CN102474122B - 电池系统 - Google Patents

电池系统 Download PDF

Info

Publication number
CN102474122B
CN102474122B CN201080034293.5A CN201080034293A CN102474122B CN 102474122 B CN102474122 B CN 102474122B CN 201080034293 A CN201080034293 A CN 201080034293A CN 102474122 B CN102474122 B CN 102474122B
Authority
CN
China
Prior art keywords
circuit
secondary cell
heater
bypass circuit
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201080034293.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102474122A (zh
Inventor
吉田浩明
河村浩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GS Yuasa International Ltd
Original Assignee
GS Yuasa International Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GS Yuasa International Ltd filed Critical GS Yuasa International Ltd
Publication of CN102474122A publication Critical patent/CN102474122A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102474122B publication Critical patent/CN102474122B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0016—Circuits for equalisation of charge between batteries using shunting, discharge or bypass circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/441—Methods for charging or discharging for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/615—Heating or keeping warm
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/657—Means for temperature control structurally associated with the cells by electric or electromagnetic means
    • H01M10/6571—Resistive heaters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/443—Methods for charging or discharging in response to temperature
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

提供一种能够防止充电中的过充电且即使在低温环境下使用也能恰当地使二次电池的充电性能以及输出性能得到发挥的电池系统。其具备：二次电池与保护电路，所述保护电路具备将与所述二次电池的正极端子连接的上游侧主电路、和与负极端子侧连接的下游侧主电路相连接的旁路电路，并按照在充电中所述二次电池的电压高于规定电压时，减少流过所述二次电池的电流，增加流过所述旁路电路的电流，另一方面，在充电中所述二次电池的电压低于规定电压时，增加流过所述二次电池的电流，减少流过所述旁路电路的电流的方式来构成，所述旁路电路具备以流过所述旁路电路的电流进行发热的加热器，且按照对二次电池给予热影响的方式与二次电池接近或者紧密接触地配置加热器。

Description

电池系统
技术领域
本发明涉及具备二次电池与设置有旁路电路的保护电路的电池系统，尤其是涉及在低温环境下所使用的电池系统。
背景技术
现有技术中，作为在各种装置或设备中所搭载的电源，常用的是可充放电的二次电池，关于在小型飞机或直升机等的航空器中所搭载的紧急用(备用)以及发动机起动用的电源，也使用二次电池。
关于所涉及的二次电池，存在有Ni-Cd电池或锂离子二次电池等各种电池，从轻量化以及维护保养的观点出发，正研讨在航空器的电源中采用锂离子二次电池。
但是，二次电池是由通过发电机所发出的电力或从充电器所供给的电力来进行充电的，当所供给的电力电压不稳定时，则存在以比二次电池的充电上限电压要高的电力对二次电池进行充电进而导致过充电的可能性。
尤其是，由于航空器等的移动体是以发动机来驱动发电机，以通过其发电机发出的电力对二次电池进行充电，所以，发电机的输出具有依赖于发动机的输出状态(例如，输出转速)的倾向，所发出的电力的电压发生变动，导致二次电池成为过充电的可能性变高。
若这样对二次电池进行的充电成为过充电，则当二次电池为Ni-Cd电池的情况下，电解液的分解进行进展而产生气体，当二次电池为锂离子二次电池的情况下，因电解液等的分解反应而产生引火性的气体，在最坏的情况下存在有导致起火等的可能性。
由此，在将二次电池用作电源的情况下，设置用于防止过充电的保护电路。尤其是，在使用锂离子二次电池的情况下，由于可能在过充电中导致起火等，务必设置用于防止过充电的保护电路。
接下来，保护电路有各种形态，例如存在具备将与二次电池的正极端子连接的上游侧主电路和与该电池的负极端子连接的下游侧主电路相连接的旁路电路。所涉及的保护电路在充电时二次电池达到规定电压(充电上限电压)时，经由旁路电路来将电流从上游侧主电路向下游侧主电路释放。由此，上述构成的保护电路能够防止二次电池的过充电(例如，参照专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本国特开平7-087673号公报
发明的概要
发明所解决的课题
但是，可充放电的二次电池由于内部电阻在低温环境下较常温下变大，流过电流时的电压变化变大，与常温下相比，较早地达到充电上限电压以及放电下限电压。由此，低温环境下不能充分充电，或者不能供给充分的输出电力，进而导致充电性能以及输出性能降低。于是，在将具备二次电池的电池系统用作低温环境下运转的航空器等的移动体的紧急用以及发动机起动用的电源的情况下，存在发动机起动时不能进行必要电力的充分充电，另外，在紧急时不能供给必要的输出这样的问题。
接下来，在将二次电池用作移动体或装置的电源的情况下，多数采用将多个二次电池串联连接而形成的电池系统，将多个二次电池串联连接而形成的电池系统，在低温环境下由于各二次电池的内部电阻的偏差变大，所以，在对各二次电池流过相同电流值的电流时，充电时的电压的偏差即充电状态的偏差变大。从而存在为了降低该充电状态的偏差并提高电池系统的充电状态进而耗损时间这样的问题。
发明内容
在此，本发明的课题在于提供能够防止二次电池的过充电且即使在低温环境下使用也能够使二次电池的充电性能以及输出性能恰当地发挥的电池系统。
解决课题的手段
本申请的第一发明是一种电池系统，具备二次电池与保护电路，所述电池系统的特征在于，所述保护电路具备将与所述二次电池的正极端子连接的上游侧主电路和与负极端子连接的下游侧主电路相连接的旁路电路，且按照在充电中所述二次电池的电压高于规定电压时，减少流过所述二次电池的电流并且增加流过所述旁路电路的电流，另一方面，在充电中所述二次电池的电压低于规定电压时，增加流过所述二次电池的电流并且减少流过所述旁路电路的电流的方式来构成，所述旁路电路具备以流过所述旁路电路的电流进行发热的加热器，并按照对所述二次电池给予热影响的方式，与所述二次电池接近或者紧密接触地进行配置所述加热器。另外，在此所谓的“上游”意味着在电路中以电流流过的方向为基准，接近充电器等的电力供给源的上边，“下游”意味着在电路中以电流流过的方向为基准，较“上游”，远离充电器等的电力供给源的下边。在此，“充电中”意味着从充电器等对电池系统流过电流的状态。在此，“减少流过所述二次电池的电流并且增加流过所述旁路电路的电流”包含所有的电流均流入所述旁路电路的构成。在此，“增加流过所述二次电池的电流并且减少流过所述旁路电路的电流”包含所有的电流均流入所述二次电池的构成。
在上述构成中，若将规定电压设为二次电池的充电上限电压，则按照在充电中所述二次电池的电压高于规定电压时，减少流过所述二次电池的电流且增加流过所述旁路电路的电流，另一方面，在充电中所述二次电池的电压低于规定电压时，增加流过所述二次电池的电流且减少流过所述旁路电路的电流的方式来构成，能够防止二次电池的过充电。
而且，旁路电路具备以流过该旁路电路的电流进行发热的加热器，并按照对所述二次电池给予热影响的方式，与所述二次电池接近或者紧密接触地进行配置该加热器，所以，通过释放到旁路电路中的电流使加热器进行发热，即使在低温环境下也能够恰当地进行二次电池的充电。即，低温环境下，二次电池的内部电阻比常温下的内部电阻要变大，所以，较之于常温下进行充电的情况，较早地达到规定电压(例如，充电上限电压)，充电电气量比常温下要变小。在具备通常的旁路电路(没有加热器的旁路电路)的电池系统中，即使进一步流过电流，由于二次电池的电压已达到充电上限电压，所以，在二次电池的方向不会流过电流，不能增大二次电池的充电电气量，而根据本发明的构成，在电池电压达到充电上限电压后，通过在旁路电路中流过的电流使加热器进行加热，使二次电池升温，所以，温度上升后的二次电池的内部电阻变小，二次电池的电压降低，在二次电池的电压成为低于充电上限电压时，电流流过二次电池而进行充电。因此，通过反复对二次电池进行加热与充电的切换，即使在低温环境下，也能够将二次电池设为与常温下的满充电状态相同或者大致相同的状态。
另外，二次电池成为了满充电状态后，通过继续来自充电器的电力供给，电流流过加热器，所以，二次电池被加热。即，通过对电池系统的电力继续供给，能够使二次电池加热，进而使该二次电池的内部电阻变小，所以，即使在低温环境下的紧急时，也能够供给充分的输出。
由此，根据上述构成的电池系统，能够防止充电器的过充电，且即使在低温环境下，通过使用充电中的剩余的电力对二次电池加热，能够取得恰当地使二次电池充电性能以及输出性能得到发挥的这样的有益效果。
本申请的第二发明是一种电池系统，该电池系统中串联连接多个由二次电池与保护电路并联连接而形成的并联电路，所述电池系统的特征在于，在各所述并联电路中，所述保护电路具备将与该保护电路所并联连接的所述二次电池的正极端子连接的上游侧主电路和与负极端子连接的下游侧主电路相连接的旁路电路，在各所述并联电路中，按照在该并联电路内的所述二次电池的电压在充电中高于规定电压时，减少流过该二次电池的电流并且增加流过与该二次电池并联连接的所述旁路电路的电流，另一方面，在该并联电路内的所述二次电池的电压在充电中成为低于规定电压时，增加流过该二次电池的电流并且减少流过与该二次电池并联连接的所述旁路电路的电流的方式来构成，在各所述并联电路中，该并联电路内的所述旁路电路具备以流过所述旁路电路的电流进行发热的加热器，并按照对该并联电路内的所述二次电池给予热影响的方式，与所述二次电池接近或者紧密接触地配置该加热器。另外，在此所谓的“上游”意味着在电路中以电流流过的方向为基准，接近充电器等的电力供给源的上边，“下游”意味着在电路中以电流流过的方向为基准，较“上游”，远离充电器等的电力供给源的下边。在此，“充电中”意味着从充电器等对电池系统流过电流的状态。在此，“减少流过所述二次电池的电流并且增加流过所述旁路电路的电流”包含所有的电流均流入所述旁路电路的构成。在此，“增加流过所述二次电池的电流并且减少流过所述旁路电路的电流”包含所有的电流均流入所述二次电池的构成。另外，在三个以上的二次电池串联连接的电池系统中，只要至少二个二次电池具备上述构成的并联电路即可。
根据上述构成，多个二次电池串联地连接的电池系统中，能够取得防止过充电，使各二次电池的充电性能以及输出性能得到发挥这样的效果，且能够在短时间提高二次电池的充电性能。
在多个二次电池串联连接的电池系统中，即使在低温环境下，各二次电池的内部电阻的偏差变大，若在各二次电池中流过相同电流值的电流时，内部电阻较大的二次电池较比内部电阻较小的二次电池早达到规定电压(例如，充电上限电压)。在具备多个二次电池的电池系统中，在对所有的二次电池总括地进行充电以及加热的切换的情况下，将与内部电阻较大的二次电池相匹配地进行加热器的加热，所以，加热器被加热的期间，内部电阻较小的二次电池将不被充电。另一方面，根据上述构成，是以各二次电池进行充电以及加热的切换，所以，能够与各二次电池的内部电阻分别匹配地高效率地进行充电，较之于充电以及加热总括地进行切换的电池系统，能够以短时间提高二次电池的充电状态。其结果，即使在电池系统的充电过程中紧急时的输出成为必要的状况下，也能够供给充分的输出电力。
另外，在多个二次电池相连接的电池系统中，由于二次电池的配置差异，二次电池的温度产生偏差。总括地对这些的二次电池以加热器进行加热时，恰当的温度的二次电池也会被加热，从而存在以过剩的加热导致二次电池的寿命缩短的可能性。而另一方面，根据上述构成，对应于每一个二次电池而在旁路电路中设置加热器，所以，能够与各二次电池的温度匹配地进行最佳的加热，能够防止缩短二次电池的寿命。
本申请的第三发明是一种电池系统，具备二次电池、将与该二次电池的正极端子连接的上游侧主电路和与负极端子连接的下游侧主电路相连接的旁路电路，该电池系统的特征在于，在未进行充电的状态下，在所述二次电池的温度低于规定温度时，按照所述二次电池、所述二次电池的上游侧主电路中的与所述旁路电路的连接位置的下游侧、所述二次电池的下游侧主电路中的与所述旁路电路的连接位置的上游侧以及所述旁路电路成为闭合电路的方式来构成，所述旁路电路具备以流过该旁路电路的电流进行发热的加热器，并按照对所述二次电池给予热影响的方式，与所述二次电池接近或者紧密接触地配置所述加热器。另外，在此，“规定温度”意味着二次电池的充电性能以及输出性能成为标准状态时的温度。在此，“未进行充电的状态”意味着从充电器等不对电池系统流过电流的状态。
这样地二次电池，在由上游侧主电路中的与旁路电路的连接位置的下游侧、下游侧主电路中的与旁路电路的连接位置的上游侧以及旁路电路形成闭合电路时，能够通过二次电池的电力使加热器进行发热。因此，二次电池通过自身电力进行发热的加热器而被加热，输出性能成为恰当的状态。由此，能够防止在起动装置时(例如，起动小型飞机或直升机等的发动机时)的电力不足。
在第一、以及第二发明的电池系统中，优选的是：所述保护电路还具有将旁路电路中的加热器的上游侧与下游侧相连接的加热器旁路电路，并按照在所述二次电池的温度成为高于规定温度时，电流在所述加热器旁路电路流过的方式来构成。如此这样，由于二次电池的温度高于规定温度时不在加热器中流过电流，所以，能够防止加热器将二次电池加热至所需以上。
在上述形态中，优选的是：保护电路在加热器旁路电路的中途位置介设电阻器，且还具备将加热器旁路电路的电阻器的热向外部进行放热的放热机构，在旁路电路与加热器旁路电路的连接位置的至少一方设置电路切换开关，该电路切换开关直到二次电池的温度成为规定温度为止都连接旁路电路中的所述连接位置的上游侧与下游侧，在二次电池的温度高于规定温度时连接旁路电路中的所述连接位置的上游侧与加热器旁路电路。
如此这样，通过电路切换开关的切换，能够切换电流向加热器流过的状态、与电流向加热器旁路电路上的电阻器流过的状态。另外，流过旁路电路的电流在成为向加热器流过的状态时，通过该加热器对二次电池进行加热，从而能够使输出性能以及充电性能成为恰当的状态。与此相对，在成为加热器旁路电路中电流流过的状态时，通过在该加热器旁路电路中所设置的电阻器进行发热，其热通过放热机构向外部进行释放出。这样电阻器发热，放热机构将其热向外部进行释放的期间，加热器不对二次电池进行加热，所以，能够防止对二次电池进行过剩加热。
在第一以及第二的发明的电池系统中，优选的是：所述加热器的电阻值满足以下的式1的关系。通过利用满足以下的式1的关系的电阻值的加热器，成为比加热器的电阻值为满充电状态的二次电池的电阻要小，充电电流易于流入旁路电路，所以，能够防止二次电池的过充电。
所述加热器的电阻值＜所述二次电池的设定充电电压/流过所述二次电池的最大充电电流…(式1)。
作为满足上述式1的加热器，优选在加热器的导线中利用铝、铜或者以这些金属为主成分的合金。在通常的加热器的导线中利用碳或镍铬合金等，为了减小利用了碳或镍铬合金的加热器的电阻，需要增大导线的截面，其结果，加热器的尺寸以及质量变大。另一方面，在加热器的导线中利用铝、铜或者以这些金属为主成分的合金的加热器中，能够以截面较小的导线来减小电阻，所以，能够谋求电池系统的小型轻量化。
在第三发明的电池系统中，还具备将旁路电路中的加热器的上游侧与下游侧相连接的加热器旁路电路，并且按照所述二次电池的温度高于规定温度时，电流在所述加热器旁路电路流过的方式来构成。如此这样，二次电池的温度高于规定温度时，不在加热器中流过电流，所以，能够防止加热器将二次电池加热至所需以上。
在上述的形态中，优选的是：在加热器旁路电路的中途位置介设有电阻器，并且还具备用于将加热器旁路电路的电阻器的热向外部进行放热的放热机构，在旁路电路与加热器旁路电路的连接位置的至少一方设置有电路切换开关，该电路切换开关直到二次电池的温度成为规定温度为止，都连接旁路电路中的所述连接位置的上游侧与下游侧，在二次电池的温度高于规定温度时，连接旁路电路中的所述连接位置的上游侧与加热器旁路电路。
如此这样，通过电路切换开关的切换，能够切换电流流入加热器的状态、与向加热器旁路电路上的电阻器流入的状态。另外，在成为流过旁路电路的电流流入加热器的状态时，能够通过该加热器对二次电池进行加热，并且能将输出性能以及充电性能设为恰当的状态。与此相对，在成为在加热器旁路电路中电流流过的状态时，该加热器旁路电路中所设置的电阻器进行发热，其热通过放热机构而向外部放出。这样电阻器进行发热，并通过放热机构将其热向外部放出的期间，加热器不对二次电池进行加热，所以，能够防止对二次电池过剩加热。
在第三发明的电池系统中，优选的是：在所述二次电池的上游侧主电路中的与所述旁路电路的连接位置的下游侧、所述二次电池的下游侧主电路中的与所述旁路电路的连接位置的上游侧或者所述旁路电路，设置有用于在所述二次电池的温度高于规定温度时将所述闭合电路设为断路的开关机构。
这样，二次电池的温度高于规定温度时，旁路电路即加热器中二次电池的电流不流过，加热器不对二次电池进行加热，所以，能够防止对二次电池过剩加热。
在第三发明的电池系统中，优选的是：在所述二次电池的上游侧主电路中的与所述旁路电路的连接位置的下游侧、所述二次电池的下游侧主电路中的与所述旁路电路的连接位置的上游侧或者所述旁路电路，设置有基于来自外部的信号而形成所述闭合电路的开关机构。在此，“来自外部的信号”是指基于操作者的判断的信号。
如此这样，通过来自外部的信号，由于直到所述开关机构(手动断开闭合开关)成为导通状态为止，旁路电路、二次电池、上游侧主电路以及下游侧主电路不成为闭合电路，所以，能够防止浪费二次电池的电力(蓄电池不再放电)。
在第三发明的电池系统中，优选在所述加热器的导线中利用铝、铜、或者以这些金属为主成分的合金。由于通过在加热器的导线中利用上述金属，能够减小导线的截面，所以，能够谋求电池系统的小型轻量化。
接下来，二次电池优选为锂离子二次电池。较之于Ni-Cd电池等的二次电池，锂离子电池的输出性能以及充电性能在低温环境下易降低，但由于本发明的电池系统具备上述构成的旁路电路，所以，能够使锂离子二次电池的本来性能(常温下的性能)得到发挥。接下来，通过采用锂离子二次电池，能够谋求电池系统的轻量化，另外，能够成为维护保养优异性能。
发明效果
如上所述，根据本发明的电池系统，能够取得既可防止对二次电池的过充电且即使在低温环境下使用也可使二次电池的充电性能以及输出性能恰当地得到发挥这样的有益效果。
附图说明
图1是表示具备本发明的一实施方式所涉及的电池系统的装置(航空器)中的电源部的概略图。
图2是表示同实施方式所涉及的电池系统的概略电路图。
图3是表示本发明的其他实施方式所涉及的电池系统的概略电路图。
图4是表示本发明的其他的实施方式所涉及的电池系统的概略电路图。
图5是表示本发明的更进一步其他的实施方式所涉及的电池系统(基本形的电路)的概略电路图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的一实施方式所涉及的电池系统进行说明。
所涉及的电池系统以二次电池(以下，称为“电池单元”)作为电源而所搭载的各种装置或设备为对象，在本实施方式中，作为紧急用的电源以及发动机起动用的电源以搭载电池单元的小型飞机或直升机(以下，总称为“航空器”)为对象来进行说明。
如图1所示，本实施方式所涉及的电池系统具备可充放电的电池单元1、以及用于防止对该电池单元1的过充电的保护电路2。在航空器上所搭载的紧急用的电源以及发动机起动用的电源一般是由多个电池单元串联配置的，所以，即使在本实施方式所涉及的电池系统S中，具备作为紧急用(备用)以及发动机起动用的电源而串联地连接了的多个电池单元1…。
在本实施方式中，电池单元1采用锂离子二次电池。接下来，各电池单元1在正极端子(未图示)连接上游侧主电路A，在负极端子(未图示)连接下游侧主电路B。本实施方式中，多个电池单元1…串联地连接，所以，与各电池单元1的正极端子连接的各个上游侧主电路A与在电流的流动方向的上游侧相邻的电池单元1的负极端子相连接。由此，本实施方式中，与各电池单元1的正极端子连接的上游侧主电路A成为在上游侧相邻的电池单元1的下游侧主电路B。
接下来，多个电池单元1…中处于最上游的电池单元(电流的流动方向中的最上游的电池单元)1的正极端子经由上游侧主电路A与充电器(未图示)连接，处于最下游的电池单元(电流的纵向中的最下游的电池单元)1的负极端子经由下游侧主电路B与航空器的本体(金属部分)连接，并且接地。
由此，对于多个电池单元1…的每个，经由上游侧主电路A以及下游侧主电路B，来自充电器的电流流过，从而能对各电池单元1进行充电。另外，在本实施方式中，是以航空器的紧急用以及发动机起动用的电源(电池单元1)为对象，所以，对各电池单元1的充电是在飞行中进行的。
接下来，在航空器上搭载有对电池单元1的充电执行进行管理的蓄电池管理单元(BMU)U。所涉及的蓄电池管理单元U构成为至少能够识别电池单元1的温度。本实施方式所涉及的蓄电池管理单元U通过安装于电池单元1的检测机构(未图示)来识别电池单元1的温度、电流值、电压值等。接下来，蓄电池管理单元U基于识别结果，而发出用于指示充电器的充电开始以及停止、后述的开关机构、电路切换用开关的切换等的指示信号。
本实施方式所涉及的电池系统S中，对每一个电池单元1设置一个保护电路2。该电池系统S中，相对于各电池单元1而并联连接独立的保护电路2。即，本实施方式所涉及的电池系统S中，串联地连接多个由电池单元1与保护电路2所并联连接形成的并联电路。各保护电路2具备将与电池单元1的正极端子连接的上游侧主电路A、和与该电池单元1的负极端子连接的下游侧主电路B相连接的旁路电路20。即，保护电路2具备将在上游侧主电路A上设定的连接位置(以下，称为“第一连接位置”)P1、和在下游侧主电路B上设定的连接位置(以下，称为“第二连接位置”)P2相连接的旁路电路20。
各保护电路2按照在充电中电池单元1的电压高于规定电压时，电流经由旁路电路20而从上游侧主电路A流至下游侧主电路B，另一方面，电池单元1的电压低于规定电压时，电流从上游侧主电路A流入至电池单元1的方式来构成。
如图2所示，各保护电路2的旁路电路20具备以该旁路电路20中流过的电流进行发热的加热器21。该加热器21按照该加热器21与电池单元1之间介有热传导物质的层的状态而被配置于电池单元1。另外，该加热器21中使用铝制的导线，该加热器21的电阻值按照比电池单元1的设定充电电压除以流过电池单元1的充电电流的最大值而得到的值要小的方式来调整所述导线的尺寸(截面积、长度)。即，所述加热器21形成为电阻值满足以下的式1的关系，即：
加热器21的电阻值＜电池单元(二次电池)1的设定充电电压/流过电池单元(二次电池)1的最大充电电流…(式1)
旁路电路20中设置有在电池单元1的电压低于规定电压时切断该旁路电路20、且在电池单元1的电压高于规定电压时连接该旁路电路20的开关机构22。在本实施方式中，所述开关机构22是由晶体管构成的。伴随于此，本实施方式所涉及的保护电路2具备用于通过开关机构(晶体管)22使旁路电路20进行断开闭合的开关驱动电路23。另外，本实施方式中的“规定电压”是指电池单元1的充电上限电压，一般意味着电池单元1的设计规格的电池电压。
在此，对开关驱动电路23进行说明，本实施方式所涉及的开关驱动电路23具备：将在旁路电路20中的加热器21与晶体管(开关机构)22之间设定的连接位置(以下，称为“第三连接位置”)P3、和在晶体管(开关机构)22与第二连接位置P2之间设定的连接位置(以下，称为“第四连接位置”)P4相连接的驱动用主电路24；从该驱动用主电路24的中途位置P5所分支出来的分支电路25；用于提供基准电压的直流电压供给源26；以及对分支电路25的电压和直流电压供给源26的基准电压进行比较的比较器27。
所述驱动用主电路24在第三连接位置P3与分支电路25的分支位置P5之间设置有第一电阻器28，并且，在第四连接位置P4与所述分支位置P5之间设置有第二电阻器29。由此，驱动用主电路24以分支位置P5为基准将电池单元1的电压进行分压，分成上游侧与下游侧，对分支电路25施加成为了基准电压的电压。所述直流电压供给源26供给用于对电池单元1的电压是否为基准值(基准电压)进行判定的成为基准的电压，例如，由齐纳二极管或恒定电压电路等来构成。
接下来，所述比较器27比较分支电路25的电压与直流电压供给源26的基准电压，并且按照在分支电路25的电压高于基准电压时，开关机构22连接旁路电路20，而在分支电路25的电压低于基准电压时，开关机构22切断旁路电路20的方式进行指示。在本实施方式中，旁路电路20中所设有的开关机构22采用晶体管，所以，比较器27在分支电路25的电压高于基准电压时，作为指示信号，对晶体管22流入基极电流，晶体管(开关机构)22连接旁路电路20，而在分支电路25的电压低于基准电压时，停止对晶体管的基极电流的供给，晶体管(开关机构)22切断旁路电路20。
本实施方式所涉及的保护电路2，在未对电池单元1进行充电的状态下，该电池单元1的温度低于规定温度时，按照电池单元1、上游侧主电路A中的与旁路电路20的连接位置(第一连接位置)P1的下游侧、下游侧主电路B中的与旁路电路20的连接位置(第二连接位置)P2的上游侧、以及旁路电路20成为闭合电路的方式来构成。另外，“规定温度”意味着成为使电池单元1的电池性能(输出性能以及充电性能)最大限度地得到发挥的环境温度，一般而言，意味着能够使电池单元1的设计规格的电池性能得到发挥的温度。
在此，对电池单元1、上游侧主电路A中的第一连接位置P1的下游侧、下游侧主电路B中的第二连接位置P2的上游侧以及旁路电路20形成闭合电路的具体构成进行说明，本实施方式所涉及的保护电路2具备将旁路电路20中的加热器21的下游侧所设定的第一位置P6与在较旁路电路20中的第一位置P6处于下游侧所设定的第二位置P7相连接的简捷电路(shortcut circuit)30。伴随于此，本实施方式所涉及的保护电路2中，旁路电路20的所述开关机构(晶体管)22设置在第一位置P6与第二位置P7之间。
在简捷电路30中设置有电路断开闭合开关31，该电路断开闭合开关31在电池单元1的温度高于规定温度时切断该简捷电路30且在电池单元1的温度低于规定温度时连接该简捷电路30。
本实施方式中，如上所述，在航空器搭载有蓄电池管理单元U，所以，简捷电路30上的电路断开闭合开关31基于从蓄电池管理单元U发送的指示信号，在电池单元1的温度高于规定温度时切断该简捷电路30，而在电池单元1的温度低于规定温度时连接该简捷电路30。具体而言，电路断开闭合开关31在电池单元1的温度成为-10℃以下，更为优选的是成为-20℃以下时导通(ON)(连接简捷电路30)，在电池单元1的温度成为0℃时截止(OFF)(切断简捷电路30)。
另外，本实施方式所涉及的简捷电路30中设置有通过手动来切换该简捷电路30的断开闭合(切断与连接)的手动断开闭合开关32。
接下来，本实施方式所涉及的保护电路2具备将旁路电路20中的加热器21的上游侧与下游侧相连接的加热器旁路电路40。由此，本实施方式所涉及的保护电路2按照通过加热器21的加热而电池单元1的温度高于规定温度时，电流从加热器旁路电路40中流过的方式来构成。
本实施方式所涉及的保护电路2中，电阻器41介设在加热器旁路电路40的中途位置，伴随于此，具备将加热器旁路电路40的电阻器41的热向外部进行放热的放热机构50。
接下来，本实施方式所涉及的保护电路2，在旁路电路20与加热器旁路电路40的连接位置的至少任意一方(本实施方式中为上游侧的连接位置：以下称为“第五连接位置”)P8，设置有的电路切换开关42，该的电路切换开关42在直到电池单元1的温度成为规定温度为止，将旁路电路20中的第五连接位置P8的上游侧与下游侧相连接，且在电池单元1的温度成为高于规定温度时，将旁路电路20中的第五连接位置P8的上游侧与加热器旁路电路40连接。
在本实施方式中，如上所述，在航空器搭载有蓄电池管理单元U，所以，电路切换开关42按照基于从蓄电池管理单元U发送的指示信号，直到电池单元1的温度成为规定温度为止将旁路电路20中的第五连接位置P8的上游侧与下游侧连接，且在电池单元1的温度成为高于规定温度时将旁路电路20中的第五连接位置P8的上游侧与加热器旁路电路40连接的方式来构成。在此，电路切换开关42可以是在电池单元1的温度成为35℃时，连接至加热器旁路电路40侧，在电池单元1的温度成为0℃时，连接旁路电路20(加热器21侧)，如考虑电池单元1的性能，则优选的是：按照在电池单元1的温度成为25℃时，连接至加热器旁路电路40侧，在电池单元1的温度成为10℃时，连接至旁路电路20(加热器21侧)的方式来构成。
接下来，如图1所示，上游侧主电路A具备：在成为以下状态即流过规定电流以上的电流时、施加规定电压以上的电压时以及电池单元1成为规定温度以上的温度时的至少一种状态时切断上游侧主电路A的断路器60。另外，将上述规定电压设定为比旁路电路20中电流流过时的规定电压要高，将上述规定温度设定为比加热器旁路电路40中电流流过时的规定温度要高。
在本实施方式中，如上所述，多个电池单元1…串联地配置，所以，仅在与最上游的电池单元1连接的上游侧主电路A设置断路器60。所涉及的断路器60在蓄电池管理单元U判断出电池单元1(至少任意一个的电池单元1)的电流值为规定电流值以上时，基于其蓄电池管理单元U的指示，来切断上游侧主电路A。
本实施方式所涉及的保护电路2由以上构成来形成，接着，参照图1以及图2对保护电路2的工作以及航空器的发动机起动及飞行一并进行说明。
首先，操作者(飞行员)在使航空器的发动机进行起动之前，预先将已切断了简捷电路30的手动断开闭合开关32设为“导通”而连接简捷电路30。在该状态下，航空器的发动机未起动，所以，充电器(或者发电机)也未驱动，成为未对电池单元1进行电流供给的状态。
接下来，蓄电池管理单元U在判断出电池单元1的温度低于规定温度的(电池单元1的充放电性能降低的温度环境)的情况下，对电路断开闭合开关31发送用于使简捷电路30连接的指示信号，在判断出电池单元1的温度高于规定温度(电池单元1的充放电性能为恰当的温度环境)的情况下，对电路断开闭合开关31发送用于使简捷电路30切断的指示信号。
于是，操作者在将手动断开闭合开关32设为导通时，在电池单元1的温度高于规定温度的情况下，成为电路断开闭合开关31切断简捷电路30的状态，电池单元1、上游侧主电路A、下游侧主电路B、旁路电路20的一部分以及简捷电路30维持断开状态，不会通过旁路电路20上的加热器21而使电池单元1加热，由于电池单元1的温度高于规定温度，所以，其输出性能成为恰当的状态。
针对于此，操作者(飞行员)在将手动断开闭合开关32设为导通时，在电池单元1低于规定温度的情况下，成为电路断开闭合开关31使简捷电路30进行连接的状态，电池单元1、上游侧主电路A、下游侧主电路B、旁路电路20的一部分以及简捷电路30成为闭合状态。于是，电池单元1通过自身的电力使加热器21进行发热，通过该热而加热至规定温度(或者，其以上的温度)。
于是，电池单元1成为输出性能为恰当的状态，所以，在操作者(飞行员)在使发动机起动时，能够供给其起动中所需的充分电力。
接下来，在使发动机起动之后(飞行时)，成为对电池单元1进行充电。即，蓄电池管理单元U在航空器的飞行中指示充电器对电池单元1进行充电(流过电流)。另外，由于本实施方式的保护电路2中设置有简捷电路30，所以，蓄电池管理单元U与对充电器进行的充电开始的指示一并地指示将简捷电路30的电路断开闭合开关31设为截止(切断简捷电路30)。另外，原则上，在发动机起动后，操作者将手动断开闭合开关32设为截止而切断简捷电路30，但是即使在操作者忘记将手动断开闭合开关32设为截止，如上所述，能够基于蓄电池管理单元U的指示而使电路断开闭合开关31成为截止，所以，飞行中，简捷电路30不会成为通电状态。
由于电池单元1在发动机起动前通过加热器21进行加热，所以，如上述那样地，输出性能成为恰当，且充电性能也成为恰当，从而恰当地进行充电。即，在高空的低温环境下，电池单元1的内部电阻变大，电池单元1的电压立即达到规定电压，但在本实施方式中，在发动机起动前，对电池单元1进行加热，内部电阻变小，所以，能够恰当地进行充电。另外，由于航空器所飞行的高空为低温环境下，电池单元1的温度降低，电池单元1的电压立即达到规定电压，但由于电流流过加热器21而对电池单元1进行加热，所以，被加温的电池单元1的电压降低，电流流过电池单元1而进行充电。通过反复进行该充电与加热的切换，使电池单元1的充电状态成为常温下的满充电状态相同，或者成为大致相同状态。另外，由于在每个电池单元1中都具备旁路电路20，能够与各电池单元1的内部电阻的大小相匹配地进行充电以及加热的切换，较之于总括地对所有的电池单元1的充电以及加热的切换的情况，能够以短时间提高电池单元1的充电状态。
在此，对保护电路2中的具体工作进行说明。在电池单元1的电压低于规定电压的情况下，旁路电路20上的开关机构(晶体管)22在截止状态下切断旁路电路20，不在旁路电路20中流过电流。接下来，在与旁路电路20连续的开关驱动电路23的驱动用主电路24中，由于第一电阻器28以及第二电阻器29的电阻较大(例如，设定为MΩ级的电阻)，在旁路电路20、驱动用主电路24(加热器21、第一电阻器28、第二电阻器29)中，例如仅流过μA级的电流，成为几乎不流过电流的状态。
接下来，随着充电，在电池单元1的电压成为高于规定电压时，经由旁路电路20以及驱动用主电路24而对分支电路25所施加的电压(通过第一电阻器28以及第二电阻器29所分压后的电压)成为比直流电压供给源26所供给的内部基准电压要高。于是，比较器27使开关机构22进行动作(对晶体管22流过基极电流)，使通过开关机构22所切断的旁路电路20成为连接。
由此，来自充电器的电流流至旁路电路20，防止电池单元1的电压超过规定电压(成为过充电)。另外，在旁路电路20中流过电流时，驱动用主电路24中也流过电流，但由于其驱动用主电路24上所设置的第一电阻器28以及第二电阻器29的电阻非常大，所以，几乎所有的电流流入旁路电路20。
接下来，如上所述，通过对电池单元1反复进行的充电以及加热的切换，电池单元1的充电状态成为满充电状态，或者成为与满充电大致相同的状态时，由于电池单元1的电压不降低，所以，来自充电器的剩余的电流流过旁路电路20。电池单元1的充电状态成为满充电状态，或者成为与满充电大致相同的状态后，通过继续来自充电器(或者发电机)的电流供给，在旁路电路20中继续流过电流，该旁路电路20上的加热器21发热，成为加热器21对电池单元1加热的状况。即，即使对电池单元1的充电结束，通过来自充电器(或者发电机)的电流继续流过旁路电路20，电池单元1的温度高于规定温度，成为即使在低温环境下的高空也能够使电池单元1的输出性能恰当地得到发挥的状态，所以，作为紧急时用的电源而灵活运用时，可防止电力不足。
接下来，电流继续流过旁路电路20，加热器21继续发热，将电池单元1加热值所需以上的温度，但在本实施方式中，蓄电池管理单元U在判断出电池单元1的温度成为了比规定温度(充电性能以及输出性能成为恰当的状态的温度范围)要高时，蓄电池管理单元U针对将旁路电路20中的第五连接位置P8的上游侧与下游侧相连接的电路切换开关42，发送用于切断第五连接位置P8的下游侧(加热器21侧)的连接并连接加热器旁路电路40侧的指示信号。
由此，电路切换开关42将位于第五连接位置P8的上游侧的旁路电路20与加热器旁路电路40连接，切换成电流流过加热器旁路电路40的状态(即，加热器21中不流过电流的状态)。于是，在加热器旁路电路40上的电阻器41进行发热，其热通过放热机构50而向外部进行放热，从而能够抑制乃至防止电池单元1被加热。
接下来，蓄电池管理单元U在判断出电池单元1的温度低于规定温度时，蓄电池管理单元U对在第五连接位置P8连接加热器旁路电路40的电路切换开关42，发送用于切断向加热器旁路电路40的连接并连接至旁路电路20(加热器21侧)的指示信号。
由此，电路切换开关42将位于第五连接位置P8的上游侧的旁路电路20与下游侧的旁路电路20(加热器21侧)连接，切换成电流流过加热器21的状态(即，使加热器21发热的状态)。于是，直到使电池单元1成为充电性能以及输出性能恰当状态的温度范围为止，加热器21都进行加热。由此，不仅能够防止对电池单元1的过剩加热，还能防止作为紧急时用的电源而灵活运用时出现电力不足的情形发生。
接下来，因某种故障，电池单元1作为紧急时用的电源被灵活运用，或进行自然放电而电池单元1的电压成为低于规定电压时，经由旁路电路20以及驱动用主电路24而对分支电路25所施加的电压(第一电阻器28以及第二电阻器29进行分压后的电压)成为低于由直流电压供给源26所供给的内部基准电压。于是，比较器27使开关机构22进行动作(对晶体管22的基极电流的供给被停止)，切断通过开关机构22所连接的旁路电路20。
由此，来自充电器的电流从上游侧主电路A流入电池单元1，进行电池单元1的充电。进行该充电中即使处于高空的低温环境，通过反复对电池单元1的充电以及加热的切换，能够再次使电池单元1的充电状态成为常温下的满充电状态或者与满充电状态大致相同的状态。另外，在各电池单元1均具备旁路电路20，所以，各电池单元1能够与各电池单元1的内部电阻的大小相匹配地切换充电以及加热，能够通过短时间提高电池单元1的充电状态。
接下来，在飞行结束后，蓄电池管理单元U对充电器指示使电池单元1的充电停止(停止电流的供给)，电池单元1的充电成为结束，由于与上所述那样在飞行中恰当地进行了对电池单元1的充电，所以，电池单元1中蓄积了下一次的发动机起动时所需的电力。
如上所述，本实施方式所涉及的电池系统S具备电池单元1、以及用于保护使电池单元1免受过充电的保护电路2，保护电路2具备将与电池单元1的正极端子连接的上游侧主电路A、和与该电池单元1的负极端子连接的下游侧主电路B相连接的旁路电路20，并按照充电中电池单元1的电压成为高于规定电压时电流经由旁路电路20而从上游侧主电路A流至下游侧主电路B，而在电池单元1的电压成为低于规定电压时，从上游侧主电路A朝电池单元1流过电流的方式来构成，所以，能够确实可靠地防止电池单元1发生过充电。
接下来，本实施方式所涉及的保护电路2中，旁路电路20具备以流过该旁路电路20的电流进行发热的加热器21，该加热器21按照对电池单元1给予热影响的方式接近或者紧密接触地配置，所以，通过释放到旁路电路20的电流使加热器21进行加热，由此能够加热电池单元1。在高空的低温环境下，电池单元1的内部电阻比常温下要大，充电中会很快达到规定电压，所以，不能提高充电状态，但是，本发明在保护电路2中设置有加热器21，通过反复对电池单元1的充电以及加热的切换，即使在低温环境下，也能够使电池单元1的充电状态成为满充电状态或者与满充电大致相同的状态。
另外，由于即使飞行中各电池单元1成为了满充电状态后，也会通过继续进行来自充电器(或者发电机)的对电池单元1的充电，而使得电流流过保护电路2的加热器21，所以，电池单元1被加热。通过继续进行对电池单元1的充电，飞行中的电池单元1保持在恰当的温度，能够减小电池单元1的内部电阻。其结果，即使低温环境的紧急时，也能够提供充分的输出电力。
并且，在将多个电池单元1串联连接的电池系统S中，在各电池单元1都设置有保护电路2，所以，能够对各电池单元1切换充电以及加热。另外，通过对各电池单元1配备保护电路2，能够与各电池单元1的内部电阻的大小相匹配地在各电池单元1进行效率高的充电以及加热的切换，较之于总括地进行对各电池单元1的充电以及加热的切换的情况，能够短时间内提高电池单元1的充电状态。
另外，本实施方式所涉及的电池系统S中，在各电池单元1都设置加热器21，所以，即使各电池单元1间存在温度的偏差，也能够与各电池单元1相匹配地进行最佳的加热。接下来，在总括地对多个电池单元1进行加热的情况下，对不必进行加热的电池单元1进行过剩的加热，所以，电池单元1的寿命变短，而本实施方式所涉及的电池系统S是与各电池单元1匹配地进行加热，所以，能够抑制因过剩的加热导致电池单元1短命化。
另外，本实施方式所涉及的保护电路2在未对电池单元1进行充电的状态下，在该电池单元1的温度低于规定温度时，电池单元1、上游侧主电路A中的与旁路电路20的第一连接位置P1的下游侧、下游侧主电路B中的与旁路电路20的第二连接位置P2的上游侧以及旁路电路20成为闭合电路而构成，因此对电池单元1能够以自己的电力进行发热的加热器21加热，在起动航空器的发动机时，能够使电池单元1的输出性能恰当地发挥，由此，能够防止电力出现不足。
尤其是，本实施方式中，还具备将在旁路电路20中的加热器21的下游侧所设定的第一位置P6与在旁路电路20中的第一位置P6的下游侧所设定的第二位置P7相连接的简捷电路30，在旁路电路20的第一位置P6与第二位置P7之间设置有在电池单元1的电压成为低于规定电压时切断该旁路电路20、而在电池单元1的电压成为高于规定电压时连接该旁路电路20的开关机构22，简捷电路30中设置有在电池单元1的温度高于规定温度时切断该简捷电路30、并在电池单元1的温度低于规定温度时连接该简捷电路30的电路断开闭合开关31，所以，能够确实可靠地切换电池单元1中电流流过的状态与加热器21中电流流过的状态，而且，即使在低温环境下也能够设定为使电池单元1的输出性能恰当地发挥的状态。
另外，简捷电路30中设置有用于进行该简捷电路30的切断与连接的切换的手动断开闭合开关32，所以，能够防止电池单元1的电力的浪费(蓄电池不再放电)。
接下来，本实施方式所涉及的保护电路2还具备连接旁路电路20中的加热器21的上游侧与下游侧的加热器旁路电路40，由于按照在通过加热器21的加热而电池单元1的温度高于规定温度时，电流流过加热器旁路电路40的方式来构成，因此能够防止加热器21对电池单元1进行所需以上的加热。
尤其是，加热器旁路电路40的中途位置介设有电阻器41并且还具有将加热器旁路电路40的电阻器41的热向外部放热的放热机构50，在连接旁路电路20与加热器旁路电路40的第五连接位置P8设置有直到电池单元1的温度成为规定温度为止都将旁路电路20中的第五连接位置P8的上游侧与下游侧相连接，在电池单元1的温度成为高于规定温度时，将旁路电路20中的第五连接位置P8的上游侧与加热器旁路电路40连接的电路切换开关42，通过电路切换开关42的切换，能够确实可靠地切换加热器21对电池单元1进行加热的状态与加热器21不对电池单元1进行加热的状态。另外，通过加热器21对电池单元1进行的加热，能够保持使电池单元1的输出性能以及充电性能恰当地发挥的状态，并且，能够防止对电池单元1过剩加热。
接下来，由于上游侧主电路A具备在规定电流以上的电流流过时切断上游侧主电路A的断路器60，因此能够防止在异常的状态下进行对电池单元1的充电以及进行基于旁路电路20上的加热器21对电池单元1的加热。
另外，本发明并不限于上述实施方式，不用说在不脱离本发明的主旨的范围内可进行各种变更。
在上述实施方式中，以小型飞机或直升机等的航空器为对象进行了说明，但并不限于此，电池系统S也能够以在冬季或极寒地域运转的车辆、船舶以及极寒地域所使用的装置或设备为对象。
在上述实施方式中，以具备多个电池单元1…串联配置的所谓的电池组的电池系统S为对象进行了说明，但并不限于此，也可以是仅具备单一的电池单元1，另外，也可以是将串联连接多个电池单元1作为一个电池群，并将多个电池群进行并联连接而配置。
在上述实施方式中，对具备简捷电路30以及加热器旁路电路40的保护电路2进行了说明，但并不限于此，例如，保护电路2也可以是如图3所示，具备旁路电路20与加热器旁路电路40的结构，也可以是如图4所示，具备旁路电路20与简捷电路30的结构。
另外，保护电路2也可以是如图5所示，仅具备连接上游侧主电路A与下游侧主电路B的旁路电路20的结构。即，保护电路2至少具备旁路电路20，只要在该旁路电路20上设置有加热器21即可。但是，为了防止加热器21对电池单元1过剩加热，或为了确保装置等的起动时的输出性能，不用说优选设为与上述实施方式相同。
并且，旁路电路20上所设置的加热器21并不限定类型，例如可以是通过电阻进行加热的类型(通过焦耳热进行加热)，也可以是通过感应加热的类型，也可以是通过微波加热等的类型。即，加热器21只要是通过流过旁路电路20的电流进行发热即可，可采用各种类型。
在此，作为使加热器21与电池单元1接近或者紧密接触地进行配置的样式，除了在电池单元1与加热器21之间设置热传导物质的层的状态以外，也能够以在电池单元1与加热器21之间设置空气层的状态，或者，将电池单元1与加热器21直接接触的状态下进行配置。在电池单元1与加热器21之间设置有热传导物质的层或空气层的情况下，为了能够高效率地将加热器21的热传递给电池单元1，优选将所述层的厚度设为5mm以下。
在上述实施方式的保护电路2中，在旁路电路20上作为开关机构22而设置晶体管，并且设置有用于进行基于晶体管的旁路电路20的断开闭合的开关驱动电路23，但并不限于此，例如，也可以是下述这样的开关：蓄电池管理单元U对电池单元1的电压进行识别，在蓄电池管理单元U判断出电池单元1的电压低于规定电压时，基于该蓄电池管理单元U的指示，机械性地切断旁路电路20，另一方面，在蓄电池管理单元U判断出电池单元1的电压高于规定电压时，基于该蓄电池管理单元U的指示，机械性连接旁路电路20这样的开关。
另外，为了要切换电流的流过，上述实施方式是在旁路电路20上设置开关机构22(晶体管)，但并不限于此，例如，也可以构成为：在将在连接上游侧主电路A与旁路电路20的第一连接位置P1、以及连接下游侧主电路B与旁路电路20的第二连接位置P2的至少一者中设置电路切换开关，能够在来自上游侧主电路A的上游侧的电流在主电路(上游侧主电路A或者下游侧主电路B侧)流过的状态，和经由旁路电路20从上游侧主电路A向下游侧主电路B流过的状态之间进行切换。在该情况下，电路切换开关的切换只要基于来自蓄电池管理单元U的指示信号来进行即可。另外，即使在该情况下，不用说，在旁路电路20上设置加热器21，将该加热器21设置在对电池单元1给予热影响的范围内。
在上述实施方式中，仅在与最上游的电池单元1连接的上游侧主电路A设置断路器60，但并不限于此，例如，可在各电池单元1的上游侧主电路A(或者下游侧主电路B)设置断路器60。即使这样，也能够通过断路器60来断开电路，从而阻止电流的流过。
在上述实施方式中，采用基于来自蓄电池管理单元U的指示信号来断开电路的断路器60，但在电路A、B设置断路器60的情况，则并不限于此，例如，也可以设置：在电流值、电压值或者电池单元1的温度为异常值的情况下通过自身的功能来断开电路A、B的熔丝或电流断路器作为断路器60，优选使用常闭规格的导线。
在上述实施方式中，在未对电池单元1进行充电的状态(在发动机起动之前的状态)中，在蓄电池管理单元U在判断出电池单元1的温度低于规定温度时，基于来自蓄电池管理单元U的指示信号，将简捷电路30设为连接(导通)状态，以使旁路电路20、电池单元1、上游侧主电路A以及下游侧主电路B成为闭合电路，但也并不限于此，例如也可以是：取代设置简捷电路30，使在旁路电路20上作为开关机构22而设置的晶体管通过操作者手动，或者经由蓄电池管理单元U进行断开闭合。在该情况下，蓄电池管理单元U只要在判断出电池单元1的温度低于规定温度时进行动作即可，能够防止操作者的误动作。接下来，在构成为在判断出电池单元1的温度低于规定温度时，在使旁路电路20、电池单元1、上游侧主电路A以及下游侧主电路B成为闭合电路的情况下，所述保护电路2也可以在第一连接位置P1(上游侧主电路A中的与旁路电路20的连接位置)的下游侧、第二连接位置P2(下游侧主电路B中的与旁路电路20的连接位置)的上游侧或者旁路电路20设置用于在电池单元1的温度高于规定温度时使所述闭合电路成为断路的开关机构。
上述实施方式中，在简捷电路30设置了电路断开闭合开关31以及手动断开闭合开关32，但是，通过蓄电池管理单元U接收操作者的来自外部的信号，基于该接收，蓄电池管理单元U对电路断开闭合开关31的导通/截止进行指示，由此能够将简捷电路30的开关仅设为电路断开闭合开关31。另外，也可以是：所述保护电路2在第一连接位置P1(上游侧主电路A中的与旁路电路20的连接位置)的下游侧、第二连接位置P2(下游侧主电路B中的与旁路电路20的连接位置)的上游侧或者旁路电路20设置基于来自外部的信号而形成所述闭合电路的开关机构。在该情况下，电池单元1的温度高于规定温度时，即使蓄电池管理单元U接收来自外部的信号，也能够将电路断开闭合开关31(开关机构)设定为不成为导通的状态。
在上述实施方式中，在电池单元1的电压成为高于规定电压时，电流在旁路电路20中流过，在电池单元1的电压成为低于规定电压时，电流在电池单元1中流过，但是，在电池单元1的电压为规定电压的情况下，可以在旁路电路20流过电流，也可以在电池单元1中流过电流。即，只要适宜地决定在电池单元1的电压为规定电压的情况下的电路选择即可。
另外，在上述实施方式中，当电池单元1的温度成为高于规定温度时在加热器旁路电路40中流过电流，当电池单元1的温度成为低于规定温度时在加热器21中流过电流，但是，在电池单元1的温度为规定温度的情况下，既可以在加热器旁路电路40中流过电流，也可以在加热器21中流过电流。即，只要适宜地决定在电池单元1的温度为规定温度的情况下的电路选择即可。
在上述实施方式中，是通过来自蓄电池管理单元U的指示来进行电路断开闭合开关31的导通/截止的切换，但并不限于此，电路断开闭合开关31的导通/截止的切换也可以利用恒温器来进行。
在上述实施方式中，作为电池单元1而以锂离子二次电池为一个示例进行了例举，但并不限于此，可以是Ni-Cd电池或其他的可充放电的二次电池。
标号说明
S…电池系统，1…电池单元(二次电池)，2…保护电路，20…旁路电路，21…加热器，22…开关机构，23…开关驱动电路，24…驱动用主电路，25…分支电路，26…直流电压供给源，27…比较器，28…第一电阻器，29…第二电阻器，30…简捷电路，31…电路断开闭合开关，32…手动断开闭合开关，40…加热器旁路电路，41…电阻器，42…电路切换开关，50…放热机构，60…断路器，A…上游侧主电路，B…下游侧主电路，P1…第一连接位置，P2…第二连接位置，P3…第三连接位置，P4…第四连接位置，P5…中途位置(分支位置)，P6…第一位置，P7…第二位置，P8…第五连接位置，U…蓄电池管理单元。

Claims (5)

1.一种电池系统，其包括串联连接的多个二次电池，
所述二次电池分别具备正极端子与负极端子，
对所述二次电池分别安装有温度检测单元，
上游侧主电路连接于所述正极端子，
下游侧主电路连接于所述负极端子，
对每个所述二次电池分别设置有旁路电路，该旁路电路将所述上游侧主电路与所述下游侧主电路相连接，形成多个将二次电池与旁路电路并联连接的并联电路，多个所述并联电路串联连接，
所述旁路电路具备加热器，该加热器以流过所述旁路电路的电流进行发热，并按照对所述二次电池给予热影响的方式与所述二次电池接近或者紧密接触而配置，
在未进行充电的状态下，在所述二次电池的温度低于规定温度时，形成包含有所述二次电池与所述旁路电路的闭合电路，以所述二次电池的电力使所述加热器发热。
2.根据权利要求1所述的电池系统，其中，
在所述上游侧主电路中的所述上游侧主电路和所述旁路电路相连接的连接位置与所述二次电池的所述正极端子之间的电路、所述下游侧主电路中的所述下游侧主电路和所述旁路电路相连接的连接位置与所述二次电池的所述负极端子之间的电路、所述旁路电路的任意一个中，还具备用于在所述二次电池的温度高于所述规定温度时将所述闭合电路设为断路的电路断开闭合开关。
3.一种电池系统，其包括串联连接的多个二次电池，
所述二次电池分别具备正极端子与负极端子，
上游侧主电路连接于所述正极端子，
下游侧主电路连接于所述负极端子，
对每个所述二次电池分别设置有旁路电路，该旁路电路将所述上游侧主电路与所述下游侧主电路相连接，形成多个将二次电池与旁路电路并联连接的并联电路，多个所述并联电路串联连接，
所述旁路电路具备加热器，该加热器以流过所述旁路电路的电流进行发热，并按照对所述二次电池给予热影响的方式与所述二次电池接近或者紧密接触而配置，
在未进行充电的状态下，在所述上游侧主电路中的所述上游侧主电路和所述旁路电路相连接的连接位置与所述二次电池的所述正极端子之间的电路、所述下游侧主电路中的所述下游侧主电路和所述旁路电路相连接的连接位置与所述二次电池的所述负极端子之间的电路、所述旁路电路的任意一个中，具备基于来自外部的信号而形成包含所述二次电池和所述旁路电路的闭合电路的手动电路断开闭合开关，
通过所述闭合电路的形成，以所述二次电池的电力使所述加热器发热。
4.根据权利要求1或权利要求3所述的电池系统，其特征在于，
所述电池系统还具有将所述旁路电路中的所述加热器的上游侧中的电路与所述加热器的下游侧中的电路相连接的加热器旁路电路，
在所述二次电池的温度高于规定温度时，电流在所述加热器旁路电路流过。
5.根据权利要求4所述的电池系统，其特征在于，
所述加热器旁路电路具备电阻器，且还具备将所述电阻器的热向外部进行放热的放热体，
在所述旁路电路与所述加热器旁路电路的二个连接位置中的至少一个连接位置处还具有电路切换开关，该电路切换开关在所述二次电池的温度高于所述规定温度时，连接所述加热器旁路电路，另一方面，在所述二次电池的温度低于所述规定温度时，切断所述加热器旁路电路。
CN201080034293.5A 2009-08-05 2010-08-04 电池系统 Active CN102474122B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009182655 2009-08-05
JP2009-182655 2009-08-05
PCT/JP2010/063213 WO2011016497A1 (ja) 2009-08-05 2010-08-04 電池システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102474122A CN102474122A (zh) 2012-05-23
CN102474122B true CN102474122B (zh) 2016-11-09

Family

ID=43544392

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201080034293.5A Active CN102474122B (zh) 2009-08-05 2010-08-04 电池系统

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9496722B2 (zh)
EP (1) EP2463985B1 (zh)
JP (1) JP5853696B2 (zh)
CN (1) CN102474122B (zh)
WO (1) WO2011016497A1 (zh)

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5764911B2 (ja) * 2010-11-01 2015-08-19 ソニー株式会社 組電池及び電力消費機器
DE102011077264B4 (de) * 2011-06-09 2024-04-25 Robert Bosch Gmbh Heizeinrichtung für Energiespeichereinrichtung und Verfahren zum Anwärmen von Energiespeicherzellen einer Energiespeichereinrichtung
DE102011107004A1 (de) * 2011-07-09 2013-01-10 Audi Ag Energiespeicheranordnung
JP5758241B2 (ja) * 2011-09-05 2015-08-05 株式会社Ｎｔｔファシリティーズ 電力供給システム及び電力供給方法
US20130108896A1 (en) * 2011-10-31 2013-05-02 Brammo, Inc. Methods and apparatus for combined thermal management, temperature sensing, and passive balancing for battery systems in electric vehicles
CN103213508B (zh) * 2012-01-18 2016-06-01 比亚迪股份有限公司 一种电动车行车控制系统
US10090682B2 (en) * 2012-07-03 2018-10-02 Saft America, Inc. System for transferring control of charge current
CN103580108B (zh) * 2012-08-09 2017-04-12 三星Sdi株式会社 电池组及其单元平衡方法和包括该电池组的能量存储系统
US9276421B2 (en) 2012-10-31 2016-03-01 Motorola Solutions, Inc. Portable rechargeable battery pack and external adapter for same
US9337667B2 (en) 2013-02-28 2016-05-10 Motorola Solutions, Inc. External adapter for battery pack used to power a portable device
CN104037462B (zh) * 2013-03-08 2016-04-27 华硕电脑股份有限公司 电池模块及过充电保护方法
US9520613B2 (en) * 2013-07-23 2016-12-13 Infineon Technologies Ag Battery control with block selection
TW201507319A (zh) * 2013-08-05 2015-02-16 Hon Hai Prec Ind Co Ltd 充放電系統
US9831534B2 (en) 2013-10-18 2017-11-28 Textron Innovations Inc. Lithium ion battery heater systems and methods
JP6280421B2 (ja) * 2014-04-07 2018-02-14 本田技研工業株式会社 電池加温システム
US10118165B2 (en) 2015-02-04 2018-11-06 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Catalyst compositions and use in heavy aromatics conversion processes
CN105186634B (zh) * 2015-10-26 2017-11-28 维沃移动通信有限公司 一种充电电路及移动终端
DE102016208063A1 (de) 2016-05-11 2017-11-16 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Beheizbare Batterie
JP6665826B2 (ja) * 2016-07-22 2020-03-13 株式会社村田製作所 電池装置
CN106785233B (zh) 2016-12-27 2019-04-02 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池结构的加热控制方法、加热控制装置以及电池系统
KR102192188B1 (ko) 2017-04-17 2020-12-16 주식회사 엘지화학 과충전 방지 장치 및 방법
CN207265713U (zh) * 2017-07-28 2018-04-20 特斯拉公司 具有热保护的充电系统
CN108306079B (zh) * 2018-03-29 2023-08-11 成都纵横大鹏无人机科技有限公司 无人机电池保温装置及保温方法
DE102018210662A1 (de) * 2018-06-28 2020-01-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Speichermodul für einen Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs sowie Energiespeicher
DE102018220564A1 (de) 2018-11-29 2020-06-04 Robert Bosch Gmbh Batteriezelle, Verfahren zum Erwärmen einer Batteriezelle und Batteriemodul
CN110635180B (zh) * 2019-08-01 2022-06-28 国网浙江省电力有限公司丽水供电公司 一种蓄电池充放电故障排除装置
US20220029431A1 (en) * 2020-07-23 2022-01-27 Aurora Flight Sciences Corporation, a subsidiary of The Boeing Company Switchable Battery Management System
CN216054914U (zh) * 2021-09-28 2022-03-15 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种可加热电池包、可加热电池系统及车辆
JP2023054555A (ja) * 2021-10-04 2023-04-14 ボーンズ株式会社 二次電池パック
DE102021212921A1 (de) * 2021-11-17 2023-05-17 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Vorrichtung zur Vermeidung von Überspannungen in einem elektrischen Energiespeichersystem
CN114335816B (zh) * 2021-11-30 2024-04-09 中国第一汽车股份有限公司 自加热电池热管理控制装置、电池总成、电动车辆及方法
TWI796871B (zh) * 2021-12-13 2023-03-21 光陽工業股份有限公司 電熱式電池電量平衡模組
DE102023103128A1 (de) 2023-02-09 2024-08-14 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug sowie Kraftfahrzeug

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1289155A (zh) * 1999-09-17 2001-03-28 日本电池株式会社 用于人造卫星的无水电解质电池组件

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE179034T1 (de) * 1991-10-30 1999-04-15 Texas Instruments Inc Verbesserungen für batterien und batteriesysteme
JPH0787673A (ja) 1993-09-13 1995-03-31 Toshiba Corp 充電制御方式
US5825155A (en) 1993-08-09 1998-10-20 Kabushiki Kaisha Toshiba Battery set structure and charge/ discharge control apparatus for lithium-ion battery
US6060864A (en) 1994-08-08 2000-05-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Battery set structure and charge/discharge control apparatus for lithium-ion battery
DE69509117D1 (de) * 1994-11-28 1999-05-20 Chartec Lab As VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR STEUERUNG DER BATTERIETEMPERATUR WaHREND DES AUF-/ENTLADENS
JPH08265987A (ja) * 1995-03-20 1996-10-11 Integuran Kk 直列電池の充電電圧分配装置
JP3644241B2 (ja) * 1998-03-30 2005-04-27 日産自動車株式会社 組電池の充電制御装置およびその制御方法
JP4543208B2 (ja) * 1999-09-17 2010-09-15 株式会社Ｇｓユアサ 人工衛星用非水電解質電池装置
JP4019734B2 (ja) * 2001-03-28 2007-12-12 株式会社ジーエス・ユアサコーポレーション 二次電池の運用方法及び二次電池装置
JP2002291106A (ja) * 2001-03-29 2002-10-04 Mitsubishi Motors Corp 電気自動車のバッテリ充電装置
JP4020650B2 (ja) * 2002-01-30 2007-12-12 三洋電機株式会社 車両用のバッテリー装置
JP3749184B2 (ja) 2002-01-31 2006-02-22 三洋電機株式会社 車両用のバッテリー装置
JP2004336832A (ja) 2003-04-30 2004-11-25 Nissan Motor Co Ltd バッテリの温度制御装置
JP2008010295A (ja) 2006-06-29 2008-01-17 Hokuriku Electric Power Co Inc:The 二次電池の保温方法及び保温装置
KR100778993B1 (ko) 2006-08-31 2007-11-22 삼성에스디아이 주식회사 수지도관형 측면커버 구비 이차전지
JP5439000B2 (ja) 2009-03-19 2014-03-12 株式会社東芝 組電池システム及び組電池の保護装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1289155A (zh) * 1999-09-17 2001-03-28 日本电池株式会社 用于人造卫星的无水电解质电池组件

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2011016497A1 (ja) 2013-01-10
EP2463985B1 (en) 2016-04-27
CN102474122A (zh) 2012-05-23
JP5853696B2 (ja) 2016-02-09
EP2463985A1 (en) 2012-06-13
WO2011016497A1 (ja) 2011-02-10
US20120133329A1 (en) 2012-05-31
US9496722B2 (en) 2016-11-15
EP2463985A4 (en) 2014-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102474122B (zh) 电池系统
US8193773B2 (en) Electronic system for a battery
BR112019005874A2 (pt) Sistema híbrido armazenamento de energia alta confiabilidade
JP2014131479A (ja) 航空機用蓄電池
JP7496134B2 (ja) 蓄電システム
JP7466198B2 (ja) 蓄電システム
JP5361529B2 (ja) リチウムイオン組電池用充電制御装置およびリチウムイオン組電池システム
KR101527546B1 (ko) 배터리 관리 시스템과 이를 포함하는 배터리 팩 보호 장치
CN103378630A (zh) 蓄电池系统
CN106532916B (zh) 一种蓄电池组并联供电控制方法
CA3135858A1 (en) Hybrid propulsion unit for an aircraft
CN109649191A (zh) 一种电动汽车动力电池系统
CN102570513A (zh) 电池管理系统的充放电开关互斥的控制组件
CN205407294U (zh) 一种电池充放电保护系统、电池模组和汽车
JP7557856B2 (ja) 方法、定格電圧調整装置、及び、蓄電装置
JP5541682B2 (ja) リチウムイオン組電池の充電システムおよび充電方法
JP5448564B2 (ja) リチウムイオン組電池の管理装置および管理方法
CN108879031A (zh) 一种用于电动车电池的加热保温系统
CN209650081U (zh) 一种船用动力锂电池高压充放电控制系统
CN211335591U (zh) 一种特种车锂电池电气控制系统
JP7290991B2 (ja) Ｖ２ｈスタンドおよび当該ｖ２ｈスタンドを搭載した蓄電システム
CN105946585B (zh) 一种车辆电源管理系统及电动车辆
CN216216054U (zh) 一种车载备用供电系统
JP5626756B2 (ja) リチウムイオン組電池の管理方法および管理装置
CN114172241B (zh) 一种用于机载综合备份电子仪表系统的备用电源系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant