动力电池组的均衡控制系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种动力电池组的均衡控制系统，包括：均衡装置，包括分别用于对多个单体电池中每个单体电池进行均衡的多个单体电池均衡器，且均衡器与对应的单体电池并联构成单体电池充/放电回路；多个控制开关，一一对应地设置在每个单体电池充/放电回路中；用于根据开关控制指令控制多个控制开关开启和闭合的执行器，执行器分别与多个控制开关相连；控制器，与执行器相连，以在判断动力电池组达到单体电池平衡条件时向执行器发送开关控制指令。本实用新型专利技术的系统根据控制器和执行器的协调、互补，具有较高的均衡速率、可靠性和安全性，另外，该系统采用纯硬件结构作为执行器，因此，还具有极强抗干扰能力。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
动力电池组的均衡控制系统
本技术涉及汽车制造
，特别涉及一种动力电池组的均衡控制系统。
技术介绍
动力电池是电动汽车的动力来源,动力电池的使用情况直接影响电动汽车的行驶里程。电动汽车中的电池组由数百节单体电池串联而成，电池成组后单体电池间存在着性能上的差异，由于单体电池在充/放电时会出现单体电压不一致的情况，从而影响和制约着整个电池模块的充/放电能力。在工作中只要有一个单体电池达到充/放电电压极限，整个电池模块就要停止充/放电，否则单体电池会发生过充或过放，严重影响其寿命。因此对单体电池的有效均衡显得尤为重要。目前，均衡技术主要有耗能式的被动均衡和非耗能式的主动均衡2种。前者技术比较成熟，但是其均衡效率低，均衡效果差，且存在能量的浪费、均衡时间长和散热的问题，不符合节能减排的要求，一般只用于充电状态下的均衡。后者与前者相比，其结构与控制理论要复杂很多。当前常见的主动均衡方案，通常将单片机作为控制核心并辅以相应的元器件构成一个整体。这种方法硬件连线复杂、可靠性差，且在实际应用中往往需要外加扩展芯片，这无疑会增大控制系统的体积，还会增加引入干扰的可能性。另外单片机在应用过程中，存在以下缺点:1)低速。由于单片机工作在串行工作状态下，即使是高速度单片机也只能工作在ys级；2)低可靠性。虽然目前有很多器件与设计在一定程度上解决了部分问题，如看门狗的广泛应用，但在某些情况下瞬间的复位也会造成严重后果。作为一个例子，如图1所示，目前基于变压器的主动平衡控制系统由单片机作为主控制器，由单片机通过通用IO接口直接控制均衡变压器的开关管。均衡模块采用变压器绕组形式，功能类似于DC/DC转换器，Np为原边绕组接在电池组两端，NI?Nn为副边绕组接在电池单体两边，均衡控制器通过平衡开关控制哪一路电池进行充电放电均衡，均衡控制器首先检测每节单体电池电压，确定最大单体电压和最低单体电压，通过平衡开关，使最大单体电压能量流向整组电池，最大单体电池给整组电池充电；整组电池能量流向最小单体电压，实现整组电池给最小电池充电，使整组电池所有单体电池满足平衡。由于当前基于变压器的主动平衡控制系统采用纯单片机系统，由单片机直接控制平衡开关，若增加平衡电池的数量，则需重新布线，且平衡单体电池的最大数量受限于单片机通用IO 口的数量。并且，纯单片机系统的抗干扰能力相对较差，在系统设计中，虽然注意了芯片、器件选择、去耦滤波、电路板的布线，通道隔离以及屏蔽，但在某些情况下瞬间的复位也会造成严重后果。而且单片机在上、下电时，管脚的状态不定，系统的安全性也受到影响。
技术实现思路
本技术旨在至少解决上述技术问题之一。为此，本技术的目的在于提供一种动力电池组的均衡控制系统，该系统根据控制器和执行器的协调、互补，具有较高的均衡速率、可靠性和安全性，另外，该系统采用纯硬件结构作为执行器，因此，还具有极强抗干扰能力。为了实现上述目的，本技术提供了一种动力电池组的均衡控制系统，所述动力电池组包括串联的多个单体电池，所述动力电池组的均衡系统包括:均衡装置，所述均衡装置包括分别用于对所述多个单体电池中每个单体电池进行均衡的多个单体电池均衡器，所述均衡器与对应的单体电池并联构成单体电池充/放电回路；多个控制开关，所述多个控制开关一一对应地设置在每个单体电池充/放电回路中；用于根据开关控制指令控制所述多个控制开关开启和闭合的执行器，所述执行器分别与所述多个控制开关相连；控制器，所述控制器与所述执行器相连，以在判断所述动力电池组达到单体电池平衡开启条件时向所述执行器发送所述开关控制指令。根据本技术的动力电池组的均衡控制系统，控制器(例如为单片机)在动力电池组达到单体电池平衡开启条件时向执行器发送开关控制指令，执行器(例如为CPLD)控制充/放电回路中的控制开关的闭合或断开，从而实现动力电池组的均衡。该控制系统充分利用控制器(单片机)较强的逻辑控制和数据处理能力，以及执行器(CPLD)的集成度高、运算速度快、开发周期短、非易失和高保密等特点，使该控制系统具有较高的性价比。另外，均衡控制由执行器(CPLD)来实现，使得均衡控制的时序逻辑变得简单、可预测，且CPLD的引脚到引脚的时延较短，大大提高了均衡控制的速率，同时，系统也具有更高的可靠性和安全性，并且执行器(CPLD)采用纯硬件结构，不会存在单片机的因外部干扰而使程序跑飞和死机等问题，因此，该系统具有极强的抗干扰能力。另外，根据本技术上述的动力电池组的均衡控制系统还可以具有如下附加的技术特征:进一步地，所述执行器分别通过多个驱动电路与所述多个控制开关相连。进一步地，所述多个控制开关均为MOS场效应开关管。进一步地，所述执行器为可编程逻辑控制器CPLD。进一步地，所述控制器为单片机。进一步地，所述可编程逻辑控制器CPLD通过多个输出接口一一对应地与所述多个控制开关相连。进一步地，所述可编程逻辑控制器CPLD包括用于根据所述控制器发送的均衡模式信号和时序信号对生成时序控制信号以对所述多个控制开关进行控制的时序控制器。进一步地，所述可编程逻辑控制器CPLD还包括用于在接收到所述控制器发送的故障信号和复位信号后停止对所述动力电池组均衡的安全控制器。本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。【附图说明】本技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:图1为现有的主动均衡控制系统的电路示意图；图2为根据本技术一个实施例的动力电池组的均衡控制系统的均衡控制原理框图；以及图3为根据本技术一个实施例的动力电池组的均衡控制系统的执行器硬件逻辑框图。【具体实施方式】下面详细描述本技术的实施例，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，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。以下结合附图描述根据本技术上述实施例的动力电池组的均衡控制系统。图2为根据本技术一个实施例的动力电池组的均衡控制系统的均衡控制原理框图。如图2所示，根据本技术一个实施例的动力电池组的均衡本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动力电池组的均衡控制系统，其特征在于，所述动力电池组包括串联的多个单体电池，所述动力电池组的均衡控制系统包括：均衡装置，所述均衡装置包括分别用于对所述多个单体电池中每个单体电池进行均衡的多个单体电池均衡器，所述均衡器与对应的单体电池并联构成单体电池充/放电回路；多个控制开关，所述多个控制开关一一对应地设置在每个单体电池充/放电回路中；用于根据开关控制指令控制所述多个控制开关开启和闭合的执行器，所述执行器分别与所述多个控制开关相连；控制器，所述控制器与所述执行器相连，以在判断所述动力电池组达到单体电池平衡开启条件时向所述执行器发送所述开关控制指令。

【技术特征摘要】
1.一种动力电池组的均衡控制系统，其特征在于，所述动力电池组包括串联的多个单体电池，所述动力电池组的均衡控制系统包括: 均衡装置，所述均衡装置包括分别用于对所述多个单体电池中每个单体电池进行均衡的多个单体电池均衡器，所述均衡器与对应的单体电池并联构成单体电池充/放电回路； 多个控制开关，所述多个控制开关一一对应地设置在每个单体电池充/放电回路中； 用于根据开关控制指令控制所述多个控制开关开启和闭合的执行器，所述执行器分别与所述多个控制开关相连； 控制器，所述控制器与所述执行器相连，以在判断所述动力电池组达到单体电池平衡开启条件时向所述执行器发送所述开关控制指令。2.根据权利要求1所述的动力电池组的均衡控制系统，其特征在于，所述执行器分别通过多个驱动电路与所述多个控制开关相连。3.根据权利要求1所述的动力电池组的均衡控制系统，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵田丽，张君鸿，王忠民，潘国富，鲁连军，王野，孙江元，张胜，
申请(专利权)人：北汽福田汽车股份有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11