CN113602144A - 一种电池组中单体电池的均衡控制系统、方法和汽车 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池组中单体电池的均衡控制系统、方法和汽车，该装置包括：每个主动均衡单元，对一组单体电池串中的每个单体电池的电池参数进行采样；通讯单元，实现相邻两个主动均衡单元之间的通讯；控制单元，在所有主动均衡单元之间通讯的情况下，根据每个单体电池的电池参数，在需要对一组单体电池串中的相应单体电池进行主动均衡控制的情况下，发送主动均衡指令；每个主动均衡单元，在接收到主动均衡指令的情况下，对一组单体电池串中的相应单体电池的电池参数进行主动均衡处理。该方案，通过对电池组中单体电池在充放电过程中进行均衡控制，防止电池组在充放电过程中出现过充与过放现象，有利于延长电池组的使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于电池管理技术领域，具体涉及一种电池组中单体电池的均衡控制系统、方法和汽车，尤其涉及一种新能源电动汽车的单体电池主动均衡控制系统、方法和汽车。
背景技术
新能源汽车(即新能源电动汽车)体系内，无论是混合动力汽车(HEV)，还是电动汽车(EV)，都离不开作为储能介质的汽车动力电池。锂离子电池(即锂电池)已经占据了汽车动力电池的主导地位，为了实现更长的续航里程，通常需要多节电池串联和/或并联组成电池组使用。考虑到汽车对能量、功率和环境的要求，安全、可靠地使用大型锂离子电池组绝对不是一个简单的任务。因此，需要采用适当的电池管理系统，对电池组中单体电池在充放电过程中进行均衡控制，才能充分利用新型锂电池的优势。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种电池组中单体电池的均衡控制系统、方法和汽车，以解决电池组在充放电过程中存在过充与过放现象，会影响电池组的使用寿命的问题，达到通过对电池组中单体电池在充放电过程中进行均衡控制，防止电池组在充放电过程中出现过充与过放现象，有利于延长电池组的使用寿命的效果。
本发明提供一种电池组中单体电池的均衡控制系统中，所述电池组，包括：设定数量的单体电池；所述设定数量的单体电池，形成两组以上单体电池串；所述电池组中单体电池的均衡控制系统，包括：主动均衡单元、通讯单元和控制单元；所述主动均衡单元的数量，与所述单体电池串的组数相同；每个所述主动均衡单元，对应于一组单体电池串；所述通讯单元，设置在相邻两个所述主动均衡单元之间；其中，每个所述主动均衡单元，被配置为针对两组以上单体电池串中的一组单体电池串中的每个单体电池，对一组单体电池串中的每个单体电池的电池参数进行采样；所述通讯单元，被配置为实现相邻两个所述主动均衡单元之间的通讯；所述控制单元，被配置为在所有所述主动均衡单元之间通讯的情况下，根据采样得到的一组单体电池串中的每个单体电池的电池参数，确定是否需要对一组单体电池串中的相应单体电池进行主动均衡控制，并在需要对一组单体电池串中的相应单体电池进行主动均衡控制的情况下，发送主动均衡指令；每个所述主动均衡单元，还被配置为在接收到所述主动均衡指令的情况下，对一组单体电池串中的相应单体电池的电池参数进行主动均衡处理。
在一些实施方式中，每个所述主动均衡单元，还连接至设定的直流电源；所述电池参数，包括：电压参数；每个所述主动均衡单元，对一组单体电池串中的相应单体电池的电池参数进行主动均衡处理，包括：通过所述设定的直流电源，对一组单体电池串中的相应单体电池的电池参数进行主动均衡处理，以实现对一组单体电池串中的相应单体电池的电压参数的主动均衡处理。
在一些实施方式中，每个所述主动均衡单元，包括：采样单元、电池选通单元、换相单元和均衡单元；其中，每个所述主动均衡单元，对一组单体电池串中的每个单体电池的电池参数进行采样，包括：所述采样单元，被配置为对一组单体电池串中的每个单体电池的电压参数进行采样；每个所述主动均衡单元，通过所述设定的直流电源，对一组单体电池串中的相应单体电池的电池参数进行主动均衡处理，包括：所述电池选通单元，被配置为在接收到所述主动均衡指令的情况下，根据所述主动均衡指令，选通一组单体电池串中的相应单体电池；所述换相单元，被配置为针对选通的一组单体电池串中的相应单体电池的正负极情况，进行换相处理，以使选通的一组单体电池串中的相应单体电池能够按设定输出方式连接至所述均衡单元；所述均衡单元，被配置为对连接至所述均衡单元自身的一组单体电池串中的相应单体电池，控制该单体电池与所述设定的直流电源之间进行电压参数的均衡处理。
在一些实施方式中，所述采样单元，包括：型号为LTC6811的芯片；所述电池选通单元，包括：第一开关管单元；所述换相单元，包括：第二开关管单元；所述均衡单元，包括：变压器均衡单元。
在一些实施方式中，每个所述主动均衡单元，还包括：电池温度采样单元；所述电池参数，还包括：温度参数；每个所述主动均衡单元，对一组单体电池串中的每个单体电池的电池参数进行采样，还包括：所述电池温度采样单元，被配置为对一组单体电池串中的每个单体电池的温度参数进行采样；每个所述主动均衡单元，对一组单体电池串中的相应单体电池的电池参数进行主动均衡处理，还包括：通过设定的温度控制设备，对一组单体电池串中的相应单体电池的电池参数进行主动均衡处理，以实现对一组单体电池串中的相应单体电池的温度参数的主动均衡处理。
在一些实施方式中，所述通讯单元，包括：电容隔离通讯单元；在所述主动均衡单元的数量为三个的情况下，所述电容隔离通讯单元的数量为两个。
在一些实施方式中，所述电容隔离通讯单元，包括：电容模块，以及对称设置在所述电容模块两端的一对电阻模块；所述一对电阻模块，分别与相邻的两个所述主动均衡单元相连。
在一些实施方式中，还包括：隔离单元；所述隔离单元，包括：通讯隔离单元和驱动隔离单元中的至少之一；其中，在所述隔离单元包括通讯隔离单元的情况下，所述通讯隔离单元，设置在两个以上所述主动均衡单元中，最后一个所述主动均衡单元与所述控制单元之间，被配置为对两个以上所述主动均衡单元与所述控制单元之间的通讯信号进行隔离处理；在所述隔离单元包括驱动隔离单元的情况下，所述驱动隔离单元，设置在所述控制单元与每个所述主动均衡单元之间，被配置为对每个所述主动均衡单元的驱动信号进行隔离处理。
在一些实施方式中，在所述隔离单元包括通讯隔离单元的情况下，所述通讯隔离单元，包括：型号为SI8641ED的芯片；在所述隔离单元包括驱动隔离单元的情况下，所述驱动隔离单元，包括：光耦隔离器。
与上述系统相匹配，本发明再一方面提供一种汽车，包括：以上所述的电池组中单体电池的均衡控制系统。
与上述汽车相匹配，本发明再一方面提供一种电池组中单体电池的均衡控制方法中，所述电池组，包括：设定数量的单体电池；所述设定数量的单体电池，形成两组以上单体电池串；所述电池组中单体电池的均衡控制方法，包括：通过每个主动均衡单元，针对两组以上单体电池串中的一组单体电池串中的每个单体电池，对一组单体电池串中的每个单体电池的电池参数进行采样；其中，所述主动均衡单元的数量，与单体电池串的组数相同；每个所述主动均衡单元，对应于一组单体电池串；通过通讯单元，实现相邻两个所述主动均衡单元之间的通讯；所述通讯单元，设置在相邻所述两个主动均衡单元之间；通过控制单元，在所有所述主动均衡单元之间通讯的情况下，根据采样得到的一组单体电池串中的每个单体电池的电池参数，确定是否需要对一组单体电池串中的相应单体电池进行主动均衡控制，并在需要对一组单体电池串中的相应单体电池进行主动均衡控制的情况下，发送主动均衡指令；通过每个所述主动均衡单元，在接收到所述主动均衡指令的情况下，对一组单体电池串中的相应单体电池的电池参数进行主动均衡处理。
由此，本发明的方案，通过针对电池组中的单电池，进行两路以上双向主动均衡，其中，每一组单体电池串采用一路主动均衡电路进行主动均衡；从而，通过对电池组中单体电池在充放电过程中进行均衡控制，防止电池组在充放电过程中出现过充与过放现象，有利于延长电池组的使用寿命。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的电池组中单体电池的均衡控制系统的一实施例的结构示意图；
图2为主动均衡控制系统的一实施例的结构示意图；
图3为电容隔离通讯单元的一实施例的结构示意图；
图4为电池温度采样单元的一实施例的结构示意图；
图5为电池选通单元的一实施例的结构示意图；
图6为换相单元的一实施例的结构示意图；
图7为变压器均衡单元的一实施例的结构示意图；
图8为隔离驱动单元的一实施例的结构示意图；
图9为本发明的电池组中单体电池的均衡控制方法的一实施例的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
在电池生产过程中，工艺等因素造成每个单体电池之间在容量、内阻方面有微小的差异；在串联使用过程中，使用方法不得当导致微小的差异会逐渐增大。这种差异体现在同种或同一型号电池电压的不一致上。当电池组进行串联充电时，相同时间内容量小的电池能充满，而容量大的电池还未充满；当容量大的电池充满时，容量小的单体电池可能会处于过充状态。当进行放电时，容量小的电池先放完电，而容量大的电池还没有放完，此时容量小的电池可能会处于过放状态。这种过充和过放会形成恶性循环，导致即使最初差异很小的电池在多次循环充放电之后差异变得很大，这种差异若没有采用一定措施给予有效的控制，会导致电池组中容量小的电池提前结束它的使用寿命。根据“木桶短板”原理，这个容量小的单体电池会影响整个电池组的使用效果，导致整个电池组不能为外界提供额定的电压和容量，对于一个容量消耗殆尽的单体电池，其本身对于电池组来讲就是一个大电阻，会不断的消耗电池组的能量。不仅如此，该容量小的单体电池还加剧了整个电池组寿命的衰减，严重时还会产生安全隐患、产生事故。因此，必须对这种危害很大的差异进行有效的控制。电压均衡就是将电池组内单体电池的电压之差，通过能量的平衡，控制在一个合理的范围内。
以锂动力电池制造水平和工艺，在锂动力电池电芯在生产过程中，各个锂动力电池单体会存在细微的差别，也就是一致性问题，不一致性主要表现在锂动力电池单体容量、内阻、自放电率、充放电效率等方面。锂动力电池单体的不一致，传导至锂动力电池组，必然的带来了锂动力电池组容量的损失，进而造成寿命的下降。在组成的锂动力电池组装车使用过程中，也会由于自放电程度以及部位温度等原因导致单体不一致性的现象出现，锂动力电池单体的不一致性从而又影响锂动力电池组的充放电特性。而锂动力电池单体20％的容量差异，会带来锂动力电池组40％的容量损失。
根据本发明的实施例，提供了一种电池组中单体电池的均衡控制系统。参见图1所示本发明的装置的一实施例的结构示意图。所述电池组，包括：设定数量的单体电池。所述设定数量的单体电池，形成两组以上单体电池串。
所述电池组中单体电池的均衡控制系统，包括：主动均衡单元、通讯单元和控制单元。所述主动均衡单元的数量，与所述单体电池串的组数相同。每个所述主动均衡单元，对应于一组单体电池串。所述通讯单元，设置在相邻两个所述主动均衡单元之间。每个所述主动均衡单元，连接至所述控制单元。
其中，每个所述主动均衡单元，被配置为针对两组以上单体电池串中的一组单体电池串中的每个单体电池，对一组单体电池串中的每个单体电池的电池参数进行采样。
所述通讯单元，被配置为实现相邻两个所述主动均衡单元之间的通讯。
所述控制单元，被配置为在所有所述主动均衡单元之间通讯的情况下，如在两个LTC6811之间已进行通讯的情况下，根据采样得到的一组单体电池串中的每个单体电池的电池参数，确定是否需要对一组单体电池串中的相应单体电池进行主动均衡控制，并在需要对一组单体电池串中的相应单体电池进行主动均衡控制的情况下，发送主动均衡指令。
每个所述主动均衡单元，还被配置为在接收到所述主动均衡指令的情况下，对一组单体电池串中的相应单体电池的电池参数进行主动均衡处理。
本发明的方案，提供一种新能源电动汽车的单体电池主动均衡控制系统，同时进行两路以上主动均衡，能够提高均衡效率，防止电池在充放电过程中过充与过放现象，增加了电池的使用寿命，均衡效率高并且延长电池使用寿命。从而，不仅可以有效的解决电池差异现象提高电池组的使用寿命，更加可以缩减控制器的体积与成本，对现阶段的低成本集成化有很大的竞争优势。
在一些实施方式中，每个所述主动均衡单元，还连接至设定的直流电源(如24V直流电源)。所述电池参数，包括：电压参数。
每个所述主动均衡单元，对一组单体电池串中的相应单体电池的电池参数进行主动均衡处理，包括：通过所述设定的直流电源，对一组单体电池串中的相应单体电池的电池参数进行主动均衡处理，以实现对一组单体电池串中的相应单体电池的电压参数的主动均衡处理。
图2为主动均衡控制系统的一实施例的结构示意图。在图2所示的例子中，第一主动均衡电路、第二主动均衡电路和第三主动均衡电路的结构相同。在第一主动均衡电路中，包括：LTC6811电池电压温度采集单元(如采样芯片LTC6811、以及电池温度采样单元)，电池选通单元，换相单元，变压器均衡单元。例如：36串单体电池每12串采用一个采样芯片LTC6811进行采样，同时可以进行3路双向均衡，大大提高了均衡时的均衡效率。均衡可以防止电池在充放电过程中过充与过放现象，使电池电压保持在合理范围内，不至于对电池造成损坏，增加了电池的使用寿命。这样，同时进行两路以上优选为3路的双向主动均衡，能够提高均衡效率，防止电池在充放电过程中过充与过放现象，增加了电池的使用寿命，均衡效率高并且延长电池使用寿命。
在一些实施方式中，每个所述主动均衡单元，包括：采样单元、电池选通单元、换相单元和均衡单元。
其中，每个所述主动均衡单元，对一组单体电池串中的每个单体电池的电池参数进行采样，包括：所述采样单元，被配置为对一组单体电池串中的每个单体电池的电压参数进行采样。
每个所述主动均衡单元，通过所述设定的直流电源，对一组单体电池串中的相应单体电池的电池参数进行主动均衡处理，包括：
所述电池选通单元，被配置为在接收到所述主动均衡指令的情况下，根据所述主动均衡指令，选通一组单体电池串中的相应单体电池。
所述换相单元，被配置为针对选通的一组单体电池串中的相应单体电池的正负极情况，进行换相处理，以使选通的一组单体电池串中的相应单体电池能够按设定输出方式连接至所述均衡单元。
所述均衡单元，被配置为对连接至所述均衡单元自身的一组单体电池串中的相应单体电池，控制该单体电池与所述设定的直流电源之间进行电压参数的均衡处理。
在一些实施方式中，所述采样单元，包括：型号为LTC6811的芯片。
在LTC6811电池电压温度采集单元中，采样芯片LTC6811为多节电池的电池组监视器，主要包括电池电压采集功能(引脚C0-C12)、均衡驱动功能(引脚S1-S12)、电池温度采样功能(GPIO0-GPIO4)以及通讯功能(IP、IM)。隔离芯片SI8641ED(即型号为SI8641ED的隔离芯片)为通讯隔离接口，其主要功能使强电单体电池侧与弱电24V侧能进行隔离，以保证信息传递正常不受干扰，其中，隔离芯片SI8641ED的引脚A1-A4与引脚B1-B4，为通讯的四线接口。MCU为主控单元，其主要工能包括通讯工能与驱动功能。
所述电池选通单元，包括：第一开关管单元，如三极管和两个MOS管。
图5为电池选通单元的一实施例的结构示意图。如图5所示的电池选通单元，包括：两个电阻(如第一电阻和第二电阻)、三极管和两个MOS管(如第一MOS管和第二MOS管)。第一电阻的一端连接至采样芯片LTC6811的均衡驱动功能引脚SN(N为自然数)，第一电阻的另一端连接至三极管的基极。三极管的发射极连接至采样芯片LTC6811的电池电压采集功能引脚CN(N为自然数)。三极管的集电极，连接至第一MOS管的栅极，连接至第二MOS管的栅极，还经第二电阻后连接至第一MOS管的漏极和第二MOS管的漏极。第一MOS管的源极连接至采样芯片LTC6811的电池电压采集功能引脚CN+3(N为自然数)。第二MOS管的源极也连接至采样芯片LTC6811的电池电压采集功能引脚CN+3(N为自然数)。电池选通单元，由于采样芯片LTC6811可以监测12串单体电池电压，而每次只能进行一路均衡，其具体均衡哪一路就需要图5所示的选通单元来完成。选通路径与采样有关，是通过采样后的反馈确定的，由程序控制。
相关方案中，采用的是主芯片发出驱动信号进行选通驱动，本发明的方案通过采样芯片LTC6811直接发出驱动信号进行进行选通驱动，不仅减少了外围电路的设计，同时也提高了采样芯片的利用率。
所述换相单元，包括：第二开关管单元，如四个MOS管。
图6为换相单元的一实施例的结构示意图。如图6所示，换相单元，包括：四个MOS管，如第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管。第一MOS管的栅极用于接收驱动信号PWM1，第一MOS管的漏极连接至第二MOS管的漏极，第一MOS管的源极连接第三MOS管的漏极。第二MOS管的栅极用于接收驱动信号PWM2，第二MOS管的源极连接第四MOS管的漏极。第三MOS管的源极连接第四MOS管的源极。第三MOS管的栅极用于接收驱动信号PWM2，第四MOS管的栅极用于接收驱动信号PWM1。换相单元，因为通过图5所示的选通单元选通的那一路电池可能上正下负也可能上负下正，为保证连接到变压器的一端均衡上正下负，就需要通过如图6所示的换相单元进行换相，使其输出端皆为上正下负。如上正下负开通PWM1，下正上负开通PWM2。
通过四个MOS管在高压侧进行换相操作，保证了不同单体电池均衡的正常进行。
所述均衡单元，包括：变压器均衡单元。
图7为变压器均衡单元的一实施例的结构示意图。如图7所示，变压器均衡单元，包括：变压器、第一电容、第二电容、第三电容，第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻，二极管，第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管。第一电容可以选用电解电容，第一电容的正极连接至变压器的原边绕组的一端，变压器的原边绕组的另一端连接至第二MOS管的源极。第一电容的负极经第一电阻后连接至第一MOS管的源极。第一MOS管的漏极连接第二MOS管的漏极，第一MOS管的漏极还经第二电阻后连接至第一MOS管的栅极和第二MOS管的栅极。第一MOS管的栅极用于接收驱动信号PWM3。
第二电容可以选用电解电容。第二电容的正极，经第三电容后连接至二极管的阴极，还连接至变压器的原边绕组的一端。第五电阻和第三电容并联。第二电容的负极，连接至二极管的阳极，还经第四电阻后连接至第四MOS管的源极。变压器的原边绕组的另一端，连接至第三MOS管的源极。
第三MOS管的漏极连接第四MOS管的漏极，第三MOS管的漏极还经第二电阻后连接至第三MOS管的栅极和第四MOS管的栅极。第三MOS管的栅极用于接收驱动信号PWM4。变压器均衡单元中的均衡变压器，是整个均衡电路能量转换的中心，通过控制开关管(如四个MOS管)的导通与关断使其能量进行传输，达到均衡的目的。通过驱动信号PWM3、驱动信号PWM4的交互开通经过变压器实现均衡过程中的能量双向传递。
在一些实施方式中，每个所述主动均衡单元，还包括：电池温度采样单元。所述电池参数，还包括：温度参数。
每个所述主动均衡单元，对一组单体电池串中的每个单体电池的电池参数进行采样，还包括：所述电池温度采样单元，被配置为对一组单体电池串中的每个单体电池的温度参数进行采样。
每个所述主动均衡单元，对一组单体电池串中的相应单体电池的电池参数进行主动均衡处理，还包括：通过设定的温度控制设备，对一组单体电池串中的相应单体电池的电池参数进行主动均衡处理，以实现对一组单体电池串中的相应单体电池的温度参数的主动均衡处理。
图4为电池温度采样单元的一实施例的结构示意图。如图4所示，电池温度采样单元，包括：电容、电阻和NTC电阻(负温度系数热敏电阻)。电阻的一端，连接至采样芯片LTC6811的GPIO端(通用型之输入输出)，并通过一个电容后连接至采样芯片LTC6811的CO端。CO端，相当于12节电池的总负，相当于这个LTC6811的地。
电阻的另一端，经另一个电容后也连接至采样芯片LTC6811的CO端，还经NTC电阻后接直流电源如3V电源。电池温度采样单元，通过测量NTC电阻电压的变化进而显示出电池温度的变化，对电池温度进行监控，防止电池工作于低温环境过于耗电以及温度过高时引起的爆炸危险。
在一些实施方式中，所述通讯单元，包括：电容隔离通讯单元。
在所述主动均衡单元的数量为三个的情况下，所述电容隔离通讯单元的数量为两个。
在图2所示的例子中，第一电容通讯电路和第二电容通讯电路的结构相同。第一电容通讯电路，包括：电容隔离通讯单元。采用电容代替变压器进行通讯。采用电容通讯，能够减少控制器体积。例如：采样芯片LTC6811(即型号LTC6811为的采样芯片)之间的通讯，利用电容隔直通交的特性，代替变压器通讯，对集成化的要求有突出的优势，可以有效的减少电路板的体积。
在一些实施方式中，所述电容隔离通讯单元，包括：电容模块，以及对称设置在所述电容模块两端的一对电阻模块。所述一对电阻模块，分别与相邻的两个所述主动均衡单元相连。
图3为电容隔离通讯单元的一实施例的结构示意图。电容模块，如图3中的第一电容和第二电容。电阻模块，如图3中的五个电阻。如图3所示，电容隔离通讯单元，包括：第一电阻模块、第一电容、第二电容和第二电阻模块。第一电阻模块和第二电阻模块的结构相同，且对称设置在第一电容和第二电容的两端。第一电阻模块，包括：串并联设置的五个电阻，其中，前四个电阻两两串联后，分别连接在第五个电阻的两端。第五个电阻的两端，还分别连接至第一电容的一端和第二电容的一端。电容隔离通讯单元的主要功能，是进行相邻采样芯片LTC6811之间的通讯功能，保证信息的接收与发送，又因其采用电容通讯可以有效地减小控制器的体积。相关方案中，多采用变压器隔离，占用空间较大。而本发明的方案，采用电容隔离通讯，不仅减小了体积，更缩减了成本。
在一些实施方式中，还包括：隔离单元。所述隔离单元，包括：通讯隔离单元和驱动隔离单元中的至少之一。其中，
在所述隔离单元包括通讯隔离单元的情况下，所述通讯隔离单元，设置在两个以上所述主动均衡单元中，最后一个所述主动均衡单元与所述控制单元之间，被配置为对两个以上所述主动均衡单元与所述控制单元之间的通讯信号进行隔离处理。
在所述隔离单元包括驱动隔离单元的情况下，所述驱动隔离单元，设置在所述控制单元与每个所述主动均衡单元之间，被配置为对每个所述主动均衡单元的驱动信号进行隔离处理。
在一些实施方式中，在所述隔离单元包括通讯隔离单元的情况下，所述通讯隔离单元，包括：型号为SI8641ED的芯片。
在图2所示的例子中，通讯隔离电路，包括：SI8641ED通讯接口隔离单元。隔离驱动电路，包括：隔离驱动单元。采用接口隔离器进行通讯隔离，能够降低成本。例如：采用接口隔离器，作为强弱电之间的通讯隔离，相比于变压器加型号为LTC6820的隔离芯片，可以有效地降低成本。
在所述隔离单元包括驱动隔离单元的情况下，所述驱动隔离单元，包括：光耦隔离器。
如图2所示，主动均衡控制系统，包括：三路主动均衡电路(即第一主动均衡电路、第二主动均衡电路和第三主动均衡电路)，第一电容通讯电路、第二电容通讯电路，通讯隔离电路，以及隔离驱动电路。三路主动均衡电路，均连接至24V直流电源。第一电容通讯电路，设置在第一主动均衡电路与第二主动均衡电路之间。第二电容通讯电路，设置在第二主动均衡电路与第三主动均衡电路之间。通讯隔离电路，设置在第三主动均衡电路与主控单元(如MCU)之间。隔离驱动电路，连接至主控单元。
图8为隔离驱动单元的一实施例的结构示意图。如图8所示，隔离驱动单元，包括：光耦隔离器。隔离驱动单元的输入端连接到MCU，隔离驱动单元的输出端连接到驱动信号的输出端如相应PWM信号的输出端，目的是进行控制信号的隔离与放大，保证开关管能完成正常的导通与关断。
在本发明的方案中，3个采样芯片LTC6811同时对36路单体电池进行电压采集，同时每12路检测五路电池电压，其检测信息通过图2所示的电容隔离通讯单元进行信息传递，最终通过隔离芯片SI8641ED为通讯隔离接口连接到MCU上，MCU通过判断反馈到采样芯片LTC6811确定均衡单体电池，采样芯片LTC6811本身发出驱动信号完成所需均衡电池的选通，同时发出PWM控制信号通过图8所示的隔离驱动单元驱动图6与图7中的开关管进行换相与能量传递，最终完成均衡操作。
采用本发明的技术方案，通过针对电池组中的单电池，进行两路以上双向主动均衡，其中，每一组单体电池串采用一路主动均衡电路进行主动均衡。从而，通过对电池组中单体电池在充放电过程中进行均衡控制，防止电池组在充放电过程中出现过充与过放现象，有利于延长电池组的使用寿命。
根据本发明的实施例，还提供了对应于电池组中单体电池的均衡控制系统的一种汽车。该汽车可以包括：以上所述的电池组中单体电池的均衡控制系统。
由于本实施例的汽车所实现的处理及功能基本相应于前述装置的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
采用本发明的技术方案，通过针对电池组中的单电池，进行两路以上双向主动均衡，其中，每一组单体电池串采用一路主动均衡电路进行主动均衡，可以有效的解决电池差异现象提高电池组的使用寿命。
根据本发明的实施例，还提供了对应于汽车的一种电池组中单体电池的均衡控制方法，如图9所示本发明的方法的一实施例的流程示意图。所述电池组，包括：设定数量的单体电池。所述设定数量的单体电池，形成两组以上单体电池串。
所述电池组中单体电池的均衡控制方法，包括：步骤S110至步骤S140。
在步骤S110处，通过每个主动均衡单元，针对两组以上单体电池串中的一组单体电池串中的每个单体电池，对一组单体电池串中的每个单体电池的电池参数进行采样。其中，所述主动均衡单元的数量，与单体电池串的组数相同。每个所述主动均衡单元，对应于一组单体电池串。
在步骤S120处，通过通讯单元，实现相邻两个所述主动均衡单元之间的通讯。所述通讯单元，设置在相邻所述两个主动均衡单元之间。
在步骤S130处，通过控制单元，在所有所述主动均衡单元之间通讯的情况下，根据采样得到的一组单体电池串中的每个单体电池的电池参数，确定是否需要对一组单体电池串中的相应单体电池进行主动均衡控制，并在需要对一组单体电池串中的相应单体电池进行主动均衡控制的情况下，发送主动均衡指令。每个所述主动均衡单元，连接至控制单元。
在步骤S140处，通过每个所述主动均衡单元，在接收到所述主动均衡指令的情况下，对一组单体电池串中的相应单体电池的电池参数进行主动均衡处理。
本发明的方案，提供一种新能源电动汽车的单体电池主动均衡控制系统，同时进行两路以上主动均衡，能够提高均衡效率，防止电池在充放电过程中过充与过放现象，增加了电池的使用寿命，均衡效率高并且延长电池使用寿命。从而，不仅可以有效的解决电池差异现象提高电池组的使用寿命，更加可以缩减控制器的体积与成本，对现阶段的低成本集成化有很大的竞争优势。
由于本实施例的方法所实现的处理及功能基本相应于前述汽车的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
采用本实施例的技术方案，通过针对电池组中的单电池，进行两路以上双向主动均衡，其中，每一组单体电池串采用一路主动均衡电路进行主动均衡，使电池电压保持在合理范围内，不至于对电池造成损坏，增加了电池的使用寿命。
综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (11)
1.一种电池组中单体电池的均衡控制系统，其特征在于，所述电池组，包括：设定数量的单体电池；所述设定数量的单体电池，形成两组以上单体电池串；
所述电池组中单体电池的均衡控制系统，包括：主动均衡单元、通讯单元和控制单元；所述主动均衡单元的数量，与所述单体电池串的组数相同；每个所述主动均衡单元，对应于一组单体电池串；所述通讯单元，设置在相邻两个所述主动均衡单元之间；其中，
每个所述主动均衡单元，被配置为针对两组以上单体电池串中的一组单体电池串中的每个单体电池，对一组单体电池串中的每个单体电池的电池参数进行采样；
所述通讯单元，被配置为实现相邻两个所述主动均衡单元之间的通讯；
所述控制单元，被配置为在所有所述主动均衡单元之间通讯的情况下，根据采样得到的一组单体电池串中的每个单体电池的电池参数，确定是否需要对一组单体电池串中的相应单体电池进行主动均衡控制，并在需要对一组单体电池串中的相应单体电池进行主动均衡控制的情况下，发送主动均衡指令；
每个所述主动均衡单元，还被配置为在接收到所述主动均衡指令的情况下，对一组单体电池串中的相应单体电池的电池参数进行主动均衡处理。
2.根据权利要求1所述的电池组中单体电池的均衡控制系统，其特征在于，每个所述主动均衡单元，还连接至设定的直流电源；所述电池参数，包括：电压参数；
每个所述主动均衡单元，对一组单体电池串中的相应单体电池的电池参数进行主动均衡处理，包括：
通过所述设定的直流电源，对一组单体电池串中的相应单体电池的电池参数进行主动均衡处理，以实现对一组单体电池串中的相应单体电池的电压参数的主动均衡处理。
3.根据权利要求2所述的电池组中单体电池的均衡控制系统，其特征在于，每个所述主动均衡单元，包括：采样单元、电池选通单元、换相单元和均衡单元；其中，
每个所述主动均衡单元，对一组单体电池串中的每个单体电池的电池参数进行采样，包括：
所述采样单元，被配置为对一组单体电池串中的每个单体电池的电压参数进行采样；
每个所述主动均衡单元，通过所述设定的直流电源，对一组单体电池串中的相应单体电池的电池参数进行主动均衡处理，包括：
所述电池选通单元，被配置为在接收到所述主动均衡指令的情况下，根据所述主动均衡指令，选通一组单体电池串中的相应单体电池；
所述换相单元，被配置为针对选通的一组单体电池串中的相应单体电池的正负极情况，进行换相处理，以使选通的一组单体电池串中的相应单体电池能够按设定输出方式连接至所述均衡单元；
所述均衡单元，被配置为对连接至所述均衡单元自身的一组单体电池串中的相应单体电池，控制该单体电池与所述设定的直流电源之间进行电压参数的均衡处理。
4.根据权利要求3所述的电池组中单体电池的均衡控制系统，其特征在于，所述采样单元，包括：型号为LTC6811的芯片；
所述电池选通单元，包括：第一开关管单元；
所述换相单元，包括：第二开关管单元；
所述均衡单元，包括：变压器均衡单元。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电池组中单体电池的均衡控制系统，其特征在于，每个所述主动均衡单元，还包括：电池温度采样单元；所述电池参数，还包括：温度参数；
每个所述主动均衡单元，对一组单体电池串中的每个单体电池的电池参数进行采样，还包括：
所述电池温度采样单元，被配置为对一组单体电池串中的每个单体电池的温度参数进行采样；
每个所述主动均衡单元，对一组单体电池串中的相应单体电池的电池参数进行主动均衡处理，还包括：
通过设定的温度控制设备，对一组单体电池串中的相应单体电池的电池参数进行主动均衡处理，以实现对一组单体电池串中的相应单体电池的温度参数的主动均衡处理。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的电池组中单体电池的均衡控制系统，其特征在于，所述通讯单元，包括：电容隔离通讯单元；
在所述主动均衡单元的数量为三个的情况下，所述电容隔离通讯单元的数量为两个。
7.根据权利要求6所述的电池组中单体电池的均衡控制系统，其特征在于，所述电容隔离通讯单元，包括：电容模块，以及对称设置在所述电容模块两端的一对电阻模块；所述一对电阻模块，分别与相邻的两个所述主动均衡单元相连。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的电池组中单体电池的均衡控制系统，其特征在于，还包括：隔离单元；所述隔离单元，包括：通讯隔离单元和驱动隔离单元中的至少之一；其中，
在所述隔离单元包括通讯隔离单元的情况下，所述通讯隔离单元，设置在两个以上所述主动均衡单元中，最后一个所述主动均衡单元与所述控制单元之间，被配置为对两个以上所述主动均衡单元与所述控制单元之间的通讯信号进行隔离处理；
在所述隔离单元包括驱动隔离单元的情况下，所述驱动隔离单元，设置在所述控制单元与每个所述主动均衡单元之间，被配置为对每个所述主动均衡单元的驱动信号进行隔离处理。
9.根据权利要求8所述的电池组中单体电池的均衡控制系统，其特征在于，在所述隔离单元包括通讯隔离单元的情况下，所述通讯隔离单元，包括：型号为SI8641ED的芯片；
在所述隔离单元包括驱动隔离单元的情况下，所述驱动隔离单元，包括：光耦隔离器。
10.一种汽车，其特征在于，包括：如权利要求1至9中任一项所述的电池组中单体电池的均衡控制系统。
11.一种电池组中单体电池的均衡控制方法，其特征在于，所述电池组，包括：设定数量的单体电池；所述设定数量的单体电池，形成两组以上单体电池串；
所述电池组中单体电池的均衡控制方法，包括：
通过每个主动均衡单元，针对两组以上单体电池串中的一组单体电池串中的每个单体电池，对一组单体电池串中的每个单体电池的电池参数进行采样；其中，所述主动均衡单元的数量，与单体电池串的组数相同；每个所述主动均衡单元，对应于一组单体电池串；
通过通讯单元，实现相邻两个所述主动均衡单元之间的通讯；所述通讯单元，设置在相邻所述两个主动均衡单元之间；
通过控制单元，在所有所述主动均衡单元之间通讯的情况下，根据采样得到的一组单体电池串中的每个单体电池的电池参数，确定是否需要对一组单体电池串中的相应单体电池进行主动均衡控制，并在需要对一组单体电池串中的相应单体电池进行主动均衡控制的情况下，发送主动均衡指令；
通过每个所述主动均衡单元，在接收到所述主动均衡指令的情况下，对一组单体电池串中的相应单体电池的电池参数进行主动均衡处理。
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