[发明专利]一种面向直流母线的电池管理系统

说明书

本发明公开了一种面向直流母线的电池管理系统，包括公共母线、一次侧半桥结构、双绕组变压器、二次侧半桥结构、若干buck/boost结构和若干电池串；二次侧半桥结构的输出端与buck/boost结构的输入端相连，若干buck/boost并联在二次侧半桥的输出端，buck/boost结构输出的正极端子与电池的负极串联，电池的正极与公共母线的正极相连，一次侧半桥与二次侧半桥和buck/boost结构共地，电池的数量与buck/boost结构的数量保持一致，本发明可实现电池的均流和电压控制，也可实现对电池的SOC（State of Charge）和SOH(State of Health)监控。

技术领域

本发明涉及一种面向直流母线的电池管理系统，属于储能电站和电池管理领域。

背景技术

随着新能源产业的不断发展，电动汽车、充电桩等电池管理系统的发展和对旧电池的二次利用逐渐受到各高校和公司的重视。旧电池的二次利用可以降低对环境的污染，节约电池的成本，主要应用于电网的储能电站等领域。

近年来各类电池在迅速发展，锂离子电池在能量密度、效率、对环境的影响等方面都相对占有优势。在电动汽车领域中，对电动汽车的电池进行监控是非常必要的，电动汽车中每个电池块的工作状态都有差异，对每个电池块的SOC和SOH进行监控可以避免过充过放等情况的发生，进而避免更严重的事故发生，对电池块进行均流和电压控制可以使电池块在相同的状态下工作，提高电动汽车的电池块的工作效率。在储能电站等领域，由于储能电站中的锂离子电池都是梯次二次利用的电池，所以电池的容量、标称电压和电池内阻等属性存在着差异，大量的锂电池在串并联统一充放电时也会产生不均衡的现象，这种情况会在储能电站长期的充放电的工作中逐渐加剧，从而影响整个电池组的寿命和工作效率。所以对储能电池的均流和电压控制策略的研究变得非常必要，均流和电压控制的目的是使每个电池的工作状态尽可能保持一致，以此来提高储能电站的工作效率和延长储能电池的使用寿命，降低成本。

在新电池和旧电池二次利用时，有时需要在不同的能量等级下工作，改变本电路拓扑的参数即可改变输出的能量等级，将本电路拓扑并联起来也可实现能量等级的增加，用来满足不同功率需求的场合。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种面向直流母线的电池管理系统，能够对电池实现SOC和SOH监控，控制电池的电流和电压，稳定电池的工作状态，提供不同能量等级的输出。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种面向直流母线的电池管理系统，包括一次侧半桥结构、双绕组变压器、二次侧半桥结构、若干双向buck/boost结构和若干电池，一次侧半桥结构包括两个MOSFET、两个钳位电容和一个直流母线电容，二次侧半桥结构包括两个MOSFET、两个钳位电容、移相电感和次级直流母线电容，二次侧半桥结构的输出端作为若干个buck/boost结构的输入端，buck/boost结构输出的正极端子与电池的负极串联，电池的正极与公共母线的正极相连，一次侧半桥与二次侧半桥和buck/boost结构共地，电池的数量与buck/boost结构的数量保持一致。

本发明技术方案的进一步改进在于：一次侧半桥结构包括功率开关管S1、S2，钳位电容C1、C2、直流母线电容C_pri，二次侧半桥结构包括功率开关管S3、S4，钳位电容C3、C4，移相电感L，次级直流母线电容C_sec。一次侧功率开关管S1的漏极与钳位电容C1、直流母线电容C_pri、直流母线正极和电池正极相连，S1的源极与变压器同名端和功率开关管S2的漏极相连，S2的源极与钳位电容C2、直流母线电容C_pri和直流母线负极一起接地，变压器原边的另一侧连接钳位电容C1和C2。