[实用新型]一种基于正激DC/DC变换器的双向无损均衡电路

说明书

技术领域

本实用新型设计了一种基于正激DC/DC变换器的双向无损均衡电路，属于电池保护技术领域。 

背景技术

随着能源危机和环境污染的加剧，节能环保的电动汽车成为研究的热点。动力锂电池具有能量密度高，循环寿命长，自动放率低，污染小等优点，逐渐成为电动汽车的首选动力源。为确保锂电池安全、长寿命运行，需对动力锂电池组进行正确有效地管理，动力锂电池组的性能参数检测和控制成为影响电动汽车性能的关键因素。 

电动汽车发展的三大关键技术是：电池，电机和电控，其中电池又是重中之重。虽然近年来锂电池技术有了巨大的进步，锰酸锂电池、钴酸锂电池、磷酸铁锂电池等相继出现，锂电池性能提高明显；但锂电池组内单体电池间的不一致性依然存在。在电池组的使用过程中，由于单体电池之间存在差异，电池组的容量由组内最低的单体电池容量决定。在串联电池组内，虽然通过每个单体的电流相同，但是由于其容量的差异，容量大的单体总是会浅充浅放，而容量小的单体总是会过充过放，这样就造成了容量大的单体衰减缓慢，寿命延长，容量小的单体衰减加快，寿命缩短，两者之间的差异越来越大，造成恶性循环。因此，小容量的电池的失效会造成整个电池组提前失效。 

电源管理系统的均衡功能可以有效地均衡锂电池组内的不一致性，削平电池间的差异，对于延长电池组寿命降低成本具有重要意义。 

最常见的方法是在电池两端并联一个旁路电阻，通过一个开关来控制电阻回路的通断，当电池间的差异较大时，表现为单体电池的电压差较大，选取电压较高的部分单体电池，可以通过控制开关导通并联的电阻回路将其的能量释放掉一部分，最终使得每个单体电池间的电压差维持在一个合理的范围内。由于单体电池内多余的电量被旁路电阻白白消耗，所以造成电池能量的浪费，电阻放电会产生较大的热量，故采用这种方式的均衡电流也较小。 

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有均衡方案的不足之处，提供一种能进行能量双 向无损转移，均衡电流大，均衡效率高的基于正激DC/DC变换器的无损均衡电路。 

本实用新型采用的技术方案是： 

一种基于正激DC/DC变换器的双向无损均衡电路，包括有正激DC/DC变换器，正激DC/DC变换器包括有双向正激电路和有源箝位电路，其特征在于：还包括有串联的电池组、正负极切换电路、矩阵开关电路、电压采集电路和车载24V铅酸电池，正激DC/DC变换器的输入端与车载24V铅酸电池相连，其输出端与正负极切换电路相连，矩阵开关电路一端与电池组的各电池单体的正负极连接，另一端与正负极切换电路相连，电压采集电路一端通过电压检测排线与电池组的相应的电池单体相连，另一端接入主控模块，正激DC/DC变换器、正负极切换电路和矩阵开关的控制信号分别接入主控模块中。 

矩阵开关电路的矩阵开关采用N选1的矩阵，其一端通过电压检测排线连接在相应的电池单体的正负极上，另一端与正负极切换电路相连。主控模块是由MCU单片机组成，它的输入端口接收来自电压采集电路采集的电压信号，并在其内部进行A/D转换，其输出端口输出对N选1的矩阵开关、正负极切换电路和正激DC/DC变换器的控制信号。 

本实用新型的工作原理是： 

本实用新型通过主控模块MCU单片机与采集电路配合工作对单体电池的电压进行实时监测，得到各个单体电池电压的实时数据，并确定最高和最低单体电池的位置。当单体电池的电压高于我们设定的阈值时，主控模块使能相应的矩阵开关电路、正负极切换电路以及正激DC/DC变换器，这时相应单体电池正负极通过矩阵开关、正负极切换电路连接到正激DC/DC变换器的输出端。然后通过正激DC/DC变换器将电池单体的多余的电量返回到车载24V铅酸电池中；当单体电池的电压低于我们设定的阈值时，主控模块使能相应的矩阵开关电路、正负极切换电路以及正激DC/DC变换器，使欠压单体正负极连接到正激DC/DC变换器的输出端，此时车载24V铅酸电池中的电量会通过正激DC/DC变换器转移到欠压单体电池中。上述过程重复进行，使电池组中单体电池的压差保持在一个合理的范围内，即电池组的单体电池保持一个很好的均衡性。 

与现有技术相比，本实用新型的优点体现在： 

1、均衡中多余的电量转移到车载24V铅酸电池中，避免了电量的浪费； 

2、欠压单体能通过车载24V铅酸电池得到相应的电量，实现了双向均衡，使单体电池保持在一个很好的均衡性； 

3、均衡电流大，使得均衡时间缩短，提高了均衡效率；