[發(fā)明專利]一種電池組主動(dòng)均衡電路及均衡方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711332294.8
• 申請(qǐng)日: 2017-12-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107872088A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葉夢(mèng)涓;余衛(wèi)宇;鄧成良;王彩申
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué);東莞理工學(xué)院
• 主分類號(hào): H02J7/00
• 分類號(hào): H02J7/00;H01M10/44
• 代理公司: 北京匯彩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11563
• 代理人: 彭遜

1.一種電池組主動(dòng)均衡電路，其特征在于：所述均衡電路包括電池組與均衡器，所述電池組包括有一個(gè)或多個(gè)電池模塊，各電池模塊內(nèi)設(shè)置有多個(gè)電池單體，各電池模塊的正輸入端和負(fù)輸入端分別連接有開(kāi)關(guān)Sma和開(kāi)關(guān)Smb，均衡器的正輸入端和輸入端分別通過(guò)開(kāi)關(guān)Smc和開(kāi)關(guān)Smd與電池模塊的正輸出端和負(fù)輸出端連接，均衡器的正輸出端和負(fù)輸出端分別通過(guò)開(kāi)關(guān)Sme和開(kāi)關(guān)Smf與電池模塊的正輸出端和負(fù)輸出端連接，均衡器的正輸出端和輸出端還分別通過(guò)開(kāi)關(guān)Smg和開(kāi)關(guān)Smh與電池模塊的正輸入端和負(fù)輸入端連接；所述電池模塊內(nèi)的各電池單體的正極分別通過(guò)開(kāi)關(guān)Smja與電池模塊的正輸出端連接，所述電池模塊內(nèi)的各電池單體的負(fù)極分別通過(guò)開(kāi)關(guān)Smjb與電池模塊的負(fù)輸出端連接；若所述電池組包括有多個(gè)電池模塊，則各電池模塊的正輸入端相互連接，且各電池模塊的負(fù)輸入端相互連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組主動(dòng)均衡電路，其特征在于：所述均衡器為DC/DC變換器。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池組主動(dòng)均衡電路，其特征在于：所述DC/DC變換器包括依次連接的橋式逆變電路、變壓器以及整流電路。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池組主動(dòng)均衡電路，其特征在于：所述橋式逆變電路由四個(gè)PWM控制的MOS場(chǎng)效應(yīng)管組成，所述整流電路由四個(gè)PWM控制的MOS場(chǎng)效應(yīng)管組成。

5.一種電池組主動(dòng)均衡方法，所述均衡方法應(yīng)用于權(quán)利要求1～4中任意一項(xiàng)所述的均衡電路中，其特征在于：所述均衡方法包括有模塊間均衡模模式與模塊內(nèi)均衡模式；

所述模塊間均衡模式是指，以各電池模塊的SOC平均值為判斷依據(jù)，當(dāng)某個(gè)電池模塊的SOC平均值超過(guò)預(yù)設(shè)的均衡閾值范圍后，為需要進(jìn)行模塊間均衡的電池模塊進(jìn)行配對(duì)，即將SOC平均值最大的電池模塊與SOC平均值最小的電池模塊進(jìn)行配對(duì)，將SOC平均值次大的模塊與SOC平均值次小的電池模塊進(jìn)行配對(duì)，依次進(jìn)行配對(duì)直到需要進(jìn)行模塊間均衡的電池模塊全部配對(duì)完為止，配對(duì)完畢后，將每組配對(duì)中SOC平均值較大的電池模塊連接到它對(duì)應(yīng)的均衡器的輸入端對(duì)其放電，SOC平均值較小的電池模塊連接到該均衡器的輸出端對(duì)其充電，直到各電池模塊SOC值趨于平衡，未能配對(duì)的電池模塊則進(jìn)入模塊內(nèi)均衡模式；

所述模塊內(nèi)均衡模式是指，以各電池單體的SOC平均值為判斷依據(jù)，當(dāng)電池單體的SOC值中最大值和最小值超出預(yù)算的均衡閾值范圍時(shí)，則將SOC值最大的電池單體通過(guò)均衡器放電，將SOC值最小的電池單體通過(guò)均衡器充電，直到電池模塊內(nèi)的電池單體的SOC值趨于平衡；

若所述均衡電路有多個(gè)電池模塊，則以各電池模塊的SOC平均值為判斷依據(jù)，判斷是否需要進(jìn)入模塊間均衡模式，當(dāng)某個(gè)電池模塊的SOC平均值超過(guò)預(yù)設(shè)的均衡閾值范圍后，即進(jìn)入模塊間均衡模式；當(dāng)電池模塊完成上述模塊間均衡模式后，開(kāi)始進(jìn)入模塊內(nèi)均衡模式，當(dāng)模塊間均衡模式和模塊內(nèi)均衡模式都結(jié)束時(shí)則均衡結(jié)束，電池組內(nèi)的所有電池模塊的電荷量趨于平衡；

若所述均衡電路只有一個(gè)電池模塊，則以各電池單體的SOC平均值為判斷依據(jù)，當(dāng)電池單體的SOC值中最大值和最小值超出預(yù)算的均衡閾值范圍時(shí)，則直接進(jìn)入模塊內(nèi)均衡模式，當(dāng)電池模塊內(nèi)的電池單體的SOC值趨于平衡時(shí)則均衡結(jié)束。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的均衡方法，其特征在于，所述模塊間均衡模式的均衡過(guò)程包括：

S10、采集所有電池單體的電壓和電流，以計(jì)算出電池單體的SOC值，并計(jì)算出各電池模塊的SOC平均值；

S11、將所有電池模塊的SOC平均值按降序排序，如果有電池模塊的SOC平均值超過(guò)預(yù)設(shè)的均衡閾值范圍，則開(kāi)啟模塊間均衡模式；如果所有電池模塊均在均衡閾值范圍內(nèi)，則模塊間均衡模式結(jié)束；

S12、為需要進(jìn)行模塊間均衡的電池模塊進(jìn)行配對(duì)，將SOC平均值最大的電池模塊與SOC平均值最小的模塊配對(duì)進(jìn)行均衡，SOC平均值次大的模塊與SOC平均值次小的模塊配對(duì)均衡，依次配對(duì)進(jìn)行均衡直到需要模塊間均衡的模塊全都配對(duì)完為止；

S13、均衡過(guò)程中反復(fù)執(zhí)行步驟S11和步驟S12，直到各電池模塊SOC值趨于平衡。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的均衡方法，其特征在于，所述模塊內(nèi)均衡模式的均衡過(guò)程包括：

S20、根據(jù)各電池單體的SOC值按降序排序，判斷電池單體的SOC值的最大值和最小值是否超出均衡閾值范圍，若超出則進(jìn)入下一步；

S21、將SOC值最大的電池單體連接到該電池單體所在的電池模塊對(duì)應(yīng)的均衡器的輸入端，并對(duì)該電池單體進(jìn)行放電，同時(shí)均衡器的輸出端連接到SOC值最小的電池單體，并對(duì)該節(jié)電池單體進(jìn)行充電；

S22、反復(fù)執(zhí)行上述步驟S21，當(dāng)所有電池單體的SOC值都在均衡閾值范圍內(nèi)，則模塊內(nèi)均衡的均衡結(jié)束。