一种电池电源系统的制作方法
【专利说明】—种电池电源系统
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及电池管理和电源变换领域，具体是一种电池电源系统。
【背景技术】
[0003]目前电动车辆用的电机电压一般较高,为适应电机电压，电池供电电压是靠电池的串联来满足的，形成几十甚至几百个电池的串联，带来系统故障增多、性能下降，即使有较好性能的电池管理系统(BMS)往往也难以保障系统的整体性能，甚至很难保障电池系统的稳定工作。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是提供一种电池电源系统，用多个隔离DC/DC变换单元将一个低压大电流的电池电堆变换为隔离的高压电源输出系统，解决了靠串联连接各单体电池而满足负载对电池电压需要的问题。
[0005]本发明的技术方案为:
一种电池电源系统，包括有电池电堆、连接于电池电堆和系统电源输出端之间的多个隔离DC/DC变换单元；每个隔离DC/DC变换单元包括有与电池电堆正极连接的单元输入电源正极、与电池电堆负极连接的单元输入电源负极、连接于单元输入电源正极和单元输入电源负极之间依次串联连接的变压器初级线圈和功率电子开关、连接于单元输入电源正极和功率电子开关之间的初级控制单元、与变压器次级线圈连接的变换输出和旁路单元、连接于变换输出和旁路单元、系统电源输出端之间的单元电源输出端，且单元输入电源正极、单元输入电源负极与单元电源输出端连接；所有隔离DC/DC变换单元的单元电源输出端之间为串联连接；所述的变换输出和旁路单元包括有依次并联连接的整流单元和旁路单元。因为每一个独立的DC/DC变换单元的电源输入和变换输出是隔离的，所以多个隔离的DC/DC变换单元的串联组合同样形成电池电源和输出电源的电源隔离。
[0006]所述的电池电堆包括有多个单电池，多个单电池呈方阵排列，采用先并联后再串联的连接方式，或采用其中几个单电池先串联后再并联的连接方式。
[0007]所述的电池电堆为锂离子电池电堆、铅酸电池电堆或燃料电池电堆或其他形式的电池电堆。
[0008]所述的电池电堆采用先并联后再串联的连接方式，多个电池电堆组合时，其对应的电池电堆内的并联线也进行一一对接。
[0009]所述的电池电堆为燃料电池电堆时，且燃料电池电堆为多个时，多个燃料电池电堆组合为并联连接，相同电压级别的单体电池并用一个电解液管道。
[0010]所述的功率电子开关为MOSFET管Ql，MOSFET管Ql的栅极和初级控制单元连接，MOSFET管Ql的漏极和变压器初级线圈的一端连接，变压器初级线圈的另一端和单元输入电源正极连接，MOSFET管Ql的源极和单元输入电源负极连接；所述的整流单元是由整流控制单元、MOSFET管Q2和电容Cl组成，所述的MOSFET管Q2的栅极与整流控制单元连接，MOSFET管Q2的漏极与变压器次级线圈的一端连接，电容Cl的两端分别与变压器次级线圈的另一端、MOSFET管Q2的源极连接；所述的旁路单元包括有旁路控制单元和MOSFET管Q3，MOSFET管Q3的栅极与旁路控制单元连接，MOSFET管Q3的源极和漏极分别与电容Cl的两端并联连接其与单元电源输出端连接。
[0011]本发明的优点:
(1)、本发明用多个隔离DC/DC变换单元将一个低压大电流的电池电堆变换为隔离的高压电源输出系统，解决了靠串联连接各单体电池而满足负载对电池电压需要的问题；
(2)、锂离子电池存在的主要问题之一是电池性能的不一致性，即使是同一个型号、同一个批次的电池也同样存在。不一致性包括:储存能量不一致性、内阻不一致性、寿命不一致性等，目前电池的不一致靠电池均衡系统来修复，实际上由于电池性能的复杂性，往往达不到预期均衡的效果，甚至越均衡系统性能越差；本发明克服了锂离子电池性能不一致的问题，使锂离子电池工作更加可靠、寿命更长、安全性更高；
(3)、燃料电池的特点是能量大、单体电池电压低，要组成一个满足电动车200V以上的直流电压源需要许多个单体电池串联，结构复杂；另外某些金属燃料电池(如铝空气燃料电池)要有电解液循环系统，电池单体越多、串联后电压越高就越容易形成电解液的连液放电损失，燃料电池最好的组成形式是低压并联结构；本发明为燃料电池电源的变换提供了一种很好的变换方式，使得燃料电池在满足最佳配置系统的同时满足负载对电源输出电压的需求；
(4)、本发明结构简单、可靠性高、成本低。
【附图说明】
[0012]图1是本发明的结构原理图。
[0013]图2是本发明隔离DC/DC变换单元的结构示意图。
[0014]图3是本发明的隔离DC/DC变换单元故障时的原理示意图。
[0015]图4是本发明的电池电堆内单体电池先并联后再串联的连接方式结构示意图。
[0016]图5是本发明的电池电堆内单体电池其中几个单电池先串联后再并联的连接方式结构示意图。
[0017]图6是本发明多个锂离子电池电堆组合的结构示意图。
[0018]图7是本发明燃料电池电推组合的结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]见图1，一种电池电源系统，包括有电池电堆1、连接于电池电堆I和系统电源输出端4之间的多个隔离DC/DC变换单元2 ;每个隔离DC/DC变换单元2包括有与电池电堆I正极连接的单元输入电源正极22、与电池电堆I负极连接的单元输入电源负极23、连接于单元输入电源正极22和单元输入电源负极23之间依次串联连接的变压器25初级线圈和功率电子开关24、连接于单元输入电源正极22和功率电子开关24之间的初级控制单元21、与变压器25次级线圈连接的变换输出和旁路单元26、连接于变换输出和旁路单元26、系统电源输出端4之间的单元电源输出端29，且单元输入电源正极22、单元输入电源负极23与单元电源输出端29连接；所有隔离DC/DC变换单元的单元电源输出端29之间为串联连接；变换输出和旁路单元26包括有依次并联连接的整流单元27和旁路单元28。
[0020]图1中，TRl为系统内第一个隔离DC/DC变换单元2，隔离DC/DC变换单元TRl把电池电堆I的输入电源变换为隔离的输出电源VI，在TR