專利名稱：蓄電池電量轉(zhuǎn)移電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種蓄電池平衡電路。
背景技術(shù)：
電動(dòng)車是以蓄電池作能量源的交通工具。對蓄電池組內(nèi)部各單體電池均衡管理 將能更好保證電動(dòng)車運(yùn)行，延長電池的使用壽命，降低電動(dòng)車的使用成本?，F(xiàn)有鉛酸蓄電池管理系統(tǒng)一般只是對蓄電池組中的單只蓄電池進(jìn)行電壓監(jiān)測， 對蓄電池充放電電流的監(jiān)測，然后將監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行分析，以提示使用者(或者將信息傳 遞給控制系統(tǒng))對蓄電池進(jìn)行控制，防止過放電、過充電等不正常使用。這種方式要求 使用者人為地來控制或者與要輸出控制信號由其它控制部件來進(jìn)行控制，很難達(dá)到預(yù)期 效果?，F(xiàn)有蓄電池的充電器是獨(dú)立的系統(tǒng)，其充電模式由充電器廠家設(shè)定，由于客戶 使用充電器不處于受控狀態(tài)，充電模式與蓄電池不配套，同時(shí)充電器沒有實(shí)時(shí)和長期監(jiān) 控并適時(shí)調(diào)整充電的功能，沒有蓄電池表面溫度采集功能，對蓄電池來說，這樣的充電 方法是不合理甚至是有害的，導(dǎo)致蓄電池使用壽命的快速衰減，甚至提前報(bào)廢。現(xiàn)有蓄電池單體均衡系統(tǒng)，絕大多數(shù)是電阻分流型單體電池均衡方式，即是在 蓄電池正、負(fù)極并接旁路電阻負(fù)責(zé)，其通斷由電子開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。蓄電池均衡系統(tǒng)根據(jù)蓄 電池充電電壓情況，將多余的電流從旁路電路上通過，而不通過蓄電池，避免過充電， 和欠充電，并且提高充電效率，避免和降低充電副反應(yīng)發(fā)生，降低蓄電池失水率，減小 極板腐蝕，延長蓄電池循環(huán)使用壽命；但是，現(xiàn)在單體電池均衡器以電阻分流法，這樣 不僅浪費(fèi)電能，同時(shí)也只能在充電過程中對電池進(jìn)行均衡，沒有在放電過程中均衡，往 往會(huì)出現(xiàn)過放電，導(dǎo)致過放電而出現(xiàn)快速衰減。電感斬波升降壓方式均衡器，是采用電感升降壓電路(BOOST/BUCK)，將一個(gè) 蓄電池的電能轉(zhuǎn)移到相鄰的蓄電池中。工作方式為接通一個(gè)高頻開關(guān)，使蓄電池組中 的一個(gè)蓄電池對電感進(jìn)行充電，經(jīng)過一定的時(shí)間，關(guān)閉高頻開關(guān)，使電感中的能量轉(zhuǎn)移 到相鄰的電路中。高頻開關(guān)是一個(gè)包括振蕩器和電子開關(guān)的電子電路。整個(gè)電路相對復(fù)雜。現(xiàn)有技術(shù)的缺陷電阻分流消耗能量，且只能在充電過程中才能有效。電感斬 波方式體積較大，控制困難，成本相對高。能量轉(zhuǎn)移的方式單一。不利于小型化，并且 會(huì)產(chǎn)生電磁干擾。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種蓄電池電量轉(zhuǎn)移電路，對單個(gè)蓄電 池的電壓進(jìn)行監(jiān)測，并將容量較高的蓄電池的電量轉(zhuǎn)移到蓄電池容量較低的蓄電池中， 消除了由于電池之間的差異引起蓄電池故障，保證蓄電池的一致性。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案蓄電池電量轉(zhuǎn)移電路，包括蓄電池組和若干電容，所述蓄電池組為兩只以上單體蓄電池串聯(lián)而成，每個(gè)單體蓄
電池分別通過控制裝置與單個(gè)電容并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)將蓄電池組中電壓較高的單體蓄電池電量
轉(zhuǎn)移到電壓較低的單體蓄電池中。 所述控制裝置為并聯(lián)的開關(guān)和二極管。 所述控制裝置為場效應(yīng)管。所述單體蓄電池包括鉛酸蓄電池或者鋰電池或者鎳氫電池。本實(shí)用新型由于采用了上述技術(shù)方案，在串聯(lián)η只單體蓄電池中，通過利用電 容與蓄電池之間自動(dòng)的電壓平衡關(guān)系使所有蓄電池的電壓保持一致，對單個(gè)蓄電池的電 壓進(jìn)行監(jiān)測，并將容量較高的蓄電池的電量轉(zhuǎn)移到蓄電池容量較低的蓄電池中，消除了 由于電池之間的差異引起蓄電池故障，保證蓄電池的一致性。

圖1為本實(shí)用新型蓄電池電量轉(zhuǎn)移電路實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型蓄電池電量轉(zhuǎn)移電路實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實(shí)用新型蓄電池電量轉(zhuǎn)移電路實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步描述。圖1為本實(shí)用新型蓄電池電量轉(zhuǎn)移電路實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖，電路圖中的第 一蓄電池BATTl的正極接到第一組開關(guān)的第一開關(guān)KAl的一端，第一組開關(guān)的第一開關(guān) KAl的另一端與第一電容的Cl負(fù)極和第一組開關(guān)的第二開關(guān)KBl的一端相連，第一組開 關(guān)ΚΑ1、KBl兩端分別并聯(lián)二極管DAI、DBl,開關(guān)和并接的二極管可以集成在一個(gè)器 件中。第一蓄電池BATTl的負(fù)極與第一組開關(guān)的第二開關(guān)KBl—端相連接。第二蓄電 池ΒΑΤΤ2的負(fù)極與第一蓄電池BATTl的正極相連。第二蓄電池ΒΑΤΤ2的正極接到第二 組開關(guān)的第一開關(guān)ΚΑ2的一端，第二組開關(guān)的第一開關(guān)ΚΑ2的另一端與第二電容的C2 負(fù)極和第二組開關(guān)的第二開關(guān)ΚΒ2的一端相連，第二組開關(guān)ΚΑ2、ΚΒ2兩端分別并聯(lián)二 極管DA2、DB2,開關(guān)和并接的二極管可以集成在一個(gè)器件中……，第η蓄電池BATTn 的負(fù)極與第η-1蓄電池BATTn-I的正極相連。所述的控制裝置是場效應(yīng)管(MOSFET)、 雙極型晶體管、電磁繼電器等具有導(dǎo)通和關(guān)斷能力的電子器件。與電壓較高的單體蓄電池并聯(lián)時(shí)，電壓較高的單體蓄電池通過開關(guān)給電容充 電，與電壓較低的單體蓄電池并聯(lián)時(shí)，電容中的部分電量充入電壓較低的單體蓄電池 中。蓄電池?cái)?shù)量為正整數(shù)nCnd)，電容的數(shù)量正好等于蓄電池?cái)?shù)量η減1，開關(guān) KA、KB的數(shù)量等于η，并聯(lián)于開關(guān)的二極管DA、DB的數(shù)量等于η。可以實(shí)現(xiàn)將nCnd) 只串聯(lián)蓄電池組的電量轉(zhuǎn)移到任意一只電池中或η-1只串聯(lián)蓄電池組中。所述單體蓄電 池包括鉛酸蓄電池或者鋰電池或者鎳氫電池。能量轉(zhuǎn)移原理1:通過微處理器的采樣電路對蓄電池進(jìn)行電壓采集，比較相鄰 兩個(gè)蓄電池電壓的大小，接通連接電壓較高的一組開關(guān)(例如第一蓄電池電壓較低， 則接通第一組開關(guān)的第二開關(guān)KBl和第二組開關(guān)的第二開關(guān)ΚΒ2)，使電壓較高的蓄電池(例如第一蓄電池BATT1)對電容(例如第一電容Cl)進(jìn)行充電。經(jīng)過一定時(shí)間， 關(guān)閉以上所述的一組開關(guān)，接通該電容(例如第一電容Cl)與電壓較低蓄電池(例如 第二蓄電池BATT2)連接的一組開關(guān)(例如第一組開關(guān)的第一開關(guān)KAl和第二組開關(guān) 的第一開關(guān)KA2)，將電容中的電能充入蓄電池。實(shí)現(xiàn)在相鄰串聯(lián)兩只蓄電池中，把電壓 較高的蓄電池中的電量向電壓較低的蓄電池轉(zhuǎn)移。同理，當(dāng)?shù)诙铍姵谺ATT2電壓較高 時(shí)，也可以給第一蓄電池BATTl充電。電能轉(zhuǎn)換原理2:通過微處理器的采樣電路對蓄電池進(jìn)行電壓采集，接通與相 鄰兩只蓄電池串聯(lián)的一組開關(guān)(例如第一組開關(guān)的第二開關(guān)KBl和第二組開關(guān)的第一 開關(guān)KA2)，使相鄰兩個(gè)蓄電池(例如第一蓄電池BATTl和第二蓄電池BATT2)同時(shí)串 聯(lián)對電容進(jìn)行充電。經(jīng)過一定時(shí)間，關(guān)閉以上所述的一組開關(guān)。接通該電容與上述兩組 蓄電池中的一組蓄電池組的連接開關(guān)(例如為第一蓄電池BATTl充電則接通第一組開 關(guān)的第一開關(guān)KBl和第二給開關(guān)的第二開關(guān)KB2)，將電容中的電能充入蓄電池中。實(shí) 現(xiàn)相鄰串聯(lián)的兩只蓄電池對其中一只蓄電池的電量轉(zhuǎn)移。同理，為第二蓄電池BATT2充 電，則接通第一組開關(guān)的第一開關(guān)KAl和第二組開關(guān)的第二開關(guān)KB2。能量轉(zhuǎn)移原理3:通過微處理器的采樣電路對蓄電池進(jìn)行電壓采集，接通與相 鄰三只蓄電池串聯(lián)的一組開關(guān)(例如第一組開關(guān)的第二開關(guān)KBl和第三組開關(guān)的第一 開關(guān)KA3)，使相鄰三個(gè)蓄電池(例如第一蓄電池BATTl、第二蓄電池BATT2和第三 蓄電池)同時(shí)串聯(lián)對兩個(gè)串聯(lián)的電容Cl和C2進(jìn)行充電。經(jīng)過一定時(shí)間，關(guān)閉以上所述 的一組開關(guān)。接通該電容與上述三組蓄電池中的任意兩只蓄電池組的連接開關(guān)(例如 為第一蓄電池BATTl充電則接通第一組開關(guān)的第二開關(guān)KBl和第二組開關(guān)的第二開關(guān) KB2。為第三蓄電池BATT3充電則接通第三組開關(guān)的第一開關(guān)KA3和第二組開關(guān)的第 一開關(guān)KA2。)，將電容中的電能充入蓄電池中。實(shí)現(xiàn)相鄰串聯(lián)的三只蓄電池對其中任 意兩只蓄電池的電量轉(zhuǎn)移。同理，為第二蓄電池BATT2充電，則接通第一組開關(guān)的第一 開關(guān)KAl和第二組開關(guān)的第一開關(guān)KA2。能量轉(zhuǎn)移原理4:在不需通過微處理器判斷電池電壓狀態(tài)下，接通連接第一組 開關(guān)的第二開關(guān)KBl和第二組開關(guān)的第二開關(guān)KB2，使第一蓄電池BATTl對第一電容 Cl進(jìn)行充電或者放電。經(jīng)過一定時(shí)間，關(guān)閉以上所述的一組開關(guān)，接通第一電容Cl與 第一組開關(guān)的第一開關(guān)KAl和第二組開關(guān)的第開關(guān)KA2，使第一電容Cl對第二蓄電池 BATT2進(jìn)行充電或者放電。經(jīng)過一定時(shí)間，關(guān)閉以上所述的一組開關(guān)，接通連接第二組 開關(guān)的第二開關(guān)KBl和第三組開關(guān)的第二開關(guān)KB3，使第二蓄電池BATT2對第二電容C2 進(jìn)行充電或者放電……經(jīng)過一定時(shí)間，關(guān)閉以上所述的一組開關(guān)，接通第η電容Cn與第 η-1組開關(guān)的第一開關(guān)KAn-I和第η組開關(guān)的第一開關(guān)ΚΑη，使第η電容Cn對第η蓄電 池BATTn進(jìn)行充電或者放電。以上所述為一次電量轉(zhuǎn)移過程完。按上述方法從第η個(gè)電 容Cn開始，以遞減的方法進(jìn)行逆向電量轉(zhuǎn)換，直到第一電容Cl。實(shí)現(xiàn)在串聯(lián)η只蓄電 池中，通過利用電容與蓄電池之間自動(dòng)的電壓平衡關(guān)系使所有蓄電池的電壓保持一致。能量轉(zhuǎn)移原理5:按上述原理1、2、3、4，可以實(shí)現(xiàn)將η (nd)只串聯(lián)蓄電池組 的電量轉(zhuǎn)移到任意一只電池中。圖2為本實(shí)用新型蓄電池電量轉(zhuǎn)移電路實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖電路圖中的場 效應(yīng)管(MOSFET)結(jié)合了圖1中的開關(guān)和二極管的功能。連接于電池組中電壓最低的蓄電池負(fù)極的場效應(yīng)管(MOSFET)采用N型場效應(yīng)管(MOSFET)，其他所有場效應(yīng)管 (MOSFET)采用P型場效應(yīng)管(MOSFET)。 圖3為本實(shí)用新型蓄電池電量轉(zhuǎn)移電路實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖電路圖中的場 效應(yīng)管(MOSFET)結(jié)合了圖1中的開關(guān)和二極管的功能。所有場效應(yīng)管(MOSFET)采 用N型場效應(yīng)管(MOSFET)。
權(quán)利要求1.蓄電池電量轉(zhuǎn)移電路，其特征在于包括蓄電池組和若干電容，所述蓄電池組為 兩只以上單體蓄電池串聯(lián)而成，每個(gè)單體蓄電池分別通過控制裝置與單個(gè)電容并聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述蓄電池電量轉(zhuǎn)移電路，其特征在于所述控制裝置為并聯(lián)的開關(guān)和二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述蓄電池電量轉(zhuǎn)移電路，其特征在于所述控制裝置為場效應(yīng)管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述蓄電池電量轉(zhuǎn)移電路，其特征在于所述單體蓄電池包括鉛 酸蓄電池或者鋰電池或者鎳氫電池。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種蓄電池電量轉(zhuǎn)移電路，包括蓄電池組和若干電容，所述蓄電池組為兩只以上單體蓄電池串聯(lián)而成，每個(gè)單體蓄電池分別通過控制裝置與單個(gè)電容并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)將蓄電池組中電壓較高的單體蓄電池電量轉(zhuǎn)移到電壓較低的單體蓄電池中。本實(shí)用新型由于采用了上述技術(shù)方案，在串聯(lián)n只單體蓄電池中，通過利用電容與蓄電池之間自動(dòng)的電壓平衡關(guān)系使所有蓄電池的電壓保持一致，對單個(gè)蓄電池的電壓進(jìn)行監(jiān)測，并將容量較高的蓄電池的電量轉(zhuǎn)移到蓄電池容量較低的蓄電池中，消除了由于電池之間的差異引起蓄電池故障，保證蓄電池的一致性。
文檔編號H02J7/00GK201797333SQ20102025384
公開日2011年4月13日 申請日期2010年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月2日
發(fā)明者劉孝偉, 周明明, 周龍瑞, 蔣林林 申請人:超威電源有限公司