CN105431994B - 蓄电装置、蓄电系统及用于控制蓄电装置的方法 - Google Patents

蓄电装置、蓄电系统及用于控制蓄电装置的方法 Download PDF

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Abstract

本发明包括：第一电源线，其设置在所述蓄电单元的正电极侧与所述第一外部端子之间；第二电源线，其设置在所述蓄电单元的负电极侧与所述第二外部端子之间；电源电路，其连接至所述第一电源线和所述第二电源线两者并且被配置成在操作状态下向控制电路提供输出电压；电源控制电路，其被配置成控制所述电源电路的操作状态和非操作状态；第一控制信号生成电路，其被配置成将与施加至所述第一外部端子和所述第二外部端子的外加电压的转变相对应的第一控制信号提供给所述电源控制电路以将所述电源电路设定在操作状态达规定时间；和第二控制信号生成电路，其被配置成生成第二控制信号，所述第二控制信号通过提供有所述电源电路的输出电压的所述控制电路使所述电源电路连续设定在操作状态。

Description

蓄电装置、蓄电系统及用于控制蓄电装置的方法
技术领域
本公开涉及例如一种蓄电装置、一种蓄电系统及一种用于控制蓄电装置的方法，其中二次电池的电压用于启动电源。
背景技术
锂离子二次电池等的应用正在扩展至用于电力储存的蓄电装置、汽车蓄电池、家用电器等，以及可再生能源系统，例如太阳能电池和风力发电。目前，采用其中连接有一个或多个蓄电模块(也称为组电池等)的蓄电装置以便产生大的输出。蓄电模块由例如容纳在外壳中的一个或多个电池块形成。电池块由多个连接的单元电池(也称为单电池；在下面的描述中，适当时简称为电池)形成，所述单元电池是蓄电元件的实例。
在下面的专利文献1中，描述了一种蓄电装置，其中使用此蓄电装置的电池来进行启动。
引用清单
专利文献
专利文献1：JP 2013-21778A
发明内容
技术问题
据述，专利文献1中所述的蓄电装置在电池电压较低时使用外加电压来进行启动。然而，启动是通过检测规定值或更大值的外加电压的存在来进行；因此，当多个蓄电装置并联连接时，所关注的就是由于存在来自另一蓄电装置的电压而使蓄电装置不能在所需时间关闭。
因此，根据本公开，提供一种蓄电装置、一种蓄电系统及一种用于控制蓄电装置的方法，其中所述蓄电装置可甚至在其中蓄电装置并联连接的系统中关闭。
问题解决方案
为了解决上述问题，根据本公开，提供一种蓄电装置，其包括：用于连接至外部的第一外部端子和第二外部端子；能够充电和放电的蓄电单元；第一电源线，其设置在所述蓄电单元的正电极侧与所述第一外部端子之间；第二电源线，其设置在所述蓄电单元的负电极侧与所述第二外部端子之间；电源电路，其连接至所述第一电源线和所述第二电源线两者并且被配置成在操作状态下向控制电路提供输出电压；电源控制电路，其被配置成控制所述电源电路的操作状态和非操作状态；第一控制信号生成电路，其被配置成将与施加至所述第一外部端子和所述第二外部端子的外加电压的转变相对应的第一控制信号提供给所述电源控制电路以将所述电源电路设定在操作状态达规定时间；和第二控制信号生成电路，其被配置成生成第二控制信号，所述第二控制信号通过提供有所述电源电路的输出电压的所述控制电路使所述电源电路连续设定在操作状态。
根据本公开，提供一种其中连接有多个蓄电装置的蓄电系统。所述蓄电装置中的每一个包括：用于连接至外部的第一外部端子和第二外部端子；能够充电和放电的蓄电单元；第一电源线，其设置在所述蓄电单元的正电极侧与所述第一外部端子之间；第二电源线，其设置在所述蓄电单元的负电极侧与所述第二外部端子之间；电源电路，其连接至所述第一电源线和所述第二电源线两者并且被配置成在操作状态下向控制电路提供输出电压；电源控制电路，其被配置成控制所述电源电路的操作状态和非操作状态；第一控制信号生成电路，其被配置成将与施加至所述第一外部端子和所述第二外部端子的外加电压的转变相对应的第一控制信号提供给所述电源控制电路以将所述电源电路设定在操作状态达规定时间；和第二控制信号生成电路，其被配置成生成第二控制信号，所述第二控制信号通过提供有所述电源电路的输出电压的所述控制电路使所述电源电路连续设定在操作状态。
发明的有利效果
根据至少一个实施例，解决了当采用其中通过外加电压来启动蓄电装置的配置时不能通过控制装置来关闭蓄电装置的问题。
附图说明
[图1]图1为示出蓄电装置的配置的一个实例的框图。
[图2]图2为示出蓄电装置的配置的另一实例的框图。
[图3]图3为示出蓄电系统的具体配置的一个实例的框图。
[图4]图4为本公开的第一实施例的框图。
[图5]图5为示出在蓄电系统启动时进行处理的一个实例的流程图。
[图6]图6为示出在蓄电系统关闭时进行处理的一个实例的流程图。
[图7]图7为外部电源启动单元的一个实例的连接图。
[图8]图8为示出第一实施例的一个修改实例的框图。
[图9]图9为本公开的第二实施例的框图。
[图10]图10为检测过电压和欠电压的检测电路的一个实例的连接图。
[图11]图11为描述本公开中的蓄电系统的应用实例的框图。
[图12]图12为描述本公开中的蓄电系统的另一应用实例的框图。
具体实施方式
在下文中对实施例进行描述。该描述以下列顺序给出。
<1.第一实施例>
<2.第一实施例的修改实例>
<3.第二实施例>
<4.修改实例>
<5.应用实例>
下述实施例是优选的具体实例，并且给出各种技术上优选的限制；然而，本公开的范围并不限于这些实施例，除非以下描述中存在具体的限制本公开的描述。
<1.第一实施例>
<蓄电模块综述>
当使用大量的蓄电元件(例如蓄电池组电池)来产生大的输出时，采用例如其中连接有多个蓄电单元(在下文中称为蓄电模块)并且提供控制装置以供多个蓄电模块共用的配置。蓄电模块为在其中组合电池块和模块控制器的外壳中容纳的单元。电池块为例如其中8个圆柱形锂离子二次电池并联连接的块。在蓄电模块的外壳中，例如，16个电池块串联连接。可适当改变电池块的数量和连接配置。此外，可使用除锂离子二次电池之外的二次电池。
蓄电模块包括外壳。对于外壳，优选使用具有高导热率和发射率的材料。通过使用具有高导热率和发射率的材料，外壳中可获得良好的热耗散特性。通过获得良好的热耗散特性，可抑制外壳中的温升。此外，可最小化或消除外壳的开口，并且可获得高防尘和防滴漏特性。对于外壳，例如，使用诸如铝、铝合金、铜或铜合金的材料。
<蓄电装置综述>
现将描述被配置成使用多个蓄电模块的蓄电装置的综述。图1示出蓄电装置的一个实例。在蓄电装置中，N个蓄电模块MOD1至MODN串联连接。可适当改变连接的蓄电模块的数量和连接配置。蓄电模块MOD1至MODN经由绝缘单元IS连接至接口总线BS。
每个蓄电模块MOD设有用于在模块控制器CNT与外部的接口总线BS进行连接的绝缘接口IF。绝缘接口IF负责蓄电模块MOD与接口总线BS之间的绝缘。每个模块控制器CNT连接至控制装置(在下文中适当时称为输出控制器)(整体称为ICNT)，并且输出控制器ICNT进行充电管理、放电管理和劣化抑制管理等。
作为蓄电模块中的总线和将蓄电模块MOD1至MODN与输出控制器ICNT连接的总线BS，使用串行接口。作为串行接口，特别地，使用系统管理总线(SM总线)等。例如，可使用I2C总线。I2C总线为使用串行时钟(SCL)和双向串行数据(SDA)两条信号线进行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MOD的内部状态的信息，并且对每个蓄电模块MOD的充电处理和放电处理进行管理。输出控制器ICNT将N个蓄电模块MOD的串联连接的输出提供给负载。可在蓄电模块MOD进行连接。当将一个蓄电模块MOD的输出电压设定为例如51.2V并且N＝1至N＝16时，产生大约50V至大约800V的输出电压。
图2示出蓄电装置的另一个实例。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中的每一个包括在蓄电模块MOD之间提供绝缘的绝缘接口。每个蓄电模块MOD的模块控制器CNT经由光耦合器IFS1至IFSN(其为绝缘接口的实例)与较高或较低排序的蓄电模块MOD进行通信或与外部的输出控制器ICNT进行通信。
输出控制器ICNT连接至最低排序的蓄电模块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MOD的内部状态的信息，并且将充电电流和放电电流提供给每个蓄电模块MOD以及阻断至每个蓄电模块MOD的充电电流和放电电流；从而控制每个蓄电模块MOD的充电和放电。来自输出控制器ICNT的控制信号，例如，经由最低排序的蓄电模块MOD传输至较高排序的蓄电模块MOD。
蓄电装置由多个蓄电模块构成，并且上述输出控制器ICNT被称为串。N个串ST1至STN并联连接，如图3中所示；因此，形成电源系统。举例来说，每个串由16个蓄电模块MOD1至MOD16和输出控制器ICNT构成。
提供将串ST1至STN的输出电力端子并联连接的电源线Lpw，并且经由电源线Lpw将电力(电压EB+)提取至外部。串ST1至ST4的输出控制器ICNT经由通信信道线Lcom连接至彼此。作为通信信道线Lcom，使用CAN、RS485等。通信信道线Lcom连接至系统控制单元SYC。系统控制单元SYC控制由串ST1至STN构成的蓄电单元。系统控制单元SYC另外连接至外部的控制器(未示出)。
<蓄电装置的配置>
现将参照图4来描述蓄电装置(串)的具体配置的一个实例。在图4中，诸如通信信道线的通信配置的图示被适当省略。蓄电装置中的电池单元BT由例如16个连接的蓄电模块MOD1至MOD16形成。连接的蓄电模块MOD的数量根据用途来适当设定。尽管省略了图示，但可在电池单元BT中提供电池监测器，其检测每个电池的电压并且计算充电状态(SOC)的电压。可将电池监测器检测到的信息(例如电池的电压值和SOC)提供给输出控制器ICNT的控制单元11。
输出控制器ICNT(其为控制装置的一个实例)连接至电池单元BT。输出控制器ICNT中的控制单元11为例如由中央处理单元(CPU)形成的微型计算机。未示出的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)等连接至控制单元11。控制单元11使用RAM作为工作存储器，并且根据存储在ROM中的程序进行控制。控制单元11，例如，使用来自电池监测器的信息进行管理电池单元BT的各种控制。
正极电源线L1设置在电池单元BT的正电极侧与针对外部输出T1的正极端子之间，负极电源线L2设置在电池单元BT的负电极侧与针对外部输出T2的负极端子之间。端子T1和端子T2连接至电源线Lpw经由电源线Lpw并联连接至另一个串(图示在图4中省略)，如图3中所示。电源42和负载43中的至少一者经由外部的输出控制单元41连接至电源线Lpw。当连接电源42时，电池单元BT通过电源42充电。当连接负载43时，电池单元BT的电力被提供给负载43。
电源42为通过对供电网的交流电力进行整流而形成的直流电源(商用电源)，或为利用可再生能源的发电装置(太阳能电池板、风力发电机等)。负载43为例如家庭电子器件，并且通常将蓄电装置的直流电力转换成交流电力并提供给电子器件。负载43可根据蓄电装置的用途进行适当设定。输出控制单元41控制电源42和负载43中的哪一个连接至端子T1和T2(电源线Lpw)。
例如，当将太阳能电池板用作电源42时，发电量随气候、时段等而波动。因此，在日间当太阳能电池板的发电量大时，蓄电装置的电池单元BT的电池通过太阳能电池板的输出充电，并且来自太阳能电池板的输出被提供给负载43。在夜间，由于太阳能电池板不发电，因此电力从蓄电装置的电池单元BT的电池提供给负载43。此类控制通过输出控制单元41进行。然而，这种控制为一个实例，可进行更复杂的控制，其中将负载43的耗电量纳入考虑并联合使用商用电源。
充电控制开关12和放电控制开关13插入正极电源线L1和负极电源线L2的一者中，例如插入正极电源线L1。作为开关，例如可使用绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)等的半导体开关。二极管12a在相对于放电电流的向前方向上并联连接至充电控制开关12。二极管13a在相对于充电电流的向前方向上并联连接至放电控制开关13。
充电控制开关12和放电控制开关13中的每一个均通过来自控制单元11的控制信号设定为接通(ON)或断开(OFF)。即，充电控制开关12和放电控制开关13在充电和放电期间设定为接通。在停止放电时，放电控制开关13设定为断开。此时，充电电流经由二极管13a和充电控制开关12提供给电池单元BT的电池；因此，充电是可能的。在停止充电时，充电控制开关12设定为断开。此时，放电电流经由二极管12a和放电控制开关13提供给负载43。充电控制开关12和放电控制开关13可插入负极电源线L2。
用于操作的电源电压(例如+12V)从DC-DC转换器14提供给控制单元11，其为控制电源单元的一个实例。输入电压从充电控制开关12与放电控制开关13之间的电源线L1提供给DC-DC转换器14。因此，不仅来自电池单元BT的电压，而且来自连接至端子T1和T2的电源42的电压EB+均可输入DC-DC转换器14。
DC-DC转换器14在处于操作状态时通过提供给DC-DC转换器14的电压产生操作控制单元11的电源电压。DC-DC转换器14将产生的电源电压提供给控制单元11。当DC-DC转换器14处于非操作状态时，即处于其中DC-DC转换器14不操作的状态时，电源电压不提供给控制单元11。DC-DC转换器14的负侧经由控制开关15连接至负极电源线L2。控制电源单元不限于DC-DC转换器，诸如串联调节器的其他配置是可能的。
控制开关15(其为电源控制电路的一个实例)由例如两个开关元件15a和15b构成。开关元件15a和开关元件15b由例如MOSFET、IGBT等形成。开关元件15a和开关元件15b中的每一个均通过施加至其栅极的不低于阈值的电压来操作。阈值可适当设定；例如，设定为6V。开关元件5a和开关元件5b的操作电压的阈值可设定为不同的值。
控制开关15控制DC-DC转换器14的操作状态。例如，在控制开关15的第一状态中，DC-DC转换器14设定在操作状态；在控制开关15的第二状态中，DC-DC转换器14设定在非操作状态。此处，控制开关15的第一状态为例如开关元件15a和开关元件15b中的至少一者为接通的状态。第二状态为例如开关元件15a和开关元件15b中的至少一者为断开的状态。控制开关15的配置可适当改变，并且第一状态和第二状态可根据控制开关15的配置适当设定。
电压Von1作为控制信号从电源启动单元16提供给控制开关15的开关元件15a。电源启动单元16连接至电池单元BT的正电极侧与充电控制开关12之间的电源线L1，并且负侧连接至负极电源线L2。即，来自电池单元BT的电池的电压提供给电源启动单元16。电源启动单元16产生电压Von1作为与电池单元BT的电压相对应的控制信号，并且产生的Von1被提供给开关元件15a。
电源启动单元16经由开关SW1进一步连接至负极电源线L2。开关SW1根据启动或关闭蓄电装置的操作而接通/断开。例如，开关SW1在启动蓄电装置时断开，在关闭蓄电装置时接通。根据开关SW1的接通/断开，来自电池单元BT的电池的电压被提供给或停止提供给电源启动单元16。例如，当开关SW1断开时，来自电池单元BT的电池的电压被提供给电源启动单元16；当开关SW1接通时，来自电池单元BT的电压停止提供给电源启动单元16。
电压Von2作为控制信号经由开关SW3、二极管17a和开关SW2提供给控制开关15的开关元件15b。电压Von2通过DC-DC转换器14进行电压输出。电压Von2为将开关元件15b设定为接通以将DC-DC转换器14连续设定在操作状态的第二控制信号。
开关SW2根据启动或关闭蓄电装置的操作而接通/断开，并且与开关SW1的接通/断开关联。开关SW1和开关SW2可独立地接通/断开。例如，开关SW2在启动蓄电装置时接通，在关闭蓄电装置时断开。通过将开关SW2设定为断开，可安全确定地关闭蓄电装置。
开关SW3为接通/断开受控制单元11的开关。当蓄电装置处于关闭状态时，开关SW3是例如断开的。当蓄电装置已启动并且控制单元11已操作时，开关SW3通过控制单元11的控制而设定为接通。
开关元件15b被配置成当开关元件15a由于电池单元BT的低剩余容量而不能通过电源启动单元16设定为接通时通过外部电源的电压设定为接通。
当蓄电装置启动时，开关SW1断开，开关SW2接通。此处，当电池单元BT的剩余容量较低时，电压Von1不能通过电源启动单元16形成，并且开关元件15a不接通。由于开关元件15a不接通，因此DC-DC转换器14不进入操作状态。因此，当经由端子T1和端子T2(电源线Lpw)施加电压EB+时，外部电源启动单元18产生电压Von3。电压Von3为第一控制信号，并且将开关元件15b设定为接通以将DC-DC转换器14设定在操作状态达相对较短的时间。
电压Von3经由二极管17b提供给开关元件15b。上述二极管17b和二极管17a形成“或”电路。当高电平信号输入二极管17a和二极管7b中的任一者时，高电平信号被提供给开关SW2。
在蓄电装置启动时，由于开关SW3已设定为断开，因此评估高电平信号是否已经由二极管17b而提供。由于开关SW2已在启动时设定为接通，高电平信号经由开关SW2提供给开关元件15b。开关元件15b通过所提供的高电平信号设定为接通。
通过将开关元件15b设定为接通，在DC-DC转换器14的初级侧产生电压，并且DC-DC转换器14进入操作状态。DC-DC转换器14的初级侧产生的电压被提供给DC-DC转换器14的次级侧。提供给次级侧的电压作为电源电压提供给控制单元11。控制单元11根据所提供的电源电压进行操作。例如，控制单元11将充电控制开关12设定为接通。通过将充电控制开关12设定为接通，电池单元BT可通过来自电源42的电压充电。
因此，甚至在电池单元BT的剩余容量较低时，可使用经由端子T1和端子T2从外部提供的电压EB+将开关元件15b设定为接通，并且可将DC-DC转换器14设定为操作状态。
上述外部电源启动单元18被配置成检测适当电压EB+施加至外部端子时的瞬间并且输出针对启动的控制信号(电压Von3)。启动后，当控制单元11已评估出蓄电装置的电池单元BT存在某些问题时，可仅关闭存在问题的蓄电装置，与电源42的存在或不存在无关。当采用其中通过检测外加电压EB+的存在来启动蓄电装置的配置时，在如图3中所示的其中另一蓄电装置并联连接的蓄电系统中，由于施加电压EB+的状态持续，因此存在后者蓄电装置不能关闭的问题。因此，可能发生蓄电装置的电池单元BT进入过放电状态的情况。在本公开的第一实施例中，可避免该问题，因为在外部电源启动单元18已检测到电压EB+时仅输出电压Von3。
<蓄电装置的启动操作>
现将参照图5的流程图来描述使用蓄电装置的电池单元BT的电压来进行启动操作的一个实例。在其中蓄电装置的电源断开的状态，例如，开关SW1设定在接通状态，开关SW2断开，并且开关SW3断开。此外，例如充电控制开关12和放电控制开关13设定为断开。
在步骤S1中，蓄电装置的电源设定为接通，蓄电装置启动。通过例如操作单元(例如由用户操作的开关)来进行蓄电装置的电源接通的设定。不限于用户操作，蓄电装置的电源可自动设定为接通。当蓄电装置的电源设定为接通时，处理进行至步骤S2。
在步骤S2中，开关SW1根据将蓄电装置的电源设定为接通的操作而断开。开关SW1随着开关SW2接通而断开。然后，处理进行至步骤S3。
当开关SW1已断开时，电压Von1被施加至开关元件15a的栅极，开关元件15a接通。然后，处理进行至步骤S4。
在步骤S4中，通过使开关元件15a进入接通，在DC-DC转换器14的初级侧产生电压，并且DC-DC转换器14进入操作状态。在DC-DC转换器14的初级侧产生的电压被提供给次级侧，并且所提供的电压作为电源电压提供给控制单元11。通过所提供的电源电压，控制单元11进行操作。然后，处理进行至步骤S5。
在步骤S5中，放电控制开关13通过控制单元11设定为接通。通过将放电控制开关13设定为接通，在放电控制开关13和端子T1间的连接点与负极电源线L2之间产生电池单元BT的电压。此外，Von2作为控制信号从DC-DC转换器14的次级侧形成。然后，处理进行至步骤S6。
在步骤S6中，开关SW3通过控制单元11设定为接通。通过将开关SW3设定为接通，电压Von2经由开关SW3和开关SW2提供给开关元件15b的栅极。电压Von2为例如15V。然后，处理进行至步骤S7。
在步骤S7中，通过将电压Von2提供给栅极，开关元件15b接通。通过使开关元件15b进入接通，电池单元BT的电压被提供给DC-DC转换器14，甚至在开关元件15a已断开时也是如此。即，通过将电压Von2提供给开关元件15b并且使开关元件15b进入接通，DC-DC转换器14的操作状态得以维持。然后，处理进行至步骤S8。
在步骤S8中，评估规定时间是否已逝去。当规定时间还未逝去时，处理转至步骤S8，并且重复步骤S8的处理。当规定时间已逝去时，处理进行至步骤S9。
在步骤S9中，开关元件15a断开。当规定时间已逝去时，提供给开关元件15a的栅极的电压Von1的电平变得低于阈值，并且开关元件15a断开。甚至在开关元件15a已断开时，DC-DC转换器14的操作状态由于开关元件15b接通而得以维持。
<蓄电装置的关闭操作>
接下来，参照图6的流程图对蓄电装置的关闭操作进行描述。在步骤S11中，蓄电装置的电源设定为断开，蓄电装置关闭。通过例如操作单元(例如由用户操作的开关)来进行蓄电装置的电源断开的设定。不限于用户操作，蓄电装置的电源可自动设定为断开。当蓄电装置的电源设定为断开时，处理进行至步骤S12。
在步骤S12中，通过将蓄电装置设定为断开，开关SW1接通。开关SW2随着开关SW1进入接通而断开。当开关SW1在步骤S12中已设定为接通时，仅进行开关SW2的断开设定。处理进行至步骤S13。
在步骤S13中，开关元件15b断开。即，通过在步骤S12中将开关SW2设定为断开，电压Von2停止提供给开关元件15b，并且开关元件15b断开。此处，如上所述，开关元件15a已从蓄电装置启动时的规定时间逝去后断开。因此，开关元件15a和开关元件15b进入断开状态。处理进行至步骤S14。
在步骤S14中，由于开关元件15a和开关元件15b断开，DC-DC转换器14进入非操作状态。通过使DC-DC转换器14进入非操作状态，停止将电源电压从DC-DC转换器14提供给控制单元11。然后，处理进行至步骤S15。
在步骤S15中，通过停止从DC-DC转换器14提供电源电压，停止控制单元11的操作。在停止控制单元11的操作之前，充电控制开关12、放电控制开关13和开关SW3可通过控制单元11的控制而设定为断开。
如上所述，甚至在不存在外部电源时，DC-DC转换器14可通过蓄电装置中包括的电池单元BT的电压来启动，并且控制单元11可进行操作。在第一实施例中，当电池单元BT的电压下降并且开关元件15a不能通过电源启动单元16设定为接通时，开关元件15b可通过外部电源启动单元18的电压Von3设定为接通。
<外部电源启动单元的实例>
现将参照图7来描述外部电源启动单元18的一个实例。外部电源(电压EB+)施加在端子T1(正极电源线L1)与T2(负极电源线L2)之间。电阻R1和R2的串联电路以及电阻R3和Zener二极管ZD1的串联电路连接在线L1和L2之间。
电阻R1和R2之间的连接点的电压被提供给比较器CMP1的正侧输入端子。电阻R3与Zener二极管ZD1之间的连接点的电压被提供给比较器CMP1的正侧电源端子。比较器CMP1的负侧电源端子连接至线L2。Zener二极管ZD1产生的电压被提供给电阻R4和R5的串联电路，并且电阻R4和R5之间的连接点的电压被提供给比较器CMP1的负侧输入端子。
将R1至R5的电阻值和Zener二极管ZD1的Zener电压值选择为适当的值。当来自外部的电压EB+为适当的值时，比较器CMP1产生高电平输出。即，当蓄电装置连接至连接有另一蓄电装置的电源线Lpw时，电压EB+升高，并且比较器CMP1的输出从低电平升至高电平。如果电压EB+低于适当的值，则比较器CMP1的输出不升至高电平。
比较器CMP1的输出经由电容器C、电阻R6、二极管17b和开关SW2提供给开关元件15b的控制电极(例如IGBT)。在图7中，二极管17a被省略。
由于采用借助于电容器C的交流耦合的配置，仅在比较器CMP1的输出从低电平升至高电平时产生正电压Von3。开关元件15b由于电压Von3而接通。因此，连接有开关元件15b的DC-DC转换器14进入操作状态，并且蓄电装置启动。可增加电容器等以加宽上升沿处所产生的正电压Von3的脉冲宽度。
从外部电源启动单元18输出的Von3在短时间内(例如在数秒内)变成低电平。如上所述，当DC-DC转换器14已进入操作状态时，控制单元11进入操作状态，并且开关SW3设定为接通。经由开关SW3从DC-DC转换器14输出的电压Von2(第二控制信号)经由二极管17a和开关SW2提供给开关元件15b。因此，开关元件15b的接通状态持续。
<2.第一实施例的修改实例>
在第一实施例中，将较高的电压(例如800V)施加至电源线Lpw。尽管图示在图4中被省略，但通信信道线Lcom连接至控制单元11。通信信道线Lcom可通常手动连接至控制单元主体/与控制单元主体分离。因此，就安全性而言，优选的是控制单元11与高电压侧绝缘。
如图8中所示，绝缘单元19a插入控制单元11与充电控制开关12之间，绝缘单元19b插入控制单元11与放电控制开关13之间。绝缘单元19c和绝缘单元19d插入控制单元11与开关SW3之间。由于DC-DC转换器14的初级侧(高电压侧)和次级侧(低电压侧)在它们的内部彼此绝缘，因此无需在外部设置绝缘单元。因此，通过使控制单元11与高电压侧绝缘，可提高安全性。作为绝缘单元19a至19d，可使用采用光耦合器的配置、采用变压器的配置等。
<3.第二实施例>
当上述外加电压EB+比适当的值高得多时，电压被输入DC-DC转换器14，这非常危险。另一方面，当外加电压EB+低于适当的值时，低电压下启动可导致系统不稳定。在第二实施例中，鉴于这点，如图9中所示，将与放电控制开关13并联控制的二极管13a用开关23代替，并且仅在电压EB+的值在适当范围内时将开关23设定为接通。
开关23的接通/断开由控制信号进行控制，检测过电压和欠电压的检测电路21的输出经由绝缘单元22提供给所述控制信号。即，当检测电路21已检测到外加电压EB+并非适当的值时，开关23设定为断开；并且当EB+为适当的值时，开关23设定为接通。因此，可防止非适当的值的电压施加至DC-DC转换器14。
例如，检测电路21具有图10中所示的配置。电阻R11和R12的串联电路、电阻R13和R14的串联电路以及电阻R15和Zener二极管ZD2的串联电路插入提供有外加电压EB+的线L1和L2之间。必要时，电阻R12和R14形成为半固定电阻器。电阻R16和R17的串联电路并联连接至Zener二极管ZD2。
提供比较器CMP2和比较器CMP3。电阻R13和R14之间的连接点的电压输入到比较器CMP2的正侧输入端子，并且电阻R16和R17之间的连接点的电压输入到比较器CMP2的负侧输入端子。电阻R11和R12之间的连接点的电压输入到比较器CMP4的正侧输入端子，并且电阻R16和R17之间的连接点的电压输入到比较器CMP4的负侧输入端子。Zener二极管ZD2中产生的Zener电压用作比较器CMP2和CMP3的每一者的电源电压。
比较器CMP2和CMP3在输入到正侧输入端子的电压高于输入到负侧输入端子的电压时产生高电平输出，并且在其他情况下产生低电平输出。比较器CMP2的输出被提供给P沟道MOSFET 24的源极。电阻R18和R19的串联电路插入MOSFET 24的栅极与线L2之间。比较器CMP3的输出被提供给电阻R18和R19之间的连接点。
MOSFET 24的源极经由电阻R20连接至线L2，并且输入到绝缘单元22。例如，绝缘单元22被配置成用变压器绝缘。变压器的次级线圈的一端连接至形成开关23的IGBT的栅极，并且次级线圈的另一端连接至IGBT的发射极。当规定电压(例如+15V)施加在IGBT的栅极与发射极之间时，IGBT接通。通过将B变压器的次级线圈的两端单独连接至栅极和发射极，可使用例如+15V的低电压将数百伏的高电压转换为施加在IGBT的栅极与发射极之间的电压。
在上述检测电路21中，通过适当设定每个电阻的值，当电压EB+为欠电压时，使CMP2和CMP3两者的输出成为低电平。因此，MOSFET 24断开并且MOSFET 24的输出为低电平，并且开关23(IGBT)断开。因此，防止了欠电压提供给DC-DC转换器14。
当电压EB+为适当电压时，比较器CMP2的输出为高电平，并且比较器CMP3的输出为低电平。因此，MOSFET 24接通，并且其输出为高电平。高电平被提供给绝缘单元22，并且开关23(IGBT)接通。因此，适当电压被提供给DC-DC转换器14，并且DC-DC转换器14稳定操作。
当电压EB+为过电压时，比较器CMP2和比较器CMP3两者的输出变成高电平。因此，MOSFET 24断开，并且其输出为低电平。因此，开关23(IGBT)断开。因此，可防止过电压将提供给DC-DC转换器14并且DC-DC转换器14将发生故障的可能性。
<4.修改实例>
在上文中，描述了本公开的多个实施例；但本公开不限于上述实施例，并且各种修改均是可能的。上述实施例中的电路元件的类型、诸如电路元件的电阻值的特性以及电路元件的布置等可在不脱离本公开的精神的情况下进行适当改变。
本公开中的上述处理顺序可在不发生技术冲突的程度下进行适当改变。例如，在图6中，步骤S5和步骤S6的处理顺序可为相反的，或处理可并列进行。
<5.应用实例>
现将描述蓄电装置的应用实例。蓄电装置的应用实例不限于下述应用实例。
<作为应用实例的住宅蓄电装置>
现将参照图11来描述本公开应用于住宅蓄电装置的一个实例。例如，在用于住宅101的蓄电装置100中，电力经由电力网络109、信息网络112、智能电表107、电力集线器108等从火力发电102a、原子能发电102b、水力发电102c等的集中式电力系统102提供给蓄电装置103。与此一起，电力从诸如家用发电装置104的独立电源提供给蓄电装置103。提供给蓄电装置103的电力被储存。使用蓄电装置103来提供待用于住宅101中的电力。类似的蓄电装置不仅可用于住宅101中，而且可用于大的建筑物中。
住宅101设有发电装置104、电力消耗装置105、蓄电装置103、控制每个装置的控制装置110、智能电表107和获取各种信息的传感器111。每个装置连接电力网络109和信息网络112。将太阳能电池、燃料电池、风力发电机等用作发电装置104，所产生的电力被提供给电力消耗装置105和/或蓄电装置103。电力消耗装置105为冰箱105a、空调器105b、电视接收机105c、浴室105d等。同样，电动车辆106包括于电力消耗装置105中。电动车辆106为电动汽车106a、混合动力汽车106b和电动摩托车106c。电动车辆106还可为电动辅助自行车等。
蓄电装置103由二次电池或电容器形成。例如，其由锂离子二次电池形成。锂离子二次电池可为固定式锂离子二次电池或用于电动车辆106中的锂离子二次电池。本公开的上述蓄电装置可用于蓄电装置103。可使用一个或多个蓄电装置。智能电表107具有以下功能：检测商用电力的用量并将检测到的电力用量传输至电力公司。对于电力网络109，可使用直流供电、交流供电和非接触电力供应中的一种或多种的组合。
各种传感器111为例如人体传感器、照明传感器、物体检测传感器、电力消耗传感器、振动传感器、接触传感器、温度传感器和红外传感器等。由各种传感器111获取的信息传输至控制装置110。通过来自传感器111的信息，可掌握气候条件、人体状态等，并且可自动控制用电力消耗装置105以使能耗最小化。控制装置110可经由互联网将关于住宅101的信息传输至外部的电力公司。
通过电力集线器108，进行诸如电力线分支和直流/交流转换的处理。作为连接至控制装置110的信息网络112的通信系统，提供使用诸如通用异步接收器/发送器(UART；用于异步串行通信的发送/接收电路)的通信接口的方法、使用基于诸如Bluetooth(注册商标)、ZigBee或WiFi的无线通信标准的传感器网络的方法。Bluetooth(注册商标)系统应用于多媒体通信，并且可进行一对多连接的通信。ZigBee使用电气和电子工程师协会(IEEE)802.15.4的物理层。IEEE 802.15.4是称为个人局域网(PAN)或无线(W)PAN的短距离无线网络标准的名称。
控制装置110连接至外部的服务器113。服务器113可由住宅101、电力公司和服务提供商中的任一个来管理。由服务器113传输和接收的信息为例如电力消耗信息、生活方式信息、电力费率、气候信息、自然灾害信息和关于电力交易的信息。这些信息可通过家用电力消耗装置(例如，电视接收机)传输和接收，或可通过室外装置(例如，移动电话等)传输和接收。这些信息可显示在具有显示功能的装置上，例如电视接收机、移动电话或个人数字助理(PDA)。
控制每个单元的控制装置110由CPU、RAM、ROM等形成，并且在此实例中包括在蓄电装置103中。控制装置110通过信息网络112连接至蓄电装置103、家用发电装置104、电力消耗装置105、各种传感器111和服务器113，并具有调节商用电力的用量和发电量的功能。此外，控制装置110可具有在电力市场中进行电力交易的功能。
如上所述，不仅是来自火力发电102a、原子能发电102b、水力发电102c等的集中式电力系统102的电力，而且家用发电装置104(太阳能发电和/或风力发电)产生的电力也可储存在蓄电装置103中。因此，甚至在家用发电装置104所产生的电力波动时，也可进行使传送到外部的电力量保持恒定的控制或进行仅必要量的放电。例如，蓄电装置103可以如下方式使用：由太阳能发电获得的电力储存在蓄电装置103中，在夜间期间费率较低的午夜电力储存在蓄电装置103中，并且蓄电装置103中储存的电力在日间期间费率较高的时段被放电和使用。
尽管在此实例中描述了其中控制装置110包括于蓄电装置103种的一个实例，控制装置110可包括于智能电表107中或可独立形成。此外，蓄电装置100可用于公寓式住宅的多个住户，或可用于多个独立式住宅。
<作为应用示例的车辆中的蓄电装置>
现将参照图12来描述本公开应用于车辆蓄电装置的一个实例。在图12中，示意性示出使用应用了本公开的串联式混合系统的混合动力车辆的配置的一个实例。串联式混合系统为使用通过由发动机驱动的发电机产生的电力或通过使用临时储存在电池中的电力，通过电力/驱动力转换装置运行的汽车。
此实例的混合动力车辆200安装有发动机201、发电机202、电力/驱动力转换装置203、驱动轮204a、驱动轮204b、轮205a、轮205b、电池208、车辆控制装置209，各种传感器210和充电端口211。本公开的上述蓄电装置用于电池208。使用一个或多个蓄电装置。
混合动力车辆200通过使用电力/驱动力转换装置203作为动力源来运行。电力/驱动力转换装置203的一个实例是电机。电力/驱动力转换装置203通过电池208的电力来操作，并且电力/驱动力转换装置203的旋转力被传输至驱动轮204a和204b。通过在必要位置使用直流电-交流电(DC-AC)或反向转换(AC-DC转换)，可将交流电机或直流电机用作电力/驱动力转换装置203。各种传感器210经由车辆控制装置209控制发动机转速并控制节流阀的打开程度(节流阀开度)。各种传感器210包括速度传感器、加速度传感器、发动机转速传感器等。
发动机201的旋转力传输至发电机202，并且通过使用旋转力由发电机202产生的电力可储存在电池208中。
当混合动力车辆通过未示出的刹车机构减速时，减速时的阻力作为旋转力施加至电力/驱动力转换装置203，并且通过使用旋转力由电力/驱动力转换装置203产生的再生电力储存在电池208中。
电池208可连接至混合动力车辆外部的电源以经由作为输入端口的充电端口211接收来自外部电源的电力供应，并且可储存所接收的电力。
尽管未示出，可提供信息处理设备，其基于有关二次电池的信息进行关于车辆控制的信息处理。作为这种信息处理设备，提供例如基于有关剩余电池电力的信息等进行剩余电池电力显示的信息处理设备。
在上文中，使用串联式混合动力汽车作为实例进行了描述，所述混合动力车通过使用由发动机驱动的发电机产生的电力或通过使用临时储存在电池中的电力来通过电机而运行。然而，本公开可有效地应用于并联式混合动力汽车，其中发动机和电机两者的输出均用作驱动源，并且在适当时切换以下三种运行模式以供使用：仅靠发动机运行、仅靠电机运行和靠发动机和电机使用。此外，本公开还可有效地应用于所谓的电动车辆，其在仅靠驱动电机而不使用发动机的情况下通过驱动来运行。
另外，本技术还可配置如下。
(1)蓄电装置，其包括：
用于连接至外部的第一外部端子和第二外部端子；
能够充电和放电的蓄电单元；
第一电源线，其设置在所述蓄电单元的正电极侧与所述第一外部端子之间；
第二电源线，其设置在所述蓄电单元的负电极侧与所述第二外部端子之间；
电源电路，其连接至所述第一电源线和所述第二电源线两者并且被配置成在操作状态下向控制电路提供输出电压；
电源控制电路，其被配置成控制所述电源电路的操作状态和非操作状态；
第一控制信号生成电路，其被配置成将与施加至所述第一外部端子和所述第二外部端子的外加电压的转变相对应的第一控制信号提供给所述电源控制电路以将所述电源电路设定在操作状态达规定时间；和
第二控制信号生成电路，其被配置成生成第二控制信号，所述第二控制信号通过提供有所述电源电路的输出电压的所述控制电路使所述电源电路连续设定在操作状态。
(2)根据(1)所述的蓄电装置，
其中所述第一控制信号生成电路包括
比较器，其被配置成将所述外加电压与参考电压比较，和
微分电路，其被配置成对在所述外加电压高于所述参考电压时由所述比较器输出的输出进行微分。
(3)根据(1)和(2)中任一项所述的蓄电装置，其中绝缘电路设置在所述控制电路与高电压的一部分之间。
(4)根据(1)、(2)和(3)中任一项所述的蓄电装置，其中
开关元件插入所述外加电压至所述电源电路的提供路径，并且
所述外加电压仅在所述外加电压的值在适当范围内时经由所述开关元件提供给所述电源电路。
(5)蓄电系统，所述蓄电系统中连接有多个蓄电装置，
其中所述蓄电装置中的每一个包括
用于连接至外部的第一外部端子和第二外部端子，
能够充电和放电的蓄电单元，
第一电源线，其设置在所述蓄电单元的正电极侧与所述第一外部端子之间，
第二电源线，其设置在所述蓄电单元的负电极侧与所述第二外部端子之间，
电源电路，其连接至所述第一电源线和所述第二电源线两者并且被配置成在操作状态下向控制电路提供输出电压，
电源控制电路，其被配置成控制所述电源电路的操作状态和非操作状态，
第一控制信号生成电路，其被配置成将与施加至所述第一外部端子和所述第二外部端子的外加电压的转变相对应的第一控制信号提供给所述电源控制电路以将所述电源电路设定在操作状态达规定时间，和
第二控制信号生成电路，其被配置成生成第二控制信号，所述第二控制信号通过提供有所述电源电路的输出电压的所述控制电路使所述电源电路连续设定在操作状态。
(6)一种用于控制蓄电装置的方法，
所述蓄电装置包括
用于连接至外部的第一外部端子和第二外部端子，
能够充电和放电的蓄电单元，
第一电源线，其设置在所述蓄电单元的正电极侧与所述第一外部端子之间，
第二电源线，其设置在所述蓄电单元的负电极侧与所述第二外部端子之间，
电源电路，其连接至所述第一电源线和所述第二电源线两者并且被配置成在操作状态下向控制电路提供输出电压，和
电源控制电路，其被配置成控制所述电源电路的操作状态和非操作状态，
所述方法包括：
产生与施加至所述第一外部端子和所述第二外部端子的外加电压的转变相对应的第一控制信号并将所述第一控制信号提供给所述电源控制电路以将所述电源电路设定在操作状态达规定时间；和
通过所述控制电路产生第二控制信号并使用所述第二控制信号来将所述电源电路连续设定在操作状态。
附图标号列表
11 控制单元
14 DC-DC转换器
15 控制开关
15a 开关元件
15b 开关元件
16 电源启动单元
18 外部电源启动单元
19a至19d、22 绝缘单元
21 检测过电压和欠电压的检测电路
T1 正极端子
T2 负极端子
L1 正极电源线
L2 负极电源线

Claims (6)

1.一种蓄电装置，其包括：
用于连接至外部的第一外部端子和第二外部端子；
能够充电和放电的蓄电单元；
第一电源线，其设置在所述蓄电单元的正电极侧与所述第一外部端子之间；
第二电源线，其设置在所述蓄电单元的负电极侧与所述第二外部端子之间；
电源电路，其连接至所述第一电源线和所述第二电源线两者并且被配置成在操作状态下向控制电路提供输出电压；
电源控制电路，其被配置成控制所述电源电路的操作状态和非操作状态；
第一控制信号生成电路，其被配置成将与施加至所述第一外部端子和所述第二外部端子的外加电压的转变相对应的第一控制信号提供给所述电源控制电路以将所述电源电路设定在操作状态达规定时间；和
第二控制信号生成电路，其被配置成生成第二控制信号，所述第二控制信号通过提供有所述电源电路的输出电压的所述控制电路使所述电源电路连续设定在操作状态，其中，所述第二控制信号使得所述电源电路的输出提供给所述电源控制电路。
2.根据权利要求1所述的蓄电装置，
其中所述第一控制信号生成电路包括
比较器，其被配置成将所述外加电压与参考电压比较，和
微分电路，其被配置成对在所述外加电压高于所述参考电压时由所述比较器输出的输出进行微分。
3.根据权利要求1所述的蓄电装置，其中绝缘电路设置在所述控制电路与高电压侧之间。
4.根据权利要求1所述的蓄电装置，其中
开关元件插入所述外加电压至所述电源电路的提供路径，并且
所述外加电压仅在所述外加电压的值在适当范围内时经由所述开关元件提供给所述电源电路。
5.一种蓄电系统，所述蓄电系统中连接有多个蓄电装置，
其中所述蓄电装置中的每一个包括
用于连接至外部的第一外部端子和第二外部端子，
能够充电和放电的蓄电单元，
第一电源线，其设置在所述蓄电单元的正电极侧与所述第一外部端子之间，
第二电源线，其设置在所述蓄电单元的负电极侧与所述第二外部端子之间，
电源电路，其连接至所述第一电源线和所述第二电源线两者并且被配置成在操作状态下向控制电路提供输出电压，
电源控制电路，其被配置成控制所述电源电路的操作状态和非操作状态，
第一控制信号生成电路，其被配置成将与施加至所述第一外部端子和所述第二外部端子的外加电压的转变相对应的第一控制信号提供给所述电源控制电路以将所述电源电路设定在操作状态达规定时间，和
第二控制信号生成电路，其被配置成生成第二控制信号，所述第二控制信号通过提供有所述电源电路的输出电压的所述控制电路使所述电源电路连续设定在操作状态，其中，所述第二控制信号使得所述电源电路的输出提供给所述电源控制电路。
6.一种用于控制蓄电装置的方法，
所述蓄电装置包括
用于连接至外部的第一外部端子和第二外部端子，
能够充电和放电的蓄电单元，
第一电源线，其设置在所述蓄电单元的正电极侧与所述第一外部端子之间，
第二电源线，其设置在所述蓄电单元的负电极侧与所述第二外部端子之间，
电源电路，其连接至所述第一电源线和所述第二电源线两者并且被配置成在操作状态下向控制电路提供输出电压，和
电源控制电路，其被配置成控制所述电源电路的操作状态和非操作状态，
所述方法包括：
产生与施加至所述第一外部端子和所述第二外部端子的外加电压的转变相对应的第一控制信号并将所述第一控制信号提供给所述电源控制电路以将所述电源电路设定在操作状态达规定时间；和通过所述控制电路产生第二控制信号并使用所述第二控制信号使所述电源电路的输出提供给所述电源控制电路从而将所述电源电路连续设定在操作状态。
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