[發(fā)明專利]可實現(xiàn)能量雙向控制的層疊式升壓拓撲

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310132203.1
• 申請日: 2013-04-17
• 公開（公告）號: CN104113091A
• 公開（公告）日: 2014-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李萌
• 申請（專利權(quán)）人: 鄒城市游騎兵汽車電控技術(shù)有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種采用功率開關(guān)器件和電感、電容等無源器件組成的可實現(xiàn)能量雙向控制的層疊式升壓拓撲。可以作為供電電源使用，或直接驅(qū)動負載電機。采用層疊式結(jié)構(gòu)可獨立控制各層的電壓，能夠控制能量雙向流動，用于電動汽車領(lǐng)域可實現(xiàn)低壓電池組的分段電壓管理，有利于穩(wěn)定各級電池組電壓，提升電池利用率和使用壽命，延長續(xù)航里程。

背景技術(shù)

隨著電力電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，在新能源發(fā)電、軌道交通、電動汽車伺服控制、調(diào)速系統(tǒng)等各個領(lǐng)域，電力電子系統(tǒng)都得到了廣泛的應用。如電動汽車行業(yè)：目前普遍采用蓄電池供電，通過升壓電路將電壓提升后，在連接車載逆變器實現(xiàn)對直流電機或交流電機的控制。因此升壓電路的設(shè)計和性能直接影響了系統(tǒng)的特性。然而，傳統(tǒng)拓撲依然存在大量的電池串聯(lián)。大量的電池單體串聯(lián)會導致長期使用后，由于電池特性的不一致難以避免，會導致各單體電池電壓不均衡，充放電深度不同，從而影響系統(tǒng)效率，降低使用壽命。本發(fā)明是一種采用功率開關(guān)器件和電感、電容等無源器件組成的可實現(xiàn)能量雙向控制的層疊式升壓拓撲。采用本發(fā)明，以某一組電池作為電能控制單元，通過層疊式升壓電路控制各層級之間的電壓，從而幫助低壓電池組實現(xiàn)恒壓控制。本發(fā)明的采用，能夠顯著提高升壓系統(tǒng)中各電池單體或低壓電池組之間的電壓均衡性，從而提升系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性，進而提升車輛系統(tǒng)的續(xù)航里程。

發(fā)明內(nèi)容：

首先，作為輸入，U₀、L₀、S₀與S_n、U_n可獨立的組成多組升壓電路。當U₁電壓低于設(shè)定的基準電壓時，可控制S₀和S₁₁，使得U₀為U₁充電。當U₁電壓高于基準電壓時，可控制S₀和S₁₂，使得U₁向U₀放電。當U₂電壓低于設(shè)定的基準電壓時，可控制S₀和S₂₁，使得U₀為U₁和U₂整體充電；隨后再控制S₀和S₁₂，使得U₁向U₀放電，從而實現(xiàn)了只提高U₂電壓而不改變U₁電壓的功能。當U₂電壓高于設(shè)定的基準電壓時，可控制S₀和S₂₂，使得U₁和U₂整體向U₀放電；隨后再控制S₀和S₁₁，使得U₀向U₁充電，從而實現(xiàn)了只降低U₂電壓而不改變U₁電壓的功能。其它電池組的控制過程依次類推。

附圖說明：

圖1?為可實現(xiàn)能量雙向控制的層疊式升壓拓撲結(jié)構(gòu)圖

圖2?為控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；

圖3?雙向開關(guān)的形式構(gòu)成圖；

?[0005]具體實施方式：

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下方案：

本發(fā)明為可實現(xiàn)能量雙向控制的層疊式升壓拓撲，其實現(xiàn)一般基于全數(shù)字控制器，包括DSP、各類單片機、CPLD或FPGA。由權(quán)利要求1可知，升壓電路的穩(wěn)態(tài)電壓與開關(guān)器件的占空比成比例關(guān)系。通過傳感器或分壓電路采樣各級當前電壓，在控制器中進行電壓排序，并與基準電壓進行比較。如電壓均高于基準電壓，則依據(jù)電壓值依次對電壓最高、次高……的單元放電。如電壓均低于基準電壓，則依據(jù)電壓值依次對電壓最低、次低……的單元充電。如部分單元電壓高于基準電壓，部分低于基準電壓，則依據(jù)電壓差值進行排序，分別對電壓較高的進行放電，電壓較低的進行充電。最終，實現(xiàn)各級電壓均衡。