一种串联电池组主动均衡方法与流程

本发明涉及使用串联电池系统中电池主动均衡。涉及一种串联电池组主动均衡方法。

背景技术：

1、在使用电池作为能量来源的系统中，为了获得高的电压，大都使用电池串联方法获得高电压。电池的串联使用中，各个单体电池性能的不一致导致电池组的容量是容量最小电池的容量。放电过程中容量小的电池最先放完电，容量较大的电池没有放完电。充电过程中(一般采用串联充电)容量最小的电池最先充满电，容量较大的电池没有充满电。继续充电造成容量较小电池的过充电，损坏电池，长期过充使用，会造成容量小电池的报废，从而造成整个电池组的报废。降低使用期限，使电池组提前报废。造成经济损失和污染。为了改善这个情况，需要一种电池组均衡方法和技术，使电池组中各个电池能量差别保持在一定范围内。并且要求在均衡过程中自损耗小、效率高。

2、当前的均衡技术主要分两种：主动均衡和被动均衡。被动均衡方法是在每个单体电池两端通过开关并联一个电阻体，单体电池电压过高时，通过电阻放掉多的能量降低电池电压达到能量均衡的目的。这部分能量被电阻消耗掉，造成浪费，同时产生大量热量，影响系统的稳定性。但是由于这个方法的电路结构简单、工作可靠，目前还在普遍使用。主动均衡方法有两种：单体电池和单体电池之间的均衡和单体电池和电池组之间的均衡。单体电池和电池组之间的均衡是指用电池组的容量给单体容量低的电池输送能量，达到均衡目的。这种方法单体容量低的电池在获得能量的同时还要输出容量，所以效率不高。电池单体和单体之间的均衡方法也分为两种：相邻单体电池之间的均衡和任意单体电池之间的均衡。相邻单体电池均衡，当需要均衡单体电池相隔较远时，需要能量多次传递才能到达目标电池，每一次能量传递都会发生能量损失，所以这种方法效率不高。目前任意单体电池之间的均衡是单体容量高的电池向电池组中任意个容量低单体电池传送能量，达到容量均衡目的。由于能量只经过一次转换，因此在以上几种方法中效率最高。但目前已有的方法，结构复杂、安全性不高、没有广泛使用。因此需要一种高效、低耗、安全可靠、可长期连续使用的均衡方法和均衡电路。

技术实现思路

1、为克服现有技术的不足，本发明提出一种串联(2节以上)电池主动均衡方法，具有均衡效率高、结构简单、可任意节级联、长期工作等优点。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、一种串联电池组主动均衡方法，应用于串联电池组主动均衡电路中，所述串联电池组主动均衡电路包括均衡器与多个电池组；每个电池组包括多个单体电池，各单体电池的正输出端bi+和负输出端bi-分别连接所述均衡器相应的正输出端mbi+和负输出端mbi-；

4、串联电池组主动均衡方法包括两个或多个单体电池与均衡模块之间的均衡，均衡模块与均衡模块之间的均衡；

5、所述单体电池与均衡模块之间的均衡是指单体电池与均衡模块之间的电压均衡双向能量输送；均衡模块与均衡模块之间的均衡是指均衡模块之间的电压均衡双向能量输送。

6、单体电池与均衡模块的双向均衡过程包括：每个单体电池的电压与均衡模块的电压进行比较，当单体电池的电压高于均衡模块的电压时，单体电池向均衡模块放电，能量由单体电池输送给均衡模块；当单体电池的电压低于均衡模块的电压时，均衡模块向单体电池放电，能量由均衡模块输送给单体电池；均衡模块的能量输出与输入全部转送给另外接与均衡模块的一个或多个单体电池和均衡模块。所有单体电池的电压差小于某一个值时，能量流动停止，电压比较继续。

7、以电池组中各个单体电池的电压为判断依据，当某个单体电池的电压低于平均电压时，电压高的单体电池放电给电压低的单体电池，电压低的单体电池被充电，直到各个单体电池的电压趋于一致，充电电流和放电电流趋于零，以使多个串联电池组中各单体电池之间的电压均衡。

8、优选地，所述均衡器包括多个均衡模块；多个均衡模块通过级联线相互连接；一个均衡模块连接两个或以上单体电池。

9、优选地，所述均衡器是方波同步隔离电压比较器；较佳地，所述方波同步隔离电压比较器包括全波同步整流电路、变压器以及辅助电路；所述全波同步整流电路由两个mos场效应管组成，所述变压器由脉冲变压器组成，所述辅助电路由电阻、电容、二极管组成。

10、与现有技术相比，本发明有以下优点：

11、①可以多个单体电池同时均衡，转换环节少，效率高；

12、②可以多个均衡模块级联，使用灵活；

13、③结构简单工作可靠，可以长期连续运行；

14、④自身功耗小，对电池的能耗小。

技术特征：

1.一种串联电池组主动均衡方法，应用于串联电池组主动均衡电路中，其特征在于，所述串联电池组主动均衡电路包括均衡器与多个电池组；每个电池组包括多个单体电池，各单体电池的正输出端bi+和负输出端bi-分别连接所述均衡器相应的正输出端mbi+和负输出端mbi-；

2.根据权利要求1所述的串联电池组主动均衡方法，其特征在于，所述均衡器包括多个均衡模块；多个均衡模块通过级联线相互连接；一个均衡模块连接两个或以上单体电池。

3.根据权利要求1所述的串联电池组主动均衡方法，其特征在于，所述均衡器为方波同步隔离电压比较器。

4.根据权利要求3所述的串联电池组主动均衡方法，其特征在于，所述方波同步隔离电压比较器包括全波逆变电路、变压器以及辅助电路。

5.根据权利要求4所述的串联电池组主动均衡方法，其特征在于，所述全波逆变电路由两个mos场效应管组成。

6.根据权利要求1所述的串联电池组主动均衡方法，其特征在于，多个电池组串联使用时，各个电池组内的单体电池的连接方法相同。

技术总结
本发明提供了一种串联电池组主动均衡方法，涉及使用串联电池系统中电池主动均衡技术领域。由于电池的串联使用中，各个单体电池性能不一致导致电池组的容量减少。本发明提供的串联电池组主动均衡方法将电池组中的各个单体电池电压经过隔离，比较，把电压高的电池容量向电压低的电池输送，达到电池组各个单体电池电压均衡的目的。

技术研发人员：韩昱,梁栋,王彦华
受保护的技术使用者：济南昱泉自动化研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17