[发明专利]基于电容网络的均衡装置、可级联均衡电池组及控制方法

权利要求书

1.一种基于电容网络的均衡装置，应用于可级联均衡电池组，用于对电池组进行均衡控制，其特征在于，所述电池组包括n个串联连接的电池单元B1、B2、……、Bn，均衡电路包括：

n个半桥电路，每一半桥电路并联连接于所述电池单元两端，每一所述半桥电路包括串联连接的二开关管；

一储能电容网络，包括由n-1个开关电容C1、C2、……、Cn-1串联组成的基本储能电容网络，所述开关电容C1、C2、……、Cn-1依次并联连接于n个所述半桥电路中点之间；

一链式驱动电容网络，一端电性连接所述半桥电路或储能电容网络，另一端电性连接一驱动脉冲发生器，所述链式驱动电容网络包括n个依序串联或并联连接组成链式结构的驱动电容；

一控制逻辑电路，电性连接所述电池组、驱动脉冲发生器及一主控板，用于控制驱动脉冲发生器的使能、频率及电源开关；

其中，所述n为正整数，每一所述电池单元包括一具单元电压的电芯单元、一由电芯单元并联连接组成的复合电芯单元及由电芯单元串联连接组成的高电压电池组单元；

所述电池组通过一级联接口电路依次串接组成可级联均衡长串电池组，电池组在均衡装置工作时，将电量通过级联接口传递给上一级联电池组，同时通过级联使能控制电路启动上一级联电池组均衡装置，以形成带有源均衡装置的长串电池组，实现每一级联电池组的均衡控制；

其中，所述级联接口电路包括一均衡控制使能EN端、一单元电压级联接口和/或一电池组电压级联接口；

所述均衡控制使能EN端包括由输入端EN/I、输出端EN/O组成的级联使能控制电路，用于在电池组或电芯单元进入充电过压状态OC或放电过压状态OD时，同时该电池组或电芯单元电压不低于放电均衡停止电压V_BDL时，使能EN端强制启动均衡装置；

所述单元电压级联接口用于可级联均衡电池组内电芯单元间充电均衡和高电压电池组单元间充放电均衡；所述电池组电压级联接口用于所述长串电池组中级联电池组的级间电压均衡，所述单元电压级联接口包括：

一低压级联均衡电路；

一接口半桥电路，通过一开关电容Cn电性连接所述基本储能电容网络的开关电容Cn-1；

至少一低压级联驱动电容网络，电性连接所述接口半桥电路及所述半桥电路、链式驱动电容网络。

2.如权利要求1所述的基于电容网络的均衡装置，其特征在于，所述储能电容网络还包括一多层链式储能电容网络，所述多层链式储能电容网络包括开关电容Cn+1、Cn+2、……、C2n-2；其中，所述开关电容Cn+1、Cn+2、……、C2n-2与所述基本储能电容网络组成一金字塔形多层链式储能电容网络。

3.如权利要求2所述的基于电容网络的均衡装置，其特征在于，所述驱动脉冲发生器采用但不限于自振荡器、555定时器、PWM控制器、微处理器单片机或专用半桥驱动IC，以产生一驱动脉冲信号，所述驱动脉冲信号为一占空比为50%的方波脉冲或一对同极性或反极性占空比接近50%且存在死区时间的互补方波脉冲。

4.如权利要求3所述的基于电容网络的均衡装置，其特征在于，所述控制逻辑电路在电池正常工作电压范围内及放电过压状态，控制切断脉冲发生器电源或使能进入待机状态。

5.如权利要求4所述的基于电容网络的均衡装置，其特征在于，所述控制逻辑电路集成有充放电保护电路，所述充放电保护电路包括：

至少一组包括充电过压检测器、放电过压检测器、充电均衡检测器及放电均衡检测器的输入电压检测器，用于获取电池单元和/或电池组的电压信息并输出至控制逻辑电路，以输出相应均衡控制信号；

所述充电过压检测器、放电过压检测器、充电均衡检测器、放电均衡检测器均采用微功耗高精密电压比较器。