多儲能體串聯充放電均衡裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術涉及多儲能體串聯充放電均衡裝置，屬于鋰離子電池充放電均衡技術領域，本實用新型專利技術的多儲能體串聯充放電均衡裝置只需一個開關變換電路Ｆｌｙｂａｃｋ，通過ＭＯＳ開關管挑選需要動作的儲能體，整個裝置采用非能耗型均衡技術使得儲能體工作環境溫升小，裝置不僅能夠實現任意兩儲能體之間充電均衡和放電均衡，而且結構簡單、可擴展性好。（*該技術在2020年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及多儲能體串聯充放電均衡裝置，屬于鋰離子電池充放電均衡技術 領域。
技術介紹
隨著鋰離子動力電池技術的進步，電池的一致性得到很大提高。盡管如此，各個單 體之間的差異依然存在，有些電池容量偏大，有些偏小，容量偏小的電池電壓變化比較快， 充電時最先達到充電截止電壓，放電時最先達到放電截止電壓，隨著循環次數的增加，容量 偏小的電池會產生過充過放現象，導致電池不一致性加劇。類似于木桶短板效應，容量偏小 的電池決定了電池組的整體性能，這一難題給BMS提出了新的挑戰，即在電池組工作時實 現各個單體電池之間的充放電均衡。一個好的均衡電路可以充分發揮電池性能，延長電池使用壽命。均衡分為能量耗 散型和非能量耗散型均衡。能量耗散型以電阻均衡法為代表，其結構簡單、實現方便，然而 會導致能量損失、溫升大、不適合大電流充電；非能量耗散型包含開關電容法、共享變壓器 法和雙向可逆DC/DC。開關電容法結構簡單、成本低廉，然而均衡過程緩慢，效率低；共享變 壓器法損耗大，成本高，實現困難；申請號為200810063915. 1的中國專利技術專利申請公開了 一種“串聯儲能電源三單體直接均衡器”，該均衡器采取Boost和Flyback兩種工作模式組 合的均衡電路，能夠實現相鄰三個串聯儲能單體中的任意兩個單體間直接雙向傳遞能量， 然而該均衡器只能實現相鄰三個串聯儲能單體間直接雙向傳遞能量，并且電路結構復雜。 綜上所述，現有均衡技術都存在各種各樣的不足，實現多單體串聯電池系統任意兩個單體 之間實現高效率充放電均衡仍然是BMS研發中面臨的難題。
技術實現思路
本技術的目的是提供一種多儲能體串聯充放電均衡裝置，以解決多儲能體串 聯儲能電源中任意兩個儲能體間不能直接進行能量轉移的問題。本技術的另一目的是提供一種多儲能體串聯充放電均衡裝置，以解決多儲能 體串聯儲能電源中任意兩個儲能包之間、儲能包中任意兩個儲能單體之間不能直接進行能 量轉移的問題。為實現上述目的，本技術的多儲能體串聯充放電均衡裝置包括開關變換電路 Flyback和MOS開關管，所述開關變換電路Flyback的變壓器副邊異名端連接二極管陽極， 電容連接二極管陰極與變壓器副邊同名端；變壓器原邊同名端和二極管陰極分別經由不同 的支路通過MOS開關管構成正極連接端，變壓器原邊異名端和變壓器副邊同名端分別經由 不同的支路通過MOS開關管構成負極連接端。所述正極連接端或負極連接端的個數為n，則MOS開關管的個數為4η。本技術的充放電均衡裝置包括一個主均衡模塊，所述主均衡模塊包括主開關 變換電路Flyback和主MOS開關管，所述主開關變換電路Flyback的主變壓器副邊異名端3連接主二極管陽極，主電容連接主二極管陰極與主變壓器副邊同名端，主變壓器原邊同名 端和主二極管陰極分別經由不同的支路通過主MOS開關管構成儲能體正極連接端，主變壓 器原邊異名端和主變壓器副邊同名端分別經由不同的支路通過主MOS開關管構成儲能體 負極連接端。進一步的，還包括M個子均衡模塊，每個子均衡模塊包括子開關變換電路Flyback 和子MOS開關管，所述子開關變換電路Flyback的子變壓器副邊異名端連接子二極管陽極， 子電容連接子二極管陰極與子變壓器副邊同名端，子變壓器原邊同名端和子二極管陰極分 別經由不同的支路構成儲能單體正極連接端，子變壓器原邊異名端和子變壓器副邊同名 端分別經由不同的支路通過主MOS構成儲能單體負極連接端。進一步的，所述子均衡模塊的個數為M，每個子均衡模塊中儲能單體正極連接端或 儲能單體負極連接端的個數為N，則共需主MOS開關管和子MOS開關管的個數為4M (N+1 )。本技術的多儲能體串聯充放電均衡裝置只需一個開關變換電路Flyback，通 過MOS開關管挑選需要動作的儲能體，整個裝置采用非能耗型均衡技術使得儲能體工作環 境溫升小，裝置不僅能夠實現任意兩儲能體之間充電均衡和放電均衡，而且結構簡單、可擴 展性好。本技術的另一充放電均衡裝置包括一個主均衡模塊和M個子均衡模塊，每個 均衡模塊均只需一個開關變換電路Flyback，通過MOS開關管挑選需要動作的儲能單體或 儲能包，裝置采用非能耗型均衡技術使得儲能單體工作環境溫升小，整個裝置不僅能夠實 現任意兩儲能包之間充電均衡和放電均衡，而且能夠實現儲能包中任意兩儲能單體之間充 電均衡和放電均衡，兩極均衡模式徹底實現所有單體之間的均衡，并且裝置的結構簡單、可 擴展性好。附圖說明圖1是本技術實施例一均衡模塊的電路原理圖；圖2是本技術實施二主均衡模塊的電路原理圖；圖3是實施例二 Packl中子均衡模塊的電路原理圖。具體實施方式實施例一本技術的多儲能單體串聯充放電均衡裝置以四個單體電池Bi、B2、B3、B4串 聯的電池包為例，來實現電池包內部各串聯單體電池間的均衡，如圖1所示。Flyback電路 變壓器原邊線圈的兩個端子定義為原邊同名端a點和原邊異名端b點；變壓器副邊線圈的 兩個端子定義為副邊異名端c點和副邊同名端d點；副邊異名端c點連接二極管Dl的陽 極，副邊同名端d點連接電容Cl，電容Cl另外一端與二極管Dl的陰極連接且交點定義為 e點。原邊同名端a點分別經由M1、M2、M4、M6四個MOS開關管構成正極連接端，以連接單 體電池B1、B2、B3、B4正極(用實線標示)；原邊異名端b點分別經由M3、M5、M7、M8四個MOS 管構成負極連接端，以連接單體電池B1、B2、B3、B4的負極(用虛線標示);e點分別經由M9、 Mil、M13、M15四個MOS開關管構成正極連接端，以連接單體電池Bi、B2、B3、B4的正極(用 實線標示)；副邊同名端d點分別經由M10、M12、M14、M16四個MOS開關管構成負極連接端，以連接單體電池B1、B2、B3、B4的負極(用虛線標示)。本技術中單體電池有四個，相應 的MOS開關管共有16個。假設四個單體電池中Bl的電壓最高，B4的電壓最低，則Bl需要向B4轉移部分能 量。首先令分別與B1、B4相連的M1、M3、M15和M16四個MOS開關管導通，電池Bl的正負 極分別通過M1、M3兩個MOS開關管與原邊同名端a點和原邊異名端b點連接，電池B4的正 負極分別通過M15、M16兩個MOS開關管與交點e、副邊同名端d點連接，此時，各點電壓情 況如下a點和d點為正，b點和c點為負，二極管Dl反向截止；斷開Ml和M3后，c點變為 正、d點變為負，Dl正向導通。副邊向電池B4轉移能量，實現均衡，在下一周期到來的同時 關閉M15和M16。如果將單體電池Bi、B2串聯作為整體命名為電池B12，將單體電池B3、B4串聯作 為整體命名為電池B34，則通過控制Ml、M5、M13和M16的通斷可以實現B12與B34之間的能量均衡。本技術中的儲能單體個數可以是3個、4個或更多，儲能單體可以是單體電 池，也可以是相同數目的單體電池串聯組成的電池包，都能夠實現所有儲能單體之間的均實施例二本技術的充放電均衡裝置以三個電池包PaCkl、PaCk2、PaCk3串聯為例，來實 現各電池包間的均衡，以及電池包內各單體電池之間的均衡，電池包內包含的單體電池數 量不限，但是三個電池包必須包含相同數目的單本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種多儲能體串聯充放電均衡裝置，其特征在于：該裝置包括開關變換電路Ｆｌｙｂａｃｋ和ＭＯＳ開關管，所述開關變換電路Ｆｌｙｂａｃｋ的變壓器副邊異名端連接二極管陽極，電容連接二極管陰極與變壓器副邊同名端；變壓器原邊同名端和二極管陰極分別經由不同的支路通過ＭＯＳ開關管構成正極連接端，變壓器原邊異名端和變壓器副邊同名端分別經由不同的支路通過ＭＯＳ開關管構成負極連接端。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：呂少鋒，劉忠，
申請(專利權)人：中航鋰電洛陽有限公司，
類型：實用新型
國別省市：41[中國|河南]