TWI484723B - 電池雙向平衡電路 - Google Patents

電池雙向平衡電路 Download PDF

Info

Publication number
TWI484723B
TWI484723B TW102106553A TW102106553A TWI484723B TW I484723 B TWI484723 B TW I484723B TW 102106553 A TW102106553 A TW 102106553A TW 102106553 A TW102106553 A TW 102106553A TW I484723 B TWI484723 B TW I484723B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
battery
switch
unit
pulse signal
coupled
Prior art date
Application number
TW102106553A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201434233A (zh
Inventor
Ya Mei Chang
Cherng Huei Liang
Original Assignee
Simplo Technology Company Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Simplo Technology Company Ltd filed Critical Simplo Technology Company Ltd
Priority to TW102106553A priority Critical patent/TWI484723B/zh
Priority to CN201310145692.4A priority patent/CN104009506B/zh
Priority to US13/934,245 priority patent/US9407099B2/en
Publication of TW201434233A publication Critical patent/TW201434233A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI484723B publication Critical patent/TWI484723B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0018—Circuits for equalisation of charge between batteries using separate charge circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0016—Circuits for equalisation of charge between batteries using shunting, discharge or bypass circuits

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Description

電池雙向平衡電路
本發明關於一種電池平衡電路，尤指一種於具有多個串聯電池單元的電池內，可針對不同電池單元間進行能量平衡的電池平衡電路。
為了提供使用的方便性以及供電的容量，許多電子系統都使用充電電池作為電力的來源。其中以鋰聚合物為主要原料的充電鋰電池又是目前充電電池中，具有高容量密度的成熟產品。至於充電電池的充電過程，則是在其所安裝的電子系統中經由電源供應器或交流電適配器(AC Adapter)提供電源以對充電電池充電。
現有的充電電池內部由多個具有特定容量的電池單元(cell)串聯而成。在對串聯的電池單元進行充電或放電時，常因每個電池單元的特性不一致，使得不同電池單元之間的電量不平衡，因而縮小電池單元的使用壽命與容量。為了延長電池單元的使用壽命與容量，先前技術中大致採用下列幾種方式來對充/放電過程中的每一個電池單元進行平衡處理：(1)並聯開關電阻之串聯平衡電路。在多個串聯的電池單元中，於每一個電池單元並聯一個電阻，在充電電池充電過程中，將具有較高電壓的電池單元的能量經由其所對應的並聯電阻消耗，以達到電池單元串聯平衡的目的。雖然此種電路架構簡單成本低廉，但其平衡效率 差。
(2)切換電感之串聯平衡電路。在充電電池中設置多個電感，每一個電感皆與其中一電池單元並聯。在充電電池充電過程中，透過開關將具有較高電壓的電池單元能量儲存在電感，再透過開關將儲有能量的電感能量釋放給鄰近的下一個電池單元，以達到電池單元串聯平衡的目的。由於電路中的電荷只能傳送至鄰近的電池單元，若電池單元數目越多，這種解決方案顯得效率相當低。
(3)切換電容之串聯平衡電路。在充電電池中設置多個電容，每一個電容均透過雙向開關和鄰近的電池單元並聯。藉由開關快速導通與斷開的過程，達到電池單元平衡。然而與前述第2個例子相同的是，由於電荷只能傳送至鄰近的電池單元，若電池單元數目越多，亦即當欲將能量由前端的電池單元，中間經過多個電池單元後再釋放給後端的電池單元時，必須經過多個電容的儲能/釋能，這種過長的儲能/釋能路徑嚴重影響電池平衡的效率。
由上可知，目前用來平衡充電電池內多個電池單元的機制，都有效率上的問題，在過程中產生大量不必要的能量耗損。
有鑑於上述問題，本發明即在提供一種可雙向運作的電池平衡電路，利用返馳式變壓器進行電磁轉換以在不同電池單元間傳遞能量，以大幅減少電池單元平衡過程中的能量耗損。
依據本發明之發明內容，本發明的一實施例中提供了一種電池雙向平衡電路，包含有一返馳變壓器(flyback converter)、一第一電池單 元、一第二電池單元、一控制單元以及一脈波產生器。該第一電池單元利用線圈蜷繞耦接於該返馳變壓器，該第一電池單元與該返馳變壓器間具有一第一開關。該第二電池單元串聯於該第一電池單元，該第二電池單元利用線圈蜷繞耦接於該返馳變壓器，該第二電池單元與該返馳變壓器間具有一第二開關。該控制單元耦接該第一開關以及該第二開關。該脈波產生器耦接該控制單元、該第一開關以及該第二開關，用來產生彼此互補之一第一脈波訊號以及一第二脈波訊號，該第一脈波訊號用來控制該第一開關的導通頻率，該第二脈波訊號用來控制該第二開關的導通頻率。於該第一電池單元的相對容量高於該第二電池單元的相對容量時，該控制單元用來致能該脈波產生器，使該第一脈波訊號導通該第一開關且由該返馳變壓器將該第一電池單元的電能轉換為磁能，並使該第二脈波訊號導通該第二開關且由該返馳變壓器將磁能轉換為電能供應給該第二電池單元。
依據本發明之發明內容，本發明另一實施例中提供了一種電池雙向平衡電路，包含有一返馳變壓器(flyback converter)、一第一電池組、一第二電池組、一控制單元以及一脈波產生器。該第一電池組包含複數個彼此串聯之第一電池單元，分別利用線圈蜷繞耦接於該返馳變壓器，每一第一電池單元與該返馳變壓器間具有一第一開關。該第二電池組串聯於該第一電池組，該第二電池組包含複數個彼此串聯之第二電池單元，分別利用線圈蜷繞耦接於該返馳變壓器，每一第二電池單元與該返馳變壓器間具有一第二開關。該控制單元耦接每一第一電池單元的該第一開關以及每一第二電池單元的該第二開關。該脈波產生器耦接該控制單元、該複數個第一開關以及該複數個第二開關，用來產生彼此互補之一第一脈波訊號以及一第二脈波訊號，該第一脈波訊號用來控制該複數個第一開關的導通頻率，該第二脈波訊號用來控制該複數個第二開關 的導通頻率。於該第一電池組的一或多個第一電池單元的相對容量高於該第二電池組的一或多個第二電池單元的相對容量時，該控制單元用來致能該脈波產生器，使該第一脈波訊號導通該一或多個第一電池單元的該第一開關且由該返馳變壓器將該一或多個第一電池單元的電能轉換為磁能，並使該第二脈波訊號導通該一或多個第二電池單元的該第二開關且由該返馳變壓器將磁能轉換為電能供應給該一或多個第二電池單元。
在本發明所提供的電池雙向平衡電路中，其中該複數個第一開關以及該複數個第二開關為高準位導通開關，該電池雙向平衡電路另包含一充電泵，耦接於該控制單元以及該脈波產生器與該複數個第一開關以及該複數個第二開關之間，用來提供導通該複數個第一開關或該複數個第二開關的增補電壓。
在本發明所提供的電池雙向平衡電路中，另包含複數個第一止逆電路以及複數個第二止逆電路，該複數個第一止逆電路分別耦接於該複數個第一電池單元與該返馳變壓器之間，該複數個第二止逆電路分別耦接於該複數個第二電池單元與該返馳變壓器之間。該複數個第一止逆電路分別包含並聯之一第三開關以及一二極體，該複數個第二止逆電路分別包含並聯之一第四開關以及一二極體，該控制單元分別耦接該複數個第三開關以及該複數個第四開關。
在本發明所提供的電池雙向平衡電路中，其中該控制單元另用來監控該第一電池組的該複數個第一電池單元以及該第二電池組的該複數個第二電池單元的相對容量，並用來於該一或多個第一電池單元以及該一或多個第二電池單元的相對容量達到平衡時，控制該脈波產生器停止傳送該第一脈波訊號以及該第二脈波訊號。
在本發明所提供的電池雙向平衡電路中，其中該第一脈波訊號以及該第二脈波訊號為頻率100KHz之高頻脈波訊號。
本發明所提供的電池雙向平衡電路，由控制單元控制脈波產生器產生高頻開關控制訊號，並藉由返馳變壓器針對欲平衡的電池單元進行電磁轉換，可以快速地將高能量電池單元的能量傳遞給返馳變壓器，再藉由返馳變壓器將能量傳送至低能量的電池單元，並可提供一對一、一對多、多對一、多對多的電池單元間的電量平衡。其直接以電池單元對電池單元的方式進行能量轉移，可以具有平衡速度快、效率高、控制簡單的表現。
1‧‧‧電池雙向平衡電路
10‧‧‧返馳變壓器
20‧‧‧電池單元串
30‧‧‧第一電池組
31、32‧‧‧第一電池單元
40‧‧‧第二電池組
41、42‧‧‧第二電池單元
50‧‧‧控制單元
60‧‧‧脈波產生器
70‧‧‧充電泵
S0 、S1 、S1a 、S2 、S2a 、S3 、S3a 、S4 、S4a 、Sn-1 、Sn ‧‧‧開關
81、82、83、84‧‧‧電晶體
CB0 ,CB1 ,CBn-1 ,CBn ‧‧‧控制線路
OSC1‧‧‧第一脈波訊號
OSC2‧‧‧第二脈波訊號
第1圖為本發明所揭露的電池雙向平衡電路的示意圖。
第2A、2B圖為在兩個電池單元之間利用返馳變壓器進行能量轉換的示意圖。
第3A、3B圖為本發明電池單元與返馳變壓器的另一實施例的示意圖。
第4A、4B圖為分別對應第3A、3B圖的開關控制與電流變化的關係圖。
第5A、5B、5C圖為本發明電池雙向平衡電路中使用止逆電路的示意圖。
第6A、6B、6C圖為本發明電池雙向平衡電路中多種不同的平衡組合的示意圖。
在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「包含」係為一 開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。此外，「耦接」或「連接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣或結構連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接/連接於一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電氣/結構連接於該第二裝置，或透過其他裝置或連接手段間接地電氣/結構連接至該第二裝置。
請參考第1圖，第1圖為本發明所揭露的電池雙向平衡電路的示意圖。電池雙向平衡電路1在複數個串聯的電池單元中，利用返馳變壓器進行電池單元之間的電量平衡。電池雙向平衡電路1包含一返馳電壓器10(flyback coverter)、一電池單元串20、一控制單元50、一脈波產生器60以及一充電泵70。其中電池單元串20包含複數個電池單元，且分成一第一電池組30以及一第二電池組40，第一電池組30串聯於第二電池組40，第一電池組30具有複數個彼此串聯的第一電池單元31，第二電池組40具有複數個彼此串聯的第二電池單元41。每一個第一電池單元31以及第二電池單元41分別利用線圈蜷繞耦接於返馳變壓器10，且在第一電池單元31、第二電池單元41與返馳變壓器10之間皆具有開關，如第1圖中的開關S0 、S1 、...、Sn-1 、Sn 等，以控制任一個電池單元與返馳變壓器10之間是否產生能量傳遞。
控制單元50、脈波產生器60以及充電泵70彼此耦接，控制單元50用來偵測電池單元串20中每一個電池單元的相對容量(relative state of capacity,RSOC)，以決定哪些電池單元間要進行電量平衡。控制單元50中的控制線路CB0 、CB1 、...、CBn-1 、CBn 對應控制開關S0 、S1 、...、Sn-1 、Sn ，在第1圖的實施例中，則是經由充電泵70耦接開關S0 、S1 、...、Sn-1 、Sn ，由於開關S0 、S1 、...、Sn-1 、Sn 在本實施例中為高準位導通開關，因此由充電泵70提供導通開關S0 、S1 、...、Sn-1 、Sn 的增補電壓。 在其他的實施例中，也可不使用充電泵70，控制單元50直接耦接控制開關S0 、S1 、...、Sn-1 、Sn 。此外，脈波產生器60產生彼此互補的一第一脈波訊號OSC1以及一第二脈波訊號OSC2，且耦接並控制開關S0 、S1 、...、Sn-1 、Sn 被導通的時脈寬度(duty)以及頻率。
請參考第2A、2B圖，第2A、2B圖為在兩個電池單元之間利用返馳變壓器進行能量轉換的示意圖。其中第一電池單元31與返馳變壓器10間具有一開關S1 ，第二電池單元41與返馳變壓器10間具有一開關S2 。若控制單元50偵測到第一電池組30的第一電池單元31的相對容量較大，而第二電池組40的第二電池單元41的相對容量較小，則第一電池單元31與第二電池單元41可進行電量平衡。因此在第2A圖中，控制單元50導通開關S1 ，使第一電池單元31電流流向返馳變壓器10，由於第一電池單元31以線圈蜷繞於返馳變壓器10，因此流過的電流(電能)在返馳變壓器10上被轉換為磁能。接著在第2B圖中，控制單元50斷開開關S1 ，同時導通開關S2 ，使返馳變壓器10上的磁能轉換成電能(電流)並傳送給第二電池單元41，以對第二電池單元充電41。特別注意的是，在本發明中，返馳變壓器10的設計，使電池單元與電池單元間透過返馳變壓器10以能量轉換的方式傳遞電能，而非以電壓壓差的方式。
請參考第3A、3B、4A、4B圖，第3A、3B圖為本發明電池單元與返馳變壓器的另一實施例的示意圖，第4A、4B圖則為分別對應第3A、3B圖的開關控制與電流變化的關係圖。如前所述，脈波產生器60產生彼此互補的第一脈波訊號OSC1以及第二脈波訊號OSC2，且耦接並控制開關S0 、S1 、...、Sn-1 、Sn 被導通的時脈寬度(Duty)以及頻率。因此舉例而言，第一脈波訊號OSC1即用來控制第一電池組30的複數個 第一電池單元31、32與返馳變壓器10之間的開關的導通時脈寬度及頻率，而與第一脈波訊號OSC1互補的第二脈波訊號OSC2則用來控制第二電池組40的複數個第二電池單元41、42與返馳變壓器10之間的開關的導通時脈寬度及頻率。
在第3A、4A圖中，第一電池組30的第一電池單元32與返馳變壓器10之間分別如圖所示設置S1 、S1a 、S2 、S2a 四個開關，在時間區間為t0 ~t1 之間，第一脈波訊號OSC1為高準位，因此開關S1 、S1a 、S2 、S2a 被導通，且duty為26.6%，但不以此為限。此時第一電池單元32電流流向返馳變壓器10，流過的電流(電能)在返馳變壓器10上被轉換為磁能。同時參考第4B圖中，在時間區間為t0 ~t1 之間，第二脈波訊號OSC2為低準位，因此開關S3 、S3a 、S4 、S4a 被斷開，即第二電池單元42與返馳變壓器10之間沒有能量傳遞。
接著在第3B、4B圖中，在時間區間為t1 ~t3 之間，第一脈波訊號OSC1為低準位，因此開關S1 、S1a 、S2 、S2a 被斷開，即第一電池單元32與返馳變壓器10之間沒有能量傳遞。同時在第4B圖中，在時間區間為t1 ~t3 之間，第二脈波訊號OSC2為高準位，因此開關S3 、S3a 、S4 被導通(開關S4a 則維持為斷開狀態，詳述如後)，且duty為26.6%，但不以此為限。此時返馳變壓器10的磁能轉換為電能(電流)流向第二電池單元42。由上述過程，利用脈波產生器60產生的第一脈波訊號OSC1以及第二脈波訊號OSC2，以一特定頻率，例如頻率為100KHz(但不以此為限)之高頻脈波訊號，不斷切換導通/斷開開關S1 、S1a 、S2 、S2a 以及開關S3 、S3a 、S4 、S4a ，即可使第一電池單元32的電能經過返馳變壓器10轉換為磁能在轉換為電能釋放給第二電池單元42，達到電池平衡的目的。
請參考第5A、5B、5C圖，其為本發明電池雙向平衡電路1中使用止逆電路的示意圖。如前面3A、3B、4A、4B圖所示，在第5A圖中，止逆電路由電晶體以及開關所組成。例如在第一電池單元32與返馳變壓器10之間並聯的開關S1a 與電晶體81形成一止逆電路，並聯的開關S2a 與電晶體82形成一止逆電路，在第二電池單元42與返馳變壓器10之間並聯的開關S3a 與電晶體83形成一止逆電路，並聯的開關S4a 與電晶體84形成一止逆電路。且如前所述，開關S1 、S1a 、S2 、S2a 以及開關S3 、S3a 、S4 、S4a 皆由控制單元50(或透過充電泵70)耦接並控制其導通及斷開。
第5A圖所顯示的狀態與第3A圖相同，即在時間區間為t0 ~t1 之間，開關S1 、S1a 、S2 、S2a 皆被導通，而由第一電池單元32產生的電流(電能)在返馳變壓器10上被轉換為磁能。第5B圖所顯示的狀態與第3B圖相同，即在時間區間為t1 ~t3 之間，開關S3 、S3a 、S4 皆被導通(但開關S4a 則維持斷開)，而返馳變壓器10的磁能轉換為電能(電流)釋放給第二電池單元42。
請一併參考第4B圖。由開關S3 、S3a 、S4 被導通，且其duty為26.6%來看，在時間t2 時，返馳變壓器10的磁能即完全被轉換為電能(電流)釋放給第二電池單元42，因此如第5B、5C圖所示，在時間區間為t1 ~t3 之間，開關S4a 維持斷開狀態，即可在時間區間為t2 ~t3 時防止第二電池單元42的電能產生的電流流動，而在返馳變壓器10上被轉換為磁能。
請參考第6A、6B、6C圖。如前所述，控制單元50依據各電 池單元的相對容量決定控制某些開關，使該些開關所對應的電池單元之間進行平衡。本發明的架構可提供多種不同的平衡組合。例如在第6A圖中，針對第一電池組30中的一個第一電池單元(即電池6)與第二電池單元40中的一個第二電池單元(即電池14)之間進行平衡，在第6B圖中，針對第一電池組30中的一個第一電池單元(即電池6)與第二電池單元40中的多個第二電池單元(即電池12~14)之間進行平衡，在第6C圖中，針對第一電池組30中的多個第一電池單元(即電池5~7)與第二電池單元40中的多個第二電池單元(即電池12~14)之間進行平衡。其中需進行平衡的在第一電池組的電池單元與第二電池組的電池單元間的平衡可以是雙向的，也就是說除了一或多個第一電池單元釋能給一或多個第二電池單元外，也可以由一或多個第二電池單元釋能給一或多個第一電池單元。
透過監控第一電池組30的複數個第一電池單元31、32以及第二電池組40的複數個第二電池單元41、42的相對容量，控制單元50即可彈性地決定控制兩個電池組中哪些電池單元，同時利用脈波產生器60產生的高頻脈波訊號以及返馳變壓器10進行磁能轉換，使第一電池單元31、32與第二電池單元41、42進行能量交換。而在進行能量交換的過程中，控制單元50並依據電池單元的相對容量，判斷是否達到平衡。並於第一電池單元31、32與第二電池單元41、42的相對容量達到平衡時，控制脈波產生器60停止傳送第一脈波訊號OSC1以及第二脈波訊號OSC2。
1‧‧‧電池雙向平衡電路
10‧‧‧返馳變壓器
20‧‧‧電池單元串
30‧‧‧第一電池組
31‧‧‧第一電池單元
40‧‧‧第二電池組
41‧‧‧第二電池單元
50‧‧‧控制單元
60‧‧‧脈波產生器
70‧‧‧充電泵
S0 ,S1 ,Sn-1 ,Sn ‧‧‧開關
CB0 ,CB1 ,CBn-1 ,CBn ‧‧‧控制線路
OSC1‧‧‧第一脈波訊號
OSC2‧‧‧第二脈波訊號

Claims (10)

  1. 一種電池雙向平衡電路，包含有：一返馳變壓器(flyback converter)；一第一電池單元，利用線圈蜷繞耦接於該返馳變壓器，該第一電池單元與該返馳變壓器間具有一第一開關；一第二電池單元，串聯於該第一電池單元，該第二電池單元利用線圈蜷繞耦接於該返馳變壓器，該第二電池單元與該返馳變壓器間具有一第二開關；一控制單元，耦接該第一開關以及該第二開關；以及一脈波產生器，耦接該控制單元、該第一開關以及該第二開關，用來產生彼此互補之一第一脈波訊號以及一第二脈波訊號，該第一脈波訊號用來控制該第一開關的導通頻率，該第二脈波訊號用來控制該第二開關的導通頻率；其中於該第一電池單元的相對容量高於該第二電池單元的相對容量時，該控制單元用來致能該脈波產生器，使該第一脈波訊號導通該第一開關且由該返馳變壓器將該第一電池單元的電能轉換為磁能，並使該第二脈波訊號導通該第二開關且由該返馳變壓器將磁能轉換為電能供應給該第二電池單元；其中該第一開關以及該第二開關為高準位導通開關，該電池雙向平衡電路另包含一充電泵，耦接於該控制單元以及該脈波產生器與該第一開關以及該第二開關之間，用來提供導通該第一開關或該第二開關的增補電壓。
  2. 如請求項1所述的電池雙向平衡電路，另包含一第一止逆電路以及一第二止逆電路，該第一止逆電路耦接於該第一電池單元與該返馳變壓器之 間，該第二止逆電路耦接於該第二電池單元與該返馳變壓器之間。
  3. 如請求項2所述的電池雙向平衡電路，其中該第一止逆電路包含並聯之一第三開關以及一二極體，該第二止逆電路包含並聯之一第四開關以及一二極體，該控制單元分別耦接該第三開關以及該第四開關。
  4. 如請求項1所述的電池雙向平衡電路，其中該控制單元另用來監控該第一電池單元以及該第二電池單元的相對容量，並用來於該第一電池單元以及該第二電池單元的相對容量達到平衡時，控制該脈波產生器停止傳送該第一脈波訊號以及該第二脈波訊號。
  5. 如請求項1所述的電池雙向平衡電路，其中該脈波產生器產生之該第一脈波訊號以及該第二脈波訊號為頻率100KHz之高頻脈波訊號。
  6. 一種電池雙向平衡電路，包含有：一返馳變壓器(flyback converter)；一第一電池組，包含複數個彼此串聯之第一電池單元，分別利用線圈蜷繞耦接於該返馳變壓器，每一第一電池單元與該返馳變壓器間具有一第一開關；一第二電池組，串聯於該第一電池組，該第二電池組包含複數個彼此串聯之第二電池單元，分別利用線圈蜷繞耦接於該返馳變壓器，每一第二電池單元與該返馳變壓器間具有一第二開關；一控制單元，耦接每一第一電池單元的該第一開關以及每一第二電池單元的該第二開關；以及一脈波產生器，耦接該控制單元、該複數個第一開關以及該複數個第二開關，用來產生彼此互補之一第一脈波訊號以及一第二脈波訊號， 該第一脈波訊號用來控制該複數個第一開關的導通頻率，該第二脈波訊號用來控制該複數個第二開關的導通頻率；其中於該第一電池組的一或多個第一電池單元的相對容量高於該第二電池組的一或多個第二電池單元的相對容量時，該控制單元用來致能該脈波產生器，使該第一脈波訊號導通該一或多個第一電池單元的該第一開關且由該返馳變壓器將該一或多個第一電池單元的電能轉換為磁能，並使該第二脈波訊號導通該一或多個第二電池單元的該第二開關且由該返馳變壓器將磁能轉換為電能供應給該一或多個第二電池單元；其中該複數個第一開關以及該複數個第二開關為高準位導通開關，該電池雙向平衡電路另包含一充電泵，耦接於該控制單元以及該脈波產生器與該複數個第一開關以及該複數個第二開關之間，用來提供導通該複數個第一開關或該複數個第二開關的增補電壓。
  7. 如請求項6所述的電池雙向平衡電路，另包含複數個第一止逆電路以及複數個第二止逆電路，該複數個第一止逆電路分別耦接於該複數個第一電池單元與該返馳變壓器之間，該複數個第二止逆電路分別耦接於該複數個第二電池單元與該返馳變壓器之間。
  8. 如請求項7所述的電池雙向平衡電路，其中該複數個第一止逆電路分別包含並聯之一第三開關以及一二極體，該複數個第二止逆電路分別包含並聯之一第四開關以及一二極體，該控制單元分別耦接該複數個第三開關以及該複數個第四開關。
  9. 如請求項6所述的電池雙向平衡電路，其中該控制單元另用來監控該第一電池組的該複數個第一電池單元以及該第二電池組的該複數個第二電 池單元的相對容量，並用來於該一或多個第一電池單元以及該一或多個第二電池單元的相對容量達到平衡時，控制該脈波產生器停止傳送該第一脈波訊號以及該第二脈波訊號。
  10. 如請求項6所述的電池雙向平衡電路，其中該脈波產生器產生之該第一脈波訊號以及該第二脈波訊號為頻率100KHz之高頻脈波訊號。
TW102106553A 2013-02-25 2013-02-25 電池雙向平衡電路 TWI484723B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW102106553A TWI484723B (zh) 2013-02-25 2013-02-25 電池雙向平衡電路
CN201310145692.4A CN104009506B (zh) 2013-02-25 2013-04-24 电池双向平衡电路
US13/934,245 US9407099B2 (en) 2013-02-25 2013-07-03 Two-way direct balance circuit for series cells

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW102106553A TWI484723B (zh) 2013-02-25 2013-02-25 電池雙向平衡電路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201434233A TW201434233A (zh) 2014-09-01
TWI484723B true TWI484723B (zh) 2015-05-11

Family

ID=51370054

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102106553A TWI484723B (zh) 2013-02-25 2013-02-25 電池雙向平衡電路

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9407099B2 (zh)
CN (1) CN104009506B (zh)
TW (1) TWI484723B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014221867A1 (de) 2014-10-27 2016-04-28 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Schaltungsanordnung zum aktiven Cell-Balancing eines elektrischen Energiespeichers
CN109120032B (zh) * 2018-08-30 2023-09-05 付雪阳 一种储能元件的均压电路
TWI697182B (zh) * 2019-06-19 2020-06-21 國立臺灣科技大學 具有湧浪電流抑制功能之雙向電量平衡系統
CN110867921B (zh) * 2019-11-27 2020-12-22 河南理工大学 一种基于变换器的串联电池组直接均衡方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201136101A (en) * 2010-03-31 2011-10-16 O2Micro Inc Battery pack balancing system, control circuit control method thereof
CN102638063A (zh) * 2011-01-28 2012-08-15 康舒科技股份有限公司 电池组电位平衡电路
TWM441267U (en) * 2012-03-16 2012-11-11 Univ Southern Taiwan Modular bidirectional flyback cell balancing circuit

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2800212B1 (fr) * 1999-10-21 2007-09-14 Cit Alcatel Systeme de gestion de charge pour batterie d'accumulateurs electriques et notamment d'une batterie composee de cellules au lithium
KR101124725B1 (ko) * 2006-06-15 2012-03-23 한국과학기술원 전하 균일 장치
CN101740827B (zh) * 2009-12-25 2015-07-01 奇瑞汽车股份有限公司 一种锂离子动力电池的主动均衡系统及其均衡方法
US8427107B2 (en) * 2010-06-22 2013-04-23 A 123 Systems, Inc. System and method for extending the usable capacity of a battery pack via controlling battery current through different current paths
US8611109B2 (en) * 2010-09-30 2013-12-17 Infineon Technologies Ag Flyback converter with an adaptively controlled rectifier arrangement
EP2587614A2 (en) * 2011-08-31 2013-05-01 Sony Corporation Electric storage apparatus, electronic device, electric vehicle, and electric power system
CN202333888U (zh) * 2011-11-24 2012-07-11 厦门大学 一种串联锂电池均衡充电装置
KR101942970B1 (ko) * 2012-09-21 2019-01-28 삼성전자주식회사 밸런싱 방법 및 배터리 시스템

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201136101A (en) * 2010-03-31 2011-10-16 O2Micro Inc Battery pack balancing system, control circuit control method thereof
CN102638063A (zh) * 2011-01-28 2012-08-15 康舒科技股份有限公司 电池组电位平衡电路
TWM441267U (en) * 2012-03-16 2012-11-11 Univ Southern Taiwan Modular bidirectional flyback cell balancing circuit

Also Published As

Publication number Publication date
CN104009506B (zh) 2017-06-30
TW201434233A (zh) 2014-09-01
CN104009506A (zh) 2014-08-27
US9407099B2 (en) 2016-08-02
US20140239877A1 (en) 2014-08-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3029801B1 (en) System and method for cell balancing and charging using a serially coupled inductor and capacitor
US10164441B2 (en) System and method for cell balancing and charging using a serially coupled inductor and capacitor
Chen et al. A multiwinding transformer cell-to-cell active equalization method for lithium-ion batteries with reduced number of driving circuits
JP3364836B2 (ja) 電圧イコライザ装置およびその方法
US9368977B2 (en) Battery equalization circuits for series charging/discharging and controlling methods thereof
EP3944452B1 (en) Active equalization circuit, battery management system, power source system, and electronic device
CN101606299A (zh) 均衡充电设备
CN101606300A (zh) 均衡充电设备
EP4152559A1 (en) Energy storage system, uninterruptible power system, and battery equalization method
US20090140693A1 (en) Flyback charge redistribution apparatus for serially connected energy storage devices using flyback-type converters
TWI484723B (zh) 電池雙向平衡電路
Moghaddam et al. Multi-winding equalization technique for lithium ion batteries for electrical vehicles
CN110620413B (zh) 电池系统的能量均衡电路
Liu et al. A novel active equalizer for Li-ion battery pack in electric vehicles
Oriti et al. Battery management system with cell equalizer for multi-cell battery packs
Shen et al. Charge equalization using multiple winding magnetic model for lithium-ion battery string
US8410754B2 (en) Management unit and method for managing electric energy stored in a battery comprising a number of series-connected cells
CN102480141A (zh) 电池均衡装置及方法
CN106026256A (zh) 一种蓄电装置双向均衡系统和方法
TWM414756U (en) Active balancing circuit for battery set having a plurality of battery units
TWI635691B (zh) Battery pack active balancing system
Wangbin et al. An active balance circuit applied to lithium ion battery packs
CN204721043U (zh) 锂电池主动均衡模块
RU2156533C1 (ru) Устройство нивелирования разбаланса напряжений на соединенных между собой ячейках аккумуляторной батареи или батареях (варианты)
Riczu et al. Modeling and control of a hardware efficient low-voltage-to-cell battery balancing circuit for electric vehicle range extension

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees