ES2933802T3 - Procedimiento y dispositivo para el equilibrado de batería - Google Patents

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Keunwook Lee
Sang Hoon Lee
Jun Cheol Park
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Abstract

La presente invención se refiere a un dispositivo y método de equilibrado de baterías y, más específicamente, a un dispositivo y método de equilibrado de baterías en el que una unidad de control controla el funcionamiento de una unidad de equilibrado para realizar el equilibrado de una celda de batería incluida en una batería de acuerdo con un voltaje. valor de la celda de la batería, y una unidad de autodescarga descarga la celda de la batería según si el valor de voltaje de la celda de la batería excede un primer valor de voltaje de referencia preestablecido cuando la unidad de equilibrio no funciona. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento y dispositivo para el equilibrado de batería
Sector de la técnica
Esta solicitud reivindica la prioridad y el beneficio de la solicitud de patente coreana n.° 10-2016-0097478 presentada en la Oficina de Propiedad Intelectual de Corea el 29 de julio de 2016.
La presente invención se refiere a un aparato y a un procedimiento para equilibrar una batería, y más particularmente, a un aparato y a un procedimiento para equilibrar una batería, en los que una unidad de control controla un funcionamiento de una unidad de equilibrado que realiza el equilibrado de una celda de batería en respuesta a un valor de tensión de la celda de batería incluida en una batería, y una unidad de autodescarga descarga la celda de batería según si el valor de tensión de la celda de batería sobrepasa un primer valor de tensión de referencia predeterminado durante un no funcionamiento de la unidad de equilibrado.
Estado de la técnica
Recientemente, ha aumentado el interés en un producto eléctrico que pueda funcionar con una batería secundaria, debido al agotamiento de la energía fósil y a la contaminación medioambiental debida al uso de la energía fósil. En consecuencia, el desarrollo tecnológico y la demanda de un dispositivo móvil, un vehículo eléctrico (EV), un vehículo híbrido (HV), un sistema de almacenamiento de la energía (ESS), una fuente de alimentación ininterrumpida (UPS) y similares aumentan y, por lo tanto, la demanda de la batería secundaria como fuente de energía ha aumentado considerablemente.
La batería secundaria llama la atención como una fuente nueva de energía que es respetuosa con el medio ambiente y ha mejorado la eficiencia energética en el sentido de que resulta posible disminuir de manera innovadora el uso de la energía fósil, que es la principal ventaja, sin generar un subproducto cuando se usa la energía.
En particular, una batería secundaria utilizada en un EV, un HV, un ESS y un UPS se configura conectando una pluralidad de celdas de batería para cargar o descargar potencia de gran capacidad y alto rendimiento. Idealmente, las celdas de batería de la batería secundaria deben tener la misma característica, pero las celdas de batería tienen una desviación en capacidad, impedancia y resistencia interna, y la desviación aumenta según el rendimiento de carga/descarga de la batería secundaria. Como consecuencia de la desviación entre las celdas de batería, una celda de batería específica se sobrecarga o se sobredescarga de modo que se reduce la vida de la celda de batería y, además, existe el problema de que incluso se reduce la vida de la batería secundaria.
En consecuencia, con el fin de mejorar la estabilidad y la vida útil de la celda de batería, se aplica a la batería secundaria una tecnología de equilibrado para mantener de manera uniforme las tensiones de las celdas de batería. Más particularmente, el procedimiento de equilibrar de manera uniforme la tensión de cada celda de batería incluida en la batería secundaria incluye un equilibrado activo que suministra una corriente de carga a una celda de batería que tiene una tensión relativamente baja y aumenta la tensión, un equilibrado pasivo que descarga una celda de batería que tiene una tensión relativamente alta y baja la tensión, y similares.
En particular, para implementar la tecnología de equilibrado pasivo, en la batería secundaria se proporciona un circuito de equilibrado que incluye una resistencia que consume potencia de la celda de batería, un elemento de conmutación que controla la conducción de electricidad entre la celda de batería y la resistencia, y una unidad de control que controla el encendido o apagado del elemento de conmutación según una tensión de la celda de batería. Sin embargo, en el circuito de equilibrado existente, cuando la unidad de control funciona de manera anormal, el encendido/apagado del elemento de conmutación que controla la conducción de electricidad entre la celda de batería y la resistencia no se controla con normalidad y el elemento de conmutación no se enciende cuando se requiere la descarga de la celda de batería, de modo que existe el problema de que la celda de batería se sobrecarga y se reduce la vida de la celda de batería, e incluso se reduce la vida de la batería secundaria a causa del desequilibrio de tensión entre las celdas de batería.
En este sentido, con el fin de resolver los problemas anteriores, el autor de la presente invención inventó un aparato y un procedimiento para equilibrar una batería, en el que una unidad de control controla un funcionamiento de una unidad de equilibrado que realiza el equilibrado de una celda de batería en respuesta a un valor de tensión de la celda de batería incluida en una batería, y una unidad de autodescarga descarga la celda de batería según si el valor de tensión de la celda de batería sobrepasa un primer valor de tensión de referencia predeterminado durante un no funcionamiento de la unidad de equilibrado.
El documento EP 3043440 A1 se refiere a un dispositivo de supervisión de batería que supervisa una unidad de batería que conecta bloques de batería, la unidad de batería que está configurada por cada uno de los bloques de batería que conectan celdas de batería y, en particular, incluye: un circuito de detección de tensión, un primer circuito de ecualización, un elemento de resistencia, un segundo circuito de ecualización y un controlador.
El documento US 2014/0111160 A1 se refiere a un sistema de almacenamiento eléctrico que incluye en particular: bloques de almacenamiento eléctrico conectados en serie; un circuito de detección de tensión; un circuito de protección; una primera resistencia; un circuito de descarga; y un controlador.
El documento FR 2986383 A1 se refiere a la gestión de una batería de almacenamiento eléctrico con ramales conectados eléctricamente entre sí en una conexión en paralelo y con un sistema de almacenamiento conectado eléctricamente entre ellos en una disposición en serie, que comprende un estado de carga equilibrado.
El documento WO 2015056068 A1 se refiere a un sistema de almacenamiento eléctrico que incluye, en particular, varios elementos de almacenamiento eléctrico, un circuito de detección de tensión, un circuito de descarga y un controlador.
Objeto de la invención
Problema técnico
Un objetivo de la presente invención es proporcionar un aparato y un procedimiento para equilibrar una batería, en el que una unidad de control controla un funcionamiento de una unidad de equilibrado que realiza el equilibrado de una celda de batería en respuesta a un valor de tensión de la celda de batería incluido en una batería, y una unidad de autodescarga descarga la celda de la batería según si el valor de tensión de la celda de batería sobrepasa un primer valor de tensión de referencia predeterminado durante un no funcionamiento de la unidad de equilibrado, de modo que aunque la unidad de control tenga un problema, cuando la tensión del primer valor de tensión de referencia, o mayor, se carga en la celda de batería, resulta posible impedir que la celda de la batería se sobrecargue al descargar la celda de batería.
Solución técnica
Un aparato para equilibrar una batería según la presente invención se define en la reivindicación 1.
En la realización ejemplar, la unidad de autodescarga puede ser una cualquiera entre un diodo zener y un diodo de supresión de tensión transitoria (TVS).
En la realización ejemplar, cuando la unidad de autodescarga es el diodo zener, el primer valor de tensión de referencia puede ser un valor de tensión de ruptura del diodo zener.
Un procedimiento para equilibrar una batería según la presente invención se define en la reivindicación 4.
En el procedimiento de equilibrado de la batería, la unidad de autodescarga puede ser una cualquiera entre un diodo zener y un diodo de supresión de tensión transitoria (TVS).
En el procedimiento de equilibrado de la batería, cuando la unidad de autodescarga es el diodo zener, el primer valor de tensión de referencia puede ser un valor de tensión de ruptura del diodo zener.
Efectos ventajosos
En el aparato y el procedimiento para equilibrar una batería según la presente invención, la unidad de control controla un funcionamiento de la unidad de equilibrado que realiza el equilibrado de una celda de batería en respuesta a un valor de tensión de la celda de batería incluida en una batería, y la unidad de autodescarga descarga la celda de la batería según si el valor de tensión de la celda de batería sobrepasa un primer valor de tensión de referencia predeterminado durante un no funcionamiento de la unidad de equilibrado, de modo que aunque la unidad de control tenga un problema, cuando la tensión del primer valor de tensión de referencia, o mayor, se carga en la celda de batería, resulta posible impedir que la celda de la batería se sobrecargue al descargar la celda de batería.
Descripción de las figuras
La FIG. 1 es un diagrama que ilustra esquemáticamente un vehículo eléctrico al que se aplica un aparato de equilibrado de batería según una realización ejemplar de la presente invención.
La FIG. 2 es un diagrama de bloques que ilustra una configuración del aparato de equilibrado de batería según la realización ejemplar de la presente invención.
La FIG. 3 es un diagrama que ilustra un ejemplo de una configuración particular del aparato de equilibrado de batería según la realización ejemplar de la presente invención.
La FIG. 4 es un diagrama de flujo que describe un procedimiento de equilibrado de batería según una realización ejemplar de la presente invención.
Descripción detallada de la invención
A continuación, la presente invención se describirá en detalle con referencia a las figuras adjuntas. En el presente documento, se omitirá una descripción repetida y la descripción detallada de una función y configuración conocidas que pueden hacer que el propósito de la presente invención sea innecesariamente ambiguo. Se proporcionan realizaciones ejemplares de la presente invención para explicar más completamente la presente invención a los expertos en la técnica. En consecuencia, la forma, el tamaño, etc., de los elementos en las figuras pueden exagerarse para una descripción más clara.
A lo largo de la memoria descriptiva, a menos que se indique explícitamente lo contrario, cuando se dice que una parte específica "comprende" un elemento constituyente específico, significa que otros elementos constituyentes también pueden incluirse, no que se excluyan otros elementos constituyentes.
Además, el término "... unidad" descrito en la memoria descriptiva significa una unidad para procesar al menos una función y un funcionamiento y puede implementarse mediante componentes de hardware o componentes de software y combinaciones de los mismos.
La FIG. 1 es un diagrama que ilustra esquemáticamente un vehículo eléctrico al que se aplica un aparato de equilibrado de batería según una realización ejemplar de la presente invención.
La FIG. 1 ilustra un ejemplo, en el que el aparato de equilibrado de batería según la realización ejemplar de la presente invención se aplica al vehículo eléctrico, pero el aparato de equilibrado de batería según la realización ejemplar de la presente invención es aplicable a cualquier campo técnico, tal como un dispositivo móvil, un sistema de almacenamiento de energía o una fuente de alimentación ininterrumpida, al que se aplica una batería secundaria, además del vehículo eléctrico.
Un vehículo 1 eléctrico puede incluir una batería 10, un sistema 20 de gestión de batería, una unidad 30 de control electrónico (ECU), un inversor 40 y un motor 50.
La batería 10 es una fuente de energía eléctrica que proporciona fuerza motriz al motor 50 e impulsa el vehículo 1 eléctrico. El inversor 40 puede cargar o descargar la batería 10 según la conducción del motor 50 o un motor de combustión interna (no se ilustra).
En el presente documento, el tipo de batería 10 no está particularmente limitado y puede incluir, por ejemplo, una batería de iones de litio, una batería de polímero de litio, una batería de cadmio y níquel, una batería de hidrógeno y níquel, y una batería de níquel y zinc.
El BMS 20 estima un estado de la batería 10 y gestiona la batería 10 usando la información sobre el estado estimado. Por ejemplo, el BMS 20 estima y gestiona la información del estado de la batería 10, tal como un estado de carga (SOC), un estado de salud (SOH), una cantidad máxima permitida de potencia de entrada/salida y una tensión de salida, sobre la batería 10. Además, el BMS 20 controla una carga o descarga de la batería 10 usando la información del estado y, además, puede estimar un tiempo de sustitución de la batería 10 usando la información del estado.
Además, el BMS 20 puede incluir un aparato 100 de equilibrado de batería (FIG. 2) que se describirá a continuación. El aparato 100 de equilibrado de batería puede controlar un funcionamiento de una unidad de equilibrado que realiza el equilibrado de una celda de batería en respuesta a un valor de tensión de una celda de batería incluida en una batería 100, y descarga la celda de batería según si el valor de tensión de la batería la celda sobrepasa un primer valor de tensión de referencia predeterminado durante el no funcionamiento de la unidad de equilibrado, de este modo se impide que se sobrecargue la celda de batería.
La ECU 30 es un dispositivo de control electrónico que controla un estado del vehículo 1 eléctrico. Por ejemplo, la ECU 30 determina el grado del par basándose en la información, tal como un acelerador, un freno y una velocidad, y controla una salida del motor 50 para que coincida con la información del par.
Además, la ECU 30 transmite una señal de control al inversor 40 para que la batería 10 se pueda cargar o descargar basándose en la información de la estación, tal como el SOC y el SOH, de la batería 10 recibida mediante el BMS 20.
El inversor 40 permite cargar o descargar la batería 10 basándose en una señal de control de la ECU 30.
El motor 50 impulsa el vehículo 1 eléctrico basándose en la información de control (por ejemplo, información del par) transmitida desde la ECU 30 usando la energía eléctrica de la batería 10.
La FIG. 2 es un diagrama de bloques que ilustra una configuración del aparato de equilibrado de batería según la realización ejemplar de la presente invención, y la FIG. 3 es un diagrama que ilustra un ejemplo de una configuración particular del aparato de equilibrado de batería según la realización ejemplar de la presente invención.
En referencia a las FIG. 2 y 3, el aparato 100 de equilibrado de batería incluye una unidad 110 de equilibrado, una unidad 120 de control y una unidad 130 de autodescarga. Los aparatos 100 de equilibrio de batería que se ilustran en las FIG. 1 y 2 son la realización ejemplar, y los elementos constituyentes del mismos no se limitan a la realización ejemplar que se ilustra en las FIG. 2 y 3, y se pueden añadir, cambiar o eliminar según sea necesario.
El aparato 100 de equilibrado de batería puede incluirse en la batería 10, incluidas las celdas 11 de batería, y el BMS 20, que calcula un SOC, un SOH y una cantidad máxima permitida de potencia de entrada/salida de la celda 11 de batería basándose en una tensión, una corriente y una temperatura de cada una de las celdas 11 de batería, y controla una carga o una descarga de la celda 11 de batería usando la información del estado calculada (el SOC, el SOH y la cantidad máxima permitida de la potencia de entrada/salida) de la celda 11 de batería.
La unidad 110 de equilibrado puede servir para equilibrar una tensión cargada en la celda 11 de batería incluida en la batería 10. Más particularmente, cuando un valor de tensión de la celda 11 de batería es igual o mayor que un segundo valor de tensión de referencia predeterminado, la unidad 110 de equilibrado realiza el equilibrado pasivo de descarga de la celda 11 de batería. Con este propósito, la unidad 110 de equilibrado incluye un elemento 111 de conmutación y una resistencia 112 de equilibrado.
En el presente documento, el elemento 111 de conmutación es un dispositivo transistor de efecto de campo de silicio de óxido metálico (MOSFET).
La unidad 110 de equilibrado puede incluir además una resistencia 113 de puerta para ajustar una tensión de puerta del dispositivo MOSFET, además de la resistencia 112 de equilibrado.
A continuación, en el presente documento, se describirá la unidad 110 de equilibrado, en la que el elemento 111 de conmutación es el dispositivo MOSFET.
El elemento 111 de conmutación incluye un terminal de drenaje D, un terminal de puerta G y un terminal de fuente S, y el terminal de drenaje D y el terminal de puerta G pueden conectarse a la resistencia 112 de equilibrado y a la resistencia 113 de puerta, respectivamente.
Cuando se aplica una tensión de puerta de una tensión umbral, o mayor, al terminal de puerta G del elemento 111 de conmutación, el terminal de drenaje D y el terminal de fuente S se conducen eléctricamente, de modo que una corriente puede fluir en la resistencia 112 de equilibrado conectada con el terminal de drenaje D.
En este caso, la corriente que fluye en la resistencia 112 de equilibrado es una salida de corriente de la celda 11 de batería para realizar el equilibrado de la celda 11 de batería según la aplicación de la tensión que tiene el primer valor de tensión de referencia predeterminado, o mayor, a la celda 11 de batería.
Es decir, el elemento 111 de conmutación se conduce eléctricamente y la salida de corriente de la celda 11 de batería fluye en la resistencia 112 de equilibrado, de modo que la celda 11 de batería se descarga y, por lo tanto, el valor de tensión de la celda 11 de batería, que se carga con la tensión que tiene el primer valor de tensión de referencia predeterminado, o mayor, puede disminuir.
Mientras tanto, para ajustar una tensión de puerta aplicada al terminal de puerta G en respuesta a la tensión umbral del elemento 111 de conmutación, se puede cambiar un valor de resistencia de la resistencia 113 de puerta.
La unidad 120 de control sirve para controlar un funcionamiento de la unidad 110 de equilibrado en respuesta a un valor de tensión de la celda 11 de batería.
Más particularmente, cuando el valor de tensión de la celda 11 de batería es igual, o mayor, que el segundo valor de tensión de referencia predeterminado, la unidad 120 de control aplica una tensión de puerta que tiene la tensión umbral o mayor del elemento 111 de conmutación al terminal de puerta G y controla un estado de funcionamiento del elemento 111 de conmutación para que esté activado. En el presente documento, el segundo valor de tensión de referencia predeterminado es un valor de tensión que sirve de referencia para determinar si se debe realizar el equilibrado de la celda 11 de batería.
En consecuencia, la unidad 120 de control permite que la corriente fluya en la resistencia 112 de equilibrado conectada con el terminal de drenaje D del elemento 111 de conmutación de manera que descarga la celda 11 de batería.
Por el contrario, cuando el valor de tensión de la celda 11 de batería es menor que el segundo valor de tensión de referencia predeterminado, la unidad 120 de control puede controlar un estado de funcionamiento del elemento 111 de conmutación para que se apague y no pueda descargar la celda 11 de batería.
En este caso, la unidad 120 de control puede ser una cualquiera entre una unidad de microcontrolador (MCU) y un circuito integrado de aplicación específica (ASIC).
Mientras tanto, cuando se genera un problema de comunicación entre la unidad 120 de control y el elemento 111 de conmutación o se genera un error en la unidad 120 de control y la unidad 120 de control funciona erróneamente, el elemento 111 de conmutación no se puede cambiar de apagado a encendido, aunque el valor de tensión de la celda 11 de batería sea igual o mayor que el segundo valor de tensión de referencia predeterminado.
Además, cuando el elemento 111 de conmutación se deteriora, el elemento 111 de conmutación no se puede cambiar de apagado a encendido, aunque el valor de tensión de la celda 11 de batería sea igual o mayor que el segundo valor de tensión de referencia predeterminado.
En consecuencia, la tensión que es igual o mayor que el segundo valor de tensión de referencia predeterminado se carga en la celda 11 de batería, de modo que se genera un desequilibrio entre las celdas 11 de batería.
Cuando la unidad 110 de equilibrado no funciona, la unidad 130 de autodescarga se conecta al elemento 111 de conmutación en paralelo, de modo que se aplica una tensión inversa a la tensión de la celda 11 de batería, y sirve para descargar la celda 11 de batería según si la tensión de la celda 11 de batería sobrepasa el primer valor de tensión de referencia predeterminado.
Más particularmente, cuando el elemento 111 de conmutación no funciona y no se enciende, y la celda 11 de batería no se descarga aunque la tensión, que es igual o mayor que el segundo valor de tensión de referencia predeterminado, se cargue en la celda 11 de batería, la unidad 130 de autodescarga descarga la celda 11 de batería cuando el valor de tensión de la celda 11 de batería sobrepasa el primer valor de tensión de referencia predeterminado.
Por el contrario, cuando el valor de tensión de la celda 11 de batería es igual o menor que el primer valor de tensión de referencia predeterminado, la unidad 130 de autodescarga no puede descargar la celda 11 de batería.
En el presente documento, el primer valor de tensión de referencia predeterminado puede ser un valor de tensión mayor que el segundo valor de tensión de referencia predeterminado.
Mientras tanto, la unidad 130 de autodescarga puede ser una cualquiera entre un diodo zener y un diodo de supresión de tensión transitoria (TVS), y cuando la unidad 130 de autodescarga es el diodo zener, el primer valor de tensión de referencia predeterminado puede ser un valor de la tensión de ruptura del diodo zener.
Se describirá en detalle un proceso de descarga de la celda 11 de batería cuando la unidad 130 de autodescarga es el diodo zener.
Cuando el elemento 111 de conmutación no funciona y no se enciende, y la celda 11 de batería no se descarga, aunque la tensión, que es igual o mayor que el segundo valor de tensión de referencia predeterminado, se cargue en la celda 11 de batería, la tensión de la celda 11 de batería puede cargarse con el primer valor de tensión de referencia predeterminado que sobrepasa el segundo valor de tensión de referencia predeterminado.
En consecuencia, la tensión del primer valor de tensión de referencia que sobrepasa el valor de la tensión de ruptura se aplica a ambos extremos de la unidad 130 de autodescarga que es el diodo zener y, por lo tanto, el diodo zener se conduce eléctricamente y fluye una corriente en la resistencia 112 de equilibrado de manera que descarga la celda 11 de batería.
A continuación, la tensión de la celda 11 de batería disminuye mediante la descarga de la celda 11 de batería, de modo que la tensión que tiene el primer valor de tensión de referencia predeterminado o menor puede cargarse en la celda 11 de batería.
En consecuencia, la tensión del valor de la tensión de ruptura o menor se aplica a ambos extremos de la unidad 130 de autodescarga que es el diodo zener y el diodo zener se apaga, de modo que se puede detener la descarga de la celda 11 de batería.
En consecuencia, en el aparato 100 de equilibrado de batería según la presente invención, aunque el elemento 111 de conmutación que realiza el equilibrado de la celda 11 de batería y la unidad 120 de control que controla el elemento 11 de conmutación funcionen erróneamente, cuando un valor de tensión de la celda 11 de batería sobrepasa el primer valor de tensión de referencia predeterminado, la celda 11 de batería se descarga a través de la unidad 130 de autodescarga, de este modo se impide que se sobrecargue la celda 11 de batería.
La FIG. 4 es un diagrama de flujo que describe un procedimiento de equilibrado de batería según una realización ejemplar de la presente invención.
En referencia a la FIG. 4, el BMS mide una tensión aplicada a una celda de batería (S601), y la unidad de control controla un estado de funcionamiento del elemento de conmutación en respuesta a la tensión medida de la celda de batería para realizar el equilibrado de la celda de batería.
Más particularmente, cuando una tensión de la celda de batería es igual o mayor que un segundo valor de tensión de referencia predeterminado (S402), la unidad de control aplica una tensión de puerta de una tensión umbral o mayor del elemento de conmutación a un terminal de puerta y cambia un estado de funcionamiento del elemento de conmutación a encendido (S403). En consecuencia, fluye una corriente en la resistencia de equilibrado y se descarga la celda de la batería. Por el contrario, cuando la tensión de la celda de batería es menor que un segundo valor de tensión de referencia predeterminado (S402), la unidad de control no cambia el estado de funcionamiento del elemento de conmutación y vuelve al inicio.
En el caso de que la unidad de control o el elemento de conmutación funcione erróneamente, cuando la celda de la batería no esté equilibrada, es decir, no se descargue en las operaciones S401 a S403, de modo que la tensión de la celda de batería aumente a un segundo valor de tensión de referencia predeterminado o más y sobrepasa el primer valor de tensión de referencia predeterminado (S404), el estado de funcionamiento de la unidad de autodescarga que se conecta con el elemento de conmutación en paralelo cambia a encendido (S405). En consecuencia, fluye una corriente en la resistencia de equilibrado, de modo que se descarga la celda de batería (S406), y la tensión de la celda de batería disminuye hasta el primer valor de tensión de referencia predeterminado o menor.
En consecuencia, en el procedimiento de equilibrado de batería según la presente invención, aunque el elemento de conmutación que realiza el equilibrado de la celda de batería y la unidad de control que controla el elemento de conmutación funcionen erróneamente, cuando un valor de tensión de la celda de batería sobrepasa el primer valor de tensión de referencia predeterminado, la celda de batería se descarga a través de la unidad de autodescarga, de este modo se impide que se sobrecargue la celda de batería.

Claims (6)

REIVINDICACIONES
1. Un aparato (100) para equilibrar una batería (10), el aparato (100) que comprende:
una pluralidad de unidades (110) de equilibrado que están conectadas con una pluralidad de celdas (11) de batería respectivas incluidas en la batería (10), en el que la pluralidad de celdas (11) de batería respectivas están conectadas en serie entre sí,
en el que cada unidad de equilibrado está configurada para realizar el equilibrado de su celda (11) de batería respectiva, en el que cada unidad de equilibrado comprende:
una resistencia (112) de equilibrado respectiva que tiene un primer extremo y un segundo extremo, el primer extremo conectado al terminal positivo de su celda de batería respectiva, en el que la resistencia de equilibrado está configurada para consumir potencia de su celda (11) de batería respectiva; y
un elemento (111) de conmutación respectivo formado por un dispositivo MOSFET que tiene un terminal de drenaje (D), un terminal de puerta (G) y un terminal de fuente (S), en el que el terminal de drenaje está conectado al segundo extremo de la resistencia de equilibrado respectiva, el terminal de fuente (S) está conectado a un terminal negativo de la celda de batería respectiva, en el que el elemento de conmutación está configurado para conducir o bloquear una corriente que fluye desde la celda (11) de batería respectiva a la resistencia (112) de equilibrado respectiva; una unidad (120) de control conectada al terminal de puerta del dispositivo MOSFET y configurada para controlar un funcionamiento de la unidad (110) de equilibrado respectiva en respuesta a un valor de tensión de su celda (11) de batería respectiva, en el que cuando el valor de tensión de su celda de batería respectiva es igual o mayor que un segundo valor de tensión de referencia predeterminado, la unidad de control está configurada para encender el elemento de conmutación respectivo y permitir que fluya una corriente en la resistencia de equilibrado respectiva para descargar su celda de batería respectiva; y
una unidad (130) de autodescarga respectiva conectada en paralelo a su elemento de conmutación respectivo de modo que la tensión de su celda de batería respectiva se aplique como una tensión inversa a la unidad (130) de autodescarga respectiva, en el que la unidad de autodescarga respectiva está configurada para impedir que la celda de batería se sobrecargue al descargar su celda (11) de batería respectiva cuando una tensión de la celda (11) de batería respectiva sobrepasa un primer valor de tensión de referencia predeterminado durante el no funcionamiento de la unidad (110) de equilibrado respectiva, de modo que cuando el valor de tensión de la celda (11) de batería respectiva sobrepasa el primer valor de tensión de referencia, la unidad (130) de autodescarga respectiva está configurada para conducir eléctricamente la corriente que fluye desde la celda (11) de batería respectiva a la resistencia (112) de equilibrado respectiva para descargar la celda (11) de batería respectiva.
2. El aparato de la reivindicación 1, en el que cada unidad (130) de autodescarga es una cualquiera entre un diodo zener y un diodo de supresión de tensión transitoria (TVS).
3. El aparato de la reivindicación 2, en el que cada unidad (130) de autodescarga es el diodo zener, y en el que el primer valor de tensión de referencia es un valor de tensión de ruptura del diodo zener.
4. Un procedimiento para equilibrar una batería (10), el procedimiento que comprende:
proporcionar una pluralidad de unidades (110) de equilibrado que están conectadas con una pluralidad de celdas (11) de batería respectivas incluidas en la batería (10) para realizar el equilibrado de cada celda (11) de batería, en el que la pluralidad de celdas (11) de batería respectivas están conectadas en serie entre sí, cada unidad (110) de equilibrado que comprende:
una resistencia (112) de equilibrado respectiva que tiene un primer extremo y un segundo extremo, el primer extremo conectado al terminal positivo de su celda de batería respectiva, en el que la resistencia de equilibrado respectiva está configurada para consumir potencia de su celda (11) de batería respectiva; y un elemento (111) de conmutación respectivo formado por un dispositivo MOSFET que tiene un terminal de drenaje (D), un terminal de puerta (G) y un terminal de fuente (S), en el que el terminal de drenaje está conectado al segundo extremo de la resistencia de equilibrado respectiva, el terminal de fuente está conectado a un terminal negativo de la celda de batería respectiva, en el que el elemento de conmutación está configurado para conducir o bloquear una corriente que fluye desde la celda (11) de batería respectiva a la resistencia (112) de equilibrado respectiva;
controlar, mediante una unidad (120) de control conectada al terminal de puerta del dispositivo MOSFET y configurada para controlar un funcionamiento de la unidad (110) de equilibrado en respuesta a un valor de tensión de su celda (11) de batería respectiva, en el que cuando el valor de tensión de su celda de batería respectiva es igual o mayor que un segundo valor de tensión de referencia predeterminado, la unidad de control está configurada para encender el elemento de conmutación respectivo y permitir que fluya una corriente en la resistencia de equilibrado respectiva para descargar su celda de batería respectiva; y descargar, mediante una unidad (130) de autodescarga respectiva conectada en paralelo a su elemento de conmutación respectivo de modo que la tensión de su celda de batería respectiva se aplique como una tensión inversa a la unidad (130) de autodescarga respectiva, en el que el la unidad de autodescarga respectiva está configurada para impedir que la celda de batería se sobrecargue al descargar su celda (11) de batería respectiva cuando un valor de tensión de la celda (11) de batería respectiva sobrepasa un primer valor de tensión de referencia predeterminado durante un no funcionamiento de la unidad (110) de equilibrado respectiva, de modo que cuando el elemento (111) de conmutación respectivo no funciona y el valor de tensión de la celda (11) de batería respectiva sobrepasa el primer valor de tensión de referencia, la unidad (130) de descarga respectiva está configurada para conducir eléctricamente la corriente que fluye desde la celda (11) de batería respectiva a la resistencia (112) de equilibrado respectiva para descargar la celda (11) de batería respectiva.
5. El procedimiento de la reivindicación 4, en el que cada unidad (130) de autodescarga es una cualquiera entre un diodo zener y un diodo de supresión de tensión transitoria (TVS).
6. El procedimiento de la reivindicación 5, en el que cada unidad (130) de autodescarga es el diodo zener, y en el que el primer valor de tensión de referencia es un valor de tensión de ruptura del diodo zener.
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