一种高压大功率动力电源的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电池电源领域，具体是一种高压大功率动力电源。
【背景技术】
[0002]电动车辆所选的电机一般为高压电机,为适应电机对电压的需要，动力电池系统要提供相适应的高压电源。目前这个高压电源是靠电池的串联实现的，电池组有几十甚至上百个单体电池串联组成，这样多的串联电池组合常常带来系统故障多、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和正常运行。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型要解决的技术问题是提供一种高压大功率动力电源，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。
[0004]本实用新型的技术方案为:
[0005]一种高压大功率动力电源，包括有低压大电流电池电堆、与电源输出端口连接的N个储能微单元、连接于低压大电流电池电堆和N个储能微单元之间的能量管理单元，其中，N大于等于2 ;所述的能量管理单元包括有与低压大电流电池电堆连接的能量分配单元、输出控制单元、N+1个电子开关、以及控制中心，所述的能量分配单元和输出控制单元均与控制中心连接；N+1个电子开关的正极均与能量分配单元的输出端口连接，N+1个电子开关的控制极均与输出控制单元连接，N个电子开关的负极均与N个储能微单元的储能输入端口连接；所述的储能微单元包括储能输出高电平端口、储能输入端口和储能输出低电平端口，相邻的两个储能微单元中，电平高的储能微单元的输出低电平端口与电平低的储能微单元的储能输出高电平端口连接，始端的储能微单元的储能输出高电平端口与电源输出端口正极连接，末端储能微单元的储能输出低电平端口与电源输出端口负极连接。
[0006]所述的能量分配单元由极性变换桥、两根电源母线、以及与控制中心连接的极性变换桥驱动单元组成；所述的极性变换桥包括有四个MOSFET场效应管，四个MOSFET场效应管的栅极均与极性变换桥驱动单元连接，MOSFET场效应管MQl和MOSFET场效应管MQ2的正极均与低压大电流电池电堆的正极连接，MOSFET场效应管MQ3和MOSFET场效应管MQ4的负极均与低压大电流电池电堆的负极连接，MOSFET场效应管MQl的负极和MOSFET场效应管MQ3的正极均与其中一根电源母线连接，MOSFET场效应管MQ2的负极和MOSFET场效应管MQ4的正极均与另一根电源母线连接，偶数电子开关的正极均与其中一根电源母线连接，奇数电子开关的正极均与另一根电源母线连接。
[0007]所述的电子开关为单向导通的电子开关或由不能反向截止的电子开关经过组合后而形成的能够反向截止的电子开关组合。
[0008]所述的储能微单元选用电容、或电感和电容的组合、或微能量二次电池、或上述的组合结构。
[0009]所述的低压大电流电池电堆为锂离子电池电堆、镍氢电池电堆、铅酸电池电堆或燃料电池电堆。
[0010]所述的低压大电流电池电堆内包括多个单电池，多个单体电池并联再串联或几个单体电池串联后并联，当多个低压大电流电池电堆组合时，其对应的低压大电流电池电堆内的并联线也进行一一对接。
[0011]本实用新型的优点:
[0012](I)、本实用新型的电子开关管和储能微单元实现了把低压大电流电池电堆电源变换为高压大功率电池电源的目的，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；
[0013](2)、多个单体电池并联再串联组成的电池电堆，大大缓解了电池的不一致性问题，特别是锂离子电池性能不一致的问题，使电池工作更加可靠、寿命更长、安全性更高；
[0014](3)、本实用新型的储能微单元是由电容(普通电容或超级电容)组成的，而电容的放电深度理论上可以达到100%、放电倍率理论上可以达到无穷大，所以本实用新型的一种高压大功率动力电源方案的电源动态特性在短时间内表现为电容特性，大大提升了电池电堆的放电性能；
[0015](4)、本实用新型结构简单、可靠性高、成本低。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型的结构示意图。
[0017]图2是本实用新型实施例的结构示意图。
[0018]图3是本实用新型实施例的控制程序原理流程框图。
[0019]图4是低压大电流电池电堆中多个单体电池并联再串联的结构原理示意图。
[0020]图5是低压大电流电池电堆中其中几个单体电池串联后并联的结构原理示意图。
[0021]图6是本实用新型储能微单元一种实现方式的结构示意图。
[0022]图7是本实用新型单向导通的电子开关的结构示意图。
[0023]图8是本实用新型用两个N型MOSFET管组成的组合电子开关的结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]见图1，一种高压大功率动力电源，包括有低压大电流电池电堆1、与电源输出端口 4连接的N个储能微单元3、连接于低压大电流电池电堆I和N个储能微单元3之间的能量管理单元2，其中，N大于等于2;能量管理单元2包括有与低压大电流电池电堆I连接的能量分配单元22、输出控制单元23、N+1个电子开关24、以及控制中心21，能量分配单元22和输出控制单元23均与控制中心21连接，电子开关24为MOSFET场效应管，N+1个电子开关24的正极均与能量分配单元22的输出端口连接，N+1个电子开关24的控制极均与输出控制单元23连接，N个电子开关24的负极均与N个储能微单元3的储能输入端口 32连接；储能微单元3包括储能输出高电平端口 31、储能输入端口 32和储能输出低电平端口33，相邻的两个储能微单元中，电平高的储能微单元的储能输出低电平端口 33与电平低的储能微单元的储能输出高电平端口 31连接,始端的储能微单元的储能输出高电平端口 31与电源输出端口 4正极连接，末端储能微单元的储能输出低电平端口 33与电源输出端口 4负极连接。
[0025]低压大电流电池电堆I的能量在控制中心21的控制下，通过能量分配单元22在其输出端口 P-PORT的各输出口呈现不同的电源电压极性形式，控制中心21通过输出控制单元23同步控制对应的电子开关24来逐一对各储能微单元3进行大能量补充，从而实现一个高压大功率电源。具体实现步骤如下:
[0026](I)、控制中心21控制能量分配单元22的输出逻辑，使电池电堆电压VBAT呈现在输出端口 Pll和P12，同时控制中心21通过输出控制单元23同步控制对应的电子开关MC1、MC2导通，此时呈现在P21和P22两端的电压亦是电池电堆电压VBAT，这个电压施加于储能微单元3的储能输入端口 32，对储能微单元3内部的储能部件进行充电，实现了电池电堆能量通过电子开关直接对储能微单元的能量加载；
[0027](2)、控制中心按照控制规律，同样实现对系统内的其它储能微单元的能量进行加载；
[0028](3)、控制中心21以每秒几十千次或更高的频率循环步骤(1)、(2)的过程，为各储能微单元3提供连续不断的能量，从而保障它们的电压稳定性及保障他们的对外输出能量的稳定性。
[0029]( 4 )、各储能微单元3是一个串联结构，它们的组合形成了一个高压电源。
[0030]在控制中心21的控制下的输出结果为:
[0031]输出电压:
[0032]由于每一个被加载的储能微单元的电压均是VBAT电压值，所以理论上的输出电压为:V0UT = VC1+VC2+VC3+.......+VCN = N*VBAT，即输出电压N倍与电池电堆电压，实际上由于线路和开关管的损耗，实际输出电压要低于这个电压。
[0033]输出功率