CN108110344A - 一种串联锂离子电池组p-c-c-p均衡器及其控制方法 - Google Patents

一种串联锂离子电池组p-c-c-p均衡器及其控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108110344A
CN108110344A CN201810052945.6A CN201810052945A CN108110344A CN 108110344 A CN108110344 A CN 108110344A CN 201810052945 A CN201810052945 A CN 201810052945A CN 108110344 A CN108110344 A CN 108110344A
Authority
CN
China
Prior art keywords
single battery
energy
battery pack
battery
balanced
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810052945.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108110344B (zh
Inventor
刘红锐
杜春峰
李博
陈仕龙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kunming University of Science and Technology
Original Assignee
Kunming University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kunming University of Science and Technology filed Critical Kunming University of Science and Technology
Priority to CN201810052945.6A priority Critical patent/CN108110344B/zh
Publication of CN108110344A publication Critical patent/CN108110344A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108110344B publication Critical patent/CN108110344B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4207—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0019—Circuits for equalisation of charge between batteries using switched or multiplexed charge circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

本发明涉及一种串联锂离子电池组P‑C‑C‑P均衡器及其控制方法，本发明均衡器由4n个带反并联二极管的MOSFET功率开关管，1个主控开关M，2个二极管D，1个电容C和一个反激式变压器T组成；其中，4n个带反并联二极管的MOSFET功率开关管包括上层功率开关Q和下层功率开关S，上层功率开关Q由Q1i及Q2i组成，下层功率开关S由S1i及S2i组成。本发明可以根据电池状态以及均衡需要，选择不同的均衡策略从而达到不同的均衡效果，均衡具有灵活性，均衡原理简单。均衡器采用反激式变压器作为能量转移的媒介，减小了均衡器的体积。在任一种均衡策略中，只需对一个MOSFET进行PWM控制，能量损耗小。

Description

一种串联锂离子电池组P-C-C-P均衡器及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种串联锂离子电池组P-C-C-P均衡器及其控制方法，属于电力电子技术和蓄电池组能量均衡管理技术领域。
背景技术
随着工业的发展和人类文明的进步，环境问题和能源危机变得越来越严重，特别是石油、煤炭等化石燃料的使用直接导致了严重的温室效应等环境污染问题。而在现代经济飞速发展的时代，能源是必不可少的基础性材料。但由于化石燃料的短缺和不可再生能源的日益匮乏，人类社会的可持续发展将会受到巨大的阻碍。在21世纪这个经济飞速发展的时代，由于电动汽车节能无污染，受到了各国的广泛重视。但电动汽车的一个最关键的技术便是储能，因此，如何将能源进行高效安全的储存和利用就变得至关重要了。
由于锂离子电池具有标称电压高、重量轻、比能量高、循环寿命长、自放电系数小、无记忆效应、无污染等优点，受到了市场的青睐。锂离子单体电池的额定电压为3.6V左右，为了满足储能及电动汽车电压的要求，必须将大量的锂离子电池进行串联或者并联起来使用。在锂离子电池组的使用过程中，由于单体电池间本身特性和环境的差异会导致电池组的能量不一致，随着充放电次数的增加将会导致电池组的充放电容量越来越小，导致电池组的提前报废。为了解决串联的锂离子电池组单体电池间的能量不一致问题，提高锂离子蓄电池组的充放电容量，延长其循环使用寿命，推动新能源锂离子电池储能系统及新能源电动汽车的发展，必须对电池组进行能量的均衡。
根据均衡器的拓扑结构、均衡效果及组成元器件可以将均衡策略分成不同的种类，依据其能量转移方式可分为能量耗散型均衡和能量非耗散型均衡。根据元器件的不同可将均衡分为电容均衡、电感均衡、变压器均衡、LC均衡等均衡方法。不同的均衡拓扑电路能量转移的路径也会有所不同，其能量转移包括电池包到单体电池、单体电池到电池包、单体电池到单体电池。
目前尚无针对大规模锂离子电池储能系统和电动汽车车载锂离子动力电池系统中大量串联锂离子单体电池间能量不一致问题的研究。
发明内容
针对大规模锂离子电池储能系统和电动汽车车载锂离子动力电池系统中大量串联锂离子单体电池间能量不一致问题，本发明提供了一种串联锂离子电池组P-C-C-P均衡器及其控制方法。
本发明的技术方案是：一种串联锂离子电池组P-C-C-P均衡器，对于由n个单体电池串联组成的电池包/组，均衡器由4n个带反并联二极管的MOSFET功率开关管，1个主控开关M，2个二极管D，1个电容C和一个反激式变压器T组成；其中，4n个带反并联二极管的MOSFET功率开关管包括上层功率开关Q和下层功率开关S，上层功率开关Q由Q1i及Q2i组成，下层功率开关S由S1i及S2i组成；
所述功率开关Q1i的一端与单体电池Celli的正极相连，功率开关Q1i的另一端共同引出一条引线与二极管D2的阳极相连；功率开关Q2i的一端与单体电池Celli的正极相连，功率开关Q2i的另一端共同引出一条引线与二极管D1的阴极相连；功率开关S1i的一端与单体电池Celli的负极相连，功率开关S1i另一端共同引出一条引线与主控开关M的一端相连；功率开关S2i的一端与单体电池Celli的负极相连，功率开关S2i另一端共同引出一条引线与反激式变压器T的副边绕组W2一端相连；反激式变压器T的副边绕组W2的另一端与二极管D1的阳极相连，反激式变压器T的原边绕组W1的一端与主控开关M的另一端相连，反激式变压器T的原边绕组W1的另一端与二极管D2的阴极和电容C的一端相连，电容C的另一端与主控开关M的另一端相连；
其中，i＝1,2,3…,n。
所述上层功率开关Q、下层功率开关S和主控开关M均为N沟道MOSFET。
一种串联锂离子电池组P-C-C-P均衡器的控制方法，所述串联锂离子电池组P-C-C-P均衡器采用P-C、C-C和C-P三种不同的均衡策略：当电池组采用P-C均衡策略时，均衡能量转移方式为电池包/组到单体电池；当电池组采用C-C均衡策略时，均衡能量的转移方式为单体电池到单体电池；当电池组采用C-P均衡策略时，均衡能量的转移方式为单体电池到电池包/组；在电池组的均衡中，根据电池包/组和单体电池的状态选择不同的均衡策略。
当电池组采用P-C均衡策略时，均衡能量从电池包/组转移到单体电池Celli中；均衡时，控制Q11和S1n处于导通状态，选通电池包/组；控制Q2i和S2i处于导通状态，选通单体电池Celli，并对主控开关M进行PWM控制；当主控开关M导通时，电池包/组中的能量转移到反激式变压器T的原边绕组W1中；当主控开关M关断时，储存在反激式变压器T的原边绕组W1中的能量经反激式变压器T的副边绕组W2转移到单体电池Celli中；均衡后，使单体电池Celli的能量和电池包/组中其余单体电池的能量一致其中，i＝1,2,3…,n。
当电池组采用C-C均衡策略时，均衡能量从单体电池Cellx转移到单体电池Celly中；均衡时，控制Q1x和S1x处于导通状态，选通单体电池Cellx；控制Q2y和S2y处于导通状态，选通单体电池Celly，并对主控开关M进行PWM控制；当主控开关导通时，单体电池Cellx中的能量储存在反激式变压器T的原边绕组W1中；当主控开关M关断时，储存在反激式变压器T的原边绕组W1中的能量经反激式变压器T的副边绕组W2转移到单体电池Celly中；均衡后，使单体电池Cellx和单体电池Celly的能量一致；其中，x＝1,2,3,…,n；y＝1,2,3,…,n。
当电池组采用C-P均衡策略时，均衡能量从单体电池Celli转移到电池包/组中；均衡时，控制Q1i和S1i处于导通状态，选通单体电池Celli；控制Q21和S2n处于导通状态，选通电池包/组，并对主控开关M进行PWM控制；当主控开关M导通时，单体电池Celli中的能量转移到反激式变压器T的原边绕组W1中；当主控开关M关断时，储存在变压器T的原边绕组W1中的能量经反激式变压器T的副边绕组W2转移到电池包/组中；均衡后，单体电池的能量与电池包/组中其它单体电池的能量一致；其中，i＝1,2,3…,n。
本发明的有益效果是：本发明对于由n个单体电池组成的电池组可以实现三种不同的均衡策略，根据能量转移方式可以分为P-C、C-C和C-P。当采用P-C均衡策略时，能量转移方式为电池包到单体电池(Pack-Cell)；当采用C-C均衡策略时，能量转移方式为单体电池到单体电池(Cell-Cell)；当采用C-P均衡策略时，能量转移方式为单体电池到电池包(Cell-Pack)。在电池组的均衡中，此均衡器可以根据电池状态以及均衡需要，选择不同的均衡策略从而达到不同的均衡效果，均衡具有灵活性，均衡原理简单。均衡器采用反激式变压器作为能量转移的媒介，减小了均衡器的体积。在任一种均衡策略中，只需对一个MOSFET进行PWM控制，能量损耗小。
附图说明
图1是本发明一种串联锂离子电池组P-C-C-P均衡器电路原理图；
图2是针对4个单体电池的电池组均衡器电路原理图；
图3是实施例1的均衡原理图；
图4是实施例1的均衡原理图；
图5是实施例2的均衡原理图；
图6是实施例2的均衡原理图；
图7是实施例3的均衡原理图；
图8是实施例3的均衡原理图；
其中，如附图所示，灰色部分为断开，黑色部分为导通或工作。
具体实施方式
实施例1：如图1-8所示，一种串联锂离子电池组P-C-C-P均衡器，对于由n个单体电池串联组成的电池组，均衡器由4n个带反并联二极管的MOSFET功率开关管，1个主控开关M，2个二极管D，1个电容C和一个反激式变压器T组成。其中，4n个功率开关包括上层功率开关Q和下层功率开关S。所述功率开关Q1i的一端与单体电池Celli的正极相连，另一端共同引出一条引线与二极管D2的阳极相连；功率开关Q2i的一端与单体电池Celli的正极相连，另一端共同引出一条引线与二极管D1的阴极相连；功率开关S1i的一端与单体电池Celli的负极相连，另一端共同引出一条引线与主控开关M的一端相连；功率开关S2i的一端与单体电池Celli的负极相连，另一端共同引出一条引线与反激式变压器的副边绕组W2一端相连；反激式变压器副边绕组W2的另一端与二极管D1的阳极相连，原边W1的一端与主控开关M的一端相连，W1的另一端与二极管D2的阴极和电容C的一端相连，电容C的另一端与主控开关M的一端相连；其中，i＝1,2,3…,n。
进一步地，可以设置所述开关Q、S和M均为N沟道MOSFET。
所述串联锂离子电池组P-C-C-P均衡器采用P-C、C-C和C-P三种不同的均衡策略。当电池组采用P-C均衡策略时，均衡能量转移方式为电池包(组)到单体电池；当电池组采用C-C均衡策略时，均衡能量的转移方式为单体电池到单体电池；当电池组采用C-P均衡策略时，均衡能量的转移方式为单体电池到电池包(组)。在电池组的均衡中，可根据电池组和单体电池的状态选择不同的均衡策略。
所述具体方法为：
当电池组采用P-C均衡策略时，均衡能量从电池包转移到单体电池Celli中。在均衡中，控制Q11和S1n处于导通状态，选通电池包；控制Q2i和S2i处于导通状态，选通单体电池Celli，并对主控开关M进行PWM控制。当主控开关M导通时，电池包中的能量转移到反激式变压器T的原边绕组中。当主控开关M关断时，储存在变压器原边绕组中的能量经反激式变压器的副边绕组转移到单体电池Celli中。均衡后，可使单体电池Celli的能量和电池包中其余单体电池的能量一致。
例如对4个单体电池组成的电池组的均衡过程为：在均衡中，假设单体电池Cell2的能量最低，控制Q11和S14处于导通状态，选通电池组；控制Q22和S22处于导通状态，选通单体电池Cell2，并对主控开关M进行PWM控制。当主控开关M导通时，电池包中的能量转移到反激式变压器T的原边绕组中，如图3所示。当主控开关M关断时，储存在变压器原边绕组中的能量经反激式变压器的副边绕组转移到单体电池Cell2中，如图4所示。均衡后，可使单体电池Cell2的能量和电池包中其余单体电池的能量一致。
实施例2：如图1-8所示，一种串联锂离子电池组P-C-C-P均衡器，对于由n个单体电池串联组成的电池组，均衡器由4n个带反并联二极管的MOSFET功率开关管，1个主控开关M，2个二极管D，1个电容C和一个反激式变压器T组成。其中，4n个功率开关包括上层功率开关Q和下层功率开关S。所述功率开关Q1i的一端与单体电池Celli的正极相连，另一端共同引出一条引线与二极管D2的阳极相连；功率开关Q2i的一端与单体电池Celli的正极相连，另一端共同引出一条引线与二极管D1的阴极相连；功率开关S1i的一端与单体电池Celli的负极相连，另一端共同引出一条引线与主控开关M的一端相连；功率开关S2i的一端与单体电池Celli的负极相连，另一端共同引出一条引线与反激式变压器的副边绕组W2一端相连；反激式变压器副边绕组W2的另一端与二极管D1的阳极相连，原边W1的一端与主控开关M的一端相连，W1的另一端与二极管D2的阴极和电容C的一端相连，电容C的另一端与主控开关M的一端相连。其中，i＝1,2,3…,n。
进一步地，可以设置所述开关Q、S和M均为N沟道MOSFET。
串联锂离子电池组P-C-C-P均衡器采用P-C、C-C和C-P三种不同的均衡策略。当电池组采用P-C均衡策略时，均衡能量转移方式为电池包(组)到单体电池；当电池组采用C-C均衡策略时，均衡能量的转移方式为单体电池到单体电池；当电池组采用C-P均衡策略时，均衡能量的转移方式为单体电池到电池包(组)。在电池组的均衡中，可根据电池组和单体电池的状态选择不同的均衡策略。
所述具体方法为：
当电池组采用C-C均衡策略时，均衡能量从单体电池Cellx转移到单体电池Celly中。均衡时，控制Q1x和S1x处于导通状态，选通单体电池Cellx；控制Q2y和S2y处于导通状态，选通单体电池Celly，并对主控开关M进行PWM控制。当主控开关导通时，单体电池Cellx中的能量储存在反激式变压器T的原边绕组中。当主控开关M关闭时，储存在变压器原边绕组中的能量经反激式变压器的副边绕组转移到单体电池Celly中。均衡后，可使单体电池Cellx和单体电池Celly的能量一致。其中，x＝1,2,3,…,n；y＝1,2,3,…,n。
例如对4个单体电池组成的电池组的均衡过程为：均衡时，假设均衡能量从单体电池Cell2转移到单体电池Cell4中。均衡时，控制Q12和S12处于导通状态，选通单体电池Cell2；控制Q24和S24处于导通状态，选通单体电池Cell4，并对主控开关M进行PWM控制。当主控开关导通时，单体电池Cell2中的能量储存在反激式变压器T的原边绕组中，如图5所示。当主控开关M关闭时，储存在变压器原边绕组中的能量经反激式变压器的副边绕组转移到单体电池Cell4中，如图6所示。均衡后，可使单体电池Cell2和单体电池Cell4的能量一致。
实施例3：如图1-8所示，一种串联锂离子电池组P-C-C-P均衡器，对于由n个单体电池串联组成的电池组，均衡器由4n个带反并联二极管的MOSFET功率开关管，1个主控开关M，2个二极管D，1个电容C和一个反激式变压器T组成。其中，4n个功率开关包括上层功率开关Q和下层功率开关S。所述功率开关Q1i的一端与单体电池Celli的正极相连，另一端共同引出一条引线与二极管D2的阳极相连；功率开关Q2i的一端与单体电池Celli的正极相连，另一端共同引出一条引线与二极管D1的阴极相连；功率开关S1i的一端与单体电池Celli的负极相连，另一端共同引出一条引线与主控开关M的一端相连；功率开关S2i的一端与单体电池Celli的负极相连，另一端共同引出一条引线与反激式变压器的副边绕组W2一端相连；反激式变压器副边绕组W2的另一端与二极管D1的阳极相连，原边W1的一端与主控开关M的一端相连，W1的另一端与二极管D2的阴极和电容C的一端相连，电容C的另一端与主控开关M的一端相连。其中，i＝1,2,3…,n。
进一步地，可以设置所述开关Q、S和M均为N沟道MOSFET。
串联锂离子电池组P-C-C-P均衡器采用P-C、C-C和C-P三种不同的均衡策略。当电池组采用P-C均衡策略时，均衡能量转移方式为电池包(组)到单体电池；当电池组采用C-C均衡策略时，均衡能量的转移方式为单体电池到单体电池；当电池组采用C-P均衡策略时，均衡能量的转移方式为单体电池到电池包(组)。在电池组的均衡中，可根据电池组和单体电池的状态选择不同的均衡策略。
所述具体方法为：
当电池组采用C-P均衡策略时，均衡能量从单体电池Celli转移到电池包(组)中。均衡时，控制Q1i和S1i处于导通状态，选通单体电池Celli；控制Q21和S2n处于导通状态，选通电池组，并对主控开关M进行PWM控制。当主控开关M导通时，单体电池Celli中的能量转移到反激式变压器的原边绕组中。当主控开关M关断时，储存在变压器原边中的能量经反激式变压器的副边绕组转移到电池组中。均衡后，单体电池的能量与电池组中其它单体电池的能量一致。
例如对4个单体电池组成的电池组的均衡过程为：在均衡中，假设单体电池Cell2的能量最高。均衡时，控制Q12和S12处于导通状态，选通单体电池Cell2；控制Q21和S24处于导通状态，选通电池组，并对主控开关M进行PWM控制。当主控开关M导通时，单体电池Cell2中的能量转移到反激式变压器的原边绕组中，如图7所示。当主控开关M关断时，储存在变压器原边中的能量经反激式变压器的副边绕组转移到电池组中，如图8所示。均衡后，单体电池的能量与电池组中其它单体电池的能量一致。
实施例4：如图1-8所示，一种串联锂离子电池组P-C-C-P均衡器，对于由n个单体电池串联组成的电池组，均衡器由4n个带反并联二极管的MOSFET功率开关管，1个主控开关M，2个二极管D，1个电容C和一个反激式变压器T组成。其中，4n个功率开关包括上层功率开关Q和下层功率开关S。所述功率开关Q1i的一端与单体电池Celli的正极相连，另一端共同引出一条引线与二极管D2的阳极相连；功率开关Q2i的一端与单体电池Celli的正极相连，另一端共同引出一条引线与二极管D1的阴极相连；功率开关S1i的一端与单体电池Celli的负极相连，另一端共同引出一条引线与主控开关M的一端相连；功率开关S2i的一端与单体电池Celli的负极相连，另一端共同引出一条引线与反激式变压器的副边绕组W2一端相连；反激式变压器副边绕组W2的另一端与二极管D1的阳极相连，原边W1的一端与主控开关M的一端相连，W1的另一端与二极管D2的阴极和电容C的一端相连，电容C的另一端与主控开关M的一端相连。其中，i＝1,2,3…,n。
所述开关Q、S和M均为N沟道MOSFET。
串联锂离子电池组P-C-C-P均衡器采用P-C、C-C和C-P三种不同的均衡策略。当电池组采用P-C均衡策略时，均衡能量转移方式为电池包(组)到单体电池；当电池组采用C-C均衡策略时，均衡能量的转移方式为单体电池到单体电池；当电池组采用C-P均衡策略时，均衡能量的转移方式为单体电池到电池包(组)。在电池组的均衡中，可根据电池组和单体电池的状态选择不同的均衡策略。
所述具体方法为：
当电池组处于充电状态时，可根据单体电池间的能量不一致程度选择P-C、C-C或者C-P均衡策略(如果单体电池间的能量不一致程度比较严重，可以选择选择C-C均衡策略，此时均衡能量直接由最高的单体电池向最低的单体电池转移，使单体电池间的能量不一致程度快速降低。)；当电池组处于静置状态或者放电状态时，可根据单体电池间的能量不一致程度选择P-C、C-C或者C-P均衡策略(同理，如果单体电池间的能量不一致程度比较严重，可以选择选择C-C均衡策略，而P-C或者C-P均衡策略在降低单体电池间能量不一致程度上的效果是相同的，但是在电池组放电状态下，如果采用P-C均衡策略更有利于提高电池组的放电时间)。
本发明的工作原理是：
本发明对于由n个单体电池组成的电池组可以实现三种不同的均衡策略，根据能量转移方式可以分为P-C、C-C和C-P。当采用P-C均衡策略时，能量转移方式为电池包到单体电池；当采用C-C均衡策略时，能量转移方式为单体电池到单体电池；当采用C-P均衡策略时，能量转移方式为单体电池到电池包。在电池组中，可根据电池组和单体电池的状态选择满足不同均衡要求的均衡策略。
上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (6)

1.一种串联锂离子电池组P-C-C-P均衡器，其特征在于：对于由n个单体电池串联组成的电池包/组，均衡器由4n个带反并联二极管的MOSFET功率开关管，1个主控开关M，2个二极管D，1个电容C和一个反激式变压器T组成；其中，4n个带反并联二极管的MOSFET功率开关管包括上层功率开关Q和下层功率开关S，上层功率开关Q由Q1i及Q2i组成，下层功率开关S由S1i及S2i组成；
所述功率开关Q1i的一端与单体电池Celli的正极相连，功率开关Q1i的另一端共同引出一条引线与二极管D2的阳极相连；功率开关Q2i的一端与单体电池Celli的正极相连，功率开关Q2i的另一端共同引出一条引线与二极管D1的阴极相连；功率开关S1i的一端与单体电池Celli的负极相连，功率开关S1i另一端共同引出一条引线与主控开关M的一端相连；功率开关S2i的一端与单体电池Celli的负极相连，功率开关S2i另一端共同引出一条引线与反激式变压器T的副边绕组W2一端相连；反激式变压器T的副边绕组W2的另一端与二极管D1的阳极相连，反激式变压器T的原边绕组W1的一端与主控开关M的另一端相连，反激式变压器T的原边绕组W1的另一端与二极管D2的阴极和电容C的一端相连，电容C的另一端与主控开关M的另一端相连；
其中，i＝1,2,3…,n。
2.根据权利要求1所述的串联锂离子电池组P-C-C-P均衡器，其特征在于：所述上层功率开关Q、下层功率开关S和主控开关M均为N沟道MOSFET。
3.一种控制权利要求1-2中任一项所述的串联锂离子电池组P-C-C-P均衡器的方法，其特征在于：所述串联锂离子电池组P-C-C-P均衡器采用P-C、C-C和C-P三种不同的均衡策略：当电池组采用P-C均衡策略时，均衡能量转移方式为电池包/组到单体电池；当电池组采用C-C均衡策略时，均衡能量的转移方式为单体电池到单体电池；当电池组采用C-P均衡策略时，均衡能量的转移方式为单体电池到电池包/组；在电池组的均衡中，根据电池包/组和单体电池的状态选择不同的均衡策略。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：当电池组采用P-C均衡策略时，均衡能量从电池包/组转移到单体电池Celli中；均衡时，控制Q11和S1n处于导通状态，选通电池包/组；控制Q2i和S2i处于导通状态，选通单体电池Celli，并对主控开关M进行PWM控制；当主控开关M导通时，电池包/组中的能量转移到反激式变压器T的原边绕组W1中；当主控开关M关断时，储存在反激式变压器T的原边绕组W1中的能量经反激式变压器T的副边绕组W2转移到单体电池Celli中；均衡后，使单体电池Celli的能量和电池包/组中其余单体电池的能量一致其中，i＝1,2,3…,n。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：当电池组采用C-C均衡策略时，均衡能量从单体电池Cellx转移到单体电池Celly中；均衡时，控制Q1x和S1x处于导通状态，选通单体电池Cellx；控制Q2y和S2y处于导通状态，选通单体电池Celly，并对主控开关M进行PWM控制；当主控开关导通时，单体电池Cellx中的能量储存在反激式变压器T的原边绕组W1中；当主控开关M关断时，储存在反激式变压器T的原边绕组W1中的能量经反激式变压器T的副边绕组W2转移到单体电池Celly中；均衡后，使单体电池Cellx和单体电池Celly的能量一致；其中，x＝1,2,3,…,n；y＝1,2,3,…,n。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：当电池组采用C-P均衡策略时，均衡能量从单体电池Celli转移到电池包/组中；均衡时，控制Q1i和S1i处于导通状态，选通单体电池Celli；控制Q21和S2n处于导通状态，选通电池包/组，并对主控开关M进行PWM控制；当主控开关M导通时，单体电池Celli中的能量转移到反激式变压器T的原边绕组W1中；当主控开关M关断时，储存在变压器T的原边绕组W1中的能量经反激式变压器T的副边绕组W2转移到电池包/组中；均衡后，单体电池Celli的能量与电池包/组中其它单体电池的能量一致；其中，i＝1,2,3…,n。
CN201810052945.6A 2018-01-19 2018-01-19 一种串联锂离子电池组p-c-c-p均衡器及其控制方法 Active CN108110344B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810052945.6A CN108110344B (zh) 2018-01-19 2018-01-19 一种串联锂离子电池组p-c-c-p均衡器及其控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810052945.6A CN108110344B (zh) 2018-01-19 2018-01-19 一种串联锂离子电池组p-c-c-p均衡器及其控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108110344A true CN108110344A (zh) 2018-06-01
CN108110344B CN108110344B (zh) 2024-03-15

Family

ID=62219809

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810052945.6A Active CN108110344B (zh) 2018-01-19 2018-01-19 一种串联锂离子电池组p-c-c-p均衡器及其控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108110344B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109245222A (zh) * 2018-10-12 2019-01-18 吉林大学 串联电池组的主被动混合均衡电路及其充电控制方法
WO2020033680A1 (en) 2018-08-10 2020-02-13 Powin Energy Corporation Enhanced battery management system for battery pack
CN114243858A (zh) * 2021-12-28 2022-03-25 傲普(上海)新能源有限公司 一种能够完全充放的电池模组电路及其方法
CN114362305A (zh) * 2021-12-31 2022-04-15 傲普(上海)新能源有限公司 一种串联电池模组均衡电路及方法
US11799137B2 (en) 2018-08-10 2023-10-24 Powin, Llc Enhanced switched balancing network for battery pack

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120268057A1 (en) * 2011-04-19 2012-10-25 Wu Yuebin Basic unit of lithium-ion battery, battery pack comprising the same, and charge/discharge equalizing method thereof
US20130214733A1 (en) * 2012-02-16 2013-08-22 Cheng Kung University Battery equalization circuits for series charging/discharging and controlling methods thereof
US20140084868A1 (en) * 2012-09-21 2014-03-27 Samsung Electronics Co., Ltd. Balancing method and battery system
CN104578288A (zh) * 2014-12-31 2015-04-29 昆明理工大学 一种双层桥臂串联蓄电池组高效均衡器拓扑电路及其控制方法
CN205509535U (zh) * 2016-01-19 2016-08-24 昆明理工大学 一种基于Sepic和Zeta斩波电路双桥臂串联蓄电池组双向能量均衡器
CN106740241A (zh) * 2017-03-10 2017-05-31 吉林大学 一种锂电池主动均衡系统
CN107342442A (zh) * 2017-07-06 2017-11-10 东莞市德尔能新能源股份有限公司 一种基于反激电路的电池组无损均衡电路
CN107359670A (zh) * 2017-08-21 2017-11-17 上海空间电源研究所 一种空间高压蓄电池组双向均衡电路及其双向均衡方法
CN207896233U (zh) * 2018-01-19 2018-09-21 昆明理工大学 一种串联锂离子电池组p-c-c-p均衡器

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120268057A1 (en) * 2011-04-19 2012-10-25 Wu Yuebin Basic unit of lithium-ion battery, battery pack comprising the same, and charge/discharge equalizing method thereof
US20130214733A1 (en) * 2012-02-16 2013-08-22 Cheng Kung University Battery equalization circuits for series charging/discharging and controlling methods thereof
US20140084868A1 (en) * 2012-09-21 2014-03-27 Samsung Electronics Co., Ltd. Balancing method and battery system
CN104578288A (zh) * 2014-12-31 2015-04-29 昆明理工大学 一种双层桥臂串联蓄电池组高效均衡器拓扑电路及其控制方法
CN205509535U (zh) * 2016-01-19 2016-08-24 昆明理工大学 一种基于Sepic和Zeta斩波电路双桥臂串联蓄电池组双向能量均衡器
CN106740241A (zh) * 2017-03-10 2017-05-31 吉林大学 一种锂电池主动均衡系统
CN107342442A (zh) * 2017-07-06 2017-11-10 东莞市德尔能新能源股份有限公司 一种基于反激电路的电池组无损均衡电路
CN107359670A (zh) * 2017-08-21 2017-11-17 上海空间电源研究所 一种空间高压蓄电池组双向均衡电路及其双向均衡方法
CN207896233U (zh) * 2018-01-19 2018-09-21 昆明理工大学 一种串联锂离子电池组p-c-c-p均衡器

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020033680A1 (en) 2018-08-10 2020-02-13 Powin Energy Corporation Enhanced battery management system for battery pack
EP3834272A4 (en) * 2018-08-10 2022-05-04 Powin, LLC IMPROVED BATTERY MANAGEMENT SYSTEM FOR BATTERY PACK
US11799137B2 (en) 2018-08-10 2023-10-24 Powin, Llc Enhanced switched balancing network for battery pack
CN109245222A (zh) * 2018-10-12 2019-01-18 吉林大学 串联电池组的主被动混合均衡电路及其充电控制方法
CN109245222B (zh) * 2018-10-12 2024-02-27 吉林大学 串联电池组的主被动混合均衡电路及其充电控制方法
CN114243858A (zh) * 2021-12-28 2022-03-25 傲普(上海)新能源有限公司 一种能够完全充放的电池模组电路及其方法
CN114243858B (zh) * 2021-12-28 2023-11-17 傲普(上海)新能源有限公司 一种能够完全充放的电池模组电路及其方法
CN114362305A (zh) * 2021-12-31 2022-04-15 傲普(上海)新能源有限公司 一种串联电池模组均衡电路及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108110344B (zh) 2024-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108110344A (zh) 一种串联锂离子电池组p-c-c-p均衡器及其控制方法
CN105140998B (zh) 基于电感储能的串联电池组双向无损均衡电路
CN104578288B (zh) 一种双层桥臂串联蓄电池组高效均衡器拓扑电路及其控制方法
CN108134414B (zh) 一种模块化均衡电路及其均衡方式
CN107147162A (zh) 一种基于电感电容准谐振的均衡电路及其控制方法
CN202231461U (zh) 一种动力电池组充放电均衡控制系统
CN107733007A (zh) 一种电池组双目标直接均衡电路及均衡方法
CN107134599B (zh) 一种串联电池组的电压均衡电路及其工作方法
CN104201731A (zh) 一种基于电感储能的串联电池组双向充放电均衡电路
CN104113110A (zh) 一种电池均衡电路
CN103229384A (zh) 用于平衡蓄电池的电池单元的转换器
CN104868532A (zh) 一种基于Cuk斩波电路双向桥臂的串联蓄电池组双向能量均衡器及其控制方法
Zeyuan et al. A pack-to-cell-to-pack battery equalizer with soft-switching based on buck-boost and bidirectional LC resonant converters
CN106712168A (zh) 一种基于电感储能的并联电池组双向无损均衡电路
CN207896233U (zh) 一种串联锂离子电池组p-c-c-p均衡器
CN104505920A (zh) 一种增量式均衡充电的电池组充电装置
CN106100072B (zh) 一种低损耗串联锂离子电池组电量均衡电路
CN107359670A (zh) 一种空间高压蓄电池组双向均衡电路及其双向均衡方法
CN204947672U (zh) 基于电感储能的串联电池组双向无损均衡电路
CN204068357U (zh) 一种4节串联电池组双向充放电均衡电路
CN204376462U (zh) 一种双层桥臂串联蓄电池组高效均衡器拓扑电路
CN106602648A (zh) 一种基于电感储能的串联电池组双向无损均衡的改良电路
CN109787324A (zh) 一种基于单体-单体型均衡单元的分层均衡电路及控制方法
CN204068358U (zh) 一种基于电感储能的串联电池组双向充放电均衡电路
CN108306352A (zh) 基于电感的储能电池组无损均衡改良电路及其均衡方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant