[发明专利]一种适用于串联锂离子电池组的多相交错变换器

说明书

一种适用于串联锂离子电池组的多相交错变换器，包括n节电池；n‑1个均衡单元EC；电池Bi（i=1，2，…，n）的负极与电池Bi+1的正极相连，构成n节首尾相互连接的串联电池组；均衡单元ECi（i=1，2，…，n）中的上开关管SHi（i=1，2，…，n）的漏极连接到串联电池组的正极母线上，下开关管BLi（i=1，2，…，n）的源极连接到串联电池组的负极母线上，上开关管SHi（i=1，2，…，n）的源极、开关管SLi（i=1，2，…，n）的漏极与电感Li（i=1，2，…，n）的一端相连，电感Li（i=1，2，…，n）的另一端连接到串联电池组中电池Bi（i=1，2，…，n）负极与Bi+1（i=1，2，…，n）正极连线中。本发明一种适用于串联锂离子电池组的多相交错变换器，可避免电池重复充放电实现快速均衡，同时减少能量损失。

技术领域

本发明涉及一种可实现串联锂离子电池组电量快速均衡的电路，具体是一种适用于串联锂离子电池组的多相交错变换器。

背景技术

目前，锂离子电池被广泛应用于电动汽车、新能源发电、备用电源等领域。锂离子电池具有功率密度高、无记忆性、自放电少且重量较轻等显著优点。单体锂离子电池的电压和储电的能力均较低，一般采用多个串联的方式构成电池组，以获得所需等级的电压和容量。由于不同锂离子化学性质或其它特质的不一致，导致串联支路中各单体电池充电和放电的不一致，出现部分单体电池过充或过放的现象，严重时会引起电池组过热致燃，甚至爆炸。因此，串联锂离子电池组电量均衡问题是关系电池安全稳定和高效运行的关键问题。

发明内容

为减小串联锂离子电池组中单体锂离子电池充放电性能不一致性的问题，本发明提供一种适用于串联锂离子电池组的多相交错变换器，可避免电池重复充放电实现快速均衡，同时减少能量损失。

本发明采取的技术方案为：

一种适用于串联锂离子电池组的多相交错变换器，包括：

n节电池；n-1个均衡单元EC；

电池B_i(i＝1，2，…，n)的负极与电池B_i+1的正极相连，构成n节首尾相互连接的串联电池组；

均衡单元EC_i(i＝1，2，…，n)中的上开关管S_Hi(i＝1，2，…，n)的漏极连接到串联电池组的正极母线上，下开关管B_Li(i＝1，2，…，n)的源极连接到串联电池组的负极母线上，上开关管S_Hi(i＝1，2，…，n)的源极、开关管S_Li(i＝1，2，…，n)的漏极与电感L_i(i＝1，2，…，n)的一端相连，电感L_i(i＝1，2，…，n)的另一端连接到串联电池组中电池B_i(i＝1，2，…，n)负极与B_i+1(i＝1，2，…，n)正极连线中。

均衡单元电路EC包括：分别反并联有二极管D_H、二极管D_L的开关管S_H、MOS管S_L，电感L，两节锂离子电池B_H、B_L；均衡单元电路EC连接关系为：

电池B_L的正极与电池B_H的负极相连，开关管S_H的漏极连接到开关管B_H的正极，开关管S_L的源极连接到开关管B_L的负极，开关管S_H的源极、S_L的漏极、电感L一端相连接，电感L另一端、电池B_H的负极、B_L的正极相连接。

当多相交错变换器工作时，从电路的全局出发，将开关状态矩阵化，优化电池均衡控制，缩短均衡时间，避免均衡过程中电池重复充放电，具体是：