一种新型锂电池模组大功率充放电装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开并提供了一种新型锂电池模组大功率充放电装置，它包括主电路、均衡控制电路、驱动电路、信号发生电路。主电路包括两路单个全桥基本电路，全桥基本电路包括8只MOS开关管，其中4只MOS开关管的源极和漏极组成输入端整流桥电路，另4只MOS开关管的源极和漏极组成输出端整流桥电路，输入端整流桥电路与输出端整流桥电路间连接升压变压器，单个全桥基本电路的输入端连接所述均衡控制电路并连接输入电压，输出端连接锂电池模组，8只MOS开关管的栅极分别对应连接驱动电路，驱动电路连接信号发生电路。本发明具有一套电路实现充电、放电两种功能、并且大大提高了功率器件的耐受应力等有益效果，可广泛应用于锂电池模组大功率充放电领域。
【专利说明】
一种新型锂电池模组大功率充放电装置
技术领域
[0001]本发明涉及锂电池充放电领域，尤其涉及一种新型锂电池模组大功率充放电装置，具体涉及输入800V/DC输出I OOVl 00A/DC的充放电设备。
【背景技术】
[0002]在当今大力发展新能源时代，电池自然成为新能源的焦点。而电池生产的工艺当中需要不停地对电池进行充放电操作以激活电池及筛选分容。陈旧的方法是通过两套装置实现对电池充电与放电功能，这样的设备不仅体积庞大，而且浪费资源。在这样的背景下，本发明发明的“一芯两用”电路结构就应运而生，“一芯两用”即一套电路拥有充电放电两种功能。另外本电路工作在放电模式时，由于采用了全桥重叠脉冲放电工作方式，因此大大降低了功率管耐压应力，提高了电路的可靠性。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种新型锂电池模组大功率充放电装置。
[0004]本发明所采用的技术方案是:一种新型锂电池模组大功率充放电装置，它包括主电路、均衡控制电路、驱动电路、信号发生电路，所述主电路包括两路单个全桥基本电路，所述全桥基本电路包括8只MOS开关管，其中4只MOS开关管的源极和漏极组成输入端整流桥电路，其中另4只MOS开关管的源极和漏极组成输出端整流桥电路，所述输入端整流桥电路与所述输出端整流桥电路间连接升压变压器，所述单个全桥基本电路的输入端连接所述均衡控制电路并连接输入电压，所述单个全桥基本电路的输出端连接锂电池模组，所述8只MOS开关管的栅极分别对应连接所述驱动电路，所述驱动电路连接所述信号发生电路。
[0005]所述主电路包括两路单个全桥基本电路，所述两路单个全桥基本电路的输入端相串联后连接输入电压，所述两路单个全桥基本电路的输出端相并联后连接锂电池模组。
[0006]所述驱动电路包括变压器、晶体管、第一电容、第二电容、二极管，所述变压器的原绕组一端连接电路共地端，所述变压器的原绕组另一端连接所述第一电容的一端，所述第一电容的另一端连接所述信号发生电路的对应输出端，所述变压器的副绕组的一端连接所述晶体管的集电极、所述对应MOS开关管的漏极，所述变压器的副绕组的一端连接所述第二电容的一端，所述第二电容的另一端连接所述二极管的正极、所述晶体管的基极，所述二极管的负极连接所述晶体管的发射极和对应MOS开关管的栅极。
[0007]所述均衡控制电路包括光电元件和外围电路，对输入电压进行隔离、对输出电压进行均衡，所述信号发生电路包括信号产生芯片，以产生充放电的驱动信号。
[0008]本发明的有益效果是:由于本发明它包括主电路、均衡控制电路、驱动电路、信号发生电路，所述主电路包括两路单个全桥基本电路，所述全桥基本电路包括8只MOS开关管，其中4只MOS开关管的源极和漏极组成输入端整流桥电路，其中另4只MOS开关管的源极和漏极组成输出端整流桥电路，所述输入端整流桥电路与所述输出端整流桥电路间连接升压变压器(Tl)，所述单个全桥基本电路的输入端连接所述均衡控制电路并连接输入电压，所述单个全桥基本电路的输出端连接锂电池模组，所述8只MOS开关管的栅极分别对应连接所述驱动电路，所述驱动电路连接所述信号发生电路。所述主电路包括两路单个全桥基本电路，所述两路单个全桥基本电路的输入端相串联后连接输入电压，所述两路单个全桥基本电路的输出端相并联后连接锂电池模组。所以本发明具有一套电路实现充电、放电两种功能、并且大大提高了功率器件的耐受应力等有益效果。
【附图说明】
[0009]图1是本发明主电路原理结构示意图；
图2是本发明单个全桥基本电路原理结构示意图；
图3是本发明驱动电路原理不意图；
图4是本发明信号发生电路原理示意图；
图5是本发明充电脉冲占比示意图；
图6是本发明放电脉冲占比示意图；
图7是本发明主电路与均衡控制电路连接示意图；
图8是本发明均衡控制电路原理示意图；
图9是本发明电路结构方框示意图。
【具体实施方式】
[0010]如图1至图9所示，本发明它包括主电路、均衡控制电路、驱动电路、信号发生电路，所述主电路包括两路单个全桥基本电路，所述全桥基本电路包括8只MOS开关管，其中4只MOS开关管的源极和漏极组成输入端整流桥电路，其中另4只MOS开关管的源极和漏极组成输出端整流桥电路，所述输入端整流桥电路与所述输出端整流桥电路间连接升压变压器，所述单个全桥基本电路的输入端连接所述均衡控制电路并连接输入电压，所述单个全桥基本电路的输出端连接锂电池模组，所述8只MOS开关管的栅极分别对应连接所述驱动电路，所述驱动电路连接所述信号发生电路。
[0011]所述主电路包括两路单个全桥基本电路，所述两路单个全桥基本电路的输入端相串联后连接输入电压，所述两路单个全桥基本电路的输出端相并联后连接锂电池模组。
[0012]所述驱动电路包括变压器、晶体管、第一电容、第二电容、二极管，所述变压器的原绕组一端连接电路共地端，所述变压器的原绕组另一端连接所述第一电容的一端，所述第一电容的另一端连接所述信号发生电路的对应输出端，所述变压器的副绕组的一端连接所述晶体管的集电极、所述对应MOS开关管的漏极，所述变压器的副绕组的一端连接所述第二电容的一端，所述第二电容的另一端连接所述二极管的正极、所述晶体管的基极，所述二极管的负极连接所述晶体管的发射极和对应MOS开关管的栅极。
[0013]所述均衡控制电路包括光电元件和外围电路，对输入电压进行隔离、对输出电压进行均衡，所述信号发生电路包括信号产生芯片，以产生充放电的驱动信号。
[0014]本实施例中，本发明发明总体拓朴结构如图1，由于输入电压较高(800V)而市面上高压MOS管的选择面窄，因此本发明采用了输入串联输出并联的组合模式，每个全桥只承受母线电压一半的应力。每个开关管的驱动电路如图3，此驱动电路由于增加了补偿电容C4因此驱动电压幅值不受占空比变化的影响。
[0015]单个全桥基本电路拓扑结构如图2，由8个功率管Q1~Q8加一个电感LI组成。该发明演变由来:在传统单向桥式充电电路的基础上，把副边的全桥整流二极管更换成开关管，同时副边加一电感，放电时作升压储能用。当充电时高压侧输入400V直流电，低压侧为可输出0-100V的电压给电池充电。通过施加给Ql，Q2，Q3，Q4占空比小于50%的脉冲(图5)，变压器Tl耦合给副边交流方波，Q5，Q6，Q7，Q8的体内二极管当整流作用即能实现对电池的充电功能。
[0016]放电时，电能传输方向为低压侧流向高压侧。为了实现低压向高压的传输，因此必须要作升压处理。因此本质上属于boost电路，LI为升压电感。Q5，Q6，Q7，Q8施加如图6的驱动波形，其中每个桥臂的脉宽必须大于50%，否则不但不能起到升压作用，最后还会引起电感饱和烧坏功率管。当两个桥臂同时开通时(如图6中阴影重合部分)LI电感储存能量，当只有一个桥臂在开通时，先前储存的能量叠加电池电压通过Tl变压器耦合到高压侧回馈到电网中。由于相对于传统的中心抽头推挽升压电路，该全桥boost只需一个绕组，同时每个功率管所需承受耐压只有升压平台+漏感电压。而前者推挽升压拓扑管子的耐压则为两倍升压平台+漏感电压。因此本发明发明大大降低了功率管的耐压，更方便了工程师筛选功率管。
[0017]本电路采用UC28025芯片产生充放电的驱动信号，充放电PffM信号产生逻辑电路如图4。13丽1，？丽2为充电？'^信号，由于占空比小于50%因此可以直接由1^28025芯片输出。PWM3，PWM4为放电HVM信号，放电时由于全桥B000ST拓朴要求驱动脉冲要大于50%，因此PWM芯片产生的PWM信号要处理以后才能满足要求。利用芯片的clock时钟信号来触发单稳态触发器产生二分频电路即50%的占空比信号，再与或门相加得到大于50%的PffM信号供给全桥boost使用。
[0018]由于模块整体结采用输入串联模式，因此容易产生上下不均压现象，本发明正是在此基础上增加了均压控制电路，总模块均压控制图如图7，每个全桥控制电路都增加一个均压控制电路。VDC为400V母线电压采样点，工作原理:当其中一个全桥输出电流小于另一个全桥时，则VDC采到的电压会变高，则通过光耦拉低反馈电压，增加自身电流输出，从而达到两个桥的功率平衡。
[0019]本发明可广泛应用于锂电池模组大功率充放电领域。
【主权项】
1.一种新型锂电池模组大功率充放电装置，其特征在于:它包括主电路、均衡控制电路、驱动电路、信号发生电路，所述主电路包括两路单个全桥基本电路，所述全桥基本电路包括8只MOS开关管，其中4只MOS开关管的源极和漏极组成输入端整流桥电路，其中另4只MOS开关管的源极和漏极组成输出端整流桥电路，所述输入端整流桥电路与所述输出端整流桥电路间连接升压变压器(Tl)，所述单个全桥基本电路的输入端连接所述均衡控制电路并连接输入电压，所述单个全桥基本电路的输出端连接锂电池模组，所述8只MOS开关管的栅极分别对应连接所述驱动电路，所述驱动电路连接所述信号发生电路。2.根据权利要求1所述的新型锂电池模组大功率充放电装置，其特征在于:所述主电路包括两路单个全桥基本电路，所述两路单个全桥基本电路的输入端相串联后连接输入电压，所述两路单个全桥基本电路的输出端相并联后连接锂电池模组。3.根据权利要求1所述的新型锂电池模组大功率充放电装置，其特征在于:所述驱动电路包括变压器(T2)、晶体管(Q9)、第一电容(C3)、第二电容(C4)、二极管(Dl)，所述变压器(T2)的原绕组一端连接电路共地端，所述变压器(T2)的原绕组另一端连接所述第一电容(C3)的一端，所述第一电容(C3)的另一端连接所述信号发生电路的对应输出端，所述变压器(T2)的副绕组的一端连接所述晶体管(Q9)的集电极、所述对应MOS开关管的漏极，所述变压器(T2)的副绕组的一端连接所述第二电容(C4)的一端，所述第二电容(C4)的另一端连接所述二极管(Dl)的正极、所述晶体管(Q9)的基极，所述二极管(Dl)的负极连接所述晶体管(Q9)的发射极和对应MOS开关管的栅极。4.根据权利要求1所述的新型锂电池模组大功率充放电装置，其特征在于:所述均衡控制电路包括光电元件和外围电路，对输入电压进行隔离、对输出电压进行均衡，所述信号发生电路包括信号产生芯片，以产生充放电的驱动信号。
【文档编号】H02J7/00GK105978091SQ201610461956
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月23日
【发明人】李永富, 王安国, 李远杰, 邱立国
【申请人】珠海泰坦新动力电子有限公司