交流产生电路及交流产生装置的制作方法

1.本发明涉及交流产生电路及交流产生装置。


背景技术：

2.为了减轻地球环境方面的不良影响(例如，为了削减nox、sox、削减co2)，通过积蓄于二次电池的电力来行驶的电动车辆日益普及。已知当二次电池的温度降低到适度的范围以下时，二次电池的充放电特性降低。与此相关，公开了如下二次电池的升温装置，其在二次电池的温度低的情况下，为了使其温度高效地上升，通过使二次电池从内部有效发热从而能够使二次电池有效升温(例如，国际公开第2011/004464号)。
3.已知在设置上述那样的将二次电池升温的装置时，为了防止设计电路产生短路电流，在将蓄电体与电路连接的部位设置电流限制元件。与此相关，公开了为了限制短路电流而具备电流限制元件的电流抑制断路器单元(例如，日本特开平11-25839号)。


技术实现要素：

4.电流限制元件的额定值与通过的电流的大小相配合而设定，因此当交流产生电路的通过电流大时，作为电流限制元件需要使用额定值大的电流限制元件。然而，当电流限制元件的额定值大时，到电流限制元件开始工作为止所需的时间长，有可能由该期间的电流给电路等带来损伤。
5.本发明的方案是考虑这样的事情而完成的，其目的之一在于提供交流产生电路及交流产生装置，其通过降低电流限制元件的负担而减小所使用的电流限制元件的额定值，能够抑制电流限制元件的大小、价格的上升，提高周边设备的保护性能。
6.为了解决上述课题而达到这样的目的，本发明采用了以下的方案。
7.(1)：本发明的一方案涉及一种交流产生电路，其安装于二次电池，其中，所述交流产生电路具备：电路，其在所述二次电池的两端产生交流；电流限制元件，其连接于所述电路的正极侧与所述二次电池的正极之间、和/或所述电路的负极侧与所述二次电池的负极之间；以及电容器，其与所述电流限制元件并联连接。
8.(2)：在上述(1)的方案的基础上，也可以是，所述电路不依赖于外部的电源而使用所述二次电池积蓄的电力来产生所述交流。
9.(3)：在上述(1)或(2)的方案的基础上，也可以是，所述电路包括两个以上的电路内电容器，并通过将所述两个以上的电路内电容器的连接关系切换为相对于所述二次电池串联或并联，来产生所述交流。
10.(4)：本发明的一方案涉及一种交流产生装置，其中，所述交流产生装置具备：上述(1)至(3)的中任一项所述的交流产生电路；以及控制部，其通过控制所述电路所包含的开关来使所述电路产生交流。
11.根据上述(1)～(4)的方案，通过降低电流限制元件的负担而减小所使用的电流限制元件的额定值，能够抑制电流限制元件的大小、价格的上升，提高周边设备的保护性能。
12.根据上述(2)或(3)的方案，能够在不需要外部的电源的状态下抑制电流限制元件的大小、价格的上升，确保周边设备的保护性能，并在此基础上还使系统整体小型轻量化，实现能量效率的改善。
附图说明
13.图1是表示第一实施方式的交流产生装置1及交流产生电路10的结构的一例的图。
14.图2是表示通过第一实施方式的电路10-a的开关的接通/断开而产生的电流的变化的一例的图。
15.图3是表示第一实施方式的比较例的交流产生电路10#的结构的一例的图。
16.图4是表示通过第一实施方式的比较例的交流产生电路10#的开关的接通/断开而产生的电流的变化的一例的图。
17.图5是表示第二实施方式的交流产生装置1x及交流产生电路10x的结构的一例的图。
具体实施方式
18.以下，参照附图来说明本发明的交流产生电路及交流产生装置的实施方式。交流产生电路及交流产生装置安装于二次电池，并在需要时使二次电池升温。
19.《第一实施方式》
20.图1是表示第一实施方式的交流产生装置1及交流产生电路10的结构的一例的图。在本实施方式中，交流产生装置1包括交流产生电路10和控制部100。交流产生电路10包括产生交流的电路10-a、电容器c100及熔断器f。电路10-a的正极侧经由熔断器f与二次电池b的正极连接，电路10-a的负极侧与二次电池b的负极连接。电容器c100相对于熔断器f而与其并联连接。
21.在图1中，将二次电池b的特性假想地表示为蓄电部e、电阻rs及电感ls。二次电池b例如是锂离子电池等能够反复充电及放电的电池。二次电池b既可以仅是一个电池，也可以包括多个电池模块，且这些电池模块互相串联或并联电连接。二次电池b供给的电力也可以经由未图示的dc-ac变换器、dc-dc变换器等而向负载供给。
22.电路10-a的正极侧的触点p1与熔断器f的第一端连接。电路10-a的负极侧的触点p2与作为二次电池b的负极的触点p5连接。在触点p1与触点p2之间设置有用于产生交流的电容器c1及电容器c2、开关s1～s3。该结构相当于电路10-a。
23.在电路10-a中，在触点p1与触点p2之间并联存在电容器c1与开关s1串联连接的第一路径、以及开关s2与电容器c2串联连接的第二路径。处于电容器c1与开关s1之间的触点p3和处于开关s2与电容器c2之间的触点p4通过第三路径连接。在第三路径设置有开关s3。
24.熔断器f的第二端与触点p6连接。熔断器f当流过自身的电流比一定电流大时，熔断而将电流切断。熔断器f是“电流限制元件”的一例。例如，也可以使用ptc(positive temperature coefficient)热敏电阻等其他电流限制元件。
25.电容器c100相对于熔断器f并联设置。即，电容器c100的两端分别连接于触点p1和触点p6。电容器c100选择性地使流过触点p1与触点p6之间的交流分量通过，并抑制直流分量的通过。
26.控制部100例如由cpu(central processing unit)、lsi(large scale integration)、asic(application specific integrated circuit)、ic(integrated circuit)等实现。控制部100例如通过控制电路10-a所包含的开关s1～s3各自的接通/断开，来使电路10-a产生交流。在本实施方式中，电容器c1及电容器c2是电路内电容器的例子，它们的容量被设定为相同。电容器c100的容量可以与电路内电容器相同，也可以与电路内电容器不同。
27.在电路10-a中，控制部100例如通过控制开关s1、s2、s3，来将电容器c1和电容器c2切换为相对于二次电池b串联/并联。控制部100通过接通开关s1及开关s2并断开开关s3来使电容器c1与电容器c2相对于二次电池b并联，通过断开开关s1及开关s2并接通开关s3来使电容器c1与电容器c2相对于二次电池b串联。
28.在电容器c1与电容器c2相对于二次电池b并联的情况下，电容器c1与电容器c2各自的电压接近二次电池b的电压(电容器被充电)。另一方面，在电容器c1与电容器c2相对于二次电池b串联的情况下，电容器c1与电容器c2各自的电压接近二次电池b的电压的1/2(电容器放电)。通过使该情况反复而在电路10-a与二次电池b之间产生交流。控制部100如上述这样控制开关s1、s2、s3。
29.图2是表示通过第一实施方式的电路10-a的开关的接通/断开而产生的电流的变化的一例的图。本图所示的变化是本技术的发明者进行模拟得到的结果。如图所示，在电路10-a中，在时刻t1电容器c1与电容器c2相对于二次电池b串联连接。在时刻t1以前，电容器c1与电容器c2的电压之和比二次电池b的电压大，因此从时刻t1到时刻t2的期间，电容器c1与电容器c2分别放电，并以放出的电力对二次电池b充电。在时刻t2电容器c1与电容器c2相对于二次电池b并联连接。在时刻t2以前，电容器c1与电容器c2的电压比二次电池b的电压小，因此从时刻t2到时刻t3的期间，电容器c1与电容器c2分别被充电，二次电池b放电。由于电感ls的存在，电流i_e1维持从电容器c1及电容器c2分别流向二次电池b的方向，因此电流i_e1的波形的变化比未图示的电压v1-v0的波形的变化慢，电流i_e1的波形如图所示。
30.而且，电容器c100相对于熔断器f并联设置，因此交流产生装置1通过使大部分的交流分量向电容器c100侧通过，从而能够降低通过熔断器f侧的交流分量。
31.[与比较例之间的比较]
[0032]
在此，说明第一实施方式与比较例之间的比较。图3是表示第一实施方式的比较例的交流产生电路10#的结构的一例的图。在图3中，权宜地对具有与上述第一实施方式相同的功能的部分标注相同的附图标记。比较例的交流产生电路10#如图3所示那样未设置电容器c100，在触点p1与触点p6之间仅设置有熔断器f1。
[0033]
图4是表示通过第一实施方式的比较例的交流产生电路10#的开关的接通/断开而产生的电流的变化的一例的图。本图所示的变化也是本技术的发明者进行模拟得到的结果。如图4所示，在比较例中，流过熔断器f的电流i_fuse与流过二次电池b的电流i_e1同样，但在实施方式中专门流过电容器c100，相对于此，在比较例中流过熔断器f。其结果是，与实施方式相比，在交流产生电路10#工作时流过熔断器f的电流较大。这样，需要使用额定值比实施方式大的熔断器f。当熔断器f的额定值大时，到熔断器f开始工作为止所需的时间长，在该期间流过大的电流的情况下，有可能给电路等带来损伤。
[0034]
与此相对，根据第一实施方式的交流产生电路10，设置有电容器c100，因此在使二
次电池b升温时，使通过熔断器f侧的交流分量减少，由此能够使用额定值小的熔断器f。当使用额定值小的熔断器f时，到熔断器f开始工作为止所需的时间短，能够降低电流给电路等带来损伤的概率。通过减小熔断器f的额定值，抑制熔断器f的大小、价格的上升。而且，由于设置有电容器c100，因此也能够确保周边设备的保护性能。根据第一实施方式的交流产生电路10，除了能够实现上述的效果之外还能够基于积蓄于二次电池b的电荷来生成交流，因此不需要外部的电源。由此，能够使系统整体小型轻量化，实现能量效率的改善。
[0035]
根据以上说明的第一实施方式，通过降低电流限制元件(例如熔断器)的负担而减小使用的电流限制元件的额定值，能够抑制电流限制元件的大小、价格的上升，提高周边设备的保护性能。
[0036]
《第二实施方式》
[0037]
第一实施方式中，例示了在电路10-a的正极侧与二次电池b的正极之间(或电路10-a的负极侧与二次电池b的负极之间)设置有并联设置的熔断器与电容器的组合。第二实施方式中，举出在电路10-a的正极侧与二次电池b的正极之间、以及电路10-a的负极侧与二次电池b的负极之间这双方设置有并联设置的熔断器与电容器的组合的例子进行说明。
[0038]
图5是表示第二实施方式的交流产生装置1x及交流产生电路10x的结构的一例的图。在图5中，权宜地对具有与第一实施方式相同的功能的部分标注相同的附图标记。在第二实施方式中，如图5所示那样，电路10x-a的正极侧经由熔断器f1与二次电池b的正极连接，电路10x-a的负极侧经由熔断器f2与二次电池b的负极连接。电容器c100相对于熔断器f1而与其并联连接。电容器c110相对于熔断器f2而与其并联连接。
[0039]
电路10x-a的正极侧的触点p1与熔断器f1的第一端连接。电路10x-a的负极侧的触点p2与熔断器f2的第一端连接。熔断器f1的第二端与触点p6连接，熔断器f2的第二端与触点p5连接。
[0040]
电容器c100相对于熔断器f1并联设置。即，电容器c100的两端分别连接于触点p1和触点p6。电容器c100选择性地使在触点p1与触点p6之间流动的交流分量通过，并抑制直流分量的通过。电容器c110相对于熔断器f2并联设置。即，电容器c110的两端分别连接于触点p2和触点p5。电容器c110选择性地使在触点p2与触点p5之间流动的交流分量通过，并抑制直流分量的通过。关于交流产生电路10x的其他结构，与第一实施方式同样，因此省略详细的说明。
[0041]
在第二实施方式中，电容器c100相对于熔断器f1并联设置，且电容器c110相对于熔断器f2并联设置，因此交流产生装置1x通过使大部分的交流分量在电容器c100及电容器c110侧通过，能够降低通过熔断器f1及熔断器f2侧的交流分量。
[0042]
根据第二实施方式的交流产生电路10，设置有电容器c100及电容器c110，因此在使二次电池b升温时，使通过熔断器f1及熔断器f2侧的交流分量减少，由此能够使用额定值小的熔断器f1及熔断器f2。当使用额定值小的熔断器f1及熔断器f2时，到熔断器f1及熔断器f2开始工作为止所需的时间短，能够降低电流给电路等带来损伤的概率。而且，通过减小熔断器f1及熔断器f2的额定值，能够抑制熔断器f1及熔断器f2的大小、价格的上升。而且，由于设置有电容器c100及电容器c110，因此也能够确保周边设备的保护性能。能够基于积蓄于二次电池b的电荷来生成交流，因此也不需要外部的电源。
[0043]
根据以上说明的第二实施方式的交流产生电路10，除了能够起到第一实施方式的
效果之外，由于两个熔断器分别设置于电路10x-a的正极侧和负极侧，因此也能够提高周边设备的保护性能。
[0044]
以上使用实施方式说明了本发明的具体实施方式，但本发明丝毫不被这样的实施方式限定，在不脱离本发明的主旨的范围内能够施加各种变形及替换。