[发明专利]电荷均衡设备及方法

权利要求书

1.一种电荷均衡设备，该电荷均衡设备包括：

分别并联到N个串联电池上的N个第一变压器，该N个第一变压器适 用于降低N个串联电池中过度充电电池的电压；

用于存储从所述第一变压器提供的能量的电荷存储装置；

用于将存储在所述电荷存储装置中的能量重新分配到所述N个串联电 池中的第二变压器；以及

电压检测和驱动信号产生单元，用于检测N个串联电池各自的电压，以 及用于产生从过度充电电池释放能量所需的第一驱动信号和将存储在所述 电荷存储装置中的能量提供给所述第二变压器所需的第二驱动信号，

该电荷均衡设备还包括：

与所述N个第一变压器的初级线圈分别相串联的N个放电开关，该N 个放电开关响应于所述第一驱动信号来运作；

连接在所述N个第一变压器的次级线圈的第一端和所述电荷存储装置 的阴极之间的N个第一半导体开关元件；

连接在所述第二变压器的初级线圈的第二端和所述电荷存储装置的阳 极之间的重新分配开关，该重新分配开关响应于所述第二驱动信号来运作； 以及

连接在所述第二变压器的次级线圈的第一端和所述N个串联电池中的 第一电池的阴极之间的第二半导体开关元件。

2.根据权利要求1所述的电荷均衡设备，其中所述N个第一变压器中 的每个第一变压器的初级线圈与次级线圈的匝数比是N1∶N2，N2大于N1。

3.根据权利要求2所述的电荷均衡设备，其中所述第二变压器的初级 线圈与次级线圈的匝数比是N2∶N3，N3大于N2。

4.根据权利要求3所述的电荷均衡设备，其中所述第二变压器的容量 大于所述第一变压器的容量。

5.根据权利要求1所述的电荷均衡设备，其中所述N个第一变压器的 次级线圈的第二端共同连接到所述电荷存储装置的阳极。

6.根据权利要求1所述的电荷均衡设备，其中所述N个第一变压器中 的每一个第一变压器和所述第二变压器如下实现，即初级线圈上形成的同名 端和次级线圈上形成的同名端位于不同侧。

7.根据权利要求1所述的电荷均衡设备，其中所述N个第一变压器中 的每一个变压器和所述第二变压器如下实现，即初级线圈上形成的同名端和 次级线圈上形成的同名端位于相同侧。

8.根据权利要求1所述的电荷均衡设备，其中所述电荷存储装置的容 量与过度充电电池的数量成比例。

9.根据权利要求8所述的电荷均衡设备，其中所述电荷存储装置是电 容。

10.根据权利要求8所述的电荷均衡设备，其中所述电荷存储装置是用 于车辆的电池。

11.根据权利要求1所述的电荷均衡设备，其中所述N个第一半导体开 关元件中的每一个第一半导体开关元件和所述第二半导体开关元件由金属 氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、双极结型晶体管(BJT)、继电器 和二极管中的任一者形成。

12.根据权利要求11所述的电荷均衡设备，其中所述N个第一半导体 开关元件中的每一个第一半导体开关元件和所述第二半导体开关元件是二 极管。

13.根据权利要求1所述的电荷均衡设备，其中所述N个放电开关中的 每一个放电开关和所述重新分配开关由MOSFET、BJT和继电器中的任一者 形成。

14.根据权利要求13所述的电荷均衡设备，其中所述N个放电开关中 的每一个放电开关和所述重新分配开关是N型MOSFET。

15.根据权利要求1所述的电荷均衡设备，其中所述电压检测和驱动信 号产生单元包括：

用于检测所述N个串联电池的电压的感应单元；

用于根据由所述感应单元所检测的电压来确定所述放电开关和所述重 新分配开关的开/关时间的微处理器；以及

用于响应于从所述微处理器输入的信号来产生驱动所述放电开关和所 述重新分配开关所需的第一驱动信号和第二驱动信号的开关驱动电路单元。