串联锂电池均衡充电装置，涉及一种电池充电装置。提供一种引入公共能量池结构，可较好地解决串联锂电池组均衡问题的串联锂电池均衡充电装置。设有多线圈变压器、能量转换电路、电压检测电路和控制单元；所述能量转换电路分别与多线圈变压器的线圈组和串联电池组的各单体电池两端连接，能量转换电路的控制信号输入端与控制单元的控制信号输出端连接；所述电压检测电路的检测电压输入端并接在串联电池组的单体电池两端，电压检测电路的检测电压输出端接控制单元的检测电压输入端。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电池充电装置，尤其是涉及一种串联锂电池均衡充电装置。
技术介绍
由于锂离子电池具有能量密度高、使用寿命长、电压高等优点，因此在储能电源电性能、可靠性、安全性要求较高的场合成为首选对象而倍受关注。锂电池单体电压在3 4V 左右，为满足高动力汽车的需求，动力蓄电池须将单体电池串联，但由于每个电池单体间化学状况可能不同，如电池的电压、内阻、容量、充电接收能力、循环寿命等参数存在差别，反复进行充放电循环也会使这种差异不断恶化，最终造成串联的各电池间容量和电压严重不一致，从而影响整个串联电池组的性能和容量，导致电池寿命严重减损。串联电池组单体电池间的平衡问题成为制约动力锂电池发展的关键技术。目前，通用的均衡策略有两种能耗式均衡和非能耗式均衡，其中非能耗式均衡又包含能量转移式和能量转换式。能耗式均衡方法控制简单，但需要大功率的电阻，大电流功率开关，能耗大，需要有辅助的热处理装置。非能耗式的均衡控制方法，不管是转移式的还是转换式的，控制开关数量多，电流和电压应力大，控制逻辑复杂。在中国专利技术专利申请 CN1275829A中公开了一种电池均衡电路，其不需要测出每一个电池的电压，而是对两相邻串联电池构成的电池组进行均衡，在两电池间连接开关电路，在电池的公共节点和开关电路间连接一谐振电路，由开关电路交替使谐振电路与第一和第二电池并联，使得直流成分通过谐振电路作为第一和第二电池之间电荷不平衡的函数在它们之间流动，然而，其均衡是通过谐振电路实现的，因此需要设置谐振线圈及铁芯，造成均衡电路重量和体积的增大。 鉴于上述原因，目前还没有理想的串联电池组均衡技术能够实际使用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有的串联锂电池组均衡方法存在的上述缺点，提供一种引入公共能量池结构，可较好地解决串联锂电池组均衡问题的串联锂电池均衡充电装置。本专利技术设有多线圈变压器、能量转换电路、电压检测电路和控制单元；所述能量转换电路分别与多线圈变压器的线圈组和串联电池组的各单体电池两端连接，能量转换电路的控制信号输入端与控制单元的控制信号输出端连接；所述电压检测电路的检测电压输入端并接在串联电池组的单体电池两端，电压检测电路的检测电压输出端接控制单元的检测电压输入端。所述多线圈变压器由铁芯和至少2组线圈构成，多组线圈之间通过磁铰链相互耦合，形成一个磁场公共能量池。所述能量转换电路设有MOS开关驱动电路、整流二极管和镇流电感，所述MOS开关驱动电路与整流二极管和镇流电感连接；所述MOS开关驱动电路的输入端与控制单元的控制信号输出端连接。所述能量转换电路与多线圈变压器配合，将能量高的单体电池中的能量转换成磁场能量存在公共能量池内，亦将公共能量池中的磁场能量，转换成电场能量注入能量低的单体电池中。所述电压检测单元用于将单体电池电压检测出来，用于作为判断单体电池能量高低的依据。所述控制单元由微处理器和逻辑电路构成，微处理器与逻辑电路连接，用于全局控制。本专利技术基于多线圈变压器构成的磁场公共能量池，采用了将能量高的单体电池能量转换成磁场能量，存于磁场公共能量池中，同时将磁场公共能量池中的磁场能量转换成电场能量注入能量低的单体电池中。这解决了通常非能耗型均衡技术中存在的开关元件多，变压器多的问题。本专利技术采用能量公共池式的均衡控制技术，所谓公共能量池是用多线圈组变压器构成一个存储磁场能量的公共磁场能量池。平衡充电转装置包括多线圈变压器、能量转换电路、电压检测电路及控制单元构成。能量转换电路与多线圈变压器中相应的线圈组连接后，并接于对应的单体电池两端，电压检测电路并接在单体电池两端，控制单元与电压检测电路及MOS开关驱动电路相连接。附图说明图1为本专利技术实施例的结构组成框图。图2为本专利技术实施例的电路原理示意图。图3为本专利技术实施例的均衡单元与驱动电路原理示意图。图4为本专利技术实施例的电压检测电路原理示意图。在图中，各标记为1为多线圈变压器，Dl、D2...Dn为整流二极管，Ll、L2...Ln为镇流电感，Ql、Q2... Qn组成开关电路，BUB2... Bn组成串联电池组。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。参见图1，本专利技术实施例设有多线圈变压器1、能量转换电路2、电压检测电路3和控制单元4 ；所述能量转换电路2分别与多线圈变压器1的线圈组和串联电池组5的各单体电池两端连接，能量转换电路1的控制信号输入端与控制单元4的控制信号输出端连接； 所述电压检测电路3的检测电压输入端并接在串联电池组5的单体电池两端，电压检测电路3的检测电压输出端接控制单元4的检测电压输入端。所述多线圈变压器1由铁芯和至少2组线圈构成，多组线圈之间通过磁铰链相互耦合，形成一个磁场公共能量池。所述能量转换电路2设有MOS开关驱动电路、整流二极管和镇流电感，所述MOS开关驱动电路与整流二极管和镇流电感连接；所述MOS开关驱动电路的输入端与控制单元的控制信号输出端连接。所述能量转换电路2与多线圈变压器1配合，将能量高的单体电池中的能量转换成磁场能量存在公共能量池内，亦将公共能量池中的磁场能量，转换成电场能量注入能量低的单体电池中。所述电压检测单元3用于将单体电池电压检测出来，用于作为判断单体电池能量高低的依据。所述控制单元4由微处理器和逻辑电路构成，微处理器与逻辑电路连接，用于全局控制。如图2所示，能量转换电路由可控的MOS开关管Qi及相应驱动电路A、整流二极管Di、镇流电感Li构成。图3为均衡单元与驱动电路，图中TR为共享式的多线圈变压器， PWM为AVR单片机控制输出的PWM信号端。Ql为开关管，当Ql的栅级为P丽驱动时，该电池的均衡单元为作为分流均衡单元，即对Bl的充电电流进行分流，而当Ql的栅级不加控制信号，均衡单元作为汇流单元，即电池的充电电流除了原充电电流外还附加来自TR变压器的电流。电路中Dl为整流二极管，电感起镇流作用。电路参数设计如下开关管为IRLL2705， 一种低电压启动的大电流MOSFET开关管。光耦选择高速光耦6N137，二极管选择为肖特基二极管1N5819，电感根据电池的容量决定分流或汇流的电流的大小后，再选择电感的大小， 一般选与线圈电感的1/10-1/100。多线圈变压器是一个含有多组线圈绕组的变压器，通过能量转换电路可将电场能量转换成磁场能量，亦可将磁场能量转换成电场能量。每一组线圈绕组对应连接一个整流二极管Di、和一个开关管Qi及一个镇流电感Li，通过整流二极管Di、开关管Qi及镇流电感 Li与单体电池Bi并联。当开关管Qi工作时，通过线圈绕组将与之并联的单体电池Bi的能量转变为磁场能量存于多线圈变压器中，当开关管Qi不工作时，线圈绕组将多线圈变压器中磁场能量耦合出来变为电场能量，通过整流二极管Di注入与之并联的单体电池之中。镇流电感将脉动的电流转变为平稳的电流。并联在单体电池两端的电压检测单元由开关阵列、放大电路等电子元器件构成， 由它检测各个单体电池电压，并将该电压信号送往控制单元。参见图4，CD4051为单8通道数字控制模拟电子开关，2个CD4051错位连接电池，相同的地址刚好分别选择电池的正负端输出，输出给放大电路，转换为2. 5V的电压范围给AD输入。考虑到经济性和实用性，运算放大器选择的四运算放大器LM324。其余本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈文芗，严泳兴，沈汉鑫，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。