一种电池组功率均衡电路制造技术

本申请公开了一种电池组功率均衡电路，用于对串联电池组中的多个单体电池进行功率均衡。通过将被均衡电池的能量汇集到直流母线上，然后通过数据采集电路采集电池单体的电压并由主控单元判断出需要进行均衡处理的电池单体，将该电池单体接入均衡电路中，均衡过程中所要吸收的能量从直流母线上获得，所要释放的能量也释放到直流母线上，在直流母线侧完成电能的最终交互。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种电池组功率均衡电路
本申请涉及电池管理
，更具体地说，涉及一种电池组功率均衡电路。
技术介绍
由于材料、制程的波动，使用条件的不同，均会造成电池在一定程度上产生差异，造成电池间的不均衡问题。在储能系统中大量电池串并联，电池的不均衡会造成明显的“木桶效应”，不进行均衡控制将严重影响系统使用性能。现有的电池管理系统的均衡技术所针对的对象一般为电池单体容量较小的储能系统，采用电感、电容等储能元件对电池进行均衡控制，其均衡电流一般最大为3安培。但是，随着国内外储能市场的快速发展，在大功率储能系统中，单体容量在千安时级别以上的大容量电池得到了越来越多的使用，大容量电池的充放电电流为百安级以上，因此，均衡电流最大为3安培的电池管理系统远远不能满足大容量电池单体的均衡需求。
技术实现思路
有鉴于此，本申请提供了一种电池组功率均衡电路，用于解决现有电池组功率均衡技术无法满足大容量电池单体的均衡需求的问题。为了实现上述目的，现提出的方案如下:一种电池组功率均衡电路，用于对串联电池组中的多个单体电池进行功率均衡，包括:功率双向变换装置，其直流侧通过直流母线与所述串联电池组相连，交流侧与交流母线相连，用于对所述串联电池组进行充放电控制；数据采集电路，与所述串联电池组相连，用于采集所述多个单体电池的电压信号并发送；主控单元，与所述数据采集电路相连，用于处理所述电压信号，并根据处理结果判断出需要均衡的单体电池并发送单体电池选择命令，以及根据所述处理结果生成并发送脉冲宽度调制PWM信号；功率驱动电路，与所述主控单元相连，用于接收所述PWM信号并进行驱动功率放大后发送；电池单体选择电路，分别与所述主控单元、所述串联电池组相连，用于根据接收到的所述单体电池选择命令，将对应的单体电池接入电路；DC/DC变换电路，分别与所述直流母线、所述功率驱动电路、所述电池单体选择电路相连，用于根据处理后的PWM信号对选择的电池单体进行升降压处理及能量转换。优选地，所述DC/DC变换电路包括:一级DC/DC变换电路和二级DC/DC变换电路；所述一级DC/DC变换电路分别与所述电池单体选择电路、所述功率驱动电路、所述二级DC/DC变换电路相连，所述二级DC/DC变换电路还分别与所述功率驱动电路、所述直流母线相连。优选地，所述数据采集电路包括运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；所述第一电阻的一端与电池单体的一极相连，另一端通过所述第三电阻连接到所述运算放大器的输出端；所述第二电阻的一端与电池单体的另一极相连，另一端通过所述第四电阻接地；所述第一电阻和所述第三电阻的公共端作为所述运算放大器的反向输入端；所述第二电阻和所述第四电阻的公共端作为所述运算放大器的同相输入端；所述运算放大器的输出端连接所述主控单元。优选地，所述主控单元的主控芯片为数字信号处理器DSP。优选地，所述主控芯片具有16路AD转换端口，用于对16只串联单体电池进行电压数据处理。优选地，所述主控单元包括PWM发生模块。优选地，所述功率驱动电路包括:第一光耦、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第一三极管和第二三极管；所述第一光耦的第一输入端通过所述第五电阻接正向电压，所述第一光耦的第二输入端输入所述PWM信号；所述第六电阻的一端接电源另一端通过依次串联的所述第七电阻和所述第八电阻接地；所述第六电阻和所述第七电阻的公共端与所述第一光耦的第一输出端相连，所述第一光耦的第二输出端接地；所述第一三极管的基极与所述第二三极管的基极相连，所述第七电阻和所述第八电阻的公共端与所述第一三极管的基极相连；所述第一三极管的集电极接电源，所述第一三极管的发射极与所述第二三极管的发射极相连，所述第一三极管的发射极与所述第二三极管的发射极的公共端作为所述PWM信号的输出端；所述第二三极管的集电极接地。优选地，所述二级DC/DC变换电路包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第一电感和第一电容；所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第三晶体管、所述第四晶体管分别反向并联第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管；所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第三晶体管和所述第四晶体管的基极与所述功率驱动电路相连；所述第一晶体管的发射极与所述第二晶体管的集电极相连，所述第一晶体管的集电极与所述第二晶体管的发射极作为所述二级DC/DC变换电路的第一端；所述第三晶体管的发射极与所述第四晶体管的集电极相连，所述第三晶体管的集电极与所述第四晶体管的发射极作为所述二级DC/DC变换电路的第二端，所述二级DC/DC变换电路的第二端与所述直流母线相连；所述第一晶体管的发射极与所述第三晶体管的发射极通过所述第一电感相连；所述第二晶体管的发射极与所述第四晶体管的发射极相连；所述二级DC/DC变换电路的第二端并联有所述第一电容。优选地，所述一级DC/DC变换电路与所述二级DC/DC变换电路的电路结构一样，所述二级DC/DC变换电路的第一端与所述一级DC/DC变换电路的第二端相连，所述一级DC/DC变换电路的第一端与所述电池单体选择电路相连。优选地，所述电池选择电路包括:多个3/8译码芯片，其中每个所述3/8译码芯片的三个输入接口与所述主控单元相连，所述3/8译码芯片的八路输出分别通过第二至第九光耦连接每个电池单体两端的继电器，每个3/8译码芯片可以完成4只电池单体的选择。[0041 ] 从上述的技术方案可以看出，本申请公开的电池功率均衡电路通过采集电池单体的电压并判断出需要进行均衡处理的电池单体，将该电池单体接入均衡电路中，通过DC/DC转换将被均衡电池的能量汇集到直流母线上，均衡过程中所要吸收的能量从直流母线上获得，所要释放的能量也释放到直流母线上，在直流母线侧完成电能的最终交互。【附图说明】为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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它的附图。图1为本申请实施例公开的一种电池组功率均衡电路整体结构框图；图2为本申请实施例公开的另一种电池组功率均衡电路整体结构框图；图3为本申请实施例公开的一级和二级DC/DC变换电路原理图；图4为本申请实施例公开的数据采集电路原理图；图5为本申请实施例公开的功率驱动电路原理图；图6为本申请实施例公开的电池单体选择电路原理图。【具体实施方式】下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。参见图1，图1为本申请实施例公开的一种电池组功率均衡电路整体结构框图。如图1所示，本实施例提供的均衡电路包括:功率双向变换装置100，其直流侧通过直流母线170与所述串联电池组110相连，交流侧与交流母线180相连，用于对所述串联电池组110进行充放电控制；具体地，功率双向变换装置100是能量可以双向流动的电力电子装置，可以完成对电池的充放电控制，在串联电池本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池组功率均衡电路，用于对串联电池组中的多个单体电池进行功率均衡，其特征在于，包括：功率双向变换装置，其直流侧通过直流母线与所述串联电池组相连，交流侧与交流母线相连，用于对所述串联电池组进行充放电控制；数据采集电路，与所述串联电池组相连，用于采集所述多个单体电池的电压信号并发送；主控单元，与所述数据采集电路相连，用于处理所述电压信号，并根据处理结果判断出需要均衡的单体电池并发送单体电池选择命令，以及根据所述处理结果生成并发送脉冲宽度调制PWM信号；功率驱动电路，与所述主控单元相连，用于接收所述PWM信号并进行驱动功率放大后发送；电池单体选择电路，分别与所述主控单元、所述串联电池组相连，用于根据接收到的所述单体电池选择命令，将对应的单体电池接入电路；DC/DC变换电路，分别与所述直流母线、所述功率驱动电路、所述电池单体选择电路相连，用于根据处理后的PWM信号对选择的电池单体进行升降压处理及能量转换。

【技术特征摘要】
1.一种电池组功率均衡电路，用于对串联电池组中的多个单体电池进行功率均衡，其特征在于，包括: 功率双向变换装置，其直流侧通过直流母线与所述串联电池组相连，交流侧与交流母线相连，用于对所述串联电池组进行充放电控制； 数据采集电路，与所述串联电池组相连，用于采集所述多个单体电池的电压信号并发送； 主控单元，与所述数据采集电路相连，用于处理所述电压信号，并根据处理结果判断出需要均衡的单体电池并发送单体电池选择命令，以及根据所述处理结果生成并发送脉冲宽度调制PWM信号； 功率驱动电路，与所述主控单元相连，用于接收所述PWM信号并进行驱动功率放大后发送； 电池单体选择电路，分别与所述主控单元、所述串联电池组相连，用于根据接收到的所述单体电池选择命令，将对应的单体电池接入电路； DC/DC变换电路，分别与所述直流母线、所述功率驱动电路、所述电池单体选择电路相连，用于根据处理后的PWM信号对选择的电池单体进行升降压处理及能量转换。2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述DC/DC变换电路包括:一级DC/DC变换电路和二级DC/DC变换电路； 所述一级DC/DC变换电路分别与所述电池单体选择电路、所述功率驱动电路、所述二级DC/DC变换电路相连，所述二级DC/DC变换电路还分别与所述功率驱动电路、所述直流母线相连。3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述数据采集电路包括运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻； 所述第一电阻的一端与电池单体的一极相连，另一端通过所述第三电阻连接到所述运算放大器的输出端； 所述第二电阻的一端与电池单体的另一极相连，另一端通过所述第四电阻接地； 所述第一电阻和所述第三电阻的公共端作为所述运算放大器的反向输入端； 所述第二电阻和所述第四电阻的公共端作为所述运算放大器的同相输入端； 所述运算放大器的输出端连接所述主控单元。4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述主控单元的主控芯片为数字信号处理器DSP。5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述主控芯片具有16路AD转换端口，用于对16只串联单体电池进行电压数据处理。6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述主控单元包括PWM发生模块。7.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述功率驱动电路包括:第一光耦、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第一三极管...

【专利技术属性】
技术研发人员：隋延波，张良，孔令成，马强，
申请(专利权)人：山东圣阳电源股份有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37