[實用新型]基于電感雙路交錯的主動均衡電路

有效

• 申請號: 202022223664.8
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN213402508U
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 雷旭;楊越皓;樊臨倩;禾建平;唐鑫
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H01M10/42;B60L58/22
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 吳林

本實用新型公開了基于電感雙路交錯的主動均衡電路，涉及主動均衡電路技術領域，將串聯電池組內的電池均與一個均衡單元并聯，并分層設置均衡單元，相鄰電池并聯的所述均衡單元不處于同一層，且均衡單元的層數和每一層均衡單元的個數由電池的數量決定；本實用新型所提出的均衡電路利用高層均衡單元為電池間的能量轉移提供了最快路徑，任意兩節電池間的能量傳遞僅通過兩個電感就可以完成，大大加快了均衡速度和降低了能量損失。均衡單元中的雙路電感代替經典電感拓撲中單路電感，使單體電池在一個均衡周期內的工作時間成為了經典電感的2倍，避免經典電感均衡電路中電池長時間的閑置問題，提升了均衡速度。

技術領域

本實用新型涉及主動均衡電路技術領域，特別是涉及基于電感雙路交錯的主動均衡電路。

背景技術

近年來電動汽車飛速發展，為其供應能量的電池自然受到研究者們的廣泛關注。電動汽車所使用的電池類型多種多樣，其中鋰電池以良好的動力性能，較長的循環使用壽命，較高的能量密度和無記憶效應等優勢，成為了電動汽車所使用的主流電池類型。然而，單體鋰電池的電容量、電壓和瞬間放電功率等參數遠遠達不到電動汽車設計所要求的參數。因此，為了滿足電動汽車的需求，需要成百上千的單體電池通過串聯或者并聯的方式組成成為電池包。

不幸的是，單體電池的串并聯卻產生了帶電量不均衡這一新的問題，且帶電不均衡在串聯電池組中表現的更為明顯。帶電量不均衡輕則會導致電池的綜合性能下降，電池包使用壽命大幅縮短，重則會發生然后和爆炸。研究人員發現帶電不均衡最初產生原因是由于生產差異性造成了電池之間的細微差異性，而這種細微的差異會在電池的循環使用過程中不斷放大。電池的生產差異是無法應用技術消除的，只能利用均衡技術在電池使用過程中去改善電池帶電不均衡。

均衡技術的本質是通過均衡電路和均衡控制算法在一定程度上消除帶電差異性。均衡技術依據能量消耗和能量轉移兩種不用的方式，可分為被動均衡技術和主動均衡技術。被動均衡技術主要依靠均衡電路中的功率電阻消耗掉帶電量高的電池比帶電量低的電池多出的電量。被動均衡技術的均衡電路因其工作原理被稱為耗能型被動均衡電路，被動均衡電路有兩個明顯缺陷，一為造成能量浪費，二為容易引發散熱不及時所導致電池包處于高溫不安全環境下工作。

而主動均衡技術恰恰解決了被動均衡技術中的兩個缺陷，通過主動均衡電路中電容、電感或者變壓器將高帶電量電池的多余能量轉移到帶電量低的電池，能量的再次分配巧妙的解決了帶電量不均衡問題。本申請在經典電感電路的研究基礎上，提出了一種基于電感的雙路交錯的主動均衡電路，解決被動均衡電路造成的能量浪費以及被動均衡電路散熱不及時導致電池包處于高溫不安全的環境下的問題。并解決經典電感均衡電路中電感磁飽和發生時所導致的電池工作效率降低的問題。電路的可控性好，結構簡單，被廣泛的研究和應用。

實用新型內容

本實用新型實施例提供了基于電感雙路交錯的主動均衡電路，可以解決現有技術中存在的問題。

本實用新型提供了基于電感雙路交錯的主動均衡電路，包括：串聯電池組；

所述串聯電池組內的電池均與一個均衡單元并聯，所述均衡單元分層設置，相鄰電池并聯的所述均衡單元不處于同一層，所述均衡單元的層數和每一層均衡單元的個數由電池的數量決定；

所述均衡單元包括四個MOS管、電感L1和電感L2，所述MOS管S1與 MOS管S2串聯連接，所述MOS管S3與MOS管S4串聯連接，串聯的兩條支路并聯連接后與所述電池連接，所述電感L1的一端連接在所述MOS管S1與MOS 管S2之間，所述電感L2的一端連接在所述MOS管S3與MOS管S4之間，所述電感L1和電感L2并聯后與電池并聯，所述MOS管均并聯一個續流二極管，提供電流通過的通路。

進一步地，控制兩路所述電感的PWM信號相位差設置為180°。