蓄电池无损伤快速均衡充电器及控制策略制造技术

本发明专利技术涉及一种蓄电池无损伤快速均衡充电器及控制策略，属于开关电源式充电器及控制方法。包括市电接口、充电接口、整流电路、滤波稳压稳流电路和微处理单元，还包括功率因数校正电路、智能半桥斩波电路、反极放电电路、蓄电池参数动态采样电路；控制策略为：当市电接口接入市电后，微处理单元通过蓄电池参数动态采样电路采集蓄电池组信息；采样信息获得后，微处理单元将采样信息进行预处理，计算蓄电池组此时刻允许最大初始充电电流；当最大初始充电电流值获得后，微处理单元进行蓄电池组的快速充电。充电器根据控制策略即时跟踪蓄电池内部参数的动态变化，采用二次斩波分段控制的方法和正负脉冲快速充电技术，将蓄电池的充电对象控制到了单位个体，做到了无损伤快速均衡充电等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种蓄电池无损伤快速均衡充电器及控制策略，属于开关电源式充电 器及控制方法。
技术介绍
过往的蓄电池充电器，通常采用整体充电的策略，即借鉴单体电池成熟的标准三 段式充电技术，通过简单的数学计算，设计出针对蓄电池组的充电策略，此法基本适应了大 众客户的需求，形成了规模化的产品并普及开来。但随着社会生活水平的不断提高，环境资 源的相对恶化，人们对生活中各种生产资料的要求也越来越高，现有的充电器已不能满足 客户的要求，究其原因主要存在如下几点①蓄电池循环使用寿命太短，一般是1-3年；②蓄电池充电速度过慢，一般8-10个小时；③蓄电池组落后电池出现频率过高，导致蓄电池组整体性能报废周期缩短。以上三点原因，从一定程度上抵消了蓄电池的性价比优势，也冲激了蓄电池市场 的发展势头。面对这样的结果，许多充电器研究单位，通过各种方式研发出了一系列令人可喜 的成果，比如现在市面上比较流行的脉冲快速充电器，自然均衡充电器等，然而这些产品要 不夸大其功能，要不就是功能不完整，出现快速则必然损伤电池，均衡则必然达不到快速的 设计矛盾。本专利技术设计人经过长期的实践和探索，查阅大量的现有和过往技术资料，获得了 开发蓄电池二次生命力的重大突破，一定程度上改善了现有充电器的技术缺陷。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术存在的问题，提供一种蓄电池无损伤 快速均衡充电器，及利用该充电器按照既定的控制策略即时跟踪蓄电池内部参数的动态变 化，采用二次斩波分段控制的方法和正负脉冲快速充电技术，将蓄电池的充电对象控制到 了单位个体，做到了无损伤快速均衡充电。本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是该蓄电池的无损伤快速均衡充电器， 包括市电接口、保护电路、滤波电路、充电接口、整流电路、滤波稳压稳流电路和微处理单 元，其特征在于还包括功率因数校正电路、智能半桥斩波电路、反极放电电路、蓄电池参数 动态采样电路，市电接口与保护电路相连，保护电路与滤波电路相连，滤波电路与整流电路 相连，整流电路与功率因数校正电路相连，功率因数校正电路与智能半桥斩波电路相连，智 能半桥斩波电路与滤波稳压稳流电路相连，滤波稳压稳流电路与充电接口相连，充电接口 与蓄电池参数动态采样电路和反极放电电路相连，蓄电池参数动态采样电路与微处理单元 相连，微处理单元与反极放电电路和智能半桥斩波电路相连。 所述的智能半桥斩波电路，包括微处理单元、一次斩波电路，多路二次斩波开关、电路控制开关K，二次斩波电路1…二次斩波电路η、二次斩波电路控制开关Kj，二次斩波电 路开关Κη，电容CL··· Cn，微处理单元与电路控制开关K和多路二次斩波开关相连，多路二 次斩波开关与一次斩波电路正极和二次斩波电路1···二次斩波电路η相连，电路控制开关 K 一端与多路二次斩波电路1相连，另一端与一次斩波电路正极相连，一次斩波电路负极与 多路二次斩波电路η相连。 一种上述权利要求1所述的蓄电池无损伤快速均衡充电器的控制策略，其特征在 于当市电接口接入市电后，充电器自检，硬件电路初始化，微处理单元初始化；确认电路 安全后微处理单元通过蓄电池参数动态采样电路采集蓄电池组信息包括各单体荷电状态， 温升变化率和端电压；采样信息获得后，微处理单元将采样信息进行预处理，判定是否进行 预充；若不需要预充，则计算蓄电池组此时刻允许最大初始充电电流；若需要预充电，则预 充一段时间后，再计算蓄电池组允许最大初始充电电流；当最大初始充电电流值获得后，微 处理单元进行蓄电池组的快速充电，充电期间蓄电池参数动态采样电路即时反馈信息予微 处理单元，微处理单元据此控制反极放电电路的动作时机，已达到快速充电的目的；当微处 理单元获得的蓄电池各单体参数信息中的某些参数如温升变化率，荷电状态和端电压，超 出预设蓄电池充电时各单体参数允许差别的最大范围时，微处理单元发出控制信号，开启 多路二次斩波开关，进行各单体蓄电池的隔离充电，充电原理与整体充电时相同，直至各单 体蓄电池采样信息经微处理单元预处理后满足停充条件后断电。与现有技术相比，本专利技术的蓄电池无损伤快速均衡充电器及控制策略所具有的有 益效果是首先，采用微处理单元根据充电信息控制反极放电电路的做法，能够及时的抑制 充电过程中出现的极化现象，并同时保持蓄电池的初始可接受电流的能力，加快了充电速 度；再次，微处理单元预先计算蓄电池组的最大初始充电电流和充电过程中随时监测 各单体电池参数的动态信息，抑制高析气率和热失控现象的发生，保证了蓄电池的健康；最后，采用二次多路斩波分段控制进行蓄电池的隔离充电，最大程度的保证了蓄 电池组充电的均衡性，减少了落后电池产生的频率，保证了蓄电池组的动力性能。附图说明图1本专利技术无损伤快速均衡充电器电路结构框图；图2本专利技术无损伤快速均衡充电器内部智能半桥斩波电路结构框图；图3本专利技术无损伤快速均衡充电器电路原理图；图4本专利技术无损伤快速均衡充电器集成有反极放电电路的二次斩波电路原理图；图5本专利技术无损伤快速均衡充电器蓄电池动态参数采样电路原理图；图6本专利技术无损伤快速均衡充电器的控制策略示意图。图1-6是本专利技术的最佳实施例。图3中Jl市电接口，Ul保护电路模块，U2、U3滤 波整流模块，U4功率因数校正模块，U5半桥电路驱动模块，U6.U7.U8蓄电池参数动态采样 模块，U9、U10、U11集成有反极放电电路的二次斩波电路模块，肌2，肌5，肌6，肌7，肌9，似0， U21隔离器件；U13功率开关管驱动芯片；U14可控电子负载；U18运算放大器；ΚΙ、K2、K3、 K4、K5、K6可控开关模块，VCC辅助电源，MCU1-13微处理单元引脚与模块控制端接口，BATl、 BATN单个电池，BATK若干电池(> =1), R1-34电阻，WR1-2电位器，Ql、Q2，Q5，Q6，Q7驱动功率管，Q3，Q4，Q8，Q9 三极管，C1-C15 电容，D1、D2，D5-8，D10, D11 齐纳二极管，D3、D4， D9，D12-16肖特基二极管，EC1-7电解电容，L1共模滤波电感，L2-4稳压续流电感，T1半桥变压器。具体实施例方式下面结合图1-6对本专利技术的无损伤快速均衡充电器作进一步详细说明如图1所示为本专利技术无损伤快速均衡充电器内部结构框图，包括市电接口，保护 电路，滤波电路，整流电路，功率因数校正电路，智能半桥斩波电路，滤波稳压稳流电路，充 电接口，反极放电电路，蓄电池参数动态采样电路和微处理单元；其中，市电接口与保护电 路相连，保护电路与滤波电路相连，滤波电路与整流电路相连，整流电路与功率因数校正电 路相连，功率因数校正电路与智能半桥斩波电路相连，智能半桥斩波电路与滤波稳压稳流 电路和微处理单元相连，滤波稳压稳流电路与充电接口相连，充电接口与蓄电池参数动态 采样电路和反极放电电路相连，蓄电池参数动态采样电路与微处理单元相连，微处理单元 与反极放电电路相连。其中，智能半桥电路包括一路一次斩波模块，多路二次斩波模块；蓄 电池参数动态采样电路由多路蓄电池参数动态采样模块组成；反极放电电路由多路反极放 电电路模块组成，并集成于多路二次斩波模块和一次斩波模块中。如图2所示为本专利技术无损伤快速均衡充电器内部智能半桥斩波电路结构框图，包 括一个一次斩波电路，多路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蓄电池无损伤快速均衡充电器，包括市电接口、保护电路、滤波电路、充电接口、整流电路、滤波稳压稳流电路和微处理单元，其特征在于：还包括功率因数校正电路、智能半桥斩波电路、反极放电电路、蓄电池参数动态采样电路，市电接口与保护电路相连，保护电路与滤波电路相连，滤波电路与整流电路相连，整流电路与功率因数校正电路相连，功率因数校正电路与智能半桥斩波电路相连，智能半桥斩波电路与滤波稳压稳流电路相连，滤波稳压稳流电路与充电接口相连，充电接口与蓄电池参数动态采样电路和反极放电电路相连，蓄电池参数动态采样电路与微处理单元相连，微处理单元与反极放电电路和智能半桥斩波电路相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高小群，高述辕，刘洪娥，刘东林，王任超，
申请(专利权)人：山东申普汽车控制技术有限公司，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]