[发明专利]一种串联电池组的电压均衡电路及其工作方法

说明书

本发明涉及一种串联电池组的电压均衡电路及其工作方法，该电路的布置如下：1个电容器和1个电感器串联后与4个充放电切换可控开关连接且4个充放电切换可控开关构成H桥型储能电路的4个桥臂，n(n≥2)个电池单体的两极分别连接开关组，每一开关组由两个均衡可控开关组成，每一开关组中的一个均衡可控开关与H桥型储能电路的一端连接，每一开关组中的另一个均衡可控开关与H桥型储能电路的另一端连接。本发明可实现能量的无损转移；该电路结构简单，可实现任意较高能量电池向低能量电池转移，无须一级一级地按特定顺序转移能量；而且该电路没有使用变压器、DC‑DC变换器等，从而降低了电路的体积、提高了效率。

技术领域

本发明涉及一种串联电池组的电压均衡电路及其工作方法，属于电池均衡控制及管理技术领域。

背景技术

当今社会环境污染和能源危机的问题日益突出，新能源技术得到快速发展，利用电池作为动力的产品越来越多。在一些供电电压要求较高的领域，如电动汽车等，单节电池的电压往往达不到供电的要求，因此通常将若干个电池串联起来组成一个电池组进行使用。但各单体电池由于制造工艺等导致容量、内阻、电压等不均衡或受外界温度、湿度等环境因素的影响，在使用过程中会造成各单体电池间的不一致，这种不一致会严重影响整个电池组的寿命和系统的运行。个别电池的差异就会牵一发而动全身，即所谓的木桶效应。因此，在电池组中往往需要均衡电路来进行电能控制与管理，尽量消除或减小这种不一致性。

单体电池在使用过程中的过充电和过放电都会使其性能下降，在整个串联的电池组中，有的电池电压过高，有的电池电压过低，各单体的性能表现不一致，从而影响了整个电池组的使用，这时我们就需要将能量多的电池中的能量转移到能量低的电池中去，最终使得各单体电池得到均衡。

就目前而言，电池均衡的方法主要有并联电阻分流法、外部供电均衡法、Buck-Boost均衡法等，这些方法在电压转换时由于转换效率问题往往会损失部分能量，而且有的电路比较复杂，成本较高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种串联电池组的电压均衡电路。

本发明还提供上述一种串联电池组的电压均衡电路的工作方法。

本发明的技术方案如下：

一种串联电池组的电压均衡电路，包括：n个电池单体串联而成的电池组，2n+2个均衡可控开关、4个充放电切换可控开关、1个电容器和1个电感器，n≥2；1个电容器和1个电感器串联后与4个充放电切换可控开关连接且4个充放电切换可控开关构成H桥型储能电路的4个桥臂，电池单体的两极分别连接开关组，每一开关组由两个均衡可控开关组成，每一开关组中的一个均衡可控开关与H桥型储能电路的一端连接，每一开关组中的另一个均衡可控开关与H桥型储能电路的另一端连接。

优选的，所述电压均衡电路还包括均衡控制器，均衡控制器与电池单体、均衡可控开关、充放电切换可控开关连接。此设计的好处在于，均衡控制器用于实时检测各电池单体的电压、电流、功率、温湿度等信息，并通过一定的控制策略，控制电路开关的导通与关断，实现能量的无损转移。

优选的，所述4个充放电切换可控开关为充放电切换可控开关K₁、充放电切换可控开关K₂、充放电切换可控开关K₃和充放电切换可控开关K₄，1个电容器和1个电感器串联组成H桥型储能电路中的储能装置。

一种串联电池组的电压均衡电路的工作方法，包括以下步骤：

A电池放电阶段：

首先由均衡控制器选出须均衡的某个电池单体或多节电池单体，并控制导通相应的两个均衡可控开关，并控制导通H桥型储能电路上的充放电切换可控开关K₁和充放电切换可控开关K₄，即将电池单体与电容器和电感器串联的电路连通，此时电池单体将能量通过电感器储存到电容器中；