[發(fā)明專利]基于正反激變換器的混合儲(chǔ)能均衡電路及控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110264059.1
• 申請(qǐng)日: 2021-03-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112952974B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 康龍?jiān)?/a>;倪嘉惠;林鴻業(yè)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J7/34
• 分類號(hào): H02J7/34;H02J7/00
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 詹麗紅

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于正反激變換器的鋰離子電池?超級(jí)電容混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的均衡電路，包括串聯(lián)電池組、正激二極管D₀、反激消磁二極管網(wǎng)絡(luò)、N?MOSFET組成的開(kāi)關(guān)S、超級(jí)電容組、多繞組變壓器、控制器、開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路。本發(fā)明只需要一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)用于控制N?MOSFET開(kāi)關(guān)S，減少了驅(qū)動(dòng)電路的數(shù)量；利用變壓器與正激二極管D₀構(gòu)成的正激變換器，實(shí)現(xiàn)了能量從串聯(lián)電池組向超級(jí)電容組的傳遞；利用變壓器與反激消磁二極管網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的反激變換器，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了變壓器的消磁和串聯(lián)電池組的能量均衡。本發(fā)明具有控制簡(jiǎn)單，成本低，易于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，利用超級(jí)電容組作為鋰離子電池組與負(fù)載之間的緩沖，減少負(fù)載突變對(duì)鋰離子電池組的沖擊，有利于延長(zhǎng)鋰離子電池使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池組均衡技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于正反激變換器的鋰離子電池-超級(jí)電容混合儲(chǔ)能均衡電路及控制方法。

背景技術(shù)

電動(dòng)汽車(chē)是一種以電能驅(qū)動(dòng)、環(huán)保高效的綠色交通工具。鋰離子電池組是電動(dòng)汽車(chē)的優(yōu)秀供能裝置。為了滿足負(fù)載功率、電壓的需求，電動(dòng)汽車(chē)的電池組通常需要串并聯(lián)使用，由此帶來(lái)了電池組能量不一致問(wèn)題。此外，電動(dòng)汽車(chē)行駛過(guò)程中，由于路面狀況復(fù)雜，電機(jī)作為負(fù)載通常在劇烈變化的下運(yùn)行，頻繁變動(dòng)的負(fù)載會(huì)增加傳統(tǒng)鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，縮短鋰離子電池的使用壽命，如電動(dòng)汽車(chē)起步或加速時(shí)，需要電池提供大電流，而瞬間較大的電流將會(huì)減少鋰電池的壽命。超級(jí)電容的優(yōu)點(diǎn)是功率密度大、循環(huán)壽命長(zhǎng)、能夠承受多達(dá)幾十萬(wàn)次的頻繁充放電，但其缺點(diǎn)是不能長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能。結(jié)合該兩者的優(yōu)點(diǎn)有人提出了鋰離子電池-超級(jí)電容混合儲(chǔ)能方案，有效緩解了瞬時(shí)大電流對(duì)鋰離子電池的沖擊。利用均衡電路對(duì)鋰離子電池組的能量進(jìn)行管理，既能實(shí)現(xiàn)鋰離子電池為超級(jí)電容充電，又能解決鋰離子電池組的不一致性，可以有效提高電池組的可用容量以及使用壽命。

中國(guó)發(fā)明專利(CN201210144266.4)公開(kāi)一種基于對(duì)稱多繞組變壓器結(jié)構(gòu)的串聯(lián)電池組均衡電路及應(yīng)用于該電路的控制方法，利用多繞組變壓器實(shí)現(xiàn)能量從高電壓電池單元向低電壓?jiǎn)卧哪芰恐苯恿鲃?dòng)，結(jié)構(gòu)和控制簡(jiǎn)單，但是需要配置濾波器與限流電阻和磁復(fù)位電路，導(dǎo)致電路成本高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，提供一種基于正反激變換器的鋰離子電池-超級(jí)電容混合儲(chǔ)能均衡電路及控制方法。本發(fā)明利用正激變換器，實(shí)現(xiàn)了能量從鋰離子電池組直接向超級(jí)電容組傳遞；利用反激變換器，將勵(lì)磁電流根據(jù)鋰離子電池電壓高低回收回鋰離子電池，實(shí)現(xiàn)了變壓器磁芯復(fù)位的同時(shí)，還實(shí)現(xiàn)了鋰離子電池組能量均衡。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明的第一個(gè)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于正反激變換器的鋰離子電池-超級(jí)電容混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的均衡電路，所述均衡電路包括一個(gè)串聯(lián)電池組、一個(gè)多繞組變壓器、一個(gè)正激二極管D₀、一個(gè)反激消磁二極管網(wǎng)絡(luò)、N-MOSFET組成的開(kāi)關(guān)S、一個(gè)超級(jí)電容組、一個(gè)控制器，一個(gè)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路；

所述串聯(lián)電池組由n個(gè)電池單體串聯(lián)組成，依次為B₁、B₂、…、B_i、…、B_n，i＝1、2、…、n；

所述超級(jí)電容組由任意數(shù)量的超級(jí)電容串并聯(lián)組成；

所述多繞組變壓器由n+2個(gè)繞組組成，依次為繞組W₀、W₁、…、W_i、…、W_n、W_n+1；

所述反激消磁二極管網(wǎng)絡(luò)由n個(gè)二極管組成，依次為D₁、D₂、…、D_i、…、D_n；

所述控制器根據(jù)用戶設(shè)定開(kāi)始均衡信號(hào)，輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)至開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路；

所述開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路接收來(lái)自控制器的開(kāi)關(guān)信號(hào)，并放大開(kāi)關(guān)信號(hào)，輸出至N-MOSFET組成的開(kāi)關(guān)S；