CN203225531U - 电动汽车动力电池组的主动式均衡装置 - Google Patents
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Abstract
电动汽车动力电池组的主动式均衡装置，包括若干个双向DC-DC变换器、若干个均衡控制器、若干个连接开关选择器、由若干电池单元串联形成的电源；所述的连接开关选择器包括第一均衡母线、第二均衡母线和若干个双向晶闸管，所述的均衡控制器的控制端分别与所述的双向DC-DC变换器的工作控制端、所述的双向晶闸管的工作控制端连接；每个所述串联的电池单元的正极和负极依次通过双向晶闸管连接在所述的第一均衡母线、第二均衡母线上，且相邻的两节电池单元接点共用同一个双向晶闸管。本实用新型的有益效果是：既可以对低电平的电池单元充电也可以对高电平的电池单元放电，均衡高效、快速性；减少了均衡变换器的数量，增加了均衡系统的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电动汽车动力电池组的主动式均衡装置。
背景技术
我国在2011年已经超越美国成为世界第一大汽车消费国家，我国的汽车行业二氧化碳排放量不断攀升，原油进口量跃居世界第二位，并将不久超越美国。发展新能源汽车成为我国可持续发展的重大战略，也是我国汽车业实现跨越式发展的重大机遇；新能源汽车按照动力源可以分为：纯电动汽车（ＥＶ）、混合电动汽车（ＨＥＶ）和燃料电池汽车（ＦＣＥＶ）；其中纯电动汽车和混合电动汽车的电力畜能设备主要是动力电池，动力电池也是电动汽车发展的核心技术。动力电池的电池种类一般分为：铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池和锂电池。磷酸铁锂电池以其高能量比、无污染性、工作温度范围宽、无记忆效应、低自放电率和较高的充放电寿命等优点，获得最广泛的关注和研究；我国“十二五”规划中也是将铁锂电池作为电动汽车用动力电池的研究重点。锂电池在动力电池中的应用需要大量的串并联使用，这就需要完备的均衡技术，电池单元均衡技术也成为锂电池应用的主要技术难点。
目前的均衡系统分为被动式和主动式两种，被动式均衡系统多采用电阻耗能的方式，这种均衡器的优点是结构简单，实施方便，缺点是速度慢；而主动式均衡系统多采用DC-DC变换器的模式，优点是均衡速度快，能源利用率高，但由于需要多个直流-直流变换器，使得成本较高，可靠性较低。因此，开发设计实用的、高效的动力电池均衡系统成为促进电动汽车行业发展的重要技术要点之一。
发明内容
为了解决目前电动汽车动力电池组的被动式均衡系统速度慢、主动式均衡系统成本高、可靠性低的问题，本实用新型提出了一种均衡速度快、能源利用率高、成本低的电动汽车动力电池组的主动式均衡装置。
本实用新型所述的电动汽车动力电池组的主动式均衡装置，其特征在于：包括若干个双向DC-DC变换器、若干个均衡控制器、若干个连接开关选择器、由若干电池单元串联形成的电源，所述的DC-DC变换器的正相输入端与所述的电源的正极相连、负相输入端与所述的电源的负极相连，所述的DC-DC变换器的正相输出端、负相输出端均与所述的连接开关选择器连接；
所述的连接开关选择器包括第一均衡母线、第二均衡母线和若干个双向晶闸管，所述的双向DC-DC变换器的正相输出端通过一个双向晶闸管连接在所述的第一均衡母线上、还通过另一个双向晶闸管连接在第二极均衡母线上；所述的双向DC-DC变换器的负相输出端通过一个双向晶闸管连接在所述的第一均衡母线上、还通过另一个双向晶闸管连接在所述的第二均衡母线上；
所述的均衡控制器的控制端分别与所述的双向DC-DC变换器的工作控制端、所述的双向晶闸管的工作控制端连接；
每个所述串联的电池单元的正极和负极依次通过双向晶闸管连接在所述的第一均衡母线、第二均衡母线上，且相邻的两节电池单元接点共用同一个双向晶闸管。
所述的DC-DC变换器采用双向BUCK型变换电路。
所述的均衡控制器为微型数字控制芯片。
所述的电池单元的个数大于等于1节。
使用时，均衡控制器检测各个电池单元的状态，判断需要充电或放电的电池单元，然后向双向DC-DC变换器和双向晶闸管发出指令，使得双向DC-DC变换器根据待处理的电池单元的与第一均衡母线和第二均衡母线连接的关系，选择性的开启连接在双向DC-DC变换器上的双向晶闸管，使得第一均衡母线和第二均衡母线带上相应的电性，同时，除了接通与待处理的电池单元相连的双向晶闸管外，其余的与其他电池单元连接的双向晶闸管关断；均衡结束后，均衡控制器关断接通的双向DC-DC变换器和相应的双向晶闸管，均衡装置恢复常态。
本实用新型的有益效果是：采用双向DC-DC变换器进行均衡控制，既可以对低电平的电池单元充电也可以对高电平的电池单元放电，实现了均衡的高效性、快速性；采用连接开关选择器，连接双向DC-DC变换器和需要均衡的电池单元，既减少了均衡变换器的数量，又增加了均衡系统的可靠性。
附图说明
图1是本实用新型的电路原理示意图。
图2是本实用新型的具体实施例电路的示意图（其中VT1~10均代表第一~十个双向晶闸管；E1~5均代表第一~第五个电池单元；T1、T2代表双向晶闸管的两个连接端;+代表电池单元的正极；-代表电池单元的负极）。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本实用新型
参照附图：
实施例1本实用新型所述的电动汽车动力电池组的主动式均衡装置，包括1个双向DC-DC变换器1、1个均衡控制器2、1个连接开关选择器3、由5个电池单元41串联形成的电源4，所述的DC-DC变换器1的正相输入端与所述的电源4的正极相连、负相输入端与所述的电源4的负极相连，所述的DC-DC变换器1的正相输出端、负相输出端均与所述的连接开关选择器3连接；
所述的连接开关选择器3包括第一均衡母线31、第二均衡母线32和10个双向晶闸管33，所述的双向DC-DC变换器1的正相输出端通过一个双向晶闸管33连接在所述的第一均衡母线31上、还通过另一个双向晶闸管33连接在第二极均衡母线32上；所述的双向DC-DC变换器1的负相输出端通过一个双向晶闸管33连接在所述的第一均衡母线31上、还通过另一个双向晶闸管33连接在所述的第二均衡母线32上；
所述的均衡控制器2的控制端分别与所述的双向DC-DC变换器1的工作控制端、所述的连接开关选择器3的工作控制端连接；
每个所述串联的电池单元41的正极和负极分别通过双向晶闸管33连接在所述的第一均衡母线31、第二均衡母线32上，且相邻的两节电池单元41接点共用同一个双向晶闸管33。
所述的DC-DC变换器1采用双向BUCK型变换电路。
所述的均衡控制器2为微型数字控制芯片。
所述的电池单元41的个数大于等于1节。
使用时，均衡控制器2检测各个电池单元41的状态，判断需要充电或放电的电池单元41，然后向双向DC-DC变换器1和双向晶闸管33发出指令，使得双向DC-DC变换器1根据待处理的电池单元41的与第一均衡母线31和第二均衡母线32连接的关系，选择性的开启连接在双向DC-DC变换器1上的双向晶闸管33，使得第一均衡母线31和第二均衡母线32带上相应的电性，同时，除了接通与待处理的电池单元41相连的双向晶闸管33外，其余的与其他电池单元41连接的双向晶闸管33关断；均衡结束后，均衡控制器2关断接通的双向DC-DC变换器1和相应的双向晶闸管33，均衡装置恢复常态。
实施例2本实施例中以第三个双向晶闸管VT3和第四个双向晶闸管VT4为例，其中第三个双向晶闸管VT3的T1端连接在第二均衡母线上、T2端连接在第三节电池单元E3的负极，第四个双向晶闸管的T1端连接在第一均衡母线上、T2端连接在第三节电池单元的正极，其余结构和实施方式与实施例1相同。
当需要对第三节电池单元进行操作时，此时第一均衡母线需要带正的电性，第二均衡母线需要带负的电性，双向DC-DC变换器的正相输出端与第一均衡母线之间的双向晶闸管接通，双向DC-DC变换器的正相输出端与第二均衡母线之间的双向晶闸管关断，双向DC-DC变换器的负相输出端与第二均衡母线之间的双向晶闸管接通，双向DC-DC变换器的负相输出端与第一均衡母线之间的双向晶闸管关断，同时使得第三个双向晶闸管与第四个双向晶闸管接通，其余的与其他的电池单元相连的双向晶闸管关断，使得第一均衡母线带有正的电性、第二均衡母线带有负的电性的同时，实现对第三节电池单元的均衡；均衡结束后，均衡控制器关断接通的双向DC-DC变换器和相应的双向晶闸管，均衡装置恢复常态。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新型的保护范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也及于本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (3)
1.电动汽车动力电池组的主动式均衡装置，其特征在于：包括若干电池单元串联形成的电源、若干个双向DC-DC变换器、若干个均衡控制器、若干个连接开关选择器，所述的DC-DC变换器的正相输入端与所述的电源的正极相连、负相输入端与所述的电源的负极相连，所述的DC-DC变换器的正相输出端、负相输出端均与所述的连接开关选择器连接；
所述的连接开关选择器包括第一均衡母线、第二均衡母线和若干个双向晶闸管，所述的双向DC-DC变换器的正相输出端通过一个双向晶闸管连接在所述的第一均衡母线上、还通过另一个双向晶闸管连接在第二极均衡母线上；所述的双向DC-DC变换器的负相输出端通过一个双向晶闸管连接在所述的第一均衡母线上、还通过另一个双向晶闸管连接在所述的第二均衡母线上；
所述的均衡控制器的控制端分别与所述的双向DC-DC变换器的工作控制端、所述的双向晶闸管的工作控制端连接；
每个所述串联的电池单元的正极和负极依次通过双向晶闸管连接在所述的第一均衡母线、第二均衡母线上，且相邻的两节电池单元接点共用同一个双向晶闸管。
2.如权利要求1所述的电动汽车动力电池组的主动式均衡装置，其特征在于：所述的DC-DC变换器采用双向BUCK型变换电路。
3.如权利要求2所述的电动汽车动力电池组的主动式均衡装置，其特征在于：所述的均衡控制器为微型数字控制芯片。
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| CN105656157A (zh) * | 2016-04-18 | 2016-06-08 | 陈永利 | 一种多极双向dc-dc的锂电池组无损平衡技术 |
| CN107910919A (zh) * | 2017-12-04 | 2018-04-13 | 华中科技大学 | 一种锂电池组均衡结构和方法 |
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Legal Events
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