平衡电池单元的平衡电路的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种平衡多个电池单元的平衡电路，包含控制单元、电感单元及能量转移单元，该控制单元耦接于多个电池单元之中的至少一电池单元，该控制单元包含至少一开关元件，该电感单元耦接于该开关元件与该电池单元之间，用以依据该开关元件的开关状态来取走该电池单元的多余能量，并据以产生对应于该多余能量的感应能量，该能量转移单元耦接于该电感单元，用以将该感应能量提供给该多个电池单元，并储存该感应能量。与现有技术相比，本发明平衡多个电池单元的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，并可采用自激式振荡器来简化控制机制与降低成本。
【专利说明】平衡电池单元的平衡电路
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电池平衡【技术领域】，尤指一种通过将多个电池单元之中具有较高电压的电池单元的能量提供给多个电池单元，来平衡该多个电池单元的主动式平衡电路。
【背景技术】
[0002]一般来说，为了供应较高的输出电压，可串接多个电池以作为电源供应装置以提供所需的的输出电压。然而，在对具有彼此串接的多个电池的电源供应装置进行充电时，该多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来避免上述情形发生，然而，被动式电池平衡机制系将多余的能量(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通过将多个电池单元之中具有较高电压的电池单元的能量提供给该多个电池单元来平衡该多个电池单元的主动式平衡电路，以解决上述问题。
[0005]依据本发明的一实施例，其揭示一种用来平衡电池单元的平衡电路。该平衡电路包含一控制单元、一电感单元以及一能量转移单元。该控制单元稱接于该多个电池单元之中的至少一电池单元，其中控制单元包含至少一开关元件。该电感单元耦接于该开关元件与该电池单元之间，用以依据该开关元件的开关状态来取走该电池单元的一多余能量，并据以产生对应于该多余能量的一感应能量。该能量转移单元耦接于该电感单元，用以将该感应能量提供给该多个电池单元，并储存该感应能量。
[0006]本发明所提供的平衡多个电池单元的平衡电路可快速地平衡电池系统、具有模块化电路的架构(例如，能量转换效率高的返驰式转换电路)以简化电路设计与增加设计弹性，并可采用自激式振荡器来简化控制机制与降低成本。
[0007]通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]第I图为本发明电池系统的一实施例的示意图。
[0009]第2图为第I图所示的电池系统的一第一实施例的示意图。
[0010]第3图为第2图所示的平衡电路的局部电路的一实施例的示意图。
[0011]第4图为第I图所示的电池系统的一第二实施例的示意图。[0012]第5图为第I图所示的电池系统的一第三实施例的示意图。
[0013]【符号说明】
[0014]100、200、400、500 电池系统
[0015]102、202、402、502 平衡电路
[0016]112、212、512 控制单元
[0017]122、222、522 电感单元
[0018]132、232、532 能量转移单元[0019]242 控制电路
[0020]244 逻辑电路
[0021]246、452 自激式振荡器
[0022]248 闸极驱动器
[0023]442_1~442_n 能量调整电路
[0024]446_1 ~446_n 逻辑单元
[0025]448_1 ~448_n 调整单元
[0026]BAT 十、BAT —、N 十、N —、NA、NB、NC、ND、N 端点
[0027]VB_1 ~VB_n、BM_1 ~BM_n、BM_x、SBM_1 ~SBM_n、BP_1 ~BP_n 电池单元
[0028]Sff_l ~SW_2、Q_1 ~Q_n、Q_x 开关元件
[0029]LP_1 ~LP_n、LP_x、LS_1 ~LS_n、LS_x、LS 绕组
[0030]BD_1~BD_n本体二极管
[0031]D、ED_1 ~ED_n、ED_x、ED、D_1 ~D_n 二极管
[0032]C_1 ~C_n、C_x、C 电容
[0033]R 电阻
【具体实施方式】
[0034]现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。在说明书中使用了某些词汇来指称特定的元件。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元件。本说明书及权利要求书中并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求中所提及的「包含」、「包括」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。
[0035]请参阅第I图，其为本发明电池系统一实施例的示意图。电池系统100包含多个电池单元VB_1~VB_n (η为正整数)以及用来平衡多个电池单元VB_1~VB_n的平衡电路102。多个电池单元VB_1~VB_n可自端点BAT + (例如，一高压侧(high side terminal))与端点BAT —(例如,一低压侧(low side terminal))来提供一外接电子装置(未显示于第I图中)所需的电源，或可由端点BAT十与端点BAT —来接收充电电源。当电池系统100在充电(charging)、放电(discharging)或静置/闲置(idle)的情形时,平衡电路102可将多个电池单元VB_1~VB_n之中具有较高电压(亦即，较多电荷)的电池单元的能量取出，再将其提供给所有的多个电池单元VB_1~VB_n，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，并通过将能量直接提供给所有的多个电池单元VB_1~VB_n来实现快速且高效率的电池平衡机制。
[0036]具体来说，平衡电路102可包含(但不限于)一控制单元112、一电感单元122以及一能量转移单元132，其中控制单元112耦接于多个电池单元VB_1~VB_n，并包含多个开关元件SW_1~SW_n，其中多个开关元件SW_1~SW_n分别对应多个电池单元VB_1~VB_n来设置(亦即，一开关元件对应一电池单元)。对于开关元件SW_1与相对应的电池单元VB_1来说，电感单元122耦接于两者之间；同理，对于开关元件SW_2/SW_n与相对应的电池单元VB_2/VB_n来说，电感单元122亦耦接于两者之间。由于多个开关元件SW_1~SW_n可分别控制电感单元122的磁通量的方向，因此，可藉由多个开关元件SW_1~SW_n的开关状态来控制多个电池单元VB_1~VB_n与电感单元122之间的能量传递。
[0037]举例来说，在电池单元VB_1的电压过高的情形下(例如，超过额定电压的默认电压范围，或与其他电池单元的电压之间的差距过大)，电感单元122可依据开关元件SW_1的开关状态来取走电池单元VB_1的一多余能量E0，并据以产生对应多余能量EO的一感应能量(inductive energy) EI。感应能量EI可经由能量转移单元132 (稱接于电感单元122)来提供给多个电池单 元VB_1~VB_n。于一实作范例中，能量转移单元132可将感应能量EI传送至端点BAT +，以对多个电池单元VB_1~￥8_11进行电压平衡。于另一实作范例中，能量转移单元132可耦接于端点BAT +与端点BAT —之间，以将感应能量EI提供给多个电池单元VB_1~VB_n。
[0038]于此实施例中，电感单元122可储存所产生的感应能量EI，并可根据开关元件的开关状态来将感应能量EI传递至能量转移单元132。能量转移单元132可具有一滤波元件(未显示于第I图中)，其可用来降低/消弭涟波(ripple)，此外，能量转移单元132也可以储存感应能量EI，以维持稳定的能量供应，并可视实际需求来调整感应能量EI以提供予多个电池单元VB_1~VB_n。
[0039]于一设计变化中，控制单元112也可以仅耦接于多个电池单元VB_1~VB_n的其中之一，举例来说，控制单元112所包含的开关元件只有开关元件SW_1，因此，电感单元122仅耦接于开关元件SW_1与电池单元VB_1之间。也就是说，本发明所提供的电池平衡机制也可以用来只对单一电池单元进行电压监测与调整，以将该单一电池的多余能量提供给所有的电池单元。值得注意的是,上述多个电池单元VB_1~VB_n中每一电池单元可以是电池芯(battery cell)(单一电池)、电池区块(battery block)(包含彼此并联的多个电池)、电池模块(battery module)(包含彼此串联的多个电池区块)或电池组(battery pack)(包含串联与并联的多个电池)。
[0040]由第I图可知，每一电池单元均可耦接于相对应的开关元件，故平衡电路102可采用模块化(modularization)的方式来实作出。请参阅第2图,其为第I图所示的电池系统100的一第一实施例的示意图。于此实施例中，电池系统200包含有多个电池单元BM_1~BM_n以及平衡电路202，其中多个电池单元BM_1~BM_n分别为多个电池模块，以及平衡电路202采用返驰式转换器(flyback converter)的设计来实现模块化的架构。然而,熟习技艺者应可了解，多个电池单元BM_1~BM_n并不限定于电池模块的架构，以及平衡电路202也不限定于返驰式转换器的架构。[0041]相似地，多个电池单元BM_1?BM_n彼此串接于端点BAT +与端点BAT —之间，因此，可通过端点BAT +与端点BAT —来提供电源或接收充电电源。平衡电路202包含一控制单元212，其包含有多个开关元件Q_1?Q_n，其中多个开关元件Q_1?Q_n分别由具有多个本体二极管(body diode) BD_1?BD_n的多个晶体管(transistor)来实现。举例来说(但本发明并不局限于此)，多个开关元件Q_1?Q_n的至少其一可由一金氧半场效晶体管
[0042](metal-oxi de-semi conductor f ield-effect transistor, MOSFET)来实现。平衡电路202另包含电感单元222与能量转移单元232，其中电感单元222包含一一次侧以及一二次侧，其中该一次侧包含多个第一绕组(winding) LP_1?LP_n,以及该二次侧包含多个第二绕组LS_1?LS_n，以及能量转移单元232包含多个二极管ED_1?ED_n与多个电容(:_1?(:_11。于此实施例中，控制单元212可用来实现第I图所示的控制单元112、电感单元222可用来是吸纳第I图所示的电感单元122，以及能量转移单元232可用来实现第I图所示的能量转移单元132。
[0043]由第2图可知，电感单元222之中的各第一绕组耦接于相对应的开关元件与相对应的电池单元之间，各第二绕组耦合于相对应的第一绕组，以及多个二极管ED_1?ED_n*别耦接于多个第二绕组LS_1?LS_n，其中每一二极管之两端分别耦接于相对应的电容与相对应的第二绕组(亦即，各二极管耦接于相对应的电容与相对应的第二绕组之间)，以及每一电容的两端分别耦接于相对应的二极管与相对应的第二绕组(亦即，各电容耦接于相对应的二极管与相对应的第二绕组之间)。更具体地说，可将每一电池单元视为耦接于具有返驰式转换电路架构的电路模块。以电池单元BM_1为例，其耦接于由开关元件0_1、第一绕组LP_1、第二绕组LS_1、二极管ED_1与电容C_1所构成的返驰式转换电路架构。
[0044]另外，能量转移单元232另可包含一阻抗元件(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，能量转移单元232经由电阻R/ 二极管D来电性连接至端点BAT +，换言之，感应能量EI可经由电阻R与二极管D所构成的传送路径来提供给多个电池单元BM_1?BM_n。这样的好处之一在于能量转移单元232所包含的多个电容C_1?C_n均可通过电阻R (或该阻抗元件)来被预充电，避免平衡电路202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。再者，对多个电容C_1?C_n进行预充电以可以提升电路运作的速度。
[0045]当二极管D导通时，可将端点BAT +与端点N +视为等电位，由于多个电容C_1?C_n系并联于端点N +与端点BAT —之间，故可将多个电容C_1?C_n视为并联于端点BAT +与端点BAT —间。因此，每一电容所储存的能量(亦即，能量转移单元232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。
[0046]请注意，以上所述仅供说明之需，并非用来作为本发明的限制。于一设计变化中，可将电阻R与二极管D改为分别耦接于端点BAT —与端点N —之间。于另一设计变化中，省略电阻R与二极管D之中的至少一者也是可行的。另外，也可以将上述阻抗元件(例如，电阻R)与二极管(例如，二极管D)设置于第I图所示的电池系统100以提升电池平衡机制的效能。
[0047]考虑电池单元BM_1的电压过高的情形(例如，超过额定电压的默认电压范围，或与其他电池单元的电压之间的差距过大)。当开关元件Q_1由关断切换为导通时，电池单元BM_1的多余能量EO会转换为感应能量EI并储存在第一绕组LP_1里。接下来，当开关元件Q_1再度关断时，感应能量EI会通过第一绕组LP_1与第二绕组LS_1之间的耦合作用来传递至能量转移单元232 (例如，多个电容C_1?C_n)，并经由电阻R与二极管D所构成的传送路径来提供给多个电池单元BM_1?BM_n。由于熟习返驰式转换器的运作原理的人员应可轻易地了解上述能量转换/传递的原理与细节，故进一步的说明在此便不再赘述。
[0048]由上可知，针对具有过高电压的电池单元所对应的开关元件进行开关状态的切换，即可将多余能量转移至能量转移单元，进而提供给所有的电池单元。因此，除了将单一电池单元的多余能量提供给所有的电池单元，本发明所提供的电池平衡机制也可将多个电池单元的多余能量提供给所有的电池单元。
[0049]上述开关元件的开关状态的切换可通过一控制电路来控制之。请连同第2图来参阅第3图，第3图为第2图所示的平衡电路202的局部电路的一实施例的示意图。于此实施例中，平衡电路202另包含一控制电路242，其用以产生一驱动信号S_G来控制电池单元BM_x所耦接的返驰式转换电路之操作，其中电池单元BM_x表示多个电池单元BM_1?BM_n的其中之一(亦即，索引值X系为介于I?η之间的正整数)，以及开关元件Q_x (具有本体二极管BD_x)、第一绕组LP_x、第二绕组LS_x、二极管ED_x与电容C_x为相对应的返驰式转换电路元件。值得注意的是，控制电路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，故控制电路242具有简化的电路设计与低成本的优点。更具体地说，逻辑电路244可侦测多个电池单元BM_1?BM_n的电压以取得一电压信息，并根据该电压信息来产生一致能信号S_EN，闸极驱动电路248可根据致能信号S_EN与自激式振荡器246所产生的振荡信号S_0来产生驱动信号S_G以控制开关兀件Q_x的开关状态。
[0050]举例来说，当逻辑电路244侦测出多个电池单元BM_1?BM_n之间的电压失衡时，所产生的致能信号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会根据振荡信号S_0来产生驱动信号S_G,换言之,驱动信号S_G会具有振荡信号S_0的频率与责任周期(duty cycle)的信息，因此，电池单元BM_x所释放/接收的能量大小可由振荡信号S_0的频率与责任周期来控制。
[0051]请注意，第3图所示的控制电路242的电路架构系仅供说明之需，并非用来作为本发明的限制。于一设计变化中，自激式振荡器246也可以直接根据致能信号S_EN来输出振荡信号S_0以作为驱动信号S_G。于另一设计变化中，闸极驱动电路248也可直接根据致能信号S_EN来产生驱动信号S_G。
[0052]请再次参阅第2图。平衡电路202可应用于高电压(例如，400伏特以上)或低电压(例如，20伏特)的电池系统。当平衡电路202应用于高电压的电池系统时，仅需将平衡电路202之电路元件的耐压性提高，即可维持电池系统的正常运作，此外，也可以增加一能量调整电路而无需提升平衡电路202的电路元件的耐压性，以维持电池系统的正常运作。请参阅第4图，其为第I图所示的电池系统100的一第二实施例的示意图。电池系统400所包含的平衡电路402的架构系基于第2图所示的电池系统202的架构，而两者之间主要的差别在于平衡电路402另包含至少一能量调整电路442_n。能量调整电路442_n耦接于多个电容C_1?C_n，用以选择性地调整多个电容C_1?C_n所储存之感应能量EI，并将调整后的感应能量EI提供给多个电池单元SBM_1?SBM_n。
[0053]于此实作范例中，当感应能量EI较低时(例如，未超过48伏特)，能量调整电路442_n不会对感应能量EI进行调整，换言之，平衡电路402之电池平衡机制与第2图所示的平衡电路402的电池平衡机制大致相同/相似。当平衡电路402应用于高电压的电池系统时(亦即，多个电池单元SBM_1?SBM_n之额定电压为高电压)，感应能量EI可能会比较高(例如，超过48伏特)，因此，可利用能量调整电路442_n来对感应能量EI进行升压转换(亦即，能量调整电路442_11可以是一升压转换电路(boost converter circuit)),并据以提供予多个电池单元SBM_1?SBM_n，以维持电池系统的正常运作。
[0054]实作上,能量调整电路442_n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 + (亦即，高压侧)与端点BAT —(亦即，低压侧)，因此，能量调整电路442_n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。
[0055]另外，能量调整电路442_n可包含一逻辑单元(logic unit) 446_n以及一调整单元448_n。逻辑单元446_n可用来判断多个电容C_1?C_n所储存的感应能量EI是否达到一预定能量值，以产生一判断结果DR。调整单元448_n耦接于逻辑单元446_n，用以依据判断结果DR来调整感应能量EI。举例来说，逻辑单元446_n可采用磁滞门坎化(voltagethreshold with a hysteresis)的判断逻辑，因此，当判断结果DR指示出感应能量EI位于磁滞区间(hysteresis band)外时,调整单元448_n可对感应能量EI进行调整。
[0056]平衡电路402另可包含一自激式振荡器452,其用以产生一振荡信号S_C来控制能量调整电路442_n的能量调整操作。举例来说，在能量调整电路442_n为一升压转换电路的情形下，能量调整电路442_n可根据振荡信号S_C的频率与责任周期来调整感应能量EI的增加量。另外，也可以采用第3图所示的控制电路242的设计概念来实现能量调整电路442_n相对应的控制电路(并未显示于第4图中)。
[0057]值得注意的是，平衡电路402另可包含多个能量调整电路，进而实现模块化电路设计的概念。于第4图所示的实作范例中，多个电容C_1?C_n分别耦接多个能量调整电路442_1?442_n，其中多个能量调整电路442_1?442_n可视实际设计需求来启用，并可分别包含多个逻辑单元446_1?446_n以及多个调整单元448_1?448_n。于此实施例中，仅需启用多个能量调整电路442_1?442_n中的其中之一(例如，能量调整电路442_n)即可实现上述升压转换操作，其中未被启用的能量调整电路以虚线表示之。于另一实施例中，也可以只设置单一能量调整电路(例如，能量调整电路442_n)于平衡电路402之中。
[0058]请参阅第5图，其为第I图所示的电池系统100的一第三实施例的示意图。电池系统500所包含的平衡电路502的架构基于第2图所示的电池统202的架构，而两者之间主要的差别在于电感单元所包含的绕组的个数与耦合方式。电池统500包含多个电池单元BP_1?BP_n (例如，多个电池组)、一控制单元512、一电感单元522以及一能量转移单元532。控制单元512包含第2图所示的多个开关元件0_1?Q_n。电感单元522包含——次侧以及一二次侧，其中该一次侧包含多个第一绕组LP_1?LP_n，以及该二次侧包含一第二绕组LS。第二绕组LS同时耦合于多个第一绕组LP_1?LP_n。能量转移单元532包含有一二极管ED以及一电容C，其中二极管ED耦接于第二绕组LS，以及电容C耦接于二极管ED与第二绕组LS。于此实作范例中，二极管ED的两端分别耦接于电容C与第二绕组LS (亦即，二极管ED耦接于电容C与第二绕组LS的间)，以及电容C的两端分别耦接于二极管ED与第二绕组LS (亦即，电容C耦接于二极管ED与第二绕组LS之间)。
[0059]相似地，针对具有过高电压的电池单元所对应的开关元件进行开关状态的切换，即可将多余能量转移至能量转移单元，进而提供给所有的电池单元。另外，可采用第3图所示的控制电路242来控制多个开关元件Q_1?Q_n的开关操作。
[0060]于此实施例中，能量转移单元532另包含第2图所示的二极管D。由于熟习技艺者经由阅读第2图的相关说明之后，应可了解电容C可经由一阻抗元件(例如，第2图所示的电阻R)及/或二极管D来电性连接于端点BAT +与端点BAT —之间，故该阻抗元件、二极管D与电容C于电池统500中的配置方式与功效在此便不再赘述。
[0061]值得注意的是，由于多个第一绕组LP_1?LP_n彼此耦合，因此，当电池单元之间的电压差过大时，可能会在电池单元之间产生过电流。举例来说，当第一绕组LP_1所取走的多余能量EO会耦合至第一绕组LP_2，且电池单元BP_1的电压高过电池单元BP_2的电压许多时，过大的电流会自端点N流入开关元件Q_l，造成电池系统500的损坏。因此，控制单元512另可包含多个二极管D_1?D_n，其分别耦接于多个开关元件Q_1?Q_n与多个电池单元BP_1?BP_n之间，用以防止/阻绝过电流。
[0062]于一设计变化中，多个二极管D_1?D_n也可以分别耦接于多个第一绕组LP_1?LP_n与多个电池单元BP_1?BP_n之间。于另一设计变化中，多个二极管D_1?D_n也可以分别耦接于多个开关元件Q_1?Q_n与多个第一绕组LP_1?LP_n之间。简言之，可采用单向式开关元件来实作出控制单元所包含的开关元件，以防止/阻绝过电流。由于熟习技艺者在阅读第I图?第4图的相关说明之后，应可轻易地了解第5图所示的电池系统500的操作细节，故进一步的说明在此便不再赘述。
[0063]请注意，上述单向式开关元件的架构也可以应用于第I图/第2图/第4图所示的电池平衡机制中，也就是说，控制单元112/212也可以包含至少一二极管，以实现单向式开关元件。另外，第I图/第2图/第4图/第5图所示的电池平衡机制也可以用来只对单一电池单元进行电压监测与调整，以将该单一电池的多余能量提供给所有的电池单元。
[0064]综上所述，本发明所提供的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(例如，能量转换效率高的返驰式转换电路)以简化电路设计与增加设计弹性，并可采用自激式振荡器来简化控制机制与降低成本。
[0065]以上所述仅为本发明之较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【权利要求】
1.一种用来平衡多个电池单元的平衡电路，其特征在于，包括: 一控制单元，耦接于多个所述电池单元之中的至少一所述电池单元，其中所述控制单元包括至少一开关元件； 一电感单元，耦接于所述开关元件与所述电池单元之间，用于根据所述开关元件的开关状态来取走所述电池单元的一多余能量，并根据所述多余能量产生对应于所述多余能量的一感应能量；以及 一能量转移单元，耦接于所述电感单元，用于将所述感应能量提供给多个所述电池单元、并储存所述感应能量。
2.如权利要求1所述的用来平衡多个电池单元的平衡电路，其特征在于，所述电感单元包括: --次侧，包括: 一第一绕组，耦接于所述开关元件；以及 一二次侧，包括: 一第二绕组，耦合于所述第一绕组； 其中所述第一绕组根据所述开关元件的开关状态来将所述多余能量储存为所述感应能量，所述感应能量经由所述第二绕组传递至所述能量转移单元。
3.如权利要求2所述的用来平衡多个电池单元的平衡电路，其特征在于，所述控制单元包括: 至少一二极管，所述二极管耦接于所述开关元件与所述电池单元之间、所述第一绕组与所述电池单元之间或所述开关元件与所述第一绕组之间。
4.如权利要求2所述的用来平衡多个电池单元的平衡电路，其特征在于，所述能量转移单元包括: 一二极管，耦接于所述第二绕组；以及 一电容，耦接于所述二极管以及所述第二绕组，其中所述二极管耦接于所述电容与所述第二绕组之间，所述电容耦接于所述二极管与所述第二绕组之间。
5.如权利要求4所述的用来平衡多个电池单元的平衡电路，其特征在于，多个所述电池单元彼此串接于一高压侧及一低压侧之间，所述电容耦接于所述高压侧与所述低压侧之间。
6.如权利要求4所述的用来平衡多个电池单元的平衡电路，其特征在于，还包括: 一能量调整电路，耦接于所述电容、用于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多个所述电池单元。
7.如权利要求6所述的用来平衡多个电池单元的平衡电路，其特征在于，多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电容的两端，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。
8.如权利要求6所述的用来平衡多个电池单元的平衡电路，其特征在于，所述能量调整电路为一升压转换电路。
9.如权利要求6所述的用来平衡多个电池单元的平衡电路，其特征在于，所述能量调整电路包括:一逻辑单元，用来判断所述电容所储存的所述感应能量是否达到一预定能量值并产生一判断结果；以及 一调整单元，耦接于所述逻辑单元、用于根据所述判断结果来调整所述感应能量。
10.如权利要求6所述的用来平衡多个电池单元的平衡电路，其特征在于，还包括: 一自激式振荡器，用于产生一振荡信号来控制所述能量调整电路的能量调整操作。
11.如权利要求1所述的用来平衡多个电池单元的平衡电路，其特征在于，多个所述电池单元彼此串接于一高压侧及一低压侧之间，所述能量转移单元电性连接于所述高压侧与所述低压侧之间，所述能量转移单元包括一阻抗元件和一二极管，所述阻抗元件耦接于所述高压侧或所述低压侧，所述二极管耦接于所述高压侧或所述低压侧 。
12.如权利要求1所述的用来平衡多个电池单元的平衡电路，其特征在于，还包括: 一控制电路，所述控制电路具有一自激式振荡器，所述自激式振荡器用于产生一振荡信号，所述控制电路根据所述振荡信号来产生一驱动信号以控制所述开关元件的开关状态。
13.如权利要求1所述的用来平衡多个电池单元的平衡电路，其特征在于，所述控制单元耦接于多个所述电池单元，所述至少一开关元件包括多个开关元件，多个所述开关元件分别对应多个所述电池单元来设置，所述电感单元包括: --次侧，包括: 多个第一绕组，每一所述第一绕组耦接于一开关元件与一电池单元之间；以及 一二次侧，包括: 多个第二绕组，分别耦合于所述多个所述第一绕组；所述能量转移单元包括: 多个二极管，分别耦接于多个所述第二绕组；以及 多个电容，分别耦接于多个所述二极管且分别耦接于多个所述第二绕组，其中每一所述二极管耦接于一所述电容与一所述第二绕组之间，每一电容耦接于一所述二极管与一所述第二绕组之间，多个所述电容相互并联，多个所述电池单元彼此串接于一高压侧及一低压侧之间，相互并联的多个所述电容电性连接于所述高压侧与所述低压侧之间。
14.如权利要求13所述的用来平衡多个电池单元的平衡电路，其特征在于，所述能量转移单元包括一阻抗元件和一二极管，所述阻抗元件耦接于所述高压侧与多个所述电容之间或所述低压侧与多个所述电容之间，所述二极管耦接于所述高压侧与多个所述电容之间或所述低压侧与多个所述电容之间。
15.如权利要求1所述的用来平衡多个电池单元的平衡电路，其特征在于，所述控制单元耦接于多个所述电池单元，所述至少一开关元件包括多个开关元件，所述多个开关元件分别对应多个所述电池单元来设置，所述电感单元包括: --次侧，包括: 多个第一绕组，其中每一所述第一绕组耦接于一所述开关元件与一电池单元之间；以及 一二次侧，包括: 一第二绕组，耦合于多个所述第一绕组；以及 所述能量转移单元包括: 一第一二极管，耦接于所述第二绕组；以及一电容，耦接于所述第一二极管与所述第二绕组，其中所述第一二极管耦接于所述电容与所述第二绕组之间，所述电容耦接于所述第一二极管与所述第二绕组之间，多个所述电池单元彼此串接于一高压侧及一低压侧之间，所述电容电性连接于所述高压侧与所述低压侧之间。
16.如权利要求15所述的用来平衡多个电池单元的平衡电路，其特征在于，所述能量转移单元包括一阻抗元件，所述阻抗元件耦接于所述高压侧与所述电容之间或所述低压侧与所述电容之间。
17.如权利要求15所述的用来平衡多个电池单元的平衡电路，其特征在于，所述能量转移单元包括一第二二极管，所述第二二极管耦接于所述高压侧与所述电容之间或所述低压侧与所述电 容之间。
【文档编号】H02J7/00GK103545872SQ201310294580
【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