一种电压主动均衡电路及蓄电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电压主动均衡电路及蓄电系统，包括n个蓄电单元、DC/DC变换器、第一电容、第一可控开关以及n个开关电容单元，其中，各个蓄电单元的正极和负极依次首尾连接进行串联，n为不小于2的整数。当第一可控开关导通时，各个开关电容单元的控制端关断，第一电容为各个开关电容单元充电；当第一可控开关关断时，各个开关电容单元的控制端导通，各个开关电容单元为与其一一对应的各个蓄电单元充电。本发明专利技术具有结构简单、灵活、易于控制的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种电压主动均衡电路及蓄电系统
本专利技术涉及蓄电系统
，特别是涉及一种电压主动均衡电路。本专利技术还涉及一种蓄电系统。
技术介绍
电动汽车蓄电系统中包括n个蓄电单元，其中n为不小于2的整数，蓄电单元通常包括电池单体、电池组、超级电容或者超级电容组中的至少一种，并且n个蓄电单元的正极和负极首尾依次连接进行串联，也就是多个电池单体进行串联、多个超级电容单体进行串联、多个电池组进行串联或者多个超级电容组进行串联，其中，电池组或者超级电容组又是由多个单体串联组成。由于生产工艺的局限性，电池单体之间或者超级电容单体之间存在着个体差异，于是串联在一起进行充放电的蓄电单元之间存在电压不一致的问题，就会导致蓄电单元过充或者过放，并且过充和过放都会造成具体的电池单体或者超级电容单体的损坏，进而影响到蓄电单元的正常运行，严重时甚至会引起爆炸等安全事故。为解决上述问题，电动汽车蓄电系统必须要利用外电路来确保蓄电单元之间电压的一致性，主要采用电压主动均衡电路将电压过高的单体中的能量转移到电压过低的单体中，确保了单体之间电压的一致性。现有技术中的电压主动均衡电路主要是基于直流(DC/DC)变换器，基于直流变换器的主动均衡电路中，对于串联的多个蓄电单元而言，每两个蓄电单元就需要一个直流变换器，蓄电单元越多需要的直流变换器的数量就越多，并且每一个直流变换器都需要一个复杂的闭环控制系统和一个单体电压检测电路，然后通过各个闭环控制系统和各个单体电压检测电路的协调配合才能使各个蓄电单元的电压最终保持一致。可见，现有技术中的电压主动均衡电路结构比较复杂，使得在对电路进行控制时也比较复杂。因此，如何提供一种解决上述技术问题的电压主动均衡电路及蓄电系统成为本领域的技术人员需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种电压主动均衡电路及蓄电系统，具有结构简单、灵活、易于控制的优点。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种电压主动均衡电路，应用于蓄电系统，所述蓄电系统包括n个蓄电单元，各个所述蓄电单元的正极和负极依次首尾连接进行串联，所述电路包括DC/DC变换器、第一电容、第一可控开关以及n个开关电容单元，所述n为不小于2的整数，其中：所述DC/DC变换器的正输入端与第1个所述蓄电单元的正极连接，所述DC/DC变换器的负输入端与第n个所述蓄电单元的负极连接；所述第一电容的第一端均与所述DC/DC变换器的正输出端和各个所述开关电容单元的第一输入端连接，所述第一电容的第二端均与所述DC/DC变换器的负输出端和所述第一可控开关的第一端连接；所述第一可控开关的第二端与各个所述开关电容单元的第二输入端连接；所述第一可控开关的控制端接第一脉冲信号；各个所述开关电容单元的第一输出端分别与各个所述蓄电单元的正极一一对应连接，各个所述开关电容单元的第二输出端分别与各个所述蓄电单元的负极一一对应连接，各个所述开关电容单元的控制端接第二脉冲信号；当所述第一可控开关导通时，各个所述开关电容单元的控制端关断，所述第一电容为各个所述开关电容单元充电，各个所述开关电容单元均不为与其一一对应的各个所述蓄电单元充电；当所述第一可控开关关断时，各个所述开关电容单元的控制端导通，各个所述开关电容单元为与其一一对应的各个所述蓄电单元充电。优选的，所述开关电容单元包括第二电容、第一二极管、第二二极管、第三二极管以及第二可控开关，其中：所述第二电容的第一端分别与所述第一二极管的阳极和所述第二二极管的阴极连接，所述第二电容的第二端分别与所述第三二极管的阳极和所述第二可控开关的第一端连接；所述第二二极管的阳极作为所述开关电容单元的第一输入端，所述第三二极管的阴极作为所述开关电容单元的第二输入端，所述第一二极管的阴极作为所述开关电容单元的第一输出端，所述第二可控开关的第二端作为所述开关电容单元的第二输出端；所述第二可控开关的控制端作为所述开关电容单元的控制端。优选的，所述第一电容为滤波电容。优选的，所述第一脉冲信号与所述第二脉冲信号互补。优选的，所述DC/DC变换器为Flyback变换器，所述Flyback变换器包括耦合电感、第三可控开关以及第四二极管，其中：所述耦合电感的原边线圈的第一端作为所述DC/DC变换器的正输入端，所述原边线圈的第二端与所述第三可控开关的第一端连接，所述第三可控开关的第二端作为所述DC/DC变换器的负输入端，所述第三可控开关的控制端与所述第一脉冲信号连接；所述耦合电感的副边线圈的第一端与所述第四二极管的阳极连接，所述副边线圈的第二端作为所述DC/DC变换器的负输出端，所述第四二极管的阴极作为所述DC/DC变换器的正输出端；所述原边线圈的第二端与所述副边线圈的第一端为同名端。优选的，所述第一可控开关为第一NMOS，所述第一NMOS的源极作为所述第一可控开关的第一端，所述第一NMOS的漏极作为所述第一可控开关的第二端，所述第一NMOS的栅极作为所述第一可控开关的控制端；所述第二可控开关为第二NMOS，所述第二NMOS的源极作为所述第二可控开关的第一端，所述第二NMOS的漏极作为所述第二可控开关的第二端，所述第二NMOS的栅极作为所述第二可控开关的控制端；所述第三可控开关为第三NMOS，所述第三NMOS的漏极作为所述第三可控开关的第一端，所述第三NMOS的源极作为所述第三可控开关的第二端，所述第三NMOS的栅极作为第三可控开关的控制端。优选的，所述第一可控开关为第一PMOS，所述第一PMOS的漏极作为所述第一可控开关的第一端，所述第一PMOS的源极作为所述第一可控开关的第二端，所述第一PMOS的栅极作为所述第一可控开关的控制端；所述第二可控开关为第二PMOS，所述第二PMOS的漏极作为所述第二可控开关的第一端，所述第二PMOS的源极作为所述第二可控开关的第二端，所述第二PMOS的栅极作为所述第二可控开关的控制端；所述第三可控开关为第三PMOS，所述第三PMOS的源极作为所述第三可控开关的第一端，所述第三PMOS的漏极作为所述第三可控开关的第二端，所述第三PMOS的栅极作为第三可控开关的控制端。优选的，如上述所述的电压主动均衡电路，所述蓄电单元包括充电电池，所述充电电池为单一电池单体或者由多个单一电池单体串联而成的电池组。优选的，如上述所述的电压主动均衡电路，所述蓄电单元包括超级电容，所述超级电容为单一超级电容单体或者由多个单一超级电容单体组成的超级电容组。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种蓄电系统，包括如如上述所述的电压主动均衡电路。本专利技术提供了一种电压主动均衡电路及蓄电系统，该蓄电系统包括n个蓄电单元，各个蓄电单元的正极和负极依次首尾连接进行串联，该电路包括DC/DC变换器、第一电容、第一可控开关以及n个开关电容单元，所述n为不小于2的整数。本专利技术中的DC/DC变换器的输出端与第一电容并联，以便对第一电容的电压进行控制；由第一脉冲信号和第二脉冲信号分别对第一可控开关的控制端与各个开关电容单元的控制端进行控制，使第一可控开关的控制端与各个开关电容单元的控制端互补导通，即当第一可控开关的控制端导通时，各个开关电容单元的控制端关断，此时第一电容同时为各个所述开关电容单元充电，使充电后的各个所述开关电容单元的电压一致；当第一可控开关的控制端关断时，各个开关电容单元的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电压主动均衡电路，应用于蓄电系统，所述蓄电系统包括n个蓄电单元，各个所述蓄电单元的正极和负极依次首尾连接进行串联，其特征在于，所述电路包括DC/DC变换器、第一电容、第一可控开关以及n个开关电容单元，所述n为不小于2的整数，其中：所述DC/DC变换器的正输入端与第1个所述蓄电单元的正极连接，所述DC/DC变换器的负输入端与第n个所述蓄电单元的负极连接；所述第一电容的第一端均与所述DC/DC变换器的正输出端和各个所述开关电容单元的第一输入端连接，所述第一电容的第二端均与所述DC/DC变换器的负输出端和所述第一可控开关的第一端连接；所述第一可控开关的第二端与各个所述开关电容单元的第二输入端连接；所述第一可控开关的控制端接第一脉冲信号；各个所述开关电容单元的第一输出端分别与各个所述蓄电单元的正极一一对应连接，各个所述开关电容单元的第二输出端分别与各个所述蓄电单元的负极一一对应连接，各个所述开关电容单元的控制端接第二脉冲信号；当所述第一可控开关导通时，各个所述开关电容单元的控制端关断，所述第一电容为各个所述开关电容单元充电，各个所述开关电容单元均不为与其一一对应的各个所述蓄电单元充电；当所述第一可控开关关断时，各个所述开关电容单元的控制端导通，各个所述开关电容单元为与其一一对应的各个所述蓄电单元充电。...

【技术特征摘要】
1.一种电压主动均衡电路，应用于蓄电系统，所述蓄电系统包括n个蓄电单元，各个所述蓄电单元的正极和负极依次首尾连接进行串联，其特征在于，所述电路包括DC/DC变换器、第一电容、第一可控开关以及n个开关电容单元，所述n为不小于2的整数，其中：所述DC/DC变换器的正输入端与第1个所述蓄电单元的正极连接，所述DC/DC变换器的负输入端与第n个所述蓄电单元的负极连接；所述第一电容的第一端均与所述DC/DC变换器的正输出端和各个所述开关电容单元的第一输入端连接，所述第一电容的第二端均与所述DC/DC变换器的负输出端和所述第一可控开关的第一端连接；所述第一可控开关的第二端与各个所述开关电容单元的第二输入端连接；所述第一可控开关的控制端接第一脉冲信号；各个所述开关电容单元的第一输出端分别与各个所述蓄电单元的正极一一对应连接，各个所述开关电容单元的第二输出端分别与各个所述蓄电单元的负极一一对应连接，各个所述开关电容单元的控制端接第二脉冲信号；当所述第一可控开关导通时，各个所述开关电容单元的控制端关断，所述第一电容为各个所述开关电容单元充电，各个所述开关电容单元均不为与其一一对应的各个所述蓄电单元充电；当所述第一可控开关关断时，各个所述开关电容单元的控制端导通，各个所述开关电容单元为与其一一对应的各个所述蓄电单元充电。2.根据权利要求1所述的电压主动均衡电路，其特征在于，所述开关电容单元包括第二电容、第一二极管、第二二极管、第三二极管以及第二可控开关，其中：所述第二电容的第一端分别与所述第一二极管的阳极和所述第二二极管的阴极连接，所述第二电容的第二端分别与所述第三二极管的阳极和所述第二可控开关的第一端连接；所述第二二极管的阳极作为所述开关电容单元的第一输入端，所述第三二极管的阴极作为所述开关电容单元的第二输入端，所述第一二极管的阴极作为所述开关电容单元的第一输出端，所述第二可控开关的第二端作为所述开关电容单元的第二输出端；所述第二可控开关的控制端作为所述开关电容单元的控制端。3.根据权利要求2所述的电压主动均衡电路，其特征在于，所述第一电容为滤波电容。4.根据权利要求3所述的电压主动均衡电路，其特征在于，所述第一脉冲信号与所述第二脉冲信号互补。5.根据权利要求4所述的电压主动均衡电路，其特征在于，所述DC/DC变换器为Flyback变换器，所述Flyback变换器包括耦合电感、第三可控开关以及第四二极管，其中：所述耦合电感的原边线圈的第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶远茂，陈思哲，章云，张桂东，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44