[發明專利]一種基于無線充電器的電池組均衡控制電路及方法

有效

• 申請號: 202011242243.8
• 申請日: 2020-11-09
• 公開（公告）號: CN112421716B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 劉晉;徐賓;劉力舟;潘碩;麥瑞坤;何正友
• 申請（專利權）人: 西南交通大學;中車唐山機車車輛有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J50/10;B60L53/12;B60L58/22
• 代理公司: 成都聚蓉眾享知識產權代理有限公司 51291
• 代理人: 張輝

1.一種基于無線充電器的電池組均衡控制方法，其特征在于，包括基于無線充電器的電池組均衡電路，所述基于無線充電器的電池組均衡電路包括由n個單體電池串聯組成的電池組B₁,B₂,…,B_n，還包括：

電壓采集模塊，每隔時間T采集所有單體電池的電壓，并將單次采集到的所有電壓數據發送至開關信號控制模塊；

開關信號控制模塊，用于接收電壓數據判斷電池組電壓是否均衡，若不均衡，則找出具有最小電壓的單體電池B_X，根據單體電池B_X所在位置來控制電池開關組S_B,1,S_B,2,…,S_B,n+2和整流電路開關組Q₁,Q₂,Q₃,Q₄的通斷；

無線充電器，由DC直流電源V_in、逆變電路開關組S₁,S₂,S₃,S₄、發射線圈TP、接收線圈TS與原副邊所串聯的電容組C_P,C_S組成，用于為電池組充電均衡模塊提供充電均衡能量，其中：

DC直流電源V_in，用于為整個系統提供能量源；

逆變電路開關組S₁,S₂,S₃,S₄，用于將直流電變換為交流電；

發射線圈TP與接收線圈TS，用于實現能量無線傳輸到電壓均衡模塊；

電容組C_P,C_S，用于無線傳輸的線圈配諧；

電池充電均衡模塊，由整流電路開關組Q₁,Q₂,Q₃,Q₄和電池開關組S_B,1,S_B,2,…,S_B,n+2組成，同時控制整流電路開關和電池開關對最低電壓電池充電以實現電池組的電壓均衡，在電池組電壓已均衡時可切換為電池組充電模式；

所述基于無線充電器的電池組均衡電路包括電池組充電模式和單體電池充電均衡模式，若電池組電壓為平衡狀態，則該電路工作于電池組充電模式；若電池組電壓為非平衡狀態，則該電路工作為單體電池充電均衡模式；

若電池組電壓為平衡狀態，則控制電池開關組S_B,1,S_B,2,…,S_B,n+2中S_B,1、S_B,n+2閉合,其余開關斷開，該電路工作于電池組充電模式，包括整流電路輸入電壓大于零和小于零兩種工作階段，在整流電路輸入電壓大于零的電池組充電階段，整流電路開關組Q₁,Q₂,Q₃,Q₄中Q₁、Q₄閉合，Q₂、Q₃斷開，無線充電器即可對電池組B₁,B₂,…,B_n進行充電；在整流電路輸入電壓小于零的電池組充電階段，整流電路開關組Q₁,Q₂,Q₃,Q₄中Q₂、Q₃閉合，Q₁、Q₄斷開，無線充電器即可對電池組B₁,B₂,…,B_n進行充電；

若電池組電壓為非平衡狀態，且單體電池B_X具有最低電壓，則控制電池開關組S_B,1,S_B,2,…,S_B,n+2中S_B,X、S_B,X+1閉合,其余開關斷開，該電路工作為單體電池充電均衡模式，包括整流電路輸入電壓大于零和小于零兩種工作階段，在整流電路輸入電壓大于零的均衡階段，若B_X在電池組B₁,B₂,…,B_n中的奇數位，整流電路開關組Q₁,Q₂,Q₃,Q₄中Q₁、Q₄和電池開關組S_B,1,S_B,2,…,S_B,n+2中S_B,X、S_B,X+1閉合，兩個開關組的其他開關斷開，無線充電器即可對B_X進行充電；若B_X在電池組B₁,B₂,…,B_n中的偶數位，整流電路開關組Q₁,Q₂,Q₃,Q₄中Q₂、Q₃和電池開關組S_B,1,S_B,2,…,S_B,n+2中S_B,X、S_B,X+1閉合，兩個開關組的其他開關斷開，無線充電器即可對B_X進行充電；在整流電路輸入電壓小于零的均衡階段，若B_X在電池組B₁,B₂,…,B_n中的奇數位，整流電路開關組Q₁,Q₂,Q₃,Q₄中Q₂、Q₃和電池開關組S_B,1,S_B,2,…,S_B,n+2中S_B,X、S_B,X+1閉合，兩個開關組的其他開關斷開，無線充電器即可對B_X進行充電；若B_X在電池組B₁,B₂,…,B_n中的偶數位，整流電路開關組Q₁,Q₂,Q₃,Q₄中Q₁、Q₄和電池開關組S_B,1,S_B,2,…,S_B,n+2中S_B,X、S_B,X+1閉合，兩個開關組的其他開關斷開，無線充電器即可對B_X進行充電；

電池組充電模式和單體電池充電均衡模式具體包括以下步驟：

(a)電池組充電模式：

步驟1.電壓采集模塊每隔時間T采集所有單體電池的電壓，并將采集到的所有電壓數據發送至開關信號控制模塊；

步驟2.控制開關S_B,1、S_B,n+2閉合,無線充電器對電池組進行充電；

步驟3.當檢測到充電模塊電壓電池閾值電壓時，斷開開關S_B,1、S_B,n+2，充電完成；

(b)單體電池充電均衡模式：

步驟1.電壓采集模塊每隔時間T采集所有單體電池的電壓，并將采集到的所有電壓數據發送至開關信號控制模塊；

步驟2.開關信號控制模塊找出具有最低電壓的單體電池B_X，控制對應的開關S_B,X、S_B,X+1閉合,無線充電器對單體電池B_X進行充電；

步驟3.通過每隔時間T更新最低電壓的電池，使無線充電器對其進行充電，在一定的時間循環后，電池組電壓即可實現均衡。