FR2769144A1 - Accumulateur d'electricite - Google Patents
Accumulateur d'electricite Download PDFInfo
- Publication number
- FR2769144A1 FR2769144A1 FR9812108A FR9812108A FR2769144A1 FR 2769144 A1 FR2769144 A1 FR 2769144A1 FR 9812108 A FR9812108 A FR 9812108A FR 9812108 A FR9812108 A FR 9812108A FR 2769144 A1 FR2769144 A1 FR 2769144A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- electricity
- voltage
- power storage
- capacitor
- switching
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
- H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
- H02J7/0018—Circuits for equalisation of charge between batteries using separate charge circuits
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
- B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Abstract
On décrit un accumulateur permettant d'égaliser les tensions d'une pluralité d'éléments d'accumulateur reliés en série (B1 à B4) même quand il n'est pas chargé complètement, en empêchant la dissipation d'énergie électrique. L'accumulateur comprend un condensateur (C1) pouvant être relié en parallèle à au moins deux des éléments d'accumulateur, et un moyen de commutation de connexion (S11 à S41 et S12 à S42) établissant sélectivement un premier mode de connexion reliant le condensateur à un premier élément de la pluralité d'éléments de façon que le condensateur soit chargé ou déchargé par celui-ci, et un second mode de connexion reliant le condensateur à un second élément différent du premier, le condensateur étant alors chargé ou déchargé par le second élément d'accumulateur. La commutation des premier et second modes est exécutée de façon répétitive, grâce à quoi les tensions de la pluralité d'éléments d'accumulateurs sont égalisées.
Description
La présente invention se rapporte d'une façon générale à un accumulateur d'électricité réalisé sous forme d'une batterie d'accumulateurs comprenant un grand nombre d'éléments de batterie reliés en série, et plus particulièrement à un accumulateur d'électricité approprié à l'utilisation dans des automobiles électriques.
Des techniques ont récemment été développées en vue de favoriser l'utilisation pratique d'automobiles électriques, et en tant que source d'énergie actuelle pour les automobiles électriques, on utilise une batterie d'accumulateurs comprenant un grand nombre d'éléments de batterie reliés en série.
Dans le cas d'une telle batterie d'accumulateurs comprenant un grand nombre d'éléments de batterie reliés en série, le débit de la batterie d'accumulateurs dépend de l'élément de batterie dont la tension est la plus basse, de sorte que la batterie d'accumulateurs ne peut pas utiliser la totalité des éléments de batterie de façon égale et mettre à disposition la capacité de chaque élément de batterie de façon maximale.
A ce propos, comme dans un élément de batterie à ions lithium, dans un élément de batterie dans lequel sa tension de sortie est déterminée en fonction de sa valeur de décharge (voir la figure 4), les valeurs de décharge de tous les éléments de batterie (ou bien à l'inverse, les valeurs de charge ou les capacités résiduelles) peuvent être rendues égales les unes aux autres en égalisant les tensions de tous les éléments de batterie. Ainsi, si la charge ou la décharge est exécutée de façon que les tensions de tous les éléments de batterie deviennent égales les unes aux autres, la batterie d'accumulateurs peut mettre à disposition la capacité de chaque élément de batterie de façon maximale.
A cette fin, on a réalisé un circuit d'égalisation de tension destiné à une batterie d'accumulateurs, et il est constitué comme représenté sur la figure 5.
Le circuit représenté sur la figure 5 est un circuit d'égalisation en tension correspondant à un élément de batterie (ou un module) d'une batterie d'accumulateurs et, de ce fait, le même circuit est prévu dans chaque élément de batterie.
Dans un tel circuit, une opération de charge est tout d'abord effectuée, et une opération de décharge est ensuite effectuée à l'issue de l'opération de charge.
La tension aux bornes d'un élément de batterie 101 monte par l'opération de charge. Cet état élevé est surveillé par un circuit de surveillance de tension (circuit de détection de tension) 104, et si la tension
VB entre les deux bornes de l'élément de batterie 101 dépasse une tension fixée, un commutateur de décharge 102 sera amené à passer à l'état
MARCHE (état fermé).
VB entre les deux bornes de l'élément de batterie 101 dépasse une tension fixée, un commutateur de décharge 102 sera amené à passer à l'état
MARCHE (état fermé).
Grâce à l'opération ci-dessus, une conduction du courant vers une résistance de décharge 103 est exécutée, grâce à quoi l'énergie électrique est convertie en chaleur et dissipée. Avec cette dissipation, si la tension de l'élément VB devient égale ou inférieure à la tension fixée, le commutateur de décharge 102 sera amené à passer à l'état ARRET (état ouvert).
En réitérant une telle commande marche-arrêt du commutateur de décharge 102, la tension VB de l'élément de batterie est ajustée à la tension fixée.
On notera que dans le circuit réel du circuit d'égalisation de tension, au lieu du commutateur de décharge 102, on utilise généralement un dispositif de puissance tel qu'un transistor de puissance afin d'ajuster la tension par une commande linéaire plutot que par une commande marchearrêt.
L'accumulateur d'électricité classique mentionné ci-dessus présente cependant les inconvénients suivants.
Dans le circuit mentionné ci-dessus, l'énergie excédant une tension fixée est dissipée sous la forme de chaleur par la résistance de décharge 103.
Pour cette raison, il se pose des problèmes importants en ce que la perte d'énergie devient importante, et qu'une contre-mesure afin de rayonner la chaleur doit être envisagée.
En outre, l'égalisation de tension n'est possible que lorsque la tension d'élément VB à l'issue de l'opération de charge monte et, de ce fait, il se pose un problème en ce que l'égalisation de tension ne peut pas être exécutée pendant la décharge ou pendant un temps de repos pendant lequel un véhicule n'est pas utilisé.
L'accumulateur d'électricité classique mentionné ci-dessus, de ce fait, ne peut pas être utilisé dans des automobiles électriques qui ne sont pas chargées jusqu'à leur charge complète pendant le déplacement tout en générant de l'énergie électrique, comme dans les automobiles électriques hybrides.
En outre, comme l'on doit utiliser des composants de grande puissance, tels qu'une résistance de décharge, une plaque de rayonnement thermique et un élément de commutation, la dimension globale du dispositif est augmentée et une unité de refroidissement destinée au rayonnement de la chaleur est nécessaire, de sorte qu'il se pose également un problème en ce que le dispositif tout entier devient d'une structure complexe.
Ainsi, un circuit d'égalisation qui n'exige pas de procédé de décharge est nécessaire et, à titre d'exemple, une technique décrite dans la publication de brevet japonais mis à la disposition du public N" HEI 6319 287 a été proposée.
Dans la technique mentionnée ci-dessus, les deux extrémités d'une batterie d'accumulateurs comprenant un grand nombre d'éléments de batterie reliés en série sont reliées à un condensateur de façon que tous les éléments de batterie soient chargés uniformément. Cependant, un condensateur d'une capacité importante est nécessaire, et la commande consistant à détecter la tension aux bornes de chaque élément de batterie et à sélectionner un élément de batterie devant être chargé est complexe sur le plan logique.
De ce fait, il est concevable de prévoir une pluralité de condensateurs en nombre correspondant aux éléments de batterie reliés en série, ainsi qu'un premier mode de connexion dans lequel tous les condensateurs sont respectivement reliés en parallèle aux éléments de batterie correspondants et un second mode de connexion dans lequel les condensateurs sont respectivement reliés en parallèle aux éléments de batterie adjacents aux éléments de batterie correspondants, les modes étant commutés en alternance, grâce à quoi les tensions de tous les éléments de batterie sont rendues égales les unes aux autres.
Dans le cas ci-dessus, l'égalisation des tensions entre les éléments de batterie est réalisée en déplaçant la charge électrique entre les éléments de la batterie par l'intermédiaire des condensateurs.
Cependant, suivant la conception mentionnée ci-dessus, comme la charge électrique n'est déplacée qu'entre des éléments de batterie adjacents, il se pose un problème en ce que le temps nécessaire à l'égalisation des tensions est augmenté à mesure qu'augmente le nombre d'éléments de batterie. De même, comme chaque élément de batterie nécessite un condensateur, le circuit d'égalisation de tension est de taille accrue, de sorte qu'il se pose également un problème en ce que le coût de production est accru.
Pour la batterie d'accumulateurs constituée par une pluralité d'éléments de batterie reliés en série, la publication de brevet japonais mise à la disposition du public N0 HEl 6-319 287 mentionnée ci-dessus décrit une technique selon laquelle un élément de batterie devant être chargé est sélectionné, tandis que la tension aux bornes de chaque élément de batterie et la tension d'un condensateur sont surveillées afin d'effectuer une opération de charge par le condensateur chargé par du courant de régénération.
Dans la technique ci-dessus, certains d'une pluralité d'éléments de batterie sont sélectionnés et chargés de façon que la somme totale des tensions aux bornes des éléments de batterie sélectionnés devienne inférieure à la tension du condensateur. Grâce à cela, même si la tension du condensateur s'est réduite, une charge peut être réalisée, et en chargeant un élément de batterie dont la tension aux bornes est basse, une pluralité d'éléments de batterie sont chargés uniformément.
Bien que la technique mentionnée ci-dessus puisse égaliser les tensions de tous les éléments de batterie lors de la charge de la batterie d'accumulateurs, elle ne permet pas d'exécuter l'égalisation des tensions, excepté durant la charge.
La présente invention a été réalisée au vu des problèmes mentionnés ci-dessus. Par conséquent, le but de l'invention consiste à réaliser un accumulateur d'électricité qui permette d'égaliser les tensions d'une pluralité de moyens d'accumulation d'électricité suivant une conception simple et peu coûteuse, et de façon rapide même dans un état qui n'est pas un état de charge complète, tout en empêchant la dissipation d'énergie électrique.
Afin d'atteindre ce but et conformément à un premier aspect de la présente invention, on réalise un accumulateur d'électricité comprenant une pluralité de moyens d'accumulation d'électricité reliés en série, un condensateur pouvant être relié en parallèle à au moins deux de la pluralité de moyens d'accumulation d'électricité, et un moyen de commutation de connexion destiné à commuter sélectivement entre un premier mode de connexion dans lequel le condensateur est relié à un premier moyen d'accumulation d'électricité de la pluralité de moyens d'accumulation d'électricité de façon que le condensateur soit chargé ou déchargé par l'intermédiaire du premier moyen d'accumulation d'électricité, et un second mode de connexion dans lequel le condensateur est relié à un second moyen d'accumulation d'électricité différent du premier moyen d'accumulation d'électricité de façon que le condensateur soit chargé ou déchargé par l'intermédiaire du second moyen d'accumulation d'électricité, dans lequel la commutation des premier et second modes de connexion par le moyen de commutation de connexion est réalisée de façon répétitive.
Grâce à une telle conception, si la commutation des premier et second modes de connexion est réalisée de façon répétitive par le moyen de commutation de connexion, une égalisation des tensions peut être réalisée entre les premier et second moyens d'accumulation d'électricité par l'intermédiaire du condensateur, et de ce fait la tension différentielle entre les premier et second moyens d'accumulation d'électricité ne sera pas dissipée sous forme de consommation d'énergie par rayonnement de chaleur, de sorte que l'on obtiendra l'avantage de pouvoir égaliser les tensions, tandis que la perte d'énergie est supprimée. Grâce à cela, la capacité de la batterie d'accumulateurs peut être exploitée de façon efficace.
De même, on peut obtenir un avantage supplémentaire en ce qu'une mesure destinée à contrer le rayonnement de chaleur peut être évitée grâce à une réduction de la perte par rayonnement thermique. Bien entendu, on obtient l'avantage que l'égalisation des tensions peut être réalisée indépendamment des états de fonctionnement tels que la circulation du véhicule, la charge, la décharge, etc.
Conformément à un autre aspect de la présente invention, on réalise un accumulateur d'électricité comprenant une pluralité de moyens d'accumulation d'électricité reliés en série, un condensateur pouvant être relié en parallèle à chacun de la pluralité de moyens d'accumulation d'électricité, un moyen de surveillance de tension destiné à surveiller les tensions respectives de la pluralité de moyens d'accumulation d'électricité, et un moyen de commutation de connexion destiné à sélectionner deux moyens d'accumulation d'électricité parmi la pluralité de moyens d'accumulation d'électricité en fonction des tensions détectées par le moyen de surveillance de tension et à commuter sélectivement ensuite entre un premier mode de connexion dans lequel le condensateur est relié au premier moyen d'accumulation d'électricité parmi les deux moyens d'accumulation d'électricité de façon que le condensateur soit chargé ou déchargé par l'intermédiaire du premier moyen d'accumulation d'électricité, et un second mode de connexion dans lequel le condensateur est relié au second moyen d'accumulation d'électricité, différent du premier moyen d'accumulation d'électricité, de façon que le condensateur soit chargé ou déchargé par l'intermédiaire du second moyen d'accumulation d'électricité, la commutation des premier et second modes de connexion par le moyen de commutation de connexion étant exécutée de façon répétitive.
Grâce à une telle conception, si la commutation des premier et second modes de commutation est effectuée de façon répétitive par le moyen de commutation de connexion, une égalisation des tensions sera exécutée entre les premier et second moyens d'accumulation d'électricité sélectionnés en fonction des tensions détectées par le moyen de surveillance de tension par l'intermédiaire du condensateur. De ce fait, en fonction de son état de tension, un moyen d'accumulation d'électricité dans lequel un besoin d'égalisation de tension est élevé est sélectionné, grâce à quoi une égalisation de tension peut être exécutée rapidement. Ceci apporte l'avantage que la capacité de la batterie d'accumulateurs peut être exploitée de façon efficace. Bien entendu, la tension différentielle entre les premier et second moyens d'accumulation d'électricité ne sera pas dissipée sous forme de consommation d'énergie par rayonnement de chaleur, et l'on obtient l'avantage de pouvoir égaliser la tension, tandis que la perte d'énergie est supprimée. De même, on peut obtenir l'avantage supplémentaire de ce qu'une mesure visant à contrer le rayonnement de chaleur peut être supprimée grâce à la réduction de la perte par rayonnement thermique. En outre, on obtient un avantage en ce que l'égalisation de tension peut être effectuée indépendamment des états de fonctionnement tels que la circulation du véhicule, la charge, la décharge, etc.
Dans une forme préférée de la présente invention, deux moyens d'accumulation d'électricité dans lesquels la différence de tension entre ceux-ci est importante sont sélectionnés en tant que les premier et second moyens d'accumulation d'électricité par le moyen de commutation de connexion, en fonction des tensions détectées par le moyen de surveillance de tension.
Conformément à encore un autre aspect de la présente invention, on réalise un accumulateur d'électricité comprenant : une pluralité de moyens d'accumulation d'électricité reliés en série, un moyen de sélection destiné à séparer la pluralité de moyens d'accumulation d'électricité en une pluralité de blocs d'accumulation d'électricité et à sélectionner deux blocs d'accumulation d'électricité parmi la pluralité de blocs d'accumulation d'électricité, chaque bloc d'accumulation d'électricité étant constitué par un moyen d'accumulation d'électricité ou une pluralité de moyens d'accumulation d'électricité, un condensateur disposé de façon qu'il puisse être relié en parallèle à un bloc quelconque parmi la pluralité de blocs d'accumulation d'électricité, et un moyen de commutation de connexion destiné à commuter de façon sélective entre un premier mode de connexion dans lequel le condensateur est relié à un premier bloc d'accumulation d'électricité parmi les deux blocs d'accumulation d'électricité sélectionnés par le moyen de sélection de façon qu'une partie de l'énergie électrique du premier bloc d'accumulation d'électricité soit transférée vers le condensateur, et un second mode de connexion dans lequel le condensateur est relié à un second bloc d'accumulation d'électricité différent du premier bloc d'accumulation d'électricité de façon que le second bloc d'accumulation d'électricité soit chargé, la sélection des deux blocs d'accumulation d'électricité par le moyen de sélection ainsi que la commutation des premier et second modes de connexion par le moyen de commutation de connexion étant réalisées de façon répétitive.
Grâce à une telle conception, si la commutation des premier et second modes de connexion est exécutée de façon répétitive par le moyen de commutation de connexion, une égalisation des tensions peut être réalisée entre les premier et second blocs d'accumulation d'électricité en fonction des tensions détectées par le moyen de surveillance de tension par l'intermédiaire du condensateur. De ce fait, en fonction de leur état de tension, on sélectionne les blocs d'accumulation d'électricité dans lesquels un besoin d'égalisation des tensions est élevé, grâce à quoi une égalisation des tensions peut être réalisée rapidement. Ceci est avantageux en ce sens que la capacité de la batterie d'accumulateurs peut être exploitée de façon efficace. La tension différentielle entre les premier et second blocs d'accumulation d'électricité ne sera pas dissipée sous forme de consommation d'énergie par rayonnement de chaleur, de sorte que l'on obtient un avantage en ce que l'égalisation des tensions peut être exécutée tandis que la perte d'énergie est supprimée. De même, on peut obtenir un avantage supplémentaire en ce qu'une mesure visant à contrer le rayonnement de chaleur peut être supprimée grâce à une réduction de la perte par rayonnement thermique. En outre, on obtient un avantage en ce que l'égalisation des tensions peut être exécutée indépendamment des états de fonctionnement tels que la circulation du véhicule, la charge, la décharge, etc.
Dans une forme préférée de la présente invention, le condensateur peut être relié en parallèle à la totalité des moyens d'accumulation d'électricité du bloc d'accumulation d'électricité qui fait l'objet d'une sélection, sélectionné par le moyen de sélection.
Dans une autre forme préférée de la présente invention, le moyen de sélection comporte un moyen de surveillance de tension destiné à surveiller les tensions respectives de la pluralité de moyens d'accumulation d'électricité et, sur la base des tensions détectées par le moyen de surveillance de tension, le moyen de sélection détermine la pluralité de blocs d'accumulation d'électricité et sélectionne également deux blocs d'accumulation d'électricité parmi la pluralité détermine de blocs d'accumulation d'électricité.
Dans encore une autre forme préférée de la présente invention, le moyen de sélection comporte un moyen de surveillance de tension destiné à surveiller les tensions respectives de la pluralité de moyens d'accumulation d'électricité et détermine, en tant qu'unique bloc d'accumulation d'électricité, un moyen d'accumulation d'électricité unique dans lequel la tension détectée par le moyen de surveillance de tension présente un état prédéterminé.
Dans une forme préférée supplémentaire de la présente invention, un moyen d'accumulation d'électricité dans lequel la tension détectée par le moyen de surveillance de tension présente l'état de tension le plus élevé est établi en tant que le premier bloc d'accumulation d'électricité pris parmi la pluralité de moyens d'accumulation d'électricité, par le moyen de sélection.
Dans une autre forme préférée de la présente invention, un moyen d'accumulation d'électricité dans lequel la tension détectée par le moyen de surveillance de tension présente l'état de tension le plus bas est établi en tant que le premier bloc d'accumulation d'électricité pris parmi la pluralité de moyens d'accumulation d'électricité, par le moyen de sélection.
Le moyen de sélection peut déterminer en tant qu'unique bloc d'accumulation d'électricité une pluralité de moyens d'accumulation d'électricité dans lesquels les tensions détectées par le moyen de surveillance de tension se trouvent à l'intérieur d'une plage prédéterminée.
Dans ce cas, le moyen de sélection peut calculer une valeur de tension moyenne des tensions de la pluralité de moyens d'accumulation d'électricité détectées par le moyen de surveillance de tension et peut déterminer, en tant que le premier bloc d'accumulation d'électricité, le moyen d'accumulation d'électricité dans lequel la différence de tension avec la tension moyenne est égale ou supérieure à une première tension prédéterminée.
En outre, le moyen de sélection peut déterminer, en tant que le second bloc d'accumulation d'électricité, un moyen d'accumulation d'électricité dans lequel la différence de tension avec la tension moyenne est égale ou inférieure à une seconde tension prédéterminée.
De plus, le moyen de commutation de connexion peut réaliser la commutation des premier et second modes de connexion de façon répétitive une seule fois ou bien un nombre prédéterminé de fois.
I1 est préférable que le moyen de sélection sélectionne un bloc d'accumulation d'électricité suivant lorsque la commutation des premier et second modes de connexion par le moyen de commutation de connexion a été effectuée le nombre prédéterminé de fois, et il est également préférable que la sélection du bloc d'accumulation d'électricité suivant par le moyen de sélection ainsi que la commutation des premier et second modes de connexion par le moyen de commutation de connexion soient exécutées de façon répétitive.
En outre, le moyen de sélection peut comporter un moyen de surveillance de tension afin de surveiller les tensions respectives de la pluralité de moyens d'accumulation d'électricité, et, sur la base des tensions détectées par le moyen de surveillance de tension, le moyen de sélection peut établir la pluralité de blocs d'accumulation d'électricité, et sélectionne également deux blocs d'accumulation d'électricité parmi la pluralité établie de blocs d'accumulation d'électricité.
Le moyen de sélection peut calculer une valeur de tension moyenne des tensions de la pluralité de moyens d'accumulation d'électricité détectées par le moyen de surveillance de tension. Lorsque les tensions de tous les moyens d'accumulation d'électricité à l'intérieur des premier et second blocs d'accumulation d'électricité par rapport à la tension moyenne sont amenées à se trouver en deçà d'une troisième différence de tension prédéterminée grâce à la commutation des premier et second modes de connexion réalisée par le moyen de commutation de connexion, le moyen de sélection peut mettre fin à la commutation des premier et second modes de connexion réalisée par le moyen de commutation de connexion, et sélectionne un bloc d'accumulation d'électricité suivant, et la sélection du bloc d'accumulation d'électricité suivant par le moyen de sélection, ainsi que la commutation des premier et second modes de connexion par le moyen de commutation de connexion peuvent être exécutées de façon répétitive.
La présente invention sera décrite davantage en détail en faisant référence aux dessins annexés dans lesquels
La figure 1 est un schéma de circuit représentant le principe d'un accumulateur d'électricité conforme à un mode de réalisation de la présente invention.
La figure 1 est un schéma de circuit représentant le principe d'un accumulateur d'électricité conforme à un mode de réalisation de la présente invention.
La figure 2 est un schéma de circuit correspondant à la figure 1, destiné à expliquer comment l'accumulateur d'électricité représenté sur la figure 1 est mis en oeuvre, un état de fonctionnement différent de celui représenté sur la figure 1 étant représenté.
La figure 3 est un schéma de circuit correspondant aux figures 1 et 2, destiné à expliquer comment l'accumulateur d'électricité représenté sur la figure 1 est mis en oeuvre, un état de fonctionnement différent de ceux représentés sur les figures 1 et 2 étant représenté.
La figure 4 est un graphe représentant la caractéristique d'un élément de batterie disposé dans l'accumulateur d'électricité de la figure 1, et
La figure 5 est un schéma de circuit simplifié représentant un accumulateur d'électricité classique.
La figure 5 est un schéma de circuit simplifié représentant un accumulateur d'électricité classique.
Un mode de réalisation de la présente invention sera décrit ci-après en détail en faisant référence aux dessins. Les figures 1 à 4 représentent un accumulateur d'électricité conçu conformément à un mode de réalisation de la présente invention.
Comme indiqué sur la figure 1, l'accumulateur d'électricité de ce mode de réalisation est constitué par une batterie d'accumulateurs comprenant une pluralité d'éléments de batterie (moyens d'accumulation d'électricité) Bl, B2, B3, B4, ... reliés en série.
L'accumulateur d'électricité de ce mode de réalisation est particulièrement applicable à une batterie d'accumulateurs (comprenant une pluralité d'éléments de batterie reliés en série) qui est employée en tant que source d'énergie pour une automobile électrique, et est constitué par une batterie d'accumulateurs comprenant des dizaines d'éléments de batterie reliés en série.
Sur la figure 1, bien que seuls quatre éléments de batterie soient représentés pour la clarté du dessin, un grand nombre d'éléments de batterie (non représentés) sont en outre reliés et, au total, des dizaines d'éléments de batterie sont reliés en série.
L'accumulateur d'électricité de ce mode de réalisation n'est, cependant, pas particulièrement limité au nombre d'éléments de batterie (moyens d'accumulation d'électricité) constituant une batterie d'accumulateurs.
Des commutateurs sont reliés deux par deux à chaque borne des éléments de batterie (moyens d'accumulation d'électricité) B1, B2, B3, B4,
Plus particulièrement, comme indiqué sur la figure 1, (1) une première extrémité de chacun des commutateurs S11 et S12 est reliée à la borne positive de l'élément de batterie B1, (2) une première extrémité de chacun des commutateurs S21 et S22 est reliée à la borne négative de l'élément de batterie B1 (c'est-à-dire la borne positive de l'élément de batterie B2), (3) une première extrémité de chacun des commutateurs S31 et S32 est reliée à la borne négative de l'élément de batterie B2 (c'est-à-dire la borne positive de l'élément de batterie B3), et (4) une première extrémité de chacun des commutateurs S41 et S42 est reliée à la borne négative de l'élément de batterie B3 (c'est-à-dire la borne positive de l'élément de batterie B4). De la même manière, des commutateurs sont également reliés aux bornes des éléments de batterie (non représentés).
Plus particulièrement, comme indiqué sur la figure 1, (1) une première extrémité de chacun des commutateurs S11 et S12 est reliée à la borne positive de l'élément de batterie B1, (2) une première extrémité de chacun des commutateurs S21 et S22 est reliée à la borne négative de l'élément de batterie B1 (c'est-à-dire la borne positive de l'élément de batterie B2), (3) une première extrémité de chacun des commutateurs S31 et S32 est reliée à la borne négative de l'élément de batterie B2 (c'est-à-dire la borne positive de l'élément de batterie B3), et (4) une première extrémité de chacun des commutateurs S41 et S42 est reliée à la borne négative de l'élément de batterie B3 (c'est-à-dire la borne positive de l'élément de batterie B4). De la même manière, des commutateurs sont également reliés aux bornes des éléments de batterie (non représentés).
De tels commutateurs S11, S12 à S41, S42, sont tous des commutateurs marche-arrêt. Panni les commutateurs S11, S12 à S41, S42,
l'autre extrémité de chacun des commutateurs S11, S21, S31, S41,. . est reliée à une première extrémité d'un condensateur C1, tandis que l'autre extrémité de chacun des commutateurs S12, S22, S32, S42 ... est reliée à l'autre extrémité du condensateur C1. Par ailleurs, pour pouvoir réaliser la commande marche-arrêt de ces commutateurs S11, S12 à S41, S42 ..., un module de commande d'inversion de commutateurs 1 est prévu.
l'autre extrémité de chacun des commutateurs S11, S21, S31, S41,. . est reliée à une première extrémité d'un condensateur C1, tandis que l'autre extrémité de chacun des commutateurs S12, S22, S32, S42 ... est reliée à l'autre extrémité du condensateur C1. Par ailleurs, pour pouvoir réaliser la commande marche-arrêt de ces commutateurs S11, S12 à S41, S42 ..., un module de commande d'inversion de commutateurs 1 est prévu.
En outre, un module de surveillance de tension d'élément de batterie 2 est prévu en tant que moyen de surveillance des tensions aux bornes des éléments de batterie B1, B2, B3, B4, ... Les informations de tensions aux bornes se rapportant aux éléments de batterie B1, B2, B3, B4 ..., obtenues par ce module de surveillance de tension d'élément de batterie 2, sont transmises au module de commande d'inversion de commutateurs 1.
Le module de commande d'inversion de commutateurs 1 peut relier un commutateur quelconque parmi les commutateurs S11, S12 à S41, S42,
Cependant, dans ce mode de réalisation, le module de commande d'inversion de commutateurs 1 effectue une opération d'inversion de commutateurs afin de réaliser une égalisation des tensions entre un élément de batterie dont la tension est la plus haute et un élément de batterie dont la tension est la plus basse, sur la base des informations de tension provenant du module de surveillance de tension d'élément de batterie 2.
Cependant, dans ce mode de réalisation, le module de commande d'inversion de commutateurs 1 effectue une opération d'inversion de commutateurs afin de réaliser une égalisation des tensions entre un élément de batterie dont la tension est la plus haute et un élément de batterie dont la tension est la plus basse, sur la base des informations de tension provenant du module de surveillance de tension d'élément de batterie 2.
Plus particulièrement, lors de l'opération d'inversion de commutateurs dans le module de commande d'inversion de commutateurs 1, un élément de batterie dont la tension est la plus haute et le condensateur
C1 sont tout d'abord reliés en parallèle (on appelle un tel état de connexion un premier mode de connexion). Ensuite, après que la connexion parallèle entre l'élément de batterie dont la tension est la plus élevée et le condensateur C1 ait été coupée, un élément de batterie dont la tension est la plus basse et le condensateur Cl sont reliés en parallèle (un tel état de connexion est appelé un second mode de connexion). Ensuite, la connexion parallèle entre l'élément de batterie dont la tension est la plus basse et le condensateur C l est coupée.
C1 sont tout d'abord reliés en parallèle (on appelle un tel état de connexion un premier mode de connexion). Ensuite, après que la connexion parallèle entre l'élément de batterie dont la tension est la plus élevée et le condensateur C1 ait été coupée, un élément de batterie dont la tension est la plus basse et le condensateur Cl sont reliés en parallèle (un tel état de connexion est appelé un second mode de connexion). Ensuite, la connexion parallèle entre l'élément de batterie dont la tension est la plus basse et le condensateur C l est coupée.
On notera qu'il est évident que si la borne positive d'un élément de batterie est reliée à une première extrémité du condensateur Cl pour relier l'élément de batterie au condensateur C1 en parallèle, la borne négative de l'élément de batterie est reliée à l'autre extrémité du condensateur C1.
Si l'opération d'inversion de commutateurs mentionnée ci-dessus est effectuée, dans le premier mode de connexion, une tension élevée sera appliquée au condensateur C1, et de ce fait une grande quantité de charge électrique correspondant à cette tension élevée sera accumulée. Dans le second mode de connexion, la tension qui est appliquée au condensateur Cl devient plus basse que dans le premier mode de connexion, et la charge électrique correspondant à cette chute de tension est transférée vers un élément de batterie dont la tension est la plus. basse. De ce fait, si le premier mode de connexion et le second mode de connexion sont réitérés, la charge électrique sera transférée depuis un élément de batterie dont la tension est la plus élevée vers un élément de batterie dont la tension est la plus basse, grâce à quoi une égal prédéterminé de fois, ou bien le premier mode de connexion et le second mode de connexion peuvent être exécutés une seule fois, respectivement.
Dans l'un ou l'autre cas, grâce à la connexion en parallèle entre les éléments de batterie et le condensateur C1 dans les premier et second modes de connexion, une égalisation des tensions est réalisée entre un élément de batterie dont la tension était la plus élevée à cet instant et un élément de batterie dont la tension était la plus basse à cet instant.
On notera que les commutateurs (moyens de commutation de connexions) S11, S12 à S41, S42, . peuvent être constitués par des commutateurs mécaniques S11 à S14. Du point de vue de la facilité de commande ou de la durabilité, ils peuvent également être constitués par des moyens de commutation à semi-conducteurs (commutateurs à semiconducteurs) tels que des transistors à semi-conducteurs.
Comme l'accumulateur d'électricité d'un premier mode de réalisation de la présente invention est conçu comme décrit ci-dessus, la mise en oeuvre suivante est réalisée.
Dans le module de commande d'inversion de commutateurs 1, un élément de batterie dont la tension est la plus élevée et un élément de batterie dont la tension est la plus basse sont sélectionnés par cycles parmi la pluralité d'éléments de batterie, sur la base des informations de tension provenant du module de surveillance de tension d'élément de batterie 2 servant de moyen de surveillance de tension, et l'opération d'inversion des commutateurs en vue de l'égalisation des tensions est effectuée entre l'élément de batterie dont la tension est la plus élevée et l'élément de batterie dont la tension est la plus basse sélectionnés.
Par exemple, dans le cas où au cours d'un certain cycle de traitement, la tension V1 de l'élément de batterie B1 est la plus élevée et d'autre part la tension V3 (V3 < V1) de l'élément de batterie B3 est la plus basse, les commutateurs S11 et S22 sont tout d'abord mis dans de telles positions que la borne positive de l'élément de batterie B1 soit reliée à une première extrémité (borne inférieure sur les figures 1 à 3) du condensateur
C1, et qu'également la borne négative de l'élément de batterie B1 soit reliée à l'autre extrémité (borne supérieure sur les figures 1 à 3) du condensateur
C1, comme indiqué sur la figure 2 (premier mode de connexion).
C1, et qu'également la borne négative de l'élément de batterie B1 soit reliée à l'autre extrémité (borne supérieure sur les figures 1 à 3) du condensateur
C1, comme indiqué sur la figure 2 (premier mode de connexion).
Si, comme dans le premier mode de connexion, le condensateur C l et l'élément de batterie B l sont reliés en parallèle, la tension de l'élément de batterie B1 et la tension aux bornes du condensateur Cl seront toutes deux Vi'. Cette tension V1' est une tension (= VI - vl) inférieure à V1 d'une quantité vl correspondant à la charge électrique qui a circulé depuis l'élément de batterie B 1 jusque dans le condensateur Ci.
Ensuite, après que les commutateurs S11 et S22 soient ouverts comme indiqué sur la figure 1, les commutateurs S31 et S42 sont fermés de façon que la borne positive de l'élément de batterie B3 soit reliée à une première extrémité du condensateur C 1 et que la borne négative de l'élément de batterie B3 soit reliée à l'autre extrémité du condensateur C1, comme indiqué sur la figure 3 (second mode de connexion).
Si, comme dans le second mode de connexion, le condensateur C1 et l'élément de batterie B3 sont reliés en parallèle, la tension de l'élément de batterie B3 et la tension aux bornes du condensateur C1 seront toutes deux égales à V3'. Cette tension V3' est une tension (= V3 + v3) supérieure à V3 d'une quantité v3 correspondant à la charge électrique qui s'est écoulée depuis le condensateur C1 dans l'élément de batterie B3.
A la fin du second mode de connexion, les commutateurs S31 et
S42 sont également ramenés à l'état ARRET (état ouvert), comme indiqué sur la figure 1.
S42 sont également ramenés à l'état ARRET (état ouvert), comme indiqué sur la figure 1.
De la manière mentionnée ci-dessus, une charge électrique est transférée depuis l'élément de batterie B1 vers l'élément de batterie B3 par l'intermédiaire du condensateur C1 de sorte que la tension de l'élément de batterie B l diminue par rapport à V1 et qu'également la tension de l'élément de batterie B3 augmente par rapport à V3. En conséquence, la différence de tension entre les éléments de batterie B 1 et B3 diminue.
Si la commande des commutateurs dans le premier mode de connexion et la commande des commutateurs dans le second mode de connexion sont exécutées un nombre prédéterminé de fois, ou bien une seule fois entre les éléments de batterie Bl et B3, une commande similaire des commutateurs sera réalisée au cours d'un cycle de traitement suivant.
C'est-à-dire que dans le module de commande d'inversion de commutateurs 1, un élément de batterie dont la tension est la plus élevée et un élément de batterie dont la tension est la plus basse sont sélectionnés de nouveau parmi la pluralité d'éléments de batterie, sur la base des informations de tension provenant du module de surveillance de tension d'élément de batterie 2.
Au cours du cycle de traitement suivant, la tension de l'élément de batterie B1 a diminué et la tension de l'élément de batterie B3 a augmenté mais, si l'augmentation ou la diminution de ces tensions est faible, il se présentera une possibilité que l'élément de batterie B1 soit sélectionné en tant qu'élément de batterie dont la tension est la plus élevée ou que l'élément de batterie B3 soit sélectionné en tant qu'élément de batterie dont la tension est la plus basse. Cependant, en comparaison du cycle de traitement précédent, au moins l'élément de batterie B1 mentionné ci-dessus dont la tension est la plus élevée a diminué de tension et au moins l'élément de batterie B3 mentionné ci-dessus dont la tension est la plus basse a augmenté de tension.
Et grâce à la commande des commutateurs mentionnée ci-dessus, en effectuant la commande des commutateurs dans le premier mode de connexion et la commande des commutateurs dans le second mode de connexion un nombre prédéterminé de fois ou une seule fois entre l'élément de batterie nouvellement sélectionné dont la tension est la plus élevée et l'élément de batterie nouvellement sélectionné dont la tension est la plus basse, une égalisation des tensions est réalisée entre ces éléments de batterie. En conséquence, en comparaison du cycle de traitement précédent, l'élément de batterie dont la tension est la plus élevée a diminué de tension de façon correspondante, et l'élément de batterie dont la tension est la plus basse a augmenté de tension de même.
De ce fait, si le traitement mentionné ci-dessus est réitéré, une égalisation des tensions sera réalisée de façon efficace entre une pluralité d'éléments de batterie, grâce à quoi une égalisation rapide des tensions sera effectuée entre une pluralité d'éléments de batterie.
En particulier, lorsque la différence de tension entre deux éléments de batterie est importante, le déplacement de la charge électrique depuis l'élément de batterie vers le condensateur C1 est exécuté rapidement, et l'égalisation des tensions entre deux éléments de batterie grâce au déplacement de la charge électrique est réalisée en peu de temps, de sorte que l'égalisation des tensions est réalisée de façon efficace.
Dans le mode de réalisation mentionné ci-dessus, bien qu'il ait été décrit comme étant l'exemple le plus simple en ce que, dans chaque cycle de traitement, l'égalisation des tensions est effectuée entre deux éléments de batterie, un élément de batterie dont la tension est la plus élevée et un élément de batterie dont la tension est la plus basse, l'égalisation des tensions peut être exécutée simultanément entre trois éléments de batterie ou davantage.
Par exemple, il est concevable qu'une tension moyenne de tous les éléments de batterie soit calculée et que l'égalisation des tensions soit exécutée en même temps entre un premier groupe d'éléments de batterie (un seul élément de batterie ou une pluralité d'éléments de batterie, c'est-à-dire un bloc d'accumulation d'électricité) dans lequel la différence avec la tension moyenne est égale ou supérieure à une tension prédéterminée, et un second groupe d'éléments de batterie (bloc d'accumulation d'électricité) dans lequel la différence avec la tension moyenne est inférieure à la tension prédéterminée. Dans un tel cas, le module de commande d'inversion de commutateurs l est doté d'une fonction (moyen de sélection) consistant à déterminer une pluralité de groupes d'éléments de batterie (blocs d'accumulation d'électricité) et à sélectionner ensuite deux groupes d'éléments de batterie (blocs d'accumulation d'électricité) parmi la pluralité établie de groupes d'éléments de batterie (blocs d'accumulation d'électricité).
Dans le cas ci-dessus, initialement, tous les éléments de batterie du premier groupe d'éléments de batterie dans lequel la différence avec la tension moyenne est égale ou supérieure à une tension prédéterminée sont reliés en même temps en parallèle au condensateur C1, de façon que le condensateur Cl soit chargé (premier mode de connexion). Ensuite, après que la première connexion ait été supprimée, tous les éléments de batterie du second groupe d'éléments de batterie dans lequel la différence avec la tension moyenne est inférieure à la tension prédéterminée sont reliés en même temps en parallèle au condensateur Cl de façon qu'une décharge soit réalisée depuis le condensateur C1 vers tous les éléments de batterie du second groupe d'éléments de batterie (second mode de connexion). De cette manière, une charge électrique est déplacée depuis les éléments de batterie dont la tension est élevée vers les éléments de batterie dont la tension est basse, de sorte qu'une égalisation des tensions peut être effectuée en même temps entre un grand nombre d'éléments de batterie (trois éléments de batterie ou davantage) et l'on obtient un avantage que l'égalisation des tensions peut être exécutée plus rapidement entre un grand nombre d'éléments de batterie.
En outre, si le traitement d'égalisation des tensions est établi de façon qu'il se termine lorsque les différences de tension entre les tensions de tous les éléments de batterie et la tension moyenne de tous les éléments de batterie se trouvent en deçà d'une valeur prédéterminée (valeur très faible), alors l'opération d'égalisation des tensions peut être réalisée de façon plus efficace. Bien entendu, si la différence de tension entre une tension quelconque des éléments de batterie et la tension moyenne devient égale ou supérieure à la valeur prédéterminée (valeur très faible) lors de la poursuite de l'utilisation de la batterie d'accumulateurs, alors une opération d'égalisation des tensions peut être exécutée, par exemple, entre des éléments de batterie présentant la plus grande différence de tension.
Ainsi, dans l'accumulateur d'électricité de ce mode de réalisation, un élément de batterie quelconque peut être sélectionné parmi une pluralité d'éléments de batterie (moyens d'accumulation d'énergie) et être relié à un condensateur afin de réaliser l'opération d'égalisation des tensions entre les éléments de batterie. De ce fait, si l'opération d'égalisation des tensions est exécutée en sélectionnant les éléments de batterie de façon appropriée, elle peut être exécutée avec une efficacité extrêmement élevée.
En outre, comme le composant de déplacement de charge est un simple condensateur d'équilibrage, on obtient un avantage en ce que le circuit global peut être de dimensions et coût réduits.
Par ailleurs, l'élément de batterie conforme à l'accumulateur d'électricité de ce mode de réalisation est constitué, par exemple, par un élément de batterie à ions lithium. Comme on le voit dans la caractéristique de l'élément de batterie à ions lithium représentée sur la figure 4, la tension est déterminée en fonction de la valeur de décharge. A l'inverse, on peut dire que la tension de l'élément de batterie est déterminée en fonction de la valeur de charge (valeur accumulée). De ce fait, la tension de l'élément d'accumulateur est ajustée à une valeur de décharge voulue, c'est-à-dire une valeur de charge (valeur accumulée) grâce à l'égalisation de tension mentionnée ci-dessus.
Comme on le voit dans la caractéristique d'un élément de batterie à nickel-hydrogène représenté sur la figure 4, dans un élément de batterie présentant une caractéristique plate dans laquelle sa tension ne varie pas de façon linéaire avec sa valeur de décharge, la valeur de décharge (ou valeur de charge) n'est pas amenée à se trouver dans un état voulu par l'égalisation de tension. Cependant, en ce qui concerne l'élément de batterie à ions lithium mentionné ci-dessus, dans un élément de batterie dans lequel la tension varie de façon linéaire avec la valeur de décharge (ou valeur de charge), les valeurs de décharge (ou valeurs de charge) des éléments de batterie constituant une batterie d'accumulateurs sont rendues uniformes suivant un état désiré, de sorte que les performances d'un tel élément de batterie (par exemple un élément de batterie à ions lithium) peuvent être utilisés de façon satisfaisante.
Bien entendu, dans l'accumulateur d'électricité de ce mode de réalisation, les tensions des éléments de batterie B1, B2, B3, B4, . . sont égalisées les unes avec les autres en déplaçant une charge électrique par l'intermédiaire du condensateur Cl, de sorte qu'il ne se trouve pas de composant qui génère une grande quantité de chaleur, et l'égalisation est réalisée tandis que la perte d'énergie due à une génération de chaleur est évitée.
En outre, la mise en oeuvre de l'égalisation n'est pas limitée à la période durant laquelle une batterie d'accumulateurs est complètement chargée, mais elle peut être réalisée dans toutes les conditions indépendamment des conditions de fonctionnement telles que la circulation du véhicule, la charge, la décharge, etc. De ce fait, l'opération d'égalisation peut être exécutée même pendant la décharge ou lorsque la batterie n'est pas en utilisation. Bien entendu, la batterie d'accumulateurs de ce mode de réalisation peut être utilisée dans des automobiles électriques qui ne sont pas chargées jusqu'à leur charge complète pendant le déplacement en générant de l'énergie électrique, comme dans les automobiles électriques hybrides.
On notera que dans le cas où un tel circuit est réellement appliqué, il est nécessaire que le circuit fonctionne de façon efficace et fiable et présente une bonne durabilité. En considérant de telles conditions particulières, il est préférable que les commutateurs Sil, Sl2, S21, S22, utilisent des dispositifs de puissance dont les pertes de commutation sont aussi faibles que possible (par exemple, des transistors à effet de champ
FET et des transistors bipolaires à grille isolée IGBT), et il est également préférable que le module de commande d'inversion de commutateurs 1 soit équipé d'un circuit qui est amené automatiquement à inverser les commutateurs S11, S12, S21, S22, ... par un oscillateur externe.
FET et des transistors bipolaires à grille isolée IGBT), et il est également préférable que le module de commande d'inversion de commutateurs 1 soit équipé d'un circuit qui est amené automatiquement à inverser les commutateurs S11, S12, S21, S22, ... par un oscillateur externe.
De même, si l'on utilise pour le condensateur Cl un condensateur présentant une capacité relativement importante, tel qu'un condensateur électrique à double couche, une égalisation des tensions rapides peut être exécutée. Cependant, si l'égalisation des tensions est exécutée en permanence ou fréquemment, un condensateur d'une faible capacité peut être utilisé de façon satisfaisante pour égaliser les valeurs de charge grâce à l'égalisation des tensions.
En outre, il est concevable qu'un circuit destiné à empêcher le courant de couler trop vite dans le condensateur Cl et un circuit de charge initiale soient également nécessaires.
En plus de l'opération d'inversion de commutateurs mentionnée cidessus, il est également concevable que le module de commande d'inversion de commutateurs 1 soit combiné à divers procédés, tels qu'un procédé consistant à interverrouiller un commutateur destiné à la maintenance et les commutateurs Sîl, S12, S21, S22, ... et à les attaquer en cas de nécessité à l'aide d'un circuit de mesure de tension externe, un procédé consistant à réaliser une opération d'égalisation des tensions (dans laquelle les commutateurs Sll, Sl2, S21, S22, . . sont sélectionnés et connectés de façon appropriée) lorsqu'un véhicule n'est pas utilisé, un procédé consistant à effectuer l'opération d'égalisation des tensions à des intervalles prédéterminés à l'aide dtun circuit de temporisation, et un procédé consistant à effectuer l'opération d'égalisation des tensions lorsqu'une égalisation nécessaire est indiquée par un circuit destiné à commander la charge électrique devant être appliquée (dans le cas d'automobiles électriques, un contrôleur de moteur ou un dispositif de mesure de capacité résiduelle).
En outre, même si l'on utilise un transformateur d'isolement ou un élément de batterie au lieu du condensateur C1, on peut obtenir des avantages pratiquement similaires.
L'accumulateur d'électricité de la présente invention est également applicable à une batterie de condensateurs dans laquelle des condensateurs sont utilisés en tant que moyens d'accumulation d'électricité au lieu d'utiliser des éléments de batterie. C'est-à-dire que la présente invention peut être appliquée à une batterie de condensateurs comprenant une pluralité de condensateurs reliés en série au lieu d'être appliquée à une batterie d'accumulateurs comprenant une pluralité d'éléments de batterie reliés en séne.
D'autre part, si la conception mentionnée ci-dessus est adoptée dans des batteries d'accumulateurs ou des condensateurs électriques à deux couches dans lesquels divers inconvénients tendent à apparaître en raison d'une fluctuation de tension des éléments de batterie lorsqu'une pluralité d'éléments de batterie ou une pluralité de condensateurs sont combinés ensemble et si un circuit d'égalisation de tension est constitué, on peut réaliser un système destiné à effectuer une égalisation des tensions en permanence sans que se produise une forte perte d'énergie.
Un procédé qui ne met pas en oeuvre le circuit de la présente invention en permanence mais exécute l'égalisation des tensions comme exigé par un dispositif de surveillance de tension d'élément de batterie, etc., peut être mis en oeuvre.
En particulier, en appliquant le circuit de la présente invention à un élément de batterie à ions lithium, la capacité de l'élément de batterie à ions lithium peut être utilisée à 100%, et de ce fait la sécurité peut être facilement garantie.
On notera que si la vitesse à laquelle le mode de connexion est commuté par le moyen de commande varie lorsque le traitement d'égalisation des tensions passe du cas d'une grande différence de tension présente entre les éléments de batterie au cas d'une faible différence de tension, le temps exigé pour l'égalisation des tensions peut également être réduit.
Bien que la présente invention ait été décrite en faisant référence à des modes de réalisation préférés de celle-ci, l'invention ne doit pas être limitée aux détails donnés ici, mais peut être modifiée à l'intérieur de la portée des revendications annexées.
Claims (16)
1. Accumulateur d'électricité comprenant une pluralité de moyens d'accumulation d'électricité (B1 à B4) reliés en série, caractérisé en ce qu'il comprend:
un condensateur (Cl) pouvant être relié en parallèle à au moins deux de ladite pluralité de moyens d'accumulation d'électricité (B 1 à B4), et
un moyen de commutation de connexion (S11 à S41 et S12 à S42) destiné à commuter sélectivement entre un premier mode de connexion dans lequel ledit condensateur (C1) est relié à un premier moyen d'accumulation d'électricité de ladite pluralité de moyens d'accumulation d'électricité (B1 à
B4) de façon que ledit condensateur (Cl) soit chargé ou déchargé par l'intermédiaire dudit premier moyen d'accumulation d'électricité, et un second mode de connexion dans lequel ledit condensateur (Cl) est relié à un second moyen d'accumulation d'électricité différent dudit premier moyen d'accumulation d'électricité, de façon que ledit condensateur (Cl) soit chargé ou déchargé par l'intermédiaire dudit second moyen d'accumulation d'électricité,
la commutation desdits premier et second modes de connexion par ledit moyen de commutation de connexion (S il à S41 et S12 à S42) étant exécutée de façon répétitive.
2. Accumulateur d'électricité comprenant une pluralité de moyens d'accumulation d'électricité (B1 à B4) reliés en série, caractérisé en ce qu'il comprend:
un condensateur (C1) pouvant être relié en parallèle à chacun de ladite pluralité de moyens d'accumulation d'électricité (B 1 à B4),
un moyen de surveillance de tension (2) destiné à surveiller les tensions respectives de ladite pluralité de moyens d'accumulation d'électricité (B 1 à B4), et
un moyen de commutation de connexion (S11 à S41 et S12 à S42) destiné à sélectionner deux moyens d'accumulation d'électricité parmi ladite pluralité de moyens d'accumulation d'électricité (B1 à B4) en fonction desdites tensions détectées par ledit moyen de surveillance de tension (2) et à commuter ensuite sélectivement entre un premier mode de connexion dans lequel ledit condensateur (cul) est relié au premier moyen d'accumulation d'électricité desdits deux moyens d'accumulation d'électricité (B 1 à B4) de sorte que ledit condensateur (Cl) est chargé ou déchargé par l'intermédiaire dudit premier moyen d'accumulation d'électricité, et un second mode de connexion dans lequel ledit condensateur (C1) est relié à un second moyen d'accumulation d'électricité différent dudit premier moyen d'accumulation d'électricité, de sorte que ledit condensateur (C 1) est chargé ou déchargé par l'intermédiaire dudit second moyen d'accumulation d'électricité,
la commutation desdits premier et second modes de connexion par ledit moyen de commutation de connexion (S l l à S41 et S 12 à S42) étant exécutée de façon répétitive.
3. Accumulateur d'électricité selon la revendication 2, caractérisé en ce que, dans ledit moyen de commutation de connexion (S11 à S41 et
S12 à S42), deux moyens d'accumulation d'électricité pour lesquels la différence de tension entre eux est importante, sont sélectionnés en tant que dits premier et second moyens d'accumulation d'électricité en fonction desdites tensions détectées par ledit moyen de surveillance de tension (2).
4. Accumulateur d'électricité comprenant une pluralité de moyens d'accumulation d'électricité (B 1 à B4) reliés en série, caractérisé en ce qu'il comprend:
un moyen de sélection destiné à séparer ladite pluralité de moyens d'accumulation d'électricité (B l à B4) en une pluralité de blocs d'accumulation d'électricité, et à sélectionner deux blocs d'accumulation d'électricité parmi ladite pluralité de blocs d'accumulation d'électricité, chaque bloc d'accumulation d'électricité étant constitué par un moyen d'accumulation d'électricité ou bien une pluralité de moyens d'accumulation d'électricité,
un condensateur (C1) disposé de façon qu'il puisse être relié en parallèle à un bloc quelconque de ladite pluralité de blocs d'accumulation d'électricité, et
un moyen de commutation de connexion (S11 à S41 et S12 à S42) destiné à commuter sélectivement entre un premier mode de connexion dans lequel ledit condensateur (C1) est relié à un premier bloc d'accumulation d'électricité desdits deux blocs d'accumulation d'électricité sélectionnés par ledit moyen de sélection, de sorte qu'une partie de l'énergie électrique dudit premier bloc d'accumulation d'électricité est transférée vers ledit condensateur (C1), et un second mode de connexion dans lequel ledit condensateur (C1) est relié à un second bloc d'accumulation d'électricité différent dudit premier bloc d'accumulation d'électricité, de sorte que ledit second bloc d'accumulation d'électricité est chargé,
la sélection desdits deux blocs d'accumulation d'électricité par ledit moyen de sélection ainsi que la commutation desdits premier et second modes de connexion par le moyen de commutation de connexion (S11 à
S41 et S 12 à S42) étant exécutées de façon répétitive.
5. Accumulateur d'électricité selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit condensateur (C1) peut être relié en parallèle à la totalité des moyens d'accumulation d'électricité (B1 à B4) dudit bloc d'accumulation d'électricité qui fait l'objet d'une sélection, sélectionné par ledit moyen de sélection.
6. Accumulateur d'électricité selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit moyen de sélection comporte un moyen de surveillance de tension (2) destiné à surveiller les tensions respectives de ladite pluralité de moyens d'accumulation d'électricité (B1 à B4) et, sur la base desdites tensions détectées par ledit moyen de surveillance de tension (2), ledit moyen de sélection détermine ladite pluralité de blocs d'accumulation d'électricité, et sélectionne également deux blocs d'accumulation d'électricité parmi la pluralité établie de blocs d'accumulation d'électricité.
7. Accumulateur d'électricité selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit moyen de sélection comporte un moyen de surveillance de tension (2) afin de surveiller les tensions respectives de ladite pluralité de moyens d'accumulation d'électricité (B 1 à B4), et détermine, en tant qu'unique bloc d'accumulation d'électricité, un moyen d'accumulation d'électricité unique pour lequel ladite tension détectée par ledit moyen de surveillance de tension (2) se trouve dans un état prédéterminé.
8. Accumulateur d'électricité selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'un moyen d'accumulation d'électricité pour lequel ladite tension détectée par ledit moyen de surveillance de tension (2) se trouve dans l'état de tension le plus élevé est déterminé en tant que dit premier bloc d'accumulation d'électricité parmi ladite pluralité de moyens d'accumulation d'électricité (B 1 à B4) par ledit moyen de sélection.
9. Accumulateur d'électricité selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'un moyen d'accumulation d'électricité pour lequel ladite tension détectée par ledit moyen de surveillance de tension (2) se trouve dans l'état de tension le plus bas est déterminé en tant que dit premier bloc d'accumulation d'électricité parmi ladite pluralité de moyens d'accumulation d'électricité (B l à B4) par ledit moyen de sélection.
10. Accumulateur d'électricité selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit moyen de sélection détermine, en tant qu'unique bloc d'accumulation d'électricité, une pluralité de moyens d'accumulation d'électricité pour lesquels lesdites tensions détectées par ledit moyen de surveillance de tension (2) se trouvent à l'intérieur d'une plage prédéterminée.
11. Accumulateur d'électricité selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit moyen de sélection calcule une valeur de tension moyenne des tensions de ladite pluralité de moyens d'accumulation d'électricité (B 1 à
B4) détectées par ledit moyen de surveillance de tension (2), et détermine, en tant que dit premier bloc d'accumulation d'électricité, un moyen d'accumulation d'électricité pour lequel la différence de tension avec ladite tension moyenne est égale ou supérieure à une première tension prédéterminée.
12. Accumulateur d'électricité selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit moyen de sélection détermine, en tant que dit second bloc d'accumulation d'électricité, un moyen d'accumulation d'électricité pour lequel la différence de tension avec ladite tension moyenne est égale ou inférieure à une seconde tension prédéterminée.
13. Accumulateur d'électricité selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit moyen de commutation de connexion (Sll à S41 et S12 à
S42) exécute la commutation desdits premier et second modes de connexion de façon répétitive, une seule fois ou bien un nombre prédéterminé de fois.
14. Accumulateur d'électricité selon la revendication 13, caractérisé en ce que ledit moyen de sélection sélectionne un bloc d'accumulation d'électricité suivant lorsque la commutation desdits premier et second modes de connexion par ledit moyen de commutation de connexion (S11 à
S41 et S12 à S42) a été exécutée ledit nombre prédéterminé de fois, et en ce que la sélection dudit bloc d'accumulation d'électricité suivant par ledit moyen de sélection, ainsi que la commutation desdits premier et second modes de connexion par ledit moyen de commutation de connexion (S 1 1 à
S41 et S 12 à S42) sont exécutées de façon répétitive.
15. Accumulateur d'électricité selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit moyen de sélection comporte un moyen de surveillance de tension (2) afin de surveiller les tensions respectives de ladite pluralité de moyens d'accumulation d'électricité (B 1 à B4) et en ce que, sur la base desdites tensions détectées par ledit moyen de surveillance de tension (2), ledit moyen de sélection détermine ladite pluralité de blocs d'accumulation d'électricité, et sélectionne également deux blocs d'accumulation d'électricité parmi la pluralité établie de blocs d'accumulation d'électricité.
16. Accumulateur d'électricité selon la revendication 15, caractérisé en ce que:
ledit moyen de sélection calcule une valeur de tension moyenne des tensions de ladite pluralité de moyens d'accumulation d'électricité (B 1 à B4) détectées par ledit moyen de surveillance de tension (2), en ce que,
lorsque les tensions de la totalité des moyens d'accumulation d'électricité (B1 à B4) à l'intérieur desdits premier et second blocs d'accumulation d'électricité, par rapport à ladite tension moyenne, sont amenées à se trouver en deçà d'une troisième différence de tension prédéterminée grâce à la commutation desdits premier et second modes de connexion exécutée par ledit moyen de commutation de connexion (S11 à
S41 et S12 à S42), ledit moyen de sélection met fin à ladite commutation desdits premier et second modes de connexion exécutée par ledit moyen de commutation de connexion (S11 à S41 et S12 à S42), et sélectionne un bloc d'accumulation d'électricité suivant, et en ce que
la sélection dudit bloc d'accumulation d'électricité suivant par ledit moyen de sélection, ainsi que la commutation desdits premier et second modes de connexion par ledit moyen de commutation de connexion (S11 à
S41 et S12 à S42) sont exécutées de façon répétitive.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26387997A JP3746886B2 (ja) | 1997-09-29 | 1997-09-29 | 蓄電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2769144A1 true FR2769144A1 (fr) | 1999-04-02 |
| FR2769144B1 FR2769144B1 (fr) | 2002-03-22 |
Family
ID=17395518
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9812108A Expired - Fee Related FR2769144B1 (fr) | 1997-09-29 | 1998-09-28 | Accumulateur d'electricite |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6404165B1 (fr) |
| JP (1) | JP3746886B2 (fr) |
| DE (1) | DE19843417A1 (fr) |
| FR (1) | FR2769144B1 (fr) |
Families Citing this family (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3280635B2 (ja) * | 1999-04-21 | 2002-05-13 | 長野日本無線株式会社 | エネルギー移送装置および蓄電システム |
| JP3280641B2 (ja) * | 1999-09-08 | 2002-05-13 | 長野日本無線株式会社 | エネルギー移送装置 |
| JP3280642B2 (ja) * | 1999-09-08 | 2002-05-13 | 長野日本無線株式会社 | 蓄電モジュール |
| US6700351B2 (en) * | 2000-02-18 | 2004-03-02 | Liebert Corporation | Modular uninterruptible power supply battery management |
| US6642692B2 (en) * | 2000-06-23 | 2003-11-04 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Charge equalizing device for power storage unit |
| JP2002199602A (ja) * | 2000-12-26 | 2002-07-12 | Nagano Japan Radio Co | 電力供給システム |
| JP4343173B2 (ja) | 2002-11-25 | 2009-10-14 | ティアックス エルエルシー | 直列接続された電気エネルギー貯蔵ユニット間の充電状態を均等化するバッテリーセル平衡化システム |
| US6836098B1 (en) * | 2003-06-10 | 2004-12-28 | O'brien Robert Neville | Battery charging method using supercapacitors at two stages |
| CN1315239C (zh) * | 2003-09-04 | 2007-05-09 | 北京市世纪博纳能源技术有限责任公司 | 具有均衡充电控制电路的电池组 |
| DE102006005334B4 (de) * | 2006-02-07 | 2022-12-22 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verfahren zur Überwachung und/oder Steuerung oder Regelung der Spannung wenigstens einer Zellgruppe in einem Zellenverbund eines Energiespeichers sowie Zellgruppenlogik und Zentral-Logik zur Durchführung des Verfahrens |
| DE102007007268A1 (de) * | 2007-02-14 | 2008-08-21 | Temic Automotive Electric Motors Gmbh | Verfahren zur Steuerung oder Regelung der Spannung einzelner Zellen in einem Zellstapel eines Energiespeichers |
| JP5517398B2 (ja) * | 2007-03-15 | 2014-06-11 | 三菱重工業株式会社 | 蓄電システム |
| GB2451138A (en) * | 2007-07-20 | 2009-01-21 | Frazer Nash Technology Ltd | Battery cell charge balancing system |
| JP4991448B2 (ja) * | 2007-08-24 | 2012-08-01 | 株式会社東芝 | 組電池の保護装置及びこれを含む組電池システム |
| KR100966732B1 (ko) * | 2008-02-28 | 2010-06-29 | 쌍용자동차 주식회사 | 배터리 시스템의 배터리 균등 충전장치 및 그 방법 |
| JP2010104179A (ja) * | 2008-10-24 | 2010-05-06 | Sanyo Electric Co Ltd | 電源装置及び電動車輌 |
| EP2312724A1 (fr) | 2009-10-19 | 2011-04-20 | 4ESys NV | Système et procédé pour l'équilibrage des dispositifs de stockage d'énergie |
| DE102010011279A1 (de) * | 2010-03-13 | 2011-09-15 | Continental Automotive Gmbh | Verfahren zum Ladungsausgleich in einem Batteriesystem und Batteriesystem mit einer Ladungsausgleichsschaltung |
| JP5601569B2 (ja) * | 2010-04-05 | 2014-10-08 | いすゞ自動車株式会社 | 電圧調整システム |
| DE102011009474A1 (de) * | 2011-01-26 | 2012-07-26 | Liebherr-Elektronik Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zum Überwachen und Symmetrieren eines mehrzelligen Energiespeicherstapels |
| EP2744067A4 (fr) * | 2011-08-11 | 2015-01-14 | Panasonic Corp | Circuit d'équilibrage, système d'alimentation électrique et véhicule |
| US8643333B2 (en) * | 2011-08-31 | 2014-02-04 | Delphi Technologies, Inc. | Battery stack cell monitor |
| JP5502918B2 (ja) * | 2011-10-13 | 2014-05-28 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 組電池の充放電装置 |
| CN105917671A (zh) * | 2013-12-04 | 2016-08-31 | 索诺瓦公司 | 用于操作听力设备的方法以及经优化以便由无汞电池供电的听力设备 |
| CA3007612A1 (fr) * | 2015-12-24 | 2017-06-29 | Vito Nv | Procede, systeme et dispositif d'equilibrage de cellules de stockage d'energie electrique individuelles |
| SG11202000653XA (en) | 2018-12-21 | 2020-07-29 | Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp Ltd | Battery supply circuits, devices to be charged, and charging control methods |
| US20220224124A1 (en) * | 2021-01-13 | 2022-07-14 | Renesas Electronics America Inc. | Bi-directional active battery cell balancer and method for bi-directional cell balancing |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996004564A1 (fr) * | 1994-07-30 | 1996-02-15 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Dispositif permettant a une pluralite d'accumulateurs ou de convertisseurs d'energie montes en serie d'echanger leur charge |
| FR2724501A1 (fr) * | 1994-09-09 | 1996-03-15 | Ray O Vac Corp | Appareil egaliseur de charge pour des batteries connectees en serie |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4056764A (en) * | 1974-06-03 | 1977-11-01 | Nissan Motor Company, Limited | Power supply system having two different types of batteries and current-limiting circuit for lower output battery |
| US4547629A (en) * | 1984-02-06 | 1985-10-15 | Comdial Technology Corporation | Energy management circuit |
| TW226496B (en) * | 1992-07-21 | 1994-07-11 | Sanyo Denki Kk | Battery charger |
| JP3251657B2 (ja) * | 1992-08-27 | 2002-01-28 | 株式会社日立製作所 | 二次電池装置 |
| JPH06319287A (ja) | 1993-04-30 | 1994-11-15 | Aqueous Res:Kk | モータ駆動用電源装置 |
| US5710504A (en) | 1996-05-20 | 1998-01-20 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Switched capacitor system for automatic battery equalization |
| JP3099181B2 (ja) * | 1996-09-10 | 2000-10-16 | 本田技研工業株式会社 | 蓄電器の電圧制御装置 |
-
1997
- 1997-09-29 JP JP26387997A patent/JP3746886B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-09-22 DE DE19843417A patent/DE19843417A1/de not_active Withdrawn
- 1998-09-28 FR FR9812108A patent/FR2769144B1/fr not_active Expired - Fee Related
- 1998-09-28 US US09/161,455 patent/US6404165B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996004564A1 (fr) * | 1994-07-30 | 1996-02-15 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Dispositif permettant a une pluralite d'accumulateurs ou de convertisseurs d'energie montes en serie d'echanger leur charge |
| FR2724501A1 (fr) * | 1994-09-09 | 1996-03-15 | Ray O Vac Corp | Appareil egaliseur de charge pour des batteries connectees en serie |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6404165B1 (en) | 2002-06-11 |
| JPH11103534A (ja) | 1999-04-13 |
| DE19843417A1 (de) | 1999-04-22 |
| JP3746886B2 (ja) | 2006-02-15 |
| FR2769144B1 (fr) | 2002-03-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FR2769144A1 (fr) | Accumulateur d'electricite | |
| EP3490099B1 (fr) | Architecture de modules batterie connectés en parallèle | |
| EP2731229A1 (fr) | Système de pré-charge d'une capacité par une batterie | |
| FR2804543A1 (fr) | Procede permettant de charger plusieurs accumulateurs | |
| FR2744852A1 (fr) | Circuit de controle de charge et de decharge pour empecher une surchage et une sur-decharge d'un certain nombre de batteries reliees en serie | |
| FR2963709A1 (fr) | Procede d'equilibrage pour batterie electrique et systeme de gestion pour batterie mettant en oeuvre un tel procede | |
| FR2871624A1 (fr) | Procede de gestion d'un parc de batteries rechargeables | |
| WO2015121564A1 (fr) | Systeme d'alimentation a tension continue configure pour precharger un condensateur de filtrage avant l'alimentation d'une charge | |
| WO2012168422A2 (fr) | Dispositif de generation d'energie photovoltaique avec gestion individuelle des cellules | |
| WO2010092275A1 (fr) | Procédé et dispositif de classification d'une batterie | |
| EP3011630A1 (fr) | Systeme et procede de regulation de la temperature d'une batterie electrochimique | |
| FR2947112A1 (fr) | Dispositif de recharge d'une batterie d'accumulateurs | |
| FR2818457A1 (fr) | Chargeur de batteries | |
| EP2722963B1 (fr) | Système d'alimentation électrique à capacité modulable | |
| EP2859636B1 (fr) | Batterie d'accumulateurs protegee contre les courts-circuits externes | |
| EP1243935A1 (fr) | Procédé de contrôle de la décharge d'une batterie de générateurs électrochimiques secondaires | |
| EP3245708B1 (fr) | Procede de gestion de charge de batterie electrochimique | |
| FR3067878B1 (fr) | Procede de charge de batteries pour un aeronef et systeme de stockage d'energie electrique | |
| FR2753838A1 (fr) | Procede et systeme de charge d'une batterie de modules accumulateurs | |
| EP4029105B1 (fr) | Procede de commande d'une batterie permettant de commander un courant homogene sur les cellules d'une ligne de courant | |
| WO2020244758A1 (fr) | Dispositif et systeme rechargeables de stockage d'energie electrique, vehicule et installation munis d'un tel systeme | |
| FR2978625A1 (fr) | Methode et dispositif d'equilibrage des batteries d'accumulateurs electriques | |
| FR3131445A1 (fr) | Procédé de prechauffage d'un dispositif a batteries commutees | |
| FR3100670A1 (fr) | Procede de commande d’une batterie permettant l’equilibrage des cellules d’une ligne de courant par un courant de charge et decharge | |
| FR3131444A1 (fr) | Procédé d'équilibrage par court-circuitage de la sortie pour un dispositif a batteries commutees |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20070531 |