本發(fā)明涉及鋰電池組充放電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰電池組充放電的兩級(jí)均衡控制電路、系統(tǒng)及控制策略。

背景技術(shù)：

鋰離子電池具有能量密度高、循環(huán)壽命長、標(biāo)準(zhǔn)電壓高、無重金屬污染等優(yōu)點(diǎn)，非常符合當(dāng)前人類可持續(xù)發(fā)展的綠色要求，尤其在電動(dòng)汽車動(dòng)力電池儲(chǔ)能領(lǐng)域備受關(guān)注。為保證電動(dòng)汽車足夠的續(xù)駛里程，電動(dòng)汽車往往裝載大量電池組，這些電池組由很多單體電池串并聯(lián)組成的，因此，由于電池生產(chǎn)工藝、制造及路況、溫差等使用環(huán)境差異因素，不可避免造成單體及電池組之間電量不均衡，從而使電池組存在安全隱患或降低電池組使命壽命。進(jìn)而，鋰離子電池組間的均衡問題制約著電動(dòng)汽車的發(fā)展，并成為當(dāng)前研究的關(guān)鍵技術(shù)。

均衡對(duì)于動(dòng)力電池組的重要性不在贅述，在目前電動(dòng)汽車BMS（電池管理系統(tǒng)）的均衡方案中，均衡控制技術(shù)分為被動(dòng)均衡和主動(dòng)均衡兩種，被動(dòng)均衡方法結(jié)構(gòu)簡單，便于控制，但電阻能耗放電，浪費(fèi)能量，產(chǎn)生熱量，以能量耗散進(jìn)行均衡，不符合綠色能源發(fā)展的要求；主動(dòng)均衡技術(shù)開關(guān)數(shù)量多，控制復(fù)雜且不易實(shí)現(xiàn)。對(duì)于DC-DC變換器，具有均衡效率高便于模塊化等優(yōu)點(diǎn)，是常用的電源設(shè)計(jì)電路，但是當(dāng)串聯(lián)單體數(shù)量較多時(shí)，均衡時(shí)間長；多繞組變壓器均衡速度快，低磁損失，但增減電池時(shí)需改變磁芯，不適用于大量單體電池間的均衡。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有均衡技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種鋰電池組充放電的兩級(jí)均衡控制電路、系統(tǒng)及控制策略。

本發(fā)明為解決上述問題所采用的技術(shù)方案為：鋰電池組充放電的兩級(jí)均衡控制電路，均衡控制電路包括對(duì)稱多繞組變壓器，一個(gè)對(duì)稱多繞組變壓器具有多個(gè)次級(jí)繞組，每個(gè)次級(jí)繞組接入鋰電池組兩端，對(duì)稱多繞組變壓器的各個(gè)次級(jí)繞組分別對(duì)應(yīng)連接一個(gè)鋰電池組pack n的兩端，鋰電池組間的均衡電路為第一級(jí)均衡電路；均衡控制電路還包括多個(gè)DC-DC變換器，一個(gè)DC-DC變換器接入鋰電池組中的一個(gè)單體鋰電池的兩端，鋰電池組中的單體鋰電池之間的均衡電路為第二級(jí)均衡電路。

其中，一個(gè)對(duì)稱多繞組變壓器包括一個(gè)鐵芯、一個(gè)初級(jí)繞組和多個(gè)次級(jí)繞組，每個(gè)次級(jí)繞組Tpi接入一個(gè)鋰電池組pack n、一個(gè)第一場效應(yīng)晶體管Spi、一個(gè)濾波電感Lfi、一個(gè)濾波電容Cfi和一個(gè)諧振電容Csi。

其中，對(duì)稱多繞組變壓器設(shè)計(jì)為匝數(shù)比1：1：……：1的對(duì)稱式結(jié)構(gòu)。

其中，每個(gè)對(duì)稱多繞組變壓器次級(jí)繞組的Tpi和電容Csi形成一個(gè)振蕩電路，因而磁電流能夠復(fù)位（此時(shí)占空比不能大于50%），保證輸出信號(hào)頻率和幅度的穩(wěn)定，場效應(yīng)晶體管在一定程度上能達(dá)到較高的效率。

其中，每個(gè)鋰電池組pack n由多個(gè)單體鋰電池組成。

其中，一個(gè)DC-DC變換器包括一個(gè)儲(chǔ)能電感Lni、一個(gè)第二場效應(yīng)晶體管Sni和一個(gè)反向二極管Dni，其中，n為鋰電池組的編號(hào)，n=1，2，3，…，i為一個(gè)鋰電池組內(nèi)的單體鋰電池的編號(hào)，i=1，2，3，4。

其中，串聯(lián)的四個(gè)單體鋰電池B11、B12、B13、B14構(gòu)成一個(gè)鋰電池組pack1，串聯(lián)的四個(gè)單體鋰電池B21、B22、B23、B24構(gòu)成一個(gè)鋰電池組pack2，串聯(lián)的四個(gè)單體鋰電池Bn1、Bn2、Bn3、Bn4構(gòu)成一個(gè)鋰電池組pack n。

鋰電池組充放電的兩級(jí)均衡控制系統(tǒng)，包括鋰電池組，還包括如上與所述鋰電池組連接的鋰電池組充放電的兩級(jí)均衡控制電路。

其中，兩級(jí)均衡控制電路包括數(shù)據(jù)采集電路、均衡電路、控制器和驅(qū)動(dòng)電路，數(shù)據(jù)采集電路連接在單體鋰電池的兩端，用于采集單體鋰電池的電壓和電流；均衡電路連接鋰電池組和控制器，通過控制器輸出信號(hào)控制單體鋰電池和鋰電池組之間能量進(jìn)行轉(zhuǎn)移；控制器連接數(shù)據(jù)采集電路和均衡電路，通過對(duì)數(shù)據(jù)采集電路采集的電壓、電流進(jìn)行計(jì)算處理并作出判斷，再輸出信號(hào)給驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)均衡電路對(duì)鋰電池組進(jìn)行能量均衡控制。

鋰電池組充放電的兩級(jí)均衡控制策略，先進(jìn)行鋰電池組內(nèi)的單體鋰電池之間的均衡控制，再進(jìn)行鋰電池組與鋰電池組之間的均衡控制，其中，鋰電池組內(nèi)的單體鋰電池之間的均衡控制方法為：數(shù)據(jù)采集電路把從各單體鋰電池采集的電壓信號(hào)傳輸?shù)娇刂破鳎刂破鞲鶕?jù)電壓信號(hào)對(duì)單體鋰電池的不均衡狀態(tài)進(jìn)行判斷，若，第二場效應(yīng)晶體管Sni的柵極輸入脈寬（PWM）信號(hào)，對(duì)電壓差值大于的單體鋰電池進(jìn)行分流，并向儲(chǔ)能電感Lni蓄電，否則，第二場效應(yīng)晶體管Sni斷開，儲(chǔ)能電感Lni對(duì)串聯(lián)的低能量的單體鋰電池釋放能量，當(dāng)時(shí)完成均衡；否則，繼續(xù)返回?cái)?shù)據(jù)采集電路進(jìn)行電壓采集；其中，表示單體鋰電池的電壓，表示每個(gè)鋰電池組中全部單體鋰電池的平均電壓，表示鋰電池組中各單體鋰電池參考均衡閾值。

其中，鋰電池組與鋰電池組之間的均衡控制方法為：數(shù)據(jù)采集電路把從各鋰電池組采集的電壓信號(hào)傳輸?shù)娇刂破?，控制器根?jù)電壓信號(hào)對(duì)鋰電池組的不均衡狀態(tài)進(jìn)行判斷，若，控制器輸出信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路控制多繞組變壓器中的第一場效應(yīng)晶體管Spi的占空比D，，t_on為場效應(yīng)管導(dǎo)通時(shí)間，T為電路工作周期，若鋰電池組的電壓高于對(duì)應(yīng)連接的次級(jí)繞組的電壓，則鋰電池組的能量轉(zhuǎn)移到對(duì)稱多繞組變壓器；若鋰電池組的電壓低于對(duì)應(yīng)連接的次級(jí)繞組的電壓，則次級(jí)繞組向電池組轉(zhuǎn)移能量，當(dāng)時(shí)完成均衡，否則，繼續(xù)返回?cái)?shù)據(jù)采集電路進(jìn)行電壓采集，其中，表示鋰電池組的電壓，表示鋰電池組之間的平均電壓，表示參考均衡閾值。

本發(fā)明的有益效果：

（1）若某一單體電池電壓偏離（大于或小于）參考均衡閾值，控制器輸出控制信號(hào)使場效應(yīng)管導(dǎo)通或斷開，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電感對(duì)單體鋰電池的充放電，使所在的一個(gè)鋰電池組內(nèi)所有單體鋰電池的能量達(dá)到一致，保證了單體鋰電池的能量能夠充分發(fā)揮出來；

（2）若某一鋰電池組pack n偏離所有鋰電池組的參考均衡閾值，控制器對(duì)對(duì)稱多繞組變壓器輸出一個(gè)控制信號(hào)，即所有鋰電池組pack能量實(shí)現(xiàn)均衡，這樣不但保證了鋰電池組能量充分發(fā)揮，而且保證了鋰電池組的可靠性；

（3）該方法結(jié)合了DC-DC變換器在單體鋰電池?cái)?shù)量較多時(shí)，均衡時(shí)間長、控制較復(fù)雜和變壓器成本高、不適用于大量單體間均衡的缺點(diǎn)，把DC-DC變換器用于單體鋰電池間均衡和改進(jìn)的對(duì)稱多繞組變壓器用于鋰電池組間的均衡，通過這兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)勢互補(bǔ)以解決鋰電池均衡技術(shù)中控制復(fù)雜、均衡不準(zhǔn)確、速度慢、效率低、成本高等問題。通過該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的均衡電路和系統(tǒng)能夠延長單體電池和電池組的整體壽命，保證了電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程，適用于純電動(dòng)車及混合動(dòng)力汽車等功率較大的應(yīng)用場合。

附圖說明

圖1是本發(fā)明鋰電池組兩級(jí)均衡拓?fù)鋱D；

圖2是本發(fā)明鋰電池組兩級(jí)均衡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖3是本發(fā)明鋰電池組均衡驅(qū)動(dòng)電路圖；

圖4是本發(fā)明鋰電池組間pack1的均衡原理圖；

圖5是本發(fā)明鋰電池組間pack n的均衡原理圖；

圖6為本發(fā)明單體鋰電池1放電；

圖7為本發(fā)明單體鋰電池2、3、4充電；

圖8為本發(fā)明單體鋰電池2放電；

圖9為本發(fā)明單體鋰電池1充電；

圖10為本發(fā)明單體鋰電池3放電；

圖11為本發(fā)明單體鋰電池1、2充電；

圖12為本發(fā)明單體鋰電池4放電；

圖13為本發(fā)明單體鋰電池1、2、3充電；

圖14為本發(fā)明單體鋰電池間的均衡流程圖；

圖15為本發(fā)明鋰電池組之間的均衡流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好的理解本發(fā)明并能予以實(shí)施，但所舉實(shí)施例不作為對(duì)本發(fā)明的限定。

鋰電池組充放電的兩級(jí)均衡控制電路，如圖1所示，均衡控制電路包括對(duì)稱多繞組變壓器，一個(gè)對(duì)稱多繞組變壓器具有多個(gè)次級(jí)繞組，每個(gè)次級(jí)繞組接入鋰電池組兩端，對(duì)稱多繞組變壓器的各個(gè)次級(jí)繞組分別對(duì)應(yīng)連接一個(gè)鋰電池組pack n的兩端，鋰電池組pack1、pack2……pack n之間的均衡電路為第一級(jí)均衡電路；均衡控制電路還包括多個(gè)DC-DC變換器，一個(gè)DC-DC變換器接入鋰電池組中的一個(gè)單體鋰電池的兩端，鋰電池組中的單體鋰電池之間的均衡電路為第二級(jí)均衡電路。其中，一個(gè)對(duì)稱多繞組變壓器包括一個(gè)鐵芯、一個(gè)初級(jí)繞組和多個(gè)次級(jí)繞組，每個(gè)次級(jí)繞組Tpi接入一個(gè)鋰電池組pack n、一個(gè)第一場效應(yīng)晶體管Spi、一個(gè)濾波電感Lfi、一個(gè)濾波電容Cfi和一個(gè)諧振電容Csi。

其中的對(duì)稱多繞組變壓器設(shè)計(jì)為匝數(shù)比1：1：……：1的對(duì)稱式結(jié)構(gòu)，所有第一場效應(yīng)管Spi只需要一個(gè)控制信號(hào)，就能實(shí)現(xiàn)不均衡電池組之間的能量轉(zhuǎn)移。詳細(xì)地：當(dāng)鋰電池組與鋰電池組之間的能量達(dá)到均衡閾值時(shí)，通過控制器輸出信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路（圖3）控制鋰電池組(pack1，pack2，…，packn)中的第一場效應(yīng)晶體管Spi的占空比D，D=t_on/T，t_on為場效應(yīng)管導(dǎo)通時(shí)間，T為電路工作周期，使鋰電池組內(nèi)的所有第一場效應(yīng)晶體管Spi同時(shí)導(dǎo)通和斷開，鋰電池組的能量耦合到對(duì)稱多繞組變壓器的次級(jí)繞組，每個(gè)次級(jí)繞組的電壓保持一致。當(dāng)所有不均衡電池組對(duì)應(yīng)的場效應(yīng)管Spi導(dǎo)通時(shí)，若鋰電池組的電壓高于對(duì)應(yīng)連接的次級(jí)繞組的電壓，則鋰電池組的能量轉(zhuǎn)移到次級(jí)繞組；若鋰電池組的電壓低于對(duì)應(yīng)連接的次級(jí)繞組的電壓，則次級(jí)繞組向電池組轉(zhuǎn)移能量，實(shí)現(xiàn)各個(gè)電池組的能量達(dá)到一致，具體原理如圖4和圖5所示。

每個(gè)鋰電池組pack n由多個(gè)單體鋰電池組成，優(yōu)選的，本發(fā)明中，鋰電池組由電池組pack1、pack2…pack n組成，鋰電池組packn由四個(gè)串聯(lián)的單體鋰電池Bn1、Bn2、Bn3、Bn4組成，其中，串聯(lián)的四個(gè)單體鋰電池B11、B12、B13、B14構(gòu)成一個(gè)鋰電池組pack1，串聯(lián)的四個(gè)單體鋰電池B21、B22、B23、B24構(gòu)成一個(gè)鋰電池組pack2，串聯(lián)的四個(gè)單體鋰電池Bn1、Bn2、Bn3、Bn4構(gòu)成一個(gè)鋰電池組pack n。

其中，一個(gè)DC-DC變換器包括一個(gè)儲(chǔ)能電感Lni、一個(gè)第二場效應(yīng)晶體管Sni和一個(gè)反向二極管Dni，其中，n為鋰電池組的編號(hào)，n=1，2，3，…，i為一個(gè)鋰電池組內(nèi)的單體鋰電池的編號(hào)，i=1，2，3，4。

第二場效應(yīng)管Sni的開關(guān)狀態(tài)由其柵極的控制信號(hào)決定，并決定能量轉(zhuǎn)移的方向；當(dāng)場效應(yīng)管的柵極輸入脈寬信號(hào)時(shí)，電壓差值大于均衡閾值的單體電池通過場效應(yīng)管向儲(chǔ)能電感存儲(chǔ)能量；當(dāng)場效應(yīng)管斷開時(shí)，則儲(chǔ)能電感對(duì)串聯(lián)的電池釋放能量；第二場效應(yīng)管Sni的柵極的控制信號(hào)來自于控制器對(duì)單體鋰電池電量的處理、計(jì)算和判斷，由單體鋰電池的電量與參考均衡閾值的差值確定。

鋰電池組充放電的兩級(jí)均衡控制系統(tǒng)，包括鋰電池組，還包括與所述鋰電池組連接的鋰電池組充放電的兩級(jí)均衡控制電路。

進(jìn)一步地，如圖2所示，兩級(jí)均衡控制電路包括數(shù)據(jù)采集電路、均衡電路、控制器和驅(qū)動(dòng)電路，數(shù)據(jù)采集電路連接在單體鋰電池的兩端，用于采集單體鋰電池的電壓和電流；均衡電路連接鋰電池組和控制器，通過控制器輸出信號(hào)控制單體鋰電池和鋰電池組之間能量進(jìn)行轉(zhuǎn)移；控制器連接數(shù)據(jù)采集電路和均衡電路，通過對(duì)數(shù)據(jù)采集電路采集的電壓、電流進(jìn)行計(jì)算處理并作出判斷，再輸出信號(hào)給驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)均衡電路對(duì)鋰電池組進(jìn)行能量均衡控制。

其中，每個(gè)對(duì)稱多繞組變壓器次級(jí)繞組Tpi和電容Csi形成一個(gè)振蕩電路。

鋰電池組充放電的兩級(jí)均衡控制策略即控制方法：先進(jìn)行鋰電池組內(nèi)的單體鋰電池之間的均衡控制，再進(jìn)行鋰電池組與鋰電池組之間的均衡控制。

其中，鋰電池組內(nèi)的單體鋰電池之間的均衡控制方法為：如圖14所示，數(shù)據(jù)采集電路把從各單體鋰電池采集的電壓信號(hào)傳輸?shù)娇刂破?，控制器根?jù)電壓信號(hào)對(duì)單體鋰電池的不均衡狀態(tài)進(jìn)行判斷，若，第二場效應(yīng)晶體管Sni的柵極輸入脈寬（PWM）信號(hào)，對(duì)電壓差值大于的單體鋰電池進(jìn)行分流，并向儲(chǔ)能電感Lni蓄電，否則，第二場效應(yīng)晶體管Sni斷開，儲(chǔ)能電感Lni對(duì)串聯(lián)的低能量的單體鋰電池釋放能量，當(dāng)時(shí)完成均衡；否則，繼續(xù)返回?cái)?shù)據(jù)采集電路進(jìn)行電壓采集；其中，表示單體鋰電池的電壓，表示每個(gè)鋰電池組中四個(gè)單體鋰電池的平均電壓，表示鋰電池組中各單體鋰電池參考均衡閾值；

其中，鋰電池組與鋰電池組之間的均衡控制方法為：如圖15所示，數(shù)據(jù)采集電路把從各鋰電池組采集的電壓信號(hào)傳輸?shù)娇刂破?，控制器根?jù)電壓信號(hào)對(duì)鋰電池組的不均衡狀態(tài)進(jìn)行判斷，若，控制器輸出信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路控制多繞組變壓器中的第一場效應(yīng)晶體管Spi的占空比，使所有第一場效應(yīng)晶體管Spi同時(shí)導(dǎo)通和斷開，鋰電池組的能量耦合到對(duì)稱多繞組變壓器的次級(jí)繞組，此時(shí)每個(gè)次級(jí)繞組的電壓保持一致。當(dāng)所有不均衡電池組對(duì)應(yīng)的場效應(yīng)管Spi導(dǎo)通時(shí)，若鋰電池組的電壓高于對(duì)應(yīng)連接的次級(jí)繞組的電壓，則鋰電池組的能量轉(zhuǎn)移到對(duì)稱多繞組變壓器；若鋰電池組的電壓低于對(duì)應(yīng)連接的次級(jí)繞組的電壓，則次級(jí)線圈向電池組轉(zhuǎn)移能量，當(dāng)時(shí)完成均衡，否則，繼續(xù)返回?cái)?shù)據(jù)采集電路進(jìn)行電壓采集，其中，表示鋰電池組的電壓，表示鋰電池組的平均電壓，表示參考均衡閾值。

下面對(duì)本發(fā)明的均衡系統(tǒng)的具體均衡原理做出詳細(xì)描述：

單體鋰電池之間用DC-DC變換器進(jìn)行能量均衡，具體原理如圖6至圖13所示。其中，如圖6所示，以電池組pack 1為例，數(shù)據(jù)采集電路把從鋰電池組檢測的電壓信號(hào)傳輸?shù)娇刂破?，控制器根?jù)電壓信號(hào)對(duì)鋰電池組不均衡狀態(tài)判斷，若，控制策略流程如圖14，單體電池B11電壓與鋰電池組pack1內(nèi)單體電壓平均值之間差值大于參考均衡閾值，場效應(yīng)管S11導(dǎo)通，單體鋰電池B11放電，則B11釋放的電壓為，，，流入儲(chǔ)能電感峰值電流為，，B11釋放的能量由公式推導(dǎo)可知，；其中，L11為儲(chǔ)能電感，T11為電路工作周期，D為場效應(yīng)管占空比。

若，其中，i=2，3，4，單體鋰電池B12、B13、B14任一電壓與鋰電池組pack1內(nèi)單體鋰電池電壓平均值之差小于均衡閾值（正值），則場效應(yīng)管S11斷開，電感L11對(duì)單體鋰電池B12、B13、B14進(jìn)行充電，如圖7所示，為了使電感儲(chǔ)存的能量全部釋放出來并避免飽和遲滯，DC-DC變換器工作在臨界電流模式狀況下。若控制器判斷單體電池B12電壓與鋰電池組pack1內(nèi)單體電壓平均值之差大于參考均衡閾值，如圖8所示，場效應(yīng)管S12導(dǎo)通，則單體鋰電池B12釋放能量，L12儲(chǔ)存能量；若單體電池B11電壓與鋰電池組pack1內(nèi)單體電壓平均值之差小于均衡閾值，如圖9所示，L12對(duì)B11進(jìn)行充電；若控制器判斷單體電池B13電壓與鋰電池組pack1內(nèi)單體電壓平均值之差大于均衡閾值，如圖10所示，場效應(yīng)管S13導(dǎo)通，則B13釋放能量，L13儲(chǔ)存能量；若單體電池B11、B12任一電壓與鋰電池組pack1內(nèi)單體電壓平均值之差小于均衡閾值，如圖11所示，L13對(duì)B11、B12進(jìn)行充電。若控制器判斷單體電池B14電壓與鋰電池組pack1內(nèi)單體電壓平均值之差大于均衡閾值，如圖12所示，場效應(yīng)管S14導(dǎo)通，則B14釋放能量，L14儲(chǔ)存能量；若單體電池B11、B12、B13任一電壓與鋰電池組pack1內(nèi)單體電壓平均值之差小于均衡閾值，如圖13所示，L13對(duì)B11、B12、B13進(jìn)行充電。當(dāng)電池組pack1中的所有單體鋰電池完成均衡后，每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，單體鋰電池釋放出的能量與從其它電池中吸收到的能量相等。

對(duì)稱多繞組變壓器用于鋰電池組間能量均衡，具體工作原理如圖4所示，若控制器對(duì)數(shù)據(jù)采集電路采集的電壓信號(hào)進(jìn)行處理判斷出鋰電池組pack1電壓與各鋰電池組電壓平均值之間差值大于一均衡閾值，即，控制策略流程如圖15，只有鋰電池組pack1達(dá)到均衡閾值，則場效應(yīng)管Sp1導(dǎo)通,；其中，為鋰電池組pack1的電壓，表示鋰電池組的平均電壓，表示參考均衡閾值。

Sp1導(dǎo)通期間，流過Sp1的電流，，其中，；當(dāng)t=時(shí)，次級(jí)繞組電流值達(dá)到最大，為；變壓器繞組Tp1存儲(chǔ)能量為：。其中，T_p為次級(jí)繞組電感值，t為電流流過場效應(yīng)管Sp1的時(shí)間；

若控制器判斷出鋰電池組的電壓滿足，此時(shí)工作原理如圖5所示，電池組pack n電壓低于鋰電池組間平均電壓一定閾值時(shí)，場效應(yīng)管Spn內(nèi)反向二極管導(dǎo)通，Tpn繞組側(cè)產(chǎn)生續(xù)流通路，則Tpn繞組側(cè)電流峰值為，則電池組pack n吸收的能量為，式中，N為繞組匝數(shù)，t_s—t_on為Tpn繞組側(cè)釋放能量的時(shí)間，。

若控制器判斷出同時(shí)有很多組鋰電池組出現(xiàn)不均衡現(xiàn)象，則輸出控制信號(hào)同時(shí)打開所有變壓器場效應(yīng)管Spi，電池組能量耦合到變壓器次級(jí)繞組，當(dāng)t=t_on時(shí)，每個(gè)次級(jí)繞組電壓等于所有電池組平均電壓，即。控制器判斷出任一鋰電池組pack滿足，則導(dǎo)通對(duì)應(yīng)開關(guān)管內(nèi)反向二極管，對(duì)低電壓鋰電池組進(jìn)行充電。當(dāng)所有場效應(yīng)管Spi斷開期間，鋰電池組packn對(duì)應(yīng)的次級(jí)繞組Tpi和電容Csi形成一個(gè)振蕩電路，電容Csi吸收來自次級(jí)繞組Tpi的能量和場效應(yīng)管Spi的結(jié)電容，當(dāng)t=t_s時(shí)，使磁電流能夠及時(shí)復(fù)位，保證輸出信號(hào)頻率和幅度的穩(wěn)定，又減少了場效應(yīng)管的能量損耗。其中，t_on表示場效應(yīng)管導(dǎo)通時(shí)間；t_s表示場效應(yīng)管斷開時(shí)間。

為驗(yàn)證本發(fā)明的鋰電池組充放電儲(chǔ)能的兩級(jí)均衡控制方法的有效性，對(duì)相關(guān)均衡電路進(jìn)行了參數(shù)設(shè)計(jì)。電池組選用SE-100AHA型號(hào)單體電池，試驗(yàn)設(shè)計(jì)三個(gè)電池組，四個(gè)單體電池組成一個(gè)電池組，共十二塊單體電池。變壓器電感Tp為30μH，場效應(yīng)管Spi頻率為100kHz，開關(guān)管Sni選用頻率范圍10-60kHz，一個(gè)電池組內(nèi)儲(chǔ)能電感Lni分別為4μH，6μH，9μH，12μH，實(shí)驗(yàn)前手動(dòng)對(duì)充滿電的單體電池放電，經(jīng)過均衡后單體電池電壓能達(dá)到很好的一致性，誤差不超過5%，所用時(shí)間比僅用DC-DC變換器也大大縮短。

本發(fā)明實(shí)施方案中鋰電池組充放電儲(chǔ)能的兩級(jí)均衡控制方法通過控制器對(duì)數(shù)據(jù)采集電路采集的電壓、電流進(jìn)行計(jì)算處理并作出判斷，若滿足預(yù)設(shè)均衡閾值，再輸出信號(hào)給驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)均衡電路對(duì)鋰電池單體和鋰電池組進(jìn)行能量均衡控制。該兩級(jí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)克服了DC-DC變換器在單體電池?cái)?shù)量較多時(shí)均衡時(shí)間長、控制較復(fù)雜和變壓器成本高、不適用于大量單體間均衡的缺點(diǎn)，通過兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)勢互補(bǔ)，把DC-DC變換器用于單體間均衡和對(duì)稱多繞組變壓器用于組間均衡，簡化了控制過程，提升了均衡效率和速度，并延長了電池組的整體使用壽命。

本發(fā)明的兩級(jí)均衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括對(duì)稱多繞組變壓器和DC-DC變換器，對(duì)稱多繞組變壓器的一個(gè)次級(jí)線圈接觸鋰電池組兩端，則具有多個(gè)次級(jí)線圈的變壓器的各個(gè)線圈分別接入一個(gè)串連電池組兩端，這種電池組間的均衡方式為第一級(jí)均衡；一個(gè)DC-DC變換器接入鋰電池組中一個(gè)單體鋰電池，則鋰電池組的單體鋰電池間的均衡為第二級(jí)均衡。通過該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的均衡系統(tǒng)可延長單體電池和電池組的整體壽命，保證了電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程，適用于純電動(dòng)汽車及混合動(dòng)力汽車等功率較大的應(yīng)用場合。

以上為本發(fā)明的具體實(shí)施例，凡是利用權(quán)利說明書或附圖的等效變換，均在本發(fā)明專利的保護(hù)范圍內(nèi)。