專利名稱：一種電池動態(tài)平衡裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于蓄電池控制裝置，特別是多節(jié)串聯(lián)電池充放電時的一種附加監(jiān)測 和動態(tài)平衡調(diào)整裝置。
背景技術(shù)：
可循環(huán)充放電的蓄電池已廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，一般由多個單元串聯(lián)或以節(jié)為單 位的子蓄電池組串聯(lián)成組使用。在蓄電池的生產(chǎn)過程中，不論工藝控制有多嚴格和標準，生產(chǎn)出來的電池在諸多 指標上仍會表現(xiàn)不一致，特別是容量、自放電率和內(nèi)阻這三個指標的差異對整組電池的表 現(xiàn)性能影響最大，所以大多數(shù)電池廠在出廠前都對電池進行嚴格配組，選取此三個指標比 較接近的電池配在同一組。然而在消費者使用過程中，隨著使用時間加長和使用次數(shù)的增 多，這些差異性會引起在同一時刻，各節(jié)電池的荷電狀態(tài)不一致，特征為同一時刻各節(jié)電 池的電壓不一致。以電動自行車上普遍采用的鉛酸蓄電池為例，一般情況下，當消費者使用一兩個 月后，電壓最大和最小電池之間的壓差已經(jīng)擴大到SOOmV左右，如果配組不嚴格，或者根本 是隨意組裝，壓差會更大。目前市場上鉛酸電動車充放電方式幾乎都是“串聯(lián)充電一串聯(lián)放 電”，串充充電器的充電保護電壓是根據(jù)整組電壓進行判斷，一般是平均每節(jié)14. 8V保護，如 果四節(jié)串聯(lián)就是59. 2V，控制器的欠壓保護點也是依整組電壓判斷，一般是平均每節(jié)10. 5V 保護，如果四節(jié)串聯(lián)就是42V保護，這時候如果各節(jié)電池電壓不一樣，就會出現(xiàn)這種情況: 充電時當充電器在平均電壓處于保護時，也許有一節(jié)落后電池充到了 15V甚至15. 5V以上， 已經(jīng)發(fā)生了嚴重過充電，而其它節(jié)的電池還沒完全充滿；電池整體放電時當控制器在平均 電壓處于保護時，也許那一節(jié)落后電池已經(jīng)放到IOV甚至9. 5V以下，已經(jīng)發(fā)生了嚴重過放 電，而其它節(jié)的電池還沒放完電，這樣平時因落后電池的原因使整組電池的續(xù)行里程縮短， 最終會因落后電池的徹底損壞而終結(jié)了整組電池的壽命。由此可知，蓄電池在充放電過程中的不平衡是影響電池使用壽命的主要原 因，目前的各種平衡電路，有的只在充電時均流，如鋰電池控制器，少數(shù)電路也能放電時均 流，但存在功耗需求與價格的矛盾，推廣較難。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是解決背景技術(shù)中提到的現(xiàn)有平衡電路的不足，發(fā)明一種電池 電量的動態(tài)平衡裝置，在充電或放電時都自動參與電池的工作，通過從高電量電池中轉(zhuǎn)移 出的電量來補償給落后電池以減輕落后電池的負擔，使得各節(jié)電池達到動態(tài)的平衡，也即 端電壓盡可能保持相等，從而延長背景技術(shù)中所述的續(xù)行里程和電池壽命兩大指標。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案本裝置包含主控單元、電量轉(zhuǎn)移模塊、電量轉(zhuǎn)移時序控制電路、電量監(jiān)測模塊。其 中，電量監(jiān)測模塊一端與電池組相連，另一端連接至主控單元，電量轉(zhuǎn)移模塊一端與電池組相連，另一端連到電量轉(zhuǎn)移時序控制電路，電量轉(zhuǎn)移時序控制電路與主控單元相連。所述的主控單元為一單片機控制系統(tǒng)，負責信號采集和輸出控制；所述的電量轉(zhuǎn) 移模塊為由一系列電容、電感以及電子開關(guān)共同組成的電量儲存和釋放電路；所述的電量 轉(zhuǎn)移時序控制電路為一可設(shè)定頻率的、具有一定驅(qū)動功率的、在時間上交錯的開關(guān)控制電 路，接收來自主控單元的合理頻率和時序的邏輯信號，然后以相應(yīng)的功率切換相關(guān)通路的 控制信號，從而控制電量轉(zhuǎn)移模塊間隔地處于儲存和釋放狀態(tài)；所述的電量監(jiān)測模塊監(jiān)測 著各節(jié)電池的電量情況。為了實際使用方便，優(yōu)選方案是還有一個狀態(tài)指示器與主控單元相連。所述的狀 態(tài)指示器指示著本電池動態(tài)平衡電路實時所處的各種工作狀況。本實用新型裝置完全透明地并接于電池組中各節(jié)電池端口，無論充電或放電 時都自動參與電池的工作，充電時使串聯(lián)充電總電流的一部分由本平衡裝置電路從落后電 池中分走，而放電時由本平衡裝置電路與落后電池共同承擔了串聯(lián)放電總電流，使得各節(jié) 電池達到動態(tài)的平衡，各電池端電壓盡可能保持相等。這樣就減少了蓄電池本身的參數(shù)差 異對實際使用的影響，延長了整個電池組的使用壽命和續(xù)航里程，節(jié)約使用成本。而且本實 用新型結(jié)構(gòu)也簡單，能夠大規(guī)模推廣應(yīng)用。

圖1，本實用新型含狀態(tài)指示器的實施例結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
結(jié)合附圖1，說明本實用新型的實施例和運行方式。按照圖1，本實用新型的電量 監(jiān)測模塊4 一端與電池組6相連，另一端連接至主控單元1，電量轉(zhuǎn)移模塊2 —端與電池組 6相連，另一端連到電量轉(zhuǎn)移時序控制電路3，電量轉(zhuǎn)移時序控制電路3與主控單元1相連， 主控單元1上還連接有工作狀態(tài)指示器5。主控單元1在運行進程中主要負責三方面的工作，第一，對電量監(jiān)測模塊4采集 來的數(shù)據(jù)進行分析，得出整組電池的平均電量，并跟蹤各節(jié)電池的情況，算出平衡電流的大 小，再察看平衡是否有效，以此作出電池動態(tài)平衡電路繼續(xù)參與尚有優(yōu)化必要的電池的充 放電循環(huán)或放棄平衡工作而自我保護的決策，因為對于象電池微短路等胎生問題必需通過 物理化學進程等才能修復，尚不能由本實用新型電路解決，如果本電路繼續(xù)強行長時間工 作會引起過度發(fā)熱；第二，根據(jù)工作狀況調(diào)整為電量轉(zhuǎn)移時序控制電路3提供的基準頻率; 第三，控制工作狀態(tài)指示器5。電量轉(zhuǎn)移模塊2利用儲能元件對不同節(jié)或單元電池的充放電循環(huán)而實現(xiàn)，也即電 量高的電池對儲能元件充電，然后由儲能元件再對電量低的電池放電，從而完成電量搬遷 工作，達到各節(jié)電池的動態(tài)平衡這一目的。電量轉(zhuǎn)移時序控制電路3是將主控單元發(fā)出的 邏輯命令進行電平轉(zhuǎn)換和功率放大，為電量轉(zhuǎn)移模塊2提供一系列的開頭控制時序。本實施例中的電量監(jiān)測模塊4主要監(jiān)測各節(jié)電池的瞬時電壓及變化過程，為電池 電動平衡電路進一步的工作決策提供依據(jù)。本實施例中的工作狀態(tài)指示器5可以由多種方式實現(xiàn)，可以是成本較低的發(fā)光二 極管，以不同的閃爍頻率代表不同的工作狀態(tài)；也可以是其它數(shù)碼顯示方式，只要成本可接受又方便用戶區(qū)分各種工作狀態(tài)就可以了。
權(quán)利要求一種電池動態(tài)平衡裝置，其特征是包含主控單元(1)、電量轉(zhuǎn)移模塊(2)、電量轉(zhuǎn)移時序控制電路(3)、電量監(jiān)測模塊(4)，電量監(jiān)測模塊(4)一端與電池組(6)相連，另一端連接至主控單元(1)，電量轉(zhuǎn)移模塊(2)一端與電池組(6)相連，另一端連到電量轉(zhuǎn)移時序控制電路(3)，電量轉(zhuǎn)移時序控制電路(3)與主控單元(1)相連。
2.按權(quán)利要求1所述的一種電池動態(tài)平衡裝置，其特征是主控單元(1)上還連接有狀 態(tài)指示器(5)。
3.按權(quán)利要求1或2所述的一種電池動態(tài)平衡裝置，其特征是所述的電量轉(zhuǎn)移模塊 (2)是電量儲存和釋放電路。
4.按權(quán)利要求1或2所述的一種電池動態(tài)平衡裝置，其特征是所述的電量轉(zhuǎn)移時序控 制電路(3)為一可設(shè)定頻率的、在時間上交錯的開關(guān)控制電路。
5.按權(quán)利要求2所述的一種電池動態(tài)平衡裝置，其特征是所述工作狀態(tài)指示器(5)是 可閃爍的發(fā)光二極管。
專利摘要本實用新型公開了一種電池動態(tài)平衡裝置，屬于蓄電池控制裝置。包含主控單元、電量轉(zhuǎn)移模塊、電量轉(zhuǎn)移時序控制電路、電量監(jiān)測模塊，其中，電量監(jiān)測模塊一端與電池組相連，另一端連接至主控單元，電量轉(zhuǎn)移模塊一端與電池組相連，另一端連到電量轉(zhuǎn)移時序控制電路，電量轉(zhuǎn)移時序控制電路與主控單元相連。本裝置完全透明地并接于各節(jié)電池端口，充、放電時都自動參與電池的工作，通過從高電量電池中轉(zhuǎn)移出的電量來補償給落后電池以減輕落后電池的負擔，使得各節(jié)電池達到動態(tài)的平衡，也即端電壓盡可能保持相等，從而延長電池的續(xù)行里程和使用壽命，而且結(jié)構(gòu)簡單成本低，能夠推廣應(yīng)用。
文檔編號H02J7/00GK201655927SQ20102011700
公開日2010年11月24日 申請日期2010年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月23日
發(fā)明者虞金中 申請人:東南大學無錫應(yīng)用科學與工程研究院有限責任公司