一种正反激电池主动均衡装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种正反激电池主动均衡装置及控制方法，正反激电池主动均衡装置包括：直流变换器

【技术实现步骤摘要】
一种正反激电池主动均衡装置及控制方法


[0001]本专利技术涉及一种锂电池等相关电池组的均衡管理系统，特别涉及一种主动均衡装置
。

技术介绍

[0002]随着锂电池和储能技术的发展，对电池管理系统的要求也越来越高
。
多个单体电池串联，由于单体电池自身的性能不一致，在充放电过程中不一致性会被累积放大，导致整个电池组的充放电性能受限并加速电池的老化，进一步影响电池的寿命和安全性
。
[0003]目前对电池进行均衡的方法主要分为被动均衡方法和主动均衡方法
。
其中被动均衡方法主要采用电阻耗能，即在每一个单体电池并联一个开关，通过控制电阻的通断将容量多的电池中多余的能量消耗掉，实现整组电池电压的均衡
。
因此，被动均衡不仅会消耗宝贵的能量，还会引起系统发热
。
[0004]主动均衡方法不使用电阻对多余能量进行耗散
。
传统的主动均衡方法通过能量在电池单体
、
电池组之间的转移实现均衡
。
均衡过程需要储能元件实现能量重新分配，还需要配合多个高速开关的功率开关器件使用，成本较高
、
控制复杂
、
不易实现任意单体电池同时均衡，且均衡过程中需要电池单体多次充放电，影响电池循环寿命
。
中国专利
ZL201821639419.1
公开了一种主动型电池均衡电路，使用正激变换器作为均衡支路，能够用较少的高速功率开关器件实现任意多单体电池同时进行均衡
。
但仍需对每个均衡支路分别控制，增加了系统的控制复杂度和成本
。
同时上述均衡方法都需要电压检测模块用于监控每个单体电池电压，成本较高
、
容易受到强电干扰，存在安全隐患
。
[0005]综上所述，现有技术中被动式均衡电路存在消耗宝贵的能量
、
引起系统发热等诸多问题
。
主动均衡需要检测每个电池单体电压，并对每个均衡电路分别进行通断控制，成本高
、
控制复杂
。
均衡过程电池重复充放电影响电池寿命
。
除此之外，有些电路不能通过均衡使电池组的能量得到补充，以达到充满电池的目的
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为了提供一种电池均衡装置，与现有技术相比，能够对任意多个单体电池同时进行均衡控制
。
该装置的均衡效率高，表现为不需要检测每个电池电压，而且不需要对每个均衡电路进行通断控制；成本低
、
控制简单灵活
、
发热量低，仅需要一个功率开关即可实现对所有电池单体的均衡控制
。
此外，在均衡控制的过程中，可以对容量较低的单体电池进行能量补充，实现充满电池的目的
。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种正反激电池主动均衡装置，包括：直流变换器
、
激励单元
、
电流传感器
、
控制器
、
第一正反激单元
、
第二正反激单元
、
第三正反激单元
、
第
N
正反激单元
、
电池组串
、
电源；所述电源与直流变换器相连，直流变换器的输出与激励单元的输入相连；所述激励单元驱动
N
个并联的正反激单元，分别是第一正反激单元
、
第二正反激单元
、
第三正反激单元
、
第
N
正反激单元；所述电流传感器串联在激励单元和
N
个输入端并联的正反激单元之间，用于检测均衡电流值；所述第一正反激单元
、
第二正反激单元
、
第三正反激单元
、
第
N
正反激单元的输出分别与电池组串中的电池单元相连，并对电池组串中的电池电压进行主动均衡；所述控制器通过检测电流传感器的电流，对激励单元进行控制，使之满足电池组串各个需要均衡的电池对均衡电流的需求；所述控制器控制直流变换器，使直流变换器能够稳定输出电压，并满足主动均衡对电压的要求
。
[0008]所述激励单元包括：功率管
、
吸收二极管
、
吸收电容
、
吸收电阻；所述吸收二极管
、
吸收电容
、
吸收电阻组成
RDC
吸收电路，用于吸收功率管关断时后级电路产生的电压尖峰，吸收电容与吸收电阻并联后一端与输入正极相连，另外一端连接吸收二极管的阴极
。
所述功率管漏极与吸收二极管的阳极和输出端相连，功率管的源极连接输入负极，通过控制器控制功率管门极，用于控制输出电压脉冲的占空比
。
所述直流变换器包括：斩波管
、
续流管
、
一号电感
、
电容组成降压斩波电路；所述斩波管的漏极接电源正极，斩波管的源极与续流管阴极以及一号电感相连，续流管阳极与电源正极相连，电容并联在输出端正负极上
。
[0009]所述
N
个正反激单元：第一正反激单元
、
第二正反激单元
、
第三正反激单元
、
第
N
正反激单元，每个正反激单元的结构相同，均包括：带中心抽头变压器
、
正激整流管
、
反激整流管
、
正激续流管
、
正激滤波电感
、
输出电容；所述带中心抽头变压器包括一个原边绕组和两个匝数相等的副边绕组：原边绕组
、
第一副边绕组
、
第二副边绕组，中间抽头跟第一副边绕组的同名端和第二副边绕组的非同名端相连；所述带中心抽头变压器的原边绕组与激励单元的输出端相连，其中原边绕组同名端连正极，第一副边绕组的同名端连正激整流管的阳极，第二副边绕组非同名端连反激整流管的阳极，中间抽头连第一电池的负极；所述反激整流管的阴极连第一电池的正极，正激整流管的阴极经过正激滤波电感与第一电池的正极相连，正激续流管的阴极连正激整流管的阴极，正激续流管的阳极连第一电池的负极，输出电容并联在第一电池的正负极两端
。
[0010]所述电池组串包括与正反激单元个数相同的
N
个电池：第一电池
、
第二电池
、
第三电池
、
第
N
电池，
N
个电池首尾相连组成一个电池组
。
[0011]一种正反激电池主动均衡装置，还包括：双管激励单元
、
第一正激单元
、
第二正激单元
、
第三正激单元
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种正反激电池主动均衡装置，其特征在于，包括：直流变换器（
101
）
、
激励单元（
102
）
、
电流传感器（
103
）
、
控制器（
104
）
、
第一正反激单元（
105
）
、
第二正反激单元（
106
）
、
第三正反激单元（
107
）
、
第
N
正反激单元（
108
）
、
电池组串（
109
）
、
电源（
110
）；所述电源（
110
）与直流变换器（
101
）相连，直流变换器（
101
）的输出与激励单元（
102
）的输入相连；所述激励单元（
102
）驱动
N
个并联的正反激单元，分别是第一正反激单元（
105
）
、
第二正反激单元（
106
）
、
第三正反激单元（
107
）
、
第
N
正反激单元（
108
）；所述电流传感器（
103
）串联在激励单元（
102
）和
N
个输入端并联的正反激单元之间，用于检测均衡电流值；所述第一正反激单元（
105
）
、
第二正反激单元（
106
）
、
第三正反激单元（
107
）
、
第
N
正反激单元（
108
）的输出分别与电池组串（
109
）中的电池单元相连，并对电池组串（
109
）中的电池电压进行主动均衡；所述控制器（
104
）通过检测电流传感器（
103
）的电流，对激励单元（
102
）进行控制，使之满足电池组串（
109
）各个需要均衡的电池对均衡电流的需求；所述控制器（
104
）控制直流变换器（
101
），使直流变换器（
101
）能够稳定输出电压，并满足主动均衡对电压的要求
。2.
如权利要求1所述的一种正反激电池主动均衡装置，其特征在于，所述激励单元（
102
）包括：功率管（
1021
）
、
吸收二极管（
1022
）
、
吸收电容（
1023
）
、
吸收电阻（
1024
）；所述吸收二极管（
1022
）
、
吸收电容（
1023
）
、
吸收电阻（
1024
）组成
RDC
吸收电路，用于吸收功率管（
1021
）关断时后级电路产生的电压尖峰，吸收电容（
1023
）与吸收电阻（
1024
）并联后一端与输入正极相连，另外一端连接吸收二极管（
1022
）的阴极；所述功率管（
1021
）漏极与吸收二极管（
1022
）的阳极和输出端相连，功率管（
1021
）的源极连接输入负极，通过控制器（
104
）控制功率管（
1021
）门极，用于控制输出电压脉冲的占空比
。3.
如权利要求1所述的一种正反激电池主动均衡装置，其特征在于，所述直流变换器（
101
）包括：斩波管（
1011
）
、
续流管（
1012
）
、
一号电感（
1013
）
、
电容（
1014
）组成降压斩波电路；所述斩波管（
1011
）的漏极接电源（
110
）正极，斩波管（
1011
）的源极与续流管（
1012
）阴极以及一号电感（
1013
）相连，续流管（
1012
）阳极与电源（
110
）正极相连，电容（
1014
）并联在输出端正负极上
。4.
如权利要求1所述的一种正反激电池主动均衡装置，其特征在于，所述
N
个正反激单元：第一正反激单元（
105
）
、
第二正反激单元（
106
）
、
第三正反激单元（
107
）
、
第
N
正反激单元（
108
），每个正反激单元的结构相同，均包括：带中心抽头变压器（
1051
）
、
正激整流管（
1052
）
、
反激整流管（
1053
）
、
正激续流管（
1054
）
、
正激滤波电感（
1055
）
、
输出电容（
1056
）；所述带中心抽头变压器（
1051
）包括一个原边绕组和两个匝数相等的副边绕组：原边绕组（
511
）
、
第一副边绕组（
512
）
、
第二副边绕组（
513
），中间抽头跟第一副边绕组（
512
）的同名端和第二副边绕组（
513
）的非同名端相连；所述带中心抽头变压器（
1051
）的原边绕组（
511
）与激励单元（
102
）的输出端相连，其中原边绕组（
511
）同名端连正极，第一副边绕组（
512
）的同名端连正激整流管（
1052
）的阳极，
第二副边绕组（
513
）非同名端连反激整流管（
1053
）的阳极，中间抽头连第一电池（
1091
）的负极；所述反激整流管（
1053
）的...

【专利技术属性】
技术研发人员：冬雷，王启萱，张玉冕，李雅清，方淑星，郝颖，
申请(专利权)人：北京动力京工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：