电池平衡装置和包括其的电池组实用新型专利

专利名称：电池平衡装置和包括其的电池组

专利类型：实用新型专利

专利申请号：CN201980031408.6

专利申请（专利权）人：株式会社LG新能源
权利人地址：韩国首尔

专利发明（设计）人：尹皓炳

专利摘要：根据本公开的一个实施例的电池平衡装置包括：第一选择单元，用于将第一电池群组中包括的多个电池中的每一个选择性地连接在第一节点和第二节点之间；电阻调节单元，用于将第一电阻器、第二电阻器、第一电阻器和第二电阻器的串联电路或第一电阻器和第二电阻器的并联电路连接在第一节点和第二节点之间；以及控制单元。控制单元基于指示每个电池的电压的第一电压信号将至少一个电池确定为第一平衡目标。第一选择单元将第一平衡目标连接在第一节点和第二节点之间。控制单元基于第一平衡目标的电压与参考电压之间的电压差来控制电阻调节单元。

主权利要求：
1.一种电池平衡装置，包括：
检测单元，所述检测单元被配置为输出指示第一电池群组中包括的多个电池中的每一个的电压的第一电压信号；
第一选择单元，所述第一选择单元被配置为将所述第一电池群组中包括的所述多个电池中的每一个选择性地电连接在第一节点和第二节点之间；
电阻调节单元，所述电阻调节单元被配置为将第一电阻器、第二电阻器、所述第一电阻器和所述第二电阻器的串联电路或所述第一电阻器和所述第二电阻器的并联电路选择性地电连接在所述第一节点和所述第二节点之间；以及控制单元，所述控制单元可操作地耦合到所述检测单元、所述第一选择单元和所述电阻调节单元，其中，所述控制单元被配置为基于所述第一电压信号将所述第一电池群组中包括的所述多个电池中的至少一个确定为第一平衡目标，所述第一选择单元被配置为将所述第一平衡目标电连接在所述第一节点与所述第二节点之间，并且控制单元还被配置为基于所述第一平衡目标的电压与参考电压之间的第一电压差来控制所述电阻调节单元，其中，所述第一电阻器的一端电连接到所述第一节点，
所述第二电阻器的一端电连接到所述第二节点，并且
所述电阻调节单元包括：
第一开关，所述第一开关连接在所述第一电阻器的另一端和所述第二节点之间；
第二开关，所述第二开关连接在所述第二电阻器的另一端和所述第一节点之间；和第三开关，所述第三开关连接在所述第一电阻器的另一端和所述第二电阻器的另一端之间，其中，所述第一电阻器的电阻高于所述第二电阻器的电阻。
2.根据权利要求1所述的电池平衡装置，其中，所述控制单元还被配置为：当所述第一电压差等于或大于第一阈值电压并且小于第二阈值电压时，接通所述第一开关并关断所述第二开关和所述第三开关，使得所述第一电阻器电连接在所述第一节点和所述第二节点之间。
3.根据权利要求1所述的电池平衡装置，其中，所述控制单元还被配置为：当所述第一电压差等于或大于第二阈值电压并且小于第三阈值电压时，关断所述第一开关和所述第三开关并接通所述第二开关，使得所述第二电阻器电连接在所述第一节点和所述第二节点之间。
4.根据权利要求1所述的电池平衡装置，其中，所述控制单元还被配置为：当所述第一电压差等于或大于第三阈值电压时，接通所述第一开关和所述第二开关并关断所述第三开关，使得所述并联电路电连接在所述第一节点和所述第二节点之间。
5.根据权利要求1所述的电池平衡装置，其中，所述控制单元还被配置为：当所述第一电压差小于第一阈值电压时，关断所述第一开关和所述第二开关并接通所述第三开关，使得所述串联电路电连接在所述第一节点和所述第二节点之间。
6.一种电池平衡装置，包括：
检测单元，所述检测单元被配置为输出指示第一电池群组中包括的多个电池中的每一个的电压的第一电压信号；
第一选择单元，所述第一选择单元被配置为将所述第一电池群组中包括的所述多个电池中的每一个选择性地电连接在第一节点和第二节点之间；
电阻调节单元，所述电阻调节单元被配置为将第一电阻器、第二电阻器、所述第一电阻器和所述第二电阻器的串联电路或所述第一电阻器和所述第二电阻器的并联电路选择性地电连接在所述第一节点和所述第二节点之间；以及控制单元，所述控制单元可操作地耦合到所述检测单元、所述第一选择单元和所述电阻调节单元，其中，所述控制单元被配置为基于所述第一电压信号将所述第一电池群组中包括的所述多个电池中的至少一个确定为第一平衡目标，所述第一选择单元被配置为将所述第一平衡目标电连接在所述第一节点与所述第二节点之间，并且控制单元还被配置为基于所述第一平衡目标的电压与参考电压之间的第一电压差来控制所述电阻调节单元，其中，所述第一电阻器的一端电连接到所述第一节点，
所述第二电阻器的一端电连接到第三节点，以及
所述电阻调节单元包括：
第一开关，所述第一开关连接在所述第一电阻器的另一端和所述第二节点之间；
第二开关，所述第二开关连接在所述第二电阻器的另一端和第四节点之间；
第三开关，所述第三开关连接在所述第一节点和所述第三节点之间；
第四开关，所述第四开关连接在所述第二电阻器的另一端和所述第二节点之间；
第五开关，所述第五开关连接在所述第一电阻器的另一端和所述第三节点之间；以及第六开关，所述第六开关连接在所述第一节点和所述第四节点之间，其中，所述第一电阻器的电阻高于所述第二电阻器的电阻。
7.根据权利要求6所述的电池平衡装置，还包括：
第二选择单元，所述第二选择单元被配置为将第二电池群组中包括的多个电池中的每一个选择性地电连接在所述第三节点和所述第四节点之间，其中，所述检测单元还被配置为输出第二电压信号，所述第二电压信号指示所述第二电池群组中包括的所述多个电池中的每一个的电压，所述电阻调节单元还被配置为将所述第一电阻器、所述第二电阻器、所述并联电路或所述串联电路选择性地电连接在所述第三节点与所述第四节点之间，所述控制单元还被配置为基于所述第二电压信号来将所述第二电池群组中包括的所述多个电池中的至少一个确定为第二平衡目标，并且所述第二选择单元还被配置为将所述第二平衡目标电连接在所述第三节点和所述第四节点之间。
8.根据权利要求7所述的电池平衡装置，其中，所述控制单元还被配置为：当所述第一平衡目标的电压高于所述第二平衡目标的电压并且所述第一平衡目标和所述第二平衡目标之间的第二电压差小于第四阈值电压时，接通所述第四开关和所述第五开关，并且关断所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第六开关，使得所述串联电路电连接在所述第一节点和所述第二节点之间。
9.根据权利要求7所述的电池平衡装置，其中，所述控制单元还被配置为：当所述第二平衡目标的电压高于所述第一平衡目标的电压并且所述第一平衡目标和所述第二平衡目标之间的第二电压差小于第四阈值电压时，接通所述第一开关、所述第四开关和所述第六开关，并且关断所述第二开关、所述第三开关和所述第五开关，使得所述串联电路电连接在所述第三节点和所述第四节点之间。
10.一种包括根据权利要求1至9中任一项所述的电池平衡装置的电池组。 说明书 : 电池平衡装置和包括其的电池组技术领域[0001] 本公开涉及多个电池的充电状态(SOC)平衡。[0002] 本申请要求于2019年1月3日在韩国提交的韩国专利申请No.10‑2019‑0000896的优先权，其公开内容通过引用合并于此。背景技术[0003] 最近，对诸如笔记本电脑、摄像机和移动电话的便携式电子产品的需求急剧增长，并且随着电动汽车、储能蓄电池、机器人和卫星的广泛发展，对于可以重复充电的高性能电池的许多研究正在进行。[0004] 目前，市售电池包括镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池、锂电池等，其中，锂电池几乎没有或没有记忆效应，因此针对其可以在方便时进行充电，自放电率非常低且能量密度很高的优势，与镍基电池相比受到越来越多的关注。[0005] 近来，由于电动车辆需要高输出，因此安装在电动车辆上的电池组通常包括多个电池模块，每个电池模块包括串联连接的多个电池。然而，随着电池组被重复地充电和放电，不可避免地发生电池之间的充电状态(SOC)不平衡。当电池组的重复充电和放电持续而未解决不平衡时，电池组的可逆容量减小，并且电池组中包括的电池的劣化被加速。[0006] 为了解决上述问题，专利文献1将具有较高SOC的电池强制放电以平衡电池的SOC。然而，专利文献1的图2中所示，实质上需要具有与多个电池相同数量的电阻器的平衡电路。因此，整个电池组尺寸较大。另外，期望在电池组中添加散热结构以防止在同时平衡多个电池时大量散发热量，但是存在空间限制。[0007] (专利文献1)韩国专利公开No.10‑2015‑0089627(2015年8月5日公布)发明内容[0008] 技术问题[0009] 本公开被设计为解决上述问题，因此，本公开旨在提供一种电池平衡装置以及包括该电池平衡装置的电池组，该电池平衡装置能够使用比电池的数量更少数量的电阻器来选择性地使安装在电池组中的每个电池放电。[0010] 本公开还旨在提供一种电池平衡装置以及包括该电池平衡装置的电池组，其中，根据被确定为平衡目标的每个电池的电压，将电阻器、两个电阻器的串联电路或两个电阻器的并联电路并联连接到平衡目标。[0011] 本公开的这些和其他目的和优点可以通过以下描述来理解，并且将从本公开的实施例中显而易见。另外，将容易理解，本公开的目的和优点可以通过所附权利要求中阐述的手段及其组合来实现。[0012] 技术方案[0013] 根据本公开的一方面的电池平衡装置，包括：检测单元，其被配置为输出指示第一电池群组中包括的多个电池中的每一个的电压的第一电压信号；第一选择单元，其被配置为将第一电池群组中包括的多个电池中的每一个选择性地电连接在第一节点和第二节点之间；电阻调节单元，其被配置为将第一电阻器、第二电阻器、第一电阻器和第二电阻器的串联电路或第一电阻器和第二电阻器的并联电路选择性地电连接在第一节点和第二节点之间；和控制单元，其可操作地耦合到检测单元、第一选择单元和电阻调节单元。控制单元被配置为基于第一电压信号将第一电池群组中包括的多个电池中的至少一个确定为第一平衡目标。第一选择单元被配置为将第一平衡目标电连接在第一节点与第二节点之间。控制单元还被配置为基于第一平衡目标的电压与参考电压之间的第一电压差来控制电阻调节单元。[0014] 第一电阻器的一端可以电连接到第一节点。第二电阻器的一端可以电连接到第二节点。电阻调节单元可以包括：第一开关，其连接在第一电阻器的另一端和第二节点之间；第二开关，其连接在第二电阻器的另一端和第一节点之间。[0015] 第一电阻器的电阻可以高于第二电阻器的电阻。控制单元可以被配置为：当第一电压差等于或大于第一阈值电压并且小于第二阈值电压时，接通第一开关并关断第二开关，使得第一电阻器电连接在第一节点和第二节点之间。[0016] 第一电阻器的电阻可以高于第二电阻器的电阻。控制单元可以被配置为：当第一电压差等于或大于第二阈值电压并且小于第三阈值电压时，关断第一开关并接通第二开关，使得第二电阻器电连接在第一节点和第二节点之间。[0017] 控制单元可以被配置为：当第一电压差等于或大于第三阈值电压时，接通第一开关和第二开关，使得并联电路电连接在第一节点和第二节点之间。[0018] 电阻调节单元还可以包括第三开关，其连接在第一电阻器的另一端和第二电阻器的另一端之间。控制单元可以被配置为当第一电压差小于第一阈值电压时，关断第一开关和第二开关并接通第三开关，使得串联电路电连接在第一节点和第二节点之间。[0019] 第一电阻器的一端可以电连接到第一节点。电阻调节单元可以包括：第一开关，其连接在第一电阻器的另一端和第二节点之间；第二开关，其连接在第二电阻器的一端和第二节点之间；以及第三开关，其连接在第二电阻器的另一端和第一节点之间。[0020] 第一电阻器的电阻可以高于第二电阻器的电阻。控制单元可以被配置为：当第一电压差等于或大于第一阈值电压并且小于第二阈值电压时，接通第一开关并关断第二开关和第三开关中的至少一个，使得第一电阻器电连接在第一节点和第二节点之间。[0021] 第一电阻器的电阻可以高于第二电阻器的电阻。控制单元可以被配置为：当第一电压差等于或大于第二阈值电压并且小于第三阈值电压时，接通第二开关和第三开关并关断第一开关，使得第二电阻器电连接在第一节点和第二节点之间。[0022] 控制单元可以被配置为：当第一电压差等于或大于第三阈值电压时，接通第一开关、第二开关和第三开关，使得并联电路电连接在第一节点和第二节点之间。[0023] 电池平衡装置可以进一步包括第二选择单元，其被配置为将第二电池群组中包括的多个电池中的每一个选择性地电连接在第三节点和第四节点之间。检测单元可以被配置为输出第二电压信号，第二电压信号指示第二电池群组中包括的多个电池中的每一个的电压。电阻调节单元可以被配置为将第一电阻器、第二电阻器、并联电路或串联电路选择性地电连接在第三节点与第四节点之间。控制单元可以被配置为基于第二电压信号来将第二电池群组中包括的多个电池中的至少一个确定为第二平衡目标。第二选择单元可以被配置为将第二平衡目标电连接在第三节点和第四节点之间。[0024] 第一电阻器的一端可以电连接到第一节点。第二电阻器的一端可以电连接到第三节点。电阻调节单元可以包括：第一开关，其连接在第一电阻器的另一端和第二节点之间；第二开关，其连接在第二电阻器的另一端和第四节点之间；第三开关，其连接在第一节点和第三节点之间；第四开关，其连接在第二电阻器的另一端和第二节点之间；第五开关，其连接在第一电阻器的另一端和第三节点之间；和第六开关，其连接在第一节点和第四节点之间。[0025] 控制单元可以被配置为：当第一平衡目标的电压高于第二平衡目标的电压并且第一平衡目标和第二平衡目标之间的第二电压差小于第四阈值电压时，接通第四开关和第五开关，并且关断第一开关、第二开关、第三开关和第六开关，使得串联电路电连接在第一节点和第二节点之间。[0026] 控制单元可以被配置为：当第二平衡目标的电压高于第一平衡目标的电压并且第一平衡目标和第二平衡目标之间的第二电压差小于第四阈值电压时，接通第一开关、第四开关和第六开关，并且关断第二开关、第三开关和第五开关，使得串联电路电连接在第三节点和第四节点之间。[0027] 根据本公开的另一方面的电池组包括电池平衡装置。[0028] 有益效果[0029] 根据本公开的至少一个实施例，使用比电池的数量更少数量的电阻器，可以选择性地使每个电池放电。因此，与需要用于每个电池的电阻器的传统技术相比，可以减小电池平衡装置的整体尺寸。[0030] 此外，根据本公开的至少一个实施例，根据被确定为平衡目标的电池的电压，通过将电阻器、两个电阻器的串联电路或两个电阻器的并联电路并联连接到平衡目标，可以有效地管理平衡所需的时间、平衡期间的发热以及平衡精度。[0031] 本公开的效果不限于上述效果，并且本领域技术人员将从所附权利要求书中清楚地理解这些和其他效果。附图说明[0032] 附图示出了本公开的优选实施例，并且与以下描述的本公开的详细描述一起用于提供对本公开的技术方面的进一步理解，因此本公开不应当理解为限于附图。[0033] 图1是示出根据本公开的电池组的配置的示意图。[0034] 图2是示出根据本公开的第一实施例的电池平衡装置的每个选择单元的详细配置的图。[0035] 图3是示出根据本公开的第二实施例的电池平衡装置的每个选择单元的详细配置的图。[0036] 图4是示出根据本公开的第三实施例的电池平衡装置的电阻调节单元的详细配置的图。[0037] 图5是示出根据本公开的第四实施例的电池平衡装置的电阻调节单元的详细配置的图。[0038] 图6是示出根据本公开的第五实施例的电池平衡装置的电阻调节单元的详细配置的图。具体实施方式[0039] 以下，将参考附图详细描述本公开的优选实施例。在描述之前，应该理解的是，说明书和所附权利要求书中使用的术语或词语不应被解释为限于一般含义和词典含义，而是在允许发明人适当定义术语以进行最佳解释的原理的基础上，基于与本发明的技术方面相对应的含义和概念来解释。[0040] 另外，在描述本公开时，当认为相关的已知元件或功能的某些详细描述使本公开的关键主题不明确时，在此省略详细描述。[0041] 包括诸如“第一”、“第二”等的序数的术语用于在各种元件当中将一个元件与另一个元件区分开，但并不旨在通过这些术语来限制这些元件。[0042] 除非上下文另外明确指出，否则应理解，术语“包括”在本说明书中使用时，指定存在所述元件，但不排除一个或多个其他元件的存在或添加。另外，这里使用的术语<控制单元>是指具有至少一个功能或操作的处理单元，并且其可以通过硬件或软件或者硬件和软件的组合来实现。[0043] 此外，在整个说明书中，将进一步理解，当一个元件被称为“连接”到另一个元件时，它可以直接连接到另一个元件，或者可以存在中间元件。[0044] 图1是示出根据本公开的电池组的配置的示意图。[0045] 参照图1，电池组10包括电池群组21和电池平衡装置100(以下称为“装置”)。电池组10可以进一步包括电池群组22。电池群组22可以串联电连接到电池群组21。[0046] 电池群组21包括m个电池(m是2以上的自然数)，并且参考标记 按该顺序贴附。多个电池 串联电连接。[0047] 电池群组22包括n个电池(n是2以上的自然数)，并且参考标记 被该顺序贴附。多个电池 串联电连接。m和n可以彼此相同或不同。[0048] 装置100平衡多个电池 的充电状态(SOC)。装置100包括检测单元110、电阻器R1、电阻器R2、选择单元121、电阻调节单元130和控制单元140。[0049] 装置100还可以包括选择单元122。装置100可以平衡多个电池 的SOC。[0050] 电阻器R1和电阻器R2可以具有相同或不同的电阻。例如，电阻器R1的电阻可以是0.05Ω，并且电阻器R2的电阻可以是0.01Ω。电阻器R1和电阻器R2可以单独地或以电气方式组合地设置，以消耗存储在从多个电池 和/或多个电池 被选择为平衡目标的每个电池中的电能。[0051] 检测单元110包括电压检测电路，并且可以可选地进一步包括温度检测电路。电压检测电路可包括至少一个电压传感器。电压检测电路可以通过感测线电连接到多个电池中的每一个的正端子和负端子，以检测在每个周期中多个电池中的每一个的电压，并将指示所检测的电压的电压信号发送到控制单元140。电压检测电路可以通过感测线电连接到多个电池 的每一个的正端子和负端子，以检测在每个周期中多个电池 的每一个的电压，并且将指示所检测的电压的电压信号发送到控制单元140。[0052] 选择单元121被配置为将包括在电池群组21中的多个电池 中的每一个的正端子选择性地电连接到节点N1。选择单元121被配置为将包括在电池群组21中的多个电池 中的每一个的负端子选择性地电连接到节点N2。[0053] 选择单元122被配置为将包括在电池群组22中的多个电池 中的每一个的正端子选择性地电连接到节点N3。选择单元122被配置为将包括在电池群组22中的多个电池 中的每一个的负端子选择性地电连接到节点N4。[0054] 电阻调节单元130被配置为将电阻器R1、电阻器R2、串联电路和并联电路之一选择性地电连接在节点N1和节点N2之间。电阻调节单元130可以进一步被配置为将电阻器R1、电阻器R2、串联电路和并联电路之一选择性地电连接在节点N3和节点N4之间。[0055] 串联电路是指其中电阻器R1与电阻器R2串联电连接的电路。并联电路是指其中电阻器R1与电阻器R2并联电连接的电路。在此，串联电路的电阻高于电阻器R1和电阻器R2中的每一个的电阻。并联电路的电阻低于电阻器R1和电阻器R2中的每一个的电阻。[0056] 控制单元140可操作地耦合到检测单元110、选择单元121和电阻调节单元130。控制单元140可以进一步可操作地耦合到选择单元122。[0057] 控制单元140可以使用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、微处理器和用于执行其他功能的电气单元中的至少一种在硬件中实现。控制单元140可以包括存储器。存储器存储装置100的整个操作所需的数据、指令和软件，并且可以包括闪存类型、硬盘类型、固态磁盘(SSD)类型、硅磁盘驱动器(SDD)类型、多媒体卡微型类型、随机存取存储器(RAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)和可编程只读存储器(PROM)中的至少一种类型的存储介质。[0058] 控制单元140可以从检测单元110接收第一电压信号。另外，控制单元140可以进一步从检测单元110接收第二电压信号。第一电压信号可以指示多个电池 的每一个的开路电压(OCV)。第二电压信号可以指示多个电池 中的每一个的OCV。[0059] 控制单元140可以基于第一电压信号将多个电池 中的至少一个确定为平衡目标。在下文中，将从电池群组21确定的平衡目标称为“第一平衡目标”。[0060] 控制单元140可以基于多个电池 中的每一个的OCV，根据记录在存储器中的OCV‑SOC映射确定多个电池 中的每一个的充电状态(SOC)。第一平衡目标包括在多个电池 当中具有最大OCV(或最大SOC)的电池。第一平衡目标还可以包括多个电池 当中的、具有比电池群组21的最小OCV高预设电压或更多的OCV的至少一个电池。电池群组21的最小OCV是多个电池 中的每一个的OCV当中的最低OCV。即，可以将多个电池 中的任何一个或串联连接的至少两个相邻电池确定为第一平衡目标。[0061] 例如，假设预设电压为0.01V，电池群组21的最小OCV为3.30V，电池BA1的OCV(最大OCV)为3.34V，电池BA2的OCV为3.33V，电池BA3的OCV为3.32V，电池BA4的OCV为3.305V，电池BA5的OCV为3.31V。在这种情况下，电池BA1被包括在第一平衡目标中。电池BA2和电池BA3中的每一个均具有比3.30V高0.01V或更多的OCV并且与电池BA1串联连接，因此电池BA2和电池BA3可被包括在第一平衡目标中。电池BA4的OCV不比3.30V高0.01V或更多，并且因此电池BA4不被包括在第一平衡目标中。电池BA5的OCV比3.30V高0.01V或更多，但是电池BA5在电池BA4介于电池BA5和电池 之间的情况下连接到电池 并且因此电池BA5不被包括在第一平衡目标中。[0062] 控制单元140可以基于第二电压信号将多个电池 中的至少一个确定为平衡目标。在下文中，将从电池群组22确定的平衡目标称为“第二平衡目标”。[0063] 控制单元140可以基于多个电池 中的每一个的OCV，根据OCV‑SOC映射确定多个电池 中的每一个的SOC。第二平衡目标包括在多个电池 当中具有最大OCV(或最大SOC)的电池。第二平衡目标还可以包括多个电池 当中的、具有比电池群组22的最小OCV高预设电压或更多的OCV的至少一个电池。即，可以将多个电池 中的任何一个或串联连接的至少两个相邻电池确定为第二平衡目标。[0064] 控制单元140可以基于第一电压信号来确定用于第一平衡目标的参考电压(以下称为“第一参考电压”)。在示例中，当第一平衡目标仅包括一个电池(例如，BA1)时，第一参考电压可以等于电池群组21的最小OCV。在另一个示例中，当第一平衡目标包括串联连接的至少两个电池(例如，BA1、BA2、BA3)时，第一参考电压可以等于电池群组21的最小OCV乘以第一平衡目标中包括的电池数量的乘积。替代地，第一参考电压可以是预设值的电压。[0065] 控制单元140可以基于第二电压信号确定第二平衡目标的参考电压(以下称为“第二参考电压”)。在示例中，当第二平衡目标仅包括一个电池(例如，BB1)时，第二参考电压可以等于电池群组22的最小OCV。在另一个示例中，当第二平衡目标包括串联连接的至少两个电池(例如，BB1、BB2)时，第二参考电压可以等于电池群组22的最小OCV乘以第二平衡目标中包括的电池的数量的乘积。替代地，第二参考电压可以是预设值的电压。[0066] 当确定第一平衡目标时，控制单元140可以请求选择单元121将第一平衡目标电连接在节点N1和节点N2之间。当没有从控制单元140接收到命令时，选择单元121可以将多个电池 与节点N1和节点N2电分离。[0067] 当确定第二平衡目标时，控制单元140可以请求选择单元122将第二平衡目标电连接在节点N3和节点N4之间。当没有从控制单元140接收到命令时，选择单元122可以将多个电池 与节点N3和节点N4电分离。[0068] 当确定第一平衡目标时，控制单元140可以控制电阻调节单元130，以使得电阻器R1、电阻器R2、串联电路和并联电路之一电连接在节点N1和节点N2之间。当确定第二平衡目标时，控制单元140可以控制电阻调节单元130，使得电阻器R1，电阻器R2，串联电路和并联电路之一电连接在节点N3和节点N4之间。控制电阻调节单元130表示控制电阻调节单元130中包括的每个开关的导通/断开。[0069] 当确定第一平衡目标时，电阻器R1、电阻器R2、串联电路和并联电路之一通过电阻调节单元130电连接在节点N1和节点N2之间以形成用于第一平衡目标的放电的闭环。[0070] 当确定第二平衡目标时，电阻器R1、电阻器R2、串联电路和并联电路之一通过电阻调节单元130电连接在节点N3和节点N4之间以形成用于第二平衡目标的放电的闭环。[0071] 当确定第一平衡目标时，控制单元140可以生成第一命令。第一命令被输出到选择单元121。选择单元121响应于第一命令而将第一平衡目标电连接在节点N1和节点N2之间。[0072] 当确定第二平衡目标时，控制单元140可以生成第二命令。第二命令被输出到选择单元122。选择单元122响应于第二命令而将第二平衡目标电连接在节点N3和节点N4之间。[0073] 此后，将参考图2至图6更详细地描述根据本公开的各个实施例的电池平衡装置100。图1至图3示出了电池群组22和选择单元122，但是电池群组22可以从电池组10移除，并且选择单元122可以从装置100移除。[0074] 图2是示出根据本公开的实施例的电池平衡装置的每个选择单元的详细配置的图。为了便于描述，图2中省略了检测单元110、电阻器R1、电阻器R2、电阻调节单元130和控制单元140的图示。[0075] 参照图1和图2，选择单元121包括开关电路SC1和开关电路SC2。[0076] 开关电路SC1包括多个开关 多个开关 中的每一个的一端连接到多个电池 中的每一个的正端子。即，当 时，开关SPAk的一端连接到电池BAk的正端子。多个开关 中的每一个的另一端连接到节点N1。[0077] 开关电路SC2包括多个开关 多个开关 的每一个的一端连接到多个电池 的每一个的负端子。即，开关SNAk的一端连接到电池BAk的负端子。多个开关 中的每一个的另一端连接到节点N2。[0078] 当开关SPAk接通时，电池BAk的正端子通过开关SPAk电连接到节点N1。当开关SPAk关断时，电池BAk的正端子与节点N1电分离。[0079] 当开关SNAk接通时，电池BAk的负端子通过开关SNAk电连接到节点N2。当开关SNAk关断时，电池BAk的负端子与节点N2电分离。[0080] 当多个电池 当中的任何一个电池BAi 被确定为第一平衡目标时，控制单元140生成第一命令。第一命令可以包括用于接通开关SPAi的信号(例如，预定电平或更大的电压)和用于接通开关SNAi的信号。[0081] 替代地，当多个电池 当中的至少两个电池 (h＞i)被确定为第一平衡目标时，控制单元140生成第一命令。第一命令可以包括用于接通开关SPAi的信号(例如，预定电平或更大的电压)和用于接通开关SNAh的信号。[0082] 选择单元122包括开关电路SC3和开关电路SC4。[0083] 开关电路SC3包括多个开关 多个开关 的每一个的一端连接到多个电池 中的每一个的正端子。开关SPBk的一端连接到电池BBk的正端子。多个开关 中的每一个的另一端连接到节点N3。[0084] 开关电路SC4包括多个开关 多个开关 中的每一个的一端连接到多个电池 中的每一个的负端子。即，开关SNBk的一端连接到电池BBk的负端子。多个开关 中的每一个的另一端连接到节点N4。[0085] 当开关SPBk接通时，电池BBk的正端子通过开关SPBk电连接到节点N3。当开关SPBk关断时，电池BBk的正端子与节点N3电分离。[0086] 当开关SNBk接通时，电池BBk的负端子通过开关SNBk电连接到节点N4。当开关SNBk关断时，电池BBk的负端子与节点N4电分离。[0087] 当多个电池 当中的任何一个电池BBj 被确定为第二平衡目标时，控制单元140生成第二命令。第二命令可以包括用于接通开关SPBj的信号(例如，预定电平或更大的电压)和用于接通开关SNBj的信号。[0088] 替代地，当多个电池 当中的至少两个电池 (g＞j)被确定为第二平衡目标时，控制单元140生成第二命令。第二命令可以包括用于接通开关SPBj的信号(例如，预定电平或更大的电压)和用于接通开关SNBg的信号。[0089] 图3是示出根据本公开的实施例的电池平衡装置的每个选择单元的详细配置的图。为了便于描述，图3中省略了检测单元110、电阻器R1、电阻器R2、电阻调节单元130和控制单元140的图示。[0090] 参照图1和图3，选择单元121包括多个开关[0091] 假设 当u为奇数时，开关SAu的一端连接到电池BAu的正端子。开关SAu的另一端连接到节点N1。当开关SAu接通时，电池BAu的正端子通过开关SAu电连接到节点N1。当开关SAu关断时，电池BAu的正端子与节点N1电分离。[0092] 当u是偶数时，开关SAu的一端连接到电池BAu的负端子。开关SAu的另一端连接到节点N2。当开关SAu接通时，电池BAu的负端子通过开关SAu电连接到节点N2。相反，当开关SAu关断时，电池BAu的负端子与节点N2电分离。[0093] 当电池BAi被确定为第一平衡目标时，控制单元140生成第一命令。第一命令可以包括用于接通开关SAi的信号和用于接通开关SAi+1的信号。[0094] 选择单元122包括多个开关[0095] 当u为奇数时，开关SBu的一端连接到电池BBu的正端子。开关SBu的另一端连接到节点N3。当开关SBu接通时，电池BBu的正端子通过开关SBu电连接到节点N3。当开关SBu关断时，电池BBu的正端子与节点N3电分离。[0096] 当u是偶数时，开关SBu的一端连接到电池BBu的负端子。开关SBu的另一端连接到节点N4。当开关SBu接通时，电池BBu的负端子通过开关SBu电连接到节点N4。当开关SBu关断时，电池BBu的负端子与节点N4电关断。[0097] 当电池BBj被确定为第二平衡目标时，控制单元140生成第二命令。第二命令可以包括用于接通开关SBj的信号(例如，预定电平或更大的电压)和用于接通开关SBj+1的信号。[0098] 图4是示出根据本公开的第三实施例的用于电池平衡装置的电阻调节单元130的详细配置的图。为了便于描述，图4中省略了检测单元110、选择单元121、选择单元122和控制单元140的图示。假设电阻器R1的电阻高于电阻器R2的电阻。[0099] 根据第三实施例的电池平衡装置100包括根据第一实施例或第二实施例的选择单元121。根据第三实施例的电池平衡装置100还可以包括根据第一实施例或第二实施例的选择单元122。[0100] 参照图1至图4，电阻调节单元130包括开关SX1和开关SX2。电阻调节单元130可以进一步包括开关SX3。[0101] 电阻器R1的一端连接到节点N1。电阻器R2的一端可以连接到节点N2。电阻器R2的一端可以进一步连接到节点N3。如图所示，节点N1可以连接到节点N4，并且节点N2可以连接到节点N3。[0102] 开关SX1连接在电阻器R1的另一端和节点N2之间。当开关SX1接通时，电阻器R1通过开关SX1电连接在节点N1和节点N2之间。当开关SX1接通时，电阻器R1也可以电连接在节点N3和节点N4之间。[0103] 开关SX2连接在电阻器R2的另一端与节点N1之间。当开关SX2接通时，电阻器R2电连接在节点N1和节点N2之间。当开关SX2接通时，电阻器R2也可以通过开关SX2电连接在节点N3和节点N4之间。[0104] 开关SX3连接在电阻器R1的另一端和电阻器R2的另一端之间。[0105] 当开关SX3关断并且开关SX1和开关SX2接通时，电阻器R1和电阻器R2的并联电路电连接在节点N1和节点N2之间。[0106] 当开关SX3接通并且开关SX1和开关SX2关断时，电阻器R1和电阻器R2的串联电路电连接在节点N1和节点N2之间。串联电路也可以电连接在节点N3和节点N4之间。[0107] 控制单元140被配置为基于第一平衡目标的电压和第一参考电压之间的电压差(以下称为“第一电压差”)来控制开关SX1、开关SX2和开关SX3中的每一个的导通/断开。当第一平衡目标包括至少两个电池时，第一平衡目标的电压是包括在第一平衡目标中的每一个电池的电压之和。[0108] 当第一电压差等于或大于第一阈值电压(例如0.05V)且小于第二阈值电压(例如0.08V)时，控制单元140接通开关SX1并关断开关SX2和开关SX3，使得电阻器R1电连接在节点N1和节点N2之间。[0109] 当第一电压差等于或大于第二阈值电压且小于第三阈值电压(例如0.10V)时，控制单元140接通开关SX2并关断开关SX1和开关SX3，使得电阻器R2电连接在节点N1和节点N2之间。[0110] 当第一电压差等于或大于第三阈值电压时，控制单元140接通开关SX1和开关SX2，并且关断开关SX3。因此，并联电路通过电阻调节单元130电连接在节点N1和节点N2之间。[0111] 当第一电压差小于第一阈值电压时，控制单元140关断开关SX1和开关SX2并接通开关SX3，使得串联电路电连接在节点N1和节点N2之间。[0112] 随着第一电压差的增加，通过电阻调节单元130在节点N1和节点N2之间供应的电阻逐渐减小。因此，可以快速地使第一平衡目标放电。相反，随着第一电压差减小，通过电阻调节单元130在节点N1和节点N2之间供应的电阻逐渐增加。因此，可以精确地调节第一平衡目标的每个电池的SOC。[0113] 图5是示出根据本公开第四实施例的电池平衡装置的电阻调节单元130的详细配置的图。为了便于描述，假设电阻器R1的电阻高于电阻器R2的电阻。[0114] 根据第四实施例的电池平衡装置100包括根据第一实施例或第二实施例的选择单元121。根据第四实施例的电池平衡装置100可以进一步包括根据第一实施例或第二实施例的选择单元122。[0115] 参照图1至图3和图5，电阻调节单元130包括开关SY1和开关SY2。电阻调节单元130还包括开关SY3和开关SY4中的至少一个。[0116] 电阻器R1的一端连接到节点N1。电阻器R2的一端可以连接到节点N3。如图所示，节点N1可以通过开关SY3连接到节点N3，并且节点N2可以通过开关SY4连接到节点N4。[0117] 开关SY1连接在电阻器R1的另一端和节点N2之间。当开关SY1接通时，电阻器R1通过开关SY1电连接在节点N1和节点N2之间。[0118] 开关SY2可以连接在电阻器R2的另一端与节点N4之间。当开关SY2接通时，电阻器R2可以通过开关SY2电连接在节点N3和节点N4之间。[0119] 开关SY3连接在节点N1和电阻器R2的一端之间。开关SY3可以用连接节点N1和节点N3的导体代替。[0120] 开关SY4连接在节点N2和节点N4之间。开关SY4可以用连接节点N2和节点N4的导体代替。[0121] 当开关SY1、开关SY2、开关SY3和开关SY4一起接通时，电阻器R1和电阻器R2的并联电路电连接在节点N1和节点N2之间以及节点N3和节点N4之间。[0122] 当开关SY1关断并且开关SY2、开关SY3和开关SY4接通时，电阻器R2电连接在节点N1与节点N2之间以及节点N3与节点N4之间。[0123] 当开关SY2关断并且开关SY1、开关SY3和开关SY4接通时，电阻器R1电连接在节点N1和节点N2之间以及节点N3和节点N4之间。[0124] 控制单元140被配置为基于第一电压差来控制开关SY1、开关SY2、开关SY3和开关SY4中的每一个的导通/断开。[0125] 当第一电压差等于或大于第一阈值电压并且小于第二阈值电压时，控制单元140可以接通开关SY1，并且关断开关SY2、开关SY3和开关SY4中的至少一个，使得电阻器R1电连接在节点N1和节点N2之间。[0126] 当第一电压差等于或大于第二阈值电压且小于第三阈值电压时，控制单元140可以接通开关SY2、开关SY3和开关SY4，并且关断开关SY1，使得电阻器R2电连接在节点N1和节点N2之间。[0127] 当第一电压差等于或大于第三阈值电压时，控制单元140可以接通开关SY1、开关SY2、开关SY3和开关SY4，使得并联电路电连接在节点N1和节点N2之间。[0128] 即，随着第一电压差增加，连接在节点N1和节点N2之间的电阻逐渐减小。因此，可以快速地使第一平衡目标放电。相反，随着第一电压差减小，连接在节点N1和节点N2之间的电阻逐渐增加。因此，可以精确地调节第一平衡目标的每个电池的SOC。[0129] 根据第四实施例的电池平衡装置100还可以包括根据以上参考图4描述的第三实施例的电阻调节单元130。[0130] 图6是示出根据本公开的第五实施例的电池平衡装置的电阻调节单元130的详细配置的图。为了便于描述，假定电阻器R1的电阻高于电阻器R2的电阻。[0131] 根据第五实施例的电池平衡装置100包括根据第一实施例或第二实施例的选择单元121。根据第五实施例的电池平衡装置100还可以包括根据第一实施例或第二实施例的选择单元122。[0132] 参照图1至图3和图6，电阻调节单元130包括开关SZ1和开关SZ2。电阻调节单元130包括开关SZ3和开关SZ4中的至少一个。电阻调节单元130还包括开关SZ5和开关SZ6中的至少一个。[0133] 电阻器R1的一端连接到节点N1。电阻器R2的一端可以连接到节点N3。[0134] 开关SZ1连接在电阻器R1的另一端和节点N2之间。当开关SZ1接通时，电阻器R1通过开关SZ1电连接在节点N1和节点N2之间。[0135] 开关SZ2可以连接在电阻器R2的另一端和节点N4之间。当开关SZ2接通时，电阻器R2可以通过开关SZ2电连接在节点N3和节点N4之间。[0136] 开关SZ3连接在节点N1和节点N3之间。开关SZ3可以用连接节点N1和节点N3的导体代替。[0137] 开关SZ4连接在节点N2和电阻器R2的另一端之间。开关SZ4可以用连接节点N2和电阻器R2的另一端的导体代替。[0138] 开关SZ5连接在电阻器R1的另一端和节点N3之间。开关SZ5可以用连接电阻器R1的另一端和节点N3的导体代替。[0139] 开关SZ6连接在节点N1和节点N4之间。开关SZ6可以用连接节点N1和节点N4的导体代替。[0140] 当开关SZ1、开关SZ2、开关SZ5和开关SZ6关断并且开关SZ3和开关SZ4接通时，电阻器R2电连接在节点N1和节点N2之间。因此，存储在第一平衡目标中的电能可以被电阻器R2消耗。[0141] 当开关SZ1、开关SZ2、开关SZ3和开关SZ4关断并且开关SZ5和开关SZ6接通时，电阻器R1电连接在节点N3和节点N4之间。因此，存储在第二平衡目标中的电能可以被电阻器R1消耗。[0142] 当开关SZ1和开关SZ2关断并且开关SZ3、开关SZ4、开关SZ5和开关SZ6接通时，电阻器R2电连接在节点N1和节点N2之间，并且电阻器R1电连接在节点N3和节点N4之间。因此，存储在第一平衡目标中的电能可以被电阻器R2消耗，并且同时，存储在第二平衡目标中的电能可以被电阻器R1消耗。[0143] 当开关SZ1、开关SZ3和开关SZ4接通并且开关SZ2、开关SZ5和开关SZ6关断时，电阻器R1和电阻器R2的并联电路电连接在节点N1和节点N2之间。因此，存储在第一平衡目标中的电能可以被并联电路消耗。[0144] 当开关SZ1、开关SZ3和开关SZ4关断并且开关SZ2、开关SZ5和开关SZ6接通时，电阻器R1和电阻器R2的并联电路电连接在节点N3和节点N4之间。因此，存储在第二平衡目标中的电能可以被并联电路消耗。[0145] 当开关SZ1、开关SZ2、开关SZ3和开关SZ6关断并且开关SZ4和开关SZ5接通时，电阻器R1和电阻器R2的串联电路电连接在节点N1和节点N2之间。因此，存储在第一平衡目标中的电能可以被串联电路消耗。[0146] 当开关SZ2、开关SZ3和开关SZ5关断并且开关SZ1、开关SZ4和开关SZ6接通时，电阻器R1和电阻器R2的串联电路电连接在节点N3和节点N4之间。因此，存储在第二平衡目标中的电能可以被串联电路消耗。[0147] 控制单元140可以基于第一平衡目标的电压和第一参考电压之间的第一电压差来控制开关SZ1、开关SZ2、开关SZ3、开关SZ4、开关SZ5和开关SZ6中的每一个的导通/断开。[0148] 当第一电压差等于或大于第一阈值电压且小于第二阈值电压时，控制单元140可以接通开关SZ1并关断开关SZ2、开关SZ3、开关SZ4、开关SZ5和开关SZ6中的至少一个，使得电阻器R1电连接在节点N1和节点N2之间。[0149] 当第一电压差等于或大于第二阈值电压且小于第三阈值电压时，控制单元140可以接通开关SZ3和开关SZ4，并且关断开关SZ1、开关SZ2、开关SZ5和开关SZ6中的至少一个，使得电阻器R2电连接在节点N1和节点N2之间。[0150] 当第一电压差等于或大于第三阈值电压时，控制单元140可以接通开关SZ1、开关SZ3和开关SZ4，并关断开关SZ2、开关SZ5和开关SZ6中的至少一个，使得并联电路电连接在节点N1和节点N2之间。[0151] 当第一电压差小于第一阈值电压时，控制单元140可以接通开关SZ4和开关SZ5，并且关断开关SZ1、开关SZ2、开关SZ3和开关SZ6中的至少一个，使得串联电路电连接在节点N1和节点N2之间。[0152] 当确定了第一平衡目标和第二平衡目标时，控制单元140被配置为基于第一平衡目标的电压和第二平衡目标的电压来控制开关SZ1、开关SZ2、开关SZ3、开关SZ4、开关SZ5、开关SZ6中的每一个的导通/断开。当第二平衡目标包括至少两个电池时，第二平衡目标的电压是第二平衡目标中包括的每一个电池的电压之和。[0153] 当第二平衡目标的电压高于第一平衡目标的电压并且第一平衡目标和第二平衡目标之间的电压差(以下称为“第二电压差”)等于或大于第四阈值电压且小于第五阈值电压时，控制单元140可以接通开关SZ1和开关SZ2，并且关断开关SZ3、开关SZ4、开关SZ5和开关SZ6中的至少一个。因此，存储在第一平衡目标中的电能可以被电阻器R1消耗。另外，存储在第二平衡目标中的电能可以被电阻器R2消耗。[0154] 第四阈值电压可以等于第一阈值电压或第二阈值电压。第五阈值电压可以等于第三阈值电压。当然，第四阈值电压和第五阈值电压中的每一个可以被预设为与第一至第三阈值电压不同。[0155] 当第一平衡目标的电压高于第二平衡目标的电压并且第二电压差等于或大于第四阈值电压且小于第五阈值电压时，控制单元140可以关断开关SZ1和开关SZ2，并且可以根据预定占空比以交替的方式接通和关断一对开关SZ3和开关SZ4以及一对开关SZ5和开关SZ6。因此，当接通一对开关SZ3和开关SZ4并且关断一对开关SZ5和开关SZ6时，存储在第一平衡目标中的电能可以被电阻器R2消耗。另外，当关断一对开关SZ3和开关SZ4并且接通一对开关SZ5和开关SZ6时，存储在第二平衡目标中的电能可以被电阻器R1消耗。[0156] 当第二平衡目标的电压高于第一平衡目标的电压并且第二电压差小于第四阈值电压时，控制单元140可以接通开关SZ1、开关SZ4和开关SZ6并且关断开关SZ2、开关SZ3和开关SZ5中的至少一个，使得串联电路电连接在节点N3和节点N4之间。因此，存储在第二平衡目标中的电能可以被串联电路消耗。另外，存储在第一平衡目标中的电能可以被电阻器R1消耗。[0157] 当第一平衡目标的电压高于第二平衡目标的电压并且第二电压差小于第四阈值电压时，控制单元140接通开关SZ4和开关SZ5并关断开关SZ1、开关SZ2、开关SZ3和开关SZ6中的至少一个，使得串联电路电连接在节点N1和节点N2之间。因此，存储在第一平衡目标中的电能可以被串联电路消耗。[0158] 当第二平衡目标的电压高于第一平衡目标并且第二电压差等于或大于第五阈值电压时，控制单元140接通开关SZ2、开关SZ5和开关SZ6并关断开关SZ1、开关SZ3和开关SZ4中的至少一个，使得并联电路电连接在节点N3和节点N4之间。因此，存储在第二平衡目标中的电能可以被并联电路消耗。[0159] 当第一平衡目标的电压高于第二平衡目标的电压并且第二电压差等于或大于第五阈值电压时，控制单元140接通开关SZ1、开关SZ3和开关SZ4并且关断开关SZ2、开关SZ5和开关SZ6中的至少一个，使得并联电路电连接在节点N1和节点N2之间。因此，存储在第一平衡目标中的电能可以被并联电路消耗。[0160] 替代地，当第一平衡目标的电压高于第二平衡目标的电压并且第二电压差等于或大于第五阈值电压时，控制单元140可以接通开关SZ1、开关SZ2、开关SZ5和开关SZ6并且关断开关SZ3和开关SZ4中的至少一个。因此，即使开关SZ3和开关SZ4中的至少一个有缺陷(例如，不可能闭合)，也可以将并联电路电连接在节点N1和节点N2之间。[0161] 根据第五实施例的电池平衡装置100还可以包括根据以上参考图4描述的第三实施例或以上参考图5描述的第四实施例的电阻调节单元130。[0162] 以上参考图2至图6描述的选择单元121、选择单元122和电阻调节单元130中包括的每一个开关可以是已知的开关设备，其可以使用电信号来控制，例如，金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，并且通过信号线可操作地耦合至控制单元140。可以响应于控制单元140输出的第一控制电压(例如3V)来接通每一个开关。可以响应于控制单元140输出的第二控制电压(例如0V)来关断每一个开关。第二控制电压的输出可以表示第一控制电压的输出的停止。[0163] 上面描述的本公开的实施例不仅通过装置和方法来实现，并且可以通过执行与本公开的实施例的配置相对应的功能的程序或在其上记录有程序的记录介质来实现，本领域技术人员可以从上述实施例的公开中容易地实现这种实施方式。[0164] 尽管以上已经针对有限数量的实施例和附图描述了本公开，但是本公开不限于此，并且对于本领域技术人员而言显而易见的是，可以在本公开的技术方面和所附权利要求的等同范围中对本公开进行各种修改和改变。[0165] 另外，由于本领域技术人员可以在不脱离本公开的技术方面的情况下对上文描述的本公开进行许多替换、修改和改变，因此本公开不限于上述实施例和附图，并且一些或全部实施例可以被选择性地组合以允许各种修改。

专利地区：韩国

专利申请日期：2019-12-19

专利公开日期：2024-07-26

专利公告号：CN112106271B