具有绝热开关电容器电路的电池管理系统技术方案

本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有绝热开关电容器电路的电池管理系统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。
本专利技术涉及电力转换，具体涉及使用开关电容器的电池管理器。
技术介绍
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。
技术实现思路
在一方面，本专利技术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，本专利技术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。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，还包括：第一线路，其从所述电池管理器的输入部连接至所述电池管理器的输出部；以及第二线路，其用于将所述降压转换器连接至所述第一线路的节点。在这些实施例中，开关电容器网络被配置在所述电池管理器的输入部和所述节点之间。在这些实施例中的另一实施例中，所述降压转换器具有电感，其中所述开关电容器网络依赖于所述电感来限制所述开关电容器网络内的电容器上所存在的电荷的变化速率。其它实施例还包括如下的实施例，其中，所述开关电容器网络包括：电荷泵；开关调节器，其连接至所述电荷泵；以及控制器，其用于控制所述开关调节器和所述电荷泵以实现所述开关调节器和所述电荷泵的操作。在上述实施例中的任意实施例中，所述开关电容器网络可以包括电荷泵以及耦接至所述电荷泵的电感。这些实施例中，所述电荷泵包括级联倍增器。在另一方面，本专利技术的特征在于一种用于在从电池向负载供电和从DC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，其具有开关电容器网络，所述开关电容器网络包括存储了电荷量的电容器；以及电路，其用于约束因使电荷通过电感而造成的电荷量变化的速率。在这些实施例中还包括如下的实施例，其中，所述电池管理器包括输入部和降压转换器，其中所述输入部和所述降压转换器之间具有所述开关电容器网络。在这些实施例中还包括如下的实施例，其中，所述电池管理器包括输入部、输出部、第一线路、第二线路、第三线路、降压转换器和开关。在这些实施例中，所述输出部被配置为连接至要驱动的负载，所述输入部连接至DC源，所述开关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，所述第一线路用于将所述输入部连接至所述输出部，所述第二线路用于将所述降压转换器连接至所述第一线路的第一节点，所述第三线路用于将所述开关连接至所述第一线路的第二节点，以及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。在另外的其它实施例中，所述电池管理器包括：第一线路、第二线路、要驱动的负载要连接至的输出部、电池充电器、以及降压转换器。在这些实施例中，所述第一线路在所述降压转换器和所述输出部之间延伸，所述第二线路将所述电池充电器连接至所述第一线路的第一节点，以及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。在一些实施例中，所述电池管理器包括电池充电器和降压转换器。在这些实施例中，所述降压转换器被配置为使得在操作中、用于对所述电池进行充电的能量和用于向所述负载供电的能量都通过所述降压转换器，以及作为替代，在其他实施例中，所述降压转换器被配置为使得在工作中、用于对所述电池进行充电的能量和用于向所述负载供电的能量都通过所述降压转换器。在这些实施例中还包括如下的实施例，其中，还包括用以控制开关电容器电路中的电压转变的压摆速率的旁路开关控制电路的实施例。在另外的其它实施例中，所述电池管理器包括输入部、输出部、降压转换器、第一线路以及第二线路。在这种实施例中，所述第一线路从所述输入部延伸至所述输出部，所述第二线路用于将所述降压转换器连接至所述第一线路的节点，以及所述开关电容器网络被配置在所述输入部和所述节点之间。另外的其它实施例是如下的实施例，其中，所述电池管理器包括降压转换器。在这些实施例中，所述降压转换器包括电感，并且所述开关电容器网络依赖于所述降压转换器的电感来限制所述开关电容器网络内的电容器上所存在的电荷的变化速率。另外的其它实施例包括旅行充电器，其中该旅行充电器具有作为其组成部分的所述电池管理器。在上述实施例中的任意实施例中，所述开关电容器网络包括电荷泵以及连接至所述电荷泵的电感。在这些实施例中，所述电荷泵包括级联倍增器。上述实施例还包含所述开关电容器网络绝热的实施例、以及所述开关电容器网络非绝热的实施例。根据以下具体实施方式和附图，本专利技术的这些和其它特征将变得明显，其中在附图中：附图说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一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；电池充电器，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，使所述第二组中的开关闭合并且使所述第一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。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.11 US 62/306,7491.一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；电池充电器，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，使所述第二组中的开关闭合并且使所述第一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。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述开关电容器网络是绝热开关电容器网络。3.根据权利要求1所述的设备，还包括AC/DC转换器，其中，所述AC/DC转换器包括所述第一控制器、电荷泵、以及连接至所述电荷泵的开关调节器，所述第一控制器用于控制所述开关调节器和所述电荷泵，以及所述桥式整流器连接至所述开关调节器的输入部。4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电池管理器包括所述开关电容器网络。5.根据权利要求1所述的设备，还包括AC/DC转换器，其中，所述电池管理器包括输入部和降压转换器，所述输入部连接至所述AC/DC转换器，以及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。6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电池管理器包括输入部、输出部、第一线路、第二线路、第三线路、降压转换器、以及开关，所述输出部被配置为连接至要驱动的负载，所述输入部被配置为连接至AC/DC转换器，所述开关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，所述第一线路用于将所述输入部连接至所述输出部，所述第二线路用于将所述降压转换器连接至所述第一线路的第一节点，所述第三线路用于将所述开关连接至所述第一线路的第二节点，以及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。7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电池管理器包括第一线路、第二线路、要驱动的负载要连接至的输出部、所述电池充电器、以及降压转换器，所述第一线路在所述降压转换器和所述输出部之间延伸，所述第二线路用于将所述电池充电器连接至所述第一线路的第一节点，以及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。8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电池管理器包括输入部、输出部、降压转换器、第一线路、以及第二线路，所述第一线路从所述输入部延伸到所述输出部，所述第二线路将所述降压转换器连接至所述第一线路的节点，以及所述开关电容器网络被配置在所述输入部和所述节点之间。9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电池管理器包括降压转换器，所述降压转换器包括电感，以及所述开关电容器网络依赖于所述降压转换器的电感来限制所述开关电容器网络内的电容器上所存在的电荷的变化速率。10.根据权利要求1所述的设备，还包括AC/DC转换器，其中，所述AC/DC转换器包括所述第一控制器、电荷泵、以及连接至所述电荷泵的开关调节器，所述第一控制器用于控制所述开关调节器和所述电荷泵。11.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述开关电容器网络包括电荷泵以及连接至所述电荷泵的电感。12.根据权利要求1所述的设备，其中，所述开关电容器网络包括级联倍增器。13.根据权利要求1所述的设备，还包括速率控制电路，其中，所述开关电容器网络包括所述开关电容器网络的操作期间存储了电荷量的第一电容器，以及所述速率控制电路被配置为约束至少部分地因使电荷通过电感而造成的所述电荷量的变化的速率。14.根据权利要求1所述的设备，还包括所述桥式整流器。15.根据权利要求1所述的设备，还包括AC/DC转换器，其中，所述桥式整流器是所述AC/DC转换器的组成部分。16.根据权利要求1所述的设备，还包括AC/DC转换器，其中，所述开关电容器网络是所述AC/DC转换器的组成部分。17.根据权利要求1所述的设备，其中，所述AC源无线地将能量传递至所述电池管理器。18.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电池充电器在向所述电池提供电荷的同时保持恒定电流与在向所述电池提供电荷的同时保持恒定电压之间进行切换。19.根据权利要求1所述的设备，还包括第二控制器，所述第二控制器被配置为控制所述电池充电器。20.根据权利要求1所述的设备，其中，所述开关电容器网络是非绝热开关电容器网络。21.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电池管理器包括所述开关电容器网络，以及所述开关电容器网络是绝热开关电容器网络。22.根据权利要求1所述的设备，还包括旅行充电器，其中，所述电池管理器是所述旅行充电器的组成部分。23.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电池充电器是CCCV充电器。24.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电池充电器被配置...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·朱利亚诺，D·孔斯特，
申请(专利权)人：派赛公司，
类型：发明
国别省市：美国,US