专利名称：电动汽车动力电源连的接方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电动汽车动力电源的连接方法及其装置，尤其涉及一种安全性能高，检测方便，充放电过程易于控制，电池易于布置的电动汽车动力电源的连接方法及其装置。
背景技术：
以电池作为动力源的电动汽车一般采用多个单体二次电池串联成组对汽车的各负载供电。电动汽车的使用特性要求电池组应该能够在不拆卸的情况下对其中的各个单体电池充、放电。由于各个单体电池的性能不尽相同，整组充、放电时势必造成各串联电池之间的不均衡，部分单体电池过充、过放电。从而导致其温度异常升高，使这部分单体电池的性能迅速下降、使用寿命大大缩短；电池性能的下降直接会使电动汽车的整车动力性能大幅度下降，行驶里程缩短。同时，导致汽车存在严重的安全隐患；严重时甚至可能引起燃烧、爆炸等后果。各个单体电池电压在很大程度上也存在着差异，如果直接将各单体电池连接到主回路上，电压的大小就不够稳定，影响电动机负载的工作，各个单体电池的工作情况也难以掌握。同时，由于单体电池的数量较多，无法在车体内合理地布局，以便安装、调试和维修。为了解决上述问题，对单体电池进行保护，人们提出了各种各样的方案。
例如中国专利文献公布了一种用于电动汽车燃料电池组的电压变换装置(申请号01266077.9)，其特征在于采用一个或多个双向直流电压转换模块和一个均流控制模块，各个双向直流电压转换模块输出的电压并联后接均流控制模块的电压调整端，各双向直流电压转换模块输出的电流检测信号接均流控制模块的电流信号采集端，均流控制模块输出的均流控制信号接各双向直流电压转换模块的均流控制信号输入端。它虽然可将较低的、电压变动范围较大的燃料电池输出提升到电压幅值足够高的电压稳定度较高的稳定电力电源；但是无法在电池工作时实现各个单体电池的均匀放电和均匀充电，且检测难度大，安装布局不够合理，不能实时提供各个单体电池的工作状态。
发明内容
本发明主要是解决了现有技术中所存在的单体电池的充、放电状态难以有效控制，布局安置不甚合理，更换维护难度大，不便于实时监测等的技术问题。
本发明又解决了现有技术中所存在的单体电池的电压幅值不够高，电压的稳定度不好，无法提供稳定的电力电源等的技术问题。
本发明还解决了现有技术中所存在的各单体电池之间使用不平衡，利用效率不高，使用寿命不够长等的技术问题。
本发明为解决上述问题所设计的电动汽车动力电源包括分回路、主回路以及用于控制实时检测的电子控制单元。
本发明的上述目的是通过下述方法得以实现的支路电源与转换器相连，形成分回路，在主回路上并网连接有一个以上的分回路；转换器根据对支路电源的检测情况控制其对负载的放电过程以及支路电源自身的充电过程；转换器对支路电源的工作状态进行实时监控，将产生的监控信号传递给与之相连的电子控制单元；电子控制单元对监控信号进行分析后向转换器发出相应的控制指令，转换器根据控制指令对电池进行控制操作。
主回路与支回路相互联系，形成并网连接。并网方式具有可靠性高、便于检测、连接，各支路相对独立、便于维修，从而能够很好地确保电动汽车负载的安全等优点。
由于各个单体电池的性能不尽相同，整组充、放电时势必造成各串联电池之间的不均衡，部分单体电池过充、过放电。转换器在放电时独立工作，将每一块电池的电压升高到指定的电压范围，控制单体电源的工作方式和放电的电流的大小，实现均衡放电；在充电时控制单体电池的充电方式和电池充电饱和状态，实现均衡充电；同时在电池充放电的过程中对电池的极柱温度和电量状态进行监控，将有关信息传给电池组电子控制但单元，经过分析后显示给驾驶人员。这样便于实现对每个单体电池的监控，及时对不符合工作状态的电池进行调整、维修或者更换，保证汽车的负载有安全的供电系统。
作为优选，分回路通过并联方式连接到主回路上，所述的支路电源由一个或多个二次单体电池连接而成。
作为优选，各转换器将支路电源的电压提升至一个稳定的高度，然后接入主回路。由于采用二次单体电池连接形成支路电源，各个支路的电压强度有很大的差别。为了保证主回路的电压的稳定性，转换器将支路电源的电压做相应的调整。
作为优选，各转换器通过CAN总线通讯方式与电子控制单元相连，转换器和电子控制单元进行实时数据和指令交换。为了解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换采用CAN串行数据通讯协议。它的短帧数据结构、非破坏性总线性仲裁技术以及灵活的通讯方式适应了汽车的实时性和可靠性要求。支持分布式实时控制的通讯网络CAN总线的数据通讯具有突出的可靠性、实时性、抗干扰性和灵活性。
本发明的技术目的通过下述装置得以实现包括分回路，与分回路相连的主回路，主回路的一端与充电器相连，另一端与负载相连，其特征是在主回路上并网连接有一组以上分回路，所述的分回路由支路电源和转换器连接而成；各分回路的转换器的信号端与电子控制单元的通讯接口相连。
作为优选，所述的支路电源为二次单体电池；二次单体电池与转换器的输入端相连，所述的转换器的输出端与主回路相连；所述转换器的信号端连接到通讯总线上，所述的通讯总线与电子控制单元的通讯接口相连。
作为优选，所述的支路电源为由一个以上的二次单体电池组成的电池组；所述的支路电源的各个二次单体电池串联后与转换器的输入端相连，所述的转换器的输出端与主回路相连；所述转换器的信号端连接到通讯总线上，所述的通讯总线与电子控制单元的通讯接口相连。
作为优选，所述的支路电源为由一个以上的二次单体电池组成的电池组；所述的支路电源的各个二次单体电池并联在分回路上，各分回路上分别设有转换器，所述转换器的信号端与分路电子控制单元的通讯接口相连；所述的各转换器的输出端串联形成总的输出端后与负载相连。
此外，由于单体电池的电压强度不高且不稳定，作为优选，所述的转换器为双向直流升压型电压转换器。
因此，本发明具有如下特点1、单体电池的充、放电状态得到有效控制，布局安置灵活、合理，更换维护方便；2、单体电池的电压幅值得到有效调节，能够提供稳定的电力电源；3、各单体电池之间平衡，利用效率高，能够大大地提高电池的使用寿命；4、即时检测出电池功能的正常与否，可靠性高，确保了供给电源的电池正常且有效的运作。
1、附图1是本发明的一种采用单体电池作为支路电源的结构式意图；2、附图2是本发明的一种采用单体电池串联后作为支路电源的结构式意图；3、附图3是本发明的一种采用单体电池并联后作为支路电源的结构式意图。
具体实施例方式
下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1如图1所示，本发明专利的电动汽车的动力电源装置主要包括分回路，与分回路相连的主回路，主回路的一端与充电器相连，另一端与负载相连，在主回路1上并网连接有一组以上分回路2。分回路由支路电源3和双向直流降压型电压转换器4连接而成；各分回路的转换器的信号端5与电子控制单元6的通讯接口7相连。支路电源3为二次单体电池；二次单体电池与转换器4的输入端10相连，所述的转换器的输出端8与主回路相连；所述转换器4的信号端5连接到通讯总线9上，所述的通讯总线与电子控制单元6的通讯接口7相连。采用CAN通讯方式实现数据和指令的实时交换。
安装时，根据车体的空间分布状况，将各单体电池合理地分布在车体内。使用时，转换器在放电时独立工作，将每一块电池的电压升高到指定的电压范围，控制单体电源的工作方式和放电的电流的大小，实现均衡放电。在充电时控制单体电池的充电方式和电池充电饱和状态，实现均衡充电；同时在电池充放电的过程中对电池的极柱温度和电量状态进行监控，将有关信息传给电池组电子控制但单元，经过分析后显示给驾驶人员，以便驾驶人及时发现电池的工作状态。
实施例2如图2所示，所述的支路电源3为由一个以上的二次单体电池组成的电池组；所述的支路电源3的各个二次单体电池串联后与转换器的输入端10相连，所述的转换器的输出端8与主回路相连；所述转换器4的信号端5连接到通讯总线9上，所述的通讯总线与电子控制单元6的通讯接口7相连。其余均与实施例1相同，这里就不再赘述。
实施例3如图3所示，所述的支路电源3为由一个以上的二次单体电池组成的电池组；所述的支路电源的各个二次单体电池并联在分回路上，各分回路上分别设有转换器，所述转换器的信号端与分路电子控制单元的通讯接口相连；所述的各转换器的输出端串联形成总的输出端后与负载相连。其余均与实施例1相同，这里就不再赘述。
权利要求
1.一种电动汽车的动力电源的连接方法，其特征在于支路电源与转换器相连，形成分回路，在主回路上并网连接有一个以上的分回路；转换器根据对支路电源的检测情况控制其对负载的放电过程以及支路电源自身的充电过程；转换器对支路电源的工作状态进行实时监控，将产生的监控信号传递给与之相连的电子控制单元；电子控制单元对监控信号进行分析后向转换器发出相应的控制指令，转换器根据控制指令对电池进行控制操作。
2.根据权利要求1所述的电动汽车的动力电源的连接方法，其特征在于分回路通过并联方式连接到主回路上，所述的支路电源由一个或多个二次单体电池连接而成。
3.根据权利要求1或2所述的电动汽车的动力电源的连接方法，其特征在于各转换器将支路电源的电压提升至一个稳定的高度，然后接入主回路。
4.根据权利要求1或2所述的电动汽车的动力电源的连接方法，其特征在于各转换器通过CAN总线通讯方式与电子控制单元相连，转换器和电子控制单元进行实时数据和指令交换。
5.一种电动汽车的动力电源装置，包括分回路，与分回路相连的主回路，主回路的一端与充电器相连，另一端与负载相连，其特征是在主回路(1)上并网连接有一组以上分回路(2)，所述的分回路由支路电源(3)和转换器(4)连接而成；各分回路的转换器的信号端(5)与电子控制单元(6)的通讯接口(7)相连。
6.根据权利要求5所述的电动汽车的动力电源装置，其特征是在所述的支路电源(3)为二次单体电池；二次单体电池与转换器(4)的输入端(10)相连，所述的转换器的输出端(8)与主回路相连；所述转换器(4)的信号端(5)连接到通讯总线(9)上，所述的通讯总线与电子控制单元(6)的通讯接口(7)相连。
7.根据权利要求5所述的电动汽车的动力电源装置，其特征是在所述的支路电源(3)为由一个以上的二次单体电池组成的电池组；所述的支路电源(3)的各个二次单体电池串联后与转换器的输入端(10)相连，所述的转换器的输出端(8)与主回路相连；所述转换器(4)的信号端(5)连接到通讯总线(9)上，所述的通讯总线与电子控制单元(6)的通讯接口(7)相连。
8.根据权利要求5所述的电动汽车的动力电源装置，其特征是在所述的支路电源为由一个以上的二次单体电池组成的电池组；所述的支路电源的各个二次单体电池并联在分回路上，各分回路上分别设有转换器，所述转换器的信号端与分路电子控制单元通讯接口相连；所述的各转换器的输出端串联形成总的输出端后与负载相连。
9.根据权利要求5或6或7或8所述的电动汽车的动力电源装置，其特征是在所述的转换器(4)为双向直流升压型电压转换器。
全文摘要
本发明涉及一种电动汽车动力电源的连接方法及其装置。包括分回路和主回路，主回路的一端与充电器相连，另一端与负载相连，主回路上并网连接有一组以上分回路，所述的分回路由支路电源和转换器连接而成；各分回路的转换器的信号端与电子控制单元的通讯接口相连。转换器控制支路电源对负载的放电过程以及支路电源自身的充电过程；转换器对支路电源的工作状态进行实时监控，将产生的监控信号传递给与之相连的电子控制单元；电子控制单元对监控信号进行分析后向转换器发出相应的控制指令，转换器根据控制指令对电池进行控制操作。具有易于控制，布局灵活；延长使用寿命；即时检测，可靠性高；确保电池正常且有效的运作。
文档编号B60K1/00GK1640709SQ200410015750
公开日2005年7月20日 申请日期2004年1月7日 优先权日2004年1月7日
发明者曹阳, 陈军, 张禾, 胡晓明 申请人:万向钱潮股份有限公司