升壓式蓄電池組的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型介紹了一種由多個(gè)由單體蓄電池串聯(lián)所構(gòu)成的蓄電池模塊、負(fù)載電容器、DC-DC變換器、蓄電池模塊分路充電控制器、蓄電池模塊監(jiān)測(cè)控制器、總監(jiān)測(cè)器、位移傳感器、溫度傳感器所組成的升壓式蓄電池組，實(shí)現(xiàn)了升壓式蓄電池組的多種工作方法，使得構(gòu)成的升壓式蓄電池組中的各個(gè)蓄電池模塊能夠在充放電過(guò)程中相互隔離及獨(dú)立工作，能夠避免蓄電池模塊在成組后的相互影響，避免其中的單體蓄電池的過(guò)度充放電，避免蓄電池組中的固有高壓現(xiàn)象；提高了蓄電池組壽命及應(yīng)用安全，且具有實(shí)用性強(qiáng)、實(shí)施方便的特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】升壓式蓄電池組

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型為升壓式蓄電池組，屬于電動(dòng)汽車蓄電池成組術(shù)領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 在現(xiàn)有的電動(dòng)汽車蓄電池成組方式中，為滿足負(fù)載電壓的要求，都是采用對(duì)單體 蓄電池及蓄電池模塊串聯(lián)升壓的方式予以組合得到負(fù)載所要求的高電壓輸出的蓄電池組； 由于蓄電池目前的生產(chǎn)技術(shù)及工藝的限制，造成各個(gè)單體蓄電池的技術(shù)指標(biāo)一致性較差， 在成組以后相互影響，因此以串聯(lián)蓄電池模塊的方式得到的高壓蓄電池組存在以下缺陷：
[0003] 在對(duì)蓄電池組進(jìn)行放電過(guò)程中容易使得其中的某些單體蓄電池出現(xiàn)過(guò)放電現(xiàn)象； 在對(duì)蓄電池組進(jìn)行充電過(guò)程中容易使得其中的某些單體蓄電池出現(xiàn)過(guò)充電現(xiàn)象；雖然在蓄 電池組放電回路中可以設(shè)置開(kāi)關(guān)及保險(xiǎn)措施，在需要的情況下關(guān)斷蓄電池組的放電工作， 但由于串聯(lián)升壓方式的結(jié)構(gòu)本身原因使得蓄電池組的存在固有高壓，因此對(duì)應(yīng)用安全有一 定影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為方便敘述，對(duì)本實(shí)用新型中的個(gè)別名稱、參數(shù)符號(hào)及相關(guān)關(guān)系作如下介紹：
[0005] 單體蓄電池：為構(gòu)成蓄電池模塊中的各個(gè)最小蓄電池單元，也包括由多個(gè)單體蓄 電池并聯(lián)而組成的蓄電池；
[0006] 蓄電池模塊：指由多個(gè)單體蓄電池串聯(lián)而組成的蓄電池，其輸出電壓低于蓄電池 組的輸出電壓；
[0007] 高壓蓄電池組：指由多個(gè)蓄電池模塊串聯(lián)組成的高電壓輸出蓄電池組，高壓蓄電 池組的輸出電壓高于其中的單個(gè)蓄電池模塊的輸出電壓；
[0008] 升壓式蓄電池組：指由多個(gè)蓄電池模塊，通過(guò)獨(dú)立DC-DC變換器升壓后并流組成 的蓄電池組；
[0009] 鑒于上述原因，本實(shí)用新型的目的在于提出一種升壓式蓄電池組，采用多個(gè)由單 體蓄電池串聯(lián)組成低壓蓄電池模塊，然后對(duì)各個(gè)低壓蓄電池模塊采用獨(dú)立DC-DC變換器升 壓的工作方式達(dá)到負(fù)載所需的電壓指標(biāo)，并對(duì)升壓后的輸出電流予以合并輸出的工作方法 而得到升壓式蓄電池組，使得各個(gè)蓄電池模塊能夠相互隔離及獨(dú)立工作，能夠避免各個(gè)蓄 電池模塊在充放電工作中的相互影響，避免其中的單體蓄電池的過(guò)度充放電，由于蓄電池 模塊低于組合后的輸出電壓，且只要關(guān)斷DC-DC變換器的工作即可消除高電壓，因此能夠 避免蓄電池組中的固有高壓現(xiàn)象，提高蓄電池組壽命及應(yīng)用安全，且具有實(shí)施方便的特點(diǎn)。
[0010] 為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型介紹一種升壓式蓄電池組，含有多個(gè)由單體蓄電池 串聯(lián)所構(gòu)成的蓄電池模塊，其特征在于有多個(gè)蓄電池模塊分路充電控制器、多個(gè)DC-DC變 換器、多個(gè)蓄電池模塊監(jiān)測(cè)控制器、一個(gè)總監(jiān)測(cè)器、一個(gè)負(fù)載電容器、一個(gè)位移傳感器；每一 個(gè)單體蓄電池有一個(gè)溫度傳感器；每一個(gè)DC-DC變換器中有一個(gè)輸入電流傳感器、一個(gè)輸 出電流傳感器；每一個(gè)蓄電池模塊的電流輸出端與一個(gè)DC-DC變換器輸入端相連接，每一 個(gè)DC-DC變換器輸出端都與負(fù)載電容器相連接；每一個(gè)蓄電池模塊分路充電控制器有多對(duì) 獨(dú)立充電輸出端，同一個(gè)蓄電池模塊充電器的每一對(duì)獨(dú)立充電輸出端分別與同一個(gè)蓄電池 模塊中的一個(gè)單體蓄電池相并聯(lián)；溫度傳感器、輸入電流傳感器、輸出電流傳感器的各個(gè)數(shù) 據(jù)輸出端分別與蓄電池模塊監(jiān)測(cè)控制器的數(shù)據(jù)采集輸入端相連接，各個(gè)DC-DC變換器的工 作狀態(tài)開(kāi)關(guān)控制端、輸入電流調(diào)節(jié)端分別與對(duì)應(yīng)的蓄電池模塊監(jiān)測(cè)控制器控制輸出端相連 接，位移傳感器的參數(shù)輸出端、各個(gè)蓄電池模塊監(jiān)測(cè)控制器的一組信號(hào)輸入輸出端、蓄電池 模塊分路充電控制器的一組信號(hào)輸入輸出端分別與總監(jiān)測(cè)器的監(jiān)控信號(hào)輸入輸出端相連 接。
[0011] 本實(shí)用新型的工作原理為：采用串聯(lián)單體蓄電池構(gòu)成蓄電池模塊，各個(gè)DC-DC變 換器分別對(duì)每一個(gè)蓄電池模塊的輸出電壓予以升壓后進(jìn)行并流輸出，這樣就得到了輸出 電壓高于各個(gè)蓄電池模塊的升壓式蓄電池組，在放電工作狀態(tài)中各個(gè)蓄電池模塊之間由 于DC-DC變換器的隔離作用而不會(huì)有相互影響；在放電工作中監(jiān)測(cè)各個(gè)單體蓄電池的當(dāng) 前電壓，當(dāng)某個(gè)單體蓄電池的當(dāng)前電壓低于所設(shè)置的單體蓄電池放電電壓限定值時(shí)，即超 出單體蓄電池放電電壓限定值的范圍時(shí)，則關(guān)閉該單體蓄電池所在的蓄電池模塊所連接的 DC-DC變換器的輸出，即關(guān)閉該單體蓄電池所在的蓄電池模塊所連接的DC-DC變換器的輸 入輸出電流或該單體蓄電池所在的蓄電池模塊的輸出電流，這樣就避免各個(gè)單體蓄電池的 過(guò)放電現(xiàn)象，而其他的、當(dāng)前電壓處于正常狀態(tài)的各個(gè)單體蓄電池的所在的蓄電池模塊繼 續(xù)放電，維持升壓式蓄電池組的輸出工作；在放電工作狀態(tài)下，如果某個(gè)單體蓄電池的當(dāng)前 溫度參數(shù)值超出了設(shè)置的單體蓄電池工作溫度限定值，或某個(gè)單體蓄電池的當(dāng)前電壓參數(shù) 值超出所設(shè)置的單體蓄電池放電電壓限定值，則蓄電池模塊監(jiān)測(cè)控制器關(guān)閉該單體蓄電池 所在的蓄電池模塊所連接的DC-DC變換器的輸入輸出電流；即相當(dāng)于關(guān)閉蓄電池模塊的電 流輸出，這樣就避免了因?yàn)閭€(gè)別單體蓄電池環(huán)境溫度影響下給蓄電池組帶來(lái)的惡化影響； 在放電工作狀態(tài)下，如果當(dāng)前蓄電池模塊的震動(dòng)值、沖擊值、位置狀態(tài)值、移動(dòng)速度值超出 了所設(shè)定的蓄電池模塊的震動(dòng)限定值、沖擊限定值、位置狀態(tài)限定值、移動(dòng)速度限定值，則 總監(jiān)測(cè)器通過(guò)所有蓄電池模塊監(jiān)測(cè)控制器關(guān)閉所有的DC-DC變換器的輸入輸出電流，或在 放電工作關(guān)閉狀態(tài)下，總監(jiān)測(cè)器通過(guò)各個(gè)蓄電池模塊監(jiān)測(cè)控制器關(guān)閉所有DC-DC變換器的 輸入輸出電流，即：總監(jiān)測(cè)器通過(guò)各個(gè)蓄電池模塊監(jiān)測(cè)控制器關(guān)閉所有DC-DC變換器的變 壓輸出工作，也相當(dāng)于關(guān)閉所有的蓄電池模塊的電流輸出；由于關(guān)閉了 DC-DC變換器的輸 入輸出電流為采用停止DC-DC變換器變壓工作的方式予以實(shí)現(xiàn)，而關(guān)閉DC-DC變換器后，升 壓式蓄電池組不再有高電壓輸出，升壓式蓄電池組中的固有電壓即為蓄電池模塊的電壓， 而在設(shè)置蓄電池模塊式時(shí)，米用輸出電壓相對(duì)低于DC-DC變換器的輸出電壓的蓄電池模 塊，如可以采用12V或安全電壓以下的蓄電池模塊，因此本升壓式蓄電池組在關(guān)閉狀態(tài)下 沒(méi)有固有高壓的隱患存在；在充電工作狀態(tài)下，對(duì)各個(gè)蓄電池模塊中的各個(gè)單體蓄電池采 取獨(dú)立充電的工作方法，當(dāng)其中的某個(gè)單體蓄電池的電壓參數(shù)或溫度參數(shù)超出所設(shè)定的單 體蓄電池充電電壓限定值或單體蓄電池工作溫度限定值的允許范圍時(shí)，則蓄電池充電控制 器關(guān)閉對(duì)該單體蓄電池的充電；這樣就避免了對(duì)升壓式蓄電池組進(jìn)行充電時(shí)，個(gè)別單體蓄 電池出現(xiàn)過(guò)充電狀態(tài)，進(jìn)而避免了升壓式蓄電池組減少壽命的現(xiàn)象。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1是本實(shí)用新型一實(shí)施例的升壓式蓄電池組構(gòu)成電原理圖；
[0013] 圖2是本實(shí)用新型一實(shí)施例的蓄電池模塊分路充電控制器的構(gòu)成電原理圖；
[0014] 圖3是本實(shí)用新型一實(shí)施例的蓄電池模塊構(gòu)成圖；
[0015] 圖4是本實(shí)用新型一實(shí)施例DC-DC變換器的構(gòu)成電原理圖；
[0016] 在圖1、圖2、圖3及圖4中，對(duì)于具有同一功能的部件在各附圖中采用相同的編號(hào) 來(lái)表示，以避免編號(hào)過(guò)多而帶來(lái)混亂。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面以附圖為例說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施例：
[0018] 圖1是本實(shí)用新型一實(shí)施例的升壓式蓄電池組構(gòu)成電原理圖，其中：
[0019] A為蓄電池模塊分路充電控制器；B為蓄電池模塊，采用多個(gè)常規(guī)單體蓄電池串聯(lián) 而構(gòu)成即可；C為DC-DC變換器，其電路構(gòu)成原理詳見(jiàn)附圖2所示；D為負(fù)載電容器，采用大 容量電容器及耐壓與DC-DC變換器輸出電壓相匹配即可；E為蓄電池模塊監(jiān)測(cè)控制器，采 用帶有數(shù)據(jù)采集接口的微處理器系統(tǒng)構(gòu)成；F為總監(jiān)控器，采用帶數(shù)據(jù)采集接口及顯示器 的微處理器構(gòu)成；每一個(gè)蓄電池模塊分路充電控制器的各個(gè)充電輸出端分別與一個(gè)單體蓄 電池相并接；每一個(gè)蓄電池模塊的電流輸出端與一個(gè)DC-DC變換器的低壓電流輸入端相連 接，所有的DC-DC變換器的高壓電流輸出端都與負(fù)載電容相連接，各個(gè)單體蓄電池的輸出 電壓端、輸出電流傳感器輸出信號(hào)端、溫度傳感器輸出信號(hào)端、位移傳感器輸出信號(hào)端都分 別與蓄電池模塊監(jiān)測(cè)控制器及總監(jiān)測(cè)器的信號(hào)采集輸入端相連接，DC-DC變換器的工作開(kāi) 關(guān)控制端及輸出電流調(diào)節(jié)控制端分別與蓄電池模塊監(jiān)測(cè)控制器的控制輸出端相連接；
[0020] 圖2是本實(shí)用新型一實(shí)施例的蓄電池模塊分路充電控制器的構(gòu)成電原理圖，其 中：
[0021] A為蓄電池模塊分路充電控制器，A1、A2、A3、A4、An為模塊充電輸出端；H1、 H2、H3、..、Hn為單體蓄電池充電電流傳感器，G為多路充電器，其中的Gl-Gl'、G2-G2'、 G3-G3 '、…、Gn-Gn '、為各自獨(dú)立的充電輸出端，所謂獨(dú)立充電輸出端，即各對(duì)充電輸出端 的充電輸出電流及電壓為各自根據(jù)自己的充電負(fù)載的狀態(tài)進(jìn)行充電調(diào)節(jié)，不產(chǎn)生相互影 響；I為充電電流采集信號(hào)輸出端口；內(nèi)部連接關(guān)系如圖所示，其中Gl、G2、G3、"^Gn分 別通過(guò)電流傳感器后與41^2、43、44、八11模塊充電輸出端相連接 ；61'、62'、63'、."、611' 分別與A2、A3、A4、An模塊充電輸出端相連接；I與蓄電池模塊監(jiān)測(cè)控制器E的數(shù)據(jù)采集信 號(hào)輸入端相連接；
[0022] 圖3是本實(shí)用新型一實(shí)施例的蓄電池模塊構(gòu)成圖，其中：
[0023] B1、B2、B3、…、Bn為組成蓄電池模塊的單體蓄電池，該單體蓄電池也可以為多個(gè)低 容量的單體蓄電池并聯(lián)而成的大容量單體蓄電池；各個(gè)單體蓄電池的端電壓輸出端與蓄電 池模塊監(jiān)測(cè)控制器E的數(shù)據(jù)采集信號(hào)輸入端相連接；蓄電池模塊分路充電控制器A的A1、 A2、A3、A4、An為模塊充電輸出端分別與蓄電池模塊的各個(gè)單體蓄電池的正負(fù)極相連接；
[0024] 圖4是本實(shí)用新型一實(shí)施例DC-DC變換器的構(gòu)成電原理圖，其中：
[0025] C為DC-DC變換器，C1為輸入電流傳感器，C2為DC-DC直流升壓變換器，C3為輸 出電流傳感器，輸入電流傳感器、DC-DC直流升壓變換器、輸出電流傳感器相互串聯(lián)連接； 各個(gè)電流傳感器信號(hào)輸出端、DC-DC直流變換器工作開(kāi)關(guān)控制端及輸出電流調(diào)節(jié)端分別與 蓄電池模塊監(jiān)測(cè)控制器E的數(shù)據(jù)采集信號(hào)輸入端或控制信號(hào)輸出端相連接；
[0026] 按照附圖1、圖2、圖3及圖4所示元器件及模塊構(gòu)成及連接關(guān)系，并按說(shuō)明所述安 裝及連接溫度傳感器、位移傳感器，完成各個(gè)模塊及器件的相互連接及為總監(jiān)控器、蓄電池 模塊分路充電控制器和蓄電池模塊監(jiān)測(cè)控制器編制相關(guān)程序軟件即可完成本實(shí)用新型的 升壓式蓄電池組。
[0027] 本實(shí)用新型介紹了一種由多個(gè)由單體蓄電池串聯(lián)所構(gòu)成的蓄電池模塊、負(fù)載電容 器、DC-DC變換器、蓄電池模塊分路充電控制器、蓄電池模塊監(jiān)測(cè)控制器、、總監(jiān)測(cè)器、位移傳 感器、溫度傳感器所組成的升壓式蓄電池組，實(shí)現(xiàn)了升壓式蓄電池組的多種工作方法，使得 構(gòu)成的升壓式蓄電池組中的各個(gè)蓄電池模塊能夠在充放電過(guò)程中相互隔離及獨(dú)立工作，能 夠避免蓄電池模塊在成組后的相互影響，避免其中的單體蓄電池的過(guò)度充放電，避免蓄電 池組中的固有高壓現(xiàn)象；提高了蓄電池組壽命及應(yīng)用安全，且具有實(shí)用性強(qiáng)、實(shí)施方便的特 點(diǎn)。
【權(quán)利要求】
1. 一種升壓式蓄電池組，含有多個(gè)由單體蓄電池串聯(lián)所構(gòu)成的蓄電池模塊，其特征在 于有多個(gè)蓄電池模塊分路充電控制器、多個(gè)DC-DC變換器、多個(gè)蓄電池模塊監(jiān)測(cè)控制器、一 個(gè)總監(jiān)測(cè)器、一個(gè)負(fù)載電容器、一個(gè)位移傳感器；每一個(gè)單體蓄電池有一個(gè)溫度傳感器；每 一個(gè)DC-DC變換器中有一個(gè)輸入電流傳感器、一個(gè)輸出電流傳感器；每一個(gè)蓄電池模塊的 電流輸出端與一個(gè)DC-DC變換器輸入端相連接，每一個(gè)DC-DC變換器輸出端都與負(fù)載電容 器相連接；每一個(gè)蓄電池模塊分路充電控制器有多對(duì)獨(dú)立充電輸出端，同一個(gè)蓄電池模塊 充電器的每一對(duì)獨(dú)立充電輸出端分別與同一個(gè)蓄電池模塊中的一個(gè)單體蓄電池相并聯(lián)；溫 度傳感器、輸入電流傳感器、輸出電流傳感器的各個(gè)數(shù)據(jù)輸出端分別與蓄電池模塊監(jiān)測(cè)控 制器的數(shù)據(jù)采集輸入端相連接，各個(gè)DC-DC變換器的工作狀態(tài)開(kāi)關(guān)控制端、輸入電流調(diào)節(jié) 端分別與對(duì)應(yīng)的蓄電池模塊監(jiān)測(cè)控制器控制輸出端相連接，位移傳感器的參數(shù)輸出端、各 個(gè)蓄電池模塊監(jiān)測(cè)控制器的一組信號(hào)輸入輸出端、蓄電池模塊分路充電控制器的一組信號(hào) 輸入輸出端分別與總監(jiān)測(cè)器的監(jiān)控信號(hào)輸入輸出端相連接。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK203840036SQ201420276305
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月28日
【發(fā)明者】耿直 申請(qǐng)人:耿直