一種基于電感儲能的串聯電池組放電均衡電路制造技術

本實用新型專利技術公開了一種基于電感儲能的串聯電池組放電均衡電路，所述串聯電池組包括三個以上串聯連接的電池單元模塊，所述放電放電均衡電路包括三個以上的均衡子電路，每一個電池單元模塊均各自連接有一個均衡子電路，在串聯電池組的放電過程中，電池管理系統根據電池組內各個電池的剩余電量，找出剩余電量偏低的電池單元模塊，給控制電路發送均衡指令，控制電路通過控制奇（偶）均衡子電路的奇MOS管Qm(偶MOS管Qn)的開通和關斷給與其相連接的奇（偶）電池充電。本實用新型專利技術能保證每個電池單元模塊在放電過程中不出現過放電，改善串聯電池組不均衡的現象，提高電池組的可用容量，減少串聯電池組的維修和更換，延長電池組的使用壽命。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

—種基于電感儲能的串聯電池組放電均衡電路
本技術涉及一種電池均衡技術，尤其涉及基于電感儲能的串聯電池組放電均衡電路。
技術介紹
串聯電池在經過多個充放電循環后，各電池單元模塊的剩余容量(SOC, State of Charge)的分布大致會出現三種情況(1)個別電池單元模塊的剩余容量(SOC, State of Charge)偏高；(2)個別電池單元模塊的剩余容量(SOC, State of Charge)偏低；(3)個別電池單元模塊的剩余容量(SOC, State of Charge)偏高和個別電池單元模塊的剩余容量 (SOC, State of Charge)偏低。針對上述三種情況，國內外的研究者均提出了自己的解決方案。如針對情況(1)，有研究者提出了并聯電阻分流法，它通過控制相應的開關將剩余容量(S0C，State of Charge)偏高的電池的能量通過電阻消耗掉，該方法將能量白白浪費掉，并且在均衡的過程中產生了大量的熱，增加了電池熱管理的負荷。也有研究者提出了雙向DC-DC均衡法，同軸變壓器均衡法等均衡電路，這些電路都采樣了變壓器，使得均衡電路的成本增加。目前鋰離子電池組均衡控制的方法，由均衡過程中電路對能量的消耗情況，可分為能量耗散型和能量非耗散型兩大類。按照均衡功能分類，可分為充電均衡、放電均衡和動態均衡。充電均衡是指在充電過程中的均衡，一般是在電池組單體電壓達到設定值時開始均衡，減小充電電流從而防止過充電。放電均衡是在放電過程中的均衡，通過向剩余能量 (SOC, State of Charge)低的單體電池補充能量來防止過放電。動態均衡方式結合了充電均衡和放電均衡的優點，在整個充放電過程中對電池組進行均衡，避免了單一均衡中的問題。
技術實現思路
本技術的目的是克服現有技術存在的上述不足，提供一種基于電感儲能的串聯電池組放電均衡電路(EQU)，在串聯電池組的電池管理系統中采用該均衡電路(EQU)可保證電池單元模塊在放電過程中不出現過放電,改善串聯電池組不均衡的現象,提高電池組的可用容量，減少串聯電池組的維修和更換，延長電池組的使用壽命，降低混合動力汽車、電動汽車和蓄能電站的成本。為了實現上述目的，本技術通過下述技術方案予以實現。一種基于電感儲能的串聯電池組放電均衡電路，所述串聯電池組包括三個以上串聯連接的電池單元模塊，所述放電放電均衡電路包括三個以上的均衡子電路，每一個電池單元模塊均各自連接有一個均衡子電路，所述串聯電池組具有正端VCC和負端GND，以所述串聯電池組中的一個連接點N為分界點，所述正端VCC到連接點N之間的電池單元模塊為前部分，連接點N到負端GND之間的電池單元模塊為后部分，前部分中電池單元模塊的個數最多比后部分電池單元模塊的個數多一個，前部分的電池單元模3塊稱為奇電池，后部分的電池單元模塊稱為偶電池，與奇電池相連接的均衡子電路稱為奇均衡子電路，與偶電池相連接的均衡子電路稱為均衡子電路；前部分串聯電池單元模塊以連接點N為起點，正端VCC為終點，順次將電池單元模塊記為第一奇電池Bi、第二奇電池B3、第三奇電池B5,依此順次命名，與終點正端VCC相連接的電池單元模塊為第1Y奇電池Bi，i為奇數，取值優選I 59 ;后部分串聯電池單元模塊以連接點N為起點，負端GND為終點，順次將電池單元模塊記為第一偶電池B2、第二偶電池B4、第三偶電池B6,依此順次命名，與負端GND相連接的單元電池為第I偶電池Bj, j為正偶數，j取值優選2 60，所述奇電池的正端連接奇均衡子電路的奇續流二極管Dm的陰極a，所述奇電池的負端連接奇均衡子電路的奇儲能電感Lni的第二端d ;所述偶電池的正端連接偶均衡子電路的偶儲能電感Ln的第二端h，所述偶電池的負端連接偶續流二極管Dn陽極g。上述的串聯電池組放電均衡電路中，所述奇均衡子電路包括奇MOS管Q1^奇儲能電感Lm和奇續流二極管Dm，奇MOS管Qm的漏極、奇續流二極管Dm陽極、奇儲能電感Lm的第一端三者相連接，奇續流二極管Dm陰極a、奇MOS管Qm的柵極b、奇MOS管Qm的源極c和奇儲能電感Lm的第二端d相連。上述的串聯電池組放電均衡電路中，所述偶均衡子電路上述的串聯電池組放電均衡電路中，還包括偶MOS管Qn、偶儲能電感Ln和偶續流二極管Dn，偶MOS管Qn的源極、偶續流二極管Dn陰極和偶儲能電感Ln的第一端三者相連接，偶MOS管Qn的漏極e、偶MOS管Qn 的柵極f、偶續流二極管Dn陽極g和偶儲能電感Ln的第二端h相連。上述的串聯電池組放電均衡電路中，所述電池單元模塊為鉛酸電池、鋰離子電池、 鎳氫電池或超級電容器。 上述的串聯電池組放電均衡電路中，所述奇均衡子電路的奇MOS管Q111的柵極b連接控制電路，奇MOS管Qm的源極c連接負端GND。上述的串聯電池組放電均衡電路中，所述偶均衡子電路的偶MOS管Qn的柵極f連接控制電路，偶MOS管Qn的漏極e連接正端VCC ;所述控制電路用于控制所述奇均衡子電路的奇MOS管Qm和偶均衡子電路的偶MOS管Qn的開通和關斷。上述的串聯電池組放電均衡電路中，所述奇均衡子電路能對與其相連接的奇電池進行充電，所述偶均衡子電路能對與其相連接的偶電池進行充電。上述的串聯電池組放電均衡電路中，所述奇(偶)均衡子電路的奇(偶)儲能電感L111 (Ln)的電感值根據具體的要求來定。上述的串聯電池組放電均衡電路中，所述控制電路輸出控制信號的頻率的大小根據所控制的奇(偶)均衡子電路的奇(偶)儲能電感Lm (Ln)的電感值、奇MOS管Qm和偶MOS 管Qn、的開關損耗、電池單元模塊電壓、電池單元模塊容量而定。所述控制電路輸出的控制信號的占空比使奇(偶)均衡子電路的奇(偶)儲能電感Lm (Ln)在每個信號周期內復位，即奇(偶)儲能電感Lm (Ln)的電流從零開始上升，最后又下降到零。在串聯電池組的放電過程中，電池管理系統根據電池組內各個電池的剩余電量 (SOC, State of Charge),找出剩余電量(SOC, State of Charge)偏低的電池單元模塊,給控制電路發送均衡指令，控制電路通過控制奇(偶)均衡子電路的奇MOS管Qm (偶MOS管Qn)的開通和關斷給與其相連接的奇(偶)電池充電。與現有技術相比，本技術具有如下優點和不足本技術可用作混合動力電動汽車或純電動汽車或蓄能電站的蓄能裝置的電池管理系統的均衡電路。本技術由于在串聯電池組的電池管理系統中采用上述均衡電路(EQU)技術，能保證每個電池單元模塊在放電過程中不出現過放電，改善串聯電池組不均衡的現象，提高電池組的可用容量，減少串聯電池組的維修和更換，延長電池組的使用壽命，降低混合動力汽車、電動汽車和蓄能電站的成本。附圖說明圖I是實施方式中的電路原理圖。圖2是奇均衡電路的原理圖。圖3是偶均衡電路的原理圖。圖4是4節電池單元模塊串聯的均衡電路示意圖。圖5是5節電池單元模塊串聯的均衡電路示意圖。圖6是14節電池單元模塊串聯的均衡電路示意圖。具體實施方式以下結合附圖對本技術的具體實施方式作詳細說明，但本技術的實施和保護范圍不限于此。圖I中，串聯電池組放電均衡電路，每一個電池單元模塊連接有一套均衡子電路， 至少三個電池單元模塊本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于電感儲能的串聯電池組放電均衡電路，所述串聯電池組包括三個以上串聯連接的電池單元模塊，其特征在于所述放電放電均衡電路包括三個以上的均衡子電路，每一個電池單元模塊均各自連接有一個均衡子電路，所述串聯電池組具有正端（VCC）和負端（GND），以所述串聯電池組中的一個連接點N為分界點，所述串聯電池組正端（VCC）到連接點N之間的電池單元模塊為前部分，連接點N到串聯電池組負端（GND）之間的電池單元模塊為后部分，前部分中電池單元模塊的個數最多比后部分電池單元模塊的個數多一個，前部分的電池單元模塊稱為奇電池，后部分的電池單元模塊稱為偶電池，與奇電池相連接的均衡子電路稱為奇均衡子電路，與偶電池相連接的均衡子電路稱為均衡子電路；前部分串聯電池單元模塊以連接點N為起點，串聯電池組正端（VCC）為終點，順次將電池單元模塊記為第一奇電池B1、第二奇電池B3、第三奇電池B5，依此順次命名，與串聯電池組正端（VCC）相連接的電池單元模塊為第？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？奇電池Bi；后部分串聯電池單元模塊以連接點N為起點，串聯電池組負端（GND）為終點，順次將電池單元模塊記為第一偶電池B2、第二偶電池B4、第三偶電池B6，依此順次命名，與串聯電池組負端（GND）相連接的單元電池為第偶電池B？j，j為正偶數，所述奇電池的正端連接奇均衡子電路的奇續流二極管（Dm）的陰極（a），所述奇電池的負端連接奇均衡子電路的奇儲能電感（Lm）的第二端（d）；所述偶電池的正端連接偶均衡子電路的偶儲能電感（Ln）的第二端（h），所述偶電池的負端連接偶續流二極管（Dn）陽極（g）。2012204335867100001dest_path_image001.jpg,2012204335867100001dest_path_image002.jpg...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：康龍云，楊會州，溫懋勤，趙先嫻，朱洪波，
申請(專利權)人：華南理工大學，
類型：實用新型
國別省市：