[發(fā)明專利]一種串聯(lián)鋰電池組均衡容錯電路結(jié)構(gòu)與均衡容錯方法

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• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號: CN109713744A
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張凱;王友仁;徐智童
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;B60L58/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種串聯(lián)鋰電池組均衡容錯電路結(jié)構(gòu)與均衡容錯方法，其特征在于：包括n個鋰電池單體串聯(lián)組成鋰電池組，均衡容錯電路結(jié)構(gòu)包括重構(gòu)容錯環(huán)路、電池選擇網(wǎng)絡(luò)和反激變換器橋式網(wǎng)絡(luò)，可對串聯(lián)鋰電池組進(jìn)行重構(gòu)隔離和能量均衡。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種串聯(lián)鋰電池組均衡容錯電路結(jié)構(gòu)，其特征在于：重構(gòu)容錯環(huán)路和反激變換器橋式網(wǎng)絡(luò)中的MOSFET均為單向MOSFET，電池選擇網(wǎng)絡(luò)中的MOSFET均為雙向MOSFET，所述的MOSFET均為N溝道MOSFET。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種串聯(lián)鋰電池組均衡容錯電路結(jié)構(gòu)，其特征在于：每節(jié)鋰電池串聯(lián)一組雙向MOSFET斷路開關(guān)，并聯(lián)一個單向MOSFET旁路開關(guān)和二極管構(gòu)成重構(gòu)容錯環(huán)路，可對串聯(lián)鋰電池組進(jìn)行重構(gòu)隔離。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種串聯(lián)鋰電池組均衡容錯電路結(jié)構(gòu)，其特征在于：電池選擇網(wǎng)絡(luò)由雙向MOSFET選擇開關(guān)組成，每節(jié)鋰電池連接兩組雙向MOSFET選擇開關(guān)，相鄰兩節(jié)鋰電池共用一組雙向MOSFET選擇開關(guān)，可任意選擇需要均衡的單體鋰電池接入均衡電路。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種串聯(lián)鋰電池組均衡容錯電路結(jié)構(gòu)，其特征在于：反激變換器橋式網(wǎng)絡(luò)由反激變換器、四個MOSFET開關(guān)和二極管組成，可將單體鋰電池的能量通過反激變換器轉(zhuǎn)移到鋰電池組中。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種串聯(lián)鋰電池組均衡容錯方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、利用電壓傳感器、電流傳感器和溫度傳感器對鋰電池的電壓、電流和溫度進(jìn)行監(jiān)測，可采用雙擴展卡爾曼濾波算法估算每節(jié)鋰電池的荷電狀態(tài)SOC和健康狀態(tài)SOH；

步驟2、當(dāng)監(jiān)測到鋰電池溫度突然過高或鋰電池健康狀態(tài)低于失效閾值時啟動重構(gòu)容錯環(huán)路，斷開雙向MOSFET斷路開關(guān)，導(dǎo)通單向MOSFET旁路開關(guān)，對失效鋰電池進(jìn)行重構(gòu)隔離；

步驟3、根據(jù)鋰電池的荷電狀態(tài)計算每節(jié)鋰電池的剩余容量并據(jù)此得到剩余容量最多與最少鋰電池間的容量差，當(dāng)容量差大于設(shè)定閾值時啟動均衡，利用反激變換器橋式網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)移。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種串聯(lián)鋰電池組均衡方法，其特征在于，所述的反激變換器橋式網(wǎng)絡(luò)均衡方法，其步驟為：

步驟1、閉合高能量鋰電池單體所對應(yīng)的雙向MOSFET選擇開關(guān)，把高能量鋰電池接入反激變換器橋式網(wǎng)絡(luò)；

步驟2、閉合高能量鋰電池單體對應(yīng)反激變換器橋式網(wǎng)絡(luò)中對角橋臂上的MOSFET，此時，高能量鋰電池單體、導(dǎo)通的MOSFET以及變壓器的初級線圈形成閉合環(huán)路，鋰電池能量轉(zhuǎn)移到初級線圈中；

步驟3、斷開高能量鋰電池單體對應(yīng)反激變換器橋式網(wǎng)絡(luò)中對角橋臂上的MOSFET，此時，初級線圈中的電流為0，同時磁芯中磁場開始下降，在次級線圈上感應(yīng)出正向電壓，同時二極管導(dǎo)通，磁芯中儲存的能量轉(zhuǎn)移至鋰電池組，實現(xiàn)單體鋰電池與鋰電池組間的能量轉(zhuǎn)移，最終實現(xiàn)單體鋰電池間能量均衡。