[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
地址：	430068 湖***	國省代碼：	湖北;42
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種鋰電池層級被動均衡電路方法
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【說明書】：

本發明涉及一種鋰電池組無層級主被動均衡電路及方法。包括均衡方向選擇電路，開關陣列，含有三路容量差異化的LC諧振儲能及能量轉移支路，被動均衡電路采用電阻分流式結構以及包含由電壓電流和溫度組成的測控電路。無層級主被動均衡方法加入溫度干擾因素，得出以電壓、SOC和溫度作為輸入量的的動態式雙閾值判據，以荷電狀態(SOC)為分界標準，分別接入主、被動均衡電路，達到減少無效循環充放電次數的目的，從而提高均衡效率，延緩鋰離子電池組循環使用壽命的降低速度。本發明可以減少無用循環充放電次數，縮短均衡時間，充電狀態下均衡時間相較于單閾值電壓均衡方法縮短了15％左右，放電狀態下均衡時間縮短了19％左右。

技術領域

本發明屬于電池均衡技術領域，具體涉及一種鋰電池組無層級主被動均衡電路及方法。

背景技術

在新能源開發利用和儲能技術需求量與日俱增的時代下，鋰離子電池作為極具發展價值的環保型儲能元件，被廣泛應用于電動汽車、便捷式電子產品、軍事、航空等各大領域。鋰離子電池是一種可充電電池，具有能量密度高、自放電率小、工作電壓高、壽命長等優點，在需要儲能裝置的工業環境下效果更加明顯。為滿足不同電壓與功率的需求，鋰離子電池常采用串并聯的方式,進而暴露出不同工況下各單體電池不一致性的問題，若干次循環充放電后這一現象會加劇。不一致性產生的主要原因是電池內阻、容量和電壓的參差不齊，尤其是在大數量電池組使用過程中。為提高能量利用率，減小不一致性對電池壽命和可用容量的影響，常搭配合適的電池管理系統對電池組進行控制。其中，單體電池間的均衡技術尤為重要。

鋰電池組均衡的主要研究方向分為均衡系統控制策略和均衡拓撲結構設計兩個方面。在均衡策略中，常采用電壓或者荷電狀態(SOC)作為判斷電池是否需要均衡的依據，此外電池容量或者剩余容量以及開路電壓等也可作為均衡判據。上述策略的缺點在于：

(1)電池電壓相對容易獲得，但受工作條件等因素影響較大，難以提供準確的參數用于均衡系統；

(2)SOC均衡控制策略受電池工作狀態的影響較小，但其均衡性能與SOC估計的精度有關；

(3)電池容量或者剩余容量作為均衡判據，極易在每個單體電池充入或放出相同的電量時出現單體電池電壓或者荷電狀態的極端變化現象；

(4)依據開路電壓建立均衡控制策略，各類型電池的充放電特性曲線不一致并且易受工況環境的影響，而且在測量電池開路電壓的靜置期間，極易產生因誤差波動不穩定而導致的精度失準問題。

發明內容

為了滿足均衡控制系統對精度和速度的要求，本發明提出了一種鋰電池組無層級主被動均衡電路及方法。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

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；