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基于单电感的新型锂离子电池Cell-to-Cell模块化均衡电路及控制方法 

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申请/专利权人:华南理工大学

摘要:本发明公开了一种基于单电感的新型锂离子电池Cell‑to‑Cell模块化均衡电路及控制方法,该均衡电路包括1个储能电感、1个串联电池组、1个开关网络、1个续流单元SX、1个电压采样电路、1个控制器、1个开关驱动电路。根据均衡电路的结构,将开关与电池组成均衡模块,将多个均衡模块的端口相接组成大电池组的均衡电路。该电路具有结构简单、开关器件少、易于模块化的优点,可以实现锂离子电池组Cell‑to‑Cell均衡,减少能量损失,改善锂离子电池组不一致性,有效提高电池组可用容量。

主权项:1.一种基于单电感的新型锂离子电池Cell-to-Cell模块化均衡电路的控制方法,所述均衡电路实现任意奇数号电池B1、B3、B5、……B2N-1与任意偶数号电池B2、B4、B6、……B2N之间的能量传输,其特征在于,所述均衡电路包括依次顺序连接的串联电池组、电压采样电路、控制器、开关驱动电路、续流单元SX、储能电感、开关网络;所述串联电池组由2N个锂离子电池串联组成,所有电池单体由右至左依次编号为B1、B2、B3、……B2N,2N个锂离子电池分为N个电池模块,每个电池模块包括两个锂离子电池单体,电池B1、B2构成电池模块P1,电池B3、B4构成电池模块P2,...,电池B2k-1、B2k构成电池模块Pk,...,电池B2N-1、B2N构成电池模块PN,k=1、2、……N;所述开关网络由N个单刀双掷开关和N个双向选通开关组成,单刀双掷开关依次编号为S1、S3、S5、……S2N-1,双向选通开关依次编号为S2、S4、S6、……S2N,单刀双掷开关S2k-1由四个N沟道MOSFET组成,依次编号为Q2k-11、Q2k-12、Q2k-13、Q2k-14,其中Q2k-11的S极与Q2k-12的S极相连,Q2k-12的D极与Q2k-13的D级、Q2k-14的S极相连;双向选通开关S2k由两个N沟道MOSFET组成,依次编号为Q2k1、Q2k2,k=1、2、……N,其中Q2k1的S极与Q2k2的S极相连;所述续流单元SX由两个MOSFET反向串联构成,分别编号为QX1、QX2,其中QX1的S极与QX2的S极相连,QX1的D极和QX2的D极分别与储能电感的1端和2端连接;所述控制器用于实现电压采集和逻辑判断功能,输出PWM信号至驱动电路,控制器将来自电压采样电路的电压模拟信号转换为数字信号,根据电压数字信号判断需要充电与放电的电池编号,输出PWM信号至开关驱动电路,控制开关网络中N个单刀双掷开关与N个双向选通开关的导通与关断,控制电池的充电与放电;所述控制方法包含以下步骤:S1、所述电压采样电路通过电压传感器采集各电池电压并将电压信息传入控制器;S2、控制器对比所有电池单体电压,记录电压最高的电池单体编号为Bx,奇数号电池B1、B3、B5、……B2N-1中电压最低的电池单体编号为By,偶数号电池B2、B4、B6、……B2N中电压最低的电池单体编号为Bz;S3、分别计算电池Bx与By和电池Bx与Bz的电压差,若电压差小于均衡阈值,则结束均衡,若电压差大于均衡阈值,则继续进行均衡;S4、若x为奇数,则电池Bx放电,电池Bz充电;若x为偶数,则电池Bx放电,电池By充电;S5、均衡指定时间后,采集各电池电压,判断所有电池最大电压差是否小于均衡阈值,若最大电压差小于均衡阈值,则结束均衡,否则返回步骤S1。

全文数据:

权利要求:

百度查询: 华南理工大学 基于单电感的新型锂离子电池Cell-to-Cell模块化均衡电路及控制方法

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