[发明专利]电池包均衡装置

说明书

技术领域

本发明涉及电池包均衡装置，尤其涉及使电池包中串联连接的各单元电池的充电状态均衡的装置。

背景技术

作为电池，存在使用电池包的情况，电池包能够通过串联连接独立的单元电池而对负载侧以期望的电压提供电流。对于这种电池包（电池），经常使用的类型是通过采用可充电单元电池，根据充电量（充电率）的降低进行再充电而能够重复使用的类型。注意，近年来，锂离子电池常被用作这种类型电池包的单元电池。

当前，电池包具有当重复充电和放电时出现各单元电池的充电状态非均一的趋势，并且如图8中所示，即使在使用对单元电池1-3整体充电来实现充满电状态的处理的情况下，仍存在出现各个单元电池1-3的充电率（充电量）C1-C3非均一的情况。大体上，单元电池1已被成功充满电至充电率C1=100%，但对单元电池2和3的充电处理在充电率C2、C3<100%的状态下结束，所以仍有还可充电的剩余容量。

在该电池包中，当出现单元电池的充电率C1-C3非均一时，在具有最小充电率C3的单元电池3的放电完成（充电率R3=0%）时，具有较高充电率C1、C2的单元电池1、2中仍有能放电的剩余电荷（充电率R1、R2）。当再次充电该电池包之时，通过向各单元电池1-3的剩余量补充充电来达到充满电状态，因此，在具有最多剩余量的单元电池1充满电，而具有较少剩余量的单元电池2、3未充满电时，充电处理结束。

基于这个原因，在电池包中加入了用于对各单元电池的非均一充电量执行均衡处理的电路（电池包均衡装置）。

作为这种电池包均衡装置，例如有这样的提案（日本特开2006-246645号公报，日本特开2005-328642号公报）：当各单元电池的最高充电率和最低充电率之间的差值大于或等于某一值时，利用电容器移动电荷，使各单元电池的充电量的非均一变得均衡。对于各单元电池的充电量的这种非均一，除了利用电容器的方案以外，还有采用如下均衡处理的情况（日本特开2009-38876号公报）：通过发热电阻器传导电流来消耗电流。注意，通常通过检测单元电池的电压或计算其充电率等来检查各单元电池的充电量的非均一。

注意，在日本特开2009-38876号公报中，当单元电池之间关于基准电压，如最低电压的电压差大于或等于阈值时，执行该均衡处理，而在这时，随着单元电池的充电量变少（随着单元电池充电量被逐渐消耗），充电量的下降速度将非常迅速地变大，因此建议使用较大的阈值。

在这种电池包均衡装置中，如果根据单元电池之间充电量（电压或充电率）的差值是否超过阈值来执行均衡处理，而不考虑电池包整体的充电量，那么例如在单元电池之间的充满电量非均一的情况下，将频繁执行均衡处理。注意，最初在制造时可通过选择使这种单元电池之间充满电量的非均一较小，但这费时费力，而且随着充电和放电的重复进行，这种非均一有变大的趋势，所以这不是根本解决办法。

在电池包的该均衡处理中，会出现因电容器或发热电阻器传导电流而引起的能量损耗，并且所充入的电功率会被无用地消耗，因此频繁执行该均衡处理会导致充电操作增加和电功率的无用消耗。

更具体地，如图9中所示，例如，如果在充电量小时执行电池包的均衡处理，之后执行对电池包充电的操作，那么可能存在单元电池达到充满电状态前的状态下结束充电处理的情况（图中虚线部分）。结果，存在电池包具有在仍有一些剩余充电容量时就结束充电的特点的问题。

相反，如图10中所示，例如，如果在接近充满电状态时执行电池包的均衡处理，则可能存在单元电池仍有剩余充电量的状态下结束放电的情况（图中虚线部分）。结果，存在电池包具有在仍残余一些充电量时就结束放电的特点的问题。

然而，在安装于电动车辆的电池包中，在设定为进行充电处理的同时还进行该均衡处理以实现预定充电率的情况下，这不会成为大问题。更具体地，例如在行驶期间能够由内燃机充电的混合动力电动车辆(HEV)中，设定为在充电率约为50%时使用，使得在行驶期间可以重复充电和放电，并且将与单元电池之间充电量（充电率）的差值相比较的阈值设定为很大，使得不频繁执行均衡处理，这就足够了。此外，例如在没有装配内燃机的电动车辆（EV）中，通过在充电时执行均衡处理可避免频繁执行均衡处理，从而在充电时各单元电池被充满电。