專利名稱：電池組的充電均衡系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于電化學(xué)蓄電池(electrochemical accumulators)組的充電均衡系統(tǒng)，尤其可用于電氣領(lǐng)域與混合運(yùn)輸以及板載(onboard)系統(tǒng)。因?yàn)槟軌蛞孕◇w積存儲(chǔ)大量能量，本發(fā)明尤其涉及適合這種應(yīng)用的鋰離子(lithium-ion ;Li_ion)類型的電池組。本發(fā)明同樣可應(yīng)用于超級(jí)電容器(supercapacitors)。
背景技術(shù)：
電化學(xué)蓄電池的標(biāo)稱電壓的量級(jí)為幾伏特，對(duì)于基于磷酸鐵(iron phosphate)的鋰離子電池更精確為3. 3伏特，對(duì)于基于氧化鈷(cobalt oxide)的鋰離子技術(shù)更精確為
4.2伏特。如果此電壓相對(duì)于待供應(yīng)電力的系統(tǒng)的要求過低時(shí)，則多個(gè)蓄電池串聯(lián)。同樣可為每一串聯(lián)的蓄電池并聯(lián)一或多個(gè)蓄電池，從而增加可用容量以及提供更高的電流和更高的電力。本文中，并聯(lián)的蓄電池所形成的于是稱為一級(jí)。一級(jí)由最少一個(gè)蓄電池組成。這些級(jí)串聯(lián)以達(dá)到所需的電壓電平。蓄電池的聯(lián)合被稱為蓄電池組。蓄電池的充電和放電分別反映在其兩端電壓的增加或降低。當(dāng)蓄電池達(dá)到電化學(xué)過程所定義的電壓電平時(shí)，則考慮充電或放電。在利用多個(gè)蓄電池級(jí)的電路中，各級(jí)中的電流相同。因此，各級(jí)的充電或放電的水平取決于蓄電池的本征特性，即電解質(zhì)(electrolyte)或者電極和電解質(zhì)間的接觸的本征電容以及串聯(lián)和并聯(lián)寄生內(nèi)阻(internal resistance)。由于制造差異和老化的緣故,則級(jí)與級(jí)之間于是可能出現(xiàn)電壓差。對(duì)于鋰離子技術(shù)的蓄電池，被稱為閾值電壓的過高或過低的電壓可能損害或破壞蓄電池。例如，對(duì)基于氧化鈷的鋰離子蓄電池過度充電可能導(dǎo)致熱失控(thermal runaway )以及開始著火。對(duì)于基于磷酸鐵的鋰離子蓄電池，過度充電反映在電解質(zhì)的分解，會(huì)減少其使用壽命或者可損害蓄電池。如果負(fù)電極的集流器(current collector)由銅制成,例如導(dǎo)致電壓低于2伏特的過度放電，則主要導(dǎo)致其氧化，由此損害蓄電池。因此，出于安全與可靠性的原因，在充電和放電期間必須對(duì)每一蓄電池級(jí)兩端的電壓進(jìn)行監(jiān)控。與每一級(jí)并聯(lián)的所謂監(jiān)控裝置能夠提供此功能。監(jiān)控裝置具有跟蹤每一蓄電池級(jí)的充電和放電狀態(tài)的功能，以及如果某一級(jí)達(dá)到其閾值電壓，則將此信息傳送至控制電路，從而停止對(duì)電池組充電或者放電。然而，在電池組具有串聯(lián)放置的多個(gè)蓄電池級(jí)的情況下，如果當(dāng)充電最高的級(jí)達(dá)到其閾值電壓時(shí)則停止充電，其他級(jí)可能沒有充分充電。反之，如果當(dāng)放電最多的級(jí)達(dá)到其閾值電壓時(shí)則停止放電，其他級(jí)可能未完全放電。因此每一蓄電池級(jí)中的電荷沒有最佳使用，在具有嚴(yán)重自主限制的傳輸和板載型應(yīng)用中表現(xiàn)出主要問題。為了減輕這個(gè)問題，監(jiān)控裝置通常與均衡裝置關(guān)聯(lián)。均衡裝置的功能是，通過將依序串聯(lián)的蓄電池組實(shí)現(xiàn)同樣的充電和/或放電狀態(tài)，從而優(yōu)化電池組的充電及自主性。均衡裝置的分類有兩種，所謂的能量耗散均衡裝置以及所謂的能量轉(zhuǎn)移均衡裝置。、
對(duì)于能量耗散均衡裝置，當(dāng)已經(jīng)達(dá)到閾值電壓，通過將一或多級(jí)的充電電流分路以及在電阻器中耗散能量，各級(jí)終端的電壓呈現(xiàn)一致?；蛘撸瑢⒁呀?jīng)達(dá)到閾值電壓的一或多級(jí)放電，各級(jí)兩端的電壓呈現(xiàn)一致。然而，這種能量耗散均衡裝置的主要缺點(diǎn)在于消耗比電池組充電所需更多的能量。這種電路必須對(duì)多個(gè)蓄電池放電或者將多個(gè)蓄電池的充電電流轉(zhuǎn)移，這樣使得最后具有略微低電荷的一個(gè)或多個(gè)蓄電池完成充電。因此，能量耗散可遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于待完成的一處或多處充電。此外，多余的能量作為熱量耗散，這點(diǎn)與傳輸和板載式應(yīng)用中的集成限制不兼容，并且如果溫度升高，則蓄電池的使用壽命迅速下降。能量轉(zhuǎn)移均衡裝置在蓄電池組或輔助電力網(wǎng)絡(luò)與蓄電池級(jí)之間交換能量。例如，從美國專利US5659237中可知，使用耦合電感作為存儲(chǔ)元件，能夠?qū)崿F(xiàn)從輔助網(wǎng)絡(luò)向各級(jí)轉(zhuǎn)移能量的裝置借助具有多個(gè)輸出的“回掃(flyback)”結(jié)構(gòu)。存儲(chǔ)元件因?yàn)閷Ｓ糜谶@種應(yīng)用，為專業(yè)部件。這種部件的成本對(duì)于待實(shí)施的功能來說過高。 從中國專利CN1905259中可知，能夠?qū)崿F(xiàn)從各級(jí)向電池組轉(zhuǎn)移能量的裝置本身針對(duì)每一蓄電池使用一個(gè)電感作為存儲(chǔ)元件。然而，這種裝置不能選擇用于傳輸與板載式應(yīng)用中電池組的均衡的能量轉(zhuǎn)移優(yōu)化。電池組充電的結(jié)束真正由最后一級(jí)達(dá)到閾值電壓來判斷。為了終止電池組的充電，能量從一或多級(jí)取出并且返回這些級(jí)的集合。如果一或多個(gè)蓄電池級(jí)略微充電不足，那么能量不會(huì)優(yōu)先被轉(zhuǎn)移到需要能量的后面的級(jí)中，而是還被轉(zhuǎn)移到取出能量的各級(jí)中。由此，充電結(jié)束時(shí)，均衡有必要從全部級(jí)中取出能量，從而避免將這些級(jí)充電到過高的電壓。因?yàn)榇罅哭D(zhuǎn)換器運(yùn)行，所以損耗高，均衡受到影響。此外，已經(jīng)結(jié)束充電的蓄電池其中通過了沒有用處的直流電或交流電。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提出一種改善的均衡裝置，沒有現(xiàn)有技術(shù)的這些缺點(diǎn)。為此，本發(fā)明提供一種電池組的均衡系統(tǒng)，電池組包含串聯(lián)的至少兩個(gè)蓄電池級(jí)，每一蓄電池級(jí)包含至少一個(gè)蓄電池，其特征在于，該均衡系統(tǒng)包含至少一個(gè)電壓產(chǎn)生器，包含至少一個(gè)正極和至少一個(gè)負(fù)極，對(duì)于每一蓄電池級(jí)，借助至少一個(gè)電壓產(chǎn)生器供應(yīng)的相關(guān)充電裝置包含至少一個(gè)電感器，至少一個(gè)電容器，其第一端連接至少一個(gè)電壓產(chǎn)生器的正極，至少一個(gè)二極管，其陽極連接蓄電池級(jí)的負(fù)極，其陰極連接至少一個(gè)電感器的第一端，以及至少一個(gè)開關(guān)，其一端連接至少一個(gè)電感器的一端，以及控制裝置，用以控制至少一個(gè)電壓產(chǎn)生器以及閉合待充電的蓄電池級(jí)相關(guān)的充電裝置的至少一個(gè)開關(guān)，這樣至少一個(gè)電感器存儲(chǔ)能量，以及將能量傳送到相關(guān)的蓄電池級(jí)。均衡系統(tǒng)進(jìn)一步單獨(dú)地或組合地包含一或多個(gè)以下特征至少一個(gè)電容器的第二端連接電感器的第一端，該至少一個(gè)二極管的陰極連接電容器的第二端，以及至少一個(gè)開關(guān)的第一端連接電感器的第二端，其第二端連接相關(guān)蓄電池級(jí)的正極；充電裝置包含至少一個(gè)第一電容器，其第一端連接電壓產(chǎn)生器的正極，其第二端連接電感器的第一端，至少一個(gè)第二電容器，其第一端連接電壓產(chǎn)生器的負(fù)極，其第二端連接相關(guān)蓄電池級(jí)的負(fù)極至少一個(gè)二極管的陽極和陰極分別連接第二電容器的第二端和第一電容器的第二端，至少一個(gè)開關(guān)的第一端連接電感器的第二端，其第二端連接相關(guān)蓄電池級(jí)的正極；充電裝置包含至少一個(gè)第一電容器，其第一端連接電壓產(chǎn)生器的正極，至少一個(gè)第二電容器，其第一端連接電壓產(chǎn)生器的負(fù)極，其第二端連接電感器的第二端和相關(guān)蓄電池級(jí)的正極，以及至少一個(gè)開關(guān)的第一端連接該第一電容器的第二端，其第二端連接該電感器的第一端；充電裝置包含至少一個(gè)第一電感器和一個(gè)第二電感器，至少一個(gè)第一電容器，其第一端連接一電壓產(chǎn)生器的正極，其第二端連接該第一電感器的第一端，至少一個(gè)第二電容器，其第一端連接電壓產(chǎn)生器的負(fù)極，其第二端連接第二電感器的第一端，至少一個(gè)第一二極管，其陽極和陰極分別連接相關(guān)蓄電池級(jí)的負(fù)極和第一電感器的第一端，至少一個(gè)第二二極管，其陽極和陰極分別連接相關(guān)蓄電池級(jí)的負(fù)極和第二電感器的第一端，以及至少一個(gè)開關(guān)的第一端連接該這些電感器的第二端，其第二端連接相關(guān)蓄電池級(jí)的正極；
當(dāng)一個(gè)電壓事先被應(yīng)用至回饋充電裝置的電壓產(chǎn)生器的極時(shí)，控制裝置被配置為控制待充電的蓄電池級(jí)相關(guān)的一個(gè)充電裝置的至少一個(gè)開關(guān)的閉合率；在充電階段期間，充電裝置被配置為獨(dú)立運(yùn)行于相關(guān)蓄電池級(jí)和電池組的電壓電平的斷續(xù)導(dǎo)通模式；均衡系統(tǒng)包含單個(gè)電壓產(chǎn)生器，用于供給全部的該充電裝置；電池組均衡系統(tǒng)針對(duì)每一充電裝置包含一個(gè)電壓產(chǎn)生器；電池組均衡系統(tǒng)包含至少兩個(gè)電壓產(chǎn)生器裝置，與充電裝置的各自預(yù)定個(gè)數(shù)有關(guān);至少一個(gè)電壓產(chǎn)生器裝置包含控制裝置所控制的至少一個(gè)開關(guān)；至少一個(gè)電壓產(chǎn)生器包含一個(gè)去耦電容器；至少一個(gè)電壓產(chǎn)生器包含兩個(gè)控制開關(guān)和兩個(gè)電感器；至少一個(gè)電壓產(chǎn)生器包含一個(gè)開關(guān)和一個(gè)變壓器；至少一個(gè)電壓產(chǎn)生器包含一個(gè)橋，此橋包含四個(gè)開關(guān)和一個(gè)變壓器；至少一個(gè)電壓產(chǎn)生器包含兩個(gè)開關(guān)、一個(gè)變壓器和兩個(gè)電容器；至少一個(gè)電壓產(chǎn)生器包含兩個(gè)開關(guān)和一個(gè)變壓器，變壓器的初級(jí)具有中間抽頭；控制裝置被配置為分別用一個(gè)導(dǎo)通周期和一個(gè)打開時(shí)間分別閉合和打開至少一個(gè)電壓產(chǎn)生器裝置的至少一個(gè)控制開關(guān)，在充電階段期間導(dǎo)通周期和打開時(shí)間恒定；計(jì)算導(dǎo)通周期，這樣充電裝置運(yùn)行于斷續(xù)導(dǎo)通模式；至少一個(gè)電壓產(chǎn)生器連接電池組的終端；電池組包含至少一個(gè)基本模塊，每一基本模塊包含多個(gè)串聯(lián)的蓄電池級(jí)，均衡系統(tǒng)進(jìn)一步包含位于每一基本模塊兩端的一個(gè)附加充電裝置；電池組包含多個(gè)串聯(lián)放置的基本模塊，均衡系統(tǒng)包含位于預(yù)定個(gè)數(shù)的基本模塊終端的一個(gè)附加充電裝置；至少一個(gè)電壓產(chǎn)生器連接該至少一個(gè)基本模塊的終端；電池組均衡系統(tǒng)包含一個(gè)裝置，用于測量每一蓄電池級(jí)的電壓，被配置為傳送電壓信息到控制裝置；
蓄電池為鋰離子類型；電池組包含超級(jí)電容器。本發(fā)明還提供一種充電裝置，用于以上定義的充電均衡系統(tǒng)。以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。


圖I為包含串聯(lián)的蓄電池級(jí)的電池組以及包含每一蓄電池級(jí)的充電裝置和電壓產(chǎn)生器的電池組均衡系統(tǒng)的方框圖；圖2為圖I的均衡系統(tǒng)的變體的方框圖，針對(duì)每一充電裝置包含一個(gè)電壓產(chǎn)生器；
圖3為圖I的均衡系統(tǒng)的另一變體的方框圖，針對(duì)每一基本模塊包含一個(gè)電壓產(chǎn)生器，基本模塊包含預(yù)訂數(shù)目串聯(lián)的蓄電池級(jí)；圖4為圖3的均衡系統(tǒng)的另一變體的方框圖，針對(duì)每一基本模塊包含一個(gè)附加充電裝置；圖5為均衡系統(tǒng)的充電裝置的第一實(shí)施例的方框圖；圖6為連續(xù)導(dǎo)通模式中圖5的充電裝置關(guān)聯(lián)的電壓產(chǎn)生器的一個(gè)代表性實(shí)施例的方框圖；圖7為斷續(xù)導(dǎo)通模式中圖5的充電裝置關(guān)聯(lián)的電壓產(chǎn)生器的一個(gè)代表性實(shí)施例的方框圖；圖8a為包含圖5的充電裝置和圖6的電壓產(chǎn)生器的均衡系統(tǒng)的方框圖，其中指出了導(dǎo)通周期期間的電流流動(dòng)；圖Sb為包含圖5的充電裝置和圖6的電壓產(chǎn)生器的均衡系統(tǒng)的方框圖，其中指出了導(dǎo)通周期結(jié)束以及直到充電裝置的二極管截止時(shí)的電流流動(dòng)；圖Sc為包含圖5的充電裝置和圖6的電壓產(chǎn)生器的均衡系統(tǒng)的方框圖，其中指出了一旦充電裝置的二極管被截止的電流流動(dòng)；圖9為圖5的充電裝置以及并聯(lián)的蓄電池級(jí)中的各種電流隨時(shí)間變化的示意圖；圖10表示圖5的充電裝置以及關(guān)聯(lián)蓄電池級(jí)中的各種電流針對(duì)第一仿真的變化曲線圖；圖11表示圖5的充電裝置以及關(guān)聯(lián)蓄電池級(jí)中的各種電流針對(duì)第二仿真的變化曲線圖；圖12表示均衡系統(tǒng)的充電裝置的第二實(shí)施例的方框圖；圖13為圖12的充電裝置關(guān)聯(lián)的電壓產(chǎn)生器的第一代表性實(shí)施例的方框圖；圖14為圖13的電壓產(chǎn)生器的變體實(shí)施例的方框圖；圖15A為包含圖12的充電裝置和圖13的電壓產(chǎn)生器的均衡系統(tǒng)的方框圖，其中指出了導(dǎo)通周期期間的電流流動(dòng)；圖15B為包含圖12的充電裝置和圖13的電壓產(chǎn)生器的電路的方框圖，其中指出了導(dǎo)通周期結(jié)束直到運(yùn)行周期時(shí)的電流流動(dòng)；圖16為圖12的充電裝置以及并聯(lián)的蓄電池級(jí)中的各種電流隨時(shí)間變化的示意圖17表示圖12的充電裝置以及關(guān)聯(lián)蓄電池級(jí)中的各種電流的變化曲線圖；圖18為均衡系統(tǒng)的充電裝置的第三實(shí)施例的方框圖；圖19A為包含圖18的充電裝置和圖13的電壓產(chǎn)生器的均衡系統(tǒng)的方框圖，其中指出了導(dǎo)通周期期間的電流流動(dòng)；圖19B為包含圖18的充電裝置和圖13的電壓產(chǎn)生器的均衡系統(tǒng)的方框圖，其中指出了導(dǎo)通周期結(jié)束直到運(yùn)行周期的電流流動(dòng)；圖20表示圖18的充電裝置以及關(guān)聯(lián)蓄電池級(jí)中的各種電流的變化曲線圖；圖21為均衡系統(tǒng)的充電裝置的第四實(shí)施例的方框圖；圖22A為圖21的充電裝置的第一變體實(shí)施例的方框圖；
圖22B為圖21的充電裝置的第二變體實(shí)施例的方框圖；圖23為圖21、22A以及22B的充電裝置關(guān)聯(lián)的電壓產(chǎn)生器的一個(gè)實(shí)施例的方框圖；圖23’為圖23的電壓產(chǎn)生器的變體實(shí)施例的方框圖；圖24A為圖23的電壓產(chǎn)生器的變體實(shí)施例的方框圖；圖24B為圖23的電壓產(chǎn)生器的另一變體實(shí)施例的方框圖；圖25A為包含圖21的充電裝置和圖24A的電壓產(chǎn)生器的均衡系統(tǒng)的方框圖，其中指出了導(dǎo)通周期期間的電流流動(dòng)；圖25B為包含圖21的充電裝置和圖24A的電壓產(chǎn)生器的均衡系統(tǒng)的方框圖，其中指出了導(dǎo)通周期結(jié)束直到半個(gè)運(yùn)行周期的電流流動(dòng)；圖26為圖21的充電裝置中各種電流隨時(shí)間變化的示意圖；圖27表示圖21的充電裝置以及關(guān)聯(lián)蓄電池級(jí)中的各種電流針對(duì)第一仿真的變化曲線圖；圖28表示圖21的充電裝置以及關(guān)聯(lián)蓄電池級(jí)中的各種電流針對(duì)第二仿真的變化曲線圖。
具體實(shí)施例方式這些附圖中，實(shí)質(zhì)上相同的標(biāo)號(hào)表示相同的元件。圖I表示蓄電池電池組I。這個(gè)電池組I由串聯(lián)的N個(gè)級(jí)Eti組成。每一級(jí)Eti由一個(gè)蓄電池或者多個(gè)蓄電池Au并聯(lián)組成。這里下標(biāo)i表示級(jí)數(shù)，并且圖I中所示例子中的這個(gè)下標(biāo)i從I到N變化。下標(biāo)j表示給定級(jí)中每一蓄電池的編號(hào)，這個(gè)例子中表示此下標(biāo)j從I到M變化。相同級(jí)Eti的蓄電池Aij的終端借助電連接共同連接，正如每一級(jí)Eti也借助電連接與鄰接級(jí)Eti連接一樣。本發(fā)明的主題為充電均衡系統(tǒng)2，用于這種包含至少兩個(gè)串聯(lián)的級(jí)Eti的蓄電池電池組I。均衡系統(tǒng)2進(jìn)一步包含控制裝置3、針對(duì)每一蓄電池級(jí)多個(gè)相同的充電裝置5以及圖I所示的至少一個(gè)電壓產(chǎn)生器7?？刂蒲b置3控制充電裝置5和電壓產(chǎn)生器7。均衡系統(tǒng)2進(jìn)一步包含電壓測量裝置(圖中未表示)，用于測量每一級(jí)Eti的電壓以及傳送電壓信息至控制裝置3，控制裝置3能夠在此電壓信息的基礎(chǔ)上判斷蓄電池級(jí)Eti是否必須被充電，以及由此控制與蓄電池級(jí)并聯(lián)的充電裝置5以及關(guān)聯(lián)的電壓產(chǎn)生器7。
例如，每一蓄電池級(jí)Eti關(guān)聯(lián)充電裝置5的一以及某一單個(gè)電壓產(chǎn)生器7。充電裝置5 —方面連接每一蓄電池級(jí)Eti的負(fù)極Ni和正極Pi,另一方面連接一或多個(gè)電壓產(chǎn)生器7的標(biāo)記為v2的正極和標(biāo)記為vl的負(fù)極。在單個(gè)的電壓產(chǎn)生器7 (圖I)的情況下，后者連接充電裝置5的集合。在多個(gè)電壓產(chǎn)生器7的情況下，如果電壓產(chǎn)生器7的數(shù)目等于級(jí)Eti的數(shù)目，采用圖2中例子的方式，一個(gè)電壓產(chǎn)生器7連接一個(gè)充電裝置5。圖3所示的替代方案中，如果電壓產(chǎn)生器7的數(shù)目少于級(jí)Eti的數(shù)目，則一個(gè)電壓產(chǎn)生器7連接多個(gè)充電裝置5。

例如，如果使用大量串聯(lián)的蓄電池級(jí)Eti,正如具有一百個(gè)串聯(lián)的蓄電池的電子設(shè)備(electric vehicles)的情況,例如電池組I由基本模組9 (圖3)的串聯(lián)組成,各自包含例如十到十二個(gè)串聯(lián)的蓄電池級(jí)Etit5因此，電壓產(chǎn)生器7連接十到十二個(gè)元件的終端。根據(jù)鋰離子電池組技術(shù)，二極管和控制開關(guān)的耐壓被限制為近似45伏特到60伏特，這在半導(dǎo)體領(lǐng)域中是標(biāo)準(zhǔn)化的耐壓值。正如電子設(shè)備的情況一樣，便于維護(hù)大量的基本模塊9。此外，除用于蓄電池級(jí)Eti的充電裝置5以外，如圖4所示，同樣的充電裝置5可以通過依序連接N個(gè)級(jí)被使用。這種變體能夠在N個(gè)鄰接級(jí)之間以及由此在連續(xù)的關(guān)聯(lián)基本模塊9之間轉(zhuǎn)移能量。這種情況下，一個(gè)或多個(gè)附加電壓產(chǎn)生器7向與N個(gè)級(jí)的終端連接的充電裝置5供應(yīng)能量。電壓產(chǎn)生器7為充電裝置5供應(yīng)正、負(fù)或者正與負(fù)極性以及各種形狀例如方波或者正弦曲線的電壓脈沖。第一實(shí)施例接下來描述均衡系統(tǒng)2的充電裝置5和電壓產(chǎn)生器7的第一實(shí)施例。充電裝置請(qǐng)參考圖5，第一實(shí)施例的充電裝置5包含一個(gè)電感 Lli,一個(gè)電容Cli,其第一端連接電壓產(chǎn)生器7的極(pole) v2，其第二端連接電感Lli
的第一端，一個(gè)二極管Dli,其陰極和陽極分別連接級(jí)的極Ni和電容Cli的第二端，一個(gè)開關(guān)SWli,例如為金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，其第一端連接電感Lli的第二端，其第二端連接級(jí)的極Pi?？刂蒲b置3能夠打開和關(guān)閉開關(guān)SWl i。如果電壓產(chǎn)生器7的極vl連接電池組I的負(fù)極N (圖I至4)，第一實(shí)施例的充電裝置5具有獨(dú)特的特性，經(jīng)由充電裝置5連接的蓄電池級(jí)Eti以及還經(jīng)由位于此級(jí)Eti下方的蓄電池級(jí)連接電壓產(chǎn)生器7的極vl。這種充電裝置5或者運(yùn)行于連續(xù)導(dǎo)通模式或者斷續(xù)導(dǎo)通模式。因?yàn)榫哂谐杀据^低以及比較便于實(shí)施的優(yōu)點(diǎn)，所以斷續(xù)導(dǎo)通模式中的運(yùn)行較佳。斷續(xù)導(dǎo)通模式中，在充電裝置5運(yùn)行的每一周期T之前，電感Lli的電流的確通過定義被取消。當(dāng)電壓產(chǎn)生器7供應(yīng)能量時(shí)，從應(yīng)用至電感Lli終端的電壓、電感Lli中能量的存儲(chǔ)時(shí)間以及后者的值，可推出電感Lli的電流值。此后，由固定的導(dǎo)通周期命令控制電壓產(chǎn)生器7。
另一方面，連續(xù)導(dǎo)通模式中(圖6)，針對(duì)連續(xù)的每一蓄電池級(jí)，將會(huì)有必要使用與調(diào)節(jié)回路11和電流參考變量13相關(guān)的電流傳感器10，以及一種監(jiān)視電流12的裝置，例如在開關(guān)模式中使用運(yùn)行的晶體管作為開關(guān)。在連續(xù)導(dǎo)通模式中，對(duì)于每一充電裝置5需要一個(gè)電壓產(chǎn)生器7。然后，以脈沖寬度調(diào)制方式控制電壓產(chǎn)生器7。在斷續(xù)導(dǎo)通時(shí)，由于電容Cli阻擋了直流電，本發(fā)明能夠使得全部充電裝置5與一個(gè)電壓產(chǎn)生器7的輸出并聯(lián)。一個(gè)變體實(shí)施例中，在每一充電裝置5的輸出處增加一個(gè)電容(圖中未表示)。這個(gè)電容連接在終端Ni和開關(guān)SWli的第一端之間。這種電容被配置為過濾來自充電裝置5的電流上的波紋(ripple)。由此，當(dāng)充電裝置5運(yùn)行時(shí)，平滑的直流被供應(yīng)至每一蓄電池級(jí)。開關(guān)SWli的位置還可以修改為將其與電容Cli串聯(lián)。開關(guān)SWli還可能位于兩個(gè)其他位置開關(guān)SWli或者連接電壓產(chǎn)生器7的輸出v2和電容Cli的第一端，或者連接電容Cli的第二端和二極管Dli的陰極。 另一變體實(shí)施例在于針對(duì)每一充電裝置5使用一個(gè)控制開關(guān)以代替二極管。于是所謂的同步整流成為可能。由于部件的開狀態(tài)下壓降減少，可提高充電裝置5的效率。電壓產(chǎn)牛器電壓產(chǎn)生器7具有多種結(jié)構(gòu)。例如，一個(gè)實(shí)施例適用于例如電壓產(chǎn)生器7僅僅供應(yīng)正電壓脈沖。圖6表示第一實(shí)施例的充電裝置5所關(guān)聯(lián)的電壓產(chǎn)生器7的一個(gè)實(shí)施例。電壓產(chǎn)生器7包含兩個(gè)開關(guān)SW2i和SW3i，例如為金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，連接電池組I的終端N和P。所謂的去耦電容C3i連接兩個(gè)開關(guān)SW2i和SW3i的終端。電壓產(chǎn)生器7連接基本模塊9的終端，但是同樣連接電池組I的終端或者甚至連接輔助供應(yīng)器(例如，運(yùn)載12伏特的供應(yīng)器)的終端。運(yùn)也以下結(jié)合圖8a至8c以及9描述第一實(shí)施例的運(yùn)作。充電裝置5能夠使得充電下的特定級(jí)的充電連續(xù)。由于上述原因，斷續(xù)導(dǎo)通模式的運(yùn)作更可取。例如，如果控制裝置3命令轉(zhuǎn)移能量到級(jí)Eti例如級(jí)Et1,則控制裝置3閉合與對(duì)應(yīng)級(jí)Eti并聯(lián)的充電裝置5的開關(guān)SWl1?？刂蒲b置3還啟動(dòng)電壓產(chǎn)生器7，以供應(yīng)電力至充電裝置5。與級(jí)Et1串聯(lián)的各級(jí)則不被充電，而每一級(jí)的并聯(lián)充電裝置5的開關(guān)SWl1保持打開狀態(tài)。如果充電裝置5開始運(yùn)作，并且電壓產(chǎn)生器7事前正在運(yùn)作，則必須控制開關(guān)SWl1的閉合速度，從而避免供應(yīng)至級(jí)的電流過高。當(dāng)這些開關(guān)處于阻擋狀態(tài)時(shí)被認(rèn)為是完美的，因此當(dāng)開關(guān)處于這種狀態(tài)時(shí)，沒有電流允許流動(dòng)。第一變體沒有去耦電容的電壓產(chǎn)生器考慮到圖6的電壓產(chǎn)生器7在開關(guān)SW3i和SW2i的終端沒有去耦電容C3it)請(qǐng)參考圖8a至8c以及9，在導(dǎo)通周期tl期間，正電壓被應(yīng)用到電壓產(chǎn)生器7的終端v2和vl之間。開關(guān)SW2i被閉合，開關(guān)5胃31被打開。因此，電壓產(chǎn)生器7供應(yīng)一個(gè)正電壓脈沖，而開關(guān)SW2i被閉合，開關(guān)SWS1打開。時(shí)間tl期間的電流流動(dòng)如圖8a中點(diǎn)劃線(dotted line)箭頭所示。能量被存儲(chǔ)在電感Ll1中。需要足夠高數(shù)值的電容Cl1，以傳送足夠的電流以及在電感Ll1兩端施加準(zhǔn)恒電壓(quasi-constant voltage)。電感Ll1中的電流與應(yīng)用至其兩端的電壓成比例增加，其電壓近似等于電池組I的電壓減去充電下的級(jí)Et1的電壓。電流流經(jīng)位于級(jí)Et1上方的各級(jí)。這個(gè)階段期間，二極管Dl1被截止。二極管Dl1兩端的電壓等于負(fù)的(minus)電池組I的電壓。時(shí)間tl的結(jié)束處，電壓產(chǎn)生器7的輸出電壓變?yōu)榱恪ｋ妷寒a(chǎn)生器7的開關(guān)SW2i打開。當(dāng)開關(guān)SW2i完全打開時(shí)，開關(guān)SWS1閉合。電感Ll1中的電流在此時(shí)達(dá)到峰值Ipic(圖9)，當(dāng)電壓產(chǎn)生器7供應(yīng)能量時(shí)，近似 等于應(yīng)用至電感終端的電壓，乘以tl并且除以電感的值。這個(gè)公式為近似，緣于考慮到在充電裝置5的每一運(yùn)行周期前，電感中的電流為零。充電裝置5的獨(dú)特之處在于，在充電裝置5的每一運(yùn)行周期T之前，電感Ll1中的電流成為負(fù)值，此后當(dāng)二極管Dl1被截止時(shí)，在正負(fù)值之間振蕩。這個(gè)獨(dú)有特點(diǎn)是必須的，因?yàn)閷?duì)于長久機(jī)制中充電裝置5的每一運(yùn)行周期T來說，通過電容的平均電流必須為零。在時(shí)間tl結(jié)束時(shí)以及直到二極管Dl1被截止時(shí)，電壓產(chǎn)生器在終端v2和vl處施加一個(gè)零電壓。開關(guān)SWS1閉合，開關(guān)SW2i打開。這個(gè)階段期間電流的流動(dòng)如圖Sb中鏈線箭頭所示。電感Ll1中的電流與應(yīng)用到其兩端的電壓成比例降低，等于負(fù)的蓄電池級(jí)Et1的電壓，減去二極管Dl1的開狀態(tài)下的壓降。這個(gè)階段期間二極管Dl1為開，直到其中的電流被抵消為止。一旦二極管Dl1被截止，電流的流動(dòng)如圖8c中的短劃線(dashed-line)箭頭所
/Jn ο根據(jù)以上解釋，二極管Dl1導(dǎo)通以后，電感Ll1中的電流變?yōu)樨?fù)值，此后在負(fù)值和正值之間振蕩(圖9)。這個(gè)階段期間的電流的振蕩頻率近似由電容Cl1和電感Ll1的固有諧振頻率定義。電流流經(jīng)充電下的級(jí)Et1、位于級(jí)Et1下方的各級(jí)、電容Cl1、電感Ll1以及開關(guān)SW310周期T結(jié)束時(shí)，如果開關(guān)SWl1仍然處于閉合狀態(tài)時(shí)，開始新序列的運(yùn)作。電壓產(chǎn)生器7被如此控制，這樣兩個(gè)開關(guān)SW2i和SWS1不同時(shí)打開，從而避免電池組短路。在開關(guān)SffS1打開和開關(guān)SW2i閉合之間，電感Ll1中的電流必須為零或者為正，以使得二極管Dl1中的電流連續(xù)。當(dāng)量化(dimensioning)裝置時(shí),必須考慮到電容Cl1和電感Ll1的固有諧振頻率。如果電感Ll1中的電流為負(fù)，鑒于電流流動(dòng)那么開關(guān)SW2i有必要為雙向，例如借助使用與開關(guān)SWZ1反并聯(lián)(antiparallel)的二極管。第二變體具有去耦電容的電壓產(chǎn)生器在開關(guān)SW3i和SW2i的終端處使用去耦電容C3i的情況下(圖6)，當(dāng)開關(guān)Smi被閉合時(shí)，電流的流通被修正。果真電容031還供應(yīng)流經(jīng)電感Lli的部分電流。此電流在充電情況下借助充電下的級(jí)Eti以及借助位于充電下的級(jí)Eti下方的各級(jí)被回路。供應(yīng)的電流值取決于充電下的級(jí)Eti相對(duì)N個(gè)級(jí)的位置。級(jí)Eti越接近電池組的終端N，相對(duì)流經(jīng)位于充電下的級(jí)Eti上方的各級(jí)的電流，電容C3i供應(yīng)的電流值越大。
量化方程充電裝置5 (圖5)的量化借助使用表示上述其運(yùn)行的方程被判定。這些方程對(duì)相關(guān)的電壓產(chǎn)生器7 (圖6)有效。以下描述的方程的使用被一般化。為此，輸入和輸出電壓分別被標(biāo)記為Ve和Vs。電壓Ve是電池組I的終端N和P之間的電壓。電壓Vs是蓄電池級(jí)Eti的終端Ni和Pi之間的電壓。為了簡化量化，電容Cli終端的電壓如果存在，則在充電裝置5的運(yùn)作周期T上被認(rèn)為恒定。時(shí)間tl期間，電感Lli中的電流QLli)增加。每一運(yùn)行周期T中，此電流被認(rèn)為是零。忽略開關(guān)SW2i和SWli處于開狀態(tài)的壓降，考慮開狀態(tài)中二極管Dli的壓降Vd,電流(ILli)被寫為
.…、Ve-Vs-Vd tIl-Ij(t) =-—-Xt (方程 I)時(shí)間tl結(jié)束時(shí)，開關(guān)SW2i被打開。電感中的電流達(dá)到以下峰值
-I λ ila\ I Vg — Vs — Vd λlL1,(t1) = Ipic=---Xt1 (方程 2)時(shí)間tl結(jié)束以及直到電感Lli中的電流被抵消時(shí)，二極管Dli導(dǎo)通。電感Lli中的電流依照以下法則下降。iL1；(t) 二 - vsJj Vd X t + Ipic (方程 3)
j方程3可定義值(tl(max))不會(huì)超出斷續(xù)導(dǎo)通模式中充電裝置5運(yùn)行的導(dǎo)通周期tl。對(duì)于每一運(yùn)作周期T，電感中的電流必須為零或者為正。方程4的定義中考慮電容Cli和電感Lli的振蕩的自然周期。時(shí)間tl(max)取決于兩個(gè)術(shù)語(terms)A和B?？紤]最差的情況方案，針對(duì)最大輸入電壓Ve和最小輸出電壓Vs評(píng)估術(shù)語A。術(shù)語B取決于輸入和輸出電壓以及平均輸出電流(Isi0roy))。術(shù)語B為常數(shù)，因此或者可針對(duì)最大輸入電壓和最小輸出電壓以及最大輸出平均電流，或者相反地針對(duì)最小輸入電壓和最大輸出電壓以及最小輸出平均電流評(píng)估術(shù)語B。
1
tl =Tx<max) ~ 1 D (方程 4)
--h D
A
「 廠廿山Λ Vs+ Vd其中Α = ~
VeΒ = πχ ；—!—X—~---x(Ve-Vs-Vd)
y2xT (VS+ Vd) X IS(<nioy)充電裝置的輸出電流等于電感Lli中的電流。由方程5計(jì)算充電裝置5的平均輸出電流。假定長期機(jī)制中電容Cli中的平均電流為零，平均輸出電流(Isi0roy))等于二極管Dli中的平均電流。電流Isi(胃)與輸入電壓Ve的平方成正比，與輸出電壓Vs成反比。為了供應(yīng)期望的平均電流，無論蓄電池級(jí)的電壓如何，對(duì)于時(shí)間tl，必須考慮最大輸出電壓和最小輸入電壓。,1 1 Lli , . 2 1 1 (Ve-Vs-Vd)2XtI2 ,Is；, . ^ = — X — X -,-r X Ipic = — X — X-；-r-(方矛王 5)
,(moy) 2 T (Vs - Vd)2 T (VSH-Vd)XLIi 、刀任…充電級(jí)Eti中的電流iEh⑴取決于運(yùn)作的充電裝置5的數(shù)目及它們相對(duì)級(jí)Eti的位置。如果僅僅與級(jí)Eti并聯(lián)的充電裝置5運(yùn)作，由此級(jí)Et中的電流在tl和T之間等于電感Lli中的電流,在其余時(shí)間為零。圖9的實(shí)線(solid line)表示這種變體?？紤]到位于級(jí)Eti上方運(yùn)行的充電裝置5的數(shù)目L，當(dāng)對(duì)應(yīng)充電裝置的二極管Dli 被截止時(shí)，額外的電流流經(jīng)級(jí)Etit5這個(gè)階段期間，考慮到充電裝置相同，電流iEtJt)等于電容Cli中的電流乘以運(yùn)行的裝置的數(shù)目L加一。對(duì)于L=I的情況，圖9中的點(diǎn)劃線(dottedline)表示這種變體?？紤]到位于級(jí)Eti下方運(yùn)行的充電裝置的數(shù)目M，在時(shí)間tl期間，額外的電流流經(jīng)級(jí)Etit5這個(gè)階段期間，考慮到充電裝置相同，電流iEtJt)與電感Lli中的電流等于且相反乘以運(yùn)行的裝置的數(shù)目M。對(duì)于M=l，圖9中的虛線(dashed line)表示這種變體。由方程6得到充電級(jí)中的電流的平均值(IEt0iw))。IEtKmoy) =^xAxIpicx ^i^-tlxd + L + M)(方程 6)例子例如，每一充電裝置5能夠跟蹤蓄電池級(jí)Eti的充電，以及連接到十級(jí)的終端?？紤]用單個(gè)電壓產(chǎn)生器7供應(yīng)全部的充電裝置。后者的產(chǎn)生器連接十級(jí)的串聯(lián)組合的終端。量化過程被分為兩步。首先，針對(duì)斷續(xù)導(dǎo)通模式中充電裝置的運(yùn)行，計(jì)算電壓產(chǎn)生器7的開關(guān)SW2i的最大導(dǎo)通周期tl。其次，定義在充電裝置的輸出處用于供應(yīng)期望平均電流的電感Lli的最大值。以下假定應(yīng)用平均輸出電流(最小值，Isi(moy)) 1安培-典型運(yùn)行頻率(F)=50000赫茲，即T=l/F=20微秒(μ s)-一個(gè)蓄電池的電壓(基于磷酸鐵的鋰離子) 最小電壓2. 5伏特 最大電壓3. 6伏特二極管的開狀態(tài)的壓降(Vd) :0. 3伏特-O. 7伏特。電容Cli被量化以傳送足夠的電流以及在充電裝置5的電感Lli的終端施加一個(gè)準(zhǔn)恒電壓。考慮到3伏特量級(jí)的壓降，對(duì)于6安培量級(jí)的峰值電流以及2. O微秒的時(shí)間tl，電容值為2微法的量級(jí)。電容值通常為I微法至10微法的量級(jí)。以下計(jì)算時(shí)間tl和電感Lli的電感值的最大數(shù)值。使用二極管Dli的最小壓降、充電裝置的最大輸入電壓和最小輸出電壓計(jì)算術(shù)語A，使用最小平均輸出電流、最小輸入電壓以及最大輸出電壓計(jì)算術(shù)語B，計(jì)算時(shí)間tl (max)，以及截止電容值設(shè)定在2微法。采用用于計(jì)算tl(max)的術(shù)語B的相同條件計(jì)算最大電感Llit5時(shí)間tl(max)用于計(jì)算電感Lli的電感值，以最小化電感、開關(guān)以及二極管中的峰值電流和均方根(root mean square ;rms)電流。然而，出于穩(wěn)健性的原因，使用較低的值。在充電裝置的輸出處使用濾波電容器不會(huì)更改時(shí)間tl(_)和電感Lli的電感值的判斷過程。
權(quán)利要求
1.一種電池組的均衡系統(tǒng)，該電池組包含串聯(lián)的至少兩個(gè)蓄電池級(jí)(Eti),每一蓄電池級(jí)(Eti)包含至少一個(gè)蓄電池(Au)，其特征在于，所述均衡系統(tǒng)包含 至少一個(gè)電壓產(chǎn)生器，包含至少一個(gè)正極(v2)和至少一個(gè)負(fù)極(vl)， 對(duì)于每一蓄電池級(jí)(Eti),所述至少一個(gè)電壓產(chǎn)生器(7)供應(yīng)的一相關(guān)充電裝置(5)包含 至少一個(gè)電感器(Lli), 至少一個(gè)電容器(Cli),其第一端連接所述至少一個(gè)電壓產(chǎn)生器(7)的正極(v2)， 至少一個(gè)二極管(Dli),其陽極連接所述蓄電池級(jí)的負(fù)極，其陰極連接該至少一個(gè)電感器的第一端，以及 至少一個(gè)開關(guān)(SWli)，其一端連接所述至少一個(gè)電感器的一端，以及一控制裝置(3)，用以控制所述至少一個(gè)電壓產(chǎn)生器(7)以及閉合待充電的一蓄電池級(jí)相關(guān)的一充電裝置的所述至少一個(gè)開關(guān)，這樣所述至少一個(gè)電感器存儲(chǔ)能量，以及將能量傳送到相關(guān)的蓄電池級(jí)。
2.如權(quán)利要求I所述的電池組的均衡系統(tǒng)，其特征在于 所述至少一個(gè)電容器(Cli)的第二端連接電感器(Lli)的第一端， 所述至少一個(gè)二極管(Dli)的陰極連接電容器(Cli)的第二端，以及 所述至少一個(gè)開關(guān)(SWli)的第一端連接電感器(Lli)的第二端，其第二端連接相關(guān)蓄電池級(jí)的正極(Pi)。
3.如權(quán)利要求I所述的電池組的均衡系統(tǒng)，其特征在于 該充電裝置包含 至少一個(gè)第一電容器(Cli),其第一端連接電壓產(chǎn)生器(7)的正極(V2)，其第二端連接電感器(Lli)的第一端， 至少一個(gè)第二電容器(C2D，其第一端連接電壓產(chǎn)生器(7)的負(fù)極(vl)，其第二端連接相關(guān)蓄電池級(jí)的負(fù)極(Ni)，以及在于 所述至少一個(gè)二極管(Dli)的陽極和陰極分別連接第二電容器(C2J的第二端和第一電容器(Cli)的第二端，以及 所述至少一個(gè)開關(guān)(SWli)的第一端連接電感器(Lli)的該第二端，其第二端連接相關(guān)蓄電池級(jí)的正極(P)。
4.如權(quán)利要求I所述的電池組的均衡系統(tǒng)，其特征在于 該充電裝置包含 至少一個(gè)第一電容器(Cli),其第一端連接電壓產(chǎn)生器(7)的正極(v2)， 至少一個(gè)第二電容器(C2D，其第一端連接電壓產(chǎn)生器(7)的負(fù)極(vl)，其第二端連接電感器(Lli)的第二端和相關(guān)蓄電池級(jí)的正極(Pi),以及在于 所述至少一個(gè)開關(guān)(SWli)的第一端連接該第一電容器(Cli)的一端，其第二端連接電感器(Lli)的第一端。
5.如權(quán)利要求I所述的電池組的均衡系統(tǒng)，其特征在于 所述充電裝置包含 至少一個(gè)第一電感器(Lli)和一個(gè)第二電感器仏2汐， 至少一個(gè)第一電容器(Cli),其第一端連接一電壓產(chǎn)生器(7)的正極(v2)，其第二端連接第一電感器(Lli)的第一端， 至少一個(gè)第二電容器(C2D，其第一端連接該電壓產(chǎn)生器(7)的負(fù)極(vl)，其第二端連接第二電感器(IA)的第一端， 至少一個(gè)第一二極管(Dli),其陽極和陰極分別連接相關(guān)蓄電池級(jí)的負(fù)極(Ni)和該第一電感器(Lli)的第一端， 至少一個(gè)第二二極管(D2D，其陽極和陰極分別連接相關(guān)蓄電池級(jí)的負(fù)極(Ni)和第二電感器OA)的第一端，以及在于 所述至少一個(gè)開關(guān)(SWli)的第一端連接所述第一電感器(Lli)和第二電感器(IA)的第二端，其第二端連接相關(guān)蓄電池級(jí)的正極(PJ。
6.如權(quán)利要求2至5所述任意其一的電池組的均衡系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)一電壓事先被應(yīng)用至供給一充電裝置(5)的所述電壓產(chǎn)生器(7)的極(vl，v2)時(shí)，該控制裝置(3)被配置以控制待充電的一蓄電池級(jí)(Eti)相關(guān)的充電裝置(5)的所述至少一個(gè)開關(guān)(SWli)的閉合率。
7.如先前權(quán)利要求所述任意其一的電池組的均衡系統(tǒng)，其特征在于，在充電階段期間，所述充電裝置(5)被配置為獨(dú)立運(yùn)行于相關(guān)蓄電池級(jí)(Eti)和電池組(I)的電壓電平的斷續(xù)導(dǎo)通模式。
8.如權(quán)利要求I至7所述任意其一的電池組的均衡系統(tǒng)，其特征在于，包含一單個(gè)電壓產(chǎn)生器(7)，用于供應(yīng)全部的所述充電裝置(5)。
9.如權(quán)利要求I至7所述任意其一的電池組的均衡系統(tǒng)，其特征在于，針對(duì)每一充電裝置(5)包含一電壓產(chǎn)生器(7)。
10.如權(quán)利要求I至7所述任意其一的電池組的均衡系統(tǒng)，其特征在于，包含至少兩個(gè)電壓產(chǎn)生器裝置(7)，與充電裝置(5)的各自預(yù)定個(gè)數(shù)有關(guān)。
11.如先前權(quán)利要求所述任意其一的電池組的均衡系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)電壓產(chǎn)生器(7)包含控制裝置(3)控制的至少一個(gè)開關(guān)(SWZpSWSpSW^SWSi)。
12.如權(quán)利要求11所述的電池組的均衡系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)電壓產(chǎn)生器(7)包含一去I禹電容器(C3J。
13.如權(quán)利要求3或4其中的一組合權(quán)利要求12所述的電池組的均衡系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)電壓產(chǎn)生器(7)包含兩個(gè)控制開關(guān)(SW2PSW3J和兩個(gè)電感器0Λ、ΙΛ)。
14.如權(quán)利要求3或4其中的一組合權(quán)利要求12所述的電池組的均衡系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)電壓產(chǎn)生器(7)包含一開關(guān)(SW2J和一變壓器(Tli)。
15.如權(quán)利要求5組合權(quán)利要求12所述的電池組的均衡系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)電壓產(chǎn)生器(7)包含一橋，該橋包含四個(gè)開關(guān)(SW2PSW3PSWtSWSi)和一變壓器(1^)。
16.如權(quán)利要求5組合權(quán)利要求12所述的電池組的均衡系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)電壓產(chǎn)生器(7)包含兩個(gè)開關(guān)(SWZpSWSi)、一變壓器(Tli)和兩個(gè)電容器(WpCSi)。
17.如權(quán)利要求5組合權(quán)利要求12所述的電池組的均衡系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)電壓產(chǎn)生器(7)包含兩個(gè)開關(guān)(SW2i、SW3D和一變壓器(Tli),該變壓器(Tli)具有中間抽頭的初級(jí)。
18.如權(quán)利要求11至17所述任意其一的電池組的均衡系統(tǒng)，其特征在于，控制裝置(3)被配置為分別用一導(dǎo)通周期和一打開時(shí)間閉合和打開所述至少一個(gè)電壓產(chǎn)生器裝置(7)的所述至少一個(gè)控制開關(guān)(SW2i、SW3i、SW4i、SWSi)，該導(dǎo)通周期和該打開時(shí)間在一充電階段恒定。
19.如權(quán)利要求7組合權(quán)利要求18所述的電池組的均衡系統(tǒng)，其特征在于，計(jì)算導(dǎo)通周期，這樣所述充電裝置(5)運(yùn)行于斷續(xù)導(dǎo)通模式。
20.如先前權(quán)利要求所述任意其一的電池組的均衡系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)電壓產(chǎn)生器(7)連接電池組⑴的終端(N，P)。
21.如先前權(quán)利要求所述任意其一的電池組的均衡系統(tǒng)，該電池組(I)包含至少一個(gè)基本模塊(9)，每一基本模塊(9)包含多個(gè)串聯(lián)的蓄電池級(jí)(Eti)，其特征在于，所述均衡系統(tǒng)進(jìn)一步包含位于每一基本模塊(9)兩端的一附加充電裝置(5)。
22.如權(quán)利要求21所述的電池組的均衡系統(tǒng)，其特征在于，所述電池組(I)包含多個(gè)串聯(lián)放置的基本模塊(9)，以及在于所述均衡系統(tǒng)(2)包含位于預(yù)定個(gè)數(shù)的基本模塊(9)終端的一附加充電裝置(5)。
23.如權(quán)利要求21或22所述的電池組的均衡系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)電壓產(chǎn)生器(7)連接所述至少一個(gè)基本模塊(9)的終端。
24.如先前權(quán)利要求所述任意其一的電池組的均衡系統(tǒng)，其特征在于，包含一裝置，用于測量每一蓄電池級(jí)的電壓，被配置為傳送電壓信息到所述控制裝置(3)。
25.如先前權(quán)利要求所述任意其一的電池組的均衡系統(tǒng)，其特征在于，所述蓄電池 Aij)為鋰離子類型。
26.如先前權(quán)利要求所述任意其一的電池組的均衡系統(tǒng)，其特征在于，該電池組包含超級(jí)電容器(supercapacitor)。
27.一種電池組蓄電池級(jí)的充電裝置，其特征在于，包含如先前權(quán)利要求所述任意其一的電池組的均衡系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電池組的均衡系統(tǒng)，包含至少兩個(gè)串聯(lián)的蓄電池級(jí)(Eti)，每一蓄電池級(jí)(Eti)包含至少一個(gè)蓄電池(Aij)。依照本發(fā)明，本系統(tǒng)包含至少一個(gè)電壓產(chǎn)生器(7)，包含至少一個(gè)正極(v2)和至少一個(gè)負(fù)極(v1)；至少一個(gè)電壓產(chǎn)生器(7)為每一蓄電池級(jí)(Eti)的相關(guān)充電裝置(5)供電，充電裝置(5)包含至少一個(gè)電感器、至少一個(gè)電容器、至少一個(gè)二極管以及至少一個(gè)開關(guān)，至少一個(gè)電容器的第一端連接至少一個(gè)電壓產(chǎn)生器(7)的正極(v2)，陽極連接蓄電池級(jí)的負(fù)極，至少一個(gè)二極管的陰極連接至少一個(gè)電感器的第一端，至少一個(gè)開關(guān)的一端連接至少一個(gè)電感器的一端；以及控制裝置(3)，用以控制至少一個(gè)電壓產(chǎn)生器(7)以及閉合待充電的蓄電池級(jí)相關(guān)的充電裝置(5)的至少一個(gè)開關(guān)，這樣至少一個(gè)電感器存儲(chǔ)能量，以及將能量傳送到相關(guān)的蓄電池級(jí)。
文檔編號(hào)H02J7/00GK102792548SQ201180012578
公開日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2011年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月5日
發(fā)明者丹尼爾·查卓克斯, 希爾泛·梅希爾, 朱利安·道齊, 艾瑞克·費(fèi)南德茲 申請(qǐng)人:法國原子能源和替代能源委員會(huì)