專利名稱：車用動力電池動態(tài)均衡裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車用動力電池動態(tài)均衡裝置及車用動力電池的均衡方法， 尤其涉及一種車用動力電池管理系統(tǒng)中的在線動態(tài)均衡裝置及方法，屬于電動 汽車或混合動力汽車動力電池技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在電動汽車或混合動力汽車動力電池中，實踐表明單體電池壽命遠長于電 池組，這是由于串聯(lián)電池組的使用處于不均衡狀態(tài)，而蓄電池的不均衡狀態(tài)會 隨著充放電循環(huán)不斷加劇，受損最嚴重的電池單體壽命減損S1起所在的電池組 壽命減損，從而減損整個電池系統(tǒng)的壽命。雖然電池組由同樣規(guī)格的單體電池 組成，但由于單體電池制造的工藝和使用過程中電池組內(nèi)部環(huán)境的不均勻性等 原因，隨著使用時間的增加，單體電池之間的性能差異將逐漸拉大，若不采取 措施將造成某些單體電池過充過放。而過充和過放不僅影響電池壽命，對于電 池容量也是一個威脅，實際上一組蓄電池中的實際放出的容量是由實際容量最 小的那塊單體電池所決定的。因此采取均衡技術(shù)來補償電池性能的差異從而提 高使用壽命和保持電池容量是非常必要的。
目前已經(jīng)有許多對BMS均衡技術(shù)的研究工作，都取得了一定的成果，但 同時也存在很大的問題，主要原因是由于均衡電池單體的數(shù)量眾多，現(xiàn)行的均 衡電路難以實現(xiàn)集成，而主要采用分布式的均衡方式，即為每個電池單體設(shè)置 均衡電路，這增加了電路設(shè)計的復(fù)雜程度,增大了電路的體積并使成本提高， 難以實現(xiàn)產(chǎn)品化。
一種方法是為每個電池單體設(shè)置繼電器從而在部分意義上實現(xiàn)均衡電 路的集成化，降低了電路設(shè)計的復(fù)雜性，但由于使用繼電器數(shù)量和電池單體數(shù) 量相同，其體積和成本仍然是不易為人接受的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于設(shè)計一種車用動力電池動態(tài)均衡裝置在動力電池中在 線動態(tài)均衡的實現(xiàn)，通過對均衡裝置的集成，降低電路設(shè)計復(fù)雜程度，減小體 積和成本，成為一種低成本車用動力電池動態(tài)均衡裝置。
為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明通過如下的技術(shù)方案實現(xiàn)。
每個電池箱體配置一套本發(fā)明裝置。
車用動力電池動態(tài)均衡裝置，包括雙向DCDC變換器模塊102和多路機 電開關(guān)模塊101。雙向DCDC變換器102兩側(cè)分別連接電池箱體103的輸出極 柱和多路機電開關(guān)101的7>共端210。
雙向DCDC變換器模塊102是由一個高頻變壓器301和低邊場效應(yīng)管 304(305)及其驅(qū)動電路構(gòu)成的反勵式DCDC變換器，同時還集成有副邊的電流 反饋307進行大電流保護。控制高頻變壓器主邊或副邊的場效應(yīng)管304(305) 的導(dǎo)通可以實現(xiàn)雙向DCDC變換，控制其占空比則可實現(xiàn)DCDC輸入輸出的 電壓比。
多路機電開關(guān)模塊包括步進電機201、絲杠204、導(dǎo)軌211、銜鐵208、線 圈209、觸點205 (206)以及連軸器202、軸承203、滑塊207、公共端210、 彈簧等。步進電機201通過連軸器202驅(qū)動絲杠204，由導(dǎo)軌211控制絲杠204 上滑塊207的旋轉(zhuǎn)自由度使滑塊207實現(xiàn)沿導(dǎo)軌211的平移，銜鐵208、線圈 209安裝于滑塊207上。觸點分靜觸點205和動觸點206,兩個動觸點206 4妾 于銜鐵208上，當游f鐵208動作時，兩個動觸點206可與兩個相鄰的靜觸點 205接合，動觸點206與公共端210相連，靜觸點205連接每個電池單體的極 柱，其個數(shù)為電池單體數(shù)加l,且沿導(dǎo)軌211的方向均布。當滑塊207移動至 目標位置時，線圏209導(dǎo)通，吸合銜鐵208動作，當滑塊207移動時線圈209 不導(dǎo)通，銜鐵208由彈簧復(fù)位。
在電池組的動態(tài)均衡中，根據(jù)所測得最高電壓的單體電池，用多路機電開 關(guān)101將該單體電池接入雙向DCDC變換器102對電池組進行充電，或者利 用電池組對最低電壓的單體電池進行充電，從而實現(xiàn)電池間的均衡。
本發(fā)明的有益效果是，通過完成對均衡裝置的集成，降低電路設(shè)計復(fù)雜程 度，減小體積和成本，是一種低成本的車用動力電池動態(tài)均衡裝置。


圖1是本發(fā)明在實施例中的系統(tǒng)圖。
圖2是本發(fā)明在實施例中多路機電開關(guān)的原理圖。
圖3是本發(fā)明在實施例中雙向DCDC變換器的原理圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明
圖1中電池箱體103配備了一套本裝置，如圖1中的虛線框所示，該裝置 包括雙向DCDC變換器模塊102和多路機電開關(guān)模塊101。雙向DCDC變換 器102兩側(cè)分別連接電池箱體的輸出極柱105和多路機電開關(guān)的公共端210。
圖2所示為圖1中的多路機電開關(guān)模塊101,它的結(jié)構(gòu)及工作過程如下
步進電機201通過連軸器202驅(qū)動安裝在軸承203上的絲杠204,由兩根 導(dǎo)軌211控制絲杠上滑塊207的旋轉(zhuǎn)自由度使滑塊207實現(xiàn)沿導(dǎo)軌211的平移， 銜鐵208、線圏209安裝于滑塊207上，當滑塊207移動至目標位置時，線圈 209導(dǎo)通，吸合銜鐵208動作，當滑塊207移動時線圈209不導(dǎo)通，銜鐵208 由彈簧(圖中未畫出)復(fù)位。觸點分靜觸點205和動觸點206,靜觸點205連 接每個電池單體104的極柱，其個數(shù)為電池單體數(shù)加l,且沿導(dǎo)軌211的方向 均布，兩個動觸點206接于銜鐵208上，當銜鐵208動作時，兩個動觸點206 可與兩個相鄰的靜觸點205接合，動觸點206則與公共端210相連，此時與兩 個相鄰的靜觸點接通的電池極柱兩端被接入公共端210進行均衡。
圖3所示為圖1中的雙向DCDC變換器102,由一個高頻變壓器301和低 邊場效應(yīng)管304、 305構(gòu)成。高頻變壓器主邊302與電池箱體的輸出極柱105 相連，副邊303與多路機電開關(guān)的公共端210相連。當主邊的場效應(yīng)管304 給以PWM控制信號308,副邊的場效應(yīng)管305的控制信號309使場效應(yīng)管305 截止時，可以實現(xiàn)單端反勵的DCDC變換器拓樸結(jié)構(gòu)，通過改變控制信號308 的占空比則可實現(xiàn)DCDC輸入輸出的電壓比變化，即可以完成電池組103向 單體電池104的充電。同理，當副邊的場效應(yīng)管305給以PWM控制信號309, 主邊的場效應(yīng)管304的控制信號308使場效應(yīng)管304截止時，可以實現(xiàn)與前述 反向的單端反勵的DCDC變換器拓樸結(jié)構(gòu)，通過改變控制信號309的占空比則可實現(xiàn)DCDC輸入輸出的電壓比變化，即可以完成電池104向電池組103 的充電。
由于副邊303的電流遠大于主邊302的電流，因此只在副邊設(shè)置過流保護 電路以保護元件，通過采樣電阻306的電壓采集經(jīng)處理電路307對電壓處理后 發(fā)送信號310給控制器，由控制器按控制邏輯對控制信號308、 309進行控制， 完成過流保護功能。
在電池組103的動態(tài)均衡中，根據(jù)所測得最高電壓的單體電池104，用多 路機電開關(guān)101將該單體電池104接入雙向DCDC變換器102對電池組進4亍 充電，或者利用電池組103對最低電壓的單體電池104進行充電，從而實現(xiàn)電 池間的均衡。
權(quán)利要求
1、車用動力電池動態(tài)均衡裝置，其特征在于，該裝置包括DCDC變換器(102)和多路機電開關(guān)(101)；DCDC變換器(102)兩側(cè)分別連接電池箱體(103)的輸出極柱和多路機電開關(guān)(101)的公共端(210)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用動力電池動態(tài)均衡裝置，其特征在于，所 述多路機電開關(guān)(101)包括步進電機(201)、絲杠(204)、導(dǎo)軌(2U)、銜 鐵(208)、線圈(209)、觸點以及連軸器(202)、軸承(203 )、滑塊(207)、 公共端(210)、彈簧；步進電機(201 )通過連軸器(202 )驅(qū)動安裝在軸承(203 )上的絲杠(204 )， 由導(dǎo)軌(211 )控制絲杠(204)上滑塊(207)的旋轉(zhuǎn)自由度使滑塊(207)實 現(xiàn)沿導(dǎo)軌(211)的平移，銜鐵(208)、線圈(209)安裝于滑塊(207)上； 觸點分靜觸點(205 )和動觸點(206)，動觸點(206)接于銜鐵(208)上， 當銜鐵(208)動作時，動觸點(206)可與相鄰的靜觸點(205 )接合，動觸 點(206)與公共端(210)相連，靜觸點(205 )連接每個電池單體的極柱， 其個數(shù)為電池單體數(shù)加1，且沿導(dǎo)軌(211 )的方向分布；當滑塊(207)移動 至目標位置時，線圈(209)導(dǎo)通，吸合銜鐵(208)動作，當滑塊(207)移 動時線圈(209)不導(dǎo)通，銜鐵(208)由彈簧復(fù)位。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用動力電池動態(tài)均衡裝置，其特征在于，所 述DCDC變換器(102 )是雙向DCDC變換器。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的車用動力電池動態(tài)均衡裝置，其特征在于，所 述雙向DCDC變換器(102)是由一個高頻變壓器和低邊場效應(yīng)管及其驅(qū)動電 路構(gòu)成的反勵式DCDC變換器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的車用動力電池動態(tài)均衡裝置，其特征在于，所 述雙向DCDC變換器(102)還集成有副邊的電流反饋(307)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述車用動力電池動態(tài)均衡裝置的動力電池動態(tài)均衡 方法，其特征在于，該方法根據(jù)測量的電池電壓，對最高電壓的單體電池用多路機電開關(guān)將該單體電池接入雙向DCDC變換器，對電池組進行充電；對最低電壓的單體電池，用多路機電開關(guān)將該單體電池接入雙向DCDC 變換器，利用電池組對最低電壓的單體電池進行充電。
全文摘要
車用動力電池動態(tài)均衡裝置，屬于電動汽車或混合動力汽車動力電池技術(shù)領(lǐng)域。包括DCDC變換器(102)和多路機電開關(guān)(101)；DCDC變換器(102)兩側(cè)分別連接電池箱體(103)的輸出極柱和多路機電開關(guān)(101)的公共端(210)。多路機電開關(guān)包括步進電機、銜鐵、線圈、觸點等。根據(jù)測量的電池電壓對最高電壓的單體電池用多路機電開關(guān)將該單體電池接入雙向DCDC變換器，對電池組進行充電；對最低電壓的單體電池，用多路機電開關(guān)將該單體電池接入雙向DCDC變換器，利用電池組對最低電壓的單體電池進行充電。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)動力電池的動態(tài)均衡，降低電路設(shè)計復(fù)雜程度，減小體積；是一種低成本車用動力電池動態(tài)均衡裝置。
文檔編號H02J7/00GK101640430SQ200910092039
公開日2010年2月3日 申請日期2009年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月7日
發(fā)明者盧蘭光, 李建秋, 歐陽明高, 鄭岳久 申請人:清華大學(xué)