一种基于隔离电源的便携式电池均衡修复器

技术领域

本发明涉及电池模拟器和电源设计的技术领域，尤其涉及一种基于隔离电源的便携式电池均衡修复器。

背景技术

随着电动汽车的普及，越来越需要更多的电池以及电池管理系统，涉及到BMS开发和电池售后维修需要的电池均衡修复，对于众多中小型企业，无资金能力购买大型电池修复，以及研发调试阶段和使用场景的特殊，因此急需一种新的便携式电池均衡修复器。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，本发明提出了一种基于隔离电源的便携式电池均衡修复器，具体方案如下：

一种基于隔离电源的便携式电池均衡修复器，包括隔离电源ACDC转换模块、DCDC降压输出与电流限流模块、单体电压采集模块、均衡电流采集模块、接插件级联转接模块；

所述隔离电源ACDC转换模块分别接插件级联转接模块和DCDC降压输出与电流限流模块，所述DCDC降压输出与电流限流模块分别与单体电压采集模块、均衡电流采集模块连接。

具体地说，所述隔离电源ACDC转换模块包括电源转换芯片U、电容C12、共模电感L3、保险丝F1、压敏电阻RV1、π型滤波电路，电源转换芯片U的输入端L和输入端N之间通过电容C12连接，所述共模电感L3的两个输入端分别与输入端L和输入端N连接，与输入端N对应的输出端经过保险丝F1后与压敏电阻RV1的一端连接，与输入端L对应的输出端与压敏电阻RV1的另一端连接；压敏电阻RV1的两端通过端子P1与外部电路连接；所述π型滤波电路包括并联在电源转换芯片U两输出端的电容C8、电容C5、电容C6，电源转换芯片U的正输出端经过电感L2作为隔离电源ACDC转换模块的正输出端，电源转换芯片U的负输出端作为隔离电源ACDC转换模块的负输出端AGND，隔离电源ACDC转换模块的正负输出端之间并联连接又电容C7和电容C9。

具体地说，所述电源转换芯片U的型号为ACDC-5V-2A。

具体地说，所述接插件级联转接模块的端口与端子P1的两端对应连接，用于给所述接插件级联转接模块上连接的电路板提供220V交流电。

具体地说，所述DCDC降压输出与电流限流模块包括降压电路和电流限流电路，所述降压电路包括电源处理芯片U1、电阻R2、电容C4、电容C10，场效应管Q1、肖特基二极管D3、电感L1、二极管D2、电容C1、电容C2、电容C3、肖特基二极管D1、电阻R4、电容C11、可调旋转电阻R；所述电容C10的两端连接在电源处理芯片U1第8引脚和第2引脚之间，所述第2引脚和第6引脚均与负输出端即地AGND连接；电源处理芯片U1第5引脚经过并联的电阻R2和电容C4与隔离电源ACDC转换模块的正输出端5V连接，场效应管Q1的源极与正输出端5V连接，栅极与电源处理芯片U1第7引脚连接，漏极与电源处理芯片U1第1引脚连接，源极和栅极通过电阻R1连接，所述漏极经过肖特基二极管D3与地AGND连接，并且依次经过电感L1、肖特基二极管D1与正输出端的端子BT1连接，电感L1的输出端还分别依次经过二极管D2、电阻R3与地AGND连接，经过并联的电容C1、电容C2、电容C3与地连接,经过电阻R4与电源处理芯片U1的第4引脚连接，第4引脚经过电容C11与地AGND连接；第4引脚与可调旋转电阻的调节端连接，可调旋转电阻的另外的两端中的一端与地AGND连接。

具体地说，所述电源处理芯片U1的型号为LM3485。

具体地说，所述单体电压采集模块包括数码管电压表DS1，所述数码管电压表DS1的电源端对应连接电源5V与端子BT1。

具体地说，所述电流限流电路包括限流芯片U2、电阻Rfb1、电容C13、电容C14，第3引脚和第4引脚之间并联有电容C13和电阻Rfb1，第3引脚与端子BT1对应的负输出端GND-VBAT连接，第4引脚与地AGND连接；第2引脚也与地AGND连接，第5引脚与电源5V连接，且经过电容C14与地AGND连接，第1引脚经过二极管D4后作为电流限流电路的输出端，与电源处理芯片U1的第4引脚连接。

具体地说，所述限流芯片U2的型号为INA180A2。

具体地说，所述均衡电流采集模块包括数码管电流表DS2，所述数码管电流表DS2的电源端对应连接电源5V与电源处理芯片U1的第4引脚。

本发明的有益效果在于：

(1)采用220V市电供电，具有可调补电截止电压与单体电压显示、以及电流限流和电流显示，具有给多串电池均衡补电的功能(补电的过程是采用两段式充电、先恒流再恒压)。体积小，成本低，便于携带，供电方便快捷，携带方便，极其适合紧急项目调试以及BMS相关产品台架测试、BMS产线下线检测、售后维修电池、二手电池的均衡维修等特殊场合。

(2)隔离电源ACDC转换模块将220V交流AC转换成5V直流DC，驱动能力2A。AC电源输入采用共模电感与保险丝、压敏电阻等组合成能保护和滤波电路，改善输入和保护的电源。DC端输出经过一个π型滤波电路，改善5V直流输出emc性能。

(3)电源处理芯片使用的LM3485，其功能是输入5VUSB电压，输出1.28V-5V可调电压，输出电流能力能达到3A，输出电压采用可调电阻进行调压。充电限流采用电流运算放大器对20mΩ的电阻上的分压进行50倍放大，输出的放大电压反馈至LM3485的FB引脚，从而起到电流限流闭环的作用，电流电流值大概约为1.5A。

(4)本申请使用的单体电压采集显示模块由5V供电，采集端直接与输出端电池相连，可实时观察单体电池电压。

(5)本申请所使用的均衡电流采集模块由5V供电，采集端直接与电流采集放大器输出端相连，可实时观察输出电流大小，电流值＝0.02*50*I,单位A。

(6)本申请所使用的接插件级联转接模块可以相互对插实现单体级联，无单体先后顺序，此外，实现了只需一路AC-220V电源便可驱动所有电池均衡修复器。

(7)使用此款便携式电池均衡修复器，以低成本，高效率，小体积便携性为中小型公司以及其他研发调试售后特殊场合使用，这对研发和售后降成本具有重大意义。

附图说明

图1为本发明提出的修复器的整体电路图。

图2为修复器的隔离电源ACDC转换模块的电路图。

图3为修复器的DCDC降压输出与电流限流模块中的降压电路和单体电压采集模块电路图。

图4为修复器的DCDC降压输出与电流限流模块中的电流限流电路图和均衡电流采集模块图。

图5为修复器的接插件级联转接模块的电路图。

具体实施方式

参照图1，本发明提出一种基于隔离电源的便携式电池均衡修复器，包括隔离电源ACDC转换模块、DCDC降压输出与电流限流模块、单体电压采集模块、均衡电流采集模块、接插件级联转接模块。在该实施例中，隔离电源的型号为HLK-10M05。

如图2所示，所述隔离电源ACDC转换模块包括电源转换芯片U、电容C12、共模电感L3、保险丝F1、压敏电阻RV1、π型滤波电路，在该实施例中电源转换芯片U的型号为ACDC-5V-2A，电源转换芯片U的输入端L和输入端N之间通过电容C12连接，所述共模电感L3的两个输入端分别与输入端L和输入端N连接，与输入端N对应的输出端经过保险丝F1后与压敏电阻RV1的一端连接，与输入端L对应的输出端与压敏电阻RV1的另一端连接。压敏电阻RV1的两端通过端子P1与外部电路连接。所述π型滤波电路包括并联在电源转换芯片U两输出端的电容C8、电容C5、电容C6，电源转换芯片U的正输出端经过电感L2作为隔离电源ACDC转换模块的正输出端5V，电源转换芯片U的负输出端作为隔离电源ACDC转换模块的负输出端AGND，隔离电源ACDC转换模块的正负输出端之间并联连接又电容C7和电容C9。

如图5所示，所述接插件级联转接模块的端口与端子P1的两端对应连接，用于给所述接插件级联转接模块上连接的电路板提供220V交流电。

所述DCDC降压输出与电流限流模块包括降压电路和电流限流电路，如图3所示，所述降压电路包括电源处理芯片U1、电阻R2、电容C4、电容C10，场效应管Q1、肖特基二极管D3、电感L1、二极管D2、电容C1、电容C2、电容C3、肖特基二极管D1、电阻R4、电容C11、可调旋转电阻R。在该实施例中，所述电源处理芯片U1的型号为LM3485.所述电容C10的两端连接在电源处理芯片U1第8引脚和第2引脚之间，所述第2引脚和第6引脚均与负输出端即地AGND连接。电源处理芯片U1第5引脚经过并联的电阻R2和电容C4与隔离电源ACDC转换模块的正输出端5V连接，场效应管Q1的源极与正输出端5V连接，栅极与电源处理芯片U1第7引脚连接，漏极与电源处理芯片U1第1引脚连接，源极和栅极通过电阻R1连接，所述漏极经过肖特基二极管D3与地AGND连接，并且依次经过电感L1、肖特基二极管D1与正输出端的端子BT1连接，电感L1的输出端还分别依次经过二极管D2、电阻R3与地AGND连接，经过并联的电容C1、电容C2、电容C3与地连接,经过电阻R4与电源处理芯片U1的第4引脚连接，第4引脚经过电容C11与地AGND连接。第4引脚与可调旋转电阻的调节端连接，可调旋转电阻的另外的两端中的一端与地AGND连接，另一端悬空。为了测量调整后的电压值,单体电压采集模块包括数码管电压表DS1，所述数码管电压表DS1的电源端对应连接电源5V与端子BT1。

如图4所示，所述电流限流电路包括限流芯片U2、电阻Rfb1、电容C13、电容C14，所述限流芯片U2的型号为INA180A2，第3引脚和第4引脚之间并联有电容C13和电阻Rfb1，第3引脚与端子BT1对应的负输出端GND-VBAT连接，第4引脚与地AGND连接。第2引脚也与地AGND连接，第5引脚与电源5V连接，且经过电容C14与地AGND连接，第1引脚经过二极管D4后作为电流限流电路的输出端，与电源处理芯片U1的第4引脚连接。为了测量调整后的电流值，均衡电流采集模块包括数码管电流表DS2，所述数码管电流表DS2的电源端对应连接电源5V与电源处理芯片U1的第4引脚。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。