CN103730936A - 电动汽车动力电池均衡管理***和均衡管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明电动汽车动力电池均衡管理***和均衡管理方法，本***电池组的单体电池按串联顺序分成M个相同的电池模块，各电池模块分别连接各电阻、电容均衡电路，及同轴多绕组DC-DC变换器。微控制器与电池管理***连接获取动力电池组状态数据，微控制器的信号连接各电容、电阻均衡电路，并接脉冲驱动单元和变换器。本均衡管理方法，微控制器先获取电池组额定参数，确定控制参数。再获取当前运行变量，计算电池模块间电压的最大偏差和电压分散度。按电池组的充电、静置和放电的不同状态，选择开始均衡操作的不同判断标准，用变换器进行模块间的均衡，电容、电阻均衡电路进行单体间的均衡。本发明多种均衡电路优势互补，提高了均衡速度和效率。

Description

电动汽车动力电池均衡管理***和均衡管理方法

技术领域

本发明涉及新能源汽车的电力控制技术领域，具体为一种电动汽车动力电池均衡管理***和均衡管理方法。

背景技术

目前，新能源汽车是汽车发展研究的热点，电动汽车更为其中的重点。动力电池组是制约电动汽车产业化进程的关键部件。动力电池组存在“木桶效应”，即电池组和性能由其中最差的电池决定，因此电池组中电池的一致性是判断电池组性能优劣的关键指标之一。研究电池均衡管理***成为解决电池组中电池不一致性的必要手段。然而，国内外电池均衡管理技术主要集中在对电池组整体的管理上，根据电池组截止电压来判断其电池充放电完成与否，只能满足电动汽车的基本要求，并不能有效解决电池不一致性所造成的不良影响。

现已出现动力电池均衡管理方法的报道，如2011年，李平和何明华在2011年第35期《电源技术》第1214-1217页上发表文章“一种锂电池组均衡电路及其控制策略设计”，该文章设计了一种能量转移型均衡电路，实现能量的双向转移，在控制策略方面，使用启发式搜索算法对能量转移路径进行规划，但是这种均衡方法实现比较复杂。其设计的能量转移型均衡电路利用电容、电感等储能元件作为能量过渡，将能量从能量高的单体转移到能量低的单体，实现电池组内能量的均衡。但是在实际的电路中匹配难度大，且电磁干扰严重，电池组内能量转移均衡难以实现。虽然通过复杂的算法查找能量均衡路径在一定程度上可以提高均衡速度和均衡效率，但是当单体数目比较多的时候，显然这种算法计算量非常大，加重MCU的负担，均衡速度会显著下降。

为了克服上述均衡方法实现比较复杂的问题，公告号为CN202127255、名称为“一种电动汽车用动力电池全均衡控制器”的实用新型专利提出的方案是依据电池的剩余电量情况，自动切换均衡模式，当剩余电量小于等于30%的时候，MCU外接主动均衡控制电路为电量最低的单体电池充电；当剩余电量大于等于70%的时候，MCU利用外接被动均衡电路选通MOS管，为电量最高的单体电池放电；当剩余电量在30%-70%之间时，MCU同时打开主动均衡电路和被动均衡电路。该专利的方案在不增加太多硬件成本的基础上，既完成了动力电池一致性的操作，也减少电能消耗。此专利虽然一定程度上降低了均衡方法的复杂性，但是实施时是以被动均衡电路为主，降低了均衡速度和均衡效率，并且采用单一变量——电池剩余电量作为均衡操作的判断条件，忽略了电池工作状态和电动汽车行驶状态对均衡操作的影响，不能充分切实地反映电池均衡情况。

发明内容

本发明的目的是设计一种电动汽车动力电池均衡管理***，将电动汽车动力电池组中串联的单体电池分成多个相同的模块，各电池模块分别连接与之对应的电阻均衡模块和电容均衡模块进行单体电池之间的均衡，同轴多绕组DC-DC变换器连接各电池模块进行电池模块之间的均衡。微控制器连接电阻均衡模块和电容均衡模块，同轴多绕组DC-DC变换器连接电压采集比较电路，电压采集比较电路的输出端连接微控制器。微控制器经现场控制网络总线连接电池管理***。

本发明的另一目的是设计上述电动汽车动力电池均衡管理***的均衡管理方法，微控制器从电池管理***获取电池组电压、电流、电池组剩余电量和单体电池电压数据，依据电池的工作状态和电动汽车的运行状况，选择相应的均衡操作判断标准；根据单体电池间电压差或电池模块间的电压差，计算均衡步长；一个均衡步长操作后，电池静置一段时间，待电池电压基本稳定后，再开始下一阶段的均衡操作。

本发明设计的电动汽车动力电池均衡管理***，包括微控制器，本电池均衡管理***和电池管理***连接，电池管理***配有获取动力电池组的当前的运行参数的检测电路。本***电动汽车动力电池组中的单体电池按串联顺序分成M个相同的电池模块，2≤M≤40，每个电池模块中包含m个单体电池2≤m≤8。各电池模块分别连接与之对应的电阻均衡电路和电容均衡电路，同轴多绕组DC-DC变换器与各电池模块连接。

所述微控制器经现场控制网络总线(Controller Area Network,CAN)与电池管理***连接，获取动力电池组的额定参数和当前运行参数的电池状态数据，并存储。微控制器的信号输出端经电子开关阵列分别连接各电容均衡电路和电阻均衡电路的控制端，即微控制器经电子开关阵列接通或关闭与某个电池模块对应的电容均衡电路或电阻均衡电路。微控制器的一路信号接入脉冲驱动单元，脉冲驱动单元输出的脉宽调制信号和微控制器输出的控制信号连接同轴多绕组DC-DC变换器的各控制端。

电阻均衡电路和电容均衡电路用于实现底层均衡，即电池模块内单体电池之间的均衡；同轴多绕组DC-DC变换器用于实现顶层均衡，即模块与模块之间的均衡。

所述同轴多绕组DC-DC变换器包括变压器、功率开关单元、整流二极管和滤波电容。变换器为反激式结构；变压器副边的个数为电池模块的个数M，M个副边的匝数相同；原边的输入端一端连接电池组的正极，另一端经一个功率开关与地连接，每路副边输出端口分别经一个功率开关单元和一个整流二极管连接滤波电容的两端，各副边的滤波电容与对应的一个电池模块并联，微控制器的控制信号连接脉冲驱动单元，控制其输出的脉宽调制信号的占空比，脉冲驱动单元信号输出端连接原边的功率开关单元。微控制器的信号端还连接各副边连接的功率开关单元，控制其导通与关断。

同轴多绕组DC-DC变换器的原边输入电压（即电池组的输出电压）和某一路副边输出电压分别和电压采集比较电路的同相端和反相端相连，电压采集比较电路的输出和微控制器相连。微控制器通过电压采集比较电路的输出信号，判断同轴多绕组DC-DC变换器输入电压和输出电压的关系，进而调节控制信号使同轴多绕组DC-DC变换器输入和各路副边输出呈严格的线性关系，实现各电池模块之间电压达到一致。

所述电阻均衡电路包括放电电阻和场效应管，所述放电电阻个数和场效应管个数等于电池模块中单体电池个数m，即每个单体电池对应一个放电电阻和一个场效应管，各单体电池经对应的场效应管连接其对应的放电电阻。当微控制器经电子开关阵列接通控制某个电池模块的电阻均衡电路，微控制器有选择地控制该电池模块内的各场效应管的关断和导通，当某个场效应管导通时,其对应的单体电池与其放电电阻并联。

所述电容均衡电路包括均衡电容和开关阵列，每个电容均衡电路内均衡电容的个数为m-1，开关阵列的开关个数为m，即每个单体电池对应一个开关阵列的开关。开关阵列的各开关均有一个固定接点和2个活动接点，各开关的固定接点分别连接各个均衡电容的一端，各个开关的2个活动接点分别对应单体电池的2端。当微控制器经电子开关阵列接通某个电池模块的电容均衡电路，微控制器控制该电池模块内开关阵列内各开关的固定接点轮流连接不同的活动接点，使各开关对应的均衡电容与相邻的两个单体电池轮流并联。

本***的微控制器连接报警装置和/或显示装置。

本发明设计的上述电动汽车动力电池均衡管理***的均衡管理方法，微控制器通过现场控制网络总线从电池管理***获取电池组额定参数：电池组额定容量、单体电池额定电压v、电池组额定电压U、电池模块个数M和每个电池模块内单体个数m；

微处理器根据以上从电池管理***接收到电池相关参数，根据电动汽车运动性能和均衡程度的关系，结合电池组的工作状态，按如下方式确定以下电池组的控制参数的具体值：

单体电池电压上限值v_上限为单体电池额定电压的115%～125%，

单体电池电压下限值v_下限为单体电池额定电压的80%～90%，

电池组剩余电量的下限SOC_下限为电池组额定电量的10%～20%，

充电状态下电池电压分散度的上限值ε_CH为6～9%，

放电状态下电池电压分散度的上限值ε_DH为4～6%，

静置状态下的电池电压分散度的上限值ε_SH为2～4%，

各电池模块内的单体电池电压最大偏差的下限值Δv_下限为30～50（mv），

电池模块间最大电压差的下限值ΔU_下限为0.4～0.8（V），

电池组电流变化的下限值ΔI_下限为-20～-10（A）；

均衡系数n与电池额定容量成正比，当电池额定容量为XAH，则取n=X。

具体步骤如下：

Ⅰ、微控制器计算电池组电压分散度ε

微控制器通过现场控制网络总线从电池管理***获取电池组各运行变量的当前值电压V、电流I、各个单体电池的电压及电池组剩余电量soco

计算电池模块间的电压的最大偏差ΔU;

计算各电池模块内单体电池电压最大偏差Δv_j，j为电池模块编号；

计算单体电池电压的平均值

计算电池组中单体电池电压的最大值v_mar;

计算电池组中单体电池电压的最小值v_min;

计算出当前电池组电压分散度 $\mathrm{\ϵ}=\sqrt{\frac{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{\mathrm{Mm}}{(v_i-\stackrel{\‾}{v})}^2}{\mathrm{Mm}-1}},$

式中：v_i为单体电池i的电压，

为所有单体电池电压的平均值，Mm为本动力电池组单体电池的总个数。

当ε＜2%，表示电池组一致性很好，无需均衡操作；重复本步骤Ⅰ，监控动力电池组当前的电压分散度ε。

Ⅱ、微控制器计算均衡次数N

微控制器根据步骤Ⅰ的结果计算均衡次数N

N=(v_max-v_min)×ε×n，式中n为均衡系数。

Ⅲ、微控制器根据电池组工作状态选择均衡操作

当电池电流I＞0，为充电状态，转入步骤Ⅳ；

当电池电流I=0，为静置状态，转入步骤Ⅴ；

当电池电流I＜0，为放电状态，转入步骤Ⅵ。

Ⅳ、充电状态的均衡操作

充电过程中，均衡操作一方面是在防止单体电池过充的前提下、尽可能使电池组容量最大化，另一方面是在提高均衡效率的前提下，尽可能缩短充电时间。充电过程中，电压变化比较明显，充电引起的电压波动要和模块或单体间电压的不均衡区分。为了尽量缩短充电时间，均衡操作开始的判断标准适当降低。

Ⅳ-1、若v_max＞v_上限，微控制器提示过充，发出警报，暂停充电；否则转入步骤Ⅳ-2；

Ⅳ-2、若ε＞ε_CH且SOC≥SOC_下限/2进入步骤Ⅳ-3，否则返回步骤Ⅰ；

Ⅳ-3、开启同轴多绕组DC-DC变换器，进行电池模块之间的能量转移，模块间的电压差自动均衡；至ΔU＜ΔU_下限，进入步骤Ⅳ-4；

Ⅳ-4、关闭同轴多绕组DC-DC变换器；按各电池模块的单体电池电压偏差的大小，电子开关阵列中各开关的切换，使各开关对应的均衡电容与相邻的两个单体电池轮流并联，能量在相邻单体电池之间流动。通过各电池模块的电容均衡电路，在各电池模块内进行单体电池之间的均衡操作，均衡次数为步骤Ⅱ所得的N，之后，关闭各电池模块的电容均衡电路；转入步骤Ⅳ-5；

Ⅳ-5、用电子开关阵列接通各电池模块的电阻均衡电路，如果各电池模块内的单体电池之间的电压差均小于或等于Δv_下限，返回步骤I；

如果某电池模块内单体电池之间的电压差大于Δv_下限，微控制器控制该电池模块内电压最高的单体电池对应的场效应管导通，至该单体电池电压与该电池模块内电压最低的单体电池之间的电压差小于Δv_下限，微控制器控制该单体电池对应的场效应管关断，然后重复上面的判断与操作，至各电池模块内单体电池间的电压差小于或等于Δv_下限，返回步骤Ⅰ。

Ⅴ、静置过程的均衡操作

电池静置过程中，电池自放电会造成电池的不一致性。虽然电池自放电率很小，但是随着电池充放电次数增加，各单体电池的自放电率会出现差异，在静置时间较长的情况下，可能会出现某个单体电池过放，所以静置状态下也需要均衡管理。另外，静置过程中解决了电池的均衡问题，也间接减少了充放电过程均衡管理的压力。静置过程中，单体电压变化较小，均衡标准需相应提高。

Ⅴ-1、若v_min＜v_下限，提示过放，发出警报，提示充电；否则转入步骤Ⅴ-2；

Ⅴ-2、若ε＞ε_SH且SOC≥SOC_下限/2进入步骤Ⅴ-3，否则返回步骤Ⅰ；

Ⅴ-3、开启同轴多绕组DC-DC变换器，电池模块之间的能量进行自动均衡，至ΔU＜ΔU_下限，转入步骤Ⅴ-4；

Ⅴ-4、关闭同轴多绕组DC-DC变换器，按各电容模块单体电池电压偏差的大小，电子开关阵列中各开关的切换，使各开关对应的均衡电容与相邻的两个单体电池轮流并联，能量在相邻单体电池之间流动。通过各电池模块的电容均衡电路，在各电池模块内进行单体电池之间的均衡操作，均衡次数为步骤Ⅱ所得的N，之后，关闭各电池模块的电容均衡电路；转入步骤Ⅴ-5；

Ⅴ-5、用电子开关阵列接通各电池模块的电阻均衡电路，如果各电池模块内的单体电池之间的电压差均小于或等于Δv_下限，返回步骤I；

如果某电池模块内单体电池之间的电压差大于Δv_下限，微控制器控制该电池模块内电压最高的单体电池对应的场效应管导通，至该单体电池电压与该电池模块内电压最低的单体电池之间的电压差小于Δv_下限，微控制器控制该单体电池对应的场效应管关断，然后重复上面的判断与操作，至各电池模块内各单体电池间的电压差小于或等于Δv_下限，返回步骤Ⅰ。

Ⅵ、放电过程的均衡操作

因为均衡操作会对电动汽车的运动性能有所影响，放电过程中均衡管理首先需要注意在保证单体电池不过放的前提下，减少均衡操作次数而且不使用耗散性均衡电路，减少电池能量的耗散。

Ⅵ-1、若v_min＜v_下限，提示过放，发出警报，提示充电；否则转入步骤Ⅵ-2；

Ⅵ-2、当

电动车为匀速行驶状态，若ε＞2ε_DH且SOC≥2SOC_下限进入步骤Ⅵ-3，否则返回步骤Ⅰ；

当电动车为加速行驶状态，因加速性能受电池电压分散度影响较大，提高均衡操作标准，若

且SOC≥2SOC_下限，进入步骤Ⅵ-3，否则返回步骤Ⅰ；

当

电动车为减速行驶状态；若

为急刹车情况，暂停均衡操作，返回步骤I；否则为普通减速行驶，若ε≥2ε_DH且SOC≥2SOC_下限，进入步骤Ⅵ-3，否则返回步骤Ⅰ；

Ⅵ-3、开启同轴多绕组DC-DC变换器，电池模块之间的能量进行自动均衡，至ΔU＜ΔU_下限，转入步骤Ⅵ-4；

Ⅵ-4、关闭同轴多绕组DC-DC变换器；按各电容模块单体电池电压偏差的大小，电子开关阵列中各开关的切换，使各开关对应的均衡电容与相邻的两个单体电池轮流并联，能量在相邻单体电池之间流动。通过各电池模块的电容均衡电路，在各电池模块内进行单体电池之间的均衡操作，均衡次数为步骤Ⅱ所得的N，之后，计算各模块内单体电池之间最大电压差Δv,当Δv＞Δv_下限，重新进行电容均衡电路的均衡操作；否则，关闭各电池模块的电容均衡电路，返回步骤Ⅰ。

单体电池当ε＜2%，表示电池组一致性很好，无需均衡操作，微控制器向显示装置发送信号，显示装置显示电池组电压分散度ε＜2%。

当某个单体电池电压出现过高或过低，或者当电池组出现过流、过压、过充和过放等情况之一时，微控制器发送信号到报警装置，报警装置动作声和/或光报警。出现报警情况时显示装置同时显示相关报警信息。

微控制器将电池组的放电、充电和静置的具体工作状态，电池组均衡情况和电池组剩余电量发送到显示装置显示。

微控制器通过判断电压采集比较电路输出信号的高低电平，控制脉冲驱动单元，调节其输出的脉宽调制波的占空比，以调整同轴多绕组DC-DC变换器输出与输入电压比。开启同轴多绕组DC-DC变换器时，微控制器经脉冲驱动单元先导通连接变压器原边输入端的功率开关单元，该功率开关单元导通时，同轴多绕组DC-DC变换器变压器各副边输出端连接的整流二极管都截止，此时各滤波电容给对应的动力电池模块供电，变压器原边相当于一个纯电感，存储由动力电池组得到的能量。微控制器关断连接变压器原边输入端的功率开关单元，各副边输出端所接的功率开关单元导通，原边存储的能量传递到副边，向各电池模块提供电流，同时向滤波电容充电。微控制器接收电压采集比较电路的输出信号，通过控制原边所接的功率开关单元关断和导通时间，使副边输出是原边输入的M分之一，即是电池模块间电压的平均值。

电池模块间电压调节过程如下：

设M个电池模块中第j个电池模块电压为U_j,j=1,2,…M，微控制器的控制信号中脉宽调制波占空比为δ，变压器各副边匝数相同，原、副边匝数比为N1：N2。U₀为电池组的各电池模块的平均电压，R_j表示第j个电池模块的内阻，ΔU_j表示第j个电池模块的电压与电池模块平均电压U₀的偏差，ΔU_j=U_j–U₀。I_j表示第j个电池模块电流，E_j表示同轴多绕组DC-DC变换器逆变分压后第j个副边加在第j个电池模块两端电压。

第j个电池模块的电压为U_j=U₀+ΔU_j，U_M=U₀一ΔU_M;

则： $E_j=\frac{M\×N2}{N1}\×\mathrm{\δ}\×U_0$

当

时，E_j=U₀，E_M=U₀，假设电池模块1和电池模块2电压低于平均值，则电池模块1和电池模块2有充电电流，其余模块都在放电。计算可以得到j=3～M的电池模块的放电电流Ij为：

$I_j=-\frac{1}{N}[\frac{\mathrm{\Δ}{U}_1}{R_1}(1-\frac{\mathrm{\Δ}{U}_1}{U_0})+\frac{\mathrm{\Δ}{U}_2}{R_2}(1-\frac{\mathrm{\Δ}{U}_2}{U_0})]---\left(3\right)$

均衡电流为：

$I_1=\frac{\mathrm{\Δ}{U}_1}{R_1}-I_j---\left(4\right)$

$I_2=\frac{\mathrm{\Δ}{U}_2}{R_2}-I_j---\left(5\right)$

由公式（4）和（5）可知，流经各电池模块的均衡电流I₁、I₂和该电池模块的电压与各电池模块平均电压的差ΔU_j呈线性关系，某电池模块的ΔU_j越大，流经该模块的均衡电流越大。因此多输出DC-DC变换器可以根据各电池模块电压的不一致程度自动均衡电池模块的能量。

接通某个电容均衡电路进行均衡操作时，微控制器控制电容均衡电路的开关阵列各开关的固定接点依次连接其活动接点，开关的切换使各均衡电容与其相邻的两个单体电池轮流并联，并联过程中如果均衡电容的电压大于单体电池的电压，均衡电容对单体电池充电，反之，单体电池对均衡电容充电；按步骤Ⅱ的均衡次数N，重复进行N次操作，通过各均衡电容，能量高的单体电池的能量向能量低的单体电池流动，实现同一电池模块内单体电池之间的均衡。

电子开关阵列接通某个电池模块的电阻均衡电路进行均衡操作时，微控制器控制该电阻均衡电路场效应管的导通与关断，当该电池模块内的单体电池之间的电压差大于Δv_下限时，微控制器导通该电池模块内电压最高的单体电池对应的场效应管，该单体电池和其对应的放电电阻并联，通过此放电电阻放电、降低该单体电池电压，至该单体电池的电压降至与该电池模块内电压最低的单体电池的电压差小于或等于Δv_下限时，微控制器关断该单体电池对应的场效应管，结束对该单体电池的放电；此时该电池模块内的单体电池之间的电压差如果仍大于Δv_下限，再对该电池模块内此时电压最高的单体电池如上所述进行放电均衡；如上依次操作，至该电池模块内各单体电池之间的电压差小于或等于Δv_下限时，微控制器通过电子开关阵列关断该电池模块对应的电阻均衡电路。

与现有技术相比，本发明电动汽车动力电池均衡管理***和均衡管理方法的优点为：1、综合同轴多绕组DC-DC变换器、电容均衡电路和电阻均衡电路，分别进行顶层（电池模块之间）和底层（模块内的单体之间）的均衡，多种均衡电路优势互补，不仅提高了均衡速度，也显著提高了均衡效率，同时还避免了单一均衡方式可能带来的不利影响；2、选择电池组电压分散度、电池组剩余电量和单体电压作为均衡操作的参考量，针对性地对单体电池进行均衡操作，显著降低电池的不一致性，同时也避免了单体电池出现过充或过放的现象；3、根据动力电池的不同工作状态，调整均衡标准，采用不同的均衡操作判断标准，特别是在电池放电的情况下，考虑了电动汽车匀速、减速和加速行驶时的不同均衡操作，适应电池复杂多变的工作状态，提高电池组均衡效率，增加电池组使用寿命；4、微控制器连接报警装置和显示装置，显示装置实时显示电池组各个相关参数状态，报警装置及时对过充、过放、过流、过压等情况报警，以保护电池组。

附图说明

图1为本电动汽车动力电池均衡管理***实施例的整体结构示意图；

图2为图1中同轴多绕组DC-DC变换器的结构示意图；

图3为图1中电池模块1与其电阻均衡电路1的连接示意图；

图4为图1中电池模块1与其电容均衡电路1的连接示意图；

图5为本电动汽车动力电池均衡管理***的管理方法实施例的总流程图；

图6为本发明实施例的充电状态下的均衡操作流程图；

图7为本发明实施例的静置状态下的均衡操作流程图；

图8为本发明实施例的放电状态下的均衡操作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细说明电动汽车动力电池均衡管理***实施例

本电动汽车动力电池均衡管理***实施例整体结构如图1所示，包括微控制器，本例电池均衡管理***和电池管理***连接，电池管理***配有获取动力电池组当前的运行参数的检测电路。本例电动汽车动力电池组中的单体电池共为12个，按串联顺序分成3个相同的电池模块，每个电池模块中包含4个单体电池，即B11～B14、B21～B24、B31～B34、B41～B44。各电池模块分别连接与之对应的电阻均衡电路和电容均衡电路，同轴多绕组DC-DC变换器与各电池模块连接。

所述微控制器经现场控制网络总线与电池管理***连接，微控制器的信号输出端经电子开关阵列分别连接各电容均衡电路和电阻均衡电路的控制端，即微控制器可经电子开关阵列接通或关闭与某个电池模块对应的电容均衡电路或电阻均衡电路。微控制器的一路信号C_PB0接入脉冲驱动单元，脉冲驱动单元输出的脉宽调制信号PWM和微控制器的输出信号C_PB1、C_PB2、C_PB3连接同轴多绕组DC-DC变换器的各控制端。

所述同轴多绕组DC-DC变换器的结构如图2所示，包括变压器T1、功率开关单元、整流二极管和滤波电容，变换器为反激式结构，3个副边的匝数相同；原边的输入端一端和电池组的正极连接，原边的另一端经一个功率开关单元Q1与地连接，每路副边输出端口分别经一个功率开关单元（Q2、Q3、Q4）和一个整流二极管（D2、D3、D4）连接滤波电容的两端，各副边的滤波电容与对应的一个电池模块并联。本例为达到较好的滤波效果，各滤波电容为一大一小两个电容并联，如图2所示，C1和C4并联为第一路副边的滤波电容，C2和C5并联为第二路副边的滤波电容，C3和C6并联为第三路副边的滤波电容。微控制器的控制信号C_PB0连接脉冲驱动单元U1，控制其输出的脉宽调制信号PWM的占空比，脉冲驱动单元信号输出端连接原边连接的功率开关单元Q1，微控制器的信号C_PB1、C_PB2、C_PB3连接各副边的功率开关单元Q2、Q3、Q4，控制它们的导通与关断。

本例同轴多绕组DC-DC变换器的原边输入电压和第一路副边输出电压分别和电压采集比较电路U1的同相端和反相端相连，电压采集比较电路U1的输出P_LM和微控制器相连。微控制器通过电压采集比较电路U1的输出信号P_LM判断同轴多绕组DC-DC变换器输入电压和输出电压的关系，进而调节各控制信号，使同轴多绕组DC-DC变换器输入和各副边输出呈严格的线性关系。

本例电池模块1的电阻均衡电路1的结构如图3所示，包括4个放电电阻R11～R14和4个场效应管Q11～Q14，各单体电池经对应的场效应管连接其对应的放电电阻。如单体电池B11对应场效应管Q11和放电电阻R11。当微控制器经电子开关阵列接通第一电池模块的电阻均衡电路，微控制器控制各单体电池对应的场效应管的关断导通。当微控制器向某个场效应管发送一个高电平，该场效应管导通，其对应的单体电池与其放电电阻并联；当微控制器向某个场效应管发送一个低电平，则该场效应管关断，其对应的单体电池与其放电电阻断开。其它电池模块的电阻均衡电路的结构与此相同。

本例电池模块1的对应电容均衡电路1的结构如图4所示，包括3个均衡电容C11～C13和有4个开关S11～S14的电子开关阵列，即每个单体电池对应一个开关阵列的开关。开关S11～S14均有一个固定接点和2个活动接点，4个开关的固定接点分别连接3个均衡电容C11～C13的一端，每个开关的2个活动接点分别对应1个单体电池的2端。如图4所示，开关S11的固定接点接于均衡电容C11的外端，其2个活动接点分别接单体电池B11的两端。以此类推。当开关阵列的各开关S11～S14固定接点均与左侧的活动接点连接，B11和C11并联、B12和C12并联、B13和C13并联，当开关阵列的各开关S11至S14固定接点均与右侧的活动接点连接，B12和C11并联、B13和C12并联、B14和C13并联。其它电池模块的电容均衡电路的结构与此相同。

本例的微控制器连接报警装置和显示装置。

电动汽车动力电池均衡管理***的均衡管理方法实施例

本均衡管理方法实施例为采用上述电动汽车动力电池均衡管理***实施例的均衡管理方法，微控制器通过现场控制网络总线从电池管理***获取本例电池组额定参数：单体电池额定电压v=3.2（v）、电池组额定电压U=38.4（v）、电池组额定容量30AH、单体电池总数12，分为三个电池模块。

微处理器根据以上从电池管理***接收到电池相关参数，本例按如下方式确定以下电池组的控制参数的具体值：

单体电池电压上限值v_上限为3.85(V)，

单体电池电压下限值v_下限为2.80(V)，

电池组剩余电量的下限soc_下限为电池组额定电量的20%，

充电状态下电池电压分散度的上限值ε_CH为8%，

放电状态下电池电压分散度的上限值ε_DH为5%，

静置状态下的电池电压分散度的上限值ε_SH为3%，

电池模块间最大电压差的下限值ΔU_下限为0.8(V)，

各电池模块内单体电池间最大电压偏差的下限值Δυ_下限为30mv，

电池组电流变化的下限值ΔI_下限为-10(A)；

均衡系数n与电池额定容量成正比，本例n=30。

当某个单体电池电压出现过高或过低，或者当电池组出现过流、过压、过充和过放等情况之一时，微控制器发送信号到报警装置，报警装置动作声和光报警。出现报警情况时显示装置同时显示相关报警信息。

微控制器将电池组的放电、充电和静置的具体工作状态，电池组均衡情况和剩余电量SOC发送到显示装置显示。

本例均衡过程如图5所示，具体步骤如下：

Ⅰ、微控制器计算电池组电压分散度ε

微控制器通过现场控制网络总线从电池管理***获取电池组各运行变量的当前值电压V、电流I、各单体电压和电池组剩余电量soc;

计算电池模块间的电压的最大偏差ΔU;

计算各电池模块内单体电池间的电压最大偏差Δv₁、Δv₂、Δv₃;

计算单体电池电压的平均值

计算电池组中单体电压的最大值v_max;

计算电池组中单体电压的最小值v_min;

计算出当前电池组电压分散度， $\mathrm{\ϵ}=\sqrt{\frac{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{\mathrm{Mm}}{(v_i-\stackrel{\‾}{v})}^2}{\mathrm{Mm}-1}},$

式中：v_i为单体电池i的电压，

为所有单体电池电压的平均值，Mm为本动力电池组单体电池的总个数。

当ε＜2%，表示电池组一致性很好，无需均衡操作；重复本步骤Ⅰ，监控动力电池组当前的电压分散度ε。微控制器向显示装置发送信号，显示装置显示电池组电压分散度ε＜2%。

Ⅱ、微控制器计算均衡次数N

微控制器根据步骤Ⅰ的结果计算均衡次数N

N=(v_max-v_min)×ε×n，式中n=30为均衡系数。

Ⅲ、微控制器根据电池组工作状态选择均衡操作

当电池电流I＞0，为充电状态，转入步骤Ⅳ；

当电池电流I=0，为静置状态，转入步骤Ⅴ；

当电池电流I＜0，为放电状态，转入步骤Ⅵ。

Ⅳ、充电状态的均衡操作

本步骤流程图如图6所示。

Ⅳ-1、若v_max＞v_上限，微控制器提示过充，发出警报，暂停充电；否则转入步骤Ⅳ-2；

Ⅳ-2、若ε＞ε_CH且SOC≥SOC_下限/2进入步骤Ⅳ-3，否则返回步骤Ⅰ；

Ⅳ-3、ΔU＞U_下限开启同轴多绕组DC-DC变换器，进行电池模块之间的能量转移，模块间的电压差自动均衡；至ΔU≤U_下限，进入步骤Ⅳ-4；

Ⅳ-4、关闭同轴多绕组DC-DC变换器；按各电池模块的单体电池电压偏差的大小，电子开关阵列中各开关的切换，使各开关对应的均衡电容与相邻的两个单体电池轮流并联，能量在相邻单体电池之间流动。通过各电池模块的电容均衡电路，在各电池模块内进行单体电池之间均衡操作，均衡次数为步骤Ⅱ所得的N；之后，关闭各电池模块的电容均衡电路，转入步骤Ⅳ-5；

Ⅳ-5、用电子开关阵列接通各电池模块的电阻均衡电路；

如果各个电池模块内的单体电池之间的电压差均小于或等于Δv_下限（本例为50mv），返回步骤I；

如果某电池模块内单体电池之间的电压差大于Δv_下限，微控制器控制该电池模块内电压最高的单体电池对应的场效应管导通，至该单体电池电压与该电池模块内电压最低的单体电池之间的电压差小于Δv_下限，微控制器控制该单体电池对应的场效应管关断，然后重复上面的判断和操作,至各电池模块内单体电池之间的电压差小于或等于Δv_下限，本轮均衡操作结束，返回步骤I。

Ⅴ、静置过程的均衡操作

本步骤流程图如图7所示。

Ⅴ-1、若v_min＜v_下限，提示过放，发出警报，提示充电；否则转入步骤Ⅴ-2；

Ⅴ-2、若ε＞ε_SH且SOC≥SOC_下限/2进入步骤Ⅴ-3，否则返回步骤Ⅰ；

Ⅴ-3、开启同轴多绕组DC-DC变换器，电池模块之间的能量进行自动均衡，至ΔU＜ΔU_下限，转入步骤Ⅴ-4；

Ⅴ-4、关闭同轴多绕组DC-DC变换器，按各电容模块单体电池电压偏差的大小，电子开关阵列中各开关的切换，使各开关对应的均衡电容与相邻的两个单体电池轮流并联，能量在相邻单体电池之间流动。通过各电池模块的电容均衡电路，在各电池模块内进行单体电池之间均衡操作，均衡次数为步骤Ⅱ所得的N；之后，关闭各电池模块的电容均衡电路，转入步骤Ⅴ-5；

Ⅴ-5、用电子开关阵列接通各电池模块的电阻均衡电路；

如果各个电池模块内的单体之间的电压差均小于或等于Δv_下限，返回步骤I；

如果某电池模块内单体电池之间的电压差大于Δv_下限，微控制器控制该电池模块内电压最高的单体电池对应的场效应管导通，至该单体电池电压与该电池模块内电压最低单体电池之间的电压差小于Δv_下限，微控制器控制该单体电池对应的场效应管关断，然后重复上面的判断与操作,至各电池模块内单体电池之间的电压差小于或等于Δv_下限，本轮均衡操作结束，返回步骤I。

Ⅵ、放电过程的均衡操作

本步骤流程图如图8所示。

Ⅵ-1、若v_min＜v_下限，提示过放，发出警报，提示充电；否则转入步骤Ⅵ-2；

Ⅵ-2、当

电动车为匀速行驶状态，若ε＞ε_DH且SOC≥2SOC_下限，进入步骤Ⅵ-3，否则返回步骤Ⅰ；

当

电动车为加速行驶状态，若ε＞ε_DH/2且SOC≥2SOC_下限，进入步骤Ⅵ-3，否则返回步骤Ⅰ；

当

电动车为减速行驶状态，若

为急刹车情况，暂停均衡操作，返回步骤I；否则为普通减速行驶，若ε＞ε_DH且SOC≥2SOC_下限，进入步骤Ⅵ-3，否则返回步骤Ⅰ；

Ⅵ-3、开启同轴多绕组DC-DC变换器，电池模块之间的能量进行自动均衡，至ΔU＜ΔU_下限，转入步骤Ⅵ-4；

Ⅵ-4、关闭同轴多绕组DC-DC变换器；按各电容模块单体电池电压偏差的大小，电子开关阵列中各开关的切换，使各开关对应的均衡电容与相邻的两个单体电池轮流并联，能量在相邻单体电池之间流动。通过各电池模块的电容均衡电路，在各电池模块内进行单体电池之间的均衡操作，均衡次数为步骤Ⅱ所得的N；之后，计算各电池模块内单体电池之间最大电压差Δv,若Δv＞Δv_下限，重新进行电容均衡电路的均衡操作；否则，关闭各电池模块的电容均衡电路，返回步骤Ⅰ。

开启同轴多绕组DC-DC变换器时，微控制器经脉冲驱动单元先导通连接变压器T1原边输入端的功率开关单元Q1，该功率开关单元Q1导通时，同轴多绕组DC-DC变换器变压器T1副边输出端连接的各整流二极管D2、D3、D4都截止，此时各滤波电容C1和C4、C2和C5、C3和C6给对应的动力电池模块供电，变压器T1原边存储由动力电池组得到的能量。微控制器关断连接变压器T1原边输入端的功率开关单元Q1，再导通各副边输出端所接的功率开关单元Q2至Q4，原边存储的能量传递到副边，向各电池模块提供电流、同时向各滤波电容充电。多输出DC-DC变换器根据各电池模块之间电压的不一致程度自动均衡各电池模块的能量。

如图4所示，当微控制器经电子开关阵列接通电池模块1的电容均衡电路，微控制器控制该电池模块1对应的电容均衡电路1的开关阵列内各开关S11～S14的固定接点先接通其左侧活动接点，单体电池B11、B12和B13分别和均衡电容C11、C12和C13并联，并联过程如果均衡电容的电压大于单体电池的电压，均衡电容对单体电池充电，反之，单体电池对均衡电容充电，直到B11和C11、B12和C12、B13和C13的电压相等；微控制器再控制开关阵列内的开关S11、S12、S13接通其右侧活动接点，此时B12和C11，B13和C12，B14和C13并联，直到并联双方的电压相等；按步骤Ⅱ的均衡次数M，反复进行N次操作，通过均衡电容实现单体电池间能量的流动达到均衡。

如图3所示，当微控制器经电子开关阵列接通电池模块1的电阻均衡电路1进行均衡操作时，微控制器控制该电阻均衡电路场效应管的导通与关断，本例当单体电池之间的电压差大于30mv时，微控制器导通该电池模块内电压最高的单体电池对应的场效应管，该单体电池和其对应的放电电阻并联，该单体电池通过此放电电阻放电、降低该单体电池电压，至该单体电池的电压降至与该电池模块内电压最低的单体电池的电压差小于或等于30mv时，微控制器关断该单体电池对应的场效应管，结束对该单体电池的放电；此时该电池模块内的单体电池之间的电压差如果仍大于30mv，再对该电池模块内此时电压最高的单体电池如上所述进行放电均衡；如上依次操作，至该电池模块内各单体电池之间的电压差小于或等于30mv时，微控制器关断该电池模块对应的电阻均衡电路的电子开关。

采用本例电动汽车动力电池均衡管理***的均衡管理方法在25℃下、12个磷酸铁锂单体电池在初始状态时，单体电池最大电压差为200mV，经过本方法的均衡操作后，单体电池电压最大差仅为30mV，电池分散度小于2%，温升小于10℃，电池组使用寿命延长一倍。而未采用本均衡管理***进行均衡的相同电池组，在同样的运行周期内，单体电池电压最大绝对差高达200mV。

上述实施例，仅为对本发明的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本发明并非限定于此。凡在本发明的公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.电动汽车动力电池均衡管理***，包括微控制器，微控制器经现场控制网络总线连接电池管理***，电池管理***配有获取动力电池组当前运行参数的检测电路；其特征在于：

电动汽车动力电池组中的单体电池按串联顺序分成M个相同的电池模块，2≤M≤40，每个电池模块中包含m个单体电池2≤m≤8；各电池模块分别连接与之对应的电阻均衡电路和电容均衡电路，同轴多绕组DC-DC变换器与各电池模块连接；

所述微控制器通过电池管理***获取动力电池组的额定参数和当前运行参数，并存储；微控制器的信号输出端经电子开关阵列分别连接各电容均衡电路和电阻均衡电路的控制端，微控制器的一路信号接入脉冲驱动单元，脉冲驱动单元输出的脉宽调制信号和微控制器输出的控制信号连接同轴多绕组DC-DC变换器的各控制端；

所述同轴多绕组DC-DC变换器包括变压器、功率开关单元、整流二极管和滤波电容，变换器为反激式结构；变压器副边的个数为电池模块的个数M，M个副边的匝数相同；原边的输入端一端连接电池组正极，原边的另一端经一个功率开关单元与地连接，每路副边输出端口分别经一个功率开关单元和一个整流二极管连接滤波电容的两端，各副边的滤波电容与对应的一个电池模块并联，微控制器的控制信号连接脉冲驱动单元，脉冲驱动单元信号输出端连接原边的功率开关单元；微控制器的信号端还连接各副边连接的功率开关单元；同轴多绕组DC-DC变换器的原边输入电压和某一路副边输出电压分别和电压采集比较电路的同相端和反相端相连，电压采集比较电路的输出和微控制器相连；

所述电阻均衡电路包括放电电阻和场效应管，所述放电电阻个数和场效应管个数等于电池模块中单体电池个数m，各电阻均衡电路中各单体电池经对应的场效应管连接其对应的放电电阻；当微控制器经电子开关阵列接通某个电池模块的电阻均衡电路，微控制器选择控制某个场效应管导通时,其对应的单体电池与其放电电阻并联；

所述电容均衡电路包括均衡电容和开关阵列，每个电容均衡电路内均衡电容的个数为m-1，开关阵列的开关个数为m，开关阵列的各开关均有一个固定接点和2个活动接点，各开关的固定接点分别连接各个均衡电容的一端，各个开关的2个活动接点分别对应单体电池的2端；当微控制器经电子开关阵列接通某个电池模块的电容均衡电路，微控制器控制该电池模块内开关阵列内各开关的固定接点依次连接不同的活动接点，使各开关对应的均衡电容与其相邻的两个单体电池轮流并联。

2.根据权利要求1所述的电动汽车动力电池均衡管理***，其特征在于：

所述微控制器连接报警装置和/或显示装置。

3.根据权利要求1所述的电动汽车动力电池均衡管理***的均衡管理方法，其特征在于：

微控制器通过现场控制网络总线从电池管理***获取电池组额定参数：电池组额定容量、单体电池额定电压v、电池组额定电压U、电池模块个数M和每个电池模块内单体电池个数m；

微处理器根据以上从电池管理***接收到的电池相关参数，按如下方式确定以下电池组的控制参数的具体值：

单体电池电压上限值v_上限为单体电池额定电压的115%～125%，

单体电池电压下限值v_下限为单体电池额定电压的80%～90%，

电池组剩余电量的下限SOC_下限为电池组额定电量的20%，

充电状态下电池电压分散度的上限值ε_CH为7～9%，

放电状态下电池电压分散度的上限值ε_DH为4～6%，

静置状态下的电池电压分散度的上限值ε_SH为2～4%，

电池模块间最大电压差的下限值ΔU_下限为0.4～0.8（V），

各电池模块内的单体电池电压最大偏差的下限值Δv_下限为30～50（mv），

电池组电流变化的下限值ΔI_下限为-20～-10（A）；

均衡系数n与电池额定容量成正比，当电池额定容量为XAH，则取n=X；

具体步骤如下：

Ⅰ、微控制器计算电池组电压分散度ε

微控制器通过现场控制网络总线从电池管理***获取电池组各运行变量的当前值电压V、电流I、单体电池电压最小值v_min、单体电池电压最大值v_max、电池组剩余电量soc;

计算电池模块间的电压的最大偏差ΔU;

计算各电池模块内单体电池电压最大偏差Δv_j，j为电池模块编号；

计算单体电池电压的平均值

计算电池组中单体电池电压的最大值v_max;

计算电池组中单体电池电压的最小值v_min;

计算出当前电池组电压分散度， $\mathrm{\ϵ}=\sqrt{\frac{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{\mathrm{Mm}}{(v_i-\stackrel{\‾}{v})}^2}{\mathrm{Mm}-1}},$

式中：v_i为单体电池i的电压，

为所有单体电池电压的平均值，Mm为本动力电池组单体电池的总个数；

当ε＜2％，表示电池组一致性很好，无需均衡操作；重复本步骤Ⅰ，监控动力电池组当前的电压分散度ε；

Ⅱ、微控制器计算均衡次数N

微控制器根据步骤Ⅰ的结果计算均衡次数N

N=(v_max，-v_min)×ε×n，式中n为均衡系数；

Ⅲ、微控制器根据电池组工作状态选择均衡操作

当电池电流I＞0，为充电状态，转入步骤Ⅳ；

当电池电流I=0，为静置状态，转入步骤Ⅴ；

当电池电流I＜0，为放电状态，转入步骤Ⅵ；

Ⅳ、充电状态的均衡操作

Ⅳ-1、若v_max＞v_上限，微控制器提示过充，发出警报，暂停充电；否则转入步骤Ⅳ-2；

Ⅳ-2、若ε＞ε_CH且SOC≥SOC_下限/2进入步骤Ⅳ-3，否则返回步骤Ⅰ；

Ⅳ-3、开启同轴多绕组DC-DC变换器，进行电池模块之间的能量转移，模块间的电压差自动均衡；至ΔU＜ΔU_下限，进入步骤Ⅳ-4；

Ⅳ-4、关闭同轴多绕组DC-DC变换器；按各电池模块单体电池电压偏差的大小，电子开关阵列中各开关的切换，使各开关对应的均衡电容与相邻的两个单体电池的轮流并联，通过各电池模块的电容均衡电路，在各电池模块内进行单体电池之间的均衡操作，均衡次数为步骤Ⅱ所得的N，之后，关闭各电池模块的电容均衡电路；转入步骤Ⅳ-5；

Ⅳ-5、用电子开关阵列接通各电池模块的电阻均衡电路；如果某电池模块内单体电池之间的电压差大于Δv_下限，微控制器控制该电池模块内电压最高的单体电池对应的场效应管导通，至该单体电池电压与该电池模块内电压最低的单体电池之间的电压差小于Δv_下限，微控制器控制该单体电池对应的场效应管关断，然后重复上面的判断与操作,至各个电池模块内单体电池间的电压差小于或等于Δv_下限，本轮均衡操作结束，返回步骤Ⅰ；

Ⅴ、静置过程的均衡操作

Ⅴ-1、若v_min＜v_下限，提示过放，发出警报，提示充电；否则转入步骤Ⅴ-2；

Ⅴ-2、若ε＞ε_SH且SOC≥SOC_下限/2进入步骤Ⅴ-3，否则返回步骤Ⅰ；

Ⅴ-3、开启同轴多绕组DC-DC变换器，电池模块之间的能量进行自动均衡，至ΔU＜ΔU_下限，转入步骤Ⅴ-4；

Ⅴ-4、关闭同轴多绕组DC-DC变换器，按各电池模块的单体电池电压偏差的大小，电子开关阵列中各开关的切换，使各开关对应的均衡电容与相邻的两个单体电池轮流并联，通过各电池模块的电容均衡电路，在各电池模块内进行单体电池之间的均衡操作，均衡次数为步骤Ⅱ所得的N；之后，关闭各电池模块的电容均衡电路，转入步骤Ⅴ-5；

Ⅴ-5、用电子开关阵列接通各电池模块的电阻均衡电路；

如果某电池模块内单体电池之间的电压差大于Δv_下限，微控制器控制该电池模块内电压最高的单体电池对应的场效应管导通，至该单体电池电压与该电池模块内电压最低的单体电池之间的电压差小于Δv_下限，微控制器控制该单体电池对应的场效应管关断，然后重复上面的判断与操作,至各个模块内单体电池间的电压差小于或等于Δv_下限，本轮均衡操作结束，返回步骤Ⅰ；

Ⅵ、放电过程的均衡操作

Ⅵ-1、若v_min＜v_下限，提示过放，发出警报，提示充电；否则转入步骤Ⅵ-2；

Ⅵ-2、当

电动车为匀速行驶状态，若ε＞ε_DH且SDC＞2SOC_下限进入步骤Ⅵ-3，否则返回步骤Ⅰ；

当

电动车为加速行驶状态，若ε＞ε_DH/2且SOC＞2SOC_下限，进入步骤Ⅵ-3，否则返回步骤Ⅰ；

当

电动车为减速行驶状态，若为急刹车情况，暂停均衡操作，返回步骤I；否则为普通减速行驶，若ε＞2ε_DH且SOC≥2SOC_下限，进入步骤Ⅵ-3，否则返回步骤Ⅰ；

Ⅵ-3、开启同轴多绕组DC-DC变换器，电池模块之间的能量进行自动均衡，至ΔU＜ΔU_下限，转入步骤Ⅵ-4；

Ⅵ-4、关闭同轴多绕组DC-DC变换器电路，按各电池模块单体电池电压偏差的大小，电子开关阵列中各开关的切换，使各开关对应的均衡电容与相邻的两个单体电池轮流并联，通过各电池模块的电容均衡电路，在各电池模块内进行单体电池之间均衡操作，均衡次数为步骤Ⅱ所得的N；之后，计算各模块内单体电池之间最大电压差Δv,若Δv＞Δv_下限，重新进行电容均衡电路的均衡操作；否则，关闭各电池模块的电容均衡电路，返回步骤Ⅰ。

4.根据权利要求3所述的电动汽车动力电池均衡管理***的均衡管理方法，其特征在于：

所述微控制器连接报警装置和显示装置，

当ε＜2%，微控制器向显示装置发送信号，显示装置显示电池组电压分散度ε＜2%；

当某个单体电池电压出现过高或过低，或者当电池组出现过流、过压、过充和过放情况之一时，微控制器发送信号到报警装置，报警装置动作声和/或光报警，显示装置同时显示相关报警信息；

微控制器将电池组的放电、充电和静置的具体工作状态，电池组均衡情况和电池组剩余电量发送到显示装置显示。

5.根据权利要求3所述的电动汽车动力电池均衡管理***的均衡管理方法，其特征在于：

微控制器通过判断电压采集比较电路输出信号的高低电平，控制脉冲驱动单元调节其输出的脉宽调制波的占空比；微控制器接通同轴多绕组DC-DC变换器电路时，微控制器经脉冲驱动单元先导通连接变压器原边输入端的功率开关单元，该功率开关单元导通时，同轴多绕组DC-DC变换器变压器副边输出端连接的各整流二极管都截止，此时各滤波电容给对应的动力电池模块供电，变压器原边存储由动力电池组得到的能量；微控制器关断连接变压器原边输入端的功率开关单元，导通各副边输出端所接的功率开关单元，原边存储的能量传递到副边，向各电池模块提供电流、同时向滤波电容充电，流经各电池模块的均衡电流和对应电池模块的电压与各电池模块平均电压的差呈线性关系；微控制器接收电压采集比较电路的输出信号，通过控制原边所接的功率开关单元和副边所接功率开关单元的关断和导通时间，使副边输出是原边输入的M分之一，即是电池模块间电压的平均值。

6.根据权利要求3所述的电动汽车动力电池均衡管理***的均衡管理方法，其特征在于：

接通某个电容均衡电路进行均衡操作时，微控制器控制电容均衡电路的开关阵列各开关的固定接点依次连接其活动接点，开关的切换使各均衡电容与其相邻的两个单体电池轮流并联，并联过程中如果均衡电容的电压大于单体电池的电压，均衡电容对单体电池充电，反之，单体电池对均衡电容充电；按步骤Ⅱ的均衡次数N，重复进行N次操作。

7.根据权利要求3所述的电动汽车动力电池均衡管理***的均衡管理方法，其特征在于：

所述微控制器用电子开关阵列接通某个电池模块的电阻均衡电路进行均衡操作时，微控制器控制该电阻均衡电路场效应管的导通与关断，当该电池模块内的单体电池之间的电压差大于Δv_下限时，微控制器导通该电池模块内电压最高的单体电池对应的场效应管，该单体电池和其对应的放电电阻并联，该单体电池通过此放电电阻放电、降低该单体电池电压，至该单体电池的电压降至与该电池模块内电压最低的单体电池的电压差小于或等于Δv_下限时，微控制器关断该单体电池对应的场效应管，结束对该单体电池的放电；此时该电池模块内的单体电池之间的电压差如果仍大于Δv_下限，再对该电池模块内此时电压最高的单体电池如上所述进行放电均衡；如上依次操作，至该电池模块内各单体电池之间的电压差小于或等于Δv_下限时，微控制器通过电子开关阵列关断该电池模块对应的电阻均衡电路。

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