[发明专利]一种基于DC-DC变换器的复合型均衡电路及其主动均衡方法

权利要求书

1.一种基于DC-DC变换器的复合型均衡电路，它包括依次串联的若干个单体电池，每个单体电池分别并联一个单体能量释放回路，每个单体能量释放回路对应一个与其它单体电池构成的电池组并联的电池组能量吸收回路，其特征在于：至少一半的单体电池还分别并联一个单体能量吸收回路，每个单体能量吸收回路对应一个与其它单体电池构成的电池组并联的电池组能量释放回路；

每个单体能量释放回路和电池组能量释放回路均由一个开关管和一个储能电感连接构成，开关管的开闭由控制单元控制，以实现多样化的能量传递。

2.根据权利要求1所述的复合型均衡电路，其特征在于：所述的单体能量吸收回路和电池组能量吸收回路均由一个储能电感和一个二极管连接构成。

3.根据权利要求1所述的复合型均衡电路，其特征在于：所述的控制单元控制开关管的开闭，以完成以下均衡过程：

将串联的单体电池排序，当|SOC_i-SOC_i+1|≥R，SOC_i为串联的第i个单体电池，SOC_i+1为串联的第i+1个单体电池，R为设置的SOC阈值，则导通两个单体电池中SOC较高的单体电池对应的单体能量释放回路的开关管、以及SOC较低的单体电池对应的单体能量吸收回路的开关管。

4.一种权利要求1所述的基于DC-DC变换器的复合型均衡电路的均衡方法，其特征在于：以SOC作为均衡变量，首先检测各单体电池的SOC，以相邻两个单体电池之间的SOC差是否大于或等于预设的SOC阈值，作为判断均衡否是开启的条件；若满足均衡开启条件，则导通两个单体电池中SOC较高的单体电池对应的单体能量释放回路的开关管以及SOC较低的单体电池对应的单体能量吸收回路的开关管；通过不断控制开关管的导通和关断，来实现单体电池与其它单体电池构成的电池组之间的能量转移，从而实现单体电池间的能量均衡。

5.根据权利要求4所述的均衡方法，其特征在于：当开关管导通时，对应的储能电感L两端的电压记为V_on；当开关管关断时，储能电感L两端的电压记为V_Off；通过储能电感L的电流i_L为：

其中占空比D＝T_on/T_s，T_s为开关管的开关周期，T_cr为电感电流下降到零的时刻；

由于T_s＞T_cr，当t＝T_cr时，电感电流i_L＝0；当t＝T_s时，

为使DC-DC变换器工作在电流断续工作模式，根据式(2)，占空比D满足：

在串联电池组的主动均衡过程中，通过储能电感来实现单体电池间的能量转移；而均衡电路的均衡速度与均衡电流的大小相关，而均衡电流与储能电感的大小有关；由于每路单体电池与储能电感是串联连接的，所以在一个开关周期内，每路单体电池的均衡电流用流过储能电感的电流来表示；当开关管导通时，流过电感L的平均电流I_on为

开关管关断时，流过电感L的平均电流I_off为

由式(4)和式(5)得到，电感电流的平均值I_av的表达式如下