一種電池組充放電均衡電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種電池組充放電均衡電路。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著智能電網(wǎng)和電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展，鋰離子電池在電池儲(chǔ)能和電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，但單體電池的一致性問(wèn)題嚴(yán)重影響了電池成組后的循環(huán)使用壽命和安全性。不僅嚴(yán)重影響了電池串并聯(lián)使用的安全性，也使得電池的單次循環(huán)使用成本大幅增加，制約了儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)和電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，因此，必須對(duì)電池進(jìn)行均衡來(lái)改善電池的不一致問(wèn)題，提高鋰電池組的壽命和效率
[0003]目前，為解決電池在使用過(guò)程中的不一致問(wèn)題，主要實(shí)施以下兩種技術(shù)手段，電壓均衡和電池均衡維護(hù)。電壓均衡通過(guò)BMS(電池管理系統(tǒng))中采用電阻耗能型或能量轉(zhuǎn)移型均衡電路，按單體電壓進(jìn)行均衡，主要缺點(diǎn)是BMS無(wú)法準(zhǔn)確檢測(cè)到每級(jí)電池模組的S0C，不能實(shí)現(xiàn)按每級(jí)電池的SOC進(jìn)行均衡，均衡效果不理想，而且均衡電路能力有限，當(dāng)電池一致性差異超過(guò)一定范圍，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)均衡。電池均衡維護(hù)是在電池使用過(guò)程中，定期根據(jù)電池狀態(tài)進(jìn)行均衡充電維護(hù)，缺點(diǎn)是電池均衡維護(hù)工作量大、維護(hù)成本高，不能及時(shí)在線維護(hù)，在電池規(guī)模化推廣應(yīng)用中也缺乏可操作性。
[0004]另外，由于電動(dòng)汽車(chē)開(kāi)始在世界范圍內(nèi)推廣應(yīng)用，屆時(shí)每年將有大量的動(dòng)力電池從車(chē)上退役。電動(dòng)汽車(chē)退役動(dòng)力電池應(yīng)用于儲(chǔ)能領(lǐng)域，需要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的篩選和配組，現(xiàn)有的篩選配組技術(shù)是在電池成組時(shí)選擇一致性好的單體電池進(jìn)行配組，篩選配組難度較大，電池淘汰率較高，成本太高，失去了工程應(yīng)用的價(jià)值。亟需研發(fā)一種能適應(yīng)退役電池一致性差異的變流器，降低應(yīng)用成本，提高安全可靠性。
[0005]針對(duì)鋰離子電池成組應(yīng)用的一致性問(wèn)題，本申請(qǐng)通過(guò)研究適合于多類(lèi)型、一致性差異大的鋰離子電池充放電應(yīng)用的功率變換拓?fù)浜涂刂萍夹g(shù)，提出一種新型的功率變換技術(shù)和充放電控制方法，解決了鋰離子電池組因電池單體一致性差異影響電池組系統(tǒng)可靠性和可用率低的問(wèn)題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的是提供一種電池組均衡電路，用以解決電池組因單體電池一致性差異導(dǎo)致電池組系統(tǒng)可用率低的問(wèn)題，并且還提供了用于該均衡電路的充放電控制方法，以配合均衡電路快速實(shí)現(xiàn)充放電控制。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的方案包括:
[0008]—種電池組均衡電路，包括變壓電路、轉(zhuǎn)換電路和測(cè)控系統(tǒng)；
[0009]轉(zhuǎn)換電路由至少兩個(gè)轉(zhuǎn)換單元組成，每個(gè)轉(zhuǎn)換單元具有用于與對(duì)應(yīng)單體電池相連接的電池端口和用于與相鄰轉(zhuǎn)換單元級(jí)聯(lián)的級(jí)聯(lián)端口，各轉(zhuǎn)換單元通過(guò)級(jí)聯(lián)端口級(jí)聯(lián)，位于首尾位置的轉(zhuǎn)換單元的相應(yīng)級(jí)聯(lián)端口與變壓電路的輸入/輸出端口對(duì)應(yīng)連接；所述轉(zhuǎn)換單元包括用于在單體電池為充電或放電狀態(tài)下打開(kāi)的充放電通道和用于將單體電池旁路的旁路通道；所述充放電通道由至少一個(gè)充放電可控開(kāi)關(guān)構(gòu)成，所述旁路通道由至少一個(gè)旁路可控開(kāi)關(guān)構(gòu)成。
[0010]進(jìn)一步的，所述充放電可控開(kāi)關(guān)與所述旁路可控開(kāi)關(guān)串聯(lián)后的兩端連接所述電池端口，旁路可控開(kāi)關(guān)兩端連接所述級(jí)聯(lián)端口。
[0011]進(jìn)一步的，所述測(cè)控系統(tǒng)包括至少兩個(gè)測(cè)控模塊，所述各測(cè)控模塊控制連接對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換單元，每一個(gè)測(cè)控模塊和其對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換單元一體封裝。
[0012]進(jìn)一步的，所述可控開(kāi)關(guān)是電力MOSFET管。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果是:電池組不直接串聯(lián)，而是級(jí)聯(lián)成組，通過(guò)對(duì)各轉(zhuǎn)換單元設(shè)置旁路通道和充放電通道，能夠?qū)崿F(xiàn)電池組充放電過(guò)程中的功率無(wú)損耗，節(jié)約電能，并使電池充放電和旁路之間的切換更加穩(wěn)定，采用級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)將轉(zhuǎn)換單元級(jí)聯(lián)成組，能夠使電池組充放電過(guò)程方便、快捷，同時(shí)也使后期對(duì)該電路均衡部分進(jìn)行維護(hù)、檢修等工作更加便捷。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型電路的電路原理圖(虛框內(nèi)為均衡電路)；
[0015]圖2是轉(zhuǎn)換單元與測(cè)控模塊的對(duì)應(yīng)連接圖；
[0016]圖3是各轉(zhuǎn)換單元不同電路狀態(tài)對(duì)應(yīng)的電流流向圖；
[0017]圖4是變流器充電控制流程圖；
[0018]圖5是變流器放電控制流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0020]電路實(shí)施例
[0021 ] 一種電池組充放電均衡電路，包括變壓電路、轉(zhuǎn)換電路和測(cè)控系統(tǒng)，轉(zhuǎn)換電路由至少兩個(gè)轉(zhuǎn)換單元組成，轉(zhuǎn)換單元具有用于與對(duì)應(yīng)單體電池相連接的電池端口和用于與相鄰轉(zhuǎn)換單元級(jí)聯(lián)的級(jí)聯(lián)端口，各轉(zhuǎn)換單元通過(guò)級(jí)聯(lián)端口級(jí)聯(lián)，位于首尾位置的轉(zhuǎn)換單元的相應(yīng)級(jí)聯(lián)端口與變壓電路的輸入/輸出端口對(duì)應(yīng)連接；所述轉(zhuǎn)換單元包括用于在單體電池為充電或放電狀態(tài)下打開(kāi)的充放電通道和用于將單體電池旁路的旁路通道，所述充放電通道由至少一個(gè)充放電可控開(kāi)關(guān)構(gòu)成，所述旁路通道由至少一個(gè)旁路可控開(kāi)關(guān)構(gòu)成。
[0022]如圖1所示，其中虛線框中包括變壓電路和轉(zhuǎn)換電路。
[0023]具體的，本實(shí)施例中轉(zhuǎn)換電路由N個(gè)轉(zhuǎn)換單元級(jí)聯(lián)組成，各個(gè)轉(zhuǎn)換單元由一個(gè)充放電可控開(kāi)關(guān)與一個(gè)旁路可控開(kāi)關(guān)串聯(lián)組成，其串聯(lián)后的兩端連接所述電池端口，旁路可控開(kāi)關(guān)兩端連接所述級(jí)聯(lián)端口。充放電可控開(kāi)關(guān)、旁路可控開(kāi)關(guān)為IGBT，MOS管等開(kāi)關(guān)器件。作為其他實(shí)施方式，轉(zhuǎn)換單元可以由多個(gè)充放電可控開(kāi)關(guān)和旁路可控開(kāi)關(guān)構(gòu)成。
[0024]具體的，如圖3所示，各轉(zhuǎn)換單元有旁路通道和充放電通道，其中旁路通道由可控開(kāi)關(guān)T2構(gòu)成，充放電通道由可控開(kāi)關(guān)Tl構(gòu)成，當(dāng)Tl導(dǎo)通，T2截止轉(zhuǎn)換電路工作在充電狀態(tài)；當(dāng)Tl截止，T2導(dǎo)通轉(zhuǎn)換電路工作在旁路狀態(tài)；當(dāng)Tl導(dǎo)通，T2截止轉(zhuǎn)換電路工作在放電狀態(tài)，本實(shí)施例的開(kāi)關(guān)管采用低壓M0SFET，內(nèi)部寄生有反并聯(lián)二極管，為降低通態(tài)損耗，充、放電狀態(tài)時(shí)Tl保持ON信號(hào)，T2保持OFF信號(hào)；旁路狀態(tài)時(shí)T2保持ON信號(hào)，Tl保持OFF信號(hào)。
[0025]作為其他實(shí)施方式，為了消除電流階躍變化對(duì)電池模組的影響，轉(zhuǎn)換單元還包括并聯(lián)在電池端口兩端的高頻濾波電容Cf。
[0026]本實(shí)施例中變壓電路為雙向斬波電路，其低壓側(cè)端口中的上端口與位于首端的轉(zhuǎn)換單元的相應(yīng)級(jí)聯(lián)端口對(duì)應(yīng)連接，下端口與位于尾端變換單元的相應(yīng)級(jí)聯(lián)端口對(duì)應(yīng)連接。雙向