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充电机充电蓄电池均衡电路的工作原理
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充电机充电蓄电池均衡电路的工作原理

来源: 2017-7-8 16:40:52      点击:

新能源的发展,电动汽车发展,都会用到能量密度比更高的充电机充电电池,而充电机充电电池串联使用过程中,为了保证充电机充电电池电压的一致性,必然会用到电压蓄电池充电机均衡充电机充电电路。在这几年的工作过程中,用到过几种充电机充电电池的蓄电池充电机均衡充电机充电电路,在这里就跟大家一起分享一下。随着充电机充电电池用途的增加,多节串联大容量充电机充电电池的保护,充电机充电电池管理及蓄电池充电机均衡必将会得到发展,希望自己做过的一些小东西能对大家有所帮助。

最简单的蓄电池充电机均衡电路就是负载消耗型充电机均衡,也就是在每节充电机充电电池上并联一个电阻,串联一个开关做控制,当某节充电机充电电池电压过高时,打开开关,充电电流通过电阻分流,这样电压高的充电机充电电池充电电流小,电压低的充电机充电电池充电电流大,通过这种方式来实现充电机充电电池电压的蓄电池充电机均衡,但这种方式只能适用于小容量充电机充电电池,对于大容量充电机充电电池来说是不现实的。

第二种蓄电池充电机均衡方法我没有实验过,就是飞度电容法。简单的说就是每一节充电机充电电池并联一个电容,通过开关这个电容既可以并联到本身这节充电机充电电池上,也可以并联到相邻的充电机充电电池。当某节充电机充电电池电压过高,首先将电容与充电机充电电池并联,电容电压与充电机充电电池一致,然后将电容切换到相邻的充电机充电电池,电容给充电机充电电池放电。实现能量的转移。由于电容并不消耗能量,所以可以实现能量的无损转移。但这种方式太繁琐了,现在的动力充电机充电电池动不动几十节串联,要是采用这种方式,那的需要多少开关来控制啊。

下图为飞度电容法工作原理图,只是画出了相邻两节充电机充电电池的蓄电池充电机均衡原理图。

蓄电池充电机均衡原理图

第一次做蓄电池充电机均衡,是做的一款动力充电机充电电池组的充电,充电机充电电池容量80ah的两组并联,要求蓄电池充电机均衡电流为10a,原来了解的一点蓄电池充电机均衡的原理根本不够用啊,这么大电流都相当于一个一个的小模块了,最后还真的是搞了n个小模块串联,每节充电机充电电池并联一个小模块,如果单体充电机充电电池电压低于设定值,启动相应的并联模块,对低电压充电机充电电池启动充电,补充能量提升电压,实现蓄电池充电机均衡。

下图为当时采用的蓄电池充电机均衡充电机充电电路的示意图,DC-DC输入母线既可以是充电机充电电池电压,也可是是别的模块提供的直流输入。根据需要灵活配置。

蓄电池充电机均衡充电机充电电路的示意图

主动蓄电池充电机均衡方法可以采用我前面提到的一个变压器多路输出的方法如果你想利用下面的充电机充电电路示意图,做一个多路输出的反激电源,利用各个模块的输出电压来对充电机充电电池实现蓄电池充电机均衡,我估计你需要很深的功力才可以,因为交叉调整率估计就会搞死你。但是,利用这个充电机充电电路,我们可以换一下思路,各路输出不需要稳压都可以,当然为了防止开路损坏输出电容,我们可以做一个简单的原边反馈。然后在每路输出到充电机充电电池之间串联一个电子开关,由于这种蓄电池充电机均衡都是配合充电机充电电池管理系统一起工作的,因此每路输出只要串联一个电子开关,由管理单元控制即可,哪路电压地我们就可以打开这个电子开关,有电源输出给该节充电机充电电池充电,直到所有单体充电机充电电池电压达到我们的期望值。

采用这种蓄电池充电机均衡方法,曾经做过1000AH,7串充电机充电电池及300AH,80串充电机充电电池的蓄电池充电机均衡,蓄电池充电机均衡完成后,所有单体充电机充电电池电压可以达到5mV以内。

蓄电池充电机主动均衡也可以采用能量转移的方法,所谓能量转移,既可以是从整组电压取能量向低电压补充,也可以是从将电压过高的充电机充电电池取能量向整组电压反馈。我在一款通讯电源电源系统中用过第二种方式实现过充电机充电电池蓄电池充电机均衡。充电机充电电路原理图如下:

忘了是参考的谁写的一篇论文做的,当时做的是16串充电机充电电池的蓄电池充电机均衡,分成了两组,每组8只充电机充电电池串联,这里只画了6只描述工作原理,如果充电机充电电池B5电压过高,控制Q5以PWM模式工作,当Q5开通,电感L5储能,当Q5关闭,电感储存的能量就会通过D5给充电机充电电池B1-B4充电,降低B5充电机充电电池电压抬高其余充电机充电电池电压,利用同样的原理可以分析其余充电机充电电池组电压过高时候的工作过程。

在试验过程中,两组之间各自采用这种方式蓄电池充电机均衡,当两组之间出现偏差的时候,就可以采用双向DC-DC进行能量转换了,这样采用的模块数量较少,设计比较方面,我当时没有采用双向DC-DC,而是简单的采用的能量消耗性做两组之间充电机充电电池的蓄电池充电机均衡。从最终的试验效果来看,充电机充电电池蓄电池充电机均衡还是比较不错的。

这就是截止目前为止,我试验过的四种充电机充电电池蓄电池充电机均衡的方式,蓄电池充电机均衡的充电机充电电池从2AH到1000AH,串联的节数从7串到120串,个人感觉如下:

1、对于10AH以内的充电机充电电池组,采用能量消耗型可能是比较好的选择,控制简单。

2、对于几十AH的充电机充电电池组来说,采用一拖多的反激变压器,结合充电机充电电池采样部分来做充电机充电电池蓄电池充电机均衡应该是可行的。

3、对于上百AH的充电机充电电池组来说,可能采用独立的充电模块会好一些,因为上百AH的充电机充电电池,蓄电池充电机均衡电流都在10多A左右,如果串联节数再多一些,蓄电池充电机均衡功率都很大,引线到充电机充电电池外,采用外部DC-DC或AC-DC蓄电池充电机均衡也许更安全。

目前的蓄电池充电机均衡都是以充电机充电电池电压一致作为蓄电池充电机均衡的结束条件,但随着SOC计算越来越准确,容量一致的蓄电池充电机均衡应该是未来发展的趋势。