基于电流、电压双闭环控制的电池充放电电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电池充放电电路，具体地说，是涉及一种基于电流、电压双闭环控制的电池充放电电路。
【背景技术】
[0002]现有的电池检测设备，普遍采用的是软件闭环的控制方式。由控制部分发出电流输出信号，通过电流、电压采样电路采集到系统的电流、电压值，经过计算和对比程序设定的期望值，对输出信号进行调节，形成软件反馈闭环，从而控制系统的实际输出值。这种控制方式相对比较稳定，但是却存在调整速度过慢的问题，由于是通过软件PID算法来进行控制，从控制部分发出输出信号，到采集到系统输出值，再到开始进行调整并使输出值达到稳定状态需要一段时间。我们在早期使用这种控制方式进行试验时，曾尝试通过改变算法、电路参数等方式优化系统调整速度，通过各种方法的尝试，最优的效果只能做到毫秒级的调整速度。行业内的其他使用这种软件闭环调整的品牌产品，目前普遍做到的系统调整速度也同样在几毫秒?几十毫秒之内，没有办法再去提高这项指标。
[0003]由于现今的电池行业发展较快，尤其是锂离子电池、超级电容等新型储能能源，对电流、电压的响应和稳定时间有较高的要求，这就要求电池检测设备或电池充放电设备必须采用新的技术去提高技术指标。
【发明内容】
[0004]本实用新型为了解决现有电池充放电电路控制响应速度慢的问题，提出了一种基于电流、电压双闭环控制的电池充放电电路，采用硬件电路实现闭环控制，响应速度快。
[0005]为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现:
[0006]—种基于电流、电压双闭环控制的电池充放电电路，包括电流闭环控制电路和电压闭环控制电路，所述电流闭环控制电路包括加法器、第一放大器、功率组件、以及电流采集电路，所述加法器的第一输入端与电流控制信号输出端连接，所述加法器的输出端顺次与所述第一放大器、功率组件、以及电流采集电路连接，所述电流采集电路的输出端其中一路与电池连接，另外一路输出电流反馈信号至所述加法器的第二输入端，所述电压闭环控制电路包括第二放大器和比较器，所述第二放大器的输入端接收电池电压的采集信号，所述第二放大器的输出端与所述比较器的其中一输入端连接，所述比较器的另外一输入端与电压控制信号输出端连接，所述比较器的输出端通过控制开关与所述加法器的第三输入端连接。
[0007]与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是:本实用新型的电池充放电电路，电流闭环控制电路能够将电流控制信号经过放大电路形成控制功率输出的信号，从而使功率组件输出电流，而这部分电流经过电流采集电路的采样形成电流反馈信号加入到电流控制信号中，形成一个负反馈闭环即电流环，通过调节电流控制信号的大小可以实现输出电流大小的控制，电压闭环控制电路对外部电池的电压进行采样，并与电压控制信号进行对比，并经过放大加入到电流给定信号中，形成一个反馈闭环即电压环，通过调整电压控制信号的大小可以实现输出电流大小的控制即充放电状态的控制，从而控制电池电压，系统响应速度快，电流上升时间从毫秒级提高到微秒级；充放电切换时间从毫秒级提高到微秒级。
[0008]结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。
【附图说明】
[0009]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0010]图1是本实用新型所提出的基于电流、电压双闭环控制的电池充放电电路的一种实施例电路原理方框图；
[0011]图2是本实用新型所提出的基于电流、电压双闭环控制的电池充放电电路的一种实施例电路原理图。
【具体实施方式】
[0012]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0013]实施例一，本实施例提出了一种基于电流、电压双闭环控制的电池充放电电路，包括电流闭环控制电路和电压闭环控制电路，如图1所示，所述电流闭环控制电路包括加法器、第一放大器、功率组件、以及电流采集电路，所述加法器的第一输入端与电流控制信号输出端连接，所述加法器的输出端顺次与所述第一放大器、功率组件、以及电流采集电路连接，所述电流采集电路的输出端其中一路与电池连接，另外一路输出电流反馈信号至所述加法器的第二输入端，所述电压闭环控制电路包括第二放大器和比较器，所述第二放大器的输入端接收电池电压的采集信号，所述第二放大器的输出端与所述比较器的其中一输入端连接，所述比较器的另外一输入端与电压控制信号输出端连接，所述比较器的输出端通过控制开关K1与所述加法器的第三输入端连接。本实施例的电池充放电电路，电流闭环控制电路中的第一放大器能够将电流控制信号经过放大电路形成控制功率输出的信号，从而使功率组件输出电流，而这部分电流经过电流采集电路的采样形成电流反馈信号加入到电流控制信号中，形成一个负反馈闭环即电流环，通过调节电流控制信号的大小可以实现输出电流大小的控制，电压闭环控制电路外部电池的电压进行采样，并与电压控制信号进行对比，并经过放大加入到电流给定信号中，形成一个反馈闭环即电压环，通过调整电压控制信号的大小可以实现输出电流大小的控制即充放电状态的控制，从而控制电池电压，系统响应速度快，电流上升时间从毫秒级提高到微秒级；充放电切换时间从毫秒级提高到微秒级。
[0014]作为一个优选的实施例，如图2所示，在本实施例中，功率组件可以采用双M0SFET管设计，根据误差放大输出信号的正、负，分别控制充、放电管工作，电流经过电流采集电路后对电池进行充、放电，电流采集电路上采集到的电流信号经过负反馈电路返回加法器电路，在以恒定电流模式的充、放电过程中，电流给定值不变，电流输出值会根据加法器的输出即误差放大的输入不断调节，由于负反馈电路的调节速度极快，相当于电流在一个恒定值上快速地上下变化，即可认为是一个稳定的直流输出，从而实现了对电池的恒流充/放电。其中，所述电流采集电路为可以采用分流器实现，所述加法器为反相加法器。
[0015]在恒流模式工作时，控制开关K1断开，电压环不参与系统的控制，当需要对电流进行恒压模式充、放电时，控制开关K1闭合，系统从电池的正、负极采集电压，电压采样信号与电压控制信号通过一个比较器电路，当采集到的电压信号高于电压给定值，比较器输出一个负向信号，并连通到电流环的加法器中，使输出电流减小，电池电压降低，直到电池电压下降到电压采样信号小于或等于电压控制信号，控制开关K1断开，电压环不再参与系统控制，当采集到的电池电压再次超过电压设定值时，重复上述过程，即通过不断的调节输出电流，始终让电池电压在设定电压的值上下调节，从而实现对电池的恒压充电。
[0016]此外，为了能够将当前电池电压和电流进行显示，还包括A/D转换电路，所述电流采集电路输出的电流反馈信号和所述电压反馈电路输出的电压信号分别输入至所述A/D转换电路，经过A/D转换电路转换输出。
[0017]当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种基于电流、电压双闭环控制的电池充放电电路，其特征在于:包括电流闭环控制电路和电压闭环控制电路，所述电流闭环控制电路包括加法器、第一放大器、功率组件、以及电流采集电路，所述加法器的第一输入端与电流控制信号输出端连接，所述加法器的输出端顺次与所述第一放大器、功率组件、以及电流采集电路连接，所述电流采集电路的输出端其中一路与电池连接，另外一路输出电流反馈信号至所述加法器的第二输入端，所述电压闭环控制电路包括第二放大器和比较器，所述第二放大器的输入端接收电池电压的采集信号，所述第二放大器的输出端与所述比较器的其中一输入端连接，所述比较器的另外一输入端与电压控制信号输出端连接，所述比较器的输出端通过控制开关与所述加法器的第三输入端连接。2.根据权利要求1所述的电池充放电电路，其特征在于:所述电流采集电路为分流器。3.根据权利要求1或2所述的电池充放电电路，其特征在于:还包括A/D转换电路，所述电流采集电路输出的电流反馈信号和所述电压反馈电路输出的电压信号分别输入至所述A/D转换电路。4.根据权利要求1或2所述的电池充放电电路，其特征在于:所述加法器为反相加法器。5.根据权利要求1或2所述的电池充放电电路，其特征在于:所述功率组件包括双MOSFET 管。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于电流、电压双闭环控制的电池充放电电路，包括电流闭环控制电路和电压闭环控制电路，所述电流闭环控制电路包括加法器、第一放大器、功率组件、以及电流采集电路，所述电压闭环控制电路包括第二放大器和比较器，所述第二放大器的输入端接收电池电压的采集信号，所述第二放大器的输出端与所述比较器的其中一输入端连接，所述比较器的另外一输入端与电压控制信号输出端连接，所述比较器的输出端通过控制开关与所述加法器的第三输入端连接。本实用新型的电池充放电电路，系统响应速度快，电流上升时间从毫秒级提高到微秒级；充放电切换时间从毫秒级提高到微秒级。
【IPC分类】H02J7/00
【公开号】CN205070515
【申请号】CN201520796902
【发明人】金明, 唐卉祥, 李颖, 孙建, 任海军
【申请人】中电科二十二所（青岛）天博信息科技公司
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年10月16日