一種電池組主動均衡電路制造技術

本發明專利技術涉及一種電池組主動均衡電路，包括一個輸入輸出可逆的DC/DC變換器和開關陣列，開關陣列由一組一端用于分別連接各單體電池正極的正極開關和一組一端用于分別連接各單體電池負極的負極開關構成，各正極開關的另一端連接所述DC/DC變換器的第一直流接線端的正極（V2+），各負極開關的另一端連接所述DC/DC變換器的第一直流接線端的負極（V2-），所述DC/DC變換器還包括第二直流接線端（V1+，V1-），第二直流接線端（V1+，V1-）與電池組正負極連接的回路中串設有一個控制開關（S13）。主要功能是既可以實現電池組充電均衡，又可以實現電池組放電均衡。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種電池組主動均衡電路，尤其涉及一種多單體串聯動力鋰電池組主動均衡電路。
技術介紹
鋰離子電池，尤其是鋰離子動力電池的應用越來越廣泛，成為新能源技術發展的一個重要方向。單體電池的容量越大，單體電池的容量差異也就越大。大容量鋰電子電池成組使用過程中存在兩類不一致性，第一類不一致性由實際容量差異導致，第二類不一致性由初始電量差異導致。由于不一致性，充電過程中某個單體會最先充滿，放電過程中又有某個單體會最先放空，這些缺陷限制了整個電池組的充放電能力。隨著循環次數的增加，電池不一致性會逐漸加劇，嚴重影響了電池組性能。這一難題給電池管理系統提出了新的挑戰，即在電池組充放電時實現均衡。 現有的電池管理系統很多具有均衡功能，但是均衡能力有限，無法完全解決電池的兩類不一致性。最近，以DC/DC變換器為代表的主動均衡法得到了廣泛的研究，主動均衡法也成為電池管理系統均衡的發展方向。該方法能夠實現雙向均衡，均衡電流大、效率高，能夠有效緩解并解決電池成組使用過程中表現的不一致性。但是現有的主動均衡系統，其電路構成比較復雜、開關元件使用過多。如申請號為201020266091.0的中國技術專利，該裝置采用MOS開關管實現均衡通道切換，單純的MOS管容易導致電池組短路，實現困難；該裝置采用單體與單體電池均衡，無法實現單體電池與電池組之間的直接雙向能量轉移；此外，該方案中的MOS開關管需要高頻動作，對控制要求過高，影響可靠性。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種電路簡單的電池組主動均衡電路，用以解決現有主動均衡電路結構復雜、控制要求高的問題。為實現上述目的，本專利技術的方案是一種電池組主動均衡電路，包括一個輸入輸出可逆的DC/DC變換器和開關陣列，開關陣列由一組一端用于分別連接各單體電池正極的正極開關和一組一端用于分別連接各單體電池負極的負極開關構成，各正極開關的另一端連接所述DC/DC變換器的第一直流接線端的正極(V2+)，各負極開關的另一端連接所述DC/DC變換器的第一直流接線端的負極(V2-)，所述DC/DC變換器還包括第二直流接線端(VI+，VI-)，第二直流接線端(VI+，Vl-)與電池組正負極連接的回路中串設有一個控制開關(S13)。所述正極開關、負極開關、控制開關為繼電器。所述輸入輸出可逆的DC/DC變換器由一個低壓轉高壓和一個高壓轉低壓的單向DC/DC變換器組合實現。所述輸入輸出可逆的DC/DC變換器包含兩個PWM控制端，能夠動態調整均衡電流大小和方向。本專利技術的電池組主動均衡電路，主要功能是實現電池組與其中任意一個單體電池之間的能量轉移，既可以實現電池組充電均衡，又可以實現電池組放電均衡，最終達到所有單體電量均衡的目的，緩解單體容量的不一致性問題。而且本專利技術的電路結構簡單，所采用的開關數量較少(2N+1，N為電池單體數量)。通過采用可逆的DC/DC變換器，當某電池單體電壓過高時，通過閉合該電池單體對應的正極開關和負極開關，以及對應的控制開關，使第一直流接線端為輸入，第二直流接線端為輸出，將單體電池能量轉移至電池組；當某電池單體電壓過高時，通過閉合該電池單體對應的正極開關和負極開關，以及對應的控制開關，使第一直流接線端為輸出，第二直流接線端為輸入，將電池組能量轉移單體電池。附圖說明 圖I是本專利技術的電路原理 圖2是本專利技術電池組向Cellll均衡的原理 圖3是本專利技術Cellll向電池組均衡的原理圖。具體實施例方式下面結合附圖對本專利技術做進一步詳細的說明。一種電池組主動均衡電路，包括一個輸入輸出可逆的DC/DC變換器和開關陣列，開關陣列由一組一端用于分別連接各單體電池正極的正極開關和一組一端用于分別連接各單體電池負極的負極開關構成，各正極開關的另一端連接所述DC/DC變換器的第一直流接線端的正極V2+，各負極開關的另一端連接所述DC/DC變換器的第一直流接線端的負極V2-，所述DC/DC變換器還包括第二直流接線端VI+，VI-，第二直流接線端VI+，Vl-與電池組正負極連接的回路中串設有控制開關S13。上述開關均為繼電器。一般來說，控制開關設一個,并且連接在電池組正極,如圖I中的S13。作為其他事實施方式，也可以在電池組負極也增加一個觸頭。如圖I的實施例，包括12 (N)支串聯鋰電池組、一個DC/DC變換器及25 (2N+1)個開關組成的開關陣列。12支單體電池的正極依次通過12個正極開關(SI+ S12+)與DC/DC變換器的V2+端子連接(虛線);12支單體電池的負極依次通過12個負極開關(SI- S12-)與DC/DC變換器的V2-端子連接(實線);電池組總正通過開關S13與DC/DC變換器的Vl+端子連接(虛線)，DC/DC變換器的Vl-端子直接與電池組總負連接(實線)。經過合并，開關陣列與電池組及各單體電池的連接僅僅通過13(N+1)根均衡線即可實現。每次選通三個開關(S13必選)即可建立起某單體電池與DC/DC變換器，以及DC/DC變換器與電池組之間的連接回路。DC/DC變換器采用現有技術中的輸入端輸出端可逆的變換器，設有2個PWM使能端，通過PWM控制單體電池向電池組或者電池組向單體電池能量轉移，以進行均衡。具體實施過程如下 電池組向單體電池轉移能量。PWMl使能，DC/DC變換器設置為從高壓向低壓轉換模式，Vl+和Vl-為DC/DC變換器的輸入端，V2+和V2-為輸出端，實現電池組向單體電池轉移能量。假設Cellll電量過低，需要電池組向Cellll轉移能量，則閉合繼電器SI I+、Sll-和S13。電池組正負極分別與DC/DC變換器的Vl+和Vl-連接，Cellll的正負極經由Sll+和Sll-分別與DC/DC變換器的V2+和V2-連接，電池組的能量通過DC/DC轉移給Cellll。該情況下的原理及電流流向如圖2所示。單體電池向電池組轉移能量。PWM2使能，DC/DC變換器設置為從低壓向高壓轉換模式，Vl+和Vl-為DC/DC變換器的輸出端，V2+和V2-為輸入端，實現單體電池向電池組轉移能量。假設CelllO電量過高，需要CelllO向電池組轉移能量，則閉合繼電器S10+、SlO-和S13。電池組正負極分別與DC/DC變換器的Vl+和Vl-連接，CelllO的正負極經由SlO+和SlO-分別與DC/DC變換器的V2+和V2-連接，Cellll的能量通過DC/DC轉移給電池組。該情況下的電路原理圖及電流流向如圖3所示。該主動均衡電路既可以實現電池組充電均衡，又可以實現電池組放電均衡，通過 單體電池與電池組之間的直接雙向能量轉移，最終達到所有單體電量均衡的目的，緩解單體容量的不一致性。本專利技術屬于無損均衡、均衡電流大、均衡效率高、可擴展性好、便于實現，能夠達到電池組充放電均衡、提高電池充放電能力和循環使用壽命等目的。由于上述技術方案運用，該主動均衡方法與現有其他方法相比具有以下優點 (I)無損均衡技術(或低損耗)，均衡時能量損失很小，實現節能。(2)大電流均衡技術,均衡能力可達IOA以上。(3)雙向均衡技術，可以實現單體電池與電池組之間的直接雙向能量轉移，均衡效率高。(4)拓撲結構簡單實用，連接方便，可擴展性極好。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電池組主動均衡電路，其特征在于，包括一個輸入輸出可逆的DC/DC變換器和開關陣列，開關陣列由一組一端用于分別連接各單體電池正極的正極開關和一組一端用于分別連接各單體電池負極的負極開關構成，各正極開關的另一端連接所述DC/DC變換器的第一直流接線端的正極（V2+），各負極開關的另一端連接所述DC/DC變換器的第一直流接線端的負極（V2？），所述DC/DC變換器還包括第二直流接線端（V1+，V1？），第二直流接線端（V1+，V1？）與電池組正負極連接的回路中串設有一個控制開關（S13）。

【技術特征摘要】
1.一種電池組主動均衡電路，其特征在于，包括一個輸入輸出可逆的DC/DC變換器和開關陣列，開關陣列由一組一端用于分別連接各單體電池正極的正極開關和一組一端用于分別連接各單體電池負極的負極開關構成，各正極開關的另一端連接所述DC/DC變換器的第一直流接線端的正極(V2+)，各負極開關的另一端連接所述DC/DC變換器的第一直流接線端的負極(V2-)，所述DC/DC變換器還包括第二直流接線端(VI+，VI-)，第二直流接線端(VI+, Vl-)與電池組正負...

【專利技術屬性】
技術研發人員：呂少鋒，
申請(專利權)人：中航鋰電洛陽有限公司，
類型：發明
國別省市：