專利名稱：一種均衡任意節(jié)串聯(lián)充電電池組中單體電池電量的電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在任意節(jié)串聯(lián)充電電池組中均衡各單體電池剩余電量的電路。該電路從任意節(jié)充電電池串聯(lián)組成的整組電池組中取能量，通過一個(gè)隔離型開關(guān)電源和一個(gè)開關(guān)網(wǎng)絡(luò)對(duì)任意節(jié)串聯(lián)充電電池組中的某一節(jié)單體充電電池進(jìn)行有選擇的充電，從而調(diào)節(jié)各單體電池中的剩余電量。
背景技術(shù)：
充電電池，如鋰電池等，在串聯(lián)成組使用時(shí)，由于受生產(chǎn)工藝，環(huán)境因素的影響，各單體電池的剩余電量不可能完全一致。這種不一致性會(huì)導(dǎo)致充電電池組在長(zhǎng)期使用時(shí)放電時(shí)間縮短，充電時(shí)間加長(zhǎng)，以及循環(huán)壽命降低。目前，為了克服這種不一致性，普遍采用電阻放電式的被動(dòng)均衡電路。這種電路是在各單體電池上并聯(lián)一個(gè)開關(guān)和電阻，在充電時(shí)通過電阻對(duì)充電電流分流的方式提高一致性。這種被動(dòng)均衡電路存在能量浪費(fèi)，均衡效率低、和發(fā)熱量大等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有電池組被動(dòng)均衡電路存在的能量浪費(fèi)，均衡效率低、和發(fā)熱量大等缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種主動(dòng)均衡電路，采用隔離型開關(guān)電源和開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，通過能量轉(zhuǎn)移的方式來均衡任意節(jié)串聯(lián)充電電池組中各單體電池的剩余電量。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案:若串聯(lián)節(jié)數(shù)為偶數(shù)，串聯(lián)電池組中電池Cell (I)、Cell (3)……Cell(2n_l)的正極分別連接開關(guān)S⑴、S(3)……S(2n_l)，電M Cell (2)……Cell(2n 2)、Cell (2n)的正極分別連接開關(guān) S(2)……S(2n 2)、S(2n)，其中η代表任意自然數(shù)。若串聯(lián)節(jié)數(shù)為奇數(shù)，串聯(lián)電池組中電池Cell (I)、Cell (3)……Cell(2n-1)，Cell(2n+1)的正極分別連接開關(guān) S(I)、S(3)……S(2n_l)、S(2n+1)，電池Cell (2)……CelI (2n)的正極分別連接開關(guān)S (2)……S(2n)。電池Cell (I)的負(fù)極和開關(guān)S(O)連接。若串聯(lián)節(jié)數(shù)為偶數(shù)，開關(guān)S(O)、S(2)……S(2n-2)、S(2n)的另一端相連，并連接開關(guān)SEO和SE1，開關(guān)S(1)、S(3)……S(2n-1)的另一端相連，并連接開關(guān)SOO和SOl。若串聯(lián)節(jié)數(shù)為奇數(shù)，開關(guān)S (O)、S (2)……S (2n)的另一端相連，并連接開關(guān)SEO和SEl，開關(guān)S (I)、S (3)……S(2n-l)、S(2n+l)的另一端相連，并連接開關(guān)SOO和SOl。開關(guān)SEO和SOO的另一端連接隔離型開關(guān)電源PS的負(fù)極輸出端0UT-，開關(guān)SOl和SEl的另一端連接開關(guān)SPS，開關(guān)SPS的另一端連接隔離型開關(guān)電源PS的正極輸出端OUT+。隔離型開關(guān)電源PS的正極輸入端IN+連接串聯(lián)電池組的正極，負(fù)極輸入端IN-連接串聯(lián)電池組的負(fù)極。本發(fā)明的有益效果是在充電和放電過程中，通過能量轉(zhuǎn)移的方式對(duì)任意一節(jié)單體電池進(jìn)行電量補(bǔ)充。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
圖1和圖2是本發(fā)明的原理圖。圖1 和圖 2 中，Cell (I)、Cell (2)、Cell (3)......Cell (2n_2)、Cell (2n_l)、
Cell (2n) ,Cell (2n+l)是串聯(lián)的單體電池，它們?nèi)鐖D所示依次串聯(lián)組成串聯(lián)電池組。S(O)、
S(I)、S(2)、S(3)......S(2n-2)、S(2n_l)、S(2n)、S(2n+1)、SOO, SO1、SEO, SEl、和 SPS 是開
關(guān)。PS是隔離型開關(guān)電源，IN+是PS的正極輸入端，IN-是PS的負(fù)極輸入端，OUT+是PS的正極輸出端，OUT是PS的負(fù)極輸出端。輸入端IN+和IN-與輸出端OUT+和OUT-完全隔離。PS從整個(gè)電池組吸收能量，從輸出端OUT+和OUT-輸出均衡充電電流。圖中虛線代表省略的單體電池、開關(guān)及其連接線。
具體實(shí)施例方式圖1顯示的是當(dāng)電池組中串聯(lián)偶數(shù)節(jié)單體電池時(shí)的工作方式。圖1中，串聯(lián)電池組中電池Cell (I) ,Cell (3)……Cell (2n_l)的正極分別連接開關(guān)S(I)、S(3)……S(2n_l)，其中η代表任意自然數(shù)。串聯(lián)電池組中電池Cell (2)……Cell (2n_2)、Cell (2n)的正極分別連接開關(guān)S(2)……S(2n-2)、S(2n)。電池Cell(I)的負(fù)極和開關(guān)S(O)連接。開關(guān)S(0)、S(2)……S(2n-2)、S(2n)的另一端相連，并連接開關(guān)SEO和SE1。開關(guān)S⑴、S(3)……S(2n-1)的另一端相連，并連接開關(guān)SOO和SOI。開關(guān)SEO和SOO的另一端連接隔離型開關(guān)電源PS的負(fù)極輸出端0UT-，開關(guān)SOl和SEl的另一端連接開關(guān)SPS，開關(guān)SPS的另一端連接隔離型開關(guān)電源PS的正極輸出端OUT+。隔離型開關(guān)電源PS的正極輸入端IN+連接串聯(lián)電池組的正極，負(fù)極輸入端IN-連接串聯(lián)電池組的負(fù)極。PS是隔離型開關(guān)電源，其輸入端IN+和IN-與輸出端OU T+和OUT-完全隔離。隔離型開關(guān)電源PS從整個(gè)電池組吸收能量，從輸出端OUT+和OUT-輸出均衡充電電流。圖中虛線代表省略的單體電池、開關(guān)及其連接線。對(duì)電池Cell (I)進(jìn)行均衡充電時(shí)，接通開關(guān)S(1)、S(0)、S01、SE0和SPS，其它開關(guān)保持?jǐn)嚅_，隔離型開關(guān)電源PS即可對(duì)電池Cell (I)進(jìn)行均衡充電。對(duì)電池Cell (2)進(jìn)行均衡充電時(shí)，接通開關(guān)S(2)、S(1)、SE1、S00和SPS，其它開關(guān)保持?jǐn)嚅_，隔離型開關(guān)電源PS即可對(duì)電池Cell (2)進(jìn)行均衡充電。對(duì)電池Cell (3)進(jìn)行均衡充電時(shí)，接通開關(guān)S(3)、S(2)、S01、SE0和SPS，其它開關(guān)保持?jǐn)嚅_，隔離型開關(guān)電源PS即可對(duì)電池Cell (3)進(jìn)行均衡充電。對(duì)電池CelI (2n-l)進(jìn)行均衡充電時(shí)，接通開關(guān)S (2n_l)、S (2n_2)、SO1、SEO和SPS，其它開關(guān)保持?jǐn)嚅_，隔離型開關(guān)電源PS即可對(duì)電池Cell (2n I)進(jìn)行均衡充電。對(duì)電池Cell (2n)進(jìn)行均衡充電時(shí)，接通開關(guān)S (2n)、S(2n_l)、SEl、S00和SPS，其它開關(guān)保持?jǐn)嚅_，隔離型開關(guān)電源PS即可對(duì)電池Cell (2n)進(jìn)行均衡充電。對(duì)于串聯(lián)在Cell⑶和Cell(2n-1)之間的電池的均衡方式，可根據(jù)對(duì)電池Cell(2n-1)和Cell(2n)進(jìn)行均衡充電的方式類推。圖2顯示的是當(dāng)電池組中串聯(lián)奇數(shù)節(jié)單體電池時(shí)的工作方式。圖2中，串聯(lián)電池組中電池Cell (I) ,Cell (3)……Cell (2n_l)、Cel (2n+l)的正極分別連接開關(guān)S(I)、S(3)……S(2n-1)、S(2n+1)，其中η代表任意自然數(shù)。串聯(lián)電池組中電池Cell (2)……Cell(2n)的正極分別連接開關(guān)S(2)……S(2n)。電池Cell (I)的負(fù)極和開關(guān)S(O)連接。開關(guān)S(0)、S(2)……S(2n)的另一端相連，并連接開關(guān)SEO和SE1。開關(guān)S(1)、S(3)……S(2n_l)、S(2n+1)的另一端相連，并連接開關(guān)SOO和SOI。開關(guān)SEO和SOO的另一端連接隔離型開關(guān)電源PS的負(fù)極輸出端0UT-，開關(guān)SOl和SEl的另一端連接開關(guān)SPS，開關(guān)SPS的另一端連接隔離型開關(guān)電源PS的正極輸出端OUT+。隔離型開關(guān)電源PS的正極輸入端IN+連接串聯(lián)電池組的正極，負(fù)極輸入端IN-連接串聯(lián)電池組的負(fù)極。PS是隔離型開關(guān)電源，其輸入端IN+和IN-與輸出端OUT+和OUT-完全隔離。隔離型開關(guān)電源PS從整個(gè)電池組吸收能量，從輸出端OUT+和OUT-輸出均衡充電電流。圖中虛線代表省略的單體電池、開關(guān)及其連接線。對(duì)電池Cell (I)進(jìn)行均衡充電時(shí)，接通開關(guān)S(1)、S(0)、S01、SE0和SPS，其它開關(guān)保持?jǐn)嚅_，隔離型開關(guān)電源PS即可對(duì)電池Cell (I)進(jìn)行均衡充電。對(duì)電池Cell (2)進(jìn)行均衡充電時(shí)，接通開關(guān)S(2)、S(1)、SE1、S00和SPS，其它開關(guān)保持?jǐn)嚅_，隔離型開關(guān)電源PS即可對(duì)電池Cell (2)進(jìn)行均衡充電。對(duì)電池Cell (3)進(jìn)行均衡充電時(shí)，接通開關(guān)S(3)、S(2)、S01、SE0和SPS，其它開關(guān)保持?jǐn)嚅_，隔離型開關(guān)電源PS即可對(duì)電池Cell (3)進(jìn)行均衡充電。對(duì)電池Cell (2n)進(jìn)行均衡充電時(shí)，接通開關(guān)S (2n)、S(2n_l)、SEl、SOO和SPS，其它開關(guān)保持?jǐn)嚅_，隔離型開關(guān)電源PS即可對(duì)電池Cell (2n)進(jìn)行均衡充電。對(duì)電池Cell (2n+l)進(jìn)行均衡充電時(shí)，接通開關(guān)S(2n+l)、S(2n)、SO1、SEO和SPS,其它開關(guān)保持?jǐn)嚅_，隔離型開關(guān)電源PS即可對(duì)電池Cell (2n+l)進(jìn)行均衡充電。對(duì)于串聯(lián)在Ce 11 (3)和Cell(2n)之間的電池的均衡方式，可根據(jù)對(duì)電池Cell (2n)和Cell(2n+1)進(jìn)行均衡充電的方式類推。
權(quán)利要求
1.一種在任意串聯(lián)充電電池組中均衡各單體電池剩余電量的電路，其特征是:若串聯(lián)節(jié)數(shù)為偶數(shù)，串聯(lián)電池組中電池Cell (I)、Cell (3)……Cell (2n_l)的正極分別連接開關(guān)S(I)、S(3)……S(2n-1)，電池Cell (2)……Cell(2n_2)、Cell(2n)的正極分別連接開關(guān)S (2)……S (2n-2)、S (2n)，其中η代表任意自然數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在任意節(jié)串聯(lián)充電電池組中均衡各單體電池剩余電量的電路，其特征是:若串聯(lián)節(jié)數(shù)為奇數(shù)，串聯(lián)電池組中電池Cell (I)、Cell (3)……Cell (2n_l)，Cell(2n+1)的正極分別連接開關(guān)S (I)、S (3)……S(2n_l)、S(2n+1),電池Cell (2)……Cell (2n)的正極分別連接開關(guān)S (2)……S (2n)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在任意節(jié)串聯(lián)充電電池組中均衡各單體電池剩余電量的電路，其特征是:電池Cell (I)的負(fù)極和開關(guān)S(O)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在任意節(jié)串聯(lián)充電電池組中均衡各單體電池剩余電量的電路，其特征是:若串聯(lián)節(jié)數(shù)為偶數(shù)，開關(guān)S (O)、S (2)……S (2n-2)、S (2n)的另一端相連，并連接開關(guān)SEO和SEl，開關(guān)S(l),S (3)……S (2n_l)的另一端相連，并連接開關(guān)SOO和SOl。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在任意節(jié)串聯(lián)充電電池組中均衡各單體電池剩余電量的電路，其特征是:若串聯(lián)節(jié)數(shù)為奇數(shù)，開關(guān)S(O)、S(2)……S(2n)的另一端相連，并連接開關(guān)SEO和SEl，開關(guān)S(I),S (3)……S (2n_l)、S (2n+l)的另一端相連，并連接開關(guān)SOO和SOl。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在任意節(jié)串聯(lián)充電電池組中均衡各單體電池剩余電量的電路，其特征是:開關(guān)SEO和SOO的 另一端連接隔離型開關(guān)電源PS的負(fù)極輸出端0UT-，開關(guān)SOl和SEl的另一端連接開關(guān)SPS，開關(guān)SPS的另一端連接隔離型開關(guān)電源PS的正極輸出端 OUT+。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在任意節(jié)串聯(lián)充電電池組中均衡各單體電池剩余電量的電路，其特征是:隔離型開關(guān)電源PS的正極輸入端IN+連接串聯(lián)電池組的正極，負(fù)極輸入端IN-連接串聯(lián)電池組的負(fù)極。
全文摘要
一種在任意節(jié)串聯(lián)充電電池組中均衡各單體電池剩余電量的電路。該電路從串聯(lián)充電電池組取能量，通過一個(gè)隔離型開關(guān)電源和一個(gè)開關(guān)網(wǎng)絡(luò)對(duì)串聯(lián)充電電池組中的某一節(jié)單體充電電池進(jìn)行有選擇的充電，從而調(diào)節(jié)各單體電池中的剩余電量。
文檔編號(hào)H02J7/00GK103178560SQ20111043355
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月22日
發(fā)明者趙恩海 申請(qǐng)人:趙恩海