[实用新型]一种串联蓄电池组的主动均衡电路

说明书

本实用新型公开了一种串联蓄电池组的主动均衡电路，包括串联蓄电池组、电子开关网络、双向DC‑DC模块、电池电压采集模块、控制模块、可选的DC‑DC隔离供电模块。串联蓄电池组由若干节蓄电池串联组成，串联蓄电池组与电子开关网络连接，电子开关网络的另外一端连接到双向DC‑DC模块，双向DC‑DC模块的另一端连接到串联蓄电池组的输出端。控制模块通过控制电子开关网络选通一节需要均衡的电池，然后控制双向DC‑DC模块向选通的电池进行充电或放电均衡。本实用新型通过引入电子开关网络，只使用一个双向DC‑DC模块即可对串联蓄电池组中任意蓄电池进行高效的充电或放电均衡，具有元件数量少、成本低廉、均衡电流大、控制简单、鲁棒性强的优点。

技术领域

本发明涉及电池管理系统（BMS）领域，尤其涉及一种串联蓄电池组的能量转移式主动均衡技术。

背景技术

现有的对串联蓄电池组均衡的方式主要有两种：被动均衡和主动均衡。被动均衡因其电路简单、控制方便且成本低的优势而被广泛使用，但也由于它均衡电流小（几十到数百毫安）且只能充电时均衡，此外还存在能量损耗和热管理困难等问题，只适合用于要求比较低的场合。而主动均衡不以消耗能量为代价，均衡电流大（安培量级）、充放电都能均衡，能够最大限度的利用每一节蓄电池的容量，是理想的均衡方式。传统的能量转移式主动均衡电路分为飞电容均衡电路、电感均衡电路和变压器均衡电路。飞电容均衡电路存在均衡电流小，均衡效率低的问题；传统的电感均衡电路和变压器均衡电路存在电路及控制复杂、占用线路板体积大、成本高、可靠性不高且均衡电流不便测量等问题，限制了其大规模推广使用。

发明内容

本发明的目的在于解决现有的主动均衡电路控制复杂、成本高、可靠性不高的问题，提供一种成本低廉、控制过程简单、易于实现的串联蓄电池组的主动均衡电路及方法。

本发明采用的技术方案为：一种串联蓄电池组的主动均衡电路，包括串联蓄电池组、电子开关网络、双向DC-DC模块、电池电压采集模块、控制模块以及可选的供电模块。所述电子开关网络与串联蓄电池组连接，所述控制模块与电子开关网络、电池电压采集模块和双向DC-DC模块连接，所述电子开关网络通过双向DC-DC模块与串联蓄电池组的输出连接。

所述电子开关网络包括设于串联蓄电池组中每节蓄电池正、负极上的电子开关，该电子开关网络由控制模块控制其中的电子开关导通或关断，可以单独选择串联蓄电池组中的单节或多节蓄电池连接到双向DC-DC模块；所述电子开关网络可以是每节蓄电池对应2个单刀单掷电子开关，也可以是每节蓄电池对应1个单刀双掷电子开关；单刀单掷电子开关或单刀双掷电子开关可以是干簧管、机械继电器、光耦继电器，或者是由场效应管或其它半导体器件组合而成的具备双向关断功能的半导体开关。

所述双向DC-DC模块为通过电子变压器隔离的、具备双向能量转移的电源模块；通过所述控制模块给出的PWM信号或其它控制信号能够实现能量从一端转移到另外一端；双向DC-DC模块本身可以具备输入或输出电流监控功能，所述控制模块可以检测双向DC-DC模块的输入和输出电流，以使用安时积分法对每一节电池的SOC状态进行估算修正，同时所述控制模块还可以通过控制双向DC-DC模块的输入或输出电流以应对不同的均衡需求。

所述电池电压采集模块可以是直接连接在串联蓄电池组每一节蓄电池上的专用的电池电压采样电路，对所有串联蓄电池电压进行持续采样；也可以是连接在电子开关网络的输出端，单独检测电子开关网络当前选择的某一节蓄电池的电压；通过所述控制模块控制电子开关网络轮流选通串联蓄电池组中的所有单节蓄电池，便可以采集串联蓄电池组中所有单节蓄电池的电压；在执行充、放电均衡的过程中，也能持续检测当前处于均衡状态的蓄电池的电压以防止该蓄电池过充或过放。