[發明專利]一種鋰電池組無層級主被動均衡電路及方法

在審

• 申請號: 202011187697.X
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112350400A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 王鹿軍;單恩澤;吳鐵洲;李擁軍
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魯力

1.一種鋰電池組無層級主被動均衡電路，其特征在于，包括

主動均衡方向選擇電路：包括四個雙向MOSFET開關管K₄、K₅、K₆、K₇組成的均衡方向選擇電路，K₄漏極與K₅源極連接，節點處串聯電感L端口，電感另一端口與能量轉移支路的開關管匯總線路等電位銜接，K₆漏極與K₇源極連接，節點處與LC諧振儲能及能量轉移支路的儲能匯總線路等電位銜接，K₄源極和K₅漏極分別連接K₆源極與K₇漏極，構成完整的閉合回路；

開關陣列：由N+1個雙向MOSFET開關管Q_n+1組成，N為電池組數目且為奇數

LC諧振儲能及能量轉移支路：由若干電容、開關管以及一個總控電感組成的含有三路容量差異化的LC諧振儲能及能量轉移電路；

被動均衡電路采用電阻分流式結構，將每個單體電池B_n并聯一個由電阻R_n和開關S_n串聯組成的被動均衡器，電池組中各單體電池引出兩組正負極接口，一組接口連接各自對應的被動均衡器，均衡器數量與單體電池數量相同，另一組接口分別連接開關陣列的兩條總線，一條總線是由開關管Q1、Q3、…Qn-2、Qn的漏極等電位連接而成，另一條總線是由開關管Q2、Q4、…Qn-1、Qn+1的漏極等電位連接而成，電池組中的B1正極與開關管Q1的源極連接，開關管Q1的漏極與Qn的漏極連接，Bn-1負極與開關管Qn的源極連接，B2正極與開關管Q2的源極連接，開關管Q2的漏極與Qn-1的漏極連接，Bn-2負極與開關管Qn-1的源極連接，以此類推，Bn正極與開關管Qn的源極連接，Bn負極與開關管Qn+1的源極連接，開關管Qn+1的漏極與B1的負極連接，電池組中所有單體電池正負極串聯，形成閉合回路，通過開斷開關陣列中對應單體電池的MOSFET管，達到電池組內均衡效果；

控制模塊：采集并比較電池組中各個單體電池的荷電狀態SOC和電壓U的大小，根據控制策略得到動態式均衡閾值曲線，在每個采樣時刻進行相應數據的調整對比；若達到均衡條件，將均衡脈沖信號加在開關管上，啟動均衡過程；

執行模塊包括主動均衡方向選擇電路、開關陣列以及LC諧振儲能及能量轉移支路，主控制器發送指令控制上述執行模塊電路中參與工作的開關管柵極，實現導通關斷，恒流源的正負極接在整個電池組的正負兩端，既提供初始元器件激活電能，又可給整個電池組充電，電感和電容執行儲能命令；仿真過程中用一對反向串聯的MOSFET來代替雙向導通開關，關斷緩沖電阻用以保護均衡電路不會發生短路。

2.根據權利要求1所述的鋰電池組無層級主被動均衡電路，其特征在于，所述LC諧振儲能及能量轉移裝置為電感線圈和電容器。

3.根據權利要求1所述的鋰電池組無層級主被動均衡電路，其特征在于，電池選用Simulink自帶的鋰離子電池模型，電池組的充放電由可調節恒流源提供。