[發明專利]一種串聯鋰離子電池組P-C-C-P均衡器及其控制方法

在審

• 申請號: 201810052945.6
• 申請日: 2018-01-19
• 公開（公告）號: CN108110344A
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 劉紅銳;杜春峰;李博;陳仕龍
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: H01M10/42
• 分類號: H01M10/42;H02J7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種串聯鋰離子電池組P?C?C?P均衡器及其控制方法，本發明均衡器由4n個帶反并聯二極管的MOSFET功率開關管，1個主控開關M，2個二極管D，1個電容C和一個反激式變壓器T組成；其中，4n個帶反并聯二極管的MOSFET功率開關管包括上層功率開關Q和下層功率開關S，上層功率開關Q由Q1i及Q2i組成，下層功率開關S由S1i及S2i組成。本發明可以根據電池狀態以及均衡需要，選擇不同的均衡策略從而達到不同的均衡效果，均衡具有靈活性，均衡原理簡單。均衡器采用反激式變壓器作為能量轉移的媒介，減小了均衡器的體積。在任一種均衡策略中，只需對一個MOSFET進行PWM控制，能量損耗小。

技術領域

本發明涉及一種串聯鋰離子電池組P-C-C-P均衡器及其控制方法，屬于電力電子技術和蓄電池組能量均衡管理技術領域。

背景技術

隨著工業的發展和人類文明的進步，環境問題和能源危機變得越來越嚴重，特別是石油、煤炭等化石燃料的使用直接導致了嚴重的溫室效應等環境污染問題。而在現代經濟飛速發展的時代，能源是必不可少的基礎性材料。但由于化石燃料的短缺和不可再生能源的日益匱乏，人類社會的可持續發展將會受到巨大的阻礙。在21世紀這個經濟飛速發展的時代，由于電動汽車節能無污染，受到了各國的廣泛重視。但電動汽車的一個最關鍵的技術便是儲能，因此，如何將能源進行高效安全的儲存和利用就變得至關重要了。

由于鋰離子電池具有標稱電壓高、重量輕、比能量高、循環壽命長、自放電系數小、無記憶效應、無污染等優點，受到了市場的青睞。鋰離子單體電池的額定電壓為3.6V左右，為了滿足儲能及電動汽車電壓的要求，必須將大量的鋰離子電池進行串聯或者并聯起來使用。在鋰離子電池組的使用過程中，由于單體電池間本身特性和環境的差異會導致電池組的能量不一致，隨著充放電次數的增加將會導致電池組的充放電容量越來越小，導致電池組的提前報廢。為了解決串聯的鋰離子電池組單體電池間的能量不一致問題，提高鋰離子蓄電池組的充放電容量，延長其循環使用壽命，推動新能源鋰離子電池儲能系統及新能源電動汽車的發展，必須對電池組進行能量的均衡。

根據均衡器的拓撲結構、均衡效果及組成元器件可以將均衡策略分成不同的種類，依據其能量轉移方式可分為能量耗散型均衡和能量非耗散型均衡。根據元器件的不同可將均衡分為電容均衡、電感均衡、變壓器均衡、LC均衡等均衡方法。不同的均衡拓撲電路能量轉移的路徑也會有所不同，其能量轉移包括電池包到單體電池、單體電池到電池包、單體電池到單體電池。

目前尚無針對大規模鋰離子電池儲能系統和電動汽車車載鋰離子動力電池系統中大量串聯鋰離子單體電池間能量不一致問題的研究。

發明內容

針對大規模鋰離子電池儲能系統和電動汽車車載鋰離子動力電池系統中大量串聯鋰離子單體電池間能量不一致問題，本發明提供了一種串聯鋰離子電池組P-C-C-P均衡器及其控制方法。

本發明的技術方案是：一種串聯鋰離子電池組P-C-C-P均衡器，對于由n個單體電池串聯組成的電池包/組，均衡器由4n個帶反并聯二極管的MOSFET功率開關管，1個主控開關M，2個二極管D，1個電容C和一個反激式變壓器T組成；其中，4n個帶反并聯二極管的MOSFET功率開關管包括上層功率開關Q和下層功率開關S，上層功率開關Q由Q1i及Q2i組成，下層功率開關S由S1i及S2i組成；