[發明專利]一種新型分層均衡電路

有效

• 申請號: 201611191652.3
• 申請日: 2016-12-21
• 公開（公告）號: CN106786880B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 康龍云;王書彪;盧楚生;令狐金卿;王則灃;馮元彬
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅觀祥

本發明公開了一種新型分層均衡電路，用于串聯動力電池組或串聯儲能裝置的均衡。該均衡電路包含2?4個底層電池模塊，每個電池模塊包含2?4個單體電池，從而可以實現4?16節串聯電池的分層主動均衡。均衡電路包括底層均衡電路與頂層均衡電路，底層均衡電路負責電池模塊內部均衡，頂層均衡電路負責電池模塊之間的均衡。底層與頂層均衡電路均采用相同的基于電感儲能的電路拓撲，結構簡單可靠，均衡路徑多。該均衡電路可快速改善串聯電池組不均衡的現象，適用于電動汽車或蓄能電站中的蓄能裝置的電池管理系統。

技術領域

本發明涉及串聯電池組均衡的技術領域，具體涉及一種新型分層均衡電路。

背景技術

近年來，隨著空氣質量的日益惡化以及石油資源的漸趨匱乏，新能源汽車，尤其是純電動汽車成為當今世界各大汽車公司的開發熱點。動力電池組作為電動汽車的關鍵部件，對整車動力性、經濟性和安全性都有重大影響。動力電池組在經過多個充放電循環后，各單體電池的剩余容量的分布大致將會出現高低不一的情況，若不加以均衡將容易出現過充和過放現象。如此一來，在實際使用中，將嚴重影響電池組使用壽命，甚至存在過熱起火的安全隱患。

針對上述情況，為了改善電池組的不一致性問題，提高電池組的整體性能，則需要采用均衡控制。目前鋰離子電池組均衡控制的方法，根據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；耗散型即為在每節單體電池外并聯分流電阻，通過控制相應的開關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生了大量的熱，增加了電池熱管理的負荷。非耗散型通過電池外部DC-DC電路實現能量的轉移。按照均衡功能分類，可分為充電均衡、放電均衡和動態均衡。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單體電池補充能量來防止過放電；動態均衡方式結合了充電均衡和放電均衡的優點，是指在整個充放電過程中對電池組進行的均衡。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中的上述缺陷，提供一種新型分層均衡電路。

本發明的目的可以通過采取如下技術方案達到：

一種新型分層均衡電路，所述均衡電路包括：串聯電池組和均衡電路，所述串聯電池組由m個電池模塊Mm串聯組成(m＝2、3或者4)，每個電池模塊由n個單體電池Bi1，Bi2，…，Bin串聯組成；所述均衡電路包括n個底層均衡電路Qi(i＝1，…，n，n＝2、3或者4)與1個頂層均衡電路Q，其中，底層均衡電路的數量與電池模塊的數量相等，每個底層均衡電路均與一個電池模塊連接，實現電池模塊內部單體電池之間的均衡，上述頂層均衡電路分別與各個電池模塊連接，實現電池模塊之間的均衡；

所述底層均衡電路Qi包括：開關管Si1，Si2，…，Sin，電感Li1，Li2，…，Lin-1；

所述開關管均為N溝道MOSFET，分別包括源極、漏極、柵極。

進一步地，當n＝3時，電感Li1一端連接在單體電池Bi1的負極，另一端連接在開關管Si1的源極、開關管Si2的漏極；電感Li2的一端連接在單體電池Bi2的負極，另一端連接在開關管Si2的源極、開關管Si3的漏極；開關管Si1的漏極連接在單體電池Bi1的正極，開關管Si3的源極連接在單體電池Bi3的負極。

進一步地，當n＝2時，電感Li1一端連接在單體電池Bi1的負極，另一端連接在開關管Si1的源極、開關管Si2的漏極；開關管Si1的漏極連接在單體電池Bi1的正極，開關管Si2的源極連接在單體電池Bi2的負極。