[发明专利]基于总线式均衡网络的隔离式均衡电路

摘要

本发明公开了一种基于总线式均衡网络的隔离式均衡电路，第一电感一端连接输入电源正极，所述第一电感另一端连接第一功率开关漏极，所述第二电感连接一端连接输入电源负极，所述第二电感另一端连接第一功率开关源极，所述第三电感连接一端连接第二功率开关源极，所述第三电感另一端连接第二电容一端，所述第四电感连接一端连接第二功率开关漏极，所述第四电感另一端连接第二电容另一端，所述第一a电容一端连接第一功率开关漏极，所述第一a电容另一端连接第二功率开关源极，所述第一b电容一端连接第一功率开关源极，所述第一b电容另一端连接第二功率开关漏极。

主权项

一种基于总线式均衡网络的隔离式均衡电路，其特征在于，包括第一电感、第二电感、第三电感、第四电感、第一a电容、第一b电容、第二电容、第一功率开关、第二功率开关、第一二极管和第二二极管；第一隔离式均衡电路一端连接第一充放电电源，第一隔离式均衡电路另一端连接能量总线，第二隔离式均衡电路一端连接第二充放电电源，第二隔离式均衡电路另一端连接能量总线，第n隔离式均衡电路一端连接第n充放电电源，第n隔离式均衡电路另一端连接能量总线，其中第一隔离式均衡电路、第二隔离式均衡电路、第n隔离式均衡电路之间并联；所述第一电感一端连接充放电电源正极，所述第一电感另一端连接第一功率开关漏极，所述第一功率开关源极连接第二电感一端，所述第二电感另一端连接充放电电源负极，所述第一功率开关漏极还连接第一a电容一端，所述第一功率开关源极还连接第一b电容一端，所述第一b电容另一端连接第四电感一端和第二功率开关漏极，所述第四电感另一端连接第二电容一端，所述第二电容另一端连接第三电感一端，所述第三电感另一端连接第一a电容另一端和第二功率开关源极；所述第一二极管正极连接第一功率开关源极，所述第一二极管负极连接第一功率开关漏极，所述第二二极管正极连接第二功率开关源极，所述第二二极管负极连接第二二极管漏极；所述基于总线式均衡网络的隔离式均衡电路进行电池均衡，需使其工作在连续模式，所有电感在平衡状态时始终有电流流过；该电路工作时分为两个阶段：第一阶段分为两个回路，第一功率开关处于开通状态，此时第一功率开关两端的电压为0，流过第二功率开关的电流为0；第二阶段，第一功率开关截止，第一功率开关两端的电压为：uQ1＝VC1a+VC1b；流过第二功率开关电流为：iQ2＝i1+i2，其中uQ1为第一功率开关两端的电压值，VC1a为第一a电容的电压值，VC1b为第一b电容的电压值，VC2为第二电容的电压值，i1为流过第一电感和第二电感的电流，i2为流过第三电感和第四电感的电流；设有周期性单位脉冲函数，其中g1(t)，g2(t)分别表示该电路工作的第一阶段和第二阶段的单位脉冲函数，t为时间变量，T为一个开关周期，t1为一个周期内第一功率开关导通时间或关断时间，则第一功率开关两端的电压以及流过第二功率开关的电流表示为：UQ1=uQ1g2IQ2=iQ2g2;]]>根据该电路的工作模式，再次将该电路简化，由于在全过程中，第一电感和第二电感电流一致，合并成一个电感，第三电感和第四电感电流一致，合并成一个电感，流过第一a电容和第一b电容的电流也一致，合并成一个电容，在简化的同时引入一个不确定性负载，得到两个回路的电压方程UQ1+Lpdigdt=VgUQ1+Lo1dio1dt+VC2=VC1;]]>其中L为电感值，Lp为第一电感和第二电感的等效电感，ig为流过Lp的电流，LO1为第三电感和第四电感的等效电感，io1为流过LO1的电流，dig、dio1分别表示ig，io1的微分，dt为时间的微分，Vg输入侧电压；其中，UQ1＝VC1g2；将UQ1＝VC1g2带入得到i·g=-VC1Lpg2+VgLpi·o1=VC1Lo1(1-g2)-VC2Lo1;]]>由基尔霍夫电流定律有dVc1表示Vc1微分、dt表示时间的微分，其中IQ1＝(ig+io1)g2，则得V·C1=igC1g2-io1C1(1-g2);]]>由基尔霍夫电流定律有dVc2表示Vc2微分，Is代表负载电流，则取ig,io1,VC1,VC2为状态变量，得到x代表状态空间；采用平均值法，由于g2只在第二阶段有效，其有效时间占总时间的比例为1‑D，其中D为开关的占空比，则上式变为：x·=i·gi·o1V·C1V·C2=00-1-DLp000DLo1-1Lo11-DC1-DC10001C200igio1VC1VC2+VgLp00-IsC2]]>由于该电路可由控制器控制变量的占空比为D，将上式化为：x·=i·gi·o1V·C1V·C2=00-1Lp0000-1Lo11C100001C200igio1VC1VC2+VgLp00-IsC2+VC1LpVC1Lo1-ig+io1C10D;]]>在总线式均衡网络中，电池通过均衡电路与能量传输总线连接，实现能量在总线和电池上双向传递。