[发明专利]一种基于双向Buck-Boost变换器的串联锂电池组能量均衡方法

说明书

本发明公开了一种基于双向Buck‑Boost变换器的串联锂电池组的能量均衡方法，所述锂电池组由编号依次为1～N的N节锂电池依次串联组成，使用编号依次为1～N‑1的N‑1个均衡模块控制电池组的能量均衡：通过控制均衡模块内部两个开关管的控制信号占空比，使均衡模块上下两侧电池的电量之比等于上下两侧电池数量之比。本发明方法可以保证串联电池组各节电池电量最终收敛在均值附近，并可以避免各节电池之间电量的重复转移。

技术领域

本发明属于电池能量均衡技术，具体涉及一种基于双向Buck-Boost变换器的串联锂电池组能量均衡方法。

背景技术

在实际工程应用中，将多个单体电池串联成为电池组来获得所期望的电压等级和容量是十分普遍的做法。在串联电池组中，各单体电池之间会由于生产过程不可避免的误差而存在不一致性，这种不一致性体现在电池的电压、内阻、容量等方面，进而导致各单体电池之间充放电情况不一致。为了避免电量高的电池过充电，电池组的容量将受到限制；为了避免电量低的电池过放电，电池组的输出功率将受到限制，即“木桶效应”，因此保持各单体电池能量的一致性是十分重要的。

发明内容

本发明提供一种基于双向Buck-Boost变换器的串联锂电池组能量均衡方法，通过双向Buck-Boost变换器为组内任意两节电池都提供了能量通道，且具有结构简单，高度模块化，易于拓展，适用电压等级较广的优点。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于双向Buck-Boost变换器的串联锂电池组的能量均衡方法，所述锂电池组由编号依次为1～N的N节锂电池依次串联组成，使用编号依次为1～N-1的N-1个均衡模块控制电池组的能量均衡；

第i(1≤i＜N)个均衡模块E_i包括：两个开关管S_A,i和S_B,i，两个分别与开关管反向并联的二极管D_A,i和D_B,i，以及储能电感L_i；二极管D_A,i的阴极与开关管S_A,i的第一端极连接，阳极与S_A,i的第二端极连接；二极管D_B,i的阴极与开关管S_B,i的的第一端极连接，阳极与S_B,i的第一端极连接；开关管S_A,i的第二端极与开关管S_B,i的第一端极以及电感L_i的第一端连接；

定义开关管S_A,i的第一端极为均衡模块E_i的A端，定义开关管S_B,i的第二端极为均衡模块E_i的B端，定义电感L_i的第二端为均衡模块E_i的C端；

所有均衡模块的A端与锂电池组的正极连接，所有均衡模块的B端与锂电池组的负极连接，第i个均衡模块E_i的C端与第i节锂电池B_i的负极及第(i+1)节锂电池B_i+1的正极连接；

定义第1节锂电池B₁至第i节B_i锂电池为第i个均衡模块E_i的上侧电池，第(i+1)节锂电池B_i+1至第N节B_N锂电池为第i个均衡模块E_i的下侧电池；则所述能量均衡方法为：通过控制均衡模块内部两个开关管的控制信号占空比，使均衡模块上下两侧电池的电量之比等于上下两侧电池数量之比。

在更优的技术方案中，定期调整各均衡模块内部两个开关管的控制信号占空比。

在更优的技术方案中，各均衡模块内部两个开关管的控制信号占空比在初始采样周期τ＝0的设置方法为：