I接口連接；驅(qū)動緩沖器500的第一組第一級母線驅(qū)動緩沖器501、第一 組第二級母線驅(qū)動緩沖器502、第二組第一級母線驅(qū)動緩沖器503、第二組第二級母線驅(qū)動 緩沖器504、第=組第一級母線驅(qū)動緩沖器505、第=組第二級母線驅(qū)動緩沖器506的輸入 端與DSP控制器600的PWM輸出接口 一一對應(yīng)連接；第一組第一級母線驅(qū)動緩沖器501的 輸出端與六個放電電路101、102、103、104、105、106的驅(qū)動端--對應(yīng)連接；第一組第二級 母線驅(qū)動緩沖器502的輸出端與第一組第二級母線雙向正激充放電電路401的驅(qū)動端對應(yīng) 連接；第二組第一級母線驅(qū)動緩沖器503的輸出端與六個放電電路201、202、203、204、205、 206的驅(qū)動端一一對應(yīng)連接；第二組第二級母線驅(qū)動緩沖器504的輸出端與第二組第二級 母線雙向正激充放電電路402的驅(qū)動端對應(yīng)連接；第=組第一級母線驅(qū)動緩沖器505的輸 出端與六個放電電路301、302、303、304、305、306的驅(qū)動端--對應(yīng)連接；第=組第二級母 線驅(qū)動緩沖器506的輸出端與第=組第二級母線雙向正激充放電電路403的驅(qū)動端對應(yīng)連 接。
[0020] 所述蓄電池母線電壓信號采集107、207、307用于將單體電池電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字信 號，該些單元采用基于AD7280A的六差分通道12位AD電壓采樣巧片實(shí)現(xiàn)。
[0021] 所述驅(qū)動緩沖器500用于驅(qū)動放電電路和雙向正激充放電電路，該些單元采用基 于74LS125的S態(tài)口電路實(shí)現(xiàn)。
[0022] 所述CPU控制器600用于完成蓄電池組的單體電池充放電控制的均衡調(diào)度算法， 該些單元采用基于TMS32(F28062的數(shù)字處理器實(shí)現(xiàn)。
[0023] 圖2所示為反激電路的工作原理圖，開關(guān)管Q按輸入的PWM驅(qū)動信號周期性的通、 斷轉(zhuǎn)換，在Q導(dǎo)通期間，單體電池電壓町加在N1繞組，繞組的電流直線上升、磁通增大，N1 繞組儲能增加，二次繞組N2的感應(yīng)電動勢使二極管D1截止，負(fù)載電流由電容cn提供，電 感Lfi、L。起到濾除電流紋波的作用；當(dāng)在Q關(guān)斷期間，N1繞組的電流轉(zhuǎn)移到N2,二次繞組 N2的感應(yīng)電動勢使二極管D1導(dǎo)通，變壓器電感儲存的磁能變?yōu)殡娔芟蜇?fù)載供電并給電容 Cfi充電。通過設(shè)計(jì)合理的變壓器應(yīng)比，就能實(shí)現(xiàn)單體蓄電池Bi放電并向蓄電池組第一級母 線回饋能量的功能。
[0024] 圖3所示為雙向正激充放電電路的工作原理圖，第一級直流母線炬1、B2、B3、B4、 B5、B6串聯(lián)組成）的正極連接至濾波電感Lhv的一端，Lhv的另一端分別連接至濾波電容Chv 的正極、N1繞組的同名端和N3繞組的異名端，N1繞組的異名端連接至開關(guān)管Q的漏極，N3 繞組同名端連接至復(fù)位二極管D,的陰極，Dk的陽極分別連接至第一級直流母線炬1、B2、B3、 B4、B5、B6串聯(lián)組成）的負(fù)極和Q的源極，N2繞組同名端分別連接至勵磁電感Lm的一端和 漏感Lk的一端，漏感Lk的另一端分別連接至開關(guān)管QSK2的源極和濾波電感LW的一端，LW 的另一端分別連接至濾波電容(："的正極和24V母線的正極，N2繞組的異名端分別連接至 勵磁電感Lm的另一端和開關(guān)管Qski的漏極，QSK1的源極分別連接至QSK2的源極、CW的負(fù)極 W及24V母線的負(fù)極。
[0025] 雙向正激充放電電路的S個開關(guān)管均為PWM工作，其中Q、Qski同時關(guān)斷，并與Qsk2 互補(bǔ)工作，控制開關(guān)管的PWM驅(qū)動波形，能使電感電流iw方向可變。在一個開關(guān)周期中，電 感電流方向不改變時，電感電流iw為正（自24V母線向第一級直流母線方向流動為正方 向），則能量從24V公共直流母線向第一級直流母線方向傳輸；電感電流為負(fù)，則能量從 第一級直流母線向24V公共直流母線方向傳輸。
[0026] 上文中對本發(fā)明的基于公共直流母線的蓄電池組兩級級聯(lián)均衡系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu) 做了說明，下面對該均衡系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0027] 18塊蓄電池組的均衡系統(tǒng)如圖1所示，18塊單體電池依次串聯(lián)組成3段第一級母 線（100、200、300)，3段第一級母線經(jīng)雙向充放電電路（401、402、403)和24￥公共直流母線 400聯(lián)通，則蓄電池組中的任意兩塊電池之間都可W進(jìn)行能量交換，且能量交換的最長路徑 不超過4級變換器，能量交換效率高，交換速度快。DSP控制器通過3級菊花鏈串聯(lián)的A/D 采樣電路單元AD7820A(107、207、307)，對18塊單體蓄電池的端電壓進(jìn)行檢測，18塊單體電 池的電壓標(biāo)記為Ui(1《i《18)。
[002引第一級均衡策略如下：計(jì)算3段第一級母線（100、200、300)的平均電壓
，當(dāng)各個母線內(nèi)的單體電池的電壓Ui大于各一級母線的平均電 壓lOmV，則該單體電池的放電電路啟動，單體電池放電，能量回饋到第一級母線；當(dāng)各個電 池單體的電壓與各一級母線的平均電壓差小于lOmV時，停止組內(nèi)均衡。
[0029] 第二級均衡策略如下：比較3段第一級母線（100、200、300)的平均電壓
，若平均電壓的差值大于口限值lOmV，表示整個蓄電池組的電 壓梯度差較大，需要跨組均衡。對平均電壓較高的第一級母線啟動放電功能，能量回饋到 24V母線；對平均電壓較低的第一級母線啟動充電功能，從24V母線吸收能量；使充放電電 路吸收和回饋的能量相等，既使得24V電網(wǎng)電壓穩(wěn)定，又可滿足能量交換的功能。
[0030] 上述實(shí)施例中所描述的本發(fā)明的基于公共直流母線的蓄電池組兩級級聯(lián)均衡系 統(tǒng)適用于18塊單體蓄電池串聯(lián)的工作環(huán)境。若外部工作環(huán)境中有24塊甚至更多的蓄電 池組時，本發(fā)明的基于公共直流母線的蓄電池組兩級級聯(lián)均衡系統(tǒng)也可適用，只是其中的 第一級母線放電電路、第二級母線雙向充放電電路、電壓信號采樣電路的數(shù)目也要相應(yīng)增 加。
[0031] 綜上所述，W上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的 保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于公共直流母線的蓄電池組兩級級聯(lián)均衡系統(tǒng)，包括第一組第一級母線 (100)，第二組第一級母線（200)，第三組第一級母線（300)，24V公共直流母線（400)，驅(qū)動 緩沖器（500)以及DSP控制器（600);其特征在于：所述的第一組第一級母線（100)包括1# 蓄電池放電電路（101)、2#蓄電池放電電路（102)、3#蓄電池放電電路（103)、4#蓄電池放 電電路（104)、5#蓄電池放電電路（105)、6#蓄電池放電電路（106)、第一組第一級母線蓄電 池組電壓信號采集（107);第二組第一級母線（200)包括7#蓄電池放電電路（201)、8#蓄電 池放電電路（202)、9#蓄電池放電電路（203)、10#蓄電池放電電路（204)、11#蓄電池放電 電路（205)、12#蓄電池放電電路（206)、第二組第一級母線蓄電池組電壓信號采集（207); 第三組第一級母線（300)包括13#蓄電池放電電路（301)、14#蓄電池放電電路（302)、15# 蓄電池放電電路（303)、16#蓄電池放電電路（304)、17#蓄電池放電電路（305)、18#蓄電池 放電電路（306)、第三組第一級母線蓄電池組電壓信號采集（307) ;24V公共直流母線（400) 包括第一組第二級母線雙向正激充放電電路（401)、第二組第二級母線雙向正激充放電電 路（402)、第三組第二級母線雙向正激充放電電路（403);驅(qū)動緩沖器（500)包括第一組第 一級母線驅(qū)動緩沖器（501)、第一組第二級母線驅(qū)動緩沖器（502)、第二組第一級母線驅(qū)動 緩沖器（503)、第二組第二級母線驅(qū)動緩沖器（504)、第三組第一級母線驅(qū)動緩沖器（505、 第三組第二級母線驅(qū)動緩沖器（506); 所述的18塊單體電池依次串聯(lián)組成3段第一級母線（100、200、300)，3段第一級母線 經(jīng)雙向充放電電路（401、402、403)和24V公共直流母線（400)連通，蓄電池組中的任意兩 塊電池之間都能夠進(jìn)行能量交換，且能量交換的最長路徑不超過4級變換器；DSP控制器通 過對18塊單體蓄電池的端電壓進(jìn)行檢測，計(jì)算3段第一級母線（100、200、300)的平均電壓，當(dāng)各個母線內(nèi)的單體電池的電壓Ui大于各一級母線的平均電壓 10mV，則該單體電池的放電電路啟動，單體電池放電，能量回饋到第一級母線；當(dāng)各個電池 單體的電壓與各一級母線的平均電壓差小于IOmV時，停止組內(nèi)均衡；比較3段第一級母線 的平均電β，若平均電壓的差值大于門限值10mV，表示整個蓄電池 組的電壓梯度差較大，需要跨組均衡；對平均電壓較高的第一級母線啟動放電功能，能量回 饋到24V母線；對平均電壓較低的第一級母線啟動充電功能，從24V母線吸收能量；使充放 電電路吸收和回饋的能量相等。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于公共直流母線的蓄電池組兩級級聯(lián)均衡系統(tǒng)，其特 征在于：所述的第二級直流母線的均衡控制策略采用基于母線恒壓、限功率控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于公共直流母線的蓄電池組兩級級聯(lián)均衡系統(tǒng)，其特 征在于：所述的AD采樣電路單元用于將單體電池電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，這些單元采用基于 AD7280A的六差分通道12位電壓采樣芯片實(shí)現(xiàn)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于公共直流母線的蓄電池組兩級級聯(lián)均衡系統(tǒng)，其特 征在于：所述的蓄電池組的單體電池充放電控制的均衡調(diào)度算法采用基于TMS320F28062 的數(shù)字處理器實(shí)現(xiàn)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于公共直流母線的蓄電池組兩級級聯(lián)均衡系統(tǒng)，其特 征在于：所述的驅(qū)動緩沖器用于驅(qū)動放電電路和雙向正激充放電電路，這些單元采用基于 74LS125的三態(tài)門電路實(shí)現(xiàn)。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于公共直流母線的蓄電池組兩級級聯(lián)均衡系統(tǒng)，包括第一組第一級母線100，第二組第一級母線200，第三組第一級母線300，24V公共直流母線400，驅(qū)動緩沖器500以及DSP控制器600，屬于蓄電池組儲能技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明與原有的雙向均衡充放電均衡系統(tǒng)相比，由于不借助中間多個單體電池通過均衡器進(jìn)行多次能量交換，基于公共直流母線的蓄電池組兩級級聯(lián)均衡系統(tǒng)中的任意兩塊電池之間只需通過公共直流母線進(jìn)行能量交換，具有傳輸路徑短、均衡速度快、轉(zhuǎn)換效率高的優(yōu)點(diǎn)；本發(fā)明的系統(tǒng)成本低、通用化、易擴(kuò)展，可以方便的擴(kuò)展成滿足各種電壓要求的蓄電池組。
【IPC分類】H02J7/00
【公開號】CN104901350
【申請?zhí)枴緾N201410828147
【發(fā)明人】李小謙, 姚川, 吳浩偉, 李鵬, 張明, 鄧?yán)? 李銳, 蔡凱, 歐陽暉, 姜波, 李可維, 周樑, 邢賀鵬, 金惠峰, 孫朝暉, 耿攀, 謝煒, 吳大立, 徐正喜, 陳濤, 魏華
【申請人】中國船舶重工集團(tuán)公司第七一九研究所
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2014年12月26日