[发明专利]一种基于电感电容准谐振的均衡电路及其控制方法

说明书

本发明公开了一种基于电感电容准谐振的均衡电路，包括电池组、电感电容准谐振单元，还包括连接电池组与电感电容准谐振单元的选通开关网络，以及主控制器；均衡过程中，主控制器控制选通开关网络与电感电容准谐振单元，使电感电容准谐振单元在充电‑放电‑谐振的状态循环切换，使能量最高的电池将能量通过电感电容传递到能量最低的电池中去。本发明能够实现开关零电流切换，电池之间零电压差均衡，且比现有的准谐振电路速度更快的技术效果。本发明能够大大降低开关器件的开关损耗，且储能器件少，电路体积小，均衡速度快，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

本发明涉及电池组均衡研究领域，特别涉及一种基于电感电容准谐振的均衡电路及其控制方法。

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，各电池单体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电池单体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。按照均衡器件不同可分为开关电容型，开关电感型，变压器型，DC-DC变化器型等拓扑。

传统开关电容均衡电路结构简单，控制方法简单。但是存在开关均为硬开关，损耗大，均衡效率较低，均衡速度慢等问题。且均衡器件多，均衡电路体积较大，成本高。

在发明专利申请201611169013.7中与发明专利申请201410526118.8中所提出的基于LC准谐振的均衡电路，其均衡电流受限于LC两端的电池压差，随着电池压差的减小，LC准谐振电路的均衡电流将急剧减小，均衡速度大幅降低。

因此有必要设计一种新的LC准谐振的均衡电路来满足需求。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于电感电容准谐振的均衡电路，解决现有技术中串联电池组均衡拓扑存在较高功率损耗，均衡器件多，均衡电路体积大成本高的问题。

本法明的另一目的在于提供一种基于电感电容准谐振的均衡电路的控制方法。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：

一种基于电感电容准谐振的均衡电路，包括电池组、电感电容准谐振单元，还包括连接电池组与电感电容准谐振单元的选通开关网络，以及主控制器；其中

所述电池组为n个电池Bi串联而成，i＝1,2，…，n；

所述电感电容准谐振单元包括电感Lr、电容Cr、开关管S、二极管D；其中电感Lr与电容Cr串联后组成支路A，开关管S与二极管D串联后组成支路 B，支路A和支路B并联后的一端为均衡直流母线的正极，另一端为均衡直流母线的负极；