專利名稱：串聯(lián)蓄電池組多環(huán)電容均衡器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種串聯(lián)蓄電池組均衡器，具體為串聯(lián)蓄電池組多環(huán)電容均衡
O
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)串聯(lián)蓄電池組電容均衡器包括與串聯(lián)蓄電池組中單體電池?cái)?shù)量相同的單刀雙擲開關(guān)以及電容，單刀雙擲開關(guān)的兩端分別與蓄電池組中單體電池的兩端相連，相鄰兩個(gè)單刀雙擲開關(guān)的刀之間連接有一個(gè)電容。當(dāng)蓄電池組由N個(gè)單體電池串成時(shí)，共需(N-I) 個(gè)電容。工作時(shí)相鄰的兩個(gè)單體電池之間進(jìn)行能量傳遞，將高能量單體電池的儲(chǔ)能不斷傳遞到低能量單體電池上，從而實(shí)現(xiàn)串聯(lián)蓄電池組能量均衡。如圖1所示，B1、B2、B3、B4為串聯(lián)蓄電池組的單體電池，Si、S2、S3、S4為單刀雙擲開關(guān)，C0102、C0203、C0304為電容。當(dāng)單體電池B4能量低時(shí)，單體電池B3通過對(duì)電容C0304的充放電將能量直接傳遞給單體電池B4 ；單體電池B2首先通過對(duì)電容C0203的充放電將能量傳遞給單體電池B3，接著單體電池B3通過對(duì)電容C0304的充放電將能量傳遞給單體電池B4 ；單體電池Bl則首先通過對(duì)電容C0102的充放電將能量傳遞給單體電池B2，其次單體電池B2通過對(duì)電容C0203的充放電將能量傳遞給單體電池B3，然后單體電池B3通過對(duì)電容C0304的充放電將能量傳遞給單體電池B4。但隨著單體電池個(gè)數(shù)的增加，當(dāng)單體電池的數(shù)量為N時(shí)，首尾單體電池之間能量傳遞需要(N-I)次才能傳遞完成，均衡速度慢，同時(shí)由于每次傳遞都要消耗能量，因此傳遞次數(shù)越多能耗也越大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響電池組的使用壽命。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型是為了解決傳統(tǒng)串聯(lián)蓄電池組電容均衡器只能相鄰兩個(gè)單體電池之間進(jìn)行能量傳遞而引起的均衡速度慢的問題，提供一種串聯(lián)蓄電池組多環(huán)電容均衡器。本實(shí)用新型是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的串聯(lián)蓄電池組多環(huán)電容均衡器，包括與串聯(lián)蓄電池組單體電池?cái)?shù)量相同的單刀雙擲開關(guān)以及電容，單刀雙擲開關(guān)的兩端分別與單體電池的兩端相連，相鄰兩個(gè)單刀雙擲開關(guān)的刀之間連接有一個(gè)電容，每個(gè)單刀雙擲開關(guān)的刀除相鄰兩邊的單刀雙擲開關(guān)的刀外，都與剩余的單刀雙擲開關(guān)的刀之間連接有一個(gè)電容。所述單刀雙擲開關(guān)為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知，單刀雙擲開關(guān)在單片機(jī)芯片給予時(shí)鐘信號(hào)時(shí)可在極短的時(shí)間間隔內(nèi)自動(dòng)在單體電池的兩端跳轉(zhuǎn)，如SPDT單刀雙擲開關(guān)可實(shí)現(xiàn)每秒鐘兩萬次跳轉(zhuǎn)。當(dāng)串聯(lián)蓄電池組的單體電池?cái)?shù)量為N時(shí)，共連接有(1/2)N (N-I)個(gè)電容。工作時(shí)，在原工作過程不變的基礎(chǔ)上，其它單體電池進(jìn)行如下工作過程假設(shè)第M個(gè)單體電池能量低，第K個(gè)單體電池對(duì)第M個(gè)單體電池進(jìn)行能量傳遞時(shí)，當(dāng)單刀雙擲開關(guān)均置于各單體電池的左邊，第K個(gè)單體電池到第(M-I)個(gè)單體電池對(duì)連接在第K個(gè)單體電池相對(duì)應(yīng)的第K個(gè)單刀雙擲開關(guān)的刀和第M個(gè)單體電池相對(duì)應(yīng)的第M個(gè)單刀雙擲開關(guān)的刀之間的電容充電；當(dāng)單刀雙擲開關(guān)均置于各單體電池的右邊，連接在第K個(gè)單體電池相對(duì)應(yīng)的第K個(gè)單刀雙擲開關(guān)的刀和第M個(gè)單體電池相對(duì)應(yīng)的第M個(gè)單刀雙擲開關(guān)的刀之間的電容對(duì)第 (K+1)個(gè)單體電池到第M個(gè)單體電池放電，這樣就實(shí)現(xiàn)了第K個(gè)單體電池對(duì)第M個(gè)單體電池的能量傳遞。其它單體電池之間的能量傳遞依此類推，從而實(shí)現(xiàn)每個(gè)單體電池之間在同一時(shí)間內(nèi)同時(shí)實(shí)現(xiàn)能量傳遞。進(jìn)一步地，所述串聯(lián)蓄電池組單體電池的數(shù)量為2 18。串聯(lián)蓄電池組中單體電池個(gè)數(shù)越多，需要連接的電容只數(shù)也越多，這就需要在傳遞次數(shù)和電容只數(shù)之間進(jìn)行權(quán)衡，所以單體電池?cái)?shù)量2 18為最佳。以四節(jié)串聯(lián)電池組為例，并規(guī)定任意一節(jié)單體電池都在使用壽命周期內(nèi)，選用 12V/60Ah的單體電池對(duì)本實(shí)用新型與傳統(tǒng)串聯(lián)蓄電池組電容均衡器完成均衡所需時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。下表為實(shí)驗(yàn)結(jié)果
從上面數(shù)據(jù)表可以看出經(jīng)三次循環(huán)后，單體電池之間差值從500mV均衡降到 50mV，本實(shí)用新型和傳統(tǒng)串聯(lián)蓄電池組電容均衡器分別用了 9. 6小時(shí)和38小時(shí)，而單體電池之間差值從500mV均衡到20mV，本實(shí)用新型和傳統(tǒng)串聯(lián)蓄電池組電容均衡器分別用了 14 小時(shí)和50小時(shí)，其均衡時(shí)間顯著縮短了，即串聯(lián)蓄電池組任意單體電池之間均可實(shí)現(xiàn)快速均衡，這樣可以降低損耗也有利于延長(zhǎng)電池組的使用壽命。在原工作過程不變的基礎(chǔ)上，不相鄰的各單體電池之間也可以進(jìn)行能量直接傳遞，從而實(shí)現(xiàn)每個(gè)單體電池之間在同一時(shí)間內(nèi)同時(shí)實(shí)現(xiàn)能量傳遞，這樣極大地縮短了串聯(lián)蓄電池組能量均衡的時(shí)間。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)巧妙，解決了傳統(tǒng)容性均衡器均衡速度偏慢的問題，可廣泛應(yīng)用于電力、通信、便攜式設(shè)備、后備電源、電動(dòng)汽車、軍事及潔凈太陽能和風(fēng)能等技術(shù)領(lǐng)域。
圖1是傳統(tǒng)串聯(lián)蓄電池組電容均衡器單體電池?cái)?shù)量為4時(shí)的連接示意圖。圖2是本實(shí)用新型串聯(lián)蓄電池組單體電池?cái)?shù)量為4時(shí)的連接示意圖。
具體實(shí)施方式
串聯(lián)蓄電池組多環(huán)電容均衡器，包括與串聯(lián)蓄電池組中單體電池?cái)?shù)量相同的單刀雙擲開關(guān)以及電容，單刀雙擲開關(guān)的兩端分別與蓄電池組中單體電池的兩端相連，相鄰兩個(gè)單刀雙擲開關(guān)的刀之間連接有一個(gè)電容，每個(gè)單刀雙擲開關(guān)的刀除相鄰兩邊的單刀雙擲開關(guān)的刀外，都與剩余的單刀雙擲開關(guān)的刀之間連接有一個(gè)電容。所述串聯(lián)蓄電池組中單體電池的數(shù)量為2 18。具體實(shí)施時(shí)，以蓄電池組由4個(gè)單體電池串成為例，如附圖2所示在原有3只電容C0102、C0203和C0304的基礎(chǔ)上，增加3只電容C0103、C0104和C0204,電容C0103連接在單刀雙擲開關(guān)Sl和單刀雙擲開關(guān)S3之間，電容C0104連接在單刀雙擲開關(guān)Sl和單刀雙擲開關(guān)S4之間，電容C0204連接在單刀雙擲開關(guān)S2和單刀雙擲開關(guān)S4之間，形成了多個(gè)環(huán)形電容串。當(dāng)單體電池B4能量低時(shí)，單體電池B3通過對(duì)電容C0304的充放電將能量直接傳遞給單體電池B4 ；單體電池B2首先通過對(duì)電容C0203的充放電將能量傳遞給單體電池B3，接著單體電池B3通過對(duì)電容C0304的充放電將能量傳遞給單體電池B4 ；單體電池B1 則首先通過對(duì)電容CO102的充放電將能量傳遞給單體電池B2，其次單體電池B2通過對(duì)電容 C0203的充放電將能量傳遞給單體電池B3，然后單體電池B3通過對(duì)電容C0304的充放電將能量傳遞給單體電池B4。同時(shí)，當(dāng)單刀雙擲開關(guān)均置于單體電池的左邊時(shí)，單體電池Bi、單體電池B2和單體電池B3同時(shí)對(duì)電容C0104充電，單體電池B2和單體電池B3同時(shí)對(duì)電容 C0204充電；當(dāng)單刀雙擲開關(guān)均置于單體電池的右邊時(shí)，電容C0104同時(shí)對(duì)單體電池B2、單體電池B3和單體電池B4放電，從而實(shí)現(xiàn)了單體電池Bl對(duì)單體電池B4的電能差值一次傳遞，電容C0204同時(shí)對(duì)單體電池B3和單體電池B4放電，從而實(shí)現(xiàn)了單體電池B2對(duì)單體電池B4的電能差值一次傳遞。
權(quán)利要求1.串聯(lián)蓄電池組多環(huán)電容均衡器，包括與串聯(lián)蓄電池組中單體電池?cái)?shù)量相同的單刀雙擲開關(guān)以及電容，單刀雙擲開關(guān)的兩端分別與蓄電池組中單體電池的兩端相連，相鄰兩個(gè)單刀雙擲開關(guān)的刀之間連接有一個(gè)電容，其特征在于每個(gè)單刀雙擲開關(guān)的刀除相鄰兩邊的單刀雙擲開關(guān)的刀外，都與剩余的單刀雙擲開關(guān)的刀之間連接有一個(gè)電容。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串聯(lián)蓄電池組多環(huán)電容均衡器，其特征在于所述串聯(lián)蓄電池組中單體電池的數(shù)量為2 18。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種串聯(lián)蓄電池組均衡器，具體為串聯(lián)蓄電池組多環(huán)電容均衡器。本實(shí)用新型是為了解決傳統(tǒng)串聯(lián)蓄電池組電容均衡器只能相鄰兩個(gè)單體電池之間進(jìn)行能量傳遞而引起的均衡速度慢的問題。串聯(lián)蓄電池組多環(huán)電容均衡器包括與串聯(lián)蓄電池組單體電池?cái)?shù)量相同的單刀雙擲開關(guān)以及電容，單刀雙擲開關(guān)的兩端分別與單體電池的兩端相連，相鄰兩個(gè)單刀雙擲開關(guān)的刀之間連接有一個(gè)電容，每個(gè)單刀雙擲開關(guān)的刀除相鄰兩邊的單刀雙擲開關(guān)的刀外，都與剩余的單刀雙擲開關(guān)的刀之間連接有一個(gè)電容。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)巧妙，解決了傳統(tǒng)容性均衡器均衡速度偏慢的問題，可廣泛應(yīng)用于電力、通信、便攜式設(shè)備、后備電源、電動(dòng)汽車、軍事及潔凈太陽能和風(fēng)能等技術(shù)領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H02J7/00GK201947001SQ20102065974
公開日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月15日
發(fā)明者石愛文, 董明杰, 閆帥軍 申請(qǐng)人:山西通用集團(tuán)股份有限公司