圈和续流二极管。以 配备给锂离子电池单体120A的充放电单元为例，其包括第一金属氧化物半导体场效应管 (MOSFET)Q1、第一线圈Ll和续流二极管D1。
[0050] 在图1所示的实施例中，锂离子电池单体120A-120C中的其中一个与相应的充放 电单元构成一个锂离子电池单元。如图1所示，在每个锂离子电池单元内，第一金属氧化物 半导体场效应管（MOSFET)和第一线圈串联连接在锂离子电池单体的两端，续流二极管的正 极经储能电容器Cr接地，负极连接至第一MOSFET与第一线圈的共接点。以锂离子电池单 体120A和相应的充放电单元构成的锂离子电池单元为例，其中第一M0SFETQ1和第一线圈 Ll被串联连接在锂离子电池单体IlOA的两端，续流二极管Dl的正极和负极分别连接至储 能电容器Cr和第一M0SFETQ1和第一线圈Ll的共接点。
[0051] 可选地，充电电路130还包括线圈Lr和续流二极管Dr。如图1所示，第二MOSFET 和第二线圈Lr串联连接在储能电容器Cr的两端，续流二极管Dr的正极连接至第二MOSFET 与第二线圈Lr的共接点，负极与汽车电池系统10的正极充电端相连。
[0052] 控制器110耦合至每个锂离子电池单元内的第一M0SFETQ1-Q3的栅极以及第二 MOSFETQr的栅极，以控制第一和第二MOSFET的导通时间。
[0053] 以下描述图1所示汽车充电系统的工作原理。
[0054] 控制器110通过施加在第一和第二MOSFET栅极上的脉宽调制（PWM)信号控制 MOSFET的导通时间。假设VBi为第i个锂离子电池单体Bi (锂离子电池单体120A-120C中 的一个)的电压，Vave为锂离子电池组的平均电压(这里也即锂离子电池单体120A-120C的平 均电压)，Qi和Li为串联连接在该电池单体两端的第一MOSFET和第一线圈。当VbiWave时， 为了实现均衡充电，应降低该电池单体的充电速度，为此可使与其相连的MOSFET的导通时 间增加。在该MOSFET导通期间，第i个锂离子电池单体上的多余电量将转移到第一线圈Li 上，此时流过Qi的电流iQi为：
【主权项】
1. 一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，其特征在于， 包括： 储能电容器； 多个充放电单元，每个所述充放电单元包括： 串联连接在各自对应的储能单元两端的MOSFET和第一线圈； 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 占. ；、、、? 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。
2. 如权利要求1所述的汽车充电电路，其中，进一步包括： 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；W及 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， 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。
3. 如权利要求1所述的汽车充电电路，其中，所述储能单元为下列中的一种；裡离子电 池单体、铅酸蓄电池单体、媒电池单体和超级电容器。
4. 一种具有均衡充电能力的汽车电池系统，其特征在于，包括： 储能电容器； 多个裡离子电池单元，每个所述裡离子电池单元包括： 储能单元； 串联连接在每个所述储能单元两端的MOSFET和第一线圈； 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 占. ；、、、? 控制器，其与每个所述裡离子电池单元的MOSFET的栅极禪合， 其中，所述多个裡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M0S阳T的栅极电压来增加该M0S阳T的导通时间。
5. 如权利要求4所述的汽车电池系统，其中，进一步包括： 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，所述 控制器与所述第二金属氧化物半导体场效应管的栅极禪合；W及 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， 其中，当所述储能电容器的电压大于预设值时，所述控制器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。
6. 如权利要求4所述的汽车电池系统，其中，所述储能单元为下列中的一种；裡离子电 池单体、铅酸蓄电池单体、媒电池单体和超级电容器。
7. 如权利要求5所述的汽车电池系统，其中，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。
8. 如权利要求7所述的汽车电池系统，其中，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。
9. 如权利要求8所述的汽车电池系统，其中，W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。
10. -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，其特 征在于，为每个所述储能单元配置MOS阳T、第一线圈和续流二极管，所述MOS阳T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： 测量每个所述储能单元的电压； 确定串联连接在一起的储能单元的平均电压； 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。
11. 如权利要求10所述的汽车电池均衡充电方法，其中，增加与该储能单元相连的 M0S阳T的导通时间包括下列步骤： 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； 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； 按照所确定的MOSFET的导通时间使其导通。
12. 如权利要求11所述的汽车电池均衡充电方法，其中，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。
13. 如权利要求10所述的汽车电池均衡充电方法，其中，所述储能单元为下列中的一 种：裡离子电池单体、铅酸蓄电池单体、媒电池单体和超级电容器。
【专利摘要】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。按照本发明一个实施例的汽车电池充电电路包括：储能电容器；多个充放电单元，每个所述充放电单元包括：串联连接在各自对应的储能单元两端的MOSFET和第一线圈；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；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。
【IPC分类】H02J7-00, H01M10-44
【公开号】CN104600765
【申请号】CN201310532482
【发明人】施骞, 邓恒, 张崇生, 郝飞
【申请人】上海汽车集团股份有限公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2013年10月31日