一种电池快充电路制造技术

本实用新型专利技术提供了一种电池快速充电电路，通过在降压电路的基础上增加一个反激电路，利用降压电路实现电池的快速充电，利用反激电路实现电池的放电可以极大地消除电池极化电压，两电路均工作在断续导通模式。且通过控制及驱动电路采集电池端电压进而驱动降压电路和反激电路上功率管的开关时序，从而达到控制电路上的电流，实现电池的快速充电以及极大地消除电池极化电压，既能够缩短电池的充电时间，又可以将电池放电的能量回馈到电池，还可以延长电池的使用寿命，具有较高的应用价值。

A Fast Battery Charging Circuit

【技术实现步骤摘要】
一种电池快充电路
本技术涉及一种电池快充电路。
技术介绍
随着技术的进步，电池作为储能器件，被广泛地应用到航空航天、工业及民用等领域。但是，电池存在充电时间长，使用寿命短等问题。因此，为了缩短电池的充电时间，采用快充技术实现对电池的快速充电。文献《矿用铅酸蓄电池高频智能快充充电器设计研究》给出了电池快速充电的定义：“快速充电是指利用电池在充电的初、中期可接受的较大充电电流的特性，在充电初期以大电流充电，并以一定的频率对蓄电池停止充电和释放一定量的极化电压提高蓄电池可以接受的充电电流，从而大幅度缩短充电时间的充电方式。”为了满足快速充电的要求，需要对电池进行停止充电。于是就出现了变电流、变电压、正脉冲间歇式的充电方式，这样会延长电池的充电时间。还有就是在电池充电过程中，对电池进行放电，这样，一方面可缩短充电时间，另一方面能够尽可能的消除电池内部的极化电压，提升电池的使用寿命。目前实现快速充电及消除电池极化电压的方法是采用双向变换器实现，系统框图如图1(a)、图1(b)所示，图1(a)包括直流源、DC/DC型双向变换器和电池，直流源正负极连接在DC/DC型双向变换器的输入之间，电池正负极连接在DC/DC型双向变换器输出之间；图1(b)包括交流源、AC/DC型双向变换器和电池，交流源正负极连接在AC/DC型双向变换器的输入之间，电池正负极连接在AC/DC型双向变换器的输出之间。两者通过利用双向变换器实现电池的快速充电及消除极化电压所需的放电功能。但是,这种方法控制较为复杂且系统成本高。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供了一种电流控制方法，通过控制降压电路和反激电路中功率管的时序，实现电池的快速充电及消除电池极化电压，能够缩短电池的充电时间和提高电池的使用寿命。与此相应，本技术还提供应用该控制方法的一种快速充电电路，在降压电路的基础增加一个反激电路，利用降压电路给电池快速充电，利用反激电路实现电池的放电，在一个周期内实现电池快速充电，且电路结构简单，易于控制。本技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种电流控制方法，当降压电路的主开关管导通时，输入电源给电池充电，此时降压电路的电感电流将线性上升；经过一段时间，关断降压电路的主开关管，降压电路的电感电流经续流二极管进行续流；此时降压电路工作在断续模式，降压电路的电感电流将会下降到零；当降压电路的电感电流续流完成后，即降压电路的电感电流下降为零时，开通反激电路的主开关管，此时电池给反激电路中的变压器的原边绕组激磁，变压器的原边绕组上的电流将线性上升；反激电路工作一段时间后，关断反激电路的主开关管，将存储在变压器的原边绕组上的能量经传递到变压器的副边绕组，再经由变压器的副边绕组将能量转移回给电池，此时电池将处于充电状态，该状态将一直维持到变压器所存储的能量被全部转移到电池为止。为了达到上述的目的，本技术通过以下技术措施实现的：一种电池快充电路，包括电池、降压电路、反激电路和控制及驱动电路，降压电路的输入端连接输入电源，降压电路的输出端连接电池，降压电路用于实现电池快速充电；电池还同时连接反激电路的输入端和输出端，反激电路用于实现电池的放电；控制及驱动电路的输入端连接电池正极，用于采样电池端电压并根据采样的电压信号进行输出控制；控制及驱动电路包括至少两路信号输出端，控制及驱动电路的信号输出端分别连接至降压电路和反激电路的控制端，用于驱动降压电路和反激电路中的主功率管的开通和关断。优选地，所述的降压电路包括输入电容C1、第一主功率管Q1，第一二极管D1、电感L1、输出电容C2；输入电容C1的两端连接在输入电源的正负极之间，第一主功率管Q1的漏极与输入电源的正极相连；第一主功率管Q1的源极连接第一二极管D1的阴极、电感L1的一端；电感L1的另一端连接输出电容C2的一端、电池的正极；输出电容C2的另一端连接电池的负极、第一二极管D1的阳极、输入电源的负极，该节点作为电路参考地；第一主功率管Q1的栅极作为降压电路的控制端，连接控制及驱动电路的第一路信号输出端G1。优选地，作为降压电路的另一种实施方式，所述的降压电路采用同步整流电路，电路包括输入电容C1、第一主功率管Q1、第三主功率管Q3、电感L1和输出电容C2；输入电容C1的两端连接在输入电源的正负极之间，第一主功率管Q1的漏极与输入电源的正极相连，第一主功率管Q1的源极连接第三主功率管Q3的漏极、电感L1的一端；电感L1的另一端连接输出电容C2的一端，电池的正极；输出电容C2的另一端连接电池的负极、第三主功率管Q3的源极、输入电源的负极，该节点作为电路参考地；第一主功率管Q1的栅极作为降压电路的第一控制端，第三主功率管Q3的栅极作为降压电路的第二控制端，降压电路的第一控制端、第二控制端分别连接控制及驱动电路的第一信号输出端G1、第三信号控制端G3。优选地，所述的反激电路包括变压器T1、第二主功率管Q2，第二二极管D2，功率管防护电路，变压器T1包括一原边绕组和一副边绕组；变压器T1的原边绕组的同名端连接电池的正极、功率管防护电路的第一端口；变压器T1的原边绕组的异名端连接第二主功率管Q2的漏极、功率管防护电路的第二端口；主功率管Q2的源极与第二二极管D2的阳极、电池的负极相连；二极管D2的阴极与变压器T1的副边绕组的同名端相连；变压器T1的副边绕组的异名端与电池的正极相连；主功率管Q2的栅极作为反激电路的控制端，连接控制及驱动电路的第二路信号输出端G2。优选地，作为上述反激电路实施方式的一种改进，将所述的第二二极管D2连接关系变为：第二二极管D2的阳极连接变压器T1的副边绕组的异名端，第二二极管D2的阴极连接电池的正极，相应的，第二主功率管Q2的源极连接变压器T1的副边绕组的同名端、电池的负极。优选地，作为上述反激电路的另一种实施方式，所述的反激电路采用同步整流电路，包括变压器T1、第二主功率管Q2、第四主功率管Q4、功率管防护电路，变压器包括原边绕组和副边绕组；变压器T1的原边绕组的同名端连接电池的正极、功率管防护电路的第一端口；变压器T1的原边绕组的异名端连接第二主功率管Q2的漏极，第二主功率管Q2的源极连接电池的负极、第四主功率管Q3的源极，第四主功率管Q3的漏极连接变压器T1的副边绕组的同名端，变压器T1的副边绕组的异名端连接电池的负极，第二主功率管Q2的栅极作为反激电路的第一控制端，第四主功率管Q4的栅极作为反激电路的第二控制端，反激电路的第一控制端、第二控制端连接控制及驱动电路的第二路信号输出端G2和第四路信号输出端G4。优选地，所述的第一主功率管Q1、第二主功率管Q2、第三主功率管Q3、第四主功率管Q4为N型MOS管或IGBT。优选地，所述的功率管防护电路采用RCD吸收电路或有源箝位电路。优选地，所述降压电路、反激电路均工作在断续导通模式。本技术的专利技术构思为：电路中的采用降压电路实现电池的快速充电功能，采用反激电路实现电池的放电功能，通过控制及驱动电路采集电池端电压，并依据采集信号输出实现对降压电路和反激电路的时序控制，降压电路和反激电路在控制及驱动电路控制下均工作在断续导电模式；在一个完整的控制周期内，在降压电路和反激电路共同配合，完成电池的充电及消除极化电压所需的放本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池快充电路，其特征在于：包括电池、降压电路、反激电路和控制及驱动电路，降压电路的输入端连接输入电源，降压电路的输出端连接电池，降压电路用于实现电池的快速充电；电池还同时连接反激电路的输入端和输出端，反激电路用于实现电池的放电；控制及驱动电路的输入端连接电池的正极，用于采样电池端电压并根据采样的电压信号进行输出控制；控制及驱动电路包括至少两路信号输出端，控制及驱动电路的信号输出端分别连接至降压电路和反激电路的控制端，用于驱动降压电路和反激电路中的主功率管的开通和关断。

【技术特征摘要】
1.一种电池快充电路，其特征在于：包括电池、降压电路、反激电路和控制及驱动电路，降压电路的输入端连接输入电源，降压电路的输出端连接电池，降压电路用于实现电池的快速充电；电池还同时连接反激电路的输入端和输出端，反激电路用于实现电池的放电；控制及驱动电路的输入端连接电池的正极，用于采样电池端电压并根据采样的电压信号进行输出控制；控制及驱动电路包括至少两路信号输出端，控制及驱动电路的信号输出端分别连接至降压电路和反激电路的控制端，用于驱动降压电路和反激电路中的主功率管的开通和关断。2.根据权利要求1所述的电池快充电路，其特征在于：所述的降压电路包括输入电容、第一主功率管，第一二极管、电感、输出电容；输入电容的两端连接在输入电源的正负极之间，第一主功率管的漏极与输入电源的正极相连；第一主功率管的源极连接第一二极管的阴极、电感的一端；电感的另一端连接输出电容的一端、电池的正极；输出电容的另一端连接电池的负极、第一二极管的阳极、输入电源的负极，该节点作为电路参考地；第一主功率管的栅极作为降压电路的控制端，连接控制及驱动电路的第一路信号输出端。3.根据权利要求1所述的电池快充电路，其特征在于：所述的降压电路采用同步整流电路，包括输入电容、第一主功率管、第三主功率管、电感和输出电容；输入电容的两端连接在输入电源的正负极之间，第一主功率管的漏极与输入电压的正极相连，第一主功率管的源极连接第三主功率管的漏极、电感的一端；电感的另一端连接输出电容的一端、电池的正极；输出电容的另一端连接电池的负极、第三主功率管的源极、输入电源的负极，该节点作为电路参考地；第一主功率管的栅极作为降压电路的第一控制端，第三主功率管的栅极作为降压电路的第二控制端，降压电路的第一控制端、第二控制端分别连接控制及驱动电路的第一路信号输出端、第三路信号控制端。4.根据权利要求2或权利要求3所述的电池快充电路，其特征在于：所述的反激电路包括变压器、...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹向阳，郭启利，尹智群，吴辉，
申请(专利权)人：广州金升阳科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44