一種電池電源系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】—種電池電源系統(tǒng)
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及電池管理和電源變換領(lǐng)域，具體是一種電池電源系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0003]目前電動(dòng)車輛用的電機(jī)電壓一般較高,為適應(yīng)電機(jī)電壓，電池供電電壓是靠電池的串聯(lián)來滿足的，形成幾十甚至幾百個(gè)電池的串聯(lián)，帶來系統(tǒng)故障增多、性能下降，即使有較好性能的電池管理系統(tǒng)(BMS)往往也難以保障系統(tǒng)的整體性能，甚至很難保障電池系統(tǒng)的穩(wěn)定工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種電池電源系統(tǒng)，用多個(gè)隔離DC/DC變換單元將一個(gè)低壓大電流的電池電堆變換為隔離的高壓電源輸出系統(tǒng)，解決了靠串聯(lián)連接各單體電池而滿足負(fù)載對(duì)電池電壓需要的問題。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
一種電池電源系統(tǒng)，包括有電池電堆、連接于電池電堆和系統(tǒng)電源輸出端之間的多個(gè)隔離DC/DC變換單元；每個(gè)隔離DC/DC變換單元包括有與電池電堆正極連接的單元輸入電源正極、與電池電堆負(fù)極連接的單元輸入電源負(fù)極、連接于單元輸入電源正極和單元輸入電源負(fù)極之間依次串聯(lián)連接的變壓器初級(jí)線圈和功率電子開關(guān)、連接于單元輸入電源正極和功率電子開關(guān)之間的初級(jí)控制單元、與變壓器次級(jí)線圈連接的變換輸出和旁路單元、連接于變換輸出和旁路單元、系統(tǒng)電源輸出端之間的單元電源輸出端，且單元輸入電源正極、單元輸入電源負(fù)極與單元電源輸出端連接；所有隔離DC/DC變換單元的單元電源輸出端之間為串聯(lián)連接；所述的變換輸出和旁路單元包括有依次并聯(lián)連接的整流單元和旁路單元。因?yàn)槊恳粋€(gè)獨(dú)立的DC/DC變換單元的電源輸入和變換輸出是隔離的，所以多個(gè)隔離的DC/DC變換單元的串聯(lián)組合同樣形成電池電源和輸出電源的電源隔離。
[0006]所述的電池電堆包括有多個(gè)單電池，多個(gè)單電池呈方陣排列，采用先并聯(lián)后再串聯(lián)的連接方式，或采用其中幾個(gè)單電池先串聯(lián)后再并聯(lián)的連接方式。
[0007]所述的電池電堆為鋰離子電池電堆、鉛酸電池電堆或燃料電池電堆或其他形式的電池電堆。
[0008]所述的電池電堆采用先并聯(lián)后再串聯(lián)的連接方式，多個(gè)電池電堆組合時(shí)，其對(duì)應(yīng)的電池電堆內(nèi)的并聯(lián)線也進(jìn)行一一對(duì)接。
[0009]所述的電池電堆為燃料電池電堆時(shí)，且燃料電池電堆為多個(gè)時(shí)，多個(gè)燃料電池電堆組合為并聯(lián)連接，相同電壓級(jí)別的單體電池并用一個(gè)電解液管道。
[0010]所述的功率電子開關(guān)為MOSFET管Ql，MOSFET管Ql的柵極和初級(jí)控制單元連接，MOSFET管Ql的漏極和變壓器初級(jí)線圈的一端連接，變壓器初級(jí)線圈的另一端和單元輸入電源正極連接，MOSFET管Ql的源極和單元輸入電源負(fù)極連接；所述的整流單元是由整流控制單元、MOSFET管Q2和電容Cl組成，所述的MOSFET管Q2的柵極與整流控制單元連接，MOSFET管Q2的漏極與變壓器次級(jí)線圈的一端連接，電容Cl的兩端分別與變壓器次級(jí)線圈的另一端、MOSFET管Q2的源極連接；所述的旁路單元包括有旁路控制單元和MOSFET管Q3，MOSFET管Q3的柵極與旁路控制單元連接，MOSFET管Q3的源極和漏極分別與電容Cl的兩端并聯(lián)連接其與單元電源輸出端連接。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
(1)、本發(fā)明用多個(gè)隔離DC/DC變換單元將一個(gè)低壓大電流的電池電堆變換為隔離的高壓電源輸出系統(tǒng)，解決了靠串聯(lián)連接各單體電池而滿足負(fù)載對(duì)電池電壓需要的問題；
(2)、鋰離子電池存在的主要問題之一是電池性能的不一致性，即使是同一個(gè)型號(hào)、同一個(gè)批次的電池也同樣存在。不一致性包括:儲(chǔ)存能量不一致性、內(nèi)阻不一致性、壽命不一致性等，目前電池的不一致靠電池均衡系統(tǒng)來修復(fù)，實(shí)際上由于電池性能的復(fù)雜性，往往達(dá)不到預(yù)期均衡的效果，甚至越均衡系統(tǒng)性能越差；本發(fā)明克服了鋰離子電池性能不一致的問題，使鋰離子電池工作更加可靠、壽命更長、安全性更高；
(3)、燃料電池的特點(diǎn)是能量大、單體電池電壓低，要組成一個(gè)滿足電動(dòng)車200V以上的直流電壓源需要許多個(gè)單體電池串聯(lián)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；另外某些金屬燃料電池(如鋁空氣燃料電池)要有電解液循環(huán)系統(tǒng)，電池單體越多、串聯(lián)后電壓越高就越容易形成電解液的連液放電損失，燃料電池最好的組成形式是低壓并聯(lián)結(jié)構(gòu)；本發(fā)明為燃料電池電源的變換提供了一種很好的變換方式，使得燃料電池在滿足最佳配置系統(tǒng)的同時(shí)滿足負(fù)載對(duì)電源輸出電壓的需求；
(4)、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、成本低。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0013]圖2是本發(fā)明隔離DC/DC變換單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3是本發(fā)明的隔離DC/DC變換單元故障時(shí)的原理示意圖。
[0015]圖4是本發(fā)明的電池電堆內(nèi)單體電池先并聯(lián)后再串聯(lián)的連接方式結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖5是本發(fā)明的電池電堆內(nèi)單體電池其中幾個(gè)單電池先串聯(lián)后再并聯(lián)的連接方式結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖6是本發(fā)明多個(gè)鋰離子電池電堆組合的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖7是本發(fā)明燃料電池電推組合的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]見圖1，一種電池電源系統(tǒng)，包括有電池電堆1、連接于電池電堆I和系統(tǒng)電源輸出端4之間的多個(gè)隔離DC/DC變換單元2 ;每個(gè)隔離DC/DC變換單元2包括有與電池電堆I正極連接的單元輸入電源正極22、與電池電堆I負(fù)極連接的單元輸入電源負(fù)極23、連接于單元輸入電源正極22和單元輸入電源負(fù)極23之間依次串聯(lián)連接的變壓器25初級(jí)線圈和功率電子開關(guān)24、連接于單元輸入電源正極22和功率電子開關(guān)24之間的初級(jí)控制單元21、與變壓器25次級(jí)線圈連接的變換輸出和旁路單元26、連接于變換輸出和旁路單元26、系統(tǒng)電源輸出端4之間的單元電源輸出端29，且單元輸入電源正極22、單元輸入電源負(fù)極23與單元電源輸出端29連接；所有隔離DC/DC變換單元的單元電源輸出端29之間為串聯(lián)連接；變換輸出和旁路單元26包括有依次并聯(lián)連接的整流單元27和旁路單元28。
[0020]圖1中，TRl為系統(tǒng)內(nèi)第一個(gè)隔離DC/DC變換單元2，隔離DC/DC變換單元TRl把電池電堆I的輸入電源變換為隔離的輸出電源VI，在TR