[發(fā)明專利]一種電動汽車串聯(lián)可變向電池成組系統(tǒng)及控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810032427.8
• 申請日: 2018-01-12
• 公開（公告）號: CN108199071A
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張翼;霍煒;李圓圓;尹懷仙;樊華敏;黃福闖;臧政;孫龍飛;趙東偉
• 申請（專利權(quán)）人: 青島大學(xué)
• 主分類號: H01M10/04
• 分類號: H01M10/04;H01M10/42
• 代理公司: 濟南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 董雪

本發(fā)明公開了一種電動汽車串聯(lián)可變向電池成組系統(tǒng)及控制方法，包括串聯(lián)的儲能能量模塊和動力能量模塊；儲能能量模塊和動力能量模塊串聯(lián)后連接電動汽車電機控制器；儲能能量模塊和動力能量模塊串聯(lián)后連接電動汽車電機控制器；所述儲能能量模塊設(shè)有至少一個，包括儲能電池和反接隔離電路，所述反接隔離電路能將儲能電池反接或隔離；所述動力能量模塊設(shè)有至少一個，包括動力電池和變功率輸出輸入電路，所述變功率輸出輸入電路能將動力電池的輸出進行升壓和對動力電池進行充電；所述反接隔離電路和變功率輸出輸入電路都與總控制器連接。本發(fā)明可以使每一串電池主動隔離出母線，故可以實現(xiàn)在某串電池出現(xiàn)不一致時將電池隔離停止充放電或者反接給電池充放電，以期達(dá)到整個電池包電池均衡的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電動汽車電池成組系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電動汽車串聯(lián)可變向電池成組系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)

目前電動汽車中普遍采用的電池成組方案是電池串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)結(jié)合，其中串并聯(lián)結(jié)合的方案最為常見。該方案結(jié)構(gòu)固然簡單但其帶來的缺點也不容忽視。

串并聯(lián)結(jié)合的方案中要求電池性能高度一致，即對電池的一致性要求較高。但電池加工工藝必然導(dǎo)致實際生產(chǎn)中電池性能的差異產(chǎn)生。提高電池一致性需要對電池設(shè)備、人員、技術(shù)、工藝等提出較高的要求，這將大大增加電池的生產(chǎn)成本。

目前電動汽車電池包采用的普通串并聯(lián)結(jié)合成組方案在使用中往往面臨“短板效應(yīng)”，即，電池包使用過程中某一串電池出現(xiàn)電量過少，則整個電池包可用電量將取決于該串電池的電量，其他性能完好的電池多余的能量無法得以使用。另外，串并聯(lián)結(jié)合的成組方案中各串電池之間如果出現(xiàn)“SOC(State of Charge)錯位現(xiàn)象”(即，各串電池不會同時充滿電和各串電池不會同時放完電)，則整個電池包的可用能量將限定在最先充滿電和最先放完電的電池荷電狀態(tài)(SOC)之間。這兩個現(xiàn)象都將導(dǎo)致汽車電池包電量達(dá)不到續(xù)航里程要求而提前退役。

目前，解決“短板效應(yīng)”和“SOC錯位現(xiàn)象”問題的方案主要是電池SOC均衡系統(tǒng)。但是目前電池均衡系統(tǒng)面臨著質(zhì)量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，且關(guān)鍵的一點是均衡功率過低，無法較快的完成均衡任務(wù)，這在汽車大功率輸入輸出的實際使用工況中是難以滿足要求的。另外一種耗能式均衡系統(tǒng)是在每一串電池上并聯(lián)一個電阻，當(dāng)電池不一致到一定閾值之后SOC較大的電池并聯(lián)的電阻前的開關(guān)閉合，電阻開始將該串電池多余的電量消耗掉。但該方案發(fā)熱嚴(yán)重、浪費能量，反而從另一個角度導(dǎo)致汽車?yán)m(xù)航里程下降，且也面臨均衡效率低、均衡效果不佳的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供一種電動汽車串聯(lián)可變向電池成組系統(tǒng)及控制方法，能夠快速在線不停機均衡電池SOC的不一致現(xiàn)象；實現(xiàn)均衡時，不影響系統(tǒng)輸入輸出性能。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種電動汽車串聯(lián)可變向電池成組系統(tǒng)，包括串聯(lián)的儲能能量模塊和動力能量模塊；所述儲能能量模塊和動力能量模塊串聯(lián)后連接電動汽車電機控制器；

所述儲能能量模塊設(shè)有至少一個，包括儲能電池和反接隔離電路，所述反接隔離電路能將儲能電池反接或隔離；

所述動力能量模塊設(shè)有至少一個，包括動力電池和變功率輸出輸入電路，所述變功率輸出輸入電路能將動力電池的輸出進行升壓和對動力電池進行充電；

所述反接隔離電路和變功率輸出輸入電路都與總控制器連接。

所述儲能能量模塊在系統(tǒng)中的數(shù)量根據(jù)對電池包續(xù)航的多少確定。

所述動力能量模塊在系統(tǒng)中的數(shù)量根據(jù)對電池包功率的多少確定。

所述儲能能量模塊的能量密度大于所述動力能量模塊的能量密度；所述儲能能量模塊的功率密度小于所述動力能量模塊的功率密度。