電池組制造技術(shù)

串聯(lián)連接單位電池作為電池組進(jìn)行充電，則會(huì)產(chǎn)生未達(dá)到滿充電的單位電池或相反地成為過(guò)充電的單位電池。現(xiàn)有公開(kāi)的方法為通過(guò)電池管理單元，檢測(cè)出構(gòu)成電池組的各單位電池的電壓等，基于檢測(cè)信息，控制各個(gè)單位電池的充電電流。在此情況下，就電池組整體而言，需要處理數(shù)百條的信號(hào)線，而成為制造上的障礙。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)以如下方式構(gòu)成：各個(gè)單位電池板具有：測(cè)定被搭載的單位電池的電壓等和保持該測(cè)定值的手段，以及將該保持的測(cè)定值以數(shù)字信號(hào)發(fā)送給該電池管理單元的手段等，通過(guò)單重或雙重的回路狀通信線路，將多個(gè)單位電池板與該電池管理單元連接，通過(guò)該回路狀通信線路，在該各單位電池板與該電池管理單元之間，進(jìn)行該測(cè)定值等的收發(fā)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專(zhuān)利技術(shù)】
本專(zhuān)利技術(shù)關(guān)于連接多個(gè)單位電池而構(gòu)成的電池組。
技術(shù)介紹
多數(shù)作為電源使用的電池組依照要求的電壓、電流容量而組合多個(gè)單位電池。此處就使用的單位電池而言，昔日以鉛電池為首，包括鎳鎘電池、鎳氫電池，最近則為鋰離子電池等多個(gè)種類(lèi)，根據(jù)不同的種類(lèi)，特性雖有所不同，但共同點(diǎn)為充電到一定的電荷量以上(過(guò)充電)，或者放電到一定的電荷量以下(過(guò)放電)時(shí)，則會(huì)劣化，重復(fù)此充放電會(huì)使該劣化更加擴(kuò)大，電池壽命及可靠度明顯惡化。將具有此種特性的單位電池串聯(lián)連接以作為電池組進(jìn)行充電，則會(huì)因各單位電池之間自行放電電流或隨時(shí)間變化(劣化)的差異、充電效率的差異等，使各單位電池兩端的電壓值產(chǎn)生差異，產(chǎn)生未達(dá)到滿充電的單位電池或相反地形成過(guò)充電的單位電池。另外，放電時(shí)放電速度也會(huì)產(chǎn)生差異，所以產(chǎn)生成為過(guò)放電的單位電池。由此，日本專(zhuān)利文獻(xiàn)I中記載為控制多個(gè)單位電池的充電，設(shè)置多個(gè)單位電池通用的由A/D變換電路及微電腦所構(gòu)成的電池管理單元，通過(guò)該微電腦檢測(cè)出構(gòu)成電池組的各單位電池的電壓、溫度、周邊溫度及充放電電流，以檢測(cè)出的單位電池信息為基準(zhǔn)，算出多個(gè)單位電池的充電狀態(tài)SOC (State of Charge)，根據(jù)算出的充電狀態(tài)，控制該多個(gè)單位電池各個(gè)充電電流的方法。一種利用此日本專(zhuān)利文獻(xiàn)I的技術(shù)的電池組，在使用非常多數(shù)的單位電池，電池組的輸出電壓高的情況，因構(gòu)成電池管理單元的電子電路的耐壓限制，所以采用例如每8個(gè)單位電池設(shè)置電池芯信息測(cè)量通信控制裝置，及以通信線路將多個(gè)電池芯信息測(cè)量通信控制裝置與電池管理單元連接的方法(非日本專(zhuān)利文獻(xiàn)I)。為了要實(shí)際實(shí)現(xiàn)日本專(zhuān)利文獻(xiàn)I的技術(shù)，各單位電池與電池管理單元之間，最少需要電壓感測(cè)用信號(hào)線I條、電池溫度感測(cè)用信號(hào)線I條、充電電流控制用信號(hào)線I條，合計(jì)3條，各3條信號(hào)線從多個(gè)單位電池進(jìn)入收容這些信號(hào)線的電池管理單元。例如，考量以鋰離子電池芯為單位電池的汽車(chē)驅(qū)動(dòng)用的電池組，因認(rèn)為對(duì)于鋰離子電池的標(biāo)稱(chēng)電壓3. 7伏特，汽車(chē)驅(qū)動(dòng)用需要500至700伏特的電壓，所以控制對(duì)象的單位電池?cái)?shù)量成為135至190程度。在此情況，成為在電池管理單元收容135-190X3=405-570條信號(hào)線。另外，如同日本非專(zhuān)利文獻(xiàn)I中圖1-1所示，即使每8個(gè)單位電池設(shè)置電池芯信息測(cè)量通信控制裝置，將多個(gè)電池芯信息測(cè)量通信控制裝置與電池管理單元連接的方法的情況，總計(jì)仍必須環(huán)繞與上述情況相同數(shù)量的信號(hào)線，還必須追加連接電池芯信息測(cè)量通信控制裝置與電池管理單元的信號(hào)線。如此必須處理多條的信號(hào)線，在制造汽車(chē)驅(qū)動(dòng)用的電池組上，成為成本降低的障礙的重大技術(shù)問(wèn)題。公開(kāi)的技術(shù)為在各電池模塊設(shè)置能夠合并收容鄰接電池模塊的信號(hào)線的連接器，作為此技術(shù)問(wèn)題的解決方法(日本專(zhuān)利文獻(xiàn)2)。日本專(zhuān)利文獻(xiàn)I :日本專(zhuān)利特開(kāi)平9-294337號(hào)公報(bào)日本專(zhuān)利文獻(xiàn)2 :日本專(zhuān)利特開(kāi)2007-59088號(hào)公報(bào)非日本專(zhuān)利文獻(xiàn)I :「第二代鋰離子電池控制單元的介紹」森原德彥、EVS解決方案2009,2009年12月17日 18日聯(lián)合國(guó)大學(xué)宇譚(U Thant)國(guó)際會(huì)議廳，(財(cái)團(tuán)法人)日本汽車(chē)研究所PP 108 PP 116。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
專(zhuān)利技術(shù)所要解決的技術(shù)問(wèn)題利用日本專(zhuān)利文獻(xiàn)2的技術(shù)，可將預(yù)先決定數(shù)量的多個(gè)電池模塊設(shè)為群組的電池模塊，將來(lái)自鄰接前端的電池模塊的信號(hào)線收容在連接器，將該信號(hào)線中繼至鄰接后端的電池模塊，所以可有效地應(yīng)對(duì)信號(hào)線的處理，但必須準(zhǔn)備可收容構(gòu)成預(yù)先決定群組的電池模塊的全部信號(hào)線的連接器，所以必須在每一電池模塊群組準(zhǔn)備分別的連接器。進(jìn)而存在的技術(shù)問(wèn)題為預(yù)先決定的電池模塊數(shù)量變大例如成為數(shù)百個(gè)，則連接器本身會(huì)變大而無(wú)法在各個(gè)電池模塊安裝連接器。用以解決技術(shù)問(wèn)題的方法鑒于上述技術(shù)問(wèn)題，本專(zhuān)利技術(shù)涉及一種連接多個(gè)單位電池而構(gòu)成的電池組，具有搭載各單位電池的電子電路板(也稱(chēng)為單位電池板)及通用于該多個(gè)單位電池板的電池管理單元作為構(gòu)成要件，以如下方式構(gòu)成各個(gè)單位電池板具有測(cè)定被搭載的單位電池的電壓、單位電池的溫度、單位電池的周邊溫度及單位電池的內(nèi)部電阻的全部或其一部分及保持該測(cè)定值的手段；將該保持的測(cè)定值以數(shù)字信號(hào)發(fā)送給該電池管理單元的手段；及接收并保持由該電池管理單元以數(shù)字信號(hào)傳送而來(lái)的單位電池指定電壓值的手段；通過(guò)單重的回路狀通信線路或雙重的回路狀通信線路，將該多個(gè)單位電池板與該電池管理單元連接，通過(guò)該回路狀通信線路，在該各單位電池板與該電池管理單元之間，進(jìn)行該測(cè)定值、該單位電池指定電壓值及關(guān)聯(lián)控制信息的收發(fā)。用以解決技術(shù)問(wèn)題的重點(diǎn)為將從各單位電池板往電池管理單元的信號(hào)線數(shù)量極小化。即為使單位電池板具有測(cè)定電壓或溫度的功能，能以一條信號(hào)線將測(cè)定數(shù)據(jù)從該單位電池板送交給電池管理單元。而且,小型MPU (Micro Processor Unit)是便利的。近年的小型MPU具有數(shù)個(gè)模擬/數(shù)字變換器，使用此功能以測(cè)定電壓或溫度。在單位電池板內(nèi)取得所必要的電池芯信息(電池電壓、電池溫度、電池周邊溫度及電池內(nèi)部電阻)進(jìn)行數(shù)字化，所以與電池管理單元之間的信息收授能以數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳達(dá)，容易將單位電池板與電池管理單元間直流絕緣，能夠解決電池管理單元的耐壓限制的問(wèn)題的可能性大。因此，當(dāng)要將電池管理單元與單位電池板連接時(shí)，不必如同日本非專(zhuān)利文獻(xiàn)I 一樣，每8個(gè)單位電池板設(shè)置電池芯信息測(cè)量通信控制裝置。然而，電池管理單元與各單位電池板以各別線路呈星狀連接的情況下，為了收發(fā)信息信號(hào)，各單位電池板中最小限度上傳下載分別需要I條合計(jì)2條的信號(hào)線，所以電池管理單元必須收容單位電池板數(shù)量2倍的信號(hào)線及需要該數(shù)量的直流絕緣電路，成本負(fù)擔(dān)仍大。為了避免環(huán)繞此多數(shù)的信號(hào)線，雖有使各單位電池板具有無(wú)線收發(fā)信功能的方法，但考量到成本負(fù)擔(dān)則未必有效。于是有效地利用小型MPU具有的串列通信界面，則會(huì)有52個(gè)問(wèn)題(I)廉價(jià)的小型MPU為具備I個(gè)發(fā)送端口、I個(gè)接收端口的程度，信息無(wú)法并列傳送。(2)由于串聯(lián)連接各單位電池，所以單位電池板間會(huì)有I個(gè)單位電池分量的電位差，無(wú)法單純地將MPU的通信界面串聯(lián)連接成一串。 (I)中通信端口的限制，通過(guò)構(gòu)成回路狀的通信線路，達(dá)到令牌環(huán)通信控制協(xié)定的效率化予以解決。(2)項(xiàng)中電位差的問(wèn)題為針對(duì)鄰接單位電池板間的電位差大致一定，且愈超過(guò)半導(dǎo)體的耐壓則愈不大，通過(guò)使每一單位電池板僅以I個(gè)單位電池的電位差分量電平位移予以解決。專(zhuān)利技術(shù)效果本專(zhuān)利技術(shù)的電池組，與構(gòu)成中所使用的單位電池的數(shù)量無(wú)關(guān)，來(lái)自各單位電池的信號(hào)線為鄰接單位電池板間的測(cè)定值發(fā)送用信號(hào)線及單位電池指定電壓值接收用信號(hào)線的2條信號(hào)線(在單重回路狀通信線路的情況)或4條信號(hào)線(在雙重回路狀通信線路的情況)，電池管理單元所收容的信號(hào)線也會(huì)成為測(cè)定值接收用信號(hào)線及單位電池指定電壓值發(fā)送用信號(hào)線的2條信號(hào)線或4條信號(hào)線，電池組制造上，受理信號(hào)線的路徑單純化，具有可實(shí)現(xiàn)格外削減成本的效果。附圖說(shuō)明圖IA為本專(zhuān)利技術(shù)的全體構(gòu)成(單重回路)。圖IB為本專(zhuān)利技術(shù)的全體構(gòu)成(雙重回路)。圖IC為本專(zhuān)利技術(shù)的全體構(gòu)成(單位電池串并聯(lián)連接)。圖2A為單位電池板的具體構(gòu)成。圖2B為電池芯并聯(lián)連接的單位電池。圖2C為單位電池的各種測(cè)定重點(diǎn)。圖3為平衡傳送線路及不平衡傳送線路。圖4為電平位移的原理。圖5A為單位電池板的硬件方塊構(gòu)成。圖5B為測(cè)定結(jié)果表單。圖5C為本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專(zhuān)利技術(shù)】...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：寺嶋久憲，深沢保，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：株式會(huì)社普世，寺嶋久憲，
類(lèi)型：
國(guó)別省市：