一种大功率dc-dc升压装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种大功率DC-DC升压装置，包括主控制单元、功率输出单元、电芯保护单元、电量显示单元、充电控制单元；主控制单元与功率输出单元连接；电芯保护单元、电量显示单元、充电控制单元分别与主控制单元连接。其中，主控制单元包括主控芯片、辅助电源芯片、多相多重接口；主控芯片与辅助电源芯片连接，辅助电源芯片连接多相多重接口；主控制单元还包括移相控制接口；移相控制接口与主控制芯片连接。本实用新型实现了对单个电芯(并联电池组)升压处理，输出电压24伏或者48伏，功率近800瓦左右。
【专利说明】—种大功率DC-DC升压装置
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及一种大功率DC-DC升压装置。
【背景技术】
[0002]世界能源问题已成为制约人类社会可持续发展的关键问题，能源生产与消费过程中导致的环境与生态的破坏，造成了无法估量的社会和人文灾难。因此，21世纪新能源的开发与利用，已不再是一个将来的话题。科学家和经济学家均认为本世纪将面临最关键的两大难题是能源短缺和环境污染。
[0003]当电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急，能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈时，越来越多的国家开始寻求经济发展的"新动力"一可再生能源。《(中华人民共和国可再生能源法)》已经颁布，将于2006年1月1日正式实施。这一切都预示新能源、新材料的科学技术进步与技术成果大规模产业化的时代即将到来。
[0004]有数据分析显示，我国汽车行业对石油的消耗量已经高达总消耗量的1/3以上。由此推算，在未来的20年，汽车行业将成为石油最大的消耗部门，而30年后汽车行业对石油的消耗量将达到总消耗量的80%以上。
[0005]因为节能环保等因素制约我国目前必须发展新能源，然而在新能源行业电动汽车首先为磷酸铁锂电池组，其安全性和循环寿命保证了其使用条件及范围。然而磷酸铁锂电池在生产和使用过程中，有一定程度的淘汰率，尤其在磷酸铁锂电池使用了一段过程后，它们之间的参数差异越来越大。这样日积月累后，其成本压力逐渐显现出来，甚至威胁了磷酸铁锂电池行业的生存。在相关研究和论文文献里，当磷酸铁锂电池并联的时候，其它们的之间的差异化比较小，可以近似看为单个电芯，可以更好的使用电池组。然而单个电芯的电压在3.4伏左右，不能运用于产品中。这样需要一种装置，将3.4伏升压到可被常规产品使用的电压，进而解决以上急需的问题。
【发明内容】
[0006]本实用新型要解决的技术问题是提供一种大功率DC-DC升压装置。
[0007]为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:一种大功率DC-DC升压装置，包括主控制单元、功率输出单元、电芯保护单元、电量显示单元、充电控制单元；主控制单元与功率输出单元连接；电芯保护单元、电量显示单元、充电控制单元分别与主控制单元连接。
[0008]作为优选，主控制单元包括主控芯片、辅助电源芯片、多相多重接口 ；主控芯片与辅助电源芯片连接，辅助电源芯片连接多相多重接口。
[0009]作为优选，电芯保护单元包括用于电池保护的LTC2912芯片。
[0010]作为优选，电量显示单元包括用于电量显示的LM3914芯片。
[0011]作为优选，主控制单元还包括移相控制接口 ；移相控制接口与主控制芯片连接。
[0012]本实用新型的有益效果是:[0013]只需通过电池并联，再进技术处理，实现了把并联的电池组电压3.4伏左右升压到24伏或者48伏左右，达到800瓦以上输出功率能力。完全并联的电池组很好的解决了锂离子电池之间参数不一致的缺陷，降低了电池筛选使用难点，缓解了库存压力。同时升压装置也可以串并联，实现了电池组先并联后连接DC升压装置，然后同种模块再次串联，达成满足产品设计要求的新的PACK方式。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明。
[0015]图1是本实用新型大功率DC-DC升压装置实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]图1为大功率DC-DC升压装置总原理图，包括主控制、功率输出单元、电芯保护单元、电量显示单元、充电控制单元、移相控制部分。锂离子电芯并联模块输出3.4伏左右，接入大功率的DC-DC升压装置输入口，通过主控制单元进行多重多相控制，连接功率输出单元输出24伏800瓦左右的能量。电芯保护单元时刻监控锂离子并联电池组放电及充电过程中的工作异常状况，进行必要的电气隔离，减少装置的损失。电量显示单元主要显示放电时的剩余电量及充电过程中的电池容量状态。充电控制单元与电芯保护单元间相互作用，实现了装置的安全充电工作。
[0017]移相控制单元属于DC升压装置的升级功能，可处理多个DC升压装置的串并联方式，具体为实现多个大功率的DC-DC升压装置开发的串联技术，用来进一步实现提高输出电压等级。
[0018]主控制单元主要实现装置的多重多相的控制信号产生，同时接收外部时钟信号，进行装置的移相技术处理。并且外围电路进行主控制单元相关配置，实现装置的过压、过流保护，SPWM设置，输出电压设置，装置启动顺序等设计。功率输出单元实现低电压输入，高电压高功率输出。使用Boost非隔离升压拓扑原理技术，并运用半桥软开关及同步整流技术，提高装置的整体效率到90%左右。
[0019]电芯保护单元和充电控制单元使用专用的LTC2912电池保护芯片。通过输入电阻的阻值匹配，实现2.5伏到3.45伏之间的区域保护策略。将有效的保护信号通过复杂的控制网络，进行装置有效快速的保护。充电控制单元与电芯保护单元相互工作，进行充电保护，并且与电量显示单元相互工作，实时显示电池状态。同时装置在充电过程中，充电控制单元关闭装置的主控制单元，降低装置的功耗及其他安全隐患。
[0020]电量显示单元使用专用的电量显示芯片LM3914。将电池容量进行动态的10段4种颜色显示，同时进行充电和放电显示的区分。相对准确把握电池实时容量。
[0021 ] 由于本装置属于高功率密度产品，其装置的过流，散热及其安全性设计比较重要。在装置的过流设计中，使用了电路板的立体汇流排的设计思路，在输入接口上充分考虑输入电流100安能力。使用了整块铝合金板和风扇进行装置的功率管、储能电感等散热，保证装置在设计功率下工作的稳定性。并且铝合金板具体固定芯片和电路板的作用。外壳使用了铝合金，抗压能力比较好，EMI污染比较小。装置的前后面板使用了复合材料，具体电性能的接口，进行了绝缘处理，其他面积使用铝合金，保持了装置外观抗干扰能力。[0022]本装置最大输出只有48伏，不能运用在高电压设备中。移相控制单元通过专用的芯片和单片机，设计四路输出同一频率，不同相位信号，控制多个本装置，实现移相串联的技术，提高输出电压。同时移相控制单元实时监控装置的频率、相位、单个装置的输出电压。及时处理因某相位出现问题后，移相控制单元进行相位重设或者辅助装置进行相位补充等一系列突发事件，提高这个系统的稳定性能。这样系统整个输出功率达到3000瓦和至少100伏左右输出能力。
[0023]以上所述的本实用新型实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。
【权利要求】
1.一种大功率DC-DC升压装置，其特征在于:包括主控制单元、功率输出单元、电芯保护单元、电量显示单元、充电控制单元；所述主控制单元与功率输出单元连接；所述电芯保护单元、电量显示单元、充电控制单元分别与主控制单元连接；所述主控制单元包括主控芯片、辅助电源芯片、多相多重接口 ；所述主控芯片与辅助电源芯片连接，辅助电源芯片连接多相多重接口。
2.根据权利要求1所述的大功率DC-DC升压装置，其特征在于:所述电芯保护单元包括用于电池保护的LTC2912芯片。
3.根据权利要求1所述的大功率DC-DC升压装置，其特征在于:所述电量显示单元包括用于电量显示的LM3914芯片。
4.根据权利要求1所述的大功率DC-DC升压装置，其特征在于:所述主控制单元还包括移相控制接口 ；所述移相控制接口与主控制芯片连接。
【文档编号】H02M3/00GK203491884SQ201320487688
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年8月12日 优先权日:2013年8月12日
【发明者】郭言平, 张倬 申请人:合肥国轩高科动力能源股份公司