基于双向升降压变换器的总线式电池组均衡方法

摘要

基于双向升降压变换器的总线式电池组均衡方法，它涉及一种电池组的电压均衡方法。它解决了现有能量转移型的电池组均衡器均衡速度慢、均衡效率低、结构复杂以及成本高等缺点。本发明的方法基于双向升降压变换器、开关阵列、一号滤波电路、二号滤波电路、单体电池电压检测电路和控制器实现；双向升降压变换器主要是控制均衡电流的大小和流动方向，滤波电路是消除均衡电流的脉动性，避免大幅度脉动的均衡电流对被均衡电池的脉动冲击，开关阵列选择控制被均衡的电池接入相应端的均衡总线。均衡电流可不受电池组单体间压差限制且可控、平稳，改善了现有的均衡器的快速性，提高了能量效率，从而避免容量小的电池单体过充或过放，用于电池组电压均衡。

主权项

基于双向升降压变换器的总线式电池组均衡方法，其特征在于该方法基于双向升降压变换器(I)、开关阵列(II)、一号滤波电路(III)、二号滤波电路(IV)、单体电池电压检测电路(V)和控制器(VI)实现；串联的n个电池单体B1～Bn构成电池组，从电池组的正极到负极，电池单体编号依次为1，2，3，…，n；开关阵列(II)由A端总线和B端总线构成，n只单刀单掷开关K1～Kn、单刀双掷开关KK1和单刀双掷开关KK2构成A端总线；n只单刀单掷开关S1～Sn、单刀双掷开关SS1和SS2构成B端总线；单刀单掷开关K1～Kn的动端分别依次连接在电池单体B1～Bn的阳极上，单刀单掷开关K1～Kn中的奇数号开关的静端都连接在一起形成A端奇数开关总线(II‑1)，单刀单掷开关K1～Kn中的偶数号开关的静端都连接在一起形成A端偶数开关总线(II‑2)，单刀双掷开关KK1的动端连接在A端奇数开关总线(II‑1)上，单刀双掷开关KK2的动端连接在A端偶数开关总线(II‑2)上；单刀单掷开关S1～Sn的动端分别依次连接在电池单体B1～Bn的阴极上，单刀单掷开关S1～Sn中的奇数号开关的静端都连接在一起形成B端奇数开关总线(II‑3)，单刀单掷开关S1～Sn中的偶数号开关的静端都连接在一起形成B端偶数开关总线(II‑4)，单刀双掷开关SS1的动端连接在B端奇数开关总线(II‑3)上，单刀双掷开关SS2的动端连接在B端偶数开关总线(II‑4)上；一号滤波电路(III)由电感L1和电容C1组成，二号滤波电路(IV)由电感L2和电容C2组成；双向升降压变换器(I)由开关管Q1、开关管Q2、开关管QQ1、开关管QQ2、二极管D1、二极管D2、二极管DD1、二极管DD2和功率电感L组成，单刀双掷开关KK1的一个静端连接单刀双掷开关KK2的一个静端和电感L1的一端，单刀双掷开关KK1的另一个静端连接单刀双掷开关KK2的另一个静端、电容C1的负极、开关管QQ1的一极和二极管DD1的阴极，电感L1的另一端连接电容C1的正极、开关管Q1的一极和二极管D1的阴极，开关管QQ1的另一极连接二极管DD1的阳极、开关管QQ2的一极和二极管DD2的阴极、功率电感L的一端，功率电感L的另一端连接开关管Q1的另一极、二极管D1的阳极、开关管Q2的一极和二极管D2的阴极，二极管D2的阳极连接开关管Q2的另一极、电容C2的负极、单刀双掷开关SS2的一个静端和单刀双掷开关SS1的一个静端，开关管QQ2的另一极连接二极管DD2的阳极、电容C2的正极和电感L2的一端，电感L2的另一端连接单刀双掷开关SS1的另一个静端和单刀双掷开关SS2的另一个静端；检测每个电池单体电压的单体电池电压检测电路(V)的信号输出端连接控制器(VI)的信号输入端，控制器(VI)的每个信号输出端分别连接n只单刀单掷开关K1～Kn、单刀双掷开关KK1、单刀双掷开关KK2、n只单刀单掷开关S1～Sn、单刀双掷开关SS1、单刀双掷开关SS2、开关管Q1、开关管Q2、开关管QQ1和开关管QQ2的控制信号输入端；所述均衡方法包括下述步骤：一、开始；二、控制器(VI)检测电池组的充放电电流大小，并通过充放电电流值确定开关管工作频率进而确定均衡电流值；三、巡检电池组各单体电池电压Vi；四、比较得出最高电压单体电压Vmax和最低电压单体电压Vmin，以及与之相对应的单体电池编号i和j，五、判断最高电压单体电压与最低电压单体电压的压差是否超过设定值Δ，即判断Vmax‑Vmin＞Δ，若为“否”，则返回执行步骤三；若步骤五的结论为“是”；则执行步骤六、判断最高电压单体的编号i是否小于最低电压单体的编号j，若判断结论为“是”，则单刀单掷开关Ki和单刀单掷开关Ki+1闭合，单刀单掷开关Sj‑1和单刀单掷开关Sj闭合，单刀双掷开关KK1、单刀双掷开关KK2、单刀双掷开关SS1和单刀双掷开关SS2置位到相应端，功率管Q1和功率管QQ2工作，功率管Q2和功率管QQ1关断，电荷量由单体电池Bi向单体电池Bj转移；若步骤六的结论为“否”，则执行步骤七、单刀单掷开关Kj和单刀单掷开关Kj+1闭合，单刀单掷开关Si‑1和单刀单掷开关Si闭合，单刀双掷开关KK1和单刀双掷开关KK2、单刀双掷开关SS1和单刀双掷开关SS2置位到相应端，功率管Q2和功率管QQ1工作，功率管Q1和功率管QQ2关断，电荷量由单体电池Bi向单体电池Bj转移；步骤九、经过均衡周期T的时间，完成一次电荷量的转移过程；然后返回步骤三。