电池组和电池组的控制系统技术方案

本发明专利技术提供一种电池组（１０），串联连接有多个二次电池（２），该电池组包括具有以充电时为反向连接的方向相对于该串联连接而并联连接的齐纳二极管（６）的第一旁路电路（１２）、和具有相对于该二次电池（２）和齐纳二极管（６）而并联地连接的压敏电阻器（４）的第二旁路电路（１４）。在此，所述齐纳二极管（６）的齐纳电压被设定为预定的第一电压值，并且，所述压敏电阻器（４）的压敏电压被设定为与所述第一电压值相等或比该第一电压值大的第二电压值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电池组及其控制系统。具体而言，涉及控制多个二次电池(cell 电池 单元、电池元件)串联连接而成的电池组的充放电(尤其是充电)的系统。本申请主张基于在2008年8月观日提出的日本专利申请第2008-219452号的优 先权，该申请的全部内容作为参照而加入到本说明书中。
技术介绍
将锂离子电池、镍氢电池以及其他的二次电池作为单电池元件，串联连接多个该 单电池元件而构成的电池组(assembled battery，也称为蓄电池或蓄电池组)作为能得到 高输出的电源，作为混合动力汽车等车辆的搭载用电源、或者个人电脑和便携通信设备的 电源，其重要性正在提高。特别是，对于将能以轻重量得到高能量密度的锂离子电池作为单 电池元件而将其串联连接多个而构成的电池组，期待其能作为车辆搭载用高输出电源而良 好地使用。在对作为电机驱动用电源而搭载于车辆的这种电池组的充放电进行控制的系统 中，在预定的时期(例如制动工作时)对该电池组进行的充电处理时，为了不会使该电池组 发生过充电而采取了各种对策。例如，在专利文献1中，公开了如下结构的电池组控制装置在构成电池组的多个 单电池元件的每一个上作为旁路电路而并联连接了齐纳二极管。在专利文献1中，记载了 能够通过上述结构的控制装置防止在电池组充电时对各单电池元件施加该齐纳二极管的 齐纳电压以上的电压。同样地，在专利文献2和专利文献3也公开了如下结构的电池组(蓄 电池)在串联连接的多个单电池元件的每一个上并联连接了齐纳二极管(恒压二极管)。另外，在上述专利文献1中公开了如下结构的电池组控制装置，即除了上述旁路 电路之外还作为过电压检测电路而与构成电池组的多个单电池元件的各个单电池元件并 联连接有齐纳电压与构成上述旁路电路的第一齐纳二极管的齐纳电压不同的第二齐纳二 极管和发光二极管。记载了 通过上述结构的控制装置，能通过上述旁路电路使每个单电 池元件的充电容量大致均勻，并且能通过上述过电压检测电路显示过电压状态的单电池元 件。在先技术文献专利文献1 日本特许公开第“平11-332115号”公报专利文献2 日本特许公开第“昭62-221826号”公报专利文献3 日本特许公开第“2002-238179号”公报
技术实现思路
但是，对于如上述专利文献1 3所记载的对构成电池组的各电池元件分别并联 连接1 2个齐纳二极管的电路结构，当产生了在充电时因某些原因而超过预定的上限电 压的高电压被施加到单电池元件上的状态时，还不能说是能足够可靠地防止由此对该单电池元件(进而电池组整体)带来的影响。尤其是单电池元件为锂离子电池(特别是非水电 解液型锂离子电池)的电池组的情况下，要求可靠地实现预先防止发生达到过充电状态而 在负电极析出锂这样的不良状况的故障防护(fail safe)功能。本专利技术是为了解决上述关于控制电池组的充电状态的以往的问题而做出的专利技术， 其一个目的在于提供一种具有如下故障防护功能的电池组以及控制电池组的充放电(特 别是充电)的系统，该故障防护功能是在发生了充电时会引起过充电状态那样的高电压被 施加到构成电池组的单电池元件上那样的状态时，也能够可靠地防止由此对电池组(以及 构成电池组的单电池元件)带来恶劣影响。为实现上述目的，由本专利技术提供的一种电池组是串联连接作为单电池元件的多个 二次电池而构成的电池组，其特征在于，具备第一旁路电路，其包括齐纳二极管，该齐纳二 极管相对于所述多个二次电池的串联连接以充电时成为反向连接的方向并联连接；和第二 旁路电路，其包括相对于所述二次电池及所述齐纳二极管并联连接的压敏电阻器。并且，所 述齐纳二极管的齐纳电压被确定成在对电池组施加了第一电压值时使所述第一旁路电路 通电，所述第一电压值被设定为比所述电池组的规定最大充电电压值高的预定的电压值， 并且，所述压敏电阻器的压敏电压被确定成在对电池组施加了第二电压值时使所述第二旁 路电路通电，所述第二电压值被设定为所述第一电压值以上的预定的电压值。在此公开的电池组中，包括具有基于预定的第一电压值而设定的齐纳电压值的齐 纳二极管(恒电压二极管)的第一旁路电路相对于多个二次电池(单电池元件)的串联连 接(串联电路)而并联地形成，除此之外，还作为第二旁路电路而具备包括相对于所述二次 电池和所述齐纳二极管而并联连接的压敏电阻器的第二旁路电路。并且，在本结构的电池 组中，该第二旁路电路所具有的压敏电阻器的压敏电压(即，指在压敏电阻器端子间开始 流动电流(例如基准电流1mA)时的端子间电压)基于与所述第一电压值相同或比其稍大 的第二电压值来进行设定。即，可以作为在充电时因某原因而施加到电池组上的异常电压 值而把握的第一电压V1与第二电压V2的关系为V1 ^ V2。典型的是V1 < V2。采用这种结构的结果，根据在此公开的电池组，在与以往的电池组同样地执行小 于预定的第一电压值的通常的输入充电电压下的充电处理，并且，不规则地由于某些原因 而发生了大于预定的规定最大充电电压值的电压、即第一电压V1以上的高电压被施加到电 池组上的状态时，能够通过使电流在具有基于第一电压V1而设定了齐纳电压的齐纳二极管 的第一旁路电路中流动，从而防止串联连接的二次电池的过充电。进而，在由于某些原因发 生了更大的电压、即第二电压V2以上的电压被施加到电池组上的状态(典型的是1秒以下 这样的瞬间的过电压输入状态)时，基于具有上述V1 SV2(优选V1 < V2)的关系的第二电 压V2而设定了压敏电压的第二旁路电路的压敏电阻器发生短路，高电压被旁路到该第二旁 路电路(即电流在第二旁路电路中流动)，结果能够保护串联连接的二次电池防止过充电。作为在此公开的电池组的一个优选方式，上述多个二次电池为锂离子电池。在该 方式下，优选的是上述第一旁路电路所具有的齐纳二极管的齐纳电压和上述第二旁路电路 所具有的压敏电阻器的压敏电压被设定为比与该齐纳二极管、压敏电阻器处于电路结构上 的并联关系的各个锂离子电池的规定最大充电电压值的合计值(例如，在与规定最大充电 电压值为4. IV的50个锂离子电池处于并联关系时为205V)高的电压值。当锂离子电池处于过充电时，有可能在负极侧发生金属锂析出等不良状况，因而不希望的。根据本结构的电池组，能够防止作为单电池元件的锂离子电池的过充电，未然地 防止锂向负极析出等的不良状况。另外，在此公开的电池组的优选的其他方式中，相对于由上述多个二次电池构成 的串联连接的整体而并联地形成了一个上述第一旁路电路，并且相对于由所述多个二次电 池构成的串联连接的整体和该第一旁路电路而并联地形成了一个第二旁路电路。在相关结构的电池组中，相对于包括电池组所含有的所有二次电池(单电池元 件)的串联连接，并联地形成一个第一旁路电路和一个第二旁路电路。因此，能够通过比较 简单的结构，保护构成电池组的二次电池(单电池元件)防止过充电。另外，在此公开的电池组的优选的其他方式中，相对于由所述多个二次电池构成 的串联连接的整体而并联地形成一个上述第一旁路电路，并且，相对于上述多个二次电池 的每一个而并联地形成多个第二旁路电路。在相关结构的电池组中，相对于包括电池组所含有的所有二次电池(单电池元 件)的串联连接而并联地形成一个第一旁路电路，并且，相本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种电池组，该电池组是串联连接多个二次电池而构成的，其特征在于，具备：第一旁路电路，其包括齐纳二极管，该齐纳二极管相对于所述多个二次电池的串联连接以充电时成为反向连接的方向并联连接；和第二旁路电路，其包括相对于所述二次电池及所述齐纳二极管并联连接的压敏电阻器，其中，所述齐纳二极管的齐纳电压被确定成在对电池组施加了第一电压值时使所述第一旁路电路通电，所述第一电压值被设定为比所述电池组的规定最大充电电压值高的预定的电压值，并且，所述压敏电阻器的压敏电压被确定成在对电池组施加了第二电压值时使所述第二旁路电路通电，所述第二电压值被设定为所述第一电压值以上的预定的电压值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：上木智善，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP