CN108674236A - 一种电芯特高频主动均衡电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电芯特高频主动均衡电路，包括：直流母线、电池管理***BMS、均衡总控器、电芯组件、控制开关、驱动MOS管、高频变压器、整流输出电路、CC和CV控制电路和PWM调制器，所述电池管理***BMS通过CAN总线与均衡总控器相连接，所述驱动MOS管与控制开关相连接而把直流电变换成脉冲电，所述高频变压器输入端与驱动MOS管输出端相连接，所述整流输出电路输入端与高频变压器输出端相连接而把脉冲电整流成直流电并输出到直流母线上，所述均衡总控器与控制开关相连接进行电路控制。通过上述方式，本发明所述的电芯特高频主动均衡电路，采用BMS***管理主动均衡电路，均衡电路体积小，微形化，更容易***集成化。

Description

一种电芯特高频主动均衡电路
技术领域
本发明涉及电芯均衡电路技术领域，特别是涉及一种电芯特高频主动均衡电路。
背景技术
随着电动汽车的发展，动力电池的梯次利用也逐渐引起人们的重视。梯次电芯因电化学性能一至性差，充、放电过程中电芯之间会压差过大，导致的结果是电池包充不足、放不尽。
传统的电池包的被动均衡方式，均衡能力弱，工作方式主要是放电平衡，会浪费本已容量不足的梯次电芯，而主动均衡的平衡能力强，不会浪费电芯能量，能充分梯次利用电芯电量，达到梯次电芯的利益最大化，但是主动均衡结构一般体积较大，要单独外放，需要改进。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种电芯特高频主动均衡电路，缩小电路体积，实现电路微形化，有利于***集成，减少损耗。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种电芯特高频主动均衡电路，包括：直流母线、电池管理***BMS、均衡总控器、电芯组件、控制开关、驱动MOS管、高频变压器、整流输出电路、CC和CV控制电路和PWM调制器，所述电池管理***BMS通过CAN总线与均衡总控器相连接，所述控制开关与电芯组件相连接以控制能量输出，所述驱动MOS管与控制开关相连接而把直流电变换成脉冲电，所述高频变压器输入端与驱动MOS管输出端相连接，所述整流输出电路输入端与高频变压器输出端相连接而把脉冲电整流成直流电并输出到直流母线上，所述CC和CV控制电路与整流输出电路输出端相连接以恒流、限电压输出模式控制电路，所述CC和CV控制电路输出端与PWM调制器相连接进行反馈，所述PWM调制器与驱动MOS管相连接进行脉冲宽度调制，所述均衡总控器与控制开关相连接进行电路控制。
在本发明一个较佳实施例中，所述电池管理***BMS中含有IC采样电路。
在本发明一个较佳实施例中，所述电芯组件包括数节串联的电芯。
在本发明一个较佳实施例中，所述均衡总控器包括但不限于单片机。
在本发明一个较佳实施例中，所述控制开关为电气隔离开关。
在本发明一个较佳实施例中，所述高频变压器为500~1600HZ的低磁导特高频变压器。
在本发明一个较佳实施例中，还包括OC和OV保护电路。
在本发明一个较佳实施例中，所述整流输出电路输出端与OC和OV保护电路相连接，所述OC和OV保护电路与PWM调制器相连接以在过流和过压保护时切断PWM调制器的输出。
本发明的有益效果是：本发明指出的一种电芯特高频主动均衡电路，屏弃了传统的中、低频电源方案，采用特高频(500~1600HZ)电源技术，使得主动均衡电路和BMS高度集成在一起，不管是充电、放电模式下，以不损耗电芯能量为前提，高效利用梯次电芯，而且采用BMS***管理主动均衡电路，使均衡时机更合理，SOC、SOH统计更精准，均衡电路体积小，微形化，更容易***集成化，采用直流母线充电技术，使电池能量不损耗，电芯能量合理再分配。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1是本发明一种电芯特高频主动均衡电路一较佳实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例包括：
一种电芯特高频主动均衡电路，包括：直流母线、电池管理***BMS、均衡总控器、电芯组件、控制开关、驱动MOS管、高频变压器、整流输出电路、CC和CV控制电路、PWM调制器和OC和OV保护电路。
所述电池管理***BMS通过CAN总线与均衡总控器相连接，所述电池管理***BMS中含有IC采样电路，专用IC采样。电池管理***BMS负责所有电芯的电压、电流、温度采样，统计数据，控制主动均衡启停。
所述控制开关与电芯组件相连接以控制能量输出，所述电芯组件包括数节串联的电芯，所述控制开关为电气隔离开关。所述均衡总控器与控制开关相连接进行电路控制，所述均衡总控器包括单片机及外设驱动，实际控制所有主动均衡电路开关。
所述驱动MOS管采用大功率场效管，所述驱动MOS管与控制开关相连接而把直流电变换成脉冲电，所述高频变压器输入端与驱动MOS管输出端相连接，所述高频变压器为500~1600HZ的低磁导特高频变压器，工作在反激励模式，输出隔离，采用特高频SPWM载波技术，能量密度高，可集成化，使均衡电路体积小，实现电路微形化。
所述整流输出电路输入端与高频变压器输出端相连接而把脉冲电整流成直流电并输出到直流母线上，两根直流母线分别连接电芯组件的正极和负极，均衡电路输入独立，输出并联，实现直流母线再充电技术。
所述CC和CV控制电路与整流输出电路输出端相连接以恒流、限电压输出模式控制电路，所述CC和CV控制电路输出端与PWM调制器相连接进行反馈，所述PWM调制器与驱动MOS管相连接进行脉冲宽度调制，所述整流输出电路输出端与OC和OV保护电路相连接，所述OC和OV保护电路与PWM调制器相连接以在过流和过压保护时切断PWM调制器的输出，安全性高。
电芯特高频主动均衡电路到达的工作原理：
电池包在充、放电时，BMS先检查到超过设定电压差的电芯，启动对应通道的主动均衡电路，均衡电路抽取电芯能量，隔离升压到电池直流母线上再对电池组充电，从而实现能量转移式平衡，使得主动均衡电路工作在恒流、限功率模式，当BMS检查到所有电芯压差低于设定值，关闭均衡电路，所有电芯处于平均状态。
技术指标：BMS采样周期不能<100ms，电压采样精度不能 >5mv ， 软件控制均衡电路响应时间不能>500ms，均衡能力不能<1%，深度均衡能力最高5%,磁芯功率面积>10W/mm2，能量转换效率>99%。
综上所述，本发明指出的一种电芯特高频主动均衡电路，体积小，可以集成化，实现了梯次电芯的主动均衡，工作更加安全。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种电芯特高频主动均衡电路，其特征在于，包括：直流母线、电池管理***BMS、均衡总控器、电芯组件、控制开关、驱动MOS管、高频变压器、整流输出电路、CC和CV控制电路和PWM调制器，所述电池管理***BMS通过CAN总线与均衡总控器相连接，所述控制开关与电芯组件相连接以控制能量输出，所述驱动MOS管与控制开关相连接而把直流电变换成脉冲电，所述高频变压器输入端与驱动MOS管输出端相连接，所述整流输出电路输入端与高频变压器输出端相连接而把脉冲电整流成直流电并输出到直流母线上，所述CC和CV控制电路与整流输出电路输出端相连接以恒流、限电压输出模式控制电路，所述CC和CV控制电路输出端与PWM调制器相连接进行反馈，所述PWM调制器与驱动MOS管相连接进行脉冲宽度调制，所述均衡总控器与控制开关相连接进行电路控制。
2.根据权利要求1所述的电芯特高频主动均衡电路，其特征在于，所述电池管理***BMS中含有IC采样电路。
3.根据权利要求1所述的电芯特高频主动均衡电路，其特征在于，所述电芯组件包括数节串联的电芯。
4.根据权利要求1所述的电芯特高频主动均衡电路，其特征在于，所述均衡总控器包括但不限于单片机。
5.根据权利要求1所述的电芯特高频主动均衡电路，其特征在于，所述控制开关为电气隔离开关。
6.根据权利要求1所述的电芯特高频主动均衡电路，其特征在于，所述高频变压器为500~1600HZ的低磁导特高频变压器。
7.根据权利要求1所述的电芯特高频主动均衡电路，其特征在于，还包括OC和OV保护电路。
8.根据权利要求7所述的电芯特高频主动均衡电路，其特征在于，所述整流输出电路输出端与OC和OV保护电路相连接，所述OC和OV保护电路与PWM调制器相连接以在过流和过压保护时切断PWM调制器的输出。
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