【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池均衡器，具体是指一种新型的低成本多模式恒励磁电流电池均衡器。
技术介绍
1、锂离子电池具有能量密度高、重量轻、体积小、自放电率低、无记忆效应等优点，被广泛应用于移动设备、电动汽车、储能系统等各个领域。为了提高电池的容量和端电压，通常将大量锂离子电池单体串并联来组成电池组使用。然而，由于材料、制造工艺和使用环境等因素的差异，各个电池单体的性能间可能存在着一定差异。为了提高锂电池的使用寿命、安全性和能量利用率，锂电池组的均衡在应用过程中至关重要。电池均衡技术的进步将对环境保护、能源转型产生积极影响，并成为新能源汽车发展的重要因素。
2、目前，基于电荷转移的方式，均衡器可以分为被动均衡器和主动均衡器两大类。最初，被动均衡方案提出，但是它会将失配电池中多余的能量耗散在电阻和开关上，导致能量效率偏低。因此，主动均衡器被众多学者提出，其通过均衡电路将高电压电池中的能量转移到低电压电池，这种方式大大提高了均衡器的能量效率。根据电路拓扑结构的不同，主动均衡电路可以分为三类：电容型，基于dc-dc变换器型和基于变压器型。
3、为了降低均衡器的成本，无需任何传感器的自动电池均衡器被广泛提出，其通过电池间的电压差进行自主均衡。但是由于均衡电流不可控的特点，导致可能在高压差时出现励磁电感饱和的危险，在低压差时出现极低的均衡速度。基于此，一些学者提出了一些能够控制均衡电流和励磁电流的均衡器方案，这类均衡器通过限制电流的大小来控制均衡器的均衡速度，使得均衡器能够在低压差下也能保证较快的均衡速率。
4、如
5、例[1]r.zou，f.liu，y.liu，g.xu and f.liu，"an llc-based battery equalizerwith inherent current limitation，"in ieee transactions on power electronics，vol.37，no.2，pp.1828-1840，feb.2022，doi:10.1109/tpel.2021.3103534.
6、例[2]a.you，r.zou and f.liu，"an improved battery equalizer based oncurrent curve optimization，"2022 4th international conference on smart power&internet energy systems(spies)，beijing，china，2022，pp.1794-1797，doi:10.1109/spies55999.2022.10082258.
7、例1是一种基于半桥llc转换器的电压均衡器，其所有mosfet均由一对具有固定死区时间的互补控制信号驱动。能量可以直接从高压电池转移到低压电池，以实现电压均衡。通过引入软开关操作实现低开关损耗。谐振电容器的并联二极管对最大功率施加限制，以实现平衡电流限制。但是其对平衡电流限制的数值取决于电路电感电容所配置的参数，在实际运行中，平衡电流无法灵活调整，并且一旦参数失配，会对效率造成一定影响。
8、例2是一种基于变压器的电池均衡器，双向开关被添加到绕组中以改变等效电阻。需要电流传感器来估计工作状态并实现故障诊断。通过改变并联电阻开关的占空比来改变等效电阻，达到改善电流曲线的效果。但由于引入了多余的开关和电阻，导致能量在传输过程中更容易被耗散，降低了能量效率。
9、上述两种示例均是基于变压器的电流优化的均衡器方案，但这两种均衡器有着一个共同的缺点，就是引入了过多的元器件，导致电路成本偏高，并且能量容易耗散在开关管开断的过程中，降低了能量传输的效率。并且该类方案只能起到改善电流的作用，在电压差很低的时候，仍然无法避免出现均衡电流过小导致均衡速度过慢的情况。如图2所示，一般的自动均衡器在电压差较小时均衡电流的也会随之减小，导致极低的能量传输功率；例中均衡器改善了电流曲线，在低压差时，均衡电流明显得到抬升，但是低压差时仍然会出现均衡速率过慢的情况。
10、因此，亟需设计一种可以降低电路成本，提高能量传输效率，改善均衡电流过小导致均衡速度过慢问题的电池均衡器。
技术实现思路
1、针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种新型的低成本多模式恒励磁电流电池均衡器，解决了现有技术中电路成本高，能量传输功率极低，均衡速率过慢的情况，提供了一种低成本，灵活可调电流控制范围，大大地提升了均衡速度的稳定性，实现多模态控制电池能量交换的电池均衡器。
2、采取的技术方案如下：本专利技术公开了一种新型的低成本多模式恒励磁电流电池均衡器，所述电池均衡器基于一个多绕组变压器实现能量传输，被均衡的锂电池组包含有2n个锂电池单元(b1、b2、b3、b4……、b2n-1、b2n；n≥1)以正负极相连接的方式串联；
3、锂电池组中需进行均衡功能的每个锂电池组与一个均衡电路连接；
4、锂电池组中将锂电池单元分为n组，第i(i＝1，2……，n；n≥1)锂电池组中包含两节锂电池单元b2n-1、b2n，其中，b2n的负极作为第i锂电池组的负极，b2n-1的正极作为第i锂电池组的正极，b2n的正极与b2n-1的负极相连并作为第i锂电池组的中间级；
5、所述均衡电路包括两组与单节锂电池单元一一对应的mos管、限流电阻r以及一个变压器绕组t构成；
6、其中，均衡电路中每个mos管对应锂电池单元依次标记为s1，s2，……，s2n-1，s2n；将2n个锂电池单元组成的电池组、2n个mos管分别两两接入所述锂电池单元的正负节点；
7、即所述均衡电路包括两组与单节锂电池单元b2n-1、b2n一一对应的mos管s2n-1、s2n、限流电阻r以及一个变压器绕组t构成；
8、其中，mos管s2n-1的漏极与锂电池单元b2n-1的正极相连，mos管s2n的源极与锂电池单元b2n的负极相连，锂电池单元b2n-1的负极与锂电池单元b2n的正极相连作为第i锂电池组的中间级，mos管s2n-1的源极与mos管s2n的漏极以及变压器绕组的一端连接，变压器绕组的另一端与限流电阻r以及中间级相连接。
9、以第1锂电池组为例，第1锂电池组包含两节锂电池单元b1、b2，对应mos管s1、s2；mos管s1的漏极与锂电池单元b1的正极相连，mos管s2的源极与锂电池单元b2的负极相连，锂电池单元b1的负极与锂电池单元b2的正极相连作为第1锂电池组的中间级，mos管s1的源极与mos管s2的漏极以及变压器绕组的一端连接，变压器绕组的另一端与限流电阻r以及中间级相连接。
10、其中，各个均衡电路中变压器绕组的同名端方向一致且线圈匝数相同。
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【技术保护点】
1.一种新型的低成本多模式恒励磁电流电池均衡器，所述电池均衡器基于一个多绕组变压器实现能量传输，锂电池组中需进行均衡功能的每个锂电池组与一个均衡电路连接，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种新型的低成本多模式恒励磁电流电池均衡器，其特征在于：所述MOS管均为N沟道增强型MOS管。
3.根据权利要求1所述的一种新型的低成本多模式恒励磁电流电池均衡器，其特征在于：所述驱动信号PWM+和PWM-之外的其余部分为死区。
4.根据权利要求1所述的一种新型的低成本多模式恒励磁电流电池均衡器，其特征在于：均衡电路中每个MOS管对应锂电池单元依次标记为S1，S2，……，S2n-1，S2n；将2n个锂电池单元组成的电池组、2n个MOS管分别两两接入所述锂电池单元的正负节点。
5.根据权利要求1所述的一种新型的低成本多模式恒励磁电流电池均衡器，其特征在于：所述锂电池组的数量为三组，三组所述锂电池组的电压从高到低对应的变压器绕组依次为T1～T3，其中T1～T2为多绕组变压器的原边，T3为多绕组变压器的副边。
6.根据权利要求5所述的一种
7.根据权利要求6所述的一种新型的低成本多模式恒励磁电流电池均衡器，其特征在于：所述均衡电路还包括霍尔电流传感器，n个变压器绕组从所述霍尔电流传感器穿过，根据安培环路定理，可以检测到所有绕组电流之和，即励磁电流。
8.根据权利要求7所述的一种新型的低成本多模式恒励磁电流电池均衡器，其特征在于：通过控制PWM+和PWM-的占空比，控制了励磁电流上升阶段和下降阶段的比例，从而调控励磁电流的大小；
9.根据权利要求8所述的一种新型的低成本多模式恒励磁电流电池均衡器，其特征在于：采用霍尔电流传感器采集励磁电流，运用负反馈PID控制模型对励磁电流进行精准控制。
...【技术特征摘要】
1.一种新型的低成本多模式恒励磁电流电池均衡器，所述电池均衡器基于一个多绕组变压器实现能量传输，锂电池组中需进行均衡功能的每个锂电池组与一个均衡电路连接，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种新型的低成本多模式恒励磁电流电池均衡器，其特征在于：所述mos管均为n沟道增强型mos管。
3.根据权利要求1所述的一种新型的低成本多模式恒励磁电流电池均衡器，其特征在于：所述驱动信号pwm+和pwm-之外的其余部分为死区。
4.根据权利要求1所述的一种新型的低成本多模式恒励磁电流电池均衡器，其特征在于：均衡电路中每个mos管对应锂电池单元依次标记为s1，s2，……，s2n-1，s2n；将2n个锂电池单元组成的电池组、2n个mos管分别两两接入所述锂电池单元的正负节点。
5.根据权利要求1所述的一种新型的低成本多模式恒励磁电流电池均衡器，其特征在于：所述锂电池组的数量为三组，三组所述锂电池组的电压从高到低对应的变压器绕组依次为t1～t3，其中t1～t2为多绕组变压器的原边，t3为多绕组变压...
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