[發明專利]一種串聯蓄電池組的主動均衡電路和方法

在審

• 申請號: 201810108788.6
• 申請日: 2018-02-05
• 公開（公告）號: CN108199445A
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 黃美瓊
• 申請（專利權）人: 江門市敏華電器有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H01M10/42;H01M10/44
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種串聯蓄電池組的主動均衡電路和方法。該電路包括串聯蓄電池組、電子開關網絡、雙向DC?DC模塊、電池電壓采集模塊、控制模塊、可選的DC?DC隔離供電模塊。串聯蓄電池組由若干節蓄電池串聯組成，串聯蓄電池組與電子開關網絡連接，電子開關網絡的另外一端連接到雙向DC?DC模塊，雙向DC?DC模塊的另一端連接到串聯蓄電池組的輸出端?？刂颇K通過控制電子開關網絡選通一節需要均衡的電池，然后控制雙向DC?DC模塊向選通的電池進行充電或放電均衡。本發明通過引入電子開關網絡，只使用一個雙向DC?DC模塊即可對串聯蓄電池組中任意蓄電池進行高效的充電或放電均衡，具有元件數量少、成本低廉、均衡電流大、控制簡單、魯棒性強的優點。

技術領域

本發明涉及電池管理系統（BMS）領域，尤其涉及一種串聯蓄電池組的能量轉移式主動均衡技術。

背景技術

現有的對串聯蓄電池組均衡的方式主要有兩種：被動均衡和主動均衡。被動均衡因其電路簡單、控制方便且成本低的優勢而被廣泛使用，但也由于它均衡電流小（幾十到數百毫安）且只能充電時均衡，此外還存在能量損耗和熱管理困難等問題，只適合用于要求比較低的場合。而主動均衡不以消耗能量為代價，均衡電流大（安培量級）、充放電都能均衡，能夠最大限度的利用每一節蓄電池的容量，是理想的均衡方式。傳統的能量轉移式主動均衡電路分為飛電容均衡電路、電感均衡電路和變壓器均衡電路。飛電容均衡電路存在均衡電流小，均衡效率低的問題；傳統的電感均衡電路和變壓器均衡電路存在電路及控制復雜、占用線路板體積大、成本高、可靠性不高且均衡電流不便測量等問題，限制了其大規模推廣使用。

發明內容

本發明的目的在于解決現有的主動均衡電路控制復雜、成本高、可靠性不高的問題，提供一種成本低廉、控制過程簡單、易于實現的串聯蓄電池組的主動均衡電路及方法。

本發明采用的技術方案為：一種串聯蓄電池組的主動均衡電路，包括串聯蓄電池組、電子開關網絡、雙向DC-DC模塊、電池電壓采集模塊、控制模塊以及可選的供電模塊。所述電子開關網絡與串聯蓄電池組連接，所述控制模塊與電子開關網絡、電池電壓采集模塊和雙向DC-DC模塊連接，所述電子開關網絡通過雙向DC-DC模塊與串聯蓄電池組的輸出連接。

所述電子開關網絡包括設于串聯蓄電池組中每節蓄電池正、負極上的電子開關，該電子開關網絡由控制模塊控制其中的電子開關導通或關斷，可以單獨選擇串聯蓄電池組中的單節或多節蓄電池連接到雙向DC-DC模塊；所述電子開關網絡可以是每節蓄電池對應2個單刀單擲電子開關，也可以是每節蓄電池對應1個單刀雙擲電子開關；所述單刀單擲電子開關或單刀雙擲電子開關可以是光耦繼電器或者由場效應管或其它半導體器件組合而成的具備雙向關斷功能的半導體開關，也可以是干簧管、機械繼電器等機械開關，由于本發明對電子開關的開關速度要求不高，其它任何滿足耐壓要求且具備雙向關斷功能的可控開關器件都可以作為本發明中電子開關的一種。

所述雙向DC-DC模塊為通過電子變壓器隔離的、具備雙向能量轉移的電源模塊；通過所述控制模塊給出的PWM信號或其它控制信號能夠實現能量從一端轉移到另外一端；雙向DC-DC模塊本身可以具備輸入或輸出電流監控功能，所述控制模塊可以檢測雙向DC-DC模塊的輸入和輸出電流，以使用安時積分法對每一節電池的SOC狀態進行估算修正，同時所述控制模塊還可以通過控制雙向DC-DC模塊的輸入或輸出電流以應對不同的均衡需求。

所述電池電壓采集模塊可以是直接連接在串聯蓄電池組每一節蓄電池上的專用的電池電壓采樣電路，對所有串聯蓄電池電壓進行持續采樣；也可以是連接在電子開關網絡的輸出端，單獨檢測電子開關網絡當前選擇的某一節蓄電池的電壓；通過所述控制模塊控制電子開關網絡輪流選通串聯蓄電池組中的所有單節蓄電池，便可以采集串聯蓄電池組中所有單節蓄電池的電壓；在執行充、放電均衡的過程中，也能持續檢測當前處于均衡狀態的蓄電池的電壓以防止該蓄電池過充或過放。