电动汽车及其动力电池主动均衡系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电动汽车技术领域，特别涉及一种电动汽车的动力电池主动均衡系统以及一种具有该动力电池主动均衡系统的电动汽车。
【背景技术】
[0002]锂离子动力电池多采用串联方式连接以构成动力电池组，由于各单体锂离子电池在制造、初始容量、电压、内阻以及电池组中各单体锂离子电池的温度等方面均不完全相同，在使用过程中，会造成某单体锂离子电池的过充电和过放电现象，严重时会造成个别锂离子电池的容量比其他锂离子电池都低。为了对串联后的锂离子动力电池进行保护，不得不对电池组中个别的过压或欠压的电池单体进行充放电处理，该处理的方式有被动均衡方式和主动均衡方式。
[0003]其中，被动均衡方式只能用于充电状态，对电压过高的电池单体进行放电，放电的方式是通过大功率电阻把电能转化为热能，对能量有损耗，造成能量浪费。而相关技术中也提出了一种主动均衡方式，其通过将过压状态的电池单体的能量转换到电池组和将电池组的能量转换到欠压状态的电池单体中，以实现对欠压或过压电池单体进行主动均衡，但是该主动均衡方式实现的能量转换都是在电池组内部，在转换过程中能量存在一定的损耗，并且在电池组快速充电时，由于电池组的电压处于不稳定状态，很难实现对个别电池单体进行均衡。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种电动汽车的动力电池主动均衡系统，能够减少动力电池组自身在均衡过程中的能量损耗，不会影响动力电池组自身的功率消耗和稳定性。
[0005]本实用新型的另一个目的在于提出一种电动汽车。
[0006]为达到上述目的，本实用新型提出的一种电动汽车的动力电池主动均衡系统，包括:动力电池组，所述动力电池组包括多个串联连接的电池单体；电压采集单元，所述电压采集单元与所述动力电池组相连以分别采集每个电池单体的电压；均衡电源单元；开关管控制电路；主动平衡电路，所述主动平衡电路包括变压器，所述变压器的主边通过所述开关管控制电路与所述均衡电源单元相连，所述变压器的多个次边通过所述开关管控制电路分别对应与每个电池单体相连，所述主动平衡电路在所述开关管控制电路的控制下实现所述均衡电源单元与每个需要均衡的电池单体单独进行能量转换；控制单元，所述控制单元分别与所述电压采集单元和所述开关管控制电路相连，所述控制单元根据所述每个电池单体的电压识别所述每个电池单体的状态以获取需要均衡的电池单体，并根据需要均衡的电池单体对所述开关管控制电路进行控制。
[0007]根据本实用新型提出的电动汽车的动力电池主动均衡系统，通过增加均衡电源单元，能够实现均衡电源单元与每个需要均衡的电池单体单独进行能量转换，使得需要均衡的电池单体能够在任何情况下都可以进行均衡处理，避免了动力电池组在快充过程中很难实施均衡的缺点，能够减少动力电池组自身在均衡过程中的能量损耗，不会影响动力电池组自身的功率消耗和稳定性。
[0008]进一步地，所述开关管控制电路包括主边M0S管和多个次边M0S管，所述多个次边
M0S管中的每个次边M0S管分别与所述变压器的每个次边和每个电池单体相--对应，其中，所述主边M0S管导通时所述均衡电源单元与所述变压器的主边形成通路，所述每个次边M0S管导通时其对应的电池单体与其对应的变压器的次边形成通路。
[0009]并且，所述控制单元包括主控制器和M0S管驱动电路，所述主控制器通过SPI (Serial Peripheral Interface,串行外围设备接口)总线与所述电压采集单元相连，并通过I/O接口与所述M0S管驱动电路相连，所述M0S管驱动电路在所述主控制器的控制下分别输出驱动信号至所述主边M0S管和每个次边M0S管。
[0010]具体地，所述每个电池单体的状态包括欠压状态和过压状态，其中，当多个电池单体中的任意一个电池单体处于欠压状态时，所述控制单元控制所述主边M0S管导通，并在所述均衡电源单元中的能量储存到所述变压器的主边后，所述控制单元控制所述主边M0S管关断，并控制该电池单体对应的次边M0S管导通以使储存到所述变压器的主边的能量转换到该电池单体对应的变压器的次边，以给该电池单体充电。
[0011]并且，当多个电池单体中的任意一个电池单体处于过压状态时，所述控制单元控制该电池单体对应的次边M0S管导通，并在该电池单体中的能量储存到该电池单体对应的变压器的次边后，所述控制单元控制该电池单体对应的次边M0S管关断，并控制所述主边M0S管导通以使储存到该电池单体对应的变压器的次边的能量转换到所述变压器的主边，以充入到所述均衡电源单元。
[0012]其中，所述均衡电源单元由蓄电池组构成。
[0013]进一步地，所述主控制器还通过CAN总线将所述每个电池单体的信息上传到所述电动汽车的CAN网络。
[0014]此外，本实用新型还提出了一种电动汽车，其包括上述的电动汽车的动力电池主动均衡系统。
[0015]根据本实用新型提出的电动汽车，通过上述的动力电池主动均衡系统，能够实现均衡电源单元与动力电池组中每个需要均衡的电池单体单独进行能量转换，使得需要均衡的电池单体能够在任何情况下都可以进行均衡处理，避免了动力电池组在快充过程中很难实施均衡的缺点，能够减少动力电池组自身在均衡过程中的能量损耗，不会影响动力电池组自身的功率消耗和稳定性。
【附图说明】
[0016]图1为根据本实用新型实施例的电动汽车的动力电池主动均衡系统的方框示意图；以及
[0017]图2为根据本实用新型一个具体实施例的电动汽车的动力电池主动均衡系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0019]下面参照附图来描述根据本实用新型实施例提出的电动汽车的动力电池主动均衡系统以及具有该动力电池主动均衡系统的电动汽车。
[0020]图1为根据本实用新型实施例的电动汽车的动力电池主动均衡系统的方框示意图。如图1所示，该电动汽车的动力电池主动均衡系统包括动力电池组10、电压采集单元20、均衡电源单元30、开关管控制电路40、主动平衡电路50和控制单元60。
[0021]其中，动力电池组10包括多个串联连接的电池单体Cell，电压采集单元20与动力电池组10相连以分别采集每个电池单体Cell的电压。如图2所示，电压采集单元20可以为电压采集芯片。
[0022]结合图1和图2所示，主动平衡电路50包括变压器501，变压器501的主边通过开关管控制电路40与均衡电源单元30相连，变压器501的多个次边通过开关管控制电路40分别对应与每个电池单体Cell相连，主动平衡电路50在开关管控制电路40的控制下实现均衡电源单元30与每个需要均衡的电池单体单独进行能量转换。控制单元60分别与电压采集单元20和开关管控制电路40相连，控制单元60根据每个电池单体的电压识别每个电池单体的状态以获取需要均衡的电池单体，并根据需要均衡的电池单体对开关管控制电路40进行控制。
[0023]由此可知，本实用新型实施例的电动汽车的动力电池主动均衡系统，通过设置对每个电池单体进行均衡时的能量转换电源模块即均衡电源单元，以提供欠压电池单体均衡时的均衡能量和接收动力电池组中过压电池单体均衡时的多余能量，采用DC/DC方式以实现动力电池组中的任何一个电池单体出现过压或欠压需要进行能量转换时，该电池单体通过主动平衡电路能够与均衡电源单元进行能量转换，使得动力电池组的每个电池单体都是与独立均衡电源单元进行能量转换，减少了电池组内部均衡过程中的能量消耗，提高了电池组的电压的稳定性，提高了电池单体均衡效率，使快速充电时的电池单体均衡成为可能。
[0024]根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，开关管控制电路40包括主边M0S管401和多个次边M0S管402，多个次边M0S管中的每个次边M0S管402分别与变压器501的每个次边和每个电池单体Cell相--对应，其中，主边M0S管401导通时均衡电源单元30
与变压器501的主边形成通路，每个次边M0S管402导通时其对应的电池单体与其对应的变压器的次边形成通路。
[0025]并且，如图2所示，控制单元60包括主控制器601和M0S管驱动电路602，主控制器601通过SPI总线与电压采集单元20相连，并通过I/O接口与M0S管驱动电路602相连，M0S管驱动电路602在主控制器601的控制下分别输出驱动信号至主边M0S管401和每个次边M0S管402。
[0026]根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，主控制器601还通过CAN总线将每个电池单体的信息上传到电动汽车的CAN网络。
[0027]也就是说，如图2所示，本实用新型实施例的电动汽车的动力电池主动均衡系统主要由动力电池组10、电压采集芯片即电压采集单元20、主控制器601、M0S管驱动电路602、MOS管控制电路40、均衡电源单元30和主动平衡电路50组成。其中，动力电池组10由多个电池单体Cell串联而成，电压采集芯片用于采集每个Cell的电压，并通过SPI通信传输给主控制器601，主控制器601对采集的电压进行运算处理，并通过M0S管驱动电路对M0S管控制电路中的各个M0S管进行控制，以及CAN通信控制、看门狗及诊断电路检测等。M0S管控制电路用于控制切换电池单体进行均衡处理的通道，CAN总线用于上传数据，均衡电源单元为电池单体均衡时提供能量来源。
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