一种非接触式动力电池充电和均衡装置制造方法及图纸

一种非接触式动力电池充电和均衡装置，其利用非接触式动力电池充电装置中的接收线圈作为均衡拓扑结构的一部分，创新性地实现了一种三线圈均衡结构，使得无增加外部设备的情况下，同时解决现有技术中存在的技术问题，实现了电池均衡的同时无需增加设备，成本低，功率大，效果好。

【技术实现步骤摘要】
一种非接触式动力电池充电和均衡装置
本专利技术涉及动力电池非接触式充电
，尤其涉及一种非接触式动力电池充电与均衡技术。
技术介绍
现有的非接触式动力电池充电装置中，主要都是基于将接收线圈收到的电磁能转换为交流电后再转换为直流电的原理来为动力电池充电，设备功能上较为单一。然而对于目前的动力电池来说，普遍由电池单体差异所导致的电池组性能一致性较差的缺陷。现有的一些接触式的充电方式中采用了主动均衡和被动均衡方式来解决此问题，且以被动均衡为主被较多的采用，但是现有被动均衡仍存在诸多缺点，如功率低、整体能量利用率低、均衡电流较小，不适用于容量较大的串联式系统等。主动均衡电路由于结构复杂、成本高昂因而限制了应用，同时也存在着可靠性较差等缺点。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种非接触式动力电池充电和均衡装置，其具体包括：安装于电动载运工具的电动载运工具端和安装于固定充电位的供电端；电动载运工具包括但不限于:电动车辆、电动飞行器、电动船舶；所述供电端包括发射线圈装置、外部电源和主控制器；所述电动载运工具电动载运工具端包括第一整流滤波器、多个电池单体、接收线圈装置、均衡继电器A、均衡继电器B、均衡线圈装置、多个电池单体选择开关、充电继电器以及从控制器；其中，所述发射线圈装置用于产生高频交变磁场；所述接收线圈装置用于将感应到的发射线圈装置发出的高频交变磁场转变为高频交流电；所述多个电池单体选择开关与各电池单体一一对应进行控制；所述多个电池单体、多个电池选择开关、第一整流滤波器、充电继电器以及接收线圈装置线圈依次串联；所述充电继电器与所述电池单体选择开关相互配合，进行选通为特定电池单体或电池模组充电；所述均衡器继电器A、均衡继电器B相并联并且分别连接多个电池单体选择开关；均衡器继电器A与均衡线圈装置串联，均衡继电器B与接收线圈装置串联；均衡器继电器A与电池单体选择开关配合，用于通过均衡线圈装置对特定电池单体放电；均衡器继电器B与电池单体选择开关配合，用于通过接收线圈装置对特定电池单体或部分电池单体的组合瞬时充电，从而实现各电池单体之间能够实时保持一致性；所述从控制器用于控制均衡器继电器A、均衡继电器B、充电继电器的通断，以及控制多个电池单体选择开关的通断与选通；主控制器与从控制器通信交换测得的电池单体电压、电流或者更新的电池SOC或SOH信息。进一步地，在电动载运工具端接收线圈装置与充电继电器之间还串联有第一拓扑补偿电路，用于减小接收线圈装置的漏感，提高能量的传输效率，补偿结构可以采取S/S、LS、PS、PP、LCC等多种形式。进一步地，所述供电端具有第二整流滤波装置、逆变器以及第二拓扑补偿电路，串联于外部电源与发射线圈装置之间，并根据主控制器的控制产生高频交变磁场。进一步地，所述电动载运工具端设有第一无线收发装置，供电端设有第二无线收发装置，用于实现主、从控制器之间的无线通信。进一步地，所述发射线圈装置采用利兹线缠绕的线圈，将高频交流电转变为高频交变磁场。进一步地，在所述接收线圈装置与均衡线圈装置之间设有磁芯，采用铁氧体或者其他材料的芯体，用于增加磁感应强度，提高电压转换效率。上述本专利技术所提供的非接触式动力电池充电和均衡装置中，克服了现有技术中缺乏利用非接触式动力电池充电装置中线圈结构作为均衡的拓扑结构的手段、在非接触充电装置中不知如何利用均衡装置的技术偏见；利用非接触式动力电池充电装置中的接收线圈作为均衡拓扑结构的一部分，创新性地实现了一种三线圈均衡结构，使得无增加外部设备的情况下，同时解决上述现有技术存在的技术问题，实现了电池均衡的同时无需增加设备，成本低，功率大，效果好。附图说明图1为本专利技术所提供的非接触式动力电池充电和均衡装置的结构示意图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。动力电池包括多个电池模组，每个模组由串联单体构成。本专利技术所提供的一种非接触式动力电池充电和均衡装置，如图1所示，包括安装于电动载运工具的电动载运工具端和安装于固定充电位的供电端；所述供电端包括发射线圈装置15、第二拓扑补偿电路14、逆变器13、第二整流滤波器12、第二无线收发装置11、主控制器10；第二整流滤波器12将外部电源输入的直流电或者交流电转变为直流电；逆变器13在第二拓扑补偿电路14和第二整流滤波电路12之间；用于将整流滤波后的直流电转变为高频交流电；第二拓扑补偿电路14在逆变器13和发射线圈装置15之间；用于减小发射线圈装置的漏感，提高能量的传输效率，补偿结构可以采取S/S、LS、PS、PP、LCC等多种形式。发射线圈装置15，为一个用利兹线缠绕的线圈，将高频交流电转变为高频交变磁场；主控制器获取电池电压、电流、温度、SOC，计算电池所需最优充电电流、最优充电电压和充电功率，从而控制逆变器13来控制发射线圈装置15，实现动力电池的最优充电电流、最优充电电压和充电功率；所述载运装备端包括第一无线收发装置24、从控制器25、均衡继电器A23、均衡继电器B22、充电继电器18、第一整流滤波器19、第一拓扑补偿电路17、接收线圈装置16、磁芯20、均衡线圈装置21和电池组26；接收线圈装置16，为一个用利兹线缠绕的线圈，将感应到的发射线圈装置15发出的高频交变磁场转变为高频交流电；第一拓扑补偿电路17在充电继电器18与均衡继电器B22之间，用于减小接收线圈装置16的漏感，提高能量的传输效率，补偿结构可以采取S/S、LS、PS、PP、LCC等多种形式。充电继电器18通断及特定的电池单体选择开关的通断，决定是否为所述的特定的电池单体或电池模组充电。充电继电器18两端分别与第一整流滤波器19和第一拓扑补偿电路17串联，与第一拓扑补偿电路17串联后的第一端连接接收线圈16，另一第二端连接到多个电池组选择开关Q1、Q2、Q3、Q4……Qn；第一整流滤波19连接在充电继电器18和多个电池端控制开关之间，将接收线圈装置16产生的高频交流电转变为直流电；磁芯20，为一个铁氧体或者其他材料的芯体，在接收线圈装置16和均衡线圈装置21之间，用于增加磁感应强度，提高电压转换效率；均衡继电器A连接在均衡线圈装置21和多个电池单体端控制开关之间，均衡继电器A的通断及特定的电池单体选择开关的通断，决定是否为特定电池单体放电均衡。均衡继电器B22连接在接收线圈装置16和多个电池单体端控制开关之间，均衡继电器B的通断及特定的电池单体选择开关的通断，决定是否为特定电池单体或部分电池单体的组合瞬时充电。多个电池单体正极选择开关Q1、Q2、Q3、Q4……Qn，电池单体正极选择开本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非接触式动力电池充电和均衡装置，其特征在于：/n该装置具体包括：/n安装于电动载运工具的电动载运工具端和安装于固定充电位的供电端；/n所述供电端包括发射线圈装置、外部电源和主控制器；/n所述电动载运工具端包括第一整流滤波器、多个电池单体、接收线圈装置、均衡继电器A、均衡继电器B、均衡线圈装置、多个电池单体选择开关、充电继电器以及从控制器；/n其中，所述发射线圈装置用于产生高频交变磁场；所述接收线圈装置用于将感应到的发射线圈装置发出的高频交变磁场转变为高频交流电；/n所述多个电池单体选择开关与各电池单体一一对应进行控制；/n所述多个电池单体、多个电池选择开关、第一整流滤波器、充电继电器以及接收线圈装置线圈依次串联；/n所述充电继电器与所述电池单体选择开关相互配合，进行选通为特定电池单体或电池模组充电；/n所述均衡继电器A、均衡继电器B相并联并且分别连接多个电池单体选择开关；均衡器继电器A与均衡线圈装置串联，均衡继电器B与接收线圈装置串联；均衡器继电器A与电池单体选择开关配合，用于通过均衡线圈装置对特定电池单体放电；均衡器继电器B与电池单体选择开关配合，用于通过接收线圈装置对特定电池单体或部分电池单体的组合瞬时充电；/n所述从控制器用于控制均衡器继电器A、均衡继电器B、充电继电器的通断，以及控制多个电池单体选择开关的通断与选通；/n主控制器与从控制器通信交换测得的电池单体电压、电流或者更新的电池SOC或SOH信息。/n...

【技术特征摘要】
1.一种非接触式动力电池充电和均衡装置，其特征在于：
该装置具体包括：
安装于电动载运工具的电动载运工具端和安装于固定充电位的供电端；
所述供电端包括发射线圈装置、外部电源和主控制器；
所述电动载运工具端包括第一整流滤波器、多个电池单体、接收线圈装置、均衡继电器A、均衡继电器B、均衡线圈装置、多个电池单体选择开关、充电继电器以及从控制器；
其中，所述发射线圈装置用于产生高频交变磁场；所述接收线圈装置用于将感应到的发射线圈装置发出的高频交变磁场转变为高频交流电；
所述多个电池单体选择开关与各电池单体一一对应进行控制；
所述多个电池单体、多个电池选择开关、第一整流滤波器、充电继电器以及接收线圈装置线圈依次串联；
所述充电继电器与所述电池单体选择开关相互配合，进行选通为特定电池单体或电池模组充电；
所述均衡继电器A、均衡继电器B相并联并且分别连接多个电池单体选择开关；均衡器继电器A与均衡线圈装置串联，均衡继电器B与接收线圈装置串联；均衡器继电器A与电池单体选择开关配合，用于通过均衡线圈装置对特定电池单体放电；均衡器继电器B与电池单体选择开关配合，用于通过接收线圈装置对特定电池单体或部分电池...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊瑞，张奎，杨瑞鑫，卢家欢，孙逢春，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11