一种基于并联电容器的电池组均衡控制电路及方法

摘要

本发明公开了一种基于并联电容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与单体电池并联的LC单元、B‑LC控制开关组和LC‑LC控制开关组组成，其包括B‑LC能量传输工作状态和LC‑LC能量传输工作状态。本发明适用于基于并联电容器的电池组均衡控制电路及方法。

说明书

技术领域

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

背景技术

在大多数实际应用中所使用的电池通常需要使用串联的电池组以达到足够的输出电压和输出功率，但由于电池组中各个单体电池之间存在不一致，使用过程中每个电池单体的容量会产生差异性，容量大的总会浅充浅放，容量小的总会过充过放，造成容量大的衰减慢，寿命长，容量小的衰减快，寿命短，最终导致电池组的寿命缩短。

单体电池不平衡危害的表现主要有以下四种：第一种是由于过电压导致电池过早退化；第二种是过充电电池引起的安全隐患；第三种是早期充电终止导致容量降低；第四种是提前放电终止导致电池能量利用率低。

由于存在上述所提到的问题，为了延长电池组的工作寿命，串联电池组的均衡化是必要的，同时对节约能源，提高能源利用率也是有着重要的意义。

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，提供了一种基于并联电容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：

一种基于并联电容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(B

电压均衡模块，所述电压均衡模块由与单体电池并联的LC单元、B-LC控制开关组和LC-LC控制开关组组成，用于实现电池组的电压平衡，其中：

LC单元，作为能量储存模块实现能量的储存和传递，同时实现开关的零电流关断；

B-LC控制开关组S

LC-LC控制开关组S

一种基于并联电容器的电池组均衡控制方法，包括B-LC能量传输工作状态和LC-LC能量传输工作状态，包括以下步骤：

(1)B-LC能量传输工作状态：B-LC控制开关组闭合，LC-LC控制开关组断开，每个单体电池分别与其对应的LC单元形成串联回路，电压最高的单体电池B

(2)LC-LC能量传输工作状态：B-LC控制开关组断开，LC-LC控制开关组闭合，N个LC单元形成并联回路，能量最高的LC

(3)在整个电池组均衡过程中，若某一单体电池电压到达电池串平均电压，则该单体电池所对应的均衡回路将会自动停止能量流动，当所有单体电池电压均到达平均电压时，整个电路停止能量流动，实现了电压均衡。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明中，与经典SC均衡器相比，采用了LC单元，可产生较大的平衡电流，实现快速平衡。

2、本发明中，开关工作在零电流状态，大大降低了开关损耗，提高了均衡器的均衡效率。

3、本发明中，两组开关只需一对互补的PWM波即可实现自动均衡。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图，其中：

图1为本发明的电池均衡控制电路的拓扑结构图；

图2为本发明的电池均衡控制电路第一工作阶段的结构示意图，其中图2(a)为各单体电池均未到达电池组平衡电压时的情况，图2(b)为假设电池B

图3为本发明的电池均衡控制电路第二工作阶段的结构示意图，其中图3(a)为各单体电池均未到达电池组平衡电压时的情况，图3(b)为假设电池B

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以使机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个原件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

一种基于并联电容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(B

电压均衡模块，所述电压均衡模块由与单体电池并联的LC单元、B-LC控制开关组和LC-LC控制开关组组成，用于实现电池组的电压平衡，其中：

LC单元，作为能量储存模块实现能量的储存和传递，同时实现开关的零电流关断；

B-LC控制开关组S

LC-LC控制开关组S

一种基于并联电容器的电池组均衡控制方法，包括B-LC能量传输工作状态和LC-LC能量传输工作状态，包括以下步骤：

(1)B-LC能量传输工作状态：B-LC控制开关组闭合，LC-LC控制开关组断开，每个单体电池分别与其对应的LC单元形成串联回路，电压最高的单体电池B

(2)LC-LC能量传输工作状态：B-LC控制开关组断开，LC-LC控制开关组闭合，N个LC单元形成并联回路，能量最高的LC

(3)在整个电池组均衡过程中，若某一单体电池电压到达电池串平均电压，则该单体电池所对应的均衡回路将会自动停止能量流动，当所有单体电池电压均到达平均电压时，整个电路停止能量流动，实现了电压均衡。

如上所述即为本发明的实施例。前文所述为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明的验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。