发明名称 磁性耦合独立电池等化电路
摘要 一种用于等化至少第一及第二串联连接电池之间电荷之电池等化电路,其间每一电池具有一正端及一负端,以一第二电池之正端连接第一电池之负端于一共用节点上,及利用:一切换电路,其可连接第一电池正端于第一节点上及连接第二电池之负端于一负节点;一变压器,其具有第一及第二磁性耦合绕组,每一具有定义复数绕组之第一端及一第二对立端;及一变压器清除电路,其由变压器之绕组耦合到正及负节点。该切换电路之动作,同时将第一及第二绕组,以相同极性分别并联连接于第一及第二电池,使得当其间电荷不平衡作用时,一电荷转送于第一及第二电池之间。变压器清除电路将第一及第二绕组之一,以相反极性并联连接于第一及第二电池,以导引变压器之清除电流流到该电池,以减少其间电荷之不平衡。
申请公布号 TW480760 申请公布日期 2002.03.21
申请号 TW089125994 申请日期 2000.12.19
申请人 贝系统控制公司 发明人 威廉 安德斯 彼得森;卡瑞 乔治 罗登
分类号 H01M10/44;H01M10/46 主分类号 H01M10/44
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种用于等化于至少第一及第二串联连接电池 间电荷之电池等化电路,每一电池包括一正端及一 负端,以第二电池之正端连接第一电池之负端于一 共用节点上,该电池等化电路包括: 一切换电路,其可连接(i)第一电池之正端于一正节 点上,及(ii)第二电池之负端于一负节点上; 一变压器,其具有第一及第二磁性耦合绕组,每一 绕组具有一定义一绕组极性之第一端及一第二对 立端;及 一变压器清除电路,其由该变压器绕组连接到该正 及负节点, 该切换电路系可操作同时将该第一及第二绕组,以 相同极性分别并联连接该第一及第二电池,使得当 其间电荷不平衡之作用时,一电荷转送于该第一及 第二电池之间,及 该变压器清除电路系可操作将该第一及第二绕组 之一,以相反极性并联连接该第一及第二电池之一 ,使该变压器之清除电流导引到该电池,而减少其 间电荷之不平衡。2.如申请专利范围第1项之电池 等化电路,其中该变压器清除电路系进一步可操作 将该第一及第二绕组,以相反极性分别并联连接于 该第一及第二电池,使得当没有电荷不平衡呈现其 间时,导引该变压器之清除电流到该电池。3.如申 请专利范围第1项之电池等化电路,其中: 该切换电路包括一第一切换电晶体,其以一端连接 于该正节点,及第二切换电晶体,其以一端连接于 该负节点;及 该变压器之第一绕组之第一端系连接于该第一切 换电晶体之一对立端,该第二绕组之第一端系连接 于该第二切换电晶体之一对立端,及该第一绕组之 第二端系连接于该第二绕组之第一端。4.如申请 专利范围第1项之电池等化电路,进一步包括一驱 动电路,其可操作以小于50%之工作周期,大致上同 时使偏压该第一及第二切换电晶体开启及关闭。5 .如申请专利范围第1项之电池等化电路,其中该变 压器清除电路,包括: 一第一二极体,其具有一阳极连接于该第二绕组之 第二端,及一阴极连接于该正节点;及 一第二二极体,其具有一阳极连接自该负节点,及 一阴极连接到该第一绕组之第一端。6.如申请专 利范围第1项之电池等化电路,其中该第一及第二 切换电晶体,系金属氧化半导体电场效应电晶体所 连接,使得:(i)该第一切换电晶体之一汲极系连接 于该正节点,及该第一切换电晶体之一源极系连接 于该第一绕组之第一端;及(ii)该第二切换电晶体 之一源极系连接于该第二绕组之第二端,及该第二 切换电晶体之一源极系连接于该负节点。7.如申 请专利范围第1项之电池等化电路,其中该第一及 第二电池,系制成至少一部份电池单元之电池组。 8.一种用于等化于至少第一及第二串联连接电池 间电荷之电池等化电路,每一电池包括一正端及一 负端,其间该第二电池之正端系连接于该第一电池 之负端于一共用节点上,该电池等化电路,包括: 一第一切换电晶体,其可以一端连接到该第一电池 之正端于一正节点上; 一第二切换电晶体,其可以一端连接到该第二电池 之负端于一负节点上; 一变压器,其具有第一及第二磁性耦合绕组,每一 绕组具有一定义一绕组极性之第一端及一第二对 立端,使得:(i)该第一绕组之第一端系连接于该第 一切换电晶体之一对立端,(ii)该第二绕组之第一 端系连接于该第二切换电晶体之一对立端,及(iii) 该第一绕组之第二端系连接于该第二绕组之第一 端; 一第一二极体,其具有一阳极连接于该第二绕组之 第二端,及一阴极连接于该正节点; 一第二二极体,其具有一阳极连接自该负节点,及 一阴极连接该第一绕组之第一端;及 一驱动电路,其可操作以一小于50%之责任周期,大 致上同时于开启及关闭时间,使分别偏压切换电晶 体之开启及关闭。9.如申请专利范围第8项之电池 等化电路,其中: 该第一及第二切换电晶体同时将该第一及第二绕 组以相同极性于开启时间期间分别并联连接于该 第一及第二绕组;及 具有较大电荷之该第一及第二电池之一,驱动一电 流进入对应之该第一及第二绕组之一,使得一感应 电流由该第一及第二绕组之另一个流出,及进入具 有一较少电荷之该第一及第二电池之另一个,使得 该第一及第二电池间之电荷易于在开启时间期间 等化。10.如申请专利范围第9项之电池等化电路, 其中: 该第一及第二切换电晶体同时将该第一及第二绕 组于关闭时间期间分别隔离该第一及第二电池;及 该第一及第二二极体之一提供一路径,使一清除电 流流经对应之该第一及第二绕组之一,及进入具有 一较少电荷之该第一及第二电池之另一个,使得该 第一及第二电池间之电荷易于在关闭时间期间等 化。11.一种等化至少第一及第二串联连接电池间 电荷之方法,每一电池包括一正端及一负端,其间 该第二电池之正端,系连接于该第一电池之负端于 一共用节点,该方法之动作,包括: 同时将一变压器之第一及第二磁性耦合绕组,以相 同极性分别并联连接于该第一及第二电池,使得具 有较大电荷之该第一及第二电池之一,驱动一电流 进入一对应之该第一及第二绕组之一; 导致一感应电流由该第一及第二绕组之另一个流 出,及进入具有一较少电荷之该第一及第二电池之 另一个,使该第一及第二电池间之电荷易于等化; 同时将该变压器之该第一及第二绕组隔离该第一 及第二电池;及 提供一电流路径,使一清除电流流经对应之该第一 及第二绕组之一,及进入具有较少电荷之该第一及 第二电池之另一个,使该第一及第二电池间之电荷 易于等化。12.如申请专利范围第11项之方法,其中 同时将该第一及第二绕组,隔离该第一及第二电池 之动作,系利用该第一及第二切换电晶体来完成。 13.如申请专利范围第11项之方法,其中同时将该第 一及第二绕组,并联连接于该第一及第二电池之动 作,其完成系经利用: 一第一切换电晶体,其以一端连接该第一电池之正 端于一正节点上;及 一第二切换电晶体,其以一端连接该第二电池之负 端于一负节点上; 其中该变压器之每一绕组包括一定义一绕组极性 之第一端及一第二对立端,使得:(i)该第一绕组之 第一端系连接于该第一切换电晶体之一对立端,(ii )该第二绕组之第一端系连接于该第二切换电晶体 之一对立端,及(iii)该第一绕组之第二端系连接于 该第二绕组之第一端。14.如申请专利范围第13项 之方法,其中提供一电流路径,使一清除电流流经 对应之该第一及第二绕组之动作,其完成系经利用 : 一第一二极体,其具有一阳极连接于该第二绕组之 第二端,及一阴极连接于该正节点;及 一第二二极体,其具有一阳极连接自负节点,及一 阴极连接于该第一绕组之第一端。15.一种用于等 化至少第一及第二串联连接电池间之电荷之电池 等化电路,每一电池包括一正端及一负端,其间该 第一电池之负端系连接于该等化电路之一负节点, 该第一电池之正端系连接于该第二电池之负端,及 可连接于该等化电路之一共用节点,及该第二电池 之正端系可连接于该等化电路之一正节点,该电池 等化电路,包括: 一变压器,其具有第一及第二磁性耦合绕组,每一 绕组具有一定义一绕组极性之第一端及一第二对 立端; 一第一电容器; 一变压器清除电路,其由该变压器之第一绕组连接 到该正节点;及 一切换电路,其可于开启时间期间操作,使(i)同时 将该第一及第二绕组以相同极性分别并联连接于 该第一及第二电池,及(ii)将该第一电容并联连接 于该第一绕组。16.如申请专利范围第15项之电池 等化电路,其中,于开启时间期间,具有较大电荷之 该第一及第二电池之一,驱动一电流进入对应之该 第一及第二绕组之一,及一感应电流由该第一及第 二绕组之另一个流出,及进入具有一较少电荷之该 第一及第二电池之另一个,使得该第一及第二电池 间之电荷,易于在开启时间期间等化。17.如申请专 利范围第15项之电池等化电路,其中:(i)于开启时间 期间;及(ii)当该第二电池比该第一电池具有一较 大电荷时,该第二电池驱动一电流进入该第二绕组 ,及一感应电流由该第一绕组流出,且充电至少该 第一电池及第一电容器之一。18.如申请专利范围 第17项之电池等化电路,其中驱动进入该第二绕组 之该驱动电流,及由该第一绕组流出之该感应电流 分别之大小,系该第一电容器、第一绕组及第一电 池之一并联合成阻抗之函数。19.如申请专利范围 第17项之电池等化电路,其中: 该切换电路系可操作使同时将该变压器之该第一 及第二绕组,于关闭时间期间隔离该第一及第二电 池;及 该变压器清除电路系可操作以提供一电流路径,为 一清除电流流经该第二绕组及进入该第一电容器, 使得该第一电容器于关闭时间期间充电。20.如申 请专利范围第19项之电池等化电路,其中于关闭时 间期问,至少该第一电容器上之一些电荷来自清除 电流,且于开启时间期间充电该第一电池。21.如申 请专利范围第15项之电池等化电路,其中:(i)于开启 时间期间;及(ii)当该第一电池比该第二电池具有 一较大电荷时,该第一电池驱动一电流进入该第一 绕组,及一感应电流由该第二绕组流出,且充电该 第二电池。22.如申请专利范围第21项之电池等化 电路,其中: 该切换电路系可操作,以同时将该变压器之该第一 及第二绕组,于关闭时间期间隔离该第一及第二电 池;及 该变压器清除电路系可操作以提供一电流路径,为 一清除电流流经该第一绕组及进入该第二电池,使 得于关闭时间期间,该第一及第二电池间之电荷易 于等化。23.如申请专利范围第15项之电池等化电 路,其中: 该切换电路包括一第一切换电晶体,其由该负节点 连接到该变压器之第一绕组之第二端,及一第二切 换电晶体,其由该变压器之第二绕组之第二端连接 于:(i)该共用节点,及(ii)该第一绕组之第一端;及 该变压器之第二绕组之第一端系连接于该正节点 。24.如申请专利范围第15项之电池等化电路,进一 步包括一驱动电路,其可操作,以小于50%之工作周 期,大致上同时偏压该第一及第二切换电路之开启 及关闭。25.如申请专利范围第15项之电池等化电 路,其中该变压器清除电路包括一二极体,其具有 一阳极连接于该第一绕组之第二端,及一阴极连接 于该正节点。26.如申请专利范围第15项之电池等 化电路,其中该第一及第二切换电晶体,系金属氧 化物半导体电场效应电晶体所连接,使得(i)该第一 切换电晶体之一源极系连接于该负节点,及该第一 切换电晶体之一汲极系连接于该第一绕组之第二 端;及(ii)该第二切换电晶体之一汲极系连接于该 第二绕组之第二端,及该第二切换电晶体之一源极 系连接于该共用节点。27.如申请专利范围第15项 之电池等化电路,其中该第一及第二电池系制成至 少一部份电池单元之电池组。28.一种用于等化至 少第一及第二串联连接电池间之电荷之电池等化 电路,每一电池包括一正端及一负端,其间该第一 电池之负端系连接于该等化电路之一负节点,该第 一电池之正端系连接于该第二电池之负端,及可连 接于该等化电路之一共用节点,及该第二电池之正 端系可连接于该等化电路之一正节点,该电池等化 电路,包括: 一变压器,其具有第一及第二磁性耦合绕组,每一 绕组具有一定义一绕组极性之第一端及一第二对 立端; 一第一电容器; 一第二电容器,其由该正节点连接到共用节点;一 变压器清除电路,其由该变压器之第一绕组连接到 该正节点;及 一切换电路可于开启时间期间操作,使(i)同时将该 第一及第二绕组,以相同极性分别并联连接于该第 一及第二电池,及(ii)将该第一电容器并联连接于 该第一绕组。29.如申请专利范围第28项之电池等 化电路,其中,于开启时间期间,具有较大电荷之该 第一及第二电池之一,驱动一电流进入一对应之该 第一及第二绕组之一,及一感应电流由该第一及第 二绕组之另一个流出,而进入具有一较少电荷之该 第一及第二电池之另一个,使得于开启时间期间该 第一及第二电池间之电荷易于等化。30.如申请专 利范围第28项之电池等化电路,其中:(i)于开启时间 期间;及(ii)当该第二电池比该第一电池具有一较 大电荷时,该第二电池驱动一电流进入该第二绕组 ,及一感应电流由该第一绕组流出,且充电至少该 第一电池及第一电容器之一。31.如申请专利范围 第30项之电池等化电路,其中驱动进入该第二绕组 之该驱动电流,及由该第一绕组流出之该感应电流 分别之大小,系该第一电容器、第一绕组及第一电 池之一并联合成阻抗之函数。32.如申请专利范围 第30项之电池等化电路,其中: 该切换电路系可操作使同时将该变压器之该第一 及第二绕组,于关闭时间期间隔离该第一及第二电 池;及 该变压器清除电路系可操作,以提供一电流路径, 为一清除电流流经该第二绕组及进入该第一电容 器,使得该第一电容器于关闭时间期间充电。33.如 申请专利范围第32项之电池等化电路,其中于关闭 时间期间,至少该第一电容器上之一些电荷来自清 除电流,且于开启时间期间充电该第一电池。34.如 申请专利范围第28项之电池等化电路,其中:(i)于开 启时间期间;及(ii)当该第一电池比第二电池具有 一较大电荷时,该第一电池驱动一电流进入该第一 绕组,及一感应电流由该第二绕组流出,且充电至 少该第二电池及该第二电容之一。35.如申请专利 范围第34项之电池等化电路,其中驱动进入该第一 绕组之该驱动电流,及由该第二绕组流出之该感应 电流分别之大小,系该第二电容器、第二绕组及第 二电池之一并联合成阻抗之函数。36.如申请专利 范围第34项之电池等化电路,其中: 该切换电路系可操作使同时将该变压器之该第一 及第二绕组,于关闭时间期间隔离该第一及第二电 池;及 该变压器清除电路系可操作以提供一电流路径,为 一清除电流流经该第一绕组及进入至少该第二电 池及该第二电容器之一,使得该第二电池于关闭时 间期间充电。37.如申请专利范围第36项之电池等 化电路,其中于关闭时间期间,至少该第二电容器 上之一些电荷来自清除电流,且于开启时间期间充 电该第二电池。38.如申请专利范围第28项之电池 等化电路,其中: 该切换电路包括一第一切换电晶体,其由该负节点 连接到该变压器之第一绕组之第二端,及一第二切 换电晶体,其由该变压器之第二绕组之第二端连接 于:(i)该共用端,及(ii)该第一绕组之第一端;及 该变压器之第二绕组之第一端系连接于该正节点 。39.如申请专利范围第28项之电池等化电路,进一 步包括一驱动电路,其可操作,以少于50%之工作周 期,大致上同时偏压该第一及第二切换电晶体之开 启及关闭。40.如申请专利范围第28项之电池等化 电路,其中该变压器清除电路包括一二极体,其具 有一阳极连接于该第一绕组之第二端,及一阴极连 接于该正节点。41.如申请专利范围第28项之电池 等化电路,其中该第一及第二切换电晶体,系金属 氧化物半导体电场效应电晶体所连接,使得(i)该第 一切换电晶体之一源极系连接于该负节点,及该第 一切换电晶体之一汲极系连接于该第一绕组之第 二端;及(ii)该第二切换电晶体之一汲极系连接于 该第二绕组之第二端,及该第二切换电晶体之一源 极系连接于该共用节点。42.如申请专利范围第28 项之电池等化电路,其中该第一及第二电池系制成 至少一部份电池单元之电池组。 图式简单明: 图1系一如本发明内容之电池等化电路之构图; 图2系一图1电荷等化电路更详细构图; 图3系一如本发明另一内容之电池等化电路构图; 图4系一图示可由图1及3电路所达成之等化电流大 小之比较图型; 图5系一图3之电池等化电路替代实施例;及 图6系一图5之电荷等化电路之更详细构图。
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