專利名稱：電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及經(jīng)由雙向轉(zhuǎn)換器并聯(lián)連接多個電池模塊而成的電源裝置，特別涉及能 在使各個電池模塊的電壓或剩余容量均衡化的同時進(jìn)行放電，或者進(jìn)行充電的電源裝置。
背景技術(shù)：
電源裝置通過經(jīng)由雙向轉(zhuǎn)換器而并聯(lián)連接多個電池模塊，能使輸出增大。各個電 池模塊通過經(jīng)由雙向轉(zhuǎn)換器進(jìn)行輸出，能使合計(jì)輸出增大。雙向轉(zhuǎn)換器能將電池模塊的直 流變換成交流后輸出，或者將交流變換成直流來對電池模塊進(jìn)行充電。該電路構(gòu)成的電源 裝置特征在于，不增大雙向轉(zhuǎn)換器的輸出，而通過增加電源裝置和雙向轉(zhuǎn)換器的個數(shù)，從而 能增大合計(jì)輸出。另外，還有如下特征，即使特定的電池模塊或雙向轉(zhuǎn)換器發(fā)生故障，也能 由其它的電池模塊和雙向轉(zhuǎn)換器來輸出交流，該電源裝置能作為大容量的電源裝置來使用 (參照專利文獻(xiàn)I)。
專利文獻(xiàn)I JP特開2001-286071號公報(bào)
若經(jīng)由雙向轉(zhuǎn)換器并聯(lián)連接多個電池模塊，則電池模塊的電壓或剩余容量有可能 會變得失衡。例如，在交換特定的電池模塊或者對特定的電池模塊進(jìn)行更新(refresh)時， 特定的電池模塊的電壓或剩余容量會變得失衡。若對電壓或剩余容量處于失衡的狀態(tài)下的 多個電池模塊一起進(jìn)行放電，則電壓低或剩余容量小的電池模塊會先進(jìn)入過放電狀態(tài)。由 于電池模塊的過放電使電池的電氣特性顯著降低并縮短壽命，因此為了防止過充電，需要 停止放電。因此，若成為特定的電池模塊的電壓降低到最低電壓、或者剩余容量減少而成為 過放電的狀態(tài)，則需要停止該電池模塊的放電，來防止過放電。
若電池模塊的電壓或剩余容量處于失衡狀態(tài)，則即使特定的電池模塊成為過放電 的狀態(tài)，其它的電池模塊也處于能進(jìn)行放電的狀態(tài)。因此，停止成為過放電的狀態(tài)的電池模 塊的放電，并通過從其它的電池模塊進(jìn)行放電，能有效地利用全部的電池模塊的電力。但 是，這種狀態(tài)在具備多個電池模塊的電源裝置中，并不一定能說就是理想的放電狀態(tài)。這是 因?yàn)椋籼囟ǖ碾姵啬K的電壓降低到最低電壓，或特定的電池模塊的剩余容量減少而成 為過放電狀態(tài)，會使該電池模塊劣化。另外，在停止處于過放電狀態(tài)的特定的電池模塊的放 電的狀態(tài)下，在從其它的能放電的電池模塊進(jìn)行放電的狀態(tài)中，從能放電的各電池模塊放 電的放電量增大，從而增大了各電池模塊的負(fù)擔(dān)，也會成為使這些電池模塊劣化的原因。
進(jìn)而，在多個電池模塊處于過放電的狀態(tài)的情況下，即使要停止這些電池模塊的 放電并從其它的能放電的電池模塊進(jìn)行放電，若能放電的電池模塊的合計(jì)的放電量不足規(guī) 定的放電量，則會產(chǎn)生不能進(jìn)行放電的問題。因此，若成為該狀態(tài)，則不管是否有能放電的 電池模塊，都不能有效地利用該電池模塊的電力。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于解決上述缺點(diǎn)而開發(fā)。本發(fā)明的重要的目的在于提供一種電源裝 置，即使在任意的電池模塊的電壓或剩余容量處于失衡的狀態(tài)，也不使哪個電池模塊過放電，從而能有效地防止特定的電池模塊的劣化，并且，在減少各個電池模塊的劣化程度的偏 差的同時，能有效率地輸出積蓄在全部的電池模塊中的電力。
另外，電池模塊的電壓或剩余容量會成為失衡的狀態(tài)的缺點(diǎn)能通過均衡化電池模 塊的電壓或剩余容量來消除。即，能通過專用的均衡化電路對剩余容量大的電池模塊進(jìn)行 放電來均衡化電池模塊。但是，使電池模塊在均衡化電路中放電來進(jìn)行均衡化的電源裝置 不僅會因?yàn)殡姵啬K的放電而無謂消耗電力，還需要對產(chǎn)生的焦耳熱進(jìn)行散熱。在此，經(jīng)由 雙向轉(zhuǎn)換器并聯(lián)連接多個電池模塊的電路構(gòu)成在大型的電源裝置中最合適，因此，電池模 塊的容量也會變大，因均衡化而放電的電力消耗變大，從而無謂的電力消耗變大，因焦耳熱 而產(chǎn)生的發(fā)熱量變得相當(dāng)大從而難以散熱，進(jìn)而，存在在放電中使用的負(fù)載電阻也需要使 用能耐受大電力的大元件等各種弊端。
本發(fā)明的其它的重要目的在于，提供一種電源裝置，能消除用于均衡化的無謂的 電力消耗，并防止因焦耳熱產(chǎn)生的發(fā)熱，并省略了放電中使用的大容量的負(fù)載電阻，不使哪 個電池模塊過放電，就能在均衡化全部電池模塊的同時進(jìn)行放電。
本發(fā)明的電源裝置經(jīng)由雙向轉(zhuǎn)換器2并聯(lián)連接多個電池模塊1，并將各個電池模 塊I的直流電力經(jīng)由與其連接的各個雙向轉(zhuǎn)換器2而輸出到輸出側(cè)，其中，雙向轉(zhuǎn)換器2將 電池模塊I的直流變換為輸出側(cè)的交流，并將輸出側(cè)的交流變換為電池側(cè)的直流。進(jìn)而，電 源裝置具備控制電路3，該控制電路3檢測各個電池模塊I的電壓或剩余容量，并控制雙 向轉(zhuǎn)換器2的電流限制值，控制電路3將與電壓低或剩余容量小的電池模塊I連接的雙向 轉(zhuǎn)換器2的放電電流限制值限制得比與電壓高或剩余容量大的電池模塊I連接的雙向轉(zhuǎn)換 器2的放電電流限制值要小，由此來均衡化各個電池模塊I的電壓或剩余容量。
以上的電源裝置特征在于，即使任意的電池模塊的電壓或剩余容量處于失衡的狀 態(tài)，都能不使哪個電池模塊過放電，而能有效地防止特定的電池模塊劣化，并能在減少各個 電池模塊的劣化程度的偏差的同時，有效率地將積蓄在全部的電池模塊中的電力輸出。這 是因?yàn)椋捎谝陨系碾娫囱b置將電壓降低或剩余容量小的電池模塊的放電電流限制值限制 得較小，在均衡化的同時進(jìn)行放電，因此能在防止該電池模塊的過放電的同時使全部的電 池模塊放電，由此能有效率地將積蓄在全部的電池模塊中的電力輸出。
以上的電源裝置由于在任意的電池模塊的電壓降低、或剩余容量減小從而產(chǎn)生失 衡的情況下，特定的電池模塊不是放電到成為過放電的狀態(tài)，而是在將電壓降低或剩余容 量變小的電池模塊的放電電流限制值限制得較小的同時從全部的電池模塊放電。由此，能 有效地防止特定的電池模塊過放電，且能在與其它的電池模塊均衡化的同時實(shí)現(xiàn)理想的放 電。如此，在具備多個電池模塊的電源裝置中，全部的電池模塊的電氣特性都統(tǒng)一到相同的 狀態(tài)，從而在使各電池模塊負(fù)擔(dān)的負(fù)載相等的同時進(jìn)行放電為理想狀況，由此，能有效地防 止各電池模塊之間產(chǎn)生劣化程度的偏差，能實(shí)現(xiàn)長壽命。
進(jìn)而，以上的電源裝置不會為了均衡化各個電池模塊而消耗無謂的電力，另外由 于不是使電池模塊進(jìn)行電阻放電來均衡化，因此能防止因用于均衡化的焦耳熱而產(chǎn)生的發(fā) 熱。進(jìn)而，由于不需要使電池模塊電阻放電來均衡化，因此能省略為了均衡化電池模塊而使 用的大容量的負(fù)載電阻。
本發(fā)明的電源裝置能由控制電路3將與電壓高或剩余容量大的電池模塊I連接的 雙向轉(zhuǎn)換器2的充電電流限制值控制得比與電壓低或剩余容量小的電池模塊I連接的雙向轉(zhuǎn)換器2的充電電流限制值要小，由此來均衡化各個電池模塊I的電壓或剩余容量。
以上的電源裝置不會使電壓高或剩余容量大的電池模塊過充電，能在電池模塊的 電壓或剩余容量均衡化的同時，有效率地對全部的電池模塊充電。
本發(fā)明的電源裝置能由控制電路3通過將與電壓最低或剩余容量最小的電池模 塊I連接的雙向轉(zhuǎn)換器2的放電電流限制值限制得比與其它的電池模塊I連接的雙向轉(zhuǎn)換 器2的放電電流限制值要小，這樣來進(jìn)行放電，由此來均衡化各個電池模塊I的電壓或剩余容量。
以上的電源裝置中，控制電路能以簡單的控制在均衡化電池模塊的同時進(jìn)行放 電。
本發(fā)明的電源裝置中，控制電路3能按照與各個電池模塊I的電壓或剩余容量的 比率相當(dāng)?shù)姆绞綄εc各個電池模塊I連接的雙向轉(zhuǎn)換器2的電流限制值進(jìn)行控制，來均衡 化各個電池模塊I的電壓或剩余容量。
以上的電源裝置能在迅速均衡化電池模塊的同時有效率地進(jìn)行放電。
本發(fā)明的電源裝置中，控制電路3能運(yùn)算全部的電池模塊I的電壓或剩余容量的 平均值，將與電壓或剩余容量比運(yùn)算出的平均值小的電池模塊I連接的雙向轉(zhuǎn)換器2的放 電電流限制值限制得比其它的雙向轉(zhuǎn)換器2的放電電流限制值要小，來均衡化各個電池模 塊I的電壓或剩余容量。
以上的電源裝置能以控制電路的簡單的控制，在均衡化電池模塊的同時有效率地 進(jìn)行放電。
本發(fā)明的電源裝置中，控制電路3能運(yùn)算全部的電池模塊I的電壓或剩余容量的 平均值，將與電壓或剩余容量比運(yùn)算出的平均值小的電池模塊I連接的雙向轉(zhuǎn)換器2的放 電電流限制值限制得比其它的雙向轉(zhuǎn)換器2的放電電流限制值要小，并隨著與平均值的差 變大，將與電壓或剩余容量比平均值小的電池模塊I連接的雙向轉(zhuǎn)換器2的放電電流限制 值限制得越小。
以上的電源裝置不會使電壓低或剩余容量小的電池模塊過放電，而能在迅速地進(jìn) 行均衡化的同時有效率地使全部電池模塊放電，由此能使合計(jì)輸出較大。
本發(fā)明的電源裝置中，控制電路3能運(yùn)算全部的電池模塊I的電壓或剩余容量的 平均值，將與電壓或剩余容量比運(yùn)算出的平均值大的電池模塊I連接的雙向轉(zhuǎn)換器2的充 電電流限制值限制得比其它的雙向轉(zhuǎn)換器2的充電電流限制值要小，來均衡化各個電池模 塊I的電壓或剩余容量。
以上的電源裝置能以控制電路的簡單的控制，在均衡化電池模塊的同時有效率地 進(jìn)行充電。
本發(fā)明的電源裝置中，控制電路3能運(yùn)算全部的電池模塊I的電壓或剩余容量的 平均值，將與電壓或剩余容量比運(yùn)算出的平均值大的電池模塊I連接的雙向轉(zhuǎn)換器2的充 電電流限制值限制得比其它的雙向轉(zhuǎn)換器2的充電電流限制值要小，并隨著與平均值的差 變大，將與電壓或剩余容量比平均值大的電池模塊I連接的雙向轉(zhuǎn)換器2的充電電流限制 值限制得越小。
以上的電源裝置不會使電壓高或剩余容量大的電池模塊過充電，而能在迅速地進(jìn) 行均衡化的同時有效率地對全部電池模塊充電。


圖1是本發(fā)明的一個實(shí)施例所涉及的電源裝置的概略構(gòu)成圖。
圖2是圖1所示的電源裝置的雙向轉(zhuǎn)換器的電路圖。
圖3是表示圖1所示的電源裝置在使剩余容量不同的電池模塊放電的同時進(jìn)行均 衡化的狀態(tài)的圖。
圖4是表示圖1所示的電源裝置在對剩余容量不同的電池模塊充電的同時進(jìn)行均 衡化的狀態(tài)的圖。
圖5是表示使圖3所示的狀態(tài)的電池模塊進(jìn)行放電的雙向轉(zhuǎn)換器的放電電流限制 值和放電電流的圖。
圖6是使剩余容量不同的電池模塊放電的雙向轉(zhuǎn)換器的放電電流限制值和放電 電流的其它的一例的圖。
圖7是使剩余容量不同的電池模塊放電的雙向轉(zhuǎn)換器的放電電流限制值和放電 電流的其它的一例的圖。
符號說明
I電池模塊
2雙向轉(zhuǎn)換器
3控制電路
4 電池
5開關(guān)元件
6開關(guān)電路
7輸出線
8檢測電路具體實(shí)施方式
下面，基于附圖來說明本發(fā)明的實(shí)施例。但是，以下所示的實(shí)施例是用于使本發(fā)明 的技術(shù)思想具體化的電源裝置的例示，本發(fā)明的電源裝置并不特定于以下的實(shí)施例。進(jìn)而， 為了易于理解權(quán)利要求，說明書將與實(shí)施例所示的部件對應(yīng)的編號添加于“權(quán)利要求”以及 “發(fā)明內(nèi)容”中所示的部件。但是，權(quán)利要求中所示的部件絕不特定于實(shí)施例中的部件。
圖1所示的電源裝置經(jīng)由雙向轉(zhuǎn)換器2并聯(lián)連接多個電池模塊I。電池模塊I具 備能充電的多個電池4。串聯(lián)連接多個電池4能提高輸出電壓，另外，并聯(lián)連接多個電池4 能增大輸出電流。電池模塊I的電池4能使用鋰離子電池、鋰聚合物電池、鎳氫電池、鎳鎘電 池、鉛電池等。電池模塊I根據(jù)串聯(lián)連接的電池4的數(shù)量來將輸出電壓設(shè)定為與用途相應(yīng) 的電壓。電池模塊I例如調(diào)整串聯(lián)連接的電池4的個數(shù)，來將輸出電壓設(shè)定為IOV 300V， 優(yōu)選設(shè)定為30V 200V。進(jìn)而，電池模塊I并聯(lián)連接多個電池4來增大輸出電流。經(jīng)由雙 向轉(zhuǎn)換器2并聯(lián)連接多個電池模塊I而成的電源裝置由于在大輸出的用途中使用，因此，串 聯(lián)連接電池4來提高輸出電壓，并且并聯(lián)連接電池4或使用大容量的電池4來增大輸出電 流。
雙向轉(zhuǎn)換器2將電池模塊I的直流變換為輸出側(cè)的交流進(jìn)行輸出，另外，將輸出側(cè)的交流變換為電池4側(cè)的直流來對電池模塊I進(jìn)行充電。圖2示出了雙向轉(zhuǎn)換器2的電路 圖。該雙向轉(zhuǎn)換器2具備將直流變換為交流，另外將交流變換為直流的開關(guān)元件5。該雙向 轉(zhuǎn)換器2切換該開關(guān)元件5的導(dǎo)通/截止，從而將直流變換為交流并輸出，另外，將輸入的 交流變換為直流來對電池模塊I進(jìn)行充電。該雙向轉(zhuǎn)換器2在電池模塊I的電壓比輸出側(cè) 高的狀態(tài)下切換開關(guān)元件5的導(dǎo)通/截止，從而將電池模塊I的直流變換為交流后輸出到 輸出側(cè)，在輸出側(cè)的電壓比電池模塊I高的狀態(tài)下切換開關(guān)元件5的導(dǎo)通/截止，從而將交 流變換為直流來對電池模塊I進(jìn)行充電。
圖2的雙向轉(zhuǎn)換器2將開關(guān)元件5的輸出直接連接到輸出側(cè)的輸出線7，但也可以 在開關(guān)元件的輸出側(cè)設(shè)置變壓器，用該變壓器進(jìn)行電壓變換后將交流輸出到輸出線。另外， 還能在開關(guān)元件的輸出側(cè)設(shè)置濾波器，使輸出波形成為正弦波后輸出到輸出線。
圖1的電源裝置由于經(jīng)由多個雙向轉(zhuǎn)換器2而并聯(lián)連接，因此，各個雙向轉(zhuǎn)換器2 的開關(guān)元件5彼此同步地進(jìn)行開關(guān)動作，來將直流變換為交流后輸出到輸出線7，另外，將 輸出線7的交流變換為直流來對電池模塊I進(jìn)行充電。
雙向轉(zhuǎn)換器2具備切換開關(guān)元件5的導(dǎo)通/截止的開關(guān)電路6。開關(guān)電路6控制 切換開關(guān)元件5的導(dǎo)通/截止的占空比，從而控制雙向轉(zhuǎn)換器2的放電電流限制值和充電 電流限制值。開關(guān)電路6通過拉長將開關(guān)元件5切換為導(dǎo)通的定時(timing)，即增大占空 比，來增大放電電流限制值和充電電流限制值。
為了同步地來切換各個雙向轉(zhuǎn)換器2的開關(guān)元件5的導(dǎo)通/截止，并對雙向轉(zhuǎn)換 器2的充電電流限制值和放電電流限制值進(jìn)行控制，從控制電路3對開關(guān)電路6輸入同步 信號和控制信號。
控制電路3根據(jù)各個電池模塊I的電壓或剩余容量來運(yùn)算各個雙向轉(zhuǎn)換器2的放 電電流限制值和充電電流限制值，并將控制信號輸出到開關(guān)電路6。另外，對各個雙向轉(zhuǎn)換 器2輸出同步信號，以使得同步地切換全部的雙向轉(zhuǎn)換器2的開關(guān)元件5的導(dǎo)通/截止，從 而輸出同相的交流。雙向轉(zhuǎn)換器2的開關(guān)電路6根據(jù)所輸入的控制信號來控制切換開關(guān)元 件5的導(dǎo)通/截止的占空比，從而控制放電電流限制值和充電電流限制值。另外，以同步信 號來切換開關(guān)元件5的導(dǎo)通/截止，從而將同相的交流輸出到輸出側(cè)。
控制電路3檢測各個電池模塊I的電壓或剩余容量，來控制雙向轉(zhuǎn)換器2的電流 限制值。圖2的電源裝置在各個電池模塊I中設(shè)置有用于檢測電池模塊I的電壓或剩余容 量的檢測電路8。就算不在電池模塊I中設(shè)置檢測電路8，檢測電池模塊I的電壓來控制雙 向轉(zhuǎn)換器2的電流限制值的控制電路3也能檢測電池模塊I的電壓來控制雙向轉(zhuǎn)換器2的 電流限制值。檢測剩余容量來控制雙向轉(zhuǎn)換器2的電流限制值的電源裝置用檢測電路8檢 測出電池模塊I的剩余容量，并將檢測出的剩余容量輸出給控制電路3。該檢測電路8對電 池模塊I的充放電電流進(jìn)行累計(jì)來運(yùn)算剩余容量，或者根據(jù)電池模塊I的電壓來運(yùn)算剩余 容量，進(jìn)而用電壓來補(bǔ)正根據(jù)充放電電流運(yùn)算出的剩余容量，由此檢測出剩余容量。
在對電池模塊I進(jìn)行放電的狀態(tài)下，控制電路3將與電壓低或剩余容量小的電池 模塊I連接的雙向轉(zhuǎn)換器2的放電電流限制值限制得比與電壓高或剩余容量大的電池模塊 I連接的雙向轉(zhuǎn)換器2的放電電流限制值要小，從而在使各個電池模塊I的電壓或剩余容量 均衡化的同時來進(jìn)行放電。
圖3示出使剩余容量不同的4組電池模塊A、B、C、D放電來均衡化的狀態(tài)。該圖示出使剩余容量70%的電池模塊B、剩余容量80%的電池模塊A、C、D放電來均衡化的狀態(tài)。 剩余容量小的電池模塊B將與其連接的雙向轉(zhuǎn)換器的放電電流限制值限制為比其它的雙向轉(zhuǎn)換器小的10A，將與其它的電池模塊A、C、D連接的雙向轉(zhuǎn)換器的放電電流限制值設(shè)為 40A，例示了以合計(jì)的放電電流為100A的狀態(tài)來進(jìn)行均衡化的狀態(tài)。由于剩余容量為70% 的電池模塊B經(jīng)由將放電電流限制值設(shè)為IOA的雙向轉(zhuǎn)換器而放電，因此，在設(shè)合計(jì)放電電流為100A的狀態(tài)下，以IOA來進(jìn)行放電。其它的電池模塊A、C、D以30A來進(jìn)行放電，從而使合計(jì)放電電流成為100A。
若在以上的狀態(tài)下來進(jìn)行放電，則放電電流小的電池模塊B與放電電流大的其它的電池模塊A、C、D相比，剩余容量的減少變少。因此，經(jīng)過了規(guī)定的時間后，剩余容量小的電池模塊B的剩余容量會與其它的電池模塊A、C、D的剩余容量變得相等。若剩余容量變得相等從而進(jìn)行均衡化后，之后，將放電電流限制值設(shè)定為相同的40A，以相同的電流即25A 來使全部的電池模塊A、B、C、D放電，從而設(shè)合計(jì)放電電流為100A。在該狀態(tài)下放電的各個電池模塊A、B、C、D由于剩余容量相等，因此同時地放電到剩余容量為0%為止。S卩，不用使特定的電池模塊過放電，就能使全部的電池模塊一起完全放電。
圖4示出對剩余容量不同的4組的電池模塊A、B、C、D進(jìn)行充電來均衡化的狀態(tài)。 該圖示出了對剩余容量為30%的電池模塊B、和剩余容量為20%的電池模塊A、C、D進(jìn)行充電來均衡化的狀態(tài)。剩余容量大的電池模塊B將與其連接的雙向轉(zhuǎn)換器的充電電流限制值設(shè)為10A，將與其它的電池模塊A、C、D連接的雙向轉(zhuǎn)換器的充電電流限制值設(shè)為40A，例示了以合計(jì)的充電電流為100A的狀態(tài)，來在充電的同時進(jìn)行均衡化的狀態(tài)。由于剩余容量為 30%的電池模塊B經(jīng)由將充電電流限制值設(shè)為IOA的雙向轉(zhuǎn)換器來進(jìn)行充電，因此在將合計(jì)充電電流設(shè)為100A的狀態(tài)下，以IOA來進(jìn)行充電。以30A來對其它的電池模塊A、C、D進(jìn)行充電，合計(jì)充電電流成為100A。
若在以上的狀態(tài)下進(jìn)行充電，則充電電流小的電池模塊B與充電電流大的其它的電池模塊A、C、D相比，剩余容量的增加變少。因此，經(jīng)過規(guī)定的時間后，剩余容量大的電池模塊B的剩余容量變得與其它的電池模塊A、C、D的剩余容量相等。剩余容量變得相等而進(jìn)行均衡化后，之后，將充電電流限制值設(shè)定為相同的40A，以相同的電流即25A來對全部的電池模塊A、B、C、D進(jìn)行充電，將合計(jì)充電電流設(shè)為100A。在該狀態(tài)下被充電的各個電池模塊A、B、C、D由于剩余容量相等，因此，同時地充電到剩余容量成為100%為止。S卩，不用使特定的電池模塊過充電，就能使全部的電池模塊一起滿充電。
控制電路3經(jīng)由雙向轉(zhuǎn)換器2的開關(guān)電路6來控制切換開關(guān)元件5的導(dǎo)通/截止的占空比，由此來控制雙向轉(zhuǎn)換器2的放電電流限制值或充電電流限制值。圖1和圖2的電源裝置的控制電路3檢測電池模塊I的剩余容量，根據(jù)該剩余容量來控制雙向轉(zhuǎn)換器2 的電流限制值，在使各個電池模塊I的剩余容量均衡化的同時進(jìn)行放電或者進(jìn)行充電。
圖5示出使圖3所示的狀態(tài)的電池模塊A、B、C、D放電的雙向轉(zhuǎn)換器的放電電流限制值和放電電流。如圖5所示，電源裝置用控制電路3將與剩余容量最小的電池模塊B連接的雙向轉(zhuǎn)換器2的放電電流限制值限制得比與其它的電池模塊A、C、D連接的雙向轉(zhuǎn)換器 2的放電電流限制值要小，由此來進(jìn)行放電，使各個電池模塊A、B、C、D的剩余容量均衡化。 在圖5的圖表中，外框部分表示放電電流限制值，斜線部分表示實(shí)際的放電電流值。
如圖6所示，電源裝置用控制電路3按照與各個電池模塊I的剩余容量的比率相當(dāng)?shù)姆绞絹砜刂婆c各個電池模塊連接的雙向轉(zhuǎn)換器的電流限制值，由此能使各個電池模塊的剩余容量均衡化。圖6示出使剩余容量為80%的電池模塊A、剩余容量為70%的電池模塊B、剩余容量為75 %的電池模塊C、和剩余容量為80 %的電池模塊D進(jìn)行放電來均衡化的狀態(tài)。由于電池模塊B、C的剩余容量較小，因此該電源裝置按照與剩余容量的比率相當(dāng)?shù)姆绞剑瑢⑴c電池模塊B、C連接的雙向轉(zhuǎn)換器的電流限制值控制得較小，S卩，將與電池模塊B 連接的雙向轉(zhuǎn)換器的放電電流限制值限制為10A，將與電池模塊C連接的雙向轉(zhuǎn)換器的放電電流限制值限制為20A，將與電池模塊A、D連接的雙向轉(zhuǎn)換器的放電電流限制值設(shè)定為 40A來進(jìn)行放電，從而均衡化全部的電池模塊的剩余容量。在設(shè)放電的合計(jì)電流為100A的狀態(tài)下，設(shè)電池模塊B的放電電流為10A，設(shè)電池模塊C的放電電流為20A，設(shè)電池模塊A、D 的放電電流為35A。如在該狀態(tài)下進(jìn)行放電，則電池模塊B、C的剩余容量的減少的比例與電池模塊A、D相比要少，進(jìn)而，電池模塊B的剩余容量的減少的比例比電池模塊C要小，經(jīng)過規(guī)定時間的放電后，剩余容量被均衡化。進(jìn)而，電源裝置的控制電路3能運(yùn)算全部電池模塊的電壓或剩余容量的平均值， 將與電壓或剩余容量比運(yùn)算出的平均值小的電池模塊連接的雙向轉(zhuǎn)換器2的放電電流限制值限制得比其它的雙向轉(zhuǎn)換器2要小，從而來均衡化各個電池模塊I的電壓或剩余容量。 電源裝置通過用控制電路3將與電壓或剩余容量比運(yùn)算出的平均值小的電池模塊I連接的雙向轉(zhuǎn)換器2的放電電流限制值限制得比其它的雙向轉(zhuǎn)換器2要小，并且隨著與平均值的差變大而將與電壓或剩余容量比平均值小的電池模塊I連接的雙向轉(zhuǎn)換器2的放電電流限制值限制得越小，由此能在使電池模塊I放電的同時進(jìn)行均衡化。
在圖7中示出該狀態(tài)。圖7中示出以電池模塊A、C、D的剩余容量為80%、電池模塊B的剩余容量為70%的狀態(tài)下來進(jìn)行均衡化的狀態(tài)。由于電池模塊A、B、C、D的剩余容量的平均值為77. 5%，因此電池模塊B的剩余容量比平均值低了 7. 5%。因此，通過將與剩余容量小于平均值的電池模塊B連接的雙向轉(zhuǎn)換器的放電電流限制值限制得較小來進(jìn)行放電，能均衡化電池模塊。另外，通過隨著與平均值的差變大而將電池模塊B的放電電流限制值限制得越小，能在使電池模塊進(jìn)行放電的同時迅速均衡化。
以上，以電池模塊I的剩余容量來控制雙向轉(zhuǎn)換器2的放電電流限制值，但也能以電池模塊I的電壓來控制雙向轉(zhuǎn)換器2的放電電流限制值，以使得與剩余容量相同，從而來均衡化電池模塊I。
進(jìn)而，電源裝置能在對電池模塊I充電的同時進(jìn)行均衡化。該電源裝置用控制電路3將與電壓高或剩余容量大的電池模塊I連接的雙向轉(zhuǎn)換器2的充電電流限制值控制得比與電壓低或剩余容量小的電池模塊I連接的雙向轉(zhuǎn)換器2的充電電流限制值要小，從而來均衡化各個電池模塊I的電壓或剩余容量。
以上的電源裝置與前述那樣進(jìn)行放電來均衡化的裝置相同，能用控制電路3來運(yùn)算全部的電池模塊I的電壓或剩余容量的平均值，將與電壓或剩余容量比運(yùn)算出的平均值大的電池模塊I連接的雙向轉(zhuǎn)換器2的充電電流限制值限制得比其它的雙向轉(zhuǎn)換器2的充電電流限制值要小，從而來均衡化各電池模塊I的電壓或剩余容量。該電源裝置用控制電路3將與電壓或剩余容量比運(yùn)算出的平均值大的電池模塊I連接的雙向轉(zhuǎn)換器2的充電電流限制值限制得比其它的雙向轉(zhuǎn)換器2的充電電流限制值要小，并隨著與平均值的差變大而將與電壓或剩余容量比平均值大的電池模塊I連接的雙向轉(zhuǎn)換器2的充電電流限制值限制得越小，由此能在迅速地將電池模塊I的電壓或剩余容量均衡化的同時進(jìn)行充電。
權(quán)利要求
1.一種電源裝置，如下構(gòu)成經(jīng)由雙向轉(zhuǎn)換器(2)并聯(lián)連接多個電池模塊(1)，并將各個電池模塊⑴的直流電カ經(jīng)由與其連接的各個雙向轉(zhuǎn)換器⑵而輸出到輸出側(cè)，其中，所述雙向轉(zhuǎn)換器(2)將所述電池模塊(I)的直流變換為輸出側(cè)的交流，并將輸出側(cè)的交流變換為電池(4)側(cè)的直流，所述電源裝置的特征在干， 所述電源裝置具備控制電路(3)，該控制電路(3)檢測各個電池模塊(I)的電壓或剰余容量，并控制雙向轉(zhuǎn)換器(2)的電流限制值， 所述控制電路(3)將與電壓低或剰余容量小的電池模塊(I)連接的雙向轉(zhuǎn)換器(2)的放電電流限制值限制得比與電壓高或剰余容量大的電池模塊⑴連接的雙向轉(zhuǎn)換器⑵的放電電流限制值要小，由此來均衡化各個電池模塊(I)的電壓或剰余容量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源裝置，其特征在干， 所述控制電路(3)將與電壓高或剰余容量大的電池模塊(I)連接的雙向轉(zhuǎn)換器(2)的充電電流限制值控制得比與電壓低或剰余容量小的電池模塊⑴連接的雙向轉(zhuǎn)換器⑵的充電電流限制值要小，由此來均衡化各個電池模塊(I)的電壓或剰余容量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電源裝置，其特征在干， 所述控制電路(3)通過將與電壓最低或剰余容量最小的電池模塊(I)連接的雙向轉(zhuǎn)換器⑵的放電電流限制值限制得比與其它的電池模塊⑴連接的雙向轉(zhuǎn)換器⑵的放電電流限制值要小，來進(jìn)行放電，由此來均衡化各個電池模塊(I)的電壓或剰余容量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的電源裝置，其特征在干， 所述控制電路(3)按照與各個電池模塊(I)的電壓或剰余容量的比率相當(dāng)?shù)姆绞剑瑢εc各個電池模塊(I)連接的雙向轉(zhuǎn)換器(2)的電流限制值進(jìn)行控制，來均衡化各個電池模塊(I)的電壓或剩余容量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電源裝置，其特征在干， 所述控制電路(3)運(yùn)算全部的電池模塊(I)的電壓或剰余容量的平均值，將與電壓或剰余容量比運(yùn)算出的平均值小的電池模塊(I)連接的雙向轉(zhuǎn)換器(2)的放電電流限制值限制得比其它的雙向轉(zhuǎn)換器(2)的放電電流限制值要小，來均衡化各個電池模塊(I)的電壓或剩余容量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電源裝置，其特征在干， 所述控制電路(3)運(yùn)算全部的電池模塊(I)的電壓或剰余容量的平均值，將與電壓或剰余容量比運(yùn)算出的平均值小的電池模塊(I)連接的雙向轉(zhuǎn)換器(2)的放電電流限制值限制得比其它的雙向轉(zhuǎn)換器(2)的放電電流限制值要小，并隨著與平均值的差變大，將與電壓或剩余容量比平均值小的電池模塊(I)連接的雙向轉(zhuǎn)換器(2)的放電電流限制值限制得越小。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電源裝置，其特征在干， 所述控制電路(3)運(yùn)算全部的電池模塊(I)的電壓或剰余容量的平均值，將與電壓或剰余容量比運(yùn)算出的平均值大的電池模塊(I)連接的雙向轉(zhuǎn)換器(2)的充電電流限制值限制得比其它的雙向轉(zhuǎn)換器⑵的充電電流限制值要小，來均衡化各個電池模塊⑴的電壓或剩余容量。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電源裝置，其特征在干， 所述控制電路(3)運(yùn)算全部的電池模塊(I)的電壓或剰余容量的平均值，將與電壓或剰余容量比運(yùn)算出的平均值大的電池模塊(I)連接的雙向轉(zhuǎn)換器(2)的充電電流限制值限制得比其它的雙向轉(zhuǎn)換器(2)的充電 電流限制值要小，并隨著與平均值的差變大，將與電壓或剩余容量比平均值大的電池模塊(I)連接的雙向轉(zhuǎn)換器(2)的充電電流限制值限制得越小。
全文摘要
提供電源裝置，消除用于均衡化的無謂的電力消耗，防止焦耳熱產(chǎn)生的發(fā)熱。能不使哪個電池模塊過放電地進(jìn)行有效的放電，從而有效率地輸出全部電池模塊中積蓄的電力。電源裝置經(jīng)由雙向轉(zhuǎn)換器(2)并聯(lián)連接多個電池模塊(1)，將各個電池模塊(1)的直流電力經(jīng)由與其連接的各個雙向轉(zhuǎn)換器2而輸出到輸出側(cè)。電源裝置具備檢測各個電池模塊(1)的電壓或剩余容量來控制雙向轉(zhuǎn)換器(2)的電流限制值的控制電路(3)，控制電路(3)將與電壓低或剩余容量小的電池模塊(1)連接的雙向轉(zhuǎn)換器(2)的放電電流限制值限制得比與電壓高或剩余容量大的電池模塊1連接的雙向轉(zhuǎn)換器2的放電電流限制值要小，來均衡化各個電池模塊(1)的電壓或剩余容量。
文檔編號H02J7/00GK103036268SQ201210361900
公開日2013年4月10日 申請日期2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者山口昌男 申請人:三洋電機(jī)株式會社