均衡電流采集裝置及主動均衡效率計算方法、系統的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及電動汽車技術領域。具體地說涉及一種均衡電流采集裝置及主動均衡效率計算方法、系統。
【背景技術】
[0002]電動汽車動力電池組中的單體電池多采用串聯方式連接，由于各個單體電池在容量、電壓、內阻以及溫度等方面均不完全相同，在使用過程中，某個單體電池的電量會首先放完，為了對動力電池組進行保護，不得不停止整個動力電池組的放電過程，降低了整個動力電池組的使用時間和容量，也即整個動力電池組的容量是由容量最小的單體電池決定的，當其放完電，動力電池組中的其它單體電池易無法繼續放電；充電過程也是如此，在充電過程中，首先放完電的單體電池又會首先被充滿，使得動力電池組中的其它單體電池不能正常被充滿電。動力電池組中單體電池間的不均衡性影響了整個動力電池組的正常工作，降低了動力電池組的工作效率和使用壽命，因此對動力電池組進行均衡控制十分有必要。
[0003]目前常見的均衡方式有被動均衡和主動均衡兩種方式，被動均衡因為能量損失大，生熱量大，只能削弱高壓單體電池的能量以及只能在充電過程中進行均衡等缺點逐漸被主動均衡所取代。主動均衡過程中，電源管理模塊會循環檢測動力電池組中各個單體電池的狀態，當檢測到某一單體電池的電壓高于其它單體電池時，會將該單體電池多余的電能轉移至主動均衡電路中與其串聯的變壓器的副繞組上，電量轉移完畢后，所述副繞組將儲存的轉移的電能感應至所述變壓器的主繞組，之后通過主繞組與副繞組之間的感應將該單體電池轉移的電能均衡分配至該動力電池組中的各個單體電池，從而能夠使各個單體電池處于均衡狀態。但增加主動均衡無疑增加了整個動力電池組的成本，必須保證主動均衡的高效率來抵消增加主動均衡帶來的成本上升的壓力，因此，對動力電池組主動均衡效率進行有效準確的檢測顯得尤為重要，有利于對動力電池產品及其控制策略及時進行優化，進而降低成本。但目前應用最廣泛的檢測主動均衡效率的方法為通過長期的道路試驗，根據續駛里程及動力電池組的使用壽命來判斷主動均衡效率，歷時長，成本高，而且不能實時計算主動均衡效率，不利于產品的優化，而之所以不能實時計算主動均衡效率，最主要的原因是不能實時采集到主動均衡過程中的均衡電流信號。

【發明內容】

[0004]為此，本發明所要解決的技術問題在于現有技術中不能實時采集到主動均衡過程中的均衡電流信號，導致檢測主動均衡效率的方法歷時長，成本高，從而提供一種能夠實時采集主動均衡過程中的均衡電流信號的均衡電流采集裝置及主動均衡效率計算方法、系統。
[0005]為解決上述技術問題，本發明的技術方案如下:
[0006]本發明提供了一種均衡電流采集裝置，包括:
[0007]第一回路，包括主繞組和第一開關；
[0008]多個第二回路，每個所述第二回路包括一個單體電池、副繞組和第二開關，所述多個第二回路順次連接，在相鄰兩個第二回路中，一個第二回路的單體電池的正極與另一個第二回路的單體電池的負極連接，其中所述多個第二回路中各個副繞組匝數相同；
[0009]控制單元，用于控制所述第一回路和所述第二回路的通斷，其中，在同一時間內僅有一個回路被接通；
[0010]采集單元，用于采集接通的所述回路中的電流，所述電流為主動均衡過程中產生的均衡電流。
[0011]本發明所述的均衡電流采集裝置，所述控制單元包括:
[0012]電量轉移控制子單元，用于使電壓較高的單體電池所在的第二回路中的第二開關閉合以使該單體電池中的電量轉移到該單體電池所在第二回路的副繞組中；以及
[0013]電量接收控制子單元，用于使該單體電池所在的第二回路中的第二開關斷開，并使所述第一回路中的第一開關閉合以接收所轉移的電量。
[0014]本發明還提供了一種主動均衡效率計算方法，包括:
[0015]利用上述均衡電流采集裝置采集均衡電流；
[0016]對電量轉移過程中采集的均衡電流進行積分進而獲取轉移電量；
[0017]對電量接收過程中采集的均衡電流進行積分進而獲取接收電量；
[0018]將所述接收電量和所述轉移電量的比值作為主動均衡效率。
[0019]本發明所述的主動均衡效率計算方法，在所述將所述接收電量和所述轉移電量的比值作為主動均衡效率之后，還包括:
[0020]設定效率閾值；
[0021]將所述主動均衡效率與所述效率閾值進行比較，若所述主動均衡效率大于所述效率閾值，判定所述主動均衡效率符合要求，反之判斷所述主動均衡效率不符合要求。
[0022]本發明還提供了一種主動均衡效率計算系統，包括:
[0023]上述均衡電流采集裝置，用于采集均衡電流；
[0024]第一積分單元，用于對電量轉移過程中采集的均衡電流進行積分進而獲取轉移電量;
[0025]第二積分單元，用于對電量接收過程中采集的均衡電流進行積分進而獲取接收電量;
[0026]計算單元，用于將所述接收電量和所述轉移電量的比值作為主動均衡效率。
[0027]本發明所述的主動均衡效率計算系統，還包括:
[0028]設定單元，用于設定效率閾值；
[0029]比較單元，用于將所述主動均衡效率與所述效率閾值進行比較，若所述主動均衡效率大于所述效率閾值，判定所述主動均衡效率符合要求，反之判斷所述主動均衡效率不符合要求。
[0030]本發明的上述技術方案相比現有技術具有以下優點:
[0031](I)本發明提供了一種均衡電流采集裝置，在主動均衡過程中，控制單元會控制第一回路和第二回路的通斷，而采集單元會采集接通的所述回路中的電流，所述電流為主動均衡過程中產生的均衡電流，因此，本發明所述的均衡電流采集裝置，在主動均衡過程中能夠實時采集到均衡電流信號并傳輸出去，為后期能夠及時準確的獲取到主動均衡效率提供了有力的技術支持，有利于對動力電池產品及其控制策略及時進行優化，降低了主動均衡效率檢測的成本和時長。
[0032](2)本發明還提供了一種主動均衡效率計算方法、裝置，通過實時獲取轉移端在電量轉移過程中的轉移電量以及接收端在電量接收過程中的接收電量，并將所述接收電量和所述轉移電量的比值作為主動均衡效率，歷時短、成本低，能夠實時對動力電池組的主動均衡效率進行檢測，為動力電池產品及其控制策略的及時優化奠定了基礎。
【附圖說明】
[0033]為了使本發明的內容更容易被清楚的理解，下面根據本發明的具體實施例并結合附圖，對本發明作進一步詳細的說明，其中
[0034]圖1是本發明所述均衡電流采集裝置的電路原理圖；
[0035]圖2是本發明所述均衡電流采集過程的流程圖；
[0036]圖3是本發明所述主動均衡效率計算方法的流程圖；
[0037]圖4是本發明所述主動均衡效率計算系統的結構框圖。
[0038]1-均衡電流采集裝置，2-第一積分單元，3-第二積分單元，4-計算單元，5-設定單元，6-比較單元。
【具體實施方式】
[0039]實施例1
[0040]本實施例提供了一種均衡電流采集裝置，如圖1所示，包括:
[0041]第一回路，包括主繞組PW和第一開關K1 ；
[0042]多個第二回路，每個所述第二回路包括一個單體電池Bx、副繞組DWx和第二開關K2x，所述多個第二回路順次連接，在相鄰兩個第二回路中，一個第二回路的單體電池的正極與另一個第二回路的單體電池的負極連接，其中所述多個第二回路中各個副繞組匝數相同；
[0043]控制單元，用于根據主動均衡信息控制所述第一回路和所述第二回路的通斷，其中，在同一時間內僅有一個回路被接通；
[0044]采集單元PA，用于采集接通的所述回路中的電流，所述電流為主動均衡過程中產生的均衡電流。
[0045]具體地，所述主繞組PW和所述副繞組DWx為主動均衡電路中變壓器的主繞組和副繞組，所述單體電池位于電動汽車或者混合動力汽車中的動力電池組中，且所述單體電池間是相串聯的。
[0046]所述控制單元包括電量轉移控制子單元和電量接收控制子單元,其中所述電量轉移控制子單元用于使電壓較高的單體電池所在的第二回路中的第二開關閉合以使該單體電池中的電量轉移到該單體電池所在第二回路的副繞組中；所述電量接收控制子單元用于使該單體電池所在的第二回路中的第二開關斷開，并使所述第一回路中的第一開關閉合以接收所轉移的電量。
[0047]在實際應用中，所述控制單元是根據電源管理模塊中的主動均衡信息來執行上述電量轉移過程和電量接收過程，控制單元可以通過數據線或者無線的方式從電源管理模塊獲取其主動均衡過程中的主動均衡信息，并據此控制所述第一回路和所述第二回路的通斷。所述第一開關和所述第二開關可以選用MOS管開關，所述控制單元的每個輸出端分別與所述第一開關以及所述第二開關的控制端耦接。
[0048]具體地，如圖2所示，所述均衡電流采集過程如下:
[0049]S21.電源管理模塊循環檢測各個單體電池的狀態，當檢測到存在電壓較高的單體電池，比如單體電池B2電壓較高時，會判斷需要將該單體電池B2多余的電量轉移出去；
[0050]S22.控制單元從電源管理模塊獲取單體電池B2需要轉移電量的信息，鎖定單體電池B2，通過輸出端向與所述單體電池B2在同一個第二回路的第二開關K22的控制端發出控制指令使所述第二開關K22閉合，此時單體電池B2所在的第二回路接通，產生均衡電流，采集單元PA會對所述回路中的均衡電流進行采集；
[0051]S23.電源管理模塊檢測單體電池B2的狀態，判斷不需要再轉移電量，單體電池B2電量轉移完畢；
[0052]S24.控制單元從電源管理模塊獲取單體電池B2電量轉移完畢的信息，會通過輸出端控制單體電池B2所在的第二回路中的第二開關K22斷開，并通過控制端向第一回路中的所述第一開關K1的控制端發出控制指令使所述第一開關K1閉合，此時主繞組PW所在的第一回路接通，采集單元PA會對所述回路中的均衡電流進行采集。
[0053]具體應用中，所述采集單元P