一种锂离子电池无损均衡电路

摘要

本发明提供一种锂离子电池无损均衡电路，用于均衡串联的N个锂离子电池单体之间的电压，包括主电路和控制电路；所述主电路包括N个相互并联的均衡电路，其中每个均衡电路包括1个开关管S、1个谐振电容C、1个变压器T以及1个限流电阻R；所述控制电路包括电压传感器、比较器、基准电压源、异或门、微控制器以及驱动电路。本发明对锂离子蓄电池组每节单体电池进行管理，使锂离子电池单体电压偏差保持在预期的范围内，从而保证蓄电池组内每节单体电池在使用寿命期间性能的一致性，延长蓄电池组使用寿命，具有很好的应用前景。

主权项

一种锂离子电池无损均衡电路，用于均衡串联的N个锂离子电池单体之间的电压，其特征在于，包括主电路和控制电路；所述主电路包括N个相互并联的均衡电路，其中每个均衡电路包括1个开关管S、1个谐振电容C、1个变压器T以及1个限流电阻R；在各个均衡电路中，所述开关管S与所述谐振电容C并联，并联电路的一端连接变压器T初级线圈的异名端，另一端连接一个锂离子电池单体的负端；所述各个变压器T的初级线圈的同名端连接一个锂离子电池单体的正端，次级线圈的同名端分别通过串联一个限流电阻R连接到公共母线的正端；变压器T次级线圈的异名端均直接连接公共母线的负端；所述控制电路包括电压传感器、比较器、基准电压源、异或门、微控制器以及驱动电路；所述电压传感器分别连接公共母线的正端和负端，并输出公共母线电压V_SB；所述比较器的两个输入端接收公共母线电压V_SB和基准电压源输出的电压V_ref，然后输出比较信号V₁，其中基准电压源负端接地，且电压V_ref的值在母线电压V_SB的0值和最小负值之间；所述异或门的两个输入端接收比较信号V₁和微控制器输出的驱动信号V_dr，然后输出信号V₂；所述微控制器接收信号V₂，并通过检测信号V₂波形中的两个脉冲宽度T₁和T₂来调整驱动信号V_dr的周期T_s，使其始终与公共母线的谐振周期相同，保证开关管S处于软开关状态，其中：如果脉冲宽度T₁的宽度小于脉冲宽度T₂的宽度，则周期T_s减小一个设定的步进时间；如果脉冲宽度T₁的宽度等于脉冲宽度T₂的宽度，则周期T_s保持不变；如果脉冲宽度T₁的宽度大于脉冲宽度T₂的宽度，则周期T_s增加一个设定的步进时间；所述驱动电路接收微控制器输出的驱动信号V_dr，并根据驱动信号V_dr的高低电平状态控制开关管S的导通与关断，其中驱动信号V_dr为占空比为50％的方波信号，而且：当驱动信号V_dr为高电平，开关管S导通，各个锂离子电池单体通过变压器T经公共母线相互转移能量；当驱动信号V_dr为低电平，开关管S关断，变压器T与谐振电容C形成LC串联谐振回路，各个锂离子电池单体的能量在变压器T与谐振电容C之间互相转移。