[發(fā)明專利]一種串聯電容器組諧振式電壓均衡充電方法及其系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2012-12-31
• 公開（公告）號: CN103001297A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設計）人: 張偉;張航
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 長沙丁卯專利代理事務所(普通合伙) 43211
• 代理人: 陳書誠

1.一種串聯電容器組諧振式電壓均衡充電方法，所述方法包括使用直流充電電源給串聯電容器組充電；串聯電容器組中的每個電容器單體（1）并聯電壓均衡單元；其特征在于：在電壓均衡單元中：

（1）具有RLC串聯電路的降壓緩沖模塊：由緩沖開關G1和LC串聯儲能單元中的電感器L、電容器C構成，該RLC串聯電路工作于欠阻尼狀態(tài)，其中R為G1、L和C的等效電阻總和；

（2）具有RLC串聯電路的電能釋放模塊：由釋放開關G2和LC串聯儲能單元中的電感器L、電容器C構成，RLC串聯電路工作于欠阻尼狀態(tài)，其中R為G2、L和C的等效電阻總和，G2的電氣特性與G1相同，等效內阻也相等；

（3）緩沖開關G1和釋放開關G2工作在互補導通狀態(tài)，開關周期及占空比與RLC串聯電路的諧振頻率一致；

（4）緩沖開關G1和釋放開關G2的源極和漏極之間分別并聯電容，結合各自所在RLC串聯電路的諧振特性，使緩沖開關G1和釋放開關G2工作在軟開關狀態(tài)，降低開關能量損耗；

（5）當電容器單體（1）的端電壓超過給定閥值時，電壓均衡單元中的電壓檢測單元輸出高電平，電壓均衡單元中的脈沖調制單元輸出具有一定周期和占空比的方波，通過互補驅動單元驅動緩沖開關G1和釋放開關G2互補導通或者截止；當電容器單體（1）的端電壓低于給定閥值時，電壓檢測單元輸出低電平，脈沖調制單元一直輸出低電平信號，此時緩沖開關G1處于截止狀態(tài)，釋放開關G2處于導通狀態(tài)。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：將端電壓增長最慢的電容器單體（1）連接在直流充電電源的負極，該級電容器單體（1）并聯的電壓均衡單元的電壓檢測單元一直輸出低電平，脈沖調制單元一直輸出低電平信號，此時G1一直截止，G2一直導通，能夠進一步降低整個電壓均衡充電系統(tǒng)的能耗。

3.一種適用于權利要求1或2所述方法的串聯電容器組諧振式電壓均衡充電系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括串聯電容器組和直流充電電源；串聯電容器組中的每個電容器單體（1）的兩端并聯電壓均衡單元（2）；其特征在于：所述電壓均衡單元（2）包括電壓檢測單元、脈沖調制單元、互補驅動單元、緩沖開關、釋放開關、LC串聯儲能單元；電壓檢測單元的輸入端連接在電容器單體（1）的兩端，電壓檢測單元的輸出端連接脈沖調制單元，脈沖調制單元連接互補驅動單元，互補驅動單元的兩個輸出端分別連接緩沖開關和釋放開關，LC串聯儲能單元與釋放開關和緩沖開關連接，分別構成RLC降壓釋放電路和RLC電能儲存電路。

4.根據權利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述電壓檢測單元采用BL8506集成芯片；互補驅動單元采用TPS28225集成芯片；緩沖開關G1和釋放開關G2均采用Mosfet開關管。

5.根據權利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于：根據對應的RLC串聯電路所決定的共振周期、電流及電壓過零特性和電氣特性，每個Mosfet開關管的源極和漏極間并聯一個電容，確保Mosfet開關管工作在軟開關狀態(tài)，降低Mosfet開關管的開關損耗。