一種串聯(lián)蓄電池組的充放電均衡系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種串聯(lián)蓄電池組的充放電均衡系統(tǒng)，包括系統(tǒng)控制單元、電流發(fā)生器、蓄電池組成，其特征在于：蓄電池組由若干節(jié)蓄電池串聯(lián)組成，除了最上面的蓄電池外每個(gè)蓄電池分別接有一個(gè)電流發(fā)生器；每個(gè)電流發(fā)生器連接到控制單元，由控制單元控制；電流發(fā)生器由正向電流開(kāi)關(guān)和正向續(xù)流器、反向電流開(kāi)關(guān)和反向續(xù)流器及均流器組成，均流器的一端連接到電流發(fā)生器的輸出，另外一端連接正向電流開(kāi)關(guān)、正向續(xù)流器、反向電流開(kāi)關(guān)、反向續(xù)流器；正向電流開(kāi)關(guān)與正向續(xù)流器并聯(lián)；反向電流開(kāi)關(guān)與反向續(xù)流器并聯(lián)。本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)是：充電時(shí)，能夠?qū)Σ煌萘康碾姵剡M(jìn)行個(gè)性化充電，確保每個(gè)電池均能充滿；放電時(shí)，能夠?qū)θ萘康偷碾姵剡M(jìn)行電流補(bǔ)償，使得低容量的電池能延長(zhǎng)放電時(shí)間，高容量的電池能容量盡可能釋放。
【專利說(shuō)明】—種串聯(lián)蓄電池組的充放電均衡系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及的是一種串聯(lián)蓄電池組的充放電均衡技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]蓄電池組廣泛應(yīng)用于電力、電信、建筑、電動(dòng)汽車、艦船、航天等領(lǐng)域中，作為系統(tǒng)的后備電源使用，蓄電池組大多采用串聯(lián)的連接方式，由于電池的品質(zhì)差異，導(dǎo)致多次充放電后，部分電池容量下降，甚至存在部分損壞的現(xiàn)象。如果串聯(lián)的電池組中存在損壞的電池，在放電時(shí)，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)過(guò)早啟動(dòng)放電保護(hù)，而停止放電，此時(shí)大部分好的電池，仍有很多富裕的容量沒(méi)有被釋放，而使得的系統(tǒng)沒(méi)有起到應(yīng)有的備用電源的作用。在充電時(shí)，由于容量低電池更早充滿，導(dǎo)致系統(tǒng)進(jìn)入浮充狀態(tài)，這樣容量大的電池就不能充滿。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用串聯(lián)蓄電池組的充放電均衡系統(tǒng)，該系統(tǒng)在充電時(shí)，能夠?qū)Σ煌萘康碾姵剡M(jìn)行個(gè)性化充電，確保每個(gè)電池均能充滿。在放電時(shí)，還能夠?qū)θ萘康偷碾姵剡M(jìn)行電流補(bǔ)償，使得低容量的電池能延長(zhǎng)放電時(shí)間，高容量的電池能容量盡可能釋放。在極端情況下，放電時(shí)若有個(gè)別電池開(kāi)路，本系統(tǒng)仍能持續(xù)放電，直至電池容量放盡。
[0004]本實(shí)用新型所述系統(tǒng)輸入為直流，將電池組的輸出接入的系統(tǒng)的充電輸入端時(shí)，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)在放電過(guò)程中的均衡控制。由于本方案無(wú)需要開(kāi)關(guān)電源、變壓器，因此系統(tǒng)具有功能強(qiáng)大，成本低的優(yōu)勢(shì)。
[0005]本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種串聯(lián)蓄電池組的充放電均衡方法，包括N個(gè)串聯(lián)的蓄電池和連接在N個(gè)串聯(lián)的蓄電池兩端的電源，其特征在于:設(shè)置一個(gè)控制器，控制器控制連接N-1個(gè)電流發(fā)生器，電流發(fā)生器并接在兩個(gè)蓄電池之間，電流發(fā)生器可以對(duì)所并接端輸入或輸出電流，電流發(fā)生器有一輸出電流端連接電源的正極端或負(fù)端。電源對(duì)N個(gè)串聯(lián)的蓄電池充電放時(shí)，蓄電池的動(dòng)態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)送控制器，連接在蓄電池上下兩端的電流發(fā)生器在控制器的控制下，按照蓄電池充放電的額定電流曲線動(dòng)態(tài)地調(diào)整充放電的電流值，滿足該蓄電池充放電最優(yōu)狀態(tài)。N個(gè)串聯(lián)的蓄電池的首個(gè)蓄電池僅由其后端連接的電流發(fā)生器動(dòng)態(tài)地調(diào)整充放電的電流值。N個(gè)串聯(lián)的蓄電池的末個(gè)蓄電池僅由其前端連接的電流發(fā)生器動(dòng)態(tài)地調(diào)整充放電的電流值。實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的串聯(lián)蓄電池組的充放電均衡系統(tǒng)，包括系統(tǒng)控制單元1、電流發(fā)生器2、蓄電池3 (或蓄電池模塊9)，其特征在于:蓄電池組由若干節(jié)蓄電池3 (或蓄電池模塊9)串聯(lián)組成，每個(gè)蓄電池3 (或蓄電池模塊9)分別接有一個(gè)電流發(fā)生器2。電流發(fā)生器2連接充電輸入正極5和充電輸入負(fù)極8，每個(gè)電流發(fā)生器2的M腳和P腳連接到控制單元。包括正向電流開(kāi)關(guān)11和正向續(xù)流器12，反向電流開(kāi)關(guān)13和反向續(xù)流器14及均流器15，其特征在于:均流器15的一端連接到輸出腳O腳,另外一端連接正向電流開(kāi)關(guān)11、正向續(xù)流器12、反向電流開(kāi)關(guān)13、反向續(xù)流器14。正向電流開(kāi)關(guān)11與正向續(xù)流器12并聯(lián)。反向電流開(kāi)關(guān)13與反向續(xù)流器14。正向電流開(kāi)關(guān)11的控制端連接到P腳。反向電流開(kāi)關(guān)13的控制腳連接到M腳。其中正向電流開(kāi)關(guān)、反向電流開(kāi)關(guān)，可以用MOS管實(shí)現(xiàn)。正向續(xù)流器、反向續(xù)流器可以用二極管實(shí)現(xiàn)。其中正向電流開(kāi)關(guān)、正向續(xù)流器可以用具有集成續(xù)流二極管的MOS管實(shí)現(xiàn)，反向電流開(kāi)關(guān)，反向續(xù)流器可以用具有集成續(xù)流二極管的MOS管實(shí)現(xiàn)。均流器15可以用電感實(shí)現(xiàn)。還可以采用分級(jí)結(jié)構(gòu)，將權(quán)利要求書2所述串聯(lián)蓄電池組的充放電均衡系統(tǒng)看作一個(gè)蓄電池模塊9，多個(gè)蓄電池模塊9按照權(quán)利要求書2所述充放電均衡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，形成級(jí)聯(lián)嵌套的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
[0006]本實(shí)用新型具有以下有益效果:1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電流發(fā)生器2中，正向電流開(kāi)關(guān)11和正向續(xù)流器12、反向電流開(kāi)關(guān)13和反向續(xù)流器14可以采用集成續(xù)流二極管的MOS管，此時(shí)電流發(fā)生器2只有三個(gè)元件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，功能強(qiáng)大。2、該系統(tǒng)在充電時(shí)，能夠?qū)Σ煌萘康碾姵剡M(jìn)行個(gè)性化充電，確保每個(gè)電池均能充滿。3在放電時(shí)，如果將蓄電池組的輸出連接到充電輸入5能夠?qū)θ萘康偷碾姵剡M(jìn)行電流補(bǔ)償，使得低容量的電池能延長(zhǎng)放電時(shí)間，高容量的電池能容量盡可能釋放。在極端情況下，放電時(shí)若有個(gè)別電池開(kāi)路，本系統(tǒng)仍能持續(xù)放電，直至電池容量放盡。3、本技術(shù)還可以分級(jí)連接，將一組如圖一所示的電路看成為一個(gè)蓄電池模塊9，替代圖一中的蓄電池3，后形成更大規(guī)模的蓄電池組，如圖三所示，由于每個(gè)電池模塊9內(nèi)部的電流發(fā)生器2內(nèi)的MOS管只需承受蓄電池模塊9的充電電壓，而無(wú)需承受圖三中總的充電輸入電壓，因此可以選擇導(dǎo)通電阻更小，耐壓更低，成本更低的MOS管，因此這種分級(jí)的系統(tǒng)連接結(jié)構(gòu)，可進(jìn)一步降低系統(tǒng)的成本。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]附圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)原理圖。
[0008]附圖2為本實(shí)用新型的電流發(fā)生器原理圖。
[0009]附圖3為本實(shí)用新型的多級(jí)系統(tǒng)連接原理圖。
[0010]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做詳細(xì)說(shuō)明。
【具體實(shí)施方式】
[0011]一種串聯(lián)蓄電池組的充放電均衡方法，包括N個(gè)串聯(lián)的蓄電池和連接在N個(gè)串聯(lián)的蓄電池兩端的電源，其特征在于:設(shè)置一個(gè)控制器，控制器控制連接N-1個(gè)電流發(fā)生器，電流發(fā)生器并接在兩個(gè)蓄電池之間，電流發(fā)生器可以對(duì)所并接端輸入或輸出電流，電流發(fā)生器有一輸出電流端連接電源的正極端或負(fù)端。電源對(duì)N個(gè)串聯(lián)的蓄電池充電放時(shí)，蓄電池的動(dòng)態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)送控制器，連接在蓄電池上下兩端的電流發(fā)生器在控制器的控制下，按照蓄電池充放電的額定電流曲線動(dòng)態(tài)地調(diào)整充放電的電流值，滿足該蓄電池充放電最優(yōu)狀態(tài)。N個(gè)串聯(lián)的蓄電池的首個(gè)蓄電池僅由其后端連接的電流發(fā)生器動(dòng)態(tài)地調(diào)整充放電的電流值。N個(gè)串聯(lián)的蓄電池的末個(gè)蓄電池僅由其前端連接的電流發(fā)生器動(dòng)態(tài)地調(diào)整充放電的電流值。一種串聯(lián)蓄電池組的充放電均衡系統(tǒng)如圖一，包括控制單元1、電流發(fā)生器2、蓄電池3組成，其特征在于:多節(jié)蓄電池3采用串聯(lián)連接方式。每個(gè)電流發(fā)生器2的輸出端O腳連接對(duì)應(yīng)蓄電池正極6。電流發(fā)生器2的V腳連接充電輸入正極5，電流發(fā)生器2的G腳連接充電輸入負(fù)極8。所有的電流發(fā)生器2的P腳和M腳連接到控制單元I。蓄電池3數(shù)量比電流發(fā)生器2數(shù)量多一個(gè)，串聯(lián)蓄電池組的最上端的蓄電池3不連接電流發(fā)生器2，直接連接充電輸入正極5。
[0012]控制單元I是一個(gè)具有驅(qū)動(dòng)多個(gè)電流開(kāi)關(guān)的電路模塊，可以控制每個(gè)電流發(fā)生器2的輸出電流的大小和方向。
[0013]電流發(fā)生器2的結(jié)構(gòu)如圖二所示，由正向電流開(kāi)關(guān)11和正向續(xù)流器12，反向電流開(kāi)關(guān)13和反向續(xù)流器14及均流器15組成。均流器15的一端連接到輸出腳O腳，另外一端連接正向電流開(kāi)關(guān)11、正向續(xù)流器12、反向電流開(kāi)關(guān)13、反向續(xù)流器14。正向電流開(kāi)關(guān)11與正向續(xù)流器12并聯(lián)。反向電流開(kāi)關(guān)13與反向續(xù)流器14并聯(lián)。正向電流開(kāi)關(guān)11的控制端連接到P腳。反向電流開(kāi)關(guān)13的控制腳連接到M腳。正向續(xù)流器12和反向續(xù)流器14的作用是:當(dāng)正向電流開(kāi)關(guān)11、反向電流開(kāi)關(guān)13關(guān)閉時(shí)為均流器15中電流提供泄放通路。
[0014]電流發(fā)生器2正常使用時(shí)V腳連接充電輸入正極5，G腳連接充電輸入負(fù)極8。M腳、P腳連接控制單元I。輸出腳O腳連接到電池正極。電路工作時(shí)，充電輸入正極5電位應(yīng)高于輸出腳O腳的電位,輸出腳O腳的電位高于充電輸入負(fù)極8的電位。均流器15的作用是輸出穩(wěn)定的電流。
[0015]當(dāng)正向電流開(kāi)關(guān)11導(dǎo)通而反向電流開(kāi)關(guān)13斷開(kāi)時(shí)，由于V腳和O腳的電壓差，而在均流器15上產(chǎn)生流出O腳的電流，此時(shí)當(dāng)正向電流開(kāi)關(guān)11斷開(kāi)，則自反向續(xù)流器14提供均流器15的電流，因此當(dāng)P腳上出現(xiàn)適當(dāng)頻率和適當(dāng)占空比的連續(xù)PWM的方波時(shí)，在O腳上將產(chǎn)生連續(xù)可控的流出電流。
[0016]反之，當(dāng)反向電流開(kāi)關(guān)13導(dǎo)通而正向電流開(kāi)關(guān)11斷開(kāi)時(shí)，由于O腳和G腳的電壓差，而在均流器15上產(chǎn)生流入O腳的電流，此時(shí)當(dāng)反向電流開(kāi)關(guān)13斷開(kāi)，則自正向續(xù)流器12提供均流器15的電流，因此當(dāng)M腳上出現(xiàn)適當(dāng)頻率和適當(dāng)占空比的連續(xù)PWM的方波時(shí)，在O腳上將產(chǎn)生連續(xù)可控的流入電流。
[0017]從正向續(xù)流器12或反向續(xù)流器14流過(guò)的電流對(duì)均衡各個(gè)電池之間的能量也具有重要作用，與均流器15中的電流組合控制，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)每節(jié)電池的均衡充電或均衡放電。
[0018]特別的，如果在正向續(xù)流器12有電流流過(guò)時(shí)，關(guān)閉正向電流開(kāi)關(guān)11。而在反向續(xù)流器14有電流流過(guò)時(shí)，關(guān)閉反向電流開(kāi)關(guān)13。將有助于大大降低反向續(xù)流器14、正向續(xù)流器12的功耗，可系統(tǒng)效率達(dá)到更高。
[0019]因此電流發(fā)生器可以產(chǎn)生大小和方向可控的電流。當(dāng)按照上述方法連接系統(tǒng)時(shí)，除了最上段的蓄電池3外每個(gè)蓄電池3都連接一個(gè)電流發(fā)生器2，本專業(yè)技術(shù)人員根據(jù)電路原理不難理解如果能夠控制每個(gè)電流發(fā)生器2的電流，將可以控制流過(guò)每個(gè)蓄電池的電流。
【權(quán)利要求】
1.串聯(lián)蓄電池組的充放電均衡系統(tǒng)，包括系統(tǒng)控制單元(I)、電流發(fā)生器(2)、蓄電池(3)或蓄電池模塊(9)，其特征在于:蓄電池組由若干節(jié)蓄電池(3)或蓄電池模塊(9)串聯(lián)組成，每個(gè)蓄電池(3)或蓄電池模塊(9)分別接有一個(gè)電流發(fā)生器(2);電流發(fā)生器(2)連接充電輸入正極(5)和充電輸入負(fù)極(8)，每個(gè)電流發(fā)生器(2)的M腳和P腳連接到控制單J Li ο
2.按權(quán)利要求1所述的串聯(lián)蓄電池組的充放電均衡系統(tǒng)，其特征在于:所述的電流發(fā)生器(2)，包括正向電流開(kāi)關(guān)(11)和正向續(xù)流器(12)，反向電流開(kāi)關(guān)(13)和反向續(xù)流器(14)及均流器(15)，均流器(15)的一端連接到輸出腳O腳，另外一端連接正向電流開(kāi)關(guān)(11)、正向續(xù)流器(12)、反向電流開(kāi)關(guān)(13)、反向續(xù)流器(14);正向電流開(kāi)關(guān)(11)與正向續(xù)流器(12)并聯(lián)；反向電流開(kāi)關(guān)(13)與反向續(xù)流器(14);正向電流開(kāi)關(guān)(11)的控制端連接到P腳；反向電流開(kāi)關(guān)(13)的控制腳連接到M腳。
3.按權(quán)利要求2所述的的串聯(lián)蓄電池組的充放電均衡系統(tǒng)，其特征在于:其中正向電流開(kāi)關(guān)、反向電流開(kāi)關(guān)，可以用MOS管實(shí)現(xiàn)；正向續(xù)流器、反向續(xù)流器用二極管實(shí)現(xiàn)。
4.按權(quán)利要求2所述的的的串聯(lián)蓄電池組的充放電均衡系統(tǒng)，其特征在于:其中正向電流開(kāi)關(guān)、正向續(xù)流器可以用具有集成續(xù)流二極管的MOS管實(shí)現(xiàn)，反向電流開(kāi)關(guān)，反向續(xù)流器用具有集成續(xù)流二極管的MOS管實(shí)現(xiàn)。
5.按權(quán)利要求2所述的串聯(lián)蓄電池組的充放電均衡系統(tǒng)，其特征在于:均流器(15)用電感實(shí)現(xiàn)。
6.按權(quán)利要求1所述的串聯(lián)蓄電池組的充放電均衡系統(tǒng)，其特征在于:采用分級(jí)結(jié)構(gòu)，將權(quán)利要求1所述串聯(lián)蓄電池組的充放電均衡系統(tǒng)看作一個(gè)蓄電池模塊(9)，多個(gè)蓄電池模塊(9)按照權(quán)利要求1所述充放電均衡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，形成級(jí)聯(lián)嵌套的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK203827003SQ201420069387
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年2月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月18日
【發(fā)明者】李強(qiáng), 趙春萌, 陳小山 申請(qǐng)人:寶星電器（上海）有限公司