[實用新型]基于ARM控制的多路輸出反激變換器的鋰電池組充電系統

有效

• 申請號: 201420184771.6
• 申請日: 2014-04-16
• 公開（公告）號: CN203774852U
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 程紅麗;吳軍營;賈龍飛;夏軍
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: H02J7/10
• 分類號: H02J7/10
• 代理公司: 西安文盛專利代理有限公司 61100
• 代理人: 佘文英

技術領域

本實用新型涉及開關電源領域，具體來說就是利用多路輸出的反激變換器同時為多節鋰電池組并行快速充電系統。

背景技術

隨著人們對移動設備越來越廣泛的使用，如何為其提供安全可靠并且快速的充電設備顯得尤為重要，一般情況下，利用變換器直接為電池組串行充電，這樣剛開始時電流過大，從而嚴重傷害電池，使得電池組使用壽命減少。并且充電時間較長，不能及時為用電設備充足電能。

傳統的鋰電池充電器控制由模擬器件控制，結構拓撲以及充電方法單一，不能按照電池電量狀態智能分階段充電，更不能在無人監控的情況下監測電池充電狀態，實現保護的功能。近年來，數字處理技術更加廣泛的使用、成熟，微控制器的性價比不斷提高，電池組的充電方式也向著智能化、快速的方向發展。控制方法也由單一的模擬控制變得更加復雜、靈活、方便。在延長電池壽命的同時，更加快速、高效的為電池組充電。

為鋰電池組充電，關鍵在于如何快速、安全、可靠地為其充電，在這方面，已有的方法通過恒流或恒壓的方法直接為電池組串行充電，這種方式耗費時間較長，可靠性相對較低。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種基于ARM控制的多路輸出反激變換器的鋰電池組充電系統，該系統能夠滿足多路輸出同時為每一節電池同時并行充電，效率高，速度快，從而解決了充電時間冗長的問題。

用于實現上述目的的技術方案是：基于ARM控制的多路輸出反激變換器的鋰電池組充電系統，包括多路輸出高頻變壓器T1、蓄電池、鋰電池組和處理器，其特征是鋰電池正負極依次相連接構成鋰電池組，鋰電池組的電池數目與多路高頻變壓器T1的輸出繞組數相互一致，并且多路高頻變壓器T1輸出端各繞組相互獨立，采樣電阻R13和R14連接到蓄電池與地之間，將輸入電壓分壓后采樣到處理器內部；多路輸出高頻變壓器T1由一個原邊繞組電感L和六路副邊輸出繞組電感組成，并且六路副邊輸出電感值大小相等；原邊電感經過一個MOS管S1接地，MOS管的柵極由處理器經過驅動電路來控制其開通與關斷；在輸出端，高頻變壓器T1六路副邊電感的異名端分別連接至二極管后再連接到繼電器，繼電器與高頻變壓器T1副邊電感的同名端之間連接鋰電池；在繼電器輸出端與地之間連接采樣電阻；采樣電壓分別是每一節鋰電池正極端對地電壓經過采樣電阻的分壓電壓。

與已有的技術相比，本實用新型的優點是：（1）采用多繞組輸出，一組輸出針對一節電池進行充電,充電效率高，充電速度快。(2)采用多繞組輸出的反激變換器拓撲結構，成本低，結構簡單，安全可靠，方便輕捷。（3）使用ARM進行智能控制，分階段為電池組充電，保護電池，從而延長其壽命。（4）多路輸出開關變換器，輸出端各繞組相互獨立，實現了并行充電的目的。（5）每一繞組輸出單獨為單個電池充電，大大提高了充電效率和速度，在需要及時為電池組充電的場合，凸顯其時間優勢。

附圖說明

圖1為本實用新型的實時方案整機系統原理圖。

圖2是使用Saber對整機電路進行仿真實驗的波形圖。

具體實施方式

以下將結合附圖和實例對實用新型的內容做進一步說明。

如圖1所示，高頻變壓器T1有六路輸出，原邊電感為L，副邊電感分別為L1、L2、L3、L4、L5、L6，并且六路副邊輸出電感值大小相等，原邊電感L通過一個開關管S1接地，原邊電源由蓄電池或市電經過降壓整流提供，蓄電池輸出Vs范圍為18-36V。副邊繞組輸出經過二極管D1、D2、D3、D4、D5、D6與繼電器K1、K2、K3、K4、K5、K6后直接為電池組并行充電。六節額定電壓為4.2V的鋰電池正負極依次相連接構成鋰電池組，每節鋰電池最大耐壓4.2V。電阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14均為采樣電阻，分別采樣每一路輸出對地電壓VO1、VO2、VO3、VO4、VO5、VO6、VS，處理器對采樣電壓計算得到每一節鋰電池兩端電壓。

為鋰電池組充電，分為以下幾個階段，開機5分鐘以300mA電流為六節電池同時充電一分鐘來預熱；5分鐘后再以3A電流為每一節電池大電流充電，當充電到有一節電池電壓為4.2V時換做采用100mA小電流為每一節電池充電5分鐘，再斷開開關停止充電，這樣可以保證在每一路停止充電時關斷電流較小，提高了充電系統的可靠性和安全性；繼續監測其余電池電壓是也否到了額定電壓，若有未到達額定電壓的則增加充電電流到3A為剩余鋰電池繼續充電，如此依次關斷充滿電能的充電回路，直到所有鋰電池都充滿為止，關閉整個系統完成充電。