基于多相交错变换器的电池均衡电路及其控制方法_2

文档序号:9633246阅读:来源:国知局
M信号,同时给所述半桥电路的上桥臂M0S管发送低电平,令其保持关断;当电抗器上侧电池单体平均电压高于电池组平均电压时,控制器给所述半桥电路的上桥臂M0S管发送PWM信号,同时给所述半桥电路的下桥臂M0S管发送低电平,令其保持关断;
[0027](4)控制器通过PWM信号控制半桥电路,使其对应的电抗器交替工作在充电和放电两个状态,来维持各个电池单体电压的平衡。
[0028]本发明的工作原理为:
[0029]半桥电路在所述控制器的控制下,当电抗器上侧电池平均电压低于电池组的平均电压时,控制器给下桥臂M0S管发送PWM信号,同时给上桥臂M0S管发送低电平信号。当PWM信号是高电平时,下桥臂M0S管导通,电抗器下侧电池单体给电抗器充电;当PWM信号是低电平时,下桥臂M0S管断开,电抗器通过上桥臂M0S管的续流二极管给电抗器上侧电池单体充电。这样就实现了能量从电抗器下侧电池单体到电抗器上侧电池单体的转移。同样,当电抗器上侧电池平均电压高于电池组的平均电压时,控制器给上桥臂M0S管发送PWM信号,给下桥臂M0S管发送低电平信号。当PWM信号是高电平时,上桥臂M0S管导通,电抗器上侧电池单体给电抗器充电;当PWM信号是低电平时,上桥臂M0S管断开,电抗器通过下桥臂M0S管的续流二极管给电抗器下侧电池单体充电,这样就实现了能量从电抗器上侧电池单体到电抗器下侧电池单体的转移。
[0030]本发明的有益效果为:
[0031](1)能够实现电池组中任意节相邻的电池单体组合(cells)到任意节相邻的电池单体组合(cells)或任意电池单体(cell)的均衡,极大提高了均衡效率;
[0032](2)多个均衡模块同时均衡,极大地缩短了均衡时间;
[0033](3)可以实现多节电池单体对少节电池单体的均衡,提高了均衡电流,有效改善了电池单体间的不一致性;
[0034](4)克服了传统Pack to Cell型均衡电路均衡时充电和放电并存导致效率低下的问题;
[0035](5)解决了 Cell to Cell型均衡电路均衡电流提高受限的难题;
[0036](6)有效克服了由于电力电子器件存在导通压降造成的难以实现电池单体零电压差的冋题;
[0037](7)电路拓扑结构与控制方法简单,容易实现模块化。
【附图说明】
[0038]图1为本发明包括6节电池单体的动态均衡电路示意图;
[0039]图2(a)为本发明的动态均衡在VM〈VavJ#电感充电状态的工作原理图;
[0040]图2(b)为本发明的动态均衡在VQ1〈VaJ寸电池B。与电池B:充电状态的工作原理图;
[0041]图3(a)为本发明的动态均衡在VM>VavJ#电感充电状态的工作原理图;
[0042]图3(b)为本发明的动态均衡在VM>VaTC时其他电池充电状态的工作原理图;
[0043]图4为本发明的动态均衡在Q2、03导通时通过电感L i的电流i。波形图;
[0044]图5为本发明的6节电池单体同时工作时电压均衡波形图。
【具体实施方式】
:
[0045]下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
[0046]基于多相交错变换器的电池均衡电路包括微控制器、若干个半桥电路、若干个电感和若干个电池单体。
[0047]所述微控制器包括模数转换模块和脉冲宽度调制PWM信号输出端,其中,所述模数转换模块,通过电压检测电路与各个电池单体连接,用于将电池单体的电压信号转换成数字信号,从而获得电池组中电池单体的电压;
[0048]所述脉冲宽度调制PWM信号输出端通过驱动电路连接半桥电路,用于产生半桥电路中M0S管开关的控制驱动信号;
[0049]所述半桥电路由两个M0S管串联组成,即上桥臂M0S管的漏极与下桥臂M0S管的源极相连。
[0050]所述半桥电路有三个端,上端即第一个M0S管的源极,中端即第一个M0S管与第二个M0S管相连端,下端即第二个M0S管的漏极。
[0051 ] 所述若干个电池单体通过串联组成电池组。每两个相邻串联电池单体之间连接一个电感的一端,电感的另一端与所述半桥电路的中端连接,所述半桥电路的上端连接电池组的正极,下端连接电池组的负极。
[0052]所述半桥电路在PWM信号驱动下,当电感上侧电池单体平均电压低于电池组平均电压时,所述微控制器给下桥臂M0S管发送PWM信号,同时给上桥臂M0S管发送低电平,令其保持关断;当电感上侧电池单体平均电压高于电池组平均电压时,所述微控制器给上桥臂MOS管发送PWM信号,同时给下桥臂MOS管发送低电平,令其保持关断。
[0053]所述微控制器给下桥臂M0S管发送PWM信号,当PWM信号是高电平时,下桥臂M0S管导通,电感下侧电池单体给电感充电;iPWM信号是低电平时,下桥臂M0S管断开,电感通过上桥臂M0S管的续流二极管给电感上侧电池单体充电。这样就实现了能量从电感下侧电池单体到电感上侧电池单体的转移。
[0054]所述微控制器给上桥臂M0S管发送PWM信号,当PWM信号是高电平时,上桥臂M0S管导通,电感上侧电池单体给电感充电;iPWM信号是低电平时,上桥臂M0S管断开,电感通过下桥臂M0S管的续流二极管给电感下侧电池单体充电,这样就实现了能量从电感上侧电池单体到电感下侧电池单体的转移。
[0055]实施例一:
[0056]如图1所示,一种基于多相交错变换器的电池均衡电路及其控制方法,包括微控制器、5个半桥电路、5个电感和6个电池单体。
[0057]所述微控制器包括模数转换模块和脉冲宽度调制PWM信号输出端,其中,所述模数转换模块,通过电压检测电路与各个电池单体连接,用于将电池单体的电压信号转换成数字信号,从而获得电池组中电池单体的电压;
[0058]所述脉冲宽度调制PWM信号输出端通过驱动电路连接半桥电路,用于产生半桥电路中M0S管开关的控制驱动信号;
[0059]所述半桥电路由两个M0S管串联组成,即上桥臂M0S管的漏极与下桥臂M0S管的源极相连。
[0060]所述半桥电路有三个端,上端即第一个M0S管的源极,中端即第一个M0S管与第二个M0S管相连端,下端即第二个M0S管的漏极。
[0061 ] 所述若干个电池单体通过串联组成电池组。每两个相邻串联电池单体之间连接一个电感的一端,电感的另一端与所述半桥电路的中端连接,所述半桥电路的上端连接电池组的正极,下端连接电池组的负极。
[0062]所述半桥电路在PWM信号驱动下,当电感上侧电池单体平均电压低于电池组平均电压时,所述微控制器给下桥臂M0S管发送PWM信号,同时给上桥臂M0S管发送低电平,令其保持关断;当电感上侧电池单体平均电压高于电池组平均电压时,所述微控制器给上桥臂M0S管发送PWM信号,同时给下桥臂M0S管发送低电平,令其保持关断。
[0063]所述微控制器给下桥臂M0S管发送PWM信号,当PWM信号是高电平时,下桥臂M0S管导通,电感下侧电池单体给电感充电;iPWM信号是低电平时,下桥臂M0S管断开,电感通过上桥臂M0S管的续流二极管给电感上侧电池单体充电。这样就实现了能量从电感下侧电池单体到电感上侧电池单体的转移。
[0064]所述微控制器给上桥臂M0S管发送PWM信号,当PWM信号是高电平时,上桥臂M0S管导通,电感上侧电池单体给电感充电;iPWM信号是低电平时,上桥臂M0S管断开,电感通过下桥臂M0S管的续流二极管给电感下侧电池单体充电,这样就实现了能量从电感上侧电池单体到电感下侧电池单体的转移。
[0065]一种应用上述基于多相交错变换器的电池均衡电路控制方法,包括以下步骤:
[0066](1)获取电池单体和电池组总电压:微控制器借助模数转换模块,获取各个电池单体电压和电池组总电压,并计算每个电感上侧电池单体平均电压与电池组平均电压;
[0067](2)启动均衡:微控制器将获取的各电感上侧电池平均电压分别与电池组平均电压比较,当其差值大于电池均衡所设定的阈值时,则启动电池单体对应的均衡电路;
[0068](3)判断均衡方向:当电感上侧电池单体平均电压低于电池组平均电压时,所述微控制器给所述半桥电路的下桥臂M0S管发送PWM信号,同时给所述半桥电路的上桥臂M0S管发送低电平,令其保
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