專利名稱：一種串聯(lián)電池組均衡設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種串聯(lián)電池組充放電過程中各電池電壓、電量均衡調(diào)節(jié)方法及裝置，它適用于電動汽車用鋰離子串聯(lián)電池組以及其它高功率串聯(lián)電池組。

背景技術(shù)：
串聯(lián)電池組在使用期間，各電池之間必然會產(chǎn)生能量和性能差異，充電時，容量小、性能差的電池會產(chǎn)生過充電現(xiàn)象，而在放電時，容量小、性能差的電池又會產(chǎn)生過放電現(xiàn)象。不斷的反復(fù)過沖過放會使差電池的容量越來越小，性能越來越差，這種惡性循環(huán)過程加速了差電池的損壞。而串聯(lián)電池組的可用容量是由最差的一只電池容量決定的，差電池的性能惡化將大大縮短整個電池組的放電時間，從而影響其使用壽命，這個問題對于頻繁充放電的動力電池尤為突出。
目前，通過綜合分析國內(nèi)外的電池均衡研究情況，對現(xiàn)有的電池均衡電路由均衡過程中電路對能量的消耗情況，可分為能量耗散型和能量非耗散型兩大類。
1)能量耗散型 能量耗散型是通過給電池組中每只單體電池并聯(lián)一個電阻進行放電分流，從而實現(xiàn)均衡的。這種電路結(jié)構(gòu)簡單，只將容量高的單體電池的能量消耗，存在能量浪費和熱管理的問題。能量耗散型一般有兩種類型①恒定分流電阻均衡充電電路，即每只單體電池都始終并聯(lián)一個分流電阻。這種電路的可靠性高，缺點在于無論電池處于充電還是放電過程，分流電阻始終消耗功率。因此一般在能量充足、可靠性要求高的場合適用，如衛(wèi)星電源等。②開關(guān)控制分流電阻均衡充電電路，分流電阻通過開關(guān)控制，在充電過程中，當單體電池電壓達到終止電壓時開始均衡。這種均衡電路工作在充電期間，可對充電時電壓偏高者進行分流，缺點是由于均衡時間的限制，導(dǎo)致分流時產(chǎn)生的大量熱需要管理。
如專利1667909中，公開了一種用于均衡鋰電池組能量的電池均衡方法，其均衡方法是以偶數(shù)個串聯(lián)電池為一組進行均衡，獲得該偶數(shù)個串聯(lián)電池的正端與負端電壓差的中間值，與該偶數(shù)個串聯(lián)電池的中間點電壓進行比較，當中間值電壓高于中間端點電壓時，對中間端點以上的電池進行放電，當中間值電壓低于中間端點電壓時，對中間端點以下的電池進行放電，該方法雖然不需要測量電池的電壓就能夠?qū)崿F(xiàn)電池能量均勻分布的目的，但是均衡所用的分流電阻會消耗能量，如果均衡的時間過長還會產(chǎn)生大量熱量。
2)能量非耗散型 能量非耗散型電路的耗能比能量耗散型要小，但電路結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，可分為能量轉(zhuǎn)換式均衡和能量轉(zhuǎn)移式均衡兩種。
能量轉(zhuǎn)換式均衡是通過開關(guān)信號，由鋰離子電池組整體向單體電池進行補充。一種是單體電壓向整體電壓轉(zhuǎn)換電路。當單體電池電壓達到設(shè)定值時，均衡模塊開始工作，進行分流，從而降低充電電壓，分出的電流經(jīng)模塊轉(zhuǎn)換，把能量饋回充電總線，達到均衡的目的。另一種是整體電壓向單體電壓轉(zhuǎn)換的電路，是一種補充式充電均衡電路。從成本和均衡效率來考慮，能量轉(zhuǎn)換式可應(yīng)用于助動車等中小功率場合，但不適合擴展到更大的電池組中。還有就是對上述兩種結(jié)構(gòu)的改進行拓撲，雙向轉(zhuǎn)換電路結(jié)構(gòu)。如專利10149455A，公開了一種電池系統(tǒng)的電壓平衡裝置及電壓平衡方法，該裝置包括變壓器，由初級繞組、多個次級繞組和磁性芯體構(gòu)成；第一開關(guān)，與初級繞組串聯(lián)，并聯(lián)于電池系統(tǒng)；多個第二開關(guān)分別與次級繞組串聯(lián)，并聯(lián)于各個電芯。該電路可以通過控制開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷，達到使電池組總能量向單體能量流動的目的，從而實現(xiàn)了電池組的能量均衡分配。該方法雖然從理論上不消耗能量，但是由于變壓器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，初次級線圈的工藝有很高的要求，若是有漏磁等問題，同樣會導(dǎo)致能量的損失。而且該裝置的整體結(jié)構(gòu)與控制方法比較復(fù)雜，應(yīng)用于電動車輛比較困難。
能量轉(zhuǎn)移式均衡是利用電感或電容等儲能元件，把鋰離子電池組中容量高的單體電池中的能量轉(zhuǎn)移到容量比較低的電池上。這種電路的能量損耗很小，但是達到均衡必須有多次傳輸，所以速度較慢，不適于串聯(lián)較多的電池組。改進的電容開關(guān)均衡方式可通過選擇，將電壓高的單體電池的能量直接轉(zhuǎn)移到電壓低的單體電池上，而不用通過整個電池組依次轉(zhuǎn)移，使均衡效率提高。能量轉(zhuǎn)移式均衡中，單體電池能量的判斷可通過模糊控制等智能算法來實現(xiàn)。如日本專利P2008-206395A中，公開了一種串聯(lián)電池組矯正設(shè)備，該設(shè)備中的電池均衡功能主要由MOSFET和電感實現(xiàn)，通過控制MOSFET實現(xiàn)兩個相鄰電池單體間的能量流動，從而達到電池組均衡的目的。但是該方法的均衡效率較低，只能適用于串聯(lián)數(shù)目較少的電池組。
綜上所述，在現(xiàn)有技術(shù)中，系統(tǒng)比較復(fù)雜，成本較高，可靠性也大受影響，因此對于高功率大容量的電池組，尤其對于電動車輛，工況變化大，可靠性要求高，上述均衡裝置實用推廣存在較大困難。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的克服現(xiàn)有電池組均衡技術(shù)的缺點，提出一種對電池組的充放電過程中進行均衡的裝置，該均衡裝置結(jié)構(gòu)簡單，可級聯(lián)，易擴展，能量轉(zhuǎn)換效率高，適用于電動汽車用鋰離子串聯(lián)電池組以及其它高功率串聯(lián)電池組。
本發(fā)明的均衡功能是通過比較兩電池的電壓，來判定是否啟動相應(yīng)控制電路做電壓均衡，若啟動分流模塊，則是對相鄰單體均衡；若啟動反激變壓器則將該組最后一節(jié)電池的能量反饋到整組電池中。通過分流模塊和反激變壓器的配合使用各單體之間的能量均衡目的，能量的傳遞途徑是通過對單體的補流與釋放能量實現(xiàn)的。
本發(fā)明均衡設(shè)備采用模塊化結(jié)構(gòu)，串聯(lián)的多個電池組中，每個電池組連接一個均衡模塊。均衡模塊主要由分流模塊和反激變壓器單元構(gòu)成。其中分流模塊包括儲能電感，開關(guān)管MOSFET和二極管；反激變壓器單元包括變壓器、開關(guān)管MOSFET和二極管。
在每個均衡模塊中，分流模塊跨接在相鄰的兩節(jié)單體電池之間。分流模塊的開關(guān)管MOSFET的柵極接第一節(jié)單體電池正極，開關(guān)管MOSFET的源極接儲能電感，開關(guān)管MOSFET的門極接控制器控制，儲能電感接第一節(jié)單體電池負極。二極管的陰極接MOSFET源極，二極管的陽極接第二節(jié)電池的陰極。
在每個均衡模塊中，反激變壓器單元中控制反激變壓器的開關(guān)管MOSFET柵極接第三節(jié)電池陽極，控制反激變壓器的開關(guān)管MOSFET的源極接反激變壓器原邊同名端，控制反激變壓器的開關(guān)管MOSFET的門極由控制器控制，反激變壓器原邊異名端和副邊同名端都接在第三節(jié)電池負極，反激變壓器副邊異名端接反激變壓器保護二極管陽極，反激變壓器保護二極管陰極接第一節(jié)電池正極。
本發(fā)明的工作過程為當電池組中相鄰單體電池電壓出現(xiàn)偏差時，控制器通給分流模塊中的開關(guān)管MOSFET導(dǎo)通信號，電壓高的單體電池中的能量被分流到儲能電感中，儲能電感上的電流線性增加。當分流模塊中的開關(guān)MOSFET關(guān)斷時，一方面電源繼續(xù)給電池組充電，同時電感為了續(xù)流，與二極管和電壓較低的電池形成回路，這樣能量就流動到了電壓較低的電池中，實現(xiàn)了能量的轉(zhuǎn)移。二極管，開關(guān)管MOSFET以及相應(yīng)的電感構(gòu)成了均衡分流模塊，將能量由電壓高的電池向電壓低的電池轉(zhuǎn)移從而實現(xiàn)均衡。當電池組的最后一節(jié)單體電池的電壓大于第一節(jié)電池的電壓時，反激變壓器單元中的開關(guān)管MOSFET導(dǎo)通，變壓器的初級繞組電感儲能，當反激變壓器單元中的開關(guān)管MOSFET關(guān)斷時，初級繞組中的能量通過變壓器被重新分配到電池組各單體中。
反激變壓器的匝數(shù)比一般為1∶n，其中n為電池組的單體數(shù)目。由于整個電池包電壓等級較高，若只用一組均衡設(shè)備，變壓器設(shè)計非常困難，因此本發(fā)明設(shè)計了一種級聯(lián)方式，通過將電包分組，然后把每組的首尾電池單元疊加復(fù)用到相鄰的兩個均衡設(shè)備里，即可將幾組均衡設(shè)備連在一起使用。



圖1是本發(fā)明裝置均衡模塊級聯(lián)圖； 圖2是本發(fā)明單一均衡模塊圖； 圖3均衡電池CELLi的電流圖。

具體實施例方式 圖1是本發(fā)明裝置均衡模塊級聯(lián)圖。本發(fā)明均衡裝置采用模塊化結(jié)構(gòu)，將整個電池包CELL1、CELL2......CELLn分成多個電池組，每個電池組連接一個均衡模塊，如均衡模塊1、2......m，其中m為大于0的整數(shù)。如圖1所示，串聯(lián)的m組電池中，每3節(jié)單體電池為一組，每個電池組連接一個均衡模塊，采用疊加分組的方式即CELL1、CELL2、CELL3為電池組1，連接均衡模塊1，CELL3、CELL4、CELL5為電池組2，連接均衡模塊2，依次類推。這樣均衡模塊1和均衡模塊2都能對CELL3進行均衡，均衡模塊1可以通過反激變壓器單元將CELL3的能量分配到CELL1、CELL2、CELL3中，而均衡模塊2可以通過分流模塊將CELL3的能量轉(zhuǎn)移到CELL4中。
均衡模塊包括分流模塊和反激變壓器單元。以下以第一均衡模塊1為例說明其結(jié)構(gòu)，其余均衡模塊的結(jié)構(gòu)與第一均衡模塊1相同。第一均衡模塊1由第一分流模塊1和第二分流模塊2組成。第一分流模塊1由第一開關(guān)管MOSFET Q1、第一二極管D1和第一儲能電感L1構(gòu)成。第一分流模塊1跨接在第一電池CELL1和第二電池CELL2兩端，第一開關(guān)管MOSFETQ1的柵極接第一電池CELL1正極，第一開關(guān)管MOSFET Q1的源極分別接第一儲能電感L1的一端和第一二級管D1的陰極，Q1的門極由控制器控制。第一儲能電感L1的另一端接第一電池CELL1負極，第一二極管D1的陽極接第二電池CELL2的負極。
第二分流模塊2由第二開關(guān)管MOSFET Q2、第二二極管D2和第二儲能電感L2構(gòu)成。第二分流模塊2跨接在第二電池CELL2和第三電池CELL3兩端，第二開關(guān)管MOSFET Q2的柵極接第二電池CELL2正極，第二開關(guān)管MOSFET Q2的源極分別接第二儲能電感L2的一端和第二二級管D2的陰極，第二開關(guān)管MOSFET Q2的門極由控制器控制。第二儲能電感L2的另一端接第二電池CELL2負極，第二二極管D2的陽極接第三電池CELL3的負極。
第一均衡模塊1中的反激變壓器單元包括第一變壓器T1、第三開關(guān)管MOSFET Q3和第三二極管D3。Q3的柵極接第三電池CELL3陽極，Q3的源極接第一變壓器T1原邊同名端，Q3的門極由控制器控制，第一變壓器T1原邊的異名端接CELL3負極，第一變壓器T1副邊同名端接CELL3負極，第一變壓器T1副邊異名端接第三二極管D3陽極，第三二極管D3陰極接第一電池CELL1正極。第一分流模塊1的功能是把第一電池CELL1中的多余能量轉(zhuǎn)移到第二電池CELL2中，而第二分流模塊2的功能是把CELL2中的多余能量轉(zhuǎn)移到CELL3中。反激變壓器單元的功能是將CELL3中的多余能量重新分配到CELL1、CELL2、CELL3中。其余均衡模塊2、3、......m的結(jié)構(gòu)以及與所均衡的電池組的連接方式和第一均衡模塊1相同。
本發(fā)明均衡裝置的工作原理是分流模塊實現(xiàn)相鄰單體電池的能量均衡，反激變壓器單元實現(xiàn)能量的循環(huán)流動。分流模塊的工作過程是通過比較相鄰兩電池的電壓，若相鄰兩電池的電壓差超過了均衡的門限值，則啟動相應(yīng)控制電路做電壓均衡，最終達到相鄰兩電池的電壓均衡。反激變壓器單元可以將單體能量轉(zhuǎn)移到整體電池組中去。本發(fā)明的均衡裝置能量的傳遞途徑是通過對單體的補流與釋放能量實現(xiàn)的，可以減少轉(zhuǎn)化過程中能量損耗，減少控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。
圖2是本發(fā)明的均衡模塊圖，是圖1級聯(lián)圖的一部分?？刂破鲗崟r監(jiān)測CELLn-2，CELLn-1，CELLn三個單體電池的電壓值，即VCELLn-2，VCELLn-1，VCELLn。同時計算三個單體電池的兩兩電壓差值，如ΔV1＝VCELLn-2-VCELLn-1，ΔV2＝VCELLn-1-VCELLn，ΔV3＝VCELLn-VCELLn-2。當監(jiān)測到ΔV1＞10mv，則開啟分流模塊的開關(guān)管MOSFET Qn-2，其中Qn-2的控制方式采用PWM控制，開關(guān)頻率f為5kHZ，占空比D為0.42。當Qn-2導(dǎo)通時，CELLn-2對電感Ln-2充電；當Qn-2關(guān)斷時，電感Ln-2中的能量經(jīng)第n-2二極管Dn-2續(xù)流轉(zhuǎn)移到CELLn-1中。這樣經(jīng)過一斷時間的導(dǎo)通關(guān)斷重復(fù)操作，最終將CELLn-2中多余的能量轉(zhuǎn)移到CELLn-1中，實現(xiàn)了兩個單體電池的均衡。如果ΔV2＞10mv，則開啟分流模塊的開關(guān)管MOSFET Qn-1，其中Qn-1的控制方式采用PWM控制，開關(guān)頻率f為5kHZ，占空比D為0.42。當Qn-1導(dǎo)通時，CELLn-1對電感Ln-1充電；當Qn-1關(guān)斷時，電感Ln-1中的能量經(jīng)第n-1二極管Dn-1續(xù)流轉(zhuǎn)移到CELLn中。這樣經(jīng)過一斷時間的導(dǎo)通關(guān)斷重復(fù)操作，最終將CELLn-1中多余的能量轉(zhuǎn)移到CELLn中，實現(xiàn)了兩個單體電池的均衡。如果ΔV3＞10mv，則開啟反激變壓器單元，開啟反激變壓器單元的開關(guān)管MOSFET Qn，控制方式同樣采用PWM控制，開關(guān)頻率f為5kHZ，占空比D為0.5。反激變壓器將CELLn中的多余能量重新分配到三個電池組中。
本發(fā)明裝置使電源在保證滿充單體不過充的情況下繼續(xù)對其它單體充電，分析如下假設(shè)單體電池CELL1已被充滿電，為使它不過充，必須保證流過它的凈電流為零。當開關(guān)Qi開通時，電池與電感形成回路，流過電感Li的電流線性增加

在t＝DT時，Ii(t)達到最大值，則流過電池CELLi的電流如圖3所示要凈電流為零，則需滿足S1+S3＝S2，可以推出

但是要保證此式成立比較困難，在CELLi還未滿充的情況下，上式確實可保證滿充的電池都不過充。如果CELLi先達到滿充，通過反激變換器回饋到充電總線上的電流會使總的充電電流增大，這就會導(dǎo)致電池組中的其它滿充的電池繼續(xù)接受能量，所以有可能會使之過充。因此，一般情況下，電池組中單體電池在進行均衡能量的過程中，為了使儲存在電感中的能量在一個開關(guān)周期內(nèi)不累積，其相應(yīng)開關(guān)的占空比不得大于1/2，實現(xiàn)能量的自動轉(zhuǎn)移流動。為了簡化電路設(shè)計的復(fù)雜性，將開關(guān)器件的占空比設(shè)置為相同，那么要保證單體電池的不過充，較好的解決辦法是在充電開始瞬間立即開啟電壓均衡模塊，使所有的電池電壓先均衡到同一水平，然后讓所有單體電壓以同樣的斜率上升直至滿充，到達充電終止電壓時，電源開關(guān)關(guān)斷。它是以電池達到滿充與否來判斷是否該讓均衡模塊工作，而不是以電池組中是否出現(xiàn)了電壓不均衡來判斷是否該讓均衡模塊工作。
本發(fā)明均衡裝置的優(yōu)點如下 ①模塊式設(shè)計、結(jié)構(gòu)方便靈活，每只均衡器只負責相鄰兩只電池的均衡，電池組中電池個數(shù)可任意增減，均衡器個數(shù)等于電池個數(shù)。可適應(yīng)各類場合，有很強的通用性，與電池之間的連接規(guī)范簡單適合批量生產(chǎn)； ②動態(tài)均衡，無論電池處于靜止、充電、放電的哪種狀態(tài)，均衡器均可工作，使整組電池的荷電狀態(tài)趨于一致； ③能量轉(zhuǎn)移型、效率高，均衡器將高荷電狀態(tài)電池的能量向低荷電狀態(tài)的電池轉(zhuǎn)移，整個電池組的能量幾乎沒有損耗； 本發(fā)明均衡裝置在充電開始瞬間立即開啟電壓均衡模塊，使所有的電池電壓先均衡到同一水平，然后讓所有單體電壓以同樣的斜率上升直至滿充。放電過程也如此，均衡模塊在放電開始瞬間就開啟，使各個單體保持一致的斜率下降。該方案中開關(guān)頻率較低，導(dǎo)通損耗小，結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)快速高效的能量轉(zhuǎn)移，從而使電池迅速達到均衡狀態(tài)。
本發(fā)明均衡裝置適用于電動汽車用鋰離子串聯(lián)電池組以及其它高功率串聯(lián)電池組。
權(quán)利要求
1.一種串聯(lián)電池組均衡設(shè)備，其特征在于所述串聯(lián)的多個電池組中，每3節(jié)單體電池為一組，每個電池組連接一個均衡模塊；所述的均衡模塊由分流模塊和反激變壓器單元組成；在每個均衡模塊中，分流模塊跨接在相鄰的兩節(jié)單體電池之間；分流模塊中開關(guān)管MOSFET的柵極接第一節(jié)單體電池正極，開關(guān)管MOSFET的源極接儲能電感，開關(guān)管MOSFET的門極接控制器，儲能電感接第一節(jié)單體電池負極，二極管的陰極接MOSFET源極，二極管的陽極接第二節(jié)電池的陰極；
所述的反激變壓器單元中控制反激變壓器的開關(guān)管MOSFET柵極接第三節(jié)電池陽極，控制反激變壓器的開關(guān)管MOSFET的源極接反激變壓器原邊同名端，控制反激變壓器的開關(guān)管MOSFET的門極由控制器控制，反激變壓器原邊異名端和副邊同名端都接在第三節(jié)電池負極，反激變壓器副邊異名端接反激變壓器保護二極管陽極，反激變壓器保護二極管陰極接第一節(jié)電池正極。
當電池組中相鄰的單體電池電壓出現(xiàn)偏差時，控制器給分流模塊中的開關(guān)管MOSFET導(dǎo)通信號，電壓高的單體電池中的能量被分流到所述的儲能電感中，儲能電感上的電流線性增加；當所述的分流模塊中的開關(guān)MOSFET關(guān)斷時，一方面電源繼續(xù)給電池組充電，同時電感為了續(xù)流，與分流模塊中的二極管和電壓較低的電池形成回路，如此能量便流動到了電壓較低的電池中，實現(xiàn)了能量的轉(zhuǎn)移；當電池組的最后一節(jié)單體電池的電壓大于第一節(jié)電池的電壓時，所述的反激變壓器單元中的開關(guān)管MOSFET導(dǎo)通，變壓器的初級繞組電感儲能，當所述的反激變壓器單元中的開關(guān)管MOSFET關(guān)斷時，變壓器初級繞組中的能量通過變壓器被重新分配到電池組各單體電池中。
2.按照權(quán)利要求1所述的電池組均衡設(shè)備，其特征在于所述的第一均衡模塊(1)由第一分流模塊(1)和第二分流模塊(2)組成；第一分流模塊(1)由第一開關(guān)管MOSFET(Q1)、第一二極管(D1)和第一儲能電感(L1)構(gòu)成；分流模塊(1)跨接在第一電池(CELL1)和第二電池(CELL2)兩端，第一開關(guān)管MOSFET(Q1)的柵極接第一電池(CELL1)的正極，第一開關(guān)管MOSFET(Q1)的源極分別接第一儲能電感(L1)的一端和第一二級管(D1)的陰極，第一開關(guān)管MOSFET(Q1)的門極由控制器控制；第一儲能電感(L1)的另一端接第一電池(CELL1)負極，第一二極管(D1)的陽極接第二電池(CELL2)的負極；第二分流模塊(2)由第二開關(guān)管MOSFET(Q2)、第二二極管(D2)和第二儲能電感(L2)構(gòu)成；分流模塊(2)跨接在第一電池(CELL2)和第二電池(CELL3)兩端，第二開關(guān)管MOSFET(Q2)的柵極接第一電池(CELL2)的正極，第二開關(guān)管MOSFET(Q2)的源極分別接第一儲能電感(L2)的一端和第二二級管(D2)的陰極，第二開關(guān)管MOSFET(Q2)的門極由控制器控制；第二儲能電感(L2)的另一端接第二電池(CELL2)負極，第二二極管(D2)的陽極接第三電池(CELL3)的負極，其余第二均衡模塊(2)、第三均衡模塊(3)、......第m均衡模塊(m)的組成結(jié)構(gòu)以及與所均衡的電池組的連接方式和第一均衡模塊(1)相同。
3.按照權(quán)利要求1所述的電池組均衡設(shè)備，其特征在于反激變壓器單元包括第一變壓器(T1)、第三開關(guān)管MOSFET(Q3)和第三二極管(D3)；第三開關(guān)管MOSFET(Q3)的柵極接第三電池(CELL3)的陽極，第三開關(guān)管MOSFET(Q3)的源極接第一變壓器(T1)的原邊同名端，第三開關(guān)管MOSFET(Q3)的門極由控制器控制；第一變壓器(T1)原邊的異名端接第三電池(CELL3)的負極；第一變壓器(T1)的副邊同名端接第三電池(CELL3)的負極，第一變壓器(T1)的副邊異名端接第三二極管(D3)的陽極，第三二極管(D3)的陰極接第一電池(CELL1)的正極。
4.按照權(quán)利要求1所述的電池組均衡設(shè)備，其特征在于第二均衡模塊(2)、第三均衡模塊(3)、.......第m均衡模塊(m)之間采用級聯(lián)結(jié)構(gòu)，其級聯(lián)的方式是通過將串聯(lián)的電池分組，按照每組電池的最后一節(jié)電池和相鄰的下一組的第一節(jié)電池共用的原則，在每組電池中加入均衡模塊。
5.按照權(quán)利要求4所述的電池組均衡設(shè)備，其特征在于級聯(lián)結(jié)構(gòu)中第一均衡模塊(1)所均衡的電池包括第一電池(CELL1)、第二電池(CELL2)、第三電池(CELL3)，第二均衡模塊(2)所均衡的電池包括第三電池(CELL3)、第四電池(CELL4)、第五電池(CELL5)，第三均衡模塊(3)、.......第m均衡模塊(m)所均衡的電池與第一均衡模塊(1)和第二均衡模塊(2)的分組方式相同。
6.按照權(quán)利要求1所述的電池組均衡設(shè)備，其特征在于所述的均衡設(shè)備的控制方法是對于第m均衡模塊(m)控制器實時監(jiān)測第n-2電池(CELLn-2)、第n-1電池(CELLn-1)、第n-1電池(CELLn)三個單體的電壓值，即VCELLn-2，VCELLn-1，VCELLn；同時計算三節(jié)單體電池的兩兩電壓差值，如ΔV1＝VCELLn-2-VCELLn-1，ΔV2＝VCELLn-1-VCELLn，ΔV3＝VCELLn-VCELLn-2當監(jiān)測到ΔV1＞10mv，則開啟分流模塊的第n-2開關(guān)管MOSFET(Qn-2)，其中第n-2開關(guān)管MOSFET(Qn-2)采用PWM控制；當?shù)趎-2開關(guān)管MOSFET(Qn-2)導(dǎo)通時，第n-2電池(CELLn-2)對第n-2電感(Ln-2)充電；當?shù)趎-2開關(guān)管MOSFET(Qn-2)關(guān)斷時，第n-2電感(Ln-2)中的能量經(jīng)第n-2二極管(Dn-2)續(xù)流轉(zhuǎn)移到第n-1電池(CELLn-1)中；如此經(jīng)過一斷時間的導(dǎo)通關(guān)斷重復(fù)操作，最終將第n-2電池(CELLn-2)中多余的能量轉(zhuǎn)移到第n-2電池(CELLn-1)中，實現(xiàn)了兩個單體電池的均衡；如果ΔV2＞10mv，則開啟分流模塊中的第n-1開關(guān)管MOSFET(Q n-1)，其中第n-1開關(guān)管MOSFET(Qn-1)的控制方式采用PWM控制；當?shù)趎-1開關(guān)管MOSFET(Qn-1)導(dǎo)通時，第n-1電池(CELLn-1)對第n-1電感(Ln-1)充電；當?shù)趎-1開關(guān)管MOSFET(Qn-1)關(guān)斷時，第n-1電感(Ln-1)中的能量經(jīng)第n-1二極管(Dn-1)二極管續(xù)流轉(zhuǎn)移到第n電池(CELLn)中；如果ΔV3＞10mv，則開啟反激變壓器單元，開啟反激變壓器單元中的第n開關(guān)管MOSFET(Qn)，控制方式采用PWM控制；第一均衡模塊(1)、......，第m-1.均衡模塊(m-1)的均衡方法與第m均衡模塊(m)中的均衡方法相同。
全文摘要
一種串聯(lián)電池組均衡設(shè)備。在串聯(lián)的多個電池組中，每個電池組連接一均衡模塊；所述的均衡模塊由分流模塊和反激變壓器單元組成。均衡模塊中，分流模塊跨接在相鄰的兩節(jié)單體電池之間；分流模塊中開關(guān)管MOSFET的柵極接第一節(jié)單體電池正極，開關(guān)管MOSFET的源極接儲能電感，門極接控制器，儲能電感接第一節(jié)單體電池負極，二極管的陰極接MOSFET源極，二極管的陽極接第二節(jié)電池的負極。所述的反激變壓器單元中控制反激變壓器的開關(guān)管MOSFET的柵極接第三節(jié)電池陽極，源極接變壓器原邊同名端，門極由控制器控制，反激變壓器原邊異名端和副邊同名端均接第三節(jié)電池負極，反激變壓器副邊異名端接反激變壓器保護二極管的陽極，保護二極管的陰極接第一節(jié)電池正極。
文檔編號H02J7/00GK101741122SQ20101003413
公開日2010年6月16日 申請日期2010年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月15日
發(fā)明者王麗芳, 王立業(yè), 楊健, 廖承林, 徐冬平 申請人:中國科學院電工研究所