具有子模块均衡路径的开关电容均衡电路及其控制方法技术

技术编号：34010539 阅读：19 留言：0更新日期：2022-07-02 14:28

本发明专利技术公开了具有子模块均衡路径的开关电容均衡电路及其控制方法，均衡电路包括电池间的开关电容均衡单元和电池子模块间的开关电容均衡单元；电池间的开关电容均衡单元实现任意电池到任意电池间的能量传输，使得电池间均衡路径的长度不随电池数量的增加而增加，保证了电路的均衡速度；电池子模块间的开关电容均衡单元，增加了电池子模块间的均衡路径，提高了电路的均衡速度。均衡电路使用两对频率固定、占空比互补且带有死区时间的PWM信号控制开关管的导通与关断，实现简单，且可以实现电池电压的自动均衡。池电压的自动均衡。池电压的自动均衡。

全部详细技术资料下载

【技术实现步骤摘要】
具有子模块均衡路径的开关电容均衡电路及其控制方法

[0001]本专利技术涉及串联锂离子电池组或串联超级电容组的电压均衡
，尤其是一种具有子模块均衡路径的开关电容均衡电路及其控制方法。

技术介绍

[0002]串联锂离子电池组和串联超级电容组作为储能系统的重要组成部分，经常用于新能源电动汽车、新能源电动巴士和新能源发电等场合。因为锂离子电池或超级电容(为了便于说明，下文将锂离子电池和超级电容统称为电池)在生产制造时单体间存在差异，使得电池单体间的电压、容量和内阻等参数不一致。在串联电池组的使用过程中，电池间的参数差异会随着电池组的反复充放电逐渐加剧。而且，在串联电池组充放电时，电池间的参数差异会导致电池组内部的电池电压不一致。在电池电压不一致的情况下，为了保证电池组的安全工作，将无法对电池组进行完全的充放电，导致整个电池组可用容量的浪费。为了解决电池间电压不一致的问题，需要在串联电池组中加入电压均衡电路。
[0003]现有的均衡电路主要包括能量耗散型均衡电路和非能量耗散型均衡电路。能量耗散型均衡电路主要包括电阻耗散型均衡电路和晶体管耗散型均衡电路。这种均衡电路使用电阻等耗能元件将高压电池中额外的能量以热能的形式消耗，实现电池组内的电池电压均衡。这种均衡电路具有成本低、体积小的优点，但是它也存在能量浪费严重、散热困难的问题。非耗散型均衡电路主要是利用电容、电感、变压器等非能元件作为中间能量传输元件，将能量从高压电池传输到低压电池，实现电池间的电压均衡。在这些非耗散型均衡电路中，以电容为中间能量传输元件的开关电...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.具有子模块均衡路径的开关电容均衡电路，其特征在于，包括依次串联的1号电池(B1),2号电池(B2),
…
,n号电池(B
n
)，其中n为大于等于5的奇数；还包括n
‑
2个半桥型开关组、两个H型开关组和n+1个电容；所述n
‑
2个半桥型开关组中，与i号电池(B
i
)并联的第i个半桥型开关组，包括i1号MOS管(S
i1
)和i2号MOS管(S
i2
)；i1号MOS管(S
i1
)和i2号MOS管(S
i2
)串联后再和i号电池(B
i
)并联；具体连接方式为：i1号MOS管(S
i1
)的漏极与i号电池(B
i
)的正极相连，i2号MOS管(S
i2
)的源极与i号电池(B
i
)的负极相连；i1号MOS管(S
i1
)的源极与i2号MOS管(S
i2
)的漏极相连；其中，i＝2,3,
…
,n
‑
1；所述两个H型开关组均包括四个MOS管；其中，第一个H型开关组包括11号MOS管(S
11
)、12号MOS管(S
12
)、13号MOS管(S
13
)和14号MOS管(S
14
)；第二个H型开关组包括n1号MOS管(S
n1
)、n2号MOS管(S
n2
)、n3号MOS管(S
n3
)和n4号MOS管(S
n4
)；所述n+1个电容中，j号电容(C
j
)的一端与j2号MOS管(S
j2
)的漏极相连，另一端与m2号MOS管(S
m2
)的漏极相连；m1号MOS管(S
m1
)、m2号MOS管(S
m2
)、j1号MOS管(S
j1
)、j1号MOS管(S
j2
)和j号电容(C
j
)构成m号电池(B
m
)和j号电池(B
j
)之间的一个开关电容均衡单元，实现m2电池(B
m
)和j号电池(B
j
)之间的直接能量传输；其中，j＝2,3,
…
,m
‑
1,m+1,
…
,n
‑
1；1号电容(C1)的一端与11号MOS管(S
11
)的漏极相连，另一端与12号MOS管(S
12
)的漏极相连；11号MOS管(S
11
)、12号MOS管(S
12
)、13号MOS管(S
13
)、14号MOS管(S
14
)和1号电容(C1)构成1号电池(B1)和m号电池(B
m
)之间的一个开关电容均衡单元，实现1号电池(B1)和m号电池(B
m
)之间的直接能量传输；n号电容(C
n
)的一端与n3号MOS管(S
n3
)的漏极相连，另一端与n4号MOS管(S
n4
)的漏极相连；n1号MOS管(S
n1
)、n2号MOS管(S
n2
)、n3号MOS管(S
n3
)、n4号MOS管(S
n4
)和n号电容(C
n
)构成n号电池(B
n
)和m号电池(B
m
)之间的一个开关电容均衡单元，实现n号电池(B
n
)和m号电池(B
m
)之间的直接能量传输；s1号电容(C
s1
)的一端与n3号MOS管(S
n3
)的漏极相连，另一端与13号MOS管(S
13
)的源极相连；11号MOS管(S
11
)、13号MOS管(S
13
)、n1号MOS管(S
n1
)、n3号MOS管(S
n3
)和s1号电容(C
s1
)构成2～m号电池子模块(B2‑
B
m
)和m+1～n号电池子模块(B
m+1
‑
B
n
)之间的一个开关电容均衡单元，实现2～m号电池子模块(B2‑
B
m
)和m+1～n号电池子模块(B
m+1
‑
B
n
)之间的能量传输；s2号电容(C
s2
)的一端与n4号MOS管(S
n4
)的漏极相连，另一端与14号MOS管(S
14
)的源极相连；12号MOS管(S
12
...

【专利技术属性】
技术研发人员：金艳艳，刘娟秀，梁飞，张小兵，黄渝程，何英杰，
申请(专利权)人：成都工业学院，
类型：发明
国别省市：

全部详细技术资料下载我是这个专利的主人