【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及动力电池回收利用，具体涉及基于电感器的退役电池均衡电路及方法。
技术介绍
1、新能源电动汽车用动力电池在使用一定时间或循环一定次数之后，其容量或功率特性衰退较为明显，无法满足车用要求，需要从汽车上退役。但是，退役的动力电池仍然潜藏巨大的剩余价值，其容量和功率仍然可以满足其他对动力性要求不高的储能场合的需求，即可进行梯次利用。
2、退役动力电池很多方面普遍存在差异，如容量、内阻等。当需要串联使用这些退役电池时，由于其不一致性较高，会产生木桶效应，电池模块的寿命与可靠性取决于充电状态(soc)最差的单体，因此想要二次利用这些退役电池则必须解决其不一致性，均衡电池的soc，以提高电池模块的安全性与可靠性，进一步提升退役电池的回收利用价值。
3、市面上现有的主动均衡电路拓扑有：1、基于电容器的均衡拓扑，其优点是实施简单、可靠性高，但需要一个电压差来实现均衡，不适合均衡电压平台较宽的电池模块；2、基于变压器的均衡拓扑，其优点是开关少、均衡速度快，但其电路成本高，电路体积大；3、基于转换器的均衡拓扑，其优点是均衡性能好，集成度高，但设计复杂，应用成本高；4、基于电感器的均衡拓扑结构，其优点是均衡效率高、均衡速度快。
4、但是现有基于电感器的均衡电路结构复杂，需要开关管及电感数量较多，控制复杂且不利于均衡系统体积的缩小。在使用中仍然存在以下问题：电感器均衡以电流的方式传输能量，因此适用于电池压差较小的情况。电感器在储能和释放能量过程中会有一定的能量损耗，尤其是在高频切换应用中，这会导致整个电池
技术实现思路
1、本专利技术意在提供基于电感器的退役电池均衡电路，用来解决现有均衡电路控制效率低难以适用在低速电动车或其他空间有限场景的技术问题。
2、本专利技术提供的基础方案为：基于电感器的退役电池均衡电路，包括主控单元以及与主控单元电性连接的至少一个电池模块、至少一个均衡模块和数据采集模块；其中一个电池模块对应连接一个均衡模块；
3、所述电池模块包括串联的n个单体电池cell1～celln；
4、所述均衡模块包括电感器以及与电感器并联的n+1个均衡支路，其中，n+1个均衡支路与n个单体电池cell1～celln按预设方式连接，以形成每个单体电池的充电回路和放电回路；
5、所述数据采集模块，用于实时检测每个单体电池的soc，并输入主控单元；
6、所述主控单元，用于控制均衡支路状态，以及计算最高单体电池soc、最低单体电池soc和平均单体soc。
7、本专利技术根据基于电感器的退役电池均衡电路，还提供基于电感器的退役电池均衡方法，用来解决现有均衡电路控制效率低难以适用在低速电动车或其他空间有限场景的技术问题。所述均衡方法包括如下步骤：
8、s000，主控单元闭合均衡控制开关，开启均衡；
9、s100，实时检测各个单体电池的soc；找出最高单体电池soc及其对应的最高soc单体电池，以及最低单体电池soc及其对应的最低soc单体电池；计算平均单体soc；
10、s200，判断最高单体电池soc与最低单体电池soc之间的差值是否大于预设阈值；若是，则转下一步骤进入均衡充放电流程，若否，则退出均衡；
11、s300，进行均衡，闭合最高soc单体电池放电回路上的开关，接通电感器以对电感器进行充电，将能量从最高soc单体电池转移至电感器；
12、s400，待最高soc单体电池均衡阶段的soc降至平均单体soc时，断开其放电回路上的开关，同时闭合最低soc单体电池充电回路上的开关，接通电感器以对电感器进行放电，将能量从电感器转移至最低soc单体电池；
13、s500，通过判断电感器的剩余能量，以及最低soc单体电池均衡阶段的soc是否上升至平均单体soc，以确定本次均衡的结束方式。
14、本专利技术的工作原理及优点在于：本文提出了一种基于电感器的退役电池均衡电路及方法，电路结构简单，体积小，且控制简单，均衡可靠，易于扩展，串联电池模块内单体数量或串联电池模块数量发生变化时，只需增减相应的均衡控制组件数量即可，适用于对大容量级别、多串联的动力电池模块的回收利用过程中的均衡，实现对退役动力电池进行快速均衡，同时综合兼顾了均衡电路的成本、体积、可拓展性。基于电感储能，均衡能量可以在串并联电池模块中任意单体间直接转移，同时实现串并联电池模块中所有单体的均衡，缩短均衡时间，实现在充电或放电过程中进行均衡，不会影响退役电池系统的正常工作，能够避免单体电池反复进行均衡充放电，提高均衡效率。
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1.基于电感器的退役电池均衡电路，其特征在于，包括主控单元以及与主控单元电性连接的至少一个电池模块、至少一个均衡模块和数据采集模块；其中一个电池模块对应连接一个均衡模块；
2.根据权利要求1所述的基于电感器的退役电池均衡电路，其特征在于，所述n+1个均衡支路包括2(n+1)个MOS管开关和2(n+1)个二极管，其中2(n+1)个MOS管开关为AS1～ASn和BS2～BSn+1，2(n+1)个二极管为AD1～ADn+1和BD1～BDn+1。
3.根据权利要求2所述的基于电感器的退役电池均衡电路，其特征在于，所述MOS管开关均为N型MOS管开关；每个所述均衡支路包括2个MOS管开关和2个二极管。
4.根据权利要求3所述的基于电感器的退役电池均衡电路，其特征在于，所述预设方式为，MOS管开关AS1～ASn的漏极分别与单体电池Cell1～Celln的正极相连，MOS管开关ASn+1的漏极与单体电池Celln的负极相连，二极管AD1～ADn+1的阳极分别连接在MOS管开关AS1～ASn+1的源极后，二极管AD1～ADn+1的阴极并联后与电感器的其中一侧相
5.根据权利要求1所述的基于电感器的退役电池均衡电路，其特征在于，当电池模块和均衡模块有x个时，形成x个电池均衡组；所述均衡电路还包括外均衡模块；所述外均衡模块包括电感器以及与电感器并联的x+1个均衡支路，其中，x+1个均衡支路与x个电池均衡组按预设方式连接。
6.基于电感器的退役电池均衡方法，其特征在于，应用权利要求1-5任一所述的基于电感器的退役电池均衡电路，所述均衡方法包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的基于电感器的退役电池均衡方法，其特征在于，S100中，若最高SOC单体电池或最低SOC单体电池有多个时，首先选择相邻的最高SOC单体电池与最低SOC单体电池的组合进行均衡。
8.根据权利要求6所述的基于电感器的退役电池均衡方法，其特征在于，S500中，若最低SOC单体电池均衡阶段的SOC上升至平均单体SOC时，电感器还未放电完成，则断开最低SOC单体电池充电回路上的开关，闭合当前最低SOC单体电池充电回路上的开关，将剩余能量从电感器转移至当前最低SOC单体电池，重复该步骤，直至电感器中的剩余能量转移完毕，结束本次均衡，转至S100重复进行，直到满足条件退出均衡。
9.根据权利要求6所述的基于电感器的退役电池均衡方法，其特征在于，S500中，若电感器放电已完成，最低SOC单体电池均衡阶段的SOC未上升至平均单体SOC，则本次均衡结束，转至S100重复进行，直到满足条件退出均衡。
10.根据权利要求6所述的基于电感器的退役电池均衡方法，其特征在于，S000中，主控单元闭合均衡控制开关，开启均衡的方式包括在特定阶段开启和实时开启。
...【技术特征摘要】
1.基于电感器的退役电池均衡电路，其特征在于，包括主控单元以及与主控单元电性连接的至少一个电池模块、至少一个均衡模块和数据采集模块；其中一个电池模块对应连接一个均衡模块；
2.根据权利要求1所述的基于电感器的退役电池均衡电路，其特征在于，所述n+1个均衡支路包括2(n+1)个mos管开关和2(n+1)个二极管，其中2(n+1)个mos管开关为as1～asn和bs2～bsn+1，2(n+1)个二极管为ad1～adn+1和bd1～bdn+1。
3.根据权利要求2所述的基于电感器的退役电池均衡电路，其特征在于，所述mos管开关均为n型mos管开关；每个所述均衡支路包括2个mos管开关和2个二极管。
4.根据权利要求3所述的基于电感器的退役电池均衡电路，其特征在于，所述预设方式为，mos管开关as1～asn的漏极分别与单体电池cell1～celln的正极相连，mos管开关asn+1的漏极与单体电池celln的负极相连，二极管ad1～adn+1的阳极分别连接在mos管开关as1～asn+1的源极后，二极管ad1～adn+1的阴极并联后与电感器的其中一侧相连；二极管bd2～bdn+1的阴极分别与单体电池cell1～celln的负极相连，二极管bd1的阴极与单体电池cell1的正极相连，mos管开关bs1～bsn+1的源极分别与bd1～bdn+1的阳极相连，mos管开关bs1～bsn+1的漏极并联后与电感器的另一侧相连。
5.根据权利要求1所述的基于电感器的退役电池均衡电路，其特征在于，当电...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡瑞峰，曾杨，周乾隆，孙石，
申请(专利权)人：重庆赣锋动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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