[发明专利]一种均衡电路及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电池均衡技术领域，尤其涉及一种均衡电路及控制方法。

背景技术

随着新能源技术的飞速发展，电池作为重要的储能单元得到了广泛的应用。由于目前电池技术限制，电池单体电压较低，为了增加储能容量及输出功率，在大容量大功率应用中，通常将电池进行并联和串联组合成为电池包。然而，由于制造工艺、初始容量、环境温度等方面的差异，电池之间的参数特性并不完全一致。在串联使用的过程中，这些不一致性会逐渐积累，造成不同串联单元的电池电压不均衡，在实际应用中造成某些电池单元过充电和过放电等现象，影响电池的使用特性和寿命，甚至直接造成电池组的损坏。

针对上述情况下的电池电压不均衡问题，已有的解决方法分为两大类：一类的基本原理是使用被动电阻元件消耗电压较高单元上的多余能量来实现均衡，另一类则是在不同串联电池单元之间进行能量转移来实现均衡。

电阻耗能的方法存在的缺点是：仅在充电过程结束前能够起作用，且存在能量浪费的缺陷。

主动均衡技术中，参数相同的电池模组的变压器集成在一个磁环上，当电池数量增加时，生产困难；此外还存在电路控制复杂，生产成本高的不足。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种均衡电路及控制方法，以改善上述问题。

第一方面，本发明较佳实施例提供一种均衡电路，所述均衡电路包括电池单元、变换器单元以及变压器单元，所述变压器单元分别与所述电池单元以及所述变换器单元耦合。所述电池单元包括多个依次串联的电池子单元，所述变压器单元包括多个依次串联的变压器子单元，且所述变压器子单元与所述电池子单元一一对应，所述变压器子单元与对应的所述电池子单元耦合。其中，多个所述变压器子单元均包括变压器，多个所述变压器的一次侧绕组依次串联连接构成所述变换器单元的电感。每个所述电池子单元均包括限流电阻，每个所述限流电阻的阻值均相同。

在本发明较佳实施例中，上述变换器单元为全桥变换器单元，所述变换器单元还包括第一高频开关管、第二高频开关管、第三高频开关管以及第四高频开关管，所述第一高频开关管、第二高频开关管、第三高频开关管以及第四高频开关管构成全桥式电路，所述第一高频开关管与所述第二高频开关管串联连接，所述第三高频开关管与所述第四高频开关管串联连接，串联的所述第一高频开关管以及第二高频开关管与串联的所述第三高频开关管以及第四高频开关管并联连接，所述电感的一端耦合于所述第一高频开关管以及第二高频开关管形成的桥臂之间，所述电感的另一端耦合于所述第三高频开关管以及第四高频开关管形成的桥臂之间。

在本发明的较佳实施例中，上述变换器单元为半桥变换器单元，所述变换器单元还包括第五高频开关管、第六高频开关管、第一电容以及第二电容，所述第五高频开关管以及第六高频开关管串联连接，所述第一电容以及第二电容串联连接，串联连接的第五高频开关管以及第六高频开关管与串联连接的第一电容以及第二电容并联连接。

在本发明的较佳实施例中，每个所述变压器的线圈匝数相同。

在本发明的较佳实施例中，每个所述电池子单元还包括电池、整流滤波器，所述整流滤波器包括整流管，所述电池子单元对应的所述变压器子单元的变压器的二次侧绕组与整流滤波器耦合后，一端与所述限流电阻的一端串联，另一端与所述电池的负极耦合，所述电池的正极与所述限流电阻的另一端耦合，每个所述电池子单元的所述电池的正负极依次耦合。

在本发明的较佳实施例中，上述整流管为快恢复二极管、MOSFET或IGBT器件。

在本发明的较佳实施例中，上述整流滤波器为全桥整流滤波器，所述整流滤波器包括第一整流管、第二整流管、第三整流管以及第四整流管，所述第一整流管与第二整流管串联连接，所述第三整流管与所述第四整流管串联连接，串联连接的第一整流管以及第二整流管与串联连接的所述第三整流管以及第四整流管并联连接，所述电池子单元对应的所述变压器子单元的二次侧绕组的一端耦合于所述第一整流管以及第二整流管形成的桥臂之间，另一端耦合于所述第三整流管以及第四整流管形成的桥臂之间。

在本发明的较佳实施例中，上述整流滤波器为半波整流滤波器，所述半波整流滤波器包括第五整流管，所述第五整流管与所述变压器的二次侧绕组耦合，所述第五整流管的的另一端与所述限流电阻耦合。

在本发明的较佳实施例中，上述整流滤波器为全波整流滤波器，所述全波整流滤波器包括第六整流管以及第七整流管，所述第六整流管与所述第七整流管并联连接后，正极与所述变压器的二次侧绕组耦合，负极与所述限流电阻的一端耦合。