一种基于双向反激均衡电路的串联电池组均衡方法技术

本发明专利技术公开了一种基于双向反激均衡电路的串联电池组均衡方法，包括双向反激均衡电路及基于均衡电路的均衡控制方法。双向反激均衡电路，由两个MOSFET，以及一个高频变压器组成，用于通过大电流和转移能量。通过对MOSFET施加不同频率和占空比控制信号，可控制均衡电流的大小和方向，实现电池组与组内任意一个单体电池能量的相互转移。均衡控制方法是根据电池组平均SoC

【技术实现步骤摘要】
一种基于双向反激均衡电路的串联电池组均衡方法
本专利技术涉及一种基于双向反激均衡电路的串联电池组均衡方法，适用于对任意种类串联电池组的均衡操作，以电池组中各电池SoC为均衡依据，增强电池组的安全性并延长电池组使用寿命。
技术介绍
大规模储能技术是解决可再生能源波动性、间歇性以及地域分布特性的重要途径之一。在新能源高效率输出时储存多余能量，并在负荷高峰时释放能量快速响应，实现有效地缓冲，能极大缓解可再生能源并网时对电网带来的影响，增强电网的稳定性以及可调度能力。电池储能以其可扩展性强、高效率以及寿命长等特点，已成为储能技术中的一个重要方向，但现存的一些技术难题限制了电池储能技术的使用。为满足实际使用所需的电压与容量要求，需将多个单电池串联成组使用。但即使是相同规格、相同型号，甚至同批次生产的电池之间也会存在容量、端电压和内阻上的差异。由于电池单体之间不一致性的存在，当对电池组整体进行充(放)电时，一旦电池组中有单电池达到充(放)电截止电压，便必须立即停止充(放)电，否则会造成其余单电池的过充(过放)。更严重的是，因为不一致性的存在，若不加以管理，电池组的使用寿命甚至整个系统的安全均不能得到有效保障。为了减小电池组串并联使用时电池单体之间不一致性导致的一系列问题，通过均衡电路提升电池组的使用寿命与安全系数是十分必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述实际使用过程中的问题，提供了一种基于双向反激均衡电路的串联电池组均衡方法。本专利技术采用的技术方案实现如下：一种基于双向反激均衡电路的串联电池组均衡方法，该方法基于双向反激均衡电路，双向反激均衡电路将单向反激电路的输出侧续流二极管更换为MOSFET，结合一个高频变压器组成，MOSFET设有两个，分别定义为M1和M2，高频变压器原边侧对应电池组，副边侧对应单电池，原边侧引脚P与M1漏极相连，M1源极与电池组负极连接，变压器原边侧另一引脚与电池组正极连接，副边侧与P引脚互为同名端的引脚与M2源极相连，M2漏极与单电池正极连接，副边侧另一引脚与单电池负极连接；该双向反激均衡电路将单向反激电路的副边续流二极管更换为MOSFET，结合一个高频变压器；该双向反激均衡属于输入输出隔离的主动均衡电路，为电池组中各个单电池均配置一个双向反激均衡电路，实现在同一时间段内同时控制多个电池单体进行均衡；该方法根据电池组中各个电池的SoC与电池组平均SoCavg之间的差值，对各个均衡电路的工作占空比进行更有针对性的独立控制，实现电池组中各个单电池SoC的均衡。本专利技术进一步的改进在于，该方法具体包括如下实现步骤：首先设置均衡开启、停止阈值ron、roff，以及均衡时间；之后计算各电池的SoC，并计算出电池组SoC平均值SoCavg；随后将电池组中每个单电池的SoC与SoCavg进行比较，若电池i的SoCi满足|SoCiSoCavg|＞ron，则控制第i个均衡电路，开启对电池i的均衡；电池开启均衡后，由于MOSFET占空比对电路效率产生影响，为增大均衡电路效率，根据占空比将双向反激均衡电路划分为不同工作模式，当电池i的SoCi与SoCavg的差值在不同的范围内时，控制相应均衡电路以不同模式进行能量转移；当|SoCi-SoCavg|＞0.2时，进行“大步均衡”；当0.1＜|SoCi-SoCavg|＜0.2时，进行“中步均衡”；当0.05＜|SoCi-SoCavg|＜0.1时，进行“小步均衡”；当roff＜|SoCi-SoCavg|＜0.05时，进行“微步均衡”；均衡电路运行达到设置的均衡时间后，再次将电池组中每个单电池的SoC与SoCavg进行比较，若电池i的SoCi满足|SoCi-SoCavg|＜roff，则停止电池i对应均衡电路的运行；若电池i的SoCi仍然满足|SoCi-SoCavg|＞roff，则继续控制电池i对应的均衡电路实现能量转移直到|SoCi-SoCavg|＜roff。本专利技术进一步的改进在于，当SoCi-SoCavg＜0时，控制能量流动方向为由电池组至单体电池；当SoCi-SoCavg＞0时，控制能量流动方向为由单体电池至电池组；当能量由电池组向单电池转移模式下，“大步均衡”时，原边MOSFET占空比为40％，副边MOSFET占空比为50％；“中步均衡”时，原边MOSFET占空比为30％，副边MOSFET占空比为50％；“小步均衡”时，原边MOSFET占空比为20％，副边MOSFET占空比为40％；“微步均衡”时，原边MOSFET占空比为10％，副边MOSFET占空比为30％；当能量由单电池向电池组转移模式下，原边MOSFET占空比均为0，“大步均衡”时，副边MOSFET占空比为70％；“中步均衡”时，副边MOSFET占空比为60％；“小步均衡”时，副边MOSFET占空比为50％；“微步均衡”时，副边MOSFET占空比为40％。本专利技术至少具有如下有益的技术效果：本专利技术提供的一种基于双向反激均衡电路的串联电池组均衡方法，包括：双向反激均衡电路以及此基于均衡电路的均衡控制方法。双向反激电路将单向反激电路的输出侧续流二极管更换为MOSFET，结合一个高频变压器组成。高频变压器原边侧对应电池组，副边侧对应单电池，原边侧引脚P与MOSFET(M1)漏极相连，M1源极与电池组负极连接，变压器原边侧另一引脚与电池组正极连接，副边侧与P引脚互为同名端的引脚与M2源极相连，M2漏极与单电池正极连接，副边侧另一引脚与单电池负极连接，因此组成了此双向反激电路的结构。该电路属于输入输出隔离的主动均衡电路，为电池组中各个单电池均配置一个双向反激均衡电路，可实现在同一时间段内同时控制多个电池单体进行均衡，加快均衡时间提高均衡速率，而且相比于其他隔离式的电路如正激电路、全桥电路，反激电路所需器件少、控制方法简单，易于扩展。结合高效的均衡控制策略，能实现大部分电池组的均衡；双向反激均衡电路的控制方法，是根据电池组中各个电池的SoC与电池组平均SoCavg之间的差值，对各个均衡电路的工作占空比进行更有针对性的独立控制，进而更高效地实现电池组中各个单电池SoC的均衡。进一步地，本专利技术中双向反激均衡电路可通过控制MOSFET的在一个周期中的导通顺序实现能量在电池组与任一单电池之间的互相转移。若某一电池能量过低，可控制双向反激均衡电路通过电池组向其补充能量；若某一电池能量过高，可控制双向反激均衡电路使其向电池组放出能量；其次，可通过控制MOSFET导通占空比控制能量与电流大小。通过对不同双向反激均衡电路施加不同的控制信号，可更加有针对性地对电池组中各个单电池进行不同的控制，加快电池组的均衡速率；进一步地，本专利技术以电池的SoC作为均衡依据进行均衡操作，能获得更加安全、高效的均衡结果，克服由于开关器件导通压降对均衡结果的影响。附图说明图1是本专利技术的双向反激均衡电路与电池组连接电路图。图2是本专利技术的针对电池3的双向反激均衡电路图。图3是本专利技术双向反激均衡电路中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于双向反激均衡电路的串联电池组均衡方法，其特征在于，该方法基于双向反激均衡电路，双向反激均衡电路将单向反激电路的输出侧续流二极管更换为MOSFET，结合一个高频变压器组成，MOSFET设有两个，分别定义为M1和M2，高频变压器原边侧对应电池组，副边侧对应单电池，原边侧引脚P与M1漏极相连，M1源极与电池组负极连接，变压器原边侧另一引脚与电池组正极连接，副边侧与P引脚互为同名端的引脚与M2源极相连，M2漏极与单电池正极连接，副边侧另一引脚与单电池负极连接；该双向反激均衡电路将单向反激电路的副边续流二极管更换为MOSFET，结合一个高频变压器；该双向反激均衡属于输入输出隔离的主动均衡电路，为电池组中各个单电池均配置一个双向反激均衡电路，实现在同一时间段内同时控制多个电池单体进行均衡；/n该方法根据电池组中各个电池的SoC与电池组平均SoC

【技术特征摘要】
1.一种基于双向反激均衡电路的串联电池组均衡方法，其特征在于，该方法基于双向反激均衡电路，双向反激均衡电路将单向反激电路的输出侧续流二极管更换为MOSFET，结合一个高频变压器组成，MOSFET设有两个，分别定义为M1和M2，高频变压器原边侧对应电池组，副边侧对应单电池，原边侧引脚P与M1漏极相连，M1源极与电池组负极连接，变压器原边侧另一引脚与电池组正极连接，副边侧与P引脚互为同名端的引脚与M2源极相连，M2漏极与单电池正极连接，副边侧另一引脚与单电池负极连接；该双向反激均衡电路将单向反激电路的副边续流二极管更换为MOSFET，结合一个高频变压器；该双向反激均衡属于输入输出隔离的主动均衡电路，为电池组中各个单电池均配置一个双向反激均衡电路，实现在同一时间段内同时控制多个电池单体进行均衡；
该方法根据电池组中各个电池的SoC与电池组平均SoCavg之间的差值，对各个均衡电路的工作占空比进行更有针对性的独立控制，实现电池组中各个单电池SoC的均衡。


2.根据权利要求1所述的一种基于双向反激均衡电路的串联电池组均衡方法，其特征在于，该方法具体包括如下实现步骤：
首先设置均衡开启、停止阈值ron、roff，以及均衡时间；之后计算各电池的SoC，并计算出电池组SoC平均值SoCavg；随后将电池组中每个单电池的SoC与SoCavg进行比较，若电池i的SoCi满足|SoCiSoCavg|＞ron，则控制第i个均衡电路，开启对电池i的均衡；
电池开启均衡后，由于MOSFET占空比对电路效率产生影响，为增大均衡电路效率，根据占空比将双向反激均衡电路划分为不同工作模式，当电池i的SoCi与SoCavg的差值在不同的范围内时，控制相应均衡电路以不同模...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋政湘，娄方玺，王建华，张国钢，
申请(专利权)人：西安交通大学，西安耐百特电力储能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61