CN102195316A

CN102195316A - 电荷存储元件的均衡电路

Info

Publication number: CN102195316A
Application number: CN2011100521683A
Authority: CN
Inventors: 约翰尼斯·P·M·范拉莫林
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Datang NXP Semiconductors Co Ltd
Priority date: 2010-03-04
Filing date: 2011-03-02
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2031-03-02
Also published as: US20110215760A1; CN102195316B; US9356467B2; EP2363935A1; EP2363935B1

Abstract

本发明公开了一种用于均衡电荷存储设备(CSD)的电荷存储元件(CSE1_1，CSE1_2，CSE2_2)的电荷均衡电路(CBC)和方法(10，20)。电荷存储设备包含至少2个电荷存储元件的串联链(CHN1，CHN2)。本电荷均衡电路(CBC)在第一时间段(Φ1)将第一个链(CHN1)的第一个电荷存储元件(CSE1_1)与第二个链(CHN2)的第一个电荷存储元件(CSE1_2)并联(10)，并在第二时间段(Φ2)将第一个链(CHN1)的第一个电荷存储元件(CSE1_1)与第二个链(CHN2)的第二个电荷存储元件(CSE2_2)并联。

Description

电荷存储元件的均衡电路

技术领域

本发明涉及一种用于电荷存储元件(例如电池单元或电容器)的均衡电路。

背景技术

电荷存储元件通常联在一起形成更大的电荷存储设备，比如电池箱包含多个串联的电池，或电容器组包含多个串联的电容器。

理想地，一个电荷存储设备中的所有电荷存储元件彼此都应具有同样的电荷状态，例如如果一个电荷存储设备充电60％，那么其中的每一个电荷存储元件也都应当充电60％。然而，电荷存储设备的反复充电和放电循环会引起设备的元件间小的不匹配，逐渐地导致各元件的电荷状态间差别越来越大。例如，如果元件中有一个在充电期间对电荷的存储比其它元件稍微低效些，那么针对发生的每一次充电/放电循环，与其它元件的电荷状态相比，那个元件的电荷状态将逐渐地变得越来越低。反之，如果元件中有一个在充电期间对电荷的存储比其它元件稍微高效些，那么针对发生的每一次充电/放电循环，与其它元件的电荷状态相比，那个元件的电荷状态将逐渐地变得越来越高。

与电荷存储设备中的其它电荷存储元件相比，一个电荷存储元件的电荷状态的这种逐渐的下降/上升会减少存储在电荷存储设备中的能量。另外，在某些情况下这会导致电荷存储元件的过度放电或过度充电，引起电荷存储元件损坏。

用于均衡电荷存储元件的电荷状态的已知技术通常包含反馈电路部件。然而，为了减小部件的尺寸，这些技术一般运行在高切换频率，经常导致高切换损失。

US 2008/0180061公开了一种电路，它用于将串联电池单元链切换成并联的来实现电荷均衡。一旦单元被切换成并联的，它们就被强制为同一电压电位，这样电荷转移就会在它们之间发生，直到它们彼此达到相似电荷状态。电池单元彼此相邻，它们之间有开关，开关既可用于串联单元，也可用于并联单元。然而，每个串联单元间的开关电阻会导致切换损失，减少电池箱的功效，并降低它的有效输出容量。

发明内容

因此本发明目的是要提供一种用于减少电荷存储设备中各电荷存储元件的电荷状态的差别累积的改进电路。

根据本发明的实施方案，提供了一种电荷均衡电路，用于平衡电荷存储设备的电荷存储元件，电荷存储设备包含电荷存储元件的至少2个串联链，其中电荷均衡电路包含开关和相应的开关控制电路系统，用于实现以下连接：

-在第一时间段期间，将第一个链的第一个电荷存储元件与第二个链的第一个电荷存储元件并联；以及

-在第二时间段期间，将第一个链的第一个电荷存储元件与第二个链的第二个电荷存储元件并联。

两个电荷存储元件并联强制它们的电压达到同一电平，因此，通过一个电荷存储元件有效地放电到另一个电荷存储元件并为其充电，它们的电荷状态差别被均衡。将一个电荷存储元件切换成与另一个电荷存储元件并联，并接着再与另外的一个电荷存储元件并联，在全部三个电荷存储元件间重新分配电荷。这种切换可以反复执行，直到三个电荷存储元件彼此间全部本质上具有一样的电荷状态。与已知采用反馈元件的技术(反馈元件要通过一个电荷存储元件充电再放电给另一个电荷存储元件)相比，将电荷存储元件并联在一起导致电荷存储元件间电荷更快地重新分配。

将一个链中的电荷存储元件切换成与另一个链的电荷存储元件并联意味着电荷存储元件不需要断开与它们相应链的连接，并且因此在链的串联电荷元件间不需要串联开关。换句话说，每个链的电荷存储元件彼此可以永久连接，或硬连线。

电荷存储设备的电荷存储元件全部贡献于存储电荷直到电荷需要放电给外部设备时。电荷存储元件不只是控制电路系统的部件，更确切地，每个电荷存储元件对于整个电荷存储设备的电荷存储容量做出了重要贡献。

串联电荷元件的每个链的一个链末端在相对低电位处而另一个链末端在相对高电位处。链中每个电荷存储元件出现在链的特定级处，例如在链末端具有最低电位的电荷存储元件可以称作在该链的第一级处，连接到它的下一个电荷存储元件可以称作在该链的第二级处，连接到该链中第二级处的电荷存储元件的再下一个电荷存储元件可称作在该链的第三级处，依次类推。彼此在同一级而处在不同链中的的电荷存储元件被称作形成电荷存储设备的片段(slice)。

有利地，在第一时间段期间第一个链的第一个电荷存储元件可以与第二个链的处于同一级的另一个电荷存储元件并联，或换句话说，与同一片段的另一个电荷存储元件并联。在第二个时间段期间，第一个电荷存储元件可以与第二个链的第二个电荷存储元件并联，第二链中的第二个电荷存储元件比第一个链中的第一个电荷存储元件高或低一个级。在第二时间段期间或在后续的时间段期间，也可以将第一个链中的第一个电荷存储元件与第二个链的第二个电荷存储元件并联，其中第二个链的第二个电荷存储元件要比第一链中的第一个电荷存储元件的级高或低2级或更多级。

清楚地，如果链全都具有相同数量的电荷存储元件，而且如果电荷存储元件彼此又全部是一样，那么链中在级n处的一个电荷存储元件与另一链中在级n+1处的另一个电荷存储元件并联意味着在每个链低端的绝对电位将互不相同，其绝对电位差与一个电荷存储元件上的电位差一样。有利地，如果每个链具有N个不同的级(即N个不同的串联电荷存储元件)，那么在第一时间段第一链的第1到N个电荷存储元件可以分别与第二链的第1到N个电荷存储元件并联，并且在第二时间段第一链的1到N-1个电荷存储元件可以分别与第二链的第2到N个电荷存储元件并联。第一和第二时间段可以循环重复，这样电荷在电荷存储元件中被重新分布直到全部电荷存储元件彼此具有类似的电荷状态。在第二个时间段，第一链的第N个电荷存储元件和第二链的第1个电荷存储元件在另一链中没有可以与它们并联的类似电压电平处的相应电荷存储元件。

如果链全部具有相同数量的电荷存储元件，而且如果电荷存储元件彼此是全部一样的，那么链中在级n处的电荷存储元件与另一链在级n+2处的另一个电荷存储元件并联意味着在每个链低端的绝对电位将互不相同，绝对电位差与2个电荷存储元件上的电位差一样。那么第一链的第N和第N-1个电荷存储元件和第二链的第1和第2个电荷存储元件在另一链中没有可以与它们并联的类似电压电平处的相应电荷存储元件。并联的电荷存储元件的级相差越大，链末端的电位差别就越大，而且越多的电荷存储元件将没有相应的可以并联的电荷存储元件，会减缓电荷均衡进程。因此为了减小在另一链的类似电位处没有相应的可并联的电荷存储元件的电荷存储元件数量，将电荷存储元件与其它彼此处在类似级上的电荷存储元件并联是有优势的。

电荷存储设备可以包含多于2个的电荷存储元件链，例如3个电荷存储元件链。

甚至更多链和更多切换组合相继地将一个链中的给定电荷存储元件与其它链中多个(至少2个)电荷存储元件并联，对该领域的那些技术人员是容易想象的。

简单起见，为允许在电荷均衡时链末端间出现的电位差，电荷均衡最好发生在不处在充电放电过程中的链间。然而如果特定应用意味着电荷存储设备几乎一直被充电或放电，那么可以采用输出切换电路来与电荷均衡电路切换同步地选择性地将不同的链连接到输出。例如，如果一个电荷存储设备有4个链，那么第一两个链可以被切换成充电/放电，同时第二两个链被切换到电荷均衡序列中。一旦充电/放电完成，第一两个链可以被切换到电荷均衡序列中，而第二两个链被切换成充电/放电。

当电荷存储元件彼此全都一样时，这里描述的电荷均衡方法是最有效的。一样明显地是指本质上的一样，因为由于制造容差等等总是会有很小的差别。为了最大化能够存储于链中的能量，一个链中的元件应当是彼此等同的。如果采用了具有不同电荷存储容量的两个元件链，那么这种电荷均衡方法还是会工作的。然而，电荷存储元件应当在全充电或全放电状态具有一样的标称电压，否则电荷存储设备的一些容量将不能使用。进一步通过下面的图和例子来阐述本发明的实施例，并非想限制本发明的范畴。本领域技术人员会明白可能被组合的各种实施例。

附图说明

图1a示出了包含根据本发明第一个实施例的电荷均衡电路和电荷存储设备的系统的示意图；

图1b阐释了图1a的系统的切换阶段；

图2a示出了包含根据本发明第二个实施例的电荷均衡电路和电荷存储设备的系统的示意图；

图2b阐释了图2a的系统的切换阶段；

图2c示出了在3个时间段Φ1，Φ2，和Φ3期间，电荷存储元件间电荷均衡电路形成的连接。

图3a示出了包含根据本发明第三个实施例的电荷均衡电路和电荷存储设备的系统的示意图；

图3b阐释了图3a的系统的切换阶段；

图4示出了一更详细的适用于用在本发明第一个实施例中的电荷均衡电路图；

图5示出了包含根据本发明第四个实施例的电荷均衡电路和电荷存储设备的系统的示意图；而且

图6显示了根据本发明的方法的流程图。

一样的或类似的附图标记对应一样的或类似的特征。

具体实施方式

图1a示出了包含根据本发明第一个实施例的电荷均衡电路CBC和电荷存储设备CSD的系统的示意图。电荷存储设备CSD有第一个和第二个串联的电荷存储元件链，CHN1和CHN2。第一个链CHN1的第一个电荷存储元件标作CSE1_1，第二个链CHN2的第一个电荷存储元件标作CSE1_2，以及第二个链CHN2的第二个电荷存储元件标作CSE2_2。

每个链由3个电荷存储元件经由其间节点组成，第一个链CHN1 具有节点N0_1，N1_1，N2_1，N3_1，且第二个链具有节点N0_2，N1_2，N2_2，N3_2。第一个链CHN1有3个级对应3个电荷存储元件，其中节点N1_1在第一级，节点N2_1在第二级，而节点N3_1在第三级。第二个链CHN2也有3个级对应3个电荷存储元件，其中节点N1_2在第一级，节点N2_2在第二级，而节点N3_2在第三级。

节点连接到电荷均衡电路CBC，电荷均衡电路CBC具有开关SW_Φ1和SW_Φ2，它们由相应的开关控制电路SW_CON控制。开关控制电路SW_CON和开关SW_Φ1和SW_Φ2间的连接为清楚起见未示出。注意每个链的电荷存储元件之间没有任何串联开关。它们彼此直接硬连线在第一个链CHN1的节点N0_1，N1_1，N2_1，N3_1处，和在第二个链CHN2的节点N0_2，N1_2，N2_2，N3_2处。

在电荷存储设备CSD充电和/或放电期间，电荷均衡电路CBC通过闭合开关SW_Φ1和打开开关SW_Φ2将链中同一级处的节点连接起来。这将链中同一级处的电荷存储元件并联在一起。例如，第一个链CHN1的第二级处的电荷存储元件CSE1_1与第2个链CHN2的第二级处的电荷存储元件CSE1_2并联。节点N0_1和N0_2形成电荷存储设备CSD的负输出，而节点N3_1和N3_2形成电荷存储设备的正输出。这些正和负的输出可以连接到负载用于放电，或连接到充电器用于充电。

在电荷均衡期间，在第一个时间段Φ1，开关SW_Φ1都是闭合的而开关SW_Φ2都是打开的，在第二个时间段Φ2，开关SW_Φ2都是闭合的而开关SW_Φ1都是打开的。这样在第一时间段期间将链中同一级处的电荷存储元件并联在一起，而在第二时间段期间将链中不同级处的电荷存储元件并联在一起。这使得在一个电荷存储元件中的过量电荷可以重新分配给其它的电荷存储元件，第一和第二时间段重复越多次，过量电荷在电荷存储元件上的分配就越均匀。

例如，在第一时间段期间，开关SW_Φ1将第一个链CHN1的第一个电荷存储元件CSE1_1与第二个链CHN2的第一个电荷存储元件CSE1_2并联。由CSE1_1和CSE1_2电荷状态的不平衡引起的任何电压差别将导致电流流过节点N1_1，N1_2间，及节点N2_1，N2_2间的开关SW_Φ1。电流使得电荷存储元件CSE1_1和CSE1_2间的任何电荷不平衡变得均衡。在第二时间段期间，开关SW_Φ2将第一个链CHN1的第一个电荷存储元件CSE1_1与第二个链CHN2的第二个电荷存储元件CSE2_2并联。由CSE1_1和CSE2_2电荷状态的不平衡引起的任何电压差别将导致电流流过节点N1_1，N2_2间，及节点N2_1，N3_2间的开关SW_Φ2。电流使得电荷存储元件CSE1_1和CSE2_2间的任何电荷不平衡变得均衡。更多的第一和第二时间段将导致过量电荷在电荷存储设备的其它电荷存储元件中的更进一步的均衡。

考虑电荷重新分配，设想在第一时间段开始时，所有电荷存储元件具有电荷Q，除电荷存储元件CSE1_2外，电荷存储元件CSE1_2具有过量电荷Q+E。假设理想的开关和电荷存储元件，在第一时间段结束时，所有电荷存储元件具有电荷Q，除电荷存储元件CSE1_1和CSE1_2外，电荷存储元件CSE1_1和CSE1_2具有过量电荷Q+E/2。这是由于CSE1_1和CSE1_2并联并将CSE1_2的电荷重新分配给CSE1_1的缘故。在第二时间段末，所有电荷存储元件具有电荷Q，除电荷存储元件CSE1_1，CSE2_2，CSE3_1，CSE1_2外，它们都具有过量电荷Q+E/4。这是由于CSE1_1和CSE2_2并联并将CSE1_1的电荷重新分配给CSE2_2的缘故，以及由于CSE3_1和CSE1_2并联并将CSE1_2的电荷重新分配给CSE3_1的缘故。再一个的第一时间段将导致CSE1_1和CSE1_2具有电荷Q+E/4(没变)，CSE2_1和CSE2_2具有电荷Q+E/8(电荷从CSE2_2重新分配给CSE2_1)，以及CSE3_1和CSE3_2也具有电荷Q+E/8(电荷从CSE3_1重新分配给CSE3_2)。再一个第二时间段将导致进一步的电荷重新分配，且第一个和第二个时间段可以循环重复直到过量电荷在电荷存储设备中充分地平均分布。

图1b示出了在第一时间段Φ1期间，电荷存储元件CSE1_1与电荷存储元件CSE1_2并联，以及在第二时间段Φ2期间，电荷存储元件CSE1_1与电荷存储元件CSE2_2并联。这将导致电荷存储元件CSE1_1，CSE1_2，以及CSE2_2间的电荷重新分配。显然地，除了图1a所示外，还有许多其它切换排列能用于实现图1b所示的切换阶段。

清晰地，电荷存储设备的每个链都要求至少有2个电荷存储元件，且可以有许多多于正好3个的电荷存储元件。

因为开关SW_Φ1和SW_Φ2连接在处在类似电压电位上的节点之间，电流一般较小，所以开关不必能够处理高电流。有优势地，开关可以是MOSFETS，这样它们的电阻可控，从而能控制流过电荷存储元件间的电流水平，从而避免过热或使用降温设备。

每个切换时间段的时长取决于实际应用。时间段越长，发生的切换损失越小。但，时间段不应太长以至于不必要地拖长平衡电荷存储设备所需的时间。适合多数电池单元的电荷存储元件的一个实际值是1秒，然而应用设计者可自由选择任何值。该值取决于电荷存储元件和其间连接的内部电阻；明显地，如果电阻低，那么会只需较少的时间将电荷从一个电荷存储元件传送到另一个。

在本实施例中，电荷存储设备是电池，且电荷存储元件是电池单元，尽管其他类型的电荷存储元件比如超级电容也能用。

图2a示出了包含根据本发明第二个实施例的电荷均衡电路CBC和电荷存储设备CSD的系统的示意图。与第一实施例相比，第二实施例的电荷均衡电路CBC包含附加的开关SW_Φ3，其由开关控制电路SW_CON控制。恰如从图2b能看到的，附加的开关SW_Φ3在第三时间段期间是闭合的，将第一个链CHN1中的电荷存储元件CSE1_1与第二个链CHN2中的电荷存储元件CSE3_1相连。附加开关SW_Φ3可能会增加电荷均衡电路CBC的开销，尽管它们的作用是改善过量电荷在电荷存储元件中重新分配的速度。

图2c示出了在3个时间段Φ1，Φ2，和Φ3期间，电荷存储元件间电荷均衡电路形成的连接。清晰地，扩展链长度以包含更多的电荷存储元件是很简单的。

图3a示出了包含根据本发明第三个实施例的电荷均衡电路CBC和电荷存储设备CSD的系统的示意图。电荷存储设备CSD包含电荷存储元件的3个链CHN1，CHN2，和CHN3，并且电荷均衡电路CBC包含两组开关，一组介于链CHN1和CHN2的节点间，另一组介于链CHN2和CHN3的节点间。与在链CHN2和CHN3间的那组中开关SW_Φ2和SW_Φ3的位置相比，在链CHN1和CHN2之间的那组中的开关SW_Φ2和SW_Φ3的位置被反转。

开关SW_Φ1，SW_Φ2，和SW_Φ3都由开关控制电路SW_CON控制，其中在第一时间段Φ1期间，开关SW_Φ1是闭合的，开关SW_Φ2和SW_Φ3是打开的，其中在第二时间段Φ2期间，开关SW_Φ2是闭合的，开关SW_Φ1和SW_Φ3是打开的，并且在第三时间段Φ3期间，开关SW_Φ3是闭合的，开关SW_Φ1和SW_Φ2是打开的。

图3b示出了在3个时间段Φ1，Φ2，和Φ3期间，电荷存储元件间的电荷均衡电路形成的连接。与链CHN2和CHN3间的开关SW_Φ2和SW_Φ3的位置相比，链CHN1和CHN2间的开关SW_Φ2和SW_Φ3的位置反转，意味着3个在级n-1，n，和n+1处的电荷存储元件在电荷均衡期间是并联在一起的，加速了电荷存储元件间电荷的重新分配(因为过量电荷能够在链中上/下移动2级，而不只是一级)。

清晰地，扩展链长度以包含更多的电荷存储元件是很简单的。

图4示出了电荷存储设备的一级CSDI的例子，连同相应电荷均衡电路的一级CBCI。节点N1C1经由电荷均衡电路可切换地连到节点N1C2或节点N2C2。在左边的“mux”(多路选择器)将一个电池单元的电压，或者电池单元间电压，或者通过顶部开关或底部开关的电流传送给放大器。放大器经由第二个“mux”将左手边的多路选择器的输出映射到ADC的输入。ADC转换器将放大器的输出信号或温度传感器的输出(取决于第二个“mux”)转换成数字字。纳控制器(nanocontroller)(即很简单的控制器)控制开关位置，和单独的CAN TRx的数据寄存器。单独的CAN TRx从电荷均衡电路的中央控制器读命令和发送ADC输出数据给电荷均衡电路的中央控制器。注意，本图示出的只是用于测量和控制多级电荷存储设备的电平的众多可能方法中的一个。

图5示出了电荷存储元件的4个链CHN1_A，CHN2_A，CHN1_B，CHN2_B和相应切换电路SW_Φ1，SW_Φ2，SW_Φ3，以及进一步示出了输出切换电路SWO_1A，SWO_2A，SWO_1B，和SWO_2B。输出切换电路用于选择性地连接每一个链到用于提供电功率给负载LD的输出终端O+，O-。

第四个实施例利用输出开关SWO_1A，SWO_2A，SWO_1B，SWO_2B 的切换来控制哪个链要连到负载上以提供功率，哪个链要从负载LD上断开这样电荷均衡才能发生。

如果负载LD不需要输出电流，那么所有的输出开关SWO_1A，SWO_2A，SWO_1B，SWO_2B可以打开，而且开关SW_Φ1，SW_Φ2，SW_Φ3能依次在时间段Φ1，Φ2，Φ3期间闭合，从而在电荷存储元件之间重新分配电荷。

如果负载LD所需的是最大输出电流，那么所有的输出开关SWO_1A，SWO_2A，SWO_1B，SWO_2B可以闭合，而且所有开关SW_Φ1可以闭合，从而将链中在同一级处的所有电荷存储元件连在一起(显然地SW_Φ2，SW_Φ3是打开的以避免短路)。

如果负载LD所需的是中等级别的输出电流，那么输出开关SWO_1A，SWO_2A可以闭合，同时输出开关SWO_1B，SWO_2B可以打开。链CHN1_A和CHN2_A间的开关SW_Φ1是闭合的，从而将链CHN1_A和CHN2_A中处于同一级的电荷存储元件连在一起。那么负载LD具有基于链CHN1_A和CHN2_A的一半的电流输出容量。同时，链CHN1_B和CHN2_B间的开关SW_Φ1，SW_Φ2，SW_Φ3在时间段Φ1，Φ2，Φ3期间可以依次闭合，从而在CHN1_B和CHN2_B的电荷存储元素间重新分配电荷。一旦链CHN1_B和CHN2_B的电荷存储元件达到充分地平衡，输出开关SWO_1A，SWO_2A可以打开，同时输出开关SWO_1B，SWO_2B可以闭合。那么链CHN1_B和CHN2_B可以给负载LD提供输出电流，同时电荷均衡发生在链CHN1_A and CHN2_A上。

在本例中，切换电路如图2a所示的一样，尽管明显地输出开关SWO_1A，SWO_2A，SWO_1B，SWO_2B的功能对于其他类型的切换电路也还是有效的。另外，输出切换电路是很容易按同样方式应用于比本实施例所描述的4个链还多/少几个链的电荷存储设备上。

本领域的技术人员将领会到电荷均衡电路可以采用一个或多个集成电路(IC)来实现，例如电荷存储设备的链的每一级或每个组(包括多级)使用一个IC。

图6显示了根据本发明的一种方法的流程图。在步骤10中，第一个链的第一个电荷存储元件与第二个链的第一个电荷存储元件并联，在步骤20，第一个链的第一个电荷存储元件与第二个链的第二个电荷存储元件并联。

概括地说，提供了一种电荷均衡电路和方法，其中电荷存储设备中的不同电荷存储元件依次并联在一起，从而在电荷存储元件上重新分配电荷。

Claims

1.一种电荷均衡电路(CBC)，用于均衡电荷存储设备(CSD)的电荷存储元件(CSE1_1，CSE1_2，CSE2_2)，电荷存储设备包含至少两个由串联的电荷存储元件组成的链(CHN1，CHN2)，其中电荷均衡电路包含用于实现以下连接的开关(SW_Φ1，SW_Φ2)和相应的开关控制电路(SW_CON)：

-在第一时间段(Φ1)期间，第一个链(CHN1)的第一个电荷存储元件(CSE1_1)与第二个链(CHN2)的第一个电荷存储元件(CSE1_2)并联；以及

-在第二时间段(Φ2)期间，第一个链(CHN1)的第一个电荷存储元件(CSE1_1)与第二个链(CHN2)的第二个电荷存储元件(CSE2_2)并联。

2.根据权利要求1所述的电荷均衡电路，其中开关连接到链中电荷存储元件间的串联连接处的节点(N1_1，N2_1，N1_2，N2_2)，其中将链中同一级处的节点连接在一起的开关(SW_Φ1)在第一时间段(Φ1)期间闭合并且在第二时间段(Φ2)期间打开，将链中不同级处的节点连接在一起的开关(SW_Φ2)在第一时间段(Φ1)期间打开并且在第二时间段(Φ2)闭合。

3.根据权利要求2所述的电荷均衡电路，其中电荷均衡电路(CBC)还包含用于实现以下连接的开关(SW_Φ3)和相应的开关控制电路(SW_CON)：

-在第三时间段(Φ3)期间，将第一个链(CHN1)的第一个电荷存储元件(CSE1_1)与第二个链(CHN2)的第三个电荷存储元件(CSE3_2)并联。

4.根据权利要求3所述的电荷均衡电路，其中电荷均衡电路还包含用于实现以下连接的开关和相应的开关控制电路：

-在第一时间段(Φ1)期间，将第二个链(CHN2)的第一个电荷存储元件(CSE1_2)与第三个链(CHN3)的第一个电荷存储元件(CSE1_3)并联；

-在第二时间段(Φ2)期间，将第二个链(CHN2)的第三个电荷存储元件(CSE3_2)与第三个链(CHN3)的第一个电荷存储元件(CSE1_3)并联；以及

-在第三时间段(Φ3)期间，将第二个链(CHN2)的第二个电荷存储元件(CSE2_2)与第三个链(CHN3)的第一个电荷存储元件(CSE1_3)并联。

5.根据权利要求4所述的电荷均衡电路，其中链的第一个电荷存储元件(CSE1_1，CSE1_2，CSE1_3)被包含在链的级n上，链的第二个电荷存储元件(CSE2_1，CSE2_2，CSE2_3)被包含在链的级n+1上，以及链的第三个电荷存储元件(CSE3_1，CSE3_2，CSE3_3)被包含在链的级n-1上。

6.根据前述任一权利要求所述的电荷均衡电路，其中电荷均衡电路还包含输出切换电路(SWO_1A，SWO_2A，SWO_1B，和SWO_2B)，用于有选择地将链连接到输出来为负载提供电功率。

7.根据前述任一权利要求所述的电荷均衡电路，其中电荷存储元件彼此是全都一样的。

8.一种电荷存储设备(CSD)，包含至少两个由串联的电荷存储元件(CSE1_1，CSE1_2，CSE2_2)组成的链(CHN1，CHN2)，其中电荷存储设备包含每个链的电荷存储元件间的串联连接处的节点，节点用于连接到如前述任一权利要求所述的电荷均衡电路。

9.根据权利要求8所述的电荷存储设备，还包含电荷均衡电路。

10.一种用于均衡电荷存储设备(CSD)的电荷存储元件(CSE1_1，CSE1_2，CSE2_2)的方法，电荷存储设备包含至少2个由串联的电荷存储元件组成的链(CHN1，CHN2)，本方法包含：

-在第一时间段(Φ1)期间，将第一个链(CHN1)的第一个电荷存储元件(CSE1_1)与第二个链(CHN2)的第一个电荷存储元件(CSE1_2)并联(10)，以及

-在第二时间段(Φ2)期间，将第一个链(CHN1)的第一个电荷存储元件(CSE1_1)与第二个链(CHN2)的第二个电荷存储元件(CSE2_2)并联(20)。

11.一种用于均衡电荷存储设备(CSD)的电荷存储元件(CSE1_1，CSE1_2，CSE2_2)的方法，该方法包含依次将电荷存储设备的不同电荷存储元件并联，从而在电荷存储元件间重新分配电荷。