[發明專利]一種串聯鋰電池包電壓平衡裝置及控制方法

有效

• 申請號: 202210170056.6
• 申請日: 2022-02-24
• 公開（公告）號: CN114530637B
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發明（設計）人: 戴日增
• 申請（專利權）人: 廣州菲利斯太陽能科技有限公司
• 主分類號: H01M10/42
• 分類號: H01M10/42;H02J7/00
• 代理公司: 長沙睿翔專利代理事務所(普通合伙) 43237
• 代理人: 周松華;孫建霞

本發明公開了一種串聯鋰電池包電壓平衡裝置及控制方法，用于串聯的電池包Pack1和電池包Pack2中，電容C1的兩端連接在串聯的電池包Pack1和電池包Pack2的兩端，第一開關S1的一端與電容C1的一端連接，第一開關S1的另一端與第一電感L1一端、第一二極管D1的陽極連接，第一電感L1的另一端連接在電池包Pack1與電池包Pack2的連接處，第二開關S2的一端與第二電感L2的一端、第二二極管D2的陰極連接，第二開關S2的另一端與電容C1的另一端連接，第二二極管D2的陽極與電容C1的一端連接，第二電感L2的另一端連接在電池包Pack1與電池包Pack2中的連接處，第一開關S1和第二開關S2均通過控制器控制占空比。本發明可以實現串聯電池包內部的能量轉換，達到串聯電池包均衡的目的。

技術領域

本發明涉及鋰電池技術領域，更具體地說，特別涉及一種串聯鋰電池包電壓平衡裝置及控制方法。

背景技術

隨著動力電池及儲能電池的廣泛應用，封裝成模組（Pack）的電池包往往需要通過串聯的方式來提高電壓以及系統容量。由于電芯的不一致性，串聯后的電池包在使用一段時間后通常會出現電池包不一致的情況出現。由于電池包由BMS管理，考慮到保護電池，BMS會進行電池包放電低壓保護，充電的高壓保護。當電池包出現不一致情況后，在充電時，BMS會根據相對高壓的電池包作為保護對象；而在放電時，BMS會根據相對低壓的電池包作為保護對象。在此情況下，串聯后的電池包出現相對低壓的電池包無法得到充分的充電，而相對高壓的電池包無法得到充分的放電，所以整個串聯后的電池無法得到充分利用。同時，當不一致的情況繼續擴散后，電池包最終會變為不可用或損壞的狀態。

現有的技術主要由電阻器構成的被動均衡電路，考慮到散熱問題，該電路不適合設計成大功率裝置，所以該類型裝置只適合在電池不均衡量較小的條件下使用。但實際使用中，動力電池或儲能電池往往在大功率充放電條件下使用，由于BMS本身關系或電芯的不一致，電池的不一致狀態需要相對較大功率的裝置來均衡。另外，電阻器本身會持續損耗電池的能量，對于電池本身不屬于最優解。

另外，現有技術也有使用電感以及開關來做能量過渡，但由于電路的設計需要開關處于比較大占用比（如50%）的基礎再做調整。該調整方法會使電感上的電流紋波較大，考慮到開關也有損耗，在電流大的情況下開關的損耗也會變大。而均衡電路的設計應當盡量減少損耗。

發明內容

本發明的目的在于提供一種串聯鋰電池包電壓平衡裝置及方法，以克服現有技術所存在的缺陷。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種串聯鋰電池包電壓平衡裝置，用于串聯的電池包Pack1和電池包Pack2中，包括電容C1、第一開關S1、第二開關S2、第一二極管D1、第二二極管D2、第一電感L1和第二電感L2，所述電容C1的兩端連接在串聯的電池包Pack1和電池包Pack2的兩端，所述第一開關S1的一端與電容C1的一端連接，所述第一開關S1的另一端與第一電感L1一端、第一二極管D1的陽極連接，所述第一電感L1的另一端連接在電池包Pack1與電池包Pack2的連接處，所述第二開關S2的一端與第二電感L2的一端、第二二極管D2的陰極連接，所述第二開關S2的另一端與電容C1的另一端連接，所述第二二極管D2的陽極與電容C1的一端連接，所述第二電感L2的另一端連接在電池包Pack1與電池包Pack2中的連接處，所述第一開關S1和第二開關S2均通過控制器控制占空比。

進一步地，所述第一開關S1、第二開關S2均為MOSFET管，所述第一開關S1的漏極與電容C1的一端連接，第一開關S1的源極與第一電感L1的一端連接，所述第二開關S2的漏極與第二電感L2的一端連接，第二開關S2的源極與電容C1的另一端連接。

本發明提供一種根據上述的串聯鋰電池包電壓平衡裝置的控制方法，該控制方法包括以下步驟，

首先、判斷在同時滿足VhighVpack1Vlow，VhighVpack2Vlow時，裝置被允許啟動；