【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池储能，具体涉及一种三谐振态均衡电路及电池电压均衡优化控制方法。
技术介绍
1、公开号为cn110299745a的中国专利《一种面向可重构电池组的多功能均衡电路及相关方法》公开了一种面向可重构电池组的多功能均衡电路，既能避免相互并联的全部或大部分电池退出对用电设备或电池组产生损害，也能够改进均衡拓扑，实现直接单体与单体之间的均衡。但是该电路采用开关电容均衡方式，与谐振型开关电容均衡方式相比均衡速度较低，开关损耗较高；在均衡前期如果单体之间的电压差距很大，如果采用单体对单体的均衡方式，均衡速度较慢；并且在均衡后期电压差越来越小时，均衡电流变小，均衡速度较慢。
2、公开号为cn116613852a的中国专利《一种新型可重构电池拓扑及分流均衡方法》通过充电时并联两个荷电状态最高的单体减缓其荷电状态的升高速度，放电时并联两个荷电状态最低的单体减缓其荷电状态的降低速度，实现对电池组的soc均衡。但是采用将单体直接并联来均衡的方式会导致并联单体之间存在内部环流，导致不必要的内阻损耗从而降低均衡效率；也会导致不必要的单体间互相充放电带来的损耗，降低电池组循环使用寿命。
技术实现思路
1、本专利技术旨在解决现有技术中的均衡电路存在的均衡速度慢、均衡效率低等问题，提出了一种三谐振态均衡电路及电池电压均衡优化控制方法，通过电路及控制方式的设计，极大地增加了均衡的灵活性，使得电池组能够在不同的特定电压分布下实现最高效的均衡。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技
3、一种三谐振态均衡电路，其特征在于，包括：
4、依次串联的n个单体，n为大于等于2的正整数；
5、n个旁路开关；
6、n个串联开关；
7、2n个双向开关，每个双向开关包括两个mosfet；
8、自谐振双向开关sf；
9、一个由电容lf和电感cf串联组成的谐振lc单元；
10、每个单体bi都与两个双向开关相连接、与一个旁路开关并联以及与一个串联开关串联；所述谐振lc单元和自谐振双向开关的一端连接到公共连接点a，一端连接到公共连接点b，1≤i≤n。
11、进一步的，依次串联的n个单体均为锂电池、锂电池模块、超级电容或超级电容模块。
12、进一步的，双向开关si1一端连接到对应单体bi-1的正极，另一端连接到公共连接点a；双向开关si2一端连接到单体bi的正极，另一端连接到公共连接点b。
13、进一步的，单体bi的串联开关漏极连接到单体bi-1的正极，源极与单体bi的负极相连；单体bi的旁路开关漏极与单体bi的正极相连，源极连接到单体bi-1的正极。
14、本专利技术还提供了一种电池电压均衡优化控制方法，基于上述的一种三谐振态均衡电路，其特征在于，包括如下步骤：
15、测量三谐振态均衡电路中的所有单体电压，并获取单体间的最大电压差δvbmax；
16、当单体间的最大电压差δvbmax大于阈值电压δv1时，均衡电路工作于均衡模式一：采用三个频率相同的pwm信号vgsa、vgsf和vgsb控制mos管的导通与关断，使电压较高的任意多个单体串联的电池组向电压最低的单体或电压较低的任意多个单体串联的电池组传输能量；
17、当电池组的最大电压差δvbmax小于阈值电压δv1且大于阈值电压δv2时，均衡电路工作于均衡模式二：采用三个频率相同的pwm信号vgsa、vgsf和vgsb控制mos管的导通与关断，使电压最高的单体向电压最低的单体传输能量。
18、进一步的，均衡电路工作于均衡模式一或均衡模式二时，三个pwm信号的周期为lc电路谐振周期的3/2，导通时间均为lc电路谐振周期的1/2，且信号导通时间按照vgsa、vgsf、vgsb的顺序排布。
19、进一步的，当均衡电路工作于均衡模式一时，pwm信号vgsa控制lfcf支路与电压最高的单体或电压较高的任意多个单体串联的电池组的mos管，pwm信号vgsf控制自谐振双向开关sf，pwm信号vgsb控制lfcf支路与电压最低的单体或电压较低的任意多个单体串联的电池组的mos管。
20、进一步的，均衡电路工作于均衡模式二时，pwm信号vgsa控制lfcf支路与电压最高的单体相连的mos管，pwm信号vgsf控制自谐振双向开关sf，pwm信号vgsb控制lfcf支路与电压最低的单体相连的mos管。
21、综上所述，本专利技术具有以下优点：
22、1、与现有可重构型开关电容均衡方式相比，本专利技术通过增加电容和电感的自谐振模态，增大了电容与电池间的电压差，从而增大了均衡电流，提高了均衡速度。同时本专利技术对电池组电压的分阶段控制可以保证在电池组电压差较大或较小时都具有较高的均衡速度。
23、2、与现有的并联电池进行均衡的方式相比，本专利技术采用任意多个单体串联的电池组对任意单体或任意多个单体串联的电池组的均衡模式结合三谐振态直接单体对单体的均衡模式，仅使用一个lc谐振单元和若干开关器件就实现了对电池组电压的分段快速均衡，不存在将电池直接并联而导致的并联环流问题，均衡效率更高。
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1.一种三谐振态均衡电路，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种三谐振态均衡电路，其特征在于，依次串联的n个单体均为锂电池、锂电池模块、超级电容或超级电容模块。
3.根据权利要求1所述的一种三谐振态均衡电路，其特征在于，双向开关Si1一端连接到对应单体Bi-1的正极，另一端连接到公共连接点a；双向开关Si2一端连接到单体Bi的正极，另一端连接到公共连接点b。
4.根据权利要求1所述的一种三谐振态均衡电路，其特征在于，单体Bi的串联开关漏极连接到单体Bi-1的正极，源极与单体Bi的负极相连；单体Bi的旁路开关漏极与单体Bi的正极相连，源极连接到单体Bi-1的正极。
5.一种电池电压均衡优化控制方法，基于权利要求1至4任意一项所述的一种三谐振态均衡电路，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种电池电压均衡优化控制方法，其特征在于，均衡电路工作于均衡模式一或均衡模式二时，三个PWM信号的周期为LC电路谐振周期的3/2，导通时间均为LC电路谐振周期的1/2，且信号导通时间按照VGSa、VGSf、VGSb
7.根据权利要求5或6所述的一种电池电压均衡优化控制方法，其特征在于，当均衡电路工作于均衡模式一时，PWM信号VGSa控制LfCf支路与电压最高的单体或电压较高的任意多个单体串联的电池组的MOS管，PWM信号VGSf控制自谐振双向开关Sf，PWM信号VGSb控制LfCf支路与电压最低的单体或电压较低的任意多个单体串联的电池组的MOS管。
8.根据权利要求5所述的一种电池电压均衡优化控制方法，其特征在于，均衡电路工作于均衡模式二时，PWM信号VGSa控制LfCf支路与电压最高的单体相连的MOS管，PWM信号VGSf控制自谐振双向开关Sf，PWM信号VGSb控制LfCf支路与电压最低的单体相连的MOS管。
...【技术特征摘要】
1.一种三谐振态均衡电路，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种三谐振态均衡电路，其特征在于，依次串联的n个单体均为锂电池、锂电池模块、超级电容或超级电容模块。
3.根据权利要求1所述的一种三谐振态均衡电路，其特征在于，双向开关si1一端连接到对应单体bi-1的正极，另一端连接到公共连接点a；双向开关si2一端连接到单体bi的正极，另一端连接到公共连接点b。
4.根据权利要求1所述的一种三谐振态均衡电路，其特征在于，单体bi的串联开关漏极连接到单体bi-1的正极，源极与单体bi的负极相连；单体bi的旁路开关漏极与单体bi的正极相连，源极连接到单体bi-1的正极。
5.一种电池电压均衡优化控制方法，基于权利要求1至4任意一项所述的一种三谐振态均衡电路，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种电池电压均衡优化控制方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘姝仪，李玉龙，赖力，蓝兴盛，王晶，
申请(专利权)人：东方电气集团科学技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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