容起濾波作用;
[0050] 所述驅(qū)動(dòng)模塊分別連接n巧個(gè)可控開(kāi)關(guān)的基極并控制可控開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)斷,從 而使充放電電路與均衡電路的一體化設(shè)計(jì)電路作為充電電路、放電電路或均衡電路來(lái)完成 充放電或電壓均衡;
[0051] 所述電池端電壓采集電路分別連接n個(gè)電池單體并持續(xù)采集(可選為按一定預(yù)設(shè) 頻率進(jìn)行電壓采集)各電池單體的電壓信號(hào);
[0052] 所述控制單元分別連接驅(qū)動(dòng)模塊和電池端電壓采集電路,用于向驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)出控 制信號(hào)W及接收電池端電壓采集電路反饋的各電池單體的電壓信號(hào);
[0053] 結(jié)合參照附圖4,在充電階段,所述控制單元向驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)出充電控制信號(hào)W使驅(qū) 動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)第n+1可控開(kāi)關(guān)Qwi和第n巧可控開(kāi)關(guān)Q。+2的同時(shí)導(dǎo)通或關(guān)斷,并控制第一可 控開(kāi)關(guān)Qi至第n可控開(kāi)關(guān)Q。的始終關(guān)斷,所述充電控制信號(hào)為具有第一占空比(第一占空 比可根據(jù)電池單體的標(biāo)稱電壓來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì),可選的,W充放電效率最大化為標(biāo)準(zhǔn))的脈沖 信號(hào)(其為PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號(hào));在此階段,第一可控開(kāi)關(guān)Q產(chǎn)第n可控開(kāi)關(guān)Q。始 終關(guān)斷,通過(guò)占空比可控的脈沖信號(hào)(PWM信號(hào))控制第n+1可控開(kāi)關(guān)Qwi、第n巧可控開(kāi)關(guān) Qw2的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間;當(dāng)?shù)趎+1可控開(kāi)關(guān)Q。+1、第n巧可控開(kāi)關(guān)Qw2導(dǎo)通時(shí),電流由直流母 線側(cè)經(jīng)第n+1可控開(kāi)關(guān)Qw、第一充放電主電路電感Lwi、第一電池單體Bi至第n電池單體 B。、第二充放電主電路電感L。、第n巧可控開(kāi)關(guān)Qw2形成回路,對(duì)蓄電池組充電,第一充放電 主電路電感Lw、第二充放電主電路電感L。儲(chǔ)存能量,此時(shí)所述新型Buck-Boost變換器工 作在降壓模式(即Buck變換器狀態(tài));當(dāng)?shù)趎+1可控開(kāi)關(guān)Qw、第n巧可控開(kāi)關(guān)Qw2關(guān)斷時(shí), 第一充放電主電路電感Lwi、第二充放電主電路電感L。通過(guò)第一二極管D 1至第n二極管D。 續(xù)流,基于電感儲(chǔ)存的能量繼續(xù)對(duì)蓄電池組充電。
[0054] 在放電階段,所述控制單元向驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)出放電控制信號(hào)W使驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)第一 可控開(kāi)關(guān)Qi至第n可控開(kāi)關(guān)Q。的同時(shí)導(dǎo)通或關(guān)斷,并控制第n+1可控開(kāi)關(guān)Q。+1和第n巧可 控開(kāi)關(guān)Qw2的始終關(guān)斷,所述放電控制信號(hào)為具有第二占空比(同理,第二占空比也可根據(jù) 電池單體的標(biāo)稱電壓來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì),可選的,W充放電效率最大化為標(biāo)準(zhǔn))的脈沖信號(hào)(其為 PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號(hào));在此階段,第n+1可控開(kāi)關(guān)Qw、第n巧可控開(kāi)關(guān)Qw2始終關(guān) 斷,應(yīng)用PWM信號(hào)為第一可控開(kāi)關(guān)Qi至第n可控開(kāi)關(guān)Q。(全控器件)提供完全一樣的開(kāi)通 關(guān)斷信號(hào);當(dāng)?shù)谝豢煽亻_(kāi)關(guān)Qi至第n可控開(kāi)關(guān)Q。導(dǎo)通時(shí),第一電池單體B1至第n電池單體 B。串聯(lián)的蓄電池組通過(guò)第一充放電主電路電感L。+1、第一可控開(kāi)關(guān)Qi至第n可控開(kāi)關(guān)Q。、第 二充放電主電路電感L。放電,第一充放電主電路電感L。+1、第二充放電主電路電感L。儲(chǔ)存 能量;當(dāng)?shù)谝豢煽亻_(kāi)關(guān)Q產(chǎn)第n可控開(kāi)關(guān)Q。關(guān)斷時(shí),第一充放電主電路電感L。+1、第二充放 電主電路電感L。電流經(jīng)第n+1二極管D。+1、第n巧二極管0。+2續(xù)流,向直流母線側(cè)放電,此 時(shí)所述新型Buck-Boost變換器工作在升壓模式(即Boost變換器狀態(tài))。因此,所述新型 Buck-Boost變換器能夠?qū)崿F(xiàn)蓄電池的充放電控制。
[0055] 充放電停止后,當(dāng)控制單元根據(jù)電池端電壓采集電路反饋的各電池單體的電壓信 號(hào)檢測(cè)到相鄰的電池單體的電壓信號(hào)的差值超出第一均衡闊值時(shí),所述控制單元向驅(qū)動(dòng)模 塊發(fā)出均衡控制信號(hào)W使驅(qū)動(dòng)模塊控制電壓較高的電池單體對(duì)應(yīng)的可控開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通,直至 相鄰的電池單體的電壓信號(hào)的差值低于第二均衡闊值時(shí),關(guān)斷該可控開(kāi)關(guān);在此階段,當(dāng)?shù)?k電池單體Bk化取1到n-1)的端電壓高于第k+1電池單體Bw時(shí),控制第k可控開(kāi)關(guān)Q k使 之導(dǎo)通,第k電池單體Bk放電,第k均衡電感L k儲(chǔ)能,一段時(shí)間后控制第k可控開(kāi)關(guān)Q k關(guān) 斷,第k均衡電感Lk的電流經(jīng)第k+1二極管DW續(xù)流,向第k+1電池單體BW充電;反之, 當(dāng)?shù)趉+1電池單體Bw的端電壓高于第k電池單體Bk時(shí),控制第k+1可控開(kāi)關(guān)QW導(dǎo)通,第 k+1電池單體Bw放電,第k均衡電感Lk儲(chǔ)能,之后控制第k+1可控開(kāi)關(guān)QW斷開(kāi),第k均 衡電感Lk的電流經(jīng)第k二極管D k續(xù)流,對(duì)第k電池單體B k充電,從而完成相鄰電池單體的 電壓均衡。
[0056] 更具體地,W第一電池單體Bi和第二電池單體B 2為具體示例:當(dāng)?shù)谝浑姵貑误wB 1 的端電壓高于第二電池單體Bz時(shí)控制第一可控開(kāi)關(guān)Q1使之導(dǎo)通,第一電池單體B1放電,第 一均衡電感Li儲(chǔ)能,一段時(shí)間后控制第一可控開(kāi)關(guān)Q1關(guān)斷,第一均衡電感L1的電流經(jīng)第 二二極管〇2續(xù)流,向第二電池單體B 2充電;反之,當(dāng)?shù)诙姵貑误wB 2的端電壓高于第一電 池單體Bi時(shí),控制第二可控開(kāi)關(guān)Q 2導(dǎo)通,第二電池單體B 2放電,第一均衡電感L 1儲(chǔ)能,之后 控制第二可控開(kāi)關(guān)〇2關(guān)斷,第一均衡電感L1的電流經(jīng)第一二極管D1續(xù)流,向第一電池單體 Bi充電。
[0057] 由此可見(jiàn),控制單元、驅(qū)動(dòng)單元及電池端電壓采集電路又可完成電池均衡功能,其 均衡策略還可具體為:蓄電池組可采用串聯(lián)裡電池組,電池單體的標(biāo)稱電壓可選為3. 2V。 當(dāng)電池單體不與充放電主電路進(jìn)行能量交換時(shí),若檢測(cè)到相鄰電池單體的電壓差大于 0.0 lV (第一均衡闊值),則控制電壓較高的電池單體放電,將能量轉(zhuǎn)移至電壓較低的電池 單體,均衡電流維持在0.1 C (C為電池容量)左右,進(jìn)行恒流均衡控制;直至相鄰電池單體 的電壓差小于0.003V (第二均衡闊值)時(shí),停止均衡控制。本設(shè)計(jì)適用于大功率儲(chǔ)能場(chǎng)合, W上圖2的4節(jié)電池單體為例,假設(shè)第一電池單體V第二電池單體82、第;電池單體B3、第 四電池單體Ba的電壓差(VB I-VBz)、(VB2-VB3)、(VB4-VB3)皆大于0. 01V,則驅(qū)動(dòng)模塊同時(shí)觸 發(fā)第一可控開(kāi)關(guān)Ki、第二可控開(kāi)關(guān)Kz和第四可控開(kāi)關(guān)Ka導(dǎo)通;若(VBi-VBz)小于0.003V,而 (¥82-¥83)和(¥84-¥83)仍大于等于0.003¥,則第一可控開(kāi)關(guān)1(1斷開(kāi),第二可控開(kāi)關(guān)1(2、第四 可控開(kāi)關(guān)K4仍保持導(dǎo)通;當(dāng)?shù)谝浑姵貑误wB 1與第二電池單體B 2、第二電池單體Bz與第=電 池單體B3、第S電池單體Bs與第一電池單體四Ba之間的電壓差均小于0.003V時(shí),可控開(kāi)關(guān) 停止導(dǎo)通,均衡完成。其他情況與此類似,不再寶述。
[0058] 進(jìn)一步的,所述均衡控制信號(hào)的持續(xù)時(shí)間則滿足:
W60] 其中,0.1 C為均衡電流,C為電池單體容量,A U為電池單體之間的電壓差,U為電 池單體的標(biāo)稱。
[0061] 較佳的,如圖2所示,第一可控開(kāi)關(guān)Qi至第n可控開(kāi)關(guān)Q。中,相鄰的兩個(gè)可控開(kāi)關(guān) 由一個(gè)IGBT模塊提供,圖2中,第一可控開(kāi)關(guān)Qi和第二可控開(kāi)關(guān)Q 2由一個(gè)IGBT模塊提供, 第S可控開(kāi)關(guān)Qs和第四可控開(kāi)關(guān)Q 4由一個(gè)IGBT模塊提供,……依次類推;從而充分利用 IGBT模塊的特性來(lái)提高所述充放電電路與均衡電路的一體化設(shè)計(jì)電路的靈敏性和工作效 率。
[0062] 進(jìn)一步的,如圖3所示,所述電池端電壓采集電路包括:n個(gè)同步采樣繼電器Ki, n 個(gè)A/D轉(zhuǎn)換采樣繼電器K2, n個(gè)保持電容C,繼電器驅(qū)動(dòng)電路,放大、分壓A/D轉(zhuǎn)換電路;
[0063] n個(gè)同步采樣繼電器K汾別對(duì)應(yīng)與n個(gè)電池單體并聯(lián),n個(gè)保持電容C分別對(duì)應(yīng) 與n個(gè)同步采樣繼電器Ki并聯(lián),n個(gè)A/D轉(zhuǎn)換采樣繼電器K 2分別對(duì)應(yīng)與n個(gè)保持電容C并 聯(lián),且n個(gè)A/D轉(zhuǎn)換采樣繼電器Kz分別連接放大、分壓A/D轉(zhuǎn)換電路; W64] 所述繼電器驅(qū)動(dòng)電路分別連接n個(gè)同步采樣繼電器Ki和n個(gè)A/D轉(zhuǎn)換采樣繼電 器K2,且所述控制單元連接并控制繼電器驅(qū)動(dòng)電路,同時(shí)所述控制單元連接放大、分壓A/D 轉(zhuǎn)換電路并接收其采集的電池單體的電壓信號(hào); 陽(yáng)0化]在電壓信號(hào)采集階段,控制單元向繼電器驅(qū)動(dòng)電路發(fā)送