一種基于正激DC/DC變換器的雙向無損均衡電路制造技術

本發明專利技術公開了一種正激DC/DC變換器的雙向無損均衡電路串聯的電池組、正負極切換電路、矩陣開關電路、電壓采集電路和車載24V鉛酸電池，正激DC/DC變換器的輸入端與車載24V鉛酸電池相連，其輸出端與正負極切換電路相連，矩陣開關電路一端與電池組的各電池單體的正負極連接，另一端與正負極切換電路相連，電壓采集電路一端通過電壓檢測排線與電池組的相應的電池單體相連，另一端接入主控模塊，正激DC/DC變換器、正負極切換電路和矩陣開關的控制信號分別接入主控模塊中。本發明專利技術均衡電流大，使得均衡時間縮短，提高了均衡效率；電路設計簡單，成本低，體積小，易于實現。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術設計了一種基于正激DC/DC變換器的雙向無損均衡電路，屬于電池保護

技術介紹
隨著能源危機和環境污染的加劇，節能環保的電動汽車成為研究的熱點。動力鋰電池具有能量密度高，循環壽命長，自動放率低，污染小等優點，逐漸成為電動汽車的首選動力源。為確保鋰電池安全、長壽命運行，需對動力鋰電池組進行正確有效地管理，動力鋰電池組的性能參數檢測和控制成為影響電動汽車性能的關鍵因素。電動汽車發展的三大關鍵技術是電池，電機和電控，其中電池又是重中之重。雖然近年來鋰電池技術有了巨大的進步，錳酸鋰電池、鈷酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池等相繼出·現，鋰電池性能提高明顯；但鋰電池組內單體電池間的不一致性依然存在。在電池組的使用過程中，由于單體電池之間存在差異，電池組的容量由組內最低的單體電池容量決定。在串聯電池組內，雖然通過每個單體的電流相同，但是由于其容量的差異，容量大的單體總是會淺充淺放，而容量小的單體總是會過充過放，這樣就造成了容量大的單體衰減緩慢，壽命延長，容量小的單體衰減加快，壽命縮短，兩者之間的差異越來越大，造成惡性循環。因此，小容量的電池的失效會造成整個電池組提前失效。電源管理系統的均衡功能可以有效地均衡鋰電池組內的不一致性，削平電池間的差異，對于延長電池組壽命降低成本具有重要意義。最常見的方法是在電池兩端并聯一個旁路電阻，通過一個開關來控制電阻回路的通斷，當電池間的差異較大時，表現為單體電池的電壓差較大，選取電壓較高的部分單體電池，可以通過控制開關導通并聯的電阻回路將其的能量釋放掉一部分，最終使得每個單體電池間的電壓差維持在一個合理的范圍內。由于單體電池內多余的電量被旁路電阻白白消耗，所以造成電池能量的浪費，電阻放電會產生較大的熱量，故采用這種方式的均衡電流也較小。
技術實現思路
本專利技術的目的是克服現有均衡方案的不足之處，提供一種能進行能量雙向無損轉移，均衡電流大，均衡效率高的基于正激DC/DC變換器的無損均衡電路。本專利技術采用的技術方案是 一種正激DC/DC變換器的雙向無損均衡電路，包括有正激DC/DC變換器，正激DC/DC變換器包括有雙向正激電路和有源箝位電路，其特征在于還包括有串聯的電池組、正負極切換電路、矩陣開關電路、電壓采集電路和車載24V鉛酸電池，正激DC/DC變換器的輸入端與車載24V鉛酸電池相連，其輸出端與正負極切換電路相連，矩陣開關電路一端與電池組的各電池單體的正負極連接，另一端與正負極切換電路相連，電壓采集電路一端通過電壓檢測排線與電池組的相應的電池單體相連，另一端接入主控模塊，正激DC/DC變換器、正負極切換電路和矩陣開關的控制信號分別接入主控模塊中。矩陣開關電路的矩陣開關采用N選I的矩陣，其一端通過電壓檢測排線連接在相應的電池單體的正負極上，另一端與正負極切換電路相連。主控模塊是由MCU單片機組成，它的輸入端口接收來自電壓采集電路采集的電壓信號，并在其內部進行A/D轉換，其輸出端口輸出對N選I的矩陣開關、正負極切換電路和正激DC/DC變換器的控制信號。本專利技術的工作原理是 本專利技術通過主控模塊MCU單片機與采集電路配合工作對單體電池的電壓進行實時監測，得到各個單體電池電壓的實時數據，并確定最高和最低單體電池的位置。當單體電池的電壓高于我們設定的閾值時，主控模塊使能相應的矩陣開關電路、正負極切換電路以及正激DC/DC變換器，這時相應單體電池正負極通過矩陣開關、正負極切換電路連接到正激DC/DC變換器的輸出端。然后通過正激DC/DC變換器將電池單體的多余的電量返回到車載24V鉛酸電池中；當單體電池的電壓低于我們設定的閾值時，主控模塊使能相應的矩陣開關電 路、正負極切換電路以及正激DC/DC變換器，使欠壓單體正負極連接到正激DC/DC變換器的輸出端，此時車載24V鉛酸電池中的電量會通過正激DC/DC變換器轉移到欠壓單體電池中。上述過程重復進行，使電池組中單體電池的壓差保持在一個合理的范圍內，即電池組的單體電池保持一個很好的均衡性。與現有技術相比，本專利技術的優點體現在 1、均衡中多余的電量轉移到車載24V鉛酸電池中，避免了電量的浪費； 2、欠壓單體能通過車載24V鉛酸電池得到相應的電量，實現了雙向均衡，使單體電池保持在一個很好的均衡性； 3、均衡電流大,使得均衡時間縮短，提高了均衡效率； 4、電路設計簡單，成本低，體積小，易于實現。附圖說明圖I是本專利技術的電路原理圖。具體實施例方式如圖I所示，一種正激DC/DC變換器的雙向無損均衡電路，包括有正激DC/DC變換器1，正激DC/DC變換器I包括有雙向正激電路2和有源箝位電路3，還包括有串聯的電池組4、正負極切換電路5、矩陣開關電路6、電壓采集電路7和車載24V鉛酸電池8，正激DC/DC變換器I的輸入端與車載24V鉛酸電池8相連，其輸出端與正負極切換電路5的SQfSQ相連，矩陣開關電路6的矩陣開關元件SfSn —端與電池組4的各電池單體BfBn的正負極連接，另一端與正負極切換電路5的SQf SQ4相連，電壓采集電路7 —端通過電壓檢測排線9與電池組4的相應的電池單體相連，另一端接入主控模塊10的CRl輸入端口處，正激DC/DC變換器I的雙向正激電路2和有源箝位電路3的控制端分別接入主控模塊MCU單片機Κ9 (11輸出端口，正負極切換電路5和矩陣開關6的的控制端分別接入主控模塊10MCU單片機K1 K8端口。其工作過程是 系統上電，立即按照設定的程序運行。這時，電壓采集電路7對電池組4中的每個單體電池電壓進行循環采集，并把采集的電壓信號傳到主控模塊10中，并主控模塊10中進行A/D轉換。若t0時刻主控模塊10檢測到某一節單體電池電壓低于我們設定的閾值電壓時(以單體電池B2為例說明)，即此時單體電池過放，處于欠壓狀態。主控模塊10的MCU單片機輸出端口 K6，K7，K2，K3發出使能信號，這樣單體電池Β2的正負極通過電壓檢測排線，矩陣開關電路6和正負極切換電路5連接到了正激DC/DC變換器I的輸出端，同時主控模塊10的MCU單片機輸出端口 Kll也發出使能信號，使正激DC/DC變換器I 一次側的開關管Ql閉合。此時，正激DC/DC變換器一側繞組和二次側繞組的同名端相對于異名端為正。這樣電流就由車載24V鉛酸電池的正極經端口 P+，并經濾波電容Cl作用，沿著正激DC/DC變換器I的一次側變壓器繞組和一次側的開關管，然后從端口 P-到達其負極。正激DC/DC變換器I的二次側的電流從二次側繞組的同名端流出到LI，C3中。這部分電流從正激DC/DC變換器I的二次側繞組的同名端輸出后經過已經接通的正負極切換電路5，矩陣開關電路6流到電池單體Β2中，并從正激DC/DC變換器I的二次側開關管Q3寄生二極管返回二次側繞組的異名端。經過時間Tl (開關周期)之后，主控模塊10的單片機MCU的輸出端口 Kll輸出低電平，此電平使正激DC/DC變換器一次側的開關管Ql關閉，此時正激DC/DC變換器I的一·次側和二次側繞組的同名端相對于異名端為負，且關斷瞬間一次側繞組的異名端電壓約為2倍的車載24V鉛酸電池電壓。由于電感LI電流不能突變，所以電感的極性反向以盡量保持電流不變。電感LI電流此時沿同一方向流動，從其輸出端流出，經過負載(部分經過濾波電容C3)和續流二極管本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種正激DC/DC變換器的雙向無損均衡電路，包括有正激DC/DC變換器，正激DC/DC變換器包括有雙向正激電路和有源箝位電路，其特征在于：還包括有串聯的電池組、正負極切換電路、矩陣開關電路、電壓采集電路和車載24V鉛酸電池，正激DC/DC變換器的輸入端與車載24V鉛酸電池相連，其輸出端與正負極切換電路相連，矩陣開關電路一端與電池組的各電池單體的正負極連接，另一端與正負極切換電路相連，電壓采集電路一端通過電壓檢測排線與電池組的相應的電池單體相連，另一端接入主控模塊，正激DC/DC變換器、正負極切換電路和矩陣開關的控制信號分別接入主控模塊中。

【技術特征摘要】
1.一種正激DC/DC變換器的雙向無損均衡電路，包括有正激DC/DC變換器，正激DC/DC變換器包括有雙向正激電路和有源箝位電路，其特征在于還包括有串聯的電池組、正負極切換電路、矩陣開關電路、電壓采集電路和車載24V鉛酸電池，正激DC/DC變換器的輸入端與車載24V鉛酸電池相連，其輸出端與正負極切換電路相連，矩陣開關電路一端與電池組的各電池單體的正負極連接，另一端與正負極切換電路相連...

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐波，張殿明，張偉，余鏗，鐘良，
申請(專利權)人：安徽力高新能源技術有限公司，
類型：發明
國別省市：