一種電池組雙向均衡充放電電路及其充放電控制實現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電池充電電路領(lǐng)域，具體涉及一種電池組雙向均衡充放電電路及其充放電控制實現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著環(huán)境污染的加劇，人們對環(huán)保意識的加強，以及國家對改善環(huán)境政策投入的加大，綠色環(huán)保的動力鋰電池越來越受到人們的重視，在醫(yī)學(xué)、通信、電動汽車、航空航天等各個領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。在使用中，當所需的電壓高于單個鋰電池的基本電壓時，通常將多個鋰電池串聯(lián)起來形成串聯(lián)電池組使用。由于生產(chǎn)工藝和材料特性的差異，鋰電池在使用的過程中容易出現(xiàn)性能差異，因此這些串聯(lián)的電池之間會存在電位差；比如，由于所述的串聯(lián)電池組電池的電壓各不相同，在一些電池電壓達到了預(yù)期電壓值時，有一些電池可能還沒有達到預(yù)期值，因此，在給串聯(lián)電池組充電時，可能出現(xiàn)電池過充或者充電不足的現(xiàn)象，在給串聯(lián)電池組放電時，可能出現(xiàn)電池過放或者放電受限的現(xiàn)象。
[0003]為解決上述問題通常采用主動均衡的方式進行均衡，而主動均衡技術(shù)又以充電均衡為主，在電池放電的時候不予理睬，而且受限于體積、溫升及成本等因素，均衡電流普遍都不是很大，僅用充電均衡技術(shù)無法解決放電時候電池差異性帶來的各種影響，均衡電流小使得均衡速度受到限制，甚至達不到均衡效果無法改善電池的差異性。為此，需要研究一種雙向均衡、體積和成本較小的均衡技術(shù)來實現(xiàn)串聯(lián)電池組電池之間的能量平衡。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服以上所述的缺點，提供一種電池組雙向均衡充放電電路及其充放電控制實現(xiàn)方法。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體方案如下:一種電池組雙向均衡充放電電路，包括有由多個電池串聯(lián)的電池組；還包括有分別設(shè)于每個電池與能量總線之間的用于平衡電池充放電電壓的雙向均衡電路。
[0006]其中，所述雙向均衡電路包括有第一出入單元、第二出入單元、用于PWM調(diào)制和整流的第一開關(guān)單元、用于PWM調(diào)制和整流的第二開關(guān)單元、以及高頻隔離變壓器TR ;第一出入單元用于使電池組與第一開關(guān)單元導(dǎo)通；第二出入單元用于使第二開關(guān)單元與能量總線導(dǎo)通；所述第一開關(guān)單元與第二開關(guān)單元通過高頻隔離變壓器TR耦合連接。
[0007]其中，所述第一開關(guān)單元包括耦合電感L1、L2，內(nèi)含反并聯(lián)體二極管01、輸出結(jié)電容(^的開關(guān)管Q:以及內(nèi)含反并聯(lián)體二極管D 2、輸出結(jié)電容0；的開關(guān)管Q 2;親合電感L:的原邊繞組叫的同名端與耦合電感L 2的原邊繞組η 3的同名端相連，開關(guān)管Q撕源極與開關(guān)管Q 2的源極相連，耦合電感Q的原邊繞組n i的異名端與開關(guān)管Q i的漏極相連，耦合電感L 2的原邊繞組n3的異名端與開關(guān)管Q 2的漏極相連，耦合電感L i的副邊繞組η 2的異名端與耦合電感L2的副邊繞組η 4的異名端分別通過兩個二極管相連，耦合電感L i的副邊繞組η 2的同名端與耦合電感L2的副邊繞組η 4的同名端相連；所述開關(guān)管Q:的漏極與高頻隔離變壓器TR的原邊繞組n5異名端相連，開關(guān)管Q 2的漏極與高頻隔離變壓器TR的原邊繞組η 5同名端相連。
[0008]其中，所述第二開關(guān)單元包括諧振電容(；，還包括內(nèi)含反并聯(lián)體二極管D3、輸出結(jié)電容c3的開關(guān)管Q3以及內(nèi)含反并聯(lián)體二極管D4、輸出結(jié)電容(34的開關(guān)管Q4;諧振電容C 的一端與高頻隔離變壓器TR的副邊繞組116的同名端相連，開關(guān)管Q 3的源極與高頻隔離變壓器TR的副邊繞組116的異名端相連，開關(guān)管Q 4的漏極與出入源U 2的正端相連，諧振電容C r的另一端與開關(guān)管Q3的漏極、開關(guān)管Q 4的源極相連。
[0009]其中，所述第一開關(guān)單元還包括整流二極管DR1、DR2，所述整流二極管DR1的正極與耦合電感Q的副邊繞組η 2的異名端相連，所述整流二極管D R2的正極與耦合電感L 2的副邊繞組n4的異名端相連，所述整流二極管D R1的負極與所述整流二極管D R2的負極均與能量總線的正極相連。
[0010]其中，所述第一出入單元包括用于增加直流電壓穩(wěn)定性的穩(wěn)壓電容CB1;所述第二出入單元包括用于增加直流電壓穩(wěn)定性的穩(wěn)壓電容CB2。
[0011 ] 利用上述一種電池組雙向均衡充放電電路的充放電控制方法，所述第一開關(guān)單元包括耦合電感Q、L2，內(nèi)含反并聯(lián)體二極管D1、輸出結(jié)電容Q的開關(guān)管Q 1以及內(nèi)含反并聯(lián)體二極管D2、輸出結(jié)電容(:2的開關(guān)管Q 2;耦合電感L 1的原邊繞組n i的同名端與耦合電感L 2的原邊繞組113的同名端相連，開關(guān)管Q 4勺源極與開關(guān)管Q 2的源極相連，耦合電感L ^勺原邊繞組叫的異名端與開關(guān)管Q:的漏極相連，耦合電感L 2的原邊繞組η 3的異名端與開關(guān)管Q 2的漏極相連，耦合電感Q的副邊繞組η 2的異名端與耦合電感L 2的副邊繞組η 4的異名端分別通過兩個二極管相連，耦合電感Q的副邊繞組η 2的同名端與耦合電感L 2的副邊繞組η 4的同名端相連；所述開關(guān)管1的漏極與高頻隔離變壓器TR的原邊繞組η5異名端相連，開關(guān)管Q2的漏極與高頻隔離變壓器TR的原邊繞組η 5同名端相連；所述第二開關(guān)單元包括諧振電容(；，還包括內(nèi)含反并聯(lián)體二極管D3、輸出結(jié)電容C3的開關(guān)管Q3以及內(nèi)含反并聯(lián)體二極管D4、輸出結(jié)電容(:4的開關(guān)管Q 4;諧振電容C 1^的一端與高頻隔離變壓器TR的副邊繞組η 6的同名端相連，開關(guān)管Q3的源極與高頻隔離變壓器TR的副邊繞組η 6的異名端相連，開關(guān)管Q 4的漏極與出入源U2的正端相連，諧振電容G的另一端與開關(guān)管Q 3的漏極、開關(guān)管Q 4的源極相連；
當能量由第一出入單元向第二出入單元正向流動時，第一開關(guān)單元的開關(guān)管％和92互補導(dǎo)通，第二開關(guān)單元的開關(guān)管93和94均關(guān)閉；當能量由第二出入單元流向第一出入單元逆向流動時，第二開關(guān)單元的開關(guān)管93和Q 4互補導(dǎo)通，第二開關(guān)單元的開關(guān)管Q Q 2均關(guān)閉。
[0012]利用上述一種電池組雙向均衡充放電電路的充放電控制方法，所述第一開關(guān)單元包括耦合電感Q、L2，內(nèi)含反并聯(lián)體二極管D1、輸出結(jié)電容Q的開關(guān)管Q1以及內(nèi)含反并聯(lián)體二極管D2、輸出結(jié)電容(:2的開關(guān)管Q 2;耦合電感L 1的原邊繞組n i的同名端與耦合電感L 2的原邊繞組113的同名端相連，開關(guān)管Q 4勺源極與開關(guān)管Q 2的源極相連，耦合電感L 4勺原邊繞組叫的異名端與開關(guān)管Q:的漏極相連，耦合電感L 2的原邊繞組η 3的異名端與開關(guān)管Q 2的漏極相連，耦合電感Q的副邊繞組η 2的異名端與耦合電感L 2的副邊繞組η 4的異名端分別通過兩個二極管相連，耦合電感Q的副邊繞組η 2的同名端與耦合電感L 2的副邊繞組η 4的同名端相連；所述開關(guān)管1的漏極與高頻隔離變壓器TR的原邊繞組η5異名端相連，開關(guān)管Q2的漏極與高頻隔離變壓器TR的原邊繞組η 5同名端相連；所述第二開關(guān)單元包括諧振電容(；，還包括內(nèi)含反并聯(lián)體二極管D3、輸出結(jié)電容C3的開關(guān)管Q3以及內(nèi)含反并聯(lián)體二極管D4、輸出結(jié)電容(:4的開關(guān)管Q 4;諧振電容C 1^的一端與高頻隔離變壓器TR的副邊繞組η 6的同名端相連，開關(guān)管Q3的源極與高頻隔離變壓器TR的副邊繞組η 6的異名端相連，開關(guān)管Q 4的漏極與出入源U2的正端相連，諧振電容G的另一端與開關(guān)管Q 3的漏極、開關(guān)管Q 4的源極相連；
第一開關(guān)單元的開關(guān)管QjP Q 2互補導(dǎo)通，且開關(guān)管Q:和第二開關(guān)單元的開關(guān)管Q 4同時導(dǎo)通或關(guān)閉、開關(guān)管Q2和第二開關(guān)單元的開關(guān)管Q 3同時導(dǎo)通或關(guān)閉。
[0013]本發(fā)明的有益效果為:1、電路結(jié)構(gòu)簡單，開關(guān)管數(shù)量少且均為PWM控制方式，控制簡單；2、能量可以正向流動也可以逆向流動；在能量正向流動時，親合電感