[發(fā)明專利]一種基于異步串并轉(zhuǎn)換的電池隔離控制系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011270018.5
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112332491B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董宇;周雅琴;徐澤鋒;張俊亭;張興;劉勇;盧萍;王玉寶
• 申請（專利權(quán)）人: 上海空間電源研究所
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H01M10/42
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

1.一種基于異步串并轉(zhuǎn)換的電池隔離控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括：高壓側(cè)子系統(tǒng)和低壓側(cè)子系統(tǒng)，所述高壓側(cè)子系統(tǒng)包括：并轉(zhuǎn)串移位寄存器、第一串轉(zhuǎn)并移位寄存器、模擬轉(zhuǎn)數(shù)字AD轉(zhuǎn)換器、鎖存器、采樣單元、均衡單元和蓄電池組，所述低壓側(cè)子系統(tǒng)包括：第二串轉(zhuǎn)并移位寄存器和下位機(jī)FPGA，其中，

所述采樣單元，被配置為采集所述蓄電池組內(nèi)N個單體電池的單體模擬量，并將單體模擬量發(fā)送給所述模擬轉(zhuǎn)數(shù)字AD轉(zhuǎn)換器；其中，N為大于等于1的正整數(shù)；

所述模擬轉(zhuǎn)數(shù)字AD轉(zhuǎn)換器，被配置為將單體模擬量轉(zhuǎn)換為12位通道數(shù)字量，并將所述12位通道數(shù)字量發(fā)送至所述并轉(zhuǎn)串移位寄存器；

所述并轉(zhuǎn)串移位寄存器，被配置為將所述12位通道數(shù)字量轉(zhuǎn)換為1通道數(shù)字量，并通過隔離單元將所述1通道數(shù)字量發(fā)送至所述第二串轉(zhuǎn)并移位寄存器；

所述第二串轉(zhuǎn)并移位寄存器，被配置為將所述1通道數(shù)字量還原為12位通道數(shù)字量，并將所述12位通道數(shù)字量發(fā)送至所述下位機(jī)FPGA；

所述下位機(jī)FPGA，被配置為根據(jù)所述12位通道數(shù)字量生成控制指令信息，并通過所述控制指令信息控制所述鎖存器，以由所述鎖存器控制所述均衡單元，以調(diào)節(jié)所述N個單體電池的單體電壓值；

所述鎖存器包括第一鎖存器、第二鎖存器和M個第三鎖存器，所述第一串轉(zhuǎn)并移位寄存器包括第一子串轉(zhuǎn)并移位寄存器和第二子串轉(zhuǎn)并移位寄存器，M為大于等于1的正整數(shù)，其中，

所述第一鎖存器的一端與所述第一子串轉(zhuǎn)并移位寄存器和所述隔離單元連接，另一端與模擬選通通道連接；

所述第二鎖存器的一端與所述第一子串轉(zhuǎn)并移位寄存器和所述隔離單元連接，另一端與所述M個第三鎖存器連接；

所述采樣單元，還被配置為通過差分電路形式采集所述蓄電池組內(nèi)N個單體電池的單體模擬量；

磁隔離單元由電源芯片及變壓器搭建而成，變壓器為耐高隔離電壓材料制成，以完成電平、脈沖信號的傳輸；

所述模擬選通通道，被配置為控制所述采樣單元對所述蓄電池組內(nèi)的每個單體電池的輪詢采集。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述低壓側(cè)子系統(tǒng)還包括：下位機(jī)CPU，所述下位機(jī)CPU通過總線完成與所述下位機(jī)FPGA的信息交互，將所有信息進(jìn)行整理打包上傳，將用戶指令信息傳輸至所述下位機(jī)FPGA進(jìn)行下發(fā)及控制。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一鎖存器，被配置為控制所述模擬選通通道的使能和選通；

所述第二鎖存器，被配置為控制所述M個第三鎖存器的使能和選通；

所述M個第三鎖存器，被配置為控制所述均衡單元的開啟與斷開，以控制單體電池的均衡。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述均衡單元包括多路均衡單路，每路所述均衡電路由三極管電阻構(gòu)成，實現(xiàn)對蓄電池組內(nèi)每個單體電池的均衡。

5.一種基于異步串并轉(zhuǎn)換的電池隔離控制方法，應(yīng)用于權(quán)利要求1至4任一項所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述方法包括：

采集蓄電池組內(nèi)N個單體電池的單體模擬量，并將所述單體模擬量轉(zhuǎn)換為12位通道數(shù)字量；

將所述12位通道數(shù)字量轉(zhuǎn)換為1通道數(shù)字量，并將所述1通道數(shù)字量發(fā)送至低壓側(cè)子系統(tǒng)內(nèi)的第二串轉(zhuǎn)并移位寄存器；

通過所述第二串轉(zhuǎn)并移位寄存器將所述1通道數(shù)字量還原為12位通道數(shù)字量；

通過下位機(jī)FPGA根據(jù)所述12位通道數(shù)字量生成控制指令信息，并通過所述控制指令信息控制所述鎖存器，以由所述鎖存器控制所述均衡單元，以調(diào)節(jié)所述N個單體電池的單體電壓值。