專利名稱：用于雙層電容器的串聯(lián)電容器的電荷平衡的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1或2所述的尤其是在車輛電網(wǎng)中用于使雙層電容器的串聯(lián)電容器的電荷平衡的裝置。
本發(fā)明還涉及一種如權(quán)利要求5所述的運(yùn)行該裝置的方法。
例如在通過作為電動機(jī)工作的集成起動發(fā)電機(jī)提速支持(助推)內(nèi)燃機(jī)的情況下或者在通過作為發(fā)電機(jī)工作的集成起動發(fā)電機(jī)將再生性制動過程(再生)中的動能轉(zhuǎn)換成電能的情況下，雙層電容器已經(jīng)證實(shí)為用于在車輛電網(wǎng)中存儲和提供短時間高功率的最有意義的技術(shù)解決方案。
雙層電容器的單電容器的最高電壓被限制為約2.5V至3.0V，從而對于例如60V的電壓值(即在42V車輛電網(wǎng)中所使用的雙層電容器的典型的電壓值)必須將約20至25個單個電容器串聯(lián)成電容器組。
以單個電容器的不同的自放電(在16小時內(nèi)約5％至8％)為條件，在電容器組中隨著時間形成電荷不平衡，如果不采取電荷平衡，則所述電荷不平衡使雙層電容器最終不能用。如果從周至月的時間間隔上外推在汽車的情況下重要的放電曲線，則存在的問題就是顯而易見的。
例如，正如在鉛酸蓄電池的情況下那樣通過對該組稍微過充電所引起的簡單電荷平衡在雙層電容器的情況下卻是不可能的。
從EP 0 432 639 B2中公知，在許多串聯(lián)的蓄電池的情況下在弱充電的蓄電池與其余蓄電池的組之間的電荷平衡是通過以下方式達(dá)到的，即為該蓄電池組的每個單個蓄電池設(shè)置比較電路和具有矩形波函數(shù)發(fā)生器的充電電路、以及二極管、變壓器和斷路器。借助于這種作為回掃轉(zhuǎn)換器(根據(jù)閉塞換能器原理)工作的裝置，從整個組提取能量并且隨后將所述能量回饋到放電最多的蓄電池。
該耗費(fèi)對兩個或者三個蓄電池尚為合算，對于由二十個或者更多的蓄電池/電容器組成的組來說，所述耗費(fèi)明顯過高了。
本發(fā)明的任務(wù)是，創(chuàng)造一種具有被簡化的結(jié)構(gòu)的裝置，借助這種裝置可以實(shí)現(xiàn)自控運(yùn)行，用于以很低的技術(shù)耗費(fèi)在雙層電容器的電容器組的單個電容器之間進(jìn)行電荷平衡。本發(fā)明的任務(wù)還是，說明一種運(yùn)行該裝置的方法，借助于所述方法可以進(jìn)行對所述裝置和所述電容器組的功能監(jiān)視。
根據(jù)本發(fā)明，所述任務(wù)通過依照權(quán)利要求1或2的特征的裝置和依照權(quán)利要求5的特征的方法來解決。
本發(fā)明的有利的擴(kuò)展可以由從屬權(quán)利要求給出。
下面借助于示例的附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的實(shí)施例。在附圖中

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的電路，圖2示出該電路的被選取的點(diǎn)的電壓特性曲線，圖2示出該電路的被選取的點(diǎn)的電流特性曲線，圖4示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的電路，圖1示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的電路，其具有由n個串聯(lián)的單個電容器C1至Cn組成的雙層電容器DLC，所述雙層電容器有一個正的和一個負(fù)的端子V+和V-。
該電路具有回掃變壓器Tr0，其初級繞組和次級繞組彼此反相地繞制并且具有存儲磁能的作用.在圖1和圖4中在變壓器上標(biāo)出的點(diǎn)示出相應(yīng)的繞組始端。
回掃變壓器Tr0的初級繞組一方面與所述正端子V+連接，而另一方面與例如被構(gòu)造為MOSFET的開關(guān)晶體管T1的漏極端子連接。然而開關(guān)晶體晶體管T1也可以被構(gòu)成為帶有基極、發(fā)射極和集電極端子的雙極型晶體管。所述開關(guān)晶體管T1的源極端子一方面與第一電壓比較器KOMP1的反相輸入端連接而另一方面通過第一電阻R1與負(fù)端子V-連接，所述負(fù)端子V-處在電路的基準(zhǔn)電位(地)上。
開關(guān)晶體管T1的柵極端子與第一“與”門UND1的輸出端連接，其中向所述第一“與”門的一個輸入端輸送由外部的未示出的控制邏輯電路所提供的控制信號EN，并且所述第一“與”門的另一個輸入端與第二“與”門UND2的輸出端連接。
第一電壓比較器KOMP1的非反相輸入端與對地基準(zhǔn)電壓Vref1相連接，并且其輸出端與第二“與”門UND2的一個輸入端以及與監(jiān)控單元DIGA(診斷)的第一輸入端相連接。
回掃變壓器Tr0的次級繞組的一個端子直接連接到負(fù)端子V-，而另一個端子經(jīng)第一二極管D0和第二電阻R2連接到該負(fù)端子V-。第一電容器C0一方面連接到所述第一二極管D0的陰極而另一方面連接到負(fù)端子V-。第一二極管D0的陰極與第二電阻R2的連接點(diǎn)連接到第二電壓比較器KOMP2的反相輸入端，而所述第二電壓比較器KOMP2的非反相輸入端處在基準(zhǔn)電壓Vref1上。
該第二電壓比較器KOMP2的輸出端一方面與所述第二“與”門UND2的另一個輸入端相連接，而另一方面與監(jiān)控單元DIAG的第二輸入端相連接。
監(jiān)控單元DIAG的第三輸入端連接到第二電壓比較器KOMP2的非反相輸入端，并且監(jiān)控單元DIAG的第四輸入端處在第二對地基準(zhǔn)電壓Verf2上。監(jiān)控單元DIAG的輸出端提供狀態(tài)信號ST，該狀態(tài)信號ST由外部的未示出的分析邏輯電路監(jiān)控，對此在下文中將詳細(xì)說明。
對雙層電容器DLC的每個單個電容器C1至Cn都分配一個同相繞制的(初級繞組與次級繞組是相互同相繞制的)單個變壓器Tr1至Trn。
每個單個變壓器Tr1至Trn的次級繞組的繞組始端經(jīng)由單個二極管D1至Dn與被分配給它的單個電容器C1至Cn的正端子+C1至+Cn相連接，而另一個端子直接與被分配給它的單個電容器C1至Cn的另一個(負(fù))端子連接。
單個變壓器Tr1至Trn的初級繞組并聯(lián)連接，其中公共的繞組始端連接到第一二極管D0的陰極，并且公共的繞組末端連接到負(fù)端子V-(基準(zhǔn)電位)并且連接到回掃變壓器Tr0的次級繞組的繞組末端。在此通過雙線總線線路實(shí)現(xiàn)回掃變壓器(Tr0)與單個變壓器的連接。
接下來，借助于所述電路的被選取的點(diǎn)的、在圖2a至圖2e(電壓)中以及在圖3a至圖3e(電流)中示出的信號特性曲線來說明用于運(yùn)行該裝置的方法。在此假定，所述雙層電容器DLC的額定電壓＝10V，并且單個電容器的額定電壓＝2.5V，同時n＝4。這里，電荷平衡根據(jù)雙層電容器DLC的總電壓進(jìn)行，然而還可以根據(jù)其它的儲能器進(jìn)行，只要其與雙層電容器DLC相連接，然而這在圖1中沒有示出。
借助于上述控制信號EN(圖2a，在時間點(diǎn)t＝1μs開始)，在該信號的持續(xù)時間期間1經(jīng)“與”門UND1開通開關(guān)晶體管T1(圖2b示出在開關(guān)晶體管T1的漏極端子上的電壓；直到時間點(diǎn)t＝1μs為止在漏極端子上的電壓為+10V，在時間點(diǎn)t＝1μs時該電壓下降到接近于0V)。如果控制信號EN以及“與”門UND2的輸出位于高電平，則導(dǎo)通開關(guān)晶體管T1(圖2e，t＝1μs)。
電流開始從正端子V+經(jīng)過回掃變壓器Tr0的初級繞組、經(jīng)過開關(guān)晶體管T1和第一電阻R1流向負(fù)端子V-(圖3a)，其中在第一電阻R1上有與該電流成比例的電壓(圖2c)。
在第一電阻R1上的電壓隨著電流增加而上升，也就是說還隨著對回掃變壓器Tr0的鐵芯的充電增加而上升。如果所述電壓在時間點(diǎn)t≌2.2μs達(dá)到基準(zhǔn)電壓Vref1的值，則電壓比較器KOMP1把其輸出端從高電平切換到低電平，接著“與”門UND″的輸出端也成為低電平并且由此把開關(guān)晶體管切換到不導(dǎo)通。也就是說，電壓比較器KOMP1用于檢測回掃變壓器Tr0的初級電流。
因?yàn)榇藭r流過第一電阻R1的電流急劇地下降，所以位于其上的電壓也降低并且下降至基準(zhǔn)電壓Vref1的值以下。這時KMOP1的輸出端將會立即重新變?yōu)楦唠娖?，由此重新?dǎo)通開關(guān)晶體管T1。
為了防止這一點(diǎn)，在斷開回掃變壓器Tr0時，在其次級側(cè)出現(xiàn)的電壓階躍被檢測，并且被用于保持開關(guān)晶體管T1不導(dǎo)通，直到回掃變壓器完全地放電為止。
在開關(guān)晶體管切換到不導(dǎo)通時，回掃變壓器Tr0初級側(cè)的電壓(由存儲在其鐵芯中的能量驅(qū)動)上升至超過在正端子上的電壓V+。同樣在其次級側(cè)的電壓也上升；由它所引起的電流流經(jīng)沿導(dǎo)通方向工作的第一二極管D0(圖2d)，并且在第二電阻R2上產(chǎn)生成比例的電壓，該電壓的上升速度由第一電容器C0的充電來確定。該電壓抵達(dá)電壓比較器KOMP2的反相輸入端。于是，該電壓比較器用于檢測回掃變壓器Tr0的次級電壓。
只要該電壓一高于基準(zhǔn)電壓Vref1，則電壓比較器KOPM2的輸出端就切換到低電平，從而開關(guān)晶體管T1通過“與”門UND1和UND2保持不導(dǎo)通。只有當(dāng)回掃變壓器Tr0完全放電，并且在其次級側(cè)的電壓消失(zusammenbricht)，在電壓比較器KOMP2的反相的輸入端上的電壓才下降到基準(zhǔn)電壓Vref1以下，接著其輸出端變?yōu)楦唠娖讲⑶彝ㄟ^“與”門UND2和UND1控制開關(guān)晶體管T1重新導(dǎo)通。
在開關(guān)晶體管T1導(dǎo)通切換時回掃變壓器Tr0的次級繞組的電壓變?yōu)樨?fù)的，這在此是無意義的，因?yàn)檫@時第一二極管D0截止。
在開關(guān)晶體管T1不導(dǎo)通切換以后，在回掃變壓器Tr0中所存儲的能量經(jīng)由回掃變壓器Tr0的次級繞組和第一二極管D0流向第一電容器C0并且流向小的單個變壓器Tr1至Trn的并聯(lián)連接的次級繞組，并且從那里經(jīng)由次級繞組以及單個二極管D1至Dn流向單個電容器C1至Cn。
與開關(guān)晶體管T1的不導(dǎo)通切換相關(guān)聯(lián)的在回掃變壓器Tr0的次級繞組中的急劇電流上升首先使第一電容器充電C0。由此單個變壓器Tr1至Trn的主電感得到用于電流建立的足夠的時間，從而最后電流也可以在其次級側(cè)上流通。
因此，在單個變壓器(例如Tr1)的次級側(cè)出現(xiàn)對應(yīng)于單個電容器C1的充電電壓和單個二極管D1的流動電壓所組成的和的電壓。這以相同的方式對于變壓器Tr2至Trn的次級電壓也是這種情況。該電壓的一個典型值例如是3.2V，其中C1的充電電壓是2.5V并且D1的流通電壓是0.7V。在采用肖特基二極管時該二極管流通電壓只有約0.3V。
每一個單個變壓器的初級電壓由相應(yīng)的次級電壓和針對每個單個變壓器Tr1至Trn被設(shè)為相同的變壓比來給出。
其結(jié)果是，對于單個電容器C1至Cn的不同的充電電壓也得出變壓器Tr1至Trn的不同的初級電壓。
但是因?yàn)檫@時所有變壓器Tr1至Trn的初級繞組是并聯(lián)連接的，所以必然得到統(tǒng)一的初級電壓，并由此也得到統(tǒng)一的次級電壓。
在此，該統(tǒng)一的初級電壓由帶有最低的充電電壓的單個電容器(例如C1)引起，因?yàn)樗鰡蝹€電容器確實(shí)也在被分配給它的單個變壓器Tr1上產(chǎn)生最低的初級電壓。
該統(tǒng)一的初級電壓(用變壓器的成倒數(shù)的變壓比變換)也位于所有其它變壓器Tr2至Trn的次級側(cè)。
然而因?yàn)榇藭r該電壓小于各個單個電容器C2至Cn的充電電壓與所分配的單個二極管的流通電壓所組成的和，所以這些單個二極管D2至Dn變?yōu)椴粚?dǎo)通，并且單個電容器C2至Cn不獲得充電電流。相反地，來自回掃變壓器Tr0的次級側(cè)的電流基本上作為充電電流流向帶有最低電壓的單個電容器(C1)。
在充電過程中，此時該電容器的電壓上升，并且所述電壓達(dá)到帶有次最低電壓的電容器的值。從此時開始，被分配給該電容器的單個二極管也變?yōu)閷?dǎo)通，并且該電容器也得到充電電流的一部分。因此從此時開始兩個電容器的電壓將上升，直到其電壓達(dá)到第三最低電壓的電容器的值為止，等等。
該過程重復(fù)，直到最后該組的所有電容器C1至Cn有相同的電壓為止。于是由此結(jié)束充電過程。
借助于監(jiān)控電路DIAG來測量在電壓比較器KOMP1的輸出端上可測量的信號持續(xù)時間(＝充電持續(xù)時間)和在電壓比較器KOMP2的輸出端上可測量的信號持續(xù)時間(＝回掃變壓器Tr0的放電持續(xù)時間)，并且與預(yù)先給定的上和下極限值比較。
如果所測量的持續(xù)時間在預(yù)先給定的極限值范圍之內(nèi)，則可以以雙層電容器DLC和電荷平衡電路的完好的狀態(tài)為出發(fā)點(diǎn)。以此方式可以簡單地檢測功能故障，譬如各個單個電容器的短路或者斷路。
此外，附加地測量回掃變壓器Tr0(圖2d)的整流過的次級電壓還允許檢測單個電容器C1至Cn的最低電壓，例如其方式是，在根據(jù)圖2d的時間大小、即在電壓上升以及起振過程以后約0.2μs至1.0μs內(nèi)檢測幅度。該值與單個電容器的當(dāng)前最小的電壓成比例。
將該值與預(yù)先給定的上和下極限值進(jìn)行比較同樣地使得能夠說明雙層電容器DLC的功能。
以此方式所檢測的、雙層電容器DLC的總體狀態(tài)通過具有相應(yīng)電平的狀態(tài)信號ST在監(jiān)控單元DIAG的輸出端示出。該狀態(tài)信號ST表示，雙層電容器DLC是否無故障地工作或者是否應(yīng)當(dāng)找車間檢查或者修理。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的電路，除了以下情況外該電路與圖1所示的電路基本上相同，即在所述電路中由線圈L1代替了回掃變壓器Tr0，并且附加地增加了晶體管T2(例如PNP晶體管)和第三電阻R3。
在圖1中回掃變壓器Tr0所處的位置上，該電路具有線圈L1。該線圈L1的一個端子連接到正端子V+，而另一個端子一方面連接到開關(guān)晶體管T1的漏極端子而另一方面經(jīng)由第一二極管D0和第三電阻R3連接作為電平轉(zhuǎn)換器運(yùn)行的晶體管T2的發(fā)射極端子，該晶體管T2的基極端子連接正端子V+，并且其集電極端子連接到第二電阻R2和電壓比較器KOMP2的反相輸入端。第一電容器C0一方面連接到第一二極管D0的陰極端子而另一方面連接正端子V+。
單個變壓器Tr1至Trn的初級繞組通過以下方式連接到線圈L1，即相互連接的繞組始端與第一二極管D0和第三電阻R3的連接點(diǎn)連接，并且相互連接的繞組末端連接到正端子V+。
如前面所述的，其余的電路與圖1的其余電路是相同的。在該實(shí)施例中，線圈(L1)與單個變壓器的連接也通過雙線總線線路實(shí)現(xiàn)。
對線圈L1的放電電壓的測量在該電路的情況下必須參照正端子V+上的電壓，這借助于作為電平轉(zhuǎn)換器運(yùn)行的PNP晶體管T2進(jìn)行。
如果控制開關(guān)晶體管T1導(dǎo)通并且因此其漏極電壓低，則第一二極管D0截止并且因此阻止沿截止方向從線圈L1經(jīng)晶體管T2的基極-發(fā)射極二極管的電流流動。
因?yàn)榇藭r晶體管T2的處于正端子V+的電位上的基極電壓高于其發(fā)射極電壓，所以晶體管T2截止并且在R2上或在電壓比較器KOMP2的反相輸入端上的電壓為0伏特。
如果在開關(guān)晶體管T1變得不導(dǎo)通以后線圈L1上的電壓階躍超過在正端子V+上的電位，則第一二極管D0導(dǎo)通并且電流開始從線圈L1經(jīng)第一二極管D0、第三電阻R3、晶體管T2和第二電阻R2流向負(fù)端子V-(基準(zhǔn)電位)。
該電流在第二電阻R2上產(chǎn)生正電壓，如在根據(jù)圖1的實(shí)施例的情況下所說明的那樣，該正電壓大于基準(zhǔn)電壓Vref1，從而把電壓比較器KOMP2的輸出端切換到低電平，這最終通過“與”門UND2和UND1將開關(guān)晶體管T1切換成不導(dǎo)通的。
只有當(dāng)線圈L1完全被放電時，其放電電壓才下降到接近基準(zhǔn)電位，接著流過第二電阻R2的電流消失并且如在根據(jù)圖1的實(shí)施例的情況下所說明的那樣，控制開關(guān)晶體管T1重新導(dǎo)通。
該電路的其余功能方式和用于運(yùn)行該電路的方法與根據(jù)圖1的實(shí)施例的情況相同，正如更上面所描述的。
權(quán)利要求
1.用于雙層電容器(DLC)的串聯(lián)電容器的電荷平衡的裝置，所述裝置具有被分配給每個電容器(C1至Cn)的每一個單個變壓器(Tr1至Trn)，其中所述單個變壓器的次級繞組經(jīng)由單個二極管(D1至Dn)連接到所述電容器的正端子并且直接連接到負(fù)端子，并且所述裝置具有電壓比較器，其特征在于，設(shè)置有回掃變壓器(Tr0)，所述回掃變壓器(Tr0)的初級和次級繞組彼此反相地繞制，其中所述回掃變壓器(Tr0)的初級繞組的繞組末端與雙層電容器(DLC)的正端子(V+)相連接，并且繞組始端與開關(guān)晶體管(T1)的集電極或者漏極端子相連接，該回掃變壓器(Tr0)的次級繞組的繞組末端與雙層電容器(DLC)的負(fù)端子(V-)直接連接，而繞組始端經(jīng)由第一二極管(D0)和第二電阻(R2)的串聯(lián)電路與雙層電容器(DLC)的負(fù)端子(V-)相連接，設(shè)置有第一電壓比較器(KOMP1)，所述第一電壓比較器(KOMP1)的反相輸入端一方面連接到開關(guān)晶體管(T1)的發(fā)射極或者源極端子，而另一方面連接到第一電阻(R1)，所述第一電阻的另一個端子連接到雙層電容器(DLC)的負(fù)端子(V-)，設(shè)置有第一“與”門(UND1)，所述第一“與”門(UND1)的輸出端連接到開關(guān)晶體管(T1)的基極或者柵極端子，并且向所述第一“與”門(UND1)的一個輸入端輸送外部的控制信號(EN)，設(shè)置有第二“與”門(UND2)，所述第二“與”門(UND2)的輸出端與第一“與”門UND1的另一個輸入端相連接，并且所述第二“與”門(UND2)的一個輸入端與第一電壓比較器(KOMP1)的輸出端相連接，設(shè)置有第二電壓比較器(KOMP2)，所述第二電壓比較器(KOMP2)的反相輸入端連接到第一二極管D0與第二電阻(R2)之間的連接點(diǎn)，設(shè)置有第一基準(zhǔn)電壓(Vref1)，所述第一基準(zhǔn)電壓(Vref1)被施加到第一電壓比較器(KOMP1)和第二電壓比較器(KOMP2)的非反相輸入端，第二電壓比較器(KOMP2)的輸出端連接到第二“與”門(UND2)的另一個輸入端，設(shè)置有監(jiān)控單元(DIAG)，所述監(jiān)控單元(DIAG)的第一輸入端連接到第一電壓比較器(KOMP1)的輸出端，所述監(jiān)控單元(DIAG)的第二輸入端連接到第二電壓比較器(KOMP2)的輸出端，所述監(jiān)控單元(DIAG)的第三輸入端連接第二電壓比較器(KOMP2)的反相輸入端，所述監(jiān)控單元(DIAG)的第四輸入端處于第二基準(zhǔn)電壓(Vref2)上，并且在所述監(jiān)控單元(DIAG)的輸出端上可以取得狀態(tài)信號(ST)，單個變壓器(Tr1至Trn)是同相繞制的，其中每個單個變壓器(Tr1至Trn)的次級繞組的繞組始端經(jīng)由單個二極管(D1至Dn)連接到被分配給它的單個電容器的正端子(+C1至+Cn)，而每個單個變壓器(Tr1至Trn)的次級繞組的繞組末端直接地與被分配給它的單個電容器(C1至Cn)的負(fù)端子相連接，單個變壓器(Tr1至Trn)的初級繞組并聯(lián)連接，其中公共的繞組始端連接到第一二極管(D0)與第二電阻(R2)之間的連接點(diǎn)，并且公共的繞組末端連接到負(fù)端子(V-)并且連接到回掃變壓器(Tr0)的次級繞組的繞組末端。
2.用于雙層電容器(DLC)的串聯(lián)電容器的電荷平衡的裝置，所述裝置具有被分配給每個電容器(C1至Cn)的每一個單個變壓器(Tr1至Trn)，其中所述單個變壓器的次級繞組經(jīng)由單個二極管(D1至Dn)連接到電容器的正端子并且直接連接到負(fù)端子，并且所述裝置具有電壓比較器，其特征在于，設(shè)置有線圈(L1)，所述線圈(L1)的一個端子連接到雙層電容器(DLC)的正端子(V+)而所述線圈(L1)的另一個端子一方面連接到開關(guān)晶體管(T1)的集電極或者漏極端子，設(shè)置有PNP晶體管(T2)，所述PNP晶體管(T2)的基極端子連接到所述線圈(L1)的一個端子，所述PNP晶體管(T2)的發(fā)射極端子經(jīng)由第三電阻R3和第一二極管D0連接到該線圈(L1)的另一個端子，所述PNP晶體管(T2)的集電極端子經(jīng)由第二電阻連接到雙層電容器(DLC)的負(fù)端子(V-)，設(shè)置有第一電壓比較器(KOMP1)，所述第一電壓比較器(KOMP1)的反相輸入端一方面連接到開關(guān)晶體管(T1)的發(fā)射極或者源極端子，而另一方面連接到第一電阻(R1)，所述第一電阻的另一個端子連接雙層電容器(DLC)的負(fù)端子(V-)，設(shè)置有第一“與”門(UND1)，所述第一“與”門(UND1)的輸出端連接到開關(guān)晶體管(T1)的基極或者柵極端子，并且向所述第一“與”門(UND1)的一個輸入端輸送外部的控制信號(EN)，設(shè)置有第二“與”門(UND2)，所述第二“與”門(UND2)的輸出端與第一“與”門UND1的另一個輸入端相連接，并且所述第二“與”門(UND2)的一個輸入端與第一電壓比較器(KOMP1)的輸出端相連接，設(shè)置有第二電壓比較器(KOMP2)，所述第二電壓比較器(KOMP2)的反相輸入端連接到第二晶體管(T2)的集電極與第二電阻(R2)之間的連接點(diǎn)，設(shè)置有第一基準(zhǔn)電壓(Vref1)，所述第一基準(zhǔn)電壓(Vref1)被施加到第一(KOMP1)和第二電壓比較器(KOMP2)的非反相輸入端，第二電壓比較器(KOMP2)的輸出端連接到第二“與”門(UND2)的另一個輸入端，設(shè)置有監(jiān)控單元(DIAG)，所述監(jiān)控單元(DIAG)的第一輸入端連接到第一電壓比較器(KOMP1)的輸出端，所述監(jiān)控單元(DIAG)的第二輸入端連接到第二電壓比較器(KOMP2)的輸出端，所述監(jiān)控單元(DIAG)的第三輸入端連接到第二電壓比較器(KOMP2)的反相輸入端，所述監(jiān)控單元(DIAG)的第四輸入端處于第二基準(zhǔn)電壓(Vref2)上，并且在所述監(jiān)控單元(DIAG)的輸出端上可以取得狀態(tài)信號(ST)，單個變壓器(Tr1至Trn)是同相繞制的，其中每個單個變壓器(Tr1至Trn)的次級繞組的繞組始端經(jīng)由單個二極管(D1至Dn)連接到被分配給它的單個電容器(C1至Cn)的正端子，而每個單個變壓器(Tr1至Trn)的次級繞組的繞組末端直接地與被分配給它的單個電容器(C1至Cn)的負(fù)端子相連接，單個變壓器(Tr1至Trn)的初級繞組并聯(lián)連接，其中公共的繞組始端連接到第一二極管(D0)與第三電阻(R3)之間的連接點(diǎn)，并且其公共的繞組末端連接到雙層電容器(DLC)的正端子(V+)并且連接到線圈(L1)的一個端子。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，單個變壓器(Tr1至Trn)和單個二極管D1至Dn與單個電容器(C1至Cn)一起被布置在雙層電容器(DLC)的殼體中。
4.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，回掃變壓器(Tr0)或者線圈(L1)與單個變壓器的連接通過雙線總線線路實(shí)現(xiàn)。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，設(shè)置有第一電容器(C0)，所述第一電容器(C0)一方面與第一二極管(D0)的陰極相連接，而另一方面與所述負(fù)端子(V-)相連接。
6.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，設(shè)有第一電容器(C0)，所述第一電容器一方面與第一二極管(D0)的陰極連接，而另一方面與正端子(V+)連接。
7.用于運(yùn)行如權(quán)利要求1或2所述的裝置的方法，其特征在于，該運(yùn)行自控地進(jìn)行，其中只要存在外部的控制信號(EN)，并且只要回掃變壓器(Tr0)的次級繞組上的或者線圈(L1)上的電壓處在預(yù)先給定的值以下，就控制開關(guān)晶體管(T1)導(dǎo)通，如果流過回掃變壓器(Tr0)的初級繞組或者線圈(L1)的電流達(dá)到預(yù)先給定的值，則控制開關(guān)晶體管(T1)不導(dǎo)通，并且只要回掃變壓器(Tr0)次級繞組上的或者線圈(L1)上的電壓超過預(yù)先給定的值或者不存在所述外部的控制信號(EN)，就保持該開關(guān)晶體管(T1)受控不導(dǎo)通。
8.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在監(jiān)控電路(DIAG)中將在電壓比較器(KOMP1)的輸出端上可測量的對應(yīng)于充電持續(xù)時間的信號持續(xù)時間、和在電壓比較器KOMP2的輸出端上可測量的對應(yīng)于回掃變壓器(Tr0)或者線圈(L1)的放電持續(xù)時間的信號持續(xù)時間分別與上和下極限值進(jìn)行比較，并且只要所測量的值處在所述極限值之內(nèi)，則就可以以雙層電容器(DLC)和電荷平衡電路的完好的狀態(tài)為出發(fā)點(diǎn)，所述監(jiān)控電路(DIAG)輸出對應(yīng)于該狀態(tài)的狀態(tài)信號(ST)。
9.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在回掃變壓器(Tr0)或者級圈(L1)的放電過程中在起振過程以后可測量的、整流過的放電電壓的幅度與雙層電容器(DLC)的單個電容器(C1至Cn)的當(dāng)前最小的電壓成比例。
10.如權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，在監(jiān)控電路(DIAG)中將在起振過程以后可測量的、整流過的放電電壓的幅度分別與上和下極限值進(jìn)行比較，只要該測量值處在所述極限值之內(nèi)，則就可以以雙層電容器(DLC)的完好的狀態(tài)為出發(fā)點(diǎn)，并且所述監(jiān)控電路(DIAG)輸出對應(yīng)于該狀態(tài)的狀態(tài)信號(ST)。
全文摘要
用于雙層電容器(DLC)的電容器(C1－Cn)的電荷平衡的裝置和方法，具有被分配給每個單個電容器的單個變壓器(Tr1－Tr2)，并且具有回掃變壓器或者線圈(Tr0)，從所述回掃變壓器或者線圈經(jīng)由所述單個變壓器把能量向帶有相應(yīng)最低電荷的單個變壓器傳輸，其中從回掃變壓器的所測量的充電持續(xù)時間和放電持續(xù)時間推斷雙層電容器和電荷平衡電路的狀態(tài)。
文檔編號H02J7/34GK1943091SQ200580010872
公開日2007年4月4日 申請日期2005年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月2日
發(fā)明者S·博爾茨, M·格岑伯格, R·克諾爾, G·盧格爾特 申請人:西門子公司