基于LCL諧振變換的Adjacent-Cell-to-Cell均衡電路及實(shí)現(xiàn)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于LCL諧振變換的Adjacent-Cell-to-Cell均衡電路及實(shí)現(xiàn)方法，均衡電路包括微控制器、若干個(gè)LCL諧振變換模塊和電池單體，其中，每?jī)蓚€(gè)相鄰的電池單體共用一個(gè)LCL諧振變換模塊，每個(gè)LCL諧振變換模塊與電池單體連接微控制器；微控制器根據(jù)相鄰的兩個(gè)電池單體的高電壓者和低電壓者，將一對(duì)狀態(tài)互補(bǔ)的PWM信號(hào)發(fā)送給LCL諧振變換的相應(yīng)MOS管，使其交替工作在充電和放電狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)能量從電壓高的電池單體傳遞給電壓低的電池單體，當(dāng)PWM的頻率等于LCL的固有諧振頻率時(shí)，實(shí)現(xiàn)零電流開(kāi)關(guān)均衡。本發(fā)明的均衡電路效率高、均衡電流大且控制簡(jiǎn)單，并且克服了傳統(tǒng)Cell-to-Cell均衡電路開(kāi)關(guān)損耗大且不能實(shí)現(xiàn)零電壓差均衡的難題。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于LCL諧振變換的Adjacent-Cel l-to-Cel I均衡電路及實(shí)現(xiàn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于LCL諧振變換的Adjacent-Cell-to-Cell均衡電路及實(shí)現(xiàn)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]全球正面臨著前所未有的能源和環(huán)境危機(jī)，備受世界關(guān)注。然而，機(jī)遇與挑戰(zhàn)往往并存。以可再生能源與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合為特征的能源互聯(lián)網(wǎng)將催生第三次工業(yè)革命。作為第三次工業(yè)革命的五大支柱之一，電動(dòng)汽車(chē)以節(jié)能、環(huán)保而廣受人們的歡迎，已成為未來(lái)汽車(chē)發(fā)展的必然趨勢(shì)。鋰離子電池因其能量密度高、自放電率低和沒(méi)有記憶效應(yīng)，作為動(dòng)力源廣泛應(yīng)用在電動(dòng)汽車(chē)和混合電動(dòng)汽車(chē)中。在實(shí)際應(yīng)用中，為了獲得較高的電壓等級(jí)，電池組多以串聯(lián)形式使用。然而，串聯(lián)鋰電池組帶來(lái)了一個(gè)嚴(yán)峻問(wèn)題:由于制作工藝的限制，電池組中電池單體的容量和內(nèi)阻存在微小差異，在電池組使用一段時(shí)間后，這種微小差異會(huì)導(dǎo)致電池單體電壓和SOC的不平衡，極大地減小了電池組的可用容量和循環(huán)壽命。因此，電池均衡就顯得十分必要。顯而易見(jiàn)，作為電池管理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，串聯(lián)電池組的有效均衡已經(jīng)成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。目前，均衡主要分為耗散均衡、非耗散均衡和電池選擇三大類(lèi)。
[0003]耗散均衡是通過(guò)給電池組中每個(gè)單體電池并聯(lián)一個(gè)電阻進(jìn)行放電分流，從而實(shí)現(xiàn)均衡。這種電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只將電壓高的單體電池的能量消耗，存在能量浪費(fèi)和熱管理的問(wèn)題。
[0004]非耗散均衡電路的耗能比耗散均衡要小，但電路結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，可分為能量轉(zhuǎn)換式均衡和能量轉(zhuǎn)移式均衡兩種。能量轉(zhuǎn)換式均衡是通過(guò)開(kāi)關(guān)信號(hào)，由鋰離子電池組整體向單體電池進(jìn)行補(bǔ)充，或者由單體電池向電池組通過(guò)同軸線(xiàn)圈進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。從成本和均衡效率考慮，能量轉(zhuǎn)換式可應(yīng)用于中小功率場(chǎng)合，但不適合大電池組。能量轉(zhuǎn)移式均衡是利用電感或電容等儲(chǔ)能元件，把鋰離子電池組中容量高的單體電池中的能量轉(zhuǎn)移到容量比較低的電池單體上。該電路通過(guò)切換電容開(kāi)關(guān)，由電容傳遞相鄰電池的能量，將電荷從電壓高的電池單體傳送到電壓低的電池單體上，從而達(dá)到均衡的目的。這種電路的能量損耗很小，但是達(dá)到均衡必須有多次傳輸，所以速度較慢，不適于串聯(lián)較多的電池組。
[0005]電池選擇均衡是指通過(guò)實(shí)驗(yàn)選擇性能一致的電池單體構(gòu)建電池組，一般有兩步篩選過(guò)程。第一步，在不同的放電電流下，選擇電池平均容量相近的電池單體；第二步，在第一步篩選的電池單體中，通過(guò)脈沖充、放電實(shí)驗(yàn)在不同SOC下選擇具有相近電池電壓變化量的電池單體。由于電池單體的自放電率不盡相同，電池選擇均衡在電池整個(gè)生命周期內(nèi)不足以保持電池組一直均衡。它只能作為其他均衡方法的一種補(bǔ)充均衡方法。
[0006]傳統(tǒng)均衡方法不適合鋰離子電池的主要原因如下:
[0007](I)鋰離子電池的開(kāi)路電壓在SOC為20%-80%之間時(shí)較為平坦，即使SOC相差很大,其對(duì)應(yīng)的電壓差也很小，因此傳統(tǒng)均衡電路的均衡電流很小。
[0008](2)由于電力電子器件存在導(dǎo)通壓降，電池單體間很難實(shí)現(xiàn)零電壓差均衡。
[0009]中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)(申請(qǐng)?zhí)?01210595724.6)提出了一種電容式電池均衡電路，該電路每相鄰的兩節(jié)電池共用一個(gè)電容，當(dāng)電容與電壓較高的電池單體并聯(lián)時(shí)，電池單體給電容充電；當(dāng)電容與電壓較低的電池單體并聯(lián)時(shí)，電容給電池單體充電。經(jīng)過(guò)電容的充、放電，能量從電壓較高的電池單體轉(zhuǎn)移到電壓較低的電池單體，從而實(shí)現(xiàn)電池組電壓均衡。但是該方法開(kāi)關(guān)損耗大、效率低、均衡電流小，且不能實(shí)現(xiàn)零電壓差均衡。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題，公開(kāi)了一種基于LCL諧振變換的Adjacent-Cell-to-Cell均衡電路及實(shí)現(xiàn)方法，均衡電路包括微控制器、若干個(gè)LCL諧振變換模塊和電池單體，其中，每?jī)蓚€(gè)相鄰的電池單體共用一個(gè)LCL諧振變換模塊，每個(gè)LCL諧振變換模塊與電池單體連接微控制器；微控制器根據(jù)相鄰的兩個(gè)電池單體的高電壓者和低電壓者，將一對(duì)狀態(tài)互補(bǔ)的PWM信號(hào)發(fā)送給LCL諧振變換的相應(yīng)M0S管，使其交替工作在充電和放電狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)能量從電壓高的電池單體傳遞給電壓低的電池單體，當(dāng)PWM的頻率等于LCL的固有諧振頻率時(shí)，實(shí)現(xiàn)零電流開(kāi)關(guān)均衡。本發(fā)明的均衡電路效率聞、均衡電流大且控制簡(jiǎn)單，并且克服了傳統(tǒng)Cell-to-Cell均衡電路開(kāi)關(guān)損耗大且不能實(shí)現(xiàn)零電壓差均衡的難題。
[0011]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0012]—種基于LCL諧振變換的Adjacent-Cell-to-Cell均衡電路,包括微控制器、若干個(gè)LCL諧振變換模塊和電池單體，其中，每?jī)蓚€(gè)相鄰的電池單體共用一個(gè)LCL諧振變換模塊，每個(gè)LCL諧振變換模塊與電池單體連接微控制器；
[0013]所述微控制器包括模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和脈沖寬度調(diào)制PWM信號(hào)輸出端，其中，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，通過(guò)電壓檢測(cè)電路與電池單體連接，將電池單體的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，從而獲得電池組中電池單體的電壓；
[0014]所述脈沖寬度調(diào)制PWM信號(hào)輸出端通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路連接LCL諧振變換模塊，用于產(chǎn)生LCL諧振變換模塊中M0S管開(kāi)關(guān)的控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0015]所述LCL諧振變換模塊，包括一個(gè)LCL電路和兩個(gè)M0S管支路，每個(gè)M0S管支路包括兩個(gè)反向串聯(lián)的M0S管，兩個(gè)支路的一端分別連接于LCL電路電容C的正極和負(fù)極，另一端同時(shí)連接于相鄰兩個(gè)電池單體的公共端；串聯(lián)LCL電路的一端連接于相鄰兩個(gè)電池單體的正極，另一端連接于相鄰兩個(gè)電池單體的負(fù)極。
[0016]所述LCL諧振變換模塊在一組狀態(tài)互補(bǔ)的PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)下，交替工作在充電狀態(tài)和放電狀態(tài)，當(dāng)PWM信號(hào)的頻率等于LCL諧振變換的固有諧振頻率時(shí)，實(shí)現(xiàn)零電流開(kāi)關(guān)均衡。
[0017]所述LCL諧振變換模塊為雙向變換器，通過(guò)控制LCL諧振變換模塊的M0S管的開(kāi)閉，能夠使能量從電壓高的電池單體流向電壓低的電池單體。
[0018]所述兩個(gè)M0S管支路，當(dāng)狀態(tài)互補(bǔ)的PWM信號(hào)發(fā)送給兩個(gè)M0S管支路中上端的M0S管時(shí)，能量從電勢(shì)低的電池單體傳遞給電勢(shì)高的電池單體；當(dāng)狀態(tài)互補(bǔ)的PWM信號(hào)發(fā)送給兩個(gè)M0S管支路中下端的M0S管時(shí)，能量從電勢(shì)高的電池單體傳遞給電勢(shì)低的電池單體。
[0019]一種應(yīng)用上述均衡電路的實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟:
[0020](1)獲取單體電壓:微控制器通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊獲取動(dòng)力電池各單體電壓；
[0021](2)啟動(dòng)均衡:微控制器根據(jù)獲取的電池單體電壓，計(jì)算相鄰的兩個(gè)電池單體的電壓差,若其差值大于電池均衡閾值,則啟動(dòng)該組對(duì)應(yīng)的均衡電路；
[0022](3)判斷均衡方向:微控制器根據(jù)獲取的電池單體電壓，判斷出相鄰的兩個(gè)電池單體的高電壓者和低電壓者，并發(fā)送一對(duì)狀態(tài)互補(bǔ)的PWM信號(hào)控制LCL諧振變換模塊的相應(yīng)M0S管；
[0023](4)能量傳遞:微控制器控制LCL諧振變換模塊，使其交替工作在充電和放電兩個(gè)狀態(tài)，當(dāng)發(fā)出的PWM信號(hào)頻率等于LCL諧振變換的固有頻率時(shí)實(shí)現(xiàn)能量的零電流開(kāi)關(guān)傳遞。
[0024]所述步驟(3)中，若電勢(shì)高的電池單體電壓高于電池低的電池單體電壓，則將互補(bǔ)的PWM信號(hào)發(fā)送給兩個(gè)M0S管支路中下端的M0S管，若電勢(shì)低的電池單體電壓高于電勢(shì)高的電池單體電壓，則將互補(bǔ)的PWM信號(hào)發(fā)送給兩個(gè)M0S管支路中上端的M0S管。
[0025]本發(fā)明的工作原理為:微控制器借助數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊獲取電池組各單體電壓，進(jìn)而對(duì)相鄰的兩節(jié)電池單體電壓進(jìn)行比較，確定需要均衡的相鄰電池單體，并判斷出高電壓者和低電壓者；然后，微控制器發(fā)送一對(duì)狀態(tài)互補(bǔ)的PWM信號(hào)控制LCL諧振變換模塊，使其交替工作在充電和放電兩個(gè)狀態(tài)，從而將能量從相鄰電池單體中的高電壓者轉(zhuǎn)移到低電壓者。特別地，當(dāng)微控制器發(fā)出的PWM頻率等于LCL諧振變換模塊的固有諧振頻率時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)零電流開(kāi)關(guān)均衡。
[0026]本發(fā)明的有益效果為:
[0027](1)實(shí)現(xiàn)電池組中相鄰的電池單體之間的零電流開(kāi)關(guān)均衡，具有較高的均衡效率；
[0028](2)克服了傳統(tǒng)Cell-to-Cell型均衡電路均衡電流小、效率低的問(wèn)題，適用于大容量動(dòng)力電池組的均衡；
[0029](3)克服了傳統(tǒng)Pack-to-Cell型均衡電路均衡時(shí)充電和放電并存導(dǎo)致均衡效率低的難題；
[0030](4)有效克服了由于電力電子器件存在導(dǎo)通壓降造成的難以實(shí)現(xiàn)電池單體零電壓差的難題。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1(a)為本發(fā)明包括η節(jié)電池單體的均衡電路示意圖；
[0032]圖1 (b)為本發(fā)明包括2節(jié)電池單體的均衡電路示意圖；
[0033]圖2 (a)為本發(fā)明的LCL諧振變換在?時(shí)充電狀態(tài)的工作原理圖；
[0034]圖2 (b)為本發(fā)明的LCL諧振變換在?時(shí)放電狀態(tài)的工作原理圖；
[0035]圖3 (a)為本發(fā)明的LCL諧振變換在?時(shí)充電狀態(tài)的工作原理圖；
[0036]圖3 (b)為本發(fā)明的LCL諧振變換在?時(shí)和放電狀態(tài)的工作原理圖；
[0037]圖4為本發(fā)明的LCL諧振變換處于諧振狀態(tài)下的充放電電流i和電容電壓V。的波形圖；
[0038]圖5為本發(fā)明的LCL諧振變換對(duì)相鄰電池單體進(jìn)行均衡的電壓效果圖。

【具體實(shí)施方式】
:
[0039]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0040]如圖1-5所示，一種基于LCL諧振變換的Adjacent-Cell-to-Cell均衡電路，包括微控制器和LCL諧振變換模塊，每相鄰的兩節(jié)電池單體共用一個(gè)LCL諧振變換，微控制器連接LCL諧振變換和電池單體。
[0041]所述微控制器包括模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和脈沖寬度調(diào)制PWM信號(hào)輸出端，其中，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，通過(guò)電壓檢測(cè)電路與電池單體連接，用于將電池單體的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，從而獲得電池組中電池單體的電壓；
[0042]所述脈沖寬度調(diào)制PWM信號(hào)輸出端通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路連接LCL諧振變換模塊，用于產(chǎn)生LCL諧振變換模塊中M0S管開(kāi)關(guān)的控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)；
[0043]所述LCL諧振變換模塊包括一個(gè)串聯(lián)LCL電路和兩個(gè)M0S管支路。每個(gè)支路由兩個(gè)反向串聯(lián)的M0S管組成，兩個(gè)支路的一端分別連接于電容C的正極和負(fù)極，另一端同時(shí)連接于相鄰兩個(gè)電池單體的公共端；串聯(lián)LCL電路的一端連接于相鄰兩個(gè)電池單體的正極，另一端連接于相鄰兩個(gè)電池單體的負(fù)極。
[0044]所述LCL諧振變換模塊在一組狀態(tài)互補(bǔ)的PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)下，交替工作在充電狀態(tài)和放電狀態(tài)，特別地，當(dāng)PWM信號(hào)的頻率等于LCL諧振變換的固有諧振頻率時(shí)，實(shí)現(xiàn)零電流開(kāi)關(guān)均衡。
[0045]所述LCL諧振變換模塊為雙向變換器，通過(guò)控制所述兩個(gè)支路的M0S管可實(shí)現(xiàn)能量從電壓高的電池單體流向電壓低的電池單體。
[0046]當(dāng)狀態(tài)互補(bǔ)的PWM信號(hào)發(fā)送給兩個(gè)M0S管支路中上端的M0S管時(shí)，能量從電勢(shì)低的電池單體傳遞給電勢(shì)高的電池單體；當(dāng)狀態(tài)互補(bǔ)的PWM信號(hào)發(fā)送給兩個(gè)M0S管支路中下端的M0S管時(shí)，能量從電勢(shì)高的電池單體傳遞給電勢(shì)低的電池單體。
[0047]一種應(yīng)用上述基于LCL諧振變換的Adjacent-Cell-to-Cell均衡電路的實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟:
[0048](1)獲取單體電壓:微控制器借助模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，獲取動(dòng)力電池各單體電壓；
[0049](2)啟動(dòng)均衡:微控制器根據(jù)獲取的電池單體電壓，計(jì)算相鄰的兩個(gè)電池單體的電壓差,若其差值大于電池均衡閾值，則啟動(dòng)該相鄰電池單體對(duì)應(yīng)的均衡電路；
[0050](3)判斷均衡方向:若處于上端(電勢(shì)高)的電池單體電壓高于處于下端(電勢(shì)低)的電池單體電壓，則將互補(bǔ)的PWM信號(hào)發(fā)送給M0S管支路中下端的兩個(gè)M0S管；若處于下端(電勢(shì)低)的電池單體電壓高于處于上端(電勢(shì)高)的電池單體電壓，則將互補(bǔ)的PWM信號(hào)發(fā)送給M0S管支路中上端的兩個(gè)M0S管；
[0051](4)能量傳遞:微控制器控制LCL諧振變換模塊，使其交替工作在充電和放電兩個(gè)狀態(tài)，當(dāng)發(fā)出的PWM信號(hào)頻率等于LCL諧振變換的固有頻率時(shí)實(shí)現(xiàn)能量的零電流開(kāi)關(guān)傳遞。
[0052]實(shí)施例:
[0053]如圖1所示，均衡電路的微控制器選用數(shù)字信號(hào)處理芯片DSP(TMS320F28335)，具有高精度AD采樣和PWM輸出；電壓檢測(cè)電路采用凌特公司的LTC6802專(zhuān)用電壓測(cè)量芯片實(shí)時(shí)測(cè)量電池組中每節(jié)電池的電壓。如圖1(a)所示，為L(zhǎng)CL諧振模塊應(yīng)用于電池組的整體模型圖，每相鄰兩節(jié)電池單體共用一個(gè)LCL諧振模塊，對(duì)于一個(gè)η節(jié)電池單體構(gòu)成的串連電池組，共用到η-1個(gè)LCL諧振模塊。
[0054]如圖1 (b)所示，為L(zhǎng)CL諧振模塊應(yīng)用于相鄰的兩個(gè)電池單體和Bp LCL諧振電路由四個(gè)皿^管札^4、四個(gè)二極管Di_D4、兩個(gè)電感Lp L2和一個(gè)電容C組成。其中，M2、M4的源極，D2、D4的正極分別與Btl的負(fù)極(B1的正極)相連；電感L1與Btl的正極相連，L2與B1的負(fù)極相連。MOS管Mp M3由來(lái)自微控制器DSP的一對(duì)狀態(tài)互補(bǔ)的PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)，M2, M4由另一對(duì)狀態(tài)互補(bǔ)的PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)。在每次LCL諧振電路的充電或放電過(guò)程中，控制其中一個(gè)MOS管導(dǎo)通，剩下的MOS管保持關(guān)斷。
[0055]電路運(yùn)行后，微控制器借助模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，獲取動(dòng)力電池各單體電壓，從而確定需要進(jìn)行均衡的相鄰兩個(gè)電池單體，并判斷電壓差是否大于電池均衡閾值0.01V，若大于則啟動(dòng)對(duì)應(yīng)的均衡電路。在均衡狀態(tài)下，微控制器控制LCL諧振電路使其交替工作在充電和放電兩個(gè)狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)能量的不斷傳遞。
[0056]如圖2所示，為在時(shí)均衡電路的工作原理圖。微控制器將互補(bǔ)的PWM信號(hào)發(fā)送給下端MOS管MJPM2。如圖2(a)所示，當(dāng)M4導(dǎo)通時(shí)，M1J2和M3關(guān)斷，B。、電感L1和電容C形成一個(gè)諧振回路，此時(shí)Btl對(duì)電容C充電，諧振電流i為正，電容C兩端的電壓V。開(kāi)始上升；如圖2(b)所示，當(dāng)M2導(dǎo)通時(shí)，MpMJP M4關(guān)斷，B1、電感L2和電容C形成一個(gè)諧振回路，此時(shí)電容C對(duì)B1放電，諧振電流i變?yōu)樨?fù)值，電容C兩端的電壓V。開(kāi)始下降。經(jīng)過(guò)LCL諧振電路的一個(gè)充、放電過(guò)程，將Btl的能量部分轉(zhuǎn)移到B1，從而實(shí)現(xiàn)了 Btl和B1電壓的均衡。
[0057]如圖3所示，為在Vc^V1時(shí)均衡電路的工作原理圖。微控制器將互補(bǔ)的PWM信號(hào)發(fā)送給上端MOS管MjPM3。如圖3(a)所示，當(dāng)M1導(dǎo)通時(shí)，M2、M3和M4關(guān)斷，B1、電感L2和電容C形成一個(gè)諧振回路，此時(shí)B1對(duì)電容C充電，諧振電流i為正，電容C兩端的電壓V。開(kāi)始上升；如圖3(b)所示，當(dāng)M3導(dǎo)通時(shí),M1、MjP M4關(guān)斷，Btl、電感L1和電容C形成一個(gè)諧振回路，此時(shí)電容C對(duì)Btl放電，諧振電流i變?yōu)樨?fù)值，電容C兩端的電壓V。開(kāi)始下降。經(jīng)過(guò)LCL諧振電路的一個(gè)充放電過(guò)程，B1的能量部分轉(zhuǎn)移到Btl，從而實(shí)現(xiàn)了 Btl和B1電壓的均衡。
[0058]如圖4所示，為L(zhǎng)CL諧振變換處于諧振狀態(tài)下的充放電電流i和電容電壓V。的波形圖，由圖可以看出，在一組相鄰單體的均衡過(guò)程中，一組互補(bǔ)的PWM信號(hào)(PWM+、PWM-)控制MOS管的交替導(dǎo)通，電容電壓V。、均衡電流i周期性變化，電容電壓V。滯后電流i 90o，M0S管的導(dǎo)通和關(guān)斷正好發(fā)生在電流i過(guò)零點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了零電流開(kāi)關(guān)，極大地提高了均衡效率。
[0059]如圖5所示為L(zhǎng)CL諧振變換在靜止?fàn)顟B(tài)下對(duì)相鄰電池單體進(jìn)行均衡的電壓效果圖，當(dāng)電池單體初始電壓分別為Vbo = 3.001V,VB1 = 3.209V時(shí)，只需要大約12.5s的時(shí)間，均衡電路就使得相鄰電池單體的電壓差接近于0，實(shí)現(xiàn)了電池單體間的零電壓差均衡。
[0060]上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以?xún)?nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于LCL諧振變換的Adjacent-Cell-to-Cell均衡電路，其特征是:包括微控制器、若干個(gè)LCL諧振變換模塊和電池單體，其中，每?jī)蓚€(gè)相鄰的電池單體共用一個(gè)LCL諧振變換模塊，每個(gè)LCL諧振變換模塊與電池單體連接微控制器； 所述微控制器包括模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和脈沖寬度調(diào)制PWM信號(hào)輸出端，其中，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，通過(guò)電壓檢測(cè)電路與電池單體連接，將電池單體的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，從而獲得電池組中電池單體的電壓； 所述脈沖寬度調(diào)制PWM信號(hào)輸出端通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路連接LCL諧振變換模塊，用于產(chǎn)生LCL諧振變換模塊中MOS管開(kāi)關(guān)的控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于LCL諧振變換的Adjacent-Cell-to-Cell均衡電路，其特征是:所述LCL諧振變換模塊，包括一個(gè)LCL電路和兩個(gè)MOS管支路，每個(gè)MOS管支路包括兩個(gè)反向串聯(lián)的MOS管，兩個(gè)支路的一端分別連接于LCL電路的電容C的正極和負(fù)極，另一端同時(shí)連接于相鄰兩個(gè)電池單體的公共端；串聯(lián)LCL電路的一端連接于相鄰兩個(gè)電池單體的正極，另一端連接于相鄰兩個(gè)電池單體的負(fù)極。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于LCL諧振變換的Adjacent-Cell-to-Cell均衡電路，其特征是:所述LCL諧振變換模塊在一組狀態(tài)互補(bǔ)的PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)下，交替工作在充電狀態(tài)和放電狀態(tài)，當(dāng)PWM信號(hào)的頻率等于LCL諧振變換的固有諧振頻率時(shí)，實(shí)現(xiàn)零電流開(kāi)關(guān)均衡。
4.如權(quán)利要求3所述的一種基于LCL諧振變換的Adjacent-Cell-to-Cell均衡電路，其特征是:所述LCL諧振變換模塊為雙向變換器，通過(guò)控制LCL諧振變換模塊的MOS管的開(kāi)閉，能夠使能量從電壓高的電池單體流向電壓低的電池單體。
5.如權(quán)利要求4所述的一種基于LCL諧振變換的Adjacent-Cell-to-Cell均衡電路，其特征是:所述兩個(gè)MOS管支路，當(dāng)狀態(tài)互補(bǔ)的PWM信號(hào)發(fā)送給兩個(gè)MOS管支路中上端的MOS管時(shí)，能量從電勢(shì)低的電池單體傳遞給電勢(shì)高的電池單體；當(dāng)狀態(tài)互補(bǔ)的PWM信號(hào)發(fā)送給兩個(gè)MOS管支路中下端的MOS管時(shí)，能量從電勢(shì)高的電池單體傳遞給電勢(shì)低的電池單體。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的均衡電路的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是:包括以下步驟: (1)獲取單體電壓:微控制器通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊獲取動(dòng)力電池各單體電壓； (2)啟動(dòng)均衡:微控制器根據(jù)獲取的電池單體電壓，計(jì)算相鄰的兩個(gè)電池單體的電壓差，若其差值大于電池均衡閾值，則啟動(dòng)該組對(duì)應(yīng)的均衡電路； (3)判斷均衡方向:微控制器根據(jù)獲取的電池單體電壓，判斷出相鄰的兩個(gè)電池單體的高電壓者和低電壓者，并發(fā)送一對(duì)狀態(tài)互補(bǔ)的PWM信號(hào)控制LCL諧振變換模塊的相關(guān)MOS管； (4)能量傳遞:微控制器控制LCL諧振變換模塊，使其交替工作在充電和放電兩個(gè)狀態(tài)，當(dāng)發(fā)出的PWM信號(hào)頻率等于LCL諧振變換的固有頻率時(shí)實(shí)現(xiàn)能量的零電流開(kāi)關(guān)傳遞。
7.如權(quán)利要求6所述的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是:所述步驟(3)中，若電勢(shì)高的電池單體電壓高于電勢(shì)低的電池單體電壓，則將互補(bǔ)的PWM信號(hào)發(fā)送給兩個(gè)MOS管支路中下端的MOS管，若電勢(shì)低的電池單體電壓高于電勢(shì)高的電池單體電壓，則將互補(bǔ)的PWM信號(hào)發(fā)送給兩個(gè)MOS管支路中上端的MOS管。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK104377778SQ201410698450
【公開(kāi)日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月26日
【發(fā)明者】張承慧, 商云龍, 王通, 崔納新, 李澤元, 于廣 申請(qǐng)人:山東大學(xué)