[發(fā)明專利]基于高頻母線的蓄電池充電器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710067304.X
• 申請(qǐng)日: 2007-02-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101051761A
• 公開(kāi)（公告）日: 2007-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂征宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 呂征宇
• 主分類號(hào): H02J7/04
• 分類號(hào): H02J7/04;H02J7/00
• 代理公司: 杭州中成專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 陳禎祥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于蓄電池充電設(shè)備，涉及應(yīng)用于移動(dòng)電氣設(shè)備(如電動(dòng)交通工具、電動(dòng)工具等)、應(yīng)急電源、光伏能源等適配蓄電池的充電器。

背景技術(shù)

蓄電池的性能一直是各種移動(dòng)電氣設(shè)備、應(yīng)急電源、光伏電源等設(shè)備的技術(shù)瓶頸，這其中的充放電循環(huán)次數(shù)壽命是關(guān)鍵問(wèn)題，與產(chǎn)品成本密切相關(guān)。

蓄電池單體的輸出電壓太低，在許多情況下都不能直接滿足應(yīng)用需求，只能串聯(lián)成蓄電池組工作。經(jīng)過(guò)大量研究表明，蓄電池組的壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于蓄電池單體壽命，原因在于蓄電池組內(nèi)的各單體參數(shù)不一致，捆綁充電過(guò)程中更加劇了這種差異，并對(duì)部分電池單體造成危害，從而過(guò)早地結(jié)束蓄電池組的壽命，并加重了廢舊電池處理的環(huán)保壓力。顯然，蓄電池組壽命的提高具有顯著的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。

目前已經(jīng)有的較好對(duì)策有：

1)對(duì)蓄電池各單體單獨(dú)進(jìn)行充電、放電管理，串聯(lián)供電。并使單體中電能存量多的比存量低的多放電。這種方案是對(duì)蓄電池組的壽命是很有利，只是這種做法很困難，成本也非常高，缺少實(shí)用性。

2)對(duì)電池單體并聯(lián)充電，然后通過(guò)開(kāi)關(guān)切換串聯(lián)供電。這種方案中充電過(guò)程中點(diǎn)出組內(nèi)各單體的電流分配比較難以控制均勻合適，但由于能夠控制電壓一致，還是能夠顯著延長(zhǎng)蓄電池組的壽命，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出實(shí)用產(chǎn)品。問(wèn)題在于這一機(jī)械切換的實(shí)現(xiàn)并不方便：有電火花、可靠性不好、成本較高。

3)各蓄電池單體獨(dú)立充電、串聯(lián)供電，但對(duì)放電不加平衡控制。這種方案也能顯著延長(zhǎng)蓄電池組的壽命，克服了機(jī)械切換方案的部分缺點(diǎn)，而且充電過(guò)程對(duì)單體比并聯(lián)充電更加有利，目前也已經(jīng)開(kāi)發(fā)出實(shí)用產(chǎn)品。由于該方案需要與電池單體相應(yīng)的多個(gè)獨(dú)立的電源變換器，成本相當(dāng)高。

目前實(shí)現(xiàn)蓄電池單體獨(dú)立充電的較好的做法是采用多個(gè)獨(dú)立的高頻開(kāi)關(guān)電源模塊，將直流或低頻交流(如50Hz)變換成高頻(如50kHz)，然后經(jīng)變壓器隔離、整流，再供給蓄電池單體充電。這中間每個(gè)電源模塊都有一套直流或低頻交流變換成高頻的電路，使成本難以降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種基于高頻母線的充電器，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)串聯(lián)電池組中單體電池進(jìn)行獨(dú)立充電管理。

本發(fā)明下文所述的蓄電池組為許多串聯(lián)成的蓄電池模塊所構(gòu)成，其中的蓄電池模塊一般是指是蓄電池單體，為擴(kuò)大發(fā)明應(yīng)用范圍不排除兩個(gè)以上單體串聯(lián)成的蓄電池模塊，由于同一模塊中各單體性能比較接近，實(shí)踐證明對(duì)各模塊獨(dú)立充電也是有益于整個(gè)電池組循環(huán)壽命提高的。

本發(fā)明提出的基于高頻母線的充電器，主要由一次側(cè)模塊、高頻母線、多個(gè)二次側(cè)模塊等組成，高頻母線采用單相或兩相以上的多相線路。其特征在于，一次側(cè)模塊采用高頻交流開(kāi)關(guān)變換電路將直流或低頻交流電變換成高頻交流電輸出；二次側(cè)模塊包含隔離耦合電路、整流/調(diào)節(jié)模塊，其中隔離耦合電路為變壓器耦合、壓電耦合或電容器耦合中的一種，輸出適合于充電的可調(diào)節(jié)直流；一次側(cè)與二次側(cè)模塊之間通過(guò)高頻交流母線連接，多個(gè)二次側(cè)模塊輸入并聯(lián)、輸出直流電位相互隔離分別對(duì)相應(yīng)的蓄電池模塊充電。實(shí)際的充電器可以將一次側(cè)模塊放在一個(gè)盒子中，多個(gè)二次側(cè)模塊與蓄電池放在一個(gè)盒子中，之間用一段高頻母線連接，譬如1米左右。

有益效果

該發(fā)明可顯著提高蓄電池組壽命；并有望大幅度降低單體獨(dú)立充電、串聯(lián)供電的充電器成本。由于二次側(cè)模塊電路容易實(shí)現(xiàn)很高的工作效率，便于同電池組構(gòu)成一體化生產(chǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明高頻母線充電器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為二次側(cè)模塊變壓器隔離結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為二次側(cè)模塊電容器耦合結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為二次側(cè)模塊壓電耦合結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為一次側(cè)模塊AC/AC變換電路示意圖；

圖6為一次側(cè)模塊DC/AC變換電路示意圖；

圖7為二次側(cè)模塊多繞組變壓器耦合結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為磁開(kāi)關(guān)可控整流的二次側(cè)模塊整流/調(diào)節(jié)電路示意圖；

圖9為電子式可控整流的二次側(cè)模塊整流/調(diào)節(jié)電路示意圖；

圖10為高頻母線排螺繞環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11為二次側(cè)模塊線性二次調(diào)整電路示意圖。

具體實(shí)施方式

參照附圖說(shuō)明實(shí)施例