一种用于串联电池组的两级式充电均衡装置，包括：电池模块，其具有多个串联连接的电池；电池组，其具有Ｍ（Ｍ≥２）个串联连接的电池模块；Ｍ个充电控制开关模块，它们分别并联连接到所述Ｍ个电池模块中的各个电池模块；Ｍ个第二ＤＣ／ＤＣ转换器，它们分别连接到所述Ｍ个充电控制开关模块中的各个充电控制开关模块；单个第一ＤＣ／ＤＣ转换器，其连接到所述Ｍ个第二ＤＣ／ＤＣ转换器；以及微处理器，其控制所述充电控制开关模块，其中，所述第一ＤＣ／ＤＣ转换器被输入有所述电池组的总电势并且输出比输入的电势低的电势，并且组成所述电池模块的各个电池利用所述充电控制开关模块来共用所述第二ＤＣ／ＤＣ转换器。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于串联电池组的充电均衡方法和装置，更具体地，涉及利用两级式 DC/DC转换器的充电均衡方法和装置。
技术介绍
在需要比单元电池(电池)的基本电势更高的电势的情况下(如使用锂离子电池 作为电源的混合动力车辆)，通常使用串联的多个单元电池。但是，即使通过使用相同的阳极、阴极和电解质材料的典型生产方法，电池都被制 造为相同的结构，在串联的各个电池之间也会存在充电特性或放电(和自放电)特性的差B. 升。因此，当使用串联的电池时，在单元电池之间可以存在电势差。即使不论其它电池的电势，对串联的单元电池中的一个电池进行完全放电，总电 压(串联的电池的总电压)也会变为零，使得需要对电池进行再充电。在对电池进行再充 电时，由于电池的电势互不相同，因此就存在过充电的问题(其中电池可能提前达到规定 电压)和充电无效的问题(其中即使存在过充电，一些电池可能也达不到规定电压)。进一步地，如果充电/放电次数比较多，则在组成电池的材料中造成劣化 (degradation)，由此改变了电池的属性，因此，这样的劣化情况是进一步增加单个电池差 异的原因。为了解决这样的问题，提出了可以实现串联电池的充电均衡的各种充电均衡装置。作为一个示例，韩国特开专利申请No. 2003-0096978涉及一种由多个单元电池、 充电装置、放电装置和串并转换开关组成的系统，其中，通过均勻地对多个单元电池中的各 个单元电池进行放电，然后使用串并转换开关串联连接放电后的单元电池来执行充电。韩 国特开专利申请2007-0064244号涉及一种系统，该系统包括电池单元、连接到电池单元的 场效应晶体管单元、连接到场效应晶体管单元的放大单元、控制放大单元的输出信号的复 用器单元、比较电池单元的电压信号之间的差的比较单元、将比较器的输出转换成数字信 号的A/D转换器、输入由A/D转换器输出的信号并且输出对应于充电/放电条件的信号的 微型计算机单元、根据微型计算机单元的信号而操作以提供电池均衡电流的切换单元、和 已知的充电/放电电路。此外，日本特开专利申请No. 1998-032936涉及一种系统，该系统由多个单元电 池、用于检测各单元电池的剩余容量的装置、用于执行各单元电池的充电和放电的充电放 电替换装置、控制各单元电池的充电和放电的控制器、和独立执行各单元电池的充电和放 电的直流/直流转换器组成。日本特开专利申请No. 2004-194410涉及一种系统，该系统由 至少两个单元电池组、用于检测流过第一电池组和第二电池组中的各个组的电流之间的差 的装置、和用于基于电流差控制电池组的充电/放电电流的装置组成。但是，在现有的充电均衡装置中，由于串联的各个电池装备有充电均衡装置，以执行单个电池的充电或放电，因此存在的问题在于增加了充电均衡装置的复杂性和体积，由 此降低了生产率并提高了生产成本，并且组成充电均衡装置的元件或开关模块必须经受更 高的电压应力。 根据本专利技术的两级式充电均衡装置和方法的特征在于，全部的电池被分为电池模 块，并且各个电池模块共用DC/DC转换器，由此降低了充电均衡装置的复杂性而且还获得 了有效的充电均衡，两级式DC/DC转换器被构造为使得单个DC/DC转换器连接到各模块所 共用的DC/DC转换器的输入端，由此降低了通常具有高电压应力的DC/DC转换器和控制开 关的电压应力，并且各模块所共用的DC/DC转换器并联连接到单个电池，由此提高了充电 效率。
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的是提供一种用于执行有效的充电均衡，同时降低了为串联电池组执 行充电均衡的充电均衡装置的复杂性的充电均衡装置和方法，并且提供一种充电均衡装置 和方法，其可以使用通过降低用于控制均衡和操作的元件的电压应力而具有低耐电压的元 件。技术方案一种用于串联电池组的两级式充电均衡装置包括电池模块，其具有多个串联连 接的电池；电池组，其具有M(M ^ 2)个串联连接的电池模块；M个充电控制开关模块，它们 分别并联连接到所述M个电池模块中的各个电池模块；M个第二 DC/DC转换器，它们分别连 接到所述M个充电控制开关模块中的各个充电控制开关模块；单个第一 DC/DC转换器，其连 接到所述M个第二 DC/DC转换器；以及微处理器，其控制所述充电控制开关模块，其中，所述 第一 DC/DC转换器被输入有所述电池组的总电势并且输出比输入的电势低的电势，并且组 成所述电池模块的各个电池利用所述充电控制开关模块来共用所述第二 DC/DC转换器。优选地，所述M个第二 DC/DC转换器的输入端分别并联连接到所述第一 DC/DC转 换器的输出端，并且利用所述充电控制开关模块将所述第二 DC/DC转换器的输出端并联连 接到组成所述电池模块的各个电池。优选地，所述第一 DC/DC转换器是装备有负反馈电路的DC/DC转换器。所述负反 馈电路由恒定电流控制或恒定电压控制组成。优选地，所述两级式充电均衡装置装备有开关元件，该开关元件用于控制所述第 一 DC/DC转换器和所述第二 DC/DC转换器中的各个转换器的导通/截止操作，使得由在所 述微处理器处生成的PWM信号来控制所述开关元件。优选地，所述充电控制开关模块包括双向金属氧化物半导体场效应晶体管 (M0FET)开关或者与二极管一起的单向M0FET开关。此时，当组成所述电池模块的所述串联 电池的数目是K时，所述充电控制开关模块包括2K (即，K乘以2)个开关元件，各个开关元 件连接到包括所述电池模块的各电池的阳极和阴极。优选地，当导通组成所述双向M0SFET开关或单向M0SFET开关的所述M0SFET时所 施加的Vgs是作为所述电池模块的一部分的至少两个串联电池的电势。而且，在组成所述 双向M0SFET开关或单向M0SFET开关的所述M0SFET的栅极中设置有电子继电器。所述电子继电器是固态继电器或光耦合器，并且其优选地包括发光二极管和光接 收元件。所述发光二极管通过所述微处理器的用于控制所述充电控制开关模块的控制信号 而进行发光。光接收元件可以是BJT，并且BJT接收处于低阻抗状态(导通)的发光二极管 的光，使得向组成开关元件的M0SFET的栅极施加作为电池模块的一部分的至少两个串联 电池的电势。所述充电均衡装置还包括复用器和电压传感器，该复用器以组成所述电池组的各 电池的电势作为输入，该电压传感器连接到所述复用器的输出端，并且由所述微处理器来 控制所述复用器，并且向所述微处理器输入由所述电压传感器检测到的、组成所述电池组 的各电池的电势。一种用于两级式充电均衡装置的充电均衡方法，其中该两级式充电均衡装置包 括电池模块，其具有多个串联连接的电池；电池组，其具有M(M ^ 2)个串联连接的电池模 块；M个充电控制开关模块，它们分别并联连接到所述M个电池模块中的各个电池模块；M 个第二 DC/DC转换器，它们分别连接到所述M个充电控制开关模块中的各个充电控制开关 模块；单个第一 DC/DC转换器，其连接到所述M个第二 DC/DC转换器；电压传感模块，其包括 复用器、电压传感器和A/D转换器；和微处理器，其控制所述充电控制开关模块、所述复用 器、所述第一 DC/DC转换器和所述M个第二 DC/DC转换器，该充电均衡方法包括以下步骤 (a)使用所述电压本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于串联电池组的两级式充电均衡装置，该充电均衡装置包括：电池模块，其具有多个串联连接的电池；电池组，其具有Ｍ（Ｍ≥２）个串联连接的电池模块；Ｍ个充电控制开关模块，它们分别并联连接到所述Ｍ个电池模块中的各个电池模块；Ｍ个第二ＤＣ／ＤＣ转换器，它们分别连接到所述Ｍ个充电控制开关模块中的各个充电控制开关模块；单个第一ＤＣ／ＤＣ转换器，其连接到所述Ｍ个第二ＤＣ／ＤＣ转换器；以及微处理器，其控制所述充电控制开关模块，其中，所述第一ＤＣ／ＤＣ转换器被输入有所述电池组的总电势并且输出比输入的电势低的电势，并且组成所述电池模块的各个电池利用所述充电控制开关模块来共用所述第二ＤＣ／ＤＣ转换器。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：李重辉，张洙晔，吴全根，文建又，朴弘善，金喆浩，
申请(专利权)人：SK能源株式会社，韩国科学技术研究院，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]
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