CN102185359A - 基于双向升降压变换器的总线式电池组均衡方法 - Google Patents
基于双向升降压变换器的总线式电池组均衡方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102185359A CN102185359A CN2011101428408A CN201110142840A CN102185359A CN 102185359 A CN102185359 A CN 102185359A CN 2011101428408 A CN2011101428408 A CN 2011101428408A CN 201110142840 A CN201110142840 A CN 201110142840A CN 102185359 A CN102185359 A CN 102185359A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- throw switch
- pole
- spdt
- pole double
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Abstract
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。
Description
技术领域
本发明涉及一种电池组的电压均衡方法。
背景技术
目前基于典型的双向buck/boost变换器均衡结构的均衡方法和基于带有升降压变换器的飞渡电容式均衡方法,分别如图1和图2所示。典型的双向buck/boost变换器均衡结构在每相邻的电池单体之间都需要接入一个双向buck/boost变换器,对于N节电池单体组成的电池组就需要N+1个开关管,N+1个二极管和N-1个电感,使用的电器元件比较多;典型的双向buck/boost变换器均衡结构均衡时,若压差最大的两节单体间有较多电池单体,由最高电压单体转移电量到最低电压单体时就需要经过它们间这些电池单体相连的变换器,极大地降低了能量效率和均衡速率;
如图2所示,给出了一种带有升降压变换器的飞渡电容式均衡结构示意图,该种均衡结构很好地解决了上述双向buck/boost变换器均衡结构的不足,但是所使用的飞渡电容一般是万法拉级的超级电容或超级电容组,其体积很大,而且作为飞渡电容的超级电容或超级电容组一般自放电率比较大,因而使用时间稍长以后其电压就很容易降到一个很低的水平,不利于均衡器的正常工作,这时需要在均衡启动前预先对飞渡电容补充一定的电量,这给带有升降压变换器的飞渡电容式均衡方案具体实施增加了不少麻烦,给均衡器的实用和推广带来较大不便。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于双向升降压变换器的总线式电池组均衡方法,以解决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的另一个动端和单刀双掷开关SS2的另一个动端;
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。
本发明的均衡方法所使用的装置明显减少了电感、开关管等功率器件,以及与开关管配套的驱动电路,大大降低了均衡系统成本;同时本发明均衡方法明显改善了均衡速率,电流由最高电压单体直接流向最低电压单体,不再经过飞渡电容这个中间媒介,提高了均衡系统的快速性;本均衡方法不需要飞渡电容,减小了均衡系统体积,均衡系统只由控制元件构成,免去了额外增加的飞渡电容。本均衡方法提高了均衡速率;本发明均衡方法极大地改善了能量效率,提高了能量利用率。
另外,本发明不仅能对各种电池组进行动静态均衡,而且均衡电流可不受电池组单体间压差限制且可控、平稳,消除了加入均衡电路后脉动的均衡电流对动力电池带来的负面影响,同时也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,最终达到保护电池,延长其使用寿命的目的。
附图说明
图1是现有的双向buck/boost变换器均衡结构示意图,图2是现有的带有升降压变换器的飞渡电容式均衡结构示意图,图3是本发明方法所使用的装置结构示意图,图4是本发明方法的流程图。图5是工作时电池组输入给本发明所基于的均衡装置的输入端电流波形示意图,图6是工作时本发明所基于的均衡装置输出给电池组的输出端电流波形示意图,图7是本发明所基于的均衡装置在工作时功率电感L上的电流波形示意图。图7中矩形波是开关管的驱动电压的波形,三角波是功率电感L的电流波形。
具体实施方式
具体实施方式一:下面结合图3和4具体说明本实施方式。本实施方式的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,其中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,开关阵列选择控制被均衡的电池接入相应端的均衡总线。
串联的n个电池单体B1~Bn构成电池组(n为电池编号),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的阴极和二极管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的另一个动端和单刀双掷开关SS2的另一个动端;
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和单刀双掷开关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。经过若干个均衡周期T后,达到整组电池单体电压一致,从而实现电池组电压均衡的目的。
均衡工作时,在同一时刻接入A端总线的被均衡电池单体编号大于接入B端总线的被均衡电池单体编号。本方法中的双向升降压变换器输入、输出端分别加入一级滤波电路,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,虽没有完全消除电流脉动,但脉动很小,在电池对电流平稳性要求不太高的情况下,完全可以满足要求,简化了滤波电路结构,从而也减小了消耗在变换电路上的能量,提高了能量效率。
设单体电池Bi为最高单体电压电池,单体电池Bj为最低单体电压电池。设开关管Q1,Q2,QQ1和QQ2的PWM驱动信号周期为T,设定PWM驱动信号的占空比D为50%或略大于50%,则有T1=D·T,T2=(1-D)·T。根据均衡主电路的特性、双向升降压变换器的A端和B端开关阵列的不同组合以及电荷量的转移方向的不同主要有以下8中工作状态。
1)当单体电池编号i小于单体电池编号j,同时i为奇数,j为偶数,电池Bi两端的开关Ki、Ki+1闭合使之与A端总线连接,KK1、KK2均置位到上端触点;电池Bj两端的开关Sj-1、Sj闭合使之与B端总线连接,SS1、SS2均置位到上端触点。Q2、QQ1关断,Q1,QQ2在互补的驱动信号下工作,A端总线为功率输入端,B总线端为功率输出端,电池Bi向电池Bj转移电量。
2)当单体电池编号i小于单体电池编号j,同时i为奇数,j为奇数,电池Bi两端的开关Ki、Ki+1闭合使之与A端总线连接,KK1、KK2均置位到上端触点;电池Bj两端的开关Sj-1、Sj闭合使之与B端总线连接,SS1、SS2均置位到下端触点。Q2、QQ1关断,Q1,QQ2在互补的驱动信号下工作,A端总线为功率输入端,B端总线为功率输出端,电池Bi向电池Bj转移电量。
3)当单体电池编号i小于单体电池编号j,同时i为偶数,j为奇数,电池Bi两端的开关Ki、Ki+1闭合使之与A端总线连接,KK1、KK2均置位到下端触点;电池Bj两端的开关Sj-1、Sj闭合使之与B端总线连接,SS1、SS2均置位到下端触点。Q2、QQ1关断,Q1,QQ2在互补的驱动信号下工作,A端总线为功率输入端,B总线端为功率输出端,电池Bi向电池Bj转移电量。
4)当单体电池编号i小于单体电池编号j,同时i为偶数,j为偶数,电池Bi两端的开关Ki、Ki+1闭合使之与A端总线连接,KK1、KK2均置位到下端触点;电池Bj两端的开关Sj-1、Sj闭合使之与B端总线连接,SS1、SS2均置位到上端触点。Q2、QQ1关断,Q1,QQ2在互补的驱动信号下工作,A端总线为功率输入端,B端总线为功率输出端,电池Bi向电池Bj转移电量。
5)当单体电池编号i大于单体电池编号j,同时i为奇数,j为偶数,电池Bi两端的开关Si-1、Si闭合使之与B端总线连接,SS1、SS2均置位到下端触点;电池Bj两端的开关Kj、Kj+1闭合使之与A端总线连接,KK1、KK2均置位到下端触点。Q1,QQ2关断,Q2、QQ1在互补的驱动信号下工作,B端总线为功率输入端,A端总线为功率输出端,电池Bi向电池Bj转移电量。
6)当单体电池编号i大于单体电池编号j,同时i为奇数,j为奇数,电池Bi两端的开关Si-1、Si闭合使之与B端总线连接,SS1、SS2均置位到下端触点;电池Bj两端的开关Kj、Kj+1闭合使之与A端总线连接,KK1、KK2均置位到上端触点。Q1,QQ2关断,Q2、QQ1在互补的驱动信号下工作,B端总线为功率输入端,A端总线为功率输出端,电池Bi向电池Bj转移电量。
7)当单体电池编号i大于单体电池编号j,同时i为偶数,j为奇数,电池Bi两端的开关Si-1、Si闭合使之与B端总线连接,SS1、SS2均置位到上端触点;电池Bj两端的开关Kj、Kj+1闭合使之与A端总线连接,KK1、KK2均置位到上端触点。Q1,QQ2关断,Q2、QQ1在互补的驱动信号下工作,B端总线为功率输入端,A端总线为功率输出端,电池Bi向电池Bj转移电量。
8)当单体电池编号i大于单体电池编号j,同时i为偶数,j为偶数,电池Bi两端的开关Si-1、Si闭合使之与B端总线连接,SS1、SS2均置位到上端触点;电池Bj两端的开关Kj、Kj+1闭合使之与A端总线连接,KK1、KK2均置位到下端触点。Q1,QQ2关断,Q2、QQ1在互补的驱动信号下工作,B端总线为功率输入端,A端总线为功率输出端,电池Bi向电池Bj转移电量。
由于以上8种工作状态是由不同开关状态和不同能量流动方向的搭配实现的,对于其工作原理本质主要是能量流动方向的控制过程,因而下面只对工作状态1)和工作状态5)的电路工作过程做详细介绍。
工作状态1)是A端总线为功率输入端,B端总线为功率输出端,均衡主电路工作时,Q2、QQ1一直处于关断状态,Q1,QQ2在互补的驱动信号下工作,也即在T1时间段,Q1开通、QQ2关断,电容C1经由电容C1、开关管Q1、二极管DD1和电感L所形成的环路给电感L充电,由于电容C1上电荷量减少,电压降低,迫使电池Bi经电感L1给电容C1补充电量,从而实现在T1时间段电池Bi存储电量到电感L上;在T2时间段,Q1关断、QQ2开通,电感L经开关QQ2,电容C2、二极管D2和电感L形成的环路,放电到电容C2上,同时电容C2上多余的电量经由电容C2、电感L2和电池Bj形成的环路释放到电池Bj中,最终完成一个开关周期T内电荷量由电池Bi向电池Bj转移的过程。
工作状态5)是B端总线为功率输入端,A端总线为功率输出端,均衡主电路工作时,Q1,QQ2一直处于关断状态,Q2、QQ1在互补的驱动信号下工作,也即在T1时间段Q2开通、QQ1关断,电容C2经由电容C2、开关管Q2,二极管DD2和电感L形成的环路给电感L充电,由于电容C2上电荷量减少,迫使电池Bi经电感L2给电容C2补充电量,从而完成T1时间段由电池Bi存储电量到电感L上;在T2时间段,Q2关断、QQ1开通,电感L上的能量经开关管QQ1,电容C1、二极管D1和电感L形成的环路,放电到电容C1上,同时电容C1上多余的电量经由电容C1、电感L1和电池Bj形成的环路释放到电池Bj中,从而完成一个开关周期T内电荷量由电池Bi向电池Bj转移的过程。
具体实施方式二:下面结合图3和4具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的不同是又限定了:为了使被均衡单体电池在均衡时不出现均衡过度,即由于均衡周期T的选择不当,均衡前的高电压单体电压在均衡后的电压值低于均衡前的低电压单体均衡后的电压值。均衡周期T应该是最高电压偏差或最低电压偏差中的较小者的函数。电池组的平均单体电压Vav,由式(1-1)计算得到。
其中,VT——电池组总电压,VT=V1+V2+…+V12;
Vmax——电池组中最高电压单体的电压值;
Vmin——电池组中最低电压单体的电压值;
n——电池组的单体电池数。
同时设最高电压单体电压偏差Δ1=Vmax-Vav,最高低压单体电压偏差Δ2=Vav-Vmin。比较Δ1和Δ2的大小,若Δ1>Δ2,则T按式(1-2)所给的函数关系确定
T=f(Δ2) (1-2)
若Δ1<Δ2,则T按式(1-3)所给的函数关系确定
T=f(Δ1) (1-3)
Claims (2)
1.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的另一个动端和单刀双掷开关SS2的另一个动端;
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。
2.根据权利要求1所述的基于双向升降压变换器的总线式电池组均衡方法,其特征在于均衡周期T是最高电压偏差或最低电压偏差中的较小者的函数;电池组的平均单体电压Vav,由式(1-1)计算得到;
其中,VT——电池组总电压,VT=V1+V2+…+V12;
Vmax——电池组中最高电压单体的电压值;
Vmin——电池组中最低电压单体的电压值;
n——电池组的单体电池数;
同时设最高电压单体电压偏差Δ1=Vmax-Vav,最高低压单体电压偏差Δ2=Vav-Vmin;比较Δ1和Δ2的大小,若Δ1>Δ2,则T按式(1-2)所给的函数关系确定
T=f(Δ2) (1-2)
若Δ1<Δ2,则T按式(1-3)所给的函数关系确定
T=f(Δ1)。(1-3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 201110142840 CN102185359B (zh) | 2011-05-30 | 2011-05-30 | 基于双向升降压变换器的总线式电池组均衡方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 201110142840 CN102185359B (zh) | 2011-05-30 | 2011-05-30 | 基于双向升降压变换器的总线式电池组均衡方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102185359A true CN102185359A (zh) | 2011-09-14 |
CN102185359B CN102185359B (zh) | 2013-02-06 |
Family
ID=44571452
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN 201110142840 Expired - Fee Related CN102185359B (zh) | 2011-05-30 | 2011-05-30 | 基于双向升降压变换器的总线式电池组均衡方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN102185359B (zh) |
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102761166A (zh) * | 2012-08-06 | 2012-10-31 | 哈尔滨工业大学 | 一种锂离子电池组均衡电路及均衡方法 |
CN102810895A (zh) * | 2012-08-28 | 2012-12-05 | 哈尔滨工业大学 | 一种蓄电池组电量均衡电路及其均衡方法 |
CN103199589A (zh) * | 2013-04-12 | 2013-07-10 | 哈尔滨工业大学 | 一种锂离子电池组模块化快速均衡电路及均衡方法 |
CN103258651A (zh) * | 2013-05-14 | 2013-08-21 | 上海海事大学 | 快速低损耗的超级电容器电压均衡系统及其控制方法 |
CN103532184A (zh) * | 2013-09-26 | 2014-01-22 | 超威电源有限公司 | 一种带升降压系统的快速充电装置 |
CN103904741A (zh) * | 2014-03-26 | 2014-07-02 | 海博瑞恩电子科技无锡有限公司 | 一种储能设备电压平衡的方法及其系统 |
CN104410133A (zh) * | 2014-12-19 | 2015-03-11 | 山东大学 | 基于Buck-Boost变换和双向LC谐振变换的均衡电路及实现方法 |
CN104678307A (zh) * | 2013-11-26 | 2015-06-03 | 英飞凌科技股份有限公司 | 用于评估电池中的电池单元的电路和方法 |
CN106300550A (zh) * | 2016-09-26 | 2017-01-04 | 深圳市清友能源技术有限公司 | 一种锂电池能量转移式大电流的均衡电路及均衡控制方法 |
WO2017000739A1 (zh) * | 2015-06-30 | 2017-01-05 | 华为技术有限公司 | 一种能量均衡的方法及装置 |
CN106848444A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-06-13 | 惠州市蓝微新源技术有限公司 | 一种电池组降压方法及降压电路 |
CN109672243A (zh) * | 2018-12-20 | 2019-04-23 | 南京航空航天大学 | 一种动力锂电池组能量均衡电路及控制方法 |
CN111697667A (zh) * | 2020-07-08 | 2020-09-22 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 基于升降压电路的锂电池均衡装置及其均衡方法 |
CN112644335A (zh) * | 2020-12-23 | 2021-04-13 | 杭州电子科技大学 | 一种动力电池的主动均衡充电装置及方法 |
CN114270685A (zh) * | 2019-08-21 | 2022-04-01 | 松下知识产权经营株式会社 | Dc/dc转换装置 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005086867A (ja) * | 2003-09-05 | 2005-03-31 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | 充電制御システム |
US20090167244A1 (en) * | 2007-08-24 | 2009-07-02 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Protection device for assembled battery and assembled battery system containing the same |
WO2010087608A2 (en) * | 2009-01-30 | 2010-08-05 | Sk Energy Co., Ltd. | Charge equalization apparatus and method for series-connected battery string |
CN101917047A (zh) * | 2010-08-20 | 2010-12-15 | 深圳市科列技术有限公司 | 一种电池管理系统动态均衡方法及其动态均衡电路 |
CN201766384U (zh) * | 2010-09-01 | 2011-03-16 | 华南理工大学 | 一种动力电池组均衡电路 |
-
2011
- 2011-05-30 CN CN 201110142840 patent/CN102185359B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005086867A (ja) * | 2003-09-05 | 2005-03-31 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | 充電制御システム |
US20090167244A1 (en) * | 2007-08-24 | 2009-07-02 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Protection device for assembled battery and assembled battery system containing the same |
WO2010087608A2 (en) * | 2009-01-30 | 2010-08-05 | Sk Energy Co., Ltd. | Charge equalization apparatus and method for series-connected battery string |
CN101917047A (zh) * | 2010-08-20 | 2010-12-15 | 深圳市科列技术有限公司 | 一种电池管理系统动态均衡方法及其动态均衡电路 |
CN201766384U (zh) * | 2010-09-01 | 2011-03-16 | 华南理工大学 | 一种动力电池组均衡电路 |
Cited By (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102761166A (zh) * | 2012-08-06 | 2012-10-31 | 哈尔滨工业大学 | 一种锂离子电池组均衡电路及均衡方法 |
CN102761166B (zh) * | 2012-08-06 | 2014-12-10 | 哈尔滨工业大学 | 一种锂离子电池组均衡电路及均衡方法 |
CN102810895B (zh) * | 2012-08-28 | 2014-09-10 | 哈尔滨工业大学 | 一种蓄电池组电量均衡电路及其均衡方法 |
CN102810895A (zh) * | 2012-08-28 | 2012-12-05 | 哈尔滨工业大学 | 一种蓄电池组电量均衡电路及其均衡方法 |
CN103199589A (zh) * | 2013-04-12 | 2013-07-10 | 哈尔滨工业大学 | 一种锂离子电池组模块化快速均衡电路及均衡方法 |
CN103258651A (zh) * | 2013-05-14 | 2013-08-21 | 上海海事大学 | 快速低损耗的超级电容器电压均衡系统及其控制方法 |
CN103258651B (zh) * | 2013-05-14 | 2015-12-02 | 上海海事大学 | 快速低损耗的超级电容器电压均衡系统及其控制方法 |
CN103532184A (zh) * | 2013-09-26 | 2014-01-22 | 超威电源有限公司 | 一种带升降压系统的快速充电装置 |
CN104678307A (zh) * | 2013-11-26 | 2015-06-03 | 英飞凌科技股份有限公司 | 用于评估电池中的电池单元的电路和方法 |
CN104678307B (zh) * | 2013-11-26 | 2018-07-13 | 英飞凌科技股份有限公司 | 用于评估电池中的电池单元的电路和方法 |
CN103904741A (zh) * | 2014-03-26 | 2014-07-02 | 海博瑞恩电子科技无锡有限公司 | 一种储能设备电压平衡的方法及其系统 |
CN103904741B (zh) * | 2014-03-26 | 2016-04-06 | 海博瑞恩电子科技无锡有限公司 | 一种储能设备电压平衡的方法及其系统 |
CN104410133A (zh) * | 2014-12-19 | 2015-03-11 | 山东大学 | 基于Buck-Boost变换和双向LC谐振变换的均衡电路及实现方法 |
CN106329592B (zh) * | 2015-06-30 | 2019-05-28 | 华为技术有限公司 | 一种能量均衡的方法及装置 |
CN106329592A (zh) * | 2015-06-30 | 2017-01-11 | 华为技术有限公司 | 一种能量均衡的方法及装置 |
WO2017000739A1 (zh) * | 2015-06-30 | 2017-01-05 | 华为技术有限公司 | 一种能量均衡的方法及装置 |
US10361568B2 (en) | 2015-06-30 | 2019-07-23 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Energy balancing method and apparatus |
CN106300550A (zh) * | 2016-09-26 | 2017-01-04 | 深圳市清友能源技术有限公司 | 一种锂电池能量转移式大电流的均衡电路及均衡控制方法 |
CN106848444A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-06-13 | 惠州市蓝微新源技术有限公司 | 一种电池组降压方法及降压电路 |
CN109672243A (zh) * | 2018-12-20 | 2019-04-23 | 南京航空航天大学 | 一种动力锂电池组能量均衡电路及控制方法 |
CN114270685A (zh) * | 2019-08-21 | 2022-04-01 | 松下知识产权经营株式会社 | Dc/dc转换装置 |
EP4007144A4 (en) * | 2019-08-21 | 2022-10-12 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | DC VOLTAGE CONVERSION DEVICE |
CN111697667A (zh) * | 2020-07-08 | 2020-09-22 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 基于升降压电路的锂电池均衡装置及其均衡方法 |
CN111697667B (zh) * | 2020-07-08 | 2023-11-24 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 基于升降压电路的锂电池均衡装置及其均衡方法 |
CN112644335A (zh) * | 2020-12-23 | 2021-04-13 | 杭州电子科技大学 | 一种动力电池的主动均衡充电装置及方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN102185359B (zh) | 2013-02-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102185359B (zh) | 基于双向升降压变换器的总线式电池组均衡方法 | |
CN102170029B (zh) | 能量转移型的动力电池组快速均衡系统及控制方法 | |
CN103326439B (zh) | 电池组的均衡电路及方法 | |
CN101741122B (zh) | 一种串联电池组均衡设备 | |
CN102035010B (zh) | 电池单元均衡电路及方法 | |
CN100581024C (zh) | 蓄电池组或超级电容器组充放电快速均衡装置 | |
CN108711901B (zh) | 一种基于全桥级联型电池均衡拓扑及均衡控制方法 | |
CN106374559A (zh) | 串联电池组的快速充电方法及相关设备 | |
CN102163854A (zh) | 一种多单体串联动力锂电池组充放电均衡电路 | |
CN202475036U (zh) | 串联储能元件组的电压主动均衡系统 | |
CN102647007A (zh) | 电池组的均衡管理系统 | |
CN107134599B (zh) | 一种串联电池组的电压均衡电路及其工作方法 | |
CN107834626A (zh) | 一种动力电池组的均衡方法及均衡系统 | |
CN107733007A (zh) | 一种电池组双目标直接均衡电路及均衡方法 | |
CN107147350A (zh) | 一种混合储能控制系统及其工作方法 | |
CN101369741A (zh) | 用于对串联连接的储能器单元进行电压均衡的装置和方法 | |
CN107579552A (zh) | 电池组均衡控制方法及装置 | |
CN103227486B (zh) | 一种电池检测能源回收装置及控制方法 | |
CN112510792B (zh) | 一种退役电池储能系统的可重构变换器及其控制方法 | |
CN103825322A (zh) | 一种能量转移式无损均衡充电电路及方法 | |
CN205178565U (zh) | 一种电动汽车动力电池系统的主动均衡系统 | |
CN104753445B (zh) | 太阳能供电装置 | |
CN209948703U (zh) | 一种锂电池均压控制系统 | |
CN113746174A (zh) | 一种单电感单电容串联电池组自适应主动均衡方法 | |
CN203104024U (zh) | 一种具有均衡充放电功能的电池均衡充电装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130206 Termination date: 20170530 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |