Система зарядки батарейных модулей

Система зарядки батарейных модулей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к системе зарядки, выполненной с возможностью зарядки батарейного модуля, в котором множество элементов соединены друг с другом последовательно, а в частности - к системе зарядки, выполненной с возможностью зарядки множества элементов, образующих батарейный модуль, таким образом, что зарядка осуществляется для каждого элемента.

Уровень техники

Перезаряжаемые одиночные элементы - это одиночные аккумуляторные батареи, которые можно использовать многократно, заряжая их. Вообще говоря, напряжение, при котором можно заряжать такую одиночную аккумуляторную батарею, не превышает несколько вольт, что является низким напряжением. По этой причине, в случае если требуется высоковольтная аккумуляторная батарея, применяют сборную батарею, в которой множество одиночных элементов соединены друг с другом последовательно. Следует отметить, что одиночный элемент часто именуют единичным элементом или называют просто элементом. В приводимом здесь описании одиночный элемент называется элементом, и перезаряжаемый элемент называется просто элементом. Аналогично, сборную батарею часто именуют портативным батарейным источником питания, батарейной системой или батарейным модулем. В приводимом здесь описании сборная батарея называется батарейным модулем, и перезаряжаемый батарейный модуль называется просто батарейным модулем.

Системы зарядки, выполненные с возможностью зарядки элементов, образующих батарейный модуль, предложены, например, в патентных документах (ПД) 1-4, перечисленных ниже.

В патентном документе 1 описан метод, связанный с зарядным устройством для батарей, выполненным с возможностью зарядки батарейного модуля таким образом, что зарядка осуществляется для каждого элемента. В частности, для каждого элемента предусматривается и зарядное устройство, и устройство контроля напряжения, а зарядка элемента осуществляется посредством зарядного устройства в соответствии с напряжением элемента, причем контроль этого напряжения осуществляет устройство контроля напряжения.

В патентном документе 2 описан метод, связанный с зарядным устройством для батарей, выполненным с возможностью зарядки батарейного модуля таким образом, что зарядка осуществляется для каждого элемента. В частности, для каждого элемента предусматривается зарядное устройство; для каждого батарейного модуля предусматривается устройство контроля напряжения, а зарядка элемента, подлежащего зарядке, осуществляется посредством зарядного устройства в соответствии с напряжением батарейного модуля, включающего в себя этот элемент, причем контроль этого напряжения осуществляет устройство контроля напряжения. В патентном документе 2 также сказано, что для каждого батарейного модуля предусматривается источник питания для зарядных устройств. Хотя источник питания для зарядных устройств включает в себя изолирующий преобразователь постоянного тока в постоянный, так что первичная сторона и вторичная сторона изолированы друг от друга, зарядка не осуществляется в виде так называемой бесконтактной зарядки.

В патентном документе 3 описан метод, в котором для каждого элемента предусматриваются зарядное устройство и устройство управления зарядкой, и для каждого элемента осуществляется бесконтактная зарядка.

В патентном документе 4 описан метод, в котором для каждого элемента предусматриваются зарядное устройство и устройство контроля напряжения, и для каждого элемента осуществляется бесконтактная зарядка.

Как описано выше, в патентных документах 1-4 описаны: методы, связанные с зарядным устройством для батарей, выполненным с возможностью зарядки множества элементов, образующих батарейный модуль, таким образом, что зарядка осуществляется для каждого элемента; методы, связанные с бесконтактной зарядкой; и методы осуществления управления зарядкой, общего для каждого элемента. Эти методы не касаются какой-либо конкретной аккумуляторной батареи, такой как никель-металлогидридная батарея или ионно-литиевая батарея. То есть применение этих методов не ограничивается конкретным типом батарей. Более того, об использовании батарейных модулей, к которым применяют эти методы, можно сказать следующее: в патентном документе 1 не приводится описание, ограничивающее использование батарейного модуля; в патентном документе 2 приводится пример, в котором батарейный модуль предназначен для использования в аварийном источнике питания или в мобильном блоке; в патентном документе 3 приводится пример, в котором батарейный модуль предназначен для использования в контроллере игр или в мобильном телефоне; а в патентном документе 4 приводится пример, в котором батарейный модуль предназначен для использования в электромобиле. Следует отметить, что в этих приложениях напряжение на клеммах каждого батарейного модуля находится в диапазоне от десятков вольт максимум до сотен вольт.

Список библиографических ссылок

Патентная литература

ПД 1: Публикация № 2005-534276 выложенной заявки по Договору о патентной кооперации на японской национальной фазе.

ПД 2: Публикация № 2005-151720 выложенной заявки на патент Японии.

ПД 3: Публикация № 2010-206871 выложенной заявки на патент Японии.

ПД 4: Публикация № 10-257682 выложенной заявки на патент Японии.

Краткое изложение существа изобретения

Техническая задача

Когда заряжают батарейный модуль, включающий в себя множество элементов, возникает случай, в котором состояние заряда (SOC) в батарейном модуле становится неодинаковым. В частности, в этом случае в батарейном модуле есть недостаточно заряженный элемент. Следовательно, полезная емкость всего батарейного модуля уменьшается, а напряжение на клеммах недостаточно заряженного элемента оказывается низким, что приводит к ухудшению рабочей характеристики всего батарейного модуля.

Существуют способы исключения такого неодинакового состояния заряда элементов в батарейном модуле, такие как: способ, в котором весь батарейный модуль подвергают избыточной зарядке, и поэтому напряжения на клеммах соответствующих элементов в батарейном модуле уравниваются (этот способ в дальнейшем именуется способом избыточной зарядки); способ, в котором элемент с низким напряжением удаляют из батарейного модуля и заряжают такой элемент (этот способ в дальнейшем именуется способом зарядки элемента); и способ, в котором элементы в батарейном модуле заряжают так, что зарядка осуществляется для каждого элемента (т.е. способ, связанный с методами, описанными в патентных документах 1-4).

Способ избыточной зарядки имеет проблемы, заключающиеся, например, в том, что этот способ предусматривает избыточную зарядку даже нормально работающего элемента, что вызывает увеличение внутреннего сопротивления элемента и уменьшение зарядной емкости элемента, в результате чего сокращается срок службы батарейного модуля. В случае способа зарядки элемента, нужно разобрать батарейный модуль, чтобы удалить недостаточно заряженный элемент из батарейного модуля. Это хлопотно и отнимает время. Кроме того, если этот способ применяют к батарейному модулю, имеющему герметизированную структуру, существует риск того, что герметизированная структура окажется поврежденной во время разборки и что будет вызвана утечка раствора щелочного электролита. По этим причинам заимствование способа избыточной зарядки и способа зарядки элемента в качестве мер, принимаемых для исключения неодинакового состояния заряда элементов в батарейном модуле, оказалось затруднительным.

Между тем, в случае методов, описанных в патентных документах 1-4, для каждого элемента необходимо зарядное устройство (патентные документы 1-4), и для каждого элемента необходима схема управления, предназначенная для управления зарядкой (патентные документы 1, 3 и 4). Соответственно, количество зарядных устройств должно быть таким же, как количество элементов в батарейном модуле, и количество схем управления должно быть таким же, как количество элементов в батарейном модуле. В результате, количество компонентов увеличивается, а из-за увеличения количества компонентов становится сложной проводка. Таким образом, существует проблема усложнения и удорожания системы зарядки.

Кроме того, в случае батарейного модуля, в котором изменение напряжения по отношению к изменению SOC мало, как бывает в никель-металлогидридной батарее, возникает проблема, заключающаяся в том, что для одинаковой зарядки элементов в батарейном модуле необходимо точное управление зарядкой.

Данное изобретение сделано для того, чтобы решить вышеупомянутые проблемы. Задача данного изобретения состоит в том, чтобы упростить конфигурацию системы зарядки, выполненной с возможностью одинаковой и стабильной зарядки множества (большого количества) элементов, образующих батарейный модуль.

Решение задачи

Чтобы решить вышеупомянутые проблемы, система зарядки батарейных модулей в соответствии с данным изобретением включает в себя: передающее энергию устройство, включающее в себя первичную обмотку, выполненную с возможностью передачи энергии переменного тока; принимающий энергию блок, включающий в себя вторичную обмотку, выполненную с возможностью приема энергии переменного тока, передаваемой из первичной обмотки, посредством электромагнитной индукции, при этом принимающий энергию блок выполнен с возможностью преобразования принимаемой энергии переменного тока в энергию постоянного тока; позиционирующий механизм, выполненный с возможностью крепления с возможностью отсоединения передающего энергию устройства к принимающему энергию блоку и позиционирования первичной обмотки и вторичной обмотки таким образом, что первичная обмотка и вторичная обмотка оказываются электромагнитно связанными друг с другом, когда передающее энергию устройство прикреплено к принимающему энергию блоку; и схему выбора, выполненную с возможностью избирательной зарядки множества элементов в батарейном модуле энергией постоянного тока, причем множество элементов в батарейном модуле последовательно соединены друг с другом, при этом множество элементов представляют собой аккумуляторные батареи.

В соответствии с вышеупомянутой конфигурацией, схема выбора гарантирует, что будут заряжены все элементы в батарейном модуле. Следовательно, хотя возможна зарядка лишь одного элемента в батарейном модуле за раз, можно сократить затраты и площадь, занимаемую оборудованием, необходимым для зарядки всех элементов в батарейном модуле, и тем самым реализовать экономию места и затрат.

Помимо этого, первичная обмотка передающего энергию устройства и вторичная обмотка принимающего энергию блока электрически отделены друг от друга. Поэтому можно легко получить изоляцию. То есть исключается необходимость учета потенциала «земли» каждого элемента в батарейном модуле или в батарейном пакете, в котором множество батарейных модулей соединены последовательно.

Кроме того, система зарядки батарейных модулей включает в себя позиционирующий механизм, выполненный с возможностью позиционирования первичной обмотки и вторичной обмотки таким образом, что обеспечивается электромагнитная связь первичной обмотки и вторичной обмотки друг с другом, когда передающее энергию устройство прикреплено к принимающему энергию блоку. В результате, магнитный поток, генерируемый первичной обмоткой, можно без потерь связать с вторичной обмоткой и можно повысить эффективность передачи энергии от передающего энергию устройства к принимающему энергию блоку.

Как описано выше, конфигурацию системы зарядки, выполненной с возможностью одинаковой и стабильной зарядки множества (большого количества) элементов, образующих батарейный модуль, можно упростить. Кроме того, поскольку конфигурация позиционирующего механизма такова, что передающее энергию устройство может быть откреплено от принимающего энергию блока, оказывается возможным совместное использование передающего энергию устройства множеством батарейных модулей.

В системе зарядки батарейных модулей множество батарейных модулей могут быть соединены друг с другом последовательно, а каждый из батарейных модулей может включать в себя принимающий энергию блок, позиционирующий механизм и схему выбора. Система зарядки батарейных модулей может включать в себя единственное передающее энергию устройство для множества батарейных модулей.

В соответствии с вышеупомянутой конфигурацией, передающее энергию устройство может быть откреплено от принимающего энергию блока. Следовательно, в случае, если множество батарейных модулей последовательно соединены друг с другом, образуя батарейный пакет, необходимо предусмотреть принимающий энергию блок для каждого батарейного модуля; вместе с тем, для всего батарейного пакета необходимо лишь одно передающее энергию устройство. Соответственно, количество передающих энергию устройств и количество источников питания возбуждения, которые подают электроэнергию в передающие энергию устройства, можно уменьшить, что дает возможность легко уменьшить размеры всей системы зарядки и затраты на нее.

В вышеупомянутой системе зарядки батарейных модулей принимающий энергию блок может включать в себя изолятор, расположенный между вторичной обмоткой и воздушным зазором, причем воздушный зазор образован между первичной обмоткой и вторичной обмоткой.

В соответствии с вышеупомянутой конфигурацией, изолятор представляет собой, например, высоковольтную изолирующую пленку, прикрепленную к акриловому листу. Заменяя этот изолятор другим, можно, по желанию, легко регулировать электрическую прочность диэлектрика.

Вышеупомянутая система зарядки батарейных модулей может дополнительно включать в себя: устройство контроля состояния, выполненное с возможностью контроля сигналов состояния, каждый из которых указывает состояние одного из множества элементов в батарейном модуле; и схему управления зарядкой, выполненную с возможностью управления началом и окончанием зарядки одного из множества элементов в соответствии с сигналом состояния, причем контроль этого сигнала состояния осуществляет устройство контроля состояния. В системе зарядки батарейных модулей схема управления зарядкой может быть расположена между принимающим энергию блоком и схемой выбора, а от схемы выбора может быть проложено множество зарядных проводов для использования при зарядке множества соответствующих элементов в батарейном модуле, причем каждый из множества зарядных проводов соответственно соединен с неоконечным участком одного из множества сигнальных проводов, а сигналы состояния, соответствующие множеству соответствующих элементов в батарейном модуле, передаются в устройство контроля состояния по множеству соответствующих сигнальных проводов.

В соответствии с вышеупомянутой конфигурацией, участок каждого сигнального провода, который проходит между элементом и соединением, в котором сигнальный провод соединен с зарядным проводом, представляет собой участок перекрытия, где сигнальный провод и зарядный провод перекрываются друг с другом. Участок перекрытия используется и для передачи сигнала состояния, соответствующего элементу, и для зарядки этого элемента. Таким образом, можно упростить проводку всей системы зарядки.

Вышеупомянутая система зарядки батарейных модулей может дополнительно включать в себя схему коррекции, выполненную с возможностью коррекции напряжения на клеммах каждого из элементов в соответствии с падением напряжения, причем напряжение на клеммах каждого из элементов передается в устройство контроля состояния как сигнал состояния, при этом происходит падение напряжения, возникающее, когда зарядный ток, текущий к элементу, течет через участок сигнального провода, причем этот участок сигнального провода проходит между элементом и соединением, в котором сигнальный провод соединен с зарядным проводом.

В соответствии с вышеупомянутой конфигурацией, падение напряжения возникает, когда зарядный ток, текущий к элементу, течет через участок перекрытия, где зарядный провод и сигнальный провод перекрываются друг с другом, что вызывает погрешность при изменении напряжения на клеммах элемента, а эта погрешность влияет на сигнал состояния, соответствующий упомянутому элементу. Однако результат измерения напряжения на клеммах элемента корректируется в соответствии с падением напряжения. Это делает возможным точное управление началом и окончанием зарядки элемента в соответствии со скорректированным результатом измерения напряжения на клеммах элемента.

Элементы в вышеупомянутой системе зарядки батарейных модулей могут представлять собой никель-металлогидридные батареи.

В соответствии с вышеупомянутой конфигурацией, поскольку никель-металлогидридная батарея имеет, например, характеристику, в соответствии с которой изменение ее напряжения относительно изменения SOC мало в диапазоне нормальных рабочих напряжений, можно осуществить точное управление началом и окончанием зарядки элемента за счет точного измерения напряжения на клеммах никель-металлогидридной батареи.

Вышеуказанная задача, а также другие задачи, признаки и преимущества данного изобретения станут очевидными по прочтении нижеследующего подробного описания предпочтительных вариантов осуществления, приводимого со ссылками на прилагаемые чертежи.

Полезные эффекты изобретения

В соответствии с данным изобретением, можно упростить конфигурацию системы зарядки, выполненной с возможностью одинаковой и стабильной зарядки множества (большого количества) элементов, образующих батарейный модуль.

Краткое описание чертежей

На фиг.1А показан пример конфигурации одиночного батарейного модуля.

На фиг.1B показан пример конфигурации батарейного пакета, сформированного с использованием множества батарейных модулей.

На фиг.2 показан пример конфигурации системы зарядки батарейных модулей в соответствии с данным изобретением.

На фиг.3А изображен структурный пример главной части устройства бесконтактной зарядки в соответствии с данным изобретением.

На фиг.3В изображен структурный пример главной части устройства бесконтактной зарядки в соответствии с данным изобретением.

На фиг.3С изображен структурный пример главной части устройства бесконтактной зарядки в соответствии с данным изобретением.

На фиг.4 показан пример конфигурации устройства контроля состояния в соответствии с данным изобретением.

На фиг.5 показана блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая пример процесса обработки при проведении технологического контроля батарейного пакета в соответствии с данным изобретением.

На фиг.6А показано состояние всей системы зарядки, когда заряжается элемент с нечетным номером в батарейном модуле.

На фиг.6В показано состояние всей системы зарядки, когда заряжается элемент с четным номером в батарейном модуле.

На фиг.7 представлена характеристическая диаграмма SOC, иллюстрирующая изменения напряжения в устройствах для аккумулирования электроэнергии разных типов в зависимости от SOC.

На фиг.8А изображено состояние схемы выбора элемента, когда зарядка элемента, подлежащего зарядке, остановлена.

На фиг.8В изображено состояние схемы выбора элемента, когда зарядка элемента, подлежащего зарядке, осуществляется.

На фиг.9 изображено состояние схемы выбора элемента, когда заряжается элемент на одном из двух концов батарейного модуля.

Описание вариантов осуществления

Ниже, со ссылками на прилагаемые чертежи, приводится описание вариантов осуществления данного изобретения. На чертежах одинаковые или соответственные компоненты обозначены одинаковыми условными обозначениями, а повторение одного и того же описания исключено.

Конфигурация батарейного модуля

Ниже, со ссылками на фиг.1А и фиг.1В, приводится описание одного режима батарейного модуля в соответствии с данным изобретением. На фиг.1A показан пример конфигурации одиночного батарейного модуля, а на фиг.1B показан пример конфигурации батарейного пакета, сформированного с использованием множества батарейных модулей.

Батарейный модуль B, показанный на фиг.1A, сформирован путем соединения последовательно друг с другом n (натуральное число) элементов C, каждый из которых выполнен с возможностью зарядки и разрядки и имеет выходное напряжение V1. Для батарейного модуля B, показанного на фиг.1A, принята структура аккумуляторной батареи пакетного типа, в которой электрическое соединение между двумя соседними элементами C реализовано с помощью непосредственного физического контакта между положительным электродом одного элемента C и отрицательным электродом другого элемента C. Поэтому проводка для соединения двух соседних элементов C на фиг.1А исключена.

Следует отметить, что между двумя соседними элементами С можно расположить теплоотвод для использования при излучении тепла, генерируемого элементами C. Например, теплоотвод сформирован с использованием электропроводной металлической пластины, а в предпочтительном варианте сформирован с использованием никелированной алюминиевой пластины. Теплоотвод снабжен отверстиями для протекания воздуха и излучает тепло посредством воздуха из вентилятора или аналогичного устройства. Теплоотвод сформирован с использованием материала, который обеспечивает электрическое соединение двух соседних элементов C друг с другом.

После сборки батарейных модулей B путем пакетирования элементов C, батарейный модуль B можно крепить болтами таким образом, что элементы C оказываются уплотненными. Таким образом, батарейный модуль B может иметь уплотненную структуру. За счет наличия такой уплотненной структуры, исключается риск утечки раствора электролита и исключается необходимость пополнения раствора электролита. Таким образом, батарейный модуль B можно сделать не требующим технического обслуживания.

Оба конца батарейного модуля B соединены с соответствующими клеммами 51 соединения модуля посредством проводников 53, так что батарейный пакет S, который будет описан ниже, можно сформировать с использованием множества батарейных модулей B. Следует отметить, что количество n элементов C, образующих батарейный модуль B, изменяется в соответствии с применением и техническими характеристиками батарейного модуля B. В данном варианте осуществления количество n элементов C, образующих батарейный модуль B, составляет 30. Следовательно, если выходное напряжение V1 элемента C составляет 1,2 В, то выходное напряжение (n×V1) батарейного модуля B составляет 36 В.

Батарейный пакет S, показанный на фиг.1В, сформирован следующим образом: m (натуральное число) батарейных модулей B, как показано на фиг.1A, соединены последовательно друг с другом, образуя группу батарейных модулей, расположенных в одну линию, а l (натуральное число) групп батарейных модулей соединены параллельно. То есть соседние два батарейных модуля B соединены друг с другом посредством проводника 53 и клеммы 51 соединения модуля. Оба конца батарейного пакета S соответственно соединены с внешними устройствами, такими как прерыватели 54, посредством выходных клемм 52 пакета.

Следует отметить, что количество m батарейных модулей B, соединенных последовательно, и количество l батарейных модулей B, соединенных параллельно в батарейном пакете S, определяются на основе рабочего напряжения и емкости батареи, которые необходимы для системы. Например, в железнодорожной системе батарейный пакет S используется в оборудовании для аккумулирования энергии, позволяющем повторно использовать рекуперативную электроэнергию, которая генерируется, когда электропоезд замедляет движение, или - в системе генерирования энергии из природных источников - батарейный пакет S используется в оборудовании для аккумулирования энергии с целью поглощения флуктуаций при нестабильном генерировании энергии. В случае если батарейный пакет S используется в оборудовании для аккумулирования энергии железнодорожной системы, выходное напряжение оборудования для аккумулирования энергии обычно составляет 1500 В постоянного тока. В этом случае, если выходное напряжение V1 элемента C составляет, например, 1,2 В, то количество n необходимых элементов С составляет 1250, а если количество n элементов C, образующих батарейный модуль В, составляет 30, то количество m батарейных модулей B, соединенных последовательно в одной линии в батарейном пакете S, составляет 42.

Пример конфигурации системы зарядки батарейных модулей

На фиг.2 показан пример конфигурации системы зарядки батарейных модулей в соответствии с данным изобретением.

Система 1 зарядки, показанная на фиг.2, представляет собой систему, выполненную с возможностью зарядки батарейного модуля B и которая включает в себя устройство 3 бесконтактной зарядки, устройство 10 контроля состояния, схему 21 выбора полярности, схему 25 выбора элемента и центральный процессор (ЦП) 29.

Батарейный модуль B, показанный на фиг.2, сформирован путем соединения в общей сложности 2n+2 элементов C друг с другом. Батарейный модуль В соединен последовательно - посредством клеммы 51 соединения модуля - с еще одним батарейным модулем B, который находится у передней стороны первого батарейного модуля B (на фиг.2 - над этим батарейным модулем B), и соединен последовательно - посредством клеммы 51 соединения модуля - с еще одним батарейным модулем B, который находится у задней стороны батарейного модуля B (на фиг.2 - под этим батарейным модулем B). Так и оказывается сформированным батарейный пакет S. Положительный электрод каждого элемента C расположен в направлении к батарейному модулю B, находящемуся у передней стороны, а отрицательный электрод каждого элемента С расположен в направлении к батарейному модулю B, находящемуся у задней стороны. Далее, чтобы сделать пояснение понятным, предположим, что идентификационные номера (1 - 2n+2) присвоены соответствующим элементам C в возрастающем порядке от элемента C, ближайшего к батарейному модулю B, находящемуся у передней стороны, до элемента C, ближайшего к батарейному модулю B, находящемуся у задней стороны.

Устройство 3 бесконтактной зарядки включает в себя источник 5 питания возбуждения, передающее энергию устройство 60, включающее в себя первичную обмотку 6, принимающее энергию устройство 70, включающее в себя вторичную обмотку 7, выпрямитель 8 и схему 9 управления зарядкой. Принимающее энергию устройство 70 и выпрямитель 8 образуют принимающий энергию блок.

Когда источник 5 питания возбуждения принимает энергию переменного тока из внешнего источника 4 питания, такого как коммерческая электрическая сеть, источник 5 питания возбуждения выдает энергию переменного тока, имеющую высокую частоту передачи (например, 125 кГц). Следует отметить, что частота передачи не ограничивается значением 125 кГц и можно использовать подходящую частоту, соответствующую элементам, подлежащим зарядке. В состоянии, в котором передающее энергию устройство 60 прикреплено к принимающему энергию устройству 70 так, что обеспечивается электромагнитная связь первичной обмотки 6 и вторичной обмотки 7 друг с другом, вторичная обмотка 7 принимает энергию переменного тока, передаваемую из первичной обмотки 6, за счет электромагнитной индукции, когда высокочастотная энергия из источника 5 питания возбуждения подается в первичную обмотку 6. Энергия переменного тока, принимаемая вторичной обмоткой 7, преобразуется выпрямителем 8 в энергию постоянного тока, а эта энергия постоянного тока подается в схему 9 управления зарядкой как электроэнергия для использования при зарядке элемента в батарейном модуле B, подлежащем зарядке. Поскольку схемная конфигурация схемы 9 управления зарядкой хорошо известна, описание схемной конфигурации схемы 9 управления зарядкой опущено.

Схема 9 управления зарядкой осуществляет управление для преобразования энергии постоянного тока, подаваемой из выпрямителя 8, вследствие чего получаются напряжение и ток, подходящие для зарядки элемента, подлежащего зарядке. Способ, применяемый в данном случае для зарядки элемента C, является способом зарядки с постоянным напряжением, при осуществлении которого зарядку проводят с постоянным напряжением. В качестве альтернативного способа, можно воспользоваться способом зарядки с постоянным током, при осуществлении которого зарядку проводят с постоянным током. В качестве еще одного альтернативного способа, можно воспользоваться, например, способом зарядки с постоянным током и постоянным напряжением, при осуществлении которого зарядку проводят сначала с постоянным током, а затем с постоянным напряжением.

Схема 9 управления зарядкой также осуществляет управление для окончания зарядки элемента C, подлежащего зарядке, когда напряжение элемента C достигло заранее определенного напряжения посредством зарядки. В альтернативном варианте схема 9 управления зарядкой может осуществлять управление для окончания зарядки элемента C, подлежащего зарядке, когда истек заранее определенный период времени после начала зарядки элемента C или, например, когда SOC элемента C, подлежащего зарядке, достигло заранее определенного значения. Следует отметить, что от выходной стороны схемы 9 управления зарядкой идут провод 17 стороны положительного электрода и провод 18 стороны отрицательного электрода. Провод 17 стороны положительного электрода служит для создания - посредством схемы 21 выбора полярности и схемы 25 выбора элемента - пути электрического заряда на стороне положительного электрода элемента C, подлежащего зарядке, в батарейном модуле B, а провод 18 стороны отрицательного электрода служит для создания - посредством схемы 21 выбора полярности и схемы 25 выбора элемента - пути электрического заряда на стороне отрицательного электрода элемента C, подлежащего зарядке, в батарейном модуле B.

Устройство 10 контроля состояния представляет собой устройство, предназначенное для контроля напряжения каждого элемента C в батарейном модуле B как состояния каждого элемента C в батарейном модуле B. Устройство 10 контроля состояния включает в себя один основной блок 10a и множество вспомогательных блоков 10b. Для каждого батарейного модуля В предусмотрен один из множества вспомогательных блоков 10В. Основной блок 10a и каждый из множества вспомогательных блоков 10b соединены шиной 2 связи. Каждый вспомогательный блок 10В представляет собой процессор данных, который включает в себя: ЦП 11; измерительную схему 15, включающую в себя A/D (аналого-цифровой) преобразователь 12; и интерфейс связи, соединенный с основным блоком 10a. Основной блок 10a представляет собой процессор данных, который включает в себя: ЦП; память; интерфейс связи, соединенный с множеством вспомогательных блоков 10b; и отображающее устройство, выполненное с возможностью отображения результатов контроля батареи. Основному блоку 10a можно придать, например, конфигурацию обычного персонального компьютера с периферийными устройствами.

Схема 21 выбора полярности и схема 25 выбора элемента находятся между схемой 9 управления зарядкой и батарейным модулем B. Схема 21 выбора полярности и схема 25 выбора элемента выполнены с возможностью выбора элемента, подлежащего зарядке, из элементов C, заключенных в батарейном модуле B, и формирования пути зарядных проводов, идущего от схемы 9 управления зарядкой, по которому осуществляют зарядку элемента, выбранного в качестве подлежащего зарядке. В частности, схема 21 выбора полярности и схема 25 выбора элемента имеют конфигурации, описываемые ниже.

Схема 21 выбора полярности включает в себя в общей сложности четыре переключателя 22, включающие в себя: два переключателя SW_D1 и SW_D3, каждый из которых имеет один свой конец, соединенный с проводом 17 стороны положительного электрода схемы 9 управления зарядкой; и два переключателя SW_D2 и SW_D4, каждый из которых имеет один свой конец, соединенный с проводом 18 стороны отрицательного электрода схемы 9 управления зарядкой. Переключатели 22 предпочтительно имеют конфигурацию полупроводниковых переключателей. Следует отметить, что переключатель SW_D1, соединенный с проводом 17 стороны положительного электрода, имеет другой свой конец, соединенный с первой клеммой 23 схемы 25 выбора элемента, а переключатель SW_D4, соединенный с проводом 18 стороны отрицательного электрода, имеет другой свой конец, соединенный с первой клеммой 23 схемы 25 выбора элемента. Переключатель SW_D2, соединенный с проводом 18 стороны отрицательного электрода, также имеет другой свой конец, соединенный со второй клеммой 24 схемы 25 выбора элемента, а переключатель SW_D3, соединенный с проводом 17 стороны положительного электрода, имеет другой свой конец, соединенный со второй клеммой 24 схемы 25 выбора элемента. Управление переключением четырех переключателей 22 между включенным и выключенным состояниями осуществляется так, что пара переключателей SW_D1 и SW_D3, а также пара переключателей SW_D2 и SW_D4 включаются и выключаются, дополняя друг друга, на основании команд из ЦП 29.

Предположим здесь, что имеет место случай, в котором из двух переключателей SW_D1 и SW_D3 включен переключатель SW_D1, соединенный с проводом 17 стороны положительного электрода, а из двух переключателей SW_D2 и SW_D4 включен переключатель SW_D2, соединенный с проводом 18 стороны отрицательного электрода. В этом случае первая клемма 23 схемы 25 выбора элемента соединена с проводом 17 стороны положительного электрода схемы 9 управления зарядкой, а вторая клемма 24 схемы 25 выбора элемента соединена с проводом 18 стороны отрицательного электрода схемы 9 управления зарядкой.

С другой стороны, предположим, что имеет место случай, в котором из двух переключателей SW_D1 и SW_D3 включен переключатель SW_D3, соединенный с проводом 17 стороны положительного электрода, а из двух переключателей SW_D2 и SW_D4 включен переключатель SW_D4, соединенный с проводом 18 стороны отрицательного электрода. В этом случае первая клемма 23 схемы 25 выбора элемента соединена с проводом 18 стороны отрицательного электрода схемы 9 управления зарядкой, а вторая клемма 24 схемы 25 выбора элемента соединена с проводом 17 стороны положительного электрода схемы 9 управления зарядкой. То есть, посредством управления переключением переключателей 22, направление протекания (т.е. полярность) зарядного тока на первой клемме 23 и второй клемме 24 схемы 25 выбора элемента можно изменять на противоположное.

Схема 25 выбора элемента включает в себя в общей сложности 2n+3 переключателей 26, включающих в себя: переключатели SW_C0, SW_C2, …, SW_C2n и SW_C2n+2, каждый из которых имеет один конец, соединенный с первой клеммой 23, и другой конец, соединенный со стороной положительного электрода соответствующего одного из имеющих нечетные номера элементов 2k-1 (k = 1~n+1) или стороной отрицательного электрода заключительного элемента 2n+2 батарейного модуля B; и переключатели SW_C1, SW_C3, …, и SW_C2n+1, каждый из которых имеет один конец, соединенный со второй клеммой 24, и другой конец, соединенный со стороной положительного электрода соответствующего одного из имеющих четные номера элементов 2k (k = 1~n+1) батарейного модуля B. Переключатели 26 предпочтительно имеют конфигурацию полупроводниковых переключателей. То есть количество переключателей 26 на единицу больше, чем количество элементов C, образующих батарейный модуль B.

Схема 25 выбора элемента и батарейный модуль B соединены проводами 27. В частности, одни концы соответствующих проводов 27 соединены с переключателями 26 схемы 25 выбора элемента, а другие концы соответствующих проводов 27 соединены с контактными концами, сформированными между соседними элементами C в батарейном модуле B, и обоими концами всего модуля. Провода 27 в данном случае образуют часть зарядных проводов, идущих от схемы 9 управления зарядкой, по которым осуществляется зарядка элементов, подлежащих зарядке, в батарейном модуле В, а также образуют часть сигнальных проводов, по которым сигналы состояния, указывающие состояния соответствующих элементов C в батарейном модуле B, передаются в устройство 10 контроля состояния. Как описано выше, в батарейном модуле B принята структура аккумуляторных