CN102823104B - 用于电池的充电均衡系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于蓄电池组的均衡系统，包含串联的至少两个蓄电池阶(Eti)，每个蓄电池阶(Eti)包含至少一个蓄电池(Aij)。根据本发明，该蓄电池组的均衡系统包含：至少一个电压产生器(7)；对于每个蓄电池阶(Eti)相关的充电装置(5)，通过至少一个电压产生器(7)所供电，并包含至少一个感应器、至少一个第一电容器和第二电容器、至少两个二极管以及至少一个开关；以及控制装置(3)，用于控制至少一个电压产生器(7)，用于关闭与即将被充电的一个蓄电池阶(Eti)关联的充电装置(5)的至少一个开关，进而至少一个感应器储存能量，并用于传递该能量至关联的蓄电池阶(Eti)。

Description

用于电池的充电均衡系统
技术领域
本发明涉及用于电化学蓄电池组的充电均衡系统，该充电均衡系统尤其可以被使用在电运输系统、混合运输系统和随车携带系统的领域中。本发明由于它们利用低质量块储存大能量的可能性，特别涉及使适用于此种类型的应用的锂电池（Li-ion）类型蓄电池。本发明也被适用于超级电容器。
背景技术
电化学蓄电池具有大约几伏特等级的额定电压，以及对于基于磷酸铁的锂离子电池更精确为3.3V，对于基于氧化钴的锂离子技术更精确为4.2V。如果该电压是相对于即将被供电的系统的需要太低的话，几个蓄电池被串联放置。也可以与串联关联的每个蓄电池并联而设置，并联的一个或多个蓄电池以增加有效容积，以及提供更大的电流和功率。并联关联的蓄电池因此形成阶。阶包含至少一个蓄电池。阶被串联排列以获得期望的电压电平。蓄电池的关联被称为蓄电池组。
蓄电池的充电或放电穿过其终端通过电压的增长或衰退分别被显示。当它已经获得通过电化学过程被定义的电压电平时，蓄电池被认为充电或放电。在一个循环中使用几个蓄电池存储，流过这些阶的电流是相同的。因此阶的充电或放电的水平取决于蓄电池的固有特性，即电解液的或在电极和电解液之间的接触的固有电容以及串联和并联寄生内电阻。在阶之间的电压差因此可能由于制造的不同和老化的缘故所造成。
对于锂离子技术蓄电池，被叫做阈值电压的太高或太低的电压，可以损害或破坏蓄电池。例如，基于氧化钴过度充电锂离子电池可能引起它的热失控，并且起火。对于基于磷酸铁的锂离子蓄电池，过度充电通过电解液的分解而显示减少了它的寿命或者可以损害蓄电池。例如，当后者由铜所构成时，导致小于2V的电压的太大的放电主要引起负极集电器的氧化，因此损害蓄电池。因此，在充电和放电期间为了安全和可靠性，每个蓄电池阶的端电压的监控是强制的。与每个阶平行的所谓的监控装置可以确保该功能。
监控装置的功能是密切关注每个蓄电池阶的充电和放电的状态，并将传输该信息给驱动电路以当一个阶已经达到它的阈值电压时，停止电池的充电或放电。但是，在串联设置的具有几个蓄电池阶的电池上，如果当最大充电阶达到它的阈值电压，充电被停止，其他的阶可以不被完全充电。相反地，如果当最大的放电阶达到它的阈值电压，放电被停止，其他的阶可以不被完全放电。因此每个蓄电池阶的充电没有以一个最佳的方式被利用，这代表在具有强大自主约束的运输和随车携带类型的应用中的一个主要问题。为了缓和这个问题，监控装置往往与均衡装置关联。
发明内容
因此通过使串联排列的蓄电池阶处于充电和/或放电的同一状态，均衡装置的功能将优化电池的充电以及因而优化它的自主权。存在有两个类别的均衡装置，所谓的能量耗散均衡装置，或者所谓的能量传递均衡装置。
利用能量耗散均衡装置，通过旁路已经达到阈值电压的一个或多个阶的充电电流和通过驱散在电阻器中的能量，阶的端电压被提供一致。作为一个变型，阶的端电压通过放电已经达到阈值电压的一个或多个阶而被提供一致。但是，这样的能量耗散均衡装置显示相比需要充电电池消耗更多能量的主要缺点。的确，这个电路有必要放电几个蓄电池或转移几个蓄电池的充电电流，进而被略微少充电的最后一个蓄电池或几个蓄电池终止它们的充电。因此耗散的能量可以大于不得不被终止的充电的能量。而且，它们耗散额外能量为热，这与在运输和随车携带类型的应用中集成的限制不匹配，以及与当温度上升时，蓄电池的寿命大大减少的事实不匹配。
能量传递均衡装置交换在蓄电池组或辅助能量网络和蓄电池阶之间的能量。
例如，专利US5659237揭露了一种允许通过具有几个输出的一种“回扫”结构从辅助网络至阶传递能量并使用耦合线圈作为存储元件的装置。后者为致力于于该申请的特定部件。这样的部件的成本相对于即将被履行的功能过高。
而且，专利CN1905259揭露了一种允许从阶至电池传递能量的装置以及就其本身而言，此装置每一个蓄电池使用一个感应器作为存储元件。但是，该装置不选择在运输和随车携带类型的应用中为了电池的均衡而被优化的能量传递。的确，电池的充电的结束由达到阈值电压的最后阶而决定。为了终止电池的充电，能量从一个或多个阶中被分接，并且它被返回到所有的阶。当一个或多个蓄电池阶被略微较少充电时，能量因此不仅优先传递至需要它的阶，并且被传递至能量被分接的阶。因此均衡需要在充电的结束时能量从所有阶被分接以避免给它们充电太高的电压。因此均衡由于在操作上大数量的转换而具有高损耗。而且，蓄电池在充电结束时已经被电流的非有用的交流部分或直流部分所穿过。
因此，本发明的目的提供了一种不存在之前技术状况的这些缺点的改进的均衡装置。
为了该目的，本发明的主题为一种包含至少两个串联排列的蓄电池阶的蓄电池组的均衡系统，每个蓄电池阶包含至少一个蓄电池，所述系统包含：
-至少一个电压产生器，所述至少一个电压产生器包含至少一个正极和至少一个负极；
-对于每个蓄电池阶，关联充电装置通过所述至少一个电压产生器所供电并且包含：至少一个感应器；至少一个第一电容器，所述至少一个第一电容器的第一端连接所述至少一个电压产生器的所述正极；至少一个第二电容器，所述至少一个第二电容器的第一端连接所述至少一个电压产生器的所述负极；至少一个第一二极管，通过它的阳极连接至所述蓄电池阶的负极，通过它的阴极连接至所述至少一个第一电容器的第二端；至少一个第二二极管，通过它的阳极连接至关联的所述蓄电池阶的正极，通过它的阴极连接至所述至少一个第二电容器的第二端；至少一个开关，通过它的第一端直接或间接连接至至少一个感应器，以及通过它的第二端直接或间接连接至关联的所述蓄电池阶的负极，以及
-控制装置，所述控制装置被配置以控制所述至少一个电压产生器，并关闭与即将被充电的一个蓄电池阶关联的充电装置的所述至少一个开关，进而所述至少一个感应器储存能量并传递所述能量至关联的所述蓄电池阶。
所述均衡系统此外包含一个或多个特征，单独或合并采用
-所述蓄电池组的均衡系统进一步包含：至少一个第三二极管，通过它的阴极连接至所述感应器的第一端，通过它的阳极连接至所述至少一个第一二极管的阴极；至少一个第四二极管，通过它的阴极连接至所述感应器的第一端，通过它的阳极连接至所述至少一个第二二极管的阴极。
-所述至少一个第三二极管连接至第一感应器，以及所述至少一个第四二极管连接至第二感应器。
-所述充电装置进一步包含：至少一个第五二极管，通过它的阴极连接至所述第一感应器的第一端，通过它的阳极连接至关联的所述蓄电池阶的负极；至少一个第六二极管，通过它的阴极连接至所述第二感应器的第一端，通过它的阳极连接至关联的所述蓄电池阶的负极。
-所述至少一个第三二极管和所述至少一个第四二极管连接至同一个感应器。
-所述充电装置此外包含至少一个第五二极管，通过它的阴极连接至所述感应器的第一端，通过它的阳极连接至关联的所述蓄电池阶的负极。
-所述充电装置被配置在充电期间独立于关联的所述蓄电池阶和所述蓄电池组的电压电平，以在不连续导电方式区中操作。
-所述蓄电池属于锂离子类型。
-所述蓄电池组包含超极电容器。
附图说明
本发明的其他特征和优点，在阅读经由阐述的和非限定示例所提供的以下描述中以及下列附图将更清楚的，其中：
图1示出包含蓄电池阶的串联排列的电池和用于每个蓄电池阶包含一个充电装置的电池及电压产生器的充电均衡系统的示意图；
图2示出包含用于每个充电装置的电压产生器的图1的均衡系统的变型的示意图；
图3示出每个基本模块包含电压产生器的图1的均衡系统的另一变型的示意图，基本模块包括串联排列预定数量的蓄电池阶；
图4示出每个基本模块包含额外充电装置的图3的均衡系统的另一变型的示意图；
图5a示出用于均衡系统的充电装置的第一实施例的示意图；
图5b示出图5a的充电装置的第一变型实施例的示意图；
图5c示出图5a的充电装置的第二变型实施例的示意图；
图6示出与图5a、图5b、图5c、图11、图12、图13的充电装置关联的电压产生器的典型实施例的示意图；
图7示出图6的电压产生器的变型实施例的示意图；
图8示出图6的电压产生器的第二变型实施例的示意图；以及
图9示出图6的电压产生器的第三变型实施例的示意图；
图10示出图5a、图5b、图5c的充电装置中根据时间的不同电流的演变的示意图；
图11示出用于均衡系统的充电装置的第二实施例的示意图；
图12示出用于均衡系统的充电装置的第三实施例的示意图；以及
图13示出用于均衡系统的充电装置的第四实施例的示意图。
具体实施方式
在这些图中，大体同一元件具有相同编号。
图1代表蓄电池组1。蓄电池组1由串联连接的N阶所组成，表示为Eti。每个阶Eti由一个蓄电池或几个并联连接的蓄电池Aij所组成。这里下标i代表阶的数量，该下标i在图1中所阐述的示例中从1到N变化，以及下标j代表在给定阶中每个蓄电池的数量，该下标j在阐述的示例中从1到M变化。一个和相同的阶Eti的蓄电池Aij的端子经由电连接被链接在一起，正如每个阶Eti也经由电连接被链接至邻近的阶Eti。
本发明的主题为一种用于这样的蓄电池组1的充电均衡系统2，包含串联排列的至少两个阶Eti。
而且均衡系统2包含：控制装置3；分别与一个蓄电池阶Eti关联的多个相同充电装置5；以及电压产生器7(图1)或几个电压产生器7(图2、图3和图4)。
充电装置5和电压产生器7被控制装置3所控制。
而且均衡系统2可以包含一种电压测量装置（未示出），用于测量每个阶Eti的电压和用于传输电压信息给控制装置3，控制装置3能够基于该电压信息判决是否一个蓄电池阶Eti是否必须被充电，并且因此控制与蓄电池阶以及关联电压产生器7并联的充电装置5。
充电装置5一方面连接至每个蓄电池阶Eti的表示为Ni的负极和表示为Pi的正极，另外一方面连接至一个或多个电压产生器7的表示为v2的正极和表示为v1的负极。
在单个电压产生器7的情况下（图1），后者被连接至所有充电装置5。
在多个电压产生器7的情况下，如果电压产生器7的数量等于蓄电池阶Eti的数量，如经由图2中的示例所阐述的一样，每个电压产生器7连接至一个充电装置5。
根据在图3中所示出的另一选择中，如果电压产生器7的数量小于阶Eti的数量，电压产生器7可以被连接至几个充电装置5。
经由示例，当显著数量的串联蓄电池阶Eti被使用时，就像用于具有例如一百个串联蓄电池的电动车的情况一样，蓄电池组1可以由串联排列的基本模块9所构成（图3），每个基本模块9包含例如10至12个串联的蓄电池阶Eti。因此，电压产生器7的连接被制成穿过10至12个元件的端子。二极管的和控制开关的耐电压根据锂离子电池的技术被限定为约45V-60V，此为在半导体领域中的标准耐电压。就像电动车的情况一样，显著数量的基本模块9的维护是便利的。
而且，除了每个蓄电池阶Eti的充电装置5之外，可以通过排列串联的N个阶使用同一充电装置5，如图4所阐述的一样。此变型可以传递在N个邻近阶以及因此在串联关联的基本模块9之间的能量。在这种情况下，一个或多个额外电压产生器7被用以提供能量给连接至N个阶的端子的充电装置5。
电压产生器7提供充电装置5具有正极性、负极性或正、负极性以及可能变化的形状的电压脉冲，例如方波形或正弦曲线。
均衡系统2的不同实施例现在被描述。
第一实施例：
充电装置
参考图5a，根据第一实施例，充电装置5包含：
-第一感应器L1i；
-第二感应器L2i；
-第一电容器C1i，其第一端连接至电压产生器7的正极v2，其第二端连接至第一感应器L1i的第一端；
-第二电容器C2i，其第一端连接至电压产生器7的负极v1，其第二端连接至第二感应器L2i的第一端；
-第一二极管D1i，其阳极连接至阶的负极Ni，阴极连接至第一电容器C1i的第二端；
-第二二极管D2i，其阳极连接至阶的负极Ni，阴极连接至第二感应器L2i的第一端；
-转换器SW1i，例如金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET），其第一端连接至两个感应器L1i和L2i的第二端，其第二端连接至蓄电池阶的正极Pi。
该充电装置5适合与提供正电压和负电压的方波形的电压产生器7一起被使用。
用于该实施例的充电装置5的开关SW1i的不同位置在图5b和图5c中被阐述。
在图5b中，开关SW1i通过它的第一端连接至电压产生器7的正极v2，通过它的第二端连接至第一电容器C1i的第一端。两个感应器L1i和L2i然后被连接至蓄电池阶的正极Pi。
在图5c中，开关SW1i的第一端连接至第一电容器C1i的第二端，以及开关SW1i的第二端连接至第一二极管D1i的阴极。
而且，如在图5b和图5c中所标注，而且额外开关SW11i必须被连接至电压产生器7的输出v1和第二电容器C2i的第一端（图5b），或者连接至第二电容器C2i的第二端和第二二极管D2i的阴极（图5c）。
开关SW1i的这两个其他可能位置例如在图5b和图5c中被示出，当充电装置5的开关SW1i在开的状态中，以及电压产生器7被控制时，使得可以避免能量在电压产生器7和充电装置5的部件之间被交换。
控制装置3使得可以关闭并打开开关SW1i和/或开关SW11i，当开关W11i存在时。
这样的充电装置5在连续的和非连续的导电方式区中操作得同样良好。
既然它呈现出更容易实施和低花费的优势，在非连续的导电方式区中的操作将是有利的。
的确，在非连续的导电模式中，通过第一感应器L1i的电流在充电装置5的每个操作周期T之前，当然被取消。当电压产生器7提供能量时，穿过第一感应器L1i的电流值可以从在第一感应器L1i的端子所施加的电压、在第一感应器L1i中的能量存储的时间和后者的数值中被推断出。在这之后，电压产生器7可以被具有固定的导电时间的控制所控制。
另一不同实施例在于对于每个充电装置5使用控制开关代替每个二极管。然后可以进行所谓同步类型的整流。充电装置5的效率在部件的导通状态中可以凭借电压降的减少而被增加。
电压产生器
产生具有正、负电压的方波形作为输出的电压产生器7的不同实施例已经在图6至图9中被示出。
电压产生器7可以被连接至基本模块9的端子，而且连接至蓄电池组1的终端，或者真正连接至辅助资源（例如12V车辆）的终端。
电压产生器的第一典型实施例在于使用具有四个开关SW2i至SW5i以及变压器T1i（图6）或图7所阐述的变压器T1i的变型的完整桥接器。根据该变型，变压器T1i包含初级绕组和几个次级绕组。
几个次级绕组的使用可以降低充电装置5的电容器的耐电压。
在图8中阐述的电压产生器7的第二典型实施例在于使用具有两个开关SW2i和SW3i以及主要被连接在两个开关SW2i和SW3i中点和两个电容器C4i和C5i的中点之间的变压器T1i的半桥。
第二典型实施例示出相对于第一实施例具有减少的数量的开关的优势，以及凭借与变压器T1i的初级绕组串联的电容器C4i和C5i，也避免由于用于开关的控制序列的不平衡而造成变压器的饱和度的任何风险。
电压产生器的第三实施例在于使用在初级绕组具有中点的变压器T1i和两个开关SW2i和SW3i（图9）。第三典型实施例示出用于两个开关SW2i和SW3i的控制的共用参考的优势。
无论哪个电压产生器7被使用，开关SW2i和SW3i的导电时间被定义，进而每个充电装置5在非连续的导电方式区中操作。
操作
包含根据诸如在图5a中所阐述的第一实施例的充电装置5和根据图8的电压产生器7的均衡系统2的操作在下文中被描述。
充电装置5可以实现在充电不足的情况下追踪某些阶的充电。在非连续导电方式区中的设置的操作由于上述所描述的原因优先。
例如，当控制装置3控制能量的传递至阶Eti，例如至阶Et1时，与对应阶Et1并联的充电装置5的开关SW11被控制装置3所关闭。
供电给充电装置5的电压产生器7也被控制装置3所激活。
只要与每个阶并联的充电装置5的开关SW1i保持在开状态中，与阶Et1串联的阶不被充电。
当充电装置5被设成操作，电压产生器7事先被操作，关闭速度的开关SW1i必须被控制以避免提供给阶太大的电流。
当开关处于锁定状态中，它们被认为是最好的。因此当它们位于这个状态中，不允许任何电流穿过。
参考图5a、图8和图10，在导电时间t1中，正电压被施加在电压产生器7的端子v2和v1之间。
开关SW21被关闭，以及开关SW31打开。因此只要开关SW21被关闭，以及开关SW31打开，电压产生器7提供正电压的方波形。
在导电时间t1中，能量被存储在第一感应器L11中。通过第一感应器L11的电流与施加至它的端子的电压成比例增加，大约等于变压器T11的次级绕组的电压减去在充电不足的阶Et1的电压。
电流只穿过阶Et1。
在操作中通过充电装置5的电容器C11和C21的电流等于通过第一感应器L11的电流。电容器C11和C21具有足够大的值以传输必要的电流以强加准定压穿过感应器L11和L21的端子。
在导电时间t1中，充电装置5的第二二极管D21导电，第一二极管D11被阻止。
在导电时间t1后，电压产生器7的开关SW21打开。
在第一感应器L11中的电流在此瞬间达到峰值Ipic，峰值Ipic大约等于当电压产生器提供能量时施加至第一感应器L11端子的电压乘以t1并除以第一感应器L11的值。此公式在充电装置5的每个操作周期之前近似到认为在感应器中的电流为零。
在导电时间t1后，直到操作周期的一半T/2时，电压产生器7在阶Et1的充电装置5的端子v2和v1上强加零电压（图6和图9）或者不强加任何电压（图8）。开关SW31和SW21打开。通过第一感应器L11的电流与施加至它端子的电压成比例减小。
在该期间，第二二极管D21被阻止。
第一二极管D11打开直到通过感应器L11和L21的电流的总数抵消。因此第一二极管D11导电通过第一感应器L11的电流和也通过第二感应器L21的电流。通过第二感应器L21的电流在该期间中被认为恒定到变压器的次级绕组阻抗被认为明显大于感应器L11和L21的阻抗。通过第二感应器L21的电流等于变压器磁化电流。在图10中被表示为Im。
当第一二极管D11被阻止时，通过第二感应器L21的电流不再穿过阶，而等于通过第一感应器L11的电流的反向。
在半周期T/2之后，直到时间T/2加上导电时间t1结束，负电压被施加在电压产生器的端子v2和v1之间。开关SW31被关闭，开关SW21打开。能量被存储在第二感应器L21中，通过第二感应器L21的电流与施加至它的端子的电压成比例增加。在充电不足时，电流只通过阶Et1。通过充电装置的电容器C11和C21的电流在操作上等于通过第二感应器L21的电流。
在该期间，第一二极管D11导电。第二二极管D21被阻止。
在时间T/2加上t1后，开关SW31打开。在第二感应器L21中的电流在该瞬间达到峰值Ipic，峰值Ipic大约等于当电压产生器7提供能量时施加至第二感应器L21端子的电压，乘以t1，并除以第二感应器L21的值。如之前，此公式在充电装置5的每个操作周期之前，近似到认为在感应器中的电流为零。
在时间T/2加上t1后直到操作周期T结束时，电压产生器7不在阶Et1的充电装置5的端子v2和v1上强加任何电压。开关SW31和SW21打开。通过第二感应器L21的电流与施加至它的端子的电压成比例减少。
在该期间，第一二极管D11被阻止。
第二二极管D21被打开直到通过感应器L11和L21的电流的总数在充电不足的情况下抵消。因此第二二极管D21导电通过第二感应器L21的电流以及也通过第一感应器L11的电流。通过第一感应器L11的电流等于变压器磁化电流（Im）。
当第二二极管D21被阻止时，通过第一感应器L11的电流不再穿过阶，而等于通过第二感应器L21的电流的反向。
在周期T结束时，如果开关SW11依然处于关闭状态，则开始新的操作顺序。电压产生器7被控制，以这样的一种方式两个开关SW21和SW31不在相同时间被打开以避免电池的短路。
第二实施例
根据在图11中所阐述的第二实施例，充电装置5而且包含：
-第三二级管D10i，与第一感应器L1i串联安装，通过它的阴极连接至第一感应器L1i的第一端，以及通过它的阳极连接至第一二极管D1i的阴极，以及
-第四二级管D20i，与第二感应器L2i串联安装，通过它的阴极连接至第二感应器L2i的第一端，以及通过它的阳极连接至第二二极管D2i的阴极。
根据第二实施例具有充电装置5的均衡系统2的操作与第一实施例的操作大体相同。
但是，当第一感应器L1i储存在整个时期t1内的能量时，第二二极管D2i打开，第一二极管D1i阻止，与第二感应器L2i串联安装的第四二极管D20i也被阻止以防止电流通过第二感应器L2i。
同样地，当为储存能量的第二感应器L2i时，第一二极管D1i打开，第二二极管D2i阻止，与第一感应器L1i串联安装的第三二极管D10i也被阻止以防止电流通过第一感应器L1i。
当开关SW31或SW21分别打开时，在感应器L1i或L2i的端子的过电压的出现因此而被避免。
第三实施例：
根据在图12中所阐述的第三实施例，充电装置5相对于第二实施例，而且包含：
-第五二级管D11i，通过它的阴极连接至第一感应器L1i的第一端和第三二极管D10i的阴极，以及通过它的阳极连接至关联蓄电池阶的负极Ni，以及
-第六二级管D21i，通过它的阴极连接至第二感应器L2i的第一端和第四二极管D20i的阴极，以及通过它的阳极连接至关联蓄电池阶的负极Ni。
根据第三实施例具有充电装置5的均衡系统2的操作与第二实施例的操作相同。但是，第五二极管D11i和第六二极管D21i使得可以获得相对于第二实施例被增加的能量传递的效率，因为当通过感应器L1i和L2i的电流减少时，现在它仅取决于第五二极管D11i或第六二极管D21i的单独阈值，取代在第二实施例中二极管D1i和D10i或D2i和D20i的两个阈值。这最小化了由于二极管从导电时间t1至电流通过感应器抵消的瞬间的自由期间的损耗，而因此在此自由期间电流持续最长时间。
第四实施例：
最后，根据在图13中所阐述的第四实施例，通过如之前所描述，事实上现在仅具有单独第一感应器L10i而不再具有第一感应器L1i和第二感应器L2i的，充电装置5不同于第三实施例。
更精确地，此第一感应器L10i对应于其第一端被连接在一起的之前实施例的两个感应器L1i和L2i。之后并联连接的感应器L1i和L2i被单独第一感应器L10i所替换。
根据第四实施例具有充电装置5的均衡系统2的操作除了以下差异与根据第三实施例的操作相同，除了以下差异：无论电压产生器7的输出电压的极性为何，单独第一感应器L10i在导电时间t1期间存储能量，当电压产生器7强加零电压或者不强加任何电压在变压器T1i的输入上，通过第一感应器L10i的电流的连续性被单独二极管D100i所确保。该二极管D100i通过与第三实施例类推的方法，对应于并联连接的第五二极管D111和第六二极管D211。
这使得在确保类似於第三实施例的能量传递的效率之同时可以减少部件的数量。

Claims (9)

1.一种包含串联排列的至少两个蓄电池阶(Eti)的蓄电池组的均衡系统，每个蓄电池阶(Eti)包含位于所述每一蓄电池阶的负极(Ni)和正极(Pi)之间的至少一个蓄电池(Aij)，其特征在于，所述蓄电池组的均衡系统包含：
-电压产生器(7)，所述电压产生器(7)包含至少一个正极(v2)和至少一个负极(v1)；
-对于每个蓄电池阶(Eti)，关联充电装置(5)通过所述电压产生器(7)所供电并且包含：
·至少一个感应器(L1i，L2i；L10i)；
·第一电容器(C1i)，所述第一电容器(C1i)的第一端连接所述电压产生器(7)的所述正极(v2)，所述第一电容器(C1i)的第二端连接关联的所述至少一个感应器(L1i；L10i)；
·第二电容器(C2i)，所述第二电容器(C2i)的第一端连接所述电压产生器(7)的所述负极(v1)，所述第二电容器(C2i)的第二端连接关联的所述至少一个感应器(L2i；L10i)；
·第一二极管(D1i)，通过它的阳极连接至所述蓄电池阶的负极(Ni)，通过它的阴极连接至所述第一电容器(C1i)的第二端；
·第二二极管(D2i)，通过它的阳极连接至关联的所述蓄电池阶的负极(Ni)，通过它的阴极连接至所述第二电容器(C2i)的第二端，
其中，至少一个二极管(D1i，D2i；D11i，D21i；D100i)通过它的阳极连接至关联的所述蓄电池阶的负极(Ni)，通过它的阴极连接至相关的感应器(L1i，L2i；L10i)，进而当所述二极管(D1i，D2i；D11i，D21i；D100i)打开时，充电电流经过关联的所述蓄电池阶、所述二极管(D1i，D2i；D11i，D21i；D100i)与关联的所述感应器(L1i，L2i；L10i)；及
·至少一个开关(SW1i，SW11i)，通过它的第一端直接或间接连接至感应器(L1i，L2i；L10i)，以及通过它的第二端直接或间接连接至关联的所述蓄电池阶的正极(Pi)，进而充电装置(5)的关联的所述开关(SW1i，SW11i)、所述感应器(L1i，L2i；L10i)与所述电容器(Cli，C2i)串联于所述电压产生器(7)的一极(v2，v1)与所述蓄电池阶的一极之间，以及
-控制装置(3)，所述控制装置(3)被配置以控制所述电压产生器(7)，借以
对于导通时间而言，向所述电压产生器(7)的所述正极(v2)与所述负极(v1)提供电压变化并关闭与即将被充电的一个蓄电池阶(Eti)关联的充电装置(5)的所述开关(SW1i，SW11i)，进而来自所述电压产生器(7)的增大的能量提供电流经过所述感应器(L1i，L2i；L10i)与所述开关(SW1i，SW11i)，且所述感应器(L1i，L2i；L10i)存储电能，并且
在所述导通时间结束时，经过所述感应器(L1i，L2i；L10i)的所述能量提供电流被截止，并且通过流经所述感应器(L1i，L2i；L10i)与所述二极管(D1i，D2i；D11i，D21i；D100i)的减小的充电电流的循环将储存于所述感应器(L1i，L2i；L10i)中的能量传递至关联的所述蓄电池阶(Eti)。
2.根据权利要求1所述的蓄电池组的均衡系统，其特征在于，所述蓄电池组的均衡系统进一步包含：
-至少一个第三二极管(D10i)，通过它的阴极连接至所述感应器(L1i、L10i)的第一端，通过它的阳极连接至所述第一二极管(D1i)的阴极；
-至少一个第四二极管(D20i)，通过它的阴极连接至所述感应器(L2i、L10i)的第一端，通过它的阳极连接至所述第二二极管(D2i)的阴极。
3.根据权利要求2所述的蓄电池组的均衡系统，其特征在于，所述第三二极管(D10i)连接至第一感应器(L1i)，以及所述第四二极管(D20i)连接至第二感应器(L2i)。
4.根据权利要求3所述的蓄电池组的均衡系统，其特征在于，所述充电装置(5)进一步包含：
-第五二极管(D11i)，通过它的阴极连接至所述第一感应器(L1i)的第一端，通过它的阳极连接至关联的所述蓄电池阶的负极(Ni)；
-第六二极管(D21i)，通过它的阴极连接至所述第二感应器(L2i)的第一端，通过它的阳极连接至关联的所述蓄电池阶的负极(Ni)。
5.根据权利要求2所述的蓄电池组的均衡系统，其特征在于，所述至少一个第三二极管(D10i)和所述至少一个第四二极管(D20i)连接至同一个感应器(L10i)。
6.根据权利要求5所述的蓄电池组的均衡系统，其特征在于，所述充电装置(5)进一步包含至少一个第五二极管(D100i)，通过它的阴极连接至所述感应器(L10i)的第一端，通过它的阳极连接至关联的所述蓄电池阶的负极(Ni)。
7.根据权利要求1所述的蓄电池组的均衡系统，其特征在于，所述充电装置(5)被配置在充电期间独立于关联的所述蓄电池阶(Eti)和蓄电池组(1)的电压电平，以在不连续导电方式区中操作。
8.根据权利要求1所述的蓄电池组的均衡系统，其特征在于，所述蓄电池(Aij)属于锂离子类型。
9.根据权利要求1所述的蓄电池组的均衡系统，其特征在于，所述蓄电池组包含超极电容器。
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102823104B (zh) * 2010-02-05 2016-05-11 法国原子能源和替代能源委员会 用于电池的充电均衡系统
FR2956261B1 (fr) * 2010-02-05 2012-03-09 Commissariat Energie Atomique Systeme d'equilibrage pour batteries d'accumulateurs
FR2990800B1 (fr) 2012-05-15 2014-05-02 Renault Sa Equilibrage de charge pour une batterie
CN203267806U (zh) * 2013-03-21 2013-11-06 比亚迪股份有限公司 一种电动汽车供电系统
CN104124726B (zh) 2013-04-25 2016-08-31 财团法人工业技术研究院 充电装置与充电方法
EP2811609B1 (en) * 2013-06-03 2018-09-12 Dialog Semiconductor GmbH Battery balancing with resonant converter
DE102015217692A1 (de) * 2014-10-09 2016-04-14 Ford Global Technologies, Llc Verfahren zur Überwachung des Zustands einer Batterie in einem Kraftfahrzeug
CN104538148B (zh) * 2014-12-02 2017-02-22 黄元雄 一种微型电子对撞系统及用其进行电磁产品磁化的方法
CN105470592A (zh) * 2015-12-02 2016-04-06 黄元雄 一种微型电子对撞系统及用其进行改良电子设备的方法
CN106505663B (zh) * 2016-11-04 2019-01-25 重庆雅讯电源技术有限公司 串联电池组均衡系统及其方法
KR102202613B1 (ko) * 2017-09-27 2021-01-12 주식회사 엘지화학 배터리 모듈 균등화 장치, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
CN108429308B (zh) * 2018-03-09 2023-08-22 西南交通大学 单电容集中式均衡器拓扑及其均衡方法
US11777330B2 (en) * 2020-07-22 2023-10-03 Microsoft Technology Licensing, Llc Common charge controller for electronic devices with multiple batteries

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101606299A (zh) * 2007-02-09 2009-12-16 Sk能源株式会社 均衡充电设备

Family Cites Families (92)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1724607A (en) * 1927-05-09 1929-08-13 Fansteel Prod Co Inc Rectifier circuit
US3775659A (en) 1971-06-09 1973-11-27 Mcculloch Corp Battery charger
US3921050A (en) * 1974-10-02 1975-11-18 Schauer Manufacturing Corp Programmed battery charging system
DE3545324A1 (de) 1985-12-20 1987-06-25 Braun Ag Elektronisches schaltnetzteil
US4723105A (en) * 1986-10-30 1988-02-02 General Motors Corporation Dual voltage motor vehicle electrical system
US5003244A (en) 1989-05-09 1991-03-26 Digital Equipment Corporation Battery charger for charging a plurality of batteries
US5267138A (en) * 1992-03-23 1993-11-30 Creos International Ltd. Driving and clamping power regulation technique for continuous, in-phase, full-duration, switch-mode resonant converter power supply
US5479083A (en) * 1993-06-21 1995-12-26 Ast Research, Inc. Non-dissipative battery charger equalizer
DE69417385T2 (de) * 1994-01-06 1999-07-15 General Motors Corp., Detroit, Mich. Verfahren und Vorrichtung zur Ladungsausgleich von Einheiten
US5631534A (en) * 1995-08-21 1997-05-20 Delco Electronics Corp. Bidirectional current pump for battery charge balancing
DE19532135A1 (de) 1995-08-31 1997-03-06 Clouth Gummiwerke Ag Antriebssystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, und Verfahren zum Betreiben desselben
US5659237A (en) 1995-09-28 1997-08-19 Wisconsin Alumni Research Foundation Battery charging using a transformer with a single primary winding and plural secondary windings
JP3228097B2 (ja) * 1995-10-19 2001-11-12 株式会社日立製作所 充電システム及び電気自動車
SE505113E (sv) 1995-10-31 2000-05-29 Flaekt Ab Blåslåda f¦r användning i en anläggning f¦r torkning av en materialbana
US5710504A (en) 1996-05-20 1998-01-20 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Switched capacitor system for automatic battery equalization
US5982143A (en) * 1996-08-27 1999-11-09 The University Of Toledo Battery equalization circuit with ramp converter and selective outputs
US6259229B1 (en) * 1998-04-30 2001-07-10 Daimlerchrysler Corporation Circulating current battery heater
US6076018A (en) * 1998-09-04 2000-06-13 Woodside Biomedical, Inc Method and apparatus for low power regulated output in battery powered electrotherapy devices
US6140800A (en) * 1999-05-27 2000-10-31 Peterson; William Anders Autonomous battery equalization circuit
US6150795A (en) * 1999-11-05 2000-11-21 Power Designers, Llc Modular battery charge equalizers and method of control
US6172478B1 (en) 2000-02-23 2001-01-09 Telxon Corporation Power distribution in a portable device
DE10025834B4 (de) 2000-05-25 2005-07-14 Hilti Ag Einrichtung zur Erzeugung einer rauscharmen geregelten Hochspannung aus einer Niedervolt-Versorgungsquelle
US6642693B2 (en) 2000-11-21 2003-11-04 Nagano Japan Radio Co., Ltd. Voltage equalizing apparatus for battery devices
US6452363B1 (en) * 2000-12-28 2002-09-17 C. E. Niehoff & Co. Multiple battery charge equalizer
CA2369306C (en) 2001-01-30 2009-03-10 Turnils Ab Drive assembly for a covering of an architectural opening
US6583602B2 (en) * 2001-05-11 2003-06-24 Denso Corporation Vehicular power supply apparatus and method of controlling the same
JP2005521363A (ja) 2001-05-25 2005-07-14 ディヴィソン ゲイリー エイチ 複数のエネルギー貯蔵装置におけるエネルギーを管理する方法及び装置
FR2835106B1 (fr) 2002-01-24 2004-09-03 Peugeot Citroen Automobiles Sa Systeme d'alimentation en energie electrique d'un vehicule automobile
US6841971B1 (en) * 2002-05-29 2005-01-11 Alpha Technologies, Inc. Charge balancing systems and methods
US6844703B2 (en) 2002-08-14 2005-01-18 The Boeing Company Battery cell balancing system
US6771518B2 (en) * 2002-08-26 2004-08-03 Potentia Semiconductor, Inc. DC converters
US6879140B2 (en) 2002-09-26 2005-04-12 Mks Instruments, Inc. Power holdup circuit
US7425816B2 (en) * 2002-11-22 2008-09-16 Milwaukee Electric Tool Corporation Method and system for pulse charging of a lithium-based battery
US7245108B2 (en) * 2002-11-25 2007-07-17 Tiax Llc System and method for balancing state of charge among series-connected electrical energy storage units
JP2004304931A (ja) 2003-03-31 2004-10-28 Jmnet Inc 蓄電装置の充電方法および充電装置
US6836098B1 (en) * 2003-06-10 2004-12-28 O'brien Robert Neville Battery charging method using supercapacitors at two stages
JP3973638B2 (ja) 2003-09-05 2007-09-12 三洋電機株式会社 電源ユニット及びこれを有する電源システム
DE10346325A1 (de) 2003-10-06 2005-05-04 Siemens Ag Schaltvorrichtung zum bidirektionalen Ladungsausgleich zwischen Energiespeichern
US20050077879A1 (en) 2003-10-14 2005-04-14 Near Timothy Paul Energy transfer device for series connected energy source and storage devices
FR2863786A1 (fr) * 2003-12-16 2005-06-17 Cit Alcatel Equilibrage des tensions de generateurs electrochimiques de batterie rechargeable, par circuit a dipole(s)
JP3795499B2 (ja) * 2003-12-26 2006-07-12 富士重工業株式会社 蓄電素子の電圧均等化装置
TWI260807B (en) 2003-12-31 2006-08-21 Ind Tech Res Inst Equalizer for series of connected battery strings
DE102004031216A1 (de) 2004-06-28 2006-01-19 Siemens Ag Vorrichtung und Verfahren zum Ladungsausgleich in Reihe geschalteter Energiespeicher
US20060001406A1 (en) 2004-07-01 2006-01-05 Stefan Matan Power extractor circuit
US20060097697A1 (en) * 2004-11-10 2006-05-11 Eaglepicher Technologies, Llc Method and system for cell equalization with switched charging sources
DE102004060359A1 (de) 2004-12-15 2006-07-06 Austriamicrosystems Ag Laderegleranordnung und Verfahren zum Aufladen einer Batterie
JP4427667B2 (ja) * 2005-01-14 2010-03-10 国立大学法人 大分大学 多相式のスイッチングコンバータとその制御方法
CN100524918C (zh) 2005-07-28 2009-08-05 财团法人工业技术研究院 能量转换电路
TWM289925U (en) * 2005-11-09 2006-04-21 Sino American Electronic Co Lt Smart-type battery charger with equalizer circuit
JP4501893B2 (ja) 2006-04-24 2010-07-14 トヨタ自動車株式会社 電源システムおよび車両
KR101124725B1 (ko) * 2006-06-15 2012-03-23 한국과학기술원 전하 균일 장치
KR101174166B1 (ko) * 2006-06-15 2012-08-14 한국과학기술원 다중 변압기의 1차 권선을 병렬로 연결한 전하 균일 장치
DE102006028503A1 (de) * 2006-06-21 2007-12-27 Siemens Ag Vorrichtung und Verfahren zum Laden eines Energiespeichers
WO2007148745A1 (ja) 2006-06-22 2007-12-27 Fdk Corporation 多直列蓄電セル、直列蓄電セル装置、直列セルの電圧バランス補正回路
JP4359301B2 (ja) * 2006-10-04 2009-11-04 本田技研工業株式会社 充電装置
JP4321576B2 (ja) 2006-10-24 2009-08-26 トヨタ自動車株式会社 電源装置およびそれを備える車両
US7471068B2 (en) 2006-11-03 2008-12-30 Ivus Industries, Llc Ultra-fast ultracapacitor charging method and charger
US7612530B2 (en) * 2006-11-21 2009-11-03 Industrial Technology Research Institute Bridge battery voltage equalizer
KR101081255B1 (ko) * 2007-02-09 2011-11-08 한국과학기술원 전하 균일 장치
EP2135339A4 (en) * 2007-03-20 2012-11-07 Enerdel Inc SYSTEM AND METHOD FOR BALANCING A CHARGING STATUS OF SERIES CONNECTED CELLS
JP5118913B2 (ja) 2007-07-24 2013-01-16 トヨタ自動車株式会社 電源システムおよびそれを備えた電動車両ならびに電源システムの制御方法
DE102007038960A1 (de) * 2007-08-14 2009-02-26 Sma Solar Technology Ag Wechselrichter
JP5035895B2 (ja) 2007-09-27 2012-09-26 本田技研工業株式会社 発電制御装置
EP2075893B1 (en) * 2007-10-15 2016-03-09 Black & Decker, Inc. Bottom based balancing in a lithium ion battery system
KR101107999B1 (ko) 2007-10-16 2012-01-25 한국과학기술원 전압 센서와 전하 균일 장치가 결합된 배터리 운용 시스템
KR101220339B1 (ko) * 2007-10-16 2013-01-09 한국과학기술원 직렬연결 배터리 스트링을 위한 자동 전하 균일 방법 및장치
CN101471577B (zh) * 2007-12-29 2011-06-15 比亚迪股份有限公司 双节可充电电池电压平衡电路
US20090195079A1 (en) 2008-01-31 2009-08-06 Jens Barrenscheen Circuit for equalizing charge unbalances in storage cells
KR101091352B1 (ko) * 2008-05-28 2011-12-07 주식회사 엘지화학 과방전 방지 기능을 구비한 배터리 팩의 밸런싱 장치
JP4691171B2 (ja) * 2009-03-11 2011-06-01 本田技研工業株式会社 充放電装置
JP5234179B2 (ja) 2009-06-02 2013-07-10 トヨタ自動車株式会社 電動車両の電源システムおよびその制御方法
US8405349B2 (en) * 2009-06-25 2013-03-26 Tigo Energy, Inc. Enhanced battery storage and recovery energy systems
US8148942B2 (en) * 2009-11-05 2012-04-03 O2Micro International Limited Charging systems with cell balancing functions
FR2956260B1 (fr) * 2010-02-05 2012-04-13 Commissariat Energie Atomique Systeme d'equilibrage de charge pour batteries
FR2956261B1 (fr) * 2010-02-05 2012-03-09 Commissariat Energie Atomique Systeme d'equilibrage pour batteries d'accumulateurs
CN102823104B (zh) * 2010-02-05 2016-05-11 法国原子能源和替代能源委员会 用于电池的充电均衡系统
FR2959885B1 (fr) 2010-05-05 2014-12-05 Commissariat Energie Atomique Systeme d'equilibrage pour batterie de puissance, procede d'equilibrage de charge et procede combine d'equilibrage de charge et d'alimentation correspondants
US8436582B2 (en) * 2010-07-09 2013-05-07 Freescale Semiconductor, Inc. Battery cell equalizer system
FR2963485B1 (fr) 2010-07-29 2013-03-22 Commissariat Energie Atomique Batterie d'accumulateurs a conception et montage facilites
FR2966288B1 (fr) 2010-10-19 2013-03-29 Commissariat Energie Atomique Batterie d'une motorisation electrique de vehicule automobile
FR2972581B1 (fr) 2011-03-09 2015-01-02 Commissariat Energie Atomique Systeme d'equilibrage de charge pour batteries
TW201246751A (en) 2011-05-12 2012-11-16 Lite On Clean Energy Technology Corp A battery system and a battery equalizer
JP5373850B2 (ja) 2011-05-17 2013-12-18 三菱電機株式会社 車載電子制御装置
FR2976085B1 (fr) 2011-06-01 2014-02-28 Commissariat Energie Atomique Dispositif de detection d'un defaut d'isolement
US9322867B2 (en) 2011-06-01 2016-04-26 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Detection of an insulation defect
FR2976737B1 (fr) 2011-06-17 2013-07-19 Commissariat Energie Atomique Element de batterie securise
FR2982090B1 (fr) 2011-10-31 2013-12-20 Commissariat Energie Atomique Dispositif d'equilibrage de charge des elements d'une batterie de puissance
FR2982997B1 (fr) 2011-11-17 2013-12-20 Commissariat Energie Atomique Source de tension continue incluant des cellules electrochimiques a niveau de tension adaptatif
FR2982998B1 (fr) 2011-11-17 2013-12-20 Commissariat Energie Atomique Batterie d'accumulateurs protegee contre les courts-circuits internes
US9583957B2 (en) 2012-09-10 2017-02-28 Silicon Works Co., Ltd. Cell balancing integrated circuit, cell balancing system, and cell balancing method
US9130377B2 (en) 2012-09-15 2015-09-08 Texas Instruments Incorporated System and method for battery pack management using predictive balancing
US9450274B2 (en) 2013-03-15 2016-09-20 Design Flux Technologies, Llc Method and apparatus for creating a dynamically reconfigurable energy storage device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101606299A (zh) * 2007-02-09 2009-12-16 Sk能源株式会社 均衡充电设备

Also Published As

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KR101863717B1 (ko) 2018-06-04
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