[发明专利]电池和其它电源的基于电感器的有源平衡

说明书

技术领域

本发明一般涉及电源平衡系统，并且，更具体地涉及电池和其它电源的基于电感器的有源平衡。

背景技术

现代的电池常常包括多个串联连接的电池单元，并且多个电池能够串联连接以形成电池模块。遗憾的是，由电池中的每个单独的电池单元或电池模块中的每个电池提供的实际输出电压会略微不同。这能够由任何若干因素如制造变化、温度变化或其它内部或外部因素引起。这能够在电池单元或电池的充电和放电过程中引起问题。在一些系统中，能够利用电压检测电路确定每个电池单元或电池的输出电压，并且能够利用电压平衡系统来补偿输出电压的变化。

考虑串联连接的电池单元，其中每个电池单元被设计成提供3.8V的输出电压。电压检测电路可以确定电池单元中的其中一个实际上具有3.9V的输出电压。常规的无源电压平衡系统通常包括电阻器，其消耗来自具有过高输出电压的电池单元或电池的电能。在本例中，电能的消耗使得3.9V的输出电压下降至3.8V的期望水平。然而，由于电能是利用电阻器消耗的，这能够导致电池单元的大量能量流失，缩短了电池的使用寿命。

发明内容

本申请公开用于电池和其它电源的基于电感器的有源平衡的方法和装置。

在第一实施例中，一种装置包括LC谐振电路和多个开关，所述多个开关经配置以选择性地将不同串联连接的电源耦合到LC谐振电路。LC谐振电路包括电感器、电容器和附加开关。电感器经配置以存储将在两个或多个电源之间传输的能量。附加开关经配置以选择性地在电感器和电容器之间创建谐振，从而使流过电感器的电流的方向反向。

在第二实施例中，一种方法包括从至少一个第一电源传输能量至电感器。该方法还包括选择性地在电感器和电容器之间创建谐振，从而使流过电感器的电流的方向反向。该方法进一步包括从电感器传输能量至至少一个第二电源。所述至少一个第一电源和至少一个第二电源串联连接。

在第三实施例中，一种系统包括多个串联连接的电源和有源平衡电路。有源平衡电路包括LC谐振电路和多个开关，所述多个开关经配置以选择性地将不同的电源中的一些耦合到LC谐振电路。LC谐振电路包括电感器、电容器和附加开关。电感器经配置以存储将在两个或多个电源之间传输的能量。附加开关经配置以选择性地在电感器和电容器之间创建谐振，从而使流过电感器的电流的方向反向。

附图说明

参考附图描述本发明的示例性实施例，其中：

图1示出根据本公开的用于电池和其它电源的基于电感器的示例性有源平衡系统；

图2A和2B示出根据本公开的图1的系统在奇数至偶数和偶数至奇数能量传输期间的示例性操作；

图3A-3D示出根据本公开的图1的系统在奇数至奇数和偶数至偶数能量传输期间的示例性操作；

图4A和4B示出根据本公开的图1的系统在包括多个放电电源和多个充电电源的能量传输期间的示例性操作；

图5和图6示出根据本公开的与图1系统在能量传输期间的模拟操作关联的示例性时序图；以及

图7示出根据本公开的用于电池和其它电源的基于电感器的有源平衡的示例性方法。

具体实施方式

图1示出根据本公开的用于电池和其它电源的基于电感器的示例性有源平衡系统100。

如图1所示，系统100包括或耦合到多个串联连接的电源102a-102g。每个电源102a-102g表示任何合适的电源，例如单个电池单元。在具体的实施例中，每个电源102a-102g表示具有3.2V额定电压的单个电池单元。然而，每个电源102a-102g还可表示多个电池单元、电池模块、多个电池模块或其它电池单元集合。还可以使用任何其它类型的电源，例如超级电容器、燃料电池以及太阳能电池。还要注意，此处可使用任意数量的电源。

多个开关104a-104h耦合于电源102a-102g。开关104a-104h被断开和闭合以通过电感器-电容器（LC）谐振电路106中的电感器在选定的电源102a-102g之间传输能量。开关104a-104h表示任何合适的开关器件，例如晶体管。在具体的实施例中，开关104a-104h中的每个表示两个背对背的MOSFET晶体管，从而通过MOSFET体二极管防止两个相邻电池单元的短路。此处还能够使用不具有体二极管的任何单开关器件。