CN103155345B - 蓄电系统和输出控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了蓄电系统和输出控制器，其中，检测多个任意连接的蓄电单元的连接模式并且根据所检测的连接模式来控制多个蓄电单元。六个蓄电模块MOD1至MOD6串联地连接。相应蓄电模块的总电压V（总和）和各自的输出电压V（1）至V（6）被提供给输出控制器ICNT。输出控制器ICNT的控制器PR根据是否满足连接等式来确定连接模式。当蓄电模块的数量被设定为N、总输出电压被设定为V（总和），各自的输出电压设定为V（1）、V（2）、…、和V（N）以及连接模式的并联数被设定为M时，使用判定等式：V（1）=V（2）=…=V（N）=（1/M）×V（总和）。当满足判定等式时，判定（N/M）并联M串联。

Description

蓄电系统和输出控制器
技术领域
本发明涉及一种蓄电系统和一种输出控制器。
背景技术
近年来，诸如要被用作车辆蓄电池的锂离子电池的二次电池和其中二次电池与诸如太阳能电池和风力发电的新能源系统相结合的电力存储装置的应用在急速扩大。在诸如电池的大量蓄电装置被用于产生相当大的电力的情况下，采用了串联连接多个蓄电模块的构造。该构造被称为电池系统。在蓄电模块中，多个（例如，四个）单位电池（单电池，也被称为电池；在以下描述中仅适当地被称为电池）并联和/或串联地连接以构成电池块。大量的电池块被存储在外部壳体中并构成蓄电模块（也被称为组装电池）。
例如，专利文献1公开了通过由分隔板将电池收纳箱分为外部壳体来形成多个电池存储空间，以在各个电池存储空间中收纳电池块的构造。
此外，下面的专利文献2公开了将多个蓄电模块彼此连接并且提供了多个蓄电模块共用的控制装置。专利文献2公开了一种构造，其中，每个蓄电模块均包括处理装置（微处理器MPU）并且在MPU和控制装置之间通过通信装置来通信。
此外，专利文献3公开了一种电源装置，该电源装置通过多路复用器和电压检测单元在包括于一个蓄电模块中的多个单位电池中的每一个的基准点下检测电压、将所检测的结果通过A/D转换器提供给控制电路并且检测连接至基准点的基准连接线的断开。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请公开第2009-100644号
专利文献2：日本专利申请公开第2009-289429号
专利文献3：日本专利申请公开第2009-280171号
发明内容
本发明要解决的问题
当使用多个蓄电模块时，提供了多个蓄电模块共用的控制装置。使用多个蓄电模块的蓄电系统的构造具有可以根据蓄电系统的应用等来适当地安排蓄电模块的数量和蓄电模块的连接模式（串联连接、并联连接或串联/并联连接）的优点。然而，需要一种根据多个蓄电模块的连接模式来进行控制的控制装置。不需要为每种连接模式准备一个控制装置，使得期望根据连接模式来改变控制装置的控制内容（程序）。然而，在传统的蓄电装置中，多个蓄电模块的连接模式应该不会改变，使得控制装置不能支持多个连接模式。
因此，一个目的是提供一种蓄电系统和一种输出控制器，在该输出控制器中，控制装置可以检测多个蓄电模块的连接模式并且利用与检测到的连接模式相对应的控制内容来控制多个蓄电模块。
问题的解决方案
为了解决上述问题，本申请中公开的蓄电系统是一种包括多个蓄电单元和一个输出控制器的蓄电系统，该多个蓄电单元被构造为彼此分离并且彼此串联和/或并联地连接，多个蓄电单元的总输出电压被提供给通过通信路径连接至多个蓄电单元的输出控制器，其中，输出控制器通过通信路径接收多个蓄电单元的各自的输出电压的信息作为通信结果，并且输出控制器根据蓄电单元的总输出电压的信息和各自的输出电压的信息来判定多个蓄电单元的连接模式。
在本申请中公开的输出控制器连接至被构造为彼此分离并且彼此串联和/或并联连接的多个蓄电单元，多个蓄电单元的总输出电压的信息被提供给输出控制器，其中，输出控制器通过通信路径连接至多个蓄电单元，多个蓄电单元的总输出电压的信息通过通信路径被输入至输出控制器作为通信结果，并且输出控制器根据多个蓄电单元的总输出电压的信息和各自的输出电压的信息判定多个蓄电单元的连接模式。
优选地，当多个蓄电单元的数量被设定为N、总输出电压被设定为V（总和）、各自的输出电压被设定为V（1）、V（2）、…、和V（N）以及连接模式的并联数被设定为M时，输出控制器判定是否满足判定等式，并且当满足判定等式时判定（N/M）并联M串联。
判定等式：
V（1）=V（2）=…=V（N）=（1/M）×V（总和）
本发明的效果
根据本发明，当多个蓄电单元串联和/或并联地连接时，输出控制器可以检测连接模式并且执行与检测到的连接模式相对应的控制处理。因此，可以改善输出控制器或蓄电单元的多功能性。此外，可以判定多个蓄电单元的连接中的错误，由此改善蓄电系统的安全性。
附图说明
图1是蓄电模块的实例的分解透视图。
图2是示出了蓄电模块的实例的连接构造的连接图。
图3是蓄电系统的实例的框图。
图4是蓄电系统的另一实例的框图。
图5是示出了具有多个蓄电模块串联连接的构造的蓄电系统的框图。
图6是示出了具有多个蓄电模块并联连接的构造的蓄电系统的框图。
图7是示出了具有多个蓄电模块3并联2串联连接的构造的蓄电系统的框图。
图8是用于示出蓄电系统的操作的实例的流程图。
图9是用于示出蓄电系统的操作的更具体实例的流程图。
图10是示出了蓄电系统的应用的框图。
具体实施方式
尽管下文中描述的实施方式是具有技术上优选的各种限制的本发明的优选具体实例，但本发明的范围不限于该实施方式，除非该范围在以下描述中被特别描述为用于限制本发明。
<蓄电模块的实例>
在很大量的诸如电池单元的蓄电装置被用于产生相当大的电力的情况下，采用了一种构造，其中，多个蓄电单元（在后文中，被称为蓄电模块）彼此连接并且设置有多个蓄电单元共用的控制装置。这种构造被称为电池系统。蓄电模块是通过将多个电池和控制器相结合所获得的单元。
图1是蓄电模块MOD的整体构造的透视图。蓄电模块MOD的外部壳体由应用了钣金加工的金属制成的下部外壳2a和上部外壳2b形成。具有高导热性和辐射系数的金属优选地被用作下部外壳2a和上部外壳2b的材料。可以获得极好的壳体辐射性能并且可以抑制壳体内的温度的增加。由于极好的壳体辐射性能，可以将壳体的开口最小化或去除并且可以实现较高的防尘和防滴性。例如，下部外壳2a和上部外壳2b的材料为铝、铝合金、铜或铜合金。例如，下部外壳2a和上部外壳2b的厚度被设定为大约1mm或更大。
用于从蓄电模块MOD充电和用于向其放电的外部正端子3和外部负端子4被设置在壳体的后表面上。用于防止在端子之间的短路的短路防止壁3a被设置在外部正端子3的两侧上，用于防止端子之间的短路的短路防止壁4a被设置在外部负端子4的两侧上。
此外，电流断路器5被设置在蓄电模块MOD的后表面上。可以通过设置电流断路器5来提高电池单元的安全性。故障防止部5a被设置在电流断路器5的周围。此外，还设置了用于与设置在壳体2中的控制电路相通信的连接器单元6。控制电路被设置为用于监测电池单元的温度并控制充电、放电等。此外，用于显示操作状态的诸如LED的显示装置被设置在壳体的前表面上。
壳体的下部外壳2a具有箱状构造并且上部外壳2b被设置为覆盖下部外壳的开口。子模块AS1至AS4被存储在下部外壳2a的存储空间中。在下部外壳2a的下表面上形成多个凸起（boss）9用于通过螺钉等来固定子模块AS1至AS4。子模块AS1至AS4被预先装配在壳体的外部。
每个子模块均通过使用绝缘壳体作为子存储壳体来将多个电池块一体化而获得。由塑料等制成的模制部可以被用作子模块的壳体。子模块AS1至AS4被构造为将多个电池块存储在壳体中，使得不暴露内部电池块的正端子和负端子。
例如，一个电池块是通过并联连接八个圆柱形锂离子二次电池来获得的。子模块AS1和AS2中的每一个均是通过使用上部壳体和下部壳体而将六个电池块一体化来获得的。子模块AS3和AS4中的每一个均是通过使用上部壳体和下部壳体将两个电池块一体化来获得的。因此，使用了总共（6+6+2+2=16）个电池块。例如，电池块串联地连接。
<电池块之间的连接>
诸如母线（busbar）的用于连接的金属板被用于在子模块AS1至AS4中的每一个中串联地连接各电池块。母线由延长的条状金属制成。多个孔形成在母线上用于将母线连接至从电池块获得的连接金属板等。
如图2所示，各个通过并联连接八个电池所获得的电池块B1至Ｂ16（当不需要将电池块彼此区分时，适当地被称为电池块B）串联地连接。电池块B1至B16中的每一个连接至每个蓄电模块的控制装置（下文中，适当地被称为模块控制器）CNT并且控制电池块的充电和放电。充电和放电通过外部正端子3和外部负端子4来进行。例如，电池块B1到B6包括在子模块AS1中并且电池块B11至B16包括在子模块AS2中。此外，电池块B7和B10包括在子模块AS3中并且电池块B8和B9包括在子模块AS4中。
每个电池块的正电极和负电极之间的电压的信息等通过总线10被提供给模块控制器CNT。模块控制器CNT监测每个电池块的电压、电流和温度并输出所监测的结果作为内部状态的信息。例如，一个蓄电模块MOD输出（16×3.5V=56V）。
<蓄电系统>
此外，如图3所示，N个蓄电模块MOD1至MODN串联地连接。蓄电模块MOD1至MODN通过绝缘单元IS连接至接口总线BS。绝缘接口IF被设置在每个蓄电模块MOD上以用于将模块控制器CNT连接至外部接口总线BS。绝缘接口IF用于使蓄电模块MOD与接口总线BS绝缘。此外，每个模块控制器连接至所有ICNT（在后文中，适当地被称为输出控制器）的控制装置并且输出控制器ICNT进行充电和放电的管理并管理以抑制劣化等。
串行接口被用作蓄电模块中的总线10和用于将蓄电模块MOD1至MODN与输出控制器ICNT相连接的总线BS。SM总线（系统管理总线）等专门被用作串行接口。例如，可以使用I2C总线。I2C总线是用于通过使用两个信号线（SCL（串行时钟）和双向SDA（串行数据））来通信的同步串行通信。
每个蓄电模块MOD的控制器CNT和输出控制器ICNT彼此通信。即，输出控制器ICNT接收每个蓄电模块的内部状态的信息，并且每个蓄电模块的充电过程和放电过程被管理。输出控制器ICNT向负载提供N个蓄电模块的串联连接的输出（N×56V）。在N=14的实例中，输出为（14×56V=784V）。
图4示出了蓄电系统的另一实例。在另一实例中，N个蓄电模块MOD1至MODN串联连接。蓄电模块MOD1至MODN中的每一个均包括用于使蓄电模块彼此绝缘的绝缘接口。每个蓄电模块的模块控制器通过作为绝缘接口的光耦合器（photocoupler）IFS1至IFSN与上部的或下部的蓄电模块通信或与外部输出控制器通信。
输出控制器ICNT连接至最下面的蓄电模块MOD1。输出控制器ICNT控制整个电池系统。输出控制器ICNT接收每个蓄电模块的内部状态的信息并且提供和阻挡来自每个蓄电模块的充电电流和到每个蓄电模块的放电电流，从而控制每个蓄电模块的充电和放电。N个蓄电模块的串联连接的输出（N×56V）被提供给负载。在N=14的实例中，输出为（14×56V=784V）
<蓄电系统>
在后文中描述了能够检测多个蓄电模块的连接模式的蓄电系统的实例。使用了N个蓄电模块，例如，六个蓄电模块MOD1至MOD6，其中，每一个都具有上述构造以产生相同的输出。图5、图6和图7示出了以不同的连接模式来连接蓄电模块MOD1至MOD6的实例。
即，图5示出了所有的蓄电模块MOD1至MOD6串联连接的实例，图6示出了所有的蓄电模块MOD1至MOD6并联连接的实例，以及图7示出了蓄电模块MOD1、MOD2和MOD3并联连接而蓄电模块MOD4、MOD5和MOD6并联连接并且这两个并联连接又串联连接的实例。图7中的连接模式是在（N/M）并联M串联的一般表示中的（M=2，N=6）的实例。（M=1）的情况意味着所有的N个模块并联连接。不同的连接模式可以通过公知的连接装置（诸如电源连接电缆和连接突出部）连接每个蓄电模块的外部正端子3和外部负端子4（参见图1）来实现。此外，要使用的蓄电模块的数量可以根据应用等来任意地设定。
共用的输出控制器ICNT连接至多个蓄电模块MOD1至MOD6。蓄电模块MOD1至MOD6的输出电压（适当地被称为各自的输出电压）分别被表示为V（1）至V（6）并且在正端子和负端子之间产生的关于蓄电模块MOD1至MOD6的整体连接构造的电压被表示为总输出电压V（总和）。各个模块的总输出电压V（总和）和各自的输出电压V（1）至V（6）提供给输出控制器ICNT。
输出控制器ICNT包括控制器PR。例如，控制器PR是包括CPU（中央处理单元）等的微型计算机。在控制器PR中，ROM（只读存储器）、RAM（随即存取存储器）等连接至CPU。控制器PR通常通过执行存储在ROM中的程序来管理蓄电模块MOD1至MOD6。
模块的各自的输出电压V（1）至V（6）通过总线BS从模块的模块控制器提供给输出控制器ICNT的控制器PR。尽管没有示出，关于电流和温度的信息也从每个模块的模块控制器通过总线BS提供给输出控制器ICNT的控制器PR。控制器PR控制显示器DP并且合并的总电压值等被显示在显示器DP上。例如，显示器DP为液晶显示装置。此外，输入单元IU连接至控制器PR。用户的指令通过输入单元IU被输入至控制器PR。
作为所有的蓄电模块MOD1至MOD6的输出端子的正端子和负端子均连接至控制器ICNT，并且蓄电模块MOD1至MOD6的充电和放电通过输出控制器ICNT被管理。蓄电模块MOD1至MOD6的正端子通过输出控制器ICNT的开关电路Sc和Sd连接至开关电路SW的端子。开关电路Sc和Sd串联连接。二极管Dd在放电电流被施加为与开关电路Sc并联的方向上连接，二极管Dc在充电电流被施加为与开关电路Sd并联的方向上连接。
充电装置CH连接至开关电路SW的一个端子c，并且负载LO连接至开关电路SW的另一个端子d。充电装置CH为车辆内充电器（通过外部充电连接器等连接的充电器）。充电器被构造为例如通过整流器电路对家庭AC电源整流并且通过DC-DC转换器对蓄电模块的电池提供整流后的输出。此外，还有一种情况，即通过由太阳能发电、风力发电等产生的电力对充电器进行充电。例如，负载LO为车辆、自行车等的驱动马达，家庭电子设备等。电力根据需要而通过DC-AC换流器提供给负载LO。
开关电路SW由来自控制器PR的控制信号控制。开关电路SW的端子c在充电时被选择。开关电路Sc和开关电路Sd通过来自控制器PR的控制信号而被打开和关闭。来自充电装置CH的充电电流通过二极管Dc和开关电路Sc被提供给蓄电模块MOD1至MOD6。
开关电路SW的端子d在放电时被选择。开关电路Sc和开关电路Sd通过来自控制器PR的控制信号而被关闭和打开。来自电池系统的放电电流通过二极管Dd和开关电路Sd被提供给负载LO。例如，MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）可以被用作开关电路Sc和Sd。MOSFET的寄生二极管用作二极管Dc和Dd。
蓄电模块MOD1至MOD6的总输出电压V（总和）由输出控制器ICNT中的电阻器R1和R2分压。从电阻器R1和R2的连接点所提取的电压被提供给A/D转换器AD以被转换为数字值。来自A/D转换器AD的数字信号被提供给控制器PR。控制器PR通过使用被转换为数字值的总输出电压和通过总线BS所提供的相应模块的各自的电压V（1）至V（6）来确定（检测）蓄电模块MOD1至MOD6的连接模式。
<连接模式的判定处理>
参考图8中的流程图来描述确定连接模式的过程。流程图中示出的过程由输出控制器ICNT的控制器PR进行。同时，在稍后说明的图8和图9的处理中，要使用的蓄电模块的数量被设定为N（=1、2、…、N）。过程开始，并且在第一步骤S1，蓄电模块的数量N由于与蓄电模块MOD1至MOD6的通信结果而变得清楚。
在步骤S2，测量所有电池的总输出电压V（总和）。如上所述，A/D转换器AD的输出被设定为V（总和）。A/D转换器AD放大输入电压从而抵消电阻器R1和R2的分压比。例如，当分压比为1/2时，A/D转换器AD使输入电压翻倍。同时，不需要放大A/D转换器AD的输出。在这种情况下，在判定处理中使用的每个蓄电模块的输出电压乘以与电阻器的分压比相对应的系数。此外，还可以通过除电阻器分压比以外的构造将总输出电压V（总和）提供给控制器PR。
在步骤S3，变量（串联的个数）M被设定为1。在步骤S4进行判定处理。判定处理由以下等式来表示。
V（1）=V（2）=…=V（N）=（1/M）×V（总和）
即，判定是否满足等式。当不满足等式时，处理移至步骤S5并且当满足等式时，处理移至步骤S9。同时，在上述等式中，在可允许范围内的差被认为是检测误差并且其被认为满足等同性。
当在步骤S4的判定结果为否定时，在步骤S5，M的值增加1并且在步骤S6进行（M≤N?）的判定处理。当步骤S6处的判定结果为肯定时，处理返回至步骤S4并且重复类似的处理。当在步骤S6的结果是否定时，即，当判定（M>N）时，在步骤S7判定模块的数量过多并且在步骤S8进行出错处理。然后，处理结束。例如，在步骤S8，开关电路Sc和Sd断开以阻断输出，并且在显示器DP上显示错误消息。在错误连接时，输出可以由出错处理遮断，使得可以改善系统的安全性。
当在步骤S4的判定结果为肯定时，在步骤S9判定（N/M）并联M串联。然后，在步骤10根据判定结果来进行控制处理。然后，处理结束。
在图5中所示的全串联构造中，满足V（总和）=V（1）+V（2）+…+V（N）。因此，当满足M=6时，在步骤S4的判定结果为肯定。在这种情况下，在步骤S9的判定结果为（6/6=1）并联6串联。然后，在步骤S10，进行全串联情况下的控制处理。
在图6中所示的全并联构造中，满足V（1）=V（2）=…V（N）=V（总和）。因此，当满足M=1时，在步骤S4的判定结果是肯定。在这种情况下，在步骤S9的判定结果为（6/1=6）并联1串联。然后，在步骤S10，执行在全并联情况下的控制处理。
在图7中示出的3并联2串联构造中，满足V（1）=V（2）=…=V（N）=（1/2）×V（总和）。因此，当满足M=2时在步骤S4的判定结果为肯定。在这种情况下，在步骤S9的判定结果为（6/2=3）并联2串联。然后，在步骤S10，执行在3并联2串联情况下的控制处理。
<根据判定结果的处理的实例>
在图9中示出了如步骤10所描述的根据判定结果的处理的实例。当在步骤S9判定（N/M）并联M串联时，在步骤S11判定是否满足M=1。如上所述，M=1指的是连接模式为全并联。
当步骤S11中的判定结果为否定时，即，当连接模式不是全并联时，执行平衡操作使得串联连接的蓄电模块的输出电压与步骤S12中的输出电压相同。在（N/M）并联M串联的情况下，执行平衡操作使得串联连接（N个并联）的蓄电模块的输出电压相同。平衡操作为例如在模块之间的各自的输出电压的差不小于阈值时判定没有很好的平衡并且例如仅使各自的输出电压过大的模块放电以使它们的各自的输出电压基本上相同的处理。平衡操作被执行为用于抑制蓄电模块中的劣化。当在步骤S11的判定结果是肯定时，即，在全并联的情况下，不执行步骤S12处的平衡操作。
当步骤S11处的判定结果为肯定时，并且在步骤S12的平衡操作之后，在步骤S13，在显示器DP上显示当前的输出电压的电压值。即，显示V（总和）/M的结果的电压值。此外，在步骤S14，在显示器DP上显示当前的输出电流的电流值。即，显示I（总和）/（N/M）的结果的电流值。然后，处理结束。同时，优选的是，在串联连接的情况下执行在步骤S13中的电压值的显示，并且在并联连接的情况下执行在步骤S14的电流值的显示。即，当满足（M=1）时，显示电流值并且当不满足（M=1）时，显示电压值。
<应用例>
参考图10来描述应用。例如，使用了每一个均通过串联连接全部六个蓄电模块来获得的n个蓄电装置，并且各个蓄电装置的输出控制器ICNT1至ICNTn和综合输出控制器ICNTnn由总线BSnn彼此相连接。充电装置CH和负载LO通过开关电路SW连接至综合输出控制器ICNTnn。
图10中示出的构造根据上述蓄电系统来操作。即，关于蓄电装置的连接模式的检测结果的信息从控制器ICNT1至ICNTn被提供给综合输出控制器ICNTnn。每个蓄电装置根据关于蓄电装置的连接模式的检测结果而由综合输出控制器ICNTnn管理。此外，综合输出控制器ICNTnn可以控制输出控制器ICNT1至ICNTn的开关电路，由此适当地切换要使用的蓄电装置的数量。
<变形例>
锂离子二次电池被用作以上描述中的蓄电装置。然而，除了锂离子二次电池以外还可以使用二次电池。此外，还可以使用与二次电池不同的蓄电装置，诸如双电层电容器。
参考标记表
MOD、MOD1至MODN…蓄电模块，ICNT…输出控制器，CNT…每个蓄电模块的控制器，ICNT…输出控制器，PR…控制器，DP…显示器，CH…充电装置，LO…负载

Claims (12)

1.一种蓄电系统，包括：
多个蓄电单元，被构造为彼此分离并且彼此串联和/或并联连接；以及
输出控制器，所述多个蓄电单元的总输出电压的信息被提供给所述输出控制器，所述输出控制器通过通信路径连接至所述多个蓄电单元，其中
所述输出控制器通过所述通信路径接收所述多个蓄电单元的各自的输出电压的信息作为通信结果，并且所述输出控制器根据所述多个蓄电单元的所述总输出电压的信息和所述各自的输出电压的信息来判定所述多个蓄电单元的连接模式。
2.根据权利要求1所述的蓄电系统，其中，当蓄电单元的数量被设定为N、所述总输出电压被设定为V(总和)、所述各自的输出电压被设定为V(1)、V(2)、…、和V(N)以及所述连接模式的并联个数被设定为M时，所述输出控制器确定是否满足判定等式，以及
当满足所述判定等式时，判定N/M并联M串联，
所述判定等式为：
V(1)＝V(2)＝…＝V(N)＝(1/M)×V(总和)。
3.根据权利要求1所述的蓄电系统，其中，所述输出控制器根据所述多个蓄电单元的所述连接模式的判定结果来控制所述多个蓄电单元。
4.根据权利要求1所述的蓄电系统，其中，所述多个蓄电单元的每一个均通过将多个蓄电装置存储在存储壳体中来获得，以及
连接至所述多个蓄电装置的电极端子的外部电极端子和连接至用于管理所述多个蓄电装置的蓄电单元控制器的通信端子被设置在所述存储壳体上。
5.根据权利要求2所述的蓄电系统，其中，所述输出控制器在显示装置上显示电压值之和除以所述连接模式的并联个数所获得的值和所述蓄电单元的数量除以所述连接模式的并联个数产生的值除电流值之和所获得的值中的至少一个。
6.根据权利要求2所述的蓄电系统，其中，所述输出控制器通过将M值设定为1来执行判定处理，并且确定是否满足所述判定等式，而在不满足所述判定等式时使M值连续增加1直到满足M＝N，以及
当满足M>N时执行错误处理。
7.根据权利要求3所述的蓄电系统，其中，当所述输出控制器确定在所述多个蓄电单元的所述连接模式中存在串联连接时，所述输出控制器控制所述多个蓄电单元执行平衡操作以使串联连接中的输出电压相同。
8.根据权利要求1所述的蓄电系统，其中，每个蓄电单元由多个子模块构成，每个子模块均通过使用绝缘壳体作为子存储壳体将多个电池块一体化来获得，其中，所述电池块是通过并联连接八个圆柱形锂离子二次电池来获得的。
9.一种连接至多个蓄电单元的输出控制器，所述多个蓄电单元被构造为彼此分离并且串联和/或并联地彼此连接，所述多个蓄电单元的总输出电压的信息被提供给所述输出控制器，其中
所述输出控制器通过通信路径连接至所述多个蓄电单元，所述多个蓄电单元的各自的输出电压的信息通过所述通信路径被输入至所述输出控制器作为通信结果，以及
所述输出控制器根据所述多个蓄电单元的所述总输出电压的信息和所述各自的输出电压的信息来判定所述多个蓄电单元的连接模式。
10.根据权利要求9所述的输出控制器，当蓄电单元的数量被设定为N、所述总输出电压被设定为V(总和)、所述各自的输出电压被设定为V(1)、V(2)、…、和V(N)以及所述连接模式的并联个数被设定为M时，所述输出控制器确定是否满足判定等式，并且
当满足所述判定等式时，判定N/M并联M串联，
所述判定等式为：
V(1)＝V(2)＝…＝V(N)＝(1/M)×V(总和)。
11.根据权利要求9所述的输出控制器，其中，所述输出控制器根据所述多个蓄电单元的所述连接模式的判定结果来控制所述多个蓄电单元。
12.根据权利要求10所述的输出控制器，其中，所述输出控制器在显示装置上显示V(总和)/M的电压值。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI535142B (zh) * 2014-10-15 2016-05-21 台達電子工業股份有限公司 備援供電裝置、其電池總成及其充放電控制方法
CN104360287A (zh) * 2014-10-23 2015-02-18 宁波永贸工艺品有限公司 一种检测装置
JP6362549B2 (ja) * 2015-01-28 2018-07-25 住友重機械工業株式会社 蓄電装置
CN109565086B (zh) * 2016-08-26 2022-03-08 松下知识产权经营株式会社 蓄电系统
GB201705518D0 (en) 2017-04-05 2017-05-17 Siemens Ag Energy storage module
CN109017382B (zh) * 2018-08-01 2021-09-28 奇瑞汽车股份有限公司 电动汽车的电池管理方法、装置及存储介质

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1572042A (zh) * 2001-11-09 2005-01-26 丰田自动车株式会社 电池组状态判定装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3384079B2 (ja) * 1994-02-10 2003-03-10 日立工機株式会社 電池組の充電装置
JP4146548B2 (ja) * 1998-09-11 2008-09-10 松下電器産業株式会社 電池電圧の検出装置
WO2001059905A1 (fr) * 2000-02-07 2001-08-16 Fujitsu Limited Chargeur et bloc d'alimentation pour terminal portable
US6642692B2 (en) * 2000-06-23 2003-11-04 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Charge equalizing device for power storage unit
JP2006053120A (ja) * 2004-07-12 2006-02-23 Denso Corp 組電池電圧検出装置
JP4583219B2 (ja) * 2005-03-30 2010-11-17 三洋電機株式会社 車両用の電源装置
CA2523240C (en) * 2005-10-11 2009-12-08 Delaware Systems Inc. Universal battery module and controller therefor
EP1780867B1 (en) * 2005-10-28 2016-11-30 Black & Decker Inc. Battery pack for cordless power tools
US7279867B2 (en) * 2005-12-02 2007-10-09 Southwest Electronic Energy Corporation Method for balancing cells or groups of cells in a battery pack
US7705560B2 (en) * 2006-08-15 2010-04-27 N. P. Johnson Family Limited Partnership Voltage controller
JP4542536B2 (ja) * 2006-11-06 2010-09-15 株式会社日立製作所 電源制御装置
US7876071B2 (en) * 2007-06-15 2011-01-25 Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. Integrated battery voltage sensor with high voltage isolation, a battery voltage sensing system and methods therefor
JP5111275B2 (ja) * 2007-09-27 2013-01-09 株式会社日立製作所 監視装置及びそれを用いた蓄電装置制御システム，鉄道車両
GB2453207B (en) * 2007-09-27 2010-11-10 Hitachi Ltd Battery monitoring device, battery control system, and railway vehicle
JP5285960B2 (ja) * 2008-05-27 2013-09-11 株式会社ケーヒン 組電池の電源制御装置
JP5525743B2 (ja) * 2009-03-30 2014-06-18 株式会社日本総合研究所 電池制御装置、電池制御方法、及び車両
JP5640474B2 (ja) * 2010-06-07 2014-12-17 ソニー株式会社 電池システム

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1572042A (zh) * 2001-11-09 2005-01-26 丰田自动车株式会社 电池组状态判定装置

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