CN100350711C - 电池组的充电率调整电路 - Google Patents

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Abstract

本发明的充电率调整电路(2)具有与多个电池块(11、12)连接的串联线(21)、插在串联线(21)中的第1开关(22)、与和多个电池块(11、12)对应的多个并联接点连接的多个并联线(23)、插在各并联线(23)中的第2开关(24)、与各电池模块的两极连接的放电电路(28)、检测各电池模块的两端电压的电压检测电路(26)和控制电路。控制电路通常工作时，将第1开关(22)设定成接通，将所有的第2开关(24)设定成断开，另一方面，在充电率调整时，将第1开关(22)设定成断开，将所有的第2开关(24)设定成接通，根据电压检测电路(26)的检测结果设定启动放电电路(28)的放电动作。

Description

电池组的充电率调整电路
技术领域
本发明涉及以作为混合车等电动汽车的驱动电机的电源等使用的高电压电池组为对象，调整构成电池组的多个电池模块的充电率的电路。
背景技术
过去，在混合车等电动汽车中，作为驱动电机的电源，装载将多个充电电池串联连接的电池组。在这样的电池组中，通常，因必须产生200～300V的高电压，故例如对于1节电池的输出约为3.6V的锂充电电池，将60～80节电池串联连接构成电池组，对于1节电池的输出约为1.2V的NiMH充电电池，将200节左右的电池串联连接构成电池组。
在这样的电池组中，希望所有的充电电池的充电状态都一样。例如，当1节充电电池的充电率为70％，而其它的充电电池的充电率为50％时，可充电的电量相当于将充电率为70％的充电电池充满时的30％，所以，若进行超过相当于30％的充电，则充电率为70％的充电电池其充电率便超过100％，寿命会大幅度降低。结果，电池组的寿命也就缩短了。
电池组残量的离散依赖于各充电电池的效率(充放电效率)的离散。例如，当假定构成电池组的充电电池的充电效率一律是100％、放电效率是99.0～99.5时，若充电10Ah的电荷，则所有的充电电池都积蓄了10Ah的电荷。接着，若进行10Ah的电荷放电，放电效率为99.0的电池便进行10.1Ah(＝10Ah/0.990)的电荷放电，而放电效率为99.5的电池则进行10.05Ah(＝10Ah/0.995)的电荷放电。这时，放电效率高的99.5％的充电电池多剩余0.05Ah的电荷。因此，通过反复充放电，充电电池间的残量逐渐变得不一致。特别是对于充放电效率很高的锂离子充电电池，充放电效率的一点点离散，残量的离散逐渐积累后会变得很大。
因此，构成图9所示的充电率调整电路6，对电荷多的充电电池进行放电，使其残量与电荷少的充电电池一致。在该电路中，将1个或多个充电电池作为电池模块70，将4个电池模块串联连接构成电池块71，进而将2个电池块71串联连接构成电池组。
从各电池块71的两端和电池模块70之间的连接点分别引出电压检测线61，这些电压检测线61与电压检测电路62连接。此外，各电池模块70的两端与后述的放电电路63连接。电压检测电路62和放电电路1～8与未图示的控制电路连接，该控制电路根据电压检测电路62测出的各电池模块70的两端电压控制放电电路1～8的放电动作。
图10示出上述放电电路63的电路构成例，若使光藕合器64接通，则由MOSFET形成的开关65闭合，从电池模块70向放电电阻66流过电流。因此，可以使电池模块70的充电率下降。
在图9所示的充电率调整电路6中，控制电路根据从电压检测电路62得到的电压测定结果，指定充电率高的电池模块70，使与该电池模块70连接的放电电路63的光藕合器接通。结果，可以降低该电池模块70的充电率，使所有的电池模块的充电率一致。
但是，在先有的充电率调整电路6中，如图9所示，有必要对构成电池组的每一个电池模块70配置放电电路63，因此，电路规模变大，存在电路动作可靠性降低和成本上升的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供可削减元件数量的电池组充电率调整电路。
本发明的第1电池组充电率调整电路是将多个电池模块相互串联连接构成电池决，以具有多个该电池块的电池组为对象，使上述多个电池模块的充电率或电压均等的电路。而且，该充电率调整电路具有：
使上述多个电池块相互串联连接或切断该连接的第1连接/切断装置；
使与上述多个电池块相互对应的多个电池模块相互并联连接或切断该连接的第2连接/切断装置；
与构成至少1个电池块的各电池模块的两极连接，接收放电指令后执行放电动作的多个放电电路；
检测构成至少1个电池块的各电池模块的两端电压的第1电压检测电路；
对于上述至少1个电池块以外的电池块，检测构成各电池块的各电池模块的两端电压的第2电压检测电路；和
在使电池组作为供电电源工作的通常工作时，将第1连接/切断装置设定成连接状态，同时，将第2连接/切断装置设定成断开状态，通过上述第1和第2电压检测电路检测各电池模块的两端电压，监视各电池模块是否异常，而另一方面，在调整电池模块的充电率的充电率调整时，将第1连接/切断装置设定成断开状态，同时，将第2连接/切断装置设定成连接状态，并根据上述第1电压检测电路的检测结果向1个或多个放电电路发出放电指令的控制电路。
在上述本发明的第1充电率调整电路中，在通常工作时，将第1连接/切断装置设定成连接状态，同时，将第2连接/切断装置设定成断开状态。由此，使多个电池块相互串联连接，整个电池组作为供电电源工作。
与此对应，在充电率调整时，将第1连接/切断装置设定成断开状态，同时，将第2连接/切断装置设定成连接状态。由此，与上述多个电池块相互对应的多个电池模块相互并联连接，使电荷从充电率高的电池模块向充电率低的电池模块移动。这样一来，在电池模块间进行充放电，结果，在多个电池块之间，相互并联连接的多个电池模块的充电率均等。但是，构成各电池块的多个电池模块间的充电率还有离散。
电池模块的充电率在很大的程度上可以由两端的电压值来反映，特别在锂离子电池中该倾向更加明显。因此，假如构成1个电池块的1个电池模块的两端电压比构成该电池块的其它电池模块高，控制电路向与该1个电池模块的两极或与该1个电池模块并联连接的电池模块的两极连接的放电电路发出放电指令。
若向该放电电路输入放电指令，则执行放电动作，电荷从上述两端电压高的电池模块和与该电池模块并联连接的1个或多个电池模块向放电电路移动，进行这些电池模块的放电，结果，这些电池模块的充电率变得和上述其它电池模块的充电率一致。这样一来，构成所有电池块的所有电池模块的充电率均等。
若按照本发明的第1充电率调整电路，在调整电池模块的充电率时，通过使与多个电池块相互对应的多个电池模块并联连接，可以用1个放电电路使多个电池模块放电。因此，只要配置和构成1个电池块的电池模块相同数量的放电电路即可，与必须对构成电池组的每一个电池模块配置放电电路的先有的充电率调整电路相比，减少了放电电路的数量。这里，在本发明的充电率调整电路中，虽然必须配置第1连接/切断装置和第2连接/切断装置，但因放电电路由很多电子元件构成，故因放电电路的减少而引起的电子元件个数的减少量比因配置第1连接/切断装置和第2连接/切断装置而引起的电子元件个数的增加量大。因此，充电率调整电路的总元件数与先有的充电率调整电路相比，减少了。
再有，在本发明的第1充电率调整电路中，因电池模块相互间的充放电而使多个电池块间相互并联连接的多个电池模块的充电率均等，因此，构成电池组的所有的电池模块的充电率的离散减小了。而且，因放电电路的放电动作而使构成各电池块的多个电池模块的充电率均等。因此，与只通过放电电路的放电动作而使构成电池组的所有的电池模块的充电率均等的先有的充电率调整电路相比，可以利用放电电路的放电动作来减小能量的浪费，因此，能有效地利用能量。
在第1具体构成中，上述第1连接/切断装置由使多个电池块相互串联连接的1个或多个串联线和插在各串联线中的第1开关构成，上述第2连接/切断装置由设在各电池块的两端和构成各电池块的多个电池模块之间的连接点上的多个并联接点、使与多个电池块相互对应的多个并联接点相互连接的多个并联线和插在各并联线中的第2开关构成。
在上述第1具体构成中，在通常工作时，通过将所有的第1开关设定为接通并将所有的第2开关设定为断开，使多个电池块相互串联连接。与此相对，在充电率调整时，通过将所有的第1开关设定为断开并将所有的第2开关设定为接通，使与多个电池块相互对应的多个电池模块相互并联连接。
这里，为了防止电池模块短路，分别控制第1开关和第2开关接通或断开，使接通期间不重叠。即，当设定第1开关接通时，第2开关始终设定为断开，当设定第2开关接通时，第1开关始终设定为断开。
再有，具体地说，在上述各并联线中插入限流元件，用来将流过第2开关的电流的大小限制在规定值以下。作为限流元件，例如可以采用电阻或恒流二极管。若按照该具体构成，即使在与多个电池块相互对应的多个电池模块之间充电率有很大的差别时，当设定第2开关接通时，第2开关也不会流过比规定值大的电流，可以防止因过电流而使第2开关烧坏。
在第2具体构成中，上述第1连接/切断装置由使多个电池块相互串联连接的1个或多个串联线和插在各串联线中的第1开关构成，上述第2连接/切断装置由设在各电池块的两端和构成各电池块的多个电池模块之间的连接点上的多个并联接点、从各电池块的各并联接点引出的并联线和插在从除1个电池块之外的其它电池块或从所有的电池块延伸出来的各并联线中的第2开关构成，各放电电路的一对正负端子分别经上述并联线，与和所有的电池块相互对应的所有的电池模块的正极和负极连接，在上述各并联线中，插入限流元件，用来将流过第2开关的电流的大小限制在规定值以下。作为限流元件，例如可以采用电阻或恒流二极管。
在上述第1具体构成中，在通常工作时，通过将所有的第1开关设定为接通并将所有的第2开关设定为断开，使多个电池块相互串联连接。与此相对，在充电率调整时，通过将所有的第1开关设定为断开并将所有的第2开关设定为接通，使与多个电池块相互对应的多个电池模块相互并联连接。
这里，为了防止电池模决短路，分别控制第1开关和第2开关接通或断开，使接通期间不重叠。即，当设定第1开关接通时，第2开关始终设定为断开，当设定第2开关接通时，第1开关始终设定为断开。
若按照第2具体构成，即使在与多个电池块相互对应的多个电池模块之间充电率有很大的差别时，当设定第2开关接通时，第2开关也不会流过比规定值大的电流，可以防止因过电流而使第2开关烧坏。
再有，在上述第2具体构成中，在利用放电电路的放电动作使各电池模块放电时，在流过该放电电流的通路上只插入2个限流元件。因此，电池模块只消耗2个限流元件的功率，但限流元件却抑制了能量的损失，可以有效地利用能量。
本发明的第2电池组充电率调整电路是将多个电池模块相互串联连接构成电池块，以具有多个该电池块的电池组为对象的电路。而且，该充电率调整电路具有：
使上述多个电池块相互串联连接或切断该连接的第1连接/切断装置；
使与上述多个电池块相互对应的多个电池模块相互并联连接或切断该连接的第2连接/切断装置；
至少与构成1个电池块的各电池模块的两极连接，接收放电指令后执行放电动作的多个充电电路；
至少检测构成1个电池块的各电池模块的两端电压的电压检测电路；
在使电池组作为供电电源工作的通常工作时，将第1连接/切断装置设定成连接状态，同时，将第2连接/切断装置设定成断开状态，另一方面，在调整电池模块的充电率的充电率调整时，将第1连接/切断装置设定成断开状态，同时，将第2连接/切断装置设定成连接状态，并根据电压检测电路的检测结果向1个或多个充电电路发出充电指令的控制电路。
上述本发明的第2充电率调整电路是取代上述第1充电率调整电路的放电电路而配置充电电路的装置。在充电率调整时，将第1连接/切断装置设定成断开状态，同时，将第2连接/切断装置设定成连接状态。由此，与上述多个电池块相互对应的多个电池模块相互并联连接，这些多个电池模块的充电率均等。
而且，假如构成1个电池块的1个电池模块的两端电压比构成该电池块的其它电池模块低，控制电路向与该1个电池模块的两极或与该1个电池模块并联连接的电池模块的两极连接的充电电路发出充电指令。
若向该充电电路输入充电指令，则执行充电动作，电荷从充电电流充电电路向上述两端电压低的电池模块和与该电池模块并联连接的1个或多个电池模块移动，进行对这些电池模块的充电，结果，这些电池模块的充电率变得和上述其它电池模块的充电率一致。这样一来，构成所有电池块的所有电池模块的充电率均等。
若按照本发明的第2充电率调整电路，在调整电池模块的充电率时，通过使与多个电池块相互对应的多个电池模块并联连接，可以用1个充电电路对多个电池模块充电。因此，只要配置和构成1个电池块的电池模块相同数量的充电电路即可，与必须对构成电池组的每一个电池模块配置充电电路的充电率调整电路相比，减少了充电电路的数量。
再有，在本发明的第2充电率调整电路中，通过对充电率低的电池模块进行充电来调整充电率，因此，没有能量的浪费，能有效地利用能量。
具体地说，上述多个充电电路具有供给电力的充电用电池，将从充电用电池得到的电力供给电池模块，使该电池模块充电。或者，具体地说，在多个电池块内，某一电池块的两端与上述多个充电电路的电源输入端子连接，在多个电池块内，使从某一电池块得到的电力供给电池模块，对该电池模块充电。
如上所述，若按照本发明的电池组充电调整电路，可以减少元件的数量。
附图说明
图1是表示第1实施例的充电率调整电路的构成的方框图。
图2是表示当点火(ignition)开关设定为接通时执行的开关切换步骤的流程图。
图3是表示当点火(ignition)开关设定为断开时执行的开关切换步骤的流程图。
图4是表示第1实施例的放电控制步骤的流程图。
图5是表示第2实施例的充电率调整电路的构成的方框图。
图6是表示第3实施例的放电控制步骤的流程图。
图7是表示第3实施例的充电率调整电路的构成的方框图。
图8是表示其他实施例的充电率调整电路的构成的方框图。
图9是表示先有的充电率调整电路的构成的方框图。
图10是表示放电电路的构成的电路图。
具体实施方式
下面，根据附图，就作为混合车的电源使用的电池组的充电率调整电路的实施形态来具体说明本发明。
第1实施例
图1示出由2个电池块11、12构成的电池组的充电率调整电路2的构成。在该电路2中，第1电池块11和第2电池块12分别通过将1个或多个充电电池作为电池模块并4个电池模块串联连接构成。从上述第1电池块11的负极引出一根串联线21，该串联线21的前端与第2电池块12的正极连接。在串联线21中插入第1开关22，通过第1开关22接通使两电池块11、12相互串联连接，另一方面，通过第1开关22断开来切断两电池块11、12的连接。
在第1电池块11的两端和电池模块M1～M4之间的连接点上设置5个并联接点P1，另一方面，在第2电池块12的电池模块M5～M8的两端设置8个并联接点P2。从第1电池块11的5个并联接点P1引出5根并联线23，这5根并联线23的前端与和第2电池块12对应的并联接点P2连接。5根并联线23分别插入第2开关24。通过使所有的第2开关24接通，第1和第2电池块1112的对应的2个电池模决之间、即电池模块M1和M5、电池模块M2和M6、电池模块M3和M7、电池模块M4和M8相互并联连接，另一方面，通过使所有的第2开关24断开来切断上述对应的两电池块之间的连接。
再有，。从第1电池块11的5个并联接点P1引出5根电压检测线25，这些电压检测线25与第1电压检测电路26连接。利用第1电压检测电路26测量构成第1电池块11的4个电池模块M1～M4的两端电压。
再有，上述5根并联线23与第2电压检测电路27连接，利用第2电压检测电路27测量构成第2电池决12的4个电池模块M5～M8的两端电压。设在第2电池块12的电池模块M5～M8的两端的8个并联接点P2与4个放电电路28连接。作为放电电路，例如，可以采用和图10所示的先有的的放电电路相同构成的放电电路。
图1所示的1个第1开关22、5个第2开关24、第1和第2电压检测电路26、27和4个放电电路28与省略图示的控制电路连接。控制电路与点火开关(省略图示)的接通(断开)状态对应，切换第1开关22和第2开关24的接通(断开)状态。
再有，控制电路在点火开关设定为接通的状态下，根据由第1和第2电压检测电路26、27测量的电池模块M1～M8的两端电压，监视各电池模块是否发生异常。进而，控制电路在点火开关设定为断开的状态下，如后面所示那样，与由第1电压检测电路26测量的电池模块M1～M4的两端电压对应，控制4个放电电路28的放电动作。
图2示出当点火(ignition)开关设定为接通时由控制电路执行的开关切换步骤。再有，控制电路内部装有由中断定时器或实时时钟等时钟元件构成的均等定时器，该均等定时器每隔规定的时间间隔、例如10分钟输出脉冲。
当检测出点火开关的接通状态时，如图所示，首先，在步骤S1中，使均等定时器停止工作，然后，在步骤S2中，使4个放电电路1～4停止放电动作。接着，在步骤S3中，将所有的第2开关24设定为断开，然后，在步骤S4中，将第1开关22设定为接通，结束流程。象这样，在第2开关24设定为断开之后将第1开关22设定为接通的理由是为了防止因形成电池短路的通路而使电池模块或电路烧坏。
在上述步骤中，使与图1所示的第1和第2电池块11、12的对应的2个电池模块之间、即电池模块M1和M5、电池模块M2和M6、电池模块M3和M7、电池模块M4和M8的连接切断，另一方面，使第1电池块11和第2电池块12相互串联连接，整个电池组可以作为供电电源工作。
图3示出当点火(ignition)开关设定为断开时执行的开关切换步骤。当检测出点火开关的断开状态时，如图所示，首先，在步骤S11中，将第1开关22设定为断开，然后，在步骤S12中，将所有的第2开关24设定为接通。象这样，在第1开关22设定为断开之后将第2开关24设定为接通的理由是为了防止因形成电池短路的通路而使电池模块或电路烧坏。最后，在步骤S13中，使均等定时器开始计时动作，结束流程。
在上述步骤中，切断图1所示的第1电池块11和第2电池块12的连接，另一方面，使与第1和第2电池块11、12的对应的2个电池模块之间、即电池模块M1和M5、电池模块M2和M6、电池模块M3和M7、电池模块M4和M8并联连接。
这样一来，当与第1和第2电池块11、12的对应的2个电池模块相互并联连接时，电荷便开始从两端电压高的电池模块向低的电池模块移动，并开始两电池模块相互间的充放电。此外，以规定的时间间隔从均等定时器输出脉冲。
其次，为了使构成各电池块的多个电池模块的充电率均等，进行两端电压高的电池模块的放电并对两端电压低的电池模块进行与充电率对应的后述的放电控制步骤。这里，因电池模块的充电率在很大的程度上由两端电压值反映，故能将两端电压值作为充电率的指标。
图4示出在点火开关设定为断开的状态下上述控制电路执行的放电控制步骤。当从均等定时器输出脉冲时，如图所示，首先，在步骤S21中，从第1电压检测电路26取得4个电池模块M1～M4的两端电压值V1～V4，在步骤S22中，从4个两端电压值中选出最小的电压值Vmin。其次，在步骤S23中，利用下面的式1由上述电压值Vmin算出基准电压值Vth。
(式1)
                   Vth＝Vmin+Vo
这里，Vo是常数，考虑第1电压检测电路26的测量误差，例如，可以设定为50mV.
接着，在步骤824中，对计数器进行初始化，将计数值n设定为1，然后，在步骤S25中，判断电池模块M1的两端电压值V1是否大于上述基准电压值Vth，当判断是‘是’时，在步骤S26中，设定启动放电电路1的放电动作，然后，转到步骤S28，另一方面，当判断是‘否’时，在步骤S27中，设定停止放电电路1的放电动作，然后，转到步骤S28。
在步骤S28中，增加计数值n，然后，在步骤S29中，判断计数值n是否大于4，若判断为‘否’则返回步骤S25。以下，同样，根据电池模块M2～M4的两端电压值V2～V4与基准电压值Vth的各比较结果，依次设定启动或停止放电电路2～4的放电动作。
当设定启动或停止放电电路4的放电动作时，在步骤S29中判断为‘是’并转到步骤S30，判断所有的放电电路1～4的放电动作是否都停止。在电池模块M1～M4的两端电压值V1～V4中，当某一两端电压值比基准电压Vth大时，将放电电路1～4中的某一个放电电路设定为启动放电动作，在步骤S30中判断为‘否’并结束上述流程。然后，当从均等定时器输出脉冲时，再次执行上述流程。
反复执行上述步骤，直到电池模块M1～M4的所有的两端电压值V1～V4都在基准电压Vth以下，当这些两端电压值V1～V4都在基准电压Vth以下并设定停止所有放电电路的放电动作时，在步骤S30中判断为‘是’，在步骤S31中停止均等定时器的计时动作，并结束上述流程。
例如，当电池模块M3的两端电压V3最小，只有电池模块M1的两端电压V1是比电池模块M3的两端电压大50mV以上的值时，按照上述流程，在步骤S23中，将电池模块M3的两端电压值加50mV的值作为基准电压Vth，在步骤S26中，设定启动放电电路1的放电动作，在步骤S27中，设定停止其它放电电路2～4的放电动作。当设定启动放电电路1的放电动作时，电荷从电池模块M1和电池模块M5向放电电路1移动，进行两电池模块M1、M5的放电，两电池模块M1、M5的两端电压下降。
然后，在重复上述步骤的过程中，当电池模块M1的两端电压V1下降到基准电压Vth以下时，在步骤S27中，设定停止放电电路1的放电动作并结束上述步骤。这样一来，电池模块M1的两端电压V1和电池模块M3的两端电压V3一致，构成第1电池块11的4个电池模块M1～M4的充电率大致相等。
再有，在与第1和第2电池块11、12对应的2个电池模块之间，进行象上述那样的充放电，结果，这2个电池模块的充电率相等。即，电池模块M1和M5的充电率、电池模块M2和M6的充电率、电池模块M3和M7的充电率、电池模块M4和M8的充电率大致相等。这样一来，构成第1和第2电池决11、12的所有的电池模块M1～M8的充电率大致相等。
在本实施例的充电率调整电路2中，当调整电池模块的充电率时，通过使与第1和第2电池块11、12对应的2个电池模块并联连接，可以用1个放电电路使两个电池模块放电。因此，只要配置和构成1个电池块的电池模块相同个数、即4个放电电路1～4即可，与图9所示的需要配置8个放电电路1～8的先有的充电率调整电路相比，减少了放电电路的个数。这里，在本实施例的充电率调整电路中，虽然必须配置1个第1开关22和5个第2开关24，但因放电电路28由很多电子元件构成，故因放电电路28的减少而引起的电子元件个数的减少量比因配置第1开关22和第2开关24而引起的电子元件个数的增加量大。因此，充电率调整电路的总元件数与先有的充电率调整电路相比减少了，由此，减小了电路规模。结果，提高了电路动作的可靠性，同时降低了成本。
在本实施例的充电率调整电路2中，在点火开关设定为断开的状态下，因与第1和第2电池块11、12对应的2个电池模块并联连接，两电池模块的两端电压值为同一值，故如上所述，只根据第1电压检测电路26的电压测量结果来进行充电率的调整。当进行充电率调整时，因对电压测量结果要求精度高，故作为第1电压检测电路26，可以采用例如±10mV左右的精度高的电路。
另一方面，作为第2电压检测电路27，因在点火开关设定为接通的状态下监视电池模块M5～M8是否发生异常，故可以采用例如±100mV左右的精度低的电路。这样，通过采用精度低的电路作为第2电压检测电路27，可以更加降低成本。
进而，在本实施例的充电率调整电路2中，在第1和第2电池块11、12之间相互并联连接的2个电池模块的充电率因相互间的充放电而均等，因此，构成电池组的所有的电池模块M1～M8的充电率的离散减小了。而且，构成各电池块的4个电池模决的充电率因放电电路28的放电动作而均等。因此，与只利用放电电路的放电动作来使构成电池组的所有的电池模块的充电率均等的先有的的调整电路相比，可以减少因放电电路28的放电动作而浪费的能量，因此，可以有效地利用能量。
第2实施例
本实施例的充电率调整电路3在第1实施例的充电率调整电路中配置电阻，如图5所示，5根并联线23分别插入电阻30。例如，当与第1和第2电池块11、12对应的2个电池模块间产生的最大电位差为1.2V，第2开关24的允许电流值是2A时，电阻30的电阻值可以设定为0.6Ω。
在本实施例的充电率调整电路3中，即使与第1和第2电池块11、12对应的2个电池模块的充电率之间产生最大差值，当所有的第2开关24设定为接通时，第2开关24也不会流流过比允许电流值更大的电流，可以防止因过电流而使第2开关24烧坏。
在本实施例的充电率调整电路3中，当点火开关设定为接通时，执行和图2所示的第1实施例相同的开关切换步骤。由此，第1电池决11和第2电池块12相互串联连接，整个电池组可以作为供电电源工作。再有，当点火开关设定为断开时，执行和图3所示的第1实施例相同的开关切换步骤。由此，与第1和第2电池块11、12对应的2个电池模块相互并联连接，两电池模块相互之间开始进行充放电。
图6示出在点火开关设定为断开的状态下本实施例的控制电路执行的放电控制步骤。当从均等定时器输出脉冲时，如图所示，首先，在步骤S31中，从第1电压检测电路26取得电池模块M1～M4的两端电压值V1～V4，同时，从第2电压检测电路27取得电池模块M5～M8的两端电压值V5～V8。
其次，在步骤S32中，根据电池模块M1～M8的两端电压值V1～V8推测各电池模块的残量值SOC。这里，残量值SOC是表示残量相对满充电状态时的电池容量的百分数。接着，在步骤S33中，在算出与第1和第2电池块11、12对应的2个电池模块的平均残量SOCav、即电池模块M1和M5的平均残量值SOCav1、电池模块M2和M6的平均残量值SOCav2、电池模块M3和M7的平均残量值SOCav3、电池模块M4和M8的平均残量值SOCav4之后，在步骤S34中，从这些平均残量值SOCav1～SOCav4中选出最小的平均残量值SOCmin。
进而，在步骤S35中，利用下面的式2由上述平均残量值SOCmin基准残量值SOCth。
(式2)
                SOCth＝SOCmin+SOCo
这里，SOCo是常数，考虑第1电压检测电路26和第2电压检测电路27的测量误差，例如，可以设定为5％。
接着，在步骤S36中，对计数器进行初始化，将计数值n设定为1，然后，在步骤S37中，判断平均残量值SOCav1是否大于上述基准残量值SOCth，当判断是‘是’时，在步骤S38中，设定启动放电电路1的放电动作，然后，转到步骤S40，另一方面，当判断是‘否’时，在步骤S39中，设定停止放电电路1的放电动作，然后，转到步骤S40。
在步骤S40中，增加计数值n，然后，在步骤S41中，判断计数值n是否大于4，若判断为‘否’则返回步骤S37。以下，同样，根据平均残量值SOCav2～SOCav4与基准残量值SOCth的各比较结果，依次设定启动或停止放电电路2～4的放电动作。
当设定启动或停止放电电路4的放电动作时，在步骤S41中判断为‘是’并转到步骤S42，判断电池模块M1～M8的残量值SOC1～SOC8的离散是否在5％以下，当判断为‘否’时结束上述流程。然后，当从均等定时器输出脉冲时，再次执行上述流程。
反复执行上述步骤，直到电池模块M1～M8的残量值SOC1～SOC8的离散在5％以下，当离散在5％以下时，在步骤S意2中判断为‘是’，在步骤S43中停止均等定时器的计时动作，并结束上述流程。
在本实施例的充电率调整电路3中，通过重复上述步骤，将构成第1和第2电池块11、12的8个电池模块M1～M8的残量值的离散减小到5％以下，构成各电池块的4个电池模块的充电率大致相等，同时，在与第1和第2电池块11、12对应的2个电池模块之间进行充放电，2个电池模块的充电率相等，构成第1和第2电池块11、12的所有的电池模块M1～M8的充电率达到均等。
第3实施例
图7示出本实施例的充电率调整电路4的构成。该充电率调整电路4是以由3个电池块11、12、13构成的电池组为对象的电路，从第1电池块11和第2电池块12的负极分别引出串联线41，从第1电池块11的负极引出的串联线41的前端与第2电池块12的正极连接。另一方面，从第2电池块12的负极引出的串联线41的前端与第3电池块13的正极连接。在各串联线41中插入第1开关42，通过2个第1开关42接通使第1至第3电池块11、12、13相互串联连接，另一方面，通过第1开关42断开来切断第1至第3电池块11、12、13的连接。
在各电池块的两端和电池模块之间的连接点上设置5个并联接点P，从各电池块的5个并联接点P引出5根并联线43，从与第1至第3电池块11、12、13对应的3个并联接点P引出的3根并联线43其前端部相互连接，这些连接线的连接点与放电电路48连接。
在从第1电池块11和第2电池块12并联接点P引出的各并联线43中插入第2开关44。通过使所有的第2开关44接通，使第1至第3电池块11、12、13的对应的3个电池模块、即电池模块M1、M5和M9、电池模决M2、M6和M10、电池模块M3、M7和M11、电池模块M4、M8和M12相互并联连接，另一方面，通过使所有的第2开关44断开来切断上述对应的3个电池块之间的连接。
再有，在从第1电池块11和第2电池块12并联接点P引出的各并联线43中插入电阻46。从各电池块的并联接点P引出5根电压检测线45，这些电压检测线与电压检测电路47连接。
在本实施例的充电率调整电路4中，当点火开关设定为接通时，2个第1开关42设定为接通，同时，所有的第2开关44设定为断开。由此，第1至第3电池块11、12、13相互串联连接，整个电池组可作为供电电源工作。
当点火开关设定为断开时，2个第1开关42设定为接通，同时，所有的第2开关44设定为断开。由此，切断第1至第3电池块11、12、13的连接，另一方面，与第1至第3电池块11、12、13对应的3个电池模块相互向后并联连接，这些电池模块间开始进行充放电，最终，使这电池模块的充电率大致相等。
再有，放电电路1～4以和第1实施例或第2实施例相同的顺序进行接通(断开)控制，由于放电电路1～4的放电动作，使构成各电池块的4个电池模块的充电率大致相等。这样一来，使构成第1至第3电池块11、12、13的所有的电池模块M1～M12的充电率均等。
在本实施例的充电率调整电路4中，在由放电电路48的放电动作使第1和第2电池块11、12的电池模块放电时通过放电电流的路径上插入2个电阻46。例如，在第1电池块11的电池模块M1放电时，放电电流如图中的箭头所示，从电池模块M1的正极经第2开关44、电阻46、放电电路1、电阻46和第2开关44流向电池模块M1的负极。
与此相对，当在图5所示的第2实施例的充电率调整电路的基础上构成以由3个电池块组成的电池组为对象的充电率调整电路时，在第1电池块11的各电池模块放电时通过放电电流的路径上插入4个电阻。在本实施例的充电率调整电路4中，通过放电电流的电阻个数不超过2个，与通过4个电阻的上述充电率调整电路相比，可以减少因电阻引起的功耗，因此，能有效地利能量。
再有，在第3实施例中，采用配置放电电路，利用放电来使电池模块M1～M12的充电率均等的结构，但也可以如图8所示，不用放电电路，而采用配置绝缘型的DC/DC变换器50的结构。
在电动汽车中，除作为驱动行驶电机的电源的电池组之外，还装载铅蓄电池，DC/DC变换器50的电源输入端例如与铅蓄电池连接。将从铅蓄电池得到的功率供给两端电压低的电池模块，对该电池模块充电，由此，可以使电池模块M1～M12的充电率均等。在配置了DC/DC变换器的上述构成中，没有能量浪费，可以有效地利用能量。
再有，在图8所示的充电率调整电路5中，也可以使DC/DC变换器的电源输入端与第3电池决13的两端A、B连接。在该构成中，从第3电池块13得到的功率向构成各电池块的电池模块供给，对该电池模块充电。
上述实施例是用来说明本发明的，不应对权利要求书记载的发明构成限制或压缩其范围。此外，本发明的各部分的构成当然也不限于上述实施例，在不脱离权利要求书记载的本发明的精神的范围内可以有各种变形。例如，在第1实施例中，虽然采用在执行图3所示的开关切换步骤之后执行图4所示的放电控制步骤的结构，但并不限于此，也可以采用同时执行这些步骤的结构。此外，在第2和第3实施例中，虽然如图5和图7所示采用电阻作为限流元件，但不限于使用电阻，也可以采用恒流二极管等其它通常的限流元件。

Claims (7)

1、一种电池组充电率调整电路，是将多个电池模块相互串联连接构成电池块，对于具有多个该电池块的电池组，使上述多个电池模块的充电率或电压均等的电路，其特征在于，具有：
使上述多个电池块相互串联连接或切断该连接的第1连接/切断装置；
使与上述多个电池块相互对应的多个电池模块相互并联连接或切断该连接的第2连接/切断装置；
与构成至少1个电池块的各电池模块的两极连接，接收放电指令后执行放电动作的多个放电电路；
检测构成至少1个电池块的各电池模块的两端电压的第1电压检测电路；
对于上述至少1个电池块以外的电池块，检测构成各电池块的各电池模块的两端电压的第2电压检测电路；和
在使电池组作为供电电源工作的通常工作时，将第1连接/切断装置设定成连接状态，同时，将第2连接/切断装置设定成断开状态，通过上述第1和第2电压检测电路检测各电池模块的两端电压，监视各电池模块是否异常，而另一方面，在调整电池模块的充电率的充电率调整时，将第1连接/切断装置设定成断开状态，同时，将第2连接/切断装置设定成连接状态，并根据上述第1电压检测电路的检测结果向1个或多个放电电路发出放电指令的控制电路。
2、权利要求1记载的充电率调整电路，其特征在于：上述第1连接/切断装置由使多个电池块相互串联连接的1个或多个串联线和插在各串联线中的第1开关构成，上述第2连接/切断装置由设在各电池块的两端和构成各电池块的多个电池模块之间的连接点上的多个并联接点、使与多个电池块相互对应的多个并联接点相互连接的多个并联线和插在各并联线中的第2开关构成。
3、权利要求2记载的充电率调整电路，其特征在于：在上述各并联线中，插入限流元件，用来将流过第2开关的电流的大小限制在规定值以下。
4、权利要求1记载的充电率调整电路，其特征在于：上述第1连接/切断装置由使多个电池块相互串联连接的1个或多个串联线和插在各串联线中的第1开关构成，上述第2连接/切断装置由设在各电池块的两端和构成各电池块的多个电池模块之间的连接点上的多个并联接点、从各电池块的各并联接点引出的并联线和插在从除1个电池块之外的其它电池块或从所有的电池块延伸出来的各并联线中的第2开关构成，各放电电路的一对正负端子分别经上述并联线，与和所有的电池块相互对应的所有的电池模块的正极和负极连接，在上述各并联线中，插入限流元件，用来将流过第2开关的电流的大小限制在规定值以下。
5、一种充电率调整电路，是将多个电池模块相互串联连接构成电池块，对于具有多个该电池块的电池组，使上述多个电池模块的充电率或电压均等的电路，其特征在于，具有：
使上述多个电池块相互串联连接或切断该连接的第1连接/切断装置；
使与上述多个电池块相互对应的多个电池模块相互并联连接或切断该连接的第2连接/切断装置；
至少与构成1个电池块的各电池模块的两极连接，接收充电指令后执行充电动作的多个充电电路；
至少检测构成1个电池块的各电池模块的两端电压的电压检测电路；
在使电池组作为供电电源工作的通常工作时，将第1连接/切断装置设定成连接状态，同时，将第2连接/切断装置设定成断开状态，另一方面，在调整电池模块的充电率的充电率调整时，将第1连接/切断装置设定成断开状态，同时，将第2连接/切断装置设定成连接状态，并根据电压检测电路的检测结果向1个或多个充电电路发出充电指令的控制电路。
6、权利要求5记载的充电率调整电路，其特征在于：上述多个充电电路具有供给电力的充电用电池。
7、权利要求5记载的充电率调整电路，其特征在于：在多个电池块内，某一电池块的两端与上述多个充电电路的电源输入端子连接。
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