锂电池模组容量均衡电路及方法与流程

本发明涉及锂离子电池领域，具体地涉及一种锂电池模组容量均衡电路及方法。

背景技术：

1、目前，随着各国对能源危机的注重，世界各国都在进行新能源领域的开发与探索。在绿色能源的应用中，锂电池凭借绿色环保、无记忆效应、循环寿命长、自放电率低等优点被广泛应用，其中荷电状态(state-of-charge，soc)是锂电池的关键参数之一。在电动汽车行业中，汽车搭载的锂电池包一般由若干单体电池组成，但是各单体电池由于内部电阻、温度等特性的不同，极易出现电池间荷电状态不均衡现象，影响电动汽车的续航里程。

2、在电池管理系统中，电池均衡主要分为主动均衡技术和被动均衡技术。被动均衡是能量耗散型均衡方法，随着电力电子技术的发展，能量耗散型方法正在被逐步淘汰。各类基于高频开关电源技术的有源均衡电路在提高均衡能力的同时，又简化了电路的均衡成本，逐渐成为国内外研究的重心。

技术实现思路

1、本发明实施例的目的是提供一种锂电池模组容量均衡电路及方法，解决了锂电池组使用中出现的一致性差异的问题，延长了整体寿命。

2、为了实现上述目的，本发明实施例提供一种锂电池模组容量均衡电路，其特征在于，所述均衡电路包括：

3、干路电感，所述干路电感的一端用于与锂电池模组中的首个锂电池的正极连接；

4、干路开关，所述干路开关的一端与所述干路电感的另一端连接，所述干路开关的另一端与所述锂电池模组中的最后一个锂电池的负极连接；

5、支路电感，与所述锂电池一一对应，且所述支路电感的一端用于与对应的锂电池的正极连接，所述干路电感分别与所述支路电感一一平行设置；

6、支路开关，与所述支路电感一一对应，所述支路开关的一端与对应的所述支路电感的另一端连接，所述支路开关的另一端用于与对应的锂电池的负极连接；

7、控制器，与所述干路开关的控制端、支路开关的控制端以及所述锂电池的正极和负极连接，用于：

8、控制所述干路开关闭合，所有的所述支路开关断开，以使得所述锂电池模组向所述干路电感充电；

9、在所述干路电感充电完成的情况下，断开所述干路电感；

10、获取每个所述锂电池的soc值，并根据所述soc值对所述锂电池进行均衡操作。

11、可选地，所述均衡电路包括二极管，所述二极管与所述锂电池一一对应，所述二极管的阳极与对应的所述支路电感的一端连接，所述二极管的阴极用于与对应的所述锂电池的正极连接。

12、可选地，所述均衡操作包括：

13、计算所述锂电池模组中soc值的最大者和最小者的极差；

14、判断所述极差是否大于预设的均衡开启阈值；

15、在判断所述极差大于所述均衡开启阈值的情况下，选择所述锂电池模组中的soc值最低的锂电池；

16、闭合对应的所述支路开关，同时断开所述干路开关；

17、判断所述干路电感和支路电感之间的充电是否结束；

18、在判断所述干路电感和支路电感之间的充电结束的情况下，断开所述支路开关，返回执行计算所述锂电池模组中soc值的最大者和最小者的极差的步骤；

19、在判断所述极差小于或等于所述均衡开启阈值的情况下，确定所述锂电池模组均衡结束，断开所述干路开关和所有的所述支路开关。

20、另一方面，本发明提供一种锂电池模组容量均衡方法，用于控制如上述的均衡电路，所述均衡方法包括：

21、控制干路开关闭合，所有的支路开关断开，以使得锂电池模组向干路电感充电；

22、在干路电感充电完成的情况下，断开干路电感；

23、获取每个锂电池的soc值，并根据soc值对锂电池进行均衡操作。

24、可选地，所述均衡方法包括：

25、根据公式(1)确定控制所述干路开关和支路开关的控制信号的占空比，

26、

27、其中，d为所述占空比，vout为所述支路电感的电压，vf为所述二极管的压降，vin为所述干路电感的电压，ns为所述支路电感的匝数，np为所述干路电感的匝数。

28、可选地，所述均衡方法包括：

29、根据公式(2)选择所述干路开关，

30、

31、其中，为所述干路开关的最大负载电压，vout为所述支路电感的电压，vf为所述二极管的压降，vin为所述干路电感的电压，ns为所述支路电感的匝数，np为所述干路电感的匝数。

32、可选地，所述均衡方法包括：

33、根据公式(3)选择所述二极管，

34、

35、其中，vdiode为所述二极管的最大负载电压。

36、可选地，所述均衡方法包括：

37、根据公式(4)选择所述干路开关，

38、

39、其中，iripple为通过所述干路开关的最大负载电流，vin为所述干路电感的电压，t1为单个周期内所述干路开关的闭合时间，lp为所述干路电感的电感值。

40、再一方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有指令，所述指令用于被机器读取以使得所述机器执行如上述的均衡方法。

41、通过上述技术方案，本发明提供的一种锂电池模组容量均衡电路及方法，通过检测锂电池存储在电池管理系统中的soc状态值，从而控制干路开关的关断以及支路开关的关断来进行均衡，给soc最低的单体锂电池充电直至所有单体锂电池达到平衡状态。本发明能量消耗来自于各器件内阻，与能量耗散型均衡相比，极大的提高了能量利用率，且平衡电流大，均衡速度较快，延长了电池寿命。

42、本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种锂电池模组容量均衡电路，其特征在于，所述均衡电路包括：

2.根据权利要求1所述的均衡电路，其特征在于，所述均衡电路包括二极管，所述二极管与所述锂电池一一对应，所述二极管的阳极与对应的所述支路电感的一端连接，所述二极管的阴极用于与对应的所述锂电池的正极连接。

3.根据权利要求2所述的均衡电路，其特征在于，所述均衡操作包括：

4.一种锂电池模组容量均衡方法，用于控制如权利要求1至3任一所述的均衡电路，其特征在于，所述均衡方法包括：

5.根据权利要求4所述的均衡方法，其特征在于，所述均衡方法包括：

6.根据权利要求4所述的均衡方法，其特征在于，所述均衡方法包括：

7.根据权利要求4所述的均衡方法，其特征在于，所述均衡方法包括：

8.根据权利要求4所述的均衡方法，其特征在于，所述均衡方法包括：

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有指令，所述指令用于被机器读取以使得所述机器执行如权利要求4至8任一所述的均衡方法。

技术总结
本发明实施例提供一种锂电池模组容量均衡电路及方法，属于锂离子电池领域。该均衡电路包括：干路电感、干路开关、支路电感、支路开关和控制器。干路电感的一端用于与锂电池模组中的首个锂电池的正极连接，干路开关的一端与干路电感的另一端连接，干路开关的另一端与锂电池模组中的最后一个锂电池的负极连接，支路电感的一端用于与对应的锂电池的正极连接，支路开关的一端与对应的支路电感的另一端连接，支路开关的另一端用于与对应的锂电池的负极连接，控制器与干路开关的控制端、支路开关的控制端以及锂电池的正极和负极连接。本发明解决了锂电池组使用中出现的一致性差异问题，且平衡电流大，均衡速度较快，延长了锂电池寿命。

技术研发人员：杨彦辉,吉祥,李东元,曾国建
受保护的技术使用者：安徽锐能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13