阅读说明：本技术 电压均衡装置 (Voltage equalizing device ) 是由 郑贤喆 廉吉春 李相九 崔昇林 金志勳 于 2019-05-14 设计创作，主要内容包括：公开一种电压均衡装置。所述电压均衡装置包括：第一连接端子、第二连接端子和第三连接端子,第一连接端子连接到第一电池模块的正电极,第二连接端子连接到第二电池模块的正电极,第三连接端子连接到第一电池模块的负电极和第二电池模块的负电极；均衡器电路,连接在第一连接端子与第二连接端子之间,并在第一连接端子与第二连接端子之间形成电流路径；第一指示器电路,用于根据第一连接端子与第二连接端子之间的电压差改变显示状态；第一比较器,用于根据与第一连接端子和第三连接端子之间的电压成比例地输入的输入电压输出不同的输出电压；以及第二指示器电路,用于根据第一比较器的输出电压改变显示状态。(A voltage equalizing apparatus is disclosed. The voltage equalizing device includes: a first connection terminal connected to a positive electrode of the first battery module, a second connection terminal connected to a positive electrode of the second battery module, and a third connection terminal connected to a negative electrode of the first battery module and a negative electrode of the second battery module; an equalizer circuit connected between the first connection terminal and the second connection terminal and forming a current path between the first connection terminal and the second connection terminal; a first indicator circuit for changing a display state according to a voltage difference between the first connection terminal and the second connection terminal; a first comparator for outputting a different output voltage according to an input voltage input in proportion to a voltage between the first connection terminal and the third connection terminal; and a second indicator circuit for changing a display state according to the output voltage of the first comparator.)

电压均衡装置

本申请要求于2018年6月12日提交到韩国知识产权局的第10-2018-0067514号韩国专利申请的优先权和权益，所述韩国专利申请的全部内容通过引用包含于此。

技术领域

本发明的示例性实施例涉及一种电压均衡装置。更具体地讲，本发明的示例性实施例涉及一种包括电池诊断功能的可移植的电压均衡装置(portable voltageequalizing device)。

背景技术

最近，随着积极地开发使用电动机作为动力源的诸如电动车辆、高尔夫球车或电动自行车的交通装置，对用于驱动电动机的高电压电池系统的兴趣也在增加。

传统上，高电压电池系统通过由至少一个二次电池形成并且串联或并联结合的多个电池模块构成。

关于使用串联或并联结合的电池模块的电池系统，由于电池模块之间的特性差异，储存在各个电池模块中的电荷量不均匀，因此电池模块的容量或电压变得不均匀，并且这是降低电池系统性能的因素。

在该背景技术部分中公开的上述信息仅用于增强对本发明的背景的理解，因此，它可能包含不构成在本国中对于本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明已经致力于提供一种包括电池模块诊断功能的可移植的电压均衡装置。

本发明的示例性实施例提供一种电压均衡装置，所述电压均衡装置包括：第一连接端子、第二连接端子和第三连接端子，第一连接端子连接到第一电池模块的正电极，第二连接端子连接到第二电池模块的正电极，第三连接端子连接到第一电池模块的负电极和第二电池模块的负电极；均衡器电路，连接在第一连接端子与第二连接端子之间，并在第一连接端子与第二连接端子之间形成电流路径；第一指示器电路，用于根据第一连接端子与第二连接端子之间的电压差改变显示状态；第一比较器，用于根据与第一连接端子和第三连接端子之间的电压成比例地输入的输入电压输出不同的输出电压；以及第二指示器电路，用于根据第一比较器的输出电压改变显示状态。

所述电压均衡装置还可包括：熔断器，包括连接到第一连接端子的第二端子和连接到均衡器电路的第一端子，其中，第一比较器接收与熔断器的第一端子和第三连接端子之间的电压对应的输入电压。

所述电压均衡装置还可包括：分压电路，连接在熔断器的第一端子与第三连接端子之间，将熔断器的第一端子与第三连接端子之间的电压分压，并将分压后的电压作为第一比较器的输入电压进行传送。

第二指示器电路可包括：发光二极管，连接在熔断器的第一端子与第三连接端子之间；以及开关，连接在发光二极管与第三连接端子之间，并根据第一比较器的输出电压接通或断开。

所述电压均衡装置还可包括：第二比较器，用于根据与熔断器的第二端子和第三连接端子之间的电压成比例地输入的输入电压输出不同的输出电压；以及第三指示器电路，用于根据第二比较器的输出电压改变显示状态。

所述电压均衡装置还可包括：分压电路，连接在熔断器的第二端子与第三连接端子之间，将熔断器的第二端子与第三连接端子之间的电压分压，并将分压后的电压作为第二比较器的输入电压进行传送。

第三指示器电路可包括：发光二极管，连接在熔断器的第二端子与第三连接端子之间；以及开关，连接在发光二极管与第三连接端子之间，并根据第二比较器的输出电压接通或断开。

所述电压均衡装置还可包括：开关，连接在第一连接端子与均衡器电路之间；以及控制器，用于根据第一电池模块和第二电池模块的电压控制开关。

均衡器电路可包括：负载电阻器，连接在第一连接端子与第二连接端子之间。

所述电压均衡装置还可包括：整流电路，用于执行第一连接端子与第二连接端子之间的电压的全波整流，并将得到的电压输出到第一指示器电路。

第一指示器电路可包括：发光二极管，连接在整流电路的输出端子之间，并根据整流电路的输出电压导通或截止。

所述电压均衡装置还可包括：至少一个电阻器，连接在整流电路的第一输出端子与发光二极管之间，并控制流过发光二极管的电流；以及齐纳二极管，并联连接到发光二极管并控制发光二极管各端的电压。

所述电压均衡装置还可包括：平滑电容器，连接在整流电路的输出端子之间，并使整流电路的输出电压平滑。

根据本发明的示例性实施例，包括电池模块诊断功能的可移植的电压均衡装置可以以低成本实现。

附图说明

图1示出根据本发明的示例性实施例的电压均衡装置。

图2示出依据根据本发明的示例性实施例的电压均衡装置的发光二极管的显示状态来诊断电池模块的状态的示例。

图3和图4示出根据本发明的示例性实施例的电压均衡装置与电池模块之间的固定示例。

具体实施方式

在下文中将参照示出了本发明的示例性实施例的附图更全面地描述本发明。如本领域技术人员将认识到的，在所有不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以以各种不同方式修改所描述的实施例。

附图和说明书本质上将被认为是说明性的而非限制性的，并且在整个说明书中同样的附图标记表示同样的元件。因此，在先前附图中使用的组成元件的附图标记可用于下面的附图。

为了更好地理解和便于描述，附图中所示的每个构造的尺寸和厚度被任意地示出，并且本发明不限于此。在附图中，为了清楚起见，层、膜、面板、区域等的厚度和面积被夸大。

电连接两个组成元件包括直接连接两个组成元件以及连接两个组成元件并且另一组成元件在所述两个组成元件之间。另一组成元件可包括开关、电阻器和电容器。当描述示例性实施例时，连接的表述在未提供直接连接的表述时表示电连接。

现在将参照附图描述根据本发明的示例性实施例的电压均衡装置。

图1示出根据本发明的示例性实施例的电压均衡装置。

参照图1，根据本发明的示例性实施例的电压均衡装置1可包括多个连接端子J1、J2和J3、电压均衡器电路10、第一过放电诊断电路20和第二过放电诊断电路30。

连接端子J1、J2和J3可电连接到作为诊断和电压均衡的目标的电池模块(未示出)的电极端子。例如，连接端子J1可电连接到变为电压均衡目标的电池模块中的一个的正极端子，连接端子J2可电连接到变为电压均衡目标的电池模块中的另一个的正极端子，连接端子J3可电连接到变为电压均衡目标的电池模块的负极端子。为了便于描述，在通过连接端子J1、J2和J3连接到电压均衡装置1的电池模块之中，通过连接端子J1和J3连接的电池模块将被称为第一电池模块，通过连接端子J2和J3连接的电池模块将被称为第二电池模块。

电压均衡器电路10执行第一电池模块与第二电池模块之间的电压均衡功能。电压均衡器电路10可包括熔断器F11、开关SW11、控制器11、均衡器电路12、整流电路13、平滑电容器C11和指示器电路14。

熔断器F11设置在连接端子J1与均衡器电路12之间的电流路径上，并且它可截断连接端子J1与均衡器电路12之间的电流流动。也就是说，当连接端子J1与均衡器电路12之间的电流路径上的过电流等于或大于预定值时熔断器F11熔化，因此，连接端子J1与均衡器电路12之间的电流流动可被截断。

虽然图1示出熔断器F11设置在连接端子J1与均衡器电路12之间的电流路径上的情况，但是本发明不限于此，因此熔断器F11可设置在连接端子J2与均衡器电路12之间的电流路径上。除了设置在连接端子J1与均衡器电路12之间的电流路径上的熔断器F11之外，还可在连接端子J2与均衡器电路12之间的电流路径上设置熔断器。

开关SW11设置在连接端子J1与均衡器电路12之间的电流路径上，并且它可包括电连接到连接端子J1的第一端子、电连接到均衡器电路12的第二端子以及由控制器11向其施加控制信号的控制端子。因此，开关SW11可根据由控制器11施加到控制端子的控制信号而接通/断开，并且它可截断或允许连接端子J1与均衡器电路12之间的电流流动。

控制器11可通过向开关SW11施加控制信号来接通/断开开关SW11。例如，控制器11可检测第一电池模块与第二电池模块之间的电压差，并且当第一电池模块与第二电池模块之间的电压差等于或大于预定值时，它可使开关SW11接通以允许连接端子J1与均衡器电路12之间的电流流动。当第一电池模块和第二电池模块中的至少一个的电压等于或小于预定值(即，它处于过放电状态)时，控制器11可使开关SW11断开以截断连接端子J1与均衡器电路12之间的电流流动。控制器11可通过根据由用户输入的控制信号使开关SW11接通或断开来允许或截断连接端子J1与均衡器电路12之间的电流流动。

均衡器电路12可通过提供电连接在第一电池模块与第二电池模块之间的电流路径并执行第一电池模块与第二电池模块之间的电压均衡来执行第一电池模块与第二电池模块之间的电压均衡功能。为此，均衡器电路12可包括负载电阻器R11，其中，负载电阻器R11包括连接到连接端子J1的第一端和连接到连接端子J2的第二端。

整流电路13可电连接在连接端子J1以及J2与指示器电路14之间，它可执行第一电池模块与第二电池模块之间的电压差的全波整流，并且可将得到的电压传送到指示器电路14。

整流电路13可被配置有由四个二极管D11、D12、D13和D14形成的桥式整流器。因此，整流电路13可将具有相同极性的电压输出到输出端子n13和n14，而不管通过输入端子n11和n12输入的电压的极性如何。也就是说，整流电路13可输出与第一电池模块和第二电池模块之间的电压差对应的具有相同极性的输出电压，而不管是第一电池模块的电压还是第二电池模块的电压更高。

平滑电容器C11可电连接在整流电路13的输出端子n13与n14之间，并且它可执行使整流电路13的输出电压平滑的功能。

指示器电路14可电连接在整流电路13的输出端子n13与n14之间，并且它可基于整流电路13的输出电压显示当前均衡的进行状态。也就是说，它可基于第一电池模块与第二电池模块之间的电压差显示当前均衡的进行状态。

为此，指示器电路14可包括用于根据整流电路13的输出电压改变显示状态的显示元件。例如，参照图1，指示器电路14可包括用于根据整流电路13的输出电压控制光的发射的发光二极管(即，发光二极管(LED1))。当第一电池模块与第二电池模块之间存在电压差并且电压均衡正在进行时，发光二极管LED1可导通(或发光)以显示电压均衡正在进行。相反，当第一电池模块与第二电池模块之间的电压均衡完成并且第一电池模块与第二电池模块之间的电压差消除时，发光二极管LED1可截止以显示电压均衡完成。

如图1中所示，指示器电路14还可包括：电阻器R12和R13以及齐纳二极管D15，其中，电阻器R12和R13串联连接到整流电路13的输出端子n13与n14之间的发光二极管LED1，并控制流到发光二极管LED1的电流；齐纳二极管D15并联连接到发光二极管LED1，并控制发光二极管LED1的各端的电压。

参照图1，电流控制电阻器R12和R13可串联连接在整流电路13的输出端子n13与发光二极管LED1的阳极之间。齐纳二极管D15的阴极可电连接到电流控制电阻器R12和R13的连接节点，并且齐纳二极管D15的阳极可电连接到发光二极管LED1的阴极。

第一过放电诊断电路20通过连接端子J1和J3连接在第一电池模块的各个端之间，并且它诊断第一电池模块的过放电。第一过放电诊断电路20可包括比较器21、分压电路22和指示器电路23。

分压电路22可通过多个分压电阻器将第一电池模块的电压降低到预定范围内，并且可将降低的电压传送到比较器21的输入端子，其中，所述多个分压电阻器通过连接端子J1和J3串联连接在第一电池模块的各个端之间。例如，参照图1，分压电路22可包括连接在连接端子J1与比较器21的输入端子之间的电阻器R21以及连接在比较器21的输入端子与连接端子J3之间的电阻器R22。这里，电阻器R21可连接到开关SW11的第一端子与熔断器F11的第一端之间的连接节点。

分压电路22还可包括连接在连接端子J1与比较器21的输入端子之间的二极管D21，以防止反向电流。

比较器21可将输入电压与参考电压进行比较，并且可根据比较结果输出不同电平的输出电压。比较器21的输入电压对应于在第一电池模块的各个端的电压，并且在第一电池模块的各个端的电压可通过分压电路22降低并且可被输入。也就是说，比较器21可根据与连接端子J1和连接端子J3之间的电压成比例地输入的输入电压输出不同的输出电压。

指示器电路23可通过根据比较器21的输出电压对显示状态进行区分来显示第一电池模块的过放电状态。

为此，指示器电路23可包括连接在连接端子J1与J3之间的发光二极管LED2以及用于切换发光二极管LED2的导通/截止的开关SW21。指示器电路23还可包括用于控制发光二极管LED2的电流的电阻器R23。

发光二极管LED2可包括连接在开关SW11的第一端子与熔断器F11之间的阳极以及通过开关SW21连接到连接端子J3的阴极，并且发光二极管LED2的光的发射可通过开关SW21的接通/断开来控制。

开关SW21可包括连接到发光二极管LED2的阴极的第一端子、连接到连接端子J3的第二端子以及连接到比较器21的输出端子的控制端子，并且开关SW21可根据比较器21的输出电压允许或截断发光二极管LED2和连接端子J3的连接。例如，当第一电池模块的电压降低为小于预定值时(即，当第一电池模块过放电并且比较器21的输入电压等于或小于参考电压时)，开关SW21通过比较器21的输出电压而断开，因此，发光二极管LED2与连接端子J3之间的连接被截断并且发光二极管LED2可截止。此外，当第一电池模块的电压大于预定值并且比较器21的输入电压大于参考电压时，开关SW21通过比较器21的输出电压而接通，因此，电流在发光二极管LED2与连接端子J3之间流动并且发光二极管LED2可导通(发光)。

第二过放电诊断电路30通过连接端子J1和J3连接在第一电池模块的各个端之间，并且它诊断第一电池模块的过放电。第二过放电诊断电路30可包括比较器31、分压电路32和指示器电路33。如图1中所示，第二过放电诊断电路30的电路配置对应于第一过放电诊断电路20的电路配置，并且为了避免提供重复描述，将不描述第二过放电诊断电路30的操作。

第二过放电诊断电路30的比较器31可通过分压电路32接收第一电池模块的电压，分压电路32电连接到熔断器F11的第二端而不在连接端子J3与熔断器F11的第一端之间。也就是说，比较器31可以不通过熔断器F11接收第一电池模块的电压。因此，操作者可通过将第一过放电诊断电路20的指示器电路23与第二过放电诊断电路30的指示器电路33之间的显示状态进行比较来诊断熔断器F11的熔化状态或连接端子J3的不良固定状态。

图2示出根据电压均衡器电路10诊断第一电池模块和第二电池模块的状态并显示第一过放电诊断电路20和第二过放电诊断电路30的发光二极管的状态的示例。

参照图2，当第一电池模块与第二电池模块之间的电压均衡完成并且第一电池模块与第二电池模块的电压正常时，电压均衡器电路10的发光二极管LED1可截止，并且第一过放电诊断电路20的发光二极管LED2和第二过放电诊断电路30的发光二极管LED3可导通(即，可发光)。

当执行第一电池模块与第二电池模块之间的电压均衡并且第一电池模块与第二电池模块的电压正常时，电压均衡器电路10的发光二极管LED1、第一过放电诊断电路20的发光二极管LED2和第二过放电诊断电路30的发光二极管LED3可导通(即，可发光)。

当第一电池模块和第二电池模块中的一个处于过放电状态时(当在图1中第一电池模块处于过放电状态时)，电压均衡停止，电压均衡器电路10的发光二极管LED1截止，第一过放电诊断电路20的发光二极管LED2和第二过放电诊断电路30的发光二极管LED3可截止。

当熔断器F11熔化或连接端子J3被错误地固定时，电压均衡停止，电压均衡器电路10的发光二极管LED1可截止，第一过放电诊断电路20的发光二极管LED2和第二过放电诊断电路30的发光二极管LED3中的一个可截止，而第一过放电诊断电路20的发光二极管LED2和第二过放电诊断电路30的发光二极管LED3中的另一个可导通。

因此，操作者可通过检查电压均衡器10的发光二极管LED1、第一过放电诊断电路20的发光二极管LED2和第二过放电诊断电路30的发光二极管LED3的显示状态来检查电压均衡是否完成、是否存在过放电或者电压均衡装置1是否正常操作。

图1已经例示了第一过放电诊断电路20和第二过放电诊断电路30连接到第一电池模块以诊断第一电池模块的过放电状态的情况，但本发明不限于此。根据另一示例性实施例，第一过放电诊断电路20和第二过放电诊断电路30可通过连接端子J2和J3连接到第二电池模块，使得它们可用于诊断第二电池模块的过放电状态。根据另一示例性实施例，第一过放电诊断电路20和第二过放电诊断电路30可连接到第一电池模块和第二电池模块的相应侧，并且可用于诊断第一电池模块和第二电池模块的过放电状态。

图3和图4示出根据本发明的示例性实施例的电压均衡装置与电池模块之间的固定示例。

图3例示在通过并联连接多个电池模块而构造的电池系统中固定电压均衡装置1以便用新电池模块102替换设置在边缘上的电池模块的情况。

参照图3，一个电压均衡装置1可连接在使用中的电池模块组101的正电极与新电池模块102的正电极之间，以执行电压均衡。为此，电压均衡装置1的连接端子J1和J2中的一个可连接到使用中的电池模块组101的正电极，电压均衡装置1的连接端子J1和J2中的另一个可连接到新电池模块102的正电极，并且电压均衡装置的连接端子J3可连接到电池模块组101的负电极和新电池模块102的负电极。

图4例示在通过并联连接多个电池模块而构造的电池系统中固定电压均衡装置1a和1b以便用新电池模块102替换设置到内部的电池模块的情况。

参照图4，两个电压均衡装置1a和1b可连接到使用中的电池模块组101a和101b的正电极和新电池模块102的正电极，以执行电压均衡。为此，电压均衡装置1a的连接端子J1和J2中的一个可连接到使用中的电池模块组101a的正电极，电压均衡装置1a的连接端子J1和J2中的另一个可连接到新电池模块102的正电极，并且电压均衡装置的连接端子J3可连接到电池模块组101a的负电极、电池模块组101b的负电极和新电池模块102的负电极。电压均衡装置1b的连接端子J1和J2中的一个可连接到使用中的电池模块组101b的正电极，电压均衡装置1b的连接端子J1和J2中的另一个可连接到新电池模块102的正电极，并且电压均衡装置的连接端子J3可连接到电池模块组101a的负电极、电池模块组101b的负电极和新电池模块102的负电极。

根据上述示例性实施例，根据本发明的示例性实施例的电压均衡装置可执行电池模块之间的电压均衡功能，并且可诊断电池模块的过放电和电压均衡装置的正常操作状态。此外，通过使用具有相对低成本的元件(例如，LED)来实现这些功能，降低了电压均衡装置的成本，并且可利用不太复杂的电路配置来实现可移植的电压均衡装置。

本发明的附图和示例性实施例仅是本发明的示例，并且用于描述本发明，但不限制由权利要求限定的本发明的范围。本领域普通技术人员将理解，可进行各种修改和等同实施例。因此，本发明的技术范围可由权利要求的技术思想来限定。