本發(fā)明涉及電池管理，特別是涉及一種儲能用單向主動均衡電路。

背景技術(shù)：

在儲能領(lǐng)域中，電池在輸出時(shí)一般被串聯(lián)以獲得相對較大的總電壓來驅(qū)動負(fù)載。而在電池的充電過程中，需確保對串聯(lián)的每個(gè)電池進(jìn)行均衡完全地充電，而不能使在充電完成后其中個(gè)別電池的充電狀態(tài)與整體水平間存在過大差異，如果充電完成在串聯(lián)中個(gè)別電池上的充電狀態(tài)遠(yuǎn)低于整體充電狀態(tài)水平，則串聯(lián)電池的可輸出容量會被減少到具有低充電狀態(tài)的電池的容量，目前一般使用均衡電路令串聯(lián)的電池在充電的過程中保持相近的充電狀態(tài)。

儲能應(yīng)用所使用的電池類型較多，例如有鉛酸蓄電池、磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池、鎳氫電池、超級電容等，而傳統(tǒng)的均衡電路的工作電壓范圍較窄，致使均衡電路一般只能適應(yīng)某一類電池。且電池組的電池單元的容量較大，傳統(tǒng)的均衡電路無法提供足夠的均衡電流。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，本發(fā)明提供一種能支持多種蓄電池類型且具有較大均衡能力的儲能用單向主動均衡電路。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種儲能用單向主動均衡電路，其特征在于，包括若干基本均衡單元；所述基本均衡單元包括雙端正激電路、連接所述雙端正激電路的高頻變壓器及若干連接所述高頻變壓器的后級模塊；所述后級模塊包括調(diào)節(jié)電路、連接所述調(diào)節(jié)電路的反饋電路、連接所述反饋電路的控制電路、及二極管D5；所述儲能用單向主動均衡電路設(shè)有正電源端、負(fù)電源端及若干輸出端。

本發(fā)明的儲能用單向主動均衡電路通過多個(gè)所述基本均衡電路的并聯(lián)，使所述儲能用單向主動均衡電路能適應(yīng)不同電芯串聯(lián)數(shù)量的電池組，實(shí)現(xiàn)為該類型串聯(lián)電池組的均衡充電，且提供較大的均衡能力，減少了串聯(lián)電池組充電的管理成本。因?yàn)椴捎昧擞脝蜗蛑鲃泳怆娐芬约按欧糯笃骱蠹壵{(diào)整電路，整個(gè)均衡電路的工作點(diǎn)很寬，因此能兼容多種類型的電池。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述雙端正激電路包括電容C1、二極管D1、二極管D2、及開關(guān)管Q1、開關(guān)管Q2；所述雙端正激電路設(shè)有正極連接端、負(fù)極連接端、同名原邊連接端及異名原邊連接端；全部所述基本均衡單元的雙端正激電路的正極連接端匯合形成所述儲能用單向主動均衡電路的正電源端；全部所述基本均衡單元的雙端正激電路的負(fù)極連接端線匯合形成所述儲能用單向主動均衡電路的負(fù)電源端。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述開關(guān)管Q1及開關(guān)管Q2分別設(shè)有第一開關(guān)端、第二開關(guān)端及第三開關(guān)端；所述電容C1的一端作為所述雙端正激電路的正極連接端；所述電容C1的一端與所述二極管D1的陰極連接；所述電容C1的一端還與所述開關(guān)管Q1的第一連接端連接；所述開關(guān)管Q1的第三開關(guān)端作為所述雙端正激電路的同名原邊連接端，并與所述高頻變壓器連接；所述開關(guān)管Q1的第三開關(guān)端還與所述二極管D2的陰極連接；所述開關(guān)管Q2的第一開關(guān)端作為所述雙端正激電路的異名原邊連接端，與所述高頻變壓器連接；所述開關(guān)管Q2的第一開關(guān)端還與所述二極管D1的陽極連接；所述開關(guān)管Q2的第三開關(guān)端與所述電容C1的另一端連接；所述開關(guān)管Q2的第三開關(guān)端還與所述二極管D2的陽極連接。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述開關(guān)管Q1、開關(guān)管Q2為絕緣柵雙極晶體管；所述開關(guān)管Q1、開關(guān)管Q2的第一開關(guān)端、第二開關(guān)端及第三開關(guān)端分別為集電極、柵極及發(fā)射極。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述高頻變壓器包括原邊繞組Np及若干副邊繞組Ns；所述高頻變壓器的原邊繞組Np的同名端與所述雙端正激電路的同名原邊連接端連接；所述高頻變壓器的原邊繞組Np的異名端與所述雙端正激電路的異名原邊連接端連接。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述高頻變壓器包括原邊繞組Np及若干副邊繞組Ns；所述調(diào)節(jié)電路設(shè)有正二次連接端及負(fù)二次連接端；所述調(diào)節(jié)電路的正二次連接端及負(fù)二次連接端分別與一所述副邊繞組Ns的同名端及異名端連接。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述調(diào)節(jié)電路設(shè)有正充電端及負(fù)充電端；所述調(diào)節(jié)電路包括磁放大器Nm，二極管D3、D4，電感L1及電容C2；所述磁放大器Nm的一端作為所述調(diào)節(jié)電路的正二次連接端；所述磁放大器Nm的另一端與所述二極管D3的陽極連接；所述二極管D3的陰極與所述電感L1的一端連接；所述二極管D3的陰極還與所述二極管D4的陰極連接；所述二極管D4的陽極作為所述調(diào)節(jié)電路的負(fù)二次連接端；所述電感L1的另一端作為所述調(diào)節(jié)電路的正充電端；所述電感L1的另一端與所述電容C2的一端連接；所述電容C2的另一端與所述二極管D4的陽極連接；所述電容C2的另一端作為所述調(diào)節(jié)電路的負(fù)充電端；所述磁放大器Nm的一端及所述二極管D4的陽極分別與所述高頻變壓器的一所述副邊繞組Ns的同名端及異名端連接；所述調(diào)節(jié)電路的正充電端及負(fù)充電端作為所述儲能用單向主動均衡電路的輸出端；

所述電容C2的正極連接所述電感L1的另一端；所述電容C2的負(fù)極連接所述二極管D4的陽極。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述反饋電路設(shè)有第一輸入端、第二輸入端及反饋端；所述反饋電路的第一輸入端及第二輸入端分別與所述電容C2的兩端連接。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述控制電路設(shè)有信號輸入端及開關(guān)件控制端；所述控制電路的信號輸入端與所述反饋電路的反饋端連接；所述控制電路的開關(guān)件控制端與所述二極管D5的陽極連接；所述二極管D5的陰極與所述磁放大器Nm的另一端連接。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的儲能用單向主動均衡電路的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1所示的儲能用單向主動均衡電路中的基本均衡單元的電路圖；

圖3為圖2所示的基本均衡單元中的后級模塊的電路圖。

具體實(shí)施方式

為了便于理解本發(fā)明，下面將對本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。

請參閱圖1至圖3，為本發(fā)明一較佳實(shí)施方式的儲能用單向主動均衡電路10，用于管理電池的充電過程，所述儲能用單向主動均衡電路10利用外接電源的電能為由各種電池串聯(lián)形成的串聯(lián)電池組充電；所述儲能用單向主動均衡電路10可使串聯(lián)電池組在充電的過程中，各節(jié)電池保持相近的充電狀態(tài)。該儲能用單向主動均衡電路10包括若干基本均衡單元20；所述基本均衡單元20包括雙端正激電路30、連接所述雙端正激電路30的高頻變壓器40及若干連接所述高頻變壓器40的后級模塊50；所述后級模塊50包括調(diào)節(jié)電路60、連接所述調(diào)節(jié)電路60的反饋電路70、連接所述反饋電路60的控制電路80、及二極管D5；所述儲能用單向主動均衡電路10一側(cè)與電源連接；所述儲能用單向主動均衡電路10的另一側(cè)與所述串聯(lián)電池組連接。

所述儲能用單向主動均衡電路10設(shè)有正電源端及負(fù)電源端；所述儲能用單向主動均衡電路10的正電源端及負(fù)電源端連接至外接電源；所述儲能用單向主動均衡電路10設(shè)有若干輸出端；所述儲能用單向主動均衡電路10的輸出端與所述串聯(lián)電池組連接。

請參閱圖2，所述雙端正激電路30包括電容C1，二極管D1、D2，及開關(guān)管Q1、Q2；所述雙端正激電路30設(shè)有正極連接端、負(fù)極連接端、同名原邊連接端及異名原邊連接端；全部所述基本均衡單元20的雙端正激電路30的正極連接端通過匯合形成所述儲能用單向主動均衡電路10的正電源端；全部所述基本均衡單元20的雙端正激電路30的負(fù)極連接端匯合形成所述儲能用單向主動均衡電路10的負(fù)電源端；所述開關(guān)管Q1、Q2分別設(shè)有第一開關(guān)端、第二開關(guān)端及第三開關(guān)端；所述電容C1的一端作為所述雙端正激電路30的正極連接端；所述電容C1的一端與所述二極管D1的陰極連接；所述電容C1的一端還與所述開關(guān)管Q1的第一連接端連接；所述開關(guān)管Q1的第三開關(guān)端作為所述雙端正激電路30的同名原邊連接端，并所述與高頻變壓器40連接；所述開關(guān)管Q1的第三開關(guān)端還與所述二極管D2的陰極連接；所述開關(guān)管Q2的第一開關(guān)端作為所述雙端正激電路30的異名原邊連接端，與所述高頻變壓器40連接；所述開關(guān)管Q2的第一開關(guān)端還與所述二極管D1的陽極連接；所述開關(guān)管Q2的第三開關(guān)端與所述電容C1的另一端連接；所述開關(guān)管Q2的第三開關(guān)端還與所述二極管D2的陽極連接。

在其中一種實(shí)施方式中，所述儲能用單向主動均衡電路內(nèi)設(shè)有第一母線及第二母線；所述基本均衡單元20的雙端正激電路30的正極連接端連接第一母線；所述第一母線延伸出所述儲能用單向主動均衡電路的正電源端；所述基本均衡單元20的雙端正激電路30的負(fù)極連接端連接第二母線；所述第二母線延伸出所述儲能用單向主動均衡電路的負(fù)電源端。

所述基本均衡單元20還包括觸發(fā)電路；所述觸發(fā)電路分別與所述開關(guān)管Q1的第二開關(guān)端及所述開關(guān)管Q2的第二開關(guān)端連接。

具體地，所述開關(guān)管Q1、Q2為絕緣柵雙極晶體管；所述開關(guān)管Q1、Q2的第一開關(guān)端、第二開關(guān)端及第三開關(guān)端分別為集電極、柵極及發(fā)射極。

所述高頻變壓器40包括原邊繞組Np及若干副邊繞組Ns；所述高頻變壓器40的原邊繞組Np的同名端與所述雙端正激電路30的同名原邊連接端連接；所述高頻變壓器40的原邊繞組Np的異名端與所述雙端正激電路30的異名原邊連接端連接；所述高頻變壓器40的各副邊繞組Ns分別與單個(gè)所述后級模塊50連接。

請參閱圖3，所述調(diào)節(jié)電路60包括磁放大器Nm，二極管D3、D4，電感L1及電容C2；所述調(diào)節(jié)電路60設(shè)有正二次連接端、負(fù)二次連接端、正充電端及負(fù)充電端；所述磁放大器Nm的一端作為所述調(diào)節(jié)電路60的正二次連接端；所述磁放大器Nm的另一端與所述二極管D3的陽極連接；所述二極管D3的陰極與所述電感L1的一端連接；所述二極管D3的陰極還與所述二極管D4的陰極連接；所述二極管D4的陽極作為所述調(diào)節(jié)電路60的負(fù)二次連接端；所述電感L1的另一端作為所述調(diào)節(jié)電路60的正充電端；所述電感L1的另一端與所述電容C2的一端連接；所述電容C2的另一端與所述二極管D4的陽極連接；所述電容C2的另一端作為所述調(diào)節(jié)電路60的負(fù)充電端；所述磁放大器Nm的一端及所述二極管D4的陽極分別與所述高頻變壓器40的一所述副邊繞組Ns的同名端及異名端連接。

所述調(diào)節(jié)電路60的正充電端及負(fù)充電端作為所述儲能用單向主動均衡電路10的輸出端；所述調(diào)節(jié)電路60的正充電端及負(fù)充電端分別連接串聯(lián)電池組中一電池的正極和負(fù)極。

所述反饋電路70設(shè)有第一輸入端、第二輸入端及反饋端；所述反饋電路70的第一輸入端及第二輸入端分別與所述電容C2的兩端連接。

所述控制電路80設(shè)有信號輸入端及開關(guān)件控制端；所述控制電路80的信號輸入端與所述反饋電路70的反饋端連接；所述控制電路80的開關(guān)件控制端與所述二極管D5的陽極連接；所述二極管D5的陰極與所述磁放大器Nm的另一端連接。

在其中一種實(shí)施方式中，為加強(qiáng)濾波效果，所述電容C2為電解電容；所述電容C2的正極連接所述電感L1的另一端；所述電容C2的負(fù)極連接所述二極管D4的陽極。

在所述儲能用單向主動均衡電路10工作時(shí)，所述儲能用單向主動均衡電路10從外接電源獲得電能輸入；所述儲能用單向主動均衡電路10采用所述雙端正激電路30開環(huán)及所述后級模塊50閉環(huán)的控制方式。

所述儲能用單向主動均衡電路10的各個(gè)所述基本均衡單元20可與多種類型的電池連接；所述儲能用單向主動均衡電路10的各個(gè)所述基本均衡單元20在同一時(shí)間僅連接同一種類型的電池；所述觸發(fā)電路根據(jù)與所述基本均衡單元20連接的電池類型調(diào)整開關(guān)管Q1、Q2通斷的占空比，使所述基本均衡單元20中的所述雙端正激電路30工作于適應(yīng)相應(yīng)類型電池特性的開環(huán)工作點(diǎn)上。

同一所述基本均衡單元20中的各所述調(diào)節(jié)電路60間可處于同步工作狀態(tài)、異步工作狀態(tài)及不工作狀態(tài)；所述基本均衡單元20可為與其連接的各節(jié)電池實(shí)現(xiàn)相互獨(dú)立的均衡管理，以滿足各種不同的工作狀態(tài)需要。

所述反饋電路70可檢測與所述調(diào)節(jié)電路60連接的電池的電壓電流信息并判斷電池的狀態(tài)，并向所述控制電路80反饋電池的狀態(tài)信息；當(dāng)需要令所述基本均衡單元20中的部分調(diào)節(jié)電路60停止工作時(shí)，則可通過相應(yīng)所述控制電路80令相應(yīng)的所述磁放大器Nm處于關(guān)斷狀態(tài)，即可使相應(yīng)的調(diào)節(jié)電路60停止工作，停止工作的所述調(diào)節(jié)電路60不影響同一所述基本均衡單元20中的其他所述調(diào)整電路的正常工作；當(dāng)需要令所述基本均衡單元20中的部分調(diào)節(jié)電路60對與其連接的電池進(jìn)行均衡充電時(shí)，則相應(yīng)的所述控制電路80根據(jù)反饋電路70的反饋信號及其它調(diào)整信號，通過所述二極管D5向所述磁放大器Nm發(fā)出給定信號，使所述磁放大器Nm的通過電流根據(jù)給定信號的幅值而調(diào)整，該過程利用所述磁放大器Nm實(shí)現(xiàn)了對均衡電流的閉環(huán)調(diào)節(jié)。

所述儲能用單向主動均衡電路10的單向能量流動僅用于電池電量較低的情況，使所述儲能用單向主動均衡電路10結(jié)構(gòu)簡單可靠、成本低廉、且效率高、無二次均衡問題；所述磁放大器Nm能為電池提供較大的均衡電流。

本實(shí)施例中，通過多個(gè)所述基本均衡電路的并聯(lián)，使所述儲能用單向主動均衡電路能兼容由各種類型電池形成的串聯(lián)電池組，實(shí)現(xiàn)為該類型串聯(lián)電池組的均衡充電，且提供較大的均衡能力，減少了串聯(lián)電池組充電的管理成本。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。