车辆用电源装置及具备该装置的车辆、车辆用电源装置的容量均匀化方法

专利名称：车辆用电源装置及具备该装置的车辆、车辆用电源装置的容量均匀化方法
技术领域：
本发明涉及一种串联连接多个电池来提高输出电压的车辆用电源装置及具备该 装置的车辆、以及车辆用电源装置的容量均勻化方法。
背景技术：
为了提高输出，车辆用电源装置通过串联连接多个电池来提高电压。该电源装置 以相同的充电电流对串联连接的电池进行充电，并以相同的电流放电。因此，若所有电池都 具有相同的特性，则不会在电池电压和剩余容量中发生不平衡。但是，实际上，不能制造出 完全相同特性的电池。电池的不平衡在反复进行充放电时，会成为电压和剩余容量的不平 衡。此外，电池电压的不平衡成为使特定的电池过充电或过放电的原因。为了防止这样的 弊端，开发了检测各个电池的电压来消除不平衡的车辆用电源装置(参照专利文献1等)。
专利文献1(日本)特开2O(M-3K)I3号公报
专利文献2(日本)特开2004_2四391号公报
如图8所示，在专利文献1所记载的车辆用电源装置中，对串联连接了多组并联模 块81a 81d的电池模块，以并联模块为单位调整电池模块的充电容量时，通过单位(cell) 电压检测部83检测电池模块的各个并联模块的单位开放电压，并从预先存储的相对于单 位开放电压的放电深度(depth of discharge)的特性数据中读出与各个并联模块的单位 开放电压相对应的放电深度，在存在放电深度为规定值以下的并联模块的情况下，禁止电 池模块的以并联模块为单位的容量调整，其中，并联模块81a 81d是并联连接了多个电池 单位11而成。根据这个方法，只能在将并联连接电池单位的模块串联连接的方式这一前提 下使用。
但是，实际上，还利用并联连接多个电池单元(unit)的方式，其中，电池单元通 过串联连接多个电池单位而构成，上述方法不能应用于这样的连接方式。除此之外，如图9 所示，在并联连接了电池单元10的车辆用电源装置中，进行各个电池单元10所包含的电池 单位11之间的均勻化时，有时在并联连接的各个电池单元10的单元电压会有差异。此时， 在车辆的启动时将各个电池单元10的开关SW设为关闭状态时，有时从单元电压高的电池 单元10向单元电压低的电池单元10流过对应于电位差的突入电流(inrush current)。尤 其是，因为电池单元10间的连接电阻是低电阻，所以存在突入电流也变大的倾向。存在这 样的较大的突入电流会对开关或电池单位产生恶劣影响的隐患。发明内容
本发明鉴于以往的这样的问题点而完成。本发明的主要目的在于，提供在并联连 接了多个电池单元的电池模块中，能够有效地消除电池单元之间的不平衡的车辆用电源装 置及具备该装置的车辆、以及车辆用电源装置的容量均勻化方法，其中，电池单元通过串联 连接多个电池单位而构成。
为了达到上述目的，根据本发明的第1方面的车辆用电源装置，包括多个电池单 元，其串联连接了多个电池单位；电池模块，其并联连接了所述多个电池单元；单元开关， 其串联连接到各个电池单元；单位电压检测电路，其检测构成所述电池单元的所述电池单 位的单位电压；单位容量均勻化电路，其基于由所述单位电压检测电路检测出的单位电压， 抑制构成所述电池单元的所述电池单位之间的电池剩余容量的偏差；单元电压检测电路， 其检测作为所述电池单元的总电压的单元电压；单元容量均勻化电路，其基于由所述单元 电压检测电路检测出的单元电压，抑制电池单元之间的电池剩余容量偏差；和电源控制器， 其用于控制所述单位容量均勻化电路从而对各个电池单元分别进行单位剩余容量均勻化 之后，控制单元容量均勻化电路从而对电池模块整体进行电池单元之间的单元剩余容量均 勻化。由此，能够在将串联连接了电池单位的电池单元并联连接的电池模块中，实现单位之 间的剩余容量的不平衡的消除以及单元之间的不平衡的消除。
此外，根据第2方面的车辆用电源装置，也可以是所述电源控制器能够接收来自 车辆侧的启动信号，并且所述电源控制器检测来自车辆侧的启动信号处于无效状态的情 况，并将所述单元开关全部关断之后，通过所述单位容量均勻化电路进行所述电池单元中 的电池单位之间的均勻化。由此，能够实现电池单位之间的均勻化，并且能够对各电池单元 的每一个独立地进行单元剩余容量均勻化处理，能够避免进行该均勻化时在一部分电池单 位中流过过大的突入电流的情况。
此外，根据第3方面的车辆用电源装置，也可以是所述电源控制器基于由所述单 位电压检测电路检测出的电池单位电压值，对各电池单元的每一个判定电池单位之间的均 勻化的必要性，并针对判断为需要均勻化的电池单元，按照各个电池单位之间的电池剩余 容量变得均勻的方式，向对应的电池单元的单位容量均勻化电路发出单位剩余容量均勻化 指示。由此，能够选择需要单位剩余容量均勻化的电池单元，从而对该电池单元进行适当的 单位剩余容量均勻化处理。
此外，根据第4方面的车辆用电源装置，也可以是所述电源控制器若检测出单位 剩余容量均勻化的完成，则基于由所述单元电压检测电路检测出的电池单元电压值，判定 各个电池单元之间的均勻化的必要性，并针对判断为需要均勻化的电池单元，按照各个电 池单元之间的电池剩余容量变得均勻的方式，向对应的电池单元的单元电压检测电路发出 单元剩余容量均勻化指示。由此，能够选择需要单元剩余容量均勻化的多个电池单元，从而 对该电池单元进行适当的单元剩余容量均勻化处理。
此外，根据第5方面的车辆用电源装置，也可以是所述电源控制器通过从对应的 电池单元接收均勻化完成信号，从而检测单位剩余容量均勻化的完成。由此，能够向电源控 制器准确地传递单位剩余容量均勻化的完成时刻。
此外，根据第6方面的车辆用电源装置，也可以是所述电源控制器基于由所述单 位电压检测电路检测出的电池单位电压值，判定单位剩余容量均勻化的完成。从而，能够由 电源控制器适当地掌握单位剩余容量均勻化的完成时刻。
此外，根据第7方面的车辆用电源装置，也可以是所述电源控制器基于由各个电 池单元中的单元电压检测电路检测出的电池单元电压值，判定单元剩余容量均勻化的完 成。由此，能够在电源控制器中适当地掌握单元剩余容量均勻化的完成时刻。
此外，根据第8方面的车辆用电源装置，也可以还包括所述电池模块的功率输出端子；和输出开关，其连接在所述功率输出端子和所述电池模块之间，所述电源控制器若在 车辆行驶结束之后从车辆侧接收按键关断信号，则关断所述输出开关之后，将所述单元开 关设为接通状态，并在经过规定时间之后，关断所述单元开关。由此，能够在并联连接了串 联组电压彼此的状态下维持规定时间，所以在此期间可实现单元剩余容量均勻化。通过在 车辆每次行驶结束之后进行该处理，能够始终维持单元之间的均勻化。
此外，根据第9方面的车辆用电源装置，所述启动信号也可以是按键接通信号。
此外，根据第10方面的车辆，能够包括上述的任一项所述的电源装置。
此外，根据第11方面的车辆用电源装置的容量均勻化方法，所述车辆用电源装置 具备多个电池单元，其串联连接了多个电池单位；电池模块，其并联连接了所述多个电池 单元；单位电压检测电路，其检测构成所述电池单元的所述电池单位的单位电压；单元开 关，其串联连接到各个电池单元；单元电压检测电路，其检测所述电池单元的总电压；单位 容量均勻化电路，其抑制构成所述电池单元的所述电池单位的电池剩余容量的偏差；单元 容量均勻化电路，其抑制所述电池单元的电池剩余容量偏差；和电源控制器，其能够接收来 自车辆侧的信号，并且用于控制所述单位容量均勻化电路从而对各个电池单元分别进行单 位剩余容量均勻化，并且控制单元容量均勻化电路从而对电池模块整体进行电池单元之间 的单元剩余容量均勻化，该车辆用电源装置的容量均勻化方法的特征在于，包括判定来自 车辆侧的启动信号是否处于无效状态的步骤；在处于无效状态时，将所述单元开关的全部 关断的步骤；所述电源控制器基于由所述单位电压检测电路检测出的电池单位电压值，对 各电池单元的每一个判定是否需要电池单位之间的均勻化的步骤；在判断为需要均勻化的 情况下，对应的单位容量均勻化电路针对对应的电池单元按照各个电池单位之间的电池剩 余容量变得均勻的方式，进行所述电池单元中的电池单位之间的均勻化的步骤；所述电源 控制器判定对应的电池单元的单位剩余容量均勻化是否已完成的步骤；在判定为单位剩余 容量均勻化已完成的情况下，所述电源控制器基于由所述单元电压检测电路检测出的电池 单元电压值，判定是否需要各个电池单元之间的均勻化的步骤；在判断为需要均勻化的情 况下，对应的单元容量均勻化电路针对对应的电池单元按照各个电池单元之间的电池剩余 容量变得均勻的方式，进行所述电池单元之间的均勻化的步骤。由此，能够对需要单位剩余 容量均勻化的电池单位以及需要单元剩余容量均勻化的电池单元进行适当的单位剩余容 量均勻化处理和单元剩余容量均勻化处理。进而，能够避免进行该均勻化时在电池单位中 流过过大的突入电流的情况。
此外，根据第12方面的车辆用电源装置的容量均勻化方法，还可以包括以下步 骤所述电源控制器若在车辆的行驶结束之后从车辆侧接收到按键关断信号，则将连接在 所述电池模块的功率输出端子和所述电池模块之间的输出开关关断之后，将所述单元开关 设为接通状态，并在经过规定时间之后，关断所述单元开关。由此，能够在并联连接了串联 组电压彼此的状态下维持规定时间，所以在此期间实现单元剩余容量均勻化。通过在车辆 的每次行驶结束之后进行该处理，从而能够始终维持单元之间的均勻化。


图1是表示一实施例的车辆用电源装置的框图。
图2是表示单位容量均勻化电路的一例的电路图。
图3是表示单元容量均勻化电路的一例的电路图。
图4是表示变形例的电源装置的框图。
图5是表示容量均勻化方法的一例的流程图。
图6是表示在通过发动机和电动机行驶的混合车辆中搭载电源装置的例子的框 图。
图7是表示在仅通过电动机行驶的电动汽车中搭载电源装置的例子的框图。
图8是表示串联连接了电池单元的现有技术的车辆用电源装置的框图。
图9是表示并联连接了电池单元的车辆用电源装置的框图。
图中:100、200-车辆用电源装置；100B、100C-电池系统；10、10A、10BU0C-电池 单元；11-电池单位；12-电路单元；13-组电池单元；15-电池模块；16-单元开关；20-单 位容量均勻化电路；21-单位放电电路；22-单位放电电阻；23-单位开关元件；24-单位控 制电路；25-单位电压检测电路；26-电源电路；27-副电压检测电路；28-输入端子；29-多 路转接器(multiplexer) ；30-电源控制器；40-单元容量均勻化电路；41-单元放电电路； 42-单元放电电阻；43-单元开关元件；44-单元控制电路；45-单元电压检测电路；50-功率 输出端子；51-输出开关；81a 81d-并联模块；83-单位电压检测部；93-电动机；94-发 电机；95-DC/AC转换器；96-发动机；SW-开关；CC-车辆控制器；EV、HV-车辆。
具体实施方式
以下，基于

本发明的实施方式。其中，以下所示的实施方式是例示用于具 体化本发明的技术思想的车辆用电源装置及具备该单元的车辆、以及车辆用电源装置的容 量均勻化方法，本发明并不是将车辆用电源装置及具备该单元的车辆、以及车辆用电源装 置的容量均勻化方法限定于以下的记载。另外，并不将在技术方案范围中示出的部件特定 为实施方式的部件。尤其是只要没有特别确定的记载，在实施方式中所记载的结构部件的 尺寸、材质、形状、他们的相对配置等就不会限定于本发明的范围，仅仅是说明例。另外，各 个附图所示的部件的大小和位置关系等，有时为了明确说明而被夸大。此外，在以下的说明 中，同一个名称、附图标记表示相同或者同等性质的部件，适当地省略详细说明。此外，构成 本发明的各个要素也可以是以同一个部件构成多个要素从而将一个部件兼用作多个要素 的方式，相反地，也可以由多个部件分担一个部件的功能来实现。此外，在一部分实施例、实 施方式中说明的内容也可以在其他的实施例、实施方式等中使用。
基于图1 图5说明一实施例的车辆用电源装置和容量均勻化方法。在这些图中， 图1是表示一实施例的电源装置的框图，图2是表示单位容量均勻化电路的一例的电路图， 图3是表示单元容量均勻化电路的一例的电路图，图4是表示变形例的电源装置的框图，图 5是表示容量均勻化方法的一例的流程图。在这些图所示的车辆用电源装置100中，由电池 单元10和电路单元12构成组电池单元13，其中，电池单元10通过串联连接将功率提供给 使车辆行驶的电动机的多个可充电的电池单位11而构成，电路单元12分别并联连接到各 个电池单元10。此外，电源装置100并联连接多个组电池单元13的电池单元10而构成电 池模块15，并且在各个电池单元10上分别串联连接了单元开关16，通过使单元开关16接 通/关断，从而能够从电池模块15关断各个电池单元10。单元开关16可适当地利用断路 器(breaker)或接触器(contactor)等。7
此外，电源装置100包括用于控制电源装置100的电源控制器30 ；以及电池模块 15的功率输出端子50。电源控制器30可接收来自车辆侧的车辆控制器CC的按键信号，并 基于该信号对各个电路单元12进行用于分别执行均勻化的控制。该电源装置100构成向 车辆的电动机提供驱动功率的电池系统，从功率输出端子50提供驱动功率。
(电路单元12)
此外，电路单元12包括单位电压检测电路25，用于检测构成电池单元10的电池 单位11的单位电压；单元电压检测电路45，用于检测电池单元10的总电压；单位容量均勻 化电路20，用于抑制构成电池单元10的所述电池单位11的电池剩余容量的偏差；以及单 元容量均勻化电路40，用于抑制电池单元10的电池剩余容量偏差。
(电池模块I5)
作为电池模块15，可利用将多个作为可充放电的二次电池的电池元(电池单位 11)串联和并联连接的电池模块。作为二次电池，可适当地使用锂离子电池、镍氢电池、镍镉 电池等。
(单位容量均勻化电路20)
各个单位容量均勻化电路20通过均勻化电池单位11的单位电压，从而消除不平 衡。图2表示单位容量均勻化电路20的电路图的一例。这里，在电路图中仅示出三个中 的一个单位容量均勻化电路20来进行说明。该单位容量均勻化电路20通过单位放电电阻 22使电压高的电池单位11放电，从而消除不平衡。但在本发明中，单位容量均勻化电路并 不限于通过单位放电电阻使电池放电的电路。例如，单位容量均勻化电路也可以通过使电 压高的电池放电到电容器或电池等蓄电器而蓄电于蓄电器中，并将该蓄电器的电荷放电到 电压低的电池，从而消除电池的电压差。
图2的单位容量均勻化电路20包括在单位放电电阻22上串联连接了单位开关元 件23的单位放电电路21，并且连接有检测各个单位电压来将单位开关元件22控制为接通 /关断的单位控制电路M和检测各个电池单位11的单位电压的单位电压检测电路25。单 位放电电阻22和单位开关元件23的单位放电电路21与各个电池单位11并联连接。该单 位容量均勻化电路20在电池单位11的单位电压变高时，通过单位控制电路M将单位开关 元件23切换为接通，从而通过单位放电电阻22使电池单位11放电，降低电池单位11的电 压来进行均勻化。
此外，单位容量均勻化电路20从电池单元10接受功率的供给之后被驱动。图中的 单位容量均勻化电路20基于从电池单元10接受功率供给的电源电路沈的输出电压(Vcc) 而进行动作。电池单元10的电压例如能够通过作为电源电路沈的DC/DC转换器来降压， 从而提供给单位容量均勻化电路20。根据该电路结构，即使电池单元10的电压高，也能够 向单位容量均勻化电路20提供最佳电压。
单位电压检测电路25为了检测各个电池单位11的单位电压，将副电压检测电路 27的输入端子观连接到各个电池单位11。其中，在副电压检测电路的输入侧设置切换所 连接的电池的切换电路(未图示)，从而能够通过一个副电压检测电路来检测多个单位电 压。副电压检测电路27的输出信号经由多路转接器四而输入到单位控制电路24。多路转 接器四依次切换副电压检测电路27的输出，并输入给单位控制电路M。
单位控制电路M比较各个电池单位11的单位电压，从而按照对所有电池单位11的单位电压进行均勻化的方式控制单位开关元件23。该单位控制电路M将与过高的电池 单位11相连的单位放电电路21的单位开关元件23切换为接通而使其放电。随着放电，电 池单位11的电压降低。若电池单位11的电压降低至与其他的电池单位11平衡，则单位 开关元件23从接通被切换为关断。若单位开关元件23被关断，则电池单位11的放电就停 止。这样，单位控制电路M能够使高的单位电压的电池单位11放电，从而使所有电池单位 11的单位电压平衡。
(单元容量均勻化电路40)
图1的电源装置在三组电池单元10A、10B、10C中分别具有如图2所示的单位容量 均勻化电路20，对各个电池单元10A、10B、10C的电池单位11进行均勻化。另一方面，为了 消除电池单元间即组电池单元间的不平衡，设置有单元容量均勻化电路40。图3表示单元 容量均勻化电路40的一例。该图所示的单元容量均勻化电路40在电池模块15上连接了 单元电压检测电路45和单元控制电路44。此外，单元容量均勻化电路40相对于各个电池 单元10并联连接了单元放电电路41，该单元放电电路41由单元放电电阻42和单元开关元 件43的串联电路构成。能够通过该单元放电电路41对各个电池单元10进行均勻化。由 单元控制电路44控制单元放电电路41，该单元控制电路44通过检测各个电池单元10的总 的单元电压，从而将单元开关元件43切换为接通/关断。单元控制电路44通过单元电压 检测电路45检测各个电池单元10的单元电压，并将与检测出的单元电压高的电池单元10 相连的单元放电电路41的单元开关元件43切换为接通来进行放电，从而均勻化各个电池 单元10。
此外，图1的电源装置包括电源控制器30，用于控制单位容量均勻化电路20的 单位剩余容量均勻化以及单元容量均勻化电路40的单元剩余容量均勻化。单位容量均勻 化电路20根据从电源控制器30输入的单位剩余容量均勻化信号，开始每个电池单元10的 单位剩余容量均勻化。然后，若检测出在所有电池单元中单位剩余容量均勻化结束，则接着 从电源控制器30向单元容量均勻化电路40输出单元剩余容量均勻化信号，这一次是开始 电池单元之间的单元剩余容量均勻化处理。电源控制器30根据车辆的行驶状态和点火开 关的状态，特定单位容量均勻化电路20对电池模块15进行均勻化的时刻，并在成为单位容 量均勻化电路20进行单位剩余容量均勻化动作的时刻时，将单位剩余容量均勻化信号输 出到单位容量均勻化电路20，另一方面，若成为单元容量均勻化电路40进行单元剩余容量 均勻化动作的时刻，则将单元剩余容量均勻化信号输出到单元容量均勻化电路40。
电源控制器30检测出例如关断点火开关而停止车辆的情况，从而向单位容量均 勻化电路20输出单位剩余容量均勻化信号。能够通过从车辆侧的车辆控制器CC接收按键 关断信号来检测点火开关的关断。或者，也可以是检测启动信号处于无效状态的结构。此 外，进行单位剩余容量均勻化时，将各个电池单元10的单元开关16全部设为关断。由此， 单位剩余容量均勻化处理在各电池单元的每一个中是独立进行的，所以尤其是在单位剩余 容量均勻化处理之后接着进行电池单元之间的均勻化时，避免过大的突入电流流过单元电 压较低的单元的事态。
(电源控制器30)
如上所述，电源控制器30在规定的时刻向单位容量均勻化电路20输出单位剩余 容量均勻化信号，向单元容量均勻化电路40输出单元剩余容量均勻化信号。进行均勻化处理的时刻除了是例如进行按键关断时或按键接通时这样的规定的时刻之外，还可以是判定 为需要均勻化的任意的时刻。例如，基于由单位电压检测电路检测出的单位电压值，对各电 池单元的每一个判定电池单位之间的均勻化的必要性，并只对于判断为需要均勻化的电池 单元10，按照各个电池单位之间的电池剩余容量变得均勻的方式，向对应的电池单元10的 单位容量均勻化电路20发出单位剩余容量均勻化指示。由此，能够仅对需要单位剩余容量 均勻化的电池单元10在必要的时刻进行单位剩余容量均勻化处理。
此外，电源控制器30在结束了单位剩余容量均勻化处理之后，进行单元剩余容量 均勻化处理。此时，也不限定于对所有单元进行单元剩余容量均勻化处理的结构，例如也可 以基于由单元电压检测电路45检测出的单元电压值，判定各个电池单元之间的均勻化的 必要性，并只对判断为需要均勻化的电池单元，按照各个电池单元之间的电池剩余容量变 得均勻的方式，向对应的电池单元的单元电压检测电路发出单元剩余容量均勻化指示。此 外，也可以是为了检测单位剩余容量均勻化处理结束的情况，电源控制器从对应的电池单 元接收均勻化完成信号的结构。例如，单位电压检测电路或者单位容量均勻化电路对电源 控制器发出均勻化完成信号。或者，还能够基于由单位电压检测电路检测出的单位电压 值，在电源控制器侧判定单位剩余容量均勻化的完成。此外，电源控制器还能够基于由各个 电池单元中的单元电压检测电路45检测出的电池单元电压值，判定单元剩余容量均勻化 的完成。
此外，还可以起到以下部件的作用用于控制对电池模块15的充放电的充放电控 制部件13 ；用于检测流过电池模块15的充放电电流的电流检测部件14 ；用于基于由电流 检测部件14检测出的充放电电流，推测电池模块15的剩余容量的电池容量运算部件15 ； 以及用于基于由电池容量运算部件15推测出的电池模块15的剩余容量，将充放电电流限 制值向作为供电对象设备的车辆侧进行通信的电源侧通信部件16。另外，在图1的例子中， 电源控制器30通过从车辆的电气设备用电池提供的功率进行动作。
功率输出端子50与车辆侧的功率输入端子相连，并将来自电池模块15的功率提 供给车辆侧。此外，如图4的变形例所涉及的车辆用电源装置200所示，也可以在功率输出 端子50和电池模块之间设置输出开关51。此时，若在车辆行驶结束后，电源控制器30从车 辆控制器CC接收到按键关断信号，则电源控制器30关断输出开关51，并且在规定时间内将 单元开关16设为接通状态。在该状态下，由于串联组电压彼此并联连接，所以实现组电池 单元之间的单元剩余容量均勻化。尤其通过在车辆的每次行驶结束之后进行该处理，从而 能够始终维持单元之间的均勻化。
基于图5的流程图说明该车辆用电源装置进行单位剩余容量均勻化处理和单元 剩余容量均勻化处理的步骤。首先，在步骤Si中，判定来自车辆侧的启动信号是否处于无 效状态。在图1的例子中，通过由电源控制器30从车辆控制器CC接收按键关断信号，从而 能够判定已成为无效状态。在判定为不是无效状态的情况下，即按键接通状态的情况下，结 束处理。
在判定为处于无效状态的情况下，进入步骤S2，电源控制器30关断所有单元开关 16。接着，进入步骤S3，电源控制器30基于由单位电压检测电路25检测出的单位电压值， 对各电池单元的每一个判定是否需要电池单位之间的均勻化。在判定为不需要的情况下， 直接进入步骤S4，而在判断为需要单位剩余容量均勻化的情况下，进入步骤S3-2。在步骤的单位容量均勻化电路20针对被判定为需要单位剩余容量均勻化的电池单 元10进行电池单元10中的电池单位之间的均勻化，使得各个电池单位之间的电池剩余容 量变得均勻。接着，进入步骤S4，电源控制器30判定对应的电池单元10的单位剩余容量均 勻化是否已完成，在没有完成的情况下，返回到步骤S3，反复进行处理，在判定为在所有电 池单元10中已完成单位剩余容量均勻化处理的情况下，进入步骤S4。
接着，在步骤S4中，电源控制器30基于由单元电压检测电路45检测出的单元电 压值，判定是否需要各个电池单元之间的均勻化。在判断为不需要的情况下，直接进入步骤 S6，在判断为需要单元剩余容量均勻化处理的情况下，进入步骤S5-2。在步骤S5-2中，对应 的单元容量均勻化电路40针对对应的电池单元10进行电池单元之间的均勻化，使得在各 个电池单元之间的电池剩余容量变得均勻，之后进入步骤S6。
最后在步骤S6中，电源控制器30判定是否针对各个电池单元10已完成单元剩余 容量均勻化，在没有完成的情况下，返回到步骤S5，反复进行处理，在判定为在所有电池单 元10中已完成剩余容量均勻化处理的情况下，结束处理。这样，依次进行单位剩余容量均 勻化处理和单元剩余容量均勻化处理，能够消除所有不平衡。
以上的电源装置可用作车载用电池系统。作为搭载电源装置的车辆，可利用通过 发动机和电动机这两者行驶的混合型车辆和插电式混合型车辆(Plug-in hybrid car)或 者仅通过电动机行驶的电动汽车等的电动车辆，可用作这些车辆的电源。
图6表示在通过发动机和电动机这两者行驶的混合型车辆中搭载电源装置的例 子。在该图所示的搭载了电源装置的车辆HV具备使车辆HV行驶的发动机96和行驶用的 电动机93 ；向电动机93供电的电池系统100B ；以及对电池系统100B的电池进行充电的发 电机94。电池系统100B经由DC/AC转换器95与电动机93和发电机94相连。车辆HV对 电池系统100B的电池进行充放电的同时，通过电动机93和发动机96这两者行驶。电动机 93在发动机效率差的区域例如加速时或低速行驶时被驱动，从而使车辆行驶。从电池系统 100B供电而驱动电动机93。发电机94是由发动机96驱动的，或者通过对车辆施加制动时 的再生制动而被驱动，从而对电池系统100B的电池进行充电。
此外，图7表示在仅通过电动机行驶的电动汽车中搭载电源装置的例子。在该图 所示的搭载了电源装置的车辆EV具备使车辆EV行驶的行驶用电动机93 ；向该电动机93 供电的电池系统100C ；以及向该电池系统100C的电池进行充电的发电机94。从电池系统 100C供电而驱动电动机93。通过再生制动车辆EV时的能量驱动发电机94，从而对电池系 统100C的电池进行充电。
(产业上的可利用性)
将本发明的车辆用电源装置及具备该装置的车辆、以及车辆用电源装置的容量均 勻化方法能够适当地用作可切换EV行驶模式和HEV行驶模式的插电式混合型电动汽车和 混合式电动汽车、电动汽车等的容量均勻化方法。
权利要求
1.一种车辆用电源装置，其特征在于，包括 多个电池单元，其串联连接了多个电池单位； 电池模块，其并联连接了所述多个电池单元； 单元开关，其串联连接到各个电池单元；单位电压检测电路，其检测构成所述电池单元的所述电池单位的单位电压； 单位容量均勻化电路，其基于由所述单位电压检测电路检测出的单位电压，抑制构成 所述电池单元的所述电池单位之间的电池剩余容量的偏差；单元电压检测电路，其检测作为所述电池单元的总电压的单元电压； 单元容量均勻化电路，其基于由所述单元电压检测电路检测出的单元电压，抑制电池 单元之间的电池剩余容量偏差；和电源控制器，其用于控制所述单位容量均勻化电路从而对各个电池单元分别进行单位 剩余容量均勻化之后，控制单元容量均勻化电路从而对电池模块整体进行电池单元之间的 单元剩余容量均勻化。
2.根据权利要求1所述的车辆用电源装置，其特征在于， 所述电源控制器能够接收来自车辆侧的启动信号，并且，所述电源控制器检测来自车辆侧的启动信号处于无效状态的情况，并将所述单元开关 全部关断之后，通过所述单位容量均勻化电路进行所述电池单元中的电池单位之间的均勻 化。
3.根据权利要求1或2所述的车辆用电源装置，其特征在于，所述电源控制器基于由所述单位电压检测电路检测出的电池单位电压值，对各电池单 元的每一个判定电池单位之间的均勻化的必要性，并针对判断为需要均勻化的电池单元， 按照各个电池单位之间的电池剩余容量变得均勻的方式，向对应的电池单元的单位容量均 勻化电路发出单位剩余容量均勻化指示。
4.根据权利要求1至3的任一项所述的车辆用电源装置，其特征在于，所述电源控制器若检测出单位剩余容量均勻化的完成，则基于由所述单元电压检测电 路检测出的电池单元电压值，判定各个电池单元之间的均勻化的必要性，并针对判断为需 要均勻化的电池单元，按照各个电池单元之间的电池剩余容量变得均勻的方式，向对应的 电池单元的单元电压检测电路发出单元剩余容量均勻化指示。
5.根据权利要求1至4的任一项所述的车辆用电源装置，其特征在于，所述电源控制器通过从对应的电池单元接收均勻化完成信号，从而检测单位剩余容量 均勻化的完成。
6.根据权利要求1至5的任一项所述的车辆用电源装置，其特征在于，所述电源控制器基于由所述单位电压检测电路检测出的电池单位电压值，判定单位剩 余容量均勻化的完成。
7.根据权利要求1至6的任一项所述的车辆用电源装置，其特征在于，所述电源控制器基于由各个电池单元中的单元电压检测电路检测出的电池单元电压 值，判定单元剩余容量均勻化的完成。
8.根据权利要求1至7的任一项所述的车辆用电源装置，其特征在于， 该车辆用电源装置还包括所述电池模块的功率输出端子；和输出开关，其连接在所述功率输出端子和所述电池模块之间，所述电源控制器若在车辆行驶结束之后从车辆侧接收按键关断信号，则关断所述输出 开关之后，将所述单元开关设为接通状态，并在经过规定时间之后，关断所述单元开关。
9.根据权利要求1至8的任一项所述的车辆用电源装置，其特征在于，所述启动信号是按键接通信号。
10.一种车辆，具备权利要求1至9的任一项所述的电源装置。
11.一种车辆用电源装置的容量均勻化方法，所述车辆用电源装置具备多个电池单 元，其串联连接了多个电池单位；电池模块，其并联连接了所述多个电池单元；单位电压检 测电路，其检测构成所述电池单元的所述电池单位的单位电压；单元开关，其串联连接到各 个电池单元；单元电压检测电路，其检测所述电池单元的总电压；单位容量均勻化电路，其 抑制构成所述电池单元的所述电池单位的电池剩余容量的偏差；单元容量均勻化电路，其 抑制所述电池单元的电池剩余容量偏差；和电源控制器，其能够接收来自车辆侧的信号，并 且用于控制所述单位容量均勻化电路从而对各个电池单元分别进行单位剩余容量均勻化， 并且控制单元容量均勻化电路从而对电池模块整体进行电池单元之间的单元剩余容量均 勻化，该车辆用电源装置的容量均勻化方法的特征在于，包括判定来自车辆侧的启动信号是否处于无效状态的步骤；在处于无效状态时，将所述单元开关的全部关断的步骤；所述电源控制器基于由所述单位电压检测电路检测出的电池单位电压值，对各电池单 元的每一个判定是否需要电池单位之间的均勻化的步骤；在判断为需要均勻化的情况下，对应的单位容量均勻化电路针对对应的电池单元按照 各个电池单位之间的电池剩余容量变得均勻的方式，进行所述电池单元中的电池单位之间 的均勻化的步骤；所述电源控制器判定对应的电池单元的单位剩余容量均勻化是否已完成的步骤；在判定为单位剩余容量均勻化已完成的情况下，所述电源控制器基于由所述单元电压 检测电路检测出的电池单元电压值，判定是否需要各个电池单元之间的均勻化的步骤；和在判断为需要均勻化的情况下，对应的单元容量均勻化电路针对对应的电池单元按照 各个电池单元之间的电池剩余容量变得均勻的方式，进行所述电池单元之间的均勻化的步 马聚O
12.根据权利要求11所述的车辆用电源装置的容量均勻化方法，其特征在于，还包括 以下步骤所述电源控制器若在车辆的行驶结束之后从车辆侧接收到按键关断信号，则将连接在 所述电池模块的功率输出端子和所述电池模块之间的输出开关关断之后，将所述单元开关 设为接通状态，并在经过规定时间之后，关断所述单元开关。
全文摘要
本发明提供一种车辆用电源装置，具备串联连接到各个电池单元的单元开关；基于单位电压抑制构成电池单元的电池单位之间的电池剩余容量的偏差的单位容量均匀化电路；检测电池单元的总电压即单元电压的单元电压检测电路；基于由单元电压检测电路检测出的单元电压来抑制电池单元之间的电池剩余容量偏差的单元容量均匀化电路；用于控制单位容量均匀化电路而对各个电池单元分别进行单位剩余容量均匀化之后，控制单元容量均匀化电路而对电池模块整体进行电池单元之间的单元剩余容量均匀化的电源控制器。因此，在将多个电池单元并联连接的电池模块中能够消除电池单元之间的不平衡，电池单元将多个电池单位串联连接而构成。
文档编号H02J7/00GK102035226SQ20101029679
公开日2011年4月27日 申请日期2010年9月27日 优先权日2009年9月28日
发明者矢野准也 申请人:三洋电机株式会社