專利名稱：用于電動汽車電池的均衡裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于電動汽車電池的均衡裝置，使用負電壓電荷泵芯片，通過電荷泵方式實現電池的主動均衡技術，屬于電動汽車電池技術領域。
背景技術：
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換為熱量的形式對電壓過高電池進行放電。現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立的電池作為能量中轉，再通過某種方式傳遞回去通過開關矩陣的形式，把電壓過高電池能量轉換到電壓較低的電池。現有的技術主要問題被動均衡以消耗電能的方式進行均衡，一是浪費能源，二是產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。依靠開關矩陣的主動均衡需要大量的開關，并且軟件控制錯誤時容易發生短路。 發明內容本實用新型公開了一種用于電動汽車電池的均衡裝置，用于電動汽車的電池均衡，解決了目前依靠變壓器或開關矩陣等主動均衡方法的缺點。本實用新型的電動汽車電池主動均衡方法，其技術解決方案如下電動汽車電池包由N+1個電池串聯構成；通過負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，實現電量過高的電池電量轉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。本實用新型所述電動汽車電池主動均衡方法的裝置，其特征在于I)電動汽車電池包由N+1個電池串聯構成；2)每個電池的正極經過開關三極管與負電壓電荷泵芯片的電源輸入端連接，每個電池的負極與接地；負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過開關三極管與隔離型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過二極管和限流電阻接入最上級電池的正極，負極接入最上級電池的負極；控制模塊的控制端與開關三極管的開關控制端連接，控制開關三極管的工作狀態。本實用新型涉及的負電壓電荷泵芯片的最大輸出電流為負200毫安，內部工作頻率為IMHz，最大工作電壓為5. 5V。本實用新型中，由負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換為相同絕對值的負電壓，用這個輸出的負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串接級聯，這樣就可以將電壓過高的電池的能量轉換到電壓較低的電池。本實用新型的有益效果是利用負電壓電荷泵芯片可以將正電壓轉換成負電壓的特性，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；避免使用開關矩陣，從而防止誤操作導致單板短路；也不需要變壓器隔離，降低了單板成本與面積；本實用新型為電池主動均衡方式，降低汽車不必要的能源轉為熱能消耗掉。
圖I是本實用新型主動均衡電路原理框圖。
具體實施方式
實施例I·[0015]根據附圖I所示，本實用新型裝置包括N+1個電池(Ε(ΓΕη)、負電壓電荷泵芯片(UfUn)采用美信公司的ΜΑΧ889芯片、開關三極管(Q(TQn)、限流充電電阻(R(TRn)、充電電容(Cf Cn)、濾波電容(C’ f C’ η)、隔離型D⑶C模塊P、二極管D組成、控制模塊CM(LTC6802-2)；首先，將Ν+1個電池(E(TEn)串聯構成電動汽車電池包，每個電池的正極經過開關三極管(Qf Qn)與負電壓電荷泵芯片(UfUn)的電源輸入端連接，每個電池的負極與負電壓電荷泵芯片(UfUn)的GND相連；負電壓電荷泵芯片(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；負電壓電荷泵芯片的輸出端與濾波電容(C’ fC’η)連接，將充電電容極性反轉后通過濾波電容(C’ fC’η)濾波處理，為下級電池充電。最后一級的電池EO經過開關三極管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的輸出正極經過二極管D和限流電阻RO接入最上級電池En的正極，負極接入最上級電池En的負極；控制模塊CM的控制端(CTRL(T CTRLn)與開關三極管的(Q(TQn)開關控制端連接，控制開關三極管(Q(TQn)的工作狀態。工作過程各個電池間由負電壓電荷泵芯片來提供最大200毫安的電流均衡，可以將正電壓轉換成負電壓，對于充電過高的電池將其放電轉換成負電壓給相鄰的下級電池充電；如果下級電池電壓也過高，則繼續往下級充電，以此類推。例如電池Ε2的電壓過高，電池El電壓過低，控制模塊CM控制CTRL2信號開啟開關三極管Q2，啟動負電壓電荷泵芯片U2工作，負電壓電荷泵芯片U2的電容輸入端與充電電容C2連接，將電池Ε2的正電壓為充電電容C2充電；負電壓電荷泵芯片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的負極，給電池El充電，從而達到電池Ε2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。當電池EO的電壓過高時，控制模塊CM控制CTRLO開啟開關三極管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的電源輸出負極連接電池En的負極，實現電池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ECDC電源模塊P傳遞給電池En。當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。
權利要求1.一種用于電動汽車電池的均衡裝置，其特征在于 ·I)電動汽車電池包由N+1個電池串聯構成； · 2 )每個電池的正極經過開關三極管與負電壓電荷泵芯片的電源輸入端連接，每個電池的負極接地；負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過開關三極管與隔離型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過二極管和限流電阻接入最上級電池的正極，負極接入最上級電池的負極；控制模塊的控制端與開關三極管的開關控制端連接，控制開關三極管的工作狀態。
專利摘要本實用新型涉及一種用于電動汽車電池的均衡裝置，電動汽車電池包由N+1個電池串聯構成；通過負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；將充電電容極性反轉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，實現電量過高的電池電量轉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。利用負電壓電荷泵芯片可以將正電壓轉換成負電壓的特性，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；本實用新型為電池主動均衡方式，降低汽車不必要的能源轉為熱能消耗掉。
文檔編號H02J7/00GK202678996SQ20122020279
公開日2013年1月16日 申請日期2012年5月8日 優先權日2012年5月8日
發明者婁喜超, 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, 啟明信息技術股份有限公司