一种电池组双向均衡充放电电路的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本实用新型涉及电池充电电路领域，具体涉及一种电池组双向均衡充放电电路。
【背景技术】
[0002]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。
[0003]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。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于克服以上所述的缺点，提供一种电池组双向均衡充放电电路及其充放电控制实现方法。
[0005]为实现上述目的，本实用新型的具体方案如下:一种电池组双向均衡充放电电路，包括有由多个电池串联的电池组;还包括有分别设于每个电池与能量总线之间的用于平衡电池充放电电压的双向均衡电路。
[0006]其中，所述双向均衡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。
[0007]其中，所述第一开关单元包括耦合电感L^L2,内含反并联体二极管D1、输出结电容Ci的开关管Qi以及内含反并联体二极管D2、输出结电容C2的开关管Q2;親合电感Li的原边绕组m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&的源极与开关管&的源极相连，耦合电感L1的原边绕组m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1^的副边绕组Π2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115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。
[0008]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Π6的异名端相连，开关管Q4的漏极与出入源1]2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。
[0009]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Li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IU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。
[0010]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&1;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。
[0011 ]利用上述一种电池组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親合电感L1、L2，内含反并联体二极管D1、输出结电容Ci的开关管Qi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1^的原边绕组m的同名端与耦合电感L2的原边绕组m的同名端相连，开关管&的源极与开关管出的源极相连，耦合电感L1的原边绕组m的异名端与开关管&的漏极相连，耦合电感L2的原边绕组m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，开关管出的漏极与高频隔离变压器TR的原边绕组115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1]2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；
[0012]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&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QdPQ2均关闭。
[0013]利用上述一种电池组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親合电感L1、L2，内含反并联体二极管D1、输出结电容Ci的开关管Qi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1^的原边绕组m的同名端与耦合电感L2的原边绕组m的同名端相连，开关管&的源极与开关管出的源极相连，耦合电感L1的原边绕组m的异名端与开关管&的漏极相连，耦合电感L2的原边绕组m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，开关管出的漏极与高频隔离变压器TR的原边绕组115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1]2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；
[0014]第一开关单元的开关管&和出互补导通，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。
[0015]本实用新型的有益效果为:1、电路结构简单，开关管数量少且均为HVM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Boost升压电感可提升电路增益，而其副边绕组在开关管QjPQ2驱动的死区时间内将原边绕组的能量转移到第二出入单元可箝位开关管QdPQ2的漏源电压;在能量逆向流动时，耦合电感相当于滤波电感可减小第一出入单元的纹波电流，同时，开关管QpQ4可以实现零电压开通;3、如果利用上述一种电池组双向均衡充放电电路的充放电控制方法，可用开关管实现同步整流，提高转换效率。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型的双向均衡电路的原理图；
[0017]图2是本实用新型的原理图；
[0018]图3是本实用新型能量正向流动时主要工作波形示意图；
[0019]图4是本实用新型能量逆向流动时主要工作波形示意图；
[0020]图1至图4中的附图标记说明:1_第一出入单元;2-第一开关单元;3-高频隔离变压器TR; 4-第二开关单元;5-第二出入单元。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细的说明，并不是把本实用新型的实施范围局限于此。
[0022]如图1至4所示，本实施例所述的一种电池组双向均衡充放电电路，具体的，如图2所示，包括有由多个电池串联的电池组;还包括有分别设于每个电池与能量总线之间的用于平衡电池充放电电压的双向均衡电路。其中，串联电池组由η节单体电池串联而成，分别为电池1、电池2、……