[发明专利]串联蓄电池组二重模块化并行反激式能量均衡器及其控制方法

说明书

本发明公开了一种串联蓄电池组二重模块化并行反激式能量均衡器及其控制方法，包括i个均衡模块，i个均衡模块通过5i个带反并联二极管的mosfet开关、i个反激式变压器、i个串联连接的电池单元构成，i个均衡模块用于形成电感均衡模块和反激式变压器均衡模块。本发明在静置状态下利用电感均衡模块进行第一重均衡，电感均衡模块电路结构简单且各模块相互独立，均衡时各电感均衡模块同时工作，均衡速度快，且易控易实现；第二重均衡利用反激式变压器均衡模块实现，均衡的拓扑电路原理简单，对均衡电流的控制能力强、均衡能量转移效率高，且各反激式变压器均衡模块相互独立，均衡时，各反激式变压器均衡模块同时工作，均衡速度快。

技术领域

本发明涉及一种串联蓄电池组二重模块化并行反激式能量均衡器及其控制方法，属于电力电子技术和蓄电池组能量均衡管理技术领域。

背景技术

随着人们对使用传统化石燃料带来的环境等问题的重视，新能源汽车越来越受到青睐。为了满足电动汽车的动力需求，车用电池组需要将若干单体电池串联成组使用。由于锂单体电池的加工精度以及后期使用中的通风条件、接触热阻、自放电程度等存在一定差异，电池组中的单体不可避免的存在不一致性，而这将对整个电池组的性能造成严重影响。

在电池串联成组以后，电池容量将存在短板效应，即在充电过程中，整组容量将受到能量最高单体的限制；在放电过程中，整组容量将受到能量最低单体的限制造成能量的浪费。不仅如此，电池组中的易老化单体在与其他正常单体的成组使用过程中，也将会更容易发生过充过放，加大其老化程度，从而进一步加剧整组电池的不一致性，形成恶性循环，久而久之还会引发安全隐患。所以，必须采取有效的措施来对串联的锂离子单体电池进行能量均衡，提高电池组的充放电容量，从而延长电池组的使用寿命。

目前现有的电池均衡策略多种多样，有基于电阻、稳压管等器件，通过能量消耗的方式来达到均衡效果的被动均衡策略；也有基于电容、电感等储能元件，通过能量转移来实现均衡的主动均衡策略。其中，电容均衡以电容作为能量载体，通过单体电池之间的电压差实现能量均衡，但电池间的电压差较小时，均衡能量转移将变得困难；电感均衡以电感作为能量转移的载体，均衡电流可控性强，但是均衡能量只能在相邻的电池间进行传递，从整体效果看，均衡耗时长影响了效率；

作为大规模锂离子蓄电池储能系统或电动汽车车载锂离子动力电池系统，目前多采用分组均衡的方式。但是，目前的均衡器普遍存在能量转移效率低、均衡速度慢、对均衡能量的控制能力差的问题。

发明内容

本发明提供了一种串联蓄电池组二重模块化并行反激式能量均衡器，通过多个串联的均衡模块搭建了串联蓄电池组二重均衡的平台，并进一步配合控制方法，实现了串联蓄电池组二重均衡。

本发明的技术方案是：一种串联蓄电池组二重模块化并行反激式能量均衡器，包括i个均衡模块，i个均衡模块通过5i个带反并联二极管的mosfet开关、i个反激式变压器Tn、i个串联连接的电池单元BUn构成，i个均衡模块用于形成电感均衡模块和反激式变压器均衡模块，n＝1,2,...,i。

所述i个均衡模块，每个结构相同，每两个单体电池构成的电池单元、5个带反并联二极管的mosfet开关和一个反激式变压器构成一个均衡模块；对于第n个均衡模块：通过反激式变压器Tn的原边绕组、mosfet开关nM1、mosfet开关nM2、mosfet开关nM4形成第n个电感均衡模块，通过反激式变压器Tn、mosfet开关nM1、mosfet开关nM3、mosfet开关nM5形成第n个反激式变压器均衡模块。