[发明专利]蓄电池单元电荷均衡

说明书

技术领域

背景技术

蓄电池可以由多个串联的电池单元构成，从而实现更高的工作电压。生产公差、不均匀的温度分布、特定电池单元的老化特性的差异、或电池单元之间的其他差异可以引起蓄电池性能降低或过早失效。例如，在充电循环期间，如果蓄电池具有降级的电池单元（也就是，电容减少的电池单元），那么在降级电池单元已经达到其全负荷之后，它可以遭受过量充电，直到蓄电池的剩余电池单元达到其全负荷。对电池单元过量充电可以导致电池单元中的温度和压力增大，并且可以对电池单元、蓄电池或甚至其他附近的装置造成损害。在放电期间，蓄电池中最弱的电池单元可以具有最大放电深度（例如，电荷的最低状态），因此可以在其他电池单元之前完全放电。一般地，一旦蓄电池的单个电池单元失效，必须更换整个蓄电池，这是昂贵且耗时的。

发明内容

提供蓄电池单元电荷均衡装置、系统和方法。蓄电池单元电荷均衡可以用于提高性能（例如，在放电期间传递尽可能多的能量）和通过减少蓄电池的每个电池单元中存储的能量差延长多单元蓄电池的循环寿命。蓄电池单元电荷均衡电路可以感测蓄电池充电期间蓄电池单元的电荷水平。如果作为电池单元的充电状态（SOC）的度量的电池单元电压超过预设阈值，则该电路将从电池单元转移（例如分流）过量的充电电流。例如，充电电流可以被转移至有损耗的电路元件，从而限制电池单元的再充电。蓄电池单元充电均衡电路可以提供电压或SOC阈值的精确迟滞，从而减少不规则的噪声跳闸。通过耦合蓄电池单元充电均衡电路到检测器电路，蓄电池单元充电均衡电路还可以用于监控电池单元的SOC。可以选择阈值和阈值迟滞，从而提供充电电流转移或感测在期望的SOC水平的输出。

在特定的实施例中，蓄电池系统包括具有多个串联耦合的蓄电池单元的蓄电池。蓄电池系统包括监控第一蓄电池单元的电压的第一电路。当充电电流施加于蓄电池，第一电路响应第一蓄电池单元的电压满足第一电压阈值而发送至少一部分充电电流绕过第一蓄电池单元。第一电路响应第一蓄电池单元的电压满足第一电压阈值而建立第二阈值电压。蓄电池系统还包括监控第一蓄电池单元的电压的第二电路。当充电电流施加于蓄电池时，第二电路响应第一蓄电池单元的电压满足第三电压阈值而产生监控器输出。第三电压阈值高于第一电压阈值。

特定的方法包括在耦合到多单元蓄电池的蓄电池单元的蓄电池充电均衡电路接收充电电流。该方法还包括当蓄电池单元的电压满足第一电压阈值时从蓄电池单元发送至少一部分充电电流。该方法进一步包括响应蓄电池单元的电压满足第一电压阈值而建立第二电压阈值。第二电压阈值低于第一电压阈值。当蓄电池单元的电压满足第二电压阈值时，从蓄电池单元发送充电电流。

在特定的实施例中，蓄电池单元电荷均衡装置包括耦合蓄电池单元的基准电压装置。当蓄电池单元的电压满足第一电压阈值时，基准电压装置能够使得电流流过第一电路通道。蓄电池单元电荷均衡装置还包括耦合第一电路通道的第一切换装置，流过第一电路通道的电流激活第一切换装置，从而能够使电流流过第二电路通道。流过第二电路通道的电流引起建立第二电压阈值。第二电压阈值不同于第一电压阈值（例如，第二电压阈值可以低于第一电压阈值）。蓄电池单元电荷均衡装置还包括耦合第一电路通道的第二切换装置。流过第一电路通道的电流激活第二切换装置，从而激活第三电路通道。第三电路通道从蓄电池单元发送至少一部分充电电流。

已经描述的特征、功能和优势可以在不同的实施例中单独地实现或在其他的实施例中组合起来实现，将参考下面的说明书和附图公开进一步的细节。

附图说明

图1是蓄电池单元电荷均衡系统的第一特定实施例的图；

图2是蓄电池系统的特定实施例的图；

图3是蓄电池单元电荷均衡电路的第一特定实施例的示意图；

图4是蓄电池单元电荷均衡电路的第二特定实施例的示意图；

图5是蓄电池单元电荷均衡方法的特定实施例的流程图；以及

图6是可以在各种实施例中使用的特定基准电压装置的等效示意图。

具体实施方式

描述蓄电池单元电荷均衡装置、系统和方法。蓄电池单元电荷均衡可以用于提高性能（例如，放电期间传递更多能量）和通过减少蓄电池的每个电池单元中存储的能量差延长多单元蓄电池的循环寿命。可以利用被动方法（例如，分流方法）或主动方法（例如，能量再分配）执行蓄电池单元电荷均衡。本文中所公开的不同实施例使用被动的分流方法均衡蓄电池单元之间的电荷。