[發明專利]組合脈沖快速均衡充電控制系統及方法

有效

• 申請號: 201810165950.8
• 申請日: 2018-02-28
• 公開（公告）號: CN108183534B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 盧浩義
• 申請（專利權）人: 盧浩義
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H01M10/44
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種組合脈沖快速均衡充電控制系統，其特征在于：

所述組合脈沖快速均衡充電控制系統，包括但不限于直流電源(1)、組合脈沖快速均衡充電控制裝置(13)和串聯電池(4)；

所述組合脈沖快速均衡充電控制裝置(13)，包括但不限于低頻脈沖充電開關(2)、高頻脈沖同步開關(3)、充電控制取樣電阻(5)、儲能電感(6)、二極管(7)、控制單元(8)、高頻脈沖放電開關(9)、放電控制取樣電阻(10)、防反接二極管(11)及連接電路；

所述組合脈沖是指，一個低頻充電脈沖和一個鋸齒狀兆赫級高頻充放電脈沖的組合，旨在實現快速和輔助均衡充電，并優化電池極板微觀結構；

所述直流電源(1)，包括但不限于專用電池充電器、太陽能充電電源、比被充電電池電壓更高的蓄電池，或其它形式的直流電源；

所述控制單元(8)，通過所述低頻脈沖充電開關(2)，把所述直流電源(1)提供的直流電轉變為低頻充電脈沖，即在一段較長時間的充電階段后停充一小段時間，并進一步通過高頻脈沖同步開關(3)、儲能電感(6)、高頻脈沖放電開關(9)和放電控制取樣電阻(10)，在上述停充的一小段時間，控制高頻脈沖同步開關(3)和高頻脈沖放電開關(9)同步高頻接通和斷開，在其斷開的瞬間，利用所述儲能電感(6)儲存的能量經二極管(7)反饋到所述串聯電池(4)正極，形成鋸齒狀兆赫級高頻充放電脈沖，對所述串聯電池(4)進行高頻放電和反充控制；

所述控制單元(8)，外部接口包括但不限于：接口a、b、f和g，信號輸出端c、d和e，和公共接地端h；接口a連接所述直流電源(1)的正極端、接口b連接所述串聯電池(4)的正極端、接口f連接所述串聯電池(4)的負極和所述放電控制取樣電阻(10)的電流取樣端、接口g連接所述充電控制取樣電阻(5)的電流取樣端；輸出端c用于控制所述低頻脈沖充電開關(2)、輸出端d用于控制所述高頻脈沖同步開關(3)、輸出端e用于控制所述高頻脈沖放電開關(9)；

所述串聯電池(4)，電池類型包括但不限于：鈦酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池、卷繞鉛酸電池、傳統汽車啟動電池或超級電容。

2.根據權利要求1所述的組合脈沖快速均衡充電控制系統，其特征在于：

所述低頻脈沖充電是指，每次充電5～15秒(AB)后停充一小段時間(BC)，停充時間(BC)為充電時間(AB)的10%～30%；

所述鋸齒狀兆赫級高頻充放電脈沖的具體形態包括急升段(DE)、急降段(EF)、平臺段(FG)和緩降段(GH)，脈沖頻率為0.5～1.5MHz，且脈沖頻率及脈沖形狀依電池類型和充電狀態自動變化。

3.根據權利要求1所述的組合脈沖快速均衡充電控制系統，其特征在于：

所述低頻脈沖充電開關(2)和所述高頻脈沖同步開關(3)均為P溝道場效應管，所述高頻脈沖放電開關(9)為N溝道場效應管；

所述低頻脈沖充電開關(2)的源極連接所述直流電源(1)的正極、漏極連接所述高頻脈沖同步開關(3)的漏極、柵極連接所述控制單元(8)的輸出端(c)；所述高頻脈沖同步開關(3)的源極連接所述串聯電池(4)的正極、柵極連接所述控制單元(8)的輸出端(d)；所述串聯電池(4)的負極經所述充電控制取樣電阻(5)接地；

所述儲能電感(6)的一端連接所述低頻脈沖充電開關(2)和所述高頻脈沖同步開關(3)漏極，其另一端經正向偏置的所述二極管(7)連接所述串聯電池(4)的正極，同時經所述高頻脈沖放電開關(9)、放電控制取樣電阻(10) 和防反接二極管(11)接地；所述高頻脈沖放電開關(9)柵極連接所述控制單元(8)的輸出端(e)。

4.根據權利要求1所述的組合脈沖快速均衡充電控制系統，其特征在于：

所述控制單元(8)，由數字和/或模擬電路原件組成，包含穩壓和分壓電路原件、運算和驅動電路原件和多諧振蕩電路原件，并進一步形成限壓限流控制電路、低頻脈沖控制電路和高頻脈沖控制電路；

所述控制單元(8)根據所述外部接口a、b、f、g和h的電壓信號進行內部運算處理，通過輸出端c、d和e輸出驅動控制信號控制所述低頻脈沖充電開關(2)、高頻脈沖同步開關(3)和高頻脈沖放電開關(9)。