[发明专利]一种桥式LC谐振锂电池均衡电路及其SOC估算方法

权利要求书

1.一种桥式LC谐振锂电池均衡电路及其SOC估算方法，包括：

微控制器，包括数模转换模块、驱动电路和通用I/O端口；

桥式LC谐振电路,包括两个全桥电路，一个全桥电路包含四个MOSFET管，每一个桥臂连接一个MOSFET管，在第一个全桥电路桥臂中点处连接第二个全桥电路，在第二个全桥电路桥臂中点处串联有电感L和电容C；

开关阵列由继电器和均衡母线构成，同一时刻只能将一个高SOC值的单体电池接入桥式LC谐振电路的高压侧，并将一个低SOC值的单体电池接入桥式LC谐振电路的低压侧，提供电能回收和电能供给的路径；

SOC估算方法是基于预测电流与扩展卡尔曼滤波法(EKF)。

2.如权利要求1所述的微控制器，其中所述的数模转换模块用于采集电池的单体电压，并将其转换为数字信号，用于SOC估算；驱动电路用于放大PWM脉冲以驱动功率开关器件；通用I/O端口，用于译码微控制器确定的最高SOC和最低SOC对应的单体电池编号，控制开关阵列将电池组中任意位置的SOC最高和最低的电池单体选通至桥式LC谐振电路。

3.如权利要求1所述的桥式LC谐振电路包括一个LC电路和8个MOSFET管，其中MOSFET管S₁和S₃由一路PWM₁₊信号驱动，S₂和S₄由另一路状态互补的PWM_1-信号驱动；S₅和S₈由一路PWM₂₊信号驱动，S₆和S₇由另一路状态互补的PWM_2-信号驱动；在这两对状态互补的PWM信号驱动下，桥式LC谐振电路交替工作在充电和放电两个状态，并且具有两种工作模式。

4.如权利要求1所述的桥式LC谐振电路的高压侧为单体电池电量较高的一侧，所述的桥式LC谐振电路的低压侧为单体电池电量较低的一侧。

5.如权利要求1所述的开关阵列由均衡母线和继电器构成，其中Q_1,1+、Q_2,1+、Q_1,n-和Q_2,n-为单刀单掷继电器，其余开关均为单刀双掷继电器。

6.如权利要求1所述的SOC估算方法，基于预测电流法，无需电流传感器，通过对电路各状态的分析，利用电池电压及电路参数值预测出电流值，并结合扩展卡尔曼滤波估算出电池SOC值。

7.如权利要求3所述的桥式LC谐振电路两种工作模式，工作模式一外层桥式电路使用一组状态互补的PWM信号，内层桥式电路使用另一组状态互补的PWM信号，且外层开关频率为内层开关频率的两倍；工作模式二外层桥式电路使用一组状态互补的PWM信号，内层桥式电路一组常闭，另一组常开。

8.如权利要求6所述的预测电流其利用的电池电压值为接入均衡电路的两个单体电池的电压，且预测电流值为均衡电流值。

9.如权利要求7所述的桥式LC谐振电路工作模式一，电路定期调换电容电压极性，增大电容与电池间的电压差；且电路谐振，实现零电流开关。

10.如权利要求7所述的桥式LC谐振电路工作模式二，MOSFET管S₅和S₈处于常开状态，MOSFET管S₆和S₇处于常闭状态，电路谐振，实现零电流开关。