一種基于Sepic和Zeta斬波電路雙橋臂串聯(lián)蓄電池組雙向能量均衡器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種基于Sepic和Zeta斬波電路雙橋臂串聯(lián)蓄電池組雙向能量均衡器，屬于電力電子技術(shù)和蓄電池組能量均衡管理技術(shù)領(lǐng)域。本實用新型當(dāng)電池組處于放電狀態(tài)時，對主控開關(guān)Q2進行PWM控制，電池組中具有最低荷電狀態(tài)或最低端電壓的第i個電池Celli被均衡主電路充電，均衡充電電流連續(xù)，均衡能量從均衡器向電池Celli轉(zhuǎn)移；當(dāng)電池組處于充電狀態(tài)時，對主控開關(guān)Q1進行PWM控制，電池組中具有最高荷電狀態(tài)或最高端電壓的第j個電池Cellj被均衡主電路放電，均衡放電電流連續(xù)，均衡能量從電池Cellj向均衡器轉(zhuǎn)移；當(dāng)電池組處于靜置狀態(tài)時，可采用上述兩種控制方法中的一種。本實用新型拓?fù)潆娐吩砗唵?；均衡電流連續(xù)，且可控性強，均衡效率高。
【專利說明】
一種基于Sepic和Zeta斬波電路雙橋臂串聯(lián)蓄電池組雙向能量均衡器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種基于Sepic和Zeta斬波電路雙橋臂串聯(lián)蓄電池組雙向能量均衡器，屬于電力電子技術(shù)和蓄電池組能量均衡管理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著環(huán)境污染和能源危機的加劇，以蓄電池為動力源或輔助能源的各種電動車的發(fā)展成為必然。下面以鋰電池為例進行說明。單體鋰離子電池的標(biāo)稱電壓最高為3.6v，使用中需要多個單體電池串聯(lián)。單體電池的過充電或過放電都將影響電池單體及電池組的使用壽命，甚至發(fā)生爆炸事故，因此在多個單體電池串聯(lián)使用時，不允許任何單體電池出現(xiàn)過放電和過充電的狀態(tài)。由于各個單體電池性能的差異，在使用過程中就會出現(xiàn)單體端電壓或單體電池的荷電狀態(tài)(SOC)的不一致，電池組的充電容量受組內(nèi)荷電狀態(tài)最高的單體電池的限制，而電池組的放電容量受組內(nèi)荷電狀態(tài)最低的單體電池的限制，隨著電池組充放電循環(huán)次數(shù)的增加，電池組的充電容量和放電容量將逐漸減小，最終會提前報廢。為了提高電池組的充放電容量及延長電池的使用壽命，必須對串聯(lián)單體蓄電池采取積極有效的均衡措施。
[0003]目前，有多種電池組均衡方案，從能量轉(zhuǎn)移時的能量消耗特性區(qū)分為能耗型均衡和非能耗型均衡兩種。非能耗均衡方案以電容、電感或者反激式變壓器作為儲能元件，通過開關(guān)器件使能量在單體電池之間或單體電池與電池組之間進行轉(zhuǎn)移。以電容為儲能元件的均衡方案的實質(zhì)是以兩單體電池間的電壓差實現(xiàn)能量均衡，而實際中兩單體電池的電壓差很小，考慮均衡回路中開關(guān)器件的管壓降，因此能量很難轉(zhuǎn)移，甚至不能轉(zhuǎn)移。以電感或者反激式變壓器作為儲能元件的均衡方案，是以均衡電流的形式實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)移的，但目前存在的這兩種均衡主電路，均不能保證被均衡的單體電池的均衡電流的連續(xù)性，因此均衡效率普遍低，且反激式變壓器的均衡方案，其對均衡電流的可控性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決非能耗均衡方案均衡效率低的問題，本實用新型提供了一種基于Sepic和Zeta斬波電路雙橋臂串聯(lián)蓄電池組雙向能量均衡器。
[0005]本實用新型的技術(shù)方案是:一種基于Sepic和Zeta斬波電路雙橋臂串聯(lián)蓄電池組雙向能量均衡器，包括用于選通被均衡的單體電池的雙層橋臂開關(guān)矩陣電路和均衡主電路;其中雙向橋臂開關(guān)矩陣電路由上橋臂功率開關(guān)矩陣N、下橋臂功率開關(guān)矩陣S構(gòu)成;均衡主電路是Sepic和Zeta斬波電路，由電感L1、電感L2、電容C、電源E、兩個帶反并聯(lián)二極管Dl和D2的主控開關(guān)Ql和Q2構(gòu)成;其中上橋臂功率開關(guān)矩陣N和下橋臂功率開關(guān)矩陣S均為由η對反向串聯(lián)的功率開關(guān)組成的雙層功率開關(guān)矩陣;上橋臂功率開關(guān)矩陣N的上層η個功率開關(guān)的上端均與電感LI的一端相連且其下層η個功率開關(guān)的下端的η條引出線分別接η個串聯(lián)的單體電池的正極;下橋臂功率開關(guān)矩陣S的上層η個功率開關(guān)的上端的η條引出線分別接η個串聯(lián)的單體電池的負(fù)極且其下層η個功率開關(guān)的下端均與主控開關(guān)QI的一端、電感L2的一端和電壓源E的負(fù)極相連;主控開關(guān)Ql的另一端和電容C的一端同時與電感LI的另一端相連;主控開關(guān)Q2的一端同時與電容C的一端和電感L2的另一端相連，主控開關(guān)Q2的另一端與電源E的正極相連。
[0006]所述上橋臂功率開關(guān)矩陣N、下橋臂功率開關(guān)矩陣S、主控開關(guān)Ql和Q2均為逆導(dǎo)型功率開關(guān)器件(如有寄生反并聯(lián)二極管的功率MOSFET開關(guān))。
[0007]所述上橋臂功率開關(guān)矩陣N由η對反向串聯(lián)的雙層功率開關(guān)組Nil和Ni2組成，上層功率開關(guān)組Ni I由功率開關(guān)NI I，…,NnI構(gòu)成，下層功率開關(guān)組Ni2由功率開關(guān)NI2，…，Nn2構(gòu)成;所述下橋臂功率開關(guān)矩陣S由η對反向串聯(lián)的雙層功率開關(guān)組Sil和Si2組成，上層功率開關(guān)組Si I由功率開關(guān)SI I，…，Snl構(gòu)成，下層功率開關(guān)組Si2由功率開關(guān)S12，…，Sn2構(gòu)成，η為電池組中單體電池的個數(shù)。
[0008]所述電壓源E由電池組經(jīng)DC/DC提供或者電池組以外的蓄電池組提供。
[0009]本實用新型的工作原理是:
[0010]本實用新型以電感L1、L2和電容C為儲能元件，根據(jù)電池組的工作狀態(tài)采取不同的均衡拓?fù)潆娐罚庵麟娐窞榈湫偷腟ep i c和Zeta斬波電路，通過對開關(guān)進行HVM控制使均衡能量在單體電池與均衡主電路之間轉(zhuǎn)移。均衡主電路中的功率開關(guān)均采用逆導(dǎo)型功率開關(guān)，基于Sepic和Zeta斬波電路工作原理。電池組放電時均衡主電路是典型的Zeta斬波電路，使電池組中具有最低荷電狀態(tài)或最低端電壓單體電池Celli處于Zeta電路的輸出端，通過降低單體電池Ce 11 i的放電電流來快速有效的提高整個電池組的放電容量；電池組充電時均衡主電路是典型的Sepic斬波電路，使電池組中具有最尚荷電狀態(tài)或最尚端電壓的單體電池Ce 11 j處于Sep i c電路的輸入端，通過降低單體電池Ce 11 j的充電電流來快速有效的提高整個電池組的充電容量;電池組靜置時，可以采用以上兩種均衡控制策略中的一種。在實際應(yīng)用時，可以根據(jù)所用各單體電池的荷電狀態(tài)不一致程度，通過調(diào)節(jié)占空比來調(diào)節(jié)均衡電流的大小。
[0011]當(dāng)η個串聯(lián)的單體電池組成的電池組處于放電狀態(tài)時，對主控開關(guān)Q2進行PWM控制，均衡主電路是典型的Zeta斬波電路，電池組中具有最低荷電狀態(tài)或最低端電壓的第i個電池Celli被均衡主電路充電，均衡充電電流連續(xù)，均衡能量從均衡器向電池Celli轉(zhuǎn)移；當(dāng)η個串聯(lián)的單體電池組成的電池組處于充電狀態(tài)時，對主控開關(guān)Ql進行HVM控制，均衡主電路是典型的Sepic斬波電路，電池組中具有最高荷電狀態(tài)或最高端電壓的第j個電池Cellj被均衡主電路放電，均衡放電電流連續(xù)，均衡能量從電池Cel Ij向均衡器轉(zhuǎn)移；當(dāng)η個串聯(lián)的單體電池組成的電池組處于靜置狀態(tài)時，可采用上述兩種控制方法中的一種。
[0012]當(dāng)η個串聯(lián)的單體電池組成的電池組處于放電狀態(tài)時:通過控制開關(guān)矩陣中對應(yīng)的充電開關(guān)Nil和Sil導(dǎo)通，使該單體電池選通，然后對主控開關(guān)Q2進行HVM控制，均衡主電路為典型的Zeta斬波電路，此時Celli處于Zeta電路的輸出端，單體電池Celli被均衡充電，均衡充電電流連續(xù)、電流值可控；
[0013]當(dāng)η個串聯(lián)的單體電池組成的電池組處于充電狀態(tài)時:通過控制開關(guān)矩陣中對應(yīng)的放電開關(guān)Nj2和Sj2導(dǎo)通，使該單體電池選通，然后對主控開關(guān)Ql進行HVM控制，均衡主電路為典型的Sepic斬波電路，此時Cellj處于Sepic電路的輸入端，單體電池Cellj被均衡放電，均衡放電電流連續(xù)、電流值可控；
[0014]當(dāng)η個串聯(lián)的單體電池組成的電池組處于靜置狀態(tài)時:如果采用與電池組放電狀態(tài)相同的均衡策略，則需要使開關(guān)Nil和Sil導(dǎo)通，即選擇電池組中具有最低荷電狀態(tài)或最低端電壓單體電池Celli，同時對主控開關(guān)Q2進行HVM控制，均衡主電路為典型的Zeta斬波電路，此時Ce 11 i處于Ze ta電路的輸出端，單體電池Ce 11 i被均衡充電，均衡充電電流連續(xù)且可控;如果采用與電池組充電狀態(tài)相同的均衡策略，則需要使開關(guān)Nj2和Sj2導(dǎo)通，即選擇電池組中具有最尚荷電狀態(tài)或最尚端電壓的單體電池Cell j，同時對主控開關(guān)Ql進彳丁PWM控制，均衡主電路為典型的Sepic斬波電路，此時Cel Ij處于Sepic電路的輸入端，單體電池Cell j被均衡放電，均衡放電電流連續(xù)且可控。
[0015]本實用新型的有益效果是:拓?fù)潆娐吩砗唵?，電池組充電時，被均衡的單體電池處于Sepic斬波電路的輸入端，其均衡放電電流在PffM周期內(nèi)連續(xù)；電池組放電時，被均衡的單體電池處于Ze ta斬波電路的輸出端，其均衡充電電流在PWM周期內(nèi)連續(xù)。均衡電流連續(xù)，且可控性強，均衡效率高。使用時，只需設(shè)定主控開關(guān)的PWM頻率和合適的占空比，其被均衡的單體電池的相應(yīng)開關(guān)通過開關(guān)矩陣使其處于導(dǎo)通狀態(tài)即可，這樣既降低了開關(guān)損耗又使功率開關(guān)器件的控制電路簡單化。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型拓?fù)潆娐吩韴D；
[0017]圖2是電池組充電時的均衡主電路工作原理圖；
[0018]圖3是圖2所示均衡過程的相關(guān)波形圖；
[0019]圖4是電池組放電時的均衡主電路工作原理圖；
[0020]圖5是圖4所示均衡過程的相關(guān)波形圖。
【具體實施方式】
[0021]實施例1:如圖1-5所示，一種基于Sepic和Zeta斬波電路雙橋臂串聯(lián)蓄電池組雙向能量均衡器，包括用于選通被均衡的單體電池的雙層橋臂開關(guān)矩陣電路和均衡主電路;其中雙向橋臂開關(guān)矩陣電路由上橋臂功率開關(guān)矩陣N、下橋臂功率開關(guān)矩陣S構(gòu)成;均衡主電路是Sepic和Zeta斬波電路，由電感L1、電感L2、電容C、電源E、兩個帶反并聯(lián)二極管Dl和D2的主控開關(guān)Ql和Q2構(gòu)成;其中上橋臂功率開關(guān)矩陣N和下橋臂功率開關(guān)矩陣S均為由η對反向串聯(lián)的功率開關(guān)組成的雙層功率開關(guān)矩陣;上橋臂功率開關(guān)矩陣N的上層η個功率開關(guān)的上端均與電感LI的一端相連且其下層η個功率開關(guān)的下端的η條引出線分別接η個串聯(lián)的單體電池的正極;下橋臂功率開關(guān)矩陣S的上層η個功率開關(guān)的上端的η條引出線分別接η個串聯(lián)的單體電池的負(fù)極且其下層η個功率開關(guān)的下端均與主控開關(guān)Ql的一端、電感L2的一端和電壓源E的負(fù)極相連;主控開關(guān)Ql的另一端和電容C的一端同時與電感LI的另一端相連；主控開關(guān)Q2的一端同時與電容C的一端和電感L2的另一端相連，主控開關(guān)Q2的另一端與電源E的正極相連。
[0022]所述上橋臂功率開關(guān)矩陣N、下橋臂功率開關(guān)矩陣S、主控開關(guān)Ql和Q2均為逆導(dǎo)型功率開關(guān)器件。
[0023]所述上橋臂功率開關(guān)矩陣N由η對反向串聯(lián)的雙層功率開關(guān)組Nil和Ni2組成，上層功率開關(guān)組Ni I由功率開關(guān)NI I，…,NnI構(gòu)成，下層功率開關(guān)組Ni2由功率開關(guān)NI2，…，Nn2構(gòu)成;所述下橋臂功率開關(guān)矩陣S由η對反向串聯(lián)的雙層功率開關(guān)組Sil和Si2組成，上層功率開關(guān)組Si I由功率開關(guān)SI I，…，Snl構(gòu)成，下層功率開關(guān)組Si2由功率開關(guān)S12，…，Sn2構(gòu)成，η為電池組中單體電池的個數(shù)。
[0024]所述電壓源E由電池組經(jīng)DC/DC提供或者電池組以外的蓄電池組提供。
[0025]如圖2所示，電池組處于充電狀態(tài)時，假設(shè)電池組中單體電池Cell2的端電壓最高，均衡時通過控制開關(guān)矩陣中Cell2的放電開關(guān)N22和S22導(dǎo)通，使該單體電池選通，然后對主控開關(guān)Ql進行PWM控制，實現(xiàn)能量由單體電池Ce 112向電源E轉(zhuǎn)移。主控開關(guān)Ql導(dǎo)通時，回路①和回路②被同時激活，其中回路①依次經(jīng)過單體電池Cell2、開關(guān)N22、二極管DN21、電感L1、主控開關(guān)Ql、開關(guān)S22和二極管DS21，回路②依次經(jīng)過電容C、主控開關(guān)Ql和電感L2;主控開關(guān)Ql關(guān)斷時，回路③和回路④被同時激活，其中回路③依次經(jīng)過單體電池Cell2、開關(guān)N22、二極管DN21、電感L1、電容C、二極管D2、電源E、開關(guān)S22和二極管DS21，回路④依次經(jīng)過電感L2、二極管D2和電壓源E。
[0026]如圖3所示，為圖2的相關(guān)波形，其中“on”代表該開關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)，“off”代表開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)，i為電池Ce 112均衡放電電流波形。均衡主電路為典型的Sep i c斬波電路，被均衡的單體電池Cell2處于Sepic斬波電路的輸入端。均衡時，通過控制開關(guān)矩陣中Cell2的放電開關(guān)N22和S22導(dǎo)通，使該單體電池選通，然后對主控開關(guān)Ql進行HVM控制，單體電池Cell2均衡放電，均衡放電電流波形如圖中i所示。
[0027 ]如圖4所示，電池組處于放電狀態(tài)時，假設(shè)電池組中單體電池Ce 112的端電壓最低，均衡時通過控制開關(guān)矩陣中Cell2的充電開關(guān)N21和S21導(dǎo)通，使該單體電池選通，然后對主控開關(guān)Q2進行PWM控制，實現(xiàn)能量由電壓源E向單體電池Cell2轉(zhuǎn)移。主控開關(guān)Q2導(dǎo)通時，回路①和回路②被同時激活，其中回路①依次經(jīng)過電壓源E、主控開關(guān)Q2和電感L2，回路②依次經(jīng)過電源E、主控開關(guān)Q2、電容C、電感L1、開關(guān)N21、二極管DN22、單體電池Cell2、開關(guān)S21、二極管DS22;主控開關(guān)Q2關(guān)斷時，回路③和回路④被同時激活，其中回路③依次經(jīng)過L2、二極管Dl和電容C，回路④依次經(jīng)過電感L1、開關(guān)N21、二極管DN22、單體電池Cell2、開關(guān)S21、二極管DS22和二極管D1。
[0028]如圖5所示，為圖4的相關(guān)波形，其中i為電池Cell2均衡充電電流波形，均衡主電路為典型的Ze ta斬波電路，被均衡的單體電池Ce 112處于Ze ta斬波電路的輸出端。均衡時，通過控制開關(guān)矩陣中Cell2的充電開關(guān)N21和S21導(dǎo)通，使該單體電池選通，然后對主控開關(guān)Q2進行PffM控制，單體電池Ce 112被均衡充電，均衡充電電流波形如圖中i所示。
[0029]實施例2:如圖1-5所示，一種基于Sepic和Zeta斬波電路雙橋臂串聯(lián)蓄電池組雙向能量均衡器，包括用于選通被均衡的單體電池的雙層橋臂開關(guān)矩陣電路和均衡主電路;其中雙向橋臂開關(guān)矩陣電路由上橋臂功率開關(guān)矩陣N、下橋臂功率開關(guān)矩陣S構(gòu)成;均衡主電路是Sepic和Zeta斬波電路，由電感L1、電感L2、電容C、電源E、兩個帶反并聯(lián)二極管Dl和D2的主控開關(guān)Ql和Q2構(gòu)成;其中上橋臂功率開關(guān)矩陣N和下橋臂功率開關(guān)矩陣S均為由η對反向串聯(lián)的功率開關(guān)組成的雙層功率開關(guān)矩陣;上橋臂功率開關(guān)矩陣N的上層η個功率開關(guān)的上端均與電感LI的一端相連且其下層η個功率開關(guān)的下端的η條引出線分別接η個串聯(lián)的單體電池的正極;下橋臂功率開關(guān)矩陣S的上層η個功率開關(guān)的上端的η條引出線分別接η個串聯(lián)的單體電池的負(fù)極且其下層η個功率開關(guān)的下端均與主控開關(guān)Ql的一端、電感L2的一端和電壓源E的負(fù)極相連;主控開關(guān)Ql的另一端和電容C的一端同時與電感LI的另一端相連；主控開關(guān)Q2的一端同時與電容C的一端和電感L2的另一端相連，主控開關(guān)Q2的另一端與電源E的正極相連。
[0030]所述上橋臂功率開關(guān)矩陣N、下橋臂功率開關(guān)矩陣S、主控開關(guān)Ql和Q2均為逆導(dǎo)型功率開關(guān)器件。
[0031]所述上橋臂功率開關(guān)矩陣N由η對反向串聯(lián)的雙層功率開關(guān)組Nil和Ni2組成，上層功率開關(guān)組Ni I由功率開關(guān)NI I，…,NnI構(gòu)成，下層功率開關(guān)組Ni2由功率開關(guān)NI2，…，Nn2構(gòu)成;所述下橋臂功率開關(guān)矩陣S由η對反向串聯(lián)的雙層功率開關(guān)組Sil和Si2組成，上層功率開關(guān)組Si I由功率開關(guān)SI I，…，Snl構(gòu)成，下層功率開關(guān)組Si2由功率開關(guān)S12，…，Sn2構(gòu)成，η為電池組中單體電池的個數(shù)。
[0032]所述電壓源E由電池組經(jīng)DC/DC提供。
[0033]實施例3:如圖1-5所示，一種基于Sepic和Zeta斬波電路雙橋臂串聯(lián)蓄電池組雙向能量均衡器，包括用于選通被均衡的單體電池的雙層橋臂開關(guān)矩陣電路和均衡主電路;其中雙向橋臂開關(guān)矩陣電路由上橋臂功率開關(guān)矩陣N、下橋臂功率開關(guān)矩陣S構(gòu)成;均衡主電路是Sepic和Zeta斬波電路，由電感L1、電感L2、電容C、電源Ε、兩個帶反并聯(lián)二極管Dl和D2的主控開關(guān)Ql和Q2構(gòu)成;其中上橋臂功率開關(guān)矩陣N和下橋臂功率開關(guān)矩陣S均為由η對反向串聯(lián)的功率開關(guān)組成的雙層功率開關(guān)矩陣;上橋臂功率開關(guān)矩陣N的上層η個功率開關(guān)的上端均與電感LI的一端相連且其下層η個功率開關(guān)的下端的η條引出線分別接η個串聯(lián)的單體電池的正極;下橋臂功率開關(guān)矩陣S的上層η個功率開關(guān)的上端的η條引出線分別接η個串聯(lián)的單體電池的負(fù)極且其下層η個功率開關(guān)的下端均與主控開關(guān)Ql的一端、電感L2的一端和電壓源E的負(fù)極相連;主控開關(guān)Ql的另一端和電容C的一端同時與電感LI的另一端相連；主控開關(guān)Q2的一端同時與電容C的一端和電感L2的另一端相連，主控開關(guān)Q2的另一端與電源E的正極相連。
[0034]所述上橋臂功率開關(guān)矩陣N、下橋臂功率開關(guān)矩陣S、主控開關(guān)Ql和Q2均為逆導(dǎo)型功率開關(guān)器件。
[0035]所述上橋臂功率開關(guān)矩陣N由η對反向串聯(lián)的雙層功率開關(guān)組Nil和Ni2組成，上層功率開關(guān)組Ni I由功率開關(guān)NI I，…,NnI構(gòu)成，下層功率開關(guān)組Ni2由功率開關(guān)NI2，…，Nn2構(gòu)成;所述下橋臂功率開關(guān)矩陣S由η對反向串聯(lián)的雙層功率開關(guān)組Sil和Si2組成，上層功率開關(guān)組Si I由功率開關(guān)SI I，…，Snl構(gòu)成，下層功率開關(guān)組Si2由功率開關(guān)S12，…，Sn2構(gòu)成，η為電池組中單體電池的個數(shù)。
[0036]所述電壓源E由電池組以外的蓄電池組提供。
[0037]實施例4:如圖1-5所示，一種基于Sepic和Zeta斬波電路雙橋臂串聯(lián)蓄電池組雙向能量均衡器，包括用于選通被均衡的單體電池的雙層橋臂開關(guān)矩陣電路和均衡主電路;其中雙向橋臂開關(guān)矩陣電路由上橋臂功率開關(guān)矩陣N、下橋臂功率開關(guān)矩陣S構(gòu)成;均衡主電路是Sepic和Zeta斬波電路，由電感L1、電感L2、電容C、電源Ε、兩個帶反并聯(lián)二極管Dl和D2的主控開關(guān)Ql和Q2構(gòu)成;其中上橋臂功率開關(guān)矩陣N和下橋臂功率開關(guān)矩陣S均為由η對反向串聯(lián)的功率開關(guān)組成的雙層功率開關(guān)矩陣;上橋臂功率開關(guān)矩陣N的上層η個功率開關(guān)的上端均與電感LI的一端相連且其下層η個功率開關(guān)的下端的η條引出線分別接η個串聯(lián)的單體電池的正極;下橋臂功率開關(guān)矩陣S的上層η個功率開關(guān)的上端的η條引出線分別接η個串聯(lián)的單體電池的負(fù)極且其下層η個功率開關(guān)的下端均與主控開關(guān)Ql的一端、電感L2的一端和電壓源E的負(fù)極相連;主控開關(guān)Ql的另一端和電容C的一端同時與電感LI的另一端相連；主控開關(guān)Q2的一端同時與電容C的一端和電感L2的另一端相連，主控開關(guān)Q2的另一端與電源E的正極相連。
[0038]所述上橋臂功率開關(guān)矩陣N、下橋臂功率開關(guān)矩陣S、主控開關(guān)Ql和Q2均為逆導(dǎo)型功率開關(guān)器件。
[0039]所述上橋臂功率開關(guān)矩陣N由η對反向串聯(lián)的雙層功率開關(guān)組Nil和Ni2組成，上層功率開關(guān)組Ni I由功率開關(guān)NI I，…,NnI構(gòu)成，下層功率開關(guān)組Ni2由功率開關(guān)NI2，…，Nn2構(gòu)成;所述下橋臂功率開關(guān)矩陣S由η對反向串聯(lián)的雙層功率開關(guān)組Sil和Si2組成，上層功率開關(guān)組Si I由功率開關(guān)SI I，…，Snl構(gòu)成，下層功率開關(guān)組Si2由功率開關(guān)S12，…，Sn2構(gòu)成，η為電池組中單體電池的個數(shù)。
[0040]實施例5:如圖1-5所示，一種基于Sepic和Zeta斬波電路雙橋臂串聯(lián)蓄電池組雙向能量均衡器，包括用于選通被均衡的單體電池的雙層橋臂開關(guān)矩陣電路和均衡主電路;其中雙向橋臂開關(guān)矩陣電路由上橋臂功率開關(guān)矩陣N、下橋臂功率開關(guān)矩陣S構(gòu)成;均衡主電路是Sepic和Zeta斬波電路，由電感L1、電感L2、電容C、電源Ε、兩個帶反并聯(lián)二極管Dl和D2的主控開關(guān)Ql和Q2構(gòu)成;其中上橋臂功率開關(guān)矩陣N和下橋臂功率開關(guān)矩陣S均為由η對反向串聯(lián)的功率開關(guān)組成的雙層功率開關(guān)矩陣;上橋臂功率開關(guān)矩陣N的上層η個功率開關(guān)的上端均與電感LI的一端相連且其下層η個功率開關(guān)的下端的η條引出線分別接η個串聯(lián)的單體電池的正極;下橋臂功率開關(guān)矩陣S的上層η個功率開關(guān)的上端的η條引出線分別接η個串聯(lián)的單體電池的負(fù)極且其下層η個功率開關(guān)的下端均與主控開關(guān)Ql的一端、電感L2的一端和電壓源E的負(fù)極相連;主控開關(guān)Ql的另一端和電容C的一端同時與電感LI的另一端相連；主控開關(guān)Q2的一端同時與電容C的一端和電感L2的另一端相連，主控開關(guān)Q2的另一端與電源E的正極相連。
[0041]所述上橋臂功率開關(guān)矩陣N、下橋臂功率開關(guān)矩陣S、主控開關(guān)Ql和Q2均為逆導(dǎo)型功率開關(guān)器件。
[0042]實施例6:如圖1-5所示，一種基于Sepic和Zeta斬波電路雙橋臂串聯(lián)蓄電池組雙向能量均衡器，包括用于選通被均衡的單體電池的雙層橋臂開關(guān)矩陣電路和均衡主電路;其中雙向橋臂開關(guān)矩陣電路由上橋臂功率開關(guān)矩陣N、下橋臂功率開關(guān)矩陣S構(gòu)成;均衡主電路是Sepic和Zeta斬波電路，由電感L1、電感L2、電容C、電源Ε、兩個帶反并聯(lián)二極管Dl和D2的主控開關(guān)Ql和Q2構(gòu)成;其中上橋臂功率開關(guān)矩陣N和下橋臂功率開關(guān)矩陣S均為由η對反向串聯(lián)的功率開關(guān)組成的雙層功率開關(guān)矩陣;上橋臂功率開關(guān)矩陣N的上層η個功率開關(guān)的上端均與電感LI的一端相連且其下層η個功率開關(guān)的下端的η條引出線分別接η個串聯(lián)的單體電池的正極;下橋臂功率開關(guān)矩陣S的上層η個功率開關(guān)的上端的η條引出線分別接η個串聯(lián)的單體電池的負(fù)極且其下層η個功率開關(guān)的下端均與主控開關(guān)Ql的一端、電感L2的一端和電壓源E的負(fù)極相連;主控開關(guān)Ql的另一端和電容C的一端同時與電感LI的另一端相連；主控開關(guān)Q2的一端同時與電容C的一端和電感L2的另一端相連，主控開關(guān)Q2的另一端與電源E的正極相連。
[0043]上面結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作了詳細說明，但是本實用新型并不限于上述實施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本實用新型宗旨的前提下作出各種變化。
【主權(quán)項】
1.一種基于Sepic和Zeta斬波電路雙橋臂串聯(lián)蓄電池組雙向能量均衡器，其特征在于:包括用于選通被均衡的單體電池的雙層橋臂開關(guān)矩陣電路和均衡主電路;其中雙向橋臂開關(guān)矩陣電路由上橋臂功率開關(guān)矩陣N、下橋臂功率開關(guān)矩陣S構(gòu)成；均衡主電路是Sepic和Zeta斬波電路，由電感L1、電感L2、電容C、電源E、兩個帶反并聯(lián)二極管Dl和D2的主控開關(guān)Ql和Q2構(gòu)成;其中上橋臂功率開關(guān)矩陣N和下橋臂功率開關(guān)矩陣S均為由η對反向串聯(lián)的功率開關(guān)組成的雙層功率開關(guān)矩陣;上橋臂功率開關(guān)矩陣N的上層η個功率開關(guān)的上端均與電感LI的一端相連且其下層η個功率開關(guān)的下端的η條引出線分別接η個串聯(lián)的單體電池的正極;下橋臂功率開關(guān)矩陣S的上層η個功率開關(guān)的上端的η條引出線分別接η個串聯(lián)的單體電池的負(fù)極且其下層η個功率開關(guān)的下端均與主控開關(guān)Ql的一端、電感L2的一端和電壓源E的負(fù)極相連;主控開關(guān)Ql的另一端和電容C的一端同時與電感LI的另一端相連;主控開關(guān)Q2的一端同時與電容C的一端和電感L2的另一端相連，主控開關(guān)Q2的另一端與電源E的正極相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Sepic和Zeta斬波電路雙橋臂串聯(lián)蓄電池組雙向能量均衡器，其特征在于:所述上橋臂功率開關(guān)矩陣N、下橋臂功率開關(guān)矩陣S、主控開關(guān)Ql和Q2均為逆導(dǎo)型功率開關(guān)器件。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Sepic和Zeta斬波電路雙橋臂串聯(lián)蓄電池組雙向能量均衡器，其特征在于:所述上橋臂功率開關(guān)矩陣N由η對反向串聯(lián)的雙層功率開關(guān)組Nil和M2組成，上層功率開關(guān)組Nil由功率開關(guān)Nil,…，Nnl構(gòu)成，下層功率開關(guān)組Ni2由功率開關(guān)N12，…，Nn2構(gòu)成;所述下橋臂功率開關(guān)矩陣S由η對反向串聯(lián)的雙層功率開關(guān)組Sil和Si2組成，上層功率開關(guān)組Sil由功率開關(guān)Sll，…，Snl構(gòu)成，下層功率開關(guān)組Si2由功率開關(guān)S12，…，Sn2構(gòu)成，η為電池組中單體電池的個數(shù)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Sepic和Zeta斬波電路雙橋臂串聯(lián)蓄電池組雙向能量均衡器，其特征在于:所述電壓源E由電池組經(jīng)DC/DC提供或者電池組以外的蓄電池組提供。
【文檔編號】H02J7/00GK205509535SQ201620048457
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年1月19日
【發(fā)明人】劉紅銳, 李園專, 陳仕龍
【申請人】昆明理工大學(xué)