串联电池组分布式主动非耗散型均衡电路、电池组和汽车的制作方法

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及串联电池组分布式主动非耗散型均衡电路、电池组和汽车。

背景技术：

一般的非耗散型主动均衡从板方案，都采用集中式布置，设计一条能量共享轨道来给单体或多个单体间交换能量，该轨道分别连接到电池组bus+和bus-，一块从板采集和均衡的电池串数较大；当电池组串数大于从板设计串数时，采用模块化方式增加从板数量；电池组的所有电流由电池组总正总负接口输出，再由车载dcdc转换为低压12或者24v进行车载电器供电和给蓄电池充电。这个成熟的模式存在的不足有：

1、集中式布置串数多，电压采样线较长，而且长短各异，使得电压采集精度稍差，还占用空间，重量大。

2、其采用的能量共享轨道分别连接到电池组bus+和bus-，双向dcdc升降压幅度大。

3、电池组只给车载低功率电器供电时，电流采集精度较差。。

技术实现要素：

本发明提供了串联电池组分布式主动非耗散型均衡电路、电池组和汽车，解决了现有技术中集中式电池均衡方案整体布局复杂和工作精度不高的缺陷。

为实现上述设计，本发明采用以下技术方案：

第一方面采用一种串联电池组分布式主动非耗散型均衡电路，包括至少两个分布式从板、主控板、电流传感器和蓄电池；

每个所述分布式从板对应一个串联电池组并通过供电电路与所述蓄电池电连接，用于通过所述蓄电池对所述串联电池组的单体电池进行充放电均衡；

所述电流传感器设置于供电电路并与所述主控板电连接；用于采集串联电池组在所述供电电路输出的电流；

所述主控板与所述分布式从板以及蓄电池相连，用于根据所述电流传感器采集的电流得到所述串联电池组中各个单体电池的soc参数，并根据所述soc参数控制所述分布式从板对所述串联电池组的单体电池进行充放电均衡。

其中，所述分布式从板包括微控制单元mcu、隔离式直流转换器和多个继电器开关；

所述串联电池组的两端以及相邻两个单体电池之间设置有第一连接节点；所述继电器开关包括第一开关组、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关和第六开关；

所述第一开关组中的继电器开关的第一端与所述第一连接点一一对应连接，并将所述第一开关组中的继电器开关按所述串联电池组的正负极方向进行编号；编号为奇数的继电器开关的第二端与第二连接点相连，编号为偶数的继电器开关的第二端与第三连接点相连；

所述第二开关和第四开关的第一端均与所述第二连接点相连；所述第三开关和第五开关的第一端均与所述第三连接点相连；所述第二开关和第三开关的第二端均与所述隔离式直流转换器的第一端的负极相连；所述第四开关和第五开关的第二端均与所述隔离式直流转换器的第一端的正极相连；

所述第六开关的第一端与所述串联电池组的负极相连，所述第六开关的第二端与所述第三连接点相连；

所述隔离式直流转换器的第二端与所述蓄电池相连，所述继电器开关的受控端与所述mcu的控制端相连，所述mcu与所述蓄电池相连。

其中，所述隔离式直流转换器包括双向直流转换器控制芯片和变压器。

其中，所述主控板与所述分布式从板通过can总线相连。

其中，所述can总线包括iso11898协议总线和/或saej1939协议总线。

其中，所述蓄电池为12v或24v低压电池。

其中，所述供电电路为线束或pcb电路。

其中，所述mcu为16位控制芯片。

第二方面采用一种电池组，包括前述任一项所述的串联电池组分布式主动非耗散型均衡电路。

第三方面采用一种汽车，包括前文所述的电池组。

本发明的有益效果为：通过设置至少两个分布式从板、主控板、电流传感器和蓄电池；每个所述分布式从板对应一个串联电池组并通过供电电路与所述蓄电池电连接，用于通过所述蓄电池对所述串联电池组的单体电池进行充放电均衡；所述电流传感器设置于供电电路并与所述主控板电连接；用于采集串联电池组在所述供电电路输出的电流；所述主控板与所述分布式从板以及蓄电池相连，用于根据所述电流传感器采集的电流得到所述串联电池组中各个单体电池的soc参数，并根据所述soc参数控制所述分布式从板对所述串联电池组的单体电池进行充放电均衡。实现了电池均衡的分布式设计，简化了电路结构和布局设计，分布式设计同时拆分了电流采集过程，使得工作精度更精确。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中提供的串联电池组分布式主动非耗散型均衡电路的拓扑图；

图2是本发明实施例中提供的串联电池组分布式主动非耗散型均衡电路中分布式从板的结构示意图；

图3是本发明实施例中提供的串联电池组分布式主动非耗散型均衡电路整体结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的串联电池组分布式主动非耗散型均衡电路、电池组和汽车的具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。

请参考图1至图3，其分别是本发明实施例中提供的串联电池组分布式主动非耗散型均衡电路的拓扑图、串联电池组分布式主动非耗散型均衡电路中分布式从板的结构示意图和串联电池组分布式主动非耗散型均衡电路整体结构示意图。

首先请参考图1，该均衡电路包括至少两个分布式从板10、主控板20、电流传感器60和蓄电池30；

每个所述分布式从板10对应一个串联电池组并通过供电电路40与所述蓄电池30电连接，用于通过所述蓄电池30对所述串联电池组的单体电池进行充放电均衡；

所述电流传感器60设置于供电电路40并与所述主控板20电连接；用于采集串联电池组在所述供电电路40输出的电流；

所述主控板20与所述分布式从板10以及蓄电池30相连，用于根据所述电流传感器60采集的电流得到所述串联电池组中各个单体电池的soc参数，并根据所述soc参数控制所述分布式从板10对所述串联电池组的单体电池进行充放电均衡。

在本方案中，将分布式从板10的供电电源，即蓄电池30作为能量共享介质，从而使得不同荷电量的模组可以通过这个低压轨道共享能量进行均衡，实现可以快速调用车载蓄电池30的电量来均衡电池间荷电量较少的单体，并行均衡速度快，减少的均衡的流程。

基于上述设计，实现了非耗散主动均衡并且实现分布式布置，可将分布式从板嵌入安装在电池模组上，大大简化了电压采样线束，pack里只有供电和通信线束，减小空间占用和重要，减少生产的工作量。整体而言，实现了电池均衡的分布式设计，简化了电路结构和布局设计，分布式设计同时拆分了电流采集过程，使得工作精度更精确。

在具体的实现方案中，请参考图2和图3，所述分布式从板10包括微控制单元mcu14、隔离式直流转换器13和多个继电器开关12；

所述串联电池组的两端以及相邻两个单体电池11之间设置有第一连接节点；所述继电器开关12包括第一开关组、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关和第六开关；

所述第一开关组中的继电器开关12的第一端与所述第一连接点一一对应连接，并将所述第一开关组中的继电器开关12按所述串联电池组的正负极方向进行编号；编号为奇数的继电器开关12的第二端与第二连接点相连，编号为偶数的继电器开关12的第二端与第三连接点相连；

所述第二开关和第四开关的第一端均与所述第二连接点相连；所述第三开关和第五开关的第一端均与所述第三连接点相连；所述第二开关和第三开关的第二端均与所述隔离式直流转换器13的第一端的负极相连；所述第四开关和第五开关的第二端均与所述隔离式直流转换器13的第一端的正极相连；

所述第六开关的第一端与所述串联电池组的负极相连，所述第六开关的第二端与所述第三连接点相连；

所述隔离式直流转换器13的第二端与所述蓄电池30相连，所述继电器开关12的受控端与所述mcu14的控制端相连，所述mcu14与所述蓄电池30相连。

在图2和图3中以6个单体电池11串联为例，将单体电池11从左往右依次编号为a、b……(图2和图3中未全部标识单体电池的编号)，依次得到个单体电池11的编号；开关根据连接对象的不同大体分为第一开关组、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关和第六开关，其中第一开关组均与单体电池11相连，根据电池组的正负极方向，依次编号为①、②、③……(图2和图3中未全部标识第一开关组的编号)，为后续描述方便，第二开关、第三开关、第四开关和第五开关分别编号为④、⑤、⑥、⑦。根据上述的继电器开关12的连接设定结合图2，可以确认，一个由n个单体电池11组成的串联电池组，需要n+1个继电器开关12组成第一开关组，单体电池11两端分别有一个开关，最后一颗单体电池11的右端有两个开关，另外加上5个继电器开关12，总共需要n+6个开关，奇数和偶数的继电器开关12分别连接到两个轨道(即第二连接点和第三连接点)，两个轨道再分别和两个继电器开关12连接(具体请参考图2中④、⑤、⑥、⑦的连接关系)，通过继电器开关12将两个轨道都连接到隔离式直流转换器13的第一端，即隔离式直流转换器13的一个输入输出端口，隔离式直流转换器13的第二端，即隔离式直流转换器13的另一个输入输出端口与供电电路40相连，将供电电路40作为能量传输通道进行均衡换电，多个分布式从板10和主控板20通过can总线50进行通信，接受均衡调度。其中第六开关可以与最左侧的开关，即开关①配合将整个电池模组同时接入电路进行放电，以此实现最大输出功率。

分布式从板10接收到主控板20的命令后，开始处理需要均衡的单体电池11。当需要向过低soc的单体电池11充电时，假设为单体电池①，mcu14控制该单体电池11两端的开关①、②、⑤和⑥闭合，使得单体电池①正负极正确接入隔离式直流转换器13的第一端的正负极，再控制隔离式直流转换器13运行，将蓄电池30的电荷转移到单体电池①，提高单体电池①的soc，使其达到均衡的标准，然后断开开关①、②、⑤和⑥；处理完成单体电池①后，以同样的方法逐个处理过低soc的单体电池11。

当需要把过高的soc单体放电时，假设为单体电池②，mcu14控制该单体两端的开关②、③、④和⑦闭合，使得单体电池②正负极正确接入隔离式直流转换器13的一端的正负极，再控制输出控制命令隔离式直流转换器13运行，将单体电池②的电荷转移到蓄电池30，降低了单体电池②的soc，使其达到均衡的标准，然后断开开关②、③、④和⑦；处理完成单体电池②后，以同样的方法逐个处理过高soc的单体电池11。

当蓄电池30需要充电或对低压电器供电时，多个分布式从板10根据主控板20的命令，在各个单体电池11输出合适的电流，给低压电器和蓄电池30供电，同时可以完成模组和单体的均衡，能量共享轨道的电流传感器60，例如霍尔电流传感器60采集了电池组在轨道输出的电流，用于估算soc等参数。

本方案中的继电器开关12可以是mosfet开关或者光继电器开关，整体要求是接收到对应的控制指令后能产生对应的信号(电信号或光信号)驱动导通或断开。

其中，所述隔离式直流转换器13包括双向直流转换器控制芯片和变压器。

其中，所述主控板20与所述分布式从板10通过can总线50相连。

其中，所述can总线50包括iso11898协议总线和/或saej1939协议总线。

其中，所述蓄电池30为12v或24v低压电池。

其中，所述供电电路40为线束或pcb电路。

其中，所述mcu14为16位控制芯片。

本发明实施例采用一种电池组，包括前述任一实施例所述的串联电池组分布式主动非耗散型均衡电路。

本发明实施例还采用一种汽车，包括前文所述的电池组。

电池组和汽车采用上述的串联电池组分布式主动非耗散型均衡电路后，对应拥有相同的技术效果，在此不做进一步说明。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。