一種電動汽車用電池組新型電容均衡方法
2023-10-24 15:49:22
專利名稱：一種電動汽車用電池組新型電容均衡方法
技術領域：
本發明涉及的是一種電動汽車用電池組新型電容均衡方法，適用於各種電動汽車、混合動力汽車用電池組和超級電容組等作電池均衡使用，特別適合純電動汽車使用。
背景技術：
目前電動汽車或混合動力汽車，單體電池的充放電壽命較好，成組以後電池壽命急劇下降，為延長成組電池的壽命而提出了電池均衡技術，該技術是電動汽車或混合動力汽車電池成組技術的一項關鍵技術，其中電容均衡法是一種典型的方法，利用電容作為能量的載體，將能量從能量高的單體轉移到能量低的單體上，從而實現電池組內單體電池電量的均衡，但現有方法存在主要缺點有耗時長，即從能量高的單體電池充電，釋放給能量低的單體電池，而兩者之間的電壓差不是很大，每次轉移的能量有限，基於這個原因造成電容均衡法耗時長。發明內容
本發明目的是針對上述不足之處提供一種電動汽車用電池組新型電容均衡方法，採用串聯電容給單體電池充放電，通過開關的切換，提高每次轉移能量的數量，縮短每次均衡的時間，在每次電池均衡前，首先給輔助充電電容充電，其電壓值為電池組平均電壓，然後給能量轉移電容充電，充滿電後與單體電池斷開，再與輔助充電電容串聯，這樣每次能量轉移電容的能量能儘可能大的轉移；能量轉移電容容量可以分成幾級，以適應不同的單體電池差；輔助充電電容可以採用兩個電容串聯，以減少高電壓對單體電池的衝擊；通過該技術改造可以設計對應的控制晶片，完成對成組電池的有效控制；具體結構是由負極均衡選擇開關，正極均衡選擇開關，能量轉移電容負極選擇開關，輔助充電電容，能量轉移電容，串聯開關，輔助充電電容選擇開關部分組成。
為實現上述目的，本發明採用如下技術措施:
一種電動汽車用電池組新型電容均衡方法，在需要電池均衡時，分能量轉移電容充電和放電兩種情況，能量轉移電容8充電時，先把輔助充電電容7充足電，具體為接合輔助充電電容選擇開關10、負極均衡選擇開關4和正極均衡選擇開關5，斷開能量轉移電容負極選擇開關6和串聯開關9 ;在給能量轉移電容8充電時，接合負極均衡選擇開關4、正極均衡選擇開關5和能量轉移電容負極選擇開關6，斷開輔助充電電容選擇開關10和串聯開關9 ;在能量轉移電容8放電時，接合負極均衡選擇開關4、正極均衡選擇開關5和串聯開關9，斷開能量轉移電容負極選擇開關6和輔助充電電容選擇開關10 ;為滿足不同單體電池之間變化的電壓差，附加了輔助能量轉移調節電容12和輔助能量轉移調節電容開關13，當轉移能量要求較大時接通輔助能量轉移調節電容開關13，增加能量轉移電容8 一次能轉移的能量值；根據需要也可以把輔助充電電容7分為兩個電容，即輔助上電容11和輔助下電容14，在能量轉移電容8放電時接通輔助電容接地開關15，在充電時以減少對單體電池的衝擊。
該方法具體包括以下步驟:
I)在需要電池組均衡時，電源開關2斷開，首先給輔助充電電容7充電，動作為接合輔助充電電容選擇開關10、負極均衡選擇開關4和正極均衡選擇開關5，斷開能量轉移電容負極選擇開關6和串聯開關9 ;
2)在輔助充電電容7充足電後，給能量轉移電容8充電，開關動作為接合對應單體電池的負極均衡選擇開關4、正極均衡選擇開關5和能量轉移電容負極選擇開關6，斷開輔助充電電容選擇開關10和串聯開關9 ；
3)在能量轉移電容8放電時，斷開能量轉移電容負極選擇開關6和輔助充電電容選擇開關10，接合負極均衡選擇開關4、正極均衡選擇開關5和串聯開關9 ；
4)為滿足不同單體電池之間變化的電壓差，附加了輔助能量轉移調節電容12和輔助能量轉移調節電容開關13，當轉移能量要求較大時接通輔助能量轉移調節電容開關13，增加能量轉移電容8 —次能轉移的能量值；
5)根據需要也可以把輔助充電電容7分為兩個電容，即輔助上電容11和輔助下電容14，在能量轉移電容8放電時 接通輔助電容接地開關15，在充電時以減少對單體電池的衝擊。
一種電動汽車用電池組新型電容均衡方法是採取以下方案實現:一種電動汽車用電池組新型電容均衡方法具體結構是由負極均衡選擇開關，正極均衡選擇開關，能量轉移電容負極選擇開關，輔助充電電容，能量轉移電容，串聯開關，輔助充電電容選擇開關部分組成；其特徵在於充電電源(I)連接電源開關(2)與電池組相連，電池組單體電池(3)(或超級電容組單體電容(3))負極連接負極均衡選擇開關(4)的一端，所述電池組單體電池(3)正極連接正極均衡選擇開關(5)的一端，所述負極均衡選擇開關(4)的另一端連接能量轉移電容負極選擇開關￠)的一端，所述能量轉移電容負極選擇開關(6)另一端連接能量轉移電容(8)的負極，所述正極均衡選擇開關(5)的另一端連接所述能量轉移電容(8)的正極，所述能量轉移電容(8)的負極同時連接串聯開關(9)的一端，所述串聯開關(9)的另一端與輔助充電電容(7)的正極連接，所述輔助充電電容(7)與所述能量轉移電容負極選擇開關(6)另一端連接，即所述能量轉移電容負極選擇開關(6)與所述輔助充電電容(7)、所述串聯開關(9)並聯，輔助充電電容選擇開關(10)的一端連接所述能量轉移電容(8)的正極，所述輔助充電電容選擇開關(10)的另一端連接所述輔助充電電容(7)的正極；為滿足均衡不同單體電池之間變化的電壓差引起轉移能量的不同，輔助能量轉移調節電容開關[13]的一端連接所述能量轉移電容(8)的正極，所述輔助能量轉移調節電容開關(13)的另一端連接輔助能量轉移調節電容(12)的正極，所述輔助能量轉移調節電容(12)的負極連接所述能量轉移電容(8)的負極；為減少對單體電池的衝擊，適當降低均衡時施加的電壓，把所述輔助充電電容(7)設置為輔助上電容(11)和輔助下電容(14)，所述輔助上電容(11)的正極連接所述能量轉移電容(8)的負極，所述輔助上電容(11)的負極連接所述輔助下電容(14)的正極，所述輔助下電容(14)的負極連接所述能量轉移電容負極選擇開關(6)另一端，所述輔助上電容(11)的負極連接輔助電容接地開關(15)，所述負極連接輔助電容接地開關(15)連接所述能量轉移電容負極選擇開關(6)另一端。
本發明「一種電動汽車用電池組新型電容均衡方法」是能量轉移電容和輔助充電電容的組合結構，經過精心設計後提出一種電池組均衡方法，適用於各種電動汽車、混合動力汽車用電池組或超級電容組等領域，能有效縮短電池組或電容組均衡時間。本發明一種電動汽車用電池組新型電容均衡方法的特點:1、本發明採用能量轉移電容和輔助充電電容串聯的辦法，達到每次能大部分轉移能量轉移電容存儲的能量，使得轉移能量的效率大大提高，縮短了電池組均衡的時間；而原來僅採用I個能量轉移電容，給其充電的高能量單體電池與其放電的單體低能量電池間的電壓差不大，所以每次轉移的能量非常小，引起均衡時間較長；2、通過把能量轉移電容分為不同容量級別，適應了單體電池間能量差異的複雜情況，能更快捷達到電池組均衡狀態；3、本發明把輔助充電電容分為串聯的兩個電容，能適合小容量單體電池的需要，降低在電池組均衡時對電池的衝擊；4、本發明附加了較多的控制開關，這些開關在採用電子開關後由專門控制晶片控制，使得電池組均衡系統的外圍器件少，適合嵌入系統控制；5、由於能有效釋放能量轉移電容的能量，所以可以採用電容值小的電容，降低了系統成本和系統體積。本發明涉及的是一種電動汽車用電池組新型電容均衡方法，是採用能量轉移電容和輔助充電電容的組合結構，附加對應的控制開關，實現電池組均衡時快速轉移電池單體間的不平衡能量，延長電池組的使用壽命和改善電池組的工作性能，適用於各種電動汽車、混合動力汽車用電池組等作電池組或電容組均衡使用，特別適合純電動汽車使用。
以下將結合附圖對本發明作進一步說明。附圖1 附圖2是一種電動汽車用電池組新型電容均衡方法實施實例，本發明的實際使用並不局限於實施例。
具體實施例方式參照附圖1 附圖2，一種電動汽車用電池組新型電容均衡方法結構特徵為(如附圖1 附圖2):在電池組均衡時，採用鋰電池組作為控制對象，其電壓範圍為2.7V-4.2V，能量轉移電容8的參數為47 μ F/10V,輔助充電電容7參數為47 μ F/10V,所有開關均採用MOS管，使得控制能量很小；在滿足不同單體電池之間變化的電壓差，附加的輔助能量轉移調節電容12的參數為22 μ F/10V,即輔助上電容11和輔助下電容14的參數為47 μ F/10V。
權利要求
1.一種電動汽車用電池組新型電容均衡方法，具有快速均衡電池組或超級電容組的電路結構，其特徵在於結構是由電池組單體電池(3)負極連接負極均衡選擇開關(4)的一端，所述電池組單體電池(3)正極連接正極均衡選擇開關(5)的一端，所述負極均衡選擇開關(4)的另一端連接能量轉移電容負極選擇開關(6)的一端，所述能量轉移電容負極選擇開關(6)另一端連接能量轉移電容(8)的負極，所述正極均衡選擇開關(5)的另一端連接所述能量轉移電容(8)的正極，所述能量轉移電容(8)的負極同時連接串聯開關(9)的一端，所述串聯開關(9)的另一端與輔助充電電容(7)的正極連接，所述輔助充電電容(7)與所述能量轉移電容負極選擇開關(6)另一端連接，即所述能量轉移電容負極選擇開關(6)與所述輔助充電電容(7)、所述串聯開關(9)並聯，輔助充電電容選擇開關(10)的一端連接所述能量轉移電容(8)的正極，所述輔助充電電容選擇開關(10)的另一端連接所述輔助充電電容⑵的正極。
2.根據權利要求1所述的一種電動汽車用電池組新型電容均衡方法，其特徵在於:輔助能量轉移調節電容開關(13)的一端連接所述能量轉移電容(8)的正極，所述輔助能量轉移調節電容開關(13)的另一端連接輔助能量轉移調節電容(12)的正極，所述輔助能量轉移調節電容(12)的負極連接所述能量轉移電容(8)的負極。
3.根據權利要求1所述的一種電動汽車用電池組新型電容均衡方法，其特徵在於:所述輔助充電電容(7)分為輔助上電容(11)和輔助下電容(14)，所述輔助上電容(11)的正極連接所述能量轉移電容(8)的負極，所述輔助上電容(11)的負極連接所述輔助下電容(14)的正極，所述輔助下電容(14)的負極連接所述能量轉移電容負極選擇開關(6)另一端，所述輔助上電容(11)的負極連接輔助電容接地開關(15)的一端，所述負極連接輔助電容接地開關(15)的另一端連接所述能量轉移電容負極選擇開關(6)另一端。
全文摘要
本發明涉及的是一種電動汽車用電池組新型電容均衡方法，具體結構是由具體結構是由負極均衡選擇開關，正極均衡選擇開關，能量轉移電容負極選擇開關，輔助充電電容，能量轉移電容，串聯開關，輔助充電電容選擇開關部分組成組成，適用於各種電動汽車、混合動力汽車用電池組和超級電容組等作電池均衡使用，其結構特徵在於結構是由能量轉移電容8輔助充電電容7組成，通過選擇開關連接或斷開不同的電路。
文檔編號H02J7/00GK103187754SQ20121056385
公開日2013年7月3日 申請日期2012年12月24日 優先權日2012年12月24日
發明者鄒政耀, 張雨, 季洪波, 趙偉軍, 呂雲嵩, 陸金雷, 張志文, 胡恆亮 申請人:南京工程學院