[发明专利]电池单元集成电路、动力电池包、电动汽车及方法

说明书

本公开提出了电池单元集成电路、动力电池包、电动汽车及方法，电池单元集成电路，包括：双向反激变换器、检测单元与数字控制器；双向反激变换器连接至电池单体；检测单元分别检测双向反激变换器的电压数据及电池单体的电压、电流数据并传输至数字控制器；数字控制器根据接收到的电压、电流以及运行模式外部信号确定电池单元集成电路的运行模式，以充电模式、放电模式、故障模式或旁路模式进行工作。

技术领域

本公开属于电力电子变换器技术领域，尤其涉及电池单元集成电路、动力电池包、电动汽车及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

近年来，电动汽车得到了较快的发展，但是动力电池包成为电动汽车发展的重要障碍。动力电池包一般由很多块电池单元串联与并联而成，以获得足够高的电压等级以及足够大的输出电流，虽然该方法足够简单，成本在众多的方法中也最低，但是当一个电池单元出现故障，整个动力电池包就不能够正常工作。此外，由于串联的每个电池单元的内部参数、自放电率等参数不一致导致电池单元的输出电压不一致、储存的能量也存在差异，从而在动力电池包的充电过程中就可能出现某些电池单元尚未充满，而部分电池单元却出现过充现象，导致电池寿命降低；在动力电池包的放电过程中就可能出现某些电池单元尚存在能量，而部分电池单元却放电完全，导致整个动力电池包在尚未完全放电时就不能工作。

为解决汽车动力电池包的充电、放电时的均压问题，目前常用的方法有无源均压法与有源均压法。

无源均压法在每个电池单元上并联一个耗能电阻，通过检测电池的电压确定耗能电阻的接入与断开，该方法有效且低成本，但对整个系统而言，其效率较低，对系统造成的热应力也较大。

有源均压法常采用专门的电力电子电路实现每个单元之间的电压均衡，如开关电容法、开关电感法、能量回馈法等，但这些方法都是基于电池单元的串联结构，一旦任一电池单元故障，整个电池包将仍不能正常工作。

电动汽车的动力电池包由多个电池单元串联而成，在反复充放电过程中，部分电池单元会出现过充电或过放电的现象，大大制约了动力电池包的寿命；此外在任一电池单元故障时，动力电池包不能正常运行。

因此，传统电池包结构中存在电压不均现象，在任一电池单元出现故障时，不能及时切断该故障单元的运行，无法实现了动力电池包的安全、可靠运行。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本公开提供了电池单元集成电路、电池包、电动汽车及方法，每个电池单元之间不直接进行串联连接，可有效避免传统电池包结构中的电压不均现象；在任一电池单元出现故障时，可切断该故障单元的运行，从而实现了动力电池包的安全、可靠运行。

为实现上述目的，本公开的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

第一方面，公开了电池单元集成电路，包括：双向反激变换器、检测单元与数字控制器；

所述双向反激变换器连接至电池单体；

所述检测单元分别检测双向反激变换器的电压数据及电池单体的电压、电流数据并传输至数字控制器；

所述数字控制器根据接收到的电压、电流以及运行模式外部信号确定电池单元集成电路的运行模式，以充电模式、放电模式、故障模式或旁路模式进行工作。

进一步的技术方案，所述双向反激变换器包含输入侧电容、第一继电器、第一开关管、变压器、第二继电器；

输入侧电容的正极、第一继电器的第一端子、第二继电器的第一端子、变压器原边绕组的同名端连接在一起，并作为电池单元集成电路的正极；

输入侧电容的负极、第一继电器的第二端子、第二继电器的第三端子、第一开关管的源极连接在一起，并作为电池单元集成电路的负极；