[实用新型]基于Buck-boost变换器的并行充电控制系统

说明书

技术领域

本实用新型属于电源技术领域，具体涉及一种基于Buck-boost变换器的并行充电控制系统。

背景技术

随着人们对移动设备越来越广泛的使用，如何为其提供安全可靠并且快速的充电设备显得尤为重要，一般情况下，利用变换器直接为电池组串行充电，这样刚开始时电流过大，从而严重伤害电池，使得电池组使用寿命减少。并且充电时间较长，不能及时为用电设备充足电能。

传统的锂电池充电器控制由模拟器件控制，结构拓扑以及充电方法单一，不能按照电池电量状态智能分阶段充电，更不能在无人监控的情况下监测电池充电状态，实现保护的功能。近年来，数字处理技术更加广泛的使用、成熟，微控制器的性价比不断提高，电池组的充电方式也向着智能化、快速的方向发展。控制方法也由单一的模拟控制变得更加复杂、灵活、方便。在延长电池寿命的同时，更加快速、高效的为电池组充电。

为了实现锂电池组的快速充电，本专利采用并行充电方式。但是并行充电需要各充电电路之间相互隔离，不能存在导电回路，同时实现分阶段智能恒流充电和恒压浮充。应用反激型开关变换器可以实现 并行充电，但充电控制系统相对复杂，变压器等损耗较大，很难提高充电效率。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于Buck-boost变换器的并行充电控制系统，能够为锂电池组的每一节电池并行快速充电。

本实用新型的技术方案是：一种基于Buck-boost变换器的并行充电控制系统，其特征是包括充电电路、霍尔电流传感器、驱动电路和数字处理单元，充电电路由开关管S1、S2，电感L，二极管VD1、VD2组成；开关管S1与开关管S2工作在同步模式，开关管S1的漏极与输入直流电源DC的正端相连接，开关管S2的源极与输入直流电源DC的地GND相连接；开关管S1由驱动电路1驱动，开关管S2由驱动电路2驱动；

数字处理单元通过ADC实时采样充电电路的输入电压、每节电池两端电压及其对应的充电电路的电感电流；

电感L与霍尔电流传感器串联，电感L的一端接开关管S1的源极和二极管VD1的阴极，另一端接霍尔电流传感器的电流输入端口，霍尔传感器的电流输出端口连接开关管S2的漏极和二极管VD2的阳极；

电池的正极接二极管VD2的阴极，电池的负极接二极管VD1的阳极，电池的负极接地GND；

电感电流采样电阻R₅与霍尔电流传感器的电流采样输出端连接。

本专利采用了改进的Buck-boost变换器作为充电主电路，能够高 效快速地为锂电池组并行智能充电，充电控制系统结构简洁，电感等损耗较小，充电效率高。

附图说明

图1是改进的Buck-boost DC-DC变换器充电主电路原理图。

图2是三路并行充电电路原理图。

图3是在Simulink仿真环境下，六路并行充电的仿真结果图。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型的内容做进一步说明。

如图1所示，改进的Buck-boost DC-DC变换器充电电路由开关管S1、S2，电感L，二极管VD1、VD2组成。开关管S1与开关管S2工作在同步模式，开关管S1的漏极与输入直流电源DC的正端相连接，开关管S2的源极与输入直流电源DC的地GND相连接。

电感L与霍尔电流传感器串联。电感L的一端接开关管S1的源极和二极管VD1的阴极，另一端接霍尔电流传感器的电流输入端口。霍尔电流传感器的电流输出端口连接开关管S2的漏极和二极管VD2的阳极。

电池的正极接二极管VD2的阴极，负极接二极管VD1的阳极。为了便于电池电压的采样，电池的负极接地GND。

当开关管S1、S2同步开通时，电感L充电，二极管VD1、VD2反向截止；当S1、S2同步关断时，电感L放电，二极管VD1、VD2续流导通，电池充电。

采样电阻R₁、R₂接在输入直流电源DC的正端和地GND之间， 将输入电压分压后采样。采样电阻R₃、R₄接在电池的两端，将电池两端电压分压后采样。电阻R₅是电感电流采样电阻，与霍尔电流传感器的电流采样输出端连接，将电流值转换成电压值后采样。