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专利号: 2020108622380
申请人: 南通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2023-08-17
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于电池主动均衡的双电容电路设计方法,其特征在于,包含以下步骤:S1:利用电容器并联充电时电路的等效电阻R1及电容器串联放电时电路的等效电阻R2满足R2=2R1及两个电容器满足电气特性相同,获取在电路均衡进入稳态后电容器充放电的峰值电流Imax及电路整个均衡过程中非重复脉冲式最大电流Ich_p1的表达式;

S2:利用峰值电流Imax满足I0<Imax<IN确定各电路元器件的电阻取值,其中IN为电路中所有电路元器件最小的额定电流,I0为期望平均电流 所对应的最大电流;

S3:限定电路进入均衡周期前电容器串联初始化时间t实现非重复脉冲式最大电流Ich_p1满足Ich_p1<k0IN,其中k0为电路中所有电路元器件过流系数的最小值;

步骤S1中,峰值电流Imax的表达式为 非重复脉冲式最大电流Ich_p1的表达式为 其中VH是荷电状态高的电芯电压,VL是荷电状态低的电芯电压,VCini是电容器串联初始化后单个电容器的电压值,ξ为电路周期因子,时间常数τ2=R2C/2,C为电容器的电容值;

所述电容器并联充电时电路的等效电阻R1=4.5Rsw+Rb+0.5Rc+Rreg1,电容器串联放电时电路的等效电阻R2=5Rsw+Rb+2Rc+Rreg1+Rreg2,其中Rb为单节电芯的内阻、Rc为电容器等效串联电阻、Rsw为开关电阻、Rreg1及Rreg2为电阻;

步骤S2包含如下步骤:

S21:根据电池对平均均衡电流 的要求及初步选定的电路周期因子ξ,计算期望平均电流 所对应的最大电流

S22:根据实际峰值电流 满足I0<Imax<IN,确定Rc、Rsw、Rreg1及R1;

S23:根据R2=2R1确定Rreg2;

‑1

步骤S3中电路进入均衡周期前电容器串联初始化时间t满足t>τ2ln(0.5k0‑1) 。

2.根据权利要求1所述的用于电池主动均衡的双电容电路设计方法,其特征在于,步骤S22包括如下步骤:

S221:根据初步选定的电容器等效电阻Rc、开关电阻Rsw、Rreg1=0及已知的单个电芯内阻Rb计算出电容器并联充电时电路的等效电阻R1及峰值电流Imax,判断峰值电流Imax是否满足Imax>I0,若不满足Imax>I0,减少Rc或者Rsw即选择阻值更小的电容器或开关,进入S221;若满足Imax>I0,进入S222;

S222:判断峰值电流是否满足Imax<IN,若不满足Imax<IN,增加Rreg1,进入S222;若满足I0<Imax<IN,进入S23;若满足Imax≤I0,减小Rreg1,进入S222。

3.根据权利要求1所述的用于电池主动均衡的双电容电路设计方法,其特征在于,步骤S22包括如下步骤:

S221:根据初步选定电容器等效电阻Rc、开关电阻Rsw、Rreg1=0及已知的单个电芯内阻Rb计算出电容器并联充电时电路的等效电阻R1及峰值电流Imax,判断峰值电流Imax是否满足Imax<IN,若不满足Imax<IN,增加Rc或者Rsw或者Rreg1即选择阻值更大的电容器或开关或电阻进入S221;若满足Imax<IN,进入S222;

S222:判断峰值电流是否满足Imax>I0,若不满足Imax>I0,判断R1是否满足若满足 减小ξ进入S222,若不满足 退出;若满足I0<Imax<IN,进入S23。

4.根据权利要求1‑3中任一项所述的用于电池主动均衡的双电容器电路的均衡方法,其特征在于,包含以下步骤:

S10:电容器串联初始化:通过切换电路中的开关形成电容器串联初始化模式,利用荷‑1

电状态高的电芯对串联的双电容器进行充电,保持时间大于τ2ln(0.5k0‑1) ;

S20:电容器并联充电:通过切换电路中的开关形成电容器并联充电模式,利用荷电状态高的电芯对且对并联的双电容器进行充电,保持时间ξτ1;

S30:电容器串联放电:通过切换电路中的开关形成电容器串联放电模式,利用串联的双电容器放电至荷电状态低的电芯,保持时间ξτ2;

重复步骤S20和S30,直到待均衡电芯的荷电状态满足要求;

其中,时间常数τ2=R2C/2,τ1=2R1C,ξ为电路周期因子,k0为电路中所有电路元器件过流系数的最小值。