[发明专利]一种用于电池主动均衡的双电容电路设计及其均衡方法

说明书

本发明公开了一种用于电池主动均衡的双电容电路设计及其均衡方法，包含以下步骤：S1利用电容器并联充电时电路的等效电阻R₁及电容器串联放电时电路的等效电阻R₂满足R₂＝2R₁及两个电容器满足电气特性相同，获取在电路均衡进入稳态后电容器充放电的峰值电流I_max及电路整个均衡过程中非重复脉冲式最大电流I_{ch_p1}的表达式；S2利用峰值电流I_max满足I₀＜I_max＜I_N确定各电路元器件的电阻取值；S3限定电路进入均衡周期前电容器串联初始化时间t实现非重复脉冲式最大电流I_{ch_p1}满足I_{ch_p1}＜k₀I_N，本发明利用通过对I_max及I_{ch_p1}需要满足的条件反推电路中各元器件的参数值及电容器串联初始化时长，从而解决了双电容电路均衡过程中容易出现均衡电流过大损坏电路元器件的问题。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种用于电池主动均衡的双电容电路设计及其均衡方法。

背景技术

在新能源汽车、电力系统储能等新兴领域，储能电池是其中的关键部件，离不开电池管理系统(BMS)对其进行管理。电池均衡电路实现电池内部电芯之间电量的均衡，承担了十分重要的功能。已有的均衡电路结构，可分为被动均衡方式和主动均衡方式两大类。被动均衡方式通过电阻对电量高的电芯放电实现均衡，不利于节能。主动均衡方式使用电感(变压器)、电容器等储能元器件实现电芯间的能量转移，有利于节能。

经文献检索发现，中国专利公开号为CN 103187754 A，专利名为一种电动汽车用电池组新型电容均衡方法，申请日期为2012年12月24日，能量转移电容和辅助充电电容串联的办法，使得转移能量的速度大大提高，缩短了电池组均衡的时间，解决了传统的飞度电容器技术均衡电流小均衡时间长的问题，但是在双电容均衡电路在均衡过程中电流表达式非常复杂无法准确获取到最大电流，因此在均衡过程中容易出现均衡电流过大损坏电路元器件的情况。

发明内容

为了解决上述问题，本发明公开了一种用于电池主动均衡的双电容电路设计方法及其均衡方法，通过限定电容器并联充电时电路的等效电阻R₁及电容器串联放电路的等效电阻 R₂的关系及两个电容器满足电气特性相同的特性，获取在电路均衡进入稳态后电容器充放电的峰值电流I_max及电路整个均衡过程中非重复脉冲式最大电流I_{ch_p1}的表达式，通过对I_max及I_{ch_p1}需要满足的条件反推电路中各元器件的参数值及电容器串联初始化时长，从而解决了双电容电路均衡过程中容易出现均衡电流过大损坏电路元器件的问题。

为了实现以上目的，本发明采取的一种技术方案是：

一种用于电池主动均衡的双电容电路设计方法，包含以下步骤：

S1：利用电容器并联充电时电路的等效电阻R₁及电容器串联放电时电路的等效电阻R₂满足R₂＝2R₁及两个电容器满足电气特性相同，获取在电路均衡进入稳态后电容器充放电的峰值电流I_max及电路整个均衡过程中非重复脉冲式最大电流I_{ch_p1}的表达式；

S2：利用峰值电流I_max满足I₀＜I_max＜I_N确定各电路元器件的电阻取值，其中I_N为电路中所有电路元器件最小的额定电流，I₀为期望平均电流所对应的最大电流；