【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力电子，尤其涉及一种电池均衡方法及应用。
技术介绍
1、由于环境污染和能源危机，电动汽车引起了人们的广泛关注。锂电池具有自放电率低、电池电压高、充电效率高、能量密度高等优点，被认为是电动汽车可行的能源来源。为了达到电动汽车所需的功率和行驶里程，需要成百上千个电芯串联或者并联。但由于制造、环境、使用等方面的差异，电池组内部存在不一致现象。当电池组不平衡时，会发生过充或过放电。影响电池组的性能和使用寿命，使得火灾或爆炸的风险急剧增加。另外，当电池组中任何一个电池单体达到充放电截止电压时，必须终止充放电，避免过充过放。但电池组中的其他单体很没有完全充电或完全放电，这将导致电池组整体容量下降，产生“桶效应”。因此，为了防止上述问题，提高电池组的使用寿命，需要对串联电池组采用均衡方法。
2、均衡器大致可分为两类：被动均衡法和主动均衡法。无源均衡法是电阻法，它通过功率电阻器消耗多余的能量。这种方法的优点是价格低廉且易于实现。每个电池单元只需要一个mosfet和一个功率电阻器。被动方法是目前储能系统中应用最广泛的方法，但效率低且会产生热量。主动均衡方法使用储能元件将能量从高压电池输送到低压电池，这更节能。有源均衡法包括开关电容法、电压倍增器法、基于变压器的方法。在这些拓扑结构中，基于变压器的解决方案具有易于隔离的固有优势。
3、通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
4、1.效率低且会产生热量，因为电阻会将电能直接转化为热能，这部分能源并没有被有效利用；
5、2.使用较多有源
6、3.使用较多变压器绕组等磁性元件，占用大量空间。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种电池均衡方法及应用。
2、本专利技术是这样实现的，一种电池均衡方法，结合了中心抽头推挽式逆变器及电压放大整流器；利用变压器电流方向改变控制电压放大整流器中与电池模块并联的两个二极管的交替导通，自动完成电压均衡。
3、进一步，中心抽头推挽式逆变器的输入端口与电池串并联，输出的交流方波由电压放大整流器整流。
4、进一步，通过交替导通igbt，变压器初级侧电流方向交替。
5、进一步，变压器初级侧电流方向交替引起次级侧电流方向交替，使与电池并联的二极管交替导通。
6、进一步，上方igbt导通时，变压器次级侧电流流入同名端，与电池并联的上方二极管导通。
7、进一步，下方igbt导通时，变压器次级侧电流流出同名端，与电池并联的下方二极管导通。
8、进一步，二极管交替导通，变压器次级侧的电压放大整流器自动完成均衡。
9、进一步，使用一对互补脉宽调制信号控制所有mosfet开关。
10、进一步，开关频率和占空比固定。
11、本专利技术的另一目的在于提供一种电池均衡方法的应用，适应范围主要是电池，将电池串接入电路中，自动完成均衡。
12、本专利技术的另一目的在于提供一种电池均衡系统，包括：
13、一个中心抽头推挽式逆变器，其输入端口与电池串并联，以输出交流方波；
14、一个电压放大整流器，与所述逆变器相连，以整流所述逆变器输出的交流方波；
15、一个控制单元，配置为交替控制连接至变压器初级侧的igbt，以改变变压器初级侧电流方向；
16、一组二极管，与电池并联，响应于变压器初级侧电流方向的交替而交替导通；
17、一对互补脉宽调制信号发生器，与所有mosfet开关连接，以控制所述开关的导通状态，
18、其中，所述控制单元进一步配置为在上方igbt导通时，使变压器次级侧电流流入同名端，导通与电池并联的上方二极管，以及在下方igbt导通时，使变压器次级侧电流流出同名端，导通与电池并联的下方二极管，从而自动完成电压均衡。
19、其中，所述控制单元进一步配置为：
20、基于电池串的电压信息，生成用于控制所述igbt交替导通的脉宽调制信号；
21、监测与电池并联的二极管的导通状态，并调节所述脉宽调制信号以优化电压均衡效率；
22、在电池充电期间自动激活电压均衡过程，以确保所有电池单体均匀充电；
23、采用固定频率和占空比的脉宽调制信号控制所有mosfet开关，以稳定系统的工作性能。
24、结合上述的技术方案和解决的技术问题，本专利技术所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
25、第一，电池模块的均衡路径由无源器件能量转移电容及整流二极管组成，而不是需要大量有源开关的复杂网络。逆变器输入端和电池串两端并联，通过两个igbt的对称交替导通在变压器次级侧形成交流，输出的交流波形被电压放大整流器整流。同时，电压放大整流器的电荷交流特征与开关电容逆变器的工作原理类似，将转移电容建模成电阻元件。具体实施方式中，最后得到的式子表明，模块的电压越大，一个周期流入模块的电流越小，最后自动均衡。使用的有源元件及磁性元件非常少，控制方法简单且不占用大量体积。
26、本专利技术提出了一种电池均衡方法，利用变压器电流方向改变控制电压放大整流器中二极管的交替导通，最终实现自动均衡。
27、本专利技术中电路设计简单，不存在负反馈环节，不会有系统稳定性问题。
28、本专利技术电路简单，只需要使用到常见的器件，成本非常低。
29、(1)均衡速度快：可以在静止、充电、放电情况下连续运行。
30、(2)控制方法简单：只需要为igbt提供固定频率和占空比的一对pwm驱动信号。
31、(3)使用了简单的变压器，占用体积小。
32、第二，作为本专利技术的权利要求的创造性辅助证据，还体现在以下几个重要方面：本专利技术的技术方案是否克服了技术偏见：过往的均衡方法中，被动均衡产生较多热量造成安全隐患且效率低；主动均衡要么为复杂的有源开关网络，控制复杂器件较多，要么为多绕组变压器，占用大量空间。本专利技术仅仅需要开环控制两个igbt和一个简单的变压器，控制逻辑简单且不占用大量空间。
33、第三，本专利技术提供的电池均衡方法带来的显著技术进步包括：
34、1.效率提升：
35、使用中心抽头推挽式逆变器和电压放大整流器可以高效地转换能量，在不同电池间进行传输，从而提高了整个均衡过程的效率。
36、2.精准控制：
37、通过互补pwm信号精准控制igbt的开关，可以实现对电池均衡过程中电流流向的精确控制，减少能量损耗。
38、3.自动化均衡：
39、此方法实现了自动化的电池均衡，无需外部控制介入，简化了操作并降低了维护成本。
40、4.兼容性与灵活性：
41、设计允许与不同类型和容量的电池兼容，使其适用于广泛的应用场景，从便携式电子设备到电动车辆。
42、5.安全性：
43、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电池均衡方法，其特征在于，结合了中心抽头推挽式逆变器及电压放大整流器；利用变压器电流方向改变控制电压放大整流器中二极管的交替导通，自动完成电压均衡。
2.如权利要求1所述的电池均衡方法，其特征在于，中心抽头推挽式逆变器的输入端口与电池串并联，输出的交流方波由电压放大整流器整流。
3.如权利要求1所述的电池均衡方法，其特征在于，通过交替导通IGBT，变压器初级侧电流方向交替。
4.如权利要求1所述的电池均衡方法，其特征在于，变压器初级侧电流方向交替引起次级侧电流方向交替，使与电池并联的二极管交替导通。
5.如权利要求4所述的电池均衡方法，其特征在于，上方IGBT导通时，变压器次级侧电流流入同名端，与电池并联的上方二极管导通。
6.如权利要求4所述的电池均衡方法，其特征在于，下方IGBT导通时，变压器次级侧电流流出同名端，与电池并联的下方二极管导通。
7.如权利要求1所述的电池均衡方法，其特征在于，二极管交替导通，变压器次级侧的电压放大整流器自动完成均衡。
8.如权利要求1所述的电池均衡方法，
9.一种电池均衡系统，其特征在于，包括：
10.如系统权利要求9所述的电池均衡系统，其特征在于，所述控制单元进一步配置为：
...【技术特征摘要】
1.一种电池均衡方法，其特征在于，结合了中心抽头推挽式逆变器及电压放大整流器；利用变压器电流方向改变控制电压放大整流器中二极管的交替导通，自动完成电压均衡。
2.如权利要求1所述的电池均衡方法，其特征在于，中心抽头推挽式逆变器的输入端口与电池串并联，输出的交流方波由电压放大整流器整流。
3.如权利要求1所述的电池均衡方法，其特征在于，通过交替导通igbt，变压器初级侧电流方向交替。
4.如权利要求1所述的电池均衡方法，其特征在于，变压器初级侧电流方向交替引起次级侧电流方向交替，使与电池并联的二极管交替导通。
5.如权利要求4所述的电池均衡方法，其特征在于，上方...
【专利技术属性】
技术研发人员：毕闯，刘皓，白金平，陈华伟，赖俊宇，李学生，钟其水，魏明珠，
申请(专利权)人：电子科技大学长三角研究院湖州，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。