一種基于電感儲能的串聯(lián)電池組雙向充放電均衡電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種基于電感儲能的串聯(lián)電池組雙向充放電均衡電路，至少三個(gè)電池單體串聯(lián)，最多七個(gè)電池單體串聯(lián)，串聯(lián)電池組分為上部分、下部分，上部分和下部分的連接點(diǎn)N，串聯(lián)電池組正端到連接點(diǎn)N的各個(gè)電池單體為上部分，連接點(diǎn)N到串聯(lián)電池組負(fù)端的各個(gè)電池單體為下部分，m為奇數(shù)，n為大于等于2的偶數(shù)，m=n-1或m=n+1，m7；與奇電池連接的均衡子電路為奇均衡子電路，與偶電池連接的均衡子電路為偶均衡子電路。本實(shí)用新型能在充電和放電過程中不出現(xiàn)過充電和過放電，改善串聯(lián)電池組不均衡的現(xiàn)象，提高電池組的可用容量，減小串聯(lián)電池組的維修和更換周期，延長電池組的使用壽命，降低混合動(dòng)力汽車、電動(dòng)汽車和蓄能電站的成本。
【專利說明】-種基于電感儲能的串聯(lián)電池組雙向充放電均衡電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種串聯(lián)電池組均衡技術(shù)，尤其是用于混合動(dòng)力電動(dòng)汽車、純電 動(dòng)汽車或蓄能電站的電池管理系統(tǒng)的基于電感儲能的串聯(lián)電池組雙向充放電均衡電路。

【背景技術(shù)】
[0002] 串聯(lián)電池在經(jīng)過多個(gè)充放電循環(huán)后，各電池單體的剩余容量的分布大致會(huì)出現(xiàn)三 種情況：個(gè)別電池單體的剩余容量偏高；個(gè)別電池單體的剩余容量偏低；個(gè)別電池單體的 剩余容量偏高和個(gè)別電池單體的剩余容量偏低。
[0003] 針對上述三種情況，國內(nèi)外學(xué)者均提出了自己的解決方案。如針對個(gè)別電池單體 的剩余容量偏高的情況，有研究者提出了并聯(lián)電阻分流法，它通過控制相應(yīng)的開關(guān)器件將 剩余容量偏高的電池單體的能量通過電阻消耗掉，該方法將能量白白浪費(fèi)掉，并且在均衡 的過程中產(chǎn)生了大量的熱，增加了電池?zé)峁芾淼呢?fù)荷。也有研究者提出了雙向DC-DC均衡 法、同軸變壓器均衡法等均衡電路，這些電路都采用了變壓器，使得均衡電路的成本增加。
[0004] 目前鋰離子電池組均衡控制的方法，由均衡過程中電路對能量的消耗情況，可分 為能量耗散型和能量非耗散型兩大類。按照均衡功能分類，可分為充電均衡、放電均衡和動(dòng) 態(tài)均衡。充電均衡是指在充電過程中的均衡，一般是在電池組單體電壓達(dá)到設(shè)定值時(shí)開始 均衡，通過減小充電電流防止過充電。放電均衡是在放電過程中的均衡，通過向剩余能量低 的單體電池補(bǔ)充能量來防止過放電。動(dòng)態(tài)均衡方式結(jié)合了充電均衡和放電均衡的優(yōu)點(diǎn)，它 是在整個(gè)充放電過程中對電池組進(jìn)行均衡，使得均衡電路的功能更加完善。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0005] 本實(shí)用新型的目的是在串聯(lián)電池組的電池管理系統(tǒng)中采用一種均衡電路（EQU)來 保證電池組中的單體在充電和放電過程中不出現(xiàn)過充電和過放電，改善串聯(lián)電池組不均衡 的現(xiàn)象，提高電池組的可用容量，減小串聯(lián)電池組的維修和更換周期，延長電池組的使用壽 命，降低混合動(dòng)力汽車、電動(dòng)汽車和蓄能電站的成本。當(dāng)電池組中任何一個(gè)單體能量過高 時(shí)，可以將此單體的能量均衡給電池組其它所有剩余單體，當(dāng)電池組中任何一個(gè)單體能量 過低時(shí)，可以將電池組其它所有剩余單體的能量均衡給這個(gè)能量過低的單體。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。
[0007] 一種基于電感儲能的串聯(lián)電池組雙向充放電均衡電路，所述串聯(lián)電池組具有正 端VCC和負(fù)端GND，串聯(lián)電池組分為上部分、下部分，上部分和下部分的連接點(diǎn)N，正端VCC 到連接點(diǎn)N的電池單體為上部分，連接點(diǎn)N到負(fù)端GND的電池單體為下部分，上部分電池 單體以連接點(diǎn)N為起點(diǎn)，正端VCC為終點(diǎn)，按奇數(shù)順次對電池單體編號，上部分電池單體 為奇電池；下部分串聯(lián)電池單體以連接點(diǎn)N為起點(diǎn)，負(fù)端GND為終點(diǎn)，從2開始按偶數(shù)順 次對電池單體進(jìn)行編號，下部分電池單體為偶電池；m為奇數(shù)，η為大于等于2的偶數(shù)，m 1 7, n S 6,上部分電池單體的個(gè)數(shù)為（m+1)/2,下部分電池單體的個(gè)數(shù)為n/2,上部分電池 單體的個(gè)數(shù)與下部分電池單體的個(gè)數(shù)相同或比下部分電池單體的個(gè)數(shù)多一；雙向充放電均 衡電路包括兩組MOS管，第一組MOS管的個(gè)數(shù)為（m+l)/2+l，將第一組MOS管中各MOS管的 漏極和源極依次連接，連接后的兩端中一端為源極，另一端為漏極，其中漏極連接電池組正 端VCC，源極連接電池組負(fù)端GND，源極連接GND的M0S管命名為M0S管S。，從與M0S管S。連 接的M0S管開始，到漏極與VCC連接的M0S管截止，按奇數(shù)順次編號；第二組M0S管的個(gè)數(shù) 為（n/2)+l，將第二組M0S管中各M0S管的漏極和源極依次連接，連接后的兩端中一端為源 極，另一端為漏極，漏極連接電池組正端VCC，源極連接電池組負(fù)端GND，漏極連接電池組正 端VCC的M0S管命名為M0S管S e，從與M0S管Se連接的M0S管開始，到源極與GND連接的 M0S管截止，從2開始按偶數(shù)順次編號；若m=n+l，電路包括m個(gè)儲能電感，若n=m+l，電路包 括η個(gè)儲能電感，所有儲能電感第一端為a端，第二端為b端，與VCC連接的電池單體的負(fù) 極連接一個(gè)儲能電感的a端，此儲能電感的b端連接第一組M0S管中編號最大的M0S管的 源極；與GND連接的電池單體的正極連接一個(gè)儲能電感的a端，此儲能電感的b端連接第二 組M0S管中編號最大的M0S管的漏極；上下部分連接點(diǎn)N處連接兩個(gè)儲能電感的 a端，這 兩個(gè)儲能電感中一個(gè)儲能電感的b端與編號為1的M0S管的源極連接，另一個(gè)儲能電感的 b端與編號為2的M0S管的漏極連接；其余電池單體的正負(fù)端連接點(diǎn)均連接一個(gè)儲能電感 的a端，與電池單體編號一致的M0S管的漏極和源極的連接點(diǎn)連接此儲能電感的b端。所 有M0S管的柵極接收控制電路的控制信號，控制電路通過控制M0S管的閉合和斷開來實(shí)現(xiàn) 均衡電路對電池組的均衡目的。
[0008] 進(jìn)一步的，所述均衡子電路中所有M0S管的柵極接現(xiàn)有電池管理系統(tǒng)的控制電 路，M0S管的開通和關(guān)斷由控制電路控制。
[0009] 進(jìn)一步優(yōu)選的，所述電池單體中的電池是鉛酸電池或鋰離子電池。
[0010] 進(jìn)一步的，與奇電池連接的均衡子電路為奇均衡子電路，與偶電池連接的均衡子 電路為偶均衡子電路。對于奇電池 Bi (i=l，3, 5, 7)和奇均衡子電路Si (i=l，3, 5, 7)所包含 的上橋臂M0S管Su、下橋臂M0S管Sd、和電池單體并聯(lián)的M0S管&及第一儲能電感 Lij、第二 儲能電感Lki。在充電過程中，若&電池單體能量過高，為避免對&過充電，閉合與電池單 體A并聯(lián)的M0S管&，斷開上橋臂M0S管S u、下橋臂M0S管Sd，當(dāng)M0S管^閉合時(shí)，電池單 體A對第一儲能電感Lir第二儲能電感L ki充電，儲能電感中電流上升進(jìn)行儲能，當(dāng)M0S管 Si斷開時(shí)，第一儲能電感L^·通過上橋臂M0S管的體二極管續(xù)流，對編號大于i的所有奇電 池單體進(jìn)行充電，第二儲能電感L ki通過下橋臂M0S管的體二極管續(xù)流，對編號小于i的奇 電池單體和所有偶電池單體進(jìn)行充電，實(shí)現(xiàn)能量從&到電池組剩余電池單體的轉(zhuǎn)移。在放 電過程中，若&單體能量過低，為避免對Bi過放電，斷開與電池單體 Bi并聯(lián)的M0S管Sp閉 合上橋臂M0S管Su、下橋臂M0S管Sd，此時(shí)所有編號大于i的奇電池對第一儲能電感!^充 電，所有編號小于i的奇電池和所有偶電池對第二儲能電感L ki充電,第一儲能電感Μ」、第 二儲能電感Lki電流上升進(jìn)行儲能，當(dāng)上橋臂M0S管S u、下橋臂M0S管Sd斷開時(shí)，第一儲能 電感Lid、第二儲能電感L ki通過M0S管Si的體二極管續(xù)流，為&充電，實(shí)現(xiàn)電池單體Bi吸 收電池組所有剩余電池單體的能量。 1
[0011] 對于偶電池 Bi(i=2,4,6)和偶均衡子電路Si(i=2,4, 6)所包含的上橋臂M0S管Su、 下橋臂M0S管Sd、和電池單體并聯(lián)的M0S管Si及第一儲能電感Lji、第二儲能電感 Lik。在^ 電過程中，若K單體能量過高，為避免對&過充電，閉合與&并聯(lián)的M0S管Si，斷開上橋臂 M0S管Su、下橋臂M0S管Sd，當(dāng)M0S管Si閉合時(shí)，電池單體Bi對第一儲能電感^、第二儲能 電感Lik充電，第一儲能電感Lji、第二儲能電感Lik中電流上升進(jìn)行儲能，當(dāng)MOS管Si斷開 時(shí)，第一儲能電感h通過上橋臂M0S管的體二極管續(xù)流，對編號小于i的偶電池單體和所 有奇電池單體進(jìn)行充電，第二儲能電感L ik通過下橋臂M0S管的體二極管續(xù)流，對編號大于 i的所有偶電池單體進(jìn)行充電，實(shí)現(xiàn)能量從&到電池組剩余電池單體的轉(zhuǎn)移。在放電過程 中，若h單體能量過低，為避免對Bi過放電，斷開與&并聯(lián)的M0S管Sp閉合上橋臂M0S管 Su、下橋臂姐)5管53，此時(shí)所有下標(biāo)編號i的偶電池對第二儲能電感Lik充電，所有編號小于 i的偶電池和所有奇電池對第一儲能電感Ldi充電，第一儲能電感h、第二儲能電感Lik電流 上升進(jìn)行儲能，當(dāng)上橋臂M0S管S u、下橋臂M0S管Sd斷開時(shí)，第一儲能電感、第二儲能電 感Lik通過M0S管Si的體二極管續(xù)流，為電池單體$充電，實(shí)現(xiàn)電池單體&吸收電池組所 有剩余電池單體的能量。
[0012] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果：本實(shí)用新型電路結(jié)構(gòu)巧 妙，由于在串聯(lián)電池組電池管理系統(tǒng)中采用上述電池均衡技術(shù)，能保證每個(gè)電池在充電和 放電過程中不出現(xiàn)過充電和過放電，改善串聯(lián)電池組不均衡的現(xiàn)象，提高電池組的可用容 量，延長電池組的使用壽命，降低混合動(dòng)力汽車、電動(dòng)汽車和電站中蓄電池儲能系統(tǒng)的成 本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1是本實(shí)用新型電路原理圖。
[0014] 圖2是實(shí)施方式中均衡子電路原理圖。
[0015] 圖3是以四節(jié)單體電池為例的均衡電路原理圖。
[0016]圖4a是對電池單體B1進(jìn)行放電均衡過程中B1放電的電路原理圖。
[0017] 圖4b是對電池單體B1進(jìn)行放電均衡過程中B2、B3、B4充電的電路原理圖。
[0018] 圖4c是對電池單體B1進(jìn)行充電均衡過程中B2、B3、B4放電的電路原理圖。
[0019] 圖4d是對電池單體B1進(jìn)行充電均衡過程中B1充電的電路原理圖。
[0020]圖5a是對電池單體B1進(jìn)行放電均衡過程的仿真結(jié)果圖。
[0021]圖5b是對電池單體B1進(jìn)行充電均衡過程的仿真結(jié)果圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022]為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好的理解本實(shí)用新型的目的和效果，下面結(jié)合附圖對本 實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型的實(shí)施不限于此，以下若有未特別詳 細(xì)說明的內(nèi)容，均是本領(lǐng)域技術(shù)人員可參照現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。
[0023] 如圖1，一種基于電感儲能的串聯(lián)電池組雙向充放電均衡電路，串聯(lián)電池組正端 VCC和負(fù)端GND，串聯(lián)電池組分為上部分、下部分，上部分和下部分的連接點(diǎn)N，正端VCC到 連接點(diǎn)N的所有電池單體為上部分，連接點(diǎn)N到負(fù)端GND的所有電池單體為下部分，上部分 電池單體以連接點(diǎn)N為起點(diǎn)，正端VCC為終點(diǎn)，按奇數(shù)順次對電池單體編號，上部分電池單 體為奇電池；下部分串聯(lián)電池單體以連接點(diǎn)N為起點(diǎn)，負(fù)端GND為終點(diǎn)，從 2開始按偶數(shù)順 次對電池單體進(jìn)行編號，下部分電池單體為偶電池；m為奇數(shù)，η為大于等于2的偶數(shù)，m ? 7, η褰6,上部分電池單體的個(gè)數(shù)為（m+1) /2,下部分電池單體的個(gè)數(shù)為η/2,上部分電池單 體的個(gè)數(shù)與下部分電池單體的個(gè)數(shù)相同或比下部分電池單體的個(gè)數(shù)多一；均衡電路包括兩 組MOS管，第一組MOS管的個(gè)數(shù)為（m+1 )/2+1，將第一組MOS管中各MOS管的漏極和源極依 次連接，連接后的兩端中一端為源極，另一端為漏極，其中漏極連接電池組正端VCC，源極連 接電池組負(fù)端GND，源極連接GND的M0S管命名為M0S管So,從與M0S管So連接的M0S管 開始，到漏極與VCC連接的M0S管截止，按奇數(shù)順次編號；第二組M0S管的個(gè)數(shù)為（n/2)+l， 將第二組MOS管中各MOS管的漏極和源極依次連接，連接后的兩端中一端為源極，另一端為 漏極，漏極連接電池組正端VCC，源極連接電池組負(fù)端GND，漏極連接電池組正端VCC的M0S 管命名為M0S管Se，從與M0S管Se連接的M0S管開始，到源極與GND連接的M0S管截止， 從2開始按偶數(shù)順次編號；若m=n+l，電路包括m個(gè)儲能電感，若 n=m+l，電路包括η個(gè)儲能 電感，所有儲能電感第一端為a端，第二端為b端，與VCC連接的電池單體的負(fù)極連接一個(gè) 儲能電感的a端，此儲能電感的b端連接第一組M0S管中編號最大的M0S管的源極；與GND 連接的電池單體的正極連接一個(gè)儲能電感的a端，此儲能電感的b端連接第二組M0S管中 編號最大的M0S管的漏極；上下部分連接點(diǎn)N處連接兩個(gè)儲能電感的 a端，這兩個(gè)儲能電感 中一個(gè)儲能電感的b端與編號為1的M0S管的源極連接，另一個(gè)儲能電感的b端與編號為 2的M0S管的漏極連接；其余電池單體的正負(fù)端連接點(diǎn)均連接一個(gè)儲能電感的 a端，與電池 單體編號一致的M0S管的漏極和源極的連接點(diǎn)連接此儲能電感的b端。所有M0S管的柵極 接收控制電路的控制信號，控制電路通過控制M0S管的閉合和斷開來實(shí)現(xiàn)均衡電路對電池 組的均衡目的。作為實(shí)例所述控制電路的控制信號的頻率大小為10khz-20khz，控制信號的 占空比滿足儲能電感在每個(gè)信號周期內(nèi)復(fù)位，即儲能電感的電流先從零開始上升，最后又 下降到零。
[0024]如圖2所示，是均衡子電路原理圖，為了便于說明，以下將與奇電池連接的均衡子 電路為奇均衡子電路，與偶電池連接的均衡子電路為偶均衡子電路。奇(偶）均衡子電路由 與被均衡電池單體串聯(lián)的兩個(gè)儲能電感1^+(h)、L ki(Lik)及所有編號為奇(偶）數(shù)的M〇s管 和M0S管S。（S e)組成，Si為與被均衡對象并聯(lián)的M0S管，對于奇均衡子電路，su代表與Si 在同一條支路上且編號大于i的所有MOS管，稱為電池單體&的上橋臂MOS管，Sd代表與 Si在同一條支路上且編號小于i的所有M0S管及M0S管S。，稱為電池單體&的下橋臂M0S 管；對于偶均衡子電路，Su代表與Si在同一條支路上且編號小于i的所有M0S管及M0S管 Se，稱為電池單體&的上橋臂M0S管，Sd代表與匕在同一條支路上且編號大于i的所有 M0S管，稱為電池單體&的下橋臂M0S管。&為被均衡對象，對于奇均衡子電路，若1為b Lki=L" Ι^=?13，若 i 為m，Lki=L(m_2)m，Lij=0,若 l〈i〈m，k=i-2, j=i+2 ;對于偶均衡子電路，若 i=2, Lij=L2，Lki=L24，若 i=n, Lki=0, Ι^=(η-2)η，若 2<i<n, Ι^=Ι^_2)? ω=Ι^_2)，控制電路通過控制奇 (偶）均衡子電路MOS管的閉合與斷開對電池單體進(jìn)行充放電雙向均衡。
[0025]對于奇電池 Bi和奇均衡子電路Si (i=l，3, 5, 7)所包含的上橋臂M0S管Su、下橋臂 M0S管Sd、和電池單體并聯(lián)的M0S管\及第一儲能電感Lij、第二儲能電感L]d。在^電過程 中，若4電池單體能量過高，為避免對&過充電，閉合與電池單體 Bi并聯(lián)的M〇s管Si，斷開 士橋臂M0S管Su、下橋臂M0S管S d，當(dāng)M0S管民閉合時(shí)，電池單體Bi對第一儲能電感^、第 二儲能電感Lki充電，儲能電感中電流上升進(jìn)行儲能，當(dāng)m〇S管Si斷開時(shí)，第一儲能電感1^. 通過上橋臂MOS管的體二極管續(xù)流，對編號大于i的所有奇電池單體進(jìn)行充電，第二儲能^ ^L ki通過下橋臂M0S管的體二極管續(xù)流，對編號小于i的奇電池單體和所有偶電池單體進(jìn) 行充電，實(shí)現(xiàn)能量從I到電池組剩余電池單體的轉(zhuǎn)移。在放電過程中，若&單體能量過低， 為避免對Bi過放電，斷開與電池單體h并聯(lián)的MOS管Si，閉合上橋臂MOS管Su、下橋臂MOS 管Sd，此時(shí)所有編號大于i的奇電池對第一儲能電感Lij充電，所有編號小于i的奇電池和 所有偶電池對第二儲能電感L ki充電，第一儲能電感Li」、第二儲能電感Lki電流上升進(jìn)行儲 能，當(dāng)上橋臂M0S管S u、下橋臂M0S管Sd斷開時(shí)，第一儲能電感1^、第二儲能電感Lki通過 M0S管Si的體二極管續(xù)流，為&充電，實(shí)現(xiàn)電池單體&吸收電池組所有剩余電池單體的能 旦 -?. 〇
[0026]對于偶電池 Bi(i=2,4,6)和偶均衡子電路Si(i=2,4,6)所包含的上橋臂M0S管Su、 下橋臂M0S管Sd、和電池單體并聯(lián)的M0S管Si及第一儲能電感Lp第二儲能電感Lik。在充 電過程中，若I單體能量過高，為避免對&過充電，閉合與B;并聯(lián)的M0S管Sp斷開上橋臂 M0S管Su、下橋臂M0S管Sd，當(dāng)M0S管^閉合時(shí)，電池單體&對第一儲能電感L di、第二儲能 電感Lik充電，第一儲能電感L^、第二儲能電感Lik中電流上升進(jìn)行儲能，當(dāng)M0S管Si斷開 時(shí)，第一儲能電感h通過上橋臂M0S管的體二極管續(xù)流，對編號小于i的偶電池單體和所 有奇電池單體進(jìn)行充電，第二儲能電感L ik通過下橋臂M0S管的體二極管續(xù)流，對編號大于 i的所有偶電池單體進(jìn)行充電，實(shí)現(xiàn)能量從A到電池組剩余電池單體的轉(zhuǎn)移。在放電過程 中，若氏單體能量過低，為避免對&過放電，斷開與&并聯(lián)的M0S管匕，閉合上橋臂M0S管 Su、下橋臂M0S管Sd，此時(shí)所有下標(biāo)編號i的偶電池對第二儲能電感Lik充電，所有編號小于 i的偶電池和所有奇電池對第一儲能電感Ldi充電，第一儲能電感h、第二儲能電感Lik電流 上升進(jìn)行儲能，當(dāng)上橋臂M0S管S u、下橋臂M0S管Sd斷開時(shí)，第一儲能電感、第二儲能電 感Lik通過M0S管Si的體二極管續(xù)流，為電池單體&充電，實(shí)現(xiàn)電池單體&吸收電池組所 有剩余電池單體的能量。
[0027]圖3所示為以四節(jié)單體電池為例的均衡電路原理圖，圖4a、圖4b以編號為1的單 體h為例，當(dāng)&中的能量明顯高于其余單體時(shí)，對Bl進(jìn)行放電均衡的原理圖。圖4c、4d以 編號為1的單體h為例，當(dāng)&中的能量明顯低于其余單體時(shí)，對&進(jìn)行充電均衡的原理圖。 圖5a以編號為1的單體&為例，當(dāng)&中的能量明顯高于其余單體時(shí)，對比進(jìn)行放電均衡 的仿真結(jié)果圖。圖5b以編號為1的單體&為例，當(dāng)&中的能量明顯低于其余單體時(shí)，對& 進(jìn)行充電均衡的仿真結(jié)果。
[0028] 在對電池組充電過程中，當(dāng)&單體的能量過高時(shí)，為防止其過充電，需要對氏進(jìn)行 放電均衡，圖4a中，控制電路控制M0S管Si閉合，上橋臂M0S管S3、下橋臂M0S管S。斷開， 此時(shí)，單體電池4、第一儲能電感L13、M0S管Si、第二儲能電感b形成閉合回路，Bi對儲能 電感α ?3、1^)進(jìn)行充電，電流方向如圖中箭頭所示，第一儲能電感L13、第二儲能電感L,進(jìn)行 儲能。當(dāng)M0S管Si閉合時(shí)間達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)間值時(shí)，斷開M0S管Si，閉合上橋臂M0S管S 3、下橋 臂M0S管S。，此時(shí)電路中電流變化如圖4b所示，通過單體S3的體二極管，第一儲能電感L 13、 M0S管S3、單體B3形成閉合回路,第一儲能電感L13對單體B 3進(jìn)行充電，實(shí)現(xiàn)能量從單體& 到單體B3的轉(zhuǎn)移。通過下橋臂M0S管S。的體二極管，第二儲能電感U、單體B 2、單體B4、下 橋臂M0S管S。形成閉合回路，第二儲能電感k對單體（B2、B 4)進(jìn)行充電，實(shí)現(xiàn)能量從單體比 到單體(B2、B4)的轉(zhuǎn)移，整個(gè)過程實(shí)現(xiàn)了能量從單體&到電池組剩余單體（B 2、B3、B4)的轉(zhuǎn) 移。圖5a為當(dāng)中的能量明顯高于其余單體時(shí)，對整個(gè)均衡電路進(jìn)行仿真，各個(gè)單體電池 單體的電壓變化曲線，從曲線中可以看出單體^的電壓逐漸減小，其余單體的電壓則逐漸 升高，最后趨于一致達(dá)到電池組事先設(shè)定的一致性指標(biāo)。
[0029] 在對電池組進(jìn)行放電過程中，當(dāng)單體&的能量過低時(shí)，為防止其過放電，需要對單 體4進(jìn)行充電均衡，圖4c中，控制電路控制M0S管Si斷開，上橋臂M0S管S3、下橋臂M0S管 S。閉合，第一儲能電感L13、M0S管S3、單體B3形成閉合回路，單體B 3對第一儲能電感L13充 電，第二儲能電感b、單體B2、單體B4、下橋臂M0S管S。形成閉合回路，單體（B2、B 4)對第二 儲能電感1^充電，電流方向如圖所示，第一儲能電感L13、第二儲能電感^進(jìn)行儲能。當(dāng)M0S 管S3、下橋臂M0S管S。閉合時(shí)間達(dá)到預(yù)先設(shè)定時(shí)間值時(shí)，M0S管S3、下橋臂M0S管S。斷開， 與隊(duì)并聯(lián)的》8管8 1閉合，此時(shí)電路中電流方向如圖4d所示，通過與匕并聯(lián)的姐)8管51 的體二極管，第一儲能電感L13、單體&、第二儲能電感k、與&并聯(lián)的M0S管Si形成閉合回 路，第一儲能電感L 13、第二儲能電感1^同時(shí)為單體民充電，實(shí)現(xiàn)了能量從單體（B2、B3、B 4)到 單體4的轉(zhuǎn)移。圖5b為當(dāng)匕中的能量明顯低于其余單體時(shí)，對整個(gè)均衡電路進(jìn)行仿真，各 個(gè)單體電池單體的電壓變化曲線，從曲線中可以看出單體 Bl的電壓逐漸升高，各個(gè)單體電 壓最后趨于一致達(dá)到電池組事先設(shè)定的一致性指標(biāo)。
[0030] 對于匕的整個(gè)充放電均衡過程，最終實(shí)現(xiàn)了能量從I轉(zhuǎn)移到電池組其余所有剩余 單體或者能量從其余所有剩余單體轉(zhuǎn)移到&，實(shí)現(xiàn)了對Bi雙向快速均衡的目的。
[0031] 如上即可較好的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型并取得本實(shí)用新型的前述技術(shù)效果。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于電感儲能的串聯(lián)電池組雙向充放電均衡電路，其特征在于所述串聯(lián)電池組 具有正端（VCC)和負(fù)端（GND)，串聯(lián)電池組分為上部分、下部分，上部分和下部分的連接點(diǎn) N，正端（VCC)到連接點(diǎn)N的電池單體為上部分，連接點(diǎn)N到負(fù)端（GND)的電池單體為下部 分，上部分電池單體以連接點(diǎn)N為起點(diǎn)，正端（VCC)為終點(diǎn)，按奇數(shù)順次對電池單體編號，上 部分電池單體為奇電池；下部分串聯(lián)電池單體以連接點(diǎn)N為起點(diǎn)，負(fù)端（GND)為終點(diǎn)，從2 開始按偶數(shù)順次對電池單體進(jìn)行編號，下部分電池單體為偶電池；m為奇數(shù)，η為大于等于2 的偶數(shù)，m S 7, η ? 6,上部分電池單體的個(gè)數(shù)為（m+1) /2,下部分電池單體的個(gè)數(shù)為η/2， 上部分電池單體的個(gè)數(shù)與下部分電池單體的個(gè)數(shù)相同或比下部分電池單體的個(gè)數(shù)多一； 雙向充放電均衡電路包括兩組MOS管，第一組MOS管的個(gè)數(shù)為（m+1) /2+1，將第一組 MOS管中各MOS管的漏極和源極依次連接，連接后的兩端中一端為源極，另一端為漏極，其 中漏極連接電池組正端（VCC)，源極連接電池組負(fù)端（GND)，源極連接負(fù)端（GND)的MOS管命 名為MOS管S。，從與MOS管S。連接的MOS管開始，到漏極與正端（VCC)連接的MOS管截止， 按奇數(shù)順次編號；第二組MOS管的個(gè)數(shù)為（n/2)+l，將第二組MOS管中各MOS管的漏極和源 極依次連接，連接后的兩端中一端為源極，另一端為漏極，漏極連接電池組正端（VCC)，源極 連接電池組負(fù)端（GND)，漏極連接電池組正端（VCC)的MOS管命名為MOS管S e，從與MOS管 Se連接的MOS管開始，到源極與負(fù)端（GND)連接的MOS管截止，從2開始按偶數(shù)順次編號； 若m=n+l，電路包括m個(gè)儲能電感，若n=m+l，電路包括η個(gè)儲能電感，所有儲能電感第一端 為a端，第二端為b端，與正端（VCC)連接的電池單體的負(fù)極連接一個(gè)儲能電感的a端，此 儲能電感的b端連接第一組MOS管中編號最大的MOS管的源極；與負(fù)端（GND)連接的電池 單體的正極連接一個(gè)儲能電感的a端,此儲能電感的b端連接第二組MOS管中編號最大的 MOS管的漏極；上下部分連接點(diǎn)N處連接兩個(gè)儲能電感的a端,這兩個(gè)儲能電感中一個(gè)儲能 電感的b端與編號為1的MOS管的源極連接，另一個(gè)儲能電感的b端與編號為2的MOS管 的漏極連接；其余電池單體的正負(fù)端連接點(diǎn)均連接一個(gè)儲能電感的a端，與電池單體編號 一致的MOS管的漏極和源極的連接點(diǎn)連接此儲能電感的b端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的串聯(lián)電池組雙向充放電均衡電路，其特征在于，所述均衡子 電路中所有MOS管的柵極接電池管理系統(tǒng)的控制電路，MOS管的開通和關(guān)斷由控制電路控 制。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的串聯(lián)電池組雙向充放電均衡電路，其特征在于，所述電池單 體中的電池是鉛酸電池或鋰離子電池。
【文檔編號】H02J7/00GK204068358SQ201420454347
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月12日
【發(fā)明者】康龍?jiān)? 郭向偉, 黃志臻 申請人:華南理工大學(xué)