一种锂电池充电装置及其方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及到一种电池的充电方法，尤其涉及到一种光伏组件充电进入锂电池的 充电装置及其方法。
【背景技术】
[0002] 锂电池作为新一代的储能介质，具有可快速大电流充电和大电流过放电的优点， 目前的锂电池的充电输入一般都采用单路USB电源输入，那么在无法取得输入电源的地方 则无法实现锂电池的应用，而太阳能作为广泛而普遍的新能源，可以在任意地方获取。将太 阳能组件输入作为锂电池一种充电方式将大大的提高锂电池的利用空间。目前作为蓄电池 组能量转换系统的控制方式一般采用模拟控制实现，采用模拟控制无法实现能效的精确 控制和保护，一般的铅酸电池采用光伏组件输入可以不考虑其输出的效率，但是作为锂电 池具有大电流充电的能力，那么光伏组件最大功率捕获的要求将显得非常重要。而对于一 般的蓄电池输出电路一般会采用BUCK电路输出，那么BUCK电路不具有隔离功能，而且不方 便实现多路输出，而采用一般的反激电路，其开关为硬开关模式等缺点。
【发明内容】
[0003]针对现有技术中光伏组件电压太低，无法充入锂电池中的现象，本发明开发了一 种锂电池充电装置及其方法。
[0004] 为了实现上述的技术目的，本发明采用的技术方案是提供带有BOOST升压电路 的一种锂电池充电装置及其方法，该充电装置包括输入电路组件、与输入电路组件相连的 BOOST升压电路、控制BOOST升压电路的充电控制系统，与BOOST升压电路连接的电池组，与 电池组相连的自激振荡反激电路、与自激振荡反激电路相连的负载电路，其中，所述充电控 制系统与负载电路相连，并控制负载电路。
[0005]本发明优选的实施方案是，其中，负载电路为RCC反激电路。
[0006]本发明优选的实施方案是，所述BOOST升压电路在充电过程中升高输入电路组件 输出的电压，实现输入电路组件向锂电池充电。
[0007]本发明优选的实施方案是，通过所述充电控制系统控制BOOST升压电路实现锂电 池充电装置数字化精确控制，通过充电控制系统内置的数字化检测输入电路组件上的电流 ipv和电压Vpv，然后计算判断，实现充电控制系统控制BOOST升压电路主开关的通/断，通过 自激谐振反激电路确定输出负载电路上的电压，再反馈到自激振荡反激电路的初级控制确 定主开关的通断，实现对负载电路电压需求的精确控制。
[0008]本发明优选的实施方案是，其中，所述输入电路组件包括光伏组件和USB接口组 件。
[0009]本发明优选的实施方案是，其中，所述光伏组件包括至少一个，所述BOOST升压电 路包含至少一个，所述光伏组件与BOOST升压电路--对应关系。
[0010] 本发明优选的实施方案是，其中，所述电池组为磷酸铁锂蓄电池组。
[0011] 本发明优选的实施方案是，其中，所述自谐振反激电路包括与电池组的接地电阻 Rg，二极管ZD1，通过接地电阻Rg，二极管ZD^立功率开关管V2的开关驱动电压，功率开关 管V2导通形成反激变压器，线圈Li的电压与辅助线圈L2形成比例线圈正电压建立，线圈L2 输出的电压通过第一电容C1，第二电阻R2驱动功率开关管V2，同时，线圈1^2输出电压通过正 向二极管VD3对第二电容C2充电，第二电容C2的电压达到晶体管VTi的导通电压，则晶体管 VT1导通，功率开关管V2的门极驱动拉低，功率开关管V2关断，当线圈L3有电压输出后，第 二电容〇2开始放电，第二电容C2电压降低导致晶体管VTi断开，第二电容C2放电时通过反 向二极管VD3，第三电阻R3对第一电容Ci充电，第一电容C压升高，又驱动功率开关管V2 导通，通过第二电容(：2的周而复始的充电，放电形成振荡，达到对主开关管V2的导通，关断。
[0012] 一种锂电池的充电方法，其中，充电方法包括以下步骤： a) 、快速充电阶段，当所述充电控制系统检测到锂电池的端电压Uwt，根据队",的检测值 判断电池组是否需要快充，当确定锂电池需要快充时，则对BOOST升压电路进行功率控制，
【主权项】
1. 一种裡电池充电装置，其特征在于，所述裡电池充电装置包括输入电路组件（101 )、 与输入电路组件（101)相连的BOOST升压电路（102)，与BOOST升压电路（102)连接的电池 组（103)，与电池组（103)相连的自激振荡反激电路（104)，通过自激谐振反激电路（104)可 实现与自激振荡反激电路（104)相连的负载电路（106 )，其中，充电控制系统（105 )与BOOST 升压电路（102)和负载电路（106)相连，并监控的负载电路（106)运行状况，实现负载电路 (106)过流，短路，过压等保护。
2. 根据权利要求1所述的裡电池充电装置，其特征在于，所述BOOST升压电路（102)在 充电过程中升高输入电路组件（101)输出的电压，实现输入电路组件（101)向裡电池充电。
3. 根据权利要求1所述的裡电池充电装置，其特征在于，通过所述充电控制系统（105) 控制BOOST升压电路（102)实现裡电池充电装置数字化精确控制，通过充电控制系统（105) 内置的数字化检测输入电路组件（101)上的电流ipY和电压VpY，然后计算判断，实现充电控 制系统（105)控制BOOST升压电路主开关的通/断，通过自激谐振反激电路（104)确定输出 负载电路（106)上的电压，再反馈到自激振荡反激电路（104)的初级控制确定主开关的通 断，实现对负载电路（106)电压需求的精确控制。
4. 根据权利要求1所述的裡电池充电装置，其特征在于，所述负载电路（106)为RCC反 激电路。
5. 根据权利要求1所述的裡电池充电装置，其特征在于，所述输入电路组件（101)包括 光伏组件和USB接口组件。
6. 根据权利要求1所述的裡电池充电装置，其特征在于，所述光伏组件包括至少一个， 所述BOOST升压电路（102)包含至少一个，所述光伏组件与BOOST升压电路（102) 对应 关系。
7. 根据权利要求1所述的裡电池充电装置，其特征在于，所述自谐振反激电路包括与 电池组（103)的启动电阻Rg，二极管ZDi，通过启动电阻Rg，二极管ZDi建立功率开关管V 2的 开关驱动电压，功率开关管V2导通形成反激变压器，线圈Li的电压与辅助线圈L2形成比例 线圈正电压建立，线圈L2输出的电压通过第一电容Cl,第二电阻R2驱动功率开关管V 2,同 时，线圈L2输出电压通过正向二极管VD 3对第二电容C 2充电，第二电容C 2的电压达到晶体 管VTi的导通电压，则晶体管VT 1导通，功率开关管V2的口极驱动拉低，功率开关管V 2关断， 当线圈Ls有电压输出后，第二电容C,开始放电，第二电容C,电压降低导致晶体管VTi断开， 第二电容〔2放电时通过反向二极管VD 3,第H电阻Rg对第一电容C 1充电，第一电容C 1电压 升高，又驱动功率开关管V2导通，通过第二电容C 2的周而复始的充电，放电形成振荡，达到 对主开关管V2的导通，关断。
8. -种裡电池的充电方法，其特征在于，所述方法包括W下步骤： a)、快速充电阶段，当所述充电控制系统（105)检测到裡电池的端电压Uwt，根据 Udw的检测值判断电池组（103)是否需要快充，当确定裡电池需要快充时，则对BOOST升 压电路（102)进行功率控制，充电控制系统（105)通过检测充电系统参数计算出开关 管的开关频率rj =2L *P〇/(Upv 与开关占空比二货七产。，并调节开关频率 lupv- Lout R二2L *Po/(Upv *皆中的Po，实现输入电路组件（101)最大功率输入到裡电池组（103); b)、恒压充电阶段，所述充电控制系统（105)检测到裡电池的端电压U"t，根据Uwt的检 测值判断电池组（103)是否进入恒压充电，当确定裡电池需要进入恒压充电时，BOOST升压 电路（102)切入定频的恒压控制模式，其中，BOOST升压电路（102)中主开关的开关固定频 率为 lOOKHz。
9. 根据权利要求7所述的一种裡电池的充电方法，其特征在于，当所述快速充电阶段 中的BOOST升压电路处于最大功率运行模式时，有；电感的励磁电压为dTj*!：女V，电感的去 磁电压为(時V -防的* (1 -沒)r ; BOOST升压电路工作于电流临界连续模式，则根据电感的伏砂平衡关系有，
其中d为BOOST升压电路主控开关的导通占空比，Ts为开关周期，L的'为输入光伏组 件的电压，防W为裡电池的充电电压， (2)、每个开关周期内电感的存储能量E1为： E=^L*Isp*Isp (4) 每个开关周期内输出到电池的能量E2为： E2 = Po* Ts (5) 根据能量守恒的原则，有E1=E2， !王*如?如=如。W 根据法拉第定律，BOOST电感的电压有： 巧V二王^ (7) 对上式两边取积分，可得电感电流有： Jsp = ATs*l：pvL (8) 将（8)式带入式6,则有BOOST升压电路的开关周期为： & = 2L ? Po/CUpv ?巧： （9 )。
10. 根据权利要求7所述的裡电池的充电方法，其特征在于：当所述裡电池进入快速充 电阶段时，可根据数字离散化检测系统的输入光伏组件电压巧IV，裡电池的端电压巧wrf， 根据式3计算出BOOST升压电路控制功率开关管的开通占空比，通过式9计算出BOOST升压 电路控制开关管的导通周期，通过导通周期的计算式子中有控制输出的功率P曰，根据Po 与巧？V实现最大功率的捕获算法。
11.根据权利要求7所述的一种裡电池的充电方法，其特征在于；当所述裡电池处于恒 压充电阶段时，BOOST升压电路采用固定频率模式，则有： 取固定频率为lOOKHz，即开关周期为：
其占空比的计算公式则根据数字检测到的输入电压和输出电压的控制关系，具体为：
【专利摘要】本发明涉及到一种锂电池的充电装置及其方法，其包括输入电路组件、与输入电路组件相连的BOOST升压电路和充电控制系统，与BOOST升压电路连接的电池组和自激振荡反激电路、与自激振荡反激电路相连的负载电路，其中，所述充电控制系统与负载电路相连，并控制负载电路。技术效果是，采用BOOST升压电路和充电控制系统，实现充电装置的大功率充电和恒压充电两种模式，使电压较低的光伏组件充电进入锂电池，而采用自激谐振反激电路输出和反激电路的RCC准谐振软开关技术，实现功率开关软化，提高了转换效率和降低了电磁干扰，而且反激电路可方便实现多组电压输出，扩大了锂电池的使用范围。
【IPC分类】H02J7-00
【公开号】CN104600808
【申请号】CN201510061764
【发明人】曹春荣
【申请人】曹春荣
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年2月6日