[發明專利]一種面向可重構電池組的多功能均衡電路及相關方法

在審

• 申請號: 201910615223.1
• 申請日: 2019-07-09
• 公開（公告）號: CN110299745A
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 陳思哲;劉晨煬;王玉樂;常樂;張桂東;章云
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 丁曼曼

本申請公開了一種面向可重構電池組的多功能均衡電路，通過電路中的電容實現電能均衡控制，避免相互并聯的全部電池單元退出影響用電設備，也避免相互并聯的大部分電池單元退出加速該列其他電池老化，并且，還通過電路中的第一開關和第二開關，實現任意電池單元之間的點對點的直接電能均衡，避免逐個電能傳遞導致的時間浪費和電能損耗，提高電能均衡的效率。并且，還可以實現多個電池單元對單個電池單元進行電能傳遞，顯著提高單次均衡所能傳遞的最大電能，進一步提高電能均衡的效率。本申請還公開了一種控制方法，具有以上有益效果。

技術領域

本申請涉及電池電路技術領域，特別涉及一種面向可重構電池組的多功能均衡電路、控制方法。

背景技術

隨著能源技術的不斷發展，目前動力電池受到廣泛的應用。為了延長動力電池的使用壽命，通常采用梯次利用技術，提高動力電池的整體可用率，解決不同類型、規格、狀態退役電池的規?；倮脝栴}。

現有技術中，一般采用可重構電池組電路結構。在該電路中，若某個電池單元投入運行，則將與其對應的開關閉合；反之，若某個電池單元因已達到滿放(或滿充)需退出運行，則將與其對應的開關斷開。如果某一列的電池單元全部退出運行，則令該列的旁路開關閉合，旁路該列所有電池單元，以維持電路導通。可重構電池組電路在放電過程中，雖然可以令電量已耗盡的電池單元退出運行，但存在兩個問題：1、如果同一列的電池單元全部退出，可能導致整個電池組的輸出電壓不足，無法維持用電設備的正常運行；2、當同一列電池單元中有多個單元退出時，這一列中其他繼續維持運行的電池可能發生嚴重過流，縮短其工作壽命，嚴重時還可能引發熱失控和爆炸。

此外，現有技術中還采用基于開關電容的電池組均衡電路，其工作原理是，先令荷電狀態(State of Charge，SOC)高的電池單元對電容進行充電，然后再通過切換開關，令電容向SOC低的電池單元放電，從而實現多個電池單元的SOC均衡。但存在兩個問題：1、電量只能在相鄰電池之間進行直接傳遞，當電池單元B1的電量傳遞給電池單元Bm，則需要m-1次均衡才能實現，均衡時間長，電能效率低；2、電池單元之間只能進行單對單的均衡，由于較大的SOC差異也只能產生很小的電壓差異，單次均衡傳遞的電能非常有限，導致均衡時間很長。

因此，如何提高電池之間進行均衡的效率，降低進行均衡的時間是本領域技術人員關注的重點問題。

發明內容

本申請的目的是提供一種面向可重構電池組的多功能均衡電路、控制方法，通過并聯的第一開關和每個電池單元中的第二開關配合，實現在任意電池單元之間點對點進行電池均衡，而不是向相鄰的電池傳遞能量，提高均衡效率，降低均衡時間。

為解決上述技術問題，本申請提供一種面向可重構電池組的多功能均衡電路，包括均衡電池模塊；其中，所述均衡電池模塊，包括：N個電池單元、N個第一開關以及N-1個電容，N≥3；第i個電池單元的第二端與第i+1個電池單元的第一端連接，第i個電池單元的控制端與第i+1個電池單元的控制端通過第i個電容連接，1≤i≤N-1；每個電池單元并聯一個第一開關；

其中，每個所述電池單元均包括單刀三擲開關、第二開關以及電池；所述單刀三擲開關的不動端作為所述電池單元的控制端，所述單刀三擲開關的第一動端和所述電池的第一端連接作為所述電池單元的第一端，所述單刀三擲開關的第三動端和所述第二開關的第二端連接作為所述電池單元的第二端，所述電池的第二端與所述第二開關的第一端連接。

所有第一開關、所有第二開關以及所有單刀三擲開關均與控制器連接；所述控制器用于根據選定的放電電池控制所述電路形成包括所述放電電池和電容的放電回路，以便對電容進行充電；當充電完成時，根據選定的充電電池控制所述電路形成包含所述充電電池和所述電容的充電回路，以便對所述充電電池進行充電。