一种基于同步反激DC/DC变换器的双向主动均衡电路制造技术

一种基于同步反激DC/DC变换器的双向主动均衡电路，包括锂离子蓄电池组、电压采集电路、同步反激DC/DC变换器模块、核心控制单元；锂离子蓄电池组包括多个电池单体，同步反激DC/DC变换器模块包括多个变换器，电压采集模块采集各个电池的单体电压、充电电流或者放电电流，核心控制单元计算并根据各个电池的充放电荷电量，控制变换器对电池进行充电，保证当前锂离子蓄电池组中电池电压均衡。本发明专利技术主动均衡电路，解决了锂离子蓄电池组中电池单体电压不均衡的问题，与现有技术相比，在实现锂离子蓄电池组电压均衡的同时，还具有电路结构、控制逻辑简单，可靠性高的优点。

Bidirectional active equalization circuit based on synchronous flyback DC/DC converter

A circuit of active equalization synchronous DC/DC converter based on bidirectional, including lithium ion battery, voltage acquisition circuit, synchronous DC/DC converter module, the core control unit; lithium ion battery comprises a plurality of single battery, synchronous DC/DC converter module includes a plurality of converter, single voltage the voltage acquisition module, each battery charging current or discharge current, the core control unit calculates according to each battery charge and discharge electric charge, control converter to charge the battery, ensure the battery current lithium ion battery voltage equalization. The invention solves the active equalization circuit, the voltage of single cell lithium ion battery in the problem of imbalance, compared with the existing technology, in the realization of the lithium-ion battery voltage balance at the same time, also has the circuit structure, simple control logic, high reliability.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂离子蓄电池组
，特别是一种基于同步反激DC/DC变换器的双向主动均衡电路。
技术介绍
锂离子蓄电池组是由多个锂离子单体串并联组成，由于单体的差异性，在充放电过程中锂离子蓄电池组中不同的串联单体之间会出现电压差异性，若不进行有效控制，部分锂离子蓄电池单体就会出现过充和过放现象，严重影响锂离子蓄电池组的供电安全和使用寿命，因此在锂离子蓄电池组充放电过程中，会采用均衡的办法消除不同串联单体之间电压的差异性。现有的锂离子蓄电池组均衡技术中最简单的是采用并联电阻的方法，即被动均衡，这种方法是通过将高电压单体中的能量作为热量耗散掉达到锂离子蓄电池组电压均衡的效果，具有能量利用效率差的缺点。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种通过采用同步控制方法，解决了蓄电池单体中能量双向快速转移问题，具有快速实现锂离子蓄电池组电压均衡的优点的基于同步反激DC/DC变换器的双向主动均衡电路。本专利技术的技术解决方案是：一种基于同步反激DC/DC变换器的双向主动均衡电路，包括锂离子蓄电池组、电压采集电路、同步反激DC/DC变换器模块、核心控制单元，其中锂离子蓄电池组，包括多个锂离子蓄电池单体，每个锂离子蓄电池单体均连接一个不同的同步反激DC/DC变换器；同步反激DC/DC变换器模块，包括多个同步反激DC/DC变换器，同步反激DC/DC变换器对连接的锂离子蓄电池单体进行充电或者放电；电压采集模块，根据外部发送的采集周期周期性采集锂离子蓄电池组中各个锂离子蓄电池的单体电压后送至核心控制单元；在锂离子蓄电池组中各个锂离子蓄电池单体充电或者放电过程中，实时采集各个锂离子蓄电池单体的充电电流或者放电电流，并送至核心控制单元；核心控制单元，接收各个锂离子蓄电池的单体电压后计算整个锂离子蓄电池组的平均单体电压，进而得到各个锂离子蓄电池的单体电压与锂离子蓄电池组平均单体电压的差值，根据各个锂离子蓄电池的单体电压与锂离子蓄电池组平均单体电压的差值、各个锂离子蓄电池的容量电压比得到各个锂离子蓄电池需要的充放电荷电量，对各个锂离子蓄电池单体需要的充放电荷电量进行判断，如果锂离子蓄电池单体需要的充放电荷电量为正，则根据充放电荷电量、当前锂离子蓄电池单体连接的同步反激DC/DC变换器计算得到理论放电时间，然后控制当前锂离子蓄电池连接的同步反激DC/DC变换器对当前锂离子蓄电池进行放电直至放电时间等于理论放电时间或者计算得到下一采集周期当前锂离子蓄电池的充放电荷电量；如果锂离子蓄电池需要的充放电荷电量为负，则根据充放电荷电量绝对值、当前锂离子蓄电池连接的同步反激DC/DC变换器计算得到理论充电时间，然后控制当前锂离子蓄电池连接的同步反激DC/DC变换器对当前锂离子蓄电池进行充电直至充电时间等于理论充电时间或者计算得到下一采集周期当前锂离子蓄电池的充放电荷电量；如果锂离子蓄电池需要的充放电荷电量为0，则不进行操作，等待计算得到下一采集周期充放电荷电量；接收充电或者放电电流后进行判断，当充电电流大于充电电流阈值时，控制当前充电电流对应的同步反激DC/DC变换器关断，当放电电流大于放电电流阈值时，控制当前放电电流对应的同步反激DC/DC变换器关断。所述的根据各个锂离子蓄电池的单体电压与锂离子蓄电池组平均单体电压的差值、各个锂离子蓄电池的容量电压比得到各个锂离子蓄电池需要的充放电荷电量的方法为：锂离子蓄电池的单体电压与锂离子蓄电池组平均单体电压的差值、锂离子蓄电池的容量电压比相乘为锂离子蓄电池需要的充放电荷电量。所述的各个锂离子蓄电池的电压容量比的取值范围为0.4Ah/V～80Ah/V。所述的充电电流阈值取值范围为0A～80A，放电电流阈值取值范围为0A～80A。所述的同步反激DC/DC变换器模块包括多个结构功能完全相同的同步反激DC/DC变换器，每个同步反激DC/DC变换器包括变压器、初级MOSFET电路、初级电流采样电路、次级MOSFET电路、次级电流采样电路；变压器原边一端与当前同步反激DC/DC变换器连接的锂离子蓄电池单体正端相连，初级MOSFET电路D端与变压器的原边另一端相连，初级电流采样电路一端与初级MOSFET电路S端相连，初级电流采样电路另一端与锂离子蓄电池单体负端相连，变压器的副边一端与锂离子蓄电池组正端相连，次级MOSFET电路D端与变压器的副边另一端相连，次级电流采样电路一端与次级MOSFET电路S端相连，次级电流采样电路另一端与锂离子蓄电池组负端相连，初级MOSFET电路G端、次级MOSFET电路G端均与核心控制单元连接；初级MOSFET电路G端、次级MOSFET电路G端接收核心控制单元发送的充电指令或者放电指令，变压器的原边、副边根据充电指令或者放电指令进行充电或者放电，其中，在进行充电时，使能锂离子蓄电池组对变压器副边进行充电、变压器原边对锂离子蓄电池单体进行充电，当进行放电时，使能锂离子蓄电池单体对变压器原边进行放电，变压器副边对锂离子蓄电池组充电。所述的核心控制单元接收各个锂离子蓄电池的单体电压后计算整个锂离子蓄电池组平均单体电压，进而得到各个锂离子蓄电池的单体电压与锂离子蓄电池组平均单体电压的差值，根据各个锂离子蓄电池的单体电压与锂离子蓄电池组平均单体电压的差值、各个锂离子蓄电池的容量电压比得到各个锂离子蓄电池需要的充放电荷电量，对各个锂离子蓄电池需要的充放电荷电量的进行判断，如果锂离子蓄电池需要的充放电荷电量为正，则根据充放电荷电量、当前锂离子蓄电池连接的同步反激DC/DC变换器计算得到理论放电时间，然后产生持续时间为理论放电时间的高电平信号送至初级MOSFET电路G端、次级MOSFET电路G端，其中，高电平信号首先送至初级MOSFET电路G端，控制完成当前锂离子蓄电池连接的同步反激DC/DC变换器对当前锂离子蓄电池进行放电直至放电时间等于理论放电时间或者计算得到下一采集周期当前锂离子蓄电池的充放电荷电量；如果锂离子蓄电池需要的充放电荷电量为负，则根据充放电荷电量绝对值、当前锂离子蓄电池连接的同步反激DC/DC变换器计算得到理论充电时间，然后产生持续时间为理论充电时间的高电平信号送至初级MOSFET电路G端、次级MOSFET电路G端，其中，高电平信号首先送至次级MOSFET电路G端，控制当前锂离子蓄电池连接的同步反激DC/DC变换器对当前锂离子蓄电池进行充电直至充电时间等于理论充电时间或者计算得到下一采集周期当前锂离子蓄电池的充放电荷电量；如果锂离子蓄电池需要的充放电荷电量为0，则不进行操作，等待计算得到的下一采集周期充放电荷电量；接收充电或者放电电流后进行判断，当充电电流大于充电电流阈值时，控制当前充电电流对应的同步反激DC/DC变换器中次级MOSFET电路G端关断，当放电电流大于放电电流阈值时，控制当前放电电流对应的同步反激DC/DC变换器中初级MOSFET电路G端关断。本专利技术与现有技术相比的优点在于：(1)本专利技术与现有技术相比，通过提出一种基于DC/DC变换器的双向主动均衡电路，解决了锂离子蓄电池组中电池单体电压不均衡的问题，能够快速实现锂离子蓄电池组的电压均衡，具有很好的使用效果；(2)本专利技术主动均衡电路与现有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于同步反激DC/DC变换器的双向主动均衡电路，其特征在于包括锂离子蓄电池组、电压采集电路、同步反激DC/DC变换器模块、核心控制单元，其中锂离子蓄电池组，包括多个锂离子蓄电池单体，每个锂离子蓄电池单体均连接一个不同的同步反激DC/DC变换器；同步反激DC/DC变换器模块，包括多个同步反激DC/DC变换器，同步反激DC/DC变换器对连接的锂离子蓄电池单体进行充电或者放电；电压采集模块，根据外部发送的采集周期周期性采集锂离子蓄电池组中各个锂离子蓄电池的单体电压后送至核心控制单元；在锂离子蓄电池组中各个锂离子蓄电池单体充电或者放电过程中，实时采集各个锂离子蓄电池单体的充电电流或者放电电流，并送至核心控制单元；核心控制单元，接收各个锂离子蓄电池的单体电压后计算整个锂离子蓄电池组的平均单体电压，进而得到各个锂离子蓄电池的单体电压与锂离子蓄电池组平均单体电压的差值，根据各个锂离子蓄电池的单体电压与锂离子蓄电池组平均单体电压的差值、各个锂离子蓄电池的容量电压比得到各个锂离子蓄电池需要的充放电荷电量，对各个锂离子蓄电池单体需要的充放电荷电量进行判断，如果锂离子蓄电池单体需要的充放电荷电量为正，则根据充放电荷电量、当前锂离子蓄电池单体连接的同步反激DC/DC变换器计算得到理论放电时间，然后控制当前锂离子蓄电池连接的同步反激DC/DC变换器对当前锂离子蓄电池进行放电直至放电时间等于理论放电时间或者计算得到下一采集周期当前锂离子蓄电池的充放电荷电量；如果锂离子蓄电池需要的充放电荷电量为负，则根据充放电荷电量绝对值、当前锂离子蓄电池连接的同步反激DC/DC变换器计算得到理论充电时间，然后控制当前锂离子蓄电池连接的同步反激DC/DC变换器对当前锂离子蓄电池进行充电直至充电时间等于理论充电时间或者计算得到下一采集周期当前锂离子蓄电池的充放电荷电量；如果锂离子蓄电池需要的充放电荷电量为0，则不进行操作，等待计算得到下一采集周期充放电荷电量；接收充电或者放电电流后进行判断，当充电电流大于充电电流阈值时，控制当前充电电流对应的同步反激DC/DC变换器关断，当放电电流大于放电电流阈值时，控制当前放电电流对应的同步反激DC/DC变换器关断。...

【技术特征摘要】
1.一种基于同步反激DC/DC变换器的双向主动均衡电路，其特征在于包括锂离子蓄电池组、电压采集电路、同步反激DC/DC变换器模块、核心控制单元，其中锂离子蓄电池组，包括多个锂离子蓄电池单体，每个锂离子蓄电池单体均连接一个不同的同步反激DC/DC变换器；同步反激DC/DC变换器模块，包括多个同步反激DC/DC变换器，同步反激DC/DC变换器对连接的锂离子蓄电池单体进行充电或者放电；电压采集模块，根据外部发送的采集周期周期性采集锂离子蓄电池组中各个锂离子蓄电池的单体电压后送至核心控制单元；在锂离子蓄电池组中各个锂离子蓄电池单体充电或者放电过程中，实时采集各个锂离子蓄电池单体的充电电流或者放电电流，并送至核心控制单元；核心控制单元，接收各个锂离子蓄电池的单体电压后计算整个锂离子蓄电池组的平均单体电压，进而得到各个锂离子蓄电池的单体电压与锂离子蓄电池组平均单体电压的差值，根据各个锂离子蓄电池的单体电压与锂离子蓄电池组平均单体电压的差值、各个锂离子蓄电池的容量电压比得到各个锂离子蓄电池需要的充放电荷电量，对各个锂离子蓄电池单体需要的充放电荷电量进行判断，如果锂离子蓄电池单体需要的充放电荷电量为正，则根据充放电荷电量、当前锂离子蓄电池单体连接的同步反激DC/DC变换器计算得到理论放电时间，然后控制当前锂离子蓄电池连接的同步反激DC/DC变换器对当前锂离子蓄电池进行放电直至放电时间等于理论放电时间或者计算得到下一采集周期当前锂离子蓄电池的充放电荷电量；如果锂离子蓄电池需要的充放电荷电量为负，则根据充放电荷电量绝对值、当前锂离子蓄电池连接的同步反激DC/DC变换器计算得到理论充电时间，然后控制当前锂离子蓄电池连接的同步反激DC/DC变换器对当前锂离子蓄电池进行充电直至充电时间等于理论充电时间或者计算得到下一采集周期当前锂离子蓄电池的充放电荷电量；如果锂离子蓄电池需要的充放电荷电量为0，则不进行操作，等待计算得到下一采集周期充放电荷电量；接收充电或者放电电流后进行判断，当充电电流大于充电电流阈值时，控制当前充电电流对应的同步反激DC/DC变换器关断，当放电电流大于放电电流阈值时，控制当前放电电流对应的同步反激DC/DC变换器关断。2.根据权利要求1所述的一种基于同步反激DC/DC变换器的双向主动均衡电路，其特征在于：所述的根据各个锂离子蓄电池的单体电压与锂离子蓄电池组平均单体电压的差值、各个锂离子蓄电池的容量电压比得到各个锂离子蓄电池需要的充放电荷电量的方法为：锂离子蓄电池的单体电压与锂离子蓄电池组平均单体电压的差值、锂离子蓄电池的容量电压比相乘为锂离子蓄电池需要的充放电荷电量。3.根据权利要求1或2所述的一种基于同步反激DC/DC变换器的双向主动均衡电路，其特征在于：所述的各个锂离子蓄电池的电压容量比的取值范围为0.4Ah/V～80Ah/V。4.根据权利要求1或2所述的一种基于同步反激DC/DC变换器的双向主动均衡电路，其特征在于：所述的充电电流阈值取值范围为0A～80A，放电电流阈值取值范围为0A～80A。5.根据权利要求1或2所述的一种基于同步反激DC/DC变换器的双向主动均衡电路，其特征在于：所述的同步反激DC/D...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷英俊，马亮，石海平，赵长江，井元良，张文佳，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部，
类型：发明
国别省市：北京;11