[发明专利]基于LC双极性谐振的Cells-to-Cells均衡电路及其控制方法

摘要

本发明公开了一种基于LC双极性谐振的Cells‑to‑Cells均衡电路及其控制方法，均衡过程中，微控制器输出四路频率等于LC谐振频率一半、相位互差90度、占空比为25％的矩形波驱动信号使均衡源单元和均衡目标单元通过开关网络双极性、循环地连接至LC谐振支路，使LC谐振支路循环地工作在正极性充电、正极性放电、反极性充电和反极性放电状态，实现能量从源单元传输至均衡目标单元的零电流开关均衡。本发明实现了均衡过程中谐振电容C残余电压的等效释放，且均衡源单元和均衡目标单元均可为任意节相邻的电池单体(Cells)，具有功率密度高、均衡效率高、控制灵活、易于模块化制造的优点。

主权项

1.一种基于LC双极性谐振的Cells‑to‑Cells均衡电路，其特征在于，所述的均衡电路包括N个串联电池单体、1个LC谐振支路、1个开关网络、1个续流网络、1个微控制器、以及电压采样电路与驱动电路，所述的N个串联电池单体通过开关网络连接LC谐振支路，微控制器通过驱动电路驱动开关网络。所述的N个串联电池单体由N个电池单体依次串联组成，每个电池单体的正负极通过开关网络连接至LC谐振支路；所述的LC谐振支路包括1个谐振电感L和1个谐振电容C，其中，谐振电感L与谐振电容C串联组成电感电容串联谐振单元，串联等效电阻为Rs，电感电容串联谐振单元两端分别与开关网络的均衡母线a和均衡母线b连接；所述的开关网络由2N+2个双向可控开关和均衡母线a、b组成，双向可控开关分为上下两组，即S_0a、S_1a、...、S_ia、...、S_Na与S_0b、S_1b、...、S_ib、...、S_Nb，其中S_ia与S_ib一一对应且公共连接点为电池单元B_i正极，i＝1,2,...,N，S_ia两端分别与均衡母线a和电池单元B_i正极连接，S_ib两端分别与均衡母线b和电池单元B_i正极连接，S_0a两端分别与均衡母线a和电池单元B₁负极连接，S_0b两端分别与均衡母线b和电池单元B₁负极连接；所述的续流网络由4个二极管Dj，j＝1,2,3,4组成，其中D₁、D₂阳极与电池单元B₁负极相连，D₃、D₄阴极与电池单元B_N正极相连，D₁阴极、D₃阳极与均衡母线b相连，D₂阴极、D₄阳极与均衡母线a相连；所述的微控制器包括数模转换模块和脉冲宽度调制PWM信号输出端，所述的数模转换模块将来自电压采样电路的模拟信号转换为数字信号，所述的PWM信号输出端输出至驱动电路，发出驱动信号，用于控制开关网络中2N+2个双向可控开关的导通与关断，将均衡源单元或均衡目标单元正极性或反极性连接至LC谐振支路。