[发明专利]一种具有并行均衡功能的电池管理系统及均衡方法

权利要求书

1.一种具有并行均衡功能的电池管理系统，其特征在于，所述的电池管理系统采用多主结构，包括24节锂离子电池组成的电池组、六个基于单片机的电池监测模块、一个主控制器、六个单体电池选通模块、一个主动均衡模块、一个通信模块、一个充放电保护装置和一个电源模块，其中，

所述的电池组由每节电池Bi，i=1,2，...，24串联，其中每相邻四节电池B4n-3，B4n-2，B4n-3，B4n，n=1,2，...，6为一小电池组，分为6小电池组分别与六个电池监测模块、六个单体电池选通模块对应点相连接，同时，整组电池组则与电源模块的输入端相连接；

所述的六个基于单片机的电池监测模块分别通过自身的I2C接口通过所述的通信模块与所述的主控制器的I2C接口相连；

所述的六个单体电池选通模块与所述的主动均衡模块的输入端相连，用于将单体电池接入所述的主动均衡模块；

所述的主动均衡模块的输出端则与第24节锂离子电池和地端相连，其控制端与所述的主控制器相连接，用于单体电池和整组电池之间进行能量双向转换，实现主动均衡功能；

所述的主动均衡模块包括两个反激变压器电路，一个电流反馈子模块、一个电池组总电压测量子模块和一个继电器；其中，

其中，所述的两个反激变压器电路作为主动均衡模块主电路，用于单体电池和整组电池之间的能量交换，一个用于整组电池给单体电池充电，另一个用于单体电池给整组电池充电，每个反激变压器电路均包含一个反激变压器、一个MOSFET管、一个RCD吸收电路和多个输入输出滤波电容；其中，两个反激变压器电路中的MOSFET管各由主控制器中的两路ePWM管脚各加上一个隔离变压器控制通断，RCD吸收电路用于吸收MOSFET管关断时的尖刺电压，使电压钳位，滤波电容使输出电压、输出电流稳定；

所述的电流反馈子模块用于测量均衡电流，使用电流感应电阻得到感应电压，再通过仪表放大器输入到主控制器的ADC管脚，主控制器通过反馈的均衡电流大小调节PWM占空比，从而使均衡电流稳定；

所述的电池组总电压测量子模块将电池组总电压转化为主控制器的ADC管脚能接受的输入电压范围，从而根据电池组总电压和待均衡的单体电压调节最合适的PWM占空比；

所述的继电器是用于隔断主动均衡模块和单体电池选通模块，使主动均衡模块可作用于多个芯片的单体电池；

所述的充放电装置与所述的电池组串联至地端，其控制端和监测端则与所述的主控制器相连接；

所述的主控制器用于处理电池监测模块传递的电池工作参数得到电池组的SOC、SOH，并由此控制主动均衡模块的运行，并将电池工作参数通过CAN总线传达到上位机；

所述的主控制器采用TI公司的F28M35H22C芯片，利用自带的CAN接口与上位机通信，由主控制器F28M35H22C负责硬件接口和外围电路；

所述的电源模块由反激变压器通过把24节锂离子电池的电压转换成24V、+15V、-15V、3.3V输出，其中，3.3V输出为主控制器芯片供电，24V输出为继电器供电，+15V、-15V输出为运算放大器供电。

2.根据权利要求1的一种具有并行均衡功能的电池管理系统，其特征在于，每个电池监测模块包括可编程的电池监测与保护芯片、电压测量子模块、电流测量子模块、温度采集子模块、被动均衡子模块；其中，

所述的电池监测与保护芯片采用Mega32HVB，该芯片是电池管理芯片，可同时管理4节电池并保存电池工作参数，可编程利用I/O口管理电池；

所述的电压测量子模块把相连的4节电池接入Mega32HVB，由其利用芯片的VADC测量电池两端电压并保存到芯片内部寄存器；

所述的电流测量子模块将一个电流感应电阻串联到相连的小电池组回路中，然后通过测量该电阻两端的电压来测量电流，其两端的电压信号接入Mega32HVB的电流测量管脚NI和PI，由库伦计数ADC进行测量并保存；

所述的温度采集子模块通过NTC热敏电阻来检测相连的4节电池的温度，将温度信息转化为电压信息，然后将电压信号输入到Mega32HVB的AD通道，然后转换为电压信号输入到Mega32HVB的AD通道，由Mega32HVB根据电压信号判断环境温度并保存；

所述的被动均衡子模块将相连的4节电池的两端分别通过串联电阻接入芯片的电压测量管脚,再通过一个P型MOSFET管和小电阻并联到单体电池正负两端，当需要被动均衡时，Mega32HVB对应的两管脚之间短路。