[發明專利]用于電池單元模塊的使用LC串聯諧振電路的平衡控制電路

有效

• 申請號: 201310661633.2
• 申請日: 2013-12-09
• 公開（公告）號: CN104167771B
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: 姜鳳求;成昌炫;崔亨珍;尹浩榮;趙珉紀;鄭瑜采;李卿敏
• 申請（專利權）人: 浦項工科大學校產學協力團
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產權代理有限責任公司11204
• 代理人: 余朦,王艷春

技術領域

本發明涉及用于電池單元的平衡控制技術。具體地，本發明涉及用于電池單元模塊的使用LC串聯諧振電路的平衡控制電路，其能夠使用開關元件和LC串聯諧振電路對電池單元執行平衡操作。

背景技術

通常，當施加在電池（電池單元）兩端的電壓超過預定值時，電池可能爆炸，而當電壓降至預定值之下時，電池可能受到永久損壞。當打算通過電池單元向需要相對大量能量的設備（如電動車輛）供給能量時，包括串聯連接的電池單元的電池單元模塊（電池組）被使用。然而，當使用電池單元模塊時，可能由于各個電池單元之間的性能差異而出現電壓失衡。

當電池單元模塊被充電時，電池單元模塊內的一個電池單元可在其他電池單元之前到達上限電壓。在這種情況下，無法再對該電池單元模塊進行充電。因此，只能在其他電池單元未充分充電的狀態下結束充電。因此，該電池單元模塊的充電容量并未達到額定充電容量。

此外，當電池單元模塊被放電時，電池單元模塊內的一個電池單元可能在其他電池單元之前到達下限電壓。在這種情況下，由于電池單元模塊無法繼續使用，電池單元模塊的使用時間被大大減少。

當如上所述電池單元模塊被充電或放電時，為了擴大使用電池單元模塊的時間，具有較高電能的電池單元的電能可供給至具有較低電能的電池單元。這種操作被稱為電池平衡。

圖1是使用并聯電阻器的傳統電池平衡電路的電路圖。參照圖1，傳統電池平衡電路包括電池單元模塊11，電阻器R11至R14、以及開關SW11至SW15，其中電池單元模塊11具有串聯連接的電池單元CELL1至CELL4，電阻器R11至R14串聯連接，開關SW11至SW15配置為分別將電池單元模塊11的兩末端和位于電池單元CELL1至CELL4之間的連接端選擇性地連接至電阻器R11至R14的相應端。

參照圖1，在電池單元模塊11的充電操作過程中，當電壓電池單元模塊11內的電池單元CELL1至CELL4中的任意電池單元的充電電壓在其他電池單元的充電電壓之前到達上限電壓時，開關SW11至SW15中的相應開關閉合，以通過電阻器R11至R14中的相應電阻器對充電電壓進行放電。

例如，當第二電池單元CELL2的充電電壓在其他電池單元CELL1、CELL3和CELL4的充電電壓之前到達上限電壓時，開關SW12閉合所需的時間。因此，當根據需要通過電阻器R12對電池單元CELL2的充電電壓進行放電時，執行了電池單元平衡。

然而，當使用這種電池單元平衡電路時，通過電阻器消耗了能量。因此，效率被大大減小。此外，由于在使用電池模塊時無法將上限電壓供給至具有較低電壓的電池單元，故效率被減小。

圖2是使用電容器的傳統電池單元平衡電路的電路圖。參照圖2，傳統電池單元平衡電路包括電池單元模塊21、電容器C21至C23、以及開關SW21至SW24，其中電池單元模塊21具有串聯連接的電池單元CELL1至CELL4，電容器C21至C23串聯連接，開關SW21至SW24被配置為將電容器C21的一端、電容器C21和C22之間的連接端、電容器C22和C23之間的連接端、以及電容器C23的另一端中的每一個選擇性地連接至電池單元CELL1至CELL4中相應電池單元的兩端之一。

參照圖2，使用電容器的電池單元平衡電路具有兩種連接狀態。在第一連接狀態中，電容器C21的一端、電容器C21和C22之間的連接端、電容器C22和C23之間的連接端、以及電容器C23的另一端中的每一個連接至電池單元CELL1至CELL4中相應電池單元的一端（陽極），如圖2所示。在第二連接狀態中，電容器C21的一端、電容器C21和C22之間的連接端、電容器C22和C23之間的連接端、以及電容器C23的另一端中的每一個連接至電池單元CELL1至CELL4中相應電池單元的另一端（陰極）。

然而，這種電池單元平衡電路的問題在于其效率由于電容器與電池單元之間發生硬開關操作而減小。人們希望，電池模塊內的電池單元可具有相同的容量。然而，由于各種原因，電池單元之間具有不同容量。在這種情況下，雖然任意電池單元的充電電壓低于其他電池單元的充電電壓，但該任意電池單元可能具有更大的容量。此時，具有較低電壓的電池單元的電壓需要被傳輸至具有較高電壓的電池單元。然而，傳統電池單元平衡電路不能執行電壓傳輸功能。