[發明專利]電感電荷平衡

有效

• 申請號: 201210021483.4
• 申請日: 2012-01-31
• 公開（公告）號: CN102624043A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: C.凱因
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 王岳;盧江

技術領域

本發明的實施例涉及一種用于具有多個電荷存儲單元的電荷存儲裝置的電感電荷平衡電路，并且特別地涉及一種用于檢測在這樣的電荷平衡電路的操作期間可能發生的錯誤的方法。

背景技術

比如蓄電池（accumulator）的可再充電電荷存儲裝置在比如電動汽車的電動車輛中起重要作用，而且在諸如計算機的其它移動電設備中起重要作用。這樣的電荷存儲裝置通常包括串聯連接的多個電荷存儲單元（蓄電池單元），其中串聯連接的單元的數量取決于個別電荷存儲單元所提供的供電電壓并且取決于要提供給負載的所期望總體供電電壓。由包括串聯連接的多個存儲單元的存儲裝置所提供的供電電壓對應于存儲單元的個別供電電壓之和。

所述可再充電存儲裝置在其對負載供電時被放電，并且其能夠在外部電源可用時被再充電。諸如鋰離子電池的大多數類型的充電存儲單元不應當被充電以便具有高于給定電壓上限的供電電壓，并且不應當被放電以便具有低于給定電壓下限的供電電壓。否在，存在損壞或退化的風險。由于存儲單元的制造過程中不可避免的變化，個別存儲單元的電容可能彼此稍有不同，即電容可能是“不平衡的”。這種不平衡可能導致一些存儲單元在充電過程期間早于其它存儲單元達到電壓上限，并且可能導致一些存儲單元在放電過程期間（在負載被供電時）早于其它存儲單元達到電壓下限。當所述單元之一達到電壓上限時，充電過程必須停止，即使其它單元還沒有被完全充電，并且當所述單元之一達到電壓下限時，放電過程必須停止，即使其它單元沒有被放電至其下限。

電荷平衡電路監視個別存儲單元的充電狀態，并且被配置為有選擇地對個別單元進行充電或放電以便平衡個別單元的充電狀態并且在存儲裝置的使用中提供增大的效率。

根據已知概念的電荷平衡電路包括電感耦合的電感存儲元件。這些電感存儲元件中的一個（或多個）被配置為與總體裝置并聯連接，并且其它被配置為與個別存儲單元并聯連接。可以使用電子開關分別將所述電感元件連接到所述存儲裝置或存儲單元/將所述電感元件從所述存儲裝置或存儲單元斷開。依靠這種裝置，能量可以從一個存儲單元被傳輸到總體裝置（或其一部分），或者從總體裝置傳輸到一個存儲單元。

在這樣的平衡電路的操作期間可能發生錯誤。這些錯誤包括在個別電感元件之間的缺失電感耦合、在所述電感元件之一中的缺陷或者在所述開關之一中的缺陷。因此，需要對這樣的錯誤進行檢測。

發明內容

本發明的實施例涉及一種用于在具有串聯連接的多個電荷存儲單元的電荷存儲裝置中的電荷平衡的方法。所述方法包括：提供第一電感存儲元件，其被配置為有選擇地與所述存儲裝置相耦合；并且提供至少一個第二電感存儲元件，其被配置為有選擇地與所述存儲單元中的第一個存儲單元相耦合并且電感地耦合至所述第一電感存儲元件。在該方法中，在第一時間段期間，通過將相關聯的電感存儲元件與所述存儲裝置和一個存儲單元之一相耦合而從所述存儲裝置和第一存儲單元之一取得能量，并且在所述第一時間段之后的第二時間段期間，通過將相關聯的第一電感存儲元件與所述存儲裝置和第一存儲單元中的另一個相耦合而將至少一部分所取得的能量反饋到所述存儲裝置和第一存儲單元中的另一個中。所述方法進一步包括：至少在所述第一時間段中的一個時間上對第一電壓和第二電壓中的至少一個進行評估以提供第一評估結果并且至少在所述第二時間段中的一個時間上進行評估以提供第二評估結果，其中所述第一電壓取決于橫跨所述第一電感存儲元件的電壓并且所述第二電壓取決于橫跨所述存儲單元之一的電壓；并且根據第一和第二評估結果檢測錯誤。

本發明的另外的實施例涉及一種電荷平衡電路，其包括被配置為有選擇地與包括串聯連接的多個存儲單元的存儲裝置相耦合的第一電感存儲元件。至少一個第二電感存儲元件被配置為有選擇地與所述存儲裝置的存儲單元的第一個存儲單元相耦合并且電感地耦合至所述第一電感存儲元件和驅動電路。所述驅動電路被配置為在第一時間段內將第一和第二電感存儲元件之一耦合與相關聯的存儲裝置或存儲單元相耦合，并且在所述第一時間段之后的第二時間段內將第一和第二電感存儲元件中的另一個與相關聯的存儲裝置或存儲單元相耦合。所述平衡電路進一步包括錯誤檢測電路，其被配置為至少在所述第一時間段中的一個時間上對第一電壓和第二電壓中的至少一個進行評估以獲得第一評估結果并且至少在第二時間段中的一個時間上進行評估以獲得第二評估結果。所述第一電壓取決于橫跨所述第一電感存儲元件的電壓并且所述第二電壓取決于橫跨所述存儲單元之一的電壓，并且根據第一和第二評估結果生成錯誤信號。