使用lc諧振的電池單體平衡系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種使用LC諧振的電池單體平衡系統(tǒng)和方法。本發(fā)明包括：驅(qū)動(dòng)單元，所述驅(qū)動(dòng)單元包括串聯(lián)連接的一個(gè)或多個(gè)電池單體、用于執(zhí)行諧振操作的諧振模塊以及被提供以便允許存儲(chǔ)在所述諧振模塊中的電荷被轉(zhuǎn)移到所述一個(gè)或多個(gè)電池單體中的每一個(gè)的開關(guān)單元；以及控制單元，所述控制單元用于根據(jù)所述一個(gè)或多個(gè)電池單體中的每一個(gè)的電壓狀態(tài)來(lái)測(cè)量所述諧振模塊的諧振周期，并且通過(guò)根據(jù)所測(cè)量的諧振周期來(lái)控制所述開關(guān)單元的接通/斷開操作而將在所述諧振模塊中充電的電荷轉(zhuǎn)移到所述一個(gè)或多個(gè)電池單體中的每一個(gè)。
【專利說(shuō)明】
使用LC諧振的電池單體平衡系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ] 本申請(qǐng)要求于2014年10月8日在KIPO提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)N0.10-2014-0135548的優(yōu)先權(quán)，其公開內(nèi)容通過(guò)引用被整體地并入本文中。
[0002]本發(fā)明涉及一種使用LC諧振的電池單體平衡系統(tǒng)和方法，并且更具體地，涉及一種這樣的使用LC諧振的電池單體平衡系統(tǒng)和方法，S卩，其使用LC諧振在一個(gè)或多個(gè)電池單體之間轉(zhuǎn)移電荷以維持能量平衡并且在驅(qū)動(dòng)波形被產(chǎn)生時(shí)測(cè)量LC諧振周期以即使當(dāng)在電感器或電容器中存在偏差時(shí)也保持能量平衡，并且具體地，執(zhí)行零電壓開關(guān)操作以使電路的功率損失最小化。
【背景技術(shù)】
[0003]通常，當(dāng)單體(電池單體)的兩端之間的電壓超過(guò)預(yù)定值時(shí)，存在爆炸的風(fēng)險(xiǎn)并且當(dāng)電壓下降至預(yù)定值以下時(shí)，可能在電池單體中導(dǎo)致?lián)p壞。具體地，因?yàn)榛旌蟿?dòng)力車輛或筆記本計(jì)算機(jī)要求相對(duì)大量的電力供應(yīng)，所以當(dāng)使用電池單體來(lái)供應(yīng)電力時(shí)，需要為此使用電池單體串聯(lián)連接的電池模塊(電池組)。然而，當(dāng)使用這樣的電池模塊時(shí)，可能由于個(gè)別電池單體的性能偏差而導(dǎo)致電壓的不平衡。
[0004]另外，當(dāng)電池模塊被充電時(shí)，如果電池模塊中的一個(gè)電池單體早于其它電池單體達(dá)到上限電壓，則不再對(duì)該電池模塊進(jìn)行充電。因此，充電是在其它電池單體未被充分地充電的狀態(tài)下完成的。在這種情況下，電池模塊的充電容量未達(dá)到額定充電容量。
[0005]同時(shí)，當(dāng)電池模塊被放電時(shí)，如果電池模塊中的一個(gè)電池單體早于其它電池單體達(dá)到下限電壓，則不再能夠使用該電池模塊。因此，電池模塊的使用時(shí)間相應(yīng)地縮短。
[0006]另外，在使用鋰離子電池組的車輛的電機(jī)的負(fù)載中要求的電壓是高的(高達(dá)400V)，使得多個(gè)電池單體(90至100個(gè))串聯(lián)連接以獲得高電壓。在這種情況下，因?yàn)樵诙鄠€(gè)電池單體的生產(chǎn)偏差或操作溫度偏差方面存在差異，所以可能導(dǎo)致單體之間的電壓的不平衡并因此可用容量和電力可能減小，以及可以使電池單體的老化加速。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]技術(shù)問(wèn)題
[0008]已經(jīng)努力做出本發(fā)明來(lái)提供這樣的使用LC諧振的電池單體平衡系統(tǒng)和方法，SP，其使用LC諧振在一個(gè)或多個(gè)電池單體之間轉(zhuǎn)移電荷以保持能量平衡并且在驅(qū)動(dòng)波形被產(chǎn)生時(shí)測(cè)量LC諧振周期以即使當(dāng)在電感器或電容器中存在偏差時(shí)也保持能量平衡，并且具體地，執(zhí)行零電壓開關(guān)操作以使電路的功率損失最小化。
[0009]技術(shù)方案
[0010]本發(fā)明的示例性實(shí)施例提供使用LC諧振的電池單體平衡系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:驅(qū)動(dòng)單元，所述驅(qū)動(dòng)單元包括串聯(lián)連接的一個(gè)或多個(gè)電池單體、執(zhí)行諧振操作的諧振模塊以及將存儲(chǔ)在諧振模塊中的電荷轉(zhuǎn)移到一個(gè)或多個(gè)電池單體的開關(guān)單元；以及控制單元，所述控制單元依照一個(gè)或多個(gè)電池單體中的每一個(gè)的電壓狀態(tài)來(lái)測(cè)量諧振模塊的諧振周期，并且依照所測(cè)量的諧振周期來(lái)控制開關(guān)單元被接通或者斷開以將在諧振模塊中充電的電荷轉(zhuǎn)移到一個(gè)或多個(gè)電池單體。
[0011 ]根據(jù)本示例性實(shí)施方式，開關(guān)單元可以包括:第一開關(guān)，所述第一開關(guān)包括連接在一個(gè)或多個(gè)電池單體的每個(gè)端子與第一公共節(jié)點(diǎn)之間的一個(gè)或多個(gè)開關(guān);第二開關(guān)，所述第二開關(guān)包括連接在一個(gè)或多個(gè)電池單體的每個(gè)端子與第二公共節(jié)點(diǎn)之間的一個(gè)或多個(gè)開關(guān)；以及轉(zhuǎn)換開關(guān)，所述轉(zhuǎn)換開關(guān)連接在第一公共節(jié)點(diǎn)與第二公共節(jié)點(diǎn)之間。
[0012]根據(jù)本示例性實(shí)施例，第一開關(guān)、第二開關(guān)以及轉(zhuǎn)換開關(guān)可以由單刀單擲(SPST)開關(guān)加以配置。
[0013]根據(jù)本示例性實(shí)施例，第一開關(guān)、第二開關(guān)以及轉(zhuǎn)換開關(guān)中的每一個(gè)可以由一對(duì)MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)加以配置。
[0014]根據(jù)本示例性實(shí)施例，當(dāng)在諧振模塊中的電容器處于釋放模式的狀態(tài)下，剩余電荷保持在電容器中時(shí)，控制單元可以使轉(zhuǎn)換開關(guān)接通以形成LC諧振電路并且使諧振模塊的電壓極性反轉(zhuǎn)。
[0015]根據(jù)本示例性實(shí)施例，控制單元可以執(zhí)行在與諧振模塊的半個(gè)周期對(duì)應(yīng)的時(shí)間處控制開關(guān)單元的接通/斷開操作的零電流開關(guān)操作。
[0016]根據(jù)本示例性實(shí)施例，位于第一公共節(jié)點(diǎn)的最后端處的第一開關(guān)以及轉(zhuǎn)換開關(guān)可以被施加有由單獨(dú)的自舉電路所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)電壓，并且除位于第一公共節(jié)點(diǎn)的最后端處的第一開關(guān)以及轉(zhuǎn)換開關(guān)以外的剩余開關(guān)可以被施加有來(lái)自相鄰電池單體的驅(qū)動(dòng)電壓。
[0017]根據(jù)本示例性實(shí)施例，控制單元可以包括:電壓測(cè)量單元，所述電壓測(cè)量單元測(cè)量一個(gè)或多個(gè)電池單體的電壓；峰值檢測(cè)單元，所述峰值檢測(cè)單元根據(jù)被包括在諧振模塊中的諧振電容器的電壓波形峰值來(lái)檢測(cè)諧振周期；中央控制單元，所述中央控制單元從電壓測(cè)量單元和峰值檢測(cè)單元接收電壓測(cè)量結(jié)果和諧振周期檢測(cè)結(jié)果并且然后確定是源模塊(source module)還是匯點(diǎn)模塊(sink module);以及開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生單元，所述開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生單元依照確定結(jié)果產(chǎn)生用于使開關(guān)單元接通或者斷開的信號(hào)并且將該信號(hào)輸出到驅(qū)動(dòng)單元。
[0018]根據(jù)本示例性實(shí)施例，控制單元可以基于電荷被從一對(duì)電池單體轉(zhuǎn)移到另一對(duì)電池單體的雙電荷轉(zhuǎn)移模式以及電荷被從一個(gè)電池單體轉(zhuǎn)移到另一電池單體的單電荷轉(zhuǎn)移模式來(lái)將在諧振模塊中充電的電荷轉(zhuǎn)移到一個(gè)或多個(gè)電池單體。
[0019]根據(jù)本示例性實(shí)施例，在雙電荷轉(zhuǎn)移模式下，控制單元可以連接第一源單體(source cel I)和諧振模塊以在正方向上對(duì)諧振模塊進(jìn)行充電并且連接諧振模塊和第一匯點(diǎn)單體(sink cell)以在正方向上對(duì)諧振模塊進(jìn)行放電，并且控制單元可以連接第二源單體和諧振模塊以在負(fù)方向上對(duì)諧振模塊進(jìn)行充電并且連接諧振模塊和第二匯點(diǎn)單體以在正方向上對(duì)諧振模塊進(jìn)行放電，從而防止諧振模塊的電壓值收斂于電池單體的電壓值。
[0020]根據(jù)本示例性實(shí)施例，在單電荷轉(zhuǎn)移模式下，控制單元連接第一源單體和諧振模塊以對(duì)諧振模塊進(jìn)行充電并且連接諧振模塊和第一匯點(diǎn)單體以對(duì)諧振模塊進(jìn)行放電，然后使轉(zhuǎn)換開關(guān)接通以使諧振模塊的電壓極性反轉(zhuǎn)，或者控制單元連接第一源單體和諧振模塊以對(duì)諧振模塊進(jìn)行充電并且使轉(zhuǎn)換開關(guān)接通以使諧振模塊的電壓極性反轉(zhuǎn)，然后連接諧振模塊和第一匯點(diǎn)單體以對(duì)諧振模塊進(jìn)行放電。
[0021]本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例提供使用LC諧振的電池單體平衡方法，所述方法包括:串聯(lián)連接一個(gè)或多個(gè)電池單體并且連接執(zhí)行諧振操作的諧振模塊以及開關(guān)單元;測(cè)量經(jīng)連接的一個(gè)或多個(gè)電池單體中的每一個(gè)的電壓狀態(tài)并且依照該電壓狀態(tài)來(lái)測(cè)量諧振模塊的諧振周期；以及控制經(jīng)連接的開關(guān)單元的接通/斷開操作以將在諧振模塊中充電的電荷轉(zhuǎn)移到一個(gè)或多個(gè)電池單體中的每一個(gè)。
[0022]根據(jù)本示例性實(shí)施方式，所述連接可以包括:在一個(gè)或多個(gè)電池單體的每個(gè)端子與第一公共節(jié)點(diǎn)之間連接一個(gè)或多個(gè)第一開關(guān);在一個(gè)或多個(gè)電池單體的每個(gè)端子與第二公共節(jié)點(diǎn)之間連接一個(gè)或多個(gè)第二開關(guān)單元；以及在第一公共節(jié)點(diǎn)與第二公共節(jié)點(diǎn)之間連接轉(zhuǎn)換開關(guān)。
[0023]根據(jù)本示例性實(shí)施例，所述連接可以包括通過(guò)一對(duì)M0SFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)來(lái)配置第一開關(guān)、第二開關(guān)以及轉(zhuǎn)換開關(guān)中的每一個(gè)。
[0024]根據(jù)本示例性實(shí)施例，所述轉(zhuǎn)移可以包括當(dāng)在諧振模塊中的電容器處于釋放模式的狀態(tài)下，剩余電荷保持在電容器中時(shí)，使轉(zhuǎn)換開關(guān)接通以形成LC諧振電路并且使諧振模塊的電壓極性反轉(zhuǎn)。
[0025]根據(jù)本示例性實(shí)施例，所述轉(zhuǎn)移可以包括執(zhí)行在與諧振模塊的半個(gè)周期對(duì)應(yīng)的時(shí)間處控制開關(guān)單元的接通/斷開操作的零電流開關(guān)操作。
[0026]根據(jù)本示例性實(shí)施例，所述連接可以包括將位于第一公共節(jié)點(diǎn)的最后端處的第一開關(guān)以及轉(zhuǎn)換開關(guān)連接到單獨(dú)的自舉電路以被施加有由該單獨(dú)的自舉電路所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)電壓，并且將除位于第一公共節(jié)點(diǎn)的最后端處的第一開關(guān)以及轉(zhuǎn)換開關(guān)以外的剩余開關(guān)連接到相鄰電池單體以被施加有來(lái)自相鄰電池單體的驅(qū)動(dòng)電壓。
[0027]根據(jù)本示例性實(shí)施例，所述轉(zhuǎn)移可以包括:測(cè)量一個(gè)或多個(gè)電池單體的電壓;根據(jù)被包括在諧振模塊中的諧振電容器的電壓波形峰值來(lái)檢測(cè)諧振周期;在從電壓測(cè)量單元和峰值檢測(cè)單元接收到電壓測(cè)量結(jié)果和諧振周期檢測(cè)結(jié)果之后確定是源模塊還是匯點(diǎn)模塊；以及依照確定結(jié)果產(chǎn)生用于使開關(guān)單元接通或者斷開的信號(hào)并且將該信號(hào)輸出到驅(qū)動(dòng)單
J L ο
[0028]根據(jù)本示例性實(shí)施例，所述轉(zhuǎn)移可以包括:基于電荷被從一對(duì)電池單體轉(zhuǎn)移到另一對(duì)電池單體的雙電荷轉(zhuǎn)移模式以及電荷被從一個(gè)電池單體轉(zhuǎn)移到另一電池單體的單電荷轉(zhuǎn)移模式來(lái)將在諧振模塊中充電的電荷轉(zhuǎn)移到一個(gè)或多個(gè)電池單體。
[0029]根據(jù)本示例性實(shí)施例，所述轉(zhuǎn)移可以包括:允許控制單元連接第一源單體和諧振模塊以在正方向上對(duì)諧振模塊進(jìn)行充電并且連接諧振模塊和第一匯點(diǎn)單體以在正方向上對(duì)諧振模塊進(jìn)行放電，并且允許控制單元連接第二源單體和諧振模塊以在負(fù)方向上對(duì)諧振模塊進(jìn)行充電并且連接諧振模塊和第二匯點(diǎn)單體以在正方向上對(duì)諧振模塊進(jìn)行放電，從而防止諧振模塊的電壓值收斂于電池單體的電壓值。
[0030]根據(jù)本示例性實(shí)施例，所述轉(zhuǎn)移可以包括:允許控制單元連接第一源單體和諧振模塊以對(duì)諧振模塊進(jìn)行充電并且連接諧振模塊和第一匯點(diǎn)單體以對(duì)諧振模塊進(jìn)行放電，然后使轉(zhuǎn)換開關(guān)接通以使諧振模塊的電壓極性反轉(zhuǎn)，并且允許控制單元連接第一源單體和諧振模塊以對(duì)諧振模塊進(jìn)行充電并且使轉(zhuǎn)換開關(guān)接通以使諧振模塊的電壓極性反轉(zhuǎn)，然后連接諧振模塊和第一匯點(diǎn)單體以對(duì)諧振模塊進(jìn)行放電。
[0031]有益效果
[0032]根據(jù)本發(fā)明，測(cè)量了在LC諧振模塊中產(chǎn)生的波形的諧振周期，使得即使在電感器或電容器中存在偏差也可以依照諧振周期來(lái)控制開關(guān)，以均勻地轉(zhuǎn)移電荷，從而保持能量平衡。
[0033]另外，根據(jù)本發(fā)明，執(zhí)行了零電壓開關(guān)操作，以使開關(guān)的加熱最小化，從而減少在元件中產(chǎn)生的熱并且顯著地提高該元件的壽命。
[0034]此外，根據(jù)本發(fā)明，允許一個(gè)或多個(gè)電池單體之間的能量交換，使得通過(guò)硬開關(guān)的損失被最小化并且能量被從具有高能量的電池單體傳送到具有低能量的電池單體，從而提高電池性能。
【附圖說(shuō)明】
[0035]圖1是示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的使用LC諧振的電池單體平衡系統(tǒng)100的配置的框圖。
[0036]圖2是更具體地圖示圖1中所圖示的驅(qū)動(dòng)單元110的配置的視圖。
[0037]圖3和圖4是更具體地圖示圖1中所圖示的開關(guān)單元113被施加有驅(qū)動(dòng)電壓的狀態(tài)的視圖。
[0038]圖5和圖6是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的使用LC諧振的電池單體平衡系統(tǒng)100的電荷轉(zhuǎn)移過(guò)程的視圖。
[0039]圖7是圖示諧振模塊112的電壓值隨著電池單體111的電壓值收斂的狀態(tài)的視圖。
[0040]圖8和圖9是圖示根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的在控制單元120中測(cè)量諧振模塊112的諧振周期的方法的視圖。
[0041]圖10是示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的使用LC諧振的電池單體平衡系統(tǒng)100的電荷轉(zhuǎn)移方法當(dāng)中的雙電荷轉(zhuǎn)移模式的正收集步驟的視圖。
[0042]圖11是示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的使用LC諧振的電池單體平衡系統(tǒng)100的電荷轉(zhuǎn)移方法當(dāng)中的雙電荷轉(zhuǎn)移模式的正釋放步驟的視圖。
[0043]圖12是示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的使用LC諧振的電池單體平衡系統(tǒng)100的電荷轉(zhuǎn)移方法當(dāng)中的雙電荷轉(zhuǎn)移模式的負(fù)收集步驟的視圖。
[0044]圖13是示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的使用LC諧振的電池單體平衡系統(tǒng)100的電荷轉(zhuǎn)移方法當(dāng)中的雙電荷轉(zhuǎn)移模式的負(fù)釋放步驟的視圖。
[0045]圖14是示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的諧振模塊112的雙電荷轉(zhuǎn)移模式下的操作波形的視圖。
[0046]圖15至圖17是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的使用LC諧振的電池單體平衡系統(tǒng)100的電荷轉(zhuǎn)移方法當(dāng)中的單電荷轉(zhuǎn)移模式的視圖。
[0047]圖18是示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的諧振模塊112在圖15至圖17中所圖示的單電荷轉(zhuǎn)移模式下操作的操作波形的視圖。
[0048]圖19至圖21是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的使用LC諧振的電池單體平衡系統(tǒng)100的單電荷轉(zhuǎn)移模式的視圖。
[0049]圖22是示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的諧振模塊112在圖19至圖21中所圖示的單電荷轉(zhuǎn)移模式下操作的操作波形的視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0050]在下文中，為了更好地理解本發(fā)明將建議優(yōu)選實(shí)施例。然而，以下實(shí)施例是僅為了更好地理解本發(fā)明而提供的，并因此本發(fā)明不限于此。
[0051]圖1是示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的使用LC諧振的電池單體平衡系統(tǒng)100的配置的框圖，圖2是更具體地圖示圖1中所圖示的驅(qū)動(dòng)單元110的配置的視圖，并且圖3和圖4是更具體地圖示圖1中所圖示的開關(guān)單元113被施加有驅(qū)動(dòng)電壓的狀態(tài)的視圖。
[0052]參考圖1至圖4，根據(jù)本發(fā)明的使用LC諧振的電池單體平衡系統(tǒng)100包括驅(qū)動(dòng)單元110和控制單元120。
[0053]首先，驅(qū)動(dòng)單元110包括串聯(lián)連接的一個(gè)或多個(gè)電池單體111、執(zhí)行諧振操作的諧振模塊112以及將存儲(chǔ)在諧振模塊中的電荷轉(zhuǎn)移到一個(gè)或多個(gè)電池單體111的開關(guān)單元113，并且還包括電阻器118。
[0054]一個(gè)或多個(gè)電池單體111在電池模塊中串聯(lián)連接，并且所述多個(gè)電池單體111串聯(lián)連接以配置高電壓電池組。
[0055]諧振模塊112包括串聯(lián)連接的電感器Ls和電容器Cs并且諧振模塊112使用已知的現(xiàn)有技術(shù)，所以將省略其詳細(xì)描述。
[0056]開關(guān)單元113形成供應(yīng)路徑，所述供應(yīng)路徑將存儲(chǔ)在上面描述的諧振模塊中的電荷傳送到一個(gè)或多個(gè)電池單體111中的每一個(gè)，從具有相對(duì)高電荷量的電池單體收集電荷，并且將電荷供應(yīng)給具有相對(duì)低電荷量的電池單體。
[0057]在這種情況下，在驅(qū)動(dòng)單元110中，一個(gè)或多個(gè)電池單體111通過(guò)第一公共節(jié)點(diǎn)114a和第二公共節(jié)點(diǎn)114b連接到諧振模塊112，并且更具體地，第一公共節(jié)點(diǎn)114a連接到從與諧振模塊112的電容器Cs相鄰的位置開始串聯(lián)連接的電池單體111當(dāng)中的位于最后端處的電池單體111的一個(gè)端子。另外，第二公共節(jié)點(diǎn)114b連接到從與諧振模塊112的電感器Ls相鄰的位置開始串聯(lián)連接的電池單體111當(dāng)中的位于最后端處的電池單體111的另一個(gè)端子。
[0058]具體地說(shuō)，參考圖2，假定了在串聯(lián)連接的一個(gè)或多個(gè)電池單體111的前端處的電池單體111是Ml并且在最后端處的電池單體是Mn。
[0059]應(yīng)當(dāng)理解，第一公共節(jié)點(diǎn)114a通過(guò)開關(guān)SWl連接到電池單體Ml的一個(gè)端子，第一公共節(jié)點(diǎn)114a通過(guò)開關(guān)SW3連接到電池單體M3的一個(gè)端子，并且第一公共節(jié)點(diǎn)114a通過(guò)開關(guān)SW5連接到電池單體M5的一個(gè)端子。
[0060]也就是說(shuō)，第一公共節(jié)點(diǎn)114a以及諸如M1、M3和M5的奇數(shù)電池單體的一個(gè)端子連接到諸如SWl、SW3和SW5的奇數(shù)開關(guān)，并且具體地，最后電池單體Mn的另一個(gè)端子連接到第一公共節(jié)點(diǎn)114a并且開關(guān)在這種情況下是SWn+1。
[0061]另外，第二公共節(jié)點(diǎn)114b通過(guò)開關(guān)SW2連接到電池單體施的另一個(gè)端子并且第二公共節(jié)點(diǎn)114b通過(guò)開關(guān)SW4連接到電池單體M3的另一個(gè)端子。
[0062]也就是說(shuō)，第二公共節(jié)點(diǎn)114b以及諸如M2、M4和M6的偶數(shù)電池單體的一個(gè)端子分別連接到諸如SW2、SW4和SW6的偶數(shù)開關(guān)，并且具體地，最后電池單體1的一個(gè)端子連接到第二公共節(jié)點(diǎn)114b并且開關(guān)在這種情況下是SWn。
[0063]在一個(gè)示例性實(shí)施例中，包括在驅(qū)動(dòng)單元110中的開關(guān)單元113可以是單刀單擲(SPST)開關(guān)。
[0064]另外，這樣的開關(guān)單元113可以由一對(duì)MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)加以配置。
[0065]為了驅(qū)動(dòng)包括在驅(qū)動(dòng)單元110中的開關(guān)單元113，需要對(duì)其施加驅(qū)動(dòng)電壓，將在下面參考圖3和圖4對(duì)此進(jìn)行更詳細(xì)的描述。
[0066]電阻器118被設(shè)置在電池單體111與開關(guān)單元113之間并且用作保險(xiǎn)絲以防止過(guò)載電流由于損壞或擊穿的開關(guān)單元113而在電路中流動(dòng)。
[0067]參考圖3和圖4，除位于第一公共節(jié)點(diǎn)114a的最后端處的開關(guān)SWn+Ι以外的開關(guān)以及轉(zhuǎn)換開關(guān)113a被施加有來(lái)自相鄰電池單體模塊的驅(qū)動(dòng)電壓，以便被施加有10至15v的柵極驅(qū)動(dòng)電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)MOSFET。
[0068]也就是說(shuō)，這些電池單體中的每一個(gè)的電壓可以依照該電池單體的充電/放電狀態(tài)迅速地改變，使得二極管和電容器被用來(lái)形成穩(wěn)定電力并且可以提供調(diào)節(jié)器115以形成適于驅(qū)動(dòng)MOSFET的電壓。因此，驅(qū)動(dòng)單元110向高側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)器116傳送從將在下面描述的控制單元120傳送的控制信號(hào)并且高側(cè)驅(qū)動(dòng)器116依照該控制信號(hào)來(lái)控制M0SFET。
[0069]相比之下，參考圖4，轉(zhuǎn)換開關(guān)113a以及位于第一公共節(jié)點(diǎn)114a的最后端處的開關(guān)SWn+1被施加有由要驅(qū)動(dòng)的單獨(dú)的自舉(boot strap)電路117所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)電壓，并且自舉電路117包括電容器Cb和二極管Db。
[0070]當(dāng)在電容器Cs中充電電荷時(shí)，也在電容器Cb中充電電荷并且在電容器Cb中充電的電荷被轉(zhuǎn)移到位于第一公共節(jié)點(diǎn)114a的最后端處的開關(guān)SWn+i以及轉(zhuǎn)換開關(guān)113a。
[0071]同時(shí)，轉(zhuǎn)換開關(guān)113a可以是指電荷反轉(zhuǎn)開關(guān)并且具體地，使諧振模塊112的電容器的電壓的極性反轉(zhuǎn)，將參考圖5至圖7對(duì)此進(jìn)行更詳細(xì)的描述。
[0072]圖5和圖6是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的使用LC諧振的電池單體平衡系統(tǒng)100的電荷轉(zhuǎn)移過(guò)程的視圖。
[0073]參考圖5和圖6，在諧振模塊112的電容器CS為空的狀態(tài)下，當(dāng)開關(guān)單元113被接通以將諧振模塊112連接到源單體(在一個(gè)或多個(gè)電池單體111中的每一個(gè)的電荷均衡過(guò)程期間丟失電荷的電池單體)時(shí)，電流從源單體流入諧振模塊112的電容器并且該電容器的電壓可以增加直到為源單體的電壓的兩倍(在這種情況下，諧振模塊112處于收集模式)。當(dāng)在電容器被最大限度地充電的狀態(tài)下，開關(guān)單元113連接到匯點(diǎn)單體(在一個(gè)或多個(gè)電池單體111中的每一個(gè)的電荷均衡過(guò)程期間獲得電荷的電池單體)時(shí)，電容器的電壓減小至零(在這種情況下，諧振模塊112處于釋放模式)。
[0074]通過(guò)重復(fù)地執(zhí)行收集模式和釋放模式，電荷被從源單體轉(zhuǎn)移到匯點(diǎn)單體。
[0075]同時(shí)，電容器的電壓由于在使用LC諧振的電池單體平衡系統(tǒng)100中剩下的電阻分量而不完全為零并且剩余電荷保持。當(dāng)在這種狀態(tài)下重復(fù)地執(zhí)行收集模式和釋放模式時(shí)，通過(guò)電容器的剩余電荷的電壓值收斂于電池單體111，使得作為結(jié)果開關(guān)單元113可能不正常地操作。將在下面參考圖7對(duì)該操作進(jìn)行描述。
[0076]圖7是圖示諧振模塊112的電壓值收斂于電池單體111的電壓值的狀態(tài)的視圖。
[0077]參考圖7，注意的是，當(dāng)在諧振模塊112中重復(fù)收集模式和釋放模式時(shí)，諧振模塊112的電壓值Vcs收斂以示出與電池單體111的電壓值相同的方面。這意味著諧振電流不正常地流動(dòng)，使得電池單體平衡未被令人滿意地維持。
[0078]因此，當(dāng)諧振模塊112的電容器處于釋放模式并且預(yù)定量或更多的剩余電荷保持在電容器中使得存在正電壓時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)換開關(guān)113a由將在下面描述的控制單元120控制以被接通。因此，形成了 LC諧振電路，使得電容器的電壓極性從正⑴改變?yōu)樨?fù)(_)。當(dāng)在這種狀態(tài)下對(duì)電容器進(jìn)行充電時(shí)，防止了電容器的電壓值收斂于電池單體111的電壓值。
[0079]同時(shí)，將在下面參考圖15至圖21更詳細(xì)地描述轉(zhuǎn)換開關(guān)113a的操作。
[0080]接下來(lái)，控制單元120包括電壓測(cè)量單元121、峰值檢測(cè)單元122、中央控制單元123以及開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生單元124。
[0081]首先，電壓測(cè)量單元121測(cè)量一個(gè)或多個(gè)電池單體111的電壓并且將測(cè)量結(jié)果傳送到將在下面描述的中央控制單元123。
[0082]峰值檢測(cè)單元122根據(jù)包括在諧振模塊112中的諧振電容器Cs的電壓波形的峰值來(lái)檢測(cè)諧振周期并且將所檢測(cè)到的諧振周期輸入至中央控制單元123，將參考圖8和圖9對(duì)此進(jìn)行描述。
[0083]圖8和圖9是圖示根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的在控制單元120中測(cè)量諧振模塊112的諧振周期的方法的視圖。
[0084]參考圖8和圖9，當(dāng)多個(gè)開關(guān)當(dāng)中的任意開關(guān)SW被接通以使一個(gè)或多個(gè)電池單體111和諧振模塊112彼此諧振時(shí)，能夠觀看到諧振電容器Cs的電壓波形Vcs以及諧振電感器Ls的電流波形Ils。峰值檢測(cè)單元122測(cè)量產(chǎn)生諧振電容器Cs的電壓波形Vcs的峰值的時(shí)間tpeakl、tpeak2或tpeak3以測(cè)量諧振周期T，并且重復(fù)該測(cè)量以減小測(cè)量誤差。
[0085]因此，即使諧振模塊112的Cs和Ls的值取決于諸如一個(gè)或多個(gè)電池單體111的過(guò)程偏差或溫度改變的改變而變化，也可以通過(guò)重復(fù)測(cè)量執(zhí)行零電壓開關(guān)操作而沒有導(dǎo)致任何問(wèn)題。
[0086]中央控制單元123從電壓測(cè)量單元121和峰值檢測(cè)單元122周期性地接收電壓測(cè)量結(jié)果和諧振周期檢測(cè)結(jié)果，然后確定電池單體111是源單體還是匯點(diǎn)單體并且將確定結(jié)果傳送到將在下面描述的開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生單元124。
[0087]開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生單元124基于從中央控制單元123傳送的確定結(jié)果依照諧振模塊112的諧振周期來(lái)向驅(qū)動(dòng)單元110輸出控制開關(guān)單元113的每個(gè)開關(guān)的控制信號(hào)。
[0088]將在下面依次描述這些過(guò)程。
[0089]首先，當(dāng)電壓測(cè)量單元121測(cè)量電池單體111的電壓并且連續(xù)地將測(cè)量結(jié)果傳送到中央控制單元123時(shí)，中央控制單元123基于測(cè)量結(jié)果來(lái)確定電池單體111是源模塊還是匯點(diǎn)模塊。
[0090]接下來(lái)，峰值檢測(cè)單元122通過(guò)開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生單元124將任意電池單體111連接到諧振模塊112以使電池單體111和諧振模塊112彼此諧振來(lái)檢測(cè)諧振模塊112的Cs電壓的峰值，測(cè)量諧振周期，并且將所測(cè)量的諧振周期傳送到中央控制單元123。
[0091]接下來(lái)，中央控制單元123將測(cè)量的諧振周期結(jié)果與確定電池單體111是源模塊還是匯點(diǎn)模塊的結(jié)果一起傳送到開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生單元124，并且開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生單元124基于用于執(zhí)行電荷均衡過(guò)程的接收信息來(lái)產(chǎn)生用于控制驅(qū)動(dòng)單元110的開關(guān)單元113的控制信號(hào)并且將該控制信號(hào)傳送到驅(qū)動(dòng)單元110。
[0092]在一個(gè)示例性實(shí)施例中，控制單元120執(zhí)行在與諧振模塊112的諧振周期的半個(gè)周期對(duì)應(yīng)的時(shí)間處控制開關(guān)單元113的接通/斷開操作的零電流開關(guān)操作以使在開關(guān)單元113的開關(guān)操作時(shí)產(chǎn)生的熱最小化，從而減少在開關(guān)元件中產(chǎn)生的熱并且使其壽命最大化。
[0093]接下來(lái)，將參考圖10至圖14描述根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的使用LC諧振的電池單體平衡系統(tǒng)100的電荷轉(zhuǎn)移方法當(dāng)中的雙電荷轉(zhuǎn)移模式的操作，并且將參考圖15至圖21描述根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的使用LC諧振的電池單體平衡系統(tǒng)100的單電荷轉(zhuǎn)移模式的操作。
[0094]根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的使用LC諧振的電池單體平衡系統(tǒng)100的控制單元120基于單電荷轉(zhuǎn)移模式和雙電荷轉(zhuǎn)移模式將在諧振模塊112中充電的電荷轉(zhuǎn)移到電池單體 Illo
[0095]圖10是示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的使用LC諧振的電池單體平衡系統(tǒng)100的電荷轉(zhuǎn)移方法當(dāng)中的雙電荷轉(zhuǎn)移模式的正收集步驟的視圖，圖11是示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的使用LC諧振的電池單體平衡系統(tǒng)100的電荷轉(zhuǎn)移方法當(dāng)中的雙電荷轉(zhuǎn)移模式的正釋放步驟的視圖，圖12是示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的使用LC諧振的電池單體平衡系統(tǒng)100的電荷轉(zhuǎn)移方法當(dāng)中的雙電荷轉(zhuǎn)移模式的負(fù)收集步驟的視圖，圖13是示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的使用LC諧振的電池單體平衡系統(tǒng)100的電荷轉(zhuǎn)移方法當(dāng)中的雙電荷轉(zhuǎn)移模式的負(fù)釋放步驟的視圖，圖14是示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的諧振模塊112的操作波形的視圖，圖15至圖17是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的使用LC諧振的電池單體平衡系統(tǒng)100的電荷轉(zhuǎn)移方法當(dāng)中的單電荷轉(zhuǎn)移模式的視圖，圖18是示意性地圖示其中根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的諧振模塊112在圖15至圖17中所圖示的單電荷轉(zhuǎn)移模式下操作的操作波形的視圖，圖19至圖21是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的使用LC諧振的電池單體平衡系統(tǒng)100的單電荷轉(zhuǎn)移模式的視圖，并且圖22是示意性地圖示其中根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的諧振模塊112在圖19至圖21中所圖示的單電荷轉(zhuǎn)移模式下操作的操作波形的視圖。
[0096]首先，參考圖1O至圖13，圖1O圖示電荷被從電池B4轉(zhuǎn)移到電池B2并且從電池B3轉(zhuǎn)移到電池B1的開關(guān)狀態(tài)。
[0097]參考圖10，在作為第一步驟的正收集(如至。)步驟中，開關(guān)SW4和開關(guān)3?5被接通以將電池B4連接到諧振模塊的電感器Ls和電容器Cs，并且在這種情況下，電流從電池B4流向諧振模塊，電容器Cs在正(+ )方向被充電。在這種情況下，可以對(duì)兩個(gè)B4的電壓進(jìn)行充電。
[0098]參考圖11，在作為第二步驟的正釋放(^至^)步驟中，開關(guān)SW2和SW3被接通以將電池出連接到諧振模塊的電感器Ls和電容器Cs，并且在這種情況下，電流從電容器Cs流向電池B2，并且在這種情況下，電容器Cs的電流被放電以接近于零。
[0099]參考圖12，在作為第三步驟的負(fù)收集(^至^)步驟中，開關(guān)SW3和開關(guān)SW4被接通以將電池B3連接到諧振模塊的電感器Ls和電容器Cs，并且在這種情況下，電流從電池B3流向諧振模塊，電容器Cs在負(fù)(_)方向被充電。
[0100]參考圖13，在作為第四步驟的負(fù)釋放(t3至t4)步驟中，開關(guān)SWdPSW2被接通以將電池扮連接到諧振模塊的電感器Ls和電容器Cs，并且在這種情況下，電流在從電容器Cs到電池B1的方向上流動(dòng)，并且因此電容器Cs被放電。
[0101]通過(guò)具有上述四個(gè)步驟的雙電荷轉(zhuǎn)移模式，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的使用LC諧振的電池單體平衡系統(tǒng)100重復(fù)地執(zhí)行這些步驟，直到電池單體之間的電荷值被平衡為止。具體地，在雙電荷轉(zhuǎn)移模式下，電荷被從兩個(gè)電池單體111( 一個(gè)奇數(shù)電池單體和一個(gè)偶數(shù)電池單體)轉(zhuǎn)移到其它兩個(gè)電池單體111 (一個(gè)奇數(shù)電池單體和一個(gè)偶數(shù)電池單體)。
[0102]另外，在這種情況下，應(yīng)該注意的是，每個(gè)步驟的維持時(shí)間被調(diào)整為諧振模塊的半個(gè)周期，并且充電在正(+ )方向上重復(fù)一次且在負(fù)(_)方向上重復(fù)一次，以保持電容器Cs的電壓的平衡。
[0103]參考圖14，在正收集步驟中，諧振模塊112的電容器電壓Vcs在正方向上增加，而在正釋放步驟中，在負(fù)方向上下降。
[0104]相比之下，在負(fù)收集步驟中，電壓在負(fù)方向上下降，而在負(fù)釋放步驟中，電壓在正方向上增加。
[0105]另外，在正收集步驟中，電感器電流Ils從to開始在正方向上增加并且再次在^在負(fù)方向上下降，而在正釋放步驟中，電感器電流在負(fù)方向上下降并且然后再次在正方向上增加。
[0106]相比之下，在負(fù)收集步驟中的電感器電流示出與在正釋放步驟中相同的方面，而在負(fù)釋放步驟中的電感器電流示出與在正收集步驟中相同的方面。
[0107]參考圖15至圖17，圖15至圖17圖示用于將電池B2的電荷轉(zhuǎn)移到電池B4的過(guò)程。
[0108]首先，參考圖15，開關(guān)SW2和SW3被接通并且所有剩余開關(guān)被斷開以使用電池出的電荷來(lái)對(duì)諧振模塊112的電容器Cs進(jìn)行充電。
[0109]接下來(lái)，參考圖16，開關(guān)5?1至5?3被斷開并且剩余開關(guān)被接通以將在電容器中充電的電荷轉(zhuǎn)移到電池B4，從而對(duì)電容器進(jìn)行放電。
[0110]參考圖17，電容器由于電阻而未被完全地放電并且剩余電荷保持在其中。為了防止電容器的電壓值由于剩余電荷而收斂于電池單體111的電壓值，轉(zhuǎn)換開關(guān)113a操作來(lái)形成LC諧振電路并且從而使電容器的電壓極性反轉(zhuǎn)。結(jié)果，防止了電容器的電壓值收斂于電池單體111的電壓值。
[0111]參考圖18，在收集步驟中，諧振模塊112的電容器電壓Vcs在正方向上增加，而在釋放步驟中，在負(fù)方向上下降。
[0112]另外，應(yīng)當(dāng)理解在反轉(zhuǎn)步驟中，電容器電壓從正值向負(fù)值反轉(zhuǎn)，并且在這種情況下，電感器電流Ils再次在負(fù)方向上從零下降，然后反轉(zhuǎn)為零。
[0113]結(jié)果，應(yīng)當(dāng)理解，諧振模塊112與電池單體111之間的電池單體平衡是在電容器電壓值未收斂于電池單體111的電壓值的同時(shí)通過(guò)轉(zhuǎn)換開關(guān)113a的操作來(lái)維持的。
[0114]參考圖19至圖21，圖19至圖21圖示用于將電池B4的電荷轉(zhuǎn)移到電池扮的過(guò)程。
[0115]首先，參考圖19，開關(guān)SW4和3?5被接通并且所有剩余開關(guān)被斷開以使用電池B4的電荷來(lái)對(duì)諧振模塊112的電容器進(jìn)行充電。
[0116]接下來(lái)，參考圖20，因?yàn)殡娙萜髟谡较蛏衔幢怀潆姷窃谪?fù)方向上被充電，所以轉(zhuǎn)換開關(guān)113a操作來(lái)形成LC諧振電路，從而使電容器的電壓的極性反轉(zhuǎn)。
[0117]接下來(lái)，參考圖21，開關(guān)SWjPSW2被再次接通，使得通過(guò)被轉(zhuǎn)換開關(guān)113a反轉(zhuǎn)的電壓在電容器中充電的電荷被轉(zhuǎn)移到電池Bu
[0118]參考圖22，應(yīng)當(dāng)理解在收集步驟中，諧振模塊112的電容器電壓Vcs在正方向上增加，在反轉(zhuǎn)步驟中，電容器電壓從正值向負(fù)值反轉(zhuǎn)并且在這種情況下，電感器電流Ils在負(fù)方向上從零下降并然后反轉(zhuǎn)至零。另外，應(yīng)當(dāng)理解在釋放步驟中，電容器電壓再次增加并且電感器電流在這種情況下在正方向上從零增加并然后再次反轉(zhuǎn)至零。
[0119]結(jié)果，應(yīng)當(dāng)理解，諧振模塊112與電池單體111之間的電池單體平衡是在電容器電壓值未收斂于電池單體111的電壓值的同時(shí)通過(guò)轉(zhuǎn)換開關(guān)113a的操作來(lái)維持的。
[0120]雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，在不脫離如由以下權(quán)利要求中限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以做出各種改變和修改。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種使用LC諧振的電池單體平衡系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 驅(qū)動(dòng)單元，所述驅(qū)動(dòng)單元包括串聯(lián)連接的一個(gè)或多個(gè)電池單體、執(zhí)行諧振操作的諧振模塊以及將存儲(chǔ)在所述諧振模塊中的電荷轉(zhuǎn)移到所述一個(gè)或多個(gè)電池單體的開關(guān)單元；以及 控制單元，所述控制單元依照所述一個(gè)或多個(gè)電池單體中的每一個(gè)的電壓狀態(tài)來(lái)測(cè)量所述諧振模塊的諧振周期，并且依照所測(cè)量的諧振周期來(lái)控制所述開關(guān)單元被接通或者斷開以將在所述諧振模塊中充電的電荷轉(zhuǎn)移到所述一個(gè)或多個(gè)電池單體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述開關(guān)單元包括: 第一開關(guān)，所述第一開關(guān)包括連接在所述一個(gè)或多個(gè)電池單體的每個(gè)端子與第一公共節(jié)點(diǎn)之間的一個(gè)或多個(gè)開關(guān)； 第二開關(guān)，所述第二開關(guān)包括連接在所述一個(gè)或多個(gè)電池單體的每個(gè)端子與第二公共節(jié)點(diǎn)之間的一個(gè)或多個(gè)開關(guān)；以及 轉(zhuǎn)換開關(guān)，所述轉(zhuǎn)換開關(guān)連接在所述第一公共節(jié)點(diǎn)與所述第二公共節(jié)點(diǎn)之間。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述第一開關(guān)、所述第二開關(guān)以及所述轉(zhuǎn)換開關(guān)由單刀單擲(SPST)開關(guān)加以配置。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述第一開關(guān)、所述第二開關(guān)以及所述轉(zhuǎn)換開關(guān)中的每一個(gè)由一對(duì)MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)加以配置。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，當(dāng)在所述諧振模塊中的電容器處于釋放模式的狀態(tài)下，剩余電荷保持在所述電容器中時(shí)，所述控制單元使所述轉(zhuǎn)換開關(guān)接通，以形成LC諧振電路并且使所述諧振模塊的電壓極性反轉(zhuǎn)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述控制單元執(zhí)行在與所述諧振模塊的半個(gè)周期對(duì)應(yīng)的時(shí)間處控制所述開關(guān)單元的接通/斷開操作的零電流開關(guān)操作。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，位于所述第一公共節(jié)點(diǎn)的最后端處的所述第一開關(guān)以及所述轉(zhuǎn)換開關(guān)被施加有由單獨(dú)的自舉電路所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)電壓，并且除位于所述第一公共節(jié)點(diǎn)的最后端處的所述第一開關(guān)以及所述轉(zhuǎn)換開關(guān)以外的剩余開關(guān)被施加有來(lái)自相鄰電池單體的驅(qū)動(dòng)電壓。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述控制單元包括: 電壓測(cè)量單元，所述電壓測(cè)量單元測(cè)量所述一個(gè)或多個(gè)電池單體的電壓； 峰值檢測(cè)單元，所述峰值檢測(cè)單元根據(jù)被包括在所述諧振模塊中的諧振電容器的電壓波形峰值來(lái)檢測(cè)諧振周期； 中央控制單元，所述中央控制單元從所述電壓測(cè)量單元和所述峰值檢測(cè)單元接收電壓測(cè)量結(jié)果和諧振周期檢測(cè)結(jié)果，然后確定是源單體還是匯點(diǎn)單體；以及 開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生單元，所述開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生單元依照確定結(jié)果產(chǎn)生用于使所述開關(guān)單元接通或者斷開的信號(hào)并且將所述信號(hào)輸出到所述驅(qū)動(dòng)單元。9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述控制單元基于電荷被從一對(duì)電池單體轉(zhuǎn)移到另一對(duì)電池單體的雙電荷轉(zhuǎn)移模式以及電荷被從一個(gè)電池單體轉(zhuǎn)移到另一電池單體的單電荷轉(zhuǎn)移模式來(lái)將在所述諧振模塊中充電的電荷轉(zhuǎn)移到所述一個(gè)或多個(gè)電池單體。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，在所述雙電荷轉(zhuǎn)移模式下，所述控制單元連接第一源單體和所述諧振模塊以在正方向上對(duì)所述諧振模塊進(jìn)行充電并且連接所述諧振模塊和第一匯點(diǎn)單體以在正方向上對(duì)所述諧振模塊進(jìn)行放電，并且所述控制單元連接第二源單體和所述諧振模塊以在負(fù)方向上對(duì)所述諧振模塊進(jìn)行充電并且連接所述諧振模塊和第二匯點(diǎn)單體以在正方向上對(duì)所述諧振模塊進(jìn)行放電，從而防止所述諧振模塊的電壓值收斂于所述電池單體的電壓值。11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，在所述單電荷轉(zhuǎn)移模式下，所述控制單元連接第一源單體和所述諧振模塊以對(duì)所述諧振模塊進(jìn)行充電并且連接所述諧振模塊和第一匯點(diǎn)單體以對(duì)所述諧振模塊進(jìn)行放電，然后使所述轉(zhuǎn)換開關(guān)接通以使所述諧振模塊的電壓極性反轉(zhuǎn)，或者所述控制單元連接第一源單體和所述諧振模塊以對(duì)所述諧振模塊進(jìn)行充電并且使所述轉(zhuǎn)換開關(guān)接通以使所述諧振模塊的電壓極性反轉(zhuǎn)，然后連接所述諧振模塊和第一匯點(diǎn)單體以對(duì)所述諧振模塊進(jìn)行放電。12.一種使用LC諧振的電池單體平衡方法，所述方法包括: 串聯(lián)連接一個(gè)或多個(gè)電池單體并且連接執(zhí)行諧振操作的諧振模塊和開關(guān)單元； 測(cè)量所連接的一個(gè)或多個(gè)電池單體中的每一個(gè)的電壓狀態(tài)并且依照所述電壓狀態(tài)來(lái)測(cè)量所述諧振模塊的諧振周期；以及 控制所連接的開關(guān)單元的接通/斷開操作以將在所述諧振模塊中充電的電荷轉(zhuǎn)移到所述一個(gè)或多個(gè)電池單體中的每一個(gè)。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述連接包括: 在所述一個(gè)或多個(gè)電池單體的每個(gè)端子與第一公共節(jié)點(diǎn)之間連接一個(gè)或多個(gè)第一開關(guān); 在所述一個(gè)或多個(gè)電池單體的每個(gè)端子與第二公共節(jié)點(diǎn)之間連接一個(gè)或多個(gè)第二開關(guān)單元；以及 在所述第一公共節(jié)點(diǎn)與所述第二公共節(jié)點(diǎn)之間連接轉(zhuǎn)換開關(guān)。14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述連接包括由一對(duì)MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)來(lái)配置所述第一開關(guān)、所述第二開關(guān)以及所述轉(zhuǎn)換開關(guān)中的每一個(gè)。15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述轉(zhuǎn)移包括當(dāng)在所述諧振模塊中的電容器處于釋放模式的狀態(tài)下，剩余電荷保持在所述電容器中時(shí)，使所述轉(zhuǎn)換開關(guān)接通以形成LC諧振電路并且使所述諧振模塊的電壓極性反轉(zhuǎn)。16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述轉(zhuǎn)移包括執(zhí)行在與所述諧振模塊的半個(gè)周期對(duì)應(yīng)的時(shí)間處控制所述開關(guān)單元的接通/斷開操作的零電流開關(guān)操作。17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述連接包括: 將位于所述第一公共節(jié)點(diǎn)的最后端處的所述第一開關(guān)以及所述轉(zhuǎn)換開關(guān)連接到單獨(dú)的自舉電路以被施加有由所述單獨(dú)的自舉電路所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)電壓，以及 將除位于所述第一公共節(jié)點(diǎn)的最后端處的所述第一開關(guān)以及所述轉(zhuǎn)換開關(guān)以外的剩余開關(guān)連接到相鄰電池單體以被施加有來(lái)自所述相鄰電池單體的驅(qū)動(dòng)電壓。18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述轉(zhuǎn)移包括: 測(cè)量所述一個(gè)或多個(gè)電池單體的電壓； 根據(jù)被包括在所述諧振模塊中的諧振電容器的電壓波形峰值來(lái)檢測(cè)諧振周期； 在從所述電壓測(cè)量單元和所述峰值檢測(cè)單元接收到電壓測(cè)量結(jié)果和諧振周期檢測(cè)結(jié)果之后確定是源模塊還是匯點(diǎn)模塊；以及 依照確定結(jié)果產(chǎn)生用于使所述開關(guān)單元接通或者斷開的信號(hào)并且將所述信號(hào)輸出到所述驅(qū)動(dòng)單元。19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述轉(zhuǎn)移包括: 基于電荷被從一對(duì)電池單體轉(zhuǎn)移到另一對(duì)電池單體的雙電荷轉(zhuǎn)移模式以及電荷被從一個(gè)電池單體轉(zhuǎn)移到另一電池單體的單電荷轉(zhuǎn)移模式來(lái)將在所述諧振模塊中充電的電荷轉(zhuǎn)移到所述一個(gè)或多個(gè)電池單體。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述轉(zhuǎn)移還包括: 允許所述控制單元連接第一源單體和所述諧振模塊以在正方向上對(duì)所述諧振模塊進(jìn)行充電并且連接所述諧振模塊和第一匯點(diǎn)單體以在正方向上對(duì)所述諧振模塊進(jìn)行放電，以及 允許所述控制單元連接第二源單體和所述諧振模塊以在負(fù)方向上對(duì)所述諧振模塊進(jìn)行充電并且連接所述諧振模塊和第二匯點(diǎn)單體以在正方向上對(duì)所述諧振模塊進(jìn)行放電，從而防止所述諧振模塊的電壓值收斂于所述電池單體的電壓值。21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述轉(zhuǎn)移還包括: 允許所述控制模塊連接第一源單體和所述諧振模塊以對(duì)所述諧振模塊進(jìn)行充電并且連接所述諧振模塊和第一匯點(diǎn)單體以對(duì)所述諧振模塊進(jìn)行放電，然后使所述轉(zhuǎn)換開關(guān)接通以使所述諧振模塊的電壓極性反轉(zhuǎn)，以及 允許所述控制單元連接第一源單體和所述諧振模塊以對(duì)所述諧振模塊進(jìn)行充電并且使所述轉(zhuǎn)換開關(guān)接通以使所述諧振模塊的電壓極性反轉(zhuǎn)，并且然后連接所述諧振模塊和第一匯點(diǎn)單體以對(duì)所述諧振模塊進(jìn)行放電。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK105874683SQ201580003650
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2015年9月17日
【發(fā)明人】成昌炫, 李相勛, 尹皓炳
【申請(qǐng)人】株式會(huì)社Lg化學(xué)