[发明专利]具有绝热开关电容器电路的电池管理系统

说明书

本公开内容涉及具有绝热开关电容器电路的电池管理系统。本发明涉及一种用于在从电池向负载供电和从另一电源向负载供电之间进行切换的设备，其包括电池管理器和开关电容器网络，其中所述开关电容器网络包括多个电容器、第一开关组和第二开关组、以及控制器，其中所述控制器使所述开关电容器网络在第一状态和第二状态之间进行转变。

本发明申请是申请日为2017年3月13日、申请号为201780028666.X(国际申请号为PCT/US2017/022104)以及发明名称为“具有绝热开关电容器电路的电池管理系统”的发明专利申请的分案申请。

相关申请

本申请要求优先日期为2016年3月11日的美国临时申请62/306,749的权益，其内容通过引用而并入于此。

技术领域

本发明涉及电力转换，具体涉及使用开关电容器的电池管理器。

背景技术

许多便携式电气装置在被插入AC源的情况下使用。在该时间期间，电池管理器必须供电以在必要的情况下对电池进行充电、并操作装置本身。在AC源断开的情况下，电池管理器必须进行切换，使得电池向装置供电。

发明内容

在一方面，本发明的特征在于一种用于在从电池向负载供电和从AC源向所述负载供电之间进行切换的设备。这种设备包括电池管理器，其中该电池管理器具有连接至其输入部的AC/DC转换器。AC/DC转换器或电池管理器包括绝热开关电容器网络。这种网络的特征在于具有存储了电荷的电容器电路，以用于约束至少部分地作为使电荷通过电感的结果而造成的电荷变化率的电路。

在另一方面，本发明的特征在于一种用于在使用电池中所存储的能量向负载供电和使用来自AC源的能量向所述负载供电之间进行切换的设备，所述设备包括：电池管理器；开关电容器网络；充电器，其用于在使用来自所述AC源的能量向所述负载供电的同时对所述电池进行充电；以及第一控制器，其中，所述电池管理器包括用于连接至桥式整流器的输入端子，所述开关电容器网络包括多个电容器以及第一开关组和第二开关组，使所述第一开关组中的开关闭合并且使所述第二开关组中的开关断开将使所述电容器被布置为第一状态，使所述第二开关组中的开关闭合并且使所述第一开关组中的开关断开将使所述电容器被布置为第二状态，以及在操作中，所述控制器用于使所述开关电容器网络以特定频率在所述第一状态和所述第二状态之间转变，从而在所述开关电容器网络的电容器和端子之间转移电荷。

在一些实施例中，所述开关电容器网络在所述AC/DC转换器中。这些实施例中，所述开关电容器网络包括控制器、电荷泵、以及连接至所述电荷泵并连接至桥式整流器的开关调节器的实施例。在这些实施例中，所述控制器控制所述开关调节器和所述电荷泵。

在其它实施例中，所述AC/DC转换器是所述电池管理器的一部分。存在可以将所述开关电容器网络置于电池管理器内的各种位置。

在这些实施例中的一个实施例中，所述电池管理器包括连接至所述AC/DC转换器的输入部、以及降压(step-down)转换器。在这些实施例中，所述开关电容器网络在所述降压转换器和所述输入部之间。

在这些实施例中的另一实施例中，除了降压转换器之外，所述电池管理器包括：输入部，其连接至所述AC/DC转换器；输出部，其连接至负载；第一线路，其用于将所述输入部连接至所述输出部；第二线路，其用于将所述降压转换器连接至所述第一线路的第一节点；第三线路，其用于将开关连接至所述第一线路的第二节点；以及所述开关，其用于选择性地使所述电池相对于所述第一线路连接和断开。在这些实施例中，所述开关电容器网络在所述第一线路上的所述第一节点和所述第二节点之间。

在这些实施例中的另一实施例中，所述电池管理器除了包括降压转换器和电池充电器之外，还包括：第一线路，其在所述降压转换器和要驱动的负载要连接至的输出部之间延伸；以及第二线路，其用于将所述电池充电器连接至所述第一线路的第一节点。在这些实施例中，所述开关电容器网络被配置在所述第一节点和所述降压转换器之间。