电源装置的制作方法

本技术实施例涉及电子电路技术，涉及但不限于一种电源装置。

背景技术：

1、化成分容设备是锂离子电池生产过程中的重要设备，主要用于对电池进行充放电激活、容量测试及性能分选。电源模块作为化成分容设备的主要执行部件，用于为电池提供精确的充放电电压和充放电电流。

2、随着锂电池的种类日益丰富以及充放电电流需求跨度的不断增大，单一电源已无法满足多样化的充放电使用需求。然而，现有大功率电源例如每提升100a的输出电流，就需要重新研发全新的电源，导致电源难以实现系列化，以及电源的功率板种类繁多，严重增加了研发成本、研发周期长以及稳定性差，制约电源的规模化发展。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术实施例提供的电源装置，能够输出宽范围的电流，降低研发成本，利于电源的规模化发展。本技术实施例提供的电源装置是这样实现的：

2、本技术实施例提供的电源装置，该电源装置包括：控制器和与所述控制器连接的多个功率板；

3、所述控制器根据上位机发送的目标总电流以及通道数量确定目标均值电流，并从所述多个功率板中选取数量与所述通道数量相匹配的一个或多个目标功率板，以及以所述目标均值电流为基准，向每个所述目标功率板输出目标占空比的脉冲信号；

4、所述目标功率板根据所述目标占空比的脉冲信号，输出所述目标均值电流，以使所述一个或多个目标功率板输出的总电流为所述目标总电流。

5、本技术实施例中，该电源装置包括：控制器和与控制器连接的多个功率板；控制器根据上位机发送的目标总电流以及通道数量确定目标均值电流，并从多个功率板中选取数量与通道数量相匹配的一个或多个目标功率板，以及以目标均值电流为基准，向每个目标功率板输出目标占空比的脉冲信号；目标功率板根据目标占空比的脉冲信号，输出目标均值电流，以使一个或多个目标功率板输出的总电流为目标总电流。

6、基于此，通过控制器对目标总电流进行均分，并动态选取与通道数量相匹配的目标功率板进行并联控制。如此，在需要不同电流值的目标总电流时，仅需增加通道数量（即增加目标功率板数量），即可使电源装置实现宽范围的输出电流，以满足不同充放电电流的需求。从而，突破现有大功率电源需重新研发的局限，实现电源装置的系列化，减少功率板的种类，有效降低研发成本、缩短研发周期。此外，通过复用功率板能够提高电源装置的稳定性，利于电源装置的规模化发展。

7、在一些可能的实施例中，所述控制器以所述目标均值电流为基准，向每个所述目标功率板输出目标占空比的脉冲信号，包括：

8、在主目标功率板对应的脉宽调制计数器的触发下，从每个所述目标功率板获取采样电压和采样电流，所述主目标功率板为所述一个或多个目标功率板中的任一个；

9、根据所述采样电压和预设电压进行电压闭环计算，得到参考电流；

10、从所述参考电流和所述目标均值电流中确定目标设定电流；

11、根据所述目标设定电流和所述采样电流进行电流闭环计算，生成所述目标占空比的脉冲信号。

12、本技术实施例中，在主目标功率板对应的脉宽调制计数器的触发下，从目标功率板获取采样电压和采样电流。根据采样电压和预设电压进行电压闭环计算得到参考电流，并从参考电流和目标均值电流中确定目标设定电流。进而，根据目标设定电流和采样电流进行电流闭环计算生成目标占空比脉冲信号。本实施例中，通过采用电压外环与电流内环相结合的双闭环控制架构。电压外环能够精确调节目标功率板的输出电压，保证输出电压稳定在目标充放电电压；电流内环能够实现各目标功率板均分电流，使电源装置既能够满足充放电电压需求，又能实现多功率板并联均流运行。同时，在主目标功率板的脉宽调制计数器触发下，在固定时刻采集电压和电流，确保各目标功率板的采样时刻完全同步。

13、在一些可能的实施例中，所述控制器根据所述采样电压和预设电压进行电压闭环计算，得到参考电流，包括：

14、计算所述采样电压和所述预设电压之间的电压差值；

15、根据所述电压差值和预设比例系数进行比例计算，得到第一计算结果；

16、根据所述电压差值和预设积分系数进行积分计算，得到第二计算结果；

17、根据所述电压差值和预设微分系数进行微分计算，得到第三计算结果；

18、将所述第一计算结果、所述第二计算结果以及所述第三计算结果之和确定为所述参考电流。

19、本技术实施例中，通过pid算法对采样电压和预设电压进行闭环计算，实现电压外环的精确控制。其中，比例环节能够实现调节的快速响应，积分环节能够消除电压稳态偏差，微分环节有效抑制动态过程中的电压振荡，比例环节、积分环节以及微分环节协同工作使输出电压精准跟踪预设电压。此外，电压环运算输出的参考电流，适配了电压-电流双环控制架构，为后级电流闭环提供了合理且安全的电流限定基准。

20、在一些可能的实施例中，所述控制器从所述参考电流和所述目标均值电流中确定目标设定电流，包括：

21、在所述参考电流小于所述目标均值电流的情况下，将所述参考电流确定为所述目标设定电流；

22、在所述参考电流大于或等于所述目标均值电流的情况下，将所述目标均值电流确定为所述目标设定电流。

23、本技术实施例中，通过对参考电流和目标均值电流进行比较并取较小值作为目标设定电流，实现电压稳压与电流均分的双重限制。当输出电压存在偏差时优先服从参考电流，以保障稳压精度；当均流需求下以目标均值电流作为目标设定电流，保证多个目标功率板并联均流。该不仅能够避免单个目标功率板的输出电流超出分配额度，防止目标功率板过载，还实现电压稳压与并联均流的协同控制，提升电源装置在不同工况下运行安全性与控制可靠性。

24、在一些可能的实施例中，所述控制器从所述参考电流和所述目标均值电流中确定目标设定电流，包括：

25、获取所述目标功率板的状态参数，所述状态参数包括温度参数、器件老化参数和历史电流应力参数中的至少一种；

26、根据所述状态参数，确定所述目标功率板对应的修正系数；

27、根据所述目标均值电流和所述修正系数，得到所述目标功率板对应的阈值电流；

28、在所述参考电流小于所述阈值电流的情况下，将所述参考电流确定为所述目标设定电流；

29、在所述参考电流大于或等于所述阈值电流的情况下，将所述阈值电流确定为所述目标设定电流。

30、本技术实施例中，通过获取目标功率板的状态参数，并根据状态参数确定修正系数，进而利用修正系数对目标均值电流进行修正，得到阈值电流，能够为每个目标功率板动态定制符合其实际健康状态的电流上限，打破了现有方案中固定均流的局限。在此基础上，通过将参考电流与阈值电流进行比较并取较小值作为目标设定电流，能够强制将各目标功率板的输出电流限制在其当前状态的安全阈值内，从而有效避免了并联均流中“薄弱单板”因过载而损坏的木桶效应。这种基于单板状态的差异化限流机制，不仅实现电源装置在恶劣工况下的安全运行，还促使各目标功率板的热应力与电应力分配更加均衡，延缓器件老化，显著提升电源装置的使用寿命与运行可靠性。

31、在一些可能的实施例中，所述控制器根据所述目标设定电流和所述采样电流进行电流闭环计算，生成所述目标占空比的脉冲信号，包括：

32、计算所述目标设定电流与所述采样电流之间的电流差值；

33、根据所述电流差值和预设比例系数进行比例计算，得到第四计算结果；

34、根据所述电流差值和预设积分系数进行积分计算，得到第五计算结果；

35、根据所述电流差值和预设微分系数进行微分计算，得到第六计算结果；

36、将所述第四计算结果、所述第五计算结果以及所述第六计算结果之和确定为所述目标占空比的脉冲信号。

37、本技术实施例中，通过pid算法对采样电流和目标设定电流进行闭环计算，实现电流内环的精确控制。其中，比例环节能够对电流偏差快速响应，积分环节能够消除电流稳态偏差，微分环节有效抑制电流波动与振荡，比例环节、积分环节以及微分环节协同工作使输出电流精准跟踪目标设定电流。此外，电流环输出目标占空比的脉冲信号，能够实时对目标功率板进行调节，配合前级电压外环的约束，实现电压稳压与多功率板并联均流的协同控制，有效抑制负载扰动带来的电流冲击，减小功率器件的动态应力，进一步提升电源装置充放电过程的控制精度与动态稳定性。

38、在一些可能的实施例中，所述控制器在所述目标功率板的数量为多个的情况下，确定所述目标均值电流之前，配置基准时基，所述基准时基用于控制多个目标功率板各自对应的脉宽调制单元共用同一个时间基准。

39、本技术实施例中，在多个目标功率板并联的工况下，在确定目标均值电流之前，通过配置基准时基，使多个目标功率板各自对应的脉宽调制单元共用同一个时间基准，实现各路脉冲信号的时序同步对齐，避免各脉宽调制单元独立运行带来的相位偏移，降低并联输出的电流纹波与相互串扰。

40、在一些可能的实施例中，所述控制器在输出多个所述目标占空比的脉冲信号时，根据同步信号，控制所述多个目标功率板各自对应的脉宽调制计数器在同一时间复位，以使多个所述目标占空比的脉冲信号的相位对齐。

41、本技术实施例，在输出多个目标占空比脉冲信号时，控制器根据同步信号，控制多个目标功率板各自对应的脉宽调制计数器在同一时间复位，保证各脉宽调制计数器的起点一致，使多个目标占空比的脉冲信号的相位对齐。

42、在一些可能的实施例中，所述控制器检测所述多个目标功率板的运行状态，以及在所述多个目标功率板中同时存在处于工作状态的第一功率板和处于非工作状态的第二功率板的情况下，控制所述第一功率板处于所述非工作状态，所述运行状态包括所述工作状态和所述非工作状态。

43、本技术实施例中，控制器检测多个目标功率板的运行状态，当多个目标功率板中同时存在工作状态的第一功率板与非工作状态的第二功率板时，将第一功率板切换至非工作状态，实现多个目标功率板并联的状态联锁保护，避免同批次投入的功率板出现部分工作、部分停机所引发的电流分配失衡、模块间环流及功率板过载问题，防止功率板中的功率器件因异常工况损坏，提升电源装置的故障防护能力与运行安全性。

44、在一些可能的实施例中，所述控制器根据上位机发送的目标总电流和通道数量确定目标均值电流，包括：

45、计算所述目标总电流与所述通道数量的比值；

46、将所述比值确定为所述目标均值电流。

47、本技术实施例中，通过将目标总电流与通道数量进行比值运算以确定目标均值电流，实现目标总电流在各目标功率板之间的精准均分。该分配逻辑简明高效，运算开销小，便于控制器快速下发均流指令。同时，这种均匀的电流分配机制为多功率板并联均流控制奠定了坚实基础，利于均衡各功率板的输出负荷，防止单个功率板因电流分配不均而过载，降低各功率板内部元器件的应力差异，从而，全面保障电源装置在并联运行状态下的安全性与稳定性。