实现汽车电池组均衡充电的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及汽车电子技术，特别涉及汽车充电电路、包含该充电电路的汽车电池 系统和实现汽车均衡充电的方法。
【背景技术】
[0002] 节能和环保正在成为汽车工业发展的目标，电动汽车的发展在此背景下被广泛看 好。电动汽车要解决的关键技术之一是电池技术，包括电池的制造和充电控制。
[0003] 电动汽车一般采用多个串联的锂离子电池单体作为动力电池组。锂离子电池组在 使用一段时间之后，会出现单体内阻不一致和老化程度各异的现象，使得电池单体之间的 容量失配，进而影响到整个电池组的容量。具体而言，当电池组中的某个电池单体的容量小 于其它电池单体时，一旦其达到满充电压，则整个电池组将会被停止充电，而此时其他电池 单体尚未达到满充状态；另一方面，在电池组放电时，当容量最小的电池单体的电压达到关 断电压时,整个电池组便会停止放电,而此时其它电池单体仍有剩余容量,这样会使电池组 放电不彻底。长此以往，容量最小的电池单体便会比其它电池单体性能衰退更快，经过多个 充/放电周期后将加速容量损耗，从而导致整个电池组报废。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种汽车充电电路，其可以对锂离子电池组进行均衡充电， 从而提高电池组的性能和使用寿命。
[0005] 本发明的上述目的可通过下列技术方案实现：
[0006] -种汽车电池充电电路，用于对串联连接在一起的储能单元进行充电，包括 ：
[0007] 储能电容器；
[0008] 多个充放电单元，每个所述充放电单元包括：
[0009] 串联连接在各自对应的储能单元两端的MOSFET和第一线圈；
[0010] 续流二极管，其正极经所述储能电容器接地，负极连接至MOSFET与第一线圈的共 接点；
[0011] 其中，当其中一个储能单元的电压大于串联连接在一起的储能单元的平均电压 时，通过控制与该其中一个储能单元相连的MOSFET的栅极电压来增加该MOSFET的导通时 间。
[0012] 优选地，在上述汽车充电电路中，进一步包括：
[0013] 串联连接在所述储能电容器两端的第二金属氧化物半导体场效应管和第二线圈； 以及
[0014] 续流二极管，其正极连接至第二金属氧化物半导体场效应管与第二线圈的共接 点，负极与所述汽车电池系统的正极充电端相连，
[0015] 其中，当所述储能电容器的电压大于预设值时，通过控制第二金属氧化物半导体 场效应管的栅极电压来增加该第二金属氧化物半导体场效应管的导通时间。
[0016] 本发明的还有一个目的是提供一种汽车电池系统，其具有均衡充电的能力，从而 提商电池组的性能和使用寿命。
[0017] 本发明的上述目的可通过下列技术方案实现：
[0018] -种具有均衡充电能力的汽车电池系统，包括：
[0019] 储能电容器；
[0020] 多个锂离子电池单元，每个所述锂离子电池单元包括：
[0021] 储能单元；
[0022] 串联连接在每个所述储能单元两端的MOSFET和第一线圈；
[0023] 续流二极管，其正极经所述储能电容器接地，负极连接至MOSFET与第一线圈的共 接点；
[0024] 控制器，其与每个所述锂离子电池单元的MOSFET的栅极耦合，
[0025] 其中，所述多个锂离子电池单元的储能单元串联连接在一起，当其中一个储能单 元的电压大于串联连接在一起的储能单元的平均电压时，所述控制器通过控制与该其中一 个储能单元相连的MOSFET的栅极电压来增加该MOSFET的导通时间。
[0026] 优选地，在上述汽车电池系统中，所述控制器通过查询数据表的方式确定所述 MOSFET的导通时间，所述数据表中存储所述MOSFET的导通时间与串联连接在一起的储能 单元的平均电压与储能单元电压的差值和该差值的变化速率之间的对应关系。
[0027] 优选地，在上述汽车电池系统中，根据模糊控制算法确定所述MOSFET的导通时间 与所述差值和所述变化速率之间的对应关系。
[0028] 优选地，在上述汽车电池系统中，以固定采样间隔得到的前后两次的平均电压与 储能单元电压的差值之差来表示所述变化速率。
[0029] 本发明的还有一个目的是提供一种汽车电池均衡充电方法，其能够提高电池组的 性能和使用寿命。
[0030] 本发明的上述目的可通过下列技术方案实现：
[0031] 一种汽车电池均衡充电方法，用于对串联连接在一起的储能单元进行充电，为每 个所述储能单元配置M0SFET、第一线圈和续流二极管，所述MOSFET和第一线圈串联连接在 该储能单元的两端，所述续流二极管的正极经储能电容器接地，负极连接至MOSFET与第一 线圈的共接点，所述方法包括下列步骤：
[0032] 测量每个所述储能单元的电压；
[0033] 确定串联连接在一起的储能单元的平均电压；
[0034] 如果所述储能单元的电压大于所述平均电压，则增加与该储能单元相连的MOSFET 的导通时间。
[0035] 优选地，在上述汽车电池均衡充电方法中，增加与该储能单元相连的MOSFET的导 通时间包括下列步骤：
[0036] 确定所述平均电压与储能单元电压的差值和该差值的变化速率；
[0037] 通过查询数据表的方式，由所述差值和该差值的变化速率确定所述MOSFET的导 通时间；
[0038] 按照所确定的MOSFET的导通时间使其导通。
【附图说明】
[0039] 本发明的上述和/或其它方面和优点将通过以下结合附图的各个方面的描述变 得更加清晰和更容易理解，附图中相同或相似的单元采用相同的标号表示，附图包括：
[0040] 图1为按照本发明一个实施例的汽车电池系统的示意图。
[0041] 图2为按照本发明一个实施例的汽车电池均衡充电方法的流程图。
[0042] 图3为用于图2所示方法的一个例程的流程图。
【具体实施方式】
[0043] 下面通过参考附图描述【具体实施方式】来阐述本发明。但是需要理解的是，这些具 体实施方式仅仅是示例性的，对于本发明的精神和保护范围并无限制作用。
[0044] 在本说明书中，"耦合"一词应当理解为包括在两个单元之间直接传送能量或信号 的情形，或者经一个或多个第三单元间接传送能量或信号的情形，而且这里所称的信号包 括但不限于以电、光和磁的形式存在的信号。
[0045] "包含"和"包括"之类的用语表示除了具有在说明书和权利要求书中有直接和明 确表述的单元和步骤以外，本发明的技术方案也不排除具有未被直接或明确表述的其它单 元和步骤的情形。再者，诸如"第一"、"第二"、"第三"和"第四"之类的用语并不表示单元 或数值在时间、空间、大小等方面的顺序而仅仅是作区分各单元或数值之用。
[0046] 以下借助附图描述本发明的具体实施例。
[0047] 图1为按照本发明一个实施例的汽车电池系统的示意图。
[0048] 如图1所示，按照本实施例的汽车电池系统10包括控制器110、三个锂离子电池单 体120A-120C以及相应的充电电路130。值得指出的是，这里的锂离子电池单体的数量仅仅 是示意性的，在实际应用中其数量可能将达到几百个甚至几千个，但是本发明的原理均是 适用的。
[0049] 充电电路130包括配备给各个锂离子电池单体的充放电单元和储能电容器Cr。每 个充放电单元包括第一金属氧化物半导体场效应管（M0SFET)、第一线