[發(fā)明專利]一種運(yùn)載用鋰離子蓄電池單體主動(dòng)均衡電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110303949.9
• 申請(qǐng)日: 2021-03-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113346567B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-10-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉高鋒;徐剛;武騰;張旭;宗正驍;明恒超;楊桐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海空間電源研究所
• 主分類號(hào): H02J7/00
• 分類號(hào): H02J7/00
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心 11009
• 代理人: 李晶堯

1.一種運(yùn)載用鋰離子蓄電池單體主動(dòng)均衡電路，其特征在于：包括地面充放電設(shè)備、n個(gè)單體均衡模塊和n個(gè)電池單體；其中，n個(gè)電池單體依次正負(fù)串聯(lián)組成串聯(lián)電路；串聯(lián)電路的正端、負(fù)端均與地面充放電設(shè)備連通；n個(gè)單體均衡模塊排列安裝在外部連接底板上；單體均衡模塊和電池單體一一對(duì)應(yīng)組成并聯(lián)電路；形成n個(gè)并聯(lián)電路；

所述每個(gè)單體均衡模塊包括功率電源、輸出輔助回路、微控制器系統(tǒng)和采樣電路；

功率電源：接收地面充放電設(shè)備傳來(lái)的直流電壓電流，將直流電壓電流轉(zhuǎn)換成電壓電流均可調(diào)的電流，并將電壓電流均可調(diào)的電流發(fā)送至輸出輔助回路；接收微控制器系統(tǒng)傳來(lái)的模擬電平與充電電平閾值的差值，根據(jù)差值調(diào)節(jié)電壓電流均可調(diào)的電流，將調(diào)節(jié)后的電流輸出至輸出輔助回路；

輸出輔助回路：內(nèi)部設(shè)置有開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)與功率電源的連通或斷開(kāi)；開(kāi)關(guān)打開(kāi)，接收功率電源傳來(lái)的電壓電流均可調(diào)的電流，將電壓電流均可調(diào)的電流發(fā)送至對(duì)應(yīng)的電池單體，給電池單體進(jìn)行充電；開(kāi)關(guān)閉合；接收微控制器系統(tǒng)傳來(lái)的開(kāi)關(guān)打開(kāi)信號(hào)，開(kāi)關(guān)打開(kāi)；接收功率電源傳來(lái)的調(diào)節(jié)后的電流，將調(diào)節(jié)后的電流發(fā)送至對(duì)應(yīng)電池單體，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池單體的均衡充電；

采樣電路：實(shí)時(shí)采集對(duì)應(yīng)電池單體的電壓，并將電壓轉(zhuǎn)換成模擬電平，并將模擬電平發(fā)送至微控制器系統(tǒng)；

微控制器系統(tǒng)：接收采樣電路傳來(lái)的模擬電平；將模擬電平與預(yù)設(shè)電池單體充電電平閾值進(jìn)行比較，將模擬電平與充電電平閾值的差值發(fā)送至功率電源；同時(shí)生成開(kāi)關(guān)打開(kāi)信號(hào)，將開(kāi)關(guān)打開(kāi)信號(hào)發(fā)送至輸出輔助回路。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種運(yùn)載用鋰離子蓄電池單體主動(dòng)均衡電路，其特征在于：所述功率電源包括第一N溝道型MOS管Q1、主功率變壓器T1、輸入端電阻R1、輸入端電容C1和原邊繞組吸收二極管D1；輸出輔助回路包括副邊整流二極管D2、輸出端電容C2、第二N溝道型MOS管Q2、共模電感L1和熔斷器F1；

其中，地面充放電設(shè)備的正端分別與輸入端電阻R1的一端、輸入端電容C1的一端和主功率變壓器T1原邊的一端連接；輸入端電阻R1的另一端、輸入端電容C1的另一端均與原邊繞組吸收二極管D1的陰極連接；第一N溝道型MOS管Q1的源極與地面充放電設(shè)備的負(fù)端連接；第一N溝道型MOS管Q1的漏極分別與原邊繞組吸收二極管D1的陽(yáng)極、主功率變壓器T1原邊的另一端連接；第一N溝道型MOS管Q1的門極與微控制器系統(tǒng)連接；主功率變壓器T1副邊的一端與副邊整流二極管D2的陽(yáng)極連接；副邊整流二極管D2的陰極分別與輸出端電容C2的一端和第二N溝道型MOS管Q2的漏極連接；輸出端電容C2的另一端分別與主功率變壓器T1副邊的另一端、共模電感L1的負(fù)輸入端連接；第二N溝道型MOS管Q2的源極與共模電感L1的正輸入端連接；第二N溝道型MOS管Q2的門極與微控制器系統(tǒng)連接；共模電感L1的正輸出端與對(duì)應(yīng)電池單體的正端連接；共模電感L1的負(fù)輸出端與熔斷器F1的一端連接；熔斷器F1的另一端分別與采樣電路、對(duì)應(yīng)電池單體的負(fù)端連接；微控制器系統(tǒng)與采樣電路連通；采樣電路分別與電池單體的正端、負(fù)端、熔斷器F1的另一端、微控制器系統(tǒng)連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種運(yùn)載用鋰離子蓄電池單體主動(dòng)均衡電路，其特征在于：每個(gè)單體均衡模塊狀態(tài)一致，實(shí)現(xiàn)相互更換插接順序。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種運(yùn)載用鋰離子蓄電池單體主動(dòng)均衡電路，其特征在于：各單體均衡模塊通過(guò)外部連接底板實(shí)現(xiàn)通訊，單體均衡模塊采用板卡插拔形式安裝。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種運(yùn)載用鋰離子蓄電池單體主動(dòng)均衡電路，其特征在于：所述輸出輔助回路實(shí)現(xiàn)模塊功率輸出及采樣電壓模擬量回采的周期性切換，避免線纜壓降對(duì)單體電壓采樣的影響。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種運(yùn)載用鋰離子蓄電池單體主動(dòng)均衡電路，其特征在于：所述第一N溝道型MOS管Q1選用滿足原邊耐壓耐流及使用溫度要求；主功率變壓器T1、輸入端電阻R1、輸入端電容C1和原邊繞組吸收二極管D1選用在保證自身溫升狀態(tài)下，盡可能降低第一N溝道型MOS管Q1及主功率變壓器T1原邊的反向電壓尖刺；副邊整流二極管D2選用滿足輸出耐流及快速關(guān)斷；輸出端電容C2、第二N溝道型MOS管Q2和共模電感L1、熔斷器F1選用保證單體電池不出現(xiàn)超出耐受能力的輸入輸出電流。