一种混合型锂电池电压均衡电路拓扑结构制造技术

本实用新型专利技术提供了一种混合型锂电池电压均衡电路拓扑结构，由若干均衡模块级联而成，均衡模块包括SubPack以及与SubPack并联的MOS

A topology of voltage equalization circuit for hybrid lithium battery

【技术实现步骤摘要】
一种混合型锂电池电压均衡电路拓扑结构
本技术属于锂电池均衡
，涉及一种混合型锂电池电压均衡电路拓扑结构。
技术介绍
现阶段的均衡电路在一定程度上能够实现电池均衡功能，但在均衡控制过程中仍然存在一定的问题，被动均衡电路简单易于实现，稳定性好，但是均衡效率低，存在能量损耗；而主动均衡损耗小，均衡效率高，但是电路元件多、控制策略复杂。
技术实现思路
针对常规能量转移型电池均衡方案存在的控制策略复杂、电路元器件较多、无法屏蔽故障电池等问题，本技术提供了一种混合型锂电池电压均衡电路拓扑结构，结合级联型均衡电路和电阻耗能电路，实现电池包SubPack间均衡及电池包SubPack内部电池单体均衡，组间组内均衡可以同步进行，提高均衡效率；同时通过控制并联的MOSSP将故障SubPack旁路，具备故障冗余功能。为了达到以上目的，本技术提供如下技术方案：一种混合型锂电池电压均衡电路拓扑结构，由若干均衡模块级联而成，所述均衡模块包括SubPack以及与SubPack并联的MOS管组，所述SubPack由若干锂电池串联而成，所述MOS管组包括两对反串联的MOS管，所述SubPack中每个锂电池并联有放电电阻与开关，所述放电电阻与开关串联连接。进一步的，一个均衡模块中的SubPack包括12-14个锂电池。进一步的，所述开关为MOS管。与现有技术相比，本技术具有如下优点和有益效果：1.本技术结合级联型均衡电路和电阻耗能电路，分别对小电池模组和电池单体进行均衡，提高均衡效率高且具有旁路故障电池功能。2.本技术提供的均衡电路结构非常简单，模块化设计更易于扩展。3.相对于传统的均衡电路，本技术无能量互相转移，且直接控制整组均衡，具备故障冗余特点，保证均衡可靠、快速、有效实现。附图说明图1为本技术提供的混合型均衡电路拓扑结构示意图。图2为由3组Sub_Pack组成的级联型均衡电路充放电示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本技术，应理解下述具体实施方式仅用于说明本技术而不用于限制本技术的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。如图1所示，本技术根据现有锂电池电压采样芯片特性，将12-14个锂电池串联成小电池组，称为SubPack。以Subpack1为例，每组SubPack与两对反串联的MOSSP管(S11、S12、S13、S14)并联，放电电阻与开关管MOScell串联后再与SubPack中每个电池单体并联，最终形成均衡模块，多个均衡模块(SubPack1、SubPack2……SubPackn)级联形成电池包。SubPack并联的MOSSP能够保证不同SubPack隔离，实现对SubPack的完全控制。控制上、下桥臂的反串联MOSSP管开关状态，实现SubPack与主电路连接或者旁路，进而改变充放电电流的流通路径，最终达到维持各个SubPack均衡的目的；控制与放电电阻串联的开关管MOScell实现SubPack组内电池单体的均衡。监测到SubPack中某一节或多节锂电池单体出现故障时，控制下桥臂MOSSP管状态将故障SubPack旁路，强制将故障电池与主电路脱离，而其他SubPack仍可以继续正常工作，为电池包的安全工作和人身安全提供可靠保障。具体的说，为便于分析，定义每个级联模块MOSSP开关管函数来表达开关管的通断状态：即锂电池两种工作状态分别为：当Si＝1(i＝1,2...n)时，上桥臂开通，下桥臂关断，电池Sub_Packi(i＝1,2...n)接入主电路，电流流经电池，电池进行充放电。当Si＝0(i＝1,2...n)时，上桥臂关断，下桥臂开通，电池Sub_Packi(i＝1,2...n)与主电路旁路，电流不会流经电池，电池不会进行充放电。根据上述开关状态能够改变电流流通Sub_Packi路径。在充放电过程中，通过控制上、下桥臂两对MOSSP开关管工作状态，能够改变充放电电流的流通路径，实现控制电池充放电时间大小，最终维持各个Sub_Packi的SOC相对均衡，Sub_Packi组内锂电池单体通过传统的串联电阻均衡方式，实现组内电池单体SOC均衡，这种混合型均衡方法能够提高电池组的有效容量，减少常规均衡方案对锂电池寿命的影响，提高均衡效率。如图2所示，下面以3组Sub_Pack组成的级联型均衡电路为例来说明本技术提供的混合型锂电池电压均衡电路拓扑结构，其中，放电状态下，以Sub_Packi中最小电池单体的SOC作为计算指标；充电状态下，以Sub_Packi中最小电池单体的SOC作为计算指标。分析充放电均衡原理。充电过程均衡分析：在电池组充电过程中，假设在第k个采样周期检测锂电池Sub_Pack2的SOC较大，控制各MOSSP开关管动作，开关状态分别为S1＝1,S2＝0,S3＝1，此时电池Sub_Pack2与主电路旁路，电池Sub_Pack1和Sub_Pack3接入主电路，电流瞬时流向如附图2所示。充电电流会流经电池Sub_Pack1和Sub_Pack3，而不会流经Sub_Pack2，即电池Sub_Pack1和Sub_Pack3继续充电，而电池Sub_Pack2停止充电，因此实现电池Sub_Pack1和Sub_Pack3多充电，而电池Sub_Pack2少充电。同理电池Sub_Pack1的SOC或者电池Sub_Pack3的SOC较大时，控制相应MOSSP开关管动作，SOC低的电池多充电、SOC高的电池少充电，最终实现电池组充电过程组间SOC均衡。Sub_Pack1模块内部电池单体B11、B12的SOC较组内平均值偏差较大，闭合对应的开关管MOScell，电池单体B11、B12放掉多余电量，实现Sub_Pack1组内电池单体SOC均衡。同理实现Sub_Pack1Sub_Pack3模块组内电池单体均衡。放电过程均衡分析：在电池组放电过程中，假设在第k个采样周期检测锂电池Sub_Pack1的SOC较小，控制各MOSSP开关管动作，开关状态为S1＝0,S2＝1,S3＝1，此时电池Sub_Pack1与主电路旁路，电池Sub_Pack2和Sub_Pack3电池接入主电路，放电电流流经电池Sub_Pack2和Sub_Pack3，而不会流经电池Sub_Pack1，即电池Sub_Pack2和Sub_Pack3继续放电，电池Bat1停止充电，电流瞬时流向如3-2(b)所示，保证电池Sub_Pack2和Sub_Pack3多放电，电池Sub_Pack1少放电，最终达到各个电池SOC相对均衡。同理电池Sub_Pack1的SOC或者电池Sub_Pack3的SOC较小时，控制对应MOSSP开关管动作，SOC低的电池少放电、SOC高的电池多放电，最终实现电池组放电过程组间S本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合型锂电池电压均衡电路拓扑结构，其特征在于：由若干均衡模块级联而成，所述均衡模块包括SubPack以及与SubPack并联的MOS管组，所述SubPack由若干锂电池串联而成，所述MOS管组包括两对反串联的MOS管，所述SubPack中每个锂电池并联有放电电阻与开关，所述放电电阻与开关串联连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种混合型锂电池电压均衡电路拓扑结构，其特征在于：由若干均衡模块级联而成，所述均衡模块包括SubPack以及与SubPack并联的MOS管组，所述SubPack由若干锂电池串联而成，所述MOS管组包括两对反串联的MOS管，所述SubPack中每个锂电池并联有放电电阻与开关，所述放...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘刚，周玉燕，龚毅，
申请(专利权)人：延锋伟世通电子科技南京有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32