[實用新型]基于Buck_Boost單元的反激式多路均衡電路

有效

• 申請號: 201920066573.2
• 申請日: 2019-01-16
• 公開（公告）號: CN209313474U
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發明（設計）人: 徐順剛;李康樂;奧迪;高凱
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02M3/158
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 李鵬

本實用新型涉及鋰電池均衡技術領域，尤其是基于Buck_Boost單元的反激式多路均衡電路，該均衡拓撲由n個電池單體依次串聯組成串聯電池組，串聯電池組連接變壓器的輸入端，變壓器輸出端接一個儲能電容，儲能電容兩端分別連接Buck_Boost單元的輸入端，每個電池單體分別連接一個Buck_Boost單元輸出端。該拓撲通過變壓器對儲能電容充電，電容臨時存儲能量，再通過控制每個Buck_Boost單元中的開關管，將電容中的能量通過Buck_Boost單元分配到需要均衡的電池單體，通過周期性的將電池組能量反饋到電池單體，實現對電池組的整體均衡。該實用新型電池組的放電回路經過每個電池單體，電容可向電池單體多路同時放電，具有均衡速度快，能量損耗小等優點。

技術領域

本實用新型涉及鋰電池均衡技術領域，尤其是一種基于Buck_Boost單元的反激式多路均衡電路。

背景技術

日益嚴重的環境問題和經濟問題促使著各國都在積極推動清潔能源的開發，同時城市交通方面也在向著清潔、高效和可持續發展的方向發展，鋰電池以能量密度高，體積小，無記憶效應、循環壽命長等優點，已被廣泛應用于純電動汽車和混合動力電動汽車。由于鋰電池單體電壓較低，為了實現在高壓場合的應用，通常需要將很多個鋰電池單體串聯起來以達到高電壓輸出。但是鋰電池在生產工藝方面存在一些差異，導致其單體電池內阻，儲存能量，工作環境溫度等參數不一致，因此電池組在充放電過程中會存在過充和過放現象，這樣不僅降低了電池的效率、容量，更嚴重的會縮短電池壽命以至于會發生爆炸的危險。因此研究一種電池均衡電路來保證電池在工作過程中的電壓一致問題，從而提高電池工作效率和延長電池壽命具有重要意義。

目前，研究人員曾提出過許多均衡電路拓撲，按照拓撲結構分類，可以將這些均衡電路分為兩大類：集中式均衡電路和分布式均衡電路。集中式均衡電路是指整個電池組共用一個均衡器，通過變換器分壓等技術將能量重新分配到各個電池單體，最終實現能量在電池單體與電池組間傳遞的一種均衡方式。分布式均衡電路則是指每個電池單體都配有一個均衡器，通過每個均衡器工作來實現電池單體間的均衡。從能量角度來看，均衡電路又可分為耗散型均衡和非耗散型均衡。耗散型均衡是指通過每個電池單體兩端并聯的電阻消耗掉多余的能量來達到均衡的目的，該方法也是最早提出來的方案，但由于其存在大量的能量消耗以及會產生多余的熱量，會使得均衡效率大大降低，因此非耗散型均衡電路成為研究的主流方向。非耗散型均衡電路是指通過電感，電容，變壓器等儲能元件將高電壓電池中的能量轉移到低電壓電池中，在均衡過程很少有能量的損耗，并且具有較高的均衡效率。但是傳統的Buck_Boost均衡電路方法，通過開關選擇需要均衡的兩個電池，將高電壓電池中的能量轉移到低電壓的電池中，實現能量的傳遞，然而這種方法每次只能在兩個電池之間進行能量的傳遞，因此會存在均衡速度較慢的問題。基于多繞組變壓器的均衡電路，通過將電池組的能量從變壓器原邊傳遞到副邊多繞組輸出端，通過多繞組輸出將能量傳遞到需要均衡的電池單體，這種均衡方法速度較快，但是要達到均衡，必須保證副邊繞組參數完全一致，但是在實際中由于各繞組之間存在交叉影響，很難實現參數完全一致，所以極大的限制了該類拓撲在實際中的應用。

實用新型內容

針對上述技術問題，本實用新型提供了一種基于Buck_Boost單元的反激式多路均衡電路，既解決了傳統Buck_Boost均衡速度慢的問題，又解決了多繞組變壓器輸出端交叉影響的問題。

本實用新型采用的技術方案是：

一種基于Buck_Boost單元的反激式多路均衡電路，包括n個電池單體，一個反激變壓器，一個儲能電容C₁，n個Buck_Boost單元；每個電池單體分別連接一個Buck_Boost單元的輸出端；n個Buck_Boost單元互相并聯，并聯后的輸入端與儲能電容C₁連接；Buck_Boost單元的輸出端分別連接一個電池單體；

n個電池單體串聯成電池組；串聯電池組連接反激變壓器原邊，反激變壓器副邊接儲能電容C₁；反激變壓器與電池組之間連接充電控制開關管S_Q；