一种空间锂离子蓄电池非耗散均衡管理系统技术方案

本发明专利技术涉及一种空间锂离子蓄电池非耗散均衡管理系统，属于锂离子蓄电池管理技术领域；包括2个非耗散均衡管理模块和锂离子蓄电池组；2个非耗散均衡管理模块分别与锂离子蓄电池组连接；2个非耗散均衡管理模块采用双机冷备的方式实现对锂离子蓄电池组的均衡控制；非耗散均衡管理模块包括中控模块、第一均衡模块和第二均衡模块；第一均衡模块包括低3路小组电压调理电路、1

【技术实现步骤摘要】
一种空间锂离子蓄电池非耗散均衡管理系统


[0001]本专利技术属于锂离子蓄电池
，涉及一种空间锂离子蓄电池非耗散均衡管理系统。

技术介绍

[0002]锂离子蓄电池已替代氢镍电池在卫星上广泛应用，可以大大减小电源系统的质量，降低卫星发射成本，提高载荷比。相比于氢镍、镉镍等传统空间储能电池，锂离子电池的库伦效率高，单体间的压差会随着电池组的充放电循环增加而逐步拉大，如不加以控制会导致个别单体的过充、过放，进而影响整组乃至卫星电源系统的安全性。

技术实现思路

[0003]本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种空间锂离子蓄电池非耗散均衡管理系统，解决了高共模电压下电池单体电压的测量问题，也可以实现锂离子电池单体之间的能量进行转移。
[0004]本专利技术解决技术的方案是：
[0005]一种空间锂离子蓄电池非耗散均衡管理系统，包括2个非耗散均衡管理模块和锂离子蓄电池组；2个非耗散均衡管理模块分别与锂离子蓄电池组连接；2个非耗散均衡管理模块采用双机冷备的方式实现对锂离子蓄电池组的均衡控制；非耗散均衡管理模块包括中控模块、第一均衡模块和第二均衡模块；第一均衡模块包括低3路小组电压调理电路、1
‑
11路均衡控制电路、频率跟踪点电路；第二均衡模块包括高3路小组电压调理电路、12
‑
22路均衡控制电路；锂离子蓄电池组包括22个串联的电池单体；其中1
‑
11电池单体与1
‑
11路均衡控制电路并联，另外12
>‑
22电池单体与12
‑
22路均衡控制电路并联；
[0006]中控模块：接收外部上位机传来的1553B指令；对1553B指令进行解析，选择均衡模式，并生成1
‑
22路激励信号；将1
‑
11路激励信号发送至1
‑
11路均衡控制电路；将12
‑
22路激励信号发送至12
‑
22路均衡控制电路；将1
‑
22路激励信号发送至频率跟踪点电路；
[0007]频率跟踪点电路：接收中控模块传来的1
‑
22路激励信号，对1
‑
22路激励信号进行调节，生成频率控制信号，并通过频率控制信号将1
‑
11路均衡控制电路与12
‑
22路均衡控制电路之间的连通线路控制在工作频率范围内进行电流传输；
[0008]1‑
11路均衡控制电路：包括11个双向DC/AC变换器；接收中控模块传来的1
‑
11路激励信号，根据1
‑
11路激励信号对各双向DC/AC变换器的通断进行控制，实现与需要均衡控制的电池单体连通；并将连通的电池单体电压通过中控模块实时发送至上位机，实现电压监控；
[0009]12
‑
22路均衡控制电路：包括11个双向DC/AC变换器；接收中控模块传来的12
‑
22路激励信号，根据12
‑
22路激励信号对各双向DC/AC变换器的通断进行控制，实现与需要均衡控制的电池单体连通；并将连通的电池单体电压通过中控模块实时发送至上位机，实现电压监控；
[0010]将锂离子蓄电池组中的22个串联的电池单体按预先设定分为6组；低3路小组电压调理电路与其中3组电池单体连通，采集该3组电池单体的电压，并发送至上位机；高3路小组电压调理电路与另外3组电池单体连通，采集该3组电池单体的电压，并发送至上位机。
[0011]在上述的一种空间锂离子蓄电池非耗散均衡管理系统，所述均衡模式包括连续均衡模式和间隙均衡模式；当为连续均衡模式时，将锂离子蓄电池组中的高电压电池单体的电流连续流入低电压电池单体，实现均衡；当为间隙均衡模式时，将锂离子蓄电池组中的高电压电池单体的电流间隙流入低电压电池单体，实现均衡。
[0012]在上述的一种空间锂离子蓄电池非耗散均衡管理系统，1
‑
11路均衡控制电路与12
‑
22路均衡控制电路之间通过sharebus线路连通；实现高电压电池单体的电流依次经1
‑
11路均衡控制电路、sharebus线路、12
‑
22路均衡控制电路流入低电压电池单体；或是高电压电池单体的电流依次经12
‑
22路均衡控制电路、sharebus线路、1
‑
11路均衡控制电路流入低电压电池单体。
[0013]在上述的一种空间锂离子蓄电池非耗散均衡管理系统，频率跟踪点电路控制sharebus线路的工作频率范围为25
‑
50kHz。
[0014]在上述的一种空间锂离子蓄电池非耗散均衡管理系统，低3路小组电压调理电路和高3路小组电压调理电路实现以组为单位对锂离子蓄电池组均衡管理过程中的电压变化进行检测，作为1
‑
11路均衡控制电路与12
‑
22路均衡控制电路电压反馈的辅助监测。
[0015]在上述的一种空间锂离子蓄电池非耗散均衡管理系统，双向DC/AC变换器与电池单体一一对应，每个双向DC/AC变换器与对应的电池单体并联连接。
[0016]在上述的一种空间锂离子蓄电池非耗散均衡管理系统，双向DC/AC变换器包括稳压电容C1、谐振电容C2、MOSFET开关Q、变压器TF、熔断器和电阻R；其中，稳压电容C1与对应的电池单体并联连接，且稳压电容C1的一端与变压器TF的原边一端连接，稳压电容C1的另一端分别与MOSFET开关Q的漏极、谐振电容C2的一端连接；谐振电容C2的另一端分别与MOSFET开关Q的源极、变压器TF的原边的另一端连接；MOSFET开关Q的栅极输入激励信号；变压器TF的副边一端分别与熔断器一端、中控模块连接；熔断器的另一端与电阻R的一端连通；电阻R的另一端与sharebus线路连接；22个双向DC/AC变换器的稳压电容C1串联；22个双向DC/AC变换器的变压器TF的副边另一端连接相同地。
[0017]在上述的一种空间锂离子蓄电池非耗散均衡管理系统，所述双向DC/AC变换器的固有频率取决于变压器TF的原边电感、MOSFET开关Q栅极电容和谐振电容C2；通过中控模块发送的激励信号控制MOSFET开关Q的通断，实现双向DC/AC变换器在谐振模式下工作。
[0018]在上述的一种空间锂离子蓄电池非耗散均衡管理系统，锂离子蓄电池组均衡管理完成后，锂离子蓄电池组中的所有电池单体电压均完全相等，变压器TF的次级电压也完全相等，此时电阻R中流过的电流为0。
[0019]在上述的一种空间锂离子蓄电池非耗散均衡管理系统，在对锂离子蓄电池组均衡管理的过程中，能量转移路径上的耗能因素仅为电阻R；交变能量在电池单体、变压器TF电感和MOSFET开关Q之间按照谐振频率循环交换的过程无能量损失，实现了非耗散型均衡管理。
[0020]本专利技术与现有技术相比的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空间锂离子蓄电池非耗散均衡管理系统，其特征在于：包括2个非耗散均衡管理模块和锂离子蓄电池组；2个非耗散均衡管理模块分别与锂离子蓄电池组连接；2个非耗散均衡管理模块采用双机冷备的方式实现对锂离子蓄电池组的均衡控制；非耗散均衡管理模块包括中控模块、第一均衡模块和第二均衡模块；第一均衡模块包括低3路小组电压调理电路、1
‑
11路均衡控制电路、频率跟踪点电路；第二均衡模块包括高3路小组电压调理电路、12
‑
22路均衡控制电路；锂离子蓄电池组包括22个串联的电池单体；其中1
‑
11电池单体与1
‑
11路均衡控制电路并联，另外12
‑
22电池单体与12
‑
22路均衡控制电路并联；中控模块：接收外部上位机传来的1553B指令；对1553B指令进行解析，选择均衡模式，并生成1
‑
22路激励信号；将1
‑
11路激励信号发送至1
‑
11路均衡控制电路；将12
‑
22路激励信号发送至12
‑
22路均衡控制电路；将1
‑
22路激励信号发送至频率跟踪点电路；频率跟踪点电路：接收中控模块传来的1
‑
22路激励信号，对1
‑
22路激励信号进行调节，生成频率控制信号，并通过频率控制信号将1
‑
11路均衡控制电路与12
‑
22路均衡控制电路之间的连通线路控制在工作频率范围内进行电流传输；1
‑
11路均衡控制电路：包括11个双向DC/AC变换器；接收中控模块传来的1
‑
11路激励信号，根据1
‑
11路激励信号对各双向DC/AC变换器的通断进行控制，实现与需要均衡控制的电池单体连通；并将连通的电池单体电压通过中控模块实时发送至上位机，实现电压监控；12
‑
22路均衡控制电路：包括11个双向DC/AC变换器；接收中控模块传来的12
‑
22路激励信号，根据12
‑
22路激励信号对各双向DC/AC变换器的通断进行控制，实现与需要均衡控制的电池单体连通；并将连通的电池单体电压通过中控模块实时发送至上位机，实现电压监控；将锂离子蓄电池组中的22个串联的电池单体按预先设定分为6组；低3路小组电压调理电路与其中3组电池单体连通，采集该3组电池单体的电压，并发送至上位机；高3路小组电压调理电路与另外3组电池单体连通，采集该3组电池单体的电压，并发送至上位机。2.根据权利要求1所述的一种空间锂离子蓄电池非耗散均衡管理系统，其特征在于：所述均衡模式包括连续均衡模式和间隙均衡模式；当为连续均衡模式时，将锂离子蓄电池组中的高电压电池单体的电流连续流入低电压电池单体，实现均衡；当为间隙均衡模式时，将锂离子蓄电池组中的高电压电池单体的电流间隙流入低电压电池单体，实...

【专利技术属性】
技术研发人员：王利然，李雅琳，邢杰，蒋硕，李大正，张璇，张子亮，宋鼎，徐浩，章玄，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：