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高效節(jié)能動力鋰電池檢測及化成系統(tǒng)

作者: 時間:2013-08-20 來源:網(wǎng)絡 收藏

其拓撲為LLC諧振全橋 Vin為交流電整流(三相無源PFC)或經(jīng)PFC(功率因數(shù)校正)后電壓

T1、T2、T3、T4為MOSFET Lr為諧振電感 Cr為諧振電容 D5、D6為高頻整流二極管 Cf為濾波電容。

三、化成模塊(雙向DC/DC)

結構如圖3所示。包括雙向DC/DC模塊。第一級采用隔離式半橋變換結構,利用變壓器對高壓側與低壓側進行隔離,開關管V1,V2,V3,V4采用固定脈沖控制,實現(xiàn)從400V母線電壓和15V中間電壓進行變換,第二級采用非隔離式Buckboost 變換器構成,開關管V5,V6采用閉環(huán)閉環(huán)控制,實現(xiàn)15V中間電壓和3V電壓之間進行二次變換。

1.升壓工作模式

電池側3V電壓,經(jīng)C11濾波后,送至由V6、V5、L1、C0構成BOOST升壓變換器,BOOST變換器將電壓從3V升至15V, 調節(jié)送到TG6的脈沖占空比,可以實現(xiàn)調節(jié)輸出電壓;由第一級變換器升壓至15V的電壓經(jīng)C3、C4分壓, 送至半橋變換器,給固定脈沖至TG3和TG4 , 使開關管V3、V4工作在開關狀態(tài),經(jīng)變壓器升壓至200V,由D1、D2 以及C1、C2構成全波倍壓整流電路,將輸出電壓穩(wěn)定在400 V。

升壓變換時輸入電壓與輸出電壓關系式:

式中:N1變壓器高壓側匝數(shù); N2變壓器低壓側匝數(shù);Vb電池電壓; D2 開關管V6的輸入脈沖占空比。

2.降壓工作模式

母線側輸入電壓400 V,經(jīng)C1和C2分壓,上下橋臂輸入電壓為200 V??刂破鲗⒐潭}沖送至TG1和TG2,使開關管V1, V2工作在開關狀態(tài)。由D3、D4構成全波整流電路,經(jīng)C0濾波,使電壓從400V降至24V;閉環(huán)控制器輸出PWM 信號,送至開關管V5 , 使V5、D6、L1、C11構成BUCK降壓變換器,將電壓從24V降至3V。調節(jié)輸入開關管V5 的驅動波形占空比,可以調節(jié)輸出電壓。降壓變換時輸入電壓與輸出電壓關系式:

式中:N1變壓器高壓側匝數(shù),N2變壓器低壓側匝數(shù),V400高壓側輸入電壓,D1 開關管V5的輸入脈沖占空比。

3.化成模塊(雙向DC/DC)控制策略

為了完成對的管理與監(jiān)控,本設計的雙向DC/DC變換器以MCU為核心控制器件。對各個開關管的控制、電流、電壓,溫度測量、上位機通信、電量計量等功能,硬件結構如圖4所示。

控制電路采用電流閉環(huán)和電壓限定控制方法,利用高精度霍爾電流傳感器測量電池充電電流,與電流給定信號(CPU系統(tǒng)給出)一起經(jīng)電流PI 調節(jié)器和驅動電路,控制開關管導通與關斷。由于PI調節(jié)器可以實現(xiàn)無差調節(jié),從而實現(xiàn)電池充電電流的恒定。為防止鋰電池充電可能出現(xiàn)的過充影響電池的性能,控制電路加入了電壓限制環(huán)節(jié),使得電壓達到限制電壓時減小充電電流。

四、 集中式計算機控制系統(tǒng)

為了實現(xiàn)上位機與化成通道的實時通訊 ,兩者通過CAN總線進行通信。

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關鍵詞: 鋰電池 動力電池

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