[发明专利]一种单电感单电容串联电池组自适应主动均衡方法

说明书

本发明公开了一种单电感单电容串联电池组自适应主动均衡方法，串联电池组由n个单体电池串联组成；串联电池组的均衡拓扑包括2n+2个MOS管、2n‑1个二极管、一个电感电容串联电路；电感电容串联电路包括串联在一起的电感L与电容C；均衡方法为：利用电感L实现高电量单体电池的放电均衡；利用电感电容串联电路实现低电量单体电池的充电均衡。串联电池组左右两边的开关阵列具有较强的对称性，且仅利用一个电感电容串联电路就能够实现高电量单体电池的放电均衡和低电量单体电池的充电均衡，电路结构简单；在保证电路安全工作的前提下，单体电池数量变化只需增减相应的MOS管，均衡电路易于扩展。

技术领域

本发明属电池均衡技术领域，涉及一种单电感单电容串联电池组自适应主动均衡方法。

背景技术

锂离子电池组广泛应用于新能源汽车动力系统和微电网储能系统。由于制造工艺、材料等方面不可能完全一致，这就造成了单体电池在容量、阻抗等方面具有微弱差异，这些差异会随着电池组运行时间而增加，进而减少电池组的可用容量及循环寿命，甚至造成过充过放，带来安全隐患。为提高电池组的能量利用率及延长其循环寿命，必须引入有效的均衡来降低电池组的不一致性。串联电池组的可靠性相比于并联电池组更容易受到单体电池不一致性的影响，本发明内容针对串联电池组的均衡展开。

电池均衡方法的研究主要集中在均衡拓扑的研究，均衡拓扑主要分为被动均衡和主动均衡。被动均衡的典型拓扑为电阻放电式均衡，当某个单体电池具有较高能量时，旁路电阻消耗掉多余的能量，旁路电阻的能量损耗会大大降低电池组的能量利用率，同时散热问题也不容忽视，并且该均衡拓扑不能对容量低的单体电池进行充电均衡。相比之下，主动均衡具有能量损耗低、均衡速度快等优点，是近年来均衡研究的热点。主动均衡拓扑一般采用开关电容、电感和变压器等储能器件将能量从高能量单体电池转移至低能量单体电池来实现均衡。基于电容的均衡拓扑均衡速度快、均衡效率高，但是当电容电压与均衡目标电压差异不大时，均衡速度下降显著，导致其不适合高精度的均衡。基于电感的均衡拓扑具有均衡电流可控性强，均衡精度高等特点，但其开关器件的冲击电流往往较大，容易对电池产生不利影响。基于电感电容储能的均衡拓扑是在传统的基于开关电容的均衡拓扑上改进得来的，同时具备电容均衡速度快、电感均衡精度高的特点，逐渐成为近年串联电池组主动均衡方法的研究热点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有均衡方法的缺点与不足，提供一种单电感单电容串联电池组自适应主动均衡方法，改善串联电池组不一致性问题，延长串联电池组循环寿命。

本发明采用如下技术方案：

一种单电感单电容串联电池组自适应主动均衡方法，

串联电池组由n个单体电池串联组成；串联电池组的均衡拓扑包括2n+2个MOS管、2n-1个二极管、一个电感电容串联电路；电感电容串联电路包括串联在一起的电感L与电容C；2n-1个二极管中有一个二极管D；

串联电池组中每个单体电池依次标记为B₁，B₂，…，B_n；与单体电池连接的MOS管依次标记为S₀，S₁，…，S_2n+1；