[实用新型]一种锂电池组交直流充电及主动均衡电路

说明书

一种锂电池组交直流充电及主动均衡电路，包括级联的电池单元、均衡电路、控制电路；所述级联的电池单元分为A、B、C三个桥臂，每个桥臂上有2（m+1）节电池，每个桥臂中间连有两个电感元件，A、B、C三个桥臂任意一个桥臂两个电感元件的连接节点，分别连接交流电源三相；所述均衡电路包括全桥模块，全桥模块与电池相连；所述级联的电池单元左边连有大电容C和直流电源U_dc；所述控制电路连接级联的电池单元。采用本实用新型，电池可任意选择交流电网或者直流电网进行连接，连接于交流电网时可通过全桥控制电路进行整流后给电池充电。在充电过程、静置过程、使用过程中均可对电池组进行电量均衡。有效延长了电池组的使用寿命并且保障了使用的安全性。

技术领域

本实用新型涉及电池组双端充电及均衡的技术领域，具体涉及一种锂电池组交直流充电及主动均衡电路。

背景技术

电池技术的发展使其快速地应用于各种领域，其中动力锂离子电池对推进新能源汽车、新能源发电等的发展具有重要的工程应用价值，但受限于单节锂离子电池的电压和容量特性，通常需要多节单体电池串并联组成动力电池组。由于各个电池的化学特性不可避免地存在差异，再加上老化、温度、电流等因素的影响，使电池差异性逐渐增大，某些电池单体的剩余容量偏高和某些电池单体的剩余容量偏低，严重影响电池组容量和电池安全。国内外学者均提出了自己的解决方案，如针对个别电池单体剩余容量偏高的情况，提出了并联电阻分流法，通过控制MOSFET、IGBT等器件将剩余容量偏高的电池通过电阻消耗能量，该方法造成了能量的浪费，并且由于电阻发热导致温度上升，增加了电池热管理系统的负荷。也有研究者提出了基于boost-buck电路的均衡法、使用变压器的均衡法等均衡电路，这些电路大量使用了变压器、电感等原件，增加了均衡电路的体积、成本以及控制的复杂程度。

目前锂离子电池组均衡的方法，主要有基于电压的均衡方法，例如：电流分流法和能量转移法，能量转移法按使用的储能原件主要分为：电感式、电容式和变压器式和荷电状态(State of Charge, SOC)均衡法，SOC均衡法是通过动态检测单体电池SOC，当出现SOC不一致时，自动启用均衡系统对电池充放电，直到达到相同SOC，实现电池组均衡。

发明内容

为了解决现有技术中的缺陷，本实用新型提供了一种锂电池组交直流充电及主动均衡电路，通过在电池组的电池管理系统（BMS）中采用一种交直流充电电路和均衡电路，来保证电池组中的单体在充电和放电过程中不出现过充电和过放电，改善电池组使用后不均衡的现象。提高电池组的可用容量，减小电池组的维护周期，延长电池组的使用寿命，降低电动汽车、混合动力汽车以及电池蓄能电站的运行成本。

本实用新型采取的技术方案为：

一种锂电池组交直流充电及主动均衡电路，包括：

级联的电池单元、均衡电路、控制电路；

所述级联的电池单元分为A、B、C三个桥臂，每个桥臂上有2（m+1）节电池，每个桥臂中间连有两个电感元件，A、B、C三个桥臂任意一个桥臂两个电感元件的连接节点，分别连接交流电源三相；

所述均衡电路包括全桥模块，全桥模块与电池相连；

所述级联的电池单元左边连有大电容C和直流电源U_dc；

所述控制电路连接级联的电池单元。

所述电池单元总数为6（m+1），m为正整数；以桥臂A为例，锂电池组上半部分电池单元从上至下分别命名为SM₁、SM₂……SM_m、SM_m+1；锂电池组下半部分电池单元从上至下分别命名为SM_m+1、SM_m……SM_2、SM₁；上半桥的电池单元SM₁的正极接VCC，下半桥的电池单元SM₁的负极接GND。