一种面向直流母线的电池管理系统的制作方法

技术特征：
1.一种面向直流母线的电池管理系统，其特征在于：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。2.根据权利要求1所述的一种面向直流母线的电池管理系统，其特征在于：一次侧半桥结构包括两个mosfet、两个钳位电容c1、c2和一个直流母线电容c
pri
，一次侧半桥功率开关管s1的漏极连接钳位电容c1和公共母线以及二次侧电池的正极，s1的源极连接变压器一次侧的同名端和s2的漏极，s2的源极连接c2和公共母线接地点，变压器原边的另一侧连接电容c1和c2；二次侧半桥结构包括两个mosfet、两个钳位电容c3、c4、一个移相电感l和一个次级直流母线电容c
sec
，二次侧半桥功率开关管s3的漏极连接钳位电容c3、次级直流母线电容c
sec
和后级buck/boost的功率开关管s
u
的漏极，s3的源极连接移相电感l和功率开关管s4的漏极，移相电感l另一端连接变压器副边的同名端，s4的源极与钳位电容c4、次级直流母线电容c
sec
、后级buck/boost功率开关管s
d
的源极和钳位电容c
b
共同接地，变压器副边的另一端连接电容c3和c4。3.根据权利要求2所述的一种面向直流母线的电池管理系统，其特征在于：后级buck/boost的功率开关管s
u
漏极与s3的漏极、钳位电容c3、次级直流母线c
sec
相连，s
u
的源极与储能电感l
b
和功率开关管的s
d
的漏极相连，储能电感l
b
的另一端与钳位电容c
b
和电池负极相连，功率开关管s
d
的源极与二次侧半桥功率开关管s4的源极、钳位电容c4、次级直流母线电容c
sec
和钳位电容c
b
一起接地。4.根据权利要求3所述的一种面向直流母线的电池管理系统，其特征在于：电池电压数值与公共母线电压相近，电池与双向buck/boost是串联结构，电池电流与buck/boost输出端的电流相同，控制buck/boost输出端的电流即可控制电池的电流，通过增加并联的双向变换器和电池的数目来实现对电池的容量扩充。5.根据权利要求4所述的一种面向直流母线的电池管理系统，其特征在于：可实现对电池串的均流和电压控制，对于均流控制，采集与各个双向buck/boost变换器电感l
b
串联的电池的电流和均流控制的设定值进行比较，使得每个双向buck/boost变换器的输出电流趋近于设定值，使不同工作状态下的电池串保持在同一电流下进行充放电；对于电压控制，因为各个电池串与其各自的双向buck/boost变换器是串联结构，公共母线上的电压是固定不变的，当电池电压产生变化时，可以通过控制双向buck/boost变换器的电压进而控制电池的电压。6.根据权利要求5所述的一种面向直流母线的电池管理系统，其特征在于：可实现对电池进行soc和soh监控，可使用mcu对各个电池串进行电压和容量进行实时监控，根据soc和soh状态对各个电池串进行均流和电压控制。7.根据权利要求4所述的一种面向直流母线的电池管理系统，其特征在于：当把与双向buck/boost串联的电池串改为单一的电池节时，本拓扑结构作为单节电池的管理系统对其进行状态监控和充放电均流、电压控制；将若干个本拓扑结构串联起来，即将公共母线端头
尾依次相连，将电池与电容c
b
也依次头尾相连，可以实现不同能量等级的功率输出，当与buck/boost串联的是电池串时，改变电路的各个参数也可以实现不同能量等级的输出。8.根据权利要求4所述的一种面向直流母线的电池管理系统，其特征在于：可将后级的buck/boost结构替换为其他基本dc
‑
dc变换器，所述其他基本dc
‑
dc变换器包括cuk变换器、buck
‑
boost变换器、speic变换器或zeta变换器；当替换为cuk变换器和buck
‑
boost变换器时，由于输入与输出极性相反，在公共母线电压不变的情况下能够提高电池的电压进而提高电池的容量；当替换为speic变换器和zeta变换器时虽然输入与输出极性与buck/boost相同，但是其电路结构相较于buck/boost复杂。

技术总结
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。控。控。


技术研发人员：赵巍 黄晏培 孙孝峰 王宝诚 李昕
受保护的技术使用者：燕山大学
技术研发日：2021.10.12
技术公布日：2022/1/4