电池平衡系统及控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种电池平衡系统和方法，且更具体地，涉及这样的电池平衡系统和方法，其中该系统能够通过两个分开配置的充电电压源提供充电电压，并且在需要电池平衡时，经由在每个电池中单独配置的开关向相应的电池提供适当的充电电压，从而该系统能够稳定地执行电池平衡。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电池平衡系统及控制方法
本专利技术涉及一种电池平衡系统和方法，且更具体地，涉及这样的电池平衡系统和方法，其能够通过两个分开配置的充电电压源提供充电电压，并且在需要电池平衡时，通过经由在每个电池中单独配置的开关向相应的电池提供适当的充电电压来稳定地执行电池平衡。
技术介绍
诸如锂离子电池之类的电池被用作多种电子装置的电源。通常，电池(组)由多个单元电池构成，对于多个电池，随着操作时间的推移，由于库仑效率和容量引起的动态状态的个体差异，其充电电压变得不同。当至少一个电池具有比其他电池低得多的充电电压时，这可能会导致电池的总放电能力被永久限制。此外，当至少一个电池具有比其他电池高得多的充电电压时，这也可能会导致电池的总充电量被永久限制。当一个电池具有最低充电电压的极限值且另一个电池具有最高充电电压的极限值时，尽管所有其他电池各自具有适当的充电电压，但电池可能无法充电或放电。此外，即使在重复充电/放电的情况下，电池电压之间发生失衡，因此电池寿命缩短，且电池单元的能量效率降低。此外，当电池电压失衡发生在完整的产品中，很难为每个电池提供售后服务，这可能会导致电池组本身的昂贵的更换。因此，电池平衡对于电池组来说是必要的，且通常有两种电池平衡方案：被动(Passive)方案和主动(Active)方案。在被动方案中，通过在电阻器上施加高电平电池电压以消耗作为热能的电压来减少与其他电池的电压差。在主动方案中，通过使用储能元件(诸如电感器或电容器)，将高电平电池电压移动至具有低电平电压的电池，以使全部电池具有均匀的值。然而，在被动方案中，平衡所需的时间相对较短，但仅在降低电池电压的方向上执行平衡。随着时间的推移，电池的输出持续下降而使充电周期缩短，并且电池组的内部温度随着由电阻器产生的热能而升高。此外，主动方案由于因低能耗而具有比被动方案相对较长的充电周期，但一个电池的电压移动到另一个电池，这导致较长的电池平衡时间。因此，需要开发一种具有主动方案中的较长充电周期并能够执行被动方案中的快速电池平衡的技术。[现有技术文件]韩国申请公开第10-2014-0034089号。
技术实现思路
技术问题本专利技术提供一种能够在不消耗电池电压的情况下执行快速电池平衡的电池平衡系统和方法。技术方案根据本专利技术实施方式的电池平衡系统包括：由两个或更多个电池单元构成的电池组；电池管理系统(BMS)，用于在电池组充电期间监测两个或更多个电池单元的电压，并且当一电池单元与其他电池单元的电压差等于或大于规定值时命令对相应电池单元执行电池平衡；充电电压切换单元，用于根据来自BMS的电池平衡命令，将对电池组进行充电的组充电电压切换为对电池单元进行充电的电池平衡电压，并将电池平衡电压连接至电池组；和电池切换单元，用于独立地控制以导通/截止向每个电池单元提供电池平衡电压。所述充电电压切换单元可包括：组充电电压源，用于将从外部电源提供的输入电压转换为组充电电压以输出所述组充电电压；电池平衡电压源，用于将从外部电源提供的输入电压转换为电池平衡电压以输出所述电池平衡电压；微控制器单元(MCU)，用于根据从BMS发送的电池平衡命令进行控制，以解除向电池组提供对电池组进行充电的组充电电压并切换为待提供的电池平衡电压；电路切换单元，根据MCU的控制来切换电路，以将来自外部的输入电压提供至电池平衡电压源；和电池平衡电压源，用于通过由电路切换单元切换的电路接收输入电压，以将电池平衡电压提供给相应的电池。所述充电电压切换单元可控制所述电路切换单元，以便在未从BMS发出电池平衡命令时，通过组充电电压源对电池组进行充电。所述电路切换单元可由与MCU和转换器连接的多个开关构成。所述电池切换单元的每一者可由第一开关和第二开关构成，所述第一开关连接至电池的阳极、BMS和电池平衡电压源，所述第二开关连接至阴极、BMS和大地。根据本专利技术实施方式的电池平衡方法对构成电池组的两个或更多个电池单元执行平衡。所述方法包括：电池组充电步骤，用于对电池组进行充电；电池平衡检查步骤，用于检查在电池组充电步骤中充电的电池组的电池单元中，是否因发生电压失衡而需要电池平衡；电路切换步骤，当在电池平衡检查步骤中检查出需要电池平衡时，将电路切换为使得将电池平衡电压提供给相应的电池单元，以将已经连接至组充电电压源的电源电路连接至电池平衡电压源；和电池开关控制步骤，用于导通相应电池的电池开关，以便将通过在电路切换步骤中切换的电路输入的电池平衡电压提供至需要电池平衡的电池。所述电池平衡检查步骤可包括：电池电压测量步骤，用于周期性地测量两个或更多个电池单元的每个电压；电压差计算步骤，用于利用电池电压测量步骤中测量的两个或更多个电池单元电压来计算电池之间的电压差；和电压差比较步骤，用于将电压差计算步骤中计算的电池之间的电压差与预设的规定范围内的电压差进行比较。在所述电压差比较步骤中，当电池之间的电压差大于预设的规定范围内的电压差时，可执行所述电路切换步骤。在所述电路切换步骤中，可通过将连接至组充电电压源的开关导通并将连接至电池平衡电压源的开关截止来执行切换。在所述电池开关控制步骤中，随着电池开关的导通，电池切换单元的接地端子与充电电压切换单元中的接地端子可以电连接。当在电池平衡终止之后，确定需要对电池组进行额外的充电时，可将用于执行电池平衡的连接至电池平衡电压源的开关截止，并且可将连接至组充电电压源的开关导通，以再次将电池组充电电路与电源电路连接。当确定在电池平衡终止之后完成电池充电时，可将用于电池平衡的连接至电池平衡电压源的开关截止。有益效果根据本专利技术实施方式的电池平衡系统和方法可具有形成在每一个电池中的开关，以在发生电池电压失衡时，通过开关向相应的电池提供用于对电池进行充电的电池平衡电压，从而执行快速且有效的电池平衡。附图说明图1是根据本专利技术实施方式的电池平衡系统的框图；图2是根据本专利技术实施方式的电池平衡系统中的电池切换单元的框图；图3是根据本专利技术实施方式的电池平衡方法的流程图；和图4是根据本专利技术实施方式的电池平衡方法中的电池平衡检查步骤的流程图。具体实施方式下文中，将参照附图详细描述本专利技术的各实施方式。然而，本专利技术不受各实施方式的约束或限制。而是，提供这些实施方式以使本专利技术的公开内容更加全面和完整，并将本专利技术的范围充分传达给本领域的技术人员。术语“第一”、“第二”或类似者可被用来描述各种元件，但不限制这些元件。这些术语仅用于将一个元件与其他元件区分开。举例而言，在不背离本专利技术的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，类似地，第二元件可被称为第一元件。本文中使用的术语不是为了限定本专利技术，而是用于描述具体实施方式。除非另有说明，单数形式的术语可包括复数形式。本文中使用的术语已考虑到本专利技术的功能而从目前广泛使用的通用术语中进行选择，但可以根据本领域技术人员的意图、判例或新技术的出现而改变。此外，特定术语是由申请人任意选择的，这些术语的含义将在说明书的相关部分中详细描述。因此，应当理解的是，本文中所使用的术语不应字面上简单地定义，而是应根据术语的含义和本专利技术的整体内容来定义。1.根据本专利技术实施方式的电池平衡系统根据本专利技术实施方式的电池平衡系统可具有形成在每一个电池中的开关，以在电池电压发生失衡时，通过开关接收电池平衡电压并仅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池平衡系统，包括：由两个或更多个电池单元构成的电池组；电池管理系统(BMS)，用于在所述电池组的充电期间监测两个或更多个电池单元的电压，并且当一电池单元与其他电池单元的电压差等于或大于规定值时命令对相应电池单元执行电池平衡；充电电压切换单元，用于根据来自所述BMS的电池平衡命令，将对所述电池组进行充电的组充电电压切换为用于对所述电池单元进行充电的电池平衡电压，并将所述电池平衡电压连接至所述电池组；和电池切换单元，用于独立地控制以导通/截止向每个电池单元提供所述电池平衡电压。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.21 KR 10-2016-01378381.一种电池平衡系统，包括：由两个或更多个电池单元构成的电池组；电池管理系统(BMS)，用于在所述电池组的充电期间监测两个或更多个电池单元的电压，并且当一电池单元与其他电池单元的电压差等于或大于规定值时命令对相应电池单元执行电池平衡；充电电压切换单元，用于根据来自所述BMS的电池平衡命令，将对所述电池组进行充电的组充电电压切换为用于对所述电池单元进行充电的电池平衡电压，并将所述电池平衡电压连接至所述电池组；和电池切换单元，用于独立地控制以导通/截止向每个电池单元提供所述电池平衡电压。2.如权利要求1所述的电池平衡系统，其中所述充电电压切换单元包括：组充电电压源，用于将从外部电源提供的输入电压转换为组充电电压，以输出所述组充电电压；电池平衡电压源，用于将从外部电源提供的输入电压转换为电池平衡电压，以输出所述电池平衡电压；微控制器单元(MCU)，用于根据从所述BMS发送的所述电池平衡命令进行控制，以解除向所述电池组提供用于对所述电池组进行充电的所述组充电电压并切换为待提供的所述电池平衡电压；电路切换单元，用于根据所述MCU的控制来切换电路，以将来自外部的输入电压提供至电池平衡电压源；和电池平衡电压源，用于通过由所述电路切换单元切换的电路接收输入电压，以将所述电池平衡电压提供给相应的电池。3.如权利要求2所述的电池平衡系统，其中所述充电电压切换单元控制所述电路切换单元，以便在未从所述BMS发出电池平衡命令时，通过所述组充电电压源对所述电池组进行充电。4.如权利要求2所述的电池平衡系统，其中所述电路切换单元由与所述MCU和转换器连接的多个开关构成。5.如权利要求1所述的电池平衡系统，其中所述电池切换单元的每一者由第一开关和第二开关构成，所述第一开关连接至电池的阳极、所述BMS和所述电池平衡电压源，所述第二开关连接至阴极...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪性柱，南皓喆，金学仁，尹锡珍，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国,KR