[发明专利]一种基于半桥CLLC直流变换器的锂离子电池均衡电路

权利要求书

1.一种基于半桥CLLC变换器的锂离子电池均衡电路，其特征是：包括多组电池组、开关网络、半桥CLLC直流变换器、控制器和开关驱动电路，其中每个电池组包括两个电池单体，每个电池组对应设置一个多绕组变压器；

所述每个串联电池组由两个电池单体组成，电池组依次命名为P₁、P₂、…、P_i、…、P_n，i＝1、2、3、…、n，其中的电池单体依次命名为B₁、B₂、…、B_i、…、B_2n-1、B_2n，i＝1、2、3、…、n；

所述开关网络由两部分组成，该开关网络由8n个N沟道MOSFET组成，依次命名为S₁₁、S₁₂、S₁₃、S₁₄、S₁₅、S₁₆、S₁₇、S₁₈、S₂₁、S₂₂、S₂₃、S₂₄、S₂₅、S₂₆、S₂₇、S₂₈、…、S_i1、S_i2、S_i3、S_i4、S_i5、S_i6、S_i7、S_i8、…、S_n1、S_n2、S_n3、S_n4、S_n5、S_n6、S_n7、S_n8；其中S_i1、S_i2组成半桥开关Q_i，所述半桥结构为：S_i1的S极与S_i2的D极相连，构成半桥桥臂A_i，S_i1的D极与电池组中的电池单体B_2i-1的正极相连，S_i2的S极与电池组中的电池单体B_2i的负极相连；其中S_i3、S_i4、S_i5、S_i6、S_i7、S_i8组成LC谐振腔开关网络，所述LC谐振腔开关网络结构为：S_i3的D极与电池组中的电池单体B_2i-1的正极相连，S_i3的S极与S_i4的S极相连，S_i5的D极与电池组中的电池单体B_2i-1的负极相连，构成了电池单体B_2i-1的能量通路，S_i6的S极与电池组中的电池单体B_2i的正极相连，S_i7的S极与S_i8的S极相连，S_i8的D极与电池组中的电池单体B_2i的负极相连，构成了电池单体B_2i的能量通路；

所述半桥CLLC直流变换器由一个n绕组变压器、n个谐振电容C_ri和n个谐振电感L_ri组成，n绕组变压器由n个绕组组成，分别为绕组W₁、W₂、…、W_i、…、W_n，i＝1、2、3、…、n；n个谐振电容C_ri容值相等，C_r1＝C_r2＝C_r3＝…＝C_ri＝…＝C_m；n个谐振电感L_ri感值相等，L_r1＝L_r2＝L_r3＝…＝L_ri＝…＝L_m；其中，谐振电容C_ri与谐振电感L_ri相串联组成LC谐振腔，LC谐振腔的一端与开关S_i5的S极、S_i7的D极相连接，另一端与n绕组变压器的绕组W_i的同名端、S_i6的D极、S_i4的D极连接，n绕组变压器的绕组W_i的另一端与半桥桥臂A_i的中点连接；

所述控制器控制电路在不同模态间切换并输出开关信号，在工作模态一时，S_i1、S_i2交替工作，与绕组W_i构成半桥变换器，其驱动信号为两路占空比为0.5的互补PWM波，该两路PWM波占空比为0.5，开关频率S_i5保持导通为电流提供通路，其余开关保持关断，此时能够实现电池组之间的能量均衡，在工作模态二时，S_i3、S_i4、S_i5为同一驱动信号，S_i6、S_i7、S_i8为同一驱动信号，两路信号为一对占空比为0.5的互补PWM波，该两路PWM波占空比为0.5，开关频率其余开关保持关断，此时能够实现电池组内部两个电池单体间的能量均衡；

所述开关驱动电路接受来自控制器的开关信号，并将开关信号放大，输出到电路各开关。

2.根据权利要求1所述的基于半桥CLLC直流变换器的电池均衡电路，其特征在于，本发明可以在没有电压采样电路的情况下工作，控制方法包括以下步骤：

S1、控制器在单次均衡时间t_eq内，使模态一和模态二的工作时间各占单次均衡时间的50％，在模态一时将第一路开关信号输出至开关S_i1的门极，将第二路开关信号输出至开关S_i2的门极，将保持导通信号输出至开关S_i5的门极，在模态二时将第一路开关信号输出至开关S_i3、S_i4、S_i5的门极，将第二路开关信号输出至开关S_i6、S_i7、S_i8的门极；

S2、单次均衡时间t_eq结束后，返回步骤S1。