專利名稱：電池組電池均衡器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開內(nèi)容總體上涉及電池組充電，并且更具體地，涉及使對(duì)電池組電池的充電均衡的電池組充電器。
背景技術(shù)：
電池組充電系統(tǒng)通常用于具有串聯(lián)連接的多個(gè)電池的電池組。在充電發(fā)生時(shí)，每個(gè)電池通過由充電器供應(yīng)的電流來充電。由于可能在制造和使用期間起作用的多個(gè)因素， 可能出現(xiàn)電池并沒有全都以相同的速度充電到所期望的水平，尤其是隨著電池組的老化時(shí)更是如此。在這種情況下，某些電池被充電到比其它電池更高的水平，這具有過度充電某些電池的潛在有害影響。于是存在可能有害的過度充電的程度相對(duì)于一個(gè)或多個(gè)電池沒有達(dá)到所期望的水平的問題的問題。因而，不斷希望避免過度充電任意電池，而同時(shí)仍然實(shí)現(xiàn)對(duì)任一電池的所期望的充電水平。因此，需要改進(jìn)的充電，例如使用DC-DC變換器在電池組包中有效地將能量從一個(gè)電池轉(zhuǎn)移到另一個(gè)電池，減少關(guān)于過度充電的問題同時(shí)有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)全部電池的所期望的充電水平。


本發(fā)明通過示例來示出但并不受附圖所限定，在附圖中相同的參考符號(hào)指示類似的要素。在附圖中的要素為了簡(jiǎn)單和清晰而示出并且不一定按比例畫出。圖1是電池組充電系統(tǒng)的組合框圖和電路圖；圖2是采用特定配置的圖1的系統(tǒng)；圖3是描述操作圖1和圖2的電池組充電系統(tǒng)的方法的流程圖；圖4是圖3的流程圖的簡(jiǎn)化版本；以及圖5是現(xiàn)有技術(shù)中已知的電壓變換器的電路圖。
具體實(shí)施例方式在一個(gè)方面，電池組充電系統(tǒng)包括多個(gè)電池以及用于每個(gè)電池的相應(yīng)的變換器級(jí)。在充電期間，一對(duì)變換器級(jí)被配置成進(jìn)行從具有最高充電多余量的電池到具有最大充電不足量的電池的充電。用于具有最大充電多余量的電池的變換器級(jí)被布置成源配置，而用于具有最大充電不足量的電池的變換器級(jí)被布置成接收器(sink)配置。這減輕了過度充電的影響，同時(shí)也給具有最大充電不足量的電池提供了增加的充電。具有最大充電不足量和多余量的特定電池在充電處理期間可能改變。因此，被選擇成減少和增加充電的電池對(duì)可能在充電處理期間改變。通過參考附圖和下面的描述，這更好理解。在圖1中示出的是充電系統(tǒng)10，其包括傳感器12、變換器級(jí)14、變換器級(jí)16、變換器級(jí)18、變換器級(jí)20、控制器22、電池24、電池26、電池28、電池30、總線31和充電單元 32。變換器級(jí)14包括開關(guān)S41、開關(guān)S42、開關(guān)S43、開關(guān)S44、二極管50、電感器52和電容器討。變換器級(jí)16包括開關(guān)S31、開關(guān)S32、開關(guān)S33、開關(guān)S34、二極管44、電感器46和電容器48。變換器級(jí)18包括開關(guān)S21、開關(guān)S22、開關(guān)S23、開關(guān)S24、二極管38、電感器40和電容器42。變換器級(jí)20包括開關(guān)S11、開關(guān)S12、開關(guān)S13、開關(guān)S14、二極管33、電感器；34 和電容器36。電池對(duì)、26、觀和3(^24-30)是串聯(lián)連接的四個(gè)電池，這四個(gè)電池是較大的電池組的一部分。每個(gè)電池都是能夠再充電的能量存儲(chǔ)單元。每個(gè)電池都能夠由子電池構(gòu)成。變換器級(jí)14、16、18和20 (14-20)中的每一個(gè)都可配置成以下三種配置之一源配置、 接收器配置以及非接收器非源(無源)配置。在接收器配置中，變換器級(jí)提供充電電流給與之對(duì)應(yīng)的電池。在源配置中，變換器級(jí)從與之對(duì)應(yīng)的電池獲得電流并將該電流提供給為接收器配置的變換器級(jí)。無源配置的變換器級(jí)既不提供電流也不汲取電流。
電池M具有正極端子以及與一個(gè)電池(沒有示出)的正極端子連接的負(fù)極端子。 電池沈具有正極端子以及與電池M的正極端子連接的負(fù)極端子。電池觀具有正極端子以及與電池26的正極端子連接的負(fù)極端子。電池30具有與電池觀的正極端子連接的負(fù)極端子以及提供輸出OUT的正極端子。充電單元32具有與OUT連接的第一端子以及與最后的電池(沒有示出)的負(fù)極端子連接的第二端子。傳感器12具有耦接于電池M的負(fù)極端子的第一輸入，連接于與電池26的負(fù)極端子和電池M的正極端子連接的節(jié)點(diǎn)的第二輸入，連接于與電池觀的負(fù)極端子和電池沈的正極端子連接的節(jié)點(diǎn)的第三輸入，連接于與電池30的負(fù)極端子和電池觀的正極端子連接的節(jié)點(diǎn)的第四輸入，連接于電池30的正極端子的第五輸入，以及連接于控制器22的輸入的輸出。控制器22具有用于每個(gè)變換器單元的輸出組，所述輸出組通過控制每個(gè)變換器單元的開關(guān)來設(shè)置變換器單元的配置。變換器單元14接收用于控制開關(guān)S41、S42、S43和S44的一組輸出。變換器單元16接收用于控制開關(guān)S31、S32、S33和S34的一組輸出。變換器單元18接收用于控制開關(guān)S21、S22、S23和 S24的一組輸出。變換器單元20接收用于控制開關(guān)Sll、S12、S13和S14的一組輸出。關(guān)于變換器單元14-20的連接，開關(guān)S41具有與電池M的正極端子連接的第一端子以及與二極管50的陽極連接的第二端子。開關(guān)S42具有與電池M的正極端子連接的第一端子以及第二端子。開關(guān)S43具有與電池24的負(fù)極端子連接的第一端子以及與電感器 52的第一端子連接的第二端子。開關(guān)S44具有與電池M的負(fù)極端子連接的第一端子以及與電感器52的第二端子和二極管50的陰極連接的第二端子。電容器M具有與電感器52 的第二端子連接的第一端子以及與總線31連接的第二端子。開關(guān)S31具有與電池沈的正極端子連接的第一端子以及與二極管44的陽極連接的第二端子。開關(guān)S32具有與電池沈的正極端子連接的第一端子以及第二端子。開關(guān)S33具有與電池沈的負(fù)極端子連接的第一端子以及與電感器46的第一端子連接的第二端子。開關(guān)S34具有與電池沈的負(fù)極端子連接的第一端子以及與電感器46的第二端子和二極管44的陰極連接的第二端子。電容器 48具有與電感器46的第二端子連接的第一端子以及與總線31連接的第二端子。開關(guān)S21 具有與電池觀的正極端子連接的第一端子以及與二極管38的陽極連接的第二端子。開關(guān) S22具有與電池觀的正極端子連接的第一端子以及第二端子。開關(guān)S23具有與電池觀的負(fù)極端子連接的第一端子以及與電感器40的第一端子連接的第二端子。開關(guān)SM具有與電池觀的負(fù)極端子連接的第一端子以及與電感器40的第二端子和二極管38的陰極連接的第二端子。電容器42具有與電感器40的第二端子連接的第一端子以及與總線31連接的第二端子。開關(guān)Sll具有與電池30的正極端子連接的第一端子以及與二極管33的陽極
6連接的第二端子。開關(guān)S12具有與電池30的正極端子連接的第一端子以及第二端子。開關(guān)S13具有與電池30的負(fù)極端子連接的第一端子以及與電感器34的第一端子連接的第二端子。開關(guān)14具有與電池30的負(fù)極端子連接的第一端子以及與電感器34的第二端子和二極管32的陰極連接的第二端子。電容器36具有與電感器34的第二端子連接的第一端子以及與總線31連接的第二端子。在操作中，系統(tǒng)10經(jīng)由充電單元32給電池24-30充電。充電電流從正極端子經(jīng)過電池流到電池M-30的負(fù)極端子。在電池被充電時(shí)，傳感器12感測(cè)個(gè)體電池的電壓或者可能的其它特性并且將該信息提供給控制器22。作為響應(yīng)，控制器22將與具有最高電壓或最高充電狀態(tài)的電池對(duì)應(yīng)的變換器單元配置成源配置并且將與具有最低電壓或最低充電狀態(tài)的電池對(duì)應(yīng)的變換器單元配置成接收器配置。其它變換器單元保持為無源配置。雖然選擇用作源或接收器的電池通常分別具有絕對(duì)最高的值或最低的值，但是選擇可以基于其它標(biāo)準(zhǔn)，例如基于預(yù)期的劣化或預(yù)期的不同負(fù)載。這種平衡處理的作用是減小給正源出平衡功率的電池充電的凈電流并且增大給正汲取功率的電池充電的凈電流。傳感器12繼續(xù)監(jiān)視電池的電壓并且將該信息耦合至控制器22。周期性地或者在不同的電池變?yōu)榫哂凶罡呋蜃畹碗妷旱臅r(shí)候，對(duì)應(yīng)的變換器單元切換成適當(dāng)?shù)呐渲貌⑶也辉偈蔷哂凶罡呋蜃畹碗妷旱碾姵厥蛊渥儞Q器單元切換成無源配置。識(shí)別具有最高和最低的電壓的電池并且通過用于對(duì)應(yīng)變換器單元的適當(dāng)配置作出響應(yīng)的處理持續(xù)進(jìn)行。在某一點(diǎn)，充電單元將最終停止提供電流?？刂破?2即使在充電單元32已經(jīng)停止提供電流之后仍可以繼續(xù)進(jìn)行該處理以便實(shí)現(xiàn)全部電池的相等的SoC。而且，控制器22可以在電池將電流提供給負(fù)載(沒有示出) 的同時(shí)繼續(xù)進(jìn)行該處理。作為選擇，平衡處理可以在充電單元32的充電終止時(shí)中止。在平衡處理期間，如果電池全部都令人滿意地平衡了，則所有變換器單元都被布置為無源配置。 如圖1所示，所有變換器單元對(duì)-30都為無源配置，所述無源配置是其中所有四個(gè)開關(guān)都斷開的配置。如果只有一個(gè)電池是不同的，那么可以選擇電壓相等的其它電池中的任意一個(gè)作為一對(duì)變換器單元中的另一個(gè)變換器單元。選擇這對(duì)變換器單元的一個(gè)慣例是選擇與該不同電池的負(fù)極端子最接近的那個(gè)電池。同樣可以使用其它慣例。在圖2中示出的是被配置成其中電池M是源出電池以及電池30是汲取電池的情形的系統(tǒng)10。變換器單元14被布置成源配置，而變換器單元20被布置成接收器配置。其它變換器單元保持為無源配置。通過閉合開關(guān)S42和開關(guān)S44來將變換器單元14布置成源配置，其中開關(guān)S42和開關(guān)S44響應(yīng)于脈沖串在斷開和閉合之間切換。閉合開關(guān)S42具有使電感器52的第一端子耦接至電池M的正極端子的作用。開關(guān)S44的斷開與閉合具有響應(yīng)于脈沖串使電池M的負(fù)極端子與電感器52的第二端子和電容器M的第一端子耦接或去除耦接的作用。電容器M以耗用電池M的電流或者至少防止一些充電電流到達(dá)電池 24的方式來充電和放電。通過閉合開關(guān)Sll和S13來將變換器單元20布置成接收器配置。 閉合開關(guān)Sll的作用是使二極管33的陽極耦接至電池30的正極端子。閉合開關(guān)S13的作用是使電感器34的第一端子耦接至電池30的負(fù)極端子。在接收器配置中，總線31上的切換具有促使電流從正極端子到負(fù)極端子流到電池30之內(nèi)并且由此增加電池30的充電的作用。在圖3中示出的是示出系統(tǒng)10的操作的方法60。如步驟62所示，確定具有最大充電多余量的電池以及具有最大充電不足量的電池。通常，這將分別對(duì)應(yīng)于最高和最低電壓的電池或者最高和最低充電狀態(tài)的電池，但是這并不是必需的。在步驟64中，最低充電的電池使其變換器單元配置成接收器配置，而最高充電的電池使其變換器單元配置成源配置。如步驟66所示，這具有以最高充電的電池充電最低充電的電池的作用。如步驟68所示， 如果最高充電的電池改變了，則該最高充電的電池被改變成無源配置(如步驟70所示)， 并且新的最高充電的電池被改變成源配置。于是，作用是新的最高充電的電池給最低充電的電池充電。如步驟74所示，如果最低充電的電池改變了，則最低充電的電池的變換器單元被變換成無源配置(如步驟75所示)，并且新的最低充電的電池使其變換器單元改變成接收器配置。如步驟77所示，如果全部電池都處于相同的電壓，則全部電池都使它們的變換器單元改變成無源配置，這會(huì)是步驟79所示的結(jié)束?？梢赃B續(xù)監(jiān)視電池使得步驟62可以在該監(jiān)視期間的任意時(shí)點(diǎn)開始。監(jiān)視并不限定于充電單元32正在充電的時(shí)間。方法60 還可以在電池提供輸出電流OUT時(shí)使用。這具有提高存在于每個(gè)電池上的電壓的平衡的作用。在圖4中示出的是示出比圖3所示的細(xì)節(jié)少的細(xì)節(jié)的流程圖并且可以有助于方法60 的理解。在圖5中示出的是驅(qū)動(dòng)負(fù)載98的單端初級(jí)電感器變換器(SEPIC) 80，包括電壓源 82、電容器84、電感器86、開關(guān)88、電容90、電感器92、二極管94和電容器96。開關(guān)88響應(yīng)于脈沖串?dāng)嚅_和閉合。SEPIC 80使用電壓源82以提供跨負(fù)載98的電壓，該電壓可以大于或小于電壓源82的電壓?？梢哉J(rèn)為SEPIC 80具有經(jīng)由電容90耦接的源部分102和接收器部分104。源部分102包括電壓源82、電容器84、電感器86和開關(guān)88。接收器部分104 包括電感器92、二極管94、電容96。接收器部分104和源部分102由電容90所隔離，并且跨負(fù)載98的電壓能夠高于、低于或等于電壓源82的電壓。輸出驅(qū)動(dòng)能夠通過脈沖串的占空比來控制。SEPIC 80類似于如圖2所示的變換器單元14和電池M結(jié)合變換器單元20和電池30的操作，其中變換器單元14為源配置并且變換器單元20為接收器配置。在變換器 14采用源配置的這種配置中，電池M類似于電壓源82并且具有與電容器84類似的電容， 并且電感器52類似于電感器86。類似的元件以相同的方式連接。在變換器20的這種配置中，電池30具有類似于電容96的電容，二極管33類似于二極管94，并且電感器34類似于電感器92。至于變換器單元14，類似的元件以相同的方式連接。電容器討和36的組合 (該組合是通過總線；34串聯(lián)的)類似于SEPIC 80的電容90。因而采用源配置的變換器單元14與采用接收器模式的變換器單元20的組合是SEPIC。每個(gè)變換器單元都能夠采用接收器配置或源配置，并且當(dāng)一對(duì)變換器單元具有一個(gè)采用源配置與一個(gè)采用接收器配置的組合時(shí)，結(jié)果形成了 SEPIC。SEPIC因而特別有利于這種應(yīng)用，但是其它類型的變換器能夠以這種由較高SoC的電池給較低SoC的電池直接地并因而有效地提供電流的方式來使用。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，至此已經(jīng)提供了一種操作電池組系統(tǒng)的方法，所述電池組系統(tǒng)包括多個(gè)串聯(lián)耦接的電池組電池，其中該多個(gè)電池包括至少三個(gè)串聯(lián)耦接的電池組電池。所述方法包括確定該多個(gè)電池組電池中具有最大充電多余量的電池。所述方法包括確定該多個(gè)電池組電池中具有最大充電不足量的電池。所述方法包括使具有最大充電多余量的電池放電以通過電壓變換器來給具有最大充電不足量的電池充電。所述方法的特征進(jìn)一步在于電壓變換器是SEPIC電壓變換器。所述方法還可以包括多個(gè)變換器級(jí)，其中該多個(gè)變換器級(jí)的每個(gè)變換器級(jí)與該多個(gè)電池組電池的電池關(guān)聯(lián)，其中放電包括將與具有最大充電多余量的電池關(guān)聯(lián)的變換器級(jí)用作電壓變換器的源級(jí)，并且將與具有最大充電不足量的電池關(guān)聯(lián)的變換器級(jí)用作電壓變換器的接收器級(jí)。所述方法還可以包括在放電之后，確定該多個(gè)電池組電池中具有最大充電不足量的第二電池，以及在確定第二電池之后使具有最大充電多余量的電池放電以用電壓變換器給第二電池充電，其中在確定第二電池之后的放電包括將與具有最大充電多余量的電池關(guān)聯(lián)的變換器級(jí)用作電壓變換器的源級(jí)以及將與第二電池關(guān)聯(lián)的變換器級(jí)用作電壓變換器的接收器級(jí)。所述方法的特征還可以在于在使電池放電期間，與第二電池關(guān)聯(lián)的變換器級(jí)被配置成無源配置；以及在確定之后的放電期間，用作用于放電的接收器級(jí)的變換器級(jí)被配置成無源配置。所述方法還可以包括在放電之后，確定該多個(gè)電池組電池中具有最大充電多余量的第二電池以及在確定第二電池之后使第二電池放電以用電壓變換器給具有最大充電不足量的電池充電，其中在確定第二電池之后的放電包括將第二電池的變換器級(jí)用作電壓變換器的源級(jí)并且將與具有最大充電不足量關(guān)聯(lián)的電池的變換器級(jí)用作電壓變換器的接收器級(jí)。所述方法還可以包括在放電之后，執(zhí)行確定操作，其中執(zhí)行確定操作包括確定該多個(gè)電池組電池中具有最大充電不足量的電池以及確定該多個(gè)電池組電池中具有最大充電多余量的電池，以及使通過執(zhí)行確定操作所確定的具有最大充電多余量的電池放電用電壓變換器給通過執(zhí)行確定操作所確定的具有最大充電不足量的電池充電。所述方法的特征還在于放電在該多個(gè)電池組電池的充電操作期間發(fā)生。所述方法的特征還可以在于放電在多個(gè)電池組電池給負(fù)載供電期間發(fā)生。
同樣被公開的是用于控制多個(gè)串聯(lián)耦接的電池組電池的操作的電路，其中該多個(gè)電池組電池包括至少三個(gè)電池。所述電路包括總線。所述電路包括各自與總線耦接的多個(gè)變換器級(jí)，其中該多個(gè)變換器級(jí)中的每個(gè)級(jí)與該多個(gè)電池組電池的電池關(guān)聯(lián)，其中該多個(gè)變換器級(jí)中的每個(gè)級(jí)可配置用作電壓變換器的源級(jí)以使與該源級(jí)關(guān)聯(lián)的電池放電從而經(jīng)由總線給該多個(gè)電池組電池中的另一電池充電，并且其中該多個(gè)變換器級(jí)中的每個(gè)級(jí)都可配置用作電壓變換器的接收器級(jí)以經(jīng)由總線由該多個(gè)電池組電池中的另一電池給該多個(gè)電池組電池中與接收器級(jí)關(guān)聯(lián)的電池充電。所述電路包括用于控制該多個(gè)變換器級(jí)的配置的控制電路。所述電路的特征還可以在于該多個(gè)變換器級(jí)中的每個(gè)級(jí)都可配置為單端初級(jí)電感器變換器(SEPIC)的源級(jí)以及該多個(gè)變換器級(jí)中的每個(gè)級(jí)都可配置為單端初級(jí)電感器變換器(SEPIC)的接收器級(jí)。所述電路的特征還可以在于該多個(gè)變換器級(jí)中的每個(gè)級(jí)包括電感器、開關(guān)和電容器。所述電路的特征還可以在于該多個(gè)變換器級(jí)中的每個(gè)級(jí)的電容器與總線連接。所述電路的特征還可以在于該多個(gè)變換器級(jí)中的每個(gè)變換器級(jí)包括電感器，其中當(dāng)每個(gè)變換器級(jí)被配置為電壓變換器的源級(jí)時(shí)，電感器的第一端子連接至與每個(gè)變換器級(jí)關(guān)聯(lián)的電池的正極端子，其中當(dāng)每個(gè)變換器級(jí)被配置為電壓變換器的接收器級(jí)時(shí)，電感器的第一端子連接至與每個(gè)變換器級(jí)關(guān)聯(lián)的電池的負(fù)極端子。所述電路的特征還可以在于當(dāng)每個(gè)變換器級(jí)被配置成無源配置時(shí)，電感器的第一端子不連接至與每個(gè)變換器級(jí)關(guān)聯(lián)的電池的正極端子或負(fù)極端子。所述電路的特征還可以在于該多個(gè)變換器級(jí)中的每個(gè)級(jí)包括具有與每個(gè)級(jí)的電感器的第二端子連接的第一端子的開關(guān)，該開關(guān)具有連接至與該每個(gè)變換器級(jí)關(guān)聯(lián)的電池的負(fù)極端子的第二端子，其中當(dāng)該級(jí)被配置為電壓變換器的源級(jí)時(shí)，控制電路提供脈寬調(diào)制信號(hào)以控制級(jí)的開關(guān)的導(dǎo)通。所述電路的特征還可以在于在均衡操作期間，控制器將該多個(gè)變換器級(jí)中與該多個(gè)電池組電池中被確定具有最大充電多余量的電池關(guān)聯(lián)的變換器級(jí)配置為電壓變換器的源級(jí)，以及將該多個(gè)變換器級(jí)中與該多個(gè)電池組電池中被確定具有最大充電不足量的電池關(guān)聯(lián)的變換器級(jí)配置為電壓變換器的接收器級(jí)以提供電荷用于給被確定具有最大充電不足量的電池充電。所述電路的特征還可以在于在均衡操作期間，控制器將該多個(gè)變換器級(jí)中的不多于一個(gè)的變換器級(jí)配置為源級(jí)以及將該多個(gè)變換器級(jí)中的不多于一個(gè)的變換器級(jí)配置為接收器級(jí)。還描述了用于控制多個(gè)串聯(lián)耦接的電池組電池的操作的電路。所述電路包括用于確定該多個(gè)電池組電池中的每個(gè)電池的充電狀態(tài)的傳感器電路。所述電路包括第一變換器級(jí)。所述電路包括第二變換器級(jí)，第二變換器級(jí)通過至少一個(gè)電容器與第一變換器級(jí)耦接。所述電路包括控制電路，其中在電池均衡操作期間，該控制電路提供控制信號(hào)以使第一級(jí)能夠成為單端初級(jí)電感器變換器(SEPIC)型變換器的源級(jí)以及使第二級(jí)能夠成為SEPIC 變換器的接收器級(jí)以使該多個(gè)電池組電池的第一電池放電以將電荷轉(zhuǎn)移到該多個(gè)電池組電池的第二電池來給第二電池充電。所述電路的特征還在于第一變換器級(jí)包括第一電感器以及第二變換器級(jí)包括第二電感器，第一電感器和第二電感器通過至少一個(gè)電容器耦接。因?yàn)閷?duì)于大部分情況，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的裝置包括本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的電子部件和電路，所以為了理解和懂得本發(fā)明的基礎(chǔ)概念以及為了不使本發(fā)明的教導(dǎo)被混淆或被分散，將不以比上述認(rèn)為是必要的程度更高的程度解釋電路細(xì)節(jié)。雖然本發(fā)明已經(jīng)關(guān)于具體的導(dǎo)電類型或電位的極性進(jìn)行了描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識(shí)到導(dǎo)電類型和電位極性可以被反轉(zhuǎn)。雖然本發(fā)明在此參考具體的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是在不脫離下面的權(quán)利要求所闡明的本發(fā)明的范圍的情況下能夠進(jìn)行各種修改和改變。例如，開關(guān)可以優(yōu)選地使用MOS 晶體管來實(shí)現(xiàn)，但是也可以使用其它開關(guān)。因此，本說明書和附圖應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是說明性的而不是限制性的，并且所有此類修改意圖包含于本發(fā)明的范圍之內(nèi)。在此關(guān)于具體的實(shí)施例所描述的任意益處、優(yōu)點(diǎn)或問題的解決方案并不希望認(rèn)為是任意或所有權(quán)利要求的關(guān)鍵的、 必需的或本質(zhì)的特征或要素。在此所使用的詞語“耦接的”并不希望限定于直接耦接或機(jī)械耦接。而且，詞語“一”(a)或“一個(gè)”(an)，如同在此所使用的，被定義為一個(gè)或多于一個(gè)。 同樣，諸如“至少一個(gè)”或“一個(gè)或多個(gè)”這樣的引入性短語的使用在權(quán)利要求中不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為暗指由不定冠詞“一” (a)或“一個(gè)”(an)所引入的另一權(quán)利要求的要素將含有該引入的權(quán)利要求要素的任意特定的權(quán)利要求限定于僅含有一個(gè)這樣的要素的發(fā)明，即使當(dāng)相同的權(quán)利要求包括引入性短語“一個(gè)或多個(gè)”或“至少一個(gè)”和例如“一”(a)或“一個(gè)”(an)的不定冠詞時(shí)也是如此。對(duì)于定冠詞的使用同樣如此。除非另外規(guī)定，否則例如“第一”和“第二”這樣的詞語被用來任意區(qū)分此類詞語所描述的要素。因而，這些詞語并不一定意指此類要素的時(shí)間先后或其他優(yōu)先級(jí)。
權(quán)利要求
1.一種操作電池組系統(tǒng)的方法，所述電池組系統(tǒng)包括多個(gè)串聯(lián)耦接的電池組電池，其中所述多個(gè)電池包括至少三個(gè)串聯(lián)耦接的電池組電池，所述方法包括確定所述多個(gè)電池組電池中具有最大充電多余量的電池； 確定所述多個(gè)電池組電池中具有最大充電不足量的電池；使具有最大充電多余量的電池放電以利用電壓變換器來給具有最大充電不足量的電池充電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述電壓變換器的特征在于是SEPIC電壓變換器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括多個(gè)變換器級(jí)，其中所述多個(gè)變換器級(jí)中的每個(gè)變換器級(jí)與所述多個(gè)電池組電池中的電池關(guān)聯(lián)，其中放電包括使用與具有最大充電多余量的電池關(guān)聯(lián)的變換器級(jí)作為電壓變換器的源級(jí)，以及使用與具有最大充電不足量的電池關(guān)聯(lián)的變換器級(jí)作為電壓變換器的接收器級(jí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，還包括在放電之后，確定所述多個(gè)電池組電池中具有最大充電不足量的第二電池；以及在確定第二電池之后使具有最大充電多余量的電池放電，以利用電壓變換器給第二電池充電，其中在確定第二電池之后的放電包括使用與具有最大充電多余量的電池關(guān)聯(lián)的變換器級(jí)作為電壓變換器的源級(jí)，以及使用與第二電池關(guān)聯(lián)的變換器級(jí)作為電壓變換器的接收器級(jí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中在使電池放電期間，與第二電池關(guān)聯(lián)的變換器級(jí)被配置成無源配置；以及在確定之后的放電期間，用作用于放電的接收器級(jí)的變換器級(jí)被配置成無源配置。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，還包括在放電之后，確定所述多個(gè)電池組電池中具有最大充電多余量的第二電池；以及在確定第二電池之后使第二電池放電，以利用電壓變換器給具有最大充電不足量的電池充電，其中在確定第二電池之后的放電包括使用第二電池的變換器級(jí)作為電壓變換器的源級(jí)以及使用與最大充電不足量關(guān)聯(lián)的電池的變換器級(jí)作為電壓變換器的接收器級(jí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在放電之后，執(zhí)行確定操作，其中執(zhí)行確定操作包括確定所述多個(gè)電池組電池中具有最大充電不足量的電池以及確定所述多個(gè)電池組電池中具有最大充電多余量的電池；以及使通過執(zhí)行確定操作所確定的具有最大充電多余量的電池放電，以利用電壓變換器給通過執(zhí)行確定操作所確定的具有最大充電不足量的電池充電。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中放電在所述多個(gè)電池組電池的充電操作期間發(fā)生。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中放電在所述多個(gè)電池組電池給負(fù)載供電期間發(fā)生。
10.一種用于控制多個(gè)串聯(lián)耦接的電池組電池的操作的電路，其中所述多個(gè)電池組電池包括至少三個(gè)電池，所述電路包括用于確定所述多個(gè)電池組電池中的每個(gè)電池的充電狀態(tài)的傳感器電路； 總線；2各自與所述總線耦接的多個(gè)變換器級(jí)，其中所述多個(gè)變換器級(jí)中的每個(gè)級(jí)與所述多個(gè)電池組電池中的電池關(guān)聯(lián)，其中所述多個(gè)變換器級(jí)中的每個(gè)級(jí)可配置用作電壓變換器的源級(jí)，用于使與所述源級(jí)關(guān)聯(lián)的電池放電以經(jīng)由所述總線給所述多個(gè)電池組電池中的另一電池充電，以及其中所述多個(gè)變換器級(jí)中的每個(gè)級(jí)都可配置用作電壓變換器的接收器級(jí)，用于經(jīng)由所述總線由所述多個(gè)電池組電池中的另一電池給所述多個(gè)電池組電池中與所述接收器級(jí)關(guān)聯(lián)的電池充電；以及用于控制所述多個(gè)變換器級(jí)的配置的控制電路。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電路，其中所述多個(gè)變換器級(jí)中的每個(gè)級(jí)都可配置為單端初級(jí)電感器變換器(SEPIC)的源級(jí)以及所述多個(gè)變換器級(jí)中的每個(gè)級(jí)都可配置為單端初級(jí)電感器變換器(SEPIC)的接收器級(jí)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電路，其中所述多個(gè)變換器級(jí)中的每個(gè)級(jí)包括電感器、開關(guān)和電容器。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電路，其中所述多個(gè)變換器級(jí)中的每個(gè)級(jí)的電容器與所述總線連接。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電路，其中所述多個(gè)變換器級(jí)中的每個(gè)變換器級(jí)包括電感器，其中當(dāng)每個(gè)變換器級(jí)被配置為電壓變換器的源級(jí)時(shí)，所述電感器的第一端子連接至與每個(gè)變換器級(jí)關(guān)聯(lián)的電池的正極端子，其中當(dāng)每個(gè)變換器級(jí)被配置為電壓變換器的接收器級(jí)時(shí)，所述電感器的第一端子連接至與每個(gè)變換器級(jí)關(guān)聯(lián)的電池的負(fù)極端子。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電路，其中當(dāng)每個(gè)變換器級(jí)被配置成無源配置時(shí)，所述電感器的第一端子不連接至與每個(gè)變換器級(jí)關(guān)聯(lián)的電池的正極端子或負(fù)極端子。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電路，其中所述多個(gè)變換器級(jí)中的每個(gè)級(jí)包括具有與每個(gè)級(jí)的電感器的第二端子連接的第一端子的開關(guān)，所述開關(guān)具有連接至與每個(gè)變換器級(jí)關(guān)聯(lián)的電池的負(fù)極端子的第二端子，其中當(dāng)所述級(jí)被配置為電壓變換器的源級(jí)時(shí)，所述控制電路提供脈寬調(diào)制信號(hào)以控制所述級(jí)的所述開關(guān)的導(dǎo)通。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電路，其中在均衡操作期間，控制器將所述多個(gè)變換器級(jí)中與所述多個(gè)電池組電池中被確定具有所述最大充電多余量的電池關(guān)聯(lián)的變換器級(jí)配置為電壓變換器的源級(jí)，以及將所述多個(gè)變換器級(jí)中與所述多個(gè)電池組電池中被確定具有所述最大充電不足量的電池關(guān)聯(lián)的變換器級(jí)配置為電壓變換器的接收器級(jí)，以便提供電荷以對(duì)被確定具有所述最大充電不足量的電池充電。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電路，其中在均衡操作期間，所述控制器將所述多個(gè)變換器級(jí)中的不多于一個(gè)的變換器級(jí)配置為源級(jí)，以及將所述多個(gè)變換器級(jí)中的不多于一個(gè)的變換器級(jí)配置為接收器級(jí)。
19.一種用于控制多個(gè)串聯(lián)耦接的電池組電池的操作的電路，所述電路包括用于確定所述多個(gè)電池組電池中的每個(gè)電池的充電狀態(tài)的傳感器電路；第一變換器級(jí)；第二變換器級(jí)，所述第二變換器級(jí)通過至少一個(gè)電容器與所述第一變換器級(jí)耦接；以及控制電路，其中在電池均衡操作期間，所述控制電路提供控制信號(hào)以使所述第一變換器級(jí)能夠成為單端初級(jí)電感器變換器(SEPIC)型變換器的源級(jí)以及使所述第二變換器級(jí)能夠成為所述SEPIC型變換器的接收器級(jí)，從而使所述多個(gè)電池組電池中的第一電池放電以將電荷轉(zhuǎn)移到所述多個(gè)電池組電池中的第二電池來給所述第二電池充電。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電路，其中所述第一變換器級(jí)包括第一電感器，以及所述第二變換器級(jí)包括第二電感器，所述第一電感器和所述第二電感器通過至少一個(gè)電容器耦接。
全文摘要
本發(fā)明涉及電池組電池均衡器系統(tǒng)。公開了一種操作電池組系統(tǒng)的方法，該電池組系統(tǒng)包括多個(gè)串聯(lián)耦接的電池組電池(24、26、28、30)。該多個(gè)電池包括至少三個(gè)串聯(lián)耦接的電池組電池。所述方法包括確定該多個(gè)電池組電池中具有最大充電多余量的電池(62)。所述方法還包括確定該多個(gè)電池組電池中具有最大充電不足量的電池(62)。所述方法還包括使具有最大充電多余量的電池放電以通過電壓變換器給具有最大充電不足量的電池充電(66)。
文檔編號(hào)H02J7/00GK102315671SQ201110190190
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月9日
發(fā)明者J·M·皮古特 申請(qǐng)人:飛思卡爾半導(dǎo)體公司