用于电池组的主动均衡方法与流程

文档序号:16312748发布日期:2018-12-19 05:20阅读:184来源:国知局
用于电池组的主动均衡方法与流程

本发明涉及电池的均衡技术领域,具体地涉及一种用于电池组的主动均衡方法。

背景技术

电池组是现代各类电器不可或缺的组件之一。单体电池在生产的过程中,限于设备等条件,使得每个单体电池的各项参数保持完全一致。因此,在电池组被多次使用后,单体电池的电压经常会发生各个单体电池的电压出现偏差的情况。所以,为了提高能源利用的效率以及保证电池组的使用安全,在电池组使用的过程中,常常会对电池组进行均衡。

现有技术中对电池组进行均衡的方式包括两:一种是被动均衡,又叫有损均衡,该均衡方式实现简单,成本低,但是放电电流小,均衡时间长,还会带来能量损失、散热等问题;另一种是主动均衡,又叫无损均衡,该均衡方式能量利用率高,均衡时间短,但是成本较高,相对较难实现。



技术实现要素:

本发明实施方式的目的是提供一种用于电池组的主动均衡方法,该主动均衡方法通过针对电池组的温度不均匀的问题,对单体电池的电压进行补偿运算,从而提高了电池组的均衡效率。

为了实现上述目的,本发明实施方式提供一种用于电池组的主动均衡方法,所述主动均衡方法包括:

通过实验得到所述电池组的单体电池在不同温度下电压与剩余容量的关系曲线;

分别检测每节所述单体电池的温度和电压;

根据所述温度和电压进行补偿计算,确定每节所述单体电池的等效电压;

根据每个所述等效电压判断所述电池组是否需要开启均衡;

在判断所述电池组需要开启均衡的情况下,对所述等效电压最低的单体电池进行均衡;

在均衡一段时间后,再次检测每节所述单体电池的电压并进行均衡条件判断,在不需要开启均衡的情况下中止所述主动均衡方法。

可选地,所述主动均衡方发进一步包括:

预设用于电池组的主动均衡电路,所述主动均衡电路包括:

温度采集单元,用于采集所述电池组的每节单体电池的温度;

电压采集单元,用于采集所述电池组的单体电池的电压;

均衡单元,用于对所述电池组进行均衡操作;

通道选择单元,所述通道选择单元的第一端与所述电压采集单元连接,所述通道选择单元的第二端与所述均衡单元连接,所述通道选择单元的第三端与所述电池组连接;

处理单元,分别与所述温度采集单元、所述电压采集单元、所述均衡单元、通道选择单元连接,用于:

通过所述温度采集单元分别获取所述电池组的每节单体电池的温度;

控制所述通道选择单元将所述电压采集单元分别连接至每个所述单体电池的两端以采集每个所述单体电池的电压;

根据所述温度和所述电压进行补偿计算,确定每个所述单体电池的等效电压;

根据每个所述等效电压判断所述电池组是否需要开启均衡;

在判断所述电池组需要开启均衡的情况下,控制所述通道选择单元断开所述电压采集单元与所述电池组之间的连接,控制所述通道选择单元将所述均衡单元连接至所述电池组中等效电压最低的所述单体电池以对所述单体电池进行均衡;

在均衡一段时间后,再次检测各单体电压并进行均衡条件判断,当不需要开启均衡时中止主动均衡。

可选地,所述电压采集单元包括:

电压采集模块,所述电压采集模块的一端与所述处理单元连接;

采集开关,所述采集开关的一端与所述电压采集模块的另一端连接,所述采集开关的另一端与所述通道选择单元的第一端连接,所述采集开关的控制端与所述处理单元连接。

所述电压采集模块包括:

第一电阻,所述第一电阻的一端和所述第一电阻的另一端用于分别与所述单体电池的正极和负极连接;

第二电阻,所述第二电阻的一端与所述第一电阻的一端连接;

第三电阻,所述第三电阻的一端与所述第一电阻的另一端连接;

第一运放,所述第一运放的反相输入端与所述第二电阻的另一端连接,所述第一运放的正相输入端与所述第三电阻的另一端连接,所述第一运放的供电端的负极接地;

第一二极管,所述第一二极管的正极与所述第一运放的反相输入端连接,所述第一二极管的负极与所述第一运放的正相输入端连接;

第二二极管,所述第二二极管的正极与所述第一运放的正相输入端连接,所述第二二极管的负极与所述第一运放的反相输入端连接;

第四电阻,连接在所述第一运放的反相输入端与所述第一运放的输出端之间;

第五电阻,连接在所述第一运放的正相输入端和所述第一运放的供电端的负极之间;

第一电感,所述第一电感的一端用于外接+5v的直流电源,所述第一电感的另一端与所述第一运放的供电端的正极连接;

第一电容和第二电容,所述第一电感的另一端分别通过所述第一电容和所述第二电容接地;

第二运放,所述第二运放的反相输入端与所述第二运放的输出端连接,所述第二运放的正相输入端与所述第一运放的输出端连接,所述第二运放的输出端与所述处理单元连接。

可选地,所述均衡单元包括:

升压模块;

变压器降压模块,所述变压器降压模块的一端与所述升压模块连接;

均衡开关,所述均衡开关的一端与所述变压器降压模块的另一端连接,所述均衡开关的另一端与所述通道选择单元的第二端连接。

可选地,所述升压模块包括:

第六电阻,所述第六电阻的一端用于外接+12v的直流电源;

第七电阻,所述第七电阻的一端与所述第六电阻的另一端连接,所述第七电阻的另一端接地;

第二电感,所述第二电感的一端与所述第六电阻的一端连接;

第三二极管,所述第三二极管的正极与所述第二电感的另一端连接,所述第三二极管的负极与所述变压器降压模块连接;

升压芯片,所述升压芯片的第一引脚和第六引脚接地,所述升压芯片的第七引脚与所述第六电阻和所述第七电阻之间的节点连接;

第八电阻,所述第八电阻的一端与所述升压芯片的第九引脚连接;

第三电容,所述第三电容的一端与所述第八电阻的另一端连接,所述第三电容的另一端与所述升压芯片的第十引脚连接;

第九电阻,所述第九电阻的一端与所述升压芯片的第八引脚连接;

第四电容,所述第四电容的一端与所述第九电阻的另一端连接,所述第四电容的另一端与所述升压芯片的第六引脚连接;

第十电阻,所述第十电阻的一端与所述升压芯片的第六引脚连接;

第十一电阻,所述第十一电阻的一端与所述第九电阻的另一端连接,所述第十一电阻的另一端与所述第十电阻的另一端连接;

第一场效应管,所述第一场效应管的栅极与所述升压芯片的第五引脚连接,所述第一场效应管的源极与所述第十电阻的另一端连接,所述第一场效应管的漏极与所述第二电感和所述第三二极管之间的节点连接;

第五电容,所述第五电容的一端与所述升压芯片的第四引脚连接,所述第五电容的另一端接地;

第六电容,所述第六电容连接在所述升压芯片的第二引脚第三引脚之间;

第十二电阻,所述第十二电阻的一端与所述升压芯片的第一引脚连接,所述第十二电阻的另一端与所述第二电感的一端连接;

第十三电阻,所述第十三电阻的一端与所述升压芯片的第三引脚连接;

第七电容,所述第七电容的一端与所述第十三电阻的另一端连接,所述第七电容的另一端与所述升压芯片的第二引脚连接;

第十四电阻,所述第十四电阻的一端与所述第三二极管的负极连接,所述第十四电阻的另一端与所述升压芯片的第二引脚连接;

第十五电阻,所述第十五电阻的一端与所述第十四电阻的另一端连接,所述第十五电阻的另一端接地;

可选地,所述变压器降压单元包括:

变压器,所述变压器的第一引脚与所述升压模块连接,所述变压器的第五引脚接地,所述变压器的第十引脚用于与单体电池的负极连接;

第二场效应管,所述第二场效应管的漏极与所述变压器的第三引脚连接;

第十六电阻,所述第十六电阻的一端与所述第二场效应管的源极连接,所述第十六电阻的另一端接地;

高频开关芯片,所述高频开关芯片的第一引脚悬空,所述高频开关芯片的第五引脚接地;

第十七电阻,所述第十七电阻的一端与所述高频开关芯片的第六引脚连接,所述第十七电阻的另一端与所述第十六电阻的一端连接;

第十八电阻,所述第十八电阻的一端与所述高频开关芯片的第七引脚连接,所述第十八电阻的另一端与所述第二场效应管的栅极连接;

第十九电阻,所述第十九电阻连接在所述高频开关芯片的第四引脚和接地端之间;

第二十电阻,所述第二十电阻的一端与所述变压器的第一引脚连接,所述第二十电阻的另一端与所述高频开关芯片的第三引脚连接;

第二十一电阻,所述第二十一电阻的一端与所述变压器的第一引脚连接,所述第二十一电阻的另一端与所述高频开关芯片的第八引脚连接;

第二十二电阻,所述第二十二电阻的一端与所述变压器的第四引脚连接,所述第二十二电阻的另一端与所述高频开关芯片的第二引脚连接;

第二十三电阻,所述第二十三电阻的一端与所述第二十二电阻的另一端连接,所述第二十三电阻的另一端接地;

第一光耦,所述第一光耦的第四引脚与所述高频开关芯片的第四引脚连接,所述第一光耦的的第二引脚与所述处理单元连接,所述第一光耦的第三引脚接地;

第二十四电阻,所述第二十四电阻的一端与所述第一光耦的第一引脚连接,所述第二十四电阻的另一端用于外接+5v的直流电源;

第二十五电阻,所述第二十五电阻的一端与所述第一光耦的第二引脚连接;

第四二极管,所述第四二极管的一端与所述变压器的第三引脚连接;

第五二极管,所述第五二极管的正极与所述第四二极管的另一端连接,所述第五二极管的负极与所述变压器的第一引脚连接;

第六二极管,所述第六二极管的正极与所述变压器的第四引脚连接,所述第六二极管的负极与所述高频开关芯片的第八引脚连接;

第七二极管,所述第七二极管的正极与所述变压器的第八引脚连接;

第八二极管,所述第八二极管的正极接地,所述第八二极管的负极与所述高频开关芯片的第八引脚连接;

第九二极管,所述第九二极管的正极与所述第二十五电阻的另一端连接,所述第九二极管的负极接地;

第八电容,所述第八电容的一端与所述高频开关芯片的第六引脚连接,所述第八电容的另一端接地;

第九电容,所述第九电容的一端与所述高频开关芯片的第三引脚连接,所述第九电容的另一端接地;

第十电容,所述第十电容的一端与所述高频开关芯片的第八引脚连接,所述第十电容的另一端接地;

第十一电容,所述第十一电容的一端与所述高频开关芯片的第二引脚连接,所述第十一电容的另一端接地;

第十二电容、第十三电容和第十四电容,所述第七二极管的负极分别通过所述第十二电容、所述第十三电容和所述第十四电容与所述变压器的第十引脚连接;

电流传感器芯片,所述电流传感器芯片的第一引脚与所述第七二极管的负极连接,所述电流传感器芯片的第二引脚与所述电流传感器芯片的第一引脚连接,所述电流传感器芯片的第三引脚与所述电流传感器芯片的第四引脚连接,所述电流传感器芯片的第三引脚用于与所述单体电池的正极连接,所述电流传感器芯片的第五引脚接地,所述电流传感器芯片的第八引脚用于外接+5v的直流电源;

第十五电容,所述第十五电容的一端与所述电流传感器芯片的第六引脚连接,所述第十五电容的另一端与所述电流传感器芯片的第五引脚连接;

第十六电容,所述第十六电容的一端与所述处理单元连接,所述第十六电容的另一端接地;

第二十六电阻,所述第二十六电阻的一端与所述处理单元连接,所述第二十六电阻的另一端与所述电流传感器芯片的第七引脚连接。

可选地,所述通道选择单元包括:

通道选择模块,所述通道选择模块的第一端与所述均衡单元的另一端连接,所述通道选择模块的第二端与所述电压采集单元的另一端连接;

继电器开关,所述继电器开关的一端与所述通道选择模块的第三端连接,所述继电器开关的另一端与所述电池组连接。

可选地,所述处理单元包括微处理器,所述通道选择模块包括:

多个逻辑移位寄存器,每个所述逻辑移位寄存器的第八引脚接地,每个所述逻辑移位寄存器的第十引脚与所述微处理器的mr端口连接,每个所述逻辑移位寄存器的第十一引脚与所述微处理器的shcp端口连接,每个所述逻辑移位寄存器的第十二引脚与所述微处理器的stcp端口连接,每个所述逻辑移位寄存器的第十三引脚与所述微处理器的oe端口连接,与所述微处理器连接的所述逻辑移位寄存器通过所述逻辑移位寄存器的第十四引脚与所述微处理器的ds端口连接,连接在两个所述逻辑移位寄存器之间的所述逻辑移位寄存器的第十四引脚与上一个所述逻辑移位寄存器的第九引脚连接;

所述继电器开关包括:

多个第二光耦,每个所述第二光耦的第一引脚通过所述第二十七电阻外接+5v的直流电源,所述第二光耦的第二引脚用于通过所述通道选择模块接收处理单元的控制指令,所述第二光耦的第三引脚与所述电池组的单体电池的一端连接,所述第二光耦的第四引脚用于通过通道选择模块与采集开关和均衡开关的另一端连接。

可选地,所述处理单元包括微处理器,所述通道选择模块包括:

多个逻辑移位寄存器,每个所述逻辑移位寄存器的第八引脚接地,每个所述逻辑移位寄存器的第十引脚与所述微处理器的mr端口连接,每个所述逻辑移位寄存器的第十一引脚与所述微处理器的shcp端口连接,每个所述逻辑移位寄存器的第十二引脚与所述微处理器的stcp端口连接,每个所述逻辑移位寄存器的第十三引脚与所述微处理器的oe端口连接,连接在所述微处理器和所述逻辑移位寄存器之间的所述逻辑移位寄存器通过所述逻辑移位寄存器的第十四引脚与所述微处理器的ds端口连接,连接在两个所述逻辑移位寄存器之间的所述逻辑移位寄存器的第十四引脚与上一个所述逻辑移位寄存器的第九引脚连接;

所述继电器开关包括:至少一个第三光耦和至少一个第四光耦,所述第三光耦与所述第四光耦一一对应;

每个所述第三光耦的第二引脚用于通过所述通道选择模块接收所述处理单元的控制指令,每个所述第三光耦的第三引脚与一个单体电池的一端连接,每个所述第三光耦的第四引脚用于通过通道选择模块与所述采集开关和所述均衡开关的另一端连接,

每个所述第四光耦的第一引脚通过第二十八电阻外接+5v的直流电源,每个所述第四光耦的第二引脚与对应的所述第三光耦的第一引脚连接,每个所述第四光耦的第三引脚与该一个单体电池的另一端连接,每个所述第四光耦的第四引脚用于通过所述通道选择模块与所述采集开关和所述均衡开关的另一端连接。

可选地,所述温度采集单元包括:

多个热敏电阻,分别设置在所述单体电池上,每个所述热敏电阻的一端接地;

多个第二十九电阻,每个所述第二十九电阻的一端用于外接+4.096v的基准电压,每个所述第二十九电阻的另一端与所述热敏电阻的另一端连接;

模拟通道多路复用器,所述模拟通道多路复用器的多个输入端分别连接至每个所述第二十九电阻和所述热敏电阻之间的节点,所述模拟通道多路复用器的供电引脚的正极用于外接+5v的直流电源,所述模拟通道多路复用器的供电引脚的负极接地,所述模拟通道多路复用器的vee引脚与所述模拟通道多路复用器的供电引脚的负极连接,所述模拟通道多路复用器的使能引脚、第九引脚、第十引脚和第十一引脚与所述处理单元连接;

第三运放,所述第三运放的正相输入端与所述模拟通道多路复用器的输出引脚连接,所述第三运放的反相输入端与所述第三运放的输出端连接;

第三十电阻,所述第三运放的输出端通过所述第三十电阻与所述处理单元连接。

通过上述技术方案,本发明提供的用于电池组的主动均衡方法可以通过针对电池组的温度不不均匀的特点,在检测电池组的单体电压时对检测值进行温度补偿计算,从而实现了对电池组的单体电压的精确检测,并进一步根据该计算出的等效电压对电池组进行主动均衡,从而提高了被均衡电池组的选择的合理性继而改善了电池组的均衡效率。

本发明实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施方式的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施方式,但并不构成对本发明实施方式的限制。在附图中:

图1是根据本发明的一个实施方式的用于电池组的主动均衡方法的流程图;

图2是根据本发明的一个实施方式的单体电池在不同温度条件下电压与soc的关系曲线图;

图3是根据本发明的一个实施方式的用于电池组的主动均衡电路的结构框图;

图4是根据本发明的一个实施方式的用于电池组的主动均衡电路的结构框图;

图5是根据本发明的一个实施方式的电压采集模块的结构示意图;

图6是根据本发明的一个实施方式的升压模块的结构框图;

图7是根据本发明的一个实施方式的变压器降压模块的结构示意图;

图8是根据本发明的一个实施方式的通道选择模块的结构示意图;

图9是根据本发明的一个实施方式的继电器开关的结构示意图;

图10是根据本发明的一个实施方式的继电器开关的结构示意图;以及

图11是根据本发明的一个实施方式的温度采集单元的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施方式的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施方式,并不用于限制本发明实施方式。

如图1所示是根据本发明的一个实施方式的用于电池组的主动均衡方法的流程图。在图1中,该主动均衡方法可以包括:

在步骤s10中,通过实验得到电池组的单体电池在不同温度下电压与剩余容量(stateofcharge,soc)的关系曲线。在本发明的一个示例中,以一节单体电池为例,在不同温度(0℃、10℃、20℃、30℃、40℃和50℃)条件下,单体电池的电压与剩余容量的对应关系曲线如图2所示。在图2中,在不同温度的情况下,同一soc值的单体电池的电压不同,因此,可以确定单体电池的电压随着温度的变化而变化。

在步骤s11中,分别检测电池组的每节单体电池的温度和电压。

在步骤s12中,根据该单体电池的温度和电压进行补偿计算,确定每节单体电池的等效电压。在本发明的一个示例中,该根据单体电池的温度和电压进行补偿计算的方式可以是例如根据图2中的关系曲线确定单体电池在20℃时的等效电压;优选地,可以根据公式(1)计算该等效电压,

其中,u20℃是20℃下的单体电池的等效电压,ut是t温度下单体电池的电压,是t温度下该电池电压等效到20℃电压需要的补偿量,该补偿量与电池类型有关,可以根据该电池类型来确定。

在步骤s13中,根据每个等效电压判断电池组是否需要开启均衡。在本发明的一个示例中,可以是例如预设用于指示是否需要开启主动均衡的阈值,在判断电池组的等效电压的最大值和最小值的差值大于该阈值的情况下,开启主动均衡;在判断该差值小于或等于该阈值的情况下,不开启该主动均衡。在本发明的一个示例中,确定该最大值和最小值的方式可以是例如采用冒泡排序法,将单体电池的等效电压从小到大排列,计算最大值和最小值之间的差值,从而计算出该差值。

在步骤s14中,在判断电池组需要开启均衡的情况下,对等效电压最低的单体电池进行均衡。

在均衡一段时间后,再次执行步骤s11。

在本发明的一个实施方式中,该主动均衡方法可以进一步包括预设用于电池组的主动均衡电路。如图3所示,该主动均衡电路可以包括处理单元10、通道选择单元20、均衡单元30、电压采集单元40、温度采集单元50。

温度采集单元50可以用于采集电池组b的每节单体电池的温度。

电压采集单元40可以用于采集电池组b的单体电池的电压。

均衡单元30可以用于对电池组b进行均衡操作。

通道选择单元20的第一端与电压采集单元40连接,通道选择单元20的第二端与均衡单元30连接,通道选择单元20的第三端与电池组b连接。

处理单元10可以分别与温度采集单元50、电压采集单元40、均衡单元30、通道选择单元20连接,用于:

通过温度采集单元50分别获取电池组b的每节单体电池的温度;

控制通道选择单元20将电压采集单元40分别连接至每个单体电池的两端以采集每个单体电池的电压;

根据温度和电压进行补偿计算,确定每个单体电池的等效电压;

根据每个单体电压判断电池组b是否需要开启均衡;

在判断电池组b需要开启均衡的情况下,控制通道选择单元20断开电压采集单元40与电池组b之间的连接,控制通道选择单元20将均衡单元30连接至电池组b中等效电压最低的单体电池以对单体电池进行均衡;

在对该等效电压最低的单体电池均衡一段时间后,再次检测电池组b的单体电压并进行均衡条件判断,当不需要开启均衡时中止主动均衡。在该实施方式中,该一段时间的长度的确定可以是根据电池组b的标准电压、材料来确定。在本该实施方式中,以电池组b为锂电池组且标准电压为3.6v为例,该一段时间可以是100ms。

在本发明的一个实施方式中,如图4所示,电压采集单元40可以包括电压采集模块41和采集开关42。

电压采集模块41的一端可以与处理单元10连接。采集开关42的一端可以与电压采集模块41的另一端连接,采集开关42的另一端与通道选择单元20的第一端连接,采集开关42的控制端与处理单元10连接。

优选地,该电压采集模块41可以包括如图5所示的电路。在图5中,该电压采集模块41可以包括:

第一电阻r1,第一电阻r1的一端和另一端用于分别与单体电池的正极和负极连接;

第二电阻r2,第二电阻r2的一端与第一电阻r1的一端连接;

第三电阻r3,第三电阻r3的一端与第一电阻r1的另一端连接;

第一运放u1,第一运放u1的反相输入端与第二电阻r2的另一端连接,第一运放u1的正相输入端与第三电阻r3的另一端连接,第一运放u1的供电端的负极接地(+5vgnd);

第一二极管d1,第一二极管d1的正极与第一运放u1的反相输入端连接,第一二极管d1的负极与第一运放u1的正相输入端连接;

第二二极管d2,第二二极管d2的正极与第一运放u1的正相输入端连接,第二二极管d2的负极与第一运放u1的反相输入端连接;

第四电阻r4,连接在第一运放u1的反相输入端与第一运放u1的输出端之间;

第五电阻r5,连接在第一运放u1的正相输入端和第一运放u1的供电端的负极之间;

第一电感l1,第一电感l1的一端用于外接+5v的直流电源,第一电感l1的另一端与第一运放u1的供电端的正极连接;

第一电容c1和第二电容c2,第一电感l1的另一端分别通过第一电容c1和第二电容c2接地(+5vgnd),其中,第二电容c2为有极性电容,第二电容c2的正极与第一电感l1的另一端连接,第二电容c2的负极接地,第一电容c1为无极性电容;

第二运放u2,第二运放u2的反相输入端与第二运放u2的输出端连接,第二运放u2的正相输入端与第一运放u1的输出端连接,第二运放u2的输出端与处理单元10连接。在处理单元10为微控制器的情况下,该第二运放u2的输出端可以与该微处理器的ad_vbat引脚连接。

在本发明的一个实施方式中,如图4所示,均衡单元30可以包括:升压模块31、变压器降压模块32和均衡开关33。该变压器降压模块32的一端可以与升压模块31连接;均衡开关33的一端与变压器降压模块32的另一端连接,均衡开关33的另一端与通道选择单元20的第二端连接。

在本发明的一个实施方式中,如图6所示,升压模块31可以包括:

第六电阻r6,第六电阻r6的一端用于外接+12v的直流电源;

第七电阻r7,第七电阻r7的一端与第六电阻r6的另一端连接,第七电阻r7的另一端接地;

第二电感l2,第二电感l2的一端与第六电阻r6的一端连接;

第三二极管d3,第三二极管d3的正极与第二电感l2的另一端连接,第三二极管d3的负极与变压器降压模块32(例如图中的pbl+端口)连接;

升压芯片u3,升压芯片u3的第一引脚(vin)和第六引脚(gnd)接地,升压芯片u3的第七引脚(uvlo)与第六电阻r6和第七电阻r7之间的节点连接;

第八电阻r8,第八电阻r8的一端与升压芯片u3的第九引脚(rt)连接;

第三电容c3,第三电容c3的一端与第八电阻r8的另一端连接,第三电容c3的另一端与升压芯片u3的第十引脚(ss)连接;

第九电阻r9,第九电阻r9的一端与升压芯片u3的第八引脚(cs)连接;

第四电容c4,第四电容c4的一端与第九电阻r9的另一端连接,第四电容c4的另一端与升压芯片u3的第六引脚(gnd)连接;

第十电阻r10,第十电阻r10的一端与升压芯片u3的第六引脚(gnd)连接;

第十一电阻r11,第十一电阻r11的一端与第九电阻r9的另一端连接,第十一电阻r11的另一端与第十电阻r10的另一端连接;

第一场效应管q1,第一场效应管q1的栅极与升压芯片u3的第五引脚(out)连接,第一场效应管q1的源极与第十电阻r10的另一端连接,第一场效应管q1的漏极与第二电感l2和第三二极管d3之间的节点连接;

第五电容c5,第五电容c5的一端与升压芯片u3的第四引脚(vcc)连接,第五电容c5的另一端接地;

第六电容c6,第六电容c6连接在升压芯片u3的第二引脚(fb)和第三引脚(comp)之间;

第十二电阻r12,第十二电阻r12的一端与升压芯片u3的第一引脚(vin)连接,第十二电阻r12的另一端与第二电感l2的一端连接;

第十三电阻r13,第十三电阻r13的一端与升压芯片u3的第三引脚(comp)连接;

第七电容c7,第七电容c7的一端与第十三电阻r13的另一端连接,第七电容c7的另一端与升压芯片u3的第二引脚(fb)连接;

第十四电阻r14,第十四电阻r14的一端与第三二极管d3的负极连接,第十四电阻r14的另一端与升压芯片u3的第二引脚(fb)连接;

第十五电阻r15,第十五电阻r15的一端与第十四电阻r14的另一端连接,第十五电阻r15的另一端接地。

在本发明的一个实施方式中,如图7所示,变压器降压模块32可以包括:

变压器t1,变压器t1的第一引脚与升压模块31(pbl+)连接,变压器t1的第五引脚接地,变压器t1的第十引脚用于与单体电池的负极(bij-)连接;

第二场效应管q2,第二场效应管q2的漏极与变压器t1的第三引脚连接;

第十六电阻r16,第十六电阻r16的一端与第二场效应管q2的源极连接,第十六电阻r16的另一端接地;

高频开关芯片u4,高频开关芯片u4的第一引脚(nc)悬空,高频开关芯片u4的第五引脚(gnd)接地;

第十七电阻r17,第十七电阻r17的一端与高频开关芯片u4的第六引脚(isense)连接,第十七电阻r17的另一端与第十六电阻r16的一端连接;

第十八电阻r18,第十八电阻r18的一端与高频开关芯片u4的第七引脚连接(output),第十八电阻r18的另一端与第二场效应管q2的栅极连接;

第十九电阻r19,第十九电阻r19连接在高频开关芯片u4的第四引脚(sd)和接地端之间;

第二十电阻r20,第二十电阻r20的一端与变压器t1的第一引脚连接,第二十电阻r20的另一端与高频开关芯片u4的第三引脚(vin)连接;

第二十一电阻r21,第二十一电阻r21的一端与变压器t1的第一引脚连接,第二十一电阻r21的另一端与高频开关芯片u4的第八引脚(vcc)连接;

第二十二电阻r22,第二十二电阻r22的一端与变压器t1的第四引脚连接,第二十二电阻r22的另一端与高频开关芯片u4的第二引脚(vsense)连接;

第二十三电阻r23,第二十三电阻r23的一端与第二十二电阻r22的另一端连接,第二十三电阻r23的另一端接地;

第一光耦rl1,第一光耦rl1的第四引脚与高频开关芯片u4的第四引脚(sd)连接,第一光耦rl1的的第二引脚与处理单元10(bl_ctrl)连接,第一光耦rl1的第三引脚接地;

第二十四电阻r24,第二十四电阻r24的一端与第一光耦rl1的第一引脚连接,第二十四电阻r24的另一端用于外接+5v的直流电源;

第二十五电阻r25,第二十五电阻r25的一端与第一光耦rl1的第二引脚连接;

第四二极管d4,该第四二极管d4可以为瞬态抑制二极管,第四二极管d4的一端与变压器t1的第三引脚连接;

第五二极管d5,第五二极管d5的正极与第四二极管d4的另一端连接,第五二极管d5的负极与变压器t1的第一引脚连接;

第六二极管d6,第六二极管d6的正极与变压器t1的第四引脚连接,第六二极管d6的负极与高频开关芯片u4的第八引脚(vcc)连接;

第七二极管d7,第七二极管d7的正极与变压器t1的第八引脚连接;

第八二极管d8,该第八二极管d8可以为肖特基二极管,第八二极管d8的正极接地,第八二极管d8的负极与高频开关芯片u4的第八引脚(vcc)连接;

第九二极管d9,第九二极管d9的正极与第二十五电阻r25的另一端连接,第九二极管d9的负极接地;

第八电容c8,第八电容c8的一端与高频开关芯片u4的第六引脚(isense)连接,第八电容c8的另一端接地;

第九电容c9,第九电容c9的一端与高频开关芯片u4的第三引脚(vin)连接,第九电容c9的另一端接地;

第十电容c10,第十电容c10的一端与高频开关芯片u4的第八引脚(vcc)连接,第十电容c10的另一端接地;

第十一电容c11,第十一电容c11的一端与高频开关芯片u4的第二引脚(vsense)连接,第十一电容c11的另一端接地;

第十二电容c12、第十三电容c13和第十四电容c14,该第十二电容c12、第十三电容c13和第十四电容c14均可以为有极性电容,该第十二电容c12、第十三电容c13和第十四电容c14的正极与第七二极管d7的负极连接,第十二电容c12、第十三电容c13和第十四电容c14的负极与变压器t1的第十引脚连接;

电流传感器芯片u5,电流传感器芯片u5的第一引脚(ip+)与第七二极管d7的负极连接,电流传感器芯片u5的第二引脚(ip+)与电流传感器芯片u5的第一引脚(ip+)连接,电流传感器芯片u5的第三引脚(ip-)与电流传感器芯片u5的第四引脚(ip-)连接,电流传感器芯片的第三引脚用于与单体电池的正极(bij+)连接,电流传感器芯片u5的第五引脚(gnd)接地(+5vgnd),电流传感器芯片u5的第八引脚(vcc)用于外接+5v的直流电源;

第十五电容c15,第十五电容c15的一端与电流传感器芯片u5的第六引脚(filter)连接,第十五电容c15的另一端与电流传感器芯片u5的第五引脚(gnd)连接;

第十六电容c16,第十六电容的一端与处理单元10(bl_current)连接,第十六电容c16的另一端接地;

第二十六电阻r26,第二十六电阻r26的一端与处理单元10(bl_current)连接,第二十六电阻r26的另一端与电流传感器芯片u5的第七引脚(viout)连接。

在本发明的一个实施方式中,如图4所示,通道选择单元20可以包括:

通道选择模块21,通道选择模块21的第一端与均衡单元30的另一端连接,通道选择模块21的第二端与电压采集单元40的另一端连接;

继电器开关22,继电器开关22的一端与通道选择模块21的第三端连接,继电器开关22的另一端与电池组b连接。

在本发明的一个实施方式中,如图8所示,处理单元10可以包括微处理器,通道选择模块21可以包括:

多个逻辑移位寄存器u6,每个逻辑移位寄存器u6的第八引脚(gnd)接地,每个逻辑移位寄存器u6的第十引脚与微处理器的mr端口连接,每个逻辑移位寄存器u6的第十一引脚(shcp)与微处理器的shcp端口连接,每个逻辑移位寄存器u6的第十二引脚(stcp)与微处理器的stcp端口连接,每个逻辑移位寄存器u6的第十三引脚与微处理器的oe端口连接,连接在微处理器和逻辑移位寄存器u6之间的逻辑移位寄存器u6通过逻辑移位寄存器u6的第十四引脚(ds)与微处理器的ds端口连接,连接在两个逻辑移位寄存器u6之间的逻辑移位寄存器u6的第十四引脚(ds)与上一个逻辑移位寄存器u6的第九引脚(q7s)连接;

对于继电器开关22,在本发明的一个示例中,如图9所示,继电器开关22可以包括:

多个第二光耦rl2,每个第二光耦rl2的第一引脚通过第二十七电阻r27外接+5v的直流电源,该第二光耦rl2的第二引脚用于通过通道选择模块21接收处理单元10的控制指令,第二光耦rl2的第三引脚与电池组的单体电池的一端连接,第二光耦rl2的第四引脚用于通过通道选择模块21与采集开关42和均衡开关33的另一端连接。在对单体电池的单体电压进行检测或均衡时,处理单元10可以向第二光耦rl2的第二引脚输出低电平以使得第二光耦rl2的发光二极管发光,导通第二光耦rl2的第三引脚和第四引脚之间的连接,进而使得采集开关42和均衡开关33与该第二光耦rl2连接的单体电池的一端连接。处理单元10通过进一步控制采集开关42和均衡开关33的通断来实现电压采集单元40和均衡单元30对单体电池的电压采集以及均衡操作。

在本发明的另一个示例中,如图10所示,每个继电器开关22可以包括:至少一个第三光耦rl3和至少一个第四光耦rl4,第三光耦rl3与第四光耦rl4一一对应;

每个第三光耦rl3的第二引脚用于通过通道选择模块21接收处理单元10的控制指令,每个第三光耦rl3的第三引脚与一个单体电池的一端连接,每个第三光耦rl3的第四引脚用于通过通道选择模块21与采集开关42和均衡开关33的另一端连接,

每个第四光耦rl4的第一引脚通过第二十八电阻r28外接+5v的直流电源,每个第四光耦rl4的第二引脚与对应的第三光耦rl3的第一引脚连接,每个第四光耦rl4的第三引脚与该一个单体电池的另一端连接,每个第四光耦rl4的第四引脚用于通过通道选择模块21与采集开关42和均衡开关33的另一端连接。在需要对单体电池进行检测和均衡时,处理单元10可以向第三光耦rl3的第二引脚输出低电平,从而使得第三光耦rl3和第四光耦rl4的发光二极管发光,进而导通两者的第三引脚和第四引脚之间的连接,进而使得采集开关42和均衡开关33与该单体电池的两端连接。处理单元10可以通过控制采集开关42和均衡开关33来实现电压采集单元40和均衡单元30对单体电池的电压采集以及均衡操作。

在本发明的一个实施方式中,如图11所示,温度采集单元50可以包括:

多个热敏电阻ntc1,分别设置在单体电池上,每个热敏电阻ntc1的一端接地;

多个第二十九电阻r29,每个第二十九电阻r29的一端用于外接+4.096v的直流电源,每个第二十九电阻r29的另一端与热敏电阻ntc的另一端连接;

模拟通道多路复用器u7,模拟通道多路复用器u7的多个输入端(y0至y7)分别连接至每个第二十九电阻r29和热敏电阻ntc1之间的节点,模拟通道多路复用器u7的供电引脚的正极(vcc)用于外接+5v的直流电源,模拟通道多路复用器u7的供电引脚的负极(gnd)接地,模拟通道多路复用器u7的vee引脚与模拟通道多路复用器u7的供电引脚的负极连接,模拟通道多路复用器u7的使能引脚第九引脚(s2)、第十引脚(s1)和第十一引脚(s0)与处理单元10连接。处理单元10可以通过根据三位二进制数的编码原则,分别向模拟通道多路复用器u7的第九引脚(s2)、第十引脚(s1)和第十一引脚(s0)输出高低电平来实现对每个单体电池的温度的逐个检测。

第三运放u8,第三运放u8的正相输入端与模拟通道多路复用器u7的输出引脚连接,第三运放u8的反相输入端与第三运放u8的输出端连接;

第三十电阻r30,第三运放u8的输出端通过第三十电阻r30与处理单元10连接。

本发明的另一方面还提供一种用于电池组的主动均衡电路,该主动均衡电路可以包括如图3至11所示出的主动均衡电路,通过如图1所示出的主动均衡方法控制该主动均衡电路以实现对电池组的单体电池的均衡。

在本发明的该实施方式中,各个电容除已标注的有极性电容外,其余的电容均衡无极性电容。另外,如图4至图10所示出的电路的具体结构仅限于补充和解释本发明,并不对本发明的保护范围造成限制。在本发明的同一技术构思下,对如图4和图10所示出的电路的具体结构的简单变型(例如对电阻的连接方式的更改)均属于本发明的保护范围。

通过上述技术方案,本发明提供的用于电池组的主动均衡方法和主动均衡电路可以通过针对电池组的温度不不均匀的特点,在检测电池组的单体电压时对检测值进行温度补偿计算,从而实现了对电池组的单体电压的精确检测,并进一步根据该计算出的等效电压对电池组进行主动均衡,从而提高了被均衡电池组的选择的合理性继而改善了电池组的均衡效率。

以上结合附图详细描述了本发明例的可选实施方式,但是,本发明实施方式并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明实施方式的技术构思范围内,可以对本发明实施方式的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明实施方式的保护范围。

另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复,本发明实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施方式方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成,该程序存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一个(可以是单片机,芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:u盘、移动硬盘、只读存储器(rom,read-onlymemory)、随机存取存储器(ram,randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外,本发明实施方式的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明实施方式的思想,其同样应当视为本发明实施方式所公开的内容。

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