專利名稱：蓄電設(shè)備及電動(dòng)車輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及一種蓄電設(shè)備以及利用來(lái)自蓄電設(shè)備的電力的電動(dòng)車輛。
背景技術(shù)：
近來(lái)，諸如鋰離子電池的二次電池已在迅速推廣至諸如用于汽車的蓄電池和其中二次電池與諸如太陽(yáng)能電池或風(fēng)輪機(jī)的替代能源系統(tǒng)相結(jié)合的蓄電設(shè)備的應(yīng)用。在使用大量諸如單位電池(也被稱為電力電池或單電池，且以下描述中被適當(dāng)稱為電池單元)的蓄電元件的情況下，為產(chǎn)生大輸出，采用了多個(gè)蓄電模塊串聯(lián)連接的結(jié)構(gòu)。蓄電模塊包括電池塊，在電池塊中，多個(gè)電池單元(例如，四個(gè))并聯(lián)和/或串聯(lián)連接。大量電池塊被封裝在外殼中以形成蓄電模塊(也被稱為組裝電池)。
還存在一種電池系統(tǒng)，其中連接了多個(gè)蓄電模塊，且其中，配置了由多個(gè)蓄電模塊共用的控制設(shè)備。每個(gè)蓄電模塊包括模塊控制器，且模塊控制器與控制設(shè)備之間的通信經(jīng)由通信單元或其他裝置實(shí)現(xiàn)。在使用多個(gè)電池單元的情況下，某些情況下，由于諸如電池單元之間自放電差異的因素，即使其他電池單元尚未達(dá)到低電壓閾值，多個(gè)電池單元中的一個(gè)也將會(huì)達(dá)到低電壓閾值。若電池單元在這一狀態(tài)下再次充電，會(huì)出現(xiàn)電池單元無(wú)法充分充電以及電池單元性能無(wú)法充分發(fā)揮的問(wèn)題。為補(bǔ)償多個(gè)電池單元之間的這種差異，通常進(jìn)行電池單元的平衡。控制電池平衡包括對(duì)多個(gè)電池單元獲取電壓信息。日本待審查專利申請(qǐng)公開第2010-081756號(hào)描述了用于從電池單元獲取電池信息的結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
在串聯(lián)連接多個(gè)蓄電模塊的情況下，對(duì)模塊進(jìn)行平衡。由于連接至各蓄電模塊的控制電路的電力消耗的差異是能破壞模塊平衡的一個(gè)因素，所以優(yōu)選不使用來(lái)自蓄電模塊的電池組的電力作為給控制電路的電力。此外，由于在串聯(lián)連接多個(gè)蓄電模塊的情況下，來(lái)自串聯(lián)連接的電壓變得非常高，所以為了安全而需要隔離，且另外，能工作在低電壓下的電路塊(諸如通信單元和控制器)，優(yōu)選使用低電壓電源工作。上述日本待審查專利申請(qǐng)公開第2010-081756號(hào)所述的結(jié)構(gòu)用于從單個(gè)電池單元獲取電池信息，且未考慮在輸出高電壓的情況下，諸如在串聯(lián)連接多個(gè)蓄電模塊的情況下，從單個(gè)蓄電模塊獲取電壓信息。因此，需要提供一種適于在串聯(lián)連接多個(gè)蓄電模塊的情況下從單個(gè)蓄電模塊獲取電壓信息的蓄電設(shè)備和電動(dòng)車輛。本文公開了一種蓄電設(shè)備，包括多個(gè)電池單元，每個(gè)電池單元包括單個(gè)電池單元、多個(gè)電池單元或多個(gè)電池塊；監(jiān)測(cè)器，其被配置為獲取電池單元中電池的各自電壓；通信單元，其被配置為將來(lái)自監(jiān)測(cè)器的有關(guān)電壓的信息傳送至管理單元，該管理單元被配置為管理電池單元；以及隔離傳輸單元，其在隔離狀態(tài)下被置于監(jiān)測(cè)器與通信單元之間，且被配置為在從通信單元向監(jiān)測(cè)器提供電力和監(jiān)測(cè)器控制信息的同時(shí)，也傳送電壓信息。本文還公開了一種蓄電設(shè)備，包括多個(gè)電池單元，每個(gè)電池單元包括單個(gè)電池單元、多個(gè)電池單元或多個(gè)電池塊；監(jiān)測(cè)器，其被配置為獲取電池單元中電池的各自電壓；通信單元，其被配置為將來(lái)自監(jiān)測(cè)器的有關(guān)電壓的信息傳送至管理單元，該管理單元被配置為管理電池單元；以及隔離傳輸單元，其在隔離狀態(tài)下與通信單元的輸出端連接，且被配置為在從管理單元向通信單元提供電力的同時(shí)，也傳送電壓信息。本文還公開了一種電動(dòng)車輛，包括轉(zhuǎn)換設(shè)備，其被配置為接收由蓄電設(shè)備提供的電力，并將接收到的電力轉(zhuǎn)換成對(duì)車輛的驅(qū)動(dòng)，以及控制設(shè)備，其被配置為基于有關(guān)蓄電設(shè)備的信息，執(zhí)行關(guān)于車輛控制的信息處理。該蓄電設(shè)備包括多個(gè)電池單元，每個(gè)電池單元包括單個(gè)電池單元、多個(gè)電池單元或多個(gè)電池塊；監(jiān)測(cè)器，其被配置為獲取電池單元中電池的各自電壓；通信單元，其被配置為將來(lái)自監(jiān)測(cè)器的有關(guān)電壓的信息傳送至管理單元，該管理單元被配置為管理電池單元；以及隔離傳輸單元，其在隔離狀態(tài)下被置于監(jiān)測(cè)器與通信單元之間，且被配置為在從通信單元向監(jiān)測(cè)器提供電力和監(jiān)測(cè)器控制信息的同時(shí)，也傳送電壓信息。 在一種實(shí)施方式中，蓄電設(shè)備包括電池塊，該電池塊包括多個(gè)電池單元；以及隔離單元，其能進(jìn)行有關(guān)電池塊的電池信息的無(wú)線信息傳送。在該實(shí)施方式中，隔離單元可包括為非接觸式智能卡協(xié)議而配置以便于無(wú)線信息傳送的第一卡單元和第二卡單元，第一和第二卡單元被配置為彼此無(wú)線傳送電池信息。此外，隔離單元可包括第一天線，其安裝在印制電路板的第一跡線層上，并電連接至第一卡單元；以及第二天線，其安裝在印刷電路板的第二跡線層上，并電連接至第二卡單元，第二天線與第一天線定向?qū)?zhǔn)，以在第一和第二天線之間能進(jìn)行電池信息的無(wú)線信息傳送。在另一實(shí)施方式中，蓄電系統(tǒng)包括第一蓄電模塊，其包括第一電池塊，該第一電池塊包括第一多個(gè)電池單元；以及第一隔離單元，其能進(jìn)行有關(guān)第一電池塊的電池信息的無(wú)線信息傳送。在這一其他實(shí)施方式中，蓄電系統(tǒng)還包括第二蓄電模塊，其包括第二電池塊，該第二電池塊包括第二多個(gè)電池單元；以及第二隔離單元，其能進(jìn)行有關(guān)第二電池塊的電池信息的無(wú)線信息傳送。另外，在該實(shí)施方式中，第一蓄電模塊的電池信息與來(lái)自第二蓄電模塊的電池信息匯總在一起。在又一實(shí)施方式中，蓄電控制設(shè)備包括電池塊，其包括多個(gè)電池單元；控制器，其被配置為測(cè)量電池塊的電池信息；以及隔離單元，其能與控制器進(jìn)行無(wú)線通信，并向控制器無(wú)線傳輸電力。在另一實(shí)施方式中，給車輛供電的蓄電設(shè)備包括多個(gè)蓄電模塊，每個(gè)蓄電模塊包括至少一個(gè)電池塊，該電池塊包括多個(gè)電池單元；控制器，其被配置為測(cè)量至少一個(gè)電池塊的電池信息；以及隔離單元，其能與控制器進(jìn)行無(wú)線通信，并向控制器無(wú)線傳輸電力。在該實(shí)施方式中，給車輛供電的蓄電設(shè)備還包括電力負(fù)載，該電力負(fù)載包括車輛的電力驅(qū)動(dòng)力變換裝置或電動(dòng)機(jī)，電力負(fù)載從來(lái)自多個(gè)蓄電模塊的電力的集合接收電力。在本公開的模塊平衡電路中，單獨(dú)構(gòu)造每個(gè)模塊中的回掃變壓器，因此，與共用磁芯的結(jié)構(gòu)不同，能使布線變得簡(jiǎn)單，從而無(wú)需星形圖案的布線。在本公開中，可由獨(dú)立控制脈沖信號(hào)來(lái)控制回掃變壓器的初級(jí)開關(guān)和次級(jí)開關(guān)。因此，使得經(jīng)由所需的多個(gè)回掃變壓器傳輸電力成為可能。此外，在切換操作期間，通過(guò)設(shè)置開啟時(shí)段的長(zhǎng)度，可單獨(dú)控制經(jīng)由回掃變壓器轉(zhuǎn)移的電力量。換句話說(shuō)，可通過(guò)根據(jù)待轉(zhuǎn)移的電力量延長(zhǎng)開關(guān)開啟的時(shí)段來(lái)改變待轉(zhuǎn)移的電力量。


圖I是示例性蓄電系統(tǒng)的框圖；圖2是示例性蓄電模塊的分解透視圖；圖3是示出示例性蓄電模塊的布線結(jié)構(gòu)的布線圖；圖4是示出蓄電系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)的框圖；圖5是示例性模塊控制器的框圖； 圖6是示出連接多個(gè)蓄電模塊的蓄電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的第一實(shí)例的框圖；圖7是示出部件如何封裝在用于蓄電模塊的多層電路板上的示意圖；圖8是示出示例性隔離器的電路布局的布線圖；圖9A和圖9B是用于說(shuō)明雙層電路板和四層電路板的截面圖；圖IOA和圖IOB是用于說(shuō)明PCB天線的具體實(shí)例的示意圖；圖IlA至圖IlC是用于說(shuō)明底部平衡的示意圖；圖12A至圖12C是用于說(shuō)明主動(dòng)底部單元平衡操作的示意圖；圖13A至圖13C是用于說(shuō)明頂部平衡的示意圖；圖14A至圖14C是用于說(shuō)明主動(dòng)頂部單元平衡操作的示意圖；圖15A和圖15B是現(xiàn)有技術(shù)的主動(dòng)底部單元平衡電路的布線圖；圖16A至圖16D是用于說(shuō)明現(xiàn)有技術(shù)的主動(dòng)底部單元平衡電路的操作的時(shí)序圖；圖17A和圖17B是現(xiàn)有技術(shù)的主動(dòng)頂部單元平衡電路的布線圖；圖18A至圖18D是用于說(shuō)明現(xiàn)有技術(shù)的主動(dòng)頂部單元平衡電路的操作的時(shí)序圖；圖19是現(xiàn)有技術(shù)的示例性模塊平衡電路的布線圖；圖20是示例性模塊平衡電路的布線圖；圖21是本公開的第一示例性模塊平衡電路的布線圖；圖22是示出開關(guān)的具體實(shí)例的布線圖；圖23是用于說(shuō)明本公開的第一示例性模塊平衡電路的操作的布線圖；圖24A至圖24H是用于說(shuō)明本公開的第一示例性模塊平衡電路的操作的時(shí)序圖；圖25是本公開的第二示例性模塊平衡電路的布線圖；圖26是本公開的第三示例性模塊平衡電路的布線圖；圖27是本公開的第四示例性模塊平衡電路的布線圖；圖28是包括本公開的模塊平衡電路的第一示例性蓄電系統(tǒng)的框圖；圖29是示出連接多個(gè)蓄電模塊的蓄電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的第二實(shí)例的框圖；圖30是示出另一示例性隔離器的電路布局的布線圖；圖31是包括本公開的模塊平衡電路的第二示例性蓄電系統(tǒng)的框圖；圖32是針對(duì)將本公開應(yīng)用于單元平衡電路的情況的布線圖；圖33是包括本公開的模塊平衡電路的蓄電系統(tǒng)的第一示例性應(yīng)用的框圖；以及圖34是包括本公開的模塊平衡電路的蓄電系統(tǒng)的第二示例性應(yīng)用的框圖。
具體實(shí)施例方式下文所述實(shí)施方式是所公開技術(shù)的優(yōu)選具體實(shí)例，且盡管施加了各種技術(shù)上優(yōu)選的限定，但所公開技術(shù)的范圍不限于這些實(shí)施方式，除非以下描述中給出了明確的限定聲明。蓄電系統(tǒng)在為產(chǎn)生大輸出而使用大量諸如電池單元的蓄電元件的情況下，采用了連接多個(gè)蓄電單元(下文被稱為蓄電模塊)以及配置由多個(gè)蓄電模塊共用的控制設(shè)備的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)被稱為蓄電系統(tǒng)。蓄電模塊是一種結(jié)合了多個(gè)電池單元和控制器的單元。如圖I所示，串聯(lián)連接N個(gè)蓄電模塊MODl至M0DN。該蓄電模塊MODl至MODN經(jīng)由隔離器IS連接至接口總線BS。
另外，監(jiān)測(cè)器(下文被適當(dāng)稱為模塊控制器)連接至總控制設(shè)備ICNT (下文被適當(dāng)稱為控制箱)?？刂葡銲CNT管理充電、放電和損耗抑制。該控制箱ICNT可由微控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)。使用串行接口作為蓄電模塊內(nèi)的總線，以及作為將蓄電模塊MODl至MODN與控制箱ICNT相連接的總線BS。對(duì)于具體的串行接口，可使用SM總線(系統(tǒng)管理總線)、CAN (控制器局域網(wǎng))或SPI (串行外圍接口)。例如，可使用I2C總線。I2C總線上，在兩條信號(hào)線(SCL (串行時(shí)鐘)和雙向SDA (串行數(shù)據(jù)))上進(jìn)行同步串行通信。各蓄電模塊MOD的模塊控制器CNT與控制箱ICNT通信。即，控制箱ICNT接收有關(guān)各蓄電模塊的內(nèi)部狀態(tài)的信息，或換句話說(shuō)，電池信息，并對(duì)每個(gè)蓄電模塊管理充電和放電過(guò)程?？刂葡銲CNT向負(fù)載提供N個(gè)串聯(lián)連接的蓄電模塊(NX 51. 2V)的輸出。在N=14的實(shí)例中，該輸出變?yōu)?4X51. 2V=716. 8V。示例性蓄電模塊圖2是示出蓄電模塊MOD的機(jī)械結(jié)構(gòu)的透視圖。該蓄電模塊MOD的外殼包括金屬外殼底部2a和由加工后的薄金屬制成的外殼頂部2b。優(yōu)選使用具有高導(dǎo)熱率和輻射率的材料作為用于外殼底部2a和外殼頂部2b的材料，因?yàn)榭色@得良好的殼體散熱性,并可抑制殼體內(nèi)溫度上升。例如，用于外殼底部2a和外殼頂部2b的材料可以是鋁、鋁合金、銅或銅合金。殼體背面配置了用于蓄電模塊MOD充電和放電的外部正極端子3和外部負(fù)極端子4。蓄電模塊MOD的背面另外配置了電流斷路器5。通過(guò)配置電流斷路器5，可提高安全性。另外，配置了用于與置于殼體2內(nèi)部的控制電路通信的連接器6。配置該控制電路來(lái)監(jiān)測(cè)電池單元的溫度，以及控制充電、放電等。另外，在殼體正面配置了指示工作狀態(tài)的一個(gè)或多個(gè)LED或其他顯示元件。殼體的外殼底部2a具有箱形結(jié)構(gòu),且外殼頂部2b被配置為覆蓋開口。子模塊ASl至AS4被儲(chǔ)存在外殼底部2a的儲(chǔ)存空間內(nèi)。例如，由于子模塊ASl至AS4是通過(guò)在所在位置用螺絲擰緊而固定的，所以在外殼底部2a的底板上形成多個(gè)凸起。子模塊ASl至AS4在殼體外部預(yù)組裝。各子模塊均是由用作次級(jí)儲(chǔ)存殼的絕緣殼對(duì)多個(gè)電池塊的整體組合。對(duì)于子模塊殼體，可使用塑料或其他模制部件。在子模塊ASl至AS4中，多個(gè)電池塊儲(chǔ)存在殼體內(nèi)，使得電池塊的內(nèi)部正極端子和負(fù)極端子不暴露在外。在單個(gè)電池塊中，例如，并聯(lián)連接了八個(gè)圓柱形鋰離子二次電池。子模塊ASl和AS2各自是由殼體頂部和殼體底部對(duì)六個(gè)電池塊的整體組合。子模塊AS3和AS4各自是由殼體頂部和殼體底部對(duì)兩個(gè)電池塊的整體組合。因此，總共使用了 6+6+2+2=16個(gè)電池塊。例如，這些電池塊串聯(lián)連接。為串聯(lián)連接子模塊ASl至AS4中的每一個(gè)內(nèi)的電池塊，使用諸如母線的連接金屬板。母線是長(zhǎng)且薄的金屬條。母線上形成多個(gè)孔，以與從電池塊引出的連接金屬板等相連接。如圖3所示，電池塊BI至B16串聯(lián)連接，且各自具有八個(gè)并聯(lián)連接的電池。電池塊BI至B16連接至模塊控制器CNT，該模塊控制器CNT用作每個(gè)蓄電模塊的控制設(shè)備，并控制充電和放電。充電和放電經(jīng)由外部正極端子3和外部負(fù)極端子4來(lái)進(jìn)行。例如，電池塊BI至B6可包括在子模塊ASl中，以及電池塊Bll至B16可包括在子模塊AS2中。另外，電池塊B7和BlO可包括在子模塊AS3中，以及電池塊B8和B9可包括在子模塊AS4中。 經(jīng)由總線10向模塊控制器CNT提供有關(guān)各電池塊的正電極與負(fù)電極之間的電壓的信息等。模塊控制器CNT監(jiān)測(cè)各電池塊的電壓、電流和溫度，并輸出監(jiān)測(cè)結(jié)果作為電池信息。例如，單個(gè)蓄電模塊MOD可輸出16X3. 2V=51. 2V。圖4示出了蓄電系統(tǒng)的更具體的連接結(jié)構(gòu)。例如，四個(gè)蓄電模塊MODl至M0D4可串聯(lián)連接。在該情況下，從正極端子3 (VB+)和負(fù)極端子4 (VB-)獲得的總電壓約為200V。蓄電模塊分別包括模塊控制器CNTl至CNT4以及電池塊組BBl至BB4。在各電池塊組中，例如，串聯(lián)連接16個(gè)電池塊。模塊控制器CNTl至CNT4經(jīng)由總線連接，且模塊控制器CNT4的通信端連接至控制箱ICNT。來(lái)自各模塊控制器的關(guān)于每個(gè)模塊電壓等的信息被傳送至控制箱ICNT?？刂葡銲CNT另外包括能進(jìn)行外部通信的通信端11。示例性模塊控制器將參照?qǐng)D5來(lái)描述模塊控制器的示例性結(jié)構(gòu)。模塊控制器CNT被配置為檢測(cè)串聯(lián)連接的n個(gè)電池塊BI至Bn的端子之間的電壓，以及每個(gè)電池塊的電壓。配置了連續(xù)輸出電池塊BI至Bn的端子之間的電壓和每個(gè)電池塊的電壓的多路復(fù)用器15。多路復(fù)用器15根據(jù)給定控制信號(hào)來(lái)切換通道，并從n組模擬電壓數(shù)據(jù)之間選擇一組模擬電壓數(shù)據(jù)。由多路復(fù)用器15選擇的一組模擬電壓數(shù)據(jù)被提供給A/D轉(zhuǎn)換器16 (圖5中標(biāo)記為ADC,或者模數(shù)轉(zhuǎn)換器)。A/D轉(zhuǎn)換器16將由多路復(fù)用器15提供的模擬電壓數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓數(shù)據(jù)。例如，模擬電壓數(shù)據(jù)可被轉(zhuǎn)換成14位至18位數(shù)字電壓數(shù)據(jù)。本文可使用諸如逐次逼近或德爾塔-西格瑪?shù)母鞣N技術(shù)作為A/D轉(zhuǎn)換器16中的轉(zhuǎn)換技術(shù)。從A/D轉(zhuǎn)換器16向通信單元17提供數(shù)字電壓數(shù)據(jù)。通信單元17受控制器18控制，并與經(jīng)由通信端19a和19b連接的外部設(shè)備通信。例如，與另一模塊的模塊控制器的通信可經(jīng)由通信端19a進(jìn)行，而與控制箱ICNT的通信可經(jīng)由通信端19b進(jìn)行。另外，模塊控制器CNT經(jīng)由通信端19b從控制箱ICNT接收控制信號(hào)。以此方式，通信單元17能雙向通f目。此外，還配置為使得控制器18控制整個(gè)電池塊的電壓平衡。該控制被稱為單元平衡。例如，在來(lái)自多個(gè)電池塊BI至Bn中的一個(gè)電池塊已達(dá)到低電壓閾值的情況下，可能存在其他電池塊仍具有剩余電荷。在下一次充電時(shí)，具有剩余電荷的其他電池塊可能迅速達(dá)到高電壓閾值，且充到滿電荷可能很困難。為避免這種不平衡，通過(guò)開啟MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)來(lái)強(qiáng)制使具有剩余電荷的電池塊放電。然而，單元平衡技術(shù)不限于上述所討論的被動(dòng)技術(shù)，且可應(yīng)用被稱為主動(dòng)技術(shù)的單元平衡技術(shù)和各種其他技術(shù)。后續(xù)將詳細(xì)描述本公開中的模塊平衡。同時(shí)，上述所討論的模塊控制器CNT監(jiān)測(cè)每個(gè)電池塊的電壓，將檢測(cè)到的電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，以及向控制箱ICNT傳送該數(shù)字信號(hào)。除電壓之外，也可檢測(cè)每個(gè)電池塊的溫度，以及將溫度轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)并傳送至控制箱ICNT。由電池塊BI至Bn為模塊控制器CNT供電，如圖5所示。然而，若電池塊BI至Bn被用作電源，則模塊之間可能出現(xiàn)電池塊BI至Bn的容量的不均衡，因?yàn)楸荒K控制器CNT消耗的電力量彼此不相等，且可能出現(xiàn)模塊不平衡。給出了這一因素，優(yōu)選不使用電池塊BI至Bn作為模塊控制器CNT的電源。
在圖5所示的模塊控制器CNT中，由內(nèi)虛線圍繞的A/D轉(zhuǎn)換器16、通信單元17和控制器18構(gòu)成了例如能工作在5V電源下的低電壓電力單元。在本公開中，還配置為使得由控制箱ICNT向低電壓電力單元供電。若由電池塊BI至Bn供電，則存在由于被模塊控制器CNT消耗的不同電力量而破壞模塊平衡的風(fēng)險(xiǎn)。在本公開中，由于從控制箱ICNT向模塊控制器CNT的低電壓電力單元供電，所以不會(huì)出現(xiàn)該問(wèn)題。根據(jù)本公開的蓄電系統(tǒng)的第一實(shí)例圖6示出了本公開已被應(yīng)用于具有n個(gè)蓄電模塊MODl至MODn的蓄電系統(tǒng)的配置的第一實(shí)例。該蓄電模塊分別包括通信單元COMl至COMn、隔離器ISCl至ISCn、模塊控制器CNTl至CNTn以及電池塊組BBl至BBn。n個(gè)蓄電模塊連接至控制箱ICNT。對(duì)于該連接，使用通信線LI和L2以及電源線Lp。經(jīng)由通信線LI和L2進(jìn)行控制箱ICNT與蓄電模塊MODl至MODn之間的雙向通信。例如，使用CAN作為通信協(xié)議。近來(lái)，CAN被用于車載LAN。蓄電模塊中的各通信單元COMl至COMn對(duì)應(yīng)于圖5的通信單元17。因此，與圖5的結(jié)構(gòu)相對(duì)比，圖6的模塊控制器CNTl至CNTn被配置為不包括通信單元17。然而，也可配置通信單元COMl至COMn和通信單元17兩者，并將該兩者配置為分別具有不同功能。經(jīng)由電源線Lp提供諸如+5V的電源電壓作為用于各蓄電模塊中的低電壓電力單元的電力。隔離器ISCl至ISCn用于將通信單元COMl至COMn與模塊控制器CNTl至CNTn相互隔離。換句話說(shuō)，將用于通信單元COMl至COMn的電源的基準(zhǔn)電位與用于模塊控制器CNTl至CNTn的電源的基準(zhǔn)電位分離，并使它們獨(dú)立。另外，隔離器ISCl至ISCn用于向模塊控制器CNTl至CNTn提供電源電壓，并在隔離狀態(tài)時(shí)用作雙向通信傳輸媒介。作為一個(gè)實(shí)例，假設(shè)用于控制箱ICNT和通信單元COMl至COMn的電源電壓為OV至+5V。假設(shè)用于蓄電模塊MODl的模塊控制器CNTl的電源電壓為OV至+5V,用于蓄電模塊M0D2的模塊控制器CNT2的電源電壓為+50V至+55V，以及用于蓄電模塊MODn的模塊控制器CNTn的電源電壓為(+50 Xn) V至(+50Xn)+5V。隔離器可使用CAN標(biāo)準(zhǔn)作為經(jīng)由隔離器ISCl至ISCn進(jìn)行的雙向通信的協(xié)議?？墒褂秒姶鸥袘?yīng)、磁共振或電磁輻射技術(shù)作為經(jīng)由隔離器ISCl至ISCn進(jìn)行的電力傳輸?shù)募夹g(shù)。在本公開中，使用了非接觸式智能卡技術(shù)。采用非接觸式智能卡技術(shù)，使讀取器/寫入器的天線線圈與卡的天線線圈磁耦合，以在讀取器/寫入器與卡之間進(jìn)行通信和電力傳輸。通信利用了對(duì)13. 56kHz頻率處的載波施加ASK(幅移鍵控)調(diào)制的技術(shù)，并以212kb/s或424kb/s的速度進(jìn)行。隔離器ISCl至ISCn被制成類似于上述非接觸式智能卡協(xié)議的規(guī)格。另外，隔離器ISCl至ISCn被配置為在形成在多層印刷電路板的不同層上的天線(線圈)之間進(jìn)行通信和電力傳輸。如圖7所示，構(gòu)成控制箱ICNT的微處理器單元(MPU)和用于非接觸式智能卡協(xié)議的讀取器/寫入器芯片22安裝在多層PCB 21上。此外，PCB天線23和24、用于非接觸式智能卡協(xié)議的卡芯片25和模塊控制器CNT安裝在多層PCB 21上。如圖8示意性所示，采用非接觸式智能卡協(xié)議，從讀取器/寫入器單元26的天線23向卡單元27形成例如具有從2Vop至13Vop的載波振幅和約10%的調(diào)制度的傳輸信號(hào)。該傳輸信號(hào)從天線23被傳送至卡單元27的天線24。在天線24處，接收到的信號(hào)是例如具有從2Vop至13Vop的載波振幅和約10%的調(diào)制度的高頻信號(hào)。在卡單元27處通過(guò)平滑接收到的信號(hào)來(lái)形成電力?？▎卧?7的功耗明顯很低。現(xiàn)將描述示例性PCB天線。如圖9A所示，可使用具有四層跡線層LYl至LY4的四層PCB作為多層PCB 21，在該P(yáng)CB 21上，天線被形成為導(dǎo)電圖案。可替代地，如圖9B所示，可使用具有兩層跡線層LYll和LY12的雙層PCB。如圖IOA所示，初級(jí)(讀取器/寫入器)天線23形成有線圈圖案31a、線性圖案31b和線性圖案31c。線圈圖案31a形成在四層PCB的第四跡線層LY4上，且圖案31a中心處的端部經(jīng)由焊盤和通孔連接至第三跡線層LY3上的焊盤32a。線性圖案31b形成在焊盤32a與焊盤32b之間。焊盤32b經(jīng)由通孔和第三跡線層LY3上的焊盤連接至線性圖案31c。圖案31a和31c的端部連接至連接器(未示出)。如圖IOB所示，次級(jí)(卡)天線24形成有線圈圖案41a、線性圖案41b、線性圖案41c和線性圖案41d。線圈圖案41a形成在四層PCB的第一跡線層LYl上，其一端連接至連接器(未顯示)。焊盤42a經(jīng)由通孔和第二跡線層LY2上的焊盤連接至線性圖案41b。圖案41b的一端經(jīng)由焊盤42b和通孔連接至第一跡線層LYl上的焊盤。線性圖案41c的一端連接至 第一跡線層LYl上的焊盤。線性圖案41c的另一端連接至連接器(未示出)。另外，線性圖案41d的一端連接至焊盤42c，該焊盤42c與線圈圖案41a連接。線性圖案41d的另一端連接至基準(zhǔn)電位點(diǎn)。在圖案相交的情況下，PCB天線通過(guò)不同跡線層圖案來(lái)實(shí)現(xiàn)。通孔和焊盤被用于連接不同跡線層。因此，在第四跡線層上制作附加焊盤32c和32d，如圖IOA所示，以及在第一跡線層上制作附加焊盤42d。還可被配置為使得使用跳線來(lái)取代在PCB的其他跡線層上形成上述圖案。換句話說(shuō)，可使用跳線來(lái)取代圖IOA的圖案31b以及圖IOB的圖案41b和41d。在該情況下，可使用雙層PCB，可省略通孔，以及可避免附加焊盤的制作。通過(guò)不形成通孔，使得進(jìn)一步增加PCB的電介質(zhì)強(qiáng)度變得可能。本公開中的隔離器利用PCB提供初級(jí)天線與次級(jí)天線之間的絕緣。因此，采用本公開中的隔離器，使得1000V以上的DC絕緣電壓變得可能。此外，這還具有在降低成本的同時(shí)能進(jìn)行雙向通信和電力傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì)。單元平衡在本公開中，控制了上述多個(gè)蓄電模塊MODl至MODn之間的電壓平衡(下文簡(jiǎn)稱為模塊平衡)。換句話說(shuō)，蓄電模塊的輸出電壓通過(guò)模塊平衡來(lái)平衡。由于每個(gè)蓄電模塊包括多個(gè)電池單元，模塊間的不均衡通常大于蓄電模塊內(nèi)的電池單元之間的電壓平衡(下文簡(jiǎn)稱為單元平衡)。因此，即使平衡了蓄電模塊內(nèi)的單元，平衡模塊也是值得的。在描述本公開之前，將描述典型的單元平衡。如圖IlA至圖IlC所示，將研究三個(gè)電池單元BT1、BT2和BT3之間的單元平衡。首先，假設(shè)所有電池單元均充滿電，如圖IlA所示。接下來(lái)，假設(shè)電池單元已放電，且已發(fā)生了放電量的不均衡，以及電池單元BTl的電壓已達(dá)到由虛線指示的低電壓閾值，如圖IlB所示。由于電池單元之間的不均衡，其他電池單元BT2和BT3尚未達(dá)到低電壓閾值。例如，自放電率的差異可能是電池單元之間放電量不均衡的原因。若在該狀態(tài)下開始充電，則在電池單元BTl的電壓達(dá)到低電壓閾值時(shí)具有剩余的最多電荷的電池單元BT2可能首先達(dá)到滿電荷。在這一點(diǎn)處，電池單元BTl可能尚未充到 滿電荷，如圖IlC所示。因此,可從滿電荷放電的量可能從放電量Cl減小至放電量C2。為解決該問(wèn)題，如圖12A和圖12B所示，通過(guò)從在電池單元BTl達(dá)到低電壓閾值時(shí)具有剩余的最多電荷(最聞電位)的電池單兀BT2向具有最少電荷(最低電位)的電池單兀BTl轉(zhuǎn)移電力來(lái)使剩余電荷幾乎相等。通過(guò)隨后向電池單元BT1、BT2和BT3充電，三個(gè)電池單元可充電至幾乎滿電荷電壓。實(shí)踐中，該過(guò)程被重復(fù)了多次。這種控制被稱為主動(dòng)底部單元平衡。采用底部單元平衡，能防止可放電量的減少。被動(dòng)底部單元平衡是指在給定的圖12A所示狀態(tài)下電池單元BT2和BT3放電以匹配具有最低電位的電池單元BTl的電位的一種技術(shù)。與被動(dòng)技術(shù)相比，主動(dòng)技術(shù)可更有效地利用電荷，并因此優(yōu)選?，F(xiàn)將參照?qǐng)D13A至圖13C和圖14A至圖14C來(lái)描述主動(dòng)平衡。首先，假設(shè)所有電池單元均已充滿電，如圖13A所示。接下來(lái)，假設(shè)電池單元放電，如圖13B所示。若隨后開始充電，則電池單元BT2的電壓首先達(dá)到高電壓閾值，如圖13C所示。在這一點(diǎn)處，電池單元BTl和BT3的電壓尚未達(dá)到高電壓閾值。因此，相對(duì)于充電量Cll (圖13A),充電量減小至如C12所示。為解決該問(wèn)題，如圖14A和圖14B所示，通過(guò)從在電池單元BT2達(dá)到高電壓閾值時(shí)具有最多電荷(最高電位)的電池單元BT2向具有最少電荷(最低電位)的電池單元BTl轉(zhuǎn)移電力來(lái)使剩余電荷幾乎相等。通過(guò)隨后向電池單元BTl、BT2和BT3充電，三個(gè)電池單元可充電至幾乎滿電荷電壓。實(shí)踐中，該過(guò)程被重復(fù)了多次。這種控制被稱為主動(dòng)頂部單元平衡。采用頂部單元平衡，能防止可充電量的減少。被動(dòng)頂部單元平衡是指在給定的圖14A所示狀態(tài)下電池單元BT2和BT3放電以匹配具有最低電位的電池單元BTl的電位的一種技術(shù)。與被動(dòng)技術(shù)相比，主動(dòng)技術(shù)可更有效地利用電荷，并因此優(yōu)選?，F(xiàn)有技術(shù)的單元平衡電路現(xiàn)將參照?qǐng)D15A至圖15B和圖16A至圖16D來(lái)描述使用回掃變壓器的現(xiàn)有技術(shù)的示例性主動(dòng)底部單元平衡電路。各電池單元的正極和負(fù)極分別連接至初級(jí)線圈Wl至W6的兩端。串聯(lián)連接的六個(gè)電池單元BTl至BT6的正極和負(fù)極連接至次級(jí)線圈WO的兩端。另夕卜，配置了共用磁芯M。此外，次級(jí)線圈WO與次級(jí)開關(guān)SO串聯(lián)連接，以及初級(jí)線圈Wl至W6分別與初級(jí)開關(guān)SI至S6串聯(lián)連接。開關(guān)SO至S6例如采用MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖16A至圖16D是用于圖15A和圖15B所示的主動(dòng)底部單元平衡電路的操作的時(shí)序圖。作為一個(gè)實(shí)例，電池單元BTl至BT6的各自電壓由監(jiān)測(cè)器(未示出)來(lái)檢測(cè)，且電池單元BT2的電壓最低。在該情況下，從其他電池單元向電池單元BT2轉(zhuǎn)移電力。首先，開啟開關(guān)S0，如圖15A和圖16A所示，且如圖16C所示的電流Il在線圈WO中流通，從而使磁芯M磁化。接下來(lái)，開啟與線圈W2串聯(lián)連接的初級(jí)開關(guān)S2，如圖15B和圖16B所示，另外，同時(shí)關(guān)閉次級(jí)開關(guān)S0，如圖16A所示。磁芯M中的電磁能釋放，且電流12流過(guò)初級(jí)線圈W2，如圖16D所示。該電流12流至電池單元BT2內(nèi)，向電池單元BT2充電。
隨后，關(guān)閉初級(jí)開關(guān)S2，如圖16B所示。另外，隨后保持給定時(shí)間量的暫停。重復(fù)操作，用上述次級(jí)開關(guān)SO的開啟時(shí)段、初級(jí)開關(guān)S2的開啟時(shí)段和暫停時(shí)段構(gòu)成周期時(shí)段?，F(xiàn)將參照?qǐng)D17A至圖17B和圖18A至圖18D來(lái)描述現(xiàn)有技術(shù)的示例性主動(dòng)頂部單元平衡電路。每個(gè)電池單元的正極和負(fù)極分別連接至初級(jí)線圈Wl至W6的兩端。串聯(lián)連接的六個(gè)電池單元BTl至BT6的正極和負(fù)極連接至次級(jí)線圈WO的兩端。另外，配置了共用磁芯M。此外，次級(jí)線圈WO與次級(jí)開關(guān)SO串聯(lián)連接，以及初級(jí)線圈Wl至W6分別與初級(jí)開關(guān)SI至S6串聯(lián)連接。開關(guān)SO至S6例如采用MOSFET實(shí)現(xiàn)。圖18A至圖18D是用于圖17A和圖17B所示的主動(dòng)頂部單元平衡電路的操作的時(shí)序圖。作為一個(gè)實(shí)例，電池單元BTl至BT6的各自電壓由監(jiān)測(cè)器(未示出)來(lái)檢測(cè)，且電池單元BT5的電壓最高。在該情況下，從其他電池單元向電池單元BT5轉(zhuǎn)移電力。首先，開啟開關(guān)S5，如圖17A和圖18B所示，且如圖18D所示，電流Il流過(guò)線圈W5，使磁芯M磁化。接下來(lái)，開啟次級(jí)開關(guān)S0，如圖17B和圖18A所示，另外，同時(shí)關(guān)閉初級(jí)開關(guān)S5，如圖18B所示。由于磁芯M中的電磁能，電流12流過(guò)次級(jí)線圈W0,如圖18C所示。該電流12流至串聯(lián)連接的電池單元BTl至BT6內(nèi)，并在電池單元之間分配電力。之后，關(guān)閉次級(jí)開關(guān)S0，如圖18A所示。另外，隨后保持給定時(shí)間量的暫停。重復(fù)操作，用上述初級(jí)開關(guān)S5的開啟時(shí)段、次級(jí)開關(guān)SO的開啟時(shí)段和暫停時(shí)段構(gòu)成周期時(shí)段。模塊平衡電路上述所討論的現(xiàn)有技術(shù)的平衡電路涉及電池單元，且當(dāng)應(yīng)用于參照?qǐng)DI至圖6所述的模塊間平衡時(shí)，會(huì)發(fā)生問(wèn)題。這里的模塊平衡是指包括各蓄電模塊內(nèi)的多個(gè)電池單元或電池塊的電池單元的電壓平衡。通常，模塊間的不平衡相對(duì)模塊內(nèi)的不平衡占據(jù)更大值。盡管作為平衡每個(gè)蓄電模塊的結(jié)果，可以解決模塊間的不平衡，但該過(guò)程占用較多時(shí)間。然而，也可結(jié)合使用上述所討論的現(xiàn)有技術(shù)的模塊平衡和單元平衡。作為一個(gè)實(shí)例，在該情況下，首先進(jìn)行模塊間平衡，并隨后進(jìn)行模塊內(nèi)平衡。圖19示出了已將現(xiàn)有技術(shù)的單元平衡電路按原樣應(yīng)用于主動(dòng)模塊平衡電路的結(jié)構(gòu)。例如,在14個(gè)模塊之間進(jìn)行平衡。電池塊組BBl至BB14串聯(lián)連接。每個(gè)電池塊組均配置有并聯(lián)連接的八個(gè)電池單元和各自(電池塊)串聯(lián)連接的八個(gè)電池單元的16個(gè)并聯(lián)連接(被稱為8P16S結(jié)構(gòu))。單個(gè)電池塊組產(chǎn)生3. 2VX 16=51. 2V的電壓。因此，串聯(lián)連接的14個(gè)電池塊組BBl至BB14產(chǎn)生51. 2VX 14=716. 8V的電壓。串聯(lián)連接的14個(gè)電池塊組的正極和負(fù)極連接至次級(jí)線圈WO的兩端。另外，配置了共用磁芯M。次級(jí)開關(guān)SO與次級(jí)線圈WO串聯(lián)連接，以及初級(jí)開關(guān)SI至S14分別與初級(jí)線圈Wl至W14串聯(lián)連接。開關(guān)SO至S14例如采用MOSFET實(shí)現(xiàn)。采用圖19結(jié)構(gòu)的主動(dòng)底部單元平衡操作包括開啟開關(guān)S0，從而由于流過(guò)次級(jí)線圈W的電流而使磁芯M磁化。接下來(lái)，為具有最低電壓的蓄電模塊開啟初級(jí)開關(guān)，且相應(yīng)蓄電模塊的電池塊組通過(guò)給予其初級(jí)線圈的電磁能來(lái)充電。作為一個(gè)實(shí)例，在電池塊組BB2的電壓為32. OV以及其他電池塊組的電壓為32. 6V的情況下，次級(jí)開關(guān)SO已開啟了給定時(shí)間量之后，關(guān)閉開關(guān)S0，同時(shí)開啟電池塊組BB2的初級(jí)開關(guān)S2。電池塊組BB2通過(guò)流過(guò)初級(jí)線圈W2的電流來(lái)充電。采用圖19結(jié)構(gòu)的主動(dòng)頂部單元平衡操作包括開啟連接至具有最高電壓的電池塊組的初級(jí)線圈的開關(guān)。接下來(lái)，在開關(guān)SO開啟的同時(shí)，關(guān)閉該開關(guān)。電流流過(guò)次級(jí)線圈W0，并向電池塊組BBl至BB14充電。作為一個(gè)實(shí)例，在電池塊組BB2的電壓為56. 5V以及其他電池塊組的電壓為55. 9V的情況下，初級(jí)開關(guān)S2已開啟了給定時(shí)間量之后，關(guān)閉開關(guān)S2，同時(shí)開啟次級(jí)開關(guān)S0。電池塊組BBl至BB14通過(guò)流過(guò)次級(jí)線圈WO的電流來(lái)充電。由于變壓器的磁芯M在圖19的結(jié)構(gòu)中共用，所以難以將其配置為使得多個(gè)蓄電模 塊(諸如14個(gè))儲(chǔ)存在單獨(dú)的殼體內(nèi)。在該情況下，變壓器設(shè)備被配置為使得包括磁芯、線圈和開關(guān)的變壓器單元儲(chǔ)存在與這14個(gè)蓄電模塊獨(dú)立的殼體內(nèi)，且這14個(gè)蓄電模塊連接成以大致變壓器設(shè)備為中心的星形圖案。這一星形圖案結(jié)構(gòu)的問(wèn)題在于若有多個(gè)蓄電模塊，則星形圖案布線會(huì)變得復(fù)雜。采用現(xiàn)有技術(shù)的模塊平衡電路的問(wèn)題在圖19的結(jié)構(gòu)中，716. 8V的電壓由串聯(lián)連接的14個(gè)電池塊組施加至次級(jí)線圈WO和開關(guān)SO的串聯(lián)電路。當(dāng)實(shí)際中使用時(shí)，優(yōu)選采用約所施加電壓的三倍的耐受電壓。因此，對(duì)于構(gòu)成開關(guān)SO的FET或其他半導(dǎo)體開關(guān)元件，該耐受電壓變?yōu)?000V。包括具有該耐受電壓的半導(dǎo)體開關(guān)元件的圖19的結(jié)構(gòu)難以實(shí)現(xiàn)。如圖20所示，磁芯M可被分成14個(gè)磁芯Ml至M14，以及次級(jí)線圈WO可被分成14個(gè)次級(jí)線圈WOl至W014。這樣做時(shí)，14個(gè)蓄電模塊可被分離開并儲(chǔ)存在殼體內(nèi)。在圖20的結(jié)構(gòu)中，716. 8V的電壓分別被施加至初級(jí)開關(guān)SOl至S014。然而，采用圖20的結(jié)構(gòu)，可以單獨(dú)構(gòu)造回掃變壓器，并分別將初級(jí)和次級(jí)開關(guān)連接至線圈來(lái)獨(dú)立控制切換操作。因此，如下文所討論，使得控制從多個(gè)電池塊組并行獲取電力以及向多個(gè)電池塊組并行提供電力變得可能。另外，可通過(guò)控制切換操作期間開啟時(shí)段的長(zhǎng)度來(lái)控制電力量。根據(jù)本公開的模塊平衡電路如圖21所示，在本公開中，回掃變壓器Tl包括初級(jí)線圈Wl、次級(jí)線圈WOl和磁芯Ml。開關(guān)SI與初級(jí)線圈Wl串聯(lián)連接，以及開關(guān)SOl與次級(jí)線圈WOl串聯(lián)連接。類似地，回掃變壓器T2至T14包括初級(jí)線圈W2至W14、次級(jí)線圈W02至W014和磁芯M2至M14。開關(guān)S2至S14與初級(jí)線圈W2至W14串聯(lián)連接。開關(guān)S02至S014與次級(jí)線圈W02至W014串聯(lián)連接。回掃變壓器Tl中初級(jí)線圈Wl和開關(guān)SI的串聯(lián)電路連接至蓄電模塊中電池塊組BBl的正極端和負(fù)極端。其他的初級(jí)線圈W2至W14和開關(guān)S2至S14的各串聯(lián)電路連接至蓄電模塊中電池塊組BB2至BB14的正極端和負(fù)極端。配置了蓄電元件51，由蓄電元件51產(chǎn)生共用電源電壓CV。采用的共用電源電壓CV是小于串聯(lián)連接的電池塊組的總電壓716. 8V的電壓，并優(yōu)選將其設(shè)定為次級(jí)開關(guān)的耐受電壓的約1/3以下的電壓。例如，共用電源電壓CV可被設(shè)定為約等于電池塊組的單位電壓(51. 2V)的值。通過(guò)控制總放電電流和總充電電流，共用電源電壓CV被控制在預(yù)期電壓處，不會(huì)過(guò)壓或欠壓。蓄電元件51是電池、電容器等。由于蓄電元件51，采用一條共用電源線CL+作為共用電源電壓CV，而采用另一共用電源線CL-作為0V。采用另一共用電源線CL-作為不與用于串聯(lián)連接的多個(gè)蓄電模塊的電池塊組的電源(V-)連接的單獨(dú)電源。然而，共用電源線CL-可連接至電源V-。分離開的次級(jí)線圈WOl至W014的每一個(gè)的一端連接至共用電源線CL+，而分離開的次級(jí)線圈WOl至W014的每一個(gè)的另一端經(jīng)由開關(guān)SOl至S014連接至共用電源線CL-。開關(guān)SI至S14以及開關(guān)SOl至S014例如采用MOSFET實(shí)現(xiàn)。如圖22所示，例如，回掃變壓器Tl的開關(guān)SOl包括具有連接在其漏極與源極之間的二極管DOl的MOSFET Q01,而開關(guān)SI包括具有連接在其漏極與源極之間的二極管Dl的MOSFET Q1。開啟和關(guān)閉通過(guò)來(lái) 自控制箱ICNT的控制器的控制信號(hào)來(lái)控制?？刂葡銲CNT從各蓄電模塊中的模塊控制器CNT接收有關(guān)電壓監(jiān)測(cè)結(jié)果的信息，并生成控制信號(hào)(脈沖信號(hào))。然而，也可使用除MOSFET之外的其他半導(dǎo)體開關(guān)元件，諸如IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)。然而，采用開關(guān)(包括MOSFET和連接在其漏極與源極之間的二極管)，即使沒(méi)有控制信號(hào)，響應(yīng)在源極至漏極方向上流動(dòng)的電流，電流也會(huì)自動(dòng)流過(guò)二極管(自動(dòng)開啟)。共用電源電壓CV被施加至次級(jí)線圈WOl至WO14和開關(guān)SOI至SO14的串聯(lián)電路。例如，通過(guò)將共用電源電壓CV設(shè)置為與施加至初級(jí)線圈和開關(guān)的電壓(51. 2V)類似的電壓，可采用約154V的次級(jí)開關(guān)SOl至S014的耐受電壓。這一耐受電壓對(duì)于構(gòu)成次級(jí)開關(guān)SOl至S014的半導(dǎo)體開關(guān)而言并不是特別高的值，從而使構(gòu)成模塊平衡電路更加容易。在回掃變壓器Tl至T14中的每一個(gè)內(nèi)，初級(jí)線圈相對(duì)于次級(jí)線圈的匝數(shù)比不限于一，但是所采用的相位在初級(jí)與次級(jí)之間被倒置。此外，回掃變壓器Tl至T14能雙向傳輸電力。因此，“初級(jí)”和“次級(jí)”的標(biāo)記是為了方便的目的，且可以將電力從初級(jí)傳輸至次級(jí)，以及從次級(jí)傳輸至初級(jí)。以回掃變壓器Tl為例，若從開關(guān)SI和SOl關(guān)閉的狀態(tài)開啟開關(guān)SI，則電流流過(guò)線圈W1，使磁芯Ml磁化。在開關(guān)SI開啟期間，隨時(shí)間增加的電流流過(guò)線圈W1。接下來(lái)，若關(guān)閉開關(guān)SI并開啟開關(guān)S01，則電流經(jīng)由開關(guān)SOl流入線圈WOl中，因?yàn)榇判疽驯淮呕Ｔ撾娏魇请S時(shí)間減小的電流。其他回掃變壓器的操作類似。回掃變壓器用作耦合電感器。采用圖21的結(jié)構(gòu)的主動(dòng)底部單元平衡操作包括控制初級(jí)開關(guān)來(lái)從具有最高電壓的電池塊組向蓄電元件51轉(zhuǎn)移電力，且此外，控制次級(jí)開關(guān)來(lái)向具有最低電壓的蓄電模塊的電池塊組轉(zhuǎn)移電力。以此方式，根據(jù)本公開的模塊平衡電路在兩個(gè)階段經(jīng)由雙向回掃變壓器轉(zhuǎn)移電力。作為一個(gè)實(shí)例，將對(duì)電池塊組BB3的電壓為最高(32. 6V)而電池塊組BB2的電壓為最低(32. 0V)的情況來(lái)描述操作。首先，開啟開關(guān)S3，且電流流入采用電池塊組BB3充當(dāng)電源的回掃變壓器T3的初級(jí)線圈W3中。接下來(lái)，關(guān)閉開關(guān)S3并開啟開關(guān)S03。由于電磁能，電流流過(guò)次級(jí)線圈W03，從而向蓄電元件51充電。接下來(lái)，關(guān)閉開關(guān)S03，同時(shí)開啟開關(guān)S02。由于蓄電元件51，電流流過(guò)回掃變壓器T2的次級(jí)線圈W02。接下來(lái)，關(guān)閉開關(guān)S02，同時(shí)開啟開關(guān)S2。通過(guò)流過(guò)初級(jí)線圈W2的電流向電池塊組BB2充電。這樣做，實(shí)現(xiàn)了主動(dòng)底部單元平衡操作。采用圖21的結(jié)構(gòu)的主動(dòng)頂部單元平衡操作包括控制初級(jí)開關(guān)來(lái)從具有最高電壓的電池塊組向蓄電元件51轉(zhuǎn)移電力，且此外，控制次級(jí)開關(guān)來(lái)向具有最低電壓的蓄電模塊的電池塊組轉(zhuǎn)移電力。以此方式，根據(jù)本公開的模塊平衡電路在兩個(gè)階段經(jīng)由雙向回掃變壓器轉(zhuǎn)移電力。作為一個(gè)實(shí)例，將對(duì)電池塊組BB3的電壓為最高(56. 5V)而電池塊組BB2的電壓為 最低(55.9V)的情況來(lái)描述操作。首先，開啟回掃變壓器T3的開關(guān)S3，且電流流入采用電池塊組BB3充當(dāng)電源的初級(jí)線圈W3。接下來(lái)，關(guān)閉開關(guān)S3并開啟開關(guān)S03。由于電磁能，電流流過(guò)次級(jí)線圈W03，并向蓄電元件51充電。接下來(lái)，關(guān)閉開關(guān)S03，同時(shí)開啟回掃變壓器T2的開關(guān)S02。由于蓄電元件51，電流流過(guò)次級(jí)線圈W02。接下來(lái)，關(guān)閉開關(guān)S02，同時(shí)開啟開關(guān)S2。通過(guò)流過(guò)初級(jí)線圈W2的電流向電池塊組BB2充電。這樣做，實(shí)現(xiàn)了主動(dòng)頂部單元平衡操作。現(xiàn)將參照?qǐng)D23和圖24A至圖24H來(lái)更詳細(xì)地描述主動(dòng)頂部單元平衡操作。如圖23所示，流過(guò)回掃變壓器T3的線圈W3的電流標(biāo)記為il，而流過(guò)線圈W03的電流標(biāo)記為i2。電流il和i2位相相反。流過(guò)回掃變壓器T2的線圈W02的電流標(biāo)記為i3，而流過(guò)線圈W2的電流標(biāo)記為i4。電流i3和i4位相相反。此外，假設(shè)當(dāng)操作開始時(shí)蓄電元件51充滿電。如圖24的時(shí)序圖所示，經(jīng)由回掃變壓器T3的電力傳輸和經(jīng)由回掃變壓器T2的電力傳輸并行進(jìn)行。首先，開啟開關(guān)S3和S02相同時(shí)段，如圖24A和圖24C所示。開啟開關(guān)S3使逐漸增加的電流il流過(guò)線圈W3，如圖24E所示。開啟開關(guān)S02使逐漸增加的電流i3流過(guò)線圈W02，如圖24G所示。電流i3在放電方向上流向蓄電元件51。接下來(lái)，關(guān)閉開關(guān)S3和S02，且開啟開關(guān)S03和S2相同時(shí)段，如圖24B和圖24D所示。開啟開關(guān)S03使逐漸減小的電流i2流過(guò)線圈W03，如圖24F所示。電流i2在充電方向上流向蓄電元件51。由于電流i2對(duì)蓄電元件51的充電，電力從電池塊組BB3向蓄電元件51轉(zhuǎn)移。開啟開關(guān)S2使逐漸減小的電流i4流過(guò)線圈W2，如圖24H所示。電流i4在充電方向上流向電池塊組BB2。由于電流i4的充電，蓄電元件51中的電力被轉(zhuǎn)移至電池塊組BB2。注意，在實(shí)際電力傳輸中，其被配置為使得每次少量通過(guò)多次切換操作來(lái)轉(zhuǎn)移電力，而不是通過(guò)單次切換操作。此外，可通過(guò)對(duì)用于開關(guān)的脈沖信號(hào)施加脈沖寬度調(diào)制以控制開關(guān)的開啟時(shí)段，將待轉(zhuǎn)移的電力量設(shè)定為預(yù)期量。同時(shí)，盡管圖24A和圖24C以同步形式示出了開關(guān)S3和S02，但實(shí)際中，通過(guò)允許共用電源電壓CV的給定范圍，異步關(guān)系也可接受。根據(jù)本公開的模塊平衡電路的變形在根據(jù)本公開的上述模塊平衡電路中，其被配置為使得經(jīng)由單個(gè)回掃變壓器獲取的電力通過(guò)單個(gè)回掃變壓器來(lái)轉(zhuǎn)移。然而，電力也可以經(jīng)由多個(gè)回掃變壓器獲取。例如，其可被配置為使得從具有最大電壓的蓄電模塊和具有第二最大電壓的蓄電模塊兩者來(lái)獲取電力。此外，其還可被配置為使得所獲取的電力經(jīng)由多個(gè)回掃變壓器來(lái)轉(zhuǎn)移。例如，其可被配置為使得向具有最低電壓的蓄電模塊和具有第二最小電壓的蓄電模塊兩者提供電力。例如，采用上述所討論的圖21的結(jié)構(gòu)，可經(jīng)由回掃變壓器T14以小電流獲取電力，而同時(shí)經(jīng)由回掃變壓器T3以大電流獲取電力。另外，其可被配置為使得分別經(jīng)由回掃變壓器Tl和T2以中等電流提供電力，并同時(shí)獲取電力。
如圖25所示，在蓄電模塊的回掃變壓器Tl至T14中的每一個(gè)內(nèi)的次級(jí)側(cè)，電容器Cl至C14被插入共用電源線CL+與共用電源線CL-之間。通過(guò)采用電容器Cl至C14來(lái)減少高頻成分，共用電源線CL+和CL-上產(chǎn)生的電壓可輸出為DC (直流)電力。其還可被配置為使得提供該DC電力作為用于控制箱ICNT的電源。此外，如圖26所示，其可被配置為使得為所有蓄電模塊提供共用回掃變壓器Tx?；貟咦儔浩鱐x包括初級(jí)線圈Wy、次級(jí)線圈Wx和磁芯Tx。線圈Wx與開關(guān)Sx串聯(lián)連接。線圈Wy與開關(guān)Sy串聯(lián)連接?；貟咦儔浩鱐x中的次級(jí)線圈Wx的一端連接至端52,而另一端經(jīng)由開關(guān)Sx連接至OV線。端52連接至共用電源電壓CV端。初級(jí)線圈Wy的一端連接至多個(gè)蓄電模塊(諸如14個(gè))中的串聯(lián)連接的電池塊組BBl至BB14的正極(V+)。初級(jí)線圈Wy的另一端連接至串聯(lián)連接的電池塊組BBl至BB14的負(fù)極(V-)?；貟咦儔浩鱐l至T14和蓄電元件51連接至類似于圖21的結(jié)構(gòu)的電池塊組BBl至BB14，并進(jìn)行類似于上述所討論的模塊平衡。
根據(jù)圖26的結(jié)構(gòu)，可經(jīng)由回掃變壓器Tx —次性向所有蓄電模塊的電池塊組提供電力，從而能使模塊平衡操作的變化增加。此外，在本公開中，可以使用基于電磁耦合技術(shù)(諸如正激轉(zhuǎn)換器或RCC(振鈴扼流轉(zhuǎn)換器)技術(shù))而不是回掃轉(zhuǎn)換器技術(shù)的電力傳輸設(shè)備。圖27示出了本公開的一種應(yīng)用，其中，蓄電模塊MODl至M0D14 (圖21所示結(jié)構(gòu))連接至包括蓄電模塊M0D101至M0D104的另一蓄電系統(tǒng)。若共用電源電壓CV在兩個(gè)蓄電系統(tǒng)之間具有等價(jià)關(guān)系，則可以將共用電源線CL+和CL-連接至另一蓄電系統(tǒng)。換句話說(shuō)，易于增加所連接的蓄電模塊的數(shù)量。圖28示出了包括蓄電模塊(例如蓄電模塊MODl和M0D2)的蓄電系統(tǒng)的示例性總體結(jié)構(gòu)。從脈沖發(fā)生器53向上述所討論的模塊平衡電路中的回掃變壓器Tl和T2的初級(jí)開關(guān)(MOSFET) SI和S2提供電力。脈沖發(fā)生器53響應(yīng)來(lái)自模塊控制器CNTl和CNT2的控制信號(hào)，生成控制脈沖。例如，脈沖發(fā)生器53可輸出PWM控制脈沖。從通信單元COMl和COM2中的MCU (微控制器單元)向回掃變壓器Tl和T2的次級(jí)開關(guān)(MOSFET) SOl和S02提供控制脈沖。控制箱ICNT根據(jù)每個(gè)模塊的電壓信息來(lái)確定模塊平衡順序。任何模塊平衡充電或放電均分別被轉(zhuǎn)送至各模塊的通信單元COMl和COM2中的MCU。MCU分別向回掃變壓器的次級(jí)側(cè)直接提供控制信號(hào)，或者通過(guò)經(jīng)由隔離器ISC的隔離通信向回掃變壓器的初級(jí)側(cè)發(fā)送控制信號(hào)。由于控制信號(hào)電平的差異，從用于初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)的單獨(dú)電路塊提供控制信號(hào)。同時(shí)，與上述所討論的操作并行，控制箱ICNT測(cè)量提供共用電源電壓CV的電源線CL+和CL-之間的電壓，并施加總的模塊平衡控制，使得共用電源電壓CV變?yōu)轭A(yù)期電壓。根據(jù)本公開的蓄電設(shè)備的優(yōu)勢(shì)在本公開的模塊平衡電路中，每個(gè)模塊內(nèi)的回掃變壓器單獨(dú)構(gòu)造，因此與共用一個(gè)磁芯的結(jié)構(gòu)不同，能使布線簡(jiǎn)化而不需要星形圖案的布線。在本公開的模塊平衡電路中，每個(gè)蓄電模塊中的電池塊組的兩端電壓被施加至回掃變壓器的初級(jí)線圈和開關(guān)，而共用電源電壓CV被施加至次級(jí)線圈和開關(guān)。例如采用共用電源電壓CV作為與每個(gè)蓄電模塊中的電池塊組的兩端電壓相等的值。因此，有未將串聯(lián)連接的所有蓄電模塊的電壓施加至線圈和開關(guān)以及具有低耐受電壓的元件可被用于線圈和開關(guān)的優(yōu)勢(shì)。在本公開中，回掃變壓器的初級(jí)開關(guān)SI至S14以及次級(jí)開關(guān)SOl至S014可受獨(dú)立控制脈沖信號(hào)控制。因此，使得經(jīng)由預(yù)期的多個(gè)回掃變壓器來(lái)傳輸電力變得可能。此外，通過(guò)在切換操作期間設(shè)定開啟時(shí)段的長(zhǎng)度，可單獨(dú)控制經(jīng)由回掃變壓器轉(zhuǎn)移的電力量。換句話說(shuō)，可通過(guò)根據(jù)待轉(zhuǎn)移的電力量延長(zhǎng)開關(guān)開啟的時(shí)段來(lái)改變待轉(zhuǎn)移的電力量。另外，由于大電流在多個(gè)蓄電模塊的輸出端V+和V-之間流動(dòng)，所以可能易于產(chǎn)生相對(duì)很大的噪聲量。然而，由于共用電源電壓CV與輸出端V+和V-隔離，所以可減小由于負(fù)載電流的波動(dòng)而引起的噪聲的影響。具有很小噪聲影響的共用電源電壓CV可被用作用于控制箱ICNT的電源。例如， 可采用共用電源電壓CV的值作為與控制器的電源電壓相等的值(諸如+5V或+12V)。當(dāng)使用共用電源電壓CV作為用于控制箱ICNT的電源時(shí)，可使用于控制箱ICNT的電源適應(yīng)蓄電模塊中的電壓波動(dòng)。根據(jù)本公開的蓄電系統(tǒng)的第二實(shí)例在上述所討論的蓄電系統(tǒng)的第一實(shí)例中，隔離器ISCl至ISCn被置于通信單元COMl至COMn與模塊控制器CNTl至CNTn之間，如圖6所示。然而，蓄電系統(tǒng)的第二實(shí)例被配置為使得隔離器ISCl至ISCn被置于通信單元COMl至COMn與控制箱ICNT之間，如圖29所示。隔離器ISCl至ISCn和控制箱ICNT由通信線LI和L2以及電源線Lp連接。使用諸如SPI或CAN的接口作為通信接口。盡管圖29中隔離器ISCl至ISCn被置于蓄電模塊MODl至MODn內(nèi)部，但其也可被置于模塊外部。與上述所討論的第一實(shí)例類似，隔離器ISCl至ISCn用于將通信單元COMl至COMn與控制箱ICNT互相隔離，向通信單元COMl至COMn提供電源電壓，以及用作用于雙向通信的傳輸介質(zhì)。例如，CAN標(biāo)準(zhǔn)可被用作用于經(jīng)由隔離器ISCl至ISCn進(jìn)行的雙向通信的協(xié)議?？墒褂秒姶鸥袘?yīng)、磁共振或電磁輻射技術(shù)作為用于經(jīng)由隔離器ISCl至ISCn進(jìn)行的電力傳輸?shù)募夹g(shù)。除了如上述所討論的第一實(shí)例中使用非接觸式智能卡技術(shù)的隔離器結(jié)構(gòu)之外，也可使用光電稱合器結(jié)構(gòu)，其中，來(lái)自光電二極管61的光的變化被光電晶體管62轉(zhuǎn)換成電壓的變化，如圖30A所示。光電耦合器被用于數(shù)據(jù)傳輸。另外，可使用基于短程無(wú)線技術(shù)進(jìn)行無(wú)線通信的裝置，該裝置包括發(fā)射裝置71和接收裝置72，如圖30B所示。具體地，可使用諸如藍(lán)牙(注冊(cè)商標(biāo))、USB、紫蜂(ZigBee)或NFC的技術(shù)。也可使用除短程無(wú)線技術(shù)之外的無(wú)線技術(shù)。藍(lán)牙(注冊(cè)商標(biāo))是一種具有100米的最大通信范圍且使用2. 4GHz頻帶的短程無(wú)線技術(shù)。UWB (超寬帶)能使用非常大的帶寬(3. IGHz至10. 6GHz)在超過(guò)約10米的距離上進(jìn)行高達(dá)最大480Mb/s的通信。紫蜂是一種由紫蜂聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)化的短程無(wú)線技術(shù)。紫蜂使用
2.4GHz,902至928MHz和868至870MHz頻帶且具有從9米至69米的最大通信范圍。NFC(近場(chǎng)通信)是一種13. 56MHz頻帶的短程無(wú)線技術(shù)。NFC根據(jù)多種標(biāo)準(zhǔn)來(lái)標(biāo)準(zhǔn)化非接觸式智能卡技術(shù)的無(wú)線接口部分，建立了非接觸式智能卡之間的交叉兼容性。NFC在兩個(gè)階段被標(biāo)準(zhǔn)化，且存在兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，A型和B型。此外，也可包括與多個(gè)通信協(xié)議兼容的配置。在本公開中，隔離器ISCl至ISCn除進(jìn)行數(shù)據(jù)通信之外還傳輸電力。為傳輸電力，使用了電力傳輸裝置73與電力接收裝置74之間例如利用磁共振的無(wú)線電力傳輸協(xié)議，如圖30C所示。從高頻電源經(jīng)由匹配電路向電力傳輸裝置73提供高頻信號(hào)。匹配電路和整流電路與電力接收裝置74連接。圖31示出了包括蓄電模塊(諸如蓄電模塊MODl和M0D2)的蓄電系統(tǒng)的第二實(shí)例的示例性總體結(jié)構(gòu)。電池塊組BBl和BB2分別連接至模塊平衡電路。從模塊控制器CNTl和CNT2向每個(gè)模塊平衡電路提供控制信號(hào)，以及從通信單元COMl和COM2中的MCU (微控制器單元)向每個(gè)模塊平衡電路提供控制信號(hào)。與圖28所示結(jié)構(gòu)類似地來(lái)控制模塊平衡電路。來(lái)自控制箱ICNT的電源線和通信線分別被示出為單線?？刂葡銲CNT與通信單元COMl和COM2之間的連接經(jīng)由隔離器ISCl和ISC2形成，且從控制箱ICNT經(jīng)由隔離器ISCl 和ISC2向通信單元COMl和COM2供電。根據(jù)本公開的蓄電系統(tǒng)的第二實(shí)例同樣表現(xiàn)出類似于上述所討論的第一實(shí)例的優(yōu)勢(shì)。盡管上述描述是用于本公開被應(yīng)用于模塊平衡電路的情況，但本公開也可被應(yīng)用于單元平衡。換句話說(shuō)，通過(guò)分別用上述所討論的圖21所示結(jié)構(gòu)中的電池單元來(lái)取代電池塊組BBl至BB14，可實(shí)現(xiàn)單元平衡電路。在將本公開應(yīng)用于單元平衡電路的情況下，仍能獲得類似于前述模塊平衡電路的優(yōu)勢(shì)。本公開可被應(yīng)用于單元平衡電路，如圖32的典型結(jié)構(gòu)所示。在圖32中，n個(gè)電池單元Bll至Bln串聯(lián)連接，且另外，有m組串聯(lián)連接的電池單元，且各組并聯(lián)連接。回掃變壓器Tll至Tln和Tml至Tmn的初級(jí)線圈與每個(gè)電池單元并聯(lián)連接，且初級(jí)開關(guān)Sll至Sln和Sml至Smn與初級(jí)線圈串聯(lián)連接。每個(gè)回掃變壓器的次級(jí)線圈的一端連接至共用電源電壓CV的電源線CL+,而次級(jí)線圈的另一端經(jīng)由各次級(jí)開關(guān)SOll至SOln和SOml至SOmn與共用電源電壓CV的電源線CL-串聯(lián)連接。此外，本公開可采用類似以下的結(jié)構(gòu)。在一種實(shí)施方式中，蓄電設(shè)備包括電池塊，該電池塊包括多個(gè)電池單元；以及隔離單元，其能進(jìn)行有關(guān)電池塊的電池信息的無(wú)線信息傳送。在該實(shí)施方式中，電池信息包括電壓值、電流值或溫度值中的一個(gè)。在該實(shí)施方式中，隔離單元包括第一卡單元和第二卡單元，它們針對(duì)非接觸式智能卡協(xié)議而配置以便于無(wú)線信息傳送，第一和第二卡單元被配置為彼此無(wú)線傳送電池信息。在一種實(shí)施方式中，隔離單元包括第一天線，其安裝在印刷電路板的第一跡線層上，并電連接至第一卡單元；以及第二天線，其安裝在印刷電路板的第二跡線層上，并電連接至第二卡單元，第二天線在方向上與第一天線對(duì)準(zhǔn)，以在第一和第二天線之間能進(jìn)行電池信息的無(wú)線信息傳送。在一種實(shí)施方式中，非接觸式智能卡協(xié)議包括具有約13. 56kHz的載波頻率且在212kb/s與424kb/s之間的速度的幅移鍵控(ASK)調(diào)制，載波具有2伏特至13伏特之間且?guī)в?0%的調(diào)制度的振幅。在一種實(shí)施方式中，隔離單元能經(jīng)由非接觸式智能卡技術(shù)，通過(guò)向IOkHz與20kHz之間的載波頻率施加幅移鍵控(ASK)調(diào)制來(lái)與電池塊進(jìn)行無(wú)線通信。在一種實(shí)施方式中，隔離單元包括控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(CAN)通信協(xié)議，以便于無(wú)線信息傳送。在一種實(shí)施方式中，無(wú)線信息傳送包括經(jīng)由電磁感應(yīng)、磁共振或電磁福射中的至少一種來(lái)傳送。在一種實(shí)施方式中，蓄電設(shè)備還包括控制器，其被配置為測(cè)量電池塊的電池信息。在一種實(shí)施方式中，隔離單兀能進(jìn)行無(wú)線電力傳輸，以向控制器供電。在一種實(shí)施方式中，隔離單元包括第一天線，其安裝在印刷電路板的第一跡線層上；以及第二天線，其安裝在印刷電路板的第二跡線層上，第二天線在方向上與第一天線對(duì)準(zhǔn)，以在第一和第二天線之間能進(jìn)行電池信息的無(wú)線信息傳送。在一種實(shí)施方式中，第一和第二天線形成為線性線圈圖案。在一種實(shí)施方式中，第一和第二天線通過(guò)印刷電路板磁性耦合。在一種實(shí)施方式中，第二天線與電阻器和電容器并聯(lián)連接，以對(duì)接收到的電池信息濾波。在一種實(shí)施方式中，第一跡線層與第二跡線層通過(guò)印刷電路板的至少一個(gè)絕緣層而分離。在另一實(shí)施方式中，蓄電系統(tǒng)包括第一蓄電模塊，其包括第一電池塊，該第一電池塊包括第一多個(gè)電池單元；以及第一隔離單元，其能進(jìn)行有關(guān)第一電池塊的電池信息的無(wú)線信息傳送；以及蓄電系統(tǒng)還包括第二蓄電模塊。在該另一實(shí)施方式中，蓄電系統(tǒng)還包括第二電池塊，其包括第二多個(gè)電池單元；以及第二隔離單元，其能進(jìn)行有關(guān)第二電池塊的電池 信息的無(wú)線信息傳送。在該另一實(shí)施方式中，第一蓄電模塊的電池信息與來(lái)自第二蓄電模塊的電池信息匯總在一起。在一種實(shí)施方式中，電池信息包括電壓值、電流值或溫度值中的一個(gè)。在一種實(shí)施方式中，第一和第二隔離單元中的每一個(gè)均包括第一^^單元和第二卡單元，它們針對(duì)非接觸式智能卡協(xié)議而被配置以便于無(wú)線信息傳送，第一和第二卡單元被配置為彼此無(wú)線傳送電池信息。在一種實(shí)施方式中，蓄電系統(tǒng)還包括管理單元，其被配置為將第一蓄電模塊的電池信息與來(lái)自第二蓄電模塊的電池信息匯總在一起。在一種實(shí)施方式中，蓄電系統(tǒng)還包括第一通信單元，其包括在第一蓄電模塊內(nèi)，且被配置為向管理單元傳送第一電池塊的電池信息；第一控制器，其包括在第一蓄電模塊內(nèi)，且被配置為測(cè)量第一電池塊的電池信息；第二通信單元，其包括在第二蓄電模塊內(nèi)，且被配置為向管理單元傳送第二電池塊的電池信息；以及第二控制器，其包括在第二蓄電模塊內(nèi)，且被配置為測(cè)量第二電池塊的電池信息。在一種實(shí)施方式中，隔離單元能在第一通信單元與第一控制器之間進(jìn)行無(wú)線電力傳輸，以向第一控制器供電，以及能在第二通信單元與第二控制器之間進(jìn)行無(wú)線電力傳輸，以向第二控制器供電。在一種實(shí)施方式中，第一和第二通信單元中的每一個(gè)均經(jīng)由用于雙向通信的第一引線和用于電源的第二引線與管理單元通信耦接。在一種實(shí)施方式中，第一和第二隔離單元中的每一個(gè)均包括第一天線，其安裝在印刷電路板的第一跡線層上；以及第二天線，其安裝在印刷電路板的第二跡線層上，第二天線在方向上與第一天線對(duì)準(zhǔn)，以在第一和第二天線之間能進(jìn)行無(wú)線信息傳送。在另一實(shí)施方式中，蓄電控制設(shè)備包括電池塊，其包括多個(gè)電池單元；控制器，其被配置為測(cè)量電池塊的電池信息；以及隔離單元，其能與控制器進(jìn)行無(wú)線通信，并向控制器無(wú)線傳輸電力。在該另一實(shí)施方式中，電池信息包括電壓值、電流值或溫度值中的一個(gè)。在該實(shí)施方式中，隔離單元包括第一^^單元和第二卡單元，它們針對(duì)非接觸式智能卡協(xié)議而被配置以便于無(wú)線信息傳送，第一和第二卡單元被配置為彼此無(wú)線傳送電池信息。同樣，在該實(shí)施方式中，隔離單元可包括第一天線，其安裝在印刷電路板的第一跡線層上，并電連接至第一卡單元；以及第二天線，其安裝在印刷電路板的第二跡線層上，并電連接至第二卡單元，第二天線在方向上與第一天線對(duì)準(zhǔn)，以在第一和第二天線之間能進(jìn)行無(wú)線信息傳送。在一種實(shí)施方式中，蓄電控制設(shè)備還包括第二電池塊，其包括多個(gè)電池單元，其中，控制器被另外配置為測(cè)量第二電池塊的電池信息。在一種實(shí)施方式中，蓄電控制設(shè)備還包括多路復(fù)用器，其與控制器通信耦接，該多路復(fù)用器被配置為在第一和第二電池塊之間切換，以便能使控制器單獨(dú)測(cè)量第一電池塊的電池信息與第二電池塊的電池信息；以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其與多路復(fù)用器和控制器通信耦接，該模數(shù)轉(zhuǎn)換器被配置為將與經(jīng)由多路復(fù)用器接收到的第一和第二電池塊的電池信息相關(guān)聯(lián)的模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成用于控制器的相應(yīng)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。在一種實(shí)施方式中，控制器被配置為主動(dòng)平衡第一和第二電池塊的電平。在一種實(shí)施方式中，控制器被配置為通過(guò)確定第一和第二電池塊的電荷電位之間的差異，并從具有較大電荷電位的電池塊向具有較低電荷電位的電池塊轉(zhuǎn)移電力，來(lái)主動(dòng)平衡第一和第二電池塊的電壓。在一種實(shí)施方式中，隔離單元被配置為向控制器無(wú)線供電，從而能使控制器獨(dú)立于電池塊中儲(chǔ)存的電力而工作。在又一實(shí)施方式中，一種用于向車輛供電的蓄電設(shè)備包括多個(gè)蓄電模塊，每個(gè)蓄 電模塊包括至少一個(gè)電池塊，其包括多個(gè)電池單元；控制器，其被配置為測(cè)量至少一個(gè)電池塊的電池信息；以及隔離單元，其能與控制器進(jìn)行無(wú)線通信，并向控制器無(wú)線傳輸電力。在該實(shí)施方式中，蓄電設(shè)備還包括電力負(fù)載，其包括車輛的電力驅(qū)動(dòng)力變換裝置或電動(dòng)機(jī)，電力負(fù)載從來(lái)自多個(gè)蓄電模塊的電力的集合接收電力。在一種實(shí)施方式中，電池信息包括電壓值、電流值或溫度值中的一個(gè)。在一種實(shí)施方式中，隔離單元中的每一個(gè)均包括第一^^單元和第二卡單元，它們針對(duì)非接觸式智能卡協(xié)議而被配置以便于無(wú)線信息傳送，第一和第二卡單元被配置為彼此無(wú)線傳送電池信息。在一種實(shí)施方式中，用于向車輛供電的蓄電設(shè)備還包括管理單元，其被配置為將來(lái)自多個(gè)蓄電模塊的電池信息和電力匯總在一起。在一種實(shí)施方式中，管理單兀被配置為主動(dòng)平衡多個(gè)蓄電模塊的電平，而電力驅(qū)動(dòng)力變換裝置或電動(dòng)機(jī)被用于驅(qū)動(dòng)車輛。在一種實(shí)施方式中，隔離單元配置有控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(CAN)通信協(xié)議，以便于無(wú)線信息傳送。在一種實(shí)施方式中，管理單元被配置為經(jīng)由CAN通信協(xié)議與車輛中的其他處理器傳送匯總后的電池信息。家用蓄電系統(tǒng)形式的應(yīng)用現(xiàn)將參照?qǐng)D33來(lái)描述將本公開應(yīng)用于家用蓄電系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)例。例如,在房屋101的蓄電系統(tǒng)100中，從集中式電力系統(tǒng)102(諸如化石燃料102a、核電102b和水電102c)經(jīng)由電網(wǎng)109、信息網(wǎng)絡(luò)112、智能電表107和電力集線器108等向蓄電設(shè)備103供電。另夕卜，從諸如家用發(fā)電機(jī)104的獨(dú)立電源向蓄電設(shè)備103供電。供給蓄電設(shè)備103的電力被儲(chǔ)存。房屋101內(nèi)使用的電力通過(guò)使用蓄電設(shè)備103來(lái)提供。上述系統(tǒng)不限于房屋101，且類似的蓄電系統(tǒng)也可被用于大樓。房屋101配置有發(fā)電機(jī)104、耗電裝置105、蓄電設(shè)備103、控制各種設(shè)備的控制設(shè)備110、智能電表107以及獲取各種信息的傳感器111。各種設(shè)備由電網(wǎng)109和信息網(wǎng)絡(luò)112連接?？墒褂锰?yáng)能電池、燃料電池等作為發(fā)電機(jī)104，且所生成的電力被供給耗電裝置105和/或蓄電設(shè)備103。耗電裝置105是電冰箱105a、空調(diào)105b、電視接收機(jī)105c和熱水器105d等。另外，電動(dòng)車輛106包括在耗電裝置105中。電動(dòng)車輛106是電動(dòng)汽車106a、混合動(dòng)力汽車106b和電動(dòng)摩托車106c。對(duì)于蓄電設(shè)備103，應(yīng)用上述所討論的本公開的電池單元。蓄電設(shè)備103包括二次電池或電容器，以及例如可包括鋰離子電池。鋰離子電池可以是固定的，或者用于電動(dòng)車輛106中。智能電表107配置有用于測(cè)量商業(yè)用電量和向電力公司發(fā)送所測(cè)量的使用量的功能。電網(wǎng)109可包括DC電力輸送、AC電力輸送或無(wú)線電力輸送中的一種,或者上述多種的
彡口口 各種傳感器111是運(yùn)動(dòng)傳感器、照度傳感器、對(duì)象傳感器(object sensor)、功耗傳感器、振動(dòng)傳感器、接觸傳感器、溫度傳感器和紅外傳感器等。由各種傳感器111獲取的信息被傳送至控制設(shè)備110。采用來(lái)自傳感器111的信息，可確定天氣、人員等的狀態(tài)以自動(dòng)控制功耗裝置105，并使能耗最小化。此外，控制設(shè)備110能將有關(guān)房屋101的信息經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)向外傳送至電力公司等。由電力集線器108進(jìn)行諸如電力線路由和AC/DC轉(zhuǎn)換的處理。在與控制設(shè)備110連接的信息網(wǎng)絡(luò)112上通信的方法包括使用UART (通用異步收發(fā)器)的通信接口的方法，以及根據(jù)諸如藍(lán)牙(注冊(cè)商標(biāo))、紫蜂或Wi-Fi的無(wú)線通信協(xié)議來(lái)使用傳感器網(wǎng)絡(luò)的方法。藍(lán)牙協(xié)議應(yīng)用于多媒體通信，且能在一對(duì)多的連接上進(jìn)行通信。紫蜂使用IEEE (電氣和電子 工程師協(xié)會(huì))802. 15. 4的物理層。IEEE 802. 15. 4是被稱為PAN (個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò))或WPAN(無(wú)線PAN)的用于短程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)的名稱。控制設(shè)備110連接至外部服務(wù)器113。服務(wù)器113可由房屋101、電力公司或服務(wù)供應(yīng)商來(lái)管理。由服務(wù)器113發(fā)送和接收的信息可以是耗電信息、生活方式信息、電價(jià)、氣象信息、災(zāi)害信息和有關(guān)電力交易的信息。該信息可由室內(nèi)的耗電裝置(例如，電視機(jī))，或者由室外的裝置(諸如移動(dòng)電話)來(lái)發(fā)送和接收。例如，該信息還可顯示在具有顯示功能的裝置上，諸如電視機(jī)、移動(dòng)電話或PDA (個(gè)人數(shù)字助理)。在該實(shí)例中，控制各單元的控制設(shè)備110由CPU (中央處理單元)、RAM (隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)和ROM (只讀存儲(chǔ)器)等構(gòu)成，且被置于蓄電設(shè)備103內(nèi)部?？刂圃O(shè)備110通過(guò)信息網(wǎng)絡(luò)112與蓄電設(shè)備103、家用發(fā)電機(jī)104、耗電裝置105、各種傳感器111和服務(wù)器113連接，且例如具有用于調(diào)節(jié)商業(yè)用電量和發(fā)電量的功能。然而，控制設(shè)備110也可配置有除上述之外的其他功能，諸如用于在電力市場(chǎng)上交易電力的功能。如上，不僅來(lái)自集中式電力系統(tǒng)102(諸如化石燃料102a、核電102b和水電102c)的電力而且由家用發(fā)電機(jī)104 (太陽(yáng)能、風(fēng)能)產(chǎn)生的電力均可儲(chǔ)存在蓄電設(shè)備103中。因此，即使由家用發(fā)電機(jī)104產(chǎn)生的電力有波動(dòng)，向外發(fā)送的電力量也可保持恒定，或者可替代地，其可被控制，使得必要時(shí)放電。例如，一種可能的使用方案可包括將由太陽(yáng)能獲得的電力儲(chǔ)存在蓄電設(shè)備103中，同時(shí)也在電價(jià)較低的夜間將夜間電力儲(chǔ)存在蓄電設(shè)備103中，并在電價(jià)較高的白天釋放由蓄電設(shè)備103儲(chǔ)存的電力。同時(shí)也注意，盡管在該實(shí)例中，控制設(shè)備110被描述為置于蓄電設(shè)備103內(nèi)部，但其也可置于智能電表107內(nèi)部，或者具有獨(dú)立結(jié)構(gòu)。此外，蓄電系統(tǒng)100還可針對(duì)住宅群內(nèi)的多個(gè)房屋使用，以及還可針對(duì)多個(gè)獨(dú)立式房屋使用。車輛蓄電系統(tǒng)形式的應(yīng)用現(xiàn)將參照?qǐng)D34來(lái)描述將本公開應(yīng)用于車輛蓄電系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)例。圖34示意性示出了實(shí)施應(yīng)用了本公開的串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)的混合動(dòng)力車輛的示例性結(jié)構(gòu)。串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)是依靠使用由引擎驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電力或臨時(shí)儲(chǔ)存在電池內(nèi)的電力的電力驅(qū)動(dòng)力變換裝置來(lái)行駛的車輛。
總體上，混合動(dòng)力車輛200具有引擎201、發(fā)電機(jī)202、電力傳動(dòng)203、驅(qū)動(dòng)輪204a、驅(qū)動(dòng)輪204b、車輪205a、車輪205b、電池208、車輛控制設(shè)備209、各種傳感器210和充電端口 211。使用上述所討論的本公開的電池單元作為電池208?；旌蟿?dòng)力車輛200通過(guò)采用電力驅(qū)動(dòng)力變換裝置203作為動(dòng)力源來(lái)行駛。電力驅(qū)動(dòng)力變換裝置203的一個(gè)實(shí)例是電動(dòng)機(jī)。電力驅(qū)動(dòng)力變換裝置203依靠來(lái)自電池208的電力而工作，且電力驅(qū)動(dòng)力變換裝置203的轉(zhuǎn)矩被傳送至驅(qū)動(dòng)輪204a和204b。注意，通過(guò)使用適當(dāng)數(shù)量的DC-AC或AC-DC轉(zhuǎn)換器，可采用DC電動(dòng)機(jī)和AC電動(dòng)機(jī)兩者作為電力傳動(dòng)203。各種傳感器210經(jīng)由車輛控制設(shè)備209來(lái)控制引擎轉(zhuǎn)數(shù)，且控制節(jié)流閥(未示出)的位置(節(jié)流位置)。各種傳感器210包括速度傳感器、加速度傳感器、引擎轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器等。來(lái)自引擎201的轉(zhuǎn)矩被給予發(fā)電機(jī)202，且可以將發(fā)電機(jī)202由于轉(zhuǎn)矩而產(chǎn)生的電力存儲(chǔ)在電池208內(nèi)。 當(dāng)使混合動(dòng)力車輛通過(guò)控制機(jī)制(未示出)減速時(shí)，在減速期間的阻力作為轉(zhuǎn)矩被增加至電力驅(qū)動(dòng)力變換裝置203，且電力驅(qū)動(dòng)力變換裝置203由于轉(zhuǎn)矩而產(chǎn)生的再生電力被儲(chǔ)存在電池208中。通過(guò)將電源向外連接至混合動(dòng)力車輛，電池208能從具有用作入口的充電端口211的外部電源接收所提供的電力，且還能儲(chǔ)存接收到的電力。盡管未示出，還可配置基于有關(guān)二次電池的信息來(lái)執(zhí)行關(guān)于車輛控制的信息處理的信息處理設(shè)備。這種信息處理設(shè)備例如可以是基于有關(guān)電池的剩余電荷量的信息來(lái)顯示剩余電池電荷量的信息處理設(shè)備。本文中，前述以實(shí)例的方式描述了串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車，該串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車依靠使用由引擎驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電力或來(lái)自其的臨時(shí)儲(chǔ)存在電池中的電力的電動(dòng)機(jī)來(lái)行駛。然而，本公開也有效適用于并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車，該并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車采用引擎和電動(dòng)機(jī)兩者的輸出作為動(dòng)力源，并適當(dāng)切換在僅依靠引擎行駛、僅依靠電動(dòng)機(jī)行駛以及依靠引擎和電動(dòng)機(jī)行駛的三種模式之間的使用。此外，本公開有效適用于依靠?jī)H由驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)提供的動(dòng)力來(lái)行駛而不使用引擎的電動(dòng)車輛。變形例盡管前述描述了本公開的具體實(shí)施方式
，但前述實(shí)施方式并非限定，且可以有基于本公開的技術(shù)思想的各種變形。例如，前述實(shí)施方式中給出的結(jié)構(gòu)、方法、過(guò)程、形狀、材料和值等僅作為實(shí)例，且可適當(dāng)使用不同結(jié)構(gòu)、方法、過(guò)程、形狀、材料和值等。另外，可以將前述實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)、方法、過(guò)程、形狀、材料和值等組合在一起，只要該組合不脫離本公開的主題。本公開包括涉及于2011年8月31日在日本專利局提交的日本在先專利申請(qǐng)第JP 2011-189562號(hào)和于2012年3月19日在日本專利局提交的日本在先專利申請(qǐng)第JP2012-062257號(hào)中所公開的主題，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用結(jié)合于此。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，只要在所附權(quán)利要求或其等價(jià)物的范圍內(nèi)，可根據(jù)設(shè)計(jì)要求和其他因素進(jìn)行各種修改、組合、子組合和變更。
權(quán)利要求
1.一種蓄電設(shè)備，包括 電池塊，其包括多個(gè)電池單元；以及 隔離單元，其能進(jìn)行有關(guān)所述電池塊的電池信息的無(wú)線信息傳送。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的蓄電設(shè)備，其中，所述電池信息包括電壓值、電流值或溫度值中的一個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的蓄電設(shè)備，其中，所述隔離單元包括第一卡單元和第二卡單元，它們針對(duì)非接觸式智能卡協(xié)議而被配置以便于所述無(wú)線信息傳送，所述第一卡單元和所述第二卡單元被配置為彼此無(wú)線傳送所述電池信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的蓄電設(shè)備，其中，所述隔離單元包括 第一天線，其安裝在印刷電路板的第一跡線層上，并電連接至所述第一卡單元；以及 第二天線，其安裝在所述印刷電路板的第二跡線層上，并電連接至所述第二卡單元，所述第二天線在方向上與所述第一天線對(duì)準(zhǔn)，以在所述第一天線與所述第二天線之間能進(jìn)行電池信息的所述無(wú)線信息傳送。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的蓄電設(shè)備，其中，所述非接觸式智能卡協(xié)議包括具有13. 56kHz的載波頻率且在212kb/s與424kb/s之間的速度的幅移鍵控調(diào)制，所述載波具有2伏特至13伏特之間且?guī)в?0%的調(diào)制度的振幅。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的蓄電設(shè)備，其中，所述隔離單元能經(jīng)由非接觸式智能卡技術(shù)，通過(guò)向IOkHz與20kHz之間的載波頻率施加幅移鍵控調(diào)制來(lái)與所述電池塊進(jìn)行無(wú)線通信。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的蓄電設(shè)備，其中，所述隔離單元包括控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，以便于所述無(wú)線信息傳送。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的蓄電設(shè)備，其中，無(wú)線信息傳送包括經(jīng)由電磁感應(yīng)、磁共振或電磁輻射中的至少一種來(lái)傳送。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的蓄電設(shè)備，還包括控制器，其被配置為測(cè)量所述電池塊的電池信息。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的蓄電設(shè)備，其中，所述隔離單元能進(jìn)行無(wú)線電力傳輸，以向所述控制器供電。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的蓄電設(shè)備，其中，所述隔離單元包括 第一天線，其安裝在印刷電路板的第一跡線層上；以及 第二天線，其安裝在所述印刷電路板的第二跡線層上，所述第二天線在方向上與所述第一天線對(duì)準(zhǔn)，以在所述第一天線與所述第二天線之間能進(jìn)行電池信息的所述無(wú)線信息傳送。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的蓄電設(shè)備，其中，所述第一天線和所述第二天線形成為線性線圈圖案。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的蓄電設(shè)備，其中，所述第一天線和所述第二天線通過(guò)所述印刷電路板磁性耦合。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的蓄電設(shè)備，其中，所述第二天線與電阻器和電容器并聯(lián)連接，以對(duì)接收到的電池信息濾波。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的蓄電設(shè)備，其中，所述第一跡線層與所述第二跡線層通過(guò)所述印刷電路板的至少一個(gè)絕緣層而分離。
16.—種蓄電系統(tǒng),包括 第一蓄電模塊，包括 第一電池塊，其包括第一多個(gè)電池單元；以及 第一隔離單元，其能進(jìn)行有關(guān)所述第一電池塊的電池信息的無(wú)線信息傳送；以及 第二蓄電模塊，包括 第二電池塊，其包括第二多個(gè)電池單元；以及 第二隔離單元，其能進(jìn)行有關(guān)所述第二電池塊的電池信息的無(wú)線信息傳送； 其中，所述第一蓄電模塊的電池信息與來(lái)自所述第二蓄電模塊的電池信息匯總在一起。
17.—種用于向車輛供電的蓄電設(shè)備,包括 多個(gè)蓄電模塊，每個(gè)蓄電模塊包括 至少一個(gè)電池塊，其包括多個(gè)電池單元； 控制器，其被配置為測(cè)量所述至少一個(gè)電池塊的電池信息；以及隔離單元，其能與所述控制器進(jìn)行無(wú)線通信，并向所述控制器無(wú)線傳輸電力；以及電力負(fù)載，其包括車輛的電力驅(qū)動(dòng)力變換裝置或電動(dòng)機(jī)，所述電力負(fù)載從來(lái)自所述多個(gè)蓄電模塊的電力的集合接收電力。
全文摘要
本發(fā)明涉及蓄電設(shè)備及電動(dòng)車輛，其公開了一種蓄電設(shè)備、電子裝置、電動(dòng)車輛和電力系統(tǒng)。在一實(shí)例性實(shí)施方式中，蓄電設(shè)備包括電池塊，該電池塊包括多個(gè)電池單元；以及隔離單元，其能進(jìn)行有關(guān)電池塊的電池信息的無(wú)線信息傳送。
文檔編號(hào)H02J7/00GK102969747SQ20121030691
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月31日
發(fā)明者小松禎浩, 菊池秀和, 梅津浩二, 菅野直之, 佐藤守彥 申請(qǐng)人:索尼公司