TW201136100A - Active cell and module balancing for batteries or other power supplies - Google Patents

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201136100 六、發明說明： 相關申請案之交互參照 本申清案是根據美國專利法規35 u s c §119(e)主張 於西元2009年9月16曰提出申請的美國臨時專利申請案 第61/243，G72 5虎的優先權’該專利巾請案是以參照方式而 納入。 【發明所屬之技術領域】 本揭露内容是概括針對電 具體而言，本揭露内容是針對 主動單元和模組平衡。 源供應器充電與放電系統。更 用於電池或其它電源供應器的 疋刖筏術 多個= = = =的現代電池經常包括串聯連接的 所提供的實際輸出電壓；能個個別電池單元 的充電或放電期間引起問題。在」；二會在電池單元 偵測電路來測定各個電池M —二系統中，可使用電壓 平衡系統來補償在電池單：的且可使用電厂堅 …考慮串聯連接的電池單元巾的變動。 地設計以提供3 8伏 卜各個電池單元是理想 該等電池單元的—者為實：具電壓。電壓俄測電路可能測定 的被動電塵平衡系統典型：：括/伏特的輸出電壓。習用 過量輸出電壓的電池，阻器，其消耗來自具有 弓丨起3.9伏特的輸出電璧：。在此實例中’電能消耗 % &与下降到 8伏特的期望位準。然 201136100 而，由於電能是使用電阻器所消《，此將會造成顯著能量 為從電池單元所損失，而使電池的操作壽命縮短。 【發明内容】 (容後補呈） 【實施方式】 在此專利文獻中用以描述本發明原理的下述的圖1到， 。種種實施例疋僅為舉例說明且不論從何種角度不應視為 P艮制本％明的範疇。熟習此技術人士將瞭解的是，本發明 原理可用任何型式的適合配置的裝置或系統所實施。 主動單元平衡 在本揭露内容的—個觀財，揭露種種的主動單元平衡f 路i其可平衡在單一個模組内串聯連接的多個電力單元，諸如： 單個電池中的多個電池單元。在_些實施例中，監視器接收 關於電力早疋的資訊，諸如：電壓、電流 '與溫度。使用該資訊， 動平衡電路可操作開關系統以將電源連接到具有較低電麼的 或夕個電力單兀來將彼等電力單元充電到期望的較高電壓。主 動:衡電路亦可操作開關系統以從具有過量電塵的一或多個電 力單元汲取電力來使該等電力單元處於期望的較低電壓。 圖1說明根才虞本揭露内容的—個實例的主動單元平衡電 路1〇0。在此實例中，電路100運用基於順向（forward-based ) 的主，單元平衡1路_包括或是耦接❹聯連接的多個 電力單元102a-1()2n。各個電力單元1〇2a_1〇2n分別為搞接 到二個開關1〇4ai勘2、祕丨，％、…、i〇4n丨]〇4n2。 201136100 電力單元102a-l〇2n代表在模組内的任何適合電源諸如： 電内的電池單元。開關104a!-104η2代表任何適合的切換 元件’諸如：電晶體。 監視電路106接收關於電力單元1〇2a_1〇2n的資訊，諸如： 關於關聯於電力單元1〇2a儀的電壓、電流與溫度的資訊。 在此實例中，資訊包括分別來自電力單元102a-102n的電壓值 VrVn。資訊亦包括其流通過電力單元i〇2a-i〇2n的總電流工與 電力早το i〇2a_1()2n的一或多個溫度TEMp。注意，使用的溫 度感測器的數目與其位置可視特定應用的性質而定。單一個電力 單兀可為關聯於―或多個溫度感測器，且/或單—個溫度感測器 可測里或夕個電力單兀的溫度。監視電路1〇6代表用於監視電 力單元的任何適合結構，諸如：積體電路（IC，integrated circuit)。 如於圖1所示，開關104ai_104a2將電力單元l〇2a的相 對端耦接到變麗器l08的相對端。開關到ΐ〇4ηι· 1〇4η2刀別將電力單元1〇2b_1G2n的相對端輕接到變壓器 108的相對端。二極體n〇是被耦接在變壓器的一端與 開關104ai ' 104b,、...、104ηι之間。電容器112是被耦接 到二極體110且耦接到變壓器1〇8的另一端。 監視電路106的輸出是經由訊號線114而連接到模組控制器 16訊號線114將出自監視電路j 〇6的電壓、電流與溫度資訊 或其它的資訊提供到模組控制器116。訊號線ιΐ4代表任何適合 的Λ號線跡或其它的通訊路徑。模組控制器丨16是基於該資訊以 操作控制電力單元l〇2a-l〇2n的充電。 在此實例中，杈組控制器丨丨6包括充電狀態（SOC，state of charge)估H组118，其估計對於電力單元⑽各者 201136100 ::電狀態。通訊模組120利於與中央控制器的通訊中 訊鏈路發生。模_制哭116#2 的通 #、，且控制益116更包括内部電力管理模組122, ，、可控制模組控制器116的整體接 β 登體麵作此外，模組控制器116包 括主動早元平衡模組U4。本叙 、 動早凡平衡模組124控制開關 , n2的操作。電壓感測器m是與電容器⑴並聯 、接_!·主動單凡平衡模組124接收來自電麼感測器 的電麼資訊。主動單元平衡模組124亦控制電晶體⑶的 #作:可將電晶體128開路以中斷Μ II⑽的操作。模組 :制器116代表用於控制主動單元平衡的任何適合結構。電壓 感測器126代表用於感測電磨的任何適合結構。電晶體128 代表任何適合的電晶體元件。 、在一個操作觀點中，監視電路106可連續、接近連續 ，間歇式皿視來自電力單元1G2a lQ2n的電壓電流與溫度 =訊。監視電路106可將種種資訊傳送到模組控制器Μ。 右模組控制器116測定第一個電力單元1〇2a是最弱單元（具 有取低的輸出電壓），主動單元平衡模組丨24可致使將開 關l〇4a^l〇4a2閉路且致使將其它的開關⑺仆^丨⑽〜開 路。此致使來自變壓器108的二次側的電流為流通過二極 體110、開關104a】、電力單元102a與開關104a2而回到變 壓器108的二次侧。此提供額外電荷以將電力單元i〇2a充 電。模組控制器116可測定電力單元1〇2a何時已經充分充電 (諸如：當達到電力單元l〇2a_1〇2n的平均電荷）且致使主 動翠元平衡模組124將開關l〇4a104a2開路。此過程可經 重複任思次數以將電力單元102a-102n的任一者充電。 201136100 變愿請、二極體11〇、與開關1〇4ai儀2有效作用 為耦接到電力單元102a_102n的可控制電流源。可使用此等 可控制電流源以個別或（如下文所述）群組方式將電力單 元1 02 a-102η的任一者充雷。闵蛊 有兄电因為此舉，主動單元平衡電路 ⑽可有助於將電力單元職，輪出電壓保持在或接 近期望位準。在此可使用任何其它適合的可控制電流源。 圖2說明根據本揚露内容的另一個實例的主動單元平 衡電路200。在此實例中，電& 2〇〇運用基於返驰 (flyback-based)的主動單元平衡。電路使用返馳（升 壓式）轉換器以從具有不合意的較高電壓的電力單元抽取 電流。電4 200識別具有較高電壓的電力單元且接著致使 該電力單元將其電壓的一部分轉移回到整串的電力單元。 如於圖2所示，電路2〇〇包括電力單元2〇2a 2〇2n，其 各者是被耦接到二個開關2〇4ai_2〇4a2、2〇4bi 2()4b2、...、 204η! 204η2。電力單兀2〇2a_2〇2n亦被耦接到監視電路。 主動單元平衡電路200亦包括變壓器2〇8、二極體21〇、與 電容器212。主動單元平衡電路2⑼更包括訊號線叫，其將 出自監視電路206的電壓、電流與溫度資訊或其它的資訊提供到 模組控制器216。模組控制器216包括s〇c估計模組218、通訊 模組220、内部電力管理模組似、與主動單元平衡模組224。 電，體228是被輕接到變壓器2〇8的二次側。此等構件的 諸多者可在結構上為相同或類似於圖丨的對應構件。 基於返馳的主動單元平衡電路2〇〇是以稍微類似於基於 順向的主動單元平衡電4⑽的方式操作 '然而，電流的 ”l通疋從蜓壓盗2 〇 8的一次側透過二極體2丨〇到電力單元 201136100 *頁^ (起始於電力單元2〇2a)。此外，主動單元平衡 二且224接收出自變壓器208的二次侧的電壓訊號。 在一個操作觀點中，監視電路2〇6可連續、接近連續或 間歇式監視電力單元2〇2a_2〇2n。模組控制器2丨6可測定哪個 電力單70具有最高電壓。模組控制器216接著致使該電力單元為 稍微放電到較低電壓。可使用脈衝充電與放電以加速在此實例中 的充電/放電過程。 圖3說明根據本揭露内容的一個實例的主動單元平衡 電路300 ’其納入開關驅動電路。特別地，圖3的電路300 在、’、°構上為類似於圖1的電路i 〇 〇。注意，開關驅動電路可 被使用在其它的主動平衡電路，諸如：圖2的電路2〇〇。 在此貫例中’電路300包括電力單元3〇2a-302n、變壓 器308、二極體310、電容器312、具有微控制器介面的s〇c 估叶杈組3 1 8、及電晶體328。在特別實施例中，監視電路 3〇6可以出自美國國家半導體公司（nati〇nal SEMICONDUCTOR CORPORATION)的 LMP863 1 類比前端 來作代表。電路300亦包括：耗接在二極體31〇與電容器 312之間的電感器311、以及耦接到二極體31〇與電感器3ιι 且到電容器312的二極體313。 電路300使用一對開關以將電力單元的一端耦接到變 壓器308，而不是使用單一個開關以將電力單元3〇2a_3〇2n 的一端耦接到變壓器308。舉例來說，可使用電晶體3〇4與 304’以將電力單元302a的一端耦接到變壓器3〇8。二極體 3〇5與305’分別代表電晶體304與3〇4，的本體二極體。驅 動電路330與330,分別驅動電晶體3〇4與3〇4，且具有升壓 201136100 電容器332與332’，其可代表晶片外的電容器。 在此實例中，各個驅動電路33〇與33〇，包括二極體 334,其接收供應電壓VDD。欠壓封鎖（UVL〇, under_v〇1Uge lockout)單元336偵測供應電壓VDD何時下降為低於臨限 位準。史密特（Schmitt)觸發器338接收輸入驅動訊號 (Din_R或Din一L)且產生用於位準移位器34〇的輸出訊 谠，位準移位器340將輪出訊號的電壓位準移位。and閘 342接收UVLO單元336與位準移位器34〇的輸出且提供對 驅動器344的輸入。驅動器344產生用於電晶體3〇4與 的一者的驅動訊號。在特別實施例中，驅動電路33〇與33〇, 可代表出自美國國家半導體公司的LM51〇lA高電壓高側與 低側閘驅動器。 ~ 1 一 J丹啕兄電路徑為 從其關聯的驅動器344、透過該升壓電容器、且透過其關聯 的左側電晶體304的本體二極體3〇5或3〇5、各個左側電 晶體304有效為具有在其左側的浮動電流源。結果，由= 浮動電流源節點是週期式牽引到接地，各個升壓電容器3 W 或332,可被充電。種種的驅動電路亦可使用㈣到該驅動 電路輸入的電晶體346而禁能或致能。 在如上所述的-些實施例中，主動單元平衡電路可將 單一個模組内的個別電力單元充電或放電。將單一個模組 内的成群電力單元充電或放電亦為可能。 、上 . J此圖4說明根據本 揭露内容的一個實例的演算法，其可 Μ更用在主動單元 期間。 何 在此實例中 主動單元平衡電路可初始為一 次將串聯 201136100 輕接的三個單开古齋 舉例來說，主叙 是一次將僅僅-個單元充電。 ° 動早7平衡電路可將單元5-7(群組n 一如 充電某一段時間而直到單 、·、 一起 例中為單元4)的雷懕缺,么 早兀（在此實 -而… 然後，可將單元！_3 (群組”充 电而直到早元2達到單元4的電屢。之後，充 (群組3)充電而直到單 ，早兀10-12 間點，可將單元二…的電壓。在此時 』將^個別充電W是—次將三個單元充電。 如在此所顯示，可將多個電力單元（諸如··三 同時充電，而不是一次僅將一個電力單元充電。一旦成群 =…經被適當充電，演算法可切換且開 充電。可使㈣似的演算法簡成群的單元^放兩^ :::法=供：快速的充電或放電時間。亦可使 、、且& ’例如’在個別單元被充電/放電之前，成群的單 早疋的平均電荷且成群的單元是被放電到單元的 主動;;動料使詩μ種情況。作為特別實例’ =早X平衡（諸如：於圖lflJ3所顯示）可使用於模组 的-些“旦非全部）單元為正在作更換的情況。在該情 形，由於較舊單元的電荷位準與較新單元的電荷位 可能存在大的差異，可能需要主動單元平衡。若； 不可能將較舊單元與較新單元充電到相當均等的位準。、 將會顯著干擾模組操作且可能迫使更換在模組中的 池早7C，甚至是仍可持有適當電荷的電池單元。此外 使用關於圖4所述的群組充電/放電演算法以提高 較 新單元的平衡發生的速度。 / 201136100 主動模組平衡 在本揭露内容的另一個觀點中，提供可調節多個模組（諸如 夕個電池）的種種模組平衡電路，各個模組可含有多個電池單元 或其它電力單元。在一些實施例中，多個模組可形成_或多組， 諸如：一或多個電池組。 圖5說明根據本揭露内容的—個實例的電力組，直 ^有多個模組502,各個模組具有多個電力單元％心在此 實幻中㈣且502被串聯輕接且提供輸出電壓/ p^k_。 此外成群的單几504被並聯配置，且並聯成群的單元 被串㈣接以形成各個模組逝。各個模組5 個電池單元所形成的電池。 代表由户 。圖6說明根據本揭露内容的種種電池的實例的安全操 作區域。如於圖6所示，在各個模組5〇2中的所有單元5〇4 ㈣必須在所有的充電與放電條件下而操作於指定的安全 =區域内。：圖6，諸線代表針對於不同電池的安全操作 2.0-3.5伏特之間。4電池的安全操作區域是介於 圖7 4明根據本揭露内容的模組中的電力單元的實 的不均勻電壓位準。如於 々於圖7所不，不匹配的問題會影燮 早元504的充電。於 『知曰 φ ^ _ ' ，、在702代表在充電前的種種模組 中的早元504的雷其 π , 。，線 代表在充電後的種種模組 τ的单元504的雷其 . …的電何。如可在此所看出’不匹配的問題會 阻止多個早兀5〇4盔尤a + 士 在⑽伏特的且可能會迫使一些單元_ 此安全操作區域納入考量。 ^曰將 12 201136100 /圖8說明根據本揭露内容的一個實例的主動模組平衡 ’、· 〇在此實例中，主動模組平衡系統800包括多個模 > a 8〇2n ’其各者包括串聯輕接的多個電力單元804。 2a 8〇2n各者具有對應的模組控制器806a-806n，其 各者包括用以在對應模㈣實行主動單元平衡的主動單^ 平衡電路。舉例來說，各個模組控制器8偷_驗可包括上 文或下文所述的任—個主動單元平衡電路。 動模.‘且平衡系統8〇〇更包括多個模組平衡電路 8〇8n。模組平衡電路麵a_謝n可控制被提供到模組術^ 8〇2n的電力或從模組8〇2a_8〇2n所移除的電力，可有助於 控制模組802a-802n的充電或放電。模組平衡電路8__ 8〇8n是被耦接到内部直流（DC，）匯流排8， 其為用以，將DC電力路由到模組平衡電路8〇8a8〇8n且介於 模組平衡電路808a-808n之間。 中央控制單元812監視由模組8〇2a_8〇2n所提供的電 流。在此，中央控制單元812包括電阻器814,由模組802a_ 802η所提供的電流流通過電阻器8i4〇中央控制單元Μ? 亦包括差動放大器816，其將跨於電阻器814的電壓差異放 大類比至數位轉換器（ADC，analog-to-digital converter) 818使用由精密度參考㈣所提供的參考電壓（將差 動放大器816的輸出數位化。ADC 818可代表16位元adc， 且精密度參考820可代表任何適合的參考電壓源。中央控 制器822使用ADC 818的數位化輸出。 中央控制單元822亦可透過匯流排824而與模組控制 器806a-806n通訊。中央控制單元822可進而操作以控制由 13 201136100 模組平衡電路808a_808n與模組控制器806a_8〇6n所實行的 >平衡。 在—些實施例中，中央控制單元.822使用電阻器814 來實行電流感測。中央控制單元822亦實行對於模組802a_ 8〇2n與其單元8〇4的充電狀態或健康狀態（s〇h，以批〇f health)估計。中央控制單元822更實行模組平衡控制以測 疋如何平衡模組802a-802n且將必要資料通訊到模組 8〇2a_802n 與模組控制器 806a-806n。 在特別實施例中，於模組平衡期間可使用内部DC匯流 排810以供在模組8〇2a_8〇2n之間的能量緩衝及轉移。模組 控制器806a-806n與模組平衡電路8〇8a_8〇8n可接收來自中 央控制單元812的SOC資訊。具有最高s〇C的模組可透過 内邰DC匯流排8丨〇而直接將具有最低s〇c的模組充電。 模組平衡電路8〇8a_8〇8n可在放電狀態時操作於電壓模式 且在充電狀態時操作於電流模式（雖然在充電與放電狀態 守可使用其它模式，諸如：在放電狀態時操作於電流模式 且在充電狀態時操作於電壓模式）。 雙向主動平衡 在本揭露内容的又一個觀點中，揭露種種的雙向主動平衡 電路，其可平衡在„或多個模組中的多個電力單心在此等實施 例中’對於主動平衡電路來說，將出自—或多個電力單元（諸如： 〇有車乂问電荷的電力單元）的電力轉移到一或多個其它電力單元 (諸如：具有較低電荷的電力單元）是可能的。注意，上述的模 組平，電路已經指出在内冑Dc匯流排⑽的電力轉移可為雙 °動模組平衡系統8GG能支援在匯流排講的雙向電力 14 201136100 ' 轉移。 參考回到圖7,由绐 ^ ^ ' 、最低電荷所代表的單元可 丨、取而安兄電的單元广 中的最古雪- 父匕、它單元）。同理，由線704 T的取问電荷所代表 ^ ^ , 平兀T代表需要放電的單元（相較 於具匕早7L)。雙向主 放電，# H ~ 千衡將允許個別單元為被充電或 放電，視其電荷位準相對 m ^ ^ 匕早凡而定。如於圖7所示， 又向主動平衡將允許具 恭 。 較低電荷的單元充電。 -何的早元為被用以將具有 圖9 „兄明根據本揭露内容的—個實例的雙向主動 平衡電路900，1古媳—π A〜 ”支杈在杈組内的主動單元平衡。主動平衡 電路_包括多個電力單元仙肩&與開關购〜指a:、 904ν904ΐ32、…' 904ηι_9〇4η2。主動平衡電路_亦包括 瓜視電路906。在此，監視電路9〇6的輸出是被提供到 估计杈組918，其可識別需要充電及放電的電力單元902a_ 9〇2n。主動單元平衡控制模組924控制開關9〇4〜_9〇4η2， 藉以將適當的電力單元902a_9〇2n充電或放電。 雙向隔離DC至DC轉換器950是用以提供平衡電流到 電力單元902a-902n或從電力單元902a-902n提供平衡電 流，藉以支援主動平衡。流進或流出模組的電流（Imqduu ) 以及流進或流出單元902a-902n的電流（iCELL)可作測量且 由主動單元平衡控制模組924所使用。若是使用於主動模 組平衡系統800，DC至DC轉換器950可形成模組平衡電 路808a-808n的部分者且透過DC匯流排810而轉移電力。 在一些實施例中，可對於各個單元902a-902n進行電 壓、溫度、及/或電流感測以估計其充電狀態。可從模組將 15 201136100 電流或電荷注人到具有最小SQC的單元，且可將且有最大 Z的單元放電回到模組。可用重4在主要模組充電/放電 電流（使用以平衡模組）的方式來實行平衡電& (充電及 放幻注入。平衡電流（二個方向）可由雙向沉至DC轉 換益950所操縱’且開關矩陣可操縱哪個單元被充電或放 電。 再者，作為特別實例，主動模組平衡與雙向平衡可用 於（由多個模組所形成）一群中的一些（但非全部）電力 單元為正在作更換的情況。由於較舊模組的電荷位準與較 新模組的電荷位準之間可能存在大的差異，可能需要主動 平衡。 雖然圖式已經說明如上所述用於主動平衡的種種實施 例，可對於此等圖式作成任何數量的變化。舉例來說，在 任何數量的模組中之任何數量的電源供應器可用此等電路 來作平衡。此外，注意，諸如超電容器的其它電源供應器 可被使用以替代或附加於電池中的電池單元。 陳述在此專利文獻内所已經使用的某些字詞與片語的 定義是可為有利的❶術語“耦接（c〇uple ) ”與其衍生者是 指在二或多個構件間的任何直接或間接連通，無論彼等構 件是否彼此為實際接觸。術語“包括（include ) ”與“包 含（comprise)，，以及其衍生者是意指在沒有限制情況下的 包括。術語“或（or)，，是包括的，意指“及/或，，。片語“關 聯（associated with ) ” 與“與其關聯（associated therewith )’’以及其衍生者可意指要包括、被包括在内、互 連、含有、容納在内、連接、耦接、可連通、配合、插入、 16 201136100 並置、鄰近、限定、具有、具有性質、具有關係、或類似 者。 陳述在此專利文獻内所已經使用的某些字詞與片語的 定義是可為有利的。術語“耦接（couple ) ”與其衍生者是 指在二或多個構件間的任何直接或間接連通，無論彼等構 件是否彼此為實際接觸。術語“包括（include )，’與“包 含（comprise ) ”以及其衍生者是意指在沒有限制情況下的 包括。術語“或（or)，’是包括的，意指“及/或”。片語 關聯（associated with ) ” 與“與其關聯（associated therewith 以及其衍生者可意指要包括、被包括在内、互 連、含有、容納在内、連接 '耦接 '可連通、配合、插入、 並置、鄰近、限定、具有、具有性質、具有關係、或類似 者。 儘管本揭露内容已經描述某些實施例以及概括關聯的 方法，此等實施例及方法的修改與變更將對於熟悉此技術 =士為顯而易見。是以，範例實施例的以上說明並非界定 或限制本發明。在沒有脫離如以下巾請專利範圍所界定的 本發明精神與範疇的情況下，其它的變化、替&、與修改 亦為可能》 【圖式簡單說明】 1明^ 了本揭不内容與其特徵的較完整瞭解，已經論及的上述 6兄月疋結合伴隨圖式為例，在伴隨圖式中： 電路圖1況明根據本揭露内容的一個實例的主動單元平衡 17 201136100 圖2說明根據本揭露内容的另一個實例的主動單元平 衡電路； 圖3說明根據本揭露内容的一個實例的主動單兀平衡 龟路，其納入開關驅動電路； 圖4說明根據本揭露内容的一個實例的消异法/、 使用在主動單元平衡期間； 圖5冰明根據本揭露内容的一個實例的電力姐 有夕個模組，各個模組具有多個電力單元； 圖6說明根據本揭露内容的種種電池的實例的安全操 作區域； 圖7說明根據本揭露内容的模組中的電力單元的實例 的不均勻電壓位準； 圖8 s充明根據本揭露内容的一個實例的主動模組平衡 系統；及 圖9說明根據本揭露内容的一個實例的雙向主動單元 平衡電路，其支援在模組内的主動單元爭衡。 【主要元件符號說明】 J&. 18

Claims (1)

1. 201136100 七、申請專利範圍： 1 · 一種系統，其包含： 多個電力模組，各個電 力單亓，夂加力模組包含串聯耦接的多個雷 刀早兀，各個電力模組具 夕個電 中的電力單元的電荷；@何、、為基於在該電力模組 夕個主動單元平衡電 σ _ 以實質平衡在該等電力模也/個主動早疋平衡電路構成 電荷；及 帛n個關聯者中的電力單元的 主動模組平衡系統，装 的電荷，藉由以下㈣/ 貝質平衡該等電力模組 的至 >、一者：將該等電力 子集充電以及將該等電力模…伽 刀模組的第二個子集放電。 2.如申請專利範圍第1 系統包含： 、糸、，先，其中該主動模組平衡 多個模組平衡電路，各個模組平衡電路關聯於 力桓組的—者且構成以將其關聯電力模組充電或放電；及 直流（DC)匯流排，其㈣該等模組平衡電路，該Dc 匯流排構成以將DC電力在該等模組平衡電路之間輸送。 3·如申請專利範圍第2項之系統，其_ : 各個核組平衡電路是構成以當將其關聯電力模組放電 時而在電壓模式t操作；且 各個模組平衡電路是構成以當將其關聯電力模組充電 時而在電流模式中操作。 4·如申請專利範圍第2項之系統，其中該主動模組平衡 系統更包含： 控制器，其構成以控制該等模組平衡電路。 19 S- 201136100 5.如申請專利範圍第1項之系統，其中該系統包含多個 雙向隔难直流至直流（DC-DC )轉換器，各個DC-DC轉換 器關聯於该等電力模组的一者且構成以產生用於將在其關 聯電力模組中的電力單元充電及放電的平衡電流。 6·如申s青專利範圍第5項之系統，其中各個DC-DC轉 換器是構成以將用於其關聯電力模組的平衡電流重疊到用 於其關聯電力模組的電力模組充電或放電電流。 7·如申請專利範圍第1項之系統，其中該等主動單元平 衡電路各者包含以下的一者〔基於順向的主動單元平衡電路 與基於返驰的主動單元平衡電路。 8 ·如申凊專利範圍第1項之系統，其中關聯於該等電力 模組一者的主動單元平衡電路包含： 變壓器；及 開關矩陣，其包含多個開關，該多個開關構成以將在 該電力模組中的電力單元選擇性地福接及非搞接到該變塵 器，藉以控制在該電力模組中的電力單元的充電與放電。 9.如申請專利範圍第8項之系統，其中關聯於該等電力 模組一者的主動單元平衡電路更包含： 控制器，其構成以控制該開關矩陣，藉以在將該電力 模組中的個別電力單元充電或放電之前而將該電力模組中 的成群電力單元充電或放電。 ι〇.如申請專利範圍第1項之系統，其中該等電力模組 包含電池且該等電力單元包含電池單元。 —種裝置，其包含： 多個主動單元平衡電路，其構成以被耦接到多個電力 20 201136100 模組’各個電力模組 .^ 〇〇 - ^ 匕1 2 3 4串聯耦接的多個電力單元，各個 主動早兀平衡電路構成以 朗脚土 rfa ΑΑ $ I貝平衡在5 6 7 8亥專電力模組的一個 關聯者中的電力單元的電荷； ' 多個模組平衡雷& “ 组，#蓉Μ έΒ i / ，，、構成以被耦接到該等電力模 、’*且 **哀專4吴組衡雷' % 4盆1 '電路構成以實質平衡該等電力模組的電 何’错由以下的至Φ _ 土 者：將該等電力模組的第一個子隼 充電與將該等電力檻ίΒ μ & 個千集 寸电刀模組的第二個子集放電； 直抓（DC )匯流排’其柄接該等模組平衡電路，該DC 匯流排構成以將DC雷/7产—够u w 電力在該等模組平衡電路之間輸送；及 至少一個控制考甘 利益’其構成以控制該等主動單元平衡雷 路與模組平衡電路。 19. 如申請專利範圍第11項之裝置，其中： 各個模組平衡電路是構成以當將其關聯電力模给放電 時而在電壓模式中操作；且 各個模組平衡電路是構成以當將其關聯電力模組充電 時而在電流模式中操作。 21 1 3. 如申請專利範圍第11項之裝置，其中該裝置包含多 2 個雙向隔離直流至直流（DC_DC)轉換器，各個dc_dc轉 3 換益關聯力該等電力才莫組的一者且構成以i生用於將在其 4 關聯電力模組中的電力單元充電及放電的平衡電流。 5 14. 如申請專利範圍第13項之裝置，其中各個DC_DC 6 轉換器是構成以將用於其關聯電力模組的平衡電流重疊到 7 用於其關聯電力模組的電力模組充電或放電電流。 8 15. 如申請專利範圍第n項之裝置，其中關聯於該等電 9 力模組一者的主動單元平衡電路包含： 201136100 變壓器；及 …開關矩陣，其包含多個開關’該多個開關構成以將在 f電力模組中的電力單元選擇性地純及非㈣到該變壓 為，藉以控制在該電力模組中的電力單 如中請專利範圍第15項之裝置，其中該至少一:控 制益疋構成以控制該開關矩陣，藉以在將該電力模組中的 個別電力單元充電或放電之前而將該等電力模組 成群電力單元充電或放電。 〒的 I7·一種方法，其包含： 在具有串聯耦接的多個電力單元的多個電力模組各者 ，實質平衡在該電力模組中的電力單元的電荷，其中該 :力模組的電荷是基於在該電力模組中的電力單元的電 何；及 电 實質*平衡該等電力模組的電荷，藉由以下的至少— 的第將^ 4電力模組的第—個子集充電與將該等電力模組 ==放電’其中直流(DC)電力是使用DC匯流 居在3亥等電力模組之間轉移。 個電:::二專利範圍第17項之方法，其中實質平衡在各 的電荷包含：電力早兀的電荷及實質平衡該等電力模組 用夕個雙向隔離直流至直流（OC-DC )轉換i 轉換盗關聯於該等電力模組的一者且產生將在I 關聯電力模組中的電力單元充電及放電的平衡電^將在其 轉換IT:請專利範圍第18項之方法，其中…C-DC 於其關聯電力模組的平衡電流重疊到用於該電 22 201136100 力模組的電力模組充電或放電電流。 2〇·如申5月專利範圍第1 7項之方法，其中實質平 電力單元的電荷包含： 衡該等 在各個電力模組中，操作其包含多個開關的開 以將在該电力模組中的電力單元選擇性地耦接及陣 #愿。β，JiL ^卜祸接到 益 ㈢以控制在該電力模組中的電力單元的充電與放 電。 八、圖式： (如次頁） S' 23