[發明專利]一種含正激變換器的電池主動均衡裝置

在審

• 申請號: 201811175045.7
• 申請日: 2018-10-10
• 公開（公告）號: CN109904899A
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 冬雷;祁澤睿;李福俊;王曉曉
• 申請（專利權）人: 北京動力京工科技有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明設計了一種含正激變換器的電池均衡裝置，包括驅動單元、均衡單元，驅動單元輸入正極與電池正極B+連接，輸入負極與電池負極B?連接，輸出正極和輸出負極與所有均衡單元的輸入端串聯連接，形成回路；均衡單元包括均衡輸出正極和均衡輸出負極，分別與所要均衡的電池單體的正負極相連接；驅動單元與均衡單元組成不對稱半橋電路驅動的串聯正激電路；均衡單元的結構為原邊可旁路正激變換、副邊可旁路正激變換。該裝置能夠對任意多個單體電池同時進行均衡控制，均衡效率高，除了驅動單元，不需要高速功率開關器件，僅需要與單體電池數量相同的可控開關即可；在均衡控制過程中，可以對容量較低的單體電池進行能量補充，達到充滿電池的目的。

技術領域

本發明涉及一種含正激變換器的電池主動均衡裝置，屬于鋰電池等相關電池的管理系統，特別是對多個單體電池串聯進行均衡的均衡電路。

背景技術

隨著鋰電池和儲能技術的發展，對電池管理系統的要求也越來越高。多個單體電池串聯，由于單體電池本身的性能不一致，在充放電過程中會產生不均衡問題，會造成電池的老化，影響電池的壽命和安全性。

目前對電池進行均衡的方法主要有被動式均衡方法和主動式均衡方法。其中被動式均衡方法主要是電阻耗能式，在每一顆單體電池并聯一個電阻分流，耗能均衡就是將容量多的電池中多余的能量消耗掉，實現整組電池電壓的均衡。例如中國專利CN102457078A、CN106329667A、CN102195314A、CN107492924A、CN108063473A分別公開了幾種不同形式的耗能式均衡電路及其控制方法。耗能式均衡不僅會消耗寶貴的能量還會引起系統發熱。

主動均衡方法是將單體能量高的轉移到單體能量低的，或用整組能量補充到單體最低電池，在實施過程中需要一個儲能環節，好讓能量通過這個環節重新進行分配。中國專利CN 207098716 U、 CN103248077A、CN105391130A、CN102111003A、CN104113110A公開了幾種采用電感儲能的電池均衡電路，而CN107994651A、CN103051029A、CN107579575A、CN107317376A、CN106816930A公開了幾種采用電容儲能的電池均衡電路。不論采用電感儲能還是采用電容儲能，都需要多個高速開關的功率開關器件，成本較高、控制復雜，且不能同時對任意單體電池進行均衡控制，因此均衡效率較低。

中國專利CN104577227A、CN107785957A、CN107834655A公開了幾種采用變壓器隔離或者采用DC/DC變換器集中式主動均衡電路，由于僅采用一個變壓器均衡所有單體電池，因此變壓器抽頭多，制作安裝困難，不合適電池組的變化。此外需要多個高速功率開關器件，成本高控制復雜。而且不能同時對多個任意單體電池進行均衡。

中國專利CN104201743A公開了一種基于正激變換器的電池均衡電路，該電路是由電池組向單體電池傳輸能量來實現電池均衡的。但是該電路結構比較復雜，需要一個繞組復雜的變壓器，變壓器的繞組數量與所需要均衡的電池的數量相同，當電池組的電池需要改變時，就需要重新制作變壓器，而且一個變壓器帶若干繞組，安裝非常不便，繞組的一致性也不容易保證，嚴重影響均衡效果。而且該電路無法選擇對某一個或者某幾個特定電池進行均衡，且均衡電流不均等。此外，該發明中的控制電路沒有考慮變壓器的磁復位，使得變壓器的磁場逐漸增加無法復位，最后導致磁飽和失去均衡功能。

綜上所述，現有技術中被動式均衡電路存在不僅會消耗寶貴的能量，而且還會引起系統發熱等諸多問題。主動均衡需要多個高速功率開關器件或者需要復雜的變壓器，成本高、控制復雜、需要散熱、不能同時均衡多個任意單體電池、均衡效率低。除此之外有些電路不能通過均衡使電池組的能量得到補充達到充滿電池的目的。

發明內容