DE102017222979A1

DE102017222979A1 - Managementvorrichtung, elektrische Speichervorrichtung, elektrisches Speichersystem und elektrische Anordnung

Info

Publication number: DE102017222979A1
Application number: DE102017222979.9A
Authority: DE
Inventors: Fumiaki Nakao
Original assignee: Next E Solutions Inc; Next-E Solutions Inc
Current assignee: Next E Solutions Inc; Next-E Solutions Inc
Priority date: 2017-08-02
Filing date: 2017-12-15
Publication date: 2019-03-28
Also published as: TW201924176A; US11027614B2; TWI804503B; US20190039476A1; CN109390997A; JP6928347B2; JP2019030180A

Abstract

Enthalten sind: eine Ausgleicheinheit, die Spannungen von mehreren elektrischen Speicherzellen abgleicht; und eine Elektrizitätssende-/-empfangseinheit, die ohne Abschalten oder Umschalten einer elektrischen Verbindung zwischen (a) den mehreren elektrischen Speicherzellen und (b-1) einer Last, die elektrische Energie der mehreren elektrischen Speicherzellen verwendet, oder (b-2) einer Ladevorrichtung, die die mehreren elektrischen Speicherzellen auflädt, (i) elektrische Energie der mehreren elektrischen Speicherzellen zu einer externen Anordnung sendet, die von der Last und der Ladevorrichtung verschieden ist, oder (ii) elektrische Energie empfängt, die den mehreren elektrischen Speicherzellen von der externen Anordnung zugeführt wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Managementvorrichtung, eine elektrische Speichervorrichtung, ein elektrisches Speichersystem und eine elektrische Anordnung.
VERWANDTE TECHNIK
Es sind Batteriesysteme bekannt mit: einer zusammengebauten Batterie, die mehrere in Reihe geschaltete elektrische Speicherzellen hat; und einer Ausgleichschaltung, die die Spannungen der mehreren elektrischen Speicherzellen in der zusammengebauten Batterie abgleicht (siehe Patentdokumente 1 bis 3 und Nicht-Patentdokument 1) . Neuerdings werden Akkupacks mit mehreren in Reihe geschalteten Batteriemodulen verwendet.

Patentdokument 1: Japanische Patenanmeldungsschrift Nr. Hei. 11-176483
Patentdokument 2: Japanische Patenanmeldungsschrift Nr. 2011-087377
Patentdokument 3: Japanische Patenanmeldungsschrift Nr. 2013-243806

Nicht-Patentdokument 1: Linear Technology Corporation, „LTC3300-1 - High Efficiency Bidirectional Multicell Battery Balancer“, [Online], [Abgerufen am 13. Juli 2017], Internet, <URL: http://www.linear.com/product/LTC3300-1>
In einigen Fällen können Batteriemodule in einem Batteriepack an verschiedenen Positionen in einer elektrischen Vorrichtung angeordnet werden und Batteriemodule mit einer unterschiedlichen Anzahl von elektrischen Speicherzellen oder unterschiedlichen Nennspannungen können zum Aufbau eines Batteriepacks verwendet werden. Die Verwendung von mehreren Batteriemodulen in verschiedenen Umgebungen kann zu Alterungsbedingungsunterschieden zwischen den Batteriemodulen führen. Auch ist es erwünscht, den Aufwand und die Kosten für das Management der Batteriemodule zu verringern.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht eine Managementvorrichtung vor. Zum Beispiel verwaltet die Managementvorrichtung das Laden und Entladen mehrerer in Reihe geschalteter elektrischer Speicherzellen. Zum Beispiel enthält die Managementvorrichtung eine Ausgleicheinheit, die Spannungen der mehreren elektrischen Speicherzellen abgleicht. Zum Beispiel enthält die Managementvorrichtung eine Elektrizitätssende-/-empfangseinheit, die ohne Abschalten oder Umschalten einer elektrischen Verbindung zwischen (a) den mehreren elektrischen Speicherzellen und (b-1) einer Last, die elektrische Energie der mehreren elektrischen Speicherzellen verwendet, oder (b-2) einer Ladevorrichtung, die die mehreren elektrischen Speicherzellen auflädt, (i) elektrische Energie der mehreren elektrischen Speicherzellen zu einer externen Anordnung sendet, die von der Last und der Ladevorrichtung verschieden ist, oder (ii) elektrische Energie empfängt, die den mehreren elektrischen Speicherzellen von der externen Anordnung zugeführt wird.
Gemäß der Managementvorrichtung kann die externe Anordnung eine oder mehr elektrische Speicherzellen enthalten, die zwischen (a) den mehreren elektrischen Speicherzellen und (b-1) der Last oder (b-2) der Ladevorrichtung angeordnet sind und mit den mehreren elektrischen Speicherzellen in Reihe geschaltet sind. Gemäß der Managementvorrichtung kann die Elektrizitätssende-/-empfangseinheit eine Spannungseinstellungseinheit enthalten, die eine zu sendende oder zu empfangende Spannung auf jedweden Wert einstellt. Gemäß der Managementvorrichtung kann die Elektrizitätssende-/-empfangseinheit als Reaktion auf den Empfang eines Signals zum Beginnen des Sendens oder Empfangens von Elektrizität mit dem Senden bzw. Empfangen beginnen. Gemäß der Managementvorrichtung kann die Elektrizitätssende-/-empfangseinheit als Reaktion auf den Empfang eines Signals zum Beenden des Sendens oder Empfangens von Elektrizität das Senden bzw. Empfangen von Elektrizität beenden. Gemäß der Managementvorrichtung kann die Elektrizitätssende-/-empfangseinheit einen isolierten bidirektionalen Gleichspannungswandler enthalten.
Die Managementvorrichtung kann eine Speichereinheit enthalten, die erste Kennungsinformationen und zweite Kennungsinformationen speichert, die jeder der mehreren elektrischen Speicherzellen bereitgestellt werden. Die Managementvorrichtung kann eine Kennungsinformationsumsetzungseinheit enthalten, die mit Bezug auf in der Speichereinheit gespeicherte Informationen die ersten Kennungsinformationen, die in einem von einer externen Komponente empfangenen Signal enthalten sind, in die zweiten Kennungsinformationen umsetzt und die zweiten Kennungsinformationen, die in einem an die externe Komponente zu sendenden Signal enthalten sind, in die ersten Kennungsinformationen umsetzt. Gemäß der Managementvorrichtung können die zweiten Kennungsinformationen, die jeder der mehreren elektrischen Speicherzellen bereitgestellt werden, voneinander verschieden sein. Gemäß der Managementvorrichtung können die ersten Kennungsinformationen, die jeder der mehreren elektrischen Speicherzellen bereitgestellt werden, (i) von den zweiten Kennungsinformationen völlig verschieden sein. Gemäß der Managementvorrichtung können die ersten Kennungsinformationen, die jeder der mehreren elektrischen Speicherzellen bereitgestellt werden, (ii) mit den zweiten Kennungsinformationen völlig identisch sein.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht eine elektrische Speichervorrichtung vor. Die elektrische Speichervorrichtung enthält zum Beispiel die mehreren elektrischen Speicherzellen. Die elektrische Speichervorrichtung enthält zum Beispiel die dem ersten Aspekt gemäße Managementvorrichtung.
Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht ein elektrisches Speichersystem vor. Das elektrische Speichersystem enthält zum Beispiel mehrere elektrische Speichervorrichtungen, die jeweils die dem zweiten Aspekt gemäße elektrische Speichervorrichtung sind. Das elektrische Speichersystem enthält zum Beispiel eine elektrische Stromleitung, die elektrisch mit der Elektrizitätssende-/-empfangseinheit in jeder elektrischen Speichervorrichtung verbunden ist, damit elektrische Energie zwischen jedweden elektrischen Speichervorrichtungen übertragen werden kann. Das elektrische Speichersystem enthält zum Beispiel eine Steuereinheit, die die Elektrizitätssende-/-empfangseinheit in wenigstens einer der elektrischen Speichervorrichtungen steuert. Gemäß dem elektrischen Speichersystem sind zum Beispiel die mehreren elektrischen Speicherzellen in jeder elektrischen Speichervorrichtung in Reihe geschaltet.
Gemäß dem elektrischen Speichersystem können Nennspannungen einer ersten elektrischen Speichervorrichtung und einer zweiten elektrischen Speichervorrichtung, die die mehreren elektrischen Speichervorrichtungen bilden, voneinander verschieden sein. Gemäß dem elektrischen Speichersystem kann eine Anzahl der mehreren elektrischen Speicherzellen, die in einer die mehreren elektrischen Speichervorrichtungen bildenden ersten elektrischen Speichervorrichtung enthalten sind, und eine Anzahl der mehreren elektrischen Speicherzellen, die in einer die mehreren elektrischen Speichervorrichtungen bildenden zweiten elektrischen Speichervorrichtung enthalten sind, voneinander verschieden sein. Gemäß dem elektrischen Speichersystem kann die Elektrizitätssende-/-empfangseinheit in wenigstens einer von der ersten elektrischen Speichervorrichtung und der zweiten elektrischen Speichervorrichtung einen bidirektionalen Gleichspannungswandler enthalten.
Gemäß dem elektrischen Speichersystem kann die erste elektrische Speichervorrichtung eine der mehreren elektrischen Speichervorrichtungen sein, die an einer stärksten Minuspolseite angeordnet ist. Gemäß dem elektrischen Speichersystem können ein Pluspolende und ein Minuspolende der mehreren elektrischen Speicherzellen in der ersten elektrischen Speichervorrichtung physisch mit der elektrischen Stromleitung und immer elektrisch mit der elektrischen Stromleitung verbunden sein.
Gemäß dem elektrischen Speichersystem kann die Steuereinheit eine Bestimmungseinheit enthalten, die auf Basis einer Spannung oder eines Ladezustands (SOC) von jeder der mehreren elektrischen Speicherzellen, die in jeder der mehreren elektrischen Speichervorrichtungen enthalten sind, (i) eine elektrische Speichervorrichtung, die Elektrizität zur elektrischen Stromleitung sendet, und (ii) eine elektrische Speichervorrichtung, die Elektrizität aus der elektrischen Stromleitung empfängt, bestimmt, wobei sie aus den mehreren elektrischen Speichervorrichtungen auswählt. Gemäß dem elektrischen Speichersystem kann die Steuereinheit eine Anweisungserzeugungseinheit enthalten, die wenigstens eine von (i) einer Anweisung zum Veranlassen der Elektrizitätssende-/-empfangseinheit in der elektrischen Speichervorrichtung, die Elektrizität an die elektrische Stromleitung sendet, zum Beginnen eines Elektrizitätssendevorgangs und (ii) einer Anweisung zum Veranlassen der Elektrizitätssende-/-empfangseinheit in der elektrischen Speichervorrichtung, die Elektrizität aus der elektrischen Stromleitung empfängt, zum Beginnen eines Elektrizitätsempfangsvorgangs erzeugt.
Gemäß dem elektrischen Speichersystem kann die Bestimmungseinheit auf Basis einer Spannung oder eines Ladezustands (SOC) von jeder der mehreren elektrischen Speicherzellen, die in jeder der mehreren elektrischen Speichervorrichtungen enthalten sind, wenigstens eine von (i) einer elektrischen Speichervorrichtung, die den Elektrizitätssendevorgang beendet, und (ii) einer elektrischen Speichervorrichtung, die den Elektrizitätsempfangsvorgang beendet, bestimmen. Gemäß dem elektrischen Speichersystem kann die Anweisungserzeugungseinheit wenigstens eine von (i) einer Anweisung zum Veranlassen der Elektrizitätssende-/-empfangseinheit in der elektrischen Speichervorrichtung, die den Elektrizitätssendevorgang beendet, zum Beenden eines Elektrizitätssendevorgangs und (ii) einer Anweisung zum Veranlassen der Elektrizitätssende-/-empfangseinheit in der elektrischen Speichervorrichtung, die den Elektrizitätsempfangsvorgang beendet, zum Beenden eines Elektrizitätsempfangsvorgangs erzeugen.
Ein vierter Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht ein elektrisches Speichersystem vor. Das elektrische Speichersystem enthält zum Beispiel mehrere elektrische Speichervorrichtungen. Das elektrische Speichersystem enthält zum Beispiel eine Steuereinheit, die jede der mehreren elektrischen Speichervorrichtungen steuert. Gemäß dem elektrischen Speichersystem enthält zum Beispiel jede der mehreren elektrischen Speichervorrichtungen mehrere in Reihe geschaltete elektrische Speicherzellen. Gemäß dem elektrischen Speichersystem enthält zum Beispiel jede der mehreren elektrischen Speichervorrichtungen eine Ausgleicheinheit, die Spannungen der mehreren elektrischen Speicherzellen abgleicht. Gemäß dem elektrischen Speichersystem enthält zum Beispiel jede der mehreren elektrischen Speichervorrichtungen eine Speichereinheit, die erste Kennungsinformationen und zweite Kennungsinformationen speichert, die jeder der mehreren elektrischen Speicherzellen bereitgestellt werden. Gemäß dem elektrischen Speichersystem enthält zum Beispiel jede der mehreren elektrischen Speichervorrichtungen eine Kennungsinformationsumsetzungseinheit, die mit Bezug auf in der Speichereinheit gespeicherte Informationen die ersten Kennungsinformationen, die in einem von der Steuereinheit empfangenen Signal enthalten sind, in die zweiten Kennungsinformationen umsetzt und die zweiten Kennungsinformationen, die in einem an die Steuereinheit zu sendenden Signal enthalten sind, in die ersten Kennungsinformationen umsetzt. Gemäß dem elektrischen Speichersystem sind zum Beispiel die mehreren elektrischen Speicherzellen in jeder elektrischen Speichervorrichtung in Reihe geschaltet. Gemäß dem elektrischen Speichersystem sind zum Beispiel die ersten Kennungsinformationen, die jeder der mehreren elektrischen Speicherzellen bereitgestellt werden, voneinander verschieden. Gemäß dem elektrischen Speichersystem sind zum Beispiel die ersten Kennungsinformationen, die jeder der mehreren elektrischen Speicherzellen bereitgestellt werden, (i) von den zweiten Kennungsinformationen völlig verschieden oder (ii) mit den zweiten Kennungsinformationen völlig identisch.
Gemäß dem elektrischen Speichersystem können in wenigstens einer der mehreren elektrischen Speichervorrichtungen die Ausgleicheinheit und sowohl die Speichereinheit als auch die Kennungsinformationsumsetzungseinheit in physisch verschiedenen Gehäusen angeordnet sein. Gemäß dem elektrischen Speichersystem können in wenigstens einer der mehreren elektrischen Speichervorrichtungen die Ausgleicheinheit und sowohl die Speichereinheit als auch die Kennungsinformationsumsetzungseinheit auf physisch verschiedenen Trägern angeordnet sein. Gemäß dem elektrischen Speichersystem können wenigstens zwei der mehreren elektrischen Speichervorrichtungen parallelgeschaltet sein. Gemäß dem elektrischen Speichersystem können wenigstens zwei der mehreren elektrischen Speichervorrichtungen in Reihe geschaltet sein.
Ein fünfter Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht eine elektrische Anordnung vor. Die elektrische Anordnung enthält zum Beispiel das dem dritten Aspekt oder dem vierten Aspekt gemäße elektrische Speichersystem. Die elektrische Anordnung enthält zum Beispiel eine Last, die elektrische Energie des elektrischen Speichersystems verwendet.
Die Kurzdarstellung beschreibt nicht unbedingt alle notwendigen Merkmale der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung kann auch eine Teilkombination der oben beschriebenen Merkmale sein.
Figurenliste

1 zeigt ein Schema eines Beispiels für die Systemkonfiguration eines Batteriepacks 100.
2 zeigt ein Schema eines Beispiels für die innere Konfiguration eines Batteriemoduls 112.
3 zeigt ein Schema eines Beispiels für die innere Konfiguration eines Batteriemoduls 114.
4 zeigt ein Schema eines Beispiels für die innere Konfiguration einer Ausgleichkorrektureinheit 220.
5 zeigt ein Schema eines Beispiels für die innere Konfiguration einer Ausgleichkorrekturschaltung 432.
6 zeigt ein Schema eines Beispiels für die innere Konfiguration eines Gleichspannungswandlers 330.
7 zeigt ein Schema eines Beispiels für die innere Konfiguration einer Systemsteuereinheit 130.
8 zeigt ein Schema eines Beispiels für die Systemkonfiguration eines Elektrofahrzeugs 800.
9 zeigt ein Schema eines Beispiels für die Systemkonfiguration eines Batteriepacks 900.

BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Ausführungsformen beschränken die den Ansprüchen gemäße Erfindung nicht und es sind nicht alle in den Ausführungsformen beschriebenen Merkmalskombinationen notwendigerweise für durch Aspekte der Erfindung vorgesehene Mittel unentbehrlich. Auch werden die Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben und in den Zeichnungen dargestellte gleiche oder ähnliche Teile können mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sein, um sich überlappende Beschreibungen auszulassen.
1 zeigt ein Schema eines Beispiels für die Systemkonfiguration eines Batteriepacks 100. In dieser Ausführungsform enthält der Batteriepack 100 einen Anschluss 102, einen Anschluss 104, ein Batteriemodul 112, ein Batteriemodul 114, ein Batteriemodul 116, einen Kanalwähler 122, einen Kanalwähler 124, einen Kanalwähler 126, eine Systemsteuereinheit 130 und einen elektrische Energie übertragenden Bus 140. In dieser Ausführungsform enthält der elektrische Energie übertragende Bus 140 einen Bus mit niedrigem Potential 142 und einen Bus mit hohem Potential 144.
Der Einfachheit der Beschreibung halber beschreibt diese Ausführungsform einen Fall, in dem der Batteriepack 100 drei Batteriemodule enthält. Der Batteriepack 100 wird aber durch diese Ausführungsform nicht beschränkt. In einer weiteren Ausführungsform kann der Batteriepack 100 zwei Batteriemodule enthalten. In noch einer weiteren Ausführungsform kann der Batteriepack 100 vier oder mehr Batteriemodule enthalten.
Der Batteriepack 100 enthält möglicherweise wenigstens einige der in Verbindung mit 1 beschriebenen Komponenten nicht. In einer Ausführungsform enthält der Batteriepack 100 das Batteriemodul 112, das Batteriemodul 114, das Batteriemodul 116, die Systemsteuereinheit 130 und den elektrische Energie übertragenden Bus 140. In einer weiteren Ausführungsform enthält der Batteriepack 100 das Batteriemodul 112, das Batteriemodul 114, das Batteriemodul 116, den Kanalwähler 124, den Kanalwähler 126 und die Systemsteuereinheit 130.
Der Batteriepack 100 kann ein Beispiel für ein elektrisches Speichersystem sein. Das Batteriemodul 112, das Batteriemodul 114 und das Batteriemodul 116 können jeweils ein Beispiel für eine elektrische Speichervorrichtung sein. Das Batteriemodul 112, das Batteriemodul 114 und das Batteriemodul 116 können ein Beispiel für wenigstens zwei elektrische Speichervorrichtungen oder mehrere elektrische Speichervorrichtungen sein. Das Batteriemodul 112, das Batteriemodul 114 und das Batteriemodul 116 können ein Beispiel für eine externe Anordnung sein. Der Kanalwähler 122, der Kanalwähler 124 und der Kanalwähler 126 können ein Beispiel für eine Speichereinheit und eine Kennungsinformationsumsetzungseinheit sein. Die Systemsteuereinheit 130 kann ein Beispiel für eine Steuereinheit sein. Der elektrische Energie übertragende Bus 140 kann ein Beispiel für eine elektrische Stromleitung sein. Der Bus mit niedrigem Potential 142 kann ein Beispiel für eine elektrische Stromleitung sein. Der Bus mit hohem Potential 144 kann ein Beispiel für eine elektrische Stromleitung sein.
In dieser Ausführungsform führt der Batteriepack 100 einer externen Anordnung, die elektrische Energie verwendet (die als Last bezeichnet werden kann), mit elektrischer Energie. Dies kann als Entladen des Batteriepacks 100 bezeichnet werden. Der Batteriepack 100 speichert von einer externen Anordnung zugeführte elektrische Energie. Dies kann als Laden des Batteriepacks 100 bezeichnet werden. Zum Beispiel speichert der Batteriepack 100 regenerierte elektrische Energie von einer Last. Der Batteriepack 100 kann von einer Ladevorrichtung zugeführte elektrische Energie speichern. In dieser Ausführungsform verbinden der Anschluss 102 und der Anschluss 104 den Batteriepack 100 elektrisch mit einer externen Anordnung.
Hier bedeutet der Ausdruck „elektrisch verbunden“ nicht unbedingt, dass ein erstes Element und ein z weites Element direkt miteinander verbunden sind. Ein drittes Element kann sich zwischen einem ersten Element und einem zweiten Element befinden. Auch bedeutet der Ausdruck „elektrisch verbunden“ nicht unbedingt, dass ein erstes Element und ein zweites Element physisch verbunden sind. Zum Beispiel sind Eingangswicklungen und Ausgangswicklungen in einem Transformator nicht physisch verbunden, sie sind aber elektrisch verbunden. Ferner bedeutet der Ausdruck „elektrisch verbunden“ nicht nur, dass ein erstes Element und ein zweites Element tatsächlich elektrisch verbunden sind, sondern bedeutet auch, dass ein erstes Element und ein zweites Element elektrisch verbunden sind, wenn eine elektrische Speicherzelle und eine Ausgleichkorrekturschaltung elektrisch verbunden sind.
Es ist zu beachten, dass der Ausdruck „in Reihe geschaltet“ bedeutet, dass ein erstes Element und ein zweites Element elektrisch hintereinandergeschaltet sind. Außerdem bezieht sich „die Spannungsdifferenz“ zwischen elektrischen Speicherzellen, sofern nicht anders speziell angegeben, auf einen Wert, der sich beim Vergleichen der Spannungen (die als Spannungen zwischen Anschlüssen bezeichnet werden können) von zwei elektrischen Speicherzellen durch Subtrahieren der Spannung der elektrischen Speicherzelle, die eine niedrigere Spannung hat, von der Spannung der elektrischen Speicherzelle, die eine höhere Spannung hat, ergibt.
In dieser Ausführungsform enthält wenigstens eines von dem Batteriemodul 112, dem Batteriemodul 114 und dem Batteriemodul 116 mehrere in Reihe geschaltete elektrische Speicherzellen. Das Batteriemodul 112, das Batteriemodul 114 und das Batteriemodul 116 können jeweils mehrere elektrische Speicherzellen enthalten, die in Reihe geschaltet sind. Wenigstens eines von dem Batteriemodul 112, dem Batteriemodul 114 und dem Batteriemodul 116 kann ferner eine oder mehr elektrische Speicherzellen enthalten, die mit mehreren in Reihe geschalteten elektrischen Speicherzellen, die in jedem Modul enthalten sind, parallelgeschaltet sind.
In dieser Ausführungsform kann wenigstens eines von dem Batteriemodul 112, dem Batteriemodul 114 und dem Batteriemodul 116 eine Vorrichtung oder ein Element enthalten, welche(s) das Laden und Entladen mehrerer elektrischer Speicherzellen, die in jedem Modul enthalten sind, verwaltet. Das Batteriemodul 112, das Batteriemodul 114 und das Batteriemodul 116 können jeweils eine Anordnung oder ein Element enthalten, welche(s) das Laden und Entladen mehrerer elektrischer Speicherzellen, die in jedem Modul enthalten sind, verwaltet. Das Batteriemodul 112, das Batteriemodul 114 und das Batteriemodul 116 können jeweils (i) mehrere in Reihe geschaltete elektrische Speicherzellen und (ii) eine Anordnung oder ein Element enthalten, welche(s) das Laden und Entladen der mehreren elektrischen Speicherzellen verwaltet. (i) Die mehreren in Reihe geschalteten elektrischen Speicherzellen und (ii) die Anordnung oder das Element, welche(s) das Laden und Entladen der mehreren elektrischen Speicherzellen verwaltet, können physisch im gleichen Gehäuse angeordnet sein.
In dieser Ausführungsform sind die mehreren im Batteriemodul 112 enthaltenen elektrischen Speicherzellen, die mehreren im Batteriemodul 114 enthaltenen elektrischen Speicherzellen und die mehreren im Batteriemodul 116 enthaltenen elektrischen Speicherzellen in Reihe geschaltet. In dieser Ausführungsform sind die mehreren im Batteriemodul 112 enthaltenen elektrischen Speicherzellen, die mehreren im Batteriemodul 114 enthaltenen elektrischen Speicherzellen und die mehreren im Batteriemodul 116 enthaltenen elektrischen Speicherzellen so in Reihe geschaltet, dass das Batteriemodul 112 auf einem niedrigeren Potential ist und das Batteriemodul 116 auf einem höheren Potential ist.
In dieser Ausführungsform sind das Batteriemodul 112, das Batteriemodul 114 und das Batteriemodul 116 jeweils zwischen einem weiteren Batteriemodul und dem Anschluss 102 oder dem Anschluss 104 angeordnet. So sind eine oder mehr in einem weiteren Modul enthaltene Speicherzellen zwischen mehreren elektrischen Speicherzellen, die in jedem von dem Batteriemodul 112, dem Batteriemodul 114 und dem Batteriemodul 116 enthalten sind, und einer Last oder einer Ladevorrichtung angeordnet.
Die Nennspannung von einem von dem Batteriemodul 112, dem Batteriemodul 114 und dem Batteriemodul 116 und die Nennspannung eines weiteren von dem Batteriemodul 112, dem Batteriemodul 114 und dem Batteriemodul 116 können gleich sein oder voneinander verschieden sein. Die Anzahl von mehreren elektrischen Speicherzellen, die in einem von dem Batteriemodul 112, dem Batteriemodul 114 und dem Batteriemodul 116 enthalten sind, und die Anzahl von mehreren elektrischen Speicherzellen, die in einem weiteren von dem Batteriemodul 112, dem Batteriemodul 114 und dem Batteriemodul 116 enthalten sind, können gleich sein oder voneinander verschieden sein.
In dieser Ausführungsform enthält wenigstens einer von dem Kanalwähler 122, dem Kanalwähler 124 und dem Kanalwähler 126 zum Beispiel eine Speichereinheit, die erste Kennungsinformationen und zweite Kennungsinformationen speichert, die jeder der mehreren elektrischen Speicherzellen bereitgestellt werden, die in dem entsprechenden Batteriemodul enthalten sind. Wenigstens einer von dem Kanalwähler 122, dem Kanalwähler 124 und dem Kanalwähler 126 enthält zum Beispiel eine Kennungsinformationsumsetzeinheit, die mit Bezug auf die oben beschriebenen in der Speichereinheit gespeicherten Informationen die ersten Kennungsinformationen, die in einem von einer externen Komponente (zum Beispiel der Systemsteuereinheit 130) empfangenen Signal enthalten sind, in die zweiten Kennungsinformationen umsetzt und die zweiten Kennungsinformationen, die in einem an die externe Komponente (zum Beispiel die Systemsteuereinheit 130) zu sendenden Signal enthalten sind, in die ersten Kennungsinformationen umsetzt.
Die zweiten Kennungsinformationen, die jeder der mehreren elektrischen Speicherzellen bereitgestellt werden, sind vorzugsweise voneinander verschieden. In einer Ausführungsform sind die ersten Kennungsinformationen, die jeder der mehreren elektrischen Speicherzellen bereitgestellt werden, von den zweiten Kennungsinformationen völlig verschieden. In einer weiteren Ausführungsform sind die ersten Kennungsinformationen, die jeder der mehreren elektrischen Speicherzellen bereitgestellt werden, mit den zweiten Kennungsinformationen völlig identisch.
Die ersten Kennungsinformationen können Informationen zum Identifizieren von jeder von allen der in dem Batteriepack 100 enthaltenen elektrischen Speicherzellen durch die Systemsteuereinheit 130 sein. Die zweiten Kennungsinformationen können Informationen zum Identifizieren von jeder der mehreren in dem entsprechenden Batteriemodul enthaltenen elektrischen Speicherzellen durch eine Anordnung oder ein Element zum Verwalten von Laden und Entladen, die bzw. das in dem entsprechenden Batteriemodul enthalten ist, sein.
In dieser Ausführungsform sind der Kanalwähler 122, der Kanalwähler 124 und der Kanalwähler 126 entsprechend dem Batteriemodul 112 bzw. dem Batteriemodul 114 bzw. dem Batteriemodul 116 angeordnet. Zum Beispiel weist die Systemsteuereinheit 130, wenn das Batteriemodul 112, das Batteriemodul 114 und das Batteriemodul 116 jeweils zehn in Reihe geschaltete elektrische Speicherzellen enthalten, jeweiligen elektrischen Speicherzellen in dem Batteriemodul 112 die Nummern 1 bis 10 zu, weist jeweiligen elektrischen Speicherzellen in dem Batteriemodul 114 die Nummern 11 bis 20 zu und weist jeweiligen elektrischen Speicherzellen in dem Batteriemodul 116 die Nummern 21 bis 30 zu.
In diesem Fall speichert zum Beispiel der Kanalwähler 122 die Nummern von 1 bis 10 als erste Kennungsinformationen jeweiliger elektrischer Speicherzellen im Batteriemodul 112 und speichert die Nummern von 1 bis 10 als zweite Kennungsinformationen jeweiliger elektrischer Speicherzellen im Batteriemodul 112. Der Kanalwähler 124 speichert zum Beispiel die Nummern von 11 bis 20 als erste Kennungsinformationen jeweiliger elektrischer Speicherzellen im Batteriemodul 114 und speichert die Nummern von 1 bis 10 als zweite Kennungsinformationen jeweiliger elektrischer Speicherzellen im Batteriemodul 114. Der Kanalwähler 126 speichert zum Beispiel die Nummern von 21 bis 30 als erste Kennungsinformationen jeweiliger elektrischer Speicherzellen im Batteriemodul 116 und speichert die Nummern von 1 bis 10 als zweite Kennungsinformationen jeweiliger elektrischer Speicherzellen im Batteriemodul 116.
Bei der Verwaltung des Bestands der Batteriemodule müssen, wenn der Batteriepack 100 die Kanalwähler nicht enthält, der Bestand des Batteriemoduls 112, der Bestand des Batteriemoduls 114 und der Bestand des Batteriemoduls 116 jeweils als ein einzelnes Batteriemodul verwaltet werden. Wenn der Batteriepack 100 die Kanalwähler enthält, ist es aber möglich, wenigstens den Bestand des Batteriemoduls 114 und den Bestand des Batteriemoduls 116 als das gleiche Batteriemodul zu verwalten. So kann die Vereinheitlichung der Batteriemodule gefördert werden und Aufwand und Kosten der Verwaltung der Batteriemodule können reduziert werden.
In dieser Ausführungsform steuert die Systemsteuereinheit 130 den Batteriepack 100. Die Systemsteuereinheit 130 kann die Bedingung des Batteriepacks 100 verwalten. Zum Beispiel verwaltet die Systemsteuereinheit 130 wenigstens eine (n) der Spannungen und Ladezustände (die als SCO bezeichnet werden können) des Batteriemoduls 112, des Batteriemoduls 114 und des Batteriemoduls 116.
Die Systemsteuereinheit 130 kann Informationen erfassen, die wenigstens eine(n) der Spannungen und Ladezustände des Batteriemoduls 112, des Batteriemodul 114 und des Batteriemoduls 116 anzeigen. Die Systemsteuereinheit 130 kann die Abweichungen zwischen dem Batteriemodul 112, dem Batteriemodul 114 und dem Batteriemodul 116 bei wenigstens einer von ihren Spannungen und Ladezuständen verwalten. Die Systemsteuereinheit 130 kann den Batteriepack 100 so steuern, dass die Abweichung zwischen dem Batteriemodul 112, dem Batteriemodul 114 und dem Batteriemodul 116 bei wenigstens einer von ihren Spannungen und Ladezuständen eine vorbestimmte Bedingung erfüllt. Zu Beispielen für die vorbestimmte Bedingung können eine Bedingung, dass die oben beschriebene Abweichung kleiner als eine vorbestimmte Schwelle ist, eine Bedingung, dass die oben beschriebene Abweichung innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, und dergleichen zählen.
In dieser Ausführungsform überträgt der elektrische Energie übertragende Bus 140 elektrische Energie zwischen jedweden Batteriemodulen. Wenn zwischen irgendwelchen Batteriemodulen keine elektrische Energie übertragen werden muss, können der Bus mit niedrigem Potential 142 und der Bus mit hohem Potential 144 freigeschaltet werden. Wenn zwischen irgendwelchen Batteriemodulen elektrische Energie übertragen werden soll, können der Bus mit niedrigem Potential 142 und der Bus mit hohem Potential 144 elektrisch verbunden werden. Eine Zeitsteuerung für die Übertragung elektrischer Energie zwischen irgendwelchen Batteriemodulen wird zum Beispiel von der Systemsteuereinheit 130 bestimmt.
2 zeigt ein Schema eines Beispiels für die innere Konfiguration des Batteriemoduls 112. In dieser Ausführungsform enthält das Batteriemodul 112 einen Anschluss 202, einen Anschluss 204, eine zusammengebaute Batterie 210 und eine Spannungsmanagementeinheit 212. In dieser Ausführungsform enthält die Spannungsmanagementeinheit 212 eine Ausgleichkorrektureinheit 220, eine Schutzeinheit 230, einen Anschluss 242 und einen Anschluss 244.
Das Batteriemodul 112 kann ein Beispiel für eine erste elektrische Speichervorrichtung sein. Der Anschluss 202 kann ein Beispiel für ein Minuspolende sein. Der Anschluss 204 kann ein Beispiel für ein Pluspolende sein. Die zusammengebaute Batterie 210 kann ein Beispiel für mehrere elektrische Speicherzellen sein. Die Spannungsmanagementeinheit 212 kann ein Beispiel für eine Managementvorrichtung sein. Die Ausgleichkorrektureinheit 220 kann ein Beispiel für eine Ausgleicheinheit sein. Der Anschluss 242 und der Anschluss 244 können ein Beispiel für eine Elektrizitätssende-/-empfangseinheit sein.
In dieser Ausführungsform ist der Anschluss 202 elektrisch mit dem Anschluss 102 verbunden. In dieser Ausführungsform ist der Anschluss 204 elektrisch mit den elektrischen Speicherzellen im Batteriemodul 114 verbunden. In dieser Ausführungsform enthält die zusammengebaute Batterie 210 mehrere elektrische Speicherzellen. In dieser Ausführungsform ist ein Ende der zusammengebauten Batterie 210 an ihrer Minuspolseite elektrisch mit dem Anschluss 202 verbunden und ein Ende der zusammengebauten Batterie 210 an ihrer Pluspolseite ist elektrisch mit dem Anschluss 204 verbunden.
Die elektrischen Speicherzellen, die die zusammengebaute Batterie 210 bilden, können Sekundärbatterien oder Kondensatoren sein. Zu Beispielen für den Typ der Sekundärbatterien können Lithium-Akkumulatoren, Lithium-Ionen-Akkumulatoren, Lithium-Schwefel-Akkumulatoren, Natrium-Schwefel-Akkumulatoren, Blei-Säure-Batterien, Nickel-Wasserstoff-Akkumulatoren, Nickel-Cadmium-Akkumulatoren, Redox-Flow-Batterien, Metall-Luft-Batterien und dergleichen zählen. Der Typ der Lithium-Ionen-Akkumulatoren ist nicht speziell beschränkt. Zu Beispielen für den Typ der Lithium-Ionen-Akkumulatoren können Akkumulatoren auf Eisenphosphatbasis, Manganbasis, Kobaltbasis, Nickelbasis und ternäre Batterien und dergleichen zählen.
Die elektrischen Speicherzellen, die die zusammengebaute Batterie 210 bilden, können ferner mehrere elektrische Speicherzellen enthalten. In einer Ausführungsform enthält eine einzelne elektrische Speicherzelle mehrere in Reihe geschaltete elektrische Speicherzellen. In einer weiteren Ausführungsform enthält eine einzelne elektrische Speicherzelle mehrere parallelgeschaltete elektrische Speicherzellen. In noch einer weiteren Ausführungsform enthält eine einzelne elektrische Speicherzelle mehrere matrixartig verbundene elektrische Speicherzellen.
In dieser Ausführungsform verwaltet die Spannungsmanagementeinheit 212 das Laden und Entladen der zusammengebauten Batterie 210. In dieser Ausführungsform gleicht die Ausgleichkorrektureinheit 220 die Spannungen der zusammengebauten Batterie 210 ab. Die Ausgleichkorrektureinheit 220 kann Informationen zu/von der Systemsteuereinheit 130 senden/empfangen. Die Ausgleichkorrektureinheit 220 kann Informationen über den Kanalwähler 122 zu/von der Systemsteuereinheit 130 senden/empfangen.
Die Ausgleichkorrektureinheit 220 und der Kanalwähler 122 können im physisch gleichen Gehäuse angeordnet sein. Die Ausgleichkorrektureinheit 220 und der Kanalwähler 122 können in physisch verschiedenen Gehäusen angeordnet sein. Die Ausgleichkorrektureinheit 220 und der Kanalwähler 122 können auf dem physisch gleichen Träger angeordnet sein. Die Ausgleichkorrektureinheit 220 und der Kanalwähler 122 können auf physisch verschiedenen Trägern angeordnet sein. Details einer Ausführungsform der Ausgleichkorrektureinheit 220 werden an späterer Stelle beschrieben.
Die Schutzeinheit 230 schützt die zusammengebaute Batterie 210 davor, wenigstens eines von Überstrom, Überspannung und Überentladung zu erfahren. Zum Beispiel kann eine bekannte Überstrom-/Überspannungsschutzschaltung, wie die in der japanischen Patentanmeldungsschrift Nr. 2009-183141 offenbarte, als die Schutzeinheit 230 verwendet werden.
In dieser Ausführungsform ist der Anschluss 242 elektrisch mit dem Bus mit niedrigem Potential 142 verbunden. Außerdem ist der Anschluss 242 elektrisch mit dem Minuspolende der zusammengebauten Batterie 210 verbunden. In dieser Ausführungsform ist der Anschluss 244 elektrisch mit dem Bus mit hohem Potential 144 verbunden. Außerdem ist der Anschluss 244 elektrisch mit dem Pluspolende der zusammengebauten Batterie 210 verbunden. In dieser Ausführungsform sind das Pluspolende und das Minuspolende der zusammengebauten Batterie 210 im Batteriemodul 112 physisch mit dem elektrische Energie übertragenden Bus 140 verbunden. So sind das Pluspolende und das Minuspolende der zusammengebauten Batterie 210 im Batteriemodul 112 immer elektrisch mit dem elektrische Energie übertragenden Bus 140 verbunden.
So kann die zusammengebaute Batterie 210 im Batteriemodul 112 elektrische Energie über den Anschluss 242 und den Anschluss 244 und den elektrische Energie übertragenden Bus 140 zu/von wenigsten einem der anderen Batteriemodule senden/empfangen. Der Anschluss 242 und der Anschluss 244, zum Beispiel, (i) senden elektrische Energie der zusammengebauten Batterie 210 zu wenigstens einem von dem Batteriemodul 114 und dem Batteriemodul 116 oder (ii) empfangen der zusammengebauten Batterie 210 von wenigstens einem von dem Batteriemodul 114 und dem Batteriemodul 116 zugeführte elektrische Energie ohne Abschalten oder Umschalten einer elektrischen Verbindung zwischen (a) der zusammengebauten Batterie 210 und (b-1) einer Last, die elektrische Energie der zusammengebauten Batterie 210 verwendet, oder (b-2) einer Ladevorrichtung, die die zusammengebaute Batterie 210 auflädt.
3 zeigt ein Schema eines Beispiels für die innere Konfiguration des Batteriemoduls 114. In dieser Ausführungsform enthält das Batteriemodul 114 einen Anschluss 202, einen Anschluss 204, eine zusammengebaute Batterie 210 und eine Spannungsmanagementeinheit 312. In dieser Ausführungsform enthält die Spannungsmanagementeinheit 312 eine Ausgleichkorrektureinheit 220, eine Schutzeinheit 230, einen Gleichspannungswandler 330, einen Anschluss 242 und einen Anschluss 244. Es ist zu beachten, dass das Batteriemodul 116 eine dem Batteriemodul 114 ähnliche innere Konfiguration haben kann.
In dieser Ausführungsform unterscheidet sich die Spannungsmanagementeinheit 312 von der Spannungsmanagementeinheit 212 dadurch, (i) dass sie den Gleichspannungswandler 330 enthält, (ii) dass der Gleichspannungswandler 330 den Anschluss 242 und den Anschluss 244 enthält, (iii) dass der Anschluss 242 und das Minuspolende der zusammengebauten Batterie 210 nicht physisch verbunden sind und (iv) dass der Anschluss 244 und das Pluspolende der zusammengebauten Batterie 210 nicht physisch verbunden sind. Komponenten der Spannungsmanagementeinheit 312 können, mit Ausnahme der oben beschriebenen Unterschiede, der Spannungsmanagementeinheit 212 ähnliche Merkmale haben.
Das Batteriemodul 114 kann ein Beispiel für eine zweite elektrische Speichervorrichtung sein. Die Spannungsmanagementeinheit 312 kann ein Beispiel für eine Managementvorrichtung sein. Der Gleichspannungswandler 330 kann ein Beispiel für eine Elektrizitätssende-/-empfangseinheit sein. Der Gleichspannungswandler 330 kann ein Beispiel für eine Spannungseinstellungseinheit sein.
In dieser Ausführungsform sendet/empfängt der Gleichspannungswandler 330 elektrische Energie über den elektrische Energie übertragenden Bus 140 zwischen der zusammengebaute Batterien 210 im Batteriemodul 114 und wenigstens einem der anderen Batteriemodule. Der Gleichspannungswandler 330, zum Beispiel, (i) sendet elektrische Energie der zusammengebauten Batterie 210 zu wenigstens einem von dem Batteriemodul 112 und dem Batteriemodul 116 oder (ii) empfängt der zusammengebauten Batterie 210 von wenigstens einem von dem Batteriemodul 112 und dem Batteriemodul 116 zugeführte elektrische Energie ohne Abschalten oder Umschalten einer elektrischen Verbindung zwischen (a) der zusammengebauten Batterie 210 und (b-1) einer Last, die elektrische Energie der zusammengebauten Batterie 210 verwendet, oder (b-2) einer Ladevorrichtung, die die zusammengebaute Batterie 210 auflädt. Der Gleichspannungswandler 330 kann zu sendende oder zu empfangende Spannungen auf jedweden Wert einstellen.
In dieser Ausführungsform kann der Gleichspannungswandler 330 als Reaktion auf den Empfang eines Signals zum Beginnen des Sendens oder Empfangens von Elektrizität mit dem Senden bzw. Empfangen beginnen. Der Gleichspannungswandler 330 kann als Reaktion auf den Empfang eines Signals zum Beenden des Sendens oder Empfangens von Elektrizität das Senden bzw. Empfangen von Elektrizität beenden. Zum Beispiel: auf Basis eines Signals φ32 von der Systemsteuereinheit 130 beginnt der Gleichspannungswandler 330 mit dem Senden oder Empfangen von Elektrizität oder beendet das Senden oder Empfangen von Elektrizität. Das Signal φ32 kann ein Signal sein mit Informationen, die angeben, dass ein Vorgang zu beginnen ist, und Informationen, die angeben, ob ein Elektrizitätssendevorgang durchzuführen ist oder ein Elektrizitätsempfangsvorgang durchzuführen ist. Das Signal φ32 kann ein Signal sein, das angibt, dass ein Elektrizitätssendevorgang zu beginnen ist. Das Signal φ32 kann ein Signal sein, das angibt, dass ein Elektrizitätsempfangsvorgang zu beginnen ist. Das Signal φ32 kann Informationen sein, die angeben, dass der aktuell durchgeführte Vorgang zu beenden ist.
Die Details des Gleichspannungswandlers 330 sind nicht speziell beschränkt und der Gleichspannungswandler 330 kann ein isolierter Gleichspannungswandler 330 sein. Der Gleichspannungswandler 330 kann ein bidirektionaler Gleichspannungswandler sein. Die Spannungsmanagementeinheit 312 kann mehrere Gleichspannungswandler 330 enthalten.
Der Gleichspannungswandler 330 kann ein Eintaktflusswandler sein oder ein Sperrwandler sein. In dem Batteriepack 100 können das Batteriemodul 112, das Batteriemodul 114 und das Batteriemodul 116 verschiedene Nennspannungen haben. Daher ist der Gleichspannungswandler 330 vorzugsweise ein Sperrwandler mit einem breiten Bereich verfügbarer Spannung.
Der Gleichspannungswandler 330 kann ein selbstgeführter Gleichspannungswandler oder ein fremdgeführter Gleichspannungswandler sein. Der Gleichspannungswandler 330 kann ein Gleichspannungswandler mit Asynchrongleichrichtung oder ein Gleichspannungswandler mit Synchrongleichrichtung sein. Verfahren zum Steuern des Gleichspannungswandlers 330 sind nicht speziell beschränkt, vorzugsweise wird aber eine Konstantstromregelung durchgeführt. Details einer Ausführungsform des Gleichspannungswandlers 330 werden an späterer Stelle beschrieben.
Das mit Bezug auf 2 beschriebene Batteriemodul 112 enthält den Gleichspannungswandler 330 nicht. Das Batteriemodul 112 wird aber durch die oben beschriebene Ausführungsform nicht beschränkt. Das Batteriemodul 112 kann eine dem Batteriemodul 114 ähnliche Konfiguration haben. Vorzugsweise enthält wenigstens eines von dem Batteriemodul 112 , dem Batteriemodul 114 und dem Batteriemodul 116 einen bidirektionalen Gleichspannungswandler.
4 zeigt ein Schema eines Beispiels für die innere Konfiguration der Ausgleichkorrektureinheit 220. 4 zeigt ein Beispiel für die innere Konfiguration der Ausgleichkorrektureinheit 220 zusammen mit dem Anschluss 202, dem Anschluss 204 und der zusammengebauten Batterie 210. In dieser Ausführungsform wird die zusammengebaute Batterie 210 von mehreren in Reihe geschalteten elektrischen Speicherzellen gebildet, einschließlich einer elektrischen Speicherzelle 412, einer elektrischen Speicherzelle 414, einer elektrischen Speicherzelle 416 und einer elektrischen Speicherzelle 418. In dieser Ausführungsform enthält die Ausgleichkorrektureinheit 220 mehrere Ausgleichkorrekturschaltungen einschließlich einer Ausgleichkorrekturschaltung 432, einer Ausgleichkorrekturschaltung 434 und einer Ausgleichkorrekturschaltung 436. Die Ausgleichkorrekturschaltung 432, die Ausgleichkorrekturschaltung 434 und die Ausgleichkorrekturschaltung 436 können ein Beispiel für eine Ausgleichkorrekturvorrichtung sein.
In dieser Ausführungsform gleicht die Ausgleichkorrekturschaltung 432 die Spannungen der elektrischen Speicherzelle 412 und der elektrischen Speicherzelle 414 ab. In dieser Ausführungsform ist die Ausgleichkorrekturschaltung 432 elektrisch mit einem näher am Anschluss 204 befindlichen Ende der elektrischen Speicherzelle 414 verbunden (das als die Pluspolseite der elektrischen Speicherzelle 414 bezeichnet werden kann). Die Ausgleichkorrekturschaltung 432 ist elektrisch mit einem Anschlusspunkt 443 zwischen einem näher am Anschluss 202 befindlichen Ende der elektrischen Speicherzelle 414 (das als die Minuspolseite der elektrischen Speicherzelle 414 bezeichnet werden kann) und der Pluspolseite der elektrischen Speicherzelle 412 verbunden. Die Ausgleichkorrekturschaltung 432 ist elektrisch mit der Minuspolseite der elektrischen Speicherzelle 412 verbunden.
Diese Ausführungsform beschreibt einen Fall, in dem die Ausgleichkorrekturschaltung 432 die Spannungen von zwei benachbarten elektrischen Speicherzellen abgleicht. Die Ausgleichkorrekturschaltung 432 wird aber durch diese Ausführungsform nicht beschränkt. In einer weiteren Ausführungsform kann die Ausgleichkorrekturschaltung 432 die Spannungen von jeden beliebigen zwei elektrischen Speicherzellen, die aus drei oder mehr in Reihe geschalteten elektrischen Speicherzellen ausgewählt sind, abgleichen.
In dieser Ausführungsform gleicht die Ausgleichkorrekturschaltung 434 die Spannungen der elektrischen Speicherzelle 414 und der elektrischen Speicherzelle 416 ab. Die Ausgleichkorrekturschaltung 434 ist elektrisch mit dem Anschlusspunkt 443, einem Anschlusspunkt 445 zwischen der Pluspolseite der elektrischen Speicherzelle 414 und der Minuspolseite der elektrischen Speicherzelle 416 und einem Anschlusspunkt 447 zwischen der Pluspolseite der elektrischen Speicherzelle 416 und der Minuspolseite der elektrischen Speicherzelle 418 verbunden. Die Ausgleichkorrekturschaltung 434 kann eine der Ausgleichkorrekturschaltung 432 ähnliche Konfiguration haben.
In dieser Ausführungsform gleicht die Ausgleichkorrekturschaltung 436 die Spannungen der elektrischen Speicherzelle 416 und der elektrischen Speicherzelle 418 ab. Die Ausgleichkorrekturschaltung 436 ist elektrisch mit dem Anschlusspunkt 445, dem Anschlusspunkt 447 und der Pluspolseite der elektrischen Speicherzelle 418 verbunden. Die Ausgleichkorrekturschaltung 436 kann eine der Ausgleichkorrekturschaltung 432 ähnliche Konfiguration haben.
5 zeigt ein Schema eines Beispiels für die innere Konfiguration der Ausgleichkorrekturschaltung 432. 5 zeigt ein Beispiel für die innere Konfiguration der Ausgleichkorrekturschaltung 432 zusammen mit der elektrischen Speicherzelle 412 und der elektrischen Speicherzelle 414. In dieser Ausführungsform enthält die Ausgleichkorrekturschaltung 432 eine Induktivität 550, ein Schaltelement 552, ein Schaltelement 554 und eine Ausgleichsteuereinheit 570. Die Ausgleichkorrekturschaltung 432 kann eine Diode 562 und eine Diode 564 enthalten. Die Ausgleichkorrekturschaltung 432 kann eine Spannungsüberwachungseinheit 580 enthalten. Die Spannungsüberwachungseinheit 580 enthält zum Beispiel eine Spannungserfassungseinheit 582, eine Spannungserfassungseinheit 584 und eine Differenzerfassungseinheit 586. Die Ausgleichkorrekturschaltung 432 kann eine Modulsteuereinheit 590 enthalten.
Die Ausgleichsteuereinheit 570 und das Schaltelement 554 und das Schaltelement 552 können auf den physisch gleichen Träger gesetzt werden oder auf physisch verschiedene Träger gesetzt werden. Die Ausgleichsteuereinheit 570 und die Modulsteuereinheit 590 können auf dem physisch gleichen Träger ausgebildet sein oder sie können auf physisch verschiedenen Trägern ausgebildet sein.
Diese Ausführungsform beschreibt einen Fall, in dem die Ausgleichkorrekturschaltung 432 die Ausgleichsteuereinheit 570 und die Modulsteuereinheit 590 enthält. Die Ausgleichkorrekturschaltung 432 wird aber durch diese Ausführungsform nicht beschränkt. In einer weiteren Ausführungsform kann die Ausgleichsteuereinheit 570 wenigstens Teil der Funktion der Modulsteuereinheit 590 haben und es ist möglich, dass die Ausgleichkorrekturschaltung 432 die Modulsteuereinheit 590 nicht enthält. In noch einer weiteren Ausführungsform kann die Modulsteuereinheit 590 wenigstens Teil der Funktion der Ausgleichsteuereinheit 570 haben und es ist möglich, dass die Ausgleichkorrekturschaltung 432 die Ausgleichsteuereinheit 570 nicht enthält.
Diese Ausführungsform beschreibt einen Fall, in dem (i) ein Widerstand, der an einer geeigneten Position in einer ersten Schaltung mit der elektrischen Speicherzelle 414, der Induktivität 550 und dem Schaltelement 554 oder der Diode 564 bereitgestellt ist, und (ii) ein Widerstand, der an einer geeigneten Position in einer zweiten Schaltung mit der elektrischen Speicherzelle 412, der Induktivität 550 und dem Schaltelement 552 oder der Diode 562 bereitgestellt ist, als eine Stromerfassungseinheit zum Erfassen von in der Induktivität 550 fließendem Induktivitätsstrom verwendet werden. Die oben beschriebenen Widerstände können Shunts sein.
Die Stromerfassungseinheit wird aber durch diese Ausführungsform nicht beschränkt. In einer weiteren Ausführungsform kann wenigstens einer von dem Innenwiderstand des Schaltelements 552 und dem Innenwiderstand des Schaltelements 554 als die Stromerfassungseinheit verwendet werden. In noch einer weiteren Ausführungsform kann die Stromerfassungseinheit ein Amperemeter sein, das in der Induktivität 550 fließenden Strom erfasst und ein Signal mit Informationen, die den Stromwert der Induktivität 550 anzeigen, an die Ausgleichsteuereinheit 570 überträgt.
Eine von der elektrischen Speicherzelle 412 und der elektrischen Speicherzelle 414 kann ein Beispiel für eine erste elektrische Speicherzelle sein, die mehrere elektrische Speicherzellen bildet.
Die andere der elektrischen Speicherzelle 412 und der elektrischen Speicherzelle 414 kann ein Beispiel für eine zweite elektrische Speicherzelle sein, die mehrere elektrische Speicherzellen bildet. Die Ausgleichkorrekturschaltung 432 kann ein Beispiel für eine Ausgleichkorrekturvorrichtung sein. Eines von dem Schaltelement 552 und dem Schaltelement 554 kann ein Beispiel für ein erstes Schaltelement sein. Das andere von dem Schaltelement 552 und dem Schaltelement 554 kann ein Beispiel für ein zweites Schaltelement sein. Eine von der Diode 562 und der Diode 564 kann ein Beispiel für eine Gleichrichtungseinheit oder eine erste Gleichrichtungseinheit sein. Die andere von der Diode 562 und der Diode 564 kann ein Beispiel für eine Gleichrichtungseinheit oder eine zweite Gleichrichtungseinheit sein. Die Ausgleichsteuereinheit 570 kann ein Beispiel für eine Ausgleicheinheit sein.
In dieser Ausführungsform ist die Ausgleichkorrekturschaltung 432 elektrisch mit (i) der Pluspolseite der elektrischen Speicherzelle 414, (ii) dem Anschlusspunkt 443 zwischen der Minuspolseite der elektrischen Speicherzelle 414 und der Pluspolseite der elektrischen Speicherzelle 412 und (iii) der Minuspolseite der elektrischen Speicherzelle 412 verbunden. So wird eine erste Öffnen/Schließen-Schaltung, die die elektrische Speicherzelle 414, das Schaltelement 554 und die Induktivität 550 enthält, gebildet. Auch eine zweite Öffnen/Schließen-Schaltung, die die elektrische Speicherzelle 412, die Induktivität 550 und das Schaltelement 552 enthält, wird gebildet. Der Anschlusspunkt 443 kann ein Beispiel für einen Anschlusspunkt zwischen einem Ende der ersten elektrischen Speicherzelle und einem Ende der zweiten elektrischen Speicherzelle sein.
In dieser Ausführungsform ist die Induktivität 550 zwischen der elektrischen Speicherzelle 414 und dem Schaltelement 554 angeordnet und mit der elektrischen Speicherzelle 414 und dem Schaltelement 554 in Reihe geschaltet. So kooperieren die Induktivität 550 und das Schaltelement 554, um die Spannung von wenigstens einer von der elektrischen Speicherzelle 412 und der elektrischen Speicherzelle 414 einzustellen. In dieser Ausführungsform ist ein Ende der Induktivität 550 elektrisch mit dem Anschlusspunkt 443 verbunden. Das andere Ende der Induktivität 550 ist elektrisch mit einem Anschlusspunkt 545 zwischen dem Schaltelement 552 und dem Schaltelement 554 verbunden.
Gemäß dieser Ausführungsform werden das Schaltelement 552 und das Schaltelement 554 abwechselnd und wiederholt ein- und ausgeschaltet und dadurch wird in der Induktivität 550 ein Induktivitätsstrom I_L erzeugt. So kann elektrische Energie zwischen der elektrischen Speicherzelle 412 und der elektrischen Speicherzelle 414 über die Induktivität 550 übertragen werden. Infolgedessen können die Spannungen der elektrischen Speicherzelle 412 und der elektrischen Speicherzelle 414 abgeglichen werden.
In dieser Ausführungsform ist das Schaltelement 552 elektrisch zwischen das andere Ende der Induktivität 550 und die Minuspolseite der elektrischen Speicherzelle 412 geschaltet. Das Schaltelement 552 empfängt ein Ansteuersignal φ52 von der Ausgleichsteuereinheit 570 und wird auf Basis des Ansteuersignals φ52 ein- bzw. ausgeschaltet. Die zweite Öffnen-/Schließen-Schaltung wird in Verbindung mit der Betätigung des Schaltelements 552 geöffnet und geschlossen. Das Schaltelement 552 kann ein Halbleiter-Transistor wie etwa ein MOSFET sein.
In dieser Ausführungsform ist das Schaltelement 554 elektrisch zwischen das andere Ende der Induktivität 550 und die Pluspolseite der elektrischen Speicherzelle 414 geschaltet. Das Schaltelement 554 empfängt ein Ansteuersignal φ54 von der Ausgleichsteuereinheit 570 und wird auf Basis des Ansteuersignals φ54 ein- bzw. ausgeschaltet. Die erste Öffnen/Schließen-Schaltung wird in Verbindung mit der Betätigung des Schaltelements 554 geöffnet und geschlossen. Das Schaltelement 554 kann ein Halbleiter-Transistor wie etwa ein MOSFET sein.
In dieser Ausführungsform ist die Diode 562 elektrisch zwischen das andere Ende der Induktivität 550 und die Minuspolseite der elektrischen Speicherzelle 412 geschaltet. Die Diode 562 ist parallel zu dem Schaltelement 552 angeordnet. Wenn das Schaltelement 552 ein Halbleiterelement wie etwa ein MOSFET ist, kann die Diode 562 eine parasitäre Diode sein, die zwischen Source und Drain des Schaltelements 552 äquivalent ausgebildet ist.
In dieser Ausführungsform lässt die Diode 562 Strom in einer Richtung von der Minuspolseite der elektrischen Speicherzelle 412 zum anderen Ende der Induktivität 550 durch. Dagegen lässt die Diode 562 in einer Richtung von dem anderen Ende der Induktivität 550 zur Minuspolseite der elektrischen Speicherzelle 412 keinen Strom durch. Das heißt, dass in einer Richtung von der Minuspolseite der elektrischen Speicherzelle 412 zur Pluspolseite der elektrischen Speicherzelle 412 fließender Strom durch die Diode 562 hindurchfließen kann, während in einer Richtung von der Pluspolseite der elektrischen Speicherzelle 412 zur Minuspolseite der elektrischen Speicherzelle 412 fließender Strom nicht durch die Diode 562 hindurchfließen kann.
In dieser Ausführungsform ist die Diode 564 elektrisch zwischen das andere Ende der Induktivität 550 und die Pluspolseite der elektrischen Speicherzelle 414 geschaltet. Die Diode 564 ist parallel zum Schaltelement 554 angeordnet. Wenn das Schaltelement 554 ein Halbleiterelement wie etwa ein MOSFET ist, kann die Diode 564 eine parasitäre Diode sein, die zwischen Source und Drain des Schaltelements 554 äquivalent ausgebildet ist.
In dieser Ausführungsform lässt die Diode 564 Strom in einer Richtung von dem anderen Ende der Induktivität 550 zur Pluspolseite der elektrischen Speicherzelle 414 durch. Dagegen lässt die Diode 564 in einer Richtung von der Pluspolseite der elektrischen Speicherzelle 414 zum anderen Ende der Induktivität 550 keinen Strom durch. Das heißt, dass in einer Richtung von der Minuspolseite der elektrischen Speicherzelle 414 zur Pluspolseite der elektrischen Speicherzelle 414 Strom durch die Diode 564 hindurchfließen kann, während in einer Richtung von der Pluspolseite der elektrischen Speicherzelle 414 zur Minuspolseite der elektrischen Speicherzelle 414 fließender Strom nicht durch die Diode 564 hindurchfließen kann.
Da die Ausgleichkorrekturschaltung 432 die Diode 562 und die Diode 564 enthält, kann der Induktivitätsstrom I_L selbst dann, wenn der Induktivitätsstrom I_L während einer Zeitspanne, in der sowohl das Schaltelement 552 als auch das Schaltelement 554 ausgeschaltet sind, in der ersten Schaltung oder der zweiten Schaltung bleibt, weiterhin in der Schaltung durch die Diode 562 oder die Diode 564 fließen. So kann die Ausgleichkorrekturschaltung 432 den Induktivitätsstrom I_L , sobald er in der Induktivität 550 erzeugt worden ist, völlig nutzen. Auch kann die Ausgleichkorrekturschaltung 432 die Erzeugung einer Stoßspannung beim Abschalten des Induktivitätsstroms I_L unterdrücken.
In dieser Ausführungsform steuert die Ausgleichsteuereinheit 570 die Ausgleichkorrekturschaltung 432, indem sie wenigstens eines von dem Schaltelement 552 und dem Schaltelement 554 steuert. Zum Beispiel steuert die Ausgleichsteuereinheit 570 wenigstens eines von dem Schaltelement 552 und dem Schaltelement 554 auf Basis eines Betriebssteuersignals φ58 von der Modulsteuereinheit 590.
In dieser Ausführungsform legt die Ausgleichsteuereinheit 570 das Ansteuersignal φ52 zum Steuern des Schaltelements 552 zum Ein- und Ausschalten an das Schaltelement 552 an. Außerdem legt die Ausgleichsteuereinheit 570 das Ansteuersignal φ54 zum Steuern des Schaltelements 554 zum Ein- und Ausschalten an das Schaltelement 554 an.
In einer Ausführungsform legt die Ausgleichsteuereinheit 570 das Ansteuersignal φ52 und das Ansteuersignal φ54 so an, dass das Schaltelement 552 und das Schaltelement 554 abwechselnd (oder einander ergänzend) und wiederholt ein- und ausgeschaltet werden. So wird während des Betriebs der Ausgleichkorrekturschaltung 432 ein Schaltvorgang wiederholt durchgeführt, so dass ein Zustand, in dem Strom in der ersten Schaltung fließt, und ein Zustand, in dem Strom in der zweiten Schaltung fließt, abwechselnd umgeschaltet werden.
In einer weiteren Ausführungsform legt die Ausgleichsteuereinheit 570 das Ansteuersignal φ52 und das Ansteuersignal φ54 so an, dass eines von dem Schaltelement 552 und dem Schaltelement 554 wiederholt ein- und ausgeschaltet wird und das andere von dem Schaltelement 552 und dem Schaltelement 554 ausgeschaltet bleibt. So wird ein Schaltvorgang wiederholt durchgeführt, während die Ausgleichkorrekturschaltung 432 in Betrieb ist, so dass ein Zustand, in dem in der ersten Schaltung Strom fließt, und ein Zustand, in dem in der zweiten Schaltung Strom fließt, abwechselnd umgeschaltet werden.
Zum Beispiel, wenn das Betriebssteuersignal φ58 angibt, dass Ladungen von der elektrischen Speicherzelle 414 zur elektrischen Speicherzelle 412 zu übertragen sind, legt die Ausgleichsteuereinheit 570 das Ansteuersignal φ52 und das Ansteuersignal φ54 so an, dass das Schaltelement 554 wiederholt ein- und ausgeschaltet wird und das Schaltelement 552 ausgeschaltet bleibt. In diesem Fall fließt der Induktivitätsstrom in der zweiten Schaltung durch die Diode 562 . Wenn dagegen das Betriebssteuersignal φ58 angibt, dass Ladungen von der elektrischen Speicherzelle 412 zur elektrischen Speicherzelle 414 zu übertragen sind, legt die Ausgleichsteuereinheit 570 das Ansteuersignal φ52 und das Ansteuersignal φ54 so an, dass das Schaltelement 552 wiederholt ein- und ausgeschaltet wird und das Schaltelement 554 ausgeschaltet bleibt. In diesem Fall fließt der Induktivitätsstrom in der ersten Schaltung durch die Diode 564 .
Die Ausgleichsteuereinheit 570 kann durch Kombinieren des Ansteuersignals φ52 und des Ansteuersignals φ54 verschiedene Steuersignale erzeugen, die zum Steuern der Ausgleichkorrekturschaltung 432 verwendet werden. In einer Ausführungsform erzeugt die Ausgleichsteuereinheit 570 ein erstes Steuersignal zum Einschalten des Schaltelements 554 und zum Ausschalten des Schaltelements 552. In einer weiteren Ausführungsform erzeugt die Ausgleichsteuereinheit 570 ein zweites Steuersignal zum Ausschalten des Schaltelements 554 und zum Einschalten des Schaltelements 552. In noch einer weiteren Ausführungsform erzeugt die Ausgleichsteuereinheit 570 ein drittes Steuersignal zum Ausschalten des Schaltelements 554 und zum Ausschalten des Schaltelements 552. Das erste Steuersignal, das zweite Steuersignal und das dritte Steuersignal können jeweils durch das Ansteuersignal φ52 und das Ansteuersignal φ54 konfiguriert werden.
Zum Beispiel steuert die Ausgleichsteuereinheit 570 die Ausgleichkorrekturschaltung 432 so, dass die Ausgleichkorrekturschaltung 432 während des Betriebs der Ausgleichkorrekturschaltung 432 wiederholt den folgenden Schaltvorgang durchführt. Auch steuert die Ausgleichsteuereinheit 570 zum Beispiel die Ausgleichkorrekturschaltung 432 so, dass die Ausgleichkorrekturschaltung 432 den Schaltvorgang anhält, während die Ausgleichkorrekturschaltung 432 nicht in Betrieb ist.
Zum Beispiel legt die Ausgleichsteuereinheit 570 das Ansteuersignal φ52 und das Ansteuersignal φ54 so an das Schaltelement 552 und das Schaltelement 554 an, dass die Ausgleichkorrekturschaltung 432 während einer Betriebsperiode der Ausgleichkorrekturschaltung 432 den Schaltvorgang mit einer vorbestimmten Periodenzeit wiederholt durchführt. Hier bedeutet die „vorbestimmte Periodenzeit“ nicht nur, dass eine Periodenzeit zum Wiederholen des Schaltvorgangs voreingestellt ist, sondern bedeutet auch, dass die Periodenzeit durch einen beliebigen vorbestimmten Algorithmus variiert wird oder die Periodenzeit durch eine beliebige im Voraus angeordnete analoge Schaltung variiert wird.
Zum Beispiel kann die Periodenzeit selbst dann, wenn irgendwelche Informationen im gegenwärtigen Zyklus und ein vorbestimmter besonderer Algorithmus oder eine besondere analoge Schaltung eine Periodenzeit für den nachfolgenden Zyklus bestimmen, ein Beispiel für die „vorbestimmte Periodenzeit“ sein. Auch kann die Periodenzeit des Schaltvorgangs selbst dann, wenn ein besonderer Algorithmus oder eine besondere analoge Schaltung eine Zeitsteuerung zum Umschalten von wenigstens einem von einem ersten Vorgang, einem zweiten Vorgang und einem dritten Vorgang, die in dem Schaltvorgang enthalten sind, auf einen anderen Vorgang bestimmt, ein Beispiel für die „vorbestimmte Periodenzeit“ sein. Die oben beschriebene Periodenzeit kann auf Basis von zum Beispiel (i) der Spannung oder dem SOC von wenigstens einer von der elektrischen Speicherzelle 412 und der elektrischen Speicherzelle 414, (ii) dem Stromwert des in der Induktivität 550 fließenden Stroms und (iii) Kombinationen davon bestimmt werden.
Der Schaltvorgang kann (i) einen ersten Vorgang, bei dem das Schaltelement 554 eingeschaltet wird und das Schaltelement 552 ausgeschaltet wird, und (ii) einen zweiten Vorgang, bei dem das Schaltelement 554 ausgeschaltet wird und das Schaltelement 552 eingeschaltet wird, enthalten. Der Schaltvorgang kann zusätzlich zum ersten Vorgang und zum zweiten Vorgang einen dritten Vorgang enthalten, bei dem sowohl das Schaltelement 554 als auch das Schaltelement 552 ausgeschaltet werden. Die Reihenfolge des ersten Vorgangs, des zweiten Vorgangs und des dritten Vorgangs kann willkürlich bestimmt werden, vorzugsweise sollte der zweite Vorgang aber dem ersten Vorgang folgend durchgeführt werden. Der Schaltvorgang kann einen weiteren Vorgang enthalten, der vom ersten Vorgang, vom zweiten Vorgang und vom dritten Vorgang, die oben beschrieben werden, verschieden ist.
In dieser Ausführungsform überwacht die Spannungsüberwachungseinheit 580 die Spannung von wenigstens einer von der elektrischen Speicherzelle 412 und der elektrischen Speicherzelle 414. In dieser Ausführungsform erfasst die Spannungsüberwachungseinheit 580 die Spannung der elektrischen Speicherzelle 412 und die Spannung der elektrischen Speicherzelle 414 durch Verwendung der Spannungserfassungseinheit 582 und der Spannungserfassungseinheit 584. Die Spannungsüberwachungseinheit 580 gibt die Spannung der elektrischen Speicherzelle 412 und die Spannung der elektrischen Speicherzelle 414 in die Differenzerfassungseinheit 586 ein und erfasst die Spannungsdifferenz zwischen der elektrischen Speicherzelle 412 und der elektrischen Speicherzelle 414. Die Spannungsüberwachungseinheit 580 erzeugt ein Signal φ56, das die erfasste Spannungsdifferenz anzeigt, und sendet es an die Modulsteuereinheit 590. Das Signal φ56 kann Informationen enthalten, die anzeigen, ob die Spannung der elektrischen Speicherzelle 412 oder die Spannung der elektrischen Speicherzelle 414 größer ist. Das Signal φ56 kann Informationen enthalten, die die Spannung der elektrischen Speicherzelle 412 und die Spannung der elektrischen Speicherzelle 414 anzeigen.
In dieser Ausführungsform steuert die Modulsteuereinheit 590 die Ausgleichkorrekturschaltung 432. Die Modulsteuereinheit 590 kann die Ausgleichkorrekturschaltung 432 über die Ausgleichsteuereinheit 570 steuern. Die Modulsteuereinheit 590 kann Informationen, die die Spannung der elektrischen Speicherzelle 412 und die Spannung der elektrischen Speicherzelle 414 anzeigen, an die Systemsteuereinheit 130 senden. Die Modulsteuereinheit 590 kann Informationen, die die Spannung der elektrischen Speicherzelle 412 und die Spannung der elektrischen Speicherzelle 414 anzeigen, über einen entsprechenden Kanalwähler (zum Beispiel den Kanalwähler 122, den Kanalwähler 124 oder den Kanalwähler 126) an die Systemsteuereinheit 130 senden.
In einer Ausführungsform bestimmt die Modulsteuereinheit 590 eine Richtung für die Übertragung von Ladungen. Zum Beispiel bestimmt die Modulsteuereinheit 590 auf Basis der Spannungen oder SOC der elektrischen Speicherzelle 412 und der elektrischen Speicherzelle 414, (i) dass Ladungen von der elektrischen Speicherzelle 414 zur elektrischen Speicherzelle 412 zu übertragen sind oder (ii) dass Ladungen von der elektrischen Speicherzelle 412 zur elektrischen Speicherzelle 414 zu übertragen sind. Die Modulsteuereinheit 590 kann das Betriebssteuersignal φ58, das Informationen enthält, die eine Richtung zur Übertragung von Ladungen anzeigen, an die Ausgleichsteuereinheit 570 senden.
In einer weiteren Ausführungsform schätzt die Modulsteuereinheit 590 einen Reinbetrag der zwischen der elektrischen Speicherzelle 412 und der elektrischen Speicherzelle 414 übertragenen Ladungen (der als Ladungsübertragungsbetrag bezeichnet werden kann). Zum Beispiel schätzt die Modulsteuereinheit 590 den Ladungsübertragungsbetrag auf Basis (i) einer Betriebszeit der Ausgleichkorrekturschaltung 432 und (ii) eines tatsächlich gemessenen Werts oder eines geschätzten Werts des Stromwerts von Strom, der in der Induktivität 550 floss. Die Modulsteuereinheit 590 kann die Ausgleichkorrekturschaltung 432 auf Basis des geschätzten Werts des Ladungsübertragungsbetrags steuern. Die Modulsteuereinheit 590 kann das Betriebssteuersignal φ58, das Informationen enthält, die den geschätzten Wert des Ladungsübertragungsbetrags anzeigen, an die Ausgleichsteuereinheit 570 senden. Die Modulsteuereinheit 590 kann ein Beispiel für eine Ladungsübertragungsbetrag-Schätzvorrichtung sein, die auf Basis einer Betriebszeit der Ausgleichkorrekturvorrichtung und des Wert eines Tals im Absolutwert des Stromwerts des Induktivitätsstroms während einer Betriebsperiode der Ausgleichkorrekturvorrichtung oder einer Sollbedingung des Tals einen Reinbetrag der während der Betriebsperiode der Ausgleichkorrekturvorrichtung zwischen zwei elektrischen Speicherzellen übertragenen Ladungen schätzt.
Die Modulsteuereinheit 590 kann die Zeit von der Betätigung der Ausgleichkorrekturschaltung 432 bis zu ihrem Abstellen schätzen. Zum Beispiel schätzt die Modulsteuereinheit 590 auf Basis der Spannungsdifferenz zwischen der elektrischen Speicherzelle 414 und der elektrischen Speicherzelle 412 unmittelbar vor oder nach der Betätigung der Ausgleichkorrekturschaltung 432 und des geschätzten Werts des Ladungsübertragungsbetrags die Zeit von der Betätigung der Ausgleichkorrekturschaltung 432 bis zu ihrem Abstellen. Die Modulsteuereinheit 590 kann ein Beispiel für eine Arbeitszeitschätzvorrichtung sein, die auf Basis der Spannungsdifferenz zwischen zwei elektrischen Speicherzellen, die dem Betrieb der Ausgleichkorrekturvorrichtung unterliegen, und des Werts eines Tals im Absolutwert des Stromwerts des Induktivitätsstroms während einer Betriebsperiode der Ausgleichkorrekturvorrichtung oder einer Sollbedingung des Tals die Zeit bis zum Abstellen der Ausgleichkorrekturvorrichtung oder ihren Abstellungszeitpunkt schätzt.
In noch einer weiteren Ausführungsform bestimmt die Modulsteuereinheit 590 wenigstens eines davon, ob die Ausgleichkorrekturschaltung 432 betätigt werden soll oder nicht und ob die Ausgleichkorrekturschaltung 432 abgestellt werden soll oder nicht. Die Modulsteuereinheit 590 sendet das Betriebssteuersignal φ58, das Informationen enthält, die wenigstens eines davon anzeigen, ob die Ausgleichkorrekturschaltung 432 betätigt werden soll oder nicht und ob die Ausgleichkorrekturschaltung 432 abgestellt werden soll oder nicht, an die Ausgleichsteuereinheit 570.
[Zeitsteuerung für die Betätigung der Ausgleichkorrekturschaltung 432]
In dieser Ausführungsform sendet die Modulsteuereinheit 590 das Betriebssteuersignal φ58, das Informationen enthält, die anzeigen, dass die Ausgleichkorrekturschaltung 432, die abgestellt wird, betätigt werden soll, an die Ausgleichsteuereinheit 570. Zum Beispiel sendet die Modulsteuereinheit 590 das oben beschriebene Betriebssteuersignal φ58 mit einer Zeitsteuerung für die Betätigung der Ausgleichkorrekturschaltung 432 an die Ausgleichsteuereinheit 570. Die Modulsteuereinheit 590 kann das Betriebssteuersignal φ58, das Informationen enthält, die eine Zeitsteuerung für die Betätigung der Ausgleichkorrekturschaltung 432 anzeigen, und Informationen, die anzeigen, dass die Ausgleichkorrekturschaltung 432 mit der Zeitsteuerung zu betätigen ist, an die Ausgleichsteuereinheit 570 senden.
Die Modulsteuereinheit 590 kann auf Basis der Spannungen oder SOC der elektrischen Speicherzelle 412 und der elektrischen Speicherzelle 414 eine Zeitsteuerung für die Betätigung der Ausgleichkorrekturschaltung 432, die abgestellt wird, bestimmen. Zum Beispiel bestimmt die Modulsteuereinheit 590, wenn die Spannung oder die SOC von wenigstens einer von der elektrischen Speicherzelle 412 und der elektrischen Speicherzelle 414 eine vorbestimmte erste Bedingung erfüllt, dass die Ausgleichkorrekturschaltung 432 betätigt werden soll. Zu Beispielen für die oben beschriebene erste Bedingung können (i) eine Bedingung, dass die Differenz zwischen den Spannungen oder den SOC der Speicherzelle 412 und der elektrischen Speicherzelle 414 größer als ein vorbestimmter erster Wert ist, (ii) eine Bedingung, dass die Spannung oder der SOC von wenigstens einer von der elektrischen Speicherzelle 412 und der elektrischen Speicherzelle 414 mit einem gemäß den Spannungen oder SOC der elektrischen Speicherzelle 412 und der elektrischen Speicherzelle 414 bestimmten Wert übereinstimmt, und dergleichen zählen.
[Zeitsteuerung für das Abstellen der Ausgleichkorrekturschaltung 432]
In dieser Ausführungsform sendet die Modulsteuereinheit 590 das Betriebssteuersignal φ58, das Informationen enthält, die anzeigen, dass die in Betrieb befindliche Ausgleichkorrekturschaltung 432 abgestellt werden soll, an die Ausgleichsteuereinheit 570. Zum Beispiel sendet die Modulsteuereinheit 590 das oben beschriebene Betriebssteuersignal φ58 mit einer Zeitsteuerung für das Abstellen der Ausgleichkorrekturschaltung 432 an die Ausgleichsteuereinheit 570. Die Modulsteuereinheit 590 kann das Betriebssteuersignal φ58, das Informationen, die eine Zeitsteuerung für das Abstellen der Ausgleichkorrekturschaltung 432 anzeigen, und Informationen, die anzeigen, dass die Ausgleichkorrekturschaltung 432 mit der Zeitsteuerung abgestellt werden soll, an die Ausgleichsteuereinheit 570 senden.
Diese Ausführungsform beschreibt einen Fall, in dem die Ausgleichkorrekturschaltung 432 die Spannungen der elektrischen Speicherzelle 412 und der elektrischen Speicherzelle 414 unter Verwendung der Induktivität 550, des Schaltelements 552 und des Schaltelements 554 abgleicht. Die Ausgleichkorrekturschaltung 432 wird aber durch diese Ausführungsform nicht beschränkt. Die Ausgleichkorrekturschaltung 432 kann die Spannungen der elektrischen Speicherzelle 412 und der elektrischen Speicherzelle 414 auf eine bekannte Ausgleichweise oder auf eine Ausgleichweise, deren zukünftige Entwicklung noch aussteht, abgleichen. In einer Ausführungsform wird eine Ausgleichkorrekturschaltung verwendet, die Energie einer elektrischen Speicherzelle, die eine höhere Spannung hat, unter Verwendung von Widerstand freisetzt. In einer weiteren Ausführungsform wird eine Ausgleichkorrekturschaltung verwendet, die Ladungen unter Verwendung eines Transformators überträgt.
6 zeigt ein Schema eines Beispiels für die innere Konfiguration des Gleichspannungswandlers 330. In dieser Ausführungsform enthält der Gleichspannungswandler 330 einen Transformator 610. In dieser Ausführungsform enthält der Gleichspannungswandler 330 ein Schaltelement 622, eine Diode 634, eine Entladesteuereinheit 642, eine Stromerfassungseinheit 652 und einen Kondensator 662. So kann die elektrische Energie der zusammengebauten Batterie 210 einem anderen Batteriemodul zugeführt werden.
In dieser Ausführungsform enthält der Gleichspannungswandler 330 ein Schaltelement 624, eine Diode 632, eine Ladesteuereinheit 644, eine Stromerfassungseinheit 654 und einen Kondensator 664. So kann von einem anderen Batteriemodul zugeführte elektrische Energie zum Laden der zusammengebauten Batterie 210 verwendet werden.
In dieser Ausführungsform enthält der Transformator 610 zwei Spulen. Der Transformator 610 überträgt Energie von der einen Spule zur anderen Spule. Außerdem überträgt der Transformator 610 Energie von der anderen Spule zu der einen Spule.
In dieser Ausführungsform ist ein Ende einer Spule in dem Transformator 610 elektrisch mit dem Pluspolende der zusammengebauten Batterie 210 verbunden. Das andere Ende von einer Spule in dem Transformator 610 ist elektrisch mit einem Ende des Schaltelements 622 verbunden. Das andere Ende des Schaltelements 622 ist elektrisch mit dem Minuspolende der zusammengebauten Batterie 210 verbunden.
In dieser Ausführungsform ist ein Ende der anderen Spule im Transformator 610 elektrisch mit dem Anschluss 244 verbunden. Das andere Ende der anderen Spule im Transformator 610 ist elektrisch mit einem Ende des Schaltelements 624 verbunden. Das andere Ende des Schaltelements 624 ist elektrisch mit dem Anschluss 242 verbunden.
In dieser Ausführungsform wird das Schaltelement 622 auf Basis eines Signals von der Entladesteuereinheit 642 ein- und ausgeschaltet. Das Schaltelement 622 kann ein Halbleiter-Transistor wie etwa ein MOSFET sein. In dieser Ausführungsform wird das Schaltelement 624 auf Basis eines Signals von der Ladesteuereinheit 644 ein- und ausgeschaltet. Das Schaltelement 624 kann ein Halbleiter-Transistor wie etwa ein MOSFET sein.
In dieser Ausführungsform ist die Diode 632 elektrisch zwischen das andere Ende von einer Spule im Transformator 610 und das Minuspolende der zusammengebauten Batterie 210 geschaltet. Die Diode 632 ist parallel zum Schaltelement 622 angeordnet. Wenn das Schaltelement 622 ein Halbleiterelement wie etwa ein MOSFET ist, kann die Diode 632 eine parasitäre Diode sein, die zwischen Source und Drain des Schaltelements 622 äquivalent ausgebildet ist. In dieser Ausführungsform lässt die Diode 632 Strom in einer Richtung vom Minuspolende der zusammengebauten Batterie 210 zum Pluspolende der zusammengebauten Batterie 210 durch. Dagegen lässt die Diode 632 in einer Richtung vom Pluspolende der zusammengebauten Batterie 210 zum Minuspolende der zusammengebauten Batterie 210 keinen Strom durch.
In dieser Ausführungsform ist die Diode 634 elektrisch zwischen das andere Ende der anderen Spule im Transformator 610 und den Anschluss 242 geschaltet. Die Diode 634 ist parallel zum Schaltelement 624 angeordnet. Wenn das Schaltelement 624 ein Halbleiterelement wie etwa ein MOSFET ist, kann die Diode 634 eine parasitäre Diode sein, die zwischen Source und Drain des Schaltelements 624 äquivalent ausgebildet ist. In dieser Ausführungsform lässt die Diode 634 Strom in einer Richtung vom Anschluss 242 zum Anschluss 244 durch. Dagegen lässt die Diode 634 in einer Richtung vom Anschluss 244 zum Anschluss 242 keinen Strom durch.
In dieser Ausführungsform steuert die Entladesteuereinheit 642 das Schaltelement 622. Zum Beispiel erzeugt die Entladesteuereinheit 642 ein Signal zum Steuern des Schaltelements 622, so dass es ein- und ausgeschaltet wird, und sendet das erzeugte Signal an das Schaltelement 622. Die Entladesteuereinheit 642 kann einen Pulsweitenmodulator enthalten. Die Entladesteuereinheit 642 kann das oben beschriebene Signal unter Verwendung des Pulsweitenmodulators erzeugen.
In einer Ausführungsform übernimmt die Entladesteuereinheit 642 Informationen, die die Größe von im Transformator 610 fließendem Strom anzeigen, von der Stromerfassungseinheit 652. Die Entladesteuereinheit 642 kann auf Basis von Informationen, die die Größe von im Transformator 610 fließendem Strom anzeigen, ein Signal zum Steuern des Schaltelements 622, damit es ein- und ausgeschaltet wird, erzeugen.
Zum Beispiel erzeugt die Entladesteuereinheit 642 ein Signal zum Steuern des Schaltelements 622, damit es ein- und ausgeschaltet wird, so dass die Größe von in einer Spule in dem Transformator 610 fließendem Strom eine vorbestimmte Bedingung erfüllt. Die vorbestimmte Bedingung kann eine Bedingung sein, dass die Größe von in einer Spule im Transformator 610 fließendem Strom im Wesentlichen gleich dem Nennstromwert des Gleichspannungswandlers 330 ist.
In einer weiteren Ausführungsform erzeugt die Entladesteuereinheit 642 ein Signal zum Steuern des Schaltelements 622, damit es ein- und ausgeschaltet wird, so dass die Spannung zwischen dem Anschluss 242 und dem Anschluss 244 eine vorbestimmte Bedingung erfüllt. Zu Beispielen für die vorbestimmte Bedingung können eine Bedingung, dass die Spannung zwischen Anschluss 242 und dem Anschluss 244 im Wesentlichen gleich einem vorbestimmten Wert ist, eine Bedingung, dass die Spannung zwischen dem Anschluss 242 und dem Anschluss 244 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, und dergleichen zählen.
In dieser Ausführungsform steuert die Ladesteuereinheit 644 das Schaltelement 624. Zum Beispiel erzeugt die Ladesteuereinheit 644 ein Signal zum Steuern des Schaltelements 624, damit es ein- und ausgeschaltet wird, und sendet das erzeugte Signal an das Schaltelement 624. Die Ladesteuereinheit 644 kann einen Pulsweitenmodulator enthalten. Die Ladesteuereinheit 644 kann das oben beschriebene Signal mithilfe des Pulsweitenmodulators erzeugen.
In einer Ausführungsform übernimmt die Ladesteuereinheit 644 Informationen, die die Größe von im Transformator 610 fließendem Strom anzeigen, von der Stromerfassungseinheit 652. Die Ladesteuereinheit 644 kann auf Basis von Informationen, die die Größe von im Transformator 610 fließendem Strom anzeigen, ein Signal zum Steuern des Schaltelements 624, damit es ein- und ausgeschaltet wird, erzeugen.
Zum Beispiel erzeugt die Ladesteuereinheit 644 ein Signal zum Steuern des Schaltelements 624, damit es ein- und ausschaltet wird, so dass die Größe von in der anderen Spule im Transformator 610 fließendem Strom eine vorbestimmte Bedingung erfüllt. Die vorbestimmte Bedingung kann eine Bedingung sein, dass die Größe von in der anderen Spule im Transformator 610 fließendem Strom im Wesentlichen gleich dem Nennstromwert des Gleichspannungswandlers 330 ist.
In einer weiteren Ausführungsform erzeugt die Ladesteuereinheit 644 ein Signal zum Steuern des Schaltelements 624, damit es ein- und ausgeschaltet wird, so dass die an die zusammengebaute Batterie 210 angelegte Spannung eine vorbestimmte Bedingung erfüllt. Zu Beispielen für die vorbestimmte Bedingung können eine Bedingung, dass die an die zusammengebaute Batterie 210 angelegte Spannung im Wesentlichen gleich einem vorbestimmten Wert ist, eine Bedingung, dass die an die zusammengebaute Batterie 210 angelegte Spannung innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, und dergleichen zählen.
In dieser Ausführungsform erfasst die Stromerfassungseinheit 652 in einer Spule im Transformator 610 fließenden Strom. Die Stromerfassungseinheit 652 versorgt die Entladesteuereinheit 642 mit Informationen, die die Größe des erfassten Stroms anzeigen. In dieser Ausführungsform erfasst die Stromerfassungseinheit 654 in der anderen Spule im Transformator 610 fließenden Strom. Die Stromerfassungseinheit 652 versorgt die Entladesteuereinheit 642 mit Informationen, die die Größe des erfassten Stroms anzeigen.
In dieser Ausführungsform ist ein Ende des Kondensators 662 elektrisch mit einem Ende einer Spule im Transformator 610 verbunden. Das andere Ende des Kondensators 662 ist elektrisch mit dem anderen Ende des Schaltelements 622 verbunden. Der Kondensator 662 ist parallel zur zusammengebauten Batterie 210 angeordnet. In dieser Ausführungsform ist ein Ende des Kondensators 664 elektrisch mit einem Ende der anderen Spule im Transformator 610 verbunden. Das andere Ende des Kondensators 664 ist elektrisch mit dem anderen Ende des Schaltelements 624 verbunden. Der Kondensator 664 ist parallel zur zusammengebauten Batterie 210 angeordnet.
7 zeigt ein Schema eines Beispiels für die innere Konfiguration der Systemsteuereinheit 130. In dieser Ausführungsform enthält die Systemsteuereinheit 130 eine Modulmanagementeinheit 710, eine Modulauswahleinheit 720 und eine Signalerzeugungseinheit 730. Die Modulauswahleinheit 720 kann ein Beispiel für eine Bestimmungseinheit sein. Die Signalerzeugungseinheit 730 kann ein Beispiel für eine Anweisungserzeugungseinheit sein.
Die Modulmanagementeinheit 710 verwaltet die Bedingung der im Batteriepack 100 enthaltenen Batteriemodule. Zum Beispiel sammelt die Modulmanagementeinheit 710 Informationen, die wenigstens eine(n) der Spannungen und Ladezustände des Batteriemoduls 112, des Batteriemoduls 114 und des Batteriemoduls 116 anzeigen. Die Modulmanagementeinheit 710 kann Informationen sammeln, die wenigstens eines von der Spannung und dem Ladezustand von jeder von mehreren elektrischen Speicherzellen, die in jedem Modul die zusammengebaute Batterie 210 bilden, anzeigen. Die Modulmanagementeinheit 710 kann in einer Speichervorrichtung Informationen speichern, die wenigstens eines von der Spannung und dem Ladezustand jedes Batteriemoduls anzeigen.
Die Modulmanagementeinheit 710 kann Informationen, die wenigstens eines von der Spannung und dem Ladezustand jedes Batteriemoduls anzeigen, über den jedem Batteriemodul entsprechenden Kanalwähler von der Ausgleichkorrektureinheit 220 in jedem Batteriemodul übernehmen. Die Modulmanagementeinheit 710 kann Informationen, die wenigstens eines von der Spannung und dem Ladezustand jedes Moduls anzeigen, von der Modulsteuereinheit 590 der Ausgleichkorrektureinheit 220 in jedem Modul übernehmen.
In dieser Ausführungsform bestimmt die Modulauswahleinheit 720, ob elektrische Energie von einem oder mehr Batteriemodulen zu einem oder mehr anderen Batteriemodulen übertragen werden soll oder nicht. Die Modulauswahleinheit 720 kann ein Batteriemodul zum Senden von Elektrizität und ein Batteriemodul zum Empfangen von Elektrizität auswählen.
Zum Beispiel bestimmt die Modulauswahleinheit 720 auf Basis der Spannung oder des Ladezustands von jeder von mehreren elektrischen Speicherzellen, die die zusammengebaute Batterie 210 in jedem von Batteriemodul 112, Batteriemodul 114 und Batteriemodul 116 bilden, (i) ein Batteriemodul, das Elektrizität zu dem elektrische Energie übertragenden Bus 140 sendet, und (ii) ein Batteriemodul, das Elektrizität von dem elektrische Energie übertragenden Bus 140 empfängt, wobei sie aus dem Batteriemodul 112, dem Batteriemodul 114 und dem Batteriemodul 116 auswählt. Zum Beispiel bestimmt die Modulauswahleinheit 720 die oben beschriebenen Batteriemodule auf Basis der Spannung oder des Ladezustands der zusammengebauten Batterie 210 in jedem Batteriemodul.
In dieser Ausführungsform erzeugt die Signalerzeugungseinheit 730 ein Signal zum Steuern des Batteriemoduls 112, des Batteriemoduls 114 und des Batteriemoduls 116. Die Signalerzeugungseinheit 730 kann das erzeugte Signal zu dem Batteriemodul senden, auf das das Signal zutrifft.
In dieser Ausführungsform erzeugt die Signalerzeugungseinheit 730 ein Signal, das wenigstens eine von (i) einer Anweisung zum Veranlassen des Gleichspannungswandlers 330 im Batteriemodul, das Elektrizität zu dem elektrische Energie übertragenden Bus 140 sendet, zum Beginnen eines Elektrizitätssendevorgangs und (ii) einer Anweisung zum Veranlassen des Gleichspannungswandlers 330 im Batteriemodul, das Elektrizität von dem elektrische Energie übertragenden Bus 140 empfängt, zum Beginnen eines Elektrizitätsempfangsvorgangs enthält. Die Signalerzeugungseinheit 730 kann das oben beschriebene Signal auf Basis der Spannung oder des Ladezustands von jeder von mehreren elektrischen Speicherzellen, die jede zusammengebaute Batterie 210 in jedem Batteriemodul bilden, erzeugen. Die Signalerzeugungseinheit 730 kann das oben beschriebene Signal auf Basis der Spannung oder des Ladezustands von jeder zusammengebauten Batterie 210 in jedem Batteriemodul erzeugen.
In dieser Ausführungsform erzeugt die Signalerzeugungseinheit 730 ein Signal, das wenigstens eine von (i) einer Anweisung zum Veranlassen des Gleichspannungswandlers 330 im Batteriemodul, das Elektrizität an den elektrische Energie übertragenden Bus 140 sendet, zum Beenden eines Elektrizitätssendevorgangs und (ii) einer Anweisung zum Veranlassen des Gleichspannungswandlers 330 im Batteriemodul, das Elektrizität von dem elektrische Energie übertragenden Bus 140 empfängt, zum Beenden eines Elektrizitätsempfangsvorgangs enthält. Die Signalerzeugungseinheit 730 kann das oben beschriebene Signal auf Basis der Spannung oder des Ladezustands von jeder von mehreren elektrischen Speicherzellen, die jede zusammengebaute Batterie 210 in jedem Batteriemodul bilden, erzeugen. Die Signalerzeugungseinheit 730 kann das oben beschriebene Signal auf Basis der Spannung oder des Ladezustands von jeder zusammengebauten Batterie 210 in jedem Batteriemodul erzeugen.
8 zeigt ein Schema eines Beispiels für die Systemkonfiguration eines Elektrofahrzeugs 800. In dieser Ausführungsform enthält das Elektrofahrzeug 800 den Batteriepack 100 und einen Motor 810. Das Elektrofahrzeug 800 kann ein Beispiel für eine unter Verwendung von Elektrizität betriebene elektrische Anordnung sein. Der Motor 810 kann ein Beispiel für eine Last sein, die elektrische Energie des Batteriepacks 100 verwendet.
In dieser Ausführungsform sind das Batteriemodul 112, das Batteriemodul 114 und das Batteriemodul 116 an verschiedenen Stellen im Elektrofahrzeug 800 angeordnet. Die Umgebung eines Batteriemoduls ist je nach der Stelle, an der das Batteriemodul angeordnet ist, verschieden. Zu Beispielen für die oben beschriebene Umgebung können Temperatur, Feuchtigkeit, Temperaturwechsel, Feuchtigkeitswechsel und dergleichen zählen. Daher nimmt die Abweichung der Alterungsbedingung zwischen mehreren Batteriemodulen mit der Zeit zu. Infolgedessen kann die Ausgeglichenheit zwischen mehreren Batteriemodulen hinsichtlich ihrer Spannungen oder Ladezustände von einem ursprünglichen Sollwert abweichen.
Gemäß dem Batteriepack 100 in dieser Ausführungsform kann aber selbst dann, wenn die Spannungen oder Ladezustände von mehreren Batteriemodulen nicht ausgeglichen sind, elektrische Energie zu/von den mehreren Batteriemodulen gesendet/empfangen werden. So wird die Leistungsfähigkeit des Batteriepacks 100 wiederhergestellt. Außerdem kann der Batteriepack 100 effizient genutzt werden.
9 zeigt ein Schema eines Beispiels für die Systemkonfiguration eines Batteriepacks 900. In der Beschreibung von 1 wird die Ausführungsform beschrieben, bei der der Batteriepack 100 die Systemsteuereinheit 130 und mehrere Batteriemodule enthält, wobei jedes Batteriemodul eine zusammengebaute Batterie 210 und eine Ausgleichkorrektureinheit 220 enthält und zusammengebaute Batterien 210 in den jeweiligen Batteriemodulen in Reihe geschaltet sind, und in diesem Fall enthält der Batteriepack 100 den jeweiligen Batteriemodulen entsprechende Kanalwähler.
Ein Batteriepack 900 in dieser Ausführungsform unterscheidet sich von dem Batteriepack 100 dadurch, dass wenigstens zwei von mehreren Batteriemodulen parallelgeschaltet sind. In dieser Ausführungsform enthält der Batteriepack 900 die Systemsteuereinheit 130, ein Batteriemodul 920 und ein Batteriemodul 940. Das Batteriemodul 920 und das Batteriemodul 940 enthalten jeweils die zusammengebaute Batterie 210 und die Ausgleichkorrektureinheit 220.
In dieser Ausführungsform enthält der Batteriepack 900 einen Kanalwähler 932, der dem Batteriemodul 920 entspricht, und einen Kanalwähler 934, der dem Batteriemodul 940 entspricht. Der Kanalwähler 932 und der Kanalwähler 934 können eine dem Kanalwähler 122, dem Kanalwähler 124 oder dem Kanalwähler 126 ähnliche Konfiguration haben. Der Kanalwähler 932 und der Kanalwähler 934 können Informationen zu/von der Systemsteuereinheit 130 senden/empfangen.
In dieser Ausführungsform enthält der Batteriepack 900 eine Stromerfassungseinheit 942, die in der zusammengebauten Batterie 210 im Batteriemodul 920 fließenden Strom erfasst, und eine Stromerfassungseinheit 944, die in der zusammengebauten Batterie 210 im Batteriemodul 940 fließenden Strom erfasst. Die Stromerfassungseinheit 942 und die Stromerfassungseinheit 944 können Informationen, die die Größe des erfassten Stroms anzeigen, zur Systemsteuereinheit 130 senden. Die Stromerfassungseinheit 942 und die Stromerfassungseinheit 944 können Informationen, die die Größe des erfassten Stroms anzeigen, über den Kanalwähler 932 bzw. den Kanalwähler 934 an die Systemsteuereinheit 130 senden.
In dieser Ausführungsform enthält der Batteriepack 900 eine Umschalteinheit 952, die die Beziehung der elektrischen Verbindung zwischen dem Anschluss 104 und der zusammengebauten Batterie 210 im Batteriemodul 920 umschaltet, und eine Umschalteinheit 954, die die Beziehung der elektrischen Verbindung zwischen dem Anschluss 104 und der zusammengebauten Batterie 210 im Batteriemodul 940 umschaltet. Die Umschalteinheit 952 und die Umschalteinheit 954 können die oben beschriebene Verbindungsbeziehung auf Basis eines Signals von der Systemsteuereinheit 130 umschalten. Die Umschalteinheit 952 und die Umschalteinheit 954 können über den Kanalwähler 932 bzw. den Kanalwähler 934 ein Signal von der Systemsteuereinheit 130 empfangen. Es ist zu beachten, dass die Umschalteinheit 952 zwischen dem Anschluss 102 und der zusammengebauten Batterie 210 im Batteriemodul 920 angeordnet sein kann. Es ist zu beachten, dass die Umschalteinheit 954 zwischen dem Anschluss 102 und der zusammengebauten Batterie 210 im Batteriemodul 940 angeordnet sein kann.
Zwar wurden die Aus führungs formen der vorliegenden Erfindung beschrieben, der technische Umfang der Erfindung ist aber nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Für fachkundige Personen ist es offensichtlich, dass verschiedene Abänderungen und Verbesserungen an den oben beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können. Zum Beispiel können die in der speziellen Ausführungsform beschriebenen Angelegenheiten auf eine andere Ausführungsform angewendet werden, sofern es nicht zu einer technischen Unvereinbarkeit kommt. Auch kann jede Komponente einer weiteren Komponente, die die gleiche Bezeichnung und ein anderes Bezugszeichen hat, ähnliche Merkmale haben. Aus dem Umfang der Ansprüche geht auch hervor, dass die durch derartige Abänderungen oder Verbesserungen erweiterte Ausführungsformen in den technischen Umfang der Erfindung aufgenommen werden können.
Die Vorgänge, Verfahren, Schritte und Stufen jedes Prozesses, der von einer bzw. einem in den Ansprüchen gezeigten Anordnung, Vorrichtung, System, Programm und Verfahren durchgeführt wird, können in jeder beliebigen Reihenfolge durchgeführt werden, sofern die Reihenfolge nicht durch „vor“, „bevor“ oder dergleichen angezeigt wird und sofern die Ausgabe von einem früheren Prozess nicht in einem späteren Prozess verwendet wird. Selbst wenn der Prozessablauf in den Ansprüchen, Ausführungsformen oder Darstellungen mit Ausdrücken wie „erste“ oder „nächste“ beschrieben wird, bedeutet das nicht unbedingt, dass der Prozess in dieser Reihenfolge durchgeführt werden muss.
Bezugszeichenliste
32: Signal, 52: Ansteuersignal, 54: Ansteuersignal, 56: Signal, 58: Betriebssteuersignal, 100: Batteriepack, 102: Anschluss, 104: Anschluss, 112: Batteriemodul, 114: Batteriemodul, 116: Batteriemodul, 122: Kanalwähler, 124: Kanalwähler, 126: Kanalwähler, 130: Systemsteuereinheit, 140: elektrische Energie übertragender Bus, 142: Bus mit niedrigem Potential, 144: Bus mit hohem Potential, 202: Anschluss, 204: Anschluss, 210: zusammengebaute Batterie, 212: Spannungsmanagementeinheit, 220: Ausgleichkorrektureinheit, 230: Schutzeinheit, 242: Anschluss, 244: Anschluss, 312: Spannungsmanagementeinheit, 330: Gleichspannungswandler, 412: elektrische Speicherzelle, 414: elektrische Speicherzelle, 416: elektrische Speicherzelle, 418: elektrische Speicherzelle, 432: Ausgleichkorrekturschaltung, 434: Ausgleichkorrekturschaltung, 436: Ausgleichkorrekturschaltung, 438: Ausgleichkorrekturschaltung, 443: Anschlusspunkt, 445: Anschlusspunkt, 447: Anschlusspunkt, 447: Anschlusspunkt, 545: Anschlusspunkt, 550: Induktivität, 552: Schaltelement, 554: Schaltelement, 562: Diode, 564: Diode, 570: Ausgleichsteuereinheit, 580: Spannungsüberwachungseinheit, 582: Spannungserfassungseinheit, 584: Spannungserfassungseinheit, 586: Differenzerfassungseinheit, 590: Modulsteuereinheit, 610: Transformator, 622: Schaltelement, 624: Schaltelement, 632: Diode, 634: Diode, 642: Entladesteuereinheit, 644: Ladesteuereinheit, 652: Stromerfassungseinheit, 654: Stromerfassungseinheit, 662: Kondensator, 664: Kondensator, 710: Modulmanagementeinheit, 720: Modulauswahleinheit, 730: Signalerzeugungseinheit, 800: Elektrofahrzeug, 810: Motor, 900: Batteriepack, 920: Batteriemodul, 932: Kanalwähler, 934: Kanalwähler, 940: Batteriemodul, 942: Stromerfassungseinheit, 944: Stromerfassungseinheit, 952: Umschalteinheit, 954: Umschalteinheit
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2011087377 [0002]
JP 2013243806 [0002]

Claims

Managementvorrichtung, die das Laden und Entladen mehrerer in Reihe geschalteter elektrischer Speicherzellen verwaltet und Folgendes aufweist: eine Ausgleicheinheit, die Spannungen der mehreren elektrischen Speicherzellen abgleicht; und eine Elektrizitätssende-/-empfangseinheit, die ohne Abschalten oder Umschalten einer elektrischen Verbindung zwischen (a) den mehreren elektrischen Speicherzellen und (b-1) einer Last, die elektrische Energie der mehreren elektrischen Speicherzellen verwendet, oder (b-2) einer Ladevorrichtung, die die mehreren elektrischen Speicherzellen auflädt, (i) elektrische Energie der mehreren elektrischen Speicherzellen zu einer externen Anordnung sendet, die von der Last und der Ladevorrichtung verschieden ist, oder (ii) elektrische Energie empfängt, die den mehreren elektrischen Speicherzellen von der externen Anordnung zugeführt wird.
Managementvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die externe Anordnung eine oder mehr elektrische Speicherzellen aufweist, die zwischen (a) den mehreren elektrischen Speicherzellen und (b-1) der Last oder (b-2) der Ladevorrichtung angeordnet sind und mit den mehreren elektrischen Speicherzellen in Reihe geschaltet sind.
Managementvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Elektrizitätssende-/-empfangseinheit eine Spannungseinstellungseinheit aufweist, die eine zu sendende oder zu empfangende Spannung auf jedweden Wert einstellt.
Managementvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Elektrizitätssende-/-empfangseinheit als Reaktion auf den Empfang eines Signals zum Beginnen des Sendens oder Empfangens von Elektrizität mit dem Senden bzw. Empfangen beginnt oder als Reaktion auf den Empfang eines Signals zum Beenden des Sendens oder Empfangens von Elektrizität das Senden bzw. Empfangen von Elektrizität beendet.
Managementvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Elektrizitätssende-/-empfangseinheit einen isolierten bidirektionalen Gleichspannungswandler aufweist.
Managementvorrichtung nach Anspruch 1, die ferner aufweist: eine Speichereinheit, die erste Kennungsinformationen und zweite Kennungsinformationen speichert, die jeder der mehreren elektrischen Speicherzellen bereitgestellt werden; und eine Kennungsinformationsumsetzungseinheit, die mit Bezug auf in der Speichereinheit gespeicherte Informationen die ersten Kennungsinformationen, die in einem von einer externen Komponente empfangenen Signal enthalten sind, in die zweiten Kennungsinformationen umsetzt und die zweiten Kennungsinformationen, die in einem an die externe Komponente zu sendenden Signal enthalten sind, in die ersten Kennungsinformationen umsetzt, wobei die zweiten Kennungsinformationen, die jeder der mehreren elektrischen Speicherzellen bereitgestellt werden, voneinander verschieden sind und die ersten Kennungsinformationen, die jeder der mehreren elektrischen Speicherzellen bereitgestellt werden, (i) von den zweiten Kennungsinformationen völlig verschieden oder (ii) mit den zweiten Kennungsinformationen völlig identisch sind.
Elektrische Speichervorrichtung, die Folgendes aufweist: die mehreren elektrischen Speicherzellen und die Managementvorrichtung nach Anspruch 1.
Elektrisches Speichersystem, das Folgendes aufweist: mehrere elektrische Speichervorrichtungen, die jeweils die elektrische Speichervorrichtung nach Anspruch 7 sind; eine elektrische Stromleitung, die elektrisch mit der Elektrizitätssende-/-empfangseinheit in jeder elektrischen Speichervorrichtung verbunden ist, damit elektrische Energie zwischen jedweden elektrischen Speichervorrichtungen übertragen werden kann; und eine Steuereinheit, die die Elektrizitätssende-/-empfangseinheit in wenigstens einer der elektrischen Speichervorrichtungen steuert, wobei die mehreren elektrischen Speicherzellen in jeder elektrischen Speichervorrichtung in Reihe geschaltet sind.
Elektrisches Speichersystem nach Anspruch 8, wobei Nennspannungen einer ersten elektrischen Speichervorrichtung und einer zweiten elektrischen Speichervorrichtung, die die mehreren elektrischen Speichervorrichtungen bilden, voneinander verschieden sind.
Elektrisches Speichersystem nach Anspruch 8, wobei eine Anzahl der mehreren elektrischen Speicherzellen, die in einer die mehreren elektrischen Speichervorrichtungen bildenden ersten elektrischen Speichervorrichtung enthalten sind, und eine Anzahl der mehreren elektrischen Speicherzellen, die in einer die mehreren elektrischen Speichervorrichtungen bildenden zweiten elektrischen Speichervorrichtung enthalten sind, voneinander verschieden sind.
Elektrisches Speichersystem nach Anspruch 9, wobei die Elektrizitätssende-/-empfangseinheit in wenigstens einer von der ersten elektrischen Speichervorrichtung und der zweiten elektrischen Speichervorrichtung einen bidirektionalen Gleichspannungswandler aufweist.
Elektrisches Speichersystem nach Anspruch 9, wobei: die erste elektrische Speichervorrichtung eine der mehreren elektrischen Speichervorrichtungen ist, die an einer stärksten Minuspolseite angeordnet ist; und ein Pluspolende und ein Minuspolende der mehreren elektrischen Speicherzellen in der ersten elektrischen Speichervorrichtung physisch mit der elektrischen Stromleitung und immer elektrisch mit der elektrischen Stromleitung verbunden sind.
Elektrisches Speichersystem nach Anspruch 8, wobei die Steuereinheit aufweist: eine Bestimmungseinheit, die auf Basis einer Spannung oder eines Ladezustands (SOC) von jeder der mehreren elektrischen Speicherzellen, die in jeder der mehreren elektrischen Speichervorrichtungen enthalten sind, (i) eine elektrische Speichervorrichtung, die Elektrizität zur elektrischen Stromleitung sendet, und (ii) eine elektrische Speichervorrichtung, die Elektrizität aus der elektrischen Stromleitung empfängt, bestimmt, wobei sie aus den mehreren elektrischen Speichervorrichtungen auswählt; und eine Anweisungserzeugungseinheit, die wenigstens eine von (i) einer Anweisung zum Veranlassen der Elektrizitätssende-/-empfangseinheit in der elektrischen Speichervorrichtung, die Elektrizität an die elektrische Stromleitung sendet, zum Beginnen eines Elektrizitätssendevorgangs und (ii) einer Anweisung zum Veranlassen der Elektrizitätssende-/-empfangseinheit in der elektrischen Speichervorrichtung, die Elektrizität aus der elektrischen Stromleitung empfängt, zum Beginnen eines Elektrizitätsempfangsvorgangs erzeugt.
Elektrisches Speichersystem nach Anspruch 13, wobei: die Bestimmungseinheit auf Basis einer Spannung oder eines Ladezustands (SOC) von jeder der mehreren elektrischen Speicherzellen, die in jeder der mehreren elektrischen Speichervorrichtungen enthalten sind, wenigstens eine von (i) einer elektrischen Speichervorrichtung, die den Elektrizitätssendevorgang beendet, und (ii) einer elektrischen Speichervorrichtung, die den Elektrizitätsempfangsvorgang beendet, bestimmt; und die Anweisungserzeugungseinheit wenigstens eine von (i) einer Anweisung zum Veranlassen der Elektrizitätssende-/-empfangseinheit in der elektrischen Speichervorrichtung, die den Elektrizitätssendevorgang beendet, zum Beenden eines Elektrizitätssendevorgangs und (ii) einer Anweisung zum Veranlassen der Elektrizitätssende-/-empfangseinheit in der elektrischen Speichervorrichtung, die den Elektrizitätsempfangsvorgang beendet, zum Beenden eines Elektrizitätsempfangsvorgangs erzeugt.
Elektrisches Speichersystem, das aufweist: mehrere elektrische Speichervorrichtungen und eine Steuereinheit, die jede der mehreren elektrischen Speichervorrichtungen steuert, wobei jede der mehreren elektrischen Speichervorrichtungen Folgendes aufweist: mehrere in Reihe geschaltete elektrische Speicherzellen, eine Ausgleicheinheit, die Spannungen der mehreren elektrischen Speicherzellen abgleicht; eine Speichereinheit, die erste Kennungsinformationen und zweite Kennungsinformationen speichert, die jeder der mehreren elektrischen Speicherzellen bereitgestellt werden; und eine Kennungsinformationsumsetzungseinheit, die mit Bezug auf in der Speichereinheit gespeicherte Informationen die ersten Kennungsinformationen, die in einem von der Steuereinheit empfangenen Signal enthalten sind, in die zweiten Kennungsinformationen umsetzt und die zweiten Kennungsinformationen, die in einem an die Steuereinheit zu sendenden Signal enthalten sind, in die ersten Kennungsinformationen umsetzt, wobei die mehreren elektrischen Speicherzellen in jeder elektrischen Speichervorrichtung in Reihe geschaltet sind, die ersten Kennungsinformationen, die jeder der mehreren elektrischen Speicherzellen bereitgestellt werden, voneinander verschieden sind, die ersten Kennungsinformationen, die jeder der mehreren elektrischen Speicherzellen bereitgestellt werden, (i) von den zweiten Kennungsinformationen völlig verschieden oder (ii) mit den zweiten Kennungsinformationen völlig identisch sind.
Elektrisches Speichersystem nach Anspruch 15, wobei in wenigstens einer der mehreren elektrischen Speichervorrichtungen die Ausgleicheinheit und sowohl die Speichereinheit als auch die Kennungsinformationsumsetzungseinheit in physisch verschiedenen Gehäusen angeordnet sind oder auf physisch verschiedenen Trägern angeordnet sind.
Elektrisches Speichersystem nach Anspruch 15, wobei wenigstens zwei der mehreren elektrischen Speichervorrichtungen parallelgeschaltet sind.
Elektrisches Speichersystem nach Anspruch 15, wobei wenigstens zwei der mehreren elektrischen Speichervorrichtungen in Reihe geschaltet sind.
Elektrische Anordnung, die aufweist: das elektrische Speichersystem nach Anspruch 8 und eine Last, die elektrische Energie des elektrischen Speichersystems verwendet.
Elektrische Anordnung, die aufweist: das elektrische Speichersystem nach Anspruch 15 und eine Last, die elektrische Energie des elektrischen Speichersystems verwendet.