CN110641316A - 动力电池充电控制电路及充电控制方法、电动汽车 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种动力电池充电控制电路及充电控制方法、电动汽车，用以解决现有技术中存在的充电问题。该方案主要包括：将等效电感元件与至少两个电池模组串联，并利用该等效电感元件对串联在一起的至少两个电池模组的电压进行均衡，由于流通电感元件的电流的改变非常缓慢，无法突变，这样，就可以借用等效电感元件的该原理特性，对串联在一起的至少两个电池模组的电压进行均衡处理，然后再进行并联充电。从而，可以尽可能将并联充电时的接通瞬时电流降到最小，以此有效避免涌流现象，安全有效的实现对电池模组的电压均衡。

Description

动力电池充电控制电路及充电控制方法、电动汽车

技术领域

本申请涉及汽车技术领域，尤其涉及一种动力电池充电控制电路及充电控制方法、电动汽车。

背景技术

随着新能源电动汽车的普及，直流快速充电技术的发展变得越来越重要。尤其是为了适应越来越长的续驶里程，电动汽车的动力电池的容量需求也越来越大。

相应地，目前提出800V左右的高供电电压，以满足大容量动力电池的充电需求。但是，现有的大部分充电汽车的动力电池的充电电压(一般为400V左右)以及充电方式固定，无法兼容高供电电压和低供电电压，需要为电动汽车额外配置变压系统调整压降以匹配供电电压，从而，增加充电成本以及使用不便捷。

由此，亟需找到一种新的动力电池以及充电方案。

发明内容

本申请实施例提供一种动力电池充电控制电路及充电控制方法、电动汽车，用以解决现有技术中存在的上述问题。

为了解决上述技术问题，本申请实施例采用下述技术方案：

一种动力电池充电控制电路，包括：动力电池、供电设备、等效电感元件；

其中，所述动力电池包括：分别用于连接供电设备正极的第一端和连接所述供电设备负极的第二端；设置在所述第一端和所述第二端之间的至少两个电池模组，所述至少两个电池模组中相邻电池模组之间连接有第一继电器，每个电池模组通过至少一个第二继电器分别连接所述第一端和所述第二端；

设置在所述动力电池的第一端和第二端之间的至少两个电池模组，与所述等效电感元件能够形成串联电路。

可选地，所述等效电感元件包括：电机定子线圈模组和电机控制器模组；

其中，所述电机定子线圈模组包括至少两个定子线圈，所述至少两个定子线圈中每个定子线圈的一端连接至共接端，另一端分别连接至所述电机控制模组中相应的控制器电路；

所述电机控制器模组中至少并联有与定子线圈数目相同的控制器电路，且所述电机控制器模组的一端连接所述动力电池的第一端，另一端连接所述动力电池的第二端。

可选地，所述动力电池能够通过所述电机控制器模组中任意控制器电路与所述电机定子线圈模组中任意两个定子线圈串联。

可选地，还包括：第三继电器；

所述第三继电器的一端连接任一电池模组的正极，另一端通过线束接入电机定子线圈模组，并能够通过接入时所连接的定子线圈以外的任一定子线圈所连接的控制器电路，与其它电池模组的负极连接；或者，

所述第三继电器的一端连接任一电池模组的负极，另一端通过线束接入电机定子线圈模组，并能够通过接入时所连接的定子线圈以外的任一定子线圈所连接的控制器电路，与其它电池模组的正极连接。

可选地，所述第三继电器的另一端通过线束接入电机定子线圈模组中的任一定子线圈。

一种电动汽车，包括所述的动力电池充电控制电路。

一种对所述的动力电池充电控制电路的充电控制方法，所述充电控制方法包括：

在确定每个电池模组的电压不相同的情况下，设置所述动力电池的第一端和第二端之间的至少两个电池模组，与所述等效电感元件串联，所述至少两个电池模组通过所述等效电感元件均衡电压；

在所述至少两个电池模组的压差达到预设均衡阈值时，断开所述至少两个电池模组与所述等效电感元件之间的连接，并断开相邻电池模组之间连接的第一继电器，闭合所有第二继电器，以使得动力电池的至少两个电池模组并联充电。

可选地，设置所述动力电池的第一端和第二端之间的至少两个电池模组，与所述等效电感元件串联，具体包括：

闭合所述电机控制器模组中任意两条控制器电路中的一个控制器，断开所述电机控制器模组中其它的控制器；所述电机定子线圈模组中的任意两个定子线圈通过所述电机控制器模组中闭合的控制器所形成的控制器电路，与所述至少两个电池模组串联，并控制调整所述至少两个电池模组的电压均衡。

可选地，所述电机定子线圈模组中的任意两个定子线圈通过所述电机控制器模组中闭合的控制器所形成的控制器电路，与所述至少两个电池模组串联，并控制调整所述至少两个电池模组的电压均衡，具体包括：

闭合所述至少两个电池模组之间连接的第一继电器，以使得所述至少两个电池模组通过所述第一继电器串联；

所述电机定子线圈模组中的任意两个定子线圈通过所述电机控制器模组中闭合的控制器所形成的控制器电路，与串联在一起的至少两个电池模组形成闭合回路，以控制调整所述至少两个电池模组的电压均衡。

可选地，所述电机定子线圈模组中的任意两个定子线圈通过所述电机控制器模组中闭合的控制器所形成的控制器电路，与所述至少两个电池模组串联，并控制调整所述至少两个电池模组的电压均衡，具体包括：

断开所述至少两个电池模组之间连接的第一继电器，闭合部分第二继电器，以使得所述至少两个电池模组通过闭合的部分第二继电器串联；

所述第三继电器通过线束与所述电机定子线圈模组中的任意两个定子线圈，所述电机控制器模组中闭合的控制器所形成的控制器电路，以及串联在一起的至少两个电池模组形成闭合回路，以控制调整所述至少两个电池模组的电压均衡。

本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

通过上述技术方案，将等效电感元件与至少两个电池模组串联，并利用该等效电感元件对串联在一起的至少两个电池模组的电压进行均衡，由于流通电感元件的电流的改变非常缓慢，无法突变，这样，就可以借用等效电感元件的该原理特性，对串联在一起的至少两个电池模组的电压进行均衡处理，然后再进行并联充电。从而，可以尽可能将并联充电时的接通瞬时电流降到最小，甚至为0，以此有效避免涌流现象，安全有效的实现对电池模组的电压均衡。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1a为本申请提供的动力电池的结构示意图之一；

图1b为本申请提供的动力电池中电池模组的内部结构示意图；

图2为本申请提供的电池模块的内部连接结构示意图；

图3为本申请提供的动力电池的结构示意图之二；

图4为本申请提供的对动力电池进行充电的控制方法的步骤示意图之一；

图5a为本申请提供的动力电池以串联方式进行充电的电路结构示意图；

图5b为本申请提供的动力电池以并联方式进行充电的电路结构示意图；

图6a-图6d为本申请提供的动力电池包含三个电池模组时的充电工作原理示意图；

图7a为本申请提供的动力电池包含两个电池模组时串联充电的工作原理示意图；

图7b为本申请提供的对动力电池进行充电的控制方法的步骤示意图之二；

图7c-图7e分别为本申请提供的动力电池包含两个电池模组时并联充电的工作原理示意图；

图8a为本申请提供的动力电池充电控制电路的结构示意图；

图8b为本申请提供的动力电池充电控制电路中等效电感元件的结构示意图；

图9a-图9c分别为本申请提供的动力电池充电控制电路的结构1的三种示意图；

图10a-图10c分别为本申请提供的动力电池充电控制电路的结构2中第三继电器连接第一电池模组正极时的三种示意图；

图11a-图11c分别为本申请提供的动力电池充电控制电路的结构2中第三继电器连接第一电池模组负极时的三种示意图；

图12a-图12c分别为本申请提供的动力电池充电控制电路的结构2中第三继电器连接第二电池模组正极时的三种示意图；

图13a-图13c分别为本申请提供的动力电池充电控制电路的结构2中第三继电器连接第二电池模组负极时的三种示意图；

图14为本申请提供的动力电池充电控制方法的步骤示意图；

图15a为本申请提供的动力电池充电控制方法中方式一的具体实现步骤；

图15b为本申请提供的动力电池充电控制电路在基于方式一的方法均衡电压时的电路结构示意图；

图15c为本申请提供的动力电池充电控制电路在均衡电压后动力电池并联充电的结构示意图；

图16a为本申请提供的动力电池充电控制方法中方式二的具体实现步骤；

图16b为本申请提供的动力电池充电控制电路在基于方式二的方法均衡电压时的电路结构示意图；

图16c为本申请提供的动力电池充电控制电路在均衡电压后动力电池并联充电的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

应理解，本申请中所涉及的动力电池可以适用于电动汽车或其他使用动力电池的电子机械产品、设备，本申请并不对动力电池的使用场景以及适用设备进行限定，只要是电压以及安装匹配即可。而本申请中的动力电池还是以供应电动汽车为主，即以下实施例均以适用在电动汽车上的动力电池为例进行说明。

需要说明的是，本申请所涉及的动力电池的充电控制方案主要是以下面的动力电池为例，下面先介绍本申请所涉及的动力电池的结构。

参照图1a所示，为本申请提供的动力电池的结构示意图，该动力电池主要包括：

分别用于连接供电设备正极的第一端A和连接所述供电设备负极的第二端B，设置在第一端A和第二端B之间的至少两个电池模组11，至少两个电池模组11中相邻电池模组11之间连接有第一继电器12，每个电池模组11通过至少一个第二继电器13分别连接第一端A和第二端B。在本申请中，供电设备既包括具有正、负极的直流充电桩，也包括能够将交流充电桩的交流电转换为直流电的车载充电机，一般而言，无论是交流充电还是直流充电，供电设备的电能均会经过高压配电盒后通过直流电对动力电池进行充电。本申请并不对供电设备的电流工作原理进行限定。

通过该技术方案，在动力电池的内部设置至少两个电池模组，并分别为这些电池模组设置串联连接方式和并联连接方式，从而，使得该动力电池能够以串联方式进行高压充电，也能够以并联方式进行低压充电。进而，实现对高、低供电电压的兼容，不需要额外配置变压系统，降低动力电池甚至充电汽车的成本，而且通过本申请的动力电池进行充电时，可以根据供电电压的不同自动切换串、并联方式，从而，提升充电的灵活性以及便捷性。

其中，参照图1b所示，电池模组11具体包括：电池模块111，以及，连接所述电池模块111一端的继电器模组112。而该继电器模组112进一步包括：主继电器112a、预充继电器112b以及预充电阻112c。以电池模块111的正极连接继电器模组112为例进行说明：主继电器112a的一端连接电池模块111的正极，另一端连接动力电池的第一端A；预充继电器112b的一端连接预充电阻112c，另一端连接动力电池的第一端A；预充电阻112c的一端连接预充继电器112b，另一端连接电池模块111的正极。从而，将预充继电器112b与预充电阻112c串联在一起，同时，预充继电器112b和预充电阻112c的串联电路与主继电器112a并联。

需要说明的是，上述说明仅是以电池模块111的正极连接继电器模组112为例，其实，还可以包含电池模块111的负极连接继电器模组112的方案。在至少两个电池模组11中，每个电池模组11的内部结构可以一致，也可以稍有差别。例如，所有电池模组11的内部结构可以均为电池模块111的正极连接继电器模组112；或者，所有电池模组11的内部结构可以均为电池模块111的负极连接继电器模组112；或者，部分电池模组11的内部结构为电池模块111的正极连接继电器模组112，部分电池模组11的内部结构为电池模块111的负极连接继电器模组112。

应理解，在电池模块111与继电器模组112的位置交换的情况下，继电器模组112内的主继电器112a、预充继电器112b以及预充电阻112c的串、并联关系不变，可能存在连接位置发生变化，应灵活调整。

可选地，在本申请中，电池模块包含的电芯数量相同，电芯连接方式相同。考虑到电池元件的工艺以及技术限制，无法实现单个大容量的电池元件。因此，一般可通过将多个电芯组合成所需容量的电池模块。本申请中每个电池模块中包含的电芯数量相同，而且多个电芯连接方式相同。举例说明，参照图2所示，每个电池模块111可以包含15个相同容量的电芯，记为电芯1-电芯15；其中，电芯1-电芯5串联，电芯6-电芯10串联，之后将两个串联的结构并联，与电芯11-电芯15串联，形成所需容量的电池模块111。其中，为了方便示出，定义横向连接关系表示并联，纵向连接关系表示串联。该实施例仅为说明，每个电池模块实际包含的电芯数量并不限定为15个，可以根据需求任意设定。

在上述方案中，所涉及的动力电池可以根据实际的需求以及技术的更新适用在所有可能存在或出现的电压范围的充电领域。而考虑到目前的供电电压范围为400V左右，该低电压可能无法很好的适应当前快速充电的需求，因此，800V左右的高压供电电压应运而生。那么，当市面上仅提供400V左右的供电电压和800V左右的供电电压时，本申请中动力电池可以采用以下结构：

参照图3所示，该动力电池包含两个电池模组，其中第一电池模组21与第二电池模组22之间连接有中间继电器23，第一电池模组21通过第一辅助继电器24分别连接动力电池的第一端A和第二端B，第二电池模组22通过第二辅助继电器25分别连接动力电池的第一端A和第二端B。其中，第一电池模组21与第二电池模组22的内部结构同上述图1介绍，包括电池模块、继电器模组。

可选地，在图3所示的动力电池的结构中，第一电池模组21和第二电池模组22的阈值电压范围均为250V-450V。这样，当第一电池模组21与第二电池模组22串联时，动力电池的阈值电压范围为500V-900V。当第一电池模组21与第二电池模组22并联时，动力电池的阈值电压范围为250V-450V。

在上述提及的动力电池的结构中，可以通过对电池模组进行串、并联的切换来实现兼容不同供电电压的目的，但是，考虑到在实际的使用过程中，尤其是动力电池使用(通过动力电池供给车辆动力行驶或是供给其他设备动力操作)一段时间后，这些电池模组的剩余电压情况不一致，若在此时对这些电池模组进行并联充电，辅助继电器闭合的瞬间，电压较高的电池模组会向电压较低的电池模组充电，而由于电池模组内电池模块的内阻非常小，会在瞬间产生很大的电流，即涌流，例如，假设两个电池模组的压差为6V，每个电池模组的内阻是150豪欧，则并联瞬间产生的涌流可以达到20A(安培)，一般而言，电流超过5A就会对电池模组以及电路结构造成损伤。

为此，本申请所基于的动力电池可以通过以下控制方案进行充电，参照图4所示，主要包括：

步骤31：当供电电压为第一电压时，闭合相邻电池模组之间连接的第一继电器，断开所有第二继电器，以使得动力电池的至少两个电池模组串联充电；其中，所述第一电压为所述至少两个电池模组的阈值电压之和。

在本申请中，第一电压的范围并不作限定，一般为800V左右或是800V以上，以适应高电压充电需求。类似地，本申请对第二电压的范围也不作限定，一般为800V以下。第一电压高于第二电压。

参照图5a所示，该动力电池包含电池模组C1、电池模组C2……电池模组Cn，其中，电池模组C1与电池模组C2之间连接有第一继电器D1，电池模组C2与电池模组C3之间连接有第二继电器D2……，这样，电池模组C1-电池模组Cn可以通过连接的多个第一继电器在闭合时实现串联。此时所有的第二继电器均断开。当供电电压为第一电压时，动力电池会自动控制第一继电器闭合，然后断开所有的第二继电器，电池模组C1-电池模组Cn这n个电池模组以串联的方式进行充电。

步骤32：当供电电压为第二电压时，判断每个电池模组的电压是否相同；若是，则断开相邻电池模组之间连接的第一继电器，闭合所有第二继电器，以使得动力电池的至少两个电池模组并联充电；若否，则断开相邻电池模组之间连接的第一继电器，并控制调整所有电池模组的电压相同，以使得动力电池的至少两个电池模组并联充电；其中，所述第二电压为所述电池模组的阈值电压。

参照图5b所示，该动力电池中电池模组C1通过第二继电器E1分别连接至第一端A和第二端B，电池模组C2通过第二继电器E2、E2’分别连接至第一端A和第二端B……，电池模组Cn通过第二继电器En分别连接至第一端A和第二端B，这样，电池模组C1-电池模组Cn可以通过各自连接的第二继电器在闭合时实现并联。当供电电压为第二电压且每个电池模组的电压相同时，断开所有第一继电器，闭合所有第二继电器，电池模组C1-电池模组Cn这n个电池模组以并联的方式进行充电。当供电电压为第二电压且存在不同电压时，则断开所有第一继电器，并控制调整所有电池模组的电压相同，以使得动力电池的电池模组C1-电池模组Cn并联充电。

一种可实现的方案，是利用动力电池的自身电路结构来实现控制调整所有电池模组的电压相同，以便于动力电池的至少两个电池模组可以并联充电。

可选地，步骤32在控制调整所有电池模组的电压相同时，具体执行为：

第一步，确定所述至少两个电池模组中电压最大的电池模组和电压最小的电池模组。

第二步，对电压最大的电池模组以外的其它电池模组依次进行并联充电，直至与电压最大的电池模组的电压相同。

进一步，对电压最大的电池模组以外的其它电池模组依次进行并联充电，具体包括：

闭合电压最小的电池模组对应的第二继电器；

当所述电压最小的电池模组的电压达到电压次小的电池模组的电压时，依次对电压最大的电池模组以外的其它电池模组进行并联充电。

下面以动力电池包含三个电池模组为例对上述供电电压为第二电压而电池模组电压存在不同的情况进行说明。

参照图6a所示，该动力电池包含电池模组C1、电池模组C2和电池模组C3；电池模组C1与电池模组C2之间连接有第一继电器D1，电池模组C2与电池模组C3之间连接有第一继电器D2；电池模组C1通过第二继电器E1分别连接至动力电池的第一端A和第二端B，电池模组C2通过第二继电器E2分别连接至动力电池的第一端A和第二端B，电池模组C3通过第二继电器E3分半连接至动力电池的第一端A和第二端B。

当供电电压为第二电压且电池模组的电压不同时，首先，判断电压最大的电池模组和电压最小的电池模组，假设其中的电池模组C1的电压最大，电池模组C2的电压次之，电池模组C3的电压最小。那么，按照图6b所示，可以先对电池模组C3进行充电，即闭合电池模组C3连接的第二继电器E3，断开第二继电器E1和第二继电器E2、E2’；参照图6c所示，当电池模组C3的电压充电至与电池模组C2的电压相同时，闭合电池模组C2连接的第二继电器E2、E2’，依旧保持第二继电器E1断开，进而电池模组C1与电池模组C2并联充电；参照图6d所示，当电池模组C2和电池模组C3的电压充电至与电池模组C1的电压相同时，闭合电池模组C1连接的第二继电器E1，进而电池模组C1、电池模组C2与电池模组C3相互并联充电。从而，避免了由于并联充电可能出现的电压不一致而导致瞬间充电电流较大而损伤电路元件的问题，提升了充电效率和安全性。

应理解，在现有的供电设备中，大部分还是以400V左右的供电电压为主，为了适应快速直流充电的需求，逐渐出现了800V左右的供电电压，下面就以主要用于适应400V左右的低压供电设备和800V左右的高电压工单设备的动力电池为例进行详细介绍。

参照图7a所示，该动力电池主要包括第一端A和第二端B，电池模块41和电池模块42之间设置有中间继电器43，电池模块41的另一端连接有主正极继电器44，该主正极继电器44与正极预充继电器45并联，同时，还有一预充电阻与正极预充继电器45串联连接；相应地，电池模块42的另一端连接有主负极继电器46，该主负极继电器46与负极预充继电器47并联，同时，还有另一预充电阻与负极预充继电器47串联连接。电池模块41的另一端还通过辅助负极继电器49连接至第二端B，电池模块42的另一端还通过辅助正极继电器48连接至第一端A。其中，电池模块41、主正极继电器44与正极预充继电器45以及预充电阻共同构成第一电池模组M1，电池模块42、主负极继电器46与负极预充继电器47以及预充电阻共同构成第二电池模组M2。

在正常情况下，电池模块41与电池模块42的电压是相同的，电池模块41和电池模块42的阈值电压范围均可以为250V-450V。在使用动力电池进行供电时，电池模块41和电池模块42处于串联状态，输出电压范围为500V-900V。

以动力电池为电动汽车供电为例进行说明，当车辆需要正常行驶时，动力电池内部可以先闭合主负极继电器46和中间继电器43，然后闭合正极预充继电器45，以避免直接供电对供电电路造成的损伤。待与正极预充继电器45连接的电阻导通后，达到预充阈值，闭合主正极继电器44，并断开正极预充继电器45；而负极预充继电器47、辅助负极继电器49、辅助正极继电器48都处于断开状态，动力电池通过电池模块41与电池模块42的电压之和为电动汽车供给电能。

当动力电池使用一段时间后，不足以续航，因此，需要为该动力电池充电。由于在实际的使用过程中，各个电池并不能保证绝对的一致性，导致各个电池模块实际剩余的电量、电压不一致，为了避免对电池充电电路中各个元件的损伤，可以采用以下方式进行充电。

参照图7b所示，该充电控制方案可以包括以下步骤：

步骤51：监测供电电压。

步骤52：判断供电电压是否大于等于第一电压，若是，则执行步骤53，否则，执行步骤54。

步骤53：闭合连接第一电池模组M1和第二电池模组M2的中间继电器43，断开辅助负极继电器49、辅助正极继电器48，以使得第一电池模组M1和第二电池模组M2串联充电。其中，第一电压为第一电池模组M1和第二电池模组M2的阈值电压之和。

仍参照图7a所示，虚线部分为电路处于导通状态的线路，从充电开始至达到该状态，中间可经过预充继电器、辅助继电器等元件的闭合、断开过程，在此不做赘述。

步骤54：判断第一电池模组M1的电压与第二电池模组M2的电压是否相同，若相同，则执行步骤55，否则，执行步骤56。

步骤55：断开中间继电器43，闭合辅助负极继电器49、辅助正极继电器48，以使得第一电池模组M1与第二电池模组M2并联充电，直至充满为止。

具体充电导通线路参照图7c所示。

步骤56：断开中间继电器43，若第一电池模组M1的电压大于第二电池模组M2的电压，则闭合第二电池模组M2对应的辅助负极继电器49，断开第一电池模组M1对应的辅助正极继电器48，以对第二电池模组M2进行充电；

若第一电池模组M1的电压小于第二电池模组M2的电压，则闭合第一电池模组M1对应的辅助正极继电器48，断开第二电池模组M2对应的辅助负极继电器49，以对第一电池模组M1进行充电。

具体充电导通线路参照图7d和图7e。

步骤57：当第二电池模组M2的电压达到所述第一电池模组M1的电压时，或者，当所述第一电池模组M1的电压达到所述第二电池模组M2的电压时，跳转至步骤55。

由此，通过上述充电控制方案，能够根据本申请提供的动力电池结构来适应不同电压的供电设备，实现对高、低电压供电设备的充电兼容能力。不需要额外增加变压系统，提升了灵活性以及便捷性，降低成本以及车辆重量。而且，还可以在各个电池模组的电压不同的情况下，单独对电压较低的电池模组进行充电，然后再依次进行并联充电，避免并联充电时电池模组电压不同而对电池元件造成损伤，而且提升了充电效率以及安全性。

在上述可实现的方案中，虽然可以通过单独对电压较低的电池模组进行充电，然后再依次进行并联充电，但是，这种调整方案较为理想，因为考虑到本申请中所涉及的动力电池主要使用在电动汽车领域，而对电动汽车充电时往往会使用快充方式，电压升高速度较快，那么，在单独对电压较低的电池模组进行充电时，无法准确掌控充电时间，在将该电池模组并联入并联电路时(即由单独充电切换至并联充电)，该电池模组的电压有可能已经超过了原本电压较高的电池模组，这样，对电池模组单独充电时的电压测量以及切换时刻的确定，提出了较高的要求，操作难度较高，且仍容易造成涌流。

为此，本申请提出了一种动力电池充电控制方案，以将等效电感元件与至少两个电池模组串联，并利用该等效电感元件对串联在一起的至少两个电池模组的电压进行均衡，由于流通电感元件的电流的改变非常缓慢，无法突变，这样，就可以借用等效电感元件的该原理特性，对串联在一起的至少两个电池模组的电压进行均衡处理，然后再进行并联充电。从而，可以尽可能将并联充电时的接通瞬时电流降到最小，甚至为0，以此有效避免涌流现象，安全有效的实现对电池模组的电压均衡。

另一种可实现的方案，本申请提供了一种动力电池充电控制电路，实现控制调整所有电池模组的电压相同，以便于动力电池的至少两个电池模组可以并联充电。

参照图8a所示，该动力电池充电控制电路主要包括：动力电池81、供电设备82、等效电感元件83；

其中，所述动力电池81的结构以及其内部的结构部件可参照图1a、图1b、图2以及图3所示，在此不做赘述；

设置在所述动力电池81的第一端A和第二端B之间的至少两个电池模组811和812，与所述等效电感元件83能够形成串联电路。

其中，供电设备82的一端连接至动力电池81的第一端A，另一端连接至动力电池81的第二端B。

由此，通过等效电感元件与动力电池中串联在一起的至少两个电池模组形成串联电路，等效电感元件可以利用自身的电感特性，均衡所述至少两个电池模组的电压，进而，避免涌流现象，安全有效的实现对电池模组的电压均衡，以便于动力电池的至少两个电池模组可以并联充电。

优选地，所述等效电感元件至少可以包括：电机定子线圈模组和电机控制器模组；

其中，所述电机定子线圈模组包括至少两个定子线圈，所述至少两个定子线圈中每个定子线圈的一端连接至共接端，另一端分别连接至所述电机控制模组中相应的控制器电路；

所述电机控制器模组中至少并联有与定子线圈数目相同的控制器电路M，且所述电机控制器模组的一端连接所述动力电池的第一端，另一端连接所述动力电池的第二端。

具体地，参照图8b所示，该等效电感元件83至少可以包括电子定子线圈模组831和电机控制器模组832；其中，电子定子线圈模组831包括三个定子线圈(分别为L1、L2、L3)，电机控制器模组832包括三个并联的控制器电路(分别为M1、M2、M3)，其中，每个并联支路(即控制器电路M)上都设置有两个控制器(分别为Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6)；这三个定子线圈的一端连接至共接端，其实，该共接端就是这三个定子线圈的共接端，三个定子线圈的另一端分别连接至电机控制器模组832中相应的控制器电路M，具体连接至相应控制器电路中两个控制器之间；而电机控制器模组832中还包括与控制器电路并联的电容C，且电机控制器模组832的一端连接动力电池的第一端A，电机控制器模组832的另一端连接动力电池的第二端B。

其中，在图8b中的控制器Q具体可以为双向控制导通的开关元件，也可以设置为二极管或是三极管，本申请并不对此进行限定。

应理解，在本申请中，所述等效电感元件可以为额外增加的等效电感元件，例如，电感线圈或是其它可以等效为电感的元件。

而本申请中，优选以电动汽车内部自身具备的电极控制器模组以及电机定子线圈模组，从而简化控制电路，节省成本。

基于上述图8a所示的控制电路，本申请的控制电路具体可以实现为以下至少两种结构。

结构1：所述动力电池能够通过所述电机控制器模组中任意控制器电路与所述电机定子线圈模组中任意两个定子线圈串联。

具体地，参照图9a所示，该动力电池充电控制电路包括：动力电池81，连接动力电池81第一端A和第二端B的电机控制器模组832，以及与电机控制器模组832连接的电机定子线圈模组831；在对动力电池81中的第一电池模组811和第二电池模组812进行电压均衡处理时，该充电控制电路中，第一电池模组811与第二电池模组812之间的第一继电器闭合，进而第一电池模组811与第二电池模组812串接在一起；电机控制器模组832中任一控制器电路M，例如图9a中与第一端A连接的第一条控制器电路M1，闭合其中的控制器Q1，同时，选择与第二端B连接的第二条控制器电路M2，闭合其中的控制器Q4，从而，将动力电池81中第一电池模组811和第二电池模组812串接在一起，通过闭合的控制器Q1以及控制器Q4，与定子线圈L1和定子线圈L2形成串联回路。

应理解，该图9a仅是对结构1的举例说明，并不限于该控制电路，也可以通过闭合其它控制器实现第一电池模组811和第二电池模组812与定子线圈的串接。

例如，参照图9b所示，第一电池模组811与第二电池模组812之间的第一继电器闭合，进而第一电池模组811与第二电池模组812串接在一起；电机控制器模组832中与第一端A连接的第一条控制器电路M1，闭合其中的控制器Q1，同时，选择与第二端B连接的第三条控制器电路M3，闭合其中的控制器Q6，从而，将动力电池81中第一电池模组811和第二电池模组812串接在一起，通过闭合的控制器Q1以及控制器Q6，与定子线圈L1和定子线圈L3形成串联回路。

再如，参照图9c所示，第一电池模组811与第二电池模组812之间的第一继电器闭合，进而第一电池模组811与第二电池模组812串接在一起；电机控制器模组832中与第一端A连接的第二条控制器电路M2，闭合其中的控制器Q3，同时，选择与第二端B连接的第三条控制器电路M3，闭合其中的控制器Q6，从而，将动力电池81中第一电池模组811和第二电池模组812串接在一起，通过闭合的控制器Q3以及控制器Q6，与定子线圈L2和定子线圈L3形成串联回路。

而且，在本申请中，也不限于图9a-图9c所示的两个电池模组，还可以对三个或三个以上的电池模组进行电压均衡控制调整。

结构2：所述控制电路，还包括：第三继电器；所述第三继电器的一端连接任一电池模组的正极，另一端通过线束接入电机定子线圈模组，并能够通过接入时所连接的定子线圈以外的任一定子线圈所连接的控制器电路，与其它电池模组的负极连接；或者，

所述第三继电器的一端连接任一电池模组的负极，另一端通过线束接入电机定子线圈模组，并能够通过接入时所连接的定子线圈以外的任一定子线圈所连接的控制器电路，与其它电池模组的正极连接。

--第三继电器连接第一电池模组正极

具体地，参照图10a所示，基于图8a所示的控制电路，还包括：第三继电器84，所述第三继电器84的一端连接第一电池模组811的正极，另一端通过线束N接入电机定子线圈模组831，并能够通过接入时所连接的定子线圈L1以外的定子线圈L2所连接的第二条控制器电路M2，与第二电池模组812的正极连接；该控制电路中，控制器Q3闭合，第三继电器84闭合，以及连接第一电池模组811或第二电池模组812的第二继电器(如图10a中S2、S3和S4)闭合，S5断开，位于第一电池模组811与第二电池模组812之间的第一继电器S1断开。

参照图10b所示，所述第三继电器84的一端连接第一电池模组811的正极，另一端通过线束N接入电机定子线圈模组831，并能够通过接入时所连接的定子线圈L1以外的定子线圈L3所连接的第三条控制器电路M3，与第二电池模组812的正极连接；该控制电路中，控制器Q5闭合，第三继电器84闭合，以及连接第一电池模组811或第二电池模组812的第二继电器(如图10b中S2、S3和S4)闭合，S5断开，位于第一电池模组811与第二电池模组812之间的第一继电器S1断开。

参照图10c所示，所述第三继电器84的一端连接第一电池模组811的正极，另一端通过线束N接入电机定子线圈模组831，并能够通过接入时所连接的定子线圈L1以外的定子线圈L3所连接的第三条控制器电路M3以及定子线圈L2所连接的第二条控制器电路M2，与第二电池模组812的正极连接；该控制电路中，控制器Q5、控制器Q3闭合，第三继电器84闭合，以及连接第一电池模组811或第二电池模组812的第二继电器(如图10c中S2、S3和S4)闭合，S5断开，位于第一电池模组811与第二电池模组812之间的第一继电器S1断开。

--第三继电器连接第一电池模组负极

参照图11a所示，基于图8a所示的控制电路，还包括：第三继电器84，所述第三继电器84的一端连接第一电池模组811的负极，另一端通过线束N接入电机定子线圈模组831，并能够通过接入时所连接的定子线圈L1以外的定子线圈L2所连接的第二条控制器电路M2，与第二电池模组812的负极连接；该控制电路中，控制器Q4闭合，第三继电器84闭合，以及连接第一电池模组811或第二电池模组812的第二继电器(如图11a中S4、S3和S5)闭合，S2断开，位于第一电池模组811与第二电池模组812之间的第一继电器S1断开。

参照图11b所示，所述第三继电器84的一端连接第一电池模组811的负极，另一端通过线束N接入电机定子线圈模组831，并能够通过接入时所连接的定子线圈L1以外的定子线圈L3所连接的第三条控制器电路M3，与第二电池模组812的负极连接；该控制电路中，控制器Q6闭合，以及连接第一电池模组811或第二电池模组812的第二继电器(如图11b中S4、S3和S5)闭合，S2断开，位于第一电池模组811与第二电池模组812之间的第一继电器S1断开。

参照图11c所示，所述第三继电器84的一端连接第一电池模组811的负极，另一端通过线束N接入电机定子线圈模组831，并能够通过接入时所连接的定子线圈L1以外的定子线圈L3所连接的第三条控制器电路M3以及定子线圈L2所连接的第二条控制器电路M2，与第二电池模组812的负极连接；该控制电路中，控制器Q4、控制器Q6闭合，以及连接第一电池模组811或第二电池模组812的第二继电器(如图11b中S4、S3和S5)闭合，S2断开，位于第一电池模组811与第二电池模组812之间的第一继电器S1断开。

--第三继电器连接第二电池模组正极

具体地，参照图12a所示，基于图8a所示的控制电路，还包括：第三继电器84，所述第三继电器84的一端连接第二电池模组812的正极，另一端通过线束N接入电机定子线圈模组831，并能够通过接入时所连接的定子线圈L1以外的定子线圈L2所连接的第二条控制器电路M2，与第一电池模组811的正极连接；该控制电路中，控制器Q3闭合，第三继电器84闭合，以及连接第一电池模组811或第二电池模组812的第二继电器(如图12a中S2、S3和S5)闭合，S4断开，位于第一电池模组811与第二电池模组812之间的第一继电器S1断开。

参照图12b所示，所述第三继电器84的一端连接第二电池模组812的正极，另一端通过线束N接入电机定子线圈模组831，并能够通过接入时所连接的定子线圈L1以外的定子线圈L3所连接的第三条控制器电路M3，与第一电池模组811的正极连接；该控制电路中，控制器Q5闭合，第三继电器84闭合，以及连接第一电池模组811或第二电池模组812的第二继电器(如图12b中S2、S3和S5)闭合，S4断开，位于第一电池模组811与第二电池模组812之间的第一继电器S1断开。

参照图12c所示，所述第三继电器84的一端连接第二电池模组812的正极，另一端通过线束N接入电机定子线圈模组831，并能够通过接入时所连接的定子线圈L1以外的定子线圈L3所连接的第三条控制器电路M3以及定子线圈L2所连接的第二条控制器电路M2，与第一电池模组811的正极连接；该控制电路中，控制器Q5、控制器Q3闭合，第三继电器84闭合，以及连接第一电池模组811或第二电池模组812的第二继电器(如图12c中S2、S3和S5)闭合，S4断开，位于第一电池模组811与第二电池模组812之间的第一继电器S1断开。

--第三继电器连接第二电池模组负极

参照图13a所示，基于图8a所示的控制电路，还包括：第三继电器84，所述第三继电器84的一端连接第二电池模组812的负极，另一端通过线束N接入电机定子线圈模组831，并能够通过接入时所连接的定子线圈L1以外的定子线圈L2所连接的第二条控制器电路M2，与第一电池模组811的负极连接；该控制电路中，控制器Q4闭合，第三继电器84闭合，以及连接第一电池模组811或第二电池模组812的第二继电器(如图13a中S2、S4和S5)闭合，S3断开，位于第一电池模组811与第二电池模组812之间的第一继电器S1断开。

参照图13b所示，所述第三继电器84的一端连接第二电池模组812的负极，另一端通过线束N接入电机定子线圈模组831，并能够通过接入时所连接的定子线圈L1以外的定子线圈L3所连接的第三条控制器电路M3，与第一电池模组811的负极连接；该控制电路中，控制器Q6闭合，以及连接第一电池模组811或第二电池模组812的第二继电器(如图13b中S2、S4和S5)闭合，S3断开，位于第一电池模组811与第二电池模组812之间的第一继电器S1断开。

参照图13c所示，所述第三继电器84的一端连接第二电池模组812的负极，另一端通过线束N接入电机定子线圈模组831，并能够通过接入时所连接的定子线圈L1以外的定子线圈L3所连接的第三条控制器电路M3以及定子线圈L2所连接的第二条控制器电路M2，与第一电池模组811的负极连接；该控制电路中，控制器Q4、控制器Q6闭合，以及连接第一电池模组811或第二电池模组812的第二继电器(如图13c中S2、S4和S5)闭合，S3断开，位于第一电池模组811与第二电池模组812之间的第一继电器S1断开。

应理解，在本申请中，第三继电器84不限于通过上述方式接入定子线圈L1，还可以接入定子线圈L2或是定子线圈L3。

在上述各类控制电路中，可以通过两个定子线圈等效为电感元件，来对串联在回路中的第一电池模组和第二电池模组进行电压均衡控制调整，也可以通过三个定子线圈等效而来的电感元件，对串联在回路中的第一电池模组和第二电池模组进行电压均衡控制调整，本申请并不对此进行限定。

此外，本申请还提供了一种电动汽车，该电动汽车包括上述实施例所提及的动力电池充电控制电路。具体的，动力电池充电控制电路的布线以及电路元件的排布，可以根据电动汽车的总控电路进行合理布局，本申请并不对此进行限定，只要能够实现上述动力电池充电控制电路即可。

相应地，本申请还提供了一种对本申请所提及的动力电池充电控制电路的充电控制方法，其实，该方法可以视为步骤32在控制调整所有电池模组的电压相同时的具体操作；参照图14所示，所述充电控制方法主要包括：

步骤141：在确定每个电池模组的电压不相同的情况下，设置所述动力电池的第一端和第二端之间的至少两个电池模组，与所述等效电感元件串联，所述至少两个电池模组通过所述等效电感元件均衡电压；

步骤142：在所述至少两个电池模组的压差达到预设均衡阈值时，断开所述至少两个电池模组与所述等效电感元件之间的连接，并断开相邻电池模组之间连接的第一继电器，闭合所有二继电器，以使得动力电池的至少两个电池模组并联充电。

应理解，在本申请中，预设均衡阈值可以是根据经验值或是精准计算得到的电压差值，例如，两个电池模组的压差不大于5V，或是1V。具体可以根据充电控制电路所能够实现的精度以及调整能力决定。

可选地，设置所述动力电池的第一端和第二端之间的至少两个电池模组，与所述等效电感元件串联，具体包括：

闭合所述电机控制器模组中任意两条控制器电路中的一个控制器，断开所述电机控制器模组中其它的控制器；所述电机定子线圈模组中的任意两个定子线圈通过所述电机控制器模组中闭合的控制器所形成的控制器电路，与所述至少两个电池模组串联，并控制调整所述至少两个电池模组的电压均衡。

进一步，在将至少两个电池模组与等效电感元件串联在一个闭合回路时，具体可以根据控制电路来进行选择相应的控制方法；针对结构1的情况，可以选择以下方式一进行控制调整，针对结构2的情况，可以选择方式二进行控制调整。

方式一：

闭合所述至少两个电池模组之间连接的第一继电器，以使得所述至少两个电池模组通过所述第一继电器串联；

所述电机定子线圈模组中的任意两个定子线圈通过所述电机控制器模组中闭合的控制器所形成的控制器电路，与串联在一起的至少两个电池模组形成闭合回路，以控制调整所述至少两个电池模组的电压均衡。

具体地，参照图15a所示，以图9a所示的动力电池充电控制电路为例，该充电控制方法主要包括以下步骤：

步骤151：闭合第一电池模组811与第二电池模组812之间连接的第一继电器S1，闭合控制器Q1和控制器Q4，其它所有控制器以及其它所有第二继电器断开。

具体可以参照图15b所示，该过程中，定子线圈L1与定子线圈L2利用自身不能突变的特性，可以保证该串联回路中产生均衡电流，避免了涌流的产生。

步骤152：检测第一继电器S1的流通电流是否小于阈值，若流通电流小于阈值，则执行步骤153；否则，仍保持步骤151的状态，不做处理。

步骤153：闭合所有第二继电器，然后断开第一继电器S1以及控制器Q1和控制器Q4。

具体参照图15c，第一电池模组811与第二电池模组812并联，此时，打开供电设备，可以对第一电池模组811与第二电池模组812进行并联充电。

该方案中不需要增加新的元件，即可以实现对动力电池中各个电池模组的电压均衡控制调整，实现较为灵活。

方式二：

断开所述至少两个电池模组之间连接的第一继电器，闭合部分第二继电器，以使得所述至少两个电池模组通过闭合的部分第二继电器串联；

所述第三继电器通过线束与所述电机定子线圈模组中的任意两个定子线圈，所述电机控制器模组中闭合的控制器所形成的控制器电路，以及串联在一起的至少两个电池模组形成闭合回路，以控制调整所述至少两个电池模组的电压均衡。

具体地，参照图16a所示，以图10a所示的动力电池充电控制电路为例，该充电控制方法主要包括以下步骤：

步骤161：断开第一电池模组811与第二电池模组812之间连接的第一继电器S1，以及第二继电器S5；闭合第二继电器S2、第二继电器S4、第二继电器S5、控制器Q3以及第三继电器84。

具体可以参照图16b所示，该过程中，定子线圈L1与定子线圈L2利用自身不能突变的特性，可以保证该串联回路中产生均衡电流，避免了涌流的产生。

步骤162：检测第三继电器84的流通电流是否小于阈值，若流通电流小于阈值，则执行步骤163；否则，不做处理。

步骤163：闭合所有第二继电器，然后断开第三继电器84以及控制器Q3。

具体参照图16c，第一电池模组811与第二电池模组812并联，此时，打开供电设备，可以对第一电池模组811与第二电池模组812进行并联充电。

通过定子线圈与动力电池中串联在一起的至少两个电池模组形成串联电路，定子线圈可以利用自身的电感特性，均衡所述至少两个电池模组的电压，进而，避免涌流现象，安全有效的实现对电池模组的电压均衡，以便于动力电池的至少两个电池模组可以并联充电。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种动力电池充电控制电路，其特征在于，包括：动力电池、供电设备、等效电感元件；

其中，所述动力电池包括：分别用于连接供电设备正极的第一端和连接所述供电设备负极的第二端；设置在所述第一端和所述第二端之间的至少两个电池模组，所述至少两个电池模组中相邻电池模组之间连接有第一继电器，每个电池模组通过至少一个第二继电器分别连接所述第一端和所述第二端；

设置在所述动力电池的第一端和第二端之间的至少两个电池模组，与所述等效电感元件能够形成串联电路。

2.如权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于，所述等效电感元件包括：电机定子线圈模组和电机控制器模组；

其中，所述电机定子线圈模组包括至少两个定子线圈，所述至少两个定子线圈中每个定子线圈的一端连接至共接端，另一端分别连接至所述电机控制模组中相应的控制器电路；

所述电机控制器模组中至少并联有与定子线圈数目相同的控制器电路，且所述电机控制器模组的一端连接所述动力电池的第一端，另一端连接所述动力电池的第二端。

3.如权利要求2所述的充电控制电路，其特征在于，

所述动力电池能够通过所述电机控制器模组中任意控制器电路与所述电机定子线圈模组中任意两个定子线圈串联。

4.如权利要求2所述的充电控制电路，其特征在于，还包括：第三继电器；

所述第三继电器的一端连接任一电池模组的正极，另一端通过线束接入电机定子线圈模组，并能够通过接入时所连接的定子线圈以外的任一定子线圈所连接的控制器电路，与其它电池模组的负极连接；或者，

所述第三继电器的一端连接任一电池模组的负极，另一端通过线束接入电机定子线圈模组，并能够通过接入时所连接的定子线圈以外的任一定子线圈所连接的控制器电路，与其它电池模组的正极连接。

5.如权利要求4所述的充电控制电路，其特征在于，所述第三继电器的另一端通过线束接入电机定子线圈模组中的任一定子线圈。

6.一种电动汽车，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的动力电池充电控制电路。

7.一种对权利要求1-5任一项所述的动力电池充电控制电路的充电控制方法，其特征在于，所述充电控制方法包括：

在确定每个电池模组的电压不相同的情况下，设置所述动力电池的第一端和第二端之间的至少两个电池模组，与所述等效电感元件串联，所述至少两个电池模组通过所述等效电感元件均衡电压；

在所述至少两个电池模组的压差达到预设均衡阈值时，断开所述至少两个电池模组与所述等效电感元件之间的连接，并断开相邻电池模组之间连接的第一继电器，闭合所有第二继电器，以使得动力电池的至少两个电池模组并联充电。

8.如权利要求7所述的充电控制方法，其特征在于，设置所述动力电池的第一端和第二端之间的至少两个电池模组，与所述等效电感元件串联，具体包括：

闭合所述电机控制器模组中任意两条控制器电路中的一个控制器，断开所述电机控制器模组中其它的控制器；所述电机定子线圈模组中的任意两个定子线圈通过所述电机控制器模组中闭合的控制器所形成的控制器电路，与所述至少两个电池模组串联，并控制调整所述至少两个电池模组的电压均衡。

9.如权利要求8所述的充电控制方法，其特征在于，所述电机定子线圈模组中的任意两个定子线圈通过所述电机控制器模组中闭合的控制器所形成的控制器电路，与所述至少两个电池模组串联，并控制调整所述至少两个电池模组的电压均衡，具体包括：

闭合所述至少两个电池模组之间连接的第一继电器，以使得所述至少两个电池模组通过所述第一继电器串联；

所述电机定子线圈模组中的任意两个定子线圈通过所述电机控制器模组中闭合的控制器所形成的控制器电路，与串联在一起的至少两个电池模组形成闭合回路，以控制调整所述至少两个电池模组的电压均衡。

10.如权利要求8所述的充电控制方法，其特征在于，所述电机定子线圈模组中的任意两个定子线圈通过所述电机控制器模组中闭合的控制器所形成的控制器电路，与所述至少两个电池模组串联，并控制调整所述至少两个电池模组的电压均衡，具体包括：

断开所述至少两个电池模组之间连接的第一继电器，闭合部分第二继电器，以使得所述至少两个电池模组通过闭合的部分第二继电器串联；

所述第三继电器通过线束与所述电机定子线圈模组中的任意两个定子线圈，所述电机控制器模组中闭合的控制器所形成的控制器电路，以及串联在一起的至少两个电池模组形成闭合回路，以控制调整所述至少两个电池模组的电压均衡。

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