一种基于正激变换器的锂离子电池组双向主动均衡系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电动汽车或大功率储能电站电池管理系统技术领域，具体是一种基于正激变换器的锂离子电池组双向主动均衡系统。
【背景技术】
[0002]电动汽车或大功率储能系统由大量电池模块串联组成，由于电池、特别是锂离子电池的充放电特性，电池组需要单独的电池管理系统对其进行有效的管理和保护，从而保证电池的使用安全和寿命。
[0003]电池组中单体电池电压差异是表征电池一致性的重要指标，在充电和放电过程中，保持单体电压差在一个合理的范围内，可以保证电池不被过充过放，是保证电池组使用安全和寿命的重要手段。
[0004]目前，锂离子电池组电池均衡主要采用被动均衡的方式，该方式均衡电流小，效率低，均衡过程能量完全变成电阻的热能而损耗掉。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型提出一种基于正激变换器的锂离子电池组双向主动均衡系统，有效解决了锂离子电池组电池均衡主要采用被动均衡的方式。
[0006]本实用新型的技术方案是这样实现的:
[0007]一种基于正激变换器的锂离子电池组双向主动均衡系统，包括待均衡锂离子电池组、MOSFET开关阵列门驱动模块、正激DC/DC变换器模块和MCU模块；
[0008]所述待均衡锂离子电池组与所述MOSFET开关阵列门驱动模块电连接，所述MOSFET开关阵列门驱动模块与所述正激DC/DC变换器模块电连接，所述正激DC/DC变换器模块与所述MCU模块电连接，所述MCU模块与所述MOSFET开关阵列门驱动模块电连接。
[0009]进一步地，所述待均衡锂离子电池组包括若干串联的锂离子电池。
[0010]进一步地，所述MOSFET开关阵列门驱动模块包括电池开关阵列、极性开关和开关阵列门驱动器；所述待均衡锂离子电池组与所述电池开关阵列电连接，所述电池开关阵列与所述极性开关电连接，所述极性开关与所述正激DC/DC变换器模块电连接；
[0011]所述开关阵列门驱动器分别与所述电池开关阵列、极性开关和MCU模块电连接。
[0012]进一步地，所述电池开关阵列包括若干电池开关，每个电池开关包括两个串联的NM0SFET,两个串联的NM0SFET的源极连接在一起；每个NM0SFET的两端并联有一个二极管，所述二极管的正极与NM0SFET的源极连接在一起。
[0013]进一步地，所述极性开关由并联的NM0SFET和二极管构成。
[0014]进一步地，所述开关阵列门驱动器与各NM0SFET电连接。
[0015]进一步地，所述正激DC/DC变换器模块包括正激DC/DC变换器和DC/DC变换器控制器。
[0016]本实用新型的有益效果为:
[0017]本实用新型实现的双向主动均衡方式，可以实现几乎无损耗的能量转移，最大均衡电流可达5A，从而可以大大提高锂离子电池组的使用效率和延长电池组的使用寿命。
【附图说明】
[0018]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1是本实用新型一个实施例的结构示意图；
[0020]图2是图1中实施例的电路结构示意图。
[0021]图中:
[0022]1、待均衡锂离子电池组；2、MOSFET开关阵列门驱动模块；3、正激DC/DC变换器模块；4、MCU模块。
【具体实施方式】
[0023]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0024]如图1和图2所示，本实施例中的基于正激变换器的锂离子电池组双向主动均衡系统，包括待均衡锂离子电池组UMOSFET开关阵列门驱动模块2、正激DC/DC变换器模块3和MCU模块4。
[0025]其中，待均衡锂离子电池组I与MOSFET开关阵列门驱动模块2电连接，MOSFET开关阵列门驱动模块2与正激DC/DC变换器模块3电连接，正激DC/DC变换器模块3与MCU模块4电连接，MCU模块4与MOSFET开关阵列门驱动模块2电连接。
[0026]本实施例中，待均衡锂离子电池组I包括若干串联的锂离子电池。MOSFET开关阵列门驱动模块2包括电池开关阵列、极性开关和开关阵列门驱动器；待均衡锂离子电池组I与电池开关阵列电连接，电池开关阵列与极性开关电连接，极性开关与正激DC/DC变换器模块3电连接；开关阵列门驱动器分别与电池开关阵列、极性开关和MCU模块4电连接。
[0027]电池开关阵列包括若干电池开关，每个电池开关包括两个串联的NM0SFET，两个串联的NM0SFET的源极连接在一起；每个NM0SFET的两端并联有一个二极管，二极管的正极与NM0SFET的源极连接在一起。电池开关控制均衡的方向。
[0028]极性开关由并联的NM0SFET和二极管构成，极性开关控制电流的方向为一个方向。开关阵列门驱动器与各匪OSFET电连接，开关阵列门驱动器为电池开关和极性开关的各MOSFET提供驱动和控制。
[0029]正激DC/DC变换器模块3包括正激DC/DC变换器和DC/DC变换器控制器，正激DC/DC变换器包括脉冲变压器、MOSFET开关、采样电阻等，脉冲变压器实现能量的转移，将某一节锂离子电池的能量回馈给电池组或将电池组的能量转移至某一节锂离子电池，采样电阻实现均衡电流的反馈稳定均衡电流。DC/DC变换器控制器产生PWM信号。正激DC/DC变换器控制器实现MOSFET驱动、PWM信号的频率、幅值及均衡电流的控制。
[0030]下面以CELLl为例说明本实施例的工作过程:
[0031]放电均衡:当CELLl电池电压高于该电池组电压一定值(可设定)时，启动CELLl电池放电均衡。首先，MCU模块4发送均衡命令，CELLl电池两端接线上相应的MOSFET电池开关Q11、Q22在开关阵列门驱动器的驱动下打开，对应极性开关Qpl、Qp4也打开，DC/DC变换器控制器收到MCU模块4命令，产生PWM驱动信号，驱动正激DC/DC变换器中的MOSFET开关和脉冲变压器实现DC/DC的正激变换，将CELLl电池的能量转移至电池组，直到CELLl电池电压与该电池组电压差达到允许范围，这样就实现该节电池的放电均衡。
[0032]充电均衡:当CELLl电池电压低于该电池组电压一定值(可设定)时，启动CELLl电池充电均衡。首先，MCU模块4发送均衡命令，CELLl电池两端接线上相应的MOSFET电池开关Q12、Q21在开关阵列门驱动器的驱动下打开，对应极性开关Qp2、Qp3也打开，DC/DC变换器控制器收到MCU模块4命令，产生PWM驱动信号，驱动正激DC/DC变换器中的MOSFET开关和脉冲变压器实现DC/DC的正激变换，将电池组的能量转移至CELLl电池，直到CELLl电池电压与该电池组电压差达到允许范围，这样就实现该节电池的充电均衡。
[0033]其它锂离子电池的双向调节过程原理同CELL1，不再重复。
[0034]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于正激变换器的锂离子电池组双向主动均衡系统，其特征在于，包括待均衡锂离子电池组、MOSFET开关阵列门驱动模块、正激DC/DC变换器模块和MCU模块； 所述待均衡锂离子电池组与所述MOSFET开关阵列门驱动模块电连接，所述MOSFET开关阵列门驱动模块与所述正激DC/DC变换器模块电连接，所述正激DC/DC变换器模块与所述MCU模块电连接，所述MCU模块与所述MOSFET开关阵列门驱动模块电连接。2.如权利要求1所述的一种基于正激变换器的锂离子电池组双向主动均衡系统，其特征在于，所述待均衡锂离子电池组包括若干串联的锂离子电池。3.如权利要求2所述的一种基于正激变换器的锂离子电池组双向主动均衡系统，其特征在于，所述MOSFET开关阵列门驱动模块包括电池开关阵列、极性开关和开关阵列门驱动器；所述待均衡锂离子电池组与所述电池开关阵列电连接，所述电池开关阵列与所述极性开关电连接，所述极性开关与所述正激DC/DC变换器模块电连接； 所述开关阵列门驱动器分别与所述电池开关阵列、极性开关和MCU模块电连接。4.如权利要求3所述的一种基于正激变换器的锂离子电池组双向主动均衡系统，其特征在于，所述电池开关阵列包括若干电池开关，每个电池开关包括两个串联的NM0SFET，两个串联的NM0SFET的源极连接在一起；每个NM0SFET的两端并联有一个二极管，所述二极管的正极与NM0SFET的源极连接在一起。5.如权利要求4所述的一种基于正激变换器的锂离子电池组双向主动均衡系统，其特征在于，所述极性开关由并联的NM0SFET和二极管构成。6.如权利要求5所述的一种基于正激变换器的锂离子电池组双向主动均衡系统，其特征在于，所述开关阵列门驱动器与各NM0SFET电连接。7.如权利要求6所述的一种基于正激变换器的锂离子电池组双向主动均衡系统，其特征在于，所述正激DC/DC变换器模块包括正激DC/DC变换器和DC/DC变换器控制器。
【专利摘要】本实用新型提出一种基于正激变换器的锂离子电池组双向主动均衡系统，包括待均衡锂离子电池组、MOSFET开关阵列门驱动模块、正激DC/DC变换器模块和MCU模块；所述待均衡锂离子电池组与所述MOSFET开关阵列门驱动模块电连接，所述MOSFET开关阵列门驱动模块与所述正激DC/DC变换器模块电连接，所述正激DC/DC变换器模块与所述MCU模块电连接，所述MCU模块与所述MOSFET开关阵列门驱动模块电连接。本实用新型实现的双向主动均衡方式，可以实现几乎无损耗的能量转移，最大均衡电流可达5A，从而可以大大提高锂离子电池组的使用效率和延长电池组的使用寿命。
【IPC分类】H02J7/00
【公开号】CN204615434
【申请号】CN201520189705
【发明人】魏廷库
【申请人】北京波士顿动力电池有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年3月31日