單元電池平衡設(shè)備和單元電池平衡方法
【專利摘要】對于串聯(lián)連接的單元電池(Ce1～Ce5)，通過將電感器(L12～L45)的一端連接至單元電池之間的連接點(diǎn)，將電感器的另一端經(jīng)由任何開關(guān)元件(Sw12～Sw54)連接至單元電池的另一端，并且通過開關(guān)元件的接通/關(guān)斷控制在相鄰單元電池之間移動電荷，來使得各單元電池的電壓均衡。將串聯(lián)連接的單元電池劃分成保持串聯(lián)連接的順序的兩個(gè)組。計(jì)算每個(gè)組內(nèi)的單元電池的平均電壓(1-1)，將兩個(gè)組的平均電壓彼此進(jìn)行比較(1-2)，以及根據(jù)比較結(jié)果執(zhí)行開關(guān)元件的接通/關(guān)斷控制，使得從位于具有較高平均電壓的組的邊界處的單元電池向位于具有較低平均電壓的組的邊界處的相鄰單元電池移動電荷(1-3)。
【專利說明】單元電池平衡設(shè)備和單元電池平衡方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于使多個(gè)串聯(lián)連接的蓄電池元件(在下文中被稱為單元電池)的電壓均衡的單元電池平衡設(shè)備和單元電池平衡方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在具有多個(gè)串聯(lián)連接的單元電池的單元電池電池中，執(zhí)行單元電池平衡來均衡單元電池的電壓，從而實(shí)現(xiàn)電力的有效利用以及長的使用壽命。在一種技術(shù)中，為了執(zhí)行單元電池平衡，將每個(gè)單元電池并聯(lián)連接至電阻器，使得可以通過電阻器從高電壓狀態(tài)下的單元電池放電，但是由于在電阻器處消耗放電電流，這樣的技術(shù)存在大的電流損耗的問題。
[0003]用于均衡多個(gè)單元電池的電壓的、具有低損耗的已知單元電池平衡電路是使用開關(guān)元件和電感器但不使用電阻器的電路(參見例如專利文獻(xiàn)I)。
[0004]圖5示出了使用開關(guān)元件和電感器執(zhí)行單元電池平衡的示例性電路。在圖5中，Cel、Ce2、Ce3、Ce4和Ce5表示單元電池，L12、L23、L34和L45表示電感器，以及Swl2、Sw21、Sw23、Sw32、Sw34、Sw43、Sw45 和 Sw54 表不開關(guān)元件。
[0005]如圖5所示，具有相同容量的五個(gè)單元電池Ce I?Ce5串聯(lián)連接，并且與串聯(lián)連接的單元電池Cel?Ce5相并聯(lián)地連接開關(guān)元件Swl2?Sw54。具體地，開關(guān)元件Swl2與單元電池Cel并聯(lián)連接；開關(guān)元件Sw21和Sw23與單元電池Ce2并聯(lián)連接；開關(guān)元件Sw32和Sw34與單元電池Ce3并聯(lián)連接；開關(guān)元件Sw43和Sw45與單元電池Ce4并聯(lián)連接；開關(guān)元件Sw54與單元電池Ce5并聯(lián)連接。
[0006]電感器L12的一端連接至單元電池Cel與單元電池Ce2之間的連接點(diǎn)，另一端連接至開關(guān)元件Swl2與開關(guān)元件Sw21之間的連接點(diǎn)。電感器L23的一端連接至單元電池Ce2與單元電池Ce3之間的連接點(diǎn)，另一端連接至開關(guān)元件Sw23與開關(guān)元件Sw32之間的連接點(diǎn)。電感器L34 —端連接至單元電池Ce3與單元電池Ce4之間的連接點(diǎn)，另一端連接至開關(guān)元件Sw34與開關(guān)元件Sw43之間的連接點(diǎn)。電感器L45 —端連接至單元電池Ce4與單元電池Ce5之間的連接點(diǎn)，另一端連接至開關(guān)元件Sw45與開關(guān)元件Sw54之間的連接點(diǎn)。
[0007]在該單元電池平衡電路中，兩個(gè)相鄰的單元電池Cel和Ce2彼此配對；兩個(gè)相鄰的單元電池Ce2和Ce3彼此配對；兩個(gè)相鄰的單元電池Ce3和Ce4彼此配對；兩個(gè)相鄰的單元電池Ce4和Ce5彼此配對；并且四個(gè)開關(guān)轉(zhuǎn)換器SC12、SC23、SC34和SC45被配置成在每對單元電池之間傳輸電荷。對于四個(gè)開關(guān)轉(zhuǎn)換器SC12、SC23、SC34和SC45中的每一個(gè)，將成對的兩個(gè)單元電池的電壓互相比較；與具有較高電壓的單元電池并聯(lián)連接的開關(guān)元件進(jìn)入接通(導(dǎo)通)狀態(tài)，而與具有較低電壓的單元電池并聯(lián)連接的開關(guān)元件進(jìn)入關(guān)斷(截止)狀態(tài)，從而使每對的單元電池的電壓均衡。
[0008]例如，參照單元電池對Cel和Ce2，當(dāng)單元電池Cel具有高于單元電池Ce2的電壓時(shí)，開關(guān)元件Swl2進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，而開關(guān)元件Sw21進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)。開關(guān)元件Swl2進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)形成了“單元電池Cel —開關(guān)元件Swl2 —電感器L12 —單元電池Cel”的閉環(huán)，從而使得電能從單元電池Cel轉(zhuǎn)移至電感器L12。
[0009]隨后，使開關(guān)元件Swl2進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)而使開關(guān)元件Sw21進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，來使得已經(jīng)轉(zhuǎn)移至電感器LI2的電能通過經(jīng)過開關(guān)Sw21的閉合電路轉(zhuǎn)移至單元電池Ce2。在這樣的操作中，電荷從單元電池Cel (即高電壓單元電池)傳輸至單元電池Ce2(即低電壓單元電池)，從而可以均衡單元電池Cel和Ce2的電壓。
[0010]再次參照單元電池對Cel和Ce2，當(dāng)單元電池Ce2和單元電池Cel分別具有高電壓和低電壓時(shí)，使開關(guān)元件Sw21進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，并使開關(guān)元件Swl2進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)。這形成了“單元電池Ce2 —電感器L12 —開關(guān)元件Sw21 —單元電池Ce2”的閉環(huán)，從而使得電能從單元電池Ce2轉(zhuǎn)移至電感器L12。
[0011]隨后，使開關(guān)元件Sw21進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)而使開關(guān)元件Swl2進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，使得已經(jīng)轉(zhuǎn)移至電感器L12的電能通過經(jīng)過開關(guān)Swl2的閉合電路轉(zhuǎn)移至單元電池Cel，并且將電荷從單元電池Ce2傳輸至單元電池Ce I，從而可以均衡單元電池Cel和Ce2的電壓。
[0012]如在上面的操作中，對于相鄰單元電池對Ce2和Ce3、相鄰單元電池對Ce3和Ce4以及相鄰單元電池對Ce4和Ce5，均衡每個(gè)對的兩個(gè)單元電池的電壓以使得單元電池能夠平衡，從而在不通過電阻器消耗電流的情況下使串聯(lián)連接的單元電池的電壓均衡。
[0013]引用列表
[0014]專利文獻(xiàn)
[0015]專利文獻(xiàn)1:日本公開特許公報(bào)第2010-220373號。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]技術(shù)問題
[0017]對于具有很多(多于兩個(gè))串聯(lián)連接的單元電池的單元電池電池，執(zhí)行基于開關(guān)轉(zhuǎn)換器的傳統(tǒng)單元電池平衡，使得對兩個(gè)相鄰單元電池的電壓進(jìn)行比較，并且根據(jù)比較結(jié)果來確定電荷傳輸?shù)姆较颍瑥亩?qū)動或停止開關(guān)轉(zhuǎn)換器。因此，例如由于周圍單元電池的電壓變化的連續(xù)施加的影響，相鄰單元電池的電壓從高到低或者從低到高的重復(fù)變化，或者電荷的無用重復(fù)往返運(yùn)動，不能整體上有效地執(zhí)行電荷傳輸，這導(dǎo)致單元電池平衡需要很長時(shí)間?；谶@樣的問題，本發(fā)明提供了一種單元電池平衡設(shè)備和單元電池平衡方法，該單元電池平衡設(shè)備和單元電池平衡方法用于提高單元電池平衡的操作效率，從而縮短單元電池平衡所需的時(shí)間。
[0018]針對問題的解決方案
[0019]根據(jù)本發(fā)明的單元電池平衡設(shè)備是一種單元電池平衡設(shè)備，其中，對于至少三個(gè)串聯(lián)連接的蓄電池元件(單元電池)，電感器的一端連接至相鄰單元電池之間的連接點(diǎn)，電感器的另一端經(jīng)由開關(guān)元件連接至每個(gè)相鄰單元電池的另一端，并且經(jīng)由開關(guān)元件的接通/關(guān)斷控制在相鄰單元電池之間傳輸電荷，以使單元電池的電壓均衡，該單元電池平衡設(shè)備包括:平均電壓計(jì)算單元，用于將多個(gè)串聯(lián)連接的單元電池劃分成兩個(gè)組同時(shí)保持該串聯(lián)連接的相繼順序，并且用于計(jì)算每個(gè)組內(nèi)的單元電池的平均電壓；平均電壓比較單元，用于對由所述平均電壓計(jì)算單元所計(jì)算出的兩組的平均電壓進(jìn)行比較；以及接通/關(guān)斷控制單元，用于根據(jù)由平均電壓比較單元提供的比較結(jié)果來執(zhí)行開關(guān)元件的接通/關(guān)斷控制，使得從位于具有較高平均電壓的組的邊界處的單元電池向位于具有較低平均電壓的組的邊界處的相鄰單元電池傳輸電荷。
[0020]在這樣的配置中，使用用作這些組之間的邊界的驅(qū)動開關(guān)轉(zhuǎn)換器的電感器，將所有的單元電池劃分成兩個(gè)組，并且通過將兩個(gè)組的平均電壓進(jìn)行比較來確定電荷傳輸?shù)姆较颍沟每梢愿鶕?jù)整個(gè)單元電池電池上的單元電池電壓的非不一致性唯一地確定用于單元電池平衡的電荷傳輸?shù)姆较?，從而使得用于單元電池平衡的電荷傳輸量最小化?br> [0021]本發(fā)明的有益效果
[0022]在本發(fā)明中，用于單元電池平衡的電荷傳輸?shù)姆较虮晃ㄒ坏卮_定而不受周圍單元電池的電壓變化的影響。這防止了相鄰單元電池之間電荷的無用重復(fù)往返運(yùn)動，從而使得電荷傳輸量最小化。因此，可以有效地執(zhí)行單元電池平衡，從而提高均衡單元電池電壓的效率并且縮短執(zhí)行單元電池平衡所需的時(shí)間。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的單元電池平衡設(shè)備的示例性配置；
[0024]圖2示出了兩組單元電池各自的平均電壓的示例；
[0025]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的單元電池平衡方法的第一示例；
[0026]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的單元電池平衡方法的第二示例；以及
[0027]圖5示出了執(zhí)行單元電池平衡的示例性電路。

【具體實(shí)施方式】
[0028]下面將參照附圖詳細(xì)描述實(shí)施方式。將參照用于五個(gè)串聯(lián)連接的單元電池的單元電池平衡的示例性操作給出實(shí)施方式的描述，但是本發(fā)明不限于此，而是可適用于三個(gè)或更多個(gè)串聯(lián)連接的單元電池的單元電池平衡。
[0029]圖1示出了單元電池平衡設(shè)備的示例性配置。在圖1中，各個(gè)開關(guān)轉(zhuǎn)換器SC12、SC23、SC34和SC45的配置和操作與以上參照圖5描述的那些配置和操作相似，從而本文中省略了重復(fù)的描述。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的單元電池平衡設(shè)備包括兩組平均電壓計(jì)算單元1-1、兩組平均電壓比較單元1-2、開關(guān)元件接通/關(guān)斷控制單元1-3以及控制單元1-4，使得可以利用用作這些組之間的邊界的驅(qū)動開關(guān)轉(zhuǎn)換器的電感器將所有的單元電池劃分成兩個(gè)組，使得可以通過比較兩組的平均電壓來確定電荷傳輸?shù)姆较?，并且使得電荷可以在該方向上傳輸?br> [0031]兩組平均電壓計(jì)算單元1-1從用于各個(gè)單元電池Cel、Ce2、Ce3、Ce4和Ce5的電壓測量設(shè)備(未示出)接收這些單元電池的單元電池電壓。兩組平均電壓計(jì)算單元1-1將至少三個(gè)串聯(lián)連接的單元電池按序劃分成兩個(gè)組同時(shí)保持該串聯(lián)連接的相繼順序，并且計(jì)算每個(gè)組內(nèi)的單元電池的平均電壓。
[0032]兩組平均電壓比較單元1-2將由兩組平均電壓計(jì)算單元1-1所計(jì)算出的兩個(gè)組的平均電壓進(jìn)行比較。開關(guān)元件接通/關(guān)斷控制單元1-3根據(jù)由兩組平均電壓比較單元1-2提供的比較結(jié)果來執(zhí)行開關(guān)元件的接通/關(guān)斷控制，使得從位于具有較高平均電壓的組的邊界處的單元電池向位于具有較低平均電壓的組的邊界處的相鄰單元電池傳輸電荷。
[0033]兩組平均電壓計(jì)算單元1-1可以被配置成將至少三個(gè)串聯(lián)連接的單元電池按序劃分成兩組同時(shí)保持該串聯(lián)連接的相繼順序，并且計(jì)算其中一個(gè)組的單元電池的平均電壓和所有單元電池的平均電壓。兩組平均電壓比較單元1-2可以被配置成將其中一個(gè)組的平均電壓與所有單元電池的平均電壓進(jìn)行比較。
[0034]在這種情況下，開關(guān)元件接通/關(guān)斷控制單元1-3以如下方式執(zhí)行開關(guān)元件的接通/關(guān)斷控制:當(dāng)一個(gè)組的平均電壓高于所有單元電池的平均電壓時(shí)，從位于該一個(gè)組的邊界處的單元電池向位于另一組的邊界處的相鄰單元電池傳輸電荷，而當(dāng)一個(gè)組的平均電壓低于所有單元電池的平均電壓時(shí)，從位于另一組的邊界處的相鄰單元電池向位于該一個(gè)組的邊界處的單元電池傳輸電荷。
[0035]控制單元1-4控制前述功能單元1-1至1-3的操作，并且針對開關(guān)元件接通/關(guān)斷控制單元1-3控制開關(guān)元件的接通/關(guān)斷控制的定時(shí)，為了位于組的邊界處的相鄰單元電池之間的電荷傳輸而執(zhí)行接通/關(guān)斷控制。
[0036]圖2示出了兩個(gè)獨(dú)立組的示例性平均電壓，這些組是通過將單元電池Cel至Ce5劃分成兩個(gè)組而獲得的。該分組方式使得五個(gè)串聯(lián)連接的單元電池Cel至Ce5被相繼劃分成兩個(gè)組同時(shí)保持該串聯(lián)連接的相繼順序。然后，計(jì)算每個(gè)組內(nèi)的單元電池的平均電壓。假設(shè)所有單元電池的平均電壓為OV的參考電壓，并且假設(shè)單元電池Cel具有-1V的電壓；單元電池Ce2具有-2V的電壓；單元電池Ce3具有+IV的電壓；單元電池Ce4具有+3V的電壓；以及單元電池Ce5具有-1V的電壓。
[0037]圖2中的(a)描述了如下示例:在該示例中，僅由單元電池Cel構(gòu)成的組具有-1V的平均電壓，而由單元電池Ce2?Ce5構(gòu)成的組具有+0.25V的平均電壓。(在這種情況下，組之間的邊界位于單元電池Cel與單元電池Ce2之間。單元電池Cel與單元電池Ce2為位于組的邊界處的單元電池并且為位于這兩個(gè)組之間的邊界處的相鄰單元電池。)
[0038]圖2中的(b)描述了如下示例:在該示例中，由單元電池Cel?Ce2構(gòu)成的組具有-1.5V的平均電壓，而由單元電池Ce3?Ce5構(gòu)成的組具有+IV的平均電壓。(在這種情況下，組之間的邊界位于單元電池Ce2與單元電池Ce3之間。單元電池Ce2與單元電池Ce3為位于組的邊界處的單元電池并且為位于這兩個(gè)組之間的邊界處的相鄰單元電池。)
[0039]圖2中的(C)描述如下示例:在該示例中，由單元電池Cel?Ce3構(gòu)成的組具有-0.67V的平均電壓，而由單元電池Ce4?Ce5構(gòu)成的組具有+IV的平均電壓。
[0040]圖2中的(d)描述如下示例:在該示例中，由單元電池Cel?Ce4構(gòu)成的組具有+0.25V的平均電壓，而僅由單元電池Ce5構(gòu)成的組具有-1V的平均電壓。
[0041]開關(guān)轉(zhuǎn)換器SC12位于單元電池Cel與Ce2之間。開關(guān)轉(zhuǎn)換器SC23位于單元電池Ce2與Ce3之間。開關(guān)轉(zhuǎn)換器SC34位于單元電池Ce3與Ce4之間。開關(guān)轉(zhuǎn)換器SC45位于單元電池Ce4與Ce5之間。
[0042]參照開關(guān)轉(zhuǎn)換器SC23，如由圖2中的(b)中所示，將單元電池Cel?Ce2的平均電壓-1.5V與單元電池Ce3?Ce5的平均電壓+IV進(jìn)行比較，并且開關(guān)轉(zhuǎn)換器SC23使得電流從屬于具有較高平均電壓的組的單元電池Ce3(位于較高平均電壓組的邊界處的單元電池)流向?qū)儆诰哂休^低平均電壓的組的單元電池Ce2(位于較低平均電壓組的邊界處的相鄰單元電池)。
[0043]當(dāng)單元電池Cel?Ce2的平均電壓變得等于或大于單元電池Ce3?Ce5的平均電壓時(shí)，停止由開關(guān)轉(zhuǎn)換器SC23引起的電流的流出/流入。替代地，當(dāng)所有單元電池的平均電壓與單元電池Cel?Ce2的平均電壓或者與單元電池Ce3?Ce5的平均電壓之間的差變得等于或小于預(yù)定閾值時(shí)，將停止電流的流出/流入。
[0044]類似地，其它開關(guān)轉(zhuǎn)換器(即開關(guān)轉(zhuǎn)換器SC12、SC34和SC45)分別根據(jù)夾該開關(guān)轉(zhuǎn)換器兩側(cè)的單元電池電池的平均電壓來確定電荷傳輸?shù)姆较?。開關(guān)轉(zhuǎn)換器SC12、SC23、SC34和SC45均可以被配置成同時(shí)或并行驅(qū)動開關(guān)元件。
[0045]在這種情況下，每個(gè)開關(guān)轉(zhuǎn)換器的操作不受其它開關(guān)轉(zhuǎn)換器的操作影響。這是因?yàn)?，例如參照開關(guān)轉(zhuǎn)換器SC23，開關(guān)轉(zhuǎn)換器SC23的操作僅涉及單元電池Ce2與單元電池Ce3之間的電荷傳輸，而該電荷傳輸不改變其它分組方式的組的平均電壓。
[0046]也就是說，對于按照圖2中的(a)的分組方式的由單元電池Ce2?Ce5構(gòu)成的組，單元電池Ce2與單元電池Ce3之間的電荷傳輸對應(yīng)于同一組內(nèi)的單元電池之間的電荷傳輸，因此不對由單元電池Ce2?Ce5構(gòu)成的組的平均電壓作出改變。類似地，對于按照圖2中的(C)的分組方式的由單元電池Cel?Ce3構(gòu)成的組，單元電池Ce2與單元電池Ce3之間的電荷傳輸對應(yīng)于同一組內(nèi)的單元電池之間的電荷傳輸，因此不對由單元電池Cel?Ce3構(gòu)成的組的平均電壓作出改變。對于按照圖2中的(d)的分組方式的由單元電池Cel?Ce4構(gòu)成的組，單元電池Ce2與單元電池Ce3之間的電荷傳輸對應(yīng)于同一組內(nèi)的單元電池之間的電荷傳輸，因此不對由單元電池Cel?Ce4構(gòu)成的組的平均電壓作出改變。
[0047]由開關(guān)轉(zhuǎn)換器SC12、SC34和SC45引起的電荷傳輸也不影響開關(guān)轉(zhuǎn)換器SC23的操作。也就是說，開關(guān)轉(zhuǎn)換器SC12僅引起單元電池Cel與單元電池Ce2之間的電荷傳輸，開關(guān)轉(zhuǎn)換器SC34僅引起單元電池Ce3與單元電池Ce4之間的電荷傳輸，而開關(guān)轉(zhuǎn)換器SC45僅引起單元電池Ce4與單元電池Ce5之間的電荷傳輸，從而不影響由單元電池Cel和單元電池Ce2構(gòu)成的組以及由單元電池Ce3至單元電池Ce5構(gòu)成的組的平均電壓。
[0048]因此，開關(guān)轉(zhuǎn)換器SC12、SC23、SC34和SC45可以彼此獨(dú)立地被驅(qū)動，并且控制單元1-4可以同時(shí)或并行驅(qū)動開關(guān)轉(zhuǎn)換器SC12、SC23、SC34和SC45，從而縮短用于單元電池平衡的操作的時(shí)間。
[0049]示例I
[0050]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的單元電池平衡方法的流程的第一示例。圖3描繪了用于串聯(lián)連接單元電池的第m個(gè)單元電池與第m+1個(gè)單元電池的電荷傳輸?shù)氖纠圆僮?，第m個(gè)單元電池與第m+1個(gè)單元電池彼此相鄰。假設(shè)存在η個(gè)單元電池。在第一示例中，首先，計(jì)算由第一個(gè)單元電池?第m個(gè)單元電池構(gòu)成的組的平均電壓Avm以及由第m+1個(gè)?第η個(gè)單元電池構(gòu)成的組的平均電壓Avm+1,并且將Αν?與Av m+1講行相互比較(S3-1)。
[0051]在比較之后，當(dāng)Αν?大于Av Hi土I時(shí)，執(zhí)行開關(guān)元件的接通/關(guān)斷控制以從第m個(gè)單元電池向第m+1個(gè)單元電池傳輸電荷(S3-2)。在電荷傳輸之后，計(jì)算并互相比較Αν?和Avm+1 (S3-3)。當(dāng)Αν?再次大于Avni±i(在S3-4中為“是”)時(shí)，再次執(zhí)行開關(guān)元件的接通/關(guān)斷控制以從第m個(gè)單元電池向第m+1個(gè)單元電池傳輸電荷(S3-2)。當(dāng)Avm變得等于或小于Avniti(在S3-4中為“否”)時(shí)，結(jié)束操作。
[0052]在比較之后，當(dāng)Avm小于Av m+1時(shí)，執(zhí)行開關(guān)元件的接通/關(guān)斷控制以從第m+1個(gè)單元電池向第m個(gè)單元電池傳輸電荷(S3-5)。在電荷傳輸之后，計(jì)算并互相比較Αν?和Avmtl (S3-6)。當(dāng)Αν?再次小于Av ni±i (在S3-7中為“是”)時(shí)，再次執(zhí)行開關(guān)元件的接通/關(guān)斷控制以從第m+Ι個(gè)單元電池向第m個(gè)單元電池傳輸電荷(S3-6)。當(dāng)Avm變得等于或大于Avniti(在S3-7中為“否”)時(shí)，結(jié)束操作。
[0053]示例2
[0054]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的單元電池平衡方法的流程的第二示例。圖4還描繪了用于串聯(lián)連接單元電池的第m個(gè)單元電池和第m+Ι個(gè)單元電池的電荷傳輸?shù)氖纠圆僮?，第m個(gè)單元電池與第m+Ι個(gè)單元電池彼此相鄰。假設(shè)存在η個(gè)單元電池。在第二示例中，計(jì)算并互相比較兩個(gè)組中的僅一個(gè)組的單元電池的平均電壓和所有單元電池的平均電壓，以確定電荷傳輸?shù)姆较颉?br> [0055]當(dāng)兩組中的一個(gè)組的平均電壓小于另一組的平均電壓時(shí)，這一組的平均電壓必然小于所有單元電池的平均電壓，并且另一組的平均電壓必然大于所有單元電池的平均電壓。
[0056]因此，與比較兩組的平均電壓的第一示例的情況不同，可以將一組的平均電壓與所有單元電池的平均電壓進(jìn)行比較以確定電荷傳輸?shù)姆较?。第二示例是基于這樣的操作原理的。
[0057]下面將參照圖4描述第二示例的操作流程。計(jì)算η個(gè)單元電池的平均電壓Avn(S4-l)。計(jì)算由第一個(gè)單元電池?第m個(gè)單元電池構(gòu)成的組的平均電壓Avm，并且將Αν?與Avn進(jìn)行互相比較(S4-2)。
[0058]在比較之后，當(dāng)Avi大于A η時(shí)，執(zhí)行開關(guān)元件的接通/關(guān)斷控制以從第m個(gè)單元電池向第m+Ι個(gè)單元電池傳輸電荷(S4-3)。在電荷傳輸之后，計(jì)算Αν?并且將Av 1與Av n進(jìn)行比較(S4-4)。當(dāng)Αν?再次大于Av η時(shí)(在S4-5中為“是”)，再次執(zhí)行開關(guān)元件的接通/關(guān)斷控制以從第m個(gè)單元電池向第m+Ι個(gè)單元電池傳輸電荷(S4-3)。當(dāng)Ανι變得等于或小于Avn(在S4-5中為“否”)時(shí)，結(jié)束操作。
[0059]在比較之后，當(dāng)Αν?小于Av η時(shí)，執(zhí)行開關(guān)元件的接通/關(guān)斷控制以從第m+Ι個(gè)單元電池向第m個(gè)單元電池傳輸電荷(S4-6)。在電荷傳輸之后，計(jì)算Αν?并且將Av 1與Av n進(jìn)行比較(S4-7)。當(dāng)Avi再次小于Avn(在S4-8中為“是”)時(shí)，再次執(zhí)行開關(guān)元件的接通/關(guān)斷控制以從第m+Ι個(gè)單元電池向第m個(gè)單元電池傳輸電荷(S4-6)。當(dāng)Avi變得等于或大于Avn(在S4-8中為“否”)時(shí)，結(jié)束操作。
[0060]根據(jù)基于組的邊界處的相鄰單元電池之間的電荷傳輸?shù)那笆鰞煞N分組方式中的每種方式的單元電池平衡可以同時(shí)被執(zhí)行，或者可以按兩種分組方式中的每種方式的組邊界處的相鄰單元電池之間的時(shí)間順序執(zhí)行。應(yīng)當(dāng)注意的是，本發(fā)明不限于以上實(shí)施方式，并且在不脫離本發(fā)明的精神的情況下可以應(yīng)用各種配置或?qū)嵤┓绞健?br> 【權(quán)利要求】
1.一種單元電池平衡設(shè)備，其中，對于至少三個(gè)串聯(lián)連接的蓄電池元件(下文中被稱為“單元電池”)，電感器的一端連接至相鄰單元電池之間的連接點(diǎn)，所述電感器的另一端經(jīng)由開關(guān)元件連接至所述相鄰單元電池中的每一個(gè)的另一端，并且經(jīng)由所述開關(guān)元件的接通/關(guān)斷控制來在所述相鄰單元電池之間傳輸電荷，從而使所述單元電池的電壓均衡，所述單元電池平衡設(shè)備包括: 平均電壓計(jì)算單元，用于將多個(gè)串聯(lián)連接的單元電池劃分成兩個(gè)組同時(shí)保持所述串聯(lián)連接的相繼順序，并且用于計(jì)算每個(gè)組內(nèi)的單元電池的平均電壓； 平均電壓比較單元，用于對由所述平均電壓計(jì)算單元計(jì)算出的所述兩個(gè)組的平均電壓進(jìn)行比較；以及 接通/關(guān)斷控制單元，用于根據(jù)由所述平均電壓比較單元提供的比較結(jié)果執(zhí)行所述開關(guān)元件的接通/關(guān)斷控制，使得從位于具有較高平均電壓的組的邊界處的單元電池向位于具有較低平均電壓的組的邊界處的相鄰單元電池傳輸電荷。
2.一種單元電池平衡設(shè)備，其中，對于至少三個(gè)串聯(lián)連接的蓄電池元件(下文中被稱為“單元電池”)，電感器的一端連接至相鄰單元電池之間的連接點(diǎn)，所述電感器的另一端經(jīng)由開關(guān)元件連接至所述相鄰單元電池中每一個(gè)的另一端，并且經(jīng)由所述開關(guān)元件的接通/關(guān)斷控制來在所述相鄰單元電池之間傳輸電荷，從而使所述單元電池的電壓均衡，所述單元電池平衡設(shè)備包括: 平均電壓計(jì)算單元，用于將多個(gè)串聯(lián)連接的單元電池劃分成兩個(gè)組同時(shí)保持所述串聯(lián)連接的相繼順序，并且用于計(jì)算所述組中的一個(gè)組的單元電池的平均電壓以及所有單元電池的平均電壓； 平均電壓比較單元，用于對均是由所述平均電壓計(jì)算單元計(jì)算出的所述組中的一個(gè)組的平均電壓與所有單元電池的平均電壓進(jìn)行比較；以及 接通/關(guān)斷控制單元，用于根據(jù)由所述平均電壓比較單元提供的比較結(jié)果執(zhí)行所述開關(guān)元件的接通/關(guān)斷控制，使得當(dāng)所述組中的一個(gè)組的平均電壓高于所有單元電池的平均電壓時(shí)，從位于該一個(gè)組的邊界處的單元電池向位于另一組的邊界處的相鄰單元電池傳輸電荷；以及使得當(dāng)所述一個(gè)組的平均電壓低于所有單元電池的平均電壓時(shí)，從位于所述另一組的邊界處的相鄰單元電池向位于所述一個(gè)組的邊界處的單元電池傳輸電荷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單元電池平衡設(shè)備，還包括: 控制單元，用于針對通過將所述多個(gè)串聯(lián)連接的單元電池按序劃分成兩個(gè)組同時(shí)保持所述串聯(lián)連接的相繼順序而獲得的每兩個(gè)組，使得所述接通/關(guān)斷控制單元同時(shí)或并行執(zhí)行所述開關(guān)元件的接通/關(guān)斷控制，使得在位于所述兩個(gè)組之間的邊界處的相鄰單元電池之間傳輸電荷。
4.一種單元電池平衡方法，包括:對于至少三個(gè)串聯(lián)連接的蓄電池元件(下文中被稱為“單元電池”)，通過電路執(zhí)行開關(guān)元件的接通/關(guān)斷控制來在相鄰單元電池之間傳輸電荷，從而使所述單元電池的電壓均衡，所述電路將電感器的一端連接至所述相鄰單元電池之間的連接點(diǎn)，并且將所述電感器的另一端經(jīng)由開關(guān)元件連接至所述相鄰單元電池中的每一個(gè)的另一端，所述單元電池平衡方法包括: 將多個(gè)串聯(lián)連接的單元電池劃分成兩個(gè)組同時(shí)保持所述串聯(lián)連接的相繼順序，并且計(jì)算每個(gè)組內(nèi)的單元電池的平均電壓； 對所述兩個(gè)組的單元電池的平均電壓進(jìn)行比較；以及 根據(jù)所述比較的結(jié)果執(zhí)行所述開關(guān)元件的接通/關(guān)斷控制，使得從位于具有較高平均電壓的組的邊界處的單元電池向位于具有較低平均電壓的組的邊界處的相鄰單元電池傳輸電荷。
5.—種單元電池平衡方法，包括:對于至少三個(gè)串聯(lián)連接的蓄電池元件(下文中被稱為“單元電池”)，通過電路執(zhí)行開關(guān)元件的接通/關(guān)斷控制來在相鄰單元電池之間傳輸電荷，從而使所述單元電池的電壓均衡，所述電路將電感器的一端連接至所述相鄰單元電池之間的連接點(diǎn)，并且將所述電感器的另一端經(jīng)由開關(guān)元件連接至所述相鄰單元電池中的每一個(gè)的另一端，所述單元電池平衡方法包括: 將多個(gè)串聯(lián)連接的單元電池劃分成兩個(gè)組同時(shí)保持所述串聯(lián)連接的相繼順序，并且計(jì)算所述組中的一個(gè)組的單元電池的平均電壓以及所有單元電池的平均電壓； 對所述組中的一個(gè)組的單元電池的平均電壓與所有單元電池的平均電壓進(jìn)行比較；以及 根據(jù)所述比較的結(jié)果執(zhí)行所述開關(guān)元件的接通/關(guān)斷控制，使得當(dāng)所述組中的一個(gè)組的平均電壓高于所有單元電池的平均電壓時(shí)，從位于所述一個(gè)組的邊界處的單元電池向位于另一組的邊界處的相鄰單元電池傳輸電荷，以及使得當(dāng)所述一個(gè)組的平均電壓低于所有單元電池的平均電壓時(shí)，從位于所述另一組的邊界處的相鄰單元電池向位于所述一個(gè)組的邊界處的單元電池傳輸電荷。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的單元電池平衡方法，還包括: 對于通過將所述多個(gè)串聯(lián)連接的單元電池按序劃分成兩個(gè)組同時(shí)保持所述串聯(lián)連接的相繼順序而獲得的每兩個(gè)組，同時(shí)或并行地執(zhí)行所述開關(guān)元件的接通/關(guān)斷控制，使得在位于所述兩個(gè)組之間的邊界處的相鄰單元電池之間傳輸電荷。
【文檔編號】H02J7/02GK104508940SQ201380040340
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2013年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月20日
【發(fā)明者】牧志涉, 廣瀨慎司, 山本悟士 申請人:株式會社豐田自動織機(jī)