[发明专利]一种基于变换器的串联电池组直接均衡方法

说明书

本发明公开了一种基于变换器的串联电池组直接均衡方法，该直接均衡方法所基于的均衡电路包括串联电池组、2n+3个MOS管、2n+5个二极管、两个反激变换器、一个RCD缓冲电路；串联电池组由n个单体电池组成。本发明特点在于：①整个均衡电路只需要两个反激变换器用于能量转移，体积较小。②易于扩展，当串联电池组包含的单体电池数量发生改变时，只需要增加相应的MOS管；③将串联电池组充放电过程的均衡控制策略合二为一，充放电过程中，同时实现对最大端电压的单体电池放电均衡和最小端电压的单体电池充电均衡。

技术领域

本发明属电池均衡技术领域，涉及一种基于变换器的串联电池组直接均衡方法，适用于新能源汽车中电池管理系统。

背景技术

近年来，随着环境污染越来越严重以及石油资源的日渐匮乏，新能源汽车也越来越受欢迎。锂电池因具有高能量密度、输出功率大、循环寿命长等优点，逐渐成为新能源汽车的主要动力源。由于锂电池单体电压较低，因此一般需要将电池串联起来构成电池组的形式。而单体电池由于生产技术以及使用环境等因素影响，在循环充放电一段时间后会出现不均衡现象，从而降低电池组的能量利用率和减少电池组的使用寿命，并且容易导致出现过充和过放现象。所以，均衡技术对与改善电池的不一致性具有重要的意义。

当前主要的均衡方式分为主动均衡型和被动均衡型：被动均衡是通过并联电阻消耗能量来实现均衡，此种均衡结构简单，但能量损耗严重，散热问题难以解决；主动均衡通过电感、电容、变换器从高电压的单体电池中转移能量到低电压的单体电池中,从而实现电池组的均衡，也称非能耗均衡或者无损均衡。其中基于电感均衡的方法，虽然均衡效率较高，但其电路结构复杂，需要开关管及电感数量较多，不利于均衡系统体积的缩小；基于电容的均衡方法均衡时间较长，尤其当电池单体之间电压相差不大时；基于变压器的均衡方法虽然能够缩短均衡路径，提高均衡效率，但由于其每节电池都需要变压器，造成了系统体积庞大，且需要的元器件较多，控制信号复杂，系统成本较高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的技术问题，提出了一种基于变换器的串联电池组直接均衡方法，改善串联电池组不均衡现象，延长电池组使用寿命。

为达到上述目的，本发明按照以下技术方案实施：

一种基于变换器的串联电池组直接均衡方法，该直接均衡方法所基于的均衡电路包括串联电池组、2n+3个MOS管、2n+5个二极管、两个反激变换器、一个RCD缓冲电路；串联电池组由n个单体电池组成；

第一反激变换器位于均衡电路左侧，第二反激变换器位于均衡电路右侧；

第一反激变换器原边的上下两端分别连接串联电池组左右两侧的MOS管，第一反激变换器副边经过一个MOS管和串联电池组整体连接；

第二反激变换器原边经过一个MOS管和串联电池组整体连接，第二反激变换器副边的上下两端分别连接串联电池组右左两侧的MOS管；

均衡电路左右两侧具有对称性；串联电池组右侧的MOS管列阵多出一个MOS管；第二反激变换器的原边并联有一个RCD缓冲电路；第一反激变换器、第二反激变换器的原边和副边均有一个二极管。上述二极管的安装用于保证两个反激变换器相互独立，电流互不影响。

串联电池组中每个单体电池依次标记为B₁，B₂，B₃，…，B_n；均衡电路中每个MOS管依次标记为S₀，S₁，S₂，…，S_2n+2；所述第一反激变换器用于给最大端电压对应的单体电池放电均衡；所述第二反激变换器用于给最小端电压对应的单体电池充电均衡；

直接均衡方法如下：