一种用于锂电池化成的恒压充电电路

本发明涉及电池充电，特别涉及一种用于锂电池化成的恒压充电电路。

背景技术：

1、化成是电池生产过程中及其重要的工序，其对电池的性能和循环寿命具有重要的影响。在实际应用中，锂电池的电芯在装配完成后必须充电激活，用于激活电芯内的活性材料，生成sei膜。现阶段化成工艺方式共有三种：串联化成、并联化成、串并混联式化成。其中，串联化成工艺具备设备投资少和能耗成本低等因素逐渐成为趋势。目前，锂电池化成均采用单电芯化成的方案，即一个电芯由一个独立的电源对其化成，而铅酸电池化成则均采用电池串联后化成的方式，相比较而言，电池串联化成仅使用一个电源即可控制一组电池化成，化成设备的成本相对更低，但是，由于锂电池对电压非常敏感，串联化成无法保证每个电芯的电压都限定在同一安全电压范围内，因此如何采用串联化成的方式对锂电池进行化成为了目前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于锂电池化成的恒压充电电路。本发明可以实现对锂电池化成的精准控制，提高了电池的寿命以及化成的效率。

2、本发明的技术方案如下：一种用于锂电池化成的恒压充电电路，包括若干个化成恒压充电单元；所有化成恒压充电单元依次串联连接到dc电源模块的正负极之间；所述化成恒压充电单元包括充电控制开关、旁路控制电路和恒压控制电路；所述充电控制开关与电芯bat的正极之间以及所述旁路控制电路连接；所述旁路控制电路与电芯bat的负极连接；所述恒压控制电路一侧与dc母线连接，恒压控制电路的另一侧与所述旁路控制电路和电芯bat的负极连接。

3、上述的用于锂电池化成的恒压充电电路，所述充电控制开关由pmos管q1组成；所述pmos管q1的漏极与电芯bat的正极连接；所述pmos管q1的源级与栅极均与所述旁路控制电路连接。

4、前述的用于锂电池化成的恒压充电电路，所述旁路控制电路由pmos管q2、磁保持继电器m1和续流二极管d1组成；所述pmos管q2的源级以及磁保持继电器m1的开关一端均与所述pmos管q1的源级连接；所述pmos管q2的栅极连接电芯bat的负极；所述pmos管q2的漏极与pmos管q1的栅极、续流二极管d1的阴极以及磁保持继电器m1的电感一端连接；所述续流二极管d1的阳极以及磁保持继电器m1的电感另一端连接电芯bat的负极；所述磁保持继电器m1的开关另一端与恒压控制电路连接。

5、前述的的用于锂电池化成的恒压充电电路，所述恒压控制电路由电容c1、电容c2、电容c3、二极管d2、二极管d3、nmos管q3、高频开关变压器t1、恒压控制模块及隔离驱动模块组成；所述电容c1的一端、电容c2的一端以及高频开关变压器t1的原边侧一端均与所述磁保持继电器m1的开关端连接；所述电容c1的另一端连接电芯bat的负极；所述电容c2的另一端连接二极管d2的阴极，二极管d2的阳极与高频开关变压器t1的原边侧的里面另一端一同连接nmos管q3的漏极；所述nmos管q3的源级连接电芯bat的负极；所述高频开关变压器t1的副边侧连接在dc母线的正负极之间，dc母线的正极连接二极管d3的阴极，二极管d3的阳极与所述高频开关变压器t1副边侧的一端连接；所述所述高频开关变压器t1副边侧还并联电容c3和恒压控制模块；所述恒压控制模块的输出端与隔离驱动模块连接，隔离驱动模块与所述nmos管q3栅极连接。

6、前述的用于锂电池化成的恒压充电电路的充电方法，在化成恒压充电单元串联接入到dc电源模块并开始工作后，化成恒压充电单元中的旁路控制电路实时检测化成恒压充电单元中电芯bat电压是否达到预设定充电阈值vthre；如果没有达到vthre，充电控制开关导通，dc电源模块给电芯bat充电，电芯bat电压逐渐升高；当电芯电压达到预设定充电阈值vthre，旁路控制电路开始工作，一方面充电控制开关逐渐关闭，充电电流逐渐减小，直至降为零；另一方面，旁路控制电路由截止状态逐渐进入饱和状态，流过旁路控制电路中磁保持继电器线圈的电流从零逐渐增大，直至达到线圈动作电流；此时，磁保持继电器的常开触点闭合，常闭触点断开；断开的常闭触点将电池充电回路和旁路控制电路彻底断开，确保电芯充满电之后不再充电，保证电芯的化成工艺性能；闭合的常开触点使得恒压控制电路开始工作，一方面确保化成恒压充电单元两端的电压恒定，减小对电路中其他化成恒压充电单元的电流冲击；另一方面，将化成恒压充电单元将从dc电源模块吸收的电能回馈到dc电源模块，提高化成恒压充电电路的效率。

7、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：其一、本发明在电芯化成过程中，充电电流逐渐降为零，实现电流的软关断，避免了电池的冲击电流，提高了电池寿命；其二，本发明在电芯化成充满电后，化成恒压充电单元两端的电压恒定，减小对电路中其他化成恒压充电单元的电流冲击；其三，本发明的化成恒压充电单元将从dc电源模块吸收的电能回馈到dc电源模块，提高了化成恒压充电电路的效率。

技术特征：

1.一种用于锂电池化成的恒压充电电路，其特征在于：包括若干个化成恒压充电单元；所有化成恒压充电单元依次串联连接到dc电源模块的正负极之间；所述化成恒压充电单元包括充电控制开关、旁路控制电路和恒压控制电路；所述充电控制开关与电芯bat的正极之间以及所述旁路控制电路连接；所述旁路控制电路与电芯bat的负极连接；所述恒压控制电路一侧与dc母线连接，恒压控制电路的另一侧与所述旁路控制电路和电芯bat的负极连接。

2.根据权利要求1所述的用于锂电池化成的恒压充电电路，其特征在于：所述充电控制开关由pmos管q1组成；所述pmos管q1的漏极与电芯bat的正极连接；所述pmos管q1的源级与栅极均与所述旁路控制电路连接。

3.根据权利要求2所述的用于锂电池化成的恒压充电电路，其特征在于：所述旁路控制电路由pmos管q2、磁保持继电器m1和续流二极管d1组成；所述pmos管q2的源级以及磁保持继电器m1的开关一端均与所述pmos管q1的源级连接；所述pmos管q2的栅极连接电芯bat的负极；所述pmos管q2的漏极与pmos管q1的栅极、续流二极管d1的阴极以及磁保持继电器m1的电感一端连接；所述续流二极管d1的阳极以及磁保持继电器m1的电感另一端连接电芯bat的负极；所述磁保持继电器m1的开关另一端与恒压控制电路连接。

4.根据权利要求3所述的的用于锂电池化成的恒压充电电路，其特征在于：所述恒压控制电路由电容c1、电容c2、电容c3、二极管d2、二极管d3、nmos管q3、高频开关变压器t1、恒压控制模块及隔离驱动模块组成；所述电容c1的一端、电容c2的一端以及高频开关变压器t1的原边侧一端均与所述磁保持继电器m1的开关端连接；所述电容c1的另一端连接电芯bat的负极；所述电容c2的另一端连接二极管d2的阴极，二极管d2的阳极与高频开关变压器t1的原边侧的里面另一端一同连接nmos管q3的漏极；所述nmos管q3的源级连接电芯bat的负极；所述高频开关变压器t1的副边侧连接在dc母线的正负极之间，dc母线的正极连接二极管d3的阴极，二极管d3的阳极与所述高频开关变压器t1副边侧的一端连接；所述所述高频开关变压器t1副边侧还并联电容c3和恒压控制模块；所述恒压控制模块的输出端与隔离驱动模块连接，隔离驱动模块与所述nmos管q3栅极连接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的用于锂电池化成的恒压充电电路，其特征在于：在化成恒压充电单元串联接入到dc电源模块并开始工作后，化成恒压充电单元中的旁路控制电路实时检测化成恒压充电单元中电芯bat电压是否达到预设定充电阈值vthre；如果没有达到vthre，充电控制开关导通，dc电源模块给电芯bat充电，电芯bat电压逐渐升高；当电芯电压达到预设定充电阈值vthre，旁路控制电路开始工作，一方面充电控制开关逐渐关闭，充电电流逐渐减小，直至降为零；另一方面，旁路控制电路由截止状态逐渐进入饱和状态，流过旁路控制电路中磁保持继电器线圈的电流从零逐渐增大，直至达到线圈动作电流；此时，磁保持继电器的常开触点闭合，常闭触点断开；

技术总结
本发明公开了一种用于锂电池化成的恒压充电电路，包括若干个化成恒压充电单元；所有化成恒压充电单元依次串联连接到DC电源模块的正负极之间；所述化成恒压充电单元包括充电控制开关、旁路控制电路和恒压控制电路；所述充电控制开关与电芯BAT的正极之间以及所述旁路控制电路连接；所述旁路控制电路与电芯BAT的负极连接；所述恒压控制电路一侧与DC母线连接，恒压控制电路的另一侧与所述旁路控制电路和电芯BAT的负极连接。本发明可以实现对锂电池化成的精准控制，提高了电池的寿命以及化成的效率。

技术研发人员：彭志辉,陈益,袁昊
受保护的技术使用者：温州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16