一種連續(xù)可控隔離式有源主動(dòng)均衡充電模塊及其充電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種連續(xù)可控隔離式有源主動(dòng)均衡充電模塊及其充電系統(tǒng)，所述主動(dòng)均衡充電模塊包括依次連接的輸入端電路模塊，電氣隔離模塊以及輸出端電路模塊；所述充電系統(tǒng)包括上述的多個(gè)主動(dòng)均衡充電模塊，充電電機(jī)，電池管理系統(tǒng)，以及包含由多個(gè)單體充電電池串聯(lián)組成的電池組，所述充電電機(jī)的輸出端與所述電池組的正負(fù)極連接，所述電池組中的每一單體充電電池均通過并聯(lián)連接一所述主動(dòng)均衡充電模塊與所述電池管理系統(tǒng)連接，所述電池管理系統(tǒng)通過通信總線與充電電機(jī)連接。本實(shí)用新型提供的連續(xù)可控隔離式有源主動(dòng)均衡充電模塊以及充電系統(tǒng)，在充電過程中具有發(fā)熱量小，能耗低，充電時(shí)間少，效率高，可靠性強(qiáng)，均衡效果良好等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種連續(xù)可控隔離式有源主動(dòng)均衡充電模塊及其充電系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種均衡充電模塊，具體涉及一種連續(xù)可控隔離式有源均衡充電模塊以及其應(yīng)用系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池模塊由單體鋰離子電池串聯(lián)而成，由于單體鋰離子電池性能存在不一致性，在充放電時(shí)會(huì)出現(xiàn)單體電壓不一致，從而影響和制約著整個(gè)電池模塊的充放電能力。在工作中只要有一個(gè)單體電池達(dá)到充放電電壓極限，整個(gè)電池模塊就要停止充放電，否則單體電池會(huì)發(fā)生過充或過放，嚴(yán)重影響其壽命。對(duì)單體電池的有效均衡可以更好的發(fā)揮電池性能，延長(zhǎng)使用壽命。現(xiàn)有的均衡分為兩種:一種是被動(dòng)均衡，也稱為能耗型均衡；另一種是主動(dòng)均衡，也即非能耗性均衡?，F(xiàn)有在給電動(dòng)汽車動(dòng)力電池模組充電時(shí)，存在著發(fā)熱問題嚴(yán)重，能耗高，效率低，整個(gè)電路較為復(fù)雜，可靠性較差等缺點(diǎn)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本實(shí)用新型提供一種連續(xù)可控隔離式有源主動(dòng)均衡充電模塊，該連續(xù)可控隔離式有源主動(dòng)均衡充電模塊在充電過程中具有發(fā)熱量小，能耗低，效率高，可靠性強(qiáng)，均衡充電效果良好等優(yōu)點(diǎn)。
[0004]本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種連續(xù)可控隔離式有源主動(dòng)均衡充電模塊，包括依次連接的輸入端電路模塊，電氣隔離模塊以及輸出端電路模塊，
[0006]所述輸入端電路模塊包括第一輸入端子、第二輸入端子、熔斷器、諧振濾波耦合電容、半橋諧振電路模塊以及全橋整流電路，所述第一輸入端子、熔斷器、半橋諧振電路模塊以及全橋整流電路依次連接，所述第二輸入端子與所述濾波耦合電容的一端以及半橋諧振電路模塊均連接，所述濾波耦合電容的另一端與所述熔斷器連接；
[0007]所述電氣隔離模塊包括光耦模塊、電流采樣/檢測(cè)電路以及變壓器，所述光耦模塊的輸出端與全橋整流電路連接，光耦模塊的輸入端通過所述電流采樣/檢測(cè)電路與半橋諧振電路模塊連接，所述變壓器的輸入端與所述半橋諧振電路模塊連接；
[0008]所述輸出端電路模塊包括第一輸出端子、第二輸出端子、第一濾波電容、穩(wěn)壓控制電路、開關(guān)控制電路、全波整流電路以及濾波電路，所述穩(wěn)壓控制電路、開關(guān)控制電路以及第一輸出端子依次連接，所述全波整流電路的輸入端與所述變壓器的輸出端連接，所述全波整流電路的輸出端還與所述穩(wěn)壓控制電路、光耦模塊的輸入端、第二輸出端子以及所述濾波電路的一端均連接，所述濾波電路的另一端連接于穩(wěn)壓控制電路與開關(guān)控制電路連接之間的節(jié)點(diǎn)J上，所述變壓器的輸出端還與所述節(jié)點(diǎn)J連接，所述開關(guān)控制電路還通過所述第一濾波電容與變壓器的輸出端連接，所述穩(wěn)壓控制電路還與光耦模塊的輸入端連接。
[0009]較佳地，所述半橋諧振電路模塊包括啟動(dòng)電阻、諧振電容、半橋驅(qū)動(dòng)電路以及供電電路，所述啟動(dòng)電阻的一端與所述熔斷器連接，啟動(dòng)電阻的另一端與所述半橋驅(qū)動(dòng)電路以及供電電路連接，所述諧振電容的一端與所述變壓器的輸入端連接，諧振電容的另一端與所述半橋驅(qū)動(dòng)電路以及熔斷器連接，所述供電電路還與半橋驅(qū)動(dòng)電路以及第二輸出端子連接，所述半橋驅(qū)動(dòng)電路還與所述全橋整流電路以及所述電流采樣/檢測(cè)電路連接。
[0010]較佳地，所述光耦模塊包括第一光耦、第二光耦、限流電阻以及第二濾波電容，所述電流采樣/檢測(cè)電路包括峰值電流檢測(cè)電路與電流采樣電阻；所述第一光耦、第二光耦的輸出端均通過第二濾波電容與所述全橋整流電路連接，所述第一光耦的輸入端通過限流電阻與所述穩(wěn)壓控制電路連接，所述第二光耦的輸入端通過所述峰值電流檢測(cè)電路與半橋驅(qū)動(dòng)電路連接，所述電流采樣電阻一端與所述第二輸出端子連接，電流采樣電阻的另一端與所述峰值電流檢測(cè)電路以及與半橋驅(qū)動(dòng)電路均連接。
[0011]進(jìn)一步地，所述連續(xù)可控隔離式有源主動(dòng)均衡充電模塊還包括狀態(tài)指示電路，所述狀態(tài)指示電路與所述穩(wěn)壓控制電路、所述節(jié)點(diǎn)J以及全波整流電路的輸出端連接。
[0012]基于上述實(shí)用新型構(gòu)思，本實(shí)用新型還提供一種充電系統(tǒng)，所述充電系統(tǒng)包括多個(gè)主動(dòng)均衡充電模塊，充電電機(jī)，電池管理系統(tǒng)，以及包含由多個(gè)單體充電電池串聯(lián)組成的電池組，所述充電電機(jī)的輸出端與所述電池組的正負(fù)極連接，所述電池組中的每一單體充電電池均通過并聯(lián)連接一所述主動(dòng)均衡充電模塊與所述電池管理系統(tǒng)連接，所述電池管理系統(tǒng)通過通信總線與充電電機(jī)連接，所述主動(dòng)均衡充電模塊為如上所述的連續(xù)可控隔離式有源主動(dòng)均衡充電模塊。
[0013]優(yōu)選地；所述通信總線為CAN總線或RS485總線；所述充電電機(jī)具有CAN總線接口或RS485總線接口，所述電池管理系統(tǒng)具有CAN總線接口或RS485總線接口 ；所述的連續(xù)可控隔離式有源主動(dòng)均衡充電模塊為模塊化設(shè)計(jì)。
[0014]本實(shí)用新型提供的連續(xù)可控隔離式有源主動(dòng)均衡充電模塊以及充電系統(tǒng)，在充電過程中具有發(fā)熱量小，能耗低，充電時(shí)間少，效率高，可靠性強(qiáng)，均衡效果良好等優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]附圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1中連續(xù)可控隔離式有源主動(dòng)均衡充電模塊的結(jié)構(gòu)示意框圖；
[0016]附圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例1中連續(xù)可控隔離式有源主動(dòng)均衡充電模塊的電路原理圖；
[0017]附圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例1中連續(xù)可控隔離式有源主動(dòng)均衡充電模塊充電效率測(cè)試曲線圖；
[0018]附圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例2中充電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解，下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。
[0020]實(shí)施例1
[0021]如附圖1所示，一種連續(xù)可控隔離式有源主動(dòng)均衡充電模塊，包括依次連接的輸入端電路模塊，電氣隔離模塊以及輸出端電路模塊，所述輸入端電路模塊包第一輸入端子P1、第二輸入端子P2、熔斷器、諧振濾波耦合電容、半橋諧振電路模塊以及全橋整流電路，所述電氣隔離模塊包括光耦模塊、電流采樣/檢測(cè)電路以及變壓器，所述輸出端電路模塊包括第一輸出端子P3、第二輸出端子P4、第一濾波電容、穩(wěn)壓控制電路、狀態(tài)指示電路、開關(guān)控制電路、全波整流電路以及濾波電路。
[0022]所述第一輸入端子P1、熔斷器、半橋諧振電路模塊、全橋整流電路、光耦模塊、穩(wěn)壓控制電路、開關(guān)控制電路以及輸出端的第一輸出端子P3依次連接，所述第二輸出端子P4、全波整流電路、變壓器、半橋諧振電路模塊、第二輸入端子P2依次連接；耦合濾波電容的一端與熔斷器連接，其另一端與第二輸入端子P2連接，即耦合濾波電容與半橋諧振電路模塊的輸入端并聯(lián)連接；所述濾波電路的一端與全波整流電路的輸出端連接，其另一端連接于穩(wěn)壓控制電路與開關(guān)控制電路連接之間的節(jié)點(diǎn)J上；開關(guān)控制電路還通過第一濾波電容與變壓器的輸出端連接，光耦模塊的輸入端還通過所述電流采樣/檢測(cè)電路與半橋諧振電路模塊連接，狀態(tài)指示電路與全波整流電路的輸出端、穩(wěn)壓控制電路、以及穩(wěn)壓控制電路與開關(guān)控制電路連接之間的節(jié)點(diǎn)J均連接；所述全波整流電路的輸出端還與光耦模塊的輸入端連接，變壓器的輸出端還與所述節(jié)點(diǎn)J連接。
[0023]如附圖2所示，附圖2為附圖1的具體電路原理圖。在本實(shí)施例中，半橋諧振電路模塊包括啟動(dòng)電阻15、諧振電容18、半橋驅(qū)動(dòng)電路10以及供電電路14,啟動(dòng)電阻15的一端與熔斷器16連接，其另一端與半橋驅(qū)動(dòng)電路10、供電電路14連接，供電電路14還與與半橋驅(qū)動(dòng)電路以及第二輸入端子P2連接，用于為半橋驅(qū)動(dòng)電路供電；諧振電容18的一端與變壓器20的輸入端連接，其另一端與熔斷器16、半橋驅(qū)動(dòng)電路10連接；其中半橋驅(qū)動(dòng)電路10包括半橋驅(qū)動(dòng)芯片11、芯片外圍電路12 (由兩MOS管U2、U3，二極管Dl，電容C5構(gòu)成)、外圍震蕩RC網(wǎng)絡(luò)13 (電阻R2與電容C2串聯(lián)構(gòu)成)；半橋諧振電路模塊各組成部分的具體連接方式可參閱附圖2，這里不再詳述。
[0024]本實(shí)施例中，光耦模塊包括第一光耦21、第二光耦22、限流電阻26以及第二濾波電容25 ；電流采樣/檢測(cè)電路包括峰值電流檢測(cè)電路23 (由二極管D8與電容C8組成)與電流采樣電阻24 (由電阻R3、R4并聯(lián)組成)，二極管D8的負(fù)極與第二光耦22輸入端中二極管的陽極引腳、電容C8的一端同時(shí)連接，電容C8的另一端則與第二光稱22輸入端中二極管的陰極引腳連接，兩電流采樣電阻R3、R4并聯(lián)連接后的一端同時(shí)與二極管D8的正極以及半橋驅(qū)動(dòng)電路中的MOS管U3的S極連接，兩電流采樣電阻R3、R4并聯(lián)連接后的另一端則與第二輸入端子連接；第一光稱21、第二光稱22的輸出端均通過第二濾波電容25與全橋整流電路19的輸出端連接，即第一光耦21、第二光耦22的輸出端并聯(lián)連接后通過第二濾波電容25與全橋整流電路19的輸出端連接；第一光稱21的輸入端中的二極管的陽極引腳與輸出端的第一輸出端子連接，第一光耦21的輸入端中的二極管的陰極引腳則通過限流電阻26與穩(wěn)壓控制電路28、狀態(tài)指示燈電路連接；所述第二光耦的輸入端中通過峰值電流檢測(cè)電路23與半橋驅(qū)動(dòng)電路10中的芯片外圍電路12的MOS管U3連接；電流采樣電阻24的一端與所述芯片外圍電路12的MOS管U3連接，其另一端則與第二輸入端子P2連接。
[0025]變壓器20的輸入端的一輸入引腳通過諧振電容18與與半橋驅(qū)動(dòng)電路10中的芯片外圍電路12的MOS管U2連接，另一輸入引腳與半橋驅(qū)動(dòng)電路10中的半橋驅(qū)動(dòng)芯片11連接；變壓器的輸出端的兩輸出引腳與全波整流電路30連接，第三個(gè)輸出引腳與開關(guān)控制電路29以及穩(wěn)壓控制電路28等連接，其中與全波整流電路連接的變壓器20的兩輸出引腳中的一引腳還通過第一濾波電容32與開關(guān)控制電路29連接。
[0026]開關(guān)控制電路29包括一 MOS管U4，兩二極管D9、D10，一電容C12以及一電阻R12，用于作為電子開關(guān)，以控制輸出端的輸出，所述MOS管U4的D極連接于所述濾波電路與穩(wěn)壓控制電路連接之間的線路上，MOS管U4的S極同時(shí)與電阻R12的一端、二極管D9的正極連接，電阻R12的另一端則同時(shí)與二極管DlO的負(fù)極以及MOS管U4的G極連接，二極管DlO的正極同時(shí)與二極管D9的負(fù)極、第一濾波電容的一端連接，電容C12與電阻R12并聯(lián)連接。開關(guān)控制電路29的各元件組成部分的連接關(guān)系詳見附圖2，這里不再詳述。
[0027]穩(wěn)壓控制電路28由三端穩(wěn)壓管201、電阻1?9、1?10、1?11、以及電容09組成，其中電阻R9、RlO串聯(lián)連接組成電壓檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)，三端穩(wěn)壓管ZDl的參考端則連接到電阻R9、RlO之間的公共節(jié)點(diǎn)連接，電容C9的兩端則分別連接到三端穩(wěn)壓管ZDl的負(fù)極端與參考端，電阻Rll的一端與三端穩(wěn)壓管ZDl的負(fù)極端連接另一端則與第一光稱21的輸入端中的二極管的陽極引腳連接，三端穩(wěn)壓管ZDl的陽極端則同時(shí)與電阻R10、電壓器30的輸出端、開關(guān)控制電路29中的MOS管U4、濾波電路31連接，本實(shí)施例中，濾波電路31為電容C10。穩(wěn)壓控制電路28中各元件的連接關(guān)系詳見附圖2。
[0028]狀態(tài)指示電路27由三極管Tl，電阻R6、R7、R8，指示燈LED1、LED2組成，該狀態(tài)指示電路，通過三極管的通斷來控制指示燈LEDl、LED2的亮滅，從而來對(duì)連續(xù)可控隔離式有源主動(dòng)均衡充電模塊的工作狀態(tài)進(jìn)行指示，狀態(tài)指示電路中各元件的連接關(guān)系詳見附圖2，這里不再詳述。
[0029]以下對(duì)本實(shí)施例提供的連續(xù)可控隔離式有源主動(dòng)均衡充電模塊的工作原理或工作過程作簡(jiǎn)單的說明。本主動(dòng)均衡充電模塊采用非對(duì)稱半橋LLC諧振拓?fù)洌{(diào)節(jié)方式為PFM模式，其具有轉(zhuǎn)換效率高、開關(guān)MOS管應(yīng)力小、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。工作時(shí)，外部電源信號(hào)通過輸入端的第一輸入端子Pl第二輸入端子P2進(jìn)入，經(jīng)熔斷器16以及濾波耦合電容17后進(jìn)入半橋諧振電路模塊，全橋整流電路19處理后，經(jīng)變壓器20、光耦模塊輸出至電路輸出模塊端，該電信號(hào)輸出過程可以分為二個(gè)階段，第一個(gè)階段經(jīng)芯片外圍電路12中的一個(gè)MOS管導(dǎo)通，則變壓器20通過初級(jí)繞組把能量傳遞到次級(jí)，形成一個(gè)半周并把能量存儲(chǔ)到輸出端的濾波電容31上；第二個(gè)階段經(jīng)芯片外圍電路12中的另一個(gè)MOS管導(dǎo)通，同樣形成一個(gè)半周的能量傳遞到次級(jí)，兩個(gè)半周期能量形成了一個(gè)完整周期，因而形成穩(wěn)定的能量傳遞。輸入端電路模塊的電流通過電流采樣電阻24采樣，當(dāng)電流流過電流采樣電阻24時(shí)產(chǎn)生電壓，該電壓被峰值電流檢測(cè)電路23 (二極管D8與電容CS)進(jìn)行峰值整流采樣，再通過第二光耦22進(jìn)行調(diào)頻，若采樣到的峰值電流過大，則半橋驅(qū)動(dòng)器芯片11的頻率上升，主動(dòng)均衡充電模塊的整體功率下降，從而實(shí)現(xiàn)電路限流。輸出端電路模塊中的穩(wěn)壓控制電路28采用高精度恒壓恒流器件三端穩(wěn)壓管ZD1，并通過電阻R9和RlO對(duì)輸出電壓進(jìn)行采樣；當(dāng)電壓過高時(shí)，三端穩(wěn)壓管ZDl開始工作，第一光耦21導(dǎo)通使得半橋驅(qū)動(dòng)器芯片11頻率上升，主動(dòng)均衡充電模塊的整體功率下降，從而輸出電壓下降；相反，當(dāng)輸出電壓下降時(shí)，第一光耦21關(guān)斷，半橋驅(qū)動(dòng)器芯片11頻率下降，主動(dòng)均衡充電模塊的整體功率上升，從而輸出電壓上升，如此往復(fù)循環(huán)形成動(dòng)態(tài)平衡。當(dāng)主動(dòng)均衡充電模塊工作時(shí)，開關(guān)控制電路29中的MOS管U4及DlO等導(dǎo)通，動(dòng)均衡充電模塊可以正常輸出電流；當(dāng)主動(dòng)均衡充電模塊停止工作時(shí)，，開關(guān)控制電路29中的MOS管U4及DlO等無法從變壓器20獲取導(dǎo)通電壓，因而截止，從而可以確保輸出端電路模塊的損耗最低，有效降低主動(dòng)均衡充電模塊的能量損耗。
[0030]如附圖3所示，圖3為圖2中所示的連續(xù)可控隔離式有源主動(dòng)均衡充電模塊的效率測(cè)試曲線圖，其中，縱坐標(biāo)為主動(dòng)均衡充電模塊的效率，單位為百分比，橫坐標(biāo)為時(shí)間，每隔5分鐘進(jìn)行一次數(shù)據(jù)采樣。圖中實(shí)線為分時(shí)采樣點(diǎn)曲線，反應(yīng)主動(dòng)均衡充電模塊在整個(gè)均衡過程中的效率情況，可以看到在均衡充電過程的開始和結(jié)束階段均衡充電的效率較低，當(dāng)效率最低時(shí)大約80%左右，在均衡充電過程的中間過程中均衡效率較高，當(dāng)效率最高時(shí)可達(dá)到95%左右，圖中虛線為平均效率曲線，可以看到均衡充電過程的平均效率在87%左右的水平。測(cè)試結(jié)果顯示該主動(dòng)均衡充電模塊的均衡充電的效率較高，在實(shí)際應(yīng)用中效果良好。
[0031]實(shí)施例2
[0032]如附圖4所示，本實(shí)施例提供一種充電系統(tǒng)，該充電系統(tǒng)包括多個(gè)主動(dòng)均衡充電模塊2，充電電機(jī)3，電池管理系統(tǒng)4，以及包含由多個(gè)單體充電電池串聯(lián)組成的電池組I，充電電機(jī)3的輸出端與電池組I的正負(fù)極連接，電池組I中的每一單體充電電池均通過并聯(lián)連接一主動(dòng)均衡充電模塊2與所述電池管理系統(tǒng)4連接，電池管理系統(tǒng)4通過通信總線與充電電機(jī)3連接，所述主動(dòng)均衡充電模塊2為如實(shí)施例1中所述的連續(xù)可控隔離式有源主動(dòng)均衡充電模塊。
[0033]其中，所述通信總線優(yōu)選為CAN總線或RS485總線；所述充電電機(jī)具有CAN總線接口或RS485總線接口，所述電池管理系統(tǒng)具有CAN總線接口或RS485總線接口。此外，本實(shí)施中的連續(xù)可控隔離式有源主動(dòng)均衡充電模塊為模塊化設(shè)計(jì)，具有整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸較小，能耗低、發(fā)熱量低，充電效率高、性能可靠等優(yōu)點(diǎn)。
[0034]在實(shí)際應(yīng)用中，如將該充電系統(tǒng)用于純電動(dòng)大客車的動(dòng)力電池組進(jìn)行充電時(shí)，假設(shè)其動(dòng)力電池組的額定容量為300Ah，則充電電機(jī)3可采用廣州益維電動(dòng)汽車有限公司開發(fā)的智能充電電機(jī)EVC-600-300、，或者北京玉新聯(lián)成電子技術(shù)有限公司開發(fā)的電動(dòng)汽車用智能充電電機(jī)；電池管理系統(tǒng)4則選用能根據(jù)電池類型設(shè)定充電電壓、電流等參數(shù)，并提供開放的CAN或RS485總線接口的成熟產(chǎn)品，如廣州益維電動(dòng)汽車有限公司生產(chǎn)的EVB-600鋰離子動(dòng)力電池管理系統(tǒng)，湖南天恒新能源有限公司生產(chǎn)的電動(dòng)汽車用鋰離子鋰電池管理系統(tǒng)，哈爾濱冠拓電源設(shè)備有限公司開發(fā)的MC17型鋰動(dòng)力電池管理系統(tǒng)。
[0035]以下簡(jiǎn)要說明附圖4中充電系統(tǒng)的工作過程:電池組I充電過程分為電池組整體大電流充電和均衡充電兩個(gè)過程:開始充電時(shí)，由于電池組I荷電狀態(tài)較低，充電電機(jī)3的充電電流可設(shè)置為0.2C (這里C為電池組的額定容量)；隨著電池組I荷電狀態(tài)的不斷提高,可適當(dāng)降低充電電流。當(dāng)充電過程中電池管理系統(tǒng)4檢測(cè)到電池組I中有單體充電電池充滿電時(shí)，電池管理系統(tǒng)4自動(dòng)發(fā)出控制指令，進(jìn)入均衡充電過程，由電池管理系統(tǒng)4啟動(dòng)各個(gè)主動(dòng)均衡充電模塊2對(duì)尚未充滿電的單體充電電池繼續(xù)充電。在均衡充電過程中，電池管理系統(tǒng)4檢測(cè)各單體充電電池的充電狀態(tài)，當(dāng)有單體電池充滿電時(shí)，電池管理系統(tǒng)4即控制其對(duì)應(yīng)的主動(dòng)均衡充電模塊停止充電，繼續(xù)對(duì)尚未充滿的單體電池充電直至所有單體充電電池均充滿電。
[0036]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)施例提供的充電系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0037](I)低能耗:在均衡充電過程中，已充滿電的單體充電電池可直接切斷其充電回路，對(duì)尚未充滿電的單體充電電池則繼續(xù)進(jìn)行充電，均衡充電過程中能量損失低；
[0038](2)充電時(shí)間短:電池組整體充電過程中，開始充電時(shí)采用大電流充電，當(dāng)電池組中某一單體充電電池接近充滿時(shí)，采用實(shí)施例1中所述的主動(dòng)均衡充電模塊進(jìn)行均衡充電；當(dāng)單體充電電池充滿時(shí)，可以通過電池管理系統(tǒng)切斷該單體充電電池的充電回路，繼續(xù)以相對(duì)較大的電流對(duì)其他單體充電電池進(jìn)行充電，因而其充電時(shí)間將大大縮短；
[0039](3)效率高:均衡充電過程中采用采用實(shí)施例1中所述的主動(dòng)均衡充電模塊對(duì)單體充電電池進(jìn)行均衡充電，均衡充電過程中具有能量損失低，均衡充電時(shí)間較短，充電效率聞等優(yōu)點(diǎn)；
[0040](4)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用；充電系統(tǒng)中的每一主動(dòng)均衡充電模塊均均采用模塊化設(shè)計(jì)，具有尺寸小、發(fā)熱量低、充電效率高且性能可靠等優(yōu)點(diǎn)。
[0041]上述實(shí)施例中提到的內(nèi)容為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，并非是對(duì)本實(shí)用新型的限定，在不脫離本實(shí)用新型發(fā)明構(gòu)思的前提下，任何顯而易見的替換均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種連續(xù)可控隔離式有源主動(dòng)均衡充電模塊，包括依次連接的輸入端電路模塊，電氣隔離模塊以及輸出端電路模塊，其特征在于: 所述輸入端電路模塊包括第一輸入端子、第二輸入端子、熔斷器、諧振濾波耦合電容、半橋諧振電路模塊以及全橋整流電路，所述第一輸入端子、熔斷器、半橋諧振電路模塊以及全橋整流電路依次連接，所述第二輸入端子與所述濾波耦合電容的一端以及半橋諧振電路模塊均連接，所述濾波耦合電容的另一端與所述熔斷器連接； 所述電氣隔離模塊包括光耦模塊、電流采樣/檢測(cè)電路以及變壓器，所述光耦模塊的輸出端與全橋整流電路連接，光耦模塊的輸入端通過所述電流采樣/檢測(cè)電路與半橋諧振電路模塊連接，所述變壓器的輸入端與所述半橋諧振電路模塊連接； 所述輸出端電路模塊包括第一輸出端子、第二輸出端子、第一濾波電容、穩(wěn)壓控制電路、開關(guān)控制電路、全波整流電路以及濾波電路，所述穩(wěn)壓控制電路、開關(guān)控制電路以及第一輸出端子依次連接，所述全波整流電路的輸入端與所述變壓器的輸出端連接，所述全波整流電路的輸出端還與所述穩(wěn)壓控制電路、光耦模塊的輸入端、第二輸出端子以及所述濾波電路的一端均連接，所述濾波電路的另一端連接于穩(wěn)壓控制電路與開關(guān)控制電路連接之間的節(jié)點(diǎn)J上，所述變壓器的輸出端還與所述節(jié)點(diǎn)J連接，所述開關(guān)控制電路還通過所述第一濾波電容與變壓器的輸出端連接，所述穩(wěn)壓控制電路還與光耦模塊的輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)可控隔離式有源主動(dòng)均衡充電模塊，其特征在于:所述半橋諧振電路模塊包括啟動(dòng)電阻、諧振電容、半橋驅(qū)動(dòng)電路以及供電電路， 所述啟動(dòng)電阻的一端與所述熔斷器連接，啟動(dòng)電阻的另一端與所述半橋驅(qū)動(dòng)電路以及供電電路連接，所述諧振電容的一端與所述變壓器的輸入端連接，諧振電容的另一端與所述半橋驅(qū)動(dòng)電路以及熔斷器連接，所述供電電路還與半橋驅(qū)動(dòng)電路以及第二輸出端子連接，所述半橋驅(qū)動(dòng)電路還與所述全橋整流電路以及所述電流采樣/檢測(cè)電路連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連續(xù)可控隔離式有源主動(dòng)均衡充電模塊，其特征在于:所述光耦模塊包括第一光耦、第二光耦、限流電阻以及第二濾波電容，所述電流采樣/檢測(cè)電路包括峰值電流檢測(cè)電路與電流采樣電阻； 所述第一光耦、第二光耦的輸出端均通過第二濾波電容與所述全橋整流電路連接，所述第一光耦的輸入端通過限流電阻與所述穩(wěn)壓控制電路連接，所述第二光耦的輸入端通過所述峰值電流檢測(cè)電路與半橋驅(qū)動(dòng)電路連接，所述電流采樣電阻一端與所述第二輸出端子連接，電流采樣電阻的另一端與所述峰值電流檢測(cè)電路以及與半橋驅(qū)動(dòng)電路均連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的連續(xù)可控隔離式有源主動(dòng)均衡充電模塊，其特征在于:所述連續(xù)可控隔離式有源主動(dòng)均衡充電模塊還包括狀態(tài)指示電路，所述狀態(tài)指示電路與所述穩(wěn)壓控制電路、所述節(jié)點(diǎn)J以及全波整流電路的輸出端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的連續(xù)可控隔離式有源主動(dòng)均衡充電模塊，其特征在于:所述電流采樣/檢測(cè)電路包括一二極管D8、一電容CS以及兩并聯(lián)連接的電流采樣電阻R3、R4，二極管D8的負(fù)極與第二光耦輸入端中二極管的陽極引腳、電容CS的一端同時(shí)連接，電容CS的另一端則與第二光耦輸入端中二極管的陰極引腳連接，兩電流采樣電阻R3、R4并聯(lián)連接后的一端同時(shí)與二極管D8的正極以及半橋驅(qū)動(dòng)電路連接，兩電流采樣電阻R3、R4并聯(lián)連接后的另一端則與第二輸入端子連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的連續(xù)可控隔離式有源主動(dòng)均衡充電模塊，其特征在于:所述開關(guān)控制電路包括一 MOS管U4，兩二極管D9、D10，一電容C12以及一電阻R12，所述MOS管U4的D極連接于所述濾波電路與穩(wěn)壓控制電路連接之間的線路上，MOS管U4的S極同時(shí)與電阻R12的一端、二極管D9的正極連接，電阻R12的另一端則同時(shí)與二極管DlO的負(fù)極以及MOS管U4的G極連接，二極管DlO的正極同時(shí)與二極管D9的負(fù)極、第一濾波電容的一端連接，電容C12與電阻R12并聯(lián)連接。
7.一種充電系統(tǒng)，包括多個(gè)主動(dòng)均衡充電模塊，充電電機(jī)，電池管理系統(tǒng)，以及包含由多個(gè)單體充電電池串聯(lián)組成的電池組，其特征在于:所述充電電機(jī)的輸出端與所述電池組的正負(fù)極連接，所述電池組中的每一單體充電電池均通過并聯(lián)連接一所述主動(dòng)均衡充電模塊與所述電池管理系統(tǒng)連接，所述電池管理系統(tǒng)通過通信總線與充電電機(jī)連接，所述主動(dòng)均衡充電模塊為如權(quán)利要求1?6任一項(xiàng)所述的連續(xù)可控隔離式有源主動(dòng)均衡充電模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的充電系統(tǒng)，其特征在于:所述通信總線為CAN總線或RS485總線。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的充電系統(tǒng)，其特征在于:所述充電電機(jī)具有CAN總線接口或RS485總線接口，所述電池管理系統(tǒng)具有CAN總線接口或RS485總線接口。
10.根據(jù)權(quán)利要求7?9中任一項(xiàng)所述的充電系統(tǒng)，其特征在于:所述的連續(xù)可控隔離式有源主動(dòng)均衡充電模塊為模塊化設(shè)計(jì)。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK204012842SQ201420425536
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月30日
【發(fā)明者】李慧琪, 歐陽劍 申請(qǐng)人:廣州益維電動(dòng)汽車有限公司