CN207069911U - 一种基于正激有源钳位和推挽变换双向dc/dc模块的均压电路 - Google Patents
一种基于正激有源钳位和推挽变换双向dc/dc模块的均压电路 Download PDFInfo
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Abstract
本申请涉及一种基于正激有源钳位和推挽变换双向DC/DC模块的均压电路，包括若干并联的正激有源钳位和推挽变换双向DC/DC均压模块、主控制器、MOS管开关、由多个储能单体组成的模组、电压检测电路、温度检测电路、驱动电路、MOS管开关控制器以及CAN通讯电路，各正激有源钳位和推挽变换双向DC/DC模块一端并联后的一端与模组电性连接，其另一端通过MOS管开关与对应储能单体连接；主控制器分别通过电压检测电路以及温度检测电路与模组中的各个储能单体电性连接，主控制器通过驱动电路与正激有源钳位和推挽变换双向DC/DC均压模块电性连接；主控制器通过MOS管开关控制器与MOS管开关电性连接；CAN通讯电路与主控制器电性连接。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种均压电路，特别是一种基于正激有源钳位和推挽变换双向DC/DC模块的均压电路。
背景技术
目前，越来越多的储能装置用在电动汽车、城市轨道交通车辆上，作为能量存储的介质。常用的储能单元主要有锂离子电池和超级电容。锂离子电池具有能量密度高的特点，超级电容具有功率密度高的特点。但是这两者的单体电压都比较低，通常在2～3V左右，实际使用中，需要把上百个单体串联使用，组成一个模组。由于单体参数的离散性，直接串联时，电压无法在单体间均分，在充电时可能会出现某个单体电压超过耐压上限。单体长期工作在过压状态，会缩短使用寿命，进而影响模组的性能，严重时可能会发生爆炸。因此，锂离子电池和超级电容模组需要加装均压电路。
目前已有的均压电路分为两大类，一类是能量消耗型，一类是能量转移型。能量耗散型，是通过在电路中串如电阻等功率消耗元件，将电压过高的单体上多余的能量通过热能的方式消耗掉。这种方式有几个缺点，一，能量利用效率低；二，释放的热能会提高储能单元温度，降低可靠性；三，放电电流不可控，均压速度慢。能量转移型是将电压高的单体的能量转移到电压低的单体上去，这种方案的能量利用率比能量消耗性要高。具体的实施方法包括飞渡电容法，开关电感法，DC/DC变换器法等，其中DC/DC变换器法根据两边接的储能单元不同又可再细分为单体和单体之间DC/DC，模组和单体之间DC/DC，数个单体和单个单体之间DC/DC，根据功率流动方向又可分为单向DC/DC和双向DC/DC，双向DC/DC内部电路根据原理还分为非隔离和隔离方案，非隔离方案如双向Buck-Boost，隔离方案比如双向全桥DC/DC。隔离式双向DC/DC的适应范围最广，但目前尚没有做到模块化。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了解决背景技术中的不足之处，提供一种基于正激有源钳位和推挽变换双向DC/DC模块的均压电路。
为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种基于正激有源钳位和推挽变换双向DC/DC模块的均压电路，包括若干并联的正激有源钳位和推挽变换双向DC/DC均压模块、主控制器、MOS管开关、由多个储能单体组成的模组、电压检测电路、温度检测电路、驱动电路、MOS管开关控制器以及CAN通讯电路，各正激有源钳位和推挽变换双向DC/DC模块一端并联后的一端与模组电性连接，其另一端通过MOS管开关与对应储能单体连接；主控制器分别通过电压检测电路以及温度检测电路与模组中的各个储能单体电性连接，主控制器通过驱动电路与正激有源钳位和推挽变换双向DC/DC均压模块电性连接；主控制器通过MOS管开关控制器与MOS管开关电性连接；CAN通讯电路与主控制器电性连接。
对于本实用新型的一种优化，所述正激有源钳位和推挽变换双向DC/DC均压模块由正激有源钳位电路、高频变压器和推挽变换电路组成。
对于本实用新型的一种优化，所述正激有源钳位电路由MOS管Q1、MOS管Q2、电感L1、电容C1和电容C2组成，电感L1一端接电容C2正极，电容C2负极接MOS管Q2漏极，MOS管Q2源极接MOS管Q1漏极，电容C1正极接电感L1另一端，电容C1负极接MOS管Q1源极。
对于本实用新型的一种优化，所述推挽变换电路由MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q5、电感L2和电容C3组成，MOS管Q4的源极接电感L2的一端以及MOS管Q5的漏极，电感L2的另一端接电容C3的正极，电容C3的负极接MOS管Q5的源极和MOS管Q3的源极。
对于本实用新型的一种优化，所述高频变压器T1原边同名端接MOS管Q2源极，异名端接电容C2正极，副边有中心抽头，副边同名端接MOS管Q4的漏极，中心抽头接MOS管Q5的漏极，异名端接MOS管Q3的漏极。
对于本实用新型的一种优化，所述正激有源钳位和推挽变换双向DC/DC均压模块为单独一个或多个，多个正激有源钳位和推挽变换双向DC/DC均压模块之间为并联连接。
对于本实用新型的一种优化，MOS管开关是由MOS管组成的开关组，由MOS管开关控制器发出开通和关断的信号控制MOS管开关工作。
对于本实用新型的一种优化，所述储能单体为超级电容或锂离子电池。
本实用新型与背景技术相比，具有一是利用模组电压给单体充电，同等功率下提高了电压，降低了电流，提高了能量转换效率；二是使用正激有源钳位和推挽变换双向DC/DC模块，能量可以双向流动，电压高的单体可以往模组放电，模组也可以给电压低的单体充电；三是采用了同步整流的技术，和有源钳位技术，降低了开关损耗，进一步提高了转换效率，减小了均压电路的发热量；四是正激有源钳位和推挽变换双向DC/DC模块为一个独立封装的模块，可根据实际的需要选择的数量，模块化的设计便于安装和更换。
附图说明
图1是本申请所述双向DC/DC模块的均压电路的结构框图。
具体实施方式
实施例1：参照图1。一种基于正激有源钳位和推挽变换双向DC/DC模块的均压电路，包括了若干并联的正激有源钳位和推挽变换双向DC/DC均压模块、主控制器、MOS管开关、由多个储能单体组成的模组、电压检测电路、温度检测电路、驱动电路、MOS管开关控制器以及CAN通讯电路，各正激有源钳位和推挽变换双向DC/DC模块一端并联后的一端与模组电性连接，其另一端通过MOS管开关与对应储能单体连接；主控制器分别通过电压检测电路以及温度检测电路与模组中的各个储能单体电性连接，主控制器通过驱动电路与正激有源钳位和推挽变换双向DC/DC均压模块电性连接；主控制器通过MOS管开关控制器与MOS管开关电性连接；CAN通讯电路与主控制器电性连接。所述储能单体为超级电容或锂离子电池。
所述正激有源钳位和推挽变换双向DC/DC均压模块由正激有源钳位电路、高频变压器和推挽变换电路组成。
所述正激有源钳位电路由MOS管Q1、MOS管Q2、电感L1、电容C1和电容C2组成，电感L1一端接电容C2正极，电容C2负极接MOS管Q2漏极，MOS管Q2源极接MOS管Q1漏极，电容C1正极接电感L1另一端，电容C1负极接MOS管Q1源极；所述推挽变换电路由MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q5、电感L2和电容C3组成，MOS管Q4的源极接电感L2的一端以及MOS管Q5的漏极，电感L2的另一端接电容C3的正极，电容C3的负极接MOS管Q5的源极和MOS管Q3的源极；所述高频变压器T1原边同名端接MOS管Q2源极，异名端接电容C2正极，副边有中心抽头，副边同名端接MOS管Q4的漏极，中心抽头接MOS管Q5的漏极，异名端接MOS管Q3的漏极；所述正激有源钳位和推挽变换双向DC/DC均压模块为单独一个或多个，多个正激有源钳位和推挽变换双向DC/DC均压模块之间为并联连接。MOS管开关是由MOS管组成的开关组，由MOS管开关控制器发出开通和关断的信号控制MOS管开关工作。
所述基于正激有源钳位和推挽变换双向DC/DC模块的均压电路工作原理：主控制器通过电压检测电路采集每一个储能单体的电压值，判断出需要充电或者放电的储能单体，对于需要充放电的单体，主控制器通过MOS管开关控制开通与其对应的一对开关；单体被充电时，MOS管Q1和MOS管Q2工作在正激模式，MOS管Q3和MOS管Q5工作在同步整流模式；单体被放电时，MOS管Q3和MOS管Q4工作在同推挽模式，MOS管Q1导通，MOS管Q2关断。
本实用新型的有益效果是利用模组电压给单体充电，同等功率下提高了电压，降低了电流，提高了能量转换效率，模组给单体充电效率可以达到90％，单体往模组放电可以达到80％；并且使用正激有源钳位和推挽变换双向DC/DC模块，能量可以双向流动，电压高的单体可以往模组放电，模组也可以给电压低的单体充电。采用了同步整流的技术，和有源钳位技术，降低了开关损耗，进一步提高了转换效率，减小了均压电路的发热量；正激有源钳位和推挽变换双向DC/DC模块为一个独立封装的模块，可根据实际的需要选择的数量，模块化的设计便于安装和更换。
需要理解到的是：本实施例虽然对本实用新型作了比较详细的说明，但是这些说明，只是对本实用新型的简单说明，而不是对本实用新型的限制，任何不超出本实用新型实质精神内的发明创造，均落入本实用新型的保护范围内。
Claims (8)
1.一种基于正激有源钳位和推挽变换双向DC/DC模块的均压电路，其特征在于包括了若干并联的双向DC/DC均压模块、主控制器、MOS管开关、由多个储能单体组成的模组、电压检测电路、温度检测电路、驱动电路、MOS管开关控制器以及CAN通讯电路，各双向DC/DC模块一端并联后的一端与模组电性连接，其另一端通过MOS管开关与对应储能单体连接；主控制器分别通过电压检测电路以及温度检测电路与模组中的各个储能单体电性连接，主控制器通过驱动电路与双向DC/DC均压模块电性连接；主控制器通过MOS管开关控制器与MOS管开关电性连接；CAN通讯电路与主控制器电性连接。
2.根据权利要求1所述基于正激有源钳位和推挽变换双向DC/DC模块的均压电路，其特征是，所述DC/DC均压模块为正激有源钳位和推挽变换双向DC/DC均压模块，其由正激有源钳位电路、高频变压器和推挽变换电路组成。
3.根据权利要求2所述基于正激有源钳位和推挽变换双向DC/DC模块的均压电路，其特征是：所述正激有源钳位电路由MOS管Q1、MOS管Q2、电感L1、电容C1和电容C2组成，电感L1一端接电容C2正极，电容C2负极接MOS管Q2漏极，MOS管Q2源极接MOS管Q1漏极，电容C1正极接电感L1另一端，电容C1负极接MOS管Q1源极。
4.根据权利要求2所述基于正激有源钳位和推挽变换双向DC/DC模块的均压电路，其特征是：所述推挽变换电路由MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q5、电感L2和电容C3组成，MOS管Q4的源极接电感L2的一端以及MOS管Q5的漏极，电感L2的另一端接电容C3的正极，电容C3的负极接MOS管Q5的源极和MOS管Q3的源极。
5.根据权利要求2所述基于正激有源钳位和推挽变换双向DC/DC模块的均压电路，其特征是：所述高频变压器T1原边同名端接MOS管Q2源极，异名端接电容C2正极，副边有中心抽头，副边同名端接MOS管Q4的漏极，中心抽头接MOS管Q5的漏极，异名端接MOS管Q3的漏极。
6.根据权利要求1所述基于正激有源钳位和推挽变换双向DC/DC模块的均压电路，其特征是：所述双向DC/DC均压模块为单独一个或多个，多个双向DC/DC均压模块之间为并联连接。
7.根据权利要求1所述基于正激有源钳位和推挽变换双向DC/DC模块的均压电路，其特征是：MOS管开关是由MOS管组成的开关组，由MOS管开关控制器发出开通和关断的信号控制MOS管开关工作。
8.根据权利要求1所述基于正激有源钳位和推挽变换双向DC/DC模块的均压电路，其特征是：所述储能单体为超级电容或锂离子电池。
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| CN113783251A (zh) * | 2021-08-26 | 2021-12-10 | 四川科陆新能电气有限公司 | 一种用于电池簇间均衡的虚拟内阻调节电路 |
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