[发明专利]一种充放电控制器集成蓄电池

摘要

一种充放电控制器集成蓄电池，包括蓄电池本体、功率主电路、检测电路、控制电路以及显示部分，其特征在于，功率主电路以多路输出的高频隔离型DC‑DC电路，双向反激电路为基础与一些开关组合而成，开关频率采用高频，检测电路主要包括对变压器一次侧的电压Ui、电流Ii，每路输出的电池电压Ub1‑Ub6以及电池温度T进行采样，控制电路以接收检测电路的信号进行处理并驱动各开关管开通与关断，在使用过程中，充电与放电可同时进行，采用正负脉冲进行充电，使用变压器原边电流及副边电压确定充放电状态，并在充电时进行温度补偿。

主权项

1.一种充放电控制器集成蓄电池，包括蓄电池本体、功率主电路、检测电路、控制电路以及显示部分，其特征在于，功率主电路以多路输出的高频隔离型DC‑DC电路，双向反激电路为基础与一些开关组合而成，采用高频开关频率，检测电路主要包括对变压器一次侧的电压Ui、电流Ii，每路输出的电池电压Ub1‑Ub6以及电池温度T进行采样，控制电路以接收检测电路的信号进行处理并驱动各开关管开通与关断，在使用过程中，充电与放电可同时进行，使用变压器原边电流及副边电压确定充放电状态，并在充电时进行温度补偿，功率主电路多路输出的每路输出电压2V或3V左右，同步整流型MOSFET替代二极管，在充电过程中进行两次电池均衡，具体方法是，在恒流充电阶段结束时，停止充电，检测对比各路电池电压，确定各路的荷电量；之后开始间歇放电，此时充电时反激电路的同步整流MOSFET变为原边开关管，原先的原边开关管变为同步整流管；根据每路具体的荷电量确定各路开关管的占空比或直接关断荷电量过低的开关管，荷电量过大则使用大占空比，从而将降低荷电量，直至间歇时荷电量均衡，大电流正负脉冲充电阶段结束后给电池施加固定窄脉宽的正负脉冲进行浮充电，在浮充间歇时检测对比各路电池电压确定荷电量并使用与恒流阶段相同的均衡方法进行均衡，直至充电结束，所述的充放电控制器集成蓄电池在不同荷电状态的脉冲进行精确充电的控制过程如下：1)系统初始化后Ui，Ub1‑Ub6，Ii和T进行采样，并求得Ub1‑Ub6的平均值Ub，最小值Umin；若Ub低于电池的放电截止电压Ub.c时，电路停止运行，进行过放电保护；2)若电池平均电压大于截止电压则判断各电池电压与Umin的差值是否大于均衡电压，若大于则关断该路同步整流管Sn，从而进行电池均衡管理，否则该路处于充电状态，同步整流管与主开关管互补导通；3)在充电过程中，若电池电压Ub小于预设电压值Ub.set，则以大电流进行恒流充电，若Ub大于浮充电压Uf，则以固定脉宽的正负窄脉冲进行浮充电，若Ub处于Ub.set与浮充电压Uf之间，则根据公式计算正脉冲脉宽：，式中Tp为充电周期，Tc为充电脉冲宽度，k表示当前充电周期，k‑1为上一次充电周期，Ub,f为蓄电池浮充电压，Ub,set为蓄电池脉冲充电起始电压，随着电池荷电量的增加，电路以由宽到窄的电流脉冲对电池进行变脉宽充电，给电池施加符合需要的休息时间，以提高充电接受比，提高充电接受电流，可打破指数曲线自然接受特性的限制，实现快速充电并消除电池极化效应，延长电池寿命；4)在不同电池电压条件下产生需要的充电脉冲的同时，考虑电池温度的影响，对采样到的电池温度T进行温度补偿，随温度升高削减充电脉冲的脉宽；5)由于电池会随其荷电量的不同而在不同充电阶段显示出不同的外特性，普通的PI闭环控制的效果很不理想，因此采用模糊自适应整定PID，在线运行过程中，控制系统通过对模糊逻辑规则的结果处理、查表和运算，完成对PID参数的在线自校正,从而实现对不同荷电状态的脉冲进行精确的充电控制。