[发明专利]电能储存装置、电压均衡模块和电压均衡方法

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求于2011年7月8日提交的题为“Electric Energy Storage Apparatus，Voltage Equalization Module THEREOF and Voltage Equalization Method（电能储存装置、电压均衡模块和电压均衡方法）”的韩国专利申请第10-2011-0067896号的权益，通过引证将其全部内容结合于本申请中。

技术领域

本发明涉及电能储存装置、其电压均衡模块以及电压均衡方法。更具体地，本发明涉及具有用于在高速充放电时高效地执行电压均衡的两个旁路放电电路的电能储存装置、其电压均衡模块以及电压均衡方法。

背景技术

电能储存设备的代表性示例可以包括电池和电容器。电容器的规格（例如，容量、耐压值、频率特性、漏电流、以及内电阻等）可以根据电介质材料确定。根据容量和目的，已经在使用诸如用于小型芯片的小容量电容器和用于电网的中容量和大容量电容器的各种电容器。

近来，作为中容量和大容量的电容器的超级电容器已经引起人们的关注。超级电容器可以称为超级电容器（supercapacitor）、超高容量电容器（super-high capacity capacitor）、超级电容器（ultracapacitor）等。与二次电池相比，超级电容器具有诸如非常长的充放电寿命、高的充放电效率、相对温度改变良好的性能偏差、相对低的电阻以及高速充电等优势，因此，已广泛应用于电车、氢燃料电池车辆、太阳能的电源、诸如不间断电源（UPS）的工业供电等。

与此同时，使用超级电容器作为工业电源的装置可能需要高电压，如几十电压到几百电压，因此使用多个具有几个电压的超级电容器串联连接作为电能储存装置。

然而，由于多个超级电容器串联连接，由于各单位电池（即各超级电容器）之间的电容偏差、初始电压偏差、漏电流偏差、电阻偏差、随着使用时间容量减小率偏差等，在各单位电池之间会出现电压偏差，并且各电池之间的电压是不均一的。具体地，在各电池的电压超出合适的范围时，电池的寿命缩短，或者电池被损坏，从而使电能储存装置的可靠性低下。

为了解决上述问题，已经开发了用于使串联连接的多个超级电容器的各电池之间的电压均衡的各种技术。

图5是示意性示出了根据现有技术的用于超级电容器的电压均衡的电能储存装置的示图。

如图5所示，在电能储存装置中，在串联连接的电能储存单元1的两端并联地设置旁路电阻5，并且设置与旁路电阻5串联连接以从各电池的两端短路旁路电阻5或者断开旁路电阻5的开关3。尽管未示出，但可以根据类型构造没有开关3的电能储存装置。因此，当各电池1的电压超过设定电压时（即超级电容器1过充电时），开关3接通，以通过旁路电阻5消耗超级电容器1中过充电的电力，由此使过电压放电。因此，需要适宜地保持各电池10的电压范围。

发明内容

然而，如图5所示，在通过根据现有技术的方法执行高速充电时，超级电容器的充电量增加。然而，因为放电量小于充电量，所以电压均衡较慢，并且即使由于过充电而执行放电，由于放电量小于充电量，所以连续地实施超级电容器1的过充电，从而加快超级电容器1的劣化。

本发明的目标在于提供一种能够防止电能储存单元（例如超级电容器）由于电能储存单元（例如超级电容器）的单位电池（unit cell）之间的电压不平衡导致的工作停止和发生故障的电压均衡电路。

根据本发明的示例性实施方式，提供一种电能储存装置，包括：串联连接的多个电能储存单元（electric energy storage cell）；电压检测单元，分别检测各电能储存单元中充电的电压；第一旁路放电单元，与各电能储存单元分别并联连接，并且根据控制信号将电能旁路和放电；第二旁路放电单元，另外地与各电能储存单元分别并联连接，并且根据控制信号旁路电能和使电能另外地放电；控制单元，接收来自电压检测单元的电压信息，确定是否进行控制，并且控制第一旁路放电单元和第二旁路放电单元中的每一个的操作，以均衡电能储存单元的充电电压值。

控制单元可以控制连接至相应电能储存单元的第一旁路放电单元，以在从电压检测单元接收到的电压信息值大于等于参考电压时执行放电。

控制单元可以控制另外连接的第二旁路放电单元，以在根据第一旁路放电单元的放电而电能储存单元的电压未下降到小于等于放电停止参考电压时执行另外的放电。

放电停止参考电压可以是多个电能储存单元的平均充电电压。