[發明專利]一種適用于鋰電池組的電池主動均衡裝置

在審

• 申請號: 202110381855.3
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN112928805A
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 李帥;葉茂
• 申請（專利權）人: 電子科技大學中山學院
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;B60L58/22
• 代理公司: 中山市粵捷信知識產權代理事務所(普通合伙) 44583
• 代理人: 張謙

本發明提供一種適用于鋰電池組的電池主動均衡裝置。該裝置包括鋰離子動力電池模塊以及充放電均衡電路，其中鋰離子動力電池模塊可由單個電池單體組成，也可由多個串聯或串并聯的電池單體組成；充放電均衡電路由開關管(含反并聯續流二極管)以及相應的導線組成，其中開關管可使用IGBT、MOSFET以及SiC MOSFET等器件，也可使用機械開關。該均衡裝置可實現充放電過程下的能量均衡，閑置狀態下的能量均衡等功能，且具有均衡損耗低、發熱小、均衡速度快、均衡方式靈活等優勢。

技術領域

本發明涉及電動汽車技術領域，特別涉及一種動力電池能量均衡系統。

背景技術

隨著科學技術的不斷發展，人們對能源的需求也不斷提升，而傳統燃油汽車的大量使用，加劇了石油等化石能源的消耗速度，同時化石能源的燃燒不僅產生大量溫室氣體，導致全球變暖，而且會產生大量的細顆粒物、氮氧化物、臭氧、一氧化碳等危害人類健康的物質。我國二氧化碳排放量力爭于2030年前達到峰值，努力爭取在2060年前實現碳中和。

電動汽車是指以車載電源為動力，用電機驅動車輪行駛，符合道路交通、安全法規各項要求的車輛。隨著電動車的技術不斷進步與成本持續下降，從一開始依賴政府大量補貼發展到現在核心競爭力不斷提升，在補貼逐漸退坡的政策下依然具有一定的競爭力，市場提升空間巨大。

以電動汽車為代表的新能源汽車作為交通領域碳減排的最重要手段之一，由于行駛過程中不會排放有害氣體，對環境的影響相對傳統汽車較小，因此大力發展電動汽車來替代傳統燃油汽車是能夠解決化石能源短缺以及環境污染問題的有效途徑。

受制于現階段動力電池的能量密度和電壓等級，當前電動汽車的電池部分需要由許多電池單體組成，而電池存在一致性差異，所以為了最大化利用電池的電能以提升電動汽車的續航水平，需要利用能量均衡電路。

目前常見的均衡電路主要包括被動均衡和主動均衡兩大類：

被動均衡也稱電池能耗型均衡，主要將電池與穩壓管并聯或通過開關與電阻并聯，一般為穩壓管法和電阻法，被動均衡一般存在發熱、均衡效率低等問題，限制了大規模使用；主動均衡主要分為開關電容型、儲能電感型、DC-DC型、基于變壓器的均衡電路等類型，但現有技術下這些均衡方法都存在均衡效率不夠高，均衡功率不夠大等問題，因此需要開發高效的電池能量均衡電路。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種大功率，高效率的能量均衡電路，解決現有技術均衡效率低，發熱量大等問題。

本發明具體的構成方式如下。

一種適用于鋰電池組的電池主動均衡裝置，包括鋰離子動力電池模塊以及充放電均衡電路，其中鋰離子動力電池模塊可由一個電池單體組成，也可由多個串聯或串并聯的電池單體組成；充放電均衡電路由開關管以及相應的導線組成，開關管可使用IGBT、MOSFET以及SiC MOSFET以及機械開關等器件。

模塊化充放電均衡電路將每個電池模塊連接起來，當電池模塊總個數為n時，對于電池模塊i來說，當i＝1時：電池的正極和負極之間連接兩個同方向串聯的開關管，其中靠近電池模塊負極的開關管中二極管的陽極與電池模塊的負極相連，靠近電池模塊正極的開關管中二極管的陰極與電池模塊的正極相連，這兩個開關管之間的連接處引出電池組的正極總輸出端子；此外，該電池模塊的正極通過另一個獨立的開關管與相鄰電池模塊的正極相連，開關管的方向為：二極管的陰極與電池模塊i的正極相連。