高效節能動力鋰電池檢測及化成系統

其拓撲為LLC諧振全橋 Vin為交流電整流(三相無源PFC)或經PFC(功率因數校正)后電壓

T1、T2、T3、T4為MOSFET Lr為諧振電感 Cr為諧振電容 D5、D6為高頻整流二極管 Cf為濾波電容。

三、化成模塊(雙向DC/DC)

結構如圖3所示。包括雙向DC/DC模塊。第一級采用隔離式半橋變換結構，利用變壓器對高壓側與低壓側進行隔離，開關管V1,V2,V3,V4采用固定脈沖控制，實現從400V母線電壓和15V中間電壓進行變換，第二級采用非隔離式Buckboost 變換器構成，開關管V5,V6采用閉環閉環控制，實現15V中間電壓和3V鋰電池電壓之間進行二次變換。

1.升壓工作模式

電池側3V電壓，經C11濾波后，送至由V6、V5、L1、C0構成BOOST升壓變換器，BOOST變換器將電壓從3V升至15V, 調節送到TG6的脈沖占空比，可以實現調節輸出電壓;由第一級變換器升壓至15V的電壓經C3、C4分壓， 送至半橋變換器，給固定脈沖至TG3和TG4 , 使開關管V3、V4工作在開關狀態，經變壓器升壓至200V，由D1、D2 以及C1、C2構成全波倍壓整流電路，將輸出電壓穩定在400 V。

升壓變換時輸入電壓與輸出電壓關系式：

式中：N1變壓器高壓側匝數; N2變壓器低壓側匝數;Vb電池電壓; D2 開關管V6的輸入脈沖占空比。

2.降壓工作模式

母線側輸入電壓400 V，經C1和C2分壓，上下橋臂輸入電壓為200 V。控制器將固定脈沖送至TG1和TG2，使開關管V1， V2工作在開關狀態。由D3、D4構成全波整流電路，經C0濾波，使電壓從400V降至24V;閉環控制器輸出PWM 信號，送至開關管V5 , 使V5、D6、L1、C11構成BUCK降壓變換器，將電壓從24V降至3V。調節輸入開關管V5 的驅動波形占空比，可以調節輸出電壓。降壓變換時輸入電壓與輸出電壓關系式：

式中：N1變壓器高壓側匝數，N2變壓器低壓側匝數，V400高壓側輸入電壓，D1 開關管V5的輸入脈沖占空比。

3.化成模塊(雙向DC/DC)控制策略

為了完成對鋰電池的管理與監控，本設計的雙向DC/DC變換器以MCU為核心控制器件。對各個開關管的控制、鋰電池電流、電壓，溫度測量、上位機通信、電量計量等功能，硬件結構如圖4所示。

控制電路采用電流閉環和電壓限定控制方法，利用高精度霍爾電流傳感器測量電池充電電流，與電流給定信號(CPU系統給出)一起經電流PI 調節器和驅動電路，控制開關管導通與關斷。由于PI調節器可以實現無差調節，從而實現電池充電電流的恒定。為防止鋰電池充電可能出現的過充影響電池的性能，控制電路加入了電壓限制環節，使得電壓達到限制電壓時減小充電電流。

四、 集中式計算機控制系統

為了實現上位機與化成通道的實時通訊 ,兩者通過CAN總線進行通信。