[实用新型]基于L-LC储能的串联电池组均衡电路

说明书

本实用新型公开了一种基于L‑LC储能的串联电池组均衡电路，串联电池组由n个单体电池串联组成；均衡电路包括2n+5个MOS管、2n‑1个二极管、电感L₁、LC串联电路；LC串联电路包括串联在一起的电感L₂与电容C。与现有技术相比，本实用新型是基于L‑LC储能的串联电池组均衡电路，该均衡电路第一个特点是，串联电池组左右两边的开关阵列具有较强的对称性，结构简单；第二个特点是，在保证电路安全工作的前提下，单体电池数量变化只需增减相应的MOS管即可，易扩展；第三个特点是，在均衡速度和均衡效率方面均具有良好的表现。

技术领域

本实用新型属电池均衡技术领域，设计一种基于L-LC储能的串联电池组均衡电路，适用于新能源汽车中电池管理系统。

背景技术

由于锂电池具有能量密度高、自放电率低等优点，已成为新能源汽车动力系统以及储能电站等的主要储能方式。由于单体电池容量有限，而且单体电池电压较低，所以动力电池组一般由多个单体电池串并联组成以满足使用要求。如此一来，在实际使用中，由于同一型号的单体电池间不可避免的存在不一致性问题，将严重影响电池组可用容量及循环寿命，并且容易导致出现过充或过放现象，危及新能源汽车使用安全。

有效的均衡能够显著改善电池组的一致性，进而提高电池组能量利用率及循环寿命。均衡方法的研究主要集中在均衡电路的研究，根据均衡过程中，能量的消耗方式，均衡电路主要分为被动均衡和主动均衡。被动均衡的典型拓扑为电阻放电式均衡，当某个单体具有较高能量时，旁路电阻消耗掉多余的能量。该拓扑结构简单，体积小，成本低，但旁路电阻的能量损耗会大大降低电池组的能量利用率，同时散热问题也不容忽视，并且该均衡电路不能对容量低的单体电池进行能量补充。主动均衡相较于被动均衡具有能量损耗低，均衡速度快，使用范围广等的优点，是近年来均衡研究的热点。主动均衡电路一般采用开关电容、电感和变压器等储能器件将能量从高能量单体转移至低能量单体来实现均衡。基于电容的均衡电路具有均衡速度快、均衡效率高的优点，但是均衡过程依靠单体电池的电压差，而单体电池的电压并不能有效反映电池的不一致性，难以有效实现均衡；并且，当电容电压与均衡目标电压差异不大时，均衡速度下降显著，进而导致电容均衡不适合高精度的均衡。基于电感的均衡电路具有均衡电流可控性强，均衡精度高等特点，但其开关器件的冲击电流往往较大，容易对电池产生不利影响。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有均衡电路的缺点与不足，提供基于L-LC储能的串联电池组均衡电路，改善串联电池组不均衡现象，延长串联电池组循环寿命。

本实用新型采用如下技术方案：

基于L-LC储能的串联电池组均衡电路，

串联电池组由n个单体电池串联组成；均衡电路包括2n+5个MOS管、2n-1个二极管、电感L₁、LC串联电路；LC串联电路包括串联在一起的电感L₂与电容C；

串联电池组中每个单体电池依次标记为B₁，B₂，…，B_n；与单体电池连接的MOS管依次标记为S₀，S₁，…，S_2n+1；与电感L₁串联的MOS管标记为S_L；与LC串联电路串联的MOS管标记为S_R1、S_R2；