一种三单体电池集中均衡器制造技术

本发明专利技术公开了一种三单体电池集中均衡器，属于电池能量管理领域，该均衡器包括4个开关管和2个电感，由两个半桥电路组成双T型电路。该均衡器通过检测电池模组各电池单体端电压的差异，合理控制开关管的通断，实现三个单体电池能量均衡控制。相对单体电池直接均衡器可大量减少均衡器的开关管数量，避免电池单体过度充电或过度放电，提高储能系统的使用效率。提高储能系统的使用效率。提高储能系统的使用效率。

【技术实现步骤摘要】
一种三单体电池集中均衡器


[0001]本专利技术公开了一种三单体电池集中均衡器，属于电池能量管理系统
，用于均衡串联电池单体能量。

技术介绍

[0002]近年来，国内各大BMS研发企业在电池状态估算、主动均衡、功能安全等核心
取得了长足的进步，如何实现更高效、更低损耗的电池能量均衡器仍是行业关注的焦点。
[0003]现有均衡拓扑电路可分为被动均衡和主动均衡两大类。被动均衡拓扑电路耗散高能量电池的能量，以达到均衡的目的，实现简单，但能量利用率低；主动均衡电路又分为基于电容的均衡电路、基于电感的均衡电路、基于变压器的均衡电路以及基于变换器的均衡电路，基于变换器的均衡电路从均衡速度、均衡效率方面均优于其他三种类型。
[0004]基于变换器的均衡电路常见的主要有Boost电路、Buck
‑
Boost电路、Cuk电路、正激变换、反激变换等。但这些均衡电路均可视为电池单体直接均衡器，即针对每个电池单体均配备了均衡电路，使用开关管过多，均衡效率较低。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是解决串联电池组内电池状态不一致的问题，提供一种三单体电池集中均衡器。
[0006]本专利技术解决上述问题采用的技术方案：一种三单体电池集中均衡器包括第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4、第一均衡电感L
12
、第二均衡电感L
23
[0007]所述的第一开关管S1的漏极与第一单体电池bat1的正极连接，第一均衡电感L
12
的一端与第一单体电池bat1的负极连接，第一均衡电感L
12
的另一端与第四开关管S4的漏级连接，第四开关管S4的源级与第一开关管S1的源级连接，第二开关管S2的漏极与第一开关管S1的源级连接，第二开关管S2的源级与第二均衡电感L
23
的一端连接，第二均衡电感L
23
的另一端与第二单体电池bat2的负极连接，第三开关管S3的漏极与第一开关管S1的源级连接，第三开关管S3的漏极与第三单体电池bat3的负极连接。
[0008]当第一单体电池bat1的端电压大于第二单体电池bat2、第三单体电池bat3，第一开关管S1、第四开关管S4导通，第二开关管S2、第三开关管S3关断期间，第一均衡电感L
12
储存能量；当第一开关管S1关断，第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4导通期间，则第一均衡电感L
12
释放能量，能量从第一单体电池bat1向第二单体电池bat2、第三单体电池bat3转移。
[0009]当第二单体电池bat2的端电压大于第一单体电池bat1、第三单体电池bat3，第二开关管S2、第四开关管S4导通，第一开关管S1、第三开关管S3关断期间，则第一均衡电感L
12
、第二均衡电感L
23
储存能量；当第二开关管S2关断，第四开关管S4导通，第一开关管S1、第三开关管S3分别导通期间，则第一均衡电感L
12
、第二均衡电感L
23
分别释放能量，能量从第二单体
电池bat2向第一单体电池bat1、第三单体电池bat3转移，第一开关管S1、第三开关管S3避免直通。
[0010]当第三单体电池bat3大于第一单体电池bat1、第二单体电池bat2，第三开关管S3导通，第一开关管S1、第二开关管S2、第四开关管S4关断期间，则第二均衡电感L
23
储存能量；当第三开关管S3关断，第一开关管S1、第二开关管S2、第四开关管S4导通期间，则第二均衡电感L
23
释放能量，能量从第三单体电池bat3向第一单体电池bat1、第二单体电池bat2转移。
[0011]本专利技术的有益效果：该电池集中均衡器每三个电池均衡采用四个开关管，电池集中均衡器和Boost电路相比开关管数量减少1/3。
附图说明
[0012]图1三单体电池集中均衡器原理图
[0013]图中：S1为第一开关管，S2为第二开关管，S3为第三开关管，S4为第四开关管，L
12
为第一均衡电感，L
23
为第二均衡电感，bat1为第一单体电池，bat2为第二单体电池，bat3为第三单体电池。
[0014]图2第一单体电池端电压大于第二单体电池、第三单体电池的均衡路径图
[0015]图中：1.第一放电回路，2.第一充电回路，3.第二充电回路。
[0016]图3第一单体电池端电压大于第二单体电池、第三单体电池的能量均衡效果图
[0017]图中：
‑
为第一单体电池的SOC，
‑
为第二单体电池的SOC，
…
为第三单体电池的SOC；横坐标为时间，单位为秒，纵坐标为电池荷电状态SOC。
[0018]图4第二单体电池端电压大于第一单体电池、第三单体电池的均衡路径图
[0019]图中：4.第二放电回路，5.第三充电回路，6.第四充电回路。
[0020]图5第二单体电池端电压大于第一单体电池、第三单体电池的能量均衡效果图
[0021]图中：
‑‑
为第一单体电池的SOC，
‑
为第二单体电池的SOC，
…
为第三单体电池的SOC；横坐标为时间，单位为秒，纵坐标为电池荷电状态SOC。
[0022]图6第三单体电池端电压大于第一单体电池、第二单体电池的均衡路径图
[0023]图中：7.第三放电回路，8.第五充电回路。
[0024]图7第三单体电池端电压大于第一单体电池、第二单体电池的能量均衡效果图
[0025]图中：
‑‑
为第一单体电池的SOC，
‑
为第二单体电池的SOC，
…
为第三单体电池的SOC；横坐标为时间，单位为秒，纵坐标为电池荷电状态SOC。
具体实施方式
[0026]下面结合附图和实施例，对本专利技术作进一步说明。
[0027]本专利技术的三单体电池集中均衡器原理图见图1。三单体电池集中均衡器包含第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4、第一均衡电感L
12
、第二均衡电感L
23
。第一开关管S1‑
第四开关管S4均选用MOS管，第一均衡电感L
12
和第二均衡电感L
23
均选择10μH。第一开关管S1的漏极与第一单体电池bat1的正极连接，第一均衡电感L
12
的一端与第一单体电池bat1的负极连接，第一均衡电感L
12
的另一端与第四开关管S4的漏级连接，第四开关管S4的源级与第一开关管S1的源级连接，第二开关管S2的漏极与第一开关管S1的源级连接，第二开关管S2的源级与第二均衡电感L
23
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三单体电池集中均衡器，其特征在于，该均衡器包括第一开关管(S1)、第二开关管(S
２
)、第三开关管(S2)、第四开关管(S4)、第一均衡电感(L
12
)、第二均衡电感(L
23
)；所述的第一开关管(S1)的漏极与第一单体电池(bat1)的正极连接，第一均衡电感(L
12
)的一端与第一单体电池(bat1)的负极连接，第一均衡电感(L
12
)的另一端与第四开关管(S4)的漏级连接，第四开关管(S4)的源级与第一开关管(S1)的源级连接，第二开关管(S2)的漏极与第一开关管(S1)的源级连接，第二开关管(S2)的源级与第二均衡电感(L
23
)的一端连接，第二均衡电感(L
23
)的另一端与第二单体电池(bat2)的负极连接，第三开关管(S3)的漏极与第一开关管(S1)的源级连接，第三开关管(S3)的漏极与第三单体电池(bat3)的负极连接。2.如权利要求1所述的三单体电池集中均衡器，其特征在于，当第一单体电池(bat1)的端电压大于第二单体电池(bat2)、第三单体电池(bat3)，第一开关管(S1)、第四开关管(S4)导通，第二开关管(S2)、第三开关管(S3)关断期间，则第一均衡电感(L
12
)储存能量；当第一开关管(S1)关断，第二开关管(S2)、第三开关管(S3)、第四开关管(S4)导通期间，则第一均衡电感(L
12

【专利技术属性】
技术研发人员：朱明琳，邱景义，王跃，张松通，明海，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事科学院防化研究院，
类型：发明
国别省市：