[發明專利]一種鋰離子電池無損均衡電路

有效

• 申請號: 201611204208.0
• 申請日: 2016-12-23
• 公開（公告）號: CN106602653B
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發明（設計）人: 劉鵬;張龍龍;趙建樹;明旭東;趙雷;崔戰國;李林
• 申請（專利權）人: 山東航天電子技術研究所
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 郭德忠;李愛英

本發明提供一種鋰離子電池無損均衡電路，用于均衡串聯的N個鋰離子電池單體之間的電壓，包括主電路和控制電路；所述主電路包括N個相互并聯的均衡電路，其中每個均衡電路包括1個開關管S、1個諧振電容C、1個變壓器T以及1個限流電阻R；所述控制電路包括電壓傳感器、比較器、基準電壓源、異或門、微控制器以及驅動電路。本發明對鋰離子蓄電池組每節單體電池進行管理，使鋰離子電池單體電壓偏差保持在預期的范圍內，從而保證蓄電池組內每節單體電池在使用壽命期間性能的一致性，延長蓄電池組使用壽命，具有很好的應用前景。

技術領域

本發明屬于電源管理領域，尤其涉及一種鋰離子電池無損均衡電路。

背景技術

鋰離子蓄電池組作為貯能裝置具有體積小，能量密度高，無記憶效應，循環壽命高，自放電率低等優點，在航天器、大容量儲能、電動汽車、電動工具等場合得到廣泛應用。由于鋰離子蓄電池組在使用過程中長時間單體電壓存在差異時，會影響鋰離子蓄電池組的使用安全性及壽命，因此，需要對鋰離子蓄電池組增加均衡電路，消除電池組內單體電池荷電態的差異，延長鋰離子蓄電池組的使用壽命及安全性。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種鋰離子電池無損均衡電路，用于對鋰離子蓄電池組每節單體電池進行管理，使鋰離子電池單體電壓偏差保持在預期的范圍內，從而保證蓄電池組內每節單體電池在使用壽命期間性能的一致性，延長蓄電池組使用壽命，具有很好的應用前景。

一種鋰離子電池無損均衡電路，用于均衡串聯的N個鋰離子電池單體之間的電壓，包括主電路和控制電路；

所述主電路包括N個相互并聯的均衡電路，其中每個均衡電路包括1個開關管S、1個諧振電容C、1個變壓器T以及1個限流電阻R；

在各個均衡電路中，所述開關管S與所述諧振電容C并聯，并聯電路的一端連接變壓器T初級線圈的異名端，另一端連接一個鋰離子電池單體的負端；

所述各個變壓器T的初級線圈的同名端連接一個鋰離子電池單體的正端，次級線圈的同名端分別通過串聯一個限流電阻R連接到公共母線的正端；變壓器T次級線圈的異名端均直接連接公共母線的負端；

所述控制電路包括電壓傳感器、比較器、基準電壓源、異或門、微控制器以及驅動電路；

所述電壓傳感器分別連接公共母線的正端和負端，并輸出公共母線電壓V_SB；

所述比較器的兩個輸入端接收公共母線電壓V_SB和基準電壓源輸出的電壓V_ref，然后輸出比較信號V₁，其中基準電壓源負端接地，且電壓V_ref的值在母線電壓V_SB的0值和最小負值之間；

所述異或門的兩個輸入端接收比較信號V₁和微控制器輸出的驅動信號V_dr，然后輸出信號V₂；

所述微控制器接收信號V₂，并通過檢測信號V₂波形中的兩個脈沖寬度T₁和T₂來調整驅動信號V_dr的周期T_s，使其始終與公共母線的諧振周期相同，保證開關管S處于軟開關狀態，其中：

如果脈沖寬度T₁的寬度小于脈沖寬度T₂的寬度，則周期T_s減小一個設定的步進時間；

如果脈沖寬度T₁的寬度等于脈沖寬度T₂的寬度，則周期T_s保持不變；

如果脈沖寬度T₁的寬度大于脈沖寬度T₂的寬度，則周期T_s增加一個設定的步進時間；