一種電動汽車用鋰電池均衡充電電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及均衡電路領(lǐng)域，尤其涉及一種電動汽車用鋰電池均衡充電電路。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰電池以其優(yōu)良的性能已逐步代替鉛酸電池等在車用電池中占據(jù)了一席之地，。無論是在純電動汽車、混合動力汽車還是充電式混合動力汽車中，鋰電池的應(yīng)用優(yōu)勢都非常的明顯，成為電動汽車的理想動力來源。但是，由于在加工過程中工藝等方面的原因，即使是同一型號、同一批次的電池，在電容、內(nèi)阻等方面也存在差異，而且在長期使用積累過程中，這種差異會變得越來越大。由于單體電池容量差異的因素，在充電過程小容量電池會先于其他電池達(dá)到充電飽和狀態(tài)，而其他電池需要繼續(xù)充電，此時必然造成小容量電池過充，對其內(nèi)部造成不可逆的結(jié)構(gòu)性損壞，導(dǎo)致電池容量和壽命縮減的加劇，甚至?xí)p壞整個系統(tǒng)。所以，研宄電池均衡充電技術(shù)對鋰電池電動車的推廣和應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實意義。
[0003]公開號為103248077的發(fā)明專利公開的電池均衡電路，公開號為102403764的發(fā)明專利公開了一種鋰電池均衡電路，公開號為101350435的發(fā)明專利公開了一種汽車用電池均衡器，研宄這些已有技術(shù)，可以發(fā)現(xiàn)，這些設(shè)計方案所采用的均衡方法多是通過電池包內(nèi)部單體電池能量轉(zhuǎn)移實現(xiàn)均衡充放電，均衡效率低，這種方法適合于電池管理系統(tǒng)，不適用鋰電池充電系統(tǒng)的均衡充電，并且這些設(shè)計方案電路結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，不適合在車載充電系統(tǒng)中加裝。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實用新型提供了一種電動汽車用鋰電池均衡充電電路，電路結(jié)構(gòu)簡單，適合在車載充電系統(tǒng)中加裝，還可以可減少單體電池容量差異，提高充電效率，減少充電時間。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種電動汽車用鋰電池均衡充電電路，所述電路包括交流一直流轉(zhuǎn)換部分、檢測控制部分、單體電池選擇部分、均衡充放電部分，四部分之間以功能引腳或?qū)Ь€相互連接；所述的交流一直流轉(zhuǎn)換部分包括交流轉(zhuǎn)直流電路、前端直流濾波電路、直流轉(zhuǎn)高頻交流電路、變壓器電路、高頻交流轉(zhuǎn)直流電路、后端直流濾波電路。
[0007]本技術(shù)方案交流一直流轉(zhuǎn)換部分除了將220V交流轉(zhuǎn)換得到給整個電池包充電用的330V的直流電壓外，還轉(zhuǎn)換得到12V的直流電壓，并經(jīng)U3轉(zhuǎn)換為大電流5V電壓為均衡充電用；本技術(shù)方案均衡充電電路還設(shè)計有簡單的單體電池選擇部分，均衡充放電部分；上述電路部分可減少各單體電池容量的差異，具有切換靈活可靠、均衡效率高特點，適合在車載充電系統(tǒng)中加裝。
[0008]進(jìn)一步地，所述的交流一直流轉(zhuǎn)換部分包括交流轉(zhuǎn)直流電路、前端直流濾波電路、直流轉(zhuǎn)高頻交流電路、變壓器電路、高頻交流轉(zhuǎn)直流電路、后端直流濾波電路。前端直流濾波電路與交流轉(zhuǎn)直流電路的輸出通過導(dǎo)線相接，直流轉(zhuǎn)高頻交流電路與前端直流濾波電路的輸出通過導(dǎo)線相接，變壓器電路與直流轉(zhuǎn)高頻交流電路的輸出通過導(dǎo)線相接，高頻交流轉(zhuǎn)直流電路通過導(dǎo)線與變壓器電路的兩路輸出相接，后端直流濾波電路與高頻交流轉(zhuǎn)直流電路的輸出通過導(dǎo)線相接。交流轉(zhuǎn)直流電路由D1-D4組成，前端直流濾波電路由濾波電感L1、濾波電容Cl，C2, C3組成，直流轉(zhuǎn)高頻交流電路由Q1-Q4及二極管D5-D8和電容C4-C7組成，變壓器電路由高頻變壓器Tl和諧振電感L2組成，高頻交流轉(zhuǎn)直流電路由D9-D12組成330V高壓的整流電路和D13-D16組成的12V的低壓整流電路組成，后端直流濾波電路由L3, C8, C9組成330V的直流高壓濾波電路和L4，ClO組成的12V的低壓濾波電路組成。
[0009]進(jìn)一步地，所述的檢測控制部分由控制器MS9S08DZ60和單體電池信息采集電路組成，上述單體電池信息采集電路至少包括單體電池電壓、電流、溫度采集電路；通過上述電路對單體電池的電壓、電流、溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。控制器和單體電壓、電流、溫度采集電路通過功能引腳相互連接，控制器的PTD0-PTD7分別用于單體電池選擇和均衡充放電控制。
[0010]進(jìn)一步地，所述的單體電池選擇部分由邏輯控制電路、繼電器控制電路和繼電器矩陣組成。繼電器控制電路和邏輯控制電路的輸出通過功能引腳相連接，繼電器矩陣和繼電器控制電路的輸出通過功能引腳相連接。
[0011]進(jìn)一步地，所述的單體電池選擇部分中邏輯控制電路為邏輯控制芯片4099B U2，繼電器控制電路由NMOS管Q10、肖特基二極管D17、發(fā)光二極管D18、電阻R1、R2組成，繼電器矩陣由多個JW繼電器組成。
[0012]進(jìn)一步地，所述的均衡充放電部分由充電控制電路、均衡充電電路、放電控制電路、均衡放電電路組成。均衡充電電路與充電控制電路通過功能弓I腳相互連接，均衡放電電路與放電控制電路通過功能引腳相互連接。
[0013]進(jìn)一步地，所述的均衡充放電部分中充電控制電路由NMOS管Q7、肖特基二極管D22、發(fā)光二極管D21、電阻R10、RlU R8、R9和HllD光電耦合器U4組成；均衡充電電路為大電流DC/DC芯片ZUS251205 U3 ;放電控制電路采用NMOS管Q8、肖特基二極管D19、發(fā)光二極管D20、電阻R7、R12和4N35光電耦合器U5組成；均衡放電電路由PNP三極管Q5、Q6、NPN晶體Q9、電阻R3-R5組成。
[0014]綜上所述，本實用新型的電池均衡電路通過交流一直流轉(zhuǎn)換部分除了將220V交流轉(zhuǎn)換得到給整個電池包充電用的330V的直流電壓外，還轉(zhuǎn)換得到12V的直流電壓，并經(jīng)U3轉(zhuǎn)換為大電流5V電壓為均衡充電用，采用簡單的單體電池選擇電路和均衡充放電電路，可減少各單體電池容量的差異，具有切換靈活可靠、均衡效率高特點，適合在車載充電系統(tǒng)中加裝。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為本實用新型提出的電動汽車用鋰電池均衡充電電路。
[0017]附圖標(biāo)記說明:1-交流轉(zhuǎn)直流電路；2_前端直流濾波電路；3_直流轉(zhuǎn)高頻交流電路；4_變壓器電路；5_高頻交流轉(zhuǎn)直流電路；6_后端直流濾波電路；7_繼電器矩陣；8_繼電器控制電路；9_邏輯控制電路；10-控制器；11-單體電池信息采集電路；12-均衡充電電路；13_充電控制電路；14_均衡放電電路；15_放電控制電路。
【具體實施方式】
[0018]為了更充分理解本實用新型的技術(shù)內(nèi)容，下面以電池包中一組電池組包含12節(jié)單體電池中的一節(jié)電池的均衡充電電路12為例，對本實用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步介紹和說明，但不局限于此。
[0019]一種電動汽車用鋰電池均衡充電電路12，以包括交流一直流轉(zhuǎn)換部分、檢測控制部分、單體電池選擇部分、均衡充電部分。
[0020]所述的交流一直流轉(zhuǎn)換部分包括交流轉(zhuǎn)直流電路1、前端直流濾波電路2、直流轉(zhuǎn)高頻交流電路3、變壓器電路4、高頻交流轉(zhuǎn)直流電路5、后端直流濾波電路6。前端直流濾波電路2與交流轉(zhuǎn)直流電路I的輸出通過導(dǎo)線相接，直流轉(zhuǎn)高頻交流電路3與前端直流濾波電路2的輸出通過導(dǎo)線相接，變壓器電路4與直流轉(zhuǎn)高頻交流電路3的輸出通過導(dǎo)線相接，高頻交流轉(zhuǎn)直流電路5通過導(dǎo)線與變壓器電路4的兩路輸出相接，后端直流濾波電路6與高頻交流轉(zhuǎn)直流電路5的輸出通過導(dǎo)線相接。交流轉(zhuǎn)直流電路I由二極管D1-D4組成，前端直流濾波電路2由濾波電感L1、濾波電容Cl，C2, C3組成，直流轉(zhuǎn)高頻交流電路3由Q1-Q4及二極管D5-D8和電容C4-C7組成，變壓器電路4由高頻變壓器Tl和諧振電感L2組成，高頻交流轉(zhuǎn)直流電路5由二極管D9-D12組成330V高壓的整流電路和二極管D13-D16組成的12V的低壓整流電路組成，后端直流濾波電路6由L3，C8, C9組成330V的直流高壓濾波電路和L4，ClO組成的12V的低壓濾波電路組成。Dl的正極分別與D3的負(fù)極和220V交流電的一極相接，Dl的負(fù)極分別與D2的負(fù)極及電感LI的一端相接，D3、D4的正極相接，并且與C1、C2、C3的一極相接，C1、C2、C3的另一極都和電感LI的另一極相接，Q1-Q4