[實(shí)用新型]基于外部控制正激電路的電池組雙向主動(dòng)均衡電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420737873.6
• 申請(qǐng)日: 2014-11-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204258369U
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張?jiān)瞥?/a>;奚淡基;黃顥冰;任遠(yuǎn)程;周遜偉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 杭州協(xié)能科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02J7/00
• 分類(lèi)號(hào): H02J7/00
• 代理公司: 杭州金道專(zhuān)利代理有限公司 33246
• 代理人: 趙芳

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種基于外部控制正激電路的電池組雙向主動(dòng)均衡電路。

背景技術(shù)

動(dòng)力電池以高安全性、動(dòng)力、環(huán)保及長(zhǎng)壽命而成為電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電源的最佳選擇。但是在應(yīng)用中會(huì)有一致性的問(wèn)題，一致性的問(wèn)題嚴(yán)重縮短了電池的循環(huán)壽命，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到動(dòng)力汽車(chē)電池8-10年使用壽命的要求。本次設(shè)計(jì)正是針對(duì)電池這一缺陷，徹底解決電池一致性問(wèn)題，延長(zhǎng)了電池壽命。

動(dòng)力電池是電動(dòng)汽車(chē)的核心能源，但是目前許多動(dòng)力電池存在比能量低下、電池一次充電速度較慢、電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)駛里程較短等問(wèn)題。同時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池的充電方法和充電均衡性問(wèn)題，也一直困擾著電動(dòng)汽車(chē)的普及與應(yīng)用。針對(duì)這種情況，對(duì)電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池的充電方法和均衡充電問(wèn)題進(jìn)行研究，將具有重要的意義和應(yīng)用價(jià)值。

目前根據(jù)均衡方式是否全部消耗能量轉(zhuǎn)化成熱能可以分為“能量耗散型”與“非能量耗散型”兩大類(lèi)。

能量耗散型均衡方式的原理就是當(dāng)電壓檢測(cè)電路檢測(cè)到某個(gè)單體電池的電壓超過(guò)了一定范圍時(shí)，均流電阻上的電流就會(huì)發(fā)生變化。也就是說(shuō)，如果有單體電池的端電壓超過(guò)設(shè)定的上限或下限電壓，這幾個(gè)單體電池多余的能量就會(huì)通過(guò)電阻發(fā)熱的形式消耗掉。

非耗散型均衡方式指的是能量有序的轉(zhuǎn)移從而實(shí)現(xiàn)電池容量的均衡，能量損耗型的均衡電路較適合小功率系統(tǒng)，在充放電電流比較大的系統(tǒng)中必須用一種無(wú)損耗的均衡方法來(lái)實(shí)現(xiàn)電池組的均衡。無(wú)能量損耗型均衡策略是容量多的單體電池將能量通過(guò)轉(zhuǎn)移電路傳遞到容量低能量低的單體電池中。這種裝置可以是分流元件，也可以是電壓或電流轉(zhuǎn)換元件，可以是數(shù)字器件，也可以是模擬器件。由于能量轉(zhuǎn)換裝置也需要消耗部分能量，因此非耗散型均衡方式的轉(zhuǎn)換效率大約都在85~95%之間，也就是會(huì)消耗5~15%的能量。

能量耗散型均衡方式，比如開(kāi)關(guān)控制均流電阻均衡充電電路，主要原理是均衡電路在單體電池充電過(guò)程中超過(guò)預(yù)定值開(kāi)啟對(duì)應(yīng)的均衡開(kāi)關(guān)，并通過(guò)均流電阻消耗單體電池能量最終達(dá)到各個(gè)單體電池均充滿而無(wú)過(guò)充狀態(tài)。預(yù)定值有過(guò)充閥值電壓和電池組平均電壓兩種。如圖1所示，在電池組充電狀態(tài)時(shí)，若電池B1充滿電，而其他電池沒(méi)有充滿則B1相連的均流電阻回路打開(kāi)，降低電池B1的容量。通過(guò)計(jì)算分流電流的大小來(lái)合理的選擇均流電阻R的大小，均流電阻決定從電池分得的電流的大小。如果均流電阻取值過(guò)大，那么分得的電流會(huì)變小，電池單體的多余能量只能泄放掉一部分。這種均衡策略主要用于電池組充電過(guò)程，通過(guò)開(kāi)啟均衡策略消耗單體電池多余能量最終使所有的電池均達(dá)到了滿容量，實(shí)現(xiàn)均衡的目的。在放電階段開(kāi)關(guān)并不會(huì)閉合使均流電阻工作，主要考慮的原因是電池泄放電再對(duì)單體電池進(jìn)行放電并沒(méi)有起到延長(zhǎng)電池組放電時(shí)間和增加對(duì)外供電的能力。因此在放電階段不采用均流電阻的均衡策略，放電階段采用均流反而會(huì)加劇電池組更快將電池能量放完。

能量非耗散型均衡方式的耗能與能量耗散型均衡方式相比會(huì)小很多，但是一般這種均衡方式電路結(jié)構(gòu)會(huì)復(fù)雜一點(diǎn)。無(wú)能耗的均衡方法是通過(guò)電壓或電流轉(zhuǎn)移元件將能量從不均衡的單體電池轉(zhuǎn)移到其他單體電池上，從而達(dá)到整體均衡。轉(zhuǎn)移元件主要是能量轉(zhuǎn)換元件，必須能夠儲(chǔ)存能量。通過(guò)元器件實(shí)現(xiàn)了能量的傳遞和轉(zhuǎn)移，而不是以熱量的形式都消耗，所以這種均衡電路又叫做能量反饋型均衡電路。這種均衡電路種類(lèi)較多，電容飛渡電路與電感傳遞電路、DC-DC變流器電路以及反激式多抽頭同軸變壓器均衡電路。反激式多抽頭變壓器均衡電路的均衡電路結(jié)構(gòu)如圖2所示，在該設(shè)計(jì)中選用12芯電池組為均衡對(duì)象，總電壓作為輸出電壓經(jīng)過(guò)均衡策略通過(guò)副邊多抽頭變壓器傳輸?shù)礁鲉误w電池上。副邊每個(gè)抽頭輸出電壓均為電池組平均到每個(gè)單體電池的電壓。通過(guò)變壓器將原邊電池組的能量分配到各個(gè)電池組，實(shí)現(xiàn)電池電壓的動(dòng)態(tài)平衡。此種均衡方式是通過(guò)變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)能量的傳遞和均衡的，這種均衡電路均衡速度快，且耗能較少，但是當(dāng)電池過(guò)多時(shí)變壓器占用的體積太大，難以集成化，小型化。同一時(shí)間只能對(duì)一節(jié)電池均衡，均衡效率太低。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型提供了一種均衡效率高、功耗低、方便維修、穩(wěn)定可靠的基于外部控制正激電路的電池組雙向主動(dòng)均衡電路。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：