專利名稱：電池組件、及電池系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及并聯(lián)連接有多個二次電池的電池組件、以及電池系統(tǒng)。
背景技術：
當使用如日本專利公開公報特開4-75430號記載的具有串聯(lián)連接的多個二次電 池的充電式電池組件時，在使用期間電池的蓄電電荷量會發(fā)生不均，如果一直持續(xù)使用則 有可能僅一部分二次電池成為過充電狀態(tài)或過放電狀態(tài)而導致預期壽命縮短、或成為不安 全狀態(tài)已為人所知。因此，如下所述的控制方法，即為了消除各二次電池的充電深度(充電 容量)的不均，進行充電直至蓄電電荷量最小的二次電池達到滿充電為止，故意使其他二 次電池處于過充電狀態(tài)來消除所有二次電池的充電深度不均的方法已為人所知。然而，根據(jù)上述的控制方法，在串聯(lián)連接有多個二次電池的組電池進一步被并聯(lián) 連接時，如果為了使發(fā)生充電深度不均的組電池處于過充電狀態(tài)而對該組電池供給充電電 流，則也會對與該組電池并聯(lián)連接的未發(fā)生不均的組電池供給充電電流，因此存在不必要 的電力損耗增大的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述問題，其目的在于提供一種電池組件以及電池系統(tǒng)，在串聯(lián)連接 有多個二次電池的組電池進一步被并聯(lián)連接時，能夠降低在減輕各二次電池間所發(fā)生的充 電深度不均時的不必要的電力損耗。本發(fā)明所涉及的電池組件包括作為串聯(lián)連接有多個二次電池的組電池的第1及 第2組電池；接收用于對所述第1及第2組電池進行充電的充電電流的充電用端子；用于向 負載供給從所述第1及第2組電池輸出的放電電流的放電用端子；用于開閉從所述充電用 端子到所述第1組電池的第1充電路徑的第1充電用開關部；用于開閉從所述第1組電池 到所述放電用端子的第1放電路徑的第1放電路徑用開關部；用于開閉從所述充電用端子 到所述第2組電池的第2充電路徑的第2充電用開關部；用于開閉從所述第2組電池到所 述放電用端子的第2放電路徑的第2放電路徑用開關部；以及當對所述第1組電池進行充 電時，執(zhí)行斷開所述第1放電路徑用開關部以及所述第2充電用開關部，并且在該第1組電 池中包含的所有二次電池均達到滿充電為止的期間接通所述第1充電用開關部的第1充電 處理；當對所述第2組電池進行充電時，執(zhí)行斷開所述第2放電路徑用開關部以及所述第1 充電用開關部，并且在該第2組電池中包含的所有二次電池均達到滿充電為止的期間接通 所述第2充電用開關部的第2充電處理的控制部。另外，本發(fā)明所涉及的電池系統(tǒng)包括作為串聯(lián)連接有多個二次電池的組電池的第1及第2組電池；接收用于對所述第1及第2組電池進行充電的充電電流的充電用端子； 向所述充電用端子供給所述充電電流的充電電流供給部；用于向負載供給從所述第1及第 2組電池輸出的放電電流的放電用端子；用于開閉從所述充電用端子到所述第1組電池的 第1充電路徑的第1充電用開關部；用于開閉從所述第1組電池到所述放電用端子的第1放電路徑的第1放電路徑用開關部；用于開閉從所述充電用端子到所述第2組電池的第2充電路徑的第2充電用開關部；用于開閉從所述第2組電池到所述放電用端子的第2放電 路徑的第2放電路徑用開關部；以及當對所述第1組電池進行充電時，執(zhí)行斷開所述第1放 電路徑用開關部以及所述第2充電用開關部，并且在該第1組電池中包含的所有二次電池 均達到滿充電為止的期間接通所述第1充電用開關部的第1充電處理；當對所述第2組電 池進行充電時，執(zhí)行斷開所述第2放電路徑用開關部以及所述第1充電用開關部，并且在該 第2組電池中包含的所有二次電池均達到滿充電為止的期間接通所述第2充電用開關部的 第2充電處理的控制部。所述結(jié)構(gòu)的電池組件及電池系統(tǒng)從充電用端子看第1及第2組電池并聯(lián)連接，并 且從放電用端子看第1及第2組電池并聯(lián)連接。而且，當對第1組電池進行充電時，通過 控制部斷開第1放電路徑用開關部以及第2充電用開關部，據(jù)此禁止通過充電用端子接收 的充電電流被供給至第2組電池。并且，通過控制部接通第1充電用開關部來充電至該第 1組電池中包含的所有二次電池均達到滿充電為止，其結(jié)果，第1組電池中包含的各二次電 池間的充電深度不均降低。此時，由于禁止向第2組電池的電流供給，因此可降低在減輕第 1組電池的充電深度不均時的不必要的電力損耗。此外，當對第2組電池進行充電時，通過控制部斷開第2放電路徑用開關部以及第 1充電用開關部，據(jù)此，禁止通過充電用端子接收的充電電流被供給至第1組電池。并且，通 過控制部接通第2充電用開關部來充電至該第2組電池中包含的所有二次電池均達到滿充 電為止，其結(jié)果，第2組電池中包含的各二次電池間的充電深度不均降低。此時，由于禁止 向第1組電池的電流供給，因此可降低在減輕第2組電池的充電深度不均時的不必要的電 力損耗。


圖1是表示本發(fā)明的一實施方式所涉及的電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的一例的方框圖。圖2是表示圖1所示的電池組件的結(jié)構(gòu)的一例的電路圖。圖3是表示圖1所示的電池系統(tǒng)及電池組件的動作的一例的流程圖。圖4是表示圖1所示的電池系統(tǒng)及電池組件的動作的一例的流程圖。圖5是表示圖3所示的流程圖的變形例的圖。
具體實施例方式下面，基于附圖對本發(fā)明所涉及的實施方式進行說明。此外，各附圖中附上相同符 號的結(jié)構(gòu)表示相同結(jié)構(gòu)，并省略其說明。圖1是表示本發(fā)明的一實施方式所涉及的電池系 統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的一例的方框圖。圖1所示的電池系統(tǒng)1包括電池組件2和充電裝置3(充電電 流供給部)。充電裝置3是輸出用于對電池組件2進行充電的充電電流的電源電路。電池組件 2包括連接端子21、22、23、24。連接端子21、22是接收從充電裝置3輸出的充電電流的充 電用端子，與充電裝置3連接。連接端子23、24是向負載供給來自電池組件2的放電電流 的放電用端子，與負載裝置4連接。連接端子21、22、23、24只要是電連接電池組件2與充電裝置3、或者電池組件2與負載裝置4的部件即可，例如也可為電極或連接器(connector)、端子臺(terminal block) 等，也可為面(land)或墊(pad)等布線圖案。另外，也可采用電池組件2、充電裝置3及負 載裝置4 一體形成，以此構(gòu)成由電池驅(qū)動的電氣設備的結(jié)構(gòu)。圖2是示意圖1所示的電池組件2的結(jié)構(gòu)的一例的電路圖。圖1所示的電池組件2包括分別包含電池塊的電路塊X1、X2、控制部200以及連接端子21、22、23、24。連接端子 22、24與電路塊X1、X2的負極連接從而形成電路接地。而且，電路塊X1、X2在連接端子21與連接端子22、24之間并聯(lián)連接。電路塊XI、 X2還在連接端子23與連接端子22、24之間并聯(lián)連接。此外，并聯(lián)連接的電路塊數(shù)、即并聯(lián) 連接的組電池數(shù)也可為三個以上。電路塊Xl包括組電池Bl (第1組電池)、開關元件Ql 1 (第1充電用開關部)、開 關元件Q12 (第1放電路徑用開關部)、開關元件Q13、二極管Dl、D2、Dll、D12、D13、電壓檢 測部211、212、及電流檢測部213(第1電流檢測部)。電路塊X2包括組電池B2 (第2組電池)、開關元件Q21 (第2充電用開關部)、開 關元件Q22 (第2放電路徑用開關部)、開關元件Q23、二極管D3、D4、D21、D22、D23、電壓檢 測部221、222、及電流檢測部223(第2電流檢測部)。組電池Bl采用將二次電池B11、B12串聯(lián)連接的結(jié)構(gòu)。組電池B2采用將二次電池 B21、B22串聯(lián)連接的結(jié)構(gòu)。此外，構(gòu)成組電池Bi、B2的二次電池的數(shù)量也可分別為三個以上。二次電池B11、B12、B21、B22是當超過滿充電狀態(tài)而被充電時，端子電壓保持在指 定的滿充電電壓不變的二次電池。作為二次電池Bll、B12、B21、B22，例如采用鎳氫二次電 池或鎳鎘二次電池。鎳氫二次電池或鎳鎘二次電池在處于過充電狀態(tài)時，從正極產(chǎn)生氧并向負極移 動，在負極氧被還原(諾伊曼方式(Neumann type))。由于這樣的氧移動等同于充電電荷被 放電，因此即便超過滿充電以過充電狀態(tài)繼續(xù)充電，鎳二次氫電池(應為“鎳氫二次電池”) 或鎳鎘電池等的端子電壓也不會進一步上升，而是成為固定的滿充電電壓Vfc。此外，二次電池Bll、B12、B21、B22并不限于鎳氫二次電池或鎳鎘電池，只要是如 鎳氫二次電池那樣在超過滿充電狀態(tài)而被充電時端子電壓保持在指定的滿充電電壓不變 的二次電池即可。開關元件Ql 1、Q12、Q13、Q21、Q22、Q23例如為半導體開關元件或繼電器(relay) 等開關元件。作為開關元件QlU Q12、Q13、Q21、Q22、Q23，例如采用FET(FieldEffect Transistor，場效應晶體管)。二極管 DlU D12、D13、D21、D22、D23 是開關元件 QlU Q12、 Q13、Q21、Q22、Q23 的寄生二極管(parasitic diode)。電壓檢測部211、212、221、222是分別檢測二次電池Bll、B12、B21、B22的端子電 壓，并將檢測出的電壓作為電壓值VII、V12、V21、V22輸出到控制部200的電壓檢測電路， 例如采用AD轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)。電流檢測部213、223是檢測流過組電池B1、B2的電流并將檢測出的電流作為電流 值11、12輸出到控制部200的電流檢測電路，例如采用分流阻抗(shunt resistance)或霍 爾元件(Hall element)等電流傳感器的結(jié)構(gòu)。而且，連接端子21經(jīng)由包含二極管D1、開關元件Qll以及電流檢測部213的第1充電路徑，與組電池Bl的正極連接。組電池Bl的負極與連接端子22、24連接。另外，二極 管Dl被設置成針對來自連接端子21的充電電流為正向。通過二極管D1，防止組電池Bl的 放電電流從連接端子21向充電裝置3逆流。二極管Dll被設置成針對來自連接端子21的 充電電流為反向。另外，組電池Bl的正極經(jīng)由包含電流檢測部213、開關元件Q12以及開關元件Q13 的第1放電路徑，與連接端子23連接。另外，與開關元件Q12并聯(lián)連接有二極管D2 (第1 二極管)。而且，二極管D2、D12被設置成針對來自組電池Bl的放電電流為正向。二極管 D13被設置成針對來自組電池Bl的放電電流為反向。
此時，也可采用不具備二極管D2而是將二極管D12作為第1 二極管而使用的結(jié) 構(gòu)，但由于作為寄生二極管的二極管D12的電力損耗大，因此通過設置二極管D2，可降低組 電池Bl放電時的電力損耗。另外，連接端子21經(jīng)由包含二極管D3、開關元件Q21以及電流檢測部223的第2 充電路徑，與組電池B2的正極連接。組電池B2的負極與連接端子22、24連接。另外，二極 管D3被設置成針對來自連接端子21的充電電流為正向。通過二極管D3，防止組電池B2的 放電電流從連接端子21向充電裝置3逆流。二極管D21被設置成針對來自連接端子21的 充電電流為反向。此外，也可采用以FET代替二極管D1、D3來防止逆流的結(jié)構(gòu)。如果充電電流增大， 則二極管D1、D3所引起的損耗增大，因此通過采用以FET代替二極管D1、D3來防止逆流的 結(jié)構(gòu)，可降低電力損耗。另外，組電池B2的正極經(jīng)由包含電流檢測部223、開關元件Q22以及開關元件Q23 的第2放電路徑與連接端子23連接。另外，與開關元件Q22并聯(lián)連接有二極管D4 (第2 二 極管)。而且，二極管D4、D22被設置成針對來自組電池B2的放電電流為正向。二極管D23 被設置成針對來自組電池B2的放電電流為反向。此時，也可采用不具備二極管D4而是將二極管D22作為第2 二極管而使用的結(jié) 構(gòu)，但由于作為寄生二極管的二極管D22的電力損耗大，因此通過設置二極管D4，可降低組 電池B2放電時的電力損耗?？刂撇?00例如包括執(zhí)行指定的運算處理的CPU (Central Processing Unit)、 存儲有指定的控制程序的非易失性的ROM (Read Only Memory)、臨時存儲數(shù)據(jù)的 RAM(RandomAccess Memory)以及其周邊電路等。而且，控制部200通過執(zhí)行ROM中存儲的 控制程序，并根據(jù)用電壓檢測部211、212、221、222檢測出的各二次電池的端子電壓以及用 電流檢測部213、223檢測出的流過各組電池的電流，控制開關元件Ql 1、Q12、Q13、Q21、Q22、 Q23的接通、斷開。而且，控制部200例如在檢測出組電池Bi、B2過充電或過放電時，斷開開關元件 Q11、Q21，或斷開開關元件Q13、Q23，以防止組電池B1、B2的劣化。另外，控制部200以下述 方式降低組電池B1、B2中的二次電池的充電深度不均。接下來，對圖1所示的電池系統(tǒng)1及電池組件2的動作進行說明。圖3、圖4是表 示圖1所示的電池系統(tǒng)1及電池組件2的動作的一例的流程圖。首先，作為初期處理，通過 控制部200接通開關元件Q11、Q12、Q13、Q21、Q22、Q23，組電池B1、B2處于可充放電的狀態(tài)。接下來，通過控制部200，將由電壓檢測部211檢測出的二次電池Bll的端子電壓值Vll與由電壓檢測部212檢測出的二次電池B12的端子電壓值V12的差、以及由電壓檢測部221檢測出的二次電池B21的端子電壓值V21與由電壓檢測部222檢測出的二次電池 B22的端子電壓值V22的差，分別與預先設定的閾值電壓Vth進行比較(步驟S2)。作為閾值電壓Vth，可采用例如0. 5V，但也可根據(jù)二次電池的類型或使用的個數(shù) 等設定不同的閾值電壓Vth。并且，當電壓值Vll與電壓值V12的差、以及電壓值V21與電壓值V22的差中的至 少其中之一超過閾值電壓Vth時(在步驟S2為“是”)，通過控制部200判斷為各二次電池 間的端子電壓不均即充電深度不均增大到需要矯正的程度，并轉(zhuǎn)移到步驟S3以降低充電 深度的不均。另一方面，當電壓值Vll與電壓值V12的差、以及電壓值V21與電壓值V22的差均 為閾值電壓Vth以下時(在步驟S2為“否”)，通過控制部200判斷為各二次電池間的端子 電壓不均即充電深度不均足夠小，且在組電池Bi、B2維持可充放電的狀態(tài)的情況下，重復 步驟S2 ο接下來，在步驟S3，通過控制部200接通開關元件Q11、Q23，并斷開開關元件Q12、 Q13、Q21、Q22。于是，從充電裝置3輸出的充電電流經(jīng)由二極管D1、開關元件Qll以及電流 檢測部213被供給至組電池Bi，二次電池B11、B12被進行充電。此時，由于開關元件Q21被斷開，因此從充電裝置3輸出的充電電流不會被供給至 組電池B2，從而降低了在組電池B2未發(fā)生不均時向組電池B2供給充電電流而導致電力損 耗的顧慮。另外，由于開關元件Q13、Q22被斷開，因此降低了從充電裝置3輸出的充電電流經(jīng) 由二極管Dl、開關元件Ql 1、Q12、Q13、Q23、Q22以及電流檢測部223繞流到組電池B2而導 致組電池B2被進行充電的顧慮。此時，只要開關元件Q13、Q22中的任意其中之一斷開，就可防止電流繞流到組電 池B2，但開關元件Q13、Q22兩者均斷開時電路變得冗長，其結(jié)果，可提高電路的可靠性。此外，作為不具備二極管D4、D22的結(jié)構(gòu)，也可采用在步驟S3接通開關元件Q22的結(jié)構(gòu)。另外，也可采用充電裝置3始終對連接端子21、22間施加充電電壓，并通過控制部 200控制開關元件Q11、Q21的接通、斷開來控制組電池B1、B2的充電的結(jié)構(gòu)，也可采用通過 控制部200向充電裝置3要求充電電流的供給，據(jù)此從充電裝置3輸出充電電流的結(jié)構(gòu)。接下來，通過控制部200將電壓檢測部211、212檢測出的電壓值VII、V12分別與 滿充電電壓Vfc進行比較(步驟S4)。而且，當電壓值Vl 1達到滿充電電壓Vfc以上、且電壓 值V12達到滿充電電壓Vfc以上(在步驟S4為“是”)時，即便進一步充電，二次電池B11、 B12的端子電壓值VII、V12也不會發(fā)生變化，因此電壓值VII、V12均達到滿充電電壓Vfc， 二次電池Bll、B12的充電深度一致從而不均降低。然后，轉(zhuǎn)移到步驟S7，以降低二次電池 B1UB12的充電深度不均。另一方面，在步驟S4，如果電壓值Vl 1與電壓值V12中的任意其中之一未達到滿充 電電壓Vfc (在步驟S4為“否”)，則二次電池B11、B12的充電深度不均仍未被消除，因此轉(zhuǎn) 移到步驟S5。在步驟S5，通過控制部200，比較電流檢測部223檢測出的組電池B2的放電電流值12和預先設定的電流閾值Ith (步驟S5)。電流閾值Ith是用于檢測來自組電池B2的放電電流流過的判定值，其被設定成微小的電流值。而且，當負載裝置4的電源開關被斷開等，沒有從組電池B2向負載裝置4的電流 供給，放電電流值12為電流閾值Ith以下時(在步驟S5為“否”)，則再次返回到步驟S4, 繼續(xù)二次電池B11、B12的充電。另一方面，當負載裝置4的電源開關接通時，由于具備二極管D4、D22，且開關元件 Q23已接通，因此從組電池B2經(jīng)由電流檢測部223、二極管D4、D22、開關元件Q23以及連接 端子23，來自組電池B2的放電電流流向負載裝置4，從而供給電力。于是，放電電流值12超過電流閾值Ith (在步驟5為“是”)，而轉(zhuǎn)移到步驟S6。在 此，步驟S3至S5相當于第1充電處理的一例。此時，通過二極管D4、D22、開關元件Q23，即便組電池Bl正在充電，也可從組電池 B2向負載裝置4供給電力，因此可降低為了進行消除二次電池B11、B12的充電深度不均的 處理而導致無法向負載裝置4供給電力的顧慮。在步驟S6，通過控制部200斷開開關元件Qll而結(jié)束組電池Bl的充電，并且接通 開關元件Q12、Q13、Q22，來自組電池B1的放電電流經(jīng)由電流檢測部213、開關元件Q12、Q13 被供給至負載裝置4。即，如果負載裝置4的電源開關被接通等，需要向負載裝置4供給電 力，則因放電電流值12超過電流閾值Ith而轉(zhuǎn)移到步驟S6，組電池Bi、B2可放電，能從兩 個組電池B1、B2向負載裝置4供給電力，由此降低了向負載裝置4的電力供給不足的顧慮。此時，可接通開關元件Ql 1，將來自充電裝置3的輸出電流也供給至負載裝置4，也 可斷開開關元件Ql 1，不讓來自充電裝置3的輸出電流供給至負載裝置4。接下來，在步驟S7，通過控制部200接通開關元件Q21、Q13，并斷開開關元件Q22、 Q23、Q11、Q12。于是，從充電裝置3輸出的充電電流經(jīng)由二極管D3、開關元件Q21以及電流 檢測部223被供給至組電池B2，二次電池B21、B22被充電。此時，由于開關元件Ql 1被斷開，因此從充電裝置3輸出的充電電流不會被供給至 組電池Bi，從而降低了不管組電池Bl未發(fā)生不均還向組電池Bl供給充電電流而發(fā)生電力 損耗的顧慮。另外，由于開關元件Q23、Q12被斷開，因此降低了從充電裝置3輸出的充電電流經(jīng) 由二極管D3、開關元件Q21、Q22、Q23、Q13、Q12以及電流檢測部213而繞流到組電池Bl從 而組電池Bl被充電的顧慮。此時，只要開關元件Q23、Q12中的任意其中之一斷開，就可防止電流繞流到組電 池Bi，但開關元件Q23、Q12兩者均斷開時電路變得冗長，結(jié)果可提高電路的可靠性。此外，作為不具備二極管D2、D12的結(jié)構(gòu)，也可采用在步驟S7接通開關元件Q12的結(jié)構(gòu)。接下來，通過控制部200將電壓檢測部221、222檢測出的電壓值V21、V22分別與 滿充電電壓Vfc進行比較(步驟S8)。而且，當電壓值V21達到滿充電電壓Vfc以上、且電 壓值V22達到滿充電電壓Vfc以上時(在步驟S8為“是”)，即便進一步充電，二次電池B21、 B22的端子電壓值V21、V22也不會發(fā)生變化，因此電壓值V21、V22均達到滿充電電壓Vfc， 二次電池B21、B22的充電深度一致從而不均被降低。此時，由于通過步驟S3至S5的第1充電處理，二次電池Bl 1、B12的端子電壓值VII、V12已成為滿充電電壓Vfc，因此電池組件2的所有二次電池Bll、B12、B21、B22的端 子電壓與滿充電電壓Vfc —致，從而充電深度的不均被降低。然后，再次轉(zhuǎn)移到步驟Si，使電池組件2進行的通常的充放電成為可能。另一方面，在步驟S8，只要電壓值V21與電壓值V22中的任意其中之一未達到滿充 電電壓Vfc (在步驟S8為“否”)，則二次電池B21、B22的充電深度不均尚未被消除，因此轉(zhuǎn) 移到步驟S9。在步驟S9，通過控制部200，比較電流檢測部213檢測出的組電池Bl的放電電流 值Il和預先設定的電流閾值Ith (步驟S9)。電流閾值Ith是用于檢測來自組電池Bl的放 電電流流過的判定值，其被設定成微小的電流值。而且，如果負載裝置4的電源開關被斷開等，沒有從組電池Bl向負載裝置4的電 流供給，放電電流值Il為電流閾值Ith以下(在步驟S9為“否”)，則再次返回到步驟S8, 繼續(xù)二次電池B21、B22的充電。另一方面，如果負載裝置4的電源開關被接通，則由于具備二極管D2、D12、且開關 元件Q13被接通，因此從組電池Bl經(jīng)由電流檢測部213、二極管D2、D12、開關元件Q13以及 連接端子23，來自組電池Bl的放電電流流向負載裝置4，從而供給電力。于是，放電電流值Il超過電流閾值Ith (在步驟9為“是”)，轉(zhuǎn)移到步驟S10。在 此，步驟S7至S9相當于第2充電處理的一例。此時，由于通過二極管D2、D12、開關元件Q13，即便組電池B2正在充電，也可從組 電池Bl向負載裝置4供給電力，因此可降低為了進行消除二次電池B21、B22的充電深度不 均的處理而無法向負載裝置4供給電力的顧慮。在步驟S10，通過控制部200斷開開關元件Q21而結(jié)束組電池B2的充電，并且接通 開關元件Q22、Q23、Q12，來自組電池B2的放電電流經(jīng)由電流檢測部223、開關元件Q22、23 被供給至負載裝置4。即，如果負載裝置4的電源開關被接通等需要向負載裝置4供給電力 時，通過放電電流值Il超過電流閾值Ith而轉(zhuǎn)移到步驟S10，組電池B1、B2可進行放電，能 夠從兩個組電池Bi、B2向負載裝置4供給電力，因此降低了向負載裝置4的電力供給不足 的顧慮。此時，也可接通開關元件Q21向負載裝置4供給來自充電裝置3的輸出電流，也可 斷開開關元件Q21不向負載裝置4供給來自充電裝置3的輸出電流。此外，也可采用如下結(jié)構(gòu)，即在步驟S2，當僅有端子電壓值Vll與端子電壓值V12 的差超過閾值電壓Vth時，僅執(zhí)行步驟S3、S4、S5、S6，而當僅有端子電壓值V21與端子電壓 值V22的差超過閾值電壓Vth時，僅執(zhí)行步驟S7、S8、S9、S10。另外，一般認為各二次電池的端子電壓(充電深度)的不均在經(jīng)過重復充放電的 一定時間后就會發(fā)生，因此可采用如下結(jié)構(gòu)，即在例如圖5所示的步驟S2a那樣執(zhí)行第1及 第2充電處理中的任意其中之一后經(jīng)過設定時間ts時，轉(zhuǎn)移到步驟S3?；蛘咭部刹捎萌缦?結(jié)構(gòu)，即在執(zhí)行了前一次的所述第1充電處理后，當經(jīng)過了設定時間ts時再次執(zhí)行包含第 1充電處理的步驟S3至S6，而在執(zhí)行了前一次的第2充電處理后，當經(jīng)過了設定時間ts時 再次執(zhí)行包含第2充電處理的步驟S7至S9。作為設定時間ts，例如可采用一個月，也可根據(jù)所使用的二次電池的類型或使用 方法等而設定不同的時間。
即，本發(fā)明所涉及的電池組件包括作為串聯(lián)連接有多個二次電池的組電池的第1及第2組電池；接收用于對所述第1及第2組電池進行充電的充電電流的充電用端子；用 于將從所述第1及第2組電池輸出的放電電流供給至負載的放電用端子；用于開閉從所述 充電用端子到所述第1組電池的第1充電路徑的第1充電用開關部；用于開閉從所述第1 組電池到所述放電用端子的第1放電路徑的第1放電路徑用開關部；用于開閉從所述充電 用端子到所述第2組電池的第2充電路徑的第2充電用開關部；用于開閉從所述第2組電 池到所述放電用端子的第2放電路徑的第2放電路徑用開關部；以及當對所述第1組電池 進行充電時，執(zhí)行斷開所述第1放電路徑用開關部以及所述第2充電用開關部，并且在該第 1組電池中包含的所有二次電池均達到滿充電為止的期間接通所述第1充電用開關部的第 1充電處理；當對所述第2組電池進行充電時，執(zhí)行斷開所述第2放電路徑用開關部以及所 述第1充電用開關部，并且在該第2組電池中包含的所有二次電池均達到滿充電為止的期 間接通所述第2充電用開關部的第2充電處理的控制部。根據(jù)此結(jié)構(gòu)，從充電用端子看第1及第2組電池并聯(lián)連接，并且從放電用端子看第 1及第2組電池并聯(lián)連接。并且，當對第1組電池進行充電時，通過控制部斷開第1放電路 徑用開關部以及第2充電用開關部，由此禁止通過充電用端子接收的充電電流被供給至第 2組電池。而且，通過控制部接通第1充電用開關部來進行充電直至該第1組電池中包含的 所有二次電池均達到滿充電為止，其結(jié)果第1組電池中包含的各二次電池間的充電深度不 均降低。此時，由于禁止向第2組電池的電流供給，因此可降低在減輕第1組電池的充電深 度不均時的不必要的電力損耗。此外，當對第2組電池進行充電時，通過控制部斷開第2放電路徑用開關部以及第 1充電用開關部，由此禁止通過充電用端子接收的充電電流被供給至第1組電池。而且，通 過控制部接通第2充電用開關部來進行充電直至該第2組電池中包含的所有二次電池均達 到滿充電為止，其結(jié)果第2組電池中包含的各二次電池間的充電深度不均降低。此時，由于 禁止向第1組電池的電流供給，因此可降低在減輕第2組電池的充電深度不均時的不必要 的電力損耗。另外，較為理想的是，所述二次電池在超過滿充電狀態(tài)而被充電時，端子電壓保持 在指定的滿充電電壓不變。根據(jù)此結(jié)構(gòu)，在各第1及第2組電池中，直至各組電池中包含的多個二次電池中的 端子電壓最低的二次電池的端子電壓達到所述滿充電電壓為止進行充電，由此可使該組電 池中包含的所有二次電池的端子電壓與所述滿充電電壓一致，從而易于降低各組電池中包 含的二次電池的端子電壓不均、即充電深度不均。另外，較為理想的是，所述二次電池為鎳氫二次電池及鎳鎘二次電池中的其中之
一ο鎳氫二次電池及鎳鎘二次電池是在超過滿充電狀態(tài)而被充電時端子電壓保持在 指定的滿充電電壓不變的二次電池。另外，較為理想的是，還包括分別檢測所述多個二次電池的端子電壓的電壓檢測 部，所述控制部對于所述第1組電池中包含的多個二次電池，當通過所述電壓檢測部檢測 出的各端子電壓的最大值與最小值的差超過預先設定的閾值電壓時，執(zhí)行所述第1充電處 理，對于所述第2組電池中包含的多個二次電池，當通過所述電壓檢測部檢測出的各端子電壓的最大值與最小值的差超過預先設定的閾值電壓時，執(zhí)行所述第2充電處理。根據(jù)此結(jié)構(gòu)，由電壓檢測部分別檢測多個二次電池的端子電壓。另外，當?shù)?組電 池中包含的多個二次電池的由電壓檢測部檢測出的各端子電壓的最大值與最小值的差超 過預先設定的閾值電壓時，即該多個二次電池的充電深度不均增大至某程度以上時，通過 控制部執(zhí)行第1充電處理，可降低該多個二次電池的充電深度不均。而且，對于第2組電池中包含的多個二次電池，當通過電壓檢測部檢測出的各端子電壓的最大值與最小值的差超過預先設定的閾值電壓時，即該多個二次電池的充電深度 不均增大至某程度以上時，通過控制部執(zhí)行第2充電處理，可降低該多個二次電池的充電 深度不均。另外，較為理想的是，所述控制部當所述第1組電池中包含的多個二次電池的、通 過所述電壓檢測部檢測出的各端子電壓的最大值與最小值的差超過預先設定的閾值電壓 時，以及在所述第2組電池中包含的多個二次電池的、通過所述電壓檢測部檢測出的各端 子電壓的最大值與最小值的差超過預先設定的閾值電壓時，執(zhí)行所述第1及第2充電處理。根據(jù)此結(jié)構(gòu)，當?shù)?組電池中包含的多個二次電池的、通過電壓檢測部檢測出的 各端子電壓的最大值與最小值的差超過預先設定的閾值電壓時，以及當?shù)?組電池中包含 的多個二次電池的、通過電壓檢測部檢測出的各端子電壓的最大值與最小值的差超過預先 設定的閾值電壓時，即在第1及第2組電池的至少其中之一中包含的多個二次電池的端子 電壓的最大值與最小值的差超過預先設定的閾值電壓，而充電深度不均增大至某程度以上 時，通過控制部執(zhí)行第1及第2充電處理，第1及第2組電池中包含的所有二次電池均成為 滿充電狀態(tài)，從而不僅是各組電池內(nèi)，各組電池間的充電深度也一致。另外，所述控制部也可以在執(zhí)行了前一次的所述第1充電處理之后，當經(jīng)過了預 先設定的設定時間時再次執(zhí)行所述第1充電處理，在執(zhí)行了前一次的所述第2充電處理之 后，當經(jīng)過了預先設定的設定時間時再次執(zhí)行所述第2充電處理。如果在充電深度不均降低后經(jīng)過某程度的時間，則再次發(fā)生不均的可能性較高。 因此，如果在執(zhí)行了前一次的所述第1充電處理之后，當經(jīng)過了預先設定的設定時間時再 次執(zhí)行所述第ι充電處理，在執(zhí)行了前一次的第2充電處理之后，當經(jīng)過了預先設定的設定 時間時再次執(zhí)行第2充電處理，則無須分別檢測多個二次電池的端子電壓來監(jiān)視不均的發(fā) 生狀態(tài)，因此不需要分別檢測多個二次電池的端子電壓的電壓檢測部，其結(jié)果易于降低多 個二次電池的充電深度不均，并且易于簡化電路。另外，較為理想的是，所述控制部在執(zhí)行了所述第1及第2充電處理中的任意其中 之一之后，當經(jīng)過了預先設定的設定時間時執(zhí)行所述第1及第2充電處理。根據(jù)此結(jié)構(gòu)，在執(zhí)行了第1及第2充電處理中的任意其中之一之后，當經(jīng)過了預先 設定的設定時間時通過控制部一并執(zhí)行第1及第2充電處理，因此第1及第2組電池中包 含的所有二次電池均成為滿充電狀態(tài)，從而不僅是各組電池內(nèi)，各組電池間的充電深度也 一致。另外，較為理想的是，還包括檢測所述第1組電池的放電電流的第1電流檢測部； 以及檢測所述第2組電池的放電電流的第2電流檢測部，其中，所述控制部在所述第1充電 處理中接通所述第2放電路徑用開關部，在所述第2充電處理中接通所述第1放電路徑用 開關部，當在所述第1充電處理的執(zhí)行期間中通過所述第2電流檢測部檢測出所述第2組電池的放電電流時，接通所述第1放電路徑用開關部而結(jié)束所述第1充電處理，當在所述第 2充電處理的執(zhí)行期間中通過所述第1電流檢測部檢測出所述第1組電池的放電電流時，接 通所述第2放電路徑用開關部而結(jié)束所述第2充電處理。根據(jù)此結(jié)構(gòu)，通過第1電流檢測部檢測第1組電池的放電電流，并通過第2電流檢 測部檢測第2組電池的放電電流。另外，在第1充電處理中，通過控制部接通第2放電路徑 用開關部。于是，在第1組電池正在充電時，第2組電池可經(jīng)由放電用端子向負載供給放電 電流。另外，在第2充電處理中，通過控制部接通第1放電路徑用開關部。于是，在第2組 電池正在充電時，第1組電池可經(jīng)由放電用端子向負載供給放電電流。而且，當在第1充電處理的執(zhí)行期間中，通過第2電流檢測部檢測出第2組電池的 放電電流時，即需要向負載供給電流時，可通過控制部結(jié)束第1充電處理，并且接通第1放 電路徑用開關部，從而由第1組電池向負載供給電流。據(jù)此，即便在第1充電處理的執(zhí)行期 間中，如果需要向負載供給電流，也能由第1組電池向負載供給電流，從而可由第1及第2 組電池向負載供給電力，因此降低了向負載的電力供給不足的顧慮。此外，當在第2充電處理的執(zhí)行期間中通過第1電流檢測部檢測出第1組電池的 放電電流時，即需要向負載供給電流時，可通過控制部結(jié)束第2充電處理，并且接通第2放 電路徑用開關部，從而由第2組電池向負載供給電流。由此，即便在第2充電處理的執(zhí)行期 間中，如果需要向負載供給電流，也能由第2組電池向負載供給電流，從而可由第1及第2 組電池向負載供給電力，因此降低了向負載的電力供給不足的顧慮。另外，較為理想的是，還包括檢測所述第1組電池的放電電流的第1電流檢測部； 檢測所述第2組電池的放電電流的第2電流檢測部；與所述第1放電路徑用開關部并聯(lián)連 接，以所述第1組電池的放電電流為其正向的第1 二極管；與所述第2放電路徑用開關部并 聯(lián)連接，以所述第2組電池的放電電流為其正向的第2 二極管，其中，所述控制部在所述第1 充電處理中斷開所述第2放電路徑用開關部，在所述第2充電處理中斷開所述第1放電路 徑用開關部，當在所述第1充電處理的執(zhí)行期間中通過所述第2電流檢測部檢測出所述第 2組電池的放電電流時，接通所述第1放電路徑用開關部并結(jié)束所述第1充電處理，當在所 述第2充電處理的執(zhí)行期間中通過所述第1電流檢測部檢測出所述第1組電池的放電電流 時，接通所述第2放電路徑用開關部并結(jié)束所述第2充電處理。根據(jù)此結(jié)構(gòu)，通過第1電流檢測部檢測第1組電池的放電電流，并通過第2電流檢 測部檢測第2組電池的放電電流。另外，通過第1 二極管，即便第1放電路徑用開關部斷開， 也可由第1組電池向負載放電，通過第2 二極管，即便第2放電路徑用開關部斷開也可由第 2組電池向負載放電。而且，由于在第1充電處理中第2放電路徑用開關部斷開，因此禁止 通過充電用端子接收的充電電流從第1二極管繞流并經(jīng)由第2放電路徑用開關部被供給至 第2組電池。另外，由于在第2充電處理中第1放電路徑用開關部斷開，因此禁止通過充電 用端子接收的充電電流從第2 二極管繞流并經(jīng)由第1放電路徑用開關部被供給至第1組電 池。而且，當在第1充電處理的執(zhí)行期間中通過第2電流檢測部檢測出第2組電池的 放電電流時，即需要向負載供給電流時，可通過控制部結(jié)束第1充電處理，并且接通第1放 電路徑用開關部，從而由第1組電池向負載供給電流。由此，即便在第1充電處理的執(zhí)行期 間中，如果需要向負載供給電流，也能由第1組電池向負載供給電流，從而可由第1及第2
14組電池向負載供給電力，因此降低了向負載的電力供給不足的顧慮。此外，當在第2充電處理的執(zhí)行期間中通過第1電流檢測部檢測出第1組電池的 放電電流時，即需要向負載供給電流時，可通過控制部結(jié)束第2充電處理，并且接通第2放 電路徑用開關部，從而由第2組電池向負載供給電流。由此，即便在第2充電處理的執(zhí)行期 間中，如果需要向負載供給電流，也能由第2組電池向負載供給電流，從而可由第1及第2 組電池向負載供給電力，因此降低了向負載的電力供給不足的顧慮。另外，較為理想的是，還包括分別檢測所述多個二次電池的端子電壓的電壓檢測 部，所述控制部當通過所述電壓檢測部檢測的各二次電池的端子電壓中的任意其中之一達 到所述滿充電電壓以上時，判定為該端子電壓達到滿充電電壓以上的二次電池達到了所述 滿充電。根據(jù)此結(jié)構(gòu)，通過電壓檢測部分別檢測多個二次電池的端子電壓。另外，當通過電 壓檢測部檢測的各二次電池的端子電壓中的任意其中之一達到滿充電電壓以上時，通過控 制部判定為該端子電壓達到滿充電電壓以上的二次電池達到了滿充電。另外，本發(fā)明所涉及的電池系統(tǒng)包括作為串聯(lián)連接有多個二次電池的組電池的 第1及第2組電池；接收用于對所述第1及第2組電池進行充電的充電電流的充電用端子； 向所述充電用端子供給所述充電電流的充電電流供給部；用于將從所述第1及第2組電池 輸出的放電電流供給至負載的放電用端子；用于開閉從所述充電用端子到所述第1組電池 的第1充電路徑的第1充電用開關部；用于開閉從所述第1組電池到所述放電用端子的第 1放電路徑的第1放電路徑用開關部；用于開閉從所述充電用端子到所述第2組電池的第2 充電路徑的第2充電用開關部；用于開閉從所述第2組電池到所述放電用端子的第2放電 路徑的第2放電路徑用開關部；以及當對所述第1組電池進行充電時，執(zhí)行斷開所述第1放 電路徑用開關部以及所述第2充電用開關部，并且在該第1組電池中包含的所有二次電池 均達到滿充電為止的期間接通所述第1充電用開關部的第1充電處理；當對所述第2組電 池進行充電時，執(zhí)行斷開所述第2放電路徑用開關部以及所述第1充電用開關部，并且在該 第2組電池中包含的所有二次電池均達到滿充電為止的期間接通所述第2充電用開關部的 第2充電處理的控制部。根據(jù)此結(jié)構(gòu)，從充電用端子看第1及第2組電池并聯(lián)連接，并且從放電用端子看第 1及第2組電池并聯(lián)連接。而且，當對第1組電池進行充電時，通過控制部斷開第1放電路 徑用開關部以及第2充電用開關部，由此禁止通過充電用端子接收的充電電流被供給至第 2組電池。而且，通過控制部接通第1充電用開關部，從而進行充電直至該第1組電池中包 含的所有二次電池均達到滿充電為止，其結(jié)果第1組電池中包含的各二次電池間的充電深 度不均降低。此時，由于禁止向第2組電池供給電流，因此可降低在減輕第1組電池的充電 深度不均時的不必要的電力損耗。此外，當對第2組電池進行充電時，通過控制部斷開第2放電路徑用開關部以及第 1充電用開關部，由此禁止從充電電流供給部輸出的充電電流被供給至第1組電池。而且， 通過控制部接通第2充電用開關部，從而進行充電直至該第2組電池中包含的所有二次電 池均達到滿充電為止，其結(jié)果第2組電池中包含的各二次電池間的充電深度不均降低。此 時，由于禁止向第1組電池供給電流，因此可降低在減輕第2組電池的充電深度不均時的不 必要的電力損耗。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明所涉及的電池系統(tǒng)及電池組件，可適用于便攜式個人計算機或數(shù)碼相機、 移動電話機等電子設備、電動汽車或混合動力車等車輛、不間斷電源裝置(UPS)等電池系 統(tǒng)、及作為該系統(tǒng)的電源使用的電池組件。
權利要求
一種電池組件，其特征在于包括第1及第2組電池，是串聯(lián)連接有多個二次電池的組電池；充電用端子，接收用于對所述第1及第2組電池進行充電的充電電流；放電用端子，用于向負載供給從所述第1及第2組電池輸出的放電電流；第1充電用開關部，用于開閉從所述充電用端子到所述第1組電池的第1充電路徑；第1放電路徑用開關部，用于開閉從所述第1組電池到所述放電用端子的第1放電路徑；第2充電用開關部，用于開閉從所述充電用端子到所述第2組電池的第2充電路徑；第2放電路徑用開關部，用于開閉從所述第2組電池到所述放電用端子的第2放電路徑；以及控制部，當對所述第1組電池進行充電時，執(zhí)行斷開所述第1放電路徑用開關部以及所述第2充電用開關部，并且在該第1組電池中包含的所有二次電池均達到滿充電為止的期間接通所述第1充電用開關部的第1充電處理；當對所述第2組電池進行充電時，執(zhí)行斷開所述第2放電路徑用開關部以及所述第1充電用開關部，并且在該第2組電池中包含的所有二次電池均達到滿充電為止的期間接通所述第2充電用開關部的第2充電處理。
2.根據(jù)權利要求1所述的電池組件，其特征在于所述二次電池，當超過滿充電狀態(tài)而被充電時，端子電壓保持在指定的滿充電電壓不變。
3.根據(jù)權利要求2所述的電池組件，其特征在于所述二次電池為鎳氫二次電池以及鎳鎘二次電池中的其中之一。
4.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的電池組件，其特征在于還包括 電壓檢測部，分別檢測所述多個二次電池的端子電壓，其中，所述控制部，對于所述第1組電池中包含的多個二次電池，當通過所述電壓檢測部檢測出的各端子 電壓的最大值與最小值的差超過預先設定的閾值電壓時，執(zhí)行所述第1充電處理，對于所述第2組電池中包含的多個二次電池，當通過所述電壓檢測部檢測出的各端子 電壓的最大值與最小值的差超過預先設定的閾值電壓時，執(zhí)行所述第2充電處理。
5.根據(jù)權利要求4所述的電池組件，其特征在于所述控制部，當所述第1組電池中包含的多個二次電池的、通過所述電壓檢測部檢測 出的各端子電壓的最大值與最小值的差超過預先設定的閾值電壓時，以及當所述第2組電 池中包含的多個二次電池的、通過所述電壓檢測部檢測出的各端子電壓的最大值與最小值 的差超過預先設定的閾值電壓時，執(zhí)行所述第1及第2充電處理。
6.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的電池組件，其特征在于所述控制部，在執(zhí)行了前一次的所述第1充電處理之后，當經(jīng)過了預先設定的設定時間時再次執(zhí)行 所述第1充電處理，在執(zhí)行了前一次的所述第2充電處理之后，當經(jīng)過了預先設定的設定時間時再次執(zhí)行 所述第2充電處理。
7.根據(jù)權利要求6所述的電池組件，其特征在于所述控制部，在執(zhí)行了所述第1及第2充電處理中的任意其中之一之后，當經(jīng)過預先設 定的設定時間時執(zhí)行所述第1及第2充電處理。
8.根據(jù)權利要求1至7中任一項所述的電池組件，其特征在于還包括 第1電流檢測部，檢測所述第1組電池的放電電流；以及第2電流檢測部，檢測所述第2組電池的放電電流，其中，所述控制部， 在所述第1充電處理中接通所述第2放電路徑用開關部， 在所述第2充電處理中接通所述第1放電路徑用開關部，當在所述第1充電處理的執(zhí)行期間中通過所述第2電流檢測部檢測出所述第2組電池 的放電電流時，接通所述第1放電路徑用開關部而結(jié)束所述第1充電處理，當在所述第2充電處理的執(zhí)行期間中通過所述第1電流檢測部檢測出所述第1組電池 的放電電流時，接通所述第2放電路徑用開關部而結(jié)束所述第2充電處理。
9.根據(jù)權利要求1至7中任一項所述的電池組件，其特征在于還包括 第1電流檢測部，檢測所述第1組電池的放電電流；第2電流檢測部，檢測所述第2組電池的放電電流；第1 二極管，與所述第1放電路徑用開關部并聯(lián)連接，以所述第1組電池的放電電流為 其正向；第2 二極管，與所述第2放電路徑用開關部并聯(lián)連接，以所述第2組電池的放電電流為 其正向，其中，所述控制部，在所述第1充電處理中斷開所述第2放電路徑用開關部， 在所述第2充電處理中斷開所述第1放電路徑用開關部，當在所述第1充電處理的執(zhí)行期間中通過所述第2電流檢測部檢測出所述第2組電池 的放電電流時，接通所述第1放電路徑用開關部并結(jié)束所述第1充電處理，當在所述第2充電處理的執(zhí)行期間中通過所述第1電流檢測部檢測出所述第1組電池 的放電電流時，接通所述第2放電路徑用開關部并結(jié)束所述第2充電處理。
10.根據(jù)權利要求1至9中任一項所述的電池組件，其特征在于還包括 電壓檢測部，分別檢測所述多個二次電池的端子電壓，其中，所述控制部，當通過所述電壓檢測部檢測出的各二次電池的端子電壓中的任意其中之 一達到所述滿充電電壓以上時，判定為該端子電壓達到滿充電電壓以上的二次電池達到了 所述滿充電。
11.一種電池系統(tǒng)，其特征在于包括第1及第2組電池，是串聯(lián)連接有多個二次電池的組電池；充電用端子，接收用于對所述第1及第2組電池進行充電的充電電流；充電電流供給部，向所述充電用端子供給所述充電電流；放電用端子，用于向負載供給從所述第1及第2組電池輸出的放電電流；第1充電用開關部，用于開閉從所述充電用端子到所述第1組電池的第1充電路徑；第1放電路徑用開關部，用于開閉從所述第1組電池到所述放電用端子的第1放電路徑；第2充電用開關部，用于開閉從所述充電用端子到所述第2組電池的第2充電路徑； 第2放電路徑用開關部，用于開閉從所述第2組電池到所述放電用端子的第2放電路 徑；以及控制部，當對所述第1組電池進行充電時，執(zhí)行斷開所述第1放電路徑用開關部以及所述第2充電用開關部，并且在該第1組電池中包含的所有二次電池均達到滿充電為止的期間接通所述第1充電用開關部的第1充電處理；當對所述第2組電池進行充電時，執(zhí)行斷開 所述第2放電路徑用開關部以及所述第1充電用開關部，并且在該第2組電池中包含的所 有二次電池均達到滿充電為止的期間接通所述第2充電用開關部的第2充電處理。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電池組件以及電池系統(tǒng)，在串并聯(lián)連接有多個二次電池的組電池中，能夠降低在減輕各二次電池間所發(fā)生的充電深度不均時的不必要的電力損耗的。包括用于開閉組電池(B1)的充電路徑的開關元件(Q11)、用于開閉組電池(B1)的放電路徑的開關元件(Q12)、用于開閉組電池(B2)的充電路徑的開關元件(Q21)、以及用于開閉組電池(B2)的放電路徑的開關元件(Q22)，當對組電池(B1)進行充電時，斷開開關元件(Q12、Q21)并在二次電池(B11、B12)達到滿充電為止的期間接通開關元件(Q11)，當對組電池(B2)進行充電時，斷開開關元件(Q22、Q11)并在二次電池(B21、B22)達到滿充電為止的期間接通開關元件(Q21)。
文檔編號H01M10/44GK101828317SQ20088011226
公開日2010年9月8日 申請日期2008年8月29日 優(yōu)先權日2007年10月19日
發(fā)明者前川和也 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社