[发明专利]一种新型分层均衡电路

说明书

本发明公开了一种新型分层均衡电路，用于串联动力电池组或串联储能装置的均衡。该均衡电路包含2‑4个底层电池模块，每个电池模块包含2‑4个单体电池，从而可以实现4‑16节串联电池的分层主动均衡。均衡电路包括底层均衡电路与顶层均衡电路，底层均衡电路负责电池模块内部均衡，顶层均衡电路负责电池模块之间的均衡。底层与顶层均衡电路均采用相同的基于电感储能的电路拓扑，结构简单可靠，均衡路径多。该均衡电路可快速改善串联电池组不均衡的现象，适用于电动汽车或蓄能电站中的蓄能装置的电池管理系统。

技术领域

本发明涉及串联电池组均衡的技术领域，具体涉及一种新型分层均衡电路。

背景技术

近年来，随着空气质量的日益恶化以及石油资源的渐趋匮乏，新能源汽车，尤其是纯电动汽车成为当今世界各大汽车公司的开发热点。动力电池组作为电动汽车的关键部件，对整车动力性、经济性和安全性都有重大影响。动力电池组在经过多个充放电循环后，各单体电池的剩余容量的分布大致将会出现高低不一的情况，若不加以均衡将容易出现过充和过放现象。如此一来，在实际使用中，将严重影响电池组使用寿命，甚至存在过热起火的安全隐患。

针对上述情况，为了改善电池组的不一致性问题，提高电池组的整体性能，则需要采用均衡控制。目前锂离子电池组均衡控制的方法，根据均衡过程中电路对能量的消耗情况，可分为能量耗散型和能量非耗散型两大类；耗散型即为在每节单体电池外并联分流电阻，通过控制相应的开关器件将剩余容量偏高的电池模块的能量通过电阻消耗掉，该方法将能量白白浪费掉，并且在均衡过程中产生了大量的热，增加了电池热管理的负荷。非耗散型通过电池外部DC-DC电路实现能量的转移。按照均衡功能分类，可分为充电均衡、放电均衡和动态均衡。充电均衡是指在充电过程中的均衡，一般是在电池组单体电压达到设定值时开始均衡，通过减小充电电流防止过充电；放电均衡是指在放电过程中的均衡，通过向剩余能量低的单体电池补充能量来防止过放电；动态均衡方式结合了充电均衡和放电均衡的优点，是指在整个充放电过程中对电池组进行的均衡。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种新型分层均衡电路。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种新型分层均衡电路，所述均衡电路包括：串联电池组和均衡电路，所述串联电池组由m个电池模块Mm串联组成(m＝2、3或者4)，每个电池模块由n个单体电池Bi1，Bi2，…，Bin串联组成；所述均衡电路包括n个底层均衡电路Qi(i＝1，…，n，n＝2、3或者4)与1个顶层均衡电路Q，其中，底层均衡电路的数量与电池模块的数量相等，每个底层均衡电路均与一个电池模块连接，实现电池模块内部单体电池之间的均衡，上述顶层均衡电路分别与各个电池模块连接，实现电池模块之间的均衡；

所述底层均衡电路Qi包括：开关管Si1，Si2，…，Sin，电感Li1，Li2，…，Lin-1；

所述开关管均为N沟道MOSFET，分别包括源极、漏极、栅极。

进一步地，当n＝3时，电感Li1一端连接在单体电池Bi1的负极，另一端连接在开关管Si1的源极、开关管Si2的漏极；电感Li2的一端连接在单体电池Bi2的负极，另一端连接在开关管Si2的源极、开关管Si3的漏极；开关管Si1的漏极连接在单体电池Bi1的正极，开关管Si3的源极连接在单体电池Bi3的负极。

进一步地，当n＝2时，电感Li1一端连接在单体电池Bi1的负极，另一端连接在开关管Si1的源极、开关管Si2的漏极；开关管Si1的漏极连接在单体电池Bi1的正极，开关管Si2的源极连接在单体电池Bi2的负极。