CN102138265A - 电池组和电池组的控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电池组(10)，串联连接有多个二次电池(2)，该电池组包括具有以充电时为反向连接的方向相对于该串联连接而并联连接的齐纳二极管(6)的第一旁路电路(12)、和具有相对于该二次电池(2)和齐纳二极管(6)而并联地连接的压敏电阻器(4)的第二旁路电路(14)。在此，所述齐纳二极管(6)的齐纳电压被设定为预定的第一电压值，并且，所述压敏电阻器(4)的压敏电压被设定为与所述第一电压值相等或比该第一电压值大的第二电压值。
Description
技术领域
本发明涉及电池组及其控制系统。具体而言，涉及控制多个二次电池(cell：电池单元、电池元件)串联连接而成的电池组的充放电(尤其是充电)的系统。
本申请主张基于在2008年8月28日提出的日本专利申请第2008-219452号的优先权，该申请的全部内容作为参照而加入到本说明书中。
背景技术
将锂离子电池、镍氢电池以及其他的二次电池作为单电池元件，串联连接多个该单电池元件而构成的电池组(assembled battery，也称为蓄电池或蓄电池组)作为能得到高输出的电源，作为混合动力汽车等车辆的搭载用电源、或者个人电脑和便携通信设备的电源，其重要性正在提高。特别是，对于将能以轻重量得到高能量密度的锂离子电池作为单电池元件而将其串联连接多个而构成的电池组，期待其能作为车辆搭载用高输出电源而良好地使用。
在对作为电机驱动用电源而搭载于车辆的这种电池组的充放电进行控制的系统中，在预定的时期(例如制动工作时)对该电池组进行的充电处理时，为了不会使该电池组发生过充电而采取了各种对策。
例如，在专利文献1中，公开了如下结构的电池组控制装置：在构成电池组的多个单电池元件的每一个上作为旁路电路而并联连接了齐纳二极管。在专利文献1中，记载了能够通过上述结构的控制装置防止在电池组充电时对各单电池元件施加该齐纳二极管的齐纳电压以上的电压。同样地，在专利文献2和专利文献3也公开了如下结构的电池组(蓄电池)：在串联连接的多个单电池元件的每一个上并联连接了齐纳二极管(恒压二极管)。
另外，在上述专利文献1中公开了如下结构的电池组控制装置，即：除了上述旁路电路之外还作为过电压检测电路而与构成电池组的多个单电池元件的各个单电池元件并联连接有齐纳电压与构成上述旁路电路的第一齐纳二极管的齐纳电压不同的第二齐纳二极管和发光二极管。记载了：通过上述结构的控制装置，能通过上述旁路电路使每个单电池元件的充电容量大致均匀，并且能通过上述过电压检测电路显示过电压状态的单电池元件。
在先技术文献
专利文献1：日本特许公开第“平11-332115号”公报
专利文献2：日本特许公开第“昭62-221826号”公报
专利文献3：日本特许公开第“2002-238179号”公报
发明内容
但是，对于如上述专利文献1～3所记载的对构成电池组的各电池元件分别并联连接1～2个齐纳二极管的电路结构，当产生了在充电时因某些原因而超过预定的上限电压的高电压被施加到单电池元件上的状态时，还不能说是能足够可靠地防止由此对该单电池元件(进而电池组整体)带来的影响。尤其是单电池元件为锂离子电池(特别是非水电解液型锂离子电池)的电池组的情况下，要求可靠地实现预先防止发生达到过充电状态而在负电极析出锂这样的不良状况的故障防护(fail safe)功能。
本发明是为了解决上述关于控制电池组的充电状态的以往的问题而做出的发明，其一个目的在于提供一种具有如下故障防护功能的电池组以及控制电池组的充放电(特别是充电)的系统，该故障防护功能是在发生了充电时会引起过充电状态那样的高电压被施加到构成电池组的单电池元件上那样的状态时，也能够可靠地防止由此对电池组(以及构成电池组的单电池元件)带来恶劣影响。
为实现上述目的，由本发明提供的一种电池组是串联连接作为单电池元件的多个二次电池而构成的电池组，其特征在于，具备：第一旁路电路，其包括齐纳二极管，该齐纳二极管相对于所述多个二次电池的串联连接以充电时成为反向连接的方向并联连接；和第二旁路电路，其包括相对于所述二次电池及所述齐纳二极管并联连接的压敏电阻器。并且，所述齐纳二极管的齐纳电压被确定成在对电池组施加了第一电压值时使所述第一旁路电路通电，所述第一电压值被设定为比所述电池组的规定最大充电电压值高的预定的电压值，并且，所述压敏电阻器的压敏电压被确定成在对电池组施加了第二电压值时使所述第二旁路电路通电，所述第二电压值被设定为所述第一电压值以上的预定的电压值。
在此公开的电池组中，包括具有基于预定的第一电压值而设定的齐纳电压值的齐纳二极管(恒电压二极管)的第一旁路电路相对于多个二次电池(单电池元件)的串联连接(串联电路)而并联地形成，除此之外，还作为第二旁路电路而具备包括相对于所述二次电池和所述齐纳二极管而并联连接的压敏电阻器的第二旁路电路。并且，在本结构的电池组中，该第二旁路电路所具有的压敏电阻器的压敏电压(即，指在压敏电阻器端子间开始流动电流(例如基准电流：1mA)时的端子间电压)基于与所述第一电压值相同或比其稍大的第二电压值来进行设定。即，可以作为在充电时因某原因而施加到电池组上的异常电压值而把握的第一电压V1与第二电压V2的关系为V1≤V2。典型的是V1＜V2。
采用这种结构的结果，根据在此公开的电池组，在与以往的电池组同样地执行小于预定的第一电压值的通常的输入充电电压下的充电处理，并且，不规则地由于某些原因而发生了大于预定的规定最大充电电压值的电压、即第一电压V1以上的高电压被施加到电池组上的状态时，能够通过使电流在具有基于第一电压V1而设定了齐纳电压的齐纳二极管的第一旁路电路中流动，从而防止串联连接的二次电池的过充电。进而，在由于某些原因发生了更大的电压、即第二电压V2以上的电压被施加到电池组上的状态(典型的是1秒以下这样的瞬间的过电压输入状态)时，基于具有上述V1≤V2(优选V1＜V2)的关系的第二电压V2而设定了压敏电压的第二旁路电路的压敏电阻器发生短路，高电压被旁路到该第二旁路电路(即电流在第二旁路电路中流动)，结果能够保护串联连接的二次电池防止过充电。
作为在此公开的电池组的一个优选方式，上述多个二次电池为锂离子电池。在该方式下，优选的是上述第一旁路电路所具有的齐纳二极管的齐纳电压和上述第二旁路电路所具有的压敏电阻器的压敏电压被设定为比与该齐纳二极管、压敏电阻器处于电路结构上的并联关系的各个锂离子电池的规定最大充电电压值的合计值(例如，在与规定最大充电电压值为4.1V的50个锂离子电池处于并联关系时为205V)高的电压值。
当锂离子电池处于过充电时，有可能在负极侧发生金属锂析出等不良状况，因而不希望的。根据本结构的电池组，能够防止作为单电池元件的锂离子电池的过充电，未然地防止锂向负极析出等的不良状况。
另外，在此公开的电池组的优选的其他方式中，相对于由上述多个二次电池构成的串联连接的整体而并联地形成了一个上述第一旁路电路，并且相对于由所述多个二次电池构成的串联连接的整体和该第一旁路电路而并联地形成了一个第二旁路电路。
在相关结构的电池组中，相对于包括电池组所含有的所有二次电池(单电池元件)的串联连接，并联地形成一个第一旁路电路和一个第二旁路电路。因此，能够通过比较简单的结构，保护构成电池组的二次电池(单电池元件)防止过充电。
另外，在此公开的电池组的优选的其他方式中，相对于由所述多个二次电池构成的串联连接的整体而并联地形成一个上述第一旁路电路，并且，相对于上述多个二次电池的每一个而并联地形成多个第二旁路电路。
在相关结构的电池组中，相对于包括电池组所含有的所有二次电池(单电池元件)的串联连接而并联地形成一个第一旁路电路，并且，相对于这些二次电池(单电池元件)的每一个形成具有压敏电阻器的第二旁路电路。根据这样的结构，在由于某些原因而发生了第二电压V2以上的高电压被施加到电池组上的状态(典型的是1秒以下的瞬间的过电压输入状态)时，对于各二次电池(单电池元件)并联地分别形成具有压敏电阻器的第二旁路电路，其结果能够从所述串联连接的正极侧按各电池元件使压敏电阻器短路(即按电池元件使充电电流旁路第二旁路电路)。因此，即使在发生了1秒以下的瞬间的过电压输入状态而所述串联连接的正极侧的几个压敏电阻器发生了短路，也能够维持负极侧的其余的二次电池的串联连接，保留作为电池组的功能。
另外，根据同样的技术构思，与在此公开的电池组一并提供电池组的控制系统。即，在此公开的控制系统是串联连接多个二次电池而构成的电池组的控制系统。该系统的特征在于，形成有第一旁路电路和第二旁路电路，所述第一旁路电路包括齐纳二极管，该齐纳二极管相对于所述电池组的所述多个二次电池的串联连接以充电时成为反向连接的方向并联连接；所述第二旁路电路包括相对于所述二次电池及所述齐纳二极管并联连接的压敏电阻器。并且，所述第一旁路电路所包括的齐纳二极管的齐纳电压被确定成在对所述电池组施加了第一电压值时使所述第一旁路电路通电，所述第一电压值被设定为比所述电池组的规定最大充电电压值高的预定的电压值，并且，所述压敏电阻器的压敏电压被确定成在对所述电池组施加了第二电压值时使所述第二旁路电路通电，所述第二电压值被设定为所述第一电压值以上的预定的电压值。
在此公开的电池组中如上所述那样，能够通过具有上述结构的第一旁路电路和第二旁路电路，有效地防止构成当该电池组的二次电池(单电池元件)的过充电，通过上述结构的控制系统也能够实现同样的效果。
即，本结构的控制系统典型的是在混合动力车、电动汽车等车辆、或其他的电源装置中，在预定的部位设置多个二次电池串联连接而成的电池组，由此构造成形成有上所述第一旁路电路和第二旁路电路的系统(控制装置)。即，本发明的第一旁路电路和第二旁路电路预先被组入电池组中、或者本发明的第一旁路电路和第二旁路电路设置在电池组的外部是不相同的。通过这样构成的控制系统，能够实现与上述的本发明的电池组同样的效果。
优选的是，上述电池组所具有的多个二次电池为锂离子电池。在该方式中，特别优选的是所述第一旁路电路所具有的齐纳二极管的齐纳电压和所述第二旁路电路所具有的压敏电阻器的压敏电压被设定为比与该齐纳二极管、压敏电阻器处于电路结构上的并联关系的各个锂离子电池的规定最大充电电压值的合计值大的电压值。根据相关结构的电池组控制系统，能够防止作为单电池元件而安装于电池组的锂离子电池的过充电，能够未然地防止锂向负极析出等不良状况。
另外，在此公开的电池组的优选的其他方式中，相对于由所述多个二次电池构成的串联连接的整体而并联地形成一个所述第一旁路电路，并且相对于由所述多个二次电池构成的串联连接的整体和该第一旁路电路而并联地形成一个所述第二旁路电路。
在相关结构的电池组控制系统中，相对于包括电池组所含有的所有二次电池(单电池元件)的串联连接，并联地形成一个第一旁路电路和一个第二旁路电路。因此，能够通过比较简单的结构，保护构成电池组的二次电池(单电池元件)防止过充电。
另外，在此公开的电池组的优选的其他方式中，相对于由所述多个二次电池构成的串联连接的整体而并联地形成一个所述第一旁路电路，并且，相对于所述多个二次电池的每一个而并联地形成多个上述第二旁路电路。
在相关结构的电池组控制系统中，相对于包括电池组所含有的所有二次电池(单电池元件)的串联连接而并联地形成一个第一旁路电路，并且，相对于这些二次电池(单电池元件)的每一个形成具有压敏电阻器的第二旁路电路。根据这样的结构，在由于某些原因而发生了第二电压V2以上的高电压被施加到电池组上的状态(典型的是1秒以下的瞬间的过电压输入状态)时，对于各二次电池(单电池元件)并联地分别形成具有压敏电阻器的第二旁路电路，其结果能够从所述串联连接的正极侧按各电池元件使压敏电阻器短路(即按电池元件使充电电流旁路第二旁路电路)。因此，即使在产生1秒以下的瞬间的过电压输入状态而所述串联连接的正极侧的几个压敏电阻器发生了短路，也能够维持电池组的负极侧的其余的二次电池的串联连接，保留作为电池组的功能。
附图说明
图1是示意表示一个实施方式的电池组的结构的说明图。
图2是示意表示一个实施方式的控制系统(控制装置)的结构的说明图。
图3是示意表示一个实施方式的电池组的结构的说明图。
图4是示意表示一个实施方式的控制系统(控制装置)的结构的说明图。
图5是示意表示具有本发明的电池组的车辆(汽车)的侧视图。
具体实施方式
以下说明本发明的优选实施方式。在本说明书中，特别提到的事项(例如二极管的种类、二次电池的组成)以外的事项，即实施本发明所需的事项(例如电池组和/或控制电路的构造程序、构成单电池元件的电极体单元和/或电解质的结构、用于构造电池的各种处理)能够作为本领域技术人员基于本领域现有技术的设计事项来把握。本发明能够基于本说明书中公开的内容和本领域的技术常识来进行实施。
在本说明书中，“单电池元件”是指为了构成电池组而能够相互串联连接的各个电池、即电池元件(蓄电元件)的术语。只要没有特别限定，则包括各种组成的非水类二次电池、水溶液类二次电池。在本说明书中，电池(电池元件)除了锂二次电池、镍氢电池、镍镉电池、铅蓄电池等所谓的化学电池之外，还包括如双电层电容器那样能够在与各种化学电池(例如锂离子电池)同样的产业领域中同样地使用的蓄电元件(物理电池)。
在此公开的电池组是通过具有相对于多个二次电池的串联连接(串联电路)而并联地形成的第一旁路电路和第二旁路电路而赋予特征的电池组，不受构成电池组的二次电池(单电池元件)的种类、电池组所具有的单电池元件的数量等的限定。
在此公开的作为构成电池组的单电池元件的二次电池的典型例子，举出了非水类二次电池、即具有非水电解质的锂离子电池。锂离子电池由于是能以高能量密度实现高输出的二次电池，因此在构造高性能的电池组、特别是构造车辆搭载用电池组(电池模块)方面是优选的。
作为构成本发明的电池组的单电池元件而使用的锂离子电池的构成材料并无特别限制，例如，作为正极材料(正极活性物质)可使用以往常用的LiMn2O4、LiCoO2、LiNiO2等。另外，作为锂离子电池的负极材料(负极活性物质)，可使用石墨碳、无定形碳等炭类材料、含锂的迁移金属氧化物、迁移金属氮化物等。为实现电池组整体的高电压化，优选石墨(graphite)等的炭类材料。
作为电解液，优选含有适当量的合适的电解质(例如LiPF6等的锂盐)的非水类电解质。作为非水类溶剂，例如可优选使用碳酸二乙酯(Diethyl carbonate)、碳酸次乙酯(ethylene carbonate)、或它们的混合溶剂。
在此公开的技术，除了能够适用于上述锂离子电池之外，还能够适用于将各种二次电池作为单电池元件的电池组、及其充放电控制系统。作为典型例，能举出镍-氢电池、镍-镉电池、铅蓄电池、镍-锌电池、双电层电容器等。
以下，参照附图说明本发明的优选实施方式。图1所示的电池组10包括：串联连接的多个(例如30～50个，其中在图1中省略而仅记载了两端的各2个，在其他图也是同样的)二次电池(例如锂离子电池)2；具有齐纳二极管6的第一旁路电路12；具有压敏电阻器4的第二旁路电路14。典型的是这些构成要素配置在电池组10的封装11内。如图所示，在本实施方式中，相对于包括多个二次电池2的串联连接的整体，并联地具有一个第一旁路电路12和一个第二旁路电路14。当为这样的方式时，能够通过电池组10自身的结构适当地保护该电池组10所具有的二次电池(单电池元件)2防止过充电。
或者，也可以是如下方式的控制系统(控制装置)100：如图2所示，将电池组30作为结构要素之一而拆装自由地设置在预定的位置，由此将与该电池组30电连接的(即与所设置的电池组30内的串联连接的多个二次电池2并联连接的)第一旁路电路32和第二旁路电路34配置在电池组30的外部。
图2仅示出具有本发明的特征的控制系统(控制装置)100的必要构成要素，在控制系统(控制装置)100中，除了图示的结构要素之外，可以包括根据目的和/或用途而与电池组30直接连接或不连接的各种电子部件(电容器、晶体管、电阻器等)和/或附加电路。例如也可以在第一旁路电路上与齐纳二极管串联地设置某电阻器，使得不会超过齐纳二极管的最大额定电流。
或者，在为设置于车辆的电源装置的控制系统的情况下，也可以是在第一旁路电路和/或第二旁路电路具有电流计的结构。根据相关结构，因某些原因而在齐纳电压或压敏电压以上的高的异常电压被输入到电池组，由此会将在所述齐纳二极管中流动反向电流(即第一旁路电路通电)或者压敏电阻器发生了短路(即第二旁路电路通电)作为电流检测信号而输出到车辆所装备的预定的中央控制单元。由此，也可以是，中央控制单元使电池组的充电处理(电压输入)自身中断，或者将发生了某些异常这一情况报告给操作者(驾驶员)。这种第一旁路电路和/或第二旁路电路的通电后的附加控制处理，是能够根据目的而适当地进行构造的本领域技术人员的设计事项，并不是带来本发明的特征的事项，因此省略以上内容的详细说明。
在此公开的为构造电池组10或控制系统100的第一旁路电路12、32而使用的齐纳二极管6的齐纳电压能够根据构成电池组10、30的二次电池2的充满电时的电压和/或数量而适当地不同。
例如，作为串联连接50个左右的充满电时的最大电压(即规定最大充电电压)规定为4.1V的锂离子电池而构成的电池组10、30，在相对于图1、图2所示的实施方式那样的该50个锂离子电池2所构成的串联连接的整体而并联地构成一个第一旁路电路12、32时，齐纳电压值(即在本实施方式中与上述第一电压值V1相同)能够设定为比4.1×50＝205V大的电压值。例如二次电池为锂离子电池时，可以将变为各个锂离子电池中可能在负极析出锂(典型的是作为树枝状结晶(dendrite)而析出)的过充电状态的电压值设定为齐纳电压值(第一电压值V1)。
在图中仅示意地记载了一个二极管的标记，但此时齐纳二极管6的数量不特别限定，能够在第一旁路电路12、32中串联连接多个齐纳二极管。例如，在使用市场上销售的齐纳电压为5.6V的齐纳二极管时，通过将该齐纳二极管串联连接40个～42个左右，能够将在第一旁路电路中通电的电压值设定为约224V～235.2V。
另一方面，为构造在此公开的电池组10或控制系统100的第二旁路电路14、34而使用的压敏电阻器4的压敏电压值能够根据与该第二旁路电路14、34并联的关系的二次电池2的数量和/或该二次电池2充满电时的电压等而适当地不同。例如，作为串联连接50个充满电时的最大电压规定为4.1V的锂离子电池而成的电池组，在相对于该50个锂离子电池的串联连接的整体而并联地构成一个第二旁路电路(参照图1、图2)、且第一电压值V1被设定为224V～235.2V时，能够将压敏电压(即在本实施方式中与第二电压值V2相同)设定为与该第一电压值相等或比该第一电压值大的电压值。
从使电路结构简化而容易构造电池组或控制系统的观点出发，优选的是，如上述的图1和图2所示，在从二次电池2的串联连接整体的正极末端的上游侧到负极末端的下游侧之间，并联地设置一个第一旁路电路12、32和一个第二旁路电路14、34。
或者，如图3所示的形态的电池组20或图4所示的形态的控制系统(控制装置)200那样，在从二次电池2的串联连接整体的正极末端的上游侧到负极末端的下游侧之间并联地设有一个第一旁路电路22、42，而相对于串联连接的二次电池2的各个二次电池，形成有包括压敏电阻器4的第二旁路电路24、44。根据这样的结构，能够在发生了由于某些原因而第二电压V2以上的高电压被施加到电池组20、40上的状态(典型的是1秒以下这样的瞬间的过电压输入状态)时，从上述串联连接的二次电池组的正极侧按每个电池元件2而使压敏电阻器4短路(即按每个元件2而使充电电流旁路第二旁路电路24、44)。因此，即使发生例如1秒以下这样的瞬间的过电压输入状态而上述串联连接的正极侧的几个压敏电阻器4发生了短路，也能够维持电池组20、40的负极侧的其余的二次电池2的串联连接，保留作为电池组的功能。
此时，包含在各个第二旁路电路中的压敏电阻器的压敏电压能够设定为以第二旁路电路的数量除以第二电压值而得到的电压值(换言之，所有压敏电阻器的压敏电压值的总和能够为第二电压值)。例如，相对于串联连接的50个规定最大充电电压值为4.1V的锂离子电池的每一个，形成具有一个压敏电阻器的一个第二旁路电路时，在将第二电压值设定为210V的情况下，能够将各个压敏电阻器的压敏电压设定为例如4.2V。
另外，根据图3、图4所示的结构，能够在电池组20、40中存在特别劣化的电池元件2时，降低达到不稳定模式的可能性。具体情况如下。即，在通常使用中由于某些原因而例如电池组中的仅一个电池元件极端地发生了劣化的情况下，会发现作为特性变化而一般电阻上升的现象。对于所涉及的发生了电阻上升的电池元件，其通电时的电压变化变大，结果与构成电池组的其他元件相比，会被曝露在过充电的环境下。但是，根据图3、图4所示那样的结构，在达到了预定的电压(例如每个单电池元件为4.3V)时，压敏电阻器会由于施加电压而发生崩溃、短路。并且，当压敏电阻器短路时，上述劣化电池元件陷入外部短路状态，在该外部短路状态下，该电池元件不转变为不稳定模式而陷入不可使用的状态。因此，能够避免使用上述不稳定模式的电池元件(单电池元件)，使电池组的安全性提高。
根据以下的实施例，更加详细地说明本发明，但并不表示将本发明的结构限定于作为相关实施例而举出的结构。
<电池组的制作>
作为组入电池组的非水系二次电池而制作出锂离子电池。即，将作为正极活性物质的LiCoO2、作为导电辅助材料的乙炔黑(AB)、以及作为粘结材料的聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride，PVDF)以质量比为LiCoO2/AB/PVDF＝85/5/10的方式添加到作为分散溶剂的NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)中，并使其分混合，从而调制出正极活性物质层形成用糊剂。将所得到的正极活性物质层形成用糊剂涂覆在长500mm、宽52mm、厚15μm的铝箔上，进行基于辊压的处理，制作出在该铝箔上形成正极活性物质层而成的正极集电体片。
另一方面，将作为负极活性物质的天然石墨类炭素材料(石墨)、作为粘结材料的苯乙烯-丁二烯共聚物(SBR)、作为增粘材料的羧甲基纤维素(CMC)以质量比为石墨/SBR/CMC＝95/2.5/2.5的方式添加到作为分散溶剂的水中，使其充分混合，从而调制出负极活性物质层形成用糊剂。将所得到的负极活性物质层形成用糊剂涂覆在长550mm、宽54mm、厚10μm的铜箔上，进行基于辊压的处理，从而制作出在该铜箔上形成负极活性物质层而成的负极集电体片。调节了所述糊剂的涂覆量，以使正极的理论容量(theoretical capacity)与负极的理论容量的比率为1(正极)∶1.5(负极)。
将这样得到的正极集电体片和负极集电体片与长600mm、宽60mm、厚25μm的作为聚丙烯/聚乙烯复合体多孔质膜的隔板片(2片)一起卷绕(卷20圈)，制作出锂离子电池用的圆筒形状卷绕电极体。
在制作出的卷绕电极体熔接正负极各自的引线端子，收纳在形状与卷绕电极体对应的铝制箱形容器(内容积约16mL)中。在容器中注入适当量的电解液(质量比为1∶1∶1的碳酸次乙酯、碳酸甲乙酯(ethyl methyl carbonate)和碳酸二甲酯(dimethyl carbonate)的混合溶剂中作为锂盐而溶解了浓度为1M的LiPF6的非水电解液)并进行密封。由此，制作出具有用作电池组的单电池元件的卷绕型电极体的密闭型锂离子电池(二次电池)。
如下述那样构造第一实施例的电池组。即，串联连接50个预先充满电的上述锂离子电池，进而如上述图1所示，在该50个锂离子电池的串联连接中的正极侧上游和负极侧下游之间并联地形成有串联共计42个齐纳电压为5.6V的齐纳二极管而成的第一旁路电路。进而，将具有压敏电压为235.2V的压敏电阻器的第二旁路电路以与该50个锂离子电池的串联连接和第一旁路电路这两者并联的方式形成。
另外，如下述那样构造第二实施例的电池组。即，与上述第一实施例的电池组同样地串联连接50个锂离子电池，进而相对于该串联连接的整体并联地形成了串联共计42个齐纳电压为5.6V的齐纳二极管而成的第一旁路电路。并且，在第二实施例中，如上述的图3所示，相对于50个锂离子电池的每一个，分别并联地形成了具有压敏电压约4.3V的压敏电阻器的第二旁路电路。
另外，作为比较例的电池组而构造了均不形成上述第一旁路电路和第二旁路电路而仅串联连接50个上述锂离子电池的电池组。
使用上述构造出的第一实施例、第二实施例和比较例的电池组而构成预定的评价用输入电路。然后，在一定期间内反复进行充放电而使SOC大致处于80％的状态时，进行了预定时间(约1分钟～10分钟的时间)的超过压敏电压的高电压(具体而言相对于一个电池组为245～250V)下的充电处理。之后，结束通电，调查了锂离子电池的状态，结果在比较例的电池组所包括的锂离子电池中，在负极侧发现了锂的析出。另一方面，在除了第一旁路电路之外还具有第二旁路电路的第一实施例和第二实施例的电池组所具有的锂离子电池中，在负极侧没有发现锂的析出。
从上述实施例可知，通过除了上述第一旁路电路之外还具备包括适当的压敏电压的压敏电阻器的第二旁路电路来作为故障防护功能的电池组(或控制系统)，即使在充电时发生了过电压被施加到电池组的状态时，也能保护该电池组所具有的二次电池防止过充电，能够未然地防止由于过充电而在该二次电池发生不良状况(例如锂离子电池中在负极侧析出锂)。
以上，根据优选的实施方式和实施例说明了本发明，但这样的记载并不是限定事项，当然可以进行各种变更。
产业上的可利用性
本发明的电池组(或具有电池组的控制系统)特别适于作为搭载于汽车等车辆的电机用电源(或电源装置)。因此，如图5所示，根据本发明能够提供具有如上所述那样说明过的结构的电池组10(或控制系统100)的车辆1(典型的是汽车、特别是混合动力汽车、电动汽车、燃料电池汽车这样的具有电动机的汽车)。
Claims (10)
1.一种电池组，该电池组是串联连接多个二次电池而构成的，其特征在于，具备：
第一旁路电路，其包括齐纳二极管，该齐纳二极管相对于所述多个二次电池的串联连接以充电时成为反向连接的方向并联连接；和
第二旁路电路，其包括相对于所述二次电池及所述齐纳二极管并联连接的压敏电阻器，
其中，所述齐纳二极管的齐纳电压被确定成在对电池组施加了第一电压值时使所述第一旁路电路通电，所述第一电压值被设定为比所述电池组的规定最大充电电压值高的预定的电压值，
并且，所述压敏电阻器的压敏电压被确定成在对电池组施加了第二电压值时使所述第二旁路电路通电，所述第二电压值被设定为所述第一电压值以上的预定的电压值。
2.根据权利要求1所述的电池组，其中，
相对于由所述多个二次电池构成的串联连接的整体并联地形成一个所述第一旁路电路，
相对于由所述多个二次电池构成的串联连接的整体及所述第一旁路电路并联地形成一个所述第二旁路电路。
3.根据权利要求1所述的电池组，其中，
相对于由所述多个二次电池构成的串联连接的整体并联地形成一个所述第一旁路电路，
相对于所述多个二次电池的各个二次电池并联地形成多个所述第二旁路电路。
4.根据权利要求1所述的电池组，其中，
所述多个二次电池为锂离子电池。
5.一种电池组的控制系统，所述电池组是串联连接多个二次电池而构成的，该控制系统的特征在于，
形成有第一旁路电路和第二旁路电路，
所述第一旁路电路包括齐纳二极管，该齐纳二极管相对于所述电池组的所述多个二次电池的串联连接以充电时成为反向连接的方向并联连接；
所述第二旁路电路包括相对于所述二次电池及所述齐纳二极管并联连接的压敏电阻器，
其中，所述第一旁路电路所包括的齐纳二极管的齐纳电压被确定成在对所述电池组施加了第一电压值时使所述第一旁路电路通电，所述第一电压值被设定为比所述电池组的规定最大充电电压值高的预定的电压值，
并且，所述压敏电阻器的压敏电压被确定成在对所述电池组施加了第二电压值时使所述第二旁路电路通电，所述第二电压值被设定为所述第一电压值以上的预定的电压值。
6.根据权利要求5所述的电池组的控制系统，其中，
相对于由所述多个二次电池构成的串联连接的整体并联地形成一个所述第一旁路电路，
相对于由所述多个二次电池构成的串联连接的整体及所述第一旁路电路并联地形成一个所述第二旁路电路。
7.根据权利要求5所示的电池组的控制系统，其中，
相对于由所述多个二次电池构成的串联连接的整体并联地形成一个所述第一旁路电路，
相对于所述多个二次电池的各个二次电池并联地形成多个所述第二旁路电路。
8.根据权利要求5所示的电池组的控制系统，其中，
所述电池组所包括的多个二次电池为锂离子电池。
9.一种具备权利要求1所述的电池组的车辆。
10.一种具备权利要求5所述的电池组的控制系统的车辆。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |