[發(fā)明專利]一種并聯(lián)充電和選擇性單體電池放電均衡的均衡電路及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810574425.1
• 申請日: 2018-06-06
• 公開（公告）號: CN108583347B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉紅銳;李博;杜春峰;陳仕龍
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號: B60L58/18
• 分類號: B60L58/18;B60L58/22
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1.一種并聯(lián)充電和選擇性單體電池放電均衡的均衡電路，其特征在于：由電池組、DC/DC變換器、帶反并聯(lián)二極管的Mosfet開關(guān)、總線開關(guān)K₁、總線開關(guān)K₂、總線開關(guān)P₁、總線開關(guān)P₂、開關(guān)Q₁、開關(guān)Q₂、開關(guān)Q₃、開關(guān)Q₄構(gòu)成；

所述電池組由n個單體電池C_i組成，所述帶反并聯(lián)二極管的Mosfet開關(guān)由n個帶反并聯(lián)二極管的Mosfet開關(guān)M_i、n個帶反并聯(lián)二極管的Mosfet開關(guān)N_i、n-1個帶反并聯(lián)二極管的Mosfet開關(guān)S_j組成；

所述單體電池C_i的正極與帶反并聯(lián)二極管的Mosfet開關(guān)M_i的源極相連，帶反并聯(lián)二極管的Mosfet開關(guān)M_i的漏極接在電池組正極總線L₁上并由總線開關(guān)K₁、總線開關(guān)P₁控制總線L₁的通斷；單體電池C_i負(fù)極與帶反并聯(lián)二極管的Mosfet開關(guān)N_i的漏極相連，帶反并聯(lián)二極管的Mosfet開關(guān)N_i的源極接在電池組負(fù)極總線L₂上并由總線開關(guān)K₂、總線開關(guān)P₂控制總線L₂通斷；n-1個反并聯(lián)二極管的Mosfet開關(guān)S_j的源極與單體電池C_j的負(fù)極及帶反并聯(lián)二極管的Mosfet開關(guān)N_j的漏極相連，n-1個反并聯(lián)二極管的Mosfet開關(guān)S_j的漏極與單體電池C_j+1的正極及帶反并聯(lián)二極管的Mosfet開關(guān)M_j+1的源極相連；DC/DC變換器輸入的正極并在第一個單體電池C₁的正極上并由開關(guān)Q₁控制通斷，DC/DC變換器輸入的負(fù)極并在最后一個單體電池C_n的負(fù)極上并由開關(guān)Q₂控制通斷，DC/DC變換器輸出的正極接在由n個單體電池C_i組成的電池組的正極總線L₁上并由開關(guān)Q₃控制通斷，DC/DC變換器輸出的負(fù)極接在由n個單體電池C_i組成的電池組的負(fù)極總線L₂上并由開關(guān)Q₄控制通斷；總線開關(guān)K₁接在帶反并聯(lián)二極管的Mosfet開關(guān)M₁的漏極與外部電源/負(fù)載連接正端之間，總線開關(guān)P₁接在帶反并聯(lián)二極管的Mosfet開關(guān)M₁的源極與外部電源/負(fù)載連接正端之間；總線開關(guān)K₂接在帶反并聯(lián)二極管的Mosfet開關(guān)N₁的源極與外部電源/負(fù)載連接負(fù)端之間，總線開關(guān)P₂接在最后一個單體電池C_n負(fù)極與外部電源/負(fù)載連接負(fù)端之間；

其中，j＝1,2,3...,n-1，i＝1,2,3...,n；

所述均衡電路進(jìn)行充電均衡時，所有單體電池均直接并聯(lián)在電源上，若某個單體電池C_i達(dá)到設(shè)定的充電截止電壓時，則控制與該單體電池C_i串聯(lián)的帶反并聯(lián)二極管的Mosfet開關(guān)M_i、帶反并聯(lián)二極管的Mosfet開關(guān)N_i斷開，從而將單體電池C_i隔離出充電電路；

所述均衡電路進(jìn)行放電均衡時，均衡電路進(jìn)行充電均衡時，若某個單體電池C_i的電壓V_i與電池組平均電壓V_av的差值△V≥β時，則控制與該單體電池C_i串聯(lián)的帶反并聯(lián)二極管的Mosfet開關(guān)M_i、帶反并聯(lián)二極管的Mosfet開關(guān)N_i接通，通過DC/DC變換器給該單體電池C_i均衡，從而保持各個單體電池的一致性；

其中，△V＝V_av—V_i，β表示閾值。

2.一種控制權(quán)利要求1所述的并聯(lián)充電和選擇性單體電池放電均衡的均衡電路的方法，其特征在于：所述方法包括充電均衡和放電均衡控制：

充電均衡：接通總線開關(guān)K₁、總線開關(guān)K₂，電流走充電回路，控制總線開關(guān)P₁、總線開關(guān)P₂為斷開狀態(tài)；控制開關(guān)Q₁、開關(guān)Q₂、開關(guān)Q₃、開關(guān)Q₄處于斷開狀態(tài)，將DC/DC變換器開關(guān)完全隔離出電路；在整個充電過程中單體電池C₁、C₂、C₃...C_n均為并聯(lián)狀態(tài)：當(dāng)某一個單體電池C_i達(dá)到所設(shè)定充電截止電壓時，則控制與該單體電池C_i串聯(lián)的帶反并聯(lián)二極管的Mosfet開關(guān)M_i、帶反并聯(lián)二極管的Mosfet開關(guān)N_i斷開，從而將單體電池C_i隔離出充電電路，直至最終所有單體電池都達(dá)到充電截止電壓，此時所有單體電池均隔離出充電電路，充電電路為斷開狀態(tài)；最終所有單體電池都因達(dá)到所設(shè)定的充電截止電壓而停止充電從而達(dá)到強制均衡目的；

放電均衡：中斷總線開關(guān)K₁、總線開關(guān)K₂，電流走負(fù)載回路，接通總線開關(guān)P₁、總線開關(guān)P₂；接通帶反并聯(lián)二極管的Mosfet開關(guān)S₁、S₂、S₃...S_n-1，斷開帶反并聯(lián)二極管的Mosfet開關(guān)M₁、M₂、M₃、...M_n，斷開帶反并聯(lián)二極管的Mosfet開關(guān)N₁、N₂、N₃、...N_n；接通開關(guān)Q₁、開關(guān)Q₂、開關(guān)Q₃、開關(guān)Q₄；若某個單體電池C_i的電壓V_i與電池組平均電壓V_av的差值△V≥β時，則控制與該單體電池C_i串聯(lián)的帶反并聯(lián)二極管的Mosfet開關(guān)M_i、帶反并聯(lián)二極管的Mosfet開關(guān)N_i接通，通過DC/DC變換器給該單體電池C_i均衡，從而保持各個單體電池的一致性；

其中，△V＝V_av—V_i，β表示閾值。