[发明专利]宽电压充电异口BMS拓扑、电池簇及其储能系统及控制方法

说明书

本发明提供一种宽电压范围充电BMS功率回路拓扑结构，包括至少一个电芯，电芯的正极顺次串联放电Mosfet、模组正端，电芯的负极连接充电负端/模组负端；其特征在于，所述电芯的正极还并联有充电正端，所述电芯的正极向充电正端之间的电路上顺次串联有防逆流Mosfet、降压电感、降压Mosfet；其中：降压Mosfet的栅极连接有驱动脉冲；本发明的有益效果是：1)本发明的拓扑结构可以适用不同的电压范围40‑1000Vdc；应用的场景很多；2)本发明的拓扑结构在给电池充电的同时还能给负载供电，不消耗电池能量；3)通过设置防逆流电路，可以有效防止电芯或电芯组的电压倒灌到充电正端，使端口不带电，消除安全隐患。

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，具体涉及一种充电BMS功率回路拓扑、电池簇及其储能系统及控制方法。

背景技术

目前给予锂电池模组的电压都是通过预配的充电器变压之后对电池管理系统BMS的电池簇进行充电，不同的电池管理系统需求的电压以及不同的充电环境导致充电很是困难。

如CN104578288B公开了一种双层桥臂串联蓄电池组高效均衡器拓扑电路及其控制方法，属于蓄电池组能量均衡管理技术领域。本发明包括上桥臂功率开关矩阵N、下桥臂功率开关矩阵S、电感L、电压源E、主控开关M1和M2；电池组处于放电或静置状态时，电池组中具有最低荷电状态或最低端电压的第j个电池Cellj被均衡电路充电，而同组中其它所有的单体电池均不受影响，均衡能量从均衡器向电池Cellj转移；处于充电状态时，电池组中具有最高荷电状态或最高端电压的第i个电池Celli被均衡电路放电，而同组中其它所有的单体电池均不受影响，均衡能量从电池Celli向均衡器转移。本发明拓扑电路原理简单；均衡电流连续，且可控性强，均衡效率高。

又如CN112271767A公开了一种电池管理系统主动均衡拓扑电路、设备及系统。该电路包括：电芯选择阵列、双向BUCK-BOOST电路和双向反激DC/DC电路；双向反激DC/DC电路用于给电芯充电或放电；双向BUCK-BOOST电路连接于双向反激DC/DC电路和电芯选择阵列之间，用于对电芯电压进行升压或降压；电芯选择阵列，用于选通待充电或待放电的电芯。上述方式不必在DC/DC电路中设置较多数量的副边绕组，避免了由于绕组多可能会导致漏感大使得电路工作不稳定、充/放电效率低的问题，而且还避免了由于绕组多导致的制作困难、成本高、体积大的问题，同时使得能够进行充/放电的电芯数量不再受到限制。

上述两个现有技术做降压的目的是为调节电芯的电压平衡，其作用给单串电芯进行补电操作，让该结构电池电压进行一致；和本申请所要解决的问题问题无关，同时，市面上目前还没有适用一种宽电压40-1000Vdc的BMS拓扑结构出现。

发明内容

本发明的目的是提供一种充电BMS功率回路拓扑、电池簇及其储能系统及控制方法。本发明提供了如下的技术方案：

一种宽电压范围充电BMS功率回路拓扑结构，包括至少一个电芯，电芯的正极顺次串联放电Mosfet、模组正端，电芯的负极连接充电负端/模组负端；

其特征在于，所述电芯的正极还并联有充电正端，所述电芯的正极向充电正端之间的电路上顺次串联有防逆流Mosfet、降压电感、降压Mosfet；其中：降压Mosfet的栅极连接有驱动脉冲；

此外，还包括预充电路，所述预充电路包括相互串联的预充Mosfet、预充电阻，其中，预充电路的一端连接在电芯的正极与放电Mosfet之间的电路上，另一端连接在放电Mosfet和模组正端之间的电路上。

优先地，还包括防逆流比较器，所述防逆流比较器具有两个输入端子及输出端子，其中一个输入端子串联第二电阻之后连接在模组负端与电芯的负极之间的电路上且该输入端子还串联有第一电阻之后连接在充电正端与降压Mosfet之间的电路上、另一个输入端子串联第三电阻之后连接在模组负端与电芯的负极之间的电路上、输出端子与防逆流驱动Mosfet的G极连接，防逆流驱动Mosfet的G极连接在模组负端与电芯的负极之间的电路上。