[发明专利]电感电荷平衡

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及一种用于具有多个电荷存储单元的电荷存储装置的电感电荷平衡电路，并且特别地涉及一种用于检测在这样的电荷平衡电路的操作期间可能发生的错误的方法。

背景技术

比如蓄电池（accumulator）的可再充电电荷存储装置在比如电动汽车的电动车辆中起重要作用，而且在诸如计算机的其它移动电设备中起重要作用。这样的电荷存储装置通常包括串联连接的多个电荷存储单元（蓄电池单元），其中串联连接的单元的数量取决于个别电荷存储单元所提供的供电电压并且取决于要提供给负载的所期望总体供电电压。由包括串联连接的多个存储单元的存储装置所提供的供电电压对应于存储单元的个别供电电压之和。

所述可再充电存储装置在其对负载供电时被放电，并且其能够在外部电源可用时被再充电。诸如锂离子电池的大多数类型的充电存储单元不应当被充电以便具有高于给定电压上限的供电电压，并且不应当被放电以便具有低于给定电压下限的供电电压。否在，存在损坏或退化的风险。由于存储单元的制造过程中不可避免的变化，个别存储单元的电容可能彼此稍有不同，即电容可能是“不平衡的”。这种不平衡可能导致一些存储单元在充电过程期间早于其它存储单元达到电压上限，并且可能导致一些存储单元在放电过程期间（在负载被供电时）早于其它存储单元达到电压下限。当所述单元之一达到电压上限时，充电过程必须停止，即使其它单元还没有被完全充电，并且当所述单元之一达到电压下限时，放电过程必须停止，即使其它单元没有被放电至其下限。

电荷平衡电路监视个别存储单元的充电状态，并且被配置为有选择地对个别单元进行充电或放电以便平衡个别单元的充电状态并且在存储装置的使用中提供增大的效率。

根据已知概念的电荷平衡电路包括电感耦合的电感存储元件。这些电感存储元件中的一个（或多个）被配置为与总体装置并联连接，并且其它被配置为与个别存储单元并联连接。可以使用电子开关分别将所述电感元件连接到所述存储装置或存储单元/将所述电感元件从所述存储装置或存储单元断开。依靠这种装置，能量可以从一个存储单元被传输到总体装置（或其一部分），或者从总体装置传输到一个存储单元。

在这样的平衡电路的操作期间可能发生错误。这些错误包括在个别电感元件之间的缺失电感耦合、在所述电感元件之一中的缺陷或者在所述开关之一中的缺陷。因此，需要对这样的错误进行检测。

发明内容

本发明的实施例涉及一种用于在具有串联连接的多个电荷存储单元的电荷存储装置中的电荷平衡的方法。所述方法包括：提供第一电感存储元件，其被配置为有选择地与所述存储装置相耦合；并且提供至少一个第二电感存储元件，其被配置为有选择地与所述存储单元中的第一个存储单元相耦合并且电感地耦合至所述第一电感存储元件。在该方法中，在第一时间段期间，通过将相关联的电感存储元件与所述存储装置和一个存储单元之一相耦合而从所述存储装置和第一存储单元之一取得能量，并且在所述第一时间段之后的第二时间段期间，通过将相关联的第一电感存储元件与所述存储装置和第一存储单元中的另一个相耦合而将至少一部分所取得的能量反馈到所述存储装置和第一存储单元中的另一个中。所述方法进一步包括：至少在所述第一时间段中的一个时间上对第一电压和第二电压中的至少一个进行评估以提供第一评估结果并且至少在所述第二时间段中的一个时间上进行评估以提供第二评估结果，其中所述第一电压取决于横跨所述第一电感存储元件的电压并且所述第二电压取决于横跨所述存储单元之一的电压；并且根据第一和第二评估结果检测错误。

本发明的另外的实施例涉及一种电荷平衡电路，其包括被配置为有选择地与包括串联连接的多个存储单元的存储装置相耦合的第一电感存储元件。至少一个第二电感存储元件被配置为有选择地与所述存储装置的存储单元的第一个存储单元相耦合并且电感地耦合至所述第一电感存储元件和驱动电路。所述驱动电路被配置为在第一时间段内将第一和第二电感存储元件之一耦合与相关联的存储装置或存储单元相耦合，并且在所述第一时间段之后的第二时间段内将第一和第二电感存储元件中的另一个与相关联的存储装置或存储单元相耦合。所述平衡电路进一步包括错误检测电路，其被配置为至少在所述第一时间段中的一个时间上对第一电压和第二电压中的至少一个进行评估以获得第一评估结果并且至少在第二时间段中的一个时间上进行评估以获得第二评估结果。所述第一电压取决于横跨所述第一电感存储元件的电压并且所述第二电压取决于横跨所述存储单元之一的电压，并且根据第一和第二评估结果生成错误信号。