[发明专利]一种基于电感储能的串联电池组充放电均衡电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种电池均衡技术，尤其是一种混合动力电动汽车或纯电动汽车或蓄能电站的蓄能装置的电池管理系统的均衡电路。

背景技术

串联电池在经过多个充放电循环后，各电池单元模块的剩余容量（SOC,State of Charge）的分布大致会出现三种情况：（1）个别电池单元模块的剩余容量（SOC,State of Charge）偏高；（2）个别电池单元模块的剩余容量（SOC,State of Charge）偏低；（3）个别电池单元模块的剩余容量（SOC,State of Charge）偏高和个别电池单元模块的剩余容量（SOC,State of Charge）偏低。

针对上述三种情况，国内外的研究者均提出了自己的解决方案。如针对情况（1），有研究者提出了并联电阻分流法，它通过控制相应的开关将剩余容量（SOC,State of Charge）偏高的电池的能量通过电阻消耗掉，该方法将能量白白浪费掉，并且在均衡的过程中产生了大量的热，增加了电池热管理的负荷。也有研究者提出了双向DC-DC均衡法，同轴变压器均衡法等均衡电路，这些电路都采样了变压器，使得均衡电路的成本增加。

目前锂离子电池组均衡控制的方法，由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。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，减小充电电流从而防止过充电。放电均衡是在放电过程中的均衡，通过向剩余能量（SOC,State of Charge)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，在整个充放电过程中对电池组进行均衡，避免了单一均衡中的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用在串联电池组的电池管理系统中的基于电感储能的串联电池组充放电均衡电路，保证电池在充电和放电过程中不出现过充电和过放电，改善串联电池组不均衡的现象，提高电池组的可用容量，减少串联电池组的维修和更换，延长电池组的使用寿命，降低混合动力汽车、电动汽车和蓄能电站的成本。

为了实现上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现。

一种基于电感储能的串联电池组充放电均衡电路，所述串联电池组包括三个以上串联连接的电池单元模块，所述充放电均衡电路包括三个以上的均衡子电路，每一个电池单元模块均各自连接有一个均衡子电路，所述串联电池组具有正端（VCC）和负端（GND），以所述串联电池组中的一个连接点N为分界点，所述串联电池组正端（VCC）到连接点N之间的电池单元模块为前部分，连接点N到串联电池组负端（GND）之间的电池单元模块为后部分，前部分中电池单元模块的个数最多比后部分电池单元模块的个数多一个，前部分的电池单元模块称为奇电池，后部分的电池单元模块称为偶电池，与奇电池相连接的均衡子电路称为奇均衡子电路，与偶电池相连接的均衡子电路称为均衡子电路；前部分串联电池单元模块以连接点N为起点，串联电池组正端（VCC）为终点，顺次将电池单元模块记为第一奇电池B₁、第二奇电池B₃、第三奇电池B₅，依此顺次命名，与串联电池组正端（VCC）相连接的电池单元模块为第                                                奇电池B_i；后部分串联电池单元模块以连接点N为起点，串联电池组负端（GND）为终点，顺次将电池单元模块记为第一偶电池B₂、第二偶电池B₄、第三偶电池B₆，依此顺次命名，与串联电池组负端（GND）相连接的单元电池为第偶电池B _j，j为正偶数；所述奇电池的正端连接奇均衡子电路的上桥臂MOS管Q_u的漏极a，负端连接奇均衡子电路的储能电感L的第二端e；所述偶电池的正端连接偶均衡子电路的储能电感L的第二端e，负端连接下桥臂MOS管Q_d的漏极d。