一种串联电池组均衡电路及均衡方法_3

文档序号:8284723阅读:来源:国知局
流,并根据电流值和输出电压的采样信号控制第一开关器件806的占空比以调节隔离式直流转换器的输出电压。
[0068]具体的,作为一种实施例,如图7所示,第一输入单元807包括第一电解电容Cl,输出单元809包括第二电解电容C2,第一开关器件806为第六场效应管Q6,第一反馈单元805包括反馈模块804和光隔离器803,第一电解电容Cl的阳极连接控制单元801的电压输入端、吸收单元802的第一输入端以及变压器初级线圈的同名端,第一电解电容Cl的阳极和阴极分别为直流变换器104的第一电压输入端和第二电压输入端,吸收单元802的第二输入端连接变压器初级线圈的异名端和第六场效应管Q6的漏极,控制单元801的输出端连接第六场效应管Q6的栅极,控制单元801的电流反馈端连接第六场效应管Q6的源极和第六电阻R6的第一端,第六电阻R6的第二端与地连接,控制单元801的电压反馈端连接光隔离器803的第一输出端,光隔离器803的第二输出端与地连接,光隔离器803的第一输入端连接反馈模块804的输出端,反馈模块804的输入端连接第二电解电容C2的阳极和变压器次级线圈的异名端,变压器次级线圈的同名端连接第一二极管Dl的阴极,第一二极管Dl的阳极和第二电解电容C2的阴极共地连接,第二电解电容C2的阳极为直流变换器104的输出端;
[0069]吸收单元802用于吸收变压器初级线圈的谐波分量,反馈模块804用于采集直流变换器104的输出电压并将输出电压的采样信号发送给光隔离器803,光隔离器803用于将输出电压的采样信号隔离反馈给控制单元801,控制单元801用于采集流经第六场效应管Q6的电流值,并根据电流值和输出电压的采样信号控制第六场效应管Q6的占空比以调节直流转换器的输出电压。
[0070]直流变换器104优选为隔离式直流变换器104,其输入电压为电池组两端电压BTO与BTn之差,即整个串联电池组101的总电压,隔离式直流变换器104的输出电压VCC送至充电电路103,此处选择隔离式DC/DC变换器是为了防止变换器的另一输出端接到公共地端,而造成电池组的短路,隔离式DC/DC变换器的设置使得其输出地端和公共地端分开。[0071 ] 对于充电电路103,微控制器105控制充电电路103对串联电池组中的单体电池进行恒流充电或恒压充电。
[0072]其中,微控制器105的输出端连接充电电路103的恒压控制端、恒流控制端以及使能端,微控制器105通过恒流控制端和使能端控制充电电路103对串联电池组中的单体电池进行恒流充电,并在对单体电池进行恒流充电完毕后,通过恒压控制端和使能端控制充电电路103对单体电池进行恒压充电。
[0073]具体的,充电电路包括:充电控制器701、第二输入单元702、第二开关器件703、第三开关器件705、储能单元704以及第二反馈单元706 ;
[0074]第二开关器件703的输入端与第二输入单元702的输入端的共接点为充电电路103的输入端,第二开关器件703的输出端连接储能单元704的输入端、第三开关器件705的输出端以及充电控制器701的输入端,第二开关器件703的控制端连接充电控制器701的第一输出端,第三开关器件705的输入端与输入单元702的输出端共接于地,第三开关器件705的控制端连接充电控制器701的第二输出端,储存单元704的输出端连接第二反馈单元706的输入端,第二反馈单元706的反馈端连接充电控制器701的第二输入端,第二反馈单元706的输出端为充电电路的输出端,充电控制器701的控制端连接微控制器105的输出端。
[0075]充电控制器701根据采集的第二反馈单元706输出的反馈电压和微控制器105的控制信号控制第二开关器件703和第三开关器件705的占空比以调节充电电路的输出电压。
[0076]具体的,作为一种实施例,如图8所示,第二输入单元702包括第三电解电容C3,储能单元704为电感LI,第二反馈单元706为电阻R7,第二开关器件703为第七场效应管Q7,第三开关器件705为第八场效应管Q8,还包括第四电解电容C4 ;第七场效应管Q7的漏极与第三电解电容C3的阳极的共接点为充电电路103的输入端,第七场效应管Q7的源极连接电感的第一端、第八场效应管Q8的漏极以及充电控制器701的输入端,第七场效应管Q7的栅极连接充电控制器701的第一输出端,第八场效应管Q8的源极与第三电解电容C3的阴极共接于地,第八场效应管Q8的栅极连接充电控制器701的第二输出端,电感的第二端连接第七电阻R7的第一端和充电控制器701的第一电压米样端,第一电阻Rl的第二端、充电控制器701的第二电压采样端以及第四电解电容C4的阳极的共接点为充电电路103的输出端,第四电解电容C4的阴极与地连接,充电控制器701的使能端、充电恒压控制端以及充电恒流控制端连接微控制器105的输出端。
[0077]充电控制器701根据采集的输出电压和微控制器105的控制信号控制第七场效应管Q7和第八场效应管Q8的占空比以调节充电电路103的输出电压。
[0078]充电电路103是将隔离式DC-DC变换器的输出电压VCC转换为待均衡电池的所需电压,即均衡电压,均衡电压是所有电芯电压相加后的平均值,同时给需要待均衡的电池充电和微控制器105提供供电电压。
[0079]由于给电池充电的充电电路103中会涉及到恒压、恒流充电,所以此BUCK变换器(降压变换器)中加入了电流、电压控制模式,功率部分(即:此充电电路103中进行能量传输的部分)主要由第三电解电容C3、第八场效应管Q8、第八场效应管Q8、电感、第七电阻R7、第四电解电容C4构成。充电电路103中的充电控制器701通过对输出电压VO-ADJ进行采样来实现对第八场效应管Q8、第八场效应管Q8的导通与关断控制从而实现对输出电压VO-ADJ的控制,通过对第七电阻R7两端的电压进行采样并进一步换算成电流来实现对第八场效应管Q8、第八场效应管Q8的控制从而实现对输出电流的控制。为了便于与处理器建立接口,充电电路103中的充电控制器701提供了使能端EN、充电恒流控制端C-1、充电恒压控制端C-V。充电恒流控制端C-1可以控制充电电路103在处于恒流充电模式下的电流值,充电恒压控制端C-V可以控制充电电路103在处于恒压充电模式下的电压值。在本实施例中,充电恒流控制端C-1、充电恒压控制端C-V会根据电池状态的不同和电路需求的不同,灵活设置充电电流和充电电压,满足本均衡电路的要求。
[0080]对于微控制器105,微控制器包括:第一降压模块901、控制器903、译码器904以及第二反馈单元905 ;第一降压模块901的输入端为微控制器105的电压输入端,第一降压模块901的输出端连接控制器903的电压输入端和译码器904的电压输入端,第二反馈单元905的输入端为微控制器105的输入端,第二反馈单元905的反馈端连接控制器905的输入端,控制器903的输出端连接译码器904的控制端,译码器904的输出端分别连接每一个隔离开关的控制端;
[0081]微控制器105判定电压差值是否大于预设值时,控制译码器904使最小电压值的单体电池所对应的隔离开关导通,使最小电压值的单体电池的电压值达到均衡电压值。
[0082]具体的,如图9所示,微控制器105包括:第一降压模块901、第二降压模块902、控制器903、译码器904、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电阻R8和第九电阻R9 ;第五电容C5的第一端和第一降压模块901的输入端的共接点连接充电电路103的输出端,第五电容C5的第二端与地连接,第一降压模块901的输出端连接第六电容C6的第一端、控制器903的电压输入端以及译码器904的电压输入端,第二降压模块902的输出端连接第七电容C7的第一端,第七电容C7的第二端与地连接,控制器903的电压采集端连接第八电阻R8的第一端和第九电阻R9的第一端,第八电阻R8的第二端为微控制器105的输入端,第九电阻R9的第二端与地连接,控制器903的输出端连接译码器904的控制端,译码器904的输出端分别连接每一个隔离开关的控制端。
[0083]微控制器105主要的功能是对串联电芯的电压进行采集并进行相关计算从而判定对每个电芯实现何种均衡模式,通过控制充电电路103来实现恒流、恒压模式充电从而实现均衡,同时向相关模块提供相应电源。主要由如下几个部分构成:将电压VCC降压成电压VCC-R的LDO模块(第一降压模块901),电压VCC-R主要用于向控制器903和译码器904提供电源,还包括将电压VCC降压成电压VCC-C的LDO模块(第二降压模块902),电压VCC-C主要用于向隔离开关提供电源(使用双刀双掷电磁继电器时)。控制器903主要用于对ADC电阻分压网络905的电压VO-ADJ进行采样,并通过控制信号EN、C_V、C-1控制充电电路103,并通过控制信号ctrll至ctrln来控制译码器904从而控制Cl至Cn。译码器904主要用于对控制信号Cl至Cn进行硬件保护,根据输入信号ctrll至ctrln让输出信号Cl至Cn任何时刻仅有一个信号为高电平。因为隔离开关部分的设计要求任何时刻控制信号Cl至Cn仅能有一个信号是高电平,如果存在多个高电平会导致电池组通过隔离开关短路。译码器904的选择能够保证任何时刻只有一个高电平,其他为低电平。此处译码器904也可采用模拟开关代替,但是译码器904的稳定性比模拟开关高,模拟开关不能够保证处于低电平的输出端一定为0,有可能引入其他干扰而导致电池间短路,并且译码器904的成本比模拟开关低。
[0084]微控制器105控制隔离开关依次对BTl?BTN的电压进行采集,微控制器105中根据
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