專利名稱：電動汽車電池組能量均衡電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池組均衡電路，尤其涉及一種電動汽車電池組能量均衡電路。
背景技術(shù)：
電動汽車電池組采用串聯(lián)方式連接使用，由于生產(chǎn)工藝等原因?qū)е赂鲉误w電池存在差異，在對電池組進行充放電的過程中，必然會擴大這種差異，充電時，容量小性能差的電池會出現(xiàn)過充現(xiàn)象；放電時，容量小性能差的電池又會有過放現(xiàn)象；電池組容量利用率會越來越低，長此以往，這種惡性循環(huán)過程將加速電池的損壞。尤其是在大功率使用時更容易損壞電池，只有通過電池管理維護才能延長使用壽命。為了減小串聯(lián)電池組的電池不一致性，必須在電池充放電過程中對電池組進行均衡控制，均衡控制可以分為耗散型均衡和非耗散型均衡2種:耗散型均方法控制簡單，但是會有能量損耗；非耗散型均衡中充放電雙向均衡方法的控制電路過于復(fù)雜而不易于實現(xiàn)。電動汽車在使用過程中，蓄電池充放電較為頻繁，充放電電流較大，且要求充電時間短。綜上所述，現(xiàn)有的各種均衡技術(shù)都存在各自的不足，均衡效果較差，很難在較短的時間內(nèi)改善電池組的一致性，因而不適用于要求均衡時間短、能量損耗小的電動汽車電池系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種效果明顯、均衡時間短的電動汽車電池組能量均衡電路。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種電動汽車電池組能量均衡電路，所述電池組由兩個以上電池單元串聯(lián)構(gòu)成，所述電池單元由一節(jié)單體電池或兩節(jié)以上單體電池串聯(lián)組成，所述均衡電路包括均衡控制器、多個均衡子電路、連接各均衡子電路的母線，每個電池單元上均設(shè)置有一個均衡子電路，所述均衡子電路分別與均衡控制器連接，所述均衡子電路包括一個隔離型雙向反激變壓器和電子開關(guān)組成，所述隔離型雙向反激變壓器初級線圈兩端分別與母線的正負極相連，隔離型雙向反激變壓器次級線圈兩端分別與單體電池正負極連接，初級線圈和母線負極相連的一端與次級線圈和電源正極相連的一端互為同名端，單體電池負極和次級線圈之間串聯(lián)有一個電子開關(guān)，母線負極與初級線圈之間也串聯(lián)有一個電子開關(guān)。 優(yōu)選的，所述隔離型雙向反激變壓器次級線圈通過選通開關(guān)分別與電池單元內(nèi)的每一個單體電池正負極相連，所述電子開關(guān)位于選通開關(guān)與次級線圈之間。 優(yōu)選的，所述電子開關(guān)為N溝道MOS管開關(guān)，其漏極和源極之間反向并聯(lián)一個二極管，柵極連接驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路連接均衡控制器。本發(fā)明的電動汽車電池組能量均衡電路優(yōu)點如下:
(I)屬于非耗散型均衡，通過均衡控制器控制MOS管開關(guān)的驅(qū)動電路，使變壓器原邊繞組和副邊繞組能量轉(zhuǎn)移，實現(xiàn)電能從高電量一側(cè)向低電量一側(cè)轉(zhuǎn)移；并通過多路選通開關(guān)實現(xiàn)變壓器副邊繞組分別于電池單元內(nèi)的各單體電池導通，實現(xiàn)任意兩個電池單元間任意電池的能量轉(zhuǎn)移；
(2)變壓器之間采取共用母線的方式進行均衡管理，簡化了電路結(jié)構(gòu)，節(jié)約空間和成本，同時母線具有良好的電能匯集、分配和傳送能力，使得電能在各電池單元之間的轉(zhuǎn)移更加高效、快捷；
(3)該電路實現(xiàn)了最短的時間內(nèi)改善電池組的一致性，從而延長了電池組的使用壽命，具有均衡效果明顯、應(yīng)用范圍廣等特點。
圖1是本發(fā)明電動汽車電池組能量均衡電路的電路框 圖2是本發(fā)明實施例第一均衡子電路的電路 圖3是本發(fā)明實施例第二均衡子電路的電路圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例進一步詳細說明本發(fā)明。如圖1-3所示，本發(fā)明的電動汽車電池組能量均衡電路，所述電池組由兩個以上電池單元構(gòu)成，所述電池單元由六節(jié)單體電池串聯(lián)組成，所述均衡電路包括均衡控制器、四個均衡子電路、連接各均衡子電路的母線，每個電池單元上均設(shè)置有一個均衡子電路，所述均衡子電路分別與均衡控制器連接，所述均衡子電路包括一個隔離型雙向反激變壓器，所述隔離型雙向反激變壓器初級線圈兩端分別與母線的正負極相連，隔離型雙向反激變壓器次級線圈兩端分別與單體電池正負極連接，初級線圈和母線負極相連的一端與次級線圈和電源正極相連的一端互為同名端，單體電池負極和次級線圈之間串聯(lián)有一個電子開關(guān)，母線負極與初級線圈之間也串聯(lián)有一個電子開關(guān)。隔離型雙向反激變壓器次級線圈通過選通開關(guān)分別與電池單元內(nèi)的每一個單體電池正負極相連，所述電子開關(guān)位于選通開關(guān)與次級線圈之間。電子開關(guān)為N溝道MOS管開關(guān)，其漏極和源極之間反向并聯(lián)一個二極管，柵極連接驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路連接均衡控制器。本發(fā)明的電動汽車電池組能量均衡電路是經(jīng)過均衡控制器對各電池單元均衡狀態(tài)進行判斷，并根據(jù)得到的均衡狀態(tài)對各個電池單元間單體電池進行充電均衡或者放電均衡，該電路的工作過程如下所述:
假設(shè)某一時刻BATl電池電壓過高，而BAT12電池電壓過低，均衡控制器對BATl放電均衡，BAT12充電均衡，本發(fā)明的電動汽車電池組能量均衡電路的執(zhí)行情況如下:
UBATl的均衡子電路運行如下:均衡控制器控制選通開關(guān)K1-2中的SlA與SlB導通，SlC與SlD導通，均衡控制器控制MOS管驅(qū)動電路輸出脈沖，控制Q1A、Q1B導通，通過變壓器Tl將BATl的多余能量轉(zhuǎn)移到母線上，直到均衡控制器檢測到BATl無需均衡時，關(guān)斷Q1A、QlB和選通開關(guān)K1-2中的SlA與SIB、SlC與SlD ；
2、均衡控制器控制MOS管驅(qū)動電路輸出脈沖，控制Q2A、Q2B導通，均衡控制器控制選通開關(guān)K11-12中的S12A與S12B導通，S12C與S12D導通，母線通過變壓器T2對BAT12電池進行充電，直到均衡控制器檢測到BAT12無需均衡時，關(guān)斷Q2A、Q2B和選通開關(guān)K11-12中的 S12A 與 S12B、S12C 與 S12D。
母線具有匯集、分配和傳送電能的作用，各變壓器的原邊繞組之間采用母線連接，副邊繞組通過選通開關(guān)連接各單體電池，這樣就實現(xiàn)了母線與各單元單體電池之間的能量轉(zhuǎn)移。在均衡控制器的控制下，任意一節(jié)單體電池可以將多余電量輸送到母線，母線也可以對其它單元電量較低的單體電池進行充電。換言之，母線相當于一個電量中轉(zhuǎn)站，各節(jié)單體電池均可以與母線進行電量轉(zhuǎn)移，從而實現(xiàn)任意一節(jié)電池將電量轉(zhuǎn)移到其它單元單體電池中。綜上所述，該電動汽車電池組能量均衡電路結(jié)構(gòu)簡單、均衡電流大、均衡時間短，能夠快速的完成電池之間的能量均衡，保證電池組內(nèi)單體電池的一致性，延遲電池組的使用壽命。
權(quán)利要求
1.一種電動汽車電池組能量均衡電路，所述電池組由兩個以上電池單元串聯(lián)構(gòu)成，所述電池單元由一節(jié)單體電池或兩節(jié)以上單體電池串聯(lián)組成，其特征在于:所述均衡電路包括均衡控制器、多個均衡子電路、連接各均衡子電路的母線，每個電池單元上均設(shè)置有一個均衡子電路，所述均衡子電路分別與均衡控制器連接，所述均衡子電路包括一個隔離型雙向反激變壓器和電子開關(guān)組成，所述隔離型雙向反激變壓器初級線圈兩端分別與母線的正負極相連，隔離型雙向反激變壓器次級線圈兩端分別與單體電池正負極連接，初級線圈和母線負極相連的一端與次級線圈和電源正極相連的一端互為同名端，單體電池負極和次級線圈之間串聯(lián)有一個電子開關(guān)，母線負極與初級線圈之間也串聯(lián)有一個電子開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動汽車電池組能量均衡電路，其特征在于:所述隔離型雙向反激變壓器次級線圈通過選通開關(guān)分別與電池單元內(nèi)的每一個單體電池正負極相連，所述電子開關(guān)位于選通開關(guān)與次級線圈之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動汽車電池組能量均衡電路，其特征在于:所述電子開關(guān)為N溝道MOS管開關(guān)，其漏極和源極之間反向并聯(lián)一個二極管，柵極連接驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路連接均衡控制器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電動汽車電池組能量均衡電路，包括均衡控制器、多個均衡子電路、連接各均衡子電路的母線，每個電池單元上均設(shè)置有一個均衡子電路，均衡子電路分別與均衡控制器連接，均衡子電路包括一個隔離型雙向反激變壓器和電子開關(guān)組成，隔離型雙向反激變壓器初級線圈兩端分別與母線的正負極相連，隔離型雙向反激變壓器次級線圈兩端分別與單體電池正負極連接，單體電池負極和次級線圈之間串聯(lián)有一個電子開關(guān)，母線負極與初級線圈之間也串聯(lián)有一個電子開關(guān)。本發(fā)明的電動汽車電池組能量均衡電路實現(xiàn)了最短的時間內(nèi)改善電池組的一致性，從而延長了電池組的使用壽命，具有均衡效果明顯、應(yīng)用范圍廣等特點。
文檔編號H02J7/00GK103117577SQ20131004300
公開日2013年5月22日 申請日期2013年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月4日
發(fā)明者歐書旺, 劉愛華, 徐劍虹 申請人:杭州高特電子設(shè)備有限公司