[發明專利]一種電池主動均衡系統中的機電選通裝置

有效

• 申請號: 200910242629.6
• 申請日: 2009-12-11
• 公開（公告）號: CN101826642A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 李建秋;孟慶然;鄭岳久;盧蘭光;歐陽明高
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01M10/44
• 分類號: H01M10/44
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種車用動力電池的均衡技術，尤其是一種可靠的車用動力電池管理系統中的在線動態均衡裝置，屬于車用電池技術領域。?

背景技術

實踐表明單體電池壽命遠長于電池組，這是由于串聯電池組的使用處于不均衡狀態，而蓄電池的不均衡狀態會隨著充放電循環不斷加劇，受損最嚴重的電池單體壽命減損引起所在的電池組壽命減損，從而減損整個電池系統的壽命。雖然電池組由同樣規格的單體電池組成，但由于單體電池制造的工藝和使用過程中電池組內部環境的不均勻性等原因，隨著使用時間的增加，單體電池之間的性能差異將逐漸拉大，若不采取措施將造成某些單體電池過充過放。而過充和過放不僅影響電池壽命，對于電池容量也是一個威脅，實際上一組蓄電池中的實際放出的容量是由實際容量最小的那塊單體電池所決定的。因此采取均衡技術來補償電池性能的差異從而提高使用壽命和保持電池容量是非常必要的。?

目前已經有許多對BMS均衡技術的研究工作，都取得了一定的成果，但同時也存在很大的問題，主要原因是由于均衡電池單體的數量眾多，現行的均衡電路難以實現集成，而主要采用分布式的均衡方式，即為每個電池單體設置均衡電路，這增加了電路設計的復雜程度，增大了電路的體積并使成本提高，難以實現產品化。?

為了完成對均衡裝置的集成，降低電路設計復雜程度，減小體積和成本，實現一種低成本車用動力電池動態均衡裝置的目的，發明“車用動力電池動態均衡裝置”采用的機電裝置，通過如下的技術方案實現車用電池的低成本的動態均衡方案。?

在該發明中，每個電池箱體配置一套本裝置，裝置包括雙向DCDC變換器模塊多路機電開關模塊。其中的多路機電開關模塊包括步進電機、滾珠絲杠、導軌、銜鐵、線圈、觸點以及連軸器、軸承、彈簧等。步進電機通過連軸器驅動絲杠，由導軌控制絲杠上滑塊的旋轉自由度使滑塊實現沿導軌的平移，銜鐵、線圈安裝于滑塊上，當滑塊移動至目標位置時，線圈導?通，吸合銜鐵動作，當滑塊移動時線圈不導通，銜鐵由彈簧復位。觸點分靜觸點和動觸點，靜觸點連接每個電池單體的極柱，其個數為電池單體數加1，且沿導軌的方向均布，兩個動觸點接于銜鐵上，當銜鐵動作時，兩個動觸點可與兩個相鄰的靜觸點接合，動觸點則與公共端相連，此時與兩個相鄰的靜觸點接通的電池極柱兩端被接入公共端進行均衡。在電池組的動態均衡中，根據所測得最高電壓的單體電池，用多路機電開關將該單體電池接入雙向DCDC變換器對電池組進行充電，或者利用電池組對最低電壓的單體電池進行充電，從而實現電池間的均衡。?

在實踐中發現，該發明中的多路機電開關中的動觸點在車用振動環境下，容易發生磨損、導致接觸電阻偏大等接觸不良現象，從而影響電池均衡效果；而且當電池數量較多時，由于靜觸點數量增加，導致多路機電開關的長度增加，均衡系統的總體尺寸較大。?

發明內容

本發明是在發明“車用動力電池動態均衡裝置”的基礎上，為了解決上述多路機電選通開關的接觸可靠性和尺寸較大的問題而提出的一種新型機電選通裝置。?

一種電池主動均衡系統中的機電選通裝置，機電選通裝置由步進電機通過連軸器驅動水平絲杠，由導軌控制水平絲杠上水平滑塊的旋轉自由度使選通滑塊實現沿導軌的平移；步進電機、垂直絲杠、垂直滑塊、動觸點安裝在水平滑塊本體上，隨水平滑塊一起沿導軌平移；通過水平和垂直控制滑塊移動并使其上的動觸點和排列在基座上的靜觸點緊密接觸。?

所述動觸點位于垂直滑塊上，當垂直絲杠在步進電機驅動下旋轉時，垂直滑塊兩個動觸點可與基座上的兩個相鄰的靜觸點接合或者脫離，動觸點通過公共端與DCDC變換器相連。?

所述靜觸點連接每個電池單體的極柱，靜觸點單排或者多排或者平行于導軌軸線按照電壓依次遞增或者遞減的方式均勻排列。所述靜觸點和動觸點為相互配合的插孔或插頭，比如香蕉插孔或香蕉插頭。靜觸點的排數與水平滑塊上的步進電機-垂直絲杠-垂直滑塊-動觸點對組件的數量相對應，但只有其中一排的靜觸點和動觸點處于接觸狀態。?

本發明的有益效果是，通過新型機電選通裝置，可以使得動態均衡系統在汽車的振動環境下，可靠地選通被均衡的電池單元，降低了選通裝置的接觸內阻，同時減小了選通裝置的尺寸，是一種低成本的車用動力電池動態均衡選通裝置。?

附圖說明

圖1是本發明在實施例中的系統圖。?

圖2是本發明在實施例中的機電選通裝置的與電池連接示意圖。?