TW201340546A - 平衡校正裝置及蓄電系統 - Google Patents
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Abstract
在適當的時機使平衡校正裝置停止。包括:電感,一端電連接於第一蓄電池單元的一端與第二蓄電池單元的一端之間的連接點;第一開關元件,電連接於電感的另一端與第一蓄電池單元的另一端之間;第二開關元件,電連接於電感的另一端與第二蓄電池單元的另一端之間;控制部,向第一開關元件及第二開關元件提供控制第一開關元件及第二開關元件的接通動作和斷開動作的控制信號;控制部取得表示第一蓄電池單元與第二蓄電池單元的電壓差的資訊,當電壓差等於或小於預設值時提供控制信號,以使第一開關元件及第二開關元件的雙方執行斷開動作。
Description
本發明關於平衡校正裝置及蓄電系統。
當使用串聯的多個蓄電池單元時,如果蓄電池單元之間的電壓產生偏差,則不能有效地利用蓄電池單元的容量,造成可利用電量減少的情況。為此提議使用平衡校正電路將蓄電池單元之間的電壓均等化的方案(參照專利文獻1~3)。
先前技術文獻
專利文獻
專利文獻1:特開2006-067748號公報
專利文獻2:特開2008-017605號公報
專利文獻3:特開2009-232660號公報
關於上述平衡校正電路,由於驅動電路的製造誤差造成在蓄電池單元間的電壓差極小的狀態下難以停止平衡校正電路。即便是蓄電池單元間的電壓差變小,在持續進行均等化動作時,為了驅動開關元件也會電力消耗。為此,希望在適當的時機停止平衡校正電路。本發明一個側面的
目的是提供能夠解決上述問題的平衡校正裝置及蓄電系統。該目的由請求專利範圍中的獨立項所記載的特徵組合實現。另外,附屬項中規定了本發明進一步的較佳具體例。
在本發明的第一形態中提供一種平衡校正裝置,使串聯的第一蓄電池單元與第二蓄電池單元的電壓均等化,該平衡校正裝置包括:電感,一端電連接於第一蓄電池單元的一端與第二蓄電池單元的一端之間的連接點;第一開關元件,電連接於電感的另一端與第一蓄電池單元的另一端之間;第二開關元件,電連接於電感的另一端與第二蓄電池單元的另一端之間;控制部,向第一開關元件及第二開關元件提供控制第一開關元件及第二開關元件的接通動作和斷開動作的控制信號;控制部取得表示第一蓄電池單元與第二蓄電池單元的電壓差的資訊,當電壓差等於或小於預設值時提供控制信號,以使第一開關元件及第二開關元件的雙方執行斷開動作。
在上述平衡校正裝置中,控制部可以提供控制信號,以使平衡校正裝置以預設週期反復執行切換動作,該切換動作包括:第一開關元件及第二開關元件中的一方的開關元件執行接通動作而另一方的開關元件執行斷開動作的第一動作、以及一方的開關元件執行斷開動作而另一方的開關元件執行接通動作的第二動作。
在上述平衡校正裝置中,控制部可以當第一蓄電池單元的電壓大於第二蓄電池單元的電壓時提供控制信號,以
使第一開關元件的打開時間比第二開關元件的打開時間更長。或者,控制部可以當第一蓄電池單元的電壓小於第二蓄電池單元的電壓時提供控制信號,以使第二開關元件的打開時間比第一開關元件的打開時間更長。
在上述平衡校正裝置中,切換動作可以進一步包括第一開關元件及第二開關元件的雙方均執行斷開動作的第三動作。控制部可以提供控制信號,以使電壓差越小,第三動作的時間相對於週期的比例變得越大。又,控制部可以當第三動作的時間或第三動作的時間相對於週期的比例等於或大於預設值時提供控制信號,以使第一開關元件及第二開關元件的雙方均執行斷開動作。
在上述平衡校正裝置中,控制部可以提供控制信號,以使電壓差越小,週期變得越短。或者,控制部可以當週期等於或小於預設值時提供控制信號,以使第一開關元件及第二開關元件的雙方均執行斷開動作。
在本發明的第二形態中提供一種平衡校正裝置,其係用以使串聯的第一蓄電池單元及第二蓄電池單元的電壓均等化之平衡校正裝置,該平衡校正裝置包括:第一開關元件,一端電連接於第一蓄電池單元的一端與第二蓄電池單元的一端之間的連接點,另一端電連接於第一蓄電池單元的另一端;電壓調整部,位於第一蓄電池單元與第一開關元件之間並與第一蓄電池單元及第一開關元件相串聯,調整第一蓄電池單元的電壓;及控制部,向第一開關元件提供件控制第一開關元件的接通動作和斷開動作的第一控制
信號;控制部可以取得表示第一蓄電池單元與第二蓄電池單元的電壓差的資訊,在第一蓄電池單元的電壓與第二蓄電池單元的電壓的大小關係逆轉後,當平衡校正裝置的工作狀態下的電壓差的絕對值等於或大於第一閾值時,提供第一控制信號,以使第一開關元件執行斷開動作。
在本發明的第三形態中提供一種種蓄電系統,其包括:相串聯的第一蓄電池單元及第二蓄電池單元,以及上述平衡校正裝置。
另外,上述發明的概要並未列舉出本發明的全部必要特徵,並且,上述特徵組的子組合也能構成發明。
100‧‧‧裝置
102‧‧‧電動機
110‧‧‧蓄電系統
112‧‧‧端子
114‧‧‧端子
116‧‧‧保護電路
120‧‧‧蓄電模組
122‧‧‧蓄電池單元
124‧‧‧蓄電池單元
126‧‧‧蓄電池單元
128‧‧‧蓄電池單元
132‧‧‧平衡校正電路
134‧‧‧平衡校正電路
136‧‧‧平衡校正電路
143‧‧‧連接點
145‧‧‧連接點
147‧‧‧連接點
210‧‧‧蓄電系統
212‧‧‧端子
214‧‧‧端子
216‧‧‧保護電路
220‧‧‧蓄電模組
222‧‧‧蓄電池單元
224‧‧‧蓄電池單元
232‧‧‧平衡校正電路
243‧‧‧連接點
245‧‧‧連接點
250‧‧‧電感
252‧‧‧開關元件
254‧‧‧開關元件
262‧‧‧二極管
264‧‧‧二極管
270‧‧‧控制部
280‧‧‧電壓監視部
282‧‧‧電壓檢測部
284‧‧‧電壓檢測部
286‧‧‧差分檢測部
302‧‧‧圖形
304‧‧‧圖形
306‧‧‧圖形
702‧‧‧圖形
802‧‧‧圖形
1020‧‧‧蓄電模組
1032‧‧‧平衡校正電路
1070‧‧‧控制部
1092‧‧‧儲存部
1094‧‧‧溫度感測器
1096‧‧‧電流檢測部
圖1為示意性地顯示具有蓄電系統110的裝置100的一例。
圖2為示意性地顯示蓄電系統210的一例。
圖3為示意性地顯示蓄電系統210的動作的一例。
圖4為示意性地顯示控制信號φ22及φ24的一例。
圖5為示意性地顯示動作開始後的控制信號φ22及控制信號φ24的一例。
圖6為示意性地顯示動作停止前的控制信號φ22及控制信號φ24的一例。
圖7為示意性地顯示動作開始後的控制信號φ22及控制信號φ24的另一例。
圖8為示意性地顯示動作停止前的控制信號φ22及控制信號φ24的另一例。
圖9為示意性地顯示蓄電系統210的均等化動作的一例。
圖10為示意性地顯示蓄電模組1020的一例。
以下藉由發明實施方式對本發明進行說明,但以下實施方式並非對申請專利範圍所相關的發明進行限定。並且,實施方式中說明的特徵組合也並非全部為本發明的必要特徵。另外,參照附圖對實施方式進行說明,在附圖的記載中,為相同或近似的部分標註相同的參考符號,且有時會省略重複的說明。
圖1示意性地顯示具有蓄電系統110的裝置100的一例。使用圖1對裝置100及蓄電系統110的結構及動作進行說明。在本實施形態中,裝置100包括電動機102和蓄電系統110。裝置100可以為電動汽車、雙動力汽車、電動摩托車、鐵路車輛、升降機等運輸裝置。裝置100也可以為PC、行動電話等電器。電動機102與蓄電系統110電連接,並利用蓄電系統110提供的電力。電動機102可以運用作為再生製動器(regenerative brake)。電動機102可以為作為電力負載的一例。
蓄電系統110與電動機102電連接,為電動機102提供電力(有時也稱為蓄電系統的放電)。蓄電系統110與圖中未示出的充電裝置電連接,儲存電能(有時也稱為蓄電系統的充電)。
在本實施形態中,蓄電系統110包括:端子112、端
子114、保護電路116、蓄電模組120。蓄電模組120可以具有:包括蓄電池單元122、蓄電池單元124、蓄電池單元126及蓄電池單元128的相串聯的多個蓄電池單元、包括平衡校正電路132、平衡校正電路134及平衡校正電路136的多個平衡校正電路。平衡校正電路132、平衡校正電路134及平衡校正電路136為平衡校正裝置的一例。
此處,“電連接”並不限於將某個元件與另一元件直接連接的情形。也可以在某個元件與另一元件之間隔著第三元件。另外,並不限於將某個元件與另一元件物理連接的情形。例如,雖然變壓器的輸入線圈與輸出線圈並沒有被物理連接,但被電連接。進一步地,不僅僅是將某個元件與另一元件實際地電連接的情形,也包含當蓄電池單元與平衡校正電路電連接時將某個元件與另一元件電連接的情形。“串聯”表示將某個元件與另一元件串形電連接。另外,只要沒有另外的特別規定,蓄電池單元間的“電壓差”是指將兩個蓄電池單元的電壓(有時也稱為端子間電壓)進行比較,從高電壓一方的蓄電池單元的電壓中減去低電壓一方的蓄電池單元的電壓後得到的值。
端子112及端子114將電動機102、充電裝置等系統外部裝置與蓄電系統110電連接。保護電路116保護蓄電模組120以避免過電流、過電壓及過放電中的至少之一。作為保護電路116可以利用如特開2009-183141號所公開的那種公知的過電流和過電壓保護電路。
蓄電池單元122、蓄電池單元124、蓄電池單元126
及蓄電池單元128相串聯。蓄電池單元122、蓄電池單元124、蓄電池單元126及蓄電池單元128可以為二次電池或電容器。蓄電池單元122、蓄電池單元124、蓄電池單元126及蓄電池單元128可以為鋰離子電池。蓄電池單元122、蓄電池單元124、蓄電池單元126及蓄電池單元128還可以分別進一步包括多個蓄電池單元。
平衡校正電路132使蓄電池單元122與蓄電池單元124的電壓均等化。平衡校正電路132電連接於蓄電池單元122的端子112側的一端(有時稱為正極側)。平衡校正電路132電連接於蓄電池單元122的端子114側的一端(有時也稱為負極側)與蓄電池單元124的正極側之間的連接點143。平衡校正電路132電連接於蓄電池單元124的負極側與蓄電池單元126的正極側之間的連接點145。
在第一實施形態中,平衡校正電路132可以具有與連接點143電連接的電感(圖中未示出)。如上所述,將平衡校正電路132與蓄電池單元122和蓄電池單元124電連接,從而形成包含蓄電池單元122及上述電感的第一電路、以及包含蓄電池單元124及上述電感的第二電路。平衡校正電路132使第一電路和第二電路交替通過電流。據此,能夠在蓄電池單元122與蓄電池單元124之間經由電感收發電能。從而能夠使蓄電池單元122與蓄電池單元124的電壓均等化。
平衡校正電路134將蓄電池單元124及蓄電池單元126的電壓均等化。平衡校正電路134電連接於連接點
143、連接點145、以及蓄電池單元126的負極側與蓄電池單元128的正極側之間的連接點147。平衡校正電路136使蓄電池單元126與蓄電池單元128的電壓均等化。平衡校正電路136電連接於連接點145、連接點147、以及蓄電池單元128的負極側。平衡校正電路134及平衡校正電路136可以具有與平衡校正電路132相同的結構。
如上所述,通過本實施形態的蓄電模組120,即使多個蓄電池單元的電壓發生偏差,也能夠通過平衡校正電路的動作使多個蓄電池單元的電壓均等化。從而能夠提高蓄電系統110的利用效率。
例如,當蓄電池單元122與蓄電池單元124間的生產質量、老化程度等不同時,在蓄電池單元122及蓄電池單元124的電池特性上會產生差異。作為電池特性,可例示如:電池容量、或表示電池電壓相對於或放電時間的關係的放電電壓特性。例如,隨著蓄電池單元的不斷老化,放電時間變短,電池電壓下降。
如果蓄電池單元122與蓄電池單元124的電池特性不同,當蓄電系統110完成充電時,即便蓄電池單元122與蓄電池單元124的電壓大致相同,但隨著蓄電系統110的放電的進行,在蓄電池單元122和蓄電池單元124的電壓上也會產生偏差。另外,當蓄電系統110開始充電時,即便蓄電池單元122與蓄電池單元124的電壓大致相同,但隨著蓄電系統110的充電的進行,蓄電池單元122和蓄電池單元124的電壓上也會產生偏差。
於蓄電池單元122及蓄電池單元124已經預設了能夠利用的充電水平(有時稱為荷電狀態,State of Charge,SOC)的範圍,因此當蓄電池單元122及蓄電池單元124的電壓上產生偏差時,會使蓄電系統110的利用效率惡化。然而,根據本實施形態所述蓄電模組120,通過將蓄電池單元122及蓄電池單元124的電壓均等化,能夠提高蓄電系統110的利用效率。
圖2示意性地顯示蓄電系統210的一例。圖3示意性地顯示蓄電系統210的動作的一例。在圖2及圖3中就平衡校正電路的結構及動作進行說明。在圖2及圖3中,為了簡化說明,以蓄電系統210具有兩個蓄電池單元的情形進行說明。然而,本領域技術人員只要看了具有兩個蓄電池單元的蓄電系統210的相關說明,便能夠構造並使用包含多個蓄電池單元和多個平衡校正電路的蓄電系統210。蓄電池單元222及蓄電池單元224可以是在串聯的多個蓄電池單元中相鄰配置的兩個蓄電池單元的一例。
在本實施形態中,蓄電系統210包括:端子212、端子214、保護電路216、蓄電模組220。蓄電模組220包括:串聯的蓄電池單元222和蓄電池單元224、將蓄電池單元222和蓄電池單元224的電壓均等化的平衡校正電路232。
平衡校正電路232可以具有:電感250、開關元件252、開關元件254、二極管262、二極管264、控制部270、和電壓監視部280。電壓監視部280可以包含:電壓檢測部282、電壓檢測部284、和差分檢測部286。
蓄電池單元222可以為第一蓄電池單元的一例。蓄電池單元224可以為第二蓄電池單元的一例。平衡校正電路232可以為平衡校正裝置的一例。電感250可以為電壓調整部的一例。開關元件252可以為第一開關元件的一例。開關元件254可以為第二開關元件的一例。
端子212及端子214可以分別具有與端子112及端子114相同的結構。保護電路216可以具有與保護電路116相同的結構。蓄電池單元222及蓄電池單元224可以具有與蓄電池單元122、蓄電池單元124、蓄電池單元126或蓄電池單元128相同的結構。關於蓄電系統210的說明,有時會省略與蓄電系統110的各元件相同的結構的相關說明。另外,在圖1中,蓄電系統110可以具有與蓄電系統210相同的結構。平衡校正電路132、平衡校正電路134及平衡校正電路136可以具有與平衡校正電路232相同的結構。
在本實施形態中,平衡校正電路232電連接於蓄電池單元222的正極側、蓄電池單元222的負極側與蓄電池單元224的正極側之間的連接點243、以及蓄電池單元224的負極側。據此形成包含有蓄電池單元222、開關元件252及電感250的第一開閉電路。另外也形成了包含有蓄電池單元224、電感250及開關元件254的第二開閉電路。連接點243可以為第一蓄電池單元的一端與第二蓄電池單元的一端之間的連接點的一例。
電感250位於蓄電池單元222與開關元件252之間並
與蓄電池單元222及開關元件252串聯,以調整蓄電池單元222及蓄電池單元224的至少一方的電壓。在本實施形態中,電感250的一端電連接於連接點243。電感250的另一端電連接於開關元件252與開關元件254之間的連接點245。
開關元件252及開關元件254反復交替地進行接通動作及斷開動作(有時也稱為ON、OFF動作),從而在電感250上產生電感電流IL。據此,能夠在蓄電池單元122與蓄電池單元124之間經由電感收發電能。從而能夠使蓄電池單元122與蓄電池單元124的電壓均等化。
開關元件252電連接於電感250的另一端與蓄電池單元222的正極側之間。開關元件252從控制部270接收控制信號φ22,基於控制信號φ22執行接通動作或斷開動作。從而將第一開閉電路開閉。開關元件252可以為MOSFET(金氧半場效應電晶體,Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)。
開關元件254電連接於電感250的另一端與蓄電池單元224的負極側之間。開關元件254從控制部270接收控制信號φ24,基於控制信號φ24執行接通動作或斷開動作。從而將第二開閉電路開閉。開關元件254可以為MOSFET。
二極管262與開關元件252並聯配置,從電感250的另一端向蓄電池單元222的正極側的方向通過電流。二極管264與開關元件254並聯配置,從蓄電池單元224的負極側向電感250的另一端的方向通過電流。二極管262及
二極管264可以為在MOSFET的源極和汲極之間等價形成的寄生二極管。
通過設置二極管262及二極管264,使得即使在開關元件252及開關元件254均處於關閉狀態期間殘留有電感電流IL,該電感電流IL仍然能夠繼續流經二極管262或二極管264。從而,一旦在電感250上產生電感電流IL,也能不浪費地加以利用。並且也能夠抑制在阻斷電感電流IL時產生的浪湧電壓。
控制部270向開關元件252提供控制開關元件252的接通動作和斷開動作的控制信號φ22。控制部270向開關元件254提供控制開關元件254的接通動作和斷開動作的控制信號φ24。控制信號φ22可以為第一控制信號的一例。控制信號φ24可以為第二控制信號的一例。
在本實施形態中,控制部270從電壓監視部280取得包含有蓄電池單元222的電壓及蓄電池單元224的電壓的相關資訊的信號φ26,並基於信號φ26產生控制信號φ22及控制信號φ24。控制部270可以與開關元件252及開關元件254形成在同一基板上。
控制部270由產生預設週期的脈衝序列的脈衝發生器產生控制信號φ22及控制信號φ24。脈衝發生器可以為能夠改變控制信號φ22及控制信號φ24的至少一方的工作比(duty ratio)的可變脈衝發生器。工作比可以作為ON期間相對於方形波週期的比例計算而得。
控制部270可以提供控制信號φ22及控制信號φ24,
以使開關元件252及開關元件254反復交替地進行接通動作和斷開動作。從而反復執行在第一開閉電路上流經電流的狀態與在第二開閉電路上流經電流的狀態之間進行交替交換的切換動作。
控制部270可以提供控制信號φ22及控制信號φ24,從而使平衡校正電路232以預設週期反復進行切換動作。此處,“預設週期”不僅包括預先設定切換動作的重複週期的情形,還包括通過某些控制改變該週期的情形。例如也包括基於特定算法決定下一循環週期的情形。
切換動作可以包含:開關元件252及開關元件254中一方的開關元件執行接通動作而另一方的開關元件執行斷開動作的第一動作、以及該一方的開關元件執行斷開動作而該另一方的開關元件執行接通動作的第二動作。切換動作還可以在第一動作及第二動作的基礎上包含開關元件252及開關元件254雙方均執行斷開動作的第三動作。第一動作、第二動作及第三動作的順序可以任意決定,但最好是在第一動作後繼續執行第二動作。切換動作也可以包含其他動作。
控制部270控制平衡校正電路232,以便在平衡校正電路232的工作狀態下使平衡校正電路232反復執行切換動作。控制部270控制平衡校正電路232,以便在平衡校正電路232的停止狀態下使平衡校正電路232停止執行切換動作。
控制部270決定使平衡校正電路232停止的時機。控
制部270可以基於蓄電池單元222的電壓及蓄電池單元224的電壓決定使平衡校正電路232停止的時機。
作為基於蓄電池單元222的電壓及蓄電池單元224的電壓來決定使平衡校正電路232停止的時機的第一實施形態,可以例示如下述。在本實施形態中,控制部270通過從電壓監視部280收到信號φ26,從而取得表示蓄電池單元222與蓄電池單元224的電壓差的資訊。當蓄電池單元222與蓄電池單元224的電壓差等於或小於預設值時,控制部270提供控制信號φ22及控制信號φ24,使得開關元件252及開關元件254雙方均執行斷開動作,從而使平衡校正電路232停止。
據此,能夠在蓄電池單元222與蓄電池單元224的均等化大致結束的狀態下使平衡校正電路232停止。從而能夠防止平衡校正電路232的擺動(hunting),並能夠抑制平衡校正電路232的電力消耗。
作為基於蓄電池單元222的電壓及蓄電池單元224的電壓來決定使平衡校正電路232停止的時機的第二實施形態,可以例如以下所示。在本實施形態中,控制部270提供控制信號φ22及控制信號φ24,使得在蓄電池單元222與蓄電池單元224中高電壓一方的蓄電池單元所對應的開關元件的打開時間比低電壓一方的蓄電池單元所對應開關元件的打開時間更長。與第一實施形態的情形相同,當蓄電池單元222與蓄電池單元224的電壓差等於或小於預設值時,控制部270使平衡校正電路232停止。根據本實施
形態,能夠在蓄電池單元222與蓄電池單元224的電壓差變得極小的狀態下使平衡校正電路232停止。
當蓄電池單元222的電壓比蓄電池單元224的電壓更大時,在一實施形態中,控制部270在從平衡校正電路232使切換動作開始到停止的這段時間內提供控制信號φ22及控制信號φ24,以使開關元件252的打開時間比開關元件254的打開時間更長。例如,在使平衡校正電路232的切換動作開始的時刻,如果蓄電池單元222的電壓比蓄電池單元224的電壓更大,則控制部270在使平衡校正電路232停止之前提供控制信號φ22及控制信號φ24,從而使開關元件252的打開時間比開關元件254的打開時間更長。
在另一實施形態中,控制部270在從平衡校正電路232使切換動作開始到蓄電池單元222與蓄電池單元224的電壓差達到預設值的這段時間內提供控制信號φ22及控制信號φ24,從而使開關元件252的打開時間與開關元件254的打開時間相等。此後,在平衡校正電路232使切換動作停止之前的這段時間內提供控制信號φ22及控制信號φ24,從而使開關元件252的打開時間比開關元件254的打開時間更長。
同樣地,當蓄電池單元222的電壓比蓄電池單元224的電壓低時,控制部270提供控制信號φ22及控制信號φ24,從而使開關元件254的打開時間比開關元件252的打開時間更長。例如,在平衡校正電路232使切換動作開始的時刻,如果蓄電池單元222的電壓比蓄電池單元224
的電壓低,則控制部270在使平衡校正電路232停止之前提供控制信號φ22及控制信號φ24,從而使開關元件254的打開時間比開關元件252的打開時間更長。
在另一實施形態中,控制部270在蓄電池單元222與蓄電池單元224的電壓差達到預設值之前的這段時間內提供控制信號φ22及控制信號φ24,從而使開關元件252的打開時間與開關元件254的打開時間相等。此後,可以在平衡校正電路232使切換動作停止之前的這段時間內提供控制信號φ22及控制信號φ24,使得開關元件254的打開時間比開關元件252的打開時間更長。
在想要使蓄電池單元222與蓄電池單元224的電壓均等化時,通常由本領域技術人員嘗試著控制控制信號φ22及控制信號φ24,以使開關元件252的打開時間與開關元件254的打開時間相等。然而,由於開關元件252、開關元件254及平衡校正電路232的精度、製造誤差等原因很難使開關元件252的打開時間與開關元件254的打開時間精準地一致。
因此,通過對控制信號φ22及控制信號φ24進行控製而使開關元件252的打開時間與開關元件254的打開時間相等,很難使蓄電池單元222的電壓與蓄電池單元224的電壓精準地均等化。然而,即便相鄰兩個蓄電池單元之間的電壓差很小,但如果蓄電系統中包含的蓄電池單元的個數增加得越多,則相鄰兩個蓄電池單元間的電壓差就會累積得越大,這對於整個系統則成為不可忽視的事情。
相對於此,根據本實施形態,例如,當蓄電池單元222的電壓比蓄電池單元224的電壓更高時,由控制部270提供控制信號φ22及控制信號φ24,從而使開關元件252的打開時間比開關元件254的打開時間更長。因此,假設在使平衡校正電路232繼續工作時,蓄電池單元222的電壓會變得小於蓄電池單元224的電壓,從而逆轉蓄電池單元222的電壓與蓄電池單元224的電壓的大小關係。
在蓄電池單元222的電壓與蓄電池單元224的電壓的大小關係逆轉的時刻前後,使平衡校正電路232停止,從而能夠在蓄電池單元222與蓄電池單元224的電壓差變為0的時刻或者在該電壓差變得非常小的時刻使平衡校正電路232停止。例如,控制部270在蓄電池單元222與蓄電池單元224的電壓差等於或小於預設值時使平衡校正電路232停止。
根據本實施形態,與對控制信號φ22及控制信號φ24進行控制從而使開關元件252的打開時間與開關元件254的打開時間相等的情形相比,能夠更加確實地產生蓄電池單元222與蓄電池單元224的電壓差變為0的時機。從而能夠提高將蓄電池單元222的電壓與蓄電池單元224均等化的精度。因此能夠防止平衡校正電路232的擺動,並能夠抑制平衡校正電路232的電力消耗。
在較佳的實施形態中,控制部270在將蓄電池單元222的電壓與蓄電池單元224的電壓的大小關係逆轉後,當蓄電池單元222與蓄電池單元224在平衡校正電路232處於
工作狀態下的電壓差的絕對值等於或小於第一閾值時,至少提供控制信號φ22,以使開關元件252執行斷開動作,從而使平衡校正電路232停止。更具體地,控制部270可以提供控制信號φ22及控制信號φ24,以使開關元件252及開關元件254雙方均執行斷開動作,從而使平衡校正電路232停止。
根據本實施形態,在將蓄電池單元222的電壓與蓄電池單元224的電壓的大小關係逆轉之後,使平衡校正電路232停止。從而能夠使蓄電池單元222與蓄電池單元224在平衡校正電路232停止後的電壓差的絕對值變得更小。因此能夠更有效地防止平衡校正電路232的擺動。
例如,當蓄電池單元222的電壓比蓄電池單元224的電壓更高時,在平衡校正電路232停止之後,蓄電池單元222的電壓的測定值通過由蓄電池單元222內部電阻等引起的電壓下降而增加(有時稱為表像上的電壓波動)。另一方面,蓄電池單元224的電壓的測定值由於蓄電池單元224內部電阻等引起的電壓下降而減小(有時稱為表像上的電壓波動)。
因此,在將蓄電池單元222的電壓與蓄電池單元224的電壓的大小關係逆轉之前使平衡校正電路232停止時,蓄電池單元222與蓄電池單元224的電壓差的絕對值在平衡校正電路232停止後會隨著時間而擴大。相對於此,在將蓄電池單元222的電壓與蓄電池單元224的電壓的大小關係逆轉之後使平衡校正電路232停止時,蓄電池單元222
與蓄電池單元224的電壓差的絕對值在平衡校正電路232停止後會隨著時間而縮小。從而能夠使平衡校正電路232停止後的蓄電池單元222與蓄電池單元224的電壓差的絕對值變得更小。
第一閾值可以考慮在平衡校正電路232停止時產生的蓄電池單元222的表像上的電壓波動來決定。第一閾值可以基於電感250的電流值和蓄電池單元222的直流電阻(有時也稱為Direct Current Resistance,DCR)的值來決定。假設蓄電池單元222與蓄電池單元224的直流電阻值大致相等,則可以通過將電感250的電流值與蓄電池單元222的直流電阻值相乘來決定第一閾值。
第一閾值可以考慮在平衡校正電路232停止時產生的蓄電池單元222及蓄電池單元224的表像上的電壓波動來決定。第一閾值可基於電感250的電流值、蓄電池單元222的直流電阻值、蓄電池單元224的直流電阻值來決定。可以通過將蓄電池單元222的直流電阻值與蓄電池單元224的直流電阻值的和乘以電感250的平均電流值後得到的值再除以2來決定第一閾值。
蓄電池單元222的直流電阻值能因應蓄電池單元222的溫度及老化狀況而變化。為此,可以考慮蓄電池單元222的溫度及老化狀況的至少一方來決定第一閾值。蓄電池單元224的直流電阻值對應於蓄電池單元224的溫度及老化狀況而變化。為此,可以考慮蓄電池單元224的溫度及老化狀況的至少一方來決定第一閾值。
例如,考慮蓄電池單元222及蓄電池單元224的老化狀況,利用在蓄電池單元222及蓄電池單元224的輸出時刻的直流電阻值上乘以預設係數後得到的值來決定第一閾值。預設係數可以為1以上3以下,較佳為大於1且2以下。
可以將第一閾值設定為在控制部270使平衡校正電路232停止後,假設平衡校正電路232維持停止狀態的情形下,使得蓄電池單元222與蓄電池單元224在平衡校正電路232停止後的電壓差的絕對值在經過預設時間的時刻位於第二閾值以下。第二閾值的絕對值可以小於第一閾值的絕對值。可以考慮由電壓下降引起的電壓波動的波動幅度及該電壓波動的持續時間中的至少一方來決定預設時間。
上述預設時間可以是由電壓下降引起的電壓波動的波動幅度到達電壓波動幾乎要結束時刻的最終波動幅度的60%(較佳是75%,更佳是80%)時的時間。另外,由電壓下降引起的電壓波動通常在30分鐘到1小時左右結束。上述預設時間可以為0.5秒以上5分鐘以內,較佳是1秒以上2分鐘以內,更佳是1秒以上1分鐘以內。
第一閾值可以是0.5mV以上100mV以下。第一閾值較佳是0.5mV以上10mV以下,更佳是0.5mV以上5mV以下。如果是通常的使用狀態,則通過將第一閾值設定在上述範圍內,能夠使蓄電池單元222與蓄電池單元224在由電壓下降引起的電壓波動快要結束時的電壓差的絕對值小於蓄電池單元222與蓄電池單元224在平衡校正電路
232停止時的電壓差的絕對值。從而能夠提高由平衡校正電路232進行均等化的精度。並且能夠抑制平衡校正電路232的擺動。
在平衡校正電路232停止後,控制部270當蓄電池單元222與蓄電池單元224在平衡校正電路232處於停止狀態下的電壓差的絕對值等於或大於第二閾值時,提供控制信號φ22及控制信號φ24中的至少一方,以使開關元件252及開關元件254的至少一方執行接通動作,並使平衡校正電路232再次開始工作。據此使平衡校正電路232恢復工作狀態,並反復執行包含至少第一動作及第二動作的切換動作。
控制部270最好在平衡校正電路232停止後,經過預設時間後再使平衡校正電路232停止。在本實施形態中,在平衡校正電路232停止後,即便蓄電池單元222與蓄電池單元224在平衡校正電路232處於停止狀態時的電壓差的絕對值等於或大於第二閾值,但如果沒有經過上述預設時間,控制部270也不會使平衡校正電路232再次開始工作。從而能夠更加有效地防止平衡校正電路232的擺動。上述預設時間可以為0.5秒以上5分鐘以內,較佳為1秒以上2分鐘以內,更佳為1秒以上1分鐘以內。
另外,在本實施形態中,針對控制部270在平衡校正電路232停止後,當蓄電池單元222與蓄電池單元224在平衡校正電路232處於停止狀態下的電壓差的絕對值等於或大於第二閾值時,使平衡校正電路232再次開始工作的
情形進行了說明。但控制部270並不限於本實施形態。控制部270也可以在平衡校正電路232停止後,當蓄電池單元222與蓄電池單元224在平衡校正電路232處於停止狀態下的電壓差的絕對值等於或大於第三閾值時,使平衡校正電路232再次開始工作。第三閾值可以大於第二閾值,並小於第一閾值。
電壓監視部280對蓄電池單元222的電壓及蓄電池單元224的電壓進行監視。在本實施形態中,電壓監視部280通過電壓檢測部282及電壓檢測部284檢測蓄電池單元222的電壓及蓄電池單元224的電壓。電壓監視部280將蓄電池單元222的電壓及蓄電池單元224的電壓輸入差分檢測部286,檢測蓄電池單元222與蓄電池單元224的電壓差。電壓監視部280生成表示檢測出的電壓差的信號φ26,並發送給控制部270。信號φ26中可以包含表示蓄電池單元222的電壓和蓄電池單元224的電壓哪個更大的資訊。
作為基於蓄電池單元222的電壓及蓄電池單元224的電壓來決定使平衡校正電路232停止的時機的第三實施形態可以例示如下述。在本實施形態中,切換動作包含第一動作、第二動作及第三動作。在本實施形態中,控制部270提供控制信號φ22及控制信號φ24,使得蓄電池單元222與蓄電池單元224的電壓差越小,第三動作的時間相對於切換動作週期的比例就越大。
控制部270可以基於蓄電池單元222與蓄電池單元
224的電壓差,依照預設方法決定第三動作的時間。在動作開始時,第三動作的時間可以為0秒。第一動作的時間與第二動作的時間可以相等。第一動作的時間與第二動作的時間可以採用與第二實施形態相同的方式決定。
在本實施形態中,控制部270當第三動作的時間或第三動作的時間相對於切換動作週期的比例等於或大於預設值時,提供控制信號φ22及控制信號φ24,以使開關元件252及開關元件254的雙方執行斷開動作。據此,控制部270能夠當蓄電池單元222與蓄電池單元224的電壓差等於或小於預設值時,提供控制信號φ22及控制信號φ24,以使開關元件252與開關元件254的雙方執行斷開動作。
根據本實施形態,控制部270能夠在蓄電池單元222與蓄電池單元224的電壓差足夠小的時候使平衡校正電路232停止。從而能夠防止平衡校正電路232的擺動,並能夠抑制平衡校正電路232的電力消耗。
作為基於蓄電池單元222的電壓及蓄電池單元224的電壓來決定使平衡校正電路232停止的時機的第四實施形態,可以例如如下所述。在本實施形態中,控制部270提供控制信號φ22及控制信號φ24,使得蓄電池單元222與蓄電池單元224的電壓差越小,切換動作的週期就變得越短。
控制部270可以基於蓄電池單元222與蓄電池單元224的電壓差,依照預設方法決定切換動作的週期。第一動作的時間與第二動作的時間可以相等。第一動作的時間
與第二動作的時間可以採用與第二實施形態相同的方式決定。切換動作可以包含第三動作,也可以不包含第三動作。第三動作的時間相對於切換動作的週期的比例可以採用與第三實施形態相同的方式決定。
在本實施形態中,控制部270在切換動作的週期等於或小於預設值時提供控制信號φ22及控制信號φ24,以使開關元件252及開關元件254雙方執行斷開動作。據此,控制部270能夠在蓄電池單元222與蓄電池單元224的電壓差等於或小於預設值時提供控制信號φ22及控制信號φ24,從而使開關元件252及開關元件254的雙方均執行斷開動作。
根據本實施形態,控制部270能夠在蓄電池單元222與蓄電池單元224的電壓差變得足夠小的時間點使平衡校正電路232停止。另外,由於在均等化結束時使平衡校正電路232停止,因此能夠抑制平衡校正電路232的電力消耗。
電壓監視部280監視蓄電池單元222的電壓及蓄電池單元224的電壓。在本實施形態中,電壓監視部280通過電壓檢測部282及電壓檢測部284檢測蓄電池單元222的電壓及蓄電池單元224的電壓。電壓監視部280將蓄電池單元222的電壓及蓄電池單元224的電壓輸入差分檢測部286,檢測蓄電池單元222與蓄電池單元224的電壓差。電壓監視部280生成表示檢測出的電壓差的信號φ26,並發送給控制部270。信號φ26可以包含表示蓄電池單元222
的電壓與蓄電池單元224的電壓哪個更大的資訊。
以下,使用圖3對由平衡校正電路232引起的均等化作用原理進行說明。圖3係對應於控制信號φ22及控制信號φ24的波形的一例來顯示了圖形302、圖形304及圖形306。在圖形302、圖形304及圖形306中,橫軸表示經過的時間。另外,縱軸表示電感電流IL的大小。在圖3中,電感電流IL的大小以從連接點245朝連接點243流動的電流(在圖2中以實線箭頭表示)為正進行表示。
圖形302示意性地顯示當蓄電池單元222的電壓E2大於蓄電池單元224的電壓E4時的電感電流IL隨時間變化的一例。圖形304示意性地顯示當蓄電池單元222的電壓E2小於蓄電池單元224的電壓E4時的電感電流IL隨之時間變化的一例。圖形306示意性地顯示當蓄電池單元222的電壓E2與蓄電池單元224的電壓E4大致相同時的電感電流IL隨時間變化的一例。
在圖3中,為了簡化說明,顯示了控制信號φ22及控制信號φ24分別為工作比為50%的方形波的情形。在圖3中,控制信號φ22及控制信號φ24具有彼此互補的邏輯或相位極性,以使開關元件252及開關元件254的一方在處於打開狀態的期間,另一方處於關閉狀態。
如圖3所示,在本實施形態中,開關元件252當控制信號φ22為H邏輯時執行接通動作,當控制信號φ22為L邏輯時執行斷開動作。開關元件254當控制信號φ24為H邏輯時執行接通動作,當控制信號φ24為L邏輯時執行斷
開動作。
如圖形302所示,如果蓄電池單元222的電壓E2大於蓄電池單元224的電壓E4,當開關元件252處於打開狀態時,電流沿著蓄電池單元222的正極側-開關元件252-連接點245-電感250-連接點243-蓄電池單元222的負極側這樣的電流路徑進行流動。此時,沿圖2中的實線箭頭方向向電感250中充入電感電流IL。
然後,當開關元件252變為關閉狀態且開關元件254變為打開狀態時,充入電感250的電感電流IL沿著電感250的一端-連接點243-蓄電池單元224-開關元件254-連接點245-電感250的另一端這樣的電流路徑進行放電。該放電在對蓄電池單元224進行充電的同時進行。如圖3所示,電感電流IL通過放電而隨著時間減少,當放電電流變為0時,在電感250中流動與放電電流方向相逆的充電電流。
如圖形304所示,如果蓄電池單元222的電壓E2小於蓄電池單元224的電壓E4時,當開關元件254處於打開狀態時,電流沿著蓄電池單元224的正極側-連接點243-電感250-連接點245-開關元件254-蓄電池單元224的負極側這樣的電流路徑進行流動。此時,沿著圖2中的虛線箭頭方向向電感250中充入電感電流IL。
然後,當開關元件254變為關閉狀態且開關元件252變為打開狀態時,在電感250中充入的電感電流IL沿著電感250的另一端-連接點245-開關元件252-蓄電池單元222-連接點243-電感250的一端這樣的電流路徑進行放
電。該放電在對蓄電池單元222進行充電的同時進行。
如圖形306所示,當蓄電池單元222的電壓E2與蓄電池單元224的電壓E4大致相同時,在開關元件252或開關元件254均處於打開狀態的期間,電感電流IL的放電和充電大致等量地分別實施。從而能夠使電壓維持大致平衡的狀態。然而,即便電壓處於大致平衡狀態,當使平衡校正電路232工作時,由於要進行開關元件252及開關元件254的驅動等操作,因此也會消耗電力。
如上所述,通過由平衡校正電路232使第一開閉電路與第二開閉電路交替地流過電流,從而能夠經由電感250在蓄電池單元222與蓄電池單元224之間收發電能。因此能夠使蓄電池單元222與蓄電池單元224的電壓均等化。
在本實施形態中,為了簡化說明,針對控制信號φ22及控制信號φ24的工作比為50%的情形進行了說明。但控制信號φ22及控制信號φ24並不限於此。控制信號φ22及控制信號φ24的工作比可以對應於蓄電池單元222與蓄電池單元224的電壓差而變化。
圖4示意性地顯示決定使平衡校正電路232停止的時機的第二實施形態中所述控制信號φ22及控制信號φ24的一例。在圖4中,以蓄電池單元222的電壓大於蓄電池單元224的電壓的情形為例,對決定使平衡校正電路232停止的時機的第二實施形態進行說明。
在本實施形態中,平衡校正電路232週期性反復執行切換動作,該切換動作包括:使開關元件252執行接通動
作並使開關元件254執行斷開動作的第一動作、以及使開關元件252執行斷開動作並使開關元件254執行接通動作的第二動作。在圖4中,T表示切換動作的週期,t1及t2分別表示第一動作的時間及第二動作的時間。
如圖4所示,在本實施形態中,開關元件252當控制信號φ22為H邏輯時執行接通動作,當控制信號φ22為L邏輯時執行斷開動作。開關元件254當控制信號φ24為H邏輯時執行接通動作,當控制信號φ24為L邏輯時執行斷開動作。
在本實施形態中,由於蓄電池單元222的電壓大於蓄電池單元224的電壓,因此控制部270調整控制信號φ22及控制信號φ24的工作比,以使t1>t2。據此,平衡校正電路232在恆定狀態下調整二者的電壓,以使蓄電池單元222的電壓小於蓄電池單元224的電壓。
因此,在平衡校正電路232反復執行切換動作時,蓄電池單元222及蓄電池單元224從蓄電池單元222的電壓大於蓄電池單元224的電壓的狀態轉移到蓄電池單元222的電壓小於蓄電池單元224的電壓的狀態。在此過程中出現蓄電池單元222與蓄電池單元224的電壓差為0的時刻。
在本實施形態中,控制部270在蓄電池單元222與蓄電池單元224的電壓差為0或非常小的時刻提供控制信號φ22及控制信號φ24,以使開關元件252及開關元件254的雙方均執行斷開動作。從而能夠在使蓄電池單元222與蓄電池單元224更精準地均等化的狀態下使平衡校正電路
232停止。
在本實施形態中針對切換動作不包含第三動作的情形進行了說明。然而,切換動作也可以包含第三動作。並且,控制部270也可以在平衡校正電路232工作中,依照預設算法變更第三動作的時間相對於週期T的比例P。比例P的變更可以定期性的或連續性地實施。比例P可以對應於蓄電池單元222與蓄電池單元224的電壓差進行變更。當變更比例P時,最好在使第一動作的時間與第二動作的時間的比率保持一定的同時變更比例P。
在本實施形態中,針對以一定的週期T反復執行切換動作的情形進行了說明。然而,控制部270也可以在平衡校正電路232工作中,依照預設算法變更週期T。週期T的變更可以定期性地或連續性地實施。週期T可以對應於蓄電池單元222與蓄電池單元224的電壓差進行變更。在變更週期T時,最好在將第一動作的時間與第二動作的時間的比率保持一定的同時變更週期T。
圖5及圖6示意性地顯示決定使平衡校正電路232停止的時機的第三實施形態所述控制信號φ22及控制信號φ24的一例。圖5顯示平衡校正電路232剛剛開始工作後的控制信號φ22及控制信號φ24的一例。圖6顯示平衡校正電路232剛剛停止前的控制信號φ22及控制信號φ24的一例。
在本實施形態中,平衡校正電路232週期性地反復執行切換動作,該切換動作包括:使開關元件252執行接通
動作並使開關元件254執行斷開動作的第一動作、使開關元件252執行斷開動作並使開關元件252執行接通動作的第二動作、以及使開關元件252及開關元件254的雙方均執行斷開動作的第三動作。
在圖5中,T表示切換動作的週期,tin1及tin2分別表示在平衡校正電路232剛剛開始工作後的狀態下的第一動作的時間及第二動作的時間。另外,如圖5所示,在本實施形態中,平衡校正電路232剛剛開始工作後,第三動作的時間tin3(並未圖示)被設定成0。在圖6中,tend1、tend2及tend3分別表示在平衡校正電路232剛剛停止工作前的狀態下的第一動作的時間、第二動作的時間及第三動作的時間。
如圖5及圖6所示,在本實施形態中,開關元件252當控制信號φ22為H邏輯時執行接通動作,當控制信號φ22為L邏輯時執行斷開動作。開關元件254當控制信號φ24為H邏輯時執行接通動作,控制信號φ24為L邏輯時執行斷開動作。
在本實施形態中,控制部270向開關元件252及開關元件254提供控制信號φ22及控制信號φ24,使平衡校正電路232開始工作。此時調整控制信號φ22及控制信號φ24的工作比,以使tin1=tin2。
在平衡校正電路232的工作過程中,控制部270對應於蓄電池單元222與蓄電池單元224的電壓差變更第三動作的時間相對於切換動作的週期T的比例P。此時,最好
在將第一動作的時間與第二動作的時間的比率保持一定的同時變更比例P。比例P的變更可以定期性地或連續性地實施。比例P值的變更可以是連續性地,也是可以是階段性地。
在本實施形態中,控制部270調整控制信號φ22及控制信號φ24的工作比,以使蓄電池單元222與蓄電池單元224的電壓差越小,比例P變得越大。然後,當第三動作的時間或第三動作的時間相對於切換動作的週期的比例等於或大於預設值時,控制部270提供控制信號φ22及控制信號φ24,以使開關元件252及開關元件254的雙方均執行斷開動作。從而能夠在蓄電池單元222與蓄電池單元224的電壓差變得足夠小的時間點使平衡校正電路232停止。
在本實施形態中,針對控制部270為使tin1=tin2而調整控制信號φ22及控制信號φ24的工作比的情形進行了說明。但控制部270也可以在蓄電池單元222的電壓大於蓄電池單元224的電壓時調整控制信號φ22及控制信號φ24的工作比,以使第一動作的時間比第二動作的時間更長。另外,當蓄電池單元222的電壓小於蓄電池單元224的電壓時也可以調整控制信號φ22及控制信號φ24的工作比,以使第二動作的時間比第一動作的時間更長。
在本實施形態中,針對以一定的週期T反復執行切換動作的情形進行了說明。然而,控制部270也可以在平衡校正電路232的工作中依照預設算法變更週期T。週期T的變更可定期性地或連續性地實施。週期T可以對應於蓄
電池單元222與蓄電池單元224的電壓差變更。當變更週期T時,最好在將第一動作的時間與第二動作的時間的比率保持一定的同時變更週期T。
圖7及圖8示意性地顯示決定使平衡校正電路232停止的時機的第三實施形態所述控制信號φ22及控制信號φ24的一例。圖7顯示在平衡校正電路232剛剛開始工作後的控制信號φ22及控制信號φ24的一例。圖7與控制信號φ22及控制信號φ24的波形的一例相對應地顯示圖形702。圖8顯示在平衡校正電路232剛剛停止工作前的控制信號φ22及控制信號φ24的一例。圖8係對應於控制信號φ22及控制信號φ24的波形的一例來顯示圖形802。
在本實施形態中,平衡校正電路232週期性地反復執行切換動作,該切換動作包括:使開關元件252執行接通動作並使開關元件254執行斷開動作的第一動作、以及使開關元件252執行斷開動作並使開關元件252執行接通動作的第二動作。
在圖7中,Tin、tin1及tin2分別表示在平衡校正電路232剛剛開始工作後的狀態下的切換動作的週期、第一動作的時間及第二動作的時間。在圖7的圖形702中,橫軸表示經過的時間。並且,縱軸表示電感電流IL的大小。Iin表示在平衡校正電路232剛剛開始工作後的狀態下的電感電流IL的最大值。在圖8中,Tend、tend1及tend2分別表示在平衡校正電路232剛剛開始工作前的狀態下的切換動作的週期、第一動作的時間及第二動作的時間。在圖8的圖形802
中,橫軸表示經過的時間。並且,縱軸表示電感電流IL的大小。Iend表示在平衡校正電路232剛剛停止工作前的狀態下的電感電流IL的最大值。
如圖7及圖8所示,在本實施形態中,開關元件252當控制信號φ22為H邏輯時執行接通動作,當控制信號φ22為L邏輯時執行斷開動作。開關元件254當控制信號φ24為H邏輯時執行接通動作,當控制信號φ24為L邏輯時執行斷開動作。
在本實施形態中,控制部270向開關元件252及開關元件254提供控制信號φ22及控制信號φ24,使平衡校正電路232開始工作。此時調整控制信號φ22及控制信號φ24的工作比和時機,使tin1=tin2,當電感電流IL為零時轉移下一個週期。
在平衡校正電路232的工作中,控制部270對應於蓄電池單元222與蓄電池單元224的電壓差變更切換動作的週期。此時,最好在使第一動作的時間與第二動作的時間的比率保持一定的同時變更週期。週期的變更可以是定期性地或連續性地實施。週期值的變更可以是連續性地,也可以是階段性地。
在本實施形態中,控制部270調整控制信號φ22及控制信號φ24的工作比,以使蓄電池單元222與蓄電池單元224的電壓差越小,切換動作的週期就變得越短。為此,控制部270當切換動作的週期等於或小於預設值時提供控制信號φ22及控制信號φ24,以使開關元件252及開關元
件254的雙方均執行斷開動作。從而能夠在蓄電池單元222與蓄電池單元224的電壓差足夠小的時間點使平衡校正電路232停止。
在本實施形態中,針對控制部270調整控制信號φ22及控制信號φ24的工作比和時機以使tin1=tin2,並在電感電流IL為零時轉移到下一個週期的情形進行了說明。然而,控制部270也可以在蓄電池單元222的電壓大於蓄電池單元224的電壓時調整控制信號φ22及控制信號φ24的工作比,以使第一動作的時間比第二動作的時間更長。另外,也可以在蓄電池單元222的電壓小於蓄電池單元224的電壓時調整控制信號φ22及控制信號φ24的工作比,以使第二動作的時間比第一動作的時間更長。
在本實施形態中,針對切換動作不包含第三動作的情形進行了說明。然而,切換動作也可以包含第三動作。另外,控制部270可以在平衡校正電路232的工作中依照預設算法變更第三動作的時間相對於週期T的比例P。比例P的變更可以定期性地或連續性地實施。比例P可以對應於蓄電池單元222與蓄電池單元224的電壓差進行變更。在變更比例P時,最好使第一動作的時間與第二動作的時間的比率保持一定的同時變更比例P。
圖9示意性地顯示由蓄電系統210引起均等化動作的一例。使用圖9針對當蓄電池單元222的電壓與蓄電池單元224的電壓大小關係逆轉後使平衡校正電路232停止時的由控制部270控制平衡校正電路232的方法進行了說明。
在圖9中,實線表示蓄電池單元222的電壓隨時間的變化,單點虛線表示蓄電池單元224的電壓隨時間的變化。時刻T0表示蓄電系統110的組裝完成的時刻或充放電結束的時刻。V20表示蓄電池單元222的電壓在時刻T0的測定值,V40表示蓄電池單元224的電壓在時刻T0的測定值。另外,V20大於V40。另外,Vth1表示第一閾值,Vth2表示第二閾值。
例如,在時刻T0,蓄電系統110結束充電或放電。平衡校正電路232可以從時刻T0以前就開始工作,也可以在時刻T0開始切換動作。在時刻T0以後,在蓄電系統110的充電或放電期間產生的蓄電池單元間的電壓偏差被平衡校正電路232消除。
控制部270向開關元件252及開關元件254提供控制信號φ22及控制信號φ24,以使平衡校正電路232反復執行切換動作。通過由平衡校正電路232反復執行切換動作,使蓄電池單元222與蓄電池單元224之間收發電能。因此,隨著時間的經過,蓄電池單元222的電壓變小,蓄電池單元224的電壓變大。
在時刻Tb,蓄電池單元222與蓄電池單元224的電壓差變為0。然而,控制部270並不使平衡校正電路232停止,而是使平衡校正電路232繼續執行切換動作。因此,在平衡校正電路232的工作狀態下,逆轉了蓄電池單元222的電壓與蓄電池單元224的電壓的大小關係。在經過時刻Tb後,蓄電池單元222的電壓的測定值小於蓄電池單元224
的電壓的測定值。
在時刻T1,蓄電池單元222與蓄電池單元224的電壓差的絕對值等於第一閾值Vth1。為此,控制部270向開關元件252及開關元件254提供控制信號φ22及控制信號φ24,以使平衡校正電路232停止切換動作。在本實施形態,第一閾值Vth1被設定為使蓄電池單元222與蓄電池單元224在時刻T2的電壓差的絕對值位於第二閾值Vth2以下。時刻T2例如為從時刻T1經過1分鐘後的時刻。
在時刻T1,當平衡校正電路232停止時,蓄電池單元222的電壓從V21增加到V22,蓄電池單元224的電壓從V41減少到V42。從而使蓄電池單元222與蓄電池單元224在時刻T2的電壓差的絕對值變得小於蓄電池單元222與蓄電池單元224在時刻T1的電壓差的絕對值。
控制部270在到達時刻T3前使平衡校正電路232停止。從而能夠更加有效地防止平衡校正電路232的擺動。控制部270在時刻T3以後,當蓄電池單元222與蓄電池單元224在平衡校正電路232的停止狀態下的電壓差的絕對值等於或大於第二閾值Vth2時,使平衡校正電路232再次開始工作。
在本實施形態中,針對時刻T2中的V22小於V42的情形進行了說明。但由控制部270控制平衡校正電路232的方法並不限於本實施形態。控制部270既可以進行控制以使V22與V42在時刻T2相等,也可以進行控制以使V22在時刻T2大於V42。當進行控制以使V22在時刻T2大於V42
時,能夠縮短時刻Tb與時刻T1的時間差。
圖10示意性地顯示蓄電模組1020的一例。蓄電模組1020與蓄電模組220的不同之處在於它具有平衡校正電路1032來代替平衡校正電路232。平衡校正電路1032與平衡校正電路232的不同之處在於它進一步具有溫度感測器1094及電流檢測部1096,並具有控制部1070以代替控制部270。蓄電模組1020及平衡校正電路1032等蓄電模組1020的各部分除上述不同點以外可以具有與蓄電模組220及蓄電模組220的各部分相同的結構。另外,關於除上述不同點以外的結構省略了相關說明。
控制部1070至少基於電感250的電流值及蓄電池單元222的直流電阻值來決定第一閾值Vth1。在本實施形態中,控制部1070具有儲存部1092,至少儲存有表示蓄電池單元222的溫度與蓄電池單元222的直流電阻值的對應關係的資訊。控制部1070從溫度感測器1094取得包含有表示蓄電池單元222的溫度的資訊的信號φ1002。控制部1070從電流檢測部1096取得包含有表示電感250的電流值的資訊的信號φ1004。
控制部1070可以利用與蓄電池單元222的溫度相對應的蓄電池單元222的直流電阻值來決定第一閾值Vth1。具體地,控制部1070參照在儲存部1092中儲存的表示蓄電池單元222的溫度與蓄電池單元222的直流電阻值的對應關係的資訊,取得與由信號φ1002所示的蓄電池單元222的溫度相對應的直流電阻值。控制部1070基於由信號
φ1004所示的電感250的電流值和參照儲存部1092而得到的蓄電池單元222的直流電阻值來決定第一閾值Vth1。例如,控制部1070通過將電感250的電流值乘以蓄電池單元222的直流電阻值來決定第一閾值Vth1。
控制部1070可以基於電感250的電流值、蓄電池單元222的直流電阻值、蓄電池單元224的直流電阻值來決定第一閾值Vth1。控制部1070可以使用與蓄電池單元222的溫度相對應的蓄電池單元222的直流電阻值和與蓄電池單元224的溫度相對應的蓄電池單元224的直流電阻值來決定第一閾值Vth1。此時,儲存部1092可以進一步儲存表示蓄電池單元224的溫度與蓄電池單元224的直流電阻值的對應關係的資訊。
溫度感測器1094至少測定蓄電池單元222的溫度。溫度感測器1094至少向控制部1070傳送包含有表示蓄電池單元222的溫度的資訊的信號φ1002。溫度感測器1094可以為接觸式的感測器,也可以是非接觸式的感測器。溫度感測器1094既可以是熱敏電阻,也可以是輻射溫度計。既可以設置與蓄電池單元的個數相同數量的溫度感測器,分別與多個蓄電池單元相對應;也可以用一個溫度感測器測定多個蓄電池單元的溫度。
電流檢測部1096檢測流過電感250的電流,並將包含有表示電感250的電流值的資訊的信號φ1004傳送給控制部1070。該電流檢測部1096可以為分流電阻,信號φ1004可以為表示由該分流電阻產生的電壓大小的資訊。電流檢
測部1096可以為電流計。
在本實施形態中,針對控制部1070基於蓄電池單元222的溫度及電感250的電流值中的至少之一來決定第一閾值Vth1的情形進行了說明。然而,平衡校正電路1032並不限於本實施形態。控制部1070也可以基於蓄電池單元222的溫度、蓄電池單元224的溫度及電感250的電流值中的至少之一來決定第一閾值Vth1。另外,控制部1070也可以將溫度感測器1094測定的一個或多個蓄電池單元的溫度用作溫度感測器1094未進行溫度測定的其他蓄電池單元的溫度。
在本實施形態中,針對控制部1070具有儲存部1092的情形進行了說明。但平衡校正電路1032並不限於本實施形態。儲存部1092也可以設置於控制部1070的外部。
在本實施形態中,針對平衡校正電路232是採用經由電感250使電能在蓄電池單元222及蓄電池單元224之間進行收發的方式的平衡校正電路進行了說明。然而,平衡校正電路232並不限於本實施形態。平衡校正電路232也可以是使用特開平10-257682號公報中所公開的控制放電用電阻和電阻的電流的開關元件,採用使高電壓一方的蓄電池單元放電的方式的平衡校正電路。放電用電阻可以是電壓調整部的一例。
以上,使用本發明的實施方式進行了說明,但本發明的技術範圍不限於上述實施方式所記載的範圍。本領域技術人員應當清楚,在上述實施方式的基礎上可加以增加各
種變更和改進。由申請專利範圍的記載可知,這種加以變更和改進的實施方式也包含在本發明的技術範圍內。
應當注意的是,申請專利範圍、說明書及圖式中所示的裝置、系統、程序以及方法中的動作、順序、步驟及階段等各個處理的執行順序,只要沒有特別明示“更早”、“早於”等,或者只要前面處理的輸出並不用在後面的處理中,則可以以任意順序實現。關於申請專利範圍、說明書及圖式中的動作流程,為方便而使用“首先”、“然後”等進行了說明,但並不意味著必須按照這樣的順序實施。
210‧‧‧蓄電系統
212‧‧‧端子
214‧‧‧端子
216‧‧‧保護電路
220‧‧‧蓄電模組
222‧‧‧蓄電池單元
224‧‧‧蓄電池單元
232‧‧‧平衡校正電路
243‧‧‧連接點
245‧‧‧連接點
250‧‧‧電感
252‧‧‧開關元件
254‧‧‧開關元件
262‧‧‧二極管
264‧‧‧二極管
270‧‧‧控制部
280‧‧‧電壓監視部
282‧‧‧電壓檢測部
284‧‧‧電壓檢測部
286‧‧‧差分檢測部
Claims (15)
- 一種平衡校正裝置,其係用以使串聯的第一蓄電池單元與第二蓄電池單元的電壓均等化之平衡校正裝置,該平衡校正裝置包括:電感,一端電連接於所述第一蓄電池單元的一端與前述第二蓄電池單元的一端之間的連接點;第一開關元件,電連接於前述電感的另一端與前述第一蓄電池單元的另一端之間;第二開關元件,電連接於前述電感的另一端與前述第二蓄電池單元的另一端之間;及控制部,向前述第一開關元件及前述第二開關元件提供控制前述第一開關元件及前述第二開關元件的接通動作和斷開動作的控制信號;前述控制部為取得表示前述第一蓄電池單元與前述第二蓄電池單元的電壓差的資訊;且當前述電壓差等於或小於預設值時提供前述控制信號,以使前述第一開關元件及前述第二開關元件的雙方執行斷開動作。
- 如請求項1所記載之平衡校正裝置,其中前述控制部提供前述控制信號,以使前述平衡校正裝置以預設週期反復執行切換動作,該切換動作包括:前述第一開關元件及前述第二開關元件中的一方的開關元件執行接通動作而另一方的開關元件執行斷開動 作的第一動作、以及前述一方的開關元件執行斷開動作而前述另一方的開關元件執行接通動作的第二動作。
- 如請求項2所記載之平衡校正裝置,其中前述控制部,當前述第一蓄電池單元的電壓大於前述第二蓄電池單元的電壓時提供前述控制信號,以使前述第一開關元件的打開時間比前述第二開關元件的打開時間更長;當前述第一蓄電池單元的電壓小於前述第二蓄電池單元的電壓時提供前述控制信號,以使前述第二開關元件的打開時間比前述第一開關元件的打開時間更長。
- 如請求項2所記載之平衡校正裝置,其中前述切換動作還包括前述第一開關元件及前述第二開關元件的雙方均執行斷開動作的第三動作;前述控制部,提供前述控制信號,以使前述電壓差越小,前述第三動作的時間相對於前述週期的比例變得越大;當前述第三動作的時間或前述第三動作的時間相對於前述週期的比例等於或大於預設值時提供前述控制信號,以使前述第一開關元件及前述第二開關元件的雙方均執行斷開動作。
- 如請求項2所記載之平衡校正裝置,其中前述控制部為提供前述控制信號,以使前述電壓差越小,前述週期變得越短;且當前述週期等於或小於預設值時提供前述控制信號,以使前述第一開關元件及前述第二開關元件的雙方均執行斷開動作。
- 一種平衡校正裝置,其係用以使串聯的第一蓄電池單元及第二蓄電池單元的電壓均等化之平衡校正裝置,該平衡校正裝置包括:第一開關元件,一端電連接於前述第一蓄電池單元的一端與前述第二蓄電池單元的一端之間的連接點,另一端電連接於前述第一蓄電池單元的另一端;電壓調整部,位於前述第一蓄電池單元與前述第一開關元件之間並與前述第一蓄電池單元及前述第一開關元件相串聯,調整前述第一蓄電池單元的電壓;及控制部,向前述第一開關元件提供件控制前述第一開關元件的接通動作和斷開動作的第一控制信號;前述控制部為取得表示前述第一蓄電池單元與前述第二蓄電池單元的電壓差的資訊;且 在前述第一蓄電池單元的電壓與前述第二蓄電池單元的電壓的大小關係逆轉後,當前述平衡校正裝置的工作狀態下的前述電壓差的絕對值等於或大於第一閾值時,提供前述第一控制信號,以使前述第一開關元件執行斷開動作。
- 如請求項6所記載之平衡校正裝置,其中前述第一閾值考慮在前述平衡校正裝置停止時產生的前述第一蓄電池單元的表像上的電壓波動來決定。
- 如請求項6所記載之平衡校正裝置,其中前述第一閾值為0.5mV以上100mV以下。
- 如請求項6所記載之平衡校正裝置,其中前述控制部在前述第一蓄電池單元的電壓與前述第二蓄電池單元的電壓的大小關係逆轉後,當前述平衡校正裝置的工作狀態下的前述電壓差的絕對值等於或大於第一閾值時,為使前述第一開關元件執行斷開動作而提供前述第一控制信號之後,在經過預設時間後停止前述平衡校正裝置。
- 如請求項9所記載之平衡校正裝置,其中前述控制部在經過前述預設時間後,當前述第一蓄電池單元與前述第二蓄電池單元在前述平衡校正裝置的停止狀態下的電壓差的絕對值等於或大於前述第一閾值時,提供前述第一控制信號,以使前述第一開關元件執行接通動作。
- 如請求項6所記載之平衡校正裝置,其中進一步包括第二開關元件,其係一端電連接於前述第一蓄電池單元的一端與前述第二蓄電池單元的一端之間的連接點,另一端電連接於前述第二蓄電池單元的另一端;前述電壓調整部為電感;前述電感為一端電連接於前述第一蓄電池單元的一端與前述第二蓄電池單元的一端之間的連接點;且另一端電連接於前述第一開關元件的一端及前述第二開關元件的一端;前述控制部為向前述第二開關元件提供控制前述第二開關元件的接通動作和斷開動作的第二控制信號;且在前述第一蓄電池單元的電壓與前述第二蓄電池單元的電壓的大小關係逆轉後,當前述平衡校正裝置的工作中的前述電壓差的絕對值等於或大於第一閾值時,提供前述第一控制信號及前述第二控制信號,以使前述第一開關元件及前述第二開關元件的雙方均執行斷開動作。
- 如請求項6所記載之平衡校正裝置,其中前述控制部為取得表示前述電壓調整部的電流值的資訊;且 基於前述電壓調整部的電流值和前述第一蓄電池單元的直流電阻值決定前述第一閾值。
- 如請求項12所記載之平衡校正裝置,其中進一步包括儲存部,其用於儲存表示前述第一蓄電池單元的溫度與前述第一蓄電池單元的直流電阻值的對應關係的資訊;前述控制部為取得表示前述第一蓄電池單元的溫度的資訊;參照前述儲存部中儲存的表示前述對應關係的資訊,取得與前述第一蓄電池單元的溫度相對應的前述第一蓄電池單元的直流電阻值;且基於前述電壓調整部的電流值以及與前述第一蓄電池單元的溫度相對應的前述第一蓄電池單元的直流電阻值,決定前述第一閾值。
- 如請求項12所記載之平衡校正裝置,其中前述控制部基於前述電壓調整部的電流值、前述第一蓄電池單元的直流電阻值、及前述第二蓄電池單元的直流電阻值決定前述第一閾值。
- 一種蓄電系統,其包括:相串聯的第一蓄電池單元及第二蓄電池單元;及使前述第一蓄電池單元與前述第二蓄電池單元的電壓均等化的請求項1~14中任一項所記載之平衡校正裝置。
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