本發(fā)明涉及一種二極管交錯鉗位的雙向反激鋰電池均衡器，屬于電池管理。

背景技術(shù)：

1、主動式鋰電池均衡器不僅保證了鋰電池系統(tǒng)的安全運行，也實現(xiàn)了電池系統(tǒng)能量利用的最大化。反激變換器結(jié)構(gòu)簡單，控制靈活，因此以反激為基礎(chǔ)的鋰電池均衡器研究廣泛，但目前反激均衡的一種主流方案是，每個電池單體配一臺雙向反激變換器，一個端口連接電池單體，另一端口并聯(lián)，單體轉(zhuǎn)移能量在并聯(lián)端口匯集并轉(zhuǎn)移，雖然控制方便，但采用器件多，傳輸路徑長，效率相對較低。另一種主流方案是采用單體到電池包的能量轉(zhuǎn)移方式，利用一個變壓器線圈將變壓器磁化能量轉(zhuǎn)移到電池包，該方法電路結(jié)構(gòu)簡化，但磁化能量在轉(zhuǎn)移給電池包的過程中不能區(qū)分強單體與弱單體，導(dǎo)致均衡效率較低。

2、為提升均衡速度，部分均衡拓撲中的工作原理集成了正激與反激變換器的工作特性，進一步降低了均衡器拓撲的復(fù)雜性，但變壓器的磁復(fù)位仍需增加額外電路實現(xiàn)。為此，現(xiàn)有方案是在將電池單體分組的基礎(chǔ)上，采用互補的驅(qū)動信號分別控制對應(yīng)二極管，變壓器可以在一個開關(guān)周期內(nèi)分別經(jīng)歷磁化與退磁，保證了變壓器的正常運行。

3、由于反激變壓器漏感的存在，導(dǎo)致開關(guān)管在關(guān)斷過程中存在電壓尖峰，雖然可以采用有源或無源的方法緩解或消除該尖峰電壓，實現(xiàn)電壓更低、導(dǎo)通阻抗更小的開關(guān)管，但在鋰電池均衡器中單體數(shù)量大，增加的有源或無源電壓鉗位元件大大增加了電路的復(fù)雜程度和控制的復(fù)雜性，導(dǎo)致均衡器成本增加，可靠性變差。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題與不足，本發(fā)明提供一種二極管交錯鉗位的雙向反激鋰電池均衡器。從雙向反激變換器出發(fā)，建立了可用于鋰電池均衡器的雙向反激變換器的簡單拓撲，并通過在每個反激變換器中增加一個二極管，與另一個反激對應(yīng)電池單體配對實現(xiàn)開關(guān)管電壓尖峰的鉗位，實驗結(jié)果驗證了該拓撲可高效實現(xiàn)均衡，并有效抑制了開關(guān)管的電壓尖峰。

2、技術(shù)方案：一種二極管交錯鉗位的雙向反激鋰電池均衡器，包括一個非隔離雙向反激變換器，其由第一電池單體b1、第二電池單體b2、第一開關(guān)管s1、第二開關(guān)管s2、高頻變壓器t組成；所述高頻變壓器t包含第一繞組w1、第二繞組w2；

3、所述第一開關(guān)管s1、第二開關(guān)管s2分別與第一二極管d1、第二二極管d2構(gòu)成半橋結(jié)構(gòu)；所述第一電池單體b1的正極、第二二極管d2的陰極、第一開關(guān)管s1的漏極連接在一起；所述第二電池單體b2的負極、第一二極管d1的陽極、第二開關(guān)管s2的源極連接在一起；所述第一電池單體b1的負極、第二電池單體b2的正極、第一繞組w1的異名端、第二繞組w2的異名端連接在一起；所述第一二極管d1的陰極、第一開關(guān)管s1的源極與第一繞組w1的同名端連接在一起；所述第二二極管d2的陽極、第二開關(guān)管s2的漏極與第二繞組w2的同名端連接在一起。

4、非隔離雙向反激式變換器，開關(guān)管s1與s2互補控制并調(diào)節(jié)占空比。

5、本發(fā)明改傳統(tǒng)隔離雙向反激變換器為非隔離雙向反激變換器，并應(yīng)用于鋰電池均衡功能，具有效率高、結(jié)構(gòu)簡單與成本低的特點；采用二極管交錯鉗位的結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)最簡單的開關(guān)管尖峰電壓的抑制，并實現(xiàn)了變壓器漏感能量的回收。

技術(shù)特征：

1.一種二極管交錯鉗位的雙向反激鋰電池均衡器，其特征在于，包括一個非隔離雙向反激變換器；所述非隔離雙向反激變換器包括第一電池單體、第二電池單體、第一開關(guān)管、第二開關(guān)管和高頻變壓器；所述高頻變壓器t包含第一繞組w1、第二繞組w2；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二極管交錯鉗位的雙向反激鋰電池均衡器，其特征在于，所述非隔離雙向反激式變換器，通過第一開關(guān)管與第二開管互補控制并調(diào)節(jié)占空比。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的二極管交錯鉗位的雙向反激鋰電池均衡器，其特征在于，所述交錯鉗位反激式鋰電池均衡器能被擴展其結(jié)構(gòu)，隨著電池單體數(shù)量增加，均衡器的開關(guān)管與變壓器線圈數(shù)量僅正比例增加，未額外增加器件進行連接。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種二極管交錯鉗位的雙向反激鋰電池均衡器，屬于電力電子技術(shù)范疇。所述鋰電池均衡器包括2個串聯(lián)的鋰電池，2個開關(guān)管，2個二極管，以及1個高頻變壓器。采用雙向反激變換器的工作原理實現(xiàn)非隔離的2節(jié)鋰電池單體的均衡，具有結(jié)構(gòu)簡單、方便控制、成本低的特點。本發(fā)明僅采用2個二極管實現(xiàn)了漏感能量回收，不僅提升了變換器的效率，也抑制了開關(guān)管的電壓尖峰，降低了開關(guān)管的電壓應(yīng)力。本發(fā)明適用于2節(jié)鋰電池單體需要主動均衡的場合，也可以將均衡器擴展為適用于多電池單體的主動均衡。

技術(shù)研發(fā)人員：闞加榮,徐佳俊,張傳科,姚偉,陳健,陳如龍,寧海峰,趙震
受保護的技術(shù)使用者：鹽城工學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/24