用于电池组的均衡设备制造技术

在用于均衡串联连接的电池单元(BC1到BCn)的电压的均衡设备中，每一个电池单元提供有均衡开关(N1、P1)和电平移位部。电平移位部包括至少一个电平移位电路(16、17、24、26、28、32－35、37)。每一个电平移位电路都工作在从预定数目的相邻电池单元的串联电路所提供的电源电压上。布置电平移位电路，以使得电源电压的电位依次彼此不同。在电平移位部中，第一电平移位电路借助对从与第一电平移位电路相邻的第二电平移位电路输入的控制信号对进行电平移位而输出驱动电压对，最后一个电平移位电路输出驱动电压对，作为相应的均衡开关的控制电压。

【技术实现步骤摘要】
用于电池组的均衡设备
本公开内容涉及一种用于包括串联连接的多个电池单元的电池组的均衡设备。
技术介绍
为了向车辆的电动机提供电力而安装在诸如电动车辆(EV)或混合动力车辆的电动机驱动车辆上的电池需要例如约300V的高电压。为此，将电池配置为包括串联连接的多个电池单元的电池组，每一个电池单元都具有几伏的单元电压。近年来广泛使用的锂离子电池单元具有高单元电压。因此，在以锂离子电池单元构造电池组时，可以减少电池组中的电池单元的总数，以便可以减小电池组的大小。 但如果没有在其最小有效电压与其最大有效电压之间的预定单元电压范围内使用每一个电池单元，就会出现麻烦，例如电池单元的容量的显著减小和电池单元中的异常发热。此外，如果由于其容量的变化，电池单元具有不同单元电压，电池组的电压相对于其目标电压的误差就会变大。为此，要求了用于监控电池单元的电压并均衡电压的均衡设备。对应于US2013/0162213的JP-A-2012-23848公开了一种均衡设备，具有为每一个电池单元提供的均衡开关。 传统均衡设备具有电平移位电路，为每一个电池单元提供它，并工作在由相邻多个电池单元的电压产生的电源电压上。将电平移位电路从低电位侧向高电位侧累积。在均衡设备中，相对于地电位等输入用于每一个电池单元的控制信号，并由电平移位电路顺序传送到高电位侧。由最后的电平移位电路输出的驱动电压施加到均衡开关的控制端子之间。 在这个结构中，如果例如由于连接均衡设备与电池组的连接器分离的事实而失去了电平移位电路的电源电压，电平移位电路的操作就变得不定，即由电平移位电路输出的驱动电压变得不定。结果，就有可能尽管有接收到用于停止均衡过程的控制信号的事实，均衡开关也导通。
技术实现思路
鉴于以上情况，本公开内容的目的是提供一种电池组均衡设备，即使当在控制均衡开关的电路中电平移位电路的电源电位不定时，也能够稳定地保持均衡开关关断。 均衡设备用于均衡电池组的η个电池单元的单元电压，其中，η为正整数。电池单元以如下方式串联连接:第k+Ι个电池单元的第一端子连接到第k个电池单元的第二端子，其中，k为小于η的正整数。均衡设备包括均衡开关和电平移位部。 每一个均衡开关针对一个相应的电池单元而提供，且具有通电端子、控制端子和阈值电压。在通电端子之间的电流路径介于相应的电池单元的第一端子与第二端子之间。当不小于阈值电压的控制电压施加到控制端子之间时，电流路径导电。 每一个电平移位部针对一个相应的电池单元而提供，且包括至少一个电平移位电路。每一个电平移位电路都工作在通过第一电压线路和第二电压线路从电池组的预定数目的相邻电池单元的串联电路提供的电源电压上。第一电平移位部包括以预定方式连接的多个电平移位电路。每一个电平移位电路都借助电平移位输入到它的一对控制信号而输出一对驱动电压。布置电平移位电路，以使得提供给它们的电源电压的电位依次彼此不同。在多个电平移位部中的第一电平移位部中，第一电平移位电路接收从与第一电平移位电路相邻的第二电平移位电路输出的驱动电压对，并将接收的驱动电压对认为是用于其自身的控制信号对。在多个电平移位部中的第一电平移位部中，最后一个电平移位电路输出驱动电压对，作为用于相应的均衡开关的控制电压。 最后一个电平移位电路包括第一导电类型的第一晶体管、第一导电类型的第二晶体管、第一导电类型的第三晶体管和驱动电压确定电路。第一晶体管和第二晶体管的源极连接到第一电压线路。第一电压线路具有和提供给与电平移位电路中的最后一个电平移位电路相邻的电平移位电路中的第三电平移位电路的电源电压的电位的范围相交叠的电位。第三晶体管的漏极与源极连接在第一晶体管的栅极与源极之间。第三晶体管的栅极连接到第二晶体管的栅极。 驱动电压确定电路连接在第二电压线路与第一晶体管和第二晶体管的漏极之间，根据第一晶体管和第二晶体管的通断状态确定驱动电压对。第三电平移位电路将驱动电压对输出到第一晶体管和第二晶体管的栅极。 【附图说明】 依据以下参考附图做出的详细说明，本公开内容的以上及其他目的、特点和优点会变得更显而易见。在附图中: 图1是根据本公开内容的第一实施例的包括均衡设备的均衡系统的示意图； 图2是均衡设备的第一局部详图； 图3是均衡设备的第二局部详图； 图4是均衡设备的状态转移图； 图5是锂离子电池单元的特性图； 图6是根据本公开内容的第二实施例的均衡设备的局部详图； 图7是根据本公开内容的第三实施例的均衡设备的局部详图； 图8是根据本公开内容的第四实施例的均衡设备的局部详图； 图9是根据本公开内容的第五实施例的均衡设备的局部详图； 图10是根据本公开内容的第六实施例的均衡设备的局部详图； 图11是根据本公开内容的第七实施例的均衡设备的局部详图； 图12是根据本公开内容的第八实施例的均衡设备的局部详图；及 图13是根据本公开内容的第九实施例的均衡设备的局部详图。 【具体实施方式】 以下参考附图来说明本公开内容的实施例，在附图中，相同或相似的参考标记指代相同或相似的部分。 (第一实施例) 参考图1至5来说明本公开内容的第一实施例。图1至3中所示的集成电路(IC) 11是用于均衡电池组12的η个电池单元BCl到BCn的电压的均衡设备，其中，η是正整数。电池组12安装在电动机驱动车辆上，电动机驱动车辆具有电动机，并能够借助电动机行驶，例如电动车辆(EV)和混合动力车辆(HV)。电池组12向电动机提供电力。 在电池组12中，电池单元BCl到BCn以如下方式串联连接:第k个电池单元BCk (k=Ι,...,η-l)的正端子(作为第二端子)连接到第k+Ι个电池单元BCk+Ι的负端子(作为第一端子)。例如，根据第一实施例，电池组12具有串联连接的80个锂离子电池单元(即η = 80)，每一个锂离子电池单元都具有3.6V的单元电压。 齐纳二极管Dl连接在电池单元BCi (i = 1，...，η)的正负端子之间。电池单元BCi的负端子通过电阻器Rl连接到ICll的端子Tim。电池单元BCi的正端子通过电阻器R2连接到ICll的端子Tip。电容器Cl连接在端子Tim与Tip之间。在电压均衡时，电阻器Rl与R2工作以限制放电电流，并与电容器Cl 一起作为滤波器电路工作。 电池单元BCl的负端子连接到参考电位。例如，根据第一实施例，参考电位是地电位。齐纳二极管D2连接在电池单元BCn的正端子与地电位之间。电池单元BCn的正端子通过电阻器R3连接到IC 11的电源端子Tp。电容器C2连接在电源端子Tp与地电位之间。电阻器R3与电容器C2—起作为滤波器电路工作。在IC 11内，电源端子Tp通过电源线路13和开关14连接到电源电路(图1中表示为“PS”)15。电源电路15产生电源电压Vdd。 IC 11具有为每一个电池单元BCl到BCn提供的均衡开关(图1中表示为“ESW”)。为电池单元BCl到BCn中一半的每一个提供的均衡开关是N沟道MOS晶体管，为电池单元BCl到BCn中剩余一半的每一个提供的均衡开关是P沟道MOS晶体管。具体地，为位于低电位侧的每一个电池单元BCl到BCn/2提供作为均衡开关的N沟道MOS晶体管NI本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种均衡设备，所述均衡设备用于均衡电池组(12)的多个电池单元(BC1到BCn)的单元电压，所述多个电池单元的数目为n，n为正整数，所述多个电池单元以如下方式串联连接：第k+1个电池单元(BCk+1)的第一端子连接至第k个电池单元(BCk)的第二端子，其中，k为小于n的正整数，所述均衡设备包括：多个均衡开关(N1、P1)，每一个均衡开关针对所述多个电池单元中的一个相应的电池单元而提供，每一个均衡开关都具有通电端子、控制端子和阈值电压，在所述通电端子之间的电流路径介于所述相应的电池单元的所述第一端子与所述第二端子之间，当在所述控制端子之间施加不小于阈值电压的控制电压时所述电流路径导电；以及多个电平移位部，每一个电平移位部针对所述多个电池单元中的一个相应的电池单元而提供，其中，所述多个电平移位部中的每一个电平移位部都包括至少一个电平移位电路(16、17、24、26、28、32‑35、37)，每一个电平移位电路都工作在通过第一电压线路(21)和第二电压线路(22)从具有所述电池组中的预定数目的相邻电池单元的串联电路提供的电源电压上，所述多个电平移位部中的第一电平移位部包括以预定方式连接的多个电平移位电路，每一个电平移位电路通过对输入到它的一对控制信号进行电平移位而输出一对驱动电压，布置所述多个电平移位电路，以使得提供给所述多个电平移位电路的所述电源电压的电位依次彼此不同，在所述多个电平移位部中的所述第一电平移位部中，所述多个电平移位电路中的第一电平移位电路接收从与所述多个电平移位电路中的所述第一电平移位电路相邻的所述多个电平移位电路中的第二电平移位电路输出的驱动电压对，并将所接收的驱动电压对作为自身的控制信号对，在所述多个电平移位部中的所述第一电平移位部中，所述多个电平移位电路中的最后一个电平移位电路(17、24、26、28、32－35、37)输出所述驱动电压对，作为相应的均衡开关的控制电压，所述多个电平移位电路中的所述最后一个电平移位电路包括第一导电类型的第一晶体管(N2)、第一导电类型的第二晶体管(N3)、第一导电类型的第三晶体管(N4)和驱动电压确定电路(23、25、27、29)，所述第一晶体管和所述第二晶体管的源极连接至所述第一电压线路，所述第一电压线路的电位和提供给与所述多个电平移位电路中的所述最后一个电平移位电路相邻的所述多个电平移位电路中的第三电平移位电路的所述电源电压的所述电位的范围相交叠，所述第三晶体管的漏极和源极连接在所述第一晶体管的所述源极与栅极之间，所述第三晶体管的栅极连接至所述第二晶体管的栅极，所述驱动电压确定电路连接在所述第二电压线路与所述第一晶体管和所述第二晶体管的漏极之间，并根据所述第一晶体管和所述第二晶体管的通断状态来确定所述驱动电压对，并且所述多个电平移位电路中的所述第三电平移位电路将所述驱动电压对输出到所述第一晶体管和所述第二晶体管的所述栅极。...

【技术特征摘要】
2013.09.13 JP 2013-1905951.一种均衡设备，所述均衡设备用于均衡电池组(12)的多个电池单元(8(:1到8(?)的单元电压，所述多个电池单元的数目为II，II为正整数，所述多个电池单元以如下方式串联连接:第匕1个电池单元的第一端子连接至第&个电池单元(8(?)的第二端子，其中，&为小于II的正整数，所述均衡设备包括: 多个均衡开关⑶1、每一个均衡开关针对所述多个电池单元中的一个相应的电池单元而提供，每一个均衡开关都具有通电端子、控制端子和阈值电压，在所述通电端子之间的电流路径介于所述相应的电池单元的所述第一端子与所述第二端子之间，当在所述控制端子之间施加不小于阈值电压的控制电压时所述电流路径导电；以及 多个电平移位部，每一个电平移位部针对所述多个电池单元中的一个相应的电池单元而提供，其中， 所述多个电平移位部中的每一个电平移位部都包括至少一个电平移位电路〈16、17、24、26、28、32-35、37〉， 每一个电平移位电路都工作在通过第一电压线路(21)和第二电压线路(22)从具有所述电池组中的预定数目的相邻电池单元的串联电路提供的电源电压上， 所述多个电平移位部中的第一电平移位部包括以预定方式连接的多个电平移位电路，每一个电平移位电路通过对输入到它的一对控制信号进行电平移位而输出一对驱动电压，布置所述多个电平移位电路，以使得提供给所述多个电平移位电路的所述电源电压的电位依次彼此不同， 在所述多个电平移位部中的所述第一电平移位部中，所述多个电平移位电路中的第一电平移位电路接收从与所述多个电平移位电路中的所述第一电平移位电路相邻的所述多个电平移位电路中的第二电平移位电路输出的驱动电压对，并将所接收的驱动电压对作为自身的控制信号对， 在所述多个电平移位部中的所述第一电平移位部中，所述多个电平移位电路中的最后一个电平移位电路(1741264832 + 3537)输出所述驱动电压对，作为相应的均衡开关的控制电压， 所述多个电平移位电路中的所述最后一个电平移位电路包括第一导电类型的第一晶体管⑶2)、第一导电类型的第二晶体管⑶3)、第一导电类型的第三晶体管(财)和驱动电压确定电路(23,25,27,29), 所述第一晶体管和所述第二晶体管的源极连接至所述第一电压线路， 所述第一电压线路的电位和提供给与所述多个电平移位电路中的所述最后一个电平移位电路相邻的所述多个电平移位电路中的第三电平移位电路的所述电源电压的所述电位的范围相交置， 所述第三晶体管的漏极和源极连接在所述第一晶体管的所述源极与栅极之间， 所述第三晶体管的栅极连接至所述第二晶体管的栅极， 所述驱动电压确定电路连接在所述第二电压线路与所述第一晶体管和所述第二晶体管的漏极之间，并根据所述第一晶体管和所述第二晶体管的通断状态来确定所述驱动电压对，并且 所述多个电平移位电路中的所述第三电平移位电路将所述驱动电压对输出到所述第一晶体管和所述第二晶体管的所述栅极。2.根据权利要求1所述的均衡设备，其中， 所述驱动电压确定电路(23)包括第二导电类型的第四晶体管$2)和第二导电类型的第五...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥田胜一，三浦亮太郎，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：日本;JP