[发明专利]一种基于电容储能的并联电池组双向无损均衡电路

说明书

本发明公开了一种基于电容储能的并联电池组双向无损均衡电路，其中，并联电池组包括左电池组和右电池组。并联电池组的首尾两端在Vsubgt;CC/subgt;与GND之间，左、右电池组通过中间的均衡电路连接起来，均衡电路又与控制电路相连接。左右电池组的若干电池如果出现电量不均衡的现象，通过控制均衡电路中双向可控硅TRIAC的通断与储能电容的储能作用，可将电量传递给另一电池组的电池，也可从另一电池组获得能量。该电路可实现电池组充放电过程中的动态均衡，改善电池组不均衡的现象，提高电池组的可用容量，减小电池组的维修和更换周期，延长电池组的使用寿命。因此该电路适用于混合动力汽车、纯电动汽车或蓄能电站中的蓄能装置的电池管理系统。

技术领域

本发明涉及电池组均衡的技术领域，具体涉及一种基于电容储能的并联电池组双向无损均衡电路。

背景技术

电池组在经过多个充放电循环后，各电池单体的剩余容量的分布大致会出现三种情况：某些电池单体的剩余容量偏高；某些电池单体的剩余容量偏低；某些电池单体的剩余容量偏高和某些电池单体的剩余容量偏低。

针对上述三种情况，国内外学者均提出了自己的解决方案。如针对个别电池单体的剩余容量偏高的情况，有研究者提出了并联电阻分流法，它通过控制相应的开关器件将剩余容量偏高的电池模块的能量通过电阻消耗掉，该方法将能量白白浪费掉，并且在均衡过程中产生了大量的热，增加了电池热管理的负荷。也有研究者提出了双向DC-DC均衡法、同轴变压器均衡法等均衡电路，这些电路都采用了变压器，增加了均衡电路的成本。

目前锂离子电池组均衡控制的方法，根据均衡过程中电路对能量的消耗情况，可分为能量耗散型和能量非耗散型两大类；按照均衡功能分类，可分为充电均衡、放电均衡和动态均衡。充电均衡是指在充电过程中的均衡，一般是在电池组单体电压达到设定值时开始均衡，通过减小充电电流防止过充电；放电均衡是指在放电过程中的均衡，通过向剩余能量低的电池单体补充能量来防止过放电；动态均衡方式结合了充电均衡和放电均衡的优点，是指在整个充放电过程中对电池组进行的均衡。

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，提供一种基于电容储能的并联电池组双向无损均衡电路，通过在并联电池组的电池管理系统中采用一种均衡电路来保证电池组中的单体在充电和放电过程中不出现过充电和过放电，改善电池组不均衡的现象，提高电池组的可用容量，减小电池组的维修和更换周期，延长电池组的使用寿命，降低混合动力汽车、电动汽车和蓄能电站的运行成本。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种基于电容储能的并联电池组双向无损均衡电路，在充电过程中，当电池组的左部分的任何一个或者多个连续电池单体能量过高时(如图1和图2(a)中，电池B_l1与电池B_l2是连续的电池单体，电池B_l1与电池B_l2与电池B_l3是连续的电池单体。即电池组的左部分中，任意连续的一个或者多个电池单体，本发明就称为连续的电池，在均衡过程中就可以适当地视为一个整体。电池组的右部分连续的电池的定义同理)，可以将一个或者多个连续能量过高的单体视为一个整体，并把这个整体的能量均衡给与这个整体对应的右部分电池组成的整体，(图1和图2(a)中，左部分的电池B_l1对应的是右部分的电池B_r1，左部分的电池B_l1和B_l2组成的整体对应的是右部分电池B_r1和B_r2组成的整体。即左部分的任意连续的一个或者多个电池单体组成的整体，对应的是右部分与该整体并联同一个或者多个连续的电容的电池组成的整体，连续的电容的定义与连续电池的定义相同。右部分的电池对应的左部分的电池的定义同理)；右部分的均衡原理与左部分同理。