[發明專利]基于升壓變換和軟開關的動力電池組均衡電路及實現方法

有效

• 申請號: 201310507016.7
• 申請日: 2013-10-24
• 公開（公告）號: CN103532197A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 張承慧;商云龍;崔納新
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王吉勇

1.一種基于升壓變換和軟開關的動力電池組均衡電路，其特征在于：包括微控制器、開關模塊、BOOST升壓變換模塊和LC諧振電路，微控制器連接開關模塊、LC諧振電路和BOOST升壓變換模塊，BOOST升壓變換模塊連接LC諧振電路，LC諧振電路通過均衡母線連接開關模塊；其中，

所述微控制器包括模數轉換模塊、驅動電路和通用IO端；

所述模數轉換模塊，與電池單體和BOOST升壓變換模塊連接，用于將電池單體的電壓信號轉換成數字信號，從而確定電壓最高和最低的電池單體；

所述驅動電路的脈沖寬度調制PWM信號輸出端連接BOOST升壓變換模塊，用于產生控制驅動信號；

所述通用IO端與開關模塊連接，用于譯碼微控制器確定的最高單體電壓和最低單體電壓對應的電池編號，控制開關模塊將電池組中任意位置的電壓最高和最低的電池單體選通至均衡母線上。

2.如權利要求1所述的一種基于升壓變換和軟開關的動力電池組均衡電路，其特征在于：所述均衡母線包括均衡母線I和均衡母線II，開關模塊包括開關模塊I和開關模塊II，均衡母線I連接BOOST升壓變換模塊和開關模塊I；均衡母線II連接開關模塊II與LC諧振電路。

3.如權利要求1所述的一種基于升壓變換和軟開關的動力電池組均衡電路，其特征在于：所述LC諧振電路在兩個狀態互補的PWM信號驅動下，在充電和放電兩個狀態之間交替變更。

4.如權利要求1所述的一種基于升壓變換和軟開關的動力電池組均衡電路，其特征在于：所述充電狀態為LC諧振電路與BOOST升壓變換模塊并聯。

5.如權利要求1所述的一種基于升壓變換和軟開關的動力電池組均衡電路，其特征在于：所述放電狀態為LC諧振電路與電壓最低的電池單體并聯。

6.如權利要求1所述的一種基于升壓變換和軟開關的動力電池組均衡電路，其特征在于：所述PWM信號的頻率等于LC諧振電路的固有諧振頻率時，均衡電路對電池組中電壓差最大的兩個電池單體進行零電流開關均衡。

7.一種應用上述基于升壓變換和軟開關的動力電池組均衡電路的實現方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）獲取單體電壓：微控制器借助模數轉換模塊，獲取動力電池各單體電壓，從而確定最高單體電壓和最低單體電壓以及對應的電池單體編號；

（2）判斷電壓：微控制器根據獲取的最高與最低電池單體電壓，計算最大單體電壓差，若差值大于電池均衡閾值，則啟動均衡電路；

（3）選通電池：微控制器通過譯碼電路確定的最高單體電壓和最低單體電壓對應的電池單體編號，控制開關模塊將最高單體電壓和最低單體電壓對應的電池單體選通至均衡母線上；

（4）能量傳遞：微控制器控制BOOST升壓變換模塊將電壓最高的電池單體升壓至一個較高的電壓，同時控制LC諧振電路使其交替工作在充電和放電兩個狀態，從而實現能量的不斷傳遞。

8.如權利要求7所述的一種實現方法，其特征在于：所述步驟（4）中，當LC諧振電路與BOOST升壓變換模塊并聯時，所述BOOST升壓變換的控制方式為PID閉環控制，BOOST升壓變換模塊給LC諧振電路充電，當LC諧振電路與電壓最低的電池單體并聯時，LC諧振電路給電池單體充電，隨著LC諧振電路的充、放電，實現了能量從電壓較高的電池單體轉移到電壓較低的電池單體。