[发明专利]一种模块化均衡电路及其均衡方式有效

专利信息
申请号: 201711298800.6 申请日: 2017-12-08
公开(公告)号: CN108134414B 公开(公告)日: 2021-08-24
发明(设计)人: 刘厚德;康龙云;王书彪;饶华兵;辛创;陶显飞;刘坤富 申请(专利权)人: 东莞市旭恒电子有限公司
主分类号: H02J7/00 分类号: H02J7/00;B60L58/22
代理公司: 广州科粤专利商标代理有限公司 44001 代理人: 谭一兵
地址: 523119 广东省*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 一种 模块化 均衡 电路 及其 方式
【权利要求书】:

1.一种模块化均衡电路,其特征在于,包括电池模块、均衡电路、控制器,控制器连接均衡电路,控制均衡电路对电池模块进行均衡;

均衡电路包括底层均衡电路、顶层均衡电路;

底层均衡电路由N个底层均衡模块Qi(i=1,2,3…N)串联组成,每个底层均衡模块Qi包括1个电池模块Mi,4个串联的底层单刀双掷开关Si(i=1,2,3,4),3个串联的底层LC串联电路Ci-Li(i=1,2,3);每个单刀双掷开关Si包括三个端子Si_a、Si_b、Si_c(i=1,2,3,4);Si_a与Si_b分别为第一静态端子与第二静态端子,Si_c为选择端子;电池模块Mi由4个电池Bi(i=1,2,3,4)串联组成;

Si_c根据控制信号,选择与Si_a或者Si_b接触;第一静态端子Si_a(i=1,2,3,4)与电池Bi(i=1,2,3,4)的正极相连,第二静态端子Si_b与电池Bi的负极相连;电容Ci一端连接选择端子Si_c,电容Ci另一端连接于电感Li;电感Li一端与Ci连接,电感Li另一端与电容C(i+1)、选择端子S(i+1)_c相连;

顶层均衡电路包括N个串联的电池模块Mi(i=1,2,…N),N个串联的顶层单刀双掷开关Smi(i=1,2,…N),(N-1)个串联的顶层LC串联电路Cmi-Lmi(i=1)、…、Cmi-Lmi(i=N-1),用于电池模块Mi之间的均衡,顶层LC串联电路采用串联连接,各个顶层LC串联电路设在顶层单刀双掷开关Smi之间;每个顶层单刀双掷开关Smi包括三个端子Smi_a、Smi_b、Smi_c;端子Smi_a、Smi_b分别为第一静态端子与第二静态端子,Smi_c为选择端子;Smi_c根据控制信号选择与Smi_a或者Smi_b接触;Smi_a与电池模块Mi的正极相连,Smi_b与电池模块Mi的负极相连,电容Cmi一端与Smi_c相连,电容Cmi另一端与电感Lmi相连;电感Lmi一端与电容Cmi连接,电感Lmi另一端与电容Cm(i+1)、选择端子Sm(i+1)_c连接;Sm(i+1)_a与电池模块M(i+1)的正极相连,Sm(i+1)_b相连电池模块M(i+1)负极与Smi_a,电池模块M(i+1)负极连接电池模块Mi正极;

端子Smi_b连接底层均衡模块Qi的Si_b(i=1),Smi_a连接底层均衡模块Qi的Si_a(i=4);Sm(i+1)_b连接底层均衡模块Q(i+1)的Si_b(i=1),Sm(i+1)_a连接底层均衡模块Q(i+1)的Si_a(i=4);底层均衡模块Qi的Si_a(i=4)连接底层均衡模块Q(i+1)的Si_b(i=1);

底层LC串联电路与顶层LC串联电路都由电感L和电容C串联组成;底层均衡电路的N个电池模块Mi(i=1,2,3…N)串联连接,用于电池模块Mi内部电池单体之间的均衡;

底层均衡电路的电池模块Mi(i=1,2,3…N)有N个,每个电池模块Mi由4个单体电池Bi(i=1,2,3,4)串联组成,作为被均衡的主体,N个电池模块Mi串联后接入底层均衡电路中,构成底层均衡模块Qi(i=1,2,3…N),底层均衡模块Qi(i=1,2,3…N)串联后接入顶层均衡电路中;

底层均衡电路、顶层均衡电路均采用相同的基于LC串联电路的均衡电路;

LC串联电路由一个电容C与一个电感L串联组成,工作在准谐振状态下;所有均衡电路中的开关器件均与控制器相连,控制器通过控制开关器件的通断,控制能量的转移,从而实现电池组的均衡;LC串联电路在工作的过程中呈现出准谐振的的特性,流入或流出电容的电流,将在单刀双掷开关行开关状态切换的瞬间从零开始改变,从而有助于降低开关噪声和EMI,以提供电路的工作质量;

单刀双掷开关的控制信号的占空比为50%,以保证电感电流在每个开关时刻都降低为零;控制器连接均衡电路中所有的单刀双掷开关,通过控制单刀双掷开关的通断,来控制能量的转移,实现电池组的均衡,控制器控制单刀双掷开关的通断频率fs由均衡电路中的集总参数R、L、C确定,确保LC串联电路工作在准谐振状态,在每个开关时刻LC串联电路的电流降低为零,减小开关损耗,提高均衡效率,减少均衡时间;控制器发出PWM信号,当开关掷高后,半个PWM周期后控制开关掷低,在这一个PWM周期内完成开关器件的通断,实现LC串联电路工作在准谐振状态。

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