一種電池管理系統(tǒng)的能量復位監(jiān)測電路的制作方法
【專利摘要】電池管理系統(tǒng)的能量復位監(jiān)測電路，該電路包括電荷泵充電電路、過壓保護電路、RC放電電路、箝位電路、變壓器T和MOSFET管Q；所述電荷泵充電電路由電阻R1、電阻R2、電容C1組成；所述過壓保護電路由穩(wěn)壓二極管D1組成；所述RC放電電路由穩(wěn)壓二極管D2、電容C2和電阻R3組成；所述箝位電路由穩(wěn)壓二極管D3組成；所述變壓器T的初級同名端接電源正極電壓V+，變壓器T的初級非同名端連接MOSFET管Q的漏極D；所述MOSFET管Q的源極S接地。本實用新型的有益效果：利用電荷泵及RC電路實現(xiàn)電池管理系統(tǒng)的變壓器能量歸零監(jiān)測和防止均衡器件磁飽和的功能，有效避免變壓器偏磁以及初級繞組電流過大引起器件損害；該電路結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，適用于變壓器高頻場合。
【專利說明】一種電池管理系統(tǒng)的能量復位監(jiān)測電路
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及一種電池管理系統(tǒng)的能量復位監(jiān)測電路。
【背景技術(shù)】
[0002]電動車輛的動力能源為蓄電池，單一蓄電池的能量和電壓有限，需要電池成組后，才能滿足車輛的能源需求。一般情況下，串并聯(lián)電池組中單體電池的化學特性、工作溫度以及老化過程等存在不一致性，經(jīng)過多次充放電循環(huán)，電池的荷電狀態(tài)將產(chǎn)生差異，表現(xiàn)為單體電池電壓發(fā)散越來越大，導致電池組的性能受到極大影響。在實際過程中，當容量最小的單體電量告罄或充滿時，串聯(lián)電池組的放電或充電過程提前結(jié)束，在電動汽車動力電池組的使用過程中，單體電池性能不均衡是影響電池組工作的重要因素，因此對電池組進行均衡控制十分必要。
[0003]針對電動汽車電池組由大量單體串并聯(lián)組成的情況，現(xiàn)有技術(shù)中提出了一種基于多繞組變壓器的電池管理系統(tǒng)，采用高頻多繞組變壓器為核心部件進行能量的轉(zhuǎn)移，實現(xiàn)電池組之間的能量均衡。然而，高頻變壓器作為開關(guān)電源的主要部件，在實際應用中，經(jīng)常因為高頻變壓器設計不合理或制作工藝不佳而損壞開關(guān)電源。而高頻變壓器磁飽和是造成故障的重要原因。在變壓器磁飽和時，初級繞組的電感量明顯降低，以至于初級繞組的直流電阻和內(nèi)部功率開關(guān)管的功耗迅速增加，導致初級電流急劇增大，內(nèi)部的限流電路有可能來不及保護，功率管就已經(jīng)損壞。最終導致高頻變壓器很燙，芯片過熱；當負載加重時輸出電壓迅速跌落，達不到設計輸出功率。傳統(tǒng)方法通過將繞組上的電動勢直接輸入到單片機測試儀，這種方法需要微處理器通過多次中斷進行數(shù)據(jù)處理，電路復雜、成本較高，實用性不強。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有基于多繞組變壓器的電池管理系統(tǒng)存在的上述缺陷和不足，提供一種電池管理系統(tǒng)的能量復位監(jiān)測電路，利用電荷泵及RC電路原理來實現(xiàn)電池管理系統(tǒng)的能量歸零監(jiān)測，有效避免電池管理系統(tǒng)變壓器偏磁以及初級繞組電流過大引起器件損害。
[0005]本實用新型為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種電池管理系統(tǒng)的能量復位監(jiān)測電路，該電路包括電荷泵充電電路、過壓保護電路、RC放電電路、箝位電路、變壓器T和MOSFET管Q ；
[0007]所述電荷泵充電電路由電阻R1、電阻R2、電容Cl組成，所述電容Cl的兩端分別與變壓器T的初級非同名端、電阻Rl的一端連接，電阻Rl的另一端與電阻R2的一端連接，電阻R2的另一端接地；
[0008]所述過壓保護電路由穩(wěn)壓二極管Dl組成，所述穩(wěn)壓二級管Dl的正極接地，穩(wěn)壓二極管Dl的負極連接在電阻Rl與電阻R2之間；
[0009]所述RC放電電路由穩(wěn)壓二極管D2、電容C2和電阻R3組成，所述穩(wěn)壓二極管D2的正極連接在電阻Rl與電阻R2之間，穩(wěn)壓二極管D2的負極接在DEGAUSS監(jiān)測輸出端口、且與電容C2的一端連接，電容C2的另一端接地，所述電阻R3與電容C2并聯(lián)連接；
[0010]所述箝位電路由穩(wěn)壓二極管D3組成，所述穩(wěn)壓二極管D3的負極接穩(wěn)壓源VCCjI壓二極管D3的正極接在DEGAUSS監(jiān)測輸出端口 ；
[0011]所述變壓器T的初級同名端接電源正極電壓V+，變壓器T的初級非同名端連接MOSFET管Q的漏極D ;所述MOSFET管Q的源極S接地。
[0012]按上述方案，所述變壓器T為脈沖變壓器。
[0013]按上述方案，所述穩(wěn)壓二極管D1、D2、D3的穩(wěn)壓值均為5V。
[0014]本實用新型的工作原理是:在對變壓器T初級繞組充電之前，必須保證初級繞組的能量歸零，即初級電流為零，防止變壓器T在每個周期工作之后存在剩余能量累加，造成變壓器T偏磁或初級繞組電流過大的現(xiàn)象，該監(jiān)測電路可以在變壓器T初級繞組的電流歸零時，在DEGAUSS監(jiān)測輸出端口產(chǎn)生一個5V的脈沖電壓信號，DEGAUSS監(jiān)測輸出端口連接在微處理器的A/D轉(zhuǎn)換端口，只有當微處理器通過監(jiān)測該脈沖電壓信號由5V降為OV的過程，確保變壓器T能量歸零之后，才允許變壓器T初級繞組MOSFET管Q的驅(qū)動電路產(chǎn)生一個驅(qū)動信號，觸發(fā)下一個工作脈沖信號，使脈沖變壓器T的初級繞組導通充磁。
[0015]本實用新型的有益效果:利用電荷泵及RC電路原理實現(xiàn)電池管理系統(tǒng)的變壓器能量歸零監(jiān)測和防止均衡器件磁飽和的功能，有效避免電池管理系統(tǒng)變壓器偏磁以及初級繞組電流過大引起器件損害；該電路結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，適用于變壓器高頻場合。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型監(jiān)測電路的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0017]圖2是本實用新型監(jiān)測電路中的工作波形圖；
[0018]圖1中，T為變壓器，Q為P通道MOSFET管，Cl、C2為電容、Dl、D2、D3為穩(wěn)壓二極管，R1、R2、R3為電阻；
[0019]圖2中，V_transform為變壓器初級繞組非同名端的電壓信號，V_degauss為Degauss監(jiān)測輸出端口的電壓信號。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進行詳細說明。
[0021]參照圖1所示，本實用新型所述的電池管理系統(tǒng)的能量復位監(jiān)測電路，該電路包括電荷泵充電電路、過壓保護電路、RC放電電路、箝位電路、變壓器T和MOSFET管Q ；
[0022]所述電荷泵充電電路由電阻R1、電阻R2、電容Cl組成，所述電容Cl的兩端分別與變壓器T的初級非同名端、電阻Rl的一端連接，電阻Rl的另一端與電阻R2的一端連接，電阻R2的另一端接地(電阻Rl接在電容Cl與穩(wěn)壓二極管Dl陰極的兩端，電阻R2接在電阻Rl與地兩端)；
[0023]所述過壓保護電路由穩(wěn)壓二極管Dl組成，所述穩(wěn)壓二級管Dl的正極接地，穩(wěn)壓二極管Dl的負極連接在電阻Rl與電阻R2之間；
[0024]所述RC放電電路由穩(wěn)壓二極管D2、電容C2和電阻R3組成，所述穩(wěn)壓二極管D2的正極連接在電阻Rl與電阻R2之間，穩(wěn)壓二極管D2的負極接在DEGAUSS監(jiān)測輸出端口、且與電容C2的一端連接，電容C2的另一端接地(電容C2接在穩(wěn)壓二極管D3正極與地兩端)，所述電阻R3與電容C2并聯(lián)連接；
[0025]所述箝位電路由穩(wěn)壓二極管D3組成，所述穩(wěn)壓二極管D3的負極接穩(wěn)壓源VCCjI壓二極管D3的正極接在DEGAUSS監(jiān)測輸出端口 ；
[0026]所述變壓器T的初級同名端接電源正極電壓V+，變壓器T的初級非同名端連接MOSFET管Q的漏極D ;所述MOSFET管Q的源極S接地。
[0027]所述穩(wěn)壓二極管Dl、D2、D3的穩(wěn)壓值均為5V (以此保證電容C2的電壓只能上升至 5V)。
[0028]如圖1中，在變壓器T初級繞組的MOSFET管Q斷開之后，初級繞組的電流急速減少，同時初級繞組非同名端的電壓急速上升，此時電容Cl和電容C2通過電阻R1、R2、R3快速充電，電容Cl和電容C2兩端的電壓也不斷增加，由于存在箝位電路(穩(wěn)壓二極管D3)，電容C2的電壓只能上升至5V，并保持一段時間，直到電容C2的充電過程結(jié)束，開始通過電阻R3放電進入到放電階段，之后電容C2的電壓持續(xù)降低至0V，因此該監(jiān)測電路可以在變壓器初級繞組的能量歸零時，在DEGAUSS監(jiān)測輸出端口產(chǎn)生一個5V的脈沖電壓信號，隨后該信號不斷衰減為0V, DEGAUSS監(jiān)測輸出端口連接在微處理器的A/D轉(zhuǎn)換端口，只有當微處理器通過監(jiān)測該脈沖電壓信號由5V降為OV的過程，確保變壓器T能量歸零之后，才允許變壓器T初級繞組MOSFET管Q的驅(qū)動電路產(chǎn)生一個驅(qū)動信號，觸發(fā)下一個工作脈沖信號，使脈沖變壓器T的初級繞組導通充磁，防止變壓器T的剩余能量不斷累積而導致偏磁和磁飽和現(xiàn)象的發(fā)生。
[0029]參照圖2所 示的監(jiān)測電路中的工作波形圖，V_transform為變壓器T初級繞組非同名端的電壓信號，V_degauss為DEGAUSS監(jiān)測輸出端口的電壓信號，在變壓器T初級繞組的MOSFET管Q斷開之后，初級繞組的電流急速減少，在變壓器T初級繞組上的壓降持續(xù)降低，導致變壓器T初級繞組非同名端的電壓VJransform急速上升，基于電荷泵的原理，DEGAUSS監(jiān)測輸出端口產(chǎn)生一個5V的脈沖電壓信號，由于電路存在寄生參數(shù)(如寄生電感和寄生電容),導致初級電流產(chǎn)生振蕩的情況，因此在初級繞組電流歸零后，電壓V_transform下降為電源正極電壓V+，DEGAUSS監(jiān)測輸出端口的電壓值也歸于零，通過監(jiān)測DEGAUSS監(jiān)測輸出端口的電壓值￥_(1叩&11%由5V變?yōu)镺V的過程，即微處理器數(shù)字信號輸入端口由I變?yōu)镺后，才可以啟動下一個工作周期，保證變壓器T正常工作。
[0030]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本實用新型所做的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所述【技術(shù)領域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，上述結(jié)構(gòu)都應當包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種電池管理系統(tǒng)的能量復位監(jiān)測電路，其特征在于:該電路包括電荷泵充電電路、過壓保護電路、RC放電電路、箝位電路、變壓器T和MOSFET管Q ； 所述電荷泵充電電路由電阻R1、電阻R2、電容Cl組成，所述電容Cl的兩端分別與變壓器T的初級非同名端、電阻Rl的一端連接，電阻Rl的另一端與電阻R2的一端連接，電阻R2的另一端接地； 所述過壓保護電路由穩(wěn)壓二極管Dl組成，所述穩(wěn)壓二級管Dl的正極接地，穩(wěn)壓二極管Dl的負極連接在電阻Rl與電阻R2之間； 所述RC放電電路由穩(wěn)壓二極管D2、電容C2和電阻R3組成，所述穩(wěn)壓二極管D2的正極連接在電阻Rl與電阻R2之間，穩(wěn)壓二極管D2的負極接在DEGAUSS監(jiān)測輸出端口、且與電容C2的一端連接，電容C2的另一端接地，所述電阻R3與電容C2并聯(lián)連接； 所述箝位電路由穩(wěn)壓二極管D3組成，所述穩(wěn)壓二極管D3的負極接穩(wěn)壓源VCC，穩(wěn)壓二極管D3的正極接在DEGAUSS監(jiān)測輸出端口 ； 所述變壓器T的初級同名端接電源正極電壓V+，變壓器T的初級非同名端連接MOSFET管Q的漏極D ;所述MOSFET管Q的源極S接地。
2.如權(quán)利要求1所述的電池管理系統(tǒng)的能量復位監(jiān)測電路，其特征在于:所述變壓器T為脈沖變壓器。
3.如權(quán)利要求1所述的電池管理系統(tǒng)的能量復位監(jiān)測電路，其特征在于:所述穩(wěn)壓二極管Dl、D2、D3的穩(wěn)壓值均為5V。
【文檔編號】H02M1/32GK203734521SQ201420080871
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年2月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月25日
【發(fā)明者】楊毅, 吳萍, 楊華, 陳偉, 邵璐 申請人:國家電網(wǎng)公司, 武漢電力職業(yè)技術(shù)學院