動(dòng)力電池組的均衡控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種動(dòng)力電池組的均衡控制系統(tǒng)，包括：均衡裝置，包括分別用于對(duì)多個(gè)單體電池中每個(gè)單體電池進(jìn)行均衡的多個(gè)單體電池均衡器，且均衡器與對(duì)應(yīng)的單體電池并聯(lián)構(gòu)成單體電池充/放電回路；多個(gè)控制開(kāi)關(guān)，一一對(duì)應(yīng)地設(shè)置在每個(gè)單體電池充/放電回路中；用于根據(jù)開(kāi)關(guān)控制指令控制多個(gè)控制開(kāi)關(guān)開(kāi)啟和閉合的執(zhí)行器，執(zhí)行器分別與多個(gè)控制開(kāi)關(guān)相連；控制器，與執(zhí)行器相連，以在判斷動(dòng)力電池組達(dá)到單體電池平衡條件時(shí)向執(zhí)行器發(fā)送開(kāi)關(guān)控制指令。本實(shí)用新型的系統(tǒng)根據(jù)控制器和執(zhí)行器的協(xié)調(diào)、互補(bǔ)，具有較高的均衡速率、可靠性和安全性，另外，該系統(tǒng)采用純硬件結(jié)構(gòu)作為執(zhí)行器，因此，還具有極強(qiáng)抗干擾能力。
【專利說(shuō)明】動(dòng)力電池組的均衡控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及汽車制造【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種動(dòng)力電池組的均衡控制系統(tǒng)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]動(dòng)力電池是電動(dòng)汽車的動(dòng)力來(lái)源,動(dòng)力電池的使用情況直接影響電動(dòng)汽車的行駛里程。電動(dòng)汽車中的電池組由數(shù)百節(jié)單體電池串聯(lián)而成，電池成組后單體電池間存在著性能上的差異，由于單體電池在充/放電時(shí)會(huì)出現(xiàn)單體電壓不一致的情況，從而影響和制約著整個(gè)電池模塊的充/放電能力。在工作中只要有一個(gè)單體電池達(dá)到充/放電電壓極限，整個(gè)電池模塊就要停止充/放電，否則單體電池會(huì)發(fā)生過(guò)充或過(guò)放，嚴(yán)重影響其壽命。因此對(duì)單體電池的有效均衡顯得尤為重要。
[0003]目前，均衡技術(shù)主要有耗能式的被動(dòng)均衡和非耗能式的主動(dòng)均衡2種。前者技術(shù)比較成熟，但是其均衡效率低，均衡效果差，且存在能量的浪費(fèi)、均衡時(shí)間長(zhǎng)和散熱的問(wèn)題，不符合節(jié)能減排的要求，一般只用于充電狀態(tài)下的均衡。后者與前者相比，其結(jié)構(gòu)與控制理論要復(fù)雜很多。
[0004]當(dāng)前常見(jiàn)的主動(dòng)均衡方案，通常將單片機(jī)作為控制核心并輔以相應(yīng)的元器件構(gòu)成一個(gè)整體。這種方法硬件連線復(fù)雜、可靠性差，且在實(shí)際應(yīng)用中往往需要外加擴(kuò)展芯片，這無(wú)疑會(huì)增大控制系統(tǒng)的體積，還會(huì)增加引入干擾的可能性。另外單片機(jī)在應(yīng)用過(guò)程中，存在以下缺點(diǎn):1)低速。由于單片機(jī)工作在串行工作狀態(tài)下，即使是高速度單片機(jī)也只能工作在ys級(jí)；2)低可靠性。雖然目前有很多器件與設(shè)計(jì)在一定程度上解決了部分問(wèn)題，如看門狗的廣泛應(yīng)用，但在某些情況下瞬間的復(fù)位也會(huì)造成嚴(yán)重后果。
[0005]作為一個(gè)例子，如圖1所示，目前基于變壓器的主動(dòng)平衡控制系統(tǒng)由單片機(jī)作為主控制器，由單片機(jī)通過(guò)通用IO接口直接控制均衡變壓器的開(kāi)關(guān)管。
[0006]均衡模塊采用變壓器繞組形式，功能類似于DC/DC轉(zhuǎn)換器，Np為原邊繞組接在電池組兩端，NI?Nn為副邊繞組接在電池單體兩邊，均衡控制器通過(guò)平衡開(kāi)關(guān)控制哪一路電池進(jìn)行充電放電均衡，均衡控制器首先檢測(cè)每節(jié)單體電池電壓，確定最大單體電壓和最低單體電壓，通過(guò)平衡開(kāi)關(guān)，使最大單體電壓能量流向整組電池，最大單體電池給整組電池充電；整組電池能量流向最小單體電壓，實(shí)現(xiàn)整組電池給最小電池充電，使整組電池所有單體電池滿足平衡。
[0007]由于當(dāng)前基于變壓器的主動(dòng)平衡控制系統(tǒng)采用純單片機(jī)系統(tǒng)，由單片機(jī)直接控制平衡開(kāi)關(guān)，若增加平衡電池的數(shù)量，則需重新布線，且平衡單體電池的最大數(shù)量受限于單片機(jī)通用IO 口的數(shù)量。并且，純單片機(jī)系統(tǒng)的抗干擾能力相對(duì)較差，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，雖然注意了芯片、器件選擇、去耦濾波、電路板的布線，通道隔離以及屏蔽，但在某些情況下瞬間的復(fù)位也會(huì)造成嚴(yán)重后果。而且單片機(jī)在上、下電時(shí)，管腳的狀態(tài)不定，系統(tǒng)的安全性也受到影響。
實(shí)用新型內(nèi)容[0008]本實(shí)用新型旨在至少解決上述技術(shù)問(wèn)題之一。
[0009]為此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種動(dòng)力電池組的均衡控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)根據(jù)控制器和執(zhí)行器的協(xié)調(diào)、互補(bǔ)，具有較高的均衡速率、可靠性和安全性，另外，該系統(tǒng)采用純硬件結(jié)構(gòu)作為執(zhí)行器，因此，還具有極強(qiáng)抗干擾能力。
[0010]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種動(dòng)力電池組的均衡控制系統(tǒng)，所述動(dòng)力電池組包括串聯(lián)的多個(gè)單體電池，所述動(dòng)力電池組的均衡系統(tǒng)包括:均衡裝置，所述均衡裝置包括分別用于對(duì)所述多個(gè)單體電池中每個(gè)單體電池進(jìn)行均衡的多個(gè)單體電池均衡器，所述均衡器與對(duì)應(yīng)的單體電池并聯(lián)構(gòu)成單體電池充/放電回路；多個(gè)控制開(kāi)關(guān)，所述多個(gè)控制開(kāi)關(guān)一一對(duì)應(yīng)地設(shè)置在每個(gè)單體電池充/放電回路中；用于根據(jù)開(kāi)關(guān)控制指令控制所述多個(gè)控制開(kāi)關(guān)開(kāi)啟和閉合的執(zhí)行器，所述執(zhí)行器分別與所述多個(gè)控制開(kāi)關(guān)相連；控制器，所述控制器與所述執(zhí)行器相連，以在判斷所述動(dòng)力電池組達(dá)到單體電池平衡開(kāi)啟條件時(shí)向所述執(zhí)行器發(fā)送所述開(kāi)關(guān)控制指令。
[0011]根據(jù)本實(shí)用新型的動(dòng)力電池組的均衡控制系統(tǒng)，控制器(例如為單片機(jī))在動(dòng)力電池組達(dá)到單體電池平衡開(kāi)啟條件時(shí)向執(zhí)行器發(fā)送開(kāi)關(guān)控制指令，執(zhí)行器(例如為CPLD)控制充/放電回路中的控制開(kāi)關(guān)的閉合或斷開(kāi)，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池組的均衡。該控制系統(tǒng)充分利用控制器(單片機(jī))較強(qiáng)的邏輯控制和數(shù)據(jù)處理能力，以及執(zhí)行器(CPLD)的集成度高、運(yùn)算速度快、開(kāi)發(fā)周期短、非易失和高保密等特點(diǎn)，使該控制系統(tǒng)具有較高的性價(jià)比。另外，均衡控制由執(zhí)行器(CPLD)來(lái)實(shí)現(xiàn)，使得均衡控制的時(shí)序邏輯變得簡(jiǎn)單、可預(yù)測(cè)，且CPLD的引腳到引腳的時(shí)延較短，大大提高了均衡控制的速率，同時(shí)，系統(tǒng)也具有更高的可靠性和安全性，并且執(zhí)行器(CPLD)采用純硬件結(jié)構(gòu)，不會(huì)存在單片機(jī)的因外部干擾而使程序跑飛和死機(jī)等問(wèn)題，因此，該系統(tǒng)具有極強(qiáng)的抗干擾能力。
[0012]另外，根據(jù)本實(shí)用新型上述的動(dòng)力電池組的均衡控制系統(tǒng)還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0013]進(jìn)一步地，所述執(zhí)行器分別通過(guò)多個(gè)驅(qū)動(dòng)電路與所述多個(gè)控制開(kāi)關(guān)相連。
[0014]進(jìn)一步地，所述多個(gè)控制開(kāi)關(guān)均為MOS場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管。
[0015]進(jìn)一步地，所述執(zhí)行器為可編程邏輯控制器CPLD。
[0016]進(jìn)一步地，所述控制器為單片機(jī)。
[0017]進(jìn)一步地，所述可編程邏輯控制器CPLD通過(guò)多個(gè)輸出接口一一對(duì)應(yīng)地與所述多個(gè)控制開(kāi)關(guān)相連。
[0018]進(jìn)一步地，所述可編程邏輯控制器CPLD包括用于根據(jù)所述控制器發(fā)送的均衡模式信號(hào)和時(shí)序信號(hào)對(duì)生成時(shí)序控制信號(hào)以對(duì)所述多個(gè)控制開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制的時(shí)序控制器。
[0019]進(jìn)一步地，所述可編程邏輯控制器CPLD還包括用于在接收到所述控制器發(fā)送的故障信號(hào)和復(fù)位信號(hào)后停止對(duì)所述動(dòng)力電池組均衡的安全控制器。
[0020]本實(shí)用新型的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本實(shí)用新型的實(shí)踐了解到。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]本實(shí)用新型的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:[0022]圖1為現(xiàn)有的主動(dòng)均衡控制系統(tǒng)的電路示意圖；
[0023]圖2為根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的動(dòng)力電池組的均衡控制系統(tǒng)的均衡控制原理框圖；以及
[0024]圖3為根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的動(dòng)力電池組的均衡控制系統(tǒng)的執(zhí)行器硬件邏輯框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。
[0026]在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為
基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。
[0027]在本實(shí)用新型的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本實(shí)用新型中的具體含義。
[0028]以下結(jié)合附圖描述根據(jù)本實(shí)用新型上述實(shí)施例的動(dòng)力電池組的均衡控制系統(tǒng)。
[0029]圖2為根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的動(dòng)力電池組的均衡控制系統(tǒng)的均衡控制原理框圖。如圖2所示，根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的動(dòng)力電池組的均衡控制系統(tǒng)100，包括:均衡裝置110 (圖中未示出)、多個(gè)控制開(kāi)關(guān)120 (圖中未示出)、執(zhí)行器130和控制器140。其中，動(dòng)力電池組包括串聯(lián)的多個(gè)單體電池，作為一個(gè)具體示例，動(dòng)力電池組包括如圖1中所示的單體電池1、單體電池2至單體電池η。其中，η例如為大于或等于I的整數(shù)。
[0030]具體而言，均衡裝置110包括分別用于對(duì)多個(gè)單體電池中每個(gè)單體電池進(jìn)行均衡的多個(gè)單體電池均衡器，且各個(gè)均衡器與對(duì)應(yīng)的單體電池并聯(lián)構(gòu)成單體電池充/放電回路。作為一個(gè)具體示例，均衡裝置Iio例如包括均衡器1、均衡器2至均衡器η，且均衡器1、均衡器2至均衡器η分別對(duì)應(yīng)地與單體電池1、單體電池2至單體電池η并聯(lián)，以構(gòu)成η個(gè)單體電池充/放電回路。其中，η例如為大于或等于I的整數(shù)。
[0031]多個(gè)控制開(kāi)關(guān)120—一對(duì)應(yīng)地設(shè)置在每個(gè)單體電池充/放電回路中。作為一個(gè)具體示例，如圖2所示，多個(gè)控制開(kāi)關(guān)120例如包括:控制開(kāi)關(guān)1、控制開(kāi)關(guān)2至控制開(kāi)關(guān)η，且η個(gè)控制開(kāi)關(guān)分別設(shè)置在η個(gè)充/放電回路中，用于控制充/放電回路的通斷。其中，η例如為大于或等于I的整數(shù)。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，上述的控制開(kāi)關(guān)均為MOS場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管，且更為具體地，MOS場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管的初始狀態(tài)均為截止?fàn)顟B(tài)。
[0032]執(zhí)行器130分別與多個(gè)控制開(kāi)關(guān)120相連，用于根據(jù)開(kāi)關(guān)控制指令控制多個(gè)控制開(kāi)關(guān)120開(kāi)啟和閉合。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，執(zhí)行器130分別通過(guò)多個(gè)驅(qū)動(dòng)電路與多個(gè)控制開(kāi)關(guān)120相連。作為一個(gè)具體的示例，結(jié)合圖2所示，執(zhí)行器130通過(guò)多個(gè)驅(qū)動(dòng)電路分別與多個(gè)控制開(kāi)關(guān)120相連，并根據(jù)開(kāi)關(guān)控制指令控制η個(gè)控制開(kāi)關(guān)中的一個(gè)或多個(gè)開(kāi)啟或閉合，從而使該控制開(kāi)關(guān)所在的充/放電回路斷開(kāi)或?qū)?。其中，在本?shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例中，執(zhí)行器130例如為可編程邏輯控制器CPLD。進(jìn)一步地，可編程邏輯控制器CPLD通過(guò)多個(gè)輸出接口——對(duì)應(yīng)地與多個(gè)控制開(kāi)關(guān)120相連，以控制多個(gè)控制開(kāi)關(guān)120的閉合或斷開(kāi)。更為具體地，可編程邏輯控制器CPLD的多個(gè)輸出接口分別通過(guò)多個(gè)驅(qū)動(dòng)電路一一對(duì)應(yīng)地與多個(gè)控制開(kāi)關(guān)120相連。其中，CPLD具有集成度高、運(yùn)算速度快、開(kāi)發(fā)周期短、非易失和聞保密等特點(diǎn)。
[0033]控制器140與執(zhí)行器130相連，以在判斷動(dòng)力電池組達(dá)到單體電池平衡開(kāi)啟條件時(shí)向執(zhí)行器130發(fā)送開(kāi)關(guān)控制指令。其中，作為一個(gè)具體示例，單體電池平衡開(kāi)啟條件例如為:在充/放電過(guò)程中，某個(gè)單體電池達(dá)到充/放電電壓極限。換言之，即當(dāng)某個(gè)單體電池在充/放電過(guò)程中電壓達(dá)到極限時(shí)，則控制器140判斷動(dòng)力電池組達(dá)到單體電池平衡開(kāi)啟條件，則向執(zhí)行器130發(fā)送開(kāi)關(guān)控制指令，則執(zhí)行器130根據(jù)該指令控制各單體電池的充/放電回路的控制開(kāi)關(guān)閉合或斷開(kāi)，以實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池組的均衡控制。其中，在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，控制器140例如為單片機(jī)。單片機(jī)具有較強(qiáng)的邏輯控制和數(shù)據(jù)處理能力。
[0034]進(jìn)一步地，結(jié)合圖3所示，在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，上述的可編程控制器CPLD還包括時(shí)序控制器和安全控制器。
[0035]其中，時(shí)序控制器用于根據(jù)控制器140發(fā)送的均衡模式信號(hào)和時(shí)序信號(hào)生成時(shí)序控制信號(hào)以對(duì)多個(gè)控制開(kāi)關(guān)120進(jìn)行控制。具體而言，時(shí)序控制器根據(jù)控制器140發(fā)送的均衡模式和時(shí)序信號(hào)進(jìn)行邏輯組合，生成一路副邊時(shí)序控制信號(hào)和兩路原邊時(shí)序控制信號(hào)，并據(jù)此信號(hào)對(duì)多個(gè)控制開(kāi)關(guān)120進(jìn)行相應(yīng)的控制。
[0036]安全控制器用于在接收到控制器140發(fā)送的故障信號(hào)和復(fù)位信號(hào)后停止對(duì)動(dòng)力電池組的均衡。具體而言，當(dāng)控制器140檢測(cè)到有故障信號(hào)、復(fù)位信號(hào)和軟件陷阱等信號(hào)時(shí)，將這些信號(hào)發(fā)送給CPLD，CPLD的安全控制器依據(jù)控制器140發(fā)送的故障信號(hào)、復(fù)位信號(hào)或軟件陷阱等信號(hào)作為時(shí)序輸出條件，當(dāng)安全控制器接收到這些信號(hào)時(shí)，停止對(duì)動(dòng)力電池組的均衡操作。
[0037]以下結(jié)合圖2和圖3，作為一個(gè)具體的例子，對(duì)本實(shí)用新型上述的動(dòng)力電池組的均衡控制系統(tǒng)100作更為具體、詳細(xì)的描述。
[0038]如圖2所示，本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，使用CPLD (執(zhí)行器130)和單片機(jī)(控制器140)組成主動(dòng)平衡控制系統(tǒng)。其中，CPLD負(fù)責(zé)整個(gè)均衡管理的策略實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)的工作原理如下:
[0039]單片機(jī)通過(guò)多路IO (如圖3中的Α0、Α1、Α2和A3接口)對(duì)CPLD進(jìn)行控制，CPLD —方面根據(jù)系統(tǒng)需求擴(kuò)展多路IO接口作為驅(qū)動(dòng)單體電池平衡開(kāi)關(guān)(即控制開(kāi)關(guān))的接口，并根據(jù)單片機(jī)輸入的系統(tǒng)狀態(tài)作為開(kāi)啟平衡開(kāi)關(guān)(即控制開(kāi)關(guān))的條件；另一方面CPLD依據(jù)單片機(jī)提供的時(shí)序信號(hào)和平衡模式進(jìn)行邏輯組合，輸出一定時(shí)序的平衡開(kāi)關(guān)控制信號(hào)。CPLD硬件邏輯功能框圖如圖3所示。
[0040]具體而言，在圖3中，CPLD由其內(nèi)部I / O功能模塊實(shí)現(xiàn)IO接口擴(kuò)展功能，I /O功能模塊包括輸出使能多路選擇器，可通過(guò)來(lái)自宏單元的乘積項(xiàng)(PTOE)或來(lái)自全局三態(tài)控制(GTS)產(chǎn)生的全局輸出使能(global OE)來(lái)產(chǎn)生，通過(guò)將CPLD內(nèi)部功能塊的宏單元配置成D觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)寄存器功能，從而可以對(duì)單片機(jī)的控制輸出信號(hào)實(shí)現(xiàn)輸出鎖存，達(dá)到抑制干擾的作用。作為一個(gè)具體的例子，在圖3中，例如單片機(jī)(控制器140)的IO接口為AO至A3，則CPLD可將其擴(kuò)展為DO至D15，且DO至D15分別連接控制開(kāi)關(guān)I至控制開(kāi)關(guān)16，以根據(jù)單片機(jī)的輸入的系統(tǒng)狀態(tài)控制多個(gè)控制開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)和關(guān)閉。當(dāng)然，此處若單片機(jī)的IO接口數(shù)為5，即AO至A4 JUCPLD可將其擴(kuò)展為32個(gè)接口，即DO至D31，并分別與控制開(kāi)關(guān)I至控制開(kāi)關(guān)32相連。換言之，IO 口的數(shù)量根據(jù)實(shí)際需求而定。
[0041]另一方面，CPLD依據(jù)單片機(jī)輸入的均衡模式和時(shí)序信號(hào)進(jìn)行邏輯組合，生成I路副邊時(shí)序信號(hào)和2路原邊時(shí)序信號(hào)，并在邏輯組合過(guò)程中加入防止原副邊同時(shí)有效的邏輯電路。并進(jìn)一步依據(jù)單片機(jī)的故障輸入信號(hào)如復(fù)位信號(hào)、軟件陷阱等作為時(shí)序輸出條件，如果出現(xiàn)一個(gè)故障信號(hào)，則關(guān)閉時(shí)序輸出，停止均衡。其中，上述的均衡模式例如包括:單體電池對(duì)電池組放電模式；單體電池對(duì)電池包放電模式,其中，電池包包括至少一個(gè)電池組；以及電池組對(duì)單體電池充電模式。上述時(shí)序信號(hào)例如可以為PWM信號(hào)或方波信號(hào)等，且時(shí)序信號(hào)為兩個(gè)，其占空比根據(jù)與電池組正負(fù)極的連接關(guān)系而不同。
[0042]作為一個(gè)具體示例，換言之，即在圖3中，首先CPLD根據(jù)單片機(jī)的IO接口對(duì)其接口數(shù)量進(jìn)行擴(kuò)展。而單片機(jī)向CPLD輸入均衡模式選擇信號(hào)和時(shí)序信號(hào)(例如為PWM信號(hào))，則CPLD的時(shí)序控制器根據(jù)該均衡模式選擇信號(hào)和時(shí)序信號(hào)生成一路副邊時(shí)序控制信號(hào)(如圖3中的Sec信號(hào))和兩路原邊時(shí)序控制信號(hào)(如圖3中的Prim_H和Prim_L信號(hào))，同時(shí)，CPLD的安全控制器根據(jù)是否接收到控制器發(fā)出的故障信號(hào)、復(fù)位信號(hào)或軟件陷阱輸出一個(gè)時(shí)序控制信號(hào)，如果未接收到故障信號(hào)等則輸出1，如果接收到故障信號(hào)等則輸出0，并分別與Sec信號(hào)、Prim_H和Prim_L信號(hào)進(jìn)行與門邏輯組合，并生成三路控制信號(hào)，如圖3所示，其中兩路控制信號(hào)分別控制圖2中的控制開(kāi)關(guān)Spl和Sp2，且Spl與電池組的正極相連，Sp2與電池組的負(fù)極相連。第三路控制信號(hào)分別與擴(kuò)展后的多個(gè)接口進(jìn)行與門邏輯組合，并最終生成控制開(kāi)關(guān)的控制指令。例如:在圖3中，當(dāng)A0、A1、A2和A3輸出的時(shí)序信號(hào)為0001且Sec和安全控制器通過(guò)邏輯與之后輸出I時(shí)，則控制控制開(kāi)關(guān)I閉合?；蛘弋?dāng)A0、A1、A2和A3輸出的時(shí)序信號(hào)為0100且Sec和安全控制器通過(guò)邏輯與之后輸出I時(shí)，則控制控制開(kāi)關(guān)4閉合。
[0043]另外，當(dāng)CPLD的安全控制器接收到單片機(jī)的如故障信號(hào)、復(fù)位信號(hào)或軟件陷阱時(shí)輸出0，則所有控制開(kāi)關(guān)均斷開(kāi)，停止均衡。
[0044]綜上所述，本實(shí)用新型實(shí)施例的動(dòng)力電池組的均衡控制系統(tǒng)，采用以CPLD為主單片機(jī)為輔的結(jié)合策略，將單片機(jī)較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力與CPLD較強(qiáng)的邏輯和時(shí)序控制能力、高集成度、高可靠性和高速度結(jié)合起來(lái)，使控制系統(tǒng)具有較高的性價(jià)比。另外，CPLD是純硬件結(jié)構(gòu)，不會(huì)存在單片機(jī)的因外部干擾而使程序跑飛和死機(jī)等問(wèn)題，具有極強(qiáng)的抗干擾能力，并且CPLD引腳到引腳的邏輯延時(shí)達(dá)到ns級(jí)，相比于單片機(jī)的us級(jí)工作速度，大大提高了系統(tǒng)整體的均衡速度。
[0045]進(jìn)一步地，CPLD對(duì)單片機(jī)IO接口實(shí)現(xiàn)任意擴(kuò)展，并使輸出管腳鎖存，起到抑制干擾的作用，同時(shí)對(duì)均衡模式進(jìn)行選擇配置，完成時(shí)序邏輯組合，又增加了安全機(jī)制，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障即可停止時(shí)序信號(hào)輸出，保證了整個(gè)系統(tǒng)的安全。
[0046]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的動(dòng)力電池組的均衡控制系統(tǒng)，通過(guò)控制器(例如為單片機(jī))和執(zhí)行器(例如為CPLD)的協(xié)作和互補(bǔ)，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)均衡管理的策略，充分利用控制器(單片機(jī))較強(qiáng)的邏輯控制和數(shù)據(jù)處理能力，以及執(zhí)行器(CPLD)的集成度高、運(yùn)算速度快、開(kāi)發(fā)周期短、非易失和高保密等特點(diǎn)，使該控制系統(tǒng)具有較高的性價(jià)比。另外，均衡控制由執(zhí)行器(CPLD)來(lái)實(shí)現(xiàn)，使得均衡控制的時(shí)序邏輯變得簡(jiǎn)單、可預(yù)測(cè)，且CPLD的引腳到引腳的時(shí)延較短，大大提高了均衡控制的速率，同時(shí)，系統(tǒng)也具有更高的可靠性和安全性，并且CPLD是純硬件結(jié)構(gòu)，不會(huì)存在單片機(jī)的因外部干擾而使程序跑飛和死機(jī)等問(wèn)題，因此，該系統(tǒng)具有極強(qiáng)的抗干擾能力。
[0047]在本說(shuō)明書的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本實(shí)用新型的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0048]盡管已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解:在不脫離本實(shí)用新型的原理和宗旨的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本實(shí)用新型的范圍由權(quán)利要求及其等同限定。
【權(quán)利要求】
1.一種動(dòng)力電池組的均衡控制系統(tǒng)，其特征在于，所述動(dòng)力電池組包括串聯(lián)的多個(gè)單體電池，所述動(dòng)力電池組的均衡控制系統(tǒng)包括: 均衡裝置，所述均衡裝置包括分別用于對(duì)所述多個(gè)單體電池中每個(gè)單體電池進(jìn)行均衡的多個(gè)單體電池均衡器，所述均衡器與對(duì)應(yīng)的單體電池并聯(lián)構(gòu)成單體電池充/放電回路； 多個(gè)控制開(kāi)關(guān)，所述多個(gè)控制開(kāi)關(guān)一一對(duì)應(yīng)地設(shè)置在每個(gè)單體電池充/放電回路中； 用于根據(jù)開(kāi)關(guān)控制指令控制所述多個(gè)控制開(kāi)關(guān)開(kāi)啟和閉合的執(zhí)行器，所述執(zhí)行器分別與所述多個(gè)控制開(kāi)關(guān)相連； 控制器，所述控制器與所述執(zhí)行器相連，以在判斷所述動(dòng)力電池組達(dá)到單體電池平衡開(kāi)啟條件時(shí)向所述執(zhí)行器發(fā)送所述開(kāi)關(guān)控制指令。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力電池組的均衡控制系統(tǒng)，其特征在于，所述執(zhí)行器分別通過(guò)多個(gè)驅(qū)動(dòng)電路與所述多個(gè)控制開(kāi)關(guān)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力電池組的均衡控制系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)控制開(kāi)關(guān)均為MOS場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的動(dòng)力電池組的均衡控制系統(tǒng)，其特征在于，所述執(zhí)行器為可編程邏輯控制器CPLD。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力電池組的均衡控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器為單片機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的動(dòng)力電池組的均衡控制系統(tǒng)，其特征在于，所述可編程邏輯控制器CPLD通過(guò)多個(gè)輸出接口一一對(duì)應(yīng)地與所述多個(gè)控制開(kāi)關(guān)相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的動(dòng)力電池組的均衡控制系統(tǒng)，其特征在于，所述可編程邏輯控制器CPLD包括用于根據(jù)所述控制器發(fā)送的均衡模式信號(hào)和時(shí)序信號(hào)對(duì)生成時(shí)序控制信號(hào)以對(duì)所述多個(gè)控制開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制的時(shí)序控制器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的動(dòng)力電池組的均衡控制系統(tǒng)，其特征在于，所述可編程邏輯控制器CPLD還包括用于在接收到所述控制器發(fā)送的故障信號(hào)和復(fù)位信號(hào)后停止對(duì)所述動(dòng)力電池組均衡的安全控制器。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK203707815SQ201320807164
【公開(kāi)日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2013年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月9日
【發(fā)明者】趙田麗, 張君鴻, 王忠民, 潘國(guó)富, 魯連軍, 王野, 孫江元, 張勝 申請(qǐng)人:北汽福田汽車股份有限公司