專利名稱：電動汽車電池主動均衡方法及均衡裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動汽車電池主動均衡方法，同時還提供了實現(xiàn)該方法的均衡裝置，該方法使用負(fù)電壓電荷泵芯片，通過電荷泵方式實現(xiàn)電池的主動均衡技術(shù)，屬于電動汽車電池技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前電動汽車的電池均衡有兩種方法被動均衡和主動均衡。被動均衡主要依靠功率電阻以轉(zhuǎn)換為熱量的形式對電壓過高電池進(jìn)行放電?，F(xiàn)有主動均衡的方法有①依靠變壓器把電壓過高電池的能量裝換到一個大電容或獨(dú)立的電池作為能量中轉(zhuǎn)，再通過某種方式傳遞回去通過開關(guān)矩陣的形式，把電壓過高電池能量轉(zhuǎn)換到電壓較低的電池?，F(xiàn)有的技術(shù)主要問題被動均衡以消耗電能的方式進(jìn)行均衡，一是浪費(fèi)能源，二是產(chǎn)生大量的熱量需要釋放；依靠變壓器的主動均衡成本和空間都很高，集成度低成本高。依靠開關(guān)矩陣的主動均衡需要大量的開關(guān)，并且軟件控制錯誤時容易發(fā)生短路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種電動汽車電池主動均衡方法，解決了目前依靠變壓器或開關(guān)矩陣等主動均衡方法的缺點。本發(fā)明還提供了實現(xiàn)上述均衡方法的均衡裝置，用于電動汽車的電池均衡。本發(fā)明的電動汽車電池主動均衡方法，其技術(shù)解決方案如下
電動汽車電池包由N+1個電池串聯(lián)構(gòu)成；通過負(fù)電壓電荷泵芯片利用電動汽車電池包中的上級電池的正電壓為充電電容充電，充電完畢后將兩者斷開；然后，將充電電容極性反轉(zhuǎn)后通過濾波電容濾波處理,為電動汽車電池包中的下級電池充電,實現(xiàn)電量過高的電池電量轉(zhuǎn)換到電量較低的電池中，完成電動汽車電池包中的電池間電壓主動均衡。本發(fā)明所述電動汽車電池主動均衡方法的裝置，其特征在于
O電動汽車電池包由N+1個電池串聯(lián)構(gòu)成；
2 )每個電池的正極經(jīng)過開關(guān)三極管與負(fù)電壓電荷泵芯片的電源輸入端連接，每個電池的負(fù)極與接地；負(fù)電壓電荷泵芯片的電容輸入端與充電電容連接，將上級電池的正電壓為充電電容充電；負(fù)電壓電荷泵芯片的輸出端與濾波電容連接，將充電電容極性反轉(zhuǎn)后通過濾波電容濾波處理，為下級電池充電。3)電動汽車電池包中的最后一級電池經(jīng)過開關(guān)三極管與隔離型D⑶C電源模塊的電源輸入端連接，隔離型DCDC電源模塊的輸出正極經(jīng)過二極管和限流電阻接入最上級電池的正極，負(fù)極接入最上級電池的負(fù)極；控制模塊的控制端與開關(guān)三極管的開關(guān)控制端連接，控制開關(guān)三極管的工作狀態(tài)。本發(fā)明涉及的負(fù)電壓電荷泵芯片的最大輸出電流為負(fù)200毫安，內(nèi)部工作頻率為IMHz，最大工作電壓為5. 5V。本發(fā)明中，由負(fù)電壓電荷泵芯片和充電及濾波電容器件組成充電電路，可以將一個電池的正電壓轉(zhuǎn)換為相同絕對值的負(fù)電壓，用這個輸出的負(fù)電壓給這個電池相鄰的下一組電池充電，然后把這部分硬件電路在所有電池內(nèi)串接級聯(lián)，這樣就可以將電壓過高的電池的能量轉(zhuǎn)換到電壓較低的電池。本發(fā)明的有益效果是利用負(fù)電壓電荷泵芯片可以將正電壓轉(zhuǎn)換成負(fù)電壓的特性，在電動汽車電池包的各個電池使用此芯片，前一級電壓過高的電池為下一級電壓過低的電池充電；避免使用開關(guān)矩陣，從而防止誤操作導(dǎo)致單板短路；也不需要變壓器隔離，降低了單板成本與面積；本發(fā)明為電池主動均衡方式，降低汽車不必要的能源轉(zhuǎn)為熱能消耗掉。


圖I是本發(fā)明主動均衡電路原理框圖。
具體實施例方式實施例I
根據(jù)附圖I所示，本發(fā)明裝置包括N+1個電池(E(TEn)、負(fù)電壓電荷泵芯片(UfUn)采用美信公司的MAX889芯片、開關(guān)三極管(Q(TQn)、限流充電電阻(R(TRn)、充電電容(Cf Cn)、濾波電容(C’ f C’ n)、隔離型D⑶C模塊P、二極管D組成、控制模塊CM(LTC6802-2)；
首先，將N+1個電池(E(TEn)串聯(lián)構(gòu)成電動汽車電池包，每個電池的正極經(jīng)過開關(guān)三極管(QfQn)與負(fù)電壓電荷泵芯片(UfUn)的電源輸入端連接，每個電池的負(fù)極與負(fù)電壓電荷泵芯片(UfUn)的GND相連；負(fù)電壓電荷泵芯片(UfUn)的電容輸入端與充電電容(CfCn)連接，將上級電池的正電壓為充電電容(CfCn)充電；負(fù)電壓電荷泵芯片的輸出端與濾波電容(C’ fC’ n)連接，將充電電容極性反轉(zhuǎn)后通過濾波電容(C’ fC’ n)濾波處理，為下級電池充電。最后一級的電池EO經(jīng)過開關(guān)三極管QO與隔離型D⑶C電源模塊P的電源輸入端連接，隔離型D⑶C電源模塊P的輸出正極經(jīng)過二極管D和限流電阻RO接入最上級電池En的正極，負(fù)極接入最上級電池En的負(fù)極；
控制模塊CM的控制端(CTRL(T CTRLn)與開關(guān)三極管的(Q(TQn)開關(guān)控制端連接，控制開關(guān)三極管(Q(TQn)的工作狀態(tài)。工作過程各個電池間由負(fù)電壓電荷泵芯片來提供最大200毫安的電流均衡，可以將正電壓轉(zhuǎn)換成負(fù)電壓，對于充電過高的電池將其放電轉(zhuǎn)換成負(fù)電壓給相鄰的下級電池充電；如果下級電池電壓也過高，則繼續(xù)往下級充電，以此類推。例如電池E2的電壓過高，電池El電壓過低，控制模塊CM控制CTRL2信號開啟開關(guān)三極管Q2，啟動負(fù)電壓電荷泵芯片U2工作，負(fù)電壓電荷泵芯片U2的電容輸入端與充電電容C2連接，將電池E2的正電壓為充電電容C2充電；負(fù)電壓電荷泵芯片U2的輸出端與濾波電容C’2連接，將充電電容C2極性反轉(zhuǎn)后通過濾波電容C’2濾波處理，通過限流電阻R2連接到電池El的負(fù)極，給電池El充電，從而達(dá)到電池E2和電池El的電壓平衡。電池El到電池En之間的均衡都采用上述均衡方式。當(dāng)電池EO的電壓過高時，控制模塊CM控制CTRLO開啟開關(guān)三極管Q0，啟動隔離型D⑶C電源模塊P工作，隔離型D⑶C電源模塊P的電源輸出正極通過二極管D和限流電阻RO連接到電池En的正極，隔離型D⑶C電源模塊P的電源輸出負(fù)極連接電池En的負(fù)極， 實現(xiàn)電池EO給電池En充電。電池間均衡的能量方向是從電池En到電池E0，然后電池EO通過隔離型EOC電源模塊P傳遞給電池En。當(dāng)電壓過高的電池和電壓過低的電池不相鄰時，如電池E3電壓高，電池El電壓低，控制模塊CM控制電池E3給電池E2充電，再控制電池E2給El充電。
權(quán)利要求
1.一種電動汽車電池主動均衡方法，其特征在于 電動汽車電池包由N+1個電池串聯(lián)構(gòu)成；通過負(fù)電壓電荷泵芯片利用電動汽車電池包中的上級電池的正電壓為充電電容充電，充電完畢后將兩者斷開；然后，將充電電容極性反轉(zhuǎn)后通過濾波電容濾波處理,為電動汽車電池包中的下級電池充電,實現(xiàn)電量過高的電池電量轉(zhuǎn)換到電量較低的電池中，完成電動汽車電池包中的電池間電壓主動均衡。
2.用于電動汽車電池主動均衡裝置，其特征在于 I)電動汽車電池包由N+1個電池串聯(lián)構(gòu)成； 2)每個電池的正極經(jīng)過開關(guān)三極管與負(fù)電壓電荷泵芯片的電源輸入端連接，每個電池的負(fù)極與接地；負(fù)電壓電荷泵芯片的電容輸入端與充電電容連接，將上級電池的正電壓為充電電容充電；負(fù)電壓電荷泵芯片的輸出端與濾波電容連接，將充電電容極性反轉(zhuǎn)后通過濾波電容濾波處理，為下級電池充電； 3)電動汽車電池包中的最后一級電池經(jīng)過開關(guān)三極管與隔離型DCDC電源模塊的電源輸入端連接，隔離型DCDC電源模塊的輸出正極經(jīng)過二極管和限流電阻接入最上級電池的正極，負(fù)極接入最上級電池的負(fù)極；控制模塊的控制端與開關(guān)三極管的開關(guān)控制端連接，控制開關(guān)三極管的工作狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電動汽車電池主動均衡方法，同時還提供了實現(xiàn)該方法的均衡裝置，電動汽車電池包由N+1個電池串聯(lián)構(gòu)成；通過負(fù)電壓電荷泵芯片利用電動汽車電池包中的上級電池的正電壓為充電電容充電，充電完畢后將兩者斷開；然后，將充電電容極性反轉(zhuǎn)后通過濾波電容濾波處理，為電動汽車電池包中的下級電池充電，實現(xiàn)電量過高的電池電量轉(zhuǎn)換到電量較低的電池中，完成電動汽車電池包中的電池間電壓主動均衡。本發(fā)明避免使用開關(guān)矩陣，從而防止誤操作導(dǎo)致單板短路；也不需要變壓器隔離，降低了單板成本與面積；本發(fā)明為電池主動均衡方式，降低汽車不必要的能源轉(zhuǎn)為熱能消耗掉。
文檔編號H02J7/00GK102684260SQ201210139809
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月8日
發(fā)明者婁喜超, 拱印生, 楊朝, 王金有, 董冰, 遲亮 申請人:中國第一汽車股份有限公司, 啟明信息技術(shù)股份有限公司