[發(fā)明專利]基于多相交錯變換器的電池均衡電路及其控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510902586.5
• 申請日: 2015-12-08
• 公開（公告）號: CN105391130A
• 公開（公告）日: 2016-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張承慧;商云龍;周忠凱;李澤元
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

1.一種基于多相交錯變換器的電池均衡電路，其特征是：包括控制器、若干個半橋電路、若干個電抗器和若干個電池單體，其中：

所有電池單體依次串聯(lián)，組成電池組，所述半橋電路均并聯(lián)在電池組兩端，每個半橋電路的中點依次通過電抗器連接一個電池單體的負(fù)極；

所述半橋電路包括帶有反相二極管的串聯(lián)的上橋臂MOS管和下橋臂MOS管，上橋臂MOS管的漏極與下橋臂MOS管的源極相連，控制器采集每個電池單體的電壓，計算電池組平均電壓，根據(jù)上、下側(cè)電池單體平均電壓與電池組平均電壓的大小，控制半橋電路的開、斷。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于多相交錯變換器的電池均衡電路，其特征是：所述控制器包括模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和脈沖寬度調(diào)制PWM信號輸出端，其中，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，通過電壓檢測電路與每個電池單體連接，將電池單體的電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，獲取每個電池單體的電壓；

所述脈沖寬度調(diào)制PWM信號輸出端通過驅(qū)動電路連接半橋電路，用于產(chǎn)生半橋電路中MOS管開關(guān)的控制驅(qū)動信號。

3.如權(quán)利要求1所述的一種基于多相交錯變換器的電池均衡電路，其特征是：所述半橋電路有三個端，上端即上橋臂MOS管的源極，中端即上橋臂MOS管與下橋臂MOS管相連端，與電池單體的負(fù)極相連，下端即下橋臂MOS管的漏極。

4.如權(quán)利要求1所述的一種基于多相交錯變換器的電池均衡電路，其特征是：所述電池組的每兩個相鄰串聯(lián)電池單體之間連接一個電抗器的一端，電抗器的另一端與所述半橋電路的中端連接，所述半橋電路的上端連接電池組的正極，下端連接電池組的負(fù)極。

5.如權(quán)利要求1所述的一種基于多相交錯變換器的電池均衡電路，其特征是：所述半橋電路在PWM信號驅(qū)動下，當(dāng)電抗器上側(cè)電池單體平均電壓低于電池組平均電壓時，所述控制器給下橋臂MOS管發(fā)送PWM信號，同時給上橋臂MOS管發(fā)送低電平，令其保持關(guān)斷；當(dāng)電抗器上側(cè)電池單體平均電壓高于電池組平均電壓時，所述控制器給上橋臂MOS管發(fā)送PWM信號，同時給下橋臂MOS管發(fā)送低電平，令其保持關(guān)斷。

6.如權(quán)利要求1所述的一種基于多相交錯變換器的電池均衡電路，其特征是：所述控制器給下橋臂MOS管發(fā)送PWM信號，當(dāng)PWM信號是高電平時，下橋臂MOS管導(dǎo)通，電抗器下側(cè)電池單體給電抗器充電；當(dāng)PWM信號是低電平時，下橋臂MOS管斷開，電抗器通過上橋臂MOS管的續(xù)流二極管給電抗器上側(cè)電池單體充電。這樣就實現(xiàn)了能量從電抗器下側(cè)電池單體到電抗器上側(cè)電池單體的轉(zhuǎn)移。

7.如權(quán)利要求1所述的一種基于多相交錯變換器的電池均衡電路，其特征是：所述控制器給上橋臂MOS管發(fā)送PWM信號，當(dāng)PWM信號是高電平時，上橋臂MOS管導(dǎo)通，電抗器上側(cè)電池單體給電抗器充電；當(dāng)PWM信號是低電平時，上橋臂MOS管斷開，電抗器通過下橋臂MOS管的續(xù)流二極管給電抗器下側(cè)電池單體充電。這樣就實現(xiàn)了能量從電抗器上側(cè)電池單體到電抗器下側(cè)電池單體的轉(zhuǎn)移。

8.一種應(yīng)用如權(quán)利要求1-7中任一項所述的基于多相交錯變換器的電池均衡電路控制方法，其特征是：包括以下步驟：

(1)控制器借助模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，獲取各個電池單體電壓和電池組總電壓，并計算每個電抗器上側(cè)電池單體平均電壓與電池組平均電壓；

(2)控制器將獲取的各電抗器上側(cè)電池平均電壓分別與電池組平均電壓比較，當(dāng)其差值大于電池均衡所設(shè)定的閾值時，則啟動電池單體對應(yīng)的半橋電路；

(3)當(dāng)電抗器上側(cè)電池單體平均電壓低于電池組平均電壓時，控制器給所述半橋電路的下橋臂MOS管發(fā)送PWM信號，同時給所述半橋電路的上橋臂MOS管發(fā)送低電平，令其保持關(guān)斷；當(dāng)電抗器上側(cè)電池單體平均電壓高于電池組平均電壓時，控制器給所述半橋電路的上橋臂MOS管發(fā)送PWM信號，同時給所述半橋電路的下橋臂MOS管發(fā)送低電平，令其保持關(guān)斷；

(4)控制器通過PWM信號控制半橋電路，使其對應(yīng)的電抗器交替工作在充電和放電兩個狀態(tài)，來維持各個電池單體電壓的平衡。