一种电池管理系统动态均衡方法及其动态均衡电路技术方案

一种电池管理系统的动态均衡方法及其动态均衡电路，有以下步骤：１）由嵌入式控制软件检测各组顺序串联的电池组中的各个单节电池电压；２）由ＣＰＵ判断需要单独充电或放电的电压过低或过高的单节电池的位号；３）由ＣＰＵ发出控制命令，控制选通相应的极性选择开关组将汇集母线进行极性变换，同时控制选通相应的电池选择开关组进行极性匹配，并控制双向隔离变换器工作方向，将需要单独充放电的电压过低或过高的单节电池接入到汇集母线上充电或放电，实现能量转移；４）重复步骤１）～３），直至各组顺序串联的电池组中的各个单节电池电压在设定的允许误差范围内，达到动态均衡。可以显著减少电池管理系统的充放电装置器件数量和电路复杂程度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电池管理系统，特别是涉及一种电池管理系统动态均衡方法及其动态 均衡电路。
技术介绍
现有铁锂电池管理系统有多种方案。最常用的是采用如图1所示的能耗均衡电 路，简单实用，通过分别作为开关的Si、……Sn的稳压管D1、……Dn或其他控制电路，在 单节电池BTl或BTn电压过高时，自动接通单节电池BTl或BTn的旁路支路，提供分流，使流 过电池BTl或BTn的电流减小，避免电池BTl或BTn过压，其缺陷是能量损耗大，电阻需要 散热，只能用于小功率电路中；如图2所示能量转移式平衡电路可以用于大中功率电路中， 通过变换电路专门给过低电压电池2单独充电，或者通过变换电路专门给过高电压电池5 单独放电，从而使各个单节电池1 6电压都在可控范围内，其缺陷是只能用于少量电池串 联的电路，否则，变换电路采用太多的双向开关及其控制电路，成本过高，而且变换电路的 变压器抽头太多，难以规模化实施和应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的一个技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供一种电池管理 系统的动态均衡方法。本专利技术所要解决的另一个技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供一种电池管 理系统的动态均衡电路。本专利技术所要解决的再一个技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供另一种电池 管理系统的动态均衡电路本专利技术动态均衡方法的技术问题通过以下技术方案予以解决。这种电池管理系统的动态均衡方法的特点是采用双向隔离变换器以及设有嵌入式控制软件的CPU的开关控制电路，所述开关 控制电路控制极性选择开关组和电池选择开关组。依次有以下步骤1)由嵌入式控制软件检测各组顺序串联的电池组中的各个单节电池电压；2)由CPU判断需要单独充电或放电的电压过低或过高的单节电池的位号；3)由CPU发出控制命令，控制选通相应的极性选择开关组将汇集母线进行极性变 换，同时控制选通相应的电池选择开关组进行极性匹配，并控制双向隔离变换器工作方向， 将需要单独充放电的电压过低或过高的单节电池接入到汇集母线上充电或放电，实现能量 转移；4)重复步骤1) 3)，直至各组顺序串联的电池组中的各个单节电池电压在设定 的允许误差范围内，达到动态均衡。本专利技术动态均衡方法的技术问题通过以下技术方案予以解决。所述步骤3)是控制双向隔离变换器正向工作，将需要单独充电的电压过低的单 节电池接入到汇集母线上充电，实现能量转移。所述步骤3)是控制双向隔离变换器反向工作，将需要单独放电的电压过高的单 节电池接入到汇集母线上放电，实现能量转移。所述嵌入式控制软件是基于嵌入式CPU芯片为载体的软件，由计算机编程后生成 机器码文件，通过相应的烧录装置写入CPU芯片，且在CPU上电后自动运行。所述CPU是具有多路模拟/数字(Analog/Digital，缩略词为A/D)转换输入接口 和多路高速输入/输出(Input/Output，缩略词为I/O)接口的CPU。本专利技术一种动态均衡电路的技术问题通过以下技术方案予以解决。这种电池管理系统的动态均衡电路，包括至少一个用于实现能量转移的双向隔离 变换器，所述双向隔离变换器的正向输入端与总母线连接，将总母线的能量变换为正、负电 压输出，所述双向隔离变换器的数量与顺序串联的电池组的数量相同，对相应的至少一组 顺序串联的电池组进行管理。这种电池管理系统的动态均衡电路的特点是所述双向隔离变换器的正、负电压输出是相互隔离的两路正、负电压输出。所述双向隔离变换器的后级设有由两个极性选择开关组成的双路极性选择开关 组，所述双路极性选择开关组的两个极性选择开关的一端分别与双向隔离变换器的一路正 电压输出端连接，两个极性选择开关的另一端分别与两条一对的汇集母线中的一条连接， 双向隔离变换器的两路负电压输出端分别相应与另一个极性选择开关连接的两条一对的 汇集母线中的一条连接，用于实现汇集母线的极性变换。在所述极性选择开关组的后级设有电池选择开关组，所述电池选择开关组的开关 器件数量为其连接的顺序串联的电池组的单节电池数量加1，一组奇数号的电池选择开关 依次一端与两条一对的汇集母线中的一条连接，另一端与相应组顺序串联的电池组的奇数 号单节电池正端连接，同一组偶数号的电池选择开关依次一端与两条一对的汇集母线中的 另一条连接，另一端与相应组顺序串联的电池组的偶数号单节电池正端以及奇数号单节电 池负端连接，用于进行极性匹配，而且，一组顺序串联的电池组的单节电池通过所述极性选 择开关和所述电池选择开关组共享一个双向隔离变换器进行包括充电或放电能量转移，可 以节省双向隔离变换器的数量，减小体积，降低成本。还设有集中控制极性选择开关组和电池选择开关组的开关控制电路，所述开关控 制电路，包括设有嵌入式控制软件的CPU，所述嵌入式控制软件检测各组顺序串联的电池组 中的各个单节电池电压；所述CPU判断需要单独充放电的电压过低或过高的单节电池的位 号，并发出控制命令，将汇集母线进行极性变换与极性匹配，并控制双向隔离变换器工作方 向，将需要单独充放电的电压过低或过高的单节电池接入到两条汇集母线上充电或放电， 实现能量转移，直至各组顺序串联的电池组中的各个单节电池电压每节电池电压在设定的 允许误差范围内，达到电池能量动态均衡。本专利技术一种动态均衡电路的技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决。所述双向隔离变换器是可以正反向工作的直流变换电源。所述极性选择开关、电池选择开关是继电器和开关晶体管中的一种。所述开关晶体管是双极结型晶体管(Bipolar Junction Transistor，缩略词为BJT)、金属氧化物半导体场效应管(MetalOxide Semicoductor Field Effect Transistor, 缩略词为MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，缩略词为 IGBT)、集成门极换流晶闸管(Integrated Gate CommutatedThyristor，缩略词为 IGCT)、门 极可关断晶闸管(gate turn-off thyristor，缩略词为GTO)中的一种。优选的是，所述极性选择开关、电池选择开关是继电器，具有成本低，损耗小的优 点ο本专利技术另一种动态均衡电路的技术问题通过以下技术方案予以解决。这种电池管理系统的动态均衡电路，包括至少一个用于实现能量转移的双向隔离 变换器，所述双向隔离变换器的正向输入端与总母线连接，将总母线的能量变换为正、负电 压输出，所述双向隔离变换器的数量与顺序串联的电池组的数量相同，对相应的至少一组 顺序串联的电池组进行管理。这种电池管理系统的动态均衡电路的特点是所述双向隔离变换器的正、负电压输出是一路正、负电压输出。所述双向隔离变换器的后级设有由四个极性选择开关组成的桥式极性选择开关 组，所述桥式极性选择开关组的一对角两端分别与双向隔离变换器的正、负电压输出端连 接，另对角两端分别与两条一对的汇集母线中的一条连接，用于实现汇集母线的极性变换。在所述极性选择开关组的后级设有电池选择开关组，所述电池选择开关组的开关 器件数量为其连接的顺序串联的电池组的单节电池数量加1，一组奇数号的电池选择开关 依次一端与两条一对的汇集母线中的一条连接，另一端与相应组顺序串联的电池组的奇数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池管理系统的动态均衡方法，其特征在于：采用双向隔离变换器以及设有嵌入式控制软件的ＣＰＵ的开关控制电路，所述开关控制电路控制极性选择开关组和电池选择开关组；依次有以下步骤：１）由嵌入式控制软件检测各组顺序串联的电池组中的各个单节电池电压；２）由ＣＰＵ判断需要单独充电或放电的电压过低或过高的单节电池的位号；３）由ＣＰＵ发出控制命令，控制选通相应的极性选择开关组将汇集母线进行极性变换，同时控制选通相应的电池选择开关组进行极性匹配，并控制双向隔离变换器工作方向，将需要单独充放电的电压过低或过高的单节电池接入到汇集母线上充电或放电，实现能量转移；４）重复步骤１）～３），直至各组顺序串联的电池组中的各个单节电池电压在设定的允许误差范围内，达到动态均衡。

【技术特征摘要】
一种电池管理系统的动态均衡方法，其特征在于采用双向隔离变换器以及设有嵌入式控制软件的CPU的开关控制电路，所述开关控制电路控制极性选择开关组和电池选择开关组；依次有以下步骤1)由嵌入式控制软件检测各组顺序串联的电池组中的各个单节电池电压；2)由CPU判断需要单独充电或放电的电压过低或过高的单节电池的位号；3)由CPU发出控制命令，控制选通相应的极性选择开关组将汇集母线进行极性变换，同时控制选通相应的电池选择开关组进行极性匹配，并控制双向隔离变换器工作方向，将需要单独充放电的电压过低或过高的单节电池接入到汇集母线上充电或放电，实现能量转移；4)重复步骤1)～3)，直至各组顺序串联的电池组中的各个单节电池电压在设定的允许误差范围内，达到动态均衡。2.如权利要求1所述的电池管理系统的动态均衡方法，其特征在于所述步骤3)是控制双向隔离变换器正向工作，将需要单独充电的电压过低的单节电 池接入到汇集母线上充电，实现能量转移；所述步骤3)是控制双向隔离变换器反向工作，将需要单独放电的电压过高的单节电 池接入到汇集母线上放电，实现能量转移。3.—种电池管理系统的动态均衡电路，包括至少一个用于实现能量转移的双向隔离变 换器，所述双向隔离变换器的正向输入端与总母线连接，将总母线的能量变换为正、负电压 输出，所述双向隔离变换器的数量与顺序串联的电池组的数量相同，对相应的至少一组顺 序串联的电池组进行管理，其特征在于所述双向隔离变换器的正、负电压输出是相互隔离的两路正、负电压输出，其后级设有 由两个极性选择开关组成的双路极性选择开关组，所述双路极性选择开关组的两个极性选 择开关的一端分别与双向隔离变换器的一路正电压输出端连接，两个极性选择开关的另一 端分别与两条一对的汇集母线中的一条连接，双向隔离变换器的两路负电压输出端分别相 应与另一个极性选择开关连接的两条一对的汇集母线中的一条连接，用于实现汇集母线的 极性变换；在所述极性选择开关组的后级设有电池选择开关组，所述电池选择开关组的开关器件 数量为其连接的顺序串联的电池组的单节电池数量加1，一组奇数号的电池选择开关依次 一端与两条一对的汇集母线中的一条连接，另一端与相应组顺序串联的电池组的奇数号单 节电池正端连接，同一组偶数号的电池选择开关依次一端与两条一对的汇集母线中的另一 条连接，另一端与相应组顺序串联的电池组的偶数号单节电池正端以及奇数号单节电池负 端连接，用于进行极性匹配，而且，一组顺序串联的电池组的单节电池通过所述极性选择开 关和所述电池选择开关组共享一个双向隔离变换器进行包括充电或放电能量转移；还设有集中控制极性选择开关组和电池选择开关组的开关控制电路，所述开关控制电 路，包括设有嵌入式控制软件的CPU，所述嵌入式控制软件检测各组顺序串联的电池组中的 各个单节电池电压；所述CPU判断需要单独充放电的电压过低或过高的单节电池的位号， 并发出控制命令，将汇集母线进行极性变换与极性匹配，并控制双向隔离变换器工作方向， 将需要单独充放电的电压过低或过高的单节电池接入到两条汇集母线上充电或放电，实现能量转移，直至各组顺序串联的电池组中的各个单节电池电压每节电池电压在设定的允许 误差范围内，达到电池能量动态均衡。4.如权利要求3所述的电池管理系统的动态均衡电路，其特征在于所述双向隔离变换器是可以...

【专利技术属性】
技术研发人员：张泱渊，仝瑞军，
申请(专利权)人：深圳市科列技术有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]