專利名稱：用于串聯電池組的兩級式充電均衡方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于串聯電池組的充電均衡方法和裝置，更具體地，涉及利用兩級式 DC/DC轉換器的充電均衡方法和裝置。
背景技術：
在需要比單元電池(電池)的基本電勢更高的電勢的情況下(如使用鋰離子電池 作為電源的混合動力車輛)，通常使用串聯的多個單元電池。但是，即使通過使用相同的陽極、陰極和電解質材料的典型生產方法，電池都被制 造為相同的結構，在串聯的各個電池之間也會存在充電特性或放電(和自放電)特性的差
B. 升。因此，當使用串聯的電池時，在單元電池之間可以存在電勢差。即使不論其它電池的電勢，對串聯的單元電池中的一個電池進行完全放電，總電 壓(串聯的電池的總電壓)也會變為零，使得需要對電池進行再充電。在對電池進行再充 電時，由于電池的電勢互不相同，因此就存在過充電的問題(其中電池可能提前達到規定 電壓)和充電無效的問題(其中即使存在過充電，一些電池可能也達不到規定電壓)。進一步地，如果充電/放電次數比較多，則在組成電池的材料中造成劣化 (degradation)，由此改變了電池的屬性，因此，這樣的劣化情況是進一步增加單個電池差 異的原因。為了解決這樣的問題，提出了可以實現串聯電池的充電均衡的各種充電均衡裝置。作為一個示例，韓國特開專利申請No. 2003-0096978涉及一種由多個單元電池、 充電裝置、放電裝置和串并轉換開關組成的系統，其中，通過均勻地對多個單元電池中的各 個單元電池進行放電，然后使用串并轉換開關串聯連接放電后的單元電池來執行充電。韓 國特開專利申請2007-0064244號涉及一種系統，該系統包括電池單元、連接到電池單元的 場效應晶體管單元、連接到場效應晶體管單元的放大單元、控制放大單元的輸出信號的復 用器單元、比較電池單元的電壓信號之間的差的比較單元、將比較器的輸出轉換成數字信 號的A/D轉換器、輸入由A/D轉換器輸出的信號并且輸出對應于充電/放電條件的信號的 微型計算機單元、根據微型計算機單元的信號而操作以提供電池均衡電流的切換單元、和 已知的充電/放電電路。此外，日本特開專利申請No. 1998-032936涉及一種系統，該系統由多個單元電 池、用于檢測各單元電池的剩余容量的裝置、用于執行各單元電池的充電和放電的充電放 電替換裝置、控制各單元電池的充電和放電的控制器、和獨立執行各單元電池的充電和放 電的直流/直流轉換器組成。日本特開專利申請No. 2004-194410涉及一種系統，該系統由 至少兩個單元電池組、用于檢測流過第一電池組和第二電池組中的各個組的電流之間的差 的裝置、和用于基于電流差控制電池組的充電/放電電流的裝置組成。但是，在現有的充電均衡裝置中，由于串聯的各個電池裝備有充電均衡裝置，以執行單個電池的充電或放電，因此存在的問題在于增加了充電均衡裝置的復雜性和體積，由 此降低了生產率并提高了生產成本，并且組成充電均衡裝置的元件或開關模塊必須經受更 高的電壓應力。 根據本發明的兩級式充電均衡裝置和方法的特征在于，全部的電池被分為電池模 塊，并且各個電池模塊共用DC/DC轉換器，由此降低了充電均衡裝置的復雜性而且還獲得 了有效的充電均衡，兩級式DC/DC轉換器被構造為使得單個DC/DC轉換器連接到各模塊所 共用的DC/DC轉換器的輸入端，由此降低了通常具有高電壓應力的DC/DC轉換器和控制開 關的電壓應力，并且各模塊所共用的DC/DC轉換器并聯連接到單個電池，由此提高了充電 效率。
發明內容
技術問題本發明的目的是提供一種用于執行有效的充電均衡，同時降低了為串聯電池組執 行充電均衡的充電均衡裝置的復雜性的充電均衡裝置和方法，并且提供一種充電均衡裝置 和方法，其可以使用通過降低用于控制均衡和操作的元件的電壓應力而具有低耐電壓的元 件。技術方案一種用于串聯電池組的兩級式充電均衡裝置包括電池模塊，其具有多個串聯連 接的電池；電池組，其具有M(M ^ 2)個串聯連接的電池模塊；M個充電控制開關模塊，它們 分別并聯連接到所述M個電池模塊中的各個電池模塊；M個第二 DC/DC轉換器，它們分別連 接到所述M個充電控制開關模塊中的各個充電控制開關模塊；單個第一 DC/DC轉換器，其連 接到所述M個第二 DC/DC轉換器；以及微處理器，其控制所述充電控制開關模塊，其中，所述 第一 DC/DC轉換器被輸入有所述電池組的總電勢并且輸出比輸入的電勢低的電勢，并且組 成所述電池模塊的各個電池利用所述充電控制開關模塊來共用所述第二 DC/DC轉換器。優選地，所述M個第二 DC/DC轉換器的輸入端分別并聯連接到所述第一 DC/DC轉 換器的輸出端，并且利用所述充電控制開關模塊將所述第二 DC/DC轉換器的輸出端并聯連 接到組成所述電池模塊的各個電池。優選地，所述第一 DC/DC轉換器是裝備有負反饋電路的DC/DC轉換器。所述負反 饋電路由恒定電流控制或恒定電壓控制組成。優選地，所述兩級式充電均衡裝置裝備有開關元件，該開關元件用于控制所述第 一 DC/DC轉換器和所述第二 DC/DC轉換器中的各個轉換器的導通/截止操作，使得由在所 述微處理器處生成的PWM信號來控制所述開關元件。優選地，所述充電控制開關模塊包括雙向金屬氧化物半導體場效應晶體管 (M0FET)開關或者與二極管一起的單向M0FET開關。此時，當組成所述電池模塊的所述串聯 電池的數目是K時，所述充電控制開關模塊包括2K (即，K乘以2)個開關元件，各個開關元 件連接到包括所述電池模塊的各電池的陽極和陰極。優選地，當導通組成所述雙向M0SFET開關或單向M0SFET開關的所述M0SFET時所 施加的Vgs是作為所述電池模塊的一部分的至少兩個串聯電池的電勢。而且，在組成所述 雙向M0SFET開關或單向M0SFET開關的所述M0SFET的柵極中設置有電子繼電器。
所述電子繼電器是固態繼電器或光耦合器，并且其優選地包括發光二極管和光接 收元件。所述發光二極管通過所述微處理器的用于控制所述充電控制開關模塊的控制信號 而進行發光。光接收元件可以是BJT，并且BJT接收處于低阻抗狀態(導通)的發光二極管 的光，使得向組成開關元件的M0SFET的柵極施加作為電池模塊的一部分的至少兩個串聯 電池的電勢。所述充電均衡裝置還包括復用器和電壓傳感器，該復用器以組成所述電池組的各 電池的電勢作為輸入，該電壓傳感器連接到所述復用器的輸出端，并且由所述微處理器來 控制所述復用器，并且向所述微處理器輸入由所述電壓傳感器檢測到的、組成所述電池組 的各電池的電勢。一種用于兩級式充電均衡裝置的充電均衡方法，其中該兩級式充電均衡裝置包 括電池模塊，其具有多個串聯連接的電池；電池組，其具有M(M ^ 2)個串聯連接的電池模 塊；M個充電控制開關模塊，它們分別并聯連接到所述M個電池模塊中的各個電池模塊；M 個第二 DC/DC轉換器，它們分別連接到所述M個充電控制開關模塊中的各個充電控制開關 模塊；單個第一 DC/DC轉換器，其連接到所述M個第二 DC/DC轉換器；電壓傳感模塊，其包括 復用器、電壓傳感器和A/D轉換器；和微處理器，其控制所述充電控制開關模塊、所述復用 器、所述第一 DC/DC轉換器和所述M個第二 DC/DC轉換器，該充電均衡方法包括以下步驟 (a)使用所述電壓傳感模塊來測量組成所述電池組的各電池的電勢；(b)基于所檢測出的 電勢來選擇欠充電電池；(c)控制所述充電控制開關模塊以使所述欠充電電池和所述第二 DC/DC轉換器的輸出端并聯連接；(d)操作所述第二 DC/DC轉換器；以及(e)操作所述第一 DC/DC轉換器以對所述欠充電電池進行充電。優選地，所述步驟(a)測量組成所述電池組的 各電池的電勢，并且對于各電池模塊互相獨立地執行所述步驟(b)至(e)。優選地，所述M個第二 DC/DC轉換器的輸入端并聯連接到所述第一 DC/DC轉換器 的輸出端，并且所述第二 DC/DC轉換器的輸出端由所述充電控制開關模塊并聯連接到組成 所述電池模塊的各電池。而且，所述第一 DC/DC轉換器的輸入是所述電池組的總電勢，并且 所述步驟(e)中的所述充電是由所述電池組的總電勢而導致的。優選地，所述第一 DC/DC轉換器的輸出電勢低于所述電池組的總電勢。優選地，如果所述電池屬于同一電池模塊，則由同一個第二 DC/DC轉換器對所述 電池進行充電。有益效果兩級式充電均衡裝置和方法的特征在于，全部的電池被分為電池模塊，并且各個 電池模塊共用DC/DC轉換器，由此降低了充電均衡裝置的復雜性而且還獲得了有效的充 電均衡，兩級式DC/DC轉換器被構造為使得單個DC/DC轉換器連接到各模塊所共用的DC/ DC轉換器的輸入端，由此降低了通常具有高電壓應力的DC/DC轉換器和控制開關的電壓應 力，并且各模塊所共用的DC/DC轉換器并聯連接到單個電池，由此提高了充電效率。
從與附圖一起給出的優選實施方式的下面描述中，本發明的上述和其它目的、特 征和優點將變得顯而易見，附圖中圖1是根據本發明的兩級式充電均衡裝置的一個結構圖2是根據本發明的兩級式充電均衡裝置的另一個結構圖；圖3是根據本發明的兩級式充電均衡裝置的一個電路圖的局部圖；圖4是根據本發明的兩級式充電均衡裝置的充電控制開關模塊的電路圖；圖5是示出根據本發明的兩級式充電均衡方法的順序圖。[主要元件的詳細描述]1140:電池組1141-1146 電池模塊1130:開關模塊1131-1136 充電控制開關模塊1120 第二級 DC/DC 轉換器1121-1126 :DC/DC 轉換器1110 第一級 DC/DC 轉換器2100:電壓傳感模塊2200 微處理器2110:復用器2120:電容器2130 模數轉換器
具體實施例方式下面將參照附圖詳細描述根據本發明的充電均衡裝置和方法。提供附圖作為足以 向本領域技術人員傳達本發明的概念的示例。因此，本發明未受下面示出的附圖的限制，而是可以按另一種形式被指定。此外， 相同的標號在本發明的下面詳細描述中自始至終表示相同的元件。此時，如果此處所使用的技術術語和科學術語沒有其它任何定義，則它們具有本 領域技術人員通常理解的含義。此外，將在下面的描述和附圖中省略可能不必要地使本發 明的主題模糊的已知功能和結構。此外，在裝置中串聯的總電池組是指電池組，具有串聯的多個電池的電池組的一 部分是指電池模塊，并且組成單個電池模塊的給定單個電池是指電池單元。圖1是根據本發明的兩級式充電均衡裝置的一個結構圖。下面將參照圖1描述本發明的主要特征。圖1示出了根據本發明的使用開關模塊1130和兩級式DC-DC轉換器1100的兩級 式充電均衡裝置。電池組1140由M個電池模塊1141-1146組成，各個電池模塊具有串聯 的K個電池。作為一個示例，第三電池模塊BM3由電池B3.:至電池B3. K組成。M個電池模塊 1141-1146分別連接到充電控制開關模塊1131-1136，并且同樣地，M個開關模塊1131-1136 分別連接到組成第二級DC/DC轉換器1120的DC/DC轉換器1121-1126。因此，在M個電池 模塊的情況下，裝備了 M個開關模塊和M個DC/DC轉換器。第二級DC/DC轉換器1120的所有輸入端并聯到第一級DC/DC轉換器1110的輸出 端，如圖1所示。與第二級DC/DC轉換器相比，第一級DC/DC轉換器1110由單個DC/DC轉 換器組成，該單個DC/DC轉換器具有連接到輸入端的電池組的總電勢。此時，雖然為了便于解釋，認為組成電池模塊的電池單元的數目對于每個電池模塊是相同的(K)，但是對于各電 池模塊，電池單元的數目可能是不同的。開關模塊1130由充電控制開關模塊1131-1136組成，并且充電控制開關模塊 1131-1136提供電流通路，用于允許電池單元共用第二級DC/DC轉換器。更具體地，考慮到 對于電池單元B3.3執行充電均衡，以屬于第三電池模塊BM3的電池單元B3.工至B3.k的充電均 衡為例，相應的電池單元B3.3通過充電控制開關模塊1133連接到第二級DC/DC轉換器1123 的輸出端，以提供電荷轉移路徑，并且電池單元B3.3的充電均衡由連接到第一級DC/DC轉換 器1110的電池組的總電勢來實現。此時，第一級DC/DC轉換器1110優選地是輸出比輸入電勢更低的電勢的DC/DC轉 換器。通過實現電池模塊(而非電池組)的概念上的充電均衡，組成第一級DC/DC轉換器 1110和充電控制開關模塊1130的開關元件可以被構造有低電壓的雙向開關元件或低電壓 的單向開關元件。S卩，通過使用電壓組的總電勢作為輸入，第一級DC-DC轉換器1110負責生成低輸 出電壓，并且通過使用第一級DC-DC轉換器1110的輸出作為輸入，第二級DC-DC轉換器 1120負責實際上對欠充電電池單元(low-charged battery cell)進行充電。通過充電控 制開關來執行欠充電電池單元的選擇。如圖1所示，本發明的主要特征在于其采用充電控制開關模塊1131-1136，使得電 池單元可以共用DC-DC轉換器以減少第二級DC-DC轉換器1120的數目，提供第一級DC/DC 轉換器以輸出低于輸入電勢的電勢，來減小組成充電控制開關模塊和第二級DC-DC轉換器 的開關元件的電壓應力，并獲得有效的充電均衡，并且通過將全部電池分為M個電池模塊， 為各電池模塊獲得充電均衡。更具體地，根據本發明的兩級式充電均衡通過控制電池單元的充電可以實現充電 均衡，以解決當對電池組中的電池進行充電和放電時造成的電池之間的電勢差。此時，為了 在單獨地控制電池單元的同時向電池有效地施加電荷，可以通過向具有相對較低的電勢的 電池單元施加總電池能，來執行電池之間的充電均衡，并且降低總能耗。此外，直接連接到 電池組的控制裝置被簡單地構造以最小化當串聯連接多個電池時各電池單元內的電路數 目，并且同樣地，使用共同的DC-DC轉換器以有效地向電池傳遞充電能量。此外，電池組的 電池被分為用于各模塊的規定數量的電池，并且在電池模塊中使用共同的DC-DC轉換器， 并且經由充電控制開關向電池單元輸入從共同的DC-DC轉換器輸出的電流，以利用簡單的 開關控制方式來形成電流通路，因此實現了充電均衡。如上所述，根據本發明的兩級式充電均衡裝置，通過使用一個共同的DC-DC轉換 器時僅將充電控制開關連接到各電池單元，可以大大降低其復雜性、成本和體積，并且有 效地控制進入電池單元的電荷量，而不需要對各電池單元使用單獨的電路來控制多個電池 (這會造成復雜性)。圖2是基于圖1的兩級式充電均衡裝置的優選結構圖。參照圖2，將描述根據本發 明的控制充電均衡裝置的方法。裝置1110-1140具有與圖1中類似的裝置和結構。雖然測量組成電池組的單個電 池的電勢的電壓傳感模塊2100可以使用典型的電壓傳感模塊，但是其優選地裝備有復用 器MUX 2110和電容器2120，該復用器MUX 2110具有組成電池組的單個電池的電勢作為輸入，并且該電容器2120連接到復用器的輸出端。優選地，通過電容器2120測量的單個電池 的電勢通過模數轉換器ADC 2130而被轉換為數字值，并且將其輸入到微處理器2200。用于各模塊的第一級DC-DC轉換器1110和第二級DC-DC轉換器1121-1126分別裝 備有主開關，并且主開關負責各DC-DC轉換器1110、1121至1126的導通/截止(on/off)， 并且優選地由在微處理器2220生成的PWM信號或PWM專用的控制芯片(未示出)來控制。 當使用在微處理器生成的PWM信號時，必須優選地提供附加電路，因為在微處理器生成的 PWM信號的電流容量是有限的，因此強迫電源開關被驅動。微處理器2200在復用器2110的控制下測量單個電池的電勢，基于單個電池的 電勢確定欠充電電池，并且控制開關模塊1130、用于第二級的各模塊的各DC-DC轉換器 1121-1126的主開關和第一級DC-DC轉換器1110的主開關，由此執行欠充電電池單元的充 電均衡。此時，開關模塊1130、用于第二級的各模塊的DC-DC轉換器1121-1126的主開關、 和DC-DC轉換器1110的主開關按該順序進行控制，以執行充電均衡。圖3示出根據本發明的兩級式充電均衡裝置的一個電路圖，該圖聚焦于第三電池 模塊1143，BM3的第二電池單元 .2。如上所述，第一級DC-DC轉換器1110是具有負反饋電路的DC-DC轉換器，并且通 過充電控制開關模塊1133連接第三電池模塊1143，BM3*第二級DC-DC轉換器1123。由于 充電控制開關模塊1133裝備有低電壓雙向充電控制開關元件，并且根據微處理器的導通/ 截止信號來操作，因此必須連接可以向充電控制開關的輸入端(柵極)傳輸導通/截止信 號的電子繼電器。電子繼電器是固態繼電器或光耦合器，并且其優選地包括發光二極管和作為光接 收元件的雙極結型晶體管。BJT接收處于低阻抗狀態(導通)的發光二極管的光，使得向組 成開關元件的M0SFET的柵極施加作為電池模塊的一部分的至少兩個串聯電池的電勢。更具體地，在微處理器2220的控制下，使發光二極管發射，以控制充電控制開關 模塊1133，并且由于發光二極管的發射而導通BJT，使得向組成充電控制開關的M0SFET的 柵極施加導通電壓。此時，Vgs(Vgs是以M0SFET的源電壓作為基礎的柵極電壓)是作為電 池模塊的一部分的至少兩個串聯電池的電勢，以導通M0SFET，如圖3所示。在圖3的情況 下，在導通M0SFET之后，串聯的3個電池的電勢就變為Vgs。電池模塊的部分電壓用作電 源，以驅動組成充電控制開關模塊1133的各個開關。如上所述，充電控制開關模塊1133可以通過使用電池電壓作為電源來優選地執 行更高可靠性的導通和截止的轉換，如圖3所示。 如圖3所示，如果確定了欠充電電池單元B3.2，則對應于電池單元的充電控制開關 模塊1133導通，并且電池單元所屬的電池模塊1143，BM3的DC-DC轉換器1123導通。接著， 如果第一級DC-DC轉換器1110的主開關導通，則由于全部電池的電壓，在第一級變壓器的 初級繞組中感應電流，并且因此，在變壓器中存儲相同量的磁能。 隨后，如果第一級DC-DC轉換器的主開關截止，則在變壓器中存儲的磁能通過次 級繞組和二極管移動到第二級DC-DC轉換器1123，其中，由于第一級DC-DC轉換器的輸出電 壓用作第二級DC-DC轉換器1123的輸入，因此必須通過負反饋電路來保持均一電壓。當開 關截止時，通過具有固定占空比的開關操作，第二級DC-DC轉換器1123將導通開關時存儲 的變壓器的初級能量傳到次級能量，其中傳到次級側的能量僅向電池單元移動，在該電池單元中，充電控制開關模塊1133的開關導通，由此完成向期望電池提供充電。由于無論使用的DC-DC轉換器的類型是什么，都可以實施本發明的概念，因此根 據本發明的兩級式充電均衡裝置可以被配置為與各種類型的現有的DC-DC轉換器相結合。 例如，在第一級中使用的DC-DC轉換器可以與和第二級DC-DC轉換器相同的類型一起使用， 并且還可以與其它類型一起使用。本發明通過將低電壓的充電控制開關連接到各電池單元 而使用兩級式DC-DC轉換器，以實現更高可靠性的電池單元電壓控制，由此從第一級共同 的DC-DC —次傳遞電池組的總電壓，并且向連接到下一級的各電池模塊的DC-DC轉換器輸 入比第一級DC-DC轉換器的電壓更低的電壓。由于通過從第一級DC-DC轉換器向各電池 模塊的DC-DC轉換器的輸入端施加低電壓，各電池模塊的DC-DC轉換器的各元件具有在第 一級降低的電壓，作為耐電壓，因此第二級的各電池模塊的DC-DC轉換器可以被設計為低 容量的轉換器。此外，通過將電池組分為由K個電池組成的M個電池模塊，可以使用僅具有 K個電池的電壓的低電壓的充電控制開關，而不是使用具有電池組的總電壓的充電控制開 關，作為耐電壓。圖4是根據本發明的兩級式充電均衡裝置中的連接到第M個電池模塊1146，BMm 的充電控制開關模塊1136的電路圖。能夠被用作充電控制開關模塊1136的控制器可以與 雙向M0SFET開關(圖4(a))或與二極管一起的單向M0SFET開關(圖4(b)) —起使用。此 時，如果使用雙向開關或與二極管一起的單向開關，則根據操作，控制器的電流控制方向僅 被設置在一個方向。當充電控制開關模塊具有串聯的K個電池以組成電池模塊時，充電控 制開關模塊包括2K個開關元件，各開關元件連接到組成電池模塊的各電池的陽極和陰極。 圖4示出了由K/2個電池組成的電池模塊，其中充電控制開關模塊包括K個開關元件。將參照圖5描述根據本發明的充電均衡方法。一種用于兩級式充電均衡裝置的 充電均衡方法，其中該兩級式充電均衡裝置包括電池模塊，其具有多個串聯的電池；電池 組，其具有M(M ^ 2)個串聯的電池模塊；M個充電控制開關模塊，其并聯連接到所述M個電 池模塊的各個電池模塊；M個第二 DC/DC轉換器，其連接到所述M個充電控制開關模塊的各 個模塊；單個第一DC/DC轉換器，其連接到所述M個第二DC/DC轉換器；電壓傳感模塊，其包 括復用器、電壓傳感器和A/D轉換器；和微處理器，其控制所述充電控制開關模塊、所述復 用器、所述第一 DC/DC轉換器和所述M個第二 DC/DC轉換器，該方法包括以下步驟(a)通 過使用所述電壓傳感模塊來測量組成所述電池組的各電池的電勢；(b)基于所檢測的電勢 來選擇欠充電電池；(c)控制所述充電控制開關模塊以使所述欠充電電池和所述第二 DC/ DC轉換器的輸出端并聯連接；(d)操作所述第二 DC/DC轉換器；以及(e)操作所述第一 DC/ DC轉換器以對所述欠充電電池進行充電。此時，在步驟(a)中，可以測量組成電池組的所有電池中的各個電池的電勢，可以 測量組成電池組的部分電池的電勢，并且可以測量組成電池組的至少一個電池的電勢。同樣地，對于各電池模塊可以互相獨立地執行步驟(b)至(e)。本領域技術人員應當理解，在上面描述中公開的概念和特定實施方式可以容易地 被用作用于修改或設計其它實施方式的基礎，以實現本發明的相同目的。本領域技術人員 還應當理解，這樣的等同實施方式未偏離所附權利要求書中所述的本發明的精神和范圍。
權利要求
一種用于串聯電池組的兩級式充電均衡裝置，該充電均衡裝置包括電池模塊，其具有多個串聯連接的電池；電池組，其具有M(M≥2)個串聯連接的電池模塊；M個充電控制開關模塊，它們分別并聯連接到所述M個電池模塊中的各個電池模塊；M個第二DC/DC轉換器，它們分別連接到所述M個充電控制開關模塊中的各個充電控制開關模塊；單個第一DC/DC轉換器，其連接到所述M個第二DC/DC轉換器；以及微處理器，其控制所述充電控制開關模塊，其中，所述第一DC/DC轉換器被輸入有所述電池組的總電勢并且輸出比輸入的電勢低的電勢，并且組成所述電池模塊的各個電池利用所述充電控制開關模塊來共用所述第二DC/DC轉換器。
2.根據權利要求1所述的充電均衡裝置，其中，所述M個第二DC/DC轉換器的輸入端并 聯連接到所述第一 DC/DC轉換器的輸出端。
3.根據權利要求2所述的充電均衡裝置，其中，利用所述充電控制開關模塊將所述第 二 DC/DC轉換器的輸出端并聯連接到組成所述電池模塊的各個電池。
4.根據權利要求1所述的充電均衡裝置，其中，所述第一DC/DC轉換器是裝備有負反饋 電路的DC/DC轉換器。
5.根據權利要求1所述的充電均衡裝置，其中，所述兩級式充電均衡裝置裝備有開關 元件，該開關元件用于控制所述第一 DC/DC轉換器和所述第二 DC/DC轉換器中的各個轉換 器的導通/截止操作。
6.根據權利要求5所述的充電均衡裝置，其中，由在所述微處理器處生成的PWM信號來 控制所述開關元件。
7.根據權利要求1所述的充電均衡裝置，其中，所述充電控制開關模塊包括雙向金屬 氧化物半導體場效應晶體管(M0FET)開關或者與二極管一起的單向M0FET開關。
8.根據權利要求7所述的充電均衡裝置，其中，當組成所述電池模塊的所述串聯電池 的數目是K時，所述充電控制開關模塊包括2K (K乘以2)個開關元件，各個開關元件連接到 包括所述電池模塊的各電池的陽極和陰極。
9.根據權利要求7所述的充電均衡裝置，其中，當導通組成所述雙向M0SFET開關或單 向M0SFET開關的所述M0SFET時所施加的Vgs是作為所述電池模塊的一部分的至少兩個串 聯電池的電勢。
10.根據權利要求9所述的充電均衡裝置，其中，在組成所述雙向M0SFET開關或單向 M0SFET開關的所述M0SFET的柵極中設置有電子繼電器。
11.根據權利要求10所述的充電均衡裝置，其中，所述電子繼電器包括發光二極管和 光接收元件，并且所述發光二極管通過所述微處理器的用于控制所述充電控制開關模塊的 控制信號而進行發光。
12.根據權利要求1所述的充電均衡裝置，該充電均衡裝置還包括復用器和電壓傳感 器，該復用器以組成所述電池組的各電池的電勢作為輸入，該電壓傳感器連接到所述復用 器的輸出端。
13.根據權利要求12所述的充電均衡裝置，其中，由所述微處理器來控制所述復用器，并且向所述微處理器輸入由所述電壓傳感器檢測到的、組成所述電池組的各電池的電勢。
14.一種用于兩級式充電均衡裝置的充電均衡方法，其中該兩級式充電均衡裝置包括 電池模塊，其具有串聯連接的多個電池；電池組，其具有M(M ^ 2)個串聯連接的電池模塊； M個充電控制開關模塊，它們分別并聯連接到所述M個電池模塊中的各個電池模塊；M個第 二 DC/DC轉換器，它們分別連接到所述M個充電控制開關模塊中的各個充電控制開關模塊； 單個第一 DC/DC轉換器，其連接到所述M個第二 DC/DC轉換器；電壓傳感模塊，其包括復用 器、電壓傳感器和A/D轉換器；和微處理器，其控制所述充電控制開關模塊、所述復用器、所 述第一 DC/DC轉換器和所述M個第二 DC/DC轉換器，該充電均衡方法包括以下步驟 (a)使用所述電壓傳感模塊來測量組成所述電池組的各電池的電勢；(b)基于所檢測出的電勢來選擇欠充電電池；(c)控制所述充電控制開關模塊以使所述欠充電電池和所述第二DC/DC轉換器的輸出 端并聯連接；(d)操作所述第二DC/DC轉換器；以及(e)操作所述第一DC/DC轉換器以對所述欠充電電池進行充電。
15.根據權利要求14所述的充電均衡方法，其中，所述步驟(a)測量組成所述電池組的 各電池的電勢，并且對于各電池模塊互相獨立地執行所述步驟(b)至(e)。
16.根據權利要求14所述的充電均衡方法，其中，所述M個第二DC/DC轉換器的輸入端 并聯連接到所述第一 DC/DC轉換器的輸出端，并且所述第二 DC/DC轉換器的輸出端由所述 充電控制開關模塊并聯連接到組成所述電池模塊的各電池。
17.根據權利要求16所述的充電均衡方法，其中，所述第一DC/DC轉換器的輸入是所述 電池組的總電勢，并且所述步驟(e)中的所述充電是由所述電池組的總電勢而導致的。
18.根據權利要求17所述的充電均衡方法，其中，所述第一DC/DC轉換器的輸出電勢低 于所述電池組的總電勢。
19.根據權利要求14所述的充電均衡方法，其中，如果所述電池屬于同一電池模塊，則 由同一個第二 DC/DC轉換器對所述電池進行充電。
全文摘要
一種用于串聯電池組的兩級式充電均衡裝置，包括電池模塊，其具有多個串聯連接的電池；電池組，其具有M(M≥2)個串聯連接的電池模塊；M個充電控制開關模塊，它們分別并聯連接到所述M個電池模塊中的各個電池模塊；M個第二DC/DC轉換器，它們分別連接到所述M個充電控制開關模塊中的各個充電控制開關模塊；單個第一DC/DC轉換器，其連接到所述M個第二DC/DC轉換器；以及微處理器，其控制所述充電控制開關模塊，其中，所述第一DC/DC轉換器被輸入有所述電池組的總電勢并且輸出比輸入的電勢低的電勢，并且組成所述電池模塊的各個電池利用所述充電控制開關模塊來共用所述第二DC/DC轉換器。
文檔編號H02J7/04GK101821920SQ200880111482
公開日2010年9月1日 申請日期2008年10月16日 優先權日2007年10月16日
發明者吳全根, 張洙曄, 文建又, 樸弘善, 李重輝, 金喆浩 申請人:Sk能源株式會社;韓國科學技術研究院