具有跨支路电池电量均衡功能的电池均衡电路和方法技术

本发明专利技术涉及具有跨支路电池电量均衡功能的电池均衡电路，包括控制器

【技术实现步骤摘要】
具有跨支路电池电量均衡功能的电池均衡电路和方法


[0001]本专利技术属于电池组供电领域，具体涉及一种电池阵列均衡电路和均衡方法
。
技术背景
[0002]电池组的供电效率和使用寿命与其所包含的单体电池的使用密切相关，而由于生产过程中的诸多因素所造成的个体差异会使得单体电池在使用过程中出现电量的不均衡
。
由此导致电池的过充电
、
过放电现象，从而降低蓄能单元的供电效率和使用寿命
。
在电力日益普及的今天，合理地设计电池均衡电路及均衡策略，延长电池的使用寿命具有十分重要的意义
。
[0003]现今的比较普遍的电池均衡电路有着各自的局限性，比如：
Buck/Bost
双向逆变电路只能均衡同一支路上的相邻电池，而且需要大量的电感
、
开关管等功率器件，其中电感的铁芯会使电路增重；基于
DC
‑
DC
的改进拓扑结构只能将高能量电池分配给相邻的低能量电池，同样需要大量的电感元件，增加负重
。
上述两种电路均无法实现定向
、
跨支路这样灵活的均衡，无法解决现在已经广泛应用的电池阵列电路中的电池均衡
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决现有几种均衡电路无法实现跨支路均衡电池
、
无法定向均衡电池的局限性以及电路中电感
、
电容等功率元件过多等问题
。
[0005]本专利技术的技术方案是具有跨支路电池电量均衡功能的电池均衡电路，包括控制器
、
蓄能元件
、
第一母线
、
第二母线和多个电池均衡模块，多个电池均衡模块的布局以及连接关系为：纵向排列的电池均衡模块依次串联构成电池均衡模块组，横向排列的电池均衡模块组分别与蓄能元件两端并联；所述控制器与电池均衡模块的控制端连接；所述电池均衡模块包括开关管
T1、
开关管
T2、
开关管
T3、
开关管
T4、
蓄电池和电压传感器，开关管
T1
的源极和开关管
T3
的漏极连接，组成第一桥臂；开关管
T2
的源极和开关管
T4
的漏极连接，组成第二桥臂；第一桥臂
、
第二桥臂
、
电压传感器分别和蓄电池并联，第一桥臂的中点连接电池均衡模块的端点
p
，第二桥臂的中点连接电池均衡模块的端点
q。
[0006]所述电池均衡电路的电池均衡方法，具体步骤如下，步骤1：检测各电池阵列均衡模块对应的蓄电池电压；步骤2：比较蓄电池电压值，找出最高电压值对应的电池均衡模块；步骤3：比较蓄电池电压值，找出最低电压值对应的电池均衡模块；步骤4：判别最高电压电池均衡模块和最低电压电池均衡模块是否为同一列；步骤
4.1
：如果最高电压电池均衡模块和最低电压电池均衡模块为同一列即为同一支路，采用同支路的电池均衡方法对最高电压电池均衡模块和最低电压电池均衡模块进行电池均衡；步骤
4.2
：如果最高电压电池均衡模块和最低电压电池均衡模块属于不同列即为不同支路，采用跨支路的电池均衡方法对最高电压电池均衡模块和最低电压电池均衡模块
进行电池均衡
。
[0007]优选地，所述蓄能元件为电感
。
[0008]优选地，所述开关管
T1、
开关管
T2、
开关管
T3、
开关管
T4
分别反并联二极管
。
[0009]优选地，所述开关管
T1、
开关管
T2、
开关管
T3、
开关管
T4
分别为
IGBT。
[0010]上述的电池均衡电路的同支路的电池均衡方法，具体包括以下步骤，步骤1：通过控制器控制电池均衡模块中的开关管使高电压电池均衡模块和低电压电池均衡模块所在支路之外的其它支路中的电池均衡模块均处于开路模式；步骤2：控制电池均衡模块中的开关管使高电压电池均衡模块同支路的其它电池均衡模块均处于连通模式，控制高电压电池均衡模块开关管使其处于反向连接模式，给电感充能；步骤3：控制高电压电池均衡模块开关管使其处于连通模式，控制低电压电池均衡模块开关管使其处于正向连接模式，电感给低电压蓄电池充能
。
[0011]上述的电池均衡电路的跨支路的电池均衡方法，具体包括以下步骤，步骤1：通过控制器控制电池均衡模块中的开关管使高电压电池均衡模块和低电压电池均衡模块所在支路之外的其它支路中的电池均衡模块均处于开路模式；步骤2：控制电池均衡模块中的开关管使高电压电池均衡模块同支路的其它电池均衡模块均处于连通模式，控制高电压电池均衡模块开关管使其处于正向连接模式，给电感充能；步骤3：控制高电压电池均衡模块开关管使其处于开路模式，控制电池均衡模块中的开关管使低电压电池均衡模块同支路的其它电池均衡模块均处于连通模式，控制低电压电池均衡模块开关管使其处于反向连接模式，电感给低电压蓄电池充能
。
[0012]相比现有技术，本专利技术的有益效果包括：1）本专利技术实现了电池单元的跨支路均衡
。
[0013]2）本专利技术实现同支路电池单元的间隔均衡
。
[0014]3）本专利技术采用全桥逆变结构，实现电池输出电压的正负可调
。
[0015]4）本专利技术减少了电池均衡电路中电感元件的数量
。
[0016]5）本专利技术的电池均衡电路适用范围广，电池阵列理论上可以无限延展
。
[0017]6）本专利技术实现电池阵列中任意两蓄电池的均衡，可以解决光伏电池阵列以及电动汽车锂电池阵列中的电池均衡问题，同时由于全桥结构的灵活性，每个均衡模块可以有四种工作模式，电感元件的利用率也大大提高
。
附图说明
[0018]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明
。
[0019]图1是本专利技术的电池均衡结构的示意图
。
[0020]图2是电池均衡模块电路图
。
[0021]图3是电池均衡模块正向连接模式示意图
。
[0022]图4是电池均衡模块正向连接模式等效电路图
。
[0023]图5是电池均衡模块反向连接模式示意图
。
[0024]图6是电池均衡模块反向连接模式等效电路图
。
[0025]图7是电池均衡模块连通模式示意图
。
[0026]图8是电池均衡模块开路模式示意图
。
[0027]图9是电池阵列同支路电池均衡电感充电示意图
。
[0028]图
10
是电池阵列同支路电池均衡电感放电示意图
。
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
具有跨支路电池电量均衡功能的电池均衡电路，包括控制器
、
蓄能元件
、
第一母线
、
第二母线和多个电池均衡模块，其特征在于，多个电池均衡模块的布局以及连接关系为：纵向排列的电池均衡模块依次串联构成电池均衡模块组，横向排列的电池均衡模块组分别与蓄能元件两端并联；所述控制器与电池均衡模块的控制端连接；所述电池均衡模块包括开关管
T1、
开关管
T2、
开关管
T3、
开关管
T4、
蓄电池和电压传感器，开关管
T1
的源极和开关管
T3
的漏极连接，组成第一桥臂；开关管
T2
的源极和开关管
T4
的漏极连接，组成第二桥臂；第一桥臂
、
第二桥臂
、
电压传感器分别和蓄电池并联，第一桥臂的中点连接电池均衡模块的端点
p
，第二桥臂的中点连接电池均衡模块的端点
q
；所述电池均衡电路的电池均衡方法，具体步骤如下，步骤1：检测各电池阵列均衡模块对应的蓄电池电压；步骤2：比较蓄电池电压值，找出最高电压值对应的电池均衡模块；步骤3：比较蓄电池电压值，找出最低电压值对应的电池均衡模块；步骤4：判别最高电压电池均衡模块和最低电压电池均衡模块是否为同一列；步骤
4.1
：如果最高电压电池均衡模块和最低电压电池均衡模块为同一列即为同一支路，采用同支路的电池均衡方法对最高电压电池均衡模块和最低电压电池均衡模块进行电池均衡；步骤
4.2
：如果最高电压电池均衡模块和最低电压电池均衡模块属于不同列即为不同支路，采用跨支路的电池均衡方法对最高电压电池均衡模块和最低电压电池均衡模块进行电池均衡
。2.
根据权利要求1所述的电池均衡电...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏业文，王家禹，戴帅龙，王智鑫，黄军伟，费金成，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：