電池和其它電源的基于電感器的有源平衡的制作方法
【專利摘要】系統(tǒng)包括多個串聯(lián)連接的電源（102a-102g）和有源平衡電路。所述有源平衡電路包括LC諧振電路（106）和多個開關(guān)（104a-104h），所述多個開關(guān)（104a-104h）經(jīng)配置以選擇性地將電源中的不同的一些耦合到LC諧振電路。LC諧振電路包括電感器（108）、電容器（112）和附加開關(guān)（114）。電感器經(jīng)配置以存儲將在兩個或多個電源之間傳輸?shù)哪芰?。所述附加開關(guān)經(jīng)配置以選擇性地在電感器和電容器之間創(chuàng)建諧振，以便使流過所述電感器的電流的方向反向。所述有源平衡電路能夠在單獨的電源之間或電源組之間傳輸能量。
【專利說明】電池和其它電源的基于電感器的有源平衡
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般涉及電源平衡系統(tǒng)，并且，更具體地涉及電池和其它電源的基于電感器的有源平衡。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代的電池常常包括多個串聯(lián)連接的電池單元，并且多個電池能夠串聯(lián)連接以形成電池模塊。遺憾的是，由電池中的每個單獨的電池單元或電池模塊中的每個電池提供的實際輸出電壓會略微不同。這能夠由任何若干因素如制造變化、溫度變化或其它內(nèi)部或外部因素引起。這能夠在電池單元或電池的充電和放電過程中引起問題。在一些系統(tǒng)中，能夠利用電壓檢測電路確定每個電池單元或電池的輸出電壓，并且能夠利用電壓平衡系統(tǒng)來補償輸出電壓的變化。
[0003]考慮串聯(lián)連接的電池單元，其中每個電池單元被設(shè)計成提供3.8V的輸出電壓。電壓檢測電路可以確定電池單元中的其中一個實際上具有3.9V的輸出電壓。常規(guī)的無源電壓平衡系統(tǒng)通常包括電阻器，其消耗來自具有過高輸出電壓的電池單元或電池的電能。在本例中，電能的消耗使得3.9V的輸出電壓下降至3.8V的期望水平。然而，由于電能是利用電阻器消耗的，這能夠?qū)е码姵貑卧拇罅磕芰苛魇Вs短了電池的使用壽命。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本申請公開用于電池和其它電源的基于電感器的有源平衡的方法和裝置。
[0005]在第一實施例中，一種裝置包括LC諧振電路和多個開關(guān)，所述多個開關(guān)經(jīng)配置以選擇性地將不同串聯(lián)連接的電源耦合到LC諧振電路。LC諧振電路包括電感器、電容器和附加開關(guān)。電感器經(jīng)配置以存儲將在兩個或多個電源之間傳輸?shù)哪芰俊８郊娱_關(guān)經(jīng)配置以選擇性地在電感器和電容器之間創(chuàng)建諧振，從而使流過電感器的電流的方向反向。
[0006]在第二實施例中，一種方法包括從至少一個第一電源傳輸能量至電感器。該方法還包括選擇性地在電感器和電容器之間創(chuàng)建諧振，從而使流過電感器的電流的方向反向。該方法進一步包括從電感器傳輸能量至至少一個第二電源。所述至少一個第一電源和至少一個第二電源串聯(lián)連接。
[0007]在第三實施例中，一種系統(tǒng)包括多個串聯(lián)連接的電源和有源平衡電路。有源平衡電路包括LC諧振電路和多個開關(guān)，所述多個開關(guān)經(jīng)配置以選擇性地將不同的電源中的一些耦合到LC諧振電路。LC諧振電路包括電感器、電容器和附加開關(guān)。電感器經(jīng)配置以存儲將在兩個或多個電源之間傳輸?shù)哪芰?。附加開關(guān)經(jīng)配置以選擇性地在電感器和電容器之間創(chuàng)建諧振，從而使流過電感器的電流的方向反向。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]參考附圖描述本發(fā)明的示例性實施例，其中:
[0009]圖1示出根據(jù)本公開的用于電池和其它電源的基于電感器的示例性有源平衡系統(tǒng)；
[0010]圖2A和2B示出根據(jù)本公開的圖1的系統(tǒng)在奇數(shù)至偶數(shù)和偶數(shù)至奇數(shù)能量傳輸期間的示例性操作；
[0011]圖3A-3D示出根據(jù)本公開的圖1的系統(tǒng)在奇數(shù)至奇數(shù)和偶數(shù)至偶數(shù)能量傳輸期間的示例性操作；
[0012]圖4A和4B示出根據(jù)本公開的圖1的系統(tǒng)在包括多個放電電源和多個充電電源的能量傳輸期間的示例性操作；
[0013]圖5和圖6示出根據(jù)本公開的與圖1系統(tǒng)在能量傳輸期間的模擬操作關(guān)聯(lián)的示例性時序圖；以及
[0014]圖7示出根據(jù)本公開的用于電池和其它電源的基于電感器的有源平衡的示例性方法。
【具體實施方式】
[0015]圖1示出根據(jù)本公開的用于電池和其它電源的基于電感器的示例性有源平衡系統(tǒng) 100。
[0016]如圖1所示，系統(tǒng)100包括或耦合到多個串聯(lián)連接的電源102a_102g。每個電源102a-102g表示任何合適的電源，例如單個電池單元。在具體的實施例中，每個電源102a-102g表示具有3.2V額定電壓的單個電池單元。然而，每個電源102a_102g還可表示多個電池單元、電池模塊、多個電池模塊或其它電池單元集合。還可以使用任何其它類型的電源，例如超級電容器、燃料電池以及太陽能電池。還要注意，此處可使用任意數(shù)量的電源。
[0017]多個開關(guān)104a_104h耦合于電源102a_102g。開關(guān)104a_104h被斷開和閉合以通過電感器_電容器(LC)諧振電路106中的電感器在選定的電源102a_102g之間傳輸能量。開關(guān)104a-104h表示任何合適的開關(guān)器件，例如晶體管。在具體的實施例中，開關(guān)104a-104h中的每個表示兩個背對背的MOSFET晶體管，從而通過MOSFET體二極管防止兩個相鄰電池單元的短路。此處還能夠使用不具有體二極管的任何單開關(guān)器件。
[0018]LC諧振電路106在選定的電源102a_102g之間傳輸能量。在本例中，LC諧振電路106包括第一電感器108、第二電感器110和電容器112。能夠在圖1中看到，電感器108的一端連接于開關(guān)104a_104h的第一子集,而電感器108的另一端連接于開關(guān)104a_104h的第二子集。
[0019]每個電感器108-110都包括具有任何合適的電感值的任何合適的電感性結(jié)構(gòu)。電感器Iio的電感值能夠小于(可能更小)電感器108的電感值。在具體的實施例中，電感器108可具有33 μ H的電感值，而電感器110可具有I μ H的電感值。電容器112包括具有任何合適的電容值的任何合適的電容性結(jié)構(gòu)。在具體的實施例中，電容器112可具有IyF的電容值。
[0020]開關(guān)114與電感器110并與電容器112串聯(lián)耦合。開關(guān)114用于選擇性地創(chuàng)建通過電感器Iio和電容器112的電流路徑，從而選擇性地控制電路106中的LC諧振。開關(guān)114表示任何合適的開關(guān)器件，例如至少一個雙向晶體管。在具體的實施例中，開關(guān)114表示兩個背對背的MOSFET晶體管。
[0021]感測電阻器116與電感器108串聯(lián)耦合并耦合到放大器118。電感器108和感測電阻器116還并聯(lián)耦合到電感器110、電容器112和開關(guān)114。感測電阻器116兩端的電壓根據(jù)通過電感器108的電流變化。感測電阻器116包括具有任何合適的電阻值(通常非常小的電阻值)的任何合適的電阻性結(jié)構(gòu)。在具體的實施例中，感測電阻器116可具有0.1 Ω的電阻值。放大器118包括用于放大感測電阻器兩端的信號的任何合適的結(jié)構(gòu)，例如購自Texas Instruments(德州儀器)的LMP8601放大器或其它高共模電壓精密電流感測放大器。
[0022]控制器120控制系統(tǒng)100的整體運行。例如，控制器120可接收來自放大器118的信號。控制器120還可控制開關(guān)104a-104h、114的操作以控制電源102a_102g的充電和放電。控制器120包括用于控制電源的充電和放電的任何合適的結(jié)構(gòu)。例如,控制器120可包括脈寬調(diào)制(PWM)控制器，其產(chǎn)生用于各種開關(guān)的控制信號，其中所述控制信號具有通過使用PWM控制的可變占空比。
[0023]如下面更詳細描述的，能量能夠通過電感器108從一個或更多個電源102a_102g傳輸至一個或更多個其它的電源102a-102g。例如，能量能夠從一個或更多個電源102a-102g放電并存儲在電感器108中，然后該能量能夠被傳輸至一個或更多個其它的電源102a-102g。如有必要，能夠利用在電感器108-110和電容器112之間創(chuàng)建的諧振使流過電感器108的電流的方向反向，允許在任何電源之間傳輸能量。
[0024]以這種方式，系統(tǒng)100提供新型且強健的有源平衡架構(gòu)。能量的直接平衡能夠發(fā)生在電源之間，而不需要能量緩沖器(例如變壓器)。這獲得更高的平衡效率，例如，高至85%的效率或更高。此外，這種有源平衡方法表示極低成本的解決方案，因為其每個通道(電源)使用一個開關(guān)對，并且每個電源集合使用一個更大的電感器(電感器108)。另外，系統(tǒng)100提供更靈活的系統(tǒng)級算法，因為其支持各種各樣的多電源充電/放電算法。
[0025]在圖1的系統(tǒng)100中，能夠?qū)⑵鏀?shù)和偶數(shù)的電源102a_102g區(qū)分開。在這里，“奇數(shù)”和“偶數(shù)”指的是當電源順序編號時，給它們分配的編號。在本例中，電源102a、102c、102e和102g可表示“奇數(shù)”電源，而電源102b、102d和102f可表示“偶數(shù)”電源。使用這種區(qū)分是因為一些能量傳輸涉及電容器112的使用，而其它能量傳輸不涉及它的使用。具體地，能量從奇數(shù)編號的電源傳輸至奇數(shù)編號的電源(“奇數(shù)至奇數(shù)”傳輸)和能量從偶數(shù)編號的電源傳輸至偶數(shù)編號的電源(“偶數(shù)至偶數(shù)”傳輸)涉及電容器112。能量從奇數(shù)編號的電源傳輸至偶數(shù)編號的電源(“奇數(shù)至偶數(shù)”傳輸)和能量從偶數(shù)編號的電源傳輸至奇數(shù)編號的電源(“偶數(shù)至奇數(shù)”傳輸)不涉及電容器112。
[0026]盡管圖1示出用于電池和其它電源的基于電感器的有源平衡系統(tǒng)100的一個示例，但可對圖1做出各種改變。例如，任何合適數(shù)量、類型或配置的電源可在系統(tǒng)100中使用。并且，圖1中的各種部件可按照需要重新設(shè)置，例如將開關(guān)114置于電感器110的另一側(cè)上。進一步地，根據(jù)具體需要，額外的部件可添加到系統(tǒng)100中。例如，InF或其它電容器可耦合在接合奇數(shù)編號的開關(guān)的線和地面之間，而且300pF或其它電容器可耦合在接合偶數(shù)編號的開關(guān)的線和地面之間。另外，盡管示出具體的電路部件，可使用執(zhí)行相同或類似功能(一個或更多個)的其它電路部件。
[0027]圖2A和圖2B示出根據(jù)本公開的圖1的系統(tǒng)100在奇數(shù)至偶數(shù)和偶數(shù)至奇數(shù)能量傳輸期間的示例操作。在該具體示例中，電力從電源102a傳輸至電源102d，實現(xiàn)奇數(shù)至偶數(shù)傳輸。類似的操作可發(fā)生在偶數(shù)至奇數(shù)傳輸期間。在這里，開關(guān)104a-104h的斷開和閉合由控制器120控制。[0028]如圖2A所示，為了將電源102a的能量傳輸出去，兩個開關(guān)104a_104b閉合，同時剩下的開關(guān)104c-104h斷開。這創(chuàng)建了通過電源102a的電流路徑202。另外，開關(guān)114斷開以使電容器112與電流路徑202斷開連接。這使得電流從所連接的電源102a流到電感器108，對電感器108充電。
[0029]如圖2B所示，為了從電感器108傳輸能量至電源102d，兩個開關(guān)104d_104e閉合，同時剩下的開關(guān)104a-104c、104f-104h斷開。這創(chuàng)建了通過電源102d的電流路徑204。還有，開關(guān)114保持斷開。這使得電流從電感器108流至所連接的電源102d，對電源102d充電。注意，圖2A和2B中通過電感器108的電流在相同的方向上流動。
[0030]圖3A-3D示出根據(jù)本公開的圖1的系統(tǒng)100在奇數(shù)至奇數(shù)和偶數(shù)至偶數(shù)能量傳輸期間的示例操作。在該具體示例中，電力從電源102a傳輸至電源102c，實現(xiàn)奇數(shù)至奇數(shù)傳輸。類似的操作可發(fā)生在偶數(shù)至偶數(shù)傳輸期間。在這里，開關(guān)104a-104h的斷開和閉合由控制器120控制。
[0031]如圖3A所示，為了將電源102a的能量傳輸出去，兩個開關(guān)104a_104b閉合，同時剩下的開關(guān)104c-104h斷開。這創(chuàng)建了通過電源102a的電流路徑302。另外，開關(guān)114斷開以將電容器112從電流路徑302中斷開連接。這使得電流從所連接的電源102a流至電感器108，對電感器108充電。
[0032]如圖3B所示，開關(guān)104a_104h的全部都斷開，而開關(guān)114閉合。這使得電流從電感器108流至電容器112，作為電流流動304的部分。電流流動304將存儲在電感器108上的至少一些能量傳輸至電容器112。
[0033]如圖3C所示，開關(guān)104a_104h的全部都保持斷開，而開關(guān)114保持閉合。這使得諧振期間電流從電容器112流至電感器108，作為電流流動306的部分。經(jīng)過半個諧振周期時間之后，圖3B和圖3C中的諧振的組合效果使得流過電感器108的電流的方向反向。
[0034]如圖3D所示，為了從電感器108傳輸能量至電源102c，兩個開關(guān)104c_104d閉合，同時剩下的開關(guān)104a-104b、104e-104h斷開。這創(chuàng)建了通過電源102c的電流路徑308。另夕卜，開關(guān)114斷開。這使得電流從電感器108流至所連接的電源102c，對電源102c充電。然而，該電流以與圖3A中的方向相反的方向流過電感器108。
[0035]注意，盡管圖2A-3D已經(jīng)實現(xiàn)了從單個電源至單個電源的能量傳輸，涉及從多個電源放電和/或多個電源的充電的傳輸也能夠被執(zhí)行。
[0036]圖4A和圖4B示出根據(jù)本公開的圖1的系統(tǒng)100在涉及多個被放電的電源和多個被充電的電源的能量傳輸期間的示例操作。在該具體的示例中，電力從電源102a-102c傳輸至電源102d-102f。在這里，開關(guān)104a-104h的斷開和閉合由控制器120控制。
[0037]如圖4A所示，為了將電源102a_102c的能量傳輸出去，開關(guān)104a、104d閉合，同時剩下的開關(guān)104b-104c、104e-104h斷開。這創(chuàng)建了通過電源102a_102c的電流路徑402。另外，開關(guān)114斷開以將電容器112從電流路徑402中斷開連接。這使得電流從所連接的電源102a-102c流至電感器108，對電感器108充電。
[0038]如圖4B所示，為了從電感器108傳輸能量至電源102d_102f，開關(guān)104d和104g閉合，同時剩下的開關(guān)104a-104c、104e-104f、104h斷開。這創(chuàng)建了通過電源102d-102f的電流路徑404。另外，開關(guān)114保持斷開。這使得電流從電感器108流至所連接的電源102d-102f，對這些電源102d-102f充電。[0039]盡管圖2A-4B示出圖1的系統(tǒng)100在不同能量傳輸期間的示例性操作，但是可對圖2A至圖4B做出各種改變。例如，這些圖示出具體電源之間的傳輸。顯然，其它電源或電源集合之間也可以發(fā)生傳輸。另外，這些操作的不同組合可被執(zhí)行以在電源之間傳輸電力。例如，電力可從單個電源傳輸至多個電源或從多個電源傳輸至單個電源(使用或者不使用電容器112)。另外，注意，在這里示出的實施方式中，電力能夠從奇數(shù)編號的電源傳輸至電感器108，電力也能夠從電感器108傳輸至奇數(shù)編號的電源(因為閉合偶數(shù)編號的電源周圍的開關(guān)將使那些電源短路)。然而，可使用附加的開關(guān)實現(xiàn)從偶數(shù)編號的電源傳輸能量或傳輸能量至偶數(shù)編號的電源，盡管其涉及大量開關(guān)的使用。
[0040]圖5和圖6示出根據(jù)本公開的與圖1的系統(tǒng)100在能量傳輸期間的模擬操作相關(guān)的示例性時序圖。在圖5中，時序圖500與奇數(shù)至偶數(shù)或偶數(shù)至奇數(shù)能量傳輸相關(guān)。在圖6中，時序圖600與奇數(shù)至奇數(shù)或偶數(shù)至偶數(shù)能量傳輸相關(guān)。這些模擬是基于滯環(huán)控制的，其中電感器電流被直接感測。
[0041]如圖5所示，線502表示提供給開關(guān)114的控制信號。該控制信號高周期性地脈沖，但是不在電感器108-110和電容器112之間創(chuàng)建諧振。線504表示提供給與至少一個將被放電的電源相關(guān)的開關(guān)的控制信號。線506表示提供給與至少一個將被充電的電源相關(guān)的開關(guān)的控制信號。在這里能夠看到，當線506變低時線504近似變高，而當線506變高時線504近似變低。
[0042]線508表示通過電感器108的電流。線510-512分別表示通過至少一個放電電源和至少一個充電電源的電流。在這里能夠看到，線504變高且線506變低以傳輸能量至電感器108，而線504變低且線506變高以將電感器108的能量傳輸出去。通過電感器108的電流在至少一個放電電源傳輸能量至電感器108的時間期間增大。通過電感器108的電流在至少一個充電電源接收來自電感器108的能量的時間期間減小。
[0043]如圖6所示，線602表示提供至開關(guān)114的控制信號。線604表示提供至與至少一個將被放電的電源相關(guān)的開關(guān)的控制信號。線606表示提供至與至少一個將被充電的電源相關(guān)的開關(guān)的控制信號。線608表示通過電感器108的電流，并且線610-612分別表示通過至少一個放電電源和至少一個充電電源的電流。另外，線614表示感測電阻器116兩端的電壓。
[0044]在這里能夠看到，線602在線604變低(當電感器108的充電結(jié)束時)和線606變高(當電感器108的放電開始時)之間變高。在這個時間段期間，利用在電感器108-110和電容器112之間創(chuàng)建的諧振使流過電感器108的電流的方向反向。
[0045]盡管圖5和圖6不出與圖1的系統(tǒng)100在能量傳輸期間的模擬操作相關(guān)的時序圖示例，然而可以對圖5和6做出各種改變。例如，這些時序圖僅用于說明，并且這里示出的波形可以根據(jù)給定電路的具體實現(xiàn)方式改變。作為具體的示例，這里示出的信號中的各種脈沖寬度和脈沖高度可以改變。
[0046]圖7示出根據(jù)本公開的用于電池和其它電源的基于電感器的有源平衡的示例性方法700。如圖7所示，在步驟702處，識別至少一個將被充電的電源，在步驟704處，識別至少一個將被放電的電源。這可以包括，例如，控制器120識別具有最高輸出電壓(一個或更多個)的一個或更多個電源102a-102g并識別具有最低輸出電壓(一個或更多個)的一個或更多個電源102a-102g。[0047]在步驟706處，與至少一個被放電的電源相關(guān)的開關(guān)閉合。這可以包括，例如，控制器120閉合在具有最高輸出電壓(一個或更多個)的一個或更多個電源102a-102g周圍的開關(guān)對。在步驟708處，能量從至少一個被放電的電源傳輸至電感器。這可以包括，例如，具有最高輸出電壓(一個或更多個)的一個或更多個電源102a-102g傳輸它們能夠的至少一些至電感器108。在步驟710處，與至少一個被放電的電源相關(guān)的開關(guān)斷開。這終止能量傳輸至電感器108。
[0048]在步驟712處，作出是否需要反向通過電感器的電流路徑的決策。這可以包括，例如，控制器120確定能量傳輸是否涉及奇數(shù)至奇數(shù)或偶數(shù)至偶數(shù)傳輸。如果涉及，在步驟714處，控制開關(guān)閉合以便與電感器創(chuàng)建諧振。這可以包括，例如，控制器120閉合開關(guān)114以創(chuàng)建電感器108-110和電容器112之間的諧振。在步驟716處，這使得流過電感器的電流的方向反向。這可以包括，例如，從電感器108傳輸至少一些能量至電容器112，然后返回至電感器108。在步驟718處，控制開關(guān)斷開。
[0049]在步驟720處，與至少一個被充電的電源相關(guān)的開關(guān)閉合。這可以包括，例如，控制器120閉合在具有最低輸出電壓(一個或更多個)的一個或更多個電源102a-102g周圍的開關(guān)對。在步驟722處，能量從電感器傳輸至至少一個被充電的電源。這可以包括，例如，電感器108將其存儲的能量的至少一些傳輸至具有最低輸出電壓(一個或更多個)的一個或更多個電源102a-102g。在步驟724處，與至少一個被充電的電源相關(guān)的開關(guān)斷開。這終止能量從電感器108傳輸出去。
[0050]以這種方式，方法700支持電源之間的能量直接平衡，而不需要能量緩沖器，其能夠獲得更高的平衡效率。另外，相比于常規(guī)的平衡方法，本方法要求更少的部件來實現(xiàn)，并且能夠利用各種各樣的算法來選擇被充電和放電的電源。
[0051]盡管圖7示出一種用于電池和其它電源的基于電感器的有源平衡的示例性方法700，然而可對圖7做出各種改變。例如，盡管被示出為連續(xù)步驟，但是，圖7中的各種步驟可以重疊、并行發(fā)生、以不同的順序發(fā)生或發(fā)生多次。作為一個具體的示例，方法700可針對電源的不同組合重復(fù)執(zhí)行，直到所有的電源具有基本上等同的輸出電壓。
[0052]注意上述系統(tǒng)100可被用在任何類型的系統(tǒng)中，在其中所述系統(tǒng)中，需要或期望電源的有源平衡。例如，系統(tǒng)100可與電動車輛或混合動力車輛中的電源連用，例如，平衡鋰電子電池或其它類型的電池。使用多個電源的任何其它設(shè)備或系統(tǒng)也可包括系統(tǒng)100。還應(yīng)注意，上文給出的任何具體值(例如電感值、電容值、電阻值和效率)可以表示精確或近似值并與電路的具體實現(xiàn)方式相關(guān)。
[0053]本發(fā)明涉及的領(lǐng)域中的技術(shù)人員將理解對所描述的實例可進行各種修改，并且在所要求保護的本發(fā)明的范圍內(nèi)，許多其它實施例也是可能的。
【權(quán)利要求】
1.一種裝置，包括: LC諧振電路；和 多個開關(guān)，其經(jīng)配置以選擇性地將串聯(lián)連接的不同的電源耦合到所述LC諧振電路； 其中所述LC諧振電路包括: 電感器，其經(jīng)配置以存儲將在兩個或多個所述電源之間傳輸?shù)哪芰浚? 電容器；和 附加開關(guān)，其經(jīng)配置以選擇性地在所述電感器和所述電容器之間創(chuàng)建諧振，以使流過所述電感器的電流的方向反向。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，進一步包括控制器，其經(jīng)配置以控制所述多個開關(guān)和所述附加開關(guān)，從而控制所述兩個或多個電源之間的所述能量的所述傳輸。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中，為了從第一所述電源傳輸所述能量至第二所述電源，所述控制器經(jīng)配置以: 閉合所述多個開關(guān)中的第一對，以從所述第一電源傳輸所述能量至所述電感器； 斷開所述多個開關(guān)中的所述第一對；以及 閉合所述多個開關(guān)中的第二對，以從所述電感器傳輸所述能量至所述第二電源。
4.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中，為了從第一所述電源傳輸所述能量至第二所述電源，所述控制器經(jīng)配置以:` 閉合所述多個開關(guān)中的第一對，以從所述第一電源傳輸所述能量至所述電感器； 斷開所述多個開關(guān)中的所述第一對； 閉合所述附加開關(guān)，以便創(chuàng)建所述諧振并使流過所述電感器的所述電流的所述方向反向； 斷開所述附加開關(guān)；以及 閉合所述多個開關(guān)中的第二對，以從所述電感器傳輸所述能量至所述第二電源。
5.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中，為了在第一組所述電源和第二組所述電源之間傳輸所述能量，所述控制器經(jīng)配置以: 閉合所述多個開關(guān)中的第一對，以從所述第一組電源傳輸所述能量至所述電感器； 斷開所述多個開關(guān)中的所述第一對；以及 閉合所述多個開關(guān)中的第二對，以從所述電感器傳輸所述能量至所述第二組電源。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中: 所述電感器包括第一電感器；并且 所述LC諧振電路進一步包括第二電感器，所述第二電感器與所述第一電感器并聯(lián)耦入口 ο
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中: 所述第一電感器與感測電阻器串聯(lián)稱合； 所述電容器和所述附加開關(guān)與所述第二電感器串聯(lián)耦合；并且所述電容器、所述附加開關(guān)和所述第二電感器與所述第一電感器和所述感測電阻器并聯(lián)耦合。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其中: 所述第一電感器的第一端連接到所述多個開關(guān)的第一子集；并且所述第一電感器的第二端連接到所述多個開關(guān)的第二子集。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中: 所述第一子集只包括奇數(shù)編號的開關(guān)；并且 所述第二子集只包括偶數(shù)編號的開關(guān)。
10.一種方法，包括: 從至少一個第一電源傳輸能量至電感器； 選擇性地在所述電感器和電容器之間創(chuàng)建諧振，以使流過所述電感器的電流的方向反向；以及 從所述電感器傳輸所述能量到至少一個第二電源，所述至少一個第一電源和所述至少一個第二電源串聯(lián)連接。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中: 從所述至少一個第一電源傳輸所述能量至所述電感器包括使用多個開關(guān)中的第一對； 從所述電感器傳輸所述能量至所述至少一個第二電源包括使用所述多個開關(guān)中的第二對；以及 選擇性地在所述電感器和所述電容器之間創(chuàng)建所述諧振包括使用附加開關(guān)。
12.如權(quán)利 要求11所述的方法，其中從所述至少一個第一電源傳輸所述能量至所述電感器和從所述電感器傳輸所述能量至所述至少一個第二電源包括: 閉合所述多個開關(guān)中的所述第一對，以從所述第一電源傳輸所述能量至所述電感器； 斷開所述多個開關(guān)中的所述第一對；以及 閉合所述多個開關(guān)中的所述第二對，以從所述電感器傳輸所述能量至所述第二電源。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中從所述至少一個第一電源傳輸所述能量至所述電感器、選擇性創(chuàng)建所述諧振以及從所述電感器傳輸所述能量至所述至少一個第二電源包括: 閉合所述多個開關(guān)中的所述第一對，以從所述第一電源傳輸所述能量至所述電感器； 斷開所述多個開關(guān)中的所述第一對； 閉合所述附加開關(guān)，以創(chuàng)建所述諧振并使流過所述電感器的所述電流的所述方向反向； 斷開所述附加開關(guān)；以及 閉合所述多個開關(guān)中的所述第二對，以從所述電感器傳輸所述能量至所述第二電源。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其中從所述至少一個第一電源傳輸所述能量至所述電感器和從所述電感器傳輸所述能量至所述至少一個第二電源包括: 閉合所述多個開關(guān)中的所述第一對，以從第一組電源傳輸所述能量至所述電感器； 斷開所述多個開關(guān)中的所述第一對；以及 閉合所述多個開關(guān)中的所述第二對，以從所述電感器傳輸所述能量至第二組電源。
15.一種包括多個串聯(lián)連接的電源和有源平衡電路的系統(tǒng)，所述有源平衡電路包括: LC諧振電路；和 多個開關(guān)，其經(jīng)配置以選擇性地將所述電源中的不同的一些耦合到所述LC諧振電路； 其中所述LC諧振電路包括:電感器，其經(jīng)配置以存儲將在兩個或多個所述電源之間傳輸?shù)哪芰浚? 電容器；和 附加開關(guān)，其經(jīng)配置以選擇性地在所述電感器和所述電容器之間創(chuàng)建諧振，以使流過所述電感器的電流的方向反向。
16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述有源平衡電路進一步包括控制器，所述控制器經(jīng)配置以控制所述多個開關(guān)和所述附加開關(guān)，從而控制所述兩個或多個電源之間的所述能量的所述傳輸。
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，為了從第一所述電源傳輸所述能量至第二所述電源，所述控制器經(jīng)配置以: 閉合所述多個開關(guān)中的第一對，以從所述第一電源傳輸所述能量至所述電感器； 斷開所述多個開關(guān)中的所述第一對；以及 閉合所述多個開關(guān)中的第二對，以從所述電感器傳輸所述能量至所述第二電源。
18.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，為了從第一所述電源傳輸所述能量至第二所述電源，所述控制器經(jīng)配置以: 閉合所述多個開關(guān)中的第一對，以從所述第一電源傳輸所述能量至所述電感器； 斷開所述多個開關(guān)中的所述第一對； 閉合所述附加開關(guān)，以創(chuàng)建所述諧振并使流過所述電感器的所述電流的所述方向反向；` 斷開所述附加開關(guān)；以及 閉合所述多個開關(guān)中的第二對，以從所述電感器傳輸所述能量至所述第二電源。
19.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，為了在第一組所述電源和第二組所述電源之間傳輸所述能量，所述控制器經(jīng)配置以: 閉合所述多個開關(guān)中的第一對，以從所述第一組電源傳輸所述能量至所述電感器； 斷開所述多個開關(guān)中的所述第一對；以及 閉合所述多個開關(guān)中的第二對，以從所述電感器傳輸所述能量至所述第二組電源。
20.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中: 所述電感器包括第一電感器； 所述LC諧振電路進一步包括感測電阻器和第二電感器； 所述第一電感器與所述感測電阻器串聯(lián)耦合； 所述電容器和所述附加開關(guān)與所述第二電感器串聯(lián)耦合；并且所述電容器、所述附加開關(guān)和所述第二電感器與所述第一電感器和所述感測電阻器并聯(lián)耦合。
【文檔編號】H02J7/04GK103875156SQ201280050359
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月12日
【發(fā)明者】Q·劉 申請人:德克薩斯儀器股份有限公司