[发明专利]电池系统、具备其的车辆以及电池系统的限流状态检测法

说明书

技术领域

本发明主要涉及最适于对使车辆行驶的电动机提供电力的车辆用电源装置的电池系统、具备此电池系统的车辆以及电池系统的限流状态检测方法，尤其是涉及将多个电池元件并联连接和串联连接而使输出或电池容量增大的电池系统、具备此电池系统的车辆以及电池系统的限流状态检测方法。

背景技术

电池系统能够通过将电池元件串联连接来提高输出电压，或者通过将电池元件并联连接来增大输出总电流及充电容量。因此，向车辆行驶的电动机提供电力并要求大输出、大容量的电池系统是将多个电池元件串联连接或并联连接。这样的电池系统，在通过电动机给车辆加速或在使车辆行驶的状态下进行放电以向电动机提供电力，且在剩余容量变少的状态下，通过发电机或外部的充电器进行充电。另外，在车辆的再生制动中，也可用发电机进行充电。对于将多个电池元件并联连接的大电流、大容量特性的电池系统而言，重要的是使并联连接的各电池元件中均等地流动电流，并在相同的状态下使用。电池元件的不均衡是使特定的电池元件劣化的原因。

为了防止这种弊端，正在开发用于使并联连接的电池的电流均等化的电池系统(参照专利文献1)。

专利文献1：JP特开2006-345660号公报

专利文献1所述的电池系统中，并联连接了由多个电池元件串联连接形成的串联电池单元。此电池系统为了在各串联电池单元中，使电流均等地流动而连接有恒流电路。此电池系统可使串联电池单元内流动的电流均等。

但是，在电池系统中，随着使用的电池元件的个数增加，设在任意一个电池元件的电流切断部由于某种原因处于切断状态的几率也随之增大。例如，为了安全地使用电池元件，内置有CID(Current Interrupt Device：电流中断器件)或PTC(Positive Temperature Coefficient：正温度系数)元件等的限流(电流限制)元件。这些限流元件，例如，如果电池元件的内压变得非常高时就会切断电流或当电池元件中流动过电流时会切断或限制电流，由此来提高电池的安全性。

连接有多个具备限流元件的电池元件的电池系统，其通过限流元件切断或限制已成为异常状态的电池元件的电流来提高电池的安全性。例如，在串联连接有电池单元的电池系统中，只要任意一个电池元件的电流切断构件成为切断状态，则电池系统中不会流动电流，因此能简单地辨别。但是，在并联连接有多个电池元件的电池系统中，即使特定的电池元件的电流切断构件成为切断状态，由于与此电池元件并联连接的其他电池元件中有电流流动，那么电池系统整体流动的电流量或电压值不变，所以不能检测出电流切断构件的切断状态。

相同地，并不局限于电流的完全切断状态，例如，即使PTC元件进行工作(trip)而使任意一个电池元件的通电量受到限制的情况下，由于与该电池元件并联连接的其他电池元件中有电流流动，所以不能检测出限流状态。

或者，不局限于电流切断构件，在任意一个电池元件中电池元件的连接不良或发生断线的情况也相同，由于与产生电流切断或受限制的电池元件并联连接的其他电池元件中有电流流动，所以不能检测出接触不良状态。

由此，任意一个电池元件的通电量减少的状态下，电池系统就不能正常地充放电。例如，如图6所示，在将作为并联连接了3个电池元件2的并联电池单元进行串联连接而成的电池组中，如果一个电池元件2B的电流切断部9B成为切断状态而不能正常充放电，则只有并联连接的2个电池元件2成为被充放电的状态。由于其他的并联电池单元是3个电池单元进行并联连接，所以电流切断部9B成为切断状态时，并联电池单元成为以3/2的电流被充放电的状态。在限制能充放电的最大电流的电池系统中，特定的电池元件2B成为不能正常充放电的状态时，与其并联连接的电池元件2中成为过电流流动的状态。电池系统是基于电池元件的容许电流来确定系统的最大电流的。例如，在并联连接了3个电池元件2的电池系统中，以电池元件2的容许电流的大约3倍作为系统的最大电流。但是，3个电池元件的1个电流切断构件9B成为切断状态时，2个电池元件成为较大电流流动的状态。该状态下，电池元件的容许电流的2倍的电流成为电池系统的最大电流，最大电流降低为2/3。

因此，在将多个电池元件并联连接的电池系统中，只要检测出电池元件的电流切断部的切断状态，就将电池系统的最大电流限制得较小或者停止充放电，由此能够安全地充放电。例如，在混合动力车所使用的电池系统中，在检测出电池元件的电流切断部的切断状态下，仅许可利用电池系统来进行发动机的启动，停止基于电池系统的行驶、即停止充电或放电，对驾驶员提示“电池异常”或“送修理厂”等的显示，由此可安全利用。