一种局部能量传递的均衡系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及电池均衡技术领域，特别是一种局部能量传递的均衡系统及其控制方法，系统包括至少一个电池簇，电池簇中包括串联连接的多个电芯，对于任一当前电芯，还包括第一切换回路和第二切换回路，所述第一切换回路包括串联连接的当前电芯、第一切换开关和电感，所述第二切换回路包括串联连接的当前电芯、第二切换开关和另一电感，相邻电芯的所述第一切换回路共用所述电感，相邻电芯的所述第二切换回路共用所述另一电感，第一切换回路中的电感和第二切换回路中的电感位于当前电芯的不同电极。利用共用的电感，电能可以在相邻电芯间传递，实现电池电能的局部均衡，降低了系统总的成本，有效提高系统的可靠性。有效提高系统的可靠性。有效提高系统的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种局部能量传递的均衡系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及电池均衡
，特别是一种局部能量传递的均衡系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]传统的BMS使用被动均衡，效率不高，而且储能系统的容量大，均衡时间较长；因此，逐渐提出了BMS主动均衡方案，目前常用反激式拓扑，电芯端通过通道选择，将需要进行主动均衡的电芯连接到供电电压，从而实现主动均衡方式，该方式下，通常用MOS管作为开关，控制通道选择，因此使用的MOS管比较多，电路庞大且复杂，物料清单价格比较高，另外，每一电芯主动均衡补电都依赖于供电电压，对供电电压的供电能力有较高的要求，受电压波动影响容易产生失效。

技术实现思路

[0003]针对以上主动均衡电路使用的MOS管比较多，物料清单价格比较高，而且对供电电压的供电能力有较高的要求，受电压波动影响容易产生失效等问题，本专利技术基于升降压控制电路原理，结合能量在电芯间传递和成组控制的构思，提出了一种局部能量传递的均衡系统及其控制方法。
[0004]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：一种局部能量传递的均衡系统，包括至少一个电池簇，电池簇中包括串联连接的多个电芯，对于任一当前电芯，还包括第一切换回路和第二切换回路，所述第一切换回路包括串联连接的当前电芯、第一切换开关和电感，所述第二切换回路包括串联连接的当前电芯、第二切换开关和另一电感，相邻电芯的所述第一切换回路共用所述电感，相邻电芯的所述第二切换回路共用所述另一电感，第一切换回路中的电感和第二切换回路中的电感位于当前电芯的不同电极。
[0005]作为优选方案，还包括隔离变压器，所述串联连接的多个电芯中，电池簇中最后一个电芯与隔离变压器的第一端口、第二切换开关构成串联回路，并且所述隔离变压器第二端口并联于第一个电芯的两端。
[0006]作为优选方案，还包括预充开关、预充电阻和主回路开关，预充电阻和预充开关串联后连接在电池簇的正极和直流母线的正极之间，主回路开关并联在直流母线的正极和电池簇的正极之间。
[0007]作为优选方案，还包括放电开关和放电电阻，所述放电开关和放电电阻串联后，形成放电支路，放电支路两端并联在所述电池簇两端。
[0008]作为优选方案，还包括处理器和隔离驱动，所述处理器通过隔离驱动与所述第一切换开关和第二切换开关连接，用于分别控制所述第一切换开关和第二切换开关的开启和关闭。
[0009]基于相同的构思，还提出了一种局部能量传递的均衡系统的控制方法，构建如前
述任一所述的一种局部能量传递的均衡系统，控制方法包括以下步骤：标记电压最高的电芯为当前电芯，再比较当前电芯电压、与当前电芯相邻的前一电芯的电压和后一电芯的电压的大小；当前一电芯的电压大于后一电芯的电压，则闭合当前电芯对应的第一切换开关，给当前电芯和前一电芯共用的电感充电，再断开当前电芯对应的第一切换开关并同时闭合前一电芯对应的第一切换开关，给前一电芯补电，直到当前电芯和前一电芯的压差小于压差阈值；当前一电芯的电压小于后一电芯的电压，闭合当前电芯对应的第二切换开关，给当前电芯和后一电芯共用的电感充电，再断开当前电芯对应的第二切换开关并同时闭合后一电芯对应的第二切换开关给后一电芯补电，直到当前电芯和后一电芯的压差小于压差阈值。
[0010]作为优选方案，电池簇中最后一个电芯通过隔离变压器给电池簇中第一个电芯补电。
[0011]作为优选方案，步骤还包括：系统上电时，检测电池簇的电压，如果电池簇的电压压差大于或等于放电阈值，则将电池簇中的电压通过并联在电池簇的放电电阻，进行被动均衡放电。
[0012]作为优选方案，若系统上电时，电池簇的电压压差小于放电阈值，则多个电池簇之间进行簇间均衡。
[0013]作为优选方案，若电池簇间的电压压差小于簇间压差阈值，则各电池簇通过直流母线的正极和直流母线的负极给交流电网放电，或者从交流电网充电。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术提出了一种局部能量传递的均衡系统，电路结构中，每个电芯分别通过两个切换回路与相邻的电芯共用电感，通过切换开关可以使得相邻电芯的电能从共用的电感上进行传递，形成局部的电芯电量均衡。并且基于该电路，可以实现电芯的局部遍历和成组均衡，主动均衡时，同时控制的开关数量大幅度减少，用于主动均衡的开关数据量也大幅度减少，简化了电路，降低了物料价格。同时，用于主动均衡的供电电压的供电能力即使较低，也不影响均衡的效果。
附图说明
[0015]图1为实施例1中一种局部能量传递的均衡系统拓扑图；图2为实施例1中一种带隔离变压器和被动均衡电路的局部能量传递均衡系统拓扑图；图3为实施例1中一种带预充电路和隔离驱动的局部能量传递均衡系统图；图4为实施例2中一种具体的局部能量传递的均衡系统图；图5为实施例2中簇电压之间高于20V时放电路径示意图；图6为实施例2中电芯2给电芯1均衡示意图；图7为实施例2中电芯2给电芯3均衡示意图；图8为实施例2中具体的均衡策略方法的流程图。
具体实施方式
[0016]下面结合试验例及具体实施方式对本专利技术作进一步的详细描述。但不应将此理解
为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
技术实现思路
所实现的技术均属于本专利技术的范围。
[0017]实施例1一种局部能量传递的均衡系统，拓扑图如图1所示，包括至少一个电池簇，电池簇中包括串联连接的多个电芯，图1中以电池簇1、电池簇2
……
电池簇n作为示例，每一电池簇中包括若干串联的电芯，如图1中所示的电芯1、电芯2、电芯3、电芯4
……
电芯n
‑
1、电芯n，并且电池簇两端分别连接直流母线的正极P+和直流母线的负极P
‑
，用于给直流母线供电或者从直流母线获取电能。还包括若干电感（例如，图1中的L1、L2、L3
……
Ln、Ln
‑
1）、若干第一切换开关（例如，图1中的D1、D2、D3
……
Dn）和若干第二切换开关（例如，图1中的D1b、D2b、D3b
……
Dnb）。
[0018]对于任一当前电芯，还包括第一切换回路和第二切换回路，第一切换回路包括串联连接的当前电芯、第一切换开关和电感，所述第二切换回路包括串联连接的当前电芯、第二切换开关和另一电感，第一切换回路中的电感和第二切换回路中的电感位于当前电芯的不同电极。以电芯2为例，电芯2为当前电芯时，电芯2对应还有两个切换回路：第一切换回路和第二切换回路。第一切换回路中电芯2、第一切换开关D2和电感L1串联，第二切换回路中电芯2、第二切换开关D2b和电感L2串联，并且电感L1连接于电芯2的正极，电感L2连接于电芯2的负极，电感L1和L2不在电芯2的同一端。每一个电芯均具有对应的第一切换回路和第二切换回路，并且相邻电芯的第一切换回路共用电感，相邻电芯的所述第二切换回路共用另一电感，对于电芯2来说，与其相邻的电芯有两个，分别是序号在前的电芯1和序号在后的电芯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种局部能量传递的均衡系统，其特征在于，包括至少一个电池簇，电池簇中包括串联连接的多个电芯，对于任一当前电芯，还包括第一切换回路和第二切换回路，所述第一切换回路包括串联连接的当前电芯、第一切换开关和电感，所述第二切换回路包括串联连接的当前电芯、第二切换开关和另一电感，相邻电芯的所述第一切换回路共用所述电感，相邻电芯的所述第二切换回路共用所述另一电感，第一切换回路中的电感和第二切换回路中的电感位于当前电芯的不同电极。2.如权利要求1所述的一种局部能量传递的均衡系统，其特征在于，还包括隔离变压器，所述串联连接的多个电芯中，最后一个电芯与所述隔离变压器的第一端口、第二切换开关构成串联回路，并且所述隔离变压器的第二端口并联于第一个电芯的两端。3.如权利要求1所述的一种局部能量传递的均衡系统，其特征在于，还包括预充开关、预充电阻和主回路开关，预充电阻和预充开关串联后连接在电池簇的正极和直流母线的正极之间，主回路开关并联在直流母线的正极和电池簇的正极之间。4.如权利要求1所述的一种局部能量传递的均衡系统，其特征在于，还包括放电开关和放电电阻，所述放电开关和放电电阻串联后，形成放电支路，放电支路两端并联在所述电池簇两端。5.如权利要求1至4任一项所述的一种局部能量传递的均衡系统，其特征在于，还包括处理器和隔离驱动，所述处理器通过隔离驱动与所述第一切换开关和第二切换开关连接，用于分别控制所述第一切换开关和第二切换开关的开启和关闭。6.一种局部能量传递的均衡系统的控制方法，其特征在于，构建如权利要求1
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5任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘振，肖文兵，谢绍伟，万里平，江吉兵，
申请(专利权)人：湖北亿纬动力有限公司，
类型：发明
国别省市：