[发明专利]一种高效二阶均衡电路结构

说明书

本发明涉及一种高效二阶均衡电路结构。二阶均衡电路包括三个一阶均衡电路、两个电感、四个MOSFET开关与四个反并联二极管。一阶均衡电路则由三节电池单体形成的一个均衡模块，两个电感、四个MOSFET开关与四个反并联二极管组成。与现有的均衡电路相比，所提出的二阶均衡电路结构高效且简单可靠，可以使能量需要大范围转移情况下的均衡时间有效减少，且相对于相同效率的均衡电路结构所用的电感、MOSFET等元器件数量较少。有效提高电路的工作效率且降低了成本，可适用于数目较大，能量需要大范围转移的串联电池组，如电动汽车蓄电池组等。

技术领域

本发明属于电子电路技术领域，具体为一种高效二阶均衡电路结构，如电动汽车蓄电池组中采用的二阶均衡电路结构。

背景技术

随着传统化石能源的日益枯竭和使用化石能源造成的污染问题不断加重，各国逐渐重视电能的发展与使用。而蓄电池作为目前主要的电能存储工具，在新能源及电动汽车等领域已获得越来越广泛的应用，但蓄电池单体电压低、容量小，应用范围较窄。为了满足高压大容量的应用要求，一般将蓄电池单体串并联使用。但由于蓄电池单体自身制作工艺等原因，不同单体之间诸如电解液密度、电极等效电阻等都存在着差异，这些差异都可能会导致在使用过程中电池单元充电与放电速率的不同，使得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，进而导致电池的实际容量与标定容量出现差别。日积月累，可能会明显地减低整个电池组的表现。长时间的不均衡会导致整个蓄电池组寿命缩短，严重影响整个系统的正常工作，甚至存在过热起火的安全隐患。因此采用电路均衡技术可显著提高蓄电池整体性能，也对维护整个电池组安全运转具有重要意义。

电池均衡的主要思路是利用电力电子变换器对电池的能量进行转移或消耗，从而达到均衡的目的，所以根据对电池能量处理方式的不同，均衡电路可以分为被动均衡和主动均衡。被动均衡一般将能量较高电池单体通过控制开关利用旁路电阻消耗能量，虽然拓扑结构简单且易实现，但能量效率极低，研究价值不高。主动均衡主要是利用储能元件对电池的能量进行转移，以期达到电池组能量状态的一致，效率高。目前基于电感的Buck-boost主动均衡电路拓扑较为经典，应用也较多，对数目小的串联电池组容易实现，均衡精度高、速度快，但不适用于数目较大，能量需要大范围转移的串联电池组。为了解决这一情况，发明设计了一种高效二阶均衡电路结构，使能量需要大范围转移情况下的均衡时间有效减少，且相对于相同效率的均衡电路结构所用的电感、MOSFET等元器件数量较少，从而提高能量转移效率，降低了成本。适用于数目较大，能量需要大范围转移的串联电池组，如电动汽车的蓄电池组等。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种高效二阶均衡电路结构，使能量需要大范围转移情况下的均衡时间有效减少，且相对于相同效率的均衡电路结构所用的电感、MOSFET等元器件数量较少，从而提高能量转移效率，适用于数目较大，能量需要大范围转移的串联电池组，如电动汽车的蓄电池组等。