[发明专利]一种动力和储能电池组的均衡电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种充放电的主动均衡电路，特别是涉及一种动力和储能电池组的均衡电路。

背景技术

新能源汽车和储能电池中的电能通常储存在由Li、Li-ion、NiMH、镍镉电池、镍氢电池或者其它可充电的大容量电池组成的电池组中，单体电池容量和内阻的不均衡，电池组在使用的过程中，部分单体电池放电过快造成深度放电、部分电池的容量没有得到充分的使用；充电时就会有部分电池过充、部分电池充不满，连续的充放电循环导致单体电池的不一致性进行恶性循环，这样会导致电池的容量加速衰减，缩短电池组的使用时间。

为了解决上述问题，传统的做法便是增加一个均衡电路，主要有以下两种方案：

一种是三单体之间直接进行能量双向传递的均衡电路。该电路的不足之处：只能够实现三个单体间的直接双向能量传递，对于多个单体间的能量传递要借助于中间单体，均衡电路需要采用级联的形式，无法实现直接双向能量的传递，电路结构复杂，实现困难。

另一种是多单体串联动力锂电池组充放电均衡电路，其采用反激变压器形式的DC-DC电路实现相邻两单体之间的均衡。不足之处：能够实现相邻单体两两之间的直接均衡，需要借助于中间单体才能实现不相邻单体间的均衡，无法实现不相邻单体之间的直接双向能量传递，N个单体电池需要N个反激变压器的均衡电路，电路复杂，控制方案复杂，电路体积大，成本高，实现比较困难。

目前，电池组大都配备了均衡电路，主要采用了能量耗尽型和非能量耗尽型的均衡电路，部分电路采用储能元件实现非能量耗尽方式的均衡电路，只能实现相邻电池两两之间的直接双向能量传递，不相邻单体之间的均衡需要借助于中间单体进行二次均衡，均衡过程需要经过多次能量转移，均衡时间长，效率低，不适用电池数量多的电池组，控制电路复杂、成本高、无法实现任意两个不相邻单体间的直接双向能量的传递。

发明内容

基于此，有必要提供一种电路简单且可实现任意两个单体之间的均衡的电池组的均衡电路。

一种动力和储能电池组的均衡电路，包括反激变压器T、第一功率开关S0、两个第二功率开关S1和S2、多个第三功率开关S3，S4…Sn、三个二极管D1，D2，D3，

二极管D3的阴极和阳极分别连接变压器T的初级非同名端和初级同名端；

第一功率开关S0的源极连接变压器T的初级非同名端，漏极用于连接电池组的正极；

第二功率开关S1的源极连接变压器T的次级同名端，漏极以及二极管D1的阴极与多个第三功率开关S3，S4…Sn的源极连接；第二功率开关S2的漏极连接变压器T的次级非同名端，源极用于连接电池组中各个单体电池的负极；第三功率开关S3，S4…Sn漏极用于分别连接电池组中各个单体电池的正极；二极管D1的阳极与变压器T的次级非同名端连接；

二极管D2的阴极连接变压器T的次级同名端，二极管D2的阳极用于连接电池组中各个单体电池的负极；

变压器T的初级同名端用于连接电池组的负极。

其中一个实施例中，所述第一功率开关S0、两个第二功率开关S1和S2和多个第三功率开关S3，S4…Sn的栅极用于与外部驱动电路连接。

其中一个实施例中，所述多个第三功率开关S3，S4…Sn的数量与电池组中单体电池的数量相同。

其中一个实施例中，所述均衡电路还包括二极管D0，二极管D0的阳极与第一功率开关S0的源极连接，二极管D0的阴极与第一功率开关S0的漏极连接。

其中一个实施例中，所述第一功率开关S0和二极管D0为一体成型。

其中一个实施例中，所述均衡电路还包括多个二极管D4、D5…Dm，其数量和多个第三功率开关S3，S4…Sn的数量相同，二极管D4、D5…Dm的阳极与对应的第三功率开关S3，S4…Sn的源极连接，二极管D4、D5…Dm的阴极与对应的第三功率开关S3，S4…Sn的漏极连接。

其中一个实施例中，所述第三功率开关S3，S4…Sn和与其并联的二极管D4、D5…Dm是一体成型。

其中一个实施例中，所述均衡电路还包括分别并联在第二功率开关S1、S2的源极和漏极的二极管Dx，Dy，二极管Dx，Dy的阳极与对应第二功率开关S1、S2的源极连接，二极管Dx，Dy的阴极与对应第二功率开关S1、S2的漏极连接。

其中一个实施例中，所述第二功率开关S1、S2和对应的二极管Dx，Dy为一体成型。其中一个实施例中，所述均衡电路还包括两端分别与变压器T的初级的两端连接的电容C1，以及两端分别与变压器T的次级的两端连接的电容C2