專利名稱：一種電池系統(tǒng)總線均衡電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及充電電池及其管理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
無(wú)容置疑，電動(dòng)汽車、電動(dòng)單車等，因具有零排放、綠色環(huán)保的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)必將成為下一代汽車的發(fā)展方向。無(wú)論是以上純電動(dòng)車還是混合動(dòng)力車，都對(duì)可重復(fù)使用的可充電式動(dòng)力電池提出了很高的要求。從電池容量、壽命、能量密度等指標(biāo)可以看出，鋰離子動(dòng)力電池已經(jīng)成為下一代電動(dòng)車動(dòng)力電池的首選，但這種電池卻具有一個(gè)發(fā)展瓶頸。因每個(gè)單體電池電壓很低(僅幾伏以內(nèi))，應(yīng)用在電動(dòng)車上時(shí)必須串聯(lián)多個(gè)單體電池以達(dá)到數(shù)十伏到數(shù)百伏電壓。又因?yàn)樯a(chǎn)這種單體電池的性能指標(biāo)不可能完全一致，那么在串聯(lián)使用時(shí)，性能稍弱的電池就制約了這個(gè)電池組的性能發(fā)揮，而且性能弱的電池在應(yīng)用中總是處于極限運(yùn)用狀態(tài)，致使其性能越來(lái)越差，最終導(dǎo)致整個(gè)電池組性能迅速惡化。試驗(yàn)證明，鋰離子動(dòng)力電池在成組運(yùn)用時(shí)的壽命大幅度下降，只有單體電池壽命的 1/3-1/5。因此，如何提高動(dòng)力電池成組運(yùn)用時(shí)的壽命就成為了動(dòng)力車能否真正推廣的關(guān)鍵性技術(shù)。目前鋰離子電池組均衡控制的技術(shù)中，根據(jù)均衡過(guò)程中電路對(duì)能量的消耗情況， 可以分為能量耗散型和能量非耗散型兩大類。能量耗散型是將多余的能量全部以熱量的方式消耗，這不僅導(dǎo)致能量浪費(fèi)，而且所產(chǎn)生的熱量給電池組的熱管理帶來(lái)大問(wèn)題，連接線也很多，但目前因原理簡(jiǎn)單而被大量采用；非耗散型是將某電池多余的能量轉(zhuǎn)移到電池系統(tǒng)中，這種方式能量轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜，可靠性很低。以上就是現(xiàn)有處理技術(shù)，總結(jié)其缺點(diǎn)如下(1)線路多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，可靠性低；(2)熱管理問(wèn)題突出，非綠色環(huán)保(對(duì)能量耗散型技術(shù))；(3)本來(lái)電池組中均衡的要求是，有的電池能量欠缺、有的是能量富余，應(yīng)該將能量從富余的電池轉(zhuǎn)移到欠缺的電池中，但是現(xiàn)有技術(shù)中幾乎都是將富余的能量補(bǔ)充到電池組所有電池中，若企圖采取個(gè)別轉(zhuǎn)移方式則電路控制機(jī)構(gòu)極為復(fù)雜；(4)均衡電流不可控或不便于控制，不利于根據(jù)不同電池的欠缺或富余程度采取不同的均衡強(qiáng)度，對(duì)電池性能優(yōu)化不利。 對(duì)于超級(jí)電容亦可視為一種充電電池，在成組運(yùn)用時(shí)同樣存在類似均衡問(wèn)題。對(duì)于太陽(yáng)能電池，目前也同樣存在串聯(lián)時(shí)不均衡難題，直接降低了太陽(yáng)能發(fā)電量。

實(shí)用新型內(nèi)容鑒于上述，本實(shí)用新型提供一種實(shí)現(xiàn)電池組中各電池能量高效動(dòng)態(tài)均衡的電池系統(tǒng)總線均衡電路。本實(shí)用新型提供的電池系統(tǒng)總線均衡電路，由若干電池系統(tǒng)總線均衡電路單元組成，其特征在于所述電池系統(tǒng)總線均衡電路單元由電池、電壓采樣電路、電流采樣電路、嵌入式處理模塊、能量可控收發(fā)電路和隔離脈沖變壓器組成；所述嵌入式處理模塊與電壓采樣電路、電流采樣電路、能量可控收發(fā)電路連接，能量可控收發(fā)電路與該電池兩極通過(guò)電流采樣電路相連，并與該隔離脈沖變壓器的初級(jí)連接，該隔離脈沖變壓器次級(jí)為能量總線端口，用于輸出和輸入能量脈沖，且該隔離脈沖變壓器的該初級(jí)、次級(jí)繞組互相隔離；所述嵌入式處理模塊通過(guò)控制所述能量可控收發(fā)電路處于發(fā)送狀態(tài)，將本單元電池能量以脈沖形式發(fā)送到該能量總線端口，并通過(guò)其脈沖寬度和脈沖串的脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制發(fā)送不同強(qiáng)度的能量；或者通過(guò)控制所述能量可控收發(fā)電路處于接收狀態(tài)，以從該能量總線端口接收能量脈沖補(bǔ)充到本單元電池中，并通過(guò)接收的脈沖寬度和脈沖串的脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制接收不同強(qiáng)度的能量；所述嵌入式處理模塊通過(guò)電壓采樣電路獲取電壓采樣值、并通過(guò)電流采樣電路獲取電流采樣值以測(cè)量和計(jì)算本單元電池輸出和輸入的能量；若干以上所述的電池系統(tǒng)總線均衡電路單元以下列方式組成電池系統(tǒng)所述電池以正、負(fù)極首尾串聯(lián)方式連接以得到電池電壓相加的電池系統(tǒng)總電壓，而所述能量總線端口均以并聯(lián)方式連接，成為能量總線；所述電池系統(tǒng)中具有電池富余能量的所述電池系統(tǒng)總線均衡電路單元的能量由本單元的所述嵌入式處理模塊控制所述能量可控收發(fā)電路處于發(fā)送狀態(tài)，以脈沖形式發(fā)送到所述能量總線上；所述電池系統(tǒng)中具有電池欠缺能量的所述電池系統(tǒng)總線均衡電路單元，由本單元的所述嵌入式處理模塊控制所述能量可控收發(fā)電路處于接收狀態(tài)，以從該能量總線接收能量脈沖補(bǔ)充到本單元電池中，實(shí)現(xiàn)所述電池系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)電池能量均衡。所述嵌入式處理模塊與所述能量可控收發(fā)電路通過(guò)能量脈沖輸出允許信號(hào)線、能量脈沖信號(hào)線和能量脈沖輸入允許信號(hào)線相連接；所述嵌入式處理模塊通過(guò)所述能量脈沖輸出允許信號(hào)線與所述能量可控收發(fā)電路之間傳遞能量脈沖輸出允許信號(hào)，通過(guò)所述能量脈沖信號(hào)線與所述能量可控收發(fā)電路之間傳遞能量脈沖信號(hào)，以及通過(guò)所述能量脈沖輸入允許信號(hào)線與所述能量可控收發(fā)電路之間傳遞能量脈沖輸入允許信號(hào)來(lái)控制所述能量可控收發(fā)電路處于發(fā)送狀態(tài)或接收狀態(tài)。所述能量可控收發(fā)電路由第一功率管Oil)、第二功率管0^2)、第三功率管0^3)和二極管(D2)組成；所述第二功率管在所述嵌入式處理模塊通過(guò)所述能量脈沖輸出允許信號(hào)線輸出的能量脈沖輸出允許信號(hào)(ET)有效時(shí)導(dǎo)通，所述第一功率管Oil)在所述嵌入式處理模塊通過(guò)所述能量脈沖信號(hào)線輸出的能量脈沖信號(hào)(T)有效時(shí)導(dǎo)通，同時(shí)所述第三功率管 (Q3)在所述嵌入式處理模塊通過(guò)所述能量脈沖輸入允許信號(hào)線輸出的能量脈沖輸入允許信號(hào)(ER)無(wú)效時(shí)截止的情況下輸出能量脈沖在所述能量總線上；所述第二功率管在所述嵌入式處理模塊輸出的能量脈沖輸出允許信號(hào)(ET) 無(wú)效時(shí)截止，所述第一功率管toi)在所述嵌入式處理模塊輸出的能量脈沖信號(hào)(τ)無(wú)效時(shí)截止，同時(shí)所述第三功率管O )在所述嵌入式處理模塊輸出的能量脈沖輸入允許信號(hào) (ER)有效時(shí)導(dǎo)通且與其串聯(lián)的二極管(擬)單向?qū)ǖ那闆r下，從所述能量總線上接收由其它的電池系統(tǒng)總線均衡電路單元發(fā)來(lái)的能量脈沖。所述能量可控收發(fā)電路所連接的隔離脈沖變壓器初級(jí)發(fā)送繞組的匝數(shù)小于所述能量可控收發(fā)電路所連接的隔離脈沖變壓器初級(jí)接收繞組的匝數(shù)，以補(bǔ)充發(fā)送狀態(tài)和接收狀態(tài)下所述能量可控收發(fā)電路上的電壓與電流損失。采用本實(shí)用新型提供的上述電池系統(tǒng)總線均衡電路，具有以下十分顯著的優(yōu)點(diǎn)(1)能量總線型結(jié)構(gòu)，線路很少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，極有利于標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化；(2)基本上沒(méi)有熱量消耗，非常綠色環(huán)保；(3)實(shí)現(xiàn)了電池組中任何能量富余電池的能量直接轉(zhuǎn)移到能量欠缺的電池中，實(shí)現(xiàn)高效率均衡和電池性能優(yōu)化；(4)均衡電流可控，可以根據(jù)不同電池能量的欠缺或富余程度采取不同的均衡強(qiáng)度，對(duì)電池性能優(yōu)化極為有利；(5)因此，本實(shí)用新型將大大地推進(jìn)電動(dòng)車和混合動(dòng)力車的推廣，為我國(guó)乃至全球的環(huán)保做出重大貢獻(xiàn)。

圖1是本實(shí)用新型的一種電池系統(tǒng)總線均衡電路的若干電池系統(tǒng)總線均衡電路單元的電池系統(tǒng)組成圖。圖2是本實(shí)用新型的一種電池系統(tǒng)總線均衡電路的電池系統(tǒng)總線均衡電路單元的電路圖。圖3和圖4是本實(shí)用新型的一種電池系統(tǒng)總線均衡電路的電池系統(tǒng)總線均衡電路單元典型實(shí)施電路圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的一種電池系統(tǒng)總線均衡電路的實(shí)施方式如下參見(jiàn)圖1，為本實(shí)用新型的一種電池系統(tǒng)總線均衡電路的若干電池系統(tǒng)總線均衡電路單元的電池系統(tǒng)組成圖。這樣的組成稱作電池系統(tǒng)，由電池系統(tǒng)總線均衡電路單元Ml、 能量總線正極M2、能量總線負(fù)極M3組成。各個(gè)電池系統(tǒng)總線均衡電路單元Ml以其電池正極MB+、電池負(fù)極MB-首尾連接方式串聯(lián)，得到的總電壓為電池系統(tǒng)的電壓，系統(tǒng)正極為正極端GB+，系統(tǒng)負(fù)極為負(fù)極端GB-，該總電壓等于各個(gè)電池系統(tǒng)總線均衡電路單元Ml的電池電壓之和。同時(shí)，各個(gè)電池系統(tǒng)總線均衡電路單元Ml的能量總線的正極MBUS+與負(fù)極 MBUS-分別并聯(lián)，形成能量總線GBUS+、GBUS-o參見(jiàn)圖2，為本實(shí)用新型的一種電池系統(tǒng)總線均衡電路的能量；總線型電池均衡電路單元的電路圖。由電池BT1、電壓采樣電路M22、電流采樣電路M23、嵌入式處理模塊 M21、能量可控收發(fā)電路MM和隔離脈沖變壓器TRl組成電池系統(tǒng)總線均衡電路單元即圖 1中的Ml ；該嵌入式處理模塊M21與電壓采樣電路M22、電流采樣電路M23、能量可控收發(fā)電路MM連接，能量可控收發(fā)電路MM與該電池BTl兩極通過(guò)電流采樣電路M23相連，并與該隔離脈沖變壓器TRl的初級(jí)連接，該隔離脈沖變壓器TRl次級(jí)為能量總線端口 MBUS+， MBUS-，用于輸出和輸入能量脈沖，且該隔離脈沖變壓器TRl的該初級(jí)、次級(jí)繞組互相隔離； 所述嵌入式處理模塊M21通過(guò)控制所述能量可控收發(fā)電路MM處于發(fā)送狀態(tài)可以將電池BTl能量以脈沖形式發(fā)送到該能量總線端口 MBUS+，MBUS-，其脈沖寬度和脈沖串的脈沖個(gè)數(shù)可控制，以發(fā)送不同強(qiáng)度的能量；也可以通過(guò)控制其處于接收狀態(tài)，以從該能量總線端口 MBUS+, MBUS-接收能量脈沖補(bǔ)充到該電池BTl中，接收脈沖寬度和脈沖串的脈沖個(gè)數(shù)可控制，以接收不同強(qiáng)度的能量；所述嵌入式處理模塊M21通過(guò)電壓采樣電路M22、電流采樣電路M23可以測(cè)量和計(jì)算本單元電池BTl輸出和輸入的能量。所述嵌入式處理模塊M21與所述能量可控收發(fā)電路M24通過(guò)能量脈沖輸出允許信號(hào)線、能量脈沖信號(hào)線和能量脈沖輸入允許信號(hào)線相連接；所述嵌入式處理模塊M21通過(guò)所述能量脈沖輸出允許信號(hào)線與所述能量可控收發(fā)電路MM之間傳遞能量脈沖輸出允許信號(hào)ET，通過(guò)所述能量脈沖信號(hào)線與所述能量可控收發(fā)電路MM之間傳遞能量脈沖信號(hào)T，以及通過(guò)所述能量脈沖輸入允許信號(hào)線與所述能量可控收發(fā)電路MM之間傳遞能量脈沖輸入允許信號(hào)ER來(lái)控制所述能量可控收發(fā)電路M24 處于發(fā)送狀態(tài)或接收狀態(tài)。以上嵌入式處理模塊M21，是以嵌入式單片機(jī)及其軟件為核心的，其外圍電路是根據(jù)需要可以靈活配置的，如必要的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(AD)、放大器、光電耦合器等，都屬于嵌入式系統(tǒng)常見(jiàn)的配置技術(shù)。實(shí)際應(yīng)用中，可以是一個(gè)電池系統(tǒng)總線均衡電路單元使用一個(gè)嵌入式處理模塊，也可以是兩個(gè)或兩個(gè)以上電池系統(tǒng)總線均衡電路單元共用一個(gè)嵌入式處理模塊，具體可視電池系統(tǒng)容量、大小等情況而靈活設(shè)置。當(dāng)所述電池系統(tǒng)存在至少兩個(gè)嵌入式處理模塊時(shí)，如果它們之間需要通信，可以采取另外的常規(guī)總線技術(shù)如CAN總線、RS-485總線等實(shí)現(xiàn)。以上嵌入式處理模塊M21，具體可選擇C8051F410低功耗SOC單片機(jī)，它具有 12bit高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器(AD)、脈寬調(diào)制器等，用于采集電壓和電流及能量脈沖發(fā)送，外圍可以采用放大器(如0P07)放大電流采樣信號(hào)，采用光電耦合器(如TLP521)(但所述電池系統(tǒng)每個(gè)單元具有各自的嵌入式模塊的除外)來(lái)隔離控制信號(hào)T，ET, ER等等，各嵌入式處理模塊之間的通信(所述電池系統(tǒng)只有一個(gè)嵌入式模塊的除外)采取CAN總線接口實(shí)現(xiàn)。以上所述控制脈沖寬度和脈沖串的脈沖個(gè)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)送或接收不同能量強(qiáng)度，是指一定時(shí)間內(nèi)平均能量，其原理是一定時(shí)間內(nèi)的脈沖寬度或/和脈沖串的脈沖個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)著一定時(shí)間內(nèi)平均能量，當(dāng)然其前提是瞬時(shí)值不超過(guò)所述電池的充電與放電的瞬時(shí)值極限。以上電池系統(tǒng)總線均衡電路單元的電池輸出和輸入的能量將通過(guò)諸如下列方法獲知電流采樣值經(jīng)過(guò)與時(shí)間的積分獲得荷電狀態(tài)(SOC)，通過(guò)與采集的電壓值相乘可以獲得能量值，通過(guò)使用的不同階段采取不同的修正值或不同的計(jì)算方法，以得到合理的輸出和輸入能量值。具體控制上，能量值的控制是采取控制電流脈沖寬度和/或脈沖串中脈沖個(gè)數(shù)實(shí)現(xiàn)的。以上所述電池是指可充電電池、超級(jí)電容、太陽(yáng)能電池等。若用于太陽(yáng)能電池，則從能量總線上接收的能量不會(huì)“補(bǔ)充”到太陽(yáng)能電池中去，但可以理解為將該能量與原有能量合并輸出，從而達(dá)到能量平衡目的。參見(jiàn)圖3，這是本實(shí)用新型的一種電池系統(tǒng)總線均衡電路的電池系統(tǒng)總線均衡電路單元典型實(shí)施電路圖。此圖只對(duì)圖2中的能量可控收發(fā)電路MM做了展開(kāi)，是為了進(jìn)一步理解本實(shí)用新型的機(jī)理，而其余部分均是公知技術(shù)，沒(méi)有必要再展開(kāi)，由于與圖2相應(yīng)部分是一樣的，在此也沒(méi)有必要再加以說(shuō)明。[0047]圖3中的實(shí)施例子中，所述能量可控收發(fā)電路M24由N溝道MOSFET功率管Ql、P 溝道MOSFET功率管Q2、P溝道MOSFET功率管Q3和二極管D2組成；并且在該P(yáng)溝道MOSFET 功率管Q2通過(guò)所述嵌入式處理模塊M21輸出的能量脈沖輸出允許信號(hào)ET有效時(shí)導(dǎo)通，該N 溝道MOSFET功率管Ql通過(guò)所述嵌入式處理模塊M21輸出的能量脈沖信號(hào)T有效時(shí)導(dǎo)通， 同時(shí)在該P(yáng)溝道MOSFET功率管Q3通過(guò)所述嵌入式處理模塊M21輸出的能量脈沖輸入允許信號(hào)ER無(wú)效時(shí)截止的情況下輸出能量脈沖在所述能量總線上；而該P(yáng)溝道MOSFET功率管Q2通過(guò)所述嵌入式處理模塊M21輸出的能量脈沖輸出允許信號(hào)ET無(wú)效時(shí)截止，該N溝道MOSFET功率管Ql通過(guò)所述嵌入式處理模塊M21輸出的能量脈沖信號(hào)T無(wú)效時(shí)截止，同時(shí)在該P(yáng)溝道MOSFET功率管Q3通過(guò)所述嵌入式處理模塊M21輸出的能量脈沖輸入允許信號(hào)ER有效時(shí)導(dǎo)通且與其串聯(lián)的二極管D2單向?qū)ǖ那闆r下，以接收自能量總線上由其它的電池系統(tǒng)總線均衡電路單元發(fā)來(lái)的能量脈沖。以上在接收狀態(tài)下，由于隔離脈沖變壓器存在各種阻抗，因此可以通過(guò)適當(dāng)選取隔離脈沖變壓器制作工藝中的線徑、矽鋼片等就可以簡(jiǎn)單地達(dá)到限流的目的，也可以通過(guò)控制P溝道MOSFET功率管Q3增加其導(dǎo)通電阻來(lái)限流，以確保接收的電流峰值不超過(guò)電池的最大允許峰值充電電流，由于接收的能量就是發(fā)送的能量，因此同樣的變壓器制作工藝也會(huì)起到限制電池發(fā)送能量時(shí)的電流，當(dāng)然也可以通過(guò)N溝道MOSFET功率管Ql增加其導(dǎo)通電阻來(lái)限流。圖3中二極管Dl用于在N溝道MOSFET功率管Ql由導(dǎo)通轉(zhuǎn)到截止瞬間續(xù)流。所述能量可控收發(fā)電路MM所連接的隔離脈沖變壓器TRl初級(jí)的發(fā)送繞組的匝數(shù)小于其連接的隔離脈沖變壓器初級(jí)接收繞組的匝數(shù)，以補(bǔ)充發(fā)送狀態(tài)和接收狀態(tài)下該能量可控收發(fā)電路上的電壓與電流損失。具體在實(shí)施時(shí)，如圖3中的隔離脈沖變壓器TRl初級(jí)采用節(jié)省的3抽頭(A，B, C)方式，其中A-B繞組用于發(fā)送，其匝數(shù)小于用于接收的A-C繞組。本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)是隔離脈沖變壓器TRl初級(jí)的發(fā)送繞組的匝數(shù)(A-B間)比接收繞組采用匝數(shù)(A-C間)小，而且并不排除發(fā)送繞組與接收繞組完全單獨(dú)繞制的方式，這樣與能量可控收發(fā)電路M24的結(jié)構(gòu)會(huì)相應(yīng)改變，見(jiàn)圖4所示，其中隔離脈沖變壓器TRl初級(jí)A-B 繞組連接未變，其X-C繞組的X端也未變，但其X端接在功率管Ql的前端(當(dāng)然X端也可類似圖2的接法，與A端并接在一起)。無(wú)論該接法如何變化，均沒(méi)有改變本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實(shí)用新型的這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。盡管已描述了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對(duì)這些實(shí)施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本實(shí)用新型范圍的所有變更和修改。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種電池系統(tǒng)總線均衡電路，由若干電池系統(tǒng)總線均衡電路單元組成，其特征在于所述電池系統(tǒng)總線均衡電路單元由電池、電壓采樣電路、電流采樣電路、嵌入式處理模塊、能量可控收發(fā)電路和隔離脈沖變壓器組成；所述嵌入式處理模塊與電壓采樣電路、電流采樣電路、能量可控收發(fā)電路連接，能量可控收發(fā)電路與該電池兩極通過(guò)電流采樣電路相連，并與該隔離脈沖變壓器的初級(jí)連接，該隔離脈沖變壓器次級(jí)為能量總線端口，用于輸出和輸入能量脈沖，且該隔離脈沖變壓器的該初級(jí)與次級(jí)繞組互相隔離；所述嵌入式處理模塊通過(guò)控制所述能量可控收發(fā)電路處于發(fā)送狀態(tài)，將本單元電池能量以脈沖形式發(fā)送到該能量總線端口，并通過(guò)其脈沖寬度和脈沖串的脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制發(fā)送不同強(qiáng)度的能量；或者通過(guò)控制所述能量可控收發(fā)電路處于接收狀態(tài)，以從該能量總線端口接收能量脈沖補(bǔ)充到本單元電池中，并通過(guò)接收的脈沖寬度和脈沖串的脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制接收不同強(qiáng)度的能量；所述嵌入式處理模塊通過(guò)電壓采樣電路獲取電壓采樣值、并通過(guò)電流采樣電路獲取電流采樣值以測(cè)量和計(jì)算本單元電池輸出和輸入的能量；若干以上所述的電池系統(tǒng)總線均衡電路單元以下列方式組成電池系統(tǒng)所述電池以正、負(fù)極首尾串聯(lián)方式連接以得到電池電壓相加的電池系統(tǒng)總電壓，而所述能量總線端口均以并聯(lián)方式連接，成為能量總線；所述電池系統(tǒng)中具有電池富余能量的所述電池系統(tǒng)總線均衡電路單元的能量由本單元的所述嵌入式處理模塊控制所述能量可控收發(fā)電路處于發(fā)送狀態(tài)，以脈沖形式發(fā)送到所述能量總線上；所述電池系統(tǒng)中具有電池欠缺能量的所述電池系統(tǒng)總線均衡電路單元，由本單元的所述嵌入式處理模塊控制所述能量可控收發(fā)電路處于接收狀態(tài)，以從該能量總線接收能量脈沖補(bǔ)充到本單元電池中，實(shí)現(xiàn)所述電池系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)電池能量均衡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電池系統(tǒng)總線均衡電路，其特征在于所述嵌入式處理模塊與所述能量可控收發(fā)電路通過(guò)能量脈沖輸出允許信號(hào)線、能量脈沖信號(hào)線和能量脈沖輸入允許信號(hào)線相連接；所述嵌入式處理模塊通過(guò)所述能量脈沖輸出允許信號(hào)線與所述能量可控收發(fā)電路之間傳遞能量脈沖輸出允許信號(hào)，通過(guò)所述能量脈沖信號(hào)線與所述能量可控收發(fā)電路之間傳遞能量脈沖信號(hào)，以及通過(guò)所述能量脈沖輸入允許信號(hào)線與所述能量可控收發(fā)電路之間傳遞能量脈沖輸入允許信號(hào)來(lái)控制所述能量可控收發(fā)電路處于發(fā)送狀態(tài)或接收狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電池系統(tǒng)總線均衡電路，其特征在于所述能量可控收發(fā)電路由第一功率管(Ql)、第二功率管(Q2)、第三功率管0^3)和二極管(D2)組成；所述第二功率管在所述嵌入式處理模塊通過(guò)所述能量脈沖輸出允許信號(hào)線輸出的能量脈沖輸出允許信號(hào)(ET)有效時(shí)導(dǎo)通，所述第一功率管Oil)在所述嵌入式處理模塊通過(guò)所述能量脈沖信號(hào)線輸出的能量脈沖信號(hào)(T)有效時(shí)導(dǎo)通，同時(shí)所述第三功率管0^3) 在所述嵌入式處理模塊通過(guò)所述能量脈沖輸入允許信號(hào)線輸出的能量脈沖輸入允許信號(hào) (ER)無(wú)效時(shí)截止的情況下輸出能量脈沖在所述能量總線上；所述第二功率管在所述嵌入式處理模塊輸出的能量脈沖輸出允許信號(hào)(ET)無(wú)效時(shí)截止，所述第一功率管Oil)在所述嵌入式處理模塊輸出的能量脈沖信號(hào)(T)無(wú)效時(shí)截止，同時(shí)所述第三功率管在所述嵌入式處理模塊輸出的能量脈沖輸入允許信號(hào)(ER) 有效時(shí)導(dǎo)通且與其串聯(lián)的二極管(擬)單向?qū)ǖ那闆r下，從所述能量總線上接收由其它的電池系統(tǒng)總線均衡電路單元發(fā)來(lái)的能量脈沖。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種電池系統(tǒng)總線均衡電路，其特征在于所述能量可控收發(fā)電路所連接的隔離脈沖變壓器初級(jí)發(fā)送繞組的匝數(shù)小于所述能量可控收發(fā)電路所連接的隔離脈沖變壓器初級(jí)接收繞組的匝數(shù)，以補(bǔ)充發(fā)送狀態(tài)和接收狀態(tài)下所述能量可控收發(fā)電路上的電壓與電流損失。
專利摘要一種電池系統(tǒng)總線均衡電路，由若干電池系統(tǒng)總線均衡電路單元組成，所述電池系統(tǒng)總線均衡電路單元由電池、電壓采樣電路、電流采樣電路、嵌入式處理模塊、能量可控收發(fā)電路和隔離脈沖變壓器組成，若干這種單元以正負(fù)極串聯(lián)、能量總線端口并聯(lián)組成電池系統(tǒng)。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是，線路很少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高，極有利于標(biāo)準(zhǔn)化；實(shí)現(xiàn)了電池組中任何能量富余電池的能量直接轉(zhuǎn)移到能量欠缺的電池中，可根據(jù)不同電池的欠缺或富余程度采取不同的均衡強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)高效率均衡和電池性能優(yōu)化。
文檔編號(hào)H02J7/00GK202333862SQ20112044938
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月10日
發(fā)明者張恩迪, 許志, 許春香 申請(qǐng)人:張亦蘭, 許春香