[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

说明书

本发明提供一种基于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，至少一半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。本发明通过对主动均衡电路进行改进，能够提供更多的能量转移方式，能够实现单体电池与电池组之间能量的双向转移，使得主动均衡更为灵活。

技术领域

本发明属于均衡电路技术领域，具体涉及一种基于DC-DC变换器的复合型均衡电路及其主动均衡方法。

背景技术

图1是现有技术中一种基于DC-DC变换器的主动均衡电路，其主要原理是将最高电压的单体电池的能量转移到其他串联电池组。以单体电池B1的电压最高为例，能量转移过程分两个阶段。第一阶段，Q1导通，B1-Q1-L1-B1形成回路，单体电池B1放电，将能量储存在L1中；第二阶段，Q1断开，L1-B2-B3-B4-D1-L1构成回路，L1释放能量，给串联电池组B2-B3-B4充电。通过控制Q1的通断，把单体电池B1中的能量转移到电池组B2-B3-B4中，从而实现电池组的均衡。类似地，当单体电池B2的电压最高时，开关管Q2导通，能量储存在电感L2中，然后开关管Q2断开，电感L2释放能量，给单体电池B1充电；当单体电池B3的电压最高时，开关管Q3导通，能量储存在电感L3中，然后开关管Q3断开，电感L3释放能量，给串联电池组B1-B2充电；当单体电池B4的电压最高时，开关管Q4导通，能量储存在电感L4中，然后开关管Q4断开，电感L4释放能量，给串联电池组B1-B2-B3充电。

图1所示的均衡电路采用的均衡策略框图如图2所示。以SOC作为均衡变量，首先检测各单体电池的SOC，以单体电池间的SOC差作为判断均衡否是开启的条件，若满足均衡开启条件，则导通该单体电池对应的开关管。通过不断控制开关管的导通和关断，来实现单体电池与电池组之间的能量转移，从而实现单体电池间的能量均衡。

图1所示的均衡电路除了第一个单体电池B1以外，其余单体电池的能量都是向上转移，即B1→B2-B3-B4，B2→B1，B3→B1-B2，B4→B1-B2-B3。由于这种能量转移方向，使得当电池B1或者B2能量较高时，电池组达到均衡的时间较长，即均衡速度较慢，而且由于能量转移的次数较多，使得能量转移效率较低。并且该均衡电路只能实现单体电池与电池组之间能量的单向传递，能量只能从单体电池向电池组转移，这也是限制该均衡电路的均衡速度的因素之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于DC-DC变换器的复合型均衡电路及其主动均衡方法，能够提供更多的能量转移方式。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：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。

按上述方案，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。

按上述方案，所述的控制单元控制开关管的开闭，以完成以下均衡过程：