[發明專利]一種空間高壓蓄電池組雙向均衡電路及其雙向均衡方法

有效

• 申請號: 201710719686.3
• 申請日: 2017-08-21
• 公開（公告）號: CN107359670B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 趙旺彬;黃軍;陳海濤;吳春瑜;李開宇
• 申請（專利權）人: 上海空間電源研究所
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 朱成之

一種空間高壓蓄電池組雙向均衡電路及其雙向均衡方法，采用多繞組的反激變壓器和MOS管構建高效可靠的雙向均衡電路，高壓鋰離子蓄電池在充電過程中，如果檢測到某個電池單體的電池電壓大于均衡閾值，則控制反激變壓器實現電池單體對蓄電池組的充電，高壓鋰離子蓄電池在放電過程中，如果檢測到某個電池單體的電池電壓低于均衡閾值，則控制反激變壓器實現蓄電池組對電池單體的充電。本發明能夠實現能量在電池單體和蓄電池組之間的雙向均衡，提高了系統均衡時間，減少了均衡過程中的故障率。

技術領域

本發明涉及一種空間高壓蓄電池組雙向均衡電路及其雙向均衡方法。

背景技術

空間探測是當今世界科技發展的前沿領域，具有很強的基礎性、前瞻性、創新性和帶動性。人類航天活動一般可分為地球應用衛星、載人航天和深空探測三大領域，開展空間活動，是航天技術發展的必然選擇。電源分系統作為空間飛行器的重要分系統之一，將提供飛行器執行試驗驗證任務所需能量來源。當前，隨著空間電源系統技術的進步，鋰離子蓄電池組擔負著為平臺載荷在陰影期供電的任務。由鋰離子串聯蓄電池單體串聯形成蓄電池組，雖然經過篩選等嚴格工藝控制能保證鋰離子蓄電池較好的一致性，但是考慮到電池本身的自放電效應、載荷放電特性以及重復循環使用要求，使得高功率鋰離子蓄電池組在使用過程中不可避免會出現單體電壓的不均衡，若不采取措施，這種不均衡會急劇惡化，因此對于空間用高壓蓄電池組進行均衡管理具有重要意義。

目前空間用蓄電池組采用的是被動均衡，當某個電池單體電壓過高時，通過打開與相應電池單體并聯電阻的開關，來實現能量的釋放，從而達到電池組中各個電池單體能量的均衡。但是隨著空間載荷技術的進步，對電源系統的輸出功率和輸出電壓要求越來越高，特別是對于鋰離子蓄電池儲能系統而言，要求采用更多的單體進行串聯，這樣就會對鋰離子蓄電池組的均衡管理提出更高的要求。這時若仍然采用被動均衡，均衡機會產生大量的熱量，會使蓄電池組的效率變的更低。

發明內容

本發明提供一種空間高壓蓄電池組雙向均衡電路及其雙向均衡方法，采用多繞組的反激變壓器和MOS管構建高效可靠的雙向均衡電路，實現能量在電池單體和蓄電池組之間的雙向均衡，提高了系統均衡時間，減少了均衡過程中的故障率。

為了達到上述目的，本發明提供一種空間高壓蓄電池組雙向均衡電路，其連接在高壓鋰離子蓄電池上，高壓鋰離子蓄電池包含m+1組蓄電池組，每組蓄電池組中包含n個電池單體。

所述的空間高壓蓄電池組雙向均衡電路包含m+1組雙向均衡電路，其中，每組雙向均衡電路包含：一個多繞組的反激變壓器，該反激變壓器的原邊具有n個繞組，該反激變壓器的副邊具有1個繞組；所述的m+1組雙向均衡電路交錯并聯在m+1組蓄電池組上；針對前m組雙向均衡電路，反激變壓器的副邊繞組同時并聯在m組蓄電池組和m+1組蓄電池組上，反激變壓器的每一個原邊繞組一一對應并聯在m組蓄電池組中的n個電池單體上；針對第m+1組雙向均衡電路，反激變壓器的副邊繞組并聯在m+1組蓄電池組上，反激變壓器的每一個原邊繞組一一對應并聯在m+1組蓄電池組中的n個電池單體上；

所述的n和m都為自然數；

所述的每個反激變壓器的每個原邊繞組上串聯有原邊開關電路，每個反激變壓器的副邊繞組上也串聯有副邊開關電路。

所述的原邊開關電路包含：一個N溝道MOSFET管和一個P溝道MOSFET管，N溝道MOSFET管的漏極連接原邊繞組或連接電池單體的正極，N溝道MOSFET管的源極連接P溝道MOSFET管的漏極，P溝道MOSFET管的漏極連接電池單體的負極或連接原邊繞組，N溝道MOSFET管和P溝道MOSFET管的柵極分別連接控制電路。

所述的原邊繞組和原邊開關電路上并聯有電容，起穩壓作用。