CN104577228B - 一种电池均衡模块电压偏差检测修调系统 - Google Patents

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Abstract

一种电池均衡模块电压偏差检测修调系统，包括被修调的均衡模块，所述均衡模块与对其输出电压进行修调的自动调整电压偏差主控板连接，所述自动调整电压偏差主控板上还连接有供电用的直流可编程电源，所述自动调整电压偏差主控板包括单片机，所述单片机上连接有对均衡模块的输入电压和输出电压进行采样并输出给其的电压采样模块、接收其得到的电压偏差信号后对均衡模块的输出电压进行调整的电压调整模块，所述单片机将接收到的电压采样模块采样到的均衡模块的输入电压和输出电压比较后，输出电压偏差值信号给电压调整模块，电压调整模块根据电压偏差值将均衡模块的输出电压修调至与输入电压一致。

Description

一种电池均衡模块电压偏差检测修调系统
技术领域
本发明涉及一种电池均衡模块电压偏差检测修调系统。
背景技术
随着经济的快速发展和生活水平的不断提高，人类对能源的需求不断的扩大。传统能源给社会带来两大问题：一是能源危机——传统能源日益减少取之有尽，二是环境污染——传统能源对环境造成的危害日益突出。这时就需要能够有新型的能量来补充人类的能源结构，维持长远的可持续发展。锂电池以其独有的优势而成为人们重视的焦点。尤其在电动汽车上的应用，作为整车电源逐渐得到广泛的认可。为了得到所需的电压与电流，往往需要将锂电池大量的串并联起来作为一个整包使用，但单体锂电池之间存在着很大的差异，当对整包电池进行充放电时，由于单体的差异，将会大大的缩短电池的寿命和循环周期。正是基于这种状况，电池均衡就显得尤为重要，但是由于电池均衡模块本身电压偏差的一致性，这将直接影响到电池均衡效果的好坏，所以需要自动检测出它们的差异并调整相应的电压偏差。
现有技术方案是串联蓄电池组自动均衡调节方法及装置，该装置由一只DC/DC变换器构成，其输入端接电池组的正、负端，而N组完全相同的直流输出端分别接到对应的N只电池的正、负极，只要起动高频脉冲发生器工作，变换器就能根据各电池电压高低直接进行电量分配，实现由高容量电池向低容量电池的电量转移，使各电池电压、电量趋向一致,实现均衡。这种自动均衡调节方法可以避免电池组在充放电过程中发生过充电和过放电现象，保护电池组，延长其使用寿命。但该方案的设计比较理论化，实现起来非常困难，而且实现成本较高。但均衡模块也存在以下缺点：传统的电压偏置检测与调整主要是对芯片级的电压偏置调整，但是当芯片用于模块后，由于外部电路的影响，调整好的电压偏置将会发生新的电压误差，虽然一般情况下这个偏差值并不会很大，但电池均衡对电压精度要求很高，特别是对平台电压比较平的电池，如磷酸铁锂电池，需要精确的调整电压偏置，所以，当均衡模块做好后，需要进行电压偏差调整，提高电压精度。如果像以往一样只在芯片中调整电压的话，由于应用电路中其他元件，如电子、电容等，精度的影响，最终产品的电压偏置是不能达到最佳状态的，会使生产出来的产品中混有不合格品，降低产品的成品率。若这样的产品应用在电池上，会导致单体电池被拉偏，从而影响整箱电池的寿命，甚至损坏电池，造成系统无法使用，比未加均衡还差。且传统的电压偏置调整难以统计模块最终的测试结果，对于产品的升级和发展亦有所不利，且电压调整过程是不可逆的，一旦调整完成即定型，这样很容易造成模块的损害与浪费。
发明内容
本发明提供了一种操作简便易懂，修调速度快，效果好，能提高产品的出厂质量和电池的均衡效果，延长电池组的寿命的电池均衡模块电压偏差检测修调系统。
本发明采用的技术方案是：
一种电池均衡模块电压偏差检测修调系统，其特征在于：包括被修调的均衡模块，所述均衡模块与对其输出电压进行修调的自动调整电压偏差主控板连接，所述自动调整电压偏差主控板上还连接有供电用的直流可编程电源，所述自动调整电压偏差主控板包括单片机，所述单片机上连接有对均衡模块的输入电压和输出电压进行采样并输出给其的电压采样模块、接收其得到的电压偏差信号后对均衡模块的输出电压进行调整的电压调整模块，所述单片机将接收到的电压采样模块采样到的均衡模块的输入电压和输出电压比较后，输出电压偏差值信号给电压调整模块，电压调整模块根据电压偏差值将均衡模块的输出电压修调至与输入电压一致。本发明均衡模块的工作模式有能量上传模式和能量下传模式，均衡模块主要均衡上下两个单元电池的电压，当上一单元电池电压大于下一单元电池的电压时，均衡模块工作在能量下传模式，当下一单元电池电压大于上一单元电池的电压时，均衡模块工作在能量上传模式，自动调整电压偏差主控板对均衡模块不同工作模式下的电压值进行采样，再通过相应的算法得出电压偏差值，然后根据电压偏差值对均衡模块的输出电压进行调整，本发明是通过自动调整电压偏差主控板直接对均衡模块的输出电压进行调整，使其与输入电压一致，消除了外围电路引入的误差，在相同的元件精度下，减少最终产品的误差。
进一步，所述均衡模块内设置有用于烧断后调高输出电压的多个并联的升压熔丝和用于烧断后调低输出电压的多个并联的降压熔丝。假如均衡模块的输入电压为3.30V，输出电压值为3.34V，可以通过烧断均衡模块内某一降压熔丝，将电压降到3.28V，再烧断均衡模块内某一升压熔丝将它升到3.30V。每个升压熔丝对应的升压值是不同的，每个降压熔丝对应的降压值也是不同的，可以根据需要进行设置的。
进一步，所述电压调整模块包括与单片机连接的电压调整控制模块，所述电压调整控制模块上连接有由其控制进入调整模式的进入电压调整模式开关、由其控制根据电压偏差值选择均衡模块内相应升压熔丝或降压熔丝的选择开关、由其控制输出烧断信号给均衡模块烧断相应熔丝的烧断开关。电压调整模块在接收到单片机发送的电压偏差值信号后，电压调整控制模块将进入电压调整模式开关调整至进入模式，再通过选择开关根据电压偏差值信号选择相应的升压熔丝或降压熔丝，最后由烧断开关输出烧断信号给均衡模块烧断选择开关选择的熔丝，实现均衡模块偏压调整。
进一步，所述自动调整电压偏差主控板还包括与直流可编程电源连接的多路电源，所述多路电源分别与单片机、电压采样模块、电压调整模块连接。
进一步，所述自动调整电压偏差主控板上还设置有选择均衡模块的类型及工作模式的拨码开关，显示其工作状态的多个指示灯和报警用的蜂鸣器。在修调前，需要先通过拨码开关来选择均衡模块的类型和工作模式。指示灯则用来显示主控板当前所处的状态，当供电部分正常时，VCC的灯会亮起来；当一切准备就绪，等待工作时，Ready的指示灯会亮；当主控板正在进行修调时，Burning的指示灯会亮；当模块修调成功后，pass的指示灯会亮起来。
进一步，所述自动调整电压偏差主控板还与用于打印显示数据并输出指令给其的PC机连接。自动调整电压偏差主控板将采样到的输入电压和输出电压及电压偏差值发送到PC机显示保存，以待测试人员查看或下达工作指令。
本发明的有益效果：直接对均衡模块进行的电压调整，消除了外围电路引入的误差，在相同的元件精度下，减少最终产品的误差。除了可提高电压精度外，也可保存大量的测试数据，对均衡模块电压偏置进行统计，为产品升级和有效利用率等作为原始依据。
附图说明
图1是本发明的电路原理框图。
图2是本发明的具体结构框图。
图3是本发明的工作流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本发明进行进一步说明，但并不将本发明局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本发明涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。
参照图1-3，一种电池均衡模块电压偏差检测修调系统，包括被修调的均衡模块1，所述均衡模块1与对其输出电压进行修调的自动调整电压偏差主控板2连接，所述自动调整电压偏差主控板2上还连接有供电用的直流可编程电源3，所述自动调整电压偏差主控板2包括单片机21，所述单片机21上连接有对均衡模块1的输入电压和输出电压进行采样并输出给其的电压采样模块22、接收其得到的电压偏差信号后对均衡模块1的输出电压进行调整的电压调整模块，所述单片机21将接收到的电压采样模块22采样到的均衡模块1的输入电压和输出电压比较后，输出电压偏差值信号给电压调整模块，电压调整模块根据电压偏差值将均衡模块1的输出电压修调至与输入电压一致。本发明均衡模块1的工作模式有能量上传模式和能量下传模式，均衡模块1主要均衡上下两单元电池的电压，当上一单元电池电压大于下一单元电池的电压时，均衡模块1工作在能量下传模式，当下一单元电池电压大于上一单元电池的电压时，均衡模块1工作在能量上传模式，自动调整电压偏差主控板2对均衡模块1不同工作模式下的电压值进行采样，再通过相应的算法得出电压偏差值，然后根据电压偏差值对均衡模块1的输出电压进行调整，本发明是通过自动调整电压偏差主控板2直接对均衡模块1的输出电压进行调整，使其与输入电压一致，消除了外围电路引入的误差，在相同的元件精度下，减少最终产品的误差。
本发明所述均衡模块1内设置有用于烧断后调高输出电压的多个并联的升压熔丝（图中未标示）和用于烧断后调低输出电压的多个并联的降压熔丝（图中未标示）。假如均衡模块1的输入电压为3.30V，输出电压值为3.34V，可以通过烧断均衡模块1内某一降压熔丝，将电压降到3.28V，再烧断均衡模块1内某一升压熔丝将它升到3.30V。每个升压熔丝对应的升压值是不同的，每个降压熔丝对应的降压值也是不同的，可以根据需要进行设置的。
本发明所述电压调整模块包括与单片机21连接的电压调整控制模块23，所述电压调整控制模块23上连接有由其控制进入调整模式的进入电压调整模式开关24、由其控制根据电压偏差值选择均衡模块1内相应升压熔丝或降压熔丝的选择开关25、由其控制输出烧断信号给均衡模块1烧断相应熔丝的烧断开关26。电压调整模块在接收到单片机21发送的电压偏差值信号后，电压调整控制模块23将进入电压调整模式开关24调整至进入模式，再通过选择开关25根据电压偏差值信号选择相应的升压熔丝或降压熔丝，最后由烧断开关26输出烧断信号给均衡模块1烧断选择开关选择的熔丝，实现均衡模块1偏压调整。
本实施例所述自动调整电压偏差主控板2还包括与直流可编程电源3连接的多路电源27，所述多路电源27分别与单片机21、电压采样模块22、电压调整模块连接。
本实施例所述自动调整电压偏差主控板2上还设置有选择均衡模块1的类型及工作模式的拨码开关（图中未标示），显示其工作状态的多个指示灯（图中未标示）和报警用的蜂鸣器（图中未标示）。在修调前，需要先通过拨码开关来选择均衡模块1的类型和工作模式。指示灯则用来显示主控板当前所处的状态，当供电部分正常时，VCC的灯会亮起来；当一切准备就绪，等待工作时，Ready的指示灯会亮；当主控板正在进行修调时，Burning的指示灯会亮；当模块修调成功后，pass的指示灯会亮起来。
本实施例所述自动调整电压偏差主控板2还与用于打印显示数据并输出指令给其的PC机4连接。自动调整电压偏差主控板2将采样到的输入电压和输出电压及电压偏差值发送到PC机4显示保存，以待测试人员查看或下达工作指令。
本发明使用时，在自动调整电压偏差主控板2上电前需要通过拨码开关来选择均衡模块的类型和工作模式。当自动调整电压偏差主控板4上电后，系统初始化，初始化完成后，系统进行参数配置，然后进入测试，通过外部硬件按钮来控制电压采样，而PC机4会打印出相应的测试结果，当判断数据有效后，需要计算出均衡模块1工作时的电压偏差，再通过控制光耦输出相应的电平进行电压偏差调整。一旦修调失败，就要更换均衡模块1的主控芯片，因为熔丝一经烧断就无法恢复了，每个模块的主控芯片电压修调一旦结束就无法更改。
本发明具体的操作步骤如下：
1.电压输入，对应不同的均衡模块1设置不同的电压值及限流值。开电源，此时VCC的灯会亮起来，表明自动调整电压偏差主控板2供电正常。
2.将测试治具上的连接线接到自动调整电压偏差主控板2上。
3.将示波器接上，看系统是否工作正常。
4.将拨码开关上标示为BOOT0，DEBUG的拨码拨上去即可，此时，Ready的指示灯亮，表明准备完毕，等待测试的开始。
5.将均衡模块1放到测试治具上。
6.按一下开始的按键，此时，Burning的指示灯亮起，表明正在检测修调，检测修调的结果通过串口打印到PC机上。
7.等待测试结果。
8.如果修调成功，此时，pass的指示灯亮起，表明均衡模块1修调成功，蜂鸣器叫一下。如果Fail的指示灯亮起，表明当前均衡模块1修调失败，蜂鸣器鸣叫。
9.将修调失败的均衡模块1放到模块回收处等待二次处理，然后进行下一个均衡模块1的协调。
10. 从第5步开始进行下一个测试与修调工作。

Claims (6)

1.一种电池均衡模块电压偏差检测修调系统，其特征在于：包括被修调的均衡模块，所述均衡模块与对其输出电压进行修调的自动调整电压偏差主控板连接，所述自动调整电压偏差主控板上还连接有供电用的直流可编程电源，所述自动调整电压偏差主控板包括单片机，所述单片机上连接有对均衡模块的输入电压和输出电压进行采样并输出给其的电压采样模块、接收其得到的电压偏差信号后对均衡模块的输出电压进行调整的电压调整模块，所述单片机将接收到的电压采样模块采样到的均衡模块的输入电压和输出电压比较后，输出电压偏差值信号给电压调整模块，电压调整模块根据电压偏差值将均衡模块的输出电压修调至与输入电压一致。
2.如权利要求1所述的电池均衡模块电压偏差检测修调系统，其特征在于：所述均衡模块内设置有用于烧断后调高输出电压的多个并联的升压熔丝和用于烧断后调低输出电压的多个并联的降压熔丝。
3.如权利要求2所述的电池均衡模块电压偏差检测修调系统，其特征在于：所述电压调整模块包括与单片机连接的电压调整控制模块，所述电压调整控制模块上连接有由其控制进入调整模式的进入电压调整模式开关、由其控制根据电压偏差值选择均衡模块内相应升压熔丝或降压熔丝的选择开关、由其控制输出烧断信号给均衡模块烧断相应熔丝的烧断开关。
4.如权利要求1所述的电池均衡模块电压偏差检测修调系统，其特征在于：所述自动调整电压偏差主控板还包括与直流可编程电源连接的多路电源，所述多路电源分别与单片机、电压采样模块、电压调整模块连接。
5.如权利要求1所述的电池均衡模块电压偏差检测修调系统，其特征在于：所述自动调整电压偏差主控板上还设置有选择均衡模块的类型及工作模式的拨码开关，显示其工作状态的多个指示灯和报警用的蜂鸣器。
6.如权利要求1~5之一所述的电池均衡模块电压偏差检测修调系统，其特征在于：所述自动调整电压偏差主控板还与用于打印显示数据并输出指令给其的PC机连接。
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