空间锂离子蓄电池组智能管理模块设计与实现
发布时间：2021-09-04 03:12
针对高容量锂离子蓄电池组的管理要求,提出了一种自主智能化管理模块设计方案,通过自主硬件均衡技术、By-pass驱动技术分别实现了对锂电池定值线性均衡控制和失效的某节单体旁路剔除,采用混合集成电路技术,大幅度降低了产品体积质量,增加了产品过程控制的稳定性。该设计可为卫星上高容量电池管理设计提供参考。
【文章来源】：电源技术. 2020,44(04)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
图１?空间均衡器功能原理框图???個??
设计??在ＬＨＢ７０４厚膜集成工艺设计过程中，因模块功率大，在??工艺设计采用散热好的氧化铍陶瓷作为基板，氧化铍具有很??高的导热性，几乎与纯铝相等，导热系数２００￣２５０?Ｗ／（ｍ＊Ｋ）。??整个基板通过焊接工艺焊接在壳体上，基板上再焊接功率晶??体管和功率电阻，这样可以最大程度地保证热量快速传导到??壳体，由于电流较大，采用＜ｐ?＝８０?Ｊｉｍ及２５０?ｆｉｍ的桂招丝，其??单根最大通过电流能达到４Ａ以上ｓ外壳采用承载较大电流??的功率引脚，每个引脚均能承受１０?Ａ以上电流８图２为??ＬＨＢ７０４模块图。??图２?ＬＨＢ７０４模块图??ＬＨＢ７０４模块内部均衡电路能够智能地根据电池电压对??充电电流进行分流。分流电流随电池电压的变化情况如图３??所示。??当电池电压低于４．０４５?Ｖ时，“均衡电路”不启动；在充电??过程中，若某节电池电压高于４．０４５?Ｖ，?“均衡电路”启动，分??流部分充电电流，从而减小对电池“过充”的可能性；当电池??赶洚技本￣?Ｅ３??＋２８Ｖ?職??图１?空间均衡器功能原理框图??究与设计??Ｖ／痗－ｔｆ痗余??ｖ／痗袖痗＜ｋ??ＷＥｉｌｌ?一?ｌｌＬＥｉｌ?個??２０２０．４?Ｖ〇ｌ．４４?Ｎｏ．４??５４６??
０〇ｘ?ｌ〇－６／°Ｃ，电容采用ＣＴ??或Ｘ７Ｒ系列的瓷质电容及固体钽电容，有源器件采用裸芯片，??变压器采用环形磁环，自行绕制后粘接、焊接。所有引线的连??４．００?４．０Ｓ?４．１０?４．１５?４．２０?４．２５?４．３０??电池电压／Ｖ??图４?三极管特性变化对分流曲线的影响分析??运放特性易受环境影响，因此考察了当运放的开环增益??从９０?ｄＢ变化到１１０?ｄＢ时的分流状况。由图５可以看出仿真??曲线并不随开环增益的变化而变化，说明分流结果不受运放??参数的影响。??图３?线性均衡功能示意图??电压在４．０４５４．２００?Ｖ变化时，分流电流在０－４?Ａ变化，且与??电压呈线性关系；当电池电压高于４．２００?Ｖ时，分流电流维持??最大分流电流（４?Ａ）＇??经仿真验证，线性混合均衡电路的分流精度受到电阻及??参考电压精度的影响极小，更不受其内部Ｓ极管、运放特性的??影响。在电路调试过程中，可以通过光刻将内部电阻定型设??计，选择较合适的电阻来实现对于参考电压和放大倍数的精??确调节，从而准确控制分流电流。??图４给出了当三极管的值分别为９０、１００、１１０时的分??流电流仿真结果。图中三条仿真曲线完全重合在一起，可见??值在此范围内的变化不会影响均衡分流的结果。??电路包括门限比较基准电路、均衡及自放电电路、Ｂｙ－ｐａｓｓ??驱动电路以及智能信号生成电路四种模块电路组成。蓄电池??组单体电压首先送入门限比较基准电路，该电路模块中内设??多个门檻：当Ｖｃｅｉｌ３＝４．０５０?Ｖ时，均衡模块电路开始工作；??ＶＷ＞４．２００?Ｖ时均衡电流达到最大值４．０?Ａ；当‘＾４．４００??Ｖ或Ｗｕ，矣２．０００
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种用于锂离子蓄电池组的主动均衡电路设计[J]. 赵旺彬,黄军,陈海涛. 航天器工程. 2018(04)
[2]一种空间锂离子电池自主旁路方法[J]. 胡斌,李玲,冯利军. 电源技术. 2017(08)
[3]一种空间锂离子电池自主均衡方法[J]. 胡斌,李玲,冯利军. 电源技术. 2017(01)
[4]锂离子蓄电池在DFH-4平台上的应用研究[J]. 魏强,廖瑛,李红林,余文涛,李大伟. 航天器工程. 2013(06)
[5]空间锂离子蓄电池的特点及其管理模式[J]. 孙德全,黄才勇. 电源技术. 2005(10)
[6]电压检测电路对锂离子电池组的影响[J]. 蒋新华,冯毅,解晶莹. 电池. 2005(02)
硕士论文
[1]空间锂离子蓄电池组均衡管理系统的设计与实现[D]. 刘赫名.西安电子科技大学 2013
本文编号：3382443
【文章来源】：电源技术. 2020,44(04)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
图１?空间均衡器功能原理框图???個??
设计??在ＬＨＢ７０４厚膜集成工艺设计过程中，因模块功率大，在??工艺设计采用散热好的氧化铍陶瓷作为基板，氧化铍具有很??高的导热性，几乎与纯铝相等，导热系数２００￣２５０?Ｗ／（ｍ＊Ｋ）。??整个基板通过焊接工艺焊接在壳体上，基板上再焊接功率晶??体管和功率电阻，这样可以最大程度地保证热量快速传导到??壳体，由于电流较大，采用＜ｐ?＝８０?Ｊｉｍ及２５０?ｆｉｍ的桂招丝，其??单根最大通过电流能达到４Ａ以上ｓ外壳采用承载较大电流??的功率引脚，每个引脚均能承受１０?Ａ以上电流８图２为??ＬＨＢ７０４模块图。??图２?ＬＨＢ７０４模块图??ＬＨＢ７０４模块内部均衡电路能够智能地根据电池电压对??充电电流进行分流。分流电流随电池电压的变化情况如图３??所示。??当电池电压低于４．０４５?Ｖ时，“均衡电路”不启动；在充电??过程中，若某节电池电压高于４．０４５?Ｖ，?“均衡电路”启动，分??流部分充电电流，从而减小对电池“过充”的可能性；当电池??赶洚技本￣?Ｅ３??＋２８Ｖ?職??图１?空间均衡器功能原理框图??究与设计??Ｖ／痗－ｔｆ痗余??ｖ／痗袖痗＜ｋ??ＷＥｉｌｌ?一?ｌｌＬＥｉｌ?個??２０２０．４?Ｖ〇ｌ．４４?Ｎｏ．４??５４６??
０〇ｘ?ｌ〇－６／°Ｃ，电容采用ＣＴ??或Ｘ７Ｒ系列的瓷质电容及固体钽电容，有源器件采用裸芯片，??变压器采用环形磁环，自行绕制后粘接、焊接。所有引线的连??４．００?４．０Ｓ?４．１０?４．１５?４．２０?４．２５?４．３０??电池电压／Ｖ??图４?三极管特性变化对分流曲线的影响分析??运放特性易受环境影响，因此考察了当运放的开环增益??从９０?ｄＢ变化到１１０?ｄＢ时的分流状况。由图５可以看出仿真??曲线并不随开环增益的变化而变化，说明分流结果不受运放??参数的影响。??图３?线性均衡功能示意图??电压在４．０４５４．２００?Ｖ变化时，分流电流在０－４?Ａ变化，且与??电压呈线性关系；当电池电压高于４．２００?Ｖ时，分流电流维持??最大分流电流（４?Ａ）＇??经仿真验证，线性混合均衡电路的分流精度受到电阻及??参考电压精度的影响极小，更不受其内部Ｓ极管、运放特性的??影响。在电路调试过程中，可以通过光刻将内部电阻定型设??计，选择较合适的电阻来实现对于参考电压和放大倍数的精??确调节，从而准确控制分流电流。??图４给出了当三极管的值分别为９０、１００、１１０时的分??流电流仿真结果。图中三条仿真曲线完全重合在一起，可见??值在此范围内的变化不会影响均衡分流的结果。??电路包括门限比较基准电路、均衡及自放电电路、Ｂｙ－ｐａｓｓ??驱动电路以及智能信号生成电路四种模块电路组成。蓄电池??组单体电压首先送入门限比较基准电路，该电路模块中内设??多个门檻：当Ｖｃｅｉｌ３＝４．０５０?Ｖ时，均衡模块电路开始工作；??ＶＷ＞４．２００?Ｖ时均衡电流达到最大值４．０?Ａ；当‘＾４．４００??Ｖ或Ｗｕ，矣２．０００
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种用于锂离子蓄电池组的主动均衡电路设计[J]. 赵旺彬,黄军,陈海涛. 航天器工程. 2018(04)
[2]一种空间锂离子电池自主旁路方法[J]. 胡斌,李玲,冯利军. 电源技术. 2017(08)
[3]一种空间锂离子电池自主均衡方法[J]. 胡斌,李玲,冯利军. 电源技术. 2017(01)
[4]锂离子蓄电池在DFH-4平台上的应用研究[J]. 魏强,廖瑛,李红林,余文涛,李大伟. 航天器工程. 2013(06)
[5]空间锂离子蓄电池的特点及其管理模式[J]. 孙德全,黄才勇. 电源技术. 2005(10)
[6]电压检测电路对锂离子电池组的影响[J]. 蒋新华,冯毅,解晶莹. 电池. 2005(02)
硕士论文
[1]空间锂离子蓄电池组均衡管理系统的设计与实现[D]. 刘赫名.西安电子科技大学 2013
本文编号：3382443
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/hangkongsky/3382443.html
