[发明专利]基于Buck_Boost单元的反激式多路均衡电路及其控制方法

说明书

本发明涉及锂电池均衡技术领域，尤其是基于Buck_Boost单元的反激式多路均衡电路及其控制方法；该均衡拓扑由n个电池单体依次串联组成串联电池组，串联电池组连接变压器的输入端，变压器输出端接一个储能电容，储能电容两端分别连接Buck_Boost单元的输入端，每个电池单体分别连接一个Buck_Boost单元输出端。该拓扑通过变压器对储能电容充电，电容临时存储能量，再通过控制每个Buck_Boost单元中的开关管，将电容中的能量通过Buck_Boost单元分配到需要均衡的电池单体，通过周期性的将电池组能量反馈到电池单体，实现对电池组的整体均衡。该发明电池组的放电回路经过每个电池单体，电容可向电池单体多路同时放电，具有均衡速度快，能量损耗小等优点。

技术领域

本发明涉及锂电池均衡技术领域，尤其是一种基于Buck_Boost单元的反激式多路均衡电路及其控制方法。

背景技术

日益严重的环境问题和经济问题促使着各国都在积极推动清洁能源的开发，同时城市交通方面也在向着清洁、高效和可持续发展的方向发展，锂电池以能量密度高，体积小，无记忆效应、循环寿命长等优点，已被广泛应用于纯电动汽车和混合动力电动汽车。由于锂电池单体电压较低，为了实现在高压场合的应用，通常需要将很多个锂电池单体串联起来以达到高电压输出。但是锂电池在生产工艺方面存在一些差异，导致其单体电池内阻，储存能量，工作环境温度等参数不一致，因此电池组在充放电过程中会存在过充和过放现象，这样不仅降低了电池的效率、容量，更严重的会缩短电池寿命以至于会发生爆炸的危险。因此研究一种电池均衡电路来保证电池在工作过程中的电压一致问题，从而提高电池工作效率和延长电池寿命具有重要意义。

目前，研究人员曾提出过许多均衡电路拓扑，按照拓扑结构分类，可以将这些均衡电路分为两大类：集中式均衡电路和分布式均衡电路。集中式均衡电路是指整个电池组共用一个均衡器，通过变换器分压等技术将能量重新分配到各个电池单体，最终实现能量在电池单体与电池组间传递的一种均衡方式。分布式均衡电路则是指每个电池单体都配有一个均衡器，通过每个均衡器工作来实现电池单体间的均衡。从能量角度来看，均衡电路又可分为耗散型均衡和非耗散型均衡。耗散型均衡是指通过每个电池单体两端并联的电阻消耗掉多余的能量来达到均衡的目的，该方法也是最早提出来的方案，但由于其存在大量的能量消耗以及会产生多余的热量，会使得均衡效率大大降低，因此非耗散型均衡电路成为研究的主流方向。非耗散型均衡电路是指通过电感，电容，变压器等储能元件将高电压电池中的能量转移到低电压电池中，在均衡过程很少有能量的损耗，并且具有较高的均衡效率。但是传统的Buck_Boost均衡电路方法，通过开关选择需要均衡的两个电池，将高电压电池中的能量转移到低电压的电池中，实现能量的传递，然而这种方法每次只能在两个电池之间进行能量的传递，因此会存在均衡速度较慢的问题。基于多绕组变压器的均衡电路，通过将电池组的能量从变压器原边传递到副边多绕组输出端，通过多绕组输出将能量传递到需要均衡的电池单体，这种均衡方法速度较快，但是要达到均衡，必须保证副边绕组参数完全一致，但是在实际中由于各绕组之间存在交叉影响，很难实现参数完全一致，所以极大的限制了该类拓扑在实际中的应用。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种基于Buck_Boost单元的反激式多路均衡电路，既解决了传统Buck_Boost均衡速度慢的问题，又解决了多绕组变压器输出端交叉影响的问题。

本发明采用的技术方案是：

一种基于Buck_Boost单元的反激式多路均衡电路，包括n个电池单体，一个反激变压器，一个储能电容C₁，n个Buck_Boost单元；每个电池单体分别连接一个Buck_Boost单元的输出端；n个Buck_Boost单元互相并联，并联后的输入端与储能电容C₁连接；Buck_Boost单元的输出端分别连接一个电池单体；

n个电池单体串联成电池组；串联电池组连接反激变压器原边，反激变压器副边接储能电容C₁；反激变压器与电池组之间连接充电控制开关管S_Q；