專利名稱：用于均衡蓄電池充電程度的系統(tǒng)的制作方法
目前通用的蓄電池組充電或放電的方式是將充電裝置或負(fù)載連接到所有蓄電池上的電極螺栓上。蓄電池組通常由很多個(gè)串聯(lián)的蓄電池元件組成。充電和放電時(shí)，相同的電流將會通過所有的蓄電池元件。
在對蓄電池組充電或放電時(shí)，通常利用一控制系統(tǒng)通過變化組合比例來控制該過程。充電或放電就是通過向蓄電池組提供供電電流或加上負(fù)載電流來實(shí)現(xiàn)。電流的數(shù)值根據(jù)很多的參數(shù)例如為當(dāng)時(shí)的蓄電池電壓、蓄電池溫度、蓄電池性能參數(shù)，當(dāng)時(shí)的充電程度等來控制。應(yīng)用串聯(lián)的蓄電池組產(chǎn)生的一個(gè)問題是，實(shí)際上各蓄電池元件具有不同電極電壓、溫度、性能參數(shù)、充電程度等。將這一問題降低到最低程度的一種方法是，均衡蓄電池的放電，即，將所有蓄電池的能量放光，以便在下一個(gè)充電循環(huán)周期使各個(gè)元件的充電程度盡可能均衡。根據(jù)提高可利用率和壽命的要求，已研究開發(fā)一些能夠均衡充電的充電系統(tǒng)。這些系統(tǒng)要連接到每一個(gè)蓄電池元件或蓄電池組件上。這就意味著，經(jīng)過電極螺栓按常規(guī)提供電源供電電流。此外，可以經(jīng)過各單獨(dú)的連接器件向需要額外充電以便達(dá)到充滿程度的各蓄電池元件或蓄電池組件提供附加電流。這種類型的系統(tǒng)的一個(gè)缺點(diǎn)是可能使裝置變得十分復(fù)雜，并且僅在充電時(shí)才能作到均衡。
本發(fā)明的一個(gè)目的是要明顯避免上述問題，在所有運(yùn)行條件下利用一均衡系統(tǒng)在蓄電池組中的不同的蓄電池元件或蓄電池組件之間導(dǎo)引充電電流來實(shí)現(xiàn)，而不必進(jìn)行不方便的電纜安裝。
利用一安裝在每一蓄電池元件或蓄電池組件上的電壓變換器來實(shí)現(xiàn)這些目的。這些電壓變換器單元連接到一所有蓄電池中的連接到各電極螺栓上的公用電流線路，在這種情況下，由具有較高充電程度、溫度和電極電壓等的各個(gè)元件轉(zhuǎn)移能量。由于這一電流通道將所有蓄電池的電極螺栓相連接，實(shí)現(xiàn)了充電程度的均衡。
該系統(tǒng)還可具有另外的技術(shù)解決方案，其中由公用的電流線路經(jīng)過各電壓變換器單元向各個(gè)蓄電池元件或蓄電池組件轉(zhuǎn)移能量。與上述解決方案相比，現(xiàn)在能量是沿相反的方向轉(zhuǎn)移的，但如果現(xiàn)在向與其它蓄電池元件或蓄電池組件相比具有較低的充電程度、溫度、電極電壓等的那些蓄電池元件或蓄電池組件提供能量，這種方案可以得到相同的效果。
下面參照各示意連接圖對本發(fā)明進(jìn)行介紹，其中

圖1表示一蓄電池，其中充電程度均衡系統(tǒng)連接在該蓄電池之中的每一蓄電池元件。圖2表示一蓄電池，其中充電程度均衡系統(tǒng)連接到在該蓄電池之中的每一蓄電池組件。
圖1表示一用于在各蓄電池之間均衡充電程度的系統(tǒng)的主要連接圖，其中按照蓄電池元件級別來連接該系統(tǒng)。具有正極1和負(fù)極2的蓄電池包含多個(gè)串聯(lián)的蓄電池元件3。該用于均衡充電程度的系統(tǒng)包含多個(gè)電壓變換器4，這些變換器4由一對于該蓄電池處于中心位置的控制單元遙控。各電壓變換器4在其一側(cè)分別連接到各蓄電池元件的正極8和負(fù)極7。各蓄電池組件的正極10或負(fù)極11。該各電壓變換器4在另一側(cè)連接到一公共的電流線路中的正極5和負(fù)極6。公共電流線路的正極5連接到蓄電池的正極1。公共電流線路的負(fù)極6連接到蓄電池的負(fù)極2。
各電壓變換器4可以設(shè)計(jì)得由一或多個(gè)蓄電池元件3得到能量并將該能量轉(zhuǎn)移到公共電流線路5、6。作為另一種選擇，各電壓變換器4也可以設(shè)計(jì)得由公用電流線路5、6得到能量并將該能量轉(zhuǎn)移到一或幾個(gè)蓄電池元件3。
圖2表示一用于均衡充電的系統(tǒng)的主要連接示意圖，其中該系統(tǒng)已按蓄電池組件級9連接。該系統(tǒng)的功能是與參照圖1所介紹的相同，所不同的是用蓄電池組件9取代蓄電池元件3。
用于在各蓄電池中均衡充電程度的系統(tǒng)可以按照不同的規(guī)則進(jìn)行控制，這意味著在所有蓄電池充電的過程中，盡管是串聯(lián)的，部分充電電流可以引向不同的蓄電池元件3或蓄電池組件9。按照這種方式，這些蓄電池元件或組件可以單獨(dú)地充電到預(yù)定的程度。按照相同的方式，在蓄電池放電時(shí)，盡管是串聯(lián)的，可以將電流導(dǎo)引，以使各蓄電池元件3或蓄電池組件9達(dá)到預(yù)定的程度。
電壓變換器4還裝有用于檢測各個(gè)蓄電池元件3或蓄電池組件9的溫度和電極電壓的裝置。各電壓變換器4由蓄電池組件中央控制單元以與電壓變換器4有線或無線的通信方式進(jìn)行控制。上述電壓變換器還可以按其它方式連接到每一蓄電池元件3或蓄電池元件9。圖3表示按照所謂的減少連線的方式的一個(gè)實(shí)例，即盡管電壓變換器的數(shù)目要少于蓄電池元件的數(shù)目，仍可以控制每個(gè)蓄電池元件的充電程度。
圖4表示一種接線方式，其中的各電壓變換器均連接到一公用地回路。這一操作程序?qū)ｉT適用于低電壓蓄電池系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種用于在各蓄電池之間均衡充電程度的系統(tǒng)，這些蓄電池包含串聯(lián)的蓄電池元件(3)或蓄電池組件(9)，其特征在于，具有一些可控的電壓變換器，各變換器在一側(cè)連接到一個(gè)或一組蓄電池元件(3)或蓄電池組件(9)上，在另一側(cè)連接到一公用的電流線路(5、6)，該線路的正極導(dǎo)體(5)連接到蓄電池的正極(1)，負(fù)極導(dǎo)體(6)連接到蓄電池的負(fù)極(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于在各蓄電池之間均衡充電程度的系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)計(jì)該可控電壓變換器，使得能向或能由各蓄電池元件(3)或蓄電池組件(9)轉(zhuǎn)移能量，以便控制在每一蓄電池元件或蓄電池組件中的充電程度使之達(dá)到預(yù)期的程度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于在各蓄電池之間均衡充電程度的系統(tǒng)，其特征在于，各電壓變換器(4)的連接適于測量各蓄電池元件(3)的或蓄電池組件(9)的各個(gè)電極電壓以及將數(shù)據(jù)發(fā)送到作為蓄電池裝置的控制中心的控制系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于在各蓄電池之間均衡充電程度的系統(tǒng)，其特征在于，各電壓變換器(4)設(shè)計(jì)得適于測量各蓄電池元件(3)或蓄電池組件(9)的溫度以及將該數(shù)據(jù)發(fā)送到一作為蓄電池裝置的控制中心的控制系統(tǒng)。
全文摘要
一種用于均衡各蓄電池的充電程度的系統(tǒng),包含各串聯(lián)的蓄電池元件(3)或蓄電池組件(9)。各可控電壓變換器(4)在一側(cè)連接到一個(gè)或成組蓄電池元件(3)或蓄電池組件(9)上,在另一側(cè)連接到一公用電流線路(5、6),該線路的正極導(dǎo)體(5)連接到蓄電池組的正極,該線路的負(fù)極導(dǎo)體(6)連接到蓄電池組的負(fù)極。
文檔編號H02J7/02GK1201562SQ96197999
公開日1998年12月9日 申請日期1996年10月30日 優(yōu)先權(quán)日1995年10月31日
發(fā)明者波·維斯喬姆 申請人:西肯電池電子學(xué)公司