[發明專利]用于電池組的均衡設備

無效

• 申請號: 201410465027.8
• 申請日: 2014-09-12
• 公開（公告）號: CN104467068A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 奧田勝一;三浦亮太郎
• 申請（專利權）人: 株式會社電裝
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 王英;陳松濤

技術領域

本公開內容涉及一種用于包括串聯連接的多個電池單元的電池組的均衡設備。

背景技術

為了向車輛的電動機提供電力而安裝在諸如電動車輛(EV)或混合動力車輛的電動機驅動車輛上的電池需要例如約300V的高電壓。為此，將電池配置為包括串聯連接的多個電池單元的電池組，每一個電池單元都具有幾伏的單元電壓。近年來廣泛使用的鋰離子電池單元具有高單元電壓。因此，在以鋰離子電池單元構造電池組時，可以減少電池組中的電池單元的總數，以便可以減小電池組的大小。

但如果沒有在其最小有效電壓與其最大有效電壓之間的預定單元電壓范圍內使用每一個電池單元，就會出現麻煩，例如電池單元的容量的顯著減小和電池單元中的異常發熱。此外，如果由于其容量的變化，電池單元具有不同單元電壓，電池組的電壓相對于其目標電壓的誤差就會變大。為此，要求了用于監控電池單元的電壓并均衡電壓的均衡設備。對應于US2013/0162213的JP-A-2012-23848公開了一種均衡設備，具有為每一個電池單元提供的均衡開關。

傳統均衡設備具有電平移位電路，為每一個電池單元提供它，并工作在由相鄰多個電池單元的電壓產生的電源電壓上。將電平移位電路從低電位側向高電位側累積。在均衡設備中，相對于地電位等輸入用于每一個電池單元的控制信號，并由電平移位電路順序傳送到高電位側。由最后的電平移位電路輸出的驅動電壓施加到均衡開關的控制端子之間。

在這個結構中，如果例如由于連接均衡設備與電池組的連接器分離的事實而失去了電平移位電路的電源電壓，電平移位電路的操作就變得不定，即由電平移位電路輸出的驅動電壓變得不定。結果，就有可能盡管有接收到用于停止均衡過程的控制信號的事實，均衡開關也導通。

發明內容

鑒于以上情況，本公開內容的目的是提供一種電池組均衡設備，即使當在控制均衡開關的電路中電平移位電路的電源電位不定時，也能夠穩定地保持均衡開關關斷。

均衡設備用于均衡電池組的n個電池單元的單元電壓，其中，n為正整數。電池單元以如下方式串聯連接：第k+1個電池單元的第一端子連接到第k個電池單元的第二端子，其中，k為小于n的正整數。均衡設備包括均衡開關和電平移位部。

每一個均衡開關針對一個相應的電池單元而提供，且具有通電端子、控制端子和閾值電壓。在通電端子之間的電流路徑介于相應的電池單元的第一端子與第二端子之間。當不小于閾值電壓的控制電壓施加到控制端子之間時，電流路徑導電。

每一個電平移位部針對一個相應的電池單元而提供，且包括至少一個電平移位電路。每一個電平移位電路都工作在通過第一電壓線路和第二電壓線路從電池組的預定數目的相鄰電池單元的串聯電路提供的電源電壓上。第一電平移位部包括以預定方式連接的多個電平移位電路。每一個電平移位電路都借助電平移位輸入到它的一對控制信號而輸出一對驅動電壓。布置電平移位電路，以使得提供給它們的電源電壓的電位依次彼此不同。在多個電平移位部中的第一電平移位部中，第一電平移位電路接收從與第一電平移位電路相鄰的第二電平移位電路輸出的驅動電壓對，并將接收的驅動電壓對認為是用于其自身的控制信號對。在多個電平移位部中的第一電平移位部中，最后一個電平移位電路輸出驅動電壓對，作為用于相應的均衡開關的控制電壓。

最后一個電平移位電路包括第一導電類型的第一晶體管、第一導電類型的第二晶體管、第一導電類型的第三晶體管和驅動電壓確定電路。第一晶體管和第二晶體管的源極連接到第一電壓線路。第一電壓線路具有和提供給與電平移位電路中的最后一個電平移位電路相鄰的電平移位電路中的第三電平移位電路的電源電壓的電位的范圍相交疊的電位。第三晶體管的漏極與源極連接在第一晶體管的柵極與源極之間。第三晶體管的柵極連接到第二晶體管的柵極。

驅動電壓確定電路連接在第二電壓線路與第一晶體管和第二晶體管的漏極之間，根據第一晶體管和第二晶體管的通斷狀態確定驅動電壓對。第三電平移位電路將驅動電壓對輸出到第一晶體管和第二晶體管的柵極。

附圖說明

依據以下參考附圖做出的詳細說明，本公開內容的以上及其他目的、特點和優點會變得更顯而易見。在附圖中：

圖1是根據本公開內容的第一實施例的包括均衡設備的均衡系統的示意圖；

圖2是均衡設備的第一局部詳圖；

圖3是均衡設備的第二局部詳圖；

圖4是均衡設備的狀態轉移圖；

圖5是鋰離子電池單元的特性圖；

圖6是根據本公開內容的第二實施例的均衡設備的局部詳圖；