[發明專利]一種基于雙向反激均衡電路的串聯電池組均衡方法

有效

• 申請號: 202010427148.9
• 申請日: 2020-05-19
• 公開（公告）號: CN111555394B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 宋政湘;婁方璽;王建華;張國鋼
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;西安耐百特電力儲能科技股份有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H01M10/44
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

本發明公開了一種基于雙向反激均衡電路的串聯電池組均衡方法，包括雙向反激均衡電路及基于均衡電路的均衡控制方法。雙向反激均衡電路，由兩個MOSFET，以及一個高頻變壓器組成，用于通過大電流和轉移能量。通過對MOSFET施加不同頻率和占空比控制信號，可控制均衡電流的大小和方向，實現電池組與組內任意一個單體電池能量的相互轉移。均衡控制方法是根據電池組平均SoC_avg與每個單電池SoC之間的差值產生相應的控制信號，控制雙向反激均衡電路實現能量在電池組與單電池之間的轉移。本發明可以有效的實現串聯電池組的均衡，提高電池組的使用壽命及使用過程中的安全系數。

技術領域

本發明涉及一種基于雙向反激均衡電路的串聯電池組均衡方法，適用于對任意種類串聯電池組的均衡操作，以電池組中各電池SoC為均衡依據，增強電池組的安全性并延長電池組使用壽命。

背景技術

大規模儲能技術是解決可再生能源波動性、間歇性以及地域分布特性的重要途徑之一。在新能源高效率輸出時儲存多余能量，并在負荷高峰時釋放能量快速響應，實現有效地緩沖，能極大緩解可再生能源并網時對電網帶來的影響，增強電網的穩定性以及可調度能力。電池儲能以其可擴展性強、高效率以及壽命長等特點，已成為儲能技術中的一個重要方向，但現存的一些技術難題限制了電池儲能技術的使用。

為滿足實際使用所需的電壓與容量要求，需將多個單電池串聯成組使用。但即使是相同規格、相同型號，甚至同批次生產的電池之間也會存在容量、端電壓和內阻上的差異。由于電池單體之間不一致性的存在，當對電池組整體進行充(放)電時，一旦電池組中有單電池達到充(放)電截止電壓，便必須立即停止充(放)電，否則會造成其余單電池的過充(過放)。更嚴重的是，因為不一致性的存在，若不加以管理，電池組的使用壽命甚至整個系統的安全均不能得到有效保障。

為了減小電池組串并聯使用時電池單體之間不一致性導致的一系列問題，通過均衡電路提升電池組的使用壽命與安全系數是十分必要的。

發明內容

本發明的目的在于針對上述實際使用過程中的問題，提供了一種基于雙向反激均衡電路的串聯電池組均衡方法。

本發明采用的技術方案實現如下：

一種基于雙向反激均衡電路的串聯電池組均衡方法，該方法基于雙向反激均衡電路，雙向反激均衡電路將單向反激電路的輸出側續流二極管更換為MOSFET，結合一個高頻變壓器組成，MOSFET設有兩個，分別定義為M1和M2，高頻變壓器原邊側對應電池組，副邊側對應單電池，原邊側引腳P與M1漏極相連，M1源極與電池組負極連接，變壓器原邊側另一引腳與電池組正極連接，副邊側與P引腳互為同名端的引腳與M2源極相連，M2漏極與單電池正極連接，副邊側另一引腳與單電池負極連接；該雙向反激均衡電路將單向反激電路的副邊續流二極管更換為MOSFET，結合一個高頻變壓器；該雙向反激均衡屬于輸入輸出隔離的主動均衡電路，為電池組中各個單電池均配置一個雙向反激均衡電路，實現在同一時間段內同時控制多個電池單體進行均衡；

該方法根據電池組中各個電池的SoC與電池組平均SoC_avg之間的差值，對各個均衡電路的工作占空比進行更有針對性的獨立控制，實現電池組中各個單電池SoC的均衡。

本發明進一步的改進在于，該方法具體包括如下實現步驟：

首先設置均衡開啟、停止閾值r_on、r_off，以及均衡時間；之后計算各電池的SoC，并計算出電池組SoC平均值SoC_avg；隨后將電池組中每個單電池的SoC與SoC_avg進行比較，若電池i的SoC_i滿足|SoC_i SoC_avg|＞r_on，則控制第i個均衡電路，開啟對電池i的均衡；