电池电压控制和调节制造技术

本公开的实施例涉及电池电压控制和调节。本公开包括实现向负载供电的电源的新颖方式。主电池源产生主电池电压；多个辅助电池源的一个组中的每个辅助电池源产生相应的辅助电池电压。控制器首先将电池电源电压设置为主电池电压，该主电池电压被供应到功率转换器。然后控制器监测电池电源电压的大小，并基于电池电源电压的大小相对于阈值电平的比较来调整供应到功率转换器的电池电源电压。经调整的电池电源电压由主电池源和组中的第一辅助电池源的串联连接提供。的串联连接提供。的串联连接提供。

【技术实现步骤摘要】
电池电压控制和调节


[0001]本公开涉及电池电压控制和调节。

技术介绍

[0002]传统的备用功率系统通常包括电池来存储能量，以便在停电期间为负载供电。例如，负载通常在正常操作状况期间通过主输入电压供电。当发生停电时，主输入电压不再可用。在这种实例中，备用功率系统通过将存储在电池中的能量转换为供应到负载的备用电压来为负载供电。
[0003]传统的功率转换器拓扑包括众所周知的降压、升压、4开关降压
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升压转换器等。在实现这些拓扑时，必须根据总输出电压(针对升压转换器)或总输入电压(针对降压转换器)来对对应的半导体设备进行额定。这要求采用具有非最佳FOM的设备。此外，尽管由电池提供的电压的转换范围很窄，以及由于负载的高功耗电平(在所考虑的情况下为3kW)，传统转换器会经受大电流，其不仅影响功率转换器的效率，而且还影响成本和功率密度，因为需要根据这样的高电流来挑选无源和有源组件。

技术实现思路

[0004]清洁能源(或绿色技术)的实现对于减少我们作为人类对环境的影响非常重要。总的来说，清洁能源包括任何不断发展的方法和材料以减少能源消耗对环境的总体毒性。
[0005]本公开包括以下观察：诸如从绿色能源或非绿色能源接收到的原始能量通常需要在其能够被用来为诸如服务器、计算机、移动通信设备、无线基站等的终端设备供电之前被转换成适当的形式(诸如所需的AC电压、DC电压等)。在某些实例中，能量被存储在相应的一个或多个电池资源中。无论能源是来自绿色能源还是非绿色能源，都希望最有效地利用(诸如存储和后续分配)由此类系统提供的原始能源，以减少我们对环境的影响。本公开有助于通过更有效的能源转换来减少我们的碳足迹，并且更好地利用能源。
[0006]如本文所讨论的装置可以包括：主电池源，可操作以产生主电池电压；一个或多个辅助电池源的一个组，辅助电池源中的每个辅助电池源可操作以产生相应的辅助电池电压；以及控制器。该控制器首先将电池电源电压设置为主电池电压。电池电源电压被供应到功率转换器。由于主电池源的放电，电池电源电压的大小随时间降低。控制器监测电池电源电压的大小。控制器基于电池电源电压的大小相对于阈值电平的比较，通过该组中的辅助电池源中的至少一个辅助电池源来调整供应到功率转换器的电池电源电压。
[0007]经调整的电池电源电压可以由主电池源和组中的第一辅助电池源的串联连接提供。第一辅助电池源可以产生第一辅助电压。经调整的电池电源电压可以是主电池电压和第一辅助电压的总和。
[0008]控制器可以基于监测到的电池电源电压而将经调整的电池电源电压控制为第一总和。第一总和可以是响应于检测到电池电源电压的大小低于阈值电平而由组中的第一辅助电池源产生的第一辅助电池电压和主电池电压的总和。
[0009]控制器可以监测等于第一总和的电池电源电压。控制器可以响应于检测到等于第一总和的电池电源电压下降到低于阈值电平而将经调整的电池电源电压产生为第二总和。该第二总和可以是主电池电压、第一辅助电池电压和由组中的第二辅助电池源提供的第二辅助电池电压的总和。
[0010]存储在主电池源中的能量的放电可导致电池电源电压的大小下降到低于阈值电平。
[0011]主电池源和该组中的辅助电池源中的每个辅助电池源可以通过连接节点彼此串联连接。控制器可以从连接节点中的一个连接节点输出的电压产生电池电源电压，以将电池电源电压的大小维持在期望的电压范围内。
[0012]控制器可以在主电池源和至少一个辅助电池源的组的充电电平被确定或检测到下降到低于阈值的状况期间，停止从主电池源和至少一个辅助电池源的组产生电池电源电压。
[0013]主电池源可以通过第一连接节点与组中的第一辅助电池源串联地硬接线耦合；第一辅助电池源可以通过第二连接节点与组中的第二辅助电池源串联地硬接线耦合。如本文进一步讨论的装置可以包括由控制器控制的第一开关电路系统和由控制器控制的第二开关电路系统。控制器可以被配置为：i)在主电池电压的大小高于阈值电平的第一状况期间，将第一开关电路系统控制为接通状态，并且将第二开关电路系统控制为关断状态，以从第一连接节点处的电压产生电源电压，以及ii)在主电池电压的大小低于阈值电平的第二状况期间，将第二开关电路系统控制为接通状态，并且将第一开关电路系统控制为关断状态，以从第二连接节点产生电源电压。
[0014]功率转换器可以是可操作以对主电池源和至少一个辅助电池源的该组进行充电的双向电源；该组中的辅助电池源中的每个辅助电源可以彼此串联连接；以及主电池源可以与辅助电池源的串联连接被串联连接。
[0015]如本文进一步讨论的装置可以包括：第一开关，耦合到主电池源的第一节点；第二开关，耦合到主电池源的第二节点，该主电池电压表示在第一节点和第二节点两端的电压；辅助开关，辅助开关中的每个辅助开关耦合到相应节点，该相应节点连接组中串联连接的辅助电池源的对应对。控制器可以被配置为控制第一主开关、第二主开关和辅助开关的状态，以选择性地控制主电池源和多个辅助电池源在不同时间的充电。
[0016]该组中的多个辅助电池源中的每个辅助电池源可以包括并联连接的多个电池。多个辅助电池源可以串联连接以产生电耦合到主电池源的辅助电池源的串联堆叠。用于堆叠中的相应辅助电池源的并联连接的多个电池的数目大小根据串联堆叠中的相应辅助电池源的位置而变化。堆叠中更靠近主电池源的第一辅助电池源可以被配置为包括比堆叠中被布置成更远离主电池源的第二辅助电池源更多的数目的并联电池。
[0017]控制器可以被配置为将该组中的相应辅助电池源的节点电耦合到参考电压，以调整电池电源电压的大小。
[0018]本公开包括诸如电源的系统，该系统包括：如前所述的装置和如前所述的功率转换器。功率转换器可以是可操作以将电池电源电压转换成输出电压以向负载供电的部分功率转换器，该部分功率转换器还可以基于电池电源电压和从部分功率转换器输出的补充电压(辅助电压)的总和来产生输出电压。补充电压可以从电源电压导出。
[0019]部分功率转换器可以被配置为相对于设定点参考电压来调节输出电压的大小。补充电压可以是由部分功率转换器所产生的差分电压，该差分电压关于电池电源电压进行参考以产生输出电压。
[0020]该装置可以包括第一电路路径，该第一电路路径通过连接节点而将电容器、主电池源和该组中的辅助电池源中的一个或多个辅助电池源彼此串联连接。功率转换器可以从电池电源电压产生辅助电压(也称为补充电压)，并且将辅助电压存储在电容器中。负载可以被布置成与第一电路路径并联。
[0021]本公开还包括一种方法，包括：首先将电池电源电压设置为由主电池源产生的主电池电压，该电池电源电压被供应到功率转换器；监测电池电源电压的大小；将电池电源电压的大小与阈值电平进行比较；以及基于比较，通过一个或多个辅助电池源的一个组调整供应到功率转换器的电池电源电压，辅助电池源中的每个辅助电池源可操作以产生相应的辅助电池电压。
[0022]该方法还可以包括：响应于检本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种装置，包括：主电池源，可操作以产生主电池电压；一个或多个辅助电池源的一个组，所述辅助电池源中的每个辅助电池源可操作以产生相应的辅助电池电压；以及控制器，所述控制器可操作以：i)首先将电池电源电压设置为所述主电池电压，所述电池电源电压被供应到功率转换器；ii)监测所述电池电源电压的大小；以及iii)基于所述电池电源电压的大小相对于阈值电平的比较，通过所述组中的所述辅助电池源中的至少一个辅助电池源来调整供应到所述功率转换器的所述电池电源电压。2.根据权利要求1所述的装置，其中经调整的电池电源电压由所述主电池源和所述组中的第一辅助电池源的串联连接提供，所述第一辅助电池源可操作以产生第一辅助电压，所述经调整的电池电源电压是所述主电池电压和所述第一辅助电压的第一总和。3.根据权利要求2所述的装置，其中所述控制器还可操作以：响应于检测到所述电池电源电压的大小下降到低于所述阈值电平，将所述经调整的电池电源电压产生为所述主电池电压和所述第一辅助电压的所述第一总和。4.根据权利要求3所述的装置，其中所述控制器还可操作以：i)监测等于所述第一总和的所述电池电源电压，以及ii)响应于检测到等于所述第一总和的所述电池电源电压下降到低于所述阈值电平，将所述经调整的电池电源电压产生为第二总和，所述第二总和是以下各项的总和：i)所述主电池电压，ii)所述第一辅助电池电压，以及iii)由所述组中的第二辅助电池源提供的第二辅助电池电压。5.根据权利要求3所述的装置，其中存储在所述主电池源中的能量的放电导致所述电池电源电压的大小下降到低于所述阈值电平。6.根据权利要求1所述的装置，其中所述主电池源和所述组中的所述辅助电池源中的每个辅助电池源通过连接节点彼此串联连接。7.根据权利要求6所述的装置，其中所述控制器可操作以从所述连接节点中的一个连接节点输出的电压产生所述电池电源电压，以将所述电池电源电压的大小维持在期望的电压范围内。8.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制器还可操作以：在所述主电池源和至少一个辅助电池源的所述组的充电电平下降到低于阈值的状况期间，停止从所述主电池源和至少一个辅助电池源的所述组产生所述电池电源电压。9.根据权利要求1所述的装置，其中所述主电池源通过第一连接节点与所述组中的第一辅助电池源串联地硬接线耦合；其中所述第一辅助电池源通过第二连接节点与所述组中的第二辅助电池源串联地硬接线耦合；所述装置还包括：第一开关电路系统，由所述控制器控制；第二开关电路系统，由所述控制器控制；以及其中所述控制器可操作以：i)在所述主电池电压的大小高于所述阈值电平的第一状况
期间，将所述第一开关电路系统控制为接通状态，并且将所述第二开关电路系统控制为关断状态，以从所述第一连接节点处的电压产生所述电源电压，以及ii)响应于检测到所述主电池电压的大小下降到低于所述阈值电平的第二状况，将所述第二开关电路系统控制为接通状态，并且将所述第一开关电路系统控制为关断状态，以从所述第二连接节点产生所述电源电压。10.根据权利要求1所述的装置，其中所述功率转换器是可操作以对所述主电池源和至少一个辅助电池源的所述组进行充电的双向电源；其中所述组中的所述辅助电池源中的每个辅助电池源彼此串联连接；以及其中所述主电池源与所述辅助电池源的所述串联连接被串联连接。11.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：L，
申请(专利权)人：英飞凌科技奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：