[发明专利]一种电池监测及均衡系统及其控制方法

摘要

本发明公开了一种电池监测及均衡系统及其控制方法，均衡电路采用能双向工作可充电也可回馈放电的双向变换器提高均衡效率并降低电路损耗；利用单片机MCU直接控制开关阵列的开通与关断，实现单体电池直接通过模数转换器ADC进行采样，并通过单片机MCU直接控制双向变换器中的开关管，从而不再需要采样开关、均衡开关和双向变换器中的控制芯片及外围器件，能减少开关数量、简化电路，降低电路损耗和成本；同时控制逻辑非常简单，不再需要专用的电池均衡芯片；并且在均衡步骤中边均衡边检测单体电池的电压，从而实现对双向变换器的环路控制，能进一步提高均衡效率。

主权项

一种电池监测及均衡系统，包括电池组(101)、开关阵列(102)、模数转换器(ADC)、双向变换器(103)和单片机(MCU)；电池组(101)包括单体电池B1、B2、…和Bn；开关阵列(102)包括开关K11、K12、K21、K22、…、Kn1和Kn2；双向变换器包括第一侧正端(V1+)、第一侧负端(V1‑)、第二侧正端(V2+)、第二侧负端(V2‑)、第一控制端、第二控制端、隔离变压器(M)、开关管Q1、开关管Q2和隔离；隔离变压器(M)第一侧绕组异名端为第一侧正端(V1+)，隔离变压器(M)第一侧绕组同名端经开关管Q1后形成第一侧负端(V1‑)，隔离变压器(M)第二侧绕组同名端为第二侧正端(V2+)，隔离变压器(M)第二侧绕组异名端经开关管Q2后形成第二侧负端(V2‑)，开关管Q1的控制极经隔离后形成第一控制端，开关管Q2的控制极为第二控制端；其特征在于：单体电池B1、B2、…、Bn的正极通过开关K11、K21、…、Kn1连接至双向变换器(103)的第二侧正端(V2+)，单体电池B1、B2、…、Bn的负极通过开关K12、K22、…、Kn2连接至双向变换器(103)的第二侧负端(V2‑)；双向变换器(103)的第二侧正端(V2+)与开关K11、K21、…、Kn1和模数转换器(ADC)的连接点连接，双向变换器(103)的第二侧负端(V2‑)与开关K12、K22、…、Kn2和模数转换器(ADC)的连接点连接，双向变换器(103)的第一侧正端(V1+)与电池组(101)的正极连接，双向变换器(103)的第一侧负端(V1‑)与电池组(101)的负极连接，双向变换器(103)的第一控制端和第二控制端与单片机(MCU)连接；开关K11、K12、K21、K22、…、Kn1、Kn2的控制端连接单片机(MCU)；模数转换器(ADC)用于：(1)采样单体电池B1、B2、…、Bn的电压；(2)实时监测待均衡的单体电池两端的电压，直到该单体电池与电池组其它电池电压均衡；双向变换器(103)用于对单体电池B1、B2、…、Bn的电压进行均衡；单片机(MCU)用于：(1)依次选通开关K11、K12、K21、K22、…、Kn1、Kn2，实现模数转换器(ADC)依次对单体电池B1、B2、…、Bn的电压进行采样；(2)依据模数转换器(ADC)采样单体电池B1、B2、…、Bn的电压结果确定待均衡的单体电池，控制双向变换器(103)执行电压均衡工作；(3)依据模数转换器(ADC)实时监测待均衡的单体电池两端的电压结果确定均双向变换器(103)执行电压均衡工作是否结束，实现双向变换器(103)对单体电池B1、B2、…、Bn的电压进行均衡。