CN102195364A - 阻抗平衡器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及阻抗平衡器。具体地，提供了一种用于使用阻抗变化来进行功率单元平衡的阻抗平衡器。该装置可以包括可切换地连接至第一电容器并且可切换地连接至第二电容器的轨道电容器。第一电容器还可以可切换地连接至第一功率单元，并且第二电容器还可以可切换地连接至第二功率单元。通过可控制开关，第一电容器和第二电容器可以通过轨道电容器在功率单元之间传递能量。还提供了附加的相关方法和装置。

Description

阻抗平衡器
技术领域
本发明的实施方式总体上涉及多单元能量系统，并且更具体地，涉及用于蓄能系统或者产能系统内的单元的平衡和监测设备及方法。
背景技术
随着消费者对于既方便又环保的能量解决方案的需求的增加，功率存储和生成技术快速发展。能量系统(例如可以是蓄能系统和产能系统)常常包括电连接在一起的多个较小的单元，诸如可充电电池单元。由于多种原因，能量系统内的个体单元和/或并联单元组可能以不同的速度吸纳或者产生电流(在电池的情况下是充电或者放电)，这造成了单元之间的失衡。
发明内容
本发明的示例实施方式包括用于对例如蓄能系统或产能系统等能量系统中的多个功率单元或者并联功率单元组之间的阻抗进行平衡的方法和装置。在一些示例实施方式中，可以使用电容器在能量系统的功率单元之间传递能量，以平衡存储在功率单元或者并联功率单元组中的能量。与每个功率单元或者并联功率单元组相关联的电容器可被配置为作为飞跨电容器(flying capacitor)进行操作，以传递去往和来自轨道电容器(rail capacitor)的电荷。轨道电容器可被实现为在飞跨电容器之间并且最终在功率单元之间传递电荷以进行平衡。根据一些示例实施方式，阻抗平衡器可以是无传感器设备，因为为了通过电容器传递电荷而执行的切换不受单元电压或者电阻扩展、单元的欧姆下降或者提高等影响。不论能量系统的负载条件如何(例如，在重负载下，在轻负载下，或者无负载下)，阻抗平衡器均可进行操作。另外，还可以监测轨道电容器的电压，以确定能量系统的功率单元的总体状态。
附图说明
由此已经概括地描述了本发明，现在将参考附图，附图不一定是按比例绘制的，并且其中：
图1是根据各种示例实施方式的功率单元的示例电配置的示意图；
图2示出了根据各种示例实施方式的连接至两个功率单元的示例阻抗平衡器；
图3示出了根据各种示例实施方式的用于执行功率单元平衡的示例方法；
图4示出了根据各种示例实施方式的另一示例阻抗平衡器；
图5是根据各种示例实施方式的控制信号波形图；
图6是根据各种示例实施方式的对飞跨电容器和轨道电容器进行充电的图；
图7a是根据各种示例实施方式的备选控制信号波形图；
图7b示出了根据各种示例实施方式的包括用于生成图7a的波形的控制信号波形生成器的电路的示意图；
图8示出了根据各种示例实施方式的作为阻抗平衡器的组件而连接的示例能量管理系统监测器；以及
图9示出了根据各种示例实施方式的具有示例能量管理系统监测器的另一示例阻抗平衡器。
具体实施方式
以下将参考附图对本发明的示例实施方式进行更加全面的描述，其中示出了本发明的一些但非全部的实施方式。实际上，本发明可以在多种不同的形式中实现，并且不应当解释为限制于此处描述的实施方式。在全文中，相同的参考数字表示相同的元件。
图1示出了可以在能量系统内使用以便为各种设置的负载供电的功率单元105的示例电配置100。例如，包括汽车、卡车、自行车等的车辆可以由此类能量系统功率单元配置来供电。蓄能系统还可以与智能电网技术配合使用，以执行例如高峰调节、备用电源等等。能量系统的电压和载流量可以通过将系统的功率单元电连接在一起的方式来确定。在此方面，功率单元可以连接为一系列并联组。功率单元可以是输出或者吸纳功率的任意类型的装置。根据各种示例实施方式，任何共同电压或者化学性质的功率单元可以通过在此描述的示例阻抗平衡器来进行平衡。功率单元例如可以包括：电化学或者静电单元，其可以包括诸如锂离子、铅酸和金属空气电池的电池；电容器(例如超电容器和超级电容器)；燃料电池；光电池；Peltier结设备；压电单元，热电器件，固态转换单元，其他电化学和静电单元的混合，等及其组合。用于包括多个功率单元的能量系统的不同应用可能需要不同的电压和载流量，从而需要功率单元的不同电配置。示例的电配置100是4s10p配置，其表示4个串联连接的10个并联功率单元组组成该配置。
能量系统内的功率单元可被描述为具有特定的电荷状态。电荷状态可以定义为：剩余能量容量与功率单元完全充电状态下的可用能量容量之比。例如当功率单元置于负载之下或者当单元正在再充电时，功率单元的电荷状态改变。此处描述的各种示例实施方式操作以通过阻抗平衡来平衡电荷状态。在功率单元是产能而非蓄能的情况下(诸如太阳能电池或者Peltier结设备)，不存在电荷状态。相反，这些功率生成单元具有在某种程度上类似于电荷状态的功率输出级别，其可以定义为瞬时输出功率与最大可能(或者最大额定，视情况而定)输出功率之比。以上定义的“功率输出级别”可以认为与“电荷状态”词汇可互换，视考虑中的功率单元的类型而定。
由于各种原因，能量系统内的单元可以不同地操作。由于包括老化、暴露于高温、制造缺陷等各种因素，功率单元可能无法存储和递送与功率系统内的其他单元相同量的能量。单元内出现的变化(例如，因老化而出现)常常导致单元的内部阻抗以及蓄能能力或者产能能力改变。阻抗的这些差别(可以是温度相关的)可能导致一些单元输出多于其他单元的功率，从而在能量系统内产生热点，这对单元寿命可能是不利的并且会导致失衡加剧。如果系统具有串联的不止一个并联功率单元组，则该失衡可能表现为：串联行中的每个并联组吸纳或者产生电流的差异，这导致电流路径的阻塞，可能导致最低载流量并联组的元件被驱动到其实际瞬时载流量之上(或者其电压常规操作限制之外)，而系统的其他元件在其常规操作限制之内。另外，如果一个单元变为已完全放电，而其他单元继续驱动负载，则已放电的单元可能不可预知地操作，并且可能例如变为开路、短路、改变极性(这可能导致单元损坏)等等。这种问题对能量系统的整体操作可能产生不利影响，并且降低系统内的一些或者所有单元的寿命和载流量。
为了避免由于功率单元失衡而出现的问题，诸如功率单元105的功率单元可以在单个功率单元基础上相对于彼此进行平衡，或者平衡可以针对并联组(诸如在电配置100的四个并联组之间)来执行。平衡功率单元或者并联功率单元组的一个选项可以是简单地将单元并联连接。通过将功率单元并联连接，可以对功率单元的阻抗进行平衡，并且可以避免与失衡相关联的问题。然而，这将不必要地改变能量系统的电配置以及电压和载流量特性。
根据各种示例实施方式，与单元或者并联单元组可切换地并联连接的电容器可以用于在不改变单元电配置的情况下执行阻抗平衡。为了实现关于单元之间的阻抗差异的单元平衡，电容器可以用于在单元或者并联单元组之间传递电荷或者能量。电荷可以从具有较多电荷或者吸纳或产生较多电流的功率单元或者并联组向具有较少电荷或者吸纳或产生较少电流的功率单元或者并联组传递。以此方式，可以实现单元之间的平衡。通过在单元之间传递电荷，可以使单元的操作标准化，这可以最小化由不均匀加热而造成的功率单元的生热和过早损坏。另外，电荷的传递对功率单元内的能量分布进行了再分配，不造成热生成的大幅度增加。因为功率单元的阻抗可以是温度相关的，所以通过由单元平衡来限制生热量还降低了对执行进一步平衡的需要，这是因为没有引入持续造成功率单元阻抗变化的热量。根据各种示例实施方式，电容器可以用于在能量系统充电的同时、在能量系统向负载提供功率或从源吸纳功率的同时或者在能量系统无负载时来平衡单元的阻抗并且传递电荷或者能量。在此方面，可以实现示例实施方式，用以在例如功率单元的充电期间执行平衡，而不考虑使用的是并联还是串联充电机制。另外，根据各种示例实施方式的阻抗平衡可以连续地执行，而不考虑能量系统的负载或者电荷状况。在一些示例实施方式中，阻抗平衡可以在整个能量系统(其可以包括多个串联的并联功率单元组)之间执行。
本发明的各种示例实施方式使用电容器或者其他电荷存储设备在能量系统的功率单元之间传递能量，以通过平衡阻抗来对功率单元中存储的电荷或者由功率单元产生或被吸纳入功率单元的电流进行平衡。通过使用将功率单元的端并联起来或者将功率单元组并联起来的电容器，可以认为功率单元或者并联功率单元组在平衡操作期间并联连接，以使两个单元或者并联单元组具有共同的阻抗。然而，通过使用可切换连接的电容器，并联单元组的单元在平衡期间并非实际上并联连接。因此，从一个功率单元流向电容器的电荷可以传递至另一功率单元。因此，电容器可以用于向较低电势的功率单元提供电荷或者从具有较高电势的功率单元接收电荷。基于这一思想，通过切换的使用，充电或者放电的电容器可以通过轨道电容器将电荷从第一功率单元移至另一功率单元，以执行平衡操作。根据一些示例实施方式，按此方式的操作可以为应用提供灵活性，因为可以对具有任何类型的单元化学性质和任何额定电压的功率单元进行平衡。
另外，对于充电，由于电荷从高充电单元或者并联组向较低充电单元或者并联组的传递，因此根据一些示例实施方式，单元电荷例如可以连接至单个单元或者单个并联组。如在此所述，经由通过电容器的阻抗平衡，来自正在充电的单元或者并联组的电荷可以在能量系统的单元中重新分配。
图2示出了连接至两个功率单元205和210的示例阻抗平衡器200。出于说明目的，针对两个单元205和210之间的平衡来描述阻抗平衡器200。然而，阻抗平衡器200可以通过增加飞跨电容器、开关和驱动开关的电路而进行扩展，从而对任意数目的单元或者并联单元组进行平衡。阻抗平衡器200可以包括：飞跨电容器225和235，轨道电容器230，开关组240、250、260和270，以及能量系统端215和220。
飞跨电容器225和235可以被称为“飞跨”是因为其可切换地连接至相应的功率单元205、210或者轨道电容器230，以在相应的功率单元205、210和轨道电容器230之间传递能量。在一些示例实施方式中，可以基于功率单元的额定电流来选择飞跨电容器的电荷载运量，从而限制传递电容器与功率单元之间的最大电流。例如，对于5安培额定功率单元来说，对于给定的开关电阻值，可以选择20微法的电容器用于飞跨电容器。
因为轨道电容器230优选地可切换连接至飞跨电容器225、235中的每一个，所以其可以称为轨道电容器230。根据一些示例实施方式，可以调节轨道电容器的大小以使其具有大于飞跨电容器的电荷载运量。例如，如果飞跨电容器是20微法，则轨道电容器可以是100微法。
开关组240、250、260和270可以是可受控以产生和断开电连接的任何类型的设备。开关组240、250、260和270中的每一个可以配置为作为两个开关组来操作，其中每一个开关基本一致地操作以产生或者断开电连接。在此方面，开关组240、250、260和270可以配置为作为双刀单掷开关来操作。根据一些示例实施方式，开关组中的每个开关可以是场效应晶体管，其通过去往场效应晶体管的栅极端的控制信号来控制。
再次参考装置200，连接开关组240，使得当开关组240闭合时(即，产生电连接)，飞跨电容器225的端电跨接功率单元205的端，并且当开关组240打开时(即，断开电连接)，飞跨电容器225不与功率单元205连接而是与功率单元205电隔离。连接开关组250，使得当开关组250闭合时，飞跨电容器225的端电跨接轨道电容器230的端，并且当开关组250打开时，飞跨电容器225不与轨道电容器230电连接而是与轨道电容器230电隔离。类似地，连接开关组260，使得当开关组260闭合时，飞跨电容器235的端电跨接轨道电容器230的端，并且当开关组260打开时，飞跨电容器235不与轨道电容器230电连接而是与轨道电容器230电隔离。连接开关组270，使得当开关组270闭合时，飞跨电容器235的端电跨接功率单元210的端，并且当开关组270打开时，飞跨电容器235不与功率单元210连接而是与功率单元210电隔离。
开关组240、250、260和270中的每一个可以通过由例如控制信号电路提供的控制信号来进行控制。根据一些示例实施方式，开关组中的每个开关可以由相应的控制信号来控制。控制信号优选地配置为协调开关的操作以执行平衡操作。
图3示出了用于执行单元平衡的示例方法，其例如可以通过导致开关240、250、260和270的操作的控制信号而由装置200来实现。在此方面，在300处，开关组240(第一开关组)可以接收控制信号，使得开关组240产生飞跨电容器225(第一飞跨电容器)的端与功率单元205(第一功率单元)的端之间的电连接，以便对跨接功率单元205的端的飞跨电容器225进行充电或者放电。在310处，开关组240可以接收控制信号，使得开关组240断开飞跨电容器225的端与功率单元205的端之间的电连接，以停止对跨接功率单元205的端的飞跨电容器225的充电或者放电。
在320处，开关组250(第二开关组)可以接收控制信号，使得开关组250产生飞跨电容器225的端与轨道电容器230的端之间的电连接，以便对跨接轨道电容器230的端的飞跨电容器225进行充电或者放电。在330处，开关组250可以接收控制信号，使得开关组250断开飞跨电容器225的端与轨道电容器230的端之间的电连接，以停止对跨接轨道电容器230的端的飞跨电容器225的充电或者放电。
在340处，开关组260(第三开关组)可以接收控制信号，使得开关组260产生飞跨电容器235(第二飞跨电容器)的端与轨道电容器230的端之间的电连接，以便对跨接轨道电容器230的端的飞跨电容器235进行充电或者放电。在350处，开关组260可以接收控制信号，使得开关组260断开飞跨电容器235的端与轨道电容器230的端之间的电连接，以停止对跨接轨道电容器230的端的飞跨电容器235的充电或者放电。
在360处，开关组270(第四开关组)可以接收控制信号，使得开关组270产生飞跨电容器235的端与功率单元210(第二功率单元)的端之间的电连接，以便对跨接功率单元210的端的飞跨电容器235进行充电或者放电。在370处，开关组270可以接收控制信号，使得开关组270断开飞跨电容器235的端与功率单元210的端之间的电连接，以停止对跨接功率单元210的端的飞跨电容器235的充电或者放电。
通过图3的示例方法，可以将能量从功率单元205转移至功率单元210，以平衡单元之间的能量。根据一些示例实施方式，通过翻转图3的示例方法的操作顺序，可以将能量从功率单元210转移至功率单元205。另外，根据一些示例实施方式，操作300到370可以进行扩展，以通过轨道电容器的使用来执行任意数目的单元之间的平衡。根据一些示例实施方式，控制开关组240和250的控制信号可以配置为使得开关组240和250不同时闭合，以避免将轨道电容器与功率单元205的端电跨接。类似地，根据一些示例实施方式，控制开关组260和270的控制信号可以配置为使得开关组260和270也不同时闭合。
另外，根据一些示例实施方式，特定开关组的给定开关的操作可以基于控制该开关的控制信号的频率。相同组内的开关可以使用具有相同或者相似频率的控制信号来操作，以促进组内开关的同时操作。另外，根据一些示例实施方式，控制信号的频率和波形可以按照如下方式定义，即避免开关组240与开关组250或者开关组260与开关组270同时闭合。
根据一些示例实施方式，可以提高或者降低开关组的操作频率，以具有不同的平衡效果。例如，如果频率提高，则能量系统的单元可以更快地平衡，以实现一段时间内的较低平均失衡。在能量系统输出高电流时，可能倾向于以相对较快的速度导致单元之间的失衡，因此可能期望提高平衡的频率。另一方面，例如，可以降低操作的频率以放慢单元的平衡。当储能系统输出低电流或者不输出电流时，其可能倾向于以较慢的速度导致单元之间的失衡，因此可以使用减慢平衡操作。在低电流或者无电流输出期间降低频率还可以通过减少用于平衡操作的能量而获得功率节省。根据一些示例实施方式，示例平衡装置中可以包括电流计或者其他电流感测设备，其测量功率系统的输出电流，并且基于测量的输出电流来修改操作开关的频率。
图4示出了根据本发明的各种示例实施方式的另一示例阻抗平衡器400。与图3相比，阻抗平衡器400包括用于与单个单元交互的开关和飞跨电容器。然而，基于图3的描述，可以对针对图4描述的构思进行扩展，以便与任何数目的功率单元进行交互，从而执行阻抗平衡。
图4的阻抗平衡器400包括轨道电容器405，飞跨电容器410，开关415、420、425和430，以及控制信号电路440。轨道电容器405通过开关415和420可切换地连接至飞跨电容器410。飞跨电容器410通过开关425和430可切换地连接至功率单元435。同样地，参考图3，开关425和430可以与开关组240相关，并且开关415和420可以与开关组250相关。开关415、420、425和430中的每一个包括两个场效应晶体管(FET)，其源-源连接并且共享连接至控制信号电路440的共同栅极端。在此配置中，两个FET可以作为单个开关来操作，其可以通过施加于共同栅极连接的信号来控制。
根据各种示例实施方式，控制信号电路440优选地配置为生成用于开关415、420、425和430中每一个的开关控制信号。由控制信号电路440生成的信号可以配置为驱动FET的栅极端。在此方面，当施加于栅极端的电压为特定电压时，每个FET可以配置为生成导电沟道(闭合开关或者产生电连接)。例如，当施加于栅极端上的电压超过栅极阈值电压时，FET可以配置为生成导电沟道。这样，例如，如果向FET的栅极端施加正弦波，则FET可以在正弦波超过栅极阈值电压的部分期间生成导电沟道。当正弦波的电压降到栅极阈值电压以下时，不形成导电沟道(开关打开或者断开电连接)。
如上所述，操作开关415、420、425和430以生成和断开作为阻抗平衡操作的部分的的顺序可被配置为防止开关425和430与开关415和420同时闭合。为此，根据一些示例实施方式，可以将开关415和420所接收的波形进行翻转或者移位180度，并提供至FET的相应栅极端。在一些示例实施方式中，可以通过将相对于用于开关425和430的极性相反极性的控制信号连接至开关415和420，来生成相同波形的翻转或者180度移位变形。
图4的控制信号电路440提供了生成开关控制信号的装置的一个示例。控制信号电路可以包括信号生成器445、变压器450(例如，变压器450a、450b、450c和450d)、二极管451(例如，二极管451a、451b、451c、451d)以及电阻452(例如，电阻452a、452b、452c和452d)。信号生成器445可以是配置为生成动态变化信号(例如，交流电信号)的任何类型的设备。根据一些示例实施方式，信号生成器所产生的信号可以采用符号波、锯齿波、阶梯函数等形式。
信号生成器445的第一端可以电连接至变压器450中每一个的相应第一初级绕组端，并且信号生成器445的第二端可以连接至变压器450中每一个的相应第二初级绕组端。例如可以基于FET的栅极阈值电压和信号生成器的电压的变化率来选择变压器450以及变压器450的匝数比。另外，FET的栅极端可以具有内部电容，其中变压器450可以配置为存储超过栅极的内部电容中可存储的任何能量的足够能量。在此方面，变压器可以配置为存储足够的能量以使得FET产生导电沟道。根据一些示例实施方式，变压器450可以是脉冲变压器。
另外，变压器的次级端可以连接至FET的栅极，使得与开关415和420的连接所使用的极性同与开关425和430的连接中所使用的极性相反。以此方式，开关415和420的FET的栅极端可以接收相对于开关425和430的FET的栅极端处接收的信号而言的反相信号。
一些示例实施方式可以包括电阻器452和二极管451，然而，在一些示例实施方式中，阻抗平衡器可以构造为没有电阻器452和二极管451。跨接变压器450的次级端的电阻452可以操作以形成具有限流电压降的电路电流路径。二极管451可以是稳压二极管，其以如下方式连接在变压器端与FET的栅极端之间，即影响变压器端的波形输出，以在第一组开关的最晚打开和第二组开关的最早闭合之间产生间隙。以此方式，驱动栅极的波形在零伏附近可以是不对称的。在此方面，例如当正弦波形下降到跨接变压器的次级端的旁路电容器的充电内部电容电压以下时，FET的栅极的内部电容或者该旁路电容器可以通过二极管来放电。因为波形的电压下降穿过例如零伏，所以通过二极管的这一放电可以具有使波形的一部分平坦的效果。
图5是在给定正弦源信号的情况下在图4中的FET的栅极端处接收的所得波形的图示。波形510可以驱动例如开关415和420的栅极端，并且波形520可以驱动例如开关425和430的栅极端。由于栅极端电路中存在二极管，所以波形510和520在例如530处是平坦的。随着电压下降，该平坦在零伏处产生波形510和520之间的延续间隙，并且波形不交叉直到大约负2伏。因此，假设FET的栅极阈值电压是正电压(例如，0.6伏)，则开关415和420将不与开关425和430同时产生电连接。
图6是基于图5的控制信号跨接功率单元435而充电的飞跨电容器410的图610，以及基于图5的控制信号通过飞跨电容器410对轨道电容器405充电的图620。飞跨电容器充电图610的经过限幅的波峰和波谷是当开关415、420、425和430全都打开以促进飞跨电容器410从连接至功率单元435到继而连接至轨道电容器405的先开后合转变时的延续间隙的结果。图610中的飞跨电容器电压还指示：功率单元电压在图6描述的过程期间缓慢增加。轨道电容器充电图620示出了当飞跨电容器410放电时，轨道电容器405通过飞跨电容器410充电。值得注意的是，图620示出了轨道电容器的电荷持续增加。然而，根据各种示例实施方式，如果轨道电容器405可切换地连接至附加的飞跨电容器和相关联的功率单元，则轨道电容器可以向其他飞跨电容器放电，从而降低轨道电容器的电荷存储水平。
图7a示出了可以向例如图4中的FET的栅极端提供的备选控制信号550的图示。在此方面，可以向开关415和420的栅极端提供控制信号550，并且可以向开关425和430的栅极端提供控制信号550的反相。波形550定义为3级阶梯函数，其中，波形的每个周期包括处于高电平的时间段、处于零电平的时间段560和处于低电平的时间段。处于零电平的时间段560可以配置为使得持续时间足以保证例如开关415和420不与开关425和430同时闭合。根据一些示例实施方式，波形550和波形550的反相例如可以通过被配置为生成波形550的信号生成器来直接向相应开关的栅极端提供。在此方面，根据一些示例实施方式，信号生成器可以包括输出，其中输出的第一极连接至415和420的栅极端，并且作为第二极的相对极连接至开关425和430的栅极端。
图7b示出了根据各种示例实施方式的用于控制信号波形生成器电路的示例原理图。控制信号波形生成器电路900可以配置为生成图7a的波形550。控制信号波形生成器电路900向诸如图5的变压器450的变压器的初级输出。在此方面，控制信号波形生成器电路900可以与信号生成器445相关。另外，电路910可以被配置为用于向逻辑组件提供电源的一个示例电路。另外，电路920可以配置为用于提供电源以驱动变压器的一个示例电路。
图8示出了连接至图2的阻抗平衡器200的能量管理系统监测器700。能量管理系统监测器700可以包括监测电路，其配置为监测跨轨道电容器230的端的电压，并且使用电压的指示作为能量系统的功率单元的总状态指示符。在此方面，监测电路可以接收跨轨道电容器端的电压的指示，并且基于接收到的指示来提供能量系统的状态指示符。根据各种示例实施方式，可以由例如处理器或者模拟系统对轨道电容器电压的指示进行分析，并且可以向用户接口的显示器输出例如实际电压值的详细信息并且将其用作能量系统状态的指示。在一些示例实施方式中，可以定义针对欠压和过压条件的参考电压，并且可以将轨道电容器的电压与上述参考进行比较。在此方面，监测电路可以配置为将跨轨道电容器端的电压的指示与过压参考进行比较，以确定能量系统的过压状态；以及将跨轨道电容器端的电压的指示与欠压参考进行比较以确定能量系统的欠压状态。如果识别到过压条件，则例如过压发光二极管(LED)可以发光。类似地，如果识别到欠压条件，则例如欠压LED可以发光。
根据一些示例实施方式，能量管理系统监测器可以配置为考虑并联组的当前总平均电压，其由跨轨道电容器的电压、整个能量系统当前吸纳或者产生的电流以及整个能量系统的阻抗(例如，整个系统的dV/dl)来指示。基于功率单元的给定化学性质的特性放电曲线的图谱(例如，剩余电压(resting voltage)对提取能量的百分比，或者剩余电压对输入或者输出的焦耳的图谱或者图)、局部阻抗(dV/dl)以及组成系统的并联组的平均电压的质量估计(例如轨道电容器处观察到的电压)，可以使用欧姆定律来确定特性放电曲线中“剩余电压”的位置。在一些示例实施方式中，特性放电曲线可以基于历史系统数据来动态确定。
电压和电流之间的关系可以通过使用例如处理器、电压传感器和电流传感器来确定，并且可以基于最近收集的电压和电流的数据点来更新。可以从电压/电流关系导出系统的阻抗数据。在此方面，轨道电容器上的电压传感器可以提供输入电压(Vrail)，并且能量系统输出上的电流传感器可以提供输出电流(Iout)。例如易失性存储器的存储器可以存储放电曲线形状和计算剩余电压的公式，该公式是Vrest＝Vrail+Iout*Rsystem。利用模拟系统，可变增益放大器和固定增益的运算放大器(opamp)可以用于确定结果。在此方面，第一opamp可以缓存测量的轨道电容器电压，并且第二opamp可以缩放电流传感器数据。第三opamp可以取第一opamp和第二opamp的输出的微分，并且提供剩余电压估计。来自电流传感器的电压信号可以通过可变增益放大器相乘，其中增益是Rsystem的值，其可以从模拟微分电路得到。
基于处理器的或者基于模拟组件的系统二者都可以由此准确地提供特性放电曲线内的充电状态。这可以根据直接测量以及最近历史操作数据点的缓冲器来实时地执行，以导出阻抗和放电曲线。能量管理系统监测器还可以将系统的阻抗视作系统状况的指示。附加地或者备选地，特性放电曲线的形状和位置的变化可以用作系统状况的指示。可以将充电状态以及其他测量的和确定的值输出至用户接口(例如，发光二极管、显示器等等)，或者将其用作对可以将值作为数据来存储或者执行进一步分析的其他系统的输入。
能量系统状况的附加或者备选测量可以基于流入或者流出飞跨电容器与单元或者并联单元组之间的、或者飞跨电容器与轨道电容器之间的飞跨电容器的电流(例如，RMS电流)。在平衡后的系统中，该电流将相对较小或者是零。飞跨电容器的相对较高的电流可以指示相关联的单元或者并联单元组是强还是弱。由连接至飞跨电容器的电流传感器提供的值可以向用户接口提供输入，用户接口诸如相应的LED，其中LED的亮度可以指示相关联的单元或者并联组的相对状况。附加地或者备选地，电流传感器可以向处理器提供输入，处理器例如可以对值进行进一步的聚合和分析、向显示器提供值的指示或者存储值以供历史分析。
同样地，阻抗平衡器内的轨道电容器的操作还可以用来提供与能量系统的单元的总体状况有关的信息。通过以此方式来监测轨道电容器，根据一些示例实施方式，仅使用一个电压监测器用于整个能量系统，从而降低了成本和复杂度。
能量管理系统监测器700可以使用跨轨道电容器的电压来提供能量系统的状态指示符。能量管理系统监测器700包括过压参考710、过压比较器715、过压状态输出720、欠压参考725、欠压比较器730和欠压状态输出735。
过压参考710和欠压参考725可以是可变电阻、精密电压源、带隙(bandgap)参考，或者用于根据参考电压源705所提供的电压来建立所需参考电压的其他机制。可以将过压参考和欠压参考的输出馈送到相应的比较器715和730的输入。比较器715和730还可以例如通过电阻器网络来接收跨轨道电容器230的电压的指示。过压比较器715可以配置为确定跨轨道电容器230的电压的指示是否大于过压参考710所提供的电压。如果跨轨道电容器230的电压的指示大于参考电压，则过压状态输出720可以指示“真”输出(例如，提供高电平)。如果跨轨道电容器230的电压的指示小于参考电压，则过压状态输出720可以指示“假”输出(例如，提供低电平)。类似地，欠压比较器730可以配置为确定跨轨道电容器230的电压的指示是否小于欠压参考725所提供的电压。如果跨轨道电容器230的电压的指示小于参考电压，则欠压状态输出735可以指示“真”输出(例如，提供高电平)。如果跨轨道电容器230的电压的指示小于参考电压，则过压状态输出735可以指示“假”输出(例如，提供低电平)。
诸如能量管理系统监测器700的能量管理系统监测器，可以配置为在能量系统为负载供电、进行充电或者休眠时进行操作。另外，能量管理系统监测器700可以配置为在平衡操作(例如关于图3所描述的平衡操作)期间进行操作。在此方面，根据一些示例实施方式，图3的示例方法可以进一步包括接收跨轨道电容器的电压的指示，以及基于接收到的指示来提供能量系统的状态指示符。在一些示例实施方式中，图3的示例方法可以附加地或者备选地包括将跨轨道电容器端的电压的指示与过压参考进行比较，以确定能量系统的过压状态；以及将跨轨道电容器端的电压的指示与欠压参考进行比较以确定能量系统的欠压状态。
另外，根据一些示例实施方式，还可以将轨道电容器用于充电目的。在此方面，电压源705可以是跨接轨道电容器230的端的充电装置。电压源705可以将轨道电容器充电至所需要的电平，并且通过使用与用于平衡的相同的开关操作机制，轨道电容器230可以执行充电。在某些方面，阻抗平衡装置可以将电压源705视作用于平衡的另一单元或者并联单元组。然而，因为电压源705是能量进入系统的入口点，所以轨道电容器230将持续地由电压源705充电，直到电压源705从作为充电器的电路中移除。
图9示出了本发明的另一示例实施方式，其包括示例阻抗平衡器800和能量管理系统监测器810。阻抗平衡器800示出了任意数目的功率单元或者并联功率单元组可以如何连接至阻抗平衡器。另外，能量管理系统监测器810包括四个比较器，用于指示欠压、低操作电压以上、最大操作电压以下和过压条件。比较器的输入可以从电阻器网络820获取，其中电阻器值根据与相应条件相关联的电压阈值来选择。根据一些示例实施方式，例如，诸如微功率系统、阻抗平衡器800、能量管理系统监测器810和此处描述的其他示例实施方式，可以部分或全部在现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)等等中实现。
本领域技术人员将想到此处描述的本发明的多种修改和其他实施方式，这些发明适于具有以上描述和相关联的附图提出的教导的益处。因此，需要理解的是，本发明并不限制于公开的具体实施方式，修改的和其他的实施方式包括在所附权利要求的范围内。另外，虽然以上描述和相关联的附图在元件和/或功能的特定示例组合的上下文中描述了示例实施方式，但是应当理解的是，备选实施方式可以在不脱离所附权利要求的范围的情况下，提供元件和/或功能的不同组合。在此方面，例如，除以上明确描述的以外的元件和/或功能的不同组合也考虑为可以在一些所附权利要求中描述。虽然此处采用了特定术语，但是其仅用于普遍和描述性的意义，并不是为了限制的目的。

Claims (23)

1.一种阻抗平衡器，包括：
轨道电容器，其包括轨道电容器端；
第一电容器，其包括第一电容器端，其中所述第一电容器端经由第一组可控制开关可切换地跨接第一功率单元的端，并且其中所述第一电容器端还经由第二组可控制开关可切换地跨接所述轨道电容器端；以及
第二电容器，其包括第二电容器端，其中所述第二电容器端经由第三组可控制开关可切换地跨接所述轨道电容器端，并且其中所述第二电容器端还经由第四组可控制开关可切换地跨接第二功率单元的端。
2.如权利要求1的阻抗平衡器，进一步包括控制信号电路，其配置用于向所述第一组可控制开关、所述第二组可控制开关、所述第三组可控制开关和所述第四组可控制开关提供相应的控制信号。
3.如权利要求1的阻抗平衡器，进一步包括电压监测电路，其配置用于：
接收跨所述轨道电容器端的电压的指示；以及
基于接收的所述指示来提供能量系统的状态指示符。
4.如权利要求1的阻抗平衡器，进一步包括电压监测电路，其配置用于：
将跨所述轨道电容器端的电压的指示与过压参考进行比较，以确定能量系统的过压状态；以及
将跨所述轨道电容器端的电压的指示与欠压参考进行比较，以确定所述能量系统的欠压状态。
5.如权利要求1的阻抗平衡器，其中所述第一功率单元至少与第三功率单元并联电连接，并且其中所述第二功率单元至少与第四功率单元并联电连接。
6.如权利要求1的阻抗平衡器，进一步包括控制信号电路，其配置用于向所述第一组可控制开关和所述第二组可控制开关中的每个开关提供相应的控制信号，其中所述相应的控制信号配置用于：
使所述第一组可控制开关产生所述第一电容器端与所述第一功率单元的所述端之间的电连接，以便对跨接所述第一功率单元的所述端的所述第一电容器进行充电或者放电；以及
使所述第二组可控制开关产生所述第一电容器端与所述轨道电容器端之间的电连接，以便对跨接所述轨道电容器的端的所述第一电容器进行充电或者放电。
7.如权利要求1的阻抗平衡器，进一步包括控制信号电路，其配置用于向所述第二组可控制开关提供第一组控制信号，并且向所述第三组可控制开关提供第二组控制信号；
其中所述第一组控制信号使所述第二组可控制开关基于所述第一组控制信号的频率来产生和断开所述第一电容器端与所述轨道电容器端之间的电连接；以及
其中所述第二组控制信号使所述第三组可控制开关基于所述第二组控制信号的频率来产生和断开所述轨道电容器端与所述第二电容器端之间的电连接。
8.如权利要求1的阻抗平衡器，进一步包括控制信号电路，其配置用于向所述第一组可控制开关提供第一组控制信号，并且向所述第二组可控制开关提供第二组控制信号，其中所述第一组控制信号和所述第二组控制信号各自的频率基于包括所述第一功率单元和所述第二功率单元的能量系统的输出电流。
9.如权利要求1的阻抗平衡器，进一步包括控制信号电路，其配置用于向所述第一组可控制开关、所述第二组可控制开关、所述第三组可控制开关和所述第四组可控制开关中的每一个开关提供相应的控制信号，其中所述相应的控制信号配置用于：
使所述第一组可控制开关产生所述第一电容器端与所述第一功率单元的所述端之间的电连接，以便对跨接所述第一功率单元的所述端的所述第一电容器进行充电或者放电；
使所述第二组可控制开关产生所述第一电容器端与所述轨道电容器端之间的电连接，以便对跨接所述轨道电容器的端的所述第一电容器进行充电或者放电；
使所述第三组可控制开关产生所述轨道电容器端与所述第二电容器端之间的电连接，以便对跨接所述轨道电容器端的所述第二电容器进行充电或者放电；以及
使所述第四组可控制开关产生所述第二电容器端与所述第二功率单元的所述端之间的电连接，以便对跨接所述第二功率单元的所述端的所述第二电容器进行充电或者放电；
其中所述第一组可控制开关和所述第四组可控制开关不同时生成电连接。
10.如权利要求1的阻抗平衡器，进一步包括控制信号电路，其配置用于向所述第一组可控制开关、所述第二组可控制开关、所述第三组可控制开关和所述第四组可控制开关中的每一个开关提供相应的控制信号，其中所述相应的控制信号配置用于控制所述第二组可控制开关和所述第三组可控制开关，以防止所述轨道电容器端同时电连接至所述第一电容器端和所述第二电容器端。
11.如权利要求1的阻抗平衡器，其中至少所述第一组可控制开关、所述第二组可控制开关、所述第三组可控制开关和所述第四组可控制开关中的可控制开关是晶体管，并且其中所述晶体管的栅极端由经由变压器的端提供的控制信号来驱动。
12.如权利要求1的阻抗平衡器，其中至少所述第一组可控制开关、所述第二组可控制开关、所述第三组可控制开关和所述第四组可控制开关中的可控制开关是晶体管，并且其中所述晶体管的栅极端由经由变压器的端提供的控制信号来驱动，所述控制信号的波形由跨接所述变压器的次级端的旁路电阻器和二极管来修改。
13.一种用于执行功率单元平衡的方法，所述方法包括：
产生第一电容器的端与第一功率单元的端之间的电连接，以便对跨接所述第一功率单元的所述端的所述第一电容器进行充电或者放电；
产生所述第一电容器的所述端与轨道电容器的端之间的电连接，以便对跨接所述轨道电容器的所述端的所述第一电容器进行充电或者放电；
产生所述轨道电容器的所述端与第二电容器的端之间的电连接，以便对跨接所述轨道电容器的所述端的所述第二电容器进行充电或者放电；以及
产生所述第二电容器的所述端与第二功率单元的端之间的电连接，以便对跨接第二功率单元的端的所述第二电容器进行充电或者放电。
14.如权利要求13的方法，进一步包括：
在第一组可控制开关处接收控制信号，以产生所述第一电容器的所述端与所述第一功率单元的所述端之间的电连接；
在第二组可控制开关处接收控制信号，以产生所述第一电容器的所述端与所述轨道电容器的所述端之间的电连接；
在第三组可控制开关处接收控制信号，以产生所述轨道电容器的所述端与所述第二电容器的所述端之间的电连接；以及
在第四组可控制开关处接收控制信号，以产生所述第二电容器的所述端与所述第二功率单元的所述端之间的电连接。
15.如权利要求13的方法，进一步包括：
接收跨所述轨道电容器的所述端的电压的指示；以及
基于接收的所述指示来提供能量系统的状态指示符。
16.如权利要求13的方法，进一步包括：
将跨所述轨道电容器的所述端的电压的指示与过压参考进行比较，以确定能量系统的过压状态；以及
将跨所述轨道电容器的所述端的电压的指示与欠压参考进行比较，以确定所述能量系统的欠压状态。
17.如权利要求13的方法，其中所述第一功率单元至少与第三功率单元并联电连接，并且其中所述第二功率单元至少与第四功率单元并联电连接。
18.如权利要求13的方法，进一步包括：
基于第一组控制信号的频率，来产生和断开所述第一电容器的所述端与轨道电容器的端之间的电连接；以及
基于第二组控制信号的频率，来产生和断开所述轨道电容器的所述端与第二电容器的端之间的电连接；
其中所述第一组控制信号和所述第二组控制信号进一步配置用于防止所述轨道电容器的所述端同时与所述第一电容器的所述端和所述第二电容器的所述端电连接。
19.如权利要求13的方法，进一步包括：
基于第一组控制信号的频率，来产生和断开所述第一电容器的所述端与轨道电容器的端之间的电连接；以及
基于第二组控制信号的频率，来产生和断开所述轨道电容器的所述端与第二电容器的端之间的电连接；
其中所述第一组控制信号和所述第二组控制信号各自的频率基于包括所述第一功率单元和所述第二功率单元的能量系统的输出电流。
20.如权利要求13的方法，其中产生所述第一电容器的所述端与第一功率单元的端之间的电连接、产生所述第一电容器的所述端与所述轨道电容器的所述端之间的电连接、产生所述轨道电容器的所述端与所述第二电容器的所述端之间的电连接或者产生所述第二电容器的所述端与所述第二功率单元的所述端之间的电连接中的至少一个通过经由变压器的端而驱动晶体管的栅极端来执行。
21.如权利要求13的方法，其中产生所述第一电容器的所述端与第一功率单元的端之间的电连接、产生所述第一电容器的所述端与所述轨道电容器的所述端之间的电连接、产生所述轨道电容器的所述端与所述第二电容器的所述端之间的电连接或者产生所述第二电容器的所述端与所述第二功率单元的所述端之间的电连接中的至少一个通过经由变压器的端而驱动晶体管栅极端来执行，向所述栅极端提供的信号的波形由跨接所述变压器的端的旁路电阻器和二极管来修改。
22.一种能量管理系统监测器，包括配置用于测量跨轨道电容器的电压以及基于测量的所述电压来输出状态指示的电路，其中所述轨道电容器可切换地连接至第一电容器并且可切换地连接至第二电容器，并且其中所述第一电容器还可切换地连接至第一功率单元，并且所述第二电容器还可切换地连接至第二功率单元。
23.如权利要求22的能量管理系统监测器，其中配置用于输出所述状态指示的所述电路包括配置用于：通过将测量到的所述电压与相应的多个参考电压进行比较来输出多个状态指示。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108471255A (zh) * 2018-03-27 2018-08-31 上海理工大学 一种任意极性高压方波脉冲叠加器

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110223468A1 (en) * 2010-03-15 2011-09-15 Electronvault, Inc. Variable Energy System
US20110223458A1 (en) * 2010-03-15 2011-09-15 Electronvault, Inc. Power Cell Array Receiver
KR101273811B1 (ko) * 2010-10-25 2013-06-11 삼성전기주식회사 에너지 저장체의 전압 안정화 장치 및 그 방법
US9501714B2 (en) 2010-10-29 2016-11-22 Qualcomm Incorporated Systems and methods to improve feature generation in object recognition
US20120116381A1 (en) 2010-11-05 2012-05-10 Houser Kevin L Surgical instrument with charging station and wireless communication
US10085792B2 (en) 2010-11-05 2018-10-02 Ethicon Llc Surgical instrument with motorized attachment feature
US10881448B2 (en) 2010-11-05 2021-01-05 Ethicon Llc Cam driven coupling between ultrasonic transducer and waveguide in surgical instrument
US9597143B2 (en) 2010-11-05 2017-03-21 Ethicon Endo-Surgery, Llc Sterile medical instrument charging device
US9381058B2 (en) 2010-11-05 2016-07-05 Ethicon Endo-Surgery, Llc Recharge system for medical devices
US9421062B2 (en) 2010-11-05 2016-08-23 Ethicon Endo-Surgery, Llc Surgical instrument shaft with resiliently biased coupling to handpiece
US9375255B2 (en) 2010-11-05 2016-06-28 Ethicon Endo-Surgery, Llc Surgical instrument handpiece with resiliently biased coupling to modular shaft and end effector
US10959769B2 (en) 2010-11-05 2021-03-30 Ethicon Llc Surgical instrument with slip ring assembly to power ultrasonic transducer
US10660695B2 (en) 2010-11-05 2020-05-26 Ethicon Llc Sterile medical instrument charging device
US9782215B2 (en) 2010-11-05 2017-10-10 Ethicon Endo-Surgery, Llc Surgical instrument with ultrasonic transducer having integral switches
US9782214B2 (en) 2010-11-05 2017-10-10 Ethicon Llc Surgical instrument with sensor and powered control
US20120116265A1 (en) 2010-11-05 2012-05-10 Houser Kevin L Surgical instrument with charging devices
US9510895B2 (en) 2010-11-05 2016-12-06 Ethicon Endo-Surgery, Llc Surgical instrument with modular shaft and end effector
US9072523B2 (en) 2010-11-05 2015-07-07 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Medical device with feature for sterile acceptance of non-sterile reusable component
US8576523B2 (en) * 2011-03-14 2013-11-05 Qualcomm Incorporated Charge pump electrostatic discharge protection
WO2013109719A1 (en) * 2012-01-17 2013-07-25 Massachusetts Institute Of Technology Stacked switched capacitor energy buffer circuit
US9407164B2 (en) 2012-02-03 2016-08-02 Massachusetts Institute Of Technology Systems approach to photovoltaic energy extraction
US20130308248A1 (en) * 2012-05-07 2013-11-21 The University of Iowa Research Fundation Magnetically modified manganese dioxide electrodes for asymmetric supercapacitors
DE102013011100A1 (de) 2013-07-03 2015-01-08 Daimler Ag Verfahren zum Angleichen des Innenwiderstands/der Zellspannung von in einer Lithium-Batterie vorhandenen Lithium-Batteriezellen sowie System hierfür
EP2840874B1 (en) * 2013-08-19 2019-07-17 ASM Assembly Systems GmbH & Co. KG Changing printing control parameters based on measured solder paste deposits in certain subareas of a printed circuit board
WO2015069516A1 (en) 2013-10-29 2015-05-14 Massachusetts Institute Of Technology Switched-capacitor split drive transformer power conversion circuit
US10136938B2 (en) 2014-10-29 2018-11-27 Ethicon Llc Electrosurgical instrument with sensor
US11251628B2 (en) * 2017-01-23 2022-02-15 Rafael Advanced Defense Systems Ltd. System for balancing a series of cells

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6157165A (en) * 1998-10-06 2000-12-05 Hitachi, Ltd. Battery apparatus and control system therefor
US20070285054A1 (en) * 2006-06-12 2007-12-13 Guoxing Li Apparatus and method for detecting battery pack voltage
US20080278172A1 (en) * 2007-05-10 2008-11-13 Nec Electronics Corporation Voltage sensor module and voltage monitoring apparatus
US20100001695A1 (en) * 2008-07-03 2010-01-07 Sanyo Electric Co., Ltd. Charging Control Apparatus and Charging Apparatus

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4347294A (en) * 1981-02-12 1982-08-31 Santiago Mejia Novel electric storage battery assembly
EP1030390B1 (en) * 1997-03-24 2004-02-04 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Battery power source unit
US6265091B1 (en) * 1997-06-06 2001-07-24 Johnson Controls Technology Company Modular electric storage battery
JP3830243B2 (ja) * 1997-10-06 2006-10-04 トヨタ自動車株式会社 電池電源装置
US6051336A (en) * 1998-01-19 2000-04-18 Johnson Controls Technology Battery case for thin metal film cells
US6270920B1 (en) * 1998-03-19 2001-08-07 Sanyo Electric Co., Ltd. Battery module and container for battery module
US6137686A (en) * 1998-04-10 2000-10-24 Casio Computer Co., Ltd. Interchangeable modular arrangement of computer and accessory devices
CA2291831A1 (en) * 1998-12-11 2000-06-11 Chaz G. Haba Battery network with compounded interconnections
US20090111206A1 (en) * 1999-03-30 2009-04-30 Daniel Luch Collector grid, electrode structures and interrconnect structures for photovoltaic arrays and methods of manufacture
JP4136223B2 (ja) * 1999-09-21 2008-08-20 松下電器産業株式会社 二次電池
TW492021B (en) * 1999-11-05 2002-06-21 Tokin Corp Electrical energy storage provided with cell energy adjusting device and adjust method of cell energy
US6464509B1 (en) * 2001-04-26 2002-10-15 International Business Machines Corporation System and method requiring zero insertion force and positive retention of removable storage media in a data storage subsystem
JP2003297465A (ja) * 2002-03-26 2003-10-17 Molex Inc Ｆｐｃ用コネクタ
US7061207B2 (en) * 2002-08-09 2006-06-13 H2Eye (International ) Limited Cell equalizing circuit
JP4362321B2 (ja) * 2003-06-13 2009-11-11 パナソニック株式会社 組電池
KR100560483B1 (ko) * 2004-05-04 2006-03-13 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
EP1689009A1 (en) * 2005-02-04 2006-08-09 Yao, Li-ho Battery pack
US20070009787A1 (en) * 2005-05-12 2007-01-11 Straubel Jeffrey B Method and apparatus for mounting, cooling, connecting and protecting batteries
JP4509852B2 (ja) * 2005-05-17 2010-07-21 株式会社東芝 組電池装置とその電圧検出装置
FR2888668B1 (fr) * 2005-07-13 2013-05-24 Batscap Sa Borne de liaison electrique pour cellule de stockage d'energie electrique
JP4739867B2 (ja) * 2005-08-31 2011-08-03 三洋電機株式会社 組電池
KR101260470B1 (ko) * 2006-04-07 2013-05-06 타이코에이엠피(유) 배터리 셀 모듈의 접속장치
CN101627490B (zh) * 2006-12-14 2012-10-03 江森自控帅福得先进能源动力系统有限责任公司 电池模块
US7612537B2 (en) * 2007-01-25 2009-11-03 Analog Devices, Inc. Galvanically isolated charge balance system
US7923144B2 (en) * 2007-03-31 2011-04-12 Tesla Motors, Inc. Tunable frangible battery pack system
US7611384B2 (en) * 2007-04-04 2009-11-03 Ford Global Technologies Battery terminal connector
US7782013B2 (en) * 2007-04-17 2010-08-24 Chun-Chieh Chang Rechargeable battery assembly and method for recharging same
JP4991448B2 (ja) * 2007-08-24 2012-08-01 株式会社東芝 組電池の保護装置及びこれを含む組電池システム
DE102008009041A1 (de) * 2008-02-14 2009-08-20 Valeo Klimasysteme Gmbh Antriebsbatteriebaugruppe eines Elektro-, Brennstoffzellen- oder Hybridfahrzeugs
PL2266154T3 (pl) * 2008-04-14 2015-11-30 A123 Systems Llc Struktura zagnieżdżonego modułu akumulatora o elastycznym napięciu
EP2339672B1 (en) * 2009-07-17 2013-09-11 Panasonic Corporation Battery module and battery pack using same
US20110223458A1 (en) * 2010-03-15 2011-09-15 Electronvault, Inc. Power Cell Array Receiver
US20110223468A1 (en) * 2010-03-15 2011-09-15 Electronvault, Inc. Variable Energy System
US8361646B2 (en) * 2010-03-15 2013-01-29 Electronvault, Inc. Modular interconnection system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6157165A (en) * 1998-10-06 2000-12-05 Hitachi, Ltd. Battery apparatus and control system therefor
US20070285054A1 (en) * 2006-06-12 2007-12-13 Guoxing Li Apparatus and method for detecting battery pack voltage
US20080278172A1 (en) * 2007-05-10 2008-11-13 Nec Electronics Corporation Voltage sensor module and voltage monitoring apparatus
US20100001695A1 (en) * 2008-07-03 2010-01-07 Sanyo Electric Co., Ltd. Charging Control Apparatus and Charging Apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108471255A (zh) * 2018-03-27 2018-08-31 上海理工大学 一种任意极性高压方波脉冲叠加器

Also Published As

Publication number Publication date
EP2548282A2 (en) 2013-01-23
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