一种锂电池负载化成分容电源负载极性切换系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种锂电池负载化成分容电源负载极性切换系统及方法，属于电池负载技术领域。该系统包括直流输入电压、功率单元、驱动单元、控制单元、电流采样单元、电压采样单元以及电池负载；直流输入电压与功率单元电连接，功率单元与电流采样单元电连接，电流采样单元与控制单元信号连接，电流采样单元与电池负载电连接，电压采样单元与电池负载电连接，电压采样单元与控制单元信号连接，控制单元与驱动单元信号连接，驱动单元与功率单元信号连接；无需区分电池负载正接或反接，判断电池负载的电压极性，实现电池负载的充电。实现电池负载的充电。实现电池负载的充电。

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池负载化成分容电源负载极性切换系统及方法


[0001]本专利技术属于电池负载
，涉及一种锂电池负载化成分容电源负载极性切换系统及方法。

技术介绍

[0002]新能源汽车及储能推动了锂电池的需求增长，锂电池的规格型号众多，锂电池的生产需要定制专用的化成分容设备，目前市场上的化成分容设备对锂电池型号的兼容性较低，不同的电池需要使用不同的设备，存在浪费资源的现象。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种锂电池负载化成分容电源负载极性切换系统及方法。
[0004]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]一种锂电池负载化成分容电源负载极性切换系统，该系统包括直流输入电压、功率单元、驱动单元、控制单元、电流采样单元、电压采样单元以及电池负载；
[0006]直流输入电压与功率单元电连接，功率单元与电流采样单元电连接，电流采样单元与控制单元信号连接，电流采样单元与电池负载电连接，电压采样单元与电池负载电连接，电压采样单元与控制单元信号连接，控制单元与驱动单元信号连接，驱动单元与功率单元信号连接；
[0007]直流电压输入提供整体工作所需的直流电压；
[0008]功率单元将输入电压转换为电池负载充电所需的电压、电流；
[0009]驱动单元为功率单元的提供驱动信号及能量；
[0010]电池负载为电路的能量存储；
[0011]电流采样单元采集电路充电工作流过电池负载的电流并将传输给控制单元；
[0012]电压采样单元采集电池负载的电压并并将传输给控制单元；
[0013]控制单元将采集到电压电流处理后提供PWM脉冲信号给驱动单元。
[0014]可选的，所述直流输入电压为DC，DC与输入储能滤波电容C1并联，场效应管Q1、电阻R1、驱动单元U1依次串联后再与C1并联，场效应管Q2与电阻R2连接后与U2连接；U2与驱动单元U3连接，U3分别与电阻R3、电阻R4连接，R3与场效应管Q3连接，R4与场效应管Q4连接，U3还与控制单元连接，控制单元分别与电流采样单元U5和电压采样单元U4连接，Q1的漏极和Q2的漏极同时连接到储能电感L1，然后再分别与输出端滤波电容C2、电流检测电阻RS连接，电压采样单元U4接至电池负载BATT1两端；U2为Q1,Q2的驱动单元，U3为Q3,Q4的驱动单元；
[0015]U5对RS检测到的电流信号进行放大并将信号传递给控制单元；U4对BATT1的电压采样并将信号传递给控制单元；U1为系统工作提供占空比的可调的PWM脉冲信号，并对电流采样单元及电压采样单元的提供的信号处理、计算及调制PWM信号脉冲宽度，U1输出的PWM1和PWM2为一对互补型的脉冲信号；U2和U3对U1的PWM脉冲信号电平转换并驱动场效应管工
作；
[0016]设直流输入电压DC的输入为V
in
；BATT1电池负载电压为VBATT1；D为PWM1的占空比；
[0017]V
in
与VBATT1的关系：
[0018]基于所述系统的锂电池负载化成分容电源负载极性切换方法，该方法为：
[0019]电流采样单元U5对电流检测电阻RS检测到的电流信号进行放大并将信号传递给控制单元；U4为电压采样单元，对BATT1的电压采样并将信号传递给控制单元；U1为控制单元，为系统工作提供占空比的可调的PWM脉冲信号，并对电流采样单元及电压采样单元的提供的信号处理、计算及调制PWM信号脉冲宽度，U1输出的PWM1和PWM2为一对互补型的脉冲信号；U2，U3对U1的PWM脉冲信号电平转换并驱动场效应管工作，U2为Q1,Q2的驱动单元，U3为Q3,Q4的驱动单元；
[0020]无需区分电池负载正接或反接，判断电池负载的电压极性，实现电池负载的充电；
[0021]当电池负载正接时，电压采样单元检测电池负载电压为正，PWM1信号的占空比D<0.5；
[0022]当电池负载反接时，电压采样单元检测电池负载电压为负，PWM1信号的占空比D>0.5。
[0023]本专利技术的有益效果在于：目前常规的化成分容电源设计基本上都是基于同步Buck/Boost拓扑结构，充电时为Buck(降压)，放电时为Boost(升压)。这种拓扑本身没有负载极性切换功能。本专利技术基于同步Buck/Boost拓扑双开关管基础上增加一对开关管实现一种4开关管方式的硬件拓扑，可实现电池负载的极性切换，电池正接、反接皆可工作。
[0024]本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
[0025]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：
[0026]图1为系统框图；
[0027]图2为系统原理图；
[0028]图3为负载正接时Q1/Q3驱动、Q2/Q4驱动、电感电流和输出电压仿真波形；
[0029]图4为负载反接时Q1/Q3驱动、Q2/Q4驱动、电感电流和输出电压仿真波形。
具体实施方式
[0030]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相
互组合。
[0031]其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利技术的限制；为了更好地说明本专利技术的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
[0032]本专利技术实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本专利技术的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利技术的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0033]请参阅图1，为一种锂电池负载化成分容电源负载极性切换系统，包括直流输入电压、功率单元、驱动单元、控制单元、电流采样单元、电压采样单元以及电池负载；
[0034]直流电压输入提供整体工作所需的直流电压；功率单元将输入电压转本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂电池负载化成分容电源负载极性切换系统，其特征在于：该系统包括直流输入电压、功率单元、驱动单元、控制单元、电流采样单元、电压采样单元以及电池负载；直流输入电压与功率单元电连接，功率单元与电流采样单元电连接，电流采样单元与控制单元信号连接，电流采样单元与电池负载电连接，电压采样单元与电池负载电连接，电压采样单元与控制单元信号连接，控制单元与驱动单元信号连接，驱动单元与功率单元信号连接；直流电压输入提供整体工作所需的直流电压；功率单元将输入电压转换为电池负载充电所需的电压、电流；驱动单元为功率单元的提供驱动信号及能量；电池负载为电路的能量存储；电流采样单元采集电路充电工作流过电池负载的电流并将传输给控制单元；电压采样单元采集电池负载的电压并并将传输给控制单元；控制单元将采集到电压电流处理后提供PWM脉冲信号给驱动单元。2.根据权利要求1所述的一种锂电池负载化成分容电源负载极性切换系统，其特征在于：所述直流输入电压为DC，DC与输入储能滤波电容C1并联，场效应管Q1、电阻R1、驱动单元U1依次串联后再与C1并联，场效应管Q2与电阻R2连接后与U2连接；U2与驱动单元U3连接，U3分别与电阻R3、电阻R4连接，R3与场效应管Q3连接，R4与场效应管Q4连接，U3还与控制单元连接，控制单元分别与电流采样单元U5和电压采样单元U4连接，Q1的漏极和Q2的漏极同时连接到储能电感L1，然后再分别与输出端滤波电容C2、电流检测电阻RS连接，电压采样单元U4接至电池负载BATT1两端；U2为Q1,Q2的驱动单元，U3为Q3,Q4的驱动单元；U...

【专利技术属性】
技术研发人员：高峰，张显伟，
申请(专利权)人：苏州瀚川智能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：