[实用新型]一种电动汽车用动力电池全均衡控制器

说明书

技术领域

本实用新型公开一种电动汽车用动力电池全均衡控制器，属于新能源汽车电力控制技术领域。

背景技术

电动汽车的能量主要来源于车载动力电池，而车载动力电池一般是由多个低压电池单体串联而成。由于电池单体在批量生产中上总会存在或多或少的差异，因此动力电池在充放电过程中，有的单体电压会偏高，有的单体电压会偏低，这样动力电池就出现了整体能量的不均匀性。如果动力电池长期处于这种不一致状态，除了会影响电池的使用寿命之外，还容易引起电池损坏，甚至发生爆炸。一旦这种情况出现，无疑会使人民的财产及生命安全蒙受重大损失，

为了消除电池单体的不均匀性，一般采用电池均衡的方法，使动力电池的所有单体都保持相近甚至相同的电压，这样就可以有效避免上述情况的发生。现有的电动汽车一般都采用耗能均衡的方法。虽然这种控制方法可以一定程度上满足均衡动力电池的功能，但是控制电路非常复杂，增加了电动汽车的生产成本，而且均衡过程中能量消耗严重，违背了新能源汽车的研制初衷。因此，传统的电动汽车动力电池均衡方法对这种情况往往无能为力。

发明内容

本实用新型公开一种电动汽车用动力电池全均衡控制器，依据电池的剩余电量情况，自动切换均衡模式，在不增加太多硬件成本的基础上，既完成了对动力电池一致性的操作，又减少了电能消耗。

本实用新型电动汽车用动力电池全均衡控制器的技术解决方案如下：

动力电池全均衡控制装置主要由微控制器(MCU－Micro Control Unit)、电压采集电路、主动均衡控制电路、被动均衡控制电路和控制器局部网(CAN－Controller Area Network)收发器组成。其中，MCU的模数转换(AD－Analog-to-Digital Converter) 模块外接电压采集电路，完成对动力电池单体电压的实时检测。MCU会对获取的动力电池单体电压参数采用冒泡排序的方法，找到最大单体电压和最小单体电压。同时，MCU的CAN通信模块，经过CAN收发器电平转换后，与电池管理系统相连接(BMS－Battery Management System)，获取当前BMS的剩余电量信息与电池均衡阈值。若最大单体电压与最小单体电压之前的差值大于设定的电池均衡阈值，则进入均衡控制方法。当剩余电量小于等于30%的时候，MCU利用通用输入/输出 (GPIO－General Purpose Input Output) 模块A和B，外接主动均衡控制电路，按照控制方法，选通相应的金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOS－Metal Oxid Semiconductor) 开关，使最低的电池单体与车载电瓶相连接，为最低的电池单体充电。当剩余电量大于等于70%的时候，MCU利用GPIO模块C和D，外接被动均衡控制电路，按照控制方法，选通相应的MOS开关，使最高的电池单体与均衡电阻相连接，为最高的电池单体放电。当剩余电量在30%~70%之间时，MCU同时打开主被动均衡电路，采用混合均衡的控制方法。当装置完成全均衡控制后，微控制器会以报文的形式向BMS发送本次均衡信息。

本实用新型电动汽车的电动力池全均衡控制器，具体结构如下：

电压采集电路的B0~B24分别与串联的24节电池单体正负极B0~B24相连接。AGND与MCU的模拟地AGND相连接，Vout与MCU的模数转换引脚AD1相连接。Vout会每500ms刷新一次采集到的24节电池单体电压信息。

主动均衡控制电路由MCU的GPIO模块A和B，车载电瓶，以及主动均衡MOS开关矩阵构成。主动均衡MOS开关共有N和P两组各24个。其中，N组24 个MOS开关的1脚接车载电瓶的正极，2脚接24节电池单体的正极，3脚接GPIOA的1~24脚。P组24 个MOS开关的1脚接车载电瓶的负极，2脚接24节电池单体的负极，3脚接GPIOB的1~24脚。当GPIOA和GPIOB的引脚出现低电平时，对应的MOS管1脚与2脚之间导通，从而在车载电瓶与电池单体之间构成回路，车载电瓶开始对电池单体充电。