[发明专利]基于多端口变压器的谐振型串联电池均压电路及实现方法

说明书

本发明公开了一种基于多端口变压器的谐振型串联电池均压电路及实现方法，其电路主要器件包含一次侧电容串C₁及C₂、一次侧开关管S_A及S_B、谐振电感L_p及谐振电容C_p、多端口变压器T、以及m个由二次侧开关管和串联电池组构成的模块。在本发明中，每个模块分别通过多端口变压器结合一次侧半桥电路构成双向谐振型变换器，利用谐振电路保证电路在高工作频率下仍具有较高的效率，在均压电路装置具有高功率密度的同时，还可以使能量在任意位置、任意数量电池间进行高效传递。此外，本发明可依据应用背景的不同对结构进行调整，从而适用于多种应用场合。最后，一种基于本电路装置的均压控制策略被提出以增大充放电均压电流，加快均压速度。

技术领域

本发明属于电池均压领域，具体涉及一种基于多端口变压器的谐振型串联电池均压电路及实现方法。

背景技术

随着电动汽车以及各种新能源技术的普及，各种储能装置被大量应用于各种系统之中，而单体电池电压较低，需要对电池进行串并联，以提供足够的电压等级和功率。受限于当前科技和生产技术水平，不同电池在细节参数诸如内阻、漏电流和温度等特性上均存在差异，这种个体性能差异，即电池单体的不均衡，直接影响电池组的整体容量，使用寿命和使用效率。若不采用任何电池电压均衡措施，电池组的性能、寿命和安全性将由于电池电压不均而大大降低。实验数据表明，若能成功解决串联电池均压问题，电池可用容量能提升10%-20%。

传统均压电路包括使用电阻消耗多余电池能量的能量耗散型电路，以及使用储能器件进行能量中转的能量转移型电路。耗散型均压电路结构简单但效率低下，而能量转移型电路不仅可以减少均压过程中的损耗，还可以大大加快电路均压速度。但传统能量转移电路仅采用单电感或电容作为能量传输路径中的核心部件，因此难以实现开关管的软开关，最终导致电路在高频工作时效率较低，无法实现均压电路的高频化及小型化。而本发明提出的一种基于多端口变压器的谐振型串联锂电池均压电路作为能量转移型电路，不仅可以同时对大量电池进行均压，还利用谐振电路实现软开关的同时，进一步提高了电路的频率及效率。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供的基于多端口变压器的谐振型串联电池均压电路及实现方法除解决了现有串联电池组中电压不均衡的问题外，还大大提高了均压的速度、效率以及电路的功率密度。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为基于多端口变压器的谐振型串联电池均压电路，包括一次侧电路、多端口变压器T和M个二次侧电路模块；

所述一次侧电路包括电容C₁、电容C₂、开关管S_A、开关管S_B、谐振电感L_P及谐振电容C_P；