[实用新型]基于LC串联储能的电池组均衡电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及电池组均衡的技术领域，具体涉及一种基于LC串联储能的电池组均衡电路。

背景技术

近年来，随着空气质量的日益恶化以及石油资源的渐趋匮乏，新能源汽车，尤其是纯电动汽车成为当今世界各大汽车公司的开发热点。动力电池组作为电动汽车的关键部件，对整车动力性、经济性和安全性都有重大影响。动力电池组在经过多个充放电循环后，各电池单体的剩余容量的分布大致将会出现高低不一的情况，若不加以均衡将容易出现过充和过放现象。如此一来，在实际使用中，将严重影响电池组使用寿命，甚至存在过热起火的安全隐患。

针对上述情况，为了改善电池组的不一致性问题，提高电池组的整体性能，则需要采用均衡控制。目前锂离子电池组均衡控制的方法，根据均衡过程中电路对能量的消耗情况，可分为能量耗散型和能量非耗散型两大类；耗散型即为在每节单体电池外并联分流电阻，通过控制相应的开关器件将剩余容量偏高的电池模块的能量通过电阻消耗掉，该方法将能量白白浪费掉，并且在均衡过程中产生了大量的热，增加了电池热管理的负荷。非耗散型通过电池外部DC-DC电路实现能量的转移。按照均衡功能分类，可分为充电均衡、放电均衡和动态均衡。充电均衡是指在充电过程中的均衡，一般是在电池组单体电压达到设定值时开始均衡，通过减小充电电流防止过充电；放电均衡是指在放电过程中的均衡，通过向剩余能量低的电池单体补充能量来防止过放电；动态均衡方式结合了充电均衡和放电均衡的优点，是指在整个充放电过程中对电池组进行的均衡。按照均衡器件不同可分为开关电容型，开关电感型，变压器型，DC-DC变化器型等拓扑。

传统开关电容均衡电路结构简单，控制方法简单。但是存在开关均为硬开关，损耗大，均衡效率较低，均衡速度慢等问题。且均衡器件多，均衡电路体积较大，成本高。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种基于LC串联储能的电池组均衡电路。

本实用新型的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种基于LC串联储能的电池组均衡电路，所述均衡电路包括：1个电池组、2n个双向可控开关、1个LC串联储能单元和一个开关控制器，

其中，所述电池组为n个储能电池Bi(i＝1,2，…，n)串联而成；所述LC串联储能单元由一个电感和一个电容串联而成，其一端为直流母线的正极，另一端为直流母线的负极；

所述2n个双向可控开关分为左、右两组，分别是左开关组和右开关组，所述左开关组包括双向可控开关S1a、S2a、…、Sia、…、Sna，所述右开关组包括双向可控开关S1b、S2b、…、Sib、…、Snb，所述双向可控开关Sia与所述双向可控开关Sib(i＝1,2，…，n)一一对应，所述双向可控开关Sia的一端连接于储能电池Bi的正极，另一端连接于所述LC串联储能单元的直流母线的正极，所述双向可控开关Sib的一端连接于储能电池Bi的负极，另一端连接于所述LC串联储能单元的直流母线的负极；

所述开关控制器发出的开关控制信号连接到所述2n个双向可控开关，用来控制双向可控开关的导通与关断。

进一步地，所述双向可控开关由两个n沟道MOSFET反向串联组成或者由一个n沟道MOSFET与一个p沟道MOSTET正向串联组成。

进一步地，所述开关控制器发出的开关控制信号通过驱动电路连接到所述2n个双向可控开关。

进一步地，所述开关控制信号为一单极性方波，或者一对互补的单极性方波信号。

进一步地，所述开关控制信号的占空比为50％。

进一步地，所述LC串联储能单元由一个电感和一个电容串联而成的LC串联电路工作在准谐振状态下，所述均衡电路的开关频率fs根据均衡电路中的集总参数R、L、C确定，确保LC串联电路工作在准谐振状态，在每个开关时刻LC串联电路的电流降低为0值附近，减小开关损耗，提高均衡效率。

进一步地，所述电池组中电池是二次电池，包括锂离子电池、铅酸电池、超级电容器或镍氢电池中任意一种或多种。

本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果：

本实用新型公开了一种基于LC串联储能的电池组均衡电路为每一个单体电池或任意串联电池小组提供与LC进行电荷转移的均衡路径，可直接将能量从能量较高的电池转移到能量较低的电池中去。另外通过控制开关频率与驱动信号的占空比，使LC串联电路工作在准谐振状态下，保证每次开关导通或关闭时，LC串联电路的电流都为零，实现零点流切换，大大减小均衡电路的开关损耗。另外均衡电路结构简单，均衡电路体积小成本低的技术效果。