一种电池包充电控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种电池包充电控制系统，包括：充电机、DCDC充电模块、单体电压采集模块、隔离模块及电池控制器。充电机分别对电池包和DCDC充电模块进行供电。电池包中的每个单体电池均并联一个DCDC充电模块，DCDC充电模块的正极输出端与单体电池的正极相连，DCDC充电模块的负极输出端与单体电池的负极相连。单体电压采集模块对电池包内串联的各单体电池进行电压采集，单体电压采集模块的输出端与电池控制器的输入端相连。电池控制器通过隔离模块控制DCDC充电模块的电源输出。在单体电压采集模块采集的任一单体电压等于第一阈值时，DCDC充电模块对单体电池进行充电。本实用新型能提高电池包的使用寿命。
【专利说明】
一种电池包充电控制系统
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及电动汽车电池技术领域，尤其涉及一种电池包充电控制系统。
【背景技术】
[0002]电动汽车已经成为了汽车发展的重要方向之一，现有电池包的充电方式是通过充电机对电池包端电压进行充电，这种方式对于均衡状态不佳时的电池包而言并没有很好充电的效果，当电池包的单体电压一致性过差时，这种方式可能会导致电压较高的电池单体已经充电充满，而电压较低的单体电池仍没有充电完成，其也造成在车辆行驶放电时，电压较低的单体电池会有过度放电的问题。由于单体电池的容量存在差异，在以相同的充电电流充电时，会造成有的单体电池未充满，而有的单体电池过冲的现象，这种单体电池充电的不均衡，严重降低了电池包的使用寿命。因此，如何均衡充电一直是电池包充电控制的一个重要课题。
[0003]现有均衡充电方案主要分为被动式和主动式两种，被动式是将电池电压较高的给放掉一些，是通过能量消耗来实现均衡;而主动式则是将电池包中电量较高的单体电池电量转移到电池电压较低的单体电池，是通过能量二次转移的方式实现电池电压均衡。被动均衡的控制方式存在能量浪费的问题，而主动方式，具有制造成本高，控制难度大的问题。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型提供一种电池包充电控制系统，以解决现有均衡充电时能量浪费和控制难度大的问题，提高电池包的使用寿命。
[0005]为实现以上目的，本实用新型提供以下技术方案:
[0006]—种电池包充电控制系统，包括:充电机、DCDC充电模块、单体电压采集模块、隔离模块及电池控制器；
[0007]所述充电机的正极输出端分别与电池包的正极接入端和所述DCDC充电模块的正极输入端电连接，所述充电机的负极输出端分别与电池包的负极接入端和所述DCDC充电模块的负极输入端电连接；
[0008]电池包内串联的各单体电池均并联一个所述DCDC充电模块，所述DCDC充电模块的正极输出端与所述单体电池的正极相连，所述DCDC充电模块的负极输出端与所述单体电池的负极相连；
[0009]所述单体电压采集模块对电池包中的每个单体电池进行电压采集，所述单体电压采集模块的输出端与所述电池控制器的输入端相连；
[0010]所述隔离模块的输入端与所述电池控制器的输出端相连，所述隔离模块的输出端与所述DCDC充电模块的控制端相连；
[0011 ]所述DCDC充电模块将所述充电机的高压直流转换成低压直流输出；
[0012]在所述单体电压采集模块采集的任一单体电池的电压大于第一阈值时，所述电池控制器的输出端输出高电平，以使所述DCDC充电模块的输出电压对各个单体电池进行充电。
[0013]优选的，还包括正极继电器和负极继电器；
[0014]所述正极继电器的输入端与所述充电机的正极输出端相连，所述正极继电器的输出端与电池包的正极接入端相连，所述正极继电器的控制端与所述电池控制器的第二输出端相连；
[0015]所述负极继电器的输入端与所述充电机的负极输出端相连，所述负极继电器的输出端与电池包的负极接入端相连，所述负极继电器的控制端与所述电池控制器的第三输出端相连；
[0016]在所述单体电压采集模块采集的单体电压大于第一阈值时，所述电池控制器的第二输出端或第三输出端输出低电平，断开所述充电机与电池包的正极接入端或负极接入端的连接。
[0017]优选的，所述单体电压采集模块包括:单体电池电压采集电路和单体电压采集芯片；
[0018]所述单体电压采集电路的输出端与所述单体电压采集芯片的输入端相连，所述单体电压采集电路检测单体电池的电压，每个单体电池均由一个所述单体电压采集电路进行检测；
[0019]在所述单体电压采集电路检测所述单体电池的电压大于第二阈值时，所述电池控制器的输出端输出低电平，以使所述单体电池对应的DCDC充电模块断开输出电源；
[0020]所述第二阈值为单体电池最高保护电压阈值。
[0021]优选的，所述DCDC充电模块包括:谐振电路、变压器、整流电路及电源输出控制模块；
[0022]所述谐振电路的输入端作为所述DCDC充电模块的输入端，所述谐振电路的输出端与所述变压器的输入端相连，所述变压器的输出端与所述整流电路的输入端相连，所述整流电路的输出端与所述电源输出控制模块的输入端相连，所述电源输出控制模块的输出端作为所述DCDC充电模块的输出端，所述电源输出控制模块的控制端作为所述DCDC充电模块的控制端；
[0023]在所述电源输出控制模块的控制端为高电平时，所述DCDC充电模块输出电压，否则不输出电压。
[0024]优选的，所述隔离模块由多组隔离电路并列组成，每组隔离电路的输出端与一个所述DCDC充电模块的控制端相连，所述每组隔离电路的输入端与所述电池控制器相对应的输出端相连。
[0025]优选的，所述隔离电路包括:光隅隔离芯片、第一保护电阻、第二保护电阻；
[0026]所述第一保护电阻的一端与所述光隅隔离芯片的输入端相连，所述第一保护电阻的另一端作为所述隔离电路的输入端；
[0027]所述第二保护电阻的一端与所述光隅隔离芯片的输出端相连，所述第二保护电阻的另一端作为所述隔离电路的输出端。本实用新型提供一种电池包充电控制系统，通过每个单体电池并联一个DCDC充电模块，配合充电机对电池包进行充电，实现单体电池的精确充电，解决了均衡充电时能量浪费和控制难度大的问题，避免出现充电时过充和不足的现象，提高了电池包的使用寿命。
【附图说明】
[0028]为了更清楚地说明本发明的具体实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0029]图1:是本实用新型第一实施例提供的一种电池包充电控制系统的结构示意图；
[0030]图2:是本实用新型第二实施例提供的一种电池包充电控制系统的结构示意图；
[0031]图3:是本实用新型实施例提供的一种DCDC充电模块的电路图；
[0032]图4:是本实用新型实施例提供的一种隔离电路图。
【具体实施方式】
[0033]为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。
[0034]针对当前电动汽车的电池包均衡充时，由于电池包的单体电池的容量差异，易造成部分充电不均衡，产生充电时过充和不足的问题，本实用新型采用在每个单体电池上并联一个DCDC充电模块，使电池包内有单体电池出现充电饱和时，其它单体电池使用DCDC充电模块进行精确充电。避免过充和充电不足的问题，提高电池包的使用寿命。
[0035]如图1所示，为本实用新型第一实施例提供的一种电池包充电控制系统的结构示意图，该系统包括:充电机、DCDC充电模块、单体电压采集模块、隔离模块及电池控制器。充电机的正极输出端分别与电池包的正极接入端和DCDC充电模块的正极输入端电连接，充电机的负极输出端分别与电池包的负极接入端和DCDC充电模块的负极输入端电连接。电池包内串联的各单体电池均并联一个DCDC充电模块，DCDC充电模块的正极输出端与单体电池的正极相连，DCDC充电模块的负极输出端与单体电池的负极相连。单体电压采集模块对电池包中的每个单体电池进行电压采集，单体电压采集模块的输出端与所述电池控制器的输入端相连。隔离模块的输入端与电池控制器的输出端相连，隔离模块的输出端与DCDC充电模块的控制端相连。
[0036]具体地，由于单体电池的充电电压与电池包的充电电压的电压值不同，因此，需要把充电机输出的高压转换为单体电池充电时电压，其DCDC充电模块将所述充电机的高压直流转换成低压直流输出，使电池包内串联的各单体电池能直接由DCDC充电模块供电。在所述单体电压采集模块采集的任一单体电池的电压大于第一阈值时，所述电池控制器的输出端输出高电平，以使所述DCDC充电模块输出电压对各个单体电池进行充电。需要说明的是，电池包可由单体电池I到单体电池η等多个单体电池串联组成，相对地，单体电池I对应D⑶C充电模块I，单体电池η对应D⑶C充电模块η。
[0037]为了更好地控制充电机对电池包的充电，如图2所示，为本实用新型第二实施例提供的一种电池包充电控制系统的结构示意图。该电池包充电控制系统还包括正极继电器和负极继电器。正极继电器的输入端与充电机的正极输出端相连，正极继电器的输出端与电池包的正极接入端相连，正极继电器的控制端与电池控制器的第二输出端相连。负极继电器的输入端与充电机的负极输出端相连，负极继电器的输出端与电池包的负极接入端相连，负极继电器的控制端与电池控制器的第三输出端相连。在单体电压采集模块采集的单体电压大等于第一阈值时，电池控制器第二输出端或第三输出端输出低电平，断开充电机与电池包的正极接入端或负极接入端的连接。需要说明的是，断开充电机对电池包的充电连接，也可以通过将正、负极继电器都断开来实现。
[0038]单体电压采集模块包括:单体电池电压采集电路和单体电压采集芯片。单体电压采集电路的输出端与单体电压采集芯片的输入端相连，单体电压采集电路检测单体电池的电压，每个单体电池均由一个单体电压采集电路进行检测。在所述单体电压采集电路检测所述单体电池的电压大等于第二阈值时，所述电池控制器的输出端输出低电平，使所述单体电池对应的DCDC充电模块断开输出电压。其中，第二阈值为单体电池最高保护电压阈值。[0039 ]该DCDC充电模块包括:谐振电路、变压器、整流电路及电源输出控制模块。谐振电路的输入端作为DCDC充电模块的输入端，谐振电路的输出端与变压器的输入端相连，变压器的输出端与整流电路的输入端相连，整流电路的输出端与电源输出控制模块的输入端相连，电源输出控制模块的输出端作为DCDC充电模块的输出端，电源输出控制模块的控制端作为DCDC充电模块的控制端。在电源输出控制模块的控制端为高电平时，DCDC充电模块输出电压，否则不输出电压。
[0040]在实际应用中，如图3所示，为本实用新型实施例提供的一种DCDC充电模块的电路图，谐振电路可由保险F、二极管Dl及电容Cl组成，整流电路由自感线圈L2、电容C2、C3、EI组成。其输入电压经谐振电路后由变压器LI变压后输出。需要说明的是，电源输出控制模块可以由开关电路组成，实现电源输出控制，为了保护输出端的设备，常接保护电容C4。
[0041]所述隔离模块由多组隔离电路组成，每组隔离电路的输出端与一个所述DCDC充电模块的控制端相连，每组隔离电路的输入端与所述电池控制器相对应的输出端相连。如图4所示，为本实用新型实施例提供的一种隔离电路图，所述隔离电路包括:光隅隔离芯片、第一保护电阻R1、第二保护电阻R2。所述第一保护电阻Rl的一端与所述光隅隔离芯片的输入端相连，所述第一保护电阻Rl的另一端作为所述隔离电路的输入端。所述第二保护电阻R2的一端与所述光隅隔离芯片的输出端相连，所述第二保护电阻R2的另一端作为所述隔离电路的输出端。需要说明的是，所述隔离芯片可选用多种型号的芯片，比如采用TOSHIBA厂商的隔离光耦导通芯片TLP2301。
[0042]可见，本实用新型提供一种电池包充电控制系统，通过每个单体电池并联一个DCDC充电模块，配合充电机对电池包端电压进行充电，实现单体电池的精确充电，解决了均衡充电时能量浪费和控制难度大的问题，避免出现充电时过充和不足的现象，提高电池包的使用寿命。
[0043]以上依据图示所示的实施例详细说明了本实用新型的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，但本实用新型不以图面所示限定实施范围，凡是依照本实用新型的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1.一种电池包充电控制系统，其特征在于，包括:充电机、DCDC充电模块、单体电压采集模块、隔离模块及电池控制器； 所述充电机的正极输出端分别与电池包的正极接入端和所述DCDC充电模块的正极输入端电连接，所述充电机的负极输出端分别与电池包的负极接入端和所述DCDC充电模块的负极输入端电连接； 电池包内串联的各单体电池均并联一个所述DCDC充电模块，所述DCDC充电模块的正极输出端与所述单体电池的正极相连，所述DCDC充电模块的负极输出端与所述单体电池的负极相连； 所述单体电压采集模块对电池包中的每个单体电池进行电压采集，所述单体电压采集模块的输出端与所述电池控制器的输入端相连； 所述隔离模块的输入端与所述电池控制器的输出端相连，所述隔离模块的输出端与所述DCDC充电模块的控制端相连； 所述DCDC充电模块将所述充电机的高压直流转换成低压直流输出； 在所述单体电压采集模块采集的任一单体电池的电压大于第一阈值时，所述电池控制器的输出端输出高电平，以使所述DCDC充电模块输出电压对各个单体电池进行充电。2.根据权利要求1所述的电池包充电控制系统，其特征在于，还包括正极继电器和负极继电器； 所述正极继电器的输入端与所述充电机的正极输出端相连，所述正极继电器的输出端与电池包的正极接入端相连，所述正极继电器的控制端与所述电池控制器的第二输出端相连； 所述负极继电器的输入端与所述充电机的负极输出端相连，所述负极继电器的输出端与电池包的负极接入端相连，所述负极继电器的控制端与所述电池控制器的第三输出端相连； 在所述单体电压采集模块采集的单体电压大于第一阈值时，所述电池控制器的第二输出端或第三输出端输出低电平，断开所述充电机与电池包的正极接入端或负极接入端的连接。3.根据权利要求2所述的电池包充电控制系统，其特征在于，所述单体电压采集模块包括:单体电池电压采集电路和单体电压采集芯片； 所述单体电压采集电路的输出端与所述单体电压采集芯片的输入端相连，所述单体电压采集电路检测单体电池的电压，每个单体电池均由一个所述单体电压采集电路进行检测； 在所述单体电压采集电路检测所述单体电池的电压大于第二阈值时，所述电池控制器的输出端输出低电平，以使所述单体电池对应的DCDC充电模块断开输出电压； 所述第二阈值为单体电池最高保护电压阈值。4.根据权利要求1所述的电池包充电控制系统，其特征在于，所述DCDC充电模块包括:谐振电路、变压器、整流电路及电源输出控制模块； 所述谐振电路的输入端作为所述DCDC充电模块的输入端，所述谐振电路的输出端与所述变压器的输入端相连，所述变压器的输出端与所述整流电路的输入端相连，所述整流电路的输出端与所述电源输出控制模块的输入端相连，所述电源输出控制模块的输出端作为所述DCDC充电模块的输出端，所述电源输出控制模块的控制端作为所述DCDC充电模块的控制端； 在所述电源输出控制模块的控制端为高电平时，所述DCDC充电模块输出电压，否则不输出电压。5.根据权利要求1至4任一项所述的电池包充电控制系统，其特征在于，所述隔离模块由多组隔离电路组成，每组隔离电路的输出端与一个所述DCDC充电模块的控制端相连，每组隔离电路的输入端与所述电池控制器相对应的输出端相连。6.根据权利要求5所述的电池包充电控制系统，其特征在于，所述隔离电路包括:光隅隔离芯片、第一保护电阻、第二保护电阻； 所述第一保护电阻的一端与所述光隅隔离芯片的输入端相连，所述第一保护电阻的另一端作为所述隔离电路的输入端； 所述第二保护电阻的一端与所述光隅隔离芯片的输出端相连，所述第二保护电阻的另一端作为所述隔离电路的输出端。
【文档编号】H02J7/00GK205646951SQ201620526602
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月27日
【发明人】丁更新
【申请人】安徽江淮汽车股份有限公司