CN116325281A - 蓄电器 - Google Patents

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Honda Motor Co Ltd
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Abstract

蓄电器具备：输出直流电压的蓄电池组件；以及将从所述蓄电池组件输出的直流电压转换为交流电压并进行输出的DC/AC逆变器。所述蓄电池组件包括串联连接的多个蓄电池单体，所述多个蓄电池单体的输出电压不被升压地被输入所述DC/AC逆变器。所述多个蓄电池单体的至少一部分的蓄电池单体为可再用蓄电池单体。

Description

蓄电器
技术领域
本发明涉及输出交流电压的蓄电器。
背景技术
作为供给电力的装置，已知具备蓄电池的装置。专利文献1公开了蓄电装置，该蓄电装置具备：由多个单电池串联连接而成的组件电池；以及作为双向逆变器的电力转换装置。专利文献2公开了汽车用电源，该汽车用电源具备多个蓄电池以及双向逆变器，对蓄电池与双向逆变器的连接关系进行切换，由此不需要DC/DC转换器，并且具备两个电压系。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-289630号公报
专利文献2：日本特开2002-10408号公报
发明内容
发明所要解决的问题
使用DC/DC转换器是成本上升的主要原因。另一方面，在由逆变器对蓄电池的直流输出电压进行转换来获得交流输出电压的情况下，如果没有DC/DC转换器，就会要求高压的电压作为蓄电池的直流输出电压。在将多个蓄电池单体串联连接来构成蓄电池的情况下，为了获得高压的电压要增加蓄电池单体数，从而成为成本上升的主要原因。因而，不使用DC/DC转换器而取得的成本优点减弱。
本发明的目的在于提供能够比较便宜地构成的蓄电器。
用于解决问题的方案
根据本发明，提供一种蓄电器，其特征在于，具备：
蓄电池组件，其输出直流电压；以及
DC/AC逆变器，其将从所述蓄电池组件输出的直流电压转换为交流电压并进行输出，
在所述蓄电器中，
所述蓄电池组件包括串联连接的多个蓄电池单体，所述多个蓄电池单体的输出电压不被升压地被输入所述DC/AC逆变器，
所述多个蓄电池单体的至少一部分的蓄电池单体为可再用蓄电池单体。
发明的效果
根据本发明的蓄电器，能够比较便宜地构成。
附图说明
图1是本发明的一实施方式涉及的蓄电器的概略图。
图2是示出图1的蓄电器的电路结构的框图。
图3是示出控制电路的处理例的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图，详细说明实施方式。另外，以下的实施方式并不用于限定专利权利要求书涉及的发明，另外，发明并不需要实施方式中说明的全部特征的组合。也可以将实施方式中说明的多个特征中的两个以上特征任意组合。另外，对同一或同样的结构标注同一附图标记，省略重复的说明。
<蓄电器的概要>
图1是本发明的一实施方式涉及的蓄电器1的概略图。本实施方式的蓄电器1为可移动式的蓄电器，例如，作为在屋外对电负载100供给电力的供电器来利用。蓄电器1能够将与连接部(插座)10连接的商用电力(在本实施方式的情况下，为单相交流100V)供给至电负载100。作为电负载100，例如，能够举出烹调器、空调装置、电视机、照明器具、干燥器等家庭用电器设备。另外，作为电负载100，也能够举出电动工具、大型照明装置、压缩器等业务用电器设备。由与连接部11连接的充电器200来对蓄电器1进行充电。充电器200包括将交流电压转换为直流电压的AC/DC转换器。
<电路结构>
图2是示出蓄电器1的电路结构的框图。蓄电器1包括：蓄电池组件2，其输出直流电压；以及DC/AC逆变器3，其将从蓄电池组件2输出的直流电压转换为交流电压来进行输出。蓄电池组件2包括单电池堆20。单电池堆20是由多个蓄电池单体CL直接连接而构成的蓄电池。蓄电池单体CL例如为锂离子蓄电池单体。
在本实施方式中，多个单电池堆20并列地连接于高电位侧的布线13A与低电位侧的布线14A之间。但是，也可以是一个单电池堆20。布线13A以及布线14A与供充电器200连接的电连接端子即连接部11电连接，在对单电池堆20充电时，从连接部11供给充电电力。
在各单电池堆20设置有状态检测电路21。状态检测电路21对各蓄电池单体CL的状态进行检测。具体来讲，包括如下电路：检测各蓄电池单体CL的电压，并检测过充电或过放电。另外，状态检测电路21包括对单电池堆20的电流进行检测的电路。该电路根据经由布线21b输入的、在与单电池堆20串联连接的电流检测阻抗21a中产生的电压来检测单电池堆20的电流。另外，在状态检测电路21中包括每个蓄电池单体CL的平衡电路。平衡电路使蓄电池单体CL间的蓄电量平均化。例如，在充电时，平衡电路限制对达到阈值电压的蓄电池单体CL进行充电，抑制与没有达到阈值电压的蓄电池单体CL的蓄电量之差。
蓄电池组件2包括对蓄电池组件2整体进行控制的控制电路23。控制电路23例如包括以CPU为代表的处理器、半导体存储器等存储设备、输入输出接口以及通信接口等。在存储设备存储有处理器执行的程序、处理器在处理中使用的数据等。
操作部12连接于控制电路23，控制电路23识别用户对操作部12的指示(例如发电、充电)，并执行对应的处理。另外，控制电路23经由信号线21c而与各状态检测电路21连接，并从状态检测电路21获取状态检测结果。例如，状态检测电路21通过串行通信将各蓄电池单体CL的电压以及在单电池堆20中流动的电流的检测结果向控制电路23发送。控制电路23接收检测结果，来对开关电路22的接通和断开进行控制从而控制对单电池堆20的充放电。
开关电路22具有开关元件22C以及开关元件22D，并设置于布线13A上。在本实施方式的情况下，开关元件22C以及开关元件22D均为具有寄生二极管的FET(Field EffectTransistor：场效应晶体管)。当使开关元件22C接通(连接状态)时，从端子15朝向各单电池堆20的电流(也就是说，充电方向的电流)能够在布线13A上流动。当使开关元件22C断开时，在开关元件22C中成为将充电方向的电流流动切断的切断状态。当使开关元件22D接通(连接状态)时，从各单电池堆20朝向端子15的电流(也就是说，放电方向的电流)能够在布线13A上流动。当使开关元件22D断开时，在开关元件22D中成为将放电方向的电流流动切断的切断状态。
控制电路23基于状态检测电路21的检测结果，在判断为在任一个蓄电池单体CL中产生了过充电或过放电的情况下，控制开关电路22，抑制进一步的充电或者进一步的放电，来保护蓄电池单体CL。
DC/AC逆变器3包括：经由端子15而与布线13A连接的布线13B；以及经由端子16而与布线14A连接的布线14B。布线13B以及布线14B为从蓄电池组件2输入直流电压的输入侧的布线。在布线13B与布线14B之间设置有使电压稳定化的电容器33。
DC/AC逆变器3包括逆变器电路30，该逆变器电路30将布线13B、14B间的直流电压转换为交流电压并输出至连接部10。在本实施方式的情况下，逆变器电路30为具有四个FET的H桥电路，在各FET的接通和断开间依次切换，由此输出(发电)单相交流电压。
DC/AC逆变器3包括对DC/AC逆变器3整体进行控制的控制电路31。控制电路31例如包括以CPU为代表的处理器、半导体存储器等存储设备、输入输出接口以及通信接口等。在存储设备存储有处理器执行的程序、处理器在处理中使用的数据等。控制电路31经由端子17以及信号线18而与控制电路23连接，控制电路31与控制电路23能够相互通信。
DC/AC逆变器3还具备对DC/AC逆变器3的输入侧的直流电压进行检测的电压检测电路32。电压检测电路32对布线13B、14B间的直流电压进行检测。控制电路23从电压检测电路32获取检测结果。
<无DC/DC转换器>
在由以上的结构形成的蓄电器1中，单电池堆20的输出电压不被升压地被输入DC/AC逆变器3，在单电池堆20与逆变器电路30之间不设置DC/DC转换器。由于不设置DC/DC转换器，能够获得其成本优势。
另外，在充电器200中的电压的转换比的方面也是有利的。具体来讲，如本实施方式那样，在假设DC/AC逆变器3的输出是单相交流100V的情况下，其峰值电压是141V。因而，作为DC/AC逆变器3的输入直流电压，例如，要求164V程度。
假设蓄电器1具备DC/DC转换器，各单电池堆20的输出为36V左右。当充电器200的电源为商用电源并且为单相交流100V时，充电器200被要求从交流141V转换到直流36V，其降压比是70％左右。
如本实施方式那样，蓄电器1不具备DC/DC转换器，假设各单电池堆20的输出是164V左右。当充电器200的电源为商用电源并且为单相交流100V时，充电器200被要求从交流141V转换到直流164V，其升压比为15％左右。这样，蓄电器1不具备DC/DC转换器，由此在充电器200的电压的转换比的方面也是有利的，能够削减电力的损失。
另一方面，蓄电器1不具备DC/DC转换器，由此作为单电池堆20的输出电压，要求更高压的直流电压，以上述的例子来讲，要求164V左右。其结果是，蓄电池单体CL的串联连接数增加，从而成为成本上升的主要原因。因而，在本实施方式中，作为单电池堆20中的至少一部分的蓄电池单体CL，使用可再用蓄电池单体。蓄电池单体CL也可以全部为可再用蓄电池单体。或者，也可以是，以单电池堆20为单位将可再用蓄电池单体与新品的蓄电池单体分开使用。
可再用蓄电池单体倾向比新品的蓄电池单体便宜。因而，即使蓄电池单体CL的串联连接数增加，也能够抑制其成本上升，能够有效果地享受蓄电器1不具备DC/DC转换器的情况的上述优点。可再用蓄电池单体也可以是从二手车辆转用的可再用蓄电池单体。二手车辆也可以是电动汽车、混合动力汽车。虽然这样的搭载于车辆的蓄电池单体是在不符合车载上的基准的情况下进行更换的，但仅是不符合车载上的基准，有时作为其它用途的蓄电池单体具有充分的性能。而且，车载时会管理有各蓄电池单体的使用历史记录、状态，因此也容易挑选与蓄电器1相适合的状态的蓄电池单体。
<控制例>
如本实施方式那样，在不具备DC/DC转换器的结构中，无法期待DC/DC转换器的一次侧与二次侧的绝缘。即，如本实施方式那样，在蓄电器1不具备DC/DC转换器的结构中，单电池堆20与DC/AC逆变器3直接连接。当从连接部10输入电压时，有时单电池堆20的电压上升会产生过电压、过电流从而发生系统宕机。作为从连接部10输入电压的情况，假设在连接部10连接有具有电容器元件的负载的情况、误连接了商用电源的情况。因而，为了避免这样的系统宕机，进行以下的控制。
图3是示出控制电路23执行的控制例的流程图。例如，该控制例是在由用户经由操作部12指示了发电开始(交流电压的输出开始)的情况下执行的发电处理。
在S1中使开关电路22接通。在本实施方式中，虽然设为将开关元件22C与开关元件22D的双方接通，但也可以设为仅将开关元件22D接通。由此，从单电池堆20向逆变器电路30供给直流电压。在S2中对控制电路31指示发电开始。控制电路31开始对逆变器电路30进行控制，从连接部10输出交流电压。
在S3中，控制电路23从控制电路31获取电压检测电路32的检测结果(记载为电压Vi)。在发电时，控制电路31周期性地获取电压检测电路32的检测结果，控制电路23在S3中从控制电路31来获取其检测结果。在S4中获取状态检测电路21的检测结果，并对各单电池堆20的输出电压(记载为电压Vd)进行运算。例如，能够通过对各蓄电池单体CL的电压进行累计来对单电池堆20的电压Vd进行运算。
在S5中，将在S3中获取到的电压Vi以及在S4中获取到的各电压Vd与阈值比较，来判定电压Vi或各电压Vd中的任一项是否超过阈值。阈值例如是200V。在判定为电压Vi或各电压Vd中的任一项超过阈值的情况下进至S6，在电压Vi以及各电压Vd中的任一项均为阈值以下的情况下进至S10。
在S6中，使开关电路22断开。在本实施方式中，虽然设为使开关元件22C和开关元件22D的双方断开，但也可以设为仅使开关元件22C断开。由此防止从DC/AC逆变器3向单电池堆20供给电力，从而能够避免在单电池堆20产生过电压、过电流。
在S7中，判定结束条件是否成立。在结束条件成立的情况下进至S8，在不成立的情况下返至S3。作为结束条件，例如，能够举出由用户经由操作部12指示了发电结束(交流电压的输出结束)的情况，或者基于状态检测电路21的检测结果而确认了过放电状态的蓄电池单体CL的情况。
在S8中使开关电路22断开。在此设为使开关元件22D和开关元件22C的双方断开。在S9中对控制电路31指示发电结束。控制电路31结束对逆变器电路30的控制，不再从连接部10输出交流电压。
在S10～S12中，进行用于在S5中开关电路22被断开之后复位为接通的处理。具体来讲，在开关电路22断开的期间，在S5中判定为电压Vi以及各电压Vd全部为阈值以下的情况下，使开关电路22复位为接通。但是，在复位时当单电池堆20的输出电压Vd与逆变器电路30的输入电压Vi(布线13B与布线14B间的直流电压)的压差大时，有可能会瞬时发生过大的电流。因而，以压差在阈值以下为条件来使开关电路22接通。以下，说明S10～S12的处理。
在S10中，判定开关电路22是否断开。在断开的情况下进至S11，在接通的情况下进至S7。在S10中，对S4中获取到的各单电池堆20的输出电压Vd与S3中获取到的电压Vi间的压差进行运算，并与阈值进行比较。对每个单电池堆20运算压差，也对每个单电池堆20进行压差与阈值的比较。如果任一压差均为阈值以下，则进至S12。在至少一个压差超过阈值的情况下进至S7。阈值例如是1.0V。在S12中使开关电路22复位为接通。对逆变器电路30施加单电池堆20的输出电压。之后，进至S7。通过以上的处理，能够避免如下事态：单电池堆20的电压上升而产生过电压、过电流从而产生系统宕机的事态。
<其它实施方式>
在上述实施方式中，虽然例示了蓄电器1为可移动式蓄电器的情况，但也可以是固置式蓄电器。另外，也可以是，蓄电池组件2与DC/AC逆变器3能够分离，能够更换蓄电池组件2。
在上述实施方式中，在蓄电池组件2设置有控制电路23，在DC/AC逆变器3设置有控制电路31，但作为蓄电器1也可以具备一个控制电路。
在上述实施方式中，在S5的处理中，虽然将电压Vi以及电压Vd双方与阈值进行了比较，但也可以是仅与电压Vi进行比较，如果Vi>阈值则进至S6，如果Vi≤阈值则进至S10。
<实施方式的总结>
上述实施方式至少公开了以下的蓄电器。
1.上述实施方式的蓄电器1具备：
蓄电池组件2，其输出直流电压；以及
DC/AC逆变器3，其将从所述蓄电池组件输出的直流电压转换为交流电压并进行输出，
在所述蓄电器1中，
所述蓄电池组件2包括串联连接的多个蓄电池单体CL，所述多个蓄电池单体CL的输出电压不被升压地被输入所述DC/AC逆变器3，
所述多个蓄电池单体CL的至少一部分的蓄电池单体为可再用蓄电池单体。
根据该实施方式，不需要DC/DC转换器，并且使用比较便宜的可再用蓄电池单体，由此能够比较便宜地构成蓄电器。
2.在上述实施方式的蓄电器1中，
具备开关部件22，所述开关部件22用于接通、断开所述多个蓄电池单体CL与所述DC/AC逆变器3间的电连接。
根据该实施方式，能够提高对所述多个蓄电池单体的保护性能。
3.上述实施方式的蓄电器1具备：
电压检测部件32，其对所述DC/AC逆变器3的输入侧的直流电压进行检测；以及
控制部件(23,31)，所述控制部件(23,31)基于所述电压检测部件32的检测结果来控制所述开关部件22，
在所述电压检测部件的检测结果超过阈值的情况下，所述控制部件(23,31)将所述开关部件设为切断状态(S5,S6)。
根据该实施方式，在对所述DC/AC逆变器输入了电力的情况下，能够防止在所述多个蓄电池单体产生过电压或过电流。
4.在上述实施方式中，
所述电压检测部件32设置于所述DC/AC逆变器3，
所述开关部件22设置于所述蓄电池组件2，
所述控制部件(23,31)具备：
第一控制部件23，其设置于所述蓄电池组件2，控制所述开关部件22；以及
第二控制部件31，其设置于所述DC/AC逆变器3，获取所述电压检测部件32的检测结果，
所述第一控制部件23与所述第二控制部件31可通信地连接。
根据该实施方式，能够由各控制部件来个别地对所述蓄电池组件以及所述DC/AC逆变器进行控制，并且协作地对两者进行控制。
5.在上述实施方式的蓄电器1中，
所述蓄电池组件2具备状态检测部件21，所述状态检测部件21对所述多个蓄电池单体CL的各蓄电池单体CL的状态进行检测。
根据该实施方式，能够提高对各蓄电池单体的保护性能。
6.在上述实施方式中，
所述DC/AC逆变器3输出与商用交流电压相当的交流电压。
根据该实施方式，能够利用所述蓄电器来作为用商用交流电力进行动作的负载的电源。
7.在上述实施方式的蓄电器1中，
具备连接部11，所述连接部11用于连接对所述多个蓄电池单体CL进行充电的充电器200。
根据该实施方式，能够利用外部的所述充电器来对所述多个蓄电池单体进行充电。
8.在上述实施方式中，
所述蓄电器为可移动式蓄电器。
根据该实施方式，能够在屋外等利用所述蓄电器。
9.在上述实施方式中，
所述多个蓄电池单体的全部蓄电池单体为从二手车辆的车载蓄电装置转用的可再用蓄电池单体。
根据该实施方式，能够由比较便宜并且可靠性高的可再用蓄电池单体构成所述蓄电器。
以上，说明了发明的实施方式，但发明不限定于上述的实施方式，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种变形和变更。

Claims (9)

1.一种蓄电器，其特征在于，具备：
蓄电池组件，其输出直流电压；以及
DC/AC逆变器，其将从所述蓄电池组件输出的直流电压转换为交流电压并进行输出，
在所述蓄电器中，
所述蓄电池组件包括串联连接的多个蓄电池单体，所述多个蓄电池单体的输出电压不被升压地被输入所述DC/AC逆变器，
所述多个蓄电池单体的至少一部分的蓄电池单体为可再用蓄电池单体。
2.根据权利要求1所述的蓄电器，其特征在于，
具备开关部件，所述开关部件用于接通、断开所述多个蓄电池单体与所述DC/AC逆变器的电连接。
3.根据权利要求2所述的蓄电器，其特征在于，具备：
电压检测部件，其对所述DC/AC逆变器的输入侧的直流电压进行检测；以及
控制部件，其基于所述电压检测部件的检测结果来控制所述开关部件，
在所述电压检测部件的检测结果超过阈值的情况下，所述控制部件将所述开关部件设为切断状态。
4.根据权利要求3所述的蓄电器，其特征在于，
所述电压检测部件设置于所述DC/AC逆变器，
所述开关部件设置于所述蓄电池组件，
所述控制部件具备：
第一控制部件，其设置于所述蓄电池组件，控制所述开关部件；以及
第二控制部件，其设置于所述DC/AC逆变器，获取所述电压检测部件的检测结果，
所述第一控制部件与所述第二控制部件可通信地连接。
5.根据权利要求1至权利要求4中的任一项所述的蓄电器，其特征在于，
所述蓄电池组件具备状态检测部件，所述状态检测部件对所述多个蓄电池单体的各蓄电池单体的状态进行检测。
6.根据权利要求1至权利要求5中的任一项所述的蓄电器，其特征在于，
所述DC/AC逆变器输出与商用交流电压相当的交流电压。
7.根据权利要求1至权利要求6中的任一项所述的蓄电器，其特征在于，
具备连接部，所述连接部用于连接对所述多个蓄电池单体进行充电的充电器。
8.根据权利要求1至权利要求7中的任一项所述的蓄电器，其特征在于，
所述蓄电器为可移动式蓄电器。
9.根据权利要求1至权利要求8中的任一项所述的蓄电器，其特征在于，
所述多个蓄电池单体的全部蓄电池单体为从二手车辆的车载蓄电装置转用的可再用蓄电池单体。
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