CN102969522B - 蓄电设备、电子装置、电动车和电力系统 - Google Patents

蓄电设备、电子装置、电动车和电力系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了蓄电设备、电子装置、电动车以及电力系统，其中，电池系统包括串联连接在一起的多个蓄电模块。各蓄电模块均包括：包括多个电池单元的电池块组；以及连接至电池块组的不同磁芯。

Description

蓄电设备、电子装置、电动车和电力系统
技术领域
本发明涉及蓄电设备以及利用来自蓄电设备的电力的电子装置、电动车和电力系统。
背景技术
近年来，在与诸如太阳能电池、风力发电等新能源系统相结合的电力存储设备、车辆电池等中已经扩大了对诸如锂离子电池等的二次电池的使用。在利用大量蓄电元件（例如，单位电池（也被称为单个电池或者单元，在以下描述中适当地被称为电池单元））来产生大输出的情况下，利用多个蓄电模块串联连接的构造。就蓄电模块而言，电池块由串联和/或并联连接的多个（例如，四个）电池单元构造。蓄电模块（也被称为组装电池）由容纳在外部壳体中的大量电池块构成。
此外，存在根据现有技术的电池系统，其中，多个蓄电模块被连接，并且共用控制设备被提供给所述多个蓄电模块。蓄电模块包括模块控制器，并且被构造为经由通信工具在模块控制器与控制设备之间通信。
在使用多个电池单元的情况下，可能存在以下情况：即使多个电池单元之一由于电池单元自放电差异等在放电时已达到使用下限电压，其它电池单元也还未达到使用下限电压。在这种状态下对电池单元再次充电将导致出现电池单元未充分放电的问题，并且电池单元的容量未能得到充分展示。
为了校正多个电池单元之间的这种不均匀性，迄今为止，已经控制了电池单元之间的均衡。此外，就日本未审查专利申请公开第2008-035680号而言，已经作出了描述，其中，大量电池单元被划分为多个串联单元组，单元间电压均衡校正电路被提供给单元组，并且组间电压均衡校正电路也被提供给单元组。组间电压均衡校正电路被构造为使用与变压器线圈和开关电路形成的AC耦合使单元组的串联电压受到均衡校正。
发明内容
日本未审查申请公开第2008-035680号中所描述的组间电压均衡校正电路可适用于蓄电模块的电池组均衡校正。然而，尽管为各单元组连接了线圈，但这些线圈被构造为缠绕在共用磁芯上。因此，在线圈已经连接至容纳在单独壳体中的多个蓄电模块的情况下，线圈和磁芯必须容纳在单独壳体中。进行星形配线，其中，多个蓄电模块连接至单独的变压器设备，因此，引起在蓄电模块数目增加的情况下连接变复杂的问题。
此外，通过开关电路来执行电压均匀性，该开关电路被控制为使得在相同的相位下执行开/关操作，这防止开关操作针对各电池组被单独控制。因此，这导致以下问题，从具有高电压的特定单元组到具有低电压的特定单元组不执行电力传输。
已经发现，期望提供蓄电设备、电子装置、电动车和电力系统，由此可单独控制各蓄电模块的开关操作，而无需变压器被构造为与蓄电模块分离的设备。
在一个实施方式中，电池系统包括串联连接在一起的多个蓄电模块，各蓄电模块均包括：包括多个电池单元的电池块组；以及连接至各电池块组的不同磁芯。
在另一实施方式中，电池装置包括：包含电池块组的蓄电模块，电池块组包括多个电池单元；以及磁芯，连接至电池块组并且被构造为只与该一个电池块组一起操作。
在另一实施方式中，控制设备包括：包含磁芯的蓄电模块、经由初级侧线圈电连接至磁芯的初级开关、经由次级侧线圈电连接至磁芯的次级开关；以及模块控制器。
在另一实施方式中，电动车包括：电池系统，包括串联连接在一起的多个蓄电模块，各蓄电模块包括电池块组（包括多个电池单元）和连接至各电池块组的不同磁芯；以及转换器，被构造为从所述电池系统接收电力供给，并且将电力提供给电动车的组件。
附图说明
图1为蓄电系统的实例的框图；
图2为蓄电模块的实例的分解透视图；
图3为图示蓄电模块的实例连接构造的连接图；
图4是示出了蓄电系统的具体构造的框图；
图5为模块控制器的实例的框图；
图6是示出了连接多个蓄电模块的蓄电系统的构成的框图；
图7是示出了关于蓄电模块多层布线板的组件的安装状态的近似线条画法；
图8是示出了绝缘单元的电路构造的连接图；
图9A和图9B是用于描述2层布线板和4层布线板的截面图；
图10A和图10B是用于描述印刷电路板天线的具体实例的近似线条示图；
图11A至图11C是用于描述底部均衡的重要性的近似线条示图；
图12A至图12C是用于描述主动底部单元均衡的操作的近似线条示图；
图13A至图13C是用于描述顶部均衡的重要性的近似线条示图；
图14A至图14C是用于描述主动顶部单元均衡近操作的似线条示图；
图15A和图15B是根据现有技术的主动底部单元均衡电路的连接图；
图16是用于描述根据现有技术的主动底部单元均衡电路的操作的时序图；
图17A和图17B为根据现有技术的主动顶部单元均衡电路的连接图；
图18是用于描述根据现有技术的主动顶部单元均衡电路的操作的时序图；
图19是根据现有技术的模块间均衡电路的实例的连接图；
图20是模块间均衡电路的实例的连接图；
图21是根据本发明实施方式的模块间均衡电路的第一实例的连接图；
图22是示出了开关的具体实例的连接图；
图23是用于描述根据本发明实施方式的模块间均衡电路的第一实例的操作描述的连接图；
图24是用于描述根据本发明实施方式的模块间均衡电路的第一实例的操作描述的时序图；
图25是根据本发明实施方式的模块间均衡电路的第二实例的连接图；
图26是根据本发明实施方式的模块间均衡电路的第三实例的连接图；
图27是根据本发明实施方式的模块间均衡电路的第四实例的连接图；
图28是包括根据本发明实施方式的模块间均衡电路的蓄电系统的实例的框图；
图29是在本发明已应用于电池间均衡电路的情况下的连接图；
图30是包括根据本发明实施方式的模块间均衡电路的蓄电系统的第一应用例的框图；以及
图31是包括根据本发明实施方式的模块间均衡电路的蓄电系统的第二应用例的框图。
具体实施方式
下文将描述的实施方式为本发明的优选特定实例，并且在技术上优选的不同限制附加至所述实施方式，但除非对特定限制本发明的影响作出描述，本发明的范围并不限于以下描述的这些实施方式。
蓄电系统
在利用大量蓄电元件（例如，电池单元）来产生大输出的情况下，利用连接多个蓄电单元（以下称为蓄电模块）的构造，并且控制设备与多个蓄电模块共同设置。这种构造将被称为蓄电系统。
蓄电模块为多个电池单元和控制器相结合的单元。如图1所示，N个蓄电模块MOD1至MODN串联连接。蓄电模块MOD1至MODN经由绝缘单元IS连接至接口总线BS。
此外，模块控制器连接至整个控制设备（下文中被适当地被称为控制箱）ICNT，并且控制箱ICNT执行诸如充电管理、放电管理、恶化控制等。控制箱ICNT由微计算机构成。
串行接口被用作蓄电模块内的总线以及连接蓄电模块MOD1至MODN和控制箱ICNT的总线BS。具体地，SM总线（系统管理总线）、CAN（控制器区域网络）、SPI（串行外设接口）等被用作串行接口。例如，可利用I2C总线。I2C总线为使用两个信号线SCL（串行时钟）和双向SDA（串行数据）进行通信的同步串行通信。
各蓄电模块MOD的模块控制器CNT以及控制箱ICNT执行通信。具体地，各蓄电模块的内部状态的信息（即，电池信息）由控制箱ICNT接收，并且各蓄电模块的充电处理和放电处理被管理。控制箱ICNT将N个蓄电模块的串行连接输出（N×51.2V）提供给负载。在N=14情况下，输出变为（14×51.2V=716.8V）。
蓄电模块的实例
图2是示出了蓄电模块MOD的机械构造的透视图。蓄电模块MOD的外部壳体由外部下壳体2a和外部上壳体2b组成，外部下壳体2a和外部上壳体2b由受到钣金加工的金属制成。期望利用具有高导热性和发射率的材料作为外部下壳体2a和外部上壳体2b的材料。因此，可获得良好的壳体散热特性，并且可防止壳体内的温度上升。例如，外部下壳体2a和外部上壳体2b的材料为铝或铝合金或者铜或铜合金。用于对蓄电模块MOD充电/放电的外部正极端子3和外部负极端子4被设置到壳体的后表面。
此外，电流屏蔽容器（current shielding vessel）5被设置到蓄电模块MOD的后表面。通过提供电流屏蔽容器5可提高安全性。此外，还设置了与设置在壳体2内的控制电路进行通信的连接器单元6。控制电路被设置为监控电池单元的温度并且控制充电、放电等。此外，指示操作状态的显示元件（诸如，LED等）被设置到壳体的前表面。
壳体的外部下壳体2a具有箱形构造，并且外部上壳体2b被设置为覆盖其开口。子模块AS1至AS4被封装在外部下壳体2a的存储空间中。为了使用螺丝等来固定子模块AS1至AS4，多个圆形突出物（boss）形成在外部下壳体2a的底部上。预先在壳体的外部组装好子模块AS1至AS4。
各子模块是与用作子存储壳体的绝缘壳体整合在一起的多个电池块的模块。诸如塑料等模具组件可被用作子模块的壳体。子模块AS1至AS4为用于将多个电池块容纳在壳体中，以防止暴露内部电池块的正极端子和负极端子。
例如，一个电池块是由并联连接的八个圆柱形锂离子二次电池组成的块。子模块AS1和AS2分别是与上壳体和下壳体整合在一起的六个电池块。子模块AS3和AS4分别为与上壳体和下壳体整合在一起的两个电池块。因此，使用总共十六个（6+6+2+2=16）电池块。例如，这些电池块串联连接。
就各子模块AS1至AS4的每一个而言，连接金属板（例如，总线条，bus bar）被用于串联连接电池块。总线条为细长杆状金属。针对该总线条，形成用于连接来源于电池块等的连接金属板的多个孔。
如图3所示，电池块B1至B16串联连接，八个电池并联连接至各电池块B1至B16。电池块B1至B16均连接至作为各蓄电模块的控制设备的模块控制器CNT，并且控制充电/放电。经由外部正极端子3和外部负极端子4进行充电/放电。例如，电池块B1至B6包括在子模块AS1中，以及电池块B11和B16包括在子模块AS2中。此外，电池块B7和B10包括在子模块AS3中，以及电池块B8和B9包括在子模块AS4中。
诸如各电池块的正电极和负电极之间的电压的信息经由总线10提供给模块控制器CNT。模块控制器CNT监控各电池块的电压、电流和温度，并且输出所监控结果作为电池信息。例如，一个蓄电模块MOD输出（16×3.2V=51.2V）。
图4示出了蓄电系统的更特定连接构造。例如，四个蓄电模块MOD1至MOD4串联连接。在该情况下，将要提取到正极端子3（VB+）和负极端子4（VB-）的总电压大约为200V。模块控制器CNT1至CNT4以及电池块组BB1至BB4均包括在各蓄电模块中。例如，各块组为串联连接的16个电池块。
模块控制器CNT1至CNT4经由总线连接，模块控制器CNT4的通信端子连接至控制箱ICNT。诸如各模块的电压等的信息被从各模块控制器传送至控制箱ICNT。控制箱ICNT还包括通信端子11，以外部地进行通信。
模块控制器的实例
将参考图5就模块控制器的构造的实例作出描述。模块控制器CNT被构造为检测n个串联连接电池块B1至Bn的两个边缘的电压以及各电池块的电压。并提供了多路复用器（multiplexer）15，其顺次输出电池块B1至Bn的两个边缘的电压以及各电池块的电压。
多路复用器15例如根据预定的控制信号来切换信道，并且从n段模拟电压数据中选择一段模拟电压数据。由多路复用器15选择的一段模拟电压数据被提供给A/D转换器（图5中被写成ADC（模拟数字转换器））16。
A/D转换器16将由多路复用器15提供的模拟电压数据转换为数字电压数据。例如，模拟电压数据被转换为14位至18位数字电压数据。请注意，各种方法均可被用作A/D转换器16的方法，诸如逐次逼近法、Δ∑（数字西格玛）法等。
来自A/D转换器16的数字电压数据被提供给通信单元17。通信单元17由控制单元18控制，并且与经由通信端子19a和19b连接的外部设备进行通信。例如，通信单元17经由通信端子19a与另一模块的模块控制器进行通信，并经由通信端子19b与控制箱ICNT进行通信。此外，模块控制器CNT经由通信端子19b从控制箱ICNT接收控制信号。以此方式，通信单元17执行双向通信。
此外，控制单元18执行控制以使电池块的电压均匀化。这种控制被称为单元均衡控制。例如，若多个电池块B1至Bn中的一个电池块已经达到使用下限放电电压，则存在电池容量仍保持的其它电池块。在下次充电时，仍保留电池容量的其它电池块将更容易达到充电上限电压，以上电池块不会被充至满电荷。为了避免这种不均衡，通过导通MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）来使保留电池容量的电池块强制放电。请注意，单元均衡控制方法不仅可适用于以上被动方法，而且适用于所谓主动方法以及其它不同方法。随后将详细描述根据本发明实施方式的模块之间的均衡控制。
注意，以上模块控制器CNT监控各电池块的电压，将所检测的电压转换为数字信号，并将该数字信号传送至控制箱ICNT。可做出一种配置，其中，检测除了电压之外的各电池块的温度，温度被转换为数字数据，并且被传送至控制箱ICNT。
如图5所示，关于模块控制器CNT的电源供给从电池块B1至Bn供应。然而，若使用电池块B1至Bn作为电源，模块控制器CNT的用电量相互不均等，因此，导致模块间电池块B1至Bn之间的容量不均匀性，并且出现模块间不均衡。从这个角度看，期望电池块B1至Bn不被用作模块控制器CNT的电源。
就图5所示模块控制器CNT而言，如由虚线内侧所包围的区域所示，A/D转换器16、通信单元17和控制单元18为可在低电压处操作的低电压电源单元，例如，5V电源。就本发明而言，低电压电源单元而言的电源被配置为由控制箱ICNT供给。若由电池块B1至Bn供应电源，由于模块控制器CNT的耗电量差异，模块间的均衡可能变坏。就本发明而言，针对模块控制器CNT的低电压电源单元的电源供给由控制箱ICNT提供，因此，不会导致这种问题。
根据本发明的蓄电系统
在图6中示出了本发明已应用于具有n个蓄电模块MOD1至MODn的蓄电系统的构造。各蓄电模块由通信单元COM1至COMn、绝缘单元ISC1至ISCn、模块控制器CNT1至CNTn和电池块组BB1至BBn构成。n个蓄电模块和控制箱ICNT相连接。通信线L1和L2以及供电线Lp被用于连接。在控制箱ICNT和蓄电模块MOD1至MODn之间经由通信线L1和L2进行双向通信。例如，CAN被用作通信方法。如今，CAN被用作车辆LAN。
各蓄电模块的通信单元COM1至COMn对应于图5中的单元17。相应地，图6中的模块控制器CNT至CNTn具有从图5中省略通信单元17的构造。然而，通信单元COM1至COMn和通信单元17两者均可被提供为各具有不同的功能。例如，通过供电线Lp提供+5V电源电压作为各蓄电模块的低电压电源单元的电源。
绝缘单元ISC1至ISCn具有在通信单元COM1至COMn和模块控制器CNT1至CNTn之间绝缘的功能。具体地，通信单元COM1至COMn的电源的参考电位和模块控制器CNT1至CNTn的电源的参考电位分开，并且被视为独立电路。此外，在绝缘状态下，绝缘单元ISC1至ISCn具有向模块控制器CNT1至CNTn提供电源电压的功能以及作为双向通信的传输介质的功能。
作为实例，控制箱ICNT和通信单元COM1至COMn的电源电压被视为0V至+5V。蓄电模块MOD1的模块控制器CNT1的电源电压被视为0V至+5V，蓄电模块MOD2的模块控制器CNT2的电源电压被视为+50V至+55V，蓄电模块MODn的模块控制器CNTn的电源电压被视为（+50×n）V至（+50×n）+5V。
绝缘单元
针对通过绝缘单元ISC1至ISCn要执行的双向通信系统，可利用CAN标准。就通过绝缘单元ISC1至ISCn执行的电力传输系统而言，可利用电磁感应系统、磁共振系统、无线电波接收系统等。
就本发明而言，利用非接触式IC卡技术。非接触式IC卡技术是一种读取器/写入器的天线线圈以及卡的天线线圈受到磁通耦合并且在读取器/写入器与卡之间进行通信和电力传输的技术。就通信而言，利用使频率13.56kHz的载波受到ASK（幅移键控）调制的方法，并且以212kbps或者424kbps速度进行通信。绝缘单元ISC1至ISCn具有与以上非接触式IC卡方法相同的规格。此外，绝缘单元ISC1至ISCn被构造为在形成于多层印刷电路板的不同层中的天线（线圈）之间进行通信和电力传输。
如图7所示，组成控制箱ICNT的MPU（微处理单元）以及非接触式IC卡方法的读取器/写入器侧的LSI（大规模集成电路）22被安装在多层印刷电路板21上。此外，印刷电路板天线23和24、非接触式IC卡方法的卡侧上的LSI 25以及模块控制器CNT被安装在多层印刷电路板21上。
如图8示意性示出的，就非接触式IC卡方法而言，例如，卡单元27（载波振幅为2Vop至13Vop，并且调制度大约为10%）的传输信号从读取器/写入器单元26的天线23形成。传输信号从天线23传送到卡单元27的天线24。例如，天线24处接收的信号为高频信号，其中，载波振幅为2Vop至13Vop，并且调制度大约为10%。所接收信号被平滑化，因此，形成卡单元27处的电源供给。卡单元27处的用电量为足够小。
将描述印刷电路板的实例。就天线形成为导电图案的多层印刷电路板21而言，如图9A所示，利用具有四个布线层LY1至LY4的4层印刷电路板。可选地，如图9B所示，利用具有两个布线层LY11和LY12的2层印刷电路板。
如图10A所示，初级侧（读取器/写入器侧）的天线23由螺旋形图案31a、线性图案31b和线性图案31c形成。螺旋形图案31a形成在4层印刷电路板的第四布线层LY4上，并且图案31a的中心部分的边缘部分经由焊接区（land）和通孔连接至第三布线层LY3的焊接区32a。线性图案31b形成在焊接区32a和焊接区32b之间。焊接区32b经由第三布线层LY3的通孔和焊接区连接至线性图案31c。图案31a和31c的边缘部分连接至未示出的连接器。
如图10B所示，次级侧（卡侧）的天线24由螺旋形图案41a、线性图案41b、线性图案41c和线性图案41d形成。一个边缘连接至连接器（未示出）的螺旋形图案41a形成在4层印刷电路板的第一布线层LY1上，并且经由焊接区42a、通孔和第二布线层LY2的焊接区连接至线性图案41b。图案41b的一个边缘经由焊接区42b和通孔连接至第一布线层LY1的焊接区。线性图案41c的一个边缘连接至第一布线层LY1的焊接区。线性图案41c的另一个边缘连接至连接器（未示出）。此外，线性图案41d的一个边缘连接至与螺旋形图案41a连接的焊接区42c。线性图案41d的另一个边缘连接至参考电位点。
若图案交叉，印刷电路板天线由不同布线层的图案构成。通孔和焊接区被用于连接不同的布线层。结果，如图10A所示，第四布线层中出现不必要的焊接区32c和32d，以及第一布线层中出现不必要的焊接区42d。
可利用跨接线（jumper lead），取代以上图案形成在印刷电路板的另一布线层上。具体地，利用跨接线，取代图10A中的图案31b以及图10B中的图案41b和41d。在该情况下，可利用2层印刷电路板，不一定形成通孔，并且可防止不必要焊接区出现。通过未形成通孔可提高印刷电路板的绝缘电阻。
根据本发明实施方式的绝缘单元使用印刷电路板来执行初级侧天线和次级侧天线之间的绝缘。因此，就根据本发明实施方式的绝缘单元而言，1000V以上可被实现为DC绝缘电压。此外，具有多个优势，其中，可进行双向通信和电力传输，由此可降低成本。
单元均衡
就本发明而言，控制以上多个蓄电模块MOD1至MODn之间的电压均衡（以下简称为模块均衡）。具体地，通过控制模块间均衡来使蓄电模块输出电压均匀化。一般地，在各蓄电模块中包括大量电池单元，因此，与蓄电模块内的电池单元之间的电压均衡（以上被简称为电池均衡）相比，蓄电模块间的不均匀性增加。因此，即使在执行蓄电模块内的单元均衡控制的情况下，执行模块均衡控制也有意义。
在描述本发明之前将描述一般的单元均衡控制。如图11A至图11C所示，将研究三个电池单元BT1、BT2和BT3之间的电池均衡。首先，如图11A所示，假设电池单元全部已经充满。接着，如图11B所示，假设电池单元已经放电，在电池单元放电量中出现不均匀性，并且电池单元BT1电压已经达到利用虚线指示的使用下限电压。由于电池单元之间不均匀性，其它电池单元BT2和BT3仍未达到使用下限电压。例如，自放电量差异是电池单元之间放电量不均匀的原因。
若在所述状态下已经开始充电，在电池单元BT1电压达到使用下限电压时剩余容量最大的电池单元BT2首先达到满容量。此时，如图11C所示，电池单元BT1未充至满电荷。因此，若电池单元BT1已经充电，放电量C1将被放电，但是可放电量已减少至放电量C2。
为了解决所述问题，如图12A和图12B所示，假设在电池单元BT1达到使用下限电压时，电力从保留最多容量（具有最高电位）的电池单元BT2移至容量最少（具有最低电位）的另一电池单元BT1，并且剩余容量大体上相等。电池单元BT1、BT2和BT3被充电，由此三个电池单元可被充至基本满的电荷电压。现实中，重复进行多次处理。
这种控制被称为主动底部单元均衡控制。通过底部单元均衡控制可防止可放电量减少。一种方法被称为被动底部单元均衡控制，其中，在图12A所示的状态下，电池单元BT2和BT3被放电为与具有最低电位的电池单元BT1的电位一致。由于与被动方法相比，可有效使用容量，所以主动方法是优选的。
将参考图13A至图14C描述主动顶部均衡控制。首先，如图13A所示，假设电池单元全部已经充满。接着，如图13B所示，假设电池单元已经被放电。
若已经开始充电，如图13C所示，电池单元BT2电压首先达到使用上限电压。此时，电池单元BT1和BT3的电压还未达到使用上限电压。因此，如C12所示，与充电量C11（图13A）相比，充电量已经降低。
为了解决所述问题，如图14A和图14B所示，假设在电池单元BT2达到使用上限电压时，电力从保留最多容量（具有最高电位）的电池单元BT2移至容量最少（具有最低电位）的电池单元BT1，并且剩余容量大体上均等。电池单元BT1、BT2和BT3被充电，由此三个电池单元可被充至基本满的电荷电压。现实中，重复进行多次处理。
这种控制被称为主动顶部单元均衡控制。通过顶部单元均衡控制可防止可充电量减少。一种方法被称为被动顶部单元均衡控制，在图14A所示的状态下，电池单元BT2和BT3被放电为与具有最低电位的电池单元BT1的电位一致。因为与被动方法相比，可有效使用容量，所以主动方法是优选的。
现有单元均衡控制电路
将参考图15A、图15B和图16就使用回扫变压器的现有主动底部电池均衡电路的实例作出描述。各电池单元的正极和负极分别连接至初级侧线圈W1至W6的两个边缘。六个电池单元BT1至BT6的串联连接的正极和负极连接至次级侧线圈W0的两个边缘。此外，设置有共用磁芯M。
此外，次级侧线圈W0串联连接至次级侧开关S0，以及初级侧线圈W1至W6分别串联连接至初级侧开关S1至S6。例如，开关S0至S6由MOS（金属氧化物半导体）FET构成。
图16为图15A和图15B所示的主动底部电池均衡电路的操作的时序图。作为实例，已经通过未示出的监控单元来检测电池单元BT1至BT6的电压，并且电池单元BT2的电压已经被检测为最低。在该情况下，电力从另一个电池单元移至电池单元BT2。首先，如图15A以及图16中的A所示，开关S0导通，以及如图16中的C所示电流I1流入线圈W0，并且磁芯M被磁化。
接下来，如图15B以及图16中的B所示，串联连接至线圈W2的初级侧开关S2导通，以及也如图16中的A所示，次级侧开关S0截止。发射磁芯M的磁能量，并且如图16中的D所示的电流I2流入初级侧线圈W2。该电流I2流入电池单元BT2，并且电池单元BT2被充电。
此后，如图16中的B所示，初级侧开关S2截止。此外，此后预定时间段的暂停时间继续。上述初级侧开关S0的工作时段、初级侧开关S2的工作时段和上述暂停时段被视为循环周期，并且重复该操作。
将参考图17A、图17B和图18就现有主动顶部电池均衡电路实例而言作出描述。各电池单元的正极和负极分别连接至初级侧线圈W1至W6的两个边缘。六个电池单元BT1至BT6串联连接的正极和负极连接至次级侧线圈W0的两个边缘。此外，还设置了共用磁芯M。此外，初级侧线圈W1至W6分别串联连接至初级侧开关S1至S6。例如，次级侧线圈W0串联连接至次级侧开关S0，以及开关S0至S6由MOSFET构成。
图18为图17A和图17B中所示的主动顶部电池均衡电路的操作的时序图。作为实例，已经通过未示出的监控单元来检测电池单元BT1至BT6的电压，并且电池单元BT5的电压已经被检测为最高。在该情况下，电力从电池单元BT5移至另一电池单元。首先，如图17A以及图18中B所示，开关S5导通，以及如图18中D所示的电流I1流入线圈W5，并且磁芯M被磁化。
接着，如图17B以及图18中A所示，次级侧开关S0导通，以及也如图18中B所示，初级侧开关S5截止。如图18中C所示，通过磁芯M的电磁能量，电流I2流入次级侧线圈W0。该电流I2流入串联连接的电池单元BT1至BT6，并且电力被分配给所述电池。
此后，如图18中A所示的次级侧开关S0截止。此外，此后预定时段的暂停时间继续。上述初级侧开关S5的工作时段、次级侧开关S0的工作时段和暂停时段被视为循环周期，并且重复该操作。
模块间均衡电路
以上现有均衡电路与电池单元有关，并且若将所述电路应用于参考图1至图6所述的模块间的均衡，则会出现问题。注意，模块间均衡为由各蓄电模块内的多个电池单元或者多个电池块组成的电池单元的电压均衡。一般地，与模块内的不均衡相比，模块间的不均衡具有较大值。由于对各蓄电模块执行均衡控制，也可消除模块间的不均衡，但用于处理的时间延长。然而，可一起使用模块间的均衡控制以及以上现有的单元均衡控制。在该情况下，作为实例，预先执行模块间的均衡控制，此后，执行模块内的均衡控制。
在图19中示出了现有电池均衡电路在无改变情况下应用于主动模块间均衡电路的构造。例如，执行14个模块间的均衡控制。电池块组BB1至BB 14串联连接。各电池块组具有八个电池单元并联连接并且八个电池单元的16个并联连接（电池块）被串联连接（所谓的（8P16S））的构造。例如，一个电池块组产生（3.2V ×16=51.2V）的电压。因此，就14个电池块组BB1至BB14而言，电池块组的串联连接产生（51.2V ×14=716.8V）的电压。
14个电池块组串联连接的正极侧和负极侧与次级侧线圈W0的两个边缘连接。此外，还设置了共用磁芯M。此外，次级侧线圈W0串联连接至次级侧开关S0，并且初级侧线圈W1至W14分别串联连接至初级侧开关S1至S14。开关S0至S14由例如MOOSFET构成。
就图19构造中的主动底部电池均衡操作而言，开关S0导通，以使用流入次级侧线圈W0的电流来磁化磁芯M，接着，具有最低电压的蓄电模块的初级侧开关导通，以使用发送至初级侧线圈的电磁能量来对蓄电模块的电池块组充电。作为实例，若电池块组BB2的电压为32.0V，并且其它电池块组的电压为32.6V，次级侧开关S0导通达预定时段，之后开关S0截止，而且，电池块组BB2的初级侧开关S2也导通。电池块组BB2通过流入初级侧线圈W2的电流来充电。
就图19构造中的主动顶部电池均衡操作而言，连接至具有最高电压的电池块组的初级侧线圈的开关导通，接着，所述开关截止，以及开关S0也导通，以将电流发送至次级侧线圈W0并且给电池块组BB1至BB14充电。作为实例，若电池块组BB2电压为56.5V，并且其它电池块组电压为55.9V，初级侧开关S2导通达预定时段，之后开关S2截止，以及次级侧开关S0也导通。电池块组BB1至BB14通过流入次级侧线圈W0的电流来充电。
就图19的构造而言，共享变压器的磁芯M，因此，多个（例如，14）蓄电模块很难通过容纳在单独壳体中来构成。在该情况下，由磁芯、线圈和开关组成的变压器部分容纳在与14个蓄电模块不同的壳体中来构成变压器装置，并且14个蓄电模块与作为中心的该变压器装置以星形状连接。这种星形构造包括蓄电模块数目增加导致星形布线复杂的问题。
根据现有技术的模块间均衡电路问题
就图19中的构造而言，716.8V的电压通过14个串联连接的电池块组施加至次级侧线圈W0和开关S0的串联电路。在实际使用情况下的合适电压被视作约为所施加的电压的三倍，因此，半导体开关设备（诸如，构成开关S0的FET等）的耐受电压大于等于2000V。很难实现耐受电压半导体开关设备要求极高的图19中的构造。
如图20所示，磁芯M被划分为14个磁芯M1至M14，以及次级侧线圈W0被划分为14个次级侧线圈W01至W014。因此，14个蓄电模块可被划分并且容纳在壳体中。就图20的构造而言，716.8V的电压施加至各初级开关S01至S014。然而，就图20的构造而言，回扫变压器单独构成，回扫变压器的初级开关和次级开关分别连接至线圈，由此可单独控制开关操作。因此，如下所述，可执行控制，其中，从多个电池块组并行提取电力，或者电力被并行提供给多个电池块组。此外，控制开关操作的工作时段长度，由此可控制电力量。
根据本发明的模块间均衡电路
如图21所示，就本发明而言，回扫变压器T1由初级侧线圈W1、次级侧线圈W01和磁芯M1构成。初级侧线圈W1和开关S1串联连接，以及次级侧线圈W01和开关S01串联连接。同样，回扫变压器T2至T14由初级侧线圈W2至W14、次级侧线圈W02至W014和磁芯M2至M14构成。初级侧线圈W2至W14和开关S2至S14串联连接。次级侧线圈W02至W014和开关S02至S014串联连接。
回扫变压器T1的初级侧线圈W1和开关S1的串联电路连接至蓄电模块的电池块组BB1的正端和负端。其它各初级侧线圈W2至W14和开关S2至S14的串联电路串联连接至蓄电模块的电池块组BB2至BB14的正端和负端。
提供蓄电元件51，并且通过蓄电元件51来产生共用电源电压CV。共用电源电压CV被视为比串联连接的电池块组的总电压716.8V更低的电压。优选地，共用电源电压CV被大体设定为次级侧开关的耐受电压的三分之一以下。例如，共用电源电压CV被设定为大体上等于电池块组的单位电压（51.2V）的值。通过控制总放电电流和总充电电流，共用电源电压CV的电位被控制为使得在既不耗尽也不过流情况下变为期望电压。
蓄电元件51为电池、电容器等。一条共用供电线CL+被视为共用电源电压CV，以及另一共用供电线CL-被视为0V。另一个共用供电线CL-被视为未连接至多个蓄电模块的电池块组串联连接电源（V-）的单独电源。然而，共用供电线CL-可连接至电源V-。所划分的初级侧线圈W01至W014的一个边缘均连接至共用供电线CL+，以及所划分的次级侧线圈W01至W014的另一边缘经由开关S01至S014均连接至共用供电线CL-。
例如，开关S0至S14和开关S01至S014由MOSFET构成。例如，如图22所示，回扫变压器T1的开关S01由MOSFET Q01以及连接在其漏极和源极之间的二极管D01构成，以及开关S1由MOSFET Q01以及连接在其漏极和源极之间的二极管D1构成。通过来自控制箱ICNT的控制单元的控制信号来控制开关的导通/截止。控制箱ICNT从各蓄电模块的模块控制器CNT接收信息作为电压监控结果，以产生控制信号（脉冲信号）。注意，可利用除了MOSFET之外的半导体开关设备，诸如IGBT（绝缘栅双极晶体管）等。注意，就从源极流至漏极方向的电流而言，在无控制信号情况下（开关自动导通），电流通过二极管自动流入开关（由MOSFET以及连接在其漏极和源极之间的二极管构成）。
共用电源电压CV施加至次级侧线圈W01至W014和开关S01至S014的串联电路。例如，共用电源电压CV被设定为与施加至初级侧线圈和开关的电压相同的电压（51.2V），次级侧开关S01至S014的耐受电压可设定为约154V。所述耐受电压对于组成次级侧开关S01至S014的半导体开关而言并不很高，由此可容易构成模块间均衡电路。
关于各回扫变压器T1至T14，初级侧线圈和次级侧线圈之间的匝数比不限于1，但初级侧和次级侧之间的相位颠倒。此外，回扫变压器T1至T14可双向传送电力。因此，初级侧和次级侧的记法是为了方便，并且可执行从初级侧到次级侧的电力传输或者从次级侧到初级侧的电力传输。
若采用回扫变压器T1作为实例，在开关S1从开关S1和S01截止的状态导通之后，电流流入线圈W1，并且磁芯M1被磁化。在开关S1的导通期间，随着时间的增加，电流流入线圈W1。接着，在开关S1截止并且开关S01导通之后，由于磁芯已经被磁化，所以电流经由开关S01流入线圈W01。所述电流随着时间减少。其它回扫变压器的操作是相同的。回扫变压器具有作为耦合电感器的功能。
就图21构造中的主动底部电池均衡操作而言，通过控制初级侧开关，电力从具有最高电压的电池块组移至蓄电元件51。此外，通过控制次级侧开关，电力移至具有最低电压的蓄电模块的电池块组。以此方式，根据本发明实施方式的模块间均衡电路经由双向回扫变压器的两个阶段来迁移电力。
作为实例，将对在电池块组BB3的电压为最高电压32.6V并且电池块组BB2的电压为最低电压32.6V情况下的操作作出描述。首先，开关S3导通，并且电流流入利用电池块组BB3作为电源的回扫变压器T3的初级侧线圈W3。接着，开关S3截止，并且开关S03导通。根据电磁能量，电流流入次级侧线圈W03，并且蓄电元件51被充电。
接着，开关S03截止，并且开关S02也导通，以及根据蓄电元件51，电流流入回扫变压器T2的次级侧线圈W02。接着，开关S02截止，并且开关S2也导通，以及通过流入初级侧线圈W2的电流来对电池块组BB2充电。以此方式，执行主动底部电池均衡操作。
就图21构成中主动顶部电池均衡操作而言，通过控制初级侧开关，电力从具有最高电压的电池块组移到蓄电元件51。此外，通过控制次级侧开关，电力移到具有最低电压的蓄电模块的电池块组。以此方式，根据本发明实施方式的模块间均衡电路经由双向回扫变压器的两个阶段来移电力。
作为实例，将就在电池块组BB3电压为最高电压56.5V并且电池块组BB2电压为最低电压55.9V情况下的操作而言作出描述。首先，回扫变压器T3的开关S3导通，并且电流通过作为电源的电池块组BB3流入回扫变压器T3的初级侧线圈W3。接着，开关S3截止，并且开关S03导通。根据电磁能量，电流流入次级侧线圈W03，并且蓄电元件51被充电。
接着，开关S03截止，并且回扫变压器T2的开关S02也导通，以及根据蓄电元件51，电流流入次级侧线圈W02。接着，开关S02截止，并且开关S2也导通，以及通过流入初级侧线圈W2的电流来对电池块组BB2充电。以此方式，执行主动顶部电池均衡操作。
将参考图23和图24更详细地描述主动顶部电池均衡操作。如图23所示，流入回扫变压器T3的线圈W3的电流被标记为i1，并且流入线圈W03的电流被标记为i2。电流i1和i2具有相反的相位。流入回扫变压器T2的线圈W02的电流被标记为i3，以及流入线圈W2的电流被标记为i4。电流i3和i4具有相反的相位。此外，假设蓄电元件51在操作开始时已经被充满。
如图24的时序图所示，并行执行通过回扫变压器T3进行的电力传输以及通过回扫变压器T2进行的电力传输。首先，如图24中A和C所示，开关S3和S02导通达相同时段。根据开关S3的导通，逐渐增加的电流i1流入线圈W3，如图24中的E所示。根据开关S02的导通，逐渐增加的电流i3流入线圈W02，如图24中的G所示。电流i3在放电方向上流入蓄电元件51。
接着，开关设备S3和S02截止，以及如图24中的B和D所示，开关S03和S2导通达相同周期。根据开关S03导通，逐渐减少的电流i2流入线圈W03，如图24中的F所示。电流i2在充电方向上流入蓄电元件51。根据就蓄电元件51而言通过电流i2的充电，电力从电池块组BB3移至蓄电元件51。
根据开关S2的导通，逐渐减少的电流i4流入线圈W2，如图24中的H所示。电流i4在对电池块组BB2充电的方向上流动。根据通过电流i4的充电，蓄电元件51的电力被移至电池块组BB2。注意，实际电力传输被执行为使得不是通过一次开关操作而是通过多次开关操作来逐渐迁移电力。此外，就开关而言的脉冲信号受到脉宽调制以控制开关工作时段，由此电力迁移量可被设定为期望迁移量。此外，在图24中，以同步方式描述开关S3和S02，但在现实中，在允许一定宽度的情况下，共用电源电压CV不一定具有同步关系。
根据本发明的模块间均衡电路变形例
就以上根据本发明实施方式的模块间均衡电路而言，经由一个回扫变压器提取的电力已经通过一个回扫变压器迁移。然而，可通过多个回扫变压器提取电力。例如，可从具有最大电压的蓄电模块以及具有次大电压的蓄电模块两者提取电力。此外，所提取的电力可经由多个回扫变压器被迁移。例如，电力可被提供给具有最大电压的蓄电模块以及具有其次大的电压的蓄电模块。例如，就以上图21的构造而言，利用通过回扫变压器T14的小电流来提取电力，同时，利用通过回扫变压器T3的大电流来提取电力。此外，在提取电力的同时，可利用通过各回扫变压器T1和T2的中间电流来提供电力。
如图25所示，就各蓄电模块的各回扫变压器T1至T14的次级侧而言，电容器C1至C14分别插入在共用供电线CL+和共用供电线CL-之间。通过电容器C1至C14来减少高频分量，由此在共用供电线CL+和CL-处产生的电压可被输出为DC电源。所述DC电源可被提供为控制箱ICNT的电源。
此外，如图26所示，回扫变压器Tx可被共同提供给所有蓄电模块。回扫变压器Tx由初级侧线圈Wy、次级侧线圈Wx和磁芯Tx组成。线圈Wx和开关Sx串联连接。线圈Wy和开关Sy串联连接。回扫变压器Tx的次级侧线圈Wx的一个边缘连接至端子52，以及次级侧线圈Wx的另一边缘经由开关Sx连接至0V线。端子52连接至共用电源电压CV端子。
初级侧线圈Wy的一个边缘连接至蓄电模块的多个（例如，14）电池块组BB1至BB14的串联连接正端子（V+）。初级侧线圈Wy的另一个边缘连接至电池块组BB1至BB14的串联连接负端子（V-）。回扫变压器T1至T14和蓄电元件51以与图21的构造相同的方式连接至电池块组BB1至BB14，并且执行如上所述模块间均衡控制。
根据图26所示构成，电力可通过回扫变压器TX立即供应至所有蓄电模块的电池块组，并且就模块间均衡控制操作而言的变动可增加。
此外，就本发明而言，可利用利用除了回扫变换器方法之外电磁耦合方法的电力传输装置，诸如正向变换器方法、RRC（震铃阻塞变换器）方法等。
图27示出本发明的应用，其中，由蓄电模块MOD101至MOD104组成的另一蓄电系统连接至蓄电模块MOD1至MOD14（图21所示的构造）。在共用电源电压CV在两个蓄电系统之间为共同关系的情况下，共用供电线CL+和CL-可连接至另一蓄电系统。即，待连接的蓄电模块的数目可容易增加。
图28示出了由蓄电模块（例如，蓄电模块MOD1和MOD2）组成的蓄电系统整个构造的实例。就以上模块间均衡控制电路的回扫变压器T1的初级侧开关（MOSFET）S1和S2而言的控制脉冲分别从脉冲发生器53供应。脉冲发生器53根据分别来自模块控制器CNT1和CNT2的控制单元的控制信号来产生控制脉冲。例如，脉冲发生器53输出受到脉宽调制的控制脉冲。就回扫变压器T1和T2的次级侧开关（MOSFET）S01和S02而言的控制脉冲分别从通信单元COM1和COM2内MCU（微控制器单元）供应。
控制箱ICNT根据各模块电压信息判定模块间均衡序列。控制箱ICNT将模块间均衡的充电/放电的存在/不存在单独告知模块通信单元COM1和COM2内的MCU。各MCU将控制信号直接提供给各回扫变压器次级侧，或者通过经由绝缘单元ISC绝缘通信将控制信号告知各回扫变压器初级侧。
根据初级侧和次级侧从单独电路块提供控制信号的原因在于，在控制信号的电平之间存在差异。此外，与以上操作并行，控制箱ICNT测量电压供给线CL+和CL-之间的电压，共用电源电压CV从电压供给线CL+和CL-供应，并且执行整个模块间均衡控制，以获得期望共用电源电压CV。根据本发明的蓄电设备优势
就根据本发明实施方式的模块间均衡电路而言，各模块的回扫变压器单独构成，这不同于共享磁芯的构成，由此可容易地执行布线，而无需执行星形状布线。
就根据本发明实施方式的模块间均衡电路而言，各蓄电模块的电池块组的两个边缘电压施加至回扫变压器的初级侧线圈和开关，以及共用电源电压CV施加于次级侧线圈和开关。共用电源电压CV被视为等于各蓄电模块的电池块组的两个边缘电压的值。因此，所有蓄电模块串联连接的电压未施加于线圈和开关，因此，较低电压耐受组件可被用作线圈和开关，这是有利的。
就本发明而言，通过单独控制脉冲信号可控制回扫变压器的初级侧开关S1至S14和次级侧开关S01至S014。因此，可经由多个期望回扫变压器来执行电力传输。此外，开关操作的导通周期长度被设定，由此可单独控制经由回扫变压器迁移的电力量。即，根据待移电力量来延长开关工作时段，由此可改变待移电力量。
此外，大电流在多个蓄电模块的输出端子V+和V-之间流动，因此，往往出现大噪声。然而，共用电源电压CV与输出端子V+和V-绝缘，由此可减少由于负载电流变动所导致的噪声影响。
几乎没有噪声影响的共用电源电压CV可被用作控制箱ICNT的电源。例如，共用电源电压CV的值可为与控制单元的电源电压值相同（例如，+5V、+12V等）。若利用共用电源电压CV作为控制箱ICNT的电源，可防止控制箱ICNT的电源接收蓄电模块的电压变动影响。
尽管以上描述为在本发明已经应用于模块间均衡电路的情况下，但本发明也可应用于电池间均衡。具体地，就以上图21所示的构造而言，分别利用电池单元替换电池块组BB1至BB14，由此可实现电池间均衡电路。即使将本发明应用于电池间均衡电路，也获得与以上模块间均衡电路相同的优势。
如图29所示，作为共同构造，本发明可应用于电池间均衡电路。在图29中，n个电池单元B11至B1n串联连接，此外，电池单元的m个串联连接被并联连接。回扫变压器T11至T1n，...，Tm1至Tmn的初级侧线圈并联连接至电池单元，以及初级侧开关S11至S1n，...，Sm1至Smn串联连接至初级侧线圈。回扫变压器次级侧线圈的一个边缘连接至共用电源电压CV的供电线CL+，以及次级侧线圈的另一个边缘经由次级侧开关S011至S01n，...，S0m1至S0mn串联连接至共用电源电压CV的供电线CL-。
注意，本发明也可具有以下构成。
在一个实施方式中，电池系统包括：串联连接在一起的多个蓄电模块，各蓄电模块包括电池块组，电池块组包括多个电池单元；以及连接至各电池块组的不同磁芯。
在实施方式中，各蓄电模块设置在单独壳体中，以及其中，多个子模块设置在各壳体中，并且多个电池块设置在各子模块中。
在实施方式中，各蓄电模块包括模块控制器，所述模块控制器被构造为单独控制相应的电池块组的充电和放电。
在实施方式中，各模块控制器通过总线连接至共用控制设备。
在实施方式中，模块控制器被构造为启动开关操作来控制相应的电池块组的充电或者放电导通周期长度。
在实施方式中，各蓄电模块还包括构成为耦合电感器的回扫变压器，各回扫变压器包括：所述不同的磁芯；初级侧线圈，连接至磁芯；以及次级侧线圈，连接至磁芯，其中，初级开关串联连接至初级侧线圈和相应的电池块组，以及其中，次级开关串联连接至次级侧线圈。
在实施方式中，各蓄电模块包括模块控制器，所述模块控制器被构造为通过藉由控制脉冲信号控制相应的回扫变压器的初级侧开关和次级侧开关来单独控制对应电池块组的充电和放电。
在实施方式中，针对各蓄电模块，次级开关连接至共用正供电线和共用负供电线。
在实施方式中，能量存储器件插入在共用正供电线和共用负供电线之间。
在实施方式中，能量存储器件为电容器。
在实施方式中，针对各蓄电模块，次级侧线圈连接至共用正供电线和共用负供电线。
在实施方式中，能量存储器件插入在共用正供电线和共用负供电线之间。
在实施方式中，能量存储器件为电容器。
在另一个实施方式中，电池装置包括蓄电模块，所述蓄电模块包括：电池块组，包括多个电池单元；以及磁芯，连接至电池块组，并且被构造为只与所述一个电池块组一起操作。
在实施方式中，蓄电模块设置在壳体中，以及其中，多个子模块设置在所述壳体中，并且多个电池块设置在各子模块中。
在实施方式中，蓄电模块包括模块控制器，所述模块控制器被构造为控制电池块组的充电和放电。
在实施方式中，模块控制器被构造为启动开关操作来控制电池块组的充电或者放电工作时段长度。
在实施方式中，蓄电模块还包括构成为耦合电感器的回扫变压器，所述回扫变压器包括：磁芯；初级侧线圈，连接至磁芯；以及次级侧线圈，连接至磁芯，其中，初级开关串联连接至初级侧线圈和电池块组，以及其中，次级开关串联连接至次级侧线圈。
在实施方式中，蓄电模块包括模块控制器，所述模块控制器被构造为通过藉由控制脉冲信号控制回扫变压器的初级侧开关和次级侧开关来控制电池块组的充电和放电。
在实施方式中，次级开关连接至共用正供电线和共用负供电线。
在实施方式中，能量存储器件插入在共用正供电线和共用负供电线之间。
在实施方式中，能量存储器件为电容器。
在实施方式中，次级侧线圈连接至共用正供电线和共用负供电线。
在实施方式中，能量存储器件插入在共用正供电线和共用负供电线之间。
在实施方式中，能量存储器件为电容器。
在另一个实施方式中，控制设备包括蓄电模块，所述蓄电模块包括：磁芯；初级开关，经由初级侧线圈电气连接至磁芯；次级开关，经由次级侧线圈电气连接至磁芯；以及模块控制器。
在实施方式中，蓄电模块设置在壳体中，以及多个电池块设置在各子模块中，各电池块均包括多个电池单元。
在实施方式中，模块控制器被构造为控制电池块组的充电和放电，所述电池块组连接至磁芯。
在实施方式中，模块控制器经由总线连接至共用控制设备。
在实施方式中，模块控制器被构造为启动开关操作来控制对应电池块组的充电或者放电导通周期长度。
在实施方式中，模块控制器被构造为通过藉由控制脉冲信号控制初级侧开关和次级侧开关来控制电池块组的充电和放电。
在实施方式中，针对蓄电模块，次级开关连接至共用正供电线和共用负供电线。
在实施方式中，能量存储器件插入在共用正供电线和共用负供电线之间。
在实施方式中，能量存储器件为电容器。
在实施方式中，针对蓄电模块，次级侧线圈连接至共用正供电线和共用负供电线。
在实施方式中，能量存储器件插入在共用正供电线和共用负供电线之间。
在实施方式中，能量存储器件为电容器。
在另一个实施方式中，电动车包括：电池系统，包括串联连接在一起的多个蓄电模块，各蓄电模块包括包括多个电池单元的电池块组以及连接至各电池块组的不同磁芯；以及转换器，构成为从电池系统接收电力供应，并且将电力供应给电动车的组件。
在实施方式中，各蓄电模块设置在单独壳体中，以及其中，多个子模块设置在各壳体中，并且多个电池块设置在各子模块中。
在实施方式中，各蓄电模块包括模块控制器，所述模块控制器被构造为单独控制对应电池块组的充电和放电。
在实施方式中，各模块控制器通过总线连接至共用控制设备。
在实施方式中，模块控制器被构造为启动开关操作来控制对应电池块组的充电或者放电工作时段长度。
在实施方式中，各蓄电模块还包括构成为耦合电感器的回扫变压器，各回扫变压器包括：所述磁芯之一不同磁芯；初级侧线圈，连接至磁芯；以及次级侧线圈，连接至磁芯，其中，初级开关串联连接至初级侧线圈和对应电池块组，以及其中，次级开关串联连接至次级侧线圈。
在实施方式中，各蓄电模块包括模块控制器，所述模块控制器被构造为通过由控制脉冲信号控制对应回扫变压器的初级侧开关和次级侧开关来单独控制对应电池块组的充电和放电。
在实施方式中，针对各蓄电模块，次级开关连接至共用正供电线和共用负供电线。
在实施方式中，能量存储器件插入在共用正供电线和共用负供电线之间。
在实施方式中，能量存储器件为电容器。
在实施方式中，针对各蓄电模块，次级侧线圈连接至共用正供电线和共用负供电线。
在实施方式中，能量存储器件插入在共用正供电线和共用负供电线之间。
在实施方式中，能量存储器件为电容器。
房屋应用的蓄电系统
将参考图30就本发明已经应用于住宅蓄电系统的实例作出描述。例如，就用于住宅101的蓄电系统100而言，电力经由电力网络109、信息网络112、智能电表107、电源集线器108等从集中式电力系统102（诸如，热能发电102a、核能发电102b、水能发电102c等）供应到蓄电设备103。此外，电力从独立电源（诸如，家用发电装置104等）供应到蓄电设备103。累积从蓄电设备103供应的电力。使用蓄电设备103来馈送在住宅101处使用的电力。相同的蓄电系统也可不仅用于住宅101，而且用于大厦。
在住宅101处，提供发电装置104、用电设备105、蓄电设备103、用于控制所述设备的控制设备110、智能电表107以及用于获得不同类型信息的各种传感器111。所述设备通过电力网络109和信息网络112来连接。太阳能电池、燃料电池等被用作发电装置104，并且所产生电力被供应至用电设备105以及/或者蓄电设备103。耗电装置105为冰箱105a、空调器105b、电视接收器105c、热水器105d等。此外，耗电装置105中包括电动车106。电动车106为电动汽车106a、混合动力汽车106b或者电动摩托车106c。
以上根据本发明实施方式的电池单元被应用于蓄电设备103。蓄电设备103由二次电池或者电容器构成。例如，蓄电设备103由锂离子电池构成。锂离子电池可为固定类型，或者可被用于电动车106。智能电表107具有测量市电使用量并且将所测量使用量传送至电力公司的功能。电力网络109可为DC供电、AC供电和非接触式供电中任何一个或者DC供电、AC供电和非接触式供电中两个或者两个以上的组合。
各种传感器111的实例包括人体检测传感器、光照度传感器、物体检测传感器、耗电传感器、摇摆传感器、接触式传感器、温度传感器和红外传感器。由各种传感器111获得的信息被传送至控制设备110。根据来自传感器111的信息，识别天气状况、人体状况等，因此，通过自动控制用电设备105可使能量消耗最小化。此外，控制设备110可将与住宅101有关的信息经由互联网传送至外部电力公司等。
通过电源集线器108来执行诸如电力线分接、DC-AC转换等的处理。就连接至控制设备110的信息网络112的通信方法而言，有使用通信接口（诸如UART（通用异步接收器-收发器：异步串行通信发射/接收电路）等）的方法以及使用根据无线通信标准（诸如，蓝牙、ZigBee、Wi-Fi等）的传感器网络的方法。蓝牙方法被应用于多媒体通信，并且可执行一对多连导通信。ZigBee使用IEEE（电气和电子工程师协会）802.15.4物理层。IEEE 802.15.4为称为PAN（个人局域网络）或者W（无线）PAN的短距离无线网络标准名称。
控制设备110连接至外部服务器113。所述服务器113可通过住宅101、电力公司和服务提供商任何一个来管理。例如，服务器113发射/接收的信息为用电信息、生活模式信息、电费、天气信息、自然灾害信息或者与电力交易有关的信息。这些信息可从家庭内用电设备（例如，电视接收器）发射/接收，或者可从家庭外用电设备（例如，手机）发射/接收。这些信息可显示在具有显示功能的设备上，例如，电视接收器、手机、PDA（个人数字助理）等。
控制所述单元的控制设备110由CPU（中央处理单元）、RAM（随机存取内存）、ROM（只读内存）等构成。就本实例而言，控制设备110封装在蓄电设备103中。控制设备110通过信息网络112连接至蓄电设备103、家用发电装置104、用电设备105、各种传感器111和服务器113，并且具有例如调整市电使用量和电力产生的功能。请注意，此外，控制设备110可具有在电力市场进行电力交易等的功能。
如上所述，不仅集中式电力系统102（诸如热电102a、核电102b、水电102c等），而且家用发电装置104（太阳能发电、风力发电）所产生的电可被累积在蓄电设备103中。因此，即使家用发电装置104所产生的电波动，也可执行控制，诸如稳定待外部传送的电量或者适当放电。例如，用法也可使得由太阳能发电获得的电力被累积在蓄电设备103中，以及具有合理夜间价格的午夜电力也被累积在蓄电设备103中，并且由蓄电设备103累积的电力在具有高价格的白天时区被放电和使用。
注意，就本实例而言，尽管就控制设备110封装在蓄电设备103中的实例已经作出描述，但控制设备110可被容纳在智能电表107中，或者可以独立方式构成。此外，蓄电系统100可利用住宅公寓内多个家庭作为目标来使用，或者可利用多个独立房屋作为目标来使用。
车辆应用的蓄电系统
将参考图31就本发明已应用于车辆蓄电系统的实例作出描述。图31示意性地示出了利用已应用本发明的串联混合系统的混合动力车辆构成实例。串联混合系统为利用通过使用发电机（通过引擎来操作）产生的电力或者从电池中暂时提取的电力逆变的电力驱动力来驱动的车辆。
引擎201、发电机202、电力驱动力变换器203、驱动轮204a、驱动轮204b、轮205a、轮205b、电池208、车辆控制设备209、各种传感器210和充电端口211安装在所述混合动力车辆200上。以上根据本发明实施方式的电池单元应用于电池208。
混合动力车辆200利用电力驱动力变换器203作为驱动源来驱动。电力驱动力变换器203的实例为马达。电力驱动力变换器203通过电池208的电力来启用，以及所述电力驱动力变换器203的扭力被传递至驱动轮204a和204b。请注意，直流-交流（DC-AC）或者逆变（AC-DC转换）被用在适当部分处，由此电力驱动力变换器203可被应用于AC马达或者DC马达。各种传感器210经由车辆控制设备209来控制引擎转数，或者控制未示出节流阀打开（节气门开启角）。各种传感器210包括速度传感器、加速度传感器、引擎转数传感器等。
引擎201的扭力被传递至发电机202，以及发电机202处产生的电力可通过所述扭力累积在电池208中。
若混合动力车辆已经通过未示出刹车机构来减速，刹车时的抵抗力作为扭力被施加于电力驱动力变换器203，并且电力驱动力变换器203处产生的再生电力通过所述扭力累积在电池208中。
电池208连接至混合动力车辆的外部电源，由此电池208可利用充电端口211作为输入控制端口从其外部电源接收电力供应，并且累积所接收电力。
尽管在图中未示出，但可提供信息处理设备，该信息处理设备基于与二次电池有关的信息来执行与车辆控制有关的信息处理。该信息处理设备的实例包括基于与电池剩余容量有关的信息来执行电池剩余容量显示的信息处理设备。
注意，作为实例，目前为止就串联混合动力车辆而言已经作出描述，所述串联混合动力车辆使用发电机（通过引擎来操作）处产生的电力或者从电池中暂时提取的电力，并且利用马达来驱动。然而，本发明可有效适用于并联混合动力车辆，所述并联混合动力车辆采用引擎输出和马达输出两者作为驱动源，并且开关和使用以下三个方法：视情况通过引擎单独驱动，通过马达单独驱动以及通过引擎和马达来驱动。此外，本发明可有效适用于电动汽车，所述电动汽车通过根据驱动马达单独驱动而未使用引擎来驱动。
变形例
尽管目前为止已经具体描述了本发明实施方式，但本发明并不限于以上实施方式，并且可做出基于本发明的技术思路的不同修改。例如，以上实施方式中所述的构成、方法、处理、形状、材料、数值等仅为实例，并且可适当地利用与以上构成、方法、处理、形状、材料、数值等不同的构成、方法、处理、形状、材料、数值等。
此外，在不背离本发明的范围的情况下，以上实施方式中所述的构成、方法、处理、形状、材料、数值等可相互组合。
本申请包含于2011年8月31日向日本专利局提交的日本优先专利申请JP 2011-189563和于2011年8月31日向日本专利局提交的日本优先专利申请JP 2011-189561中所公开的主题，其全部内容结合于此作为参考。
本领域技术人员应当理解，根据设计需求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和变形，只要它们在所附权利要求或其等同物的范围之内。

Claims (35)

1.一种电池系统，包括：
能量存储器件，以及
串联连接在一起的多个蓄电模块，每个蓄电模块均包括：
包含多个电池单元的电池块组，以及
不同的磁芯，连接至各个电池块组，
其中，至少一个所述磁芯包括连接至初级开关和所述电池块组的初级侧线圈和连接至次级开关、共用正供电线和共用负供电线的次级侧线圈，
其中，所述共用正供电线与共用电源连接，所述共用正供电线不与所述蓄电模块的正电源端连接，
其中，所述共用正供电线至少连接两个次级侧线圈，以及
其中，所述能量存储器件连接在所述共用正供电线和所述共用负供电线之间，所述能量存储器件被配置为经由所述次级开关、所述次级侧线圈、所述初级侧线圈以及所述初级开关向所述电池单元供应电力。
2.根据权利要求1所述的电池系统，其中，每个蓄电模块被设置在单独的壳体中。
3.根据权利要求1所述的电池系统，其中，每个蓄电模块均包括被构造为单独控制相应的电池块组的充电和放电的模块控制器。
4.根据权利要求3所述的电池系统，其中，每个模块控制器均通过总线连接至共用控制设备。
5.根据权利要求3所述的电池系统，其中，所述模块控制器被构造为启动开关操作来控制用于对所述相应的电池块组充电或者放电的工作时段的长度。
6.根据权利要求1所述的电池系统，其中，每个所述蓄电模块还包括被构造为耦合电感器的回扫变压器，
其中，所述初级开关串联连接至所述初级侧线圈，以及
其中，所述次级开关串联连接至所述次级侧线圈。
7.根据权利要求6所述的电池系统，其中，每个蓄电模块均包括模块控制器，所述模块控制器被构造为通过由控制脉冲信号控制相应的回扫变压器的初级侧开关和次级侧开关来单独控制所述相应的电池块组的充电和放电。
8.根据权利要求7所述的电池系统，其中，所述能量存储器件为电容器。
9.根据权利要求1所述的电池系统，其中，所述能量存储器件为电容器。
10.根据权利要求1所述的电池系统，其中，电流屏蔽容器设置在每个所述蓄电模块的后表面。
11.一种电池装置，包括：
能量存储器件，以及
蓄电模块，包含：
包含多个电池单元的电池块组，以及
磁芯，连接至所述电池块组，并且被构造为与所述电池块组一起操作，
其中，所述磁芯包括连接至初级开关和所述电池块组的初级侧线圈和连接至次级开关、共用正供电线和共用负供电线的次级侧线圈，
其中，所述共用正供电线与共用电源连接，所述共用正供电线不与所述蓄电模块的正电源端连接，
其中，所述共用正供电线至少连接两个次级侧线圈，以及
其中，所述能量存储器件连接在所述共用正供电线和所述共用负供电线之间，所述能量存储器件被配置为经由所述次级开关、所述次级侧线圈、所述初级侧线圈以及所述初级开关向所述电池单元供应电力。
12.根据权利要求11所述的电池装置，其中，所述蓄电模块被设置在壳体中。
13.根据权利要求11所述的电池装置，其中，所述蓄电模块包括被构造为控制所述电池块组的充电和放电的模块控制器。
14.根据权利要求13所述的电池装置，其中，所述模块控制器被构造为启动开关操作来控制用于对所述电池块组充电或放电的工作时段的长度。
15.根据权利要求11所述的电池装置，其中，所述蓄电模块还包括被构造为耦合电感器的回扫变压器，
其中，所述初级开关串联连接至所述初级侧线圈，以及
其中，所述次级开关串联连接至所述次级侧线圈。
16.根据权利要求15所述的电池装置，其中，所述蓄电模块包括模块控制器，所述模块控制器被构造为通过由控制脉冲信号控制所述回扫变压器的初级侧开关和次级侧开关来控制所述电池块组的充电和放电。
17.根据权利要求16所述的电池装置，其中，所述能量存储器件为电容器。
18.根据权利要求11所述的电池装置，其中，所述能量存储器件为电容器。
19.一种用于根据权利要求1至10中任一项所述的电池系统的控制设备，包括：
能量存储器件，以及
蓄电模块，包含：
磁芯，
电池块组，包括多个电池单元，
初级开关，经由初级侧线圈电连接至所述磁芯，
次级开关，经由次级侧线圈电连接至所述磁芯，以及
模块控制器，
其中，所述初级侧线圈连接至所述电池块组，所述次级侧线圈连接至共用正供电线和共用负供电线，
其中，所述共用正供电线与共用电源连接，所述共用正供电线不与所述蓄电模块的正电源端连接，以及
其中，所述共用正供电线至少连接两个次级侧线圈，以及
其中，所述能量存储器件连接在所述共用正供电线和所述共用负供电线之间，所述能量存储器件被配置为经由所述次级开关、所述次级侧线圈、所述初级侧线圈以及所述初级开关向所述电池单元供应电力。
20.根据权利要求19所述的控制设备，其中，所述蓄电模块被设置在壳体中。
21.根据权利要求19所述的控制设备，其中，所述模块控制器被构造为控制连接至所述磁芯的所述电池块组的充电和放电。
22.根据权利要求19所述的控制设备，其中，所述模块控制器经由总线连接至共用控制设备。
23.根据权利要求19所述的控制设备，其中，所述模块控制器被构造为启动开关操作来控制对相应的所述电池块组充电或放电的工作时段的长度。
24.根据权利要求19所述的控制设备，其中，所述模块控制器被构造为通过由控制脉冲信号控制初级侧开关和次级侧开关来控制所述电池块组的充电和放电。
25.根据权利要求24所述的控制设备，其中，所述能量存储器件为电容器。
26.根据权利要求19所述的控制设备，其中，所述能量存储器件为电容器。
27.一种电动车，包括：
能量存储器件，以及
包含串联连接在一起的多个蓄电模块的电池系统，每个蓄电模块均包括：
包含多个电池单元的电池块组，和
不同的磁芯，连接至各个电池块组；以及
转换器，被构造为从所述电池系统接收电力的供给，并且将所述电力提供给所述电动车的组件，
其中，至少一个所述磁芯包括连接至初级开关和所述电池块组的初级侧线圈和连接至次级开关、共用正供电线和共用负供电线的次级侧线圈，
其中，所述共用正供电线与共用电源连接，所述共用正供电线不与所述蓄电模块的正电源端连接，
其中，所述共用正供电线至少连接两个次级侧线圈，以及
其中，所述能量存储器件连接在所述共用正供电线和所述共用负供电线之间，所述能量存储器件被配置为经由所述次级开关、所述次级侧线圈、所述初级侧线圈以及所述初级开关向所述电池单元供应电力。
28.根据权利要求27所述的电动车，其中，每个蓄电模块被设置在单独壳体中。
29.根据权利要求27所述的电动车，其中，每个蓄电模块均包括被构造为单独控制相应的电池块组的充电和放电的模块控制器。
30.根据权利要求29所述的电动车，其中，每个所述模块控制器均通过总线连接至共用控制设备。
31.根据权利要求29所述的电动车，其中，所述模块控制器被构造为启动开关操作来控制用于对所述相应的电池块组充电或者放电的导通时间的长度。
32.根据权利要求27所述的电动车，其中，每个所述蓄电模块还包括被构造为耦合电感器的回扫变压器，
其中，所述初级开关串联连接至所述初级侧线圈和相应的电池块组，以及
其中，所述次级开关串联连接至所述次级侧线圈。
33.根据权利要求32所述的电动车，其中，每个蓄电模块均包括模块控制器，所述模块控制器被构造为通过由控制脉冲信号控制相应的回扫变压器的初级侧开关和次级侧开关来单独控制相应的电池块组的充电和放电。
34.根据权利要求33所述的电动车，其中，所述能量存储器件为电容器。
35.根据权利要求32所述的电动车，其中，所述能量存储器件为电容器。
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