一種新型鋰電池模組大功率充放電裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開并提供了一種新型鋰電池模組大功率充放電裝置，它包括主電路、均衡控制電路、驅(qū)動電路、信號發(fā)生電路。主電路包括兩路單個全橋基本電路，全橋基本電路包括8只MOS開關(guān)管，其中4只MOS開關(guān)管的源極和漏極組成輸入端整流橋電路，另4只MOS開關(guān)管的源極和漏極組成輸出端整流橋電路，輸入端整流橋電路與輸出端整流橋電路間連接升壓變壓器，單個全橋基本電路的輸入端連接所述均衡控制電路并連接輸入電壓，輸出端連接鋰電池模組，8只MOS開關(guān)管的柵極分別對應(yīng)連接驅(qū)動電路，驅(qū)動電路連接信號發(fā)生電路。本實用新型具有一套電路實現(xiàn)充電、放電兩種功能、并且大大提高了功率器件的耐受應(yīng)力等有益效果，可廣泛應(yīng)用于鋰電池模組大功率充放電領(lǐng)域。
【專利說明】
一種新型鋰電池模組大功率充放電裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及鋰電池充放電領(lǐng)域，尤其涉及一種新型鋰電池模組大功率充放電裝置，具體涉及輸入800V/DC輸出100V100A/DC的充放電設(shè)備?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]在當(dāng)今大力發(fā)展新能源時代，電池自然成為新能源的焦點。而電池生產(chǎn)的工藝當(dāng)中需要不停地對電池進(jìn)行充放電操作以激活電池及篩選分容。陳舊的方法是通過兩套裝置實現(xiàn)對電池充電與放電功能，這樣的設(shè)備不僅體積龐大，而且浪費資源。在這樣的背景下， 本實用新型發(fā)明的“一芯兩用”電路結(jié)構(gòu)就應(yīng)運(yùn)而生，“一芯兩用”即一套電路擁有充電放電兩種功能。另外本電路工作在放電模式時，由于采用了全橋重疊脈沖放電工作方式，因此大大降低了功率管耐壓應(yīng)力，提高了電路的可靠性。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種新型鋰電池模組大功率充放電裝置。
[0004]本實用新型所采用的技術(shù)方案是:一種新型鋰電池模組大功率充放電裝置，它包括主電路、均衡控制電路、驅(qū)動電路、信號發(fā)生電路，所述主電路包括兩路單個全橋基本電路，所述全橋基本電路包括8只M0S開關(guān)管，其中4只M0S開關(guān)管的源極和漏極組成輸入端整流橋電路，其中另4只M0S開關(guān)管的源極和漏極組成輸出端整流橋電路，所述輸入端整流橋電路與所述輸出端整流橋電路間連接升壓變壓器，所述單個全橋基本電路的輸入端連接所述均衡控制電路并連接輸入電壓，所述單個全橋基本電路的輸出端連接鋰電池模組，所述8 只M0S開關(guān)管的柵極分別對應(yīng)連接所述驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路連接所述信號發(fā)生電路。
[0005]所述主電路包括兩路單個全橋基本電路，所述兩路單個全橋基本電路的輸入端相串聯(lián)后連接輸入電壓，所述兩路單個全橋基本電路的輸出端相并聯(lián)后連接鋰電池模組。
[0006]所述驅(qū)動電路包括變壓器、晶體管、第一電容、第二電容、二極管，所述變壓器的原繞組一端連接電路共地端，所述變壓器的原繞組另一端連接所述第一電容的一端，所述第一電容的另一端連接所述信號發(fā)生電路的對應(yīng)輸出端，所述變壓器的副繞組的一端連接所述晶體管的集電極、所述對應(yīng)M0S開關(guān)管的漏極，所述變壓器的副繞組的一端連接所述第二電容的一端，所述第二電容的另一端連接所述二極管的正極、所述晶體管的基極，所述二極管的負(fù)極連接所述晶體管的發(fā)射極和對應(yīng)M0S開關(guān)管的柵極。
[0007]所述均衡控制電路包括光電元件和外圍電路，對輸入電壓進(jìn)行隔離、對輸出電壓進(jìn)行均衡，所述信號發(fā)生電路包括信號產(chǎn)生芯片，以產(chǎn)生充放電的驅(qū)動信號。
[0008]本實用新型的有益效果是:由于本實用新型它包括主電路、均衡控制電路、驅(qū)動電路、信號發(fā)生電路，所述主電路包括兩路單個全橋基本電路，所述全橋基本電路包括8只M0S 開關(guān)管，其中4只M0S開關(guān)管的源極和漏極組成輸入端整流橋電路，其中另4只M0S開關(guān)管的源極和漏極組成輸出端整流橋電路，所述輸入端整流橋電路與所述輸出端整流橋電路間連接升壓變壓器(T1)，所述單個全橋基本電路的輸入端連接所述均衡控制電路并連接輸入電壓，所述單個全橋基本電路的輸出端連接鋰電池模組，所述8只MOS開關(guān)管的柵極分別對應(yīng)連接所述驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路連接所述信號發(fā)生電路。所述主電路包括兩路單個全橋基本電路，所述兩路單個全橋基本電路的輸入端相串聯(lián)后連接輸入電壓，所述兩路單個全橋基本電路的輸出端相并聯(lián)后連接鋰電池模組。所以本實用新型具有一套電路實現(xiàn)充電、 放電兩種功能、并且大大提高了功率器件的耐受應(yīng)力等有益效果?！靖綀D說明】

[0009]圖1是本實用新型主電路原理結(jié)構(gòu)不意圖；
[0010]圖2是本實用新型單個全橋基本電路原理結(jié)構(gòu)示意圖；[0〇11]圖3是本實用新型驅(qū)動電路原理不意圖；
[0012]圖4是本實用新型信號發(fā)生電路原理示意圖；
[0013]圖5是本實用新型充電脈沖占比示意圖；
[0014]圖6是本實用新型放電脈沖占比示意圖；
[0015]圖7是本實用新型主電路與均衡控制電路連接示意圖；
[0016]圖8是本實用新型均衡控制電路原理示意圖；
[0017]圖9是本實用新型電路結(jié)構(gòu)方框示意圖。【具體實施方式】
[0018]如圖1至圖9所示，本實用新型它包括主電路、均衡控制電路、驅(qū)動電路、信號發(fā)生電路，所述主電路包括兩路單個全橋基本電路，所述全橋基本電路包括8只M0S開關(guān)管，其中 4只M0S開關(guān)管的源極和漏極組成輸入端整流橋電路，其中另4只M0S開關(guān)管的源極和漏極組成輸出端整流橋電路，所述輸入端整流橋電路與所述輸出端整流橋電路間連接升壓變壓器，所述單個全橋基本電路的輸入端連接所述均衡控制電路并連接輸入電壓，所述單個全橋基本電路的輸出端連接鋰電池模組，所述8只M0S開關(guān)管的柵極分別對應(yīng)連接所述驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路連接所述信號發(fā)生電路。
[0019]所述主電路包括兩路單個全橋基本電路，所述兩路單個全橋基本電路的輸入端相串聯(lián)后連接輸入電壓，所述兩路單個全橋基本電路的輸出端相并聯(lián)后連接鋰電池模組。
[0020]所述驅(qū)動電路包括變壓器、晶體管、第一電容、第二電容、二極管，所述變壓器的原繞組一端連接電路共地端，所述變壓器的原繞組另一端連接所述第一電容的一端，所述第一電容的另一端連接所述信號發(fā)生電路的對應(yīng)輸出端，所述變壓器的副繞組的一端連接所述晶體管的集電極、所述對應(yīng)M0S開關(guān)管的漏極，所述變壓器的副繞組的一端連接所述第二電容的一端，所述第二電容的另一端連接所述二極管的正極、所述晶體管的基極，所述二極管的負(fù)極連接所述晶體管的發(fā)射極和對應(yīng)M0S開關(guān)管的柵極。
[0021]所述均衡控制電路包括光電元件和外圍電路，對輸入電壓進(jìn)行隔離、對輸出電壓進(jìn)行均衡，所述信號發(fā)生電路包括信號產(chǎn)生芯片，以產(chǎn)生充放電的驅(qū)動信號。
[0022]本實施例中，本實用新型發(fā)明總體拓樸結(jié)構(gòu)如圖1，由于輸入電壓較高(800V)而市面上高壓M0S管的選擇面窄，因此本發(fā)明采用了輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)的組合模式，每個全橋只承受母線電壓一半的應(yīng)力。每個開關(guān)管的驅(qū)動電路如圖3,此驅(qū)動電路由于增加了補(bǔ)償電容C4因此驅(qū)動電壓幅值不受占空比變化的影響。[〇〇23]單個全橋基本電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2,由8個功率管Q1~Q8加一個電感L1組成。該發(fā)明演變由來:在傳統(tǒng)單向橋式充電電路的基礎(chǔ)上，把副邊的全橋整流二極管更換成開關(guān)管，同時副邊加一電感，放電時作升壓儲能用。當(dāng)充電時高壓側(cè)輸入400V直流電，低壓側(cè)為可輸出 0-100V的電壓給電池充電。通過施加給叭，02,03,04占空比小于50%的脈沖(圖5)，變壓器11 耦合給副邊交流方波，Q5，Q6，Q7，Q8的體內(nèi)二極管當(dāng)整流作用即能實現(xiàn)對電池的充電功能。
[0024]放電時，電能傳輸方向為低壓側(cè)流向高壓側(cè)。為了實現(xiàn)低壓向高壓的傳輸，因此必須要作升壓處理。因此本質(zhì)上屬于boost電路，L1為升壓電感。〇5,〇6,〇7,〇8施加如圖6的驅(qū)動波形，其中每個橋臂的脈寬必須大于50%，否則不但不能起到升壓作用，最后還會引起電感飽和燒壞功率管。當(dāng)兩個橋臂同時開通時(如圖6中陰影重合部分)L1電感儲存能量，當(dāng)只有一個橋臂在開通時，先前儲存的能量疊加電池電壓通過T1變壓器耦合到高壓側(cè)回饋到電網(wǎng)中。由于相對于傳統(tǒng)的中心抽頭推挽升壓電路，該全橋boost只需一個繞組，同時每個功率管所需承受耐壓只有升壓平臺+漏感電壓。而前者推挽升壓拓?fù)涔茏拥哪蛪簞t為兩倍升壓平臺+漏感電壓。因此本實用新型發(fā)明大大降低了功率管的耐壓，更方便了工程師篩選功率管。[〇〇25] 本電路采用UC28025芯片產(chǎn)生充放電的驅(qū)動信號，充放電PWM信號產(chǎn)生邏輯電路如圖LFffMUP麗2為充電PWM信號，由于占空比小于50%因此可以直接由UC28025芯片輸出。 PWM3，PWM4為放電HVM信號，放電時由于全橋B000ST拓樸要求驅(qū)動脈沖要大于50%，因此PWM 芯片產(chǎn)生的PWM信號要處理以后才能滿足要求。利用芯片的clock時鐘信號來觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器產(chǎn)生二分頻電路即50%的占空比信號，再與或門相加得到大于50%的PWM信號供給全橋 boost使用。
[0026]由于模塊整體結(jié)采用輸入串聯(lián)模式，因此容易產(chǎn)生上下不均壓現(xiàn)象，本發(fā)明正是在此基礎(chǔ)上增加了均壓控制電路，總模塊均壓控制圖如圖7,每個全橋控制電路都增加一個均壓控制電路。VDC為400V母線電壓采樣點，工作原理:當(dāng)其中一個全橋輸出電流小于另一個全橋時，則VDC采到的電壓會變高，則通過光耦拉低反饋電壓，增加自身電流輸出，從而達(dá)到兩個橋的功率平衡。
[0027]本實用新型可廣泛應(yīng)用于鋰電池模組大功率充放電領(lǐng)域。
【主權(quán)項】
1.一種新型鋰電池模組大功率充放電裝置，其特征在于:它包括主電路、均衡控制電 路、驅(qū)動電路、信號發(fā)生電路，所述主電路包括兩路單個全橋基本電路，所述全橋基本電路 包括8只MOS開關(guān)管，其中4只MOS開關(guān)管的源極和漏極組成輸入端整流橋電路，其中另4只 MOS開關(guān)管的源極和漏極組成輸出端整流橋電路，所述輸入端整流橋電路與所述輸出端整 流橋電路間連接升壓變壓器(T1)，所述單個全橋基本電路的輸入端連接所述均衡控制電路 并連接輸入電壓，所述單個全橋基本電路的輸出端連接鋰電池模組，所述8只MOS開關(guān)管的 柵極分別對應(yīng)連接所述驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路連接所述信號發(fā)生電路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型鋰電池模組大功率充放電裝置，其特征在于:所述主電路 包括兩路單個全橋基本電路，所述兩路單個全橋基本電路的輸入端相串聯(lián)后連接輸入電 壓，所述兩路單個全橋基本電路的輸出端相并聯(lián)后連接鋰電池模組。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型鋰電池模組大功率充放電裝置，其特征在于:所述驅(qū)動電 路包括變壓器(T2)、晶體管(Q9)、第一電容(C3)、第二電容(C4)、二極管(D1)，所述變壓器 (T2)的原繞組一端連接電路共地端，所述變壓器(T2)的原繞組另一端連接所述第一電容 (C3)的一端，所述第一電容(C3)的另一端連接所述信號發(fā)生電路的對應(yīng)輸出端，所述變壓 器(T2)的副繞組的一端連接所述晶體管(Q9)的集電極、所述對應(yīng)MOS開關(guān)管的漏極，所述變 壓器(T2)的副繞組的一端連接所述第二電容(C4)的一端，所述第二電容(C4)的另一端連接 所述二極管(D1)的正極、所述晶體管(Q9)的基極，所述二極管(D1)的負(fù)極連接所述晶體管 (Q9)的發(fā)射極和對應(yīng)MOS開關(guān)管的柵極。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型鋰電池模組大功率充放電裝置，其特征在于:所述均衡控 制電路包括光電元件和外圍電路，對輸入電壓進(jìn)行隔離、對輸出電壓進(jìn)行均衡，所述信號發(fā) 生電路包括信號產(chǎn)生芯片，以產(chǎn)生充放電的驅(qū)動信號。
【文檔編號】H02J7/00GK205693409SQ201620628474
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年6月23日 公開號201620628474.5, CN 201620628474, CN 205693409 U, CN 205693409U, CN-U-205693409, CN201620628474, CN201620628474.5, CN205693409 U, CN205693409U
【發(fā)明人】李永富, 邱立國, 宋錦其, 王安國
【申請人】珠海泰坦新動力電子有限公司