主动均衡电路及主动均衡电路控制方法与流程

本发明涉及电池均衡，尤其涉及一种主动均衡电路及主动均衡电路控制方法。

背景技术：

1、在串联电池组中，虽然通过单体电池的电流相同，但是其容量不同，电池的放电深度也会不同，容量大的总会浅充浅放，而容量小的总会过充过放，这就造成电池组中不同单体电池的寿命不同，从而影响使用。因此，对于包括众多单体电池的电池包而言，尤其对于串联连接的单体电池构成的电池包而言，保持各个单体电池之间的均衡一致十分关键。

2、目前电池组中广泛使用的均衡方式基本上有两种方式，即被动均衡方式和主动均衡方式。其中，主动均衡方式由于可以保证电池组的可充放电能量并提高均衡能量利用效率而被广泛研究。

3、然而，传统的主动均衡电路中，要么需要大量的电感或电容作为能量转移的媒介，在电池需要放电时将能量泄放到对应的电感或电容中，再由电感或电容放电，将能量传递到需要充电的电池中，均衡效率有限。要么需要采用隔离型dc/dc变换器通过变压器进行能量传递，虽然能减少电感或电容的数量，但需要大量的开关组成开关阵列，开关器件的数量庞大，控制复杂。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种主动均衡电路及主动均衡电路控制方法，以解决所需开关器件较多，且控制复杂的问题。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种主动均衡电路方法，应用于各个单体电池串联构成的电池组中，包括：回路选择开关模块和反激变换器模块；

3、所述回路选择开关模块包括回路正极开关管单元、回路负极开关管单元和至少一个回路构成单元，所述回路正极开关管单元连接在所述电池组的正极和所述反激变换器模块的原边的同名端之间，所述回路负极开关管单元连接在所述电池组的负极和所述反激变换器模块的原边的异名端之间，每个所述回路构成单元连接在所述回路正极开关管单元、所述回路负极开关管单元和相邻的两个单体电池之间，以通过所述回路正极开关管单元、所述回路负极开关管单元和至少一个所述回路构成单元构成的所述回路选择开关模块将待放电的至少一个单体电池与所述反激变换器模块的原边构成放电回路；

4、所述反激变换器模块的副边的同名端与所述电池组的负极连接，所述反激变换器模块的副边的异名端与所述电池组的正极连接，以构成充电回路。

5、在一种可能的实现方式中，所述回路正极开关管单元包括：预设数量的开关管q1，所述预设数量与所述电池组中单体电池的数量相同；

6、各个所述开关管q1串联连接，且串联后的第一个所述开关管q1的集电极与所述电池组的正极连接，串联后的最后一个所述开关管q1的发射极与所述反激变换器模块的原边的同名端连接，串联后的相邻两个所述开关管q1的连接端与所述回路构成单元的一端连接。

7、在一种可能的实现方式中，所述回路负极开关管单元包括：所述预设数量的开关管q2；

8、各个所述开关管q2串联连接，且串联后的第一个所述开关管q2的集电极与所述反激变换器模块的原边的异名端连接，串联后的最后一个所述开关管q2的发射极与所述电池组的负极连接，串联后的相邻两个所述开关管q2的连接端与所述回路构成单元的另一端连接。

9、在一种可能的实现方式中，所述回路构成单元包括：串联连接的二级管d1和二极管d2；

10、所述二极管d1的负极与串联后的相邻两个所述开关管q1的连接端连接，所述二极管d2的正极与串联后的相邻两个所述开关管q2的连接端连接，所述二极管d1和所述二极管d2的连接端连接在相邻的两个单体电池之间。

11、在一种可能的实现方式中，所述回路选择开关模块还包括：二极管d3和二级管d4；

12、所述二极管d3的负极与串联后的最后一个所述开关管q1的发射极连接，所述二极管d3的正极与所述电池组的负极连接；

13、所述二级管d4的正极与串联后的第一个所述开关管q2的集电极连接，所述二极管d4的负极与所述电池组的正极连接。

14、在一种可能的实现方式中，所述反激变换器模块包括：反激变压器t、二极管d5、电阻r1、电容c1和二极管d6；

15、所述反激变压器t的原边的异名端作为所述反激变换器模块的原边的异名端，且所述反激变压器t的原边的异名端与所述二极管d5的正极连接；

16、所述反激变压器t的原边的同名端作为所述反激变换器模块的原边的同名端，且所述反激变压器t的原边的同名端分别与所述电阻r1的一端和所述电容c1的一端连接；

17、所述电阻r1的另一端和所述电容c1的另一端均与所述二极管d5的负极连接；

18、所述反激变压器t的副边的异名端与所述二极管d6的正极连接，所述二极管d6的负极作为所述反激变换器模块的副边的异名端；

19、所述反激变压器t的副边的同名端作为所述反激变换器模块的副边的同名端。

20、第二方面，本发明实施例提供了一种主动均衡电路控制方法，应用于如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述的主动均衡电路，包括：

21、获取每个单体电池的端电压；

22、判断所述端电压是否大于电池组的端电压平均值；

23、若所述端电压大于所述端电压平均值，则将该端电压对应的单体电池确定为待放电的目标单体电池；

24、根据所述目标单体电池，确定主动均衡电路中的回路正极开关管单元和回路负极开关管单元中需要导通的目标开关管；

25、根据所述端电压确定所述目标开关管的导通占空比；

26、按照所述导通占空比控制所述目标开关管导通，以对所述电池组进行主动均衡控制。

27、在一种可能的实现方式中，根据所述端电压确定所述目标开关管的导通占空比，包括：

28、根据所述端电压，确定主动均衡电路中的反激变换器模块的工作电流；

29、根据所述端电压和所述工作电流，确定所述目标开关管的导通占空比。

30、在一种可能的实现方式中，根据所述端电压，确定主动均衡电路中的反激变换器模块的工作电流，包括：

31、根据确定主动均衡电路中的反激变换器模块的工作电流；

32、其中，ifb为主动均衡电路中的反激变换器模块的工作电流，ubat为所述端电压，为电池组的端电压平均值，1c为电池组一小时完全放电时的电流强度。

33、在一种可能的实现方式中，根据所述端电压和所述工作电流，确定所述目标开关管的导通占空比，包括：

34、根据确定所述目标开关管的导通占空比；

35、其中，d为所述目标开关管的导通占空比，s为拉普拉斯算子，c电为电池组端电容，rbati为电池组中第i个单体电池的内阻，i＝1,2,…,n，n为电池组中单体电池的数量，rm为主动均衡电路中的反激变换器模块中的反激变压器t的原边绕组的寄生电阻，lm为主动均衡电路中的反激变换器模块中的反激变压器t的原边励磁电感，ubat为所述端电压，ifb为所述工作电流。

36、本发明实施例提供一种主动均衡电路及主动均衡电路控制方法，通过回路正极开关管单元、回路负极开关管单元和至少一个回路构成单元构成的回路选择开关模块，并令回路正极开关管单元连接在电池组的正极和反激变换器模块的原边的同名端之间，令回路负极开关管单元连接在电池组的负极和反激变换器模块的原边的异名端之间，然后令每个回路构成单元连接在回路正极开关管单元、回路负极开关管单元和相邻的两个单体电池之间，从而通过回路正极开关管单元、回路负极开关管单元和至少一个所述回路构成单元将待放电的至少一个单体电池与反激变换器模块的原边构成放电回路，从而使回路正极开关管单元、回路负极开关管单元中的开关管可以在不同的放电回路中起作用，实现开关器件的复用，减少开关器件的数量。而且通过反激变换器模块的副边连接整个电池组，从而实现电池组能量从放电回路到充电回路的转移，不仅无需开关阵列进行连接，有利于进一步减小开关器件的数量，而且可以简化均衡控制中有关充电的控制，从而降低均衡控制的复杂度。