Ml闭合M4，储存在变压器T中的能量会流入到B4中。在一个确定的时间重复这个过程将转移更多的能量。
[0032]实施例2:
本实施例与上述实施例的区别在于，所述低压开关器件为晶体管。对应每一对的低压开关器件，其中第一个低压开关器件为P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管，第二个低压开关器件为N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管。所述驱动电路包括驱动芯片，所述驱动芯片为TC4428，所述驱动芯片的反向输出OUTA电连接所述P沟通金属氧化物半导体场效应晶体管，所述驱动芯片的正向输出OUTB端电连接所述N沟通金属氧化物半导体场效应晶体管。
[0033]图4所示，这个电路不包括产生61至6211。肌，]\0"僅211-1选择的是一个?沟道金属氧化物半导体场效应晶体管P-MOS。M2，M4…M2n选择的是一个N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管N-M0S。在设计中采用TC4428A驱动芯片，反向输出OUTA时连接至P-M0S，正相输出OUTB时连接到N-M0S。为了保证电路安全来自MCU的控制信号通过一个光耦合器进行隔离。当没有控制信号时，OUTA是高电平OUTB是低电平。这意味着所有的M0SFETS都是关断的。当在Gl，G2，"mn上有输入电流时，相应的M0SFETS会被导通。
[0034]当然，图5是图4驱动电路的一个替代电路，用电阻、二极管和电容替代了光耦合器减少了成本。这个设计虽然没有隔离，但是电容能轻易承受超过1000V的电压保证了安全性。
[0035]实施例3:
本实施例与上述实施例的区别在于，所述微控制单元根据驱动信号发生电路输出驱动信号，所述驱动信号发生电路包括两个多路复用器，所述微控制单元输出PWM信号和地址信号至多路复用器，其中一个多路复用器输出驱动信号至奇数低压开关器件驱动电路，另一个多路复用器输出驱动信号至偶数低压开关器件驱动电路。如图6是所示，该电路用于产生图1中的Gl至G2n J⑶输出PWMl和PWM2，也输出地址指明哪个开关应该跟随P丽信号。P丽信号和地址信号被送到两个多路复用器。一个多路复用器(MUXl)连接到奇数开关驱动电路，另一个多路复用器(MUX2)连接到偶数开关驱动电路。PWMl被连接到MUX2的使能引脚，PWM2被连接到MUXl的使能引脚。以这种方式，可以防止两个开关在同一时间被导通。
[0036]模块化电池系统的实施例:
一种模块化电池系统，其中，包括P组电池管理单元，每组电池管理单元为一个多绕组变压器组成的具有主动均衡功能的电池管理单元组，每组电池管理单元中设有一个双向的DC/DC转换器，所述DC/DC转换器用于不同组电池管理单元之间的能量交换，所述DC / DC转换器的输入端被连接到对应组电池管理单元的正负极，所述DC / DC转换器的输出端被连接到一个公共总线上，微控制单元通过公共总线发送和接收各电池管理单元组的信息，控制所述DC/DC转换器将能量从剩余电量高的电池管理单元组向剩余电量低的电池电池管理单元组转移。
[0037]如图7所示为模块化方法的原理图。电池单元被分成组，每组的构造都是相同的。在每个组中都加入了一个双向的DC/DC转换器。该DC/DC转换器用于组与组之间交换能量。DC / DC转换器的输入端被连接到电池组+/-极，输出端被连接到一个公共总线上，通过该总线所有电池组都能交换能量。MCU通过CAN总线发送和接收电池信息，控f|jijDC/DC转换器将能量从剩余电量高的电池组向剩余电量低的电池组转移。
[0038]所提出的系统由一个低电压开关(Ml?M2n)和一个多绕组变压器T(T1?Tn ,Tm)组成。低电压开关(Ml?Μ2η)用于每个电池单元(BI?Β2η)，多绕组变压器Τ(Τ1?Tn, Tm)用于每一个电池组。两个相邻电池单元共用一个绕组(Tl?Τη)，绕组Tm被用来检测电池电压。所提出的电路有两个工作阶段，检测阶段和均衡阶段。在检测阶段，所有的开关都按顺序导通，在Tm上的感应电压会被采样从而检测出电池单体电压。通过电池单体电压的测量，以及其他信号如电池电流和历史数据的统计，微控制单元(MCU)可计算出需要进行充电或者放电的电池单元，选择能量传递的路径并在某个确定时间开始均衡过程。然后重复检测和均衡阶段。由于变压器T绕组数量的限制，一个多绕组变压器很难满足电池数量较多的情况。因此提出了一种模块化理论，它可以很容易支持任何数量的电池单元。所提出的系统使用一个多绕组变压器使检测电路和电池单元相隔离，因此可以使用低压功率器件，降低器件成本。与已有技术相比，在电池单元的数量相同时，该系统使用较少的变压器绕组并且省去了驱动变压器，因此可大幅降低电路成本。
[0039]前面所提供的描述只是为了达到说明和描述的目的，它并不旨在穷尽和限制本公开。单个因素或者某个具体特征通常并不会限制具体的实施方案，即使没有特别的表现，但是在适用的地方是可以应用的，并且可以在选择的实施方案中使用。同样也可以在许多方面对其进行变化。这样的变化不应该被视作与本公开相背离，所有这样的修改都是为了使它包含在本公开的范围内。
【主权项】
1.一种具有主动均衡功能的电池管理系统，包括: N节相互串联的单体电池，将这些电池分成M对电池单元对，其中N是一个大于零的偶数； 一个具有M个绕组的多绕组变压器，M个绕组中的每一个绕组都有一端与电池单元对的中点相连，M个绕组分别同M个电池单元对的中点相连； N个低压开关器件，同N个电池单元相关联，N个低压开关器件也被分为M对，每个开关对的中点同M个变压器绕组的另一端相连，每一个开关都被选择性的操作； 其特征在于，驱动电路控制所述低压开关器件的通断，其中驱动电路选择性的操作所述低压开关器件，使能量从N节电池中的一节向另外一节转移； 在M个绕组的多绕组变压器上还包括一个附加绕组，通过该绕组实现电池单体电压的隔呙测量。2.根据权利要求1所述的具有主动均衡的电池管理系统，其特征在于，还包括一个微控制单元，所述附加绕组上的电压通过低通滤波器和信号调节电路输出信号至所述微控制单元控制的进行采样，所述微控制器基于采样电压和电池组电流计算出电池剩余电量;所述微控制单元发送驱动信号并通过驱动电路控制所述低压开关器件使能量由剩余电量高的电池向剩余电量低的电池转移。3.根据权利要求2所述的具有主动均衡的电池管理系统，其特征在于，每一个低压开关器件对应并联一个耦合二极管。4.根据权利要求2所述的具有主动均衡的电池管理系统，其特征在于，所述低压开关器件为晶体管。5.根据权利要求4所述的具有主动均衡的电池管理系统，其特征在于，对应每一对的低压开关器件，其中第一个低压开关器件为P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管，第二个低压开关器件为N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管。6.根据权利要求5所述的具有主动均衡的电池管理系统，其特征在于，所述驱动电路包括驱动芯片，所述驱动芯片为TC4428，所述驱动芯片的反向输出OUTA电连接所述P沟通金属氧化物半导体场效应晶体管，所述驱动芯片的正向输出OUTB端电连接所述N沟通金属氧化物半导体场效应晶体管。7.根据权利要求2所述的具有主动均衡的电池管理系统，其特征在于，所述微控制单元与所述驱动电路之间设有隔离电路。8.根据权利要求7所述的具有主动均衡的电池管理系统，其特征在于，所述隔离电路为光耦隔离电路;或者所述隔离电路电阻、二极管以及电容。9.根据权利要求2所述的具有主动均衡的电池管理系统，其特征在于，所述微控制单元根据驱动信号发生电路输出驱动信号，所述驱动信号发生电路包括两个多路复用器，所述微控制单元输出PWM信号和地址信号至多路复用器，其中一个多路复用器输出驱动信号至奇数低压开关器件驱动电路，另一个多路复用器输出驱动信号至偶数低压开关器件驱动电路。10.一种模块化电池系统，其特征在于，包括P组电池管理单元，每组电池管理单元为一个多绕组变压器组成的具有主动均衡功能的电池管理单元组，每组电池管理单元中设有一个双向的DC/DC转换器，所述DC/DC转换器用于不同组电池管理单元之间的能量交换，所述DC / DC转换器的输入端被连接到对应组电池管理单元的正负极，所述DC / DC转换器的输出端被连接到一个公共总线上，微控制单元通过公共总线发送和接收各电池管理单元组的信息，控制所述DC/DC转换器将能量从剩余电量高的电池管理单元组向剩余电量低的电池电池管理单元组转移。
【专利摘要】本发明公开涉及到一种具有主动均衡功能的电池管理系统，并且具体的说明了具有该主动均衡功能的电池管理系统。该系统包括一个低压MOSFET和用于每节单体电池的附属驱动电路，一个多绕组变压器和用于电池组的一个微控制器(MCU)。微控制器(MCU)的作用是控制每个MOSFET的导通和关断，检测电池电压并对每一个电池组中具有不同电压的电池单体进行均衡。通过模块化，系统能实现任意数量的电池单元的均衡。
【IPC分类】H02J7/00, H01M10/42
【公开号】CN105703434
【申请号】CN201610159343
【发明人】董钊志, 黄福良, 张行峰, 徐悦婷
【申请人】南京金龙新能源汽车研究院有限公司
【公开日】2016年6月22日
【申请日】2016年3月21日