一种用于储能电池组管理系统的充电限流电路以及包含充电限流电路的储能电池组管理系统技术方案

本发明专利技术提供了一种用于储能电池组管理系统的充电限流电路，所述充电限流电路的一端被配置成连接至一充电器的负端，另一端连接至一充电MOS的漏极D端，所述充电限流电路包括：第一扼流电感L1、第二扼流电感L2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一二极管D1、第二二极管D2，以及开关MOS管Q5。本发明专利技术还提供了一种包含上述充电限流电路的储能电池组管理系统。

A charging current limiting circuit for energy storage battery management system and a battery pack management system containing charging current limiting circuit

The present invention provides a method for storage battery charging management system limiting circuit, wherein the charging negative end end limiting circuit is configured to be connected to a charger, the other end is connected to a charging drain of the MOS D terminal, the charging current limiting circuit comprises a first choke inductance L1, second, the first L2 choke inductor resistor R1, second resistor R2, third resistor R3, fourth resistor R4, a capacitor C1, the first second capacitor C2, third capacitor C3, a diode D1, the first second diode D2 and MOS switch tube Q5. The invention also provides a energy storage battery pack management system including the above charging current limiting circuit.

【技术实现步骤摘要】
一种用于储能电池组管理系统的充电限流电路以及包含充电限流电路的储能电池组管理系统
本专利技术涉及储能设备电池组管理系统，尤其涉及电池组管理系统中的充电限流模块。
技术介绍
储能系统电池组通常具有大容量的要求，目前大多采用模组并联的方式，即先将单体电芯串联，满足高电压要求，再将串联后的电芯并联成电芯阵列，满足大容量要求，最后与电池组管理系统配合组成一个模组，根据不同应用场合需求，几个甚至几十个模组并联即可组成大中型储能系统。不同的应用场合，储能系统并联的模组数量并不相同，相同的充电器，模组数量较少情况下，充电电流可能会超过充电过流保护值，进而触发电池组管理系统中的限流保护，关闭充电；哪怕不会触发充电限流保护，储能系统在运行一段时间后，模组间的电芯串内阻也将会不一致，而且随着时间推移会越来越严重，内阻小的模组充电电流会很大，将严重影响电池组的使用寿命。针对以上问题，储能系统电池组管理系统一般采用充电限流模块对其进行限流保护，但仍存在以下问题：1)目前充电限流模块一般采用脉宽调制(PWM)方式、一组电感线圈做主回路来实现，为了使充电电流稳定，PWM频率一般采用几十kHz到几百kHz之间，这将导致纹波干扰大，发热大，充电效率较差；2)目前脉宽调制PWM的产生、开关MOS管的驱动一般采用集成IC实现，成本较高，同时PWM控制开关MOS管，也面临采用高速光耦进行电气隔离的问题，电路复杂。
技术实现思路
本专利技术针对储能电池组管理系统中的充电限流模块进行了改进，降低了开关MOS管反向电压和能量，减少了纹波干扰和回路发热量；省去了脉宽调制集成IC、驱动集成IC，同时采用低成本的分立器件解决了电气隔离问题，电路简单，大大降低了系统成本。本专利技术提供了一种用于储能电池组管理系统的充电限流电路，所述充电限流电路的一端被配置成连接至一充电器的负端，另一端连接至一充电MOS的漏极D端，所述充电限流电路包括：第一扼流电感L1、第二扼流电感L2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一二极管D1、第二二极管D2，以及开关MOS管Q5。其中，所述第一扼流电感L1的原边一端连接所述第二扼流电感L2原边一端，同时连接所述开关MOS管Q5的漏极和所述第二二极管D2的正极，所述第一扼流电感L1原边另一端连接所述第一扼流电感L1副边的一端，同时连接所述充电MOS的漏极D端；所述第一扼流电感L1副边一端通过所述第一电容C1、所述第一电阻R1连接到一充电器的正端C+，同时通过所述第三电阻R3、所述二极管D1连接到所述充电器(6)的正端C+；所述第二扼流电感L2原边一端连接所述第二扼流电感L2副边一端，同时连接所述充电MOS的漏极D端；所述第二扼流电感L2的副边一端通过所述第二电容C2、所述第二电阻R2连接到所述充电器(6)的正端C+，同时通过所述第四电阻R4、所述第一二极管D1连接到所述充电器(6)的正端C+；所述第二二极管D2的负端连接到所述充电器(6)的正端C+；所述第三电容C3一端连接所述充电MOS的漏极D端，另一端连接所述充电器(6)的正端C+；所述开关MOS管Q5的源极连接所述充电器(6)的负端C-。在一个实施例中，所述开关MOS管Q5的通断由一PWM波形的占空比和频率所控制，其中，所述PWM波形的占空比和频率根据闭环检测电流大小而改变；在所述开关MOS管Q5导通时，充电电流对所述第一扼流电感L1、所述第二扼流电感L2、所述第一电容C1、所述第二电容C2、所述第三电容C3进行充电；所述开关MOS管Q5关断后，所述第一扼流电感L1、所述第二扼流电感L2原边经过续流所述二极管D2给电池组(8)充电，所述第一扼流电感L1副边经过所述第三电阻R3、所述第一二极管D1给电池组(8)充电，所述第二扼流电感L2副边经过所述第四电阻R4、所述第一二极管D1给电池组(8)充电，最终实现给电池组(8)恒定电流充电的目的。在一个实施例中，由于所述第一二极管D1、所述第二二极管D2续流需要恢复时间，所述第一电容C1和所述第一电阻R1配合、所述第二电容C2和所述第二电阻R2配合可共同起到吸收纹波干扰的目的，以降低所述开关MOS管Q5漏极的反向电压和能量，并降低回路发出的热量。在一个实施例中，所述开关MOS管Q5的栅极与一PWM驱动电路耦接。在一个实施例中，所述PWM驱动电路包括第四电容C4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第一PNP三极管Q1、第四PNP三极管Q4、第二NPN三极管Q2、第三NPN三极管Q3。其中，所述第一PNP三极管Q1的基极通过所述第四电容C4、所述第五电阻R5连接到单片机(2)输出的PWM信号，所述第四电容C4与所述第五电阻R5并联；所述第一PNP三极管Q1的发射极连接一稳压模块(3)输出的第一电压；PNP三极管Q1的集电极通过二极管D4、电阻R6连接到NPN三极管Q2的基极；NPN三极管Q2的基极通过电阻R7连接到NPN三极管Q2的发射极，再连接到充电器(6)的负端C-；NPN三极管Q2的集电极连接到NPN三极管Q3和PNP三极管Q4的基极，同时通过电阻R9连接到NPN三极管Q3的集电极；所述第三NPN三极管Q3的集电极通过二极管D3、电阻R8连接到稳压模块(3)输出的第二电压；所述第三NPN三极管Q3的发射极连接所述第四PNP三极管Q4的发射极，同时通过所述第十R10连接到所述开关MOS管Q5的栅极；所述PNP三极管Q4的集电极连接到所述充电器(6)负端C-。本专利技术还提供了一种包含所述充电限流电路的储能电池组管理系统，其特征在于，所述储能电池组管理系统包括：模拟前端AFE(1)、单片机(2)、稳压模块(3)、PWM驱动电路(4)、充电限流电路(5)、电池组(8)、采样电阻RSense(9)、充电MOS管；其中，所述储能电池组管理系统具有第一端C+和第二端C-，与一充电器(6)或负载(7)耦接；所述单片机(2)的电源VDD由所述稳压模块(3)产生，所述PWM驱动电路(4)的电源VCC由所述稳压模块(3)产生，所述充电限流电路(5)的一端连接充电器(6)的负端，另一端连接充电MOS的漏极D端；所述电池组的一端与所述储能电池组管理系统的第一端C+耦接，另一端与所述采样电阻RSense(9)的第一端耦接；所述充电限流电路包括：第一扼流电感L1、第二扼流电感L2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一二极管D1、第二二极管D2，以及开关MOS管Q5。其中，所述第一扼流电感L1的原边一端连接所述第二扼流电感L2原边一端，同时连接所述开关MOS管Q5的漏极和所述第二二极管D2的正极，所述第一扼流电感L1原边另一端连接所述第一扼流电感L1副边的一端，同时连接所述充电MOS的漏极D端；所述第一扼流电感L1副边一端通过所述第一电容C1、所述第一电阻R1连接到一充电器的正端C+，同时通过所述第三电阻R3、所述二极管D1连接到所述充电器(6)的正端C+；所述第二扼流电感L2原边一端连接所述第二扼流电感L2副边一端，同时连接所述充电MOS的漏极D端；所述第二扼流电感L2的副边一端通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于储能电池组管理系统的充电限流电路，其特征在于，所述充电限流电路的一端被配置成连接至一充电器的负端，另一端连接至一充电MOS的漏极D端，所述充电限流电路包括：第一扼流电感L1、第二扼流电感L2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一二极管D1、第二二极管D2，以及开关MOS管Q5；其中，所述第一扼流电感L1的原边一端连接所述第二扼流电感L2原边一端，同时连接所述开关MOS管Q5的漏极和所述第二二极管D2的正极，所述第一扼流电感L1原边另一端连接所述第一扼流电感L1副边的一端，同时连接所述充电MOS的漏极D端；所述第一扼流电感L1副边一端通过所述第一电容C1、所述第一电阻R1连接到一充电器的正端C+，同时通过所述第三电阻R3、所述二极管D1连接到所述充电器(6)的正端C+；所述第二扼流电感L2原边一端连接所述第二扼流电感L2副边一端，同时连接所述充电MOS的漏极D端；所述第二扼流电感L2的副边一端通过所述第二电容C2、所述第二电阻R2连接到所述充电器(6)的正端C+，同时通过所述第四电阻R4、所述第一二极管D1连接到所述充电器(6)的正端C+；所述第二二极管D2的负端连接到所述充电器(6)的正端C+；所述第三电容C3一端连接所述充电MOS的漏极D端，另一端连接所述充电器(6)的正端C+；所述开关MOS管Q5的源极连接所述充电器(6)的负端C‑。...

【技术特征摘要】
1.一种用于储能电池组管理系统的充电限流电路，其特征在于，所述充电限流电路的一端被配置成连接至一充电器的负端，另一端连接至一充电MOS的漏极D端，所述充电限流电路包括：第一扼流电感L1、第二扼流电感L2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一二极管D1、第二二极管D2，以及开关MOS管Q5；其中，所述第一扼流电感L1的原边一端连接所述第二扼流电感L2原边一端，同时连接所述开关MOS管Q5的漏极和所述第二二极管D2的正极，所述第一扼流电感L1原边另一端连接所述第一扼流电感L1副边的一端，同时连接所述充电MOS的漏极D端；所述第一扼流电感L1副边一端通过所述第一电容C1、所述第一电阻R1连接到一充电器的正端C+，同时通过所述第三电阻R3、所述二极管D1连接到所述充电器(6)的正端C+；所述第二扼流电感L2原边一端连接所述第二扼流电感L2副边一端，同时连接所述充电MOS的漏极D端；所述第二扼流电感L2的副边一端通过所述第二电容C2、所述第二电阻R2连接到所述充电器(6)的正端C+，同时通过所述第四电阻R4、所述第一二极管D1连接到所述充电器(6)的正端C+；所述第二二极管D2的负端连接到所述充电器(6)的正端C+；所述第三电容C3一端连接所述充电MOS的漏极D端，另一端连接所述充电器(6)的正端C+；所述开关MOS管Q5的源极连接所述充电器(6)的负端C-。2.如权利要求1所述的充电限流电路，其特征在于，所述开关MOS管Q5的通断由一PWM波形的占空比和频率所控制，其中，所述PWM波形的占空比和频率根据闭环检测电流大小而改变；在所述开关MOS管Q5导通时，充电电流对所述第一扼流电感L1、所述第二扼流电感L2、所述第一电容C1、所述第二电容C2、所述第三电容C3进行充电；所述开关MOS管Q5关断后，所述第一扼流电感L1、所述第二扼流电感L2原边经过续流所述二极管D2给电池组(8)充电，所述第一扼流电感L1副边经过所述第三电阻R3、所述第一二极管D1给电池组(8)充电，所述第二扼流电感L2副边经过所述第四电阻R4、所述第一二极管D1给电池组(8)充电，最终实现给电池组(8)恒定电流充电的目的。3.如权利要求1所述的充电限流电路，其特征在于，由于所述第一二极管D1、所述第二二极管D2续流需要恢复时间，所述第一电容C1和所述第一电阻R1配合、所述第二电容C2和所述第二电阻R2配合可共同起到吸收纹波干扰的目的，以降低所述开关MOS管Q5漏极的反向电压和能量，并降低回路发出的热量。4.如权利要求1所述的充电限流电路，其特征在于，所述开关MOS管Q5的栅极与一PWM驱动电路耦接。5.如权利要求4所述的充电限流电路，其特征在于，所述PWM驱动电路包括第四电容C4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第一PNP三极管Q1、第四PNP三极管Q4、第二NPN三极管Q2、第三NPN三极管Q3；其中，所述第一PNP三极管Q1的基极通过所述第四电容C4、所述第五电阻R5连接到单片机(2)输出的PWM信号，所述第四电容C4与所述第五电阻R5并联；所述第一PNP三极管Q1的发射极连接一稳压模块(3)输出的第一电压；PNP三极管Q1的集电极通过二极管D4、电阻R6连接到NPN三极管Q2的基极；NPN三极管Q2的基极通过电阻R7连接到NPN三极管Q2的发射极，再连接到充电器(6)的负端C-；NPN三极管Q2的集电极连接到NPN三极管Q3和PNP三极管Q4的基极，同时通过电阻R9连接到NPN三极管Q3的集电极；所述第三NPN三极管Q3的集电极通过二极管D3、电阻R8连接到稳压模块(3)输出的第二电压；所述第三NPN三极管Q3的发射极连接所述第四PNP三极管Q4的发射极，同时通过所述第十R10连接到所述开关MOS管Q5的栅极；所述PNP三极管Q4的集电极连接到所述充电器(6)负端C-。6.一种储能电池组管理系统，其特征在于，所述储能电池组管理系统包括：模拟前端AFE(1)、单片机(2)、稳压模块(3)、PWM驱动电路(4)、充电限流电路(5)、电池组(8)、采样电阻RSense(9)、充电MOS管；其中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩朋朋，张朋翔，
申请(专利权)人：中颖电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31