[發明專利]一種電池管理系統的主動均衡控制系統

有效

• 申請號: 202011068957.1
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112165138B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 王林泓;王平;徐小輝;田訓;梁家祺;趙鵬舉
• 申請（專利權）人: 重慶電子工程職業學院
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H01M10/48;G01R31/3842;G01R31/396
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

1.一種電池管理系統的主動均衡控制系統，其特征在于：包括主控制模塊、電池組溫度和每節電壓監測模塊、主動均衡開關陣列、主動均衡電源模塊、主動均衡電流及地電位檢測模塊、主動均衡電流控制模塊；

所述主控制模塊用于向各模塊發送控制信號，控制各模塊工作，并接收各模塊返回的數據；

所述電池組溫度和每節電壓監測模塊接收主控制模塊的控制信號，獲得電池組的工作溫度和每節電池的電壓；

所述主動均衡開關陣列用于接收主控制模塊的控制信號，通過控制主動均衡開關陣列中的相應開關把待主動均衡充電的電池接入到主動均衡充電回路中，并用指示燈指示正在被主動均衡充電的電池；

所述主動均衡電源模塊用于為待主動均衡充電的電池提供電源；

所述主動均衡電流及地電位檢測模塊用于檢測被主動均衡充電電池的主動均衡充電電流，并將檢測結果反饋給主控制模塊；

所述主動均衡電流控制模塊用于將主控制模塊的DAC輸出控制信號進行光電隔離、差分放大后，控制主動均衡電源模塊輸出主動均衡電流大小；

工作前對主動均衡開關陣列中的每個開關進行自檢，自檢步驟如下：

1)判斷主動均衡開關陣列中連接主動均衡電源模塊的開關是否短路損壞及位置定位：

1.1)主控制模塊關閉主動均衡開關陣列，控制電子開關在主動均衡電源模塊和電池組地之間跨接一個10kΩ的電阻；

1.2)檢測主動均衡電源模塊的地電位相對于電池組地的電壓差為ΔV，以及電池組第0～k號電池電壓依次分別為V₀，V₁，……，V_k，其中V₀靠近電池組的負極，V_k靠近電池組的正極；當ΔV≈0時，主動均衡開關陣列中，連接主動均衡電源模塊的開關沒有損壞；如果當0≤n≤k時，則判斷主動均衡開關陣列中充電回路連接主動均衡電源模塊的第n號開關發生短路損壞；

2)判斷主動均衡開關陣列中連接主動均衡電源模塊正極的開關是否短路損壞及位置定位：

2.1)主控制模塊控制DAC模擬信號輸出，使得主動均衡電源模塊的電壓輸出最低；

2.2)主控制模塊依次切換主動均衡開關陣列到第n號電池，0≤n≤k；

2.3)主控制模塊緩慢控制DAC模擬信號輸出，使得主動均衡電源模塊的電壓逐步增加，當主動均衡電源模塊的輸出電壓低于第n號電池電壓，而有主動均衡電流輸出時，則判斷主動均衡開關陣列中連接主動均衡電源模塊正極的第n-1號開關短路損壞。

2.根據權利要求1所述的電池管理系統的主動均衡控制系統，其特征在于：所述主動均衡開關陣列包括多組二極管、MOSFET開關及指示燈，所述主控制模塊輸出開關控制信號，經過譯碼器輸出8路互斥的主動均衡開關陣列控制信號，經光電隔離輸出后，得到唯一一組有效的開關控制信號，再通過一個三極管得到另一個互補控制信號，這一對互補信號控制主動均衡開關陣列中相應的一組MOSFET開關導通，接通電池組中待主動均衡充電的電池到主動均衡充電回路中；

所述主動均衡開關陣列通過二極管對主動均衡充電電流方向進行控制，當被主動均衡充電的電池進入均衡充電狀態時，相應的均衡充電狀態指示燈亮，其他未被主動均衡充電控制電池對應的指示燈滅。

3.根據權利要求1所述的電池管理系統的主動均衡控制系統，其特征在于：所述主控制模塊控制主動均衡開關陣列，將電池組中電壓最低的電池接入主動均衡網絡，當被主動均衡充電的電池電壓達到或等于電池組內電壓最高的電池電壓時，主控制模塊繼續搜尋電池組中電壓最低的電池，控制主動均衡開關陣列進行切換，將電池組中電壓最低的電池接入到主動均衡充電控制電路中，直到把電池組中所有電池之間的電壓偏差均衡到±1％偏差以內后，停止主動均衡充電過程。

4.根據權利要求1所述的電池管理系統的主動均衡控制系統，其特征在于：所述主控制模塊通過開關切換選擇主動均衡電源模塊供電或外部充電電源供電。

5.根據權利要求1所述的電池管理系統的主動均衡控制系統，其特征在于：所述主動均衡電流及地電位檢測模塊包括霍爾傳感器和差分放大電路。

6.根據權利要求1所述的電池管理系統的主動均衡控制系統，其特征在于：所述主動均衡電流控制模塊包括模擬光電耦合器件和差分放大電路。