[发明专利]基于双向反激变换器的电池组均衡模块、系统及控制方法

权利要求书

1.一种基于双向反激变换器的电池组均衡模块化系统，其特征在于，包括：

若干个电池组均衡模块，每个电池组均衡模块包括双向反激变换器，所述双向反激变换器的原边通过第一开关管与第一电池模块串联连接，所述双向反激变换器的副边通过第二开关管与第二电池模块串联连接；所述第一电池模块包含若干个串联连接的电池单体；所有第一电池模块串联连接，所有双向反激变换器副边并联连接；

每个电池单体两端均通过反向串联第三开关管和第四开关管连接至双向反激变换器原边的两端；所述第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管均与微控制器相连，所述微控制器用于比较各个电池单体的电压与所有第一电池模块中电池单体电压均值来选择最优的放电电池组合和充电电池组合，再通过PWM控制信号控制电池组合所属电池模块对应的双向反激变换器相应侧的开关管开通或关断，实现任意第一电池模块的任意节相邻电池单体组合到任意第一电池模块的任意节相邻电池单体组合的均衡；

根据第一电池模块内选通电池的数量，通过微控制器调节PWM信号的占空比，控制双向反激变换器原、副边的MOS管开关，进一步控制均衡电流的大小；

若只有部分锂离子电池电压高于第一电池模块所有单体的电压平均值，选通该部分锂离子电池，控制相应MOS管开关，高电压锂离子电池单独放电；若只有部分锂离子电池电压低于平均值，选通该部分锂离子电池，控制相应MOS管开关，铅酸电池对低电压锂离子电池的充电；原边MOS管开关占空比由所选通电池组合的电压来确定，如式(1)所示，其中，I为均衡电流，L为原边电感量，U为选通电池组合的电压，T为周期时间；原副边MOS管的开关频率的关系如式(2)所示，其中，D₁为原边开关占空比，D₂为副边开关占空比，n为原副边匝数比，U₁为选通电池组合的电压，U₂为铅酸电池电压；

若部分第一电池模块中存在电池单体电压高于所有第一电池模块的电池单体电压均值，且部分第一电池模块中存在电池单体电压低于所有第一电池模块的电池单体电压均值，选通相应电池单体与其相邻电池单体分别形成对应的放电回路及充电回路，再控制相应双向反激变换器侧的开关管通断，实现电池组均衡。

2.如权利要求1所述的基于双向反激变换器的电池组均衡模块化系统，其特征在于，所述微控制器与电压采集模块相连，所述电压采集模块用于采集每个电池单体的电压值并传送至微控制器。

3.如权利要求1所述的基于双向反激变换器的电池组均衡模块化系统，其特征在于，所述双向反激变换器为单输入单输出变换器，双向反激变换器的原边线圈和副边线圈的绕线相反，感应电压方向相反。

4.如权利要求1所述的基于双向反激变换器的电池组均衡模块化系统，其特征在于，所述双向反激变换器的原边和副边分别并联一个滤波电容。

5.一种如权利要求1-4中任一项所述的基于双向反激变换器的电池组均衡模块化系统的控制方法，包括：

获取所有第一电池模块中各个电池单体的电压以及所有第一电池模块的电池单体电压均值；

若只有部分电池单体的电压高于所有第一电池模块的电池单体电压均值，选通高于所有第一电池模块的电池单体电压均值的电池单体对应的开关管以及相应第一电池模块对应的第一开关管，实现高压电池单体的单独放电；

若只有部分电池单体的电压低于所有第一电池模块的电池单体电压均值，选通低于所有第一电池模块的电池单体电压均值的电池单体对应的开关管以及相应第一电池模块对应的第二开关管，实现第二电池模块对低电池单体的充电；

若部分第一电池模块中存在电池单体电压高于所有第一电池模块的电池单体电压均值，且部分第一电池模块中存在电池单体电压低于所有第一电池模块的电池单体电压均值，选通相应电池单体与其相邻电池单体分别形成对应的放电回路及充电回路，再控制相应双向反激变换器侧的开关管通断，实现电池组均衡。