一種基于共用設(shè)備供電電源的隔離雙向恒流維護(hù)系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種基于共用設(shè)備供電電源的隔離雙向恒流維護(hù)系統(tǒng)
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種基于共用設(shè)備供電電源的隔離雙向恒流維護(hù)系統(tǒng)，屬于電池維護(hù)管理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0003]目前，儲(chǔ)能電站、電動(dòng)汽車(chē)等應(yīng)用場(chǎng)合都需要使用串聯(lián)單體電池成電池組進(jìn)行應(yīng)用，單體電池由于生產(chǎn)工藝等原因?qū)е赂麟姵厝萘颗c性能的差異，在對(duì)電池組進(jìn)行充放電的過(guò)程中，必然會(huì)擴(kuò)大這種差異，進(jìn)而增加電池過(guò)充過(guò)放的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)電池組容量利用率降低，長(zhǎng)此以往，這種惡性循環(huán)過(guò)程將加速電池的損壞。因此，為了進(jìn)一步改善電池組一致性，提高電池組容量利用率，延長(zhǎng)電池組使用壽命，需要對(duì)電池組進(jìn)行必要的維護(hù)，對(duì)電池組中剩余容量偏低的電池進(jìn)行維護(hù)充電，對(duì)電池組中剩余容量偏高的電池進(jìn)行維護(hù)放電。
[0004]目前的維護(hù)方法主要分為能耗法和非能耗法。能耗法是將剩余容量偏高的單體電池通過(guò)電阻放電消耗掉多余的容量,從而使電池組中的各單體電池容量一致。這種方法簡(jiǎn)單、成本低，但其原理是將所有單體電池通過(guò)電阻放電達(dá)到與最低容量的單體電池一致，工作效率極低，同時(shí)浪費(fèi)了多余的電量。非能耗法維護(hù)方式較多，主要有三種:第一種是能量在單體電池中逐級(jí)轉(zhuǎn)移，將容量高的單體電池逐級(jí)轉(zhuǎn)移到容量底的單體電池上，當(dāng)需要容量轉(zhuǎn)移的兩節(jié)單體電池中間單體電池?cái)?shù)較多時(shí)，維護(hù)效率就會(huì)大大降低。第二種是通過(guò)單向隔離維護(hù)電源對(duì)單體電池進(jìn)行充電或者放電，這種方法需要將所有單體電池充電或者放電到相同的容量，均衡效率一般，同時(shí)不支持同步進(jìn)行充放電維護(hù)。第三種是采用雙向維護(hù)電源對(duì)電池組進(jìn)行維護(hù)，對(duì)容量低的單體電池進(jìn)行充電，對(duì)容量高的單體電池放電，相當(dāng)于將容量高的單體電池電量通過(guò)兩次變換轉(zhuǎn)移到容量低的單體電池上，效率高，維護(hù)速度快。但該方法實(shí)現(xiàn)困難，成本較高，同時(shí)一般還需要外加中轉(zhuǎn)電源，以達(dá)到能量平衡。
[0005]為了解決上述第三種非能耗型維護(hù)方法的技術(shù)不足，本發(fā)明提出了一種基于共用設(shè)備供電電源的隔離雙向恒流維護(hù)系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種基于共用設(shè)備供電電源的隔離雙向恒流維護(hù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠在電池組運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)挑選出電池組中需要進(jìn)行維護(hù)充電及維護(hù)放電的單體電池進(jìn)行維護(hù)，同一時(shí)刻能同時(shí)進(jìn)行維護(hù)充電及維護(hù)放電，有效的保證電池組的一致性，提高電池組能量利用率，進(jìn)一步延長(zhǎng)電池組的使用壽命。該系統(tǒng)提供的方案相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，有效地降低了成本，克服了一般方案需要獨(dú)立設(shè)備供電電源與均衡供電電源的不足，同時(shí)該系統(tǒng)不需要持續(xù)長(zhǎng)期提供設(shè)備供電電源，該系統(tǒng)在設(shè)備正常運(yùn)行后可獨(dú)立運(yùn)行，不需要供電電源。
[0007]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供了一種基于共用設(shè)備供電電源的隔離雙向恒流維護(hù)系統(tǒng)，用于維護(hù)由單體電池組成的電池組，其包括供電電源、電子開(kāi)關(guān)K1、電流傳感器、電池管理系統(tǒng)主控制器、若干個(gè)電池管理系統(tǒng)從控制器，所述供電電源連接電流傳感器，電流傳感器分別連接電子開(kāi)關(guān)Kl和電池管理系統(tǒng)主控制器，電子開(kāi)關(guān)分別連接電池管理系統(tǒng)主控制器和電池管理系統(tǒng)從控制器，所述電池管理系統(tǒng)主控制器分別與若干個(gè)電池管理系統(tǒng)從控制器通訊連接，所述每個(gè)電池管理系統(tǒng)從控制器分別連接一個(gè)電池組；
所述的電池管理系統(tǒng)從控制器包括維護(hù)電路、單體電池采集電路及從控MCU，所述從控MCU分別與維護(hù)電路和單體電池采集電路相連接；
所述的電池管理系統(tǒng)主控制器包括電池組采集電路及主控MCU，所述主控MCU與電池組采集電路相連接，所述電池組采集電路連接電池組的兩端；
所述的維護(hù)電路，包括PWM控制器、濾波電容LL1、場(chǎng)效應(yīng)管Q1、變壓器T、場(chǎng)效應(yīng)管Q2、濾波電容LL2、選通開(kāi)關(guān)K、信號(hào)切換電路、驅(qū)動(dòng)電路、電壓電流采樣反饋電路，所述變壓器T的主線圈的a、b兩端分別連接濾波電容LLl的一端和場(chǎng)效應(yīng)管Ql的漏極，所述場(chǎng)效應(yīng)管Ql的源極連接濾波電容LLl的另一端和接地，所述變壓器T的副線圈的c、d兩端分別連接濾波電容LL2的一端和場(chǎng)效應(yīng)管Q2的漏極，所述場(chǎng)效應(yīng)管Q2的源極連接濾波電容LL2的另一端和電壓電流采集反饋電路，所述場(chǎng)效應(yīng)管Ql和場(chǎng)效應(yīng)管Q2的柵極分別連接驅(qū)動(dòng)電路，所述變壓器T的主線圈的a端和副線圈的c端分別連接電壓電流采集反饋電路，所述濾波電容LLl的兩端分別與供電電源的正負(fù)極相連，所述PWM控制器分別與電壓電流采樣反饋電路、信號(hào)切換電路和供電電源相連接，所述信號(hào)切換電路與驅(qū)動(dòng)電路相連接，所述電壓電流采集反饋電路與選通開(kāi)關(guān)相連接，所述選通開(kāi)關(guān)與電池組中的單體電池相連接；
所述選通開(kāi)關(guān)包括若干對(duì)正極開(kāi)關(guān)和負(fù)極開(kāi)關(guān)，所述選通開(kāi)關(guān)中所有正極開(kāi)關(guān)相互串聯(lián)并連接到電壓電流采集反饋電路，所述選通開(kāi)關(guān)中所有負(fù)極開(kāi)關(guān)相互串聯(lián)并連接到電壓電流采集反饋電路，所述每對(duì)正極開(kāi)關(guān)和負(fù)極開(kāi)關(guān)的一端分別與被測(cè)電池組中的電池的正負(fù)端。
[0008]優(yōu)選的，所述每個(gè)維護(hù)電路中的PWM控制器分別通過(guò)電池管理系統(tǒng)主控制器通訊連接相連。
[0009]本發(fā)明的通訊方式可為CAN通訊、RS485通訊、GPRS、Wif1、2.4G、藍(lán)牙等。
[0010]優(yōu)選的，所述供電電源為開(kāi)關(guān)電源或蓄電池等儲(chǔ)能器件。
[0011]本專(zhuān)利的優(yōu)點(diǎn)是:整個(gè)系統(tǒng)不需要持續(xù)或者長(zhǎng)期的供電電源，當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行后，可控制斷開(kāi)供電電源，同時(shí)通過(guò)電流傳感器、維護(hù)電路充放電維護(hù)通道的控制達(dá)到總線供電平衡，避免了其他系統(tǒng)方案需要獨(dú)立穩(wěn)定的長(zhǎng)期供電電源及需要獨(dú)立的均衡供電電源的缺陷。整個(gè)系統(tǒng)能在同一時(shí)刻對(duì)多節(jié)需要維護(hù)的電池進(jìn)行維護(hù)充電及維護(hù)放電。通過(guò)信號(hào)切換電路把PWM控制器產(chǎn)生的PWM信號(hào)送到場(chǎng)效應(yīng)管的驅(qū)動(dòng)電路上，場(chǎng)效應(yīng)管的驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)管，選通開(kāi)關(guān)選通電池模塊中的一節(jié)單體電池，實(shí)現(xiàn)對(duì)單體電池充電或者放電。PWM控制器產(chǎn)生PWMA和PWMB兩路PWM信號(hào)，其中PWMA為主激勵(lì)信號(hào)，PWMB為同步整流信號(hào)，充電時(shí)PWMA信號(hào)控制場(chǎng)效應(yīng)管A，PWMB信號(hào)控制場(chǎng)效應(yīng)管B，放電時(shí)PWMA信號(hào)控制場(chǎng)效應(yīng)管B，PWMB信號(hào)控制場(chǎng)效應(yīng)管A。通過(guò)電壓電流采樣反饋電路實(shí)現(xiàn)恒流的充電或放電，同過(guò)電壓反饋實(shí)現(xiàn)過(guò)壓保護(hù)。該基于共用設(shè)備供電電源的隔離雙向恒流維護(hù)系統(tǒng)具有體積小、成本低、電源變換效率高、維護(hù)雙向恒流、對(duì)供電電源要求低等優(yōu)點(diǎn)，該系統(tǒng)能快速提高電池利用率，有效地延長(zhǎng)電池組的使用壽命。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明所述一種基于共用設(shè)備供電電源的隔離雙向恒流維護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明所述的維護(hù)電路的電路圖；
圖3是本發(fā)明所述的若干個(gè)維護(hù)電路的連接電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0014]如圖1所示，一種基于共用設(shè)備供電電源的隔離雙向恒流維護(hù)系統(tǒng)，用于維護(hù)由單體電池組成的電池組，其包括供電電源、電子開(kāi)關(guān)K1、電流傳感器、電池管理系統(tǒng)主控制器、若干個(gè)電池管理系統(tǒng)從控制器，所述供電電源連接電流傳感器，電流傳感器分別連接電子開(kāi)關(guān)Kl和電池管理系統(tǒng)主控制器，電子開(kāi)關(guān)分別連接電池管理系統(tǒng)主控制器和電池管理系統(tǒng)從控制器，所述電池管理系統(tǒng)主控制器分別與若干個(gè)電池管理系統(tǒng)從控制器通訊連接，所述每個(gè)電池管理系統(tǒng)從控制器分別連接一個(gè)電池組。
[0015]所述的電池管理系統(tǒng)從控制器包括維護(hù)電路、