專利名稱：防止單體電池過(guò)充電和過(guò)放電的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及動(dòng)力電池領(lǐng)域，具體地，涉及一種防止單體電池過(guò)充電和過(guò)放電 的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在的電動(dòng)車行業(yè)最大的問(wèn)題之一就是電池的壽命問(wèn)題，電池的過(guò)充電和過(guò)放電 問(wèn)題與電池的壽命緊密相關(guān)。通常電池都是由多個(gè)單體電池組合形成一個(gè)電池組，因?yàn)殡姵乩匣潭群碗姵販?度的不同，造成每個(gè)單體電池的狀態(tài)各不相同。隨著充放電次數(shù)的增加，電池間的電壓差也 會(huì)逐漸增加，導(dǎo)致電池間的不平衡加重，最終會(huì)使得電池壽命大大縮短。具體地，當(dāng)電池以 較大電流進(jìn)行一段時(shí)間的放電時(shí)，且此時(shí)電池之間的不平衡達(dá)到一定程度，容量最小的電 池上產(chǎn)生的極性方向會(huì)給該電池造成不可挽回的損壞。現(xiàn)有的電池均衡電路都是在過(guò)充電電池和欠充電電池之間進(jìn)行平衡，或者在電池 放電時(shí)在過(guò)放電電池與非過(guò)放電電池之間進(jìn)行平衡。然而，這種平衡電路無(wú)法及時(shí)對(duì)過(guò)放 電電池進(jìn)行適當(dāng)?shù)爻潆?，并且在過(guò)充電電池和欠充電電池之間進(jìn)行平衡效果也不理想，因 此并不能有效地延長(zhǎng)電池的壽命。有鑒于此，需要一種新型的防止單體電池過(guò)充電和過(guò)放電的系統(tǒng)。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種防止單體電池過(guò)充電和過(guò)放電的系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有 技術(shù)的上述缺陷，從而有效地防止動(dòng)力電池組的各個(gè)單體電池過(guò)充電和過(guò)放電，有效地延 長(zhǎng)動(dòng)力電池組的使用壽命。上述目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)防止單體電池過(guò)充電和過(guò)放電的系統(tǒng)，設(shè)有電 池管理系統(tǒng)、開關(guān)矩陣、備用電池組及該備用電池組的充電裝置，所述電池管理系統(tǒng)通過(guò)線 路連接于所述開關(guān)矩陣、所述備用電池組、動(dòng)力電池組及所述備用電池組的充電裝置，該動(dòng) 力電池組的各個(gè)單體電池經(jīng)由所述開關(guān)矩陣連接于所述備用電池組。優(yōu)選地，所述備用電池組具有三至五個(gè)單體電池。優(yōu)選地，所述備用電池組的充電裝置設(shè)有太陽(yáng)能電池板和充電電路，所述太陽(yáng)能 電池板經(jīng)由所述充電電路連接于所述備用電池組，并且所述電池管理系統(tǒng)通過(guò)線路連接于 所述充電電路。優(yōu)選地，所述備用電池組的充電裝置設(shè)有風(fēng)扇、發(fā)電機(jī)和充電電路，所述風(fēng)扇驅(qū)動(dòng) 所述發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)經(jīng)由充電電路連接于所述備用電池組，并且所述電池管理系統(tǒng)通過(guò) 線路連接于所述充電電路。 優(yōu)選地，所述開關(guān)矩陣包括譯碼器、隔離器以及多個(gè)接點(diǎn)，所述譯碼器連接于所述 隔離器，所述多個(gè)接點(diǎn)分別連接到所述隔離器上。 通過(guò)本實(shí)用新型的上述技術(shù)方案，所述防止單體電池過(guò)充電和過(guò)放電的系統(tǒng)采用一塊較小的備用電池組，在動(dòng)力電池組充電時(shí)可以防止該動(dòng)力電池組的單體電池過(guò)充電， 在動(dòng)力電池組放電時(shí)又可防止其過(guò)放電。所述備用電池組的充電方式可靈活選擇。動(dòng)力電 池組充電時(shí)一旦發(fā)現(xiàn)該動(dòng)力電池組中的某個(gè)單體電池發(fā)生過(guò)充電，所述電池管理系統(tǒng)通過(guò) 開關(guān)矩陣將其與備用電池組的某個(gè)電壓低的單體電池接通，以防止動(dòng)力電池組的單體電池 過(guò)充。當(dāng)動(dòng)力電池組放電時(shí)，一旦發(fā)現(xiàn)該動(dòng)力電池組中的某個(gè)單體電池電壓過(guò)低，所述電池 管理系統(tǒng)立即通過(guò)開關(guān)矩陣，以備用電池組中的單體電池取代動(dòng)力電池組中的該電壓過(guò)低 的單體電池向外供電，同時(shí)也可以對(duì)該電壓過(guò)低的單體電池適當(dāng)充電。由此可見(jiàn)，本實(shí)用新 型的防止單體電池過(guò)充電和過(guò)放電的可在電池充電時(shí)防止電池過(guò)充，將過(guò)充的電量存入備 用電池，而電池過(guò)放電時(shí)可由備用電池提供電量，且可以對(duì)存在過(guò)放電的電池隨時(shí)進(jìn)行充 電。所述備用電池可以采用綠色環(huán)保充電形式，并可隨時(shí)對(duì)外放電。本實(shí)用新型的防止單 體電池過(guò)充電和過(guò)放電的系統(tǒng)有效地防止動(dòng)力電池組的各個(gè)單體電池過(guò)充電和過(guò)放電，顯 著地延長(zhǎng)了動(dòng)力電池組的使用壽命。
圖1為本實(shí)用新型的防止單體電池過(guò)充電和過(guò)放電的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本實(shí)用新型的備用電池組采用太陽(yáng)能發(fā)電充電形式的示意圖；圖3為本實(shí)用新型的備用電池組采用風(fēng)力發(fā)電充電形式的示意圖；以及圖4為本實(shí)用新型的開關(guān)矩陣的結(jié)構(gòu)原理圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖描述本實(shí)用新型的防止單體電池過(guò)充電和過(guò)放電的系統(tǒng)。參見(jiàn)圖1所示，本實(shí)用新型公開了一種防止單體電池過(guò)充電和過(guò)放電的系統(tǒng)，其 設(shè)有電池管理系統(tǒng)(即BMS)、開關(guān)矩陣、備用電池組及該備用電池組的充電裝置，所述電池 管理系統(tǒng)通過(guò)線路連接于所述開關(guān)矩陣、所述備用電池組、動(dòng)力電池組及所述備用電池組 的充電裝置，該動(dòng)力電池組的各個(gè)單體電池經(jīng)由所述開關(guān)矩陣連接于所述備用電池組。由此可見(jiàn)，所述防止單體電池過(guò)充電和過(guò)放電的系統(tǒng)采用一塊較小的備用電池， 在電池充電時(shí)可以防止單體電池過(guò)充電，在動(dòng)力電池組放電時(shí)又可防止其過(guò)放電。所述備 用電池的充電方式可靈活選擇。動(dòng)力電池組充電時(shí)一旦發(fā)現(xiàn)該動(dòng)力電池組中的某個(gè)單體電 池發(fā)生過(guò)充電，所述電池管理系統(tǒng)通過(guò)開關(guān)矩陣將其與備用電池組的某個(gè)電壓低的單體電 池接通，以防止動(dòng)力電池組的單體電池過(guò)充。當(dāng)動(dòng)力電池組放電時(shí)，一旦發(fā)現(xiàn)該動(dòng)力電池 組中的某個(gè)單體電池電壓過(guò)低，所述電池管理系統(tǒng)立即通過(guò)開關(guān)矩陣，以備用電池組中的 單體電池取代動(dòng)力電池組中的該電壓過(guò)低的單體電池向外供電，同時(shí)也可以對(duì)該電壓過(guò)低 的單體電池適當(dāng)充電。由此可見(jiàn)，本實(shí)用新型的防止單體電池過(guò)充電和過(guò)放電的可在電池 充電時(shí)防止電池過(guò)充，將過(guò)充的電量存入備用電池，而電池過(guò)放電時(shí)可由備用電池提供電 量，且可以對(duì)存在過(guò)放電的電池隨時(shí)進(jìn)行充電。本實(shí)用新型的防止單體電池過(guò)充電和過(guò)放 電的系統(tǒng)有效地防止動(dòng)力電池組的各個(gè)單體電池過(guò)充電和過(guò)放電，顯著地延長(zhǎng)了動(dòng)力電池 組的使用壽命。所述備用電池組可以采用綠色環(huán)保充電形式進(jìn)行充電，并可隨時(shí)對(duì)外放電。相應(yīng) 地，本實(shí)用新型的防止單體電池過(guò)充電和過(guò)放電的系統(tǒng)還可以設(shè)有所述備用電池組的充電 裝置。參見(jiàn)圖1所示，例如，所述備用電池組可以選擇風(fēng)力發(fā)電充電、太陽(yáng)能充電以及剎車 制動(dòng)動(dòng)能回收能量充電等綠色環(huán)保充電方式。所以，所述備用電池組基本上可以做到隨時(shí)對(duì)電壓過(guò)低的單體電池進(jìn)行適當(dāng)充電，并代替動(dòng)力電池組中該電壓過(guò)低的單體電池向外供 電。對(duì)所述備用電池的各個(gè)單體電池的充電，可以采用逐個(gè)充電的方式。這樣可以保證每 個(gè)單體電池充電一樣，避免產(chǎn)生過(guò)充和欠充。所述備用電池組的充電可以通過(guò)所述電池管
理系統(tǒng)進(jìn)行管理。圖2和圖3分別顯示了所述備用電池組的太陽(yáng)能充電形式和風(fēng)能充電形式。在圖 2中，所述備用電池組的充電裝置利用太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的電能，經(jīng)過(guò)充電電路給備用電 池充電。所述充電電路由電池管理系統(tǒng)控制，所述備用電池組的單體電池的充電狀態(tài)由測(cè) 量電路反饋給電池管理系統(tǒng)，以由電池管理系統(tǒng)對(duì)所述備用電池的單體電池的充電進(jìn)行調(diào) 節(jié)。圖3顯示的利用風(fēng)能進(jìn)行充電的方式與太陽(yáng)能充電方式的原理相同，只是能力來(lái)源不 同，圖3中，所述充電裝置包括風(fēng)扇、發(fā)電機(jī)以及充電電路，風(fēng)扇帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，所述發(fā)電 機(jī)產(chǎn)生的電能經(jīng)由充電電路連接于所述備用電池組。此外，參見(jiàn)圖4所示，所述開關(guān)矩陣可以設(shè)有譯碼器和隔離器，具體地，由控制信 號(hào)經(jīng)譯碼器控制接點(diǎn)1、2、3、4的打開和關(guān)閉。經(jīng)譯碼器出來(lái)的信號(hào)A可以控制接點(diǎn)1和2 的導(dǎo)通與截止。當(dāng)A為高電平的時(shí)候，接點(diǎn)1和2是截止的，當(dāng)A為低電平的時(shí)候，接點(diǎn)1 和2是導(dǎo)通的。信號(hào)B與接點(diǎn)3和4原理與A的相同。當(dāng)然，本實(shí)用新型的矩陣開關(guān)并不 限于圖4中所示的僅有四個(gè)接點(diǎn)的情形，根據(jù)應(yīng)用需要可以設(shè)置更多個(gè)接點(diǎn)。在上述具體實(shí)施方式
中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，可以通過(guò)任何合適的方式進(jìn) 行任意組合，其同樣落入本實(shí)用新型所公開的范圍之內(nèi)。另外，本實(shí)用新型的各種不同的實(shí) 施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本實(shí)用新型的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本實(shí) 用新型所公開的內(nèi)容。以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本實(shí)用新型并不限 于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本實(shí)用新型的技 術(shù)方案進(jìn)行多種簡(jiǎn)單變型，這些簡(jiǎn)單變型均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。本實(shí)用新型的保 護(hù)范圍由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求1.防止單體電池過(guò)充電和過(guò)放電的系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)有電池管理系統(tǒng)、開關(guān)矩陣、 備用電池組及該備用電池組的充電裝置，所述電池管理系統(tǒng)通過(guò)線路連接于所述開關(guān)矩 陣、所述備用電池組、動(dòng)力電池組及所述備用電池組的充電裝置，該動(dòng)力電池組的各個(gè)單體 電池經(jīng)由所述開關(guān)矩陣連接于所述備用電池組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止單體電池過(guò)充電和過(guò)放電的系統(tǒng)，其特征在于，所述備 用電池組有三至五個(gè)單體電池。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止單體電池過(guò)充電和過(guò)放電的系統(tǒng)，其特征在于，所述備 用電池組的充電裝置設(shè)有太陽(yáng)能電池板和充電電路，所述太陽(yáng)能電池板經(jīng)由所述充電電路 連接于所述備用電池組，并且所述電池管理系統(tǒng)通過(guò)線路連接于所述充電電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止單體電池過(guò)充電和過(guò)放電的系統(tǒng)，其特征在于，所述備 用電池組的充電裝置設(shè)有風(fēng)扇、發(fā)電機(jī)和充電電路，所述風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)所述發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)經(jīng) 由所述充電電路連接于所述備用電池組，并且所述電池管理系統(tǒng)通過(guò)線路連接于所述充電 電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止單體電池過(guò)充電和過(guò)放電的系統(tǒng)，其特征在于，所述開 關(guān)矩陣包括譯碼器、隔離器以及多個(gè)接點(diǎn)，所述譯碼器連接于所述隔離器，所述多個(gè)接點(diǎn)分 別連接到所述隔離器上。
專利摘要防止單體電池過(guò)充電和過(guò)放電的系統(tǒng)，設(shè)有電池管理系統(tǒng)、開關(guān)矩陣、備用電池組及該備用電池組的充電裝置，所電池管理系統(tǒng)通過(guò)線路連接于開關(guān)矩陣、備用電池組、動(dòng)力電池組及充電裝置，該動(dòng)力電池組的各個(gè)單體電池經(jīng)由開關(guān)矩陣連接于備用電池組。當(dāng)動(dòng)力電池組充電時(shí)，一旦發(fā)現(xiàn)某個(gè)單體電池發(fā)生過(guò)充電，電池管理系統(tǒng)通過(guò)開關(guān)矩陣將其與備用電池組接通，以防止動(dòng)力電池組的單體電池過(guò)充。當(dāng)動(dòng)力電池組放電時(shí)，一旦發(fā)現(xiàn)某個(gè)單體電池電壓過(guò)低，電池管理系統(tǒng)立即通過(guò)開關(guān)矩陣，以備用電池組中的單體電池取代該電壓過(guò)低的單體電池向外供電。本實(shí)用新型有效防止了動(dòng)力電池組的各個(gè)單體電池過(guò)充電和過(guò)放電，顯著地延長(zhǎng)了動(dòng)力電池組的使用壽命。
文檔編號(hào)H02J9/06GK201860130SQ20102051273
公開日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2010年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月24日
發(fā)明者張生偉, 王璘, 黃勇 申請(qǐng)人:揚(yáng)州飛馳動(dòng)力科技有限公司