双向均衡充放电电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种双向均衡充放电电路包括有第一出入单元、第二出入单元、用于PWM调制和整流的第一开关单元、用于PWM调制和整流的第二开关单元、以及高频隔离变压器TR；第一出入单元用于使电池组与第一开关单元导通；第二出入单元用于使第二开关单元与能量总线导通；所述第一开关单元与第二开关单元通过高频隔离变压器TR耦合连接；电路结构简单，开关管数量少且均为PWM控制方式，控制简单；能量可以正向流动也可以逆向流动，可用开关管实现同步整流，提高转换效率。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电池充电电路领域，具体涉及一种双向均衡充放电电路。
技术介绍
随着环境污染的加剧，人们对环保意识的加强，以及国家对改善环境政策投入的加大，绿色环保的动力锂电池越来越受到人们的重视，在医学、通信、电动汽车、航空航天等各个领域都有广泛的应用。在使用中，当所需的电压高于单个锂电池的基本电压时，通常将多个锂电池串联起来形成串联电池组使用。由于生产工艺和材料特性的差异，锂电池在使用的过程中容易出现性能差异，因此这些串联的电池之间会存在电位差；比如，由于所述的串联电池组电池的电压各不相同，在一些电池电压达到了预期电压值时，有一些电池可能还没有达到预期值，因此，在给串联电池组充电时，可能出现电池过充或者充电不足的现象，在给串联电池组放电时，可能出现电池过放或者放电受限的现象。为解决上述问题通常采用主动均衡的方式进行均衡，而主动均衡技术又以充电均衡为主，在电池放电的时候不予理睬，而且受限于体积、温升及成本等因素，均衡电流普遍都不是很大，仅用充电均衡技术无法解决放电时候电池差异性带来的各种影响，均衡电流小使得均衡速度受到限制，甚至达不到均衡效果无法改善电池的差异性。为此，需要研究一种双向均衡、体积和成本较小的均衡技术来实现串联电池组电池之间的能量平衡。
技术实现思路
本技术的目的在于克服以上所述的缺点，提供一种双向均衡充放电电路及其充放电控制实现方法。为实现上述目的，本技术的具体方案如下：双向均衡充放电电路包括有第一出入单元、第二出入单元、用于PWM调制和整流的第一开关单元、用于PWM调制和整流的第二开关单元、以及高频隔离变压器TR；第一出入单元用于使电池组与第一开关单元导通；第二出入单元用于使第二开关单元与能量总线导通；所述第一开关单元与第二开关单元通过高频隔离变压器TR耦合连接。其中，所述第一开关单元包括耦合电感L1、L2，内含反并联体二极管D1、输出结电容C1的开关管Q1以及内含反并联体二极管D2、输出结电容C2的开关管Q2；耦合电感L1的原边绕组n1的同名端与耦合电感L2的原边绕组n3的同名端相连，开关管Q1的源极与开关管Q2的源极相连，耦合电感L1的原边绕组n1的异名端与开关管Q1的漏极相连，耦合电感L2的原边绕组n3的异名端与开关管Q2的漏极相连，耦合电感L1的副边绕组n2的异名端与耦合电感L2的副边绕组n4的异名端分别通过两个二极管相连，耦合电感L1的副边绕组n2的同名端与耦合电感L2的副边绕组n4的同名端相连；所述开关管Q1的漏极与高频隔离变压器TR的原边绕组n5异名端相连，开关管Q2的漏极与高频隔离变压器TR的原边绕组n5同名端相连。其中，所述第二开关单元包括谐振电容Cr，还包括内含反并联体二极管D3、输出结电容C3的开关管Q3以及内含反并联体二极管D4、输出结电容C4的开关管Q4；谐振电容Cr的一端与高频隔离变压器TR的副边绕组n6的同名端相连，开关管Q3的源极与高频隔离变压器TR的副边绕组n6的异名端相连，开关管Q4的漏极与出入源U2的正端相连，谐振电容Cr的另一端与开关管Q3的漏极、开关管Q4的源极相连。其中，所述第一开关单元还包括整流二极管DR1、DR2，所述整流二极管DR1的正极与耦合电感L1的副边绕组n2的异名端相连，所述整流二极管DR2的正极与耦合电感L2的副边绕组n4的异名端相连，所述整流二极管DR1的负极与所述整流二极管DR2的负极均与能量总线的正极相连。其中，所述第一出入单元包括用于增加直流电压稳定性的稳压电容CB1；所述第二出入单元包括用于增加直流电压稳定性的稳压电容CB2。利用上述一种双向均衡充放电电路的充放电控制方法，将该电路应用在电池组充放电电路中，设有由多个电池串联的电池组、能量总线；以及有分别设于每个电池与之间的双向均衡充放电电路。所述第一开关单元包括耦合电感L1、L2，内含反并联体二极管D1、输出结电容C1的开关管Q1以及内含反并联体二极管D2、输出结电容C2的开关管Q2；耦合电感L1的原边绕组n1的同名端与耦合电感L2的原边绕组n3的同名端相连，开关管Q1的源极与开关管Q2的源极相连，耦合电感L1的原边绕组n1的异名端与开关管Q1的漏极相连，耦合电感L2的原边绕组n3的异名端与开关管Q2的漏极相连，耦合电感L1的副边绕组n2的异名端与耦合电感L2的副边绕组n4的异名端分别通过两个二极管相连，耦合电感L1的副边绕组n2的同名端与耦合电感L2的副边绕组n4的同名端相连；所述开关管Q1的漏极与高频隔离变压器TR的原边绕组n5异名端相连，开关管Q2的漏极与高频隔离变压器TR的原边绕组n5同名端相连；所述第二开关单元包括谐振电容Cr，还包括内含反并联体二极管D3、输出结电容C3的开关管Q3以及内含反并联体二极管D4、输出结电容C4的开关管Q4；谐振电容Cr的一端与高频隔离变压器TR的副边绕组n6的同名端相连，开关管Q3的源极与高频隔离变压器TR的副边绕组n6的异名端相连，开关管Q4的漏极与出入源U2的正端相连，谐振电容Cr的另一端与开关管Q3的漏极、开关管Q4的源极相连；当能量由第一出入单元向第二出入单元正向流动时，第一开关单元的开关管Q1和Q2互补导通，第二开关单元的开关管Q3和Q4均关闭；当能量由第二出入单元流向第一出入单元逆向流动时，第二开关单元的开关管Q3和Q4互补导通，第二开关单元的开关管Q1和Q2均关闭。利用上述一种双向均衡充放电电路的充放电控制方法，所述第一开关单元包括耦合电感L1、L2，内含反并联体二极管D1、输出结电容C1的开关管Q1以及内含反并联体二极管D2、输出结电容C2的开关管Q2；耦合电感L1的原边绕组n1的同名端与耦合电感L2的原边绕组n3的同名端相连，开关管Q1的源极与开关管Q2的源极相连，耦合电感L1的原边绕组n1的异名端与开关管Q1的漏极相连，耦合电感L2的原边绕组n3的异名端与开关管Q2的漏极相连，耦合电感L1的副边绕组n2的异名端与耦合电感L2的副边绕组n4的异名端分别通过两个二极管相连，耦合电感L1的副边绕组n2的同名端与耦合电感L2的副边绕组n4的同名端相连；所述开关管Q1的漏极与高频隔离变压器TR的原边绕组n5异名端相连，开关管Q2的漏极与高频隔离变压器TR的原边绕组n5同名端相连；所述第二开关单元包括谐振电容Cr，还包括内含反并联体二极管D3、输出结电容C3的开关管Q3以及内含反并联体二极管D4、输出结电容C4的开关管Q4；谐振电容Cr的一端与高频隔离变压器TR的副边绕组n6的同名端相连，开关管Q3的源极与高频隔离变压器TR的副边绕组n6的异名端相连，开关管Q4的漏极与出入源U2的正端相连，谐振电容Cr的另一端与开关管Q3的漏极、开关管Q4的源极相连；第一开关单元的开关管Q1和Q2互补导通，且开关管Q1和第二开关单元的开关管Q4同时导通或关闭、开关管Q2和第二开关单元的开关管Q3同时导通或关闭。本技术的有益效果为：1、电路结构简单，开关管数量少且均为PWM控制方式，控制简单；2、能量可以正向流动也可以逆向流动；在能量正向流动时，耦合电感的原边绕组相当于Bo本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双向均衡充放电电路，其特征在于：包括有第一出入单元、第二出入单元、用于PWM调制和整流的第一开关单元、用于PWM调制和整流的第二开关单元、以及高频隔离变压器TR；第一出入单元用于使电池组与第一开关单元导通；第二出入单元用于使第二开关单元与能量总线导通；所述第一开关单元与第二开关单元通过高频隔离变压器TR耦合连接。

【技术特征摘要】
1.一种双向均衡充放电电路，其特征在于：包括有第一出入单元、第二出入单元、用于PWM调制和整流的第一开关单元、用于PWM调制和整流的第二开关单元、以及高频隔离变压器TR；第一出入单元用于使电池组与第一开关单元导通；第二出入单元用于使第二开关单元与能量总线导通；所述第一开关单元与第二开关单元通过高频隔离变压器TR耦合连接。
2.根据权利要求1所述的一种双向均衡充放电电路，其特征在于：所述第一开关单元包括耦合电感L1、L2，内含反并联体二极管D1、输出结电容C1的开关管Q1以及内含反并联体二极管D2、输出结电容C2的开关管Q2；耦合电感L1的原边绕组n1的同名端与耦合电感L2的原边绕组n3的同名端相连，开关管Q1的源极与开关管Q2的源极相连，耦合电感L1的原边绕组n1的异名端与开关管Q1的漏极相连，耦合电感L2的原边绕组n3的异名端与开关管Q2的漏极相连，耦合电感L1的副边绕组n2的异名端与耦合电感L2的副边绕组n4的异名端分别通过两个二极管相连，耦合电感L1的副边绕组n2的同名端与耦合电感L2的副边绕组n4的同名端相连；所述开关管Q1的漏极与高频隔离变压器TR的原边绕组n5异名端相连，开关管Q2的漏极与高...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡盼安，陈赛春，何明明，
申请(专利权)人：全天自动化能源科技东莞有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44