電動(dòng)汽車及其動(dòng)力電池主動(dòng)均衡系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電動(dòng)汽車技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池主動(dòng)均衡系統(tǒng)以及一種具有該動(dòng)力電池主動(dòng)均衡系統(tǒng)的電動(dòng)汽車。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子動(dòng)力電池多采用串聯(lián)方式連接以構(gòu)成動(dòng)力電池組，由于各單體鋰離子電池在制造、初始容量、電壓、內(nèi)阻以及電池組中各單體鋰離子電池的溫度等方面均不完全相同，在使用過程中，會(huì)造成某單體鋰離子電池的過充電和過放電現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成個(gè)別鋰離子電池的容量比其他鋰離子電池都低。為了對串聯(lián)后的鋰離子動(dòng)力電池進(jìn)行保護(hù)，不得不對電池組中個(gè)別的過壓或欠壓的電池單體進(jìn)行充放電處理，該處理的方式有被動(dòng)均衡方式和主動(dòng)均衡方式。
[0003]其中，被動(dòng)均衡方式只能用于充電狀態(tài)，對電壓過高的電池單體進(jìn)行放電，放電的方式是通過大功率電阻把電能轉(zhuǎn)化為熱能，對能量有損耗，造成能量浪費(fèi)。而相關(guān)技術(shù)中也提出了一種主動(dòng)均衡方式，其通過將過壓狀態(tài)的電池單體的能量轉(zhuǎn)換到電池組和將電池組的能量轉(zhuǎn)換到欠壓狀態(tài)的電池單體中，以實(shí)現(xiàn)對欠壓或過壓電池單體進(jìn)行主動(dòng)均衡，但是該主動(dòng)均衡方式實(shí)現(xiàn)的能量轉(zhuǎn)換都是在電池組內(nèi)部，在轉(zhuǎn)換過程中能量存在一定的損耗，并且在電池組快速充電時(shí)，由于電池組的電壓處于不穩(wěn)定狀態(tài)，很難實(shí)現(xiàn)對個(gè)別電池單體進(jìn)行均衡。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本實(shí)用新型的一個(gè)目的在于提出一種電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池主動(dòng)均衡系統(tǒng)，能夠減少動(dòng)力電池組自身在均衡過程中的能量損耗，不會(huì)影響動(dòng)力電池組自身的功率消耗和穩(wěn)定性。
[0005]本實(shí)用新型的另一個(gè)目的在于提出一種電動(dòng)汽車。
[0006]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提出的一種電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池主動(dòng)均衡系統(tǒng)，包括:動(dòng)力電池組，所述動(dòng)力電池組包括多個(gè)串聯(lián)連接的電池單體；電壓采集單元，所述電壓采集單元與所述動(dòng)力電池組相連以分別采集每個(gè)電池單體的電壓；均衡電源單元；開關(guān)管控制電路；主動(dòng)平衡電路，所述主動(dòng)平衡電路包括變壓器，所述變壓器的主邊通過所述開關(guān)管控制電路與所述均衡電源單元相連，所述變壓器的多個(gè)次邊通過所述開關(guān)管控制電路分別對應(yīng)與每個(gè)電池單體相連，所述主動(dòng)平衡電路在所述開關(guān)管控制電路的控制下實(shí)現(xiàn)所述均衡電源單元與每個(gè)需要均衡的電池單體單獨(dú)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換；控制單元，所述控制單元分別與所述電壓采集單元和所述開關(guān)管控制電路相連，所述控制單元根據(jù)所述每個(gè)電池單體的電壓識(shí)別所述每個(gè)電池單體的狀態(tài)以獲取需要均衡的電池單體，并根據(jù)需要均衡的電池單體對所述開關(guān)管控制電路進(jìn)行控制。
[0007]根據(jù)本實(shí)用新型提出的電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池主動(dòng)均衡系統(tǒng)，通過增加均衡電源單元，能夠?qū)崿F(xiàn)均衡電源單元與每個(gè)需要均衡的電池單體單獨(dú)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，使得需要均衡的電池單體能夠在任何情況下都可以進(jìn)行均衡處理，避免了動(dòng)力電池組在快充過程中很難實(shí)施均衡的缺點(diǎn)，能夠減少動(dòng)力電池組自身在均衡過程中的能量損耗，不會(huì)影響動(dòng)力電池組自身的功率消耗和穩(wěn)定性。
[0008]進(jìn)一步地，所述開關(guān)管控制電路包括主邊M0S管和多個(gè)次邊M0S管，所述多個(gè)次邊
M0S管中的每個(gè)次邊M0S管分別與所述變壓器的每個(gè)次邊和每個(gè)電池單體相--對應(yīng)，其中，所述主邊M0S管導(dǎo)通時(shí)所述均衡電源單元與所述變壓器的主邊形成通路，所述每個(gè)次邊M0S管導(dǎo)通時(shí)其對應(yīng)的電池單體與其對應(yīng)的變壓器的次邊形成通路。
[0009]并且，所述控制單元包括主控制器和M0S管驅(qū)動(dòng)電路，所述主控制器通過SPI (Serial Peripheral Interface,串行外圍設(shè)備接口)總線與所述電壓采集單元相連，并通過I/O接口與所述M0S管驅(qū)動(dòng)電路相連，所述M0S管驅(qū)動(dòng)電路在所述主控制器的控制下分別輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)至所述主邊M0S管和每個(gè)次邊M0S管。
[0010]具體地，所述每個(gè)電池單體的狀態(tài)包括欠壓狀態(tài)和過壓狀態(tài)，其中，當(dāng)多個(gè)電池單體中的任意一個(gè)電池單體處于欠壓狀態(tài)時(shí)，所述控制單元控制所述主邊M0S管導(dǎo)通，并在所述均衡電源單元中的能量儲(chǔ)存到所述變壓器的主邊后，所述控制單元控制所述主邊M0S管關(guān)斷，并控制該電池單體對應(yīng)的次邊M0S管導(dǎo)通以使儲(chǔ)存到所述變壓器的主邊的能量轉(zhuǎn)換到該電池單體對應(yīng)的變壓器的次邊，以給該電池單體充電。
[0011]并且，當(dāng)多個(gè)電池單體中的任意一個(gè)電池單體處于過壓狀態(tài)時(shí)，所述控制單元控制該電池單體對應(yīng)的次邊M0S管導(dǎo)通，并在該電池單體中的能量儲(chǔ)存到該電池單體對應(yīng)的變壓器的次邊后，所述控制單元控制該電池單體對應(yīng)的次邊M0S管關(guān)斷，并控制所述主邊M0S管導(dǎo)通以使儲(chǔ)存到該電池單體對應(yīng)的變壓器的次邊的能量轉(zhuǎn)換到所述變壓器的主邊，以充入到所述均衡電源單元。
[0012]其中，所述均衡電源單元由蓄電池組構(gòu)成。
[0013]進(jìn)一步地，所述主控制器還通過CAN總線將所述每個(gè)電池單體的信息上傳到所述電動(dòng)汽車的CAN網(wǎng)絡(luò)。
[0014]此外，本實(shí)用新型還提出了一種電動(dòng)汽車，其包括上述的電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池主動(dòng)均衡系統(tǒng)。
[0015]根據(jù)本實(shí)用新型提出的電動(dòng)汽車，通過上述的動(dòng)力電池主動(dòng)均衡系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)均衡電源單元與動(dòng)力電池組中每個(gè)需要均衡的電池單體單獨(dú)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，使得需要均衡的電池單體能夠在任何情況下都可以進(jìn)行均衡處理，避免了動(dòng)力電池組在快充過程中很難實(shí)施均衡的缺點(diǎn)，能夠減少動(dòng)力電池組自身在均衡過程中的能量損耗，不會(huì)影響動(dòng)力電池組自身的功率消耗和穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0016]圖1為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池主動(dòng)均衡系統(tǒng)的方框示意圖；以及
[0017]圖2為根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)具體實(shí)施例的電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池主動(dòng)均衡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對本實(shí)用新型的限制。
[0019]下面參照附圖來描述根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例提出的電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池主動(dòng)均衡系統(tǒng)以及具有該動(dòng)力電池主動(dòng)均衡系統(tǒng)的電動(dòng)汽車。
[0020]圖1為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池主動(dòng)均衡系統(tǒng)的方框示意圖。如圖1所示，該電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池主動(dòng)均衡系統(tǒng)包括動(dòng)力電池組10、電壓采集單元20、均衡電源單元30、開關(guān)管控制電路40、主動(dòng)平衡電路50和控制單元60。
[0021]其中，動(dòng)力電池組10包括多個(gè)串聯(lián)連接的電池單體Cell，電壓采集單元20與動(dòng)力電池組10相連以分別采集每個(gè)電池單體Cell的電壓。如圖2所示，電壓采集單元20可以為電壓采集芯片。
[0022]結(jié)合圖1和圖2所示，主動(dòng)平衡電路50包括變壓器501，變壓器501的主邊通過開關(guān)管控制電路40與均衡電源單元30相連，變壓器501的多個(gè)次邊通過開關(guān)管控制電路40分別對應(yīng)與每個(gè)電池單體Cell相連，主動(dòng)平衡電路50在開關(guān)管控制電路40的控制下實(shí)現(xiàn)均衡電源單元30與每個(gè)需要均衡的電池單體單獨(dú)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換?？刂茊卧?0分別與電壓采集單元20和開關(guān)管控制電路40相連，控制單元60根據(jù)每個(gè)電池單體的電壓識(shí)別每個(gè)電池單體的狀態(tài)以獲取需要均衡的電池單體，并根據(jù)需要均衡的電池單體對開關(guān)管控制電路40進(jìn)行控制。
[0023]由此可知，本實(shí)用新型實(shí)施例的電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池主動(dòng)均衡系統(tǒng)，通過設(shè)置對每個(gè)電池單體進(jìn)行均衡時(shí)的能量轉(zhuǎn)換電源模塊即均衡電源單元，以提供欠壓電池單體均衡時(shí)的均衡能量和接收動(dòng)力電池組中過壓電池單體均衡時(shí)的多余能量，采用DC/DC方式以實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池組中的任何一個(gè)電池單體出現(xiàn)過壓或欠壓需要進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換時(shí)，該電池單體通過主動(dòng)平衡電路能夠與均衡電源單元進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，使得動(dòng)力電池組的每個(gè)電池單體都是與獨(dú)立均衡電源單元進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，減少了電池組內(nèi)部均衡過程中的能量消耗，提高了電池組的電壓的穩(wěn)定性，提高了電池單體均衡效率，使快速充電時(shí)的電池單體均衡成為可能。
[0024]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，如圖2所示，開關(guān)管控制電路40包括主邊M0S管401和多個(gè)次邊M0S管402，多個(gè)次邊M0S管中的每個(gè)次邊M0S管402分別與變壓器501的每個(gè)次邊和每個(gè)電池單體Cell相--對應(yīng)，其中，主邊M0S管401導(dǎo)通時(shí)均衡電源單元30
與變壓器501的主邊形成通路，每個(gè)次邊M0S管402導(dǎo)通時(shí)其對應(yīng)的電池單體與其對應(yīng)的變壓器的次邊形成通路。
[0025]并且，如圖2所示，控制單元60包括主控制器601和M0S管驅(qū)動(dòng)電路602，主控制器601通過SPI總線與電壓采集單元20相連，并通過I/O接口與M0S管驅(qū)動(dòng)電路602相連，M0S管驅(qū)動(dòng)電路602在主控制器601的控制下分別輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)至主邊M0S管401和每個(gè)次邊M0S管402。
[0026]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，如圖2所示，主控制器601還通過CAN總線將每個(gè)電池單體的信息上傳到電動(dòng)汽車的CAN網(wǎng)絡(luò)。
[0027]也就是說，如圖2所示，本實(shí)用新型實(shí)施例的電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池主動(dòng)均衡系統(tǒng)主要由動(dòng)力電池組10、電壓采集芯片即電壓采集單元20、主控制器601、M0S管驅(qū)動(dòng)電路602、MOS管控制電路40、均衡電源單元30和主動(dòng)平衡電路50組成。其中，動(dòng)力電池組10由多個(gè)電池單體Cell串聯(lián)而成，電壓采集芯片用于采集每個(gè)Cell的電壓，并通過SPI通信傳輸給主控制器601，主控制器601對采集的電壓進(jìn)行運(yùn)算處理，并通過M0S管驅(qū)動(dòng)電路對M0S管控制電路中的各個(gè)M0S管進(jìn)行控制，以及CAN通信控制、看門狗及診斷電路檢測等。M0S管控制電路用于控制切換電池單體進(jìn)行均衡處理的通道，CAN總線用于上傳數(shù)據(jù)，均衡電源單元為電池單體均衡時(shí)提供能量來源。
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