一種具有均衡功能的電動汽車優化能源系統的製作方法

2023-05-24 14:55:16

一種具有均衡功能的電動汽車優化能源系統的製作方法
【專利摘要】本發明提供了一種具有均衡功能的電動汽車優化能源系統，該系統裝有一個反激式變壓器，將動力電池系統劃分為若干個標稱電壓相等的電池模塊，當某一電池模塊的電壓高於所有電池模塊的平均電壓時，該模塊的能量通過次級線圈傳遞給初級線圈，變壓器儲能並通過合理設計線圈匝數比將電壓轉換成9-16V，給低壓用電器供電。斷開高電壓模塊與次級線圈相連的開關，閉合電壓低於電池模塊平均電壓的開關，變壓器對低電壓模塊充電。該系統通過磁場與電場的轉換，實現電池的均衡，同時省去DC/DC和低壓能源系統。
【專利說明】一種具有均衡功能的電動汽車優化能源系統

【技術領域】
[0001]本發明屬於電動汽車能源系統領域，涉及一種電動汽車優化能源系統，尤其是該系統同時具備電池均衡功能。

【背景技術】
[0002]電動汽車作為一種新型綠色環保的交通工具，對於減少環境汙染起到了重要作用。但是由於動力電池技術目前尚不成熟，由此導致的續駛裡程短等問題一定程度上影響了電動汽車的發展。
[0003]優化電動汽車的能源系統，提升動力電池系統的性能對於延長續駛裡程，提升電動汽車的安全性、可靠性有重要作用。目前優化能源系統主要集中在兩方面，一是採用均衡功能使電池的性能得以充分發揮，二是優化現有的能源系統，一個零部件兼顧多個功能，省去一些零部件。
[0004]對於電池均衡功能，很多公司和科研院所已經開展了相關工作。發明專利N102480141A公開了一種電池均衡裝置及方法，在不同電壓的電池間進行能量轉移以實現各電池間的電量平衡，該電池均衡裝置包括用以監控電池的監控模塊、連接該電池包的電磁耦合變壓器及開關模塊、以及觸發該電磁耦合變壓器產生電磁耦合效應而對該些電池進行均衡的主控模塊。此均衡功能增加了電池的使用壽命。發明專利CN103606999A公開了一種新型電池均衡充電方法，該裝置的每個電池單體均並聯一個均衡單元，充電過程中對單體電池電壓小於平均單體電壓的單體電池，相應的均衡單元工作，向各相應的單體補充充電；對單體電池電壓大於平均單體電壓的單體電池，依舊由充電機充電；隨著補充充電的進行，各單體電壓越來越接近，直至最後一個均衡單元補充充電完成；各個均衡單元的輸出電壓是完全相等的，可以在整個充電過程中精確進行均衡補充充電，均衡效果較好。
[0005]對於優化現有的能源系統，發明專利CN101811437B公開了一種優化結構和布局的純電動汽車，省去了一般電動汽車需要設置多個驅動電機的麻煩。一方面簡化了電動汽車的結構，降低了成本，進一步減輕了電動汽車的重量，增強了汽車的輕量化，另一方面，增強了驅動電機的減震性能，提高了可靠性，更有利於提高電動汽車的性能。
[0006]以上能源系統要麼只具備均衡功能，要麼只是對能源系統結構的優化，沒有將兩者有機的結合在一起。本發明將能源系統的優化與電池均衡功能在同一套能源系統中得以實現，對於提高整車續駛裡程及安全性有重要作用。


【發明內容】

[0007]本發明的目的是提供一種具有均衡功能的電動汽車優化能源系統。
[0008]本發明的技術內容為:
[0009]所述的具有均衡功能的電動汽車優化能源系統包括動力電池系統和一個反激式變壓器。
[0010]動力電池系統劃分為若干個標稱電壓相等的電池模塊。
[0011]動力電池系統劃分的電池模塊數量是10-25塊。
[0012]所劃分的每一電池模塊的標稱電壓範圍為3-24V。
[0013]反激式變壓器每個次級線圈都與劃分後的一個電池模塊並聯，通過開關控制，並且所有次級線圈的匝數相同。
[0014]反激式變壓器初級線圈與次級線圈的匝數比將變壓器的輸出電壓調整為9-16V。
[0015]當某一電池模塊的電壓高於電池模塊平均電壓時，該模塊與次級線圈之間的開關閉合，該模塊的能量傳遞給變壓器，此時變壓器儲能並輸出給低壓用電系統供電；當某一電池模塊的電壓低於電池模塊平均電壓時，斷開高電壓電池模塊的開關，閉合低電壓電池模塊與次級線圈相連的開關，此時變壓器對低電壓電池模塊充電；以上過程實現了能源系統的優化，省去了 DC/DC和低壓能源系統，同時通過電場與磁場的轉換，實現了電池均衡。
[0016]該動力電池系統的正極材料是三元材料或者猛酸鋰材料。
[0017]本發明提供的具有均衡功能的電動汽車優化能源系統，結構簡單，成本低廉，安裝及使用方便，既可以省去DC/DC和低壓能源系統，又可以對電池進行均衡。同時變壓器作為低壓能源系統向整車低壓用電系統供電。DC/DC及低壓能源系統的省去以及電池均衡功能的實現對於提高整車續駛裡程具有有重要意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是具有均衡功能的電動汽車優化能源系統的示意圖。

【具體實施方式】
[0019]參見圖1，本發明提供的具有均衡功能的電動汽車優化能源系統包括動力電池系統和一個反激式變壓器。動力電池系統被劃分為若干個標稱電壓相等的電池模塊，對於純電動汽車動力電池系統，劃分的電池模塊數量可以是10-25塊，劃分的每一電池模塊的標稱電壓範圍為3-24V。動力電池系統的正極材料是三元材料或者錳酸鋰材料。反激式變壓器的每個次級線圈都與一個電池模塊並聯，通過開關控制，並且所有次級線圈的匝數均相同。本發明通過合理設計反激式變壓器的初級線圈和次級線圈的匝數比，可以使得變壓器輸出電壓在9-16V的範圍。當某一電池模塊的電壓高於模塊平均電壓時，該模塊與次級線圈之間的開關閉合，向變壓器儲能，電壓轉換成9-16V，向低壓用電系統供電。當某一電池模塊的電壓低於模塊平均電壓時，斷開高電壓模塊的開關，閉合低電壓模塊與次級線圈相連的開關，此時變壓器對低電壓模塊充電。以上過程實現了能源系統的優化，省去了 DC/DC和低壓能源系統。同時通過電場與磁場的轉換，實現了電池均衡。
[0020]下面以實施例具體說明本發明:
[0021]動力電池系統總電壓為333V，正極材料是三元材料。將該動力電池系統劃分為15個電池模塊，每個模塊的標稱電壓為22.2V。
[0022]該動力電池系統裝有一個反激式變壓器裝置，該裝置的每一次級線圈的匝數相同。
[0023]如果發現第一個電池模塊的電壓高於所有電池模塊的平均電壓，閉合開關SI，此時電流從電池流向變壓器，變壓器儲能，同時轉換成9-16V的低壓電，向低壓用電器供電。
[0024]如果發現第三個電池模塊的電壓低於所有電池模塊的平均電壓，斷開開關SI，閉合開關S3，此時變壓器的能量轉移至第三個電池模塊，對該模塊進行充電。
【權利要求】
1.一種具有均衡功能的電動汽車優化能源系統，其特徵在於: 所述的具有均衡功能的電動汽車優化能源系統包括動力電池系統和一個反激式變壓器。
2.根據權利要求1所述的能源系統，其特徵在於:動力電池系統劃分為若干個標稱電壓相等的電池模塊。
3.根據權利要求2所述的能源系統，其特徵在於:動力電池系統劃分的電池模塊數量是10-25塊。
4.根據權利要求2或3所述的能源系統，其特徵在於:所劃分的每一電池模塊的標稱電壓範圍為3-24V。
5.根據權利要求2所述的能源系統，其特徵在於:反激式變壓器每個次級線圈都與劃分後的一個電池模塊並聯，通過開關控制，並且所有次級線圈的匝數相同。
6.根據權利要求5所述的能源系統，其特徵在於:反激式變壓器初級線圈與次級線圈的匝數比將變壓器的輸出電壓調整為9-16V。
7.根據權利要求1或6所述的能源系統，其特徵在於:當某一電池模塊的電壓高於電池模塊平均電壓時，該模塊與次級線圈之間的開關閉合，該模塊的能量傳遞給變壓器，此時變壓器儲能並輸出給低壓用電系統供電；當某一電池模塊的電壓低於電池模塊平均電壓時，斷開高電壓電池模塊的開關，閉合低電壓電池模塊與次級線圈相連的開關，此時變壓器對低電壓電池模塊充電；以上過程實現了能源系統的優化，省去了 DC/DC和低壓能源系統，同時通過電場與磁場的轉換，實現了電池均衡。
8.根據權利要求1所述的能源系統，其特徵在於:該動力電池系統的正極材料是三元材料或者猛酸鋰材料。
【文檔編號】H02J7/00GK104242396SQ201410497793
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月25日 優先權日:2014年9月25日
【發明者】俞會根, 王彥紅 申請人:北京新能源汽車股份有限公司