平衡充電
現有的均衡技術主要分為電池間能量傳遞均衡和外部能量輸入均衡。電池間能量均衡就是把高電量電池的能量給低電量電池充電。這種方法最大的問題就是控制起來很複雜。
現在很多專用晶片或者單片機解決方案使用的是外部均衡的方式,這種方式是通過可控制的耗能來實現的。這種方式中一般都是使用一個耗能元件來消耗能量,從而等待其他電池單元充滿或者降低某些單元的電壓。這種方案的缺陷在於穩壓二極體上的耗能太大,造成的發熱量是不能忍受的。
實際使用的平衡充電器方式,當然,這只是一個示意圖,不包括電流檢測電路(輸入到變壓器之間)和電壓檢測電路(變壓器次級繞組)。其中,開關陣列是用功率MOSFET實現。
這種做法,管子都工作在開關狀態,耗能很少,另外電池沒有串聯二極體,可以獲得最大輸出。不足之處還是電路比較複雜,由於要匹配每個電池的電壓,所以要求輸入充電電路是隔離的。這裡採用T1變壓器作為隔離,因為開關頻率可以做得很高,T1變壓器的體積很小。
整個充電電路工作在開關狀態,不再添加任何的控制模組,由FPGA直接控制場效應管,電流檢測和電壓檢測電路的輸出也轉化為開關量直接傳給
四個步驟
a) 檢測是否有電池單體低於2.5V,如有,使用5%的占空比對低於2.5V的電池輪流充電,使其升壓到
b) 打開J1和J8,對整體進行大電流充電,同時測量電池單體的電壓,如果有電池單體達到4.2V,進入下個步驟;
c) 逐漸降低占空比,使單體電池的最高電壓維持在4.2V,直到占空比
d) 對未到4.2V的電池進行輪流充電,當占空比均下降到5%時,充電結束。
這裡需要說明的是,a)和d)步驟中輪流充電是通過開關矩陣實現的,並且輪流充電並不會延長充電時間,這是因為此時的占空比遠遠小於25%,可以在一個充電周期內分別給四個電池充電。
3 過流和低壓保護
為了保證電池組的絕對安全,電池組的過流和低壓保護是獨立設定的,當出現問題時可直接切斷電池組的輸出,這種類型的電路也非常普遍,這裡不再贅述。
另外需要說明的是,控制系統裡面也含有非易失存儲器和電池輸出探測電路,當探測到保護電路動作的時候,當前的信息將保存到非易失存儲器中,以供日後分析。