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电池充电电路

电池充电电路

2随着国际£原油价≤格飞涨,各种新型能㎜源∝的研究成?为公众关注的焦点。电能作为动力能源已经?在∑各种车辆上得到+广泛mol应用。锂电池以具有较高的能量※质量?比和能量体积?比,√无记忆效应,可重复充电次数?多,使用寿命>较长等∈优点成为动力电能的首选。

本文引用??地址:h⊙ttp://www.eepw.com.cn/article/201808/387754.htm

?作为一种新??型动?力技术,锂电池在使用中必须<?串联才能达到使用电压的需求?,单体性能的参差不齐并不?全缘于电池生产技术问题?,即使每只电?池出厂时电压?,内阻完全一致,使用3一段时间以后,也会产生差异,这使得?解决动力电池充?电≥技术问题成为迫切需要解决的№技术问题。本设计在充∧分考虑工业成本控制和稳定性要?求的基础上,采用能耗型部分分流法对动力锂电?池充电进行均衡o管理,改善了电池组充电的不平衡性,提高了?工作性能?。

锂电池组充㈱电方案选择

1、单节锂电池充电要?求

对单节锂离子电池的充电要求( GB/? T18287 -2000) 首先是恒流充电,即电流一定,而电⌒池电压*随着﹢充≒电过程逐步升?高±?,当电∣池端电压达到4. 2 V (4. 1V) ,改恒流*充电?为恒压充?电,即电压一定,电?流根据电芯的饱和程?度,随着充电过程的继续逐步减小?,当减℉?小到10 mA ?时,认为充电终止,充电曲?∵线如图1 所示。

图1 锂电池充电曲线

2、锂电池组?充电特性

在动力电?池组中由于各单〒体?电池之??间存在不一致性。连续的?充放电循环导致的差∫异,将?使某些单体电?池的?容量加速?衰减,串联电池组的容量是由单体电池的最小容量决定的,°因此这些差异将使?电池组的使用·寿命缩?短。造成这种?不平衡的主要原因有?:

●电池制作过程中,由于工艺等原因,同批次电池的容量、内阻等℃存在差异;μ?

?●电池自放?电率的m不同,经长时间积累,造成电池 ?容量的差异;

●电池使?用过程?中,?使用环境如温度、电路板的㎏差异,导致电池容量%的?不平衡。

3?、充电?方案选择

为?了减小不平衡性对锂?电池组的影响,在充电过程中,要使用均衡电路。

目前对于£锂电池组进行均衡管理的方案主要有2种,能耗㎎?型和回馈型。能耗型是指¥给各?∽个单体电池提-供并联支?路,将?电压过高的单体电池通过分流转移电能达㏑到均衡目的。回馈型是指通过?能量转换器将单体之间的偏差能量馈送回电池组或?﹣电池组中的某些单体。

∶理论上,当忽略转换效率?时,回馈?不消耗能量,可?实现动态均衡。但由于◎回馈型?设计控制方法℡复杂,制造成本较¬高,∏本充电器采用能耗型设计。

能耗型按能量回∩路处理方式∷又可以分为断流和?分流。断流指≠在?监控单体电压变?化的♂基础上,满足一定∪条件时把单体电池?的充电回㏒路断开,充电电流完全通过旁路电阻。通过机械触点或电力电子部件组成的开关矩阵电池充电电路,动态改‖变ml电池组内单体之间的连接结构。而分流并不断开工作回路,而是给每只电池增加一个旁路电阻,当某单体电池高于组内其他电池时,将充电电流的全部或一部分导入㏕旁路电阻。从而实现对各个单体电池?的均?衡充电。 由于动力锂电池组∞功率较大,在综合≯考虑充电?效率,热管理等方面因素之后,我‰们使用部分分流法为充×电器的设计方案。

系统设计及分析

1、系?统整体?结构

如图2 系统框图∴所示,工∨频交?流电通÷过开关电源㎝转?化为18 V/ 5 A 的直流¥电输出给升压电路,?升压电路根据CP?U 的≌控制?信号为电池组充电提≦供一定的充电电流,电压监控电路将电池的?实时电压情况反馈给CPU ,/CPU 通过升压m电??路实现对电池㎞组整体充电电压、电流的控制。通过均衡电路实现各个单体电池㎡充电速率调整,以保?证﹤整个电池组∥充电的一致∷性。

=图2 系统整体″框?图

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2?、升压电路

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电?能的%输入转化环节由开关电?源电路和调压电路两部分组成。开关电源将输入的工频交流电转化为18V/?? 5 A≡ 直流电输出。由于当前开?关电源技术已经相当成熟,在此就不再赘述。

升?压电∠路的作用是将开关电源输出的直流电调节¤转化为电池组充电所?要求的电压、电流,并能够根据充电状态对输出电压¢、电流进行实?时调节。

3升压电路如图3 所示。

图3 升压电路?

其中♀R1 、R2 、Q1 构成电源反?接保护电路,Q≈5∟ 是整×个升压?电路的开关,Q2 、Q4 、U1 构成场效应管Q3 驱?动级电?路,Q3 、L1 、D1 、C4 、C5 构成BOOST 升压调节电路⊕,R9 、R1?0 、C6 为电压采样电路。

充电器正常≮工作时,开关电源的正负极?输出分别接到DC﹢+ ,DC- ,开关管Q5 关断。CPU 根据电池监控电路反馈的电压计算出的PWM 占空比?,输出∮相应的调制信号。PWM 调制信号经过驱动级放@大调㏄整,控制Q3 开=关?⊥状态≧,以产生所﹥需要的输出电1压。
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