JP5665156B2 - セルバランシングが自動的に行われるバッテリ - Google Patents
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- 直列接続された偶数n個のバッテリセル(1)を有するバッテリの、前記バッテリセル(1)のセルバランシングのための装置であって、nは少なくとも4であり、前記n個のバッテリセル(1)は、各隣り合うバッテリセル(1)のn/2個の対で構成され、
前記装置は、
前記隣り合うバッテリセル(1)の対のうちの各割り当てられた対と接続されまたは接続可能な複数の電荷平衡ユニットであって、割り当てられた前記隣り合うバッテリセル(1)の対の、前記バッテリセル(1)のセル電圧を互いに平衡化するように構成される前記電荷平衡ユニットと、
前記電荷平衡ユニットと接続された測定装置(12)であって、前記バッテリセル(1)の対の全セルペア電圧の最小セルペア電圧に比例する電流を増幅により発生させて、前記電流を直列接続されたn/2個の抵抗器(13)へと出力するよう構成される前記測定装置(12)と、
を備える、前記装置において、
割り当てられたバッテリセル(1)の対の、第1のバッテリセル(1)の第1の極または第2の極と接続された第1の入力口と、各隣り合う前記抵抗器(13)のうちの第2の抵抗器(13)と接続された第2の入力口と、各放電ユニット(25)の制御電極と接続された出力口とをそれぞれが有し、および、前記第1の入力口に印加された第1の電圧と、前記第2の入力口に印加された第2の電圧とを比較して、前記比較の結果に依存する制御信号を出力するよう構成されたn/2個の第1の比較器(24)を特徴とし、
前記放電ユニット(25)は、各バッテリセル対(1)に対して並列に接続され、および、前記制御信号にしたがって、前記各バッテリセル対(1)から放電電流を流れさせるよう構成される、装置。 - 各電荷平衡ユニットは、前記各電荷平衡ユニットに割り当てられたバッテリセル(1)の対の第1のバッテリセル(1)の第1の極、および、前記割り当てられたバッテリセル(1)の対の第2のバッテリセル(1)の第2の極と接続されまたは接続可能な分圧器(2−1、2−2)と、第2の比較器(3)とを備え、
前記第2の比較器(3)は、前記分圧器(2−1、2−2)の中央タップと接続された第1の入力口と、前記第1のバッテリセル(1)の第2の極および前記第2のバッテリセル(1)の第1の極と接続されまたは接続可能な第2の入力口と、前記第2の比較器(3)の前記第2の入力口と接続された出力口とを有し、および、前記第2の比較器(3)の前記第1の入力口の第2の電圧と、前記第2の比較器(3)の前記第2の入力口の第3の電圧との間の電圧差に依存する出力電流を出力するよう構成され、
前記分圧器(2−1、2−2)は、前記バッテリセル(1)の対の前記第1のバッテリセル(1)の前記第1の極と、前記第2のバッテリセル(1)の前記第2の極との間のセルペア電圧の半分に相当する部分電圧を、自身の中央タップで出力するよう構成される、請求項1に記載の装置。 - 前記装置は、複数(n/2−1個)の電位再現装置(22、23)を備え、前記電位再現装置(22、23)は、前記複数の抵抗器(13)のうちの2つの隣り合う抵抗器(13)の間にそれぞれが接続され、および、各前記電位再現装置(22、23)に割り当てられたバッテリセル(1)の対の、第1のバッテリセル(1)または第2のバッテリセル(1)の第1の極の電位を再現して、各前記2つの隣り合う抵抗器(13)のうちの第1の抵抗器(13)へと出力するよう構成される、請求項1または2に記載の装置。
- 前記電位再現装置(22、23)はそれぞれ、差動増幅器と、npnトランジスタとを備え、前記npnトランジスタのベースは、前記差動増幅器の出力口と接続され、前記npnトランジスタのエミッタは、前記差動増幅器の変換入力口と接続される、請求項3に記載の装置。
- 前記放電ユニット(25)は、電流制限抵抗器(26)と、スイッチ(27)とを含み、
前記スイッチ(27)は、前記制御信号の第1の論理的レベルに応じて放電電流を流れさせ、前記制御信号の第2の論理的レベルに応じて電流の流れを中断するよう構成され、
前記電流制限抵抗器(26)は、前記放電電流を制限するよう構成される、請求項1〜4のいずれか1項に記載の装置。 - 前記第1の比較器(24)は、前記割り当てられたバッテリセル(1)の対のセルペア電圧が、オフセット電圧を加算した前記バッテリセル(1)の対の全セルペア電圧の最小セルペア電圧よりも大きい場合には、前記第1の論理的レベルの前記制御信号を出力するよう構成される、請求項5に記載の装置。
- 前記直列接続された複数の抵抗器(13)はそれぞれ、前記バッテリセル(1)の対の全セルペア電圧の前記最小セルペア電圧を、前記バッテリセル(1)の対の全セルペア電圧の前記最小セルペア電圧に比例する電流で割った商に相当する抵抗値を有する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の装置。
- 前記測定装置(12)は、n/2個の差動増幅器を有し、各前記差動増幅器は、1対のトランジスタ(12−1、12−2)を備え、前記1対のトランジスタのエミッタまたはソースは互いに接続されて、電流源(20)のための入力口と接続され、前記1対のトランジスタの制御電極は、前記差動増幅器の2つの信号入力口の各1つと接続される、請求項1〜7のいずれか1項に記載の装置。
- 前記差動増幅器のうちの第1の差動増幅器の前記電流源(20)のための前記入力口は、電流源(20)と接続され、前記1対のトランジスタ(12−1、12−2)の前記トランジスタ(12−1)の一方のトランジスタのコレクタまたはドレインは、前記差動増幅器のうちのさらなる別の差動増幅器の前記電流源(20)のための前記入力口と接続され、したがって、前記差動増幅器のカスケード化が生じる、請求項8に記載の装置。
- 4より大きくまたは4と等しい偶数個の直列接続されたバッテリセル(1)と、
前記バッテリセル(1)と接続された請求項1〜9のいずれか1項に記載の装置と、
を備えるバッテリ。 - 車両を駆動するための電動機と、
前記電動機と接続された請求項10に記載のバッテリと、
を備えた車両。
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