[發明專利]一種基于公共直流母線的蓄電池組兩級級聯均衡系統

在審

• 申請號: 201410828147.X
• 申請日: 2014-12-26
• 公開（公告）號: CN104901350A
• 公開（公告）日: 2015-09-09
• 發明（設計）人: 李小謙;姚川;吳浩偉;李鵬;張明;鄧磊;李銳;蔡凱;歐陽暉;姜波;李可維;周樑;邢賀鵬;金惠峰;孫朝暉;耿攀;謝煒;吳大立;徐正喜;陳濤;魏華
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一九研究所
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于蓄電池組儲能技術領域，具體是涉及一種基于公共直流母線的蓄電池組兩級級聯均衡系統。

背景技術

大容量蓄電池組采用大量電池串聯供電，單體電池在長期使用中性能差異是不可避免的，串聯電池組中流過同樣電流，相對而言，容量大者總是處于小電流淺充淺放、趨于容量衰減緩慢、壽命延長，而容量小者總是處于大電流過充過放、趨于容量衰減加快、壽命縮短，兩者之間性能參數差異越來越大，形成正反饋特性，小容量提前失效，這是造成電池組壽命縮短、有效容量減小、安全性能降低的重要因素之一。

傳統的雙向均衡充放電均衡系統存在的主要缺點是在多單體電池串聯的儲能電源中，當能量由第一個單體電池向最后一個單體電池轉移時，需要借助中間多個單體電池通過均衡器進行多次能量交換，能量為多級傳輸，由此造成能量的傳輸路徑長、速度慢、效率低，且中間重復設置的均衡器造成了功率模塊的浪費，不適用于多節數串聯蓄電池組。

發明內容

本發明的目的在于解決多節數串聯蓄電池組均衡過程中，減少均衡損耗、提高均衡速度、簡化系統結構以及降低成本等問題，從而提供一種基于公共直流母線的蓄電池組兩級級聯均衡系統。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案如下：

一種基于公共直流母線的蓄電池組兩級級聯均衡系統，包括第一組第一級母線100，第二組第一級母線200，第三組第一級母線300，24V公共直流母線400，驅動緩沖器500以及DSP控制器600；其中，第一組第一級母線100包括1#蓄電池放電電路101、2#蓄電池放電電路102、3#蓄電池放電電路103、4#蓄電池放電電路104、5#蓄電池放電電路105、6#蓄電池放電電路106、第一組第一級母線蓄電池組電壓信號采集107；第二組第一級母線200包括7#蓄電池放電電路201、8#蓄電池放電電路202、9#蓄電池放電電路203、10#蓄電池放電電路204、11#蓄電池放電電路205、12#蓄電池放電電路206、第二組第一級母線蓄電池組電壓信號采集207；第三組第一級母線300包括13#蓄電池放電電路301、14#蓄電池放電電路302、15#蓄電池放電電路303、16#蓄電池放電電路304、17#蓄電池放電電路305、18#蓄電池放電電路306、第三組第一級母線蓄電池組電壓信號采集307；24V公共直流母線400包括第一組第二級母線雙向正激充放電電路401、第二組第二級母線雙向正激充放電電路402、第三組第二級母線雙向正激充放電電路403；驅動緩沖器500包括第一組第一級母線驅動緩沖器501、第一組第二級母線驅動緩沖器502、第二組第一級母線驅動緩沖器503、第二組第二級母線驅動緩沖器504、第三組第一級母線驅動緩沖器505、第三組第二級母線驅動緩沖器506；

18塊單體電池依次串聯組成3段第一級母線(100、200、300)，3段第一級母線經雙向充放電電路(401、402、403)和24V公共直流母線400聯通，則蓄電池組中的任意兩塊電池之間都可以進行能量交換，且能量交換的最長路徑不超過4級變換器，能量交換效率高，交換速度快。DSP控制器通過對18塊單體蓄電池的端電壓進行檢測，?計算3段第一級母線(100、200、300)的平均電壓當各個母線內的單體電池的電壓U_i大于各一級母線的平均電壓10mV，則該單體電池的放電電路啟動，單體電池放電，能量回饋到第一級母線；當各個電池單體的電壓與各一級母線的平均電壓差小于10mV時，停止組內均衡；比較3段第一級母線(100、200、300)的平均電壓若平均電壓的差值大于門限值10mV，表示整個蓄電池組的電壓梯度差較大，需要跨組均衡。對平均電壓較高的第一級母線啟動放電功能，能量回饋到24V母線；對平均電壓較低的第一級母線啟動充電功能，從24V母線吸收能量；使充放電電路吸收和回饋的能量相等，既使得24V電網電壓穩定，又可滿足能量交換的功能。

上述技術方案中，所述AD采樣電路單元用于將單體電池電壓轉換成數字信號，這些單元采用基于AD7280A的電壓采樣芯片實現。

上述技術方案中，所述驅動緩沖器用于驅動放電電路和雙向正激充放電電路，這些單元采用基于74LS125的三態門電路實現。

上述技術方案中，所述蓄電池組的單體電池充放電控制的均衡調度算法采用基于TMS320F28062的數字處理器實現。

本發明相比現有技術具有的優點：