置的示例。例如，四个电力存储模块mod1至mod4相互串联。在这种情况下，例如，正极端子1(vb+)和负极端子2(vb-)获得电力储备装置的整体输出电压，即例如大约200v。电力存储模块分别包括模块控制器cnt1至cnt4和电池部bb1至bb4，在其中每一个中，多个并联的电池单元或电池块相互连接。
模块控制器cnt1至cnt4通过总线相互连接，并且模块控制器cnt4的通信端子与控制盒icnt连接。关于每个模块的电压等的电池信息从每个模块控制器传输至控制盒icnt。控制盒icnt还包括通信端子3，似的可执行与外界的通信。
在本发明的实施例中，使用无源平衡调整执行每个模块中的单元间平衡调整，并且使用有源平衡调整执行模块间平衡调整。由于使用无源平衡调整执行单元间电压调整(称为单元间平衡调整)，故在不需要电感器元件的情况下可减小电路和电路板的尺寸。另一方面，由于使用有源平衡控制执行模块间电压调整(称为模块间平衡调整)，故可防止整体电压下降。通过组合单元间平衡调整和模块间平衡调整，可以减少完成平衡调整所需的时间。
“单元平衡”
在本公开中，通过在上述多个电力存储模块mod1至modn上执行模块间平衡调整，均等化电力存储模块的输出电压。通常，因为在每个电力存储模块中包括大量的电池单元，故与每个电力存储模块中的电池单元之间的电压平衡相比，电力存储模块之间的变化较大。因此，即使在每个电力存储模中执行单元间平衡调整，单元间平衡调整仍显著减少完成平衡调整所需的时间。
在描述本公开之前，将描述一般的无源平衡调整。如图2的a中所示，例如，将检查用于十六个电池单元c1至c16的单元间平衡调整。用于短路单元两端的开关s16和电阻器r16与每个单元连接。在图2的a中，出于简化的目的，仅示出了电池单元c16的开关s16和电阻器r16。例如通过控制器cnt控制打开和关闭开关。控制器cnt检测每个单元的电压。
当在对放电的电池单元c1都c16充电期间任意电池单元达到工作电压的上限时，结束放电。如图2的b中所示，在这种状态下，其他电池单元的电压比工作电压的上限低。例如，自放电量上的差异导致电池单元之间的放电量上的变化。如图2的c中所示，控制器cnt打开除了电压最低的电池单元c13之外的电池单元，使得这些电池单元通过相应的电阻器放电，并且这些电池单元的电压与c13的电压匹配。
然后，电池单元c1至c16再次充电直至任意的电池单元c1至c16的电压达到工作电压的上限为止。然后，电池单元放电，使得其电压与达到工作电压的上限时的最低电压匹配。通过重复这样的操作，可以基本上与图2的d中所示的工作电压的上限相等的方式来增加电池单元c1至c16的电压，从而防止放电量减少。无源平衡调整的配置简易，但是问题在于放电的能量被浪费了。
接下来，将参照图3对有源平衡调整进行描述。在本公开中，如图3的a中所示，回扫变压器(flybacktransformer)t1至t16分别与电池单元连接。回扫变压器t1至t16分别由初级侧线圈w1至w16、次级侧线圈w01至w016和磁芯配置。初级侧线圈w1至w16和开关s1至s16相互串联，次级侧线圈w01至w016和开关s01至s016相互串联。在图3的a中，分别示出了用于电池单元c1和c16的回扫变压器t1和t16、开关s1和s16以及开关s01和s016。
在回扫变压器t1至t16中的每一个中，初级侧线圈与次级侧线圈的绕线比为特定值，并且初级侧线圈上的相位与次级侧线圈上的相位相反。此外，回扫变压器t1至t16可在两个方向上传输电力。因此，表示初级侧和次级侧只是为了方便，而电力可以从初级侧传输至次级侧，也可以从次级传输至初级侧。
开关s1至s16和开关s01至s016由控制器cnt独立控制。通过控制这些开关的打开和关闭，可将从所期望的电池单元获得的能量传输至另一电池单元。控制器cnt检测每个单元的电压。
当在对放电的电池单元c1至c16充电期间任意的电池单元达至工作电压的上限时结束放电。如图3的b中所示，在这种状态下，其他电池单元的电压比工作电压的上限低。例如，在自放电的量上的差异导致电池单元之间的放电量上的变化。
如图3的c中所示，当达到工作电压的上限时，电力从电量最大(最高电势)的电池单元c15传输至电量最低(电势最低)的电池单元c13。因此，如图3的d中所示，剩余的电量变成基本上彼此相等。然后，通过对电池单元c1至c16充电，所有的电池单元可基本上充电至完全充电电压。实际上，执行了多个处理。这种控制称为有源平衡调整。与无源平衡调整相比，可有效使用电量有源平衡调整是优选的。
在本公开中，上述无源平衡调整被应用于单元间平衡调整。如上所述，单元间平衡调整的配置为其中控制与电池单元并联的控制电阻器和开关以控制开关的打开和关闭。此外，在本公开中，有源平衡调整被应用于模块间平衡调整。
下面将对可用于本公开的模块间平衡调整的一些配置示例执行描述。
图4示出了其中现有的单元平衡电路直接应用于有源模块间平衡调整电路的电路配置。例如，在十四个电力存储模块之间执行平衡控制。电池部bb1至bb14相互串联。每个电池部具有一配置，其中，八个电池单元相互并联，并且均包括八个电池单元的十六个并联(电池块)相互串联，每个(所谓的(8p16s))。例如，每个电池部生成(3.2v×16＝51.2v)的电压。因此，串联的十四个电池部bb1至bb14生成(51.2v×14＝716.8v)的电压。
串联的十四个电池部的正极侧和负极侧分别与次级侧线圈w0的两端连接。此外，设置共用的磁芯m。此外，次级侧开关s0与次级侧线圈w0串联，初级侧开关s1至s14分别与初级侧线圈w1至w14串联。开关s0至s14例如由mosfet配置。
在使用图4中所示的配置的有源平衡调整操作中，打开连接至电压最高的电池单元的初级侧线圈的开关，并且接着在开关s0打开时关闭该开关，以将电流提供给次级侧线圈w0并对电池部bb1至bb14充电。例如，当电池部bb2的电压为56.5v并且其它的电池部的电压为55.9v时，初级侧开关s2打开一段时间，并且接着在次级侧开关s0打开时关闭。流过次级侧线圈w0的电流对电池部bb1至bb14(然而，不包括bb2)进行充电。
在图4中示出的配置中，由于变压器的磁芯m为共用的，难以通过在不同的箱中存储电力存储模块来配置多个电力存储模块，即，例如十四个。在这种情况下，通过磁芯、线圈和开关配置的变压器单元被存储在十四个电力存储模块之外的不同的箱内以配置变压器装置，并且十四个电力存储模块以具有变压器装置作为中心的星形连接的方式与变压器装置连接。这种星形配置的问题是其中当电力存储模块的数量大时，星形布线变得复杂。
此外，在图4中示出的配置中，通过相互串联的十四个电池部将716.8v的电压施加于包括次级侧线圈w0和开关s0的串联电路。因为在实际使用中要考虑到耐受电压为所施加的电压的三倍，故配置开关s0的半导体开关元件(例如，fet)的耐受电压应该是2000v或更高。难以实现图4中所示的需要具有这样的耐受电压的半导体开关元件的配置。因此，图4中所示的电路配置可用于模块间平衡调整，但是这种配置不是优选的。
图5示出了模块间平衡调整电路的第一示例。如图5中所示，磁芯m被分成十四个磁芯m1至m14，次级侧线圈w0分成十四个次级侧线圈w01至w014。这样，可分成十四个电力存储模块并存储箱子内。在图5中所示的配置中，716.8v的电压被施加于每个初级侧开关s01至s014。但是，在图5中所示的配置中，单独地配置回扫变压器t1至t14，由于初级侧和次级侧开关与相应的线圈连接，故它们可独立地控制开关操作。因此，如后面描述的一样，可以以这样的方式执行控制以同时从多个电池单元获得电力并同时将电力提供给多个电池部。此外，通过控制开关操作中接通时间段的长度可以控制电量。
图6示出了模块间平衡调整电路的第二示例。如图6中所示，在本公开中，回扫变压器t1由初级侧线圈w1、次级侧线圈w01和磁芯m1配置。初级侧线圈w1和开关s1相互串联，并且次级侧线圈w01和开关s01相互串联。同样地，回扫变压器t2至t14分别由初级侧线圈w2至w14、次级侧线圈w02至w014和磁芯m2至m14配置。初级侧线圈w2至w14和开关s2至s14相互串联。次级侧线圈w02至w014和开关s02至s014相互串联。
包括回扫变压器t1的初级侧线圈w1和开关s1的串联电路连接至电力存储模块的电池部bb1的正极侧和负极侧。其他分别包括初级侧线圈w2至w14和开关s2至s14的串联电路分别连接至电力存储模块的电池部bb2至bb14的正极侧和负极侧。
设置电路存储元件51，并且该电路存储元件51生成共用电源电压cv。共用电源电压cv为比串联的电池部的总电压(即716.8v)低的电压。共用电源电压cv优选地设定为小于或等于次级侧开关的耐受电压的三分之一。例如，共用电源电压cv被设定为基本上等于电池部的单位电压(51.2v)。通过控制总放电电流和总充电电流这样的方式，以在没有溢流或损耗的情况下控制共用电源电压cv的电势至所期望的电压。
电力存储元件51为电池、电容器等。电力存储元件51将共用电源线cl+设置成共用电源电压cv，并且另一共用电源线cl-设置成0v。另一共用电源线cl-应该是与多个电源模块串联的电池部的电压(v-)不同并且不与其连接的电源。然而，共用电源线cl-可与电源v-连接。分割初级侧线圈w01至w14的一组端部与共用电源线cl+连接，分割次级侧线圈w01至w014的另一组的端部分别通过开关s01至s014与共用电源线cl-连接。
开关s0至s14和开关s01至s014例如由mosfet配置。如图7中所示，例如，回扫变压器t1由mosfetq01和连接在mosfetq01的漏极和源极之间的二极管d01配置，开关s1由mosfetq1和连接在mosfetq1的漏极与源极之间的二极管d1配置。控制盒inct中的控制部的控制信号控制开关的打开和关闭。控制盒icnt接收关于监测来自每个电力存储模块的模块控制器cnt的电压的结果信息并生成控制信号(脉冲信号)。
可替换地，可使用诸如igbt(绝缘栅双极型晶体管)等半导体开关元件而不是mosfet。应注意的是，在由mosfet和连接在mosfet的漏极与源极之间的二极管配置的开关中，从源极至漏极的电流在没有控制信号的情况下自动流过二极管(开关自动打开)。
共用电源电压cv被施加于次级侧线圈w01至w014和开关s01至s014的串联电路。例如，通过将共用电源电压cv设置成与施加于初级侧线圈和开关的电压相同的电压(51.2v)，次级侧开关s01至s014的耐受电压可被设置成约154v。对于配置次级侧开关s01至s014的半导体开关来说，这种耐受电压值不太高，从而可较容易地配置模块间平衡调整电路。
在回扫变压器t1至t14中的每一个中，初级侧线圈与次级侧线圈的绕线比不限制为1，初级侧线圈上的相位与次级侧线圈上的相位相反。此外，回扫变压器t1至t14可在两个方向上传输电力。因此，表示初级和次级只是为了方便，而电力可以从初级侧传输至次级侧，也可以从次级侧传输至初级侧。
以回扫变压器t1作为示例，当在开关s1和s01关闭后打开开关s1时，电流流过线圈w1并且磁芯m1被磁化。当开关s1被打开时，流过线圈w1的电流随着时间增加。接下来，当开关s1被关闭并且开关s01被打开时，由于磁芯已经磁化，故电流通过开关s01流至线圈w01。电流变成随时间减少的电流。这对于其他回扫变压器的操作是一样的。回扫变压器具有耦合电感器的功能。
在使用如图6中所示配置的有源平衡调整操作中，通过控制初级侧开关将电力从电压最高的电池部传输至电力存储元件51。此外，通过控制次级侧开关，电力传输至电压最低的电力存储模块的电池部。因此，本公开的模块间平衡调整电路通过双向回扫变压器传输电力。
例如，将对当电池部bb3的电压最高(即，56.5v)和当电池部bb2的电压最低(即，55.9v)时的操作进行描述。首先，打开回扫变压器t3的开关s3，并且电流流过使用电池部bb3作为电源的初级侧线圈w3。然后，关闭开关s3，打开开关s03。电磁能使电流流过次级侧线圈w03，并对电力存储元件51充电。
接下来，在打开回扫变压器t2的开关s02的同时关闭开关s03，并且电力存储元件51使电流流过次级侧线圈w02。接下来，在打开开关s2的同时关闭开关s02，通过初级侧线圈w2的电流对电池部bb2充电。因此，完成有源平衡调整操作。
将参照图8和图9对有源平衡调整操作进行更详细的描述。如图8中所示，流过回扫变压器t3的线圈w3的电流被表示为il，并且流过线圈w03的电流被表示为i2。电流i1和i2具有相反的相位。流过回扫变压器t2的线圈w02的电流被表示为i3，流过线圈w2的电流表示为i4。电流i3和i4具有相反的相位。此外，假设在开始操作时已经完全充满电力存储元件51。
如通过图9中的时序图所示，彼此并行地执行通过回扫变压器t3和回扫变压器t2的电力的传输。首先，如图9的a和图9的c中所示，开关s3和s02打开同样长的一段时间。当关闭开关s3时，如图9的e中所示，逐渐增加的电流i1流过线圈w3。当打开开关s02时，如图9的g中所示，逐渐增加的电流i3流过线圈w02。电流i3在放电方向上流过电力存储元件51。
接下来，关闭开关s3和s02，并且如图9的b和图9的d中所示，开关s03和s2打开同样长的一段时间。当已打开开关s03时，如图9的f中所示，逐渐增加的电流i2流过线圈w03。电流i2在充电的方向上流过电力存储元件51。使用电流i2对电力存储元件51进行充电，电力从电池部bb3传输至电力存储元件51。
当已打开开关s2时，如图9的h中所示，逐渐减少的电流i4流过线圈w2。电流i4在其中电池部bb2充电的方向上流动。使用电流i4充电使电力存储元件51中的电力被传输至电池部bb2。应注意的是，在实际的电力传输中，电力是通过多个开关操作一点点传输的，而不是在单个开关操作中完成的。此外，要传输的电量可通过调制开关脉冲信号的脉宽并且通过控制开关的打开周期而被设置成所期望的值。另外，尽管在图9中的开关s3和s02相互同步，但是实际上，如果共用电源电压cv允许一定的宽度，则不需要建立同步关系。
此外，将对能够应用于本公开的模块间平衡调整电路的变形例进行描述。在上述模块间平衡调整电路中，通过单个回扫变压器获得的电力传输通过单个的回扫变压器。然而，可通过多个回扫变压器获得电力。例如，可通过电压最高的和电压第二高的电力存储模块获得电力。此外，获得的电力可传输通过多个回扫变压器。例如，电力可以被提供给电压最低和电压第二低的电力存储模块。例如，在图6中所示的上述配置中，使用小电流通过回扫变压器t14来获得电力，并且同时，使用大电流通过回扫变压器t3获得电力。此外，在获得电力的同时，使用中等的电流通过回扫变压器t1和t2来提供电力。
如图10中所示，在电力存储模块的回扫变压器t1至t14的次级侧上，电容器cp1至cp14被分别插入在共用电源线cl+与共用电源线cl-之间。通过使用电容器cp1至cp14来减少高频成分，共用电源线cl+和cl-生成的电压可被输出为直流电源。直流电源可提供作为控制盒icnt的电源。
此外，如图11中所示，可为所有的电力存储模块提供共用回扫变压器tx。回扫变压器tx由初级侧线圈wy、次级侧线圈wx和磁芯配置。线圈wx和开关sx相互串联。线圈wy和开关sy相互串联。回扫变压器tx的次级侧线圈wx的一端与端子52连接，另一端通过开关sx与0v线连接。端子52与共用电源电压cv端子连接。
初级侧线圈wy的一端例如连接至多个电力存储模块(即，例如十四个)的串联电池部bb1至bb14的正极侧(v+)连接。初级侧线圈wy的另一端与串联电池部bb1至bb14的负极侧(v-)连接。与图6中所示的配置一样，回扫变压器t1至t14和电力存储元件51连接至电池部bb1至bb14，并且执行上述模块间平衡控制。
根据图11中所示的配置，可将电力通过回扫变压器tx一次提供给所有电力存储模块的电池部，并且因此，可增加模块间平衡控制的变化的数量。
此外，在本公开中，可使用采用不同于回扫转换器法的方法的前向转换器和采用诸如rcc(振铃扼流圈转换器)方的电磁耦合法的电力传输装置。
图12示出了本公开的应用示例，其中，由电力存储模块mod101至mod104配置的另一电力储备装置连接至电力存储模块mod1至mod14(图6所示的配置)。在共用电源电压cv在两个电力储备装置之间一样的情况下，共用电源线cl+和cl-可与另一电力储备装置连接。即，可较容易地增加所连接的电力存储模块的数量。
“模块间平衡调整电路的益处”
在具有图5、图6、图10、图11和图12中所示配置的模块间平衡调整电路中，由于单独地配置每个模块的回扫变压器，故不同于其中使用共用的磁芯的配置，其不需要设置星形布线，并且因此布线简易。
此外，在这些模块间平衡调整电路中，每个电力存储模块的电池部的两端的电压施加于每个回扫变压器的初级侧线圈和开关，共用电源电压cv施加于次级侧线圈和开关。共用电源电压cv例如被配置为具有与每个电力存储模块的电池部的两端的电压一样的值。因此，所有电力存储模块串联的电压没有被施加于线圈和开关，并且因此可使用耐受电压低的线圈和开关，其是有利的。
此外，在这些模块间平衡调整电路中，可使用独立的控制脉冲信号来控制回扫变压器的初级侧开关s1至s14和次级侧开关s01至s014。因此，电力可传输通过多个所期望的回扫变压器。此外，通过设置开关操作的打开周期的长度，可以单独地控制传输通过回扫变压器的电量。即，根据要传输的电量，通过延长打开开关的时间段可改变要传输的电量。
此外，由于多个电力存储模块的输出端子v+和v-之间电流大，会生成相对较大的噪音。但是，由于共用电源电压cv与输出端子v+和v-隔离，可减少负载电流变化生成的噪音效果。
几乎不受噪音影响的共用电源电压cv可用作控制盒icnt的电源。例如，共用电源电压cv的值可与控制部的电源电压的值一样(+5v、+12v等)。当共用电源电压cv被用作控制盒icnt的电源时，控制盒icnt的电源可以不受电力存储模块电压变化影响的方式进行配置。
“电力储备系统的示例”
图13示出了其中本公开被应用于包括n个(即，例如三个)电力存储模块mod1至mod3的电力储备系统的配置。电力存储模块分别包括电池部bb1、bb2和bb3、上述单元间平衡调整部和模块间平衡调整部、电池监测部61、62和62(图中表示为bmu1，bmu2和bmu3)和控制部71、72和72(图中表示mcu1，mcu2和mcu3)。另外，电池监测部61、62和63与控制部71、72和73通过能进行交互通信的通信路径相互连接。
单元间平衡调整部、模块间平衡调整部、电池监测部61、62和63以及控制部71、72和73配置图1中所示的模块控制器cnt。模块的控制部71、72和73和控制整个系统的控制盒icnt通过能进行交互通信的通信路径相互连接。例如，can被用作通信方法。近年来，can被用作车载lan。应注意的是，图13示出了用于控制部内平衡调整和模块间平衡调整的配置，并且因此，省略了与电力的传输相关的连接。
单元间平衡调整部均等化采用无源平衡调整方法的电力存储模块的电池部的电池块(或电池单元)的电压。由于电压高的电池块在无源平衡调整方法中放电，并且开关和电阻器与电池块并联。例如，由mosfet(金属氧化物半导体场效晶体管)配置开关。开关f11、f12和f13连接至电力存储模块mod1，开关f21、f22和f23连接至电力存储模块mod2，开关f31、f32和f33连接至电力存储模块mod3。.
对于模块间平衡调整部来说，可使用上述模块间平衡调整电路的任意配置。在图13中所示的配置中，例如使用图6中所示的配置。即，设置回扫变压器t1，t2和t3，电池部和开关s1，s2和s3与回扫变压器的初级侧连接，开关s01，s02和s03和电力存储元件51与回扫变压器的次级侧连接。控制平衡调整部中的开关的控制信号从控制部71、72和73输出。控制电力存储模块的单元间平衡调整部内开关的控制信号由电力存储模块的控制部输出。例如，在电力存储模块mod1中，电池监测部61监测电池部bb1每个电池块的电压，然后传输给控制部71。控制部71检测电池块的电压之间电压最高的电池块，然后打开与电池块连接的开关，使得电池块放电。在另外的电力存储模块mod2和mod3中执行同样的单元间平衡调整操作。由于放电量与开关打开的周期对应，已经根据放电量对控制开关的控制信号的脉宽进行了调制。
通过控制盒icnt生成用于模块间平衡调整的控制信息，并且传输至每个电力存储模块的控制部。即，所有电力存储模块mod1、mod2和mod3的所有的电池块的电压和电池部的电压通过电池监测部61、62和63和控制部71、72和73以及通信路径传输给控制盒icnt。控制盒icnt从所接收的电压信息生成用于模块间平衡调整的控制信息，并且将该控制信息传输给电力存储模块。由于在电力存储模块之间要传输的能量与开关打开的时间段相对应，已经根据能量对用于控制开关的控制信号的脉宽进行调制。
在并行地进行单元间平衡调整操作和模块间平衡调整操作时，控制盒icnt测量提供有共用电源电压cv的电源线cl+与cl-之间的电压，并且控制整个模块间平衡调整，使得共用电源电压cv变成所期望的电压。
可替换地，用于单元间平衡调整的控制信息可由控制部71、72和73生成，然后通过电池监测部61、62和63可传输给开关ff11至ff33。此外，用于单元间平衡调整的控制信息可由控制盒icnt生成，然后可通过通信传输给电力存储模块的控制部。
“模块控制器的示例”
将参照图14对模块控制器(即，例如电力存储模块mod1的电池监测部61和控制部71)的配置进行描述。电池部bb1例如由串联的三个电池单元c1、c2和c3配置。fet配置的开关f11、f12和f13和电阻器与电池单元并联。通过来自脉宽已调制的控制部71的控制信号打开或关闭开关f11、f12和f13。这样，通过无源平衡调整完成了单元间平衡调整。
电池监测部61包括复用器55。电池单元c1、c2和c3的电压和电池部bb1两端的电压输入给复用器55。复用器55按顺序选择这些电压，然后将电压提供给a/d转换器65。该a/d转换器65把电压的单个值转换成数字信号。例如，模拟电压数据转换成14至18位的数字电压数据。
检测流过电池部bb1电流的电阻器57与电池部bb1串联。电阻器57的两端的电压通过放大器56被提供给a/d转换器67。a/d转换器67把电流值转换成数字信号。此外，设置了检测每个单元温度的温度测量单元58。来自温度测量单元58的温度信息被提供给a/d转换器66。a/d转换器66将温度信息转换成数字信号。应注意的是，作为a/d转换器65、66和67所使用的方法，可使用连续估计方法和δσ((δ-σ)方法等各种方法。此外，无需为电压、电流和温度单独设置a/d转换器。
a/d转换器65、66和67的输出被提供给通信部68。通信部68与控制部71通信。此外，控制部71通过通信路径连接至控制整个系统的控制盒icnt。在图14中，省略了模块间平衡调整相关的配置。控制部71生成控制模块间平衡调整部的开关的控制信号。
在图14中所示的模块控制器cnt中，a/d转换器65，66和67、通信部68和控制部71是能够实用低电压操作的低电压电源单元，即，例如5v的电源。低电压电源单元的电源配置成由控制盒icnt提供。当电池部bb1提供电源时，由于模块控制器之间电力消耗上的差异，电力存储模块之间可能失衡。因此，模块控制器中低电压电源单元的电源被配置为从控制盒icnt提供。
尽管上面已经对电力存储模块mod1的模块控制器进行了描述，而其他电力存储模块mod2和mod3的模块控制器具有与电力存储模块mod1的模块控制器相同的配置。
“本公开中平衡调整的第一示例”
图15示出了根据本公开的实施例在充电期间的平衡调整控制操作的流程。此外，图16示出了在充电过程中电力存储模块中的电池单元的电压上的变化。如图13中所示，所示的电压上的变化为包括三个电力存储模块mod1，mod2和mod3(每个电力存储模块包括三个电池单元)的电力储备系统的情况下电池单元的电压上的变化。
在图16中，通过点划线所指示的电压上的变化表示电力存储模块mod1中的三个电池单元的电压上的变化(根据必要下文称之为单元电压)，通过实线所指示的电压变化表示电力存储模块mod2中的三个电池单元的电压上的变化，通过虚线所指示的电压变化表示电力存储模块mod3中三个电池单元的电压上的变化。通过本公开的控制，所有的单元电压最终变成基本上相同，并且电力存储模块之间的电压变成基本相同。例如，电池单元之间的电压上的差δν落在图16中通过vend所指示的控制完成电压宽度范围内。例如，vend＝30mv。
如图16中所示，根据如下面将描述的处理分隔从充电开始t0至电池部中电池单元之间的电压差δν落在电压宽度vend范围内的时间段。根据第一阈值(电压)、第二阈值(电压)、第三阈值(电压)和第四阈值(电压)v1、v2、v3、v4和v5(v1>v2>v3>v4>v5)以及单元电压之间的关系处理切换。在充电过程中，阈值v1与单元电压的上限值相对应。阈值v2和v3分别为电压宽度vend的上限值和下限值。阈值v5被用于判断是否执行预充电。阈值v4涉及将在下面描述的平衡调整的第二示例。
在图16中所示的示例中，根据如下所述的阈值v1至v5处理切换。应注意的是，在时间t0处已开始充电。
时间t0至t1：单元间平衡调整(无源平衡调整)期
时间t1至t2：模块间平衡调整(有源平衡调整)期
时间t2至t3：单元间平衡调整(无源平衡调整)期
时间t3至t4：单元间平衡调整和模块间平衡调整期
此外，将参照图15的流程图对处理的流程进行描述。图15流程图中所示符号的定义如下。
vcellnn：第n个电力存储模块的第n个单元电压(在图16所示的示例中，n＝1至3，n＝1至3)
vcellnmax：第n个电力存储模块中的最大单元电压
vcellmax：所有电池单元中的最大单元电压
vend：平衡控制完成电压宽度
在开始充电后继续充电(步骤s1),在步骤s2中，判断所有电池单元的单个单元电压vcellnn是否比阈值v5高。控制盒icnt监测九个电池单元的每个单元电压和三个电力存储模块的每个电压。
如果单元电压vcellnn等于或小于v5，在步骤s3，例如通过0.1c的电流执行预充电。如果判断单元电压vcellnn高于v5，则继续充电(步骤s4)，在步骤s5中执行判断处理。
如果电池单元为离子二次电池，则执行恒流/恒压充电。例如，使用0.5c的充电电流执行充电，并且，如图16中所示，由于在时间t0开始充电，故单元电压增加。
在步骤s5中，使用阈值v2和v3来判断是否满足条件(v2<单元电压vcellnn<v3)，所有单元电压之间的差异(变化)δν是否满足(δν<vend)。即，判断是否所有的单元电压在阈值v2(上限值)与阈值v3(下限值)之间的电压内。如果判断的结果是肯定的，则结束充电控制的操作(以及平衡控制的操作)(步骤s6)。应注意的是，与正常充电控制一样，通过检测完全充电可终止充电。
如果步骤s5的判断结果为否定的，则执行步骤s7和步骤s8的处理。步骤s7是用于判断任意单元电压vcellnn是否超过阈值v3的处理。步骤s8为判断任何单元电压vcellnn是否超过阈值v1的处理。步骤s7是用于判断是否执行单元间平衡调整的处理，步骤s8是用于判断是否执行模块间平衡调整的处理。
如果步骤s7中的判断结果是肯定的，即如果电池单元的电压超过阈值v3，则电池单元放电，并且开始单元间平衡调整操作(步骤s9)。如果步骤s7的判断结果为否定的，则控制返回至步骤s4，重复上述相同的控制。当也在步骤s9开始单元间平衡调整时，控制返回至步骤s4，并且重复上述相同的控制。如果步骤s8的判断结果也为否定的，则控制返回至步骤s4，重复上述相同的控制。
在图16中示出的示例中，在时间t0处，电力存储模块mod1的最大单元电压(具有通过点划线所指示的电压上的变化)等于或大于阈值v3。因此，在时间t0处，电力存储模块mod1中的三个电池单元之间电压最高的电池单元已经开始放电。然而，由于充电操作在继续，并且在单元间平衡期间的充电电流大于放电电流，故在单元平衡调整处理中放电的电池单元的电压增加。在放电过程中电池单元的电压比相同模块中其他电池单元的电压增加得更平缓。此外，因为电力存储模块mod1中电压第二高的另一电池单元在时间t0后的时间达到阈值v3，故该电池单元也开始放电，并且因此电压上的增加的趋势在某一时刻后变得更平缓。因此，在单元间平衡调整中，打开单元放电fet以专门延迟放电，从而保持与其他电力存储模块的电压平衡。
在电力存储模块mod3(具有通过虚线所指示的电压上的变化)的情况下，单元电压达到阈值v3的电池单元在时刻t0处放电。在电力存储模块mod2(具有通过实线所指示的电压上的变化)的情况下，因为所有电池单元的单元电压在时刻t0与时刻t1之间未达到阈值v3，故未执行单元间平衡调整操作(通过单元放电)。
如果步骤s8中的判断的结果是肯定的，即如果任何电池单元的单元电压超过阈值v1，则控制进行至步骤s10，并且开始模块间平衡调整。在图16中示出的示例中，电力存储模块mod1的最大单元电压在时刻t1处等于或大于阈值v1，在时刻t1处开始模块间平衡调整。
在步骤s11中，确定vcellmax(所有的电池单元之间的最大单元电压)。然后，在步骤s12中，比较vcellnmax与阈值v2。即，在步骤s12中，进行(vcellnmax>v2)的判断。如果判断结果为否定的，则在步骤s13继续控制。在步骤s13中，增加在步骤s12中判断的电力存储模块(n)的电压。然后，处理进行至步骤s15。
在图16中所示的示例中，因为电力存储模块mod2(具有通过实线指示的电压上的变化)的vcellnmax在时刻t2之前未达到阈值v2，故通过模块间平衡调整增加电力存储模块mod2的电压(步骤s13)。由于在模块间平衡调整中从其他电力存储模块提供电力，故电力存储模块mod2的电压上的变化的增加比在充电期间的增加更加倾斜。
另一方面，由于每个电力存储模块mod1和mod2的vcellnmax等于或大于阈值v2，在步骤s14中执行放电并且这些电力存储模块的单元电压减少。在步骤s15中，所有的电池单元之间的最大单元电压vcellmax是否小于阈值v2。在图16中示出的时刻t2处，vcellmax小于阈值v2。因此，控制处理进行至步骤s16，并且结束模块间平衡调整。
在模块间平衡调整中，控制盒icnt生成脉宽已经调制的控制信号，并提供给电力存储膜的模块控制器的控制部71至73。控制部71至73根据控制信号控制用于模块间平衡调整的开关。当电力存储模块的电压减少时，回扫变压器的初级侧放电，次级侧进入充电状态。当电力存储模块的电压要增加时，回扫变压器的次级侧放电，初级侧进入充电状态。
在步骤s16后，控制返回步骤s4。在时刻t2处，因为电池单元之间的电压差不在电压宽度vend的范围内，故步骤s5的判断结果为否定的，然后在控制处理至步骤s7和步骤s8。在时刻t2处，因为不满足(vcellnn>v1)，故在针对步骤s7的判断结果为肯定的，在电力存储模块上执行单元间平衡调整。
当单元电压已经超过时刻t2与t3之间的阈值v3时，电池单元在单元间平衡调整期间放电，这样，单元电压增加的倾斜变得更加平缓。即使执行了单元间平衡调整，由于流动的充电电流比放电电流大，故单元电压变化的趋势为正。
接下来，在时刻t3处，所有电力存储模块的单元电压落在通过阈值v1和v3所定义的电压宽度范围内。因此，步骤s7的判断结果为肯定的，并且因此，执行单元间平衡调整并且控制单元电压，通过这样的方式以变成接近阈值v3。此外，因为电力存储模块mod1的最大单元电压达到阈值v1，故在步骤s8中的判断结果变成肯定的。通过在步骤s10至步骤s16中控制上述模块间平衡调整，以这样的方式控制电力存储模块的电压以变成接近阈值v2。
当步骤s5中的判断的结果已通过这种控制变成肯定时，所有电池单元的单元电压落在所期望的电压宽度vend范围内，并且由于所有电池在v2至v3的范围内，则结束充电操作(平衡控制操作)。
“本公开中的平衡调整的第二示例”
将使用图17的流程图和示出了电压上的变化的图18的图表对平衡调整的第二示例进行描述。在第二示例中，如通过图18中的虚线所示，如果在步骤s21中检测到当电池单元的电压在模块间平衡调整的时间段(t1至t2)减少时，则第三电力存储模块的最大单元电压vcellnmax已经减少至阈值v2，则在步骤s22中，电力存储模块的电压保持恒定。此时，可独立于阈值v2而设置小于阈值v1的阈值v4，并且在达到阈值v4后，电力存储模块的电压可保持恒定。
接下来，在步骤s23中，判断所有的电池单元之间的最大单元电压vcellmax是否小于阈值v2。如果判断为最大单元电压vcellmax小于阈值v2，则结束模块间平衡调整(步骤s24)。通过这种控制，电池单元之间电压变化在时刻t2可减少。
在图19中示出的另一示例中，在上述控制开始的时刻t1之前的放电/充电停止时间段(t0至t1)，仅提前执行模块间平衡调整，使得减少电池单元之间的电压变化。
应注意的是，本公开可具有下列配置。
(1)一种电力储备装置，包括：
第一模块，包括：
第一组电池单元；以及
第一单元间平衡调整部，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；
第二模块，包括：
第二组电池单元；以及
第二单元间平衡调整部，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；以及
模块间平衡调整部，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。
(2)根据(1)的电力储备装置，其中，
第一模块进一步包括第一电池监测部，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；以及
第二模块进一步包括第二电池监测部，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。
(3)根据(1)或(2)的电力储备装置，其中，
第一模块进一步包括第一控制部，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；以及
第二模块进一步包括第二控制部，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。
(4)根据(1)，(2)和(3)中任一项的电力储备装置，进一步包括电池控制器，电池控制器被配置为：
从第一控制部接收第一模块内的第一组电池单元的第一累积电压；
从第二控制部接收第二模块内的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第一模块和第二模块，控制信息指示模块间平衡调整部的哪些开关将被切换以有源地减少第一模块与第二模块之中的电压差异。
(5)根据(1)，(2)，(3)和(4)中任一项的电力储备装置，其中，电池控制器、第一模块以及第二模块被配置用于电池单元中的每一个，以在电池单元到达第一电压阈值时停止对电池单元充电。
(6)根据(1)，(2)，(3)，(4)和(5)中任一项的电力储备装置，其中，电池控制器、第一模块以及第二模块被配置为减少电池单元之中的差异，直至电池单元中的每一个的每一个的电压在第二电压阈值与第三电压阈值之间。
(7)根据(1)，(2)，(3)，(4)，(5)和(6)中任一项的电力储备装置，其中，第二电压阈值与第三电压阈值之间的差近似为30毫伏。
(8)根据(1)，(2)，(3)，(4)，(5)，(6)和(7)中任一项的电力储备装置，其中，电池控制器、第一模块以及第二模块被配置为对落在第四电压阈值以下的电池单元中的任一个执行预充电。
(9)根据(1)，(2)，(3)，(4)，(5)，(6)，(7)和(8)中任一项的电力储备装置，其中，
第一模块和第二模块被配置为在第一时段期间使用相应的第一单元间平衡调整部和第二单元间平衡调整部无源地减少电压差异，以及
电池控制器被配置为在第一时间段之后的第二时间段期间使用模块间平衡调整部有源地减少电压差异。
(10)根据(1)，(2)，(3)，(4)，(5)，(6)，(7)，(8)和(9)中任一项的电力储备装置，进一步包括电力存储元件，电力存储元件被配置为存储基本上等于当充满时的模块的电压的共用电源电压。
(11)根据(1)，(2)，(3)，(4)，(5)，(6)，(7)，(8)，(9)和(10)中任一项的电力储备装置，其中，
第一模块，包括：
与电力存储元件电连接的第一初级侧线圈和第一开关；
与第一组电池单元电连接的第一次级侧线圈和第二开关；以及与第一初级侧线圈和第一次级侧线圈电感耦合的第一磁芯，以及
第二模块，包括：
与电力存储元件电连接的第二初级侧线圈和第三开关；
与第二组电池单元电连接的第二次级侧线圈和第四开关；以及与第二初级侧线圈和第二次级侧线圈电感耦合的第二磁芯。
(12)根据(1)，(2)，(3)，(4)，(5)，(6)，(7)，(8)，(9)，(10)和(11)中任一项的电力储备装置，其中，电池控制器用于表示第一、第二、第三和第四开关切换的顺序来有源减少第一和第二模块之间的电压差异。
(13)根据(1)，(2)，(3)，(4)，(5)，(6)，(7)，(8)，(9)，(10)，(11)和(12)任一项的电力储备装置，其中，电池控制器被配置为激活第一开关一时间段，然后激活第二开关第二时间段来对电力存储元件执行充电，从而当第一组电池单元的电压比第二组电池单元的电压高时减少第一组电池单元的电压。
(14)根据(1)，(2)，(3)，(4)，(5)，(6)，(7)，(8)，(9)，(10)，(11)，(12)和(13)中任一项的电力储备装置，其中，电池控制器被配置为激活第四开关第三时间段，然后激活第三开关第四时间段来增加第二组电池单元的电压。
(15)一种电力储备方法，包括：
检测第一模块中第一组电池单元的电压；
检测第二模块中第二组电池单元的电压；
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；
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；
控制第一组开关有源平衡第一和第二模块之间的累积电压；和
控制第二组开关无源平衡第一模块中电池单元之间的电压和第二模块中电池单元之间的电压。
(16)根据(15)的电力储备方法，其中，随着无源平衡所述第一模块内的所述电池单元之间的电压和所述第二模块内的电池单元之间的电压而顺序地发生所述第一组模块和所述第二组模块的所述累积电压的有源平衡。
(17)根据(15)或(16)的电力储备方法，进一步包括：对第一电池单元和第二组电池单元充电。
(18)根据(15)，(16)和(17)中任一项的电力储备方法，其中，在第一组和第二组内的至少一个电池单元的电压超过第一电压阈值之后有源平衡第一模块和第二模块。
(19)根据(15)，(16)，(17)和(18)中任一项的电力储备方法，其中，有源平衡包括：
确定第一组中的电池单元的第一最大电压；
确定第一组中的电池单元的第二最大电压；
如果第二最大电压比第二电压阈值大并且第一最大电压比第二电压阈值小，将电力从第一模块传输至第二模块；和
如果第一最大电压比第二电压阈值大并且第二最大电压比第二电压阈值小，将电力从第二模块传输至第一模块。
(20)根据(15)，(16)，(17)，(18)和(19)中任一项的电力储备方法，其中，在所有电池单元的电压比第二电压阈值小后，结束有源平衡第一电池单元和第二组电池单元。
(21)根据(15)，(16)，(17)，(18)，(19)和(20)中任一项的电力储备方法，其中，对在充电期间超过第三阈值的每个电池单元应用无源平衡。
(22)根据(15)，(16)，(17)，(18)，(19)，(20)和(21)中任一项的电力储备方法，其中，对第一组电池单元和第二组电池单元充电直至其电压比第二阈值电压小、比第三阈值电压大并且电池单元的每个电压之间的差异比第四电压阈值小。
(23)根据(15)，(16)，(17)，(18)，(19)，(20)，(21)和(22)中任一项的电力储备方法，其中，第四电压阈值近似为30毫伏。
(24)一种电动车，包括：
电力储备装置，包括：
第一模块，包括：
第一组电池单元；以及
第一单元间平衡调整部，其配置用于通过无源平衡减少第一组电池单元之间的电压差异；
第二模块，包括：
第二组电池单元；以及
第二单元间平衡调整部，其配置用于通过无源平衡减少第二组电池单元之间的电压差异；以及
模块间平衡调整部，其配置用于通过有源平衡减少第一模块和第二模块之间的电压差异；以及
转换装置，被配置使用电力储备装置提供的电力驱动发动机和电力车辆控制电子设备。
(25)根据(24)的电动车，其中，转换装置包括电机。
(26)根据(24)或(25)的电动车，其中，转换装置将制动至少一个驱动轮的旋转力的再生电力存储至电力储备装置。
(27)根据(24)，(25)和(26)中任一项的电动车，进一步包括充电端口，用于使用无源和有源平衡从外部电源接收电力以对第一组电池单元和第二组电池单元充电。
(28)根据(24)，(25)，(26)和(27)中任一项的电动车，其中，
第一模块进一步包括第一电池监测部，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；以及
第二模块进一步包括第二电池监测部，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。
(29)根据(24)，(25)，(26)，(27)和(28)中任一项的电动车，其中，
第一模块进一步包括第一控制部，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；以及
第二模块进一步包括第二控制部，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。
(30)根据(24)，(25)，(26)，(27)，(28)和(29)任一项的电动车，进一步包括电池控制器，电池控制器被配置为：
从第一控制部接收第一模块内的第一组电池单元的第一累积电压；
从第二控制部接收第二模块内的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第一模块和第二模块，控制信息指示模块间平衡调整部的哪些开关将被切换以有源地减少第一模块与第二模块之中的电压差异。
(31)根据(24)，(25)，(26)，(27)，(28)，(29)和(30)中任一项的电动车，其中，电池控制器被配置为将电力储备装置的电压传输至车辆控制电子设备。
(32)一种电力储备装置，包括：
多个电池单元；
模块，每个模块包括多个电池单元；
检测多个电池单元至少一个单元电压的电压检测部；
均等化部电压的单元均等化部；和
均等化模块之间模块的电压的模块均等化部，
其中，由单元均等化部执行的控制为无源平衡控制，和
其中，由模块均等化部执行的控制为有源平衡控制。
(33)根据(32)的电力储备装置，进一步包括：
控制部，基于单元电压生成用于控制部均等化部和模块均等化部的控制信号。
(34)根据(32)或(33)的电力储备装置，
其中，控制部由设置用于多个模块中的每一个的第一控制部和设置用于多个模块中的每一个的第二控制部共同配置，
其中，电压检测部检测的单元电压从第一控制部传输至第二控制部，以及
其中，第二控制部生成控制部均等化部的第一控制信号和控制模块均等化部的第二控制信号。
(35)根据(32)或(33)的电力储备装置，
其中，控制部由设置用于多个模块中的每一个的第一控制部和设置用于多个模块中的每一个的第二控制部共同配置，
其中，电压检测部检测的单元电压从第一控制部传输至第二控制部，
其中，第一控制部生成控制部均等化部的第一控制信号，以及
其中，第二控制部生成控制模块均等化部的第二控制信号。
(36)根据(32)，(33)，(34)和(35)中任一项的电力储备装置，
其中，控制部执行由单元均等化部和模块均等化部在充电期间所执行的控制。
(37)根据(32)，(33)，(34)，(35)和(36)中任一项的电力储备装置，
其中，设置第一阈值v1、小于第一阈值v1的第二阈值v2和小于第二阈值v2的第三阈值v3，以及
其中，重复由单元均等化部和模块均等化部所执行的控制直至单元电压在第二阈值v2与第三阈值v3之间。
(38)根据(32)，(33)，(34)，(35)，(36)和(37)中任一项的电力储备装置，
其中，设置第一阈值v1、小于第一阈值v1的第二阈值v2和小于第二阈值v2的第三阈值v3，以及
其中，当多个电池单元的单元电压之间的最大单元电压达到第一阈值v1时，开始由模块均等化部执行控制。
(39)根据(32)，(33)，(34)，(35)，(36)，(37)和(38)中任一项的电力储备装置，
其中，设置第一阈值v1、小于第一阈值v1的第二阈值v2和小于第二阈值v2的第三阈值v3，以及
其中，当单元电压达到第三阈值v3时，开始由单元均等化部所执行的控制。
(40)根据(32)，(33)，(34)，(35)，(36)，(37)，(38)和(39)中任一项的电力储备装置，
其中，当单元电压达到第三阈值v3时，开始由单元均等化部所执行的控制。
(41)根据(32)，(33)，(34)，(35)，(36)，(37)，(38)，(39)和(40)中任一项的电力储备装置，
其中，在开始由模块均等化部执行的控制之后，当至少一个单元电压达到小于第一阈值v1的第四阈值v4时，至少一个单元电压保持恒定。
(42)根据(32)，(33)，(34)，(35)，(36)，(37)，(38)，(39)，(40)和(41)中任一项的电力储备装置，
其中，第四阈值v4等于第二阈值v2。
(43)根据(32)，(33)，(34)，(35)，(36)，(37)，(38)，(39)，(40)，(41)和(42)中任一项的电力储备装置，
其中，开始由模块均等化部执行的控制，和
其中，在达到第一阈值v1后，当最大单元电压达到第二阈值v2时，结束模块均等化部执行的控制。
(44)根据(32)，(33)，(34)，(35)，(36)，(37)，(38)，(39)，(40)，(41)，(42)和(43)任一项的电力储备装置，
其中，模块均等化部包括：
串联电路，由第一线圈和与多个模块串联的第一开关元件配置；
第二线圈，与第一线圈电磁耦合；以及
第二开关元件，与第二线圈串联，以及
其中，控制部单独控制第一开关元件和第二开关元件。
(45)根据(32)，(33)，(34)，(35)，(36)，(37)，(38)，(39)，(40)，(41)，(42)，(43)和(44)中任一项的电力储备装置，
其中，通过与至少第一模块连接的第一开关元件和第二开关元件从多个模块之间在多个电池单元之间的最大单元电压比另一模块中多个电池单元之间的最大单元电压大的至少第一模块获得电力，以及
其中，获得的电力从与至少第二模块连接的第一和第二开关元件提供给多个模块之间在多个电池单元之间的最大单元电压比另一模块中多个电池单元之间的最大单元电压小的至少第二模块。
(46)根据(32)，(33)，(34)，(35)，(36)，(37)，(38)，(39)，(40)，(41)，(42)，(43)，(44)和(45)中任一项的电力储备装置，
其中，通过与至少第一模块连接的第一开关元件和第二开关元件从多个模块之间在多个电池单元之间的最大单元电压比第二阈值v2大的至少第一模块获得电力，以及
其中，获得的电力从与至少第二模块连接的第一开关元件和第二开关元件提供给多个模块之间在多个电池单元之间的最大单元电压比第二阈值v2小的至少第二模块。
(47)一种电力系统，包括：
电力信息传输/接收部，通过网络向另一设备传输信号或从另一设备接收信号，
其中，传输/接收部基于所接收的信息对根据(32)的电力储备装置充电或放电。
(48)一种电动车，包括：
转换装置，该转换装置将根据(32)的电力储备装置所提供的电力转换成车辆的驱动力；以及控制装置，基于与电力储备装置相关的信息处理与车辆控制相关的信息。
“作为应用示例的房屋中的电力储备装置”
将参照图20对其中应用本公开的房屋中的电力储备装置的示例进行描述。例如，在房屋101中所使用的电力储备装置100中，中央电力系统102(诸如热能发电102a、核能发电102b或水能发电102c)通过电力网109、信息网络112、智能电表107、电力枢纽108等向电力存储装置103提供电力。同时，独立的电源，例如，家用发电装置104向电力存储装置103提供电力。存储提供给电力存储装置103的电力。通过电力存储装置103提供房屋101中所使用的电力。相同的电力储备装置不仅可被用于房屋101内还可以在大楼中。
在房屋101内，设置发电装置104、电力消耗装置105、电力存储装置103、控制各种装置的控制装置110、智能电表107和获得各种信息的传感器111。这些装置通过电力网109和信息网络112相互连接。作为发电装置104可采用太阳能电池、燃料电池等，生成的电力提供给电力消耗装置105和/或电力存储装置103。电力消耗装置105是电冰箱105a、空调装置105b、电视接收器105c、浴室105d等。此外，电力消耗装置105包括电动车106。电动车106为电动汽车106a、混合动力汽车106b和电动摩托车106c。
本公开中的上述电池部可被应用于电力存储装置103。电力存储装置103由二次电池或电容器配置。例如，电力存储装置103由锂离子电池配置。锂离子电池可以是固定式或电动车106中所使用的一种。智能电表107具有测量使用的商业电量并把测得的电量传输给电力公司的功能。电力网109可以是直流电力馈电、交流电力馈电和非接触式电力馈电其中一种或其组合。
各种传感器111例如是人体检测传感器、亮度传感器、物体检测传感器、电力消耗传感器、振动传感器、接触传感器、温度传感器、红外传感器等。各种传感器111获得的信息传输给控制装置110。在通过传感器111的信息检测气象条件、人状态等时，可自动控制电力消耗装置105来使能耗保持最低。此外，控制装置110可把房屋101相关信息通过互联网传输给外部电力公司等。
电力枢纽108执行电力线分配和直流/交流转换等过程。作为与控制装置110连接的信息网络112使用的通信方法，使用其中诸如uart(通用异步收发器)的通信接口和适合的其中利用根据诸如蓝牙、zigbee或wi-fi等无线通信标准的传感器网络的方法。蓝牙方法被应用于多媒体通信，并且可以是一对多的连接通信。在zigbee中，使用根据ieee(电气与电子工程师协会)802.15.4的物理层。ieee802.15.4为短程无线网络标准的名称，称为pan(个人局域网)或wpan(无线个人局域网)。
控制装置110与外部服务器113连接。服务器113可由房屋101、电力公司和服务供应商任意一个来管理。服务器113传输或接收的信息例如是电力消耗信息、生活模式信息、电价、天气信息、自然灾害信息或与电力交易有关的信息。可通过家用电力消耗装置(例如，电视接收器)或房屋外的装置(例如，移动电话等)传输或接收这些信息。例如电视接收器、移动电话或个人数字助理(pda)等具有显示功能的设备可显示这些信息。
控制各种组件的控制装置110由中央处理器(cpu)、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)等配置，并且在该示例中存储在电力存储装置103中。控制装置110通过信息网络112与电力存储装置103、家用发电装置104、电力消耗装置105、各种传感器111和服务器113连接，并且例如具有调整要使用的商业电量和要生成的电量的功能。应注意的是，也可包括在电力市场等执行电力交易的功能。
如上所述，电力可被存储在诸如热能发电102a、核能发电102b或水能发电102c等中央电力系统102中，还可以以家用发电装置104(太阳光伏发电或风能发电)所生成的电力形式存储在电力存储装置103中。因此，即使家用发电装置104生成电力发生变化，要传输至外部的电量也保持恒定，仅需要电力时才放电，或可执行其他类型的控制。例如，下列使用是可能的：将太阳光伏发电获得的电力存储在电力存储装置103中，成本低的午夜电力在晚上被存储在电力存储装置103中，而当在成本高的白天时，电力存储设备103存储的电力在白天放电。
应注意的是，尽管已经对其中控制装置110被存储在电力存储设备103中的示例进行了描述，但是控制装置110可存储在智能电表107中或可单独配置。此外，电力储备装置100可给住宅区域多个房屋使用，或给多个独立的房屋使用。
“作为应用示例的车内电力储备装置”
将参考图21对其中应用了本公开的车内使用的电力储备装置的示例进行描述。图21为示出了应用了本公开的串联混合动力系统的混合动力汽车的配置示意图。串联混合动力系统为通过电力驱动力转换装置操作的汽车，电力驱动力转换装置使用通过由发动机驱动的发电机所生成的电力或已存储在电池中的相同电力。
在该混合动力汽车200中，安装有发动机201、发电机202、电力驱动力转换装置203、驱动轮204a、驱动轮204b、轮子205a、轮子205b、电池208、车控制装置209,、各种传感器210和充电端口211。上述本公开中的电池部被应用于电池208。
混合动力汽车200使用作为电源的电力驱动力转换装置203操作。电力驱动力转换装置203的一个示例为电机。电力驱动力转换装置203通过存储在电池208中的电力操作，其旋转力传输给驱动轮204a和204b。应注意的是，根据需要通过采用直流-交流(dc-ac)转换或逆向转换(ac-dc转换)，可采用电力驱动力转换装置203，无论其是交流电机还是直流电机。各种传感器210通过车控制装置209控制发动机速度和控制节流阀的开口(节流开口)，其未被示出。各种传感器210包括速度传感器、加速传感器和发动机速度传感器。
发动机201的旋转力被传输给发电机202，发电机202通过旋转力可把生成的电力存储在电池208中。
当通过刹车机构降低混合动力汽车的速度时(未示出)，速度降低时的阻力被提供给电力驱动力转换装置203作为旋转力，电力驱动力转换装置203通过旋转力把再生的电力存储在电池208中。
当连接至混合动力汽车外部的电源时，电池208使用作为输入端口的充电端口211接收从外部电源提供的电力并存储所接收的电力。尽管未示出但可包括基于二次电池相关信息处理与车辆控制相关的信息的信息处理装置。这种信息处理装置例如可以是基于电池中剩余电量相关信息显示电池中剩余电量的信息处理装置。
应注意的是，在上述描述中，通过电机运行的串联混合动力汽车描述为示例，电机使用发动机驱动的发电机生成的电力或存储在电池中的相同电力。但是，本公开可以被有效地应用于使用三种方法的并联混合动力汽车，即，在需要切换方法，仅使用发动机进行操作、仅使用电机进行操作以及使用发动机和电机两者进行操作。此外，本公开可有效地应用于在不需要使用发动机的情况下仅使用驱动电机操作的所谓的电动车。
“变形例”
尽管已经对本公开的实施例进行了详细的描述，但是本公开并不限于上述实施例，基于本公开的技术构思可进行各种变形。例如，上述实施例中描述的配置、方法、过程、形状、材料和值仅是示例，根据需要可使用不同的配置、方法、过程、形状、材料和值。
另外，上述实施例中描述的配置、方法、过程、形状、材料和值可在不脱离本公开范围的情况下相互组合。
参考标记列表
mod、mod1至modn电力存储模块
icnt控制盒
cnt每个电力存储模块的控制器
icnt控制盒
b1至bn电池块
bb1至bbn电池部
isc1至iscn绝缘部
com1至comn通信部
21多层布线板
23、24印刷版天线
ly1至ly4布线层
w1至w14初级侧线圈
s1至s14初级侧开关
w01至w014次级侧线圈
s01至s014次级侧开关
t1至t14回扫变压器
cl+、cl-共用电源线
cv共用电源电压
51电力存储元件。