一种多模态的串联电池组能量均衡电路制造技术

本发明专利技术公开了一种多模态的串联电池组能量均衡电路，包括多个均衡子模块和多个跳线开关管；所述均衡子模块包括电感、第一开关管和第二开关管，其中，所述第一开关管和第二开关管串联，所述电感的第一端用于接入电池连接点，所述电感的第二端连接在第一连接点，所述第一连接点是第一开关管和第二开关管的连接点，所述第一开关管的漏极用于连接电池组正极，所述第二开关管的源极用于连接电池组负极；所述跳线开关管用于设置在两个均衡子模块的第一连接点之间，与同一个跳线开关管连接的两个均衡子模块所连接的电池连接点相邻；其中，多个均衡子模块的电感分别用于接入不同的电池连接点。通过本申请可以实现CP模式，从而增加电池均衡的效率。增加电池均衡的效率。增加电池均衡的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种多模态的串联电池组能量均衡电路


[0001]本专利技术涉及电池管理技术，尤其是一种多模态的串联电池组能量均衡电路。

技术介绍

[0002]随着大规模储能系统的迅速发展，电池储能的发展也越来越快。为了满足大容量、高功率的需求，单体电池常常以串并联组合使用，但是由于电池的内部结构的差异和在使用过程中环境温度、充放电倍率、自放电率等的不同，使单体电池间本就存在的不一致性在使用过程中越来越大。电池间的不一致性很容易造成电池的过充和过放，长时间的过充和过放不仅会造成电池的寿命减少，更严重的会造成电池损坏和爆炸。所以为了提高电池的容量利用率和使用效率，保证电池组安全可持续的工作，拥有优异的均衡技术显得非常重要。
[0003]电池均衡技术主要包含电池均衡拓扑、均衡控制策略这两个部分。而本专利主要研究的是电池均衡拓扑这部分内容。参照图5、图6和图7，其公开了现有的多相交错均衡电路，其工作时，只能由多个电池单元向剩余的电池单元放电，如图6和图7，BH是整体电压较高的多个电池单元，BL表示整体电压较高的多个电池单元，实际上，无论BH和BL中都可以存在电压偏高的电池单元或者电压偏低的电池单元。一方面，现有的多相交错均衡电路在电池均衡过程中，会对不需要均衡的电池进行均衡操作，这样会造成电池反复充电，产生额外的功率损耗。另一方面，随着均衡电池数量的增加，整体的均衡效率也会大幅度降低，严重影响电池的使用。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种多模态的串联电池组能量均衡电路，以改善
[0005]本专利技术第一方面实施例提供了一种多模态的串联电池组能量均衡电路，包括多个均衡子模块和多个跳线开关管；
[0006]所述均衡子模块包括电感、第一开关管和第二开关管，其中，所述第一开关管和第二开关管串联，所述电感的第一端用于接入电池连接点，所述电感的第二端连接在第一连接点，所述第一连接点是第一开关管和第二开关管的连接点，所述第一开关管的漏极用于连接电池组正极，所述第二开关管的源极用于连接电池组负极；
[0007]所述跳线开关管用于设置在两个均衡子模块的第一连接点之间，与同一个跳线开关管连接的两个均衡子模块所连接的电池连接点相邻；
[0008]其中，多个均衡子模块的电感分别用于接入不同的电池连接点。
[0009]在一些实施例中，所述第一开关管上并联有第一二极管，所述第二开关管上并联有第二二极管，其中，所述第一二极管的阳极和第二二极管的阴极均与第一连接点连接，所述第一二极管的阴极用于接入电池组的正极，所述第二二极管的阳极用于接入电池组的负极；每个跳线开关管上并联有第三二极管。
[0010]在一些实施例中，所述第一二极管、第二二极管和第三二极管是寄生二极管、独立于开关管的二极管或者是内置于开关管封装中的独立二极管。
[0011]在一些实施例中，包括电池组，其中，电池组中有多个个电池单元，每个电池单元包括至少一个电池，电池单元内的各电池以串联和/或并联的方式连接，各电池单元串联连接，两个相邻的电池单元的连接点为电池连接点。
[0012]在一些实施例中，还包括处理器和检测电路，所述检测电路用于检测电池组中各电池单元的电压，所述处理器基于所述检测电路的检测信号，控制各均衡子模块中的第一开关管和第二开关管，以及控制各跳线开关管的开关，以实现电池单元的电量均衡。
[0013]在一些实施例中，所述处理器配置有PP模式，PP模式是指控制多个电池单元向至少一个电池单元；
[0014]其中，在PP模式中，处理器根据所述检测电路的检测信号和设定策略确定用于放电和充电的电池单元；用于放电的电池单元构成第一子电池组，用于充电的电池单元构成第二子电池组，确定与第一子电池组和第二子电池组的电池连接点连接的第一目标均衡子模块，在目标均衡子模块的第一开关管和第二开关管中确定与第一之电池组两端连接的第一目标开关管，控制第一目标开关管交替通断，以使第一子电池组向第一目标均衡子模块的电感充电后，该电感向第二子电池组放电。
[0015]在一些实施例中，所述处理器配置有CP模式，CP模式是指一个电池单元向多个电池单元放电的模式；
[0016]其中，在CP模式中，处理器根据所述检测电路的检测信号和设定策略确定用于放电和充电的电池单元；用于放电的电池单元构成第三子电池组，用于充电的电池单元构成第四子电池组和第五子电池组，其中，第三子电池组位于第四子电池组和第五子电池组之间；确定与第三子电池组和第四子电池组的电池连接点连接的第二目标均衡子模块，确定与第三子电池组和第五子电池组的电池连接点连接的第三目标均衡子模块；
[0017]确定第二目标均衡子模块和第三目标均衡子模块之间的若干个目标跳线开关管；
[0018]同步控制所述的若干个目标跳线开关管同步地交替通断，以使第三子电池组向第二目标均衡子模块的电感、以及第三目标均衡子模块的电感充电后，第二目标均衡子模块的电感向第四子电池组放电，第三目标均衡子模块的电感向第五子电池组放电。
[0019]在一些实施例中，所述检测电路包括电压采集芯片和模数转换器，所述处理器通过所述模数转换器获取所述检测电路的检测数据。
[0020]在一些实施例中，所述处理器设置有PWM输出单元，所述PWM输出单元上连接有反相器，用于产生与PWM输出单元输出的PWM波反相的信号。
[0021]在一些实施例中，所述第一开关管、第二开关管和跳线开关管均为MOS管。
[0022]本专利技术实施例的有益效果是本方案设置了多个跳线开关管用于设置在两个均衡子模块的第一连接点之间，与同一个跳线开关管连接的两个均衡子模块所连接的电池连接点相邻，通过这一方式，可以将某个电池单元，或者某些电池单元通过跳线开关管的开合来向前后的电池单元进行放电，从而实现精准的均衡，减少不需要放电的电池的操作次数，在电池单元增加的情况下获得更高的效率；同时，采用本拓扑也可以沿用多相交错均衡电路的控制方式来实现原来的均衡模式，模式更加多样化，电路能够支撑更多的均衡策略。
附图说明
[0023]下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步的说明，其中：
[0024]图1是本申请实施例提供的一种多模态的串联电池组能量均衡电路的原理图；
[0025]图2a是本申请实施例提供的一种多模态的串联电池组能量均衡电路在电池组之间均衡时的等效电路图；
[0026]图2b是图2a中对应的电流变化图；
[0027]图3a是本申请实施例提供的一种多模态的串联电池组能量均衡电路在单体电池到电池组均衡时的等效电路图；
[0028]图3b是图3a中对应的电流变化图；
[0029]图4是变换器的均衡单元电路图与外围检测控制电路图；
[0030]图5是现有技术的多相交错均衡电路的结构示意图；
[0031]图6是现有技术的多相交错均衡电路的工作原理图之一；
[0032]图7是现有技术的多相交错均衡电路的工作原理图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多模态的串联电池组能量均衡电路，其特征在于，包括多个均衡子模块和多个跳线开关管；所述均衡子模块包括电感、第一开关管和第二开关管，其中，所述第一开关管和第二开关管串联，所述电感的第一端用于接入电池连接点，所述电感的第二端连接在第一连接点，所述第一连接点是第一开关管和第二开关管的连接点，所述第一开关管的漏极用于连接电池组正极，所述第二开关管的源极用于连接电池组负极；所述跳线开关管用于设置在两个均衡子模块的第一连接点之间，与同一个跳线开关管连接的两个均衡子模块所连接的电池连接点相邻；其中，多个均衡子模块的电感分别用于接入不同的电池连接点。2.根据权利要求1所述的多模态的串联电池组能量均衡电路，其特征在于，所述第一开关管上并联有第一二极管，所述第二开关管上并联有第二二极管，其中，所述第一二极管的阳极和第二二极管的阴极均与第一连接点连接，所述第一二极管的阴极用于接入电池组的正极，所述第二二极管的阳极用于接入电池组的负极；每个跳线开关管上并联有第三二极管。3.根据权利要求1所述的多模态的串联电池组能量均衡电路，其特征在于，所述第一二极管、第二二极管和第三二极管是寄生二极管、独立于开关管的二极管或者是内置于开关管封装中的独立二极管。4.根据权利要求1所述的多模态的串联电池组能量均衡电路，其特征在于，包括电池组，其中，电池组中有多个个电池单元，每个电池单元包括至少一个电池，电池单元内的各电池以串联和/或并联的方式连接，各电池单元串联连接，两个相邻的电池单元的连接点为电池连接点。5.根据权利要求2所述的多模态的串联电池组能量均衡电路，其特征在于，还包括处理器和检测电路，所述检测电路用于检测电池组中各电池单元的电压，所述处理器基于所述检测电路的检测信号，控制各均衡子模块中的第一开关管和第二开关管，以及控制各跳线开关管的开关，以实现电池单元的电量均衡。6.根据权利要求5所述的多模态的串联电池组能量均衡电路，其特征在于，所述处理器配置有PP模式，PP模式是指控制多个电池单元向至少一个电池单元；其中，在P...

【专利技术属性】
技术研发人员：皮志勇，王灿，刘红云，魏业文，周卓，李振兴，罗伟，张月钧，
申请(专利权)人：三峡大学江西迪比科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：