[實用新型]一種新型的蓄電池組充放電均衡器拓撲電路

有效

• 申請號: 201420701557.3
• 申請日: 2014-11-21
• 公開（公告）號: CN204349478U
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發明（設計）人: 劉紅銳;張昭懷
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種新型的蓄電池組充放電均衡器拓撲電路，屬于蓄電池組充放電技術領域。

背景技術

隨著環境污染和能源危機的加劇，以蓄電池為動力源或輔助能源的各種電動車的發展成為必然。下面以鋰電池為例進行說明。單體鋰離子電池的標稱電壓最高為3.6v，使用中需要多個單體電池串聯。單體電池的過充電或過放電都將影響電池單體及電池組的使用壽命，甚至發生爆炸事故，因此在多個單體電池串聯使用時，不允許任何單體電池出現過放電和過充電的狀態。由于各個單體電池性能的差異，在使用過程中就會出現單體端電壓或單體電池的荷電狀態（SOC）的不一致，在很大程度上影響到了電池組的性能和使用壽命。為了提高電池組的儲能和有效使用的容量以及延長電池的使用壽命，必須對串聯單體蓄電池采取積極有效的均衡措施。

均衡的時效性體現在均衡速度和均衡效率兩方面。均衡速度描述了電池組各單體電池達到均衡所用的時間；均衡效率則描述了均衡過程中能量的有效利用率。目前，電池組均衡有多種設計方案，從能量轉移時的能量消耗特性區分為能耗型均衡和非能耗型均衡兩種。非能耗均衡方案以電容或電感作為儲能元件，通過開關器件使能量在單體電池之間或單體電池與電池組之間進行轉移。由于電池單體電壓只有幾伏，對電池組中的低壓單體電池充電時功率開關器件壓降帶來的損耗相對所占比例明顯。現階段均衡方案對均衡電流的控制能力弱，在均衡過程中大部分能量被開關器件損耗掉，均衡效率普遍較低，與電阻能耗型均衡方案相比優勢不明顯，且電路復雜。

發明內容

針對上述現有技術，為解決非能耗均衡方案均衡效率低的問題，本實用新型提供了一種新型的蓄電池組充放電均衡器拓撲電路，該拓撲電路簡單，對均衡電流的控制能力強，均衡效高。

本實用新型的技術方案是：一種新型的蓄電池組充放電均衡器拓撲電路，包括功率開關組Ⅰ、功率開關組Ⅱ、電感L、一個功率開關M、電壓源E、續流二極管D1和續流二極管D2；其中所述功率開關組Ⅰ和功率開關組Ⅱ為n+1個橋的橋式開關電路且其n+1條引出線接n個串聯的單體電池，功率開關組Ⅰ為上橋臂，功率開關組Ⅱ為下橋臂；功率開關組Ⅰ的一端同時與二極管D2的一端和電感L的一端相連，電感L的另一端同時與二極管D1的一端和功率開關M的一端相連，二極管D2的另一端和功率開關M的另一端同時與電壓源E的一端相連；所述功率開關組Ⅱ的一端同時與二極管D1的另一端和電壓源E的另一端相連。

所述功率開關組Ⅰ采用共漏極連接，所述功率開關組Ⅱ采用共源極連接，功率開關組Ⅰ的漏極同時與二極管D2的陽極和電感L的一端相連，電感L的另一端同時與二極管D1的陰極和功率開關M的源極相連，二極管D2的陰極和功率開關M的漏極同時與電壓源E的正極相連；所述功率開關組Ⅱ的源極同時與二極管D1的陽極和電壓源E的負極相連。

所述功率開關組Ⅰ由功率開關A1,…,An及對應的二極管DA1,…,DAn、一個功率開關An+1構成，功率開關組Ⅱ由一個功率開關B1、功率開關B2,…,Bn+1及對應的二極管DB2,…,DBn+1構成，n為電池組中單體電池的個數。

所述功率開關組Ⅰ采用共源極連接，所述功率開關組Ⅱ采用共漏極連接，功率開關組Ⅰ的源極同時與二極管D2的陰極和電感L的一端相連，電感L的另一端同時與二極管D1的陽極和功率開關M的漏極相連，二極管D2的陽極和功率開關M的源極同時與電壓源E的負極相連；所述功率開關組Ⅱ的漏極同時與二極管D1的陰極和電壓源E的正極相連。

所述功率開關組Ⅰ由一個功率開關A1、功率開關A2,…,An+1及對應的二極管DA2,…,DAn+1構成，功率開關組Ⅱ由功率開關B1,…,Bn及對應的二極管DB1,…,DBn、一個功率開關Bn+1構成，n為電池組中單體電池的個數。

所述電壓源E由電池組經DC/DC提供或者電池組以外的蓄電池組提供。

本實用新型的工作原理是：

本實用新型中以電感L為儲能元件，通過開關的PWM控制使均衡能量在單體電池與均衡電路之間轉移。均衡電路中的功率開關均采用功率MOSFET開關，基于典型的升降壓斬波電路工作原理和降壓斬波電路工作原理，電池組充電時通過降低電池組中電壓最高的單體電池的充電電流來提高整個電池組的充電容量，而電池組放電時通過降低電池組中電壓最低的單體電池的放電電流來提高整個電池組的放電容量。在實際應用時，可以根據所用各單體電池的荷電狀態不一致程度，通過調節占空比來調節均衡電流的大小。