[发明专利]用于平衡电池组单元电池的电荷容量的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于平衡电池组单元电池的电荷容量的设备和方法， 并且更加具体地涉及可以使用感测被包括在电池组电池中的每个电池 组单元电池的电压的感测电路平衡每个电池组单元电池的电荷容量的 用于平衡电池组单元电池的电荷容量的设备和方法。

背景技术

通常，蓄电池组电池包括镍镉电池组电池、镍氢电池组电池、锂 离子电池组电池以及锂离子聚合物电池组电池。此种蓄电池组电池被 分类为锂基电池组电池和镍氢基电池组电池。锂基电池组电池主要用 于诸如数码照相机、PDVD、MP3P、蜂窝电话、PDA、便携式游戏装 置、电动工具以及电动自行车的小型产品，并且镍氢基电池组电池主 要应用于并且用于需要高输出的诸如电动汽车和混合电动汽车的大型 产品。

同时，为了驱动电动汽车或者混合电动汽车，应运行要求高输出 的电机。为此，在电动汽车或者混合电动汽车中采用的电池组电池使 用从串联或者并联连接的一组多个单元电池输出的电力作为电源。

然而，在多个单元电池被连接在电池组电池中的情况下，在单元 电池被重复地充电和放电之后单元电池的电荷容量当中可能存在不 同。如果继续充电/放电而不管此种电荷容量不同，那么单元电池中的 一些进入过充电或者过放电状态，这可以扰乱将稳定电力提供给负荷 (例如，电机)。

为了解决此问题，已经提出用于持续地监测电池组单元电池的电 荷容量并且然后将电池组单元电池的电荷容量平衡到恒定水平的各种 电路并且这些电路被用于电池组电池管理系统。

为了平衡电池组单元电池的电荷容量，要求感测每个电池组单元 电池的电荷电压。传统上，分别地构造用于感测每个电池组单元电池 的电荷电压的电路和用于平衡每个电池组单元电池的电荷容量的电路 是通常的情况。然而，如果分别构造电荷电压感测电路和电荷容量平 衡电路，那么每个电路应单独地使用分别的元件，这引起各种问题(例 如，增加成本，增加故障率)。因此，迫切需要使用简单的电路构造 以低成本有效地平衡电池组单元电池的电荷容量的方案。

发明内容

技术问题

本发明被设计为解决现有技术的问题，并且因此本发明的目的是 提供可以使用简单的电路构造同时感测电荷电压并且平衡每个电池组 单元电池的电荷容量的用于平衡电池组电池的电荷容量的设备和方 法。

为了完成上述目的，本发明提供了用于平衡电池组单元电池的电 荷容量的设备，其包括：电压感测和放电电路以及电压平衡单元，其 中该电压感测和放电电路包括具有单元电池的组的电池组电池；切换 单元，该切换单元用于将单元电池的组的每个电池组单元电池的端子 选择性地连接至第一和第二导线；电容器，该电容器并联地连接至第 一和第二导线；电压放大单元，该电压放大单元经由第一开关连接至 电容器的两个端子；以及放电电阻，该放电电阻经由第二开关串联地 连接至电容器的两个端子，并且该电压平衡单元用于在第一开关的导 通状态下控制切换单元以将单元电池的组的每个电池组单元电池的两 个端子连接至第一和第二导线并且然后通过电压放大单元感测每个电 池组单元电池的电压，以及在第一开关的截止状态下控制切换单元以 对电容器充电要求放电以平衡电荷容量的单元电池的电压并且然后导 通第二开关以通过放电电阻放电电容器的充电的电压。

优选地，电压平衡单元包括A/D转换器，该A/D转换器用于将从电 压放大单元输出的模拟电压信号转换为数字电压信号；开关控制器， 该开关控制器用于将单元电池的组的每个电池组单元电池的两个端子 选择性地连接至第一和第二导线并且控制第一和第二开关的导通/截止 状态；以及控制器，其中，在单元电池电压感测模式下，控制器通过 使用电压放大单元和A/D转换器控制开关控制器以感测充电给电容器 的每个电池组单元电池的电压，并且其中，在电荷容量平衡模式下， 控制器控制开关控制器以对电容器充电用于平衡的电池组单元电池的 电压并且然后通过放电电阻放电电容器的电压，从而控制电压平衡单 元的整体操作。

优选地，在单元电池电压感测模式下，开关控制器根据控制器的 控制信号在第一开关的导通状态下将每个电池组单元电池的两个端子 顺序地连接至第一和第二导线，而在电荷容量平衡模式下，开关控制 器在第一开关的截止状态下顺序地连接要求平衡的单元电池的两个端 子，并且，如果对电容器充电要求平衡的单元电池的电压，那么开关 控制器导通第二开关以放电充电的电压。