一种电动汽车动力电池充放电均衡系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种电动汽车动力电池充放电均衡系统及方法，该系统包括双向均衡电路、电流采集放大电路、参考电压生成电路、比较电路、PWM调节控制电路和通道选择电路。本发明专利技术还提供一种电动汽车动力电池充放电均衡系统的均衡方法。本发明专利技术通过电流采集放大电路采集双向均衡电路的均衡电流并生成采样电压，与参考电压进行比较，调节输出PWM信号的占空比，实现电池单体充放电均衡电流的自动调节，使得电池单体在充电时，可以充入更多的能量，电池单体在放电时，可以尽量延长放电时间，使整个充放电过程中各电池单体电压都限制在合适的电压值范围内，确保充放电的安全性，实现对电池单体的保护以及电动汽车行驶里程的增加。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供，该系统包括双向均衡电路、电流采集放大电路、参考电压生成电路、比较电路、PWM调节控制电路和通道选择电路。本专利技术还提供一种电动汽车动力电池充放电均衡系统的均衡方法。本专利技术通过电流采集放大电路采集双向均衡电路的均衡电流并生成采样电压，与参考电压进行比较，调节输出PWM信号的占空比，实现电池单体充放电均衡电流的自动调节，使得电池单体在充电时，可以充入更多的能量，电池单体在放电时，可以尽量延长放电时间，使整个充放电过程中各电池单体电压都限制在合适的电压值范围内，确保充放电的安全性，实现对电池单体的保护以及电动汽车行驶里程的增加。【专利说明】—种电动汽车动力电池充放电均衡系统及方法
本专利技术涉及动力电池充放电均衡
，具体是。
技术介绍
锂电池由于具有较高的安全性、很好的循环性等优势而广泛作为各类电动汽车的动力电池。然而，锂电池在即将达到过充电电压上限值时，锂离子几乎完全从正极脱嵌到负极，电池端电压会快速上升，出现充电曲线的上翘现象，这样会导致电池很容易达到过充电保护电压。由于锂电池不具有水溶液电解质蓄电池中常有的过充电保护机制，一旦过充电，不仅正极由于锂离子脱嵌过多而发生结构不可逆变化，负极可能形成金属锂从表面析出，而且可能发生隔膜的分解反应等副反应，由此导致电池循环寿命的急速衰减。因此，动力电池的充电特性和充电控制是必须予以特别了解和重视的。 常规动力电池组的充电方式是先恒流后恒压，即在充电前期采用恒流方式进行充电，当电池组电压达到充电电压值时改为恒压充电,停止充电是以电池组中某个电池单体电压达到最大值作为判断条件，此时还有很多电池单体处于尚未充满的状态。在动力电池的放电过程中，由于电池特性的差异，某些电池单体电压下降较快，在动力电池组中电压最低的那个电池单体的电压下降到电池放电的最低允许值时，动力电池组停止放电,充电机对其充电后才能再次运行，此时还有很多电池单体处于可以放电的状态，由于电池的短板效应而导致整个动力电池组不能继续放电,影响了整个动力电池组的放电能力。 目前，常采用充放电均衡电路来解决上述问题。在进行充放电均衡时，通过检测电池单体的电压，对其进行低充高放，由于动力电池组的安时值比较大，当电池单体电压与正常值相差较大时，使用毫安级的小电流进行均衡，在充放电系统中几乎没有效果，在理想情况下，可以使用尽可能大(几安至几十安)的充放电电流来对电池单体进行充放电。由于均衡电路中电子元器件的限制及电路板空间和散热等因素，均衡电路也无法实现这样大的电流，比较理想且可实现的电流大约在几安左右，使用几安的电流来对电池单体进行充放电均衡时，当电池单体电压接近正常电压时，会出现电压波动而导致充放电产生振荡现象，此现象是由于电池单体电压接近正常值时，充电电流偏大的原因。此时可适当减小充放电电流，使电池单体电压平缓接近正常值。在不同的电压阶段采用不同的均衡电流对电池单体进行恒流充放电，当电池单体电压与正常电压值偏差较大时，采用较大的电流进行充放电，持续充放电过程中，电池单体与正常电压值的偏差逐渐减小，此时亦相应减小均衡电流，使电池单体电压平缓接近正常值。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供，能够给处于不同电压阶段的电池单体施加以不同的充放电均衡电流。 本专利技术的技术方案为:一种电动汽车动力电池充放电均衡系统，包括用于对电池单体进行充放电均衡的双向均衡电路，还包括电流采集放大电路、参考电压生成电路、比较电路、PWM调节控制电路和通道选择电路；所述电流采集放大电路，用于根据电池单体的充放电均衡电流，生成采样电压，并将采样电压放大后输入比较调节电路；所述参考电压生成电路，用于根据电池单体在充放电均衡过程中的实时电压，生成参考电压，并将参考电压输入比较电路；所述比较电路，用于将放大后的采样电压与参考电压进行比较，并将两者的比较结果输入PWM调节控制电路；所述PWM调节控制电路，用于根据比较电路的比较结果，调节输出的PWM信号的占空t匕，并将PWM信号输入通道选择电路；所述通道选择电路，用于对电池单体的充放电均衡通道进行选择，并根据选择结果将PWM信号加载到双向均衡电路相应的均衡控制端。 所述的电动汽车动力电池充放电均衡系统，所述双向均衡电路包括变压器、第一NMOS管、第二 NMOS管、蓄电池和采样电阻，所述电流采集放大电路包括反相放大器、同相放大器、第一二极管和第二二极管，所述参考电压生成电路包括中央处理器、数模转换电路和电压跟随器，所述比较电路包括比较器，所述PWM调节控制电路包括第一线性光耦和PWM控制器，所述通道选择电路包括第二线性光耦、第一输出缓冲器、第二输出缓冲器和PNP三极管；所述变压器的初级线圈的一端连接蓄电池的正极，通过蓄电池接地，另一端连接第一NMOS管的漏极，蓄电池的负极和第一 NMOS管的源极接地；所述变压器的次级线圈的一端连接被选通电池单体的正极，另一端连接第二 NMOS管的漏极，被选通电池单体的负极通过采样电阻接地，第二 NMOS管的源极接地，第一 NMOS管和第二 NMOS管的漏极和源极之间均反相并联一个续流二极管；所述反相放大器的同相输入端接地，其反相输入端连接到被选通电池单体与采样电阻之间的节点，其输出端连接第一二极管的阳极；所述同相放大器的同相输入端连接到被选通电池单体与采样电阻之间的节点，其反相输入端接地，其输出端连接第二二极管的阳极；所述第一二极管和第二二极管的阴极连接比较器的反相输入端；所述中央处理器的输入端连接电池管理系统的输出端，中央处理器的输出端连接数模转换电路的输入端，数模转换电路的输出端通过电压跟随器连接比较器的同相输入端；所述比较器的输出端连接第一线性光耦的阴极，所述第一线性光耦的阳极连接到电源电压，其发射极接地，其集电极连接PWM控制器的脉冲宽度调节输入端；所述第二线性光耦的阳极连接电池管理系统的使能控制端，其阴极和发射极接地，其集电极通过第一分压电阻连接到电源电压，PNP三极管的基极连接到第一分压电阻与第二线性光耦的集电极之间的节点，其发射极连接到电源电压，其集电极通过第二分压电阻接地；所述第一输出缓冲器的控制端连接到PNP三极管的集电极与第二分压电阻之间的节点，其输入端连接PWM控制器的输出端，其输出端连接第一 NMOS管的栅极；所述第二输出缓冲器的控制端连接到第二线性光耦的集电极与第一分压电阻之间的节点，其输入端连接PWM控制器的输出端，其输出端连接第二 NMOS管的栅极。 所述的一种电动汽车动力电池充放电均衡系统的均衡方法，包括以下步骤:(I)在双向均衡电路对电池单体进行充放电均衡过程中，电流采集放大电路根据电池单体的充放电均衡电流生成采样电压，并将采样电压放大，参考电压生成电路根据电池单体在充放电均衡过程中的实时电压生成参考电压；(2 )比较电路将放大后的采样电压与参考电压进行比较，PWM调节控制电路根据两者的比较结果，调节输出的PWM信号的占空比；(3)通道选择电路对电池单体的充放电均衡通道进行选择，并根据选择结果将PWM信号加载到双向均衡电路相应的均衡控制端。 所述的电动汽车动力电池充放电均衡系统的均衡方法，步骤(I)中，所述参考电压生成电路根据电池单体在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动汽车动力电池充放电均衡系统，包括用于对电池单体进行充放电均衡的双向均衡电路，其特征在于：还包括电流采集放大电路、参考电压生成电路、比较电路、PWM调节控制电路和通道选择电路；所述电流采集放大电路，用于根据电池单体的充放电均衡电流，生成采样电压，并将采样电压放大后输入比较调节电路；所述参考电压生成电路，用于根据电池单体在充放电均衡过程中的实时电压，生成参考电压，并将参考电压输入比较电路；所述比较电路，用于将放大后的采样电压与参考电压进行比较，并将两者的比较结果输入PWM调节控制电路；所述PWM调节控制电路，用于根据比较电路的比较结果，调节输出的PWM信号的占空比，并将PWM信号输入通道选择电路；所述通道选择电路，用于对电池单体的充放电均衡通道进行选择，并根据选择结果将PWM信号加载到双向均衡电路相应的均衡控制端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴成加，王军，胡洋，
申请(专利权)人：安徽安凯汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34