[發明專利]一種電池組主動均衡電路

有效

• 申請號: 201110452061.8
• 申請日: 2011-12-29
• 公開（公告）號: CN102832654A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 呂少鋒
• 申請（專利權）人: 中航鋰電（洛陽）有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 胡泳棋

技術領域

本發明涉及一種電池組主動均衡電路，尤其涉及一種多單體串聯動力鋰電池組主動均衡電路。

背景技術

鋰離子電池，尤其是鋰離子動力電池的應用越來越廣泛，成為新能源技術發展的一個重要方向。單體電池的容量越大，單體電池的容量差異也就越大。大容量鋰電子電池成組使用過程中存在兩類不一致性，第一類不一致性由實際容量差異導致，第二類不一致性由初始電量差異導致。由于不一致性，充電過程中某個單體會最先充滿，放電過程中又有某個單體會最先放空，這些缺陷限制了整個電池組的充放電能力。隨著循環次數的增加，電池不一致性會逐漸加劇，嚴重影響了電池組性能。這一難題給電池管理系統提出了新的挑戰，即在電池組充放電時實現均衡。

現有的電池管理系統很多具有均衡功能，但是均衡能力有限，無法完全解決電池的兩類不一致性。最近，以DC/DC變換器為代表的主動均衡法得到了廣泛的研究，主動均衡法也成為電池管理系統均衡的發展方向。該方法能夠實現雙向均衡，均衡電流大、效率高，能夠有效緩解并解決電池成組使用過程中表現的不一致性。但是現有的主動均衡系統，其電路構成比較復雜、開關元件使用過多。如申請號為201020266091.0的中國實用新型專利，該裝置采用MOS開關管實現均衡通道切換，單純的MOS管容易導致電池組短路，實現困難；該裝置采用單體與單體電池均衡，無法實現單體電池與電池組之間的直接雙向能量轉移；此外，該方案中的MOS開關管需要高頻動作，對控制要求過高，影響可靠性。

發明內容

本發明的目的是提供一種電路簡單的電池組主動均衡電路，用以解決現有主動均衡電路結構復雜、控制要求高的問題。

為實現上述目的，本發明的方案是：一種電池組主動均衡電路，包括一個輸入輸出可逆的DC/DC變換器和開關陣列，開關陣列由一組一端用于分別連接各單體電池正極的正極開關和一組一端用于分別連接各單體電池負極的負極開關構成，各正極開關的另一端連接所述DC/DC變換器的第一直流接線端的正極（V2+），各負極開關的另一端連接所述DC/DC變換器的第一直流接線端的負極（V2-），所述DC/DC變換器還包括第二直流接線端（V1+，V1-），第二直流接線端（V1+，V1-）與電池組正負極連接的回路中串設有一個控制開關（S13）。

所述正極開關、負極開關、控制開關為繼電器。

所述輸入輸出可逆的DC/DC變換器由一個低壓轉高壓和一個高壓轉低壓的單向DC/DC變換器組合實現。

所述輸入輸出可逆的DC/DC變換器包含兩個PWM控制端，能夠動態調整均衡電流大小和方向。

本發明的電池組主動均衡電路，主要功能是：實現電池組與其中任意一個單體電池之間的能量轉移，既可以實現電池組充電均衡，又可以實現電池組放電均衡，最終達到所有單體電量均衡的目的，緩解單體容量的不一致性問題。而且本發明的電路結構簡單，所采用的開關數量較少（2N+1，N為電池單體數量）。通過采用可逆的DC/DC變換器，當某電池單體電壓過高時，通過閉合該電池單體對應的正極開關和負極開關，以及對應的控制開關，使第一直流接線端為輸入，第二直流接線端為輸出，將單體電池能量轉移至電池組；當某電池單體電壓過高時，通過閉合該電池單體對應的正極開關和負極開關，以及對應的控制開關，使第一直流接線端為輸出，第二直流接線端為輸入，將電池組能量轉移單體電池。

附圖說明

圖1是本發明的電路原理圖；

圖2是本發明電池組向Cell11均衡的原理圖；

圖3是本發明Cell11向電池組均衡的原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步詳細的說明。

一種電池組主動均衡電路，包括一個輸入輸出可逆的DC/DC變換器和開關陣列，開關陣列由一組一端用于分別連接各單體電池正極的正極開關和一組一端用于分別連接各單體電池負極的負極開關構成，各正極開關的另一端連接所述DC/DC變換器的第一直流接線端的正極V2+，各負極開關的另一端連接所述DC/DC變換器的第一直流接線端的負極V2-，所述DC/DC變換器還包括第二直流接線端V1+，V1-，第二直流接線端V1+，V1-與電池組正負極連接的回路中串設有控制開關S13。上述開關均為繼電器。一般來說，控制開關設一個，并且連接在電池組正極，如圖1中的S13。作為其他事實施方式，也可以在電池組負極也增加一個觸頭。