【正文】 狀態(tài)在串聯(lián)電池組對(duì)外負(fù)載實(shí)施放電操作的過(guò)程中，當(dāng)微處理器1IC5（P87C591）、將發(fā)出持續(xù)的串聯(lián)電池組放電即將結(jié)束的報(bào)警信號(hào)，當(dāng)微處理器1IC5（P87C591），將發(fā)出停止放電控制信號(hào)。所述的放電驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)3包括放電選通單元7和放電驅(qū)動(dòng)單元8。放電選通單元7包括2片16選1譯碼器3IC8（74HC154）、3IC9（74HC154）及16個(gè)D型觸發(fā)器3IC10～3IC17（74HC74），放電選通單元7用以定位、啟動(dòng)、鎖定放電驅(qū)動(dòng)單元8中的16個(gè)獨(dú)立放電驅(qū)動(dòng)電路；放電選通單元7輸出的16個(gè)控制信號(hào)與放電驅(qū)動(dòng)單元8所包括的16個(gè)獨(dú)立放電驅(qū)動(dòng)電路的輸入一一對(duì)應(yīng)連接；其中：譯碼器3IC8（74HC154）用于對(duì)選中的D型觸發(fā)器置位，譯碼器3IC9（74HC154）用于對(duì)該D型觸發(fā)器復(fù)位。假定系統(tǒng)處于第一階段充電狀態(tài)，微處理器單元6向放電選通單元7的譯碼器3IC8（74HC154）送出4位地址編碼和片選信號(hào)ST，片選信號(hào)ST還經(jīng)反相器3IC18:A（74HC04）反相后，用以禁止譯碼器3IC9（74HC154）對(duì)D型觸發(fā)器復(fù)位；于是，被譯碼器3IC8（74HC154）選中的D型觸發(fā)器置位，該D型觸發(fā)器的輸出Q端向?qū)?yīng)的放電驅(qū)動(dòng)電路的選通輸入端送出門控信號(hào)，該放電驅(qū)動(dòng)電路在分頻器2IC10（74HC161）送來(lái)的5KHz脈沖信號(hào)的選通下，對(duì)相應(yīng)的單體電池執(zhí)行均衡放電操作。，16選1譯碼器3IC9（74HC154）被選中，其輸出對(duì)相應(yīng)的D型觸發(fā)器執(zhí)行復(fù)位，終止該放電驅(qū)動(dòng)電路對(duì)該單體電池的均衡放電操作。由于微處理器單元6對(duì)串聯(lián)電池組中各單體電池是循環(huán)采樣及處理的，在下一周期的循環(huán)采樣中，若上述通道所對(duì)應(yīng)的單體電池仍未退出均衡放電電壓值，則繼續(xù)執(zhí)行放電操作。所述的放電驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)3的放電驅(qū)動(dòng)單元8由16個(gè)獨(dú)立放電驅(qū)動(dòng)電路組成，該16個(gè)獨(dú)立的放電驅(qū)動(dòng)電路由 “與”邏輯選通集成電路3IC4～3IC7（74HC08）、邏輯反相器3IC1～3IC3（74HC04）、晶體管3BG1～3BG3脈沖變壓器3T1～3T1放電功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管3M1～3M16（IRF540）構(gòu)成，并分別被被編號(hào)為FDFD2……、FD16，它們的輸出分別對(duì)應(yīng)連接到編號(hào)BTBT2……、BT16的單體電池。由圖2A、2B顯見(jiàn)，這是一種圖騰柱結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電路；放電驅(qū)動(dòng)單元8的任務(wù)是對(duì)需要實(shí)施均衡放電操作的單個(gè)或多個(gè)單體電池執(zhí)行均衡放電操作。由于對(duì)串聯(lián)電池組各單體電池實(shí)行獨(dú)立操作同樣需要面對(duì)多個(gè)參考電位的問(wèn)題，本發(fā)明采用脈沖變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)隔離傳輸，脈沖變壓器的作用是完成電位隔離及升壓驅(qū)動(dòng)。為了解決脈沖變壓器無(wú)法傳遞高占空比或直流信號(hào)的局限性，本發(fā)明利用移相諧振控制器2IC1（UCC3895）所產(chǎn)生的重復(fù)振蕩頻率為80KHz的連續(xù)脈沖信號(hào)經(jīng)分頻器2IC10（74HC161）16分頻后得到的5 KHz VP信號(hào)，該VP信號(hào)經(jīng)反相器3IC18:C～F（74HC04）驅(qū)動(dòng)，并結(jié)合放電選通單元7的門控信號(hào)被實(shí)施邏輯與操作，其后形成的復(fù)合信號(hào)觸發(fā)放電驅(qū)動(dòng)電路，從而有效地解決了脈沖變壓器傳輸高占空比或直流信號(hào)的局限性。5KHz VP信號(hào)繼續(xù)被2IC13（74HC4020）實(shí)施212分頻，TIM信號(hào)作為微處理器1IC5（P87C591）的T0計(jì)數(shù)/定時(shí)器的外時(shí)標(biāo)源。在以大電流對(duì)串聯(lián)電池組充電的場(chǎng)合，較小的均衡放電電流事實(shí)上很難達(dá)到均衡的目的，本發(fā)明采用高達(dá)20安培、占空比為50℅、重復(fù)頻率為5KHz的大電流均衡放電，并通過(guò)下述措施實(shí)現(xiàn)：放電功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管3M1～3M16采用IRF540，，IRF540被觸發(fā)，放電電流近似20安培。放電電阻采用TDH35型，該系列電阻的額定耗散功率為35瓦，由于放電驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比是50℅、重復(fù)頻率為5KHz的脈沖，流過(guò)放電電阻的電流不是平均電流，因此TDH35系列的放電電阻是可以承受20安培的脈沖電流的。放電驅(qū)動(dòng)電路沒(méi)有直接采用移相諧振控制器2IC1（UCC3895）產(chǎn)生的80KHz脈沖信號(hào)作為放電驅(qū)動(dòng)電路的選通信號(hào)，其原因在于：采用高頻脈沖串在電池充電過(guò)程中對(duì)之均衡放電不會(huì)對(duì)電池帶來(lái)負(fù)面影響，利用UCC3895移相諧振控制器的外同步端輸出的80KHz窄脈沖作為放電信號(hào)，尤其適用于鉛酸電池的應(yīng)用場(chǎng)合，因?yàn)樵阢U酸電池的充電過(guò)程中，以高頻窄脈沖驅(qū)動(dòng)負(fù)脈沖放電對(duì)鉛酸電池的防硫化具有極好的效果；然而，在一個(gè)串聯(lián)電池組的充電進(jìn)程中，存在同時(shí)對(duì)相當(dāng)數(shù)量的單體電池實(shí)行與高頻變換器主振頻率相同的均衡放電操作的可能性，無(wú)疑會(huì)對(duì)高頻變換器的穩(wěn)定性和負(fù)載調(diào)整率帶來(lái)較大的壓力，因此降頻利用移相諧振控制器2IC1（UCC3895）輸出的80KHz脈沖信號(hào)作為復(fù)合均衡放電信號(hào)，是一種技術(shù)性權(quán)衡。 所述的輔助供電子系統(tǒng)4由ACDC變換單元12和DCDC變換單元13組成，請(qǐng)參閱圖2C。系統(tǒng)處于充電狀態(tài)時(shí)，全系統(tǒng)的工作電源由交流工網(wǎng)變換而得，反之，系統(tǒng)處于放電狀態(tài)時(shí)，由串聯(lián)電池組提供直流電源經(jīng)DCDC變換單元13而得。所述的ACDC變換單元12由單片開(kāi)關(guān)電源控制器4IC1（TOP248）、光耦合器OP1（LTV817A）、變壓器4T二極管4D1（BYV26C）、4D2（FR207）、4D3（SB3100）、4D4（1N4148）、4D5（FR207）、4D6（1N4148）、穩(wěn)壓管4W1（P6KE200）、4W2（22V）、4W3（22V）、4W4（22V）、電解電容4E1~ 4E電容4C1～ 4C電阻4R1～4R電感4L1～4L2等組成；交流工網(wǎng)220伏輸入經(jīng)整流濾波后得到的+310伏直流高壓被分別提供給ACDC變換單元12和充電控制子系統(tǒng)2，ACDC變換單元12將輸入的+310伏直流高壓變換為+68伏和+15A伏輸出；，因此，在充電狀態(tài)時(shí)，ACDC變換單元12輸出的68伏直流輔助供電電源恰好可以通過(guò)防反充二極管4D5（FR207）將串聯(lián)電池組的端電壓封鎖住，由此，在充電狀態(tài)時(shí)系統(tǒng)的輔助供電將全部由工網(wǎng)電源通過(guò)變換獲得；當(dāng)系統(tǒng)處于放電狀態(tài)時(shí)，防反充二極管4D5導(dǎo)通，串聯(lián)電池組被接入到DCDC變換單元13的輸入端，此時(shí)充電子系統(tǒng)是不工作的，因此不再需要+15A伏電源。所述的DCDC變換單元13用以變換輸出+5V、和5V直流電源，為除了充電控制子系統(tǒng)2以外的其它子系統(tǒng)提供工作電源。所述的DCDC變換單元13由單片DCDC開(kāi)關(guān)電源控制器4IC2（DPA426）、光耦合器OP2（LTV817A）、變壓器4T二極管4D7（FR257）、4D8（SB3100）、4D9（SB3100）、4D10（1N4148）、4D11（1N4148）、穩(wěn)壓管4W5（P6KE100）、電解電容4E8 ~ 4E1電容4C6～4C電阻4R6～4R1電感4L3～4L5等組成。請(qǐng)參閱圖2B。所述的充電控制子系統(tǒng)2包括工網(wǎng)輸入單元1移相諧振全橋變換器單元模式控制單元9。所述的工網(wǎng)輸入單元11的輸入與220伏交流電網(wǎng)連接，其輸出與移相諧振全橋變換器單元10和輔助供電子系統(tǒng)4的輸入順序連接。工網(wǎng)輸入單元11用以對(duì)輸入的交流工網(wǎng)電源進(jìn)行整流和平滑濾波，為移相諧振全橋變換器單元10和輔助供電子系統(tǒng)4提供高壓直流電源。所述的工網(wǎng)輸入單元11由快速熔斷器2F壓敏電阻2R傍路電容2C2C2C共模電感2L橋式整流器2B平滑電容2E1～2E4構(gòu)成；其中，壓敏電阻2R1用以抗雷擊，高頻傍路電容2C2C2C共模電感2L用以抑制工網(wǎng)和移相諧振全橋變換器單元輔助供電子系統(tǒng)4之間的電磁交擾，橋式整流器2B1用以將交流電源整流成高壓直流電源，平滑電容2E1～2E4用以濾除直流紋波。所述的移相諧振全橋變換器單元10設(shè)計(jì)輸出功率4千瓦，峰值輸出電流60安培；由于輸出功率較大，為可靠起見(jiàn)，移相諧振控制器2IC1（UCC3895）的重復(fù)振蕩頻率取80KHz。采用UCC3895作為移相諧振全橋變換器單元10的主控芯片，其優(yōu)勢(shì)在于該芯片既適應(yīng)于電流反饋又適應(yīng)于電壓反饋控制模式，該功能可以滿足鋰及各類電池先恒流最終恒壓的充電特性。為縮小體積，移相諧振全橋變換器單元10的主隔離變壓器2T1采用德國(guó)VAC公司材料牌號(hào)VITROPERM500F的鐵基超微晶磁芯，因此具有高磁導(dǎo)率、高磁通密度、磁芯損耗低、高溫穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，可有效克服在高電流輸出條件下可能發(fā)生的磁飽和現(xiàn)象。 所述的移相諧振全橋變換器單元10由移相諧振控制器2IC1（UCC3895）及其外圍無(wú)源元件、集成驅(qū)動(dòng)器2IC2（IR21864）及2IC3（IR21864）、分頻器2IC10（74HC161）及2IC13（74HC4020）、功率場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管2M2M2M2M高頻脈沖變壓器2T二次側(cè)快恢復(fù)整流二極管2D5～2D防反充二極管2D1以及串聯(lián)電池組端電壓取樣電阻2R12R13等其它外圍元件等組成；由圖2A、2B、2C可見(jiàn)，這是一種標(biāo)準(zhǔn)的移相諧振全橋變換器電路拓?fù)洹Ｒ韵?，除了?duì)移相諧振控制器2IC1（UCC3895）的工作模式控制作描述外，對(duì)移相全橋諧振變換器的原理不再累述。為理解移相諧振控制器2IC1（UCC3895）工作模式的控制原理，須結(jié)合模式控制單元9的原理，因此將移相諧振控制器2IC1（UCC3895）連同模式控制單元9一并描述。移相諧振控制器UCC3895是一款即可用于電流環(huán)控制又可用于電壓環(huán)控制、功能優(yōu)秀的控制集成電路，主要引腳功能：EAP（腳20）為誤差電壓輸入端，CS（腳12）是電流檢測(cè)比較器的反相輸入端，內(nèi)部接到電流測(cè)量比較器負(fù)輸入端和過(guò)流比較器正輸入端；其中，電流測(cè)量比較器用于實(shí)現(xiàn)峰值電流模式控制中的逐周期限流監(jiān)控，過(guò)流比較器用于當(dāng)發(fā)生輸出過(guò)流時(shí)關(guān)閉UCC3895的輸出脈沖，導(dǎo)致一個(gè)新的軟啟動(dòng)過(guò)程，峰值電流限制值對(duì)應(yīng)的CS=，SS（腳19）是軟啟動(dòng)和禁止端；其中禁止模式即芯片輸出的快速關(guān)閉。在外部強(qiáng)制SS（腳19）、REF（腳4）低于4V、VDD（腳15）低到UNLO設(shè)定值之下、或在發(fā)生過(guò)流故障（CS=）的任一條件時(shí)，將啟動(dòng)禁止模式。在通常的峰值電流控制模式應(yīng)用中（即控制移相諧振變換器工作在峰值限流、恒壓輸出的場(chǎng)合），電流取樣端CS（腳12）上獲得的輸出電流反饋信號(hào)還應(yīng)該被引到斜波補(bǔ)償端RAMP（腳3），誤差電壓輸入端（腳20）上引入負(fù)反饋誤差電壓信號(hào)；在電壓環(huán)控制場(chǎng)合時(shí)，斜波補(bǔ)償端RAMP（腳3）與鋸齒波定時(shí)端CT（腳7）連接，電流取樣端CS（腳12）引入電流反饋信號(hào)，但與斜波補(bǔ)償端RAMP（腳3）斷開(kāi)。從以上對(duì)移相諧振控制器2IC1（UCC3895）的簡(jiǎn)單介紹可知，在常規(guī)應(yīng)用中，UCC3895控制移相諧振變換器工作在輸出電壓穩(wěn)定的峰值電流控制場(chǎng)合，顯然將上述控制模式應(yīng)用于充電系統(tǒng)，其輸出充電電壓是不能追蹤串聯(lián)電池組的端電壓因充電而發(fā)生的變化的；模式控制單元9的任務(wù)就是控制、修正移相諧振控制器2IC1（UCC3895）的工作模式，使之適應(yīng)于充電系統(tǒng)所需的特性。所述的模式控制單元9由比較器2IC4（LM293）、模擬開(kāi)關(guān)集成電路2IC5（DG413）、運(yùn)算放大器2IC6（OPA27）、數(shù)字可編程增益放大器2IC7（TCL69102）、運(yùn)算放大器2IC8（OPA4227）、可關(guān)斷運(yùn)算放大器2IC9（MAX4333）、可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)集成電路2IC12（74HC23）、反相器2IC11:A（74HC04）及其相關(guān)外圍元件組成。模式控制單元9的控制輸入端與微處理單元6的輸出、串聯(lián)電池組端電壓取樣信號(hào)VCY、電流取樣信號(hào)V0連接；其輸出分別與移相諧振控制器2IC1（UCC3895）的電流取樣端CS（腳12）、誤差電壓輸入端EAP（腳20）、鋸齒波發(fā)生器定時(shí)端CT（腳7）、斜波補(bǔ)償端RAMP（腳3）、微處理器1IC5（P87C591）的I/O、A/D采樣端連接。以下對(duì)模式控制單元9的描述均基于系統(tǒng)處于充電狀態(tài)，分4種情況描述模式控制單元9對(duì)移相諧振全橋變換器10工作模式的切換、遞減式減流充電控制、電流環(huán)控制狀態(tài)下充電電流的控制、以及恒壓限流充電的反饋控制的原理：1. 移相諧振全橋變換器10工作模式的切換 在第一階段充電狀態(tài)，、且未被實(shí)施過(guò)均衡放電操作的單體電池時(shí)，移相諧振全橋變換器10處于輸出充電電壓跟隨串聯(lián)電池組端電壓變化、充電電流受到串聯(lián)電池組中各單體電池電氣狀態(tài)制約的電流環(huán)控制模式。在此期間，微處理器單元6始終輸出MOD1=1信號(hào)，MOD1信號(hào)被反相器2IC11:A（74HC04）反相后形成MOD2＝0信號(hào)；MOD1信號(hào)被送到模擬開(kāi)關(guān)集成電路2IC5（DG413）的通道1控制端IN1（腳1），MOD2被送到模擬開(kāi)關(guān)集成電路2IC5（DG413）的通道2控制端IN2（腳16）；因此模擬開(kāi)關(guān)集成電路2IC5（DG413）的通道1被使能，模擬開(kāi)關(guān)集成電路 2IC5（DG413）的D1（腳2）和S1（腳3）接通，因此移相諧振控制器2IC1（UCC3895）的RAMP（腳3）通過(guò)電阻2R18與CS（腳12）接通；同理，因MOD2=0，模擬開(kāi)關(guān)集成電路2IC5（DG413）的通道2被禁止，即模擬開(kāi)關(guān)集成電路2IC5（DG413）的D2（腳15）和S2（腳14）被斷開(kāi)，移相諧振控制器2IC1處于峰值電流控制模式。當(dāng)串聯(lián)電池組中所有的單體電池均被實(shí)施過(guò)均衡放電操作時(shí)，微處理器單元6送出MOD1＝0信號(hào)，因此有MOD2＝1，模擬開(kāi)關(guān)集成電路2IC5（DG413）的通道1被禁止，即模擬開(kāi)關(guān)集成電路2IC5的D1（腳2）和S1（腳3）被斷開(kāi)，移相諧振控制器2IC1（UCC3895）的RAMP（腳3）與CS（腳12）被斷開(kāi)；因?yàn)镸OD2=1，模擬開(kāi)關(guān)集成電路2IC5（DG413）的通道2被開(kāi)通，移相諧振控制器2IC1（UCC3895）的RAMP（腳3）與CS（腳12）通過(guò)電阻2R18被開(kāi)通，移相諧振控制器2IC1（UCC3895）被切換為電壓環(huán)控制模式。2. 遞減式減流充電控制～，微處理器單元6對(duì)數(shù)字可編程增益放大器2IC7（TCL69102）的增益譯碼端（腳7）分別送出G0＝１、G1＝G2＝0控制信號(hào)，因此數(shù)字可編程增益放大器2IC7（TCL69102）的增益為２。當(dāng)移相諧振全橋變換器10輸出60安培充電電流時(shí)，V0信號(hào)經(jīng)電壓增益為12的輸入放大器2IC8：D（OPA4227）和增益為2的數(shù)字可編程增益放大器2IC7（TCL69102）放大后，即移