[发明专利]一种用于串联电池之间能量转移的电池能量转移电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种电池均衡技术领域。

背景技术

在现实中，串联电池组被广泛的使用，特别是动力电池组，串联的电池单体个数越来越多，容量越来越大。在电池组中串联的电池单体个数越多，电池单体的一致性就越显重要，而且在电池组的多次充放电使用中，电池单体的容量差异就会愈来愈明显，从而影响电池组的使用性能和使用寿命。因此有必要用电池组的均衡电路对电池单体进行均衡，减小电池单体间的差异。

电池均衡通常有两种方式，一能量消耗法，通过耗能电路使电压高的单体电池电压下降，直到和电压最低的单体电池一至。二是能量转移法，通过储能元件把电压高的单体电池电能转移到电压低的单体电池中，最终使两者电压一至。在目前电池的均衡电路中，使用储能电感的无损能量转移是效率最高的均衡方式，电感储存电能和释放电能由电路中的开关器件控制完成，而开关器件导通和关断则依靠外部电路产生的PWM信号驱动，最基本的PWM信号由振荡电路产生的锯齿波信号通过比较电路和取样电路比较后产生，原则上每个电池单体至少有一个开关器件，而每个开关器件必须有自己单独的PWM信号，由N个电池单体组成的电池组至少有N个锯齿波信号电路和取样比较电路，而锯齿波信号电路和取样电路在叠加串联电源的状态下，在电压的波动中(在均衡电流的作用下，叠加串联的电路必有电压波动干扰)很难稳定工作，并输出稳定可靠的PWM信号。有的均衡电路采用了单片机，用单片机产生PWM信号，但单片机无论用什么方式来产生PWM信号，都必需对单体电池进行高精度的测量采样处理。高精度的测量采样意味着采样电路和调理电路复杂，造成系统成本升高，而且由于单片机外接端口数量的限制，对电池组中电池单体串联的个数有一定的要求，对于串联电池单体个数高的电池组只能采用多个单片机组合使用，这些客观的原因造成了目前的无损主动均衡电路相对成本较高，难以在大众领域推广普及使用。

发明内容

本发明提供一种用于串联电池之间能量转移的电池能量转移电路，通过自激振荡工作方式实现电池能量转移，对串联电池中相邻的电池进行能量转移，解决了现有技术中单电感的自激振荡开关电路输出电流小、转换效率低、不适用于电池均衡电路的问题。

本发明的具体技术方案是：一种用于串联电池之间能量转移的电池能量转移电路，所述串联电池包括能量输出电池和能量接收电池，能量输出电池的正极和能量接收电池的负极连接或者能量输出电池的负极和能量接收电池的正极连接，所述电池能量转移电路包括：

-自激振荡开关电路，和所述能量输出电池连接，吸收电池能量；

-输出电路，和所述能量接收电池连接，向电池输出能量；

所述自激振荡开关电路包括电感电路、控制开关和阈值电压比较电路，所述电感电路的第二端和所述控制开关的第一端连接，所述电感电路包括串联连接的电感和电流采样电路，所述电流采样电路的输出端和所述阈值电压比较电路的输入端连接，所述阈值电压比较电路的输出端直接或通过一控制开关驱动电路和所述控制开关的控制端连接，其中，所述电感电路的第一端和所述控制开关的第二端作为与所述能量输出电池连接的输入端；

所述输出电路的一端和所述控制开关的第一端连接，另一端作为与能量接收电池连接的输出端，所述输出电路由续流二极管或电容构成，所述续流二极管对所述电感续流，所述电容通过所述控制开关和能量接收电池并联；所述控制开关是半导体器件。

电输出电路由电容构成，所述能量转移电路还包括电感和续流二极管，所述电容通过所述电感和所述输出端连接，所述电感和所述电容的连接点通过所述续流二极管和所述控制开关第二端连接，所述续流二极管对所述电感续流。

所述电感和所述控制开关的第一端连接，所述自激振荡电路还包括电容，所述电感和所述电流采样电路的连接点通过所述电容与所述控制开关第二端连接。

所述阈值电压比较电路由电压比较器构成，所述电压比较器的另一输入端和一参考电压Vref连接。

所述阈值电压比较电路由门电路构成，所述门电路除了输出端和与所述电流采样电路连接的输入端外，其余的各端与相应的电平连接或在电路工作时与相应的电平连接，使得该门电路具有阈值电压。

所述门电路是或门电路或或非门电路，所述或门电路或或非门电路的两输入端相连接，或其中的一端与低电平连接或在电路工作时与低电平连接。

所述门电路是与门电路或与非门电路，所述与门电路或与非门电路的两输入端相连接，或其中的一端与高电平连接或在电路工作时与高电平连接。

所述阈值电压比较电路是反相器，控制开关是MOS管。

本发明电池能量转移电路，还包括：