[发明专利]一种电池组主动均衡电路及均衡方法

说明书

技术领域

本发明涉及电池管理系统中的均衡技术领域，尤其涉及一种电池组主动均衡电路及均衡方法。

背景技术

在锂电池实际应用中，大多数情况下需要串联电池组来提供大电压，而电池单体性能的不一致性导致电池组的容量受到容量最小的单体的限制。由于单体容量不一致，充电一段时间后，容量最小的单体最快充满，为了避免过充电池组便不能再进行充电，而实际上其他单体并未充满电，电池组不能充分利用其有效的容量，充电效率不高。放电时也一样。因此为了改善这种情况，需要一种电池组的均衡技术使得电池组在充放电过程中单体的充放电状态的差异性保持在一定范围内。

目前存在的电池组均衡技术主要分为两种：被动均衡和主动均衡。被动均衡就是在单体的两侧并联上一个电阻，当单体的能量过高时便通过并联的电阻将能量消耗掉，由于被动均衡是一种耗能均衡且电阻做功时发出大量热不利于锂电池的热管理，因此被动均衡只适用于低功率的场合。主动均衡可以分为两种：(1)单体到单体之间的均衡。(2)单体与电池组之间的均衡。单体到单体之间的均衡又分为相邻两个单体之间的均衡和任意两个单体之间的均衡。相邻两个单体之间的均衡，能量只在相邻两个单体之间传递，当需要均衡的两个模块距离很远时，需要多次的能量转移，能量转移的过程中又会伴随着能量损失，因此这种方式的均衡时间长，均衡效率低。单体与电池组之间的均衡能量在单体与电池组之间传递，无论能量是从单体转移到电池组还是从电池组转移到单体，由于电池组包含单体，每次能量转移时都会有一部分能量从单体里出来又重新回到单体，均衡速度也不快。

因此，有必要提供一种可有效提高均衡效率，并缩短均衡时间缩短，以及在电池增加时能有效扩展电路的均衡电路及均衡方法。

发明内容

为克服现有技术的不足及存在的问题，本发明提供一种电池组主动均衡电路及均衡方法，本发明具有均衡效率高、均衡速度快以及可扩展性强等优点。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种电池组主动均衡电路，所述均衡电路包括电池组与均衡器，所述电池组包括有一个或多个电池模块，各电池模块内设置有多个电池单体，各电池模块的正输入端和负输入端分别连接有开关Sma和开关Smb，均衡器的正输入端和输入端分别通过开关Smc和开关Smd与电池模块的正输出端和负输出端连接，均衡器的正输出端和负输出端分别通过开关Sme和开关Smf与电池模块的正输出端和负输出端连接，均衡器的正输出端和输出端还分别通过开关Smg和开关Smh与电池模块的正输入端和负输入端连接；所述电池模块内的各电池单体的正极分别通过开关Smja与电池模块的正输出端连接，所述电池模块内的各电池单体的负极分别通过开关Smjb与电池模块的负输出端连接；若所述电池组包括有多个电池模块，则各电池模块的正输入端相互连接，且各电池模块的负输入端相互连接。

优选地，所述均衡器为DC/DC变换器；较佳地，所述DC/DC变换器包括依次连接的桥式逆变电路、变压器以及整流电路；所述桥式逆变电路由四个PWM控制的MOS场效应管组成，所述整流电路由四个PWM控制的MOS场效应管组成。

利用上述主动均衡电路的均衡方法，该均衡方法包括有模块间均衡模模式与模块内均衡模式；

所述模块间均衡模式是指，以各电池模块的SOC平均值为判断依据，当某个电池模块的SOC平均值超过预设的均衡阈值范围后，为需要进行模块间均衡的电池模块进行配对，即将SOC平均值最大的电池模块与SOC平均值最小的电池模块进行配对，将SOC平均值次大的模块与SOC平均值次小的电池模块进行配对，依次进行配对直到需要进行模块间均衡的电池模块全部配对完为止，配对完毕后，将每组配对中SOC平均值较大的电池模块连接到它对应的均衡器的输入端对其放电，SOC平均值较小的电池模块连接到该均衡器的输出端对其充电，直到各电池模块SOC值趋于平衡，未能配对的电池模块则进入模块内均衡模式；

所述模块内均衡模式是指，以各电池单体的SOC平均值为判断依据，当电池单体的SOC值中最大值和最小值超出预算的均衡阈值范围时，则将SOC值最大的电池单体通过均衡器放电，将SOC值最小的电池单体通过均衡器充电，直到电池模块内的电池单体的SOC值趋于平衡；

若所述均衡电路有多个电池模块，则以各电池模块的SOC平均值为判断依据，判断是否需要进入模块间均衡模式，当某个电池模块的SOC平均值超过预设的均衡阈值范围后，即进入模块间均衡模式；当电池模块完成上述模块间均衡模式后，开始进入模块内均衡模式，当模块间均衡模式和模块内均衡模式都结束时则均衡结束，电池组内的所有电池模块的电荷量趋于平衡；