一种主动变压器电容和被动电阻电池均衡电路制造技术

本发明专利技术公开了一种主动变压器电容和被动电阻电池均衡电路，包括电池单体、储能电容、高频滤波电容、MOS管开关、均衡电阻、功率开关管、变压器均衡原边绕组、变压器均衡副边绕组、变压器均衡磁芯。本发明专利技术的有益效果是：变压器均衡和电容均衡都是以能量转移的方式来实现均衡，均衡过程中几乎没有能量损失；虽然电阻均衡是通过电阻来消耗掉电量过高的电池单体的电量，但本发明专利技术中已首先采用变压器均衡和电容均衡完成了绝大部分的均衡工作，电阻均衡只完成收尾的极小部分均衡，故而损失的电量很少，从而大大提高了电池均衡的效率和能量利用率。从而大大提高了电池均衡的效率和能量利用率。从而大大提高了电池均衡的效率和能量利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种主动变压器电容和被动电阻电池均衡电路


[0001]本专利技术涉及一种均衡电路，具体为一种主动变压器电容和被动电阻电池均衡电路，属于电池管理


技术介绍

[0002]电池组中单体电池在制造和使用过程中必然存在电压、容量、内阻等不一致，并且是一个不断累积的过程，时间越长单体电池之间产生的差异越大；并且锂离子电池组还会受到使用环境的影响，在使用过程中单体电池的不一致性会被逐渐放大，从而导致某些单体电池性能加速衰减。
[0003]电池组中单体电池的不一致性对整组电池的可用容量会产生重大影响，并且，随着电池组使用时间的积累，不一致性对电池组的影响越来越大，均衡电路的作用即是减小单体不一致性对整个电池组可用容量的影响。
[0004]目前电池均衡方法主要分为被动均衡和主动均衡两大类，其中被动均衡分为电阻法和稳压管法两种，主动均衡主要包含电感法、电容法和变压法三大类。
[0005]变压器均衡电路，可以同时实现多个电池单体的均衡，使所有电池单体的端电压最终接近平均电压水平。该拓扑具有操作简单，易于控制的优点，但是当电池单体数目较多时，多绕组变压器设计困难，难以保证一次侧各绕组的一致性，存在不易扩展的缺点。
[0006]开关电容法是管理相邻两节电池单体的主动均衡，主要功能是对相邻两节电池之间的荷电状态差异进行判断，根据均衡算法的结果，均衡模块以开关电源的方式，通过电容的中转站作用把电压高的电池多余电量转移到电压低的电池，实现电池容量最大化。此方案只需要开关和电容来完成均衡电路的搭建，优点是结构比较简单，均衡过程中几乎没有能量损失；但是只能在相邻电池单体间进行能量转移，又因为电容作为能量转移媒介有一个缓冲期，所以当电池组中各单体电压差较小时，无法完成大电流均衡，均衡效果会不理想。
[0007]固定电阻被动均衡法，是每节单体电池与一个固定阻值的电阻相连，通过电阻来消耗掉电量过高的电池单体的电量，从而达到与电量低的单体电压均衡的效果。该种方法的主要优势是电路结构简单，成本较低；主要缺点是均衡过程是消耗多余电量来达到均衡状态，在电路中会损耗掉很多电量，对能量的利用率很低。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的就在于为了解决问题而提供一种主动变压器电容和被动电阻电池均衡电路。
[0009]本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：一种主动变压器电容和被动电阻电池均衡电路，包括
[0010]电池模组，其由多个单体电池串联而成；
[0011]电池单元，其为所述电池模组的一部分，且由所述电池模组中的其中四个相连的
单体电池组成；
[0012]电池小单元，其为所述电池单元的一部分，且由所述电池单元中的其中两个相连的单体电池组成；
[0013]变压器，其配置在由四个电池小单元共同组成的两个所述电池单元上，且由变压器均衡原边绕组、变压器均衡的副边绕组以及变压器均衡磁芯构成，所述变压器均衡磁芯设置在变压器均衡原边绕组和变压器均衡的副边绕组之间，所述变压器均衡原边绕组分别连接在每个电池单体的电路中，所述变压器均衡的副边绕组连接在每组电池单元的电路中；
[0014]均衡电阻，其与每个所述电池小单元的两个单体电池进行并联设置。
[0015]其均衡方法包括以下步骤：
[0016]步骤一、首先利用变压器完成每个电池单元与整个模组之间的均衡；
[0017]步骤二、再利用均衡电容完成相邻两个个小电池单元之间的均衡；
[0018]步骤三、最后利用均衡电阻完成每个小单元内两个电池单体之间的均衡。
[0019]作为本专利技术再进一步的方案：每个所述电池单体均并联有一个高频滤波电容。
[0020]作为本专利技术再进一步的方案：每个所述电池小单元的连接电路中均连接有功率开关管。
[0021]作为本专利技术再进一步的方案：每个所述电池单元连接变压器均衡副边绕组的连接线上串联有一个功率开关管。
[0022]作为本专利技术再进一步的方案：每个所述电池小单元中的两个单体电池B共用一个均衡电阻。
[0023]作为本专利技术再进一步的方案：构成所述电池模组的每个单体电池均并联有一个MOS管开关，且每个所述电池小单元的单体电池所并联的MOS管开关均与均衡电阻进行串联连接。
[0024]作为本专利技术再进一步的方案：每个所述电池单元的两个电池小单元共用一个储能电容。
[0025]本专利技术的有益效果是：
[0026]1、本专利技术把串联单体电池进行分组后，由于每个均衡单元电压是4个单体电池的串联电压，为每个单体电池的电压的4倍，就相当于把单体电池之间的压差放大了4倍，从而压差得到了增大，克服了变压器均衡在电池单体间电压压差较小时均衡效率降低的缺点，从而大大提升了均衡效率；
[0027]2、与现有固定电阻被动均衡方案相比，本专利技术方案均衡电阻数量只有现有方案的一半，而且所有均衡电阻可同时开启，对比现有固定电阻被动均衡方案中只能间隔同时开启所有电阻的一半，这样就使得本专利技术的电路设计结构简单，成本降低；
[0028]3、现有开关电容主动均衡方案，当电池组中各单体电压差较小时，均衡电流很小，本专利技术把串联单体电池进行分组后，由于每个电容均衡单元电压是2个单体电池的串联电压，为每个单体电池的电压的2倍，就相当于把单体电池之间的压差放大了2倍，从而压差得到了增大，改善了当电池组中各单体电压差较小时，电容均衡效果不理想的缺点；
[0029]4、与现有开关电容主动均衡方案相比，本专利技术电路中每节电池单体并联了高频滤波电容，用于在能量传输过程中滤除杂波；
[0030]5、本专利技术中，变压器均衡和电容均衡都是以能量转移的方式来实现均衡，均衡过程中几乎没有能量损失；虽然电阻均衡是通过电阻来消耗掉电量过高的电池单体的电量，但本专利技术中已首先采用变压器均衡和电容均衡完成了绝大部分的均衡工作，电阻均衡只完成收尾的极小部分均衡，故而损失的电量很少，从而大大提高了电池均衡的效率和能量利用率。
附图说明
[0031]图1为本专利技术线路连接结构示意图；
[0032]图2为本专利技术实施例二的电流方向一；
[0033]图3为本专利技术实施例二的电流方向二；
[0034]图4为本专利技术实施例二的电流方向三；
[0035]图5为本专利技术实施例二的电流方向四；
[0036]图6为本专利技术实施例二的电流方向五；
[0037]图7为本专利技术实施例二的电流方向六；
[0038]图8为本专利技术实施例三的电流方向。
[0039]图中：B、电池单体，C1、储能电容，C2、高频滤波电容，Q、MOS管开关，R、均衡电阻，S、功率开关管，N1、变压器均衡原边绕组，N2、变压器均衡副边绕组，T、变压器均衡磁芯。
具体实施方式
[0040]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种主动变压器电容和被动电阻电池均衡电路，其特征在于：包括电池模组，其由多个单体电池(B)串联而成；电池单元，其为所述电池模组的一部分，且由所述电池模组中的其中四个相连的单体电池(B)组成；电池小单元，其为所述电池单元的一部分，且由所述电池单元中的其中两个相连的单体电池(B)组成；变压器，其配置在由四个电池小单元共同组成的两个所述电池单元上，且由变压器均衡原边绕组(N1)、变压器均衡的副边绕组(N2)以及变压器均衡磁芯(T)构成，所述变压器均衡磁芯(T)设置在变压器均衡原边绕组(N1)和变压器均衡的副边绕组(N2)之间，所述变压器均衡原边绕组(N1)分别连接在每个电池单体(B)的电路中，所述变压器均衡的副边绕组(N2)连接在每组电池单元的电路中；均衡电阻(R)，其与每个所述电池小单元的两个单体电池(B)进行并联设置。2.根据权利要求1所述的一种主动变压器电容和被动电阻电池均衡电路，其特征在于：每个所述电池单体(B)均并联有一个高频滤波电容(C2)。3.根据权利要求1所述的一种主动变压器电容和被动电阻电池均衡电路，其特征在于：每个所述电池小单元的连接电路中均连接有功率开关管(S)。...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚德华，张伟，
申请(专利权)人：傲普上海新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：