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原文传递一种基于反激式变压器的锂电池双向均衡系统及方法

专利名称：	一种基于反激式变压器的锂电池双向均衡系统及方法
摘要：	本发明公开了一种基于反激式变压器的锂电池双向均衡系统及方法，该系统包括均与电池组连接的电池状态监测模块、信号执行模块、均衡电路模块和保护电路模块均；还包括与电池状态监测模块和信号执行模块连接的信号处理模块，且信号执行模块还与所述均衡电路模块连接。本发明以开路电压作为电池组各种工况下的均衡变量，以工作电压作为电池组充放电阶段的保护阈值，能适应多电池数量的使用环境，能够承受较大电流，能够有针对性地对某个或某几个异常单体电池进行充电或放电的操作，理想状况下均衡的实施不会损耗电池能量。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	四川;51
申请人：	西南交通大学
发明人：	胡广地;张露;周鹏凯;叶梦琪;郭峰;赛景辉;胡坚耀
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-15T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-01T00:00:00+0800
申请号：	CN201910635428.6
公开号：	CN110293881A
代理机构：	成都正华专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	陈选中
分类号：	B60L58/22(2019.01);B;B60;B60L;B60L58
申请人地址：	610031 四川省成都市二环路北一段
主权项：	1.一种基于反激式变压器的锂电池双向均衡系统，其特征在于，包括电池组、电池状态监测模块、信号处理模块、信号执行模块、均衡电路模块和保护电路模块；所述电池状态监测模块、信号执行模块、均衡电路模块和保护电路模块均与所述电池组连接；所述信号处理模块分别与电池状态监测模块和信号执行模块连接；所述信号执行模块还与所述均衡电路模块连接。 2.根据权利要求1所述的基于反激式变压器的锂电池双向均衡系统，其特征在于，所述电池组包括若干单体电池，用于为汽车供电；所述电池状态监测模块用于实时监测电池组中各单体电池的电压信号，并将监测数据传输至信号处理模块；所述信号处理模块用于根据电池状态监测模块传输的监测数据确定电池组的一致性情况，并将处理结果传输至信号执行模块；所述信号执行模块根据信号处理模块传输的处理结果，将其转化为均衡电路模块的驱动信号，并发送至均衡电路模块；所述均衡电路模块根据信号执行模块发出的驱动信号，执行相应的均衡策略；所述保护电路模块用于保护电池组中的单体电池，防止过充和过放。 3.根据权利要求1所述的基于反激式变压器的锂电池双向均衡系统，其特征在于，所述信号执行模块为输出可调PWM控制信号的电路或设备；所述可调PWM信号的可调内容包括脉冲宽度和频率。 4.根据权利要求3所述的基于反激式变压器的锂电池双向均衡系统，其特征在于，所述均衡电路模块为双向反激式变压器电路；所述双向反激式变压器电路的输入端与信号执行模块的输出端连接；所述双向反激式变压器电路的输出端与所述电池组中的每个单体电池连接；所述双向反激式变压器电路包括变压器T；所述变压器T的初级线圈的一端与初级主控MOS管的源极连接，所述初级主控MOS管的漏极分别与信号执行模块和电阻R0的一端连接，所述电阻R0的另一端与电池组中的第n个单体电池电路的单体电池的正极连接；所述变压器T的初级线圈的另一端与初级辅控MOS管的源极连接，所述初级辅控MOS管的漏极与分别与信号执行模块电池组中的第1个单体电池电路单体电池的负极连接；所述变压器T的次级线圈包括若干个次级回路，每个次级回路均连接一个单体电池电路，且每个相邻单体电池电路中的单体电池的正极和负极相互连接；每个单体电池电路均包括次级主控MOS管和次级辅控MOS管；所述次级主控MOS管的漏极与次级回路的一端连接，次级回路的另一端与次级辅控MOS管的漏极连接，所述次级辅控MOS管的源极分别与电阻的一端和电容的一端连接，电阻的另一端与单体电池的负极连接，电容C1的另一端分别与次级主控MOS管的源极和单体电池的正极连接。 5.根据权利要求1所述的基于反激式变压器的锂电池双向均衡系统，其特征在于，所述保护电路模块为具有防止锂电池充放电过程中出现过充、过放和短路的电路结构或硬件设备。 6.一种基于反激式变压器的锂电池双向均衡方法，其特征在于，包括以下步骤： S1、通过电池状态监测模块实时监测电池组工作状态中每个单体电池电压信号，并将电压信号发送至信号处理模块； S2、通过信号处理模块对电压信号进行处理，并判断是否执行均衡策略并发送至信号执行模块；若是，则进入步骤S3；若否，则返回步骤S1； S3、根据信号执行模块接收到的均衡策略，将对应的PWM控制信号发送至均衡电路模块； S4、根据接收到PWM信号，通过均衡电路模块对电池组中的单体电池状态进行调节，实现锂电池的双向均衡。 7.根据权利要求6所述的基于反激式变压器的锂电池双向均衡方法，其特征在于，所述步骤S1中电池组工作状态包括充电状态和放电状态；所述步骤S2中的均衡策略包括削弱强电池策略和补偿弱电池策略；当电池组处于充电状态时，判断是否执行充电策略的方法具体为：通过信号处理模块接收电池状态监测模块监测的各个单体电池的充电电压值Va1、Va2…Van，并计算各个充电电压值的充电极差值ra，当充电极差值ra超过所设定的界限值rset-a时，判定执行削弱强电池策略；当电池组处于放电状态时，判断是否执行放电策略的方法具体为：通过信号处理模块接收电池状态监测模块监测的各个单体电池的放电电压值Vb1、Vb2…Vbn，并计算各个放电电压值的放电极差值rb，当放电极差值rb超过所设定的界限值rset-b时，判定执行补偿弱电池策略；其中，n为电池组内单体电池的数量。 8.根据权利要求7所述的基于反激式变压器的锂电池双向均衡方法，其特征在于，所述单体电池的充电电压值为单体电池的开路电压；所述单体电池的放电电压值为单体电池的工作电压。 9.根据权利要求7所述的基于反激式变压器的锂电池双向均衡方法，其特征在于，所述步骤S4中：当执行削弱强电池策略时，均衡电路模块对电池组中的一个单体电池状态进行调节的方法具体为： A1、确定电池组中最大充电电压值所在的单体电池回路； A2、将最大充电电压值所在的单体电池回路的次级主控MOS管的控制端口通入第一PWM控制信号，同时将初级辅控MOS管的控制端口通入与第一PWM控制信号相反的第二PWM控制信号； A3、使次级主控MOS管和初级辅控MOS管交替闭合与断开，直到该单体电池的充电电压值和电池组中最小充电电压值的差值小于或等于设定的界限值，完成一次充电均衡；当执行补偿弱电池策略时，均衡电路模块对电池组的一个单体电池状态进行调节的方法具体为： B1、确定电池组中最小放电电压值所在的单体电池回路； B2、将初级主控MOS管的控制端口通入第三PWM控制信号，同时将最小放电电压值所在的单体电池回路的次级辅控MOS管的控制端口通入与第三PWM控制信号相反的第四PWM控制信号； B3、使初级主控MOS管和次级辅控MOS管交替闭合与断开，直到该单体电池的放电电压值和电池组中最大放电电压值的差值小于或等于设定的界限值，完成一次放电均衡。
所属类别：	发明专利