大電池組中電壓均衡的電路和方法
【專利摘要】本公開涉及大電池組中電壓均衡的電路和方法。提供一種電池組均衡電路，包括：正和負(fù)電池組節(jié)點(diǎn)，分別連接到包含在電池組電路中所監(jiān)視的電池單元的正和負(fù)端子，電池組電路包括與所監(jiān)視的電池單元串聯(lián)連接的多個(gè)其它電池單元；次級(jí)變壓器線圈，配置為接收方波，且具有上和下變壓器節(jié)點(diǎn)；上開關(guān)，連接在正電池組節(jié)點(diǎn)和上變壓器節(jié)點(diǎn)之間；下開關(guān)，連接在負(fù)電池組節(jié)點(diǎn)和下變壓器節(jié)點(diǎn)之間；以及控制電路，配置為根據(jù)正和負(fù)電池組節(jié)點(diǎn)之間測(cè)量的單元電壓和電池組電路的總電池組電壓控制上和下開關(guān)的操作。
【專利說明】大電池組中電壓均衡的電路和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及用于控制多單元電池組中的電池單元的均衡的系統(tǒng)和方法。特別地，涉及用于監(jiān)視大型多單元電池組中的每個(gè)電池單元的電壓，以及在作為整體的電池組中用于均衡每個(gè)單獨(dú)電池單元的電壓以使它們大致相同的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]一些簡(jiǎn)單的電池組由具有單一電壓的單個(gè)電池單元構(gòu)成。例如，常見的A型單元電池由單個(gè)1.5伏的電池單元構(gòu)成。然而，很多其它電池組由串聯(lián)連接在一起的多個(gè)電池單元構(gòu)成。例如，常見的車載電池組可以由6個(gè)串聯(lián)連接的2伏電池單元構(gòu)成，而混合動(dòng)力汽車的電池組可能由一些串聯(lián)且一些并聯(lián)的大量電池單元構(gòu)成。類似地，電子器件可能采用由串聯(lián)連接在一起的更小的電池組構(gòu)成的電池組。
[0003]在多單元電池組中，電池單元之間的微小差異(例如，由于生產(chǎn)公差或操作條件而導(dǎo)致)往往隨每次充電或放電周期而放大。在這些情況下，較弱的電池單元在充電期間受到過應(yīng)力，導(dǎo)致它們變得更弱，直到它們最終失效而導(dǎo)致整個(gè)電池組的過早失效。電壓均衡(有時(shí)也稱為電池單元平衡)是一種通過均衡電池組中的所有電池單元上的電荷來補(bǔ)償這些較弱電池單元的方法，從而延長了電池組的壽命。它也可以用來防止任何單獨(dú)的電池單元的過充。
[0004]即使在相對(duì)穩(wěn)定的電池組中，在充電、放電速率、電池參數(shù)和電池單元老化方面的微小差異在若干充放電周期之后也可以造成個(gè)體電池單元的不同單元電壓，從而由于個(gè)體電池單元的電壓開始變得不同步而導(dǎo)致電池組上不期望有的應(yīng)力。
[0005]因此，為了使大多數(shù)可再充電電池組諸如鋰離子電池組獲得良好的性能和使用壽命，每個(gè)電池單元需要附加電路。這些電路的復(fù)雜程度差別很大，成本也是如此。最簡(jiǎn)單且最低成本的器件通常僅提供被動(dòng)均衡。在這種器件中，如果個(gè)體電池單元的電壓超過預(yù)設(shè)電平，則附連到電池單元的簡(jiǎn)單放電電路被激活以使單元電壓回到視為“正常電平”的電壓。在這種器件中，任何“過多”電荷被浪費(fèi)，通常轉(zhuǎn)化為熱。
[0006]因此，期望提供能夠主動(dòng)均衡多單元電池組中的電池單元之間的充電的系統(tǒng)和方法。這樣的系統(tǒng)可以定期監(jiān)視電池組或電池組部分中的每個(gè)電池單元的電壓，并且均衡電池組的電壓，使得它們?nèi)慷急３衷谙嗤妷?，或至少接近相同電壓。此外，還期望如果從過充的電池組移除電荷的話，任何電荷不被浪費(fèi)，而是被移動(dòng)到欠充的電池組，從而避免任何電荷浪費(fèi)。
[0007]然而，也有將電池組的尺寸、成本和復(fù)雜性保持為低的競(jìng)爭(zhēng)利益。因此，還期望任何主動(dòng)電池均衡系統(tǒng)是簡(jiǎn)單、高效節(jié)能、小且成本低的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]示范性實(shí)施例提供一種電池組均衡電路，包括:第一正電池組節(jié)點(diǎn)，配置為連接到包含在電池組電路中的第一電池單元的正端子，所述電池組電路包括與所監(jiān)視的第一電池單元串聯(lián)連接的多個(gè)其它電池單元；第一負(fù)電池組節(jié)點(diǎn)，配置為連接到所述第一電池單元的負(fù)端子；第一變壓器線圈，配置為接收AC發(fā)生器的輸出電壓，所述第一變壓器線圈具有第一上變壓器節(jié)點(diǎn)和第一下變壓器節(jié)點(diǎn)；第一上開關(guān)，連接在所述第一正電池組節(jié)點(diǎn)和所述第一上變壓器節(jié)點(diǎn)之間；第一下開關(guān)，連接在所述第一負(fù)電池組節(jié)點(diǎn)和所述第一下變壓器控制節(jié)點(diǎn)之間；以及控制電路，配置為根據(jù)在所述第一正電池組節(jié)點(diǎn)和所述第一負(fù)電池組節(jié)點(diǎn)之間測(cè)量的第一單元電壓和所述電池組電路的總電池組電壓來控制所述第一上開關(guān)和所述第一下開關(guān)的操作。
[0009]示范性實(shí)施例還提供一種均衡電池組的方法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]在附圖中，相似的附圖標(biāo)記指示相似或功能類似的元件；附圖連同下面的詳細(xì)描述被合并到說明書中并且形成說明書的一部分，用于進(jìn)一步說明根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例以及解釋各種原理和優(yōu)點(diǎn)。
[0011]圖1是根據(jù)所公開的實(shí)施例的多單元電池組和電池組均衡電路的電路圖；
[0012]圖2是根據(jù)所公開的實(shí)施例的源自圖1的多單元電池組和電池組均衡電路的單元部件的電路圖；
[0013]圖3是根據(jù)所公開的實(shí)施例的圖1的方波發(fā)生器輸出的方波的曲線圖，并且示出它如何被用于對(duì)個(gè)體電池單元進(jìn)行充電和放電；
[0014]圖4是根據(jù)所公開的替選實(shí)施例的多單元電池組和電池組均衡電路的電路圖；
[0015]圖5是根據(jù)所公開的實(shí)施例的源自圖1和圖4的多單元電池組和電池組均衡電路的雙向開關(guān)的電路圖；
[0016]圖6是根據(jù)所公開的實(shí)施例的電池組均衡操作的流程圖；以及
[0017]圖7是根據(jù)所公開的實(shí)施例的圖4的單元部件控制器的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]提供示例性公開從而進(jìn)一步以使能方式說明執(zhí)行本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的最佳模式。還提供本公開以增強(qiáng)對(duì)本發(fā)明的原理和優(yōu)點(diǎn)的理解和認(rèn)識(shí)，而非以任何方式限定本發(fā)明。本發(fā)明僅由所附權(quán)利要求(包括本申請(qǐng)未決期間作出的任何修改以及所公布的那些權(quán)利要求的所有等價(jià)物)定義。
[0019]還應(yīng)了解，使用的關(guān)系術(shù)語，例如第一和第二等等，如果有的話，僅用于將實(shí)體、項(xiàng)目或動(dòng)作彼此區(qū)分開，而不一定要求或暗示這些實(shí)體、項(xiàng)目或動(dòng)作之間的任何關(guān)系或順序。應(yīng)注意，一些實(shí)施例可能包括多個(gè)過程或步驟，其可以按任何順序執(zhí)行，除非被明確地和必然地限制到特定順序，即，不被如此限定的過程或步驟可以按任何順序執(zhí)行。
[0020]本發(fā)明的很多功能和很多發(fā)明原理在實(shí)施時(shí)可由集成電路(IC)支持或者位于集成電路中，諸如動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)器件、靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)器件等等。特別地，它們可以利用CMOS晶體管實(shí)現(xiàn)。雖然可能有例如被可用時(shí)間、當(dāng)前技術(shù)和經(jīng)濟(jì)考慮驅(qū)動(dòng)的重要努力和很多設(shè)計(jì)選擇，但是預(yù)期本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在這里公開的概念和原理的指引下將能夠容易地用少量實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生這種1C。因此，為了簡(jiǎn)潔以及最小化模糊根據(jù)本發(fā)明的原理和概念的任何風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)這種IC的進(jìn)一步論述將被限制到與示例實(shí)施例所使用的原理和概念相關(guān)的要點(diǎn)。
[0021]電池組均衡電路
[0022]圖1是根據(jù)所公開的實(shí)施例的多單元電池組和電池組均衡電路100的電路圖。如圖1所示，多單元電池組和電池組均衡電路100包括第一至第N單元部件110A、110BU10C，第一至第N電池單元120A、120B、120C,方波發(fā)生器130，方波總線140，中央控制器150和通信總線160。為了便于公開，示例性單元部件將由附圖標(biāo)記110來指示，示例性電池單元將由附圖標(biāo)記120來指示。
[0023]中央控制器通過通信總線160與第一至第N單元部件110A、110B、1 IOC以及方波發(fā)生器130進(jìn)行通信。特別地，它給這些元件中的每個(gè)提供進(jìn)行正常操作所需的控制信號(hào)，并且還接收由這些元件生成的數(shù)據(jù)。
[0024]方波發(fā)生器130操作來給方波總線140提供方波信號(hào)，方波總線140連接到第一至第N單元部件110A、110B、110C中的每個(gè)并且為其提供方波。該方波應(yīng)具有與電路100的操作頻率相比較低的頻率。為了生成方波，方波發(fā)生器130接收DC電源(例如，來自組合的電池單元120)，并且將其轉(zhuǎn)化成AC雙向方波信號(hào)。因此，方波發(fā)生器130充當(dāng)DC/AC轉(zhuǎn)換器。
[0025]此外，雖然本實(shí)施例公開了提供方波信號(hào)的方波發(fā)生器130，但是替選實(shí)施例可以采用任何類似的雙極功率信號(hào)和相應(yīng)的信號(hào)發(fā)生器。例如，方的、半方的，等等。
[0026]在一實(shí)施例中，方波總線140可以通過使用變壓器來實(shí)現(xiàn)。在這樣的實(shí)施例中，方波發(fā)生器130將包括方波所通過的變壓器上的初級(jí)繞組，每個(gè)單元部件120將包括變壓器上的次級(jí)繞組，其將接收提供給初級(jí)繞組的方波。在替選實(shí)施例中，可以使用設(shè)計(jì)上的變化，例如，每個(gè)單元部件單獨(dú)的變壓器。
[0027]第一至第N電池單元120A、120B、120C串聯(lián)布置以形成提供總電池組電壓的多單元電池組。這N個(gè)電池單元120每個(gè)被設(shè)計(jì)為具有跨其端子相同的電壓輸出。
[0028]在所公開的實(shí)施例中，雙向方波發(fā)生器130由多單元電池組整個(gè)的電壓(B卩，電池單元120A、120B、120C的總電壓)供電。以這種方式,方波發(fā)生器130接收整個(gè)電池組的滿電壓，并且將其轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)。此外，通過由整個(gè)電池組電壓給方波發(fā)生器130供電，方波信號(hào)的幅度與整個(gè)電池組的電壓成比例?？傠姵亟M電壓通過帶隔離的單獨(dú)的ADC得到測(cè)量和數(shù)字化。
[0029]第一至第N單元部件110A、110B、110C每個(gè)連接到第一至第N電池單元120A、120BU20C中相應(yīng)的一個(gè)并且操作來根據(jù)通過方波總線140從方波發(fā)生器130接收的方波以及通過通信總線160從中央控制器150接收的指令來均衡這些電池單元120的電壓。特別地，每個(gè)單元部件110操作為如果它所連接到的電池單元120的電壓在最優(yōu)電壓之上，則降低該電壓，如果它所連接到的電池單元120的電壓在最優(yōu)電壓之下，則增大該電壓。
[0030]圖2是根據(jù)所公開的實(shí)施例的圖1的多單元電池組和電池組均衡電路100的單元部件Iio的電路圖。如圖2所示，單元部件110連接到電池單元120，并且包括上開關(guān)230A、下開關(guān)230B、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 250、單元控制器260和次級(jí)變壓器繞組270。單元部件具有分別連接到電池單元120的正和負(fù)端子的上連接線和下連接線。
[0031]上面參照?qǐng)D1更詳細(xì)地描述了電池單元120。它與其它電池單元串聯(lián)連接，構(gòu)成多單元電池組。[0032]次級(jí)變壓器繞組270連接在上和下連接線之間，并且繞變壓器芯纏繞。從方波發(fā)生器130接收方波信號(hào)的初級(jí)變壓器繞組280也繞變壓器芯纏繞。因此，變壓器充當(dāng)方波總線140，允許次級(jí)變壓器繞組270通過變壓器接收由方波發(fā)生器130生成的方波信號(hào)。
[0033]次級(jí)變壓器繞組280可以與其它單元部件110中的次級(jí)變壓器繞組280串聯(lián)連接。此外，雖然初級(jí)變壓器繞組280示于圖2中，但它不是單元部件的一部分，而是方波發(fā)生器130或方波總線140的一部分。
[0034]上連接線形成于次級(jí)變壓器繞組280的上節(jié)點(diǎn)與電池單元120的正端子之間。類似地，下連接線形成于次級(jí)變壓器繞組280的下節(jié)點(diǎn)與電池單元120的負(fù)端子之間。
[0035]上開關(guān)230A位于次級(jí)變壓器繞組280的上節(jié)點(diǎn)與第一電池單元120的正端子之間的上連接線中。當(dāng)上開關(guān)230A接通時(shí)，次級(jí)變壓器繞組280的上節(jié)點(diǎn)和第一電池單元120的正端子通過上連接線連接。當(dāng)上開關(guān)230A斷開時(shí)，次級(jí)變壓器繞組280的上節(jié)點(diǎn)從第一電池單元110的正端子斷開。
[0036]類似地，下開關(guān)230B位于次級(jí)變壓器繞組280的下節(jié)點(diǎn)與電池單元120的負(fù)端子之間的下連接線中。當(dāng)下開關(guān)230B接通時(shí)，次級(jí)變壓器繞組280的下節(jié)點(diǎn)和電池單元120的負(fù)端子通過下連接線連接。當(dāng)下開關(guān)230A斷開時(shí)，次級(jí)變壓器繞組280的下節(jié)點(diǎn)從電池單元120的負(fù)端子斷開。
[0037]ADC250在電池單元120的正端子與上開關(guān)230A之間的點(diǎn)連接到上連接線。ADC250的參考端子在電池單元120的負(fù)端子與下開關(guān)230B之間的點(diǎn)連接到下連接線。電壓測(cè)量電路240操作來確定電池單元120的模擬電壓。ADC250從電池單元120的上節(jié)點(diǎn)接收模擬電壓，并且將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓。該數(shù)字電壓然后被提供給單元控制器。
[0038]單元控制器260從ADC250接收數(shù)字電壓，以及經(jīng)由通信總線160從中央控制器150接收控制信號(hào)。它提供上開關(guān)控制信號(hào)以控制上開關(guān)230A的操作，提供下開關(guān)控制信號(hào)以控制下開關(guān)230B的操作，以及通過通信總線160提供數(shù)據(jù)給中央控制器150。
[0039]提供了一種電池組均衡電路，包括:第一正電池組節(jié)點(diǎn)，配置為連接到包含在電池組電路中的第一電池單元的正端子，該電池組電路包括與所監(jiān)視的第一電池單元串聯(lián)連接的多個(gè)其它電池單元；第一負(fù)電池組節(jié)點(diǎn)，配置為連接到所述第一電池單元的負(fù)端子；第一變壓器線圈，配置為接收AC發(fā)生器的輸出電壓，所述第一變壓器線圈具有第一上變壓器節(jié)點(diǎn)和第一下變壓器節(jié)點(diǎn)；第一上開關(guān)，連接在所述第一正電池組節(jié)點(diǎn)和所述第一上變壓器節(jié)點(diǎn)之間；第一下開關(guān)，連接在所述第一負(fù)電池組節(jié)點(diǎn)和所述第一下變壓器控制節(jié)點(diǎn)之間；以及控制電路，配置為根據(jù)在所述第一正電池組節(jié)點(diǎn)和所述第一負(fù)電池組節(jié)點(diǎn)之間測(cè)量的第一單元電壓和所述電池組電路的總電池組電壓來控制所述第一上開關(guān)和所述第一下開關(guān)的操作。
[0040]第一上開關(guān)和第一下開關(guān)可以都是雙向MOSFET開關(guān)。
[0041]第一電池單元和所述多個(gè)其它電池單元可以都被配置為具有相同的預(yù)設(shè)電壓，電池組電路的總電池組電壓可以通過測(cè)量彼此串聯(lián)布置的所有第一電池單元和多個(gè)其它電池單元的電壓并且將所得電壓除以包括第一電池單元和所述多個(gè)其它電池單元的電池單元的總數(shù)來確定。
[0042]電池組均衡電路還可包括:第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器，配置為確定第一正電池組節(jié)點(diǎn)和第一負(fù)電池組節(jié)點(diǎn)之間的第一模擬電壓，并且將第一模擬單元電壓轉(zhuǎn)換為第一數(shù)字單元電壓，其中所述控制電路將所述第一數(shù)字單元電壓用作所測(cè)量的第一單元電壓。
[0043]電池組均衡電路還可包括:第二正電池組節(jié)點(diǎn)，配置為連接到選自與第一電池單元串聯(lián)連接的所述多個(gè)其它電池單元的第二電池單元的正節(jié)點(diǎn)；第二負(fù)電池組節(jié)點(diǎn)，配置為連接到所述第二電池單元的負(fù)節(jié)點(diǎn)；第二變壓器線圈，配置為接收AC發(fā)生器的輸出電壓，所述第二變壓器線圈具有第二上變壓器節(jié)點(diǎn)和第二下變壓器節(jié)點(diǎn)；第二上開關(guān)，連接在第二負(fù)電池組節(jié)點(diǎn)和第二上變壓器節(jié)點(diǎn)之間；以及第二下開關(guān)，連接在第二正電池組節(jié)點(diǎn)和第二下變壓器節(jié)點(diǎn)之間，其中所述控制電路還配置為根據(jù)在第二正電池組節(jié)點(diǎn)和第二負(fù)電池組節(jié)點(diǎn)之間測(cè)量的第二單元電壓以及所述電池組電路的總電池組電壓來控制第二上開關(guān)和第二下開關(guān)的操作。
[0044]第二上開關(guān)和第二下開關(guān)每個(gè)可包括:第一 M0SFET，具有連接到第一開關(guān)節(jié)點(diǎn)的第一漏電極、連接到第一中間節(jié)點(diǎn)的第一源電極、以及連接到第二中間節(jié)點(diǎn)的第一柵電極；第二 M0SFET，具有連接到第二開關(guān)節(jié)點(diǎn)的第二漏電極、連接到第一中間節(jié)點(diǎn)的第二源電極、以及連接到第二中間節(jié)點(diǎn)的第二柵電極；放電電阻器，連接在第一中間節(jié)點(diǎn)和第二中間節(jié)點(diǎn)之間；以及中間抽頭整流器，具有連接到第一中間節(jié)點(diǎn)的輸入線、連接到第二中間節(jié)點(diǎn)的抽頭線、以及配置為接收控制波形的一對(duì)輸入線，其中所述控制波形控制所述第一和第二MOSFET是否應(yīng)導(dǎo)通電流。
[0045]電池組均衡電路還可包括:第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器，配置為確定在第二正電池組節(jié)點(diǎn)和第二負(fù)電池組節(jié)點(diǎn)之間的第二電池單元的第二模擬電壓，并且將第二模擬單元電壓轉(zhuǎn)換為第二數(shù)字單元電壓，其中所述控制電路將所述第二數(shù)字單元電壓用作所測(cè)量的第二單元電壓。
[0046]電壓均衡曲線圖
[0047]圖3是根據(jù)所公開的實(shí)施例的圖1的方波發(fā)生器130輸出的方波的曲線圖300，還示出它如何用于對(duì)個(gè)體電池單元120進(jìn)行充放電。如圖3所示，方波發(fā)生器130生成方波310，其具有零伏以上的正半周期和零伏以下的負(fù)半周期。因此，方波發(fā)生器130生成的一半“方形”有負(fù)電壓，而另一半有正電壓。
[0048]此外，如圖3所示，中央控制器可將時(shí)隙排序和/或?qū)?zhǔn)到各個(gè)開關(guān)，以便雙向AC發(fā)生器在每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)被均勻地加載。例如，如果第4、第25和第36電池單元需要額外的充電，適當(dāng)?shù)拈_關(guān)可能不會(huì)同時(shí)導(dǎo)通，而是順序?qū)?。?電池單元的開關(guān)可能導(dǎo)通，而其它兩個(gè)開關(guān)斷開。當(dāng)?shù)?電池單元的開關(guān)斷開時(shí)，第25電池單元的開關(guān)可以導(dǎo)通。然后，當(dāng)?shù)?5電池單元的開關(guān)斷開時(shí)，第36電池單元的開關(guān)可以導(dǎo)通。在大型電池組中，這種順序化可以在雙向DC/AC轉(zhuǎn)換器的若干開關(guān)周期上展開。
[0049]為了改善雙向DC/AC轉(zhuǎn)換器的加載，單元部件處的次級(jí)繞組中的一半可具有相反的纏繞方向。這將實(shí)現(xiàn)電荷從較高電壓的電池單元到較低電壓的電池單元的直接轉(zhuǎn)移，允許減小雙向DC/AC轉(zhuǎn)換器以及DC/AC轉(zhuǎn)換器和單元/集群之間的變壓器的大小。
[0050]方波310的一個(gè)示例周期始于時(shí)間Tl，在該處電壓從-A伏轉(zhuǎn)換到+A伏。方波310維持在+A伏，直到時(shí)間T2，此時(shí)電壓又從+A伏轉(zhuǎn)換回到-A伏。然后，方波310維持在-A伏，直到時(shí)間T3，此時(shí)電壓又從-A伏轉(zhuǎn)換到+A伏，新的周期在該點(diǎn)開始。以這種方式，方波310具有每隔半個(gè)周期發(fā)生的正半部320和在相反半周期發(fā)生的負(fù)半部330。
[0051]在操作中，方波320的正半部(即，具有正電壓+A的部分)用于對(duì)多單元電池組中的電池單元120進(jìn)行充電(當(dāng)它們欠充時(shí))。類似地，方波320的負(fù)半部(即，具有負(fù)電壓-A的部分)用于對(duì)電池單元120進(jìn)行放電(當(dāng)它們過充時(shí))。這允許電池單元120的個(gè)體電壓根據(jù)需要上下調(diào)整以使其更易于維持在類似的電壓。
[0052]例如，如果第一電池單元120A具有低電壓并且需要被充電,第一單元部件IIOA中的中央控制器150和單元控制器160將在方波310的正半周期期間在時(shí)間Tp2激活(即，接通)第一單元部件IlOA中的上和下開關(guān)230A和230B，以經(jīng)由方波總線140(例如，通過變壓器，如圖1和圖2所示)將第一電池單元120A連接到方波發(fā)生器130。第一電池單元120A然后將累積電荷量350，直到時(shí)間Tp3，在該點(diǎn)第一單元部件IlOA中的中央控制器150和單元控制器160將去活(B卩，斷開)上和下開關(guān)230A和230B，將第一電池單元120A從方波發(fā)生器130斷開。以這種方式，第一電池單元120A將由方波310在從時(shí)間Tp2到Tp3提供的電荷量350充電。
[0053]類似地，如果第二電池單元120B具有高電壓并且需要被放電，則第二單元部件IlOB中的中央控制器150和單元控制器160將在方波310的負(fù)半周期期間在時(shí)間Tni激活(即，接通)第二單元部件IlOB中的上和下開關(guān)230A和230B，以通過方波總線140 (例如，通過變壓器，如圖1和圖2所示)將第二電池單元120B連接到方波發(fā)生器130。第二電池單元120B然后將失去電荷量370，直到時(shí)間Tn2，在該點(diǎn)第二單元部件IlOB中的中央控制器150和單元控制器160將去活(即，斷開)上和下開關(guān)230A和230B，將第二電池單元120B從方波發(fā)生器130斷開。以這種方式，第二電池單元120B將由方波在從時(shí)間Tni到Tn2汲取的電荷量370放電。
[0054]由于單元部件110中的上和下開關(guān)230A和230B的激活和去活時(shí)間可以發(fā)生變化，所以該系統(tǒng)允許從電池單元120A、120B、120C之一增減所需電荷量。僅需要設(shè)置開關(guān)激活和去活時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)從所選擇的電池單元110增減所需電荷量。
[0055]此外，由于開關(guān)激活和去活時(shí)間可以在方波310的整個(gè)正半周期或方波310的整個(gè)負(fù)半周期上變化，所以多個(gè)電池單元120可以在方波310的給定半周期期間被充電或放電。例如，如圖3示例性所示，三個(gè)電池單元在一個(gè)正半周期期間被充電，兩個(gè)電池單元在一個(gè)負(fù)半周期期間被放電。特別地，第一電池單元120在時(shí)間T1和Tpi之間被電荷量340充電；第二電池單元120在時(shí)間Tp2和Tp3之間被電荷量350充電；第三電池單元120在時(shí)間Tp4和Tp5之間被電荷量360充電。類似地，第四電池單元120在時(shí)間Tni和Tn2之間被電荷量370放電；第五電池單元120在時(shí)間Tn3和Tn4之間被電荷量380放電。根據(jù)系統(tǒng)的充電和放電需要，很多變化是可能的。例如，更多或更少的電池單元120可以在單個(gè)半周期期間被充電或放電。類似地，充電和放電時(shí)間可以在相應(yīng)的半周期的起點(diǎn)或終點(diǎn)開始或結(jié)束，充電或放電時(shí)段可以直接彼此相鄰(即，單元部件110中的一組開關(guān)230A、230B可以在不同單元部件110中的另一組開關(guān)230A、230B閉合時(shí)斷開)。
[0056]帶有重疊單元部件的電池組均衡電路
[0057]圖4是根據(jù)所公開的替選實(shí)施例的多單元電池組和電池組均衡電路400的電路圖。如圖4所示，多單元電池組和電池組均衡電路400包括第一至第N單元部件410A、410B、410C，第一至第N電池單元120A、120B、120C,通信總線160，初級(jí)變壓器繞組280和變壓器芯485。還可包括方波發(fā)生器和中央控制器(未顯示)，如圖1所示。為了便于公開，示例性單元部件將由附圖標(biāo)記410指示,示例性電池單元將由附圖標(biāo)記120指示。[0058]每個(gè)單元部件410連接到電池單元120，并且包括上和下開關(guān)430、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 450、單元控制器460和次級(jí)變壓器繞組470。單元部件410具有分別連接到電池單元120的正端子和負(fù)端子的上連接線和下連接線。此外，提供一個(gè)額外的控制器460。
[0059]初級(jí)變壓器繞組280從方波發(fā)生器接收方波，并且通過變壓器芯485將其提供給第一至第N單元部件410A、410B、410C。如上所述，在本實(shí)施例中使用方波作為示例。可以向初級(jí)變壓器280提供任何合適的雙向信號(hào)。
[0060]第一至第三電池單元120A、120B、120C串聯(lián)布置以形成提供總電池組電壓的多單元電池組。這三個(gè)電池單元120每個(gè)設(shè)計(jì)為具有相同的電壓輸出。
[0061]第一至第三單元部件410A、410B、410C每個(gè)連接到第一至第三電池單元的120A、120B、120C中相應(yīng)的一個(gè)，并且操作來根據(jù)通過變壓器芯485從初級(jí)變壓器繞組280接收到的方波來均衡這些電池單元120的電壓。特別地，每個(gè)單元部件110操作為如果它連接到的電池單元120的電壓在最優(yōu)電壓之上，則降低該電壓，如果它連接到的電池單元120的電壓在最優(yōu)電壓之下，則增大該電壓。
[0062]第一至第三次級(jí)變壓器繞組470A、470B、470C彼此串聯(lián)連接，并且與初級(jí)變壓器線圈280繞相同變壓器芯485纏繞。第一至第三次級(jí)變壓器繞組470A、470B、470C中的每個(gè)充當(dāng)?shù)谝恢恋谌龁卧考?10A、410B、410C中相應(yīng)的一個(gè)的次級(jí)變壓器繞組470。
[0063]如圖4所示，第一至第三單元部件410A、410B、410C以重疊模式形成。在這種模式中，每個(gè)單元部件410與相鄰單元部件410共享一個(gè)或兩個(gè)連接線/開關(guān)。末端的單元部件410 (在本實(shí)施例中，第一和第三單元部件410A、410C)只有一個(gè)相鄰單元部件410，因此僅與相鄰單元部件410共享一個(gè)開關(guān)/連接線。所有其它單元部件410(在該實(shí)施例中，僅第二單元部件410B)具有兩個(gè)相鄰單元部件410，與每個(gè)相鄰單元部件410共享開關(guān)/連接線。
[0064]特別地，第一單元部件410A采用第一開關(guān)430A作為在連接于第一次級(jí)變壓器繞組470A的上節(jié)點(diǎn)與第一電池單元120A的正節(jié)點(diǎn)之間的上連接線中的上開關(guān)。類似地，第一單元部件410A采用第二開關(guān)430B作為在連接于第一次級(jí)變壓器繞組470A的下節(jié)點(diǎn)與第一電池單元120A的負(fù)節(jié)點(diǎn)之間的下連接線中的下開關(guān)。
[0065]然而，第二單元部件410B采用第二開關(guān)430B作為上開關(guān)，其中形成第二開關(guān)430B的連接線充當(dāng)?shù)诙卧考?10B中的上連接線。由于第二次級(jí)繞組470B的上節(jié)點(diǎn)連接到第一次級(jí)繞組470A的下節(jié)點(diǎn)，并且第二電池單元120B的正端子連接到第一電池單元120A的負(fù)端子，所以第二開關(guān)430B也連接在第二次級(jí)變壓器繞組470B的上節(jié)點(diǎn)和第二電池單元120B的正端子之間。第二單元部件410B然后采用第三開關(guān)430C作為在連接于第二次級(jí)變壓器繞組470B的下節(jié)點(diǎn)和第二電池單元120B的負(fù)端子之間的下連接線中的下開關(guān)。
[0066]然而，第三單元部件410C采用第三開關(guān)430C作為上開關(guān)，其中形成第三開關(guān)430C的連接線充當(dāng)?shù)谌龁卧考?10C中的上連接線。由于第三次級(jí)繞組470C的上節(jié)點(diǎn)連接到第二次級(jí)繞組470B的下節(jié)點(diǎn)，并且第三電池單元120C的正端子連接到第二電池單元120B的負(fù)端子，所以第三開關(guān)430C也連接在第三次級(jí)變壓器繞組470C的上節(jié)點(diǎn)和第三電池單元120C的正端子之間。第三單元部件410C然后采用第四開關(guān)430D作為在連接于第三次級(jí)變壓器繞組470C的下節(jié)點(diǎn)和第三電池單元120C的負(fù)端子之間的下連接線中的下開關(guān)。
[0067]以這種方式，每個(gè)單元部件410都包含上開關(guān)和下開關(guān)二者。恰好的是，一些開關(guān)可用作一個(gè)單元部件410的上開關(guān)，并且可用作另一個(gè)單元部件410的下開關(guān)。
[0068]第一至第三電壓測(cè)量電路440A、440B、440C每個(gè)連接在第一至第三電池單元120A、120B、120C中的相應(yīng)一個(gè)的正負(fù)端子之間。第一至第三電壓測(cè)量電路440A、440B、440C分別操作來確定第一至第三電池單元120A、120B、120C的第一至第三模擬電壓。
[0069]第一至第三ADC450A、450B、450C分別從第一至第三電壓測(cè)量電路440A、440B、440C接收第一至第三模擬電壓，并且將其轉(zhuǎn)換成第一至第三數(shù)字電壓。這些數(shù)字電壓然后被提供給第一至第四單元控制器460A、460B、460C、460D。
[0070]第一至第四單元控制器460A、460B、460C、460D分別配置為根據(jù)經(jīng)由通信總線160從中央控制器150接收的控制信號(hào)和從第一至第三ADC450A、450B、450C接收的數(shù)字電壓來控制第一至第四開關(guān)430A、430B、430C、430D的操作。由于總共有四個(gè)開關(guān)430A、430B、430C、430D，所以必須總共有四個(gè)單元控制器460A、460B、460C、460D。更一般地，N個(gè)單元部件410將需要(N+1)個(gè)開關(guān)430和(N+1)個(gè)單元控制器。在一些實(shí)施例中，單元控制器460A、460B、460C、460D可以實(shí)現(xiàn)為多路復(fù)用器。
[0071]雖然圖4公開了包括三個(gè)單元部件/電池單元的實(shí)施例，但是單元部件/電池單元的數(shù)量可在不同實(shí)施例中有所不同。
[0072]提供了一種電池組均衡電路，包括:第一電池組節(jié)點(diǎn)，配置為連接到包含在電池組電路中的第一電池單元的正節(jié)點(diǎn)；第二電池組節(jié)點(diǎn)，配置為連接到第一電池單元的負(fù)節(jié)點(diǎn)和第二電池單元的正節(jié)點(diǎn)；第三電池組節(jié)點(diǎn)，配置為連接到所述第二電池單元的負(fù)節(jié)點(diǎn)；第四電池組節(jié)點(diǎn)，配置為連接到第三電池單元的負(fù)節(jié)點(diǎn)；第一變壓器線圈，配置為接收AC發(fā)生器的輸出電壓，所述第一變壓器線圈連接在第一變壓器節(jié)點(diǎn)和第二變壓器節(jié)點(diǎn)之間；第二變壓器線圈，配置為接收AC發(fā)生器的輸出電壓，所述第二變壓器線圈連接在第二變壓器節(jié)點(diǎn)和第三變壓器節(jié)點(diǎn)之間；第三變壓器線圈，配置為接收AC發(fā)生器的輸出電壓，所述第三變壓器線圈連接在第三變壓器節(jié)點(diǎn)和第四變壓器節(jié)點(diǎn)之間；第一開關(guān)，連接在第一電池組節(jié)點(diǎn)和第一變壓器節(jié)點(diǎn)之間；第二開關(guān)，連接在第二電池組節(jié)點(diǎn)和第二變壓器節(jié)點(diǎn)之間；第三開關(guān)，連接在第三電池組節(jié)點(diǎn)和第三變壓器節(jié)點(diǎn)之間；第四開關(guān)，連接在第四電池節(jié)點(diǎn)和第四變壓器節(jié)點(diǎn)之間；第一控制電路，配置為根據(jù)在第一電池組節(jié)點(diǎn)和第二電池組節(jié)點(diǎn)之間測(cè)量的第一單元電壓以及總電池組電壓來控制第一開關(guān)的操作；第二控制電路，配置為根據(jù)所測(cè)量的第一單元電壓、在第二電池組節(jié)點(diǎn)和第三電池組節(jié)點(diǎn)之間測(cè)量的第二單元電壓以及總電池組電壓來控制第二開關(guān)的操作；第三控制電路，配置為根據(jù)所測(cè)量的第二單元電壓、在第三電池組節(jié)點(diǎn)和第四電池組節(jié)點(diǎn)之間測(cè)量的第三單元電壓以及電池組電路的總電池組電壓來控制第三開關(guān)的操作；第四控制電路，配置為根據(jù)所測(cè)量的第三單元電壓和總電池組電壓來控制第四開關(guān)的操作；其中第一、第二和第三電池單元彼此串聯(lián)地布置。
[0073]第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)和第四開關(guān)每個(gè)可包括:第一 M0SFET，具有連接到第一開關(guān)節(jié)點(diǎn)的第一漏電極、連接到第一中間節(jié)點(diǎn)的第一源電極、以及連接到第二中間節(jié)點(diǎn)的第一柵電極；第二 MOSFET，具有連接到第二開關(guān)節(jié)點(diǎn)的第二漏電極、連接到第一中間節(jié)點(diǎn)的第二源電極、以及連接到第二中間節(jié)點(diǎn)的第二柵電極；放電電阻器，連接在第一中間節(jié)點(diǎn)和第二中間節(jié)點(diǎn)之間；以及中間抽頭整流器，具有連接到第一中間節(jié)點(diǎn)的輸出線、連接到第二中間節(jié)點(diǎn)的抽頭線、以及配置為接收控制波形的一對(duì)輸入線，其中控制波形控制第一和第二 MOSFET是否應(yīng)導(dǎo)通電流。
[0074]電池組均衡電路還可包括:第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器，連接在第一電池組節(jié)點(diǎn)和第二電池組節(jié)點(diǎn)之間，并且配置為確定第一模擬單元電壓和將第一模擬單元電壓轉(zhuǎn)換成第一數(shù)字單元電壓；第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器，連接在第二電池組節(jié)點(diǎn)和第三電池組節(jié)點(diǎn)之間，并且配置為確定第二模擬單元電壓和將第二模擬單元電壓轉(zhuǎn)換成第二數(shù)字單元電壓；第三模數(shù)轉(zhuǎn)換器，連接在第三電池組節(jié)點(diǎn)和第四電池組節(jié)點(diǎn)之間，并且配置為確定第三模擬單元電壓和將第三模擬單元電壓轉(zhuǎn)換成第三數(shù)字單元電壓，其中第一控制電路和第二控制電路使用第一數(shù)字單元電壓作為所測(cè)量的第一單元電壓，第二控制電路和第三控制電路使用第二數(shù)字單元電壓作為所測(cè)量的第二單元電壓，第三控制電路和第四控制電路使用第三數(shù)字單元電壓作為所測(cè)量的第三單元電壓。
[0075]雙向開關(guān)
[0076]圖5是根據(jù)所公開的實(shí)施例的來自圖1和圖4的多單元電池組和電池組均衡電路100、400的雙向開關(guān)230、430的電路圖。如圖5所示，雙向開關(guān)230、430包括第一M0SFET510、第二 M0SFET520、放電電阻器530和開關(guān)控制電路540。開關(guān)控制電路540還包括次級(jí)變壓器繞組550、初級(jí)變壓器繞組560、第一二極管570和第二二極管580。
[0077]第一 M0SFET510和第二 M0SFET520彼此串聯(lián)地形成于第一和第二外部節(jié)點(diǎn)A和B之間。特別地，第一 M0SFET510的漏極連接到第一外部節(jié)點(diǎn)A，第二 M0SFET510的漏極連接到第二外部節(jié)點(diǎn)B，第一和第二 M0SFET510、520 二者的源極連接到中間節(jié)點(diǎn)C，第一和第二M0SFET510、520 二者的柵極連接到控制節(jié)點(diǎn)D。
[0078]放電電阻器530和開關(guān)控制電路540并聯(lián)連接在中間節(jié)點(diǎn)C和控制節(jié)點(diǎn)D之間。
[0079]開關(guān)控制電路540是連接到中間節(jié)點(diǎn)C的中間抽頭整流器，其抽頭連接到控制節(jié)點(diǎn)D。
[0080]次級(jí)變壓器繞組550和初級(jí)變壓器繞組560 二者都繞相同變壓器芯纏繞。初級(jí)變壓器繞組560接收控制信號(hào)，將該控制信號(hào)傳送給次級(jí)變壓器繞組550。次級(jí)變壓器繞組550在第一端子處連接到第一二極管570的陰極，在第二端子處連接到第二二極管580的陰極，并且具有連接到控制節(jié)點(diǎn)D的抽頭。
[0081]第一二極管570的陰極連接到次級(jí)變壓器繞組550的第一端子，其陽極連接到中間節(jié)點(diǎn)C。類似地，第二二極管580的陰極連接到次級(jí)變壓器繞組550的第而端子，其陽極連接到中間節(jié)點(diǎn)C。
[0082]由于這種配置，對(duì)第一和第二 M0SFET510和520的柵極的控制是基于推挽式中間抽頭整流器540和放電電阻器530的原理的。
[0083]單元部件控制器
[0084]圖7是根據(jù)所公開的實(shí)施例的圖4的單元部件控制器460的電路圖。
[0085]電池組均衡的方法
[0086]圖6是根據(jù)所公開的實(shí)施例的電池組均衡操作600的流程圖。該操作可以對(duì)整個(gè)多單元電池組執(zhí)行或者對(duì)形成于多集群電池組中的多單元電池組集群執(zhí)行。該操作600的目標(biāo)是均衡多個(gè)電池單元中的每個(gè)的電壓，使得它們?nèi)慷继幱诖笾孪嗤碾妷?，或者它們至少全部都接近相同電壓?br> [0087]如圖6所示，該操作600開始(605)，N的值被設(shè)置為等于O (610)。N是在相關(guān)電池組中形成在一起且因此必須被均衡化的電池單元的索引。Nmax表示相關(guān)電池組中的電池單元的總數(shù)。
[0088]N然后遞增一(615)以表示繼續(xù)移動(dòng)到將要均衡的下一個(gè)電池單元。在第一次經(jīng)過該步驟時(shí)，N從O遞增到1，表示第一電池單元將被均衡。一旦最后一個(gè)電池單元已經(jīng)被均衡，此步驟將把N從Nmax遞增到(Nmx+1 )。
[0089]操作600然后確定N是否大于Nmax,即，是否最后一個(gè)電池單元已經(jīng)被均衡(620)。如果N大于Nmax(即，每個(gè)電池單元已經(jīng)被均衡)，那么該過程將返回到步驟610，復(fù)位到N=0，并且重復(fù)均衡過程。如果N不大于Nmax,(即，不是每個(gè)電池單元都已經(jīng)被均衡)，則操作600繼續(xù)進(jìn)行以測(cè)量電池組或電池組集群的總電池組電壓Vbat (630)。總電池組電壓Vbat是構(gòu)成電池組的Nmax個(gè)電池單元的電壓的總和，并且通過單獨(dú)的ADC被測(cè)量和數(shù)字化。
[0090]然后根據(jù)總電池組電壓Vbat計(jì)算最優(yōu)單元電壓Vot (635)。在所公開的實(shí)施例中，最優(yōu)電池組電壓V1等于總電池組電壓Vbat除以電池單元總數(shù)Nmax (BP, Vopt = Vbat/Nmx)。
[0091]然后，確定個(gè)體單元電壓VN(640)。此個(gè)體單元電SVn是第N電池單元(對(duì)于N的當(dāng)前值)的電壓。如圖1、圖2、圖4和圖5所示，可以有各種不同的方法來測(cè)量個(gè)體單元電壓VN。
[0092]操作600然后確定個(gè)體單元電SVn是否小于Vwt (即，第N電池單元相對(duì)于最優(yōu)電壓Vqpt是否欠充)(645)。
[0093]如果個(gè)體單元電壓Vn小于卩，第N電池單元欠充)，則有必要對(duì)第N電池單元進(jìn)行充電以增大其電壓。這是通過確定必須添加到第N電池單元以均衡第N電池單元的電壓Vn (即，使第N電池單元的電壓Vn達(dá)到或接近Vot)的電荷量來完成的(650)。
[0094]由于將被提供的所需電荷量與第N電池單元連接到方波信號(hào)的正半周期的時(shí)間相關(guān)，所以僅需確定第N電池單元在方波信號(hào)的正周期期間應(yīng)多長時(shí)間連接到方波信號(hào)。這可以通過確定方波信號(hào)的正半周期內(nèi)將導(dǎo)致所需連接時(shí)間并且由此實(shí)現(xiàn)第N電池單元的所需充電量的連接開始時(shí)間Tps和連接結(jié)束時(shí)間Tpe來完成(655)。
[0095]一旦確定了連接開始時(shí)間Tps和連接結(jié)束時(shí)間TPE，系統(tǒng)只需從時(shí)間Tps到時(shí)間Tpe接通連接到第N電池單元的開關(guān)(660)。這將把第N電池單元連接到方波信號(hào)的正周期所需時(shí)間量，因此將為第N電池單元提供所需充電量。
[0096]操作600然后確定個(gè)體單元電SVn是否大于Vwt (即，第N電池單元相對(duì)于最優(yōu)電壓Vqpt是否被過充)(665)。
[0097]如果個(gè)體單元電壓Vn大于VOT(g卩，第N電池單元被過充)，那么有必要對(duì)第N電池單元進(jìn)行放電以降低其電壓。這是通過確定必須從第N電池單元取走以均衡第N電池單元的電壓Vn (S卩，使第N電池單元的電壓Vn達(dá)到或接近于Vot)的電荷量來完成的(670)。
[0098]由于將被提供的所需放電量與第N電池單元連接到方波信號(hào)的負(fù)半周期的時(shí)間相關(guān)，所以僅需確定第N電池單元在方波信號(hào)(在所公開的實(shí)施例中，方波信號(hào))的負(fù)周期期間應(yīng)多長時(shí)間連接到方波信號(hào)。這可以通過確定方波信號(hào)的負(fù)半周期內(nèi)將導(dǎo)致所需連接時(shí)間且由此實(shí)現(xiàn)第N電池單元所需放電量的連接開始時(shí)間Tns和連接結(jié)束時(shí)間Tne來完成(675)。
[0099]一旦已經(jīng)確定了連接開始時(shí)間Tns和連接結(jié)束時(shí)間TNE，系統(tǒng)只需從時(shí)間Tns到時(shí)間Tne接通連接到第N電池單元的開關(guān)(680)。這將把第N電池單元連接到方波信號(hào)的負(fù)周期所需時(shí)間量，因此將向第N電池單元提供所需放電量。
[0100]如果個(gè)體單元電壓Vn既不大于也不小于最優(yōu)電壓VOT，則第N電池單元具有最優(yōu)電壓VOT，無需進(jìn)行校正。然后，過程返回到操作615，N被遞增一，均衡過程繼續(xù)進(jìn)行。
[0101]一旦執(zhí)行了任何必要的電壓優(yōu)化(通過對(duì)第N電池單元進(jìn)行充電或放電)，則操作返回到步驟615，N被遞增一，移動(dòng)到下一個(gè)電池單元，并且操作繼續(xù)進(jìn)行。
[0102]通過這種方式，電池組或電池組集群中的每個(gè)電池單元可以被檢查和均衡。在本實(shí)施例中，總電池組電壓Vbat在給定電池單元的均衡操作期間被新測(cè)量。這是因?yàn)殡姵亟M的總電壓將由于個(gè)體電池單元的充電和放電而略有波動(dòng)。然而，在替選實(shí)施例中，總電池組電壓Vbat可以在每個(gè)電池組均衡過程開始時(shí)測(cè)量一次，Vbat的該值可以用于接下來從第一至第Nmax電池單元的運(yùn)行。
[0103]提供了一種均衡電池組的方法，包括:測(cè)量包含彼此串聯(lián)布置的N個(gè)電池單元的電池組的總電壓；基于所測(cè)量的總電壓和N值確定最優(yōu)單元電壓；測(cè)量從N個(gè)電池單元中選擇的電池單元的選擇單元電壓；確定所測(cè)量的單元電壓是否小于最優(yōu)單元電壓；當(dāng)確定所測(cè)量的單元電壓小于最優(yōu)單元電壓時(shí)，在AC發(fā)生器的電壓輸出的正周期的一部分期間將所選擇的電池單元連接到發(fā)生器的電壓輸出；確定所測(cè)量的單元電壓是否大于最優(yōu)單元電壓；以及當(dāng)確定所測(cè)量的單元電壓大于最優(yōu)單元電壓時(shí)，在AC發(fā)生器的電壓輸出的負(fù)周期的一部分期間將所選擇的電池單元連接到發(fā)生器的電壓輸出，其中N是大于I的整數(shù)。
[0104]最優(yōu)單元電壓可以等于所測(cè)量的總電壓除以所述多個(gè)電池單元中電池單元的總數(shù)。
[0105]測(cè)量電池組的總電壓、確定最優(yōu)單元電壓、測(cè)量所選擇的單元電壓、確定所測(cè)量的單元電壓是否小于最優(yōu)單元電壓、當(dāng)確定所測(cè)量的單元電壓小于最優(yōu)單元電壓時(shí)在AC發(fā)生器的電壓輸出的正周期的一部分期間將所選擇的電池單元連接到發(fā)生器的電壓輸出、確定所測(cè)量的單元電壓是否大于最優(yōu)單元電壓、以及當(dāng)確定所測(cè)量的單元電壓大于最優(yōu)單元電壓時(shí)在AC發(fā)生器的電壓輸出的負(fù)周期的一部分期間將所選擇的電池單元連接到發(fā)生器的電壓輸出的操作可以重復(fù)N次以允許N個(gè)電池單元中的每一個(gè)充當(dāng)所選擇的電池單元。
[0106]當(dāng)確定所測(cè)量的單元電壓小于最優(yōu)單元電壓時(shí)在AC發(fā)生器的電壓輸出的正周期的一部分期間將所選擇的電池單元連接到發(fā)生器的電壓輸出的操作還可包括:確定正周期的其中所選擇的電池單元應(yīng)連接到發(fā)生器的電壓輸出的連接持續(xù)時(shí)間；確定正周期的其中所選擇的電池單元應(yīng)連接到發(fā)生器的電壓輸出的連接開始點(diǎn)和其中所選擇的電池單元應(yīng)從發(fā)生器的電壓輸出斷開的連接結(jié)束點(diǎn)，以便所選擇的電池單元將連接到發(fā)生器的電壓輸出所述連接持續(xù)時(shí)間；在所確定的連接開始點(diǎn)將所選擇的電池單元連接到發(fā)生器的電壓輸出；以及在所確定的連接結(jié)束點(diǎn)將所選擇的電池單元從發(fā)生器的電壓輸出斷開。
[0107]所選擇的電池單元可以通過變壓器連接到發(fā)生器的電壓輸出。在所確定的連接開始點(diǎn)將所選擇的電池單元連接到發(fā)生器的電壓輸出的操作還可包括:接通連接在所選擇的電池單元的正端子和發(fā)生器的電壓輸出的第一端子之間的第一開關(guān)，以將所選擇的電池單元的正端子連接到發(fā)生器的電壓輸出的第一端子；以及接通連接在所選擇的電池單元的負(fù)端子和發(fā)生器的電壓輸出的第二端子之間的第二開關(guān)，以將所選擇的電池單元的負(fù)端子連接到發(fā)生器的電壓輸出的第二端子。
[0108]在所確定的連接開始點(diǎn)將所選擇的電池單元連接到發(fā)生器的電壓輸出的操作還可包括:在所確定的連接開始點(diǎn)接通連接在所選擇的電池單元的正端子和發(fā)生器的電壓輸出的第一端子之間的第一開關(guān)，以將所選擇的電池單元的正端子連接到發(fā)生器的電壓輸出的第一端子；以及在所確定的連接開始點(diǎn)接通連接在所選擇的電池單元的負(fù)端子和發(fā)生器的電壓輸出的第二端子之間的第二開關(guān)，以將所選擇的電池單元的負(fù)端子連接到發(fā)生器的電壓輸出的第二端子。在所確定的連接結(jié)束點(diǎn)將所選擇的電池單元從發(fā)生器的電壓輸出斷開的操作還可包括:在所確定的連接結(jié)束點(diǎn)斷開第一開關(guān)，以將所選擇的電池單元的正端子從發(fā)生器的電壓輸出的第一端子斷開；以及在所確定的連接結(jié)束點(diǎn)斷開第二開關(guān)，以將所選擇的電池單元的負(fù)端子從發(fā)生器的電壓輸出的第二端子斷開。
[0109]第一開關(guān)和第二開關(guān)每個(gè)可包括:第一 M0SFET，具有連接到第一開關(guān)節(jié)點(diǎn)的第一漏電極、連接到第一中間節(jié)點(diǎn)的第一源電極、以及連接到第二中間節(jié)點(diǎn)的第一柵電極；第二MOSFET，具有連接到第二開關(guān)節(jié)點(diǎn)的第二漏電極、連接到第一中間節(jié)點(diǎn)的第二源電極、以及連接到第二中間節(jié)點(diǎn)的第二柵電極；放電電阻器，連接在第一中間節(jié)點(diǎn)和第二中間節(jié)點(diǎn)之間；以及中間抽頭整流器，具有連接到第一中間節(jié)點(diǎn)的輸出線、連接到第二中間節(jié)點(diǎn)的抽頭線、以及配置為接收控制波形的一對(duì)輸入線，其中所述控制波形控制第一和第二 MOSFET是否應(yīng)導(dǎo)通電流。
[0110]當(dāng)確定所測(cè)量的單元電壓大于最優(yōu)單元電壓時(shí)在AC發(fā)生器的負(fù)周期期間將所選擇的電池單元連接到發(fā)生器的電壓輸出的操作還可包括:確定負(fù)周期的其中所選擇的電池單元應(yīng)連接到發(fā)生器的電壓輸出的連接持續(xù)時(shí)間；確定負(fù)周期的其中所選擇的電池單元應(yīng)連接到發(fā)生器的電壓輸出的連接開始點(diǎn)以及其中所選擇的電池單元應(yīng)從發(fā)生器的電壓輸出斷開的連接結(jié)束點(diǎn)，以便所選擇的電池單元將連接到發(fā)生器的電壓輸出所述連接持續(xù)時(shí)間；在所確定的連接開始點(diǎn)將所選擇的電池單元連接到發(fā)生器的電壓輸出；以及在所確定的連接結(jié)束點(diǎn)將所選擇的電池單元從發(fā)生器的電壓輸出斷開。
[0111]在所確定的連接開始點(diǎn)將所選擇的電池單元連接到發(fā)生器的電壓輸出的操作還可包括:在所確定的連接開始點(diǎn)接通連接在所選擇的電池單元的正端子和發(fā)生器的電壓輸出的第一端子之間的第一開關(guān)，以將所選擇的電池單元的正端子連接到發(fā)生器的電壓輸出的第一端子；以及在所確定的連接開始點(diǎn)接通連接在所選擇的電池單元的負(fù)端子和發(fā)生器的電壓輸出的第二端子之間的第二開關(guān)，以將所選擇的電池單元的負(fù)端子連接到發(fā)生器的電壓輸出的第二端子。在所確定的連接結(jié)束點(diǎn)將所選擇的電池單元從發(fā)生器的電壓輸出斷開的操作還可包括:在所確定的連接結(jié)束點(diǎn)斷開第一開關(guān)以將所選擇的電池單元的正端子從發(fā)生器的電壓輸出的第一端子斷開；以及在所確定的連接結(jié)束點(diǎn)斷開第二開關(guān)以將所選擇的電池單元的負(fù)端子從發(fā)生器的電壓輸出的第二端子斷開。
[0112]發(fā)生器的輸出可通過N個(gè)變壓器繞組被提供，N個(gè)變壓器繞組每個(gè)連接到N個(gè)電池單元中對(duì)應(yīng)的一個(gè)，第一 N/2個(gè)電池單元可配置為使得正節(jié)點(diǎn)可連接到對(duì)應(yīng)的變壓器繞組的上節(jié)點(diǎn)，負(fù)節(jié)點(diǎn)可連接到對(duì)應(yīng)的變壓器繞組的下節(jié)點(diǎn)，第二 N/2個(gè)電池單元可配置為使得負(fù)節(jié)點(diǎn)可連接到對(duì)應(yīng)的變壓器繞組的上節(jié)點(diǎn)，正節(jié)點(diǎn)可連接到對(duì)應(yīng)的變壓器繞組的下節(jié)點(diǎn)。
[0113]結(jié)論
[0114]本公開旨在說明如何構(gòu)建和使用根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例，而非限制本發(fā)明的真實(shí)、預(yù)期和公正的范圍和思想。前述說明無意是詳盡無遺的，也無意將本發(fā)明限制到所公開的精確形式。在以上教導(dǎo)的啟示下，修改和變型是可行的。選擇并且描述這些實(shí)施例是為了提供對(duì)本發(fā)明的原理及其實(shí)際應(yīng)用的最佳示范，并且使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在各種實(shí)施例中利用本發(fā)明，并且根據(jù)實(shí)際使用而構(gòu)思各種合適的修改。所有這樣的修改和變型都在所附權(quán)利要求及其等價(jià)物定義的本發(fā)明的范圍內(nèi)，權(quán)利要求可以在本專利申請(qǐng)懸而未決期間被修改，權(quán)利要求應(yīng)根據(jù)其公正、法律和公平賦予的范圍來解釋。上述各種電路可以根據(jù)實(shí)現(xiàn)需要而實(shí)施在離散電路或集成電路中。
【權(quán)利要求】
1.一種電池組均衡電路，包括: 第一正電池組節(jié)點(diǎn)，配置為連接到包含在電池組電路中的第一電池單元的正端子，所述電池組電路包括與所監(jiān)視的第一電池單元串聯(lián)連接的多個(gè)其它電池單元； 第一負(fù)電池組節(jié)點(diǎn)，配置為連接到所述第一電池單元的負(fù)端子； 第一變壓器線圈，配置為接收AC發(fā)生器的輸出電壓，所述第一變壓器線圈具有第一上變壓器節(jié)點(diǎn)和第一下變壓器節(jié)點(diǎn)； 第一上開關(guān)，連接在所述第一正電池組節(jié)點(diǎn)和所述第一上變壓器節(jié)點(diǎn)之間； 第一下開關(guān)，連接在所述第一負(fù)電池組節(jié)點(diǎn)和所述第一下變壓器控制節(jié)點(diǎn)之間；以及控制電路，配置為根據(jù)在所述第一正電池組節(jié)點(diǎn)和所述第一負(fù)電池組節(jié)點(diǎn)之間測(cè)量的第一單元電壓和所述電池組電路的總電池組電壓來控制所述第一上開關(guān)和所述第一下開關(guān)的操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述電池組均衡電路，其中，所述第一上開關(guān)和所述第一下開關(guān)二者都是雙向MOSFET開關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述電池組均衡電路，其中，所述第一電池單元和所述多個(gè)其它電池單元都配置為具有相同的預(yù)設(shè)電壓，且 其中，所述電池組電路的總電池組電壓是通過測(cè)量彼此串聯(lián)布置的所述第一電池單元和所述多個(gè)其它電池單元全部的電壓，并且將所得電壓除以包括所述第一電池單元和所述多個(gè)其它電池單元的電池單元的總數(shù)來確定的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述電池組均衡電路，還包括: 第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器，配置為確定所述第一正電池組節(jié)點(diǎn)和所述第一負(fù)電池組節(jié)點(diǎn)之間的第一模擬電壓，并且將所述第一模擬單元電壓轉(zhuǎn)換為第一數(shù)字單元電壓， 其中，所述控制電路使用所述第一數(shù)字單元電壓作為所測(cè)量的第一單元電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述電池組均衡電路，還包括: 第二正電池組節(jié)點(diǎn)，配置為連接到選自與所述第一電池單元串聯(lián)連接的所述多個(gè)其它電池單元中的第二電池單元的正節(jié)點(diǎn)； 第二負(fù)電池組節(jié)點(diǎn)，配置為連接到所述第二電池單元的負(fù)節(jié)點(diǎn)； 第二變壓器線圈，配置為接收所述AC發(fā)生器的輸出電壓，所述第二變壓器線圈具有第二上變壓器節(jié)點(diǎn)和第二下變壓器節(jié)點(diǎn)； 第二上開關(guān)，連接在所述第二負(fù)電池組節(jié)點(diǎn)和所述第二上變壓器節(jié)點(diǎn)之間；以及 第二下開關(guān)，連接在所述第二正電池組節(jié)點(diǎn)和所述第二下變壓器節(jié)點(diǎn)之間， 其中，所述控制電路還配置為根據(jù)在所述第二正電池組節(jié)點(diǎn)和所述第二負(fù)電池組節(jié)點(diǎn)之間測(cè)量的第二單元電壓以及所述電池組電路的總電池組電壓來控制所述第二上開關(guān)和所述第二下開關(guān)的操作。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述電池組均衡電路，其中，所述第二上開關(guān)和所述第二下開關(guān)每個(gè)包括: 第一 M0SFET，具有連接到第一開關(guān)節(jié)點(diǎn)的第一漏電極、連接到第一中間節(jié)點(diǎn)的第一源電極、以及連接到第二中間節(jié)點(diǎn)的第一柵電極； 第二 MOSFET，具有連接到第二開關(guān)節(jié)點(diǎn)的第二漏電極、連接到所述第一中間節(jié)點(diǎn)的第二源電極、以及連接到所述第二中間節(jié)點(diǎn)的第二柵電極；放電電阻器，連接在所述第一中間節(jié)點(diǎn)和所述第二中間節(jié)點(diǎn)之間；以及中間抽頭整流器，具有連接到所述第一中間節(jié)點(diǎn)的輸出線、連接到所述第二中間節(jié)點(diǎn)的抽頭線、以及配置為接收控制波形的一對(duì)輸入線， 其中，所述控制波形控制所述第一和第二 MOSFET是否應(yīng)導(dǎo)通電流。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述電池組均衡電路，還包括: 第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器，配置為確定所述第二電池單元的第二正電池組節(jié)點(diǎn)和第二負(fù)電池組節(jié)點(diǎn)之間的第二模擬電壓，并且將所述第二模擬單元電壓轉(zhuǎn)換為第二數(shù)字單元電壓， 其中，所述控制電路使用所述第二數(shù)字單元電壓作為所測(cè)量的第二單元電壓。
8.一種電池組均衡電路，包括: 第一電池組節(jié)點(diǎn)，配置為連接到包含在電池組電路中的第一電池單元的正節(jié)點(diǎn)； 第二電池組節(jié)點(diǎn)，配置為連接到所述第一電池單元的負(fù)節(jié)點(diǎn)和第二電池單元的正節(jié)占.第三電池組節(jié)點(diǎn)，配置為連接到所述第二電池單元的負(fù)節(jié)點(diǎn)和第三電池單元的正節(jié)占.第四電池組節(jié)點(diǎn)，配置為連接到所述第三電池單元的負(fù)節(jié)點(diǎn)； 第一變壓器線圈，配置為接收AC發(fā)生器的輸出電壓，所述第一變壓器線圈連接在第一變壓器節(jié)點(diǎn)和第二變壓器節(jié)點(diǎn)之間； 第二變壓器線圈，配置為接收AC發(fā)生器的輸出電壓，所述第二變壓器線圈連接在所述第二變壓器節(jié)點(diǎn)和第三變壓器節(jié)點(diǎn)之間； 第三變壓器線圈，配置為接收AC發(fā)生器的輸出電壓，所述第三變壓器線圈連接在所述第三變壓器節(jié)點(diǎn)和第四變壓器節(jié)點(diǎn)之間； 第一開關(guān)，連接在所述第一電池組節(jié)點(diǎn)和所述第一變壓器節(jié)點(diǎn)之間； 第二開關(guān)，連接在所述第二電池組節(jié)點(diǎn)和所述第二變壓器節(jié)點(diǎn)之間； 第三開關(guān)，連接在所述第三電池組節(jié)點(diǎn)和所述第三變壓器節(jié)點(diǎn)之間； 第四開關(guān)，連接在所述第四電池組節(jié)點(diǎn)和所述第四變壓器節(jié)點(diǎn)之間； 第一控制電路，配置為根據(jù)在所述第一電池組節(jié)點(diǎn)和所述第二電池組節(jié)點(diǎn)之間測(cè)量的第一單元電壓和所述總電池組電壓來控制所述第一開關(guān)的操作； 第二控制電路，配置為根據(jù)所測(cè)量的第一單元電壓、在所述第二電池組節(jié)點(diǎn)和所述第三電池組節(jié)點(diǎn)之間測(cè)量的第二單元電壓、以及所述總電池組電壓來控制所述第二開關(guān)的操作； 第三控制電路，配置為根據(jù)所測(cè)量的第二單元電壓、在所述第三電池組節(jié)點(diǎn)和所述第四電池組節(jié)點(diǎn)之間測(cè)量的第三單元電壓、以及所述電池組電路的總電池組電壓來控制所述第三開關(guān)的操作；以及 第四控制電路，配置為根據(jù)所測(cè)量的第三單元電壓和所述總電池組電壓來控制所述第四開關(guān)的操作， 其中，所述第一、第二和第三電池組單元彼此串聯(lián)布置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述電池組均衡電路，其中，所述第一開關(guān)、所述第二開關(guān)、所述第三開關(guān)、以及所述第四開關(guān)每個(gè)包括: 第一 M0SFET，具有連接到第一開關(guān)節(jié)點(diǎn)的第一漏電極、連接到第一中間節(jié)點(diǎn)的第一源電極、以及連接到第二中間節(jié)點(diǎn)的第一柵電極； 第二 MOSFET，具有連接到第二開關(guān)節(jié)點(diǎn)的第二漏電極、連接到所述第一中間節(jié)點(diǎn)的第二源電極、以及連接到所述第二中間節(jié)點(diǎn)的第二柵電極； 放電電阻器，連接在所述第一中間節(jié)點(diǎn)和所述第二中間節(jié)點(diǎn)之間；以及中間抽頭整流器，具有連接到所述第一中間節(jié)點(diǎn)的輸出線、連接到所述第二中間節(jié)點(diǎn)的抽頭線、以及配置為接收控制波形的一對(duì)輸入線， 其中，所述控制波形控制所述第一和第二 MOSFET是否應(yīng)導(dǎo)通電流。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述電池組均衡電路，還包括: 第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器，連接在所述第一電池組節(jié)點(diǎn)和所述第二電池組節(jié)點(diǎn)之間，并且配置為確定第一模擬單元電壓以及將所述第一模擬單元電壓轉(zhuǎn)換為第一數(shù)字單元電壓； 第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器，連接在所述第二電池組節(jié)點(diǎn)和所述第三電池組節(jié)點(diǎn)之間，并且配置為確定第二模擬單元電壓以及將所述第二模擬單元電壓轉(zhuǎn)換為第二數(shù)字單元電壓； 第三模數(shù)轉(zhuǎn)換器，連接在所述第三電池組節(jié)點(diǎn)和第四電池組節(jié)點(diǎn)之間，并且配置為確定第三模擬單元電壓以及將所述第三模擬單元電壓轉(zhuǎn)換為第三數(shù)字單元電壓， 其中，所述第一控制電路和所述第二控制電路使用所述第一數(shù)字單元電壓作為所測(cè)量的第一單元電壓， 其中，所述第二控制電 路和所述第三控制電路使用所述第二數(shù)字單元電壓作為所測(cè)量的第二單元電壓，且 其中，所述第三控制電路和所述第四控制電路使用所述第三數(shù)字單元電壓作為所測(cè)量的第三單元電壓。
11.一種均衡電池組的方法，包括: 測(cè)量包含彼此串聯(lián)布置的N個(gè)電池單元的電池組的總電壓； 根據(jù)所測(cè)量的總電壓和N的值確定最優(yōu)單元電壓； 測(cè)量從所述N個(gè)電池單元選擇的電池單元的選擇單元電壓； 確定所測(cè)量的單元電壓是否小于所述最優(yōu)單元電壓； 當(dāng)確定所測(cè)量的單元電壓小于所述最優(yōu)單元電壓時(shí)，在AC發(fā)生器的電壓輸出的正周期的一部分期間將所選擇的電池單元連接到發(fā)生器的電壓輸出； 確定所測(cè)量的單元電壓是否大于所述最優(yōu)單元電壓；以及 當(dāng)確定所測(cè)量的單元電壓大于所述最優(yōu)單元電壓時(shí)，在所述AC發(fā)生器的電壓輸出的負(fù)周期的一部分期間將所選擇的電池單元連接到所述發(fā)生器的電壓輸出， 其中，N是大于I的整數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述最優(yōu)單元電壓等于所測(cè)量的總電壓除以所述多個(gè)電池單元中的電池單元的總數(shù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，測(cè)量所述電池組的總電壓、確定所述最優(yōu)單元電壓、測(cè)量所述選擇單元電壓、確定所測(cè)量的單元電壓是否小于所述最優(yōu)單元電壓、當(dāng)確定所測(cè)量的單元電壓小于所述最優(yōu)單元電壓時(shí)在AC發(fā)生器的電壓輸出的正周期的一部分期間將所選擇的電池單元連接到發(fā)生器的電壓輸出、確定所測(cè)量的單元電壓是否大于所述最優(yōu)單元電壓、以及當(dāng)確定所測(cè)量的單元電壓大于所述最優(yōu)單元電壓時(shí)在所述AC發(fā)生器的電壓輸出的負(fù)周期的一部分期間將所選擇的電池單元連接到所述發(fā)生器的電壓輸出的操作被重復(fù)N次，以允許所述N個(gè)電池單元中的每一個(gè)充當(dāng)所選擇的電池單元。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，當(dāng)確定所測(cè)量的單元電壓小于所述最優(yōu)單元電壓時(shí)在所述AC發(fā)生器的電壓輸出的正周期的一部分期間將所選擇的電池單元連接到發(fā)生器的電壓輸出的操作進(jìn)一步包括: 確定所述正周期的其中所選擇的電池單元應(yīng)連接到所述發(fā)生器的電壓輸出的連接持續(xù)時(shí)間； 確定所述正周期期間所選擇的電池單元應(yīng)連接到所述發(fā)生器的電壓輸出的連接開始點(diǎn)以及所選擇的電池單元應(yīng)從所述發(fā)生器的電壓輸出斷開的連接結(jié)束點(diǎn)，以便所選擇的電池單元將連接到所述發(fā)生器的電壓輸出所述連接持續(xù)時(shí)間； 在所確定的連接開始點(diǎn)將所選擇的電池單元連接到所述發(fā)生器的電壓輸出；以及 在所確定的連接結(jié)束點(diǎn)將所選擇的電池單元從所述發(fā)生器的電壓輸出斷開。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所選擇的電池單元通過變壓器連接到所述發(fā)生器的電壓輸出。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，在所確定的連接開始點(diǎn)將所選擇的電池單元連接到所述發(fā)生器的電壓輸出的操作進(jìn)一步包括: 接通連接在所選擇的電池單元的正端子和所述發(fā)生器的電壓輸出的第一端子之間的第一開關(guān)，以將所選擇的電池單元的正端子連接到所述發(fā)生器的電壓輸出的第一端子；以及 接通連接在所選擇的電池單元的負(fù)端子和所述發(fā)生器的電壓輸出的第二端子之間的第二開關(guān)，以將所選擇的電池單元的負(fù)端子連接到所述發(fā)生器的電壓輸出的第二端子。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，在所確定的連接開始點(diǎn)將所選擇的電池單元連接到所述發(fā)生器的電壓輸出的操作進(jìn)一步包括: 在所確定的連接開始點(diǎn)接通連接在所選擇的電池單元的正端子和所述發(fā)生器的電壓輸出的第一端子之間的第一開關(guān)，以將所選擇的電池單元的正端子連接到所述發(fā)生器的電壓輸出的第一端子；以及 在所確定的連接開始點(diǎn)接通連接在所選擇的電池單元的負(fù)端子和所述發(fā)生器的電壓輸出的第二端子之間的第二開關(guān)，以將所選擇的電池單元的負(fù)端子連接到所述發(fā)生器的電壓輸出的第二端子；以及 在所確定的連接結(jié)束點(diǎn)將所選擇的電池單元從所述發(fā)生器的電壓輸出斷開的操作進(jìn)一步包括: 在所確定的連接結(jié)束點(diǎn)斷開所述第一開關(guān)以將所選擇的電池單元的正端子從所述發(fā)生器的電壓輸出的第一端子斷開，以及 在所確定的連接結(jié)束點(diǎn)斷開所述第二開關(guān)以將所選擇的電池單元的負(fù)端子從所述發(fā)生器的電壓輸出的第二端子斷開。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)每個(gè)包括: 第一 MOSFET，具有連接到第一開關(guān)節(jié)點(diǎn)的第一漏電極、連接到第一中間節(jié)點(diǎn)的第一源電極、以及連接到第二中間節(jié)點(diǎn)的第一柵電極； 第二 MOSFET，具有連接到第二開關(guān)節(jié)點(diǎn)的第二漏電極、連接到所述第一中間節(jié)點(diǎn)的第二源電極、以及連接到所述第二中間節(jié)點(diǎn)的第二柵電極；放電電阻器，連接在所述第一中間節(jié)點(diǎn)和所述第二中間節(jié)點(diǎn)之間；以及中間抽頭整流器，具有連接到所述第一中間節(jié)點(diǎn)的輸出線、連接到所述第二中間節(jié)點(diǎn)的抽頭線、以及配置為接收控制波形的一對(duì)輸入線， 其中，所述控制波形控制所述第一和第二 MOSFET是否應(yīng)導(dǎo)通電流。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，當(dāng)確定所測(cè)量的單元電壓大于所述最優(yōu)單元電壓時(shí)在所述發(fā)生器的負(fù)周期期間將所選擇的電池單元連接到發(fā)生器的電壓輸出的操作進(jìn)一步包括: 確定所述負(fù)周期的其中所選擇的電池單元應(yīng)連接到所述發(fā)生器的電壓輸出的連接持續(xù)時(shí)間； 確定所述負(fù)周期期間的所選擇的電池單元應(yīng)連接到所述發(fā)生器的電壓輸出的連接開始點(diǎn)和所選擇的電池單元應(yīng)從所述發(fā)生器的電壓輸出斷開的連接結(jié)束點(diǎn)，以便所選擇的電池單元將連接到所述發(fā)生器的電壓輸出所述連接持續(xù)時(shí)間； 在所確定的連接開始點(diǎn)將所選擇的電池單元連接到所述發(fā)生器的電壓輸出；以及 在所確定的連接結(jié)束點(diǎn)將所選擇的電池單元從所述發(fā)生器的電壓輸出斷開。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中在所確定的連接開始點(diǎn)將所選擇的電池單元連接到所述發(fā)生器的電壓輸出的操作進(jìn)一步包括: 在所確定的連 接開始點(diǎn)接通連接在所選擇的電池單元的正端子和所述發(fā)生器的電壓輸出的第一端子之間的第一開關(guān)，以將所選擇的電池單元的正端子連接到所述發(fā)生器的電壓輸出的第一端子；以及 在所確定的連接開始點(diǎn)接通連接在所選擇的電池單元的負(fù)端子和所述發(fā)生器的電壓輸出的第二端子之間的第二開關(guān)，以將所選擇的電池單元的負(fù)端子連接到所述發(fā)生器的電壓輸出的第二端子；以及 在所確定的連接結(jié)束點(diǎn)將所選擇的電池單元從所述發(fā)生器的電壓輸出斷開的操作進(jìn)一步包括: 在所確定的連接結(jié)束點(diǎn)斷開所述第一開關(guān)，以將所選擇的電池單元的正端子從所述發(fā)生器的電壓輸出的第一端子斷開；以及 在所確定的連接結(jié)束點(diǎn)斷開所述第二開關(guān)，以將所選擇的電池單元的負(fù)端子從所述發(fā)生器的電壓輸出的第二端子斷開。
21.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述發(fā)生器的輸出通過N個(gè)變壓器繞組被提供，每個(gè)變壓器繞組可連接到所述N個(gè)電池單元中對(duì)應(yīng)的一個(gè)， 其中，第一 N/2個(gè)電池單元配置為使得正節(jié)點(diǎn)可連接到對(duì)應(yīng)的變壓器繞組的上節(jié)點(diǎn)，負(fù)節(jié)點(diǎn)可連接到所述對(duì)應(yīng)的變壓器繞組的下節(jié)點(diǎn)，且 其中，第二 N/2個(gè)電池單元配置為使得負(fù)節(jié)點(diǎn)可連接到對(duì)應(yīng)的變壓器繞組的上節(jié)點(diǎn)，正節(jié)點(diǎn)可連接到所述對(duì)應(yīng)的變壓器繞組的下節(jié)點(diǎn)。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK103997073SQ201410054916
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年2月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月19日
【發(fā)明者】J·卓布尼克 申請(qǐng)人:飛思卡爾半導(dǎo)體公司