[实用新型]一种动力电池均衡系统

说明书

本实用新型公开了一种动力电池均衡系统，该装置包括改进型Buck‑Boost均衡电路结构和模糊控制器，改进型Buck‑Boost电路拓扑结构包括多组Buck‑Boost均衡电路，多组均衡电路之间相互独立，Buck‑Boost均衡电路用于串联电池组；模糊控制器包括依次连接的输入输出变量确定模块、精准量的模糊化模块、模糊规则集建立模块和输出量反模糊化模块；本实用新型对传统的Buck‑Boost拓扑结构均衡电路结构进行改进，提出一种基于改进型级联式Buck‑Boost结构的均衡装置，该装置可在相邻单体、不相邻单体之间同时实现能量转移，均衡速度显著提升。

技术领域

本实用新型涉及新能源汽车电子领域，特别涉及一种动力电池均衡系统。

背景技术

作为电动汽车的核心，动力电池性能的优劣在很大程度上决定着电动汽车的整体性能，成为电动汽车发展的主要影响因素。目前，电池一般都存在一致性差异，尤其是在动态工况下，电池组一致性变差是一个必然的过程。为了充分使用电池能量，延长电池使用寿命，必须通过均衡技术和方法，使各单体电池基本上同时放空、同时充满，达到各单体电池的剩余能量趋于一致。目前均衡方式种类繁多，性能特点各异，但分析结果表明现有的均衡方法均无法在均衡速度、均衡效率与电路复杂程度方面实现兼顾。

目前，常见的主动均衡方式有集中电容式、集中电感式、双向反激变压器式和主动并联式等等。其中，基于电容的均衡方案通常需要较多的开关器件，均衡电路较为复杂，且均衡能力受电池单体间电压差异的影响；基于变压器的均衡方案，它可实现单体对整体，整体对单体，单体对单体等任意数量的单体的均衡，均衡速度快，但变压器体积大，同轴多绕组变压器存在难于设计，扩展性差；基于电感的均衡拓扑，其均衡能力不受电池单体间电压差异的影响，结构简单，成本合理，比如Buck-Boost均衡结构，但能量只能在相邻单体中传递，若待均衡单体位置不相邻，则均衡时间长，均衡效率低。

参见图1，图1为传统的Buck-Boost均衡电路拓扑结构，该结构采用双向非耗散型分流电路，通过控制PWM，实现在相邻单体电池中，将能量从较高单体转移到较低单体中，通过换流的形式实现能量的双向传递。开关器件的通断由控制器输出的PWM脉冲进行控制，调节PWM占空比的大小，即可调节能量转移的速度。

相邻单体电池需要均衡时，传统Buck-Boost均衡电路的工作过程如下：假设SOCB1SOCB2时，开关管Q1导通，单体电池B1对储能电感L1充电，完成部分能量转移；当Q1关断后，Q2导通，此时电感L1充当电源，将能量转移到单体电池B2，实现SOC均衡。同理，单体电池B2的能量将会转移到单体B1中。

不相邻单体电池需要均衡时，假设SOCB1SOCB4，则需要通过B1、B2、B3、B4四节电池依次传递能量，即三组拓扑结构工作，最终实现均衡。这种均衡方式严重影响均衡速度，并且开关器件的通断和储能元件在工作过程中会产生损耗，降低均衡效率，影响均衡精度。

发明内容

本实用新型提供一种动力电池均衡系统，解决现有技术中只能均衡相邻单体电池、均衡效率不高的问题。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种动力电池均衡系统，包括改进型Buck-Boost均衡电路结构和与改进型Buck-Boost均衡电路结构连接的模糊控制器，改进型Buck-Boost电路拓扑结构包括多组Buck-Boost均衡电路，多组均衡电路之间相互独立，所述Buck-Boost均衡电路用于串联电池组；单个Buck-Boost均衡电路由开关管Q1、开关管Q2、电感L1构成；开关管Q1、电感L1和单体电池B1构成一个回路，开关管Q2、电感L1和单体电池B2构成一个回路，两个回路共用电感L1；所述模糊控制器包括依次连接的输入输出变量确定模块、精准量的模糊化模块、模糊规则集建立模块和输出量反模糊化模块。

本实用新型的有益效果：