CN102652268A - 电池电源装置以及电池电源系统 - Google Patents

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CN102652268A CN2011800048518A CN201180004851A CN102652268A CN 102652268 A CN102652268 A CN 102652268A CN 2011800048518 A CN2011800048518 A CN 2011800048518A CN 201180004851 A CN201180004851 A CN 201180004851A CN 102652268 A CN102652268 A CN 102652268A
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Abstract

本发明提供一种电池电源装置以及电池电源系统。电池电源装置包括：并联连接有多个二次电池和用于切断所述二次电池的充放电路径的切断元件的串联电路的电池块；多个第一阻抗的一端分别与所述各串联电路中的所述二次电池与所述切断元件的各连接点连接，所述各第一阻抗的另一端相互连接，从而并联连接有多个所述各切断元件与所述各第一阻抗的串联电路的并联电路；一端与所述各另一端的连接点连接的第二阻抗；对所述并联电路与所述第二阻抗的串联电路施加电压的电源部；根据所述并联电路的两端间的电压与所述第二阻抗的两端间的电压中的至少其中之一，计算出所述并联电路与所述第二阻抗的分压比的分压比计算部；以及基于所述分压比，判定所述多个切断元件有无切断的的判定部。

Description

电池电源装置以及电池电源系统
技术领域
本发明涉及使用并联连接有多个二次电池与切断元件的串联电路的电池块的电池电源装置以及电池电源系统。
背景技术
一直以来，在使用二次电池向负荷电路供电的电池电源装置中，出于确保负荷电路所需的输出电流量之需，广泛使用并联连接多个二次电池的电池块。在这种电池电源装置中，即使并联连接的一部分二次电池断线，也会由剩余的二次电池继续进行电池块的电压输出。因此，检测一部分二次电池的断线并不容易。
对此，以往已知如下的检测断线的技术，即检测使电池块充放电时的电池块的OCV(Open circuit voltage，开路电压)，当一部分二次电池断线时，伴随充放电的OCV的变化量发生变化，根据此变化检测出一部分二次电池的断线(例如，参照专利文献1)。
另外，已知如下技术，即检测电池块的内阻，当一部分二次电池断线时电池块的内阻增大，根据此现象检测一部分二次电池的断线(例如，参照专利文献2)。
但是，在专利文献1所述的技术中，如果电池块不进行充放电则无法检测二次电池的断线。因此，从发生二次电池的断线到检测出该断线的时间延迟较大。
另外，在专利文献2所述的技术中，基于电池块的内阻检测二次电池的断线。电池块的内阻即指合成了并联连接的各二次电池的内阻的阻抗。而且，各二次电池的内阻根据各二次电池的特性偏差、温度环境、各二次电池的劣化程度等各种条件而变化。因此，电池块的内阻的偏差和变动较大，当基于电池块的内阻检测二次电池的断线时，断线的检测精度下降。
专利文献1：日本专利公开公报特开2008-71568号
专利文献2：日本专利公开公报特开2008-27658号
发明内容
本发明的目的在于提供一种电池电源装置以及电池电源系统，在并联连接有多个二次电池和切断元件的串联电路的电池块中，能够缩短检测切断元件的切断所需的时间并提高检测切断元件的切断的检测精度。
本发明一方面所涉及的电池电源装置包括：电池块，并联连接有多个串联电路，所述串联电路是二次电池和用于切断所述二次电池的充放电路径的切断元件的串联电路；多个第一阻抗，各第一阻抗的一端分别与所述各串联电路中的二次电池和切断元件的各连接点连接，各第一阻抗的另一端相互连接；第二阻抗，其一端与所述各第一阻抗的另一端的连接点连接；电源部，通过对由所述多个切断元件和所述多个第一阻抗构成的并联电路中的所述多个切断元件之间的连接点与所述第二阻抗的另一端之间施加电压，从而对所述并联电路与所述第二阻抗的串联电路施加电压；分压比计算部，根据所述并联电路的两端间的电压和所述第二阻抗的两端间的电压中的至少其中之一，计算所述并联电路与所述第二阻抗的分压比；以及判定部，基于所述分压比，判定所述多个切断元件有无切断。
另外，本发明另一方面所涉及的电池电源系统包括：上述电池电源装置；以及对所述电池电源装置进行充放电的外部装置，其中，所述外部装置包括：负荷电路，接收来自所述多个电池块的放电电流的供应；电流供应部，向所述多个电池块供应充电电流；以及充放电控制部，在流过所述电池块的电流不超过从所述电流控制部发送的所述电流限制值的范围内，调节从所述多个电池块向所述负荷电路供应的放电电流、以及从所述电流供应部向所述多个电池块供应的充电电流。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的电池电源装置以及具备该电池电源装置的电池电源系统的一例的框图。
图2是表示图1所示的电池模块的具体结构的一例的电路图。
图3是表示图2所示的电池模块的其他例的电路图。
图4是表示图1所示的电池电源装置的动作的一例的流程图。
图5是表示本发明的第2实施方式所涉及的电池电源系统的结构的一例的框图。
图6是表示存储在图5所示的存储部中的分压比信息的一例的说明图。
图7是表示图5所示的电池电源装置的动作的一例的流程图。
具体实施方式
下面根据附图说明本发明所涉及的实施方式。此外，在各图中标注相同符号的结构表示相同的结构，省略其说明。
(第1实施方式)
图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的电池电源装置以及具备该电池电源装置的电池电源系统的一例的框图。
图1所示的电池电源系统3组合电池电源装置1和外部装置2而构成。图1所示的电池电源装置1包括：m个电池模块BM1、BM2、......、BMm、控制部10、通信部11以及连接端子15、16、17。
m个电池模块BM1、BM2、......、BMm串联连接，电池模块BM1、BM2、......、BMm的串联电路中的正极、即电池模块BM1的正极与连接端子15连接。另外，电池模块BM1、BM2、......、BMm的串联电路中的负极、即电池模块BMm的负极与连接端子16连接。另外，连接端子17与通信部11连接。
此外，电池模块的数量并不限于多个，也可以是一个。下面，将电池模块BM1、BM2、......、BMm总称并标记为电池模块BM，以模块号i(i为1至m的整数)表示电池模块的编号，将模块号i的电池模块标记为电池模块BMi。另外，在以下的记载中，对于其他结构部件，在省略符号的数字部分而仅标记大写字母部分时，也总称并表示用该大写字母部分相同的符号表示的结构部件。
图1所示的外部装置2包括：充放电控制部21、发电装置22、负荷装置23、通信部24以及连接端子25、26、27。而且，连接端子25、26与充放电控制部21连接，连接端子27经由通信部24与充放电控制部21连接。另外，发电装置22和负荷装置23与充放电控制部21连接。在此，发电装置22相当于电流供应部的一例，负荷装置23相当于负荷电路的一例。
此外，当组合电池电源装置1和外部装置2时，连接端子15、16、17与连接端子25、26、27分别连接。
图2是表示图1所示的电池模块BM1、BM2、......、BMm的具体结构的一例的电路图。在图2中为简化说明而例示了电池模块的个数m为3的情况。
电池模块BM1包括电池块BB1、电源部PS、阻抗R1、R11、R12、R13、R14、电压检测部VF1、VS1。另外，模块号i为2以上的电池模块BMi包括电池块BBi、阻抗Ri、Ri1、Ri2、Ri3、Ri4、电压检测部VFi、VSi。
另外，电池块BBi包括保险丝Fi1、Fi2、Fi3、Fi4以及相互并联连接的二次电池Bi1、Bi2、Bi3、Bi4。另外，将电池块BBi中包含的二次电池的数量设为二次电池数n。图2中示出了二次电池数n为4个的例子。
将作为电池块的编号的模块号设为i，将各电池块中的二次电池的编号设为电池号j(j为1至n的整数)时，与电池块BBi对应的电池模块BM、阻抗R、电压检测部VF、VS、保险丝F以及二次电池B表示为电池模块BMi、阻抗Ri、阻抗Ri1、Ri2、Ri3、Ri4、电压检测部VFi、VSi、保险丝Fi1、Fi2、Fi3、Fi4、二次电池Bi1、Bi2、Bi3、Bi4。
另外，与二次电池Bij对应的保险丝F、阻抗R被表示为保险丝Fij、阻抗Rij。
此外，阻抗R11至Rmn相当于第一阻抗，阻抗R1至Rm相当于第二阻抗。
作为二次电池B例如可以使用锂离子二次电池或镍氢二次电池等各种二次电池。此外，二次电池B可以是单个电池，也可以是多个单个电池串联连接的电池，还可以是多个单个电池并联连接的电池，或者是组合串联连接与并联连接而构成的组电池。
保险丝F相当于切断元件的一例。切断元件并不限于保险丝，例如还可以为PTC(Positive Temperature Coefficient)元件等其他切断元件。
电池块BBi并联连接以下的串联电路而构成，即二次电池Bi1与保险丝Fi1的串联电路、二次电池Bi2与保险丝Fi2的串联电路、二次电池Bi3与保险丝Fi3的串联电路以及二次电池Bi4与保险丝Fi4的串联电路。
此外，示出了电池块BBi中包含的保险丝与二次电池的串联电路的数量、即二次电池数为4的例子，但二次电池数n还可以为2或3、或者5以上。
而且，电池块BB1至BBm串联连接。模块号i为2至m的电池块BBi的保险丝Fi1至Fi4的连接点Pia与电池块BB(i-1)中的二次电池Bi1至Bi4的连接点连接。电池块BB(i-1)相当于与电池块BBi的保险丝(切断元件)侧相邻的其他电池块。模块号i为2至m的电池块BB2至BBm相当于特定电池块。
阻抗Ri1、Ri2、Ri3、Ri4的一端分别与二次电池Bi1、Bi2、Bi3、Bi4和保险丝Fi1、Fi2、Fi3、Fi4的各连接点连接。另外，阻抗Ri1、Ri2、Ri3、Ri4的另一端在连接点Pib相互连接。据此，构成保险丝Fi1与阻抗Ri1的串联电路、保险丝Fi2与阻抗Ri2的串联电路、保险丝Fi3与阻抗Ri3的串联电路以及保险丝Fi4与阻抗Ri4的串联电路被并联连接的并联电路PCi。
阻抗R1的一端与不存在相邻于保险丝侧的其他电池块的电池块BB1的连接点P1b连接，在阻抗R1的另一端与连接点P1a之间连接有电源部PS。据此，电源部PS对并联电路PC1与阻抗R1的串联电路施加电压。
如图2所示，当二次电池B的正极与保险丝F连接时，电源部PS以连接点P1a侧为负极，阻抗R1侧为正极的方式连接。此外，如图3所示，二次电池B也可以以与图2相反的极性连接，在这种情况下，电源部PS以连接点P1a侧为正极，阻抗R1侧为负极的方式连接。
电源部PS基于二次电池B11、B12、B13、B14的输出电压生成预先设定的电压如5V即可。作为电源部PS，例如可以使用电荷泵电路、开关电源电路、IC调节器等各种电源电路。
阻抗Ri的一端与作为特定电池块的电池块BBi(i为2至m的整数)的连接点Pib连接，阻抗Ri的另一端与相邻于保险丝侧的电池块的连接点P(i-1)a连接。据此，电池块BB(i-1)作为对并联电路PCi与阻抗Ri的串联电路施加电压的电源部而发挥功能。
电压检测部VF、VS例如为使用模拟数字转换器构成的电压检测电路。
电压检测部VFi连接于连接点Pia与连接点Pib之间。而且，电压检测部VFi检测连接点Pia与连接点Pib之间的电压Vfi，并向控制部10输出表示电压Vfi的信号。
电压检测部VSi连接于阻抗Ri的两端之间。而且，电压检测部VSi检测阻抗Ri的两端间的电压Vsi，并向控制部10输出表示电压Vsi的信号。
此外，虽然示出了电压检测部VF、VS包含在电池模块BM中的例子，但电压检测部VF、VS也可以包含在例如控制部10中。
返回图1，通信部11、24为通信接口电路，通过连接连接端子17、27，能够在通信部11、24之间收发数据。控制部10和充放电控制部21经由通信部11、24能够互相收发数据。
控制部10包括例如执行指定的运算处理的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)；存储有指定的控制程序的ROM(Read Only Memory，只读存储器)；临时存储数据的RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)；例如由EEPROM(ElectricallyErasable Programmable Read Only Memory，电可擦编程只读存储器)构成的存储部106；以及它们的周边电路等而构成。而且，控制部10例如通过执行存储在ROM中的控制程序，从而作为分压比计算部101、判定部102、有效电池数获取部103、电流限制值设定部104以及电流控制部105而发挥功能。
分压比计算部101根据由电压检测部VF、VS检测出的电压Vf1至Vfm、电压Vs1至Vsm，例如利用下述式(1)，计算出模块号i为1至m的各电池模块BM中的并联电路PCi与阻抗Ri的分压比Xi。
分压比Xi＝Vfi/Vsi          ......(1)
此外，虽然示出了电压检测部VFi检测并联电路PCi的两端间电压的例子，但电压检测部VFi也可以输出并联电路PCi与阻抗Ri的串联电路的两端间电压(阻抗Ri中与连接点Pib相反的一侧的端子和连接点Pia之间的电压)作为电压Vfi。另外，也可以为电压检测部VFi输出并联电路PCi与阻抗Ri的串联电路的两端间电压作为电压Vfi，电压检测部VSi输出并联电路PCi的两端间电压(连接点Pia与连接点Pib之间的电压)作为电压Vsi。
另外，分压比计算部101也可以利用下述式(2)来代替式(1)。
分压比Xi＝Vsi/Vfi        ......(2)
判定部102根据由分压比计算部101计算出的分压比Xi，判定保险丝F11至Fmn的切断(熔断)的有无，并且针对每个电池块获取切断的保险丝F的数量。
即，分压比Xi根据并联电路PCi的阻抗值rfi与阻抗Ri的阻抗值ri之比而决定。而且，将阻抗Ri1、Ri2、Ri3、Ri4的阻抗值设为ri1、ri2、ri3、ri4时，阻抗值rif根据下述式(3)而得到。
阻抗值rfi＝1/{(1/ri1)+(1/ri2)+(1/ri3)+(1/ri4)}          ......(3)
阻抗值ri以及阻抗值ri1、ri2、ri3、ri4为预先设定的固定值。
而且，例如当保险丝Fi2切断时，阻抗值rfi为1/{(1/ri1)+(1/ri3)+(1/ri4)}。另外，例如当保险丝Fi2与Fi3切断时，阻抗值rfi为1/{(1/ri1)+(1/ri4)}。如此，阻抗值rfi随着电池块BBi中包含的保险丝F的切断的数量而变化。
这样，根据切断的保险丝F的数量，分压比Xi变化。
在此，预先求出切断的保险丝F的数量即切断数与分压比X(应为Xi)的对应关系，并作为查询表存储在存储部106中。
判定部102例如根据存储在存储部106中的查询表，获取与分压比Xi相对应地存储的切断数Y作为电池块BBi中的保险丝F的切断数Yi。此外，判定部102也可以通过数式运算计算出切断数Yi。
此外，判定部102并不必须获取切断数Yi。例如，也可以预先将保险丝F均未切断时的分压比作为基准分压比存储在存储部106中，判定部102在分压比Xi与基准分压比不同时，判定在电池块BBi中有保险丝F的切断。
有效电池数获取部103例如基于由判定部102获取的切断数Yi、二次电池数n以及下述式(4)计算出电池块BB1至BBm中的与未切断的保险丝F串联连接的二次电池B的数量即有效电池数EN1至ENm。
有效电池数ENi＝n-Yi        ......(4)
此外，例如也可以预先将有效电池数EN与分压比X(应为Xi)的对应关系作为查询表存储在存储部106中，有效电池数获取部103通过参照该查询表，根据分压比X(应为Xi)获取有效电池数EN。
电流限制值设定部104设定表示流过电池块BB的电流的允许值的上限的电流限制值Iu。具体而言，预先设定当一个电池块中包含的二次电池全部正常时该电池块能够进行充放电的上限值作为标准电流限制值Is。
此外，标准电流限制值Is也可以在充电时与放电时采用不同的值。或者，也可以按照电池的充电状态(SOC)、温度等，改变标准电流限制值Is的值。
例如在高温时，由于与充电相比放电更容易劣化，因此也可以将充电时采用的标准电流限制值Is(充)设定为比放电时采用的标准电流限制值Is(放)更小的值。
而且，电流限制值设定部104选择由有效电池数获取部103获取的有效电池数EN1至ENm之中的最小值作为有效电池数ENmin，并基于下述式(5)计算出电流限制值Iu。
Iu＝Is×ENmin/n          ......(5)
电流控制部105通过通信部11并经由通信部24向充放电控制部21发送由电流限制值设定部104设定的电流限制值Iu。据此，电流控制部105通过充放电控制部21进行控制以使流过电池块BB的电流值I不超过电流限制值Iu。
下面对外部装置2进行说明。发电装置22为由如太阳光发电装置(太阳能电池)、如风力、水力等自然能源、或发动机等人工动力进行驱动的发电机等。此外，充放电控制部21也可以代替发电装置22而与例如商用电源连接。
负荷装置23为基于从电池电源装置1供应的电力驱动的各种负荷，例如也可以为电动机或备用对象的负荷设备。
充放电控制部21将来自发电装置22的剩余电力或由负荷装置23产生的再生电力充入电池电源装置1的电池块BB1至BBm。另外，充放电控制部21在负荷装置23的消耗电流急剧增大或者发电装置22的发电量下降导致负荷装置23要求的电力超过发电装置22的输出时，从电池电源装置1的电池块BB1至BBm向负荷装置23供应不足的电力。
而且，充放电控制部21从电流限制值设定部104经由通信部11、24接收电流限制值Iu，如上所述控制该充放电电流值，以使电池块BB1至BBm充放电时的电流值I不超过电流限制值Iu。
下面，对如此构成的电池电源系统3的动作进行说明。图4是表示图1所示的电池电源装置1的动作的一例的流程图。首先，保险丝F11至Fmn均未切断时，通过电流限制值设定部104设定标准电流限制值Is作为电流限制值Iu的初始值，该电流限制值Iu通过电流控制部105通知到充放电控制部21。
据此，流过电池块BB1至BBm的电流值I的绝对值通过充放电控制部21被限制为不超过标准电流限制值Is。
接着在步骤S1，由控制部10对表示电池模块BM的编号的变量i代入1(步骤S1)。接着，由电压检测部VFi、VSi检测出电压Vfi、Vsi(步骤S2)。然后，由分压比计算部101基于电压Vfi、Vsi，计算出分压比Xi(步骤S3)。
接着，由判定部102基于分压比Xi获取切断数Yi(步骤S4)。接着，判定部102比较切断数Yi与0，如果切断数Yi为0(在步骤S5为“否”)，则判定部102判定电池块BBi中没有保险丝F的切断(步骤S6)。
另一方面，如果切断数Yi超过0(在步骤S5为“是”)，则判定部102判定电池块BBi中发生保险丝F的切断(步骤S7)。判定部102例如可以通过通信部11向外部装置2发送保险丝F的切断的有无的判定结果，例如也可以在图示省略的显示装置中显示而通知用户。
接着，有效电池数获取部103基于式(4)计算出有效电池数ENi(步骤S8)。
接着，电流限制值设定部104比较变量i与电池块数m，如果变量i低于电池块数m(在步骤S9为“否”)，则对变量i加1(步骤S10)，再次重复进行步骤S2至S9，以对下一个电池块BB进行处理。
并且，如果变量i为电池块数m以上(在步骤S9为“是”)，则表示对所有的电池块BB已结束保险丝F的切断的有无的检测以及有效电池数EN1至ENm的计算，因此转移到步骤S11。
以上通过步骤S1至S10的处理，由于即使不使电池块BB充放电也能够检测保险丝F的切断和切断数，因此与专利文献1所述的技术相比，易于缩短检测保险丝F的切断所需的时间。另外，由于不依赖于电池块BB的内阻就能够检测保险丝F的切断和切断数，因此与专利文献2所述的技术相比，易于提高切断元件的切断的检测精度。
在步骤S11，由电流限制值设定部104设定有效电池数EN1至ENm之中的最小值作为有效电池数ENmin(步骤S11)。
接着，电流限制值设定部104利用上述式(5)，计算出电流限制值Iu(步骤S12)。根据式(5)，以有效电池数ENmin越少则电流限制值Iu越小的方式设定电流限制值Iu。
如上所述，基于有效电池数ENmin设定电流限制值Iu，从而根据切断的保险丝F的数量最多而使充放电电流减少的必要性最高的电池块设定电流限制值Iu。
接着，电流限制值Iu通过电流控制部105被输出至通信部11。而且，该电流限制值Iu通过通信部11并经由通信部24被发送至充放电控制部21(步骤S13)，以此结束处理。
据此，由于通过充放电控制部21进行限制以使流过电池电源装置1的电池块BB的电流值不超过电流限制值Iu，因此能够根据已切断的切断元件的数量最多而使充放电电流减少的必要性最高的电池块来限制流过电池块BB的电流。其结果能够降低已切断的切断元件的数量最多的电池块中的二次电池的劣化。
(第2实施方式)
下面对本发明的第2实施方式所涉及的电池电源装置1a以及包括该电池电源装置1a的电池电源系统3a进行说明。图5是表示本发明的第2实施方式所涉及的电池电源系统3a的结构的一例的框图。图5所示的电池电源系统3a与图1所示的电池电源系统3在以下方面不同，即电池电源装置1a包括显示部19、控制部10a包括切断元件确定部107、阻抗Ri1、Ri2、Ri3、Ri4的阻抗值ri1、ri2、ri3、ri4设定为互不相同的值以及存储在存储部106a中的查询表。
显示部19为液晶显示装置或LED(Light Emitting Diode，发光二极管)等显示装置。此外，显示部19并不限于设置在电池电源装置1a中的例子，也可以设置在外部装置2中。
其他结构与图1所示的电池电源系统3相同，因此省略其说明，以下对电池电源装置1a的特征点进行说明。
与电池块BBi的电池号j对应的阻抗Rij的阻抗值rij为由下述式(6)表示的等比数列的各项的值。
rij＝arj-1           ......(6)
其中，a为任意的常数，r为1以外的大于0的值。
公比r为1以外的大于0的值，例如可以为0.5、1.5、3.5等的值。此外，公比r如果为2以上的整数，则分压比之差明确，已切断的保险丝F更容易分辨。
例如，如果将公比r设为2，则阻抗Ri1、Ri2、Ri3、Ri4的阻抗值ri1、ri2、ri3、ri4为a、2a、4a、8a。当如此设定阻抗R的阻抗值时，选择并组合阻抗Ri1、Ri2、Ri3、Ri4之中的一个或多个阻抗时，如果该阻抗的组合不同，则该组合的阻抗并联连接时的合成阻抗的阻抗值、即并联电路PCi的阻抗值rfi为不同的值。
此外，阻抗R的阻抗值并不必须根据式(6)设定，以选择并组合各阻抗Ri1至Ri4之中的一个或多个阻抗时，如果该阻抗的组合不同，则该组合的阻抗并联连接时的合成阻抗的阻抗值为不同的值的方式来设定各阻抗值即可。
当阻抗值ri1、ri2、ri3、ri4被设定为互不相同的值时，在上述式(3)中，阻抗值rfi根据已切断的保险丝Fij的电池号j变化。另外，即使在保险丝Fi切断多个时，根据其已切断的保险丝的组合，阻抗值rfi也会变化。
这样，根据已切断的保险丝F的组合，分压比Xi变化。
因此，预先求出将分压比X(应为Xi)与确定已切断的保险丝F的信息相对应的分压比信息，作为查询表存储在存储部106a中。图6是表示存储在图5所示的存储部106a中的分压比信息的一例的说明图。
图6所示的查询表的“切断保险丝”一栏，由0表示对应的保险丝未切断，由1表示对应的保险丝已切断。图6所示的查询表中，例如分压比Xi如果为b，则表示保险丝Fi2、Fi3、Fi4已切断，切断数Yi为3。另外，例如分压比Xi如果为k，则表示保险丝Fi1、Fi3已切断，切断数Yi为2。另外，例如分压比Xi如果为p，则表示保险丝Fi1、Fi2、Fi3、Fi4未切断，切断数Yi为0。
另外，在图6所示的查询表的右端示出了例如将阻抗值ri1设为2Ω、阻抗值ri2设为4Ω、阻抗值ri3设为8Ω、阻抗值ri4设为16Ω、阻抗值ri设为8Ω时的具体的分压比Xi的数值例。
切断元件确定部107基于分压比计算部101计算出的分压比Xi，例如根据存储在存储部106a中的查询表，将与分压比Xi相对应地存储的保险丝确定为已切断的保险丝。此外，切断元件确定部107也可以通过数式运算确定已切断的保险丝。
下面对图5所示的电池电源系统3a的动作进行说明。图7是表示图5所示的电池电源装置1a的动作的一例的流程图。对与图4所示的流程图相同的动作标注相同的步骤编号，并省略其说明。
在图7所示的流程图中，在步骤S3之后，切断元件确定部107基于分压比Xi，例如根据存储在存储部106a中的图6的查询表，确定与分压比Xi相对应地存储的保险丝作为已切断的保险丝。而且，切断元件确定部107在显示部19显示表示已切断的保险丝的信息(步骤S14)。
据此，由于用户能够在保险丝切断时确定已切断的保险丝，因此电池电源装置1a的维护变得容易。
接着，在步骤S4a，与图4所示的步骤S4相同，参照存储在存储部106a中的查询表，基于分压比Xi获取切断数Yi(步骤S4a)。
以后的动作与图4所示的流程图相同，因此省略其说明。
此外，虽然示出了多个电池模块BM串联连接的例子，但电池电源装置1、1a也可以为仅包括一个电池模块BM1的结构。此时，省略步骤S9、S10、S11，代替有效电池数ENmin而使用由步骤S8得到的有效电池数ENi即可。
另外，虽然示出了在外部装置2上设置充放电控制部21，通过通信部11发送电流限制值Iu，从而通过充放电控制部21限制充放电电流值的例子，但也可以为例如电池电源装置1、1a包括充放电控制部21的结构。
另外，电池电源装置1、1a也可以为不包括有效电池数获取部103、电流限制值设定部104以及电流控制部105，不执行步骤S8、S11、S12、S13的结构。
即，本发明所涉及的电池电源装置包括：电池块，并联连接有多个串联电路，所述串联电路是二次电池和用于切断所述二次电池的充放电路径的切断元件的串联电路；多个第一阻抗，各第一阻抗的一端分别与所述各串联电路中的二次电池和切断元件的各连接点连接，各第一阻抗的另一端相互连接；第二阻抗，其一端与所述各第一阻抗的另一端的连接点连接；电源部，通过对由所述多个切断元件和所述多个第一阻抗构成的并联电路中的所述多个切断元件之间的连接点与所述第二阻抗的另一端之间施加电压，从而对所述并联电路与所述第二阻抗的串联电路施加电压；分压比计算部，根据所述并联电路的两端间的电压和所述第二阻抗的两端间的电压中的至少其中之一，计算所述并联电路与所述第二阻抗的分压比；以及判定部，基于所述分压比，判定所述多个切断元件有无切断。
根据该结构，构成电池块的多个串联电路中的各切断元件与各第一阻抗的串联电路被并联连接而构成并联电路。而且，第二阻抗与该并联电路的一端(所述各另一端的连接点)连接，构成所述并联电路与所述第二阻抗的串联电路。另外，由电源部对该并联电路与第二阻抗的串联电路施加电压。这样，所述并联电路的两端间的电压以及所述第二阻抗的两端间的电压根据所述并联电路与所述第二阻抗的分压比而产生。因此，分压比计算部根据所述并联电路的两端间的电压和所述第二阻抗的两端间的电压中的至少其中之一，计算出所述并联电路与所述第二阻抗的分压比。
另外，当切断元件切断时，由于所述并联电路的阻抗值变化，因此所述分压比也变化。因此，判定部能够根据由分压比计算部计算出的分压比，判定所述多个切断元件有无切断。据此，能够在不让二次电池充放电的情况下与各二次电池的内阻无关地判定切断元件有无切断，因此容易缩短检测切断元件的切断所需的时间以及容易提高切断元件的切断的检测精度。
另外，较为理想的是，所述电池块设置有多个，且所述多个电池块串联连接，所述多个第一阻抗和所述第二阻抗与所述各电池块相对应地分别设置，所述并联电路分别与所述各电池块相对应而构成，设所述多个电池块中相邻于所述切断元件侧并连接有其他电池块的电池块为特定电池块，该特定电池块将相邻于所述切断元件侧的其他电池块作为所述电源部而使用，与所述特定电池块相对应的第二阻抗的另一端与相邻于所述特定电池块的切断元件侧的其他电池块中所包含的多个切断元件之间的连接点连接，所述分压比计算部与所述各电池块相对应地分别计算出所述分压比，所述判定部根据所述各分压比，判定与所述各电池块相对应的所述多个切断元件有无切断。
根据该结构，串联连接有多个电池块，并且电池块并联连接有多个二次电池和切断元件的串联电路。而且，与各电池块相对应，分别设置有多个第一阻抗和所述第二阻抗。即，多个第一阻抗的一端分别与各电池块的各串联电路中的二次电池和切断元件的各连接点连接，各另一端相互连接，构成与各电池块分别对应的多个并联电路。而且，各第二阻抗的一端分别与各并联电路连接，并联电路和第二阻抗的串联电路分别与各电池块相对应地构成。
在此，将多个电池块中相邻于自身块的切断元件侧并连接有其他电池块的电池块称为特定电池块。而且，与特定电池块相对应的第二阻抗的另一端与相邻于该特定电池块的切断元件侧的其他电池块中包含的多个切断元件之间的连接点连接。这样，由于其他电池块的输出电压施加于该特定电池块中的所述并联电路与第二阻抗的串联电路，因此相邻于特定电池块的切断元件侧的其他电池块作为与该特定电池块相对应的电源部而发挥功能。
据此，由于能够通过分压比计算部分别计算出与各电池块相对应的所述分压比，因此能够通过判定部判定与各电池块相对应的所述多个切断元件中有无切断。而且，由于无需与特定电池块对应地另行具备电源部，因此能够简化电池电源装置的结构。
另外，较为理想的是，所述判定部根据与所述各电池块相对应的所述各分压比，与所述各电池块相对应地分别获取所述各电池块中包含的多个切断元件中已切断的切断元件的数量。
当各电池块中包含的多个切断元件中已切断的切断元件的数量变化时，所述并联电路的阻抗值变化。而且，当所述并联电路的阻抗值变化时，所述各分压比也变化。因此，由于根据各电池块中的已切断的切断元件的数量，各电池块中的所述分压比变化，因此判定部能够根据与各电池块相对应的所述各分压比，分别与所述各电池块相对应地获取各电池块中的已切断的切断元件的数量。
另外，较为理想的是，还包括：有效电池数获取部，根据与所述各电池块相对应的所述各分压比，分别获取所述各电池块中包含的多个切断元件中未切断的切断元件的数量来作为与所述各电池块相对应的有效电池数。
与上述已切断的切断元件的数量同样，根据各电池块中的未切断的切断元件的数量，各电池块中的所述分压比变化。因此，有效电池数获取部能够根据与各电池块相对应的所述各分压比，分别获取各电池块中的未切断的切断元件的数量作为与所述各电池块相对应的有效电池数。此时，各有效电池数表示各电池块中的可利用的二次电池的数量。
另外，较为理想的是，还包括：电流限制值设定部，设定表示流过所述多个电池块的电流的允许值的上限的电流限制值，所述电流限制值设定部将所述电流限制值设定为：所述有效电池数获取部获取的与所述各电池块相对应的有效电池数中的最小值越减少，所述电流限制值越小。
当某个电池块中包含的部分切断元件切断时，由于流过已切断的切断元件的电流被分配到与未切断的剩余的切断元件连接的二次电池，因此流过未切断的剩余的二次电池的电流增大。因此，假如表示流过电池块的电流的允许值的上限的电流限制值保持切断元件均未切断时的状态，则在根据该电流限制值进行电池电源装置的充放电的情况下，即使在单位电池块中的电流为电流限制值以下的电流值、即允许范围内的电流值，流过未切断的剩余的二次电池的电流会超过单个二次电池的允许电流值，有可能使二次电池劣化。
因此，通过有效电池数检测部检测出一个电池块中包含的多个切断元件中的未切断的切断元件的数量作为有效电池数，通过电流限制值设定部以由有效电池数检测部检测出的有效电池数越少则电流限制值越小的方式来设定所述电流限制值。据此，当某个电池块中包含的部分切断元件已切断时，由于有效电池数减少而电流限制值减小，因此通过基于该电流限制值进行电池电源装置的充放电，流过未切断的剩余的二次电池的电流减小，结果能容易降低未切断的剩余的二次电池劣化的可能性。
另外，较为理想的是，所述电流限制值设定部，将标准电流限制值和所述有效电池数相对于一个所述电池块中包含的二次电池的数量的比率相乘的值作为所述电流限制值，其中，所述标准电流限制值是所述各电池块中包含的多个所述切断元件均未切断时的电流限制值。
根据该结构，通过进行限制以使流过各电池块的电流值不超过由电流限制值设定部设定的限制电流值，从而能够限制流过各二次电池的电流，使其不超过切断元件均未切断时标准电流限制值的电流流过各电池块时分配并流过各二次电池的电流值、即各二次电池的允许电流值。其结果容易降低二次电池劣化的可能性。
另外，较为理想的是，还包括：电流控制部，控制流过所述各电池块的电流，使其不超过由所述电流限制值设定部设定的电流限制值。
根据该结构，由于通过电流控制部进行控制以使流过各电池块的电流不超过由电流限制值设定部设定的电流限制值，因此即使在部分切断元件已切断时，也会降低流过未切断的剩余的二次电池的电流增大的可能性。其结果能够降低二次电池劣化的可能性。
另外，较为理想的是，所述电流控制部，将所述电流限制值设定部设定的电流限制值发送至对所述多个电池块进行充放电的外部装置，从而通过所述外部装置进行控制，以使流过所述多个电池块的电流不超过所述电流限制值。
根据该结构，即使在通过设置在电池电源装置外部的外部装置来控制各电池块的充放电时，也能够通过电流控制部向外部装置发送电流限制值，通过所述外部装置进行控制以使流过电池块的电流不超过所述电流限制值。其结果即使在部分切断元件已切断时，也能够降低流过未切断的剩余的二次电池的电流增大的可能性，因此能够降低二次电池劣化的可能性。
另外，较为理想的是，所述各第一阻抗的阻抗值被设定为：当选择所述并联电路中包含的所述多个第一阻抗中的一个或多个阻抗进行组合时，如果所述阻抗的组合不同，则所述组合的阻抗并联连接时的合成阻抗的阻抗值为不同的值，所述电池电源装置还包括：基于所述分压比，确定所述多个切断元件中已切断的切断元件的切断元件确定部。
根据该结构，选择并组合多个第一阻抗中的一个或多个阻抗时，将所述各第一阻抗的阻抗值设定为：如果所述阻抗的组合不同，则所述组合的阻抗并联连接时的合成阻抗的阻抗值为不同的值。因此，根据哪个切断元件已切断，由与未切断的切断元件串联连接的第一阻抗得到的并联电路的阻抗值不同。其结果，根据哪个切断元件已切断，所述分压比变化。因此，切断元件确定部能够根据所述分压比，确定已切断的切断元件。
另外，较为理想的是，当设a为任意的常数、公比r为1以外的大于0的数值、j为正整数时，将第j项由下述式(A)表示的等比数列的各项的值设定为所述各第一阻抗的阻抗值，
arj-1......(A)。
根据该结构，能够将所述各第一阻抗的阻抗值设定为：选择并组合多个第一阻抗中的一个或多个阻抗时，如果所述阻抗的组合不同，则所述组合的阻抗并联连接时的合成阻抗的阻抗值为不同的值。
另外，较为理想的是，还包括：存储部，预先存储分压比信息，所述分压比信息是将所述并联电路和所述第二阻抗的分压比与确定已切断的切断元件的信息相对应的信息，所述切断元件确定部，根据存储在所述存储部中的分压比信息，将与所述分压比计算部计算出的分压比相对应的切断元件确定为所述已切断的切断元件。
根据该结构，使并联电路和所述第二阻抗的分压比与确定已切断的切断元件的信息相对应的分压比信息预先存储在存储部中。因此，切断元件确定部根据存储在存储部中的分压比信息，将与由分压比计算部计算出的分压比相对应的切断元件确定为已切断的切断元件，从而能够容易确定已切断的切断元件。
另外，本发明所涉及的电池电源系统包括：上述电池电源装置；以及对所述电池电源装置进行充放电的外部装置，其中，所述外部装置包括：负荷电路，接收来自所述多个电池块的放电电流的供应；电流供应部，向所述多个电池块供应充电电流；以及充放电控制部，在流过所述电池块的电流不超过从所述电流控制部发送的所述电流限制值的范围内，调节从所述多个电池块向所述负荷电路供应的放电电流、以及从所述电流供应部向所述多个电池块供应的充电电流。
根据该结构，在具备上述电池电源装置、接受来自该电池电源装置的电池块的放电电流的供应的负荷电路、以及向该电池块供应充电电流的电流供应部的电池电源系统中，即使电池块中包含的部分二次电池已切断时，也会降低流过未切断的剩余的二次电池的电流增大的可能性，结果能够降低二次电池劣化的可能性。
本申请以2010年8月31日提出的日本专利申请特愿2010-194403号为基础，其内容包含在本申请中。
此外，在具体实施方式中描述的具体实施方式或实施例只是为了使本发明的技术内容清楚明了，不应仅限定于这样的具体例而狭义解释，在本发明的宗旨和技术方案的范围内，能够进行各种变更而实施。
产业上的可利用性
本发明所涉及的电池电源装置、以及使用该电池电源装置的电池电源系统能够适用于将便携式个人计算机或数码相机、移动电话等电子设备、电动汽车或混合动力汽车等车辆、混合动力电梯、太阳能电池或发电装置与二次电池组合的电源系统、不间断电源装置等的电池搭载装置及系统中。

Claims (12)

1.一种电池电源装置，其特征在于包括：
电池块，并联连接有多个串联电路，所述串联电路是二次电池和用于切断所述二次电池的充放电路径的切断元件的串联电路；
多个第一阻抗，各第一阻抗的一端分别与所述各串联电路中的二次电池和切断元件的各连接点连接，各第一阻抗的另一端相互连接；
第二阻抗，其一端与所述各第一阻抗的另一端的连接点连接；
电源部，通过对由所述多个切断元件和所述多个第一阻抗构成的并联电路中的所述多个切断元件之间的连接点与所述第二阻抗的另一端之间施加电压，从而对所述并联电路与所述第二阻抗的串联电路施加电压；
分压比计算部，根据所述并联电路的两端间的电压和所述第二阻抗的两端间的电压中的至少其中之一，计算所述并联电路与所述第二阻抗的分压比；以及
判定部，基于所述分压比，判定所述多个切断元件有无切断。
2.根据权利要求1所述的电池电源装置，其特征在于：
所述电池块设置有多个，且所述多个电池块串联连接，
所述多个第一阻抗和所述第二阻抗与所述各电池块相对应地分别设置，所述并联电路分别与所述各电池块相对应而构成，
设所述多个电池块中相邻于所述切断元件侧并连接有其他电池块的电池块为特定电池块，该特定电池块将相邻于所述切断元件侧的其他电池块作为所述电源部而使用，
与所述特定电池块相对应的第二阻抗的另一端与相邻于所述特定电池块的切断元件侧的其他电池块中所包含的多个切断元件之间的连接点连接，
所述分压比计算部与所述各电池块相对应地分别计算出所述分压比，
所述判定部根据所述各分压比，判定与所述各电池块相对应的所述多个切断元件有无切断。
3.根据权利要求2所述的电池电源装置，其特征在于：
所述判定部根据与所述各电池块相对应的所述各分压比，与所述各电池块相对应地分别获取所述各电池块中包含的多个切断元件中已切断的切断元件的数量。
4.根据权利要求2或3所述的电池电源装置，其特征在于还包括：
有效电池数获取部，根据与所述各电池块相对应的所述各分压比，分别获取所述各电池块中包含的多个切断元件中未切断的切断元件的数量来作为与所述各电池块相对应的有效电池数。
5.根据权利要求4所述的电池电源装置，其特征在于还包括：
电流限制值设定部，设定表示流过所述多个电池块的电流的允许值的上限的电流限制值，
所述电流限制值设定部将所述电流限制值设定为：所述有效电池数获取部获取的与所述各电池块相对应的有效电池数中的最小值越减少，所述电流限制值越小。
6.根据权利要求5所述的电池电源装置，其特征在于：
所述电流限制值设定部，将标准电流限制值和所述有效电池数相对于一个所述电池块中包含的二次电池的数量的比率相乘的值作为所述电流限制值，其中，所述标准电流限制值是所述各电池块中包含的多个所述切断元件均未切断时的电流限制值。
7.根据权利要求5或6所述的电池电源装置，其特征在于还包括：
电流控制部，控制流过所述各电池块的电流，使其不超过由所述电流限制值设定部设定的电流限制值。
8.根据权利要求7所述的电池电源装置，其特征在于：
所述电流控制部，将所述电流限制值设定部设定的电流限制值发送至对所述多个电池块进行充放电的外部装置，从而通过所述外部装置进行控制，以使流过所述多个电池块的电流不超过所述电流限制值。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的电池电源装置，其特征在于：
所述各第一阻抗的阻抗值被设定为：当选择所述并联电路中包含的所述多个第一阻抗中的一个或多个阻抗进行组合时，如果所述阻抗的组合不同，则所述组合的阻抗并联连接时的合成阻抗的阻抗值为不同的值，
所述电池电源装置还包括：基于所述分压比，确定所述多个切断元件中已切断的切断元件的切断元件确定部。
10.根据权利要求9所述的电池电源装置，其特征在于：
当设a为任意的常数、公比r为1以外的大于0的数值、j为正整数时，将第j项由下述式(A)表示的等比数列的各项的值设定为所述各第一阻抗的阻抗值，
arj-1         ......(A)。
11.根据权利要求9或10所述的电池电源装置，其特征在于还包括：
存储部，预先存储分压比信息，所述分压比信息是将所述并联电路和所述第二阻抗的分压比与确定已切断的切断元件的信息相对应的信息，
所述切断元件确定部，根据存储在所述存储部中的分压比信息，将与所述分压比计算部计算出的分压比相对应的切断元件确定为所述已切断的切断元件。
12.一种电池电源系统，其特征在于包括：
如权利要求8所述的电池电源装置；以及
对所述电池电源装置进行充放电的外部装置，其中，
所述外部装置包括：
负荷电路，接收来自所述多个电池块的放电电流的供应；
电流供应部，向所述多个电池块供应充电电流；以及
充放电控制部，在流过所述电池块的电流不超过从所述电流控制部发送的所述电流限制值的范围内，调节从所述多个电池块向所述负荷电路供应的放电电流、以及从所述电流供应部向所述多个电池块供应的充电电流。
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