JP2011083182A - 複数の電池セル間のエネルギー均衡を用いる電池管理システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、第1の値を有する第1のパラメータを有する第1の電池セルおよび第2の値を有する第2のパラメータを有する第2の電池セルを含む電池回路を提供する。第2の電池セルは、第1の電池セルに直列に結合される。電池回路はさらに、第1のパラメータの第1の値が第2のパラメータの第2の値より大きい場合、第1の電池セルに結合する第1の巻線を介して、第1の電池セルから転送されるエネルギーを貯蔵し、第2の電池セルに結合する第2の巻線を介して、第2の電池セルに貯蔵されたエネルギーを放出するように動作可能な磁気デバイスを含む。
【選択図】図2
Description
202、402、702 電池パック
202_1、202_2、202_3、202_4、202_5、202_6、302_1、302_2、302_3、302_4、302_5、302_6、402_1、402_2、402_3、402_4、402_(N-1)、402_N、702_1、702_2、702_(N-1)、702_N 電池セル
203、403、603 磁気デバイス
204_1、204_2、204_3、204_4、204_5、204_6、304_1、304_2、304_3、304_4、304_5、304_6、404_1、404_2、404_3、404_4、404_(N-1)、404_N 巻線
205、305、405 磁気コア
206_1、206_2、206_3、206_4、206_5、206_6、406_1、406_2、406_3、406_4、406_(N-1)、406_N、606_1、606_2、606_(N-1)、606_N、SA_1、SA_2、SA_(N-2)、SA_(N-1)、SA_N、SB_1、SB_2、SB_3、SB_(N-1)、SB_N、SC_1、SC_2、SC_(N-2)、SC_(N-1)、SC_N、SD_1、SD_2、SD_3、SD_(N-1)、SD_N スイッチ
208、308、408、608、708 検出および制御ユニット
506_1、506_2、506_3、506_4、506_5、506_6 トランジスタ
602_1、602_2、602_(N-1)、602_N 電池モジュール
703 変圧器
704 第1の巻線
705 第2の巻線
706 第1のスイッチアレイ
707 第2のスイッチアレイ
Claims (22)
- 第1の値を有する第1のパラメータを有する第1の電池セルと、
前記第1の電池セルに直列に結合され、第2の値を有する第2のパラメータを有する第2の電池セルと、
前記第1のパラメータの前記第1の値が前記第2のパラメータの前記第2の値より大きい場合、前記第1の電池セルに結合する第1の巻線を介して、前記第1の電池セルから転送されるエネルギーを貯蔵し、前記第2の電池セルに結合する第2の巻線を介して、前記第2の電池セルに前記貯蔵されたエネルギーを放出するように動作可能な磁気デバイスと
を備える電池回路。 - 前記第1のパラメータは前記第1の電池セルの電圧を含み、前記第2のパラメータは前記第2の電池セルの電圧を含む請求項1に記載の電池回路。
- 前記第1の巻線および前記第2の巻線は、前記第1の電池セルからの前記エネルギーを貯蔵するように動作可能な磁気コアに巻き付けられる請求項1に記載の電池回路。
- 前記第1の巻線の極性マークに結合する、前記第1の電池セルの端子は、前記第2の巻線の極性マークに結合する、前記第2の電池セルの端子と異なる極性を有する請求項1に記載の電池回路。
- 前記第1の電池セルと前記第1の巻線との間に結合する少なくとも1つの第1のスイッチと、
前記第2の電池セルと前記第2の巻線との間に結合する少なくとも1つの第2のスイッチとをさらに備える請求項1に記載の電池回路。 - 前記第1の電池セルの前記第1のパラメータおよび前記第2の電池セルの前記第2のパラメータを検出し、さらに、前記検出結果に従って前記第1のスイッチおよび前記第2のスイッチを交互にターンオンする検出および制御ユニットをさらに備える請求項5に記載の電池回路。
- 前記第1の値と前記第2の値との差が第1の閾値より大きい場合、前記磁気デバイスを介して前記第1の電池セルから前記第2の電池セルへエネルギーを転送するために、前記第1の電池セルから前記第1の巻線へ流れる第1の電流を伝導させること、前記第2の巻線から前記第2の電池セルへ流れる第2の電流を伝導させることを交互に行う検出および制御ユニットをさらに備える請求項1に記載の電池回路。
- 前記差が、前記第1の閾値より大きい第2の閾値より大きい場合、異常状態が、前記第1およびの第2の電池セル内に存在する請求項7に記載の電池回路。
- 第1および第2の電池セルを管理する方法であって、
前記第1の電池セルの第1のパラメータを検出するステップと、
前記第2の電池セルの第2のパラメータを検出するステップと、
前記第1のパラメータの前記第1の値が前記第2のパラメータの第2の値より大きい場合、前記磁気デバイスを介して前記第1の電池セルから前記第2の電池セルへエネルギーを転送するために、前記第1の電池セルから磁気デバイスの第1の巻線へ第1の電流を流すこと、前記磁気デバイスの第2の巻線から前記第2の電池セルへ第2の電流を流すことを交互に行うステップと
を含む方法。 - 前記エネルギーは、前記第1の電流が前記第1の電池セルから前記第1の巻線へ流れるときに前記第1の電池セルから転送され、前記磁気デバイスの磁気コアに貯蔵され、前記磁気コアに貯蔵された前記エネルギーは、前記第2の電流が前記第2の巻線から前記第2の電池セルへ流れるときに、前記第2の電池セルに放出される請求項9に記載の方法。
- 前記第1の電池セルの前記第1のパラメータを検出するステップおよび前記第2の電池セルの前記第2のパラメータを検出するステップは、
前記第1の電池セルの電圧を検出するステップと、
前記第2の電池セルの電圧を検出するステップと
をさらに含む請求項9に記載の方法。 - 前記第1の巻線の極性マークに結合する、前記第1の電池セルの端子は、前記第2の巻線の極性マークに結合する、前記第2の電池セルの端子と異なる極性を有する請求項9に記載の方法。
- 前記第1のパラメータの検出された値と前記第2のパラメータの検出された値との差を計算するステップと、
前記差が第1の閾値より大きい場合、前記第1の電池セルから前記第1の巻線へ前記第1の電流を流すこと、前記第2の巻線から前記第2の電池セルへ前記第2の電流を流すことを交互に行うステップと
をさらに含む請求項9に記載の方法。 - 前記差が、前記第1の閾値より大きい第2の閾値より大きい場合、異常状態が、前記第1およびの第2の電池セル内に存在すると判定するステップをさらに含む請求項13に記載の方法。
- 前記第1の電池セルから前記第1の巻線へ流れる前記第1の電流を伝導させるために、前記第1の電池セルと前記第1の巻線との間に結合する第1のスイッチをターンオンし、前記第2の電池セルと前記第2の巻線との間に結合する第2のスイッチをターンオフするステップと、
前記第2の巻線から前記第2の電池セルへ流れる前記第2の電流を伝導させるために、前記第1のスイッチをターンオフし、前記第2のスイッチをターンオンするステップと
をさらに含み、
前記第1のスイッチおよび前記第2のスイッチは、交互にターンオンする請求項9に記載の方法。 - 複数の電池セルを含む電池パックを管理する電池管理システムであって、
磁気コアに巻き付けられる複数の巻線を備える磁気デバイスと、
各スイッチが電池セルと巻線との間に結合される、複数のスイッチと、
前記電池セルのパラメータを検出し、第1の電池セルの第1のパラメータが、第2の電池セルの第2のパラメータより大きい場合、前記磁気デバイスを介して前記第1の電池セルおよび前記第2の電池セルを均衡させるために、前記第1の電池セルと第1の巻線との間に結合する第1のスイッチおよび前記第2の電池セルと第2の巻線との間に結合する第2のスイッチを交互にターンオンするように動作可能な検出および制御ユニットと
を備える電池管理システム。 - 前記検出および制御ユニットは、前記電池セルの電圧を検出し、前記第1の電池セルの第1の電圧が、前記第2の電池セルの第2の電圧より大きい場合、前記磁気デバイスを介して前記第1の電池セルおよび前記第2の電池セルを均衡させるために、前記第1のスイッチおよび前記第2のスイッチを交互にターンオンする請求項16に記載の電池管理システム。
- 前記検出および制御ユニットは、前記第1の電池セルから前記磁気コアにエネルギーを貯蔵するように、前記第1の電池セルから前記第1の巻線へ流れる第1の電流を伝導させるために、前記第1のスイッチをターンオンし、前記第2のスイッチをターンオフし、その後、前記磁気コアに貯蔵された前記エネルギーを前記第2の電池セルに放出するように、前記第2の巻線から前記第2の電池セルへ流れる第2の電流を伝導させるために、前記第1のスイッチをターンオフし、前記第2のスイッチをターンオンする請求項16に記載の電池管理システム。
- 前記第1の巻線の極性マークに結合する、前記第1の電池セルの端子は、前記第2の巻線の極性マークに結合する、前記第2の電池セルの端子と異なる極性を有する請求項16に記載の電池管理システム。
- 前記検出および制御ユニットは、前記第1の電池セルの前記第1のパラメータと前記第2の電池セルの前記第2のパラメータとの差を計算し、前記差が閾値より大きい場合、前記第1の電池セルおよび前記第2の電池セルを均衡させるために、前記第1のスイッチおよび前記第2のスイッチをターンオンする請求項16に記載の電池管理システム。
- 前記検出および制御ユニットは、
前記複数の電池セルから、そのパラメータが最大値を有する電池セルB1Hおよびそのパラメータが最小値を有する電池セルB1Lを選択するステップと、
対応する巻線の極性マークに結合する、前記電池セルB1Hの端子が、対応する巻線の極性マークに結合する、前記電池セルB1Lの端子と異なる極性を有するかどうかを判定するステップと、
前記電池セルB1Hの前記端子が前記電池セルB1Lの前記端子と異なる極性を有する場合、前記電池セルB1Hおよび前記電池セルB1Lを均衡させるために、前記電池セルB1HおよびB1Lに結合するそれぞれのスイッチを交互にターンオンするステップと、
前記電池セルB1Hの前記端子が前記電池セルB1Lの前記端子と同じ極性を有する場合、対応する巻線の極性マークに結合されるその端子が、前記電池セルB1Hの前記端子と異なる極性を有する前記電池セルのセットから、そのパラメータが最大値を有する電池セルB2Hおよびそのパラメータが最小値を有する電池セルB2Lを選択し、前記電池セルB1Hおよび前記電池セルB2Lを均衡させるために、前記電池セルB1HおよびB2Lに結合するそれぞれのスイッチを交互にターンオンし、前記電池セルB2Hおよび前記電池セルB1Lを均衡させるために、前記電池セルB2HおよびB1Lに結合するそれぞれのスイッチを交互にターンオンするステップと
をさらに実施する請求項16に記載の電池管理システム。 - 前記検出および制御ユニットは、
その正の端子が、対応する巻線の極性マークに結合される前記電池セルの第1のセットから、そのパラメータが最大値を有する電池セルB1Hおよびそのパラメータが最小値を有する電池セルB1Lを選択するステップと、
その負の端子が、対応する巻線の極性マークに結合される前記電池セルの第2のセットから、そのパラメータが最大値を有する電池セルB2Hおよびそのパラメータが最小値を有する電池セルB2Lを選択するステップと、
前記電池セルB1Hおよび前記電池セルB2Lを均衡させるために、前記電池セルB1HおよびB2Lに結合するそれぞれのスイッチを交互にターンオンするステップと、
前記電池セルB2Hおよび前記電池セルB1Lを均衡させるために、前記電池セルB2HおよびB1Lに結合するそれぞれのスイッチを交互にターンオンするステップと
をさらに実施する請求項16に記載の電池管理システム。
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