一種蓄電池組在線均充控制電路及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及電動(dòng)汽車以及電網(wǎng)儲(chǔ)能的一種電池組管理控制領(lǐng)域的蓄電池組在線均充控制電路及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，蓄電池被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和人們生活的各個(gè)領(lǐng)域，尤其是電動(dòng)汽車以及電網(wǎng)儲(chǔ)能的一種蓄電池組在線均充控制技術(shù)。為了得到高功率、高電壓，必須將電池串并聯(lián)使用，但各個(gè)電池單體的參數(shù)不一致，導(dǎo)致了電池充放電性能的不一致。為了使得各個(gè)單體電池充放電的容量趨于一致，延長電池組使用壽命，需要對(duì)每個(gè)單體電池進(jìn)行管理，而管理的核心是如何對(duì)單體電池電壓進(jìn)行在線檢測并實(shí)現(xiàn)單體電池之間的互充，由于電動(dòng)汽車或電網(wǎng)儲(chǔ)能串聯(lián)的電池很多，電壓較高，目前均采用單獨(dú)的檢測電路與單獨(dú)的均充控制電路，造成控制板使用元件多，成本高，占用面積大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種將蓄電池組中單體電池電壓檢測電路與均充控制電路盡量共用元件，降低硬件成本，減小電路板占用面積的蓄電池組在線均充控制電路及控制方法。
[0004]技術(shù)方案:本發(fā)明所述的一種蓄電池組在線均充控制電路，包括由若干蓄電池串聯(lián)組成的蓄電池組，直流母線L1、L2，若干MOSFET場效應(yīng)管，驅(qū)動(dòng)電路，寄存器，DC/DC轉(zhuǎn)換電路，線性光耦，減法器，A/D轉(zhuǎn)換電路以及主控芯片MCU，所述每個(gè)單體蓄電池的正、負(fù)極各通過一個(gè)MOSFET場效應(yīng)管與直流母線LI或直流母線L2連接，所述MOSFET場效應(yīng)管還通過驅(qū)動(dòng)電路與所述寄存器的輸出端連接，所述寄存器的輸入端與所述主控芯片MCU連接；所述直流母線L1、L2分別通過線性光耦與所述減法器連接，所述減法器輸出通過，A/D轉(zhuǎn)換電路與所述主控芯片MCU連接，所述直流母線LI與直流母線L2之間還設(shè)有DC/DC轉(zhuǎn)換電路。
[0005]作為優(yōu)化，所述每個(gè)單體蓄電池的正、負(fù)極分別與所述MOSFET場效應(yīng)管的源極連接，所述述MOSFET場效應(yīng)管的漏極與直流母線LI或直流母線L2連接。
[0006]作為優(yōu)化，所述MOSFET場效應(yīng)管的漏極與所述驅(qū)動(dòng)電路連接。
[0007]作為優(yōu)化，所述驅(qū)動(dòng)電路包括八組對(duì)應(yīng)八個(gè)MOSFET管的驅(qū)動(dòng)電路，每組驅(qū)動(dòng)電路包括開通驅(qū)動(dòng)與關(guān)斷驅(qū)動(dòng)兩部分，均采用光耦隔離放大電路與寄存器連接。
[0008]作為優(yōu)化，所述寄存器采用74LS595芯片。
[0009]作為優(yōu)化，所述寄存器的串行數(shù)據(jù)輸入端、移位時(shí)鐘控制端和輸出鎖存器控制端與主控芯片MCU的三個(gè)管腳相連。
[0010]作為優(yōu)化，所述主控芯片MCU采用單片機(jī)組成的最小電路構(gòu)成，包括電源電路、時(shí)鐘電路和復(fù)位電路。主控芯片MCU任意三個(gè)1 口即可控制一片741s595。在蓄電池組單體電池較多時(shí)，可多個(gè)74LS595共用1 口控制其串行數(shù)據(jù)輸入端、移位時(shí)鐘控制端和輸出鎖存器控制端，每個(gè)芯片的使能端單獨(dú)用一個(gè)1 口控制，節(jié)省1 口使用數(shù)量。
[0011]本發(fā)明還公開了一種蓄電池組在線均充控制電路的控制方法，該控制方法包括電池端電壓檢測以及均衡充電兩種工作模式:
電池端電壓檢測:將某一單體電池正負(fù)極所連接到直流母線L1、L2的MOSFET管打開，其他MOSFET管關(guān)斷，停止DC/DC電路工作，即可進(jìn)行單體電池端電壓檢測；
均衡充電:將一組電池中端電壓最高的單體電池正極所連接到直流母線LI的MOSFET管打開，端電壓最低的單體電池正極所連接到直流母線L2的MOSFET管打開，其他MOSFET管關(guān)斷，開啟DC/DC電路工作，即可進(jìn)行兩節(jié)單體電池之間的均衡充電，可在線均充，不影響電池組對(duì)外供電或外部對(duì)電池組充電；
上述兩種工作模式的具體控制過程包括如下步驟:
(1)開始先向寄存器發(fā)送0X03指令；
(2)檢測第一節(jié)電池電壓，然后將發(fā)送的數(shù)據(jù)變量左移一位，檢測第二電池電壓，以此類推，直至改組電池電壓全部檢測完畢；
(3)主控芯片MCU比較出電壓最高電池與電壓最低電池，并發(fā)送相應(yīng)數(shù)據(jù)值給寄存器；
(4)寄存器打開相應(yīng)的MOSFET場效應(yīng)管，并將最高電壓電池連接至直流母線LI，最低電壓電池連接至直流母線L2 ;
(5)通過DC/DC轉(zhuǎn)換電路調(diào)節(jié)電壓后實(shí)現(xiàn)在線均充。
[0012]有益效果:本發(fā)明利用單體電池端電壓檢測電路與均充電路共用直流母線，采用74LS595替代多路開關(guān)，能實(shí)現(xiàn)蓄電池組在線均充功能，減少M(fèi)CU的1端口使用數(shù)量，且檢測蓄電池電壓時(shí)，使用MOSFET管連接至直流母線，不經(jīng)過多路開關(guān)，減少了多路開關(guān)對(duì)電壓信號(hào)的影響，并降低現(xiàn)有均充控制電路硬件成本，減少控制板占用面積。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的控制電路原理圖；
圖2為現(xiàn)有技術(shù)的蓄電池均充控制電路框圖；
圖3為本發(fā)明檢測、均充控制子程序流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖1所示的一種蓄電池組在線均充控制電路，包括由若干蓄電池(Bn，Bn+L...)串聯(lián)組成的蓄電池組，直流母線L1、L2，若干MOSFET場效應(yīng)管(Qm，Qm+1...)，驅(qū)動(dòng)電路，寄存器74LS595，DC/DC轉(zhuǎn)換電路，線性光耦，減法器，A/D轉(zhuǎn)換電路以及主控芯片MCU，所述每個(gè)單體蓄電池的正、負(fù)極各通過一個(gè)MOSFET場效應(yīng)管與直流母線LI或直流母線L2連接，所述MOSFET場效應(yīng)管還通過驅(qū)動(dòng)電路與所述寄存器的輸出端連接，所述寄存器的輸入端與所述主控芯片MCU連接；所述直流母線L1、L2分別通過線性光耦與所述減法器連接，所述減法器輸出通過，A/D轉(zhuǎn)換電路與所述主控芯片MCU連接，所述直流母線LI與直流母線L2之間還設(shè)有DC/DC轉(zhuǎn)換電路。
[0015]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)化，所述每個(gè)單體蓄電池的正、負(fù)極分別與所述MOSFET場效應(yīng)管的源極連接，所述述MOSFET場效應(yīng)管的漏極與直流母線LI或直流母線L2連接。每八個(gè)MOSFET場效應(yīng)管的漏極與所述驅(qū)動(dòng)電路連接。所述驅(qū)動(dòng)電路包括八組對(duì)應(yīng)八個(gè)MOSFET管的驅(qū)動(dòng)電路，每組驅(qū)動(dòng)電路包括開通驅(qū)動(dòng)與關(guān)斷驅(qū)動(dòng)兩部分，均采用光耦隔離放大電路與74LS595之間的連接。所述寄存器的串行數(shù)據(jù)輸入端、移位時(shí)鐘控制端和輸出鎖存器控制端與主控芯片MCU的三個(gè)管腳相連。所述主控芯片MCU可采用任意型號(hào)單片機(jī)組成的最小電路構(gòu)成，包括電源電路、時(shí)鐘電路和復(fù)位電路。主控芯片MCU任意三個(gè)1 口即可控制一片741s595。在蓄電池組單體電池較多時(shí)，可多個(gè)74LS595共用1 口控制其串行數(shù)據(jù)輸入端、移位時(shí)鐘控制端和輸出鎖存器控制端，每個(gè)芯片的使能端單獨(dú)用一個(gè)1 口控制，節(jié)省1 口使用數(shù)量。
[0016]圖2為現(xiàn)有技術(shù)使用的蓄電池均充控制電路框圖。如圖所示，蓄電池正負(fù)極將信號(hào)送至多路開關(guān)，由多路開關(guān)選擇性將某一單體電池電壓信號(hào)經(jīng)減法器送至AD轉(zhuǎn)換電路，由AD轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換后送至MCU讀取檢測電池電壓。找出最高電壓電池與最低電壓電池后，MCU通過另一多路開關(guān)，控制相應(yīng)的MOSFET管，將兩電池經(jīng)直流母線L1、L2、DC/DC電路進(jìn)行均充。
[0017]相比較于圖2，圖1中本發(fā)明采用74LS595控制MOSFET，選擇將某一電池端電壓信號(hào)送至直流母線L1、L2,直流母線將