[发明专利]一种基于Buck变换器的电池组均衡控制电路及方法

说明书

本发明公开了一种基于Buck变换器的电池组均衡控制电路及方法，属于电池均衡技术领域，目的在于解决电池组内单体电池之间存在不均衡性，导致电池过早退化、利用率低的问题。其包括由N个单体电池串联组成的电池组和电压均衡模块，所述电压均衡模块由多绕组变压器和二极管组成，其包括Buck充电均衡阶段工作状态和变压器磁通复位阶段工作状态。本发明适用于基于Buck变换器的电池组均衡控制电路及方法。

技术领域

本发明属于电池均衡技术领域，具体涉及一种基于Buck变换器的电池组均衡控制电路及方法。

背景技术

近年来，由于环保意识增强、自然资源逐渐枯竭和中东地区的不稳定等因素，油价持续上涨，电池储能成为了研究的热点之一。电池在大多数应用中需要串联使用以满足电动汽车中的电压要求，达到足够的输出电压和输出功率。由于电池组中各个单体电池之间存在不一致，但电池串联形成的电池组经过连续的充放电循环后，各个单体电池的荷电状态会出现严重的不平衡，表现为单体电池之间的电压发散越来越大，这将会对电池造成永久性的损坏。

单体电池的荷电状态不平衡危害：1.过电压导致电池过早退化。一旦电池具有较低的容量，当充电期间它接于越来越高的电压下时，电池容量将降低得更快，因此其容量变得更小。一旦电池容量降低，由不平衡引起的电池退化的影响会自动加速。2.是过充电电池引起的安全隐患。电池的过度充电和过热导致活性组分与电解质的反应，并最终导致彼此反应，引发爆炸和火灾。3.提前放电终止导致电池能量利用率低。为了防止电池的过放电和造成的损坏，如果任何电池单元达到低电压阈值，则放电过程结束。

由于存在上述所提到的问题，串联电池组的均衡化是必要的，以便主要保持电池的能量平衡并延长其寿命。

发明内容

本发明的目的在于：为解决电池组内单体电池之间存在不均衡性，导致电池过早退化、利用率低的问题，提供了一种基于Buck变换器的电池组均衡控制电路及方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于Buck变换器的电池组均衡控制电路，包括由N个单体电池串联组成的电池组B(B₁，B₂，…，B_n)，还包括：

Buck充电器模块，由电源V_in、开关S、二极管D₀、电容C和电感L_m组成，用于为电压均衡模块提供能量；

电压均衡模块，由多绕组变压器{原边绕组L_m，副边绕组[L₁，L₂，...，L_n]}和二极管D(D₁，D₂，...，D_n)组成，其中：

多绕组变压器，用于将Buck充电器提供的能量传输到各个副边绕组中，以实现其电压均衡；

二极管D(D₁，D₂，...，D_n)，用于避免电池能量回流到多绕组变压器中。

进一步地，所述基于Buck变换器的电池组均衡控制电路包括Buck充电均衡阶段工作状态和变压器磁通复位阶段工作状态，在Buck充电均衡阶段工作状态，开关S呈导通状态，二极管D₀截止，电感L_m通过S与电源V₀串联，构成Buck充电回路；同时二极管D(D₁，D₂，...，D_n)导通，副边绕组采用二极管与电池组构成串联放电回路，在变压器磁通复位阶段工作状态，开关S呈断开状态，二极管D₀导通，电感L_m与电池组构成串联放电消磁回路

一种基于开关电容的电池组均衡控制方法，包括以下步骤：