CN102437384A - 电池控制系统以及电池控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电池控制系统和电池控制方法，所述电池控制系统和电池控制方法避免了对用于控制电池组中每个单电池电压的集中控制设备的需要，几乎不受噪声的影响，不增加构造，并且使控制设备上的载荷能够减轻。该电池控制系统，包括三个或多于三个通信设备以及管理设备，该通信设备对应于单独的电池并且已经被预先分级，该管理设备将启动信号发送至具有最高等级的通信设备，其中最高等级通信设备包括第一检测单元、第一调节单元、第一通信单元和第一控制部；具有最低等级的通信设备包括第二检测单元、第二通信单元、第二控制部和第二调节单元；其他通信设备包括第三检测单元、第三通信单元、第三控制单元和第三调节单元。

Description

电池控制系统以及电池控制方法
本申请是国家申请号为200780041346.4之申请(国际申请号PCT/JP2007/070052，国际申请日2007年10月15日，发明名称“用于电池组的单电池、电池控制系统以及电池控制方法”)的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种用于电池组的单电池、电池控制系统以及电池控制方法，更具体地，涉及能调节电池电压的用于电池组的单电池、电池控制系统以及电池控制方法。
背景技术
已知用于调节通过互连二次电池组电池而构造成的电池组电压的电池控制系统。
专利文献1(国际专利申请国家公布No.11-509669)描述的是一种能量管理系统，在其中，以有线或无线方式发送用于控制各电池组电池电压的信息(各电池组电池的电压等等)。
在此能量管理系统中，将串联有多个电池的电池组视为用于控制的一个单元，并且每个单元安装有一个电池控制模块。
该能量管理系统测量诸如整个电池组的电压的操作参数，或控制该操作参数。
在该能量管理系统中，一个控制设备对来自多个用于控制的单元内部的多个电池控制模块的信息进行集中控制。此外，该控制设备将命令发送至多个电池控制模块。可用于该系统的电池的示例包括镍-镉电池和锂聚合物电池。
上述控制设备接收通过无线从每个电池控制模块发送的检测结果。基于检测结果，该控制设备产生使得单独的电池组电池的电压均等的控制信号。该控制设备通过无线将控制信号发送至每个电池控制模块。
一旦收到控制信号，各电池控制模块基于该控制信号对电池组电池的电压进行放电。由此，使得单独的电池组电池的电压均等是可能的。
专利文献1：国际专利申请的国家公布No.11-509669
发明内容
由本发明解决的问题
在专利文献1描述的能量管理系统中，一个控制设备控制整个电池组。这就要求用于电池组的每个单电池具有基于控制设备的构造。因此，举例来讲，改变用于电池组的串联单电池的数目必须改变控制设备的应用。由此，在改变电池组设计的灵活性、多种应用中制造电池组的便利性以及就使用方而言的可用性方面存在局限性。
此外，在专利文献1所描述的能源管理系统中，因为控制设备通过无线与各电池控制模块通信信息会造成下列问题。
在控制设备与各电池控制模块之间的无线通信中，通信距离越远，附加到通信信息的噪声就越大。因此，在控制设备与最远的电池控制模块通信信息时，该信息易受噪声的影响。当该信息受到噪声的影响时，控制设备将不能精确地控制各电池组电池的电压。
另外，在控制设备通过有线与各电池控制模块通信信息的情况下，对于各电池控制模块而言，需要连接电池控制模块和控制设备的通信线路，由此增大了构造的尺寸。
此外，控制设备与各电池控制模块交换信息，因此增加了控制设备上的载荷。
本发明的目的是提供一种能解决上述问题的用于电池组的单电池、电池控制系统以及电池控制方法。
解决问题的方法
假定根据本发明的用于电池组的单电池是与另一单电池互连以用作电池组的单电池，其中，所述单电池由单元电池和控制电路构成，该单元电池为一个电化学电池，而该控制电路包括：测量装置，其用于获取至少包括单元电池电压的电池状态信息；发送装置，其用于将电池状态信息发送至外部；接收装置，其用于接收外部信息；以及装置，该装置用于基于单元电池上的电池状态信息和外部信息对单元电池进行放电，从而使得互连单电池的电压相互接近。
本发明的优点
根据本发明，消除了对电池组中单独的单电池的电压进行集中管理和控制的设备的需求，且对电池组设计中变化的灵活性、制造多种应用中的电池组的便利性以及对使用方而言的可用性的提高是可能的，在用以抑制噪声影响的电池控制系统中防止结构尺寸增大并减小管理设备上的载荷也是可能的。
附图说明
图1是示出了示例性实施例的电池控制系统的框图；
图2是示出了从属设备1的示例的框图；
图3是示出了从属设备3的示例的框图；
图4是示出了从属设备2的示例的框图；
图5是示出了主设备4的示例的框图；
图6是用于说明电池控制系统的操作的顺序图；
图7是用于说明本示例性实施例的修改示例的操作的顺序图；以及
图8是示出了在其中使用封装膜电池的电池控制系统的说明图。
符号描述
1、2、3从属设备
1a、2a、3a电池电压检测电路
1b、2b、3b电流检测电路
1c、2c、3c电池温度检测电路
1d、2d、3d均衡电路
1e、2e、3e信息存储电路
1e1、2e1、3e1等级存储部
1e2、2e2、3e2第一发送目的地存储部
1e3、2e4、3e3电压存储部
1e4、2e5、3e4目标电压存储部
2e3第二发送目的地存储部
1f、2f、3f通信电路
1g、2g、3g  CPU
1h、2h、3h电源电路
4主设备
4a、4d通信电路
4b信息存储电路
4c继电器驱动电路
4e冷却风扇驱动电路
4f CPU
4g电源电路
5至7电池
8冷却风扇
9a电池元件
9b封装膜
9c金属层
9d绝缘层
9e密封层
9f密封层
具体实施方式
下面将参照附图描述示例性实施例。
图1是示出了第一示例性实施例的电池控制系统的框图。
在图1中，电池控制系统包括三个或多于三个从属设备(本示例性实施例中为从属设备1至3)和主设备4。
多个从属设备1至3为通信设备的示例。多个从属设备1至3各由一个芯片构成并预先进行了分级。从属设备1至3以及主设备4使用该等级来作为相应从属设备的标识符。在本示例性实施例中，从属设备1被设置为等级“1”，从属设备2被设置为等级“2”，而从属设备3被设置为等级″3″。应当注意的是，在本示例性实施例中，等级值越小，其等级越高。
从属设备1具有最高等级“1”，与电池5相对应并且检测电池5上的信息。此外，从属设备1通过有线或无线与从属设备2和主设备4进行通信。
从属设备1和电池5组成单电池。从属设备1为控制电路的示例。电池5为单元电池的示例。
从属设备2对应于电池6，并且检测电池6上的信息。此外，从属设备2通过有线或无线与从属设备1、从属设备3以及主设备4进行通信。
从属设备2和电池6组成单电池。从属设备2为控制电路的示例。电池6为单元电池的示例。
从属设备3具有最低等级“3”，与电池7相对应，并且检测电池7上的信息。此外，从属设备3通过有线或无线与从属设备2和主设备4进行通信。
从属设备3和电池7组成单电池。从属设备3为控制电路的示例。电池7为单元电池的示例。
主设备4将启动信号发送至最高等级从属设备，具体而言是从属设备1。
电池5至7是，例如，锂离子二次电池组电池。电池5至7串联连接。应当注意的是，电池5至7可并联连接。此外，最高等级从属设备1邻接具有紧接最高等级的等级的从属设备2。最低等级从属设备3邻接具有紧接于最低等级之前的等级的从属设备2。从属设备2邻接具有紧接于从属设备2的等级之前的等级的从属设备1，以及具有紧接于从属设备2的等级之后的等级的从属设备3。
图2为示出了从属设备1的示例的框图。应注意的是，在图2中，与图1所示相同的部分提供有相同的符号。
在图2中，从属设备1为最高等级通信设备的示例。从属设备1包括电池电压检测电路1a、电流检测电路1b、电池温度检测电路1c、均衡电路1d、信息存储电路1e、通信电路1f、CPU 1g以及电源电路1h。信息存储电路1e包括等级存储部1e1、第一发送目的地存储部1e2、电压存储部1e3、以及目标电压存储部1e4。
通常可将电池电压检测电路1a称作为第一检测装置和测量装置。
电池电压检测电路1a为第一检测部和测量部的示例。电池电压检测电路1a检测电池5的电压，并将电压值(电池信息信息)提供至CPU1g。电流检测电路1b检测从电池5流出的电流，并将电流值提供至CPU1g。
通常可将电池温度检测电路1c称作为测量装置。
电池温度检测电路1c检测电池5的温度，并将温度(电池状态信息)提供至CPU 1g。
通常可以将均衡电路1d看成是第一调节装置和放电装置。
均衡电路1d是第一调节部和放电部的示例。均衡电路1d调节电池5的电压。例如，均衡电路1d是具有开关的电阻元件，当闭合开关时，允许来自电池5的电流流过该电阻元件，从而减小电池5的电压。
信息存储电路1e存储各种信息。
等级存储部1e1存储提供至从属设备1的等级“1”(最高等级)。
第一发送目的地存储部1e2存储有关信息发送目的地的信息。具体而言，作为紧接最高等级“1”的等级的等级“2”被存储在第一发送目的地存储部1e2中。应当注意的是，等级“2”被提供至从属设备2。也就是说，在第一发送目的地存储部1e2中，从属设备2的标识符被存储为发送目的地。
电压存储部1e3存储由电池电压检测电路1a检测的电压值。
目标电压存储部1e4存储目标电压值。具体而言，电池5至7的电压值中的最低电压值被存储在目标电压存储部1e4中。
通常可将通信电路1f称作为第一通信装置、发送装置和接收装置。
通信电路1f是第一通信部、发送部和接收部的示例。通信电路1f与主设备4以及存储在第一发送目的地存储部1e2中的发送目的地通信。
通常可将CPU 1g称作为第一控制装置。
CPU 1g为第一控制部的示例。CPU 1g控制从属设备1的操作。例如，CPU 1g执行如下控制。
当通信电路1f接收来自主设备4的启动信号时，CPU 1g将电池电压检测电路1a所检测的电压值从通信电路1f发送至从属设备2，其被存储为第一发送目的地存储部1e2中的发送目的地。
当通信电路1f接收来自从属设备2的电压值时，CPU 1g使均衡电路1d执行将电池5的电压调节到所接收的电压值的操作。具体而言，CPU 1g将所接收的电压值存储到目标电压存储部1e4中，然后使均衡电路1d执行将电池5的电压调节为存储在目标电压存储部1e4中的电压值的操作。
此外，CPU 1g使通信电路1f执行将电池电压检测电路1a所检测的电压以及从属设备1的等级“1”(从属设备1的标识符)发送至主设备4的处理。CPU 1g使通信电路1f执行将电流检测电路1b所检测的电流以及等级“1”发送至主设备4的处理。CPU 1g使得通信电路1f执行将温度检测电路1c所检测的温度以及等级“1”发送至主设备4的处理。
CPU 1g基于电池状态信息(电池5的电压)和外部信息(来自另一单电池的信息)，通过使用均衡电路1d来使电池5放电，从而使得互连的单电池的电压彼此更接近。
电源电路1h将功率供给从属设备1内的各电路。
图3是示出了从属设备3的示例的框图。应当注意的是，图3中与图1所示相同的组件被提供有相同的符号。
在图3中，从属设备3为该最低等级通信设备的示例。从属设备3包括电池电压检测电路3a、电流检测电路3b、电池温度检测电路3c、均衡电路3d、信息存储电路3e、通信电路3f、CPU 3g、以及电源电路3h。信息存储电路3e包括等级存储部3e1、第一发送目的地存储部3e2、电压存储部3e3、以及目标电压存储部3e4。
通常可将电池电压检测电路3a称作为第二检测装置和测量装置。
电池电压检测电路3a为第二检测部和测量部的示例。电池电压检测电路3a检测电池7的电压值，并将电压值(电池信息信息)提供至CPU 3g。电流检测电路3b检测从电池7流出的电流，并将电流值提供至CPU 3g。
通常可将电池温度检测电路3c称作为测量装置。
电池温度检测电路3c检测电池7的温度，并将温度(电池状态信息)提供至CPU 3g。
通常可将均衡电路3d称作为第二调节装置或放电装置。
均衡电路3d是第二调节部和放电部的示例。均衡电路3d调节电池7的电压。例如，均衡电路3d是具有开关的电阻元件，当开关导通时，允许来自电池7的电流流过该电阻元件，从而减小电池7的电压。
信息存储电路3e存储各种信息。
等级存储部3e1存储提供至从属设备3的等级“3”(最低等级)。
第一发送目的地存储部3e2存储有关信息发送目的地的信息。具体而言，作为紧接于最低等级″3″之前的等级的等级“2”被存储在第一发送目的地存储部3e2中。应当注意的是，等级“2”被提供至从属设备2。也就是说，在第一发送目的地存储部3e2中，从属设备2的标识符被存储为发送目的地。
电压存储部3e3存储由电池电压检测电路3a检测的电池7的电压值。
目标电压存储部3e4存储目标电压值。具体而言，电池5至7的电压值中的最低电压值被存储在目标电压存储部3e4中。
通常可将通信电路3f称作为第二通信装置、发送装置和接收装置。
通信电路3f为第二通信部、发送部和接收部的示例。通信电路3f由CPU 3g控制，并与主设备4以及存储在第一发送目的地存储部3e2中的发送目的地进行通信。
通常可将CPU 3g称作为第二控制装置。
CPU 3g为第二控制部的示例。CPU 3g控制从属设备3的操作。例如，CPU 3g执行如下控制。
当通信电路3f接收来自被存储为第一发送目的地存储部3e2中的发送目的地的从属设备2的电压值时，CPU 3g选择所接收的电压值与电池电压检测电路3a所检测的电压值之间的较低电压值。
CPU 3g将所选择的电压值从通信电路3f发送至从属设备2，其被存储为第一发送目的地存储部3e2中的发送目的地。
CPU 3g使均衡电路3d执行将电池7的电压调节为所选电压值的操作。具体而言，CPU 3g将所选择的电压值存储到目标电压存储部3e4中，然后使均衡电路3d执行将电池7的电压调节为存储在目标电压存储部3e4中的电压值的操作。
此外，CPU 3g使通信电路3f执行将电池电压检测电路3a所检测的电压以及从属设备3的等级“3”(从属设备3的标识符)发送至主设备4的处理。CPU 3g使通信电路3f执行将电流检测电路3b所检测的电流以及等级“3”发送至主设备4的处理。CPU 3g使通信电路3f执行将温度检测电路3c所检测的温度以及等级“3”发送至主设备4的处理。
CPU 3g基于电池状态信息(电池7的电压)和外部信息(来自另一单电池的信息)，通过使用均衡电路3d来使电池7放电，从而使得互连的单电池的电压相互更接近。
电源电路3h将功率供给从属设备3中的各电路。
图4是示出了从属设备2的示例的框图。应当注意的是，在图4中，与图1所示相同的组件被提供相同的符号。
在图4中，从属设备2为其他通信设备的示例。从属设备2包括电池电压检测电路2a、电流检测电路2b、电池温度检测电路2c、均衡电路2d、信息存储电路2e、通信电路2f、CPU 2g以及电源电路2h。信息存储电路2e包括等级存储部2e1、第一发送目的地存储部2e2、第二发送目的地存储部2e3、电压存储部2e4、以及目标电压存储部2e5。
通常可将电池电压检测电路2a称作为第三检测装置和测量装置。
电池电压检测电路2a为第三检测部和测量部的示例。电池电压检测电路2a检测电池6的电压值，并将电压值(电池信息信息)提供至CPU2g。电流检测电路2b检测从电池6流出的电流，并将电流值提供至CPU2g。
通常可将电池温度检测电路2c称作为测量装置。
电池温度检测电路2c检测电池6的温度，并将温度(电池状态信息)提供至CPU 2g。
通常可将均衡电路2d称作为第三调节装置和放电装置。
均衡电路2d是第三调节部和放电部的示例。均衡电路2d调节电池6的电压。例如，均衡电路2d为具有开关的电阻元件，当开关导通时，允许来自电池6的电流流过该电阻元件，从而减小电池6的电压。
信息存储电路2e存储各种信息。
等级存储部2e1存储提供至从属设备2的等级“2”。
第一发送目的地存储部2e2存储有关信息发送目的地的信息。具体而言，紧接于等级“2”之后的等级“3”被存储在第一发送目的地存储部2e2中。应当注意的是，等级″3″被提供至从属设备3。也就是说，在第一发送目的地存储部2e2中，从属设备3的标识符被存储为发送目的地。
第二发送目的地存储部2e3存储有关信息发送目的地的信息。具体而言，紧接于等级“2”之前的等级“1”被存储在第二发送目的地存储部2e3中。应当注意的是，等级“1”被提供至从属设备1。也就是说，在第二发送目的地存储部2e3中，从属设备1的标识符被存储为发送目的地。
电压存储部2e4存储由电池电压检测电路2a检测的电池6的电压值。
目标电压存储部2e5存储目标电压值。具体而言，电池5至7的电压值中的最低电压值被存储在目标电压存储部2e5中。
通常可将通信电路2f称作为第三通信装置、发送装置和接收装置。
通信电路2f为第三通信部、发送部和接收部的示例。通信电路2f与存储在第一发送目的地存储部2e2中的发送目的地、存储在第二发送目的地存储部2e3中的发送目的地、以及主设备4进行通信。
通常可将CPU 2g称作为第三控制装置。
CPU 2g为第三控制部的示例。CPU 2g控制从属设备2的操作。
例如，CPU2g执行如下控制。
当通信电路2f接收来自被存储为第二发送目的地存储部2e3中的发送目的地的从属设备1的电压值时，CPU 2g选择从属设备1的电压值与电池电压检测电路2a所检测的电压值之间的较低的电压值。随后，CPU 2g将所选择的电压值从通信电路2f发送至从属设备3，其被存储为第一发送目的地存储部2e2中的发送目的地。
当通信电路2f接收来自被存储为第一发送目的地存储部2e2中的发送目的地的从属设备3的电压值时，CPU 2g将来自从属设备3的电压值从通信电路2f发送至从属设备1，其被存储为第二发送目的地存储部2e3中的发送目的地。
此后，CPU 2g使均衡电路2d执行将电池6的电压调节为发送至从属设备1的电压值的操作。具体而言，CPU 2g将发送至从属设备1的电压值存储到目标电压存储部2e5中，然后使均衡电路2d执行将电池6的电压调节为存储在目标电压存储部2e5中的电压值的操作。
此外，CPU 2g使通信电路2f执行将电池电压检测电路2a所检测的电压以及从属设备2的等级“2”(从属设备2的标识符)发送至主设备4的处理。CPU 2g使通信电路2f执行将电流检测电路2b所检测的电流以及等级“2”发送至主设备4的处理。CPU 2g使通信电路2f执行将温度检测电路2c所检测的温度以及等级“2”发送至主设备4的处理。
CPU 2g基于电池状态信息(电池6的电压)和外部信息(来自另一单电池的信息)，通过使用均衡电路2d来使电池6放电，从而使得互连的单电池的电压相互更接近。
电源电路2h将功率供给从属设备2中的各电路。
图5是示出了主设备4的示例的框图。应当注意的是，在图5中，与图1所示相同的组件被提供有相同的符号。
在图5中，主设备4为管理设备的示例。主设备4管理多个从属设备1至3，并控制冷却风扇8。
主设备4包括通信电路4a、信息存储电路4b、继电器驱动电路4c、通信电路4d、冷却风扇驱动电路4e、CPU 4f、以及电源电路4g。
通信电路4a与从属设备1至3进行通信。例如，通信电路4a将启动信号发送至从属设备1，并接收有关电池的信息，以及从属设备的标识符(等级)。
信息存储电路4b存储各种信息。例如，继电器驱动电路4c驱动用于启动未示出电路的继电器(未示出)。通信电路4d与未示出的另一设备进行通信。冷却风扇驱动电路4e驱动冷却风扇8。CPU 4f控制主设备4的操作。电源电路4g将功率供给主设备4中的各电路。
下面对操作进行描述。
图6是用于说明电池控制系统的操作的序列图。在图6中，与图1所示相同的组件被提供有相同的符号。下面参照图6描述电池控制系统的操作。
当操作电池控制系统的电源开关(未示出)时，从属设备1至3的电源电路1h至3h，以及主设备4的电源电路4g开始操作，并将功率供给每个电路。
在接收到功率供给时，主设备4的CPU4f以及从属设备1至3的CPU1g至3g执行初始化处理(步骤S1至S4)。
在从属设备1中，在初始化处理完成时，CPU1g使电池电压检测电路1a检测电池5的电压值。在电池5的电压值检测之后，电池电压检测电路1a将电池5的电压提供至CPU1g(步骤S5)。在接收到电池5的电压值之后，CPU1g将电池5的电压值存储到电压存储部1e3中(步骤S6)。
而且，在从属设备2中，在初始化处理完成之后，CPU2g使电池电压检测电路2a检测电池6的电压值。在检测到电池6的电压值之后，电池电压检测电路2a将电池6的电压提供至CPU2g(步骤S7)。在接收到电池7的电压值之后，CPU2g将电池7的电压值存储到电压存储部2e4中(步骤S8)。
此外，在从属设备3中，在初始化处理完成之后，CPU3g使电池电压检测电路3a检测电池7的电压值。电池电压检测电路3a将电池7的电压值提供至CPU3g(步骤S9)。在接收到电池7的电压值之后，CPU3g将电池7的电压值存储到电压存储部3e3中(步骤S10)。
然后，在主设备4中，CPU4f将启动信号从通信电路4a发送至从属设备1(步骤S11)。
在从属设备1中，在接收到启动信号之后，通信电路1f将启动信号提供至CPU1g。在接收到启动信号之后，CPU1g从电压存储部1e3读取电池5的电压值，还从等级存储部1e1读取等级“1”，并且从第一发送目的地存储部1e2读取指示发送目的地的等级“2”。CPU1g将电池5的电压值和等级“1”从通信电路1f发送至具有等级“2”的从属设备2(步骤S12)。
在从属设备2中，在接收到电池5的电压值和等级“1”之后，通信电路2f将电池5的电压值和等级“1”提供给CPU2g。在接收到电池5的电压值和等级“1”之后，CPU2g确定从从属设备1中接收了信息，因为等级“1”指示紧接于存储在等级存储部2e1中的等级“2”之前的等级。
在确定从从属设备1接收了信息之后，CPU2g在存储在电压存储部2e4中的电池6的电压值(检测电压)和电池5的电压值(接收电压)之间选择较低的电压值。应指出的是，当电池5的电压值等于电池6的电压值时，CPU2g可以选择电池5的电压值，或可以选择电池6的电压值(步骤S13)。
在选择了电压值之后，CPU2g从等级存储部2e1中读取等级“2”，并且还从第一发送目的地存储部2e2中读取指示发送目的地的等级“3”。CPU2g将选择的电压值和等级“2”从通信电路2f发送至具有等级“3”的从属设备3(步骤S14)。
在从属设备3中，在接收到电压值和等级“2”之后，通信电路3f将电压值和等级“2”提供给CPU3g。在接收到电压值和等级“2”之后，CPU3g确定从从属设备2接收了信息，因为等级“2”指示紧接于存储在等级存储部3e1中的等级“3”之前的等级。
在确定从从属设备2接收了信息之后，CPU3g在存储于电压存储部3e3中的电池7的电压值(检测电压)和电压值(接收电压)之间选择较低的电压值。应指出的是，当接收电压值等于电池7的电压值时，CPU3g可以选择接收电压值，或可以选择电池7的电压值(步骤S15)。
因此，在步骤S15中，CPU3g在电池5、6和7的电压值中选择最低电压值。
在选择了电压值之后，CPU3g将选择的电压值存储到目标电压存储部3e4中(步骤S16)。
在将电压值存储到目标电压存储部3e4中之后，CPU3g从等级存储部3e1读取等级“3”，并且还从第一发送目的地存储部3e2读取指示发送目的地的等级“2”。CPU3g将选择的电压值和等级“3”从通信电路3f发送至具有等级“2”的从属设备2(步骤S17)。
在选择的电压值和等级“3”的发送完成之后，CPU3g使均衡电路3d执行将电池7的电压调节为存储在目标电压存储部3e4的电压值的操作(步骤S18)。因此，电池7的电压变成等于在电池5、6和7的电压值中最低的电压值。
在从属设备2中，在接收到电压值和等级“3”之后，通信电路2f将电压值和等级“3”提供至CPU2g。在接收到电压值和等级“3”之后，CPU2g确定从从属设备3接收了信息，因为等级“3”指示紧接于存储在等级存储部2e1中的等级“2”之后的等级。
在确定从从属设备3接收了信息之后，CPU2g将接收到的电压值存储至目标电压存储部2e5(步骤S19)。
在将电压值存储到目标电压存储部2e5中之后，CPU2g从等级存储部2e1读取等级“2”，并且还从第二发送目的地存储部2e3读取指示发送目的地的等级“1”。CPU2g将存储在目标电压储存部2e5的电压值和等级“2”从通信电路2f发送至具有等级“1”的从属设备1(步骤S20)。
在存储在目标电压存储部2e5的电压值和等级“2”的发送完成之后，CPU2g使均衡电路2d执行将电池6的电压调节为存储在目标电压存储部2e5中的电压值的操作(步骤S21)。因此，电池6的电压变成与电池5、6和7的电压值中最低的电压值相等。
在从属设备1中，在接收到电压值和等级“2”之后，通信电路1f将电压值和等级“2”提供给CPU1g。在接收到电压值和等级“2”之后，CPU1g确定从从属设备2接收了信息，因为等级“2”指示紧接于存储在等级存储部1e1中的等级“1”之后的等级。
在确定从从属设备2接收了信息之后，CPU1g将接收的电压值存储到目标电压存储部1e4中(步骤S22)。
CPU1g使均衡电路1d执行将电池5的电压调节为存储在目标电压存储部1e4中的电压值的操作(步骤S23)。因此，电池5的电压变成与电池5、6和7的电压值中最低的电压值相等。相应地，电池5、6和7的电压变成与电池5、6和7的电压值中最低的电压值相等。
本发明者认为，在整个电池组上执行电压平衡控制等时，不是其中仅使用一个集中控制设备来控制电池组的构造，而是其中每个电池都分离地设置有做出控制电池组所必需的确定的确定部的构造，允许对用于改变电池组设计的灵活性、在多种应用中制造电池组的便利性以及对用户方而言的可用性的改善。
应注意的是，主设备4仅将启动信号作为触发发送至从属设备1，并且不集中地管理每个从属设备的电压值。
根据本示例性实施例，可以提供一种电池，在其中，在电池安装部分的外部上不生成诸如电池组均衡器的集中管理设备的情况下，仅通过连接多个单电池并且将这些单电池安装在目标设备上，在自主地保持单电池之间的电压平衡的同时，可以获取目标电压和电流。
因此，即使在诸如改变串联电池的数目地改变电池组的设计过程中，也消除了用于重新设计集中控制设备的需求，提高了设计更改的灵活性，并且对于用户，即，需要安装电池的设备的制造商而言，可用性得到改善。而且，对于电池的制造商，制造多种用途的电池组的方便性得到提高。
此外，根据本示例性实施例，各个从属设备1至3按照根据等级的顺序，传递关于电池5至7的电压值的信息，结果，多个电池5至7之间的最低电压值在各个从属设备1至3之间被共享，并且各个电池5至7的电压被调节为那些电池中的最低电压。
由于这个原因，当根据等级设置各个从属设备1至3时，各个从属设备1至3之间的通信距离能够被缩短。从而，当从属设备1至3以无线方式通信时，使这些设备抵抗噪声的影响是可能的。而且，当各个从属设备1至3通过有线方式进行通信时，可以缩短通信线路以缩小构造的大小。
而且，由于消除了主设备4的与所有从属设备单独地交换信息的需要，所以减少主设备4的载荷是可能的。
在本示例性实施例中，最高等级从属设备1邻近于具有比最高等级次一等级的从属设备2，最低等级从属设备3邻近于具有紧接于最低等级之前等级的从属设备2，并且从属设备2邻近于具有紧接于从属设备2的等级之前和之后的等级的从属设备1和3。
在该情形下，各个从属设备之间的通信距离被缩短。因此，当各个从属设备通过有线连接彼此通信时，使得这些设备可以抵抗噪声的干扰。而且，当各个从属设备通过有线连接彼此通信时，可以缩短通信线路以便于缩小构造的大小。
接下来描述本示例性实施例的修改示例。
图7是用于描述本示例性实施例的修改示例的操作的序列图。应注意的是，在图7中，与在图6中所示操作相同的操作被赋予相同符号。在下文中，参考图7描述修改示例的操作，集中在与在图6中所示的操作的不同点上。
在完成初始化处理之后，在使得电池电压检测电路1a检测电池5的电压值的同时，CPU1g使电流检测电路1b检测从电池5流出的电流，并且还使电池温度检测电路1c检测电池5的温度(步骤S101)。
在完成初始化处理之后，在使得电池电压检测电路2a检测电池6的电压值的同时，CPU2g使电流检测电路2b检测从电池6流出的电流，并且还使电池温度检测电路2c检测电池6的温度(步骤S102)。
在完成初始化处理之后，在使得电池电压检测电路3a检测电池7的电压值的同时，CPU3g使电流检测电路3b检测从电池7流出的电流，并且还使电池温度检测电路3c检测电池7的温度(步骤S103)。
在接收到启动信号之后，CPU1g将检测到的电池电压、电池温度和电流与等级“1”(从属设备1的标识符)一起从通信电路1f发送至主设备4(步骤S104)。
在接收到来自从属设备1的电压值之后，CPU2g将检测到的电池电压、电池温度和电流与等级“2”(从属设备2的标识符)一起从通信电路2f发送至主设备4(步骤S105)。
在接收到来自从属设备2的电压值之后，CPU3g将检测到的电池电压、电池温度和电流与等级“3”(从属设备3的标识符)一起从通信电路3f发送至主设备4(步骤S 106)。
在接收到来自从属设备1至3的关于电池的数据之后，CPU4f基于该数据计算分组数据(packed data)(步骤S108)。应指出的是，分组数据是关于通过连接电池5至7而形成的电池组的数据。
CPU4f将分组数据从通信电路4d发送至另一设备(步骤S109)。
根据该修改的实施例，当将启动信号发送至一个从属设备1时，主设备4可以从多个从属设备1至3接收关于电池的信息。从而，主设备4可以管理单独的电池的状态。
应注意的是，当从从属设备1至3所接收的电池温度的任何一个超过规定温度时，CPU4f使冷却风扇驱动电路4e驱动冷却风扇8，以降低电池的温度。
图8是示出了在其中使用封装膜电池的电池控制系统的说明图。在图8中，与图1中所示的相同组件被赋予相同符号。应注意的是，在图8中，出于简化描述的目的，在从属设备1中仅示出了通信电路1f，在从属设备2中仅示出了通信电路2f，在从属设备3中仅示出了通信电路3f。
在图8中，电池5、6和7是每个都包括电池元件9a和包括金属层的封装膜9b的膜封装电池。电池元件9a由正电极板、负电极板和电解液等构成，并且通过由封装膜9b覆盖而被容纳(accommodate)。封装膜9b包括金属层(例如铝层)9c、设置在金属层9c的外围上的绝缘层9d以及密封层9e。此处，可以将金属层直接彼此接合，而没有密封层9e。而且，作为封装膜9b，可以使用将密封层设置在金属层9c的整个内围上的层压膜。各个电池5、6和7被层压成其主表面9f处于彼此相对的状态。
电池元件9a是，例如锂离子电池的元件，该锂离子电池由吸留和释放锂离子的正电极和负电极以及非电解液构成。
此处，对于封装膜9b的各个层的厚度，从可处理性和空间效率的角度来看优选的是，封装膜9b是具有10至100μm厚度的金属层9c、10至40μm厚度的绝缘层9d、以及30至200μm厚度的密封层9e的层压膜。然而，只要构造适合于本示例性实施例的目标，则厚度不限于此。
在本发明中，以如上所述的形式使用封装膜，除了诸如能够减少电池厚度和重量以及仅通过使用热压制成气密封装的已知优势以外，可能取得服务于如下所述的两个目的的效果。
将通信电路1f连接至电池5的金属层9c，将通信电路2f连接至电池6的金属层9c，以及将通信电路3f连接至电池7的金属层9c。
通过使用电池5的金属层9c和电池6的金属层9c，通信电路1f和通信电路2f通过无线信号彼此通信，并且通过使用电池6的金属层9c和电池7的金属层9c，通信电路2f和通信电路3f彼此通信。
此处，由于电池5和电池6各自的主表面9f彼此相对，所以电池5的金属层9c和电池6的金属层9c处于彼此相对的状态。
在使用前述优选形式的封装膜的情形下，当使电池5和电池6以直接接触方式彼此相对时，金属层之间的空间是从20至80μm，即使在未使该电池彼此接触，而在主表面之间设置用于冷却的空间(优选的是在2mm之内)的情形下，金属层之间的空间处于最大为2.1mm的量级。这使得通信电路1f和通信电路2f处于与通过由电池5的金属层9c和电池6的金属层9c构成的电容器彼此连接的情形等效的状态，从而便利了通信电路1f和通信电路2f之间的相互通信。这种状态与使天线更接近的状态相同。
在该示例中，可以使用金属层作为用于通信的天线，以便于简化构造。而且，由于金属层相互邻近并且相互相对，执行其中来自外部的噪声影响较小的良好的通信是可能的。
在上述示例性实施例和示例中，每个示出的构造都是单一示例，并且本发明不限于这些构造。
例如，虽然在上述示例性实施例和示例中，将从属设备2用作具有既非最高等级也非最低等级的等级的从属设备，但是可以设置多个具有既非最高等级也非最低等级的等级的从属设备。
此外，可以将电力线用作通信线。
而且，当将本发明应用于要求精确控制电压的上限和下限的锂离子电池时，本发明是最有效的。然而，该电池不限于锂离子电池而可以做适当改变。
此外，作为另一背景，当一个电池进入异常状态并且发生导致热生成的热失控时，生成的热能被传送给下一电池，从而该异常情形扩散。所以，存在对一个失控电池可能以这种方式引发连锁反应的担忧。
因此，在连锁反应生成之前将所有电池的能量释放可以抑制异常状态的连锁反应。
由于这种原因，在上面的示例性实施例中，当在一个电池中出现异常并且其电压异常降低或其温度异常升高时，需要该电池将异常信息(温度信息)发送至另一电池，并且非异常的另一电池进行自行放电，以安全地释放能量。
在该情形下，每个通信电路使用电池温度作为与另一通信电路进行通信的电池状态信息。而且，对于用于放电的确定，当每个CPU检测到其温度不低于某个设置温度时，其确定电池为异常，并且通过使用通信电路将指示全面放电的信号发送给另一电池，同时通过使用均衡电路，全面释放对应电池的电压。而且，在从另一单电池接收到指示全面放电的信号之后，每个CPU将指示全面放电的信号发送至另一电池，同时通过使用均衡电路全面释放对应电池的电压。
即，基于对应电池的电池状态信息(电池温度)和外部信息(来自另一单电池的信息)，每个CPU将对应电池放电，以便电池组中的所有电池在异常情况下均被安全地放电。
本示例性实施例的电池控制系统是包括三个或多于三个通信设备、以及管理设备的系统，其中，所述通信设备对应于单独的电池，并且被预先分级，所述管理设备将启动信号发送至具有最高等级的通信设备，其中，所述最高等级通信设备包括：第一检测部，其用于检测对应电池的电压值；第一调节部，其用于调节对应电池的电压；第一通信部，其用于与所述管理设备和具有紧接于最高等级之后的等级的通信设备进行通信；以及第一控制部，其用于当第一通信部接收到启动信号时，将由第一检测部检测的电压值从第一通信部发送至后面紧接等级(immediately-following-rank)的通信设备，并且用于当第一通信部从后面紧接等级的传输设备接收到电压值时，通过使用第一调节部，将对应电池的电压调节为由通信装置从后面紧接等级的传输设备接收的电压值，具有最低等级的通信设备包括：第二检测部，其用于检测对应电池的电压值；第二通信部，其用于与具有紧接最低等级之前的等级的通信设备进行通信；第二控制部，其用于当第二通信部从前面紧接等级(immediately-preceding-rank)的通信设备接收到电压值时，在由第二通信部从前面紧接等级的通信设备接收的电压值与由第二检测部所检测的电压值之间选择较低的电压值，并且将该选择电压值从第二通信部发送至前面紧接等级的通信设备；以及第二调节部，其用于将对应电池的电压调节为由第二控制部所选择的电压值，其他通信设备包括：第三检测部，其用于检测对应电池的电压值；第三通信部，其用于与具有紧接于其他通信设备之前和之后的等级的通信设备进行通信；第三控制部，其用于当第三通信部从前面紧接等级的通信设备接收到电压值时，将由第三通信部从前面紧接等级的通信设备接收的电压值与由第三检测部所检测的电压值之间的较低的电压值，从第三通信部发送至后面紧接等级的通信设备，以及当第三通信部从后面紧接等级的通信设备接收到电压值时，将由第三通信部从后面紧接等级的通信设备所接收的电压值，从第三通信部发送至前面紧接等级的通信设备；以及第三调节部，其用于将对应电池的电压调节为从后面紧接等级的通信设备所接收的电压值。
而且，本示例性实施例的电池控制方法是由电池控制系统所执行的方法，该电池控制系统包括三个或多于三个通信设备、以及管理设备，其中，所述通信设备对应于单独的电池并且已经被预先分级，所述管理设备将启动信号发送至具有最高等级的通信设备，所述方法包括：第一检测步骤，其中，最高等级通信设备检测对应电池的电压值；第二检测步骤，其中，与最高等级和最低等级通信设备不同的其他通信设备检测对应电池的电压值；第三检测步骤，其中，具有最低等级的通信设备检测对应电池的电压值；第一发送步骤，其中，在接收到启动信号的情形下，最高等级通信设备将在第一检测步骤中检测的电压值发送至具有紧接于最高等级之后的等级的通信设备；第二发送步骤，其中，其他通信设备在从具有紧接于所述其他通信设备之前的等级的通信设备接收到电压值的情形下，将在从具有紧接于所述其他通信设备之前的等级的通信设备接收的电压值与在第二检测步骤中检测的电压值之间的较低的电压值，发送至具有紧接于所述其他通信设备之后的等级的通信设备；第三发送步骤，其中，最低等级通信设备在从具有紧接于最低等级之前的等级的通信设备接收到电压值的情形下，将在从具有紧接于最低等级之前的等级的通信设备接收的电压值与在第三检测步骤中所检测到的电压值之间的较低的电压值，发送至具有紧接于最低等级通信设备之前的等级的通信设备；第一调节步骤，其中，最低等级通信设备将与最低等级通信设备相对应的电池的电压调节为所述较低的电压值；第四发送步骤，其中，其他通信设备在从具有紧接于所述其他通信设备之后的等级的通信设备接收到电压值的情形下，将从具有紧接于所述其他通信设备之后的等级的通信设备所接收的电压值，发送至具有紧接于所述其他通信设备之前的等级的通信设备；第二调节步骤，其中，所述其他通信设备将与所述其他通信设备相对应的电池的电压调节为从后面紧接等级的通信设备所接收到的电压值；以及第三调节步骤，其中，最高等级通信设备在从具有紧接于最高等级通信设备之后的等级的通信设备接收到电压值的情形下，将与所述最高等级通信设备相对应的电池的电压调节为从具有紧接于最高等级通信设备之后的等级的通信设备所接收的电压值。
根据上述示例性实施例，每个通信设备按照与其等级相对应的顺序，对关于电池电压的信息进行通信，结果，多个电池中的最低电压值在每个通信设备间共享，并且每个电池的电压被调节为最低电压。
由于该原因，响应于每个通信设备的等级来安排通信设备可以缩短每个通信设备之间的通信距离。因此，当每个通信设备通过无线方式通信时，使得设备可以抵抗噪声的影响。而且，当每个通信设备通过有线方式通信时，可以缩短通信线路，以便于减少构造的大小。
而且，由于消除了对管理设备与所有通信设备单独地交换信息的需要，可以减少管理设备的载荷。
此外，理想的是，最高等级通信设备邻近于具有最高等级次一等级的通信设备，最低等级通信设备邻近于具有紧接于最低等级之前的等级的通信设备，并且其他通信设备邻近于具有紧接于所述其他通信设备等级之前和之后的等级的通信设备。
在该情形下，在每个通信设备之间的通信距离被缩短。因此，当每个通信设备通过无线方式进行通信时，使得设备可以抵抗噪声的干扰。而且，当每个通信设备通过有线方式进行通信时，可以缩短通信线路，以便于缩小构造的大小。
而且，理想的是，每个电池可以是膜封装电池，所述膜封装电池包括电池元件和封装膜，所述封装膜包括容纳电池元件的金属层，每个膜封装电池可以被层压成处于其主表面彼此相对的状态，通过使用相应膜封装电池的金属层，第一、第二和第三通信部的每个互相通信。
在该情形下，为了简化构造，将金属层用作用于通信的天线是可能的。而且，由于金属层彼此相对，所以执行良好的通信是可能的。
虽然已经参考本发明的示例性实施例示出了并且描述了本发明，但是本发明不限于这些示例性实施例。本领域的技术人员应理解的是，在不脱离如权利要求所限定的本发明精神和范围的情形下，可对本发明的形式和细节作各种修改。
本发明基于2006年11月6日提交的日本专利申请NO.2006-300615，并要求其优先权的权益，其整体公开内容通过引用合并与此。

Claims (4)

1.一种电池控制系统，包括三个或多于三个通信设备、以及管理设备，所述通信设备对应于单独的电池并且已经被预先分级，所述管理设备将启动信号发送至具有最高等级的所述通信设备，其中
所述最高等级通信设备包括：
第一检测单元，所述第一检测单元检测对应电池的电压值；
第一调节单元，所述第一调节单元调节所述对应电池的电压；
第一通信单元，所述第一通信单元与所述管理设备和具有紧接在所述最高等级之后的等级的通信设备进行通信；以及
第一控制部，所述第一控制部在所述第一通信单元接收到所述启动信号时，将由所述第一检测单元检测到的电压值从所述第一通信单元发送至所述后面紧接等级的通信设备，并且所述第一控制部在所述第一通信单元从所述后面紧接等级的通信设备接收到电压值时，通过使用所述第一调节单元，将所述对应电池的电压调节为由所述第一通信单元从所述后面紧接等级的通信设备接收到的电压值，
具有最低等级的所述通信设备包括：
第二检测单元，所述第二检测单元检测对应电池的电压值；
第二通信单元，所述第二通信单元与具有紧接在所述最低等级之前的等级的通信设备进行通信；
第二控制部，所述第二控制部在所述第二通信单元从所述前面紧接等级的通信设备接收到电压值时，在由所述第二通信单元从所述前面紧接等级的通信设备接收到的电压值与由所述第二检测单元检测到的电压值之间选择较低的电压值，并且所述第二控制部将所述选择的电压值从所述第二通信单元发送至所述前面紧接等级的通信设备；以及
第二调节单元，所述第二调节单元将所述对应电池的电压调节为由所述第二控制单元选择的电压值，
其他所述通信设备包括：
第三检测单元，所述第三检测单元检测对应电池的电压值；
第三通信单元，所述第三通信单元与具有紧接在所述其他通信设备之前和之后的等级的通信设备进行通信；
第三控制单元，所述第三控制单元在所述第三通信单元从所述前面紧接等级的通信设备接收到电压值时，将由所述第三通信单元从所述前面紧接等级的通信设备接收到的电压值与由所述第三检测单元检测到的电压值之间的较低的电压值，从所述第三通信单元发送至所述后面紧接等级的通信设备，并且所述第三控制单元在从所述后面紧接等级的通信设备接收到电压值时，将由所述第三通信单元从所述后面紧接等级的通信设备接收到的电压值从所述第三通信单元发送至所述前面紧接等级的通信设备；以及
第三调节单元，所述第三调节单元将所述对应电池的电压调节为从所述后面紧接等级的通信设备接收到的电压值。
2.根据权利要求1所述的电池控制系统，其中
所述最高等级通信设备邻近于具有紧接在所述最高等级之后的等级的通信设备，
所述最低等级通信设备邻近于具有紧接在所述最低等级之前的等级的通信设备，以及
所述其他通信设备邻近于具有紧接在所述其他通信设备之前和之后的等级的通信设备。
3.根据权利要求1所述的电池控制系统，其中
所述电池的每一个是包括电池元件和封装膜的膜封装电池，所述封装膜包括容纳所述电池元件的金属层，
所述膜封装电池的每一个被层压成处于其主表面彼此相对的状态，以及
通过使用对应膜封装电池的所述金属层，所述第一、第二和第三通信单元的每一个与另一个通信单元进行通信。
4.一种由电池控制系统执行的电池控制方法，所述电池控制系统包括三个或多于三个通信设备、以及管理设备，所述通信设备对应于单独的电池并且已经被预先分级，所述管理设备将启动信号发送至具有最高等级的所述通信设备，其中
所述最高等级通信设备检测对应电池的电压值，
与所述最高等级和最低等级通信设备不同的其他所述通信设备检测对应电池的电压值，
具有最低等级的所述通信设备检测对应电池的电压值，
所述最高等级通信设备在接收到所述启动信号的情形下，将与所述最高等级通信设备相对应的电池的电压值发送至具有紧接在所述最高等级之后的等级的通信设备，
所述其他通信设备在从具有紧接在所述其他通信设备之前的等级的通信设备接收到电压值的情形下，将从具有紧接在所述其他通信设备之前的等级的通信设备接收到的电压值与对应于所述其他通信设备的电的电压值之间的较低的电压值，发送至具有紧接在所述其他通信设备之后的等级的通信设备，
所述最低等级通信设备在从具有紧接在所述最低等级之前的等级的通信设备接收到电压值的情形下，将从具有紧接在所述最低等级之前的等级的通信设备接收到的电压值与对应于所述最低等级通信设备的电池的电压值之间的较低的电压值，发送至具有紧接在所述最低等级之前的等级的通信设备，
所述最低等级通信设备将与所述最低等级通信设备相对应的电池的电压调节为所述较低的电压值，
所述其他通信设备在从具有紧接在所述其他通信设备之后的等级的通信设备接收到电压值的情形下，将从具有紧接在所述其他通信设备之后的等级的通信设备接收到的电压值发送至具有紧接在所述其他通信设备之前的等级的通信设备，
所述其他通信设备将与所述其他通信设备相对应的电池的电压调节为从后面紧接等级的通信设备接收到的电压值，以及
所述最高等级通信设备在从具有紧接在所述最高等级之后的等级的通信设备接收到电压值的情形下，将与所述最高等级通信设备相对应的电池的电压调节为从具有紧接在所述最高等级之后的等级的通信设备接收到的电压值。
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