[发明专利]一种多路交错的电池脉冲充电变换器

说明书

本发明公开了一种多路交错的电池脉冲充电变换器，包括两级，前级为受控电流源，后级为多路脉冲控制单元，每路脉冲控制单元包括串联的脉冲控制开关和防反二极管；所述受控电流源用于产生幅值可调的连续电流，完成对脉冲充电电流幅值的控制；所述脉冲控制开关交错导通，完成对脉冲频率和各路脉冲电流占空比的控制，用于产生多路交错的脉冲充电电流；所述防反二极管与电池负载串联，当被充电电池或电池组压差较大时，用于避免被充电电池或电池组之间的直接并联，防止大的反向冲击电流。本发明可以消除脉冲间隔对充电时间的延长，缩短充电时间；实现了对脉冲充电中脉冲幅值、频率和占空比的灵活控制；能很好的实现被充电电池或电池组之间的均衡。

技术领域

本发明涉及电池充电技术领域，具体涉及一种多路交错的电池脉冲充电变换器。

背景技术

锂离子电池由于其众多优点而成为电动汽车、电网系统和大量电子产品的主要选择，为了最大限度地发挥电池的潜力，充电技术越来越成为关注的焦点之一。

脉冲充电首先应用于铅酸电池的容量恢复和极化消除，该方法在两个连续脉冲之间增加间隔。这种短期间隔也可以为锂离子电池带来许多好处，包括消除极化、更大的可接受电流、抑制枝晶生长、减缓容量衰减和加速离子扩散等。由于其优异的性能，脉冲充电被认为是一种很有前途的快速充电方法，同时也被作为低温环境下电池的自加热技术使用。由于脉冲电流的可控变量包括脉冲频率、幅值和占空比，充电参数的优化在所难免。

脉冲充电策略的诸多优点是不可否认的，但也有两固有的缺点。第一，脉冲间隔经能消除极化加速充电过程，但脉冲间隔同时也增加了充电时间，这是矛盾的。第二是在平均充电电流相同的情况下，脉冲电流的均方根大于恒定电流，因此脉冲充电的损耗会更大。因此为了进一步提高脉冲充电性能，推广其应用，对脉冲充电方法的研究有必要进一步加深。

发明内容

有鉴于此，为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出一种多路交错的电池脉冲充电变换器，目的在于消除脉冲充电中脉冲间隔对充电时间的延长，同时可以实现对脉冲幅值、频率和占空比的灵活控制。通过对脉冲幅值和频率的优化可以降低脉冲充电过程中的充电损耗，提高充电效率，增强电池使用安全性，通过脉冲占空比控制，可以实现被充电电池或电池组之间的均衡。

本发明通过以下技术手段解决上述问题：

一种多路交错的电池脉冲充电变换器，包括两级，前级为受控电流源，后级为多路脉冲控制单元，每路脉冲控制单元包括串联的脉冲控制开关和防反二极管；

所述受控电流源用于产生幅值可调的连续电流，完成对脉冲充电电流幅值的控制，前级受控电流源输出电流作为后级脉冲控制单元的输入；

所述脉冲控制开关交错导通，完成对脉冲频率和各路脉冲电流占空比的控制，用于产生多路交错的脉冲充电电流；

所述防反二极管与电池负载串联，当被充电电池或电池组压差较大时，用于避免被充电电池或电池组之间的直接并联，防止大的反向冲击电流。

进一步地，所述受控电流源是电力电子变换器或其他形式的电流源装置。

进一步地，所述受控电流源中，如果脉冲频率固定，通过对脉冲充电电流幅值的优化可降低充电过程中的欧姆损耗。

进一步地，对于电力电子变换器作为受控电流源，由于半导体开关频率远高于电池充电电流脉冲频率，该电池脉冲充电变换器能实现前后级功率解耦。

进一步地，该电池脉冲充电变换器能实现前后级功率解耦具体为：

对电池模型进行简化推导如下：