[发明专利]基于双向升降压变换器的总线式电池组均衡方法

权利要求书

1.基于双向升降压变换器的总线式电池组均衡方法，其特征在于该方法基于双向升降压变换器(Ⅰ)、开关阵列(Ⅱ)、一号滤波电路(Ⅲ)、二号滤波电路(Ⅳ)、单体电池电压检测电路(Ⅴ)和控制器(Ⅵ)实现；

串联的n个电池单体B₁～B_n构成电池组，从电池组的正极到负极，电池单体编号依次为1，2，3，…，n；开关阵列(Ⅱ)由A端总线和B端总线构成，n只单刀单掷开关K₁～K_n、单刀双掷开关KK₁和单刀双掷开关KK₂构成A端总线；n只单刀单掷开关S₁～S_n、单刀双掷开关SS₁和SS₂构成B端总线；单刀单掷开关K₁～K_n的动端分别依次连接在电池单体B₁～B_n的阳极上，单刀单掷开关K₁～K_n中的奇数号开关的静端都连接在一起形成A端奇数开关总线(Ⅱ-1)，单刀单掷开关K₁～K_n中的偶数号开关的静端都连接在一起形成A端偶数开关总线(Ⅱ-2)，单刀双掷开关KK₁的动端连接在A端奇数开关总线(Ⅱ-1)上，单刀双掷开关KK₂的动端连接在A端偶数开关总线(Ⅱ-2)上；

单刀单掷开关S₁～S_n的动端分别依次连接在电池单体B₁～B_n的阴极上，单刀单掷开关S₁～S_n中的奇数号开关的静端都连接在一起形成B端奇数开关总线(Ⅱ-3)，单刀单掷开关S₁～S_n中的偶数号开关的静端都连接在一起形成B端偶数开关总线(Ⅱ-4)，单刀双掷开关SS₁的动端连接在B端奇数开关总线(Ⅱ-3)上，单刀双掷开关SS₂的动端连接在B端偶数开关总线(Ⅱ-4)上；

一号滤波电路(Ⅲ)由电感L₁和电容C₁组成，二号滤波电路(Ⅳ)由电感L₂和电容C₂组成；

双向升降压变换器(Ⅰ)由开关管Q₁、开关管Q₂、开关管QQ₁、开关管QQ₂、二极管D₁、二极管D₂、二极管DD₁、二极管DD₂和功率电感L组成，单刀双掷开关KK₁的一个静端连接单刀双掷开关KK₂的一个静端和电感L₁的一端，单刀双掷开关KK₁的另一个静端连接单刀双掷开关KK₂的另一个静端、电容C₁的负极、开关管QQ₁的一极和二极管DD₁的阴极，电感L₁的另一端连接电容C₁的正极、开关管Q₁的一极和二极管D₁的阴极，开关管QQ₁的另一极连接二极管DD₁的阳极、开关管QQ₂的一极和二极管DD₂的阴极、功率电感L的一端，功率电感L的另一端连接开关管Q₁的另一极、二极管D₁的阳极、开关管Q₂的一极和二极管D₂的阴极，二极管D₂的阳极连接开关管Q₂的另一极、电容C₂的负极、单刀双掷开关SS₂的一个静端和单刀双掷开关SS₁的一个静端，开关管QQ₂的另一极连接二极管DD₂的阳极、电容C₂的正极和电感L₂的一端，电感L₂的另一端连接单刀双掷开关SS₁的另一个动端和单刀双掷开关SS₂的另一个动端；

检测每个电池单体电压的单体电池电压检测电路(Ⅴ)的信号输出端连接控制器(Ⅵ)的信号输入端，控制器(Ⅵ)的每个信号输出端分别连接n只单刀单掷开关K₁～K_n、单刀双掷开关KK₁、单刀双掷开关KK₂、n只单刀单掷开关S₁～S_n、单刀双掷开关SS₁、单刀双掷开关SS₂、开关管Q₁、开关管Q₂、开关管QQ₁和开关管QQ₂的控制信号输入端；

所述均衡方法包括下述步骤：一、开始；二、控制器(Ⅵ)检测电池组的充放电电流大小，并通过充放电电流值确定开关管工作频率进而确定均衡电流值；三、巡检电池组各单体电池电压V_i；四、比较得出最高电压单体电压V_max和最低电压单体电压V_min，以及与之相对应的单体电池编号i和j，五、判断最高电压单体电压与最低电压单体电压的压差是否超过设定值Δ，即判断V_max-V_min＞Δ，若为“否”，则返回执行步骤三；若步骤五的结论为“是”；则执行步骤六、判断最高电压单体的编号i是否小于最低电压单体的编号j，若判断结论为“是”，则单刀单掷开关K_i和单刀单掷开关K_i+1闭合，单刀单掷开关S_j-1和单刀单掷开关S_j闭合，单刀双掷开关KK₁、单刀双掷开关KK₂、单刀双掷开关SS₁和单刀双掷开关SS₂置位到相应端，功率管Q₁和功率管QQ₂工作，功率管Q₂和功率管QQ₁关断，电荷量由单体电池B_i向单体电池B_j转移；若步骤六的结论为“否”，则执行步骤七、单刀单掷开关K_j和单刀单掷开关K_j+1闭合，单刀单掷开关S_i-1和单刀单掷开关S_i闭合，单刀双掷开关KK₁和单刀双掷开关KK₂、单刀双掷开关SS₁和单刀双掷开关SS₂置位到相应端，功率管Q₂和功率管QQ₁工作，功率管Q₁和功率管QQ₂关断，电荷量由单体电池B_i向单体电池B_j转移；步骤九、经过均衡周期T的时间，完成一次电荷量的转移过程；然后返回步骤三。

2.根据权利要求1所述的基于双向升降压变换器的总线式电池组均衡方法，其特征在于均衡周期T是最高电压偏差或最低电压偏差中的较小者的函数；电池组的平均单体电压V_av，由式(1-1)计算得到；

Vav=VT-Vmax-Vminn-2---(1-1)]]>

其中，V_T——电池组总电压，V_T＝V₁+V₂+…+V₁₂；

V_max——电池组中最高电压单体的电压值；

V_min——电池组中最低电压单体的电压值；

n——电池组的单体电池数；

同时设最高电压单体电压偏差Δ₁＝V_max-V_av，最高低压单体电压偏差Δ₂＝V_av-V_min；比较Δ₁和Δ₂的大小，若Δ₁＞Δ₂，则T按式(1-2)所给的函数关系确定

T＝f(Δ₂)                (1-2)

若Δ₁＜Δ₂，则T按式(1-3)所给的函数关系确定

T＝f(Δ₁)。(1-3)