基于Buck‑Boost变换和双向LC谐振变换的均衡电路及实现方法

摘要

本发明公开了一种基于Buck‑Boost变换和双向LC谐振变换的均衡电路及实现方法，包括微控制器、Buck‑Boost变换、双向LC谐振变换、选择开关模块、均衡母线、动力电池组和滤波电容。本发明电路通过控制Buck‑Boost变换的输出电压，并借助于双向LC谐振变换，可实现电池组对电池单体(Pack to Cell)或电池单体对电池组(Cell to Pack)的软开关均衡。本发明具有效率高、控制简单、电路体积小、无开关损耗和易于模块化等优点，并且克服了传统Pack to Cell均衡电路难以处理电池组中某节电池单体电压较高而其他节电池单体处于平衡的情况。

主权项

基于Buck‑Boost变换和双向LC谐振变换的均衡电路，其特征是包括微控制器、均衡母线、Buck‑Boost变换电路、双向LC谐振变换电路、选择开关模块、动力电池组，其中，微控制器通过电压检测电路连接电池组的各个单体，电池单体通过选择开关模块连接均衡母线，均衡母线连接双向LC谐振变换的输出端，微控制器通过驱动电路依次连接控制Buck‑Boost变换电路和双向LC谐振变换电路，并且通过多路选通开关连接选择开关模块；所述均衡电路有两种均衡模式：电池组对电池单体即Pack to Cell的均衡模式和电池单体对电池组即Cell to Pack的均衡模式；所述电池组对电池单体的均衡模式即微控制器控制选择开关模块将电压最低的电池单体选通至均衡母线，并控制Buck‑Boost变换工作在Buck模式Buck‑Boost变换的输出电压高于电池单体最低电压，均衡能量通过双向LC谐振变换，从Buck‑Boost变换转移到电压最低的电池单体，实现了能量从电池组流向电压最低的电池单体；所述电池单体对电池组的均衡模式即微控制器控制选择开关模块将电压最高的电池单体选通至均衡母线，并控制Buck‑Boost变换工作在Boost模式，Buck‑Boost变换的输出电压低于电池单体最高电压，均衡能量通过双向LC谐振变换，从电压最高的电池单体转移到Buck‑Boost变换，实现了均衡能量从电压最高的电池单体流向电池组；确定均衡工作模式，计算单体最高电压与电池组平均电压之差e1和单体最低电压与电池组平均电压之差e2，若e1>e2，则控制Buck‑Boost变换工作在Boost模式，实现电压最高的电池单体向电池组的能量转移；若e1< e2，则控制Buck‑Boost变换工作在Buck模式，实现电池组向电压最低电池单体的能量转移；所述Buck‑Boost变换电路由两个MOS管Q_b1和Q_b2、一个电感和四个电容组成，MOS管Q_b1和Q_b2以串联的方式连接，并且MOS管Q_b1并联电容C_b1、二极管D_b1，MOS管Q_b2并联电容C_b2、二极管D_b2，MOS管Q_b1漏极连接电容C₁的正极，MOS管Q_b1源极连接两条支路，一条支路连接MOS管Q_b2的漏极，另一条支路连接电感L₁，电感L₁另一端连接电容C₀的正极，电容C₀正极与双向LC谐振变换电路的一端相连，MOS管Q_b2的源极连接电容C₀的负极，二极管D_b1和D_b2起续流作用。