电池双向脉冲充电及自加热电路制造技术

本实用新型专利技术涉及电池双向脉冲充电及自加热电路，其对外端口包括充电控制信号输入端、脉宽调制信号输入端、分别用以连接外部充电器的正、负输出端的正输入端与负输入端、分别用于连接外部电池组正、负极的正输出端与负输出端；其内部电路包括由脉宽调制信号来推挽驱动的充放电回路以及由充电控制信号控制的充电回路。本实用新型专利技术可以使电池组实现双向脉冲充电，并能够通过对电池组产生的正负脉冲电流使电池组加热。电池组加热。电池组加热。

【技术实现步骤摘要】
电池双向脉冲充电及自加热电路


[0001]本技术涉及锂电池充电应用领域，特别是一种电池双向脉冲充电及自加热电路。

技术介绍

[0002]在锂离子电池行业中，由于电池在充电过程中存在极化效应，极化效应会降低电池的充电效率、缩短电池的使用寿命，在电池处于低温环境中时尤其明显，低温环境中充电会导致锂离子电池在负极上发生析锂，不仅使电池寿命衰减加快，而且在严重时会在负极上生成锂枝晶并刺穿隔膜而发生内部短路出现安全性问题。行业内研究发现，当对电池组进行正向电流充电时，如果加上短暂的瞬间反向脉冲放电的充电方式（即双向脉冲充电方式），不仅可以在充电时减少甚至消除锂离子电池的极化效应使充电强度提高，使锂离子电池的充电速度提高，而且还具有抑制锂枝晶生成的作用，同时还可以使锂离子电池的循环使用寿命延长。行业内有多篇论文对此有过报道，如《双向脉冲充电法对锂枝晶生成的抑制》 (物理化学学报 2006，22(9))、《锂离子动力电池大电流脉冲充电特性研究》（电源学报，2013年1月，第1期，浙江大学电气工程学院）、《锂离子电池脉冲优化充电法的研究》（《电源技术》 2019年07期 ）等等。
[0003]现有的锂电行业基于双向脉冲充电的研究主要是基于学术研究，研究中所用的双向脉冲充电的充电器采用了复杂的开关电源电路，成本较高，尚无真正可以落地并实现产业化应用的产品。市场上现有的充电器基本上都是基于恒流/恒压模式（即CC/CV模式）设计的，不具有双向脉冲充电的功能。而针对锂离子电池的低温环境充电，一些电池组产品中采用了外部加热方式来对电池加热后进行充电，加热的效率较低，加热功率所产生的热量只有一部分会传导给电池，而电池组中靠近热源的区域温度较高，远离热源的区域温度较低，难以均匀加热，而在没有加热功能的电池组中，在低温环境下则是设置为禁止充电，电池组在低温时会无法充电使用。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本技术的目的是提供一种电池双向脉冲充电及自加热电路，该电路可以使电池组实现双向脉冲充电，并能够通过对电池组产生的正负脉冲电流使电池组加热。
[0005]本技术采用以下方案实现：一种电池双向脉冲充电及自加热电路，其对外端口包括充电控制信号输入端、脉宽调制信号输入端、分别用以连接外部充电器的正、负输出端的正输入端与负输入端、分别用于连接外部电池组正、负极的正输出端与负输出端；其内部电路包括由脉宽调制信号来推挽驱动的充放电回路以及由充电控制信号控制的充电回路；
[0006]所述由脉宽调制信号来推挽驱动的充放电回路包括第一电阻R1、第一可控开关管V1、第二可控开关管V2；所述由充电控制信号控制的充电回路包括第二电阻R2、第三电阻
R3、二极管D1、第三可控开关管V3以及第四可控开关管V4；
[0007]所述正输入端分别连接第一开关管V1的集电极或漏极、第四开关管V4的发射极或源极，所述负输入端分别连接第二开关管V2的集电极或漏极以及所述的负输出端；所述充电控制信号输入端连接二极管D1的阴极；所述脉宽调制信号输入端分别连接第一电阻R1的一端、第二电阻R2的一端；所述正输出端分别连接第四开关管V4的集电极或漏极、第一开关管V1的发射极或源极；
[0008]所述第一电阻R1的另一端分别连接第一开关管V1与第二开关管V2的基集或栅极；所述第一开关管V1与第二开关管V2的发射极或源极相连；所述二极管D1的阳极分别连接第二电阻R2的另一端、第三开关管V3的基集或栅极；第三开关管V3的发射极或源极接地，第三开关管V3的集电极或漏极连接至第三电阻R3的一端，第三电阻R3的另一端连接至第四开关管V4的基集或者栅极。
[0009]进一步地，还包括电感L1，所述电感L1串接在所述正输出端与第一开关管V1的发射极或源极之间。
[0010]进一步地，还包括电容C1，所述电容C1串接在所述正输出端与第一开关管V1的发射极或源极之间。
[0011]进一步地，还包括电感L1与电容C1，所述电感L1与电容C1串联成一支路，该支路串接在所述正输出端与第一开关管V1的发射极或源极之间。
[0012]进一步地，所述第一开关管V1至第四开关管V4为三极管或场效应管。
[0013]与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：本技术能够通过对电池组产生的正负脉冲电流使电池组加热。
附图说明
[0014]图1为本技术实施例的电路连接示意图。
[0015]图2为本技术实施例的当PWM占空比为90%的双向脉冲充电的电流波形图。
[0016]图3为本技术实施例的CTRL低电平且PWM占空比为50%的双向脉冲充电的电流波形图。
[0017]图4为本技术实施例的电路具体应用示例图。
具体实施方式
[0018]下面结合附图及实施例对本技术做进一步说明。
[0019]如图1所示，本实施例提供了如图1所示，本实施例提供了一种电池双向脉冲充电及自加热电路，其对外端口包括充电控制信号输入端、脉宽调制信号输入端、分别用以连接外部充电器的正、负输出端的正输入端与负输入端、分别用于连接外部电池组正、负极的正输出端与负输出端；其内部电路包括由脉宽调制信号来推挽驱动的充放电回路以及由充电控制信号控制的充电回路；
[0020]由脉宽调制信号来推挽驱动的充放电回路在脉宽调制信号为高电平时使电池组充电，在脉宽调制信号为低电平时使电池组放电；由充电控制信号控制的充电回路在低温时关断，使电池组在每个脉宽调制信号周期中的充电量与放电量相同，在电池组内部产生热能。
[0021]在本实施例中，所述由脉宽调制信号来推挽驱动的充放电回路包括第一电阻R1、第一可控开关管V1、第二可控开关管V2；所述由充电控制信号控制的充电回路包括第二电阻R2、第三电阻R3、二极管D1、第三可控开关管V3以及第四可控开关管V4；
[0022]所述正输入端分别连接第一开关管V1的集电极或漏极、第四开关管V4的发射极或源极，所述负输入端分别连接第二开关管V2的集电极或漏极以及所述的负输出端；所述充电控制信号输入端连接二极管D1的阴极；所述脉宽调制信号输入端分别连接第一电阻R1的一端、第二电阻R2的一端；所述正输出端分别连接第四开关管V4的集电极或漏极、第一开关管V1的发射极或源极；
[0023]所述第一电阻R1的另一端分别连接第一开关管V1与第二开关管V2的基集或栅极；所述第一开关管V1与第二开关管V2的发射极或源极相连；所述二极管D1的阳极分别连接第二电阻R2的另一端、第三开关管V3的基集或栅极；第三开关管V3的发射极或源极接地，第三开关管V3的集电极或漏极连接至第三电阻R3的一端，第三电阻R3的另一端连接至第四开关管V4的基集或者栅极。
[0024]在本实施例中，还包括电感L1，所述电感L1串接在所述正输出端与第一开关管V1的发射极或源极之间。或者还包括电容C1，所述电容C1串接在所述正输出端与第一开关管V1的发射极或源极之间。或者还包括电感L1与电容C1，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池双向脉冲充电及自加热电路，其特征在于，其对外端口包括充电控制信号输入端、脉宽调制信号输入端、分别用以连接外部充电器的正、负输出端的正输入端与负输入端、分别用于连接外部电池组正、负极的正输出端与负输出端；其内部电路包括由脉宽调制信号来推挽驱动的充放电回路以及由充电控制信号控制的充电回路；所述由脉宽调制信号来推挽驱动的充放电回路包括第一电阻R1、第一可控开关管V1、第二可控开关管V2；所述由充电控制信号控制的充电回路包括第二电阻R2、第三电阻R3、二极管D1、第三可控开关管V3以及第四可控开关管V4；所述正输入端分别连接第一开关管V1的集电极或漏极、第四开关管V4的发射极或源极，所述负输入端分别连接第二开关管V2的集电极或漏极以及所述的负输出端；所述充电控制信号输入端连接二极管D1的阴极；所述脉宽调制信号输入端分别连接第一电阻R1的一端、第二电阻R2的一端；所述正输出端分别连接第四开关管V4的集电极或漏极、第一开关管V1的发射极或源极；所述第一电阻R1的另一端分别连接第一开关管V1与第二开关管V2的基集或栅极；所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞峰，杨麒麟，刘斌生，张凤敏，
申请(专利权)人：福建飞毛腿动力科技有限公司，
类型：新型
国别省市：