具有充电均衡和保护功能的电动汽车蓄电池组充电装置的制作方法

本发明涉及一种具有充电均衡和保护功能的电动汽车蓄电池组充电装置，是对串联蓄电池组充电过程进行均衡和保护的装置。属于电动汽车蓄电池组充电技术领域。

背景技术：

随着新能源汽车特别是电动汽车的发展，蓄电池充电技术要求越来越高，串联蓄电池组由两个以上的单体电池组成，充电机一般采用单一电源对整组电池进行充电，充电结束的判断依据为整组蓄电池的总电压达到预定值。由于各单体的容量不一致，在总体充电电压达到预定值前，有的电池提前充满后，仍会有充电电流流过，从而发生过充现象，过充对蓄电池造成的危害是不可挽回的，影响其性能和使用寿命。当整体充电电压达到预定值后，由于部分单体电池过充导致电压升高，从而使容量大的电池充电电压较低，整体充电虽然结束但部分单体电池仍未充满，单体电池欠充的情况也会影响电池组的性能。所以在串联蓄电池组充电过程中，需要合适的装置使所有单体电池达到较合适的充电状态，以使整组电池的使用性能得到优化。

现有的一种均衡充电技术，主充电机给整组电池充电时，每一单体电池上并联一个可控的能量旁路泄放装置，当任一单体电池达到预定电压后，多余的充电电流被旁路装置泄放，所泄放的能量转换为热量散发到外部环境中，一定程度上保证单体电池的电压不超过设定范围，从而使每一单体电池达到良好的充电状态。这种技术在能量利用率方面很差，当单体电池数量较多，电池容量较大时，总体的发热量是一个可观的数值，由于受到散热条件的限制，电阻耗能装置的热功率不能做的太大，旁路分流的容量相对较小，不适用于大容量的电池组。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种具有充电均衡和保护功能的电动汽车蓄电池组充电装置，达到较好的均衡效果，并且能有效保护每个蓄电池不过充。

本发明的技术方案是这样实现的：本发明具有充电均衡和保护功能的电动汽车蓄电池组充电装置包括整流电源、脉宽调制电路、逆变变压器和脉冲充电回路，其逆变变压器付边线圈个数与电池组的单体电池个数相同，每个逆变变压器付边线圈通过一个功率开关元件连接一个单体电池，每个单体电池连接一个充电控制保护器，充电控制保护器的输出连接功率开关元件的控制极；充电控制保护器包括一个双限比较器和一个r-s触发器，双限比较器的控制端uin连接单体电池的正极，双限比较器的第一比较端c连接v0，v0单体电池的电压低于v0时说明蓄电池已有故障，双限比较器的第二比较端d连接v1，v1为单体电池的充电上限值，双限比较器的输出端u0连接r-s触发器的一个输入端，r-s触发器对应的输出端连接功率开关元件的控制极。

本发明的有益效果：本发明为各单体电池单独配置的充电控制保护器，达到较好的均衡效果。本电路结构相对简单，具有更高的能量转换传递效率，更小的空间需求，减小了能量损失，同时由于减小了发热。本装置可以提高功率密度和处理容量，可以在线处理更大容量的电池组，当整组电池内各单体容量差别较大时，本装置不仅能有效地发挥平衡功能，而且可以满足客户夜晚用充电桩充电的方便性，不用担心过充，特别是个体蓄电池的过充，过充对蓄电池造成的危害是不可挽回的。本发明可以在线处理更大容量的电池组，当整组电池内各单体容量差别较大时，本装置能有效地作到每一个单体蓄电池充满即断电，更好地适应单体蓄电池的各异性。对于电池组中有单体蓄电池的电压低于v0时，说明蓄电池已有故障，不能充电时，本装置不会因继续充电，而造成电池爆炸等严重后果。本发明的对于当前电动汽车的发展具有重大意义。

附图说明

图1是本发明的电原理框图。

图2是本发明的充电控制保护器电原理图。

具体实施方式

图1是本发明的电原理框图：本发明包括整流电源m1,脉宽调制电路包括pwm电流和高频功率元件q，高频功率元件q连接在逆变变压器t原边，脉冲充电回路包括逆变变压器t付边n个线圈t1、t2…tn，n是电池组的单体电池b的个数：b1、b2…bn，每个逆变变压器付边线圈通过一个功率开关元件:q1、q2、…qn连接一个单体电池：b1、b2…bn，每个单体电池连接一个充电控制保护器(1、2…n)，每个充电控制保护器的输出连接对应的功率开关元件的控制极。

图2是本发明的充电控制保护器电原理图：充电控制保护器包括一个双限比较器n和一个r-s触发器，双限比较器n的控制端uin连接单体电池的正极，双限比较器n的第一比较端c连接v0，v0值的确定是：单体电池的电压低于v0时说明蓄电池已有故障，不能充电，双限比较器的第二比较端d连接v1，v1为单体电池的充电上限值，双限比较器的输出端u0连接r-s触发器的一个输入端，r-s触发器对应的输出端连接功率开关元件的控制极。

当充电装置接电后，通过整流电源m1整流，由脉宽调制电路控制逆变变压器t原边线圈波形，其目的是根据快速充电对脉冲的要求，经过一个逆变变压器解决调整输出脉冲频率、输出电压等问题。每个逆变变压器付边线圈作为单体电池充电输出，每个逆变变压器付边线圈通过一个功率开关元件作为开关。当单体电池v0<uin<v1时，双限比较器的输出端u0为高电位，r-s触发器启动，触发功率开关元件导通，逆变变压器付边对电池充电；当单体电池uin不在门限范围时，即当单体电池uin大于上限值v1或小于v0时，双限比较器的输出端u0为0，r-s触发器使功率开关元件关闭，逆变变压器付边对电池断电。

本发明使用时，主体充电设备仍采用传统方法，对一组电池配备一个充电机，此充电机的正负端连接到电池组的正负端。本发明的串联蓄电池组充电均衡装置是增加的装置，即为每一个单体电池并联配备一个能量转换装置，将在充电过程中，当任一单体电池缺电，该电池都可以充电，任一单体电池充满后，都可以单独断电。同时也避免了这样的情况：常规充电设备对 电池组进行充电时，部分单体提前充满，相应端电压升高，使总的充电电压升高，总电压达到设定的最高电压后，仍有部分单体未达到充满电压。

本装置避免了操作过程的繁琐，本装置电路结构相对简单，具有更高的能量转换传递效率，更小的空间需求，减小了能量损失，同时由于减小了发热，本装置可以提高功率密度和处理容量，可以在线处理更大容量的电池组，当整组电池内各单体容量差别较大时，本装置仍能有效地发挥充电均衡和保护功能。

技术特征：

技术总结
本发明提供一种具有充电均衡和保护功能的电动汽车蓄电池组充电装置，包括整流电源、脉宽调制电路、逆变变压器和脉冲充电回路，其逆变变压器付边线圈个数与电池组的单体电池个数相同，每个逆变变压器付边线圈通过一个功率开关元件连接一个单体电池，每个单体电池连接一个充电控制保护器，充电控制保护器的输出连接功率开关元件的控制极；充电控制保护器包括一个双限比较器和一个R-S触发器，双限比较器的控制端Uin连接单体电池的正极，双限比较器的第一比较端c连接V0，V0单体电池的电压低于V0时说明蓄电池已有故障，双限比较器的第二比较端d连接V1，V1为单体电池的充电上限值，双限比较器的输出端U0连接R-S触发器的一个输入端，R-S触发器对应的输出端连接功率开关元件的控制极。

技术研发人员：黄涛;刘鹏
受保护的技术使用者：武汉华源既济电力设备工程有限公司
技术研发日：2015.12.28
技术公布日：2017.07.04