CN114696393A - 动力电池及其主被动复合均衡电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种动力电池及其主被动复合均衡电路，其中，动力电池包括串联连接的M个模组，其中每个模组均包括串联连接的N个单体电芯，M和N均为大于1的整数，均衡电路包括对应每个单体电芯设置的一级均衡电路、对应每个模组设置的二级均衡电路和对应多个模组设置的三级均衡电路中的至少两种，其中，一级均衡电路用于进行单体电芯之间的被动均衡；二级均衡电路用于进行单体电芯之间的主动均衡；三级均衡电路用于进行模组之间的主动均衡。由此，利用一级均衡电路、二级均衡电路和三级均衡电路，同时满足任意单体电芯之间，以及任意模组之间的主被动复合均衡，从而，提升动力电池的均衡效率。
Description
技术领域
本发明涉及动力电池技术领域，尤其涉及一种动力电池的主被动复合均衡电路和一种动力电池。
背景技术
目前，一方面，在动力电池包制造过程中由于工艺和材质上面的一致性差别，使得电池极板上的活性物质的活化程度、厚度、隔板之间都会存在细微差别，再加上装配一致性差异，以及同一批次出厂的同一型号的单体电芯在容量和内阻不一致性，另一方面，在实际充放电的使用过程中，由于工作环境、通风条件、自放电程度等差别的影响，在一定程度上又影响了电压、电容和内阻等一系列参数的不一致，造成电芯组装成模组，模组再组装成电池包后，电芯和电芯之间的电压不均衡，以及模组与模组之间的电压不均衡。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种动力电池的主被动复合均衡电路，能够利用一级均衡电路、二级均衡电路和三级均衡电路，同时满足任意单体电芯之间，以及任意模组之间的主被动复合均衡，从而，提升动力电池的均衡效率。
本发明的第二个目的在于提出一种动力电池。
为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种动力电池的主被动复合均衡电路，所述动力电池包括串联连接的M个模组，其中每个模组均包括串联连接的N个单体电芯，M和N均为大于1的整数，所述均衡电路包括对应每个单体电芯设置的一级均衡电路、对应所述每个模组设置的二级均衡电路和对应所述多个模组设置的三级均衡电路中的至少两种，其中，所述一级均衡电路用于进行单体电芯之间的被动均衡；所述二级均衡电路用于进行单体电芯之间的主动均衡；所述三级均衡电路用于进行模组之间的主动均衡。
根据本发明实施例的动力电池的主被动复合均衡电路，通过对应每个单体电芯设置的一级均衡电路进行单体电芯之间的被动均衡，并通过对应每个模组设置的二级均衡电路进行单体电芯之间的主动均衡，以及通过对应多个模组设置的三级均衡电路进行模组之间的主动均衡。由此，利用一级均衡电路、二级均衡电路和三级均衡电路，同时满足任意单体电芯之间，以及任意模组之间的主被动复合均衡，从而，提升动力电池的均衡效率。
另外，根据本发明上述实施例的动力电池的主被动复合均衡电路，还可以具有如下的附加技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述一级均衡电路包括：第一开关，所述第一开关的一端与相应单体电芯的一端相连；消耗电阻，所述消耗电阻的一端与所述第一开关的另一端相连，所述消耗电阻的另一端与相应单体电芯的另一端相连。
根据本发明的一个实施例，所述二级均衡电路包括：N个第二开关，所述N个第二开关与所述N个单体电芯一一对应，其中每个第二开关的一端与相应单体电芯的一端相连；变压器，所述变压器包括N个原边线圈和1个副边线圈，所述N个原边线圈与所述N个单体电芯一一对应，其中每个原边线圈的一端与相应第二开关的另一端相连，所述每个原边线圈的另一端与相应单体电芯的另一端相连；第三开关，所述第三开关的一端与相应模组的一端相连，所述第三开关的另一端与所述副边线圈的一端相连，所述副边线圈的另一端与相应模组的另一端相连。
根据本发明的一个实施例，所述三级均衡电路包括：M个开关组，所述M个开关组与所述M个模组一一对应，其中每个开关组包括第四开关和第五开关，所述第四开关的一端与相应模组的一端相连，所述第五开关的一端与相应模组的另一端相连；电容，所述电容的一端与第1个开关组至第M-1个开关组中每个开关组的第五开关的另一端和所述第1个开关组的第四开关的另一端均相连，所述电容的另一端与第2个开关组至第M个开关组中每个开关组的第四开关的另一端和所述第M个开关组的第五开关的另一端均相连。
根据本发明的一个实施例，所述三级均衡电路还包括：双向DCDC变换器，所述双向DCDC变换器的第一端与所述电容的一端相连，所述双向DCDC变换器的第二端与所述电容的另一端相连；蓄电池，所述蓄电池的一端与所述双向DCDC变换器的第三端相连，所述蓄电池的另一端与所述双向DCDC变换器的第四端相连；第六开关，所述第六开关串联在所述双向DCDC变换器的第一端与所述电容的一端之间；第七开关，所述第七开关串联在所述双向DCDC变换器的第二端与所述电容的另一端之间。
根据本发明的一个实施例，当所述模组内存在任意单体电芯的电压大于第一预设电压、且该单体电芯与模组内其它单体电芯之间的电压差值的绝对值大于等于第二预设电压且小于等于第三预设电压，则控制该单体电芯对应的第一开关处于闭合状态，以对该单体电芯进行被动均衡。
根据本发明的一个实施例，当所述模组内存在任意两个单体电芯之间的电压差值的绝对值大于第三预设电压，则控制所述两个单体电芯中电压较高的单体电芯对应的第二开关处于闭合状态，并控制所述第三开关处于闭合状态，以对所述电压较高的单体电芯进行放电主动均衡；当所述模组内存在任意单体电芯的电压小于第四预设电压，则控制该单体电芯对应的第二开关处于闭合状态，并控制所述第三开关处于闭合状态，以对该单体电芯进行充电主动均衡。
根据本发明的一个实施例，当所述每个模组内的任意两个单体电芯之间的电压差值的绝对值均大于等于第二预设电压且小于等于第三预设电压、且每个单体电芯的电压均大于等于第四预设电压且小于等于第一预设电压时，其中，如果所述M个模组中存在任意两个模组之间的电压差值的绝对值大于第五预设电压、且所述任意两个模组中电压较低的模组和其它模组的电压均大于第六预设电压、且所述电容的电压小于第七预设电压，则控制所述M个开关组中部分开关处于闭合状态，以将所述任意两个模组中电压较高的模组的电压泄放至所述电容；如果所述M个模组中存在任意两个模组之间的电压差值的绝对值大于第五预设电压、且所述任意两个模组中电压较低的模组和其它模组的电压均大于第六预设电压、且所述电容的电压大于等于所述第七预设电压，则控制所述第六开关和所述第七开关均处于闭合状态，以将所述任意两个模组中电压较高的模组的电压传递至所述蓄电池；如果所述M个模组中存在任意两个模组之间的电压差值的绝对值大于第五预设电压、且所述任意两个模组中电压较低的模组和其它模组中存在任意模组的电压小于等于所述第六预设电压，则控制所述M个开关组中部分开关处于闭合状态，以将所述任意两个模组中电压较高的模组的电压泄放至电压小于等于所述第六预设电压的模组。
根据本发明的一个实施例，当所述每个模组内的任意两个单体电芯之间的电压差值的绝对值均大于等于第二预设电压且小于等于第三预设电压、且每个单体电芯的电压均大于等于第四预设电压且小于等于第一预设电压时，其中，如果所述M个模组中存在任意模组的电压小于第六预设电压、且其它模组的电压均小于等于第八预设电压、且所述电容的电压大于第九预设电压，则控制所述M个开关组中部分开关处于闭合状态，以通过所述电容给该任意模组充电；如果所述M个模组中存在任意模组的电压小于第六预设电压、且其它模组的电压均小于等于第八预设电压、且所述电容的电压小于等于所述第九预设电压，则控制所述第六开关和所述第七开关均处于闭合状态，以通过所述蓄电池给该任意模组充电；如果所述M个模组中存在任意模组的电压小于第六预设电压、且其它模组中存在模组的电压大于所述第八预设电压，则控制所述M个开关组中部分开关处于闭合状态，以通过电压大于所述第八预设电压的模组对所述任意模组充电。
为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出的动力电池，包括如上所述的动力电池的主被动复合均衡电路。
根据本发明实施例的动力电池，采用如上所述的动力电池的主被动复合均衡电路，能够利用一级均衡电路、二级均衡电路和三级均衡电路，同时满足任意单体电芯之间，以及任意模组之间的主被动复合均衡，从而，提升动力电池的均衡效率。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为根据本发明实施例的动力电池的主被动复合均衡电路的方框示意图；
图2为根据本发明一个具体实施例的动力电池的主被动复合均衡电路的电气原理图；
图3为根据本发明实施例的动力电池的方框示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述本发明实施例的动力电池的主被动复合均衡电路和动力电池。
具体地，在本发明的实施例中，动力电池包括串联连接的M个模组，其中每个模组均包括串联连接的N个单体电芯，M和N均为大于1的整数。
图1为根据本发明实施例的动力电池的主被动复合均衡电路的方框示意图。
如图1所示，动力电池的主被动复合均衡电路100包括对应每个单体电芯设置的一级均衡电路10、对应每个模组设置的二级均衡电路20和对应多个模组设置的三级均衡电路30中的至少两种。
其中，一级均衡电路10用于进行单体电芯之间的被动均衡；二级均衡电路20用于进行单体电芯之间的主动均衡；三级均衡电路30用于进行模组之间的主动均衡。
应理解的是，在本发明的实施例中，动力电池的主被动复合均衡电路100可通过对应每个单体电芯设置的一级均衡电路10进行单体电芯之间的被动均衡，通过对应每个模组设置的二级均衡电路20进行单体电芯之间的主动均衡，以及通过对应多个模组设置的三级均衡电路30进行模组之间的主动均衡，以同时满足任意单体电芯之间，以及任意模组之间的主被动复合均衡，从而，提升动力电池的均衡效率。
进一步地，一级均衡电路10包括：第一开关和消耗电阻。
具体地，如图2所示，第一开关(如S11、S1N、SM1、SMN等)的一端与相应单体电芯的一端相连；消耗电阻(如R11、R1N、RM1、RMN等)的一端与第一开关的另一端相连，消耗电阻的另一端与相应单体电芯的另一端相连。
进一步地，当模组内存在任意单体电芯的电压大于第一预设电压、且该单体电芯与模组内其它单体电芯之间的电压差值的绝对值大于等于第二预设电压且小于等于第三预设电压，则控制该单体电芯对应的第一开关处于闭合状态，以对该单体电芯进行被动均衡。
可选地，第一预设电压为110％*Vrate，第二预设电压为2％*Vrate，第三预设电压为5％*Vrate，其中，Vrate为单体电芯的额定电压。
举例而言，假设模组内的两个单体电芯工作电压分别为
和
那么，当
或
同时，
时，控制工作电压较高(例如工作电压为BN2)的单体电芯对应的第一开关处于闭合状态，以通过该单体电芯对应的消耗电阻对该单体电芯进行被动均衡。
进一步地，二级均衡电路20包括：N个第二开关、变压器和第三开关。
具体地，如图2所示，N个第二开关(如Q11、Q1N、QM1、QMN等)与N个单体电芯一一对应，其中每个第二开关的一端与相应单体电芯的一端相连；变压器包括N个原边线圈(如T11、T1N、TM1、TMN等)和1个副边线圈(如T1、TM等)，N个原边线圈与N个单体电芯一一对应，其中每个原边线圈的一端与相应第二开关的另一端相连，每个原边线圈的另一端与相应单体电芯的另一端相连；第三开关(如Q1、QM等)的一端与相应模组的一端相连，第三开关的另一端与副边线圈的一端相连，副边线圈的另一端与相应模组的另一端相连。
进一步地，当模组内存在任意两个单体电芯之间的电压差值的绝对值大于第三预设电压，则控制两个单体电芯中电压较高的单体电芯对应的第二开关处于闭合状态，并控制第三开关处于闭合状态，以对电压较高的单体电芯进行放电主动均衡；当模组内存在任意单体电芯的电压小于第四预设电压，则控制该单体电芯对应的第二开关处于闭合状态，并控制第三开关处于闭合状态，以对该单体电芯进行充电主动均衡。
可选地，第四预设电压为90％*Vrate。
举例而言，假设模组内的两个单体电芯工作电压分别为
和
那么，当
时，若继续采用被动均衡，均衡效率较低，因此，可通过控制两个单体电芯中电压较高(例如工作电压为
)的单体电芯的第二开关处于闭合状态，并控制第三开关处于闭合状态，以通过二级均衡电路20对电压较高的单体电芯进行放电主动均衡，以及当
或
对，控制该单体电芯对应的第二开关处于闭合状态，并控制第三开关处于闭合状态，以通过二级均衡电路20对该单体电芯进行充电主动均衡。
需要说明的是，在通过二级均衡电路20对单体电芯进行放电或充电主动均衡前，还控制该单体电芯对应的第一开关断开，以断开一级均衡电路10。
进一步地，三级均衡电路30包括：M个开关组和电容。
具体地，如图2所示，M个开关组与M个模组一一对应，其中每个开关组包括第四开关(如J11、J22等)和第五开关(如J21、J(M+1)2等)，第四开关的一端与相应模组的一端相连，第五开关的一端与相应模组的另一端相连；电容(如C)的一端与第1个开关组至第M-1个开关组中每个开关组的第五开关的另一端和第1个开关组的第四开关的另一端均相连，电容的另一端与第2个开关组至第M个开关组中每个开关组的第四开关的另一端和第M个开关组的第五开关的另一端均相连。
更进一步地，三级均衡电路30还包括：双向DCDC变换器、蓄电池、第六开关和第七开关。
具体地，如图2所示，双向DCDC变换器的第一端与电容的一端相连，双向DCDC变换器的第二端与电容的另一端相连；蓄电池(如12V蓄电池)的一端与双向DCDC变换器的第三端相连，蓄电池的另一端与双向DCDC变换器的第四端相连；第六开关(如Y1)串联在双向DCDC变换器的第一端与电容的一端之间；第七开关(如Y2)串联在双向DCDC变换器的第二端与电容的另一端之间。
进一步地，当每个模组内的任意两个单体电芯之间的电压差值的绝对值均大于等于第二预设电压且小于等于第三预设电压、且每个单体电芯的电压均大于等于第四预设电压且小于等于第一预设电压时，其中，如果M个模组中存在任意两个模组之间的电压差值的绝对值大于第五预设电压、且任意两个模组中电压较低的模组和其它模组的电压均大于第六预设电压、且电容的电压小于第七预设电压，则控制M个开关组中部分开关处于闭合状态，以将任意两个模组中电压较高的模组的电压泄放至电容；如果M个模组中存在任意两个模组之间的电压差值的绝对值大于第五预设电压、且任意两个模组中电压较低的模组和其它模组的电压均大于第六预设电压、且电容的电压大于等于第七预设电压，则控制第六开关和第七开关均处于闭合状态，以将任意两个模组中电压较高的模组的电压传递至蓄电池；如果M个模组中存在任意两个模组之间的电压差值的绝对值大于第五预设电压、且任意两个模组中电压较低的模组和其它模组中存在任意模组的电压小于等于第六预设电压，则控制M个开关组中部分开关处于闭合状态，以将任意两个模组中电压较高的模组的电压泄放至电压小于等于第六预设电压的模组。
可选地，第五预设电压为
第六预设电压为
第七预设电压为
其中，
为模组的额定电压，
为电容的额定充电电压。
举例而言，当
同时，
且
时，可认为任意单体电芯的电压，以及任意两个单体电芯之间的电压差值的绝对值均处于合理浮动范围内，无需通过一级均衡电路10和二级均衡电路对任意单体电芯进行被动均衡或主动均衡，控制第一开关、第二开关和第三开关断开。
此时，假设某一模组Mi的额定电压为
某两个模组Mx和My的工作电压分别为
和
那么，如果
且
科
且
则控制M个开关组中部分开关处于闭合状态，以将任意两个模组中电压较高的模组的电压泄放至电容；如果
且
和
且
则控制第六开关Y1和第七开关Y2均处于闭合状态，以将任意两个模组中电压较高的模组的电压传递至蓄电池；如果
且
或
则控制M个开关组中部分开关处于闭合状态，以将任意两个模组中电压较高的模组的电压泄放至电压小于等于第六预设电压的模组。
进一步地，当每个模组内的任意两个单体电芯之间的电压差值的绝对值均大于等于第二预设电压且小于等于第三预设电压、且每个单体电芯的电压均大于等于第四预设电压且小于等于第一预设电压时，其中，如果M个模组中存在任意模组的电压小于第六预设电压、且其它模组的电压均小于等于第八预设电压、且电容的电压大于第九预设电压，则控制M个开关组中部分开关处于闭合状态，以通过电容给该任意模组充电；如果M个模组中存在任意模组的电压小于第六预设电压、且其它模组的电压均小于等于第八预设电压、且电容的电压小于等于第九预设电压，则控制第六开关和第七开关均处于闭合状态，以通过蓄电池给该任意模组充电；如果M个模组中存在任意模组的电压小于第六预设电压、且其它模组中存在模组的电压大于第八预设电压，则控制M个开关组中部分开关处于闭合状态，以通过电压大于第八预设电压的模组对任意模组充电。
可选地，第八预设电压为
第九预设电压为0。
举例而言，当
同时，
且
时，可认为任意单体电芯的电压，以及任意两个单体电芯之间的电压差值的绝对值均处于合理浮动范围内，无需通过一级均衡电路10和二级均衡电路对任意单体电芯进行被动均衡或主动均衡，控制第一开关、第二开关和第三开关断开。此时，假设某一模组Mi的额定电压为
某两个模组Mx和My的工作电压分别为
和
那么，如果
且
或者，
且
且VC＞0，则控制M个开关组中部分开关处于闭合状态，以通过电容给该任意模组充电；如果
且
或者，
且
且VC≤0，则控制第六开关Y1和第七开关Y2均处于闭合状态，以通过蓄电池给该任意模组充电；如果
且
或者，
且
则控制M个开关组中部分开关处于闭合状态，以通过电压大于第八预设电压的模组对任意模组充电。
需要说明的是，若动力电池的主被动复合均衡电路100同时满足一级均衡电路10、二级均衡电路20和三级均衡电路30的使用需求时，以一级均衡＞二级均衡＞三级均衡的优先级实现对动力电池的主被动复合均衡。
可选地，如图2所示，动力电池的主被动复合均衡电路100还包括防反接二极管(如D11、D1N、DM1、DMN、D1、DM等)。
综上，根据本发明实施例的动力电池的主被动复合均衡电路，通过对应每个单体电芯设置的一级均衡电路进行单体电芯之间的被动均衡，并通过对应每个模组设置的二级均衡电路进行单体电芯之间的主动均衡，以及通过对应多个模组设置的三级均衡电路进行模组之间的主动均衡。由此，利用一级均衡电路、二级均衡电路和三级均衡电路，同时满足任意单体电芯之间，以及任意模组之间的主被动复合均衡，从而，提升动力电池的均衡效率。
图3为根据本发明实施例的动力电池的方框示意图。
如图3所示，动力电池1000包括如前述本发明实施例的动力电池的主被动复合均衡电路100。
需要说明的是，本发明实施例的动力电池1000的具体实施方式可参见前述本发明实施例的动力电池的主被动复合均衡电路100的具体实施方式，在此不再赘述。
综上，根据本发明实施例的动力电池，采用如上所述的动力电池的主被动复合均衡电路，能够利用一级均衡电路、二级均衡电路和三级均衡电路，同时满足任意单体电芯之间，以及任意模组之间的主被动复合均衡，从而，提升动力电池的均衡效率。
需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，″计算机可读介质″可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种动力电池的主被动复合均衡电路，其特征在于，所述动力电池包括串联连接的M个模组，其中每个模组均包括串联连接的N个单体电芯，M和N均为大于1的整数，所述均衡电路包括对应每个单体电芯设置的一级均衡电路、对应所述每个模组设置的二级均衡电路和对应所述多个模组设置的三级均衡电路中的至少两种，其中，
所述一级均衡电路用于进行单体电芯之间的被动均衡；
所述二级均衡电路用于进行单体电芯之间的主动均衡；
所述三级均衡电路用于进行模组之间的主动均衡。
2.如权利要求1所述的动力电池的主被动复合均衡电路，其特征在于，所述一级均衡电路包括：
第一开关，所述第一开关的一端与相应单体电芯的一端相连；
消耗电阻，所述消耗电阻的一端与所述第一开关的另一端相连，所述消耗电阻的另一端与相应单体电芯的另一端相连。
3.如权利要求1所述的动力电池的主被动复合均衡电路，其特征在于，所述二级均衡电路包括：
N个第二开关，所述N个第二开关与所述N个单体电芯一一对应，其中每个第二开关的一端与相应单体电芯的一端相连；
变压器，所述变压器包括N个原边线圈和1个副边线圈，所述N个原边线圈与所述N个单体电芯一一对应，其中每个原边线圈的一端与相应第二开关的另一端相连，所述每个原边线圈的另一端与相应单体电芯的另一端相连；
第三开关，所述第三开关的一端与相应模组的一端相连，所述第三开关的另一端与所述副边线圈的一端相连，所述副边线圈的另一端与相应模组的另一端相连。
4.如权利要求1所述的动力电池的主被动复合均衡电路，其特征在于，所述三级均衡电路包括：
M个开关组，所述M个开关组与所述M个模组一一对应，其中每个开关组包括第四开关和第五开关，所述第四开关的一端与相应模组的一端相连，所述第五开关的一端与相应模组的另一端相连；
电容，所述电容的一端与第1个开关组至第M-1个开关组中每个开关组的第五开关的另一端和所述第1个开关组的第四开关的另一端均相连，所述电容的另一端与第2个开关组至第M个开关组中每个开关组的第四开关的另一端和所述第M个开关组的第五开关的另一端均相连。
5.如权利要求4所述的动力电池的主被动复合均衡电路，其特征在于，所述三级均衡电路还包括：
双向DCDC变换器，所述双向DCDC变换器的第一端与所述电容的一端相连，所述双向DCDC变换器的第二端与所述电容的另一端相连；
蓄电池，所述蓄电池的一端与所述双向DCDC变换器的第三端相连，所述蓄电池的另一端与所述双向DCDC变换器的第四端相连；
第六开关，所述第六开关串联在所述双向DCDC变换器的第一端与所述电容的一端之间；
第七开关，所述第七开关串联在所述双向DCDC变换器的第二端与所述电容的另一端之间。
6.如权利要求2所述的动力电池的主被动复合均衡电路，其特征在于，当所述模组内存在任意单体电芯的电压大于第一预设电压、且该单体电芯与模组内其它单体电芯之间的电压差值的绝对值大于等于第二预设电压且小于等于第三预设电压，则控制该单体电芯对应的第一开关处于闭合状态，以对该单体电芯进行被动均衡。
7.如权利要求3所述的动力电池的主被动复合均衡电路，其特征在于，
当所述模组内存在任意两个单体电芯之间的电压差值的绝对值大于第三预设电压，则控制所述两个单体电芯中电压较高的单体电芯对应的第二开关处于闭合状态，并控制所述第三开关处于闭合状态，以对所述电压较高的单体电芯进行放电主动均衡；
当所述模组内存在任意单体电芯的电压小于第四预设电压，则控制该单体电芯对应的第二开关处于闭合状态，并控制所述第三开关处于闭合状态，以对该单体电芯进行充电主动均衡。
8.如权利要求5所述的动力电池的主被动复合均衡电路，其特征在于，当所述每个模组内的任意两个单体电芯之间的电压差值的绝对值均大于等于第二预设电压且小于等于第三预设电压、且每个单体电芯的电压均大于等于第四预设电压且小于等于第一预设电压时，其中，
如果所述M个模组中存在任意两个模组之间的电压差值的绝对值大于第五预设电压、且所述任意两个模组中电压较低的模组和其它模组的电压均大于第六预设电压、且所述电容的电压小于第七预设电压，则控制所述M个开关组中部分开关处于闭合状态，以将所述任意两个模组中电压较高的模组的电压泄放至所述电容；
如果所述M个模组中存在任意两个模组之间的电压差值的绝对值大于第五预设电压、且所述任意两个模组中电压较低的模组和其它模组的电压均大于第六预设电压、且所述电容的电压大于等于所述第七预设电压，则控制所述第六开关和所述第七开关均处于闭合状态，以将所述任意两个模组中电压较高的模组的电压传递至所述蓄电池；
如果所述M个模组中存在任意两个模组之间的电压差值的绝对值大于第五预设电压、且所述任意两个模组中电压较低的模组和其它模组中存在任意模组的电压小于等于所述第六预设电压，则控制所述M个开关组中部分开关处于闭合状态，以将所述任意两个模组中电压较高的模组的电压泄放至电压小于等于所述第六预设电压的模组。
9.如权利要求5所述的动力电池的主被动复合均衡电路，其特征在于，当所述每个模组内的任意两个单体电芯之间的电压差值的绝对值均大于等于第二预设电压且小于等于第三预设电压、且每个单体电芯的电压均大于等于第四预设电压且小于等于第一预设电压时，其中，
如果所述M个模组中存在任意模组的电压小于第六预设电压、且其它模组的电压均小于等于第八预设电压、且所述电容的电压大于第九预设电压，则控制所述M个开关组中部分开关处于闭合状态，以通过所述电容给该任意模组充电；
如果所述M个模组中存在任意模组的电压小于第六预设电压、且其它模组的电压均小于等于第八预设电压、且所述电容的电压小于等于所述第九预设电压，则控制所述第六开关和所述第七开关均处于闭合状态，以通过所述蓄电池给该任意模组充电；
如果所述M个模组中存在任意模组的电压小于第六预设电压、且其它模组中存在模组的电压大于所述第八预设电压，则控制所述M个开关组中部分开关处于闭合状态，以通过电压大于所述第八预设电压的模组对所述任意模组充电。
10.一种动力电池，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的动力电池的主被动复合均衡电路。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20120096396A (ko) * | 2011-02-22 | 2012-08-30 | 김래영 | 배터리 셀 밸런싱 제어장치 및 이의 방법 |
| CN107968452A (zh) * | 2017-11-15 | 2018-04-27 | 上海理工大学 | 一种锂离子动力电池组的主被动混合均衡系统及方法 |
| CN108134429A (zh) * | 2018-01-18 | 2018-06-08 | 杭州电子科技大学 | 一种主被动混合降压均衡电路 |
| CN109066846A (zh) * | 2018-08-01 | 2018-12-21 | 西安交通大学 | 一种模块化电池间均衡电路结构与方法 |
| CN110126675A (zh) * | 2019-05-10 | 2019-08-16 | 杭州电子科技大学 | 一种应用于动力电池的主被动结合型混合均衡电路 |
-
2020
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20120096396A (ko) * | 2011-02-22 | 2012-08-30 | 김래영 | 배터리 셀 밸런싱 제어장치 및 이의 방법 |
| CN107968452A (zh) * | 2017-11-15 | 2018-04-27 | 上海理工大学 | 一种锂离子动力电池组的主被动混合均衡系统及方法 |
| CN108134429A (zh) * | 2018-01-18 | 2018-06-08 | 杭州电子科技大学 | 一种主被动混合降压均衡电路 |
| CN109066846A (zh) * | 2018-08-01 | 2018-12-21 | 西安交通大学 | 一种模块化电池间均衡电路结构与方法 |
| CN110126675A (zh) * | 2019-05-10 | 2019-08-16 | 杭州电子科技大学 | 一种应用于动力电池的主被动结合型混合均衡电路 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 来鑫;姜淳;郑岳久;: "一种锂离子动力电池组的复合均衡方法", 农业装备与车辆工程, no. 10, 10 October 2018 (2018-10-10), pages 5 - 9 * |
| 毕恺韬;安群涛;段建东;凡绍桂;孙力;: "基于级联多电平直流变换器的超级电容储能系统能量自均衡控制策略", 电工技术学报, no. 08, 1 February 2018 (2018-02-01), pages 261 - 270 * |
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