[发明专利]一种含正激变换器的电池主动均衡装置

说明书

本发明设计了一种含正激变换器的电池均衡装置，包括驱动单元、均衡单元，驱动单元输入正极与电池正极B+连接，输入负极与电池负极B‑连接，输出正极和输出负极与所有均衡单元的输入端串联连接，形成回路；均衡单元包括均衡输出正极和均衡输出负极，分别与所要均衡的电池单体的正负极相连接；驱动单元与均衡单元组成不对称半桥电路驱动的串联正激电路；均衡单元的结构为原边可旁路正激变换、副边可旁路正激变换。该装置能够对任意多个单体电池同时进行均衡控制，均衡效率高，除了驱动单元，不需要高速功率开关器件，仅需要与单体电池数量相同的可控开关即可；在均衡控制过程中，可以对容量较低的单体电池进行能量补充，达到充满电池的目的。

技术领域

本发明涉及一种含正激变换器的电池主动均衡装置，属于锂电池等相关电池的管理系统，特别是对多个单体电池串联进行均衡的均衡电路。

背景技术

随着锂电池和储能技术的发展，对电池管理系统的要求也越来越高。多个单体电池串联，由于单体电池本身的性能不一致，在充放电过程中会产生不均衡问题，会造成电池的老化，影响电池的寿命和安全性。

目前对电池进行均衡的方法主要有被动式均衡方法和主动式均衡方法。其中被动式均衡方法主要是电阻耗能式，在每一颗单体电池并联一个电阻分流，耗能均衡就是将容量多的电池中多余的能量消耗掉，实现整组电池电压的均衡。例如中国专利CN102457078A、CN106329667A、CN102195314A、CN107492924A、CN108063473A分别公开了几种不同形式的耗能式均衡电路及其控制方法。耗能式均衡不仅会消耗宝贵的能量还会引起系统发热。

主动均衡方法是将单体能量高的转移到单体能量低的，或用整组能量补充到单体最低电池，在实施过程中需要一个储能环节，好让能量通过这个环节重新进行分配。中国专利CN 207098716 U、 CN103248077A、CN105391130A、CN102111003A、CN104113110A公开了几种采用电感储能的电池均衡电路，而CN107994651A、CN103051029A、CN107579575A、CN107317376A、CN106816930A公开了几种采用电容储能的电池均衡电路。不论采用电感储能还是采用电容储能，都需要多个高速开关的功率开关器件，成本较高、控制复杂，且不能同时对任意单体电池进行均衡控制，因此均衡效率较低。

中国专利CN104577227A、CN107785957A、CN107834655A公开了几种采用变压器隔离或者采用DC/DC变换器集中式主动均衡电路，由于仅采用一个变压器均衡所有单体电池，因此变压器抽头多，制作安装困难，不合适电池组的变化。此外需要多个高速功率开关器件，成本高控制复杂。而且不能同时对多个任意单体电池进行均衡。

中国专利CN104201743A公开了一种基于正激变换器的电池均衡电路，该电路是由电池组向单体电池传输能量来实现电池均衡的。但是该电路结构比较复杂，需要一个绕组复杂的变压器，变压器的绕组数量与所需要均衡的电池的数量相同，当电池组的电池需要改变时，就需要重新制作变压器，而且一个变压器带若干绕组，安装非常不便，绕组的一致性也不容易保证，严重影响均衡效果。而且该电路无法选择对某一个或者某几个特定电池进行均衡，且均衡电流不均等。此外，该发明中的控制电路没有考虑变压器的磁复位，使得变压器的磁场逐渐增加无法复位，最后导致磁饱和失去均衡功能。

综上所述，现有技术中被动式均衡电路存在不仅会消耗宝贵的能量，而且还会引起系统发热等诸多问题。主动均衡需要多个高速功率开关器件或者需要复杂的变压器，成本高、控制复杂、需要散热、不能同时均衡多个任意单体电池、均衡效率低。除此之外有些电路不能通过均衡使电池组的能量得到补充达到充满电池的目的。

发明内容