[發(fā)明專利]一種基于電容儲能的并聯(lián)電池組雙向無損均衡電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611152764.8
• 申請日: 2016-12-14
• 公開（公告）號: CN106602647B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 康龍云;盧楚生;王書彪;令狐金卿;王則灃;馮元彬
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 羅觀祥

本發(fā)明公開了一種基于電容儲能的并聯(lián)電池組雙向無損均衡電路，其中，并聯(lián)電池組包括左電池組和右電池組。并聯(lián)電池組的首尾兩端在Vsubgt;CC/subgt;與GND之間，左、右電池組通過中間的均衡電路連接起來，均衡電路又與控制電路相連接。左右電池組的若干電池如果出現(xiàn)電量不均衡的現(xiàn)象，通過控制均衡電路中雙向可控硅TRIAC的通斷與儲能電容的儲能作用，可將電量傳遞給另一電池組的電池，也可從另一電池組獲得能量。該電路可實現(xiàn)電池組充放電過程中的動態(tài)均衡，改善電池組不均衡的現(xiàn)象，提高電池組的可用容量，減小電池組的維修和更換周期，延長電池組的使用壽命。因此該電路適用于混合動力汽車、純電動汽車或蓄能電站中的蓄能裝置的電池管理系統(tǒng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電池組均衡的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于電容儲能的并聯(lián)電池組雙向無損均衡電路。

背景技術(shù)

電池組在經(jīng)過多個充放電循環(huán)后，各電池單體的剩余容量的分布大致會出現(xiàn)三種情況：某些電池單體的剩余容量偏高；某些電池單體的剩余容量偏低；某些電池單體的剩余容量偏高和某些電池單體的剩余容量偏低。

針對上述三種情況，國內(nèi)外學者均提出了自己的解決方案。如針對個別電池單體的剩余容量偏高的情況，有研究者提出了并聯(lián)電阻分流法，它通過控制相應(yīng)的開關(guān)器件將剩余容量偏高的電池模塊的能量通過電阻消耗掉，該方法將能量白白浪費掉，并且在均衡過程中產(chǎn)生了大量的熱，增加了電池熱管理的負荷。也有研究者提出了雙向DC-DC均衡法、同軸變壓器均衡法等均衡電路，這些電路都采用了變壓器，增加了均衡電路的成本。

目前鋰離子電池組均衡控制的方法，根據(jù)均衡過程中電路對能量的消耗情況，可分為能量耗散型和能量非耗散型兩大類；按照均衡功能分類，可分為充電均衡、放電均衡和動態(tài)均衡。充電均衡是指在充電過程中的均衡，一般是在電池組單體電壓達到設(shè)定值時開始均衡，通過減小充電電流防止過充電；放電均衡是指在放電過程中的均衡，通過向剩余能量低的電池單體補充能量來防止過放電；動態(tài)均衡方式結(jié)合了充電均衡和放電均衡的優(yōu)點，是指在整個充放電過程中對電池組進行的均衡。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，提供一種基于電容儲能的并聯(lián)電池組雙向無損均衡電路，通過在并聯(lián)電池組的電池管理系統(tǒng)中采用一種均衡電路來保證電池組中的單體在充電和放電過程中不出現(xiàn)過充電和過放電，改善電池組不均衡的現(xiàn)象，提高電池組的可用容量，減小電池組的維修和更換周期，延長電池組的使用壽命，降低混合動力汽車、電動汽車和蓄能電站的運行成本。

本發(fā)明的目的可以通過采取如下技術(shù)方案達到：

一種基于電容儲能的并聯(lián)電池組雙向無損均衡電路，在充電過程中，當電池組的左部分的任何一個或者多個連續(xù)電池單體能量過高時(如圖1和圖2(a)中，電池B_l1與電池B_l2是連續(xù)的電池單體，電池B_l1與電池B_l2與電池B_l3是連續(xù)的電池單體。即電池組的左部分中，任意連續(xù)的一個或者多個電池單體，本發(fā)明就稱為連續(xù)的電池，在均衡過程中就可以適當?shù)匾暈橐粋€整體。電池組的右部分連續(xù)的電池的定義同理)，可以將一個或者多個連續(xù)能量過高的單體視為一個整體，并把這個整體的能量均衡給與這個整體對應(yīng)的右部分電池組成的整體，(圖1和圖2(a)中，左部分的電池B_l1對應(yīng)的是右部分的電池B_r1，左部分的電池B_l1和B_l2組成的整體對應(yīng)的是右部分電池B_r1和B_r2組成的整體。即左部分的任意連續(xù)的一個或者多個電池單體組成的整體，對應(yīng)的是右部分與該整體并聯(lián)同一個或者多個連續(xù)的電容的電池組成的整體，連續(xù)的電容的定義與連續(xù)電池的定義相同。右部分的電池對應(yīng)的左部分的電池的定義同理)；右部分的均衡原理與左部分同理。