一种新能源汽车电池管理系统主动均衡方案

方案介绍

目前电池管理系统的方案主要分为被动均衡方案和主动均衡方案两大类，都是为了解决电池模块内部不均衡问题提出的。所谓被动均衡方案，是指使用电阻等被动消耗电池多余能量的方式来实现电池间的均衡。与被动均衡不同，主动均衡采用了进行了能量的转移的策略，即将电量最多的电池的电量转移到其它电池，或者是将其它电池的电量转移给电量最少的电池。与被动均衡方案相比，主动均衡方案的电池能量利用率更高，所以本文将介绍主动均衡方案。

图1表示的则是一种利用反激式变压器来对电池多余能量进行储藏和转换的主动均衡方案。如图所示，变压器的初级线圈连接整个电池模块，次级线圈与单个电池连接。初级线圈和次级线圈都各自有开关控制是否与电池形成回路。　　

 

在电压扫描模式下，依次闭合与各电池相连的次级线圈很短时间，然后断开，可以将对应电池的电压传递至所有线圈。在初级线圈进行采样并得到各电池的电压值后，计算其平均值，可以比较得出电压值与平均值相差最多的那个电池。如果该电池的电压高于平均值，则需要将其电量转移到整个电池组中。如图2中所示，假设第5节电池为电量最多的电池，则先闭合第5节电池的次级线圈，使电流流过该次级线圈，由于自感的存在，电池中转移出的能量在线圈中以磁场的形式得到存储。储能完成之后，再断开次级线圈;在次级线圈的开关断开的同时，必须闭合初级线圈开关。此时，变压器就从储能模式进入了能量输出模式。能量通过初级线圈输入整个电池模块中，这种方式也被称为“顶部均衡”。反之，如果偏差最大的电池电压小于平均值，那么则需要把其他电池的电量转移到这一节电池中来。如图3所示，假设第2节电池的电量最低，那么先闭合初级线圈开关，让整个电池组开始对变压器初级线圈充电;充电完成之后，再断开初级线圈;在初级线圈开关断开的同时，闭合相应的次级线圈开关，让初级线圈中的能量转移到低电量的电池中。这种方式也被称为“底部均衡”。