[发明专利]一种双层桥臂串联蓄电池组高效均衡器拓扑电路及其控制方法

权利要求书

1.一种双层桥臂串联蓄电池组高效均衡器拓扑电路，其特征在于：包括上桥臂功率开关矩阵N、下桥臂功率开关矩阵S、电感L、电压源E、两个主控开关M1和M2；其中上桥臂功率开关矩阵N和下桥臂功率矩阵S均为由n对反向串联的功率开关组成的双层功率开关矩阵；上桥臂的上层n个功率开关的上端均与电感L的一端相连且其下层n个开关的下端的n条引出线分别接n个串联的单体电池的正极；下桥臂的下层n个开关的上端的n条引出线分别接n个串联的单体电池的负极且其下层n个功率开关的下端均与主控开关M2的一端和电压源E的负极相连；主控开关M2的另一端和M1的一端同时与电感L的另一端相连，主控开关M1的另一端和电压源E的正极相连。

2.根据权利要求1所述的双层桥臂串联蓄电池组高效均衡器拓扑电路，其特征在于：所述上桥臂功率开关矩阵N、下桥臂功率开关矩阵S、主控开关M1和M2均为逆导型功率开关器件。

3.根据权利要求2所述的双层桥臂串联蓄电池组高效均衡器拓扑电路，其特征在于：所述上桥臂功率开关矩阵N由n对反并联的双层功率开关N1和N2组成，上层功率开关N1由功率开关N11,…,Nn1构成，下层功率开关N2由功率开关N12,…,Nn2构成；所述下桥臂功率开关矩阵S由n对反并联的双层功率开关S1和S2组成，上层功率开关S1由功率开关S11,…,Sn1构成，下层功率开关S2由功率开关S12,…,Sn2构成，n为电池组中单体电池的个数。

4.根据权利要求1所述的双层桥臂串联蓄电池组高效均衡器拓扑电路，其特征在于：所述电压源E由电池组经DC/DC提供或者电池组以外的蓄电池组提供。

5.一种双层桥臂串联蓄电池组高效均衡器拓扑电路的控制方法，其特征在于：

当n个串联的单体电池组成的电池组处于放电或静置状态时，电池组中具有最低荷电状态或最低端电压的第j个电池Cellj被均衡电路充电，而同组中其它所有的单体电池均不受影响，均衡能量从均衡器向电池Cellj转移；当n个串联的单体电池组成的电池组处于充电状态时，电池组中具有最高荷电状态或最高端电压的第i个电池Celli被均衡电路放电，而同组中其它所有的单体电池均不受影响，均衡能量从电池Celli向均衡器转移；

当n个串联的单体电池组成的电池组处于放电或静置状态时：控制Cellj的充电开关Nj1和Sj1一直处于导通状态，对主控开关M1进行PWM控制，均衡电路为典型的降压斩波电路，且Cellj处于降压斩波电路的输出端，因此Cellj在主控开关导通和关断期间均有均衡充电电流；

当n个串联的单体电池组成的电池组处于充电状态时：控制Celli的放电开关Ni2和Si2一直处于导通状态，对主控开关M2进行PWM控制，均衡电路为典型的升压斩波电路，且Celli处于升压斩波电路的输入端，因此Celli在主控开关导通和关断期间均有均衡放电电流。