JP2019106869A - 高電圧電池管理及び平衡化回路並びにその応用 - Google Patents
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Abstract
Description
インダクタ型平衡法又はコンデンサ型平衡法は、直列接続型電池パック中で、インダクタ又はコンデンサ、及びスイッチを有する均衡化副回路が並列接続され、最も高い電圧又は電量の電池セルを検出してそのエネルギーをインダクタ又はコンデンサに貯蓄し、そして、スイッチの効果により個別のセルに対して電量補償を行うことで、電池パック全体のバランスを取るものである。
独立した均衡化電源、及び切り替えにより任意のシングル電池セルに対応し得るスイッチ回路を用いて、均衡化を行う方法である。独立型電源は、外設の電源供給器を使用し、又は、フライバック型電力電子変換器を用いて同一の充電用電源を隔離して接地させ、電圧をシングル電池セルの充電電圧に変換し、そして、比較的低い電圧又は電量の電池セルに対して比較的大きいエネルギーの均衡充電を直接行い、最も小さい電圧又は電量の電池セルを持続的に検出してその電量を最も大きい電圧又は電量のシングル電池セルと同じようにプルアップすることで、短時間で平衡の効果を達成することができる。
111、112、211、212、213 電池グループ
111A、111B、111C、111D、311A、311B、311C、311D、411A 電池モジュール
411A_1、411A_2、411A_3、411A_4 電池セル
GBC_1、GBC_2、GBC_3 電池グループ平衡化回路
MBC_1、MBC_2、MBC_3、MBC_4 モジュール平衡化回路
CBC_1、CBC_2、CBC_3、CBC_4、50 電池セル平衡化回路
CMU、CMU_1、CMU_2、CMU_3、CMU_4 電池セル監視ユニット
BMU 電池管理ユニット
51 CBC放電制御端
52 CBC充電制御端
53、63 フライバックコンバータ
Icc 充電命令
Idc 放電命令
S1 一次側スイッチ
S2 二次側スイッチ
61 MBC放電制御端
62 MBC充電制御端
64、73 電圧制御器
65 光カプラ
71 アクティブクランプ電流供給プッシュプルコンバータ
72 フルブリッジコンバータ
74 電流制御器
75 PWMスイッチ
76 アクティブクランプ素子
Q1、Q1p 一次側スイッチ
Q2、Q2p 二次側スイッチ
S001〜S004 方法のステップ
Claims (10)
- 高電圧電池管理及び平衡化回路であって、
複数の電池ユニットからなる電池キャビネットであって、該電池ユニットは、複数の電池グループからなり、該電池グループは、複数の電池モジュールからなり、該電池モジュールは、複数の電池セルからなる、電池キャビネット;
電池セル監視ユニット及び電池管理ユニットを有する階層型電力管理システム;及び
各電池セル、各電池モジュール及び各電池グループの電量平衡化動作をそれぞれ担当する電池セル平衡化回路、モジュール平衡化回路及び電池グループ平衡化回路を有する階層型エネルギー平衡化システムを含み、
前記電池セル平衡化回路の電量平衡化動作は、前記電池セル監視ユニットにより制御され、前記モジュール平衡化回路及び前記電池グループ平衡化回路の電量平衡化動作は、前記電池管理ユニットにより制御される、高電圧電池管理及び平衡化回路。 - 請求項1に記載の高電圧電池管理及び平衡化回路であって、
前記電池セル監視ユニットは、全ての電池セルの電圧及び温度をモニタリングし、また、通信バスを介して前記電池管理ユニットと通信を行う、高電圧電池管理及び平衡化回路。 - 請求項2に記載の高電圧電池管理及び平衡化回路であって、
前記電池管理ユニットは、全ての電池セルの電量及び充放電電圧と電流を検出及びモニタリングする、高電圧電池管理及び平衡化回路。 - 請求項3に記載の高電圧電池管理及び平衡化回路であって、
前記電池管理ユニットは、前記電池セル監視ユニットにより提供された電池温度パラメータに基づいて、何れか1つの電池セルの温度が高すぎた時に保護動作を行う、高電圧電池管理及び平衡化回路。 - 請求項1に記載の高電圧電池管理及び平衡化回路であって、
前記電池セル平衡化回路及びモジュール平衡化回路は、隔離型双方向フライバックコンバータを有する、高電圧電池管理及び平衡化回路。 - 請求項1に記載の高電圧電池管理及び平衡化回路であって、
前記電池グループ平衡化回路は、隔離型双方向プッシュプルコンバータを有する、高電圧電池管理及び平衡化回路。 - 請求項1に記載の高電圧電池管理及び平衡化回路であって、
前記電池セル平衡化回路は、放電制御端、充電制御端、及びライバックコンバータを有する、高電圧電池管理及び平衡化回路。 - 請求項1に記載の高電圧電池管理及び平衡化回路であって、
前記モジュール平衡化回路は、放電制御端、充電制御端、フライバックコンバータ、電圧制御器、及び光カプラを有する、高電圧電池管理及び平衡化回路。 - 請求項1に記載の高電圧電池管理及び平衡化回路であって、
前記電池グループ平衡化回路は、アクティブクランプ電流供給プッシュプルコンバータ及びフルブリッジコンバータを有し、前記アクティブクランプ電流供給プッシュプルコンバータには、電圧制御器、電流制御器、PWMスイッチ、アクティブクランプ素子、一次側スイッチ、二次側スイッチ、及びコイルを含み、前記フルブリッジコンバータは、同期整流器及び4つのスイッチを有する、高電圧電池管理及び平衡化回路。 - 請求項1に記載の高電圧電池管理及び平衡化回路における電池平衡化方法であって、
前記電池監視ユニットが、全ての電池セルの電圧をモニタリングして前記電池管理ユニットにフィードバックし;
前記電池管理ユニットが、前記電池セル平衡化回路、前記モジュール平衡化回路及び前記電池グループ平衡化回路の電量平衡化動作を同時に開始し、前記電池キャビネット内の全ての電池セルの電圧が一致するように達成させ;
前記電池キャビネット全体の充電又は放電動作を行い;及び
各電池セルの平衡状態を持続にモニタリングし、前記電池キャビネット中のある部分の不平衡状態が許容範囲を超えた場合、前記階層型エネルギー平衡化システム中の対応する階層の平衡化回路の電量平衡化動作を開始させるステップを含む、電池平衡化方法。
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