CN218352197U - 一种电池并机均流*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池技术领域，特别涉及一种电池并机均流***，包括控制器、母线和若干电池，所述电池分别通过控制器接入母线；本实用新型提供一种成本低、电池安全接入和安全充放电的并机均流***。

Description

一种电池并机均流***

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，特别涉及一种电池并机均流***。

背景技术

在电池的应用中，由于单个电池容量有限，常常涉及将多个电池串并联接入***中。在多个电池并联接入***时，由于电池的内阻低，即使是一个很小的电压差也会在电池间产生很大的冲击电流。而且，由于单个电池与***的母线之间也存在电压差，从而也会对母线产生一个很大的冲击电流。过大的冲击电流会导致宕机或打火，严重的会烧毁接插件导致安全事故。另外，电池接入***时，由于电池本身有电压与能量，电池热插拔接入负载时会导致安全能量风险，比如负载出现短路或异常的大电流需求等；同时电池热插拔接入一个带电的母线，也会导致安全能量风险，比如过大的充电电流或过大的放电电流。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术存在的缺陷和不足，提供一种成本低、电池安全接入和安全充放电的并机均流***。

实现本实用新型目的的技术方案是：一种电池并机均流***，包括控制器、母线和若干电池，所述电池分别通过控制器接入母线。

进一步地，所述控制器包括集成控制IC、功率变换、保护接口和电流采样，所述功率变换的一端通过保护接口与母线连接，所述功率变换的另一端通过电流采样与电池连接，所述集成控制IC分别控制功率变换、保护接口和电流采样。

进一步地，所述功率变换包括PWM电路和LINEAR电路，所述PWM电路和LINEAR电路通过电流采样连接。

进一步地，所述PWM电路由三极管Q1、三极管Q2和电感L1，所述三极管Q2的两端分别与三极管Q1和电感L1连接。

进一步地，所述LINEAR电路由三极管Q3组成，所述三极管Q3通过电流采样与电感L1连接。

进一步地，所述保护接口由保险管F1、保险管F2和继电器RLY1组成，所述保险管F1通过继电器RLY1与三极管Q1连接，所述保险管F2与三极管Q3连接。

进一步地，所述集成控制IC由MCU CONTROL组成。

进一步地，所述控制器还包括电压温度采样和电压采样，所述电压温度采样与电池连接，所述电压采样与母线连接。

采用上述技术方案后，本实用新型具有以下积极的效果：

(1)本实用新型通过控制器作为电池接入母线的中间管理器，使得单个或多个电池安全接入***的母线或热插拔接入***；

(2)本实用新型通过功率变换的设置，控制电池的放电电流，使得若干电池达到均流放电，从而实现电池的安全充放电。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易和清楚地被理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步的详细说明，其中：

图1为本实用新型的框架图；

图2为本实用新型控制器的电路图；

图3为本实用新型BUCK降压下Q1～Q3的GS间的驱动波形图；

图4为本实用新型BOOST升压下Q1～Q3的GS间的驱动波形图；

图5为本实用新型工作于线性限流稳压模式下Q1～Q3的GS间的驱动波形图。

图中：控制器1、集成控制IC11、功率变换12、保护接口13、电流采样14、电压温度采样15、电压采样16、母线2、电池3。

具体实施方式

如图1所示，一种电池并机均流***，包括控制器1、母线2和若干电池3，电池3分别通过控制器1接入母线2，通过控制器1作为电池3接入母线2的中间管理器，使得单个或多个电池3安全接入***的母线2或热插拔接入***，其中母线2可以是负载或高压的直流输出HVDC，电池3可以是铅酸电池或锂电池。

具体的，控制器1包括集成控制IC11、功率变换12、保护接口13和电流采样14，功率变换12的一端通过保护接口13与母线2连接，功率变换12的另一端通过电流采样14与电池3连接，集成控制IC11分别控制功率变换12、保护接口13和电流采样14，电流采样14采样电池3的充放电电流，控制器1还包括电压温度采样15和电压采样16，电压温度采样15与电池3连接用于采集电池3的电压温度，电压采样16与母线2连接用于采集母线2的电压。如图2所示，集成控制IC11由MCU CONTROL组成，比如ST的MCU：STM32F103等，集成控制IC11为U1，U1集成的模数转换ADC可以采集温度、电压与电流，U1的串口通讯可以接入总线，实现各控制器1以及***的通讯，同时U1控制功率变换12的工作状态。功率变换12包括PWM电路和LINEAR电路，PWM电路和LINEAR电路通过电流采样14连接，PWM电路实现充电降压和放电升压，LINEAR电路实现线性限流稳压，PWM电路由三极管Q1、三极管Q2和电感L1组成，三极管Q2的两端分别与三极管Q1和电感L1连接，LINEAR电路由三极管Q3组成，三极管Q3通过电流采样14与电感L1连接，电流采样14由低阻值电阻Rsen组成，电流采样14将电流信号转成电压信号输入给集成控制IC11进行模数转换，电池3的电压温度采样15在电池3的端口完成，母线2的电压采样16在母线2的端口完成。保护接口13由保险管F1、保险管F2和继电器RLY1组成，保险管F1通过继电器RLY1与三极管Q1连接，保险管F2与三极管Q3连接，通过采样值与阈值比较，若采样值达到阈值时，触发保护机制，通过保护接口13进行关断或保护功能。当母线2和电池3的电压在正常范围内时，控制器1启动工作并自动工作于设定的工作状态。

如图3所示，当母线2对电池3充电时，三极管Q1和三极管Q2工作于同步状态，相位差为180度，为标准的BUCK同步降压电路，三极管Q3则工作于导通状态。前半周期，三极管Q1导通，三极管Q2关断，母线2通过电感L1、电阻Rsen和三极管Q3，将充电能量送至电池3；后关周期，三极管Q1关断，三极管Q2导通，存储在电感L1上的能量通过电阻Rsen、三极管Q2和三极管Q3，继续将充电能量送至电池3。

放电时，控制器1之间的均流信号由CAN串口进行通讯，实现数字均流，其均流的原理是为：由集成控制IC11根据***的总电流计算出单个电池3的平均电流，如果本路控制器1的输出电流大于平均电流，则降低控制器1的输出电压，如果本路控制器1的输出电流小于平均电流，则微微提高控制器1的输出电压，从而增加输出电流至平均值。

如图4所示，当电池3升压放电时，三极管Q1和三极管Q2工作于同步状态，相位差为180度，为标准的BOOST同步升压电路，三极管Q3则工作于导通状态。前半周期，三极管Q1关断，三极管Q2导通，母线2通过电阻Rsen、电感L1和三极管Q2，将充电能量送至电感L1，后半周期，三极管Q1导通，三极管Q2关断，存储在电感L1上的能量与电池3上的能量，同时通过电阻Rsen、三极管Q1，继续将充电能量送至母线2。

如图5所示，当需要电池3降压放电时，三极管Q1处于导通状态，三极管Q2工作于关闭状态，相位差为180度，三极管Q3则工作于线性导通状态，此时控制器1工作于线性限流稳压模式。本路控制器1的集成控制IC11根据母线2的状态，需要进一步限制本路输出电路，则利用三极管Q3的导通状态进行线性限流，控制三极管Q3的驱动电压，则可以控制三极管Q3的导通阻抗。比如需要减小电流，则降低三极管Q3的驱动电压，增加导通阻抗，从而减小了输出电流，实现限流。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电池并机均流***，其特征在于：包括控制器(1)、母线(2)和若干电池(3)，所述电池(3)分别通过控制器(1)接入母线(2)；

所述控制器(1)包括集成控制IC(11)、功率变换(12)、保护接口(13)和电流采样(14)，所述功率变换(12)的一端通过保护接口(13)与母线(2)连接，所述功率变换(12)的另一端通过电流采样(14)与电池(3)连接，所述集成控制IC(11)分别控制功率变换(12)、保护接口(13)和电流采样(14)。

2.根据权利要求1所述的一种电池并机均流***，其特征在于：所述功率变换(12)包括PWM电路和LINEAR电路，所述PWM电路和LINEAR电路通过电流采样(14)连接。

3.根据权利要求2所述的一种电池并机均流***，其特征在于：所述PWM电路由三极管Q1、三极管Q2和电感L1，所述三极管Q2的两端分别与三极管Q1和电感L1连接。

4.根据权利要求3所述的一种电池并机均流***，其特征在于：所述LINEAR电路由三极管Q3组成，所述三极管Q3通过电流采样(14)与电感L1连接。

5.根据权利要求4所述的一种电池并机均流***，其特征在于：所述保护接口(13)由保险管F1、保险管F2和继电器RLY1组成，所述保险管F1通过继电器RLY1与三极管Q1连接，所述保险管F2与三极管Q3连接。

6.根据权利要求1所述的一种电池并机均流***，其特征在于：所述集成控制IC(11)由MCU CONTROL组成。

7.根据权利要求1所述的一种电池并机均流***，其特征在于：所述控制器(1)还包括电压温度采样(15)和电压采样(16)，所述电压温度采样(15)与电池(3)连接，所述电压采样(16)与母线(2)连接。

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