[发明专利]一种高压大功率动力电源

说明书

技术领域

   本发明涉及电池电源领域，具体是一种高压大功率动力电源。

背景技术

电动车辆所选的电机一般为高压电机，为适应电机对电压的需要，动力电池系统要提供相适应的高压电源。目前这个高压电源是靠电池的串联实现的，电池组有几十甚至上百个单体电池串联组成，这样多的串联电池组合常常带来系统故障多、性能下降，即使有较好性能的电池管理系统（BMS）往往也难以保障系统的整体性能和正常运行。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高压大功率动力电源，解决了靠串联连接各单体电池而满足负载对电池电压需要的问题。

本发明的技术方案为：

一种高压大功率动力电源，包括有低压大电流电池电堆、与电源输出端口连接的N个储能微单元、连接于低压大电流电池电堆和N个储能微单元之间的能量管理单元，其中，N大于等于2；所述的能量管理单元包括有与低压大电流电池电堆连接的能量分配单元、输出控制单元、N+1个电子开关、以及控制中心，所述的能量分配单元和输出控制单元均与控制中心连接；N+1个电子开关的正极均与能量分配单元的输出端口连接，N+1个电子开关的控制极均与输出控制单元连接，N个电子开关的负极均与N个储能微单元的储能输入端口连接；所述的储能微单元包括储能输出高电平端口、储能输入端口和储能输出低电平端口，相邻的两个储能微单元中，电平高的储能微单元的输出低电平端口与电平低的储能微单元的储能输出高电平端口连接，始端的储能微单元的储能输出高电平端口与电源输出端口正极连接，末端储能微单元的储能输出低电平端口与电源输出端口负极连接。

所述的能量分配单元由极性变换桥、两根电源母线、以及与控制中心连接的极性变换桥驱动单元组成；所述的极性变换桥包括有四个MOSFET场效应管，四个MOSFET场效应管的栅极均与极性变换桥驱动单元连接，MOSFET场效应管MQ1和MOSFET场效应管MQ2的正极均与低压大电流电池电堆的正极连接，MOSFET场效应管MQ3和MOSFET场效应管MQ4的负极均与低压大电流电池电堆的负极连接，MOSFET场效应管MQ1的负极和MOSFET场效应管MQ3的正极均与其中一根电源母线连接，MOSFET场效应管MQ2的负极和MOSFET场效应管MQ4的正极均与另一根电源母线连接，偶数电子开关的正极均与其中一根电源母线连接，奇数电子开关的正极均与另一根电源母线连接。

所述的电子开关为单向导通的电子开关或由不能反向截止的电子开关经过组合后而形成的能够反向截止的电子开关组合。

所述的储能微单元选用电容、或电感和电容的组合、或微能量二次电池、或上述的组合结构。

所述的低压大电流电池电堆为锂离子电池电堆、镍氢电池电堆、铅酸电池电堆或燃料电池电堆。

所述的低压大电流电池电堆内包括多个单电池，多个单体电池并联再串联或几个单体电池串联后并联，当多个低压大电流电池电堆组合时，其对应的低压大电流电池电堆内的并联线也进行一一对接。

本发明的优点：

（1）、本发明的电子开关管和储能微单元实现了把低压大电流电池电堆电源变换为高压大功率电池电源的目的，解决了靠串联连接各单体电池而满足负载对电池电压需要的问题；

（2）、多个单体电池并联再串联组成的电池电堆，大大缓解了电池的不一致性问题，特别是锂离子电池性能不一致的问题，使电池工作更加可靠、寿命更长、安全性更高；

（3）、本发明的储能微单元是由电容（普通电容或超级电容）组成的，而电容的放电深度理论上可以达到100%、放电倍率理论上可以达到无穷大，所以本发明的一种高压大功率动力电源方案的电源动态特性在短时间内表现为电容特性，大大提升了电池电堆的放电性能；

（4）、本发明结构简单、可靠性高、成本低。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明实施例的结构示意图。

图3是本发明实施例的控制程序原理流程框图。

图4是低压大电流电池电堆中多个单体电池并联再串联的结构原理示意图。

图5是低压大电流电池电堆中其中几个单体电池串联后并联的结构原理示意图。

图6是本发明储能微单元一种实现方式的结构示意图。

图7是本发明单向导通的电子开关的结构示意图。

图8是本发明用两个N型MOSFET管组成的组合电子开关的结构示意图。

具体实施方式