[发明专利]单元电池平衡设备和单元电池平衡方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于使多个串联连接的蓄电池元件(在下文中被称为单元电池)的电压均衡的单元电池平衡设备和单元电池平衡方法。

背景技术

在具有多个串联连接的单元电池的单元电池电池中，执行单元电池平衡来均衡单元电池的电压，从而实现电力的有效利用以及长的使用寿命。在一种技术中，为了执行单元电池平衡，将每个单元电池并联连接至电阻器，使得可以通过电阻器从高电压状态下的单元电池放电，但是由于在电阻器处消耗放电电流，这样的技术存在大的电流损耗的问题。

用于均衡多个单元电池的电压的、具有低损耗的已知单元电池平衡电路是使用开关元件和电感器但不使用电阻器的电路(参见例如专利文献1)。

图5示出了使用开关元件和电感器执行单元电池平衡的示例性电路。在图5中，Ce1、Ce2、Ce3、Ce4和Ce5表示单元电池，L12、L23、L34和L45表示电感器，以及Sw12、Sw21、Sw23、Sw32、Sw34、Sw43、Sw45和Sw54表示开关元件。

如图5所示，具有相同容量的五个单元电池Ce1～Ce5串联连接，并且与串联连接的单元电池Ce1～Ce5相并联地连接开关元件Sw12～Sw54。具体地，开关元件Sw12与单元电池Ce1并联连接；开关元件Sw21和Sw23与单元电池Ce2并联连接；开关元件Sw32和Sw34与单元电池Ce3并联连接；开关元件Sw43和Sw45与单元电池Ce4并联连接；开关元件Sw54与单元电池Ce5并联连接。

电感器L12的一端连接至单元电池Ce1与单元电池Ce2之间的连接点，另一端连接至开关元件Sw12与开关元件Sw21之间的连接点。电感器L23的一端连接至单元电池Ce2与单元电池Ce3之间的连接点，另一端连接至开关元件Sw23与开关元件Sw32之间的连接点。电感器L34一端连接至单元电池Ce3与单元电池Ce4之间的连接点，另一端连接至开关元件Sw34与开关元件Sw43之间的连接点。电感器L45一端连接至单元电池Ce4与单元电池Ce5之间的连接点，另一端连接至开关元件Sw45与开关元件Sw54之间的连接点。

在该单元电池平衡电路中，两个相邻的单元电池Ce1和Ce2彼此配对；两个相邻的单元电池Ce2和Ce3彼此配对；两个相邻的单元电池Ce3和Ce4彼此配对；两个相邻的单元电池Ce4和Ce5彼此配对；并且四个开关转换器SC12、SC23、SC34和SC45被配置成在每对单元电池之间传输电荷。对于四个开关转换器SC12、SC23、SC34和SC45中的每一个，将成对的两个单元电池的电压互相比较；与具有较高电压的单元电池并联连接的开关元件进入接通(导通)状态，而与具有较低电压的单元电池并联连接的开关元件进入关断(截止)状态，从而使每对的单元电池的电压均衡。

例如，参照单元电池对Ce1和Ce2，当单元电池Ce1具有高于单元电池Ce2的电压时，开关元件Sw12进入导通状态，而开关元件Sw21进入截止状态。开关元件Sw12进入导通状态形成了“单元电池Ce1→开关元件Sw12→电感器L12→单元电池Cel”的闭环，从而使得电能从单元电池Ce1转移至电感器L12。

随后，使开关元件Sw12进入截止状态而使开关元件Sw21进入导通状态，来使得已经转移至电感器L12的电能通过经过开关Sw21的闭合电路转移至单元电池Ce2。在这样的操作中，电荷从单元电池Ce1(即高电压单元电池)传输至单元电池Ce2(即低电压单元电池)，从而可以均衡单元电池Ce1和Ce2的电压。

再次参照单元电池对Ce1和Ce2，当单元电池Ce2和单元电池Ce1分别具有高电压和低电压时，使开关元件Sw21进入导通状态，并使开关元件Sw12进入截止状态。这形成了“单元电池Ce2→电感器L12→开关元件Sw21→单元电池Ce2”的闭环，从而使得电能从单元电池Ce2转移至电感器L12。

随后，使开关元件Sw21进入截止状态而使开关元件Sw12进入导通状态，使得已经转移至电感器L12的电能通过经过开关Sw12的闭合电路转移至单元电池Ce1，并且将电荷从单元电池Ce2传输至单元电池Ce1，从而可以均衡单元电池Ce1和Ce2的电压。

如在上面的操作中，对于相邻单元电池对Ce2和Ce3、相邻单元电池对Ce3和Ce4以及相邻单元电池对Ce4和Ce5，均衡每个对的两个单元电池的电压以使得单元电池能够平衡，从而在不通过电阻器消耗电流的情况下使串联连接的单元电池的电压均衡。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本公开特许公报第2010-220373号。