專利名稱：一種電動汽車用動力電池全均衡控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型公開一種電動汽車用動力電池全均衡控制器，屬于新能源汽車電力控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電動汽車的能量主要來源于車載動力電池，而車載動力電池一般是由多個低壓電池單體串聯(lián)而成。由于電池單體在批量生產(chǎn)中上總會存在或多或少的差異，因此動力電池在充放電過程中，有的單體電壓會偏高，有的單體電壓會偏低，這樣動力電池就出現(xiàn)了整體能量的不均勻性。如果動力電池長期處于這種不一致狀態(tài)，除了會影響電池的使用壽命之外，還容易引起電池?fù)p壞，甚至發(fā)生爆炸。一旦這種情況出現(xiàn)，無疑會使人民的財產(chǎn)及生命安全蒙受重大損失，為了消除電池單體的不均勻性，一般采用電池均衡的方法，使動力電池的所有單體都保持相近甚至相同的電壓，這樣就可以有效避免上述情況的發(fā)生。現(xiàn)有的電動汽車一般都采用耗能均衡的方法。雖然這種控制方法可以一定程度上滿足均衡動力電池的功能， 但是控制電路非常復(fù)雜，增加了電動汽車的生產(chǎn)成本，而且均衡過程中能量消耗嚴(yán)重，違背了新能源汽車的研制初衷。因此，傳統(tǒng)的電動汽車動力電池均衡方法對這種情況往往無能為力。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型公開一種電動汽車用動力電池全均衡控制器，依據(jù)電池的剩余電量情況，自動切換均衡模式，在不增加太多硬件成本的基礎(chǔ)上，既完成了對動力電池一致性的操作，又減少了電能消耗。本實用新型電動汽車用動力電池全均衡控制器的技術(shù)解決方案如下動力電池全均衡控制裝置主要由微控制器(MCU - Micro Control Unit)、電壓采集電路、主動均衡控制電路、被動均衡控制電路和控制器局部網(wǎng)(CAN — Controller Area Network)收發(fā)器組成。其中，MCU 的模數(shù)轉(zhuǎn)換(AD — Analog-to-Digital Converter)模塊外接電壓采集電路，完成對動力電池單體電壓的實時檢測。MCU會對獲取的動力電池單體電壓參數(shù)采用冒泡排序的方法，找到最大單體電壓和最小單體電壓。同時，MCU的CAN通信模塊，經(jīng)過CAN收發(fā)器電平轉(zhuǎn)換后，與電池管理系統(tǒng)相連接(BMS — Battery Management System)，獲取當(dāng)前BMS的剩余電量信息與電池均衡閾值。若最大單體電壓與最小單體電壓之前的差值大于設(shè)定的電池均衡閾值，則進(jìn)入均衡控制方法。當(dāng)剩余電量小于等于30%的時候，MCU利用通用輸入/輸出(GPI0 — General Purpose Input Output)模塊A和B，外接主動均衡控制電路，按照控制方法，選通相應(yīng)的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(M0S -Metal Oxid Semiconductor)開關(guān)，使最低的電池單體與車載電瓶相連接，為最低的電池單體充電。當(dāng)剩余電量大于等于70%的時候，MCU利用GPIO模塊C和D，外接被動均衡控制電路，按照控制方法，選通相應(yīng)的MOS開關(guān)，使最高的電池單體與均衡電阻相連接，為最高的電池單體放電。當(dāng)剩余電量在309Γ70%之間時，MCU同時打開主被動均衡電路，采用混合均衡的控制方法。當(dāng)裝置完成全均衡控制后，微控制器會以報文的形式向BMS發(fā)送本次均
衡信息。本實用新型電動汽車的電動力池全均衡控制器，具體結(jié)構(gòu)如下電壓采集電路的Β(ΓΒΜ分別與串聯(lián)的M節(jié)電池單體正負(fù)極Β(ΓΒΜ相連接。AGND 與MCU的模擬地AGND相連接，Vout與MCU的模數(shù)轉(zhuǎn)換引腳ADl相連接。Vout會每500ms 刷新一次采集到的M節(jié)電池單體電壓信息。主動均衡控制電路由MCU的GPIO模塊A和B，車載電瓶，以及主動均衡MOS開關(guān)矩陣構(gòu)成。主動均衡MOS開關(guān)共有N和P兩組各M個。其中，N組M個MOS開關(guān)的1腳接車載電瓶的正極，2腳接M節(jié)電池單體的正極，3腳接GPIOA的H4腳。P組M個MOS 開關(guān)的1腳接車載電瓶的負(fù)極，2腳接M節(jié)電池單體的負(fù)極，3腳接GPIOB的114腳。當(dāng) GPIOA和GPIOB的引腳出現(xiàn)低電平時，對應(yīng)的MOS管1腳與2腳之間導(dǎo)通，從而在車載電瓶與電池單體之間構(gòu)成回路，車載電瓶開始對電池單體充電。被動均衡控制電路由MCU的GPIO模塊C和D，均衡電阻R1 RM，以及被動均衡MOS 開關(guān)矩陣構(gòu)成。被動均衡MOS開關(guān)共有S和K兩組各M個。其中，5組對個MOS開關(guān)的2 腳接均衡電阻R的一端，1腳接M節(jié)電池單體的正極，3腳接GPIOC的114腳。1(組對個 MOS開關(guān)的2腳接均衡電阻R的另一端，1腳接M節(jié)電池單體的負(fù)極，3腳接GPIOD的廣對腳。當(dāng)GPIOC和GPIOD的引腳出現(xiàn)低電平時，對應(yīng)的MOS管1腳與2腳之間導(dǎo)通，從而在均衡電阻與電池單體之間構(gòu)成回路，均衡電阻開始對電池單體放電。 MCU的CAN通信模塊的信號接收管腳CAN_RXD和信號發(fā)送管腳CAN_T)(D與CAN收發(fā)器的信號接收管腳RXD和信號發(fā)送管腳T)(D相連接，完成CAN總線的TTL電平傳輸；CAN 收發(fā)器的CANH端和CANL端與BMS的CAN總線接口 CANH端和CANL端相連，完成CAN總線的差分電平傳輸，這樣就實現(xiàn)了 TTL電平與差分電平的轉(zhuǎn)換。動力電池全均衡控制裝置按照以下控制方法，完成對動力電池的一致性控制[0013](1).通過電壓采樣電路采集電池單體電壓；[0014](2).通過CAN總線讀取BMS的電池剩余電量信息；[0015](3).通過CAN總線讀取BMS的電池均衡閾值信息；[0016](4).調(diào)用冒泡排序函數(shù)，找到最高與最低單體電壓。[0017](5).若最大單體電壓與最小單體電壓之前的差值大于設(shè)定的電池均衡閾值，則
進(jìn)入均衡控制；否則，5秒后返回步驟(1).(6).若當(dāng)剩余電量小于等于30%，GPIO模塊A與GPIO模塊B，按下表的控制方法選通m 擬4及PfPM引腳，導(dǎo)通主動均衡MOS開關(guān)組，完成對應(yīng)車載電瓶與電池單體之間的主動均衡；
權(quán)利要求1. 一種電動汽車的動力電池全均衡控制器，其特征在于電壓采集電路的Β(ΓΒΜ分別與串聯(lián)的M節(jié)電池單體正負(fù)極Β(ΓΒΜ相連接；AGND與 MCU的模擬地AGND相連接，Vout與MCU的模數(shù)轉(zhuǎn)換引腳ADl相連接；Vout每500ms刷新一次采集到的M節(jié)電池單體電壓信息；主動均衡控制電路由MCU的GPIO模塊A和B，車載電瓶，以及主動均衡MOS開關(guān)矩陣構(gòu)成；主動均衡MOS開關(guān)共有N和P兩組各M個；其中，N組M個MOS開關(guān)的1腳接車載電瓶的正極，2腳接M節(jié)電池單體的正極，3腳接GPIOA的H4腳；P組M個MOS開關(guān)的 1腳接車載電瓶的負(fù)極，2腳接M節(jié)電池單體的負(fù)極，3腳接GPIOB的114腳；被動均衡控制電路由MCU的GPIO模塊C和D，均衡電阻R1 RM，以及被動均衡MOS開關(guān)矩陣構(gòu)成；被動均衡MOS開關(guān)共有S和K兩組各M個；其中，S組M個MOS開關(guān)的2腳接均衡電阻R的一端，1腳接M節(jié)電池單體的正極，3腳接GPIOC的114腳；K組M個MOS 開關(guān)的2腳接均衡電阻R的另一端，1腳接M節(jié)電池單體的負(fù)極，3腳接GPIOD的廣對腳； MCU的CAN通信模塊的信號接收管腳CAN_RXD和信號發(fā)送管腳CAN_T)(D與CAN收發(fā)器的信號接收管腳RXD和信號發(fā)送管腳T)(D相連接，完成CAN總線的TTL電平傳輸；CAN收發(fā)器的CANH端和CANL端與BMS的CAN總線接口 CANH端和CANL端相連，完成CAN總線的差分電平傳輸，實現(xiàn)TTL電平與差分電平的轉(zhuǎn)換。
專利摘要本實用新型公開一種電動汽車用動力電池全均衡控制器，MCU外接電壓采集電路完成對動力電池單體電壓檢測，獲取動力電池單體電壓的最大和最小單體電壓；MCU的CAN通信模塊經(jīng)收發(fā)器電平轉(zhuǎn)換后與電池管理系統(tǒng)相連接獲取BMS的剩余電量信息與電池均衡閾值。若差值大于設(shè)定的電池均衡閾值則進(jìn)入均衡控制方法。當(dāng)剩余電量小于等于30%的時候，MCU外接主動均衡控制電路為最低的電池單體充電。當(dāng)剩余電量大于等于70%的時候，MCU利用GPIO模塊C和D外接被動均衡控制電路選通MOS開關(guān)，為最高的電池單體放電。當(dāng)剩余電量在30%~70%之間時，MCU同時打開主被動均衡電路采用混合均衡的控制方法。本實用新型依據(jù)電池的剩余電量情況，自動切換均衡模式，在不增加太多硬件成本的基礎(chǔ)上，既完成了對動力電池一致性的操作，又減少了電能消耗。
文檔編號B60R16/02GK202127255SQ20112002157
公開日2012年1月25日 申請日期2011年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月24日
發(fā)明者丁勇, 吳畏, 朱慶林, 董冰 申請人:啟明信息技術(shù)股份有限公司