电池组双向无损均衡充放电模块的设计

　　0 前言

　　研究表明，安全有效的蓄电池充电方式是推动电动汽车普及的主要因素之一，要给电动汽车提供足够的动力，往往需要将多个蓄电池串连起来才能达到所需的电压值，该电压值要比单个电池的电压值要高出许多。为了使用方便，电池组在充电时是将其作为一个整体采用一个电源进行充电的。

　　由于单个电池的特性总存在差异，因此在充电过程中各电池的电压不尽相同，从而导致有的电池已经完全满充而有的电池则还没有充满电。在充电过程中，如果有一个电池发生过充电，输入的多余电量不仅不会储存在电池里，而是消耗在电解液中并致使电池发生过热，同时，由于电解作用产生的气泡会附着在电极上，从而减少电极与电解液的接触面积，降低充电的效率。另一方面，当充电终止时，各电池荷电未达均衡，又会导致放电的不均衡，甚至使得个别电池因深度放电引起极性颠倒，缩短了电池组的寿命。为了延长电池组的使用寿命,必须使所有的电池均保持在同样的充放电深度,即需对电池组进行均衡充放电。

　　1电池组的均衡充电方案分析

　　过去已经有许多对于电池组均衡充电技术的相关研究【1.2】，其中有的技术未能实现能量无损，有的则是通过一套电能转换装置来实现均衡充电，有的则是采用电能的多路输出方式，将多余的能量传送给总回路或者传递给相邻的电池。因此有的方案其电路组成和控制结构非常复杂，有的则需设专门的能量装换装置，因而使用面较窄。并且这些方案大都是以组为对象的集中控制方案，有的方案虽然解决了能量损耗问题，却存在结构复杂不易实现和维护不便等不足。

　　2．双向无损均衡原理

　　双向无损均衡充放电方案结构原理如图1所示，每个电池均衡分流电路均由两个场效应管Q、两个二极管D和一个储能元件电感 L 组成。（B）图画出的是三块电池串连时的电路连接情形。以充电为例，假设在均衡电路1中两电池电压出现不均衡，如V B1>V B2 ,则 Q11导通，电池B1向电感L1充电，当Q11截止时, L1为了续流，与B2、D12构成回路,电感中储存的能量就转移到B2中,实现了能量从B1到B2的转移。同理当V B1＜V B2时，则通过Q12的通断来实现能量从B2到B1的转移，即该电路是一种能量双向传递的均衡装置。尽管能量只在相邻电池间传递，由于能量的传递趋势总是由电压高的电池传递到电压低的电池上,因而最终实现整组电池的均衡。放电时，原理与充电时基本相同。