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专利号: 2023108867004
申请人: 江苏理工学院
专利类型:发明专利
专利状态:授权未缴费
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-11-28
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种主动式电池电压均衡电路,其特征在于,包括:

串联连接的多节锂电池;

分别连接于各锂电池两端的晶闸管电路,且前一节锂电池与后一节锂电池的连接处共用所述晶闸管电路;所述晶闸管电路中包括第一晶闸管、第二晶闸管、第一二极管和第二二极管,其中,第一晶闸管和第二晶闸管串联连接,第一二极管与第二晶闸管并联连接,第二二极管与第一晶闸管并联连接,且第一二极管的负极与第一晶闸管的阳极连接,第二二极管的负极与第二晶闸管的阳极连接;

分别连接于各锂电池两端晶闸管电路之间的多个导通晶闸管,所述导通晶闸管数量与锂电池数量对应,且导通晶闸管的阳极与锂电池正极一侧晶闸管电路连接,负极锂电池负极一侧晶闸管电路连接;及并联于多个导通晶闸管组成的串联支路上的储能电感。

2.如权利要求1所述的主动式电池电压均衡电路,其特征在于,所述动式电池电压均衡电路中包括锂电池BT1、锂电池BT2和锂电池BT3;

与锂电池BT1正极连接的晶闸管电路包括:晶闸管Q1、晶闸管Q2、二极管D1及二极管D2,其中,晶闸管Q1和晶闸管Q2串联连接,二极管D1与晶闸管Q2并联连接,二极管D2与晶闸管Q1并联连接,且二极管D1的负极与晶闸管Q1的阳极连接,二极管D2的负极与晶闸管Q2的阳极连接,二极管D2的正极与锂电池BT1的正极连接;

分别与锂电池BT1负极和锂电池BT2正极连接的晶闸管电路包括:晶闸管Q3、晶闸管Q4、二极管D3及二极管D4,其中,晶闸管Q3和晶闸管Q4串联连接,二极管D3与晶闸管Q4并联连接,二极管D4与晶闸管Q3并联连接,且二极管D3的负极与晶闸管Q3的阳极连接,二极管D4的负极与晶闸管Q4的阳极连接,二极管D4的正极与锂电池BT2的正极连接;

分别与锂电池BT2负极和锂电池BT3正极连接的晶闸管电路包括:晶闸管Q5、晶闸管Q6、二极管D5及二极管D6,其中,晶闸管Q5和晶闸管Q6串联连接,二极管D5与晶闸管Q6并联连接,二极管D6与晶闸管Q5并联连接,且二极管D5的负极与晶闸管Q5的阳极连接,二极管D6的负极与晶闸管Q6的阳极连接,二极管D6的正极与锂电池BT3的正极连接;

与锂电池BT3负极连接的晶闸管电路包括:晶闸管Q7、晶闸管Q8、二极管D7及二极管D8,其中,晶闸管Q7和晶闸管Q8串联连接,二极管D7与晶闸管Q8并联连接,二极管D8与晶闸管Q7并联连接,且二极管D7的负极与晶闸管Q7的阳极连接,二极管D8的负极与晶闸管Q8的阳极连接,二极管D8的正极与锂电池BT3的负极连接;

连接于锂电池BT1两端晶闸管电路的导通晶闸管Q9的阳极与二极管D1的正极连接,阴极与二极管D3的正极连接;连接于锂电池BT2两端晶闸管电路的导通晶闸管Q10的阳极与二极管D3的正极连接,阴极与二极管D5的正极连接;连接于锂电池BT3两端晶闸管电路的导通晶闸管Q11的阳极与二极管D5的正极连接,阴极与二极管D7的正极连接;

储能电感L1并联于导通晶闸管Q9、导通晶闸管Q10及导通晶闸管Q11组成的串联支路。

3.如权利要求1或2所述的主动式电池电压均衡电路,其特征在于,所述主动式电池电压均衡电路中:当多节锂电池的电量各不相同,控制电量最高的锂电池向制电量最低的锂电池充电;

当其中一节锂电池电量较其他锂电池电量大,且其他节锂电池电量相同,控制该节锂电池向其他锂电池充电;

当其中一节锂电池电量较其他锂电池电量小,且其他节锂电池电量相同,控制向其他锂电池向该节锂电池充电。

4.一种主动式电池电压均衡电路电流均衡方法,其特征在于,应用于如权利要求1-3任意一项所述的主动式电池电压均衡电路,所述电流均衡方法包括:获取负载需求电流,主动式电池电压均衡电路中各锂电池的荷电状态、电压及温度;

计算各锂电池荷电状态的平均值SOCbat;

判断是否满足0.4≤SOCbat≤0.8,若是,根据预先配置的第一控制规则得到主动式电池电压均衡电路的均衡电流;若不是,根据预先配置的第二控制规则得到主动式电池电压均衡电路的均衡电流;

根据所述均衡电流控制主动式电池电压均衡电路中处于导通状态的各晶闸管的占空比。

5.如权利要求4所述的电流均衡方法,其特征在于,所述第一控制规则包括:规则1:△SOC>0.5,Ireq≤2A,T≤50℃,控制电流为Imax;

规则2:△SOC>0.5,Ireq≤2A,T>50℃,控制电流为Ki*Imax,0.5

规则3:△SOC>0.5,Ireq>2A,T≤50℃,控制电流为Imax/2;

规则4:△SOC>0.5,Ireq>2A,T>50℃,控制电流为Ki*Imax,

0.33

规则5:△SOC≤0.5,Ireq≤2A,T≤50℃,控制电流为Imax/3;

规则6:△SOC≤0.5,Ireq≤2A,T>50℃,控制电流为Ki*Imax,

0.25

规则7:△SOC≤0.5,Ireq>2A,T≤50℃,控制电流为Imax/4;

规则8:△SOC≤0.5,Ireq>2A,T>50℃,控制电流为Ki*Imax,

0

其中,△SOC表示各锂电池中最高荷电状态与最低荷电状态差值的绝对值,Ireq表示负载需求电流,T表示各锂电池的最高温度,Imax表示预设最大均衡电流,Ki表示均衡系数。

6.如权利要求4所述的电流均衡方法,其特征在于,所述第一控制规则包括:所述第二控制规则包括:规则9:△U>0.5,Ireq≤2A,T≤50℃,控制电流为最大均衡电流Imax;

规则10:△U>0.5,Ireq≤2A,T>50℃,控制电流为Ki*Imax,0.5

规则11:△U>0.5,Ireq>2A,T≤50℃,控制电流为Imax/2;

规则12:△U>0.5,Ireq>2A,T>50℃,控制电流为Ki*Imax,

0.33

规则13:△U≤0.5,Ireq≤2A,T≤50℃,控制电流为Imax/3;

规则14:△U≤0.5,Ireq≤2A,T>50℃,控制电流为Ki*Imax,

0.25

规则15:△U≤0.5,Ireq>2A,T≤50℃,控制电流为Imax/4;

规则16:△U≤0.5,Ireq>2A,T>50℃,控制电流为Ki*Imax,0

其中,△U表示各锂电池中最高电压与最低电压差值的绝对值,Ireq表示负载需求电流,T表示各锂电池的最高温度,Imax表示预设最大均衡电流,Ki表示均衡系数。

7.如权利要求4或5或6所述的电流均衡方法,其特征在于,根据所述均衡电流控制主动式电池电压均衡电路中处于导通状态的各晶闸管的占空比中,其中,I表示均衡电流,V表示采集到的当前充放电锂电池的实时电压,D和τ分别为PWM开关控制信号的占空比和周期,L表示储能电感的电感值。