平衡电池单元的平衡电路的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种平衡复数个电池单元的平衡电路包含复数个平衡模块。各平衡模块包含第一、第二开关单元以及第一、第二电感组件，其中该第一电感组件耦合于该第二电感组件。该复数个平衡模块包含第一、第二平衡模块，分别耦接至该复数个电池单元之第一、第二电池单元。该第一平衡模块之该第一电感组件依据该第一平衡模块之该第一开关单元之开关状态来取走该第一电池单元之多余能量，并将对应该多余能量之感应能量储存于该第二平衡模块。该第二平衡模块之该第二电感组件依据该第二平衡模块之该第二开关单元之开关状态来将该感应能量提供给该第二电池单元。
【专利说明】平衡电池单元的平衡电路
【技术领域】
[0001 ] 本发明关于电池平衡，尤指一种透过将复数个电池单元之中具有较高电压之电池单元的能量提供给该复数个电池单元，来平衡该复数个电池单元之主动式平衡电路。
【背景技术】
[0002]一般来说，为了供应较高的输出电压，可串接复数个电池以作为电源供应装置以提供所需之输出电压。然而，在对具有彼此串接之复数个电池的电源供应装置进行充电时，该复数个电池之间的电压失衡会造成总能量的降低或导致电源供应装置的损坏。举例来说，当在电池供应装置之中有一部份的电池已大致充满电，而其他电池仍需要一段时间方可完成充电时，继续对电池供应装置进行充电会造成该部份的电池有过充(overcharging)的现象，进而减少该部份的电池的寿命。
[0003]传统的电源供应装置使用被动式电池平衡机制(passive battery balancingmechanism)来避免上述情形发生,然而，被动式电池平衡机制是将多余的能量(亦即，过充的能量)消耗，这将造成能量的浪费和过量的热。因此，需要一种主动式电池平衡电路(active balancing circuit)来解决上述问题。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种透过将复数个电池单元之中具有较高电压之电池单元的能量提供给该复数个电池单元来平衡该复数个电池单元之主动式平衡电路，以解决上述问题。
[0005]依据本发明之一实施例，其揭示一种用来平衡复数个电池单元的平衡电路。该平衡电路包含复数个平衡模块。该复数个平衡模块分别耦接于该复数个电池单元，其中每一平衡模块包含一第一开关单元、一第二开关单元、一第一电感组件以及一第二电感组件。该第一电感组件耦接于该第一开关单元与该平衡模块所耦接之一电池单元之间。该第二电感组件耦接于该第二开关单元，其中该第一电感组件耦合于该第二电感组件。该复数个平衡模块包含一第一平衡模块与一第二平衡模块，分别耦接至该复数个电池单元之一第一电池单元与一第二电池单元。该第一平衡模块之该第一电感组件依据该第一平衡模块之该第一开关单元之开关状态来取走该第一电池单元之一多余能量，并将对应该多余能量之一感应能量储存于该第二平衡模块。该第二平衡模块之该第二电感组件依据该第二平衡模块之该第二开关单元之开关状态来将该感应能量提供给该第二电池单元。
[0006]本发明所提供之电池平衡电路可快速地平衡电池系统、具有模块化电路的架构以简化电路设计与增加设计弹性，以及可采用自激式振荡器来简化控制机制与降低成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1为本发明电池系统之一实施例的示意图。
[0008]图2为图1所示之电池系统之一第一实施例的示意图。[0009]图3为图2所不之晶体管的切换时序的一实施例的不意图。
[0010]图4为图2所示之平衡电路之局部电路之一实施例的示意图。
[0011]图5为图1所示之电池系统之一第二实施例的示意图。
[0012]图6为图1所示之电池系统之一第三实施例的示意图。
[0013]符号说明
[0014]100、200、500、600电池系统
[0015]102、202、502、602平衡电路
[0016]112_l、112_2、112_n、212_l、212_2、212_n、212_x、平衡模块
[0017]512_l、512_2、512_n
[0018]224_1、224_2、224_n、228_1、228_2、228_n、524_1、开关单元
[0019]524_2、524_n、528_l、528_2、528_n、Sff 1_U SW1_2、
[0020]Sff l_n, SW2_1、Sff2_2, SW2_n
[0021]242控制单元
[0022]244逻辑电路
[0023]246、652自激式振荡器
[0024]248闸极驱动器
[0025]642能量调整电路
[0026]646逻辑单元
[0027]648调整单元
[0028]BAT 十、BAT —、N 十、N —、NA、NB、NC、ND端点
[0029]VB_l、VB_2、VB_n、B_l、B_2、B_n、B_x电池单元
[0030]QD_1、QD_2、QD_n、QD_x、QC_1、QC_2、QC_n、晶体管
[0031]QC_x
[0032]LP_1、LP_2、LP_n、LD_1、LD_2、LD_n、LD_x、电感组件
[0033]LS_1、LS_2、LS_n、LC_1、LC_2、LC_n、LC_x
[0034]BDl_l、BDl_2、BDl_n、BDl_x、BD2_l、BD2_2、本体二极管
[0035]BD2_n、BD2_x
[0036]D、DD_l、DD_2、DD_n、DD_x、DC_l、DC_2、DC_n、 二极管
[0037]DC_x
[0038]C_l、C_2、C_n电容
[0039]R电阻
【具体实施方式】
[0040]在说明书及后续的申请专利范围当中使用了某些词汇来指称特定的组件。所属领域中具有通常知识者应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同一个组件。本说明书及后续的申请专利范围并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的请求项当中所提及的“包含”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限 定于”。此外，“耦接” 一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表该第一装置可直接电气连接于该第二装置，或通过其他装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。
[0041]请参阅图1，其为本发明电池系统之一实施例的示意图。电池系统100包含复数个电池单元VB_1?VB_n (η为正整数)以及用来平衡复数个电池单元VB_1?VB_n的平衡电路102。复数个电池单元VB_1?VB_n可自端点BAT +与端点BAT —来提供外接电子装置(未显示于图1中)所需之电源，或可由端点BAT +与端点BAT—来接收充电电源。当电池系统100在充电(charging)、闲置(idle)或放电(discharging)的情形时,平衡电路102可将复数个电池单元VB_1?VB_n之中具有较高电压(亦即，较多电荷)之电池单元的能量取出，再将其提供给复数个电池单元VB_1?VB_n之中的至少一电池单元，进而实现电池平衡的目的。换言之，平衡电路102为主动式平衡电路，并透过将能量直接提供给需要的电池单元，来实现快速且高效率的电池平衡机制。
[0042]具体来说，平衡电路102可包含(但不限于)复数个平衡模块112_1?112_n，其分别耦接于复数个电池单元VB_1?VB_n。复数个平衡模块112_1?112_n分别包含复数个第一开关单元SW1_1?SWl_n、复数个第二开关单元SW2_1?SW2_n、复数个第一电感组件LP_1?LP_n以及复数个第二电感组件LS_1?LS_n。于各平衡模块中，第一电感组件耦接于第一开关单元与该平衡模块所耦接之电池单元之间，而第二电感组件则是耦接于第二开关单元，并且耦合于该平衡模块之第一电感组件。以下以电池单元VB_1具有过高的电压(例如，超过额定电压的默认电压范围，或与其他电池单元之电压之间的差距过大)为例，来简单地说明平衡电路102之运作方式。
[0043]首先，第一电感组件LP_1可依据第一开关单元SW1_1之开关状态来取走电池单元VB_1之一多余能量E0,并将对应多余能量EO之一感应能量(inductive energy)EI储存至少一平衡模块之中。举例来说(但本发明不限于此)，可将多余能量EO耦合至每一平衡模块，以将感应能量EI储存于每一平衡模块之中，此外，也可以将多余能量EO耦合至第二电感组件LS_1以产生感应能量EI，进而将感应能量EI储存于每一平衡模块之中。接下来，假设电池单元VB_2过低，则第二平衡模块112_2之第二电感组件LS_2可依据第二开关单元SW2_2之开关状态来将感应能量EI提供给电池单元VB_2。简言之，本发明所提供之电池平衡机制是利用一平衡模块之一开关单元(例如，第一开关单元LP_1)来释放该平衡模块所耦接之电池单元的能量，以及利用另一平衡模块之另一开关单元(例如，第二开关单元LS_2)来将所释放的能量提供给该另一平衡模块所耦接之电池单元。值得注意的是，本发明所提供之电池平衡机制也可将单一电池单元之多余能量提供给复数个电池单元、将复数个电池单元之多余能量提供给单一电池单元，或将复数个电池单元之多余能量提供给复数个电池单元。
[0044]另外，图1所示之复数个电池单元VB_1?VB_n之中的每一电池单元可以是电池芯(battery cell)(单一电池)、电池区块(battery block)(包含彼此并联之复数个电池)、电池模块(battery module)(包含彼此串联之复数个电池区块)或电池组(battery pack)(包含串联与并联之复数个电池)。由于图1所示之平衡模块112_1?112_11具有相同/相似的电路架构，故平衡电路102可采用模块化(modularization)的方式来实作出。
[0045]请参阅图2，其为图1所示之电池系统100之一第一实施例的示意图。于此实施例中，电池系统200包含有复数个电池单元[1?B_n以及平衡电路202。复数个电池单元B_1?B_n为复数个电池芯(但本发明不限于此)，并且彼此串接于端点BAT+(亦即，一高压侧(high side))与端点BAT —(亦即，一低压侧(low side))之间，因此,可透过端点BAT +与端点BAT —来提供电源或接收充电电源。平衡电路202包含复数个平衡模块212_1~212_n，其分别包含复数个第一电感组件LD_1~LD_n、复数个第二电感组件LC_1~LC_n、复数个第一开关单元224_1~224_n以及复数个第二开关单元228_1~228_n。于各平衡模块之中，该平衡模块之第一电感组件耦接于该平衡模块之第一开关单元与该平衡模块所耦接之电池单元之间，以及该平衡模块之第二电感组件系耦接于该平衡模块之第二开关单元与该平衡模块所耦接之电池单元之间。
[0046]于此实施例中，复数个第一开关单元224_1~224_n可分别用来作为图1所示之复数个第一开关单元SW1_1~SWl_n，其中复数个第一开关单元224_1~224_n为复数个单向式(un1-directional)开关组件,分别由复数个二极管(diode) DD_1~DD_n以及其所串接之复数个双向式(b1-directional)开关组件(亦即，具有复数个本体二极管(bodydiode)BDl_l~BDl_n之复数个晶体管(transistor)QD_1~QD_n)来替代。相似地，复数个第二开关单元228_1~228_n可分别用来作为图1所示之复数个第二开关单元SW2_1~SW2_n，其中复数个第二开关单元228_1~228_n也可以是复数个单向式开关组件，分别由复数个二极管DC_1~DC_n以及其所串接之复数个双向式开关组件(亦即，具有复数个本体二极管BD2_1~BD2_n之复数个晶体管QC_1~QC_n)来替代。
[0047]由图2可知，除了各平衡模块之中的第一电感组件与第二电感组件彼此耦合之外，不同平衡模块之间的第一电感组件也彼此耦合，以及不同平衡模块之间的第二电感组件也是彼此耦合，换言之，每一电感组件(亦即，复数个第一电感组件LD_1~LD_n与复数个第二电感组件LC_1~LC_n)彼此耦合，因此，当复数个平衡模块212_1~212_n之中的一平衡模块自该平衡模块所耦接之电池单元取走一多余能量时，其他的平衡模块均可储存对应该多余能量之一感应能量。
[0048]考虑电池单元B_1之电压过高(例如，超过额定电压的默认电压范围，或与其他电池单元之电压之间的差距过大)而电池单元B_2之电压过低(例如，低于额定电压的默认电压范围，或低于其他电池单元之电压甚多)的情形。当第一开关单元224_1(或晶体管QD_1)由关断(turn-off)状 态切换为导通(turn-on)状态时,可取走电池单元B_1之多余能量E0,并透过第一电感组件LD_1与其他电感组件之间的耦合关系来将多余能量EO转换为感应能量EI,进而储存于其他电感组件之中(亦即，电感组件之磁芯(magnetic core))。接着可将第二开关单元228_2 (或晶体管QC_2)由关断状态切换至导通状态，一旦第一开关单元224_1由导通状态再次切换至关断状态，则第二电感组件LC_2所储存之感应能量EI可提供给电池单元B_2。
[0049]由上可知，当电池单元B_x(l ^ X ^ η)之电压过高时，可导通第一开关单元224_X (或晶体管QD_X)，以释放多余能量(例如，多余能量E0)并储存相对应之感应能量(例如，感应能量EI);接着可藉由导通第二开关单元228_y (或晶体管QC_y) (I ^ y ^ η)来将感应能量提供予电池单元B_y (亦即，具有较低电压之电池单元)。换言之，导通晶体管QD_x可视为对电池单元B_x进行放电，以及导通晶体管QC_y可视为对电池单元B_y进行充电。
[0050]关于图2所示之开关单元之切换时序可参阅图3。图3为图2所示之晶体管之切换时序的一实施例的示意图，其中晶体管QD_x代表复数个晶体管QD_1~QD_n的其中之一(对应于第一开关单元224_x)，以及晶体管QC_y代表复数个晶体管QC_1~QC_n的其中之一(对应于第二开关单元228_y )。由上可知，当晶体管QC_y处于导通状态(例如，讯号S (QC_y)处于高准位)，而晶体管QD_x由导通状态再次切换至关断状态(例如，讯号S(QD_x)由高准位切换为低准位)时，可将储存于磁芯之感应能量提供予对应于晶体管QC_y之电池单元。因此，为了将感应能量提供给对应于晶体管QC_y之电池单元，晶体管QC_y可于晶体管QD_X关断的同时导通(亦即，第二开关单元228_y可于第一开关单元224_x关闭的同时开启)(如第3图所示)。于一设计变化中，晶体管QC_y也可于晶体管QD_x关断之前就导通，举例来说，晶体管QC_y可与晶体管QD_x同时导通。
[0051]另外，为了避免磁芯所储存之能量饱和，透过适当地设计用来驱动晶体管QD_x与晶体管QC_y之讯号的责任周期(duty cycle)，可使储存于磁芯之感应能量能够完全释放出来，举例来说，可将晶体管QC_y于晶体管QD_x关断之后的导通时间(例如，TC)设计为大于晶体管QD_x之导通时间(例如，TD)。于一实施例中，也可设计第一电感组件与第二电感组件之间的阻数比(turn rat iο ),并搭配讯号责任周期的设定,来使储存于磁芯之感应能量能够完全释放出来。
[0052]上述开关单元之开关状态的切换可透过一控制单元(control unit)来控制。请连同图2来参阅图4，图4为图2所示之平衡电路202之局部电路之一实施例的示意图。于此实施例中，平衡电路202另包含一控制单元242，其用以产生一驱动讯号S_G来控制电池单元B_x所对应之平衡模块212_x之操作，其中第一电感组件LD_x、第二电感组件LC_x、复数个二极管00_1与0(:_1、晶体管QD_x (具有本体二极管BDl_x)以及晶体管QC_x (具有本体二极管BD2_x)为平衡模块212_x所包含之电路组件。控制单元242包含有一逻辑电路(logic circuit) 244、一自激式振荡器(free-running oscillator) 246 以及一闸极驱动电路(gate drive circuit) 248。由于自激式振荡器246可自我触发,故控制单元242具有简化之电路设计与低成本的优点。更具体地说，逻辑电路244可侦测复数个电池单元B_1?B_n之电压以取得一电压信息，并根据该电压信息来产生一致能讯号S_EN，闸极驱动电路248可根据致能讯号S_EN与自激式振荡器246所产生之振荡讯号S_0来产生驱动讯号S_G以控制晶体管(例如，晶体管QD_x及/或晶体管QC_x)之开关状态。
[0053]举例来说，当逻辑电路244侦测出复数个电池单元B_1?B_n之间的电压失衡时，所产生之致能讯号S_EN会具有一特定电压准位(例如，高电压准位)，此外，闸极驱动电路248会根据振荡讯号S_0来产生驱动讯号S_G,换言之,驱动讯号S_G会具有振荡讯号S_0之频率与责任周期的信息，因此，电池单元B_x所释放(或接收)的能量大小可由振荡讯号S_0之频率与责任周期来控制之。
[0054]值得注意的是，以上仅供说明之需，并非用来作为本发明之限制。于一实施例中，可以同时导通至少一电池单元以释放其多余能量并储存于各平衡模块之中，并将相对应之感应能量同时提供给需要的至少一电池单元。另外，图4所示之控制单元242之电路架构仅供说明之需，举例来说，自激式振荡器246也可以直接根据致能讯号S_EN来输出振荡讯号S_0以作为驱动讯号S_G。于一设计变化中，闸极驱动电路248也可直接根据致能讯号S_EN来产生驱动讯号S_G。
[0055]请参阅图5，其为图1所示之电池系统100之一第二实施例的示意图。于此实施例中，电池系统500包含有第2图所示之复数个电池单元B_1?B_n以及平衡电路502。平衡电路502包含复数个平衡模块512_1?512_n，其分别包含有图1所示之复数个第一电感组件LP_1?LP_n与复数个第二电感组件LS_1?LS_n、复数个第一开关单元524_1?524_η、复数个第二开关单元528_1~528_η以及复数个电容C_1~C_n。于各平衡模块之中，该第一电感组件耦接于该第一开关单元与该平衡模块所耦接之电池单元之间、该第二电感组件耦接于该第二开关单元，以及该平衡模块之电容的两端分别耦接于该第二电感组件与该
第二开关单元。 [0056]于此实施例中，复数个第一开关单元524_1~524_n可分别由图所2示之复数个晶体管QD_1~QD_n来实作出，以及复数个第二开关单元528_1~528_n可分别由图2所示之复数个晶体管QC_1~QC_n来实作出。另外，复数个电容C_1~C_n彼此并联于端点N +与端点N -(亦即端点BAT —)之间，因此，当复数个平衡模块512_1~512_n之中的一平衡模块自该平衡模块所耦接之电池单元取走一多余能量时，其他的平衡模块均可储存对应该多余能量之一感应能量。
[0057]考虑电池单元B_1之电压过高(例如，超过额定电压的默认电压范围，或与其他电池单元之电压之间的差距过大)而电池单元B_2之电压过低(例如，低于额定电压的默认电压范围，或低于其他电池单元之电压甚多)的情形。当晶体管QD_1由关断状态切换为导通状态时，可取走电池单元B_1之多余能量E0，其中多余能量EO透过第一电感组件LP_1与第二电感组件LS_1之间的耦合关系而转换为感应能量EI，其可储存于彼此并联之复数个电容C_1~C_n之中。接着可将晶体管QC_2由关断切换至导通，以使储存于电容C_2之感应能量EI可透过第一电感组件LP_2与第二电感组件LS_2之间的耦合关系来提供给电池单元 B—2。
[0058]透过将感应能量系储存于各平衡模块之电容，一旦开启至少一平衡模块之第二开关单元，即可将能量提供给该至少一平衡模块所耦接之电池单元，此外，即便是同时开启第一开关单元(例如，导通晶体管QD_x)与第二开关单元(例如，导通晶体管QC_y)，仍可实现上述电池平衡操作。简言之，在电池系统500之运作期间，平衡电路502可于任意时间点进行电池平衡操作,此外，由于导通晶体管QD_x (I ^ X ^ η)可视为对电池单元B_x进行放电，以及导通晶体管QC_y (I ^ y ^ η)可视为对电池单元B_y进行充电，因此，平衡电路502所不之电路架构可应用于处于充电模式、放电模式或闲置模式之电池系统。
[0059]相似地，可经由适当地设计用来驱动晶体管之讯号的责任周期，及/或第一电感组件与第二电感组件之间的匝数比，来避免电容所储存之能量饱和。另外，平衡电路502之开关单元的控制机制可采用第4图所示之控制单元242的架构，以控制电池单元所释放(或接收)的能量大小。
[0060]平衡电路502另可包含一阻抗组件(于此实施例中，为电阻R)以及一二极管D，其中电阻R与二极管D分别耦接于端点BAT +与端点N +之间，因此，复数个电容C_1~C_n经由电阻R/ 二极管D来电性连接至端点BAT +。这样的好处之一在于复数个电容C_1~C_n均可透过电阻R (或该阻抗组件)来被预充电，避免平衡电路502在运作时产生不想要的浪涌电流(surge current),也就是说,可以不需考虑提供软启动(soft start)机制来消弭/减少浪涌电流，进而简化电路设计与减少成本。另外，对复数个电容(:_1~C_n进行预充电还可以提升电路运作的速度，而二极管D的设置也可以减少/消弭浪涌电流。
[0061]当二极管D导通时，可将端点BAT +与端点N +视为等电位。由于复数个电容C_1~C_n系并联于端点N +与端点BAT —之间，故可将复数个电容C_1~C_n视为并联于端点BAT +与端点BAT —之间。因此，每一电容所储存的能量不仅可互相流通，也可提供给所有的电池单元，以提升电池平衡效率，并且防止复数个电容c_l?C_n具有过高的电压。
[0062]请注意，以上所述仅供说明之需，并非用来作为本发明之限制。于一设计变化中，省略电阻R与二极管D之中至少其一也是可行的。于另一设计变化中，复数个电容C_1?C_n也可替换为其他类型的能量储存组件。
[0063]本发明所提供之平衡电路可应用于高电压(例如，400伏特以上)或低电压(例如，20伏特)之电池系统。于高电压电池系统之应用中，除了将平衡电路之电路组件的耐压性提高，以维持电池系统之正常运作之外，也可以增加一能量调整电路(无需提升电路组件的耐压性)来维持电池系统之正常运作。请参阅图6，其为图1所示之电池系统100之一第三实施例的不意图。电池系统600所包含之平衡电路602之架构是基于图5所不之电池系统502的架构，而两者之间主要的差别在于平衡电路602另包含一能量调整电路642。能量调整电路642耦接于复数个电容C_1?C_n，用以选择性地调整复数个电容C_1?C_n所储存之感应能量EI，并将调整后的感应能量EI提供给复数个电池单元B_1?B_n。
[0064]于此实施例中，当感应能量EI较低时(例如，复数个电容C_1?C_n之电压未超过180伏特)，能量调整电路642不会对感应能量EI进行调整，换言之，平衡电路602之电池平衡机制与图5所示之平衡电路502的电池平衡机制大致相同/相似。当平衡电路602应用于高电压电池系统时(亦即，复数个电池单元B_1?B_n所串成之额定电压(端点BAT +与端点BAT —之间的电压)为高电压)，感应能量EI若有过高的现象(例如，超过180伏特)，可利用能量调整电路642来对感应能量EI进行升压转换(亦即，能量调整电路642可以是一升压转换电路(boost converter circuit)或一返驰式转换电路(flyback convertercircuit))，并据以提供转换后的能量予复数个电池单元[1?B_n，以维持电池系统之正常运作。
[0065]实际上，能量调整电路642可具有一第一端点NA、一第二端点NB、一第三端点NC及一第四端点NC，其中第一端点NA及第二端点NB分别耦接于电容C_n的两端，以及第三端点NC及第四端点ND分别耦接于端点BAT +与端点BAT —，因此，能量调整电路642可经由第一端点NA与第二端点NB来接收感应能量EI，以及可经由第三端点NC与第四端点ND来输出调整后的感应能量EI。
[0066]另外，能量调整电路642可包含一逻辑单元(logic unit) 646以及一调整单元648。逻辑单元646可用来判断复数个电容C_1?C_n所储存之感应能量EI是否达到一预定能量值，以产生一判断结果。调整单元648耦接于逻辑单元646，用以依据该判断结果来调整感应能量EI。举例来说,逻辑单元646可采用磁滞门坎化(voltage thresholdwith a hysteresis)的判断逻辑，因此，当该判断结果指示出感应能量EI位于磁滞区间(hysteresis band)外时,调整单元648可对感应能量EI进行调整。
[0067]平衡电路602另可包含一自激式振荡器652,其是用以产生一振荡讯号S_C来控制能量调整电路642之能量调整操作。举例来说，在能量调整电路642为一升压转换电路的情形下，能量调整电路642可根据振荡讯号S_C之频率与责任周期来调整感应能量EI之增加量。另外，也可以采用图4所示之控制单元242的设计概念来实作出能量调整电路642相对应之控制单元(并未显示于图6中)。
[0068]值得注意的是，平衡电路602另可包含复数个能量调整电路，进而实现模块化电路设计的概念。举例来说，图6所示之每一平衡模块均可耦接一能量调整电路(未显示于图6中)，也就是说，复数个平衡模块512_1?512_n之中的每一平衡模块均可耦接于与能量调整电路642相同/相似之电路组件。请注意，在平衡电路602包含复数个能量调整电路的情形下，在进行上述升压转换操作时，仅需启用该复数个能量调整电路的其中之一即可。
[0069]综上所述，本发明所提供之电池平衡电路可快速地平衡电池系统、具有模块化电路的架构以简化电路设计与增加设计弹性，以及可采用自激式振荡器来简化控制机制与降低成本。
[0070]以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。
【权利要求】
1.一种用来平衡复数个电池单元的平衡电路，其特征在于，包含: 复数个平衡模块，分别耦接于复数个所述电池单元，其中每一所述平衡模块包含: 一第一开关单元； 一第二开关单元； 一第一电感组件，耦接于所述第一开关单元与所述平衡模块所耦接的一电池单元之间；以及 一第二电感组件，耦接于所述第二开关单元 ，其中所述第一电感组件耦合于所述第二电感组件； 其中复数个所述平衡模块包含一第一平衡模块与一第二平衡模块，所述第一平衡模块与所述第二平衡模块分别耦接至复数个所述电池单元的一第一电池单元与一第二电池单元；所述第一平衡模块的第一电感组件依据所述第一平衡模块的第一开关单元的开关状态取走所述第一电池单元的一多余能量，并将对应所述多余能量的一感应能量储存于所述第二平衡模块；以及所述第二平衡模块的第二电感组件依据所述第二平衡模块的第二开关单元的开关状态来将所述感应能量提供给所述第二电池单元。
2.如权利要求1所述的平衡电路，其特征在于，所述感应能量同时储存于各平衡模块的所述第二电感组件之中。
3.如权利要求1所述的平衡电路，其特征在于，各平衡模块的所述第二电感组件耦接于各平衡模块所耦接的所述电池单元与各平衡模块的所述第二开关单元之间；复数个所述平衡模块的第一电感组件彼此耦合；以及复数个所述平衡模块的第二电感组件彼此耦合。
4.如权利要求3所述的平衡电路，其特征在于，所述第一开关单元以及所述第二开关单元中的每一开关单元为一单向式开关组件，所述单向式开关组件包含: 一二极管；以及 一双向式开关组件，串接于所述二极管。
5.如权利要求3所述的平衡电路，其特征在于，所述第二开关单元于所述第一开关单元关闭之前开启，或于所述第一开关单元关闭的同时开启。
6.如权利要求1所述的平衡电路，其特征在于，每一所述平衡模块还包含: 一能量储存组件，用以储存所述感应能量，其中所述能量储存组件的两端分别耦接于所述第二电感组件与所述第二开关单元； 其中复数个所述平衡模块的能量储存组件彼此互相并联，复数个所述电池单元彼此串接于一高压侧及一低压侧之间，以及所述能量储存组件电性连接于所述高压侧与所述低压侧之间。
7.如权利要求6所述的平衡电路，其特征在于，所述感应能量同时储存于各平衡模块的所述能量储存组件之中。
8.如权利要求6所述的平衡电路，其特征在于，复数个所述电池单元彼此串接于一高压侧及一低压侧之间，以及所述平衡电路还包含: 一阻抗组件，其中所述能量储存组件经由所述阻抗组件来电性连接至所述高压侧与所述低压侧之其一。
9.如权利要求6所述的平衡电路，其特征在于，复数个所述电池单元彼此串接于一高压侧及一低压侧之间，以及所述平衡电路还包含:一二极管，其中所述能量储存组件经由所述二极管来电性连接至所述高压侧与所述低压侧之其一。
10.如权利要求6所述的平衡电路，其特征在于，所述第一开关单元以及所述第二开关单元同时开启。
11.如权利要求6所述的平衡电路，其特征在于，还包含: 一能量调整电路，耦接于所述能量储存组件，用以选择性地调整所述感应能量，并将调整后的所述感应能量提供给复数个所述电池单元。
12.如权利要求11所述的平衡电路，其特征在于，复数个所述电池单元彼此串接于一高压侧及一低压侧之间；所述能量调整电路具有一第一端点、一第二端点、一第三端点及一第四端点；所述第一端点及所述第二端点分别耦接于所述能量储存组件的两端；以及所述第三端点及所述第四端点分别耦接于所述高压侧与所述低压侧。
13.如权利要求11所述的平衡电路，其特征在于，所述能量调整电路为一升压转换电路。
14.如权利要求11所述的平衡电路，其特征在于，所述能量调整电路包含: 一逻辑单元，用来判断所述能量储存组件所储存的所述感应能量是否达到一预定能量值，以产生一判断结果；以及 一调整单元，耦接于所述逻 辑单元，用以依据所述判断结果来调整所述感应能量。
15.如权利要求11所述的平衡电路，其特征在于，还包含: 一自激式振荡器，用以产生一振荡讯号来控制所述能量调整电路的能量调整操作。
16.如权利要求1所述的平衡电路，其特征在于，还包含: 一控制单元，具有一自激式振荡器，其中所述自激式振荡器用以产生一振荡讯号，以及所述控制单元依据所述振荡讯号来产生一驱动讯号以控制所述第一开关单元与所述第二开关单元之至少其一的开关状态。
【文档编号】H02J7/00GK103545870SQ201310294577
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年7月12日 优先权日:2012年7月13日
【发明者】蔡富生 申请人:蔡富生