ES2932153T3 - Aparato de equilibrado de batería y paquete de batería que incluye el mismo - Google Patents

Aparato de equilibrado de batería y paquete de batería que incluye el mismo Download PDF

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Abstract

Un dispositivo de equilibrio de baterías según una realización de la presente invención comprende: una primera unidad de selección para conectar selectivamente cada una de una pluralidad de baterías, que están incluidas en un primer grupo de baterías, entre un primer nodo y un segundo nodo; una unidad de ajuste de resistencia para conectar un primer elemento de resistencia, un segundo elemento de resistencia, circuitos en serie de los primeros y segundos elementos de resistencia o circuitos en paralelo de los primeros y segundos elementos de resistencia entre el primer nodo y el segundo nodo; y una unidad de control. La unidad de control determina, como primer objetivo de equilibrio, al menos una de la pluralidad de baterías en base a una primera señal de voltaje para indicar el voltaje de cada batería. La primera unidad de selección conecta el primer objetivo de equilibrio entre el primer nodo y el segundo nodo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Aparato de equilibrado de batería y paquete de batería que incluye el mismo
Sector de la técnica
La presente divulgación se refiere al equilibrado de estado de carga (SOC) de una pluralidad de baterías.
Estado de la técnica
Recientemente, existe una demanda creciente de manera drástica de productos electrónicos portátiles tal como ordenadores portátiles, cámaras de vídeo y teléfonos móviles y con el desarrollo extensivo de vehículos eléctricos, acumuladores para el almacenamiento de energía, robots y satélites se están realizando muchos estudios en baterías de alto rendimiento que pueden recargarse repetidamente.
Actualmente, las baterías disponibles comercialmente incluyen baterías de níquel-cadmio, baterías de níquelhidrógeno, baterías de níquel-cinc, baterías de litio y similares, y entre estas, las baterías de litio tienen poco o ningún efecto de memoria, por lo tanto están obteniendo más atención que las baterías a base de níquel por sus ventajas de que la recarga puede realizarse siempre que sea conveniente, la velocidad de auto-descarga es muy lenta y la densidad de energía es alta.
Más recientemente, ya que los vehículos eléctricos requieren alto rendimiento, un paquete de batería colocado en un vehículo eléctrico generalmente incluye una pluralidad de módulos de batería, incluyendo cada módulo de batería una pluralidad de baterías conectadas en serie. Sin embargo, a medida que el paquete de batería se carga y se descarga de manera repetida, el desequilibrio del estado de carga (SOC) entre las baterías se produce de manera inevitable. Cuando la carga y descarga repetida del paquete de batería continúa sin resolver el desequilibrio, el paquete de batería reduce su capacidad reversible y se acelera la degradación de las baterías incluidas en el paquete de batería.
Para resolver el problema anteriormente descrito, la bibliografía de patente 1 descarga de manera forzosa las baterías que tienen un SOC más alto para equilibrar el SOC de las baterías. Sin embargo, tal como se muestra en la FIG. 2 de la bibliografía de patente 1, se requiere esencialmente un circuito de equilibrado que incluye el mismo número de resistores que la pluralidad de baterías. Por consiguiente, todo el paquete de batería es de gran tamaño. Además, es deseable añadir una estructura de disipación de calor en el paquete de batería para evitar la emisión drástica de una gran cantidad de calor cuando se equilibra simultáneamente la pluralidad de baterías, sin embargo existe una limitación de espacio.
(bibliografía de patente 1) Publicación de patente coreana n.° 10-2015-0089627 (publicada el 5 de agosto de 2015) Otra técnica anterior se divulga en los documentos US 2007/046260 A1 y DE 10 2011 100151 A1. Estos documentos divulgan cambiar una configuración de resistores de descarga con el fin de variar la resistencia de descarga a demanda.
Objetivo de la invención
Problema técnico
La presente divulgación se diseña para resolver el problema descrito anteriormente y por lo tanto la presente divulgación está destinada a proporcionar un aparato de equilibrado de batería que puede descargar de manera selectiva cada una de las baterías montadas en un paquete de batería usando un número de resistores más pequeño que el número de baterías, y un paquete de batería que incluye el mismo.
La presente divulgación está destinada además a proporcionar un aparato de equilibrado de batería en el que un resistor, un circuito en serie de dos resistores o un circuito en paralelo de dos resistores se conectan en paralelo a un objetivo de equilibrado dependiendo del voltaje de cada batería determinado como el objetivo de equilibrado, y un paquete de batería que incluye el mismo.
Estos y otros objetos y ventajas de la presente divulgación pueden entenderse por la siguiente descripción y se volverán evidentes a partir de las realizaciones de la presente divulgación. Además, se entenderá fácilmente que los objetos y ventajas de la presente divulgación pueden realizarse por los medios expuestos en las reivindicaciones adjuntas y una combinación de los mismos.
Solución técnica
Un aparato de equilibrado de batería según un aspecto de la presente invención incluye una unidad de detección configurada para emitir una primera señal de voltaje que indica el voltaje de cada una de una pluralidad de baterías incluidas en un primer grupo de baterías, una primera unidad de selección configurada para conectar eléctricamente de manera selectiva cada una de la pluralidad de baterías incluidas en el primer grupo de baterías entre un primer nodo y un segundo nodo, una unidad de ajuste de resistencia configurada para conectar eléctricamente de manera selectiva un primer resistor, un segundo resistor, un circuito en serie del primer resistor y el segundo resistor o un circuito en paralelo del primer resistor y el segundo resistor entre el primer nodo y el segundo nodo, y una unidad de control acoplada operativamente a la unidad de detección, la primera unidad de selección y la unidad de ajuste de resistencia. La unidad de control está configurada para determinar al menos una de la pluralidad de baterías incluidas en el primer grupo de baterías como primer objetivo de equilibrado basándose en la primera señal de voltaje. La primera unidad de selección está configurada para conectar eléctricamente el primer objetivo de equilibrado entre el primer nodo y el segundo nodo. La unidad de control está configurada para controlar la unidad de ajuste de resistencia basándose en una primera diferencia de voltaje entre un voltaje del primer objetivo de equilibrado y un voltaje de referencia.
Un extremo del primer resistor está conectado eléctricamente al primer nodo. Un extremo del segundo resistor está conectado eléctricamente al segundo nodo. La unidad de ajuste de resistencia incluye un primer interruptor conectado entre el otro extremo del primer resistor y el segundo nodo, un segundo interruptor conectado entre el otro extremo del segundo resistor y el primer nodo, y un tercer interruptor conectado entre el otro extremo del primer resistor y el otro extremo del segundo resistor.
Una resistencia del primer resistor puede ser más alta que una resistencia del segundo resistor. La unidad de control puede configurarse para encender el primer interruptor y apagar el segundo interruptor de modo que el primer resistor se conecta eléctricamente entre el primer nodo y el segundo nodo, cuando la primera diferencia de voltaje es igual o mayor que un primer voltaje umbral y menor que un segundo voltaje umbral.
Una resistencia del primer resistor puede ser más alta que una resistencia del segundo resistor. La unidad de control puede estar configurada para apagar el primer interruptor y encender el segundo interruptor de modo que el segundo resistor se conecta eléctricamente entre el primer nodo y el segundo nodo, cuando la primera diferencia de voltaje es igual o mayor que el segundo voltaje umbral y menor que un tercer voltaje umbral.
La unidad de control puede estar configurada para encender el primer interruptor y el segundo interruptor de modo que el circuito en paralelo se conecta eléctricamente entre el primer nodo y el segundo nodo, cuando la primera diferencia de voltaje es igual o mayor que el tercer voltaje umbral. La unidad de control puede estar configurada para apagar el primer interruptor y el segundo interruptor y encender el tercer interruptor de modo que el circuito en serie se conecta eléctricamente entre el primer nodo y el segundo nodo, cuando la primera diferencia de voltaje es menor que el primer voltaje umbral.
Un paquete de batería según otro aspecto de la presente divulgación incluye el aparato de equilibrado de batería. Efectos ventajosos
Según al menos una de las realizaciones de la presente divulgación, que usa un número más pequeño de resistores que el número de baterías, es posible descargar selectivamente cada batería. Por consiguiente, es posible reducir todo el tamaño del aparato de equilibrado de batería en comparación con la técnica convencional que requiere resistor(es) para cada batería.
Además, según al menos una de las realizaciones de la presente divulgación, es posible gestionar de manera eficaz el tiempo requerido para el equilibrado, la generación de calor durante el equilibrado y la precisión del equilibrado mediante la conexión de un resistor, un circuito en serie de dos resistores o un circuito en paralelo de dos resistores a un objetivo de equilibrado en paralelo dependiendo del voltaje de una batería determinada como el objetivo de equilibrado.
Los efectos de la presente divulgación no se limitan a los efectos mencionados anteriormente y estos y otros efectos se entenderán claramente por los expertos en la técnica a partir de las reivindicaciones adjuntas.
Descripción de las figuras
Los dibujos adjuntos ilustran una realización preferida de la presente divulgación, y junto con la descripción detallada de la presente divulgación descrita a continuación, sirven para proporcionar un entendimiento adicional de los aspectos técnicos de la presente divulgación, y por tanto la presente divulgación no debe interpretarse como que se limita a los dibujos.
La FIG. 1 es un diagrama esquemático que muestra una configuración de un paquete de batería según la presente divulgación.
La FIG. 2 es un diagrama que muestra una configuración detallada de cada unidad de selección para un aparato de equilibrado de batería según una primera realización de la presente divulgación.
la FIG. 3 es un diagrama que muestra una configuración detallada de cada unidad de selección para un aparato de equilibrado de batería según una segunda realización de la presente divulgación.
La FIG. 4 es un diagrama que muestra una configuración detallada de una unidad de ajuste de resistencia para un aparato de equilibrado de batería según una tercera realización de la presente divulgación.
La FIG. 5 es un diagrama que muestra una configuración detallada de una unidad de ajuste de resistencia para un aparato de equilibrado de batería según una cuarta realización de la presente divulgación.
La FIG. 6 es un diagrama que muestra una configuración detallada de una unidad de ajuste de resistencia para un aparato de equilibrado de batería según una quinta realización de la presente divulgación.
Descripción detallada de la invención
A continuación en el presente documento, las realizaciones preferidas de la presente divulgación se describirán en detalle con referencia a los dibujos adjuntos. Antes de la descripción, debe entenderse que los términos o palabras usados en la memoria descriptiva y las reivindicaciones adjuntas no deben interpretarse como que se limitan a los significados generales y de diccionario, sino que deben interpretarse en base a los significados y conceptos correspondientes a los aspectos técnicos de la presente divulgación basándose en el principio que el inventor está autorizado para definir los términos de manera apropiada para la mejor explicación.
Adicionalmente, al describir la presente divulgación, cuando se considera que una determinada descripción detallada de elementos o funciones conocidos relevantes hace que la materia clave de la presente divulgación sea ambigua, la descripción detallada se omite en el presente documento.
Los términos que incluyen el número ordinal tal como "primero", "segundo" y similares, se usan para distinguir uno elemento de otro entre diversos elementos, pero no pretenden limitar los elementes por los términos.
A menos que el contexto indique claramente lo contrario, se entenderá que el término "comprende" cuando se usa en esta memoria descriptiva, específica la presencia de elementos citados, pero no evita la presencia o adición de uno o más elementos distintos. Adicionalmente, el término <unidad de control> tal como se usa en el presente documento se refiere a una unidad de procesamiento de al menos una función u operación y esto puede implementarse por o bien un hardware o software o una combinación de hardware y software.
Además, por toda la memoria descriptiva, se entenderá además que cuando un elemento se denomina como que está "conectado a" otro elemento, puede estar directamente conectado al otro elemento o pueden estar presentes elementos intermedios.
La FIG. 1 es un diagrama esquemático que muestra la configuración de un paquete de batería según la presente divulgación.
En referencia a la FIG. 1, el paquete de batería 10 incluye un grupo de baterías 21 y un aparato de equilibrado de batería 100 (a continuación en el presente documento denominado como un 'aparato'). El paquete de batería 10 puede incluir además un grupo de baterías 22. El grupo de baterías 22 puede conectarse eléctricamente en serie al grupo de baterías 21.
El grupo de baterías 21 incluye m baterías (m es un número natural de 2 o mayor), y los signos de referencia BA1~BAm están fijados en ese orden. La pluralidad de baterías BA1~BAm está conectada eléctricamente en serie. El grupo de baterías 22 incluye n baterías (n es un número natural de 2 o mayor), y los signos de referencia BB1~BBn están fijados en ese orden. La pluralidad de baterías BB1~BBn está conectada eléctricamente en serie. m y n pueden ser iguales o diferentes entre sí.
El aparato 100 equilibra el estado de carga (SOC) de la pluralidad de baterías BA1~BAm. El aparato 100 incluye una unidad de detección 110, un resistor R1, un resistor R2 , una unidad de selección 121, una unidad de ajuste de resistencia 130 y una unidad de control 140.
El aparato 100 puede incluir además una unidad de selección 122. El aparato 100 puede equilibrar el SOC de la pluralidad de baterías BB1~BBn.
El resistor R1 y el resistor R2 puede tener las mismas o diferentes resistencias. Por ejemplo, la resistencia del resistor R1 puede ser 0,05 O, y la resistencia del resistor R2 puede ser 0,01 O. El resistor R1 y el resistor R2 , o bien solos o en combinación eléctrica, se proporcionan para consumir energía eléctrica almacenada en cada batería selecciona como objetivo de equilibrado de la pluralidad de baterías BA1~BAm y/o la pluralidad de baterías BB1~BBn. La unidad de detección 110 incluye un circuito de detección de voltaje y puede incluir opcionalmente además un circuito de detección de la temperatura. El circuito de detección de voltaje puede incluir al menos un detector de voltaje. El circuito de detección de voltaje puede estar conectado eléctricamente a terminales positivos y negativos de cada una de la pluralidad de baterías BA1~BAm a través de una línea de detección para detectar el voltaje de cada una de la pluralidad de baterías BAi ~BAm en cada ciclo y transmitir una señal de voltaje que indica el voltaje detectado a la unidad de control 140. El circuito de detección de voltaje puede estar conectado eléctricamente a terminales positivos y negativos de cada una de la pluralidad de baterías BB1~BBn a través de la línea de detección para detectar el voltaje de cada una de la pluralidad de baterías BB1~BBn en cada ciclo y transmitir una señal de voltaje que indica el voltaje detectado a la unidad de control 140.
La unidad de selección 121 está configurada para conectar eléctricamente de manera selectiva el terminal positivo de cada una de la pluralidad de baterías BA1~BAm incluidas en el grupo de baterías 21 a un nodo N1. La unidad de selección 121 está configurada para conectar eléctricamente de manera selectiva el terminal negativo de cada una de la pluralidad de baterías BA1~BAm incluidas en el grupo de baterías 21 a un nodo N2.
La unidad de selección 122 está configurada para conectar eléctricamente de manera selectiva el terminal positivo de cada una de la pluralidad de baterías BB1~BBn incluidas en el grupo de baterías 22 a un nodo N3. La unidad de selección 122 está configurada para conectar eléctricamente de manera selectiva el terminal negativo de cada una de la pluralidad de baterías BB1~BBn incluidas en el grupo de baterías 22 a un nodo N4.
La unidad de ajuste de resistencia 130 está configurada para conectar eléctricamente de manera selectiva uno del resistor R1, el resistor R2, un circuito en serie y un circuito en paralelo entre el nodo N1 y el nodo N2. La unidad de ajuste de resistencia 130 puede estar configurada además para conectar eléctricamente de manera selectiva uno del resistor R1, el resistor R2 , el circuito en serie y el circuito en paralelo entre el nodo N3 y el nodo N4.
El circuito en serie se refiere a un circuito en el que el resistor R1 está conectado eléctricamente en serie al resistor R2. El circuito en paralelo se refiere a un circuito en el que el resistor R1 está conectado eléctricamente en paralelo al resistor R2. En este caso, la resistencia del circuito en serie es más alta que la resistencia de cada uno del resistor R1 y el resistor R2. La resistencia del circuito en paralelo es más baja que la resistencia de cada uno del resistor R1 y el resistor R2.
La unidad de control 140 se acopla operativamente a la unidad de detección 110, la unidad de selección 121 y la unidad de ajuste de resistencia 130. La unidad de control 140 puede acoplarse además operativamente a la unidad de selección 122.
La unidad de control 140 puede implementarse en hardware usando al menos uno de circuitos integrados específicos de la aplicación (ASIC), procesadores de señales digitales (DSP), dispositivos de procesamiento de señales digitales (DSPD), dispositivos de lógica programable (PLD), matrices de puertas programables por campo (FPGA), microprocesadores y unidades eléctricas para realizar otras funciones. La unidad de control 140 puede incluir una memoria. La memoria almacena datos, instrucciones y el software requerido para todo el funcionamiento del aparato 100, y puede incluir al menos un tipo de medio de almacenamiento de tipo de memoria flash, tipo de disco duro, tipo de disco de estado sólido (SSD), tipo de disco de silicio (SDD), tipo micro de tarjeta multimedia, memoria de acceso aleatorio (RAM), memoria de acceso aleatorio estático (SRAM), memoria de solo lectura (ROM), memoria de solo lectura programable borrable eléctricamente (EPROM) y memoria de solo lectura programable (PROM).
La unidad de control 140 puede recibir una primera señal de voltaje desde la unidad de detección 110. Adicionalmente, la unidad de control 140 puede recibir además una segunda señal de voltaje desde la unidad de detección 110. La primera señal de voltaje puede indicar un voltaje de circuito abierto (OCV) de cada una de la pluralidad de baterías BA1~BAm . La segunda señal de voltaje puede indicar OCV de cada una de la pluralidad de baterías BB1~BBn.
La unidad de control 140 puede determinar al menos una de la pluralidad de baterías BA1~BAm como objetivo de equilibrado basándose en la primera señal de voltaje. A continuación en el presente documento, el objetivo de equilibrado determinado a partir del grupo de baterías 21 puede denominarse como un 'primer objetivo de equilibrado'.
La unidad de control 140 puede determinar el estado de carga (SOC) de cada una de la pluralidad de baterías BA1~BAm a partir de un mapa de OCV-SOC registrado en la memoria basándose en el OCV de cada una de la pluralidad de baterías BA1~BAm. El primer objetivo de equilibrado incluye una batería que tiene el OCV máximo (o el SOC máximo) entre la pluralidad de baterías BA1~BAm. El primer objetivo de equilibrado puede incluir además al menos una batería que tiene un OCV que es más alto que el OCV mínimo del grupo de baterías 21 en un voltaje prefijado o más entre la pluralidad de baterías BA1~BAm. El OCV mínimo del grupo de baterías 21 es el OCV más bajo entre los OCV de cada una de la pluralidad de baterías BA1~BAm. Es decir, una cualquiera de la pluralidad de baterías BA1~BAm o al menos dos baterías adyacentes conectadas en serie pueden determinarse como el primer objetivo de equilibrado.
Por ejemplo, se asume que el voltaje prefijado es 0,01 V, el OCV mínimo del grupo de baterías 21 es 3,30 V, el OCV (el o Cv máximo) de la batería BA1 es 3,34 V, el OCV de la batería BA2 es 3,33 V, el OCV de la batería BA3 es 3,32 V, el OCV de la batería BA4 es 3,305 V y el OCV de la batería BA5 es 3,31 V. En este caso, la batería BA1 está incluida en el primer objetivo de equilibrado. Cada una de la batería BA2 y la batería BA3 tiene el OCV que es más alto de 3,30 V en 0,01 V o más y está conectada en serie a la batería BA1, y de ese modo la batería BA2 y la batería BA3 pueden incluirse en el primer objetivo de equilibrado. El OCV de la batería BA4 no es más alto de 3,30 V en 0,01 V o más, y de ese modo la batería BA4 no está incluida en el primer objetivo de equilibrado. El OCV de la batería BA5 es más alto de 3,30 V en 0,01 V o más, pero la batería BA5 está conectada a las baterías BA1~BA3 con la batería BA4 interpuesta entre la batería BA5 y las baterías BA1~BA3, y de ese modo la batería BA5 no está incluida en el primer objetivo de equilibrado.
La unidad de control 140 puede determinar al menos una de la pluralidad de baterías BB1~BBn como objetivo de equilibrado basándose en la segunda señal de voltaje. A continuación en el presente documento, el objetivo de equilibrado determinado a partir del grupo de baterías 22 puede denominarse como un 'segundo objetivo de equilibrado'.
La unidad de control 140 puede determinar el SOC de cada una de la pluralidad de baterías BB1~BBn a partir del mapa de OCV-SOC basándose en el OCV de cada una de la pluralidad de baterías BB1~BBn. El segundo objetivo de equilibrado incluye una batería que tiene el OCV máximo (o el SOC máximo) entre la pluralidad de baterías BB1~BBn. El segundo objetivo de equilibrado puede incluir además al menos una batería que tiene un OCV que es más alto que el OCV mínimo del grupo de baterías 22 en el voltaje prefijado o más entre la pluralidad de baterías BB1~BBn. Es decir, una cualquiera de la pluralidad de baterías BB1~BBn o al menos dos baterías adyacentes conectadas en serie puede determinarse como segundo objetivo de equilibrado.
La unidad de control 140 puede determinar un voltaje de referencia para el primer objetivo de equilibrado (a continuación en el presente documento denominado como un 'primer voltaje de referencia') basándose en la primera señal de voltaje. En un ejemplo, cuando el primer objetivo de equilibrado incluye solo una batería (por ejemplo, BA1), el primer voltaje de referencia puede ser igual al OCV mínimo del grupo de baterías 21. En otro ejemplo, cuando el primer objetivo de equilibrado incluye al menos dos baterías (por ejemplo, BA1, BA2 , BA3) conectadas en serie, el primer voltaje de referencia puede ser igual a la multiplicación del OCV mínimo del grupo de baterías 21 por el número de baterías incluidas en el primer objetivo de equilibrado. Como alternativa, el primer voltaje de referencia puede ser un voltaje de un valor prefijado.
La unidad de control 140 puede determinar un voltaje de referencia para el segundo objetivo de equilibrado (a continuación en el presente documento denominado como un 'segundo voltaje de referencia') basándose en la segunda señal de voltaje. En un ejemplo, cuando el segundo objetivo de equilibrado incluye solo una batería (por ejemplo, BBi), el segundo voltaje de referencia puede ser igual al OCV mínimo del grupo de baterías 22. En otro ejemplo, cuando el segundo objetivo de equilibrado incluye al menos dos baterías (por ejemplo, BBi, BB2) conectadas en serie, el segundo voltaje de referencia puede ser igual a la multiplicación del OCV mínimo del grupo de baterías 22 por el número de baterías incluidas en el segundo objetivo de equilibrado. Como alternativa, el segundo voltaje de referencia puede ser un voltaje de un valor prefijado.
Cuando el primer objetivo de equilibrado se determina, la unidad de control 140 puede solicitar a la unidad de selección 121 que conecte eléctricamente el primer objetivo de equilibrado entre el nodo N1 y el nodo N2. La unidad de selección 121 puede separar eléctricamente la pluralidad de baterías BA1~BAm del nodo N1 y el nodo N2 cuando no se recibe ningún comando de la unidad de control 140.
Cuando el segundo objetivo de equilibrado se determina, la unidad de control 140 puede solicitar a la unidad de selección 122 que conecte eléctricamente el segundo objetivo de equilibrado entre el nodo N3 y el nodo N4. La unidad de selección 122 puede separar eléctricamente la pluralidad de baterías BB1~BBn del nodo N3 y el nodo N4 cuando no se recibe ningún comando de la unidad de control 140.
Cuando el primer objetivo de equilibrado se determina, la unidad de control 140 puede controlar la unidad de ajuste de resistencia 130 de modo que uno del resistor R1, el resistor R2 , el circuito en serie y el circuito en paralelo se conecte eléctricamente entre el nodo N1 y el nodo N2. Cuando el segundo objetivo de equilibrado se determina, la unidad de control 140 puede controlar la unidad de ajuste de resistencia 130 de modo que uno del resistor R1, el resistor R2 , el circuito en serie y el circuito en paralelo se conecte eléctricamente entre el nodo N3 y el nodo N4. El control de la unidad de ajuste de resistencia 130 representa el control del ENCENDIDO/APAGADO de cada interruptor incluido en la unidad de ajuste de resistencia 130.
Cuando el primer objetivo de equilibrado se determina, uno del resistor R1, el resistor R2, el circuito en serie y el circuito en paralelo se conecta eléctricamente entre el nodo N1 y el nodo N2 mediante la unidad de ajuste de resistencia 130 para formar un bucle cerrado para descargar el primer objetivo de equilibrado.
Cuando el segundo objetivo de equilibrado se determina, uno del resistor R1, el resistor R2 , el circuito en serie y el circuito en paralelo se conecta eléctricamente entre el nodo N3 y el nodo N4 mediante la unidad de ajuste de resistencia 130 para formar un bucle cerrado para descargar el segundo objetivo de equilibrado.
Cuando el primer objetivo de equilibrado se determina, la unidad de control 140 puede generar un primer comando. El primer comando se emite a la unidad de selección 121. La unidad de selección 121 conecta eléctricamente el primer objetivo de equilibrado entre el nodo N1 y el nodo N2 en respuesta al primer comando.
Cuando el segundo objetivo de equilibrado se determina, la unidad de control 140 puede generar un segundo comando. El segundo comando se emite a la unidad de selección 122. La unidad de selección 122 conecta eléctricamente el segundo objetivo de equilibrado entre el nodo N3 y el nodo N4 en respuesta al segundo comando. A continuación en el presente documento, el aparato de equilibrado de batería 100 según diversas realizaciones de la presente divulgación se describirá en más detalle con referencia a las FIG. 2 a 6. Las FIG. 1 a 3 muestran el grupo de baterías 22 y la unidad de selección 122, pero el grupo de baterías 22 puede retirarse del paquete de batería 10, y la unidad de selección 122 puede retirarse del aparato 100.
La FIG. 2 es un diagrama que muestra la configuración detallada de cada unidad de selección para el aparato de equilibrado de batería según una realización de la presente divulgación. Para facilitar la descripción, las ilustraciones de la unidad de detección 110, el resistor R1, el resistor R2 , la unidad de ajuste de resistencia 130 y la unidad de control 140 se omiten de la FIG. 2.
En referencia a las FIG. 1 y 2, la unidad de selección 121 incluye un circuito de conmutación SC1 y un circuito de conmutación SC2.
El circuito de conmutación SC1 incluye una pluralidad de interruptores SPA1~SPAm. Cada uno de la pluralidad de interruptores SPA1~SPAm tiene un extremo conectado al terminal positivo de cada una de la pluralidad de baterías BA1~BAm. Es decir, cuando k=1~m, un extremo del interruptor SPAk se conecta al terminal positivo de la batería BAk. El otro extremo de cada uno de la pluralidad de interruptores SPA1~SPAm se conecta al nodo N1.
El circuito de conmutación SC2 incluye una pluralidad de interruptores SNA1~SNAm. Cada uno de la pluralidad de interruptores SNA1~SNAm tiene un extremo conectado al terminal negativo de cada una de la pluralidad de baterías BA1~BAm. Es decir, un extremo del interruptor SNAk se conecta al terminal negativo de la batería BAk. El otro extremo de cada uno de la pluralidad de interruptores SNA1~SNAm se conecta al nodo N2.
Cuando el interruptor SPAk se enciende, el terminal positivo de la batería BAk se conecta eléctricamente al nodo N1 a través del interruptor SPAk. Cuando el interruptor SPAk se apaga, el terminal positivo de la batería BAk se separa eléctricamente del nodo N1.
Cuando el interruptor SNAk se enciende, el terminal negativo de la batería BAk se conecta eléctricamente al nodo N2 a través del interruptor SNAk. Cuando el interruptor SNAk se apaga, el terminal negativo de la batería BAk se separa eléctricamente del nodo N2.
Cuando una batería cualquiera BAi (i=1~m) se determina como el primer objetivo de equilibrado entre la pluralidad de baterías BA1~BAm, la unidad de control 140 genera un primer comando. El primer comando puede incluir una señal (por ejemplo, un voltaje de un nivel predeterminado o más) para encender el interruptor SPAi y una señal para encender el interruptor SNAi.
Como alternativa, cuando al menos dos baterías BAi ~ BAh (h > i) se determinan como el primer objetivo de equilibrado entre la pluralidad de baterías BA1~BAm, la unidad de control 140 genera un primer comando. El primer comando puede incluir una señal (por ejemplo, un voltaje de un nivel predeterminado o más) para encender el interruptor SPAi y una señal para encender el interruptor SNAh.
La unidad de selección 122 incluye un circuito de conmutación SC3 y un circuito de conmutación SC4.
El circuito de conmutación SC3 incluye una pluralidad de interruptores SPB1~SPBn. Cada uno de la pluralidad de interruptores SPB1~SPBn tiene un extremo conectado al terminal positivo de cada una de la pluralidad de baterías BB1~BBn. Un extremo del interruptor SPBk se conecta al terminal positivo de la batería BBk. El otro extremo de cada uno de la pluralidad de interruptores SPB1~SPBn se conecta al nodo N3.
El circuito de conmutación SC4 incluye una pluralidad de interruptores SNB1~SNBn. Cada uno de la pluralidad de interruptores SNB1~SNBn tiene un extremo conectado al terminal negativo de cada una de la pluralidad de baterías BB1~BBn. Es decir, un extremo del interruptor SNBk se conecta al terminal negativo de la batería BBk. El otro extremo de cada uno de la pluralidad de interruptores SNB1~SNBn se conecta al nodo N4.
Cuando el interruptor SPBk se enciende, el terminal positivo de la batería BBk se conecta eléctricamente al nodo N3 a través del interruptor SPBk. Cuando el interruptor SPBk se apaga, el terminal positivo de la batería BBk se separa eléctricamente del nodo N3.
Cuando el interruptor SNBk se enciende, el terminal negativo de la batería BBk se conecta eléctricamente al nodo N4 a través del interruptor SNBk. Cuando el interruptor SNBk se apaga, el terminal negativo de la batería BBk se separa eléctricamente del nodo N4.
Cuando una batería cualquiera BBj (j=1~n) se determina como el segundo objetivo de equilibrado entre la pluralidad de baterías BB1~BBn, la unidad de control 140 genera un segundo comando. El segundo comando puede incluir una señal (por ejemplo, un voltaje de un nivel predeterminado o más) para encender el interruptor SPBj y una señal para encender el interruptor SNBj . Como alternativa, cuando al menos dos baterías BBj ~ BBg (g > j) se determinan como el segundo objetivo de equilibrado entre la pluralidad de baterías BB1~BBn, la unidad de control 140 genera un segundo comando. El segundo comando puede incluir una señal (por ejemplo, un voltaje de un nivel predeterminado o más) para encender el interruptor SPBj y una señal para encender el interruptor SNBg .
La FIG. 3 es un diagrama que muestra la configuración detallada de cada unidad de selección para el aparato de equilibrado de batería según una realización de la presente divulgación. Para facilitar la descripción, las ilustraciones de la unidad de detección 110, el resistor R1, el resistor R2 , la unidad de ajuste de resistencia 130 y la unidad de control 140 se omiten de la FIG. 3.
En referencia a las FIG. 1 y 3, la unidad de selección 121 incluye una pluralidad de interruptores SA1~SAm+1.
Se asume u=1~m+1. Cuando u es un número impar, un extremo del interruptor SAu se conecta al terminal positivo de la batería BAu. El otro extremo del interruptor SAu se conecta al nodo N1. Cuando el interruptor SAu se enciende, el terminal positivo de la batería BAu se conecta eléctricamente al nodo N1 a través del interruptor SAu. Cuando el interruptor SAu se apaga, el terminal positivo de la batería BAu se separa eléctricamente del nodo N1.
Cuando u es un número par, un extremo del interruptor SAu se conecta al terminal negativo de la batería BAu. El otro extremo del interruptor SAu se conecta al nodo N2. Cuando el interruptor SAu se enciende, el terminal negativo de la batería BAu se conecta eléctricamente al nodo N2 a través del interruptor SAu. Por el contrario, cuando el interruptor SAu se apaga, el terminal negativo de la batería BAu se separa eléctricamente del nodo N2.
Cuando la batería BAi se determina como el primer objetivo de equilibrado, la unidad de control 140 genera un primer comando. El primer comando puede incluir una señal para encender el interruptor SAi y una señal para encender el interruptor SAi+1.
La unidad de selección 122 incluye una pluralidad de interruptores SB1~SBn+1.
Cuando u es un número impar, un extremo del interruptor SBu se conecta al terminal positivo de la batería BBu. El otro extremo del interruptor SBu se conecta al nodo N3. Cuando el interruptor SBu se enciende, el terminal positivo de la batería BBu se conecta eléctricamente al nodo N3 a través del interruptor SBu. Cuando el interruptor SBu se apaga, el terminal positivo de la batería BBu se separa eléctricamente del nodo N3.
Cuando u es un número par, un extremo del interruptor SBu se conecta al terminal negativo de la batería BBu. El otro extremo del interruptor SBu se conecta al nodo N4. Cuando el interruptor SBu se enciende, el terminal negativo de la batería BBu se conecta eléctricamente al nodo N4 a través del interruptor SBu. Cuando el interruptor SBu se apaga, el terminal negativo de la batería BBu se separa eléctricamente del nodo N4.
Cuando la batería BBj se determina como el segundo objetivo de equilibrado, la unidad de control 140 genera un segundo comando. El segundo comando puede incluir una señal (por ejemplo, un voltaje de un nivel predeterminado o más) para encender el interruptor SBj y una señal para encender el interruptor SBj+1.
La FIG. 4 es un diagrama que muestra la configuración detallada de una unidad de ajuste de resistencia 130 para un aparato de equilibrado de batería según una tercera realización de la presente divulgación. Para facilitar la descripción, las ilustraciones de la unidad de detección 110, la unidad de selección 121, la unidad de selección 122 y la unidad de control 140 se omiten de la FIG. 4. Se asume que la resistencia del resistor R1 es más alta que la resistencia del resistor R2.
El aparato de equilibrado de batería 100 según la tercera realización incluye la unidad de selección 121 según la primera o la segunda realización. El aparato de equilibrado de batería 100 según la tercera realización puede incluir además la unidad de selección 122 según la primera o segunda realización.
En referencia a las FIG. 1 a 4, la unidad de ajuste de resistencia 130 incluye un interruptor SX1 y un interruptor SX2. La unidad de ajuste de resistencia 130 puede incluir además un interruptor SX3.
Un extremo del resistor R1 se conecta al nodo N1. Un extremo del resistor R2 puede conectarse al nodo N2. Un extremo del resistor R2 puede conectarse además al nodo N3. Tal como se muestra, el nodo N1 puede conectarse al nodo N4, y el nodo N2 puede conectarse al nodo N3.
El interruptor SXi se conecta entre el otro extremo del resistor Ri y el nodo N2. Cuando el interruptor SXi se enciende, el resistor Ri se conecta eléctricamente entre el nodo Ni y el nodo N2 a través del interruptor SXi . Cuando el interruptor SXi se enciende, el resistor Ri puede conectarse eléctricamente también entre el nodo N3 y el nodo N4. El interruptor SX2 se conecta entre el otro extremo del resistor R2 y el nodo Ni . Cuando el interruptor SX2 se enciende, el resistor R2 se conecta eléctricamente entre el nodo Ni y el nodo N2. Cuando el interruptor SX2 se enciende, el resistor R2 puede conectarse eléctricamente también entre el nodo N3 y el nodo N4 a través del interruptor SX2.
El interruptor SX3 se conecta entre el otro extremo del resistor Ri y el otro extremo del resistor R2.
Cuando el interruptor SX3 se apaga y el interruptor SXi y el interruptor SX2 se encienden, el circuito en paralelo del resistor Ri y el resistor R2 se conecta eléctricamente entre el nodo Ni y el nodo N2.
Cuando el interruptor SX3 se enciende y el interruptor SXi y el interruptor SX2 se apagan, el circuito en serie del resistor Ri y el resistor R2 se conecta eléctricamente entre el nodo Ni y el nodo N2. El circuito en serie puede conectarse eléctricamente también entre el nodo N3 y el nodo N4.
La unidad de control i40 está configurada para controlar el ENCENDIDO/APAGADO de cada uno del interruptor SXi , el interruptor SX2 y el interruptor SX3 basándose en una diferencia de voltaje entre el voltaje del primer objetivo de equilibrado y el primer voltaje de referencia (a continuación en el presente documento denominado como una 'primera diferencia de voltaje'). Cuando el primer objetivo de equilibrado incluye al menos dos baterías, el voltaje del primer objetivo de equilibrado es la suma de los voltajes de cada batería incluida en el primer objetivo de equilibrado. Cuando la primera diferencia de voltaje es igual o mayor que un primer voltaje umbral (por ejemplo, 0,05 V) y menor que un segundo voltaje umbral (por ejemplo, 0,08 V), la unidad de control i40 enciende el interruptor SXi y apaga el interruptor SX2 y el interruptor SX3 de modo que el resistor Ri se conecta eléctricamente entre el nodo Ni y el nodo N2.
Cuando la primera diferencia de voltaje es igual o mayor que el segundo voltaje umbral y menor que un tercer voltaje umbral (por ejemplo, 0,i0 V), la unidad de control i40 enciende el interruptor SX2 y apaga el interruptor SXi y el interruptor SX3 de modo que el resistor R2 se conecta eléctricamente entre el nodo Ni y el nodo N2.
Cuando la primera diferencia de voltaje es igual o mayor que el tercer voltaje umbral, la unidad de control i40 enciende el interruptor SXi y el interruptor SX2 y apaga el interruptor SX3. Por consiguiente, el circuito en paralelo se conecta eléctricamente entre el nodo Ni y el nodo N2 a través de la unidad de ajuste de resistencia 130.
Cuando la primera diferencia de voltaje es menor que el primer voltaje umbral, la unidad de control i40 apaga el interruptor SXi y el interruptor SX2 y enciende el interruptor SX3 de modo que el circuito en serie se conecta eléctricamente entre el nodo Ni y el nodo N2.
A medida que la primera diferencia de voltaje aumenta, la resistencia suministrada entre el nodo Ni y el nodo N2 mediante la unidad de ajuste de resistencia i30 disminuye gradualmente. Por consiguiente, es posible descargar el primer objetivo de equilibrado rápidamente. Por el contrario, a medida que la primera diferencia de voltaje disminuye, la resistencia suministrada entre el nodo Ni y el nodo N2 mediante la unidad de ajuste de resistencia i30 aumenta gradualmente. Por consiguiente, es posible ajustar de manera precisa el SOC de cada batería del primer objetivo de equilibrado.
La FIG. 5 es un diagrama que muestra la configuración detallada de una unidad de ajuste de resistencia i30 para un aparato de equilibrado de batería según una cuarta realización de la presente divulgación. Para facilitar la descripción, se asume que la resistencia del resistor Ri es más alta que la resistencia del resistor R2.
El aparato de equilibrado de batería i00 según la cuarta realización incluye la unidad de selección i2 i según la primera o segunda realización. El aparato de equilibrado de batería i00 según la cuarta realización puede incluir además la unidad de selección i22 según la primera o segunda realización.
En referencia a las FIG. i a 3 y 5, la unidad de ajuste de resistencia 130 incluye un interruptor SYi y un interruptor SY2. La unidad de ajuste de resistencia 130 incluye además al menos uno de un interruptor SY3 y un interruptor SY4. Un extremo del resistor Ri se conecta al nodo Ni . Un extremo del resistor R2 puede conectarse al nodo N3. Tal como se muestra, el nodo Ni puede conectarse al nodo N3 a través del interruptor SY3 , y el nodo N2 puede conectarse al nodo N4 a través del interruptor SY4.
El interruptor SYi se conecta entre el otro extremo del resistor Ri y el nodo N2. Cuando el interruptor SYi se enciende, el resistor Ri se conecta eléctricamente entre el nodo Ni y el nodo N2 a través del interruptor SYi .
El interruptor SY2 puede conectarse entre el otro extremo del resistor R2 y el nodo N4. Cuando el interruptor SY2 se enciende, el resistor R2 puede conectarse eléctricamente entre el nodo N3 y el nodo N4 a través del interruptor SY2. El interruptor SY3 se conecta entre el nodo N1 y un extremo del resistor R2. El interruptor SY3 puede sustituirse por un conductor que conecta el nodo N1 y el nodo N3.
El interruptor SY4 se conecta entre el nodo N2 y el nodo N4. El interruptor SY4 puede sustituirse por un conductor que conecta el nodo N2 y el nodo N4.
Cuando el interruptor SY1, el interruptor SY2 , el interruptor SY3 y el interruptor SY4 se encienden juntos, el circuito en paralelo del resistor R1 y el resistor R2 se conecta eléctricamente entre el nodo N1 y el nodo N2 y entre el nodo N3 y el nodo N4.
Cuando el interruptor SY1 se apaga y el interruptor SY2 , el interruptor SY3 y el interruptor SY4 se encienden, el resistor R2 se conecta eléctricamente entre el nodo N1 y el nodo N2 y entre el nodo N3 y el nodo N4.
Cuando el interruptor SY2 se apaga y el interruptor SY1, el interruptor SY3 y el interruptor SY4 se encienden, el resistor R1 se conecta eléctricamente entre el nodo N1 y el nodo N2 y entre el nodo N3 y el nodo N4.
La unidad de control 140 está configurada para controlar el ENCENDIDO/APAGADO de cada uno del interruptor SY1, el interruptor SY2, el interruptor SY3 y el interruptor SY4 basándose en la primera diferencia de voltaje.
Cuando la primera diferencia de voltaje es igual o mayor que el primer voltaje umbral y menor que el segundo voltaje umbral, la unidad de control 140 puede encender el interruptor SY1 y apagar al menos uno del interruptor SY2 , el interruptor SY3 y el interruptor SY4 de modo que el resistor R1 se conecta eléctricamente entre el nodo N1 y el nodo N2.
Cuando la primera diferencia de voltaje es igual o mayor que el segundo voltaje umbral y menor que el tercer voltaje umbral, la unidad de control 140 puede encender el interruptor SY2 , el interruptor SY3 y el interruptor SY4 y apagar el interruptor SY1 de modo que el resistor R2 se conecta eléctricamente entre el nodo N1 y el nodo N2.
Cuando la primera diferencia de voltaje es igual o mayor que el tercer voltaje umbral, la unidad de control 140 puede encender el interruptor SY1, el interruptor SY2 , el interruptor SY3 y el interruptor SY4 de modo que el circuito en paralelo se conecta eléctricamente entre el nodo N1 y el nodo N2.
Es decir, a medida que la primera diferencia de voltaje aumenta, la resistencia conectada entre el nodo N1 y el nodo N2 disminuye gradualmente. Por consiguiente, es posible descargar el primer objetivo de equilibrado rápidamente. Por el contrario, a medida que la primera diferencia de voltaje disminuye, la resistencia conectada entre el nodo N1 y el nodo N2 aumenta gradualmente. Por consiguiente, es posible ajustar de manera precisa el SOC de cada batería del primer objetivo de equilibrado.
El aparato de equilibrado de batería 100 según la cuarta realización puede incluir además la unidad de ajuste de resistencia 130 según la tercera realización descrita anteriormente con referencia a la FIG. 4.
La FIG. 6 es un diagrama que muestra la configuración detallada de una unidad de ajuste de resistencia 130 para un aparato de equilibrado de batería según una quinta realización de la presente divulgación. Para facilitar la descripción, se asume que la resistencia del resistor R1 es más alta que la resistencia del resistor R2.
El aparato de equilibrado de batería 100 según la quinta realización incluye la unidad de selección 121 según la primera o segunda realización. El aparato de equilibrado de batería 100 según la quinta realización puede incluir además la unidad de selección 122 según la primera o segunda realización.
En referencia a las FIG. 1 a 3 y 6, la unidad de ajuste de resistencia 130 incluye un interruptor SZ1 y un interruptor SZ2. La unidad de ajuste de resistencia 130 incluye al menos uno de un interruptor SZ3 y un interruptor SZ4. La unidad de ajuste de resistencia 130 incluye además al menos uno de un interruptor SZ5 y un interruptor SZ6.
Un extremo del resistor R1 se conecta al nodo N1. Un extremo del resistor R2 puede conectarse al nodo N3.
El interruptor SZ1 se conecta entre el otro extremo del resistor R1 y el nodo N2. Cuando el interruptor SZ1 se enciende, el resistor R1 se conecta eléctricamente entre el nodo N1 y el nodo N2 a través del interruptor SZ1.
El interruptor SZ2 puede conectarse entre el otro extremo del resistor R2 y el nodo N4. Cuando el interruptor SZ2 se enciende, el resistor R2 puede conectarse eléctricamente entre el nodo N3 y el nodo N4 a través del interruptor SZ2. El interruptor SZ3 se conecta entre el nodo N1 y el nodo N3. El interruptor SZ3 puede sustituirse por un conductor que conecta el nodo N1 y el nodo N3.
El interruptor SZ4 se conecta entre el nodo N2 y el otro extremo del resistor R2. El interruptor SZ4 puede sustituirse por un conductor que conecta el nodo N2 y el otro extremo del resistor R2.
El interruptor SZ5 se conecta entre el otro extremo del resistor Ri y el nodo N3. El interruptor SZ5 puede sustituirse por un conductor que conecta el otro extremo del resistor R1 y el nodo N3.
El interruptor SZ6 se conecta entre el nodo N1 y el nodo N4. El interruptor SZ6 puede sustituirse por un conductor que conecta el nodo N1 y el nodo N4.
Cuando el interruptor SZ1, el interruptor SZ2 , el interruptor SZ5 y el interruptor SZ6 se apagan y el interruptor SZ3 y el interruptor SZ4 se encienden, el resistor R2 se conecta eléctricamente entre el nodo N1 y el nodo N2. Por consiguiente, la energía eléctrica almacenada en el primer objetivo de equilibrado puede consumirse por el resistor R2.
Cuando el interruptor SZ1, el interruptor SZ2 , el interruptor SZ3 y el interruptor SZ4 se apagan y el interruptor SZ5 y el interruptor SZ6 se encienden, el resistor R1 se conecta eléctricamente entre el nodo N3 y el nodo N4. Por consiguiente, la energía eléctrica almacenada en el segundo objetivo de equilibrado puede consumirse por el resistor R1.
Cuando el interruptor SZ1 y el interruptor SZ2 se apagan y el interruptor SZ3 , el interruptor SZ4 , el interruptor SZ5 y el interruptor SZ6 se encienden, el resistor R2 se conecta eléctricamente entre el nodo N1 y el nodo N2 , y el resistor R1 se conecta eléctricamente entre el nodo N3 y el nodo N4. Por consiguiente, la energía eléctrica almacenada en el primer objetivo de equilibrado puede consumirse por el resistor R2 , y al mismo tiempo, la energía eléctrica almacenada en el segundo objetivo de equilibrado puede consumirse por el resistor R1.
Cuando el interruptor SZ1, el interruptor SZ3 y el interruptor SZ4 se encienden y el interruptor SZ2, el interruptor SZ5 y el interruptor SZ6 se apagan, el circuito en paralelo del resistor R1 y el resistor R2 se conecta eléctricamente entre el nodo N1 y el nodo N2. Por consiguiente, la energía eléctrica almacenada en el primer objetivo de equilibrado puede consumirse por el circuito en paralelo.
Cuando el interruptor SZ1, el interruptor SZ3 y el interruptor SZ4 se apagan y el interruptor SZ2 , el interruptor SZ5 y el interruptor SZ6 se encienden, el circuito en paralelo del resistor R1 y el resistor R2 se conecta eléctricamente entre el nodo N3 y el nodo N4. Por consiguiente, la energía eléctrica almacenada en el segundo objetivo de equilibrado puede consumirse por el circuito en paralelo.
Cuando el interruptor SZ1, el interruptor SZ2 , el interruptor SZ3 y el interruptor SZ6 se apagan y el interruptor SZ4 y el interruptor SZ5 se encienden, el circuito en serie del resistor R1 y el resistor R2 se conecta eléctricamente entre el nodo N1 y el nodo N2. Por consiguiente, la energía eléctrica almacenada en el primer objetivo de equilibrado puede consumirse por el circuito en serie.
Cuando el interruptor SZ2 , el interruptor SZ3 y el interruptor SZ6 se apagan y el interruptor SZ1, el interruptor SZ4 y el interruptor SZ6 se encienden, el circuito en serie del resistor R1 y el resistor R2 se conecta eléctricamente entre el nodo N3 y el nodo N4. Por consiguiente, la energía eléctrica almacenada en el segundo objetivo de equilibrado puede consumirse por el circuito en serie.
La unidad de control 140 puede controlar el ENCENDIDO/APAGADO de cada uno del interruptor SZ1, el interruptor SZ2 , el interruptor SZ3 , el interruptor SZ4 , el interruptor SZ5 y el interruptor SZ6 basándose en la primera diferencia de voltaje entre el voltaje del primer objetivo de equilibrado y el primer voltaje de referencia.
Cuando la primera diferencia de voltaje es igual o mayor que el primer voltaje umbral y menor que el segundo voltaje umbral, la unidad de control 140 puede encender el interruptor SZ1 y apagar al menos uno del interruptor SZ2, el interruptor SZ3, el interruptor SZ4, el interruptor SZ5 y el interruptor SZ6 de modo que el resistor R1 se conecta eléctricamente entre el nodo N1 y el nodo N2.
Cuando la primera diferencia de voltaje es igual o mayor que el segundo voltaje umbral y menor que el tercer voltaje umbral, la unidad de control 140 puede encender el interruptor SZ3 y el interruptor SZ4 y apagar al menos uno del interruptor SZ1, el interruptor SZ2, el interruptor SZ5 y el interruptor SZ6 de modo que el resistor R2 se conecta eléctricamente entre el nodo N1 y el nodo N2.
Cuando la primera diferencia de voltaje es igual o mayor que el tercer voltaje umbral, la unidad de control 140 puede encender el interruptor SZ1, el interruptor SZ3 y el interruptor SZ4 , y apagar al menos uno del interruptor SZ2 , el interruptor SZ5 y el interruptor SZ6 de modo que el circuito en paralelo se conecta eléctricamente entre el nodo N1 y el nodo N2.
Cuando la primera diferencia de voltaje es menor que el primer voltaje umbral, la unidad de control 140 puede encender el interruptor SZ4 y el interruptor SZ5 y apagar al menos uno del interruptor SZ1, el interruptor SZ2 , el interruptor SZ3 y el interruptor SZ6 de modo que el circuito en serie se conecta eléctricamente entre el nodo N1 y el nodo N2.
Cuando el primer objetivo de equilibrado y el segundo objetivo de equilibrado se determinan, la unidad de control 140 está configurada para controlar el ENCENDIDO/APAGADO de cada uno del interruptor SZ1, el interruptor SZ2, el interruptor SZ3 , el interruptor SZ4 , el interruptor SZ5 y el interruptor SZ6 basándose en el voltaje del primer objetivo de equilibrado y el voltaje del segundo objetivo de equilibrado. Cuando el segundo objetivo de equilibrado incluye al menos dos baterías, el voltaje del segundo objetivo de equilibrado es la suma de voltajes de cada batería incluida en el segundo objetivo de equilibrado.
Cuando el voltaje del segundo objetivo de equilibrado es más alto que el voltaje del primer objetivo de equilibrado y una diferencia de voltaje entre el primer objetivo de equilibrado y el segundo objetivo de equilibrado (a continuación en el presente documento denominada como una 'segunda diferencia de voltaje') es igual o mayor que un cuarto voltaje umbral y menor que un quinto voltaje umbral, la unidad de control 140 puede encender el interruptor SZ1 y el interruptor SZ2 , y apagar al menos uno del interruptor SZ3 , el interruptor SZ4, el interruptor SZ5 y el interruptor SZ6. Por consiguiente, la energía eléctrica almacenada en el primer objetivo de equilibrado puede consumirse por el resistor R1. Adicionalmente, la energía eléctrica almacenada en el segundo objetivo de equilibrado puede consumirse por el resistor R2.
El cuarto voltaje umbral puede ser igual al primer voltaje umbral o al segundo voltaje umbral. El quinto voltaje umbral puede ser igual al tercer voltaje umbral. Por supuesto, cada uno del cuarto voltaje umbral y el quinto voltaje umbral pueden prefijarse para que sean diferentes de los voltajes umbrales primero a tercero.
Cuando el voltaje del primer objetivo de equilibrado es más alto que el voltaje del segundo objetivo de equilibrado y la segunda diferencia de voltaje es igual o mayor que el cuarto voltaje umbral y menor que el quinto voltaje umbral, la unidad de control 140 puede apagar el interruptor SZ1 y el interruptor SZ2 , y puede encender y apagar el par del interruptor SZ3 y el interruptor SZ4 y el par del interruptor SZ5 y el interruptor SZ6 de manera alterna según un ciclo de trabajo predeterminado. Por consiguiente, mientras el par del interruptor SZ3 y el interruptor SZ4 se enciende y el par del interruptor SZ5 y el interruptor SZ6 se apaga, la energía eléctrica almacenada en el primer objetivo de equilibrado puede consumirse por el resistor R2. Adicionalmente, mientras que el par del interruptor SZ3 y el interruptor SZ4 se apaga y el par del interruptor SZ5 y el interruptor SZ6 se enciende, la energía eléctrica almacenada en el segundo objetivo de equilibrado puede consumirse por el resistor R1.
Cuando el voltaje del segundo objetivo de equilibrado es más alto que el voltaje del primer objetivo de equilibrado y la segunda diferencia de voltaje es menor que el cuarto voltaje umbral, la unidad de control 140 puede encender el interruptor SZ1, el interruptor SZ4 y el interruptor SZ6 y apagar al menos uno del interruptor SZ2 , el interruptor SZ3 y el interruptor SZ5 de modo que el circuito en serie se conecta eléctricamente entre el nodo N3 y el nodo N4. Por consiguiente, la energía eléctrica almacenada en el segundo objetivo de equilibrado puede consumirse por el circuito en serie. Adicionalmente, la energía eléctrica almacenada en el primer objetivo de equilibrado puede consumirse por el resistor R1.
Cuando el voltaje del primer objetivo de equilibrado es más alto que el voltaje del segundo objetivo de equilibrado y la segunda diferencia de voltaje es menor que el cuarto voltaje umbral, la unidad de control 140 enciende el interruptor SZ4 y el interruptor SZ5 y apaga al menos uno del interruptor SZ1, el interruptor SZ2 , el interruptor SZ3 y el interruptor SZ6 de modo que el circuito en serie se conecta eléctricamente entre el nodo N1 y el nodo N2. Por consiguiente, la energía eléctrica almacenada en el primer objetivo de equilibrado puede consumirse por el circuito en serie.
Cuando el voltaje del segundo objetivo de equilibrado es más alto que el primer objetivo de equilibrado y la segunda diferencia de voltaje es igual o mayor que el quinto voltaje umbral, la unidad de control 140 enciende el interruptor SZ2 , el interruptor SZ5 y el interruptor SZ6 y apaga al menos uno del interruptor SZ1, el interruptor SZ3 y el interruptor SZ4 de modo que el circuito en paralelo se conecta eléctricamente entre el nodo N3 y el nodo N4. Por consiguiente, la energía eléctrica almacenada en el segundo objetivo de equilibrado puede consumirse por el circuito en paralelo. Cuando el voltaje del primer objetivo de equilibrado es más alto que el voltaje del segundo objetivo de equilibrado y la segunda diferencia de voltaje es igual o mayor que el quinto voltaje umbral, la unidad de control 140 enciende el interruptor SZ1, el interruptor SZ3 y el interruptor SZ4 y apaga al menos uno del interruptor SZ2 , el interruptor SZ5 y el interruptor SZ6 de modo que el circuito en paralelo se conecta eléctricamente entre el nodo N1 y el nodo N2. Por consiguiente, la energía eléctrica almacenada en el primer objetivo de equilibrado puede consumirse por el circuito en paralelo.
Como alternativa, cuando el voltaje del primer objetivo de equilibrado es más alto que el voltaje del segundo objetivo de equilibrado y la segunda diferencia de voltaje es igual o mayor que el quinto voltaje umbral, la unidad de control 140 puede encender el interruptor SZ1, el interruptor SZ2 , el interruptor SZ5 y el interruptor SZ6 y apagar al menos uno del interruptor SZ3 y el interruptor SZ4. Por consiguiente, aun cuando al menos uno del interruptor SZ3 y el interruptor SZ4 esté defectuoso (por ejemplo, es imposible de cerrar), es posible que se conecte eléctricamente el circuito en paralelo entre el nodo N1 y el nodo N2.
El aparato de equilibrado de batería 100 según la quinta realización puede incluir además la unidad de ajuste de resistencia 130 según la tercera realización descrita anteriormente con referencia a la FIG. 4 o la cuarta realización descrita anteriormente con referencia a la FIG. 5.
Cada interruptor incluido en la unidad de selección 121, la unidad de selección 122 y la unidad de ajuste de resistencia 130 descritas anteriormente con referencia a las FIG. 2 a 6 puede ser un dispositivo de conmutación conocido que puede controlarse usando una señal eléctrica, por ejemplo, un transistor de efecto de campo semiconductor de óxido metálico (MOSFET), y se acopla operativamente a la unidad de control 140 a través de una línea de señal. Cada interruptor puede encenderse en respuesta a un primer voltaje de control (por ejemplo, 3 V) emitido por la unidad de control 140. Cada interruptor puede apagarse en respuesta a un segundo voltaje de control (por ejemplo, 0 V) emitido por la unidad de control 140. La emisión del segundo voltaje de control puede representar la detención de la emisión del primer voltaje de control.
Las realizaciones de la presente divulgación descritas anteriormente en el presente documento no se implementan solo a través del aparato y el método, y pueden implementarse a través de programas que realizan funciones correspondientes a las configuraciones de las realizaciones de la presente divulgación o que registran medios que tienen los programas registrados en ellos, y tal implementación puede conseguirse fácilmente por los expertos en la técnica de la divulgación de las realizaciones descritas previamente.
Aunque la presente divulgación se ha descrito anteriormente en el presente documento con respecto a un número limitado de realizaciones y dibujos, la presente divulgación no está limitada a esto y es obvio para los expertos en la técnica que pueden realizarse diversas modificaciones y cambios al respecto.
Adicionalmente, ya que pueden realizarse muchas sustituciones, modificaciones y cambios en la presente divulgación descrita anteriormente en el presente documento por los expertos en la técnica sin apartarse de los aspectos técnicos de la presente divulgación, la presente divulgación no se limita por las realizaciones descritas anteriormente y los dibujos adjuntos, y algunas de o todas las realizaciones pueden combinarse de manera selectiva para permitir diversas modificaciones.

Claims (6)

REIVINDICACIONES
1. Un aparato de equilibrado de batería (100), que comprende:
una unidad de detección (110) configurada para emitir una primera señal de voltaje que indica el voltaje de cada una de una pluralidad de baterías (BA1~BAm) incluidas en un primer grupo de baterías (21);
una primera unidad de selección (121) configurada para conectar eléctricamente de manera selectiva cada una de la pluralidad de baterías incluidas en el primer grupo de baterías entre un primer nodo (N1) y un segundo nodo (N2);
una unidad de ajuste de resistencia (130) configurada para conectar eléctricamente de manera selectiva un primer resistor (R1), un segundo resistor (R2), un circuito en serie del primer resistor y el segundo resistor o un circuito en paralelo del primer resistor y el segundo resistor entre el primer nodo y el segundo nodo; y una unidad de control (140) acoplada operativamente a la unidad de detección, la primera unidad de selección y la unidad de ajuste de resistencia,
en donde la unidad de control está configurada para determinar al menos una de la pluralidad de baterías incluidas en el primer grupo de baterías como primer objetivo de equilibrado basándose en la primera señal de voltaje,
la primera unidad de selección está configurada para conectar eléctricamente el primer objetivo de equilibrado entre el primer nodo y el segundo nodo, y
la unidad de control está configurada además para controlar la unidad de ajuste de resistencia basándose en una primera diferencia de voltaje entre un voltaje del primer objetivo de equilibrado y un voltaje de referencia; en donde
un extremo del primer resistor está conectado eléctricamente al primer nodo,
un extremo del segundo resistor está conectado eléctricamente al segundo nodo,
la unidad de ajuste de resistencia incluye:
un primer interruptor (SX1) conectado entre el otro extremo del primer resistor y el segundo nodo; un segundo interruptor (SX2) conectado entre el otro extremo del segundo resistor y el primer nodo; y un tercer interruptor (SX3) conectado entre el otro extremo del primer resistor y el otro extremo del segundo resistor.
2. El aparato de equilibrado de batería según la reivindicación 1, en donde una resistencia del primer resistor es más alta que una resistencia del segundo resistor, y
la unidad de control está configurada además para encender el primer interruptor y apagar el segundo interruptor de modo que el primer resistor se conecta eléctricamente entre el primer nodo y el segundo nodo, cuando la primera diferencia de voltaje es igual o mayor que un primer voltaje umbral y menor que un segundo voltaje umbral.
3. El aparato de equilibrado de batería según la reivindicación 1, en donde una resistencia del primer resistor es más alta que una resistencia del segundo resistor, y
la unidad de control está configurada además para apagar el primer interruptor y encender el segundo interruptor de modo que el segundo resistor se conecta eléctricamente entre el primer nodo y el segundo nodo, cuando la primera diferencia de voltaje es igual o mayor que un segundo voltaje umbral y menor que un tercer voltaje umbral.
4. El aparato de equilibrado de batería según la reivindicación 1, en donde la unidad de control está configurada además para encender el primer interruptor y el segundo interruptor de modo que el circuito en paralelo se conecta eléctricamente entre el primer nodo y el segundo nodo, cuando la primera diferencia de voltaje es igual o mayor que un tercer voltaje umbral.
5. El aparato de equilibrado de batería según la reivindicación 1, en donde
la unidad de control está configurada además para apagar el primer interruptor y el segundo interruptor y encender el tercer interruptor de modo que el circuito en serie se conecta eléctricamente entre el primer nodo y el segundo nodo, cuando la primera diferencia de voltaje es menor que un primer voltaje umbral.
6. Un paquete de batería que comprende el aparato de equilibrado de batería según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.
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