[发明专利]基于LC谐振电路改进的Cell-to-Cell电池均衡电路及实现方法

说明书

本发明公开了一种基于LC谐振电路改进的Cell‑to‑Cell电池均衡电路及实现方法，该均衡电路包括串联电池组、两组开关选择模块、n个LC谐振模块、开关驱动电路、微控制器。本发明利用LC谐振模块不仅实现了能量在相邻电池之间的传输，而且实现了串联电池组的首末电池单体之间的能量传输，从而实现了对串联电池组的均衡，提升了电池组的可用容量。本发明具有以下的优点：利用LC谐振模块实现了零电流开关，有效地降低了开关损耗；有效提高了开关频率，均衡速度快，减小了电路体积；控制方式简单，只需要两组互补、固定频率、固定占空比的PWM脉冲信号即可对两组开关模块实现控制。

技术领域

本发明涉及串联锂离子电池组均衡技术领域，具体涉及一种基于LC谐振电路改进的Cell-to-Cell电池均衡电路及实现方法。

背景技术

锂电池因其能量密度高、低自放电率等特点广泛应用于众多储能领域。但是锂电池一般单体电压较低，需要大量锂电池进行串并联组合才能满足不同的应用场合。在生产制造过程中，锂电池无法保持内阻、容量等参数的一致性，从而在锂电池组循环充放电的应用中，单体电池电压出现不一致的情况，并随着充放电次数的增加而加重，使得某些电池单元过充或过放，这会对电池的寿命和可靠性造成影响。因此，对于锂电池组电压均衡方法的研究具有重大的实际意义。

现有技术1的中国发明专利(申请号CN201610068511.6)公开一种基于三谐振状态LC变换的Adjacent Cell-to-Cell均衡电路及控制方法，通过利用三谐振状态LC变换模块实现相邻电池之间的能量均衡，实现了软开关，但由于只能实现相连电池单体之间的能量均衡，首末电池单体之间没有联系，均衡速度慢；

现有技术2的中国发明专利(申请号CN201410698450.2)公开一种基于LCL谐振变换的Adjacent-Cell-to-Cell均衡电路及实现方法，虽然在能量转换过程中也实现了软开关，但是能量还是只能在相邻的电池之间传递，所以均衡速度仍较慢。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种基于LC谐振电路改进的Cell-to-Cell电池均衡电路及实现方法。本发明通过相邻的电池单体共用一个LC谐振模块，同时首末电池单体之间也共用一个LC谐振模块，微控制器向开关选择模块传送两组互补、固定频率、固定占空比的PWM脉冲信号控制其工作在模态A或模态B，实现能量在相邻的电池单体之间传递和首末电池单体之间传递，同时利用的LC谐振模块实现了零电流关断，减小了开关损耗，提高了均衡的速率。

本发明的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种基于LC谐振电路改进的Cell-to-Cell电池均衡电路，所述电池均衡电路包括：串联电池组、两组开关选择模块、n个LC谐振模块、开关驱动电路、微控制器；

所述串联电池组由n个电池单体串联组成，依次命名为B₁、B₂、…B_i、…B_n，i＝1、2、…、n；

所述两组开关选择模块分别为A组开关选择模块和B组开关选择模块，A组开关选择模块由n个选通开关组成，分别为SA₁、SA₂、…SA_i、…、SA_n，SA_i的两端分别与串联电池组中电池单体B_i的正负极相连；B组开关选择模块由4个选通开关组成，分别为SB₁、SB₂、SB₃、SB₄，其中SB₂的一端、SB₁的一端分别和电池单体B_n的正负极相连，SB₄的一端、SB₃的一端分别和电池单体B₁的正负极相连；