升压式蓄电池组的制作方法
【专利摘要】本实用新型介绍了一种由多个由单体蓄电池串联所构成的蓄电池模块、负载电容器、DC-DC变换器、蓄电池模块分路充电控制器、蓄电池模块监测控制器、总监测器、位移传感器、温度传感器所组成的升压式蓄电池组，实现了升压式蓄电池组的多种工作方法，使得构成的升压式蓄电池组中的各个蓄电池模块能够在充放电过程中相互隔离及独立工作，能够避免蓄电池模块在成组后的相互影响，避免其中的单体蓄电池的过度充放电，避免蓄电池组中的固有高压现象；提高了蓄电池组寿命及应用安全，且具有实用性强、实施方便的特点。
【专利说明】升压式蓄电池组
【技术领域】
[0001] 本实用新型为升压式蓄电池组，属于电动汽车蓄电池成组术领域。
【背景技术】
[0002] 在现有的电动汽车蓄电池成组方式中，为满足负载电压的要求，都是采用对单体 蓄电池及蓄电池模块串联升压的方式予以组合得到负载所要求的高电压输出的蓄电池组； 由于蓄电池目前的生产技术及工艺的限制，造成各个单体蓄电池的技术指标一致性较差， 在成组以后相互影响，因此以串联蓄电池模块的方式得到的高压蓄电池组存在以下缺陷：
[0003] 在对蓄电池组进行放电过程中容易使得其中的某些单体蓄电池出现过放电现象； 在对蓄电池组进行充电过程中容易使得其中的某些单体蓄电池出现过充电现象；虽然在蓄 电池组放电回路中可以设置开关及保险措施，在需要的情况下关断蓄电池组的放电工作， 但由于串联升压方式的结构本身原因使得蓄电池组的存在固有高压，因此对应用安全有一 定影响。
【发明内容】
[0004] 为方便叙述，对本实用新型中的个别名称、参数符号及相关关系作如下介绍：
[0005] 单体蓄电池：为构成蓄电池模块中的各个最小蓄电池单元，也包括由多个单体蓄 电池并联而组成的蓄电池；
[0006] 蓄电池模块：指由多个单体蓄电池串联而组成的蓄电池，其输出电压低于蓄电池 组的输出电压；
[0007] 高压蓄电池组：指由多个蓄电池模块串联组成的高电压输出蓄电池组，高压蓄电 池组的输出电压高于其中的单个蓄电池模块的输出电压；
[0008] 升压式蓄电池组：指由多个蓄电池模块，通过独立DC-DC变换器升压后并流组成 的蓄电池组；
[0009] 鉴于上述原因，本实用新型的目的在于提出一种升压式蓄电池组，采用多个由单 体蓄电池串联组成低压蓄电池模块，然后对各个低压蓄电池模块采用独立DC-DC变换器升 压的工作方式达到负载所需的电压指标，并对升压后的输出电流予以合并输出的工作方法 而得到升压式蓄电池组，使得各个蓄电池模块能够相互隔离及独立工作，能够避免各个蓄 电池模块在充放电工作中的相互影响，避免其中的单体蓄电池的过度充放电，由于蓄电池 模块低于组合后的输出电压，且只要关断DC-DC变换器的工作即可消除高电压，因此能够 避免蓄电池组中的固有高压现象，提高蓄电池组寿命及应用安全，且具有实施方便的特点。
[0010] 为达到上述目的，本实用新型介绍一种升压式蓄电池组，含有多个由单体蓄电池 串联所构成的蓄电池模块，其特征在于有多个蓄电池模块分路充电控制器、多个DC-DC变 换器、多个蓄电池模块监测控制器、一个总监测器、一个负载电容器、一个位移传感器；每一 个单体蓄电池有一个温度传感器；每一个DC-DC变换器中有一个输入电流传感器、一个输 出电流传感器；每一个蓄电池模块的电流输出端与一个DC-DC变换器输入端相连接，每一 个DC-DC变换器输出端都与负载电容器相连接；每一个蓄电池模块分路充电控制器有多对 独立充电输出端，同一个蓄电池模块充电器的每一对独立充电输出端分别与同一个蓄电池 模块中的一个单体蓄电池相并联；温度传感器、输入电流传感器、输出电流传感器的各个数 据输出端分别与蓄电池模块监测控制器的数据采集输入端相连接，各个DC-DC变换器的工 作状态开关控制端、输入电流调节端分别与对应的蓄电池模块监测控制器控制输出端相连 接，位移传感器的参数输出端、各个蓄电池模块监测控制器的一组信号输入输出端、蓄电池 模块分路充电控制器的一组信号输入输出端分别与总监测器的监控信号输入输出端相连 接。
[0011] 本实用新型的工作原理为：采用串联单体蓄电池构成蓄电池模块，各个DC-DC变 换器分别对每一个蓄电池模块的输出电压予以升压后进行并流输出，这样就得到了输出 电压高于各个蓄电池模块的升压式蓄电池组，在放电工作状态中各个蓄电池模块之间由 于DC-DC变换器的隔离作用而不会有相互影响；在放电工作中监测各个单体蓄电池的当 前电压，当某个单体蓄电池的当前电压低于所设置的单体蓄电池放电电压限定值时，即超 出单体蓄电池放电电压限定值的范围时，则关闭该单体蓄电池所在的蓄电池模块所连接的 DC-DC变换器的输出，即关闭该单体蓄电池所在的蓄电池模块所连接的DC-DC变换器的输 入输出电流或该单体蓄电池所在的蓄电池模块的输出电流，这样就避免各个单体蓄电池的 过放电现象，而其他的、当前电压处于正常状态的各个单体蓄电池的所在的蓄电池模块继 续放电，维持升压式蓄电池组的输出工作；在放电工作状态下，如果某个单体蓄电池的当前 温度参数值超出了设置的单体蓄电池工作温度限定值，或某个单体蓄电池的当前电压参数 值超出所设置的单体蓄电池放电电压限定值，则蓄电池模块监测控制器关闭该单体蓄电池 所在的蓄电池模块所连接的DC-DC变换器的输入输出电流；即相当于关闭蓄电池模块的电 流输出，这样就避免了因为个别单体蓄电池环境温度影响下给蓄电池组带来的恶化影响； 在放电工作状态下，如果当前蓄电池模块的震动值、冲击值、位置状态值、移动速度值超出 了所设定的蓄电池模块的震动限定值、冲击限定值、位置状态限定值、移动速度限定值，则 总监测器通过所有蓄电池模块监测控制器关闭所有的DC-DC变换器的输入输出电流，或在 放电工作关闭状态下，总监测器通过各个蓄电池模块监测控制器关闭所有DC-DC变换器的 输入输出电流，即：总监测器通过各个蓄电池模块监测控制器关闭所有DC-DC变换器的变 压输出工作，也相当于关闭所有的蓄电池模块的电流输出；由于关闭了 DC-DC变换器的输 入输出电流为采用停止DC-DC变换器变压工作的方式予以实现，而关闭DC-DC变换器后，升 压式蓄电池组不再有高电压输出，升压式蓄电池组中的固有电压即为蓄电池模块的电压， 而在设置蓄电池模块式时，米用输出电压相对低于DC-DC变换器的输出电压的蓄电池模 块，如可以采用12V或安全电压以下的蓄电池模块，因此本升压式蓄电池组在关闭状态下 没有固有高压的隐患存在；在充电工作状态下，对各个蓄电池模块中的各个单体蓄电池采 取独立充电的工作方法，当其中的某个单体蓄电池的电压参数或温度参数超出所设定的单 体蓄电池充电电压限定值或单体蓄电池工作温度限定值的允许范围时，则蓄电池充电控制 器关闭对该单体蓄电池的充电；这样就避免了对升压式蓄电池组进行充电时，个别单体蓄 电池出现过充电状态，进而避免了升压式蓄电池组减少寿命的现象。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1是本实用新型一实施例的升压式蓄电池组构成电原理图；
[0013] 图2是本实用新型一实施例的蓄电池模块分路充电控制器的构成电原理图；
[0014] 图3是本实用新型一实施例的蓄电池模块构成图；
[0015] 图4是本实用新型一实施例DC-DC变换器的构成电原理图；
[0016] 在图1、图2、图3及图4中，对于具有同一功能的部件在各附图中采用相同的编号 来表示，以避免编号过多而带来混乱。
【具体实施方式】
[0017] 下面以附图为例说明本实用新型的实施例：
[0018] 图1是本实用新型一实施例的升压式蓄电池组构成电原理图，其中：
[0019] A为蓄电池模块分路充电控制器；B为蓄电池模块，采用多个常规单体蓄电池串联 而构成即可；C为DC-DC变换器，其电路构成原理详见附图2所示；D为负载电容器，采用大 容量电容器及耐压与DC-DC变换器输出电压相匹配即可；E为蓄电池模块监测控制器，采 用带有数据采集接口的微处理器系统构成；F为总监控器，采用带数据采集接口及显示器 的微处理器构成；每一个蓄电池模块分路充电控制器的各个充电输出端分别与一个单体蓄 电池相并接；每一个蓄电池模块的电流输出端与一个DC-DC变换器的低压电流输入端相连 接，所有的DC-DC变换器的高压电流输出端都与负载电容相连接，各个单体蓄电池的输出 电压端、输出电流传感器输出信号端、温度传感器输出信号端、位移传感器输出信号端都分 别与蓄电池模块监测控制器及总监测器的信号采集输入端相连接，DC-DC变换器的工作开 关控制端及输出电流调节控制端分别与蓄电池模块监测控制器的控制输出端相连接；
[0020] 图2是本实用新型一实施例的蓄电池模块分路充电控制器的构成电原理图，其 中：
[0021] A为蓄电池模块分路充电控制器，A1、A2、A3、A4、An为模块充电输出端；H1、 H2、H3、..、Hn为单体蓄电池充电电流传感器，G为多路充电器，其中的Gl-Gl'、G2-G2'、 G3-G3 '、…、Gn-Gn '、为各自独立的充电输出端，所谓独立充电输出端，即各对充电输出端 的充电输出电流及电压为各自根据自己的充电负载的状态进行充电调节，不产生相互影 响；I为充电电流采集信号输出端口；内部连接关系如图所示，其中Gl、G2、G3、"^Gn分 别通过电流传感器后与41^2、43、44、八11模块充电输出端相连接 ；61'、62'、63'、."、611' 分别与A2、A3、A4、An模块充电输出端相连接；I与蓄电池模块监测控制器E的数据采集信 号输入端相连接；
[0022] 图3是本实用新型一实施例的蓄电池模块构成图，其中：
[0023] B1、B2、B3、…、Bn为组成蓄电池模块的单体蓄电池，该单体蓄电池也可以为多个低 容量的单体蓄电池并联而成的大容量单体蓄电池；各个单体蓄电池的端电压输出端与蓄电 池模块监测控制器E的数据采集信号输入端相连接；蓄电池模块分路充电控制器A的A1、 A2、A3、A4、An为模块充电输出端分别与蓄电池模块的各个单体蓄电池的正负极相连接；
[0024] 图4是本实用新型一实施例DC-DC变换器的构成电原理图，其中：
[0025] C为DC-DC变换器，C1为输入电流传感器，C2为DC-DC直流升压变换器，C3为输 出电流传感器，输入电流传感器、DC-DC直流升压变换器、输出电流传感器相互串联连接； 各个电流传感器信号输出端、DC-DC直流变换器工作开关控制端及输出电流调节端分别与 蓄电池模块监测控制器E的数据采集信号输入端或控制信号输出端相连接；
[0026] 按照附图1、图2、图3及图4所示元器件及模块构成及连接关系，并按说明所述安 装及连接温度传感器、位移传感器，完成各个模块及器件的相互连接及为总监控器、蓄电池 模块分路充电控制器和蓄电池模块监测控制器编制相关程序软件即可完成本实用新型的 升压式蓄电池组。
[0027] 本实用新型介绍了一种由多个由单体蓄电池串联所构成的蓄电池模块、负载电容 器、DC-DC变换器、蓄电池模块分路充电控制器、蓄电池模块监测控制器、、总监测器、位移传 感器、温度传感器所组成的升压式蓄电池组，实现了升压式蓄电池组的多种工作方法，使得 构成的升压式蓄电池组中的各个蓄电池模块能够在充放电过程中相互隔离及独立工作，能 够避免蓄电池模块在成组后的相互影响，避免其中的单体蓄电池的过度充放电，避免蓄电 池组中的固有高压现象；提高了蓄电池组寿命及应用安全，且具有实用性强、实施方便的特 点。
【权利要求】
1. 一种升压式蓄电池组，含有多个由单体蓄电池串联所构成的蓄电池模块，其特征在 于有多个蓄电池模块分路充电控制器、多个DC-DC变换器、多个蓄电池模块监测控制器、一 个总监测器、一个负载电容器、一个位移传感器；每一个单体蓄电池有一个温度传感器；每 一个DC-DC变换器中有一个输入电流传感器、一个输出电流传感器；每一个蓄电池模块的 电流输出端与一个DC-DC变换器输入端相连接，每一个DC-DC变换器输出端都与负载电容 器相连接；每一个蓄电池模块分路充电控制器有多对独立充电输出端，同一个蓄电池模块 充电器的每一对独立充电输出端分别与同一个蓄电池模块中的一个单体蓄电池相并联；温 度传感器、输入电流传感器、输出电流传感器的各个数据输出端分别与蓄电池模块监测控 制器的数据采集输入端相连接，各个DC-DC变换器的工作状态开关控制端、输入电流调节 端分别与对应的蓄电池模块监测控制器控制输出端相连接，位移传感器的参数输出端、各 个蓄电池模块监测控制器的一组信号输入输出端、蓄电池模块分路充电控制器的一组信号 输入输出端分别与总监测器的监控信号输入输出端相连接。
【文档编号】H02J7/00GK203840036SQ201420276305
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年5月28日 优先权日:2014年5月28日
【发明者】耿直 申请人:耿直