一种适于锂离子电池的充电控制器的制作方法

本实用新型涉及电力电子技术领域，具体涉及充电控制器设计，主要应用于锂离子电池充电系统。

背景技术：

锂离子电池具有能量密度高，工作安全可靠，使用寿命长和充放电电压稳定等优点，广泛应用于电动汽车等领域。应用小电流充电法可以延长电池的使用寿命，但耗时过长，使其应用受限；采用大电流脉冲充电，可以有效减少充电时间，提高效率，但往往存在欠充现象，使其使用率降低。寻找更加高效的锂离子电池充电方法，对加快锂离子电池应用具有重要的意义。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种新型的一种适于锂离子电池的充电控制器。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：一种适于锂离子电池的充电控制器，包括全桥电路、控制电路和检测电路；

所述全桥电路包括主开关管Q1、主开关管Q2、主开关管Q3、主开关管Q4、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、变压器，主开关管Q1~Q4两端反并联了二极管D1~D4，主要用于变换电路中提供续流通路；

主开关管Q1~Q4两端并联电容C1~C4，主要用于和谐振电感发生谐振，实现零电压开关；

T1为二次侧带有中心抽头的变压器，变压器二次侧通过VD1、VD2构成全波整流电路，经Lf、Cf滤波后接输出负载。

优选的，所述主开关管采用开关频率较高的MOSFET。

优选的，所述检测电路通过电阻和可调电位器进行分压，通过电阻接入运算放大器的同相输入端，放大器的输出通过电阻反馈至放大器的反相输入端，构成比例运算输出，经滤波和稳压后，得到适合于送入DSP的电压，可以接入DSP的A/D输入端。电流检测单元中，通过电阻实现电流电压转换，该电压通过电阻接至放大器输入端，经放大、滤波和稳压后，得到适合于送入DSP的电压，可以接入DSP的A/D输入端。系统中运算放大器采用LM358，偏置电压为。

有益效果在于：本实用新型采用移相式零电压全桥电路作为主功率变换电路，锂离子充电控制采用恒流—恒压控制策略，通过DSP设计控制系统，进行了软件设计，所设计的充电器具有结构简单、控制方便、变换效率高、体积小，可靠性高。

附图说明

图1为本实用新型的主功率变换电路拓扑图；

图2为本实用新型的充电控制策略图；

图3为本实用新型的数字控制系统结构图。

具体实施方式

为了使从事电力电子技术、锂离子电池充电系统相关技术人员能更好地理解本发明方案，下面参照附图对本发明实施方式进行详细说明。

参见图1，本系统提供了主功率变换电路拓扑图，采用移相式零电压全桥电路作为主功率变换电路，其中Q1~Q4为主开关管，采用开关频率较高的MOSFET作为功率开关元件，连接成全桥电路，其中Q1、Q4为一对桥臂，Q2、Q3构成另一对桥臂，全桥电路在变压器的一次侧。在变压器一次侧加入谐振电感和两只钳位二极管，实现软开关运行，并能够有效除去输出整流管反向恢复引起的电压尖峰。主开关管Q1~Q4两端反并联了二极管D1~D4，主要用于变换电路中提供续流通路，主开关管两端并联电容C1~C4，主要用于和谐振电感发生谐振，实现零电压开关。T1为二次侧带有中心抽头的变压器，变压器二次侧通过VD1、VD2构成全波整流电路，经Lf、Cf滤波后接输出负载。

参见图2，给出了充电控制策略图。锂离子充电控制采用恒流—恒压控制策略，通过实时检测锂离子电池两端电压，判断该电压和系统所设电压大小，使其运行于恒流充电和恒压充电模式。在系统中，根据电池运行工作实际，设定两个电压限值，其中设VL为系统电池电压下限，VH为电池电压上限，通过进行实测电压检测，给出具体的充电模式。当实测电压V<VL时，系统以涓流充电，当VL<V<VH，进入恒流充电阶段，当电池两端电压逐渐上升，达到V>VH时，系统转入恒压充电阶段，保持V=VH，直至电池充满。

参见图3，给出了恒流—恒压充电控制器的数字控制系统结构图。数字控制系统主要由模式选择、切换控制、电压调整回路、电流调整回路等部分构成。恒压恒流控制器设计以稳态精度和系统纹波为主要性能指标，其中电压调整回路是通过电压反馈进行恒压充电控制。电流调整回路通过电流反馈实现恒流充电控制，恒压恒流控制采用相对独立的控制方式，在恒流充电阶段，以输出电流为控制目标，构成电流反馈控制系统，实现电流恒定。恒压充电阶段，以输出电压为控制目标，构成电压反馈控制回路，以实现电压恒定。模式选择开关是根据检测的实时电压值，进行模式判断，最终选择进入何种充电模式，切换控制是为了保障充电过程的平滑切换，防止功率突变。实时计算电压控制器调节量和电流输出调节量，在进行切换时，比较两个调节量的大小，当满足电流输出调节量大于电压控制器调节量，此时进行切换，从而保证电池电流连续，实现平滑切换。数字控制系统可以采用TMS320F2812 DSP作为主控芯片，实现控制运算和策略执行。

本实用新型的电压、电流检测系统结构。数字控制系统要得到电压和电流信号，才能进行恒流-恒压控制。在系统中，需要检测充电系统的直流电压和电流信号。直流电压信号通过电阻和可调电位器进行分压，通过电阻接入运算放大器的同相输入端，放大器的输出通过电阻反馈至放大器的反相输入端，构成比例运算输出，经滤波和稳压后，得到适合于送入DSP的电压，可以接入DSP的A/D输入端。电流检测单元中，通过电阻实现电流电压转换，该电压通过电阻接至放大器输入端，经放大、滤波和稳压后，得到适合于送入DSP的电压，可以接入DSP的A/D输入端。系统中运算放大器采用LM358，偏置电压为15V。

以上内容是结合优选技术方案对本发明所做的详细说明，不能认定发明的具体实施仅限于这些，对于在不脱离本发明思想前提下做出的简单推演及替换，都应当视为本发明的保护范围。