一种用于锂电池主动均衡控制的拓扑电路

本发明属于电池电池管理系统相关领域，具体涉及一种用于锂电池主动均衡控制的拓扑电路。

背景技术：

1、随着储能技术的发展，储能电池管理系统也因此取得了长足的进步，储能电池一般都是由单电池串联成组后使用，但是由于工作环境等不可控因素的影响，电池组会出现不一致性问题，影响电池的使用效率和寿命，因此需要对电池的均衡管理进行研究。

2、在电池管理系统中，电池均衡管理主要是通过对均衡拓扑、均衡策略及均衡控制策略的设计减弱单体电池之间的不一致性的影响，提升均衡的速度和均衡的效率。现阶段对电池均衡管理研究重点是均衡拓扑和均衡策略的研究，然而目前电池的均衡管理技术仍存在均衡速度慢、均衡效率低的问题。

3、综上所述，为了提高电池的使用寿命和安全性，需要对电池的均衡控制进行改进。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种用于锂电池主动均衡控制的拓扑电路，该方法可以使电池组的电压趋于一致，并且均衡效率高，拓扑简单，成本低。

2、为实现本发明技术目标，采用如下技术方案：

3、一种用于锂电池主动均衡控制的拓扑电路，其特征在于，包括锂电池、电感、金属氧化物半导体场效应晶体管mosfet、二极管，所述锂电池用于提供能量、所述电感用于储存电能，所述金属氧化物半导体场效应晶体管用于控制电路通断，所述二极管用于控制电路通断；

4、锂电池包括第一锂电池b1、第二锂电池b2、第三锂电池b3、第四锂电池b4；

5、电感包括电感l；

6、金属氧化物半导体场效应晶体管mosfet包括第一mos管m1、第二mos管m2、第三mos管m3、第四mos管m4、第五mos管m5、第六mos管m6、第七mos管m7、第八mos管m8、第九mos管m9、第十mos管m10；

7、二极管包括第一二极管t1、第二二极管t2、第三二极管t3、第四二极管t4、第五二极管t5、第六二极管t6、第七二极管t7、第八二极管t8；

8、第一锂电池b1的正极与第一mos管m1的漏极以及第一二极管t1的阴极相连接；第一锂电池b1的负极与第二二极管t2的阳极、第三二极管t3的阴极以及第二锂电池b2的正极相连接；第一mos管m1的源极与第三mos管m3的源极、第五mos管m5的源极、第七mos管m7的源极、第九mos管m9的源极以及二极管的一端相连接；第一二极管t1的阳极与第二mos管m2的源极相连接；第二二极管t2的阴极与第三mos管m3的漏极相连接；第二mos管m2的漏极与第四mos管m4的漏极、第六mos管m6的漏极、第八mos管m8的漏极、第十mos管m10的漏极以及电感l的一端相连接；第三二极管t3的阳极与第四mos管m4的源极相连接；第三mos管m3的源极与第五mos管m5的源极相连接；第二锂电池b2的负极与第四二极管t4的阳极、第五二极管t5的阴极以及第三锂电池b3的正极相连接；第四二极管t4的阴极与第五mos管m5的漏极相连接；第五二极管t5的阳极与第六mos管m6的源极相连接；第三锂电池b3的负极与第六二极管t6的阳极、第七二极管t7的阴极以及第四锂电池b4的正极相连接；第六二极管t6的阴极与第七mos管m7的漏极相连接；第七二极管t7的阳极与第八mos管m8的源极相连接；第四锂电池b4的负极与第八二极管t8的阳极、第十mos管m10的源极相连接；第八二极管t8的阴极与第九mos管m9的漏极相连接；

9、均衡过程根据锂电池的电压决定，假设第一锂电池b1的电压最大，第四锂电池b4的电压最小，则均衡过程是由第一锂电池b1通过电感给第四锂电池b4充电，具体过程如下：

10、步骤s1：控制第一mos管m1、第二mos管m2导通，第一锂电池b1给电感l充电；

11、步骤s2：充电完成后，控制第八mos管m8、第九mos管m9导通，电感l给第四锂电池b4充电；

12、步骤s3：当流过电感l的电流为零时，停止充电，否则重复步骤s2。

13、可选地，步骤s1和步骤s2中的占空比d1、d2取值范围为：

14、

15、式中，uh、ul分别中电压最高的锂电池电压值、电压最低的锂电池电压值，um为mos管的电压降；d1、d2分别为电感充电、放电状态的占空比。

16、本发明提供的技术方案，该拓扑电路包括锂电池、电感、金属氧化物半导体场效应晶体管mosfet、二极管，其中，锂电池用于提供能量、电感用于储存电能，金属氧化物半导体场效应晶体管用于控制电路通断，二极管用于控制电路通断。本发明设计的均衡拓扑电路可以有效控制电池组的均衡，提升均衡效率，拓扑简单，成本低。

技术特征：

1.一种用于锂电池主动均衡控制的拓扑电路，其特征在于，包括锂电池、电感、金属氧化物半导体场效应晶体管mosfet、二极管，所述锂电池用于提供能量、所述电感用于储存电能，所述金属氧化物半导体场效应晶体管用于控制电路通断，所述二极管用于控制电路通断；

2.根据权利要求1所述的一种用于锂电池主动均衡控制的拓扑电路占空比参数设计方法，其特征在于，步骤s1和步骤s2中的占空比d1、d2取值范围为：

技术总结本发明公开了一种用于锂电池管理系统的主动均衡控制的拓扑电路，属于储能电池电池管理系统相关领域。具体设计了一种用于电池管理系统的主动均衡电感式拓扑电路；包括锂电池、电感、金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET、二极管，所述锂电池用于提供能量、所述电感用于储存电能，所述金属氧化物半导体场效应晶体管用于控制电路通断，所述二极管用于控制电路通断。本发明设计的均衡拓扑电路可以有效控制电池组的均衡，提升均衡效率，拓扑简单，成本低。技术研发人员：李璐,尹志成,董敬轩,刘建华,刘硕,晏傲翔受保护的技术使用者：中国矿业大学技术研发日：技术公布日：2024/7/29