专利名称：电动汽车电池组能量均衡电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电池组均衡电路，尤其涉及一种电动汽车电池组能量均衡电路。
背景技术：
电动汽车电池组采用串联方式连接使用，由于生产工艺等原因导致各单体电池存在差异，在对电池组进行充放电的过程中，必然会扩大这种差异，充电时，容量小性能差的电池会出现过充现象；放电时，容量小性能差的电池又会有过放现象；电池组容量利用率会越来越低，长此以往，这种恶性循环过程将加速电池的损坏。尤其是在大功率使用时更容易损坏电池，只有通过电池管理维护才能延长使用寿命。为了减小串联电池组的电池不一致性，必须在电池充放电过程中对电池组进行均衡控制，均衡控制可以分为耗散型均衡和非耗散型均衡2种:耗散型均方法控制简单，但是会有能量损耗；非耗散型均衡中充放电双向均衡方法的控制电路过于复杂而不易于实现。电动汽车在使用过程中，蓄电池充放电较为频繁，充放电电流较大，且要求充电时间短。综上所述，现有的各种均衡技术都存在各自的不足，均衡效果较差，很难在较短的时间内改善电池组的一致性，因而不适用于要求均衡时间短、能量损耗小的电动汽车电池系统。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种效果明显、均衡时间短的电动汽车电池组能量均衡电路。为实现上述发明目的，本发明的技术方案是:
一种电动汽车电池组能量均衡电路，所述电池组由两个以上电池单元串联构成，所述电池单元由一节单体电池或两节以上单体电池串联组成，所述均衡电路包括均衡控制器、多个均衡子电路、连接各均衡子电路的母线，每个电池单元上均设置有一个均衡子电路，所述均衡子电路分别与均衡控制器连接，所述均衡子电路包括一个隔离型双向反激变压器和电子开关组成，所述隔离型双向反激变压器初级线圈两端分别与母线的正负极相连，隔离型双向反激变压器次级线圈两端分别与单体电池正负极连接，初级线圈和母线负极相连的一端与次级线圈和电源正极相连的一端互为同名端，单体电池负极和次级线圈之间串联有一个电子开关，母线负极与初级线圈之间也串联有一个电子开关。 优选的，所述隔离型双向反激变压器次级线圈通过选通开关分别与电池单元内的每一个单体电池正负极相连，所述电子开关位于选通开关与次级线圈之间。 优选的，所述电子开关为N沟道MOS管开关，其漏极和源极之间反向并联一个二极管，栅极连接驱动电路，所述驱动电路连接均衡控制器。本发明的电动汽车电池组能量均衡电路优点如下:
(I)属于非耗散型均衡，通过均衡控制器控制MOS管开关的驱动电路，使变压器原边绕组和副边绕组能量转移，实现电能从高电量一侧向低电量一侧转移；并通过多路选通开关实现变压器副边绕组分别于电池单元内的各单体电池导通，实现任意两个电池单元间任意电池的能量转移；
(2)变压器之间采取共用母线的方式进行均衡管理，简化了电路结构，节约空间和成本，同时母线具有良好的电能汇集、分配和传送能力，使得电能在各电池单元之间的转移更加高效、快捷；
(3)该电路实现了最短的时间内改善电池组的一致性，从而延长了电池组的使用寿命，具有均衡效果明显、应用范围广等特点。
图1是本发明电动汽车电池组能量均衡电路的电路框 图2是本发明实施例第一均衡子电路的电路 图3是本发明实施例第二均衡子电路的电路图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例进一步详细说明本发明。如图1-3所示，本发明的电动汽车电池组能量均衡电路，所述电池组由两个以上电池单元构成，所述电池单元由六节单体电池串联组成，所述均衡电路包括均衡控制器、四个均衡子电路、连接各均衡子电路的母线，每个电池单元上均设置有一个均衡子电路，所述均衡子电路分别与均衡控制器连接，所述均衡子电路包括一个隔离型双向反激变压器，所述隔离型双向反激变压器初级线圈两端分别与母线的正负极相连，隔离型双向反激变压器次级线圈两端分别与单体电池正负极连接，初级线圈和母线负极相连的一端与次级线圈和电源正极相连的一端互为同名端，单体电池负极和次级线圈之间串联有一个电子开关，母线负极与初级线圈之间也串联有一个电子开关。隔离型双向反激变压器次级线圈通过选通开关分别与电池单元内的每一个单体电池正负极相连，所述电子开关位于选通开关与次级线圈之间。电子开关为N沟道MOS管开关，其漏极和源极之间反向并联一个二极管，栅极连接驱动电路，所述驱动电路连接均衡控制器。本发明的电动汽车电池组能量均衡电路是经过均衡控制器对各电池单元均衡状态进行判断，并根据得到的均衡状态对各个电池单元间单体电池进行充电均衡或者放电均衡，该电路的工作过程如下所述:
假设某一时刻BATl电池电压过高，而BAT12电池电压过低，均衡控制器对BATl放电均衡，BAT12充电均衡，本发明的电动汽车电池组能量均衡电路的执行情况如下:
UBATl的均衡子电路运行如下:均衡控制器控制选通开关K1-2中的SlA与SlB导通，SlC与SlD导通，均衡控制器控制MOS管驱动电路输出脉冲，控制Q1A、Q1B导通，通过变压器Tl将BATl的多余能量转移到母线上，直到均衡控制器检测到BATl无需均衡时，关断Q1A、QlB和选通开关K1-2中的SlA与SIB、SlC与SlD ；
2、均衡控制器控制MOS管驱动电路输出脉冲，控制Q2A、Q2B导通，均衡控制器控制选通开关K11-12中的S12A与S12B导通，S12C与S12D导通，母线通过变压器T2对BAT12电池进行充电，直到均衡控制器检测到BAT12无需均衡时，关断Q2A、Q2B和选通开关K11-12中的 S12A 与 S12B、S12C 与 S12D。
母线具有汇集、分配和传送电能的作用，各变压器的原边绕组之间采用母线连接，副边绕组通过选通开关连接各单体电池，这样就实现了母线与各单元单体电池之间的能量转移。在均衡控制器的控制下，任意一节单体电池可以将多余电量输送到母线，母线也可以对其它单元电量较低的单体电池进行充电。换言之，母线相当于一个电量中转站，各节单体电池均可以与母线进行电量转移，从而实现任意一节电池将电量转移到其它单元单体电池中。综上所述，该电动汽车电池组能量均衡电路结构简单、均衡电流大、均衡时间短，能够快速的完成电池之间的能量均衡，保证电池组内单体电池的一致性，延迟电池组的使用寿命。
权利要求
1.一种电动汽车电池组能量均衡电路，所述电池组由两个以上电池单元串联构成，所述电池单元由一节单体电池或两节以上单体电池串联组成，其特征在于:所述均衡电路包括均衡控制器、多个均衡子电路、连接各均衡子电路的母线，每个电池单元上均设置有一个均衡子电路，所述均衡子电路分别与均衡控制器连接，所述均衡子电路包括一个隔离型双向反激变压器和电子开关组成，所述隔离型双向反激变压器初级线圈两端分别与母线的正负极相连，隔离型双向反激变压器次级线圈两端分别与单体电池正负极连接，初级线圈和母线负极相连的一端与次级线圈和电源正极相连的一端互为同名端，单体电池负极和次级线圈之间串联有一个电子开关，母线负极与初级线圈之间也串联有一个电子开关。
2.根据权利要求1所述的电动汽车电池组能量均衡电路，其特征在于:所述隔离型双向反激变压器次级线圈通过选通开关分别与电池单元内的每一个单体电池正负极相连，所述电子开关位于选通开关与次级线圈之间。
3.根据权利要求1所述的电动汽车电池组能量均衡电路，其特征在于:所述电子开关为N沟道MOS管开关，其漏极和源极之间反向并联一个二极管，栅极连接驱动电路，所述驱动电路连接均衡控制器。
全文摘要
本发明涉及一种电动汽车电池组能量均衡电路，包括均衡控制器、多个均衡子电路、连接各均衡子电路的母线，每个电池单元上均设置有一个均衡子电路，均衡子电路分别与均衡控制器连接，均衡子电路包括一个隔离型双向反激变压器和电子开关组成，隔离型双向反激变压器初级线圈两端分别与母线的正负极相连，隔离型双向反激变压器次级线圈两端分别与单体电池正负极连接，单体电池负极和次级线圈之间串联有一个电子开关，母线负极与初级线圈之间也串联有一个电子开关。本发明的电动汽车电池组能量均衡电路实现了最短的时间内改善电池组的一致性，从而延长了电池组的使用寿命，具有均衡效果明显、应用范围广等特点。
文档编号H02J7/00GK103117577SQ20131004300
公开日2013年5月22日 申请日期2013年2月4日 优先权日2013年2月4日
发明者欧书旺, 刘爱华, 徐剑虹 申请人:杭州高特电子设备有限公司