[發明專利]一種均衡電路及控制方法

在審

• 申請號: 201710075100.4
• 申請日: 2017-02-13
• 公開（公告）號: CN106849235A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 王衛
• 申請（專利權）人: 山東謙恒電子科技有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H01M10/44
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙)11371
• 代理人: 呂靜

技術領域

本發明涉及電池均衡技術領域，尤其涉及一種均衡電路及控制方法。

背景技術

隨著新能源技術的飛速發展，電池作為重要的儲能單元得到了廣泛的應用。由于目前電池技術限制，電池單體電壓較低，為了增加儲能容量及輸出功率，在大容量大功率應用中，通常將電池進行并聯和串聯組合成為電池包。然而，由于制造工藝、初始容量、環境溫度等方面的差異，電池之間的參數特性并不完全一致。在串聯使用的過程中，這些不一致性會逐漸積累，造成不同串聯單元的電池電壓不均衡，在實際應用中造成某些電池單元過充電和過放電等現象，影響電池的使用特性和壽命，甚至直接造成電池組的損壞。

針對上述情況下的電池電壓不均衡問題，已有的解決方法分為兩大類：一類的基本原理是使用被動電阻元件消耗電壓較高單元上的多余能量來實現均衡，另一類則是在不同串聯電池單元之間進行能量轉移來實現均衡。

電阻耗能的方法存在的缺點是：僅在充電過程結束前能夠起作用，且存在能量浪費的缺陷。

主動均衡技術中，參數相同的電池模組的變壓器集成在一個磁環上，當電池數量增加時，生產困難；此外還存在電路控制復雜，生產成本高的不足。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種均衡電路及控制方法，以改善上述問題。

第一方面，本發明較佳實施例提供一種均衡電路，所述均衡電路包括電池單元、變換器單元以及變壓器單元，所述變壓器單元分別與所述電池單元以及所述變換器單元耦合。所述電池單元包括多個依次串聯的電池子單元，所述變壓器單元包括多個依次串聯的變壓器子單元，且所述變壓器子單元與所述電池子單元一一對應，所述變壓器子單元與對應的所述電池子單元耦合。其中，多個所述變壓器子單元均包括變壓器，多個所述變壓器的一次側繞組依次串聯連接構成所述變換器單元的電感。每個所述電池子單元均包括限流電阻，每個所述限流電阻的阻值均相同。

在本發明較佳實施例中，上述變換器單元為全橋變換器單元，所述變換器單元還包括第一高頻開關管、第二高頻開關管、第三高頻開關管以及第四高頻開關管，所述第一高頻開關管、第二高頻開關管、第三高頻開關管以及第四高頻開關管構成全橋式電路，所述第一高頻開關管與所述第二高頻開關管串聯連接，所述第三高頻開關管與所述第四高頻開關管串聯連接，串聯的所述第一高頻開關管以及第二高頻開關管與串聯的所述第三高頻開關管以及第四高頻開關管并聯連接，所述電感的一端耦合于所述第一高頻開關管以及第二高頻開關管形成的橋臂之間，所述電感的另一端耦合于所述第三高頻開關管以及第四高頻開關管形成的橋臂之間。

在本發明的較佳實施例中，上述變換器單元為半橋變換器單元，所述變換器單元還包括第五高頻開關管、第六高頻開關管、第一電容以及第二電容，所述第五高頻開關管以及第六高頻開關管串聯連接，所述第一電容以及第二電容串聯連接，串聯連接的第五高頻開關管以及第六高頻開關管與串聯連接的第一電容以及第二電容并聯連接。

在本發明的較佳實施例中，每個所述變壓器的線圈匝數相同。

在本發明的較佳實施例中，每個所述電池子單元還包括電池、整流濾波器，所述整流濾波器包括整流管，所述電池子單元對應的所述變壓器子單元的變壓器的二次側繞組與整流濾波器耦合后，一端與所述限流電阻的一端串聯，另一端與所述電池的負極耦合，所述電池的正極與所述限流電阻的另一端耦合，每個所述電池子單元的所述電池的正負極依次耦合。

在本發明的較佳實施例中，上述整流管為快恢復二極管、MOSFET或IGBT器件。

在本發明的較佳實施例中，上述整流濾波器為全橋整流濾波器，所述整流濾波器包括第一整流管、第二整流管、第三整流管以及第四整流管，所述第一整流管與第二整流管串聯連接，所述第三整流管與所述第四整流管串聯連接，串聯連接的第一整流管以及第二整流管與串聯連接的所述第三整流管以及第四整流管并聯連接，所述電池子單元對應的所述變壓器子單元的二次側繞組的一端耦合于所述第一整流管以及第二整流管形成的橋臂之間，另一端耦合于所述第三整流管以及第四整流管形成的橋臂之間。

在本發明的較佳實施例中，上述整流濾波器為半波整流濾波器，所述半波整流濾波器包括第五整流管，所述第五整流管與所述變壓器的二次側繞組耦合，所述第五整流管的的另一端與所述限流電阻耦合。

在本發明的較佳實施例中，上述整流濾波器為全波整流濾波器，所述全波整流濾波器包括第六整流管以及第七整流管，所述第六整流管與所述第七整流管并聯連接后，正極與所述變壓器的二次側繞組耦合，負極與所述限流電阻的一端耦合。