二次電池系統的電壓平衡裝置的製作方法

2023-06-09 04:14:01 7

專利名稱：二次電池系統的電壓平衡裝置的製作方法
技術領域：
本發明通常涉及二次電池系統，尤其涉及能夠調節包括串聯連接的二次電池的單元的電壓平衡的二次電池系統。
背景技術：
近年來，為了應對空氣汙染和全球變暖，響應於減少二氧化碳排放量的要求，汽車產業不斷研發電動車輛(EV)和混合電動內燃車輛以引入市場。還努力研發足以驅動電動馬達的二次電池，這是使得這類車輛實際可用的關鍵。在這類車輛所使用的二次電池中，通常串聯配置有多個二次電池。然而，如果串聯連接的二次電池在電壓上有差異，則電壓與其它二次電池的電壓相比較小的二次電池不能完全充電，這導致單元的整體性能劣化。由於該原因，儘可能均勻地對這些電池充電很重要。日本特開2001-268815公開了一種使串聯連接的二次電池均勻充電的想法。其中，通過使用藉助於電力變壓器所產生的電流，通過開關對各二次電池間歇充電，並且根據檢測到的各二次電池的充電狀態來改變開關的速率，以實現對所有的二次電池均勻充電。

發明內容
然而，在日本特開2001-268815中，由於使用了電力變壓器，所製造的二次電池系統的重量和成本不能令人滿意。為了解決前述問題，本發明提供了一種二次電池系統，其包括串聯連接的多個二次電池；多個第一二極體，分別具有陽極(anode)和陰極(cathode)，其中，陽極連接至相應的二次電池的負電極(negative electrode)；多個第二二極體，分別具有陽極和陰極，其中，陰極連接至相應的二次電池的正電極(positive electrode)，並且陽極連接至相應的第一二極體的陰極；多個電容器，分別連接至第一二極體的陰極和相應的第二二極體的陽極之間的連接部；以及交流電源，其通過各電容器連接至各連接部，其中，該交流電源能夠選擇性地工作以產生交流電壓。在本發明的二次電池系統中，在無需使用電力變壓器的情況下利用簡單的電路來進行二次電池的電壓平衡調節，從而實現了二次電池系統的重量和成本令人滿意。


參考附圖來進行本文說明，其中，所有附圖中相同的附圖標記指代相同的部件，並且圖1是示出本發明第一實施例的二次電池系統的結構的電路的示意圖；圖2是示出雙極型鋰離子二次電池的結構的橫截面圖；圖3是包括安裝有二極體安裝基板的外殼的電池模塊的立體圖；圖4是示出本發明第一實施例的二次電池系統的第一變形例的電路的示意圖；圖5是示出本發明第一實施例的二次電池系統的第二變形例的電路的示意圖；圖6是用於模擬本發明第一實施例的二次電池系統的電路的示意圖；圖7A是示出圖6所示電路的電壓相對於充電電流變化的二次電池的電壓依賴性的模擬結果的圖形；圖7B是示出圖6所示電路的電壓相對於充電電流相等的二次電池的電壓依賴性的模擬結果的圖形；圖8A 8C是示出圖6所示電路的電壓相對於充電電流變化的二次電池的脈衝頻率依賴性的模擬結果的圖形；圖9是示出圖6所示電路使用1 μ F電容器的模擬結果的圖形；圖10是示出應用於機動車輛時本發明第一實施例的二次電池系統的控制單元所執行的操作步驟的流程圖；圖11是示出電池模塊和逆變器之間的關係的示意圖；圖12是示出應用於機動車輛時本發明第一實施例的二次電池系統的變形例的控制單元所執行的操作步驟的流程圖；圖13是示出根據本發明第二實施例的二次電池系統的結構的電路的示意圖；圖14是示出本發明第二實施例的二次電池系統的能量流的流程圖；圖15Α是示出二次電池的V-I特性的圖形；圖15Β是示出電壓V1和二次電池的電壓Vb之間的關係的圖形；圖16是示出對利用串聯連接的32個電解電容器來代替第二實施例的二次電池系統中串聯連接的二次電池的電路進行充電的實驗的結果的圖形；圖17是示出根據本發明第三實施例的二次電池系統的結構的電路的示意圖；圖18是示出第三實施例的二次電池系統的結構的第一變形例的電路的示意圖， 其中，在第一二極體的陰極和第二二極體的陽極之間的連接部與電容器之間分別配置有開關；以及圖19是示出第三實施例的二次電池系統的結構的第二變形例的電路的示意圖， 其中，在第二二極體的陰極和各二次電池的正電極之間分別配置有開關。
具體實施例方式以下參考附圖來詳細說明包括本發明的二次電池系統的實施例。第一實施例的二次電池系統包括電壓為Vl Vn的二次電池20_1 20_η、二極體101、電容值為Cl Cn的電容器10_1 10_η、電容器Ccom_noiz、電阻值為R的電阻器 30和AC電源102。由於電容器Cconuioiz表示通常用於去除由逆變器產生的共模噪聲的電容器，因此省略了對該電容器的詳細說明。來自AC電源102的上端子的電流通過電容器 Ccom_noiz最終流入AC電源102的下端子。當電路的布線長時，可以將電容器Cconuioiz安裝在電池系統100中以降低噪聲。各個二次電池20_1 20_n是例如構成電池的最小單位的、為諸如圖2所示雙極型二次電池的單電池(cell)。然而，在本發明中，二次電池不限於所公開的電池。即，可以使用包括串聯連接的多個單電池的任何類型的二次電池。換言之，可以使用各種類型的二次電池。如圖2所示，雙極型鋰離子二次電池200包括彼此堆疊的多個單電池(二次電池)210。更具體地，雙極型鋰離子二次電池200具有各自包括集電體214的多個電極，其中，集電體214的一面形成有正極活性物質層212並且另一面形成有負極活性物質層211。 這些電極被配置為一個電極上形成的正極活性物質層212面對另一電極上形成的負極活性物質層211。在正極活性物質層212和負極活性物質層213之間配置有離子導電層213， 結果是這些電極和離子導電層213交替地彼此堆疊。利用層壓膜230氣密密封包括堆疊的單電池210的發電單元220。二極體101是具有整流功能的電子元件。二極體101具有陽極(輸入端子)和陰極(輸出端子)，並且其特徵在於，當施加有小於預定閾值的正向偏壓時，二極體101不導通，而當施加有大於預定閾值的正向偏壓時(即，當陽極的電位高於陰極的電位時)，二極體101導通(S卩，電流從陽極流向陰極)。此外，當導通時，二極體101展現低阻抗，並且其輸出電壓固定為閾值電壓。矽二極體可用作二極體101。如圖所示的，各二極體101包括二極體 IOlaUOlb0各電容器10_1 10_n是利用電容累積並釋放電荷的無源元件。當在高頻下工作時，電容器展現低阻抗，而當在低頻下工作時，電容器展現高阻抗。因而，電容器10_1 10_n可用作用於阻隔直流(即，DC)的元件。對於各電容器10_1 10_n，優選使用陶瓷電容器、鋁電解電容器和/或塑料膜電容器。即，如果使用在故障時誘發短路的一類電容器， 則圖1所示的第一實施例的二次電池系統往往會示出由於電容器10_1 10_n中的至少一個電容器在故障期間短路，因此對AC電源102施加二次電池20_1 20_n的高DC電壓 Vl Vn中的相應的高DC電壓，由此導致系統的普遍故障。因此，優選使用在故障時誘發開路的一類電容器。通過使用這種電容器，提供了可靠的二次電池系統。電阻器30是向電路提供阻抗以限制該電路中流動的電流並降低施加至該電路的電壓的無源元件。由鍍鉻金屬薄膜層構成的片式電阻器可用作電阻器30。AC電源102是能夠至少輸出通過將完全充電的單電池的電壓與兩個二極體IOla 和IOlb的閾值電壓相加所提供的電壓幅度的脈衝的裝置。例如，如果完全充電的單電池 10_1的電壓Vl是4. 2V、並且兩個二極體IOla和IOlb的閾值電壓分別為0. 6V和0. 6V，則 AC電源102應該是能夠輸出電壓幅度為5. 4V的脈衝的裝置。可以將二極體101、電容器10_1 10_n、電阻器30和AC電源102配置在層壓膜 230的外側。即，例如，可以將這些元件安裝在電池模塊的外殼(金屬殼)，在該電池模塊中安裝有各自均利用層壓膜230進行了氣密密封的多個發電單元220。圖3是示出具有外殼301的電池模塊300的示意圖，在外殼301上安裝了布置有二極體101的基板310。在圖3中，各二極體101與電池模塊300的外殼301隔開了與基板 310的厚度d相對應的距離。優選將厚度d確定為小於10mm，結果使得所有的二極體101 均配置在相對於電池模塊300的外殼301小於IOmm的距離內。由於二極體101的閾值電壓(即，由二極體所引起的壓降)的溫度依賴性較高，因此該閾值電壓影響調節二次電池的電壓平衡的準確度。即，如後面將說明的，在第一實施例的二次電池系統中，二次電池的電壓根據二極體101的閾值電壓的分散精度而平衡。因此，二極體101配置在電池模塊300 的金屬外殼301附近熱導率大且溫度分布小的位置處，結果使得二極體101的溫度分布小。 通過將所有的二極體101都配置在相對於外殼301約IOmm的距離內，可以提高二次電池的電壓平衡的準確度。優選將二極體101配置為儘可能彼此靠近。如圖1所示，二極體101、電容器10_1 10_n、電阻器30和AC電源102構成了對二次電池充電以調節各二次電池的電壓平衡的電路(以下將被稱為充電電路100)。為了利用充電電路100對各單電池(即，各二次電池)充電，使各單電池210的電極端子(即，集電體214)露出到層壓膜230的外側並且連接至充電電路100。對於使各單電池210的電極端子露出到層壓膜230的外側，存在各種方法。例如，方法之一是使用包括齒部和柄部的梳狀柔性布線基板。為了製造梳狀柔性布線基板，製備既具有以下的結構又具有以下的布線的構造在該結構中，各齒從柄部的末端延伸至各齒的前端，各單電池210 的集電體214通過該布線與各齒的前端接觸，並且該布線引向露出到層壓膜230的外側的柄部的端部。即，在層壓膜230的內側，柔性布線基板的各齒的前端被配置為固定接觸各單電池210的集電體214，並且通過柔性布線基板的柄部的端部露出到層壓膜230的外側，發電單元220可以保持被層壓膜230氣密密封。利用該配置，各單電池210的電極端子可以露出到層壓膜230的外側以與充電電路100相連接。如圖1所示，充電電路100連接至各二次電池20_1 20_n。即，各第一二極體IOla 的陽極分別連接至二次電池20_1 20_n的負電極，各第二二極體IOlb的陰極分別連接至二次電池20_1 20_n的正電極，並且第一二極體IOla和第二二極體IOlb的各連接部分別經由電容器10_1 10_n連接至AC電源102。在電容器10_1 10_n和AC電源102之間，配置有共用的電阻器30。由於如此配置了電阻器30，因此電流流過電阻器30以選擇性地對電容器10_1 10_n充電和放電。由於設置了電阻器30，因此可對流過二極體101的電流進行控制，由此可以使用小型二極體(即，容許電流值小的二極體)。由於使用這種小型二極體，因此可以使二次電池系統的大小緊湊並使成本降低。如圖1所示的充電電路100那樣，可以在全部的電容器10_1 10_11和AC電源 102之間設置共用的電阻器30。然而，如果需要，則如圖4所示，可以在各個電容器10_1 10_n和AC電源102之間放置電阻值為Rl 1 的各個電阻器30_1 30_n。由於在AC電源102和全部的電容器10_1 10_n之間設置了電阻器30_1 30_n，因此電流流過電阻器 30_1 30_n以對電容器10_1 10_n進行充電和放電。在該配置中，各電阻器30_1 30_ η的電阻值Rl 1 為圖1的充電電路100所使用的電阻器30的電阻值R的「η」倍。艮口， 各電阻值Rl 1 是通過將電阻器30的電阻值R與串聯連接的二次電池的數量「η」相乘所提供的。據此，對圖4的充電電路100中的各個電容器10_1 10_η進行充電的時間常數(即，通過將電容值與電阻值相乘所提供的數值)等於圖1的充電電路的時間常數。因此，圖4的充電電路100與圖1的充電電路具有相同的效果。在圖1的充電電路100中，僅使用一個電阻器30，因而與圖4的充電電路100相比較，圖1的充電電路100的優點在於無需考慮電阻器30_1 30_η的電阻值Rl Ι η的相對分散。如圖5所示，如果需要，則可以採用以下的變形例在各第一二極體IOla的陽極和各個二次電池20_1 20_n的負電極之間，或者在各第二二極體IOlb的陰極和各個二次電池20_1 20_n的正電極之間配置電阻值為Rl Rm(其中，m = n+1)的各個電阻器40_1 40_m。在該配置中布置電阻器40_1 40_m使電流流過電阻器40_1 40_m，以對電容器 10_1 10_n充電和放電。此外，在該配置中，各電阻器40_1 40_m的各電阻值Rl Rm 為圖1的充電電路100所使用的電阻器30的電阻值R的「η」倍。S卩，各電阻值Rl Rm是通過將電阻器30的電阻值R與串聯連接的二次電池的數量「η」相乘所提供的。據此，對各個電容器10_1 10_η進行充電的時間常數等於圖1的充電電路的時間常數。因此，圖5 的充電電路與圖1或圖4的充電電路具有相同的效果。以下將說明圖1所示的本發明第一實施例的二次電池系統的操作。在初始狀態、 即從AC電源102輸出電壓脈衝的時刻之前的狀態下，二極體IOla和IOlb未導通，因而第一二極體IOla的陰極和第二二極體IOlb的陽極之間的二極體連接部P處於高阻抗狀態。 然而，由於漏電流流過二極體IOla和101b，因此二極體連接部P處的電位通常為二次電池 20_1 20_n的正電極的電位和同一二次電池的負電極的電位之間的值。來自AC電源102的輸出電壓在短時間內從Hi變為Lo。由於各電容器10_1 10_ η在高頻下工作時導通，因此二極體連接部P處的電位快速下降。據此，第一二極體IOla被施加了正向電壓，並且當該電壓達到其閾值電壓時，第一二極體IOla導通。由於已導通的第一二極體IOla的壓降固定為閾值電壓，因此二極體連接部P處的電位被鉗位(即，該電位保持為給定值)。利用從各個二次電池20_1 20_η的負電極流向第一二極體IOla和電阻器30的電流對各電容器10_1 10_η進行充電。來自AC電源102的輸出電壓在短時間內從Lo變為Hi。由於各電容器10_1 10_ η在高頻下工作時導通，因此二極體連接部P處的電位快速上升。據此，第二二極體IOlb被施加了正向電壓，並且當該電壓達到其閾值電壓時，第二二極體IOlb導通。由於已導通的第二二極體IOlb的壓降固定為閾值電壓，因此各二次電池的正電極處的電位被鉗位為通過使二極體連接部P處的「Hi」電位下降與閾值電壓相對應的電壓所提供的電位。利用流過各個第二二極體IOlb和電阻30的電流對各電容器10_1 10_11進行放電，並且利用從各個電容器10_1 10_n通過第二二極體IOlb流向各二次電池20_1 20_n的正電極的電流對各二次電池20_1 20_n進行充電。在這種狀態下，當將AC電源102的輸出幅度設置為通過將第一二極體IOla和第二二極體IOlb的閾值電壓與完全充電的二次電池的電壓(以下稱為「充電完成電壓」)相加所提供的值時，各二次電池被施加了充電完成電壓。例如，當充電完成電壓為4. 2V並且二極體IOla和IOlb的閾值電壓均為0. 6V時，將AC電源102的輸出幅度設置為5. 4V。據此，即使電池由於充電率低而具有較低的電壓或者由於充電率高而具有較高的電壓，也可以向各二次電池施加大小相同的充電完成電壓。大小與二次電池的電壓和充電完成電壓之間的差成比例的電流從各電容器10_1 10_n流向相應的二次電池20_1 20_n，結果是各二次電池20_1 20_11被充電。因此，利用高的充電電流對充電率低的二次電池進行充電， 並且利用低的充電電流對充電率高的二次電池進行充電，從而二次電池20_1 20_n的電壓Vl Vn根據二極體101的閾值電壓的分散精度而平衡。因此，第一實施例的二次電池系統以高精度平衡二次電池的電壓。在本實施例中，電容器10_1 10_n用於對二次電池20_1 20_n充電並且阻隔或濾除直流(DC)。S卩，由於電容器10_1 10_n阻隔功能，因此通過僅使用一個AC電源102使得電壓不同的那些二次電池20_1 20_n可以共同地僅被施加了電壓脈衝的交流成分。因而，在本實施例的二次電池系統中，通過調節二次電池的電壓平衡，可以實現二次電池系統的輕量化和低成本化。以下將說明模擬第一實施例的二次電池系統的結果。圖6是示出用於模擬的二次電池系統的電路的示意圖。該模擬電路是圖5所示的二次電池系統的略微變形。如圖6所示，在模擬中，二次電池20a由於充電率低而具有較低的電壓VI，並且二次電池20d的電壓V4和充電率均高於二次電池20a的電壓Vl和充電率。二次電池20b和 20c分別具有固定的電壓100V和50V。二次電池20b和20c是完全充電的二次電池，並且它們串聯連接。固定二次電池20b和20c的電壓表示在電池20b、20c中不可能進行進一步充電。即，認為AC電源102所施加的電壓幅度與二次電池20b和20c的電壓是平衡的。AC 電源102的電壓幅度為5. 5V，並且脈衝的頻率為500kHz。電阻器30a 30d的電阻值Rl R4均為5 Ω。電容器IOa和IOb的電容值Cl和C2均為0. 1 μ F。圖7Α是示出圖6的模擬電路在二次電池20a的電壓Vl為3. 5V並且二次電池20d 的電壓V4為3. 7V的情況下的模擬結果的圖形。由於充電率為100%的二次電池的電壓約為4. 2V，因此二次電池20a、20d的充電率低於充電率為100%的二次電池的充電率。由菱形和正方形所標記的波形分別示出流過圖6的電阻器30a和30b的電流。由圓形和三角形所標記的波形分別示出流過圖6的電阻器30c和30d的電流。從圖7A的圖形可看出，通過電阻器30a和30b流向具有較低的電壓Vl的二次電池20a的充電電流的值高於通過電阻器30c和30d流向具有較高的電壓V4的二次電池20d的充電電流。這表示以各個電壓VI、 V4變得平衡的方式對二次電池20a和20d進行充電。圖7B是示出圖6的模擬電路在二次電池20a的電壓Vl和二次電池20d的電壓 V4均為3. 5V的情況下的模擬結果的圖形。與圖7A的情況不同，在圖7B的情況下，通過電阻器30a和30b流向二次電池20a的充電電流示出與通過電阻器30c和30d流向二次電池 20d的充電電流相同的值。即，在這種情況下，在保持各個電壓Vl和V4的平衡值的狀態下對二次電池20a和20d進行充電。圖8A是示出圖6的模擬電路在二次電池20a的電壓Vl為3. 3V、二次電池20d的電壓V4為3. 5V並且AC電源102的脈衝頻率為500kHz的情況下的模擬結果的圖形。圖8B 是示出圖6的電路在除了 AC電源102的脈衝頻率為IOOkHz以外、其它條件均與圖8A的情況相同的情況下的模擬結果的圖形。圖8C是示出圖6的電路在除了 AC電源102的脈衝頻率為IOkHz以外、其它條件均與圖8A的情況相同的情況下的模擬結果的圖形。當將圖8A、8B和8C的圖形彼此進行比較時，顯然，流過電阻器30a和30b (或者電阻器30c和30d)的電流的平均值在圖8C的情況下最低。該平均值在圖8B的情況下較大， 並且該平均值在圖8A的情況下最大。圖8C的模擬所使用的IOkHz的脈衝頻率與100μ s 的周期相對應。該周期(即，IOOys)比與電阻器30a 30d和電容器10a、10b的時間常數相對應的頻率大100倍以上。如果來自AC電源102的AC電流的周期相對於時間常數過大，則與充電電流具有峰值水平的時間段相比較，充電電流具有較低水平的時間段延長，並因而平衡二次電池20a、20d的電壓V1、V4需要更長的時間。即，如果AC電源提供周期相對於時間常數過大的交流電流，則充電電流的平均值下降，並因而對二次電池進行充電的效
率變低。因此，期望將來自AC電源102的交流電壓的周期設置為比以下的時間常數小100 倍的水平該時間常數是通過將電阻器30a 30d的電阻值Rl R4與電容器10a、10b的電容值C1、C2相乘所獲得的。利用該限制，可以在更短的時間內對二次電池進行充電，並且平滑地實現二次電池的電壓平衡。圖9是示出在電容器10a、10b的電容值Cl、C2均為1 μ F的情況下在圖6的模擬電路中執行模擬的結果的圖形。即，在圖9的情況下，除了電容器10a、10b的電容值C1、C2 均從為0. IyF變為IyF以外，其它條件與圖8C的條件相同。當將圖8C和圖9的圖形進行比較時，顯然，通過使電容器10a、10b的電容值Cl、C2均從0. IyF增加至1 μ F，二次電池20a、20d的充電電流的平均值增大了。圖9的圖形示出在除了電容器10a、10b的電容值C1、C2均從0. 1 μ F變為1 μ F並且脈衝頻率從IOOkHz變為IOkHZ以外、與圖8Β的條件相同的條件下獲得的結果。當將圖 9和圖8Β的圖形進行比較時，顯然，二次電池20a、20d的充電電流的平均值大致相同。這表示，如果電容器IOaUOb的電容值C1、C2均從0. 1 μ F增加至1 μ F，則脈衝頻率從IOOkHz 縮減到1/10倍的IOkHz將得到大致相同的充電電流的平均值。以下參考圖10的流程圖來說明將本發明實施例的二次電池系統應用於機動車輛的情況。以下將藉助於操作步驟來說明該流程圖。要注意，可以通過使用存儲在控制裝置的存儲器中的程序來自動執行S1000 S1008的操作步驟。例如，這種控制裝置或控制器可以是以下的微型計算機，該微型計算機包括隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)和中央處理單元(CPU)以及用以接收監測值和/或測量值並輸出由軟體指示的相關命令的各種輸入和輸出連接。通過由CPU執行通常作為軟體程序存儲在ROM中的程序來進行這些操作步驟。儘管將該程序描述為是利用軟體實現的，但可以利用硬體組件來實現該程序的全部或部分。另外，代替單機型控制裝置，當在機動車輛中實施時，可以將該程序併入到標準引擎控制單元中。在步驟S1000中，測量所有的二次電池的電壓。將測量出的電壓存儲在控制裝置的存儲裝置中，或存儲在利用程序可存取的存儲裝置中。在引擎啟動之前(即，在接通(Key ON)點火開關之前)執行操作步驟SlOOO和後一操作步驟S1001。由於各二次電池的電壓緩慢恢復或下降，因此在停止機動車輛之後，執行引擎啟動前的電壓的診斷。在步驟S1001中，如果二次電池的最高檢測電壓和二次電池的最低檢測電壓之間的差大於閾值，則設置電壓調節標誌。該閾值是基於二次電池的電壓的測量準確度所確定的。即，由於二次電池的電壓測量準確度針對5V約為1%，因此將該閾值設置為50mV。因而，如果檢測到大於50mV的電壓差，則期望設置判斷為二次電池的電壓實質上不平衡的電壓調節標誌。當二次電池的電壓不平衡非常小時，二次電池系統不工作。由此有效地實現了二次電池的電壓調節。當設置了電壓調節標誌時，在步驟S1005中，在車輛的引擎停止之後再次測量各二次電池的電壓，並且在步驟S1006中，接通(ON)AC電源以向各二次電池施加電壓脈衝。在步驟S1002中，在接通點火開關(ignition key)之後，車輛變為可運行。如以下將說明的，在逆變器工作期間，即在車輛運行中，不執行電壓的測量和二次電池的充電。
在步驟S1003中，判斷是否斷開(OFF) 了點火開關。如果判斷為斷開了點火開關，則在檢測到逆變器的工作由於開關斷開(Key OFF)狀況而已停止之後，程序進入步驟
51004。圖11是示出電池模塊300和逆變器(例如，三相逆變器)1100之間的關係的說明圖。如上所述，在電池模塊300中安裝有各自利用層壓膜進行了氣密密封的多個發電單元。 電池模塊300用於向逆變器1100饋給DC電壓。逆變器1100包括包含U相上開關、V相上開關和W相上開關的上臂以及包含U相下開關、V相下開關和W相下開關的下臂。利用從控制電路1120輸出的控制信號，以接通/斷開(0N/0FF)的方式控制上臂和下臂的6個開關，以在直流和交流(AC)之間執行轉換。U相上開關和U相下開關之間的連接部、V相上開關和V相下開關之間的連接部以及W相上開關和W相下開關之間的連接部分別構成向三相 AC馬達供電以驅動該三相AC馬達的U相輸出端子、V相輸出端子和W相輸出端子。這種逆變器結構是本領域的常識，因此在圖11中沒有詳細示出該結構。此外，也可以採用其它的逆變器設計。控制電路1120可以是執行如參考圖10所述的程序的控制裝置。可選地，控制電路120可以是單獨的控制裝置。在根據車輛停止運行而停止逆變器1100之前，構成電池模塊300的二次電池的電壓由於利用逆變器1100產生的大電流的充電/放電影響而大幅變化。例如，如果在電壓保持下降的放電期間利用本發明實施例的二次電池系統對二次電池進行充電，則電壓平衡效果趨於不充分。因此，通過停止逆變器1100的工作、並通過在二次電池的電壓保持固定的期間進行電池充電，可以有效地實現電壓平衡。在步驟S1004中，判斷電壓調節標誌是否是Hi。如果電壓調節標誌不是Hi，則程序進入步驟S1008以關閉二次電池系統。相反，如果電壓調節標誌是Hi，則程序進入步驟
51005。在步驟S1005中，系統等待2分鐘，並然後測量二次電池的電壓。等待2分鐘的原因是2分鐘是使二次電池達到充分穩定狀態所需的近似時間量。因此，該等待時間可以根據二次電池的特性而適當變化，即該等待時間可以通過執行用於找出二次電池達到充分穩定狀態所需的時間的實驗來確定。將測量出的各二次電池的電壓存儲在控制裝置的存儲裝置中，或存儲在利用程序可存取的存儲裝置中。在步驟S1006中，接通(ON)AC電源。為了將各二次電池的電壓設置為測量出的電壓中的最大值，強制AC電源輸出通過將1.2V與電池的最大電壓相加所提供的電壓幅度的脈衝。將這些輸出脈衝饋入二次電池。要注意，1.2V的值是通過考慮由圖1、圖4和圖5所示的二極體101的閾值電壓引起的壓降所確定的。來自AC電源的電壓脈衝的周期是以下的值，該值與通過將電阻器30 (或者30_1 30_n)的電阻值R (或者Rl 1 或Rm)與電容器10_1 10_n的電容值Cl Cn相乘所獲得的時間常數相比小了 100倍。在步驟S1007中，判斷是否已經過去了預定時間。優選地，該預定時間是按以下方式確定的。首先，將參考表存儲在存儲裝置中，其中，該表表示二次電池的最大電壓和二次電池的最小電壓之間的差與AC電源的工作時間之間的最佳關係。然後，將實際測量出的二次電池的最大電壓和二次電池的最小電壓之間的差應用於該參考表以查找出最佳的預定時間。優選在每次需要時確定時間，這是因為，如果二次電池的電壓差異大，則電壓較低的二次電池與其它電池相比需要更長的時間來達到較高的電壓。因而，優選根據二次電池的最大電壓和二次電池的最小電壓之間的差來改變AC電源的工作時間。如果充電時間過長， 則充電效率低。如果充電時間過短，則不能充分校正電壓差異。在步驟S1008中，關閉二次電池系統。圖10是將本發明第一實施例的二次電池系統應用於機動車輛的例子。然而，本文所述的二次電池系統還可以以其它的方式應用於機動車輛。圖12是將本文所述的二次電池系統應用於機動車輛的第二實施例所使用的流程圖。圖12的流程圖與圖10的流程圖的不同之處在於，圖12的流程圖不具有與圖10的流程圖中的步驟S1003和S1005相對應的操作步驟。即，在圖10的流程圖中，在斷開開關(圖10 的步驟S1003)之後，在步驟S1006中使AC電源工作。在圖12的流程圖中，在不斷開開關的情況下(即，在驅動逆變器時)使AC電源工作(圖12的步驟S1006)。利用這種處理，無需等待圖10的流程圖中二次電池的電壓達到穩定狀態所需的時間(圖10的步驟S1005)。 因此，可以縮短二次電池的充電時間。省略了對圖12的流程圖中與圖10的流程圖的步驟相對應的步驟的解釋。可以將本文所述的電池模塊(二次電池)300安裝在位於電動車輛的車體中央的座椅下方。當該系統安裝於這種位置時，車室(vehicle cabin)和行李箱(trunk room)可以具有更大的自由空間。然而，電池模塊(二次電池)300的位置不限於這種位置。S卩，可以將本文公開的本發明實施例的二次電池系統安裝至行李箱中的下部位置或設置在車輛前部的機艙(engine room)中的下部位置。通過在混合電動內燃車輛和/或電動車輛中使用本發明的實施例，車輛可以持續很長時間並且可以作為高可靠性的車輛。前面已經說明了本發明第一實施例的二次電池系統和安裝有該系統的機動車輛。現在說明第一實施例的二次電池系統的優點。通過調節配置在串聯電路中的二次電池的電壓平衡，二次電池系統的輕量化和低成本化效果顯著。另外，可以以高準確度平衡二次電池的電壓。以下參考圖13 16來詳細說明本發明的二次電池系統的第二實施例。省略了對與第一實施例的基本部分相對應的基本部分的詳細論述。第二實施例和第一實施例的不同之處在於在第一實施例中，從二次電池系統的外部向AC電源102供電，而在第二實施例中，由二次電池系統的二次電池向AC電源102A 供電。此外，在第二實施例中，與第一實施例的情況不同，測量各二次電池20_1 20_n的電壓值Vl Vn，並且基於該測量結果來對各二次電池20_1 20_n進行充電。圖13所示的第二實施例的二次電池系統包括電壓值為Vl Vn的二次電池 20_1 20_n、二極體101、電容值為Cl Cn的電容器10_1 10_n、DC/DC轉換器105、可變電壓電源106、單相逆變器108、電流表107、電池控制集成電路(IC) 104和開關109_1 109_n。DC/DC轉換器105、可變電壓電源106和單相逆變器108構成AC電源102A。與第一實施例不同，圖13的電路不具有電阻器。這是因為，用於對電容器10_1 10_11進行充電/放電的電流所流經的布線必然具有可用作電阻器的阻抗。然而，如果需要， 可如第一實施例那樣使用電阻器。二次電池20_1 20_n在輸出規格方面與第一實施例的二次電池20_1 20_n相同，並且構成聯合電池(即，包括被配置為彼此連接的多個電池模塊的電池單元)。然而，二次電池20_1 20_n可以是多個電池元件(即，串聯連接的雙極型單電池)、多個單電池單元(即，分別利用層壓膜進行了密封的疊層式二次電池或雙極型二次電池)或者多個電池模塊(即，被配置為彼此連接的多個單電池單元)。AC電源102A是能夠至少輸出通過將各完全充電的二次電池20_1 20_n的電壓與二極體IOla和IOlb的閾值電壓相加所提供的電壓幅度的脈衝的裝置。施加至DC/DC轉換器105的電壓是串聯連接的所有二次電池20_1 20_n的輸出電壓，並且DC/DC轉換器105用於將該輸出電壓降低至可變電壓電源106的電壓水平。例如，DC/DC轉換器105將由串聯連接的二次電池20_1 20_n所提供的400V的電壓水平轉換成12V的水平。可變電壓電源106用於根據來自電池控制IC 104的控制信號將DC/DC轉換器105 輸出的電壓(例如，12V)轉換成期望的電壓。該期望的電壓是通過將兩個二極體IOla和 IOlb的閾值電壓與完全充電的二次電池20_1 20_n的電壓相加所提供的電壓(例如， 4V)。單相逆變器108用於將來自可變電壓電源106的DC電壓轉換成AC電壓脈衝。單相逆變器108包括串聯連接的上開關108H和下開關108L。上開關108H和下開關108L 分別根據來自電池控制IC 104的控制信號而接通/斷開(0N/0FF)。通過採用「先開後合 (break before make) 」的控制，以一旦一個開關斷開則另一個開關接通的方式來進行這兩個開關108H和108L的切換。當上開關108H處於接通狀態並且下開關108L處於斷開狀態時，單相逆變器108輸出與從可變電壓電源106輸出的電壓相等的Hi電壓。當下開關108L 處於接通狀態並且上開關108H處於斷開狀態時，單相逆變器108輸出與串聯連接的二次電池20_1 20_n的負電極的電壓相等的Lo電壓。因此，單相逆變器108用於向各電容器 10_1 10_n饋給包括Hi電壓和Lo電壓的AC電壓。單相逆變器08用於將來自可變電壓電源106的DC電壓轉換成AC電壓。可變電壓電源106還能夠改變其輸出電壓。因此，包括單相逆變器108和可變電壓電源106的組合的AC電源102A構成可以輸出可變輸出電壓的可變電壓AC電源。優選地，來自AC電源102A的AC電壓的周期是比以下的時間常數小100倍的周期， 該時間常數是由各電容器10_1 10_n的電容值Cl Cn和用於對電容器10_1 10_n進行充電/放電的電流所流經的電路具有的電阻確定的。在升高充電電流之後，可以縮短使充電電流保持下降的時間。因此，可以減小充電電流的平均值和峰電流之間的差，並由此可以縮短充電時間。在可變電壓電源106和單相逆變器108之間串聯配置有電流表107。通過測量來自AC電源102A的輸出電流(即，來自單相逆變器108的輸出電流)，電流表107能夠測量對串聯連接的二次電池20_1 20_11進行充電的充電電流。S卩，電流表107用於測量對二次電池20_1 20_n中的一個或多個二次電池進行充電的充電電流。更具體地，當接通單相逆變器108的上開關108H時，即當單相逆變器108輸出Hi電壓時，測量流過單相逆變器 108和二次電池20_1 20_n的充電電流。在各電容器10_1 10_n和單相逆變器108之間分別串聯配置有開關109_1 109_n。通過選擇開關109_1 109_n之一併使所選擇的開關處於接通狀態，僅使二次電池20_1 20_n之一通過所選擇的開關進入要充電狀態。以下將進入要充電狀態的二次電池稱為所選擇的二次電池20。當然，可以使用兩個或更多個所選擇的二次電池。例如， 各開關109_1 109_n可以是在矽半導體基板上形成的MOSFET開關。如果測量二次電池 20_1 20_n的電壓Vl Vn和對二次電池20_1 20_n進行充電無需分開，則可以移除開關 109_1 109_n。電池控制IC 104用於控制可變電壓電源106、電流表107、單相逆變器108和開關 109_1 109_n。電池控制IC 104可以由例如ASIC (專用集成電路)或FPGA (現場可編程門陣列)構成。電池控制IC 104內具有可以由R0M(只讀存儲器)或RAM(隨機存取存儲器)構成的存儲裝置。在第二實施例中，從二次電池系統中二次電池20_1 20_n的整體電路提供對二次電池20_1 20_n進行充電的AC電力。在這種連接關係下，參考圖14來說明第二實施例的二次電池系統中的能量流。串聯連接的二次電池20_1 20_n的整體電路的諸如400V等的輸出電壓由於DC/ DC轉換器105和可變電壓電源106的功能而被轉換成例如4V。由此轉換成的DC電壓由於單相逆變器108的功能而被轉換成AC電壓。由於電容器10_1 10_n的DC阻隔或濾除， 將電力饋入保持彼此電絕緣的二次電池20_1 20_n(即，絕緣電力傳輸)。由於各二極體 101的整流功能，AC電壓轉換成DC電壓，並且將充電電流饋入二次電池20_1 20_n。與連接至電壓較高的二次電池的二極體101相比較，連接至電壓較低的二次電池的另一二極體 101被施加了大的電壓。由於各二極體101的電壓-電流特性呈指數，因此大量的能量從施加有高電壓的二極體101返回至施加有較小電壓的另一二極體101。從串聯連接的二次電池20_1 20_n的整體電路向DC/DC轉換器105提供電力(S卩，能量)。由於第二實施例的二次電池系統使用這樣的能量流，因此無需外部電源。即，通過使二次電池20_1 20_n的整體電路放電，產生用於對低電壓電池進行充電需要消耗的能量。因而，無需藉助於外部電源，可以僅利用二次電池系統(例如，僅利用車輛)來有效地進行二次電池的電壓平衡。以下將解釋用於測量根據第二實施例的串聯連接的各二次電池20_1 20_n的電壓Vl Vn的方法和用於對電壓低的二次電池進行充電的方法。當在以下說明中不指定具體的二次電池20_1 20_n作為針對測量所選擇的電池時，則將所選擇的電池的電壓稱為電壓Vb0通過藉助於電池控制IC 104使開關109_1 109_n之一處於接通狀態，使要測量的二次電池20_1 20_n之一進入要充電狀態。可變電壓電源106的電壓V以恆定速度增大，並且使單相逆變器108工作。在此期間，對電流表107測量出的電流I進行採樣以得到電壓V和電流I之間的關係(以下被稱為V-I特性)，並將該關係存儲在電池控制IC 104 中。如果需要，則電壓V可以是從電池控制IC 104提供給可變電壓電源106的控制電壓。從圖15A的圖形可看出，V-I特性根據電池電壓Vb而變化。電流表107測量出的電流I是用於對各二次電池20_1 20_n進行充電的充電電流，並且將該充電電流通過相應的二極體IOlb饋入二次電池中所選擇的二次電池。由於連接至所選擇的二次電池的二極體IOlb被施加有大的電壓，因此無論電池電壓Vb如何，流過二極體IOlb的充電電流都增大。根據由此得到的V-I特性，檢查給定電流I1處的電壓V1，並且將電壓V1與預先製備的示出電壓V1和二次電池的電壓Vb之間的關係的數據表進行比較，以找出所選擇的二次電池的電壓Vb。圖15B是示出電壓V1和二次電池的電壓Vb之間的關係的圖形。如上述那樣，測量所有的二次電池20_1 20_n的電壓Vl Vn。然後，僅使二次電池20_1 20_n中電壓Vb低的一個二次電池進入要充電狀態。即，僅接通開關109_1 109_n中與二次電池20_1 20_n中所選擇的二次電池相關聯的一個開關。利用電池控制 IC 104，預先確定保持進行充電操作的充電時間，並且將可變電壓電源106的電壓預先確定為適當的值。然後，通過使單相逆變器108工作，開始對所選擇的二次電池進行充電。利用這些步驟，可以僅對電壓下降了的所選擇的二次電池進行充電。如上所述，在第二實施例中，在對所選擇的二次電池進行充電期間，測量其它的二次電池20_1 20_11的電壓。並且，如果電池控制IC 104判斷為完成了對所選擇的二次電池的充電，則斷開開關109_1 109_n中位於所選擇的二次電池的充電線路中的那個開關。 之後，以大致相同的方式執行其它的二次電池的充電。即，在本實施例中，二次電池的電壓平衡的控制準確度決定於電池控制IC 104的精度而不是充電電路的精度，由此提高了充電準確度。通過僅對電壓Vb較低的所選擇的二次電池進行充電，可以實現二次電池20_1 20_n的電壓平衡。在改變各二次電池的充電電壓時，測量充電電流，從而根據各二次電池的V-I特性找出用於有效地對電池進行充電所需的電壓。因而，電池控制電路無需提供用於測量二次電池的電壓的功能，並由此可以實現二次電池系統的低成本化。如果測量出的V-I特性示出異常現象，即如果測量出的V-I特性與(傾向於當不存在充電電流時發生的)圖15A的圖形所示的V-I特性大不同，則可以判斷為從可變電壓電源106延伸至各二次電池20_1 20_n的電路存在問題。因此，在第二實施例中，可以檢測到在從可變電壓電源106至各二次電池20_1 20_n的電路中可能發生的任何問題，從而提高了本發明的二次電池系統的可靠性。圖16是示出對利用串聯連接的32 (三十二)個電解電容器替換這裡所述的串聯連接的二次電池的電路進行充電的實驗的結果的圖形。電解電容器在累積電荷時改變電壓，這與各二次電池相同。因此，可以通過利用電解電容器替換二次電池來考慮本發明的效^ ο利用小電流對電壓高的電容器進行充電，並且串聯連接的電容器執行整體放電， 由此作為結果，電壓高的電容器被放電。以及作為結果，電壓低的電容器被充電。因此，在本發明的第二實施例中，如圖16的圖形所示，可以快速平衡電解電容器的電壓。除第一實施例具有的優點以外，第二實施例的二次電池系統具有以下優點。當放電時，串聯連接的二次電池變為可以對電壓低的電池進行充電的電力源。因此，無需將二次電池與外部電源相連接，並由此僅利用二次電池系統(即，僅利用車輛)就有效地實現了二次電池的充電狀態平衡。在充電期間測量各二次電池的電壓，並且當電池控制IC判斷為二次電池的充電完成時，斷開被充電的二次電池的充電電路中的開關，由此完成對二次電池的充電。由於二次電池的電壓平衡的控制準確度決定於電池控制IC的精度而不是充電電路的精度，因此可以提高充電準確度。電流表可以檢測到充電電路的問題，由此提高了二次電池系統的可靠性。可以通過改變各二次電池的充電電壓來測量充電電流，並且根據各二次電池的V-I特性，可以找出所選擇的二次電池的電壓。利用該測量，可以將用於測量二次電池的電壓的功能從電池控制電路移除，從而降低了二次電池系統的成本。以下參考圖17 19來詳細說明本發明的二次電池系統的第三實施例。在本實施例中，將串聯連接的二次電池劃分成用於對塊進行充電的幾個塊。如圖17所示，第三實施例的二次電池系統包括串聯連接且被劃分成第一電池塊 160a和第二電池塊160b的二次電池20_1 20_n。第一電池塊160a和第二電池塊160b 分別設置有第一電池控制IC 10 和第二電池控制IC 104b。第一電池控制IC 10 和第二電池控制IC 104b被配置為分別從第一電池塊160a和第二電池塊160b饋入電力。第一電池控制IC 10 控制第一可變電壓電源106a、第一電流表107a、第一單相逆變器108a和第一開關109a。而第二電池控制IC 104b控制第二可變電壓電源106b、第二電流表107b、 第二單相逆變器108b和第二開關109b。DC/DC轉換器105、第一可變電壓電源106a和第一單相逆變器108a構成第一 AC 電源102Aa。DC/DC轉換器105向第一可變電壓電源106a和第二可變電壓電源10 饋給共用的電壓。例如，向可變電壓電源106a和106b均饋給通過對串聯連接的二次電池20_1 20_n的輸出電壓進行轉換所提供的電壓12V。第一可變電壓電源106a用於根據來自第一電池控制IC 104a的控制信號將來自 DC/DC轉換器105的電壓轉換成期望的電壓。該期望的電壓是通過將兩個二極體IOla和 IOlb的閾值電壓與完全充電的各二次電池20_1 20_n的電壓相加所提供的電壓(例如， 4V)。該期望的電壓還基於第一電池控制IC 10 的電源。即，第一可變電壓電源106a的輸出電壓的基準電位等於第一電池控制IC 10 的基準電位(例如，第一電池控制IC 104a 的負電極的電位)。第一單相逆變器108a用於將來自第一可變電壓電源106a的DC電壓轉換成AC電壓脈衝。第一單相逆變器108a的輸出電壓脈衝的基準電位等於第一電池控制IC 10 的基準電位。由於第一單相逆變器108a的輸出電壓脈衝的基準電位等於第一電池控制IC 104a的基準電位，因此施加至各電容器Ca的電位不低於第一電池控制IC 104a的基準電位。施加至各電容器Ca的其它電位不高於通過將二極體101的閾值電壓與第一電池控制 IC 10 的電位(S卩，第一電池塊160a的正電極的電位)相加所提供的電位。據此，施加至配置在第一單相逆變器108a和第一電池控制IC 10 之間的各電容器Ca的電壓變得等於第一電池控制IC 10 的電源電壓(更具體地，通過將二極體101的閾值電壓與電源電壓相加所提供的電壓)。可以通過將串聯連接的二次電池劃分成塊來降低第一電池控制IC 104a的電源電壓。因此，在本實施例中，用於DC阻隔或濾除的各電容器Ca的特性(例如，電容器類型、 介電常數、板間距等)可被控制為第一電池塊160a的輸出電壓的範圍。因而，可以降低各電容器的大小，並由此實現了系統的低成本化。如上述那樣，DC/DC轉換器105、第二可變電壓電源106b和第二單相逆變器108b 構成第二 AC電源102Ab。第二可變電壓電源106b根據來自第二電池控制IC 104b的控制信號將來自DC/DC轉換器105的電壓轉換成期望的電壓。該期望的電壓是通過將兩個二極體IOla和IOlb的閾值電壓與完全充電的各二次電池20_1 20_n的電壓相加所提供的電壓(例如，4V)。該期望的電壓還基於第二電池控制IC 104b的電源。即，第二可變電壓電源106b的輸出電壓的基準電位等於第二電池控制IC 104b的基準電位(例如，第二電池控制IC 104b的負電極的電位)。當然，第二電池控制IC 104b的基準電位不同於第一電池控制IC 10 的基準電位。第二單相逆變器108b用於將來自第二可變電壓電源106b的DC電壓轉換成AC電壓脈衝。第二單相逆變器108b的輸出電壓脈衝的基準電位等於第二電池控制IC 104b的基準電位。由於第二單相逆變器108b的輸出電壓脈衝的基準電位等於第二電池控制IC 104b的基準電位，因此施加至各電容器Cb的電位不低於第二電池控制IC 104b的基準電位。施加至各電容器Cb的其它電位不高於通過將二極體101的閾值電壓與第二電池控制 IC 104b的電位(S卩，第二電池塊160b的正電極的電位)相加所提供的電位。據此，施加至配置在第二單相逆變器108b和第二電池控制IC 104b之間的電容器Cb的電壓變得等於第二電池控制IC 104b的電源電壓(更具體地，通過將二極體101的閾值電壓與電源電壓相加所提供的電壓)。可以通過將串聯連接的二次電池劃分成塊來降低第二電池控制IC 104b的電源電壓。因此，用於DC阻隔或濾除的各電容器Cb的特性可被控制為第二電池塊160b的輸出電壓的範圍。在圖17所示的二次電池系統中，在各電容器Ca和第一 AC電源102Aa之間分別配置有第一開關109a。與此相同，在各電容器Cb和第二 AC電源102Ab之間分別配置有第二開關109b。通過在用於DC阻隔或濾除的各電容器Ca或Cb與AC電源之間配置開關109a 或109b，開關109a或109b的驅動信號的電位變化範圍可以共同用作與電池控制電路的基準電位相同的電壓信號。據此，無需產生具有針對電平移位電路等的多個電位變化範圍的驅動信號。因而，可以實現系統的低成本化。要注意，各開關109a或109b的位置不限於所述位置，只要開關109a或109b布置在各二次電池和各AC電源之間即可。圖18是在第一二極體IOla的陰極和第二二極體IOlb的陽極之間的連接部與各電容器Ca或Cb之間分別配置開關109a或109b的情況下二次電池系統的結構。圖19是在第二二極體IOlb的陰極和各二次電池的正電極之間分別配置開關109a 或109b的情況下二次電池系統的結構。在圖18和圖19所示的二次電池系統中，在二次電池和AC電源之間分別配置有開關109a或109b。由於對這些二次電池系統的解釋與對圖17的二次電池系統的解釋重疊， 因此省略了相關解釋。在第三實施例中，對二次電池20_1 20_n串聯連接並被劃分成第一電池塊160a 和第二電池塊160b的結構進行了說明。然而，如果需要，還可以將二次電池20_1 20_n 劃分成三塊或更多塊。除第二實施例具有的優點以外，第三實施例的二次電池系統還具有以下優點。將串聯連接的多個二次電池劃分成多個塊，並且在電池塊的輸出電壓的範圍內執行充電操作。因而，用於DC阻隔或濾除的各電容器Ca、Cb的特性可被控制為電池塊的輸出電壓的範圍。從而，可以縮小電容器的大小，並由此實現了系統的低成本化。通過在用於DC阻隔或濾除的電容器Ca、Cb和AC電源之間分別配置開關，可以將這些開關的驅動信號共同用作與電池控制電路的基準電位相同的電壓信號。因而，無需產生具有針對電平移位電路等的多個電位變化範圍的驅動信號。從而，可以實現系統的低成本化。描述上述實施例旨在使本發明易於理解，而無意限制本發明。相反，本發明意圖明涵蓋包括在所附權利要求書的範圍內的各種變形和等同配置，其中，所附權利要求書的範圍符合最寬的解釋，以包含法律所許可的所有修改和等同結構。
權利要求
1.一種二次電池系統，其包括串聯連接的至少兩個二次電池，所述二次電池系統還包括多個第一二極體，分別具有陽極和陰極，其中，所述第一二極體的陽極連接至串聯連接的所述至少兩個二次電池中的相應二次電池的負電極；多個第二二極體，分別具有陽極和陰極，其中，所述第二二極體的陰極連接至相應二次電池的正電極，並且所述第二二極體的陽極連接至所述多個第一二極體中的相應第一二極體的陰極；多個電容器，其連接至多個連接部，所述多個連接部分別是所述多個第一二極體中的第一二極體的陰極和所述多個第二二極體中的第二二極體的陽極之間的接點；以及交流電源，其通過所述多個電容器與所述多個連接部相連接，其中，所述交流電源選擇性地工作以產生交流電壓。
2.根據權利要求1所述的二次電池系統，其特徵在於，還包括至少一個電阻器，其中， 電流流過所述至少一個電阻器以對所述多個電容器進行充電和放電。
3.根據權利要求2所述的二次電池系統，其特徵在於，所述至少一個電阻器布置在所述多個電容器和所述交流電源之間。
4.根據權利要求2所述的二次電池系統，其特徵在於，所述交流電源的交流電壓的周期比通過將所述至少一個電阻器的電阻值與所述多個電容器各自的電容值相乘所提供的時間常數小100倍。
5.根據權利要求1所述的二次電池系統，其特徵在於，所述多個電容器分別是從包括陶瓷電容器、鋁電解電容器和塑料膜電容器的組中選擇的。
6.根據權利要求1所述的二次電池系統，其特徵在於，當串聯連接的所述至少兩個二次電池的最高檢測電壓和最低檢測電壓之間的差高於50mV時，所述交流電源輸出交流電壓。
7.根據權利要求6所述的二次電池系統，其特徵在於，所述交流電源的工作時間根據所述最高檢測電壓和所述最低檢測電壓之間的差而改變。
8.根據權利要求1所述的二次電池系統，其特徵在於，還包括逆變器，從串聯連接的所述至少兩個二次電池將電力饋入該逆變器，其中，當該逆變器停止工作時，所述交流電源工作以產生交流電壓。
9.根據權利要求1所述的二次電池系統，其特徵在於，還包括金屬外殼，所述金屬外殼包裹串聯連接的所述至少兩個二次電池，其中，所述多個第一二極體和所述多個第二二極體布置在相距所述金屬外殼IOmm內的位置處。
10.一種二次電池系統，包括串聯連接的多個二次電池，分別具有正電極和負電極；多個第一二極體，分別具有陽極和陰極，其中，所述第一二極體的陽極連接至相應二次電池的負電極；多個第二二極體，分別具有陽極和陰極，其中，所述第二二極體的陰極連接至相應二次電池的正電極，並且所述第二二極體的陽極連接至所述多個第一二極體中的相應第一二極體的陰極；多個電容器，其連接至多個連接部，所述多個連接部分別是所述多個第一二極體中的第一二極體的陰極和所述多個第二二極體中的第二二極體的陽極之間的接點；以及交流電源，其通過所述多個電容器連接至所述多個連接部，其中，所述交流電源選擇性地工作以產生交流電壓；其中，所述交流電源使用所述多個二次電池作為電源。
11.根據權利要求10所述的二次電池系統，其特徵在於，串聯連接的所述多個二次電池被劃分成多個電池塊，並且使用所述多個電池塊中的相應電池塊作為電源的多個電池控制電路；並且，所述交流電源根據來自各所述電池控制電路的控制信號工作，以產生使用所述電源作為基準電位的交流電壓。
12.根據權利要求10所述的二次電池系統，其特徵在於，還包括位於所述多個二次電池和所述交流電源之間的多個開關。
13.根據權利要求12所述的二次電池系統，其特徵在於，所述多個開關分別設置在所述多個電容器至少之一和所述交流電源之間。
14.根據權利要求10所述的二次電池系統，其特徵在於，還包括電流表，所述電流表測量來自所述交流電源的輸出電流。
15.根據權利要求10所述的二次電池系統，其特徵在於，所述交流電源是輸出電壓能夠改變的可變電壓交流電源。
全文摘要
提供了一種輕量化和低成本化的二次電池系統，該二次電池系統包括串聯連接的多個二次電池。多個第一二極體的陽極分別與相應二次電池的負電極相連接。多個第二二極體的陰極分別與相應二次電池的正電極相連接。多個電容器各自連接至第一二極體的陰極和第二二極體的陽極之間的連接部。交流電源通過這些電容器與這些連接部均相連接。
文檔編號H01M10/44GK102257668SQ200980151668
公開日2011年11月23日 申請日期2009年12月15日 優先權日2008年12月19日
發明者下井田良雄, 木下拓哉 申請人:日產自動車株式會社