充電機充電蓄電池均衡電路的工作原理
2017-7-8 16:40:52??????點擊：
新能源的發(fā)展，電動汽車發(fā)展，都會用到能量密度比更高的充電機充電電池，而充電機充電電池串聯(lián)使用過程中，為了保證充電機充電電池電壓的一致性，必然會用到電壓蓄電池充電機均衡充電機充電電路。在這幾年的工作過程中，用到過幾種充電機充電電池的蓄電池充電機均衡充電機充電電路，在這里就跟大家一起分享一下。隨著充電機充電電池用途的增加，多節(jié)串聯(lián)大容量充電機充電電池的保護，充電機充電電池管理及蓄電池充電機均衡必將會得到發(fā)展，希望自己做過的一些小東西能對大家有所幫助。
最簡單的蓄電池充電機均衡電路就是負載消耗型充電機均衡，也就是在每節(jié)充電機充電電池上并聯(lián)一個電阻，串聯(lián)一個開關(guān)做控制，當某節(jié)充電機充電電池電壓過高時，打開開關(guān)，充電電流通過電阻分流，這樣電壓高的充電機充電電池充電電流小，電壓低的充電機充電電池充電電流大，通過這種方式來實現(xiàn)充電機充電電池電壓的蓄電池充電機均衡，但這種方式只能適用于小容量充電機充電電池，對于大容量充電機充電電池來說是不現(xiàn)實的。
第二種蓄電池充電機均衡方法我沒有實驗過，就是飛度電容法。簡單的說就是每一節(jié)充電機充電電池并聯(lián)一個電容，通過開關(guān)這個電容既可以并聯(lián)到本身這節(jié)充電機充電電池上，也可以并聯(lián)到相鄰的充電機充電電池。當某節(jié)充電機充電電池電壓過高，首先將電容與充電機充電電池并聯(lián)，電容電壓與充電機充電電池一致，然后將電容切換到相鄰的充電機充電電池，電容給充電機充電電池放電。實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)移。由于電容并不消耗能量，所以可以實現(xiàn)能量的無損轉(zhuǎn)移。但這種方式太繁瑣了，現(xiàn)在的動力充電機充電電池動不動幾十節(jié)串聯(lián)，要是采用這種方式，那的需要多少開關(guān)來控制啊。
下圖為飛度電容法工作原理圖，只是畫出了相鄰兩節(jié)充電機充電電池的蓄電池充電機均衡原理圖。
第一次做蓄電池充電機均衡，是做的一款動力充電機充電電池組的充電，充電機充電電池容量80ah的兩組并聯(lián)，要求蓄電池充電機均衡電流為10a,原來了解的一點蓄電池充電機均衡的原理根本不夠用啊，這么大電流都相當于一個一個的小模塊了，最后還真的是搞了n個小模塊串聯(lián)，每節(jié)充電機充電電池并聯(lián)一個小模塊，如果單體充電機充電電池電壓低于設(shè)定值，啟動相應(yīng)的并聯(lián)模塊，對低電壓充電機充電電池啟動充電，補充能量提升電壓，實現(xiàn)蓄電池充電機均衡。
下圖為當時采用的蓄電池充電機均衡充電機充電電路的示意圖，DC-DC輸入母線既可以是充電機充電電池電壓，也可是是別的模塊提供的直流輸入。根據(jù)需要靈活配置。
主動蓄電池充電機均衡方法可以采用我前面提到的一個變壓器多路輸出的方法如果你想利用下面的充電機充電電路示意圖，做一個多路輸出的反激電源，利用各個模塊的輸出電壓來對充電機充電電池實現(xiàn)蓄電池充電機均衡，我估計你需要很深的功力才可以，因為交叉調(diào)整率估計就會搞死你。但是，利用這個充電機充電電路，我們可以換一下思路，各路輸出不需要穩(wěn)壓都可以，當然為了防止開路損壞輸出電容，我們可以做一個簡單的原邊反饋。然后在每路輸出到充電機充電電池之間串聯(lián)一個電子開關(guān)，由于這種蓄電池充電機均衡都是配合充電機充電電池管理系統(tǒng)一起工作的，因此每路輸出只要串聯(lián)一個電子開關(guān)，由管理單元控制即可，哪路電壓地我們就可以打開這個電子開關(guān)，有電源輸出給該節(jié)充電機充電電池充電，直到所有單體充電機充電電池電壓達到我們的期望值。
采用這種蓄電池充電機均衡方法，曾經(jīng)做過1000AH，7串充電機充電電池及300AH，80串充電機充電電池的蓄電池充電機均衡，蓄電池充電機均衡完成后，所有單體充電機充電電池電壓可以達到5mV以內(nèi)。
蓄電池充電機主動均衡也可以采用能量轉(zhuǎn)移的方法，所謂能量轉(zhuǎn)移，既可以是從整組電壓取能量向低電壓補充，也可以是從將電壓過高的充電機充電電池取能量向整組電壓反饋。我在一款通訊電源電源系統(tǒng)中用過第二種方式實現(xiàn)過充電機充電電池蓄電池充電機均衡。充電機充電電路原理圖如下：
忘了是參考的誰寫的一篇論文做的，當時做的是16串充電機充電電池的蓄電池充電機均衡，分成了兩組，每組8只充電機充電電池串聯(lián)，這里只畫了6只描述工作原理，如果充電機充電電池B5電壓過高，控制Q5以PWM模式工作，當Q5開通，電感L5儲能，當Q5關(guān)閉，電感儲存的能量就會通過D5給充電機充電電池B1-B4充電，降低B5充電機充電電池電壓抬高其余充電機充電電池電壓，利用同樣的原理可以分析其余充電機充電電池組電壓過高時候的工作過程。
在試驗過程中，兩組之間各自采用這種方式蓄電池充電機均衡，當兩組之間出現(xiàn)偏差的時候，就可以采用雙向DC-DC進行能量轉(zhuǎn)換了，這樣采用的模塊數(shù)量較少，設(shè)計比較方面，我當時沒有采用雙向DC-DC，而是簡單的采用的能量消耗性做兩組之間充電機充電電池的蓄電池充電機均衡。從最終的試驗效果來看，充電機充電電池蓄電池充電機均衡還是比較不錯的。
這就是截止目前為止，我試驗過的四種充電機充電電池蓄電池充電機均衡的方式，蓄電池充電機均衡的充電機充電電池從2AH到1000AH，串聯(lián)的節(jié)數(shù)從7串到120串，個人感覺如下：
1、對于10AH以內(nèi)的充電機充電電池組，采用能量消耗型可能是比較好的選擇，控制簡單。
2、對于幾十AH的充電機充電電池組來說，采用一拖多的反激變壓器，結(jié)合充電機充電電池采樣部分來做充電機充電電池蓄電池充電機均衡應(yīng)該是可行的。
3、對于上百AH的充電機充電電池組來說，可能采用獨立的充電模塊會好一些，因為上百AH的充電機充電電池，蓄電池充電機均衡電流都在10多A左右，如果串聯(lián)節(jié)數(shù)再多一些，蓄電池充電機均衡功率都很大，引線到充電機充電電池外，采用外部DC-DC或AC-DC蓄電池充電機均衡也許更安全。
目前的蓄電池充電機均衡都是以充電機充電電池電壓一致作為蓄電池充電機均衡的結(jié)束條件，但隨著SOC計算越來越準確，容量一致的蓄電池充電機均衡應(yīng)該是未來發(fā)展的趨勢。
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