锂电池组用双向电源制造技术

本发明专利技术锂电池组用双向电源，包括锂离子电池组、电容C1以及外部电源；在所述锂离子电池组的正极和负极之间串接一半双桥电路；电感L，所述电感L的一端连接在所述第二MOS管S2的漏极与所述第一MOS管S1的源极的连接处，所述电感L的另一端连接在所述第四MOS管S4的漏极与所述第三MOS管S3的源极的连接处。本发明专利技术锂电池组用双向电源解决了原来方案中外部电源反接引起的问题，原方案中开机默认状态为充放电MOS均导通，当外部电源反接，功率MOS承受电压为电池电压加上外部电源电压的二者之和，通常超过MOS正常耐压造成电压击穿。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电池组充放电管理电路，特别是一种锂电池组用双向电源。
技术介绍
伴随着整个电信业务的快速发展，应用于电信网络的各种技术层出不穷。光通信技术一直都是整个通信领域关注的焦点之一。同样，随着宽带用户的快速增长，在接入网络层面，较之传统的铜线接入技术，光纤接入有着覆盖面积广、传输距离远、带宽高、安全、建设维护成本低等优点，“光进铜退”成为必然选择。在这个过程中，电源问题成为影响光通信质量的关键问题之一，光网络必须配备性能更加完善的电源管理系统。传统的通信设备备用电源是铅酸电池，但是铅酸电池有其固有的缺点：污染、体积大、维护成本高，被低碳环保的锂离子电池取代已成为一种趋势。锂离子电池取代铅酸电池需要一个过程，目前通信设备电源为了兼容铅酸电池及锂离子电池，系统所输出的充电电压能够使铅酸电池充满电，但可能不足以使锂离子电池充满，因此为了使通信设备有更好的备用电源兼容性，锂离子电池备用电源系统需要将充电电压进行升压(即低压充电)。现有电池管理系统设计中，出于成本考虑而采用功率MOS反向串联来实现充电与放电功能的单独控制，S1为放电MOS管，S2为充电MOS管，如图1所示。其缺点主要表现在限流充电方面：1、BMS处于限流充电状态时，电流冲击大，用更多的MOS管并联来实现均分大电流；2、电解电容发热严重，其使用寿命收到严重影响；3、功率MOS处于硬开关状态，开通和关断损耗大，需要配置大面积>散热器，体积上升；4、由于功率管的高速通断造成高频电流而非静态电流的产生，由于高频电流的趋肤效应，出现导线发热严重；5、EMI、EMC问题突出，不容易通过安规测试。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供了一种解决了原先外部电源反接引起的上述问题的锂电池组用双向电源。为解决上述技术问题，本专利技术锂电池组用双向电源，包括锂离子电池组、电容C1以及外部电源；在所述锂离子电池组的正极和负极之间串接一双向半桥电路；其中所述半双桥电路包括：第一MOS管S1，所述第一MOS管S1的漏极与所述外置充电电源正极或者负载正极连接；第二MOS管S2，所述第二MOS管S2的漏极与所述第一MOS管S1的源极连接；所述第二MOS管S2的源极与所述外置充电电源负极或者负载负极连接；第三MOS管S3，所述第三MOS管S3的漏极与所述锂离子电池组的正极连接；第四MOS管S4，所述第四MOS管S4的漏极与所述第三MOS管S3的源极连接；所述第四MOS管S4的源极与所述锂离子电池组的负极连接；以及电感L，所述电感L的一端连接在所述第二MOS管S2的漏极与所述第一MOS管S1的源极的连接处，所述电感L的另一端连接在所述第四MOS管S4的漏极与所述第三MOS管S3的源极的连接处。优选地，在所述第一MOS管S1、所述第二MOS管S2、所述第三MOS管S3及所述第四MOS管S4的漏极与源极之间分别连接体内伴随反向二极管。优选地，在所述第一MOS管S1的漏极与所述第三MOS管S3的漏极之间连接有反向串联的第五MOS管S5和第六MOS管S6。优选地，在所述第五MOS管S5和所述第六MOS管S6的漏极与源极之间分别连接体内伴随反向二极管。优选地，所述第一MOS管S1、所述第二MOS管S2、所述第三MOS管S3及所述第四MOS管S4为N型场效应管。优选地，所述第五MOS管S5和所述第六MOS管S6为N型场效应管。优选地，所述电容C1为极性电极电容。本专利技术锂电池组用双向电源具备以下优势：1、作为一个电源拓扑，解决了限流充电以及瞬间大电容负载接入造成的冲击，尤其对短路保护更迅速，可在10微妙之内切断。2、可通过控制单元加入并联均流功能，纯粹硬件并联均流能就能保证多台电池组并联，软件方式实现均流时，台数不受限制。3、当不需要限流充电功能时，可以打开第一MOS管S1，第三MOS管S3，关闭第二MOS管S2，第四MOS管S4，同时打开第五MOS管S5，第六MOS管S6实现与原电路相同的直通功能。4、解决了原来方案中外部电源反接引起的问题，原方案中开机默认状态为充放电MOS均导通，当外部电源反接，功率MOS承受电压为电池电压加上外部电源电压的二者之和，通常超过MOS正常耐压造成电压击穿。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显。图1为现有技术锂电池充放电主回路电路图；图2为本专利技术锂电池组用双向电源电路图；图3为本专利技术锂电池组用双向电源电流工作波形图；图4为本专利技术锂电池组用双向电源工作步骤分解图一；图5为本专利技术锂电池组用双向电源工作步骤分解图二；图6为本专利技术锂电池组用双向电源工作步骤分解图三；图7为本专利技术锂电池组用双向电源工作步骤分解图四；图8为本专利技术锂电池组用双向电源工作步骤分解图五；图9为本专利技术锂电池组用双向电源工作步骤分解图六。具体实施方式下面结合附图对本专利技术锂电池组用双向电源作进一步详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。如图2所示，本专利技术锂电池组用双向电源，在线路中增加一个储能电感L，与双半桥电路组成双向升降压电路，实现可控的电压和电流输出，纹波电压纹波电流低(±1％)。在非限流模式下，为降电感直流阻抗导致的导通功耗，还在电路中增加了第五MOS管S5和第六MOS管S6两只MOS管。在限流模式时，第五MOS管S5与第六MOS管S6始终关闭。系统的热损耗Ps正比于电感电流有效值的平方，降低回路电流的有效值使控制的目标方向。电流工作波形如图3所示。在每个开关周期内，第一MOS管S1～第四MOS管S4都动作一次，在控制策略上，T1前移，T3后移，进一步降低电感电流的有效值，进而降低回路功耗。运行中，每一只MOS管工作于谐振状态(ZVS关闭，ZCS/ZVS开通)：控制方式上，要确保每个开关管在其体内二极管导通时才打开，以实现ZVS或ZCS功能。负的偏置-I0对实现周期开始的启动时必须的，另外MOS共体的二极管处于箝位状态，MOS管开通时，没有二极管反向电流损失，开通损耗可以忽略不计。另外由于功率管内寄生电容Coss的存在，MOS管的关断损耗显著下降。这是因为本文档来自技高网...

【技术保护点】
锂电池组用双向电源，包括锂离子电池组、电容C1以及外部电源；其特征在于，在所述锂离子电池组的正极和负极之间串接双向半桥电路；其中所述双向半桥电路包括：第一MOS管S1，所述第一MOS管S1的漏极与所述外置充电电源正极或者负载正极连接；第二MOS管S2，所述第二MOS管S2的漏极与所述第一MOS管S1的源极连接；所述第二MOS管S2的源极与所述外置充电电源负极或者负载负极连接；第三MOS管S3，所述第三MOS管S3的漏极与所述锂离子电池组的正极连接；第四MOS管S4，所述第四MOS管S4的漏极与所述第三MOS管S3的源极连接；所述第四MOS管S4的源极与所述锂离子电池组的负极连接；双半桥的中间点连接电感L，所述电感L的一端连接在所述第二MOS管S2的漏极与所述第一MOS管S1的源极的连接处，所述电感L的另一端连接在所述第四MOS管S4的漏极与所述第三MOS管S3的源极的连接处。

【技术特征摘要】
1.锂电池组用双向电源，包括锂离子电池组、电容C1以及外部电源；
其特征在于，在所述锂离子电池组的正极和负极之间串接双向半桥电路；
其中
所述双向半桥电路包括：
第一MOS管S1，所述第一MOS管S1的漏极与所述外置充电电源正极或
者负载正极连接；
第二MOS管S2，所述第二MOS管S2的漏极与所述第一MOS管S1的源
极连接；所述第二MOS管S2的源极与所述外置充电电源负极或者负载负极
连接；
第三MOS管S3，所述第三MOS管S3的漏极与所述锂离子电池组的正极
连接；
第四MOS管S4，所述第四MOS管S4的漏极与所述第三MOS管S3的源
极连接；所述第四MOS管S4的源极与所述锂离子电池组的负极连接；
双半桥的中间点连接电感L，所述电感L的一端连接在所述第二MOS
管S2的漏极与所述第一MOS管S1的源极的连接处，所述电感L的另一端
连接在所述第四MOS管S4的漏极与所述第三MOS管S3的源极的连接处。
2.根据权利要求1所述的锂电池组用双向电源，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王红星，李番军，施璐，
申请(专利权)人：上海中兴派能能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31