用于电池模块平衡的装置和方法制造方法及图纸

本公开涉及一种用于电池模块平衡的装置和方法，其能够有效地均衡电池模块的电荷同时平衡包括在电池组中的多个电池模块。本公开具有下述优点：当单独地选择需要对其进行充电和放电的电池模块以用于电池模块的电荷均衡时，因为可以简化连接器并且可以减小线束的体积，所以允许容易地制造电池组并且容易地减小其尺寸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电池模块平衡的装置和方法
本申请要求于2018年10月16日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2018-0123412的优先权，其公开内容通过引用并入本文。本公开涉及一种用于电池模块平衡的装置和方法，并且更具体地，涉及一种用于能够有效地均衡电池模块的电荷同时平衡包括在电池组中的多个电池模块的电池模块平衡的装置和方法。
技术介绍
近年来，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，并且积极开发了储能电池、机器人和卫星。因此，正在积极研究允许重复充电和放电的高性能二次电池。目前，市售的二次电池包括镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池、锂电池等。在它们中，与镍基二次电池相比，锂二次电池几乎没有记忆效应，并且因此由于诸如自由充电和放电、低自放电率和高能量密度的优点，锂电池受到关注。电池被用于各种各样的应用中，并且诸如频繁使用电池的电驱动车辆或智能电网系统的设备通常需要大容量。为了增加电池的容量，可以增加二次电池的容量，即，电池单体本身的容量。然而，在这种情况下，容量增加效果不大，并且对二次电池的尺寸扩展存在物理限制。因此，通常，广泛使用其中多个电池模块串联和并联连接的电池组。随使用时间流逝，电池组中包括的多个电池模块由于固有特性或制造环境的差异以及系统应用的广泛性而具有彼此不同的容量性能，这导致了由于充电和放电在对应模块的端子电压或充电状态(SOC)的差异。如果作为一个电池组驱动具有不同相对电气特性的多个电池模块，则具有劣化的性能的特定电池模块可能限制整个电池组的充电或放电容量，使电池组老化并引起诸如过电压的问题。均匀地控制电池模块之间的端子电压也称为模块平衡或模块间电荷均衡。然而，在常规的模块间电荷均衡技术中，难以单独地执行在多个电池模块当中的、需要模块平衡的特定电池模块之间的平衡。特别地，为了实现单独地选择特定电池模块的电荷均衡电路，电路结构变得复杂，并且线束的数量和体积增加。因此，由于这些问题，不容易制造模块均衡设备，并且制造过程可能花费很长时间并且遭受高不良率。
技术实现思路
技术问题本公开旨在解决现有技术的问题，并且因此，本公开旨在提供一种用于电池模块平衡的装置和方法，其可以有效地均衡电池模块之间的电荷同时平衡包括在电池组中的多个电池模块。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，并且根据本公开的实施例将变得显而易见。此外，将容易理解，本公开的目的和优点可以通过所附权利要求书及其组合中示出的装置来实现。技术方案为了实现上述目的，根据本公开的实施例的用于电池模块平衡的装置平衡多个电池模块，多个电池模块分别包括具有至少一个二次电池并串联电连接的单体组件，用于电池模块平衡的装置包括：监视单元，该监视单元被提供给每个电池模块并被配置为监视每个单体组件的电压、温度和电流中的至少一个；自循环路径，自循环路径被提供给每个电池模块并电连接到每个单体组件的两端以形成闭合电路，自循环路径具有电感器和第一放电MOSFET，电感器被配置为允许充电和放电电流在自循环路径上流动，并且第一放电MOSFET被配置为断开和闭合自循环路径；连接器，连接器被提供给每个电池模块并且被配置为具有多个连接端子；连接路径，连接路径被提供给每个电池模块以将电感器的两端电连接到多个连接端子，并通过多个连接端子将相邻的电池模块彼此电连接，连接路径具有第二放电MOSFET，其被设置在连接路径处以断开或闭合连接路径；以及，处理器，处理器被配置为从监视单元接收每个单体组件的状态，并基于所接收的每个单体组件的状态来控制第一放电MOSFET和第二放电MOSFET的断开和闭合操作，使得多个电池模块被平衡。另外，处理器可以被配置为重复地接通和关断第一放电MOSFET或第二放电MOSFET，使得通过自循环路径和连接路径均衡相邻的单体组件的电荷。另外，处理器可以被配置为重复地接通和关断第一放电MOSFET，以借助于流过自循环路径的单体组件的放电电流来相对于电感器生成感应电动势，并通过连接路径将所生成的感应电动势发送到相邻的电池模块。另外，处理器可以被配置为重复地接通和关断第二放电MOSFET，以借助于流过连接路径的单体组件的放电电流来生成电感器的感应电动势，并通过自循环路径将所生成的感应电动势发送到相邻的电池模块。另外，连接路径可以包括第一内部连接路径和第二内部连接路径，并且多个连接端子包括第一连接端子和第二连接端子，第一内部连接路径被配置为将每个单体组件的正极端子与电感器的一端之间的节点直接电连接到第一连接端子，以及第二内部连接路径被配置为将电感器的另一端与第一放电MOSFET之间的节点直接电连接到第二连接端子。另外，第二放电MOSFET可以被配置为被设置在第二内部连接路径上。另外，连接路径进一步包括外部连接路径，其被配置为将每个电池模块的第一连接端子和第二连接端子分别直接电连接到相邻的电池模块的第二连接端子和第一连接端子。另外，为了实现上述目的，根据本公开的实施例的电池管理系统(BMS)包括根据本公开的用于电池模块平衡的装置。另外，为了实现上述目的，根据本公开的实施例的电池组包括根据本公开的用于电池模块平衡的装置。另外，为了实现上述目的，根据本公开的实施例的用于电池模块平衡的方法平衡多个电池模块，该多个电池模块分别包括具有至少一个二次电池并且串联电连接的单体组件，用于电池模块平衡的方法包括：监视每个单体组件的电压、温度和电流中的至少一个；以及，接收在监视步骤中监视的每个单体组件的状态，并基于所接收的每个单体组件的状态，控制第一放电MOSFET和第二放电MOSFET的断开和闭合操作，使得多个电池模块被平衡，第一放电MOSFET被配置为断开或闭合自循环路径，该自循环路径电连接到每个单体组件的两端以形成闭合电路并具有被配置为允许充电和放电电流在自循环路径上流动的电感器，第二放电MOSFET被配置为断开或闭合连接路径，连接路径将电感器的两端电连接到多个连接端子，并且通过多个连接端子将相邻的电池模块彼此电连接。有益效果根据本公开，当单独地选择需要对其进行充电和放电的电池模块以用于电池模块的电荷均衡时，因为可以简化连接器并且可以减小线束的体积，所以可以允许容易地制造电池组并且可以容易地减小其尺寸。此外，在单独地选择电池模块的配置中，存在简化了连接至电池模块的导线的结构并且增加了电池模块之间的电荷均衡速度的优点。此外，根据本公开的电池模块均衡设备具有如下优点：通过容易地在电池模块之间传递能量而无需外部电力连接，简化了电荷均衡电路。此外，根据本公开的一方面，可以通过使用电感器的感应电动势来减少开关和电阻器的数量，并且可以减少电阻器消耗的电力损耗，从而有效地平衡电池模块。本公开可以具有除上述之外的各种效果，并且可以从以下描述中理解本公开的其他效果，并且可以通过本公开的实施例更清楚地理解本公开的其他效果。附图说明附图示出了本公开的优选实施例，并且与前述公本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电池模块平衡的装置，所述装置平衡多个电池模块，所述多个电池模块分别包括具有至少一个二次电池并串联电连接的单体组件，用于电池模块平衡的所述装置包括：/n监视单元，所述监视单元被提供给每个电池模块，并被配置为监视每个单体组件的电压、温度和电流中的至少一个；/n自循环路径，所述自循环路径被提供给每个电池模块，并电连接到每个单体组件的两端以形成闭合电路，所述自循环路径具有电感器和第一放电MOSFET，所述电感器被配置为允许充电和放电电流在所述自循环路径上流动，并且所述第一放电MOSFET被配置为断开和闭合所述自循环路径；/n连接器，所述连接器被提供给每个电池模块，并且被配置为具有多个连接端子；/n连接路径，所述连接路径被提供给每个电池模块，以将所述电感器的两端电连接到所述多个连接端子，并通过所述多个连接端子将相邻的电池模块彼此电连接，所述连接路径具有第二放电MOSFET，所述第二放电MOSFET被设置在所述连接路径处以断开或闭合所述连接路径；以及/n处理器，所述处理器被配置为从所述监视单元接收每个单体组件的状态，并基于所接收的每个单体组件的状态来控制所述第一放电MOSFET和所述第二放电MOSFET的断开和闭合操作，使得所述多个电池模块被平衡。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181016 KR 10-2018-01234121.一种用于电池模块平衡的装置，所述装置平衡多个电池模块，所述多个电池模块分别包括具有至少一个二次电池并串联电连接的单体组件，用于电池模块平衡的所述装置包括：
监视单元，所述监视单元被提供给每个电池模块，并被配置为监视每个单体组件的电压、温度和电流中的至少一个；
自循环路径，所述自循环路径被提供给每个电池模块，并电连接到每个单体组件的两端以形成闭合电路，所述自循环路径具有电感器和第一放电MOSFET，所述电感器被配置为允许充电和放电电流在所述自循环路径上流动，并且所述第一放电MOSFET被配置为断开和闭合所述自循环路径；
连接器，所述连接器被提供给每个电池模块，并且被配置为具有多个连接端子；
连接路径，所述连接路径被提供给每个电池模块，以将所述电感器的两端电连接到所述多个连接端子，并通过所述多个连接端子将相邻的电池模块彼此电连接，所述连接路径具有第二放电MOSFET，所述第二放电MOSFET被设置在所述连接路径处以断开或闭合所述连接路径；以及
处理器，所述处理器被配置为从所述监视单元接收每个单体组件的状态，并基于所接收的每个单体组件的状态来控制所述第一放电MOSFET和所述第二放电MOSFET的断开和闭合操作，使得所述多个电池模块被平衡。


2.根据权利要求1所述的用于电池模块平衡的装置，
其中，所述处理器被配置为重复地接通和关断所述第一放电MOSFET或所述第二放电MOSFET，使得通过所述自循环路径和所述连接路径均衡相邻的单体组件的电荷。


3.根据权利要求1所述的用于电池模块平衡的装置，
其中，所述处理器被配置为重复地接通和关断所述第一放电MOSFET，以借助于流过所述自循环路径的所述单体组件的放电电流来相对于所述电感器产生感应电动势，并通过所述连接路径将所生成的感应电动势发送到相邻的电池模块。


4.根据权利要求1所述的用于电池模块平衡的装置，
其中，所述处理器被配置为重复地接通和关断所述第二放电MOSFET，以借助于流过所述连接路径的所述单体组件的...

【专利技术属性】
技术研发人员：成昌炫，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国;KR