【文章內(nèi)容簡介】 電池組放電操作時為相關(guān)單元繼續(xù)提供工作電源。ACDC變換單元12輸出的+15伏直流電源為充電控制子系統(tǒng)2的移相諧振全橋變換器單元10提供工作電源，DCDC變換單元13輸出的－5伏為模式控制單元9的數(shù)控增益電路提供負(fù)偏置電源，+5伏為模式控制單元放電驅(qū)動單元微處理器單元放電選通單元7等提供工作電源。本發(fā)明用于動力電池均衡充放電系統(tǒng)的方法是：1. 聯(lián)動開關(guān)1K11 1K12處于斷開狀態(tài)時將完全脫開所有的電阻分壓器，從而完全排除了因電阻分壓器引起的對串聯(lián)電池組的泄流。當(dāng)聯(lián)動開關(guān)1K11K12閉合時，微處理器1IC5（P87C591）開始工作，并隨即發(fā)出低電平VFS信號，移相諧振控制器2IC1（UCC3895）被封鎖；隨后，微處理器1IC5（P87C591）對系統(tǒng)中需要初始化的單元發(fā)出清零信號，系統(tǒng)穩(wěn)定后，微處理1IC5（P87C591）的A/D采樣輸入端采樣移相諧振控制器2IC1（UCC3895）的REF（4腳）是否有＋5（R）伏基準(zhǔn)輸出；若＋5（R）伏存在，則系統(tǒng)進(jìn)入充電狀態(tài)，反之進(jìn)入放電狀態(tài)。假定系統(tǒng)處于充電狀態(tài)：微處理器1IC5（P87C591）采樣串聯(lián)電池組端電壓及各單體電池的電壓及溫度狀態(tài)，并根據(jù)采樣值確定移相諧振全橋變換器10的工作模式（峰值電流或恒壓限流控制模式），對模式控制單元9送出充電電流值編碼信號；然后，撤除對移相諧振控制器2IC1（UCC3895）的封鎖信號（使VFS躍變?yōu)楦唠娖剑?，移相諧振控制器2IC1（UCC3895）進(jìn)入軟起動，并開始對串聯(lián)電池組充電。串聯(lián)電池組各單體電池的引出端分別連接簡單的、分壓比取決于單體電池在串聯(lián)電池組中位置、以電池均衡控制子系統(tǒng)1參考地為參考點的電阻分壓器，即：在各單體電池的正極引出端和控制系統(tǒng)的參考地之間串接二個電阻，與單體電池正極引出端連接的電阻定義為上分壓電阻，與控制系統(tǒng)參考地連接的電阻定義為下分壓電阻，上、下分壓電阻各自的另一端兩兩連接；下分壓電阻與上分壓電阻的比值定義為分壓比，分壓比依據(jù)各單體電池在串聯(lián)電池組中的位置確定。在16個下分壓電阻上得到的V1V1……V1分壓值，分別對應(yīng)編號為BT1BT1……BT1的單體電池的下分壓電阻上相對控制系統(tǒng)參考地的電壓差。串聯(lián)電池組中的單體電池BT1的負(fù)極引出端與電流取樣電阻1R33連接，并通過電流取樣電阻1R33與電池均衡控制子系統(tǒng)1的參考地連接；電流取樣電阻1R33上得到的相對于控制系統(tǒng)參考地的電壓信號反映了充放電電流的大小，記為V0 。因為串聯(lián)電池組中各單體電池在下分壓電阻上的電壓差與系統(tǒng)的參考地是一致的，如此，便實現(xiàn)了因?qū)嵤┐?lián)電池組均衡控制而產(chǎn)生的多參考點的歸一化。為了使各下分壓電阻上的電壓差處于后述的A/D轉(zhuǎn)換的參考電壓范圍內(nèi)（本發(fā)明中A/），所以分壓比的取值根據(jù)單體電池在串聯(lián)電池組中的位置不同而變化。微處理器1IC5（P87C591）對各單體電池的下分壓電阻上的電壓降執(zhí)行A/D采樣轉(zhuǎn)換，完成模擬電壓數(shù)據(jù)的數(shù)字化；數(shù)字化后的數(shù)據(jù)組經(jīng)微處理器1IC5（P87C591）對之執(zhí)行分壓比的逆運算（即執(zhí)行二進(jìn)制的乘法運算），得到各單體電池正極引出端相對于控制系統(tǒng)參考地、以二進(jìn)制表示的絕對電壓數(shù)組；隨后，對數(shù)據(jù)組中的各相鄰數(shù)據(jù)執(zhí)行兩兩相減，即：在本例中以代表單體電池BT16的正極端電壓V16的二進(jìn)制數(shù)據(jù)減去代表單體電池BT15的正極端電壓V15的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，以代表單體電池BT15正極端電壓V15的二進(jìn)制數(shù)據(jù)減去代表單體電池BT14正極端電壓V14的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，直到以代表單體電池BT1的正極端電壓V1的二進(jìn)制數(shù)據(jù)減去電流取樣電阻1R33對控制系統(tǒng)參考地的電壓差V0的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，得到的16個差值就是電池BT1BT15……BT1的以二進(jìn)制表達(dá)的絕對電壓。2. 在串聯(lián)電池組充電過程中，微處理器1IC5（P87C591）通過CAN端口定時發(fā)送各單體電池的端電壓、充電電流、溫度、。3. 系統(tǒng)處于第一階段充電狀態(tài)時，微處理器1IC5（P87C591）、。在該階段充電期間，充電操作被暫停，放電驅(qū)動電路對該單體電池執(zhí)行大電流均衡放電操作，直到該單體電池（），重新恢復(fù)充電操作，但整個充電期間的峰值充電電流被限定為1/16峰值電流值。，微處理器1IC5（P87C591）通過模式控制單元9將起始充電電流控制在1/16峰值電流的微電流充電模式，重新恢復(fù)充電操作。，充電控制服從于存在單體電池達(dá)到上限電壓時的處理模式。 ~ ，系統(tǒng)進(jìn)入正常的第一階段充電，微處理器1IC5（P87C591）將根據(jù)達(dá)到或曾經(jīng)達(dá)到過均衡放電電壓值的單體電池的節(jié)數(shù)，對模式控制單元9發(fā)出充電電流編碼信號，模式控制單元9對該控制信號譯碼后，控制移相諧振控制器2IC1（UCC3895）的充電電流幅值。4. （即所有的單體電池均被設(shè)施過均衡放電操作）時，系統(tǒng)進(jìn)入第二階段充電操作，，充電電流被限制在2A～I(xiàn)C/16的范圍內(nèi)。在第二階段充電操作中，將被實施均衡放電操作，；并且系統(tǒng)的充電操作將不再被終止，因為在此階段中的充電電流已遠(yuǎn)小于均衡放電電流。、并且充電電流下降到了2A時，充電結(jié)束。5. 當(dāng)系統(tǒng)處于放電狀態(tài)時，對各單體電池?zé)o需作上限監(jiān)控，僅對臨界下限（ ~ ），即：在放電狀態(tài)時， ~ ，系統(tǒng)發(fā)出即將終止供電的連續(xù)報警信號；，系統(tǒng)終止放電。在對外負(fù)載放電狀態(tài)時，微處理器1IC5（P87C591）將定期發(fā)送各單體電池的端電壓、放電電流、溫度、以及放電過程中率先達(dá)到下限電壓值的單體電池的信息。6. 采用移相諧振全橋變換技術(shù)為串聯(lián)電池組提供高功率充電電能。選用UCC3895移相諧振控制器作為移相諧振全橋變換器單元10的主控芯片（2IC1），通過控制UCC3895（2IC1）的反饋方式，使之的工作模式在電流階段遞減的峰值電流、恒壓限流充電模式間切換。充電電流的階段遞減控制是通過以下途徑來實現(xiàn)的：根據(jù)UCC3895集成電路的特性，該芯片的電流取樣輸入端CS（腳12）內(nèi)部對應(yīng)了二個電流比較器，其中比較器A用于峰值電流限流控制，比較器B用于過流控制；當(dāng)輸出電流取樣值在電流取樣輸入端CS（腳12），并且UCC3895工作在峰值電流控制狀態(tài)，當(dāng)，且僅當(dāng)變換器的工作狀態(tài)發(fā)生異常（例如輸出短路），UCC3895的工作將被封鎖，并重新產(chǎn)生一次軟啟動。根據(jù)本發(fā)明例輸出60安培峰值充電電流的設(shè)計要求，（），則充電電流達(dá)到60安培時，V0被模式控制單元9中的電壓增益為12倍的輸入放大器2IC8：D（OPA4227）、及數(shù)字控制可變增益放大器2IC7（TCL69102）放大，其輸出IOV被連接到UCC3895的電流取樣輸入端CS（腳12）。 ~ 、并且所有的單體電池未被實施過均衡放電操作時，微處理器單元6向數(shù)字控制可變增益放大器2IC7（TCL69102）的3位數(shù)字編碼輸入端（腳7）送出G0G1G2＝001控制碼，數(shù)字控制可變增益放大器2IC7（TCL69102）工作在增益為2的狀態(tài)，因此呈現(xiàn)在移相諧振控制器2IC1（UCC3895）電流取樣輸入端CS（腳12）上的IOV信號幅值恰好為2伏，移相諧振全橋變換器單元10工作在輸出60安培充電電流的峰值電流模式。，微處理器單元6向數(shù)字控制可變增益放大器2IC7（TCL69102）的3位數(shù)字編碼端（腳7）送出G0G1G2＝010，數(shù)字控制可變增益放大器2IC7（TCL69102）工作在增益為4的狀態(tài)，輸出即為2伏；換句話說，此時只要充電電流達(dá)到30安培、即可在移相諧振控制器2IC1（UCC3895）的CS端（腳12）產(chǎn)生2伏的輸入信號，由此實現(xiàn)了當(dāng)串聯(lián)電池組中某節(jié)單體電池的端電壓達(dá)到均衡放電電壓值時，充電電流減半的目；本發(fā)明后述的其它充電電流遞減倍率變化的原理可依此類推。需要說明的是：上述工作模式基于第一階段充電操作，在第二階段充電操作期間，充電電流將始終被鉗制在2A～I(xiàn)C/16峰值電流值之間。7. 系統(tǒng)起動并處于第一階段充電狀態(tài)時，只要存在未被均衡放電操作過的單體電池，移相諧振控制器2IC1（UCC3895）將始終工作在峰值電流控制模式，僅當(dāng)串聯(lián)電池組中所有的單體電池均被實施過均衡放電操作，移相諧振控制器2IC1（UCC3895）被切換為恒壓限流控制方式。UCC3895是一款既可工作于電流環(huán)控制模式又可工作于電壓環(huán)控制模式的移相諧振控制器，用于電流環(huán)控制時，其補償端RAMP（腳3）需引入電流反饋信號；而用于恒壓限流控制時，應(yīng)將鋸齒波定時端CT（腳7）的鋸齒波引到補償端RAMP（腳3），并斷開電流反饋信號。本發(fā)明對移相諧振控制器2IC1（UCC3895）的反饋控制模式切換是通過下述方式實現(xiàn)的：系統(tǒng)處于第一階段充電狀態(tài)，微處理器1IC5（P87C591）送出MOD1＝1信號，經(jīng)數(shù)字反相器2IC11:A（74HC04）反相后形成MOD2＝0，因此集成模擬開關(guān)2IC5（DG413）的通道1被開通，通道2被斷開；電流反饋信號IOV通過集成模擬開關(guān)2IC5（DG413）的通道1及電阻2R18與移相諧振控制器2IC1（UCC3895）的補償端RAMP（腳3）連接，因此移相諧振控制器2IC1（UCC3895）工作于峰值電流模式。當(dāng)串聯(lián)電池組中所有的單體電池被實施過均衡放電操作時，微處理器1IC5（P87C591）送出MOD1＝0信號，集成模擬開關(guān)2IC5（DG413）的通道1被斷開，通道2被接通，即移相諧振控制器2IC1（UCC3895）的補償端RAMP（腳3）與反饋電流信號IOV間的連接被斷開，并且由于MOD2＝1，從而移相諧振控制器2IC1（UCC3895）的補償端RAMP（腳3）與其鋸齒波定時端CT通過電阻2R18接通，移相諧振控制器2IC1（UCC3895）從峰值電流模式切換為恒壓限流控制模式。8. 在第一階段充電狀態(tài)時，移相諧振全橋變換器10的輸出充電電壓將跟隨串聯(lián)電池組端電壓的上升而上升；反之，在第二階段充電狀態(tài)時。根據(jù)實施例設(shè)計條件：（16＝）、（16＝）， ~ ， ~ ，VCY由電阻2R12（56K）和2R13（1K8）分壓而得；因此，。當(dāng)系統(tǒng)處于第一階段充電狀態(tài)時，微處理器1IC5（P87C591）送出MOD1＝1信號，移相諧振控制器2IC1（UCC3895）被置于峰值電流控制模式，可關(guān)斷運算放大器2IC9:B（MAX4333）被使能；移相諧振全橋變換器單元10的輸出充電電壓跟隨串聯(lián)電池組端電壓變化是通過下述方式實現(xiàn)的：流經(jīng)串聯(lián)電池組的充電電流通過電流取樣電阻1R33獲得電流取樣信號V0；V0經(jīng)運算放大器2IC8:D（OPA4227）12倍放大后，被饋送至數(shù)字可編程增益放大器2IC7（TCL69102）的輸入端（腳3），再次被實施放大后形成電流反饋控制信號IOV；IOV信號被直接饋送至移相諧振控制器2IC1（UCC3895）的CS端（腳12）、模擬集成開關(guān)2IC5（DG413）的通道1的數(shù)據(jù)輸入端D1（腳2）、微處理器1IC5（P87C591）A/D轉(zhuǎn)換端（腳8），IOV信號還經(jīng)電阻2R12R22R40分別與移相諧振控制器2IC1（UCC3895）的ADS端（腳11）、集成比較器2IC4:B（LM193）、運算放大器2IC8:C（OPA4227）的同相端（腳10）連接。因某種原因使得充電電流ICD 未達(dá)到當(dāng)時的設(shè)定值，設(shè)▽，經(jīng)運算放大器2IC8:C（OPA4227）差分運算后輸出3▽VOV，可關(guān)斷運算放大器2IC9:B（MAX4333）+3▽VOV伏，該輸出通過電阻2R47送至移相諧振控制器2IC1（UCC3895）的電壓反饋輸入端EAP（腳20），從而引起移相諧振全橋變換器單元10的輸出充電電壓VOUT上升，充電電流IOV上升，反之亦然。9. 當(dāng)串聯(lián)電池組中所有的單體電池均被實施過均衡放電操作時，系統(tǒng)將從第一階段的峰值電流充電模式轉(zhuǎn)換為第二階段的恒壓限流充電模式，在該充電階段，而充電電流被限制在2A ~ IC/16的范圍。該充電模式是通過下述方式實現(xiàn)的：微處理器1IC5（P87C591）送出MOD1＝0信號，可關(guān)斷運算放大器2IC9:A（MAX4333）被使能；同時，模擬集成開關(guān)2IC5（DG413）的通道1被禁止，通道2被使能，因此移相諧振控制器2IC1（UCC3895）的RAMP端（腳3）與電流反饋信號IOV斷開，該RAMP端（腳3）通過模擬集成開關(guān)2IC5（DG413）的通道2及電阻R18與移相諧振控制器2IC1（UCC3895）的CT端（腳7）連接，移相諧振控制器2IC1（UCC3895）被置于恒壓限流控制模式。，設(shè)▽，因此差分放大器2IC8:B（OPA4227）的輸出VDF2為3▽VCY，由此，可關(guān)斷運算放大器2IC9:A（MAX4333）+3▽VCY，該輸出通過電阻2R46送至移相諧振控制器2IC1（UCC3895）的電壓反饋輸入端EAP（20），從而引起移相諧振全橋變換器單元10的輸出充電電壓VOUT上升，反之亦然。10. 系統(tǒng)處于充電狀態(tài)時，本發(fā)明采用多重監(jiān)控方法防止串聯(lián)電池組、各單體電池發(fā)生過壓或過流。防止各單體電池發(fā)生過壓的方法是：采取大電流均衡放電及遞減式減流充電技術(shù)，以及設(shè)置均衡放電及上限電壓二個監(jiān)控值。事實上，在大電流充電的場合，只要均衡放電電流值小于充電電流，即便對達(dá)到均衡放電電壓的單體電池實施均衡放電，該單體電池的端電壓仍將繼續(xù)上升。采取大電流均衡放電及遞減式減流充電技術(shù)的目的是減緩處于均衡放電的單體電池的電壓上升速率，設(shè)置均衡放電及上限電壓二個監(jiān)控值的目的是在單體電池達(dá)到上限電壓而發(fā)生頻繁暫停充電之前，提前對該單體電池實施均衡放電操作，提高充電操作的連續(xù)性。防止各串聯(lián)電池組端電壓過壓的方法是：串聯(lián)電池組端電壓的取樣信號VERR信號被饋送至微處理器1IC5（P87C591）A/D采樣端和比較器2IC4:A（LM193）反相端，則將引起串聯(lián)電池組取樣電壓VCY上升，VCY經(jīng)2IC6（OPA27）跟隨，形成電壓誤差信號VERR；，引起模式控制單元的集成比較器2IC4:A（LM193）反轉(zhuǎn)，2IC4:A（LM193）的輸出由高電平反轉(zhuǎn)為低電平，從而啟動集成單穩(wěn)態(tài)2IC12:A（74HC123），2IC12:A（74HC123）的Q輸出端（腳13）輸出高電平MOD4，Q－輸出端（腳4）輸出低電平VIN0；MOD4信號將選通模擬開關(guān)2IC5（DG413）的通道4，其接地的輸入數(shù)據(jù)D4（腳7）被傳遞到其輸出端（腳6），因此V