串联电池组均衡充放电系统的制作方法

本发明涉及一种串联电池组均衡充放电系统，属于电力电子技术领域。

背景技术：

串联电池组在电动汽车、新能源发电等领域应用广泛。由于电池单体间存在不可避免的差异，在串联使用过程中，极易出现某个或某些单体过充或过放，如果不对电池组进行能量均衡，则会导致实际容量下降、使用寿命减少等诸多问题，因此电池单体间的能量均衡一直是串联电池组实际应用的关键技术之一。

目前常用的均衡充放电方式有以下两种，一是使用集中式充电器为整个电池组充电，利用无源或有源均衡电路实现充电和放电过程中的电池能量均衡；以电动车为例，集中式充电器可以是充电桩也可以是车载充电器。

二是使用分布式隔离型充电器，即为串联电池组的每个电池单体配置独立的充电器，由于每个电池都是单独充电，互不影响，可以实现非常理想的均衡充电效果；以电动车为例，将分布式充电器配置为车载充电器更为合理，也可以将分布式充电器与电池集成。

在第二种方式中，往往也需要配合使用额外的无源或有源均衡电路，来实现放电时的均衡。这种情况下，使用了额外的均衡电路，但却只利用了其放电均衡功能。如果通过电路改进，将放电均衡功能整合到分布式充电器中，则无需额外的均衡电路，有利于简化电路、降低系统复杂度、提高实用性。

技术实现要素：

本发明是为了解决分布式充电器仅能实现充电均衡，必须配合额外的均衡电路才能实现充放电均衡的问题，提供了一种将放电均衡功能整合到分布式充电器中的串联电池组均衡充放电系统。

本发明的串联电池组均衡充放电系统，适用于各种类型电池和超级电容器，除电池单体外，充电器充电对象可以为若干单体构成的小组。

本发明的串联电池组均衡充放电系统，利用原充电器中的滤波电感，将其变为耦合电感，再配合开关管和二极管构成了电池单体对串联电池组释放能量的通道；对于n节串联电池b1～bn，有n个隔离型充电器与之一一对应，为每节电池单独充电；第一个充电器中，经高频逆变并整流后的输出正端x1与开关管t1的漏极、耦合电感l1的原边绕组同名端相连，耦合电感l1的原边绕组异名端与滤波电容c1的正极、电池b1的正极相连，经高频逆变并整流后的输出负端y1与开关管t1的源极、滤波电容c1的负极、电池b1的负极相连，耦合电感l1的副边绕组异名端与串联电池组的负极相连，耦合电感l1的副边绕组同名端与二极管d1的阳极相连，二极管d1的阴极与串联电池组的正极相连，其他充电器连接方式依此类推。充电器中的整流电路可以为桥式整流电路、全波整流电路、半波整流电路。

充电时，开关管t1～tn均关断，各充电器对各电池独立充电，完成均衡充电；电池放电时，各充电器不工作，电池单体bn和其所对应的开关管tn、耦合电感ln、二极管dn以及串联电池组构成反激变换器，通过将高能量电池单体的能量馈至串联电池组实现均衡放电。

二极管d1～dn可以替换为开关管，替换后，可以构建从串联电池组到各电池单体的能量传递通道，实现电池放电和静置时的均衡。

有益效果

本发明的有益效果在于，(1)将放电均衡功能整合到分布式充电器中，无需额外的均衡电路即可实现充放电均衡；(2)电路的结构简单，只需对分布式充电器进行简单改装，且对充电器原功能没有影响，扩展性好。

附图说明

图1为串联电池组均衡充放电系统的原理示意图；

图2为具体实施方式一，充电均衡工作方式，以采用全波整流电路为例的示意图；

图3为具体实施方式二，放电均衡工作方式，以b2单体释放能量为例的示意图；

具体实施方式

具体实施方式一：

充电均衡工作方式，结合图2，以采用全波整流电路为例说明，开关管t1～tn均关断，各耦合电感均等效为普通电感，整个系统等效为原有的分布式充电器，各充电器对各电池独立充电，完成均衡充电；在全波整流电路中的二极管或同步整流管续流时，开关管t1～tn的体二极管也参与续流。

具体实施方式二：

放电均衡工作方式，结合图3，以b2单体释放能量为例说明，原分布式充电器中开关管均关断，充电器不工作；t2开通时，b2对耦合电感l2进行储能，t2关断时，耦合电感利用反激作用将能量释放给串联电池组，进而实现放电均衡。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种串联电池组均衡充放电系统，属于电力电子技术领域。针对分布式充电器仅能实现充电均衡，必须配合额外的均衡电路才能实现充放电均衡的问题，提供了一种将放电均衡功能整合到分布式充电器中的串联电池组均衡充放电系统。本发明将分布式充电器中的电感替换为耦合电感，配合相应的开关管和二极管，构造了各电池单体到串联电池组的反激模式均衡能量通道。充电时，利用原分布式充电器实现充电均衡；放电时，利用耦合电感的反激作用将单体能量馈至串联电池组，实现放电均衡。串联电池组均衡充放电系统具有电路简单、扩展性好的优点。

技术研发人员：杨威;韩基业;王喃;王少晨;杨世彦;刘晓芳
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：2019.07.05
技术公布日：2019.08.30