CN108604715B - 电池组件和充放电控制方法 - Google Patents

电池组件和充放电控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108604715B
CN108604715B CN201780011102.5A CN201780011102A CN108604715B CN 108604715 B CN108604715 B CN 108604715B CN 201780011102 A CN201780011102 A CN 201780011102A CN 108604715 B CN108604715 B CN 108604715B
Authority
CN
China
Prior art keywords
battery
discharge
charge
battery pack
internal resistance
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
CN201780011102.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108604715A (zh
Inventor
森靖
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.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co 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 Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Publication of CN108604715A publication Critical patent/CN108604715A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108604715B publication Critical patent/CN108604715B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4207—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • 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
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/10—Parallel operation of dc sources
    • 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
    • H02J7/0024—Parallel/serial switching of connection of batteries to charge or load circuit
    • 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
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H02J7/0048—Detection of remaining charge capacity or state of charge [SOC]
    • 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
    • H02J7/0068—Battery or charger load switching, e.g. concurrent charging and load supply
    • 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
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H02J7/00714—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery charging or discharging current
    • H02J7/00718—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery charging or discharging current in response to charge current gradient
    • 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
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M16/00—Structural combinations of different types of electrochemical generators
    • 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
    • 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
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

提供一种能够同时实现高负载放电和长时间供电的电池组件和充放电控制方法。作为本技术的一示例的电池组件(1)包括：至少放电特性不同的多个二次电池(2、3)；至少一个开关(4、5)，用于切换多个二次电池(2、3)中与负载连接的任意二次电池；以及控制部(6)，用于控制开关的切换。

Description

电池组件和充放电控制方法
技术领域
本技术涉及电池组件和充放电控制方法。更具体地涉及包括多个放电特性不同的二次电池的电池组件以及用于控制该电池组件充放电的充放电控制方法。
背景技术
电池组件作为电动汽车、笔记本个人电脑、移动终端、摄像机、数码相机等的动力源用于各种领域。串联或并联多个二次电池构成该电池组件，要求其具有优异的充放电特性。
针对这种要求，提出了一种并联连接高输出电池和高容量电池的方案，高负载时由高输出电池放电，低负载时由高容量电池放电(例如，参考专利文献1或2)。由此可提供一种小型电池组件，减少高输出时的发热量，延长循环使用寿命。
这样的电池组件在放电初始阶段，由于高输出电池的荷电状态(SOC：State OfCharge)为高，所以在高负载时可按预期优先由高输出电池放电。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开2006-79987号公报
专利文献2：特开2014-112463号公报
发明内容
发明将要解决的课题
然而，在放电结束阶段，高输出电池的容量小导致高输出电池的电池电压变低，出现从高容量电池向高输出电池充电的现象。因此，存在在高负载时高容量电池因流入大电流而成为接近于短路状态，电池使用寿命缩短的问题。
本技术是鉴于这种情况而发明的，其目的是提供一种电池组件和充放电控制方法，无论处于任何放电阶段，都能够同时实现高负载放电和长时间供电。
用于解决课题的手段
为了解决上述问题，作为本技术的一示例的电池组件包括：至少放电特性不同的多个二次电池；至少一个开关，用于切换多个二次电池中与负载连接的任意二次电池；以及控制部，用于控制所述开关的切换。
此外，作为本技术的一示例的充放电控制方法，通过切换电池组件中的所述开关来控制电池组件的充放电，其中，所述电池组件包括：多个放电特性不同的二次电池；至少一个开关，用于切换所述多个二次电池中与负载连接的任意二次电池。
发明效果
根据本技术，可以提供一种能够同时实现高负载放电和长时间供电的电池组件和充放电控制方法。另外，本技术的效果不限于上述效果，而是包括本公开中所述的任何一个效果。
附图说明
图1是表示本技术的一实施方式所涉及的电池组件的结构的示意图。
图2是表示本技术的一实施方式所涉及的电池组件的电路结构的框图。
图3是用于说明本技术的一实施方式所涉及的电池组件充放电控制方法的流程图。
图4是用于说明本技术的另一实施方式所涉及的电池组件充放电控制方法的流程图。
图5是表示用现有电池组件进行放电试验的结果的图表。
图6是表示用本技术的一实施方式所涉及的电池组件进行放电试验的结果的图表。
图7是用于说明本技术的一实施方式所涉及的电池组件使用寿命的判断结果的通知方法的流程图。
具体实施方式
下面，参照附图说明用于实现本技术的优选实施方式。但是，下面说明的实施方式为本技术的代表性实施方式的示例，并不能用于狭隘的解释本技术的保护范围。将按照以下顺序进行说明。
1.本技术所涉及的电池组件的结构
2.本技术的一实施方式所涉及的电池组件的电路结构
3.本技术的一实施方式所涉及的电池组件充放电控制方法
4.本技术的一实施方式所涉及的另一种电池组件充放电控制方法
5.用现有电池组件进行放电试验的结果
6.用本技术的一实施方式所涉及的电池组件进行放电试验的结果
7.本技术的一实施方式所涉及的电池组件使用寿命的判断结果的通知方法
1.本技术所涉及的电池组件的结构
图1是表示本技术的一实施方式所涉及的电池组件的结构示意图。
如图1所示，本实施方式所涉及的电池组件1包括多个高输出二次电池2、多个高容量二次电池3、与高输出二次电池2连接的开关电路4、与高容量二次电池3连接的开关电路5、以及用于控制开关电路4、5的控制部6。
这里，“高输出二次电池”是指与其他充放电特性不同的二次电池相比能够以相对更大电流进行充放电的低内阻二次电池。同时，“高容量二次电池”是指与其他充放电特性不同的二次电池相比具有相对更大能量容量的高内阻二次电池。另外，在本实施方式中，“高输出”作为第一放电特性，“高容量”作为第二放电特性。
在本实施方式中，串联电连接每四个高输出二次电池2成两排电池列7，分别并联电连接两排电池列7构成高输出电池组8作为第一电池组。同样的，串联电连接每四个高容量二次电池3成两排电池列9，分别并联电连接两排电池列9构成高输出电池组10作为第二电池组。另外，本技术所述的电池组件的电池列数量和电池列中的二次电池数量不限于本实施方式。
开关电路4串联电连接在高输出电池组8的正极侧和电池组件1的正极端子11之间。开关电路4切换高输出二次电池2的充放电电流的导通/截止。同样的，开关电路5串联电连接在高容量电池组10的正极侧和电池组件1的正极端子11之间。开关电路5切换高输出二次电池3的充放电电流的导通/截止。
控制部6的一端与开关电路4、5电连接。并且，控制部6的另一端电连接在高输出电池组8及高容量电池组10的负极侧和电池组件1的负极端子12之间。控制部6控制开关电路4、5的切换。
如上所述，本实施方式所涉及的电池组件1的结构为通过在电池组8、10上分别连接开关电路4、5使每个电池组8、10能够独立放电，其中，电池组8、10具有多个二次电池2、3，多个二次电池2、3具有两种不同的充放电特性。
2.本技术的一实施方式所涉及的电池组件的电路结构
图2是表示本技术的一实施方式所涉及的电池组件的电路结构的框图。
如图2所示，本实施方式所涉及的电池组件20包括作为第一电池组的高输出电池组21、作为第二电池组的高容量电池组22、与高输出电池组21串联电连接的开关电路23、与高容量电池组22串联电连接的开关电路24、微处理器(MPU：Micro-processing unit)25、模拟前端(AFE：Analog Front End)26a、26b、电流测量电阻器27a、27b、正极端子28、以及负极端子29。MPU25与AFE26a、26b构成电池组件20的控制部。
高输出电池组21和高容量电池组22是二次电池，例如锂离子二次电池等，并且是串联和/或并联连接多个电池2的电池组件。在本实施方式中，对串联连接两个二次电池2、3的情况进行说明。但是，本技术的二次电池的数量不限于两个，可以是一个或三个以上。
开关电路23串联电连接在高输出电池组21的正极侧和电池组件20的正极端子28之间。开关电路23切换高输出电池组21的充放电电流的导通/截止。此外，开关电路23包括充电控制FET23a、放电控制FET23b、寄生二极管33a、33b，由MPU25通过AFE(AFE1)26a控制。当负载电流等于或小于预定阈值时截止充电控制FET23a和放电控制FET23b，由MPU25控制充电电流和放电电流不流入高输出电池组21的电流路径。另外，在充电控制FET23a和放电控制FET23b截止之后，可通过寄生二极管33a或33b进行放电或充电。
同样的，开关电路24串联电连接在高容量电池组22的正极侧和电池组件20的正极端子28之间。开关电路24切换高容量电池组22的充放电电流的导通/截止。此外，开关电路24包括充电控制FET24a、放电控制FET24b、寄生二极管34a、34b，由MPU25通过AFE(AFE2)26b控制。当负载电流大于预定阈值时截止充电控制FET24a和放电控制FET24b，由MPU25控制充电电流和放电电流不流入高容量电池组22的电流路径。另外，在充电控制FET24a和放电控制FET24b截止之后，可通过寄生二极管34a或34b进行放电或充电。
MPU25的一端通过AFE26a、26b与开关电路23、24电连接。同时，MPU25的另一端电连接在高输出电池组21及高容量电池组22的负极侧和电池组件20的负极端子29之间。MPU25根据放电负载的大小控制开关电路23、24。即，通过比较流入电池组件20电路内的充电电流或放电电流与预定阈值的大小，生成导通/截止开关电路23、24的切换指令信号。开关电路23或24通过AFE26a、26b按照来自MPU25的指令信号切换导通/截止。在此，在例如2A的低负载电流和10A的高负载电流流入电路时，取其平均值而将预定阈值设定为6A即可。此外，优选根据与电池组件20连接的设备的放电电流特性来设定阈值，例如，1A的低负载电流和30A的高负载电流流入电路时，预定阈值设定为15A等。
MPU25包括通信端子30和通信端子31，当电池组件20与外部电子设备等负载连接时，可通过连接设置在所述负载上的通信端子实现与外部电子设备的通信。此外，MPU25还用作通知部，用于通知电池组件20中高输出二次电池2的内阻值大于高容量二次电池3的内阻值。另外，MPU25根据预先存储在未图示的ROM(Read Only Memory：只读存储器)中的程序，以未图示的RAM(Random Access Memory：随机存储器)作为工作存储器控制各部。
AFE26a、26b是连接开关电路23、24和MPU25的模拟电路，每隔预定时间测量二次电池2、3的电压和电流的方向和大小。
电流测量电阻器27a、27b是例如分流电阻，为了测量电池组件20电路的电流，电流测量电阻器27a、27b串联插入到电路中，并且用内部的AD转换器进行电流/电压转换。在本实施方式中，电流测量电阻器27a、27b分别串联连接在高输出电池组21和高容量电池组22的负极侧。当电流流入电流测量电阻器27a、27b时，根据欧姆定律在电流测量电阻器27a、27b的两端之间出现电压差。通过用电流测量电阻器27a、27b中的AD转换器测量所述电压差，测量电流值。通过累计电流值，电流测量电阻器27a、27b可判断每单位时间的充放电容量并且可以算出SOC。
电池组件20的正极端子28和负极端子29分别连接到外部电子设备等负载或充电器的正极端子及负极端子，从而高输出电池组21和高容量电池组22进行充放电。例如，正极端子28和负极端子29可以连接到连接器等。
如图2所示，电池组件20的电路结构为通过连接控制每个电池组21、22充放电的开关电路23、24，能够独立于每个电池组21、22放电。
进而，在比高容量电池组22更靠近电池组件20的正极端子28和负极端子29处布置高输出电池组21。由此能够抑制因布线导致阻抗增加，抑制高负载时电压降低。此时，虽然高容量电池组22侧的布线长度变长，但是通过控制可将高容量电池组22侧的负载抑制得较低，所以由阻抗增加引起的电压降低不成问题。
由开关电路23、24控制放电电流时，根据放电负载的条件进行导通/截止的切换。例如，当超过预定阈值的高负载电流流入电池组件20的电路内时，通过导通开关电路23且截止开关电路24，仅由高输出电池组21放电。另一方面，当低负载电流流入电池组件20的电路时，通过截止开关电路23且导通开关电路24，仅由高容量电池组22放电。
此外，在由开关电路23、24控制充电电流的情况下，假设开始充电时的高输出二次电池2和高容量二次电池3的电池容量(SOC)不同，截止电池电压高的电池组的开关电路来停止充电，通过充电电池电压低的电池组的电压上升，并且在各电池组的电压一致的时点导通原先电池电压高的电池组的开关电路，使其容量平衡一致。
在此，当容量平衡不一致的状态下，并联连接放电特性不同的电池来放电时，充电电流会从高容量高电压电池流向低容量低电压电池。如在这种状态下进行放电，则低电压电池的充电电流和供给设备的放电电流等两种放电电流都流过高电压电池，导致流过的电流过大。
但是，如上所述本实施方式的电池组件20能够使容量平衡一致，从而每个电池组21、22可同时放电。
本实施方式的电池组21、22为可独立放电结构，因此当高输出电池组21的SOC降低时，通过增加要切换的电流的阈值来抑制高输出电池21放电，优先由高容量电池组22放电，从而高输出电池组21能够保持容量到放电结束为止。
3.本技术的一实施方式所涉及的电池组件充放电控制方法
图3是用于说明本技术的一实施方式所涉及的电池组件充放电控制方法的流程图。下面将说明每个过程。
参考图3的流程图说明在放电期间控制电池组件20放电的处理流程。此外，除非另有说明以下处理在MPU25的控制下进行。例如，电池组件20与外部负载连接，一系列流程从电池组件20开始放电开始。
首先，在步骤S301中，MPU25判断高容量电池22的电池容量是否大于高输出电池21的电池容量。
如判断为“是”，即高容量电池的电池容量大于高输出电池的电池容量时，进行步骤S302，MPU25提高切换电流的阈值。
另一方面，如判断为“否”，即高容量电池的电池容量等于或小于高输出电池的电池容量时，进行步骤S303，MPU25降低切换电流的阈值。
接着，在步骤S302或步骤S303中MPU25提高或降低了切换电流的阈值之后，在步骤S304中判断放电电流是否大于切换电流阈值。
如判断为“是”，即放电电流大于切换电流阈值时，进行步骤S305，MPU25截止高容量电池的充放电FET。进而，在步骤S306中MPU25导通高输出电池的充放电FET。
另一方面，如判断为“否”，即放电电流等于或小于切换电流阈值时，在步骤S307中MPU25导通高容量电池的充放电FET。进而，在步骤S308中MPU25截止高输出电池的充放电FET。
在步骤S307或步骤S308中导通或截止高容量电池的充放电FET后，图3所示的切换电池组件的充放电FET的处理过程结束。
根据上述方法，由于本实施方式的电池组件20是能够独立放电的结构，当高输出电池组21的SOC降低时，通过提高要切换电流的阈值抑制高输出电池组21放电，优先由高容量电池组22放电，从而能够将高输出电池组21的容量保持到放电结束为止。
4.本技术的一实施方式所涉及的电池组件的另一种充放电控制方法
图4是用于说明本技术的一实施方式所涉及的电池组件的另一种充放电控制方法的流程图。具体而言，是用于说明将充放电开关分为充电侧FET和放电侧FET的情况下控制充放电的流程图。下面说明每个过程。
首先，在步骤S401中，MPU25判断负载电流是否大于预定阈值。
如判断为“是”，即负载电流是大于预定阈值的高负载电流时，进行步骤S402，MPU25截止充放电开关2的充电侧FET。充放电开关2的充电侧FET截止后，在步骤S403中MPU25导通充放电开关1的放电侧FET。
接着，在步骤S404中，MPU25截止充放电开关2的放电侧FET。充放电开关2的放电侧FET截止后，在步骤S405中MPU25导通充放电开关1的充电侧FET。
另一方面，如判断为“否”，即负载电流是等于或小于预定阈值的低负载电流时，在步骤S406中MPU25截止充放电开关1的充电侧FET。截止充放电开关1的充电侧FET后，在步骤S407中MPU25导通充放电开关2的放电侧FET。
接着，在步骤S408中，MPU25截止充放电开关1的放电侧FET。截止充放电开关1的放电侧FET后，在步骤S409中MPU25导通充放电开关2的充电侧FET。
而且，导通充放电开关1或2的充电侧FET时，图4所示的切换电池组件的充放电FET的处理过程结束。
按此顺序控制FET，在切换时可通过充电FET的寄生二极管放电，因此可以在不停止放电的同时没有流入不必要的充电电流的情况下进行切换。
5.用现有电池组件进行放电试验的结果
图5是表示用现有电池组件进行脉冲放电试验的结果的图表。
在图5中，粗实线P1表示高输出电池2的电压，单点划线P2表示流入高输出电池2的放电电流。同样，虚线C1表示高容量电池3的电压，细实线C2表示流入高容量电池3的放电电流。另外，现有电池组件不经由开关电路而并联连接高输出电池2和高容量电池3，因此图5中粗实线P1和虚线C1具有相同波形。
向高输出电池2和高容量电池3施加高负载和低负载脉冲放电时，电压值和电流值具有如图5所示的脉冲状波形。此外，用电压值波形的虚线C1和粗实线P1表示上限值为低负载时下限值为高负载的情况。另一方面，用电流值波形的细实线C2和单点划线P2表示上限值为高负载时下限值为低负载的情况。
在这样的电池组件中，在放电的初始阶段由于高输出电池2的SOC高，在高负载时如预期优先由高输出电池2放电。然而，在放电结束阶段高输出电池2的容量小导致高输出电池2的电池电压变低，出现充电电流从高容量电池3流向高输出电池2的现象。因此，在高负载时大电流流入高容量电池3使其接近短路状态，导致不能长时间供电。
6.用本技术的一实施方式所涉及的电池组件进行放电试验的结果
图6是表示用本技术的一实施方式所涉及的电池组件进行脉冲放电试验的结果的图表。
在图6中，粗实线P1表示高输出电池2的电压，单点划线P2表示流入高输出电池2的放电电流。同样，虚线C1表示高容量电池3的电压，细实线C2表示流入高容量电池3的放电电流。
如图6所示，向高输出电池2和高容量电池3施加高负载和低负载脉冲放电时，电压值和电流值的振幅在上限值和下限值之间形成交替的脉冲波形。此外，用电压值波形的虚线C1和粗实线P1表示上限值为低负载时下限值为高负载的情况。另一方面，用电流值波形的细实线C2和单点划线P2表示上限值为高负载时下限值为低负载的情况。本技术所述的电池组件20经由开关电路23、24并联连接高输出电池2和高容量电池3，通过开关开关电路23、24来控制高输出电池2和高容量电池3的电压。由此，在图6中，虚线C1的振幅形成比粗实线P1的振幅还大的波形。
在这种电池组件20中，通过控制开关电路23、24的导通/截止，在高负载情况下仅由高输出电池2放电，在低负载情况下仅由高容量电池3放电。由此，即使在放电结束阶段也能够进行高负载放电，同时高输出电池2和高容量电池3流入稳定的放电电流，从而能够长时间供电。
7.本技术的一实施方式所涉及的电池组件使用寿命的判断结果的通知方法
图7是用于说明本技术的一实施方式所涉及的电池组件使用寿命的通知方法的流程图。
高输出二次电池2的内阻值因充放电循环而劣化并变得大于高容量二次电池3的内阻值时，用放电电流值切换放电的电池组就没有优势，因此MPU25可通知设备电池的使用寿命。另外，以放置中开路电压(OCV：Open Circuit Voltage)及放电中闭路电压(CCV：Closed Circuit Voltage)之间的差值和放电电流值用下述(式1)计算二次电池的内阻值。这里，“开路电压”是指在没有电流流入电池的状态下电池两端之间的电压。“闭路电压”是指在电池连接到负载并且有电流流入状态下的电池两端之间的电压。
内阻值＝(OCV-CCV)/放电电流值 (式1)
下面将说明本实施方式所涉及的电池组件20的电池使用寿命的判断结果的通知方法。
首先，在步骤S701中，MPU25测量每个电池组21、22的开路电压(OCV)。
接着，在步骤S702中，MPU25测量每个电池组21、22的闭路电压(CCV)。
接着，在步骤S703中，MPU25根据在步骤S701、S702中测量的OCV、CCV和放电电流值来计算并测量电池组21、22的内阻值。
接着，在步骤S704中，MPU25判断高输出电池组21的内阻是否大于高容量电池组22的内阻。
如判断为“是”，即高输出电池组21的内阻大于高容量电池组22的内阻时，在步骤S705中作为通知部的MPU25向电子设备等通知使用寿命，并图7中所示的通知电池组件使用寿命的判断结果的处理过程结束。
另一方面，如判断为“否”，即高输出电池组21的内阻等于或小于高容量电池组22的内阻时，图7中所示的通知电池组件使用寿命的判断结果的处理过程结束。
通过上述处理，可以向连接的设备通知是否存在使用寿命已尽的电池，由此可知更换电池的时间。
另外，本技术的实施方式不限于上述实施方式，在不脱离本技术的主旨的情况下可以进行各种修改。例如，可以采用上述多个实施方式的全部或一部分的组合形式。
此外，本技术所述的电池组件和充放电控制方法可具有以下结构。
(1)一种电池组件，包括：至少放电特性不同的多个二次电池；至少一个开关，用于切换所述多个二次电池中与负载连接的任意二次电池；以及控制部，用于控制所述开关的切换。
(2)上述(1)所述的电池组件是并联连接第一电池组和第二电池组且所述开关分别与所述第一电池组和所述第二电池组串联连接而成的，所述第一电池组是串联或并联连接具有第一放电特性的一个或多个电池而成的，所述第二电池组是串联或并联连接具有第二放电特性的一个或多个电池而成的。
(3)上述(1)所述的电池组件，所述控制部根据负载的大小控制充电电流和/或放电电流。
(4)上述(1)所述的电池组件，所述控制部根据放电电流与阈值的比较结果切换所述开关。
(5)上述(4)所述的电池组件，所述控制部在所述多个二次电池中至少内阻最大的高容量二次电池的荷电状态(SOC)大于至少内阻最小的高输出二次电池的SOC时提高所述阈值，在所述高容量二次电池的SOC等于或小于所述高输出二次电池的SOC时降低所述阈值。
(6)上述(1)所述的电池组件，所述多个二次电池中，至少内阻最小的高输出二次电池比至少内阻最大的高容量二次电池更靠近与所述负载连接的端子。
(7)上述(1)所述的电池组件，所述多个二次电池分别连接有电流测量电阻器。
(8)上述(1)所述的电池组件，还包括通知部，用于通知所述多个二次电池中至少内阻最小的高输出二次电池的内阻值大于至少内阻最大的高容量二次电池的内阻值。
(9)上述(1)所述的电池组件，所述开关是场效应晶体管(FET)，并分开用于充电切换和放电切换。
(10)一种充放电控制方法，通过切换电池组件中的所述开关来控制电池组件的充放电，所述电池组件包括：至少放电特性不同的多个二次电池；至少一个开关，用于切换所述多个二次电池中与负载连接的任意二次电池；以及控制部，用于控制所述开关的切换。
(11)上述(10)所述的充放电控制方法，并联连接第一电池组和第二电池组且所述开关分别与所述第一电池组和所述第二电池组串联连接，所述第一电池组是串联或并联连接具有第一放电特性的一个或多个电池而成的，所述第二电池组是串联或并联连接具有第二放电特性的一个或多个电池而成的。
(12)上述(10)所述的充放电控制方法，所述控制部根据负载的大小控制充电电流和/或放电电流。
(13)上述(10)所述的充放电控制方法，所述控制部根据放电电流与阈值的比较结果切换所述开关。
(14)上述(13)所述的充放电控制方法，所述控制部在所述多个二次电池中至少内阻最大的高容量二次电池的荷电状态(SOC)大于至少内阻最小的高输出二次电池的SOC时提高所述阈值，在所述高容量二次电池的SOC等于或小于所述高输出二次电池的SOC时降低所述阈值。
(15)上述(10)所述的充放电控制方法，所述多个二次电池中至少内阻最小的高输出二次电池比至少内阻最大的高容量二次电池更靠近与所述负载连接的端子。
(16)上述(10)所述的充放电控制方法，所述多个二次电池分别连接有电流测量电阻器。
(17)上述(10)所述的充放电控制方法，还包括通知部，用于通知所述多个二次电池中至少内阻最小的高输出二次电池的内阻值大于至少内阻最大的高容量二次电池的内阻值。
(18)上述(10)所述的充放电控制方法，所述开关是场效应晶体管(FET)，并被分为用于切换充电和用于切换放电。
附图标记说明
1、20 电池组件
2 高输出二次电池
3 高容量二次电池
4、5、23、24、 开关电路
6 控制部
7、9 电池列
8、21 高输出电池组
10、22 高容量电池组
11、28 正极端子
12、29 负极端子
23a、24a 充电控制FET
23b、24b 放电控制FET
25 微处理器(MPU)
26a、26b 模拟前端(AFE)
27a、27b 电流测量电阻器
30、31 通信端子
33a、33b、34a、34b 寄生二极管。

Claims (14)

1.一种电池组件，其特征在于，包括：
至少放电特性不同的多个二次电池；
至少一个开关，用于切换所述多个二次电池中与负载连接的任意二次电池；以及
控制部，用于控制所述开关的切换，
所述控制部根据放电电流与阈值的比较结果切换所述开关，
所述控制部在所述多个二次电池中至少内阻最大的高容量二次电池的荷电状态即SOC大于至少内阻最小的高输出二次电池的SOC时提高所述阈值，在所述高容量二次电池的SOC等于或小于所述高输出二次电池的SOC时降低所述阈值。
2.根据权利要求1所述的电池组件，其特征在于，
所述电池组件是并联连接第一电池组和第二电池组且所述开关分别与所述第一电池组和所述第二电池组串联连接而成的，所述第一电池组是串联或并联连接具有第一放电特性的一个或多个电池而成的，所述第二电池组是串联或并联连接具有第二放电特性的一个或多个电池而成的。
3.根据权利要求1所述的电池组件，其特征在于，
所述控制部根据负载的大小控制充电电流和放电电流中至少一方。
4.根据权利要求1所述的电池组件，其特征在于，
所述多个二次电池中至少内阻最小的高输出二次电池比至少内阻最大的高容量二次电池更靠近与所述负载连接的端子。
5.根据权利要求1所述的电池组件，其特征在于，
所述多个二次电池分别连接有电流测量电阻器。
6.根据权利要求1所述的电池组件，其特征在于，
所述电池组件还包括通知部，所述通知部用于通知所述多个二次电池中至少内阻最小的高输出二次电池的内阻值大于至少内阻最大的高容量二次电池的内阻值。
7.根据权利要求1所述的电池组件，其特征在于，
所述开关是场效应晶体管即FET，并被分为用于切换充电和用于切换放电。
8.一种充放电控制方法，其特征在于，
通过切换电池组件中的开关来控制电池组件的充放电，所述电池组件包括：至少放电特性不同的多个二次电池；至少一个所述开关，用于切换所述多个二次电池中与负载连接的任意二次电池；以及控制部，用于控制所述开关的切换，
所述控制部根据放电电流与阈值的比较结果切换所述开关，
所述控制部在所述多个二次电池中至少内阻最大的高容量二次电池的荷电状态即SOC大于至少内阻最小的高输出二次电池的SOC时提高所述阈值，在所述高容量二次电池的SOC等于或小于所述高输出二次电池的SOC时降低所述阈值。
9.根据权利要求8所述的充放电控制方法，其特征在于，
并联连接第一电池组和第二电池组且所述开关分别与所述第一电池组和所述第二电池组串联连接，所述第一电池组是串联或并联连接具有第一放电特性的一个或多个电池而成的，所述第二电池组是串联或并联连接具有第二放电特性的一个或多个电池而成的。
10.根据权利要求8所述的充放电控制方法，其特征在于，
根据负载的大小控制充电电流和放电电流中至少一方。
11.根据权利要求8所述的充放电控制方法，其特征在于，
所述多个二次电池中至少内阻最小的高输出二次电池比至少内阻最大的高容量二次电池更靠近与所述负载连接的端子。
12.根据权利要求8所述的充放电控制方法，其特征在于，
所述多个二次电池分别连接有电流测量电阻器。
13.根据权利要求8所述的充放电控制方法，其特征在于，
所述充放电控制方法还包括通知步骤，所述通知步骤用于通知所述多个二次电池中至少内阻最小的高输出二次电池的内阻值大于至少内阻最大的高容量二次电池的内阻值。
14.根据权利要求8所述的充放电控制方法，其特征在于，
所述开关是场效应晶体管即FET，并被分为用于切换充电和用于切换放电。
CN201780011102.5A 2016-03-01 2017-02-16 电池组件和充放电控制方法 Active CN108604715B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016039379 2016-03-01
JP2016-039379 2016-03-01
PCT/JP2017/005623 WO2017150195A1 (ja) 2016-03-01 2017-02-16 電池パックおよび充放電制御方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108604715A CN108604715A (zh) 2018-09-28
CN108604715B true CN108604715B (zh) 2021-04-23

Family

ID=59743915

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780011102.5A Active CN108604715B (zh) 2016-03-01 2017-02-16 电池组件和充放电控制方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11038213B2 (zh)
JP (1) JP6614332B2 (zh)
CN (1) CN108604715B (zh)
WO (1) WO2017150195A1 (zh)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109196762B (zh) * 2016-06-02 2021-03-16 株式会社村田制作所 电源系统
DE102016122444A1 (de) * 2016-11-22 2018-05-24 HELLA GmbH & Co. KGaA Zweispannungsbatterie
JP2019152551A (ja) * 2018-03-05 2019-09-12 株式会社デンソー 電池劣化判定装置
KR102361334B1 (ko) * 2018-05-09 2022-02-09 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 제어 장치 및 이를 포함하는 에너지 저장 시스템
CN110797925B (zh) * 2018-08-01 2021-08-03 Oppo广东移动通信有限公司 电池控制系统和方法、电子设备
JP6681963B1 (ja) 2018-10-31 2020-04-15 日本たばこ産業株式会社 エアロゾル吸引器用の電源ユニット、その制御方法及び制御プログラム
KR102666299B1 (ko) 2019-06-28 2024-05-16 삼성전기주식회사 배터리 제어 장치 및 배터리를 포함하는 전자기기
CN110401242B (zh) * 2019-07-26 2022-11-22 北京晟运能源科技有限公司 多电池并行充电电路、方法及具有该电路的可穿戴设备
JP6802408B2 (ja) * 2020-06-03 2020-12-16 日本たばこ産業株式会社 エアロゾル吸引器用の電源ユニット、その制御方法及び制御プログラム
WO2022019664A1 (ko) * 2020-07-21 2022-01-27 주식회사 엘지에너지솔루션 병렬 멀티 팩 모듈의 출력 제어 장치 및 방법
JP7136855B2 (ja) * 2020-08-19 2022-09-13 矢崎総業株式会社 給電制御装置、給電システム、給電制御方法、及びプログラム
US20220393484A1 (en) * 2021-06-04 2022-12-08 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Battery cell rebalancing
WO2023228235A1 (ja) * 2022-05-23 2023-11-30 三菱電機株式会社 蓄電池システム
WO2024039738A1 (en) * 2022-08-16 2024-02-22 HHeLI, LLC Dynamic parallel to series controller

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007122882A (ja) * 2005-10-24 2007-05-17 Nissan Motor Co Ltd 電池システムの充電状態バランス回復方法
JP2012239382A (ja) * 2012-08-22 2012-12-06 Nissan Motor Co Ltd 電池システムの充電状態バランス回復方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4902066B2 (ja) * 2001-08-02 2012-03-21 パナソニック株式会社 電池パックシステムおよび電池パックの劣化判定方法
JP2006344447A (ja) 2005-06-08 2006-12-21 Kokusan Denki Co Ltd 車載用バッテリ・電気ユニット組合せ構造体
JP2008125257A (ja) * 2006-11-13 2008-05-29 Toyota Motor Corp 電力供給システム
US8310103B2 (en) * 2010-03-17 2012-11-13 T-Mobile Usa, Inc. Cell site power system management, including battery circuit management
JP5174111B2 (ja) * 2010-09-27 2013-04-03 三菱重工業株式会社 電池システム
JP2012234697A (ja) * 2011-04-28 2012-11-29 Toyota Motor Corp 電池システム
JP2013045387A (ja) 2011-08-26 2013-03-04 Toshiba Corp 料金収受システムおよび無線通信装置
DE112011105562T5 (de) * 2011-08-30 2014-05-08 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fahrzeug
EP2752324B1 (en) * 2011-08-30 2018-06-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Vehicle
WO2013038441A1 (ja) * 2011-09-13 2013-03-21 トヨタ自動車株式会社 車両の電池システムと、この制御方法
JP5772476B2 (ja) * 2011-10-12 2015-09-02 トヨタ自動車株式会社 電気自動車
WO2013157049A1 (ja) * 2012-04-20 2013-10-24 トヨタ自動車株式会社 車両
DE102012110030A1 (de) * 2012-10-19 2014-06-12 H-Tech Ag Energiespeichervorrichtung und Verfahren zum Betreiben derselben
JP6189318B2 (ja) * 2012-10-29 2017-08-30 三洋電機株式会社 回生制動する車両の電源装置
KR20150081731A (ko) * 2014-01-06 2015-07-15 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩, 배터리 팩을 포함하는 에너지 저장 시스템, 배터리 팩의 작동 방법
JP6352399B2 (ja) * 2014-03-31 2018-07-04 三洋電機株式会社 電源システム
KR102392376B1 (ko) * 2015-08-20 2022-04-29 삼성에스디아이 주식회사 배터리 시스템

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007122882A (ja) * 2005-10-24 2007-05-17 Nissan Motor Co Ltd 電池システムの充電状態バランス回復方法
JP2012239382A (ja) * 2012-08-22 2012-12-06 Nissan Motor Co Ltd 電池システムの充電状態バランス回復方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017150195A1 (ja) 2017-09-08
JPWO2017150195A1 (ja) 2018-10-04
JP6614332B2 (ja) 2019-12-04
US20180375177A1 (en) 2018-12-27
US11038213B2 (en) 2021-06-15
CN108604715A (zh) 2018-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108604715B (zh) 电池组件和充放电控制方法
US11011920B2 (en) Energy storage apparatus for engine start-up, method for controlling the same, and vehicle
JP5349021B2 (ja) バッテリシステム
TWI475239B (zh) 電池組老化測試系統及方法
KR102028170B1 (ko) 셀 밸런싱 회로 및 이를 구비한 배터리 팩
US9479000B2 (en) Battery pack including different kinds of cells and power device including the same
US7911179B2 (en) Charging/discharging apparatus
US8487590B2 (en) Cell controller having a unit cell voltage detecting section
US11489349B2 (en) Battery control unit and battery system
US20130069594A1 (en) Battery pack and method for charging battery pack
US10381845B2 (en) Power storage apparatus, method for controlling power storage apparatus, and vehicle
US9643506B2 (en) Portable backup charger
US9455581B2 (en) Safety-critical smart battery management system with the capability of charging single battery cells and discharging battery pack
US20120256598A1 (en) Battery Pack Detection Circuit
KR20100020477A (ko) 배터리팩 및 배터리 시스템
KR20130066462A (ko) 배터리 팩의 보호회로 및 이를 포함하는 배터리팩
CN103001275A (zh) 电池包、电子装置及电池包布置
US10298030B2 (en) Battery pack
EP2187498A1 (en) Assembled battery and battery system
KR101632005B1 (ko) 교류방식으로 연결된 셀 밸런싱 장치 및 그 제어 방법
US20210218258A1 (en) Cell Protection Circuit and Electronic Device
KR20150107032A (ko) 배터리 팩
KR20140028349A (ko) 셀 밸런싱 장치
CN211556939U (zh) 一种电池组用平衡保护电路
CN212435391U (zh) 一种电池双层保护电路以及电池装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant