蓄电池装置制造方法
【专利摘要】电压测量单元（200）测量电池（101－1至101－n）中的每一个的两端处的电压值，并且控制单元（300）基于测量的电压值确定电池（101－1至101－n）是否有故障，当在电池（101－1至101－n）中不存在被确定为有故障的电池时，输出电池（101－1至101－n）的串联电压作为串联体（100－1）的输出电压。当在电池（101－1至101－n）中存在被确定为有故障的电池时，升高除了被确定为有故障的电池以外的电池（101－1至101－n）的电池的电压并输出被升高的电压作为串联体（100－1）的输出电压。
【专利说明】蓄电池装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及具有多个电池的蓄电池装置以及蓄电池装置中的充电和放电方法。
【背景技术】
[0002]近来，环境问题已经在各个领域中引起了越来越多的注意。
[0003]其中，在电源领域，利用PV (Photo Voltanic，光伏)发电的电源以及使用用于电动车辆(EV =Electric Vehicle)和混合电动车辆(HEV =Hybrid EV)的二次电池的电源等已经受到关注。作为二次电池，锂离子二次电池被认为是最适宜的候选并被期待随着今后的普及而取代铅蓄电池。
[0004]被用作二次电池的蓄电池元件(蓄电池)进行与外界的能量交换。因此，如果要被交换的能量的量变高，则需要通过使用保护电路等确保电池安全。
[0005]近来，为了应对高压领域的需要，将多个蓄电池元件串联连接以由此获得高电压。
[0006]关于串联连接的蓄电池元件，可能出现蓄电池元件的电池电压彼此不同的情况。这种变化是由各个蓄电池元件之间特性上的差异以及温度环境中的差异等引起的。当彼此不同的蓄电池元件被串联连接时，被串联连接的电池的串联体的特性取决于最差的蓄电池元件的特性。
[0007]为应对这种情况，已经尝试了用于使串联连接的蓄电池的电压值一致的技术(例如，参见专利文献I)。
[0008]相关技术文献 专利文献
专利文献 I JP2009-540793A。
【发明内容】
[0009]本发明要解决的问题
尽管可以通过专利文献I中公开的技术降低由于蓄电池元件的特性的变化导致的运转失效出现的可能性，但存在该技术不能应对其中除了特性的变化以外蓄电池元件的一部分已经变坏的情况的问题。
[0010]在这种情况下，包括串联体的整个系统变得不可用，引起不得不用新的电池元件取代所有电池元件以便修复电池的问题。
[0011]本发明的目的是提供用于解决上述问题的蓄电池装置以及充电和放电方法。
[0012]解决问题的手段
本发明的蓄电池装置是包括多个蓄电池的蓄电池装置，其中
多个串联体被并联连接，所述多个串联体中的每一个由被串联连接的多个蓄电池构
成，
所述串联体包括:
电压测量单元，用于测量多个蓄电池中的每一个的两端之间的电压值，以及 控制单元，其基于由所述电压测量单元测量的电压值确定蓄电池是否有故障，并且进行如下控制:如果不存在被确定为有故障的蓄电池，则将所述多个蓄电池的串联电压作为所述串联体的输出电压输出，而如果存在被确定为有故障的蓄电池，则将从除了有故障的电池以外的电池的电压升高的电压作为输出电压输出。
[0013]本发明的充电和放电方法是用于对蓄电池装置中的蓄电池进行充电和放电的充电和放电方法，所述蓄电池装置具有被并联连接的多个串联体，所述串联体包括被串联连接的多个蓄电池，所述方法包括如下步骤:
测量所述多个蓄电池中的每一个的两端之间的电压值；
基于测量的电压值确定所述蓄电池是否有故障；
如果不存在被确定为有故障的蓄电池，则输出所述多个蓄电池的串联电压作为所述串联体的输出电压；以及
如果存在被确定为有故障的蓄电池，则输出从除了有故障的电池以外的电池的电压升闻的电压作为输出电压。
[0014]本发明的效果
如至此已描述的那样，根据本发明，即便蓄电池的一部分已经变坏，也能够继续充电和放电，因而能够增加系统的寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是示出本发明的蓄电池装置的一个示例实施例的图。
[0016]图2是示出图1中所示的存储单元中存储的阈值的一个例子的图。
[0017]图3是示出图1中所示的变压器的内部结构的一个例子的图。
[0018]图4是示出根据图1中所示的电池情况的开关的断开和闭合状态的表。
[0019]图5是示出根据图1中所示的电池情况的开关的断开和闭合状态的表。
[0020]图6是示出本发明的蓄电池装置的另一示例实施例的图。
[0021]图7是示出根据图6中所示的电池情况的开关的断开和闭合状态的表。
【具体实施方式】
[0022]接下来，将参照附图描述本发明的示例实施例。
[0023]图1是示出本发明的蓄电池装置的一个示例实施例的图。
[0024]如图1中所示，该示例实施例包括多个串联体100 — 1,100 一 2,电压测量单元200，控制单元300，存储单元400，输出端子(+) 500以及输出端子(一)510。多个串联体
100-1和100 — 2彼此并联连接。在图1中，仅示出了串联体100 -1和串联体100 -2，但是可以并联地相互连接三个或更多个串联体。
[0025]如图1中所示，串联体100 -1包括多个蓄电池，即电池101 — I至101 — n(n是等于或大于2的自然数)，变压器102 — I至102 - n，开关103，104，105 — I至105 — n，106 — I 至 106 - η,电阻 107，108 — I 至 108 — η 以及二极管 109 — I 至 109 — η。串联体100 — 2的内部配置与串联体100 — I的内部配置相同。
[0026]电池101 — I至101 — η是可再充电的蓄电池(蓄电池元件)。电池101 — I至
101- η是锂离子二次电池。电池101 — I至101 — η相互串联连接。[0027]电压测量单元200测量电池101 — I至101 — η的每一个上的电压值。电压测量单元200把测量的电压值输出至控制单元300。电压测量单元200可以由保护IC (集成电路)等构成并且借助于IC内部的AD转换器读取电池101 — I至101 - η上的电压。
[0028]控制单元300基于从电压测量单元200输出的电压值确定电池101 — I至101 —
η是否有故障。
[0029]在此，控制单元300可以将从电压测量单元200输出的电压值与预定阈值进行比较并基于比较结果确定电池是否有故障。例如，控制单元300可以被配置成在从电压测量单兀200输出的电压值显著低于阈值或显著高于阈值时确定电池有故障。
[0030]例如，当具有5Ah的标称容量、3m Ω的标称内部阻抗以及5C的最大速率的电池被用作电池101 — I至101 - η时，控制单元可以被配置成如果电池101 — I至101 — η上的电压持续等于或低于2V达10秒钟或更长的时间则确定电池有故障。即便电池101 -1至101 — η是正常的，取决于放电情况或其它因素，电池上的电压可以瞬间地降低至2V或低于2V。在这种情况下，使用时间平均电压使得能够避免错误的故障检测。
[0031]可替换地，控制单元300可以被配置成将从电压测量单元200输出的电池101 —I至101 — η的电压值进行比较并基于比较结果确定电池是否有故障。例如，控制单元300可以确定在从电压测量单元200输出的电池101 — I至101 — η的电压值当中具有远不同于其它电压值的电压值的电池是有故障的。
[0032]电池101 — I至101 — η的内部阻抗的增加表明电池劣化。因此，为了检测阻抗的增加，可以在充电和放电期间测量每个蓄电池元件上的电压并且计算测量的中间值以便识别出其中与中间值的电压差的绝对值等于或大于预定值的蓄电池元件是有故障的。例如，该预定值可以被设定在75mV (= 5AhX5CX3mQ )。利用这种配置，即便蓄电池元件的一部分已经变得有故障，也可以将由于有故障的蓄电池元件的原因而在串联体之间出现的异常电流(交叉电流)减小至等于或低于与蓄电池元件的最大速率相对应的电流。在此，如果蓄电池元件的电压分布是对称的，则对于中间值可以利用算术平均值进行同样的检测。
[0033]可替换地，控制单元300可以被配置成基于从电压测量单元200输出的电池101 — I至101 - η的电压值的波动程度(不稳定度)确定电池是否有故障。例如，控制单元300可以被配置成使得如果在电池101 — I至101 - η当中存在其中从电压测量单元200输出的电压值的波动程度超出预定范围的电池，则该电池被认为是有故障的。
[0034]替代基于由电压测量单元200测量的电池101 — I至101 — η的电压值来确定电池101 — I至101 - η是否有故障，可以提供测量电池101 — I至101 — η的温度并基于测量的温度确定电池101 — I至101 - η是否有故障的温度测量单元。在这种情况下，控制单元可以被配置成当由电压测量单元200测量的温度显著高于预定的阈值温度(或者可以被存储在存储单元400中)时，当测量的温度显著低于预定的阈值温度时(例如，当等于或高于设定在70°C的预定值)，当测量的温度不稳定时或者当温度已突然升高或降低时，确定电池是有故障的。利用这种配置，能够防止电池101 — I至101 - η的不正常发热。如果温度测量单元难以测量电池101 — I至101 - η的内部温度，则温度测量单元可以测量电池101 — I至101 - η的外部温度。换言之，只要是测量电池101 — I至101 — η的预定部分处的温度，则允许用任意的温度测量单元。
[0035]还可以基于由电压测量单元200测量的电压值和由温度测量单元测量的温度这两者来确定电池101 — I至101 - η是否有故障。
[0036]当根据上面的确定结果不存在被确定为有故障的电池时，控制单元300将电池101 — I至101 — η上的串联电压作为串联体100 — I的输出电压输出。另一方面，当基于上面的结果，存在被确定为有故障的电池时，控制单元300输出从除了被确定为有故障的电池以外的电池的电压升闻的电压作为串联体100 — I的输出电压。
[0037]具体地，当基于上面的结果串联体100 -1中不存在被确定为有故障的电池时，控制单元300将变压器102 — I至102 - η从串联体100 — I断开。另一方面，当基于上面的结果串联体100 -1中存在被确定为有故障的电池时，控制单元300把被确定为有故障的电池以及与该电池连接的变压器从串联体100 -1断开并利用变压器102 — I至102 -η升高除了被确定为有故障的电池以外的电池的输出电压，并且输出被升高的电压。也就是说，被确定为有故障的电池的放电路径被关断。
[0038]这样，如果构成串联体的电池的一部分已变得有故障，则控制器300把被确定为有故障的电池从串联体断开并升高要被输出的其它电池的电压，从而所探讨的串联体能在维持与其它正常串联体连接的同时继续放电。结果，与串联体的电池的有故障的一部分被从串联体切断的情况相比，能够保持电池装置运转而不在正常串联体上施加负载。
[0039]存储单元400预先存储要用于控制单元300的确定处理的阈值。
[0040]图2是示出图1中所示的存储单元400中存储的阈值的一个例子的图。
[0041]如图2中所示，图1中所示的存储单元400保存要被用于确定处理的阈值。例如，如图2中所示，存储了阈值“2V”。在这种情况下，控制单元300利用该阈值确定电池101 -1至101 — η是否有故障。
[0042]变压器102 — I至102 — η是被分别连接至电池101 — I至101 — η以使得能够升高电池101 — I至101 - η的电压的变压器(例如，DC — DC转换器等)。变压器102 — I至102 — η的每一个由两个线圈构成,初级线圈并联连接至相对应的电池101 — I至101 —η并且次级线圈并联连接至串联体100 -1。在此，尽管使用术语“线圈”，但只要能够升高或步降施加在初级侧上(图1中的左侧上)的电压并把被升高或步降的电压输出到次级侧(图1中的右侧)，变压器就不必由线圈构成。
[0043]图3是示出图1中所示的变压器102 -1的内部配置的一个例子的图。
[0044]如图3中所示，图1中所示的变压器102 -1是由初级线圈121和次级线圈122构成的变压器。变压器102 -1升高施加在初级线圈121上的电压并把被升高的电压输出到次级线圈122侧。次级线圈122中的匝数与初级线圈121中的匝数的比是属于一个串联体100 -1的电池的数目(在这种情况下为η)。也就是说，当电池的数目为η时，初级线圈中的匝数与次级线圈中的匝数之间的比为1:η。
[0045]变压器102 — I至102 — η可以是能够可变地转换电压值的变压器诸如D⑶C转
换器等。
[0046]在此，图1中所示的变压器102 — 2至102 — η的内部配置与图3中所示的变压器102 — I的内部配置相同。
[0047]开关103是电流限制路径开关。
[0048]开关104是与电池101 — I至101 — η串联连接以在来自控制单元300的指令下切换连接(短路)/断开的第一放电开关。[0049]开关105 — I至105 — η是分别与变压器102 — I至102 — η的初级线圈串联连接以在来自控制单元300的指令下切换连接(短路)/断开的第二放电开关。
[0050]开关106 — I至106 — η是分别与电池101 — I至101 — η并联连接以在对电池101 一 I至101 — η充电时在来自控制单元300的指令下切换连接(短路)/断开的开关。
[0051]在此，“连接(短路)”是其中开关被物理地闭合的状态，并且“断开”是其中开关被物理地断开的状态。
[0052]控制单元300通过指令这些开关连接(短路)/断开来进行上述的控制。具体地，在电池101 — I至101 — η被放电的时候，当不存在被确定为有故障的电池时，控制单元300短路开关104并断开所有开关105 — I至105 - η。另一方面，在电池101 — I至101 — η被放电的时候，当存在被确定为有故障的电池时，控制单元300断开开关104以及与被连接至被确定为有故障的电池的变压器的初级线圈连接的开关105，并且短路与除了前述变压器以外的变压器的初级线圈连接的开关105。在电池101 — I至101 — η被放电以及被充电的时候，当不存在被确定为有故障的电池时，控制单元300断开开关103。另一方面，在电池101 — I至101 — η被放电的时候，当存在被确定为有故障的电池时，控制单元300断开开关103。另外，在电池101 — I至101 — η被充电的时候，当存在被确定为有故障的电池时，控制单元300短路开关103。
[0053]另外，当对电池101 -1至101 — η充电时，控制单元300短路与被确定为有故障的电池连接的开关106并且断开除此以外的开关106。总之，构成旁路路由以便确保被确定为有故障的电池的安全。
[0054]此外，控制单元300可以被配置成向预定的装置给出通知或进行预定的显示以便系统操作员和其他人能够识别出上面的确定结果或者开关的断开和闭合操作。
[0055]电阻107是与开关103串联连接的电流限制电阻。开关103和电阻107的组可以被由IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极晶体管)和典型晶体管等构成的低电流电路取代。
[0056]电阻108 — I至108 — η是分别与开关106 — I至106 — η串联连接的旁路电阻。
[0057]二极管109 — I至109 — η的每一个是与相应变压器102 — I至102 — η的次级
线圈串联连接的反向电流保护装置。
[0058]在此，开关103，104以及电阻107可以或者被布置在串联体100 — I的正极侧或者被布置在串联体100 -1的负极侧。
[0059]输出端子(+)500和输出端子(一)510是分别输出串联体100 — I至100 — η的
正极电势和负极电势的端子。
[0060]在此，开关103，104，105 — I 至 105 — η 以及 106 — I 至 106 — η 是诸如 MOS —FET,晶体管和继电器的开关装置。
[0061]图4是示出根据图1中所示的电池101 — I至101 — η的情况的开关状态的表。
[0062]在图4中，根据图1中所示的电池101 — I至101 — η的情况的开关103，104，105 — I至105 - η以及106 — I至106 — η的断开(打开(OFF))状态和闭合(闭合(ON))状态被示出并被分类成在放电的时候和在充电的时候的这些状态。
[0063]当电池101 — I至101 — η均为正常时，在被放电的时候和在被充电的时候控制单元300进行控制以使得开关104变为闭合同时其它开关103，105 — I至105 — η, 106 一I至106 — η变为打开。
[0064]在被放电的时候，当确定电池101 -1有故障时，控制单元300进行控制以使得开关105 — 2至105 — η变为闭合同时其它开关103，104，105 — 1，106 — I至106 — η变为打开。在此，控制单元300可以进行控制以使得开关106 -1变为闭合。
[0065]在被充电的时候，当确定电池101 -1有故障时，控制单元300进行控制以使得开关103和106 — 2至106 — η变为打开。
[0066]在被放电的时候，当确定电池101 — 2有故障时，控制单元300进行控制以使得开关105 - 1，105 - 3 (未示出)至105 — η变为闭合同时其它开关103，104，105 — 2，106 —I至106 — η变为打开。在此，控制单元300可以进行控制以使得开关106 — 2变为闭合。
[0067]在被充电的时候，当确定电池101 — 2有故障时，控制单元300进行控制以使得开关103和106 - 2变为闭合同时其它开关104，105 — I至105 — η, 106 — 1，106 — 3 (未示出)至106 — η变为打开。
[0068]在被放电的时候，当确定电池101 — η有故障时，控制单元300进行控制以使得开关105 — I至105 — (η — I)(未示出)变为闭合同时其它开关103，104，105 — η, 106 — I至106 — η变为打开。在此，控制单元300可以进行控制以使得开关106 — η变为闭合。
[0069]在被充电的时候，当确定电池101 — η有故障时，控制单元300进行控制以使得开关103和106 — η变为闭合同时其它开关104，105 — I至105 — η，106 — I至106 —(η —I)(未示出)变为打开。
[0070]当除了有故障的确定以外还存在被确定为有故障的候选的电池时，可以进行相同的处置。定义利用有故障的候选的方法还使得能够增加电存储系统的寿命。
[0071]这种有故障的候选是指并非有故障但将要有故障的电池。
[0072]例如，电池101 — I至101 - η中在被充电的时候和在被放电的时候相互之间在电压上的差等于或大于45mV并且小于75mV的任何电池可以被认为是有故障的候选。还可以基于电池101 — I至101 - η当中彼此在开路电压上的电压差来进行检测。在这种情况下，类似于有故障的检测，可以将呈现75mV或更高电压差的电池认为是有故障的候选。利用这种方式，能够防止出现过多的交叉电流。
[0073]图5是示出根据图1中所示的电池101 — I至101 — η的情况的开关状态的表。
[0074]在图5中，根据图1中所示的电池101 — I至101 — η的情况的开关103，104，105 — I至105 - η以及106 — I至106 — η的断开(打开(OFF))状态和闭合(闭合(ON))状态被示出并被分类成在被放电的时候和在被充电的时候的这些状态。另外，在图5中，按正常、有故障或有故障的候选来示出电池101 — I至101 - η的情况。
[0075]当电池101 — I至101 - η的情况为正常以及有故障时开关103，104，105 — I至105 — η以及106 — I至106 — η的断开(打开(OFF))和闭合(闭合(ON))状态与利用图4说明的状态相同。
[0076]在被放电的时候，当确定电池101 -1是有故障的候选时，控制单元300以与当情况为正常时相同的方式控制开关103，104，105 — I至105 — η以及106 — I至106 — η的
开关状态。
[0077]在被充电的时候，当确定电池101 -1是有故障的候选时，控制单元300以与当电池101 — I的情况被确定为有故障的情况时相同的方式控制开关103,104,105 — I至105 — η以及106 — I至106 — η的开关状态。
[0078]在被放电的时候，当确定电池101 — 2是有故障的候选时，控制单元300以与当情况为正常时相同的方式控制开关103，104，105 — I至105 — η以及106 — I至106 — η的
开关状态。
[0079]在被充电的时候，当确定电池101 - 2是有故障的候选时，控制单元300以与当电池101 — 2的情况被确定为有故障的情况时相同的方式控制开关103,104,105 — I至105 — η以及106 — I至106 — η的开关状态。
[0080]在被放电的时候，当确定电池101 — η是有故障的候选时，控制单元300以与当情况为正常时相同的方式控制开关103，104，105 — I至105 — η以及106 — I至106 — η的
开关状态。
[0081]在被充电的时候，当确定电池101 — η是有故障的候选时，控制单元300以与当电池101 — η的情况被确定为有故障的情况时相同的方式控制开关103,104,105 — I至105 — η以及106 — I至106 — η的开关状态。
[0082]利用这种控制，能够预先排除很可能变得有故障的蓄电池元件。
[0083]另外，变压器可以是能够沿两个方向升高或步降电压的变压器。
[0084]图6是示出本发明的蓄电池装置的另一示例实施例的图。
[0085]如图6中所示，该实施例包括多个串联体600 - 1,600 一 2，电压测量单元200，控制单元310，存储单元400，输出端子(+)500以及输出端子(一)510。多个串联体600 — I和600 — 2彼此并联连接。在图6中，仅示出了串联体600 -1和串联体600 — 2，但是可以并联地相互连接三个或更多个串联体。
[0086]电压测量单元200，存储单元400，输出端子(+) 500以及输出端子(一)510与图1中所示的相同。
[0087]如图6中所示，串联体600 — I包括多个蓄电池，即电池101 — I至101 — n，变压器 601 — I 至 601 - η,开关 104，105 — I 至 105 — η 以及 602 — I 至 602 — η。在此，串联体600 - 2的内部配置与串联体600 -1的内部配置相同。
[0088]电池101 — I至101 - η以及开关104，105 — I至105 — η与图1中所示的相同。在图6中所示的实施例中，开关104是第三放电开关并且开关105 — I至105 — η是第四放电开关。
[0089]变压器601 — I至601 — η是被分别连接至电池101 — I至101 — η以使得能够沿两个方向升高或步降电压的变压器(例如，DC — DC转换器等)。变压器601 — I至601 —η的每一个由两个线圈构成，初级线圈并联连接至相对应的电池101 — I至101 - η并且次级线圈并联连接至串联体600 -1。在此，尽管使用术语“线圈”，但只要能够升高或步降施加在初级侧上(图6中的左侧上)的电压并把被升高或步降的电压输出到次级侧(图6中的右侧)，并且能够升高或步降施加在次级侧上的电压并把被升高或步降的电压输出到初级侧，变压器就不必由线圈构成。
[0090]开关602 — I至602 — I是每一个与相对应的变压器601 — I至601 — η的次级
线圈串联连接的第五放电开关。
[0091]控制单元310基于从电压测量单元200输出的电压值确定电池101 — I至101 —η是否有故障。用于确定的标准可以与图1中所示的控制单元300中的相同。[0092]当根据上面的确定结果不存在被确定为有故障的电池时，控制单元310输出电池
101— I至101 — η上的串联电压作为串联体600 — I的输出电压。另一方面，当根据上面的确定结果存在被确定为有故障的电池时，控制单元310输出从除了被确定为有故障的电池以外的电池的电压升高的电压作为串联体600 -1的输出电压。
[0093]具体地，当根据上面的确定结果串联体600 -1中不存在被确定为有故障的电池时，控制单元310将变压器601 — I至601 — η从串联体600 — I断开。另一方面，当根据上面的确定结果串联体600 -1中存在被确定为有故障的电池时，控制单元310把被确定为有故障的电池和与该电池连接的变压器从串联体600 -1断开并利用变压器601 -1至
601— η升闻除了被确定为有故障的电池以外的电池的输出电压，并且输出被升闻的电压。也就是说，被确定为有故障的电池的充电和放电路径被关断。
[0094]控制单元310通过指令这些开关连接(短路)/断开来进行上述的控制。具体地，当不存在被确定为有故障的电池时，控制单元310短路开关104并断开所有开关105 -1至105 — η以及602 — I至602 — η。另一方面，当存在被确定为有故障的电池时，控制单元310断开开关104以及分别与被连接至被确定为有故障的电池的变压器的初级线圈和次级线圈连接的开关105和602，并且短路与除了前述变压器以外的变压器的初级线圈和次级线圈连接的开关105和602。
[0095]此外，控制单元310可以被配置成向预定的装置给出通知或进行预定的显示以便系统操作员和其他人能够识别出上面的确定结果以及开关的断开和闭合操作。
[0096]图7是示出根据图6中所示的电池101 — I至101 — η的情况的开关状态的表。
[0097]在图7中，根据图6中所示的电池101 — I至101 — η的情况的开关104，105 —I至105 — η以及602 — I至602 — η的断开(打开)状态和闭合(闭合)状态被示出并被分类成在被放电的时候和在被充电的时候的这些状态。
[0098]当电池101 — I至101 — η均为正常时，在被放电的时候和在被充电的时候，控制单元310进行控制以使得开关104变为闭合同时其它开关105 — I至105 — η，602 — I至
602— η变为打开。
[0099]在被放电的时候和在被充电的时候，当确定电池101 -1有故障时，控制单元310进行控制以使得开关104，105 一 I以及602 — I变为打开同时其它开关105 — 2至105 —η以及602 — 2至602 — η变为闭合。
[0100]在被放电的时候和在被充电的时候，当确定电池101 - 2有故障时，控制单元310进行控制以使得开关104，105 一 2以及602 — 2变为打开同时其它开关105 — 1，105 一 3(未示出)至105 - η, 602 — I以及602 — 3 (未示出)至602 — η变为闭合。
[0101]在被放电的时候和在被充电的时候，当确定电池101 - η有故障时，控制单元310进行控制以使得开关104，105 一 η以及602 — 2变为打开同时其它开关105 — I至105 —(η — I)(未不出),602 — I至602 — (η — I)(未不出)变为闭合。
[0102]替代为一个电池配备一个变压器，可以由多个电池构成电池组以便为每个电池组配备一个变压器。
[0103]在此，取决于蓄电池元件的材料和电压范围，可以适当地改变用作用于检测有故障以及候选的标准的电压值和温度。
[0104]如至此所描述的，替代切断包括被确定为有故障的电池的整个串联体，仅切断有故障的电池并且通过升高电压将其它电池用于输出。因此，替代被当成不合格，包括有故障的电池的串联体可以被用作为用于其它正常串联体的辅助。结果变得能够防止系统容量的明显降低，减少更换新电池的次数以及抑制由于剩余串联体的速率增加导致的劣化，从而使得能够延长整个系统的寿命。另外，即便电池的一部分已经变坏，也能够保持系统运行而不发生中断。
[0105]另外，通过切断被确定为有故障的电池，能够防止电池对其它正常电池施加不利的影响。
[0106]尽管已经参照示例实施例说明了本发明，但本发明不应被局限于发明的上述示例实施例。可以在本发明的范围内对本发明的结构和细节作出本领域技术人员所能够理解各种修改。
[0107]本申请要求基于2011年5月25日提交的日本专利申请N0.2011 — 116958的优先权，并将其全部公开内容合并于此。
【权利要求】
1.一种包括多个蓄电池的蓄电池装置，其中 多个串联体被并联连接，所述多个串联体中的每一个由被串联连接的多个蓄电池构成， 所述串联体包括: 电压测量单元，用于测量所述多个蓄电池中的每一个的两端之间的电压值，以及控制单元，其基于由所述电压测量单元测量的电压值确定蓄电池是否有故障，并且进行如下的控制:如果不存在被确定为有故障的蓄电池，则将所述多个蓄电池的串联电压作为所述串联体的输出电压输出，而如果存在被确定为有故障的蓄电池，则把从除了有故障的电池以外的电池的电压升高的电压作为输出电压输出。
2.根据权利要求1所述的蓄电池装置，其特征在于， 所述串联体包括多个变压器，所述多个变压器中的每一个具有并联连接至所述多个蓄电池的每一个的初级线圈以及在所述多个蓄电池的每一个中并联连接至所述串联体的次级线圈， 当不存在被确定为有故障的蓄电池时，所述控制单元把所述多个变压器从所述串联体断开，并且当存在被确定为有故障的蓄电池时，所述控制单元把该蓄电池和连接至该蓄电池的变压器从所述串联体断开，并且利用变压器升高除了有故障的电池以外的蓄电池的输出电压并且输出被升闻的电压。
3.根据权利要求2所述的蓄电池装置，其特征在于， 所述串联体包括: 第一放电开关，其与蓄电池串联连接；以及 多个第二放电开关，其中的每一个与所述多个变压器中的每一个的初级线圈串联连接， 在被放电的时候，当不存在被确定为有故障的蓄电池时，所述控制单元将所述第一放电开关短路并且断开所有第二放电开关，并且当存在被确定为有故障的蓄电池时，断开所述第一放电开关以及与连接至被确定为有故障的蓄电池的变压器的初级线圈连接的第二放电开关，并且将与除了连接至被确定为有故障的蓄电池的变压器以外的变压器的初级线圈连接的第二放电开关短路。
4.根据权利要求2或3所述的蓄电池装置，其特征在于， 所述串联体包括与所述多个蓄电池中的每一个并联连接的多个充电开关，以及在对蓄电池充电的时候，所述控制单元将连接至被确定为有故障的电池的充电开关短路并断开除该充电开关以外的充电开关。
5.根据权利要求2所述的蓄电池装置，其特征在于，变压器能够沿两个方向升高或逐步降低电压。
6.根据权利要求5所述的蓄电池装置，其特征在于， 所述串联体包括与蓄电池串联连接的第三放电开关；多个第四放电开关，其中的每一个与所述多个变压器中的每一个的初级线圈串联连接；以及多个第五放电开关，其中的每一个与所述多个变压器中的每一个的次级线圈串联连接， 当不存在被确定为有故障的蓄电池时，所述控制单元将所述第三放电开关短路并且断开所有第四放电开关和第五放电开关，并且当存在被确定为有故障的蓄电池时，断开所述第三放电开关以及分别与连接至被确定为有故障的蓄电池的变压器的初级线圈和次级线圈连接的第四放电开关和第五放电开关，并且将与除了连接至被确定为有故障的蓄电池的变压器以外的变压器的初级线圈和次级线圈连接的第四放电开关和第五放电开关短路。
7.根据权利要求2所述的蓄电池装置，其特征在于，次级线圈中的匝数与初级线圈中的匝数的比是属于一个串联体的电池的数目。
8.根据权利要求1到7中任意一项所述的蓄电池装置，其特征在于，所述控制单元把由所述电压测量单元测量的电压值与预定的阈值进行比较并且基于比较结果确定电池是否有故障。
9.根据权利要求1到8中任意一项所述的蓄电池装置，其特征在于，所述控制单元对由所述电压测量单元测量的所述多个蓄电池的电压值进行比较并且基于比较结果确定蓄电池是否有故障。
10.根据权利要求4所述的蓄电池装置，其特征在于，在对蓄电池充电的时候，所述控制单元基于由所述电压测量单元测量的电压值确定蓄电池是否是有故障的候选，并且将与被检测为有故障的候选的蓄电池连接的充电开关短路并且断开除该充电开关以外的充电开关。
11.根据权利要求10所述的蓄电池装置，其特征在于，所述控制单元对由所述电压测量单元测量的所述多个蓄电池的电压值进行比较并且基于比较结果确定蓄电池是否是有故障的候选。
12.根据权利要求1到11中任意一项所述的蓄电池装置，其特征在于，蓄电池是锂离子二次电池。
13.一种用于对蓄电池装置中的蓄电池进行充电和放电的充电和放电方法，所述蓄电池装置具有被并联连接的多个 串联体，所述串联体包括被串联连接的多个蓄电池，所述方法包括如下步骤: 测量所述多个蓄电池中的每一个的两端之间的电压值； 基于测量的电压值确定蓄电池是否有故障； 如果不存在被确定为有故障的蓄电池，则输出所述多个蓄电池的串联电压作为所述串联体的输出电压；以及 如果存在被确定为有故障的蓄电池，则输出从除了有故障的电池以外的电池的电压升闻的电压作为输出电压。
【文档编号】H01M10/48GK103548234SQ201280025234
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2012年5月22日 优先权日:2011年5月25日
【发明者】堀裕基, 铃木伸 申请人:Nec 能源元器件株式会社