[发明专利]用于均衡由N个电能单位串联成一串的装置及其制造方法

权利要求书

1.一种用于均衡由N个电能单位串联成一串的装置，其中N＞2，该装置包括：

一个变压器，该变压器包含一个磁芯和对应于N个电能单位的N个绕组；

对应于N个电能单位的N个开关电路，每个开关电路包含多个电子开关，以将相应的电能单位以放电配置耦合至相应的绕组，或将相应的电能单位以充电配置耦合至相应的绕组，或将相应的电能单位以空载配置与相应的绕组断开；

被分别耦合至N个开关电路的N个驱动电路，每个驱动电路能打开/关闭相应开关电路的电子开关；

被耦合至N个驱动电路的控制器电路，能选择每个电能单位用于充电或用于放电或用于空载，能在第一个时间段控制所有被选择用于放电的电能单位以放电配置同时耦合至相应的绕组并同时通电，然后立即或在一个短暂的延迟之后，能在第二个时间段控制所有被选择用于充电的电能单位以充电配置同时耦合至相应的绕组并被充入相应的感应电流，

其中，每个绕组具有相同的匝数，每个电能单位具有相同标称电压V_cell，每个绕组具有相同自电感L，所述控制器电路通过以下电磁特性进行均衡控制：当X个绕组同时通电时，每个通电绕组的有效自电感变为XL，在所述磁芯饱和之前，每个绕组的相应峰值电流I_PEAK为：其中，T为通电时间，并且X≥2。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：为了启动一个均衡过程，控制器电路在N个电能单位中选择M个单位用于放电，其中1≤M<N；在剩余的N–M个电能单位中，选择K个单位用于充电，其中1≤K≤N–M；如果N-M-K≥1，选择所有剩余的N-M-K个电能单位用于空载；为了对M个被选择用于放电的电能单位进行放电，控制器电路在一个时间段控制M个相应的驱动电路同时以放电配置接通M个相应的开关电路，使得M个相应的绕组被耦合至M个被选择用于放电的电能单位并同时被通电；然后立即或在短暂延迟之后，为了对K个被选择用于充电的电能单位进行充电，控制器电路在另一个时间段控制K个相应的驱动电路同时以充电配置接通K个相应的开关电路，使得K个被选择用于充电的电能单位被耦合至K个相应的绕组以被充入相应的感应电流；如果需要从M个被选择用于放电的电能单位向K个被选择用于充电的电能单位转移更多的电荷，控制器电路重复上述先放电后充电的循环。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：在其中进行一个或多个均衡过程，直到控制器电路或外部控制器电路确定一个均衡目标已经实现。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：均衡目标从以下一个或多个目标中选择，包括：N个电能单位之间电压的近似均衡；N个电能单位之间荷电状态的近似均衡；N个电能单位之间某一所选参数的近似均衡。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：每个电能单位都从以下任一单位中选择，包括：电池单体；超级电容器单体；由多个电池单体串联或并联或混联而成的电池模块；由多个超级电容器单体串联或并联或混联而成的超级电容器模块；其他形式的电能单体；由多个其他形式的电能单体串联或并联或混联而成的电能模块。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：对于所有的N个电能单位而言，电能单位的额定电压与相应绕组的匝数的比率是相同的。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：所有N个电能单位在标称上是相同或等效的。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：每个开关电路的每个电子开关是一个晶体管或一个二极管或一个等效器件。