CN108011422A - 基于交流方波的集中式均衡充电电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于交流方波的集中式均衡充电电路，包括直流电源、半桥逆变电路、DC‑DC转换器、方波接收系统、电池组、单体电压检测系统、反馈模块、第一无线传输模块、第二无线传输模块和控制模块。本发明主要涉及电池组充电系统，目的在于解决目前的电池组充电系统中，DC‑DC转换器的副边数量过多将导致其电能损耗大、成本过高和重量较重的问题。针对上述问题，本发明利用半桥逆变电路及DC‑DC转换器产生交流方波，其正、负半周期分别对相邻的一对电池进行充电，可以在副边数量为单电池数量一半的情况下进行充电工作，端电压最低的单电池吸收最多的能量，其应用可以降低DC‑DC转换损耗、制造成本以及系统重量。
Description
技术领域
本发明涉及电池组充电系统，具体涉及基于交流方波的集中式均衡充电电路。
背景技术
电池从诞生至今已有100多年的历史，随着科技发展，电池的种类日趋繁多，其技术含量也在不断增加。我国是一个电池生产和消费的大国，一年需求量达150亿之巨，占世界总量的1/3以上，其使用范围涉及金融、电信、邮政、税务、工商、交通、政务及其它众多行业。需求广泛，用量巨大。而铅酸电池的设计寿命是8-10年，但其实际使用寿命仅1-2年。研究证明，电池在实际使用过程中如果使用和维护不善，例如：经常充电不足，不及时充电、长期过放电、深度放电等原因，通常在一两年之内就会出现充电困难，容量降低等现象。大量的蓄电池提前报废，造成了具体的资源浪费、成本损耗、环境污染。而减少废弃蓄电池数量最有效的措施就是让电池使用时间维持更长，而实现这一目标最有效的方法是通过电池均衡技术来维护蓄电池组的运行使用，以延长电池寿命。
在目前的电池组充电系统中，DC-DC转换器的副边数量过多将导致其电能损耗大、成本过高和重量较重。因此，如何制造可以减少副边数量的电池组充电系统是一项具有重要意义的研究课题。
发明内容
本发明目的在于解决目前的电池组充电系统中，DC-DC转换器的副边数量过多将导致其电能损耗大、成本过高和重量较重的问题。针对上述问题，本发明提供了基于交流方波的集中式均衡充电电路，其应用可以将DC-DC转换器的副边数量减半，并可以便捷地控制充电工作的启停。
本发明的目的主要通过以下技术方案实现：
基于交流方波的集中式均衡充电电路，包括直流电源、半桥逆变电路、DC-DC转换器、方波接收系统、电池组、单体电压检测系统、反馈模块、第一无线传输模块、第二无线传输模块和控制模块，所述电池组中的单电池以串联方式连接；
所述半桥逆变电路与DC-DC转换器连接，所述直流电源的直流电经半桥逆变电路在DC-DC转换器的副边产生交流方波，所述DC-DC转换器的副边将交流方波传输至方波接收系统；所述方波接收系统利用交流方波对电池组中的单电池进行充电，所述DC-DC转换器副边数量是单电池数量的一半；
所述单体电压检测系统用于检测电池组中的单电池电压，并将单电池电压传输至反馈模块；所述反馈模块根据检测到的单电池电压输出控制信号，控制信号依次经过第一无线传输模块和第二无线传输模块输入控制模块；所述控制模块根据控制信号来控制直流电源与半桥逆变电路的通断。
进一步地，所述单体电压检测系统利用光耦开关和差分电路进行循环式单体电压检测，所述单体电压检测系统还包括CPLD芯片，所述CPLD芯片用于控制光耦开关的通断，两个相邻所述单电池共用一个光耦开关。
进一步地，所述第一无线传输模块和第二无线传输模块利用蓝牙传输的方式进行信息传输。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：利用半桥逆变电路及DC-DC转换器产生交流方波，其正、负半周期分别对相邻的一对电池进行充电，可以在副边数量为单电池数量一半的情况下进行充电工作，端电压最低的单电池吸收最多的能量；其应用可以降低DC-DC转换损耗、制造成本以及系统重量。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明的系统结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例
如图1所示，基于交流方波的集中式均衡充电电路，包括直流电源、半桥逆变电路、DC-DC转换器、方波接收系统、电池组、单体电压检测系统、反馈模块、第一无线传输模块、第二无线传输模块和控制模块，所述电池组中的单电池以串联方式连接。所述半桥逆变电路与DC-DC转换器连接，所述直流电源的直流电经半桥逆变电路在DC-DC转换器的副边产生交流方波，所述DC-DC转换器的副边将交流方波传输至方波接收系统；所述方波接收系统利用交流方波对电池组中的单电池进行充电，所述DC-DC转换器副边数量是单电池数量的一半。所述单体电压检测系统用于检测电池组中的单电池电压，并将单电池电压传输至反馈模块；所述反馈模块根据检测到的单电池电压输出控制信号，控制信号依次经过第一无线传输模块和第二无线传输模块输入控制模块；所述控制模块根据控制信号来控制直流电源与半桥逆变电路的通断。所述单体电压检测系统利用光耦开关和差分电路进行循环式单体电压检测，所述单体电压检测系统还包括CPLD芯片，所述CPLD芯片用于控制光耦开关的通断，两个相邻所述单电池共用一个光耦开关。所述第一无线传输模块和第二无线传输模块利用蓝牙传输的方式进行信息传输。
具体地，如图1，在一个DC-DC副边控制一对单电池的结构中，副边的一端与第一二极管的正极连接，第一二极管的负极与单电池的正极连接，副边的另一端与单电池的负极连接；相邻单电池的正极与前述单电池的负极连接，其负极与第二二极管的正极连接，第二二极管的负极与第一二极管的正极连接；两个单电池均并联一个电容。多个上述结构便构成了方波接收系统。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.基于交流方波的集中式均衡充电电路，其特征在于，包括直流电源、半桥逆变电路、DC-DC转换器、方波接收系统、电池组、单体电压检测系统、反馈模块、第一无线传输模块、第二无线传输模块和控制模块，所述电池组中的单电池以串联方式连接；
所述半桥逆变电路与DC-DC转换器连接，所述直流电源的直流电经半桥逆变电路在DC-DC转换器的副边产生交流方波，所述DC-DC转换器的副边将交流方波传输至方波接收系统；所述方波接收系统利用交流方波对电池组中的单电池进行充电，所述DC-DC转换器副边数量是单电池数量的一半；
所述单体电压检测系统用于检测电池组中的单电池电压，并将单电池电压传输至反馈模块；所述反馈模块根据检测到的单电池电压输出控制信号，控制信号依次经过第一无线传输模块和第二无线传输模块输入控制模块；所述控制模块根据控制信号来控制直流电源与半桥逆变电路的通断。
2.根据权利要求1所述的基于交流方波的集中式均衡充电电路，其特征在于，所述单体电压检测系统利用光耦开关和差分电路进行循环式单体电压检测，所述单体电压检测系统还包括CPLD芯片，所述CPLD芯片用于控制光耦开关的通断，两个相邻所述单电池共用一个光耦开关。
3.根据权利要求1所述的基于交流方波的集中式均衡充电电路，其特征在于，所述第一无线传输模块和第二无线传输模块利用蓝牙传输的方式进行信息传输。
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Non-Patent Citations (1)
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| 姜久春: "《电动汽车动力电池应用技术》", 30 June 2016, 北京交通大学出版社 * |
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