[实用新型]一种基于正激双向DC-DC模块的均衡电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及均衡电路，尤其涉及一种基于正激双向DC-DC模块的均衡电路。

背景技术

在电池的实际使用中，电池单体的电压和容量往往无法满足负载的需求，因此经常需要将多个电池单体经过串、并联成组后进行使用。然而，不同电池单体在制作过程中由于生产工艺的局限，往往存在使用初始条件的差异（容量有微小差别），另外在使用过程中，不同的工作条件（如温度和老化程度的不同）也将导致电池单体间性能上存在差别。在进行多次充放电后，这些差别如果不经过控制，将逐渐扩大，同时形成短板效应，即容量相对低的容量越来越小，电量间的差异也会越来越大，从而造成电池单体的过充或过放，大大影响整组电池的性能和寿命。因此，需要进行电池均衡来有效减小不同电池单体在使用中出现的电量差异。

目前现有的均衡方式主要分为两种，被动均衡和主动均衡。所述的被动均衡方式是指，通过在电路中串入电阻等功率消耗元件（负载），将电量高的电池单体的多余能量通过热的形式耗散掉。但是被动均衡方式具有以下四方面明显的缺陷：1、由于多余的能量通过负载以热形式耗散，由此产生的热量将会给散热带来很大的问题，同时电池过热也会反而增加电池的不一致性，形成恶性循环；2、被动均衡的均衡电流较小，因此均衡时间较长，也只能应用在小容量电池上；3、由于被消耗的能量无法被系统利用，造成了能量上的浪费，导致整个系统能量利用率低。所述的主动均衡方式是指，通过电感、电容等储能元件，将能量在电池间相互转移，从而完成均衡功能。由于能量没有以热的形式耗散，因此与传统的被动均衡相比，主动均衡具有均衡电流大、不存在散热问题、能量利用率高等优点。所述的主动均衡方式分为分布式和集中式。所述分布式主动均衡方式是指，能量在电池单体和电池单体间相互流动。常见的分布式主动均衡方法为，在每两节相邻电池间接入储能元件（电容或电感），储能元件与开关串联，当检测到电池单体间电压存在差异时，依次闭合所有开关，使得相邻的电池单体间通过储能元件依次进行均衡。分布式主动均衡电路具有以下两方面的缺陷：1、由于均衡要在所有相邻电池单体件进行，因此均衡电流小，均衡速度慢；2、由于能量在不同电池单体间进行了多次传递，因此能量损耗大，能量利用率仍然较为低下。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种基于正激双向DC-DC模块的均衡电路。

本实用新型所采用的技术方案是：一种基于正激双向DC-DC模块的均衡电路，其包括包含多个电池单体的电池组、电压采集模块、开关切换模块、控制器以及至少一个正激双向DC-DC模块，所述电压采集模块、开关切换模块以及正激双向DC-DC模块均与控制器连接，所述多个电池单体均与电压采集模块连接，所述正激双向DC-DC模块的一端通过开关切换模块与电池单体连接，所述正激双向DC-DC模块的另一端与电池组连接。

进一步，所述正激双向DC-DC模块包括正激变压器、第一场效应管、第二场效应管、第一二极管、第二二极管、第一电解电容、第二电解电容以及储能电感；

所述正激变压器的源级同相端与电池组的正极连接，所述正激变压器的源级异相端分别与第一场效应管的漏极和第一二极管的负极连接，所述第一场效应管的源极与第一二极管的正极均与电池组的负极连接，所述第一场效应管的栅极与控制器连接，所述第一电解电容的正极和负极分别与电池组的正极和负极连接；

所述正激变压器的次级同相端与储能电感的一端连接，所述储能电感的另一端与第二电解电容的正极连接，所述正激变压器的次级异相端分别与第二场效应管的漏极和第二二极管的负极连接，所述第二场效应管的源极与第二二极管的正极均与第二电解电容的负极连接，所述第二电解电容的正极和负极通过开关切换模块分别与电池单体的正极和负极连接。

进一步，所述正激双向DC-DC模块还包括原边开关管有源箝位保护电路，所述原边开关管有源箝位保护电路包括第三场效应管、第三二极管以及电容，所述正激变压器的源级异相端与电容的一端连接，所述电容的另一端分别与第三场效应管的漏极和第三二极管的负极连接，所述第三场效应管的源极和第三二极管的正极均与电池组的负极连接。

进一步，所述正激双向DC-DC模块为模块化设计的正激双向DC-DC模块。