电池管理系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种电池管理系统及其控制方法，电池管理系统包括：主控制器、至少一个主模块、至少一个从模块和至少一个多绕组变压器；主模块包括全桥变换器，全桥变换器的第二公共端和第三公共端分别与多绕组变压器原边绕组的两端连接，第一公共端和第四公共端分别连接至直流电源的两端，控制端与主控制器的信号输出端连接；从模块包括模组控制器和至少一个开关电路，开关电路的两端分别与对应的电芯电连接和对应的多绕组变压器的一个副边绕组连接，开关电路的控制端与模组控制器的信号输出端连接，模组控制器的信号输入端与对应的多绕组变压器的通讯副边绕组连接。本发明专利技术通过多绕组变压器实现能量

【技术实现步骤摘要】
电池管理系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及电池管理
，具体而言，涉及一种电池管理系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]BMS（BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，电池管理系统）是用于对电池进行智能化管理的系统，其能够监控电池状态，防止电池过充电和过放电等情况的发生，以延长电池的使用寿命，被广泛应用于电动汽车和智能电网等领域。
[0003]BMS的管理单元通常包括：电芯管理单元（CMU）、模块管理单元（MMU）和电池组管理单元（PMU），CMU用于测量电芯电压和温度等，MMU用于对多个电芯组成的电池模组进行状态采集和控制等，PMU用于对多个电池模组组成的电池组进行状态采集和电量均衡等，PMU和MMU之间通过BMS内部的通讯总线进行数据和命令交互。
[0004]但是，一方面，PMU和MMU之间需要大量的线束进行连接，以分别实现数据采集、通讯和电压主动均衡等功能，其线束复杂度较高，增加了BMS的设计难度和生产制造的复杂性；另一方面，PMU和MMU之间常通过CAN总线以菊花链拓扑结构进行通讯，但是由于不同电芯或电池模组之间的电位不同，CAN收发器需要与电芯或电池模组隔离，而具有隔离功能的收发器成本较高，增加了BMS的成本和功耗。

技术实现思路

[0005]本专利技术解决的问题是如何降低电池管理系统的线束复杂度和整体成本。
[0006]为解决上述问题，本专利技术提供一种电池管理系统及其控制方法。
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种电池管理系统，包括：主控制器、至少一个主模块、至少一个从模块和至少一个多绕组变压器，各个所述多绕组变压器分别与一个所述主模块和所述从模块对应，所述从模块与电池组一一对应；所述主模块包括全桥变换器，所述全桥变换器的第二公共端和第三公共端分别与对应的所述多绕组变压器的原边绕组的两端电连接，所述全桥变换器的第一公共端和第四公共端分别连接至直流电源的两端，所述全桥变换器中各个开关管的控制端分别与所述主控制器的信号输出端连接；所述从模块包括模组控制器和至少一个开关电路，所述开关电路与对应的电池组中依次串联的电芯一一对应，所述开关电路的第一端与对应的所述电芯电连接，所述开关电路的第二端与对应的所述多绕组变压器的一个副边绕组电连接，所述开关电路的控制端与所述模组控制器的信号输出端电连接，所述模组控制器的信号输入端与对应的所述多绕组变压器的通讯副边绕组连接。
[0008]可选地，所述主模块还包括电压采样电路和检波器电路，所述电压采样电路的两端分别与所述全桥变换器的第一公共端和第四公共端电连接，所述检波器电路与所述电压采样电路并联，所述电压采样电路的信号输出端和所述检波器电路的信号输出端分别连接至所述主控制器的信号输入端，所述主控制器的信号输入端还与所述多绕组变压器的原边
绕组连接。
[0009]可选地，所述从模块还包括温度采集电路和开关选择电路，所述温度采集电路的第一端分别与一个所述电池组的各个电芯连接，所述温度采集电路的第二端通过所述开关选择电路连接至所述通讯副边绕组。
[0010]可选地，所述温度采集电路包括多个分压电阻电路，所述分压电阻电路与一个所述电池组的各个电芯一一对应，所述开关选择电路包括多个第二从开关管，所述第二从开关管与所述分压电阻电路一一对应，所述分压电阻电路的第一端与对应的所述电池组的电芯电连接，所述分压电阻电路的第二端与对应的所述第二从开关管的第一端电连接，所述第二从开关管的第二端连接至所述通讯副边绕组，所述第二从开关管的控制端连接至所述模组控制器的信号输出端。
[0011]可选地，所述分压电阻电路包括上拉电阻、负温度系数电阻和瓷片电容，所述上拉电阻的一端与对应的电芯电连接，所述上拉电阻的另一端分别与所述负温度系数电阻的一端和所述通讯副边绕组的一端电连接，所述负温度系数电阻的另一端分别与对应的电芯的另一端和对应的所述第二从开关管的源极电连接，所述第二从开关管的漏极连接至所述通讯副边绕组的另一端，所述第二从开关管的栅极与所述模组控制器的信号输出端连接，所述瓷片电容与所述负温度系数电阻并联，且所述负温度系数电阻与所述电芯接触。
[0012]可选地，所述主模块还包括第二DC/DC变换器，所述第二DC/DC变换器的电压输入端与直流电源电连接，所述第二DC/DC变换器的正电压输出端与所述全桥变换器的第一公共端电连接，所述第二DC/DC变换器的负电压输出端与所述全桥变换器的第四公共端电连接，所述第二DC/DC变换器的信号输入端与所述主控制器的信号输出端连接，所述第二DC/DC变换器的信号输出端与所述主控制器的信号输入端连接。
[0013]可选地，所述主模块还包括第二信号调理电路，所述第二信号调理电路的输入端分别与所述多绕组变压器的原边绕组、所述电压采样电路的信号输出端和所述检波器电路的信号输出端连接，所述第二信号调理电路的输出端与所述主控制器的信号输入端连接。
[0014]可选地，所述全桥变换器包括第一全桥开关管、第二全桥开关管、第三全桥开关管和第四全桥开关管，所述第一全桥开关管的栅极、所述第二全桥开关管的栅极、所述第三全桥开关管的栅极和所述第四全桥开关管的栅极分别与所述主控制器的信号输出端连接；所述第一全桥开关管的漏极与所述第二全桥开关管的漏极连接形成所述第一公共端，所述第一全桥开关管的源极与所述第四全桥开关管的漏极连接形成所述第二公共端，所述第二全桥开关管的源极与所述第三全桥开关管的漏极连接形成所述第三公共端，所述第四全桥开关管的漏极与所述第三全桥开关管的漏极连接形成所述第四公共端。
[0015]可选地，所述从模块还包括第一DC/DC变换器，所述第一DC/DC变换器的电压输入端与对应的所述电池组电连接，所述第一DC/DC变换器的电压输出端与所述模组控制器的电源端电连接。
[0016]可选地，所述从模块还包括第一信号调理电路，所述第一信号调理电路的输入端与所述通讯副边绕组连接，所述第一信号调理电路的输出端与所述模组控制器的信号输入端连接。
[0017]可选地，所述电压采样电路包括第一主开关管和第一电容，所述第一主开关管的栅极与所述主控制器的信号输出端电连接，所述第一主开关管的漏极与所述全桥变换器的
第一公共端电连接，所述第一主开关管的源极连接至所述主控制器的信号输入端，并通过所述第一电容连接至所述全桥变换器的第四公共端。
[0018]可选地，所述检波器电路包括第二主开关管、第二电容和电阻，所述第二电容和所述电阻并联形成RC电路，所述RC电路的一端与所述第二主开关管的第二端电连接，所述RC电路的另一端连接至所述全桥变换器的第四公共端，所述第二主开关管的源极还连接至所述主控制器的信号输入端，所述第二主开关管的漏极与所述全桥变换器的第一公共端电连接，所述第二主开关管的栅极与所述主控制器的信号输出端连接。
[0019]第二方面，本专利技术提供了一种电池管理系统控制方法，基于如第一方面任一项所述的电池管理系统，包括数据收发步骤，所述数据收发步骤包括：当主控制器向模组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池管理系统，其特征在于，包括：主控制器、至少一个主模块、至少一个从模块和至少一个多绕组变压器，各个所述多绕组变压器分别与一个所述主模块和所述从模块对应，所述从模块与电池组一一对应；所述主模块包括全桥变换器，所述全桥变换器的第二公共端和第三公共端分别与对应的所述多绕组变压器的原边绕组的两端电连接，所述全桥变换器的第一公共端和第四公共端分别连接至直流电源的两端，所述全桥变换器中各个开关管的控制端分别与所述主控制器的信号输出端连接；所述从模块包括模组控制器和至少一个开关电路，所述开关电路与对应的电池组中依次串联的电芯一一对应，所述开关电路的第一端与对应的所述电芯电连接，所述开关电路的第二端与对应的所述多绕组变压器的一个副边绕组电连接，所述开关电路的控制端与所述模组控制器的信号输出端电连接，所述模组控制器的信号输入端与对应的所述多绕组变压器的通讯副边绕组连接。2.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述主模块还包括电压采样电路和检波器电路，所述电压采样电路的两端分别与所述全桥变换器的第一公共端和第四公共端电连接，所述检波器电路与所述电压采样电路并联，所述电压采样电路的信号输出端和所述检波器电路的信号输出端分别连接至所述主控制器的信号输入端，所述主控制器的信号输入端还与所述多绕组变压器的原边绕组连接；所述从模块还包括温度采集电路和开关选择电路，所述温度采集电路的第一端分别与一个所述电池组的各个电芯连接，所述温度采集电路的第二端通过所述开关选择电路连接至所述通讯副边绕组。3.根据权利要求2所述的电池管理系统，其特征在于，所述温度采集电路包括多个分压电阻电路，所述分压电阻电路与一个所述电池组的各个电芯一一对应，所述开关选择电路包括多个第二从开关管，所述第二从开关管与所述分压电阻电路一一对应，所述分压电阻电路的第一端与对应的所述电池组的电芯电连接，所述分压电阻电路的第二端与对应的所述第二从开关管的第一端电连接，所述第二从开关管的第二端连接至所述通讯副边绕组，所述第二从开关管的控制端连接至所述模组控制器的信号输出端；和/或，所述分压电阻电路包括上拉电阻、负温度系数电阻和瓷片电容，所述上拉电阻的一端与对应的电芯电连接，所述上拉电阻的另一端分别与所述负温度系数电阻的一端和所述通讯副边绕组的一端电连接，所述负温度系数电阻的另一端分别与对应的电芯的另一端和对应的所述第二从开关管的源极电连接，所述第二从开关管的漏极连接至所述通讯副边绕组的另一端，所述第二从开关管的栅极与所述模组控制器的信号输出端连接，所述瓷片电容与所述负温度系数电阻并联，且所述负温度系数电阻与所述电芯接触。4.根据权利要求2或3所述的电池管理系统，其特征在于，所述主模块还包括第二DC/DC变换器，所述第二DC/DC变换器的电压输入端与直流电源电连接，所述第二DC/DC变换器的正电压输出端与所述全桥变换器的第一公共端电连接，所述第二DC/DC变换器的负电压输出端与所述全桥变换器的第四公共端电连接，所述第二DC/DC变换器的信号输入端与所述主控制器的信号输出端连接，所述第二DC/DC变换器的信号输出端与所述主控制器的信号输入端连接；和/或，所述主模块还包括第二信号调理电路，所述第二信号调理电路的输入端分别与
所述多绕组变压器的原边绕组、所述电压采样电路的信号输出端和所述检波器电路的信号输出端连接，所述第二信号调理电路的输出端与所述主控制器的信号输入端连接；和/或，所述全桥变换器包括第一全桥开关管、第二全桥开关管、第三全桥开关管和第四全桥开关管，所述第一全桥开关管的栅极、所述第二全桥开关管的栅极、所述第三全桥开关管的栅极和所述第四全桥开关管的栅极分别与所述主控制器的信号输出端连接；所述第一全桥开关管的漏极与所述第二全桥开关管的漏极连接形成所述第一公共端，所述第一全桥开关管的源极与所述第四全桥开关管的漏极连接形成所述第二公共端，所述第二全桥开关管的源极与所述第三全桥开关管的漏极连接形成所述第三公共端，所述第四全桥开关管的漏极与所述第三全桥开关管的漏极连接形成所述第四公共端。5.根据权利要求2或3所述的电池管理系统，其特征在于，所述从模块还包括第一DC/DC变换器，所述第一DC/DC变换器的电压输入端与对应的所述电池组电连接，所述第一DC/DC变换器的电压输出端与所述模组控制器的电源端电连接；和/或，所述从模块还包括第一信号调理电路，所述第一信号调理电路的输入端与所述通讯副边绕组连接，所述第一信号调理电路的输出端与所述模组控制器的信号输入端连接。6.根据权利要求2或3所述的电池管理系统，其特征在于，所述电压采样电路包括第一主开关管和第一电容，所述第一主开关管的栅极与所述主控制器的信号输出端电连接，所述第一主开关管的漏极与所述全桥变换器的第一公共端电连接，所述第一主开关管的源极连接至所述主控制器的信号输入端，并通过所述第一电容连接至所述全桥变换器的第四公共端；和/或，所述检波器电路包括第二主开关管、第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜钊，李鹏，陈岱岱，李海威，张勇，胡晓东，
申请(专利权)人：宁波均胜新能源研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：