用于电池组的均衡设备的制作方法

用于电池组的均衡设备的制作方法
【专利摘要】用于均衡串联连接的电池单元(BC1到BCn)的电压的均衡设备，包括均衡开关(N1、P1)、电阻器(R4)、以及控制电路(21)。每个均衡开关具有插入到对应的电池单元的端子之间的通电端子。当不小于阈值电压的控制电压被施加在均衡开关的控制端子之间时，通电端子之间的电流路径导通。每个电阻器被连接在对应的均衡开关控制端子之间。控制电路根据提供给每个电池单元的均衡信号，转换均衡执行状态和均衡停止状态。在执行状态中，控制电路传递电流通过对应的电阻器，以产生不小于阈值电压的控制电压。在停止状态，控制电路促使对应的电阻器产生小于阈值电压的控制电压。
【专利说明】用于电池组的均衡设备

【技术领域】
[0001]本公开涉及用于包括串联连接的多个电池单元的电池组的均衡设备。

【背景技术】
[0002]安装在电动机操作的车辆，例如电动车辆(EV)或者混合动力车辆(HV)上用于提供电力给车辆的电动机的电池，需要高电压，例如大约300V。出于这个原因，电池被配置为包括串联连接的多个电池单元的电池组，其中每个电池单元具有几伏特的单元电压。近几年广泛被使用的锂离子电池单元具有高单元电压。因此，当电池组使用锂离子电池单元建造时，在电池组中的电池单元的总数量可以减少，以便电池组的尺寸可以减少。
[0003]然而，如果每个电池单元不是在预定的单元电压范围内使用(在它的最小有效电压和它的最大有效电压之间)可能发生以下的困扰，例如显著的电池单元容量减少，以及在电池单元中的异常热量产生。进一步地，如果电池单元由于它们的容量变化而具有不同的单元电压，那么电池组有关于其目标电压的电压错误将会变大。出于这个原因，需要一种用于监控电池单元电压并且均衡电压的均衡设备。对应于US 2013/0162213的JP-A-2012-23848公开了具有提供给每个电池单元的均衡开关的均衡设备。
[0004]除了均衡开关，常规均衡设备具有电平移动电路，其被提供给每个均衡开关并且运行于由邻近多个电池单元的电压产生的电源电压。电平移动电路从低电位端累积到高电位端。均衡设备施加驱动电压，其例如按照相对于接地电位输入的均衡信号，在均衡开关的控制电压之间，被电平移动到高电位端。
[0005]在常规的均衡设备中，如果连接均衡设备和电池组的连接器断开连接，或者如果电源电压或者控制电路(其接收均衡信号并且将均衡信号提供给电平移动电路)的接地电位丢失，那么电平移动电路的运行变成未定义的，即驱动电压变成未定义的。其结果是，均衡的运行变成未定义的。


【发明内容】

[0006]考虑到以上内容，本公开的目标是:提供即使当电位是未定义的或者在控制均衡开关的控制电路中的电源电压丢失时，能够稳定保持均衡开关为关闭的电池组均衡设备。
[0007]根据本公开的方面，一种均衡设备被用于均衡电池组的η个电池单元的单元电压，其中η是正整数。电池单元以以下方式串联连接:第(k+Ι)电池单元的第一端子被连接到第k电池单元的的第二端子，其中k是小于η的正整数。均衡设备包括均衡开关、电阻器、以及控制电路。每个均衡开关被提供给电池单元中对应的一个。每个均衡开关具有通电端子、控制端子、以及阈值电压。在通电端子之间的电流路径被插入到对应电池单元的第一端子和第二端子之间。当不小于阈值电压的控制电压被施加在控制端子之间时，电流路径导通。每个电阻器被连接在均衡开关中的对应的一个的控制端子之间。控制电路按照提供给每个电池单元的均衡信号，转换均衡执行状态和均衡停止状态。在均衡执行状态中，控制电路对应于均衡信号，通过传递电流通过提供给电池单元的电阻器，产生不小于阈值电压的控制电压。在均衡停止状态，控制电路对应于均衡信号促使提供给电池单元的电阻器产生小于阈值电压的控制电压。

【专利附图】

【附图说明】
[0008]通过以下【具体实施方式】并参考附图，本公开的上述和其他目标、特征和优点将变得更加明显。在附图中:
[0009]图1是均衡系统的示意图，包括按照本公开的第一实施例的均衡设备；
[0010]图2是均衡设备的部分详细视图；
[0011]图3是均衡设备的状态转变图；
[0012]图4是锂二次电池单元的特性图；
[0013]图5A、5B、5CjD、5E、以及5F是根据本公开的第二实施例的开关电路和恒定电流电路的不意图；
[0014]图6是根据本公开的第三实施例的控制电路和它的外围电路的示意图；
[0015]图7是根据本公开的第四实施例的控制电路和它的外围电路的示意图；以及
[0016]图8是根据本公开的第五实施例的控制电路和它的外围电路的示意图。

【具体实施方式】
[0017]以下参照附图描述了本公开的实施例，其中相同或者相似的数字指代相同或相似的部分。
[0018](第一实施例)
[0019]参考图1至4描述了本公开的第一实施例。在图1和2中显示的集成电路(IC)Il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安装在电动机操作的车辆上，其具有电动机并且能够通过电动机行进，例如电动车辆(EV)或者混合动力车辆(HV)。电池组12向电动机提供电力。
[0020]在电池组12中，电池单元BCl到BCn以以下方式串联连接:第k电池单元BCk(k =1，...，n-1)的正端子(作为第二端子)被连接到第(k+Ι)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具有串联连接的八十个锂二次电池单元(即η = 80)，并且每个锂二次电池单元具有3.6V的单元电压。
[0021]如在图1和2中显示的，稳压二极管Dl被连接到电池单元BCi (i = 1，...，η)的正和负端子之间。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和Tip之间。当电压被均衡时，电阻器Rl和R2工作以限制放电电流并且与电容器Cl 一同工作作为过滤电路。
[0022]电池单元BCl的负端子被连接到参考电位。例如，根据第一实施例，参考电位是接地电位。稳压二极管D2被连接在电池单元BCn的正端子和接地电位之间。电池单元BCn的正端子通过电阻器R3连接到ICll的电源端子Tp。电阻器C2被连接在电源端子Tp和接地电位之间。电阻器R3和电容器C2 —同工作作为过滤电路。在ICll内，电源端子Tp通过电源线13和开关14连接到电源电路(在图1中表示为“PS”)15。电源电路15产生电源电压VdcL
[0023]ICll具有均衡开关(在图1中表示为“ESW”)，其被提供给每个电池单元BCl到BCn。提供给电池单元BCl到BCn的一半的每个的均衡开关是N-通道MOS晶体管，并且提供给电池单元BCl到BCn的剩下一半的每个的均衡开关是P-通道MOS晶体管。特别的，被将N-通道MOS晶体管NI提供给位于低电位端的电池单元BCl到BCn/2的每个作为均衡开关，并且将P-通道MOS晶体管Pl提供给位于高电位端的电池单元BCn/2+l到BCn的每个作为均衡开关。晶体管N1、Pl的漏极和源极对应于通电端子，并且晶体管N1、Pl的栅极和源极对应于控制端子。如在图1和2中显示的，在晶体管N1、P的通电端子之间的电流路径被插入到对应的电池单元的正和负端子之间。如稍后详细描述的，当不小于晶体管N1、P的阈值电压的控制电压被施加到晶体管N1、P1的控制端子之间时，电流路径道导通。
[0024]晶体管R4连接在晶体管N1、P1的栅极和源极之间。开关电路16和恒定电流电路17的串联电路被连接到晶体管Pl的栅极和接地电位之间。同样地，将开关电路16和恒定电流电路17的串联电路提供给晶体管NI。对于晶体管NI的情况，为了促使恒定电流电路17的输出电流在电源线13处转向并流过电阻器R4，电阻器R5被连接到电源线13和开关电路16之间，并且恒定电流电路18和P-通道MOS晶体管Px被连接到电源线13和晶体管NI的栅极之间。或者，电流镜电路可以被用于促使恒定电流电路17的输出电流转向。
[0025]信号产生电路19(在图1中表示为“SG”)接收来自位于ICll外面的微计算机(在图1中表示为“MIC”)20的启用信号和均衡信号。启用信号指示了均衡过程是否被启用或者停用。均衡信号指示了哪个电池单元BCi将被放电并且也指示了放电时间，在这一时间内指示的电池单元BCi将被放电。在将来自电源电路15的电源电压Vdd提供给信号产生电路19的时间期间，信号产生电路19基于启用信号和均衡信号，输出电流控制信号给每个开关电路16，因此执行均衡过程以均衡电池组12的电池单元BCl到BCn的电压。
[0026]开关电路16、恒定电流电路17、以及信号产生电路19组成控制电路21。当电流控制信号处于打开级别时(例如，高级别)，开关电路16被打开，而当电路控制信号处于关级别时(例如，低级别)，开关电路16被关闭。当开关电路16由打开级别的电流控制信号打开时，电流流过电阻器R4以便提供给电池单元BCi的对应的晶体管NI或者Pl可以被打开。ICll和微计算机20组成用于监控电池组12的电控制单元(ECT)。
[0027]电阻器R4除了连接在晶体管NI的栅极和源极之间外，还连接在N-通道MOS晶体管N2的漏极和源极之间。类似的，电阻器R4除了连接在晶体管Pl的栅极和源极之间外，还连接在P-通道MOS晶体管P2的漏极和源极之间。晶体管N2、P2由电平移动电路(表示为“LS”)22输出的驱动电压驱动。电平移动电路22被提供给每个电池单元BCi并且组成驱动电路23。
[0028]每个电平移动电路22运行在由包括电池单元BCi的邻近四个电池单元的串联电路产生的电源电压上。例如,提供给电池单元BCn的电平移动电路22运行在四个电池单元BCn-3、BCn-2、BCn-1、以及BCn的单元电压上，并且提供给电池单元BCl的电平移动电路22工作在四个电池单元BC1、BC2、BC3、以及BC4的单元电压上。
[0029]每个电平移动电路22具有所谓的“交叉锁存”配置。例如，如在图2中显示的，P-通道MOS晶体管P3和N-通道MOS晶体管N3的串联电路，在ICll的端子Tnp和端子Tn-3m之间并联到P-通道MOS晶体管P4和N-通道MOS晶体管N4的串联电路。晶体管P3的栅极被连接到晶体管P4的漏极，并且晶体管P4的栅极被连接到晶体管P3的漏极。
[0030]晶体管P3和N3的漏极被一起连接到提供给电池单元BCn的晶体管P2的栅极，以提供驱动电压。晶体管P4和N4的漏极连接在一起，并且驱动电压的反向电压出现在晶体管P4和N4的晶体管的漏极。由提供给邻近低电位端上的电池单元BCn的电池单元BCn-1的电平移动电路22输出的驱动电压，被作为驱动信号提供给晶体管N4的栅极。由提供给电池单元BCn-1的电平移动电路22输出的驱动电压的反向电压被提供给晶体管N3的栅极。
[0031]提供给电池单元BCnl、BCn-2、...、BC2的电平移动电路22被以如上对于提供给电池单元BCn的电平移动电路22相同的方式配置。因此，当信号产生电路19输出打开-驱动信号到提供给电池单元BCl的电平移动电路22时，打开-驱动信号按顺序传播到邻近的电平移动电路22，以便所有的晶体管N2和P2被立即打开。相反，当信号产生电路19输出关闭-驱动信号到提供给电池单元BCl的电平移动电路22时，关闭-驱动信号按顺序传播到邻近的电平移动电路22，以便所有的晶体管N2和P2被立即关闭。
[0032]接下来，以下进一步参考图3和4描述了第一实施例。根据车辆系统的状态，在正确的时刻微计算机20执行针对电池组12的均衡过程。如在图3中显示的，当车辆处于正常模式或者处于均衡模式时，微计算机20保持电源(PS)信号处于打开级别。正常模式是这样一种模式:车辆的点火(IG)开关是打开的以便电池组12可以提供电力给车辆的电动机。均衡模式是紧接着IG开关被关闭之后的模式。当PS信号处于打开级别时，ICll的开关14被打开以便电源电压Vdd可以被产生。因此，ICll的内部电路变得可运行。当均衡模式结束时，车辆系统转换到待机模式(即，暗电流模式)以节省电池组12的耗电。当车辆系统处于待机模式时，微计算机20将PS信号保持在关闭级别。当PS信号处于关闭级别时，ICll的开关14被关闭，以便电源电压Vdd可以丢失。
[0033]在正常模式和待机模式中，从微计算机20传输到ICll的启用信号指示了均衡过程被停用。此时，从微计算机20传输到ICll的均衡信号指示没有电池单元将被放电，如在图3中表示为“关闭”。因此，ICll停止了在正常模式和在待机模式中的均衡过程。也就是，在正常模式和待机模式中，ICll作为均衡设备处于均衡停止状态。
[0034]在正常模式中，信号产生电路19基于启用信号，向所有电池单元BCl到BCn中的每个的开关电路16输出关闭级别的电流控制信号。因此开关电路16被关闭，以便恒定电流电路17的输出电流不能流过电阻器R4。同时，由于晶体管N1、Pl的栅源电压作为均衡开关的控制电压，变得小于晶体管N1、Pl的阈值电压Vth，晶体管N1、Pl被关闭。因此，电阻器R4可以具有保持均衡开关关闭的功能。
[0035]进一步的，在正常模式中，信号产生电路19输出打开-驱动信号。此时，驱动电路23的电平移动电路22在晶体管N2、P2的栅极和源极之间施加打开-驱动电压。因此，晶体管N2、P2被立即打开以便晶体管N1、Pl的栅极和源极之间的阻抗可以被减少。因此，即使当噪声进入ICll时，晶体管N1、Pl的栅源电压保持小于阈值电压Vth，以便防止误打开晶体管N1、P1。
[0036]相反，在待机模式中，当PS信号改变到关闭级别时，ICll的电源电压Vdd丢失，以便ICll变成未定义的。也就是，输出到开关电路16的电流控制信号的级别变成未定义的，并且输出到电平移动电路22的驱动信号的级别变成未定义的。由于电源电压Vdd丢失，电源控制信号不被保持在打开级别。其结果是，恒定电流电路17停止输出电流并且没有电流流经电阻器R4。因此，电阻器R4将晶体管N1、P1的电位钳制在它的源电位，以便晶体管N1、Pl被保持关闭。
[0037]当驱动信号变成未定义的时，电平移动电路22的运行因此变成未定义的。然而，尽管关闭的晶体管N2、P2不影响均衡过程，打开的晶体管N2、P2可以具有保持晶体管N1、Pl关闭的功能。也就是说，驱动电路23和晶体管N2、P2具有关闭晶体管N1、P1的功能，但是不具有打开晶体管N1、Pl的功能。因此，在待机模式中，晶体管N1、P1稳定地保持关闭，以便ICll可以稳定地保持在均衡停止状态。
[0038]尽管在附图中没有显示，ICll检测电池单元BCl到BCn的单元电压并且传输指示了检测的单元电压的检测值给微计算机20。微计算机20基于接收的检测值监控单元电压是否相等并且落在预定的电压范围内(作为安全运行范围)。微计算机20识别至少一个电池单元，其单元电压高于其他电池单元的单元电压，并且需要被均衡到其他电池单元的单元电压。进一步地，微计算机20判定放电时间，在这期间识别的电池单元需要被放电以均衡识别的电池单元的单元电压到其他电池单元的单元电压。如果微计算机20识别了多个电池单元，其单元电压高于其他电池单元的单元电压，那么微计算机20单独判定识别的电视单元中的每个的放电时间。
[0039]在均衡模式中，微计算机20将启用信号传输到IC11，所述启用信号指示了均衡过程已启用并且所述均衡信号指示了将被放电的识别的电池单元以及识别的电池单元BCi在此期间将被放电的放电时间。信号产生电路19基于均衡信号，执行均衡过程。因此，ICll处于均衡执行状态。关于充电状态(SOC)以及单元电压，锂二次电池单元具有在图4中显示的特性。为了安全地使用锂二次电池单元，而且提高其寿命，需要控制锂二次电池单元的充电和放电，以便锂二次电池单元的单元电压可以降到其最小有效电压和其最大有效电压之间的安全运行范围之内。微计算机20产生均衡信号，以便电池单元BCi的单元电压可以落在安全操作范围之内。
[0040]信号产生电路19输出关闭-驱动信号，以便提供给电池单元BCl到BCn的晶体管N2和P2可以被立即关闭。信号产生电路19输出打开级别的电流控制信号到提供给将要放电的电池单元的开关电路16，同时输出关闭级别的电流控制信号到提供给将不放电的电池单元的开关电路16。
[0041]当开关电路16被打开时，恒定电流电路17的输出电流流经电阻器R4。在此时，晶体管N1、P1的栅源电压作为均衡开关的控制电压，增大至不低于晶体管N1、P1的阈值电压Vth。因此，提供给将被放电的电池单元的晶体管N1、Pl被立即打开。其结果是，充电电流从将被放电的电池单元流出经过电阻器R2、晶体管NI或P1、以及电阻器R1。因此，将被放电的电池单元的容量减少，并且将被放电的电池单元的单元电压减少。当单独的放电时间过去后，信号产生电路19将关闭级别的电流控制信号输出至提供给将被放电的电池单元的开关电路16。
[0042]如上所述，根据第一实施例，每当车辆的IG开关被关闭，则作为均衡设备的ICll通过放电控制的手段，为电池组12执行均衡过程。因此，可以阻止电池组12的容量的显著减小、电池组12中的异常热量产生、以及电池组12的关于它的目标电压的输出电压的错误。进一步，当电池组12被充电时，ICll可以通过充电控制的手段，通过打开提供给不需要充电的电池单元的均衡开关，为电池组12执行均衡过程。
[0043]当由电流流经电阻器R4而产生的均衡开关的栅电压(作为控制电压)增大到不小于阈值电压Vth时,作为均衡开关的晶体管N1、PI被打开。因此,晶体管N1、N2在没有电流流经电阻器R4的条件下可以平稳地保持关闭，例如，当连接ICll和电池组12的连接器被断开连接时，当车辆系统改变至待机模式以便ICll的电源电压Vdd能够被中断时，等等。
[0044]在均衡开关的控制电压由电平移动产生的常规配置中，由于电池电源处于较高电位侧，电平移动电路的累加的数量较大。其结果是，需要大的布局尺寸。相反，根据第一实施例，使用开关电路16和恒定电流电路17的串联电路构造:用于通过将电流经过电阻器R4传递而产生均衡开关的控制电压的控制电路21。在这样的方式下，减少了元件的数量，并且相应地减少了布局尺寸。
[0045]晶体管N2、P2连接在晶体管N1、P1的栅极和源极之间。当通过打开-驱动电压打开晶体管N2、P2时，在晶体管N1、P1的栅极和源极之间的阻抗减少。因此，抗干扰度增强，以便能够阻止发生故障。晶体管N2、P2不具有打开均衡开关的功能。因此，即使当连接器的断开连接或电源电压Vdd的中断发生时，也能保证晶体管N1、P1保持关闭。
[0046]电平移动电路22被提供给每个电池单元BCl到BCn。通过电平移动驱动信号，同时将驱动电压输出至晶体管N2，提供给电池单元BCl的电平移动电路22从信号产生电路19接收驱动信号并且将驱动信号传输至提供给电池单元BC2的邻接电平移动电路22。通过这种方式，由于驱动信号按顺序传播经过所有的电平移动电路22，所有的晶体管N2、P2可以被立即打开或关闭。
[0047](第二实施例)
[0048]以下参考图5A-5F描述了本公开的第二实施例。图5A-5D显示了开关电路16的示例，而图5E和5F显示了恒定电流电路17的几个示例。在图5A的示例中，使用N-通道MOS晶体管作为开关电路16。在图5B的示例中，使用NPN晶体管作为开关电路16。在图5C的示例中，尽管使用N-通道MOS晶体管作为开关电路16，开关电路16和恒定电流电路17被以与图5A中显示的相反的顺序连接。在图的示例中，尽管使用NPN晶体管作为开关电路16，开关电路16和恒定电流电路17被以与图5B中显不的相反的顺序连接。
[0049]在图5E中显示的示例中，恒定电流电路17被配置以便恒定电流源24的输出电流能够由NPN晶体管25、26构造的电流镜像电路转向。或者，晶体管25、26能够被N-通道MOS晶体管代替。晶体管25与开关电路16并联连接。在图5E中，开关电路16是N-通道MOS晶体管，并且电流控制信号的反向信号被输入至MOS晶体管的栅极。
[0050]在图5F的示例中，恒定电流电路17包括操作放大器27、N-通道MOS晶体管28、电阻器29、以及参考电压电路30，而开关电路16包括第一开关16a和第二开关16b。当电流控制信号处于打开级别时，第一开关16a转换至参考电压电路30端。相反，当电流控制信号处于关闭级别时，第一开关16a转换至接地电位端。第二开关16b被连接到操作放大器27的输出端子和接地电位之间。在图5F中，第二开关16b是N-通道MOS晶体管。当电流控制信号处于打开级别时，恒定电流电路17输出由参考电压电路30的参考电压除以电阻器29的电阻而计算出的恒定电流。第二开关16b不是必要的并且可以根据需要被省略。
[0051](第三实施例)
[0052]以下参考图6描述了本公开的第三实施例。根据第三实施例，控制电路21包括可变恒定电流电路31，而不是在图1中显示的开关电路16和恒定电流电路17。当电流控制信号处于打开级别时，可变恒定电流电路31输出第一恒定电流II，并且当电流控制信号处于关闭级别时，输出第二恒定电流12。第二恒定电流12充分地小于第一恒定电流II。
[0053]在此情况下，满足下面的公式(I)和(2)。
[0054]IlxR4 彡 Vth...(I)
[0055]I2xR4<Vth...(2)
[0056]也就是说，当在均衡模式中电流控制信号处于打开级别时，ICll处于均衡执行状态，而当在均衡模式中电流控制信号处于关闭级别时，ICll处于均衡停止状态。
[0057]第三实施例的其他配置、效果、以及优点与第一实施例的配置、效果以及优点相同。
[0058](第四实施例)
[0059]以下参考图7描述了本公开的第四实施例。根据第四实施例，控制电路21包括恒定电流电路17、作为电阻电路的电阻器R6、以及代替开关16的选择开关32。选择开关32根据电流控制信号选择恒定电流电路17和电阻器16中的一个，并且将被选择的那个与电阻器R4串联连接。具体地，当电流控制信号处于打开级别时，选择开关32选择恒定电流电路17，而当电流控制信号处于关闭级别时，选择电阻器R6。
[0060]当恒定电流电路17的输出电流流经电阻器R4时，晶体管N1、Pl的栅源电压增大至不小于其阈值电压Vth，并且晶体管N1、P1被打开。电阻器R6的电阻充分地大于电阻器R4的电阻。在这种情况下，满足下面的公式(3)。
[0061]R4/ (R4+R6) x V (Tnp)〈Vth...(3)
[0062]在公式(3)中，V(Tnp)代表端子Tnp的电压。
[0063]第四实施例的其他配置、效果、以及优点与第一实施例的配置、效果以及优点相同。
[0064](第五实施例)
[0065]以下参考图8描述了本公开的第五实施例。根据第五实施例，向位于低电位端的电池单元BCl到BCn/2的每个提供P-通道MOS晶体管Pl作为均衡开关，而向位于高电位端的电池单元BCn/2+l-BCn的每个提供N-通道MOS晶体管NI作为均衡开关。
[0066]开关电路16和恒定电流电路17的串联电路连接到晶体管NI的栅极和电源线13之间。尽管未在图8中显示，向晶体管Pl也提供开关电路16和恒定电流电路17的串联电路。进一步，向晶体管Pl提供电路用于促使恒定电流电路17的输出电流在地转向以及流经电阻器R4。
[0067]除了在晶体管NI的栅极和源极之间连接电阻器R4之外，在N-通道MOS晶体管N2的漏极和源极之间连接电阻器R4。同样地，除了在晶体管Pl的栅极和源极连接电阻器R4之外，在P-通道MOS晶体管P2的漏极和源极之间连接电阻器R4。第四实施例的其他配置、效果、以及优点与第一实施例的配置、效果以及优点相同。
[0068](修改)
[0069]尽管本公开已经被参考其中的实施例描述，但是应当理解的是，该公开并不限于这些实施例。本公开旨在涵盖在本公开的精神和范围之内的各种修改和等同布置。
[0070]可以向在电池组12中间布置的电池单元(例如，电池单元BC4到BCn-3)提供要么N-通道MOS晶体管NI，要么P-通道MOS晶体管NI。均衡开关可以是双极晶体管而不是MOS晶体管。
[0071]在实施例中，电池单元BCl的负端子连接的参考电位是接地电位。或者，参考电位可以不同于接地电位。晶体管N2、P2以及驱动电路23并不总是必要的，并可以按照需要省略。提供给电池单元BCi的电平移动电路22运行在其上的电源电压可以由包括电池单元BCi的邻近的两个、三个、或五个电池单元的串联电路产生。
[0072]驱动电路23并不限于电平移动电路22，只要配置驱动电路23以便能够根据打开-驱动信号输出用于驱动晶体管N2、P2的打开-驱动电压。例如，通过在晶体管N2、P2的栅极和源极之间连接电阻器，并且使用开关电路和恒定电流电路的串联电路传递电流经过电阻器，晶体管N2、P2能够以与均衡开关N1、Pl相同的方式被驱动。
[0073]在车辆系统进入均衡模式的时间、在均衡过程中开始放电的时间、以及在均衡过程中结束放电的时间不限于图3中所显示的那些时间。
[0074]信号产生电路19可以限制均衡执行状态，以便由均衡信号指示的电池单元的单元电压能够被保持为不小于最小有效电压。例如，信号产生电路19可以通过停止由均衡信号指示的电池单元放电或减少由均衡信号指示的放电时间而限制均衡执行状态。
【权利要求】
1.一种用于均衡电池组(12)的多个电池单元(BC1到BCn)的单元电压的均衡设备，所述多个电池单元的数量是正整数n，所述多个电池单元以如下方式被串联连接，其中第k+1电池单元(BCk+Ι)的第一端子被连接到第k电池单元(BCk)的第二端子，其中k是小于η的正整数，所述均衡设备包括:多个均衡开关(Ν1，Ρ1)，每个均衡开关被提供给所述多个电池单元中对应的一个，每个均衡开关具有通电端子、控制端子、以及阈值电压，在所述通电端子之间的电流路径被插入到对应电池单元的第一端子和第二端子之间，当不小于所述阈值电压的控制电压被施加在所述控制端子之间时所述电流路径导通；多个电阻器(R4)，每个电阻器被连接在所述多个均衡开关中对应的一个的控制端子之间；以及控制电路(21)，其根据提供给每个电池单元的均衡信号，转换均衡执行状态和均衡停止状态，其中在所述均衡执行状态中，所述控制电路通过将电流经过提供给对应于所述均衡信号的所述电池单元的所述电阻器进行传递，产生不小于所述阈值电压的所述控制电压，以及在所述均衡停止状态中，所述控制电路促使提供给对应于所述均衡信号的所述电池单元的所述电阻器产生小于所述阈值电压的所述控制电压。
2.根据权利要求1所述的均衡设备，进一步包括:多个晶体管(Ν2，Ρ2)，每个晶体管被提供给所述多个均衡开关中对应的一个，每个晶体管具有连接在对应的均衡开关的控制端子之间的通电端子；以及驱动电路(23)，其输出打开-驱动电压，其中当所述打开-驱动电压被施加在所述多个晶体管中的第一晶体管的控制端子之间时，在所述多个晶体管的所述第一晶体管的通电端子之间的电压变成小于所述阈值电压。
3.根据权利要求2所述的均衡设备，其中，所述驱动电路响应于单个打开-驱动信号，立即输出所述打开-驱动电压至所有的所述多个晶体管。
4.根据权利要求3所述的均衡设备，其中，所述驱动电路包括多个电平移动电路(22)，每个电平移动电路被提供给所述多个电池单元中一个对应的电池单元，并且在由包括所述对应的电池单元的邻近电池单元的串联电路产生的电源电压上运行，所述多个电平移动电路中的第一电平移动电路通过电平移动所述打开-驱动信号来输出所述打开-驱动电压，以及所述多个电平移动电路中的每个其他的电平移动电路从邻近的电平移动电路接收所述打开-驱动电压，作为所述打开-驱动信号。
5.根据权利要求1-4的任一项所述的均衡设备，其中，所述控制电路包括多个串联电路，每个串联电路被提供给所述多个电阻器中一个对应的电阻器，并且包括恒定电流电路(17)和开关电路(16)，所述恒定电流电路输出恒定电流，其促使所述对应的电阻器产生不小于所述阈值电压的控制电压，以及所述开关电路根据所述均衡信号被打开和关闭。
6.根据权利要求1-4的任一项所述的均衡设备，其中，所述控制电路包括多个可变恒定电流电路(31)，每个可变恒定电流电路被提供给所述多个电阻器中一个对应的电阻器，所述恒定电流电路根据所述均衡信号选择性地输出第一电流和第二电流中的一个，所述第一电流促使所述对应的电阻器产生不小于所述阈值电压的控制电压，以及所述第二电流促使所述对应的电阻器产生小于所述阈值电压的控制电压。
7.根据权利要求1-4的任一项所述的均衡设备，其中，所述控制电路包括多个恒定电流电路(17)、多个电阻器电路(R6)、以及多个选择器(32)，每个恒定电流电路输出恒定电流促使所述对应的电阻器产生不小于所述阈值电压的控制电压，当被连接到所述对应的电阻器时，每个电阻器电路促使所述对应的电阻器产生小于所述阈值电压的控制电压，以及每个选择器根据所述均衡信号，选择性地将所述对应的恒定电流电路和所述对应的电阻器电路中的一个与所述对应的电阻器串联连接。
8.根据权利要求1-4的任一项所述的均衡设备，其中所述控制电路限制所述均衡执行状态，以便对应于所述均衡信号的所述电池单元的所述单元电压被保持为不小于预定的最小有效电压。
9.根据权利要求1-4的任一项所述的均衡设备，其中产生所述均衡信号以便对应于所述均衡信号的所述电池单元的所述单元电压被保持为不小于预定的最小有效电压。
【文档编号】H01M10/42GK104347898SQ201410376906
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年8月1日 优先权日:2013年8月2日
【发明者】川本哲平, 长村信义, 三浦亮太郎, 沟口朝道 申请人:株式会社电装