[实用新型]一种基于多副边变压器的电池组均衡电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于多副边变压器的电池组均衡电路。

背景技术

电动汽车拥有着节能环保、低排放等方面的优势，已成为现在汽车行业中最有发展前景的一个领域。作为电动汽车的关键组成部分，动力电池单元的性能决定了电动汽车众多方面的表现。由于拥有相对较高的能量密度以及较低的自放电率，锂离子电池被广泛应用于电动车、UPS等供电场合。但是由于锂离子电池的单体电压低、容量小，无法满足电动汽车的驱动功率要求，因而一般都将大量的锂离子电池进行串联来使用。然而，在锂离子电池单体的制作工程中，由于现代电池厂的制作工艺等方面的原因，造成了即使是同一批次的单体都会出现明显的容量、内阻等方面的差异。在电池单元的使用过程中，单体自放电率的不同、使用环境的差异等，也都会导致电池单体的容量等出现不平衡。电动汽车的高频率充放电环境，加速了这些不平衡电池单元中某些单体容量的衰减，而串联电池单元的容量是由单体电池的最小容量决定，因此这些差异将使电池单元的使用寿命大幅度缩短。最坏的情况，在一个蓄电池单元中，如果有一个单体的剩余容量接近为100％，而另一个单体的剩余容量为0，那么这个蓄电池单元现在既不能充电也不能放电，完全不能使用。如果动力电池单元长期处于这样一种不平衡状态，除了电池单元的使用寿命会大大减少外，还容易引起电池损坏、泄露甚至发生爆炸起火，造成人员财产的损失。为了避免这些不安全事故的发生以及增强电动汽车动力电池的续航等方面的性能，需要有一种均衡方法来维持电池单元各单体性能的平衡。电池均衡方法有被动均衡和主动均衡两大块，但是被动均衡需要电池单元电池长期处在过充的状态下，而锂离子电池不能被过充，所以被动均衡只适用于铅酸或者镍基电池，主动均衡才是唯一适用于锂离子电池的均衡方法。

目前主动均衡方法可分为能量耗散型和能量非耗散型两大类：

能量消耗型均衡方法易于实现，本质上是将电压高的单体的能量以热或者其他能量形式消耗掉，以降低其电压，达到均压的目的。这样就存在了热管理和能量浪费的问题。

能量非耗散型均衡方法主要是采用电感、电容等作为能量传递媒介，实现能量在电池单体间的流动，最后实现均衡作用。

中国发明专利申请(申请号201010572115.X)公开了一种利用放电电阻对电池单体进行放电以实现电池单元均衡的电路，主要包括控制器、电池选择电路和放电电阻。该实用新型根据采集的电压值确定每个电池单体的剩余电量，然后控制电池选择电路将电量较高的电池单体与放电电阻并联，消耗该单体的电量，从而实现电池单元的电量均衡。很明显的，这种方法存在能量浪费和热管理的问题。

中国发明专利申请(申请号201120421053.2)公开了一种电感型电池均衡电路，该电路中相邻两节电池公用一个电感，这个电感存储较高单体释放的能量，然后传递给相邻能量较低单体，以实现均衡作用。然而当电池单元电池单体数量较多时，由于这种均衡方法的能量传递必须是一个挨着一个的传递，因此均衡速度受到了很大的限制。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述问题，提出了一种基于多副边变压器的电池组均衡电路，该电路实现了均衡电路的模块化以及模块与模块之间能量的传递，有效地平衡了锂离子电池的电量，从而提高电池单元使用寿命及工作性能。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种基于多副边变压器的电池组均衡电路，包括微控制器，微控制器连接电压采集模块，电压采集模块连接均衡模块，所述均衡模块包括电池单元、逆变模块、多副边变压器和电池选择整流模块，电池单元包括多个电池单体，各单体均连接在电压采集模块上；其中，电池单元两端连接在逆变模块上，逆变模块连接多副边变压器的原边，多副边变压器的至少一个副边连接电池选择整流模块，电池选择整流模块连接电池单元中的各单体。

所述均衡模块之间通过均衡母线连接，均衡母线通过开关与多副边变压器的一个副边连接。

所述电池单元依次串联形成电池组。

所述电池选择整流模块，包括电池选择模块和半桥整流模块，所述半桥整流模块的输入端与多副边变压器的一个副边连接，输出端通过电池选择模块与各个电池单体连接。