一種大功率dc-dc升壓裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種大功率DC-DC升壓裝置，包括主控制單元、功率輸出單元、電芯保護(hù)單元、電量顯示單元、充電控制單元；主控制單元與功率輸出單元連接；電芯保護(hù)單元、電量顯示單元、充電控制單元分別與主控制單元連接。其中，主控制單元包括主控芯片、輔助電源芯片、多相多重接口；主控芯片與輔助電源芯片連接，輔助電源芯片連接多相多重接口；主控制單元還包括移相控制接口；移相控制接口與主控制芯片連接。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了對(duì)單個(gè)電芯(并聯(lián)電池組)升壓處理，輸出電壓24伏或者48伏，功率近800瓦左右。
【專利說(shuō)明】—種大功率DC-DC升壓裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種大功率DC-DC升壓裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]世界能源問(wèn)題已成為制約人類(lèi)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題，能源生產(chǎn)與消費(fèi)過(guò)程中導(dǎo)致的環(huán)境與生態(tài)的破壞，造成了無(wú)法估量的社會(huì)和人文災(zāi)難。因此，21世紀(jì)新能源的開(kāi)發(fā)與利用，已不再是一個(gè)將來(lái)的話題。科學(xué)家和經(jīng)濟(jì)學(xué)家均認(rèn)為本世紀(jì)將面臨最關(guān)鍵的兩大難題是能源短缺和環(huán)境污染。
[0003]當(dāng)電力、煤炭、石油等不可再生能源頻頻告急，能源問(wèn)題日益成為制約國(guó)際社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸時(shí)，越來(lái)越多的國(guó)家開(kāi)始尋求經(jīng)濟(jì)發(fā)展的"新動(dòng)力"一可再生能源。《(中華人民共和國(guó)可再生能源法)》已經(jīng)頒布，將于2006年1月1日正式實(shí)施。這一切都預(yù)示新能源、新材料的科學(xué)技術(shù)進(jìn)步與技術(shù)成果大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的時(shí)代即將到來(lái)。
[0004]有數(shù)據(jù)分析顯示，我國(guó)汽車(chē)行業(yè)對(duì)石油的消耗量已經(jīng)高達(dá)總消耗量的1/3以上。由此推算，在未來(lái)的20年，汽車(chē)行業(yè)將成為石油最大的消耗部門(mén)，而30年后汽車(chē)行業(yè)對(duì)石油的消耗量將達(dá)到總消耗量的80%以上。
[0005]因?yàn)楣?jié)能環(huán)保等因素制約我國(guó)目前必須發(fā)展新能源，然而在新能源行業(yè)電動(dòng)汽車(chē)首先為磷酸鐵鋰電池組，其安全性和循環(huán)壽命保證了其使用條件及范圍。然而磷酸鐵鋰電池在生產(chǎn)和使用過(guò)程中，有一定程度的淘汰率，尤其在磷酸鐵鋰電池使用了一段過(guò)程后，它們之間的參數(shù)差異越來(lái)越大。這樣日積月累后，其成本壓力逐漸顯現(xiàn)出來(lái)，甚至威脅了磷酸鐵鋰電池行業(yè)的生存。在相關(guān)研究和論文文獻(xiàn)里，當(dāng)磷酸鐵鋰電池并聯(lián)的時(shí)候，其它們的之間的差異化比較小，可以近似看為單個(gè)電芯，可以更好的使用電池組。然而單個(gè)電芯的電壓在3.4伏左右，不能運(yùn)用于產(chǎn)品中。這樣需要一種裝置，將3.4伏升壓到可被常規(guī)產(chǎn)品使用的電壓，進(jìn)而解決以上急需的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種大功率DC-DC升壓裝置。
[0007]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種大功率DC-DC升壓裝置，包括主控制單元、功率輸出單元、電芯保護(hù)單元、電量顯示單元、充電控制單元；主控制單元與功率輸出單元連接；電芯保護(hù)單元、電量顯示單元、充電控制單元分別與主控制單元連接。
[0008]作為優(yōu)選，主控制單元包括主控芯片、輔助電源芯片、多相多重接口 ；主控芯片與輔助電源芯片連接，輔助電源芯片連接多相多重接口。
[0009]作為優(yōu)選，電芯保護(hù)單元包括用于電池保護(hù)的LTC2912芯片。
[0010]作為優(yōu)選，電量顯示單元包括用于電量顯示的LM3914芯片。
[0011]作為優(yōu)選，主控制單元還包括移相控制接口 ；移相控制接口與主控制芯片連接。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果是:[0013]只需通過(guò)電池并聯(lián)，再進(jìn)技術(shù)處理，實(shí)現(xiàn)了把并聯(lián)的電池組電壓3.4伏左右升壓到24伏或者48伏左右，達(dá)到800瓦以上輸出功率能力。完全并聯(lián)的電池組很好的解決了鋰離子電池之間參數(shù)不一致的缺陷，降低了電池篩選使用難點(diǎn)，緩解了庫(kù)存壓力。同時(shí)升壓裝置也可以串并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了電池組先并聯(lián)后連接DC升壓裝置，然后同種模塊再次串聯(lián)，達(dá)成滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求的新的PACK方式。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0015]圖1是本實(shí)用新型大功率DC-DC升壓裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]圖1為大功率DC-DC升壓裝置總原理圖，包括主控制、功率輸出單元、電芯保護(hù)單元、電量顯示單元、充電控制單元、移相控制部分。鋰離子電芯并聯(lián)模塊輸出3.4伏左右，接入大功率的DC-DC升壓裝置輸入口，通過(guò)主控制單元進(jìn)行多重多相控制，連接功率輸出單元輸出24伏800瓦左右的能量。電芯保護(hù)單元時(shí)刻監(jiān)控鋰離子并聯(lián)電池組放電及充電過(guò)程中的工作異常狀況，進(jìn)行必要的電氣隔離，減少裝置的損失。電量顯示單元主要顯示放電時(shí)的剩余電量及充電過(guò)程中的電池容量狀態(tài)。充電控制單元與電芯保護(hù)單元間相互作用，實(shí)現(xiàn)了裝置的安全充電工作。
[0017]移相控制單元屬于DC升壓裝置的升級(jí)功能，可處理多個(gè)DC升壓裝置的串并聯(lián)方式，具體為實(shí)現(xiàn)多個(gè)大功率的DC-DC升壓裝置開(kāi)發(fā)的串聯(lián)技術(shù)，用來(lái)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)提高輸出電壓等級(jí)。
[0018]主控制單元主要實(shí)現(xiàn)裝置的多重多相的控制信號(hào)產(chǎn)生，同時(shí)接收外部時(shí)鐘信號(hào)，進(jìn)行裝置的移相技術(shù)處理。并且外圍電路進(jìn)行主控制單元相關(guān)配置，實(shí)現(xiàn)裝置的過(guò)壓、過(guò)流保護(hù)，SPWM設(shè)置，輸出電壓設(shè)置，裝置啟動(dòng)順序等設(shè)計(jì)。功率輸出單元實(shí)現(xiàn)低電壓輸入，高電壓高功率輸出。使用Boost非隔離升壓拓?fù)湓砑夹g(shù)，并運(yùn)用半橋軟開(kāi)關(guān)及同步整流技術(shù)，提高裝置的整體效率到90%左右。
[0019]電芯保護(hù)單元和充電控制單元使用專用的LTC2912電池保護(hù)芯片。通過(guò)輸入電阻的阻值匹配，實(shí)現(xiàn)2.5伏到3.45伏之間的區(qū)域保護(hù)策略。將有效的保護(hù)信號(hào)通過(guò)復(fù)雜的控制網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行裝置有效快速的保護(hù)。充電控制單元與電芯保護(hù)單元相互工作，進(jìn)行充電保護(hù)，并且與電量顯示單元相互工作，實(shí)時(shí)顯示電池狀態(tài)。同時(shí)裝置在充電過(guò)程中，充電控制單元關(guān)閉裝置的主控制單元，降低裝置的功耗及其他安全隱患。
[0020]電量顯示單元使用專用的電量顯示芯片LM3914。將電池容量進(jìn)行動(dòng)態(tài)的10段4種顏色顯示，同時(shí)進(jìn)行充電和放電顯示的區(qū)分。相對(duì)準(zhǔn)確把握電池實(shí)時(shí)容量。
[0021 ] 由于本裝置屬于高功率密度產(chǎn)品，其裝置的過(guò)流，散熱及其安全性設(shè)計(jì)比較重要。在裝置的過(guò)流設(shè)計(jì)中，使用了電路板的立體匯流排的設(shè)計(jì)思路，在輸入接口上充分考慮輸入電流100安能力。使用了整塊鋁合金板和風(fēng)扇進(jìn)行裝置的功率管、儲(chǔ)能電感等散熱，保證裝置在設(shè)計(jì)功率下工作的穩(wěn)定性。并且鋁合金板具體固定芯片和電路板的作用。外殼使用了鋁合金，抗壓能力比較好，EMI污染比較小。裝置的前后面板使用了復(fù)合材料，具體電性能的接口，進(jìn)行了絕緣處理，其他面積使用鋁合金，保持了裝置外觀抗干擾能力。[0022]本裝置最大輸出只有48伏，不能運(yùn)用在高電壓設(shè)備中。移相控制單元通過(guò)專用的芯片和單片機(jī)，設(shè)計(jì)四路輸出同一頻率，不同相位信號(hào)，控制多個(gè)本裝置，實(shí)現(xiàn)移相串聯(lián)的技術(shù)，提高輸出電壓。同時(shí)移相控制單元實(shí)時(shí)監(jiān)控裝置的頻率、相位、單個(gè)裝置的輸出電壓。及時(shí)處理因某相位出現(xiàn)問(wèn)題后，移相控制單元進(jìn)行相位重設(shè)或者輔助裝置進(jìn)行相位補(bǔ)充等一系列突發(fā)事件，提高這個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性能。這樣系統(tǒng)整個(gè)輸出功率達(dá)到3000瓦和至少100伏左右輸出能力。
[0023]以上所述的本實(shí)用新型實(shí)施方式，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限定。任何在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種大功率DC-DC升壓裝置，其特征在于:包括主控制單元、功率輸出單元、電芯保護(hù)單元、電量顯示單元、充電控制單元；所述主控制單元與功率輸出單元連接；所述電芯保護(hù)單元、電量顯示單元、充電控制單元分別與主控制單元連接；所述主控制單元包括主控芯片、輔助電源芯片、多相多重接口 ；所述主控芯片與輔助電源芯片連接，輔助電源芯片連接多相多重接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率DC-DC升壓裝置，其特征在于:所述電芯保護(hù)單元包括用于電池保護(hù)的LTC2912芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率DC-DC升壓裝置，其特征在于:所述電量顯示單元包括用于電量顯示的LM3914芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率DC-DC升壓裝置，其特征在于:所述主控制單元還包括移相控制接口 ；所述移相控制接口與主控制芯片連接。
【文檔編號(hào)】H02M3/00GK203491884SQ201320487688
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月12日
【發(fā)明者】郭言平, 張倬 申請(qǐng)人:合肥國(guó)軒高科動(dòng)力能源股份公司