[發明專利]均衡式充放電裝置及方法

有效

• 申請號: 201610078175.3
• 申請日: 2016-02-03
• 公開（公告）號: CN107040002B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 劉曉剛
• 申請（專利權）人: 深圳市愛蘭博功率電子有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H01M10/44
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 蔡曉紅;柯夏荷

1.一種均衡式充放電裝置，其特征在于，具備：

串聯的多節電池，

電感變壓器，其具有原邊繞組及分別與多節電池并聯的多個次級繞組,

多個開關管，用于將電路切換至不同的充放電模式，所述充放電模式包括均衡模式與非均衡模式，

開關管控制器，用于控制所述多個開關管的導通與關斷；

以及平衡電感，其與所述原邊繞組串聯后連接在電源輸入輸出端口的兩端；

所述電池為N節，所述次級繞組為N個，所述開關管為N+2個，對于每節電池，一個所述次級繞組與一個所述開關管串聯后再與該節電池并聯，

對于N+2個開關管中未與所述次級繞組串聯的第一開關管，其第一端連接N節電池的總正極，第二端連接所述原邊繞組的第一端，

對于N+2個開關管中未與所述次級繞組串聯的第二開關管，其第一端連接所述原邊繞組的第一端，第二端連接所述電源輸入輸出端口的一端，

在所述開關管控制器控制與所述次級繞組串聯的N個開關管及所述第二開關管導通，同時控制所述第一開關管關斷時，所述充放電模式被切換為均衡模式，對應于N節所述電池的不同電壓，N個所述次級繞組分別以不同的電流為每節電池充電，

在所述開關管控制器控制與所述次級繞組串聯的N個開關管及所述第二開關管關斷，同時控制所述第一開關管導通時，所述充放電模式被切換為非均衡模式，每節電池以相同的電流進行充放電。

2.根據權利要求1所述的均衡式充放電裝置，其特征在于，

所述電池為2節，所述次級繞組為2個，所述開關管為4個，

對于第一節電池，第一個次級繞組與第三開關管串聯后再與該第一節電池并聯，其中，所述第一個次級繞組的第一端與所述第一節電池的正極連接，第二端與所述第三開關管連接，

對于第二節電池，第二個次級繞組與第四開關管串聯后再與該第二節電池并聯，其中，所述第二個次級繞組的第一端與所述第二節電池的正極連接，第二端與所述第四開關管連接，

所述第一個次級繞組的第一端與所述第二個次級繞組的第一端相對所述原邊繞組的第一端為異名端。

3.根據權利要求2所述的均衡式充放電裝置，其特征在于，在所述均衡模式下，所述次級繞組以第一電流為所述第一節電池充電，以第二電流為所述第二節電池充電，其中當所述第一節電池的電壓高于所述第二節電池的電壓時，所述第一電流低于所述第二電流。

4.根據權利要求2至3任一項所述的均衡式充放電裝置,其特征在于,在每節電池兩端并聯有一個電容，N節串聯的電池的兩端也并聯一個電容，所述電源輸入輸出端口的兩端也并聯一個電容。

5.根據權利要求2至3任一項所述的均衡式充放電裝置，其特征在于,所述多個開關管為MOSFET金屬-氧化層半導體場效晶體管，所述MOSFET的柵極與所述開關管控制器連接。

6.根據權利要求5所述的均衡式充放電裝置，其特征在于，開關管控制器用于產生PWM信號，并根據所述PWM信號控制所述多個開關管的導通與關斷。

7.一種均衡式充放電方法，其特征在于，應用于權利要求1至6任一項所述的均衡式充放電裝置，包括如下步驟：

S1、在電源輸入輸出端口的兩端連接有電源的情況下，當開關管控制器通過控制多個開關管的通斷，將充放電模式切換為均衡模式時，電感變壓器的原邊繞組及次級繞組均處于導通狀態，所述原邊繞組通過所述次級繞組以不同的電流為每節電池充電，

S2、當所述開關管控制器通過控制所述多個開關管的通斷，將充放電模式切換為非均衡模式時，所述原邊繞組處于導通狀態、而所述次級繞組處于斷開狀態，所述原邊繞組與所述多節電池串聯，電源以相同的電流為每節電池進行充電，

S3、在電源輸入輸出端口的兩端連接有負載的情況下，當所述開關管控制器通過控制所述多個開關管的通斷，將所述充放電模式切換為非均衡模式時，所述原邊繞組處于導通狀態、而所述次級繞組處于斷開狀態，所述原邊繞組與所述多節電池串聯，串聯的多節電池相對負載以相同的電流進行放電，同時，所述次級繞組上蓄能而產生感應電動勢，

S4、當開關管控制器通過控制多個開關管的通斷，將充放電模式切換為均衡模式時，所述次級繞組上的所述感應電動勢以不同的電流為每節電池充電，其中步驟S4中的充電電流與步驟S3中的放電電流的方向相反。