[发明专利]一种运载用锂离子蓄电池单体主动均衡电路

说明书

本发明涉及一种运载用锂离子蓄电池单体主动均衡电路，属于运载用地面电源领域；包括地面充放电设备、n个单体均衡模块和n个电池单体；其中，n个电池单体依次正负串联组成串联电路；串联电路的正端、负端均与地面充放电设备连通；n个单体均衡模块排列安装在外部连接底板上；单体均衡模块和电池单体一一对应组成并联电路；形成n个并联电路；本发明解决了多串锂离子单体充电过程中的单体主动均衡问题，符合运载用锂离子蓄电池的地面充放电频繁、飞行任务工作周期短的特点，确保运载用锂离子蓄电池的循环使用寿命与发射后飞行可靠性。

技术领域

本发明属于运载用地面电源领域，涉及一种运载用锂离子蓄电池单体主动均衡电路。

背景技术

锂离子蓄电池作为运载火箭领域的新型能源存储介质，与传统的镉镍电池和氢镍电池相比，具有端电压高、比能大、寿命长等特点。近年以来，锂电池在运载领域应用推广迅速，相应地面设备亟需配套跟进。为满足运载火箭的电压及能量需求，锂电池一般采用串并联的方式使用。运载用锂电池具有地面充放电频繁，任务工作周期短的特点，但由于锂电池的制造工艺及检测方法不完善，产品初期锂电池组中各串联单体电池间会存在容量、内阻等性能差异，后期经过多次充、放电循环使用或长期搁置容易导致单体电池间性能差异增大，最终影响锂电池的安全和使用寿命。运载用锂电池的维护主要靠地面充放电设备来完成，其主要功能为：对箭上锂电池进行充电、放电，并完成单体电压均衡。地面充放电设备的均衡功能设置是为了保证运载火箭执行任务前锂电池的良好状态，延长锂电池的使用寿命，提高蓄电池的使用安全。一方面，需要对锂电池单体、组电压、温度等参数进行采集与存储，实现锂电池状态的实时监测；另一方面，当锂电池组中的单体之间存在较大差异时，对蓄电池单体进行均衡充电，使各单体之间的差异性减小，提高锂电池各单体的一致性。当前常见锂电池均衡方案拓扑结构，各单体均衡度受限于电压采集准确度及电源输出电压精度，仅能在充电过程中进行均衡，充电时效低；锂电池组高电压单体对外部功率电阻放电模式，损失电池电量，降低充电效率，控制准确度低，且充放电设备内部发热严重。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种运载用锂离子蓄电池单体主动均衡电路，解决了多串锂离子单体充电过程中的单体主动均衡问题，符合运载用锂离子蓄电池的地面充放电频繁、飞行任务工作周期短的特点，确保运载用锂离子蓄电池的循环使用寿命与发射后飞行可靠性。

本发明解决技术的方案是：

一种运载用锂离子蓄电池单体主动均衡电路，包括地面充放电设备、n个单体均衡模块和n个电池单体；其中，n个电池单体依次正负串联组成串联电路；串联电路的正端、负端均与地面充放电设备连通；n个单体均衡模块排列安装在外部连接底板上；单体均衡模块和电池单体一一对应组成并联电路；形成n个并联电路。

在上述的一种运载用锂离子蓄电池单体主动均衡电路，所述每个单体均衡模块包括功率电源、输出辅助回路、微控制器系统和采样电路；

功率电源：接收地面充放电设备传来的直流电压电流，将直流电压电流转换成电压电流均可调的电流，并将电压电流均可调的电流发送至输出辅助回路；接收微控制器系统传来的模拟电平与充电电平阈值的差值，根据差值调节电压电流均可调的电流，将调节后的电流输出至输出辅助回路；

输出辅助回路：内部设置有开关，实现与功率电源的连通或断开；开关打开，接收功率电源传来的电压电流均可调的电流，将电压电流均可调的电流发送至对应的电池单体，给电池单体进行充电；开关闭合；接收微控制器系统传来的开关打开信号，开关打开；接收功率电源传来的调节后的电流，将调节后的电流发送至对应电池单体，实现对电池单体的均衡充电；

采样电路：实时采集对应电池单体的电压，并将电压转换成模拟电平，并将模拟电平发送至微控制器系统；

微控制器系统：接收采样电路传来的模拟电平；将模拟电平与预设电池单体充电电平阈值进行比较，将模拟电平与充电电平阈值的差值发送至功率电源；同时生成开关打开信号，将开关打开信号发送至输出辅助回路。