專(zhuān)利名稱(chēng)：一種電池組單元電池均衡充電控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源技術(shù)和電力電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電池組單元電池均衡充電控制方法。
背景技術(shù)：
電池組由一些列的單元電池串聯(lián)而成，每個(gè)單元電池的標(biāo)稱(chēng)電壓只有幾伏。由于各個(gè)單元電池在性能上存在差異，電池組使用一定次數(shù)即經(jīng)過(guò)多輪的充電和放電次數(shù)后，各個(gè)單元電池的電源電壓就會(huì)出現(xiàn)不一致的想象。由于使用時(shí)，每個(gè)單元電池既不能過(guò)充也不能過(guò)放；否則，一個(gè)單元電池?fù)p壞，整個(gè)電池組都無(wú)法正常使用。為了使電池組的每個(gè)單元電池的容量在循環(huán)使用過(guò)程中都能得到充分發(fā)揮，最為理想的手段是在動(dòng)力型電池組充電時(shí)對(duì)各個(gè)單元電池采取有效的均衡充電措施，保證充電完畢時(shí)所有單元電池的電源電壓基本一致，這樣對(duì)于提高電池組的壽命具有積極的意義。否則隨著充放電次數(shù)的增加電池組的總體容量要不斷降低，產(chǎn)生電池組壽命降低，有時(shí)還會(huì)發(fā)生安全事故。目前，電池組均衡方案主要有能耗性和非能耗型兩種。能耗性均衡充電電路是在每個(gè)單元電池旁通過(guò)開(kāi)關(guān)器件并聯(lián)一個(gè)電阻，通過(guò)開(kāi)通并聯(lián)電阻消耗充滿電單元電池的能量來(lái)實(shí)現(xiàn)均衡，使得未充滿電的電池繼續(xù)充電，避免了已經(jīng)充滿電的電池過(guò)充。非能耗型均衡充電電路有多種方式，最具有代表性的是多電容均衡、單個(gè)電容均衡、電感均衡、變壓器控制均衡電路。以各種均衡電路為核心的均衡充電控制技術(shù)，大多是以不同的智能控制方法做技術(shù)支撐，控制方法對(duì)充電質(zhì)量有著很大的影響。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)難題，本發(fā)明提出一種電池組單元電池均衡充電控制方法，該控制方法是在電池組單元電池均衡充電控制器上實(shí)現(xiàn)的，所用到的電池組單元電池均衡充電控制器主要是以由電感和電容兩種儲(chǔ)能元件與兩只功率MOSFET和二只肖特基二極管構(gòu)成的升降壓電路為核心的。本發(fā)明是針對(duì)于內(nèi)含η個(gè)單元電池電池組的均衡充電而提出的。本發(fā)明電池組單元電池均衡充電控制方法依托于電池組單元電池均衡充電控制器，其中，電池組中具有η
個(gè)單元電池，電池組中每個(gè)單元電池號(hào)依次為1，2，3，......，η-1，η ;電池組中的η單元電池
的正極和負(fù)極分別通過(guò)η個(gè)直流繼電器內(nèi)部所具有的兩對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)及引線連接至單元電池均衡充電控制管理單元的輸入端子P和輸入端子N，所述單元電池均衡充電控制管理單元連接有一升降壓電路；充電步驟包括:步驟1:單元電池均衡充電控制管理單元得電復(fù)位初始化后，控制所有直流繼電器的線圈失電及升降壓電路中的兩個(gè)功能MOSFET管Ml和M2的驅(qū)動(dòng)電壓為零；步驟2:單元電池均衡充電控制管理單元判斷其輸入端子P和輸入端子N兩端的電壓Upn是否為零；若Upn大于零，則報(bào)警；若Upn為零，則順序執(zhí)行下述步驟:
步驟3:確定并利用電池組中的某一單元電池給儲(chǔ)能電容進(jìn)行預(yù)充電；步驟4:對(duì)各個(gè)單元電池電源電壓進(jìn)行巡檢；步驟5:確定各個(gè)單元電池能量轉(zhuǎn)移出或轉(zhuǎn)移入的次數(shù)；步驟6:根據(jù)步驟5確定的次數(shù)，單元電池向儲(chǔ)能電容轉(zhuǎn)移出或轉(zhuǎn)移入能量；步驟7:判斷是否完成了根據(jù)步驟4中確定的各個(gè)單元電池間的能量轉(zhuǎn)移，若完成，則返回上述步驟4 ;若沒(méi)有完成，則返回上述步驟6 ；最終，以斷電結(jié)束充電。進(jìn)一步講，實(shí)現(xiàn)上述步驟3的確定并利用電池組中的某一單元電池給儲(chǔ)能電容進(jìn)行預(yù)充電，包括以下步驟:
步驟3-1:讀取上次給儲(chǔ)能電容預(yù)充電的單元電池的電池號(hào)為i，判斷i=n ,若是，則令i=l ;否則，令i=i+l ；步驟3-2:確定本次給儲(chǔ)能電容預(yù)充電的是該單元電池i，直流繼電器線圈Si得電；開(kāi)啟單元電池均衡充電控制管理單元中的定時(shí)器1，步驟3-3:判斷定時(shí)器I的L彡t0Nmax ，其中A1為定時(shí)器I的開(kāi)啟時(shí)間，tMmax為直流繼電器閉合的最大時(shí)間，若h ^ t0Nfflax,則報(bào)警提示直流繼電器Si故障，否則，執(zhí)行步驟3-4 ；步驟3-4:讀取Upn,判斷Upn是否為零，若Upn為零，重復(fù)執(zhí)行該步驟3-3，若Upn不為零，則延時(shí)10 μ s，等待電感電流iL增大；步驟3-5:讀取UPN、iL和Uc,判斷iL彡Imax ，其中，Imax為電感最大電流設(shè)定值；若iL> 1_，則執(zhí)行步驟3-6，否則，重新讀取UPN、iL和Uc ；步驟3-6:直流繼電器Si線圈失電，開(kāi)啟單元電池均衡充電控制管理單元中的定時(shí)器2，判斷定時(shí)器2的t2彡t0FFfflax ，其中，t2分別為定時(shí)器2的時(shí)間，為直流繼電器斷開(kāi)的最大時(shí)間；若t2 ^ t0FFfflax,則報(bào)警提示直流繼電器Si故障，否則，讀取Upn,并判斷Upn=O ,若Upn=O，執(zhí)行步驟4,否則,重新判斷定時(shí)器2的t2彡t0FFmax ，直至Upn=O或報(bào)警提示直流繼電器Si故障。進(jìn)一步講，實(shí)現(xiàn)上述步驟4對(duì)各個(gè)單元電池電源電壓進(jìn)行巡檢，包括以下步驟:步驟4-1:開(kāi)計(jì)數(shù)器k，并清零；步驟4-2:令k=k+l，確定當(dāng)前測(cè)量單元電池為k，直流繼電器Sk線圈得電，開(kāi)啟單元電池均衡充電控制管理單元中的定時(shí)器1，步驟4-3:判斷定時(shí)器I的h彡t0Nfflax ，若h彡tQNmax，則報(bào)警提示直流繼電器Sk故障，否則，執(zhí)行步驟4-4;步驟4-4:讀取Upn,判斷Upn是否為零，若Upn為零，重復(fù)執(zhí)行該步驟4_3，若Upn不為零；開(kāi)計(jì)數(shù)器1，令1=0，Σ UPNk=0, Συ,=0，其中，I為循環(huán)次數(shù)，ΣυρΝ1 為循環(huán)測(cè)量單元電池k的電源電壓時(shí)的累加值，SUk為k個(gè)電池組單元電池電壓的累加值；步驟4-5: 1=1+1，讀取 Upn，并延時(shí) 10 μ S，Σ UPNk= Σ UPNk+UPN，判斷 1=10 若是，執(zhí)行步驟4-6 ;若否，重新執(zhí)行步驟4-5，直至1=10 ；步驟4-6:求Uk= Σ UPNk/10,即求單元電池k的電源電壓10次測(cè)量的平均值，并存儲(chǔ)將uk，其中，Uk為單元電池電源電壓；同時(shí)進(jìn)行累加2Uk=SUk+Uk，直流繼電器Sk線圈失電，并開(kāi)啟單元電池均衡充電控制管理單元中的定時(shí)器2 ；
步驟4-7:判斷定時(shí)器2的t2彡t0FFfflax ，若t2彡t0FFfflax,則報(bào)警提示直流繼電器Sk故障，否則，讀取UPN，并判斷Upn=O ;若UPN=0，判斷k=n 若k=n，則Uav= Σ Uk/n，其中，Uav為所有η個(gè)單元電池的電源電壓測(cè)量值的平均值，執(zhí)行步驟5 ;若k〈n，則執(zhí)行步驟4-2 ;若Upn不為零，重新執(zhí)行步驟4-7，直至Upn=O或報(bào)警提示直流繼電器Sk故障。進(jìn)一步講，實(shí)現(xiàn)上述步驟5確定各個(gè)單元電池能量轉(zhuǎn)移出或轉(zhuǎn)移入的次數(shù)，包括以下步驟:步驟5-1:開(kāi)計(jì)數(shù)器k，并清零；步驟5-2:令k=k+l,當(dāng)前測(cè)量單元電池號(hào)為k，且ΛUk=Uav-Uk,其中，AUk為所有η個(gè)單元電池的電源電壓測(cè)量值的平均值與單元電池k電源電壓的差，根據(jù)AUk的正負(fù)及其絕對(duì)值的大小判斷第k個(gè)單元電池應(yīng)該能量轉(zhuǎn)移出或轉(zhuǎn)移入的次數(shù)；步驟5-3:判斷k=n 若是，執(zhí)行步驟6，否則，返回步驟5_2。進(jìn)一步講，實(shí)現(xiàn)上述步驟6根據(jù)步驟5確定的次數(shù)，單元電池向儲(chǔ)能電容轉(zhuǎn)移出或轉(zhuǎn)移入能量，包括單元電池向儲(chǔ)能電容轉(zhuǎn)移出能量的步驟6A和轉(zhuǎn)移入能量的步驟6B;其中:轉(zhuǎn)移出能量的步驟6A包括:步驟6-1A:確定需要向儲(chǔ)能電容轉(zhuǎn)移出能量的單元電池，與需移出能量單元電池對(duì)應(yīng)的繼電器線圈得電，給升降壓電路中的MOSFET管M2施加飽和導(dǎo)通直流驅(qū)動(dòng)高電壓；開(kāi)啟單元電池均衡充電控制管理單元中的定時(shí)器I ;步驟6-2A:判斷定時(shí)器I的h彡t0Nfflax ，若h彡tMmax，則報(bào)警提示直流繼電器故障，否則，讀取UPN，判斷Upn是否為零，若Upn為零，重復(fù)執(zhí)行該步驟6-2A，若Upn不為零，則延時(shí)10 μ S，等待電感電流k 增大；步驟6-3A:讀取Upn、iL和Uc,判斷ifO ，若ifO，剛才閉合的對(duì)應(yīng)的直流繼電器線圈失電，同時(shí)，報(bào)警提示MOSFET管M2開(kāi)路故障；若k不為零，判斷k彡Imax ，若iL彡I眶，則執(zhí)行步驟6-4A，否則，重新執(zhí)行6-3A，直至iL彡Imax ；步驟6-4A:給MOSFET管M2施加關(guān)斷直流驅(qū)動(dòng)低電壓，讀取Upn、iL和Uc,判斷iL ^ 1.2Imax 若是，剛才閉合的對(duì)應(yīng)的直流繼電器線圈失電，同時(shí)，報(bào)警提示MOSFET管M2短路故障；若否，則判斷i^O ，若k=o，剛才閉合的對(duì)應(yīng)的直流繼電器線圈失電，開(kāi)啟單元電池均衡充電控制管理單元中的定時(shí)器2 ;步驟6-5A:判斷定時(shí)器2的t2彡t0FFfflax ，若t2彡t0FFfflax,則報(bào)警提示直流繼電器故障，否則，讀取Upn,判斷Upn是否為零，若Upn不為零，重新執(zhí)行步驟6-5A ;若Upn為零，執(zhí)行轉(zhuǎn)移入能量的步驟6B;轉(zhuǎn)移入能量的步驟6B包括:步驟6-1B:確定需要向儲(chǔ)能電容轉(zhuǎn)移入能量的單元電池，與需移入能量單元電池對(duì)應(yīng)的繼電器線圈得電，開(kāi)啟單元電池均衡充電控制管理單元中的定時(shí)器1，步驟6-2B:判斷定時(shí)器I的h彡t0Nfflax ，若h彡tQNmax，則報(bào)警提示直流繼電器故障，否則，讀取UPN，判斷Upn是否為零，若Upn為零，重復(fù)執(zhí)行該步驟6-2B，若Upn不為零，則給升降壓電路中的MOSFET管Ml施加飽和導(dǎo)通直流驅(qū)動(dòng)高電壓，同時(shí)延時(shí)10 μ S，等待電感電流k幅值增大；步驟6-3B:讀取Upn、iL和Uc,判斷iL=0 ，若iL=0,剛才閉合的對(duì)應(yīng)的直流繼電器線圈失電，同時(shí)，報(bào)警提示MOSFET管Ml開(kāi)路故障；若L不為零，判斷|i」≥ Imax ，若iL I≥Imax，則執(zhí)行步驟6-4B,否則，重新執(zhí)行6-3B,直至| iL |≥Imax ；步驟6-4B:給MOSFET管Ml施加關(guān)斷直流驅(qū)動(dòng)低電壓，讀取Upn、iL和Uc,判斷iL|≥1.2Imax 若是，剛才閉合的對(duì)應(yīng)的直流繼電器線圈失電，同時(shí)，報(bào)警提示該MOSFET
管Ml短路故障；若否，則判斷if O ，若if 0，剛才閉合的對(duì)應(yīng)的直流繼電器線圈失電，開(kāi)啟單元電池均衡充電控制管理單元中的定時(shí)器2 ；步驟6-5B:判斷定時(shí)器2的t2≥t0FFfflax ，若t2≥t0FFfflax,則報(bào)警提示直流繼電器損壞，否則，讀取UPN，判斷Upn是否為零，若Upn不為零，重新執(zhí)行步驟6-5B，若Upn為零，執(zhí)行步驟7。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明充電方法是在以由電感和電容兩種儲(chǔ)能元件與兩只功率MOSFET和二只肖特基二極管構(gòu)成的升降壓電路為核心的電池組單元電池均衡充電控制器上實(shí)現(xiàn)的，在實(shí)現(xiàn)均衡充電方法的電路中，利用由電感和電容構(gòu)成二階振蕩電路，再利用功率開(kāi)關(guān)管構(gòu)成的升降壓電路，可以極其快捷方便實(shí)現(xiàn)電源電壓相差極小的各個(gè)單元電池間的能量轉(zhuǎn)移。本發(fā)明控制方法通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器的程序控制實(shí)現(xiàn)，可以按部就班地完成儲(chǔ)能電容預(yù)充電，電池組各個(gè)單元電池電源電壓巡檢與存儲(chǔ),容量偏高的單元電池向容量偏低的單元電池轉(zhuǎn)移能量，故障報(bào)警等各項(xiàng)工作。


圖1是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明充電方法所用到的電池組單元電池均衡充電控制器電路原理圖；圖2是本發(fā)明充電方法主流程圖；圖3是本發(fā)明中確定并利用電池組中的某一單元電池給儲(chǔ)能電容進(jìn)行預(yù)充電流程圖；圖4是本發(fā)明中對(duì)各個(gè)單元電池電源電壓進(jìn)行巡檢流程圖；圖5是本發(fā)明中確定各個(gè)單元電池能量轉(zhuǎn)移出或轉(zhuǎn)移入的次數(shù)流程圖；圖6是本發(fā)明中單元電池向儲(chǔ)能電容轉(zhuǎn)移出能量的流程圖；圖7是本發(fā)明中單元電池向儲(chǔ)能電容轉(zhuǎn)移入能量的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。如圖1所示，本發(fā)明利用電池組單元電池均衡充電控制器的充電方法中中所利用的電池組單元電池均衡充電控制器，由與電池組連接插座CZ連接的插頭CT，(n+1)個(gè)快速熔斷器F1、F2、……、Fn、F(n+1)，具有兩對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)的η個(gè)直流繼電器S1、S2、……、S(n-l)、Sn，電阻R1、霍爾式非接觸電流傳感器HA，儲(chǔ)能電感L，兩個(gè)N溝道功率MOSFET管M1、M2，三個(gè)肖特基二極管D1、D2、D3，儲(chǔ)能電容C，八個(gè)硅快速恢復(fù)二極管D4、D5、D6、D7、D8、D9、DIO、DlI，以及電池組單元電池均衡充電控制管理單元構(gòu)成。所述電池組連接插頭CT的(n+1)個(gè)插針BP、N1、N2、......、N(n_2)、N(n_l)、BN通
過(guò)(n+1)根導(dǎo)線分別與所述(n+1)個(gè)快速熔斷器F1、F2、……、Fn、F(n+l)的一端一一對(duì)應(yīng)相連。所述快速熔斷器Fl的另一端通過(guò)導(dǎo)線與所述直流繼電器SI的常開(kāi)觸點(diǎn)Sl1的固定觸點(diǎn)相連；所述快速熔斷器F2的另一端通過(guò)導(dǎo)線與所述直流繼電器SI的常開(kāi)觸點(diǎn)Sl2的固定觸點(diǎn)和所述直流繼電器S2的常開(kāi)觸點(diǎn)S2i的固定觸點(diǎn)相連；所述快速熔斷器F3的另一端通過(guò)導(dǎo)線與所述直流繼電器S2的常開(kāi)觸點(diǎn)S22的固定觸點(diǎn)和所述直流繼電器S3的常開(kāi)觸點(diǎn)SS1的固定觸點(diǎn)相連；依此類(lèi)推，直至所述快速熔斷器F(n-l)的另一端通過(guò)導(dǎo)線與所述直流繼電器S(n-2)的常開(kāi)觸點(diǎn)3(11-2)2的固定觸點(diǎn)和所述直流繼電器S(n-l)的常開(kāi)觸點(diǎn)S(I1-1)1的固定觸點(diǎn)相連；所述快速熔斷器Fn的另一端通過(guò)導(dǎo)線與所述直流繼電器S(n-l)的常開(kāi)觸點(diǎn)S(n-1)2的固定觸點(diǎn)和所述直流繼電器Sn的常開(kāi)觸點(diǎn)Sn1的固定觸點(diǎn)相連；所述快速熔斷器F(n+1)的另一端通過(guò)導(dǎo)線與所述直流繼電器Sn的常開(kāi)觸點(diǎn)Sn2的固定觸點(diǎn)相連。所述所有直流繼電器S1、S2、……、S(n-l)、Sn的常開(kāi)觸點(diǎn)SlpSZp……'S(I1-1)PSn1的動(dòng)觸點(diǎn)用導(dǎo)線連在一起形成節(jié)點(diǎn)P ;所述節(jié)點(diǎn)P還通過(guò)導(dǎo)線連接到所述電阻Rl的一端，所述節(jié)點(diǎn)P通過(guò)導(dǎo)線連接到所述電池組單元電池均衡充電控制管理單元輸入端子P上；與所述節(jié)點(diǎn)P相連的按電流規(guī)定方向穿過(guò)所述霍爾式非接觸電流傳感器HA電流檢測(cè)穿孔的導(dǎo)線同時(shí)與所述硅快速恢復(fù)二極管D4的陽(yáng)極、所述肖特基二極管D3的陰極和所述儲(chǔ)能電感L的一端相連。所述所有直流繼電器S1、S2、……、S(n-l)、Sn的常開(kāi)觸點(diǎn)S12、S22、……、S(n_l)2、Sn2的動(dòng)觸點(diǎn)用導(dǎo)線連接在一起形成節(jié)點(diǎn)N ;所述節(jié)點(diǎn)N通過(guò)導(dǎo)線連接到所述電池組單元電池均衡充電控制管理單元輸入端子N上；所述節(jié)點(diǎn)N還通過(guò)導(dǎo)線同時(shí)與所述電阻Rl的另一端、所述硅快速恢復(fù)二極管Dll的陰極、所述肖特基二極管D3的陽(yáng)極、所述N溝道功率MOSFET管M2的源極、所述肖特基二極管D2的陽(yáng)極和所述儲(chǔ)能電容C的負(fù)極相連。所述霍爾式非接觸電流 傳感器HA通過(guò)正負(fù)兩根直流電源線和一根信號(hào)線構(gòu)成的電纜線通過(guò)插接件連接至所述電池組單元電池均衡充電控制管理單元的插接件座Jl上。八個(gè)硅快速恢復(fù)二極管D4、D5、D6、D7、D8、D9、D10、D11之間為陰極和陽(yáng)極依次串聯(lián)；即:所述硅快速恢復(fù)二極管D4的陰極與所述硅快速恢復(fù)二極管D5的陽(yáng)極相連；所述硅快速恢復(fù)二極管D5的陰極與所述硅快速恢復(fù)二極管D6的陽(yáng)極相連；所述硅快速恢復(fù)二極管D6的陰極與所述硅快速恢復(fù)二極管D7的陽(yáng)極相連；所述硅快速恢復(fù)二極管D7的陰極與所述硅快速恢復(fù)二極管D8的陽(yáng)極相連；所述硅快速恢復(fù)二極管D8的陰極與所述硅快速恢復(fù)二極管D9的陽(yáng)極相連；所述硅快速恢復(fù)二極管D9的陰極與所述硅快速恢復(fù)二極管DlO的陽(yáng)極相連；所述硅快速恢復(fù)二極管DlO的陰極與所述硅快速恢復(fù)二極管Dll的陽(yáng)極相連。所述儲(chǔ)能電感L的另一端通過(guò)導(dǎo)線同時(shí)與所述N溝道功率MOSFET管Ml的源極、所述肖特基二極管Dl的陽(yáng)極、所述N溝道功率MOSFET管M2的漏極和所述肖特基二極管D2的陰極相連；所述N溝道功率MOSFET管Ml的漏極通過(guò)導(dǎo)線同時(shí)與所述肖特基二極管Dl的陰極、所述儲(chǔ)能電容C的正極和所述電池組單元電池均衡充電控制管理單元輸入端子C+相連；所述N溝道功率MOSFET管Ml的柵極通過(guò)導(dǎo)線與所述電池組單元電池均衡充電控制管理單元上的接線端子IG相連；所述N溝道功率MOSFET管Ml的源極通過(guò)導(dǎo)線與所述電池組單元電池均衡充電控制管理單元上的接線端子IS相連。
所述N溝道功率MOSFET管M2的柵極通過(guò)導(dǎo)線與所述電池組單元電池均衡充電控制管理單元上的接線端子2G相連；所述N溝道功率MOSFET管M2的源極通過(guò)導(dǎo)線與所述電池組單元電池均衡充電控制管理單元上的接線端子2S相連。所述所有直流繼電器S1、S2、……、S(n_l)、Sn的線圈設(shè)置在所述電池組單元電池均衡充電控制管理單元內(nèi)；所述電池組單元電池均衡充電控制管理單元工作時(shí)由外部電源供電；所述電池組單元電池均衡充電控制管理單元以微處理器為核心，實(shí)現(xiàn)電池組單元電池均衡充電控制。所述電池組單元電池均衡充電控制管理單元可以選用任何一款具有A/D轉(zhuǎn)換功能的數(shù)字信號(hào)處理器，下面的實(shí)施例選用數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F28335。本發(fā)明在電池組單元電池均衡充電工作時(shí)，整個(gè)電池組的充電能量都由電池組串聯(lián)充電直流電源提供，電池組串聯(lián)充電直流電源按照電池組的具體充電要求一般遵循先恒流后恒壓的模式工作；電池組單元電池均衡充電控制器中的電路僅僅完成各單元電池的均壓控制，使得電池組充電結(jié)束時(shí)各單元電池的電壓基本一致。電池組單元電池均衡充電工作過(guò)程中，在電池組串聯(lián)充電直流電源為電池組串聯(lián)充電的同時(shí)，電池組單元電池均衡充電控制器內(nèi)的電池組單元電池均衡充電控制管理單元中的數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F28335按程序工作，控制完成均衡充電的各個(gè)工作過(guò)程。

如圖2所示，本發(fā)明利用電池組單元電池均衡充電控制器的充電方法包括以下步驟:數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F28335得電復(fù)位初始化后，數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F28335的輸出控制保證η個(gè)所有直流繼電器S1、S2、……、S(n_l)、Sn的線圈都不得電及升降壓電路中的兩個(gè)功能MOSFET管Ml和M2的驅(qū)動(dòng)電壓為零以確保η個(gè)直流繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)處于非閉合狀態(tài)。由電池組單元電池均衡充電控制管理單元輸入端子P和N兩端電壓Upn,即電阻Rl上的電壓經(jīng)過(guò)必要的調(diào)理電路后送至數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F28335的A/D轉(zhuǎn)換輸入口，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；單元電池均衡充電控制管理單元判斷其輸入端子P和輸入端子N兩端的電壓Upn是否為零；若Upn不為零，則存在直流繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)處于閉合狀態(tài)，發(fā)生了繼電器故障，則數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F28335報(bào)警，隨后數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F28335處于等待工作狀態(tài)；若Upn為零，則直流繼電器處于正常狀態(tài)即所有的常開(kāi)觸點(diǎn)處于斷開(kāi)狀態(tài)，于是可以進(jìn)行儲(chǔ)能電容C的預(yù)充電控制工作了。如圖3所示，確定并利用電池組中的某一單元電池給儲(chǔ)能電容進(jìn)行預(yù)充電，包括:步驟3-1:讀取上次給儲(chǔ)能電容預(yù)充電的單元電池的電池號(hào)為i，判斷i=n ，若是，則令i=l ;否則，令i=i+l ；步驟3-2:確定本次給儲(chǔ)能電容預(yù)充電的是該單元電池i，直流繼電器Si的線圈得電；開(kāi)啟單元電池均衡充電控制管理單元中的定時(shí)器1，步驟3-3:判斷定時(shí)器I的L彡t0Nmax ，其中A1為定時(shí)器I的開(kāi)啟時(shí)間，tQNmax為直流繼電器閉合的最大時(shí)間；若h ^ t0Nfflax,則報(bào)警提示直流繼電器Si故障，否則，執(zhí)行步驟3-4 ；步驟3-4:讀取Upn,判斷Upn是否為零，若Upn為零，重復(fù)執(zhí)行該步驟3_3，若Upn不為零，則延時(shí)10 μ s，等待電感電流iL增大；步驟3-5:讀取UPN、iL和Uc，判斷L彡Imax ，其中，Imax為電感最大電流設(shè)定值；若iL> 1_，則執(zhí)行步驟3-6，否則，重新讀取UPN、iL和Uc ；
步驟3-6:直流繼電器線圈Si失電，開(kāi)啟單元電池均衡充電控制管理單元中的定時(shí)器2，判斷定時(shí)器2的t2≥t0FFffmax ，其中，t2分別為定時(shí)器2的時(shí)間，為直流繼電器斷開(kāi)的最大時(shí)間；若t2≥t0FFffmax ,則報(bào)警提示直流繼電器Si故障，否則，讀取Upn,并判斷Upn=O ,若Upn=O，執(zhí)行步驟4,否則,重新判斷定時(shí)器2的t2≥t0FFffmax ，直至Upn=O或報(bào)警提示直流繼電器Si故障。如圖1所示，每次開(kāi)始進(jìn)行儲(chǔ)能電容C的預(yù)充電控制工作時(shí)，都要根據(jù)上次儲(chǔ)能電容C的預(yù)充電情況改換為另一個(gè)為儲(chǔ)能電容C預(yù)充電的單元電池，按1、2、……、η、1、
2、......的順序依次改換電元電池。若上次是由單元電池I為儲(chǔ)能電容C預(yù)充電，則此次
改換為單元電池2為儲(chǔ)能電容C預(yù)充電。單元電池2為儲(chǔ)能電容C預(yù)充電時(shí)，數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F28335首先控制直流繼電器S2線圈得電，直流繼電器S2兩對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)S2i和S22閉合，于是形成單元電池2正極經(jīng)已經(jīng)接通的電池組插座CZ和電池組單元電池均衡充電控制器插頭CT的NI端、快速熔斷器F2到達(dá)節(jié)點(diǎn)P，再由節(jié)點(diǎn)P通過(guò)連接導(dǎo)線穿過(guò)霍爾電流傳感器電流檢測(cè)孔至儲(chǔ)能電感L、肖特基二極管D1、儲(chǔ)能電容C到達(dá)節(jié)點(diǎn)N，再由節(jié)點(diǎn)N經(jīng)快速熔斷器F3、已經(jīng)接通的電池組插座CZ和電池組單元電池均衡充電控制器插頭CT的N2端至單元電池2負(fù)極的電流通路；此電流通路是一個(gè)典型的電感電容二階振蕩電路，假設(shè)回路電阻為零，則此回路的電流由零開(kāi)始隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，儲(chǔ)能電容C電壓由零開(kāi)始增加；當(dāng)回路的電流隨時(shí)間按正弦規(guī)律由小變大，再由大變?yōu)榱愕臅r(shí)刻，儲(chǔ)能電容C電壓接近于單元電池I電源電壓的兩倍；隨后儲(chǔ)能電容C試圖反方向放電，但是此時(shí)肖特基二極管Dl截止，整個(gè)反方向放電回路不通，儲(chǔ)能電容C保持所充的電壓保持不變。在此期間數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F28335對(duì)應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換輸入口分別檢測(cè)電池組單元電池均衡充電控制管理單元接插件座Jl接收到的霍爾式非接觸電流傳感器HA傳送的回路電流信號(hào)、電池組單元電池均衡充電控制管理單元接線端子C+輸入的儲(chǔ)能電容C電壓信號(hào)，根據(jù)二者的變化規(guī)律就能判斷出儲(chǔ)能電容C預(yù)充電結(jié)束的時(shí)刻。數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F28335 —旦檢測(cè)到儲(chǔ)能電容C預(yù)充電結(jié)束的時(shí)刻，數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F28335就控制直流繼電器S2線圈失電，直流繼電器S2兩對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)S2i和S22打開(kāi)。隨后轉(zhuǎn)入正式的均衡充電過(guò)程，而后續(xù)的均衡充電過(guò)程是從對(duì)電池組各個(gè)單元電池電源電壓進(jìn)行巡檢工作開(kāi)始的。如圖4所示，對(duì)各個(gè)單元電池電源電壓進(jìn)行巡檢，包括:步驟4-1:開(kāi)計(jì)數(shù)器k，并清零；步驟4-2:令k=k+l，確定當(dāng)前測(cè)量單元電池為k，直流繼電器Sk線圈得電，開(kāi)啟單元電池均衡充電控制管理單元中的定時(shí)器1，步驟4-3:判斷定時(shí)器1的t1≥t0Nmax ，若t1≥t0Nmax ，則報(bào)警提示直流繼電器Sk故障，否則，執(zhí)行步驟4-4;步驟4-4:讀取Upn,判斷Upn是否為零，若Upn為零，重復(fù)執(zhí)行該步驟4_3，若Upn不為零；開(kāi)計(jì)數(shù)器1，令1=0，Σ UPNk=0, Συ,=0，其中，I為循環(huán)次數(shù)，ΣυρΝ1 為循環(huán)測(cè)量單元電池k的電源電壓時(shí)的累加值，SUk為k個(gè)電池組單元電池電壓的累加值；步驟4-5: 1=1+1，讀取 Upn，并延時(shí) 10 μ S，Σ UPNk= Σ UPNk+UPN，判斷 1=10 若是，執(zhí)行步驟4-6 ;若否，重新執(zhí)行步驟4-5，直至1=10 ；步驟4-6:求Uk=SUPNk/10，即求單元電池k的電源電壓10次測(cè)量的平均值，并存儲(chǔ)將uk，其中，Uk為單元電池電源電壓；同時(shí)進(jìn)行累加2Uk=SUk+Uk，直流繼電器Sk線圈失電，并開(kāi)啟單元電池均衡充電控制管理單元中的定時(shí)器2 ；步驟4-7:判斷定時(shí)器2的t2彡t0FFfflax ，若t2彡t0FFfflax,則報(bào)警提示直流繼電器Sk故障，否則，讀取UPN，并判斷Upn=O ;若UPN=0，判斷k=n 若k=n，則Uav= Σ Uk/n，其中，Uav為所有η個(gè)單元電池的電源電壓測(cè)量值的平均值，執(zhí)行步驟5 ;若k〈n，則執(zhí)行步驟4-2 ;若Upn不為零，重新執(zhí)行步驟4-7，直至Upn=O或報(bào)警提示直流繼電器Sk故障。如圖1所示，數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F28335進(jìn)行電池組單元電池電源電壓巡檢工作時(shí)，從對(duì)單元電池I的電源電壓進(jìn)行巡檢開(kāi)始。首先，數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F28335的A/D轉(zhuǎn)換輸入口檢測(cè)電池組單元電池均衡充電控制管理單元輸入端子P和N兩端經(jīng)過(guò)必要的調(diào)理電路后傳送來(lái)的的電壓信號(hào)UPN。此時(shí)，雖然接在節(jié)點(diǎn)P和節(jié)點(diǎn)N之間的電阻Rl阻值較大，但是，電阻Rl阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于此時(shí)處于截止?fàn)顟B(tài)的N溝道功率MOSFET管Ml和肖特基二極管Dl并聯(lián)的電阻阻值，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于N溝道功率MOSFET管M2和肖特基二極管D2并聯(lián)的電阻阻值；于是儲(chǔ)能電容C電壓在節(jié)點(diǎn)P和節(jié)點(diǎn)N之間形成的分壓接近于零。若^值較大，則說(shuō)明有常開(kāi)觸點(diǎn)本應(yīng)處于斷開(kāi)狀態(tài)的直流繼電器處于閉合狀態(tài)了，數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F28335輸出繼電器故障報(bào)警 ，停止電池組單元電池電壓巡檢工作。若Upn接近于零，則說(shuō)明所有直流繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)處于非閉合狀態(tài)，電池組單元電池電壓巡檢工作繼續(xù)進(jìn)行，控制直流繼電器SI線圈得電，直流繼電器SI兩對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)Sl1和Sl2閉合，單元電池I的電壓經(jīng)電池組單元電池均衡充電控制管理單元輸入端子P和N兩端和必要的調(diào)理電路送至數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F28335的A/D轉(zhuǎn)換輸入口，數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F28335經(jīng)極短的時(shí)間間隔檢測(cè)幾次該輸入電壓，對(duì)這幾次檢測(cè)到的電壓經(jīng)過(guò)必要的相當(dāng)于數(shù)字濾波的技術(shù)處理，得到接近真實(shí)值的單元電池I電源電壓檢測(cè)值U1，并在指定存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)。然后，進(jìn)行單元電池2的電壓巡檢工作。具體過(guò)程是:數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F28335控制直流繼電器SI線圈失電，直流繼電器SI兩對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)Sl2和Sl2閉合斷開(kāi)，數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F28335的A/D轉(zhuǎn)換輸入口檢測(cè)電池組單元電池均衡充電控制管理單元輸入端子P和N兩端經(jīng)過(guò)必要的調(diào)理電路后傳送來(lái)的的電壓信號(hào)UPN，若在特定的一段時(shí)間之后Upn還不接近于零，則說(shuō)明常開(kāi)觸點(diǎn)Sl1和Sl2仍然處于閉合狀態(tài)的直流繼電器，說(shuō)明直流繼電器SI出現(xiàn)故障，數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F28335報(bào)警，停止電池組單元電池電壓巡檢工作；若在特定的一段時(shí)間內(nèi)Upn接近于零，則說(shuō)明所有直流繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)處于非閉合狀態(tài)，電池組單元電池電壓巡檢工作繼續(xù)進(jìn)行，控制直流繼電器S2線圈得電，直流繼電器S2兩對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)S2i和S22閉合，單元電池2的電壓電壓經(jīng)電池組單元電池均衡充電控制管理單元輸入端子P和N兩端和必要的調(diào)理電路送至數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F28335的A/D轉(zhuǎn)換輸入口，數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F28335經(jīng)極短的時(shí)間間隔檢測(cè)幾次該輸入電壓，對(duì)這幾次檢測(cè)到的電壓經(jīng)過(guò)必要的相當(dāng)于數(shù)字濾波技術(shù)處理，得到單元電池2電源電壓檢測(cè)值隊(duì)，并在指定存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)。依照上述類(lèi)似的方式對(duì)電池組其余的單元電池電源電壓進(jìn)行巡檢。如圖5所示，確定各個(gè)單元電池能量轉(zhuǎn)移出或轉(zhuǎn)移入的次數(shù)，包括:步驟5-1:開(kāi)計(jì)數(shù)器k，并清零；步驟5-2:令k=k+l，當(dāng)前測(cè)量單元電池號(hào)為k，且ΛUk=Uav-Uk,其中，AUk為所有η個(gè)單元電池的電源電壓測(cè)量值的平均值與單元電池k電源電壓的差，根據(jù)AUk的正負(fù)及其絕對(duì)值的大小判斷第k個(gè)單元電池應(yīng)該能量轉(zhuǎn)移出或轉(zhuǎn)移入的次數(shù)；步驟5-3:判斷k=n 若是，執(zhí)行步驟6，否則，返回步驟5_2。
整個(gè)電池組單元電池電源電壓進(jìn)行巡檢后得到η個(gè)單元電池電源電壓檢測(cè)值UpU2、……、U(n_D、Un。數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F28335對(duì)η個(gè)單元電池電源電壓檢測(cè)值UpU2、……、U(Iri)、Un按大小比較后排序，計(jì)算出各個(gè)單元電池的容量與電池組單元電池平均容量之間的差異、單元電池每次向外轉(zhuǎn)移能量和單元每次向內(nèi)接受的能量大小，從而決定每個(gè)容量偏高的單元電池每次向外轉(zhuǎn)移能量的次數(shù)，以及每個(gè)容量偏低的單元電池應(yīng)該向內(nèi)接受能量的次數(shù)。緊接著，單元電池向儲(chǔ)能電容轉(zhuǎn)移出或轉(zhuǎn)移入能量，即數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F28335進(jìn)行容量偏高的單元電池向容量偏低的單元電池轉(zhuǎn)移能量的控制工作。如圖6所示,轉(zhuǎn)移出能量的步驟包括:步驟6-1A:確定需要向儲(chǔ)能電容轉(zhuǎn)移出能量的單元電池，與需移出能量單元電池對(duì)應(yīng)的繼電器線圈得電，給升降壓電路中的MOSFET管M2施加飽和導(dǎo)通直流驅(qū)動(dòng)高電壓；開(kāi)啟單元電池均衡充電控制管理單元中的定時(shí)器I ;
步驟6-2A:判斷定時(shí)器I的h彡t0Nfflax ，若h彡tQNmax，則報(bào)警提示直流繼電器故障，否則，讀取UPN，判斷Upn是否為零，若Upn為零，重復(fù)執(zhí)行該步驟6-2A，若Upn不為零，則延時(shí)10 μ S，等待電感電流k增大；步驟6-34:讀取^\和隊(duì)，判斷1=0 ，若1=0，直流繼電器Sk線圈失電，同時(shí)，報(bào)警提示MOSFET管M2開(kāi)路故障；若iL不為零，判斷iL彡Imax ，若iL > Imax,則執(zhí)行步驟6-4A，否則，重新執(zhí)行6-3A，直至iL彡Imax ；步驟6-4A:給MOSFET管M2施加關(guān)斷直流驅(qū)動(dòng)低電壓，讀取Upn、iL和Uc,判斷iL ^ 1.2Imax 若是，剛才閉合的對(duì)應(yīng)的直流繼電器線圈失電，同時(shí)，報(bào)警提示MOSFET管M2短路故障；若否，則判斷i^O ，若k=o，剛才閉合的對(duì)應(yīng)的直流繼電器線圈失電，開(kāi)啟單元電池均衡充電控制管理單元中的定時(shí)器2 ;步驟6-5A:判斷定時(shí)器2的t2彡t0FFfflax ，若t2彡t0FFfflax,則報(bào)警提示直流繼電器故障，否則，讀取Upn,判斷Upn是否為零，若Upn不為零，重新執(zhí)行步驟6-5A ;若Upn為零，執(zhí)行轉(zhuǎn)移入能量的步驟6B;如圖7所示,轉(zhuǎn)移入能量的步驟包括:步驟6-1B:確定需要向儲(chǔ)能電容轉(zhuǎn)移入能量的單元電池，與需移入能量單元電池對(duì)應(yīng)的繼電器線圈得電，開(kāi)啟單元電池均衡充電控制管理單元中的定時(shí)器1，步驟6-2B:判斷定時(shí)器I的&彡t0Nfflax ，若&彡tQNmax，則報(bào)警提示直流繼電器故障，否則，讀取UPN，判斷Upn是否為零，若Upn為零，重復(fù)執(zhí)行該步驟6-2B，若Upn不為零，則給升降壓電路中的MOSFET管Ml施加飽和導(dǎo)通直流驅(qū)動(dòng)高電壓，同時(shí)延時(shí)10 μ S，等待電感電流k幅值增大；步驟6-3B:讀取Upn、iL和Uc,判斷iL=0 ，若iL=0,剛才閉合的對(duì)應(yīng)的直流繼電器線圈失電，同時(shí)，報(bào)警提示MOSFET管Ml開(kāi)路故障；若L不為零，判斷|i」^ Imax ，若
iL I彡Imax，則執(zhí)行步驟6-4B,否則，重新執(zhí)行6-3B,直至| iL |彡Imax ；步驟6-4B:給MOSFET管Ml施加關(guān)斷直流驅(qū)動(dòng)低電壓，讀取Upn、iL和Uc,判斷iL|彡1.2Imax 若是，剛才閉合的對(duì)應(yīng)的直流繼電器線圈失電，同時(shí)，報(bào)警提示該MOSFET
管Ml短路故障；若否，則判斷if O ，若if O，剛才閉合的對(duì)應(yīng)的直流繼電器線圈失電，開(kāi)啟單元電池均衡充電控制管理單元中的定時(shí)器2 ；步驟6-5B:判斷定時(shí)器2的t2彡t0FFfflax ，若t2彡t0FFfflax,則報(bào)警提示直流繼電器損壞，否則，讀取Upn，判斷Upn是否為零，若Upn不為零，重新執(zhí)行步驟6-5B，若Upn為零，執(zhí)行步驟7。完成了各個(gè)單元電池間的能量轉(zhuǎn)移后，最終，以斷電結(jié)束充電。下面結(jié)合圖1并以容量偏高的單元電池I向容量偏低的單元電池2轉(zhuǎn)移能量的控制工作過(guò)程為例說(shuō)明本發(fā)明充電方法的工作原理。首先，數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F28335首先控制直流繼電器SI線圈得電，直流繼電器SI兩對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)SljP Sl2閉合；與此同時(shí)數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F28335控制電路通過(guò)電池組單元電池均衡充電控制管理單元上的接線端子G2和S2在N溝道功率MOSFET管M2的柵極與源極間施加一個(gè)足以使其飽和導(dǎo)通的直流電壓驅(qū)動(dòng)。于是形成由單元電池I正極經(jīng)已經(jīng)接通的電池組插座CZ和電池組單元電池均衡充電控制器插頭CT的BP端、快速熔斷器Fl到達(dá)節(jié)點(diǎn)P，再由節(jié)點(diǎn)P通過(guò)導(dǎo)線穿過(guò)霍爾電流傳感器電流檢測(cè)孔至儲(chǔ)能電感L、飽和導(dǎo)通的N溝道功率MOSFET管M2到達(dá)節(jié)點(diǎn)N，再由節(jié)點(diǎn)N經(jīng)快速熔斷器F2、已經(jīng)接通的電池組插座CZ和電池組單元電池均衡充電控制器插頭CT的NI端至單元電池I負(fù)極的單元電池I的放電通路。單元電池I的電源電壓幾乎全部時(shí)間施加在儲(chǔ)能電感L上，儲(chǔ)能電感L電流線性增加，儲(chǔ)能電感L電流達(dá)到設(shè)定值Imax時(shí)，數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F28335控制電路通過(guò)電池組單元電池均衡充電控制管理單元上的接線端子G2和S2在N溝道功率MOSFET管M2的柵極與源極間施加一個(gè)使其關(guān)斷的零電壓驅(qū)動(dòng)，N溝道功率MOSFET管M2關(guān)斷。由于儲(chǔ)能電感L上的電流不能突變，其自感電壓迫使肖特基二極管Dl導(dǎo)通，于是形成由單元電池I正極經(jīng)已經(jīng)接通的電池組插座CZ和電池組單元電池均衡充電控制器插頭CT的BP端、快速熔斷器Fl到達(dá)節(jié)點(diǎn)P，再由節(jié)點(diǎn)P通過(guò)導(dǎo)線穿過(guò)霍爾電流傳感器電流檢測(cè)孔至儲(chǔ)能電感L、肖特基二極管Dl、儲(chǔ)能電容C到達(dá)節(jié)點(diǎn)N，再由節(jié)點(diǎn)N經(jīng)快速熔斷器F2、已經(jīng)接通的電池組插座CZ和電池組單元電池均衡充電控制器插頭CT的NI端至單元電池I負(fù)極的電流通路，該電流通路就是單元電池I為儲(chǔ)能電容C升壓充電的通路；此升壓充電電流由Imax很快降為零，當(dāng)升壓充電電流減小到零的時(shí)刻，儲(chǔ)能電容C電壓達(dá)到一個(gè)比較高的數(shù)值；隨后儲(chǔ)能電容C試圖反方向放電，但是此時(shí)肖特基二極管Dl截止，整個(gè)反方向放電回路不通，儲(chǔ)能電容C保持所充得的較高電壓保持不變。緊接著，數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F28335控制直流繼電器SI線圈失電，直流繼電器SI兩對(duì)之前閉合的常開(kāi)觸點(diǎn)Sl1和Sl2打開(kāi)；數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F28335檢測(cè)電壓Upn信號(hào)，檢測(cè)電壓到Upn信號(hào)為零后，數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F28335控制直流繼電器S2線圈得電，直流繼電器S2兩對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)S2i和S22閉合。數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F28335 —旦檢測(cè)到Upn信號(hào)接近單元電池2的電源電壓，則微處理器控制電路通過(guò)電池組單元電池均衡充電控制管理單元上的接線端子Gl和SI在N溝道功率MOSFET管Ml的柵極與源極間施加一個(gè)足以使其飽和導(dǎo)通的直流電壓驅(qū)動(dòng)；于是形成由儲(chǔ)能電容C正極經(jīng)肖特基二極管Dl、儲(chǔ)能電感L、反向穿過(guò)穿過(guò)霍爾電流傳感器電流檢測(cè)孔至節(jié)點(diǎn)P，再由節(jié)點(diǎn)P經(jīng)快速熔斷器F2、已經(jīng)接通的電池組插座CZ和電池組單元電池均衡充電控制器插頭CT的BP端、單元電池2的正極、單元電池2的負(fù)極、已經(jīng)接通的電池組插座CZ和電池組單元電池均衡充電控制器插頭CT的NI端、快速熔斷器F3、節(jié)點(diǎn)N至儲(chǔ)能電容C負(fù)極的儲(chǔ)能電容C的放電回路，為電源電壓偏低的單元電池2補(bǔ)充能量；此放電電流迅速增加，一旦此放電電流增大到設(shè)定值Imax，數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F28335控制電路通過(guò)電池組單元電池均衡充電控制管理單元上的接線端子Gl和SI在N溝道功率MOSFET管Ml的柵極與源極間施加一個(gè)使其關(guān)斷的零電壓驅(qū)動(dòng)，N溝道功率MOSFET管Ml關(guān)斷；由于儲(chǔ)能電感L上的電流不能突變，其自感電壓迫使肖特基二極管D2導(dǎo)通，于是形成由節(jié)點(diǎn)N至肖特基二極管Dl、儲(chǔ)能電感L、反向穿過(guò)穿過(guò)霍爾電流傳感器電流檢測(cè)孔至節(jié)點(diǎn)P，再由節(jié)點(diǎn)P經(jīng)快速熔斷器F2、已經(jīng)接通的電池組插座CZ和電池組單元電池均衡充電控制器插頭CT的BP端、單元電池2的正極、單元電池2的負(fù)極、已經(jīng)接通的電池組插座CZ和電池組單元電池均衡充電控制器插頭CT的NI端、快速熔斷器F2至節(jié)點(diǎn)N儲(chǔ)能電感L的放電回路，將儲(chǔ)能電感L的磁場(chǎng)儲(chǔ)能繼續(xù)轉(zhuǎn)移到單元電池2內(nèi)；儲(chǔ)能電感L的放電電流近似線性減小,直至儲(chǔ)能電感L的磁場(chǎng)儲(chǔ)能全部轉(zhuǎn)移出去，儲(chǔ)能電感L的放電電流降為零；儲(chǔ)能電感L的放電電流一旦降為零，數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F28335控制直流繼電器S2線圈失電，直流繼電器S2兩對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)S2i和S22斷開(kāi)。容量偏高的單元電池I向容量偏低的單元電池2轉(zhuǎn)移能量的控制工作過(guò)程結(jié)束。隨后，再按照上述類(lèi)似的控制方式進(jìn)行剩余的容量偏高的單元電池向容量偏低的單元電池轉(zhuǎn)移能量的所有控制工作。上述一輪容量偏高的單元電池向容量偏低的單元電池轉(zhuǎn)移能量的所有控制工作結(jié)束后，再進(jìn)行新一輪的對(duì)電池組各個(gè)單元電池電壓進(jìn)行巡檢工作和容量偏高的單元電池向容量偏低的單元電池轉(zhuǎn)移能量的控制工作；一輪一輪地不斷重復(fù)工作，直至電池組充電結(jié)束，基本能夠保證電池組內(nèi)的各個(gè)單元電池的電源電壓基本一致，達(dá)到電池組均衡充電要求。盡管上面結(jié)合圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式
，上述的具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨的情況下，還可以作出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電池組單元電池均衡充電控制方法，電池組中具有n個(gè)單元電池，電池組中每個(gè)單元電池號(hào)依次為1，2，3，......，η-1，η ;電池組中的n單元電池的正極和負(fù)極分別通過(guò)η個(gè)直流繼電器內(nèi)部所具有的兩對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)及引線連接至單元電池均衡充電控制管理單元的輸入端子P和輸入端子N，其特征在于:所述單元電池均衡充電控制管理單元連接有一升降壓電路；充電步驟包括: 步驟1:單元電池均衡充電控制管理單元得電復(fù)位初始化后，控制所有直流繼電器的線圈失電及升降壓電路中的兩個(gè)功能MOSFET管Ml和M2的驅(qū)動(dòng)電壓為零； 步驟2:單元電池均衡充電控制管理單元判斷其輸入端子P和輸入端子N兩端的電壓Upn是否為零；若Upn大于零，則報(bào)警；若Upn為零，則順序執(zhí)行下述步驟: 步驟3:確定并利用電池組中的某一單元電池給儲(chǔ)能電容進(jìn)行預(yù)充電； 步驟4:對(duì)各個(gè)單元電池電源電壓進(jìn)行巡檢； 步驟5:確定各個(gè)單元電池能量轉(zhuǎn)移出或轉(zhuǎn)移入的次數(shù)； 步驟6:根據(jù)步驟5確定的次數(shù)，單元電池向儲(chǔ)能電容轉(zhuǎn)移出或轉(zhuǎn)移入能量； 步驟7:判斷是否完成了根據(jù)步驟4中確定的各個(gè)單元電池間的能量轉(zhuǎn)移，若完成，則返回上述步驟4 ;若沒(méi)有完成，則返回上述步驟6 ； 最終，以斷電結(jié)束充電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述電池組單元電池均衡充電控制方法，其特征在于:步驟3包括以下步驟: 步驟3-1:讀取上次給儲(chǔ)能電容預(yù)充電的單元電池的電池號(hào)為i，判斷i=n ，若是，則令i=l ;否則，令i=i+l ； 步驟3-2:確定本次給儲(chǔ)能電容預(yù)充電的是該單元電池i，直流繼電器Si的線圈得電；開(kāi)啟單元電池均衡充電控制管理單元中的定時(shí)器1， 步驟3-3:判斷定時(shí)器I的A彡t0Nmax ，其中A1為定時(shí)器I的開(kāi)啟時(shí)間，tMmax為直流繼電器閉合的最大時(shí)間；若h ^ t_ax，則報(bào)警提示直流繼電器故障，否則，執(zhí)行步驟3-4 ；步驟3-4:讀取UPN，判斷Upn是否為零，若Upn為零，重復(fù)執(zhí)行該步驟3-3，若Upn不為零，則延時(shí)10 μ S，等待電感電流k增大； 步驟3-5:讀取UPN、L和U。，判斷L彡Imax ，其中，Imax為電感最大電流設(shè)定值；若iL彡1_，則執(zhí)行步驟3-6，否則，重新讀取UPN、iL和Uc ； 步驟3-6:直流繼電器Si線圈失電，開(kāi)啟單元電池均衡充電控制管理單元中的定時(shí)器2，判斷定時(shí)器2的t2彡t0FFfflax ，其中，t2分別為定時(shí)器2的時(shí)間Atwmax為直流繼電器斷開(kāi)的最大時(shí)間；若t2 ^ t0FFfflax,則報(bào)警提示直流繼電器Si故障，否則，讀取Upn,并判斷Upn=O ，若UPN=0，執(zhí)行步驟4，否則，重新判斷定時(shí)器2的t2彡t0FFfflax ，直至Upn=O或報(bào)警提示直流繼電器Si故障。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述電池組單元電池均衡充電控制方法，其特征在于:步驟4包括以下步驟: 步驟4-1:開(kāi)計(jì)數(shù)器k,并清零； 步驟4-2:令k=k+l,確定當(dāng)前測(cè)量單元電池為k,直流繼電器Sk線圈得電,開(kāi)啟單元電池均衡充電控制管理單元中的定時(shí)器1， 步驟4-3:判斷定時(shí)器I的h彡t0Nfflax ;若h彡t0Nfflax,則報(bào)警提示直流繼電器Sk故障，否則，執(zhí)行步驟4-4; 步驟4-4:讀取UPN，判斷Upn是否為零，若Upn為零，重復(fù)執(zhí)行該步驟4-3，若Upn不為零；開(kāi)計(jì)數(shù)器I，令1=0, SUfflk=O, SUk=O,其中，I為循環(huán)次數(shù)，SUfflk為循環(huán)測(cè)量單元電池k的電源電壓時(shí)的累加值，SUk為k個(gè)單元電池電源電壓的累加值； 步驟4-5:1=1+1，讀取Upn，并延時(shí)10μ S，ΣυΡΝ1 =ΣυΡΝ1 +υΡΝ，判斷1=10 若是，執(zhí)行步驟.4-6 ;若否，重新執(zhí)行步驟 4-5，直至1=10 ； 步驟4-6:求Uk=XUPNk/10,即求單元電池k的電源電壓10次測(cè)量的平均值，并存儲(chǔ)將Uk，其中，Uk為單元電池電源電壓；同時(shí)進(jìn)行累加SUk=SUk+Uk，直流繼電器Sk線圈失電，并開(kāi)啟單元電池均衡充電控制管理單元中的定時(shí)器2 ； 步驟4-7:判斷定時(shí)器2的t2彡t0FFfflax 若t2彡t0FFfflax,則報(bào)警提示直流繼電器Sk故障，否則，讀取UPN，并判斷Upn=O ;若UPN=0，判斷k=n 若k=n,則Uav= Σ Uk/n，其中，Uav為所有η個(gè)單元電池的電源電壓測(cè)量值的平均值，執(zhí)行步驟5 ;若k〈n，則執(zhí)行步驟4-2 ;若仏,不為零，重新執(zhí)行步驟4-7，直至Upn=O或報(bào)警提示直流繼電器Sk故障。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述電池組單元電池均衡充電控制方法，其特征在于:步驟5包括以下步驟: 步驟5-1:開(kāi)計(jì)數(shù)器k,并清零； 步驟5-2:令k=k+l，當(dāng)前測(cè)量單元電池號(hào)為k，計(jì)算Λ Uk=Uav-Uk,其中，Λ Uk為所有η個(gè)單元電池的電源電壓測(cè)量值的平均值與單元電池k電源電壓的差，根據(jù)AUk的正負(fù)及其絕對(duì)值的大小判斷第k個(gè)單元電池應(yīng)該能量轉(zhuǎn)移出或轉(zhuǎn)移入的次數(shù)； 步驟5-3:判斷k=n 若是，執(zhí)行步驟6，否則，返回步驟5-2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述電池組單元電池均衡充電控制方法，其特征在于:步驟6包括單元電池向儲(chǔ)能電容轉(zhuǎn)移出能量的步驟6A和轉(zhuǎn)移入能量的步驟6B ;其中: 轉(zhuǎn)移出能量的步驟6A包括: 步驟6-1A:確定需要向儲(chǔ)能電容轉(zhuǎn)移出能量的單元電池，與需移出能量單元電池對(duì)應(yīng)的繼電器線圈得電，給升降壓電路中的MOSFET管M2施加飽和導(dǎo)通直流驅(qū)動(dòng)高電壓；開(kāi)啟單元電池均衡充電控制管理單元中的定時(shí)器I ; 步驟6-2A:判斷定時(shí)器I的h彡t0Nfflax ，若h彡tMmax，則報(bào)警提示直流繼電器故障，否則，讀取Upn,判斷Upn是否為零，若Upn為零，重復(fù)執(zhí)行該步驟6-2A，若Upn不為零，則延時(shí).10 μ s，等待電感電流iL增大； 步驟6-3A:讀取UPN、k和Uc,判斷if O ，若if O，直流繼電器Sk線圈失電，同時(shí)，報(bào)警提示MOSFET管M2開(kāi)路故障；若iL不為零，判斷iL彡Imax ，若iL > Imax,則執(zhí)行步驟6-4A，否則，重新執(zhí)行6-3A，直至L彡Imax ； 步驟6-4A:給MOSFET管M2施加關(guān)斷直流驅(qū)動(dòng)低電壓，讀取Upn、iL和U。，判斷iL ^ 1.2Imax 若是，剛才閉合的對(duì)應(yīng)的直流繼電器線圈失電，同時(shí)，報(bào)警提示MOSFET管M2短路故障；若否，則判斷i^O ，若k=o，剛才閉合的對(duì)應(yīng)的直流繼電器線圈失電，開(kāi)啟單元電池均衡充電控制管理單元中的定時(shí)器2 ; 步驟6-5A:判斷定時(shí)器2的t2彡t0FFfflax ，若t2彡t0FFfflax,則報(bào)警提示直流繼電器故障，否則，讀取Upn,判斷Upn是否為零，若Upn不為零，重新執(zhí)行步驟6-5A ;若Upn為零，執(zhí)行轉(zhuǎn)移入能量的步驟6B ；轉(zhuǎn)移入能量的步驟6B包括: 步驟6-1B:確定需要向儲(chǔ)能電容轉(zhuǎn)移入能量的單元電池，與需移入能量單元電池對(duì)應(yīng)的繼電器線圈得電，開(kāi)啟單元電池均衡充電控制管理單元中的定時(shí)器1， 步驟6-2B:判斷定時(shí)器I的彡t0Nmax ，若彡t0Nmax,則報(bào)警，否則，讀取Upn,判斷Upn是否為零，若Upn為零，重復(fù)執(zhí)行該步驟6-2B，若Upn不為零，則給升降壓電路中的MOSFET管Ml施加飽和導(dǎo)通直流驅(qū)動(dòng)高電壓，同時(shí)延時(shí)10 μ S，等待電感電流i Jg值增大； 步驟6-3B:讀取UPN、k和U。，判斷iL=0 ，若1=0，剛才閉合的對(duì)應(yīng)的直流繼電器線圈失電，同時(shí)，報(bào)警提示MOSFET管Ml開(kāi)路故障；若L不為零，判斷U」彡Imax ，若iL I彡Imax，則執(zhí)行步驟6-4B,否則，重新執(zhí)行6-3B,直至| iL |彡Imax ； 步驟6-4B:給MOSFET管Ml施加關(guān)斷直流驅(qū)動(dòng)低電壓，讀取Upn、iL和U。，判斷iL|彡1.2Imax 若是，直流繼電器線圈失電，同時(shí)，報(bào)警提示該MOSFET管Ml短路故障；若否，則判斷k=0 ，若if O，剛才閉合的對(duì)應(yīng)的直流繼電器線圈失電，開(kāi)啟單元電池均衡充電控制管理單元中的定時(shí)器2 ； 步驟6-5B:判斷定時(shí)器2的t2彡t0FFfflax ，若t2彡t0FFfflax,則報(bào)警提示直流繼電器損壞，否則，讀取Upn,判斷Upn是否為零，若Upn不為零，重新執(zhí)行步驟6-5B，若Upn為零，執(zhí)行步驟7。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種電池組單元電池均衡充電控制方法，它是在以由電感和電容兩種儲(chǔ)能元件與兩只功率MOSFET和二只肖特基二極管構(gòu)成的升降壓電路為核心的控制器上完成的?？刂破髦芯獬潆婋娐肥抢糜呻姼泻碗娙輼?gòu)成的二階振蕩電路，通過(guò)功率開(kāi)關(guān)管通斷控制實(shí)現(xiàn)容量偏高的單元電池為電容升壓充電以及電容為容量偏低的單元電池降壓充電，快捷方便的實(shí)現(xiàn)電源電壓相差極小的各個(gè)單元電池間的能量轉(zhuǎn)移。本發(fā)明控制方法通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器的程序控制實(shí)現(xiàn)，可以按部就班地完成儲(chǔ)能電容預(yù)充電，電池組各個(gè)單元電池電源電壓巡檢與存儲(chǔ)，容量偏高的單元電池向容量偏低的單元電池轉(zhuǎn)移能量，故障報(bào)警等各項(xiàng)工作。
文檔編號(hào)H02J7/00GK103151815SQ20131008606
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月18日
發(fā)明者沈勇環(huán), 陳益廣 申請(qǐng)人:天津大學(xué)