[發明專利]一種用于電動汽車動力電池的無損均衡電路

在審

• 申請號: 201610078122.1
• 申請日: 2016-02-04
• 公開（公告）號: CN107039687A
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: 李元;周崇陽
• 申請（專利權）人: 北京波士頓動力電池有限公司
• 主分類號: H01M10/42
• 分類號: H01M10/42
• 代理公司: 北京聯瑞聯豐知識產權代理事務所(普通合伙)11411
• 代理人: 田怡春

技術領域

本發明涉及電動汽車或大功率儲能電站電池管理系統技術領域，具體是一種用于電動汽車動力電池的無損均衡電路。

背景技術

電動汽車或大功率儲能系統由大量電池模塊串聯組成，由于鋰離子電池單體性能上存在不一致性，在電池組充放電時，會出現單體電壓的不一致性。在電池組充電或放電的過程中，只要有一個電池單體達到電池的充放電電壓極限，整個電池組就要停止充放電，否則該單體就會被過充或過放，嚴重影響電池壽命，這種現象嚴重制約了電池的充放電能力。

目前的均衡方式分兩種。一種是有損均衡，又稱為被動均衡，通常采用與電池單體并聯電阻的方法，旁路掉多余的電能。有損均衡方式將電能轉化成了熱量，效率低下的同時，轉化成的熱量又給電池組的熱管理帶來較大的負擔。另一種是無損均衡，又稱為主動均衡，通常采用電容或電感的方法進行能量轉移。也有用變壓器進行底端或頂端均衡的做法，將電壓高的單體能量放出后，給整個電池模塊進行充電，效率和均衡效果普遍不高，且控制開關結構設計復雜，系統可靠性不高。

發明內容

本發明提出一種用于電動汽車動力電池的無損均衡電路，解決了現有技術中的均衡方式效率低、均衡效果差、系統可靠性不高的問題。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種用于電動汽車動力電池的無損均衡電路，包括：

串聯電池組，包括若干串聯的電池單體；

電壓檢測電路，用于實時采集各電池單體的電壓信息；

微處理器，接收電壓檢測電路采集到的電壓信息、判斷是否進行均衡，并發送均衡控制信號；

開關驅動電路，接收微處理器發送的均衡控制信號，轉化成開關控制信號并發送；

均衡開關電路，接收開關驅動電路發送的開關控制信號并動作；

雙繞組變壓器；通過均衡開關電路與串聯電池組相連。

進一步地，所述雙繞組變壓器為反激式雙繞組變壓器，包括第一繞組和第二繞組。

進一步地，所述均衡開關電路包括：

與第n個電池單體的負極相連的負極開關S_n1，

與第n個電池單體的正極相連的正極開關S_n2，

各負極開關S_n1與第一繞組的一端相連，各正極開關S_n2與第一繞組的另一端相連，

各負極開關S_n1與第二繞組的一端相連，各正極開關S_n2與第二繞組的另一端相連。

進一步地，所述第一繞組和第二繞組分別串聯有電流方向控制二極管。

進一步地，所述第一繞組和第二繞組分別串聯有控制開關。

進一步地，所述負極開關S_n1和正極開關S_n2為N溝道MOS場效應管。

進一步地，所述N溝道MOS場效應管配設有場效應管保護電路。

本發明的有益效果為：

本發明結構設計簡單，使用方便；均衡開關電路連接著串聯電池組和雙繞組變壓器，實施開關動作，控制著電池單體的能量通過雙繞組變壓器在不均衡的電池單體之間流動。開關驅動電路負責控制均衡開關電路中開關的導通和斷開。本發明提高了以往基于耗散式均衡系統發熱量大，均衡效果不明顯的缺點，使電池能量直接由電壓高的電池單體流向電壓低的電池單體，具有高效率，低成本，變壓器控制結構簡單的優點。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明一個實施例的原理框圖；

圖2是均衡開關電路、雙繞組變壓器和串聯電池組的連接電路圖；

圖3是一個實施例中放電過程的控制波形圖；

圖4是一個實施例中放電過程中第一繞組L1的理論電流波形圖；

圖5是一個實施例中充電過程的控制波形圖；

圖6是一個實施例中充電過程中第二繞組L2的理論電流波形圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。