[实用新型]一种电池阵列均衡电路

说明书

一种电池阵列均衡电路，包括控制器、蓄能元件、第一母线、第二母线和至少2个电池均衡模块，多个电池均衡模块的布局以及连接关系为纵向排列的电池均衡模块依次串联构成电池均衡模块组，横向排列的电池均衡模块组分别与蓄能元件两端并联；所述控制器与电池均衡模块的控制端连接。所述电池均衡模块包括4个开关管、蓄电池和电压传感器。本实用新型实现了电池阵列中任意两蓄电池的均衡，实现蓄电池输出电压的正负可调；大量减少电感等功率元件的使用数量，进而减少设备的体积、重量和成本。

技术领域

本实用新型属于电池组供电领域，具体涉及一种电池阵列均衡电路。

背景技术

电池组的供电效率和使用寿命与其所包含的单体电池的使用密切相关，而由于生产过程中的诸多因素所造成的个体差异会使得单体电池在使用过程中出现电量的不均衡。由此导致电池的过充电、过放电现象，从而降低蓄能单元的供电效率和使用寿命。在电力日益普及的今天，合理地设计电池均衡电路及均衡策略，延长电池的使用寿命具有十分重要的意义。

现今的比较普遍的电池均衡电路有着各自的局限性，比如：Buck/Bost双向逆变电路只能均衡同一支路上的相邻电池，而且需要大量的电感、开关管等功率器件，其中电感的铁芯会使电路增重；基于DC-DC的改进拓扑结构只能将高能量电池分配给相邻的低能量电池，同样需要大量的电感元件，增加负重。上述两种电路均无法实现定向、跨支路这样灵活的均衡，无法解决现在已经广泛应用的电池阵列电路中的电池均衡。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决现有几种均衡电路无法实现跨支路均衡电池、无法定向均衡电池的局限性以及电路中电感、电容等功率元件过多等问题。

本实用新型的技术方案是一种电池阵列均衡电路，包括控制器、蓄能元件、第一母线、第二母线和至少2个电池均衡模块，多个电池均衡模块的布局以及连接关系为：纵向排列的电池均衡模块依次串联构成电池均衡模块组，横向排列的电池均衡模块组分别与蓄能元件两端并联；所述控制器与电池均衡模块的控制端连接；所述电池均衡模块包括开关管T1、开关管T2、开关管T3、开关管T4、蓄电池和电压传感器，开关管T1的源极和开关管T3的漏极连接，组成第一桥臂；开关管T2的源极和开关管T4的漏极连接，组成第二桥臂；第一桥臂、第二桥臂、电压传感器均和蓄电池并联，第一桥臂的中点连接电池均衡模块的端点p，第二桥臂的中点连接电池均衡模块的端点q。

所述开关管T1、开关管T2、开关管T3、开关管T4分别反并联二极管。所述开关管T1、开关管T2、开关管T3、开关管T4均为IGBT。所述蓄能元件为电感。

通过控制开关管T1、开关管T2、开关管T3和开关管T4，每个电池均衡模块存在4种工作模式：

(1)正向连接模式，控制开关管T1、开关管T4导通，开关管T2、开关管T3断开，蓄电池正极与p端点连接，负极与q端点连接，U_pq＝U_BT；

(2)反向连接模式，控制开关管T2、开关管T3导通，开关管T1、开关管T4断开，蓄电池正极与q端点连接，负极与p端点连接，U_pq＝-U_BT；

(3)连通模式，控制开关管T1、开关管T2导通，开关管T3、开关管T4断开时，p端点、q端点连接；

(4)开路模式，控制开关管T1、开关管T2、开关管T3、开关管T4断开，p端点、q端点断开，电池均衡模块处于开路状态。

电感与上述的电池阵列并联在第一母线、第二母线上，用于能量转移，防止两蓄电池因压差过大而无法正常均衡。

电压传感器安装在蓄电池上，不断检测蓄电池电压。控制器不断采集电压传感器收集的电压，当检测到明显压差时，控制电池均衡模块中开关管的导通和断开，由高电压蓄电池对电感充能，然后由电感对低电压蓄电池充电。