(57)【要約】  開示する例は、複数の第１のバッテリセルの一つ又は複数と第２のバッテリとの間で電荷を移動させるためのバッテリ装置及びバランシング回路（２００）を含み、第１のバッテリセルは変圧器（３００）の第１の巻き線（Ｗ１）と結合され、第２のバッテリは第２の巻き線（Ｗ２）と結合される。第１のバッテリセルを放電させるため第１の巻き線における電流フローを可能にするため第１のトランジスタ（Ｑ１）がオンにされ、その後第１のトランジスタはオフにされる。第２の巻き線（Ｗ２）における結果の誘導電圧は、第２のバッテリを充電するためフライバックアクティブ電荷バランシングを提供するため第２のトランジスタ（Ｑ２）をオンにする。第１及び第２のバッテリ間の完全な絶縁のために後続の電荷移動サイクルを始めるため、第３の巻き線（Ｗ３）からの信号が、コントローラ（３１４）のための第２の巻き線における低い又はゼロ電流フローの検出を可能とする。
2019508002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリ装置であって、
互いに直列に接続される、複数の第１のバッテリセル、
第１及び第２のスイッチング回路ノードを、前記複数の第１のバッテリセルの選択されたバッテリセルと選択的に結合するためのスイッチング回路、及び、
前記選択されたバッテリセルと第２のバッテリとの間で電荷を移動させるためのバランシング回路、
を含み、
前記バランシング回路が、
前記第１及び第２のスイッチ回路ノードと結合されるバッテリ接続の第１のペア、
第２のバッテリと結合するためのバッテリ接続の第２のペア、
変圧器であって、
変圧器コアの周りに巻かれ、バッテリ接続の前記第１のペアと結合される第１の巻き線と、
前記変圧器コアの周りに巻かれ、バッテリ接続の前記第２のペアと結合される第２の巻き線と、
前記変圧器コアの周りに巻かれる第３の巻き線と、
を含む、前記変圧器、
前記第３の巻き線から信号を受信するように結合される第１の整流器回路であって、前記第３の巻き線からの前記信号に従って第１の整流器出力信号を提供するように作用する、前記第１の整流器回路、
バッテリ接続の前記第１のペアと前記第１の巻き線との間に結合される第１のトランジスタであって、第１の制御端子を含む、前記第１のトランジスタ、
バッテリ接続の前記第２のペアと前記第２の巻き線との間に結合される第２のトランジスタであって、前記第２のトランジスタが、前記第２の巻き線とバッテリ接続の前記第２のペアとの間の電流フローを可能にするために、前記第１の巻き線における電流フローに反応して、前記第２の巻き線から信号を受信するように結合される第２の制御端子を含む、前記第２のトランジスタ、及び、
前記第１の巻き線における電流フローを可能にするため前記第１のトランジスタをオンにするように、第１のパルス信号を前記第１のトランジスタの前記第１の制御端子に提供するために、第１のイネーブル信号が第１の状態に遷移することに反応する第１の制御回路であって、前記第１の制御回路が、前記第１のトランジスタを再びオンにするため更なるパルス信号を前記第１のトランジスタの前記第１の制御端子に提供するために前記第１のイネーブル信号が前記第１の状態のままである間、前記第１の整流器出力信号が、閾値を下回る前記第２の巻き線における電流フローを示すことに反応する、前記第１の制御回路、
を含む、
バッテリ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のバッテリ装置であって、前記第１の制御回路が、前記第１の巻き線における電流フローが第１の閾値を超えることを示す第１の電流感知信号に反応して、前記第１のトランジスタをオフにするように作用する、バッテリ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のバッテリ装置であって、前記バランシング回路が、前記第１の電流感知信号を前記第１の制御回路に提供するために、バッテリ接続の前記第１のペアと前記第１の巻き線との間に結合される第１のレジスタを含む、バッテリ装置。
【請求項４】
請求項１に記載のバッテリ装置であって、前記バランシング回路が第１のオプトカプラを含み、前記第１のオプトカプラが、前記第１のイネーブル信号を受信し、第１の絶縁されたイネーブル信号を前記第１の制御回路に提供し、前記第１の制御回路が、前記第１の絶縁されたイネーブル信号が第１の状態に遷移することに反応して、前記第１のトランジスタをオンにするように作用する、バッテリ装置。
【請求項５】
請求項１に記載のバッテリ装置であって、
前記変圧器が、前記変圧器コアの周りに巻かれる第４の巻き線を含み、
前記バランシング回路が、
バッテリ接続の前記第２のペアと前記第２の巻き線との間に結合される第３のトランジスタであって、第３の制御端子を含む、前記第３のトランジスタと、
バッテリ接続の前記第１のペアと前記第１の巻き線との間に結合される第４のトランジスタであって、前記第４のトランジスタが、第１の巻き線とバッテリ接続の前記第１のペアとの間の電流フローを可能にするために、前記第２の巻き線における電流フローに反応して、前記第１の巻き線から信号を受信するように結合される第４の制御端子を含む、前記第４のトランジスタと、
前記第４の巻き線から信号を受信するように結合される第２の整流器回路であって、前記第２の整流器回路が、前記第４の巻き線からの前記信号に従って第２の整流器出力信号を提供するように作用する、前記第２の整流器回路と、
前記第２の巻き線における電流フローを可能にするため前記第３のトランジスタをオンにするため、第２のパルス信号を前記第３のトランジスタの前記第３の制御端子に提供するために、第２のイネーブル信号が第１の状態に遷移することに反応する第２の制御回路であって、前記第２の制御回路が、前記第３のトランジスタを再びオンにするために更なるパルス信号を前記第３のトランジスタの前記第３の制御端子に提供するために前記第２のイネーブル信号が前記第１の状態のままである間、第２の閾値を下回る前記第１の巻き線における電流フローを示す前記第２の整流器出力信号に反応する、前記第２の制御回路と、
を含む、バッテリ装置。
【請求項６】
請求項５に記載のバッテリ装置であって、前記第２の制御回路が、前記第３のトランジスタをオフにするために、前記第２の巻き線における電流フローが第２の閾値を上回ることを示す第２の電流感知信号に反応する、バッテリ装置。
【請求項７】
請求項６に記載のバッテリ装置であって、前記バランシング回路が、前記第２の電流感知信号を前記第２の制御回路に提供するために、バッテリ接続の前記第２のペアと前記第２の巻き線との間に結合される第２のレジスタを含む、バッテリ装置。
【請求項８】
請求項５に記載のバッテリ装置であって、前記バランシング回路が第２のオプトカプラを含み、前記第２のオプトカプラが、前記第２のイネーブル信号を受信し、第２の絶縁されたイネーブル信号を前記第２の制御回路に提供し、前記第２の制御回路が、前記第２のトランジスタをオンにするために、前記第２の絶縁されたイネーブル信号が第１の状態に遷移することに反応する、バッテリ装置。
【請求項９】
請求項５に記載のバッテリ装置であって、前記第１の制御回路が、バッテリ接続の前記第１のペアを介して給電され、前記第２の制御回路が、バッテリ接続の前記第２のペアを介して給電される、バッテリ装置。
【請求項１０】
請求項１に記載のバッテリ装置であって、前記第１の制御回路が、バッテリ接続の前記第１のペアを介して給電される、バッテリ装置。
【請求項１１】
バランシング回路であって、
第１のバッテリと結合するためのバッテリ接続の第１のペア、
第２のバッテリと結合するためのバッテリ接続の第２のペア、
変圧器であって、
変圧器コアの周りに巻かれ、バッテリ接続の前記第１のペアと結合される第１の巻き線と、
前記変圧器コアの周りに巻かれ、バッテリ接続の前記第２のペアと結合される第２の巻き線と、
前記変圧器コアの周りに巻かれる第３の巻き線と、
を含む、前記変圧器、
バッテリ接続の前記第１のペアと前記第１の巻き線との間に結合される第１のトランジスタであって、第１の制御端子を含む、前記第１のトランジスタ、
バッテリ接続の前記第２のペアと前記第２の巻き線との間に結合される第２のトランジスタであって、前記第２のトランジスタが、前記第２の巻き線とバッテリ接続の前記第２のペアとの間の電流フローを可能にするために、前記第１の巻き線における電流フローに反応して、前記第２の巻き線からの信号を受信するように結合される第２の制御端子を含む、前記第２のトランジスタ、及び、
前記第１の巻き線における電流フローを可能にするため前記第１のトランジスタをオンにするために、第１のパルス信号を前記第１のトランジスタの前記第１の制御端子に提供するために、第１のイネーブル信号が第１の状態に遷移することに反応する第１の制御回路であって、前記第１の制御回路が、前記第１のトランジスタを再びオンにするために更なるパルス信号を前記第１のトランジスタの前記第１の制御端子に提供するために、前記第１のイネーブル信号が前記第１の状態のままである間、所定の値を下回る前記第２の巻き線における電流フローを示す信号に反応する、前記第１の制御回路、
を含む、バランシング回路。
【請求項１２】
請求項１１に記載のバランシング回路であって、前記第１の制御回路が、前記第１の巻き線における電流フローが第１の閾値を超えることを示す第１の電流感知信号に反応して、前記第１のトランジスタをオフにするように作用する、バランシング回路。
【請求項１３】
請求項１２に記載のバランシング回路であって、前記第１の電流感知信号を前記第１の制御回路に提供するために、バッテリ接続の前記第１のペアと前記第１の巻き線との間に結合される第１のレジスタを含む、バランシング回路。
【請求項１４】
請求項１１に記載のバランシング回路であって、
前記第１のイネーブル信号を受信し、第１の絶縁されたイネーブル信号を前記第１の制御回路に提供する第１のオプトカプラを含み、
前記第１の制御回路が、前記第１の絶縁されたイネーブル信号が第１の状態に遷移することに反応して、前記第１のトランジスタをオンにするように作用する、
バランシング回路。
【請求項１５】
請求項１１に記載のバランシング回路であって、前記第３の巻き線から信号を受信するために結合される第１の整流器回路を含み、前記第１の整流器回路が、前記第３の巻き線からの前記信号に反応して、第１の整流器出力電圧信号を前記第１の制御回路に提供するように作用し、
前記第１の制御回路が、前記第１のトランジスタを再びオンにするために、前記更なるパルス信号を前記第１のトランジスタの前記第１の制御端子に提供するために前記第１のイネーブル信号が前記第１の状態のままである間、所定の値を下回る前記第２の巻き線における電流フローを示す前記第１の整流器出力信号に反応する、
バランシング回路。
【請求項１６】
請求項１１に記載のバランシング回路であって、前記変圧器が、前記変圧器コアの周りに巻かれる第４の巻き線を更に含み、
前記バランシング回路が、
バッテリ接続の前記第２のペアと前記第２の巻き線との間に結合される第３のトランジスタであって、第３の制御端子を含む、前記第３のトランジスタと、
バッテリ接続の前記第１のペアと前記第１の巻き線との間に結合される第４のトランジスタであって、前記第４のトランジスタが、前記第１の巻き線とバッテリ接続の前記第１のペアとの間の電流フローを可能にするために、前記第２の巻き線における電流フローに反応して、前記第１の巻き線から信号を受信するように結合される第４の制御端子を含む、前記第４のトランジスタと、
前記第２の巻き線における電流フローを可能にするため前記第３のトランジスタをオンにするため、第２のパルス信号を前記第３のトランジスタの前記第３の制御端子に提供するために、第２のイネーブル信号が第１の状態に遷移することに反応する第２の制御回路であって、前記第２の制御回路が、前記第３のトランジスタを再びオンにするために更なるパルス信号を前記第３のトランジスタの前記第３の制御端子に提供するために前記第２のイネーブル信号が前記第１の状態のままである間、閾値を下回る前記第１の巻き線における電流フローを示す前記第２の整流器出力信号に反応する、第２の制御回路と、
を更に含む、バランシング回路。
【請求項１７】
請求項１６に記載のバランシング回路であって、前記第１の制御回路が、バッテリ接続の前記第１のペアを介して給電され、前記第２の制御回路がバッテリ接続の前記第２のペアを介して給電される、バランシング回路。
【請求項１８】
請求項１６に記載のバランシング回路であって、
前記第１の巻き線が、第１の端部、第２の端部、及びセンタータップを含み、
前記第１のトランジスタが、前記第１の巻き線の前記センタータップと、バッテリ接続の前記第１のペアの第１のバッテリ接続との間に接続され、
前記第４のトランジスタが、前記第１の巻き線の前記センタータップと、バッテリ接続の前記第１のペアの前記第１のバッテリ接続との間の前記第１のトランジスタと並列に接続され、
前記第４のトランジスタの前記第４の制御端子が、前記第１の巻き線の前記第１の端部に接続され、
バッテリ接続の前記第１のペアの第２のバッテリ接続が、前記第１の巻き線の前記第２の端部と結合され、
前記第２の巻き線が、第１の端部、第２の端部、及びセンタータップを含み、
前記第３のトランジスタが、第２の巻き線の前記センタータップと、バッテリ接続の前記第２のペアの第１のバッテリ接続との間に接続され、
前記第２のトランジスタが、第２の巻き線の前記センタータップと、バッテリ接続の前記第２のペアの第１のバッテリ接続との間の前記第３のトランジスタと並列に接続され、
前記第２のトランジスタの前記第２の制御端子が、前記第２の巻き線の前記第１の端部に接続され
バッテリ接続の前記第２のペアの第２のバッテリ接続が、前記第２の巻き線の前記第２の端部と結合される、
バランシング回路。
【請求項１９】
請求項１１に記載のバランシング回路であって、
前記第１の巻き線が、第１の端部、第２の端部、及びセンタータップを含み、
前記第１のトランジスタが、前記第１の巻き線の前記センタータップと、バッテリ接続の前記第１のペアの第１のバッテリ接続との間に接続され、
バッテリ接続の前記第１のペアの第２のバッテリ接続が、前記第１の巻き線前記第２の端部と結合され、
前記第２の巻き線が、第１の端部、第２の端部、及びセンタータップを含み、
前記第２のトランジスタが、前第２の巻き線の前記センタータップと、バッテリ接続の前記第２のペアの第１のバッテリ接続との間に接続され、
前記第２のトランジスタの前記第２の制御端子が、前記第２の巻き線の前記第１の端部に接続され、
バッテリ接続の前記第２のペアの第２のバッテリ接続が、前記第２の巻き線の前記第２の端部と結合される、
バランシング回路。
【請求項２０】
バッテリ間で電荷を移動させるための回路であって、
第１のバッテリと結合される第１の巻き線、第２のバッテリと結合される第２の巻き線、及び第３の巻き線を含む変圧器であって、前記第１、第２及び第３の巻き線が互いと磁気的に結合される、前記変圧器、
前記第１のバッテリと前記第１の巻き線との間に結合される第１のトランジスタ、
制御回路であって、第１の状態のイネーブル信号に応答して、前記第１の巻き線における電流フローを可能にするため電荷移動サイクルを始めるために前記第１のトランジスタをオンにするように、及び、前記第１のバッテリを放電させるように、及び、前記第２及び第３の巻き線において誘導電圧を生じさせるように作用する、前記制御回路、及び、
前記第２のバッテリと前記第２の巻き線との間に結合される第２のトランジスタであって、前記第２のバッテリを充電するために、前記第２の巻き線と前記第２のバッテリとの間の電流フローを可能にするように、前記第２のトランジスタが、前記第２の巻き線における前記誘導電圧に応答して作用する、前記第２のトランジスタ、
を含み、
第２の電荷移動サイクルを始めるため前記第１のトランジスタを再びオンにするために前記イネーブル信号が前記第１の状態のままである間、前記制御回路が、前記第２の巻き線における電流フローが所定の値を下回ることを示す前記第３の巻き線からの信号に反応する、
回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、バッテリ充電及びバランシングシステムに関し、詳細には、バッテリ装置及びバランシング回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
バッテリは、種々様々な製品及びシステムにおいて用いられており、多くのバッテリは充電可能である。例えば、リチウムイオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）バッテリは、種々の製品において用いられており、他の既存の携帯用及び予備電力供給解決策と比べて、高いエネルギー密度及び経済性を提供する。しかし、リチウムイオンバッテリ技術の化学的性質は、起電力（ＥＭＦ）に関して制限される。その結果、ハイブリッド又はバッテリ式電気自動車（ＢＥＶ）やエネルギー蓄積システム等のような高電圧応用例に対応するために、複数のリチウムイオンセルバッテリが、アレイ又はバッテリパックにおいて互いに直列に接続されることがある。動作において、直列接続されたセルバッテリのセット又はスタックが、負荷を駆動するための放電、及び充電動作を受ける。また、バッテリパックの運用寿命を延ばすため、個々のセルバッテリの電圧をバランスするために、電圧バランシング動作及びシステムが開発されてきている。セルバランシングは、或るスタックにおける１つのセルバッテリから、別のスタックのセルバッテリに電荷を移動させることによって、又は、セルバッテリと、セルバランシング又はその他の目的のための、充電及び放電動作専用の外部バッテリとの間で電荷を移動させることによって成され得る。
【０００３】
パッシブバランシング及びアクティブバランシング解決策を含め、種々のセルバランシングアプローチが開発されている。パッシブバランシングは、一層高い又は最も高い電圧を有するセルを放電することに関与し、パッシブバランシングは、概して、アクティブ解決策と比較して費用効率が高い。しかし、パッシブバランシングの効率及び性能は、概して、アクティブアプローチと比べて低い。いくつかのアクティブバランシング解決策は、１つのバッテリから別のバッテリにエネルギーを移動させるために、ＤＣ−ＤＣコンバータ及び変圧器を用いる。高電圧応用例のために多数のセルが直列に接続されることに起因して、複数のバッテリのスタックに、嵩張るアクティブバランシング回路要素が要求されることがある。その結果、アクティブバランシングシステムは、パッシブバランシング解決策と比較して、典型的に高コストである。
【発明の概要】
【０００４】
開示される例には、バッテリ間で電荷を移動させるためのバッテリ装置及びバランシング回路が含まれる。一例において、スイッチング回路が、選択された第１のバッテリと第２のバッテリとの間の電荷移動のため、複数のセルバッテリの一つ又は複数をバランシング回路に選択的に接続する。例示のバランシング回路が変圧器を含み、変圧器は、第１のバッテリと結合される第１の巻き線、第２のバッテリと結合される第２の巻き線、及び、第３の巻き線を備える。第１のトランジスタが、第１のバッテリと第１の巻き線との間に結合され、第２のトランジスタが、第２のバッテリと第２の巻き線との間に結合される。電流が第１の巻き線において流れるように、ならびに、第２及び第３の巻き線において誘導電圧を引き起こすように、制御回路が第１のトランジスタをオンにする。一例において、第１の巻き線を流れる電流が閾値に達するとき、制御回路は第１のトランジスタをオフにする。第１のトランジスタをオフにすると、第２の巻き線に電圧が誘導される。第２のトランジスタは、第２の巻き線における誘導電圧に応答して動作して、第２のバッテリを充電するために、第２の巻き線と第２のバッテリとの間に電流が流れるようにする。第３の巻き線は、第２の巻き線における電流の流れを示す信号を提供する。制御回路は、第３の巻き線からの信号が所定の値に達したことに応答して、第１のトランジスタを再びオンにすることによって、新たな電荷移動サイクルを開始する。開示される例は、バッテリセルバランシングのための双方向電荷移動を促進する。幾つかの例では、第２の制御回路が、第２のバッテリからの電流の流れを可能にするために、第２のバッテリと第２の変圧器巻き線との間に結合される第３のトランジスタを制御する。この電流の流れは、第１の巻き線において誘導電圧を引き起こして第４のトランジスタをオンにし、電流が、第１の巻き線から第１のバッテリに流れることを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】メインプロセッサに、及び、共通パブリックバッテリに接続される、複数のバッテリモジュールを含むバッテリシステムの図である。
【０００６】
【図２】直列接続されるバッテリセルのスタック、スイッチング回路、バランシング回路、及び、スレーブプロセッサを含む、図１のシステムにおけるバッテリモジュールの図である。
【０００７】
【図３】選択されたバッテリセルとパブリックバッテリとの間で電荷を移動させるための、図２のモジュールにおけるバランシング回路を説明する概略図である。
【０００８】
【図４】充電又はバランシング方法を説明するフローチャートである。
【０００９】
【図５】一つ又は複数の選択されたバッテリセルからパブリックバッテリに電荷を移動させる、図３のバランシング回路を説明する概略図である。
【００１０】
【図６】パブリックバッテリから一つ又は複数の選択されたバッテリセルに電荷を移動させる、図３のバランシング回路を説明する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図面において、同様の参照数字は全体を通して同様の要素を指し、種々の特徴は、必ずしも一定の縮尺で描かれていない。下記の説明において及び特許請求の範囲において、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「有する（ｈａｖｅ）」、「備える（ｗｉｔｈ）」、又は、それらの変形は、用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」と同様に包括的であることが意図され、それゆえ、「〜を含むが、〜に限定されないことを意味すると解釈されるべきである。また、用語「結合する（ｃｏｕｐｌｅ）」は、間接的もしくは直接的な電気接続、又はそれらの組み合わせを含むことが意図される。例えば、第１のデバイスが第２のデバイスに結合する、又は、第１のデバイスが第２のデバイスと結合される場合、そうした接続は、直接的な電気接続を介したもの、又は、一つ又は複数の介在デバイス及び接続を介する、間接的な電気接続を介したものであり得る。
【００１２】
図１は、ネットワーク又は通信接続１０４を介してメインプロセッサ１０２（図面では、メインＭＣＵと示される）に接続される、整数Ｎ個のバッテリモジュール１００−１、１００−２、・・・、１００−Ｎを含むシステムを示す。任意の適切な通信接続１０４、例えば、絶縁されたＣＡＮバス、が用いられ得る。バッテリモジュール１００は個別に、共通又は「パブリック」バッテリ１１０の正及び負端子への接続のためそれぞれ（図面では、ＶＣ２＋及びＶＣ２−と標示される）、正及び負のセル電圧接続１０６及び１０８を含む。共通バッテリ１１０は、図１に概略的に示すような単一バッテリであり得、又は、任意の適切な直列、並列、又は、直列／並列構成の組み合わせ（図示せず）で接続される、二つ又はそれ以上の個々のバッテリの集合であり得、本願において第２のバッテリと呼ばれる。
【００１３】
図２は、図１のシステムにおいて用いられ得るバッテリ装置又はモジュール１００の更なる詳細を示す。バッテリ装置１００は、バランシング回路２００、スイッチング回路２１０、及び、スレーブプロセッサ（図面では、スレーブＭＣＵと標示される）と共に、互いに直列に接続される整数Ｋ個の第１のバッテリセルＢ−ｌ、Ｂ−２、Ｂ−３、・・・、Ｂ−Ｋを含む。スイッチング回路２１０は、Ｋ＋１個のセル入力接続ＣＩＮ−０、ＣＩＮ−１、ＣＩＮ−２、ＣＩＮ−３、・・・、ＣＩＮ−Ｋを含み、Ｋ＋１個のセル入力接続は、個々のバッテリセルＢ−ｌ〜Ｂ−Ｋの正（＋）及び負（−）端子への接続を提供する。スイッチング回路２１０は、第１及び第２のスイッチング回路ノード２０２及び２０４（図面では、ＣＯＵＴ＋及びＣＯＵＴ−と標示されるコンデンサ出力接続）を含み、これらは、それぞれ、バランシング回路２００の正及び負の第１のセル電圧入力ＶＣ１＋及びＶＣ１−に接続される。スイッチング回路２１０は、スレーブプロセッサ２２０から通信接続２２２を介して受信される制御信号又はメッセージングに従って、第１及び第２のスイッチング回路ノード２０２及び２０４を、或る選択されたバッテリセルＢ、又は、第１のバッテリセルＢ−ｌ、Ｂ−２、・・・、Ｂ−Ｋの或る選択されたグループと選択的に結合するように動作する。任意の適切な通信接続２２２、例えばシリアルペリフェラルインターフェース（ＳＰＩ）接続、が用いられ得る。接続された一つ又は複数のセルバッテリは、本願において第１のバッテリと呼ばれる。
【００１４】
通信接続２２２を用いて、スレーブプロセッサ２２０は、第１のバッテリＢと第２のバッテリ１１０との間の制御された電荷移動のため、スイッチング回路２１０に、一つ又は複数の選択されたバッテリセルＢを、第１のセル電圧入力ＶＣ１＋及びＶＣ１−に相互接続させ得る。スレーブプロセッサ２２０は、バス又はネットワーク１０４を介して、メインプロセッサ１０２（図１）と動作可能に結合される。一例の実装において、メインプロセッサ１０２は、個々のバッテリモジュール１００のスレーブプロセッサ２２０との通信を含め、バッテリ充電、放電、及び／又は、バランシングアルゴリズム又はプロセスを実装し、スレーブプロセッサ２００は、充電又は放電のためにバッテリセルＢの一つ又は複数を選択するため、制御信号又はメッセージングを、関連するスイッチング回路２１０に提供する。図示される例では、バランシング回路２００は、接続１０６及び１０８を介して第２のバッテリ１１０に接続される、第２のセル電圧入力ＶＣ２＋及びＶＣ２−を含む。他の可能な実装において、個々のバランシング回路２００の第２のセル電圧入力ＶＣ２＋及びＶＣ２−は、モジュール１００間のバッテリセルのバランシングのための充電又は放電を可能にするために、別のバッテリモジュール１００のセル電圧出力に接続され得る。バランシング回路２００への相互接続のための一つ又は複数のバッテリセルＢの選択は、任意の適切な充電、放電、及び／又は、バランシング方式又は手順に従ってなされ得る。
【００１５】
一例において、バランシング回路２００は、単指向性電荷移動能力を提供する。図示される例では、モジュール１００のバランシング回路２００は、スレーブプロセッサ２２０の制御下で双方向電荷移動能力を提供する。図２におけるバランシング回路２００は、ライン２０５及び２０６に沿ってスレーブプロセッサ２２０から第１のイネーブル信号ＥＮ１を受信するように接続される、正及び負の第１のイネーブル信号入力ＥＮ１＋及びＥＮ１−を含む。この例では、スレーブプロセッサ２２０は、第１及び第２のスイッチ回路ノード２０２及び２０４（ＶＣ１＋及びＶＣ１−）と第２のバッテリ１１０との間の電荷移動を可能にするために、ライン２０５及び２０６に沿って第１のイネーブル信号ＥＮ１を提供する。これにより、一例においてパブリックバッテリ１１０への、一つ又は複数の選択されたセルバッテリＢの放電が可能となる。また、このケースにおいて、バランシング回路２００は、ライン２０７及び２０８に沿ってスレーブプロセッサ２２０から第２のイネーブル信号ＥＮ２を受信するように接続される、第２のイネーブル信号入力ＥＮ２＋及びＥＮ２−を含む。スレーブプロセッサ２２０は、第２のバッテリ１１０から、選択された一つ又は複数の第１のバッテリセルＢへの電荷移動を提供するために、ライン２０７及び２０８に沿って第２のイネーブル信号ＥＮ２を選択的に提供し得る。
【００１６】
図３は、図２のバッテリ装置１００における例示のバランシング回路２００の更なる詳細を図示する。バランシング回路２００は、選択されたバッテリセルＢと第２のバッテリ１１０との間で電荷を移動させ、この例は、双方向移動能力を提供する。上述のシステムにおいて、例えば、メインプロセッサ１０２（図１）は、選択されたバッテリモジュール１００の一つ又は複数のセルバッテリＢ（図２）から、パブリックの第２のバッテリ１１０への電荷移動を管理し得、局所スレーブプロセッサ２２０は、ライン２０５及び２０６上で、対応する第１のイネーブル信号ＥＮ１を関連するバランシング回路２００に提供する。代替として、メインプロセッサ１０２は、第２のイネーブル信号ＥＮ２をアサートすることによって、第２のバッテリ１１０から、選択された一つ又は複数のバッテリセルＢに電荷を移動させるように、選択されたバッテリモジュール１００のスレーブプロセッサ２２０に指示し得る。このように、図示される例は、第２のバッテリ１１０からの充電又は第２のバッテリ１１０への放電によってセルバッテリＢをバランスするためのバランシングシステムを示す。他の実装において、第２のバッテリは、バッテリの別のグループの一つ又は複数の選択されたセルバッテリＢであり得、例えば、システムは、専用パブリックバッテリ１１０を用いることなく、バッテリパック間の電荷交換によるセルバランシングを促進するために、二つの選択されたバランシング回路２００の対応するコンデンサ電圧端子の相互接続のためのスイッチング回路要素（図示せず）を含む。
【００１７】
図３におけるバランシング回路２００は、第１及び第２のスイッチング回路ノード２０２及び２０４を介して（例えば、図２のスイッチング回路２１０を介して）第１のバッテリＢと結合するため、バッテリ接続３２１及び３２２の第１のペアを含む。また、バランシング回路２００は、ライン１０６及び１０８を介して第２のバッテリ１１０と結合するため、バッテリ接続３３１及び３３２の第２のペアを含む。また、バランシング回路２００は、巻き線Ｗ１〜Ｗ４を備える変圧器３００を含み、巻き線Ｗ１〜Ｗ４は、例えば、共通変圧器コア（図示せず）の対応部分の周りに少なくとも部分的に巻き付けることによって、互いに磁気的に結合される。他の例において、単指向性バランシング回路２００が、三つの巻き線Ｗ１〜Ｗ３を用いて構成され得る。巻き線Ｗ１〜Ｗ４は、互いから電気的に絶縁され、互いに磁気的に結合される。変圧器３００は、巻き線Ｗ１及びＷ３、ならびに、図３の左に示される回路構成要素を含む一次側と、巻き線Ｗ２及びＷ４、ならびに、図３の右に示される回路要素を含む二次側との間にガルバニック絶縁障壁を提供する。
【００１８】
第１の変圧器巻き線Ｗ１は、第１の端部３０１、第２の端部３０３、及び、センタータップ接続３０２を含み、巻き線Ｗ１は、第１のバッテリＢとの結合のために、バッテリ接続３２１及び３２２の第１のペアと結合される。第３の巻き線Ｗ３は、第１及び第２の端部３０４及び３０６、ならびに、センタータップ接続３０５を含む。巻き線Ｗ３は、入力信号を、第１の整流器回路に提供するように結合され、第１の整流器回路は、整流器ダイオードＤ１及びＤ３、レジスタＲ３及びＲ４、ならびに、コンデンサＣ１及びＣ２を含む。第１の整流器回路は、出力ノード３１６及び３１７を含み、出力ノード３１６及び３１７は、第３の巻き線Ｗ３から信号を受信することに応答して、第１の整流器出力電圧信号を、第１の制御回路３１４の電圧感知入力ＶＳ１＋及びＶＳ１−に提供する。バランシング回路２００の二次側で、第２の巻き線Ｗ２は、第１の端部３１２、第２の端部３１０、及び、センタータップ３１１を含む。Ｗ２は、第２のバッテリ１１０との結合のために、バッテリ接続３３１及び３３２の第２のペアと結合される。第４の巻き線Ｗ４は、第１及び第２の端部３０７及び３０９、ならびに、センタータップ接続３０８を含み、入力信号を第２の整流器回路に提供する。第２の整流器回路は、整流器ダイオードＤ２及びＤ４、レジスタＲ５及びＲ６、ならびに、コンデンサＣ３及びＣ４を含む。第２の整流器出力ノード３１８及び３１９のペアが、第４の巻き線Ｗ４から信号を受信することに応答して、第２の整流器出力電圧信号を、第２の制御回路３１５の電圧感知入力ＶＳ２＋及びＶＳ２−に提供する。
【００１９】
第１のトランジスタＱ１が、第１のバッテリＢと第１の巻き線Ｗ１との間に結合され、一例において、第１のバッテリ接続３２１に接続されるソース端子、及び、第１の巻き線Ｗ１のセンタータップ３０２に接続されるドレイン端子を含む。トランジスタＱ１の制御端子（例えば、ゲート）は、第１の制御回路３１４からのパルス信号（図面ではＰＵＬＳＥ１と標示される）によって制御される。Ｑ１のゲートと、第１のバッテリ接続３２１との間にレジスタＲ７が接続される。一例において、第１のトランジスタＱ１は、第１の制御回路３１４からの低ＰＵＬＳＥ１信号によってオンにされる、Ｐチャネル電界効果トランジスタである。バッテリ接続３２２と変圧器巻き線Ｗ１の下端又は第２の端部３０３との間に第１のレジスタＲ１が接続され、Ｒ１は、第１の巻き線Ｗ１において流れる電流ＩＳ１を感知するための電流感知レジスタとして働く。その結果の電流感知信号ＩＳ１は、入力接続ＩＳ１＋及びＩＳ１−を介して第１の制御回路３１４への入力として提供される。
【００２０】
二次側回路要素は、第２のトランジスタＱ２を含み、一例において、第２のトランジスタＱ２は、第２の巻き線Ｗ２の第２の端部３１２に接続されるゲート制御端子を備える、直列接続されたＮチャネルトランジスタＱ２Ａ及びＱ２Ｂのペアによって形成される。第２のトランジスタＱ２は、第２の巻き線Ｗ２とバッテリ接続３３１、３３２の第２のペアとの間の電流フローを可能にするために、第１の巻き線Ｗ１における電流フローに反応して、第２の巻き線Ｗ２の端部３１２から信号を受信する。また、第３のトランジスタＱ３が、Ｗ２のセンタータップ接続３１１とバッテリ接続３１１との間に接続される。レジスタＲ８が、Ｑ３のゲート制御端子とバッテリ接続３３１との間に接続される。第３のトランジスタＱ３は、図面ではＰＵＬＳＥ２と標示される第２のパルス制御信号に従って、第２の制御回路３１５によって動作される。変圧器巻き線Ｗ２の下端３１０と負バッテリ接続３３２との間に、第２のレジスタＲ２が結合される。Ｒ２は、第２の制御回路３１５の入力ＩＳ２＋及びＩＳ２−で電流感知信号ＩＳ２を提供するために、電流感知レジスタとして動作する。
【００２１】
第４のトランジスタＱ４が、第１のバッテリ接続３２１と第１の巻き線Ｗ１のセンタータップ３０２との間に結合される。図示される例では、第４のトランジスタＱ４は、巻き線Ｗ１の第１の端部３０１に接続されるゲート制御端子を備える、二つのＰチャネルトランジスタＱ４Ａ及びＱ４Ｂの直列接続された組み合せとして実装される。その他の例において、トランジスタペアＱ２Ａ、Ｑ２Ｂ、及び、Ｑ４Ａ、Ｑ４Ｂは、単一トランジスタＱ２及び単一トランジスタＱ４によって置換され得る。しかし、二つの直列接続されたトランジスタの使用により、単一ＭＯＳＦＥＴのボディダイオードを介する望ましくない導通が緩和される。例えば、Ｑ４Ｂを取り除いた場合、残っているトランジスタＱ４Ａのボディダイオードは、Ｒ１を介する電流フローが閾値を上回って遷移した後にＱ１がオフにされるとき、望ましくない電流フローを引き起こすおそれがある。従って、トランジスタペアＱ４Ａ、Ｑ４Ｂ、及び、Ｑ２Ａ、Ｑ２Ｂを用いる図示される例は有利にもこの状況を回避する。動作において、第４のトランジスタＱ４Ａ、Ｑ４Ｂは、第１の巻き線Ｗ１とバッテリ接続３２１、３２２の第１のペアとの間の電流フローを可能にするために、第２の巻き線Ｗ２における電流フローに反応して、第１の巻き線Ｗ１の第１の端部３０１から信号を受信する。図３に見られるように、第１のトランジスタＱ１及び第４のトランジスタＱ４Ａ、Ｑ４Ｂは、バッテリ接続３２１と第１の巻き線のセンタータップ接続３０２との間で互いに並列に結合される。同様に、第２のトランジスタＱ２Ａ、Ｑ２Ｂ、及び、第３のトランジスタＱ３は、巻き線Ｗ２のセンタータップ接続３１１とバッテリ接続３３１との間で互いに並列に接続される。
【００２２】
バランシング回路２００は、図２のスレーブプロセッサ２２０の制御下での動作を促進するために、第１及び第２のオプトカプラ３４１及び３４２を含む。第１のオプトカプラ３４１は、スレーブプロセッサ２２０からライン２０５及び２０６を介して第１のイネーブル信号を受信し、第１の絶縁されたイネーブル信号を第１の制御回路３１４に提供する。一例において、絶縁された第１のイネーブル信号は、第１の状態においてレジスタＲ９のアクティブハイ電圧として、第１の制御回路３１４の入力ＥＮ１に提供される。二次側で、第２のオプトカプラ３４２は、第１の状態において、スレーブプロセッサ２２０から第２のイネーブル信号を受信し、アクティブハイの第２のイネーブル信号を、レジスタＲ１０の電圧として、第２の制御回路３１５の入力ＥＮ２に提供する。第１及び第２の制御回路３１４及び３１５は、それぞれ、接地又は参照入力「ＧＮＤ」を含む。第１の制御回路３１４は、ＶＣ１＋バッテリ接続３２１を介して給電される電力供給入力ＶＣＣ１を含む。第２の制御回路３１５は、第２のバッテリ接続３３１を介して給電される電力供給入力ＶＣＣ２を含む。図示される例では、制御回路３１４及び３１５は、互いから電気的及び直流的に絶縁され、それぞれの接地接続は互いから絶縁される。
【００２３】
バッテリ接続３２１、３２２の第１のペアに接続される第１のバッテリＢから、バッテリ接続３３１、３３２の第２のペアに接続される第２のバッテリ１１０に電荷を移動させるための動作において、第１の制御回路３１４は、スレーブプロセッサ２２０によってイネーブルされ、第２の制御回路３１５は、ディセーブルされたままである。逆に、第２のバッテリ１１０から第１のバッテリＢへの電荷の移動のため、スレーブプロセッサ２２０は、（例えば、アクティブハイの第２のイネーブル信号ＥＮ２を介して）第２の制御回路３１５をイネーブルし、第１の制御回路３１４は、ディセーブルされたままである。
【００２４】
次に図３及び図４を参照すると、図４は、バッテリ充電、放電、及び／又は、バッテリバランシングのためのプロセス又は方法４００を示し、このプロセス又は方法は、バッテリモジュール又は装置１００におけるバランシング回路２００を用いて実装され得る。以下に記載されるようなバランシング回路２００の動作は、バッテリセルＢの１つからパブリックバッテリ１１０に電荷を移動させる文脈におけるものである。図４の４０２で、メインプロセッサ１０２（図１）は、バッテリモジュール１００を選択し、充電、放電等を含めた、一つ又は複数のセルバランシング目標を促進又は実装するために、そのモジュール１００（図２）のスレーブプロセッサ２２０に、充電又は放電のための一つ又は複数のモジュールバッテリセルＢを選択するように命令する。図４の４０４で、スレーブＭＣＵ２２０は、一例において、選択されたバッテリセルＢから第２のバッテリ１１０への放電を開始するために、ライン２０５及び２０６で第１のイネーブル信号を第１のオプトカプラ３４１（図３）に提供することによって、バランシング回路２００の左側をイネーブルする。この例では、バランシング回路２００の左側は放電側と呼ばれ、第１の制御回路３１４は、放電制御回路と呼ばれる。
【００２５】
図５は、選択されたバッテリセルＢの一つ又は複数からパブリックバッテリ１１０に電荷を移動させるバランシング回路２００の動作を示し、電荷又はエネルギーが、図５に示すように左から右へ移動されている。図４の４０６で、第１の（放電）制御回路３１４は、第１の絶縁されたイネーブル信号ＥＮ１が第１の状態（例えば、ＥＮ１入力の高電圧）に遷移することに応答して、第１のトランジスタＱ１をオンにする。一例において、第１の制御回路３１４は、第１の巻き線Ｗ１における電流フローＩＳ１を可能にするため、Ｑ１をオンにして電荷移動サイクルを始めるために、Ｑ１のゲートをローにプルする。その結果の電流ＩＳ１は、図５における第１の経路５０１に沿って、正バッテリ接続３２１から、第１のトランジスタＱ１を介して、第１の巻き線Ｗ１のセンタータップ３０２内へ流れる。電流ＩＳ１は、下端３０３で変圧器３００から出て、電流感知レジスタＲ１を介して流れ、負のバッテリ接続３２２に戻る。巻き線Ｗ１のインダクタンスに起因して、放電側の電流フローは経時的に増加する一方、Ｑ１は、Ｗｌのインダクタンスを充電するためにオンにされる。図４の４０８で、第１の制御回路３１４は、放電側の電流フローが閾値を超えるかどうかを判定するために、電流感知信号ＩＳ１（例えば、Ｒ１の電圧）をモニタする。超えない場合（４０８でＮＯ）、制御回路３１４は、Ｑ１をオン状態に保つ。
【００２６】
電流ＩＳ１が閾値に達する又は超えるとき（４０８でＹＥＳ）、４１０で、放電制御回路３１４はＱ１をオフにする。Ｑ１をオフにすると、変圧器３００の右側の第２の巻き線Ｗ２において電圧が誘導される。この誘導電圧が、第２のトランジスタＱ２Ａ及びＱ２Ｂの閾値ゲート−ソース電圧を超えると、これらのトランジスタは、Ｗ２における誘導電圧に応答してオンになる。Ｑ２Ａ及びＱ２Ｂをオンにすることによって、関連する誘導電流ＩＳ２は、図５における第２の電流経路５０２に沿って、センタータップ３１１から出て、Ｑ２Ａ及びＱ２Ｂを介して、ライン１０６の第２のバッテリ１１０の正端子内へ流れ、ライン１０８のバッテリ１１０の負端子から、Ｒ２を介して、巻き線Ｗ２の下端３１０内へ戻ることが可能となる。Ｑ２が時間ｔでオンにされるときの充電側電流ＩＳ２は、下記の式（１）によって与えられる。
【００２７】
ＩＳ２｜ｔ＝Ｑ２ｏｎ＝（Ｌ１／Ｌ２）ＩＳ１｜ｔ−Ｑ１ｏｆｆ      （１）
【００２８】
Ｌ１は、変圧器３００のライン３０２及び３０３間のインダクタンスであり、Ｌ２は、変圧器３００のライン３１１及び３１０間のインダクタンスを表し、ＩＳ１は、Ｑ１がオフされる直前の放電側電流の即値であり、ＩＳ２は、Ｑ２Ａ及びＱ２Ｂがオンされた直後の充電側電流の即値である。変圧器ライン３１１及び３１０間の電圧Ｖ２は、ＶＣ２＋／ＶＣ２−間の放電バッテリ電圧から、充電側電流ＩＳ２の導通経路５０２に沿った任意の電圧降下を引いたものにほぼ等しい。その他の変圧器端子上の電圧は、ライン３１０及び３１１間のコイルにおける巻き数に関連する各巻き線の巻数比に基づいて電圧Ｖ２によって決定される。充電側電流ＩＳ２は、経時的に先細りし、最終的に、下記の式（２）に従った比で０に達する。
【００２９】
ｄＩＳ２／ｄｔ＝−Ｖ２／Ｌ２      （２）
【００３０】
このようにして、一次側上の第１のバッテリＢは放電され、二次側パブリックバッテリ１１０は、図３及び図５のバランシング回路２００における左から右への電荷移動動作を通じて電荷移動サイクルにおいて充電される。
【００３１】
第１のイネーブル信号ＥＮ１が第１のアクティブ状態のままである間、第１の制御回路３１４は、第３の巻き線Ｗ３及び第１の整流器回路の動作を通じて、一つ又は複数の更なる電荷移動サイクルで継続する。第２の巻き線Ｗ２における電流フローＩＳ２が、一例においてゼロなどの、所定の値であること、又は、所定の値までもしくは所定の値以下に遷移することを示す、第３の巻き線Ｗ３からの信号に応答して、第２及び任意の後続の電荷移動サイクルが制御回路３１４によって開始される（この間、ＥＮ１はアクティブのままである）。このケースにおいて、ＩＳ２が、ゼロ又は何らかのその他の所定の値まで先細りするとき、ＶＣ２＋、ＶＣ２−の電圧は、第２及び第３のトランジスタＱ２Ａ、Ｑ２Ｂ及びＱ３によってブロックされる。その結果、Ｖ２は０まで降下し、変圧器３００の他のコイル及び巻き線の電圧も０まで降下する。
【００３２】
図５における経路５０１及び５０２に沿って流れる電流ＩＳ１及びＩＳ２は、第３の巻き線Ｗ３における電圧を誘導し、第１の整流器回路ダイオードＤ１及びＤ３は誘導電圧を整流し、ローパスフィルタリングが、（第１の制御回路３１４のＶＳ１＋及びＶＳ１−入力の）ライン３１７に関連するライン３１６において第１の整流器出力電圧信号を提供するために、Ｃ１、Ｃ２、Ｒ３及びＲ４によって提供される。第１の制御回路３１４は、第１の整流器出力信号をモニタし、４１２で、この信号が第２の巻き線Ｗ２におけるゼロ電流フローを示すかどうかを判定する。例えば、所与の電荷移動サイクルを始めるためにＱ１をオンにした後、第１の制御回路３１４は、ライン３１６の第１の整流器出力信号をモニタし、これを、ゼロ又は別の適切な所定の値と比較する。コイルＷ２の二次側電圧が、所定の値を上回ったままである間（４１２でＮＯ）、第１の制御回路３１４はＱ１をオフに保つ。
【００３３】
整流された電圧信号が所定の値を下回って遷移すると、これは、第２の巻き線Ｗ２の電圧も、対応する所定の値を下回って遷移したことを示す。第１の整流器出力信号が、所定の値を下回るＷ２における電流フローを示すこと（４１２でＹＥＳ）に応答して、４１４で、第１の制御回路３１４は、第１のイネーブル信号ＥＮ１が第１の状態のままであるかどうかを判定する。第１の状態のままである（４１４でＹＥＳ）場合、第１の制御回路３１４は、第１のトランジスタＱ１を再びオンにするために更なるパルス信号（例えば、ローに向かう信号ＰＵＬＳＥ１）を提供する。Ｑ１をオンにすると、上述したような４０６〜４１４のプロセスが繰り返される。このようにして、選択されたバッテリセルＢを放電するため、及び、第２のバッテリ１１０を充電するための電荷移動は、一連の電荷移動サイクルで継続する。電荷移動の所望の量が達成されると、スレーブプロセッサ２２０（図２）は、イネーブル信号ＥＮ１を停止することによって第１の制御回路３１４をディアクティベートし（図４において、４１４でＮＯ）、プロセス４００は、前述のように４０２に戻る。
【００３４】
図３及び図５に見られるように、第１の制御回路３１４は、第３の巻き線Ｗ３の信号を介して得られた情報を用い、それゆえ、制御回路３１４は、変圧器３００によって提供される絶縁障壁の二次側から電気的及び直流的に絶縁されたままである一方で、Ｑ１をオンにすることによって開始される一連の電荷移動サイクルを個別に開始するために用いられる二次側からの情報を得る。図示される例では、巻き線Ｗ３からの信号は、第１の整流器回路Ｄ１、Ｄ３、Ｒ３、Ｒ４、Ｃ１、及びＣ２を用いて得られる。制御回路３１４が、変圧器巻き線Ｗ３からの信号に基づいて、二次側の電流フローＩＳ２がゼロ又は何らかのその他の所定の値まで達したかどうかを確かめ得ることによって、信号調整回路要素のその他の形態が用いられてもよい。図示される例は、センタータップ式の変圧器巻き線Ｗ３を用いるデュアルダイオード整流器を含む。しかし、第３の巻き線Ｗ３がセンタータップを有することを必要としないその他の実施形態が可能であり、コンデンサ及び／又はレジスタなどのフィルタリング構成要素を備えて、又は、備えることなく、単一整流器ダイオードが用いられ得る。
【００３５】
また、図６を参照すると、図示されるバランシング回路２００は、双方向電荷移動能力を提供する。図６において、スレーブコントローラ２２０は、第１の制御回路３１４をディアクティベートし、第２のオプトカプラ３４２に印加される第２のイネーブル信号ＥＮ２を介して第２の制御回路３１５をアクティベートする。図６において右から左へ（例えば、接続された第２のバッテリ１１０から、選択されたバッテリセルＢへ）の電荷又はエネルギーの移動を開始するために、絶縁された第２のイネーブル信号ＥＮ２が第２の制御回路３１５のＥＮ２入力に提供される。図６に見られるように、第２の制御回路は、第１の経路６０１に沿った正バッテリ接続３３１からＱ３を介する第２の巻き線Ｗ２のセンタータップ３１１への電流フローＩＳ２を可能にするために、Ｑ３をオンにする。この電流は、下端３１０から出て、第２の感知レジスタＲ２を介して継続し、バッテリ接続３３２を介して第２のバッテリの負端子に戻る。電流ＩＳ２が閾値に達すると、第２の制御回路３１５はＱ３をオフにし、これが、第１の巻き線Ｗ１の巻き線ライン３０１及び３０２間に電圧を誘導する。第１の巻き線Ｗ１における誘導電圧は、第４のトランジスタＱ４Ａ及びＱ４Ｂをオンにする。これにより、電流ＩＳ１が、第２の経路６０２に沿って第１の巻き線のセンタータップ３０２からトランジスタＱ４Ａ及びＱ４Ｂを介して正バッテリ接続３２１内へ流れ得る。この電流は、負のバッテリ接続３２２、レジスタＲ１を介して、下側巻き線端部３０３内へ戻る。第２の制御回路３１５は、第４の巻き線Ｗ４からの第２の整流器回路を介する誘導される信号（例えば、ライン３１８及び３１９間の第２の整流器出力電圧信号）をモニタする。第２の整流器出力信号が所定の値（例えば、０）まで下がると、第２のイネーブル信号ＥＮ２がアクティベートされたままである場合、第２の制御回路３１５は、後続の電荷移動サイクルを開始する。
【００３６】
このように、図示されるバランシング回路２００は、双方向電荷移動能力を提供する。別の例において、第４の巻き線Ｗ４、第２の整流器回路、第２の制御回路３１５、第２のオプトカプラ３４２、Ｑ３、及び、Ｒ２が、省かれるかまたは、ディアクティベートされたままの状態で、単指向性バランシング回路２００が上述のように提供され得る。
【００３７】
バランシング回路２００及び記載される例示のバッテリ装置１００は、連続するバランシングサイクルの開始点を決定するために、有利にも、変圧器３００のコイル（例えば、Ｗ３又はＷ４）の誘導電圧を、絶縁された信号源として用いる。幾つかの例では、変圧器３００の二つの側部間にシリコン接続が必要とされず、これにより、放電されるバッテリと充電されるバッテリとの間の高電圧絶縁障壁のメンテナンスが容易となる。開示される例は、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路要素を使用することなく、アクティブな充電、放電、及び／又はバランシング機能性を提供し、従来のアクティブなバランシングアプローチと比較して有利なコスト及びサイズの節減を達成し、一方で、パッシブなバランシング回路と比較して改善された効率及び性能を促進する。
【００３８】
上述の例は、本開示の種々の態様のいくつかの可能な実施形態を単に例示するものであり、本明細書及び添付の図面を読み、理解すれば、等価な変更及び／又は改変が当業者に想起され得る。特許請求の範囲内で、説明した実施形態における改変が可能であり、その他の実施形態が可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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