电能储存装置、电压均衡模块和电压均衡方法

文档序号:7463537
专利名称:电能储存装置、电压均衡模块和电压均衡方法
技术领域
本发明涉及电能储存装置、其电压均衡模块以及电压均衡方法。更具体地,本发明涉及具有用于在高速充放电时高效地执行电压均衡的两个旁路放电电路的电能储存装置、其电压均衡模块以及电压均衡方法。
背景技术
电能储存设备的代表性示例可以包括电池和电容器。电容器的规格(例如,容量、耐压值、频率特性、漏电流、以及内电阻等)可以根据电介质材料确定。根据容量和目的,已经在使用诸如用于小型芯片的小容量电容器和用于电网的中容量和大容量电容器的各种电容器。近来,作为中容量和大容量的电容器的超级电容器已经引起人们的关注。超级电容器可以称为超级电容器(supercapacitor)、超高容量电容器(super-high capacitycapacitor)、超级电容器(ultracapacitor)等。与二次电池相比,超级电容器具有诸如非常长的充放电寿命、高的充放电效率、相对温度改变良好的性能偏差、相对低的电阻以及高速充电等优势,因此,已广泛应用于电车、氢燃料电池车辆、太阳能的电源、诸如不间断电源(UPS)的工业供电等。与此同时,使用超级电容器作为工业电源的装置可能需要高电压,如几十电压到几百电压,因此使用多个具有几个电压的超级电容器串联连接作为电能储存装置。然而,由于多个超级电容器串联连接,由于各单位电池(即各超级电容器)之间的电容偏差、初始电压偏差、漏电流偏差、电阻偏差、随着使用时间容量减小率偏差等,在各单位电池之间会出现电压偏差,并且各电池之间的电压是不均一的。具体地,在各电池的电压超出合适的范围时,电池的寿命缩短,或者电池被损坏,从而使电能储存装置的可靠性低下。为了解决上述问题,已经开发了用于使串联连接的多个超级电容器的各电池之间的电压均衡的各种技术。图5是示意性示出了根据现有技术的用于超级电容器的电压均衡的电能储存装置的不图。如图5所示,在电能储存装置中,在串联连接的电能储存单元I的两端并联地设置旁路电阻5,并且设置与旁路电阻5串联连接以从各电池的两端短路旁路电阻5或者断开旁路电阻5的开关3。尽管未示出,但可以根据类型构造没有开关3的电能储存装置。因此,当各电池I的电压超过设定电压时(即超级电容器I过充电时),开关3接通,以通过旁路电阻5消耗超级电容器I中过充电的电力,由此使过电压放电。因此,需要适宜地保持各电池10的电压范围。

发明内容
然而,如图5所示,在通过根据现有技术的方法执行高速充电时,超级电容器的充电量增加。然而,因为放电量小于充电量,所以电压均衡较慢,并且即使由于过充电而执行放电,由于放电量小于充电量,所以连续地实施超级电容器I的过充电,从而加快超级电容器I的劣化。本发明的目标在于提供一种能够防止电能储存单元(例如超级电容器)由于电能储存单元(例如超级电容器)的单位电池(unit cell)之间的电压不平衡导致的工作停止和发生故障的电压均衡电路。根据本发明的示例性实施方式,提供一种电能储存装置,包括串联连接的多个电 能储存单元(electric energy storage cell);电压检测单元,分别检测各电能储存单元中充电的电压;第一旁路放电单元,与各电能储存单元分别并联连接,并且根据控制信号将电能旁路和放电;第二旁路放电单元,另外地与各电能储存单元分别并联连接,并且根据控制信号旁路电能和使电能另外地放电;控制单元,接收来自电压检测单元的电压信息,确定是否进行控制,并且控制第一旁路放电单元和第二旁路放电单元中的每一个的操作,以均衡电能储存单元的充电电压值。控制单元可以控制连接至相应电能储存单元的第一旁路放电单元,以在从电压检测单元接收到的电压信息值大于等于参考电压时执行放电。控制单元可以控制另外连接的第二旁路放电单元,以在根据第一旁路放电单元的放电而电能储存单元的电压未下降到小于等于放电停止参考电压时执行另外的放电。放电停止参考电压可以是多个电能储存单元的平均充电电压。第一旁路放电单元可以包括开关器件和第一放电电阻。第二旁路放电单元可以包括电压检测器和第二放电电阻。第一旁路放电单元和第二旁路放电单元可以分别包括第一放电电阻和第二放电电阻作为放电装置,第一放电电阻和第二放电电阻中的任一个的电阻值大于另一个的电阻值。第一旁路放电单元可以包括开关器件和第一放电电阻,第二旁路放电单元可以包括电压检测器和第二放电电阻,第一放电电阻的电阻值可以大于第二放电电阻的电阻值。电能储存单元可以是超级电容器电池(supercapacitor cell)。根据本发明的另一示例性实施方式,提供一种在电能储存装置中使用的电压均衡模块,电能储存装置包括串联连接的多个电能储存单元;以及控制单元,接收电能储存单元的电压并确定是否进行控制并执行控制以使电能储存单元的电压值均衡,该电压均衡模块包括电压检测单元,分别检测电能储存单元中的充电电压;第一旁路放电单元,并联连接至电能储存单元,根据控制单元的控制信号将充电电压大于等于参考电压的电能储存单元中充电的电能旁路并执行放电;以及第二旁路放电单元,另外地并联连接至电能储存单元并且根据控制单元的控制信号将其中在第一旁路放电单元放电之后而充电电压未下降到小于等于放电停止参考电压的电能储存单元中充电的电能旁路,并执行另外的放电。第一旁路放电单元可以包括开关器件和第一放电电阻,第二旁路放电单元可以包括电压检测器和第二放电电阻。第一旁路放电单元和第二旁路放电单元可以分别包括第一放电电阻和第二放电电阻作为放电装置,第一放电电阻和第二放电电阻中的任一个的电阻值大于另一个的电阻值。电压均衡模块能够均衡超级电容器电池的电压。根据本发明的另一示例性实施方式,提供一种电能储存装置的电压均衡方法,包括对多个串联连接的电能储存单元充电,并检测各电能储存单元中充电的电压;第一次执行旁路放电,通过操作并联连接至其中检测结果为充电电压未被均衡并且被充电到大于 参考电压的电能储存单元的第一旁路放电单元,以及另外的第二次执行旁路放电,在第一次执行旁路放电之后而电能储存单元的充电电压未下降到小于等于放电停止参考电压时,通过操作另外地并联连接至电能储存单元的第二旁路放电单元。放电停止参考电压可以是多个电能储存单元的平均充电电压。第一旁路放电单元可以包括开关器件和第一放电电阻,在第一次执行旁路放电中,通过根据控制信号接通开关器件并且在第一放电电阻中消耗能量来执行放电。第二旁路放电单元可以包括电压检测器和第二放电电阻,在第二次执行旁路放电中,通过根据控制信号操作电压检测器并且在第二放电电阻中消耗能量来执行放电。第一旁路放电单元和第二旁路放电单元可以分别包括第一放电电阻和第二放电电阻作为放电装置,第一放电电阻和第二放电电阻中的任一个的电阻值大于另一个的电阻值,以在第一次执行旁路放电或第二次执行旁路放电中大幅地执行瞬时放电。 第一旁路放电单元可以包括开关器件和第一放电电阻,并且第二旁路放电单元包括电压检测器和第二放电电阻,第一放电电阻比第二放电电阻具有更大的电阻值,以在第二次执行旁路放电中大幅地执行瞬时放电。电能储存单元可以是超级电容器电池。虽然没有具体地指出为本发明的方面,根据上述技术特征的可行的不同组合的本发明的示例性实施方式可以由下列的具体示例性实施方式支持,并且明显地可以由本领域普通技术人员实施。


图I是示意性示出了根据本发明示例性实施方式的电能储存装置的框图。图2是示意性示出了根据本发明另一示例性实施方式的电能储存装置的电路图。图3是示意性示出了根据本发明另一示例性实施方式的电能储存装置的电路图。图4是示意性示出了根据本发明另一示例性实施方式的电能储存装置的电压均衡方法的流程图。图5是示意性示出了根据现有技术的用于电压均衡的电能储存装置的示图。
具体实施例方式将参照附图描述用于实现上述目标的本发明的示例性实施方式。在描述本发明的示例性实施方式中,相同的参考标号将用于描述相同的部件,并且重复的或使本发明的涵义被限制性解释的附加描述将被省略。应当理解,在本发明中,当仅提及一个元件“连接至”或“耦接至”另一个元件而不是“直接连接至”或“直接耦接至”时,其可以“直接连接至”或“直接耦接至”另一个元件或可以以中间介入其他元件的形式“连接至”或“耦接至”另一个元件。另外,在说明书中,相对空间关系术语“在……上”、“在……上方”、“在……上部”、“在……下方”等应当被理解为处于“直接接触”状态或存在其他元件介于其间的状态,而不是以“直接接触”为目的的。此夕卜,相对空间关系术语“在……上”、“在……上方”、“在……上部”、“在……下方”、“在……下部”等可以用于描述一个元件相对于另一个元件的关系。在该情况下,当作为基础的元件的方向反转或改变时,相对空间关系术语可以包括对应于此的相对条件的方向的概念。虽然在本说明书中使用单数形式,但是其可以包括复数形式,只要其不与本发明的思想相对并且在解释时不相悖或明显地用作不同的含义即可。应当理解,本说明书中使用的“包括”、“具有”、“包含”、“被构造为包括”等并不排 除一个或多个其他特征、要素或其结合的存在或添加。在说明书中,充电的电压意旨电能储存单元(electric energy store cell)中充电或放电的电压或/和在其他情况下电能储存单元的电压的状态,并不被解释为局限于正在充电的电压。首先,将参照附图描述根据本发明示例性实施方式的电能储存装置。图I是示意性示出了根据本发明示例性实施方式的电能储存装置的框图。图2是示意性示出了根据本发明另一示例性实施方式的电能储存装置的电路图。图3是示意性示出了根据本发明另一示例性实施方式的电能储存装置的电路图。下文中,将参照图I至图3描述本发明的示例性实施方式。参照图1,电能储存装置的示例性实施方式被构造为包括电能储存单元10、电压检测单元30、第一旁路放电单元50、第二旁路放电单元70以及控制单元90。本发明的示例性实施方式包括分别并联连接至电能储存单元10的第一旁路放电单元50和第二旁路放电单元70和两个旁路线路。在本发明的示例性实施方式中,构成电压均衡电路的第一旁路放电单元50和第二旁路放电单元70均一地保持电压,以在电能储存装置和电能储存单元10(例如超级电容器)过电压时防止电能储存装置和电能储存单元10 (例如超级电容器)停止工作、故障、爆炸风险等。更详细地描述,电能储存单元10被构造为多个串联连接。电能储存单元10是电能充电装置。该装置的示例可以包括二次电池、超级电容器等。本发明涉及电压均衡,因此作为本发明的示例性实施方式的电能储存单元10的示例,与二次电池相比,超级电容器装置会是更优选的。根据本发明示例性实施方式的超级电容器10被解释为包括现有技术中所有称为超级电容器、超高容量电容器(super-high capacity capacitor)、超级电容器(ultracapacitor)的装置的概念。在超级电容器的概念中,还可以包含电双层电容器或类似电容器。作为示例,电能储存单元10是超级电容器电池。接下来,参照图I至图3,电压检测单元30分别检测各电能储存单元10中充电的电压。作为电压检测单元30,可以使用能够检测电能储存单元10中充电的电压的装置。例如,将电能储存单元10的电压传输到控制单元90的运算放大器(未示出)可以作为电压检测单元30的示例,并且用于传输通过将参考电压与电能储存单元10的电压进行比较所获得的比较信息的比较器(未示出)可以是另一示例。作为示例,运算放大器(未示出)可以用作电压检测单元30。参照图I至图3,第一旁路放电单元50与各电能储存单元10分别并联连接。第一旁路放电单元50根据来自控制单元90的控制信号,旁路电能储存单元10中充电的电能并且使电能放电。参考图2和/或图3,在本发明的另一示例性实施方式中,第一旁路放电单元50被构造为包括开关器件51或51a和第一放电电阻53。参考图3,开关器件51a是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。MOSFET可以以大于诸如BJT、绝缘栅双极晶体管等的开关器件更高的速度进行切换,因此,可以适宜地用作瞬时放电开关。

参考图I至图3,第二旁路放电单元70也与各电能储存单元10分别并联连接。第二旁路放电单元70根据来自控制单元90的控制信号,旁路电能储存单元10中充电的电能并且另外地使电能放电。参考图2,在一个示例中,第二旁路放电单元70被构造为包括开关器件71和第二放电电阻73。在该构造中,开关器件71用于将电流旁路至第二放电电阻73。在一个示例中,第二旁路放电单元70的开关器件71像第一旁路放电单元50—样,可以是MOSFET器件。作为另一示例,用于执行使电流旁路到第二放电电阻73的开关功能的器件或模块,可以是第二旁路放电单元70的开关器件71或71a。在一个示例中,图3的电压检测器71a可以是第二旁路放电单元70的开关器件71。参考图3,在本发明的一个示例性实施方式中,第二旁路放电单元70被构造为包括电压检测器71a和第二放电电阻73。根据电压检测器71a中检测到的电压将输出提供到第二放电电阻73,从而执行开关功能。在本发明的示例性实施方式中,参考图I至图3简单地描述了本发明的示例性实施方式的操作,当在电压检测单元30中监控电能储存单元10(例如超级电容器10)的电压,然后检测到的电压或电压信息达到第一旁路放电单元50的操作值时,例如,根据控制单元90的控制信号,通过操作第一旁路放电单元50(例如,第一旁路放电单元50的开关器件51和开关器件51a,即M0SFET),旁路电流穿过第一放电电阻53。因此,连接至第一旁路放电单元50的电能储存单元10 (例如超级电容器)的电压下降,并且被均衡至剩余的电能储存单元10 (例如超级电容器)的电压,或处于剩余的电能储存单元10的均衡范围之内。在这种情况下,电能储存单元10 (例如超级电容器)中充电的电能量可以大于通过第一旁路放电单兀50放电的量。在这种情况下,本发明的不例性实施方式使充电量大于放电量,从而解决电能储存单元10 (例如超级电容器)被过度充电的问题。在这种情况下,本发明的示例性实施方式,在电能储存单元10 (例如超级电容器10)的电压没有下降到旁路电路操作停止值时,例如,在电能储存单元10的电压(例如超级电容器)连续地上升时,例如,图3中的第二旁路放电单元70、第一旁路放电单元50的开关、或例如电压检测器根据控制单元90的控制进行操作,从而将电流移至第二旁路放电单元70。因此,连接至第一旁路放电单元50和第二旁路放电单元70的电能储存单元10 (例如超级电容器)的电压随着第二旁路放电单元70的附加的放电而下降,并且被均衡至剩余的电能储存单元10 (例如超级电容器)的电压或是在剩余的电能储存单元10的均衡范围内。参考图2和/或图3,将描述本发明的另一示例性实施方式。根据本发明的示例性实施方式,第一旁路放电单元50和第二旁路放电单元70分别包括第一放电电阻53和第二放电电阻73作为放电装置。在这种 情况下,第一放电电阻53和第二放电电阻73的电阻值的比可以根据产品特性来控制。即,第一放电电阻53和第二放电电阻73可以具有同样的电阻值。优选地,在一个示例中,因为在某些情况下需要更快的瞬时充放电,所以第一放电电阻53和第二放电电阻73的任一个的电阻值大于另一个的电阻值。例如,在第二放电电阻73的电阻值较小时,更多的能量消耗在第二放电电阻73中,从而在第二旁路放电单元70中比在第一旁路放电单元50可以更快速地执行放电。SP,即使在第一旁路放电单元50中执行放电时,当电能储存单元10中充电的充电量与放电量相比更多地增加时,可以通过第二旁路放电单元70更快地执行放电。相反,可以在第一旁路放电单元50中更快速地执行放电。在这种情况下,第二旁路放电单元70仅仅用来增加第一旁路放电单元50的放电容量,并且第一旁路放电单元50执行主要的放电。例如,在需要执行非常快速的放电处理时,可以应用该电能储存装置。优选地,通过使第二放电电阻73的电阻值小于第一放电电阻53的电阻值,在第二旁路放电单元70中更快速地执行放电。电能储存装置可以认为是更合适的。在需要高速充放电的应用中,通过使第二放电电阻73的电阻值小于第一放电电阻53的电阻值,大电流可以流过第二放电电阻73。因此,电能储存装置适于高速充电和高速放电两个方面。参考图3描述本发明的示例性实施方式,第一旁路放电单元50被构造为包括开关器件51和第一放电电阻53,并且第二旁路放电单元70被构造为包括电压检测器71a和第二放电电阻73。作为不例,第一放电电阻53的电阻值大于第二放电电阻73电阻值。因此,在电能储存单元10中充电的电能量大于从第一旁路放电单元50中放电的能量时,可以通过第二旁路放电单元70更快速地执行放电。将再次参考图I描述控制单元90的构造。控制单元90接收来自电压检测单元30的电压信息并且确定是否进行控制。在这种情况下,控制单元90控制第一旁路放电单元50的操作或者控制分别连接至各电能储存单元10的第一旁路放电单元50和第二旁路放电单元70的每一个的操作,从而使电能储存单元10的充电电压值均衡。根据本发明的示例性实施方式,如果确定为从电压检测单元30接收到的电压信息大于等于参考电压,则控制单元90通过控制连接至相应电能储存单元10的第一旁路放电单元50来使电能放电。在这种情况下,在一个示例中,参考电压可以是多个电能储存单元10的平均充电电压。在另一示例中,参考电压可以是多个电能储存单元10的电压中的最低电压,或者参考电压可以是最低电压上增加预定范围的电压。为了满足电能储存装置的目的,当在合适的限度(tolerance)范围内执行均衡时,本领域的普通技术人员可以设定合适的参考电压以满足其目的。此外,根据本发明的示例性实施方式,在通过第一旁路放电单元50的放电而未使电能储存单元10的电压下降到小于等于放电停止参考电压时,控制单元90通过控制另外连接的第二旁路放电单元70来执行另外的放电。在这种情况下,在一个示例中,多个电能储存单元10的平均充电电压成为放电停止参考电压。为了满足电能储存装置的目的,在合适的限度范围内执行均衡时,本领域的普通技术人员可以设置合适的放电停止参考电压,以满足其目的。接下来,将描述根据本发明示例性实施方式的电能储存装置中使用的电压均衡模块。在描述根据本发明示例性实施方式的电压均衡模块中,将参考图I至图3描述上述电能储存装置的示例性实施方式。因此,可以根据在上述电能储存装置的示例性实施方式中描述的构造的可能组合进行修改,并且该修改包含在根据本发明示例性实施方式的电压均衡模块的示例性实施方式中。在这种情况下,在上述电能储存装置的示例性实施方式中,任何重复的描述可以省略。将参考图I至图3描述应用于电能储存装置的电压均衡模块。根据本发明示例性实施方式的电压均衡模块应用于电能储存装置,其包括串联连接的多个电能储存单元10以及接收多个电能储存单元10的电压信息、确定是否进行控制并执行控制以使电能储存单元10的电压值均衡的控制单元90。在这种情况下,根据本发明示例性实施方式的电压均衡模块被构造为包括电压检测单元30、第一旁路放电单元50、第二旁路放电单元70。在该构造中,根据本发明示例性实施方式的电压均衡模块将使超级电容器电池的电压均衡。 在本发明的示例性实施方式中,电压检测单元30检测电能储存单元10中充电的电压。而且,第一旁路放电单元50并联连接至电能储存单元10。在这种情况下,第一旁路放电单元50根据来自电能储存装置的控制单元90的控制信号旁路其中充电电压大于等于参考电压的电能储存单元10中充电的电能,并执行放电。此外,根据本发明的另一示例性实施方式,第一旁路放电单元50被构造为包括开关器件51、开关器件51a和第一放电电阻53。在这种情况下,开关器件51和开关器件51a可以是MOSFET。而且,第二旁路放电单元70还并联连接至电能储存单元10。在这种情况下,第二旁路放电单元70根据控制单元90的控制信号旁路其中第一旁路放电单元50放电之后而充电电压未下降到小于等于放电停止参考电压的电能储存单元10中充电的电能,并执行另外的放电。根据本发明的一个示例性实施方式,第二旁路放电单元70被构造为包括电压检测器71a和第二放电电阻73。此外,描述本发明的另一示例性实施方式,第一旁路放电单元50和第二旁路放电单元70分别包括第一放电电阻53和第二放电电阻73作为放电装置。在这种情况下,第一放电电阻53和第二放电电阻73中的任一个的电阻值大于另一个的电阻值。更优选地,通过使第二放电电阻73的电阻值小于第一放电电阻53的电阻值,可以在第二旁路放电单元70中更快速地执行放电。接下来,将参考附图描述根据本发明示例性实施方式的电能储存装置或/和电压均衡模块的操作以及根据本发明示例性实施方式的电能储存装置的电压均衡方法。将参考图4描述根据本发明示例性实施方式的电能储存装置的电压均衡方法;参考图I至图3已经描述了电能储存装置或/和电压均衡模块的示例性实施方式。因此,上述电能储存装置或/和电压均衡模块的本发明的示例性实施方式中的重复描述部分可以省去。图4是示意性示出了根据本发明另一示例性实施方式的电能储存装置的电压均衡方法的流程图。参考图4,根据本发明示例性实施方式的电能储存装置的电压均衡方法被构造为包括充电和检测(S100)、第一次执行旁路放电(S300 )、第二次执行旁路放电(S500 )。详细地,在充电和检测(S100)中,串联连接的多个电能储存单元10被充电。在这种情况下,检测各电能储存单元10中充电的电压。根据本发明的示例性实施方式,电能储存单元10是超级电容器电池。接下来,描述第一次执行旁路放电(S300),作为在充电和检测(S100)的检测结果,当充电电压不均衡并且存在被充电到大于等于参考电压的电能储存单元100时,并联连接至相应电能储存单元10的第一旁路放电单元50操作,然后执行放电。此外,根据本发明的另一示例性实施方式,第一旁路放电单元50被构造为包括开关器件51和第一放电电阻53。在该构造中,在第一次执行旁路放电(S300)中,通过根据控 制信号接通开关器件51并在第一放电电阻53中消耗能量来执行放电。而且,在第一次执行旁路放电(S300)执行放电之后,描述图4的第二次执行旁路放电(s500),当电能储存单元10的充电电压在第一次执行旁路放电之后未下降到小于等于放电停止参考电压时,使另外并联连接至相应电能储存单元10的第二旁路放电单元70操作以执行另外的放电。此外,根据本发明的示例性实施方式,放电停止参考电压是多个电能储存单元10的平均充电电压。此外,根据本发明的示例性实施方式,第二旁路放电单元70被构造为包括电压检测器71a和第二放电电阻73。在该构造中,在第二次执行旁路放电,通过根据控制信号操作电压检测器71a并且在第二放电电阻73中消耗能量来执行放电。将描述根据本发明的方法的另一示例性实施方式。根据本发明的示例性实施方式,第一旁路放电单元50和第二旁路放电单元70包括第一放电电阻53和第二放电电阻73作为放电装置。在这种情况下,第一放电电阻53和第二放电电阻73中的任一个的电阻值大于另一个的电阻值。因此,在第一次执行旁路放电或第二次执行旁路放电(S300和S500)中,执行瞬时放电。根据本发明的另一示例性实施方式,第一旁路放电单元50被构造为包括开关器件51和第一放电电阻53,并且第二旁路放电单元70被构造为包括电压检测器71a和第二放电电阻73。在这种情况下,第一放电电阻53比第二放电电阻73具有更大的电阻值。因此,在第二次执行旁路放电中,执行瞬时放电。如上所阐述的,本发明的示例性实施方式可以提供能够防止由于超级电容器的单位电池之间的电压不平衡导致超级电容器停止工作和电能储存单元故障的电压均衡电路以及电压均衡方法。本发明的示例性实施方式包括两个旁路线路以根据电能储存单元(例如超级电容器)的电压将旁路电流仅仅移至第一旁路线路或移至第一旁路线路和第二旁路线路,从而高效地执行电压均衡。即,本发明的示例性实施方式与现有技术相比,能更快速地实现电压均衡,从而增强电能储存装置或电能储存单元(例如超级电容器)的可靠性。此外,本发明的示例性实施方式在使第二旁路电阻比第一旁路电阻小时能够通过第二旁路线路快速地移动大量电流,从而大大地增加电能储存单元(例如超级电容器)的电压,由此比现有技术时间上更早地稳定电压并提高电能储存单元(例如超级电容器)的可靠性。显然,本技术领域的普通技术人员可以从根据本发明示例性实施方式的各个构造中推导出根据本发明的各示例性实施方式直接阐述的各种效果。示意性地提供附图以及上述示例性实施方式以帮助本发明所属技术领域的普通技术人员进行理解。因此,在不背离本发明的实质特征的前提下,可以以修改的形式实施本 发明的各个示例性实施方式。此外,本发明的范围应根据权利要求来解释,并且包括本领域普通技术人员做出的各种修改、替换以及等同。
权利要求
1.一种电能储存装置,包括 串联连接的多个电能储存单元; 电压检测单元,分别检测各所述电能储存单元中的充电后电压; 第一旁路放电单元,与各所述电能储存单元分别并联连接,并且根据控制信号将充电后电能芳路和放电; 第二旁路放电单元,另外地与各所述电能储存单元分别并联连接,并且根据控制信号芳路电能和使电能另外地放电;以及 控制单元,接收来自所述电压检测单元的电压信息,确定是否进行控制,并且控制所述第一旁路放电单元和所述第二旁路放电单元中的每一个的操作,以均衡各所述电能储存单元的充电后电压值。
2.根据权利要求I所述的电能储存装置,其中,所述控制单元控制连接至相应电能储存单元的第一旁路放电单元,以在从所述电压检测单元接收到的所述电压信息值大于等于参考电压时执行放电。
3.根据权利要求2所述的电能储存装置,其中,所述控制单元控制另外连接的所述第二旁路放电单元,以在根据所述第一旁路放电单元的放电而所述电能储存单元的电压未下降到小于等于放电停止参考电压时执行另外的放电。
4.根据权利要求3所述的电能储存装置,其中,所述放电停止参考电压是多个所述电能储存单元的平均充电后电压。
5.根据权利要求I所述的电能储存装置,其中,所述第一旁路放电单元包括开关器件和第一放电电阻。
6.根据权利要求I所述的电能储存装置,其中,所述第二旁路放电单元包括电压检测器和第二放电电阻。
7.根据权利要求I所述的电能储存装置,其中,所述第一旁路放电单元和所述第二旁路放电单元分别包括第一放电电阻和第二放电电阻作为放电装置,以及 所述第一放电电阻和所述第二放电电阻中的任一个的电阻值大于另一个的电阻值。
8.根据权利要求7所述的电能储存装置,其中,所述第一旁路放电单元包括开关器件和所述第一放电电阻, 所述第二旁路放电单元包括电压检测器和所述第二放电电阻,以及 所述第一放电电阻的电阻值大于所述第二放电电阻的电阻值。
9.根据权利要求I所述的电能储存装置,其中,所述电能储存单元是超级电容器电池。
10.一种在电能储存装置中使用的电压均衡模块,所述电能储存装置包括串联连接的多个电能储存单元;以及控制单元,接收所述电能储存单元的电压,并确定是否进行控制并执行控制以使所述电能储存单元的电压值均衡,所述电压均衡模块包括 电压检测单元,分别检测各所述电能储存单元中的充电后电压; 第一旁路放电单元,并联连接至所述电能储存单元,根据所述控制单元的控制信号将所述充电后电压大于等于参考电压的所述电能储存单元中充电后电能旁路,并执行放电;以及 第二旁路放电单元,另外地并联连接至所述电能储存单元并且根据所述控制单元的控制信号将其中在所述第一旁路放电单元放电之后而所述充电后电压未下降到小于等于放电停止参考电压的所述电能储存单元中的充电后电能旁路,并因此执行另外的放电。
11.根据权利要求10所述的电压均衡模块,其中,所述第一旁路放电单元包括开关器件和第一放电电阻,以及 所述 第二旁路放电单元包括电压检测器和第二放电电阻。
12.根据权利要求10所述的电压均衡模块,其中,所述第一旁路放电单元和所述第二旁路放电单元分别包括第一放电电阻和第二放电电阻作为放电装置,以及 所述第一放电电阻和所述第二放电电阻中的任一个的电阻值大于另一个的电阻值。
13.根据权利要求10所述的电压均衡模块,其中,所述电压均衡模块均衡超级电容器电池的电压。
14.一种电能储存装置的电压均衡方法,包括 对多个串联连接的电能储存单元充电,并检测各所述电能储存单元中的充电后电压; 通过操作并联连接至其中检测结果为充电后电压未被均衡并且被充电到大于参考电压的所述电能储存单元的第一旁路放电单元而第一次执行旁路放电,以及 在第一次执行旁路放电之后所述电能储存单元的充电后电压未下降到小于等于放电停止参考电压时,通过操作另外并联连接至所述电能储存单元的第二旁路放电单元而第二次执行另外的旁路放电。
15.根据权利要求14所述的电压均衡方法,其中,所述放电停止参考电压是多个所述电能储存单元的平均充电后电压。
16.根据权利要求14所述的电压均衡方法,其中,所述第一旁路放电单元包括开关器件和第一放电电阻,以及 在第一次执行旁路放电中,通过根据所述控制信号接通所述开关器件并且在所述第一放电电阻中消耗能量来执行放电。
17.根据权利要求14所述的电压均衡方法,其中,所述第二旁路放电单元包括电压检测器和第二放电电阻,以及 在第二次执行旁路放电中,通过根据所述控制信号操作所述电压检测器并且在所述第二放电电阻中消耗能量来执行放电。
18.根据权利要求14所述的电压均衡方法,其中,所述第一旁路放电单元和所述第二旁路放电单元分别包括第一放电电阻和第二放电电阻作为放电装置,以及 所述第一放电电阻和所述第二放电电阻中的任一个的电阻值大于另一个的电阻值,以在第一次执行旁路放电或第二次执行旁路放电中大幅地执行瞬时放电。
19.根据权利要求18所述的电压均衡方法,其中,所述第一旁路放电单元包括开关器件和第一放电电阻,所述第二旁路放电单元包括电压检测器和第二放电电阻,以及 所述第一放电电阻比所述第二放电电阻具有更大的电阻值,以在第二次执行旁路放电中大幅地执行瞬时放电。
20.根据权利要求14所述的电压均衡方法,其中,所述电能储存单元是超级电容器电池。
全文摘要
本发明公开了电能储存装置、电压均衡模块以及电压均衡方法。该电能储存装置包括串联连接的多个电能储存单元;电压检测单元,分别检测各电能储存单元中充电的电压;第一旁路放电单元,与各电能储存单元分别并联连接,并且根据控制信号将电能旁路和放电;第二旁路放电单元,另外地与各电能储存单元分别并联连接,并且根据控制信号旁路电能和使电能另外地放电;控制单元,接收来自电压检测单元的电压信息,确定是否进行控制,并且控制第一旁路放电单元和第二旁路放电单元中的每一个的操作,以均衡电能储存单元的充电电压值。
文档编号H02J7/00GK102868231SQ20121023801
公开日2013年1月9日 申请日期2012年7月9日 优先权日2011年7月8日
发明者郑永学, 郑玄喆, 金倍均, 尹灿 申请人:三星电机株式会社
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