CN210041654U - 并联双向dcdc电池化成分容检测电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种并联双向DCDC电池化成分容检测电源，包括桥式电路模块、电压环路和电流环路控制电路模块、电信号输入及其转换电路和电信号输出电路模块、MCU电路模块、系统总线通信电路模块、辅助电源模块，本实用新型的有益效果在于：(1)电芯充放可控能量双向流动；(2)通信采用高可靠、高抗扰的CAN通信；(3)能量循环利用，节能环保；(4)可并联技术满足不同功率等级的电芯充放电功率需求。

Description

并联双向DCDC电池化成分容检测电源

【技术领域】

本实用新型涉及一种电池化成分容检测电源，尤其涉及一种并联双向DCDC电池化成分容检测电源。

【背景技术】

随着电池在国民各主要生产部分中越来越得到广泛应用，新能源技术得到飞速发展，消费者和厂商便对电池批量生产产业化的能力和电池的产品质量要求更高，和电池密不可分的化成分容技术越来越得到人们的重视。所谓化成分容，就是对电池在出厂之前进行多次充放电。现在一种比较常见的方式是将电池内部能量通过电阻方式消耗，造成极大电力浪费，所产生的热量还对环境的温度产生巨大的影响，对电池的性能也有一定的影响。另一种方式是采用可控作为逆变功率器件，虽然实现了能量回馈电网，价格低廉，技术稳定，但是电网的频率是工频的，需要使用大的电感，调节速度慢，过冲严重，功率因数低，入网电流不符合电网标准，所以是要淘汰的；

现代社会对电池的需求越来越大，尤其是动力电池和储能电池的产能越来越大，电池化成分容过程中消耗的能量越来越多，据估算，电池化成分容所消耗的电能产生的费用占到生产成的26％左右，目前电池化成分容检测电源存在如下缺陷：(1)电芯化成分容过程的充放电；(2)电芯化成分容过程的电参数采集和通讯；(3)电芯化成分容过程中电池放电能量的循环回收利用；(4)大功率的电芯化成分容。

【实用新型内容】

本实用新型的目的在于解决电芯化成分容过程的充放电；电芯化成分容过程的电参数采集和通讯；电芯化成分容过程中电池放电能量的循环回收利用；大功率的电芯化成分容的不足而提供的一种新型的并联双向DCDC电池化成分容检测电源。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：

一种并联双向DCDC电池化成分容检测电源，包括桥式电路模块、电压环路和电流环路控制电路模块、电信号输入及转换电路和电信号输出电路模块、MCU电路模块、系统总线通信电路模块、辅助电源模块，所述桥式电路模块与所述MCU电路模块电连接，所述电压环路和电流环路控制电路模块与所述MCU电路模块电连接，所述电信号输入及转换电路和电信号输出电路模块与所述MCU电路模块电连接，所述系统总线通信电路模块与所述MCU电路模块电连接，所述辅助电源模块与所述MCU电路模块电连接。

进一步地，所述桥式电路模块包括多路半桥电路并联，所述多路半桥电路并联后，输出电容与对外连接口之间串总电流检测，其中一路半桥电路在电感与输出电容之间串有过电流检测，每个单路半桥电路上设有上管和下管，上管与下管中间连接电感一端，电感另一端连接输出电容正极，上管的输入端对地接储能电容，每个单路半桥电路上的上管和下管驱动独立分开，驱动信号带死区，防止上管和下管共通。

进一步地，所述电压环路和电流环路控制电路模块包括电压环路、电流环路；

所述电压环路是电压给定和电压反馈，经过运放组成的PID电路；所述电流环路是电流给定和电流反馈，经过运放组成的PID电路；电压环的输出和电流环的输出汇集一起，作用于电源管理IC的反馈脚，使电源按控制的方式工作，从而实现能量的双向流动可控。

进一步地，所述电信号输入及转换电路和电信号输出电路模块包括电信号输入及其转换电路ADC转换器、电信号输出电路DAC转换器；

所述电信号输入及其转换电路ADC转换器为高阻抗输入、带Δ-Σ(ΔΣ)模数转换，带多模拟通道选择，可以采集电压、电流、温度数据；电信号输入及其转换电路ADC转换器的高阻抗输入可以最大限度的减少信号源的失真，Δ-Σ(ΔΣ)模数转换确保转换出来的有效值精准度最高；

所述电信号输出电路DAC转换器为多路独立模拟量输出，MCU把给定的数据写给电信号输出电路DAC转换器DAC，所述电信号输出电路DAC转换器DAC的输出作为本DCDC电源电压电流大小的参考设定值，通过电源系统的闭环负反馈控制，实现输出目标值的精准控制。

进一步地，所述MCU电路模块作为电源的总控制系统，通过跟外围IC的数据交换、数据处理，控制电源工作于充电或放电停止或状态；通过跟通信电路跟外部设备通信，接收操作指令和回传充放电数据。

进一步地，所述系统总线通信电路模块采用隔离的CAN通信，通信协议使用基于CAN协议的通用现场总线通信或软件自定义的协议，本地DCDC电源默认工作在从站模式；站号可通过通信改写，通信波特率可通过通信改写，通信改写后的内容同时记录在芯片的记忆体里，电源重新上电后,以记忆体里的配置信息为参数进行通信。

进一步地，所述辅助电源模块把输入的直流电转化为多路不同电压规格的直流输出，通过隔离及稳压，可提供给通信供电、IC供电、指示灯供电、风扇供电。

进一步地，所述辅助电源模块包括输入滤波电路、主功率电路、变压器隔离多路输出电路。

进一步地，所述电压环路分为充电电压环路、放电电压环路；所述电流环路分为充电电流环路、放电电流环路，所述电压环路和电流环路控制电路充电是工作在BUCK模式，所述电压环路和电流环路控制电路放电时工作在BOOOST模式。

本实用新型的有益效果在于：

(1)电芯充放可控能量双向流动；

(2)通信采用高可靠、高抗扰的CAN通信；

(3)能量循环利用，节能环保；

(4)可并联技术满足不同功率等级的电芯充放电功率需求。

【附图说明】

图1为本实用新型并联双向DCDC电池化成分容检测电源示意图；

图2为本实用新型桥式电路模块原理示意图；

图3为本实用新型电压环路和电流环路控制电路模块原理示意图；

图4为本实用新型电信号输入及其转换电路和电信号输出电路模块原理示意图；

图5为本实用新型MCU电路电路模块原理示意图；

图6为本实用新型系统总线通信电路模块原理示意图；

图7为本实用新型辅助电源模块原理示意图；

附图标记：1、桥式电路模块；2、电压环路和电流环路控制电路模块；3、电信号输入及转换电路和电信号输出电路模块；4、MCU电路模块；5、系统总线通信电路模块；6、辅助电源模块。

【具体实施方式】

下面结合附图及具体实施方式对本实用新型做进一步描述：

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示，一种并联双向DCDC电池化成分容检测电源包括桥式电路模块1、电压环路和电流环路控制电路模块2、电信号输入及转换电路和电信号输出电路模块3、MCU电路模块4、系统总线通信电路模块5、辅助电源模块6，所述桥式电路模块1与所述MCU电路模块4电连接，所述电压环路和电流环路控制电路模块2与所述MCU电路模块4电连接，所述电信号输入及转换电路和电信号输出电路模块3与所述MCU电路模块4电连接，所述系统总线通信电路模块5与所述MCU电路模块4电连接，所述辅助电源模块6与所述MCU电路模块4电连接。

优选地，所述桥式电路模块1包括多路半桥电路并联，所述多路半桥电路并联后，输出电容与对外连接口之间串总电流检测，其中一路半桥电路在电感与输出电容之间串有过电流检测，每个单路半桥电路上设有上管和下管，上管与下管中间连接电感一端，电感另一端连接输出电容正极，上管的输入端对地接储能电容，每个单路半桥电路上的上管和下管驱动独立分开，驱动信号带死区，防止上管和下管共通。

优选地，所述电压环路和电流环路控制电路模块2包括电压环路、电流环路；

所述电压环路是电压给定和电压反馈，经过运放组成的PID电路；所述电流环路是电流给定和电流反馈，经过运放组成的PID电路；电压环的输出和电流环的输出汇集一起，作用于电源管理IC的反馈脚，使电源按控制的方式工作，从而实现能量的双向流动可控。

优选地，所述电信号输入及转换电路和电信号输出电路模块3包括电信号输入及其转换电路ADC转换器、电信号输出电路DAC转换器；

所述电信号输入及其转换电路ADC转换器为高阻抗输入、带Δ-Σ(ΔΣ)模数转换，带多模拟通道选择，可以采集电压、电流、温度数据；电信号输入及其转换电路ADC转换器的高阻抗输入可以最大限度的减少信号源的失真，Δ-Σ(ΔΣ)模数转换确保转换出来的有效值精准度最高；

所述电信号输出电路DAC转换器为多路独立模拟量输出，MCU把给定的数据写给电信号输出电路DAC转换器DAC，所述电信号输出电路DAC转换器DAC的输出作为本DCDC电源电压电流大小的参考设定值，通过电源系统的闭环负反馈控制，实现输出目标值的精准控制。

优选地，所述MCU电路模块4作为电源的总控制系统，通过跟外围IC的数据交换、数据处理，控制电源工作于充电或放电停止或状态；通过跟通信电路跟外部设备通信，接收操作指令和回传充放电数据。

优选地，所述系统总线通信电路模块5采用隔离的CAN通信，通信协议使用基于CAN协议的通用现场总线通信或软件自定义的协议，本地DCDC电源默认工作在从站模式；站号可通过通信改写，通信波特率可通过通信改写，通信改写后的内容同时记录在芯片的记忆体里，电源重新上电后,以记忆体里的配置信息为参数进行通信。

优选地，所述辅助电源模块6把输入的直流电转化为多路不同电压规格的直流输出，通过隔离及稳压，可提供给通信供电、IC供电、指示灯供电、风扇供电。

优选地，所述辅助电源模块6包括输入滤波电路、主功率电路、变压器隔离多路输出电路。

优选地，所述电压环路分为充电电压环路、放电电压环路；所述电流环路分为充电电流环路、放电电流环路，所述电压环路和电流环路控制电路充电是工作在BUCK模式，所述电压环路和电流环路控制电路放电时工作在BOOOST模式。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (9)

1.一种并联双向DCDC电池化成分容检测电源，其特征在于：包括桥式电路模块、电压环路和电流环路控制电路模块、电信号输入及转换电路和电信号输出电路模块、MCU电路模块、系统总线通信电路模块、辅助电源模块，所述桥式电路模块与所述MCU电路模块电连接，所述电压环路和电流环路控制电路模块与所述MCU电路模块电连接，所述电信号输入及转换电路和电信号输出电路模块与所述MCU电路模块电连接，所述系统总线通信电路模块与所述MCU电路模块电连接，所述辅助电源模块与所述MCU电路模块电连接。

2.根据权利要求1所述的并联双向DCDC电池化成分容检测电源，其特征在于：所述桥式电路模块包括多路半桥电路并联，所述多路半桥电路并联后，输出电容与对外连接口之间串总电流检测，其中一路半桥电路在电感与输出电容之间串有过电流检测，每个单路半桥电路上设有上管和下管，上管与下管中间连接电感一端，电感另一端连接输出电容正极，上管的输入端对地接储能电容，每个单路半桥电路上的上管和下管驱动独立分开，驱动信号带死区，防止上管和下管共通。

3.根据权利要求1所述的并联双向DCDC电池化成分容检测电源，其特征在于：所述电压环路和电流环路控制电路模块包括电压环路、电流环路；

所述电压环路是电压给定和电压反馈，经过运放组成的PID电路；所述电流环路是电流给定和电流反馈，经过运放组成的PID电路；电压环路的输出和电流环路的输出汇集一起，作用于电源管理IC的反馈脚，使电源按控制的方式工作，从而实现能量的双向流动可控。

4.根据权利要求1所述的并联双向DCDC电池化成分容检测电源，其特征在于：所述电信号输入及转换电路和电信号输出电路模块包括电信号输入及其转换电路ADC转换器、电信号输出电路DAC转换器；

所述电信号输入及转换电路ADC转换器为高阻抗输入并且运用逐次积分法，带多模拟通道选择，可以采集电压、电流、温度数据；电信号输入及其转换电路ADC转换器的高阻抗输入可以最大限度的减少信号源的失真，采用逐次积分法确保转换出来的有效值精准度最高；

所述电信号输出电路DAC转换器为多路独立模拟量输出，MCU把给定的数据写给电信号输出电路DAC转换器DAC，所述电信号输出电路DAC转换器DAC的输出作为本DCDC电源电压电流大小的参考设定值，通过电源系统的闭环负反馈控制，实现输出目标值的精准控制。

5.根据权利要求1所述的并联双向DCDC电池化成分容检测电源，其特征在于：所述MCU电路模块作为电源的总控制系统，通过跟外围IC的数据交换、数据处理，控制电源工作于充电或放电停止或状态；通过跟通信电路跟外部设备通信，接收操作指令和回传充放电数据。

6.根据权利要求1所述的并联双向DCDC电池化成分容检测电源，其特征在于：所述系统总线通信电路模块采用隔离的CAN通信，通信协议使用基于CAN协议的通用现场总线通信或软件自定义的协议，本地DCDC电源默认工作在从站模式；站号可通过通信改写，通信波特率可通过通信改写，通信改写后的内容同时记录在芯片的记忆体里，电源重新上电后,以记忆体里的配置信息为参数进行通信。

7.根据权利要求1所述的并联双向DCDC电池化成分容检测电源，其特征在于：所述辅助电源模块把输入的直流电转化为多路不同电压规格的直流输出，通过隔离及稳压，可提供给通信供电、IC供电、指示灯供电、风扇供电。

8.根据权利要求7所述的并联双向DCDC电池化成分容检测电源，其特征在于：所述辅助电源模块包括输入滤波电路、主功率电路、变压器隔离多路输出电路。

9.根据权利要求3所述的并联双向DCDC电池化成分容检测电源，其特征在于：所述电压环路分为充电电压环路、放电电压环路；所述电流环路分为充电电流环路、放电电流环路，所述电压环路和电流环路控制电路充电是工作在BUCK模式，所述电压环路和电流环路控制电路放电时工作在BOOOST模式。

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